JP5519846B1 - 水田用動力除草機 - Google Patents

Abstract

【課題】苗丈が４０センチメートル程度未満の水稲の条間の除草作業で、稲の首を倒さず、しかも稲の根も葉も傷めずに除草作業ができるようにし、その上、稲の各条間の間隔が３０センチメートルを保って田植えされた田では、その時生えている稲の苗の条間の草を、極力、一度の除草作業で除草を済ませられ、また、苗丈が４０センチメートル程度未満の水稲と同等程度に成長した草でも除草できるようにし、除草機の全重量を一般の大人であったなら誰でも容易に持ち上げられる重量の除草機の提供。
【解決手段】Ｕ字状に曲げられた刃が取り付けられて鉛直軸の周りに回転する、その時の実際の条間の間隔に近い外径を持つ２枚の回転除草円盤を、水田の軟質土壌面に対してその高さをできるだけ一定に維持して水田を前進できるようなスタンドを具備しながら、動力源により回転させる。
【選択図】図１

Description

この本発明は、稲の苗の植え付け作業である「田植え」を終えた水田における、稲の苗の条間の除草を行う水田用動力除草機に関する。ただし、本発明技術で言う除草とは、草を土壌から根もろとも分離させるという意味での「草を取る」という意味だけではなく、草の根を残して、土壌表面近傍の草の茎を切る、すなわち「草を刈る」ということをも意味するものとする。

従来のこの分野の技術は乗用型の除草機、歩行型の除草機を問わず、主に条間の草を取るという発想に基づくものが大部分であった。中には、稲の株間の除草という発想に基づく技術もあったが、それはあくまでも草の根がわずかしか張っていないような、草の芽が出た直後あるいはその背丈がまだ水面下にある場合に限られており、その場合でも除草は確実ではなく、除草適期は限られており、その効果もいまだ低いままにとどまっている。そして乗用型あるいは歩行型のいずれの除草機の場合でも、次のような課題が残されていた。

田植えの直後、苗の背丈はまだ小さく、苗の茎も弱々しく、根の張り方もまだ弱い時に除草作業をする場合、除草機の機構によっては、たとえば太昭農工機株式会社製の動力除草機「ミニエース」が示すように、車輪に取り付けられたツメ自体が除草機を前進させる役割を為すと同時に、田の水を激しくかき回しては後ろに送り出すような構造と形状を持ったっているために、水面上には除草機を中心にして周辺に向かつて強い波が誘発され、その結果、前進する除草機の外側に隣接する稲の苗が押し倒されていくことが多かった。その現象は、同様の構造と形状を持ったツメが取り付けられてそれが高速回転することで除草するようになっている株式会社大竹製作所製の水田中耕除草機ＭＡ３でも同様に生じた。

また、従来の除草機は、２条用除草機でも３条用除草機でも、すべて、ツメが取り付けられた車輪が直線からなる水平軸(車軸)の周りに回転する構造となっていることから、そして車輪のツメの回転半径の大きさが２０センチメートルほどであったという関係から、車軸の水面からの高さはせいぜい５センチメートル程度となり、少し成長した苗の場合でとくにその根がしっかりと土壌中に張っていない場合、あるいはいつまでも緩んでいる土壌中に植えられた苗の場合には、除草機が前進する際、除草機が跨ぐ条上の苗を次々と押し倒して進むことが多かった。

そのため、既往の除草機による除草作業をした場合には、除草作業を終えた後で、あるいは除草作業をしながら頻繁に除草機の前進を止めては、倒れた苗を再度起こすという作業が、多くの場合、どうしても欠かすことはできなかった。
ところがこの「除草機によって倒された苗を再度起こす」作業は、除草作業をしたことでかえって発生してしまう種類のいわば余計な作業であって、この作業が加わるため、従来技術に拠る除草作業は不可避的に人的労力を余計に消耗させ、作業全体の時間的効率をきわめて低下させてしまうことになった。
倒された苗を再度起こすのが不可欠な理由は、もし、その作業をしないままで、あったなら、水田の水面上に浮遊している藻などの水生植物やワラくずあるいはゴミが倒された苗の上に波によって覆い被さったままとなり、その結果、それらの重みのために苗は立ち直りたくても自力では直立できなくなり、そのために苗の葉には陽光が十分に当たらなくなってしまって、苗は極端に生育不良になるか、あるいは水面上で枯れてしまう可能性が高いからである。

また、たとえば太昭農工機株式会社製の動力除草機「ミニエース」および株式会社大竹製作所製の水田中耕除草機ＭＡ３の実用例に見るように、既往の除草機では、除草のための車輪のツメのついている幅が約１５センチメートル程であるために、除草しようとして一度除草機を条間に沿って駆動させただけでは、条間だけでも、多くの草を取り残して行くことになった。
とくに田植え直後の除草作業の場合には、苗のぶんけつも進んでいないために、とくに各々の条間の間隔を整然と３０センチメートルに保って田植えされた田植え直後の田では、一度除草機を駆動させただけでは、その条間の半分近くの草を残してしまうことになった。
そのため、条間の除草をよりきちんとするには、同じ条間を少なくとも二度は除草機を駆動させねばならなかった。それは農業者（作業者）にとって、時間的にも労力的に大きな負担だった。

さらに、たとえば太昭農工機株式会社製の動力除草機「ミニエース」および特許文献４の実用例に見るように、除草機を駆動する際、除草のために回転する車輪に付いたツメが水面下の土壌中に深く入るために、稲の苗の根を傷めやすく、そのことも稲の生育を遅らせるー原因となった。

その上、たとえば太昭農工機株式会社製の動力除草機「ミニエース」および株式会社大竹製作所製の水田中耕除草機ＭＡ３の実用例では、苗をそのように傷めてもなお、稲の苗の背丈以上に成長してしまった草については、草も広範囲にしっかりと根を張ってしまっている関係上、取れないことが多かった。
つまり従来技術に拠った場合には、草の背丈が稲の苗の背丈と同等あるいはそれ以上に成長してしまったような草についての除草作業はほとんど不可能となった。すでに「手遅れ」なのである。そのときにはもはや草を放置するか、草を手で抜き取るしかなかった。そうなれば、除草作業の効率は極度に低下するし、結局除草作業は草の成長に追いつかず、除草を放棄せざるを得なくなり、それはそのまま稲の苗の成長のための養分が草に奪われることであり、稲の生育を著しく低下させ、米の収量を極度に低下させることでもあった。

稲の苗は、通常、土壌に肥料分があり、葉に陽光が当たり、成長する空間が残されている一定期間は成長を続け、ぶんけつを繰返し、株は太くなり、背丈も高くなり、葉は先端に行けば行くほど広がる。
そのため、株間は、稲の成長につれて、外から見た目では当初の３０センチメートルよりどんどん狭まって行く。しかし、そのような場合でも、草は陽光が草の葉に差し込む限り成長を続けるし、土壌中に草のタネがある限り後から後からと生え続けてもくる。
だからそのような状態である限りは除草するだけの意味と価値はある。
ところが、たとえば太昭農工機株式会社製の動力除草機「ミニエース」および株式会社大竹製作所製の水田中耕除草機ＭＡ３の実用例では、除草のために回転する車輪のツメの直径は４０センチメートル弱という大きさのために、それらが回転しながら除草機が前進する時には土壌表面上に出る車輪のツメの高さは２５センチメートル前後にはなる。その高さは十分に葉を広げた稲の苗の背丈にも匹敵する。
そのため、そのような稲の苗の状態の時に従来技術によって条間を除草する際には、回転するツメは稲の葉を傷めながら除草機が前進することが多かった。そのことはそのことで、稲の成長を遅らせる原因ともなった。

除草機は、乗用型の場合であれ歩行型の場合であれ、苗の条（スジ）の両端つまり田の水張り部の両端では、進行方向の向きを反転させる必要がどうしでもある。
その場合、稲の条の両端部に除草機の向きを反転させるだけの余地を残してその広さだけは田植えをしないであるなら以下の問題は生じないが、そうでない場合には、向きを反転させる際、つねに次の問題が生じた。
乗用型の除草機または歩行型でも持ち上げることを想定しないで向きを反転させる型の除草機の場合には、たとえ両型について除草装置を昇降自在にしたところで、車輪が田の中で向きを変える際、既存の苗を傷める可能性が多かった。とくに大きく成長した苗の場合には、それによる損傷の度合いは大きかった。
歩行型の除草機で、かつ持ち上げて向きを反転させることを前提とする型の場合には、稲を傷めないよう必ず稲の背丈以上の高さに持ち上げる必要があったが、その際、重量が重ければ重いほど(作業条数が２条式の場合には、太昭農工機株式会社製の動力除草機「ミニエース」の実例では １３．２ Ｋｇ （カタログ上）、株式会社大竹製作所製の水田中耕除草機ＭＡ３の実例では１６．７Ｋｇ（実測））反転の際の作業者への肉体的負担は大きく、その疲労度は、稲を植えた条の数が多ければ多いほど、急激に増していった。

特開平１１-７５４１４号公報 特許第４０１４７３３号公報

上記の従来の水田除草機の問題点を解決するためには、
（１）苗丈が ４０センチメートル程度未満で、ある稲の苗は倒さずに除草作業ができるようにすること、
（２）稲の各条間の間隔が３０センチメートルを保って田植えされた田では、稲の苗の条間にその時生えている草を、一度の作業で除草を終えられるようにすること
（３）どんな成長段階にある稲の苗の場合でも、稲の根を傷めずに除草作業ができるようにすること、
（４）苗丈が ４０センチメートル程度未満の稲と同等あるいはそれ以上の背丈に成長した草でも除草できるようにすること、
（５）苗丈が ４０センチメートル程度未満の稲の条間の除草作業では、稲の葉を傷めずに除草ができるようにすること、
（６）除草作業者の肉体的負担が極力少なくなるよう、除草機の全重量を一般の大人であったなら誰でも容易に持ち上げられる重量にすること、が望まれている。

上述の課題（１）に対しては、本発明の場合には次のように３種類の仕様で対応した。
１つは、回転円盤に取り付けられた一本一本の刃が回転円盤の中心の周りを回転した際、
水あるいは軟質土壌からの抵抗が最小限となるようにした。具体的には、各刃の断面形状
は「三日月」型または「一面が平面、他面が凸面型」に整形して周囲を鋭利にした。
刃をこのような形状と構成にしたことにより、それが水中と土壌内の土壌表面近くで高速
で回転しでも、既往の除草機の車輪のツメが回転した時に生じたような強い土壌の移動・
撹乱も水の移動・撹乱も生じなくなる。
第２には、除草機の前部にある２つの車輸が取り付けられる車軸を、除草機の中央の苗を
跨ぐところだけを曲げて高くし、跨ぐ苗に触れないように、あるいは触れても苗を押し倒
すような力までは作用しないようにした。
第３に、除草機の後部にある２つの回転除草円盤の間の間隔も、たとえ跨ぐ苗に触れても
それを押し倒すまでの力を苗に及ぼさないような間隔を確保すると同時に、回転円盤を駆
動させる装置の除草機中央部分（条間除草機構の第１の回転円盤と第２の回転円盤との間の空間の上方に位置する動力伝達機構の底部の高さ）を、前輪の車軸の上方に折り曲げられた中央部と同程度の高さにした。

上述の課題（２）に対しては、本発明では、稲の成長に伴って稲がぶんけつを繰り返して条間が実質上狭くなっても、その場合に対応して除草作業ができるよう、狭まった条間に見合う直径の回転除草円盤を交換用に設け、それらを作業者が容易に脱着し付け替えられるようにした（ただし、刃はまったく同じ形状と大きさと材質のものを用いる）。

上述の課題（３）に対しては、本発明では、回転除草円盤の回転軸の向きは鉛直方向とし、その際、回転円盤に取り付けられ固定されたＵ字状に曲げられた刃の底部の深さは、それが最も深くなっても稲の苗の根の張っている位置にまでは到達しないように、つまり回転円盤の土壌表面からの高さを一定に維持しながら除草機を前進させられるよう、スタンドの高さをいつでも自由に調節できるようにした。

上述の課題（４）に対しては、本発明では、もはや従来の技術の採用してきた「草を取る」という発想に基づくだけではなく「草を刈る」という発想をも取り込んで、草の根を残しながらもできるだけ根元に近いところで刈りながら除草機を前進させて行くことができるようにした。その場合も回転円盤の高さはスタンドの高さを調整することで可能となる。

上述の課題（５）に対しては、本発明では、どんなに成長した稲の株でも、土壌表面から１５センチメートルほどの高さまでは葉はほとんどなく茎だけとなって、そのぶんけつした株の茎の集合体の太さもその高さまでは土壌表面からほぼ同じ太さとなっているという事実に着目して、稲の成長度合いによって狭まる条間の実際の間隔に見合う直径の回転除草円盤に取り付け直しては、その回転円盤の上表面までの高さを土壌表面からせいぜい１５センチメートル以内を維持しながら除草機を前進させられるようにした。

上述の課題（６）に対しては、そのためには、動力の伝達部と回転部はできるだけ構成を単純化して部品が少なく済むようにし、構成材料も外力や重力のかかるところだけは強度の高い材料にし、草を取ったり刈ったりする刃の部分は強度と靭性のある材料を硬くさせて用いる。回転除草円盤の除草機全体への取り付け部は、実際の回転方向とは反対向きに切ったネジの「オス部」と「メス部」によって連結して固定する方法を採用する。またその取り付け部には除草機が前進する際、とくに軟質土壌からの力（抵抗）を受けるので十二分な強度にする。そして車輪、動力源、回転除草円盤とその駆動装置という除草機の主要部を、軽量で靭性のある材料からなるパイプで連結し、一体化する。

上述の段落番号「００１３」に示す構成によって、既往の除草機の車輪のツメのように、車輪を回転することによる条間の水を激しく動かしたり撹枠させたり、さらには土壌を苗側に寄せてしまうということも生じないし、除草機が跨ぐ中央部の条の苗を押し倒すような力も苗に働かないために、隣接する苗も除草機が跨ぐ苗も押し倒すことはなくなる。
その結果、「倒れた苗を起こす」という作業が生じることもない。つまり除草作業をするだけで、除草作業は完了できる。

上述の段落番号「００１４」に示す構成によって、稲の成長度合いに合わせて、条間が狭くなったならそれに見合う直径の除草回転円盤に取り付け直すために、一度で条間のほぼ全幅にわたって除草できるようになる。

上述の段落番号「００１５」に示す構成によって、本発明による除草作業では、稲のどのような成長段階にあっても、稲の苗の根を傷めることはなく、したがってその成長を阻害することなく除草作業が可能となる。

上述の段落番号「００１６」に示す構成によって、稲と同程度あるいはそれ以上の背丈に成長した草も除草できるようになる。そしてこのことにより、刈られた草はもはや光合成はできなくなって、ほとんど再生はせず死滅する可能性の方が高いので、土壌中の肥料分を草に奪われることもなくなり、またそれまで草に遮られていた陽光も稲の葉に当たるようになるから、稲の順調な生育を促す効果をも生む。

上述の段落番号「００１７」に示す構成によって、どんなに成長した稲の条間の除草作業でも、稲の葉を傷めずに除草ができるようになる。

上述の段落番号「００１８」に示す構成によって軽量化し得て、田で、稲の苗の条の両端部で向きを反転させるために除草機を持ち上げるという作業を繰返しても、作業者にとってそれほど負担ではなくなり、疲れもそれほど生じなくなる。

本発明の一実施形態による水田用動力除草機の立面図である。 図１の水田用動力除草機の平面図である。 図１の水田用動力除草機の後ろから見た立面図である。 図１の水田用動力除草機の回転除草円盤の平面図と側面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。

本発明による除草機は歩行型のものである。そしてあくまでも３条の稲の条間を除草するためのものである。
また、この除草機は、自走型ではなく人力で押しながらあるいは引っ張りながら前進する型のものである。つまり本除草機に搭載される動力によるエネルギーは除草にのみ使われ、除草機全体を前進させるためには使われない。
そうすることで、除草機全体の機構や構造を単純化でき、動力の馬力は小さくて済み、除草作業による化石資源の消費量を少なくさせることができ、またそれだけ除草機全体重量を軽量化もでき、除草機を前進させる際、除草機全体を押す力(あるいは引っ張る力)も少なくて済む。
残るは、除草機全体の姿勢を安定して前進できるようにさせることである。
そのために、まず２列の条間の中央部に２つの車輪のそれぞれが位置するように車輪間の間隔を決め、前輪２輪の直径を田の基盤の凹凸にできるだけ影響されないようにするために大きく取り、かつその車輪が回転する際に田の土壌が付着して前進抵抗が大きくならないようにするために、土壌に触れる可能性の少ない車輪の車軸中心部付近はともかく、土壌中に埋まる部分は空洞あるいは隙間のない、しかし薄い円盤とする。つまり、たとえばスポークの付いた自転車の車輪のようにはしない。
さらには、除草機を押す力ができるだけ少なくなるようにするために、２つの車輪は、それぞれが、車軸とベアリングを介して結合される。
そして除草作業者に作用する力ができるだけ少なくなるようにするために、円盤から成るこの車輪にエンジンまたは充電式蓄電池と一体となったモーター（以下、エンジンまたは充電式蓄電池と一体となったモーターのことを「動力源」と呼ぶ）を含む除草機の大半の重量を作用させるようにする。そのために、２輪を連結する車軸の上に動力源の重心を載せる。
２輪を構成する材料は、できるだけ硬く、しかしできるだけ比重の小さいものにし、車輪の厚さは除草機全体の重量を支えうる限りできるだけ薄くする。

動力源の動力を２つの回転除草円盤に伝えるための機構は、図２、図３に示すように、伝動軸と歯車の組み合わせとベルトによる方式にする。

そしてその動力伝達の機構全体を、田の水や土壌や風雨に触れないよう、軽量で耐候性のある材料から成る板で覆う。

作業者の除草作業時の操作ハンドルをも兼用する、比重の小さい、しかし強度の高い材料から成る中空のパイプによって動力源と車輪と回転除草円盤とその駆動装置という本除草機の主要部を連結して一体化する。

回転除草円盤とそこに取り付けられる刃の構成と形状は図４、図５のようにする。そしてその材質は、本除草機全体の中でも、最も硬く、しかも靭性の高い材料とする。

また、その回転除草円盤は、直径２６０ミリメートルを最大直径とし、２４０、２２０、２００ミリメートル等々と、幾種類かの直径のものを、交換用として作る。その際、刃の構成と形状は同じとする。

刃の底部が土壌中に沈む際の深さを調整するためと、除草機全体を安定して自立できるようにする目的と、さらに除草した草をそこに引っ掛けて引きずって行く目的を兼ねたスタンドは、弾力のある、しかし軽量の材質とする。

除草機全体を安定した姿勢を保って容易に持ち上げられ、向きを反転させられやすくするために、２カ所に取手を設ける。一つは、動力源の取り付け部のすぐ後方の車軸の高く曲げられた部分に、もう 1個所は、除草機を押す（または引っ張る）際のハンドルの部分に、ハンドルを補強する目的をも兼ねて設ける。

回転除草円盤の回転数を除草作業者が自在に操作できる装置（レバー）はハンドルに取り付ける。

１ 動力による水田での草取り兼草刈りの機械の全体
２ 除草のための刃（草刈刃）
３ 除草のための刃に回転動力を伝えるための動力源（エンジンまたはモーター)
４ 車輪
５ 除草のための刃に回転動力を伝えるための伝動回転軸
６ 動力源の動力を除草のための刃に伝達するための装置を組み込んだ箱
７ 動力源と上記の箱と回転除草円盤と車輪とを相互に連結して支えるパイプ
８ 回転円盤（第１及び第２の回転円盤）
９ 回転除草円盤の刃の高さを一定に維持すると同時に、機械全体の安定を図るためのスタンド
１０ 燃料タンクまたは蓄電池
１１ 動力源を支えると同時に、機械全体の構造的強度を高めるための斜材
１２ ２つの車輪を連結する、中央部が高く曲げられた車軸
１３ 動力源を支える板
１４ 動力源と動力源の動力を回転除草円盤に伝えるための機構の入った箱を連結する板材
１５ 回転除草円盤を回転させる力を動力源から受けるための歯車
１６ 受けたその回転力を回転除草円盤にベルトを通じて伝えるための車
１７ そのベルト
１８ 回転除草円盤を回転させるために、ベルトを通じてその動力を受けるための車
１９ 動力源の回転動力を回転除草円盤に伝えるための歯が螺旋状に刻まれた刃車
２０ 回転除草円盤を除草機全体から脱着できるようにするネジ部（そのネジの向
きは、各回転除草円盤によって互いに反対向き）
２１ Ａ−Ａ断面
２２ 刃の鉛直部の三日月状断面
２３ 動力源の回転動力を最終的に回転円盤に伝える伝動回転軸

Claims (3)

1. １条の苗の両側の条間にそれぞれ作用するよう略鉛直軸の周りに回転する第１及び第２の回転円盤とこの回転円盤の円周方向に所定間隔で取り付けられたＵ字状の草刈刃とを含む条間除草機構と、土壌に接地して前記条間除草機構の草刈刃の下端の土壌からの高さをほぼ一定に保つスタンドと、車軸で連結され２つの車輪と、動力源と、前記動力源からの動力を前記第１及び第２の回転円盤に伝える動力伝達機構とを備え、苗条を跨ぐ前記車軸の中央部が上方に屈曲した構造となっており、前記条間除草機構は、前記第１の回転円盤と前記第２の回転円盤が、互いに逆方向に回転すると共に回転速度はほぼ同一になるように構成され、前記草刈刃の断面形状を、三日月状又は片面が平面でかつ他面が凸面となる形状としたことを特徴とする水田用動力除草機。
2. 前記第１及び第２の回転円盤は、その外径が、条間に応じて異ならせたものを、複数用意し、条間に対応して脱着可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の水田用動力除草機。
3. 前記条間除草機構の前記第１の回転円盤と前記第２の回転円盤との間の空間の上方に位置する前記動力伝達機構の底部の高さは、前記車軸の中央部と同程度とすることを特徴とする請求項１に記載の水田用動力除草機。