70巻2号

研究論文

タイ国におけるサトウキビ収穫,運搬システムの改善のための機械化について
――ウンドンタニ県でのケーススタディ――

クリェンクライ ケオトゥラクンポン・瀧川具弘・小池正之・長谷川英夫・バンショウ バハラヨーディン

キーワード:サトウキビ,収穫,運搬,最適化,タイ国

 

 タイ国でのサトウキビ生産では,生産総費用に対するサトウキビの収穫運搬作業経費の占める割合が高い現状にある。よって,総経費の削減を図るには,収穫運搬作業プロセスの分析から問題点を抽出する必要がある。この目的で,タイ国東北部ウドンタニ県において,問題点抽出に必要な情報収集を目的として調査研究を行った。調査結果の分析により,機械化収穫により,火入れしたサトウキビの手収穫に比べて8$/h, 火入れしないサトウキビの手収穫に比べ57$/haの経費削減が可能との結果を得た。さらに,サトウキビ収穫運搬過程の簡易なシミュレータを開発し,実際の時間計測結果を利用して検討した結果,チョッパー型サトウキビ収穫機の性能は,圃場条件とその圃場に割り当てられた輸送用トラックの台数に依存することが判明した。この地域の圃場は比較的小規模ではあるが,収穫機を効率的に運用するために必要なサトウキビ列長を160mとした場合,調査地域のサトウキビ栽培面積の51%,316haがこの条件を満たしており,機械化により効率向上が地域の約半分の面積で達成できる可能性を確認できた。しかし,利用できるトラックの制限は,機械収穫・運搬性能に大きく影響していた。また,トラックの圃場への割り当て計画は,サトウキビ生産に関係しているサトウキビ農家,製糖工場,トラック所有者の収益配分にも影響することが分かり,利益配分をも考慮した配分計画法が必要であると結論した。

タイ国におけるサトウキビ機械収穫コスト削減のためのトラック割り当て計画法
――多目的最適化の応用――

クリェンクライ ケオトゥラクンポン・瀧川具弘・小池正之・長谷川英夫・バンショウ バハラヨーディン

キーワード:トラック配分,運搬,整数計画法,多目的最適化,妥協解,サトウキビ,タイ王国

 

 サトウキビ収穫における機械力のほ場への配分は,サトウキビ生産に関連する3つのグループ,サトウキビ栽培者,トラック所有者,製糖工場の利益配分にも影響する。利益配分においては,これら三者の得失は合致しない。このため,多目的最適化(MOO)を用いてグループ間の妥協解を決定する方法を検討した。まず,東北タイにおいて行った調査結果に基づいて,サトウキビ収穫・運搬シミュレータを用いて作成し,これを利用してシミュレーションに必要な入力を求めた。多目的最適化によって得られた妥協解は,単一の目的関数を最適化した解にくらべ,関係するグループ間の合意が得やすいものとなり,より適用性が高いものとなった。さらに,計算結果の分散分析を行って,有意にコストに影響している因子が,製糖工場までの距離,ほ場サイズ,両者の相互作用であることと結論できた。本研究により,サトウキビ収穫・運搬作業でのコスト削減,効率化の可能性が示せた。

都市ごみと家畜ふんの中温乾式メタン混合発酵

肖 冬生・松田従三・劉 宝鋼・近江谷和彦

キーワード:乾式メタン発酵,豚ふん,都市ごみ,有機物分解率,限界負荷

 

 都市ごみを主体として,これに家畜ふん(豚ふん)を混合させた中温乾式メタン発酵の基礎発酵特性を明らかにすることを目的として投入負荷を変動させて発酵実験を行い,投入負荷量とバイオガス発生量の関係および投入限界負荷量を求めた。ガス収率は0.3mL/g-VSaddedであり,投入限界負荷と有機物分解率はそれぞれ6g-VS/kg汚泥・day, 39%の結果を得た。ガス発生量(y)と有機物負荷(x)の関係はy=0.3xであった。中温乾式メタン発酵は都市ごみと家畜ふんの資源化処理のための有効な一手段となることを確認した。

技術論文

機械式けん引制御システム搭載の植物工場用トレーラ車両の開発

ジョエル マツサレム アルカラス・山下 淳・佐藤員暢

キーワード:トラクタとトレーラの連結(TTC),けん引システム,グリーンハウス,操舵,ヨーレート,ジャックナイフ現象

 

 グリーンハウスにおいて,トラクタ・トレーラからなる連結車両(TTC)の運転操作を容易にするため,機械式けん引制御システム搭載のトレーラ車両を開発した。このTTCは,旋回角が小さく,狭い通路で運転するとき,旋回半径を減じること,直進後退時に発生するジャックナイフ現象やジグザグ走行を防止することを目的にして考案されたものである。コンクリート路面上でTTCの旋回半径及びヨーレートを測定した結果,旋回半径は従来の一点ヒッチ式に比して約16%,内輪差は約20%と小さくなること,直進後進時には従来型はジグザグ走行し,無操舵の場合にはジャックナイフ現象が現れるが,TTCはトラクタとトレーラが一体構造になるため,ヨーレートは0.025〜0.05deg/sと小さいことが判明した。

画像処理によるエダマメの選別方法に関する研究(第1報)
――主要傷害の分類と選別基準の策定――

片平光彦・田村 晃・張 樹槐・大泉隆弘・後藤恒義

キーワード:エダマメ,選別機,傷害,機械的損傷,選別項目,選別基準

 

 本報は,画像処理を活用したエダマメ選別機を開発するにあたり,選別が必要な傷害の分類と消費者の意識調査を行い,選別機に適用する選別項目と基準について検討したものである。適期に収穫したエダマメは,出荷規格で規格外に分類される莢が36〜45%,そのうち機械的損傷が6〜15%含まれた。発生する機械的損傷は,T〜X型に類型化した。選別する傷害は,生産地での選別状況から形状,子実熟度,病虫害,機械的損傷の各項目に分類した。これらの選別項目のうち,変色部を有する病虫害と機械的損傷T型,U型,X型については,傷害部分と莢全体の面積比率が10%未満をA品,10〜15%をB品,15%以上を規格外品の基準で分類した。

種堆肥の混合が家畜ふん堆肥化の初期過程に及ぼす影響
――温度上昇に関わる微生物活性と材料pHの検討――

宮竹史仁・岩渕和則・阿部佳之・本田善文

キーワード:堆肥化,種堆肥混合,比増殖速度,熱発生速度,pH, 初期微生物数

 

 種堆肥混合が家畜ふん堆肥化の初期過程に及ぼす影響を検討した。この結果,初期材料のpHと微生物数が種堆肥混合により影響されることが明らかになった。低pH材料への種堆肥混合は,初期材料pHを上昇させることで初期過程の温度上昇の遅延を防ぎ,堆肥化反応を促進させた。種堆肥の混合は初期微生物数を増加させ,広範囲の温度域で高い比増殖速度を示した。これは同時に熱発生速度の上昇に寄与し,約50℃で見られる温度上昇の停滞を解消した。但し,これらの初期微生物数の増加による効果は初期反応全体を促進させるほどではないが,微生物活性を増強させスムーズな温度上昇をもたらす可能性が期待される。

耕うんロボットの適応性と信頼性の向上(第1報)
――無人作業の信頼性向上と安全性確保――

松尾陽介・行本 修・野口 伸・濱田安之

キーワード:無人作業,信頼性,安全性,作業ソフト,自己診断,異常時対応,対話,耕うんロボット

 

 航法システムXNAVを用いて無人作業を行う耕うんロボットについて,無人作業の信頼性向上と安全性確保を目的に,作業ソフトに自己診断や異常時対応を行う機能を組み込んだ。自己診断は,無人作業前の初期設定が行われた後に,航法情報の正常な取得やロボット各部の適正な設定・動作などをロボット自身がチェックする機能である。異常時対応は,無人作業中に,航法情報の取得や走行・作業の状態などをチェックする機能である。いずれの機能においても,何らかの異常があった場合は,正常な状態への修正や復帰処理がオペレータとロボットの対話に基づいて進められる。これらの機能の動作は,異常や不適な状況を作っての試験により確認した。

バイオガス・軽油二燃料機関の排出ガス特性

塚本隆行・Nizar Jaber・若林宗平・野口 伸

キーワード:バイオガス,デュアルフューエル,排出ガス特性,カーボンニュートラル

 

 近年,地球温暖化対応策として再生可能なエネルギーであるバイオマスの利用が注目されている。なかでも,有機性廃棄物の嫌気発酵によって生成されるバイオガスは,高カロリーの可燃性ガスであり様々な用途への使用方法が研究されている。そこで,ディーゼル機関に供給し,バイオガス・軽油二燃料運転の環境負荷低減効果について評価することを目的として,排出ガス特性の調査を行った。
 ISO計測標準8178−4に則して負荷条件を平均化した排出ガス特性を検討した結果,バイオガス・軽油二燃料機関は,CO, HC排出量の増加,NOX排出量の削減が認められた。カーボンニュートラルを考慮し,バイオガスの燃焼によって生じたCO2を排出量として計上しないとき,二燃料運転では軽油運転と比較して最大65%のCO2を削減できることが明らかになった。

メタノリシス反応と熱分解を併用した軽油代替燃料製造技術の開発(第1報)
――反応管形状が反応速度に及ぼす影響――

飯嶋 渡・小林有一・谷脇 憲

キーワード:バイオマス液体燃料,軽油代替燃料,バイオディーゼル燃料,超臨界メタノール,反応管形状,反応速度

 

 本研究では加メタノール分解反応(メタノリシス反応)と熱分解を併用した軽油代替燃料製造技術を新たに開発することを目的とした。小型流通式反応装置を用いて油脂のメタノリシス反応の反応速度を指標として反応管形状の評価を行った。内径6mm, 長さ500mmの直管型反応管では原料である油脂とメタノールが完全に混合しないため両者の混合相が小さく,反応率は最大で14%と低い値であった。反応管を内径1.78mm, 長さ8,000mmのコイル状に変更した結果,反応率が60%程度まで増加した。反応管径が小さいことに加え,コイル状としたことにより内部の混合・拡散作用の促進が影響していると考えられた。

属性データタイプ定義による精密圃場作業情報共有システム

吉田智一・高橋英博

キーワード:精密農業,精密農法,圃場作業,データ管理,ソフトウェア,データタイプ

 

 精密農業を志向した先行研究により,単一圃場内の土壌状態や作物生育量,作業量といった情報が,その位置情報とともに地点の属性データとして得られるようになった。本研究では,これらの研究成果である精密農業用機材から得られる各種の情報を統一的に取り扱うことを可能とする情報管理手法を考案し,それを実装した圃場作業情報管理ソフト「PFUManager」を開発した。考案した手法は「属性データタイプ定義」と呼び,取り扱う情報の名称や単位などのデータタイプを定義するメタ情報で構成される。これにより,単一の圃場作業情報管理ソフトで,各種の精密農業用機材から得られる情報を管理できるようになった。

飼料イネ籾の消化性を向上させる効率的調製技術(第2報)
――効率的籾殻剥離・籾破砕装置の開発――

重田一人・喜田環樹・松尾守展

キーワード:籾,消化性,破砕,籾殻剥離,せん断力

 

 イネ発酵粗飼料の乳肉牛への給与においては,籾が消化されにくい籾殻で覆われているため,未消化のまま排出される籾の多いことが問題となっている。そこで,物理的に籾から籾殻を剥離または籾ごと破砕する装置を開発した。籾殻を効率的に剥離するには,籾にせん断力を作用させるのが有効であるため,互いに逆方向に回転する2本のローラで材料を挟み込みながら籾殻を剥離・破砕する機構とし,ローラ表面にはV字型の溝を設けた。ローラ間周速度比10%,ローラ周速度0.2m/sの条件で,籾を供試した場合の籾殻剥離・破砕率は80%に達し,所要動力は0.3〜0.4kWと比較的小さく,処理能力は1.1t/hであった。