水田用除草装置及びこれを備えた水田用除草走行装置
【課題】株間に発生した雑草の除去を十分に行うことができると共に、稲株の損傷を抑制することができる水田用除草装置を提供すること。
【解決手段】圧力流体を供給する流体加圧供給機構１０と、流体加圧供給機構１０に連通した流路管体２０と、流路管体２０に回動自在に取り付けられた噴射口体３０とを備え、水田Ｓ内に圧力流体を噴射して除草する水田用除草装置１であって、噴射口体３０は、使用時に水平面内で回動自在であると共に、流路管体２０と連通して圧力流体を流す流通路３３と、流通路３３に連通して、水平方向よりも下方に向けて圧力流体を噴射する噴射口３４とを有している。
【解決手段】圧力流体を供給する流体加圧供給機構１０と、流体加圧供給機構１０に連通した流路管体２０と、流路管体２０に回動自在に取り付けられた噴射口体３０とを備え、水田Ｓ内に圧力流体を噴射して除草する水田用除草装置１であって、噴射口体３０は、使用時に水平面内で回動自在であると共に、流路管体２０と連通して圧力流体を流す流通路３３と、流通路３３に連通して、水平方向よりも下方に向けて圧力流体を噴射する噴射口３４とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水田に生育する雑草、特に株間に発生した発現間もない雑草を除去する水田用除草装置及び水田用除草走行装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、代掻きされて柔らかくなると共に雑草がなくなった水田に田植えを行うが、稲株が水田の底面に根付く頃になると、水田内に雑草が発生してしまう。
【０００３】
そこで、従来から、水田内に高圧の空気や水等の圧力流体を噴射し、水田の水と一緒に土壌を撹拌することで雑草の根を覆った土を吹き払い、この雑草を除去している。このようなものとして、株間を除草する水田用除草装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この水田用除草装置では、稲株の有無を識別するセンサによって株間を検出すると、このセンサに連動する自在アームが稲株を避けて株間を往復移動し、同時にこの自在アームに支持された伝導パイプが株間に入り込んで圧力流体を噴射するようになっている。そして、自在アームがすばやく往復移動を繰り返すことで、間断噴射の除草作業を行って株間に発生した雑草の除去を行う。
【特許文献１】特開２００２−３４３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の水田用除草装置では、伝導パイプと稲株との接触を防止するために短時間で伝導パイプを株間から引き出すことにより、十分な量の圧力流体を噴射する前に自在アームが移動してしまっていた。そのため、株間の土壌を十分に撹拌することができず、確実な除草を行うことができないことがあった。
【０００６】
また、圧力流体を十分に噴射するために伝導パイプを株間内で低速移動させると、伝導パイプが稲株に接触してしまい、稲株の損傷が大きくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明は、株間に発生した雑草の除去を十分に行うことができると共に、稲株の損傷をも抑制することができる水田用除草装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、水田内に圧力流体を噴射して除草する水田用除草装置であって、前記圧力流体を供給する流体加圧供給機構と、該流体加圧供給機構に連通した流路管体と、該流路管体に回動自在に取り付けられた噴射口体とを備え、該噴射口体は、使用時に水平面内で回動自在であると共に、前記流路管体と連通して前記圧力流体を流す流通路と、該流通路に連通して、水平方向よりも下方に向けて前記圧力流体を噴射する噴射口とを有していることを特徴としている。
【０００９】
また、前記噴射口体は、扁平な歯車形状であると共に、インボリュート曲線に形成された歯先部を有し、前記噴射口はこの歯先部の歯幅面又は下面に形成されていることを特徴としてもよい。
【００１０】
また、前記噴射口体は、三葉歯車形状を呈していることを特徴としてもよい。
【００１１】
また、前記噴射口体は、外側周面が平面視インボリュート曲線に形成された三葉歯車形状を呈するようにパイプを屈曲加工して形成されたリング状管を備えており、前記噴射口は、前記リング状管の外側周面に設けられたことを特徴としてもよい。
【００１２】
そして、本発明に係る水田用除草装置を備えた水田用除草走行装置は、前記加圧流体供給機構及び前記流路管体を搭載し、走行可能とされた車体と、水田の底面から前記噴射口体までの距離を調整する高さ調整機構とを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成された本発明によると、噴射口体から水平方向よりも僅かに下方に向けて圧力流体を噴射するので、水田の雑草、特に困難とされる株間に発生した雑草の根に向かって圧力流体を吹き付けて雑草の根をすすぎ洗いし、雑草を水中に浮遊させて確実に除草することができる。
【００１４】
また、噴射口体が使用時に水平面内で回動可能となっているため、噴射口体が稲株に接触した際に、稲株との間に生じる接触力により噴射口体が稲株から離れる方向に回動し、稲株の損傷を低減することができる。
【００１５】
特に、発生から二葉期までの雑草であれば着根力が弱いため、噴射された圧力流体による圧力により簡単に浮遊させることができる。
【００１６】
さらに、噴射口体から噴射された圧力流体による反力が、噴射口体を稲株から離反する方向に作用するので、前述の接触力をさらに低減し、噴射口体が稲株に強く接触することがなくなり、稲株の損傷をさらに抑制することが可能となる。なお、圧力流体の噴射圧を調整することで、圧力流体が稲株へ与える影響をさらに低減することができる。
【００１７】
また、噴射口体がインボリュート曲線に形成された歯先部を有するものにあっては、噴射口体と稲株とが、あたかも歯車とスプロケットとの噛み合いのようであり、株間へ噴射口体の歯先部が出入りしやすくなる。したがって、株間に発生した雑草の根元に向かって至近距離から圧力流体を噴射することができ、株間の雑草の除去をも確実に行うことが可能となる。
【００１８】
さらに、噴射口体が三葉歯車形状を呈しているものにあっては、多数葉歯車のものと比較して、噴射口体の株間への入り込み量を増加させる、すなわち、この噴射口体の歯先部が株間に深く入り込むことができる。これにより、株間の除草をさらに確実に行うことが可能となる。
【００１９】
また、噴射口体がインボリュート曲線に形成された外側周面を有する三葉歯車形状をなすようにパイプを屈曲形成されたリング状管とされたものにあっては、軽量化を図ることができ、稲株への衝撃緩和や流路管体への負担軽減を図ることが可能となる。
【００２０】
そして、水田の底面と噴射口体との距離を一定にするように高さ調整機構により高さ調整された状態で加圧流体供給機構及び流路管体が、走行可能な車体に搭載された水田用除草走行装置では、車体を畝間に沿って走行させることで、噴射口体を稲株の並び方向に沿って畝間を移動させることができる。そのため、噴射口体を容易に移動させながら圧力流体を噴射させることができ、畝間及び株間の除草作業を容易とすることが可能となる。
【００２１】
なお、複数の流路管体の間隔を畝間に合わせると共に、各流路管体にそれぞれ噴射口体を取り付ければ、車体を畝間に沿って走行させながら複数の畝間及び株間の除草作業を同時に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係る水田用除草装置１の最良の実施の形態について図面に基づいて説明する。なお、図中矢印Ｆで示す方向は水田用除草装置１を備えた水田用除草走行装置２の前進方向である。
【００２３】
この水田用除草装置１は、流体加圧供給機構１０と、この流体加圧供給機構１０に連通した流路管体２０と、流路管体２０に取り付けられた噴射口体３０とを備えており、車体３に搭載されている。
【００２４】
この車体３は、フレーム３ｂと、フレーム３ｂに取り付けられたハンドル４と、ハンドル４により操作される操向輪５と、フレーム３ｂの後部に設けられた一対の後輪６，６（図２参照）とを有している。なお、この車体３に乗員が着座する座席３ａと、図示しないエンジンとを配置することにより水田用除草走行装置（以下、走行装置という）２を構成しており、後輪６，６は、エンジンによって駆動されて自走可能とされている。また、この走行装置２は、操向輪５及び後輪６，６が水田に植えられた多数の稲株Ｋのそれぞれの畝間（条間）Ｗ（図２参照）に対応させられて走行可能となっている。
【００２５】
ここで、「畝間（条間）Ｗ」とは、縦横に植えられた多数の稲株Ｋ，…の間のうち比較的広い幅のものを指し、「株間Ｐ」とは、縦横に植えられた多数の稲株Ｋ，…の間のうち比較的狭い幅のものを指す。一般的に、稲は田植え機の走行方向に沿って植えられていくが、このときの稲の植込み間隔を株間Ｐとし、これと直交する走行位置を畝間Ｗとしている（図２参照）。
【００２６】
そして、流体加圧供給機構１０は、圧力をかけて高圧状態にした水を供給するものであって、一対の貯水タンク１２，１２（図２参照）と、貯水タンク１２，１２内の水を加圧して放出する圧送ポンプ１３と、圧送ポンプ１３を駆動する原動機１４とを有している。
【００２７】
一対の貯水タンク１２，１２は、雑草に向けて噴射される水を貯留するものであり、車体３のフレーム３ｂを挟むように振り分けて配置されると共に、操向輪５と駆動輪６，６との間に取り付けられている。
【００２８】
圧送ポンプ１３及び原動機１４は、それぞれ貯水タンク１２，１２の上方に配置されており、各貯水タンク１２と圧送ポンプ１３とは吸込管１２ａを介して連通している。なお、この吸込管１２ａは、一対の貯水タンク１２，１２のそれぞれに深く挿入されており、中央部で分岐されて圧送ポンプ１３に接続されている。
【００２９】
流路管体２０は、流体加圧供給機構１０の圧送ポンプ１３と噴射口体３０とを連結するものであり、一定の間隔をおいてほぼ垂直に延びる４本の流路管２２，…と、各流路管２２と圧送ポンプ１３の吐出口１３ａとを連結するホース体２１とから大略構成されている。
【００３０】
ホース体２１は、可撓性を有するゴム等により形成されており、走行方向Ｆと直交して水平方向に延びる水平ホース部２１ｂと、水平ホース部２１ｂのほぼ中央位置で水平方向に分岐される連結ホース部２１ａと、水平ホース部２１ｂの長手方向に沿って一定間隔をおいて鉛直方向に分岐された４本の鉛直ホース部２１ｃ，…とを有している。
【００３１】
連結ホース部２１ａは、開放端部２１ｄ（図３参照）が吐出口１３ａに図示しないバンド等を介して連結される。
【００３２】
そして、各鉛直ホース部２１ｃは、連結ホース部２１ａ及び水平ホース部２１ｂと直交する方向、ここでは下方に向かって延在されている。また、各鉛直ホース部２１ｃの内径は、連結ホース部２１ａ及び水平ホース部２１ｂの内径よりも細くなっている。
【００３３】
流路管２２は、硬質プラスチックやステンレス等の所定の剛性を有する直管材により形成されており、一端部２２ａに設けられた接続部２３を介して鉛直ホース部２１ｃに取り付けられている。また、この流路管２２の先端部２２ｂの外周面には、噴射口体３０の後述する回転装着体３２が螺合するネジ溝２２ｃ（図８参照）が形成されている。なお、この流路管２２の内径は、鉛直ホース部２１ｃの内径よりも細くなっている。
【００３４】
さらに、各流路管２２の中間部には位置決めハンドル２４がそれぞれ固定され、この位置決めハンドル２４と先端部２２ｂとの間には、保持リング２５（図３参照）がそれぞれ取り付けられている。
【００３５】
この保持リング２５は、図４に示すように、軸方向に割れたリング部２５ａと、リング部２５ａから拝み合わせに延びたフランジ２５ｂ，２５ｂとを有している。そして、この保持リング２５は、流路管２２を挟み込んだ状態でフランジ２５ｂ，２５ｂ同士をボルトナット２５ｃにより締め付けることにより、流路管２２に固定されている。
【００３６】
ここで、各フランジ２５ｂには、後述する断面Ｃ型のレール２６の一対のレール片２６ａ，２６ａが係合する一対の凹部２５ｄ，２５ｄと、流路管２２と同軸方向に延びるピン穴２５ｅが形成されている。なお、ピン穴２５ｅは、フランジ２５ｂ，２５ｂ同士を締め付けた状態でほぼ円柱状穴を呈するようになっている。
【００３７】
レール２６は、流路管２２と直交する方向であって、進行方向Ｆに対しても直交するように延びており、前方側には互いに対向するレール片２６ａ，２６ａが形成され、上面には長手方向に沿って所定間隔をおいて複数の固定穴２６ｂ，…が貫通形成されている。
【００３８】
この固定穴２６ｂは、畝間Ｗへ流路管２２を降ろす位置を調整するために使用されるものであり、ピン穴２５ｅとレール２６に形成された複数の固定穴２６ｂ，…のうちの任意のものとを対向させた後、固定ピン２７を貫通させる。これにより、保持リング２５がレール２６の所望の位置に固定される。
【００３９】
そして、このレール２６は、後述する角度調整機構４３ａを介して後述する昇降装置４０に支持されている。
【００４０】
昇降装置（高さ調整機構）４０は、水田Ｓの底面Ｓａまでの水深を検知すると共に、検知した水深に応じてレール２６の支持高さを変化させ、底面Ｓａからこのレール２６に保持された流路管２２に取り付けられた噴射口体３０までの距離をほぼ一定に調整するものである。
【００４１】
そして、この昇降装置４０は、フレーム３ｂから下方に延在された保持フレーム３ｃに固定された装置本体４１と、この装置本体４１に取り付けられたフロート４２及びアーム部４３とを有している。
【００４２】
フロート４２は、リンク機構を有するフロートアーム４２ａを介して装置本体４１に対して揺動可能に保持されている。そして、このフロート４２は、水田Ｓに浮遊しており、走行装置２の走行によって変化する水田Ｓの底面Ｓａの凹凸、すなわち水深に応じて上下方向に揺動する。
【００４３】
アーム部４３は、フロート４２の上下の動きに連動し、フロート４２が上方へ動いたときには下がり、下方へ動いた時には上がるように、フロート４２とは逆の動きをする上下方向に揺動可能となっている。なお、ここでは、装置本体４１に内蔵された図示しない歯車機構によって上下動する。そして、このアーム部４３の先端には、角度調整機構４３ａを介してレール２６が取り付けられている。
【００４４】
この角度調整機構４３ａは、アーム部４３の上下動に関わらずレール２６が常に一定方向を向くように（ここでは、図１に示すようにレール片２６ａ，２６ａが進行方向前方を向いた状態に）保持するものである。
【００４５】
一方、噴射口体３０は、図５に示すように、噴射口本体３１と、この噴射口本体３１の上面に設けられた回転装着体３２とを有している。
【００４６】
ここで、回転装着体３２は、図８に示すように、内周面に流路管２２のネジ溝２２ｃに螺合するネジ部３２ａが形成された鍔付円筒部３２ｂと、軸受３２ｃを介して鍔付円筒部３２ｂを回転自在に噴射口本体３１に装着する押え盤３２ｄとを有している。そして、ネジ溝２２ｃとネジ部３２ａとが螺合することにより、流路管２２の先端部２２ｂに噴射口体３０が回転自在に固定されることとなる。
【００４７】
噴射口本体３１は、アルミやステンレス等の金属板により形成された扁平な歯車形状を呈しており、外側周面３１ａがインボリュート曲線に形成された歯先部３１ｂを有している。なお、「外側周面３１ａ」とは、歯先部３１ｂの歯幅方向の面である歯幅面である。
【００４８】
さらに、ここでは、この噴射口本体３１は、３つの歯先部（凸部）３１ｂ，…及び３つの歯元部（凹部）３１ｃ，…を有する三葉歯車形状を呈している。また、回転装着体部３２は、噴射口本体３１の一方の端面の中心に押え盤３２ｄのフランジ部３２ｅがネジ止めされることで固定されている。
【００４９】
ここで、畝間Ｗ３００ｍｍ、株間Ｐ１８０ｍｍの場合における噴射口本体３１の歯車形状を設定する手順について説明する（図６参照）。
【００５０】
まず、畝間Ｗに侵入可能な噴射口本体３１の直径の限度を、式（１）によって求める。この場合畝間Ｗが３００ｍｍであるので、直径限度は２５０ｍｍとなる。なお、このときの余裕Ｙは任意に設定できるが、ここでは２０ｍｍとした。また、稲株Ｋの直径は除草時の標準的な稲株Ｋの大きさである３０ｍｍとした。
【００５１】
噴射口本体の直径限度＝畝間Ｗ−稲株Ｋの直径−余裕Ｙ
＝３００（ｍｍ）−３０（ｍｍ）−２０（ｍｍ）
＝２５０（ｍｍ） ・・・（１）
次に、稲株Ｋの並び面Ｋ´に沿って転がるピッチサイクルダイア（ＰＣＤ）の円周ｐを、式（２）によって求める。この場合三葉歯車形状であると共に株間Ｐが１８０ｍｍであるので、ＰＣＤの直径は５４０ｍｍとなる。
【００５２】
ＰＣＤの円周ｐ＝歯車葉数×株間Ｐの長さ
＝３ ×１８０（ｍｍ）
＝５４０（ｍｍ） ・・・（２）
続いて、ＰＣＤの直径Ｒを、式（３）によって求める。この場合、直径Ｒは１７２ｍｍとなり、式（１）にて求めた噴射口本体３１の直径限度内に収まることがわかる。
【００５３】
ＰＣＤの直径Ｒ＝ＰＣＤの円周長さ÷円周率
＝５４０（ｍｍ）÷３．１４
＝１７２（ｍｍ） ・・・（３）
なお、噴射口本体３１を四葉歯車形状とした場合では、ＰＣＤの直径Ｒが２２９ｍｍとなり噴射口本体３１の直径限度とほぼ同じ大きさなので余裕が少なく、五葉歯車形状とした場合ではＰＣＤの直径Ｒが２８６ｍｍとなり噴射口本体３１の直径限度内に収まらない。したがっていずれの場合も不適当となる。
【００５４】
次に、噴射口本体３１の歯の大きさを示すモジュールを、式（４）によって求める。この場合、モジュールは５７．３ｍｍとなる。
【００５５】
モジュール＝ＰＣＤの直径Ｒ÷歯車葉数
＝１７２（ｍｍ）÷３
＝５７．３（ｍｍ） ・・・（４）
そして、歯先円の直径Ｒ１を式（５）によって求め、歯底円の直径Ｒ２を式（６）によって求め、基礎円の直径を式（７）によって求める。なお、このときの圧力角αは任意に設定することができるが、ここでは３０°とした。
【００５６】
歯先円直径Ｒ１＝ＰＣＤの直径Ｒ＋１×モジュール
＝１７２（ｍｍ）＋１×５７．３（ｍｍ）
＝２２９．３（ｍｍ） ・・・（５）
歯底円直径Ｒ２＝ＰＣＤの直径Ｒ＋０．５×モジュール
＝１７２（ｍｍ）＋０．５×５７．３（ｍｍ）
＝２００（ｍｍ） ・・・（６）
基礎円直径＝ＰＣＤの直径Ｒ×ｃｏｓα
＝１７２（ｍｍ）×０．８６６
＝１４８．９（ｍｍ） ・・・（７）
以上の手順により求められた歯先円直径Ｒ１、歯底円直径Ｒ２、基礎円直径に基づいて噴射口本体３１の歯車形状が設定される。
【００５７】
さらに、この噴射口本体３１の内部には、流路管２２と連通し、流路管体２０を流れた圧力流体（ここでは水）を流す流通路３３が形成されている。
【００５８】
この流通路３３は、図７に示すように、回転装着体３２と同軸方向に延びる軸経路３３ａと、軸経路３３ａから各歯先部３１ｂの先端に向かってそれぞれ延びる主経路３３ｂ，…と、軸経路３３ａから各歯元部３１ｃに向かってそれぞれ延びる補助経路３３ｃ，…と、各主経路３３ｂから直交方向に延びる多数の末端経路３３ｄ，…とを有している。
【００５９】
なお、この流通路３３の内径は、軸経路３３ａ、主経路３３ｂ、補助経路３３ｃ及び末端経路３３ｄの順に次第に小さくなっている。ここでは、補助経路３３ｃと末端経路３３ｄとの内径はほぼ同じ大きさである。
【００６０】
そして、全ての主経路３３ｂ，補助経路３３ｃ，末端経路３３ｄの先端は、それぞれ噴射口本体３１の外側周面３１ａに開放した噴射口３４となっている。
【００６１】
各噴射口３４は、水平方向よりも下方に向けて高圧状態の水を噴射するようになっている。ここでは、主経路３３ｂは先端部３３ｂ´のみが下方に向かって傾斜し、補助経路３３ｃは軸経路３３ａから全長にわたって下方に向かって傾斜し（図８参照）、末端経路３３ｄは主経路３３ｂから全長にわたって下方に向かって傾斜し（図９参照）、これにより各噴射口３４から水が下方に噴射するようになっている。
【００６２】
さらに、主経路３３ｂの先端部３３ｂ´は二股に分岐し、流路面積を小さくして内部を流れる水の流速が早くなるようにされている。
【００６３】
次に、この発明に係る水田用除草装置１の作用について説明する。
【００６４】
この水田用除草装置１を使用するには、まず、一対の貯水タンク１２，１２をそれぞれ満水にする。
【００６５】
ここで、圧送ポンプ１３には、複数の噴射口体３０が取り付けられた流路管体２０があらかじめ接続されている。また、この流路管体２０は、昇降装置４０によって支持されている。
【００６６】
そして、走行装置２を運転して水田Ｓ内に侵入する。このとき、図２に示すように、操向輪５及び一対の後輪輪６，６が稲株Ｋと接触しないように、畝間Ｗに沿うように操作される。
【００６７】
一方、各噴射口体３０は、歯先部３１ｂの外側周面３１ａが稲株Ｋに対向した際に、所定の間隔（ここでは余裕Ｙ２０ｍｍ）を空けた状態となるように、各噴射口体３０のレール２６方向の位置が調整される。
【００６８】
ここで、噴射口体３０の位置を調整するには、まず固定ピン２７を取り外し、歯先部３１ｂの外側周面３１ａと稲株Ｋとの間隔が上記所定間隔になるように保持リング２５をレール２６に沿って移動させる。そして、ピン穴２５ｅと任意の固定穴２６ｂとを対向させ、固定ピン２７を貫通させる。これにより、噴射口体３０の位置を所望の位置に固定することができる。
【００６９】
なお、このとき、流路管体２０のホース体２１が可撓性を有するゴム等により形成されているので、このホース体２１が保持リング２５の移動に追随して変形し、保持リング２５を円滑に移動させることができると共に、管路が閉塞することはない。
【００７０】
なお、噴射口体３０の高さ位置については、あらかじめ水田Ｓの底面Ｓａとの距離を任意に設定する。そして、走行装置２が走行した際には、昇降装置４０によってレール２６の支持高さを自動的に変化させることにより、噴射口体３０の底面Ｓａからの距離が一定にするように調整される。
【００７１】
このとき、レール２６は角度調整機構４３ａを介して昇降装置４０のアーム部４３に支持されているので、レール２６は支持高さに関わらず常に一定方向を向いた状態（ここでは、図１に示すようにレール片２６ａ，２６ａが進行方向前方を向いた状態）に保持される。
【００７２】
そして、走行装置２を畝間Ｗに沿って走行させながら、原動機１４を駆動させて圧送ポンプ１３を稼動させる。稼動した圧送ポンプ１３は、吸込管１２ａを介して一対の貯水タンク１２，１２の双方からほぼ同量の水を同時に吸い上げ、圧力をかけて高圧状態にしてからホース体２１へと供給する。
【００７３】
圧送ポンプ１３から供給された高圧状態の水は、ホース体２１から流路管２２へと流れ、流路管２２の先端部２２ｂから噴射口体３０の内部に形成された流通路３３を通って多数の噴射口３４，…から噴射される。
【００７４】
これにより、噴射口体３０は、圧送ポンプ１３から供給される高圧の水を噴射口３４から噴射しながら、稲株Ｋの並びに沿って図１に矢印Ｆで示す方向に移動することとなる。
【００７５】
ここで、噴射口体３０は、流路管２２に回転装着体３２を介して回動自在に取り付けられており、使用時においても水平面内で回動可能である。
【００７６】
そして、噴射口３４から噴射された水は、水平方向よりも下方に向けて噴射されるので、水が株間Ｐに発生した雑草の根に向かって吹き付けられ、雑草の根をすすぎ洗いして、水中に浮遊させて確実に除草することができる。また、畝間Ｗに発生した雑草についても、根に向かって水を噴射して水中に浮遊させることができるので、確実に除草することが可能となる。
【００７７】
このように、上述の実施の形態の噴射口体３０では、株間Ｐ及び畝間Ｗに発生した雑草を円滑、且つ容易に除去することができる。特に、二葉期までの雑草であれば着根力が弱いため、高圧状態にされた水の圧力により簡単に浮遊させることができる。
【００７８】
また、畝間Ｗに沿って走行装置２が走行することで、噴射口体３０も畝間Ｗに沿って移動する。この噴射口体３０の移動に伴って歯先部３１ｂの外側周面３１ａが稲株Ｋに接触すると、稲株Ｋとの間に生じる接触力により、噴射口体３０が移動方向とは反対方向である稲株Ｋから離れる方向に回動する。そのため、噴射口体３０と稲株Ｋとの接触力を弱め、稲株Ｋの損傷を低減することができる。
【００７９】
なお、ここで、ホース体２１の連結ホース部２１ａ、水平ホース部２１ｂ、各鉛直ホース部２１ｃ、流路管２２と次第に内径が細くなっているので、内部を流れる水の流速が次第に速くなり水圧がほとんど低下しない。さらに、流通路３３の内径も、軸経路３３ａ、主経路３３ｂ、補助経路３３ｃ及び末端経路３３ｄの順に次第に小さくなっているので、水圧の低下を防止し、噴射口３４から勢いよく水を噴射することができる。そのため、雑草の根を覆う土を十分に除去することが可能となる。
【００８０】
さらに、噴射口体３０から噴射された水により、噴射口体３０を稲株Ｋから離反させる方向の反力が作用する。このため、噴射口体３０が稲株Ｋに接触する際の接触力が低減し、稲株Ｋの損傷をさらに抑制することが可能となる。
【００８１】
なお、圧送ポンプ１３から供給される水の噴射圧を調整することで、水及び噴射口体３０が稲株Ｋへ与える影響をさらに低減するができる。
【００８２】
また、この噴射口体３０は、回転装着体３２のネジ部３２ａと流路管２２のネジ溝２２ｃとを螺合することにより流路管体２０に取り付けられているので、容易に取り外すことができ、畝間Ｗや株間Ｐの大きさに応じて任意の大きさの噴射口体３０を簡単に付け替えて使用することができる。
【００８３】
また、上述の実施の形態では、噴射口体３０が扁平な歯車形状であり、外側周面３１ａがインボリュート曲線に形成された歯先部３１ｂとなっている。
【００８４】
これにより、噴射口体３０が移動しながら水平面内で回動すると、この噴射口体３０と稲株Ｋとがあたかも歯車とスプロケットとの噛み合いのようであり、株間Ｐへ噴射口体３０の歯先部３１ｂが出入りしやすくなる。
【００８５】
そのため、株間Ｐに発生した雑草の根元近傍に向けて勢いよく水を噴射することができ、株間Ｐに発生した雑草の除去をも十分に行うことが可能となる。
【００８６】
また、上述の実施の形態では、噴射口体３０が三葉歯車形状を呈している。そのため、株間Ｐの間隔が一般的に普及している間隔、すなわち株間Ｐが１８０ｍｍの場合では、噴射口体３０の歯先部３１ｂの株間Ｐへの入り込み量を増加させることができ、噴射口体３０が株間Ｐに深く入り込むこととなる。
【００８７】
これにより、株間Ｐに発生した雑草の近傍で水を噴射することが可能となるので、株間Ｐの除草をさらに確実に行うことができる。
【００８８】
そして、上述の実施の形態では、走行装置２に流体加圧供給機構１０と、流路管体２０が搭載され、流路管体２０の流路管２２は、昇降装置４０により噴射口体３０と水田Ｓの底面Ｓａとの距離が一定になるように支持されている。
【００８９】
これにより、走行装置２を畝間Ｗに沿って走行させることで、流路管体２２に取り付けられた噴射口体３０を稲株Ｋの並び方向に沿って畝間Ｗを移動させることができる。そのため、噴射口体３０を容易に移動させながら高圧の水を噴射させることができ、株間Ｐの除草作業を容易とすることが可能となる。
【００９０】
なお、上述の実施の形態では、流路管体２０が４本の流路管２２を有し、それぞれの先端部２２ｂに噴射口体３０が取り付けられている。
【００９１】
これにより、４本の流路管２２，…の互いの間隔を畝間Ｗの大きさに合うように調整することで、複数の畝間Ｗ及び株間Ｐの除草作業を同時に行うことが可能となる。
【００９２】
また、流路管２２が昇降装置４０を介して支持されているので、噴射口体３０から水田Ｓの底面Ｓａまでの距離が一定になり、底面Ｓａの凹凸に関わらず常に雑草の根元に向けて高圧の水を噴射でき、確実に除草することが可能となる。
【００９３】
以上、この発明にかかる実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施の形態に限らない。この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等はこの発明に含まれる。
【００９４】
例えば、上述の実施の形態では、噴射口本体３１が金属板により形成された歯車形状を呈しているが、図１０に示す噴射口体５０のように、パイプを歯車形状に沿って屈曲加工してリング状に形成したものであってもよい。
【００９５】
この噴射口体５０では、流路管２２に回転自在に装着される軸管５１と、この軸管５１の外周面から径方向に延びる複数（ここでは３本）の連結管５２，…と、各連結管５２と連通して溶着されると共に軸管５１及び各連結管５２の周囲を取り囲むリング状管５３とを有している。
【００９６】
軸管５１は、周面５１ａに各連結管５２に連通する複数（ここでは３個）の流通穴５１ｂ，…が形成され、図示しない上端部には、上述の実施の形態における回転装着体３２と同様の機構を有している。
【００９７】
連結管５２は、一端が軸管５１の周面５１ａに溶着固定され、他端がリング状管５３の内側周面５３ａに溶着固定されている。
【００９８】
リング状管５３は、環状の中空パイプからなり、外側周面５３ｂがインボリュート曲線をなす歯先部を有する三葉歯車形状を呈するように屈曲加工されている。さらに、このリング状管５３の内側周面５３ａには連結管５２に連通する複数（ここでは３個）の流通穴５４ａ，…が形成され、外側周面５３ｂには、周方向に並ぶ多数の噴射口５５が形成されている。
【００９９】
ここで、「内側周面」とは、リング状管５３の外周面のうち軸管５１に臨む面であり、「外側周面」とは、リング状管５３の外周面のうち外方に臨む面である。
【０１００】
この場合であっても、株間Ｐに発生した雑草の除去を十分に行うことができると共に、稲株Ｋの損傷を抑制することが可能となる。
【０１０１】
さらに、上記噴射口体５０は、金属の平板によって形成された上述の実施の形態における噴射口体３０よりも軽量化することができるので、稲株Ｋへの衝撃緩和や流路管体２０や昇降装置４０にかかる負担軽減を図ることができる。
【０１０２】
さらに、上述の実施の形態では、圧力流体として加圧された水を使用したが、例えば空気であってもよい。
【０１０３】
この場合、圧送ポンプとしてコンプレッサを使用し、大気から空気を吸い込んで供給することができる。そのため、貯水タンクが不要となる。
【０１０４】
また、圧送ポンプ１３により加圧して供給する水として、水田Ｓの水を使用してもよい。この場合、水田Ｓ中の土砂を吸い込まないようにフィルタ等を透過させた後に、加圧、供給することが望ましい。
【０１０５】
そして、上述の実施の形態では、流体加圧供給機構１０、流路管体２０、噴射口体３０を、運転手が乗車して運転操作し、水田Ｓ内を走行可能な走行装置２に搭載しているが、これに限らない。
【０１０６】
例えば、流体加圧供給機構１０等を作業者が操作ハンドルを持って押しながら移動させる、手押し車タイプの歩行型移動農機に搭載してもよい。この場合では、走行装置２が入らない小規模の水田であっても容易に取り回しを行うことができる。
【０１０７】
さらに、本発明に係る水田用除草装置として、いわゆる肩掛けタイプの手動式噴霧器の先端部に噴射口体３０を取り付けたものであってもよい。
【０１０８】
この場合であっても、水の噴射圧で雑草を水中に浮遊させて除去することができ、除草作業の負担を軽減することが可能となる。
【０１０９】
そして、上述の実施の形態では、噴射口体３０の各噴射口３４が噴射口本体３１の外側周面３１ａに開放すると共に流通路３３が下方に向かって傾斜し、水を水平方向よりも下方に向かって噴射しているが、これに限らない。
【０１１０】
噴射口３４を噴射口本体３１の底面、すなわち、水田Ｓの底面Ｓａに対向する面に形成してもよい。この場合であっても、雑草の根に向けて水を噴射することができるので、雑草の根を覆う土を吹き払って、雑草を水中に浮遊させるように除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係る水田用除草装置を搭載した走行装置を示す側面図である。
【図２】図１に示す走行装置を示す平面図である。
【図３】図１に示す水田用除草装置の要部を示す斜視図である。
【図４】図３におけるＡ部の拡大図である。
【図５】噴射口体の外観を示す斜視図である。
【図６】噴射口体の形状の設定手順を説明するための説明図である。
【図７】図５に示す噴射口体に形成された流通路を示す説明図である。
【図８】図７におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図７におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】本発明に係る水田用除草装置の噴射口体の他の例を示す水平断面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 水田用除草装置
１０ 流体加圧供給機構
２０ 流路管体
３０ 噴射口体
３３ 流通路
３４ 噴射口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水田に生育する雑草、特に株間に発生した発現間もない雑草を除去する水田用除草装置及び水田用除草走行装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、代掻きされて柔らかくなると共に雑草がなくなった水田に田植えを行うが、稲株が水田の底面に根付く頃になると、水田内に雑草が発生してしまう。
【０００３】
そこで、従来から、水田内に高圧の空気や水等の圧力流体を噴射し、水田の水と一緒に土壌を撹拌することで雑草の根を覆った土を吹き払い、この雑草を除去している。このようなものとして、株間を除草する水田用除草装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この水田用除草装置では、稲株の有無を識別するセンサによって株間を検出すると、このセンサに連動する自在アームが稲株を避けて株間を往復移動し、同時にこの自在アームに支持された伝導パイプが株間に入り込んで圧力流体を噴射するようになっている。そして、自在アームがすばやく往復移動を繰り返すことで、間断噴射の除草作業を行って株間に発生した雑草の除去を行う。
【特許文献１】特開２００２−３４３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の水田用除草装置では、伝導パイプと稲株との接触を防止するために短時間で伝導パイプを株間から引き出すことにより、十分な量の圧力流体を噴射する前に自在アームが移動してしまっていた。そのため、株間の土壌を十分に撹拌することができず、確実な除草を行うことができないことがあった。
【０００６】
また、圧力流体を十分に噴射するために伝導パイプを株間内で低速移動させると、伝導パイプが稲株に接触してしまい、稲株の損傷が大きくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、この発明は、株間に発生した雑草の除去を十分に行うことができると共に、稲株の損傷をも抑制することができる水田用除草装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、水田内に圧力流体を噴射して除草する水田用除草装置であって、前記圧力流体を供給する流体加圧供給機構と、該流体加圧供給機構に連通した流路管体と、該流路管体に回動自在に取り付けられた噴射口体とを備え、該噴射口体は、使用時に水平面内で回動自在であると共に、前記流路管体と連通して前記圧力流体を流す流通路と、該流通路に連通して、水平方向よりも下方に向けて前記圧力流体を噴射する噴射口とを有していることを特徴としている。
【０００９】
また、前記噴射口体は、扁平な歯車形状であると共に、インボリュート曲線に形成された歯先部を有し、前記噴射口はこの歯先部の歯幅面又は下面に形成されていることを特徴としてもよい。
【００１０】
また、前記噴射口体は、三葉歯車形状を呈していることを特徴としてもよい。
【００１１】
また、前記噴射口体は、外側周面が平面視インボリュート曲線に形成された三葉歯車形状を呈するようにパイプを屈曲加工して形成されたリング状管を備えており、前記噴射口は、前記リング状管の外側周面に設けられたことを特徴としてもよい。
【００１２】
そして、本発明に係る水田用除草装置を備えた水田用除草走行装置は、前記加圧流体供給機構及び前記流路管体を搭載し、走行可能とされた車体と、水田の底面から前記噴射口体までの距離を調整する高さ調整機構とを有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成された本発明によると、噴射口体から水平方向よりも僅かに下方に向けて圧力流体を噴射するので、水田の雑草、特に困難とされる株間に発生した雑草の根に向かって圧力流体を吹き付けて雑草の根をすすぎ洗いし、雑草を水中に浮遊させて確実に除草することができる。
【００１４】
また、噴射口体が使用時に水平面内で回動可能となっているため、噴射口体が稲株に接触した際に、稲株との間に生じる接触力により噴射口体が稲株から離れる方向に回動し、稲株の損傷を低減することができる。
【００１５】
特に、発生から二葉期までの雑草であれば着根力が弱いため、噴射された圧力流体による圧力により簡単に浮遊させることができる。
【００１６】
さらに、噴射口体から噴射された圧力流体による反力が、噴射口体を稲株から離反する方向に作用するので、前述の接触力をさらに低減し、噴射口体が稲株に強く接触することがなくなり、稲株の損傷をさらに抑制することが可能となる。なお、圧力流体の噴射圧を調整することで、圧力流体が稲株へ与える影響をさらに低減することができる。
【００１７】
また、噴射口体がインボリュート曲線に形成された歯先部を有するものにあっては、噴射口体と稲株とが、あたかも歯車とスプロケットとの噛み合いのようであり、株間へ噴射口体の歯先部が出入りしやすくなる。したがって、株間に発生した雑草の根元に向かって至近距離から圧力流体を噴射することができ、株間の雑草の除去をも確実に行うことが可能となる。
【００１８】
さらに、噴射口体が三葉歯車形状を呈しているものにあっては、多数葉歯車のものと比較して、噴射口体の株間への入り込み量を増加させる、すなわち、この噴射口体の歯先部が株間に深く入り込むことができる。これにより、株間の除草をさらに確実に行うことが可能となる。
【００１９】
また、噴射口体がインボリュート曲線に形成された外側周面を有する三葉歯車形状をなすようにパイプを屈曲形成されたリング状管とされたものにあっては、軽量化を図ることができ、稲株への衝撃緩和や流路管体への負担軽減を図ることが可能となる。
【００２０】
そして、水田の底面と噴射口体との距離を一定にするように高さ調整機構により高さ調整された状態で加圧流体供給機構及び流路管体が、走行可能な車体に搭載された水田用除草走行装置では、車体を畝間に沿って走行させることで、噴射口体を稲株の並び方向に沿って畝間を移動させることができる。そのため、噴射口体を容易に移動させながら圧力流体を噴射させることができ、畝間及び株間の除草作業を容易とすることが可能となる。
【００２１】
なお、複数の流路管体の間隔を畝間に合わせると共に、各流路管体にそれぞれ噴射口体を取り付ければ、車体を畝間に沿って走行させながら複数の畝間及び株間の除草作業を同時に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係る水田用除草装置１の最良の実施の形態について図面に基づいて説明する。なお、図中矢印Ｆで示す方向は水田用除草装置１を備えた水田用除草走行装置２の前進方向である。
【００２３】
この水田用除草装置１は、流体加圧供給機構１０と、この流体加圧供給機構１０に連通した流路管体２０と、流路管体２０に取り付けられた噴射口体３０とを備えており、車体３に搭載されている。
【００２４】
この車体３は、フレーム３ｂと、フレーム３ｂに取り付けられたハンドル４と、ハンドル４により操作される操向輪５と、フレーム３ｂの後部に設けられた一対の後輪６，６（図２参照）とを有している。なお、この車体３に乗員が着座する座席３ａと、図示しないエンジンとを配置することにより水田用除草走行装置（以下、走行装置という）２を構成しており、後輪６，６は、エンジンによって駆動されて自走可能とされている。また、この走行装置２は、操向輪５及び後輪６，６が水田に植えられた多数の稲株Ｋのそれぞれの畝間（条間）Ｗ（図２参照）に対応させられて走行可能となっている。
【００２５】
ここで、「畝間（条間）Ｗ」とは、縦横に植えられた多数の稲株Ｋ，…の間のうち比較的広い幅のものを指し、「株間Ｐ」とは、縦横に植えられた多数の稲株Ｋ，…の間のうち比較的狭い幅のものを指す。一般的に、稲は田植え機の走行方向に沿って植えられていくが、このときの稲の植込み間隔を株間Ｐとし、これと直交する走行位置を畝間Ｗとしている（図２参照）。
【００２６】
そして、流体加圧供給機構１０は、圧力をかけて高圧状態にした水を供給するものであって、一対の貯水タンク１２，１２（図２参照）と、貯水タンク１２，１２内の水を加圧して放出する圧送ポンプ１３と、圧送ポンプ１３を駆動する原動機１４とを有している。
【００２７】
一対の貯水タンク１２，１２は、雑草に向けて噴射される水を貯留するものであり、車体３のフレーム３ｂを挟むように振り分けて配置されると共に、操向輪５と駆動輪６，６との間に取り付けられている。
【００２８】
圧送ポンプ１３及び原動機１４は、それぞれ貯水タンク１２，１２の上方に配置されており、各貯水タンク１２と圧送ポンプ１３とは吸込管１２ａを介して連通している。なお、この吸込管１２ａは、一対の貯水タンク１２，１２のそれぞれに深く挿入されており、中央部で分岐されて圧送ポンプ１３に接続されている。
【００２９】
流路管体２０は、流体加圧供給機構１０の圧送ポンプ１３と噴射口体３０とを連結するものであり、一定の間隔をおいてほぼ垂直に延びる４本の流路管２２，…と、各流路管２２と圧送ポンプ１３の吐出口１３ａとを連結するホース体２１とから大略構成されている。
【００３０】
ホース体２１は、可撓性を有するゴム等により形成されており、走行方向Ｆと直交して水平方向に延びる水平ホース部２１ｂと、水平ホース部２１ｂのほぼ中央位置で水平方向に分岐される連結ホース部２１ａと、水平ホース部２１ｂの長手方向に沿って一定間隔をおいて鉛直方向に分岐された４本の鉛直ホース部２１ｃ，…とを有している。
【００３１】
連結ホース部２１ａは、開放端部２１ｄ（図３参照）が吐出口１３ａに図示しないバンド等を介して連結される。
【００３２】
そして、各鉛直ホース部２１ｃは、連結ホース部２１ａ及び水平ホース部２１ｂと直交する方向、ここでは下方に向かって延在されている。また、各鉛直ホース部２１ｃの内径は、連結ホース部２１ａ及び水平ホース部２１ｂの内径よりも細くなっている。
【００３３】
流路管２２は、硬質プラスチックやステンレス等の所定の剛性を有する直管材により形成されており、一端部２２ａに設けられた接続部２３を介して鉛直ホース部２１ｃに取り付けられている。また、この流路管２２の先端部２２ｂの外周面には、噴射口体３０の後述する回転装着体３２が螺合するネジ溝２２ｃ（図８参照）が形成されている。なお、この流路管２２の内径は、鉛直ホース部２１ｃの内径よりも細くなっている。
【００３４】
さらに、各流路管２２の中間部には位置決めハンドル２４がそれぞれ固定され、この位置決めハンドル２４と先端部２２ｂとの間には、保持リング２５（図３参照）がそれぞれ取り付けられている。
【００３５】
この保持リング２５は、図４に示すように、軸方向に割れたリング部２５ａと、リング部２５ａから拝み合わせに延びたフランジ２５ｂ，２５ｂとを有している。そして、この保持リング２５は、流路管２２を挟み込んだ状態でフランジ２５ｂ，２５ｂ同士をボルトナット２５ｃにより締め付けることにより、流路管２２に固定されている。
【００３６】
ここで、各フランジ２５ｂには、後述する断面Ｃ型のレール２６の一対のレール片２６ａ，２６ａが係合する一対の凹部２５ｄ，２５ｄと、流路管２２と同軸方向に延びるピン穴２５ｅが形成されている。なお、ピン穴２５ｅは、フランジ２５ｂ，２５ｂ同士を締め付けた状態でほぼ円柱状穴を呈するようになっている。
【００３７】
レール２６は、流路管２２と直交する方向であって、進行方向Ｆに対しても直交するように延びており、前方側には互いに対向するレール片２６ａ，２６ａが形成され、上面には長手方向に沿って所定間隔をおいて複数の固定穴２６ｂ，…が貫通形成されている。
【００３８】
この固定穴２６ｂは、畝間Ｗへ流路管２２を降ろす位置を調整するために使用されるものであり、ピン穴２５ｅとレール２６に形成された複数の固定穴２６ｂ，…のうちの任意のものとを対向させた後、固定ピン２７を貫通させる。これにより、保持リング２５がレール２６の所望の位置に固定される。
【００３９】
そして、このレール２６は、後述する角度調整機構４３ａを介して後述する昇降装置４０に支持されている。
【００４０】
昇降装置（高さ調整機構）４０は、水田Ｓの底面Ｓａまでの水深を検知すると共に、検知した水深に応じてレール２６の支持高さを変化させ、底面Ｓａからこのレール２６に保持された流路管２２に取り付けられた噴射口体３０までの距離をほぼ一定に調整するものである。
【００４１】
そして、この昇降装置４０は、フレーム３ｂから下方に延在された保持フレーム３ｃに固定された装置本体４１と、この装置本体４１に取り付けられたフロート４２及びアーム部４３とを有している。
【００４２】
フロート４２は、リンク機構を有するフロートアーム４２ａを介して装置本体４１に対して揺動可能に保持されている。そして、このフロート４２は、水田Ｓに浮遊しており、走行装置２の走行によって変化する水田Ｓの底面Ｓａの凹凸、すなわち水深に応じて上下方向に揺動する。
【００４３】
アーム部４３は、フロート４２の上下の動きに連動し、フロート４２が上方へ動いたときには下がり、下方へ動いた時には上がるように、フロート４２とは逆の動きをする上下方向に揺動可能となっている。なお、ここでは、装置本体４１に内蔵された図示しない歯車機構によって上下動する。そして、このアーム部４３の先端には、角度調整機構４３ａを介してレール２６が取り付けられている。
【００４４】
この角度調整機構４３ａは、アーム部４３の上下動に関わらずレール２６が常に一定方向を向くように（ここでは、図１に示すようにレール片２６ａ，２６ａが進行方向前方を向いた状態に）保持するものである。
【００４５】
一方、噴射口体３０は、図５に示すように、噴射口本体３１と、この噴射口本体３１の上面に設けられた回転装着体３２とを有している。
【００４６】
ここで、回転装着体３２は、図８に示すように、内周面に流路管２２のネジ溝２２ｃに螺合するネジ部３２ａが形成された鍔付円筒部３２ｂと、軸受３２ｃを介して鍔付円筒部３２ｂを回転自在に噴射口本体３１に装着する押え盤３２ｄとを有している。そして、ネジ溝２２ｃとネジ部３２ａとが螺合することにより、流路管２２の先端部２２ｂに噴射口体３０が回転自在に固定されることとなる。
【００４７】
噴射口本体３１は、アルミやステンレス等の金属板により形成された扁平な歯車形状を呈しており、外側周面３１ａがインボリュート曲線に形成された歯先部３１ｂを有している。なお、「外側周面３１ａ」とは、歯先部３１ｂの歯幅方向の面である歯幅面である。
【００４８】
さらに、ここでは、この噴射口本体３１は、３つの歯先部（凸部）３１ｂ，…及び３つの歯元部（凹部）３１ｃ，…を有する三葉歯車形状を呈している。また、回転装着体部３２は、噴射口本体３１の一方の端面の中心に押え盤３２ｄのフランジ部３２ｅがネジ止めされることで固定されている。
【００４９】
ここで、畝間Ｗ３００ｍｍ、株間Ｐ１８０ｍｍの場合における噴射口本体３１の歯車形状を設定する手順について説明する（図６参照）。
【００５０】
まず、畝間Ｗに侵入可能な噴射口本体３１の直径の限度を、式（１）によって求める。この場合畝間Ｗが３００ｍｍであるので、直径限度は２５０ｍｍとなる。なお、このときの余裕Ｙは任意に設定できるが、ここでは２０ｍｍとした。また、稲株Ｋの直径は除草時の標準的な稲株Ｋの大きさである３０ｍｍとした。
【００５１】
噴射口本体の直径限度＝畝間Ｗ−稲株Ｋの直径−余裕Ｙ
＝３００（ｍｍ）−３０（ｍｍ）−２０（ｍｍ）
＝２５０（ｍｍ） ・・・（１）
次に、稲株Ｋの並び面Ｋ´に沿って転がるピッチサイクルダイア（ＰＣＤ）の円周ｐを、式（２）によって求める。この場合三葉歯車形状であると共に株間Ｐが１８０ｍｍであるので、ＰＣＤの直径は５４０ｍｍとなる。
【００５２】
ＰＣＤの円周ｐ＝歯車葉数×株間Ｐの長さ
＝３ ×１８０（ｍｍ）
＝５４０（ｍｍ） ・・・（２）
続いて、ＰＣＤの直径Ｒを、式（３）によって求める。この場合、直径Ｒは１７２ｍｍとなり、式（１）にて求めた噴射口本体３１の直径限度内に収まることがわかる。
【００５３】
ＰＣＤの直径Ｒ＝ＰＣＤの円周長さ÷円周率
＝５４０（ｍｍ）÷３．１４
＝１７２（ｍｍ） ・・・（３）
なお、噴射口本体３１を四葉歯車形状とした場合では、ＰＣＤの直径Ｒが２２９ｍｍとなり噴射口本体３１の直径限度とほぼ同じ大きさなので余裕が少なく、五葉歯車形状とした場合ではＰＣＤの直径Ｒが２８６ｍｍとなり噴射口本体３１の直径限度内に収まらない。したがっていずれの場合も不適当となる。
【００５４】
次に、噴射口本体３１の歯の大きさを示すモジュールを、式（４）によって求める。この場合、モジュールは５７．３ｍｍとなる。
【００５５】
モジュール＝ＰＣＤの直径Ｒ÷歯車葉数
＝１７２（ｍｍ）÷３
＝５７．３（ｍｍ） ・・・（４）
そして、歯先円の直径Ｒ１を式（５）によって求め、歯底円の直径Ｒ２を式（６）によって求め、基礎円の直径を式（７）によって求める。なお、このときの圧力角αは任意に設定することができるが、ここでは３０°とした。
【００５６】
歯先円直径Ｒ１＝ＰＣＤの直径Ｒ＋１×モジュール
＝１７２（ｍｍ）＋１×５７．３（ｍｍ）
＝２２９．３（ｍｍ） ・・・（５）
歯底円直径Ｒ２＝ＰＣＤの直径Ｒ＋０．５×モジュール
＝１７２（ｍｍ）＋０．５×５７．３（ｍｍ）
＝２００（ｍｍ） ・・・（６）
基礎円直径＝ＰＣＤの直径Ｒ×ｃｏｓα
＝１７２（ｍｍ）×０．８６６
＝１４８．９（ｍｍ） ・・・（７）
以上の手順により求められた歯先円直径Ｒ１、歯底円直径Ｒ２、基礎円直径に基づいて噴射口本体３１の歯車形状が設定される。
【００５７】
さらに、この噴射口本体３１の内部には、流路管２２と連通し、流路管体２０を流れた圧力流体（ここでは水）を流す流通路３３が形成されている。
【００５８】
この流通路３３は、図７に示すように、回転装着体３２と同軸方向に延びる軸経路３３ａと、軸経路３３ａから各歯先部３１ｂの先端に向かってそれぞれ延びる主経路３３ｂ，…と、軸経路３３ａから各歯元部３１ｃに向かってそれぞれ延びる補助経路３３ｃ，…と、各主経路３３ｂから直交方向に延びる多数の末端経路３３ｄ，…とを有している。
【００５９】
なお、この流通路３３の内径は、軸経路３３ａ、主経路３３ｂ、補助経路３３ｃ及び末端経路３３ｄの順に次第に小さくなっている。ここでは、補助経路３３ｃと末端経路３３ｄとの内径はほぼ同じ大きさである。
【００６０】
そして、全ての主経路３３ｂ，補助経路３３ｃ，末端経路３３ｄの先端は、それぞれ噴射口本体３１の外側周面３１ａに開放した噴射口３４となっている。
【００６１】
各噴射口３４は、水平方向よりも下方に向けて高圧状態の水を噴射するようになっている。ここでは、主経路３３ｂは先端部３３ｂ´のみが下方に向かって傾斜し、補助経路３３ｃは軸経路３３ａから全長にわたって下方に向かって傾斜し（図８参照）、末端経路３３ｄは主経路３３ｂから全長にわたって下方に向かって傾斜し（図９参照）、これにより各噴射口３４から水が下方に噴射するようになっている。
【００６２】
さらに、主経路３３ｂの先端部３３ｂ´は二股に分岐し、流路面積を小さくして内部を流れる水の流速が早くなるようにされている。
【００６３】
次に、この発明に係る水田用除草装置１の作用について説明する。
【００６４】
この水田用除草装置１を使用するには、まず、一対の貯水タンク１２，１２をそれぞれ満水にする。
【００６５】
ここで、圧送ポンプ１３には、複数の噴射口体３０が取り付けられた流路管体２０があらかじめ接続されている。また、この流路管体２０は、昇降装置４０によって支持されている。
【００６６】
そして、走行装置２を運転して水田Ｓ内に侵入する。このとき、図２に示すように、操向輪５及び一対の後輪輪６，６が稲株Ｋと接触しないように、畝間Ｗに沿うように操作される。
【００６７】
一方、各噴射口体３０は、歯先部３１ｂの外側周面３１ａが稲株Ｋに対向した際に、所定の間隔（ここでは余裕Ｙ２０ｍｍ）を空けた状態となるように、各噴射口体３０のレール２６方向の位置が調整される。
【００６８】
ここで、噴射口体３０の位置を調整するには、まず固定ピン２７を取り外し、歯先部３１ｂの外側周面３１ａと稲株Ｋとの間隔が上記所定間隔になるように保持リング２５をレール２６に沿って移動させる。そして、ピン穴２５ｅと任意の固定穴２６ｂとを対向させ、固定ピン２７を貫通させる。これにより、噴射口体３０の位置を所望の位置に固定することができる。
【００６９】
なお、このとき、流路管体２０のホース体２１が可撓性を有するゴム等により形成されているので、このホース体２１が保持リング２５の移動に追随して変形し、保持リング２５を円滑に移動させることができると共に、管路が閉塞することはない。
【００７０】
なお、噴射口体３０の高さ位置については、あらかじめ水田Ｓの底面Ｓａとの距離を任意に設定する。そして、走行装置２が走行した際には、昇降装置４０によってレール２６の支持高さを自動的に変化させることにより、噴射口体３０の底面Ｓａからの距離が一定にするように調整される。
【００７１】
このとき、レール２６は角度調整機構４３ａを介して昇降装置４０のアーム部４３に支持されているので、レール２６は支持高さに関わらず常に一定方向を向いた状態（ここでは、図１に示すようにレール片２６ａ，２６ａが進行方向前方を向いた状態）に保持される。
【００７２】
そして、走行装置２を畝間Ｗに沿って走行させながら、原動機１４を駆動させて圧送ポンプ１３を稼動させる。稼動した圧送ポンプ１３は、吸込管１２ａを介して一対の貯水タンク１２，１２の双方からほぼ同量の水を同時に吸い上げ、圧力をかけて高圧状態にしてからホース体２１へと供給する。
【００７３】
圧送ポンプ１３から供給された高圧状態の水は、ホース体２１から流路管２２へと流れ、流路管２２の先端部２２ｂから噴射口体３０の内部に形成された流通路３３を通って多数の噴射口３４，…から噴射される。
【００７４】
これにより、噴射口体３０は、圧送ポンプ１３から供給される高圧の水を噴射口３４から噴射しながら、稲株Ｋの並びに沿って図１に矢印Ｆで示す方向に移動することとなる。
【００７５】
ここで、噴射口体３０は、流路管２２に回転装着体３２を介して回動自在に取り付けられており、使用時においても水平面内で回動可能である。
【００７６】
そして、噴射口３４から噴射された水は、水平方向よりも下方に向けて噴射されるので、水が株間Ｐに発生した雑草の根に向かって吹き付けられ、雑草の根をすすぎ洗いして、水中に浮遊させて確実に除草することができる。また、畝間Ｗに発生した雑草についても、根に向かって水を噴射して水中に浮遊させることができるので、確実に除草することが可能となる。
【００７７】
このように、上述の実施の形態の噴射口体３０では、株間Ｐ及び畝間Ｗに発生した雑草を円滑、且つ容易に除去することができる。特に、二葉期までの雑草であれば着根力が弱いため、高圧状態にされた水の圧力により簡単に浮遊させることができる。
【００７８】
また、畝間Ｗに沿って走行装置２が走行することで、噴射口体３０も畝間Ｗに沿って移動する。この噴射口体３０の移動に伴って歯先部３１ｂの外側周面３１ａが稲株Ｋに接触すると、稲株Ｋとの間に生じる接触力により、噴射口体３０が移動方向とは反対方向である稲株Ｋから離れる方向に回動する。そのため、噴射口体３０と稲株Ｋとの接触力を弱め、稲株Ｋの損傷を低減することができる。
【００７９】
なお、ここで、ホース体２１の連結ホース部２１ａ、水平ホース部２１ｂ、各鉛直ホース部２１ｃ、流路管２２と次第に内径が細くなっているので、内部を流れる水の流速が次第に速くなり水圧がほとんど低下しない。さらに、流通路３３の内径も、軸経路３３ａ、主経路３３ｂ、補助経路３３ｃ及び末端経路３３ｄの順に次第に小さくなっているので、水圧の低下を防止し、噴射口３４から勢いよく水を噴射することができる。そのため、雑草の根を覆う土を十分に除去することが可能となる。
【００８０】
さらに、噴射口体３０から噴射された水により、噴射口体３０を稲株Ｋから離反させる方向の反力が作用する。このため、噴射口体３０が稲株Ｋに接触する際の接触力が低減し、稲株Ｋの損傷をさらに抑制することが可能となる。
【００８１】
なお、圧送ポンプ１３から供給される水の噴射圧を調整することで、水及び噴射口体３０が稲株Ｋへ与える影響をさらに低減するができる。
【００８２】
また、この噴射口体３０は、回転装着体３２のネジ部３２ａと流路管２２のネジ溝２２ｃとを螺合することにより流路管体２０に取り付けられているので、容易に取り外すことができ、畝間Ｗや株間Ｐの大きさに応じて任意の大きさの噴射口体３０を簡単に付け替えて使用することができる。
【００８３】
また、上述の実施の形態では、噴射口体３０が扁平な歯車形状であり、外側周面３１ａがインボリュート曲線に形成された歯先部３１ｂとなっている。
【００８４】
これにより、噴射口体３０が移動しながら水平面内で回動すると、この噴射口体３０と稲株Ｋとがあたかも歯車とスプロケットとの噛み合いのようであり、株間Ｐへ噴射口体３０の歯先部３１ｂが出入りしやすくなる。
【００８５】
そのため、株間Ｐに発生した雑草の根元近傍に向けて勢いよく水を噴射することができ、株間Ｐに発生した雑草の除去をも十分に行うことが可能となる。
【００８６】
また、上述の実施の形態では、噴射口体３０が三葉歯車形状を呈している。そのため、株間Ｐの間隔が一般的に普及している間隔、すなわち株間Ｐが１８０ｍｍの場合では、噴射口体３０の歯先部３１ｂの株間Ｐへの入り込み量を増加させることができ、噴射口体３０が株間Ｐに深く入り込むこととなる。
【００８７】
これにより、株間Ｐに発生した雑草の近傍で水を噴射することが可能となるので、株間Ｐの除草をさらに確実に行うことができる。
【００８８】
そして、上述の実施の形態では、走行装置２に流体加圧供給機構１０と、流路管体２０が搭載され、流路管体２０の流路管２２は、昇降装置４０により噴射口体３０と水田Ｓの底面Ｓａとの距離が一定になるように支持されている。
【００８９】
これにより、走行装置２を畝間Ｗに沿って走行させることで、流路管体２２に取り付けられた噴射口体３０を稲株Ｋの並び方向に沿って畝間Ｗを移動させることができる。そのため、噴射口体３０を容易に移動させながら高圧の水を噴射させることができ、株間Ｐの除草作業を容易とすることが可能となる。
【００９０】
なお、上述の実施の形態では、流路管体２０が４本の流路管２２を有し、それぞれの先端部２２ｂに噴射口体３０が取り付けられている。
【００９１】
これにより、４本の流路管２２，…の互いの間隔を畝間Ｗの大きさに合うように調整することで、複数の畝間Ｗ及び株間Ｐの除草作業を同時に行うことが可能となる。
【００９２】
また、流路管２２が昇降装置４０を介して支持されているので、噴射口体３０から水田Ｓの底面Ｓａまでの距離が一定になり、底面Ｓａの凹凸に関わらず常に雑草の根元に向けて高圧の水を噴射でき、確実に除草することが可能となる。
【００９３】
以上、この発明にかかる実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施の形態に限らない。この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等はこの発明に含まれる。
【００９４】
例えば、上述の実施の形態では、噴射口本体３１が金属板により形成された歯車形状を呈しているが、図１０に示す噴射口体５０のように、パイプを歯車形状に沿って屈曲加工してリング状に形成したものであってもよい。
【００９５】
この噴射口体５０では、流路管２２に回転自在に装着される軸管５１と、この軸管５１の外周面から径方向に延びる複数（ここでは３本）の連結管５２，…と、各連結管５２と連通して溶着されると共に軸管５１及び各連結管５２の周囲を取り囲むリング状管５３とを有している。
【００９６】
軸管５１は、周面５１ａに各連結管５２に連通する複数（ここでは３個）の流通穴５１ｂ，…が形成され、図示しない上端部には、上述の実施の形態における回転装着体３２と同様の機構を有している。
【００９７】
連結管５２は、一端が軸管５１の周面５１ａに溶着固定され、他端がリング状管５３の内側周面５３ａに溶着固定されている。
【００９８】
リング状管５３は、環状の中空パイプからなり、外側周面５３ｂがインボリュート曲線をなす歯先部を有する三葉歯車形状を呈するように屈曲加工されている。さらに、このリング状管５３の内側周面５３ａには連結管５２に連通する複数（ここでは３個）の流通穴５４ａ，…が形成され、外側周面５３ｂには、周方向に並ぶ多数の噴射口５５が形成されている。
【００９９】
ここで、「内側周面」とは、リング状管５３の外周面のうち軸管５１に臨む面であり、「外側周面」とは、リング状管５３の外周面のうち外方に臨む面である。
【０１００】
この場合であっても、株間Ｐに発生した雑草の除去を十分に行うことができると共に、稲株Ｋの損傷を抑制することが可能となる。
【０１０１】
さらに、上記噴射口体５０は、金属の平板によって形成された上述の実施の形態における噴射口体３０よりも軽量化することができるので、稲株Ｋへの衝撃緩和や流路管体２０や昇降装置４０にかかる負担軽減を図ることができる。
【０１０２】
さらに、上述の実施の形態では、圧力流体として加圧された水を使用したが、例えば空気であってもよい。
【０１０３】
この場合、圧送ポンプとしてコンプレッサを使用し、大気から空気を吸い込んで供給することができる。そのため、貯水タンクが不要となる。
【０１０４】
また、圧送ポンプ１３により加圧して供給する水として、水田Ｓの水を使用してもよい。この場合、水田Ｓ中の土砂を吸い込まないようにフィルタ等を透過させた後に、加圧、供給することが望ましい。
【０１０５】
そして、上述の実施の形態では、流体加圧供給機構１０、流路管体２０、噴射口体３０を、運転手が乗車して運転操作し、水田Ｓ内を走行可能な走行装置２に搭載しているが、これに限らない。
【０１０６】
例えば、流体加圧供給機構１０等を作業者が操作ハンドルを持って押しながら移動させる、手押し車タイプの歩行型移動農機に搭載してもよい。この場合では、走行装置２が入らない小規模の水田であっても容易に取り回しを行うことができる。
【０１０７】
さらに、本発明に係る水田用除草装置として、いわゆる肩掛けタイプの手動式噴霧器の先端部に噴射口体３０を取り付けたものであってもよい。
【０１０８】
この場合であっても、水の噴射圧で雑草を水中に浮遊させて除去することができ、除草作業の負担を軽減することが可能となる。
【０１０９】
そして、上述の実施の形態では、噴射口体３０の各噴射口３４が噴射口本体３１の外側周面３１ａに開放すると共に流通路３３が下方に向かって傾斜し、水を水平方向よりも下方に向かって噴射しているが、これに限らない。
【０１１０】
噴射口３４を噴射口本体３１の底面、すなわち、水田Ｓの底面Ｓａに対向する面に形成してもよい。この場合であっても、雑草の根に向けて水を噴射することができるので、雑草の根を覆う土を吹き払って、雑草を水中に浮遊させるように除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係る水田用除草装置を搭載した走行装置を示す側面図である。
【図２】図１に示す走行装置を示す平面図である。
【図３】図１に示す水田用除草装置の要部を示す斜視図である。
【図４】図３におけるＡ部の拡大図である。
【図５】噴射口体の外観を示す斜視図である。
【図６】噴射口体の形状の設定手順を説明するための説明図である。
【図７】図５に示す噴射口体に形成された流通路を示す説明図である。
【図８】図７におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図７におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】本発明に係る水田用除草装置の噴射口体の他の例を示す水平断面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 水田用除草装置
１０ 流体加圧供給機構
２０ 流路管体
３０ 噴射口体
３３ 流通路
３４ 噴射口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水田内に圧力流体を噴射して除草する水田用除草装置であって、
前記圧力流体を供給する流体加圧供給機構と、該流体加圧供給機構に連通した流路管体と、該流路管体に回動自在に取り付けられた噴射口体とを備え、
該噴射口体は、使用時に水平面内で回動自在であると共に、前記流路管体と連通して前記圧力流体を流す流通路と、該流通路に連通して、水平方向よりも下方に向けて前記圧力流体を噴射する噴射口とを有していることを特徴とする水田用除草装置。
【請求項２】
前記噴射口体は、扁平な歯車形状であると共に、インボリュート曲線に形成された歯先部を有し、前記噴射口はこの歯先部の歯幅面又は下面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の水田用除草装置。
【請求項３】
前記噴射口体は、三葉歯車形状を呈していることを特徴とする請求項２に記載の水田用除草装置。
【請求項４】
前記噴射口体は、外側周面が平面視インボリュート曲線に形成された三葉歯車形状を呈するようにパイプを屈曲加工して形成されたリング状管を備えており、
前記噴射口は、前記リング状管の外側周面に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の水田用除草装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の水田用除草装置を備えた水田用除草走行装置であって、
前記加圧流体供給機構及び前記流路管体を搭載し、走行可能とされた車体と、水田の底面から前記噴射口体までの距離を調整する高さ調整機構とを有していることを特徴とする水田用除草走行装置。
【請求項１】
水田内に圧力流体を噴射して除草する水田用除草装置であって、
前記圧力流体を供給する流体加圧供給機構と、該流体加圧供給機構に連通した流路管体と、該流路管体に回動自在に取り付けられた噴射口体とを備え、
該噴射口体は、使用時に水平面内で回動自在であると共に、前記流路管体と連通して前記圧力流体を流す流通路と、該流通路に連通して、水平方向よりも下方に向けて前記圧力流体を噴射する噴射口とを有していることを特徴とする水田用除草装置。
【請求項２】
前記噴射口体は、扁平な歯車形状であると共に、インボリュート曲線に形成された歯先部を有し、前記噴射口はこの歯先部の歯幅面又は下面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の水田用除草装置。
【請求項３】
前記噴射口体は、三葉歯車形状を呈していることを特徴とする請求項２に記載の水田用除草装置。
【請求項４】
前記噴射口体は、外側周面が平面視インボリュート曲線に形成された三葉歯車形状を呈するようにパイプを屈曲加工して形成されたリング状管を備えており、
前記噴射口は、前記リング状管の外側周面に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の水田用除草装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の水田用除草装置を備えた水田用除草走行装置であって、
前記加圧流体供給機構及び前記流路管体を搭載し、走行可能とされた車体と、水田の底面から前記噴射口体までの距離を調整する高さ調整機構とを有していることを特徴とする水田用除草走行装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−６８７７８（Ｐ２０１０−６８７７８Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４２２５４（Ｐ２００８−２４２２５４）
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【出願人】（５０５４５７５６９）株式会社石井農機 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【出願人】（５０５４５７５６９）株式会社石井農機 (3)
【Ｆターム（参考）】
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