環境負荷の低減及び農業生産資材の効率的利用に資する農業機械の開発及び試験評価の高度化

• 課題番号: 2011017623
• 研究機関名: 農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究分担: （独）農業・食品産業技術総合研究機構,生研センター,生産システム研究部
• 研究期間: 2011-2015
• 年度: 2011
• 摘要: 農業機械・装置の省エネルギー化や化石燃料に代わる新たなエネルギー源の利用に資する農業機械・装置の開発に関して、簡素化・省エネルギー型コンバインでは、２番横送りオーガを改造した簡易な構造の単粒化処理機構を考案し、簡素化コンバインI型に搭載して、室内試験、ほ場試験等を行い、単粒化処理機構の効果を確認した。電動化技術では、モーターにより駆動する電動ロータリを試作して耕うん整地作業を行い、既存のトラクターPTO作業との作業比較により約7割に所要エネルギーが抑えられるなど高いエネルギー効率を確認するとともに、改造電動トラクタを試作した。田植機の植付部電動化では、2条植の電動植付部試験装置と制御装置を試作し、田植機のロータリ式植付爪および電動苗載台の横送り・縦送りを、独立したモーターによって制御して適正に苗のかき取りが可能であることを確認した。エネルギー植物の収穫・運搬・貯蔵のための機械については、自脱コンバインと汎用型飼料収穫機を利用したエタノール用稲わら収集について検討し、14.8円/kg以下で収集可能な排わら圧砕処理装置と集草用レーキを開発した。小型ケーンハーベスターの裁断性強化では、試作機による高バイオマス量サトウキビ「KY01-2044」収穫において、処理量は7.1t/hで、慣行機の約1.6倍の作業能率が得られ、ハーベスター利用経費を約35%削減可能であることを明らかにした。バイオエタノール一貫生産システムでは、ネピアグラス等多収草本植物を対象に、市販ケーンハーベスターによる裁断収穫のための搬送・収容部の改良点確認、予乾収穫体系を前提にした結束式収穫機１号機の設計・試作、及び改造小型動力機械による適応性を確認した。新乾燥技術については、触媒酸化反応を利用した遠赤外線穀物乾燥試験装置を試作し、穀物乾燥基礎試験を行った結果、低濃度のプロパンガスにより乾燥に充分な熱量が得られることを確認した。小型籾殻燃焼炉による熱風発生装置では、鉄製燃焼炉による流動燃焼方式とし、熱交換器を省くため熱風路に酸化触媒を組み込んだ小型籾殻燃焼炉熱風発生装置1号機を試作した。自然エネルギーの利活用に関する調査では、国内の主な太陽光、小水力、風力、地熱発電施設の現地調査、および中山間地における日射量・流量の実測データをもとにした発電の期待可採量の算出（太陽光発電：年間1.3～5.3kWh/m2、小水力発電：年間10～70kWh）を行い、農業分野への自然エネルギー導入に向けての課題を明らかにした。 農業生産資材の効率利用や環境負荷の低減に資する先進的な農業生産方式への対応を可能にする農業機械・装置の開発に関して、ブームスプレーヤーの振動制御技術では、ブーム挙動解析に必要な振動データを収集・解析し、ブームの振動特性等を明らかにするとともに、解析データを基に、上下方向振動制御装置と剛性を向上させた新型ブームを試作した。水稲の能率的な作物生育観測が可能な技術では、作物生育情報測定装置のセンサ部の仕様を変更することで、携帯式と無人ヘリ搭載式に共通利用でき、低コストで短波長の測定精度が向上することを確認し、製造時の機差発生を防ぐための新たな校正方法を考案し、有効性を確認した。物理的防除技術を用いた農薬を使用しない病害虫防除機では、実用化に向けて超音波防除装置の耐久性の向上を図るとともに、モモ以外の害虫への防除効果や病害防除効果も確認し、本装置の適用性拡大の可能性を明らかにした。生物脱臭装置では、小規模試験用の微生物環境制御部、脱臭材料性能調査のための微生物環境制御部を試作し、硝化能力、脱窒能力について試験を行った。尿汚水の液肥化技術では、試作消泡装置を付与し、連続して空気を供給できる試験装置を試作し、比較試験を行い、空気供給量の適正範囲を把握できる可能性を得た。バイオマス由来素材の利用に関する基礎的研究では、ケミカルリサイクルで再生したポリ乳酸、リサイクル残渣樹脂、ポリ乳酸と麦わらの複合素材で試作した苗ポットを供試してパンジー栽培試験を行い、慣行と同等の生育が可能であることを明らかにした。このほか、汎用的利用が可能な経路誘導装置では、ブロードキャスタ等作業幅の広い作業に汎用的に適用でき、誘導経路間隔の設定、作業機の動作開始・停止を自動的に行うことが可能で、GPSの位置情報に基づき規準直線に平行な直線作業経路を作業者に指示して誘導する装置を開発し、実用化した（平成23年度から市販化）。 緊急対応として行った震災に伴う除染作業を想定した試験では、はつ土板プラウの耕深と表層土の埋没深さの関係を調査し、地表3cmの表層土の平均埋没深さは、耕深の約2/3となり、耕深30cm時には、表層土の最小埋没深さが12cm程度となるため、整地作業や2作目以降の耕うん時の耕深はそれ以下とすることが望ましいことを明らかにし、除染技術作業の手引きに有用な情報を提供した。畔畦、農道等の除染技術の開発では、農道表層剥ぎ取り機、畦畔表土削り取り機、法面表土削り取り機、用排水路内土砂掬い上げ機を開発し、福島県飯舘村伊丹沢の水田ほ場周辺で現地試験を行い、空間線量率を農道で85％、畦畔で80％低減できることを確認した。除染作業を安全に行うためのシールドキャビン付きトラクタの開発では、キャビン内放射線量を31～87％低減し、粉じんが発生し易い条件でもキャビン内部は清浄な空気を保持できるシールドキャビン付きトラクタを開発するとともに、トラクタの自動走行技術（ロボットトラクタ）に遠隔操作技術を併用し、粉じんが発生し易い表土破砕作業等を無人で行うことができる技術を開発した。 消費者の信頼確保、高品質化に資する生産管理の高度化に向けた農業機械・装置及びシステムの開発に関して、棚用果樹の低騒音・低ドリフト防除機では、取扱性・耐久性向上のための改良を行い、平均粒子径100～200μmで騒音が85dB以下のナシ・ブドウ園で農薬散布時のドリフト（漂流飛散）と騒音を低減できる棚用ドリフト低減型防除機を開発し、実用化の見通しを得た（平成24年度に市販化予定）。高能率水稲種子消毒装置について、過熱水蒸気利用による消毒技術では、フィーダ方式と落下方式の2方式の装置を試作し、両方式ともいもち病への十分な殺菌効果を確認するとともに、乾熱空気による消毒技術では、簡易かつ効率的な処理が可能電気炉を使用した種子消毒装置を試作し、いもち病、ばか苗病、籾枯れ細菌病罹病籾に対する防除効果を確認した。営農支援と消費者への情報発信に資するシステムでは、PCとサーバーを用いたこれまでのシステムと携帯端末等が連携した新たなシステムを開発し、利便性向上等を確認するとともに、乾燥機における収穫情報の取得の可能性を見いだした。携帯型植物水分情報測定装置では、ほ場において、ミカン葉の圧縮応力測定を行い、その測定値からヤング率の算出および水ポテンシャルの推定が実行可能な1号機を試作し、データ集積を行った。路面汚染を軽減する技術では、5種類の市販タイヤを供試し、土性の異なる2種類のほ場における付着土壌量を調査するとともに、除泥装置１号機を試作し、除泥率（排土した土壌量（kg）/付着させた土壌量（kg）×100）が66～84%であることを確認した。 省エネルギー化や排出ガスによる環境負荷の低減等に資する評価試験手法の高度化に関して、圃場管理の基本的作業における省エネルギー評価手法については、ロータリ耕うん作業では、複数ほ場における耕うん燃費、PTO出力等のデータ蓄積を行い、台上・路上燃費を用いた30a耕うん燃費推定値とほ場実測値との差は、30・50PS級トラクターのPTO1速時で -0.6～4.7%であった。コンバイン収穫では、コンバインの燃料消費量におけるほ場・作物条件の影響を検討した。穀物乾燥では、熱風式乾燥機を供試し、乾燥所要エネルギーの評価区間は、刈取時の通常もみ水分に乾燥初期の穀温上昇及び安定時間を考慮した水分22%w.b.から一般的な乾燥仕上がりもみ水分15%w.b.間とし、基準温度20℃と実際の温度との差及び乾燥機吸い込み風量を用いる所要熱エネルギー補正法について見通しを得た。排ガスの評価手法については、トラクター作業では、耕うん時の機関トルク(負荷)再現による排出ガスの同等性を確認した上で、排出ガス評価に必要な測定位置や機関トルクのかけ方を検討し、運転条件毎の各排出ガス排出量や燃料消費量が分かる排出ガス試験モードを作成した。コンバインでは、排出ガス評価手法について基礎試験を行い、評価手法の可能性を見出し、これらの成案を得るため、高精度型トルク測定装置を試作した。
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