JP2000106776A - 水耕栽培における自動栽培装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各処理に使用する機械と、該各処理を連結す
る機械を自動化し、播種から梱包までの作業を殆ど人手
を介さずに行えるようにした水耕栽培における自動栽培
装置を提供することにある。 【解決手段】 育苗箱を自動的に一巡させる育苗箱循環
部１は、培地供給部２、培地切断部３、培地の孔に種を
蒔く播種部４、コンベア装置５、６、第１、第２、第３
列の育苗箱列７ａ、７ｂ、７ｃ、および定植により空に
なった育苗箱を培地供給部２に戻すコンベア装置８等か
ら構成されている。栽培バーを自動的に一巡させる栽培
バー循環搬送部は、栽培バーの上に苗を移す定植部と、
栽培バーのスペーシング間隔を作物の成長に合わせて行
うと共に作物を成長させる第１〜４のステージ２１〜２
４と、収穫部３０と、収穫により空になった栽培バーを
定植部に戻すコンベア装置１３等から構成されている。
また、包装装置４０、梱包装置５１を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は水耕栽培における
自動栽培装置に関し、特に、作物の播種、成育、収穫、
包装、梱包までの作業を自動的に行う水耕栽培における
自動栽培装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、野菜等の作物の栽培において、自
然の影響を受けずに安定的に栽培することができること
から、水耕栽培が注目を集めている。

【０００３】従来の水耕栽培においては、例えば培地に
播種する播種処理、蒔かれた種を発芽させある程度の大
きさまで育てる育苗処理、培地上に育った苗を栽培バー
に移す定植処理、作物同士がぶつかって成長を妨げられ
ることがないように、複数の栽培バーの間隔を作物の成
長に合わせて広げるスペーシング処理、作物を栽培バー
から取出しその根を切る等の収穫処理、作物を一個また
は複数個ずつ包装する包装処理、および包装された作物
を梱包する梱包処理等が順次行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
は、人手あるいは機械を用いて、前記した各処理を、他
の処理とは関係なく独立的に行っていた。また、前記処
理を行う機械は、人が操作する必要があった。このた
め、前記各処理を行う時、およびある処理から他の処理
に移る時に、人の介在が必要になり、生産性が小さいと
いう問題があった。また、大規模栽培を行う場合には、
収穫する作物の株数が増加するため、働き手の労働時間
が長時間になるという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、前記した従来装置の問題
点を除去し、各処理に使用する機械と、該各処理を連結
する機械を自動化し、播種から梱包までの作業を殆ど人
手を介さずに行えるようにした水耕栽培における自動栽
培装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、水耕栽培における自動栽培装置におい
て、育苗箱への培地の供給、該培地上への播種、育苗、
該育苗箱から空の栽培バーへの定植、および空になった
育苗箱の前記培地の供給部への返還を順次自動的に行う
育苗箱循環部を具備した点に第１の特徴がある。

【０００７】また、定植された栽培バーの間隔を、該栽
培バー上で成育される作物の大きさに応じて自動的に変
えるスペーシング、該栽培バー上で成長した作物を収穫
する収穫、および該収穫により空になった栽培バーを前
記定植位置への返還を順次自動的に行う栽培バー循環搬
送部を具備した点に第２の特徴がある。

【０００８】さらに、前記育苗箱への培地の供給から収
穫された作物の包装、梱包までの全工程を自動的に行え
るようにした点に第３の特徴がある。

【０００９】本発明の前記第１の特徴によれば、育苗箱
への培地の供給、該培地上への播種、育苗、定植、およ
び空になった育苗箱の返還を人手を介さずに行うことが
でき、生産性を上げることができるようになる。前記第
２の特徴によれば、栽培バーのスペーシング、作物の成
育、収穫、栽培バーの定植位置への返還を人手を介さず
に行うことができ、生産性を上げることができるように
なる。さらに、前記第３の特徴によれば、前記育苗箱へ
の培地の供給から収穫された作物の包装、梱包までの全
工程を自動的に行えるようになり、作物の生産性を大い
に向上させることができるようになる。

【００１０】また、定植装置に苗の大きさを観測する手
段を設け、予め定められた大きさ以上の苗のみを定植す
るようにした点に第４の特徴がある。この特徴によれ
ば、生育の悪い苗や発芽していない苗は定植されること
がなくなり、生産性を向上させることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の全体
構成を示す斜視図である。

【００１２】図において、１は育苗箱循環部であり、該
育苗箱循環部１は、空の育苗箱に培地を供給する培地供
給部２、培地切断部３、培地の孔に種を蒔く播種部４、
該播種された培地が入っている育苗箱を搬送するコンベ
ア装置５、コンベア装置５に連結された左右方向のコン
ベア装置６、第１、第２、第３列の育苗箱列７ａ、７
ｂ、７ｃ、および後述の定植により空になった育苗箱を
培地供給部２に戻すコンベア装置８等から構成されてい
る。なお、前記培地切断部３と播種部４の順番を入替え
て、播種後培地を切断するようにしてもよい。

【００１３】次に、１０は所定の大きさまで育てられた
苗を保持する培地ブロックを、コンベア装置上に載置さ
れた空の栽培バー１１に定植する定植装置である。１２
はコンベア装置であり、前記定植された栽培バー１１を
図の手前の方に搬送する。

【００１４】２０は複数個の栽培バー間にスペーシング
間隔を自動的に作るためのスペーシング装置であり、図
には、４種類のスペーシング間隔を作る、第１、第２、
第３および第４のステージ２１、２２、２３および２４
が示されている。これらのステージはいずれもコンベア
装置から構成されており、該コンベア装置の動作を制御
することにより、それらの上に載せられた栽培バーの間
隔を任意の大きさにすることができる。

【００１５】３０は前記第４のステージ２４で収穫期を
迎えた作物を、前記栽培バーから一個ずつ取出し、根切
りして、収穫搬送コンベア３１に載せる収穫装置であ
る。該収穫装置で空になった栽培バーは、コンベア装置
１３により前記定植装置１０の位置に戻され、一巡す
る。すなわち、前記コンベア装置１２、スペーシング装
置２０、収穫装置３０およびコンベア装置１３は、栽培
バー循環搬送部を構成している。

【００１６】４０は収穫搬送コンベア３１、３２を経て
搬送されてきた作物を自動的に包装する包装装置、５０
は例えばダンボール紙から箱を作り上げる製函装置、５
１は該製函装置５０で作られた箱に、包装された作物を
自動的に詰め込む箱詰め装置、５２は封函装置である。
これらの包装装置４０、包装装置５０、箱詰め装置５１
および封函装置５２は、周知の装置を用いることができ
るので、以下では説明を省略する。

【００１７】次に、本実施形態の育苗箱循環部１の動作
を説明する。空の育苗箱がコンベア装置８、５によって
培地供給部２の底部に送られてくると、複数枚積み重ね
られた培地が該空の育苗箱中に一枚ずつ供給される。次
いで、該育苗箱に入れられた培地は培地切断部３の位置
に送られ、ここで複数個のブロックに切断される。次い
で、該育苗箱は播種部４に送られ、前記培地に開けられ
た孔に種が蒔かれる。続いて、該育苗箱はコンベア装置
５、６により、第１の育苗箱列７ａの最後尾（図では、
手前側）に運ばれる。なお、前記したように、培地切断
部３と播種部４の順番が逆の時には、播種部４で培地に
開けられた孔に種が蒔かれた後に培地切断部３で複数個
のブロックに切断される。

【００１８】次に、該育苗箱は図示されていないコンベ
ア装置により、第１の育苗箱列７ａの奥に向かって搬送
され、一番奥まで進むと第２の育苗箱列７ｂに移され
る。さらに、該第２の育苗箱列７ｂを手前に搬送され、
一番手前に来るとコンベア装置６により第３の育苗箱列
７ｃの一番手前に移される。続いて、第３の育苗箱列７
ｃを奥に向かって搬送され、一番奥に到達すると、コン
ベア装置８に移される。前記播種された育苗箱が定植装
置１０の位置に来る間には所定の日時が経過しているの
で、種は発芽し、適当な大きさまで成育されている。

【００１９】定植装置１０は例えばロボットアームから
構成されており、適当な位置に、例えばＣＣＤカメラが
取り付けられている。定植装置１０は該ＣＣＤカメラに
よって得られたデータを基に苗の葉の大きさを判別し、
一定基準以上の大きさの苗の培地ブロックのみを培地ブ
ロック把持機構で一個ずつ把持した後、これを空の栽培
バー１１に移植する。なお、前記一定基準以下の苗は、
捨てられる。これにより、生育の悪い苗や発芽していな
い苗を定植することがなくなる。

【００２０】該移植が育苗箱中の全部の培地ブロックに
対して行われ、育苗箱が空になると、該育苗箱はコンベ
ア装置８、５により、前記培地供給部２の底部に送られ
る。このようにして、育苗箱は自動的に一巡する。

【００２１】次に、前記栽培バー１１の一構成例を図
２、図３を参照して説明する。栽培バー１１の内部の上
部に設けられたガイド１１ａには出し入れ自在のプレー
ト１１ｂが挿入されており、該プレート１１ｂにほぼ等
間隔に培地挿入孔１１ｃが開けられている。また、該該
プレート１１ｂの端部に、プレート１１ｂを把持するた
めの把持孔１１ｄが形成されている。また、栽培バー１
１の底面には、前記培地挿入孔１１ｃに培地が挿入され
た時に培地を支持する培地支持突起１１ｅが形成されて
いる。

【００２２】前記定植装置１０は育苗箱から培地ブロッ
クを一個づつ把持し、栽培バー１１の前記培地挿入孔１
１ｃに一個づつ移植する。図３は図２のＡ−Ａ´線断面
図を示し、該移植された培地ブロック１５と栽培バー１
１の断面図を示している。図３の１６は該培地ブロック
１５上にある大きさまで成育された作物の苗、例えば野
菜の苗を示している。

【００２３】次に、前記栽培バー循環搬送部の動作を説
明する。定植された栽培バー１１はコンベア装置１２に
より図の一番手前の位置に搬送され、続いて右方向の第
１のステージ２１上に搬送される。該第１のステージ２
１は連結された例えば２基のコンベア装置から構成され
ており、前記一番手前の位置に搬送された栽培バー１１
は一つ目のコンベア装置（以下、第１のコンベア装置と
呼ぶ）により二つ目のコンベア装置（以下、第２のコン
ベア装置と呼ぶ）に移される。前記第１、第２のコンベ
ア装置は間欠的に動作しており、栽培バーは狭い間隔で
該第２のコンベア装置上に載置される。

【００２４】所定個数の栽培バーが該第２のコンベア装
置に載置されると、該第２のコンベア装置は一定期間停
止され、作物はこの第２のコンベア装置上で成育され
る。該作物がある大きさに成育し、作物間の間隔が狭く
なると、第２のコンベア装置上の栽培バーは第３のコン
ベア装置２５を介して順次第２のステージ２２に移送さ
れる。この時、第２のステージ２２の搬送速度を調節す
ることにより、第２のステージ２２に移された栽培バー
１１の間隔を所定の大きさに広げることができる。この
ようにして、第１ステージの栽培バー１１の一部または
全部が第２のステージ２２に移されると、該第２のステ
ージ２２は停止され、その上で作物は成育される。

【００２５】以下、同様に、作物が第２のステージ２２
上で成長し、栽培バー間の間隔が狭くなると、コンベア
装置２６を介して第３のステージ２３上に移される。こ
の時、第３のステージ２３の搬送速度を調節することに
より、第３のステージ２３に移された栽培バー１１の間
隔を所定の幅に広げることができる。このようにして、
第２ステージの栽培バー１１の一部または全部が第３の
ステージ２３に移されると、該第３のステージ２３は所
定期間停止され、その上で作物は成育される。該作物が
成長して、栽培バー間の間隔が狭くなると、栽培バーは
今度はコンベア装置２７を介して第４のステージ２４上
に移される。この時、第４のステージ２４の搬送速度を
調節することにより、第４のステージ２４に移された栽
培バー１１の間隔をさらに広げ、成長した作物がぶつか
って成長を妨げられることがないようにすることができ
る。

【００２６】作物が成長して収穫期に入ると、第４のス
テージ２４のコンベア装置２８が駆動され、その上に載
置されている栽培バーの内の一つ（栽培バー２９）がコ
ンベア装置１３上に搬送される。栽培バー中の作物は、
収穫装置３０によって一個ずつ栽培バーから引出され、
根を根元から切られて収穫搬送コンベア３１上に載せら
れる。

【００２７】図４、図５を参照して、該収穫装置３０の
構成と動作を説明する。コンベア装置１３上に載せられ
た栽培バー２９は所定の位置で栽培バー固定シリンダ６
１に固定される。該栽培バー２９の長手方向の前方に
は、該栽培バー２９中に摺動自在に挿入されたプレート
６２を該栽培バー２９から引抜くプレート引抜き装置
と、作物根切り処理装置が設けられている。

【００２８】該プレート引抜き装置は、垂直方向に延び
るシャフトの下端にプレート６２の端部を把持する把持
部を有する引抜きチャック６３と、該引抜きチャック６
３の上端と接続され、他端が往復動するベルト６４に結
合された水平シャフト６５とから構成されている。該引
抜きチャック６３は、栽培バー２９が栽培バー固定シリ
ンダ６１に固定されると、ベルト６４によって栽培バー
２９の方へ運ばれ、プレート６２の端部を把持する。そ
の後、該引抜きチャック６３は、ベルト６４によって図
の左方向に動かされる。そうすると、プレート６２はそ
の上に成長した野菜を乗せた状態で図示されているよう
に栽培バー２９から引抜かれる。

【００２９】次に、前記作物根切り処理装置は、根切り
された作物を搬送する作物搬送コンベア７１と、前記引
抜かれたプレート６２に保持された根把持コンベア７２
と、該根把持コンベア７２上であって作物の根元に当る
位置に設けられたカッタ刃７３とから構成されている。

【００３０】該作物搬送コンベア７１は、少なく共、前
記プレート６２の幅以上のスペースを置いて、互いに対
向して配置された２本のベルトから構成されている。前
記根把持コンベア７２は、近接して対向しかつ互いに異
なる方向に回動する２本のベルトから構成されており、
該２本のベルトの対向する位置で、作物の根を把持す
る。また、カッタ刃７３は互いに逆方向に回動する２枚
の円板状の刃から構成されており、互いに逆方向に回転
して根を切断する。前記根把持コンベア７２とカッタ刃
７３は二つに分割されており、それぞれはカッタ刃ユニ
ットに一体的に固定されている。そして、それぞれのカ
ッタ刃ユニットに作用する二つのカッタ刃ユニット移動
用シリンダ７４を動作させることにより、前記カッタ刃
ユニットを互いに離れる方向に移動させることができ
る。なお、７５は、前記根把持コンベア７２を駆動する
根把持コンベア駆動モータ、７６はカッタ刃７３を駆動
するカッタ刃モータである。

【００３１】前記作物搬送コンベア７１の前方には、根
切りされた作物を包装装置４０に搬送する左上がりの収
穫搬送コンベア７７が設けられている。該収穫搬送コン
ベア７７は中央にスペースを有する２枚のベルトで構成
されている。該スペースは少なくとも前記栽培バー２９
の短手方向の幅より大きく形成されている。

【００３２】該収穫搬送コンベア７７の長さ方向の中央
部からさらに前記プレート６２の進行方向に、空栽培バ
ー搬送コンベア１２が設けられている。該空栽培バー搬
送コンベア１２にはプレート６２が外された空の栽培バ
ー７８が待機しており、図５に示されているように、前
記引抜きチャック６３は引抜いたプレート６２を空の栽
培バー７８中に案内する。このようにして、プレート６
２が栽培バー７８中に納められると、該栽培バー７８
は、前記定植装置１０の位置に搬送される。また、プレ
ート６２を引抜かれた栽培バー２９は、その後、コンベ
ア装置１３の働きにより図５の左方向に搬送され、離隔
された二つのカッタ刃ユニットの間を通って前記コンベ
ア装置１２の上に担持される。このようにして、栽培バ
ーは栽培バー循環搬送部を、人手を介することなく自動
的に一巡する。

【００３３】なお、前記コンベア装置１３と空栽培バー
搬送コンベア１２とを図６に示されているように分割
し、該コンベア装置１３と空栽培バー搬送コンベア１２
との間を栽培バー移送装置１４で繋ぎ、コンベア装置１
３上で栽培の終わった空の栽培バー７８を該栽培バー移
送装置１４の働きにより空栽培バー搬送コンベア１２上
に移すようにしてもよい。このようにすると、定植作業
と収穫作業とを同時に並行して行うことが可能になり、
装置全体の稼働時間を短縮することができるようにな
る。

【００３４】以上の説明から明らかなように、本発明に
よれば、培地供給から封函処理までの全工程を、完全に
自動化することができるようになる。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、育苗箱循環部の工程、栽培バー循環搬送部の
工程、および包装・梱包部の工程のそれぞれ、ならびに
これらを連結した全部の工程を、人手を介することな
く、行うことができるようになる。このため、水耕栽培
における作物の栽培の生産性を大きく向上させることが
できる。

【００３６】また、定植装置に苗の大きさを観測する手
段を設け、予め定められた大きさ以上の苗のみを定植す
るようにしたので、生育の悪い苗や発芽していない苗は
定植されることがなくなり、生産性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す斜視図である。

【図２】 栽培バーの一例の斜視図である。

【図３】 図２のＡ−Ａ´線断面図である。

【図４】 収穫装置の概要を示す説明図である。

【図５】 収穫装置の動作を示す説明図である。

【図６】 収穫後の空の栽培バーを定植作業用のベルト
コンベアに移す装置の一例の概念図である。

【符号の説明】

１…育苗箱循環部、２…培地供給部、３…培地切断・孔
開け部、４…播種部、５、６、８…コンベア装置、７ａ
〜７ｃ…第１、第２、第３列の育苗箱列、１０…定植装
置、２０…スペーシング装置、２１〜２４…第１〜第４
のステージ、３０…収穫装置、３１、３２…収穫搬送コ
ンベア、４０…包装装置、５０…製函装置、５１…箱詰
め装置、５２…封函装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中原 光久 佐賀県佐賀市高木瀬東一丁目10番１号 九 州電力株式会社内 (72)発明者 井 隆士 福岡県福岡市南区清水四丁目19番18号 九 州電機製造株式会社内 (72)発明者 池田 祥宏 福岡県福岡市南区清水四丁目19番18号 九 州電機製造株式会社内 Ｆターム(参考） 2B314 MA70 NC24 NC32 ND07 ND16 ND40 PB08 PC26 PD01 PD03 PD07 PD10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水耕栽培における自動栽培装置におい
   て、 育苗箱への培地の供給、該培地上への播種、育苗、該育
   苗箱から空の栽培バーへの定植、および空になった育苗
   箱の前記培地の供給部への返還を順次自動的に行う育苗
   箱循環部を具備したことを特徴とする水耕栽培における
   自動栽培装置。
2. 【請求項２】 水耕栽培における自動栽培装置におい
   て、 定植された栽培バーの間隔を、該栽培バー上で成育され
   る作物の大きさに応じて自動的に変えるスペーシング、
   該栽培バー上で成長した作物を収穫する収穫、および該
   収穫により空になった栽培バーを前記定植位置への返還
   を順次自動的に行う栽培バー循環搬送部を具備したこと
   を特徴とする水耕栽培における自動栽培装置。
3. 【請求項３】 水耕栽培における自動栽培装置におい
   て、 育苗箱への培地の供給、該培地上への播種、育苗、該育
   苗箱から空の栽培バーへの定植、および空になった育苗
   箱の前記培地の供給部への返還を順次自動的に行う育苗
   箱循環部と、 前記定植された栽培バーの間隔を、該栽培バー上で成育
   される作物の大きさに応じて自動的に変えるスペーシン
   グ、該栽培バー上で成長した作物を収穫する収穫、およ
   び該収穫により空になった栽培バーを前記定植位置への
   返還を順次自動的に行う栽培バー循環搬送部とを具備し
   たことを特徴とする水耕栽培における自動栽培装置。
4. 【請求項４】 水耕栽培における自動栽培装置におい
   て、 育苗箱への培地の供給、該培地上への播種、育苗、該育
   苗箱から空の栽培バーへの定植、および空になった育苗
   箱の前記培地の供給部への返還を順次自動的に行う育苗
   箱循環部と、 前記定植された栽培バーの間隔を、該栽培バー上で成育
   される作物の大きさに応じて自動的に変えるスペーシン
   グ、該栽培バー上で成長した作物を収穫する収穫、およ
   び該収穫により空になった栽培バーを前記定植位置への
   返還を順次自動的に行う栽培バー循環搬送部と、 前記収穫された作物を自動的に包装、梱包する包装・梱
   包部とを具備したことを特徴とする水耕栽培における自
   動栽培装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の水耕栽培における自動栽
   培装置において、 前記育苗箱への培地の供給から前記収穫された作物の包
   装、梱包までの全工程を自動的に行えるようにしたこと
   を特徴とする水耕栽培における自動栽培装置。
6. 【請求項６】 水耕栽培における自動栽培装置におい
   て、 定植装置に苗の大きさを観測する手段を設け、予め定め
   られた大きさ以上の苗のみを定植するようにしたことを
   特徴とする水耕栽培における自動栽培装置。