JP2015101865A - 雪氷砕氷・草刈兼用刃 - Google Patents

Abstract

【課題】 冬季間は歩道や路面などに生じる圧雪、氷雪を効率的に砕くことが可能であるとともに、草刈刃としても利用することが可能な雪氷砕氷・草刈兼用刃の提供。
【解決手段】 下向き凹状の略円形の傘状部１２からなり、傘状部２の外周付近に雪氷砕氷用並びに草刈用の切刃１４が等間隔で複数個設けられているとともに、切刃１４は、先端の刃先部１４Ａから刃尻部１４Ｂ側にかけて形成された刃渡り部１６を備え、傘状部１２を基準面となる水平面に接触させた場合に、刃先部１４Ａは、水平面に対して接触若しくは僅かに浮いた状態である一方、刃先部１４Ａから刃尻部１４Ｂ側に向かうに従い、刃渡り部１６は水平面との隙間が大きく形成されている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、雪氷砕氷・草刈兼用刃に拘わり、特に、冬期間には氷雪面の砕氷・砕氷用として使用可能であるとともに、雑草などの草刈りにも使用可能な雪氷砕氷・草刈兼用刃に関する。

冬期間の積雪寒冷地域では、歩道や住宅の玄関前などは積雪と融解の繰り返しによって、滑りやすい圧雪路面や雪氷路面、不陸路面となり、歩行者の転倒事故が多発する要因となっている。このような事態を避けるために、歩行者は車道を歩くことを余儀なくされ、交通事故の危険性が高まるなど、多くの課題を惹起している。

その対策として、歩道に砕石などの滑り止め材を散布することも行われているが、滑り止め材の大量の散布は、春先の清掃の負担増大をもたらすとともに、道路脇の側溝や排水管の詰まりの原因となるなど、多くの問題点を有している。

従来、雪氷路面を解消する器具として、特開平１１−２１７８０９号公報（特許文献１）記載の発明（破壊具）が提案されている。同公報記載の器具は、携帯可能な棒体の下端部に、雪面や雪氷面に当接するビット体を設けるとともに、上端部にグリップを設けて構成されている。また、ビット体とグリップとの間には、打込錘体をスライド可能に嵌め合わせ、当該打込錘体を落下させることにより、ビット体に力を作用させて雪氷面をビット体によって破壊するようになっている。これによれば、雪氷面の砕氷作業を効率的に行い得るとされている。

また、特開２００９−１１４８３０号公報（特許文献２）には、雑草などの刈払機を利用した除雪機について開示されているが、当該公報記載の除雪機は、インペラーロータを偏心させることによって起震機としての機能する機構部を備え、この機構部によりロータケースを振動させながら、固化した雪を砕きつつ、ロータケース内に導入して、ケース内の雪を遠心力により投雪するようになっている。

特開平１１−２１７８０９号公報 特開２００９−１１４８３０号公報

しかしながら、前述した特許文献１記載の発明は、確かに砕氷作業の効率向上に寄与すると思われるが、あくまで人力を利用することを前提としており、作業時間の短縮には自ずと限度があった。
また、特許文献２記載の発明は、ロータケースの振動によって砕氷された雪をインペラーロータによって投雪するように考えられているが、砕氷、投雪を一つの駆動源によって行うことから、雪を遠くへ投雪することが難しいという課題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、肩掛け式の刈払機などを使用して、冬季間は歩道や路面などに生じる圧雪、氷雪を効率的に砕くことが可能であるとともに、冬季間以外は草刈刃としても利用することが可能な雪氷砕氷・草刈兼用刃を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、下向き凹状の略円形の傘状部からなり、該傘状部の外周付近に雪氷砕氷用並びに草刈用の切刃が等間隔で複数個設けられているとともに、前記切刃は、先端の刃先部から刃尻部側にかけて形成された刃渡り部を備え、該刃先部を含む該刃渡り部は雪氷砕氷、並びに草刈時に使用され、前記傘状部を基準面となる水平面に接触させた場合に、前記刃先部は、該水平面に対して接触若しくは僅かに浮いた状態である一方、該刃先部から刃尻部側に向かうに従い、前記刃渡り部は該水平面との隙間が大きく形成されていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、上記１項において、前記傘状部の外周側であって、該傘状部の回転方向に向かって開口する導入口が、前記切刃の刃先部から半径方向にかけて形成されていることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、上記１項又は２項において、前記傘状部には、該傘状部の内側部分に滞留する空気の逃がし孔が穿設されていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、上記１〜３項のうち、いずれか１項において、前記刃先部は、回転時における該刃先部の軌跡円の接線方向を基準として、該接線方向に対する該刃先部の開き角度をθ、該接線方向よりも外方をプラス側、内方をマイナス側とした場合に、該刃先部の開き角度θは、−１０°〜＋２０°の範囲内に形成されていることを特徴としている。

本発明によれば、刈払機を利用して、冬季間は歩道や路面などに生じる圧雪や氷雪を効率的に砕くことができ、且つ冬季間以外は草刈り作業にと、多用途に利用することが可能である。

本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の一実施形態を示し、この雪氷砕氷・草刈兼用刃を刈払機に取り付けた状態を示す概略側面図である。 刈払機に取り付けられた本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の要部を示す側面拡大図である。 本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の一実施形態の斜視図である。 同じく、本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の一実施形態の平面図である。 同じく、本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の一実施形態について、角度をやや水平方向から視た場合の斜視図である。 同じく、本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の一実施形態における雪氷砕氷時の状況を示した概略図である。 回転時における雪氷砕氷・草刈兼用刃に生ずる空気の流れを示した図であって、このうち、図７（ａ）は逃がし孔が設けられていない従来の兼用刃の空気の流れを示し、図７（ｂ）は逃がし孔を設けた本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の空気の流れを示す概念図である。 一実施形態に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の要部である刃先部の位置関係を概念的に示す説明図である。 本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の検証実験に使用した雪氷砕氷・草刈兼用刃（供試刃）を示した概略図である。 同じく、本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の検証実験に使用した雪氷砕氷・草刈兼用刃（供試刃）を示した概略図である。 同じく、本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の検証実験に使用した雪氷砕氷・草刈兼用刃（供試刃）を示した概略図である。 同じく、本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の検証実験に使用した雪氷砕氷・草刈兼用刃（供試刃）を示した概略図である。 同じく、本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の検証実験に使用した雪氷砕氷・草刈兼用刃（供試刃）を示した概略図である。

以下、本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃の一実施形態を示した図であり、この雪氷砕氷・草刈兼用刃を刈払機に取り付けた状態を示す概略側面図、図２は刈払機に取り付けられた雪氷砕氷・草刈兼用刃の要部を示す側面拡大図、図３は雪氷砕氷・草刈兼用刃の斜視図、図４は平面図、図５は角度をやや水平方向から視た場合の斜視図、図６は雪氷砕氷時の状況を示した概略図である。
本発明に係る雪氷砕氷・草刈兼用刃は、積雪のある冬季間では路面などの雪や氷を砕いて取り除くことに使用することが可能であるとともに、雪のない季節では雑草などを除去する草刈用に利用することを前提にして製作されたものである。

図１及び図２に示されるように、刈払機１は、肩掛け式の人手によって使用されるものであり、原動機（エンジン）２、パイプシャフト３、駆動軸４等を具備して構成されている。
パイプシャフト３内に設けられた駆動軸４の先端側下端部には、雪氷砕氷・草刈兼用刃１０（以下、「兼用刃１０」とする。）が取付具５によって固着され、駆動軸４により回転可能に配設されている。この兼用刃１０は、雪氷砕氷作業又は草刈作業のいずれかを選択的に行うことができるようになっている。

図３及び図４にも示されるように、雪氷砕氷・草刈兼用刃１０は、前述した刈払機１の駆動軸４に固定される取付部１１と、下向き凹状の略円形の傘状部１２とを有して構成され、取付部１１の中央に、駆動軸４に取り付ける際に使用される取付孔１１Ａが穿設されている。傘状部１２の外周側には、雪氷砕氷用並びに草刈用の切刃１４が等間隔で６個設けられている。切刃１４の数は６個には限定されず、４〜１０個程度とすることも可能であり、より好ましくは６〜８個とすることが砕氷能力の点から望ましい。

切刃１４は、先端の刃先部１４Ａから刃尻部１４Ｂ側にかけて、所定の曲率をもって形成された刃渡り部１６を備え、刃先部１４Ａを含む刃渡り部１６は雪氷砕氷、並びに草刈時に使用されるようになっている。また、図５に示されるように、傘状部１２を基準面となる水平面に接触させた場合に、刃先部１４Ａは水平面と当接している一方、刃先部１４Ａから刃尻部１４Ｂ側に向かうに従い、刃渡り部１６は上方へ沿うようにして徐々に該水平面との隙間が大きくなるように形成されている。図５では、刃尻部１４Ｂと、水平面との隙間がＨ１となるよう刃渡り部１６の曲率が設定されている。

図６に示されるように、供試体氷５０である雪氷の砕氷時、兼用刃１０は矢印Ｘ方向に回転し、刃先部１４Ａが、まず雪氷面に接触し、雪氷を削り取るようにして砕氷する。これによって、供試体氷５０に対し、回転による砕氷力を集中させることが可能となり、破砕力を向上させることができる。砕氷作業時、兼用刃１０を供試体氷５０に対して水平方向、斜め方向のいずれに傾けて接触させても効率的に砕氷可能なことが確認されている。

なお、本実施形態の兼用刃１０は、図５に示されるように、刃先部１４Ａを基準面である水平面に対し、接触した状態となるように形成しているが、これに限らず、刃先部１４Ａと水平面との間にわずかな隙間を設けるとともに、刃先部１４Ａから刃尻部１４Ｂにかけ、弧を描きながら徐々に隙間が拡がる形状となるように形成しても良い。この形状によっても、砕氷力を刃先部に集中させることが可能となる。また、刃先部１４Ａを鋭角に形成し、刃尻部１４Ｂにかけては、水平面と一定の隙間が空いているように形成しても同様の効果が得られると思われる。

さらに、図３及び図４に示されるように、傘状部１２の外周側には、兼用刃１０の回転方向に向かって開口する導入口１８が、切刃１４の刃先部１４Ａから半径方向にかけて形成されている。この導入口１８は、草刈作業を行う際に、導入口１８の縁部にかけて形成されている草刈用刃部で草を切断するために、草を草刈用刃部へ導くとともに、砕氷作業時に刃先部１４Ａによって雪氷を砕氷し易いようにするために設けられているものである。

図３及び図４に示されるように、各切刃１４の刃尻部１４Ｂの近傍には、傘状部１２の内部に滞留する空気の逃がし孔２０が穿設されている。図７（ａ）は逃がし孔が設けられていない兼用刃３０の空気の流れを示す概念図である。一方、図７（ｂ）は逃がし孔２０を設けた本実施形態の兼用刃１０であって、傘状部１２内部の空気の流れを示す概念図である。

図７（ａ）に示されるように、逃がし孔がない従来の草刈刃４０の場合には、傘状部４２の導入口４４から傘状部４２内に侵入した逃げ場のない空気の影響によって、傘状部４２全体を浮き上がらせる方向に力が生じる。この浮力は、特に草刈作業時に刈り取られた草の一部を上方へ巻き上げて、傘状部４２の裏面に粘りのある草が張り付き、時間の経過によって兼用刃１０全体の回転バランスを狂わせて振動を生じさせるという問題があった。
さらに、この問題に関連し、傘状部４２の内部で下降気流（ダウンブロー）が生じており、このダウンブローは、特に草刈時に、弾力のある柔らかい草を地面に向かって押し下げ、草が切りづらくなって、作業効率を一層低下させるという問題があった。

これに対し、図７（ｂ）に示される本実施形態の兼用刃１０では、切刃１４の刃尻部１４Ｂ付近に逃がし孔２０を設けたことにより、導入口１８から傘状部１２の内部に入り込んだ空気を、逃がし孔２０からスムーズに外部へ排出することができるようになっている。これによって、傘状部１２の浮力を軽減することが可能となり、特に傘状部１２を水平にして砕氷作業並びに草刈作業を行う際の操作性を大幅に向上させることができる。

また、逃がし孔２０を設けたことによって傘状部１２内における下降気流（ダウンブロー）を抑制することができるので、草刈作業時には草を押し下げることが少なくなるとともに、傘状部１２の内側裏面への草の張り付きを防止することが可能となる。これにより、兼用刃１０全体の回転バランスの悪化を防止して草刈作業を能率的に行うことができるようになっている。

図８は兼用刃１０における切刃１４の刃先部１４Ａの位置関係を概念的に示す説明図である。同図では、実線が兼用刃１０の外側に沿った部分を示し、一点鎖線が兼用刃１０の回転時における軌跡、つまり、６個の刃先部１４Ａを結んだ最も外側の円周部分となる軌跡円を示している。
同図では、刃先部１４Ａに相当する部分の軌跡円の接線方向Ｙを０°とするとともに、実際に設けられている刃先部１４Ａの接線方向Ｙを基準とした開き角度をθとして規定し、円の外方をプラス側、円の内方をマイナス側としている。

そうすると、本実施形態における兼用刃１０の刃先部１４Ａは、接線方向Ｙよりも外方にθ＝＋１５°の角度となるように開いた状態で形成されている。即ち、刃先部１４Ａは、回転時の円周よりも外側へ開き気味に形成され、砕氷作業の際に刃先部１４Ａによって雪氷に対し打撃を集中させることができるようになっており、砕氷作業の能率向上を図っている。
なお、開き角度θは、本実施形態では＋１５°としているが、θ＝−１０〜＋２０°の範囲内であれば、砕氷作業時、雪氷に対して点に近い状態で打撃を与えることができるため、砕氷能力を犠牲にすることがないと予測される。

（検証実験）
次に、本発明に係る兼用刃１０の有効性、並びに砕氷作業に最適な形状等を裏付けるために行った検証実験について説明する。図９〜図１３は、検証実験に使用した５個の雪氷砕氷・草刈兼用刃（供試刃）を示した概略図である。
なお、検証実験は、刈払機がスチール社製の排気量２５ＣＣ、被砕氷物としての供試体氷は−１０°Ｃの冷蔵庫で７日間保存され、大きさ横５０ｃｍ×縦２８ｃｍ×１５ｃｍのものを使用して行った。

（１）図９に示される兼用刃２２の仕様（１．強化タイプと称している）
厚み：１．６ｍｍ
重量：４８９ｇ
切刃２４：刃先部２４Ａから刃尻部２４Ｂの長さが４５ｍｍ、刃先部２４Ａと刃尻部２４Ｂとの間の高低差がなく水平面と接触している
（２）図１０に示される兼用刃２６の仕様（２．穴あきＧ２タイプと称している）
厚み：１．４ｍｍ
重量：４２０ｇ
切刃２８：刃先部２８Ａから刃尻部２８Ｂの長さが５０ｍｍ、刃先部２８Ａと刃尻部２８Ｂとの間の高低差がなく水平面と接触している
（３）図１１に示される兼用刃３０の仕様（３．浮遊タイプと称している）
厚み：１．６ｍｍ
重量：５３３ｇ
切刃３２：刃先部３２Ａから刃尻部３２Ｂの長さが３５ｍｍ、刃先部３２Ａと刃尻部３２Ｂとの間の高低差は刃先部３２Ａ以外は５ｍｍの隙間で一定
（４）図１２に示される兼用刃３４の仕様（４．改良強化タイプと称している）
厚み：１．４ｍｍ
重量：４５８ｇ
切刃３６：刃先部３６Ａから刃尻部３６Ｂの長さが４１ｍｍ、刃先部３６Ａと刃尻部３６Ｂとの間の高低差が１０ｍｍとなるように隙間が拡がっている
（５）図１３に示される兼用刃１０（本実施形態にて説明したもの）の仕様（５．再改良Ｇ２タイプと称している）
厚み：１．４ｍｍ
重量：４０６ｇ
切刃１４：刃先部１４Ａから刃尻部１４Ｂの長さが５２ｍｍ、刃先部１４Ａと刃尻部１４Ｂとの間の高低差は３．５ｍｍで隙間が拡がっている

前述した５つの各供試刃の実験結果を以下の表に示す。

検証実験の結果、上記の表１に示されるように、図３〜図８，１３にて詳述した兼用刃１０（５．再改良Ｇ２タイプ）が、使用時における浮き具合、斜め削り、水平削りのすべての点で、極めて優れていることが確認された。
特に、水平で削る場合は、回転面と接触する部分が線・面ではなく、刃先部が点で接触する本実施形態の兼用刃１０が良い評価となった。刃先部の数は、前述したように、４〜１０個程度、より好ましくは６〜８個が望ましいと思われる。なお、図１０に示される兼用刃２６（２．穴あきＧ２タイプ）の評価が高かったのは、浮力がなくなったことに起因していると考えられる。

実験の結果、雪氷砕氷・草刈兼用刃に要求される主要なポイントについて纏めると以下の点が明らかとなった。
（１）傘状部を基準面となる水平面に被せるようにして接触させた場合、刃先部は、水平面に対して当接、若しくは僅かに浮いた状態である一方、刃先部から刃尻部側に向かうに従い、切刃全体としては上方へ沿うようにして徐々に水平面との隙間が大きくなるように形成されていること。
（２）傘状部には、内側部分に滞留する空気の逃がし孔が穿設されていること。
（３）刃先部の開き角度θは、−１０°〜＋２０°の範囲内に形成されていること。

以上説明したように、本実施形態の雪氷砕氷・草刈兼用刃によれば、冬季間、既存の刈払機を利用して砕氷作業を行うことが可能となり、刈払機の有効活用を図ることが可能である。また、冬期間以外は草刈用として使用することができるので、四季を通じて刈払機を利用することができる。

本発明によれば、特に雪氷の砕氷時には効率的に作業を行うことが可能である。また、刈払機を使用した草刈作業時には、草の種類や作業状況を問わず、回転バランスを維持することができるので、能率的に作業を行うことができる。

１ 刈払機
２ 原動機（エンジン）
３ パイプシャフト
４ 駆動軸
５ 取付具
１０ 雪氷粉砕・草刈兼用刃
１１ 取付部
１１Ａ 取付孔
１２ 傘状部
１４ 切刃
１４Ａ 刃先部
１４Ｂ 刃尻部
１６ 刃渡り部
１８ 導入口
２０ 逃がし孔
４０ 従来の草刈刃
４２ 傘状部
４４ 導入口
５０ 供試体氷

Claims (4)

1. 下向き凹状の略円形の傘状部からなり、該傘状部の外周付近に雪氷砕氷用並びに草刈用の切刃が等間隔で複数個設けられているとともに、
   前記切刃は、先端の刃先部から刃尻部側にかけて形成された刃渡り部を備え、該刃先部を含む該刃渡り部は雪氷砕氷、並びに草刈時に使用され、
   前記傘状部を基準面となる水平面に接触させた場合に、前記刃先部は、該水平面に対して接触若しくは僅かに浮いた状態である一方、該刃先部から刃尻部側に向かうに従い、前記刃渡り部は該水平面との隙間が大きく形成されていることを特徴とする雪氷砕氷・草刈兼用刃。
2. 前記傘状部の外周側であって、該傘状部の回転方向に向かって開口する導入口が、前記切刃の刃先部から半径方向にかけて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の雪氷砕氷・草刈兼用刃。
3. 前記傘状部には、該傘状部の内側部分に滞留する空気の逃がし孔が穿設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の雪氷砕氷・草刈兼用刃。
4. 前記刃先部は、回転時における該刃先部の軌跡円の接線方向を基準として、該接線方向に対する該刃先部の開き角度をθ、該接線方向よりも外方をプラス側、内方をマイナス側とした場合に、該刃先部の開き角度θは、−１０°〜＋２０°の範囲内に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の雪氷砕氷・草刈兼用刃。
   
   

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