JP6498869B2 - 植物栽培装置及びそれを備えた植物工場設備 - Google Patents

Description

本発明は、植物栽培装置及びそれを備えた植物工場設備に関し、より詳しくは、野菜などを栽培する植物工場に用いられる植物栽培装置及びそれを備えた植物工場設備に関する。

従来、植物工場に用いられる植物栽培装置として、特許文献１及び特許文献２のような植物栽培装置が知られている。

特開２０１１−１４２９０２号公報（特許文献１）には、定植・育成用移動路の始端から定植用浮遊体の一グループを所定の時間おきに順次連続状態に供給して、定植・育成用移動路の終端に向かって玉突き移動する工程を含む水耕栽培装置が開示される。

特開２０１２−０２４０７６号公報（特許文献２）には、播種ユニットを供給エリアから収穫エリアまで案内する案内手段と、案内手段で支持した播種ユニットを一定方向に回動させる回転駆動手段と、播種ユニットを漸次外周方向に送り出す送り出し機構とを備える水耕栽培装置が開示される。この送り出し機構は、供給エリアから収穫エリアまでを連続した渦巻状の搬送レールで構成される。

特開２０１１−１４２９０２号公報 特開２０１２−０２４０７６号公報

特許文献１の水耕栽培装置は、播種から収穫までの工程を定植パネルの玉突きにより移動させるものであるが、定植パネル相互の間隔は、定植・育成用移動路の終端付近に存在する生育作物の大きさに合わせて、一定に保たれている。このため、定植・育成用移動路の始端付近にある播種段階では、定植パネル上の栽培物（育苗株）相互の間隔が大きくなり、その結果、装置全体に無駄なスペースが生じるという問題があった。

また、特許文献２の水耕栽培装置では、各栽培物の間隔を確保するために、栽培物の成長に合わせて、渦巻状の搬送レーンにおける間隔を暫次大きくする必要がある。このため、特許文献２の水耕栽培装置は、装置全体が必要以上に大きくなるという問題があった。

本発明の目的は、植物の成長に応じて植物の間隔を適切に確保することができる植物栽培装置及び植物工場設備を提供することである。

本発明の一実施形態による植物栽培装置は、複数の細長い栽培セルと、案内手段とを備える。栽培セル各々は、植物を植えるための植部を有する。案内手段は、複数の栽培セルを互いに接触させながら搬送し、かつ、栽培セルの長手方向が搬送方向に対して直交する方向から搬送方向へ向くように栽培セルの方向を転換する。

本発明によれば、植物の成長に応じて植物の間隔が適切に確保される。

本発明の実施形態による植物工場設備を示す平面図である。 図１に示される植物工場設備に用いられる１つの植物栽培装置を示す平面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の他の実施形態による植物栽培装置を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態による植物栽培装置を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態による植物工場設備を示す平面図である。 図６に示される植物工場設備に用いられる１つの植物栽培装置を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態による植物栽培装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による栽培セルを示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態による栽培セルを示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態による栽培セルを示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態による栽培セルを示す平面図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化又は模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

図１を参照して、本発明の実施形態による植物工場設備１０１は、並行して配置される複数（図１では４つ）の栽培レーンＬ１〜Ｌ４を備える。栽培レーンＬ１〜Ｌ４の各々に対応して１つの植物栽培装置１１が設けられる。各植物栽培装置１１は、複数の栽培セル３と、案内レール４１及び４２と、樋２とを備える。

栽培セル３は、播種側Ｓから順次投入され、図１中のＸ方向に搬送され、収穫側Ｈで回収される。より具体的には、１つの栽培セル３が新たに投入されると、既に投入されている複数の栽培セル３が押され、Ｘ方向に移動する。

複数の植物栽培装置１１は、播種側Ｓと収穫側Ｈとが交互になるように配置される。したがって、複数の植物栽培装置１１のうち奇数番目の植物栽培装置１１における搬送方向は、偶数番目の植物栽培装置１１における搬送方向と反対である。より具体的には、栽培レーンＬ１及びＬ３では、播種側Ｓが図１上で左に位置し、収穫側Ｈが図１上で右に位置する。搬送方向は図１上で左から右である。栽培レーンＬ２及びＬ４では、播種側Ｓが図１上で右に位置し、収穫側Ｈが図１上で左に位置する。搬送方向は図１上で右から左である。

各栽培セル３は、図２に示されるように、台座部３１と、植部３２とを有する。各栽培セル３は、細長い形状を有する。より具体的には、台座部３１は、概略楕円形又は長円形であり、長径（以下、「長さ」とも言う。）と、短径（以下、「幅」とも言う。）とを有する。植部３２は、植物を植えるための部分である。植部３２は、栽培セル３（台座部３１）の中心よりも長手方向に偏って設けられる。各栽培セル３は、案内レール４１に当接する側壁３１１を有する。

案内レール４１は、栽培セル３の搬送方向（Ｘ方向）に向かって左に配置される。案内レール４２は、栽培セル３の搬送方向に向かって右に配置される。すなわち、案内レール４１及び４２は、互いに対向し、搬送方向に延びる。案内レール４１及び４２は、播種側Ｓから収穫側Ｈに至るまで、複数の栽培セル３を互いに接触させながら搬送し、かつ、栽培セル３の長手方向が搬送方向に対して直交する方向（Ｙ方向）から搬送方向へ向くように栽培セル３の方向を転換する。

案内レール４１は、レール部４１ａと、レール部４１ｂと、レール部４１ｃとを有する。案内レール４２は、レール部４２ａと、レール部４２ｂと、レール部４２ｃとを有する。レール部４１ａ、４２ａは、播種側Ｓに設けられ、搬送方向に真っすぐに延びる。レール部４１ａ、４２ａが設けられている領域において、栽培セル３は、長手方向がＹ方向に向いた状態で搬送される。レール部４１ｂ、４２bは、レール部４１ａ、４２ａとレール部４１ｃ、４２cとの間に設けられ、搬送方向よりも栽培セル３寄りに斜行する。すなわち、レール部４１ｂとレール部４２bとの間の幅は、搬送方向に向かうに従って徐々に狭くなる。レール部４１b、４２bが設けられている領域において、栽培セル３は、長手方向がＹ方向からＸ方向に徐々に変更されながら搬送される。レール部４１ｃ、４２cは、収穫側Ｈに設けられ、搬送方向に真っすぐに延びる。レール部４１ｃ、４２cが設けられている領域において、栽培セル３は、長手方向が略Ｘ方向に向いた状態で搬送される。

樋２は、複数の栽培セル３の植部３２の下であって、植物栽培装置１１の床Ｆに設けられる。樋２は、播種側Ｓから収穫側Ｈまで、搬送方向に真っすぐに延びる。樋２は、案内レール４１と案内レール４２との間の中央に設けられる。したがって、複数の栽培セル３の植部３２は、案内レール４１と案内レール４２との間の中央に、搬送方向に向かって真っすぐに並ぶ。

植部３２は、図３に示されるように、貫通孔３２１と、円筒部３２２とを含む。貫通孔３２１は、栽培セル３（台座部３１）に形成される。円筒部３２２は、栽培セル３（台座部３１）から下方へ突出するように設けられ、貫通孔３２１と連通する。円筒部３２２は、下方に向かうに連れて細くなる概略逆円錐台をなす。培地３２３は、貫通孔３２１を通って円筒部３２２内に挿入される。培地３２３は、ウレタン、ロックウールなどの高い保水性を有する素材からなる。植物Ｖは、培地３２３によって支持される。樋２内には、植物Ｖを生育するための養液Ｌが供給される。円筒部３２２は、樋２内に挿入され、養液Ｌに浸される。

栽培セル３はさらに、２つの突出部３３を有する。突出部３３は、植部３２の両側に、栽培セル３（台座部３１）から下方へ突出するように設けられる。栽培セル３（台座部３１）は、発泡スチロールなどからなり、養液Ｌの比重よりも小さい比重を有する。栽培セル３の円筒部３２２は養液Ｌに浸され、かつ、突出部３３が設けられているため、栽培セル３は床Ｆから少し浮き上がり、床Ｆ上で滑らかに移動することができる。ただし、植物Ｖが成長して重くなっても、浮力により栽培セル３と床Ｆとの間の摩擦抵抗がさほど大きくならなければ、突出部３３は設けられなくてもよい。

植物工場設備１０１又は植物栽培装置１１はさらに、植物に光を照射するための複数の照明器具７を備える。照明器具は、蛍光灯、ＬＥＤ（発光ダイオード）などである。複数の照明器具７は、複数の栽培セル３の上方であって、搬送方向（図２上のＸ方向）に並べて設けられる。各照明器具７は、搬送方向に対して直交する方向（図２上のＹ方向）に延びる。ただし、各照明器具７は、栽培レーンＬ１〜Ｌ４ごとに設けられていてもよく、栽培レーンＬ１〜Ｌ４に渡って設けられていてもよい。また、各照明器具７は、搬送方向に延びるように設けられていてもよい。

次に、植物栽培装置１１の動作を説明する。

栽培セル３が播種側Ｓに投入され、植物の種が栽培セル３の培地３２３内に播かれる。１つの栽培セル３が新たに投入されると、既に投入されている複数の栽培セル３が押され、図２上のＸ方向に移動する。栽培セル３がレール部４１ｂ及び４２ｂの間に入ると、栽培セル３の側壁３１１がレール部４１ｂに当接し、搬送方向と反対方向の摩擦力を受ける。栽培セル３における植部３２の円筒部３２２は樋２によって規制されているため、栽培セル３は円筒部３２２を軸にして図２上で反時計回りに回転する。このように、栽培セル３が搬送されるに従って、栽培セル３の長手方向がＹ方向からＸ方向へ向くように栽培セル３の方向が転換される。そのため、栽培セル３における植部３２相互の間隔が徐々に広がる。その結果、植物Ｖが成長するに従って、植物Ｖの間隔が徐々に広がる。

以上により、植物栽培装置１１は、植物Ｖの成長に応じて植物Ｖの間隔を適切に確保することができる。より具体的には、植物Ｖが未成長で小さい間は植物Ｖの間隔は狭いが、植物Ｖが成長して大きくなると植物Ｖの間隔は広くなる。したがって、植物Ｖは、播種直後から収穫直前まで、成長に必要かつ十分な空間と光を常に確保することができる。

また、栽培セル３の植部３２は、栽培セル３の中心よりも長手方向に偏って設けられるため、植部３２から遠い方の側壁３１１は案内レール４１に当接されるが、植部３２から近い方の側壁は案内レール４２に当接されない。したがって、樋２及びその真上に位置する植物Ｖが案内レール４１及び４２の中央に真っすぐに配置される。そのため、互いに隣接する栽培レーンＬ１〜Ｌ４における植部３２の間隔は一定になる。その結果、照明器具７は、光を全ての植物Ｖに均一に照射することができる。

また、幅（レール部４１ａとレール部４２ａとの間隔）の広い播種側Ｓと幅（レール部４１ｃとレール部４２ｃとの間隔）の狭い収穫側Ｈとが交互になるように植物栽培装置１１が配置されるため、植物工場設備１０１に必要な面積が最小限に抑えられる。その結果、単位面積当たりの収穫量が増加する。

［その他の実施形態］
図４に示されるように、本発明の他の実施形態による植物栽培装置１２は、上記実施形態における案内レール４１，４２の代わりに、搬送方向よりも栽培セル３寄りに斜行する案内レール５１，５２を備える。本例のように、案内レールの全部が斜行していてもよい。

また、図５に示されるように、本発明のさらに他の実施形態による植物栽培装置１３は、上記実施形態における案内レール４１，４２の代わりに、案内レール６１，６２を備える。案内レール６１は、レール部６１ａと、レール部６１ｂとを有する。レール部６１ａは、播種側Ｓに設けられ、搬送方向よりも栽培セル３寄りに斜行する。レール部６１ｂは、収穫側Ｈに設けられ、搬送方向に真っすぐに延びる。案内レール６２は、播種側Ｓから収穫側Ｈまで、搬送方向に真っすぐに延びる。

また、図６に示されるように、本発明のさらに他の実施形態による植物工場設備１０２は、各々が扇形をなす複数の植物栽培装置１４を備え、全体として概略円形をなす。図７に示されるように、各植物栽培装置１４の播種側Ｓは、植物工場設備１０２の中心部１０２ａに配置される。各植物栽培装置１４の収穫側Ｈは、植物工場設備１０２の外周部１０２ｂに配置される。各植物栽培装置１４の搬送方向は、中心部１０２ａから外周部１０２ｂに向かう。各植物栽培装置１４は、１本の案内レール４１を備える。案内レール４１は、搬送方向に真っすぐに延びるレール部４１ａと、搬送方向よりも栽培セル３寄りに斜行するレール部４１ｂと、搬送方向に真っすぐに延びるレール部４１ｃとを有する。

植物工場設備１０２は、図６に示されるように、中心部１０２ａと外周部１０２ｂとの間に通路Ｐを備える。作業者は通路Ｐを通って中心部１０２ａと外周部１０２ｂとの間を移動することができる。

植物工場設備１０２は、通路Ｐの中心部１０２ａ側に設けられたレール１０２ｃと、通路Ｐの外周部１０２ｂ側に設けられたレール１０２ｄとを備える。レール１０２ｃ及び１０２ｄは、メンテナンス時に各植物栽培装置１４を移動させることができる。

また、図８に示されるように、案内レール４１及び４２は、栽培セル３の上面を覆うように設けられるフランジ４１１及び４２１をそれぞれ有していてもよい。フランジ４１１及び４２１は、栽培セル３が樋２から離脱して案内レール４１及び４２から外に出るのを防止する。同様に、他の案内レール５１、５２及び６１、６２もフランジを有していてもよい。

上記実施形態では、樋２は搬送方向に真っすぐに延びている。しかしながら、樋２は湾曲又は蛇行していてもよい。

また、上記実施形態では、栽培セル３の台座部３１は概略楕円形又は長円形である。しかしながら、栽培セル３の台座部３１は、これに限定されることなく、細長い形状を有していればよい。すなわち、長さがこれに直交する幅よりも長ければよい。例えば、図９に示されるように、台座部３１の両端のうち、案内レール４２に当接しない方の端は矩形でもよい。また、図１０に示されるように、台座部３１が細長い概略六角形でもよい。また、図１１に示されるように、台座部３１が細長い概略台形でもよい。さらに、図１２に示されるように、台座部３１が細長い概略平行四辺形でもよい。

また、上記実施形態では、栽培セル３は円筒部３２２を有する。しかしながら、栽培セル３は、円筒部３２２を有せず、貫通孔３２１だけを有していてもよい。この場合、樋の幅を栽培セル３の長径よりも大きくし、栽培セル３全体を樋内の養液上に浮遊させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、栽培セル３の両側に案内レール４１，４２、５１，５２又は６１，６２が設けられる。しかしながら、栽培セル３が当接しない方の案内レール４２，５２，６２は設けられなくてもよい。また、互いに隣接する２本の案内レール４２は、両側の栽培レーンによって共有される１本の案内レールに置き換えられてもよい。

また、上記実施形態による植物栽培装置は水耕栽培装置である。しかしながら、植物栽培装置は土耕栽培装置でもよい。土耕栽培装置は上記樋を備えない。また、上記培地の代わりに、土壌が用いられる。

さらに、上記実施形態は、一段式の植物工場設備に限定されることなく、多段式の植物工場設備でもよい。

以上、本発明についての実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。

本発明は、野菜などを栽培する植物栽培装置及びそれを備えた植物工場設備として産業上の利用が可能である。

２：樋
３：栽培セル
１１，１２，１３，１４：植物栽培装置
３１：台座部
３２：植部
４１，４２，５１，５２，６１，６２：案内レール
３１１：側壁
３２１：貫通孔
３２２：円筒部
１０１，１０２：植物工場設備
４１１，４２１：フランジ

Claims (6)

1. 各々が植物を植えるための植部を有する複数の細長い栽培セルと、
   前記複数の栽培セルが搬送される搬送方向に沿って設けられ、前記搬送方向の播種側から収穫側に向かって前記栽培セルの植部寄りに斜行する部分を含む第１案内レールと、
   前記栽培セルが前記植部を軸にして回転するように規制する手段と、
   を備え、
   前記複数の栽培セルを互いに接触させながら搬送する際に、前記第１案内レールの前記斜行する部分に前記栽培セルの側壁が当接することで、前記栽培セルの方向を、前記栽培セルの長手方向が搬送方向に対して直交する方向から搬送方向へ向くように転換する植物栽培装置であって、
   前記栽培セルが前記植部を軸にして回転するように規制する手段として、前記複数の栽培セルの植部の下に設けられる樋を備え、
   前記植部は、
   前記栽培セルに形成される貫通孔と、
   前記栽培セルに下方へ突出するように設けられ、前記貫通孔と連通する円筒部とを含み、前記円筒部は前記樋内に挿入される、植物栽培装置。
2. 請求項１記載の植物栽培装置であって、
   前記栽培セルの植部は、前記栽培セルの中心よりも長手方向に偏って設けられる、植物栽培装置。
3. 請求項１又は２に記載の植物栽培装置であって、
   前記第１案内レールに対向する第２案内レールを含み、
   前記第１及び第２案内レールの各々は、前記栽培セルの上面を覆うように設けられるフランジを有する、植物栽培装置。
4. 請求項１又は２に記載の植物栽培装置であって、
   前記第１案内レールに対向する第２案内レールを含み、
   前記第１案内レールと第２案内レールの間の幅は、搬送方向の播種側から収穫側に向かうに従って狭くなる、植物栽培装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物栽培装置が複数平行に配置され、
   前記複数の植物栽培装置のうち奇数番目の植物栽培装置における搬送方向は偶数番目の植物栽培装置における搬送方向と反対である、植物工場設備。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物栽培装置が複数平行に配置され、
   前記植物栽培装置の各々における植部と当該植物栽培装置に隣接する他の植物栽培装置における植部との間隔は一定である、植物工場設備。

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