論

施工性および防除効果に優れた蒸気除草手法の開発
谷川光＊

潮木知良＊＊

池畑政輝＊＊

中村貴久＊

Development of Steam Weeding Technique with Excellent Weed-Controlling Effect and Usability

Hikaru TANIGAWA

Tomoyoshi USHIOGI

Masateru IKEHATA

Takahisa NAKAMURA

Currently, bush cutters are widely used for weed control along railway tracks. However, this method has someissues. For example, one of issues is that weeds regrow quickly after being cut during summer. Therefore, there
is a need for more eﬀective and eﬃcient weed control methods. To address this need, we developed a specialized
steam weeding equipment. This equipment consists of an ordinary steam cleaner and newly developed handheld
nozzles. To verify the effectiveness of the developed equipment, it was tested in areas with vigorous weed
growth. The test showed that this equipment provided eﬀective usability with less labor and time. Furthermore,
it was also conﬁrmed that large weed regrowth was reduced by 70％ after one year compared with bush cutter.
キーワード：刈払い，蒸気除草，手持ちノズル，熱変性，汎用スチーム洗浄機

1．はじめに軌道外から用地境界までの鉄道用地では，雑草が繁茂することから（図 1），沿線環境の管理の一環として，一般的に刈払い機を用いた除草手法（刈払い）が広く用いられている。しかし，刈払いでは一時的に雑草を除去できるものの，雑草の成長速度が速い夏季では比較的短期間で再生するといった課題があった。また，刈払い機は振動工具に該当し，健康障害の防止のために作業時間の制約もあるため，1 日の作業量も制限される（連続図130 分かつ 1 日 2 時間以内）。さらに，刈払い機の騒音に鉄道用地における雑草の繁茂状況の例

より作業者の聴力が一時的に損失する健康障害も報告さ

刈払いや除草剤散布では効果が得られない未発芽の種子

れている1）。その他の課題として，鉄道用地内には列車に対する死滅効果3）も期待できる。

運行用の信号通信ケーブルが敷設されており，刈払い機の回転刃による切断を防止するため，事前に探索を行うなどの対策を講じる必要があった。
刈払い以外の除草手法としては，化学的に雑草の光合2．蒸気除草手法の開発4）
2. 1

蒸気除草機材の構成

成や成長を阻害する除草剤の散布が挙げられる。除草剤開発した蒸気除草手法に用いる機材を図 2 に示す。機

散布は防除効果に優れるが，沿線環境に応じて使用する材の構成は，汎用スチーム洗浄機 1 基および新たに開発

2）除草剤を制限する など，用地外への飛散や流出に留意した手持ちノズル 2 組となっており，図 3 に示すようする必要がある。以上より，施工性や防除効果を確保しに補充用の水を入れたポリタンクも含めて 3m2 程度のつつ，より安全性が高く沿線環境への影響がない除草手トラックの荷台に必要品を全て積載して運搬できる。

法が求められていた。

蒸気除草は，もともと農業分野において，土壌を殺菌・そこで，雑草に対して蒸気の熱を作用させ，タンパク消毒するための技術として開発されたが，水道水の利用質に熱変性を起こして枯死させる「蒸気除草」に着目し，を前提とした技術であるために蒸気発生源（ボイラー）施工性および防除効果に優れた蒸気除草手法を開発するが大型で，1 時間あたり約 1000L といった多量の水がこととした。この手法は蒸気（水）を用いていることか必要であるとともに，操作にボイラー技士の資格が必要

ら，除草剤散布のような沿線環境への影響はない。また，であった。このため，水道水の利用が難しい鉄道用地では実用的でなく，実用化を図るためには，水の消費量を＊＊＊

軌道技術研究部
人間科学研究部

軌道・路盤研究室
快適性工学研究室

鉃 道 総 研 報 告 Vol.38, No.9, 2024

容量 20L 程度のタンク複数個分に抑えることが必要となる。そこで，本開発では，水の消費量が鉄道用地での23文

図2開発した蒸気除草手法に用いる機材4）

図3

機材および水のトラックへの積載状況4）

蒸気除草に適したボイラーの選定をはじめに行った。国内市販品を調査した結果，水の消費量が農業分野で一般的な量の 1/10 以下である 72L/h の汎用スチーム洗浄機を選定した。選定品は操作に資格が不要で，100V 電源で起動する。
な お， 選 定 品 よ り 大 型 の 機 種 で は， 水 の 消 費 量 が数千 L/h と多くなり，操作に資格が必要で 200V 電源が必要であった。また，選定品より小型の機種では水の消費量（蒸気量）が数 L/h と著しく少なく，鉄道用地に繁茂する大型雑草の防除には不適であると判断した。
2. 2

手持ちノズルの形状検討

前節で選定したボイラーの性能をもとに，手持ち方式

図4

開発した手持ちノズルの外観4）のノズルの検討を行った。農業分野での土壌の殺菌・消毒を目的とした施工では，一定面積のシートを農地上に方に向かって蒸気を排出する一般的なスリット形状とし敷設し，シート内に蒸気を数時間充填させる形態となった。最終仕様では円筒形状の配管を雑草に差し込む形状ている。一方，電柱などの他設備も設置されている鉄道とし，地表付近の高さから雑草の根本に向けて側方に蒸用地での除草を目的とした施工では，設備の状況に応じ気を噴射する構造とした。さらに施工速度向上のためにてシートを敷設する手間が生じる。また，自然風や列車カバー面積も 3.1 倍（0.49m2）に拡大した。の走行風によるシートの飛散も懸念される。そこで本開加熱特性の測定は，カバー内の四隅および中央位置の発では，設備の状況に機動的に対応可能な手持ちノズル地表面に熱電対（計 5 点）を配置して測定し，5 点とも方式とし，刈払いでの施工時間を参考に，単位施工面積概ね一様に温度上昇したことから，両図には 5 点の平均（カバー部の面積）あたり 10 秒以内で短時間で処理で値を示している。なお，加熱特性の図における 60 ℃はきる性能を目標とした。

タンパク質の熱変性が確実に進行する温度となる。高温開発した手持ちノズルを図 4 に示す。開発品はボイ下の細胞膜構造の熱変性に関する検討5）において，50℃ラーからホースで供給される蒸気をカバー部内へ放出・程度で細胞膜の急激な体積膨張が進行することが報告さ滞留させる構造とし，水の消費量（蒸気量）を抑えながれている。また，60 ℃で 2 秒間の浸水処理により茎葉らも加熱効率を確保した。カバー部には格子状のリブが枯死することも報告されていることから6），60℃は茎（凸部）を設け，高密度に繁茂した雑草がカバー内に収葉の細胞死により雑草が枯死に至る目安となる。さらに，まった状態でもリブが蒸気の拡散経路となり，効率よく農地にて種子への効果が試行された検討3） において，加熱できるような構造とした。

90 ℃で種子に対する死滅効果が発現することが確認さカバー部の他，蒸気排出口の形状の検討も実施した。

れている。

図 5 に初期仕様，図 6 に最終仕様の蒸気排出口の形状

図 5（a）に示したように初期仕様では約 1 秒で 60℃を，それぞれの加熱特性とともに示す。初期仕様ではカに到達したが，上部の雑草に断熱されて 90 ℃到達には2バー面積を 0.16m と設定し，カバー部内の上部から下24

約 14 秒を要する結果となった。改良を重ねた最終仕様
鉃道総研報告Vol.38, No.9, 2024

図5

図6

初期仕様の蒸気排出口の形状と加熱特性最終仕様の蒸気排出口の形状と加熱特性

では，施工速度向上のためにカバー面積も 3.1 倍に拡大行う。鉄道用地にはバラスト道床に用いられる砕石（最したが，図 6 に示したように 1 秒以内に 60℃に到達し，大粒径 63mm）が流入・点在している場合もあることか5 秒で 90℃に到達した。

ら，刈込鋏の目標草丈を地表面から 63mm と設定した。

また，騒音に係る作業環境を評価するため，機材の作

刈払いでは刈り取った部位は産業廃棄物として処分する業音（等価騒音レベル LAeq）の測定を行った。その結果，ことから，刈り取った部位は，試験区画内から撤去した。

手持ちノズルを保持して蒸気を噴射している状態の作業

蒸気除草については，本試験の実施時期と手持ちノズ

者の耳元で 59.7dB（高さ 1.5m），蒸気噴射時の手持ちルの開発時期の関係から図 5 の形状の手持ちノズルをノ ズ ル の カ バ ー 部 か ら 100mm 離 れ た 位 置 で 67.6dB使用し，蒸気の噴射時間は 5 秒間として施工を行った。

（地表面），点火状態のボイラーから 1m 離れた位置で蒸気除草では除草剤散布の場合と同様に茎葉が根と切り67.0dB（高さ 1.5m）であり，作業中の会話にも支障し離されずに原位置で枯死・自然風化するため，作業後はない程度であった。

そのまま残置した。蒸気除草の施工直後は図 7 に示すように雑草が原位置で圧縮された状況となり，数時間後に3．蒸 気除草の施工時期が雑草の再生に及ぼす影響は圧縮された状態のまま枯死に至った。
測定項目は各試験区画の最大草丈および植被率とした。最大草丈は，試験期間中の最大値で除して正規化し3. 1

実験方法た。植被率は，区画内を占める雑草の面積の比率（図 8）

蒸気除草の施工時期（季節）が雑草の再生に及ぼす影であり，目視により測定した（枯死した雑草除く）。実

響を把握するため，施工時期と防除手段をパラメータと験結果は，正規化した最大草丈と植被率を乗じて，これした雑草防除試験を実施した。

を雑草の再生度とした。測定は，防除作業後（翌日，1イネ科の多年生雑草のチガヤが主に繁茂している鉄道～2 週間後）および以降は概ね 1ヶ月間隔で実施した。

総研の敷地内にて試験を実施した。1 区画あたり 2.2m× 1.5m の試験区画を準備し，春季から秋季にかけて各3. 2

結果および考察

試験区画に対して施工時期と防除手段をパラメータとし雑草の再生度の測定結果を図 9 に示す。なお，刈払いて防除作業を実施した。防除手段は，蒸気除草に加えて，の結果において防除当日（0 日）時点で雑草の再生度が比較用に刈払いも実施することとした。

0 とならないのは，刈払いを免れた目標草丈 63mm 未満

刈払いは，他試験区画への種子飛散を防止し，区画内の雑草が残存しているためである。刈払いの結果を見るの防除後の草丈を一定の高さに揃えるため，刈払い機でと，施工時期によらず防除直後から再生を開始することはなく刈込鋏を用いて人力で実施した。刈払い機を用いがわかった。夏季の施工では防除後から 60 日程度で完た防除作業では，回転刃の接触による飛び石を防止する全に再生に至った。

ため，地表面から一定の高さに回転刃を浮かせて施工を鉃 道 総 研 報 告 Vol.38, No.9, 2024

蒸気除草については，春季および夏季の施工では防除

25

図7

蒸気除草施工後の区画の状況

図9
図8

雑草の再生度の測定結果

植被率の測定イメージ
残された地表面付近の新芽が直ちに再生していくが，蒸後から雑草の再生を 15 日程度抑制し，完全に再生する

気除草では新芽を含む雑草の茎葉全体に熱が作用したたまでの日数も刈払いに比べて遅い傾向にあった。秋季のめと考えられる。また，図 7 に示したように，蒸気除草施工については，刈払いでは 50 ％程度の再生が見られでは枯死した雑草が地表を被覆して太陽光を遮るため，たが，蒸気除草では 10 ％であった。いずれの時期にお遮光効果により再生が遅延した可能性も要因として考えいても蒸気除草は刈払い以上の防除効果が見られた。

られる。本実験は鉄道用地内での実験ではなかったため，再生の差異が見られた理由としては，刈払いでは刈り

26

営業線での効果検証のため，続いて現地試験を実施した。
鉃道総研報告Vol.38, No.9, 2024

図 10

刈払いを行った区画の状況4）

4．現地試験による効果検証4）開発した最終仕様の機材の施工性および防除効果を確

図 11

蒸気除草を行った区画の状況4）以上の防除効果が得られた。これは前章ではチガヤが繁茂した箇所での試験であったことから，雑草種の違いの影響が要因として考えられる。

認するため，営業線の鉄道用地にて現地試験を実施した。

さらに，長期的な効果を確認するため，1 年後に各区

現地試験は，夏季（7 月）に大型雑草のセイタカアワダ

画内の任意の 1m2 内のセイタカアワダチソウの残存株チソウが群生している箇所とし，比較用に隣接位置で刈数を測定した。その結果，刈払いを行った区画では払いを行う区画も設定した。セイタカアワダチソウはキ89 株 /m2 で あ っ た が， 蒸 気 除 草 を 行 っ た 区 画 で はク科の多年生雑草であり，大群落を形成して防除が困難

25 株 /m2 となり，施工 1 年後の大型雑草の残存株数がとして知られている雑草である7）。

約 70 ％減少したことを確認した。セイタカアワダチソ

事前・事後の作業を除く施工速度を測定した結果，刈ウを刈払いで抑えるためには年 3 回以上の施工を要す

払いでは刈払い機 1 台あたり 4.0m2/ 分であった。蒸気ることが報告されている7）が，蒸気除草は 1 度の施工で除草は手持ちノズル 1 組あたり 5.0m2/ 分となり，刈払

1 年後に残存する株数も抑えられた。これは地表上の茎いと比べて 1.25 倍の作業速度で処理できることを確認

葉に加えて種子に対する死滅効果も発現したことが要因した。

として考えられる。

施工約 3 ヶ月後（10 月）の状況を見ると，刈払いを上記の結果は夏季の施工結果であったが，他季節での行った区画（図 10）ではセイタカアワダチソウが施工

施工においても蒸気除草は刈払いで効果が得られない種範囲の 80％程度で再生し，開花にも至った。これに対し，子に対する死滅効果が期待できるため，同様の効果が期

蒸気除草を行った区画（図 11）ではセイタカアワダチ待できる。

ソウの再生は施工範囲の 10 ％程度に留まり，開花にもなお，図 10 および図 11 とは別の箇所においても同至っていなかった。これは前章と同様，蒸気除草は地表日に施工を行っており，同様に 1 年後の株数測定まで実上の茎葉全体に作用し，再生可能な新芽が残存しなかっ施した。再生に関して同様の結果が得られており，1 年たため再生が進まなかったと考えられる。前章と同様に後の残存株数は刈払いを行った区画で 109 株 /m2，蒸気刈払い以上の防除効果が見られたが，前章の夏季の結果除草を行った区画で 24 株 /m2 となり，別位置では約鉃 道 総 研 報 告 Vol.38, No.9, 2024

27

6．まとめ汎用スチーム洗浄機と新たに開発した手持ちノズルを組み合わせた蒸気除草手法を開発した。手持ちノズルについては，必要な加熱特性を得るために，蒸気排出口やカバー部の検討を進めた結果，刈払い以上の施工性および防除効果を有していることを確認した。さらに，現地試験を実施し，施工 3ヶ月後の大型雑草の再生を抑制し，1 年後に再生した株数も約 70 ～ 80 ％減少したことを確認した。
図 12

施工時間の試算結果

本研究では軌道外の鉄道用地を対象としていたが，軌道内の雑草を対象として蒸気を噴射・滞留させるカバー80％減少したことを確認した。

を牽引して施工する手法の検討にも着手している。

5．除草効率の試算

謝

除草方法による施工効率を考察するため，現地試験で辞本研究における現地試験および施工後の経過観察の実得られた本作業の施工速度を用いて刈払いおよび蒸気除施において，九州旅客鉄道株式会社の関係各位に多大な草の施工時間を試算した。一般的な作業を想定して作業ご協力をいただいた。
この場を借りて厚くお礼申し上げる。

面積を 300m2 と仮定し，作業着手から終了までの所要時間を算出した。刈払いでは刈払い機 3 台をそれぞれ扱
う作業員 3 名に，用地内に敷設された信号通信ケーブル

文

献の探索および刈草回収作業のための追加の 2 名を加え1 ）御手洗正文，Sicat Julius.C.V：農業機械の騒音特性と一時た計 5 名の作業パーティーを仮定した。蒸気除草ではボ的聴力損失，農作業研究，No.33（2），pp.81-89，1998

イラー1 台に手持ちノズル 2 台を接続する機材構成であ2 ）谷川光，湯ノ口洋平，西川貢，稲吉秀亮：除草剤を用いたることから，手持ちノズル操作 2 名に，ボイラー監視お線路内の雑草管理方法の改定について，土木学会年次学術よび給水役 1 名を加えた計 3 名の作業パーティーを仮講演概要集，VI-233，2019

定した。前章の測定結果より，刈払い作業は刈払い機
23 ）西村愛子，浅井元朗，澁谷知子，黒川俊二，中村浩也：蒸

1 台あたり 4.0m / 分とし，蒸気除草作業は手持ちノズル気処理機を用いた耕地雑草埋土種子の死滅技術開発，雑草1 組あたり 5.0m2/ 分とした。

研究，Vol.59，pp.167-174，2014

図 12 に施工時間の試算結果を示す。刈払いでは，事4 ）谷川光，潮木知良，池畑政輝，中村貴久：施工性および防前にケーブル探索作業が必要となる。また，刈払い作業

除効果に優れた蒸気除草手法に関する検討，日本鉄道施設の後には切断した刈草の回収作業が必要であることか

協会誌，Vol.62，pp.135-138，2024

ら，所要時間は計 72 分となった。
一方，蒸気除草の所要時間は刈払いより 22 分短縮し，計 50 分となった。必要作業員数を 5 人から 3 人の 60％

5 ）岩柳茂夫，杉浦嘉彦：液晶と膜構造，生物物理，Vol.15，

pp.164-170，1975
6 ）宇都宮宏，山県恂：水稲幼植物の高温致死温度について，に抑えながらも，刈払いと比較して施工速度が 44 ％向

日本作物学会中国支部研究集録，Vol.26，pp.6-8，1984

上することがわかった。作業内訳を見ると，蒸気除草作

7 ）服部保，赤松弘治，浅見佳世，武田義明：河川草地群落の業の時間は，刈払い 3 台に対して手持ちノズル 2 台で生態学的研究 I．セイタカアワダチソウ群落の発達およびの作業となるため刈払いに比べて長くなったが，事前・種類組成におよぼす刈り取りの影響，人と自然，No.2，事後作業の省略により全体の作業時間が短縮される結果

pp.105-118，1993が得られた。

28

鉃道総研報告Vol.38, No.9, 2024