JP2014114163A - 昇降装置と昇降システムとそれを用いた植物栽培システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でありながら、容易に無段階に昇降させることが可能な昇降装置を提供する。
【解決手段】昇降台座４と、取付台座２と、これらの台座にそれぞれ端部が水平動可能に遊着される２対のリンク機構６ａ〜６ｄと、を有し、２対のリンク機構６ａ〜６ｄは、それぞれジョイント１４ａを介して交差するパンタグラフ構造５を形成し、昇降台座４と取付台座２との距離を変更可能に構成され、取付台座２は、表面を螺刻された回動部材１０と、この回動部材１０に螺設されると共に２対のリンク機構６ａ〜６ｄの一の端部に懸架され，回動部材１０の回動を水平動に変換する水平動部材１１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、パンタグラフ構造を備えた昇降装置と、これを複数台配置して連結することで複数の昇降装置を同時に駆動可能な昇降システムと、この昇降システムに照明具を設置してその下方に植物栽培用の棚を設置することで、照明具と植物栽培用の棚との距離を自在に変更可能とする植物栽培システムに関する。

従来、植物工場のような限られた空間での植物の生育において、光合成に必要な光を人工照明により照射する場合、すべての植物個体への均一な光照射と植物生育に最適な量の光照射が実現される必要があった。このうち、均一な光照射のためには、照射対象の植物を覆う程度の面積の光源や反射板などの配置が必要となる。また、光源からの光照射量は光源からの距離の２乗に反比例するため、最適な量の光照射はその距離をより近く保つほど効率的な照射が可能である。
しかし、複数の照明と反射板などにより構成された光源を植物の生育に合わせて高さを調整し、植物に対する最適な量の光照射を可能とする構造は、簡易かつ低コストに実現することが困難であるという課題があった。
また、植物工場などにも留まらず、一般的な工場などでも、精密部品を組み立てたり、食品の詰め合わせ作業を行う場合には、その工程に沿った照明具の高さがあったり、電源を供給するためのタップの位置を電気品の種類によって変えたりするニーズがあるものの簡単に高さを調整できたり、あるいはライン全体やラインの部分毎に同時に高さを調整することは容易ではなく、低コストで実現するということも困難であるという課題があった。
そこで、このような課題を解決する目的で、近年、光源と植物との距離を上下方向に変化させることのできる植物栽培装置や昇降台といった、簡易な構成によって水平棚等の高さを自在に調整する機構が開発されており、それに関して既にいくつかの発明が開示されていたり、植物栽培の用途以外にもリフタの構造としても発明が開示されている。

特許文献１には「家庭用の植物栽培装置」という名称で、植物の栽培ベッドと人工光源との距離を調節することが可能な家庭用の植物栽培装置に関する発明が開示されている。
以下、特許文献１に開示された発明について説明する。特許文献１に開示された発明は、上下複数段にそれぞれ略水平をなして配設保持される栽培ベッドと、各栽培ベッドの上方に設けられ、栽培植物の成長に応じて上下に移動させられる人工光源を有する天井部と、人工光源と連動して上下に移動させられるとともに、栽培ベッドに植え付けられる栽培植物および人工光源に向けて、温度、ＣＯ_２濃度等が調整された空気を噴き出す噴出口を有する給気部と、を備え、各天井部の上方には、天井部を懸吊する駆動部がそれぞれ設けられ、駆動部が、前後に延在して設けられる軸ボルトと、それぞれ回動自在のくの字状に形成され、軸ボルトに平面視菱形状をなすように螺合される左右一対のアームと、アームに接続される吊設部材と、を備えることを特徴とする。
このような特徴を備えた家庭用の植物栽培装置においては、軸ボルトの回転に伴って、アームが左右方向に伸縮することにより、アームに接続される吊設部材を介して、天井部を上下に移動自在するという作用を有する。従って、人工光源と植物との距離を調整可能であることから、植物の成長を促進して効率良く栽培を行うことができる。

次に、特許文献２には「低振動電動リフタ」という名称で、昇降過程での昇降台の揺動及び振動を低減した低振動電動リフタに関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、固定された基台と昇降台との間に一方のアームが駆動アームとされた一対のアームが夫々の中心部を枢着されてＸ状の交叉リンクとして構成され、各アームの夫々の一端が基台と昇降台に枢着されると共に各遊端が基台上と昇降台の内面に転接又は摺動可能にされたシザーズ型リフタにおいて、駆動アームの基台側内面に転接する駆動ローラとリンクアーム等の全荷重を受けて基台上を転動する支持ローラとが一対のナットを固設した水平移動軸の両端側に夫々対をなして回転自在に装着されたアーム倒伏装置と、一対のナットに螺合する夫々の回転ネジ軸が基台面に沿って水平に支持されるベく基台に固定され、更に一台のモータから一対の回転ネジ軸に動力を伝達する伝動機構とネジ軸の駆動装置を備えてなることを特徴とする。
このような特徴を有する低振動電動リフタにおいては、ネジ軸が正逆回転することにより、アーム倒伏装置の水平移動軸が基台に対して水平に同期的往復運動し、これに伴って水平移動軸の両側に枢着された駆動ローラが駆動アームを起立又は倒伏させ、この間支持ローラは交叉リンクと昇降台の全荷重を支承するという作用を有する。従って、回転ネジ軸が基台に平行して水平に軸支されると共にその駆動系も基台に固設されているから剛性を大きくできる上、アーム倒伏装置も基台面に接して回転移動するので昇降動作も安定であって低振動が実現できるという効果を有する。加えて、ネジ軸の延長配設によって直列連結リフタが簡単に構成できる他、伝動駆動機構の組替えによって並列連結と直並列複合リフタを容易に構成することが可能であるから大面積昇降台のリフタ装置として多方向に広く利用できる。

さらに、特許文献３には「複数同調型リフター」という名称で、簡易な構造でコンパクトな設計が可能な複数同調型リフターに関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、パンタグラフを伸縮させることによって昇降台を基台に対して平行に保ったまま昇降させるリフターを複数備え、リフターのそれぞれの昇降台が、高さを揃えるようにして昇降する複数同調型リフターにおいて、基台の上面にそれぞれ設けられた歯車レール部材と、リフターのそれぞれのパンタグラフを並列に連結する連結シャフトと、連結シャフトに設けられ、歯車レール部材のそれぞれと噛み合う歯車部材とを備え、歯車部材のそれぞれが歯車レール部材のそれぞれに噛み合いながら転動することによって、連結シャフトが歯車レール部材に沿って移動し、連結シャフトの移動により、パンタグラフのそれぞれが、高さを揃えるようにして伸縮することを特徴とする。
このような特徴を有する複数同調型リフターにおいては、油圧ジャッキにより、パンタグラフが水平方向及び上下方向に伸縮可能となり、その幅及び高さが変化するという作用を有する。従って、各リフターの昇降台を高さを揃えるようにして昇降させることができる。また、この複数同調型リフターは、従来のリフターに、連結シャフトと、歯車部材と、歯車レール部材とを付加したものであるため、構造が簡単となり、コンパクトな設計とすることができる。

特開２０１０−１５４７９１号公報 特開平７−２５２０９３号公報 特開２００７−２７６９１６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明においては、複数段の天井部と栽培ベッドとの距離は、操作ハンドルを操作することによりそれぞれ独立して変化する。そのため、大量の植物を効率良く生育させることを目的とする植物工場においては、前述の手動操作のみでは作業が煩雑となる。従って、このような植物工場に対しては不適である可能性が高い。

次に、特許文献２に開示された発明においては、直列連結リフタの他、並列連結と直並列複合リフタを容易に構成することが可能であるが、いずれも一平面上のみに拡張して配列されるものである。従って、大規模な植物工場では広大な設置面積が必要となるため、特許文献１に開示された発明と同様に、このような植物工場に対しては不適となる可能性がある。
また、図１０に示される並列連結では、昇降装置の配置が変わるごとにシャフト長さなどの設計が必要となるうえ、１７Ｃに加え１７Ａ、１７Ｂにもウォームギアボックスが必要となる。また、一軸連結のため、いずれかの昇降装置の伝導装置を解除すると、その昇降装置を挟んでモーターより遠方の昇降装置の連動が解除される。従って、任意の昇降装置のみの連動を解除するといった細かな調整をすることができない。

さらに、特許文献３に開示された発明においては、それぞれのパンタグラフは連結シャフトによって並列に連結されているため、特許文献２に開示された発明と同様に、多数の昇降台を垂直方向に配列することが困難となり、大規模な植物工場に対しては不適となる可能性がある。また、パンタグラフを伸縮させる油圧ジャッキは、油圧パワーユニットによってその油圧が調整されるとの記載がなされているが、この油圧ジャッキと油圧パワーユニットの関連性を示す具体的構造が記載されていない。よって、複数の油圧ジャッキを作動させるための効率的な油圧パワーユニットの構成が明確でなく、植物工場に対する適用可能性が不明である。

本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、簡易な構成でありながら、容易に無段階に昇降させることが可能な昇降装置と、この昇降装置を連結して同時に複数台の昇降装置を駆動させたり、所望の昇降装置の連結を解除して同時に駆動可能な昇降装置の選択を可能とする昇降システムと、この昇降システムを照明具を用いた植物栽培に応用することで、すべての植物個体への均一かつ生育に最適な量の光を、それぞれの植物個体の生育状況に応じて照射可能とすると同時に、特定の植物個体に対しては他の個体とは異なる光量をカスタマイズして照射することも可能として、大量の植物を効率良く生育させることを可能とする植物栽培システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明に係る昇降装置は、昇降台座と、取付台座と、これらの台座にそれぞれ端部が水平動可能に遊着される２対のリンク機構と、を有し、前記２対のリンク機構は、それぞれジョイントを介して交差するパンタグラフ構造を形成し，前記昇降台座と前記取付台座との距離を変更可能に構成され、前記取付台座は、表面を螺刻された回動部材と、この回動部材に螺設されると共に前記２対のリンク機構の一の端部に懸架され，前記回動部材の回動を水平動に変換する水平動部材と、を備えることを特徴とする。
このような構成の昇降装置においては、回動部材を回動させると、これに懸架された水平動部材が水平方向に運動する。水平動部材は２対のリンク機構の端部の一方に懸架され、またリンク機構の端部の他方は昇降台座に水平動可能に遊着されることから、リンク機構の端部の他方も回動部材の回動によって水平動を行うように作用する。また、リンク機構は取付台座にも端部が水平動可能に遊着され、２対のリンク機構がパンタグラフ構造を形成することから、回動部材の回動によって２対のリンク機構が高さ方向に伸縮し、取付台座と昇降台座との距離が無段階に変化するように作用する。
このような構成の昇降装置においては、回動部材には例えばリードスクリューが用いられ、水平動部材には例えばナットを備えたもの用いられる。なお、昇降台座と取付台座はいずれが上方に配置されてもよい。

次に、請求項２記載の発明に係る昇降システムは、請求項１に記載の昇降装置を一定の間隔を空けて水平及び／又は垂直に複数台配列し、前記複数台に係る前記回動部材に環状に懸架される連結部材と、この連結部材を駆動して前記複数台に係る前記回動部材を同時に回動可能な駆動部材と、を有することを特徴とするものである。
このように構成される昇降システムにおいては、複数台の回動部材に懸架された環状の連結部材が、複数台の回動部材を連結するように作用し、駆動部材がこの連結部材を駆動させて複数台に係る回動部材を同時に回動させるように作用する。このような構成の昇降システムにおいては、回動部材には前述のリードスクリューに加えてタイミングプーリーや、ウォームギア等の部材が用いられ、駆動部材には例えばモータが用いられ、連結部材では例えばモータの駆動を伝達するタイミングベルト等の部材が用いられる。

さらに、請求項３記載の発明に係る昇降システムは、請求項２に記載の昇降システムにおいて、前記昇降装置は、前記回動部材が前記連結部材との懸架を実行又は解除可能な付勢部材を備えることを特徴とするものである。
上記構成の昇降システムにおいては、請求項２に記載の発明の作用に加え、付勢部材を備えた回動部材は、付勢部材を用いて連結部材との連結を実行したり、解除するという作用を有する。付勢部材を用いて連結部材との懸架を実行する場合とは、付勢部材による付勢がない場合には連結部材による懸架がなされておらず、付勢部材の作動によって懸架させる場合を意味している。また、付勢部材を用いて連結部材との懸架を解除する場合とは、付勢部材による付勢がない場合には連結部材による懸架がなされており、付勢部材の作動によって懸架を解く場合を意味している。
このように付勢部材を有することで、連結部材が駆動部材によって駆動している場合であっても、この駆動の伝達がされる回動部材と伝達されない回動部材が存在するという作用を有する。また、付勢部材を備える場合には、複数の回動部材のすべてに一括して駆動が伝達されないという作用を有する。
なお、付勢部材の作動は手動でも駆動機構を備えて自動で行われてもよい。

続いて、請求項４記載の発明に係る昇降システムは、請求項３に記載の昇降システムにおいて、昇降装置の回動部材は、タイミングプーリーを軸着し、連結部材は、タイミングプーリーに噛合するタイミングベルトであって、付勢部材は、タイミングベルトを，タイミングプーリーに対し自在に噛合・噛合解除可能に付勢するテンショナーであることを特徴とするものである。
このような構成の昇降システムにおいて、タイミングプーリーとタイミングベルトとは、例えばそれぞれ凸部及び凹部を備え、互いに噛合可能な構造である。また、テンショナーは、手動又は自動にてタイミングベルトを圧接又はこれから離隔するように作用する。すなわち、付勢とは圧接（押力）と離隔（引力）の両方を含む概念である。
また、請求項３に記載の発明の作用に加え、テンショナーがタイミングベルトを圧接すると、タイミングベルトがタイミングプーリーに噛合されて回動軸が回動する。逆に、テンショナーがタイミングベルトから離隔すると、タイミングベルトがタイミングプーリーに噛合解除されて回動軸が回動しないという作用を有する。従って、複数台の回動部材のテンショナーが、独立してタイミングベルトに圧接又はこれから離隔することによって、複数台の回動部材のうちこれに対応する回動部材のみを選択的に回動させるという作用を有する。なお、テンショナーの作動は手動でも駆動機構を備えて自動で行われてもよい。

そして、請求項５記載の発明に係る昇降システムは、請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の昇降システムにおいて、前記駆動部材は、所望のトルクが係ると駆動停止させるトルクリミッター機能を備えることを特徴とするものである。
このように構成される昇降システムでは、請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の昇降システムの作用に加えて、駆動部材がトルクリミッター機能を備えることから、昇降装置の昇降動作上限あるいは下限に達したり、連結部材と回動部材が固着したりリンク機構に不具合が生じたりすることで、駆動部材に過剰なトルクが係るような場合に駆動停止させるように作用する。

そして、請求項６記載の発明に係る植物栽培システムは、請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の昇降システムの前記昇降装置の取付台座を天井面に固定し、前記昇降台座に照明具を設置し、前記昇降台座の下方に植物栽培棚を設け、前記植物栽培棚と前記照明具との距離を前記複数台の昇降装置で同時に調節することを特徴とするものである。
このような構成の植物栽培システムにおいては、昇降台座に設置された照明具が、その下方に設けられた植物栽培棚に光を照射するように作用する。また、複数台の昇降装置が連結され、駆動部材がこの連結部材を駆動させて複数台に係る回動部材を同時に回動させるので、照明具を設置した昇降台座が同時に昇降し、複数の植物栽培棚に対して同時に照明具との距離を調整し光量の調節を行うように作用する。この他、連結部材に対する駆動部材の駆動を選択的に解除することで、複数台に係る回動部材のうち一部のものが同時に回動するという作用を発揮させても良い。すなわち、本願でいう複数台に係る回動部材を同時に回動させるというのは、全台の回動部材を同時に回動させることの他、それらの一部の回動部材が同時に回動することをも含む概念である。
昇降装置は、任意の間隔を空けて水平及び／又は垂直に複数台配列されるため、植物栽培システムにおいては、植物栽培棚を水平列、垂直列、あるいは又は水平列と垂直列の混合のいずれでも適宜配列されることになる。
なお、本願においては、「天井面」は例えば建屋の天井面でもよいし、昇降装置が垂直にも配列される場合があることから、昇降装置の下にまた昇降装置という配列となるような場合には、上側の昇降装置に設置された照明具で照らされる植物栽培棚の下面を天井面としてもよいし、植物栽培棚を載置するような構造材が存在した場合には、その構造材の下面を天井面としてもよく、これらのいずれかに限定するものではなく包含する概念である。

そして、請求項７記載の発明に係る植物栽培システムは、請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の昇降システムの前記昇降装置の取付台座を床面に固定し、前記昇降台座に植物栽培棚を設置し、前記昇降台座の上方に照明具を設け、前記植物栽培棚と前記照明具との距離を前記複数台の昇降装置で同時に調節することを特徴とするものである。
このような構成の植物栽培システムにおいては、請求項６に記載される発明と照明具と植物栽培棚の位置関係が逆となる場合を規定するものであり、昇降装置の取付台座を床面に固定し、昇降台座に設置された植物栽培棚に対して、その上方に設けられた照明具が植物栽培棚に光を照射するように作用する。それ以外の作用は請求項６に記載された発明の作用と同様である。
なお、本願においては、「床面」は例えば建屋の床面でもよいし、昇降装置が垂直にも配列される場合があることから、昇降装置の下にまた昇降装置という配列となるような場合には、下側の昇降装置に設置された植物栽培棚を照らす照明具の上面を床面としてもよいし、照明具を設置するような構造材が存在した場合には、その構造材の上面を床面としてもよく、これらのいずれかに限定するものではなく包含する概念である。

続いて、請求項８記載の発明に係る植物栽培システムは、請求項６又は請求項７に記載の植物栽培システムにおいて、前記照明具と前記植物栽培棚に栽培された植物に対し予め定めた部位との間隔を検出する検出部と、予め設定された前記間隔の基準値と前記検出部において検出された前記間隔が一致するように前記駆動部材を駆動させ、この駆動部材の駆動によって前記回動部材を回動させて前記昇降台座を昇降させる制御部と、を備えることを特徴とする。
このような構成の植物栽培システムにおいて、「予め定めた部位」とは、例えば植物の最上部等を指す。なお、例えば植物栽培棚に存在する植物の株の中で基準とした植物株の最上部を指すような場合もある。また、「予め設定された間隔の基準値」とは、植物に対し適切な光量が照射されることを目的として設定された、植物と照明具との間隔であって、検出部が検出した値の大小を判定するための基準となる値（以下、Ｌ_０とする）をいう。

検出部は、照明具と植物に対し予め定めた部位との間隔（以下、Ｌとする）を、植物の側方から監視して検出するレーザーセンサやカメラの他、植物の上方から監視して検出するレーザー距離計等が使用される。
前者では、例えば常時制御部に送信されていた検出部の出力信号が植物によって遮られた場合に限り、制御部が駆動部材を駆動させて昇降台座を昇降させるという構成が考えられる。
後者では、例えば検出部によって直接数値データとして検出された間隔（Ｌ）が制御部に出力されると、制御部はこの間隔（Ｌ）と基準値（Ｌ_０）を比較しその結果を駆動部材に出力する。駆動部材はその結果に従い、昇降台座を昇降させるという構成が考えられる。なお、制御部の結果によっては昇降台座が昇降しない場合もあるため、「昇降」には昇降台座の高さが維持される場合も含まれる。
上記構成の植物栽培システムにおいては、検出部が間隔（Ｌ）を検出すると、間隔（Ｌ）が基準値（Ｌ_０）に一致するよう自動的に昇降台座が昇降する。そのため、植物が照明具に過度に接近することが防止されるとともに、植物に対し最適な光量となるように照明具と植物との間隔が適切に維持される。

本発明の請求項１記載の昇降装置によれば、回動部材に水平動部材が螺設され、２対のリンク機構は、この水平動部材と昇降台座のそれぞれに端部が遊着されていることから、回動部材の回動に伴い緩やかに無段階に昇降台座と取付台座の距離を変化させることができる。
加えて、本請求項記載の昇降装置は、取付台座と、昇降台座と、パンタグラフ構造を形成する２対のリンク機構とから成り、比較的簡易な構成であることから、安価に製造及び導入が可能となる。

本発明の請求項２記載の昇降システムによれば、複数台の昇降装置に係る回動部材を同時に回動させることができるので、複数台の昇降装置の昇降台座を同時に昇降させることができる。また、複数台の回動部材を連結する連結部材は、環状に形成されているので、連結される回動部材の数の増減に対してはその連結部材の長さを調整するだけで足りる。従って、昇降装置の増減による昇降システムの変化に対して容易に対応が可能であり、柔軟性を持ったシステムを構成することができる。

本発明の請求項３記載の昇降システムによれば、請求項２に記載の発明の効果に加えて、付勢部材を備えた回動部材が連結部材との懸架を実行あるいは解除可能であるので、所望の回動部材の懸架の実行や解除を選択的に実施することが可能であり、複数台の回動部材のいずれを同時に回動させるか、同時の回動から解除するかを柔軟に選択することが可能である。

本発明の請求項４記載の昇降システムによれば、請求項３に記載の発明の効果に加えて、タイミングプーリーとタイミングベルトが噛合することで、強固に回動部材と連結部材を連結させることができる。また、付勢部材がテンショナーであることから、タイミングプーリーと相まって自在に噛合や噛合解除を行うことが可能である。また、テンショナーでのタイミングベルトに対する付勢であることから、タイミングプーリーに対して懸架されたタイミングベルトをテンショナーで押すように付勢して噛合を解除することもでき、逆に、テンショナーで引くように付勢して噛合を解除することも可能である。
さらに、タイミングベルトが通常時タイミングプーリーに懸架されている状態で、テンショナーで付勢して解除する場合も可能であるし、タイミングベルトが通常時タイミングプーリーに懸架から外れている状態で、テンショナーで付勢することでタイミングベルトをタイミングプーリーに懸架させつつ、テンショナーで逆に付勢して、タイミングベルトとタイミングプーリーの懸架を解除する場合も可能である。
すなわち、複数台の回動部材のテンショナーを独立して駆動させて、タイミングベルトの懸架の実行や解除を選択的に可能であることで、複数台の回動部材から所望の回動部材を選択可能であり、それに伴って昇降台座の選択的な昇降が可能となる。

本発明の請求項５記載の昇降システムによれば、請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、駆動部材がトルクリミッター機能を備えるので、過剰なトルクが駆動部材にかかった場合には、駆動部材を保護するように駆動停止させることが可能である。従って、昇降システムの長寿命化を図ることが可能であり、また、修理にかかるコストや時間の節約にも貢献することが可能である。

本発明の請求項６記載の植物栽培システムによれば、植物の生育に合わせて照明具の高さを調整し、植物に対する最適な量や均一性を有する光照射が可能となる。さらに、照射具を昇降台座から着脱すれば、照射具を交換することにより、栽培している植物に適した波長の光を適宜照射するといった調整も可能である。従って、植物の生育に合わせて高さや光の種類を調整することが可能であるので、大規模な植物の栽培において極めて効率的な栽培が可能である。また、植物と照明具との距離を容易に変化可能であることは、例えば植物の収穫や栽培棚の清掃や交換時において照明具を植物あるいは栽培棚から直ちに最大限遠ざけることができるので、収穫等を行い易く、作業効率が良好である。連結部材は懸架される回動部材の数に応じて長さを調整可能であるので、植物栽培システムの規模に応じて容易に対応することが可能であり、植物栽培棚の増床等に対しても柔軟性が高い。連結部材の長さに伴う駆動のトルク増加については、トルク容量の大きな駆動部材で対応することの他、駆動部材の設置数を増やすことも容易に可能である。
また、連結部材と駆動部材を備えているので、複数の植物栽培棚における植物と照明具との距離が一勢に変更可能であることから、作業の負担が増大することなく大量の植物を同時に生産することができるという効果を有する。
さらに、自在に光量の調整が可能であることから、栽培対象の植物の種類毎に最適の照射条件を様々に設定して照射することができる。従って、植物の生育を効果的に促進可能である。
なお、付勢部材を備えた昇降システムを用いる植物栽培システムによれば、付勢部材の配置の違いによって、回動部材の駆動を選択的に実行・解除することや一括して実行・解除することが可能となる。従って、一つの配列中に異なる種類や生育状況の植物を混在させ、これらすべてを順調に生育させることができる。従って、例えば、多品種の植物を少量ずつ栽培することが可能であるので、市場の需要に細かく対応することができる。さらに、複数の回動部材のうち、所望するいずれかを回動することができることから、例えば、回動が解除された回動部材のみを手動で回動させて他の回動部材とは異なる高さに照明具を設定し、再度他の回動部材と連動させるといった微調整が可能である。従って、種類の異なる植物同士を隣接させて同時に生育させることができるので、コスト削減やエネルギー効率の向上が可能である。

本発明の請求項７記載の植物栽培システムによっても、請求項６に記載の発明と同様の効果を発揮することが可能である。但し、請求項７に記載の植物栽培システムでは、昇降部材に設置されるのは植物栽培棚であるので、請求項６に記載の発明で移動した照明具に対しては、植物栽培棚が対応するので、その相違に基づいた効果となる。

本発明の請求項８記載の植物栽培システムによれば、検出部による間隔（Ｌ）の検出に伴い自動的に昇降台座が昇降するため、手動での昇降に比べ作業の手間を大きく低減することができる。さらに、植物に対し最適な光量を照射できるので、光の利用効率が良好であり、短期間での収穫が可能となる。

実施例１に係る昇降装置の外観斜視図である。 実施例２に係る昇降システムの正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例２に係る昇降システムにおける昇降装置の回動部の正面図であり、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ矢視図である。 実施例３に係る植物栽培システムにおける昇降装置の外観斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例３に係る植物栽培システムとその変形例の正面図である。 実施例３に係る植物栽培装置の正面図である。 実施例４に係る植物栽培装置の正面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例４に係る植物栽培システムにおける昇降装置の回動部の正面図である。 実施例４に係る植物栽培装置のシステム構成図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例４の変形例に係る植物栽培装置の正面図及びその動作を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例４に係る植物栽培装置の実験結果である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例４に係る植物栽培装置の実験結果である。

本発明の実施の形態に係る昇降装置の実施例１について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施例１に係る昇降装置の外観斜視図である。図１において、昇降装置１は、建屋や構造物の天井面に固定される取付台座２と、取付台座２の下方に配設される昇降台座４，４と、取付台座２及び昇降台座４，４にそれぞれ上端及び下端が連結され交差するパンタグラフ構造５を形成する左右一対ずつのリンク機構アーム６ａ〜６ｄから構成されるリンク機構と、昇降台座４，４を図中両矢印方向に昇降可能な昇降機構７とを備える。昇降機構７は、手動ハンドル１２が装着されてこれを操作することにより、昇降台座４，４を昇降させるものである。なお、取付台座２は固定されるので移動しない構造となる。また、図中取付台座２は平板状で、昇降台座４，４は平行に設けられたアングル形状であるが、特にこれらの形状に限定するものではなく、板状、棒状、アングル状などいずれの形状の台座であってもよい。

次に、本実施例１に係る昇降装置１を構成する取付台座２は、前端面８ａと、側端面８ｂ，８ｃを備えて取付台座２を支持する支持枠８，８を有している。側端面８ｂ，８ｃには、それぞれ前端面８ａ側に水平方向に沿った長形を成すスライド孔９ａ，９ｂが設けられている。
また、昇降機構７は、取付台座２の裏面付近に設置される回動部１０と、回動部１０からの回動運動を前後方向に沿った水平動に変換する水平動部１１から構成される。回動部１０は、前端面８ａの略中央部分の外側に配置されて手動ハンドル１２を装着する先端部１０ａと、前端面８ａの内側に配置されるリードスクリュー１０ｂと、前端面８ａを貫通して先端部１０ａとリードスクリュー１０ｂを連結する回動軸１０ｃとが一体的に形成されたものである。リードスクリュー１０ｂは、螺旋状のねじ溝が形成され、後述するナット１１ａとの摩擦抵抗によってナット１１ａが戻り止めされる構造となっている。
また、水平動部１１は、リードスクリュー１０ｂと噛合し、リードスクリュー１０ｂの長手方向に沿って水平移動するナット１１ａと、ナット１１ａを挟んで側端面８ｂ，８ｃの方向にそれぞれ延設されるスライド板１１ｂ，１１ｃとが一体的に形成されたものである。このスライド板１１ｂ，１１ｃの外端は、それぞれ円柱形状（棒状）となり側端面８ｂ，８ｃに設けられるスライド孔９ａ，９ｂに嵌入している。

さらに、昇降台座４，４の前端部には、スライド孔９ａ，９ｂと同形状であって、スライド孔９ａ，９ｂの鉛直下方に位置して長形をなすスライド孔１３ａ，１３ｂが設けられる。
そして、左右一対のリンク機構アーム６ａ〜６ｄのうち、パンタグラフ構造５を構成するリンク機構アーム６ａ，６ｂは略中央部がジョイント１４ａにより、これを中心として互いに回動自在に連結される。リンク機構アーム６ａはジョイント１４ｂ，１４ｃを介して側端面８ｂ及び昇降台座４に遊着され、リンク機構アーム６ｂはジョイント１４ｄ，１４ｅを介して側端面８ｂ及び昇降台座４に遊着される。また、リンク機構アーム６ｃ，６ｄにおいても同様に側端面８ｃ及び昇降台座４に遊着される。

このように構成される実施例１に係る昇降装置１では、手動ハンドル１２を回動部１０の先端部１０ａに装着して回転させることで、リードスクリュー１０ｂが回動し、これに螺合されるナット１１ａがリードスクリュー１０ｂの軸方向に沿って水平動する。ナット１１ａとスライド板１１ｂ，１１ｃとは一体的に形成されることから、ナット１１ａが水平動すると、スライド板１１ｂ，１１ｃが水平動する。
このスライド板１１ｂ，１１ｃの外端はそれぞれスライド孔９ａ，９ｂに嵌入しジョイント１４ｂを介してリンク機構アーム６ａ，６ｃに遊着されることと、リンク機構アーム６ａとリンク機構アーム６ｂはジョイント１４ｂによって互いに回動自在に連結されること、リンク機構アーム６ｂはジョイント１４ｅを介して昇降台座４に遊着されること、さらにリンク機構アーム６ａ，６ｂはそれぞれジョイント１４ｃ，１４ｄを介して昇降台座４及び側端面８ｂに遊着されることから、スライド板１１ｂ，１１ｃの水平動に伴って、リンク機構アーム６ａ，６ｃとのジョイント１４ｂがスライド孔９ａ，９ｂを水平動し、また、リンク機構アーム６ｂ，６ｄと昇降台座４とのジョイント１４ｅがスライド孔１３ａ，１３ｂを水平動することで、支持枠８と昇降台座４との間隔が上下方向に変化するという作用を有する。また、リンク機構アーム６ｃ，６ｄにおいても同様な構造であって、取付台座２はその位置が移動しないため、昇降台座４はその水平状態を維持しながら上下動するという作用を有する。

上述の水平動の可動範囲は長形のスライド孔９ａ，９ｂ，１３ａ，１３ｂの長さに依存し、この長さが大であるほど取付台座２と昇降台座４との最大離隔距離が大となる。そして、この最大離隔距離は、リンク機構アーム６ａ〜６ｄの長さにも依存する。従って、スライド孔の長さ及びリンク機構アーム６ａ〜６ｄの長さを調節することで、取付台座２と昇降台座４との最大離隔距離が決定されるという作用を有する。さらに、スライド孔９ａ，９ｂ，１３ａ，１３ｂの長さの途中においてもスライド板１１ｂ，１１ｃ及びリンク機構アーム６ａ〜６ｄのジョイント１４ｂ，１４ｅは静止される。そのため、回動軸１０ｃの回動を調整することで、取付台座２と昇降台座４との距離が所望する位置で維持されるという作用を有する。
以上述べたことから、取付台座２を建屋や構造物の天井面に設置しておくことで、昇降台座４，４を自在に無段階に昇降させることが可能である。
また、実施例１に係る昇降装置１は、取付台座２と、昇降台座４と、パンタグラフ構造５を形成する２対のリンク機構とからなり比較的簡易な構成であることから、安価に製造及び導入が可能となる。

次に、本発明の実施例２に係る昇降システムについて図２を参照しながら説明する。図２は実施例２に係る昇降システムの正面図である。図１で説明した構成要素と同一の構成要素は同一の符号を付してその説明を省略する。
図２に示すように、本実施例に係る昇降システム１ａは実施例１で示した昇降装置１が３台連結されて水平列を形成している。また、これら３台の昇降装置１は、それぞれ梁材２３の天井面２４に取付台座２が固定されている。また、この取付台座２に対しては、取付台座２と支持枠８，８とを一定間隔を空けて連結する連結体１５，１５が設けられている。
これら３台の昇降装置１を連結する昇降システム１ａでは、回動部１０（図１参照）の先端部１０ａにタイミングプーリー１７が設けられ、これらに懸架される環状（無端状）のタイミングベルト１６によって３台の昇降装置１の回動部１０が連結されている。
また、タイミングベルト１６は、タイミングプーリー１７に噛合する連続した複数の凹部１６ａ（図３参照）が形成され、同様にタイミングプーリー１７を備えるモータ１８の駆動力を受けて図中白抜両矢印のように移動する。
さらに、タイミングベルト１６のタイミングプーリー１７への噛合を確実にするため、取付台座２と支持枠８，８との間には、テンショナー１９が設けられる。このテンショナー１９は、取付部材（図示せず）によって上下方向に沿って多段階に固定・移動可能に取付台座２へ取り付けられている。すなわち、テンショナー１９は、タイミングベルト１６を圧接又はこれと離隔可能に構成されている。また、これらのテンショナー１９は、いずれも手動にて上下移動されるが、電動によりすべてあるいは所望に選択したテンショナー１９が同時に上下移動される構成であっても良い。
本実施例では、テンショナー１９をタイミングプーリー１７の上側に設けたが、噛合を実行・解除することが可能であれば、タイミングプーリー１７の下側に設けてもよい。また、連結される昇降装置１の台数は３台に限定されることなく、複数であれば２台でもよいし、さらに多数の昇降装置１を連結してもよい。

次に、図３を用い、昇降システム１ａを構成する昇降装置１の回動部についてより詳細に説明する。図３（ａ）及び（ｂ）は、昇降システムにおける昇降装置の回動部の正面図であり、図３（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図、図３（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ矢視図である。
図３（ａ）に示すように、タイミングプーリー１７は外周方向に突出する複数の凸部１７ａが周設され、タイミングベルト１６の凹部１６ａと噛合している。このとき、テンショナー１９に設けられた一対のローラ１９ａ，１９ａがタイミングベルト１６を上方から圧接している。また、タイミングプーリー１７は、図３（ｃ）に示すように、回動軸１０ｃの周面の一部に突出する突出部２２を嵌合可能な溝部１７ｂが内周に形成されている。

さらに、図３（ｂ）に示すように、テンショナー１９が上方（図中黒塗矢印方向）に移動して一対のローラ１９ａ，１９ａがタイミングベルト１６から離隔されると、タイミングベルト１６の凹部１６ａとタイミングプーリー１７の凸部１７ａは噛合が解除される。
そのため、図３（ｄ）に示すように、タイミングプーリー１７を回動軸１０ｃに沿って前端面８ａより先端部１０ａ方向（図中白抜矢印方向）にやや引き出し、突出部２２を溝部１７ｂより外した状態とする。続いて、回動軸１０ｃの先端部１０ａに手動ハンドル１２を取り付け、手動にて回動軸１０ｃを回動させることで、支持枠８と昇降台座４との距離を独立して変化させることが可能となっている。
本実施例２では、テンショナー１９を圧接して噛合を実行させ、離隔させて噛合を解除しているが、逆にテンショナー１９を圧接して噛合を解除し、離隔させて噛合を実行させるようにしてもよい。すなわち、テンショナー１９による付勢がある場合にタイミングベルト１６との連結を実行し、付勢がない場合に連結を解除する場合でもよいし、逆にテンショナー１９による付勢がある場合にタイミングベルト１６との連結を解除し、付勢がない場合に連結を実行させる場合でもよい。以下の作用及び効果においても、付勢と連結の実行・解除のタイミングがそれぞれ逆となるだけで、連結時や解除時の作用や効果は同様である。

次に、このように構成される本実施例に係る昇降システム１ａの作用について説明する。昇降システム１ａにおいては、モータ１８の駆動力がタイミングベルト１６を介してタイミングプーリー１７へ伝達されると、回動軸１０ｃの回動と同時にリードスクリュー１０ｂが回動する。そのため、水平列の配列を形成する複数の昇降装置１のすべてのタイミングプーリー１７がタイミングベルト１６を介して連結され、すべてのテンショナー１９がこれに圧接する場合には、モータ１８の駆動がすべてのリンク機構アーム６ａ〜６ｄに伝達され、すべての昇降台座４が水平状態を常時維持しながら同時に上下動するという作用を有する。
一方、複数の昇降装置１におけるいずれかのテンショナー１９が上方に移動してタイミングベルト１６から離隔されると、モータ１８の駆動が伝達解除されるため、回動軸１０ｃが回動しない。従って、この伝達解除された昇降装置１に限り、昇降台座４の昇降が停止される。

加えて、図３を参照しながら説明したように、回動軸１０ｃの突出部２２をタイミングプーリー１７の溝部１７ｂより外した状態とすると、タイミングプーリー１７から回動軸１０ｃへの動力伝達が完全に遮断される。すなわち、タイミングベルト１６とタイミングプーリー１７とが噛合解除されながら、タイミングベルト１６の撓み等によってモータ１８の駆動がタイミングプーリー１７に伝達されることが確実に防止されるという作用を有する。
一方、上記の噛合解除された場合であっても、突出部２２が溝部１７ｂに嵌合されたままであれば、手動ハンドル１２を用いて回動軸１０ｃを回動させることにより、一度伝達解除された昇降装置１の昇降台座４が再び昇降する。この他、実施例１の昇降装置１と同様の作用を有する。

このように構成される実施例２に係る昇降システム１ａにおいては、複数台の昇降装置１に係る回動部１０を同時に回動させることができるので、複数台の昇降装置１の昇降台座４を同時に昇降させることができる。また、複数台の回動部１０を連結するタイミングベルト１６は、無端状に形成されているので、連結される回動部１０の数の増減に対して容易に長さを調整することができ、昇降装置１の増減に対してコストを抑制することが可能で柔軟性を持ったシステムを構成させることができる。
さらに、テンショナー１９によって所望の昇降装置１の回動部１０のタイミングプーリー１７とタイミングベルト１６の懸架を選択的に実行あるいは解除可能であるので、複数台の回動部１０のいずれを同時に回動させるか、同時の回動から解除するかを柔軟に選択可能なシステム構成が可能である。
また、回動軸１０ｃの突出部２２及びタイミングプーリー１７の溝部１７ｂを設けたことにより、タイミングプーリー１７の回動を確実に回動軸１０ｃへ伝達、又は遮断することが可能であることから、誤動作を回避することができる。

さらに、モータ１８は過熱や破損に対する防護手段として、その内部に電流をモニターしておき、タイミングベルト１６の回動に必要なトルクが所望に定められる許容トルクを超えるような過負荷による電流の上昇を検知し、その持続時間から、電力を遮断して自動で停止するトルクリミッター機能を備えておくとよい。そのような事象が発生する原因としては、取付台座４，４の高さが昇降装置１の昇降動作上限あるいは下限に達したり、昇降システム１ａを構成する昇降装置１の回動部１０のリードスクリュー１０ｂと螺合する水平動部１１のナット１１ａで摩擦が大きくなったり、タイミングベルト１６とタイミングプーリー１７の間での噛みこみなどによる摩擦増大などが考えられるが、いずれにしてもモータ１８が自動停止することで、昇降システム１ａの検査を実施して原因を究明することができるので、昇降システム１ａのメンテナンスを容易にして修理に係るコストや時間を節約しながら、長寿命化を図ることが可能である。

次に、本発明の実施例３に係る植物栽培システムについて図４乃至図６を参照しながら説明する。図１乃至３で示した構成要素については、これらの図においても同一の符号を付してその構成についての説明は省略する。
図４は実施例３に係る植物栽培システムを構成する昇降装置の外観斜視図である。図１で説明した昇降装置との相違点は、昇降台座４，４に３台の照明具３を設けている点であり、その他の構成は同様である。そのため、照明具３は昇降台座４，４の昇降に伴って昇降することになる。本図では照明具３は棒状で３台設置されているが、照明具３として光を発生することができれば特にその形状や数を限定するものではない。
このように構成される植物栽培システム１ｂ（図５参照）を構成する昇降装置１では、取付台座２の下方に設置される昇降台座４は、手動ハンドル１２の手動操作のみによって直ちに昇降、静止される。そのため、１台の昇降装置１における昇降台座４の下方に、栽培対象の植物を栽培する棚等を設置することで、自在に照明具３と栽培対象植物との距離を変化させることができる。従って、植物の様々な生育段階に対応して、最適な量の光照射を行うことが可能である。
さらに、昇降装置１は、取付台座２と、昇降台座４と、パンタグラフ構造５を形成するリンク機構アーム６ａ〜６ｄと、昇降機構７とから構成されるが、これらは、いずれも一般的な部材であり、しかも簡易な構成であることから、容易かつ安価に昇降装置１を製造することができる。また、照明具３はその取付本数や種類を適宜変更可能であるので、昇降機構７と相まって栽培対象植物に対する均一な光照射のための微調整が容易に可能である。

続いて図５を参照しながら、この昇降装置１を連結して昇降システムとし、これを栽培棚で栽培される植物に対する光照射に利用する植物栽培システムについて説明する。図５の（ａ）は実施例３に係る植物栽培システムの正面図であり、（ｂ）は、実施例３の変形例の正面図である。図２に示される構成要素と同一のものについては同一の符号を付してその構成要素の説明は省略する。
図５（ａ）に示すように、本実施例３に係る植物栽培システム１ｂは、図２を用いて説明した昇降システム１ａと同様に３台の昇降装置１が水平列を形成しており、梁材２３の天井面２４に設置されている。それぞれの昇降装置１の昇降台座４，４には照明具３が設置されており、その下方には、植物２１を栽培するための栽培棚２０が設けられている。
この他の構成は、実施例２に係る昇降システム１ａと同様であり、その作用としては、本実施例では昇降台座４に照明具３が設置されていることから、昇降台座４が昇降することによって照明具３とその下方に設けられる栽培棚２０との距離が変化するという作用を有すること以外は、実施例２に係る昇降システム１ａと同様である。

このように構成される本実施例３においては、植物２１の生育状況に合わせて昇降台座４に設置される照明具３の高さを調整し、植物２１に対する最適な量や均一性を有する光照射が可能となる。さらに、照射具３を昇降台座４から着脱して交換することにより、栽培している植物２１に適した波長の光を適宜照射するといった調整も可能である。従って、光の種類も調整することが可能であるので、大規模な植物２１の栽培において効率的な栽培が可能である。
また、植物２１と照明具３との距離を容易に変化可能であることは、例えば植物２１の収穫や栽培棚の交換時において照明具３を植物から直ちに最大限遠ざけることができるので、収穫等を行い易く、作業効率が良好である。タイミングベルト１６は懸架される昇降装置１の回動部１０の数に応じて長さを調整可能であるので、植物栽培システム１ｂの規模に応じて容易に対応することが可能であり、栽培棚２０の増床等に対しても柔軟性が高い。タイミングベルト１６の長さに伴う駆動のトルク増加については、トルク容量の大きなモータ１８で対応することの他、図５（ｂ）に示されるように、モータ１８の設置数を増やすことでも容易に対応が可能である。
また、タイミングベルト１６とタイミングプーリー１７を有するモータ１８を備えているので、モータ１８のスイッチをオン・オフするだけで、複数の栽培棚２０における植物２１と照明具３との距離を同時に短時間で変更可能であり、作業者の負担を増やすことなく大量の植物を同時に生産することができるという効果を有する。また、タイミングベルト１６とタイミングプーリー１７を導入したことにより、複数の昇降装置１を使用して水平列以外にもこの後図５（ｂ）を参照しながら説明する垂直列や水平列及び垂直列といった配列を自在に形成することができる。さらに、タイミングベルト１６とタイミングプーリー１７を採用したことで、昇降装置１の配列間の距離も所望（任意）に設定可能であり、照明具３の長短に応じた昇降装置１の配列や、照明具３が昇降することに伴う植物２１に対する照射ムラ等から要求される昇降装置１の配列にも対応が可能であり、配列設計が容易で柔軟性の高い植物栽培システム１ｂを提供することが可能である。

さらに、自在に照明具３からの光量を調整可能であることから、栽培対象の植物２１の種類毎に最適の照射条件を様々に設定して照射することができる。従って、植物の生育を効果的に促進可能である。
なお、テンショナー１９を備えているので、テンショナー１９の配置の違いによって、回動部１０の駆動を選択的に実行・解除することや一括して実行・解除することが可能となる。すなわち、所望する昇降装置１のみをタイミングベルト１６に噛合あるいは離隔させることが可能であるので、一つの栽培棚２０の配列中に異なる種類や生育状況の植物２１を混在させ、これらすべてを順調に生育させることができるなど細かな光量の調節制御や管理を行うことができる。例えば、多品種の植物２１を少量ずつ栽培することが可能であるので、市場の需要に細かく対応することができる。
さらに、複数の回動部１０のうち、所望するいずれかを回動することができることから、例えば、回動が解除された回動部１０のみを手動ハンドル１２で回動させて他の回動部１０とは異なる高さに照明具３を設定し、再度他の回動部１０と連動させるといった微調整が可能である。従って、種類の異なる植物同士を隣接させて同時に生育させることができるので、コスト削減やエネルギー効率の向上が可能である。
なお、本実施例では植物栽培システム１ｂを構成する３台の昇降装置１はそれぞれ梁材２３の天井面２４に固定されているが、特に梁材２３に限定するものではなく、昇降台座４に照明具３を設置して昇降させることが可能であれば、その設置場所は建屋の天井面であってもよいし、梁材２３でなくとも何らかの棚の下面を天井面２４としてもよいことは言うまでもない。

また、これまで説明した実施例１に係る昇降装置、実施例２に係る昇降システム１ａの昇降装置、実施例３に係る植物栽培システム１ｂの昇降装置の構造はこれらの実施例に示すものに限定されない。例えば、上下を逆にして昇降台座４が建屋や構造物の天井面に固定され、取付台座２が上下運動を行う構成であっても良く、これに照明具３を設置してもよい。
あるいは、植物栽培システム１ｂの昇降装置の取付台座２を床面に固定し、昇降台座４に栽培棚２０を設置して、この栽培棚２０の上方に照明具３を固定して、栽培棚２０と照明具３の距離を複数台の昇降装置１で同時に調節することにしてもよい。この場合は、実施例３の植物栽培システム１ｂの昇降装置１とは、栽培棚２０と照明具３の昇降関係が逆になるのみで、これらの間の距離に関する作用と効果については同様である。但し、この場合には栽培棚２０を昇降台座４で移動させる必要があり、一般的には照明具３よりも栽培棚２０の方が重量があるため、効率的ではないと考えられる。

続いて、本実施例３の変形例に係る植物栽培システムについて図５（ｂ）を参照しながら説明する。図５（ｂ）に示すように、変形例に係る植物栽培システム１ｂでは、６台の昇降装置１を連結して水平列及び垂直列を形成し、１本のタイミングベルト１６及び２個のモータ１８によって駆動している。従って、６台の昇降装置１は、それぞれの照明具３と栽培棚２０に栽培される植物２１との距離を同時に変更可能とする。
このように構成される６台の昇降装置１では、上段の３台は梁材２３の天井面２４に取付台座２が設置されるものの、下段の３台は植物２１を栽培する栽培棚２０の下面を天井面２４として取付台座２が設置されている。
また、６台の回動部１０に懸架されるタイミングベルト１６は、タイミングプーリー１７を介してその外側に巻回されているが、これはリードスクリュー１０ｂのねじ溝の螺設方向を一致させているためであり、例えば下段の３台についてはタイミングプーリー１７の上側で噛合させてもよく、その場合にはリードスクリュー１０ｂのねじ溝の螺設方向を逆にすればよい。なお、この場合タイミングベルト１６は、上段の３台におけるタイミングプーリー１７に対して裏面で当接し、下段の３台におけるタイミングプーリー１７に対しては表面で当接するため、タイミングベルト１６の表裏両面に凹部１６ａ（図３（ａ）参照）が設けられることが必要である。
さらに、タイミングベルト１６がタイミングプーリー１７の外側に巻回されることから、下段の３台のテンショナー１９は下方からタイミングベルト１６に対して付勢するような構造となっている。もちろん、タイミングベルト１６がタイミングプーリー１７の上側で噛合するような場合にはテンショナー１９の付勢方向も上段の３台と同様に上側から下方に向けることが望ましい。
このように構成される本実施例３の変形例においてもその作用や効果は既に述べた実施例３のものと同様である。

次に、図６を用いて、植物栽培システム１ｂに係る昇降装置１の支持枠８と昇降台座４の距離の変化についてより詳細に説明する。
図６は実施例３に係る植物栽培システムの正面図である。
図６に示すように、植物栽培システム１ｂにおいて水平列を形成する３台の昇降装置１は、支持枠８と昇降台座４との距離がそれぞれ異なっている。この状態は、それぞれ異なる時点でタイミングベルト１６とタイミングプーリー１７との噛合を解除するか、あるいは加えて、手動ハンドル１２にて回動軸１０ｃを回動させた後、再度タイミングベルト１６とタイミングプーリー１７を噛合させたことによって実現される。この図６に示される状態からモータ１８を用いてタイミングベルト１６を回動させることで、３台の昇降装置１において照明具３と植物２１との距離の相違を保ちながら同時に距離を変更することもできるという優れた効果を発揮することが可能である。
なお、本実施例の植物栽培システム１ｂの複数の昇降装置１が、水平列の他に垂直列、又は水平列及び垂直列を形成する場合においても、テンショナー１９を利用することで、上述の独立した支持枠８と昇降台座４の距離の変更が可能である。

さらに、本発明の実施例４に係る植物栽培システムについて図７乃至図１２を参照しながら説明する。図７は、実施例４に係る植物栽培装置の正面図である。なお、図１乃至６で示した構成要素については、これらの図においても同一の符号を付してその構成についての説明は省略する。
図７に示すように、植物栽培システム１ｃは、照明具３と栽培棚２０に栽培された植物２１の予め定めた部位との間隔（Ｌ）を検出する検出部２５と、予め設定された間隔の基準値（Ｌ_０）と検出部２５において検出された間隔（Ｌ）が一致するようにモータ１８を駆動させ、モータ１８の駆動によって回動部１０を回動させて昇降台座４，４を昇降させる制御部２６と、を備える。なお、本実施例では、植物２１の予め定めた部位とは、その最上部である。

検出部２５は、レーザー素子２５ａと、レーザー素子２５ａから水平方向に沿って発射されたレーザー光２５ｃを受光する受光部２５ｂと、から構成される。レーザー素子２５ａ及び受光部２５ｂは、照明具３に取り付けられた検出部支持枠２９の互いに対向する垂下部２９ａ，２９ｂにそれぞれ固定されている。レーザー素子２５ａ及び受光部２５ｂは、それぞれレーザー光２５ｃを所望に定めた時間間隔毎に発射及びこれを受光している状態にある。この時間間隔は植物の生育に影響のない程度に品種等や精度を考慮しながら適宜設定されるとよい。従って、常時発射及び受光している状態としてもよい。なお、検出部支持枠２９の上面から、レーザー素子２５ａ又は受光部２５ｂまでの間隔は、基準値（Ｌ_０）と同一の長さに設定される。
制御部２６は、受光部２５ｂと隣接して設置され、受光部２５ｂの出力信号を常時入力可能に受光部２５ｂと電気的に接続されている。また、制御部２６は、その出力信号をモータ１８に送信可能にモータ１８と電気的に接続されている。
また、植物栽培システム１ｃは、実施例２に係る昇降システム１ａを構成するテンショナー１９の代わりに、テンショナー２７を備える。このテンショナー２７については、図８で詳細に説明する。

次に、実施例４に係る植物栽培システム１ｃを構成するテンショナー２７について詳細に説明する。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、それぞれ実施例４に係る植物栽培システムにおける昇降装置の回動部の正面図である。
図８（ａ）に示すように、テンショナー２７は略Ｌ字形状に形成され、それぞれ回動軸２８ａ〜２８ｃを介してテンショナー２７に軸着されるローラ２７ａ〜２７ｃと、傾動軸２８ｄと、が設けられる。このうち、ローラ２７ａ及び傾動軸２８ｄは取付部材８ｄを介して支持枠８の前端面８ａ（図４参照）に取り付けられるため、テンショナー２７は支持枠８によって支持されることとなる。また、取付部材８ｄには係止孔Ｃ_１，Ｃ_２が穿設され、傾動軸２８ｄを係止可能である。すなわち、傾動軸２８ｄが係止孔Ｃ_１，Ｃ_２のいずれかに係止されることで、テンショナー２７はローラ２７ａを中心とした傾動運動が可能である。
このうち、傾動軸２８ｄが係止孔Ｃ_１に係止される場合では、タイミングベルト１６は、ローラ２７ａ，２７ｂによって上方から圧接されるとともに、ローラ２７ｃによって下方から圧接される。これにより、タイミングベルト１６の凹部１６ａとタイミングプーリー１７の凸部１７ａが互いに噛合した状態となる。そして、手動又は電動によりテンショナー２７を図中白抜矢印方向へ傾動させると、図８（ｂ）に示すように、傾動軸２８ｄが移動して係止孔Ｃ_２に係止され、上記の噛合状態は完全に解除される。
また、傾動軸２８ｄを係止孔Ｃ_１から取り外し、やや係止孔Ｃ_２の方向へ移動させた場合（傾動軸２８ｄは係止孔Ｃ_２に係止されない）であっても、凹部１６ａと凸部１７ａは、わずかに離隔し互いの噛合が解除される。

次に、図９を用いて、植物栽培システム１ｃに係る構成についてより詳細に説明する。図９は、実施例４に係る植物栽培装置のシステム構成図である。
図９に示すように、受光部２５ｂの出力信号は、常時制御部２６を構成する判定部２６ａに入力されている。制御部２６は、判定部２６ａによって受光部２５ｂからの信号が受信されるか否かを判定し、この信号が受信されない場合に限りモータ１８に対して昇降台座４，４を上昇させるような駆動を開始させる信号を出力する。なお、受光部２５ｂからの信号が受信されない場合とは、レーザー光２５ｃが成長した植物２１の最上部によって遮られている場合を意味している。

次に、本実施例に係る植物栽培システム１ｃの作用について説明する。植物栽培システム１ｃにおいては、受光部２５ｂからの信号が受信されない場合に限り制御部がモータ１８を駆動させるため、昇降台座４，４の上昇が開始される。なお、この場合、判定部２６ａにおいて間隔（Ｌ）と基準値（Ｌ_０）が直接数値データとしての比較はされないが、検出部支持枠２９の上面から、レーザー素子２５ａ又は受光部２５ｂまでの間隔が基準値（Ｌ_０）と同一に設定されることで、間接的に間隔（Ｌ）と間隔（Ｌ_０）を比較すると同時に間隔（Ｌ）を検出していることとなる。
次に、昇降台座４，４の上昇によって受光部２５ｂからの信号が受信されると、その上昇は停止する。したがって、照明具３と植物２１の最上部の間隔（Ｌ）が拡大し、自動的に植物２１が照明具３に接触することが防止される。なお、昇降台座４，４の上昇はテンショナー２７によってタイミングベルト１６とタイミングプーリー１７が互いに噛合した状態となっている場合（図８（ａ）参照）において可能となる。植物栽培システム１ｃに係るその他の作用は、実施例３に係る植物栽培システム１ｂと同様である。

続いて、本発明の実施例４の変形例に係る植物栽培システム１ｄの作用について図１０を参照しながら説明する。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、それぞれ実施例４の変形例に係る植物栽培装置の正面図及びその動作を示すフローチャートである。
図１０（ａ）に示すように、本発明の実施例４の変形例に係る植物栽培システム１ｄは、実施例４に係る植物栽培システム１ｃを構成するレーザー素子２５ａ及び受光部２５ｂの代わりに、レーザー距離計２５ｄが備えられる。レーザー距離計２５ｄは、照明具３に取り付けられ、レーザー光２５ｃを植物２１に向け鉛直下方に発射する。そして、レーザー距離計２５ｄは、レーザー光２５ｃが発射されてから植物２１の最上部に当たって反射し再びレーザー距離計２５ｄに到達するまでの時間を計測することにより、照明具３から植物２１の最上部までの間隔（Ｌ）を検出する。
また、間隔（Ｌ）と平行する基準値（Ｌ_０）が予め設定され、制御部２６に記憶されている。この基準値（Ｌ_０）は、図１０（ｂ）で後述するように、制御部２６が昇降台座４，４の上昇・下降等を決定する際の判断基準として利用される。
なお、本変形例では検出部支持枠２９は設けられなくても良く、レーザー距離計２５ｄの個数やレーザー距離計２５ｄ同士の設置間隔は、植物２１の種類や栽培密度等に応じて適宜調整される。このように、レーザー距離計２５ｄが複数個設置される場合では、制御部２６において間隔（Ｌ）の平均値を算出し、この平均値と基準値（Ｌ_０）とを比較しても良い。

図１０（ｂ）に示すように、スタートにおいて開始信号が手動又は自動で入力されると、ステップＳ１において、検出部２５のレーザー距離計２５ｄにより間隔（Ｌ）が検出され、その値（Ｌ）が制御部２６に出力される。
すると、ステップＳ２において、制御部２６は、判定部２６ａにおいて、間隔（Ｌ）の大きさと基準値（Ｌ_０）の大きさを比較し、（１）間隔（Ｌ）＜基準値（Ｌ_０）、（２）間隔（Ｌ）＝基準値（Ｌ_０）、（３）間隔（Ｌ）＞基準値（Ｌ_０）、の三通りのうち、いずれに該当するかを判定する。次いで制御部２６は、（１）に該当する場合、モータ１８に対し、昇降台座４，４を現在の高さから上昇するような方向に駆動させる命令を出力する。また、（２）に該当する場合、昇降台座４，４を現在の高さに維持するようモータ１８を停止させる命令を出力する。さらに、（３）に該当する場合、昇降台座４，４を現在の高さから下降するような方向にモータ１８を駆動させる命令を出力する。
さらに、ステップＳ３において、制御部２６からの命令に従ってモータ１８は駆動又は停止する。
上記のＳ１〜Ｓ３までのステップが終了すると、一定時間経過後にスタートに戻り、再びこれらのステップが繰り返されることとなる。植物栽培システム１ｄに係るその他の作用は、実施例３に係る植物栽培システム１ｂと同様である。

また、本実施例に係る植物栽培システム１ｃの効果について説明する。植物栽培システム１ｃによれば、一定時間置きに目視による植物２１の監視を行う必要がないことから、作業手間の大きな簡便化となり、より規模の大きな植物工場の運営が容易となる。また、植物２１が照明具３によって過度に光を照射されること、あるいは、高温となった光源表面に葉が接触することが自動的に防止されることから、葉焼け等の障害を防止可能であり、予定された出荷量を確保することができる。さらに、植物２１の生育程度に応じて最適な光量を照射することができるため、植物２１の生育速度が増大し、短期間での収穫が可能となる。
また、テンショナー２７は、傾動軸２８ｄが係止孔Ｃ_１，Ｃ_２によって係止されることから、手動又は電動の場合においてもタイミングベルト１６とタイミングプーリー１７の噛合又は噛合解除の切替を確実に行うことができる。したがって、植物栽培システム１ｃの誤動作を防止することが可能である。また、傾動軸２８ｄを係止孔Ｃ_１から取り外すことのみによっても、タイミングベルト１６とタイミングプーリー１７の噛合が解除可能であることから、特に手動による噛合又は噛合解除の切替を簡便かつ迅速に行うことができる。

さらに、植物栽培システム１ｃの効果を表す実験結果について図１１及び図１２を参照しながら詳細に説明する。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）と、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、それぞれ実施例４に係る植物栽培装置の実験結果である。

まず、具体的な実験例１及び比較例１，２の試験条件を説明する。
実験例１及び比較例１，２の試験条件は以下の（１）〜（７）に記載した通りである。
（１）植物の栽培品種は、リーフレタス品種のフリルアイスとした。
（２）湛液（たんえき）水耕栽培による完全人工光型植物工場で栽培した。
（３）空調の温度を２０℃、市販の養液を用い電気伝導度を２．０ｍＳ／ｃｍ、ｐＨを５．５〜６．５に設定した。
（４）照明具３を１試験区（面積６０ｃｍ×９０ｃｍ）当たり４０Ｗ型高周波点灯方式（ＨＦ）蛍光灯４本とした。
（５）栽培期間は、実験例１の新鮮重（収穫時の重量ｇ／株）が一般的な出荷規格（約８０ｇ／株）となるまでとした。
（６）乾物重（光合成による炭水化物の同化重量ｇ／株）を、９０℃に設定した通風乾燥機を用いて恒量となるまで４８時間以上乾燥して測定した。
（７）栽培面（栽培棚２０の上縁）から照明具３下端までの間隔等は、それぞれ以下の通りである。
実験例１：栽培面（栽培棚２０の上縁）から照明具３下端までの間隔が１４ｃｍから２０ｃｍとなるまでの間で、昇降台座４，４を上昇させた。照明具３下端と植物２１の最上部までの間隔（Ｌ_０）が４ｃｍとなるよう設定した。
比較例１：栽培面から照明具３下端までの間隔を２５ｃｍに固定した。なお、このような間隔は、植物工場における一般的な間隔である３５ｃｍよりも１０ｃｍ短く、作業性が不良であるとされている。
比較例２：栽培面から照明具３下端までの間隔を３５ｃｍに固定した。なお、このような間隔は、植物工場における一般的な間隔であって、作業性が良好であるとされている。

次に、具体的な実験例２，３及び比較例３の試験条件を説明する。
実験例２，３及び比較例３の試験条件は前述の（１）〜（４），（６）に加えて、以下の（８），（９）に記載した通りである。
（８）栽培期間は、比較例３の新鮮重が一般的な出荷規格（約８０ｇ／株）となるまでとした。
（９）栽培面から照明具３下端までの間隔等は、それぞれ以下の通りである。
実験例２：実験例１と同様に設定した。
実験例３：栽培面から照明具３下端までの間隔が１９ｃｍから２５ｃｍとなるまでの間で、昇降台座４，４を上昇させた。照明具３下端と植物２１の最上部までの間隔（Ｌ_０）が９ｃｍとなるよう設定した。
比較例３：栽培面から照明具３下端までの間隔を３５ｃｍに固定した。

図１１（ａ）に示すように、実験例１の新鮮重は９２．３（ｇ／株）である。これに対し、比較例１，２の実験例１に対する新鮮重の百分率は、それぞれ約６０％、５０％以下となっており、いずれも一般的な出荷規格の重量８０ｇに達していない。
また、図１１（ｂ）に、それぞれの乾物重を示す。実験例１の乾物重は４．０９（ｇ／株）である。これに対し、比較例１，２の実験例１に対する乾物重の百分率は、それぞれ約６５％、５０％となった。すなわち、実験例１では、照明具３から照射された光の利用効率が比較例２，３と比較して向上し、光合成がより促進されたことがわかる。

図１２（ａ）に示すように、実験例２及び実験例３の新鮮重は、それぞれ１４６．６（ｇ／株）、１０７．９（ｇ／株）である。これに対し、実験例２及び実験例３の比較例３に対する新鮮重の百分率は、それぞれ約２００％、１４０％となった。なお、１００（ｇ／株）を超える新鮮重は、露地栽培レタスに匹敵するものである。
また、図１２（ｂ）に、それぞれの乾物重を示す。実験例２及び実験例３の乾物重は、それぞれ５．５４（ｇ／株）、４．３３（ｇ／株）である。これに対し、実験例２及び実験例３の比較例３に対する乾物重の百分率は、それぞれ約１７０％、１４０％となった。
このように、実験例２及び実験例３では、植物工場規格での栽培期間で露地栽培レタスに匹敵する収量が得られるとともに、光の利用効率の向上や生産物の市場競争力の向上に寄与することが可能である。

最後に、本実施例に係る植物栽培システム１ｄの効果について説明する。植物栽培システム１ｄによれば、検出部２５によって検出された間隔（Ｌ）と基準値（Ｌ_０）とを比較する都度、照明具３と植物２１の最上部との間隔を調整可能である。よって、照明具３と植物２１の接触を防止可能であることに加え、例えば植物２１の苗を新たに栽培棚２０へ設置した場合においても、自動的に昇降台座４，４が下降して照明具３と苗との間隔を生育に最適な光量となるよう細かく調整することができる。これに対し、植物栽培システム１ｃでは昇降台座４，４を上昇させることのみが可能となっている。したがって、植物栽培システム１ｄでは、植物栽培システム１ｃと比較すると、自動化がより進行しており、生産効率が向上していると言える。

また、これまで説明した実施例４に係る植物栽培システム１ｃを構成する検出部２５の構造は、これらの実施例に示すものに限定されない。例えば、レーザー素子２５ａ及び受光部２５ｂの代わりに、画像処理手段が設けられても良い。この場合、一定時間毎に照明具３、植物２１及び長さが既知の基準片を同時に撮影し、基準片との比較により間隔（Ｌ）を算出する。また、網状や枝状に配置された接触センサを照明具３の下方に設け、植物２１がこのセンサに接触したことを検知するものであっても良い。
さらに、実施例４の変形例に係る植物栽培システム１ｄを構成するレーザー距離計２５ｄの代わりに、超音波距離センサが設けられても良い。また、このようなレーザー距離計２５ｄや超音波距離センサが例えば照明具３に設けられたレールに沿って走査されて距離を測定できるように構成されてもよい。そのような構成であれば、一株の植物２１の最上部等の基準となる部位との距離を測定するだけでなく、平均の距離を判定部で演算するなどしてより栽培棚２０全体で均一な照明と育成が可能になると考えられる。
この他、植物栽培システム１ｃ，１ｄを構成する検出部２５には、例えば赤外線や電波といった電磁波あるいは音波を利用した検出手段が用いられても良い。このとき、電磁波の種類は特に制限されない。
なお、実施例４に係る植物栽培システム１ｃ及び実施例４の変形例に係る植物栽培システム１ｄにおいては、いずれも照明具３が昇降台座４に設置される場合について説明したが、栽培棚２０を昇降台座４に設置してもよい。その場合には、植物栽培システム１ｃでは検出部２５を昇降台座４に設置しても植物２１の成長に追従することができないため成立しないものの、実施例４の変形例に係る植物栽培システム１ｄでは昇降台座４に設置された栽培棚２０の上方に設置される照明具の近傍にレーザー素子２５ａやレーザー距離計２５ｄを設けることで図１０を参照しながら説明した場合と同様に制御することが可能である。この場合には、昇降台座４は当初上方に設置されており、植物２１の成長と共に昇降台座４が下降するように制御される。
なお、実施例４の変形例に係る植物栽培システム１ｄの他、画像処理手段や超音波距離センサを用いるような場合も同様に栽培棚２０を昇降台座４に設置可能である。以上説明したとおり、可動の昇降台座４に照明具３を載置して固定された栽培棚２０の上方で昇降させる場合のみならず、昇降台座４に栽培棚２０を載置してその上方に固定された照明具３の下方で昇降させる場合の両方を可能とするという観点から実施例４に係る植物栽培システム１ｃよりも変形例に係る植物栽培システム１ｄの方がより優れているとも考えられる。

請求項１乃至請求項５に記載された発明は、一般の工場などの生産現場のみならず病院の治療室や処置室、あるいは教育機関の実習室、研究機関の実験室等に設置される照明や治具、試験装置等の昇降装置に利用可能である。また、請求項６乃至請求項８に記載された発明は、農家のビニールハウス内から大規模な植物工場内に設置される植物栽培装置及びこれを設置した植物工場におけるシステムとしても利用可能である。

１…昇降装置 １ａ…昇降システム １ｂ〜１ｄ…植物栽培システム ２…取付台座 ３…照明具 ４…昇降台座 ５…パンタグラフ構造 ６ａ〜６ｄ…リンク機構アーム ７…昇降機構 ８…支持枠 ８ａ…前端面 ８ｂ，８ｃ…側端面 ８ｄ…取付部材 ９ａ，９ｂ，１３ａ，１３ｂ…スライド孔 １０…回動部 １０ａ…先端部 １０ｂ…リードスクリュー １０ｃ…回動軸 １１…水平動部 １１ａ…ナット １１ｂ，１１ｃ…スライド板 １２…手動ハンドル １４ａ〜１４ｅ…ジョイント １５…連結体 １６…タイミングベルト １６ａ…凹部 １７…タイミングプーリー １７ａ…凸部 １７ｂ…溝部 １８…モータ １９…テンショナー １９ａ…ローラ ２０…栽培棚 ２１…植物 ２２…突出部 ２３…梁材 ２４…天井面 ２５…検出部 ２５ａ…レーザー素子 ２５ｂ…受光部 ２５ｃ…レーザー光 ２５ｄ…レーザー距離計 ２６…制御部 ２６ａ…判定部 ２７…テンショナー ２７ａ〜２７ｃ…ローラ ２８ａ〜２８ｃ…回動軸 ２８ｄ…傾動軸 ２９…検出部支持枠 ２９ａ，２９ｂ…垂下部

Claims (8)

1. 昇降台座と、取付台座と、これらの台座にそれぞれ端部が水平動可能に遊着される２対のリンク機構と、を有し、
   前記２対のリンク機構は、それぞれジョイントを介して交差するパンタグラフ構造を形成し，前記昇降台座と前記取付台座との距離を変更可能に構成され、
   前記取付台座は、表面を螺刻された回動部材と、この回動部材に螺設されると共に前記２対のリンク機構の一の端部に懸架され，前記回動部材の回動を水平動に変換する水平動部材と、を備えることを特徴とする昇降装置。
2. 請求項１に記載の昇降装置を一定の間隔を空けて水平及び／又は垂直に複数台配列し、前記複数台に係る前記回動部材に環状に懸架される連結部材と、この連結部材を駆動して前記複数台に係る前記回動部材を同時に回動可能な駆動部材と、を有することを特徴とする昇降システム。
3. 前記昇降装置は、前記回動部材が前記連結部材との懸架を実行又は解除可能な付勢部材を備えることを特徴とする請求項２記載の昇降システム。
4. 前記昇降装置の回動部材は、タイミングプーリーを軸着し、
   前記連結部材は、前記タイミングプーリーに噛合するタイミングベルトであって、
   前記付勢部材は、前記タイミングベルトを，前記タイミングプーリーに対し自在に噛合・噛合解除可能に付勢するテンショナーであることを特徴とする請求項３に記載の昇降システム。
5. 前記駆動部材は、所望のトルクが係ると駆動停止させるトルクリミッター機能を備えることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１項に記載の昇降システム。
6. 請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の昇降システムの前記昇降装置の取付台座を天井面に固定し、前記昇降台座に照明具を設置し、前記昇降台座の下方に植物栽培棚を設け、前記植物栽培棚と前記照明具との距離を前記複数台の昇降装置で同時に調節することを特徴とする植物栽培システム。
7. 請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の昇降システムの前記昇降装置の取付台座を床面に固定し、前記昇降台座に植物栽培棚を設置し、前記昇降台座の上方に照明具を設け、前記植物栽培棚と前記照明具との距離を前記複数台の昇降装置で同時に調節することを特徴とする植物栽培システム。
8. 前記照明具と前記植物栽培棚に栽培された植物に対し予め定めた部位との間隔を検出する検出部と、
   予め設定された前記間隔の基準値と前記検出部において検出された前記間隔が一致するように前記駆動部材を駆動させ、この駆動部材の駆動によって前記回動部材を回動させて前記昇降台座を昇降させる制御部と、を備えることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の植物栽培システム。