JP2014140783A - 枝葉表土回収機、枝葉表土回収システム及び枝葉表土回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】下草、落葉、枝条類及び表土が吸引管等に詰まることを防止すると共に、小型で作業性のよい枝葉表土回収機等を提供する。
【解決手段】
回収対象物を粉砕しながら吸引回収する枝葉表土回収機２であって、下方が開放される開放部２１ａと上部が半円筒状に形成される円筒面部２１ｂとを含むカバー室２１が内側に形成されるカバー１２と、カバー１２の上部に形成される吸気接続部１３と、カバー室２１の軸方向に延出し、カバー室２１内に回転自在に軸支される回転軸部１４と、回転軸部１４の周面から径方向に延出する根元部２４の先端部に粉砕刃部２５が設けられる回転刃１５と、を備え、回転刃１５は、粉砕刃部２５の最外回転軌跡と円筒面部２１ｂとが接触しない程度の僅かな隙間を有して設けられていると共に、粉砕刃部２５の最外回転軌跡が開放部２１ａより下方を通過するように設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、下草、落葉、枝条類及び表土を粉砕して吸引回収する枝葉表土回収機、枝葉表土回収システム及び枝葉表土回収方法に関するものである。

森林には、木材を生成するという目的の他に二酸化炭素の吸収効果や、雨水を蓄えて水を浄化し、山崩れや地滑り等の自然災害を防止するという効果があり、森林は適切な保全を必要とする公共の財産である。そのため、これまでは人手を掛けて、つる類や下草等を丁寧に刈り取って苗木から生長した樹木を木材として活用したり、落ち葉を堆肥として活用してきた。

しかしながら，現在では林業従事者の高齢化や後継者不足の問題に加えて安価な輸入木材の普及等により、下草等の刈り込み、間伐や枝打ち等、樹木を生長させるために必要な森林の手入れが行われず、荒廃した放置森林が増加している。

また昨今では、山間部の森林に有害物質が堆積する等の環境問題も生じており、有害物質が堆積した表土や汚染された落葉を回収する除染作業も必要とされている。

しかしながら、山間部の森林における狭い林道に大規模な重機を搬入して除染等の回収作業を行うことは困難であるため、従来は、人手によって鎌や草刈機で下草を刈り、刈り取った草、落葉、小枝及び表土を熊手やレーキによって集め、手作業で回収袋に詰めていた。また、地表の落葉のみを掃除機により吸引回収することもあったが、枯枝のような長い物は適切に回収できず、吸込口に引っ掛かったり、掃除機のホース（パイプ）内部に詰まったりして吸引を阻害するという問題が生じていた。この場合、その都度、吸引を阻害する枯枝等を手作業で取り除かなければならなかった。

そこで、必ずしも山間部での有害物質の除染目的とは限らないが、様々な方法で落葉や枝条類等を回収する技術が提案されている。

例えば、特許文献１では、放射性核種セシウム１３７やセシウム１３４のような、大気中から降下した汚染物質によって汚染された土壌表層部に、匍匐性植物等の植物を栽培し、生育した植物を、この植物の根が高密度で絡みついた土壌表層部と共に土壌から根切りして剥ぎ取り、土壌の汚染レベルを有効に低減する技術が開示されている。

また例えば、特許文献２では、内燃機関で駆動される背負形ブロアで構成されたバキュームクリ−ナと、バキュームクリ−ナに連結された吸引管の先端内部に設けられた回転刃及び固定刃と、を有し、枝葉、落葉、塵芥等を吸引しつつ細断捕集する捕集装置が開示されている。

また例えば、特許文献３では、主ケーシング内で枝条類を粉砕して回収可能なハンマーナイフ回転体と、連結パイプを介してゴミ収容箱に接続されたブロア装置の回転円板の背面側に設けられ、ハンマーナイフ回転体のみでは粉砕不能な大きな枝条類を粉砕する可動刃と固定刃と、を有する地表面清掃機が開示されている。

特開２０１２−２２３６９８号公報 特開平０８−０３３４２５号公報 特開平１１−２２９３３６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、植物の栽培に多くの時間が必要であるため、緊急性を要する森林の有害物質の除染作業には適さず、また、平坦な場所における土壌を想定しているため、山間部の森林で実施することは困難であった。

また、特許文献２に記載の捕集装置では、枝葉や落葉の捕集には適しているが、部分的に表土を回収することは困難であった。さらに、小枝や小石等の吸引によって吸引管の閉塞を生じることが多く、作業性が悪化するという問題もあった。

さらに、特許文献３に記載の地表面清掃機では、多数のハンマーナイフ回転体により枝条類を粉砕できるが、大型で取り回しが困難であり使用できる環境が限られていた。また、ハンマーナイフ回転体で粉砕できなかった枝条類は、ブロア装置から連結パイプを介してゴミ収容箱に向かうため、依然として連結パイプ内部を閉塞させる虞があった。また、主ケーシングと連結パイプとの接続部に枝条類が引っ掛かったり、主ケーシング内に湿った土が付着・堆積したりして、最終的に連結パイプの閉塞が生じるという問題もあった。

本発明は上記した課題を解決すべくなされたものであり、下草、落葉、枝条類及び表土が吸気接続部等に詰まることを防止すると共に、小型で作業性のよい枝葉表土回収機、枝葉表土回収システム及び枝葉表土回収方法を提供することにある。

上記の技術的課題を解決するために、本発明の第１の枝葉表土回収機は、回収対象物を粉砕しながら吸引回収する枝葉表土回収機であって、下方が開放される開放部と上部が半円筒状に形成される円筒面部とを含むカバー室が内側に形成されるカバーと、前記カバーの上部に形成される吸気接続部と、前記カバー室の軸方向に延出し、前記カバー室内に回転自在に軸支される回転軸部と、前記回転軸部の周面から径方向に延出する根元部の先端部に粉砕刃部が設けられる回転刃と、を備え、前記回転刃は、前記粉砕刃部の最外回転軌跡と前記円筒面部とが接触しない程度の僅かな隙間を有して設けられていると共に、該粉砕刃部の最外回転軌跡が前記開放部より下方を通過するように設けられていることを特徴とする。

本発明の第１の枝葉表土回収機によれば、カバー室の内壁（円筒面部）と粉砕刃部の先端との間の隙間は僅かであるため、カバー室内に臨む枝条類等の回収対象物は、大部分が粉砕刃部で裁断・粉砕されながら吸引される。例えば、当該隙間よりも太い枝条類や大きな葉等は、多くの場合、吸気接続部に至る前に粉砕刃部で裁断・粉砕される。これにより、枝条類等の回収対象物が裁断・粉砕されずにカバー室内で引っ掛かったり、土や葉がカバー室の内壁面に付着・堆積したりせず、吸気接続部やその下流側における流路の閉塞を防止することができる。また、カバーに対し吸気接続部を直接設けたことで、カバー室内に枝条類が引っ掛かったり、土や葉が付着・堆積したりする空間が省略されるため、回収対象物を効率良く吸引回収することができる。

本発明の第２の枝葉表土回収機は、上記した本発明の第１の枝葉表土回収機において、先端部が前記カバーの軸方向一端に接続されて前記回転軸部を軸支し、使用時に基端側が支持される支持桿を備え、前記吸気接続部は、前記支持桿側に沿う方向に傾いて形成され、前記粉砕刃部は、前記回転軸部の軸心を中心として互いに反対方向に延出する前記根元部の両先端部に一対設けられ、前記回転刃は、前記回転軸部の軸方向に沿って所定の間隔で複数設けられると共に、前記回転軸部の回転方向に夫々所定の位相差を有して設けられ、前記各回転刃の位相差は、前記回転軸部の軸方向において前記支持桿から離間するに従って回転方向で遅れる方向に同一角度でずれると共に、前記回転軸部の回転方向において各粉砕刃部が等間隔に位置するように設定されていることを特徴とする。

本発明の第２の枝葉表土回収機によれば、例えば、比較的長い枝条類が、吸気接続部に至る間に粉砕刃部で裁断・粉砕されなかった場合であっても、各回転刃の位相差が吸気接続部の傾き方向に沿うように枝条類を送り出すことができる。これにより、枝条類が吸気接続部に詰まることを防止することができる。

本発明の第３の枝葉表土回収機は、上記した本発明の第２の枝葉表土回収機において、前記支持桿の基端部に配設され、前記支持桿内の動力伝達機構を介して前記支持桿の先端部に軸支された回転軸部を回転駆動させる駆動装置を備えていることを特徴とする。

本発明の第３の枝葉表土回収機によれば、作業者が使用時に把持する支持桿に駆動装置を備えているため、作業者が自由に移動しながら表土枝葉の回収作業を行うことができる。このため、山間部の森林等の大規模な重機の搬入ができない場所であっても表土枝葉の回収作業を行うことができる。また、真空源等の吸引装置は非搭載であるため、作業者が手持ちする装置部分を小型・軽量に構成することができ、機動性及び作業性を向上させることができる。

本発明の第４の枝葉表土回収機は、上記した本発明の第１乃至第３の何れかの枝葉表土回収機において、前記粉砕刃部は、前記根元部の軸方向両側面に沿って夫々回動自在に取り付けられる一対のハンマー基部と、前記各ハンマー基部の先端部で軸方向に互いに離間するように折曲して形成される一対のハンマー爪部と、を含んで構成されていることを特徴とする。

本発明の第４の枝葉表土回収機によれば、各粉砕刃部は、所謂ハンマーナイフ式であるため、表土を強力に掻き取りながら、枝条類や落葉等の回収対象物を粉砕し、吸引回収することができる。

本発明の第１の枝葉表土回収システムは、第１乃至第４の何れかの枝葉表土回収機を備えた枝葉表土回収システムであって、前記吸気接続部に一端が接続される可撓性を有する吸引ホースと、前記吸引ホースの他端が接続され、吸引された回収対象物が収容される集塵機本体と、前記集塵機本体に一端が接続される排気ダクトと、前記排気ダクトの他端が接続され、前記カバー室内に吸引力を作用させる吸引装置と、前記集塵機本体及び前記吸引装置を積載する車両と、を備えたことを特徴とする。

本発明の第１の枝葉表土回収システムによれば、集塵機本体と吸引装置とが別体で構成されている。このため、集塵機本体と吸引装置とを一体構成した場合と比べて、設置高さを低く抑えることができる。また、集塵機本体及び吸引装置を移動手段としての車両に搭載することで自由に運搬することができる。これにより、機動性に優れたコンパクトなシステムを実現することができる。

本発明の第２の枝葉表土回収システムは、上記した本発明の第１の枝葉表土回収システムにおいて、前記集塵機本体には、集塵フィルタと、前記集塵フィルタの吸引方向下流側に設けられるＨＥＰＡフィルタと、が設けられ、前記集塵フィルタには、陽イオン吸着剤が担持されていることを特徴とする。

本発明の第２の枝葉表土回収システムよれば、各フィルタによって回収対象物に含まれる有害な汚染物質を捕集し、当該汚染物質の再飛散を有効に防止することができる。特に、陽イオン吸着剤に吸収され易いセシウム等の再飛散を防止することができる。

本発明の第３の枝葉表土回収システムは、上記した本発明の第１又は第２の枝葉表土回収システムにおいて、前記回転軸部の回転開始に遅れて前記吸引装置を起動し、前記回転軸部の回転停止に先行して前記吸引装置を停止するように制御する制御装置を備えることを特徴とする。

本発明の第３の枝葉表土回収システムによれば、回転軸部（回転刃）の回転に遅れて吸引が開始されるため、粉砕刃部による回収対象物の裁断・粉砕が行われていないにもかかわらず、回収対象物の吸引が行われ、回収対象物が吸気接続部内やその下流側の吸引ホース内に詰まってしまうことを防止することができる。また、回転軸部の回転停止及び吸引装置の吸引停止の際も同様である。

本発明の枝葉表土回収方法は、第３の枝葉表土回収システムを用いた枝葉表土回収方法であって、前記回転軸部の回転開始に遅れて前記吸引装置を起動する吸引開始工程と、回転する前記回転刃により前記カバーの前記開放部に臨む回収対象物を粉砕しながら、前記カバー室内に作用させた吸引力により粉砕した回収対象物を前記吸気接続部及び前記吸引ホースを介して前記集塵機本体内に回収する吸引回収工程と、前記回転軸部の回転停止に先立ち前記吸引装置を停止する吸引停止工程と、を備えたことを特徴とする。

本発明の枝葉表土回収方法によれば、機動性に優れたコンパクトなシステムを用い、有害物質の再飛散を極力防止しつつ、例えば、山間部の森林の除染としての枝葉表土の回収作業を有効に行うことができる。

本発明に係る枝葉表土回収機、枝葉表土回収システムおよび枝葉表土回収方法によれば、下草、落葉、枝条類及び表土が吸気接続部等に詰まることを防止することができ、装置等の小型化を図ることができ、機動性、作業性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る枝葉表土回収システムの全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る枝葉表土回収機の外観斜視図である。 本発明の一実施形態に係る枝葉表土回収機のカバー及び回転刃の構成を示す外観斜視図である。 本発明の一実施形態に係る枝葉表土回収機の回転刃を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る枝葉表土回収機の回転刃を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る枝葉表土回収機の回転刃を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る集塵機本体の内部構成を示す正面図である。

以下に、上述した本発明に係る枝葉表土回収機の実施の形態を添付した図面と共に詳細に説明する。これらの実施の形態は本発明の好適な具体例であって、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限りこれらの態様に限定されるものではない。なお、以下の説明では、便宜上、図１において矢印で示した向きを基準として、各図において矢印で示すように前後、左右および上下の向きを設定する。

図１は、本実施形態に係る枝葉表土回収システム１の全体構成図である。図１に示すように、枝葉表土回収システム１は、回収対象物を粉砕しながら吸引回収する枝葉表土回収機２と、枝葉表土回収機２に先端（一端）が接続される可撓性を有する吸引ホース３と、吸引ホース３の基端（他端）が接続され、吸引された回収対象物が収容される集塵機本体４と、集塵機本体４に一端が接続される可撓性を有する排気ダクト５と、排気ダクト５の他端が接続され、枝葉表土回収機２に吸引力を作用させる吸引装置としてのエンジン駆動式ブロア６と、集塵機本体４及びエンジン駆動式ブロア６を積載する荷台７ａを有する小型の車両７と、を備えている。

次に、図１乃至図６を参照して、本実施形態に係る枝葉表土回収機２について詳細に説明する。図２は本実施形態に係る枝葉表土回収機２の外観斜視図であり、図３は枝葉表土回収機２のカバー１２及び回転刃１５の構成を示す外観斜視図である。また、図４は本実施形態に係る枝葉表土回収機２の回転刃１５を示す平面図、図５は正面図、図６は側面図である。

図１及び図２に示すように、枝葉表土回収機２は、作業者により把持される支持桿１１と、支持桿１１の先端部に固定されるカバー１２と、カバー１２の上部に形成される吸気接続部１３と、カバー１２の内側で回転自在に軸支される回転軸部１４と、回転軸部１４の周面から径方向に延出する３つの回転刃１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（図３等参照）と、回転軸部１４を回転駆動させる駆動装置１６と、を備えている。なお、以下、３つの回転刃１５ａ，１５ｂ，１５ｃに共通する説明では、算用数字のみの符号を付すこととする。

支持桿１１は長尺の中空棒状に形成され、長手方向中央やや基端側には径方向に延出してＵ字状に形成される一対のハンドル１７が設けられている。また、支持桿１１のハンドル１７の基端側には、支持桿１１より太径のグリップ１８及び肩掛けベルト１９（図１参照）が設けられている。枝葉表土回収機２の使用時には、肩掛けベルト１９が作業者の肩に掛けられ、一対のハンドル１７又はグリップ１８が作業者により把持される。なお、作業者は起立姿勢で支持桿１１を手持ちし、カバー１２を作業面（地表面）に添わせて作業を行うため、枝葉表土回収機２の使用時には、支持桿１１は斜め上側後方に延出することとなる（図１参照）。

図２及び図３に示すように、カバー１２は、薄手（数ｍｍ程度）の金属板を湾曲させて形成される湾曲部１２ａと、湾曲部１２ａの軸方向（左右方向）両端を閉塞するように形成される左右一対の側壁部１２ｂと、を有している。カバー１２は、作業面に対して略平行な下面を有する略半円筒形状の外観を成している。

湾曲部１２ａの基端側下端部及び各側壁部１２ｂの下端部は同一平面上に位置するように形成されているが、湾曲部１２ａの先端側下端部はやや上方に位置するように形成されている。また、各側壁部１２ｂの前側下角部はアール形状を成している。これにより、前方から作業面上の回収対象物がカバー１２内に導入され易くなっている。また、左側の側壁部１２ｂには、支持桿１１の先端部が回転ジョイント部２０を介して固定されている。

図３乃至図６に示すように、カバー１２の内部には、下方が開放される開放部２１ａと、湾曲部１２ａの内面として上部が半円筒状に形成される円筒面部２１ｂと、円筒面部２１ｂの後側下端から下方に延出する後面部２１ｃと、各側壁部１２ｂの内面としての左右一対の側面部２１ｄと、から成るカバー室２１が形成されている。

吸気接続部１３は、円筒形状を成しており、湾曲部１２ａの後側上部で、左右方向略中央においてカバー１２と一体に形成されている。吸気接続部１３は、正面視で左側に傾くと共に側面視で後方に傾くように形成されている。すなわち、吸気接続部１３は、支持桿１１に沿う方向に傾いて形成されている。このため、吸気接続部１３とカバー室２１の円筒面部２１ｂとの接続開口部２２は、円筒面部２１ｂの後側上面で、左右方向略中央から左方向に延びる略楕円状に形成されている（図４及び図５参照）。

回転軸部１４は、円筒状に形成されており、カバー室２１の開放部２１ａに平行となるようにカバー室２１内に軸支されている。詳細には、回転軸部１４は、その一端（左端）が回転ジョイント部２０を介して支持桿１１の先端部に軸支され、その他端（右端）が右側の側壁部１２ｂに取り付けられた軸受部２３に軸支されている。また、回転軸部１４は、その軸心が側面視で各側壁部１２ｂの上側半円形の円中心と一致する位置で軸支されている。

回転刃１５は、支持桿１１（回転ジョイント部２０）側から第１の回転刃１５ａ、第２の回転刃１５ｂ、第３の回転刃１５ｃの順に回転軸部１４の軸方向に沿って等間隔に設けられている。各回転刃１５は、回転軸部１４の周面から径方向に延出する根元部２４と、根元部２４の両先端部に設けられる一対の粉砕刃部２５と、を有している。

各根元部２４は、金属製で略菱形の板状に形成されており、回転軸部１４の軸心を中心として互いに反対方向に延出するように設けられている。すなわち、各根元部２４は、菱形の中点が回転軸部１４の軸心と一致するように回転軸部１４に固定されている。

各粉砕刃部２５は、根元部２４の軸方向両側面に沿って回動自在に取り付けられる一対のハンマー基部２６と、各ハンマー基部２６の先端部で回転軸部１４の軸方向（左右方向）に互いに離間するように折曲して形成される一対のハンマー爪部２７と、により形成されている。すなわち、各粉砕刃部２５は、ハンマー基部２６とハンマー爪部２７とによりＬ字状に一体形成されている。各ハンマー爪部２７は、ハンマー基部２６側の面において回転方向両端に向かって薄肉となるようにテーパー部２８が形成されている。

各回転刃１５は、回転軸部１４と一体に回転する。各回転刃１５は、各粉砕刃部２５の最外回転軌跡とカバー室２１の円筒面部２１ｂとが接触しない程度の僅かな隙間を有するように設けられていると共に、各粉砕刃部２５の最外回転軌跡がカバー室２１の開放部２１ａより下方を通過するように設けられている（図６参照）。具体的には、各粉砕刃部２５の最外回転軌跡と円筒面部２１ｂとの間には、円筒面部２１ｂの全面に亘って、同一の隙間が形成されている。また、各粉砕刃部２５の最外回転軌跡と円筒面部２１ｂとの隙間は、回収対象物として想定される主な枝条類Ｓの太さよりも小さく設定されている。詳細には、この隙間は１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲で、好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲で任意に設定される。さらに好ましくは、この隙間は２ｍｍ程度に設定される。なお、当該隙間は、平均的な枝条類Ｓの太さ、若しくは最も細いと想定される枝条類Ｓの太さ、又は枝条類Ｓ以外の回収対象物の大きさ等に応じて作業者が適宜変更することができる。

なお、各粉砕刃部２５の最外回転軌跡と、カバー室２１の後面部２１ｃとの間隔は、
上記した当該最外回転軌跡と円筒面部２１ｂとの間隙よりも大きく形成されている（図６参照）。

また、本実施形態における３つの回転刃１５は、回転軸部１４の回転方向に夫々所定の位相差を有して設けられている。この各回転刃１５の位相差は、回転軸部１４の軸方向において支持桿１１から離間するに従って（右に行くに従って）回転方向（図６において反時計回り）で遅れる方向（以下、「遅れ方向」という。）に同一角度でずれると共に、回転軸部１４の回転方向において各粉砕刃部２５が等間隔に位置するように設定されている。すなわち、夫々隣り合う回転刃１５同士（第１の回転刃１５ａと第２の回転刃１５ｂ、第２の回転刃１５ｂと第３の回転刃１５ｃ）の位相差と、左右両端に位置する回転刃１５同士（第１の回転刃１５ａと第３の回転刃１５ｃ）の位相差とが、同一となっている。

ここで、説明の便宜のため、図６に示すように、各回転刃１５ａ，１５ｂ，１５ｃに取り付けられた粉砕刃部２５に対して夫々２５ａＡ〜２５ｃＡ，２５ａＢ〜２５ｃＢの符号を付すこととする。

本実施形態では、各回転刃１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、例えば夫々６０°の位相差を有して設けられている。すなわち、第１の回転刃１５ａの粉砕刃部２５ａＡに対し、第２の回転刃１５ｂの粉砕刃部２５ｂＡは遅れ方向に６０°ずれて設けられている。また、同様に、第２の回転刃１５ｂの粉砕刃部２５ｂＡに対し、第３の回転刃１５ｃの粉砕刃部２５ｃＡは遅れ方向に６０°ずれて設けられている。さらに、第３の回転刃１５ｃの粉砕刃部２５ｃＡに対し、第１の回転刃１５ａの粉砕刃部２５ａＢは遅れ方向に６０°ずれて設けられている。以降、同様に、第１の回転刃１５ａの粉砕刃部２５ａＢに対する第２の回転刃１５ｂの粉砕刃部２５ｂＢのずれ、第２の回転刃１５ｂの粉砕刃部２５ｂＢに対する第３の回転刃１５ｃの粉砕刃部２５ｃＢのずれ、及び第３の回転刃１５ｃの粉砕刃部２５ｃＢに対する第１の回転刃１５ａの粉砕刃部２５ａＡのずれも、夫々遅れ方向に６０°となっている。

次に、図２に示すように、駆動装置１６は、支持桿１１の基端部に配設されており、図示は省略するが、エンジン、ジェネレータ及びモータを含んで構成されている。駆動装置１６は、エンジンの駆動によりジェネレータを回転させて発電し、発電した電気によりモータを回転駆動するように構成されている。モータは、支持桿１１の内部に配設された動力伝達機構としてのスピンドル１６ａを回転させ、スピンドル１６ａの回転は、動力伝達機構としての回転ジョイント部２０により回転方向を変更されて回転軸部１４に伝達される。これにより、回転軸部１４は、図６の矢印で示すように反時計回りに高速回転（例えば３０００ｒｐｍ程度）するように構成されている。なお、駆動装置１６は、エンジンのみで構成されていてもよいし、バッテリ駆動のモータのみで構成されていてもよい。

また、モータの回転数、すなわち回転軸部１４の回転数は、基端側から見て右側のハンドル１７（左側のハンドル１７でもよい。）に取り付けられたアクセルレバー（図示せず）を操作することで可変制御することができる。

図１及び図２に示すように、吸引ホース３は、長尺（数十ｍ）で可撓性を有しており、その先端が枝葉表土回収機２の吸気接続部１３に接続されている。吸引ホース３は、先端側で支持桿１１に対して部分的（例えば、本実施形態では２箇所）に結束バンド２９で縛り付けられている。これにより、作業者が枝葉表土回収機２を取り回し易いようになっている。

次に、図１及び図７を参照して、本実施形態に係る集塵機本体４について説明する。図７は、本実施形態に係る集塵機本体４の内部構成を示す正面図である。

図１及び図７に示すように、集塵機本体４は、下から順に下部筐体３０と、中部筐体３１と、上部筐体３２とが積み重なるように構成されている。集塵機本体４は、車両７の荷台７ａ上において車両７の進行方向前側に積載され、図示を省略するボルト等の固定手段により下部筐体３０が荷台７ａ上に固定されている。

下部筐体３０は、直方体形状を成しており、上面中央には中部筐体３１が接続される円形の開口部（図示せず）が形成されている。下部筐体３０内には、支持枠３３に保持された状態で回収袋３４が収容されている。下部筐体３０の１つの側面（例えば、本実施形態では左側面）には、下部筐体３０の内部を開放するための開閉扉３５が設けられている。開閉扉３５を開放することにより、支持枠３３に対する回収袋３４の装着や、回収対象物が収容された回収袋３４の取り出し作業を行うことができる。

中部筐体３１は、全体として上下方向に延びる円筒形状を成しており、その下端部が下部筐体３０の開口部に接続される下側中部筐体３１ａと、下側中部筐体３１ａの上側に積載される上側中部筐体３１ｂと、から構成されている。中部筐体３１は、下側中部筐体３１ａの上端と上側中部筐体３１ｂの下端とに夫々形成された接続フランジ部３１ｃにより接続されている。

下側中部筐体３１ａは、下部筐体３０と上側中部筐体３１ｂとを連通させている。下側中部筐体３１ａの側面（例えば、本実施形態では右側）には、吸引ホース３の基端が接続される集塵接続管３６が径方向外側に向かって突設されている。

上側中部筐体３１ｂの上端部には、集塵フィルタ３７を吊り下げるための隔壁３８が設けられている。集塵フィルタ３７は略円筒状に形成されており、その上部にはフィルタフランジ部３７ａが形成されている。隔壁３８は、平面視で中央に円形のフィルタ開口（図示せず）を有するドーナツ形状を成している。集塵フィルタ３７は、上側から隔壁３８のフィルタ開口に挿入され、フィルタフランジ部３７ａが隔壁３８のフィルタ開口の周縁上面に当接することで、隔壁３８に装着される。

なお、集塵フィルタ３７に陽イオン吸着剤を担持させることが好ましい。例えば、本実施形態では、陽イオン吸着剤として微粉末化した天然ゼオライトを集塵機本体４の内部に投入し、後述するエンジン駆動式ブロア６を吸引動作させることにより、集塵フィルタ３７の表面に天然ゼオライトを付着させている。このような集塵フィルタ３７を用いることにより、森林の除染作業でセシウム等の有害物質を効率良く吸着させることができ、再飛散を有効に防止することができる。

上側中部筐体３１ｂの下部には、集塵フィルタ３７の下面に当接する叩き部（図示せず）が備えられ、叩き部から上側中部筐体３１ｂの外側に突出する払落しノブ３９が設けられている。払落しノブ３９を操作し、叩き部によって集塵フィルタ３７に衝撃を与えることで、集塵フィルタ３７に堆積した塵埃等を払い落とせるようになっている。

上部筐体３２は、下端面が開放され、上端面（天面）が閉塞された有底円筒形状を成しており、その下端部に設けられたヒンジ４０を中心として、上側中部筐体３１ｂに対し、回動可能に取り付けられている。上部筐体３２の上部側面（例えば、本実施形態では右前側）には、排気ダクト５の一端が接続される排気接続管４１が径方向外側に向かって突設されている。また、上部筐体３２の内部には、ＨＥＰＡフィルタ４２（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ）が吊り下げられるように固定されている。

以上の集塵機本体４には、一般的な集塵機のように重い吸引装置が上部に搭載されておらず、軽量なＨＥＰＡフィルタ４２が設けられるのみである。また、回収された回収対象物は、下部筐体３０の回収袋３４に収容される。これにより、集塵機本体４の重心を下げることができるため、車両７は、荷台７ａに集塵機本体４等を固定した状態でも安定した走行を行うことができる。なお、車両７としては、例えば、一般道路の走行が可能で小回りの利く軽自動車を用いることが望ましいが、我が国の現行の道路交通法施行令では、軽自動車は高さ２．５ｍからその自動車の積載する場所の高さを減じたものを超えて積載してはならないとあるため、移動時の安定性を考慮して、荷台７ａに搭載する機器類は背が低く低重心であることが望ましい。

次に、図１に示すように、排気ダクト５は、上記した吸引ホース３と略同様であり、長尺（数ｍ）で可撓性を有する材料で形成されている。

エンジン駆動式ブロア６は、所謂真空吸引式の吸引装置であり、車両７の荷台７ａ上において車両７の進行方向後側に積載され、図示を省略するボルト等の固定手段により固定されている。エンジン駆動式ブロア６には、排気ダクト５の他端が接続されるブロア接続管４３が突設されている。

また、エンジン駆動式ブロア６の上部には、バッテリで動作する制御装置４４が搭載されている。制御装置４４は、所謂ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であり、エンジン駆動式ブロア６の動作状態、枝葉表土回収機２の駆動装置１６の動作状態及びアクセルレバーの開度等の制御情報の入出力を行うことができるように、制御用配線４５により枝葉表土回収機２と電気的に接続されている。

次に、上記のように構成された枝葉表土回収システム１による回収対象物の回収作業（枝葉表土回収方法）について説明する。

まず、作業者は、起立姿勢で、枝葉表土回収機２のカバー１２を前方の作業面（地表面）に向けた状態で各ハンドル１７を把持し、駆動装置１６を動作させ、アクセルレバーを操作して回転軸部１４及び各回転刃１５を回転させる。次に、制御装置４４は、エンジン駆動式ブロア６を駆動させ、排気ダクト５により連通接続された集塵機本体４内を負圧とし、吸引ホース３を介して集塵機本体４と連通接続された枝葉表土回収機２のカバー室２１内に吸引力を作用させる（吸引開始工程）。そして、作業者は、カバー室２１の開放部２１ａを作業面に対し略平行に添わせながら移動することにより、回収対象物の吸引回収作業が行われる（吸引回収工程）。そして、作業者による停止指示（停止操作）により、制御装置４４がエンジン駆動式ブロア６を停止させ、駆動装置１６が停止される（吸引停止工程）。

吸引回収工程では、例えば回収対象物として枝条類Ｓがカバー室２１に導入されると、各粉砕刃部２５は、根元部２４に対し回動自在に取り付けられているため、回転軸部１４の高速回転による遠心力により放射方向に向き、カバー室２１に導入された枝条類Ｓに対し叩き付けられる。そして、枝条類Ｓは、各粉砕刃部２５のハンマー爪部２７が枝条類Ｓに衝突することにより細かく裁断・粉砕され、カバー室２１内に作用させた吸引力により吸気接続部１３及び吸引ホース３を通過して、集塵機本体４に導入される。粉砕され集塵機本体４に導入された枝条類Ｓの大部分は、落下して回収袋３４に収容され、落下しなかった枝条類Ｓ（粉塵等）は、集塵機本体４内に作用させた吸引力により上方に移動し、集塵フィルタ３７及びＨＥＰＡフィルタ４２により捕集される。なお、枝条類Ｓ以外の回収対象物（下草、落葉、表土等）についても同様に回収が行われる。

上記したように本実施形態に係る枝葉表土回収機２では、カバー室２１の円筒面部２１ｂと各粉砕刃部２５の先端との間の隙間は僅かであるため、カバー室２１内に臨む枝条類Ｓ等の回収対象物は、大部分が粉砕刃部２５で裁断・粉砕されながら吸引される。例えば、当該隙間よりも太い枝条類Ｓや大きな葉等は、多くの場合、吸気接続部１３に至る前に各粉砕刃部２５で裁断・粉砕される。これにより、回収対象物が吸引ホース３内を閉塞するような大きさのままで吸引されることを抑制し、回収対象物が吸引ホース３内に詰まる（引っ掛かる）ことを防止することができる。なお、カバー室２１の後面部２１ｃと各粉砕刃部２５の先端との間隔は、円筒面部２１ｂと各粉砕刃部２５の先端との間隔よりも大きいため、枝条類Ｓ等を適切にカバー室２１内に取り入れることができる。

ところで、通常、枝条類Ｓは、高速回転する各粉砕刃部２５によって粉砕されて吸引回収されるが、例えば、作業面の表土を削り取ると回転軸部１４の回転に負荷がかかり、回転軸部１４の回転数が一時的に低下（回転速度の減速）し、枝条類Ｓが粉砕されない場合があった。この場合、カバー室２１と吸気接続部１３との接続開口部２２又は吸気接続部１３内に、枝条類Ｓが詰まり（引っ掛かかり）、この詰まった枝条類Ｓによって続いて吸引される他の回収対象物（枝条類、葉、土等）が塞き止められ、吸気接続部１３の入口部分が閉塞される虞があった。すると、作業者は、枝葉表土回収システム１の動作を全て停止させ、詰まった枝条類Ｓを取り除かなければならなかった。このように回収作業を一旦中止せざるを得ないため、作業効率が低下していた。

そこで、本実施形態に係る枝葉表土回収機２では、上記したように夫々遅れ方向に位相差を有する３つの回転刃１５ａ，１５ｂ，１５ｃを備えることにより、吸気接続部１３の詰まりや閉塞を防止することができるようになっている。以下、この吸気接続部１３の閉塞等防止作用について説明する。

図５及び図６に示すように、各回転刃１５ａ，１５ｂ，１５ｃは反時計回りに回転しており、例えば、枝条類Ｓを回収する場合、まず、枝条類Ｓは、その左端部が第１の回転刃１５ａの粉砕刃部２５ａＡに引っ掛けられる。次に、枝条類Ｓの略中央部分が、第２の回転刃１５ｂの粉砕刃部２５ｂＡに引っ掛けられ、続いて、枝条類Ｓの右端部が、第３の回転刃１５ｃの粉砕刃部２５ｃＡに引っ掛けられる。すなわち、各回転刃１５ａ，１５ｂ，１５ｃは遅れ方向に位相差を有しているため、左から右に向かって順番（左、中央、右の順）に各粉砕刃部２５ａＡ〜２５ｃＡが枝条類Ｓに接触することとなる。これにより、枝条類Ｓは、正面から見て左上りの姿勢で、且つ側面から見て後上りの姿勢で、全体として上方に跳ね上げられる。つまり、枝条類Ｓは、吸気接続部１３の突出方向と同様の方向に向いた状態で、吸気接続部１３へと導かれる。

また、例えば、最初に第２の回転刃１５ｂの粉砕刃部２５ｂＡが枝条類Ｓに接触する場合でも、中央の粉砕刃部２５ｂＡ、右側の粉砕刃部２５ｃＡの順番で枝条類Ｓに接触するため、上記の場合と同様に、枝条類Ｓは、吸気接続部１３の突出方向と同様の方向に向いた状態で、吸気接続部１３へと導かれる。

さらに、例えば、最初に第３の回転刃１５ｃの粉砕刃部ｃＡが、枝条類Ｓに接触した場合、枝条類Ｓは、正面視で右上りの姿勢となる。しかしながら、次に枝条類Ｓに接触するのは第１の回転刃１５ａの粉砕刃部ａＢであり、第３の回転刃１５ｃと第１の回転刃１５ａとの間隔は、隣接する回転刃１５（例えば第１の回転刃１５ａと第２の回転刃１５ｂ）の間隔よりも大きいため、正面視で右上りの姿勢となる傾向は弱くなる。また、枝条類Ｓは、右端の第３の回転刃１５ｃの粉砕刃部２５ｃＡに引っ掛けられた状態で、左側に大きく離間した第１の回転刃１５ａの粉砕刃部２５ａＢに引っ掛けられると、右端を支点として左側が大きく跳ね上げられるため、正面視で左上りの姿勢となる傾向もある。このため、上記の場合と同様に、枝条類Ｓは、吸気接続部１３の突出方向と同様の方向に向いた状態で、吸気接続部１３へと導かれる。

以上のように、回収された枝条類Ｓは、吸気接続部１３の突出方向と略同様の方向に向いた姿勢となるため、接続開口部２２や吸気接続部１３内に対する枝条類Ｓの詰まりが防止され、吸気接続部１３の閉塞を防止することができる。

次に、上記した制御装置４４によるエンジン駆動式ブロア６を駆動タイミングについて説明する。

制御装置４４は、吸引開始工程において、エンジン駆動式ブロア６の起動（吸引開始）を、駆動装置１６の起動（回転開始）よりも一定時間遅延させている。また、制御装置４４は、吸引停止工程において、エンジン駆動式ブロア６の停止（吸引停止）を、駆動装置１６の停止（回転停止）よりも一定時間先行させている。この一定時間は、本実施形態では、１秒以上３秒以下の範囲で任意に設定可能であるが、これに限らず任意の時間を設定することができるようにしてもよい。また、エンジン駆動式ブロア６を停止させる場合は、作業者からの駆動装置１６の停止指示（停止操作）があった後、制御装置４４が、エンジン駆動式ブロア６を停止させ、一定時間経過した時に駆動装置１６を停止させる。

これにより、回転軸部１４（各回転刃１５）の回転に遅れて吸引が開始されるため、各粉砕刃部２５による回収対象物の裁断・粉砕が行われていないにもかかわらず、回収対象物の吸引が行われ、回収対象物が吸気接続部１３内やその下流側の吸引ホース３内に詰まってしまうことを防止することができる。また、回転軸部１４の回転停止及びエンジン駆動式ブロア６の吸引停止の際も同様である。また、制御装置４４が自動的にエンジン駆動式ブロア６や駆動装置１６を制御するため、作業者による手動操作を省略することができる。

なお、時間に基づく制御に代えて、制御装置４４は、枝葉表土回収機２の回転軸部１４の回転数やアクセルレバーの開度等に基づいてエンジン駆動式ブロア６の起動及び停止を制御してもよい。他にも、エンジン駆動式ブロア６の起動及び停止の制御に代えて、ブロア接続管４３を開閉する吸引ダンパ（図示せず）を更に設け、制御装置４４は、エンジン駆動式ブロア６を起動させた状態で吸引ダンパを開閉制御してもよい。

以上の本実施形態に係る枝葉表土回収方法（回収作業）に用いる枝葉表土回収機２及び枝葉表土回収システム１によれば、カバー室２１の円筒面部２１ｂと各粉砕刃部２５の先端との間の隙間は僅かであるため、枝条類Ｓ等の回収対象物は粉砕刃部２５により粉砕されて吸引される。これにより、例えば、枝条類Ｓが裁断・粉砕されずにカバー室２１内で引っ掛かったり、土や葉がカバー室２１の内壁面（円筒面部２１ｂや後面部２１ｃ）に付着・堆積したりせず、吸気接続部１３や吸引ホース３の閉塞を防止することができる。また、カバー１２に対し吸気接続部１３を直接設けたことで、カバー室２１内に枝条類Ｓが引っ掛かったり、土や葉が付着・堆積したりする空間が省略されるため、回収対象物を効率良く吸引回収することができる。

また、例えば、比較的長い枝条類Ｓが吸気接続部１３に至る間に粉砕刃部２５によって裁断・粉砕されなかった場合であっても、各回転刃１５の位相差が吸気接続部１３の傾き方向に沿うように枝条類Ｓを送り出すことができる。これにより、枝条類Ｓが吸気接続部１３や吸引ホース３内に詰まることを防止することができ、この詰まりに起因する閉塞も防止することができる。

本実施形態に係る枝葉表土回収機２によれば、作業者が使用時（作業時）に把持する支持桿１１に駆動装置１６を備えているため、作業者が自由に移動しながら回収対象物の回収作業を行うことができる。このため、山間部の森林等の大規模な重機の搬入ができない場所であっても回収作業を行うことができる。また、枝葉表土回収機２には吸引装置（エンジン駆動式ブロア６）を搭載していないため、作業者が手持ちする枝葉表土回収機２を小型・軽量に構成することができ、機動性及び作業性を向上させることができる。

また、各粉砕刃部２５は、所謂ハンマーナイフ式であり、各粉砕刃部２５の最外回転軌跡がカバー室２１の開放部２１ａより下方を通過するように設けられているため、作業面の表土を強力に掻き取りながら、枝条類Ｓや落葉等の回収対象物を粉砕し、吸引回収することができる。

本実施形態に係る枝葉表土回収システム１によれば、集塵機本体４とエンジン駆動式ブロア６とが別体で構成されている。このため、集塵機本体４とエンジン駆動式ブロア６とを一体構成した場合と比べて、設置高さを低く抑えることができる。また、集塵機本体４及びエンジン駆動式ブロア６を移動手段としての車両７に搭載することで自由に運搬することができる。これにより、機動性に優れたコンパクトなシステムを実現することができる。

さらに、森林の狭い林道に搬入して回収作業することが多いことから、工事用発電機等可搬性を有し汎用性のあるエンジン駆動式ブロア６を用いることで枝葉表土回収システム１を低コストで構成することができると共に、機動性及び取回し容易性を向上させることができる。このような枝葉表土回収システム１は、山間部の森林等の枝葉表土を回収する除染作業には極めて好適となる。また、集塵フィルタ３７及びＨＥＰＡフィルタ４２を備えた集塵機本体４により汚染物質の再飛散が防止されるため、極めて効率的な除染作業を実施することができる。

なお、本実施形態に係る枝葉表土回収機２では、３つの回転刃１５を備えていたが、これに限定されるものではなく、回転刃１５は１つ以上設けられていればよい。しかしながら、上記した吸気接続部１３の閉塞等防止作用を考慮すると、３つ以上の回転刃１５を備えていることが好ましい。なお、例えば４つの回転刃１５を備える場合には、位相差は夫々４５°となる。

なお、各粉砕刃部２５の最外回転軌跡と、カバー室２１の後面部２１ｃとの間隔を、当該最外回転軌跡と円筒面部２１ｂとの間隙と略同一となるように形成してもよい。すなわち、カバー１２の湾曲部１２ａの後側下端を内側（カバー室２１側）に窄めるように形成してもよい。

なお、本実施形態に係る枝葉表土回収システム１では、枝葉表土回収機２と制御装置４４とを制御用配線４５により有線接続したが、これに代えて無線技術（送受信機等）を用いて接続してもよい。また、エンジン駆動式ブロア６とは別体として制御装置４４を設けてもよい。

本発明の技術は、森林や里山の保全や管理作業のための、下草や腐葉土の回収作業又は有害物質に汚染された森林の表土や枝葉等の回収作業に用いる枝葉表土回収機２や枝葉表土回収システム１に採用することが見込まれる。

１ 枝葉表土回収システム
２ 枝葉表土回収機
３ 吸引ホース
４ 集塵機本体
５ 排気ダクト
６ エンジン駆動式ブロア（吸引装置）
７ 車両
１１ 支持桿
１２ カバー
１３ 吸気接続部
１４ 回転軸部
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 回転刃
１６ 駆動装置
１６ａ スピンドル（動力伝達機構）
２０ 回転ジョイント部（動力伝達機構）
２１ カバー室
２１ａ 開放部
２１ｂ 円筒面部
２４ 根元部
２５，２５ａＡ〜２５ｃＡ，２５ａＢ〜２５ｃＢ 粉砕刃部
２６ ハンマー基部
２７ ハンマー爪部
３７ 集塵フィルタ
４２ ＨＥＰＡフィルタ
４４ 制御装置

Claims (8)

1. 回収対象物を粉砕しながら吸引回収する枝葉表土回収機であって、
   下方が開放される開放部と上部が半円筒状に形成される円筒面部とを含むカバー室が内側に形成されるカバーと、
   前記カバーの上部に形成される吸気接続部と、
   前記カバー室の軸方向に延出し、前記カバー室内に回転自在に軸支される回転軸部と、
   前記回転軸部の周面から径方向に延出する根元部の先端部に粉砕刃部が設けられる回転刃と、を備え、
   前記回転刃は、前記粉砕刃部の最外回転軌跡と前記円筒面部とが接触しない程度の僅かな隙間を有して設けられていると共に、該粉砕刃部の最外回転軌跡が前記開放部より下方を通過するように設けられていることを特徴とする枝葉表土回収機。
2. 先端部が前記カバーの軸方向一端に接続されて前記回転軸部を軸支し、使用時に基端側が支持される支持桿を備え、
   前記吸気接続部は、前記支持桿に沿う方向に傾いて形成され、
   前記粉砕刃部は、前記回転軸部の軸心を中心として互いに反対方向に延出する前記根元部の両先端部に一対設けられ、
   前記回転刃は、前記回転軸部の軸方向に沿って所定の間隔で複数設けられると共に、前記回転軸部の回転方向に夫々所定の位相差を有して設けられ、
   前記各回転刃の位相差は、前記回転軸部の軸方向において前記支持桿から離間するに従って回転方向で遅れる方向に同一角度でずれると共に、前記回転軸部の回転方向において各粉砕刃部が等間隔に位置するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の枝葉表土回収機。
3. 前記支持桿の基端部に配設され、前記支持桿内の動力伝達機構を介して前記支持桿の先端部に軸支された回転軸部を回転駆動させる駆動装置を備えていることを特徴とする請求項２に記載の枝葉表土回収機。
4. 前記粉砕刃部は、前記根元部の軸方向両側面に沿って夫々回動自在に取り付けられる一対のハンマー基部と、前記各ハンマー基部の先端部で軸方向に互いに離間するように折曲して形成される一対のハンマー爪部と、を含んで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の枝葉表土回収機。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載の枝葉表土回収機を備えた枝葉表土回収システムであって、
   前記吸気接続部に一端が接続される可撓性を有する吸引ホースと、
   前記吸引ホースの他端が接続され、吸引された回収対象物が収容される集塵機本体と、
   前記集塵機本体に一端が接続される排気ダクトと、
   前記排気ダクトの他端が接続され、前記カバー室内に吸引力を作用させる吸引装置と、
   前記集塵機本体及び前記吸引装置を積載する車両と、を備えたことを特徴とする枝葉表土回収システム。
6. 前記集塵機本体には、集塵フィルタと、前記集塵フィルタの吸引方向下流側に設けられるＨＥＰＡフィルタと、が設けられ、
   前記集塵フィルタには、陽イオン吸着剤が担持されていることを特徴とする請求項５に記載の枝葉表土回収システム。
7. 前記回転軸部の回転開始に遅れて前記吸引装置を起動し、前記回転軸部の回転停止に先行して前記吸引装置を停止するように制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の枝葉表土回収システム。
8. 請求項７に記載の枝葉表土回収システムを用いた枝葉表土回収方法であって、
   前記回転軸部の回転開始に遅れて前記吸引装置を起動する吸引開始工程と、
   回転する前記回転刃により前記カバーの前記開放部に臨む回収対象物を粉砕しながら、前記カバー室内に作用させた吸引力により粉砕した回収対象物を前記吸気接続部及び前記吸引ホースを介して前記集塵機本体内に回収する吸引回収工程と、
   前記回転軸部の回転停止に先立ち前記吸引装置を停止する吸引停止工程と、を備えたことを特徴とする枝葉表土回収方法。

Images