エアレーション作業機
【課題】高能率で土壌の改善作業を行うことができるエアレーション作業機、なかでも畝内部に対する改善効果の高いエアレーション作業機を提供する。
【解決手段】走行装置110に、エンジン112を動力とし、圧縮空気を生成するコンプレッサ120、生成された圧縮空気を蓄える圧力容器130、圧力容器130に蓄えられた圧縮空気を噴出する噴出ノズル140、噴出ノズル140を地中に貫入する貫入装置150を備える。走行装置110は自動走行機構と自動停止・自動発進機構を備える。
【解決手段】走行装置110に、エンジン112を動力とし、圧縮空気を生成するコンプレッサ120、生成された圧縮空気を蓄える圧力容器130、圧力容器130に蓄えられた圧縮空気を噴出する噴出ノズル140、噴出ノズル140を地中に貫入する貫入装置150を備える。走行装置110は自動走行機構と自動停止・自動発進機構を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、茶園等の土壌の通気性、通水性を高めて土壌を改良するエアレーション作業機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、茶園等の畝間土壌が固結、硬化すると、土壌の通気性、土壌の水分保持力および水分透通性が低下して、根の呼吸作用、養分吸収作用等が妨げられることから、畝を跨いで走行する門型車両に土壌を深耕する機構を設けた乗用型深耕機を提案した（特許文献１）。
【０００３】
かかる乗用型深耕機によると、畝を跨いで走行する門型車両本体の前方または後方に上下方向に向く深耕支柱が設けられ、昇降機構により深耕支柱の先端を地中の所定位置まで貫入し、深耕支柱の下端の爪を地中で往復揺動させながら門型車両の走行により地中の土壌を破砕し、土壌の通気性、水分保持力および水分透通性等の土壌物理性を改善しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３０２７３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上に述べた乗用型深耕機は、高能率で土壌を深耕できるものであるが、畝間における土壌の改善効果は高いものの、畝内部に対する改善効果はどちらかと言うと限定的であった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、高能率で土壌の改善作業を行うことができるエアレーション作業機を提供すること、なかでも畝内部に対する改善効果の高いエアレーション作業機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るエアレーション作業機は、走行装置に、圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段と、生成された圧縮空気を蓄える圧縮空気貯留手段と、圧縮空気貯留手段に蓄えられた圧縮空気を噴出する噴出手段と、噴出手段を地中に貫入する貫入手段とを備えることを最も主要な特徴とする。
【０００８】
本発明に係るエアレーション作業機は、前記走行装置が畝を跨る一対の走行体を備え、前記噴出手段が畝の両側に位置して前後いずれか一方に一対備わることを第２の特徴とする。
【０００９】
本発明に係るエアレーション作業機は、走行装置の走行距離を測定するセンサに基づき、走行装置を自動停止する自動停止機構を備えることを第３の特徴とする。
【００１０】
本発明に係るエアレーション作業機は、走行装置の走行距離を測定するセンサに基づき、走行装置を自動漸停止する自動漸停止機構を備えること第４の特徴とする。
【００１１】
本発明に係るエアレーション作業機は、前記貫入手段が噴出手段を昇降させる昇降手段を備えることを第５の特徴とする。
【００１２】
本発明に係るエアレーション作業機は、前記貫入手段が噴出手段を下降限位置および上昇限位置に停止させるリミットスイッチを上下に備えることを第６の特徴とする。
【００１３】
本発明に係るエアレーション作業機は、噴出手段を上昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、走行装置を自動発進させる自動発進機構を備えることを第７の特徴とする。
【００１４】
本発明に係るエアレーション作業機は、噴出手段を上昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、走行装置を自動漸発進させる自動漸発進機構を備えることを第８の特徴とする。
【００１５】
本発明に係るエアレーション作業機は、噴出手段が、噴出手段を下昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、噴出口から圧縮空気を地中に噴出する構成であることを第９の特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明に係るエアレーション作業機によると、高能率で土壌の改善作業を行うことができ、なかでも畝内部に対する土壌の改善効果が高いという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、乗用型のエアレーション作業機の側面図、
【図２】図１に示すエアレーション作業機の平面図、
【図３】図１に示すエアレーション作業機の背面図、
【図４】図１に示すエアレーション作業機の油圧回路図、
【図５】図１に示すエアレーション作業機の油圧回路図、
【図６】本発明の他の実施形態を示すもので、エアレーション作業機の側面図、
【図７】図６に示すエアレーション作業機の平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１ないし図５は本発明に係るエアレーション作業機の一実施形態を示すもので、符号１００は自動走行式の乗用型エアレーション作業機を示している。
【００１９】
図３に示す茶園Ｔの地面Ｇには、茶木が植えられた複数列の畝Ｔ１が形成されており、エアレーション作業機１００は、図３に示すように、畝Ｔ１を跨って、畝Ｔ１に沿って左右の畝間Ｓ内を走行するようになっている。
【００２０】
エアレーション作業機１００は、図１ないし図３に示すように、走行装置１１０に、コンプレッサ（圧縮空気生成手段）１２０と、圧力容器（圧縮空気貯留手段）１３０と、噴出ノズル（噴出手段）１４０と、貫入装置（貫入手段）１５０を備えている。
【００２１】
走行装置１１０は、図１ないし図３に示すように、門型フレーム１１１の上に前方寄り中央に載置されたエンジン１１２により回転駆動される油圧ポンプ１１３と走行モータ１１８の静油圧式変速機で独立して駆動される一対のクローラ（走行体）１１４、１１４を下部に備え、図３に示すように一対のクローラ１１４、１１４を１条の畝Ｔ１間に跨らせて、畝Ｔ１に沿って左右の畝間Ｓ内を走行するようになっている。走行装置１１０の上部には、エンジン１１２の側方に操縦席１１５と走行ハンドル１１６が設置され、走行ハンドル１１６の前方には操作盤１１７が設置されている。操作盤１１７には、エンジン制御機器、計器類等が装備されている。
【００２２】
エンジン１１２の操縦席１１５と反対側にはコンプレッサ１２０が載置され、コンプレッサ１２０は、エンジン１１２の動力によりＶベルトで駆動され、所定圧（８ｋｇｆ／ｃｍ２〜９ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧縮空気を生成するようになっている。コンプレッサ１２０の後方には圧力容器１３０が載置され、コンプレッサ１２０から所定圧（８ｋｇｆ／ｃｍ２〜９ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧縮空気が耐圧管１２１を通して蓄えられるようになっている。
【００２３】
走行装置１１０の後部には、噴出ノズル１４０を地中に貫入させる左右一対の貫入装置１５０が設けられている。各貫入装置１５０は、上下に延びる外筒１５１と、外筒１５１内を上下に出没する内筒１５２とを備え、外筒１５１の上端寄り内面には、内筒１５２内に配置される油圧シリンダ１５３の上端が連結され、内筒１５２の下端寄り内面には、油圧シリンダ１５３のロッド１５４の下端が連結されている。内筒１５２の下端には噴出ノズル１４０の本体部１４１が連結されている。本体部１４１の下端部には先端に行くに従い先細りとなるノズル先端部１４２が設けられており、ノズル先端部１４２には圧縮空気を地中に噴出させる噴出口１４３が設けられている。
【００２４】
外筒１５１は、走行装置１１０の門型フレーム１１１に支持部材１５５を介して垂直に立設された門型支柱１５６に対し上下の支持部材１５７、１５７を介して片持ち支持されている。外筒１５１には、下リミットスイッチ１５８Ａと上リミットスイッチ１５８Ｂが取り付けられている。下リミットスイッチ１５８Ａは、油圧シリンダ１５３による噴出ノズル１４０の貫入動作時に作動して内筒１５２の下降を停止し（下死点）、これにより噴出ノズル１４０の地中への貫入深さを設定するようになっている。上リミットスイッチ１５８Ｂは、油圧シリンダ１５３による噴出ノズル１４０の抜出し動作時に作動して内筒１５２の上昇を停止し（上死点）、これにより噴出ノズル１４０の地面からの上昇位置を設定するようになっている。下リミットスイッチ１５８Ａは取付け位置を上下に複数箇所設けることにより、噴出ノズル１４０の貫入深さを任意に設定できる。
【００２５】
圧力容器１３０からはチャンバー１３１まで耐圧管１３２が延びている。チャンバー１３１からは耐圧管１３３が噴出ノズル１４０の本体１４１の其端部まで延びている。耐圧管１３３には電磁式開閉弁１３４が設けられ、電磁式開閉弁１３４を開動作することにより、圧力容器１３０中の圧縮空気をチャンバー１３１を介して噴出ノズル１４０の本体１４１内に送り込み、本体１４１の内部通路を通して下端のノズル先端部１４２の噴出口１４３から噴出させることができるようになっている。
【００２６】
走行装置１１０には、左右のクローラ１１４、１１４を互いに独立して駆動し自動走行する自動走行機構が設けられている。図４はその駆動回路図である。左右のクローラ１１４、１１４の走行モータ１１８、１１８は、図４に示す第１駆動回路２００Ａおよび第２駆動回路２００Ｂによって独立して制御される。各駆動回路２００Ａ、２００Ｂは、エンジン１１２によって回転駆動される可変容量型油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂ（油圧ポンプ１１３）と、この可変容量型油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂによって駆動される油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂを有する。なお、油圧ポンプ１１３はチャージポンプ１１３Ｃを付属する。
【００２７】
そして、可変容量型油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂと油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂを閉ループに接続する主ライン２０２Ａ、２０３Ａ間および主ライン２０２Ｂ、２０３Ｂ間には、絞り２０４Ａ、２０４Ｂおよび電磁式２位置切換弁（以下、「第１切換弁」という）２０５Ａ、２０５Ｂが直列に介設された第１バイパスライン２０６Ａ、２０６Ｂが接続されている。したがって、両第１切換弁２０５Ａ、２０５Ｂの何れか一方を位置ａから位置ｂに切り換えることにより、切換後の切換弁（例えば第１切換弁２０４Ａ）側の駆動回路（例えば第１駆動回路２００Ａ）の油圧ポンプ（例えば油圧ポンプ１１３Ａ）からの圧油が第１バイパスライン（例えば第１バイパスライン２０６Ａ）にリークされて油圧モータ（例えば油圧モータ２０１Ａ）の回転数が低下し、回転数が低下した油圧モータ（例えば油圧モータ２０１Ａ）により駆動されるクローラ１１４側に方向を自動変更（方向転換）するようになっている。
【００２８】
第１切換弁２０５Ａ、２０５Ｂは、一対の感知板１１９Ａ、１１９Ｂの作動に従い、自動的に切り換えられる。すなわち、走行装置１１０の門型フレーム１１１の一対の脚柱１１１Ａ、１１１Ｂの内面寄りに、畝Ｔ１の側面位置を検知する感知板１１９Ａ、１１９Ｂの回転軸１１９ａ、１１９ｂの上下端が回転自在に取付け支持されている。回転軸１１９ａ、１１９ｂの上端部には回転軸１１９ａ、１１９ｂの回転量に応じて抵抗値が可変する可変抵抗器（回転角度検出手段）２０７Ａ、２０７Ｂが取り付けられている。可変抵抗器２０７Ａ、２０７Ｂからは電圧信号が弁制御部２０８に送出され、弁制御部２０８は、可変抵抗器２０７Ａ、２０７Ｂからの出力電圧差が所定電圧になったか否かを検知し（つまり、両感知板１１９Ａ、１１９Ｂの回転角度の差が所定角度になったか否かを検知し）、所定電圧になった場合には出力電圧の大きい方の可変抵抗器（例えば可変抵抗器２０７Ａ）側の切換弁（例えば第１切換弁２０４Ａ）を切り換える制御信号をソレノイド（例えばソレノイド２０８Ａ）に出力する。
【００２９】
また、第１駆動回路２００Ａおよび第２駆動回路２００Ｂには、走行装置１１０の自動発進・自動停止機構が設けられている。すなわち、図５に示すように、閉ループの主ライン２０２Ａ、２０３Ａ間および閉ループの主ライン２０２Ｂ、２０３Ｂ間には、絞り２０９Ａ、２０９Ｂおよび電磁式３位置切換弁（以下、「第２切換弁」という）２１０Ａ、２１０Ｂが直列に介設された第２バイパスライン２１１Ａ、２１１Ｂと、絞り２０９Ａ、２０９Ｂがなく第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂのみが介設された第３バイパスライン２１２Ａ、２１２Ｂが並列に接続されている。
【００３０】
したがって、弁制御部２０８からの後述する自動停止用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂのソレノイド２１３Ａ、２１３Ｂに出力することにより、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂの両方が、位置ａから位置ｂに切り換わり、油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂからの圧油の一部が第２バイパスライン２１１Ａ、２１１Ｂに同時にリークされて、油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂの回転数が低下し、これによりエアレーション作業機１００の走行速度が低下する。そして、自動停止用の制御信号と連動して作動するタイマーにより一定時間後、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂの両方が、位置ｂから位置ａを越えて位置ｃに切り換わることにより、第２バイパスライン２１１Ａ、２１１Ｂは閉じられると同時に、油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂからの圧油が第３バイパスライン２１２Ａ、２１２Ｂに全量リークされ、油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂの回転が停止し、これによりエアレーション作業機１００の走行が停止する。このようにして、弁制御部２０８からの走行停止用の制御信号とタイマーによりエアレーション作業機１００の走行を自動的に停止するようになっている。
【００３１】
また、弁制御部２０８からの後述する発進用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂのソレノイド２１４Ａ、２１４Ｂに出力することにより、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂの両方が、位置ｃから位置ａを越えて位置ｂに切り換わり、油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂからの圧油の一部が第２バイパスライン２１１Ａ、２１１Ｂに同時にリークされると共に、圧油の残りが油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂに供給されて油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂの回転数がゼロから増加し、これによりエアレーション作業機１００が停止状態から発進する。そして、発進用の制御信号と連動して作動するタイマーにより一定時間後、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂの両方が、位置ｂから位置ａに切り換わることにより、第２バイパスライン２１１Ａ、２１１Ｂが閉じられると同時に、油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂからの圧油が油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂに全量供給され、これによりエアレーション作業機１００が一定速度で走行する。このようにして、弁制御部２０８からの発進用の制御信号とタイマーによりエアレーション作業機１００を自動的に発進させるようになっている。
【００３２】
第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂは、電磁式２位置切換弁を採用してもよいが、本実施形態のように、電磁式３位置切換弁を採用することが望ましい。電磁式３位置切換弁およびタイマーを採用することにより、油圧ポンプからの圧油のリーク量を漸減あるいは漸増して、自動漸停止・自動漸発進機構を構成することができ、急停止・急発進を避けることができる。これによりオペレータの運転操縦性がよくなり、安全性も高まる。
【００３３】
弁制御部２０８からの（走行）停止用の制御信号は、エアレーション作業機１００の走行距離を測定するパルス式の距離検出センサ２１５からの検出信号に基づく。すなわち、図１および図５に示すように、走行装置１１０の門型フレーム１１１にクローラ１１４の直上に位置する距離検出センサ２１５が設置されている。距離検出センサ２１５は、具体的には走行開始直後からクローラ１１４の歯の枚数をパルスでカウントし、これによりエアレーション作業機１００の走行距離を測定する。距離検出センサ２１２からの信号は弁制御部２０８に送信され、弁制御部２０８は距離検出センサ２１５からの信号に基づく走行距離が所定距離（例えば１ｍ）に達すると、停止用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂに送るようになっている。
【００３４】
弁制御部２０８からの（走行）発進用の制御信号は、後述する貫入装置１５０の上リミットスイッチ１５８Ｂからの作動信号に基づく。すなわち、貫入装置１５０は噴出ノズル１４０の貫入動作と圧縮空気の噴出動作後に噴出ノズル１４０を抜出しするが、同抜出し動作を上リミットスイッチ１５８Ｂの作動により完了する。そして、弁制御部２０８は上リミットスイッチ１５８Ｂからの作動信号を受信し、発進用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂに送るようになっている。
【００３５】
なお、図２において符号１６０は弁制御部２０８や制御用のタイマーを内蔵する制御ボックス、図４において符号１６１は低圧側フィルタである。
【００３６】
次に、上記構成のエアレーション作業機１００の発進と停止を繰り返しながら、茶園Ｔの畝Ｔ１の地中にエアレーション作業を行う手順について説明する。
【００３７】
（漸発進と漸停止）
まず、エンジン１１２を始動し、茶園Ｔの畝Ｔ１を跨るようにして走行装置１１０のクローラ１１４、１１４を畝間Ｓに位置させ、クローラ１１４、１１４の駆動により、エアレーション作業機１００を発進させる。同時に走行距離用検出センサ２１５からのパルス信号によりクローラ１１４、すなわちエアレーション作業機１００の移動量がカウントされ、検出信号が弁制御部２０８に送信される。弁制御部２０８は、エアレーション作業機１００の走行距離が一定値（例えば１ｍ）に達すると、停止用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂに送信し、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂは、制御信号および同信号により連動して作動するタイマーに従い、位置ａ→位置ｂ→位置ｃに切り換わり、これによりエアレーション作業機１００が減速し、漸停止する。
【００３８】
（貫入装置の作動）
次に、エアレーション作業機１００の停止と同時に、弁制御部２０８から、前記制御信号およびタイマーによる一定時間後、貫入装置１５０、１５０による貫入動作用の制御信号が、電磁式３位置切換弁（以下、「第３切換弁」という）２１６Ａ、２１６Ｂに送信され、第３切換弁２１６Ａ、２１６Ｂの切り換えにより、エンジン１１２で作動する別の油圧ポンプ（図示せず）からの圧油が油圧シリンダ１５３、１５３の上シリンダ室に供給され、油圧シリンダ１５３、１５３の作動により、内筒１５２、１５２が下降し、噴出ノズル１４０、１４０の本体部１４１、１４１を地中に貫入させる。そして、下リミットスイッチ１５８Ａの作動により、内筒１５２、１５２の下降が停止し、噴出ノズル１４０、１４０の本体部１４１、１４１の貫入動作を完了する。ノズル先端部１４２、１４２は地中の所定の貫入深さ（例えば５０ｃｍ〜６０ｃｍ）に位置する。
【００３９】
（噴出ノズルの作動）
下リミットスイッチ１５８Ａからの作動信号は弁制御部２０８に送信され、弁制御部２０８は同作動信号に基づき電磁開閉弁１３４に開動作の制御信号を送信し、電磁開閉弁１３４が開かれる。これにより、圧力容器１３０中の圧縮空気がチャンバー１３１、１３１を介して噴出ノズル１４０、１４０の本体１４１、１４１内に送り込まれ、本体１４１、１４１の内部通路を通して下端のノズル先端部１４２、１４２の噴出口１４３、１４３から地中に圧縮空気が噴出される。前記作動信号に連動して作動するタイマーにより電磁開閉弁１３４の開放時間を任意（例えば１秒〜１５秒間）に設定可能である。左右の噴出ノズル１４０、１４０の噴出口１４３、１４３から地中に噴出された圧縮空気は、畝間Ｓ、Ｓの直下だけでなく、その間の畝Ｔ１の中央付近まで到達させることができるので、畝Ｔ１内部に対しエアレーションによる土壌改善を高めることができる。
【００４０】
（噴出ノズルの抜出）
タイマーによる一定時間後、弁制御部２０８は電磁開閉弁１３４に閉動作の制御信号を送信し、電磁開閉弁１３４が閉鎖される。同時に、弁制御部２０８から、貫入装置１５０、１５０に対し、抜出し動作の制御信号が第３切換弁２１６Ａ、２１６Ｂに送信されて、第３切換弁２１６Ａ、２１６Ｂの切り換えにより、別の油圧ポンプ（図示せず）からの圧油が油圧シリンダ１５３、１５３の下シリンダ室側に供給され、ロッド１５４、１５４と共に内筒１５２、１５２が上昇し、地中から噴射ノズル１４０、１４０が抜き出しされる。内筒１５２、１５２の上昇動作中に、内筒１５２と上リミットスイッチ１５８Ｂとの間で上リミットスイッチ１５８Ｂが作動し、上リミットスイッチ１５８Ｂからの作動信号により、 内筒１５２、１５２の上昇が停止し、これにより噴出ノズル１４０、１４０が地表から所定の高さ（例えば２５ｃｍ〜３０ｃｍ）で停止する。
【００４１】
（漸発進）
前記上リミットスイッチ１５８Ｂの作動信号は弁制御部２０８に送信され、弁制御部２０８は同作動信号に基づき、発進用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂに送信し、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂは、同制御信号およびタイマーに従い、位置ｃ→位置ｂ→位置ａに切り換わり、これによりエアレーション作業機１００が再び漸発進する。
【００４２】
以上の手順、すなわち、エアレーション作業機１００により、漸発進→走行→漸停止→貫入装置の作動→噴出ノズルの作動→噴出ノズルの抜出→漸発進の手順を繰り返すことにより、畝Ｔ１の全長に亘り、畝Ｔ１の直下の土壌に対し、圧縮空気によるエアレーション作業を自動的に能率よく実施できる。
【００４３】
畝Ｔ１は必ずしも真っ直ぐとは限らず、蛇行箇所も存在し得る。この場合、エアレーション作業機１００は、一対の感知板１１９Ａ、１１９Ｂで畝Ｔ１の蛇行箇所を感知しながら、クローラ１１４、１１４を自動操行させることができる。すなわち、図４を参照して、畝Ｔ１が例えば右側へと蛇行する箇所がある場合、クローラ１１４、１１４は直進するので、右側のクローラ１１４が畝Ｔ１の側面に接近し、左側のクローラ１１４は畝Ｔ１の側面から離れる。すると、右側のクローラ１１４に付属する感知板１１９Ａは畝Ｔ１の側面に接近して大きく後方（反時計回り）へと回転軸１１９ａ周りに回動し、左側のクローラ１１４に付属する感知板１１９Ｂは畝Ｔ１の側面から次第に遠ざかり小さく前方（時計回り）へと回転軸１１９ｂ周りに回動する。回転軸１１９ａ、１１９ｂに付属の可変抵抗器２０７Ａ、２０７Ｂの抵抗値の出力電圧差が所定電圧（設定値）になると、弁制御部２０８から抵抗値の大きい方の可変抵抗器２０７Ａ側の第１切換弁２０５Ａを切り換える制御信号がソレノイド２０８Ａに出力される。
【００４４】
これにより第１切換弁２０５Ａは、位置ａから位置ｂに切り換えられ、油圧ポンプ１１３Ａからの圧油が第１バイパスライン２０６Ａにバイパスされ、油圧モータ２０１Ａの回転数が低下し、回転数が低下した油圧モータ２０１Ａのクローラ１１４側に自動的に旋回される。すると、畝Ｔ１の側面に対し右側のクローラ１１４の距離と左側のクローラ１１４の距離との差が次第に小さくなり、可変抵抗器２０７Ａ、２０７Ｂの抵抗値の出力電圧差が所定電圧を下回るので、第１切換弁２０５Ａが位置ａに切り換えられ、油圧モータ２０１Ａの回転数が上昇する。その結果、自動走行式のエアレーション作業機１００は直進を続ける。
【００４５】
かくして、自動走行式のエアレーション作業機１００によると、畝Ｔ１に沿って自動的に走行し、停止と発進を繰り返し、所定距離間隔で貫入装置１５０、１５０の貫入動作と地中での噴出ノズルからの圧縮空気の噴出動作を繰り返すことにより、畝Ｔ１の内部に対するエアレーション作業を能率よく実施することができる。しかも、エアレーション作業機１００に自動走行機構、自動漸停止・自動漸発進機構を設けたので、運転オペレータは熟練操作を要せず、また、操縦性が向上し、作業者の疲労や負担を軽減できる。
【００４６】
畝Ｔ１の両側に貫入された噴出ノズル１４０、１４０から畝Ｔ１内部に圧縮空気が効果的に噴出されるから、畝Ｔ１内部の土壌の通気性や通水性を十分に回復し、向上させることができ、畝Ｔ１に植えられた茶樹等の根の呼吸作用、養分吸収作用等を十分に確保し、茶樹等の活性化を図ることができる。
【００４７】
図６および図７は、本発明に係るエアレーション作業機の他の実施形態で、本実施形態のエアレーション作業機１００’は、走行装置１１０の門型フレーム１１１の前後にそれぞれ一組、計４つの貫入装置１５０、１５０・・・が設置されている。なお、図１に示すエアレーション作業機１００と同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。また、図４および図５に示す第１駆動回路２００Ａおよび第２駆動回路２００Ｂ等も採用される。
【００４８】
図６および図７に示すエアレーション作業機１００’によると、走行装置１１０の門型フレーム１１１の前後にそれぞれ一組、計４つの貫入装置１５０、１５０・・・が設置されているので、畝Ｔ１の地中に対するエアレーション作業をより一層能率よく行うことができる。すなわち、エアレーション作業機１００’の発進→停止→発進の間隔を前述の実施形態対比で拡げて作業能率を格段に向上させることができるし、また、噴出ノズル１４０の貫入間隔を前述の実施形態対比で狭くし、土壌の改善効果をより向上させることもできる。さらに、作業者の疲労や負担をより軽減できる。
【００４９】
本発明に係るエアレーション作業機は、前記実施形態で説明したエアレーション作業機１００，１００’の構造に限定されない。例えば、自動操行用、自動漸進・漸停止用に電磁式切換弁を用いたが、流量可変な比例弁等を採用することも可能である。
【００５０】
また、本発明に係るエアレーション作業機は、前記実施形態で説明した乗用型のエアレーション作業機に限定されない。本発明を小型の一畝用の歩行型作業機などにも広く適用可能である。さらに適用範囲は茶園Ｔに限定されず、畝のある圃場、畝のない圃場、ゴルフ場など、土壌改善効果に対するニーズのある場所であれば、広く適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、圃場等の土壌改善を図るためのエアレーション作業機として、幅広く利用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１００、１００’ エアレーション作業機
１１０ 走行装置
１１１ 門型フレーム
１１１Ａ、１１１Ｂ 脚柱
１１２ エンジン
１１３ 油圧ポンプ
１１３Ａ、１１３Ｂ 可変容量型油圧ポンプ
１１３Ｃ チャージポンプ
１１４ クローラ
１１５ 操縦席
１１６ 走行ハンドル
１１７ 操作盤
１１８ 走行モータ
１１９Ａ、１１９Ｂ 感知板
１１９ａ、１１９ｂ 回転軸
１２０ コンプレッサ（圧縮空気生成手段）
１２１、１３２、１３３ 耐圧管
１３０ 圧力容器（圧縮空気貯留手段）
１３１ チャンバー
１３４ 電磁式開閉弁
１４０ 噴出ノズル（噴出手段）
１４１ 本体部
１４２ ノズル先端部
１４３ 噴出口
１５０ 貫入装置（貫入手段）
１５１ 外筒
１５２ 内筒
１５３ 油圧シリンダ
１５４ ロッド
１５５，１５７ 支持部材
１５６ 門型支柱
１５８Ａ 下リミットスイッチ
１５８Ｂ 上リミットスイッチ
１６０ 制御ボックス
１６１ 低圧側フィルタ
２００Ａ 第１駆動回路
２００Ｂ 第２駆動回路
２０１Ａ、２０１Ｂ 油圧モータ
２０２Ａ、２０２Ｂ、２０３Ａ、２０３Ｂ 主ライン
２０４Ａ、２０４Ｂ、２０９Ａ、２０９Ｂ 絞り
２０５Ａ、２０５Ｂ 電磁式２位置切換弁（第１切換弁）
２０６Ａ、２０６Ｂ 第１バイパスライン
２０７Ａ、２０７Ｂ 可変抵抗器
２０８Ａ、２０８Ｂ、２１３Ａ、２１３Ｂ、２１４Ａ、２１４Ｂ ソレノイド
２１０Ａ、２１０Ｂ 電磁式３位置切換弁（第２切換弁）
２１１Ａ、２１１Ｂ 第２バイパスライン
２１２Ａ、２１２Ｂ 第３バイパスライン
２１５ 距離検出センサ
２１６Ａ、２１６Ｂ 電磁式３位置切換弁（第３切換弁）
Ｇ 地面
Ｓ 畝間
Ｔ 茶園
Ｔ１ 畝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、茶園等の土壌の通気性、通水性を高めて土壌を改良するエアレーション作業機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、茶園等の畝間土壌が固結、硬化すると、土壌の通気性、土壌の水分保持力および水分透通性が低下して、根の呼吸作用、養分吸収作用等が妨げられることから、畝を跨いで走行する門型車両に土壌を深耕する機構を設けた乗用型深耕機を提案した（特許文献１）。
【０００３】
かかる乗用型深耕機によると、畝を跨いで走行する門型車両本体の前方または後方に上下方向に向く深耕支柱が設けられ、昇降機構により深耕支柱の先端を地中の所定位置まで貫入し、深耕支柱の下端の爪を地中で往復揺動させながら門型車両の走行により地中の土壌を破砕し、土壌の通気性、水分保持力および水分透通性等の土壌物理性を改善しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３０２７３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上に述べた乗用型深耕機は、高能率で土壌を深耕できるものであるが、畝間における土壌の改善効果は高いものの、畝内部に対する改善効果はどちらかと言うと限定的であった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、高能率で土壌の改善作業を行うことができるエアレーション作業機を提供すること、なかでも畝内部に対する改善効果の高いエアレーション作業機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るエアレーション作業機は、走行装置に、圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段と、生成された圧縮空気を蓄える圧縮空気貯留手段と、圧縮空気貯留手段に蓄えられた圧縮空気を噴出する噴出手段と、噴出手段を地中に貫入する貫入手段とを備えることを最も主要な特徴とする。
【０００８】
本発明に係るエアレーション作業機は、前記走行装置が畝を跨る一対の走行体を備え、前記噴出手段が畝の両側に位置して前後いずれか一方に一対備わることを第２の特徴とする。
【０００９】
本発明に係るエアレーション作業機は、走行装置の走行距離を測定するセンサに基づき、走行装置を自動停止する自動停止機構を備えることを第３の特徴とする。
【００１０】
本発明に係るエアレーション作業機は、走行装置の走行距離を測定するセンサに基づき、走行装置を自動漸停止する自動漸停止機構を備えること第４の特徴とする。
【００１１】
本発明に係るエアレーション作業機は、前記貫入手段が噴出手段を昇降させる昇降手段を備えることを第５の特徴とする。
【００１２】
本発明に係るエアレーション作業機は、前記貫入手段が噴出手段を下降限位置および上昇限位置に停止させるリミットスイッチを上下に備えることを第６の特徴とする。
【００１３】
本発明に係るエアレーション作業機は、噴出手段を上昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、走行装置を自動発進させる自動発進機構を備えることを第７の特徴とする。
【００１４】
本発明に係るエアレーション作業機は、噴出手段を上昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、走行装置を自動漸発進させる自動漸発進機構を備えることを第８の特徴とする。
【００１５】
本発明に係るエアレーション作業機は、噴出手段が、噴出手段を下昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、噴出口から圧縮空気を地中に噴出する構成であることを第９の特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明に係るエアレーション作業機によると、高能率で土壌の改善作業を行うことができ、なかでも畝内部に対する土壌の改善効果が高いという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、乗用型のエアレーション作業機の側面図、
【図２】図１に示すエアレーション作業機の平面図、
【図３】図１に示すエアレーション作業機の背面図、
【図４】図１に示すエアレーション作業機の油圧回路図、
【図５】図１に示すエアレーション作業機の油圧回路図、
【図６】本発明の他の実施形態を示すもので、エアレーション作業機の側面図、
【図７】図６に示すエアレーション作業機の平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１ないし図５は本発明に係るエアレーション作業機の一実施形態を示すもので、符号１００は自動走行式の乗用型エアレーション作業機を示している。
【００１９】
図３に示す茶園Ｔの地面Ｇには、茶木が植えられた複数列の畝Ｔ１が形成されており、エアレーション作業機１００は、図３に示すように、畝Ｔ１を跨って、畝Ｔ１に沿って左右の畝間Ｓ内を走行するようになっている。
【００２０】
エアレーション作業機１００は、図１ないし図３に示すように、走行装置１１０に、コンプレッサ（圧縮空気生成手段）１２０と、圧力容器（圧縮空気貯留手段）１３０と、噴出ノズル（噴出手段）１４０と、貫入装置（貫入手段）１５０を備えている。
【００２１】
走行装置１１０は、図１ないし図３に示すように、門型フレーム１１１の上に前方寄り中央に載置されたエンジン１１２により回転駆動される油圧ポンプ１１３と走行モータ１１８の静油圧式変速機で独立して駆動される一対のクローラ（走行体）１１４、１１４を下部に備え、図３に示すように一対のクローラ１１４、１１４を１条の畝Ｔ１間に跨らせて、畝Ｔ１に沿って左右の畝間Ｓ内を走行するようになっている。走行装置１１０の上部には、エンジン１１２の側方に操縦席１１５と走行ハンドル１１６が設置され、走行ハンドル１１６の前方には操作盤１１７が設置されている。操作盤１１７には、エンジン制御機器、計器類等が装備されている。
【００２２】
エンジン１１２の操縦席１１５と反対側にはコンプレッサ１２０が載置され、コンプレッサ１２０は、エンジン１１２の動力によりＶベルトで駆動され、所定圧（８ｋｇｆ／ｃｍ２〜９ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧縮空気を生成するようになっている。コンプレッサ１２０の後方には圧力容器１３０が載置され、コンプレッサ１２０から所定圧（８ｋｇｆ／ｃｍ２〜９ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧縮空気が耐圧管１２１を通して蓄えられるようになっている。
【００２３】
走行装置１１０の後部には、噴出ノズル１４０を地中に貫入させる左右一対の貫入装置１５０が設けられている。各貫入装置１５０は、上下に延びる外筒１５１と、外筒１５１内を上下に出没する内筒１５２とを備え、外筒１５１の上端寄り内面には、内筒１５２内に配置される油圧シリンダ１５３の上端が連結され、内筒１５２の下端寄り内面には、油圧シリンダ１５３のロッド１５４の下端が連結されている。内筒１５２の下端には噴出ノズル１４０の本体部１４１が連結されている。本体部１４１の下端部には先端に行くに従い先細りとなるノズル先端部１４２が設けられており、ノズル先端部１４２には圧縮空気を地中に噴出させる噴出口１４３が設けられている。
【００２４】
外筒１５１は、走行装置１１０の門型フレーム１１１に支持部材１５５を介して垂直に立設された門型支柱１５６に対し上下の支持部材１５７、１５７を介して片持ち支持されている。外筒１５１には、下リミットスイッチ１５８Ａと上リミットスイッチ１５８Ｂが取り付けられている。下リミットスイッチ１５８Ａは、油圧シリンダ１５３による噴出ノズル１４０の貫入動作時に作動して内筒１５２の下降を停止し（下死点）、これにより噴出ノズル１４０の地中への貫入深さを設定するようになっている。上リミットスイッチ１５８Ｂは、油圧シリンダ１５３による噴出ノズル１４０の抜出し動作時に作動して内筒１５２の上昇を停止し（上死点）、これにより噴出ノズル１４０の地面からの上昇位置を設定するようになっている。下リミットスイッチ１５８Ａは取付け位置を上下に複数箇所設けることにより、噴出ノズル１４０の貫入深さを任意に設定できる。
【００２５】
圧力容器１３０からはチャンバー１３１まで耐圧管１３２が延びている。チャンバー１３１からは耐圧管１３３が噴出ノズル１４０の本体１４１の其端部まで延びている。耐圧管１３３には電磁式開閉弁１３４が設けられ、電磁式開閉弁１３４を開動作することにより、圧力容器１３０中の圧縮空気をチャンバー１３１を介して噴出ノズル１４０の本体１４１内に送り込み、本体１４１の内部通路を通して下端のノズル先端部１４２の噴出口１４３から噴出させることができるようになっている。
【００２６】
走行装置１１０には、左右のクローラ１１４、１１４を互いに独立して駆動し自動走行する自動走行機構が設けられている。図４はその駆動回路図である。左右のクローラ１１４、１１４の走行モータ１１８、１１８は、図４に示す第１駆動回路２００Ａおよび第２駆動回路２００Ｂによって独立して制御される。各駆動回路２００Ａ、２００Ｂは、エンジン１１２によって回転駆動される可変容量型油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂ（油圧ポンプ１１３）と、この可変容量型油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂによって駆動される油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂを有する。なお、油圧ポンプ１１３はチャージポンプ１１３Ｃを付属する。
【００２７】
そして、可変容量型油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂと油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂを閉ループに接続する主ライン２０２Ａ、２０３Ａ間および主ライン２０２Ｂ、２０３Ｂ間には、絞り２０４Ａ、２０４Ｂおよび電磁式２位置切換弁（以下、「第１切換弁」という）２０５Ａ、２０５Ｂが直列に介設された第１バイパスライン２０６Ａ、２０６Ｂが接続されている。したがって、両第１切換弁２０５Ａ、２０５Ｂの何れか一方を位置ａから位置ｂに切り換えることにより、切換後の切換弁（例えば第１切換弁２０４Ａ）側の駆動回路（例えば第１駆動回路２００Ａ）の油圧ポンプ（例えば油圧ポンプ１１３Ａ）からの圧油が第１バイパスライン（例えば第１バイパスライン２０６Ａ）にリークされて油圧モータ（例えば油圧モータ２０１Ａ）の回転数が低下し、回転数が低下した油圧モータ（例えば油圧モータ２０１Ａ）により駆動されるクローラ１１４側に方向を自動変更（方向転換）するようになっている。
【００２８】
第１切換弁２０５Ａ、２０５Ｂは、一対の感知板１１９Ａ、１１９Ｂの作動に従い、自動的に切り換えられる。すなわち、走行装置１１０の門型フレーム１１１の一対の脚柱１１１Ａ、１１１Ｂの内面寄りに、畝Ｔ１の側面位置を検知する感知板１１９Ａ、１１９Ｂの回転軸１１９ａ、１１９ｂの上下端が回転自在に取付け支持されている。回転軸１１９ａ、１１９ｂの上端部には回転軸１１９ａ、１１９ｂの回転量に応じて抵抗値が可変する可変抵抗器（回転角度検出手段）２０７Ａ、２０７Ｂが取り付けられている。可変抵抗器２０７Ａ、２０７Ｂからは電圧信号が弁制御部２０８に送出され、弁制御部２０８は、可変抵抗器２０７Ａ、２０７Ｂからの出力電圧差が所定電圧になったか否かを検知し（つまり、両感知板１１９Ａ、１１９Ｂの回転角度の差が所定角度になったか否かを検知し）、所定電圧になった場合には出力電圧の大きい方の可変抵抗器（例えば可変抵抗器２０７Ａ）側の切換弁（例えば第１切換弁２０４Ａ）を切り換える制御信号をソレノイド（例えばソレノイド２０８Ａ）に出力する。
【００２９】
また、第１駆動回路２００Ａおよび第２駆動回路２００Ｂには、走行装置１１０の自動発進・自動停止機構が設けられている。すなわち、図５に示すように、閉ループの主ライン２０２Ａ、２０３Ａ間および閉ループの主ライン２０２Ｂ、２０３Ｂ間には、絞り２０９Ａ、２０９Ｂおよび電磁式３位置切換弁（以下、「第２切換弁」という）２１０Ａ、２１０Ｂが直列に介設された第２バイパスライン２１１Ａ、２１１Ｂと、絞り２０９Ａ、２０９Ｂがなく第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂのみが介設された第３バイパスライン２１２Ａ、２１２Ｂが並列に接続されている。
【００３０】
したがって、弁制御部２０８からの後述する自動停止用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂのソレノイド２１３Ａ、２１３Ｂに出力することにより、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂの両方が、位置ａから位置ｂに切り換わり、油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂからの圧油の一部が第２バイパスライン２１１Ａ、２１１Ｂに同時にリークされて、油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂの回転数が低下し、これによりエアレーション作業機１００の走行速度が低下する。そして、自動停止用の制御信号と連動して作動するタイマーにより一定時間後、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂの両方が、位置ｂから位置ａを越えて位置ｃに切り換わることにより、第２バイパスライン２１１Ａ、２１１Ｂは閉じられると同時に、油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂからの圧油が第３バイパスライン２１２Ａ、２１２Ｂに全量リークされ、油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂの回転が停止し、これによりエアレーション作業機１００の走行が停止する。このようにして、弁制御部２０８からの走行停止用の制御信号とタイマーによりエアレーション作業機１００の走行を自動的に停止するようになっている。
【００３１】
また、弁制御部２０８からの後述する発進用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂのソレノイド２１４Ａ、２１４Ｂに出力することにより、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂの両方が、位置ｃから位置ａを越えて位置ｂに切り換わり、油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂからの圧油の一部が第２バイパスライン２１１Ａ、２１１Ｂに同時にリークされると共に、圧油の残りが油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂに供給されて油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂの回転数がゼロから増加し、これによりエアレーション作業機１００が停止状態から発進する。そして、発進用の制御信号と連動して作動するタイマーにより一定時間後、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂの両方が、位置ｂから位置ａに切り換わることにより、第２バイパスライン２１１Ａ、２１１Ｂが閉じられると同時に、油圧ポンプ１１３Ａ、１１３Ｂからの圧油が油圧モータ２０１Ａ、２０１Ｂに全量供給され、これによりエアレーション作業機１００が一定速度で走行する。このようにして、弁制御部２０８からの発進用の制御信号とタイマーによりエアレーション作業機１００を自動的に発進させるようになっている。
【００３２】
第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂは、電磁式２位置切換弁を採用してもよいが、本実施形態のように、電磁式３位置切換弁を採用することが望ましい。電磁式３位置切換弁およびタイマーを採用することにより、油圧ポンプからの圧油のリーク量を漸減あるいは漸増して、自動漸停止・自動漸発進機構を構成することができ、急停止・急発進を避けることができる。これによりオペレータの運転操縦性がよくなり、安全性も高まる。
【００３３】
弁制御部２０８からの（走行）停止用の制御信号は、エアレーション作業機１００の走行距離を測定するパルス式の距離検出センサ２１５からの検出信号に基づく。すなわち、図１および図５に示すように、走行装置１１０の門型フレーム１１１にクローラ１１４の直上に位置する距離検出センサ２１５が設置されている。距離検出センサ２１５は、具体的には走行開始直後からクローラ１１４の歯の枚数をパルスでカウントし、これによりエアレーション作業機１００の走行距離を測定する。距離検出センサ２１２からの信号は弁制御部２０８に送信され、弁制御部２０８は距離検出センサ２１５からの信号に基づく走行距離が所定距離（例えば１ｍ）に達すると、停止用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂに送るようになっている。
【００３４】
弁制御部２０８からの（走行）発進用の制御信号は、後述する貫入装置１５０の上リミットスイッチ１５８Ｂからの作動信号に基づく。すなわち、貫入装置１５０は噴出ノズル１４０の貫入動作と圧縮空気の噴出動作後に噴出ノズル１４０を抜出しするが、同抜出し動作を上リミットスイッチ１５８Ｂの作動により完了する。そして、弁制御部２０８は上リミットスイッチ１５８Ｂからの作動信号を受信し、発進用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂに送るようになっている。
【００３５】
なお、図２において符号１６０は弁制御部２０８や制御用のタイマーを内蔵する制御ボックス、図４において符号１６１は低圧側フィルタである。
【００３６】
次に、上記構成のエアレーション作業機１００の発進と停止を繰り返しながら、茶園Ｔの畝Ｔ１の地中にエアレーション作業を行う手順について説明する。
【００３７】
（漸発進と漸停止）
まず、エンジン１１２を始動し、茶園Ｔの畝Ｔ１を跨るようにして走行装置１１０のクローラ１１４、１１４を畝間Ｓに位置させ、クローラ１１４、１１４の駆動により、エアレーション作業機１００を発進させる。同時に走行距離用検出センサ２１５からのパルス信号によりクローラ１１４、すなわちエアレーション作業機１００の移動量がカウントされ、検出信号が弁制御部２０８に送信される。弁制御部２０８は、エアレーション作業機１００の走行距離が一定値（例えば１ｍ）に達すると、停止用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂに送信し、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂは、制御信号および同信号により連動して作動するタイマーに従い、位置ａ→位置ｂ→位置ｃに切り換わり、これによりエアレーション作業機１００が減速し、漸停止する。
【００３８】
（貫入装置の作動）
次に、エアレーション作業機１００の停止と同時に、弁制御部２０８から、前記制御信号およびタイマーによる一定時間後、貫入装置１５０、１５０による貫入動作用の制御信号が、電磁式３位置切換弁（以下、「第３切換弁」という）２１６Ａ、２１６Ｂに送信され、第３切換弁２１６Ａ、２１６Ｂの切り換えにより、エンジン１１２で作動する別の油圧ポンプ（図示せず）からの圧油が油圧シリンダ１５３、１５３の上シリンダ室に供給され、油圧シリンダ１５３、１５３の作動により、内筒１５２、１５２が下降し、噴出ノズル１４０、１４０の本体部１４１、１４１を地中に貫入させる。そして、下リミットスイッチ１５８Ａの作動により、内筒１５２、１５２の下降が停止し、噴出ノズル１４０、１４０の本体部１４１、１４１の貫入動作を完了する。ノズル先端部１４２、１４２は地中の所定の貫入深さ（例えば５０ｃｍ〜６０ｃｍ）に位置する。
【００３９】
（噴出ノズルの作動）
下リミットスイッチ１５８Ａからの作動信号は弁制御部２０８に送信され、弁制御部２０８は同作動信号に基づき電磁開閉弁１３４に開動作の制御信号を送信し、電磁開閉弁１３４が開かれる。これにより、圧力容器１３０中の圧縮空気がチャンバー１３１、１３１を介して噴出ノズル１４０、１４０の本体１４１、１４１内に送り込まれ、本体１４１、１４１の内部通路を通して下端のノズル先端部１４２、１４２の噴出口１４３、１４３から地中に圧縮空気が噴出される。前記作動信号に連動して作動するタイマーにより電磁開閉弁１３４の開放時間を任意（例えば１秒〜１５秒間）に設定可能である。左右の噴出ノズル１４０、１４０の噴出口１４３、１４３から地中に噴出された圧縮空気は、畝間Ｓ、Ｓの直下だけでなく、その間の畝Ｔ１の中央付近まで到達させることができるので、畝Ｔ１内部に対しエアレーションによる土壌改善を高めることができる。
【００４０】
（噴出ノズルの抜出）
タイマーによる一定時間後、弁制御部２０８は電磁開閉弁１３４に閉動作の制御信号を送信し、電磁開閉弁１３４が閉鎖される。同時に、弁制御部２０８から、貫入装置１５０、１５０に対し、抜出し動作の制御信号が第３切換弁２１６Ａ、２１６Ｂに送信されて、第３切換弁２１６Ａ、２１６Ｂの切り換えにより、別の油圧ポンプ（図示せず）からの圧油が油圧シリンダ１５３、１５３の下シリンダ室側に供給され、ロッド１５４、１５４と共に内筒１５２、１５２が上昇し、地中から噴射ノズル１４０、１４０が抜き出しされる。内筒１５２、１５２の上昇動作中に、内筒１５２と上リミットスイッチ１５８Ｂとの間で上リミットスイッチ１５８Ｂが作動し、上リミットスイッチ１５８Ｂからの作動信号により、 内筒１５２、１５２の上昇が停止し、これにより噴出ノズル１４０、１４０が地表から所定の高さ（例えば２５ｃｍ〜３０ｃｍ）で停止する。
【００４１】
（漸発進）
前記上リミットスイッチ１５８Ｂの作動信号は弁制御部２０８に送信され、弁制御部２０８は同作動信号に基づき、発進用の制御信号を第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂに送信し、第２切換弁２１０Ａ、２１０Ｂは、同制御信号およびタイマーに従い、位置ｃ→位置ｂ→位置ａに切り換わり、これによりエアレーション作業機１００が再び漸発進する。
【００４２】
以上の手順、すなわち、エアレーション作業機１００により、漸発進→走行→漸停止→貫入装置の作動→噴出ノズルの作動→噴出ノズルの抜出→漸発進の手順を繰り返すことにより、畝Ｔ１の全長に亘り、畝Ｔ１の直下の土壌に対し、圧縮空気によるエアレーション作業を自動的に能率よく実施できる。
【００４３】
畝Ｔ１は必ずしも真っ直ぐとは限らず、蛇行箇所も存在し得る。この場合、エアレーション作業機１００は、一対の感知板１１９Ａ、１１９Ｂで畝Ｔ１の蛇行箇所を感知しながら、クローラ１１４、１１４を自動操行させることができる。すなわち、図４を参照して、畝Ｔ１が例えば右側へと蛇行する箇所がある場合、クローラ１１４、１１４は直進するので、右側のクローラ１１４が畝Ｔ１の側面に接近し、左側のクローラ１１４は畝Ｔ１の側面から離れる。すると、右側のクローラ１１４に付属する感知板１１９Ａは畝Ｔ１の側面に接近して大きく後方（反時計回り）へと回転軸１１９ａ周りに回動し、左側のクローラ１１４に付属する感知板１１９Ｂは畝Ｔ１の側面から次第に遠ざかり小さく前方（時計回り）へと回転軸１１９ｂ周りに回動する。回転軸１１９ａ、１１９ｂに付属の可変抵抗器２０７Ａ、２０７Ｂの抵抗値の出力電圧差が所定電圧（設定値）になると、弁制御部２０８から抵抗値の大きい方の可変抵抗器２０７Ａ側の第１切換弁２０５Ａを切り換える制御信号がソレノイド２０８Ａに出力される。
【００４４】
これにより第１切換弁２０５Ａは、位置ａから位置ｂに切り換えられ、油圧ポンプ１１３Ａからの圧油が第１バイパスライン２０６Ａにバイパスされ、油圧モータ２０１Ａの回転数が低下し、回転数が低下した油圧モータ２０１Ａのクローラ１１４側に自動的に旋回される。すると、畝Ｔ１の側面に対し右側のクローラ１１４の距離と左側のクローラ１１４の距離との差が次第に小さくなり、可変抵抗器２０７Ａ、２０７Ｂの抵抗値の出力電圧差が所定電圧を下回るので、第１切換弁２０５Ａが位置ａに切り換えられ、油圧モータ２０１Ａの回転数が上昇する。その結果、自動走行式のエアレーション作業機１００は直進を続ける。
【００４５】
かくして、自動走行式のエアレーション作業機１００によると、畝Ｔ１に沿って自動的に走行し、停止と発進を繰り返し、所定距離間隔で貫入装置１５０、１５０の貫入動作と地中での噴出ノズルからの圧縮空気の噴出動作を繰り返すことにより、畝Ｔ１の内部に対するエアレーション作業を能率よく実施することができる。しかも、エアレーション作業機１００に自動走行機構、自動漸停止・自動漸発進機構を設けたので、運転オペレータは熟練操作を要せず、また、操縦性が向上し、作業者の疲労や負担を軽減できる。
【００４６】
畝Ｔ１の両側に貫入された噴出ノズル１４０、１４０から畝Ｔ１内部に圧縮空気が効果的に噴出されるから、畝Ｔ１内部の土壌の通気性や通水性を十分に回復し、向上させることができ、畝Ｔ１に植えられた茶樹等の根の呼吸作用、養分吸収作用等を十分に確保し、茶樹等の活性化を図ることができる。
【００４７】
図６および図７は、本発明に係るエアレーション作業機の他の実施形態で、本実施形態のエアレーション作業機１００’は、走行装置１１０の門型フレーム１１１の前後にそれぞれ一組、計４つの貫入装置１５０、１５０・・・が設置されている。なお、図１に示すエアレーション作業機１００と同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。また、図４および図５に示す第１駆動回路２００Ａおよび第２駆動回路２００Ｂ等も採用される。
【００４８】
図６および図７に示すエアレーション作業機１００’によると、走行装置１１０の門型フレーム１１１の前後にそれぞれ一組、計４つの貫入装置１５０、１５０・・・が設置されているので、畝Ｔ１の地中に対するエアレーション作業をより一層能率よく行うことができる。すなわち、エアレーション作業機１００’の発進→停止→発進の間隔を前述の実施形態対比で拡げて作業能率を格段に向上させることができるし、また、噴出ノズル１４０の貫入間隔を前述の実施形態対比で狭くし、土壌の改善効果をより向上させることもできる。さらに、作業者の疲労や負担をより軽減できる。
【００４９】
本発明に係るエアレーション作業機は、前記実施形態で説明したエアレーション作業機１００，１００’の構造に限定されない。例えば、自動操行用、自動漸進・漸停止用に電磁式切換弁を用いたが、流量可変な比例弁等を採用することも可能である。
【００５０】
また、本発明に係るエアレーション作業機は、前記実施形態で説明した乗用型のエアレーション作業機に限定されない。本発明を小型の一畝用の歩行型作業機などにも広く適用可能である。さらに適用範囲は茶園Ｔに限定されず、畝のある圃場、畝のない圃場、ゴルフ場など、土壌改善効果に対するニーズのある場所であれば、広く適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、圃場等の土壌改善を図るためのエアレーション作業機として、幅広く利用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１００、１００’ エアレーション作業機
１１０ 走行装置
１１１ 門型フレーム
１１１Ａ、１１１Ｂ 脚柱
１１２ エンジン
１１３ 油圧ポンプ
１１３Ａ、１１３Ｂ 可変容量型油圧ポンプ
１１３Ｃ チャージポンプ
１１４ クローラ
１１５ 操縦席
１１６ 走行ハンドル
１１７ 操作盤
１１８ 走行モータ
１１９Ａ、１１９Ｂ 感知板
１１９ａ、１１９ｂ 回転軸
１２０ コンプレッサ（圧縮空気生成手段）
１２１、１３２、１３３ 耐圧管
１３０ 圧力容器（圧縮空気貯留手段）
１３１ チャンバー
１３４ 電磁式開閉弁
１４０ 噴出ノズル（噴出手段）
１４１ 本体部
１４２ ノズル先端部
１４３ 噴出口
１５０ 貫入装置（貫入手段）
１５１ 外筒
１５２ 内筒
１５３ 油圧シリンダ
１５４ ロッド
１５５，１５７ 支持部材
１５６ 門型支柱
１５８Ａ 下リミットスイッチ
１５８Ｂ 上リミットスイッチ
１６０ 制御ボックス
１６１ 低圧側フィルタ
２００Ａ 第１駆動回路
２００Ｂ 第２駆動回路
２０１Ａ、２０１Ｂ 油圧モータ
２０２Ａ、２０２Ｂ、２０３Ａ、２０３Ｂ 主ライン
２０４Ａ、２０４Ｂ、２０９Ａ、２０９Ｂ 絞り
２０５Ａ、２０５Ｂ 電磁式２位置切換弁（第１切換弁）
２０６Ａ、２０６Ｂ 第１バイパスライン
２０７Ａ、２０７Ｂ 可変抵抗器
２０８Ａ、２０８Ｂ、２１３Ａ、２１３Ｂ、２１４Ａ、２１４Ｂ ソレノイド
２１０Ａ、２１０Ｂ 電磁式３位置切換弁（第２切換弁）
２１１Ａ、２１１Ｂ 第２バイパスライン
２１２Ａ、２１２Ｂ 第３バイパスライン
２１５ 距離検出センサ
２１６Ａ、２１６Ｂ 電磁式３位置切換弁（第３切換弁）
Ｇ 地面
Ｓ 畝間
Ｔ 茶園
Ｔ１ 畝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行装置に、圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段と、生成された圧縮空気を蓄える圧縮空気貯留手段と、圧縮空気貯留手段に蓄えられた圧縮空気を噴出する噴出手段と、噴出手段を地中に貫入する貫入手段とを備えることを特徴とするエアレーション作業機。
【請求項２】
前記走行装置が畝を跨る一対の走行体を備え、前記噴出手段が畝の両側に位置して前後いずれか一方に一対備わることを特徴とする、請求項１記載のエアレーション作業機。
【請求項３】
走行装置の走行距離を測定するセンサに基づき、走行装置を自動停止する自動停止機構を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２記載のエアレーション作業機。
【請求項４】
走行装置の走行距離を測定するセンサに基づき、走行装置を自動漸停止する自動漸停止機構を備えることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【請求項５】
前記貫入手段が噴出手段を昇降させる昇降手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【請求項６】
前記貫入手段が噴出手段を下降限位置および上昇限位置に停止させるリミットスイッチを上下に備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【請求項７】
噴出手段を上昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、走行装置を自動発進させる自動発進機構を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【請求項８】
噴出手段を上昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、走行装置を自動漸発進させる自動漸発進機構を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【請求項９】
噴出手段が、噴出手段を下昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、噴出口から圧縮空気を地中に噴出する構成であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【請求項１】
走行装置に、圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段と、生成された圧縮空気を蓄える圧縮空気貯留手段と、圧縮空気貯留手段に蓄えられた圧縮空気を噴出する噴出手段と、噴出手段を地中に貫入する貫入手段とを備えることを特徴とするエアレーション作業機。
【請求項２】
前記走行装置が畝を跨る一対の走行体を備え、前記噴出手段が畝の両側に位置して前後いずれか一方に一対備わることを特徴とする、請求項１記載のエアレーション作業機。
【請求項３】
走行装置の走行距離を測定するセンサに基づき、走行装置を自動停止する自動停止機構を備えることを特徴とする、請求項１または請求項２記載のエアレーション作業機。
【請求項４】
走行装置の走行距離を測定するセンサに基づき、走行装置を自動漸停止する自動漸停止機構を備えることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【請求項５】
前記貫入手段が噴出手段を昇降させる昇降手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【請求項６】
前記貫入手段が噴出手段を下降限位置および上昇限位置に停止させるリミットスイッチを上下に備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【請求項７】
噴出手段を上昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、走行装置を自動発進させる自動発進機構を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【請求項８】
噴出手段を上昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、走行装置を自動漸発進させる自動漸発進機構を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【請求項９】
噴出手段が、噴出手段を下昇限位置に停止させるリミットスイッチからの作動信号に基づき、噴出口から圧縮空気を地中に噴出する構成であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のエアレーション作業機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６５５６２（Ｐ２０１２−６５５６２Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１１３６０（Ｐ２０１０−２１１３６０）
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（５９２２６４２３７）松元機工株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（５９２２６４２３７）松元機工株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
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