(57)【要約】  【課題】  傾斜林内に存在する森林バイオマスを、低コストかつ安全に、林外へ搬出すること。  【解決手段】  傾斜林内に存在する森林バイオマスを、傾斜樋を用いて該林内から林道端へ向けて滑落させることを特徴とする、森林バイオマスの無動力搬出方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜林内に存在する森林バイオマスを加工して木片とし、該木片を傾斜樋により該林内から林道端へ向けて滑落させることを特徴とする、森林バイオマスの無動力搬出方法。
【請求項２】
前記木片がチップまたはペレットである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記木片の（長径・中径の幾何平均）／短径比が1〜2.5である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記傾斜樋がプラスチック製である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記傾斜樋の傾斜角が10〜35度である、請求項１または４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜林内に存在する森林バイオマスを、低コストかつ安全に、林外へ搬出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本は森林資源に富んでおり、森林が国土の約７割を占めている。そして、その日本森林の大部分（約３分の２）は、傾斜角が20度以上の傾斜林であると推定される。このような傾斜林内に大型高性能林業機械を導入して森林資源の伐採等を行う場合には、コスト・安全性等の点で、大きな問題が存在する。従って、傾斜林内に存在する森林資源の伐採・集荷・搬出は実施困難となっている。このため、日本国土の大部分が森林であるにもかかわらず、傾斜林の多い日本において伐採対象となる森林は、全森林の僅か１５％強に過ぎず、従って全森林の約８５％が伐採対象外とされているのが現状である。
【０００３】
一方、欧米では平坦林が多く、大型高性能林業機械が林内に入って低コストに伐採・集荷・搬出することができ、林業が盛んで林産物の輸出も可能となっている。
【０００４】
かかる事情により、わが国は森林資源に富んでいるにもかかわらず、大量の森林資源を輸入している。例えば、現在の日本の木質需要では既に木材よりもパルプ材の需要が大きくなっており大量のパルプ用チップが必要であるが、わが国のパルプ自給率は10％未満で非常に低く、海外資源の取りあさりとして、国際的非難を浴びている。
【０００５】
更に、伐採対象外である全森林の約85％の森林バイオマスは、成長後も、採取されないままに森林内で腐朽して、炭酸ガスを放出し、地球温暖化の進行防止の効果を上げていない。従ってこれを利用できれば、日本の森林バイオマス資源量を６倍以上に増加させることになり、地球環境対策としての代替エネルギー確保にも貢献できると考えられる。
【０００６】
以下に詳述するように、傾斜林内に存在する森林資源の伐採・集荷・搬出は、コスト・安全性の点で大きな問題が存在するため、実施困難となっていた：
森林の伐採においては、抜倒の後、枝払い及び適宜な長さに玉切りして丸太とし、これにロープ等を掛けて林外へ引き出して搬出する古典的な方法、および、近時は全木伐採と称して抜倒の後、そのままロープを掛けてタワーヤーダなどの吊り下げ機械によって林道端まで引きずり出して搬出することが行われている。高価な木材の場合には、他にヘリコプターなどによる空中輸送も行われる。しかし、傾斜林や不整地においては、樹木の抜倒の後、これを林道端まで搬出することはすこぶる困難になる。すなわちタワーヤーダによる吊り下げ引きずり出し搬出も、へリコプターなどによる空中輸送も、急峻地形においては危険とコスト高のため、実施困難である。さらに、ケーブルカーやモノレール敷設による搬送も、設備費が高くなるだけでなく急傾斜においては輸送制御が難しくなり、実施困難である。
【０００７】
また、大型高性能林業機械を20度以上の傾斜林に立ち入らせることは、転落の危険が大きいため、難しい。傾斜を利用しての丸太落とし搬出はある程度行えるが、落下速度制御は非常に困難で危険を伴い、かつ林地表面を荒らすことで、森林破壊につながる。また傾斜林では常に不整地を伴うため、到るところで緩勾配あるいは登り勾配が出現して搬出が停止する。
【０００８】
また、林地残材や間伐材の搬出コストは、林内→林道端、および、林道端→需用プラント、に区分される。前者は百ｍ程度、後者は数十ｋｍ程度が普通で、後者が圧倒的に長い
。にもかかわらず、日本エネルギー学会等における傾斜林からの搬出コスト試算では、前者（傾斜林内→林道端）が後者（林道端→需用プラント）の数倍のコストとなっている。前者が輸送障害の大きな傾斜林を含むためである。
【０００９】
傾斜林内からの森林バイオマスの搬出方法として下記の方法が考えられる。しかし、下記の方法でも、やはりコスト・安全性の点での問題が解決されないため、結果、傾斜林内からの森林バイオマスの搬出は、実施困難である。
【００１０】
（１）バンドリングマシンを使って、嵩高い林地残材を圧密化した柴束として搬出することは、平坦林の多い北欧森林ですでに一般に行われている。しかし日本の傾斜林においては、バンドリングマシンが林内に立ち入るのに障害が多く、実施困難である。
【００１１】
（２）傾斜林搬出技術の一つとして傾斜林内に、細かく林内作業道を設置する方法、あるいはモノレールを設置する方法、などがある。しかし最近の建設費の見積もり例（非特許文献１）によれば、林内作業道で1万円/m（緩斜林）〜10万円/m以上（急斜林）であり
、モノレール3万円/m（ある程度緩急斜面対応可能、車両・動力必要）、などがあるが、
ことごとく高価である。これらの施設費に比べて、林道設置を伴わない本発明の流れ落とし樋方式によれば、距離当たりコストが安価であるだけでなく、林地表面を痛めない点で作業道にまさり、車両・動力を必要としない点でモノレールにまさると考えられる。
【００１２】
（３）森林内部から森林外縁部への空気輸送用パイプライン提案がある（特許文献１）。しかしながら、この方法は、送風機により森林バイオマスを移動させており、従って強力な動力源を必要とする。
【特許文献１】特開２００２−３３０６４４
【非特許文献１】吉岡拓如、エネルギー学研究会、2003.6.23講演資料
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、傾斜林内に存在する森林バイオマスを、低コストかつ安全に、林外へ搬出することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記に記載のように、一般的に、傾斜林内から森林バイオマスを搬出することにおいて、傾斜は重大な搬出障害とみなされている。しかし、本発明者は、傾斜林内から森林バイオマスを搬出することにおいて、傾斜を負担とするのでなく活用することに着眼した。すなわち、森林バイオマスの滑落を制御して利用できれば、傾斜は搬出にとって本来、利点となるはずであると考えた。
【００１５】
そこで本発明者は、森林バイオマスを木片に加工して、木片の滑落流路を規定してやれば、木片の滑落制御が可能になると考え、各種の木片形状および流路を検討した結果、一定の（長径・中径の幾何平均）／短径比を持つ木片を、樋に流して滑落させる最適範囲があることを見出し、本発明を完成した。
【００１６】
即ち、本発明は、以下の各項に示す発明に関する。
項１．傾斜林内に存在する森林バイオマスを加工して木片とし、該木片を傾斜樋により該林内から林道端へ向けて滑落させることを特徴とする、森林バイオマスの無動力搬出方法。
項２．前記木片がチップまたはペレットである、項１に記載の方法。
項３．前記木片の（長径・中径の幾何平均）／短径比が1〜2.5である、項１に記載の方法。
項４．前記傾斜樋がプラスチック製である、項１に記載の方法。
項５．前記傾斜樋の傾斜角が10〜35度である、項１または４に記載の方法。
以下において、本発明の方法によって搬出される森林バイオマスおよび本発明の方法に用いられる傾斜樋、ならびに本発明の方法を使用しての森林バイオマスの搬出を説明する。
【００１７】
森林バイオマス：  傾斜林内に存在する森林バイオマスとしては、例えば、全木、枝、丸太、木片、葉、鋸屑などが挙げられる。本発明の方法によって搬出される対象は、木片である。木片は、森林バイオマスを現場においてチッパーにより定型に加工することによって得られる。また、鋸屑のような粉末粒子あるいは葉でも、圧密加工によりペレット状にして搬出することができる。
【００１８】
更に、木片として好ましいのは、チップおよびペレット状の木片である。森林バイオマスの発生源において、森林バイオマスを木片に加工する方法としては、チップ化またはペレット化が挙げられる。チップ化には、すでに商業的に市販されているチッパーが多数あるが大型で傾斜林内に持ち込むことは困難なものが多く、小型・携帯可能なものを選択する。また、ペレット化としては、すでに商業的に市販の圧密化装置があるが、これも小型・携帯可能なものを選択あるいは開発すればよい。
【００１９】
木片の形状としては、直方体、楕円体、貝殻状などが挙げられる。いずれの形状であっても、木片の最長幅が長径（ｘ）、木片の中幅が中径（ｙ）、木片の最短幅が短径（ｚ）に相当する。最長幅は辺の長さでなく木片の占める最長幅となる。
【００２０】
本発明の方法によって搬出される木片の長径（ｘ）と中径（ｙ）の幾何平均（ｘｙ）1/2／短径（ｚ）比は、好ましくは１〜2.5、より好ましくは1〜2.0、最も好ましくは1であ
る。以下の実施例における滑落試験によって示されるように、この範囲であれば、木片の滑落開始角度（以下、安息角）は大部分が10〜35度であり、滑落性が良好である。（ｘｙ）1/2／ｚが2.5以上になると、安息角は35度付近に高まり、滑落性は悪化する。すなわち、（長径・中径の幾何平均）／短径比の転落性への影響が顕著である。
【００２１】
尚、木片の長径ｘ・中径ｙ・短径ｚのうち少なくとも１つが傾斜樋の内径より短いことが必要であり、長径ｘ・中径ｙ・短径ｚの全てが傾斜樋の内径より短いことがより好ましい。
【００２２】
傾斜樋：  傾斜樋の材質は本質的に大きな影響はないが、滑落面が平滑であることが好ましく、そのため、硬質のプラスチック（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンやポリ塩化ビニル）、またはＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などの複合材料等が好ましい。木製および軟質のプラスチックスは傷が尽きやすく表面が荒れて滑落性が低下する可能性がある。傾斜樋は溝状または管状であり、その内径は、滑走する木片がはみ出さない限りにおいて使用できる。傾斜樋の内径が小さくなると木片の最大長さ方向において管璧につかえて閉塞してしまうので、可及的に大きい方が好ましい。
【００２３】
傾斜樋の傾斜角は、木片の安息角に等しいかまたはそれ以上でなければならない。通常、傾斜樋の傾斜角は、傾斜林の傾斜角を活用して設置されるので（即ち、傾斜樋の傾斜角＝傾斜林の傾斜角）、傾斜林の傾斜角は、木片の安息角に等しいかまたはそれ以上でなければならない。下記の実施例における安息角の測定実験に示されるように、傾斜角が10〜35度である傾斜樋が円滑な滑落流送に適する。好ましくは20〜35度である。なお、現実的には40度以上の急傾斜林は賦存量が少なく、また安息角を遥かに越えるため、木片を制御しつつ安定的に投入することが困難になる。また10〜20度の緩傾斜林では、平地林と同様
、欧米型の大型高性能林業機械が進入できるので、本発明を適用するニーズ自体が減少するものと考えられる。さらに10度以下の緩傾斜では、実験が示すように、容易に木片が滑落せず、閉塞を招くので本発明の方法を適用することは難しい。
【００２４】
森林バイオマスの搬出：  以上の実施条件を踏まえて、本発明の１実施形態は次のようになる。
【００２５】
傾斜林内において、伐採物を（長径・中径の幾何平均）／短径比を１〜2.5とする木片
とし、この木片を林内から林道端など林外へ向けて、10〜35度の下方傾斜を持ったプラスチック製の傾斜樋の上部に投入することにより、林外へ木片を無動力で搬出し、林外において木片を集荷し、木片の需要地へ輸送することができるようにする。
【発明の効果】
【００２６】
従って、本発明によれば、傾斜林内に存在する森林バイオマスを、低コストかつ安全に、林外へ搬出することができるという顕著な効果が奏される。このような効果によって、日本森林における森林バイオマス採取対象の拡大が期待できる。更には、日本のパルプ自給率の飛躍的な向上・地球環境対策としての代替エネルギー確保等が期待できる。
【００２７】
以下、本発明を実施例により、詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２８】
下記の表１に示すように、長径ｘ・中径ｙ・短径ｚを変化させた木片（チップ及びペレット）を試験片として用いた。傾斜樋としては、ポリエチレン製、ポリプロピレン製及びポリ塩化ビニル製並びにＦＲＰ製のものを使用した。
【００２９】
試験片を樋（内径５cmおよび長さ10cm）の上部に載せ、次いで樋を徐々に傾斜させて、試験片の滑落開始角度（安息角）を測定した。結果を以下の表１に示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１から明らかであるように、木片の（長径・中径の幾何平均）／短径比が大きくなるにつれ、木片の安息角は大きくなった。木片の（長径（ｘ）・中径（ｙ）の幾何平均）／短径（ｚ）比、すなわち（ｘｙ）1/2／ｚが１〜2.5である場合、木片の滑落性は良好であった。なお、傾斜樋はポリエチレン製、ポリプロピレン製、ポリ塩化ビニル製、ＦＲＰ製のいずれであっても差異がなかった。同じｘ，ｙ，ｚ値でもいくつかの安息角が出ているのは、木片の形状が直方体、楕円体、貝殻状、などさまざまなものが有るためである。