JP2006204212A - 造粒方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 播種深さが安定的に確保できる水稲直播の散播に使用できるような、複数の粒状物を含む球状粒を簡易に連続的に造粒する方法及び装置の提供。
【解決手段】 上下に対向した周速度の異なる下側平ベルトコンベヤ１と上側平ベルトコンベヤ２の間に、棒状に成形した粘土状担持体５と所定量の粒状物６を間欠的に供給して粒状物を圧入させたひも状の担持体７を成形し、該粒状物を圧入させたひも状の担持体７を、上下に対向した周速度の異なる半円形状の溝が縦方向に連続して形成された下側溝ベルトコンベヤ３と該下側溝ベルトコンベヤ３と同様に半円形状の溝が縦方向に連続して形成された上側溝ベルトコンベヤ４の間に供給し、上側・下側溝ベルトコンベヤ４，３の互いの溝の凸部で粒状物を圧入させたひも状の担持体７を切断すると同時に、該切断された担持体７を上側・下側溝ベルトコンベヤ４，３の凹部間で転動させて球状に成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、農業分野において高能率で安定的な水稲直播を行うために複数の種子を株状に播種できるような、複数の粒状物を含む一定の大きさの球状粒を連続的に造粒する方法及び装置に関するものである。

湛水直播栽培の播種作業では、湛水土壌中に直播機を用いた条播、打ち込み式播種機を用いた土中点播が一般的であり、湛水土壌中に直播機を用いた条播では、各条毎に代かき土壌に溝を作り、溝の中に過酸化カルシウム製剤をコーティングした種子を自然落下させて覆土板で覆土する方法がとられている。打ち込み式土中点播は、高速回転する鋸刃にコーティング種子を一定量ずつ供給し、種子に適度な速度を与えて代かき土壌に打ち込み、一定の播種深さを得ようとする方式である。一方、高能率な播種方法としては、背負い式動力散粒機、ラジコンヘリコプタ、広幅散布機等を用いて、比較的広い範囲にコーティング種子をばらまき、数ｍの高さからの種子の位置エネルギーを利用して代かき土壌中に埋没させる散播がある。散播の播種作業能率は、背負い式動力散粒機で１００ａ／ｈ、ラジコンヘリコプタで２００ａ／ｈ、広幅散布機で９０ａ／ｈと、条播・点播用播種機の３０〜５０ａ／ｈ（８条用）と比較すると何れも高能率である。

しかしながら、散播は自然落下によって種子を代かき土壌中に埋没させる方法であるため、代かき土壌の硬軟が不均一であることや、部分的に湛水している場合も多いため、種子が土壌表面に露出したり播種深さが浅くなりやすく、鳥害や、登熟途中に倒伏しやすい欠点がある。さらに、栽培様式としても、移植した稲と同様に株状に生育する点播や、筋状に稲体が配置される条播に比べて、散播の耐倒伏性は低く、市場性の高いコシヒカリなど稈長の長い品種には適さず、散播は究極の低コスト・省力直播技術でありながら普及面積は伸びていない。

散播での種子の埋没深（播種深さ）を確保するためには１種子自体の質量を重くすることが有効であり、さらに複数の種子を同一の場所に点播できれば倒伏しやすい散播の欠点が解消する。この命題に対しては、複数の種子を含み、通常の種子の数倍の重さとなる複粒化種子を用いることで対応できる。複粒化種子の造粒技術の研究では、ひも状に成型した粘土（粘土ひも）の回りに種子を付着させて、これを半円形状の溝を連続して多数形成した２枚の溝板の間に挟み、一方の溝板を左右往復運動させて種籾を粘土ひもに圧入しながら丸めて球状粒を造粒する方法が考案され、装置の開発が行われている（特許文献１参照）。

特許第３２４６４８０号公報

しかし、前記先行技術においては、ポンプを必要とする粘土ひも成形射出装置、振動する布ベルトを用いた粘土ひもへの種籾付着装置、木製の溝板等から成る造粒装置は、複雑で大型化（全長５ｍ）するとともに、粘土ひもの成形射出速度が安定せず、造粒された複粒化種子も均一な球形とは言い難く、普及のためには、より単純な方法で球形に近い造粒ができる連続造粒法の考案が必要であった。

この発明は、前述したような当該技術分野の有していた課題を解決して、且つ従来技術の欠点を克服した新規な造粒方法及び装置を提供しようとするものである。

上記の目的を達成するためにこの発明は、複数の粒状物を含む一定の大きさの球状の粒を連続的に造粒する方法において、上下に対向した周速度の異なる下側平ベルトコンベヤと上側平ベルトコンベヤの間に、棒状に成形した粘土状担持体（バインダ）と所定量の粒状物を間欠的に供給し、粒状物を圧入させたひも状の担持体を成形し、該粒状物を圧入させたひも状の担持体を、上下に対向した周速度の異なる半円形状の溝が縦方向に連続して形成された下側溝ベルトコンベヤと、該下側溝ベルトコンベヤと同様に半円形状の溝が縦方向に連続して形成された上側溝ベルトコンベヤの間に供給し、上側・下側溝ベルトコンベヤの互いの溝の凸部で粒状物を圧入させたひも状の担持体を切断すると同時に、上側・下側溝ベルトコンベヤの凹部間で転動させて球状に成形する造粒方法、及びこの方法を実施するための装置である。

この方法では、棒状に成形した粘土状の担持体を上側平ベルトコンベヤと下側平ベルトコンベヤの間に供給するため、あらかじめシート状に成形した粘土状の担持体を部分的に逆回転動作をするロータリカッタで順次棒状に切断成形し、下側平ベルトコンベヤの移動方向と直交する向きに下側平ベルトコンベヤ上に間欠的に供給する。

シート状に成形した粘土状の担持体は、粘土に付着しない多孔質状のセパレータをシート状の担持体の間に介在させることでロール状にでき、一度に大量の造粒が可能となる。ロール状にした粘土状の担持体は、ビニール袋等で梱包することで長期間保存が可能である。

また、湛水直播栽培では一般には発芽促進のために過酸化カルシウム製剤をコーティングした種子を用いる。本発明でも発芽促進のために、過酸化カルシウム製剤をコーティングした種子を用いて造粒することができるが、本発明では粘土状担持体にあらかじめ過酸化カルシウム製剤や殺菌剤等の他の薬剤を混入させておくことも可能である。

本発明による造粒方法及び装置によれば、周速度の異なる上・下平ベルトコンベヤと上・下溝ベルトコンベヤを組み合わせ、その間に担持体と種籾を供給する比較的簡易な機構で、連続的に複粒化種子を造粒することができる。また、単粒種子に比べて自重の重い複粒化種子を散播に用いれば、従来の散播の欠点であった浅播きが解消され、鳥害や倒伏が軽減する。さらに、この方法では播種深さの安定化が達成されるとともに、同一の場所に複数の種子が播種されるため、散播でありながら作物の生育に適した点播となり、収量の安定化に寄与する。本発明の造粒方法及び装置では、小型で扱いも簡易であり、稲作農家が所有している動力散粒機を用いた散播に利用すると、低コストで安定的な直播技術を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明による造粒装置の概略斜視図、図２は、下側平ベルトコンベヤと上側平ベルトコンベヤの間で粒状物を圧入させたひも状のバインダ（担持体）が成形される状態の端面図、図３は、粒状物を圧入させたひも状のバインダが下側溝ベルトコンベヤと上側溝ベルトコンベヤの間で切断され転動して球状に造粒される状態の端面図、図４は、シート状に成形した粘土状バインダの切断機構を示す側面図、図５は、本発明による複粒化種子と従来の単粒種子を散播した場合の出芽深さの分布を示すグラフである。

図１ないし図４において、符号１は、前後一対のプーリ間にゴム製の平ベルトを無端状に巻回し、所定速度で水平前方向に回動する下側平ベルトコンベヤである。２は、下側平ベルトコンベヤ１の前部上面上に対向して配設され、前後一対のプーリ間にゴム製の平ベルトを無端状に巻回し、下側平ベルトコンベヤ１と同じ幅で長さが短く、下側平ベルトコンベヤ１と対向面が同方向に、かつ早い周速度で水平方向に回動するように構成された上側平ベルトコンベヤである。

３は、後端部が下側平ベルトコンベヤ１の先端部の下側に所定の間隙を有して前後に重複するようにして配設され、前後一対のプーリ間に、表面側にゴム製で縦方向に凸部３ａ、凹部３ｂを有する半円形状の溝を連続して形成した溝ベルトを無端状に巻回し、下側平ベルトコンベヤ１と同じ速度で水平前方向に回動する下側溝ベルトコンベヤである。４は、下側溝ベルトコンベヤ３の前部上面上に対向して配設され、前後一対のプーリ間に下側溝ベルトコンベヤ３と同様にゴム製の縦方向に凸部４ａ、凹部４ｂを有する半円形状の溝を連続して形成した溝ベルトを無端状に巻回し、下側溝ベルトコンベヤ３と同じ幅で長さが短く、下側溝ベルトコンベヤ３と対向面が同方向に、かつ早い周速度で水平方向に回動するように構成された上側溝ベルトコンベヤである。そして、下側溝ベルトコンベヤ３と上側溝ベルトコンベヤ４は、それぞれの凸部３ａと凸部４ａの先端がわずかに重なり合って対接するように配設され、下側溝ベルトコンベヤ３により搬送されてくる後述する粒状物が圧入されたひも状バインダ７を凸部３ａ，４ａにより切断し、切断された粒状物が圧入されたひも状バインダ７を凹部３ｂ，４ｂ間で転動させて球状に成形する。

５は、後述する切断装置により長い角柱状（ひも状）に切断されて、下側平ベルトコンベヤ１上にその移動方向と直交するようにしてほぼ所定間隔で供給される粘土からなるバインダ（担持体）である。６は、種籾（粒状物）であり、後述する種籾ホッパ１０からほぼ所定量ずつひも状バインダ５の前側の下側平ベルトコンベヤ１上に供給される。７は、下側平ベルトコンベヤ１及び上側平ベルトコンベヤ２により成形された粒状物が圧入されたひも状バインダである。８は、下側溝ベルトコンベヤ３及び上側溝ベルトコンベヤ４により球状に造粒されたペレット（複粒化種子）である。

９は、後述するセパレータ１２を粘土シートの境界に介装して、ロール状に巻回された粘土シート（バインダ）である。１０は、種籾（粒状物）を収容し、ほぼ所定量ずつひも状バインダ５の前側の下側平ベルトコンベヤ１上に排出する種籾ホッパである。１１は、回転しながら後述する定量供給ローラ１３ａ，１３ｂにより所定量ずつ送り出される粘土シート９を長い角柱状（ひも状）に切断し、所定間隔逆回転して下側平ベルトコンベヤ１上に供給するロータリカッタである。１２は、多孔質シートからなるセパレータで、粘土シートをロール状に巻回するとき境界部分に介装してくっつきを防止すると共に、巻き戻しを容易に行わせ、ロール状に巻き取って回収される。

１３ａ，１３ｂは、ロール状粘土シート９の繰り出し先端部を上下から挟持して、間欠的に定量ずつ繰り出してロータリカッタ１１に供給する定量供給ローラである。１４は、定量供給ローラ１３ａ，１３ｂにより繰り出された粘土シート９をロータリカッタ１１により切断するときの受け部材となる切断受けブロックで、セパレータ１２を巻き取る際のガイドを兼ねるものである。１５は、ロータリカッタ１１により切断された粘土シート９がひも状バインダ５となってロータリカッタ１１によって移動するとき、ロータリカッタ１１が回転を一時停止して所定角度逆回転してロータリカッタ１１と供回りしようとするひも状バインダ５と当接させ、下側平ベルトコンベヤ１上に落下させる多孔質性の粘土スクレーパである。

前記下側平ベルトコンベヤ１、上側平ベルトコンベヤ２、下側溝ベルトコンベヤ３、上側溝ベルトコンベヤ４は、ゴム製に限らず他のベルト部材にしても良い。また、担持体であるバインダ５は陶芸用の粘土が使用できるが、粘土と同様の性質を有する他の担持体であっても良い。下側溝ベルトコンベヤ３と上側溝ベルトコンベヤ４には、造粒しようとするペレット（複粒化種子）８の直径と同寸法の半円形状の連続した溝が設けられており、互いの溝の凸部３ａ，４ａの先端で重なり合う部分ができるように対向させて上下に配置することで、上下溝ベルトコンベヤ４，３間に進入する粒状物が圧入されたひも状バインダ７はハサミ切られるように適量に寸断され、上下溝ベルトコンベヤ４，３の凹部３ｂ，４ｂ間を転動しながら球状に造粒される。

以下、粒状物６に種籾、バインダ５に粘土シートを用いた場合を例として、複粒化種子（ペレット）８の造粒方法について説明する。ロール状の粘土シート９は、定量供給ローラ１３ａ，１３ｂによって下方に間欠的に繰り出されると同時に、ロータリカッタ１１により棒状に切断され、棒状のバインダ５として下側平ベルトコンベヤ１上に落下する。この際、ロータリカッタ１１の切断タイミングに連動して、棒状のバインダ５の前方に粒状物ホッパ１０から種籾（粒状物）を適量落下させる。下側平ベルトコンベヤ１と上側平ベルトコンベヤ２の間に進入した棒状のバインダ５は、上側平ベルトコンベヤ２の周速度を下側平ベルトコンベヤ１より速くすることで上・下平ベルトコンベヤ２，１間で転動し、断面円形のひも状になると共に種籾が圧入され、図２に示すように、種籾が圧入されたひも状バインダ７が成形される。この際、ロール状の粘土シート９の含水比は２９％、厚さは５ｍｍ程度が望ましく、下側平ベルトコンベヤ１と上側平ベルトコンベヤ２の間隙は４ｍｍ程度が望ましい。

次に、種籾が圧入されたひも状バインダ７は、下側溝ベルトコンベヤ３と上側溝ベルトコンベヤ４の間に進入し、上・下溝ベルトコンベヤ４，３の互いの溝の凸部３ａ，４ａの先端における重なり合う部分で１粒のペレットに寸断される。寸断されたバインダ７は、上側溝ベルトコンベヤ４の周速度を、下側溝ベルトコンベヤ３より速く設定しておくことで、上・下溝ベルトコンベヤ４，３の凹部３ｂ，４ｂ間を転動し、球状のペレット８が造粒される。複粒化種子に含まれる種籾の粒数は、粒状物（種籾）ホッパ１０からの供給量を調整することで制御できる。

シート状に成形した粘土状バインダ９の切断機構を示す一部断面した側面図である図４において、粘土シート９は、セパレータ１２が剥がされながら定量供給ローラ１３ａ,１３ｂによって間欠的に一定量送られ、切断受けブロック１４より突出した分がロータリーカッタ１１で切断され、棒状のバインダ５が切り出される。このとき、ロータリカッタ１１を単に正回転させただけでは、切り出された棒状のバインダ５が、ロータリーカッタ１１の刃に付着したままスクレーパ１５に挟み込まれてしまう。そのため、ロータリカッタ１１が粘土シート９を切断した位置から１８０度回転した位置で、１０度程度逆回転させてバインダ５をスクレーパ１５に当接させ、下側平ベルトコンベヤ１上に落下させる。

このように、周速度の異なる対面する上・下平ベルトコンベヤ１，２と、上・下溝ベルトコンベヤ３，４を組み合わせ、上・下平ベルトコンベヤ１，２の間に、棒状に成形されたバインダ５と種籾６を供給する単純な機構で、連続的に複粒化種子８を造粒できる。下側平ベルトコンベヤ１の長さが６０ｃｍ程度、下側溝ベルトコンベヤ３の長さが５０ｃｍ程度で、下側溝ベルトコンベヤ３及び上側溝ベルトコンベヤ４の溝列が２０本の本発明による小型の造粒装置の造粒能率を試算してみる。下側平ベルトコンベヤ１及び上側平ベルトコンベヤ２の周速度を各々２４ｍｍ／Ｓ、１４５ｍｍ／Ｓ、下側溝ベルトコンベヤ３及び上側溝ベルトコンベヤ４の周速度を各々２４ｍｍ／Ｓ、１４５ｍｍ／Ｓとした場合、造粒精度を確保するためには種籾及びバインダの供給速度は０．５回／Ｓ程度が適当であり、この時の理論的な造粒能率は３６０００粒／ｈとなる。水稲直播での複粒化種子の播種量を２００００粒／１０ａとすると、この程度の小型の装置で１時間当たり１８ａ分の複粒化種子が造粒できることになる。

１．複粒化種子の造粒
種籾を「あきたこまち」、粘土状バインダを陶芸用の「信楽土」として、本発明による造粒装置を用いて造粒した複粒化種子の造粒精度と、特許文献１（特許第３２４６４８０号公報）に記載された方法による造粒装置を用いた場合の造粒精度を表１に示す。

本発明による造粒装置を用いた複粒化種子は、特許文献１による造粒装置を用いた場合に比較して、最大径と最小の差が小さく、より球形に近い造粒が可能であった。これによって、複粒化種子を圃場に播種する際の播種機ホッパ内でのブリッジの解消や、種子の繰り出し精度向上が期待できる。

２．複粒化種子の散播試験
本発明による複粒化種子と、従来の過酸化カルシウム製剤２倍重コーティング単粒種子を１ｍの高さからバットに充填した代かき土壌へ自然落下させ播種深さ（出芽深さ）の分布を測定した。バットに充填した代かき土壌は、水田土壌に適量の水を加えて手作業で細かく均一な粒径に砕きながら代かきを行った後、湛水状態で数時間放置し、土壌表面硬度計（ＤＩＫ−５５８１）での測定値が５０ｍｍとなった時点で試験に供した。

図５は、代かき土壌表面に湛水が無い場合と水深２ｃｍの湛水がある場合の、複粒化種子と単粒種子の出芽深さの分布を示している。ここでの出芽深さは、土壌表面から種子の中心までの距離であり、苗立ち後に土壌を削り取りながら測定した。水深２ｃｍの条件では、従来用いられている単粒種子は６割が土壌表面に露出したが、本発明の複粒化種子では、湛水直播の最適播種深さである１０ｍｍをピークとした分布となった。

本発明による造粒方法及び装置により、農業分野において高能率で安定的な水稲直播を行うために複数の種子を株状に播種できるような、複数の粒状物を含む一定の大きさの球状粒を、簡単な方法及び装置で連続的に安定して造粒することができる。

本発明による造粒装置の概略斜視図である。 下側平ベルトコンベヤと上側平ベルトコンベヤの間で粒状物を圧入させたひも状のバインダが成形される状態の端面図である。 粒状物を圧入させたひも状のバインダが下側溝ベルトコンベヤと上側溝ベルトコンベヤの間で切断され転動して球状に造粒される状態の端面図である。 シート状に成形した粘土状バインダの切断機構を示す側面図である。 本発明による複粒化種子と従来の単粒種子を散播した場合の出芽深さの分布を示すグラフである。

符号の説明

１ 下側平ベルトコンベヤ
２ 上側平ベルトコンベヤ
３ 下側溝ベルトコンベヤ
４ 上側溝ベルトコンベヤ
５ バインダ（担持体）
６ 種籾（粒状物）
７ 種籾が圧入されたひも状バインダ
８ 造粒されたペレット（複粒化種子）
９ ロール状に巻回した粘土シート（バインダ）
１０ 種籾（粒状物）ホッパ
１１ ロータリカッタ
１２ セパレータ
１３ａ，１３ｂ 定量供給ローラ
１４ 切断受けブロック
１５ 多孔質性の粘土スクレーパ

Claims (4)

1. 複数の粒状物を含む一定の大きさの球状の粒を連続的に造粒する方法において、
   上下に対向した周速度の異なる下側平ベルトコンベヤと上側平ベルトコンベヤの間に、棒状に成形した粘土状担持体と所定量の粒状物を間欠的に供給して粒状物を圧入させたひも状の担持体を成形し、該粒状物を圧入させたひも状の担持体を、上下に対向した周速度の異なる半円形状の溝が縦方向に連続して形成された下側溝ベルトコンベヤと、該下側溝ベルトコンベヤと同様に半円形状の溝が縦方向に連続して形成された上側溝ベルトコンベヤの間に供給し、上側・下側溝ベルトコンベヤの互いの溝の凸部で前記粒状物を圧入させたひも状の担持体を切断すると同時に、該切断された担持体を上側・下側溝ベルトコンベヤの凹部間で転動させて球状に成形することを特徴とする造粒方法。
2. シート状に成形した粘土状の担持体を、部分的に逆回転動作するロータリカッタで所定量を順次切断して棒状に成形し、該棒状の担持体を下側平ベルトコンベヤの移動方向と直交する向きに下側平ベルトコンベヤ上に間欠的に供給することを特徴とする請求項１記載の造粒方法。
3. 複数の粒状物を含む一定の大きさの球状の粒を連続的に造粒する装置において、
   上下に対向した周速度の異なる下側平ベルトコンベヤと上側平ベルトコンベヤの間に、棒状に成形した粘土状担持体と所定量の粒状物を間欠的に供給して粒状物を圧入させたひも状の担持体を成形する機構と、半円形状の溝が縦方向に連続して形成された下側溝ベルトコンベヤ及び該下側溝ベルトコンベヤと同様に半円形状の溝が縦方向に連続して形成された上側溝ベルトコンベヤを、互いの溝の凸部の先端が重なり合うように対向させて配置し、上側・下側溝ベルトコンベヤに周速度差を与え、互いの溝の凸部で前記粒状物を圧入させたひも状の担持体を切断すると同時に、該切断された担持体を上側・下側溝ベルトコンベヤの凹部間で転動させて球状に成形する機構とを有することを特徴とする造粒装置。
4. シート状に成形した粘土状の担持体を、部分的に逆回転動作するロータリカッタで所定量を順次切断して棒状に成形し、該棒状の担持体を下側平ベルトコンベヤの移動方向と直交する向きに下側平ベルトコンベヤ上に間欠的に供給することを特徴とする請求項３記載の造粒装置。

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