ロータリ除雪車の省エネ化 ―小型軽量高出力化― 更科 勝博*1 白樫 純

ロータリ除雪車の省エネ化
―小型軽量高出力化―
キーワード：ロータリ除雪車、省エネルギー、排出ガス規制対応、ダウンサイジング
更科
勝博*1
1. はじめに
白樫
純*2
した新型ロータリ除雪車について、先述②の省エネルギ
ー化への開発アプローチに焦点を当てて紹介する。
ロータリ除雪車は冬季交通確保の為、拡幅除雪、運搬
表 1 ロータリ除雪車仕様（H24 建仕による）
排雪、また山間部冬季閉鎖区間の除雪などの作業に用い
2.2ｍ級
2.6ｍ
られている除雪車両の一つである。特に日本においては、
2.6m 級
220kW 級
豪雪地域に人口の多い都市部が多数存在するような世界
全長 [mm]
8,000 以下
8,000 以下
9,000 以下
的にも珍しい国情から、除雪車に対して高い性能が要求
全幅 [mm]
2,200 以下
2,600 以下
2,600 以下
され、車両の用途、大きさを考慮したクラスごとの仕様
全高 [mm]
3,800 以下
3,800 以下
3,800 以下
書（建仕）が定められている。建仕では、車の性能、た
車両総重量
15,000 以下
20,000 以下
20,000 以下
とえば除雪能力、投雪距離、機関出力や除雪幅などが細
[kg]
かく定められており、それぞれのクラスの建仕に則って
機関出力[kW]
180kW 以上
220 以上
290 以上
開発されるロータリ除雪車は、自ずとそのクラスごとの
最大除雪量
2,300 以上
2,700 以上
3,400 以上
投雪距離[m]
0～35 以上
0～35 以上
0～35 以上
最大除雪幅[mm]
2,200
2,600
2,600
最大除雪高[mm]
1,500 以上
1,500 以上
1,500 以上
走行速度[km/h]
40 以上
40 以上
40 以上
専用車両として独自の発展を遂げてきた。
（図 1）
[t/h]
2. 2.2m 級
2-1. 除雪能力の向上
2.2ｍ級はロータリ除雪車の中では最も車体の小さい
クラスにある。除雪幅が 2.2ｍであるこのクラスは、除雪
作業時の道路の車線占有幅を小さくし、一般交通の妨げ
を可能な限り小さくすることが求められている。
図 1
1.0ｍ級及び 2.2ｍ級
さて近年地球温暖化など環境問題が多く取り沙汰され
る中で、平成 23 年度より 180kW～560kW のロータリ除雪
車においても新たな排出ガス規制が実施され、規制対象
クラスは 2.2ｍ級、2.6ｍ220kW 級、2.6ｍ級の 3 クラスが
該当することとなった。
（表１）
一方近年の除雪予算の削減傾向のなか、更なる除雪作
業の円滑化、効率化が求められ、他の多くの機械同様ロ
ータリ除雪車の作業性向上、性能向上などの要求はます
ます厳しくなっている。
これらを背景にして、前述の規制対象クラスの新型ロ
ータリ除雪車を、次のような狙いで開発を行った。
①
平成 23 年度排出ガス規制のクリア
②
省エネルギー化
して、交通規制時間を少しでも短縮することが要求され
ている。これはロータリ除雪車においてはいかに短時間
で多くの雪が処理できるかという性能によって表される。
このような雪の処理能力をロータリ除雪車では除雪能力
（t/h）で表し、一般に馬力が高いほど、それに見合った
サイズの除雪装置であるものほど除雪能力は高いことが
知られている。
これらの状況を踏まえ、2.2ｍ級は従来機よりも高い除
雪能力を出すことを目標に開発を行った。
2-2. エンジン選定
まず第 1 に環境性能の向上の為、排気装置にバーナー
本稿では平成 23 年度に新潟トランシス株式会社が開発
※1 新潟トランシス株式会社 特機事業部 技術部
※2 新潟トランシス株式会社 特機事業部 技術部
特に都市部での除雪作業時では、短時間で作業を終了
付自動再生機能を搭載した DPF（Diesel particulate
車体・艤装グループ マネージャー
車体・艤装グループ スタッフ
filter）を採用した。これは排出ガス中に含まれる粒子
状物質（PM）を抑える効果を持つ装置で、これにより平
成 23 年度排出ガス規制に対応した。
2-5. 新型機比較
開発した新型機は一般社団法人施工技術総合研究所に
依頼し、除雪性能評価を行った。2.2ｍ級の従来機と新型
第 2 に従来機に対して除雪能力を高める狙いから、2.6
ｍ220kW 級と同等の最高出力、最高トルクのものを選考し、
かつ小形・軽量化の観点から、小排気量、高加給圧のエ
ンジンを選定した。
機の性能比較を表 3 に、2.2ｍ級新型ロータリ除雪車を図
3 に示す。
除雪能力は 14.5％向 上、また燃料当りの除雪量が
26.8％向上、省エネルギー化を達成した。
表 3
2-3. 車体側
2.2m 級性能比較
従来機 2.2ｍ幅
新型機 2.2m 幅
先に述べたエンジン選定において、2.2ｍ級のエンジン
全長 [mm]
7,350
7,400
性能を 2.6ｍ220kW 級まで引き上げること、また小形・軽
全幅 [mm]
2,200
2,200
量エンジンを採用することで、2.6ｍ220kW 級の車体サイ
全高［mm］
3,570
3,570
ズを下位クラスの 2.2ｍ級サイズまでダウンサイジング
車両総重量[kg]
13,420
12,970
することが可能となった。これによりエンジン、駆動系、
最高出力 [kW]
221
250
冷却装置などのパワーラインが両クラスで共通となり、
除雪能力 [t/h]
2,340
2,680
燃料消費率[g/kW-h]
225
216
燃料当り除雪量[t/h-l]
41
52
保守整備・点検においても維持管理が容易になる利点を
持たせることができた。
2-4. 除雪装置
除雪装置は雪を切り崩し、飲み込む働きを持つオーガ、
飲み込んだ雪を遠くへ飛ばす働きを持つブロワ及びブロ
ワケース、飛ばす雪の方向を定めるシュートで主に構成
されている。（図 2）
シュート
ブロワ及び
ブロワケース
図 3
2.2m 級新型ロータリ除雪車 性能試験
3. 2.6ｍ級
3-1.
オーガ
使用環境
2.6ｍ級は下位クラスに比べ、25％以上大きな出力、除
雪能力を要求されるクラスである。巨大なエンジンに大
図 2 除雪装置各部部品
新型機 2.2ｍ級では除雪能力の向上を目指しつつ、省エ
ネルギー化を果たすため、除雪能力の数値シミュレーシ
ョンを行い、また過去の性能試験を分析した。
除雪装置及びその構成部品の形状を見直すことで、最
終的に除雪能力を一つ上の 2.6ｍ220kW 級並みの性能へ引
き上げることに成功した。
きな車体本体、3,400t/h と高い除雪能力を誇る大きな除
雪装置を備え、高速道路や空港などで広く用いられてい
る。
一方市街地でもその高い除雪能力から除雪作業時間の
短縮が望める為使用されるが、その巨体から下位クラス
と比べると、ハンドル操作や車庫入れなど、回送時の取
り回しが劣る点は否めなかった。
また山間部での除雪作業においては、雪の下に隠れて
見えないところに存在する側溝などにタイヤがはまり、
脱輪するようなケースがある。大きな車体で広い輪距（左
右タイヤの間隔）では脱輪に対して特に不利である。
となり、取り回しの改善を達成した。
（図 5）
このような背景から、2.6ｍ級において取り回しの改善
を目標にダウンサイジングを狙った。
3-2.
エンジン選定
ダウンサイジングを狙う上で障害となる、車体サイズ
に影響を及ぼす大きな要因の一つがエンジン・冷却装
置・排気装置を含むパワーユニットである。
高い除雪能力を発揮するために大出力エンジンを必要
とするが、そのために付随するラジエータなどの冷却装
置、排気装置も必然的に大きく重いものになってしまう。
大重量であることは、それを支えるフレームにも太く厚
く高い強度の構造が必要とされ、さらなる重量増を招く
負のスパイラルに陥る結果となる。
各駆動系においても高いエンジン出力、トルクはプロ
図 4 足回りと脱輪の関係
ペラシャフトやアクスル、ベアリングなどに高い強度を
要求し、やはり必然的に大きく重い部品で構成せざるを
得ない。
そこで重量、出力のバランスを考慮した結果、冷却装
置は従来よりも大きなユニットとなるが、ターボによる
高加給圧で出力トルクを補う、低排気量の小形エンジン
を採用した。総合的なパワーユニットの軽量化をするこ
とで、フレームや各部構成部品の要求強度、負担を低減
し、小形軽量化を実現した。
3-3.
ダブルタイヤ装備
重い重量を支えるには、耐荷重の問題から大きい径の
タイヤまたは、小径タイヤならばダブルで装着するなど
の接地面積を大きくする必要がある。
しかし従来機では車体サイズ（フレームレイアウトや
補機類配置）からアクスルの制約があり、大径シングル
図 5 従来機と新型機
タイヤ装着を採用していたため、脱輪に不利、つまり側
溝に落ちる可能性があるという状況であった。（図 4）
そこで新型機では取り回しの改善を狙い、脱輪に強い
ダブルタイヤ装着を可能とする足回りを採用すべく、次
に述べるフレーム小形化を行った。
3-4.
除雪装置小型化
ダウンサイジングは除雪装置側でも積極的に行った。
除雪能力を維持したまま小形軽量化をする為、先述の
2.2ｍ級、2.6ｍ220kW 級同様に除雪能力の数値シミュレー
ション、性能試験分析を行った。
3-4.
フレーム小型化
改良は各部寸法、形状、オーガやブロワの回転数、そ
エンジンのサイズと狭い輪距のアクスルに合わせフレ
れらのバランスを根本から見直し、先の計算や分析を基
ーム構成を大幅に見直した。フレーム要素を 3D-CAD で部
に最適形状を決定。除雪能力、投雪距離などの性能を維
分的に 3 次元モデリングし、FEM（有限要素法）により各
持したまま大幅なダウンサイジングを達成した。
部強度解析を併用して、軽量でかつ高い強度をもつ構造
を追及した。
最終的に除雪装置を除く車体幅を下位クラスと同程度
まで小形化することで前述のダブルタイヤの装着が可能
外形寸法のみ注目するだけでなく、駆動系も見直しし
た。回転物の質量、慣性モーメントを低減することで除
雪作業時の駆動ロス、投雪時の損失を低減させ、除雪作
業時の省エネルギー化に貢献した。
3-5.
新型機比較
開発した新型機は研究所試験を行い、性能評価を行っ
た。2.6ｍ級新型ロータリ除雪車を図 6 に、従来機と新型
機の性能比較を表 4 に示す。
新型機は従来機に対して大きく次の点が改良された。

脱輪に対する改善
前後シングルタイヤ
輪距

21％減
ダウンサイジング
車体全長
9.4％減
車体側全幅

8.1％減
軽量化
車体重量

→ 前（後）ダブルタイヤ
17.8％減
図 6
2.6ｍ級新型ロータリ除雪車
省エネルギー化
燃料当り除雪能力
22.5％増
（除雪量当たりの燃料消費量
表 4
7.2％減）
4. おわりに
本稿では除雪能力を向上させた 2.2ｍ級と、性能を維持
したまま取り回しを改善した、2.6ｍ級の省エネルギー型
ロータリ除雪車の開発について報告した。
ロータリ除雪車に求められる性能、そして環境への配
慮は今後も高まる傾向にあり、排出ガス規制に関しても、
本稿で述べた平成 23 年度排出ガス規制の数年後には、よ
り厳しい規制が控えている。
今後もさらなる省エネルギー化を進めて低炭素化社会
に備えるとともに、オペレータがより安全で安心して使
えるロータリ除雪車の開発・量産を行う予定である。
2.6m 級性能比較
従来機
新型機
全長 [mm]
8,170
7,400
全幅 [mm]
2,600
2,600
車体側全幅[mm]
2,285
2,100
全高［mm］
3,690
3,570
車両総重量[kg]
17,090
14,050
輪距[mm]
1,900
1,495
タイヤ形態（前軸）
シングル
ダブル
最高出力 [kW]
328
330
除雪能力 [t/h]
3,400
3,400
燃料消費率[g/kW-h]
233
213
燃料当り除雪量[t/h-l]
40
49