JP2015027289A - 移動栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プランターへの配管を固設しなくても、作物近傍の気温及び土温を局所的に調節できる移動栽培装置を提供する。【解決手段】ハウス２内に設けられ、搬送装置４によって栽培装置３を循環搬送させる移動栽培装置１であって、前記栽培装置３は複数のプランター１０で構成され、該各プランター１０は、作物近傍を加温または冷却する熱交換器３０を備え、該熱交換器３０は、熱媒体を流通させるパイプと、該パイプの一側に設けて前記熱媒体を受け取る受け口３１、及び、パイプの他側に設けて前記熱媒体を排出する排出口３２を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、移動栽培装置に関する。

従来から野菜・花卉を栽培する複数のプランターを横方向、及び、縦方向に循環搬送させる移動栽培装置が公知となっている（特許文献１参照）。
移動栽培装置では、プランターを支持する栽培ベンチが循環移動することで、作業員が個々のプランターのもとに移動することなく定位置で、移動栽培装置内の全作物に対して作業を行うことができる。

特開２０１０−０５７４４８号公報

一般に、ビニールハウス内では温度調節に注ぎ込まれたエネルギーの大部分が周囲の空間に散逸しているので多大なエネルギーを消費しており、温度調節を局所的に行うことができない。
例えば、これらの問題に対して作物を栽培するプランターにヒートパイプを敷設することで、作物近傍の気温及び土温（プランター内の温度）を局所的に調節でき、かつ、エネルギーの浪費を抑えることができる。
しかし、移動栽培装置では、個々のプランターは循環搬送されるため、プランター内にまでヒートパイプなどの熱媒体を循環させる配管を固定することは容易ではない。そこで、プランターへの配管を固設しなくても、作物近傍の気温及び土温（プランター内の温度）を局所的に調節できる移動栽培装置を提供する。

本発明の移動栽培装置は、請求項１においては、ハウス内に設けられ、搬送装置によって栽培装置を循環搬送させる移動栽培装置であって、前記栽培装置は複数のプランターで構成され、該各プランターは、栽培作物近傍を加温または冷却する熱交換器を備え、該熱交換器は、熱媒体を流通させるパイプと、該パイプの一側に設けて前記熱媒体を受け取る受け口と、前記パイプの他側に設けて前記熱媒体を排出する排出口とを有するものである。

また、請求項２においては、前記栽培作物はイチゴであって、前記パイプは、前記プランターの長手方向に沿ってイチゴのクラウン部周辺に設けられるものである。

また、請求項３においては、前記移動栽培装置には前記熱媒体を前記熱交換器に供給する熱媒体供給装置をさらに備え、該熱媒体供給装置は、前記熱媒体を貯留するタンクと、前記熱媒体を加熱または冷却する調温手段と、前記熱媒体を圧送するポンプと、前記熱交換器とタンクとポンプとを接続する配管を備え、前記プランターが循環搬送中に一時停止する箇所において、前記受け口に上下対向して、前記配管の端部に前記熱媒体を供給する供給口が設けられ、前記排出口に上下対向して排水受が設けられるものである。
また、請求項４においては、前記供給口は、循環搬送経路の全経路のうちの所定区画に配置されるものである。
請求項５においては、前記移動栽培装置は、熱媒体を一定時間供給した後に、栽培ベンチを必要な段階移動するものである。

移動栽培装置における作物近傍の気温、及び、土温（プランター内の温度）を局所的に制御することが可能となり、年間を通じた多重発芽及び多重収穫を効率的に可能にし、熱エネルギーを効率良く作物の生育に利用できる。

移動栽培装置全体を示す図である。 搬送装置の構造を示す図である。 熱交換器が設けられたプランターを示す図である。 調温水供給装置、及び、調温水の流通経路を示す図である。 熱交換器の受け口、及び、調温水供給装置の供給口を示す図である。 調温水供給装置の供給口の配置を示す図である。 熱交換器の配置を示すプランターの側面断面図である。 供給口の配置の第二実施形態を示す図である。 供給口の配置の第三実施形態を示す図である。

移動栽培装置１は、ビニールハウス２内に設けられている。移動栽培装置１は、所定の搬送経路に沿って栽培装置を循環搬送しつつ、所定位置での管理・収穫作業を可能にするものである。栽培装置を構成している個々のプランターに熱交換器を設け、搬送装置の所定位置に設けられる調温水供給装置から供給される調温水を配管に流すことでプランター内の作物近傍の温度を局所的に調節可能にする。

次に、図面を参照して、栽培作物をイチゴとした移動栽培装置１について説明する。
図１に示すように、移動栽培装置１は、ビニールハウス２に設置され、栽培装置３、及び、搬送装置４を具備する。
栽培装置３は、複数のプランター１０を備える。
搬送装置４は、各プランター１０を支持する栽培ベンチ１１、栽培ベンチ１１を縦方向に搬送する二つの縦搬送装置１２・１２、及び、横方向に搬送する二つの横搬送装置１３・１３を備える。

プランター１０は、作物を栽培するための容器である。プランター１０の外形は一方向に長い横長形状である。プランター１０の上面に比べて下面の長さが短い四角錘台形状であり、プランター１０の内部には作物およびこれを栽培するための土等を収容する空間が形成される。
以下では、プランター１０の長い形状を有する方向を横方向とし、短い形状を有する方向を縦方向とする。

栽培ベンチ１１は、プランター１０を支持し、支持されるプランター１０の形状・個数に応じた形状を有する。図２に示すように、イチゴの移動栽培装置１の栽培ベンチ１１の外形は、横方向に長く、縦方向に短い形状を有し、縦方向に移動する機能として四つの車輪２０が設けられている。

図１、及び、図２に示すように、一つの縦搬送装置１２の終端に一つの横搬送装置１３の始端と接続され、一つの横搬送装置１３の終端に一つの縦搬送装置１２の始端が接続され、プランター１０を載置した栽培ベンチ１１が四角形状に循環搬送するように構成されている。

縦搬送装置１２は、四つのレール２１、複数の係止突起２２を備える二本のロッド２３、二本のロッド２３をその長手方向に往復動させる移動用シリンダ２４、及び、二本のロッド２３をその長手方向を軸として回転させる回転用シリンダ２５を備える。
四つのレール２１は、栽培ベンチ１１の四つの車輪２０に係合し、栽培ベンチ１１を縦方向（搬送方向）に搬送させる経路を成す部材である。二本のロッド２３は、レール２１と平行に、かつ、搬送時にロッド２３に固定されている係止突起２２だけが栽培ベンチ１１に当接可能な高さに配置される。移動用シリンダ２４の伸縮により、ロッド２３を縦方向（搬送方向）に移動させることで、係止突起２２が栽培ベンチ１１に当接し、該栽培ベンチ１１を押すことで、縦方向（搬送方向）に栽培ベンチ１１を搬送させる。ロッド２３の反搬送方向移動時に係止突起２２は回転用シリンダ２５により倒されて係止しないようにしている。
回転用シリンダ２５は、その伸縮によりロッド２３を回転させることで、係止突起２２を栽培ベンチ１１に当接可能な位置、もしくは、当接不能な位置に配置させることができる。

横搬送装置１３は、ベルトコンベア２６、及び、ストッパー２７を備える。
ベルトコンベア２６は、栽培ベンチ１１を横方向（搬送方向）に搬送する装置である。縦搬送装置１２から横搬送装置１３へ栽培ベンチ１１を搬送するときに、該栽培ベンチ１１の車輪２０を嵌合するようにストッパー２７を、縦搬送装置１２のレール２１の延長上であるベルトコンベア２６の搬送面に配置している。横搬送装置１３では、車輪２０を嵌合した状態で、栽培ベンチ１１を横方向（搬送方向）に搬送する。

二つの縦搬送装置１２を、搬送方向が互いに逆向きとなるように配置し、横搬送装置１３も同様に、搬送方向が互いに逆向きとなるように配置している。縦搬送装置１２の搬送経路終端部に、横搬送装置１３の搬送経路始端部を接続し、横搬送装置１３の搬送経路終端部に、縦搬送装置１２の搬送経路始端部を接続している。
従って、搬送装置４は、縦方向への搬送から横方向への搬送を二回繰り返し、元の位置に戻ってくる循環搬送経路を形成し、該循環搬送経路に沿って栽培装置３を搬送させることが可能である。そのため、作業者は個々のプランター１０へ移動することなく、定位置（横搬送装置１３の前方）で全てのプランター１０の作物に対して作業を行うことができる。

縦搬送装置１２は栽培ベンチ１１をその進行方向（縦方向）と該栽培ベンチ１１の長手方向が直交するように搬送面に載置して横搬送装置１３へ搬送している。横搬送装置１３に搬送されてきた栽培ベンチ１１は、その進行方向（横方向）と該栽培ベンチ１１の長手方向が一致するように搬送面に載置されており、縦搬送装置１２に循環搬送される。
従って、横方向に長く、縦方向に短い形状を有するプランター１０が横方向に流れてくる横搬送装置１３側での作物の手入れ、及び、収穫作業を行うことが効率的に行うことができる。

図３（ａ）に示すように、栽培装置３を構成する個々のプランター１０に熱交換器３０が設けられる。熱交換器３０はパイプで構成される。なお、パイプには熱交換を促進させるためにフィンを設ける構成であってもよく、ジグザグ状に配管してもよい。
熱交換器３０に熱媒体（調温水）を流通させることで、プランター１０内の温度を局所的に調節できる。なお、全てのプランター１０に熱交換器３０を設けている。

熱交換器３０はプランター１０の長手方向に沿って略全長に亘って、培土表面付近のイチゴ５のクラウン部５ａが位置する近傍に配置される。熱交換器３０の一端（調温水供給側）に連通される給水配管３０ａは、プランター１０の上方に屈曲され、上方に向けて延出され、その上端には、調温水を受け取る受け口３１が形成される。
熱交換器３０の他端（調温水排出側）に連通される排水管３０ｂは、プランター１０の側面を貫通し、下方に屈曲され、下方に向けて延出される。下端には、利用した調温水を排出する排出口３２が形成される。
全てのプランター１０に設けられる熱交換器３０の受け口３１は、縦搬送装置１２の同一方向一側に配置される。

図３（ｂ）は、熱交換器３０の形状の別実施形態を示す。
熱交換器３０の他端の排水管３０ｂは、プランター１０の側面より手前で上方に屈曲され、さらにプランター１０外方に向けて延出される。そして、プランター１０側面よりも外方側で、下方に屈曲され、延出される。下端には、利用した調温水を排出する排出口３２が形成される。
このような形状にすることで、プランター１０の長手方向に沿って配置された部分の熱交換器３０内に調温水の供給を止めても調温水がたまるため、熱交換を確実に行うことができる。

プランター１０に熱交換器３０を設け、該熱交換器３０に調温水を流通させることで、作物近傍の気温、及び、土温を局所的に制御し、年間を通じた多重発芽及び多重収穫を効率的に可能にする。また、部分的な加温、または、冷却で良いため、熱コストが抑えられ省エネを実現できる。

図４を用いて、熱交換器３０に流通させる調温水を供給する構成について説明する。
調温水供給装置４０は、タンク４１、ヒートポンプ４２、ポンプ４３、配管（供給管４４、供給口４５、戻り管４６）、制御回路４７、及び、排出受４８を備える。
タンク４１とヒートポンプ４２はハウス内またはハウス外に配置される。タンク４１内の調温水は調温手段となるヒートポンプ４２により加温または冷却されて設定温度に維持される。ただし、調温手段はヒートポンプ４２に限定するものではなく、ヒータや冷却装置等を用いることも可能である。タンク４１の上部と下部には吸水管５２が連通され、切換バルブ５３を介してポンプ４３の吸水口と連通される。切換バルブ５３は電磁バルブで構成され制御回路４７と接続され、温水を取り出すときは上側の吸水管５２をポンプ４３と連通し、冷水を取り出すときは下側の吸水管５２をポンプ４３と連通するように切り換えるように制御回路４７により制御される。
ポンプ４３はモータにより駆動され、モータは制御回路４７と接続されている。ポンプ４３の吐出口には供給管４４の一端が接続され、供給管４４の他端は縦搬送装置１２へ延設され、各栽培ベンチ１１・１１・・・の側部上において分岐して吐出バルブ５４・５４・・・を介して供給口４５・４５・・・が接続される。吐出バルブ５４は電磁バルブで構成され制御回路４７と接続されている。
供給管４４を介して供給口４５から供給された調温水は、受け口３１を介して熱交換器３０内を流通し、排出口３２の下方に対向するように設けられた排出受４８に排出され、戻り管４６を介してタンク４１に戻される。

制御回路４７は温度センサ５５、搬送装置１２・１３、ヒートポンプ４２、ポンプ４３、切換バルブ５３、及び、吐出バルブ５４に接続されており、タンク４１内の温度調整、タンク４１からの調温水の圧送、タンク４１から供給される温水と冷水の切換え、及び、供給口４５からの給水といった一連の動作を制御している。
制御回路４７は、ハウス内温度等に応じて、作物が所望の温度となるようにヒートポンプ４２の動作を制御して調温水の温度を制御し、温水又は冷水の切換えを行う切換バルブ５３の動作を制御する。
栽培ベンチ１１が所定位置に来た時に、タンク４１内に貯水されている調温水を圧送できるようにポンプ４３を制御する。そして、一定時間、栽培ベンチ１１が支持しているプランター１０に固定される熱交換器３０の受け口３１に調温水を供給できるように吐出バルブ５４を制御する。
なお、ポンプ４３はプランター１０が縦搬送装置１２により途中で一時停止するときに駆動し、搬送移動するときには停止する構成とすることで、吐出バルブ５４を設けない構成とすることもできる。但し、吐出バルブ５４とリリーフバルブを設けることでポンプ４３は常時駆動とすることもできる。

図５に示すように、前記供給口４５は、下方に向かって開口されている。供給口４５は、プランター１０が縦搬送装置１２により搬送されている途中で一時停止する箇所において、前記給水配管３０ａの上端に設けられる受け口３１の上方に対向するように供給口４５が配設される。
受け口３１は、下端部から上端部に向かって徐々に広くなる略漏斗状に形成される。このような構成にすることで、供給口４５の真下に熱交換器３０の受け口３１がある状態で、給水を行っても受け口３１の周囲に調温水が飛散することなく熱交換器３０に給水できる。

図６は、調温水供給装置４０の供給口４５の配置例を示している。
供給口４５は、プランター１０が循環搬送中に一時停止する箇所で、かつ、プランター１０内に固設される熱交換器３０の受け口３１の真上に配置される。つまり、供給口４５の中心と受け口３１の中心が一致し、供給口４５の下方に受け口３１が配置される。

図６に示すように、供給口４５はプランター１０の受け口３１側に複数設けられる。
また、プランター１０が縦搬送装置１２により搬送されている途中で一時停止する箇所において、排出口３２の下方には、戻り管４６の上流に配置される排水受４８が配置される。排水受４８は搬送方向に長い桶状に構成され、周囲に漏れることなく排水を受けられるようにしている。なお、排水受４８は、排出口３２の下方に、上方を開口した漏斗状の受け口として構成することもできる。

縦搬送装置１２は、移動用シリンダ２４が一定時間毎に伸縮が繰り返され、一回の伸縮で栽培ベンチ１１の短手方向一台分が移動され（１段階とする）、プランター１０を支持する栽培ベンチ１１を所定経路に一定の間隔をもって順次搬送している。そのため、プランター１０が搬送されて所定経路の所定位置で一時停止し、その停止位置で、供給口４５がプランター１０内に固設される熱交換器３０の受け口３１の真上に配置される。こうして、プランター１０が該所定位置に搬送されてから、次の所定位置に搬送されるまでの間に、供給口４５から熱交換器３０へ給水が行われる。つまり、移動栽培装置における栽培ベンチ１１が周回する速さ、および、調温水が設定温度に冷めるまたは暖まる速さに合わせて供給口４５が所定間隔をあけて複数配置される。排出受４８は栽培ベンチ１１の停止位置に配置しても、縦搬送装置１２の搬送経路の長さに合わせて長く配置してもよい。

また、前記供給口４５（供給管４４）は、前述のように（第一実施形態とする）循環搬送経路の全経路の縦搬送装置１２上の栽培ベンチ１１・１１・・・全てに対して設ける構成とすることも可能であるが、循環搬送経路のうちの所定区画に配置する構成とすることもできる。
つまり、図８に示す第二実施形態では、供給口４５は縦搬送装置１２の所定区画として搬送終端側の複数の栽培ベンチ１１・１１・・・に供給するように配置される。但し、供給口４５が配置される所定区画は、縦搬送装置１２の搬送始端側や搬送中央部に配置する構成であってもよい。この供給口４５の配置数は限定するものではなく、熱交換器３０の温度低下に合わせてその数は決定される。従って、供給口４５は全栽培ベンチ１１・１１・・・の１０〜４０％といった数が配置され、供給口４５から熱媒体となる調温錐が設定時間供給された後に必要段数移動される。図８の第二実施形態においては、３つの栽培ベンチ１１・１１・１１に供給されるので、３段階移動される。
このように配置することにより、供給管４４や供給口４５の数を減らして、ハウス２内の配管がシンプルとなり、コストを削減することが可能となり、配置スペースも小さくすることができるのである。

また、図９に示す第三実施形態では、供給口４５は縦搬送装置１２上の栽培ベンチ１１・１１・・・に対して１台または数台（栽培ベンチ１１）おきに供給口４５を配置する構成とすることもできる。この場合、１台おきに供給口４５が配置されているため、供給口４５から熱媒体となる調温錐が設定時間供給された後に１段階移動される。こうして、連続的ではなく、断続的に給水することにより、ハウス２内の配管数を減少することができ、コスト低減化が図れるようにすることもできる。

図７に示すように、熱交換器３０はプランター１０の長手方向に沿ってクラウン部周辺に設けられる。
プランター１０内を加温（または冷却）することで、イチゴ５の根、クラウン部５ａ、茎葉を一体となって温度調節することができるため、イチゴ５の成育に適した温度に保つことができる。イチゴ全体を加温または冷却するためには、特に培土（主に根の周辺）に熱交換器３０を設けることが望ましい。
また、イチゴ５のクラウン部５ａを加温（または冷却）することで、花芽の分化が促進される。そのため、イチゴ５の根、クラウン部５ａ、茎葉を一体となって温度調節でき、特に、クラウン部５ａを加温（または冷却）できる位置に熱交換器３０を設けることで、花芽の分化を促進させながら、イチゴ５の成育を促進させることができる。そのため、クラウン部５ａ周辺の培土に熱交換器３０を設けている。
また、イチゴ５の根、クラウン部５ａ、茎葉を一体となって温度調節する熱交換器３０、及び、クラウン部５ａを温度調節する熱交換器３０を別々に設けることも可能である。

このような構成にすることで、クラウン部５ａを加温する場合には、タンク４１内の水はヒートポンプ４２により設定温度に温められる。切換バルブ５３は上側の吸水管５２から給水できるように切り換えられ、ポンプ４３の駆動により温水が供給管４４を介して供給口４５に吐出される。バルブ５４は、受け口４５が下方に位置しているときに開けられて、縦搬送装置１２が作動して移動しているときには閉じられる。
バルブ５４が開けられて温水が熱交換器３０に送水され、イチゴ５のクラウン部５ａを温める。熱交換後の温水は排水管３０ｂより排水受４８、戻り管４６を介してタンク４１に戻される。このとき、戻り水は冷やされているためタンク４１の下部に戻される。
また、クラウン部５ａを冷却する場合には、切換バルブ５３を下側の吸水管５２から給水できるように切り換え、前記同様に、熱交換器３０に送水する。熱交換後の温水は排水管３０ｂより排水受４８、戻り管４６を介してタンク４１に戻される。このとき、戻り水は温められているためタンク４１の上部に戻される。
こうして、調温水を循環利用させることができ、コスト低減を図ることができる。

また、第１〜第３実施形態において、クラウン部５ａを温める（または冷却する）とき、縦搬送装置１２の移動用シリンダ２４を一回伸縮させ、つまり、１段階移動させて、停止すると、給水配管３０ａは供給口４５の下方に位置し、制御回路４７はポンプ４３を駆動し、吐出バルブ５４・５４・・・を開けて熱媒体を一定時間供給し、その後に、栽培ベンチを１段階移動する。こうして、均等に全栽培ベンチを１・１・・・を温める（冷却する）。設定温度に達すると熱媒体の供給及び、栽培ベンチの移動は停止するように制御する。
また、第二実施形態及び第三実施形態において、供給管４４が位置する前記縦搬送装置１２の栽培ベンチ１１の一つ手前の栽培ベンチ１１近傍に、プランター１０内のクラウン部５ａ近傍の温度を検知する非接触型の温度検知センサ５５を配置して、制御回路４７と接続する。そして、制御回路４７は温度検知センサ５５によりクラウン部５ａ周辺の温度を検知し、設定温度より低くなると（温める場合であり、冷やす場合は設定温度より高くなると）、縦搬送装置１２を作動させ（移動用シリンダ２４を一回伸縮させ、つまり、１段階）移動させ、栽培ベンチ１１に配設される給水配管３０ａを供給口４５の下方に位置させる。この停止した状態で、熱媒体を供給口４５から熱交換器３０に所定量供給するように制御する。なお、供給口４５が配置される栽培ベンチ１１にも温度センサを配置して、培地が設定温度まで上昇すると、吐出バルブ５４を閉じるように制御することもできる。

１ 移動栽培装置
３ 栽培装置
４ 搬送装置
１０ プランター
１１ 栽培ベンチ
１２ 縦搬送装置
１３ 横搬送装置
３０ 熱交換器
３１ 受け口
３２ 排出口
４０ 調温水供給装置
４５ 供給口

Claims (5)

1. ハウス内に設けられ、搬送装置によって栽培装置を循環搬送させる移動栽培装置であって、
   前記栽培装置は複数のプランターで構成され、該各プランターは、栽培作物近傍を加温または冷却する熱交換器を備え、
   該熱交換器は、熱媒体を流通させるパイプと、該パイプの一側に設けて前記熱媒体を受け取る受け口と、前記パイプの他側に設けて前記熱媒体を排出する排出口とを有することを特徴とする移動栽培装置。
2. 前記栽培作物はイチゴであって、前記パイプは、前記プランターの長手方向に沿ってイチゴのクラウン部周辺に設けられることを特徴とする請求項１に記載の移動栽培装置。
3. 前記移動栽培装置には前記熱媒体を前記熱交換器に供給する熱媒体供給装置をさらに備え、
   該熱媒体供給装置は、前記熱媒体を貯留するタンクと、前記熱媒体を加熱または冷却する調温手段と、前記熱媒体を圧送するポンプと、前記熱交換器とタンクとポンプとを接続する配管を備え、
   前記プランターが循環搬送中に一時停止する箇所において、
   前記受け口に上下対向して、前記配管の端部に前記熱媒体を供給する供給口が設けられ、
   前記排出口に上下対向して排水受が設けられることを特徴とする請求項１に記載の移動栽培装置。
4. 前記供給口は、循環搬送経路の全経路のうちの所定区画に配置されることを特徴とする請求項３に記載の移動栽培装置。
5. 前記移動栽培装置は、熱媒体を一定時間供給した後に、栽培ベンチを必要な段階移動することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の移動栽培装置。
   

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