JP2017223022A

JP2017223022A - 除雪機

Info

Publication number: JP2017223022A
Application number: JP2016118423A
Authority: JP
Inventors: 藤井　大介; Daisuke Fujii; 大介藤井; 敏栄山崎; Toshie Yamazaki; 広之栗林; Hiroyuki Kuribayashi
Original assignee: Fujii Corp Co Ltd
Current assignee: Fujii Corp Co Ltd
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-06-15
Also published as: JP6853448B2

Abstract

【課題】オーガ、ブロワへの雪付着、シュータ内の雪詰まりのトラブルの根本原因を解決し、除雪部への雪付着、雪詰まりを防ぎ、除雪作業能力を向上させ、更に付着雪、詰まり雪の取り除き作業をほとんど無くし、安全性も向上させた除雪機を提供する。【解決手段】オーガを構成するオーガ翼１１Ｒ、Ｌ、又はオーガシャフト１２Ｒ、Ｌ、又はオーガ翼補強板１３１Ｒ、Ｌ、１３２Ｒ、Ｌ、１３３Ｒ、Ｌ、１３４Ｒ、Ｌ、１３５Ｒ、Ｌの表面に、雪の付着しにくい樹脂部材、即ち樹脂薄板、又は樹脂シート、又は樹脂フィルム、を着脱可能に形成する構成にした。【選択図】図２

Description

本発明は主に、個人、農家、店舗、事務所、中小事業所などで使用されるロータリー式の小形歩行型除雪機で、その除雪作業能率の向上と安全性の向上に関するものである。

小型歩行型除雪機は国や県が管理する公道、公共設備などで使用される大型除雪機とは別に、雪国地域の前記個別小口用に今では広く普及している。また大型機の入っていけない山間地や山麓地などでは、現在では雪国の必需品並に需要が高い。特に螺旋状の回転刃、即ちオーガにより、積もった雪を掻き崩し、削雪して、雪を吐出させるブロワに収集し、吐出方向を定める半円筒状のシュータから放出するロータリー式除雪機は除雪能力が他方式より高く、普及台数も圧倒的に多い。この方式の除雪機では昔から小型、大型の別なく、除雪部即ちオーガ、ブロワへの雪付着、シュータ内の雪詰まりのトラブルがつきものであった。回転部への雪付着により除雪能力は大きく低下し、最悪、過負荷、エンジン回転ダウン→ストップに至る。またシュータ内の雪詰まりでは、即エンジンストップに至る。更に除雪部の雪付着、雪詰まりは単に除雪作業能率の低下だけでは済まない。付着した雪や詰まった雪を取り除く際、間違ってオーガ及びブロワが動いてしまう時もあり、除雪部の付着雪や詰まり雪の取りのぞきは非常に危険でもある。この厄介な問題に対し以前から除雪部の雪付着や雪詰まりを防止する為の数々の工夫がされてきた。

特許第３３４５５８３特許第４５７３３１６

若松五郎著「電線着雪災害の変遷とその研究史」北海道地区自然災害科学資料センター報告、３」１９８８年

しかしこれまでの対策技術は雪付着、雪詰まりトラブルの結果だけに目を向けた対策がほとんどで、根本原因を解決する対策にはなっていなかった。即ち除雪部の特に雪詰まり場所になるシュータとブロワケースに注目し、雪付着し雪詰まりにならないように摩擦係数の低い樹脂シート、樹脂フィルムなどで排出しやすいようにしたもの（特許文献２）がほとんどであった。雪付着そのものを防ぐ原因対策に近いものも無くはないが、着雪メカニズムを根本的に解消する対策ではなく、試行錯誤的なものでしかなかった（特許文献１）。

本願発明はロータリー式除雪機の以上のような課題、即ちオーガ、ブロワへの雪付着、シュータ内の雪詰まりのトラブルの根本原因を解決し、除雪部への雪付着、雪詰まりを防ぎ、除雪作業能力を飛躍的に向上させ、更には付着雪、詰まり雪の取り除き作業をほとんど無くすることで、安全性も飛躍的に向上させた優れた除雪機を提供する。

前記課題を解決するために本発明において講じた手段は、エンジン又は動力モータなど原動機を搭載し、雪を削雪し収集するオーガと、雪を吐出させるブロワと、投雪方向を定めるシュータとによって除雪部が構成される歩行型ロータリー式除雪機のおいて、オーガを構成するオーガ翼、又はオーガシャフト、又はオーガ翼補強板（略称、翼補強板）、の表面に、雪の付着しにくい樹脂部材、即ち樹脂薄板、又は樹脂シート、又は樹脂フィルム、を着脱可能に形成する構成としたことである。

本発明は上記手段を施したことにより以下の効果を有する。

いかなる雪質、積雪状況においても、雪付着や雪詰まりトラブルによる除雪作業の中断を大幅に少なくすることが出来、安定した除雪作業を継続できるため、除雪作業能率が向上する。

除雪作業中のトラブルによる、付着雪や詰まり雪を取り除く作業回数が大幅に少なくなることにより、安全性が向上する。

歩行型ロータリー除雪機を示す全体図である。除雪部を示す図である。オーガシャフトと翼補強板の表面に樹脂部材を形成した様子を示す図である。オーガシャフトと翼補強板の表面に樹脂部材を形成した歩行型ロータリー除雪機を示す全体図である。オーガ雪付着を防ぐ効果を示す図である。

雪の付着しにくい樹脂部材として高分子量ポリエチレン又は超高分子量ポリエチレンが最も良い。またオーガ翼、オーガシャフト、翼補強板のオーガ全構成に樹脂部材を表面密着形成すれば、雪付着を防ぐ効果は大きいが、メインテナンス性もあり必ずしもその必要はない。オーガミッション１４側の第１翼補強板１３１、第２翼補強板１３２、第３翼補強板１３３、とその間のオーガシャフト１２部分だけでも、着雪を防ぐ効果は充分得られる。

本願発明に関わる除雪機の除雪部を説明する。図１に除雪機を除雪部側から見た全体図を示す。図２に除雪部（オーガ）の構成を示す。除雪作業は螺旋翼刃形状のオーガ１を回転させながら降積雪場所に食い込ませ前進させる。オーガ１は雪を削雪すると共に雪を中央のブロワ２に収集し、ブロワ２によりシュータ３から左右、遠近、作業者の意図する場所に投雪させる（図１）。

オーガ１はオーガ翼１１をオーガシャフト１２の回りに翼補強板１３で溶接固着形成し、オーガシャフト１２の一端をベベルギヤ式オーガミッション１４の左右両出力軸に、左右一対且つ左右対称にフランジ固定している。オーガ翼１１は積もり雪を削雪すれば良いことから、路面保護、パワートレイン保護、などの意味からいたずらに強度や硬度を上げることはせず、軟鋼板で作られており消耗部品扱いにしている。オーガ翼１１は積もり雪を削雪したり掻き崩したりする翼刃として以外に、削雪した雪をオーガ中央、オーガミッション１４奥のブロワ２へ、オーガケース１５面と除雪進行する削雪面をガイドとして移送する螺旋コンベアとしての働きをする（図２）。ブロワ２はオーガ翼１１により削雪、収集した雪を回転遠心力と遠心圧縮機としての圧縮送風力とによりブロワケース２１周方向出口に吐出させ半円筒状のシュータ３をガイドとして投雪させる。シュータ３は左右、上下（遠近）方向の調整が出来、自由に投雪場所を設定できる。

オーガ１はオーガミッション１４を中心に、除雪機進行方向に対し左右対称に構成されており図２では符号の区別をしている。（即ち左側部品Ｌ、右側部品Ｒ）オーガ翼１１は削雪効果、コンベア搬送効果、製造技術などから、形状は現在ほぼオーガシャフト１２を軸対称とする２条巻きの構成に淘汰している。左側オーガ翼１１Ｌは中央から外側に２条左巻きに、右側オーガ翼１１Ｒは中央から外側に２条右巻きに形成されている。オーガミッション１４から左右に伸びるオーガシャフト１２Ｌ−Ｒの回りにオーガ翼１１Ｌ−Ｒの螺旋翼刃形状を２条に固定する翼補強板１３Ｌ−Ｒは中央オーガミッション１４側から外側に向かって第１翼補強板１３１Ｌ−Ｒ、第２翼補強板１３２Ｌ−Ｒ、第３翼補強板１３３Ｌ−Ｒ、第４翼補強板１３４Ｌ−Ｒ、第５翼補強板１３５Ｌ−Ｒ、の５組、オーガシャフト軸対称に一対ずつ形成している。これも淘汰された構成であるが、小型除雪機では４組の物もある。この構成で回転は雪面に対し上から下へと喰らい込む方向で、削雪すると同時に雪はオーガ１中央、ブロワ２へと移送される。オーガ１のこの構成と一連の除雪動作が、単にオーガ１に雪が付着する以上に、付着し始めたオーガ１への雪付着を益々増幅させ（図５下図片側）、やがてシュータ３内の雪詰まりに至る原因になっている。

本願発明の実施例を図３で説明する。実施は左右対称の為、右側の符号は省略している。
左側の第一翼補強板１３１Ｌ−Ｒ、第２翼補強板１３２Ｌ−Ｒ、第３翼補強板１３３Ｌ−Ｒ、第４翼補強板１３４Ｌ−Ｒ、のそれぞれのオーガシュフト１２Ｌ−Ｒとの接合側からオーガ翼１１Ｌ−Ｒの接合側にかけての長さ部分の一部又は全長部分に、高分子量ポリエチレンシート製の第１補強板難着雪カバー５１Ｌ−Ｒ、第２補強板難着雪カバー５２Ｌ−Ｒ、第３補強板難着雪カバー５３Ｌ−Ｒ、第４補強板難着雪カバー５４Ｌ−Ｒを嵌め込むように形成しいる。但し第一翼補強板１３１Ｌ−Ｒだけはフランジとの溶接固着部分がある為、その固着部分の前後２箇所に難着雪カバー５１Ｌ−Ｒを形成している。更に、難着雪カバーを形成した翼補強板間のオーガシャフト１２Ｌ−Ｒ部に第１オーガシャフト難着雪カバー４１Ｌ−Ｒ、第２オーガーシャフト難着雪カバー４２Ｌ−Ｒを同じように嵌め込むように形成している。以上の構成でオーガ１への雪付着も、シュータ３内の雪詰まりも解消することが出来た。特に金属に付着しやすいような新雪、こしまり雪、春先のくされ雪（湿り雪）などでは絶大な効果を発揮する。

本出願人は結果的には単純なこの発明を、降積雪シーズンを通した試験観察と幾つかの対策の上、雪付着と雪詰まりのメカニズムを解明した。雪付着はまず摺動抵抗のほとんど無いオーガシャフト１２から始まる。付着が始まるとオーガ翼１１のコンベア作用によりオーガ中央方向へと付着成長していく。オーガシャフト１２は付着成長した付着雪の固まりを支える芯の働きをし、翼補強板１３はその筋の働きをし、やがて中央部、オーガミッション１４両出力軸フランジ面をピークとした略スロープ状の付着雪の固まりになりブロワ２の入り口を塞ぐ（図５下図片側）。これに対しオーガ翼１１は積雪を削接しつつ絶えず雪面と摺っているため付着することはほとんど無い。入り口が塞がれたブロワ２の吐出力は大きく低下し、又シュータ３内に送り込む雪も少なくなることから、シュータ３内の排出力が低下し投雪力がなくなり、上部からシュータ３内雪付着が始まり、やがてブロワケース２１迄付着し、シュータ３内完全雪詰まりになり、エンジンストップに至る。この間、数秒程度の現象である。

本願発明の優れたところは、雪付着はもとよりその成長を抑えたことにある。雪付着を防ごうとする方策としては当然のことながら、付着する部分の表面を付着しにくいように処理しようとするのが自然な発想である（特許文献１、特許文献２）。本出願人もまた各々付着面に低吸着、低摩擦のフィルムやシート（例えばフッ素系樹脂）などを貼り付けるような試みから始まった。しかし幾度の実地評価からそれだけでは根本解決にはならないと判断、更に回数を重ねた実験観察の結果、前記雪付着−雪詰まりメカニズムの認識に至り、それまでシュータ３及びブロワケース２１の雪詰まりに直接関係ないと見られていた、回転刃の作業部であるオーガ１に着目した。雪詰まりは雪付着とその成長を根本原因とする結果であり、それを止める対策が本発明である。特に雪付着最大成長するオーガ１中央部、オーガミッション１４両側の第１翼補強板難着雪カバー５１Ｌ−Ｒ、第２補強板難着雪カバー５２Ｌ−Ｒと、第１オーガシャフト難着雪カバー４１Ｌ−Ｒが最も根本的な対策要因になっている。

本願発明の効果を図５に示す。上段はオーガ１の片側に難着雪カバー４、５をつけ、もう片側は付けない状態を示す。この状態で除雪作業させたオーガ１の状態を下段（写真）に示す。発明の効果は一目瞭然である。更に実作業観察を続けた結果、難着雪カバー４、５で全く雪が付着しなくなるのではなく、付着がある程度成長した後落下するという、付着−成長−落下−再生の自浄作用を行っていることも解った。難着雪カバー４、５を形成後は雪付着成長の芯と筋が無くなったことにより、わずかでも成長すると自重落下するようになった。難着雪カバー５を付けていない第５翼補強板１３５Ｌには雪が付着したままであるが、この部分は問題にならない。オーガ１の外側ほど雪付着による除雪機作動の弊害は少ない。

除雪機の雪付着をテーマとした研究などはないが、着雪防災研究分野では一世紀以上の歴史がある。特に雪国における電線着雪被害についての研究については、日本が半世紀に渡って世界をリードしてきた（非特許文献１）。この中で本出願人は同じ雪を扱う者同志として、電線着雪のメカニズムがオーガ１の雪付着のメカニズムに非常に酷似していることを発見した。オーガ雪付着は電線着雪に例えると強風雪時の着雪に相当する。電線の何カ所かで着雪が始まると、強風により雪がその回りに電線の捻れに沿って回転着雪成長進行し、やがて電柱間、鉄塔間の丸ごと円柱状の雪の固まりになる。このメカニズムの解明から着雪成長を止める難着雪リングが生まれた。これと以前からあった電線表面を覆う難着雪テープとで、着雪がある程度成長すると落下させることが出来、現在、電線着雪被害はほとんど無くなっている。オーガ１への雪付着とその成長は、この電線での風はオーガシャフト１２の回転そのもの、電線の捻れはオーガ翼１１の螺旋コンベア作用とすると、電線の着雪成長と同じメカニズムである。このことから本発明の翼補強板難着雪カバー５は電線対策での難着雪リングに、オーガシャフト難着雪カバー４は電線対策での難着雪テープに相当し、付着成長途中の雪を落下させる効果も電線対策のそれと同じであり、本発明の信憑性を証明しているといえる。

難着雪カバー４、５の材料としては高分子量又は超高分子量ポリエチレンを使用した。
難着雪効果としてはフッ素系樹脂以上に、これが最も優れていることはスキー、スノーボードの世界では常識である。加えてエンジニアプラスチック素材としての強度、耐摩耗性、耐温度性を有し、ハードな消耗交換部品として充分である。その上、剛性も高くシート材というよりはむしろ薄板、樹脂板バネ材といっても良い程である、この素材の特質を生かし、難着雪カバー４、５のオーガ各部への表面形成方法として、翼補強板断面及びオーガーシャフト径の適サイズの円筒巻き素材から所定長さに裁断後、それぞれの装着場所に嵌め込むようにした。その程度で難着雪カバーとしての固定は充分である。この方法にすることで消耗部品としての交換脱着作業を非常に簡単にすることが出来た。これに対し開発当初、試作試験でも行った貼り付けなどによる表面に密着させる形成方法は、難着雪効果としては非常に高くなるがそこまでする必要はなく、むしろ交換時の引き剥がしが困難になる場合が有り、メインテナンス性に問題がある。これ以外にもポリエチレンシートを形成する方法を幾つか試みたが、難着雪効果の必要充分であることと冬期の厳しい作業性を考慮し前記方法としている。

実施例では大型除雪機の場合で難着雪カバー４、５の形成を、第１補強板難着雪カバー５１Ｌ−Ｒ、第２補強板難着雪カバー５２Ｌ−Ｒ、第３補強板難着雪カバー５３Ｌ−Ｒ、第４補強板難着雪カバー５４Ｌ−Ｒと、第１オーガシャフト難着雪カバー４１Ｌ−Ｒ、第２オーガーシャフト難着雪カバー４２Ｌ−Ｒとしたが、出願人が発見した原理「着雪成長を途中で止め落下させる、着雪自浄作用」が最も高いのは第１補強板難着雪カバー５１Ｌ−Ｒ、第２補強板難着雪カバー５２Ｌ−Ｒ、と第１オーガシャフト難着雪カバー４１Ｌ−Ｒの組であり、小型除雪機の場合はこの部分だけでも充分効果はある。大型機でも雪質地域によっては第３と第４補強板難着雪カバーを省略してもよい。また第５翼補強板とそのオーガシャフト部に難着雪カバーを形成すれば雪付着対策はより高くなるが、交換するときの手間が増えることになり、一長一短である。

以上、本願発明により冬季の降積雪時期、必要な時いつでも速やかに除雪作業が安心して出来るようになった。厳しい環境の中、一刻を争う除雪作業中に、雪付着や雪詰まりで作業中断になるようなアクシデントに見舞われることが無くなり、不安無く除雪作業が出来るようになった。冬季の除雪作業は厳しい作業であるがこの発明によりいくらかでも作業快適性に貢献することが出来た。

降積雪期に使用される着雪成長被害が考えられる全ての機械や装置に、本願発明原理「着雪成長を途中で止め落下させる、着雪自浄作用」の応用が可能である。

１オーガ（除雪部）
１１オーガ翼
１２オーガシャフト
１３翼補強板
１３１第１翼補強板
１３２第２翼補強板
１３３第３翼補強板
１３４第４翼補強板
１３５第５翼補強板
１４オーガミッション
１５オーガケース
２ブロワ
２１ブロワケース
３シュータ
４（オーガシャフト用）難着雪カバー
４１第１オーガシャフト難着雪カバー
４２第２オーガシャフト難着雪カバー
５（翼補強板用）難着雪カバー
５１第１補強板難着雪カバー
５２第２補強板樹着雪カバー
５３第３補強板樹着雪カバー
５４第４補強板樹着雪カバー

Claims

エンジン又は動力モータなど原動機を搭載し、雪を削雪し収集するオーガ１と、雪を吐出させるブロワ２と、投雪方向を定めるシュータ３とによって除雪部が構成される歩行型ロータリー式除雪機において、オーガ１を構成するオーガ翼１１、又はオーガシャフト１２、又はオーガ翼補強板１３、の一部又は全部の表面に、雪の付着しにくい樹脂部材、即ち樹脂薄板、又は樹脂シート、又は樹脂フィルム、を着脱可能に形成する構成とした除雪機。
前記樹脂部材を高分子量ポリエチレン又は超高分子量ポリエチレンとする請求項１に記載する除雪機。