JP2002186324A - 放電利用除草方法と放電利用除草装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】確実な除草を実施するために、電気的な除草方
法と物理的な除草方法を結合した放電利用除草方法と放
電利用除草装置を提供する。 【解決手段】高電圧や静電気等の放電もしくは印加を利
用し植物を枯れ死させる装置（放電利用除草装置）の−
電極を、植物を切断もしくは破砕等する装置の切断部に
配線もしくは接続し、他の−電極をアースさせ、放電も
しくは印加による除草と、植物を切断もしくは破砕等す
る装置による除草を同時に実施する。放電利用除草装置
は、発電機と電動草刈り機２とスイッチＡ３とスイッチ
Ｂ４と放電確認装置５と高電圧発生装置６と異物除去装
置７と電動草刈り機２の上部切削刃８および下部切削刃
９とプラス電極１０とマイナス電極１１と電動草刈り機
のケーブル１２と高電圧発生装置のケーブル１３と発電
機の台車から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、植物を切断もしくは破
砕等する除草等や放電もしくは印加による除草等に用い
る放電利用除草方法と放電利用除草装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の除草方法ならびに除草装置として
は、物理的な方法（はさみによる方法、草刈り機による
方法、粉砕機による方法等）、化学的方法（除草剤等を
用いた方法）、電気的な方法（高電圧や静電気等の放電
や印加を利用し、植物の細胞を破壊することにより植物
を枯れ死させる装置を用いた方法）等がある。これらの
作業に共通する作業時期としては、雑草が成長後枯れ始
めた時期から全体が枯れた時期に実施される場合が通例
となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来の除草方法によれば、物理的な方法を用いた場合
は、植物の根に対しては物理的な除草の影響が及びにく
く、物理的な除草処理後再び植物は成長し、再度何らか
の除草作業を実施しなくてはならない場合が多い。化学
的な方法を用いた場合は、環境問題や人体への影響が心
配される。化学的な方法の問題点を解決する有効な手段
として電気的な方法があるが、この電気的な方法の問題
点は、作業直後に植物に対し、放電もしくは印加が確実
に実施されているかどうかの判断が難しいということが
ある。よって、数日経過後に植物が枯れているかどうか
を確認することにより、電気的な方法による除草の効果
を判断する。もし、放電もしくは印加が実施されていな
く枯れていない植物がある場合には、改めて放電もしく
は印加により植物の除草を実施しなくてはならない。こ
の問題点の解決方法として、植物を除草するに必要とさ
れる放電量もしくは印加量を増大させて、植物に視覚的
に判断できうる損傷や焼け跡をつくり出す方法が考えら
れるが、この場合は人体への影響や危険性も増大させる
ことになり好ましくない。放電確認装置と安全装置と異
物防御装置については、実際の作業上有効な手段として
考えられるものは少ない。また、作業時期が雑草が成長
後枯れ始めた時期から全体が枯れた時期に実施される場
合が通例となっており、その結果草刈りゴミの排出量も
最大値を示すことになり、作業効率も低下することにな
る。この例としては、外来種でありながらやっかいな雑
草の代表格であるセイタカワダチソウの場合では、成長
後にはその丈は人の背丈以上の２メートル前後になり、
その草刈り作業では草刈り機などを用いて作業する場
合、雑草の向こう側が見えなく危険であるとともに、刈
り倒した雑草（セイタカワダチソウ）が、作業者もしく
は作業方向に倒れることにより、作業効率は著しく低下
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】放電利用除草とは、高電
圧（数値に関しては、下記に記す）を刈り取ろうとする
雑草に放電することにより、その雑草の細胞を破壊する
ことにより２度と生育させないようにする除草方法であ
る。この場合、高電圧をかけた一電極が雑草に接触した
瞬間に放電が起こり、火花を発生させる。発明者が静電
気学会誌に発表した研究論文データでは、放電による植
物の細胞の損傷の確認は、ケタリア草に対し、３０Ｈ
ｚ，Ｗ＝２Ｊ，１５ｋＶ，Ｃ＝３，６００ｐＦの放電を
実施した場合、茎の中心は空洞になったことと、ミミナ
草の場合は、Ｗ＝４０５ｍＪ，Ｖ＝１５ｋＶ，Ｃ＝３，
６００ｐＦの放電を実施した場合、細胞が破壊されたこ
とを記述した。また、ロータリ電極型放電除草機による
フィールドテストの結果として、６０Ｈｚ，６ｋＶ，２
００ｍＡの放電を実施した場合は枯れてしまい、その後
ほとんど復活した雑草は見られなかったが、対照区とし
ての草刈り機による切断のみの場合は、７日後に新芽が
出て、１ヵ月後雑草は生い茂ったことを記述した。これ
らの試験において使用した放電利用除草装置の場合、高
電圧がかけられた切削刃が雑草に触れた瞬間に放電され
るものであるが、安全な作業を実施する為と高電圧の漏
電を防止するために切削刃を覆い隠すような切削部のカ
バーが必要となることが分かった。しかし、切削部をカ
バーしてしまうと放電による火花が視覚的に分かりにく
くなる。透明なプラスチックのようなカバーを用いた場
合でも、刈り取られた雑草がそのカバー内で飛散すると
ともに、小石など飛散による透明カバーの傷により、火
花の確認が明確ではなくなることも確認された。併せて
放電による火花が、刈り取られた雑草もしくは刈り取り
前の雑草に引火し、火災が起こることも確認された。こ
れらを防止するために、高電圧発生装置と電極と切削刃
からなる一連の回路内部に、任意の隙間を設けることに
より、従来のような切削刃が雑草に接触した段階で火花
が発生するのではなく、隙間を設けた任意の一点に火花
が発生させるようにした。この任意の一点を切削刃（切
削部）のカバーの上部等の作業者の視野から安易に認識
できる個所に設置することにより、解決できるものであ
る。その上草刈りゴミの量を激減させ、かつ作業の効率
効率を高める為に、雑草の高さが５センチメートルから
５０センチメートル程度の大きさに実施することを見出
した。これを前出のセイタカワダチソウの例で説明する
と下記のとおりとなる。本発明の原理は、前出のとおり
高電圧（数値に関しては、下記に記す）を刈り取ろうと
する雑草に放電することにより、その雑草の細胞を破壊
することにより２度と生育させないようにする除草方法
である。つまり雑草が大きかろうが小さかろうが雑草の
細胞を破壊すれば成長しなのである。ならば、セイタカ
ワダチソウが一例として高さが１０センチメートルの場
合、その細胞を破壊する電気エネルギー（高電圧の総電
力）は、高さが１００センチメートルの場合と比較した
場合、破壊しなくてはならない細胞の数は、その茎の直
径が仮に同じ太さとした場合には、単純に１０分の１で
済むことになる。この場合作業効率も著しく向上するこ
とは明白であり、かつ排出される草刈りゴミの量も１０
分の１となる。この場合の経済効果の一例を次に示す。
発明者の住所地である静岡県浜松市の場合、公共事業と
しての国道・県道・市道の緑化維持経費（草刈り・草取
り・剪定・他）の合計額は、年間３億円である（発明者
による聞き取り調査による平成１０年度のデータ）。浜
松市の人口は、５２万人であるので、人口一人あたりの
緑化維持経費は、年間約６００円／人となる。このデー
タを基にして日本全体の公共事業の道路における緑化維
持経費を算出すると、１億２千万人＊６００円／人＝約
７２０億円となる。緑化維持経費全体の内、草刈り及び
草取りの占める割合を１／５と仮定すると、日本全体の
公立道路における草刈り等の経費は、１４４億円とな
る。この経費の１／４を草刈りゴミの処理代とするなら
ば、ゴミ処理代は、年間３６億円となる。放電除草装置
を用いたことにより、前出のセイタカワダチソウの例を
応用すれば、９０％の草刈りゴミの低減が実施できれ
ば、約３２億円の経費削減になる。これは、単に草かり
のゴミ処理代の場合であるから、作業効率の向上も含め
て経済効果を算出した場合は、計り知れない経済効果が
予測される。このように本発明は、電気的な除草方法と
物理的な除草方法を結合した放電利用除草方法と放電利
用除草装置を提供する。

【０００５】

【実施例】以下、本発明の高電圧や静電気等の放電もし
くは印加を利用し植物を枯れ死させる装置（放電利用除
草装置）の一電極を、植物を切断もしくは破砕等する装
置の切断部に配線もしくは接続し、他の一電極をアース
させ、放電もしくは印加による除草と、植物を切断もし
くは破砕等する装置による除草を同時に実施する装置
（放電利用除草装置）、並びに放電確認装置と安全確認
装置と異物除去装置に関しての一実施例を図面に基づき
の説明する。

【０００６】図１は、放電利用除草装置の全体図であ
る。放電利用除草装置は、発電機１と電動草刈り機２と
スイッチＡ３とスイッチＢ４と放電確認装置５と高電圧
発生装置６と異物除去装置７と電動草刈り機２の上部切
削刃８および下部切削刃９とプラス電極１０とマイナス
電極１１と電動草刈り機のケーブル１２と高電圧発生装
置のケーブル１３と発電機の台車１４から構成される。

【０００７】発電機１は台車１４に固定され、電動草刈
り機２と高電圧発生装置６へ電動草刈り機のケーブル１
２と高電圧発生装置のケーブル１３により電力を供給す
る。台車１４は、傾けた時に移動できるように車輪が２
つ取り付けられている。供給される電力は一例として、
電動草刈り機には１００Ｗ〜２００Ｗとし、光電圧発生
装置には１０００Ｗ〜２０００Ｗ程度とする。

【０００８】電動草刈り機２の雑草を刈り取る刃は２枚
が上下に１ｍｍ〜３ｍｍ程度の隙間をとり重なっている
ものとする。上側の刃を上部切削刃８とする。上部切削
刃８は通電性のある材質でできている。これに高電圧発
生装置６から導かれたプラス電極１０が接続もしくは接
触されており、下側の刃を下部切削刃９とする。これに
高電圧発生装置６から導かれたマイナス電極１１が接続
もしくは接触しているものとする。この場合、上部切削
刃８は、下部切削刃９よりも５ｍｍ〜３０ｍｍ程度直径
を大きくする。雑草は、この上部切削刃８に接触すると
一連の回路から形成された高電圧が放電されることにな
る。電動草刈り機２は、２枚が一対となる切削刃を用い
たがこれに限らず、一枚刃もしくは糸状の刃でも構わな
いものとする。この場合には、プラス電極１０は切削刃
に接続もしくは接触しており、マイナス電極１１は、電
動草刈り機２の本体から通電性のある材質例えば鉄やカ
ーボンを通じて、土にアースされているものとする。ま
た、草刈り機は電動に限らず、エンジン駆動のものでも
良い。他の方法としての放電利用除草装置の切削刃は、
ワイヤー形状で通電性があるステンレスのような材質で
できたものも好ましく、切削刃の本数は、２本から８本
程度であり、そのワイヤーを保持している部分も通電性
がある材質でできていることにより、１本のワイヤーが
高電圧の電極に接していれば、その全体に高電圧が流れ
る構造にすることが好ましい。この場合、ワイヤーに高
電圧発生装置２からの電力供給は、ブラシ型で通電性が
ある材質でできた電極を用いることが良く、その供給位
置（ブラシの位置）は、ワイヤー式草刈り機の進行方向
に対して反対側で横向きに位置させることが望ましい。
高電圧発生装置２の電力供給量は、切削刃と雑草との接
触面積が小さければ小さいほど、単位あたりの面積の放
電電力は向上する。従来式のプロペラ形状の切削刃の場
合は、雑草とプロペラ式の切削刃の接触時間がワイヤー
式の切削刃と比較した場合は、単位面積あたりの放電電
力はその面積に比例して低下する傾向がある。雑草の種
類等によりプロペラ式の切削刃の放電利用除草装置を用
いるの場合は、ワイヤー式の放電利用除草装置の高電圧
発生装置２より、放電電力を高める必要性が生じる。な
お、上部切削刃８と、下部切削刃９の直径を同一にした
場合、一連の回路から形成された高電圧の放電は、その
刃の間に接触した雑草の一部分のみに放電されることと
なる。この場合、雑草の根などの下部切削刃９より下部
の部分には電流が流れないこととなり、雑草は駆除でき
ないこととなるが、その雑草の生長を抑制することがで
きる。また、その際に上部切削刃８と下部切削刃９の間
に放電による火花を発生させることにより、切削部の殺
菌ができる。これを利用した技術としては、例えば芝生
をこの上部切削刃８と下部切削刃９の直径を同一にした
放電利用除草装置にて草刈り作業をした場合、芝の刈り
取られた部分の殺菌も草刈りと同時に実施できることと
なる。

【０００９】電動草刈り機２に備えられたスイッチＡ３
とスイッチＢ４は、電動草刈り機の柄の部分の作業者が
握る部分に取り付けられており、作業時に指で押すこと
により一連の回路に電流が流れるものとする。この場
合、スイッチＡ３とスイッチＢ４の両方を押さない限
り、電動草刈り機２も高電圧発生装置６へも電流が流れ
ないものとする。これは非常に画期的な安全装置とも言
えるものである。両方のスイッチがＯＮになると、高電
圧発生装置６において所定のパルス状高電圧が所定周期
で発生され、該パルス状高電圧が高電圧発生回路より放
電確認装置５の任意の隙間にて印加が用意準備される。
これにより、雑草が切削刃に接触し刈り取られると火花
放電がなされ、この放電を受けた雑草は、その根、茎及
び葉の細胞が破壊され、粉砕除去される。

【００１０】高電圧発生装置６は、所定のパルス状高電
圧を発生させるためのもので、例えば発電機等から成る
電源装置（図示せず）と、該電源装置からの電圧を昇圧
するトランス（図示せず）と、該トランスで昇圧された
電圧を整流して所定のパルス状高電圧を発生する高電圧
発生回路等（図示せず）を具備して基本的に構成されて
いる。または、電源としての発電機と一対の電極とトラ
ンスとダイオードとコンデンサーと端子により構成され
ており、高電圧パルス発生回路並びにアースによりな
る。高電圧発生装置２の電圧は５ｋＶから２０ｋＶであ
り、電流は５０ｍＡから２５Ａが良い。電源としての発
電機は、内燃モーターと内燃モーターの電力取出し口に
接続された８極ポールの交流発電機から構成されてい
る。そして、適宜に発電機の能力を選定することが望ま
しい。電源としては電池等の利用も可能である。また、
発電機はダイオードを利用し整流にした後インバーター
を接続したりすることも可能であるとともに、直流また
は交流や整流機を使用してパルス直流やパルス交流等の
利用もでき、所望の構造とすることができる。また、必
要に応じて発電機１からの電力を加減する機構をもった
装置を、一連の回路の中に組み込むことにより、雑草や
作業環境に応じた放電を作業中に適切に設定することも
望ましい。

【００１１】放電確認装置５は、作業者から作業時に安
易に確認できる電動草刈り機２の上部に取り付けられて
いるものとする。この放電確認装置５は、発電機１から
電力の供給を受けたスイッチＡ３と高電圧発生装置６か
らのマイナス電極或いはプラス電極と切削刃との回路の
間に設置される。放電確認装置５は、１ｍｍ〜５ｍｍ程
度の一定間隔の隙間が空いており、回路に電流が流れた
場合、このギャップの間隔にて引火をさせるものであ
る。これにより作業者からは確実に雑草に放電が実施さ
れていることが確認できる上に、引火による雑草への火
災も防げるものである。放電確認装置５の形状は、筒状
や長方形や円形やだ円形が好ましい。放電確認装置５の
材質は、透明もしくは半透明の絶縁物質でできているこ
とが好ましい。放電確認装置５の内部は、１〜２０ｍｍ
の距離を持って配線が切断されていて、刃８が植物の一
部に接触した時に一連の回路の中に電流もしくは電圧が
流れ、１〜２０ｍｍの配線の切断部分において放電もし
くは印加が発生することにより、視覚的に容易な放電も
しくは印加の確認ができる。

【００１２】異物除去装置７は、電動草刈り機２の上部
切削刃８および下部切削刃９を取り巻くように電動草刈
り機２の下部に取り付けられている。この異物除去装置
７に雑草以外のもの、例えば、空缶やペットボトル等の
ゴミや小石等を巻き込んで刃の損傷を防ぐものである。
異物防御装置７の材質は、鉄もしくはステンレス等の金
属、或いは強化プラスチック等の材質でできていて、空
缶やペットボトル等のゴミや小石等に接触しても破損し
たり変形しない程度の強度があるものが好ましい。異物
防御装置７の形状は、一連の櫛状もしくは板状等の形状
をしており、それぞれ独立した動作をすることが望まし
い。櫛の隙間は、１０〜１００ｍｍ程度が望ましい。異
物防御装置７の先端部はくの字型に折れ曲がっていて、
植物の根の間を地表に沿って進むことができ、空缶やペ
ットボトル等のゴミや小石等は、異物防御装置７により
押し出され、草刈り機の刃に巻き込んだり接触したりす
る刃の損傷を防止することができる。この場合、異物防
御装置７の先端部を移動式草刈り機１の進行方向に対し
１００〜１３５度の角度を持って設置された場合は、移
動式草刈り機１の横側方向へ押し出されることにより、
より一層の異物防御が可能となる。異物防御装置５は、
作業する場所の状況や状態、異物の大きさや形状や重量
により、所望の構造とすることができる。

【００１３】なお、この実施例においては、１つの高電
圧電極４を有する雑草除去装置について説明したが、高
電圧電極は並列に複数設けても良く、この場合には電極
数が増えるので、雑草の除草性能を向上することが可能
となる。また草刈り装置は電動式に限らずエンジン式で
も可能であり、その場合の高電圧発生装置への電源供給
は、エンジンに搭載または付加されたオルタネーターか
ら供給されることも可能である。さらに、これらはハン
ディタイプの小型除草機から乗用式の大型除草機までこ
の原理を用いた放電除草利用装置の応用は安易である。
また、はさみ式の草刈り機・機体の先端の回転部に刃が
付いている草刈り機・ベッジトリマー・バリカン・ハン
マーナイフモアー・ロータリーモアー等の種々の草刈り
等を目的とした装置に応用できる。また、乗用型・自走
型・手動型を問わずに応用でき、エンジン等により必ず
しも動力を得なくても良く、発電機ばかりではなく電池
等も利用でき、所望の構造とすることができる。

【００１４】

【発明の効果】本発明により、物理的除草と電気的除草
が同時に実施でき、放電もしくは引加された植物の認識
も確実に判別でき、安全・確実な除草作業ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 放電利用除草装置と発電機の図である。

【図２】 放電利用除草装置の図である

【符号の説明】

１・発電機 ２・電動草刈り機 ３・スイッチＡ ４・スイッチＢ ５・放電確認装置 ６・高電圧発生装置 ７・異物除去装置 ８・放電利用除草装置の上部切削刃 ９・放電利用除草装置の下部切削刃 １０・プラス電極 １１・マイナス電極 １２・電動草刈り機のケーブル １３・高電圧発生装置のケーブル １４・発電機の台車

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧や静電気等の放電もしくは印加を
   利用し植物を枯れ死させる除草と、植物を切断もしくは
   破砕等による除草を同時に実施することを特徴とする放
   電利用除草方法
2. 【請求項２】 高電圧や静電気等の放電もしくは印加を
   利用し植物を枯れ死させる除草と、植物を切断もしくは
   破砕等による除草を同時に実施することを特徴とする放
   電利用除草装置
3. 【請求項３】 高電圧や静電気等の放電もしくは印加を
   利用し植物を枯れ死させる除草と、植物を切断もしくは
   破砕等による除草を同時に実施することを特徴とする放
   電利用除草装置において、２つ以上のスイッチを手動に
   よりＯＮしないと作動しないことを特徴とする放電利用
   除草装置の回路
4. 【請求項４】 高電圧や静電気等の放電もしくは印加を
   利用し植物を枯れ死させる除草と、植物を切断もしくは
   破砕等による除草を同時に実施することを特徴とする放
   電利用除草装置において、放電を視覚で確認できること
   を特徴とする放電利用除草装置の放電確認装置
5. 【請求項５】 高電圧や静電気等の放電もしくは印加を
   利用し植物を枯れ死させる除草と、植物を切断もしくは
   破砕等による除草を同時に実施することを特徴とする放
   電利用除草装置において、放電による引火を防止するこ
   とを特徴とする放電利用除草装置の引火防止装置
6. 【請求項６】 高電圧や静電気等の放電もしくは印加を
   利用し植物を枯れ死させる除草と、植物を切断もしくは
   破砕等による除草を同時に実施することを特徴とする放
   電利用除草装置において、植物以外の異物等を植物を切
   断する装置の切断部等に巻き込まないことを特徴とする
   放電利用除草装置の異物防御装置