JP2015202106A - 多層の循環構造を持つ水耕栽培システム - Google Patents

Abstract

【課題】各層に配置された複数の栽培トレイを各層ごとに循環移送させ栽培することができる多層の循環構造を持つ、生産性の高い水耕栽培システムを提供する。
【解決手段】上下方向に複数配置された板形（板状）の移送レール１１と、移送レール１１上に複数個が積まれ、移送レール１１に沿って循環する搬送トレイ１２と、移送レール１１の長さ方向に一側及び他側にそれぞれ設けられた駆動スプロケット及び従動スプロケットと、駆動スプロケット及び従動スプロケットにつながり、搬送トレイ１２が結合されているチェーン１５と、駆動スプロケットを駆動する駆動モータと、移送レール１１の設定された領域の上部に備えられ、その下部を通過する搬送トレイ１２に水や栄養分を噴射する噴射供給部とを備える多層の循環構造を持つ水耕栽培システム１０とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、水耕栽培システムに関するもので、特に多層式の構造で各層に積まれた複数の栽培トレイを各層へ循環移動させて栽培することができる多層の循環構造を持つ水耕栽培システムである。

ここでは、本発明に関する背景技術が提供されており、これらが必ずしも先行技術を意味するわけではない。

水耕栽培は土の代わりに水や人工培養土に生育に必要な栄養を均等に溶かした培養液を供給しながら作物を栽培する方法で、土壌伝染性の病害虫被害や連作障害を軽減させ、作物の生産性を最大限に高める農法の１つである。

わが国の水耕栽培面積は１９８０年末までは１０ｈａ未満で非常に微々たる水準であったが、１９９２年から始まった施設園芸産業に関する政府の集中的な支援に支えられ１９９９年には６４８ｈａ、１０年の間に６５倍に急増した後にも毎年少しずつ増加し、２００８年には１，１０７ｈａに達している。
水耕栽培技術は作物の単位生産性の増大及び高品質生産に関する技術が弛まず発展してきた。

図１および図２は、従来の水耕栽培装置を示した図である。
図１および図２を参照すると、従来の水耕栽培装置１００は、植物の成長室１１０との出入口のための入口及び出口を備えた本体１００と、種子が蒔き付けられているトレイＴを植物成長室１１０の内部から移送するように構成された移送装置と、トレイＴで植物が育つのに必要な水及び栄養剤を適切に供給するように設置されたスプレー装置３００と、植物成長室１１０の空気を循環させると同時に温度湿度を自動調節し、炭酸ガスを供給する内部環境設定装置と、植物成長室１１０の内側に一定な間隔で設置し、太陽光と同じ波長が発生するトゥルーライト６５０と、植物成長室１１０内部の好気性細菌を滅菌させるために植物成長室１１０の天井側に設置されている複数のユーブイライト７００で構成され、移送装置は植物成長室１１０の中央通路１１４を中心に底面１１３の両側に設置された２組のレール２０１と、レール２０１にそれぞれ一列に設置し、トレイＴが積まれる複数の台車２０２で構成にされ、また台車２０２を自動的に移動させるためにレール２０１への方向に駆動モータによって駆動されるチェーン２１１を主動スプロケット２１２及び従動スプロケット２１３に巻き取って設置し、台車２０２の底面には掛かるところ２０３を一体の形に形成し、チェーン２１１には一定な間隔で掛けるところ２１４を一体に形成して掛けるところと掛かるところの引っ掛かる作用を利用して台車２０２を本体１００の入口の方から出口の方へ自動移動させる自動移動手段とが設置される。

スプレー装置３００は植物成長室１００の天井側に設置されたガイドバー３１０に設置して中央通路に沿って移動しながら中央通路１１４の両側に積まれたトレイの上方への水及び栄養剤を噴霧することができるように下方に延長された分配管３２０の両側に多段で具備される複数のノズル３２１を持つ。

上記によれば、スプレー装置３００及びトレイＴが積まれる複数の台車２０２をそれぞれ駆動しなければならないので、構造が複雑になり、設備のコストが増加するという問題があった。尚、トレイＴが複数の台車２０２に積まれたまま搬送され、トレイＴを個別に制御したりトレイＴに水を供給したりするのが容易ではないという問題があった。

本発明は複数の栽培培地を循環移送させることでスプレー装置を固定することができる多層の循環構造を持つ水耕栽培システムの提供を目的にする。
本発明は電解殺菌水を利用して多層に積まれ層別に循環移動させることで水耕栽培の生産性を高められる多層の循環構造を持つ水耕栽培システムの提供を目的にする。

ここでは、本発明の全体的な要約を提供し、これが本発明の外延を制限するものだと理解してはならない。

本発明の一態様によると、上下方向に複数配置された板形（板状）の移送レールと、該移送レールの上にそれぞれ配置され、前記移送レールに沿って循環する搬送トレイと、前記移送レールの長さ方向へ一側及び他側にそれぞれ設けられた駆動スプロケット及び従動スプロケットと、前記駆動スプロケット及び前記従動スプロケットにつながり、前記搬送トレイが結合されるチェーンと、前記駆動スプロケットを駆動する駆動モータと、また前記移送レールの設定された領域の上部に備わり、その下部を通過する前記搬送トレイに水及び栄養分を噴射する噴射供給部とを備える多層の循環構造を持つ水耕栽培システムを提供する。

上記によると、移送レールがチェーンにより移送レールに沿って循環移送しながら定期的に噴射供給部を通じて水及び栄養分を供給されるようになるので簡単な構造により収穫率を最大限に高めるという利点がある。
また、上下方向に積まれた移送レールごとに独立的に備えられた噴射供給部があるため、全ての移送レールに均一な水及び栄養分の供給が可能になるという利点がある。

本発明の一態様によると、前記移送レールは空気が上下方向に循環することができる孔を備えることが特徴である。
本発明の一態様によると、前記移送レールは陸上競技のために設置される楕円形のコースのような形の棒が中央部から外郭方向へ複数個配置されることを特徴とする。

上記によると、移送レールの上下方向に空気の循環が行われやすいので空間によって温度また湿度の差による栽培の速度の差が発生することを予防できるようになる。
本発明の一態様によると、前記駆動スプロケット及び前記従動スプロケットは、前記移送レールの長さ方向に設定された間隔ほど離れて配置され、上下方向へ立てて備わる駆動軸及び従動軸に備わることを特徴とする。

本発明の一態様によると、前記駆動軸及び前記従動軸は前記移送レール別に独立的に備わってはいるが、前記移送レールを上下方向に貫通して設けられ、前記駆動軸は独立的に具備される駆動モータによって駆動できるようになることを特徴とする。

本発明の一態様によると、前記駆動軸及び前記従動軸は前記移送レールの全体を上下方向に貫通して設けらされ、前記駆動軸は１つの駆動モータによって駆動できるようになることを特徴とする。

本発明の一態様によると、前記搬送トレイは、前記チェーンの長さ方向へ間隔をあけて前記チェーンに結合される少なくとも２箇所以上の結合部を有し、前記チェーンの曲げに応じて２箇所以上の前記結合部の間の間隔が調節されているが、前記搬送トレイの間の間隔が維持できるように少なくとも１つの前記結合部は前記チェーンに関して回転できるように結合され、残りの前記結合部は前記チェーンに対して回転できながらもスライドできるようにスロット形で備わることを特徴とする。

上記によれば、チェーンが駆動スプロケット及び従動スプロケットを通過する時に曲げられる場合にもスロットで作られた結合部により、搬送トレイの安定的な循環移送ができるようになる。
本発明の一態様によると、前記搬送トレイに選択的に装着され、前記搬送トレイと共に移送される栽培培地を備えることを特徴とする。

上記によれば、複数の搬送トレイとチェーンの脱着を繰り返す必要はなくなり、複数の搬送トレイの中で一部の搬送トレイを用いる栽培ができるようになる。
本発明の一態様によると、前記チェーンはプラスチック製の部材で備わることを特徴とする。

上記によれば、チェーンが噴射供給部から供給する水及び栄養分によって腐食されるのを防止できるようになる。
本発明の一態様によると、前記噴射供給部を通じて供給される水は電解殺菌水であることを特徴とする。
上記によれば、栽培過程で植物に発生される有害菌が取り除けるので、栽培の後にも別の有害菌の除去過程は要らない。

本発明の一態様による多層の循環構造を持つ水耕栽培システムによると、上下方向に積まれた移送レールに沿って循環しながら定期的に水及び栄養分を供給し、栽培するので設備のコストが低く、空間の活用度が高く向上できるという利点がある。

尚、搬送トレイがチェーンによって移送レールに沿って循環移送しながら定期的に噴射供給部を通じ水及び栄養分を供給されるので簡単な構造により収穫率を最大限に高めるという利点がある。
尚、上下方向に積まれた移送レールごとに独立的に備わっている噴射供給部を持つ全ての搬送トレイに均一な水及び栄養分の供給ができる利点がある。

また、チェーンと搬送トレイとのスロット結合により、チェーンが駆動スプロケット及び従動スプロケットを通過する時に曲げられる場合でもスロットで作られた結合部により、搬送トレイの安定的な循環移送ができるようになる。

従来の水耕栽培装置を示した図面である。 従来の水耕栽培装置を示した図面である。 本発明の一実施形態に係る多層の循環構造を持つ水耕栽培システムを示した図面である。 図３の多層の循環構造を持つ水耕栽培システムを正面から概念的に示した図面である。 図３の多層の循環構造を持つ水耕栽培システムを側面から概念的に示した図面である。 図３の多層の循環構造を持つ水耕栽培システムを上面から見た図面である。 本発明の他の実施形態に係る多層の循環構造を持つ水耕栽培システムを示した図面である。 図３の多層の循環構造を持つ水耕栽培システムでチェーン及び搬送トレイの結合状態を示した図面である。

以下、本発明を添付された図面を参考にして詳しく説明する。

但し、以下に開示される技術的思想の明確な理解のため限られた実施形態を挙げて説明したが、これに限らず、開示される技術的な思想が属する技術分野において通常的な知識を持っている者により推論できる実施形態に適用可能であることを予め明らかにしておく。

尚、本明細書または特許請求の範囲で使用される用語は説明の便宜のため選択した概念であり、その意味を把握するにあたり辞書上の意味に限らず本発明の技術的な思想に適切に解釈すべきである。

図３は本発明の一実施形態に係る多層の循環構造を持つ水耕栽培システムを示した図面であり、図４は図３の多層の循環構造を持つ水耕栽培システムを正面から概念的に示した図面であり、図５は図３の多層の循環構造を持つ水耕栽培システムを側面から概念的に示した図面であり、図６は図３の多層の循環構造を持つ水耕栽培システムを上面から見た図面であり、図７は本発明の他の実施形態に係る多層の循環構造を持つ水耕栽培システムを示した図面である。

図３から図７を参照すると、本発明の実施形態に係る多層の循環構造を持つ水耕栽培システム１０は、移送レール１１、搬送トレイ１２、駆動スプロケット１３、従動スプロケット１４、チェーン１５、駆動モータ１６及び噴射供給部１７を備えている。

移送レール１１は、搬送トレイ１２が循環移送する経路を提供し、移送される搬送トレイを支えるもので、搬送トレイ１２を多層にして空間活用度を最大限に高めるために上下方向に複数配置されている。

移送レール１１は、板形（板状）で平面上を循環移送される搬送トレイ１２を支えられる構造なら何でも構わないが、搬送トレイ１２の位置に応じて温度また湿度の差が発生することを防止するため、空気が上下方向へ循環できる孔を備えることが望ましい。
具体的に、移送レール１１は、陸上競技のため設置される楕円形のコースのような形の棒を中央部から外郭方向へ複数個備えることが望ましい。

上記によると、移送レールの上下方向へ空気の循環が行われやすいので空間に応じて栽培速度の差が発生することを防止することができる。
搬送トレイ１２は移送レール１１の上にそれぞれ搭載され、チェーン１５に結合され移送レール１１に沿って循環移送されるように設けられている。

搬送トレイ１２は植物が栽培される栽培培地１２ｂと一体の形に形成されることもあるが、栽培培地１２ｂを別個に備え搬送トレイ１２に選択的に装着できるよう備えることが望ましい。
この場合、搬送トレイ１２は栽培培地１２ｂが安定して配置され、一側がチェーン１５に結合する移送枠１２ａを備えることもできる。

上記によると、複数の搬送トレイ１２とチェーン１５との脱着を繰り返す必要がなくなり、複数の搬送トレイ１２の中の一部を使用した栽培ができるようになる。
駆動スプロケット１３及び従動スプロケット１４は移送レール１１の長さ方向の一側及び他側にそれぞれ設けられ、チェーン１５に結合してチェーン１５を回転させることで搬送トレイ１２を循環移送させる機能のためのものである。

駆動スプロケット１３の駆動のために駆動スプロケット１３に駆動力を供給するために駆動モータ１６が備わっている。
ここで、駆動スプロケット１３及び従動スプロケット１４はそれぞれ駆動プーリ及び従動プーリでもよい。この場合、チェーン１５は、ベルトにすればよい。

図７のように、チェーン１５は、水及び栄養によって腐食することを防止するために、プラスチック製の部材で備わっている。また、駆動スプロケット１３及び従動スプロケット１４も共にプラスチック製の部材で備えることができる。
一方、駆動モータ１６の駆動力を駆動スプロケット１３に伝達するため、駆動軸１３ａ及び従動軸１４ａが設けられている。

駆動軸１３ａ及び従動軸１４ａは、移送レール１１の長さ方向に間隔をあけて配置され、上下方向に立てられ設けられている。
駆動スプロケット１３及び従動スプロケット１４は、駆動軸１３ａ及び従動軸１４ａに備えられ、駆動モータ１６の駆動力は、駆動軸１３ａを通じて駆動スプロケット１３に伝達される。

ここで、駆動軸１３ａ及び従動軸１４ａは、上下方向に積まれた複数の移送レール１１全体を上下方向に貫通して設けられ、駆動軸１３ａは、単一の駆動モータにより駆動されるように構成することができる。

これとは異なり、図７のように、駆動軸１３ａ及び従動軸１４ａは、積まれた複数の移送レール１１ごとに独立的に備わってはいるが移送レール１１を上下方向に貫通して設けられ、各層の駆動軸１３ａは、独立的に備わった駆動モータ１６によって駆動されるように構成されている。これによれば、各層別に独立的な栽培が可能となるという利点がある。

噴射供給部１７はチェーン１５によって移送される搬送トレイ１２に水及び栄養分を供給するためのものであり、各層ごとに備えられ、移送レール１１の設定された領域の上部に備わり、その下部を通過する搬送トレイ１２に水及び栄養分を噴射して供給する。

つまり、噴射供給部１７は、一定の位置に固定され、下部に備えられた水や栄養分が保存される供給タンク１７ａから供給を受けて噴射する。
これによれば、搬送トレイがチェーンによって移送レールに沿って循環移送され、定期的に噴射供給部を通じて水及び栄養を供給されるようになるので簡単な構造により収穫率を最大限に高めることができるという利点がある。

また、上下方向に積まれている移送レールごとに独立的に用意されている噴射供給部を有しているので、すべての搬送トレイに均一な水及び栄養分の供給が可能となる利点がある。
一方、噴射供給部１７を通じて供給される水は、電解殺菌水であるのが望ましい。

これによれば、栽培の過程で植物に発生する有害菌が除去されるため、栽培後の別の有害菌除去のプロセスは要らない。
一方、図６に示すように、栽培される植物に光を供給するための照明装置１８が設けられていてもよい。照明装置１８は、ＬＥＤ照明であってもよい。

図８は、図３の多層の循環構造を持つ水耕栽培システムのチェーンと搬送トレイとの結合状態を示した図面である。
図８を参照すると、搬送トレイ１２は、チェーン１５の長さ方向へ間隔をあけてチェーン１５に結合される少なくとも２箇所以上の結合部１２ａａ，１２ａｂを有する。

また、チェーン１５の曲げに応じて、２箇所以上の結合部１２ａａ，１２ａｂ間の間隔が調節されると同時に複数の搬送トレイ１２間の間隔が維持されるよう、少なくとも１つの結合部１２ａａは、チェーン１５に回転可能なように結合され、残りの結合部１２ａｂはチェーン１５に対して回転可能でありながら、スライド可能にスロットに備えることが望ましい。

これによれば、チェーン１５が駆動スプロケット１３及び従動スプロケット１４を通過するときに曲げられる場合でも、スロットに設けられた結合部１２ａａ，１２ａｂにより、搬送トレイ１２の安定的な循環移送が可能になる。

Claims (10)

1. 上下方向に複数配置される板形（板状）の移送レールと、
   該移送レール上にそれぞれ配置され、前記移送レールに沿って循環する搬送トレイと、
   前記移送レールの長さ方向の一側及び他側にそれぞれ設けられる駆動スプロケット及び従動スプロケットと、
   該駆動スプロケット及び前記従動スプロケットにつながり、前記搬送トレイが結合されているチェーンと
   前記駆動スプロケットを駆動する駆動モータと、
   前記移送レールの設定された領域の上部に備えられ、その下部を通過する前記搬送トレイに水や栄養分を噴射する噴射供給部とを備える多層の循環構造を持つ水耕栽培システム。
2. 前記移送レールは、空気が上下方向に循環することができる孔を持つように備える請求項１に記載の多層の循環構造を持つ水耕栽培システム。
3. 前記移送レールは、陸上競技のレースのために設置された楕円形のコースのような形状の棒が中央部から外郭方向に複数個設けられる請求項２に記載の多層の循環構造を持つ水耕栽培システム。
4. 前記駆動スプロケット及び前記従動スプロケットが、前記移送レールの長さ方向に間隔をあけて配置され、上下方向に立てて設けられた駆動軸及び従動軸に備わっている請求項１に記載の多層の循環構造を持つ水耕栽培システム。
5. 前記駆動軸及び前記従動軸が、前記移送レールごとに独立的に備えられるが、前記移送レールを上下方向に貫通して設けられ、
   前記駆動軸が、独立的に備わった駆動モータによって駆動される請求項４に記載の多層の循環構造を持つ水耕栽培システム。
6. 前記駆動軸及び前記従動軸が、前記移送レール全体を上下方向に貫通して設けられ、
   前記駆動軸が、単一の駆動モータにより駆動される請求項４に記載の多層の循環構造を持つ水耕栽培システム。
7. 前記搬送トレイが、前記チェーンの長さ方向に間隔をあけて、前記チェーンに結合される少なくとも２箇所以上の結合部を有し、前記チェーンの曲げに応じて２箇所以上の前記結合部間の間隔が調節されるが、前記搬送トレイ間の間隔が維持されるように、
   少なくとも１つの前記結合部が、前記チェーンに回転可能なように結合され、
   残りの前記結合部が、前記チェーンに回転可能、且つスライド可能なようにスロット形に備わっている請求項１に記載の多層の循環構造を持つ水耕栽培システム。
8. 前記搬送トレイに選択的に装着され、前記搬送トレイと一緒に移送される栽培培地をさらに備える請求項１に記載の多層の循環構造を持つ水耕栽培システム。
9. 前記チェーンがプラスチック製の部材で備わっている請求項１に記載の多層の循環構造を持つ水耕栽培システム。
10. 前記噴射供給部から供給される水が電解殺菌水である請求項１に記載の多層の循環構造を持つ水耕栽培システム。
    

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