JP2016182040A - 作物栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、育成棚間の間隔を制御し、より栽植密度が高く、高い収穫量が見込めるとともに、小規模生産者でも導入可能で収量を向上でき省エネルギー効果の高い作物栽培装置を低コストで提供する。
【解決手段】左右に長手方向を有する育成棚１００が平行状態として前後方向に並べられて多段構成された作物栽培装置であって、育成棚１００〜７００には、走行移動するための車輪１０２Ｆ〜１０２Ｄと、この車輪を駆動するための駆動軸１０２Ａと、この駆動軸を駆動する固定駆動部１０５Ａと、が設けられ、固定駆動部から着脱可能とされて、複数の育成棚を駆動可能な取外駆動部８５が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は作物栽培装置に関し、特に、トマトなどの農作物に対する移動式移動式作物栽培装置に用いて好適な技術に関する。

従来から、作物の栽培、特に、トマト等の作物の栽培で、育成棚を用いて、作物の生育状態に応じて、最適な環境を作物に与える作物育成においては、限られた栽培面積における栽植密度を増加させることで、収穫量を増加させる技術が考えられている。土地に対して直接、作物が定植されている場合（固定栽培という）、作物の列は人が作業をするスペースや通路に応じて固定されるため、土地の有効活用ができない。

設備の建設コストや、地代が低減されるとともに、暖房にかかる設備の低減が可能となり、より一層、栽培管理コストを削減することが求められている。

さらに、固定栽培では、初期の育成ステージでも通路幅を取る必要があり、単位面積当たりの収穫量が制限される。また、初期育成ステージでも、密植できず、一株当たりに必要な暖房費などエネルギーコストが大きいため、これを削減したいという要求があった。さらに、コンベア式、あるいは、つり下げ式などの装置は大型で、設置に必要な面積が大きいため、コスト削減ができないという問題があった。

一方、作物を栽培する育成棚を用意し、育成棚が移動することができる場合は、人が作業をするときなどに育成棚を移動できるため、土地を有効活用することができる。そのため、育成棚が移動することができる場合、作物の列が固定された畑などの場合に比べて、同じ土地面積でも収穫量を増加させることが期待できる。

このため、栽培中に、作物を移動させることで栽植密度を制御できる技術として、例えば、直線状に配置された複数のコンベア上に植物を配置した特許文献１の植物栽培用養水器移動装置がある。この技術では、植物の生長度合いに応じてコンベア毎にそれぞれ所定の間隔に養水器を配置し、その養水器の間隔に応じ順次速度差が設けられて駆動されるように構成されている。これにより、作物の適切な間隔を維持しながら、栽植密度を制御し、植物栽培の面積効率が向上するとしている。

また、イチゴ等の小型の作物に対して、作業や植物の生長過程に応じて作物を移動させ、通路部分の面積を有効活用できる技術がある。例えば、小型の作物に対して特許文献２のような植物体移動装置がある。この技術では、栽培中の植物を支持する支持体を設け、支持体の下側に移送機構、可動フレーム、駆動フレームなどを設けて、植物を移動可能としている。また、複数の移送機構を継なぐ継手機構に遊びを持たせ、調節可能とすることで、植物の株間の間を調整するとしている。

また、吊り下げ方式でレールを用いたもの（特許文献３）、渦巻状搬送レールを用いたもの（特許文献４）、つり下げ式の移動栽培装置（特許文献５）、コンベアによる循環式の移動栽培装置（特許文献６）などが知られている。

特開昭５８−４７４１３号公報 特開平６−１４６６３号公報 特開２０１０−５１２５６号公報 特開２０１２−２４０７６号公報 特開２００９−６５９６１号公報 特開２０１４−３６５７８号公報

上記のような育成棚は、人が作業するときの通路部分の面積を有効活用することを目的としており、栽培期間や作物の生育ステージに関係なく、移動するものであった。このため、生育ステージに対して、効果的な栽植密度にはなっていなかった。また、コンベアを用いた技術では、作物の間隔を制御するための構造が複雑となり、作物の生長に合わせた移動や株間の間隔制御が難しい。

また、植物の生長過程に応じて、植物の株間を調整する特許文献２の技術では、植物を支持する支持体やその支持体を駆動させる駆動手段が複雑であり、大掛かりなシステムとなるため、導入が難しく、コストも多大にかかる。さらに、あらかじめ設計によって定められたパターンでのみ栽植密度が変更可能であるものの、季節ごとに変化する光環境に対応できるような柔軟性がない。

また、野菜工場といった、大規模な生産者では、設備導入も容易で、大面積で高コストな設備投資にも耐えられるが、小規模生産者においては、このような大型設備をいきなり導入することは実際的ではない。
農作物の国際競争力を高めるためには、高コスト多収技術を小規模生産者において導入可能とする必要がある。また、より一層の省エネルギー生産を目指す必要がある。農業の発展のためには、このような小規模生産者にも導入可能な装置を提供することが急務であると思われる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、育成棚間の間隔を制御し、より栽植密度が高く、高い収穫量が見込めるとともに、小規模生産者でも導入可能で収量を向上でき省エネルギー効果の高い作物栽培装置を低コストで提供するという目的を達成しようとするものである。

本発明の作物栽培装置は、左右に長手方向を有する育成棚が平行状態として前後方向に複数並べられて多段構成された作物栽培装置であって、
各育成棚には、走行移動するための車輪と、この車輪を駆動するための駆動軸と、この駆動軸を駆動する固定駆動部と、が設けられ、
前記固定駆動部から着脱可能とされて、複数の前記育成棚を駆動可能な取外駆動部が設けられることにより上記課題を解決した。
本発明の作物栽培装置において、前記固定駆動部には、駆動力を前記駆動軸に伝達可能な回転軸が設けられ、
前記取外駆動部には、駆動モータと、該駆動モータの駆動力を伝達可能として前記固定駆動部の前記回転軸に着脱可能な回転駆動軸とを有することが好ましい。
本発明の作物栽培装置において、前記取外駆動部には、該取外駆動部を前記固定駆動部に取り付けた際に、該取外駆動部を前記固定駆動部に対して位置設定するとともに、前記駆動モータからの回転力を前記回転軸に伝達する際の反力受けとなる位置設定部が設けられることができる。
本発明の作物栽培装置において、前記取外駆動部には、把持部が設けられ、該把持部には駆動スイッチが設けられることができる。
本発明の作物栽培装置において、前記駆動軸には、該駆動軸の回転数を計数する検出手段が設けられ、この検出手段の出力によって、育成棚間の距離を設定することができる。
本発明の作物栽培装置において、前記車輪がその上を走行する平行なレールが設けられることができる。

本発明の作物栽培装置は、左右に長手方向を有する育成棚が平行状態として前後方向に複数並べられて多段構成された作物栽培装置であって、
各育成棚には、走行移動するための車輪と、この車輪を駆動するための駆動軸と、この駆動軸を駆動する固定駆動部と、が設けられ、
前記固定駆動部から着脱可能とされて、複数の前記育成棚を駆動可能な取外駆動部が設けられることにより、多段に構成された長尺の育成棚においてその前後方向の間隔を簡単な構造で安価に設定することができるため、小規模な生産者でも負担が大きくなりすぎずに導入可能でき、日本の農業を発展させることができる。

本発明の作物栽培装置において、前記固定駆動部には、駆動力を前記駆動軸に伝達可能な回転軸が設けられ、
前記取外駆動部には、駆動モータと、該駆動モータの駆動力を伝達可能として前記固定駆動部の前記回転軸に着脱可能な回転駆動軸とを有することにより、安価に育成棚を移動することが可能となる。

本発明の作物栽培装置において、前記取外駆動部には、該取外駆動部を前記固定駆動部に取り付けた際に、該取外駆動部を前記固定駆動部に対して位置設定するとともに、前記駆動モータからの回転力を前記回転軸に伝達する際の反力受けとなる位置設定部が設けられることにより、操作者が保持した状態で取外駆動部を駆動させて容易に育成棚の間隔を設定することが可能となる。

本発明の作物栽培装置において、前記取外駆動部には、把持部が設けられ、該把持部には駆動スイッチが設けられることにより、操作者が保持した状態で取外駆動部を駆動させて容易に育成棚の間隔を設定することが可能となる。

本発明の作物栽培装置において、前記駆動軸には、該駆動軸の回転数を計数する検出手段が設けられ、この検出手段の出力によって、育成棚間の距離を設定することにより、操作者が保持した状態で取外駆動部を駆動させて容易に育成棚の間隔を設定することができる。

本発明の作物栽培装置において、前記車輪がその上を走行する平行なレールが設けられることにより、育成棚の走行を安定させて、栽培作業の安全性を向上することができる。

本発明によれば、簡単な構成で、育成棚間の間隔を制御し、より栽植密度が高く、高い収穫量が見込めるとともに、小規模生産者が導入可能で収量を向上でき省エネルギー効果の高い作物栽培装置を低コストで提供することができるという効果を奏することが可能となる。

本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態の育成棚を示す側面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態の育成棚を示す正面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態における複数段の育成棚を示す側面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態における複数段の育成棚を示す上図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態における駆動部を示す正面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態における育成棚の固定駆動部を示す側面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態における育成棚の固定駆動部を示す上面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態における取外駆動部を示す上面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態における取外駆動部を示す側面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態における育成棚の駆動部の分解状態を示す正面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態における全工程を説明する概略図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実験例の全工程を説明する概略図である。 本発明に係る作物栽培装置の第１実験例における育成棚の間の距離制御を説明する概略図である。 本発明に係る作物栽培装置の第２実験例の全工程を説明する概略図である。 本発明に係る作物栽培装置の第２実験例における育成棚への定植時期を説明する側面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第２実施形態の育成棚を示す側面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第２実施形態の全体システムブロック図である。 本発明に係る作物栽培装置の第２実施形態の育成棚を台車に載せた状態を示す側面図である。 本発明に係る作物栽培装置の第２実施形態の育成棚を台車に載せた状態を示す正面図である。 図１９に示した台車の一部拡大側面図である。 本発明に係る実施例における作物栽培装置のベッド間距離の設定を示すものであり、初期状態のベッド間距離を６００ｍｍとした生育初期における説明図である。 図２１における位置Ｐａ２を通路にする場合の連動動作フローチャートである。 図２１における位置Ｐａ３を通路にする場合の連動動作フローチャートである。 図２１における位置Ｐａ４を通路にする場合の連動動作フローチャートである。 本発明に係る実施例における作物栽培装置のベッド間距離の設定を示すものであり、初期状態のベッド間距離を１０００ｍｍとした生育中期における説明図である。 本発明に係る実施例における作物栽培装置のベッド間距離の設定を示すものであり、初期状態のベッド間距離を１４００ｍｍとした生育後期における説明図である。 本発明に係る実施例における作物栽培装置による収量を示すグラフである。

以下、本発明に係る作物栽培装置の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における作物栽培装置を示す側面図であり、図において、符号１００は、育成棚である。なお、図において、紙面右側を前、左側を後ろとする。
図２は、本実施形態に係る作物栽培装置における育成棚１００を示す正面図である。図において、紙面上の左側を左、右側を右とする。
図３は、本実施形態の作物栽培装置において育成棚を複数段連ねた状態を示す側面図であり、図４は、本実施形態の作物栽培装置において育成棚を複数台連ねた状態を示す上面図である。

本実施形態に係る作物栽培装置において、図１，図２に示すように、基本構成となる育成棚１００を有するものとされ、この育成棚１００は、枠体１０１と、前側車輪１０２Ｆと、後側車輪１０２Ｒと、第１補強棒１０３と、第２補強棒１０４と、駆動部１０５Ａと、駆動用チェーン１０５Ｂと、前方距離センサ１０６Ｆと、後方距離センサ１０６Ｒと、育成鉢部１０７と、を備える。

枠体１０１は、図１，図２に示すように、上下方向、前後方向および左右方向への長方形の形状（矩形）として構成される。枠体１０１の下部には、地面上を容易に移動させるための前側車輪１０２Ｆと後側車輪１０２Ｒが設けられる。これら前側車輪１０２Ｆの中心から後側車輪１０２Ｒの中心までの長さである枠体の幅Ｄは、５００ｍｍ程度に設定される。枠体１０１の側面で前後方向中心位置には、第１補強棒１０３が上下方向に延在するように設けられる。枠体１０１の側面で上下方向中心よりやや下側位置には、２本の第２補強棒１０４が横方向に延在して設けられる。枠体１０１の左右方向中央には、上下方向に延在する第３補強棒１１１が設けられる。

第１補強棒１０３と第２補強棒１０４が交わる部位には、図１，図２に示すように、駆動部１０５Ａが設けられる。
駆動部１０５Ａには、駆動用チェーン１０５Ｂを介して駆動軸１０２Ａが接続されて、駆動軸１０２Ａには前側車輪１０２Ｆが駆動可能に設けられている。
駆動用チェーン１０５Ｂは、前側車輪１０２Ｆと駆動部１０５Ａを繋ぎ、駆駆動部１０５Ａの動力を前側車輪１０２Ｆへ伝達し、前側車輪１０２Ｆを駆動させる。前側車輪１０２Ｆの回転により、育成棚１００が前後方向へ移動可能とされている。

育成棚１００の駆動軸１０２Ａは、図１，図２に示すように、例えば、駆動部１０５Ａと駆動用チェーン１０５Ｂで繋がれるとともに、駆動軸１０２Ａは、前側車輪１０２Ｆ渡設属される。この駆動軸１０２Ａには、育成棚１００の中央車輪１０２Ｃ、右側車輪１０２Ｄが接続されている。これにより、前側車輪１０２Ｆを回転駆動することに伴って、回転する駆動軸１０２Ａによって、育成棚１００の中央車輪１０２Ｃ、右側車輪１０２Ｄも回転する。これにより、育成棚１００の左右方向に位置する車輪に対して駆動力が一定で与えられるため、育成棚１００の前後方向への安定した移動が可能となる。
駆動軸１０２Ａには、エンコーダ等の検出手段９０が設けられることができる。

育成棚１００は、図１，図２に示すように、前側車輪１０２Ｆ、後側車輪１０２Ｒ、中央車輪１０２Ｃ、右側車輪１０２Ｄがいずれも前後方向に延在する溝とされるレール１０上を走行することによって移動方向を規制されている。
レール１０は、図１，図２に示すように、育成棚１００に対して、左右方向に３本設けられ、前側車輪１０２Ｆ、後側車輪１０２Ｒの移動するレール１０と、中央車輪１０２Ｃの移動するレール１０と、右側車輪１０２Ｄの移動するレール１０とが平行に配置されている。
レール１０には、いずれも、その両側に平面視して矩形状の設置版１０ｂが設けられ、レール１０の設置を安定させるようになっている。なお、レール１０を設けないで育成棚１００を前後方向に移動させるようにしてもよい。この場合には、設備の設置コストを削減することが可能となる。

育成棚１００には、図２，図３に示すように、駆動部１０５Ａと左右方向逆側に、手動ハンドル１１０と、手動ハンドル用チェーン１１０Ｂとを備えることもできる。手動ハンドル１１０は、駆動部１０５Ａが設けられている左側側部で育成棚の上下方向のほぼ中央付近に対応する位置であって、左右方向反対側の右側側部に設けられる。手動ハンドル用チェーン１１０Ｂは、ピニオンギア（後述する）に接続された駆動軸１０２Ａと手動ハンドル１１０を繋ぎ、手動ハンドル１１０による動力を駆動軸１０２Ａを介してピニオンギアに伝達可能となっている。なお、手動ハンドル用チェーン１１０Ｂと駆動軸１０２Ａの間にはクラッチを設け、駆動部１０５Ａによって車輪が回転しているときには、手動ハンドル用チェーン１１０Ｂが動かないように構成してもよい。

前方距離センサ１０６Ｆおよび後方距離センサ１０６Ｒは、後述するように多段に設けられた育成棚１００〜７００において、隣段の育成棚１００〜７００が相互に接触しないように、相互の接触のみを検知する接触センサとされている。なお、前方距離センサ１０６Ｆおよび後方距離センサ１０６Ｒは、いずれも育成棚１００〜７００が前後方向に移動した際に、互いに接触可能な位置に設けられるとともに、枠体１０１から前後方向に突出した支持部１０６ａ，１０６ｂの先端位置に設けられる。これら支持部１０６ａ，１０６ｂは、互いに接触した際に隣接する育成棚１００〜７００がそれ以上接触できないように枠体１０１から突出する支持部１０６ａ，１０６ｂの長さ寸法によって、作業者の足が枠体１０１に挟まれたりしないように構成されている。

枠体１０１の下部で、前側車輪１０２Ｆと後側車輪１０２Ｒの間には、育成鉢部１０７が設けられる。育成鉢部１０７には、例えばトマトなどの育成植物が左右方向に所定の間隔を有して定植される。

本実施形態に係る作物栽培装置においては、図３，図４に示すように、複数段の育成棚１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００は、それぞれが、図１，図２に示した育成棚１００と略同じ構成とされ、いずれも長手方向が左右方向となるように、かつ、それぞれが平行となるように前後方向に複数台が並列に配置されている。

本施形態に係る作物栽培装置では、育成棚１００と概略対応する構成の育成棚が前後方向に複数段設けられる。その段数は任意であるが、本実施形態では７段の例を示す。
これらの育成棚において、図における符号１００番代の数字をかえて、対応する構成には下二桁等が同じ符号を付して示すものとする。

複数段の育成棚２００，３００，４００，５００，６００，７００は、それぞれが、図１，図２に示した育成棚１００と略同じ構成とされ、いずれも長手方向が左右方向となるように、かつ、それぞれが平行となるように前後方向に複数台が並列に配置されている。

育成鉢部１０７は、左右方向に延在するように設定され、育成鉢部１０７にはほぼ同一の株間間隔で、作物の定植がされる。本施形態に係る作物栽培装置では育成棚間の間隔を変更し、株間の間隔は最初に設定した一定値から変更しない。

図５は、本実施形態の作物栽培装置における駆動部を示す正面図であり、図６は、本実施形態の作物栽培装置における育成棚の固定駆動部を示す側面図であり、図７は、本実施形態の作物栽培装置における育成棚の固定駆動部を示す上面図であり、図８は、本実施形態の作物栽培装置における取外駆動部を示す上面図であり、図９は、本実施形態の作物栽培装置における取外駆動部を示す側面図であり、図１０は、本実施形態の作物栽培装置における駆動部の分解状態を示す正面図である。なお、図において、軸周りの形状関係を明確にするために、一部、断面視あるいは透視して示した箇所がある。

本施形態に係る作物栽培装置では、図４〜図１０に示すように、駆動部１０５Ａが、取外駆動部８５と固定駆動部１０５Ｃとから構成されている。

固定駆動部１０５Ｃは、図５〜図７，図１０に示すように、横方向に延在する２本の第２補強棒１０４に、枠体１０１の外側位置となるように固定された支持板１０５ａと、該支持板１０５ａに回動可能に固定された回転軸１０５ｂと、この回転軸１０５ｂに固定されたスプロケット１０５ｃとを有し、スプロケット１０５ｃには駆動用チェーン１０５Ｂが巻回されて駆動力を駆動軸１０２Ａに伝達可能とされている。

取外駆動部８５は、図５，図８〜図１０に示すように、駆動モータ８５Ａと、駆動モータ８５Ａの駆動力を伝達可能として回転軸１０５ｂに接続される回転駆動軸８５ｂと、駆動モータ８５Ａから前後方向に突出し、取外駆動部８５を固定駆動部１０５Ｃに取り付ける際に、取外駆動部８５を支持する把持部８５ｇと、取外駆動部８５を固定駆動部１０５Ｃに取り付けた際に取外駆動部８５を支持板１０５ａに対して位置設定する位置設定部８５ｄと、位置設定部８５ｄを駆動モータ８５Ａおよび把持部８５ｇに対して一体に支持固定する支持板部８５ａとを有する。

固定駆動部１０５Ｃにおいては、図５〜図７，図１０に示すように、回転軸１０５ｂの先端が、例えば正方形とされる多角形からなる断面形状を有する駆動力伝達部１０５ｅとされている。
同様に、取外駆動部８５においては、図５，図８〜図１０に示すように、回転駆動軸８５ｂの先端に拡径部８５ｃが設けられ、拡径部８５ｃには、例えば正方形とされる多角形からなる断面形状を有する凹状の駆動力伝達凹部８５ｅが形成されている。駆動力伝達部１０５ｅと駆動力伝達凹部８ｅとは、互いに嵌合して、駆動モータ８５Ａからの回転をスプロケット１０５ｃに伝達可能とされている。

固定駆動部１０５Ｃは、図５〜図７，図１０に示すように、回転軸１０５ｂの周囲位置となる支持板１０５ａに係合穴１０５ｄが複数設けられ、取外駆動部８５を固定駆動部１０５Ｃに取り付ける際に、位置設定部８５ｄの先端を係合穴１０５ｄに係合することで、駆動モータ８５Ａからの回転力を回転軸１０５ｂに伝達する際の反力受けとして作用するようになっている。

取外駆動部８５においては、図５，図８〜図１０に示すように、駆動力伝達凹部８５ｅの凹部内に、駆動力伝達部１０５ｅの外れ止めとして、スプリングボールプランジャ８５ｆが設けられ、駆動力伝達部１０５ｅの外周には、スプリングボールプランジャ用の溝１０５ｆが設けられ、これらにより、回転駆動中に取外駆動部８５が外れないようになっている。

取外駆動部８５においては、図８，図９に示すように、把持部８５ｇの途中に、駆動スイッチ８５ｓが設けられており、取外駆動部８５を把持した状態で、駆動モータ８５Ａのオンオフを操作可能とされている。駆動スイッチ８５ｓの設置位置は、把持部８５ｇの把持状態で、操作者の親指が位置する付近が好ましい。
また、駆動スイッチ８５ｓは、左右にオンとなる位置が設けられるとともに中央にオフとなる位置が設けられて、駆動スイッチ８５ｓをオンした方に育成棚１００が移動するように駆動モータ８５Ａの回転方向を設定可能となっている。

また、駆動モータ８５Ａには、図示しない電源が接続されて、駆動電力を供給可能とされている。なお、電源としては、駆動モータ８５Ａと一体とされた二次電池として、取外駆動部８５を充電可能な一体構造として形成することが好ましい。

取外駆動部８５においては、図５，図８〜図１０に示すように、取外駆動部８５を固定駆動部１０５Ｃに取り付ける際に、支持板部８５ａと支持板１０５ａとが対向して取り付け位置が容易に判別可能とするために、支持板部８５ａと支持板１０５ａとをほぼ同じ輪郭形状の板体として構成することが好ましい。

また、駆動軸１０２Ａの回転を検出する代わりに、エンコーダ等の検出手段９０が回転駆動軸８５ｂに設けられることができる。さらに、この検出手段９０の出力を表示する表示手段を取外駆動部８５に設けることで、回転駆動軸８５ｂの回転数から、チェーン、スプロケットで接続された駆動軸１０２Ａの回転数を算出して、表示手段で表示させて、操作者が、育成棚１００の移動距離を確認することが容易にできる。

本施形態に係る作物栽培装置においては、図４に示すように、育成棚１００をレール１０に沿って前後方向に移動させる場合には、図１０に矢印Ｋで示すように、取外駆動部８５を固定駆動部１０５Ｃに取り付ける。
この場合、把持部８５ｇを把持しながら、駆動力伝達凹部８５ｅを駆動力伝達部１０５ｅに挿入する。すると、スプリングボールプランジャ８５ｆが溝１０５ｆに係止されて、駆動力伝達部１０５ｅが駆動力伝達凹部８５ｅから外れない状態に接続される。
このとき、位置設定部８５ｄの先端を係合穴１０５ｄに係合するように把持部８５ｇの回転駆動軸８５ｂ周りの角度を調節しながら、駆動力伝達凹部８５ｅを駆動力伝達部１０５ｅに挿入することが必要である。

なお、駆動力伝達凹部８５ｅを駆動力伝達部１０５ｅに挿入した際に、位置設定部８５ｄの先端を係合穴１０５ｄに係合せずに、回転駆動軸８５ｂ周りで回転して調節できる軸方向の長さ寸法に位置設定部８５ｄの長さが設定されている。また、位置設定部８５ｄの先端を係合穴１０５ｄに係合した後に、スプリングボールプランジャ８５ｆが溝１０５ｆに係止されるように、位置設定部８５ｄの軸方向の長さ寸法が設定されている。

この状態で、駆動スイッチ８５ｓをオンにすることで、駆動モータ８５Ａが回転駆動し、その反力を位置設定部８５ｄで受けながら、回転駆動軸８５ｂが回転して、多角形状の駆動力伝達凹部８５ｅが駆動力伝達部１０５ｅを回転させることで、回転軸１０５ｂが回転し、いったいとされたスプロケット１０５ｃが回転して、駆動用チェーン１０５Ｂを介して駆動軸１０２Ａに駆動力が伝達される。
これにより、駆動軸１０２Ａに接続されている中央車輪１０２Ｃ、右側車輪１０２Ｄ、前側車輪１０２Ｆが回転駆動される。これにより、育成棚１００の前後方向への移動が可能となる。このとき、スプリングボールプランジャ８５ｆが溝１０５ｆに係止されているため、取外駆動部８５が固定駆動部１０５Ｃから離脱することはない。

育成棚１００を所定の位置まで移動した後に駆動スイッチ８５ｓをオフとする。さらに、他の育成棚２００〜７００のいずれかを移動する際には、把持部８５ｇを把持しながら、取外駆動部８５を固定駆動部１０５Ｃにから引き抜くことで、取外駆動部８５を固定駆動部１０５Ｃから離脱させることができる。このとき、溝１０５ｆに係止されていたスプリングボールプランジャ８５ｆをその付勢力に打ち勝って駆動力伝達凹部８５ｅを駆動力伝達部１０５ｅから引き抜くことになる。

次いで、他の育成棚２００〜７００のいずれかを移動する際には、把持部８５ｇを把持しながら、上述した育成棚１００と同様にして、取外駆動部８５を固定駆動部１０５Ｃ〜７０５Ｃのいずれかに取り付けることで、他の育成棚２００〜７００のいずれかを移動する。これにより、作業者が、育成棚１００〜７００の間隔を必要な状態に設定することが容易に可能となる。また、取外駆動部８５は１つあれば、すべての育成棚１００〜７００の移動を容易に行えるため、設備コストを低減することができる。

本施形態に係る作物栽培装置においては、多段構成された育成棚２００〜７００のうち初段の育成棚２００と終段の育成棚７００とに、養液を供給可能として図示しない養液供給手段に接続された養液ホース１１９および養液ホース７１９が接続されている。

育成棚１００には、図２〜図４に示すように、矩形の育成棚１００の左側上角位置に接続された養液ホース１１９と、育成棚１００の左側上位置に設けられて養液ホース１１９に接続された養液用分配部１２１と、養液用分配部１２１から分配接続されて育成棚１００の左側位置を下方向に向かい育成鉢部１０７に養液を供給する養液ホース１２０と、養液用分配部１２１に分配接続されて育成棚１００の上位置を右方向に向かう養液ホース１２３と、育成棚１００の右側上位置に設けられて養液ホース１２３に接続された養液用分配部１２４と、養液用分配部１２４に接続されて育成棚１００の右側位置を下方向に向かい育成鉢部１０７に養液を供給する養液ホース１２０に対応する養液ホース１２５と、養液用分配部１２１から分配接続されて隣の育成棚２００に接続される養液ホース１２２とが設けられる。

育成棚１００〜７００には、図３に示すように、育成鉢部１０７〜７０７からの廃液を流す廃液ホース１３０〜７３０を備え、初段の育成棚２００と終段の育成棚７００とに養液ホース１１９および養液ホース７１９が接続されている。なお、図において、養液ホースは、養液が流れる方向を示すために模式的に表している。

養液ホース１１９から流れてくる養液は、養液用分配部１２１によって、養液ホース１２０と養液ホース１２２と養液ホース１２３とに分配される。養液ホース１２０へ分配された養液は、育成鉢部１０７の右側へ供給される。養液ホース１２３へ分配された養液は、養液用分配部１２４および養液ホース１２５を介して育成鉢部１０７の左側へ供給される。養液ホース１２２へ分配された養液は、隣段の育成棚２００において養液用分配部１２１に対応する養液用分配部２２１へ流れる。
同様に、複数段の育成棚１００〜７００は、いずれも育成鉢部１０７〜７０７に対して養液を供給するとともに、育成鉢部１０７〜７０７からの廃液がそれぞれ廃液ホース１３０〜７３０を介して樋１０ａに流せるように配置されている。

育成棚１００において養液ホース６２２から流れてくる養液は、養液用分配部７２１によって、養液ホース７２０へ流れる。養液ホース７２０へ分配された養液は、育成鉢部７０７へ供給される。養液用分配部７２１は隣の育成棚がないので、自動止水される。

養液ホース７１９から流れてくる養液は、図４に示すように、養液用分配部７２４によって、養液ホース７２５と下方に延びる養液ホースと養液ホース７２３とに分配される。下方に延びる養液ホースへ分配された養液は、育成鉢部７０７の左側へ供給される。養液ホース７２３へ分配された養液は、養液用分配部７２１を介して育成鉢部７０７の左側へ供給される。養液ホース７２５へ分配された養液は、隣段の育成棚６００において養液用分配部７２４に対応する養液用分配部６２４へ流れる。
同様に、複数段の育成棚１００〜７００は、いずれも育成鉢部１０７〜７０７に対して養液を供給するとともに、育成鉢部１０７〜７０７からの廃液がそれぞれ廃液ホース１３０〜７３０を介して樋１０ａに流せるように配置されている。

図１１は、本実施形態に係る作物栽培装置での全工程を説明する概略図である。

作物の一例としてトマトについて説明する。トマトの場合、定植時期と積算気温に応じて、生育のステージを推測できる。なお、積算気温とは、１日の平均温度を２０℃としたとき、平均気温２０℃で１０日間が過ぎたときに、２０℃掛ける１０日で、２００℃・日という数値になる。

低段密植栽培で、トマトの３段栽培を行う場合について説明する。
図１１においては、定植から第３段の収穫までを、７つの生育ステージで示している。まずトマト株Ｐの定植が行われる（図１１のステージＳ０）。積算気温が定植から約４００℃・日で第１段の花Ｆが咲く（図１１のステージＳ１）。積算気温が定植から約６１０℃・日で第２段の花Ｆが咲く。

このとき第１段には小さな実ＧＦ１ができる（図１１のステージＳ２）。積算気温が定植から約８１０℃・日で第３段の花Ｆが咲く。このとき第１段の実はＧＦ１より大きな実ＧＦ２となり、第２段には小さな実ＧＦ１ができる（図１１のステージＳ３）。積算気温が定植から約８１０〜１５００℃・日の期間になると、第１段から第３段に実ったトマトは大きくなる（図１１のステージＳ４）。

積算気温が定植から約１５００℃・日以上になると、第１段に実ったトマトＲＦは着色が始まり、収穫を開始できる（図１１のステージＳ５）。

積算気温が定植から約１７１０℃・日以上になると、第２段に実ったトマトは着色が始まり、収穫を開始できる（図１１のステージＳ６）。

積算気温が定植から約１９２０℃・日以上になると、第３段に実ったトマトＲＦは着色が始まり、収穫を開始できる。果実の着色時期にはばらつきがあるので、これ以降、全ての果実の収穫が終わる積算気温約２４００℃・日までを収穫期間とした後、栽培を終了する（図１１のステージＳ７）。

このとき、積算気温に応じて、駆動部１０５Ａを用いて各育成棚の互いの距離を制御する。例えば、図１１において、育成棚１００と育成棚２００の間の距離はＤ１と設定され、育成棚２００と育成棚３００の間の距離はＤ２と設定され、育成棚３００と育成棚４００の間の距離はＤ３と設定される。このとき、Ｄ１はＤ２よりも狭く、Ｄ２はＤ３よりも狭くなるように、育成棚の互いの距離を制御する。このようにすることで、作物の生長に応じた、育成棚間の距離にすることができる。例えば、葉が増えてきたときは、光合成量を増やすために上記のように、育成棚の間隔を生長に応じて広げることが好ましい。

つまり、第１の時期に作物の育成を始めた第１育成棚と、第１の時期よりも遅い第２の時期から作物の育成を始めた第２育成棚と、第２の時期よりも遅い第３の時期から作物の育成を始めた第３育成棚とを有し、第１育成棚と第２育成棚との間の第１の距離と、第２育成棚と第３育成棚との間の第２の距離とが異なるように育成棚の互いの距離を制御している。このようにすることで、各育成棚の作物の生長の度合いに応じて、最適な日射が得られるようにすることができる。

なお、積算気温のみでの判断が難しい場合、日射量測定センサを設け、日射量情報に応じて育成棚の互いの距離を補正制御する。また、茎丈を測定する茎丈測定センサを備え、茎丈情報に応じて育成棚の互いの距離を補正制御するようにしてもよい。さらにこれらの情報を組み合わせて、育成棚の互いの距離を補正制御するようにしてもよい。

育成棚間の間隔は、作物の収穫量の最大化や葉面積や光合成要求量などの指標を基に制御してもよい。育成棚間の間隔を生育ステージごとに変化させることで、光合成効率を維持したまま栽植密度を高めることで、収穫量の増大を見込める。圃場内で育成棚ごとに定植時期をずらして栽培し、各々の育成棚に最適な間隔で育成する。

例えば、トマトの場合、定植時期と積算気温を基に生育ステージを推定し、それぞれの生育ステージに合わせて隣接する育成棚との距離を変化させることで、圃場全体での収穫量を最大化するようにする。なお、育成棚の移動は、駆動部１０５Ａを用いて作業者が指定した場合に移動させる以外にも、タイマーにより間欠的に移動させたり、夜間の作業が行われていない時間に移動させたりすることができる。

また、その日の作業予定の棚を予測して、あらかじめ、駆動部１０５Ａを用いて作業者が通れるように通路を作っておくことができる。また、駆動部１０５Ａを用いて各育成棚の互いの距離を制御する際に、作業者が枠体１０１から突出する支持部１０６ａ，１０６ｂの長さ寸法によって、作業者の足が枠体１０１に挟まれたりしないようにすることができる。

＜第１実験例＞
図１２は、本発明に係る作物栽培装置の第１実験例の全工程を説明する図である。

本例では、育成棚が、正午に太陽が位置する方向側からその反対側に向かって移動するように配置されている。育成棚１００は一番南側で定植が行われる。積算気温に応じて、南側から北側に移動する。この際、隣合う育成棚の互いの距離は、距離制御部によって制御される。例えば、育成棚１００と育成棚２００の間と、育成棚３００と育成棚４００の間は、異なる。育成棚１００と育成棚２００の間を距離Ｄ１０とし、育成棚３００と育成棚４００の間を距離Ｄ２０とすると、距離Ｄ２０は距離Ｄ１０よりも長い。

また、収穫が行えるくらいに作物が育ったときには、育成棚４００と育成棚５００の間の距離Ｄ３０のように、育成棚間を広げる。同様に、育成棚７００と育成棚８００の間も十分に育成棚間を広げ、点線Ｒ４を進む収穫ロボット３０を通行させることができる。これにより、効率的な収穫を行うことができる。点線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３も同様に収穫ロボット３０や作業者を通行させ、１段目、２段目に実った果実などを収穫させることができる。

育成棚は、収穫が終了し、北側の端まで来ると、株が撤去され、手動により台車２０に載せられる。作業者は、台車に載せた育成棚を、最初に植え付けられた位置である南側の端まで移動させ、定植を行う。

これにより、南側から北側に向かって植物が茎丈順に並ぶので陽当りが最適化される。積算気温に応じて移動距離を設定し、株の生長によって育成棚間の距離が設置される。これにより、北の端で収穫が終了するように設定が行われる。開花、収穫に伴う作業などを常に圃場内の同一の定位置でおこなうことが可能となるため、機械化や自動化が容易となる。

図１３は、本実験例に係る作物栽培装置における育成棚の間の距離制御を説明する図である。

生育ステージが異なる複数の育成棚を同一の圃場で栽培する。まず左欄の１日目の欄を説明する。一番左の数字は、育成棚の順番を示し、２番目の数字が積算気温を示す。右側の数値は、それぞれ、互いに隣り合う育成棚までの距離を示す。中央の文字は、積算気温に対応して推測される作物の生育ステージを示している。

［０：２０：定植直後６００ｍｍ］という記載から、定植から積算気温２０℃・日が経過しており、育成棚の左右に合計６００ｍｍのマージンを取るように制御されることがわかる。このとき、マージンは育成棚の左右に均等に割り振られ、右側に３００ｍｍ、左側に３００ｍｍのマージンが設定される。
同様に、［１：２２０：定植直後６００ｍｍ］という記載から、積算気温２２０℃・日において、育成棚の左右に合計６００ｍｍのマージンを取るように制御されることがわかる。このとき、育成棚の右側に３００ｍｍ、左側に３００ｍｍのマージンが設定される。この２つの育成棚の間隔は右側の育成棚と左側の育成棚のマージンを合計した値となる。すなわちこの場合は６００ｍｍとなる。

さらに、［２：４２０：１段開花中６００ｍｍ］という記載から、積算気温４２０℃・日において１段目が開花中となり、育成棚の左右に３００ｍずつ、合計６００ｍｍのマージンを取るように制御されることがわかる。［３：６２０：２段開花中６００ｍｍ］という記載から、積算気温６２０℃・日において２段目が開花中となり、育成棚の左右に３００ｍｍずつ、合計６００ｍｍのマージンを取るように制御されることがわかる。［４：８２０：３段開花中１０００ｍｍ］という記載から、積算気温８２０℃・日において３段目が開花中となり、育成棚の左右に５００ｍずつ、合計１０００ｍｍのマージンを取るように制御されることがわかる。
この［２：４２０：１段開花中６００ｍｍ］の育成棚と［３：６２０：２段開花中６００ｍｍ］の育成棚との間隔は、それぞれのマージンを合計し６００ｍｍとなる。［３：６２０：２段開花中６００ｍｍ］の育成棚と［４：８２０：３段開花中１０００ｍｍ］の育成棚との間隔は、それぞれのマージンを合計し８００ｍｍとなる。

作物が大きく生長し、果実が大きくなってくると、［５：１０２０：果実肥大中１０００ｍｍ］という記載から、積算気温１０２０℃・日において、果実が肥大中となり、育成棚の左右に５００ｍｍずつ、合計１０００ｍｍのマージンを取るように制御されることがわかる。［６：１２２０：果実肥大中１０００ｍｍ］の育成棚も左右に５００ｍずつ、合計１０００ｍｍのマージンを取るように制御されることがわかる。このとき、［５：１０２０：果実肥大中１０００ｍｍｌの育成棚と［６：１２２０：果実肥大中１０００ｍｍ］の育成棚の間隔はそれぞれのマージンを合計し１０００ｍとなる。

このように、作物の生長、つまり、積算気温に基づいて、育成棚間の距離が制御される。これにより、作物にとって、より適切な日射や空調を受けることができ、また、栽植密度が向上することで、収穫量の増加が見込める。

図１３において、２１日目、４１日目、６１日目、１０１日目も同様に、その育成棚間の距離が制御される。例えば、１日目に対して２１日目での先頭の育成棚は［０：４２０：１段開花中６００ｍｍ］となっており、次の育成棚は［１：６２０：２段開花中６００ｍｍ］となっており、さらに次の育成棚は［２：８２０：３段開花中１０００ｍｍ］となる。このように１日目と２１日目では育成棚１と育成棚２の距離が６００ｍｍから８００ｍｍになり、育成棚間の距離が広がっている。以下、同様に、育成棚の間の距離が制御される。これにより、栽植密度および収穫量は、従来の低段密植栽培に対して１．５倍の増加が見込まれている。なお、本実施形態ではトマトを例に説明したが、草丈が１．５ｍ以内の作物であれば、汎用的に栽培可能である。例えば、パプリカ、キュウリ、ウリ類、メロン、スイカ、ナスなどの大型の果菜類も栽培可能となる。

＜第２実験例＞
次に、本発明に係る作物栽培装置の第２実験例として、育成棚が東西方向へ移動するように配置した場合について説明する。
図１４は、本発明に係る作物栽培装置の第２実験例の全工程を説明する図である。

第２実験例に係る作物栽培装置では、西から東へ移動する第１育成棚群１００Ａと、東から西へ移動する第２育成棚群１００Ｂとの組み合わせで構成される。
第１育成棚群１００Ａは、複数の育成棚（栽培ベッド）１４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０，７４０，８４０，９４０からなる。第２育成棚群１００Ｂは、複数の育成棚１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０，７５０，８５０，９５０からなる。
第１育成棚群１００Ａと第２育成棚群１００Ｂとは、南北方向で組み合わせられる。

第１育成棚群１００Ａは、図１４において育成棚１４０の位置で作物が定植される。育成棚１４０よりも育成時期が早い育成棚２４０、育成棚３４０と順に東側に移動する。育成棚の移動は、育成棚レール１４０Ｒに沿って行われる。育成棚は育成時期に応じて隣り合う育成棚同士の間の距離が制御される。第１育成棚群１００Ａにおいて、最終的に収穫が終了した育成棚９４０は、台車１２４０に載せられ、第２育成棚群１００Ｂへ移動する。台車１２４０の移動は台車レール２４０Ｒに沿って行われる。

一方、第２育成棚群１００Ｂは、図１４において育成棚１５０の位置で作物が定植される。育成棚１５０よりも育成時期が早い育成棚２５０、育成棚３５０と順に西側に移動する。育成棚の移動は、育成棚レール１５０Ｒに沿って行われる。育成棚は育成時期に応じて隣り合う育成棚同士の間の距離が制御される。第２育成棚群１００Ｂにおいて、最終的に収穫が終了した育成棚９５０は、台車１２５０に載せられ、第１育成棚群１００Ａへ移動する。台車１２５０の移動は台車レール２５０Ｒに沿って行われる。

以上のように第１育成棚群１００Ａの育成棚は、収穫終了後に第２育成棚群１００Ｂへ移動し、第２育成棚群１００Ｂの育成棚は、収穫終了後に第１育成棚群１００Ａへ移動する。定植されたばかりの育成棚１４０，２４０，３４０の茎丈は低い。一方、北側に配置された育成棚７５０，８５０，９５０などは、茎丈が高く、育成棚間の距離が広い。南側から日射があるので、南側の第１育成棚群１００Ａの育成棚１４０，２４０，３４０の作物にも、北側の第２育成棚群１００Ｂの育成棚７５０，８５０，９５０の作物にも必要な日射が十分に与えられる。

また、第１育成棚群１００Ａの育成棚７４０，８４０，９４０は南側で茎丈が高く、育成棚間の距離が広くなるように配置されている。一方、北側の第２育成棚群１００Ｂの育成棚１５０，２５０，３５０，４５０は育成棚間の距離が狭くなるように配置される。これにより、第２育成棚群１００Ｂの育成棚１５０，２５０，３５０，４５０の作物は、第１育成棚群１００Ａの育成棚間からの日射を必要なだけ受ける。また、南側の第１育成棚群１００Ａの育成棚７４０，８４０，９４０の作物も必要な日射を十分に受けることができる。

図１５は、本実験例に係る作物栽培装置の育成棚への定植時期を説明するもので、育成棚の育成鉢部を示す側面図である。図において、わかりやすくするために、側面からみて２列定植された状態を示している。

図１５（ａ）は、同一の育成鉢部１０７ａに同時期に定植を行った場合を示している。同じ育成鉢部１０７ａに同時期に定植を行っているため、同じ育成鉢部１０７ａの作物の生長は同じであり、茎丈も同じとなっている。このように定植した場合、同じ育成鉢部１０７ａの果実は同じ時期に実る。

図１５（ｂ）は、同一・の育成鉢部１０７ｂ−１，１０７ｂ−２に２列に作物を定植させる際に、生育ステージの異なる作物を１つの育成鉢部１０７ｂ−１，１０７ｂ−２に定植させている。つまり、通路からみて同じ生育ステージとなるように、育成鉢部１０７ｂ−１，１０７ｂ−２に作物を定植させる。これによれば、通路の両側の作物の生育ステージが同じになるので（図１５のＰｌＲとＰ２Ｌ）、通路毎に作物を管理することができる。例えば、収穫の際の作業が効率化される。これにより、例えば、ロボットでの収穫を想定した場合、１つの通路を通ったときに、通路の両側の果実を一度に収穫することができ、収穫が効率的になる。

上記実施例では、生育ステージを推定するための情報として、積算気温、日射量など使用したが、距離制御部５０は、生育環境に基づく指標や生育情報に基づく指標を基に育成棚の間隔を制御するようにしてもよい。

生育環境に基づく指標としては、気温、日射量、湿度、飽差、ＣＯ２濃度、風速、天気、植物体温、培地温度、液肥または水分の供給量、栽植密度、冷房・暖房の設定温度、定植日、収穫日、脇芽採り日、摘葉日、誘引作業日、摘心作業日（作業情報）などがある。また、特定の作業を行った日を検出して育成棚間の間隔を変更しても良い。さらに、トリガーとなる日を検出するために作業者に取り付けるセンサを用いることもできる。

生育情報に基づく指標としては、茎丈、茎の総延長（側枝を含む）、節間距離、電磁波透過率、電磁波反射率、音波透過率、音波反射率、静電容量、葉数、葉面積、植物が専有している圃場面積、植物を撮影した時の投影面積、植物体積、植物生体電位、植物の運動速度、ＬＡＩ（葉面積指数）、茎径、開花花弁面積、開花数、開花位置、開花高さ、果実の大きさ、果実投影面積、果実重量、果実着色度、根長、液肥または水分の吸収量、培地含水率、蒸散量、排液量、作物重量、収量、収穫果実数、作物の残渣重量、作物の残渣体積、出蕾日、開花日、着果日、果実成熟日などがある。また、上記パラメータおよびその時間微分、時間積分を行った値を含む。なお、パラメータは画像処理や３次元形状計測装置等によって得られるピクセル数や近似値も含む。さらに、上記のうちの単一または複数のパラメータを組み合わせて特定の数式によって演算し算出された値を指標として育成棚間の間隔を制御するようにしてもよい。

上記のパラメータを測定するために温室内外にセンサを取り付けても良い。また、作業者が作物の状態を確認して、情報を端末から入力しても良い。なお、積算気温の算出方法について、実施例に記述があるが、通常は日単位で積算するものを、積算方法を変更して、例えば１時間単位、１分単位で積算しても同様の制御が可能である。

本実施形態の作物栽培装置は、作物を育成する複数の育成棚１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００を有し、育成棚が、少なくとも第ｎの時期に作物の育成を始めた第ｎ育成棚（例えば図１１における育成棚４００）と、第ｎの時期よりも遅い第ｎ＋１の時期から作物の育成を始めた第ｎ＋１育成棚（例えば図１１における育成棚３００）と、第ｎ＋１の時期よりも遅い第ｎ＋２の時期から作物の育成を始めた第ｎ＋２育成棚（例えば図１１における育成棚２００）と、を有し、第ｎ育成棚と第ｎ＋１育成棚との間の第Ｎの距離Ｄ３と、第ｎ＋１育成棚と第ｎ＋２育成棚との間の第Ｎの距離Ｄ２と、が異なるように育成棚の互いの距離を設定する際に、駆動部１０５Ａを用いて複数の育成棚１００〜７００をそれぞれ必要な場合に移動させることができる。このような構成としたことによって、作物の育成時期に応じて、適切な育成棚間の間隔を保つことができる。このような構成としたことによって、作物の育成時期に応じて、育成棚各々に設けた駆動源によって柔軟で適切な育成棚間の間隔を保つことができる。

育成棚が収穫終了後に最初に植え付けられた位置に戻されることができる。このような構成としたことによって、定められた圃場を効率よく使用することができ、栽植密度を増加させることで、収穫量の増加を見込める。

育成棚は、一方向へ移動する育成棚１４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０，７４０，８４０，９４０から成る第１育成棚群１００Ａと、一一方向と逆方向へ移動する育成棚１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０，７５０，８５０，９５０から成る第２育成棚群１００Ｂとを一方向と垂直する方向で並列して組み合わせ、第１育成棚群１００Ａの育成棚１４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０，７４０，８４０，９４０は、収穫終了後に第２育成棚群１００Ｂへ移動し、第２育成棚群１００Ｂの育成棚１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０，７５０，８５０，９５０は、収穫終了後に第１育成棚群へ移動することができる。このような構成としたことによって、定められた圃場を効率よく使用することができ、栽植密度を増加させることで、収穫量の増加を見込むことができる。

本発明において、作物とは、草丈が１．５ｍ以内の作物であって、例えば、イチゴ、トマト、パプリカ、キュウリ、ウリ類、メロン、スイカ、ナスなどである。第１育成棚、第２育成棚、第３育成棚は、複数ある育成棚の中の任意の隣り合う３つの育成棚を示すものである。

本実施形態の作物栽培装置においては、トマトの低段密植栽培は通常より密植させて、年鑑、複数回栽培を繰り返すことで、高い収量を得ることが可能となる。

以下、本発明に係る作物栽培装置の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１６は、本実施形態における作物栽培装置を示す側面図であり、図１７は、本実施形態に係る作物栽培装置の全体システムブロック図である。
本実施形態において上述した第１実施形態と異なるのは駆動部に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においては、図１６に示すように、育成棚１００が枠体１０１に固定された駆動部１０５を有する。

育成棚１００は、図１６に示すように、その前後方向に前方距離センサ１０６Ｆおよび後方距離センサ１０６Ｒを備えることができる。前方距離センサ１０６Ｆは、育成棚１００の前側車輪１０２Ｆの上側の枠体１０１の側部に設けられる。後方距離センサ１０６Ｒは、育成棚１００の後側車輪１０２Ｒの上側の枠体１０１の側部に設けられる。前方距離センサ１０６Ｆおよび後方距離センサ１０６Ｒはそれぞれ、隣り合う育成棚に設けられた距離センサによる信号に応じて、距離制御部に信号を発信する。例えば、育成棚１００の前方距離センサ１０６Ｆと育成棚２００の後方距離センサ２０６Ｒが互いの信号に応じて距離制御部に信号を発信する。

さらに、育成棚１００には、図１７に示すように、通信ケーブル１０８と分配部１０９とを備えることができる。この通信ケーブル１０８は、複数の育成棚とメイン制御部５０とを電気的に接続している。分配部１０９は、通信ケーブル１０８を育成棚１００の駆動モータ１０５へ分配するとともに、隣りの育成棚２００へ分配する。なお、育成棚１００の地面から分配部１０９までの高さは１９００ｍｍ程度である。育成棚は、移動可能な駆動源である駆動モータを各々有している。通信ケーブル１０８は、駆動モータ１０５へ電力を供給するようにしてもよい。また、育成棚１００に太陽光発電装置を設置し、電力を供給するようにしてもよい。

複数の育成棚１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００は、図１７に示すように、距離制御部５０と無線または有線で接続されている。距離制御部５０は、複数の育成棚１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００の間隔を制御するサーバである。距離制御部５０は、育成棚１００に設けられた前方距離センサ１０６Ｆと、例えば隣合う育成棚２００の後方距離センサ２０６Ｒから情報を受信して、制御信号を駆動部（駆動モータ）１０５に送る。同様に、後方距離センサ１０６Ｒは、後方側の育成棚（図示せず）の前方距離センサ（図示せず）と通信し合い、前方距離センサ２０６Ｆは、前方側の育成棚（図示せず）の後方距離センサ（図示せず）と通信し合う。距離制御部５０は、制御信号を駆動部（駆動モータ）１０５だけに送り、育成棚に設けられた距離センサによって検知される距離が一定となるように、距離センサからのフィードバック信号を、複数の育成棚の駆動モータがそれぞれ受信し、自走するようにしてもよい。複数の育成棚１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００は、各育成棚が判断を行う分散制御をするようにしてもよい。

距離制御部５０は、積算気温に応じて、各育成棚の互いの距離を制御する。
例えば、図１１において、育成棚１００と育成棚２００の間の距離はＤ１と設定され、育成棚２００と育成棚３００の間の距離はＤ２と設定され、育成棚３００と育成棚４００の間の距離はＤ３と設定される。このとき、Ｄ１はＤ２よりも狭く、Ｄ２はＤ３よりも狭くなるように、育成棚の互いの距離を制御する。このようにすることで、作物の生長に応じた、育成棚間の距離にすることができる。例えば、葉が増えてきたときは、光合成量を増やすために上記のように、育成棚の間隔を生長に応じて広げることが好ましい。

また、距離制御部５０による制御を作業スケジュールと連携させることも可能である。
例えば、その日の作業予定の棚を予測して、作業者が通れるように通路を作っておくことができる。また、距離制御部５０は、作業者との通信を無線や携帯電話通信網、インターネットを介して行うようにしてもよい。これにより作業者は遠隔地から携帯電話などから指令することができる。

本発明の作物栽培装置は、作物を育成する複数の育成棚１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００を有し、育成棚は、少なくとも第ｎの時期に作物の育成を始めた第ｎ育成棚（例えば図１１における育成棚４００）と、第ｎの時期よりも遅い第ｎ＋１の時期から作物の育成を始めた第ｎ＋１育成棚（例えば図９における育成棚３００）と、第ｎ＋１の時期よりも遅い第ｎ＋２の時期から作物の育成を始めた第ｎ＋２育成棚（例えば図９における育成棚２００）と、を有し、第ｎ育成棚と第ｎ＋１育成棚との間の第Ｎの距離Ｄ３と、第ｎ＋１育成棚と第ｎ＋２育成棚との間の第Ｎの距離Ｄ２と、が異なるように育成棚の互いの距離を制御する距離制御部５０を備えることができる。このような構成としたことによって、作物の育成時期に応じて、適切な育成棚間の間隔を保つことができる。

好適には、距離制御部５０は、生育環境に基づく測定数値または生育情報に基づく測定
数値に基づいて育成棚の互いの距離を制御する。このような構成としたことによって、よ
り正確に育成棚間の距離の制御を行うことができる。

本発明において、距離制御部は、中央集中により制御する形態、各育成棚に設け分散制御する形態、クラウドにより制御する形態などを含む。

図１８は、本実施形態に係る作物栽培装置の育成棚を台車に載せた状態を示す側面図である。

育成棚１００は、図１８に示すように、右車輪２１Ｒと左車輪２１Ｌを備えた台車２０の上に載っている。右車輪２１Ｒと左車輪２１Ｌは旋回式の自在キャスタとなっている。台車２０は移動用取手２２を備えている。移動用取手２２は手前に倒れるように取り付けられ、台車２０ごと育成棚１００を移動させるために使用される。台車２０は、育成棚１００の安定移動のため、前後方向のみ移動可能となっている育成棚１００を左右方向や自在に移動させるための器具である。育成棚１００は、図１２，図１４に示すように、前後方向以外の移動が必要となる場合がある。

図１９は、本実施形態に係る作物栽培装置の育成棚を台車に載せた状態を示す正面図である。

図１９において、台車２０には左右方向に４つの自在キャスタ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが取り付けられている。前後方向にも取り付けられているので、合計８個の自在キャスタが１つの台車２０に取り付けられており、育成棚１００を載せて、自在に移動させることができる。育成棚１００の車輪と接続された駆動軸１０２Ａには、ピニオンギア１０２Ｇが設けられている。台車２０には、このピニオンギア１０２Ｇに嵌め合うラックギア２０Ｇが設けられている。次に図７において、ラック・ピニオン機構について説明する。

図２０は、図１９に示した本実施形態に係る作物栽培装置の台車の一部拡大側面図である。

台車２０側に設けられたラックギア２０Ｇに対して、育成棚１００側のピニオンギア１０２Ｇが嵌め合う。これにより、手動ハンドル１１０によって与えられた力が、手動ハンドル用チェーン１１０Ｂを介して駆動軸１０２Ａに伝えられる。駆動軸１０２Ａに伝えられた駆動力は、ピニオンギア１０２Ｇに伝えられ、回転する。ピニオンギア１０２Ｇの回転により、ピニオンギア１０２Ｇとラックギア２０Ｇが嵌め合い、重量のある育成棚１００が台車２０に載る。

なお、本実施形態では、育成棚の各々に移動可能なように駆動手段を設け、ラック・ピニオン機構を用いて育成棚の移動を行うようにしたが、移動手段は育成棚に各々設けた駆動源に限らず、育成棚各々に設けた以外の駆動手段を用いてもよい。例えば、各々の育成棚が駆動源を持たず、各々の育成棚の上部または下部に設けた全体を移動可能とする駆動手段によって移動させてもよい。

以下、本発明にかかる実施例を説明する。

本発明に係る作物栽培装置を用いて検証を行った。
以下にその諸元を示す。

＜駆動部詳細＞
移動栽培ベッド（育成棚）５台に駆動モータ、駆動チェーン、スプロケット等、移動栽培ベッドの車輪を電動で移動させるための駆動部を取り付ける。
駆動モータを５個用いる。
駆動モータ取付部分の高さは６３０ｍｍとする。
駆動モータ取付板（支持板）はアルミ製とし、駆動軸関係部品は炭素綱Ｓ４５Ｃと同程度の硬度を有する材料とする。遊動スプロケットを設けて軸間を調節できる構造とする。
駆動スイッチとして、左右動作スイッチを各駆動モータに取付け、押している間動作させる。非常停止ボタンを各栽培ベッド（育成棚）側面に取り付ける。スイッチ類の地上高を１０００ｍｍとする。クラッチ付きハンドルを採用し、手動ハンドルでも操作できる構造とする。電気配線端子は自動制御システムを組み込むために可能な限り圧着端子を用いる。

＜走行レール詳細＞
トマト密植移動栽培装置として、コンクリート路面上に移動栽培ベッド（育成棚）５台のタイヤがレール上を走行するようにレールおよびレールのジョイントを設ける。
対象タイヤ寸法は幅２５ｍｍ直径１２５ｍｍとする。１台につき６個の車輪を有する。
レール部はアルミ２０ｍｍｘ４０ｍｍ、厚さ２ｍｍのチャンネル部材とし、２ｍのチャンネル１２本から構成する。
レールのジョイントは２種類とし、６セットは両側からレールを接続する方法、３セットは片側のみでレールを接続する方法とする。
ジョイントには１００ｍｍ幅の平板を利用し、平板は大頭釘（径５ｍｍ）で地面と固定できる構造とする。

＜ソフトウェア詳細＞
移動栽培ベッド（育成棚）４台の栽培ベッド間距離を変更するために、駆動モータを連動して動作させる制御ソフトウェアを作成する。ソフトウェア（プログラム）はラダー言語により作成する。制御対象は各移動栽培ベッドに取り付けられた駆動モータとし、それぞれを独立して駆動停止させる。モータ制御速度を１０ｃｍ／ｓ以下とし、起動加速、停止減速を設ける。
初期位置として、移動栽培ベッド中心間隔を６００ｍｍとして、５台が並んだ状態を設定する。
駆動モータの駆動により、移動栽培ベッド中心間を生育ステージに合わせてボタン操作等の指示で６００ｍｍ、１０００ｍｍ、１４００ｍｍ となるよう３段階に栽培ベッドを移動させる。

ベッド間距離６００ と１０００ｍｍ のときは、作業時にボタンを押すと通路幅を設けるように連動して栽培ベッドを移動させる。複数ベッドを移動させるときは片側より順次移動させる。電源を入力した際にベッド間距離を測定し、測定ベッド間距離、および、スイッチによる指令に基づいて動作させる。ベッド中心間が６００ｍｍ、１０００ｍｍとなっているときに作業試験を行う際には、該当する指定した任意のベッド間通路をベッド中心間が１４００ｍｍとなるようにモータを制御するか、または、指示した部分の通路間が８００ｍｍとなるようにモータを制御する。駆動モータに取り付けられたエンコーダの値を読み取り、指示した回転数を駆動させる。生育ステージ段階の変化に伴い、ベッド中心間を同時に広くさせるときは、ハウス奥側の栽培ベッドから順次移動させる。栽培ベッドが衝突しないような安全動作制御を採用する。停止の精度は±５ｃｍ程度とする。

＜電気配線詳細＞
電気配線としては、主にタッチパネル、リミットスイッチ、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）、駆動モータを接続する電線、ＬＡＮケーブルの配線とする。
トマト密植移動栽培装置として育成棚、駆動モータ、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）を有する。操作部にはタッチパネルを採用する。
通路方向の栽培ベッド（育成棚）の面にリミットスイッチを取り付け、リミットスイッチの信号により停止させる配線を行う。制御板上にタッチパネルによる操作部を設け、次のボタン「非常停止」、「全ベッド同時拡張」、「全ベッド同時縮小」、「ベッド２〜５開」、「ベッド２〜５閉」を設ける。接続コード、部品など防水が必要な部分は防水処理を施す。
シーケンサは制御盤ケース内に収納する。通路上をまたぐ配線は頭上２ｍ以上の部分に設置する。移動栽培ベッドの移動においては、伸縮部分が安全に伸縮でき、下部にたれることが少ない配線構造とする。電源は１００Ｖとする。

図２１は、本実施例における作物栽培装置の育成棚ベッド間距離の設定を示すものであり、初期状態のベッド間距離を６００ｍｍとした生育初期における説明図である。
図２２は、図２１における位置Ｐａ２を通路にする場合の連動動作フローチャートである。
図２３は、図２１における位置Ｐａ３を通路にする場合の連動動作フローチャートである。
図２４は、図２１における位置Ｐａ４を通路にする場合の連動動作フローチャートである。
図２５は、本実施例における作物栽培装置の育成棚ベッド間距離の設定を示すものであり、初期状態のベッド間距離を１０００ｍｍとした生育中期における説明図である。
図２６は、本実施例における作物栽培装置の育成棚ベッド間距離の設定を示すものであり、初期状態のベッド間距離を１４００ｍｍとした生育後期における説明図である。
図２７は、本実施例における作物栽培装置による収量を示すグラフである。

図において、Ｍ１〜Ｍ５は、ベッド（育成棚）番号を示す。また、Ｐａ１〜Ｐａ５，Ｐｂ１〜Ｐｂ５，Ｐｃ１〜Ｐｃ５は、ベッド（育成棚）の位置を示すものでそれぞれの間隔の数値が示されている。

図２１に示すように、初期設定Ｓａ１で位置Ｐａ１〜Ｐａ５に位置するベッドＭ１〜Ｍ５どうしのベッド間隔（通路幅）は６００ｍｍとして設定されている。

作物栽培装置において、図２１に設定Ｓａ２として示すように、位置Ｐａ２を通路にする場合の連動動作としては、図２２にフローチャートに示すように、ベッドＭ５が位置Ｐａ６にあるかどうかを判定し、ベッドＭ５が位置Ｐａ６にいない場合には、ベッドＭ５を位置Ｐａ６に移動させるステップと、設定Ｓａ５のようにベッドＭ５が位置Ｐａ６にいる場合には次に進み、ベッドＭ４が位置Ｐａ５にあるかどうかを判定し、ベッドＭ４が位置Ｐａ５にいない場合には、ベッドＭ４を位置Ｐａ５に移動させるステップと、設定Ｓａ４のようにベッドＭ４が位置Ｐａ５にいる場合には次に進み、ベッドＭ３が位置Ｐａ４にあるかどうかを判定し、ベッドＭ３が位置Ｐａ４にいない場合には、ベッドＭ３を位置Ｐａ４に移動させるステップと、設定Ｓａ３のようにベッドＭ３が位置Ｐａ４にいる場合には次に進み、ベッドＭ２が位置Ｐａ３にあるかどうかを判定し、ベッドＭ２が位置Ｐａ３にいない場合には、ベッドＭ２を位置Ｐａ３に移動させるステップと、設定Ｓａ２のようにベッドＭ２が位置Ｐａ３にいる場合には次に進み、終了するステップを有する。

作物栽培装置において、図２１に設定Ｓａ３として示すように、位置Ｐａ３を通路にする場合の連動動作としては、図２３にフローチャートに示すように、ベッドＭ５が位置Ｐａ６にあるかどうかを判定し、ベッドＭ５が位置Ｐａ６にいない場合には、ベッドＭ５を位置Ｐａ６に移動させるステップと、設定Ｓａ５のようにベッドＭ５が位置Ｐａ６にいる場合には次に進み、ベッドＭ４が位置Ｐａ５にあるかどうかを判定し、ベッドＭ４が位置Ｐａ５にいない場合には、ベッドＭ４を位置Ｐａ５に移動させるステップと、設定Ｓａ４のようにベッドＭ４が位置Ｐａ５にいる場合には次に進み、ベッドＭ３が位置Ｐａ４にあるかどうかを判定し、ベッドＭ３が位置Ｐａ４にいない場合には、ベッドＭ３を位置Ｐａ４に移動させるステップと、設定Ｓａ３または設定Ｓａ２のようにベッドＭ３が位置Ｐａ４にいる場合には次に進み、ベッドＭ２が位置Ｐａ３にあるかどうかを判定し、設定Ｓａ２のようにベッドＭ２が位置Ｐａ３にいる場合には、ベッドＭ２を位置Ｐａ２に移動させるステップと、設定Ｓａ３のようにベッドＭ２が位置Ｐａ２にいる場合には次に進み、終了するステップを有する。

作物栽培装置において、図２１に設定Ｓａ４として示すように、位置Ｐａ４を通路にする場合の連動動作としては、図２４にフローチャートに示すように、ベッドＭ５が位置Ｐａ６にあるかどうかを判定し、ベッドＭ５が位置Ｐａ６にいない場合には、ベッドＭ５を位置Ｐａ６に移動させるステップと、設定Ｓａ５のようにベッドＭ５が位置Ｐａ６にいる場合には次に進み、ベッドＭ４が位置Ｐａ５にあるかどうかを判定し、ベッドＭ４が位置Ｐａ５にいない場合には、ベッドＭ４を位置Ｐａ５に移動させるステップと、設定Ｓａ４〜設定Ｓａ２のようにベッドＭ４が位置Ｐａ５にいる場合には次に進み、ベッドＭ３が位置Ｐａ４にあるかどうかを判定し、ベッドＭ３が位置Ｐａ４にいる場合には、ベッドＭ３を位置Ｐａ３に移動させるステップと、設定Ｓａ３または設定Ｓａ２のようにベッドＭ３が位置Ｐａ３にいる場合には次に進み、ベッドＭ２が位置Ｐａ３にあるかどうかを判定し、ベッドＭ２が位置Ｐａ３にいる場合には、ベッドＭ２を位置Ｐａ２に移動させるステップと、設定Ｓａ２のようにベッドＭ２が位置Ｐａ２にいる場合には次に進み、終了するステップを有する。

図２５，図２６に示すように、各設定Ｓｂ１〜Ｓｂ５、Ｓｃおよび位置Ｐｂ１〜Ｐｂ５，Ｐｂ１’〜Ｐｂ５ ’，Ｐｃ１〜Ｐｃ５としてそれぞれの動作を制御することが可能である。
また、作物栽培装置においては、これらのベッド動作において、取外駆動部８５をその都度取り外して固定駆動部１０５Ａに装着して該当のベッドを移動させることもできる。

なお、次に移動する位置にベッドがあるかないか判定しなくても、予め設定した位置に、設定した順で１〜２秒遅れで移動開始させ、順次移動させることができる。

本実施例における作物栽培装置による収量は、図２７に示すように、慣行ベッドとして示した通常の栽培方法に比べて１．５倍増加できることがわかる。つまり、本実施例における作物栽培装置によれば、トマトの密植移動栽培により、単位面積あたりの収量を増加させるとともに、具体的には植物体が小さいときにはベッド間を小さく、大きくなったら栽培ベッド間を広く変更するという作業体系の変革をもたらすことによって、通常の栽培方法より密植し、単収を増加させて、単位面積あたりの収量を２０ｔ／１０ａ（アール）から３０ｔ／１０ａ（アール）に１．５倍増加できることがわかる。

本発明の作物栽培装置によるトマト高密植移動栽培によれば、従来に比べて、収量を増加し、作業性を向上し、省エネルギー性を向上するという効果をそうすることが可能となる。

また、本発明の作物栽培装置における駆動部を上記の構造とすることによって、振動などの不具合がおきない良好な走行特性を示すことがわかった。本発明の作物栽培装置における走行レール（レール）によって、安定的にベッド（育成棚）を安全に移動・走行させることができる。本発明の作物栽培装置における制御部の制御および電気配線を上記の構成とすることによって、各ベッドを自動で効率的に移動・動作させ正確にベッド間距離を設定させることが可能となる。

本発明の作物栽培装置によれば、これまで開発されていなかった長尺ベッドでの密植移動栽培を可能とすることができる。

１０…レール
１０ａ…樋
２０，１２４０，１２５０…台車
２０Ｇ…ラックギア
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ…自在キャスタ
２１Ｌ…左車輪
２１Ｒ…右車輪
２２…移動用取手
３０…収穫ロボット
５０…距離制御部
８５…取外駆動部
８５Ａ…駆動モータ
８５ａ…
８５ｂ…回転駆動軸
８５ｃ…拡径部
８５ｄ…位置設定部
８５ｅ…駆動力伝達凹部
８５ｆ…スプリングボールプランジャ
８５ｇ…把持部
８５ｓ…駆動スイッチ
９０…検出手段
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００…育成棚
１００Ａ…第１育成棚群
１００Ｂ…第２育成棚群
１０１…枠体
１０２Ａ…駆動軸
１０２Ｆ…前側車輪
１０２Ｇ…ピニオンギア
１０２Ｒ…後側車輪
１０３…第１補強棒
１０４…第２補強棒
１０５…駆動モータ
１０５Ａ…駆動部
１０５Ｂ…駆動モータ用チェーン
１０５Ｃ…固定駆動部
１０５ａ…支持板
１０５ｂ…回転軸
１０５ｃ…スプロケット
１０５ｄ…係合穴
１０５ｅ…駆動力伝達部
１０５ｆ…溝
１０６Ｆ，２０６Ｆ…前方距離センサ
１０６Ｒ，２０６Ｒ…後方距離センサ
１０７，２０７，３０７，４０７，５０７，６０７，７０７…育成鉢部
１０８…通信ケーブル
１０９…分配部
１１０…手動ハンドル
１１０Ｂ…手動ハンドル用ベルト
１１１…第３補強棒
１１９，１２０，１２２，１２３，１２５…養液ホース
１２１，１２４…養液用分配部
１３０，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０，７３０廃液ホース
１５ＯＲ…育成棚レール
２４０Ｒ…台車レール

Claims (6)

1. 左右に長手方向を有する育成棚が平行状態として前後方向に複数並べられて多段構成された作物栽培装置であって、
   各育成棚には、走行移動するための車輪と、この車輪を駆動するための駆動軸と、この駆動軸を駆動する固定駆動部と、が設けられ、
   前記固定駆動部から着脱可能とされて、複数の前記育成棚を駆動可能な取外駆動部が設けられることを特徴とする作物栽培装置。
2. 前記固定駆動部には、駆動力を前記駆動軸に伝達可能な回転軸が設けられ、
   前記取外駆動部には、駆動モータと、該駆動モータの駆動力を伝達可能として前記固定駆動部の前記回転軸に着脱可能な回転駆動軸とを有することを特徴とする請求項１記載の作物栽培装置。
3. 前記取外駆動部には、該取外駆動部を前記固定駆動部に取り付けた際に、該取外駆動部を前記固定駆動部に対して位置設定するとともに、前記駆動モータからの回転力を前記回転軸に伝達する際の反力受けとなる位置設定部が設けられることを特徴とする請求項２記載の作物栽培装置。
4. 前記取外駆動部には、把持部が設けられ、該把持部には駆動スイッチが設けられることを特徴とする請求項３記載の作物栽培装置。
5. 前記駆動軸には、該駆動軸の回転数を計数する検出手段が設けられ、この検出手段の出力によって、育成棚間の距離を設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の作物栽培装置。
6. 前記車輪がその上を走行する平行なレールが設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の作物栽培装置。

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