JP2007282589A - 栽培ベッド水平循環システム - Google Patents

Abstract

【課題】ポットを配置した栽培ベッドの水平循環システムにおいて、水平循環システムの一側面から、ポットに裁植された植物の前周囲を認識、管理することができる装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ポット２７を配置した栽培ベッドの水平循環システムにおいて、水平循環システムの一側部の栽培ベッドが傾斜機構を備え、栽培ベッドの傾斜角度を垂直に対し−９０°〜９０°の範囲で任意に調整することができることを特徴とする栽培ベッド水平循環システムであり、前記栽培ベッド傾斜機構が、回転用モータ４５、ウォームギア４６、ウォームホイール４７、又は回転用モータ、チェーン、スプロケットを備え、更に前記栽培ベッド傾斜機構が角度調節機構を備え、所要の設定角度において傾斜角度を固定することができ、又前記ポットが栽培ベッドに固定されることが好ましい。
【選択図】図５

Description

本発明は、ポットを配置した栽培ベッドの水平循環システムにおいて、栽培ベッド傾斜機構を備えたことを特徴とする栽培ベッド水平循環システムに関する。

温室等の植物栽培建屋内において、高密度、高能率な栽培体系とするために、移動式栽培装置が提案されている(例えば特許文献１を参照。)。しかしこれらの移動式栽培装置においては、栽培管理が通路側からのみ行われるため、果菜類などの栽培管理や収穫において、葉が果房の前に生い茂ったり、未熟果実が収穫果実の前に生い茂ったりしている場合に、目的果実の認識及び作業が困難であった。

栽培ベッドの下側から作業を行う方法として、果実の認識や摘み取りを容易にすることを目的として、イチゴロボット収穫機構が開発されている（例えば特許文献２、３を参照。）。また果実の着果姿勢を変える方法として受光体勢の改善を目的にした果実受け治具が提案されている（例えば特許文献４、５を参照。）。

さらに、作物を傾斜させる方法として、栽培ベッドを長手方向に傾斜させ、培養液の供給を容易にする方法がある（例えば特許文献６を参照。）。また、葉菜類において収穫時に作物を傾斜させ株元で切断し、自重により落下させる方式が提案されている（例えば特許文献７を参照。）。

しかし栽培ベッドの下側から収穫作業等を行う場合に、果房が短い場合には栽培ベッドの下側からは果実を認識できず、作業のための十分なスペースが確保できないという問題があった。また、果実受け治具で着果状態を変化させるものについて、栽培ベッドの下側からのアプローチは不可能であった。さらに作物を傾斜させる装置は、常時傾斜して栽培する方式、もしくは葉菜類を切断して収穫する際に傾斜させる方式で、各種作業の必要なときに傾斜させ、その後元に状態に戻すことはできなかった。

特開平８−１７２９１７号公報 特開２００１−１４５４１１号公報 特開２００１−１４５４１２号公報 特開平１１−２２０９４２号公報 特開２００１−２３８５４０号公報 特開２００１−６９８６５号公報 特開平７−６７４８４号公報

本発明は上記問題を解決し、ポットを配置した栽培ベッドの水平循環システムにおいて、水平循環システムの一側面から、ポットに裁植された植物の全周囲を認識、管理することができる装置を提供することを課題とする。

＜１＞ 本発明は、ポットを配置した栽培ベッドの水平循環システムにおいて、水平循環システムの一側部の栽培ベッドが傾斜機構を備え、栽培ベッドの傾斜角度を垂直に対し−９０°〜９０°の範囲で任意に調整することができることを特徴とする栽培ベッド水平循環システムである。
＜２＞ 前記栽培ベッド傾斜機構が、回転用モータ、ウォームギア、ウォームホイール、又は回転用モータ、チェーン、スプロケットを備えることが好ましい。
＜３＞ 更に前記栽培ベッド傾斜機構が角度調節機構を備え、所要の設定角度において傾斜角度を固定することができ、又前記ポットが栽培ベッドに固定されることが好ましい。

本発明の栽培ベッド水平循環システムにより、水平循環システムの一側面から、ポットに裁植された植物の全周囲を認識、管理することができ、栽培管理を容易、且つ省力的に行うことができる。

本発明は、栽培ベッド水平循環システムにおいて、手前側横移送部に栽培ベッド傾斜機構を備えたことを特徴とする栽培ベッド水平循環システムである。以下本発明について、図に基づき説明する。

＜栽培ベッド循環システム＞
図１は本発明の栽培ベッド水平循環システムの全体概念図である。以下において、図１の上部を奥又は奥側、下部を手前又は手前側、右部を右又は右側、左部を左又は左側という。図１において、１１は栽培ベッドを、１３ａは左水平移送部を、１３ｂは右水平移送部を、１５ａは奥横移送部を、１５ｂは手前横移送部を、１７は通路をそれぞれ示す。

図１の栽培ベッド水平循環システムにおいて、栽培ベッド１１は、手前横移送部１５ｂにおいて左から右へ、右水平移送部１３ｂにおいて手前から奥へ、奥横移送部１５ａにおいて右から左へ、左水平移送部１３ａにおいて奥から手前へと、反時計周りに循環するが、循環方向は反時計周りに限定されるものではない。栽培ベッド水平循環システム手前の通路１７以外には通路を設けない事で、栽培ベッドの高密度な配置が可能となる。

図２は栽培ベッド１１の詳細説明図である。図２において、２１は栽培ベッド基板を、２３はポット架台を、２４はローラを、２５はキャスターを、２７はポットを、２８は水平移送用レールを、２９はポット固定装置をそれぞれ示す。

ポット２７は、ポット架台２３に積載されて、ポット架台２３にポット固定装置２９により固定され、栽培ベッド基板２１が傾斜しても、該ポットが転倒、動揺することはない。ポット固定装置は、ポットがポット架台に固定されるものであれば、いかなる装置も用いることができるが、装置が簡易且つ効果的な点で結合フックがより好ましい。

栽培ベッド基板２１下面に設備されたローラ及びキャスターが、水平移送部に設備された左右の水平移送用レール２８上に直載される。２個一対のキャスター２５で水平移送用レール２８を挟持する形であるため、水平移送用レール２８の間隔に変動があっても、栽培ベッドは脱輪することなく、水平移送用レール上を滑らかに移動する。又横移送部においては、前記ローラ及びキャスターが、横移送部に配置された左右の横移送用レール２８上に固定される。

本発明の栽培ベッドの循環システムにおける一の実施形態を以下に示す。
図３は引き込み機構の機構説明図である。引き込み機構は右水平移送部の手前側に設備され、左シリンダ３１ａ、中央シリンダ３１ｂ、右シリンダ３１ｃの３本のシリンダ、引き込みモータ３３、引き込みバー３５、引き込みフック３７により構成される。

栽培ベッドが手前横移送部１５ｂ右部の方向に移動し、右端部に到達すると、中央シリンダ３１ｂに設備された引き込み用モータ３３が作動して、中央シリンダ３１ｂが手前に押し出される。中央シリンダが手前に押し出され、栽培ベッドを通過すると、該中央シリンダ３１ｂと連結している引き込みバー３５に蝶番で結合された引き込みフックが立ち上がる。中央シリンダ３１ｂが奥側に引き戻されることにより、引き込みフックが栽培ベッドを引き掛けて、栽培ベッドを横移送部から水平移送部へ引き込み、それにともない右水平移送部の各栽培ベッドを、各々一段奥方向へ移動させる。

前記引き込み用モータ３３の作動により、水平移送部上の栽培ベッドが順次奥へ押し出され、最奥の栽培ベッドが右水平移送部１３ｂから奥横移送部１５ａに押し出される。奥横移送部１５ａに押し出された栽培ベッドは、奥横移送部の横移送部レールに乗り移る。奥横移送部は、走行用モータ、駆動シャフト、戸車からなる横移送部走行機構を備え、栽培ベッドを搭載した横移送部レールが左右へ移動する。

左水平移送部の奥側には右水平移動部の手前側と同様の、引き込みバー、引き込み用モータ、引き込みフックが設備され、奥横移送部の左部の栽培ベッドを左水平移送部に引き込む。そして最手前の栽培ベッドが手前横移送部に押し出される。上記により栽培ベッド水平循環システムが１回転したときは、一の栽培ベッドが手前横移送部左部に存在することになる。

本発明の栽培ベッドの循環システムにおける他の実施形態である押し込み機構を以下に示す。押し込み機構は、左右及び中央の３本のシリンダ、押し込み、及び押し込みバーで構成され、手前横移送部に搭載される。栽培ベッドが手前横移送部に搭載された状態で、手前横移送部右端に達した後、押し込みモータの作動により中央シリンダが奥方向に押し出され、中央シリンダに連結した押し込みバーが前進する。左右シリンダは押し込みバーが円滑に前進するための補助支えの役目をする。押し込みバーが前進することにより横移送部レール上の栽培ベッドが前方に押し出され、水平移送部の右部の水平移送用レールに乗り移る。

奥横移送部にも手前横移送部と同様の押し込み機構が搭載され、奥横移送部に搭載された栽培ベッドを左水平移送部に押し込む。そして最手前の栽培ベッドが手前横移送部に押し出される。上記により栽培ベッド水平循環システムが１回転したときは、引き込み機構によると同様に、一の栽培ベッドが手前横移送部左部に存在することになる。

＜栽培ベッド傾斜機構＞
本発明の栽培ベッド水平循環システムは、手前側横移送部１５ｂに、栽培ベッド傾斜機構が設備されることを特徴とする。以下本発明の栽培ベッド傾斜機構について説明する。
図４は本発明の栽培ベッド傾斜機構の、一の実施態様（以下傾斜機構Ａ方式ということがある。）の機構説明図である。図４において、２１は栽培ベッド基板、２５はキャスター、４１は横移送部レール、４３は回転用フック、４５は回転用モータ、４６はウォームギア、４７はウォームホイール、４９は回転軸ａをそれぞれ示す。

前記により横移送部レール４１に移乗した栽培ベッドの基板２１が、回転用フック４３と結合する。「コ」の字状になっている回転フックの、上下２枚の板の間に基板２１が挿入され、固定される。回転用フック４３に備えられた回転軸ａ４９のウォームホイール４７が、回転用モータ４５の動力によりウォームギア４６を介して作動し、栽培ベッド基板は手前側又は奥側に、傾斜角度としては−９０°〜９０°の範囲で傾斜する。

図５は、回転フックが手前に９０°（垂直に対し−９０°）傾斜したときの横移送部の右側面図である。回転フックが傾斜することにより、ポット２７は水平方向に傾き、作物の奥側にある葉が上面に、あるいは果房が鉛直下向き方向に垂れ下がる。このため、葉や果房に対する観察及び各種の処理が容易に行われる。

前記傾斜状態のままで、手前横移送部に搭載された栽培ベッドは横移送部走行機構により左右に移動する。必要な作業等が終了した栽培ベッドは、回転フックを回転させることにより初期状態に戻される。そして、右横移送部手前側に搭載された前記引き込み機構の動作により、栽培ベッドの基板が引き込みフックに引っかけられ右水平移送部に乗り移る。

本発明の栽培ベッド傾斜機構における他の実施形態を以下に示す。
図６は本発明の栽培ベッド傾斜機構の、他の実施態様（以下傾斜機構Ｂ方式ということがある。）の機構説明図である。図６において、２１は栽培ベッド基板、６０は回転台、６１は回転軸ｂ、６２は連結用治具、６３は回転用モータ、６４はチェーン、６５はスプロケットをそれぞれ示す。

傾斜機構Ｂ方式は、傾斜機構Ａ方式の回転フックに代えて、回転台６０を用いた。回転台６０に栽培ベッド基板が移乗して連結用治具６２により固定される。回転台６０には回転軸ｂ６１が設備され、回転軸ｂ６１に備えられたスプロケット６５が、回転用モータ６３の動力によりチェーン６４を介して作動し、栽培ベッド基板は傾斜機構Ａ方式と同様に、手前側又は奥側に、傾斜角度は垂直に対し−９０°〜９０°の範囲で傾斜する。

＜角度調節機構＞
前記回転フック、及び回転台には、該回転フック、及び回転台が所要の設定角度に固定することができる角度調節機構を備える。該角度調節機構の一の実施態様は、回転用モータに内蔵したＩＣが、ソフトウェア的に該モータの回転時間を制御することにより、回転フック等を任意の角度で停止させる。

前記角度調節機構の他の実施態様を図７に示す。図７は傾斜機構Ａ方式における回転用フックの回転軸に角度調節機構が設けられたところを示すが、傾斜機構Ｂ方式においても同様に用いられる。。図７おいて、７１は回転軸、７３は固定盤、７５は角度調節盤、７７は角度調節ストッパー、７９は位置決めボルトをそれぞれ示す。

前記固定盤７３はキーとキー溝を介して回転軸７１に固定的に接合され、角度調節盤７５はベアリングを介して回転軸７１に接合され、回転軸に対してフリーに回動可能である。固定盤７３と角度調節盤７５には複数個の位置決めボルト７９が空けられており、固定盤と角度調節盤とを位置決めボルトで固定することにより、角度調節盤と角度調節ストッパーの角度を決定する。ウォームギア４６の作動により回転軸７１が回転することにより、固定盤が回転する。固定盤の回転により位置決めボルトで固定されている角度調節盤も同時に回転し、角度調節盤が角度調節ストッパー７７に接することにより動力を受け止め、回転軸７１の回転が停止する。

前記傾斜状態で、栽培ベッドが左右に移動することが可能なため、作業者または各種機器は、栽培ベッドを手前横移送部において、任意の傾斜角度で、ポットの植え替え、下葉取り、摘果、収穫などの作業を行うことができる。また、作業者や各種機器は、図５に示すように果実の下側、果実の裏側、果実の正面のどの方向からも観察およびアプローチが可能となるため、各種作業（下葉取り、収穫、摘果など）が行い易くなるなど、省力的な作業が実現する。

以下本発明について、実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
＜実施例１＞
栽培ベッド水平循環システムとして引き込み方式を、栽培ベッド傾斜機構として傾斜機構Ａ方式を用いた。栽培ベッドは長さ２２０ｃｍ、幅３３ｃｍで、ポット架台はＣ型鋼で、栽培ベッド基板はアルミ製を用い、該栽培ベッドに直径１６ｃｍサイズのポットを１３個配置した。水平移送部に搭載した引き込み機構の引き込み用モータには、電磁ブレーキ付きモータ（オリエンタルモータ製、5IK60G0-SWM、200V、60W）を用い、防水のためカバーケースを取り付けた。横移送部の走行モータにはインバータモータ（オリエンタルモータ製、BHF62SMT-30、200V、200W）を用い、チェーンを介し車輪を回転させ、横移送部を左右に移動する。

前記栽培ベッド水平循環システムは、奥行きが５ｍ、幅が５ｍである。また、水平移送部は奥行き４ｍ、幅５ｍで、手前横移送部および奥側横移送部はともに奥行き０．５ｍ、幅５ｍである。左右それぞれの水平移送部には、１２本の栽培ベッドが３３０ｍｍの間隔で配置された。栽培ベッド水平循環システムの手前側以外には通路を設けなかった。

供試作物としてイチゴを用いた。イチゴは、果房が出蕾して生育が進むと若い果房が古い果房の外側に位置して、収穫適期の果実を覆い隠し、適熟果実を認識し難い作物の一つである。

本実施例では、２４ベッド×１３ポット＝３１２ポットが、左右の水平移送部の地積２０ｍ^２に配置されたが、本栽培ベッド水平循環システムでは、水平移送部を長く拡張すれば大規模なガラスハウスに配置可能である。本実施例のポットサイズにおいて、水平移送部を基に栽植本数を計算すると、３１２ポットが地積２０ｍ^２に配置されたことから、１５６００本／１０ａであり、従来の栽植本数７０００本／１０ａに比べ２倍以上の利用効果があった。

又本実施例では、栽培ベッド間に通路がなく、作業者の位置に栽培ベッドが移動してくるので、作業者は通路を歩き回り、方向を変えて、又は屈伸して果房内の果実を探したりする必要がなく、固定的な位置において、各種の方向から観察及び作業ができた。具体的に通路を歩く必要のある作業（定植、栽培管理、収穫）における省力効果について調査した。結果を表１に示す。なお表１における慣行栽培のデータは農業経営統計調査報告平成１５年産野菜・果樹品目別統計を利用した。

表１の結果から、通路を歩く必要のある作業（定植、栽培管理、収穫）において、慣行作業の１５〜２５％が削減された。また薬液散布作業においては、横移送部周辺に固定式の薬液散布装置を設置することで、慣行作業に対し株当り５０％が削減された。
なお単位面積当りの総労働時間は、１０ａ当り３２６０〜３４５８ 時間と慣行作業より増加するが、栽植本数が慣行の２倍であることから、株当りの作業時間は、慣行の株当り０．２７１時間であるのに対し、栽培ベッド水平循環システムでは株当り０．２３０〜０．２４４時間と大きく減少した。

更に、作業スペースのみに冷暖房設備を備えることにより、快適な環境下での作業を可能とした。

前記の通り、栽培ベッド傾斜機構として傾斜機構Ａ方式を用いたが、傾斜機構は的確に作動し、栽培ベッドは垂直に対し−９０°〜９０°間で傾斜し、作物（イチゴ）が傾斜することにより、果実とポットの間に空間ができることから、作業者および各種機器は果実の下側、果実の裏側、果実の正面のどの方向からもアプローチ可能となった。

作物を傾斜させることにより、果実認識の向上効果について調査した。作物を傾斜させない場合と、作物を手前に９０°（垂直に対し−９０°）傾斜させた場合における、作物に接触せずに目視のみにより認識できた果実の状態を以下の区分により調査した。結果を表２に示す。
前記区分は、Ａ：他の果実から分離して果実全体が露出している、Ｂ：果実全体が露出し背後に他の果実が存在する、Ｃ：果実の５０％以上１００％未満が露出している、Ｄ：果実の５０％未満が露出している、とした。

表２から、作物を傾斜させない場合は、未熟果が収穫果実の前に重なり、収穫果全体が見える割合は半分程度であったのに対し、作物を傾斜させた場合は、収穫果全体が見える割合は９０％近くに向上した。したがって、作物を傾斜させることにより、果房が栽培ベッドの底面より下に垂れ下がり、裏側からの観察が可能となり、その認識割合は格段に向上した。

＜実施例２＞
栽培ベッド水平循環システムとして引き込み方式に変えて押し込み方式を、栽培ベッド傾斜機構として傾斜機構Ａ方式に変えて傾斜機構Ｂ方式を用いた以外は実施例１と同様に実施例２を行った。

傾斜機構Ｂ方式では、回転台に角度調節ストッパーと１０個のネジ穴が空けられた角度調節盤があり、設定角度に固定された角度調節盤を角度調節ストッパーが受け止める事で傾斜角度を任意の角度に調節することが可能であった。

前記傾斜機構は的確に作動し、栽培ベッドは、垂直に対し−９０°〜９０°の間で傾斜し、実施例１と同様に作物が傾斜することにより、果実とポットの間に空間ができることから、作業者および各種機器は果実の下側、果実の裏側、果実の正面のどの方向からもアプローチ可能となった。

本発明の栽培ベッド水平循環システムにより、温室等において高密度の栽培が可能で、且つ水平循環システムの一側面から、植物の全周囲の認識、管理を容易に行うことができる。

栽培ベッド水平循環システムの全体概念図である。 栽培ベッドの詳細説明図である。 引き込み機構の機構説明図である。 傾斜機構Ａ方式の機構説明図である。 栽培ベッドが９０°傾斜したときの横移送部の右側面図である。 傾斜機構Ｂ方式の機構説明図である。 角度調節機構の機構説明図である。

符号の説明

１１ 栽培ベッド
１３ａ 左水平移送部
１３ｂ 右水平移送部
１５ａ 奥横移送部
１５ｂ 手前横移送部
１７ 通路
２１ 栽培ベッド基板
２３ ポット架台
２４ ローラ
２５ キャスター
２７ ポット
２８ 水平移送用レール
２９ ポット固定装置
３１ａ 左シリンダ
３１ｂ 中央シリンダ
３１ｃ 右シリンダ
３３ 引き込みモータ
３５ 引き込みバー
３７ 引き込みフック
４１ 横移送部レール
４３ 回転用フック
４５ 回転用モータ
４６ ウォームギア
４７ ウォームホイール
４９ 回転軸ａ
６０ 回転台
６１ 回転軸ｂ
６２ 連結用治具
６３ 回転用モータ
６４ チェーン
６５ スプロケット
７１ 回転軸
７３ 固定盤
７５ 角度調節盤
７７ 角度調節ストッパー
７９ 位置決めボルト

Claims (5)

1. ポットを配置した栽培ベッドの水平循環システムにおいて、水平循環システムの一側部の栽培ベッドが傾斜機構を備え、栽培ベッドの傾斜角度を垂直に対し−９０°〜９０°の範囲で任意に調整することができることを特徴とする栽培ベッド水平循環システム。
2. 前記栽培ベッド傾斜機構が、回転用モータ、ウォームギア、ウォームホイールを備えた請求項１に記載の栽培ベッド水平循環システム。
3. 前記栽培ベッド傾斜機構が、回転用モータ、チェーン、スプロケットを備えた請求項１に記載の栽培ベッド水平循環システム。
4. 前記栽培ベッド傾斜機構が角度調節機構を備え、所要の設定角度において傾斜角度を固定することができる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の栽培ベッド水平循環システム。
5. 前記ポットが栽培ベッドに固定される請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の栽培ベッド水平循環システム。