(57)【要約】【課題】林地残材のバンドル化に関し、連続処理を可能として処理工程の減少により処理の効率を向上させると共に、装置の低コスト化や保守作業の容易化を図った林地残材バンドル化装置を提供すること。【解決手段】断頭円錐形であって側面に螺旋条５が設けられた回転体１を少なくとも３つ以上、それぞれの回転軸２が平行かつ円周上に直交するように隣接して並べ、回転体１の小径部３に囲まれた部分を林地残材の投入口６、回転体１の大径部４に囲まれた部分を林地残材のバンドル排出口７とし、回転体１の回転により螺旋条５が投入口６から投入された林地残材をバンドル排出口７まで圧縮させながら送材するようにした林地残材バンドル化装置。【選択図】図１
2011139679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断頭円錐形であって側面に螺旋条が設けられた回転体を少なくとも３つ以上、それぞれの回転軸が平行かつ円周上に直交するように隣接して並べ、回転体の小径部に囲まれた部分を林地残材の投入口、回転体の大径部に囲まれた部分を林地残材のバンドル排出口とし、回転体の回転により螺旋条が投入口から投入された林地残材をバンドル排出口まで圧縮させながら送材するようにしたことを特徴とする林地残材バンドル化装置。
【請求項２】
上記回転体の回転軸を略水平状態とし、各回転体の回転方向が林地残材の投入口に対して下方向となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の林地残材バンドル化装置。
【請求項３】
上記回転体を４つとしたことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の林地残材バンドル化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、山林における伐採作業の跡地にて発生する枝木や梢の切り屑等、いわゆる林地残材を結束してバンドル化して利用するための林地残材バンドル化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー需要の自給率向上の観点から、また地球温暖化防止のためのＣＯ2排出抑制のため、日本国内において現存量が大きく、再生可能な森林木質バイオマスの利用を促進することが求められてきている。
【０００３】
ところで、林業現場での伐採および木材の搬出作業において、生産できた素材生産量とほぼ同量の、枝条、梢端、端材が林地残材として発生しており、これら未利用の林地残材は少なくとも２千万ｍ3存在し、これら林地残材は現状では林内や作業道端に放置されている。
【０００４】
そこで、森林木質バイオマスの利用で発生する林地残材に関して、未利用で放出される栄養素を再利用する、所謂ミネラルニュートラルを促進するため、これら未利用の林地残材を、林業の作業道や運搬装置等の作業基盤をそのまま利用して、素材生産作業システムと連動できるような利用システムが求められてきた。
【０００５】
ここで、林地残材を圧縮成形及び結束して円柱形状に形成する、いわゆるバンドル化を行い、既存の林業の作業基盤をそのまま利用して集材、運搬の効率を向上させる試みがなされている。
【０００６】
林地残材をバンドル化したバンドルは、末木、枝条などの残材や除間伐木等の森林木質バイオマスを円筒形に圧縮成形して紐等で結束したもので、成形工程での圧縮により比重がチップより大きく、輸送効率が高いことや、丸太様の形状のため、荷役や輸送に既存の林業機械設備等を利用でき、更に、劣化しづらく貯蔵、乾燥に有利であるといった特徴を有するものである。
【０００７】
上記バンドル化を行う装置としては、例えば、昇降自在な底板を有し上端面が開放する廃木材容器に対し、廃木材群を折り曲げ装置、畳み込み装置、押し込み装置により圧縮して押し込み、結束装置にて廃木材群を結束し、底板の押し上げ装置により結束廃木材群を取り出すものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、上下に離間して水平に配置される２本の突起付きローラからなる第１減容移送部、左右に所定間隔離間して直立に配置される２本の突起付きローラからなる第２減容移送部、結束部、切断部が順次直線状に配置されて構成される林地残材結束装置により、林地残材の上下方向への圧縮と左右方向への圧縮との連続処理を可能としたものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
また、搬入部と、前後移送手段と、材圧縮送り部と、材押さえ部と、平行圧縮部と、結束部と、切断部とが順次直線状に配置して構成し、ホッパーに投入された残材が詰まり現象やバンドルの途切れ現象を起こす事なく連続的にバンドル（圧縮・結束）が生成可能となった林地残材圧縮結束切断装置もある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２１３５２０号公報
【特許文献２】特開２００５−３１２４４１号公報
【特許文献３】実用新案登録第３１３９４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記した結束装置のうち特許文献１の廃木材のパッキング装置は、林地残材等の廃木材の容積を減らし、搬出する際の効率化を図ることができるが、１つの廃木材容器に対して林地残材の投入作業、圧縮作業、排出作業を行うので、一連の作業が終わるまで次の林地残材に対する作業が行えないので、作業効率が悪いという欠点があった。
【００１２】
これに対して特許文献２や特許文献３の装置では、各工程部が直線上に配置されて連続処理が可能となり、作業効率は向上している。しかしながら、各工程で林地残材の圧縮や移送のためにシリンダ等の動力を用いて複雑な動きを行っており、装置全体で大がかりになり、装置コストが高くなるといった問題点があった。
【００１３】
また、作業用フォワーダ等の既存の作業車両上に設置することができるよう、更に、あらゆる場所で制約無く作業できるように装置の小型化が求められていると共に、森林木質バイオマスの利用促進の観点から、装置の圧縮作業の効率の更なる向上が望まれていた。
【００１４】
この発明は、上記のような課題を解決し、林地残材のバンドル化に関し、連続処理を可能として処理工程の減少により、従来の装置より処理の効率を向上させると共に、装置の低コスト化や保守作業の容易化を図った林地残材バンドル化装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記のような課題を解決するため、この発明は、断頭円錐形であって側面に螺旋条が設けられた回転体を少なくとも３つ以上、それぞれの回転軸が平行かつ円周上に直交するように隣接して並べ、回転体の小径部に囲まれた部分を林地残材の投入口、回転体の大径部に囲まれた部分を林地残材のバンドル排出口とし、回転体の回転により螺旋条が投入口から投入された林地残材をバンドル排出口まで圧縮させながら送材するようにしたことを特徴とする林地残材バンドル化装置である。
【００１６】
ここで回転体の形状の断頭円錐形とは、円錐の頂点ｐ側から所定の部分を円錐の底面と平行な平面で切り取った形状で、切り取りにより生じた底面より小径な上面を有し、以下、回転体の断頭円錐形の上面に相当する部分を小径部、断頭円錐形の底面に相当する部分を大径部と称しておく。
【００１７】
これらの回転体を３つ以上、それぞれの回転軸が平行かつ円周上に直交するように隣接して並べることで、周囲を３つ以上の回転体に囲まれた空間が作られ、この空間にて林地残材の圧縮が行われる。なお、回転体の回転軸同士の平行度は、物理的に完全な平行までは要せず、複数の回転体の回転軸が小径部側で先窄まり状や先開き状となるように０〜±１０度程度の若干の角度を有しても良い。
【００１８】
また、回転体の回転方向は、作業時（回転時）に螺旋条が小径部をネジの先頭としてネジをねじ込む向きに回転するようにしておくと、小径部付近の螺旋条に接触した林地残材等の処理物は、螺旋条の動きにより回転体の大径部側に移送されてゆき、大径部に囲まれた排出口は小径部に囲まれた投入口よりも狭くなっているので、林地残材等の処理物は移送に伴い圧縮されてゆき、排出口から圧縮後に連続して排出される林地残材等の処理物は、柱状に圧縮成形されてバンドル化されることになる。
【００１９】
回転体の全体形状、回転体表面の螺旋条のピッチ、高さと回転体基部の太り角度、及び回転体の回転速度は、処理物の密度を効率的に大きくするように適正化して決められる。それらは、処理物の特性に応じて変動し処理物の特性に合わせた異なる仕様がある。
【００２０】
螺旋条のピッチは、標準的には、入り口付近では速く取り込み、出口付近では同じ回転数で圧縮率を微増させるようにゆっくり押し出すように可変ピッチであることが有効である。
また、螺旋条の外周は、自然状態で空隙が多く膨疎な処理物の固い部分に掛かるように、適切な鋭利さを持つ。
【００２１】
なお、複数の回転体の回転数は同期させて行っても良いが、回転体の回転数に差を設けるようにすると、林地残材の脱葉機能を生じる。
【００２２】
請求項２の発明は、上記請求項１に記載の林地残材バンドル化装置において、上記回転体の回転軸を略水平状態とし、各回転体の回転方向が林地残材の投入口に対して下方向となるようにした構成を採用したものである。
【００２３】
回転体の回転軸を略水平に配置したことで、投入口と排出口が横向きで同一高さとなる。また、投入口から見て全ての回転軸が下方向に移動しておくことで、回転作用に伴い林地残材等の処理物のこぼれた屑が、下方向に導かれ、跳ね上げられたり装置の横に飛んだりしないことになる。
【００２４】
請求項３の発明は、上記請求項１又は２のいずれか１項に記載の林地残材バンドル化装置において、上記回転体を４つとした構成を採用したものである。
【００２５】
回転体の数は、回転体を円周上に並べることでこれら回転体に囲まれた投入口と排出口を形成できるようにするため３つ以上であれば特に限定されないが、少なすぎると隣り合う回転体との隙間から林地残材の取りこぼしがあり、また、あまり増やしすぎると、構造が複雑になりコストも上がるので、回転体の数は標準として４つとするが、処理物の特性に応じて可変である。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１の発明によると、複数の断頭円錐形をした回転体を回転駆動させるだけで、林地残材を排出口側に移送しつつ同時に圧縮作業が行えるので、従来の多段階の圧縮行程の組み合わせを行う装置に比較して、複数の圧縮行程の送材に伴う過渡時間的ロスが無いと共に、複数の圧縮行程を行う装置に比較して均一に圧縮することができる。
【００２７】
また、装置の稼働機構は回転体の回転のみであるため構造が簡単で、また複数の回転体の回転軸は平行であるため１つの駆動機構で連動回転させ易いので、複数の工程にて圧縮成形する従来の装置に比べて、機械の駆動構造が簡略化でき、装置が低コストとなる。
【００２８】
また、断頭円錐形の回転体の小径部に囲まれた部分を処理開始部とし、断頭円錐形の回転体の大径部から出た部分でバンドル化されているので、複数の工程にて圧縮成形する従来の装置に比べて、処理のための機械全長が短くて済み、材料、製品の流れに適した配置が可能となり、更に機械重量も軽く、従来、通常の作業で使用するフォワーダに積載することも可能であり、機動性に優れた機械となり、幅員３ｍほどの作業道で円滑に作業したり急傾斜地での作業に適用することもできる。
【００２９】
更に、従来より作業効率が良くバンドル化の時間が短縮されるので、従来の装置より同規模、同期間で大量の林地残材を処理することができるので、ミネラルニュートラルの促進に有効である。
【００３０】
請求項２の発明によると、回転体の回転軸が略水平となっているので、林地残材の投入作業が横方向から行え、また、バンドル化される林地残材も投入口と同じ高さにて横方向に排出されることになるので、林地残材の投入及びバンドルの取り出しの作業性が良くなる。
【００３１】
また、林地残材の圧縮工程にて、回転体の回転が林地残材の下方向に作用するので、林地残材の圧縮に伴い飛び出す屑が、上や横方向に飛び跳ねることなく下方向に排出されるので、作業部周辺を汚さず、また作業屑の処理がし易い。
【００３２】
請求項３の発明によると、回転体の数は４つであるので、回転体の回転駆動機構の連動が容易であり、また、装置コストや保守の容易さ、及び装置の効率化の点で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（Ａ）（Ｂ）は、この発明のバンドル化装置の主要部を示す斜視図である。
【図２】この発明装置によりバンドル化された林地残材のバンドルを示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は、この発明のバンドル化装置の主要部を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は背面図である。
【図４】この発明装置を載置した車両の斜視図である。
【図５】圧縮行程の時間経過を示すグラフで、（Ａ）は従来例、（Ｂ）はこの発明を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、この発明の実施形態を添付図面を参考にして説明する。図１は、林地残材を圧縮して柱状に形成（バンドル化）するための林地残材バンドル化装置の主要部である圧縮成形機構を示すもので、（Ａ）は投入口側から見た斜視図、（Ｂ）はバンドル排出口から見た斜視図を示すものである。
【００３５】
図示装置は、断頭円錐形状の回転体１を４つ用い、それぞれの回転軸２を水平に保ち、各回転軸２が正方形の頂点を通り正方形の面に垂直となり、それぞれ隣の回転体１と間隔を詰めて配置されており、断頭円錐形状の円錐の頂点から円錐を取り去った側の小径の平面を小径部３、円錐の底面側の平面を大径部４とする。
【００３６】
各回転体１の断頭円錐形状の側面には、表面から突出した螺旋条５が形成されている。この螺旋条５の形成方向は、それぞれの回転体１が作業用に回転した時、小径部３側に螺旋条５のネジが進行する方向に形成されており、回転する回転体１に接触した物体は、回転移動する螺旋条５に押されて小径部３側から大径部４側に移動するように作用する。
【００３７】
そして、正面側から見て４つの回転体１の小径部３に囲まれる部分が林地残材の投入口６となり、背面側から見て４つの回転体１に囲まれる部分が林地残材のバンドル排出口７となる。
【００３８】
この投入口６に投入された林地残材は、断頭円錐形状の４つの回転体１に囲まれているため、バンドル排出口７側に移動する間に、天地、左右方向に圧縮され、バンドル排出口７から圧縮されて排出され、回転体１の連続回転により圧縮された林地残材は連続排出されることで、図２に示すような柱状体のバンドル８にバンドル化される。
【００３９】
図３（Ａ）は、図１で示した圧縮成形機構の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は背面図である。
【００４０】
１つの回転体１の寸法は、断頭円錐形状の小径部３の直径４００ｍｍ、大径部４の直径８００ｍｍ、長さＬは１０００ｍｍであり、側面に形成された螺旋条のピッチｐは１００ｍｍで形成されている。
【００４１】
図示の配置の場合、投入口６における回転体１の４つの小径部３に囲まれる円の直径φ1を８００ｍｍ、排出口７における回転体１の４つの大径部４に囲まれる円の直径φ2を４００ｍｍとすると、対角線位置にある回転体１の回転軸２の距離Ｄ1は１２００ｍｍとなり、上下左右で隣り合う回転体１の回転軸２の距離Ｄ2は、Ｄ2＝１２００×１／√２≒８４９ｍｍとなり、隣り合う回転体１の直径８００ｍｍとなる大径部４での最小間隔４９ｍｍが確保されている。
【００４２】
なお、断頭円錐形状の小径部３側では、隣り合う回転体１との隙間が大きく、圧縮すべき林地残材の取りこぼしが生じるので、回転体１同士間の隙間に、図示していない隔壁を設けて林地残材の取りこぼしが無いようにすればよい。
【００４３】
また、螺旋条５のピッチｐは、図示では１０ｍｍとしているが、投入口６側でピッチｐを大きくし、バンドル排出口７側でピッチｐを小さくする可変ピッチとすることで、投入口６付近では林地残材を速く取り込み、バンドル排出口７付近では同じ回転数で圧縮率を微増させるようにゆっくり押し出すようにすることもできる。
【００４４】
また、下側の２つの回転体１，１の大径部４側には、回転体１の駆動のために、高効率かつ制御が容易な油圧閉回路が採用された油圧モータ９が設けられており、遊星減速機１０により回転体１は減速駆動され、上側の２つの回転体１，１は、油圧モータ９により駆動される下側の回転体１の回転に図示していない適宜連動機構により連動回転するようになっている。
【００４５】
回転体１の回転方向は、図３（Ａ）や（Ｄ）で示すの矢印に示すように、林地残材の投入口６やバンドル排出口７に対して、下向きに作用するような回転となっており、回転体１の側面に形成されている螺旋条５も、回転体１の矢印方向への回転により、林地残材を投入口６から排出口７方向へ移動させるような向きに形成されている。
【００４６】
なお、４つの回転体の回転速度（回転数）は、同一で揃えてもよいが、回転数に差を設けておき、林地残材の脱葉作用を生じさせるようにすることもできる。
【００４７】
以上説明した圧縮成形機構を用いて、林地残材をバンドル化する作業について説明すると、まず、本発明装置の回転体１を回転させつつ、林業現場での伐採跡地に残された林地残材を、４つの回転体１の小径部３に囲まれた直径８００ｍｍの投入口６に投入する。
【００４８】
投入口６に投入された林地残材は、回転体１の回転に伴う螺旋条５の作用により、排出口７側に移動させられ、更に、林地残材を囲む４つの回転体１が断頭円錐形であるため、排出口７側に移動するにつれて空間が狭まり、同時に圧縮が行われる。
【００４９】
直径４００ｍｍの排出口７側は投入口６に比べて面積比約１／４であるため、この排出口７からは、約４倍に圧縮された林地残材が排出され、回転体１の連続回転により林地残材は連続排出され、排出口７の直径と同じ４００ｍｍの柱状となって排出される。
【００５０】
柱状に排出される林地残材が所定寸法排出された時点で、回転体１を止めるか、又はそのまま稼働しつつ適宜切断機構で切断し、更に適宜手段にて結束され、林地残材が柱状に圧縮成形された所定寸法のバンドルが得られる。
【００５１】
以上、本発明の圧縮成形機構の実施形態の一例を説明したが、回転体１の断頭円錐の各寸法や螺旋条の大きさや間隔は適宜変更できるし、回転体１の数も４つに限定されるものではなく、３つ以上で適宜変更して実施することができる。
【００５２】
排出口７から排出される林地残材をバンドル化したバンドル８は、図２に示すようなもので、直径０．４ｍ、長さ４ｍの円柱状で、体積０．５ｍ3、質量２００ｋｇ、密度４００ｋｇ／ｍ3となる。
【００５３】
バンドル化された林地残材のバンドル８は、上記大きさ・形状で圧縮されて結束されており、伐採される一般的な木材とほぼ同寸法、同形状となるため、これら木材の運搬システムが利用できることになる。
【００５４】
図４は、この発明の林地残材バンドル化装置を、林業作業用の車両に載置した形態を示すものであり、丸太木材運搬用のフォワーダ１１の後部に本発明のバンドル化装置を内蔵したバンドラユニット１２を載置してあり、バンドラユニット１２の前方に林地残材を投入口６に投入するための林地残材を受ける受け部１３を設けてある。
【００５５】
バンドル化作業は、伐採現場跡地にて、フォワーダ１１を走行移動させながら、林地残材を収集して受け部１３に集め、バンドラユニット１２を稼働させて林地残材を林地残材の投入口６に連続投入し、バンドル排出口７から排出される柱状に圧縮成形された林地残材を紐締め等により結束した後、定尺に切り揃えバンドルとして道路脇に落としておき、その後、バンドルを他のフォワーダにて林道まで集材し、利用するプラントまでトラックにて運材する。
【００５６】
図５は、特許文献２のように上下方向の圧縮工程と左右方向への圧縮行程を別々に行う従来機構のバンドル化装置と、本発明の林地残材バンドル化装置の、時間経過による圧縮成形の度合いを示す図であり、従来機構では、林地残材に対する圧縮を上下方向の圧縮行程と、左右方向への圧縮行程と別々に行っているので、上下方向への圧縮行程の後、左右方向への圧縮行程に送られる送材分だけロスタイムが発生する。
【００５７】
本発明によれば、断頭円錐形の回転体の回転により、林地残材の圧縮と送材が同時に並行して行われているので、圧縮行程を移動する際の時間ロスが生じないため、従来機構に比較して圧縮工程にかかる時間が短縮された。
【符号の説明】
【００５８】
１  回転体
２  回転軸
３  小径部
４  大径部
５  螺旋条
６  投入口
７  排出口
８  バンドル
９  油圧モータ
１０  遊星減速機
１１  フォワーダ
１２  バンドラユニット
１３  受け部
【図１】
2011139679.tif 000003
【図２】
2011139679.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011139679.tif 000006
【図５】
2011139679.tif 000007