コンバインハーベスター
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コンバインハーベスタ（コンバイン、コンバイン収穫機、複式収穫機、英名 combine harvester または単に combine）は、穀物の収穫・脱穀・選別をする農機である。この項目においては、主に普通型コンバインについて解説する。
アブラナ（キャノーラ）、亜麻、大豆、米、カラスムギ、コムギ、ライムギ、トウモロコシなど、植物の種子（穀粒）の刈り入れと脱穀・選別を同時に行うことができる。
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[編集] 歴史
[編集] コンバインの発明と改良
コンバインは米国で発明され、1834年にヒラム・ムーアが特許を取得、また同年に刈取機の特許をキュロス・マコーミックが取得した。
初期のコンバインのうち大きなものの一部は馬やラバに引かせ、動力には牛の力を用いており、後にはトラクターで牽引された。 これらのコンバインは、揺動選別装置により穀粒ともみ殻を振動で分離してから、「こぎ胴」（英名 straw-walker、格子と「こぎ歯」を付けた偏心軸輪を組み合わせたもの）で穀粒から藁を取り外した。
トラクターに引かれていたコンバインは後に進化し、ガスやディーゼルエンジンなどを用いた独立した動力を持つものになった。現在のものは自力で進むことができ、その動力にはディーゼルエンジンを利用する。
コンバインの機構は、「こぎ胴」を主体とする回転脱穀方式と、送風機により穀物を選別する機構（「とうみ」と呼ばれる）の導入により大きく進歩する。1970年代の終わりに登場した風選装置付きコンバインは、藁と穀粒を強力な送風機により分離した（密度の高い穀粒は手前の口で落下し、不完全粒はその次、藁くずは飛ばされ送風機より遠い口から落下する）。
さらに電子技術により脱穀能力を測定する計器が内蔵され、これにより走行速度と他の設定値を操作しやすくなり、より最適な脱穀ができるようになった。
[編集] 日本における普及
日本では、水稲の刈り入れ・脱穀に使う農具および農機から開発されてゆく。
刈り取りには、当初は鎌を使った手刈り、その後は作物を後方に刈り倒してゆく歩行型動力刈取機や、間欠式刈取結束機（刈取・移動、結束を交互に行う機械）などが使われた。
脱穀には、江戸時代に発明された千歯扱きが全国に普及し、また1910(明治43)年には足踏式回転脱穀機が発明されるとそれが普及する。また、選別機には手回し式の唐箕（とうみ、風を送り選別する機械）が開発されて普及してゆく。なお、足踏式回転脱穀機および唐箕の原理は後に開発される動力脱穀機、さらにコンバインへと採り入れられることとなる。
米国やソビエト連邦（当時）などの大規模農場で普及したコンバイン（これら諸国で一般に使われている一体型のコンバインは普通型などと呼ばれる）は、日本では1962(昭和37)年から政府が推進した農業構造改善事業の一環として導入されるが、大型になる普通型コンバインは日本の比較的狭い農地では使いづらく、井関農機が開発した「自脱型コンバイン（フロンティア）」（自動脱穀機に刈取機を組み合わせたコンバイン）の登場により普及してゆく。
自脱型コンバインは、刈り取った穀桿（穀物の茎と茎から上の部分）の、穂先部分だけを脱穀装置にかけて脱穀（穀物の実の部分だけを取り出す）する。普通型コンバインは、刈り取った穀桿のすべてを機械内部で脱穀する。
このため、自脱型コンバインは普通型コンバインに比べて、水稲収穫時には籾の損傷が少なく、穀粒損失も少ないのであるが、麦類収穫ではあまり差がない。自脱型コンバインの別称として、軸流式、穂先供給式、単コンバイン、ジャパニーズ・コンバインなどの呼称がある。[1] >
なお、初期の自脱型コンバインは側面刈りであった。これは刈取機が側面に付いているため、コンバインを使いはじめる前に、コンバインが走行できるだけの幅を手刈りする必要があった。 その後、狭い耕地の多い日本の事情に合わせて前面刈り自脱式コンバインが開発され、圃場の広さや向きにかかわらず刈り取りができるようになると急速に普及し、1990年現在で日本の水稲作付け面積の約 76% で使われている。
また、1970(昭和45)年頃より始まった減反政策により水稲から大豆・小麦・ソバ等への転作が増え、それら多種類に対応可能な汎用型コンバインも開発され、利用されている。
[編集] 構造と工程
[編集] 刈取機
コンバインは、作物にあわせて設計されている着脱可能な刈取機（ヘッド、ヘッダと呼ばれる）を装備している。
標準ヘッド（穀粒プラットフォームあるいはプラットフォーム・ヘッダとも呼ばれる）は、小鎌棒モーア（sickle bar mower）を装備しており、刈られた作物ヘッドに落とすための金属またはプラスチックの歯を備えた回転するリールを特色とする。 その後、クロス・オーガ（cross auger）はスロート（throat）へ作物を引く。 穀粒プラットフォームは、穀粒、マメ科植物および多くの種子作物を含む多くの作物に使用される。
リールが歯を装備していないという点を除いて、小麦ヘッドは類似している。 「ドレーパ（draper）」ヘッドと呼ばれるいくつかの小麦ヘッドは、クロス・オーガの代わりに織物またはゴムのエプロンを使用する。 ドレーパヘッドはスロートに穀粒をまっさかさまに供給して、作物の配向を均一に維持する。それはわずかにより効率的に脱穀することを可能にする。 多くの農場で、プラットフォーム・ヘッダは全費用を縮小するように個別の小麦ヘッダの代わりに、小麦を刈り取るために使用される。
ダミーヘッドは重いゴムベルトへ通常付けられた、スプリング歯のあるピックアップを特色とする。 それらは、既に刈り取られ、干し草の列に置かれた作物に使用される。
穀粒・プラットフォームをトウモロコシに使用することができるが、専門のトウモロコシヘッドが通常代わりに使用される。 トウモロコシヘッドは、軸と葉を穂から遠ざけて裸にするスナップロール（snap rolls）を装備している。その結果穂（と殻）だけがスロートに入る。 シリンダを通り抜けなければならない物質が非常に少ないので、これは効率を劇的に改善する。 トウモロコシヘッドは、各列の間のポイントの存在によって認識することができる。
時々、穀粒プラットフォームのように機能するが、トウモロコシヘッドのような列の間のポイントを持っている、条植え作物ヘッドが見られる。 これらは小さな粒を収穫する時拾い上げられた雑草種子の量を減らすために使用される。
自己に推進されたGleanerのコンバイン（self propelled Gleaner combines）には、米を収穫するのを支援するためにタイヤの代わりに特別の履帯を取り付けることができるかもしれない。
[編集] 傾斜などの場所で水平を保つ（Sidehill levelling）
太平洋側北西部のパルース地域では面白い技術が使用されている。そこでは、コンバインが油圧で斜面にあっても水平を保つシステムで改造されている。 これは、コンバインがその地域の信じられないほどに険しいが肥沃な土壌で収穫することを可能にしている。 山腹は50パーセントの傾斜と同じくらい険しくなり得る。 Gleaner、ケース／インターナショナル・ハーベスタ、ジョン・ディアおよび他のもののすべては、この斜面にあっても水平を保つシステムを備えたコンバインを作っている。地方の機械工場はアフタ・マーケット追加物としてでそれらを作り上げている。 リンクした下記の写真はこの技術を示す。
最初の水平を保つ技術は、1891年にホールト社（カリフォルニアの会社）によって開発された。 何年も後に、現代の水平を保つ技術は1946年にレイモンド（ヘイワイヤ）ハンソンによって発明された水平に敏感な水銀スイッチシステム（level sensitive mercury switch system）の発明および特許とともに出現した。 ハンソンの会社Rahco, Inc.は、まだもっぱらジョン・ディアコンバイン用の水平を保つシステムを生産している。
斜面にあっても水平を保つことはいくつかの長所を持つ。 それらの中の第一は斜面における高められた脱穀効率である。 水平を保つことなしでは、穀粒と殻をセパレータの片側に滑って動き、地面に大量の穀粒を投げ下ろして、分離されるのはなく大きな塊となって機械の中に入る。(この場合は水平になることなく、穀物ともみ殻は機械内のセパレータまで下がって、穀物と籾殻の塊として分別される。そのあとで、地上で大量の穀物を投げおろす。)
機械類を水平に維持することによって、こぎ胴はより効率的に作動することができ、また、この問題はより効率的に脱穀するために除去される。 ケース・インターナショナルは、左右も前後も水平にする（leveled both side-to-side and front-to-back）、そして山腹上でも丘の頂上に上に登っているときでも効率的に脱穀することを可能にするコンバインを生産した。
二番目に、水平に保つことは、コンバインの丘に関する重心を変更し、コンバインがひっくり返らずに、丘の輪郭に沿って収穫することを可能にする。 地域のより険しい斜面では非常に危険である（is very real）。また、コンバインが非常に険しい丘の上に回転することは珍しくない。
現在斜面で水平に保つことは、それらの幅によりより安定している巨大な現代の機械の出現によって衰退の途上にある。 これらの現代のコンバインは、水平に保つことをそれほど重要にしない回転式の穀粒セパレータを使用する。 パルースのほとんどのコンバインは機械を安定させるために各側の二重駆動ホイールを装備している。
[編集] 脱穀速度の維持
コンバイン上で時々使用される別の技術は無段変速機である。 これは、一定のエンジン速度と脱穀速度を維持しつつ、機械の対地速度が変えられることを可能にする。 典型的には、機械がある速度で最良に作動するために調節されているので、脱穀速度を維持することは望ましい。
標準の手動の変速機で始められた自力で推進するコンバインは、回転数（rpm）の入力につき一つの速度を提供した。 欠陥は注目され、1950年代初期のコンバインはジョン・ディアが「可変速度駆動」と呼んだものを装備していた。 これは単にバネと油圧でコントロールされた可変幅コルク栓（variable width shive）だった。 このコルク栓は変速機の入力軸に付けられました。 この駆動系には手動の変速機がまだ使用された。 オペレータはギヤーを（典型的には3速に）選ぶだろう。
可変速度駆動系によって提供される範囲内で機械を速くし、かつ遅くすることを可能にするために、余分なコントロールが、オペレータに供給された。 変速機の入力軸上のコルク栓の幅を減少させることによって、ベルトはグルーブにおいてより高く乗るだろう。 これは、変速機の入力軸上の回転数を遅くし、それにより、そのギヤーのための対地速度を遅くした。 クラッチはオペレータが機械を止め、変速機のギヤーを変えることを可能にするためにまだ提供された。
その後、油圧技術が改善するにつれ、新しいタイプの駆動が発明された。 この駆動は以前のように4速の手動の変速機を保持したが、しかし、この時は、トランスミッションの入力軸を駆動するために油圧ポンプとモータのシステムを使用した。 このシステムは流体静力学の駆動系（Hydrostatic drive system）と呼ばれる。 エンジンは4000ポンド毎平方インチ（psi）以内で高い吐出し量に有能な油圧ポンプを回す。 その後、この圧力は、変速機の入力軸に接続される油圧モータに向けられる。 オペレータには、ポンプによって提供されるエネルギを使用する油圧モータ能力のコントロールを可能にするためのキャブ中のレバーが提供されている。 モータ中の回転斜板の調節によって、そのピストンのストロークは変更される。 回転斜板が中立にセットされる場合、ピストンはそれらの穴で移動せずしたがって、機械が移動しない。また、回転が許可されない。 レバーを移動させることによって、回転斜板はその付属のピストンを前進させて、それにより、それらが穴の内に移動することを可能にし、モータを回転させる。 これは、0の対地速度から変速機のギヤー選択によって許可されたどんな最高速度まで、無限に可変な速度制御を提供する。 それがもはや必要でなくなったので、標準のクラッチはこの駆動系から取り除かれた。
すべての現代のコンバインが流体静力学の駆動を装備しているとは限らない場合ほとんどである。 これらは、今日に最もよく知られている消費者用および商用芝刈機の中で使用される同じシステムのより大きなバージョンである。 実際、芝刈機および他の機械にこれらの駆動系を入れたのはコンバイン駆動系のダウンサイジングであった。
[編集] 脱穀過程
機械とコンピュータ制御の大きな進歩にもかかわらず、コンバインハーベスタの基本構造は発明以降ほとんど変わっていない。
まず、上記の刈取機が作物を刈り取り、それをコンケーブ（受網）に供給する。 これは作物の通路を横切って固定され、円柱の四分の一の形をし、90度の回転を通じて作物を上に案内するラスプバーの列よりなっている。 こぎ胴を回転させることによりコンケーブを通って作物を引き、穂から穀粒を分ける。 穀粒はラスプバーを通ってシーブ（ふるい）に落ち、大きな藁はコンケーブ上に残る。
シーブは通常、上下に2つある。 各々は、穀粒のサイズによってセットされた穴を備えている。 上のチャフシーブの穴は下のシーブの穴より大きくされる。 下のグレンシーブを通って落ちるものはすべて、グレンタンクに輸送される。
シーブは少しの傾斜でマウントされて揺動し、さらに穀粒を分離する。 藁などを取り除くために、ファンによってシーブの正面から風を送る。（A powerful fan blows from the front of the sives to remove chaff (wheat) or haynes (barley).）
重い物質、脱穀されなかった穀物などは、シーブの正面から落ち、再度脱穀のためにコンケーブへ返される。
藁など軽いものは、風で外へ排出される。 長い藁が望まれない場合、裁断機が取り付けられる。
コンケーブのクリアランス、ファン回転速度およびふるいサイズのセットは作物が適切に脱穀され、穀物がゴミを含まず、機械に入る穀粒がすべてグレンタンクに達することを保証するのに重要である。 （例えば、坂の上へ移動する場合に、シーブのより浅い勾配の責任を負うために（to account for）ファン回転速度を減らさなければならないことに注意。）
[編集] 大衆文化の中のコンバイン
- イギリスのScrumpy and WesternのグループであるThe WurzelsはThe Combine Harvesterで1976年にナンバーワンヒットを持っている。それは、彼女の43エーカーの耕作に適している土地上で使用するために彼女に「真新しいコンバインハーベスタ」の鍵を与えることを申し出て、ガールフレンドとの結婚を提案する農民の視点から見て愛の歌の形式をとる。
- Grand Theft Auto：San Andreasはコンバインハーベスタを特色とする（features combine harvesters）。CJは、ある使命を帯びた彼の友達にもたらすために使用しなければならなかった。（因みにコンバインで人を轢くとバラバラになって後方から血飛沫と共に排出されるショッキングなシーンが存在。（日本語版ではカット）
- 映画Son In Lawは、虚構のジョイスティック・コントロールシステムを備えたコンバインを特色とする。実際のコンバインは、ペダルとステアリングホイールを含むコントロールに特徴づけられる。
- Body Harvestはロシア・レベルで、コンバインを特色とする。それは永久にゾンビを殺すただ一つの方法である。ゾンビが彼の散弾銃の弾丸をすべて食べたので、農民は、あなたに彼のコンバインの鍵を与える。
- 映画Twisterは小さな米国の中西部の町を引き裂き、インターナショナル・ハーベスタ（IH）1688コンバインを拾い上げ落とす、典型的な竜巻を描く。ありがたいことに、ジョン・ディア4020トラクタは無事だった。
[編集] 関連項目
[編集] 参考文献
[編集] 注釈
[編集] 外部リンク
- コンバイン（農林水産技術情報協会）
- 大豆のコンバイン収穫マニュアル（農林水産省）
- 収穫用機械（全農）
- 農家が自脱型コンバインを選んだ時（社団法人農林水産技術情報協会）
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