JP2017012118A

JP2017012118A - 植物栽培装置

Info

Publication number: JP2017012118A
Application number: JP2015134360A
Authority: JP
Inventors: 弘至緒方; Hiroshi Ogata; 典明平山; Noriaki Hirayama
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2035-07-03
Also published as: JP6509655B2

Abstract

【課題】作業台車の栽培ラックへの衝突を防止するとともに、作業台車移動時の経路が予知できることで安全性の向上に寄与し、さらに、作業効率の向上および作業安全性の向上を可能とした植物栽培装置を提供する。【解決手段】栽培ラック2の作業面に臨む複数の支柱7どうしの間に、作業台車17の移動方向にのびるガイドレール23が設けられ、作業台車17に、ガイドレール23に案内されるガイドローラ24が設けられている。【選択図】図２

Description

この発明は、たとえばＬＥＤ照明装置を光源として使用し、かつ野菜および果物などの栽培や、種々の植物の育苗に用いられる植物栽培装置に関する。

この明細書および特許請求の範囲において、図１の上下、左右を上下、左右といい、図２の左側を前、これと反対側を後というものとする。

植物栽培装置として、本出願人は、先に、複数の支柱、および支柱を利用して上下方向に間隔をおいて設けられかつ植物が植えられた水耕栽培用栽培槽を載せる複数の載置部を有する栽培ラックと、各載置部の上方に間隔をおいて配置された照明装置とを備えている植物栽培装置を提案した（特許文献１参照）。

ところで、植物工場の植物栽培装置で行われる作業には、播種、育苗、定植、収穫の他に、養液交換、清掃、メンテナンスなどがあるが、これらの作業は、作業効率を向上させるために、自在な動きが可能な作業台車を使用し、各種作業に必要な物品を作業台車に載せるとともに、作業台車を栽培ラックの作業面に沿って移動させながら行われるようになっている。

上記の植物栽培装置では、自在な動きが可能な作業台車であるために、作業台車移動時の経路が予知できないという安全性の問題があった。また、植物工場においては、複数の植物栽培装置が最低限の間隔をおいて配置されるので、作業台車が栽培ラックに衝突することにより、栽培ラックが損傷したり、栽培槽内の水耕栽培用養液がこぼれて植物の栽培に悪影響を及ぼすおそれがあり、栽培生育品へ悪影響を与えるという問題もあった。作業台車が栽培ラックに衝突することを避けるために、作業位置から離れた位置に作業台車を停止させて作業することも行われており、この作業では、作業効率が低下するという問題や、作業者の栽培ラックへの昇降移動が不安定となって作業安全性が十分でないという問題があった。

特開２０１５−６１６２号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、作業台車の栽培ラックへの衝突を防止するとともに、作業台車移動時の経路が予知できることで安全性の向上に寄与し、さらに、作業効率の向上および作業安全性の向上を可能とした植物栽培装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。

1)複数の支柱、および支柱を利用して上下方向に間隔をおいて設けられかつ植物が植えられた栽培槽を載せる複数の載置部を有する栽培ラックと、各載置部の上方に間隔をおいて配置された照明装置とを備えており、栽培ラックにおける少なくとも１つの側面が作業者と向き合う作業面となり、栽培ラックが植物工場の床面に固定されるとともに、栽培ラックの作業面に沿って作業台車が移動するようになされている植物栽培装置であって、栽培ラックの作業面に臨む複数の支柱どうしの間に、作業台車の移動方向にのびるガイドレールが設けられ、作業台車に、ガイドレールに案内されるガイドローラが設けられている植物栽培装置。

2)ガイドレールは、栽培ラックの作業面に臨む各支柱に固定されて作業台車の通路側に張り出すステー部と、チャンネル状とされて、下方に開口した状態でステー部に一体化されたガイド部とを備えている上記1)記載の植物栽培装置。

3)ガイドレールは、ステー部、ガイド部、および支柱どうしの間に配置されて固定された横桟部が一体に形成された押出形材とされている上記2)記載の植物栽培装置。

4)ガイドローラは、上下方向に弾性変形可能な接続部材を介して作業台車の上端部に取り付けられている上記1)から3)までのいずれかに記載の植物栽培装置。

5)ガイドレールの長手方向所定位置に、ガイドローラをガイドレールから外すための開口が設けられている上記1)から4)までのいずれかに記載の植物栽培装置。

上記1)〜5)の植物栽培装置によれば、栽培ラックの作業面に臨む複数の支柱どうしの間に、作業台車の移動方向にのびるガイドレールが設けられ、作業台車に、ガイドレールに案内されるガイドローラが設けられているので、作業台車は、ガイドレールに沿って移動し、作業台車の栽培ラックへの衝突が防止されるとともに、作業台車移動時の経路が予知できることで安全性が向上する。また、作業台車を栽培ラックに衝突しないように移動させるハンドリング作業が無くなるので、作業効率が向上し、作業者の移動距離が短くなり、作業安全性も向上する。

上記2)の植物栽培装置によれば、ガイドレールの構成が簡単であり、既存の植物栽培装置をガイドレール付きのものに容易に変更することができる。

上記3)の植物栽培装置によれば、組立工数を減らすことができる。

上記4)の植物栽培装置によれば、ガイドローラは、弾性変形可能な接続部材に付勢された状態でガイドレールに当接して移動し、ガイドローラがガイドレールに衝突した際の衝撃が接続部材によって緩和されるので、作業台車の移動がスムーズなものになる。

上記5)の植物栽培装置によれば、ガイドレールから作業途中に作業台車を離脱することができ、作業効率がさらに向上する。

この発明の植物栽培装置の全体構成を示す正面図である。第１実施形態の植物栽培装置の右側面図である。第１実施形態の植物栽培装置の作業台車の案内装置(18A)を拡大して示す垂直断面図である。第２実施形態の植物栽培装置の右側面図である。第２実施形態の植物栽培装置の作業台車の案内装置(18B)を拡大して示す垂直断面図である。作業台車の案内装置(18C)を拡大して示す垂直断面図である。作業台車の案内装置(18D)を拡大して示す垂直断面図である。作業台車の案内装置(18E)を拡大して示す垂直断面図である。作業台車の案内装置(18F)を拡大して示す垂直断面図である。作業台車の案内装置(18G)を拡大して示す垂直断面図である。図１０のＸＩ−ＸＩ線から見た図である。

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１および図２はこの発明の植物栽培装置の第１実施形態の全体構成を示し、図３は第１実施形態における案内装置の構成の１例を示している。

以下の説明において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。

図１および図２において、植物栽培装置(1)は、栽培槽(3)を載せる複数の載置部(4)が上下方向に間隔をおいて設けられた栽培ラック(2)と、たとえばＬＥＤ灯具などの光源を有し、かつ載置部(4)の上方に間隔をおいて配置された照明装置(5)と、各種作業に必要な物品を載せて移動する作業台車(17)およびその案内装置(18A)とを備えている。この実施形態においては、栽培ラック(2)の前後両面が、それぞれ作業者が向き合う作業面となっている。

栽培ラック(2)は、前後方向に間隔をおいて配置されたアルミニウム押出形材製の３つの垂直状支柱(7)からなる支柱組(6)を、左右方向に間隔をおいて少なくとも２組、ここでは３組備えている。各支柱(7)の下端は、栽培ラック(2)が設置される床面(8)に固定されている。左右方向に隣り合う支柱組(6)の前端および後端の支柱(7)どうしの間に、それぞれ長手方向を左右方向に向けた複数のアルミニウム押出形材製横桟(9)が配置されるとともにその左右両端部が支柱(7)に固定されている。各支柱組(6)の前後方向に隣り合う２つの支柱(7)間における横桟(9)と同一高さ位置に、長手方向を前後方向に向けたアルミニウム押出形材製短尺横桟(11)が配置されており、前後両端部が支柱(7)に固定されている。

栽培ラック(2)の載置部(4)は、上端の横桟(9)を除いた横桟(9)を利用して、左右方向に隣り合う支柱組(6)どうしの間に設けられている。すなわち、前後方向に隣り合う横桟(9)間に、長手方向を前後方向に向けた複数のアルミニウム押出形材製受け部材(図示略)が左右方向に間隔をおいて配置されるとともに、その前後両端部が横桟(9)に固定されることによって、載置部(4)が設けられている。

栽培槽(3)は、平面から見て左右方向に長い方形状でかつ上方に開口しており、水分や栄養分を含む水耕栽培用養液を貯留するようになっており、栽培ラック(2)の左端から右端まで、載置部(4)に載せられている。栽培槽(3)は、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂を用いて成形されている。栽培槽(3)の上端開口は、植物を栽培する栽培床(図示略)によって塞がれている。また、図示は省略したが、植物栽培装置(1)は、養液タンク、養液供給管および養液タンク内の養液を養液供給管を通して栽培槽(3)に供給するポンプを有する養液供給装置を備えている。

照明装置(5)は、載置部(4)の上方に間隔をおいて栽培ラック(2)に設けられたアルミニウム押出形材製支持レール(12)により支持されている。支持レール(12)は、栽培ラック(2)の上下方向に隣り合う２つの横桟(9)の左右方向の中間部間に設けられて上下両端が上下両横桟(9)に固定されたアルミニウム押出形材製固定補強部材(13)と、長手方向を前後方向に向けた状態で、固定補強部材(13)の左右両側面および左右方向に隣り合う支柱組(6)の３つの支柱(7)における補強部材(13)側を向いた面に、栽培ラック(2)の前端から後端に至るように固定されている。

固定補強部材(13)の真下の位置において、栽培ラック(2)における下端の横桟(9)の左右方向中間部分に、当該横桟(9)と床面(8)との間に突っ張るアルミニウム押出形材製束(14)が下方突出状に固定されている。束(14)の下端部に、束(14)の高さを調整しうるアジャスタ装置(15)が設けられており、アジャスタ装置(15)によって束(14)が横桟(9)と床面(8)との間に確実に突っ張る。

栽培ラック(2)の支柱(7)の下端にアルミニウム製ベースプレート(16)が固定されている。ベースプレート(16)は、図示しないアンカーボルトにより栽培ラック(2)が設置される床面(8)に固定されており、これにより支柱(6)および栽培ラック(2)が床面(8)に固定されている。

上述した植物栽培装置の栽培ラック(2)は、前後方向および左右方向に一定の間隔をおいて配置される。播種、育苗、定植、収穫、養液交換、清掃、メンテナンスなどの作業時には、栽培ラック(2)の作業面に沿って作業台車(17)が移動する。すなわち、前端の栽培ラック(2)の前側、後端の栽培ラック(2)の後側および前後に隣接する２つの栽培ラック(2)間を作業台車(17)が移動する。

図２に示すように、作業台車(17)は、作業用の物品を載せる台車本体(21)と、台車本体(21)の底面に取り付けられた車輪(22)とを備えている。

台車本体(21)は、方形の底板(21a)と、底板(21a)の前側のコーナー部に立設された２本の前側の支柱(21b)と、底板(21a)の後側のコーナー部に立設された２本の後側の支柱(21c)と、各支柱(21b)(21c)間に渡し止められた横桟(21d)とを備えている。

植物栽培装置で使用される作業台車は、従来、自在な動きが可能とされて、作業者が作業台車の移動方向を適切に調整することで、栽培ラック(2)の作業面に沿って移動させられていた。これに対し、この実施形態の植物栽培装置(1)で使用される作業台車(17)は、案内装置(18A)によって案内されて栽培ラック(2)の作業面に沿う所定の軌道を走行するようになされている。

案内装置(18A)は、栽培ラック(2)に設けられたアルミニウム押出形材製ガイドレール(23)と、作業台車(17)に設けられてガイドレール(23)に案内されるガイドローラ(24)とを備えている。

ガイドレール(23)は、栽培ラック(2)の最上部に設けられており、栽培ラック(2)の後側の支柱(7)（栽培ラック(2)の作業面に臨む支柱(7)）どうしの間に長手方向を左右方向に向けて配置されるとともに、その左右両端部が支柱(7)に固定されている。なお、図示した例では、ガイドレール(23)は、栽培ラック(2)の後側の支柱(7)に設けられているが、これに代えて、後側の栽培ラック(2)の前側の支柱(7)に設けられているようにしてもよく、また、栽培ラック(2)の前側および後側の両方の支柱(7)に設けられているようにしてもよい。

作業台車(17)は、前側の２本の支柱(21b)の高さが栽培ラック(2)の支柱(7)よりも若干低いものとされている。

ガイドレール(23)は、図３に拡大して示すように、垂直部(26a)および水平部(26b)からなるＬ状のステー部(26)と、チャンネル状のガイド部(27)とからなる。ステー部(26)は、水平部(26b)が栽培ラック(2)の上面と面一で通路側に張り出すように、垂直部(26a)が支柱(7)の上端部に固定されており、水平部(26b)の後部に、ガイド部(27)が下方に開口するように固定されている。

ガイドローラ(24)は、横型のもので、上下方向にのびる垂直軸(24a)に垂直軸回りに回転可能に支持されており、垂直軸(24a)は、台車本体(21)の支柱(21b)の上端部にねじ(28)で固定されている。

ガイドローラ(24)の材質は、ゴム製、プラスチック製、金属製などとされる。ガイドローラ(24)としては、市販のキャスターを使用することもできる。

ガイドレール(23)およびガイドローラ(24)は、図２および図３に示した他、種々の形態とすることができ、以下に、いくつかの形態例を示す。

図４および図５に示す案内装置(18B)は、栽培ラック(2)に設けられたアルミニウム押出形材製ガイドレール(25)と、作業台車(17)に設けられてガイドレール(25)に案内されるガイドローラ(24)とを備えている。

この案内装置(18B)では、ガイドレール(25)を栽培ラック(2)の最上部ではなく、上下の中間部に設けたものとなっている。

図５のガイドレール(25)は、垂直部(26a)および水平部(26b)からなるＬ状のステー部(26)と、チャンネル状のガイド部(27)とからなる。ステー部(26)の垂直部(26a)は、作業台車(17)の前側の２本の支柱(21b)の上端部に対応する位置で通路側に張り出すように、栽培ラック(2)の支柱(7)の上下の中間部に固定されている。水平部(26b)の後部に、ガイド部(27)が下方に開口するように固定されている。

ガイドローラ(24)は、案内装置(18A)のものと同じとされ、上下方向にのびる垂直軸(24a)に垂直軸回りに回転可能に支持されて、台車本体(21)の支柱(21b)の上端部にねじ(28)で固定されている。

案内装置(18A)および(18B)では、ガイドローラ(24)が横型とされているが、ガイドローラは、縦型であってもよい。ガイドローラは、また、その軸が固定された固定式であってもよく、軸が揺動可能な自在式であってもよい。また、ガイドレール(23)(25)は、ステー部(26)とガイド部(27)とが別部材とされているが、ステー部(26)およびガイド部(27)からなるアルミニウム押出形材製の一体品とすることもできる。

図６の案内装置(18C)では、ガイドローラ(29)が水平軸回りに回転する縦型でかつ垂直軸回りに揺動可能な自在式とされている。ガイドローラ(29)は、ブラケット(29a)に水平軸回りに回転可能に支持され、ブラケット(29a)は垂直軸(29b)に垂直軸回りに揺動可能に支持され、垂直軸(29b)が台車本体(21)の支柱(21b)の上端部にねじ(28)で固定されている。

なお、上記の図６の案内装置(18C)および以下に示す図７の案内装置(18D)では、ガイドレール(23)は、図３に示したものと同じであり、同じ構成に同じ符号を付してその説明を省略する。

図７の案内装置(18D)では、ガイドローラ(29)が縦型の自在式とされるとともに、作業台車(17)に直接取り付けるのではなく、上下方向に弾性変形可能な接続部材(30)を介して作業台車(17)の支柱(21b)の上端部に取り付けられている。接続部材(30)は、例えば、内部に弾性体を有するベローズで、弾性体は、例えば、圧縮コイルばね(30a)である。

接続部材(30)は、１対のねじ(28)によって、上端がブラケット(29a)に、下端が作業台車(17)の支柱(21b)の上端部にそれぞれ固定され、圧縮コイルばね(30a)は、上端がブラケット(29a)に、下端が作業台車(17)の支柱(21b)の上端部に接触している。

この案内装置(18D)によると、ガイドローラ(29)がガイドレール(23)に衝突したときの衝撃が接続部材(30)によって緩和されるので、図６の案内装置(18C)に比べて、作業台車(17)の走行がスムーズになる。

上記例では、ガイドレール(23)(25)のステー部(26)とガイド部(27)とが別部材とされて、栽培ラック(2)の支柱(7)にステー部(26)が固定されて（ステー部(26)は横桟(9)に固定することもできる）、ステー部(26)にガイド部(27)が固定されている。これに対し、図８の案内装置(18E)では、横桟部(31a)、ステー部(31b)およびガイド部(31c)を一体にしたアルミニウム押出形材製ガイドレール(31)として、その横桟部(31a)が栽培ラック(2)の従来の横桟(9)に置き換えられる形で、栽培ラック(2)の支柱(7)に固定されている。ガイドローラ(24)は、案内装置(18A)のものと同じとされている。

この図８の案内装置(18E)によると、案内装置(18A)〜(18D)に比べて、部材数が減少し、組立工数を減らすことができる。

図９の案内装置(18F)は、図８のものと類似の一体型のガイドレール(32)と、図７に示した接続部材(30)で支持した横型のガイドローラ(24)とが組み合わされたものである。ガイドレール(32)は、横桟部(32a)、ステー部(32b)およびガイド部(32c)からなり、ガイド部(32c)の開口には、開口部分を狭くする内方突出縁(32d)が設けられている。

この案内装置(18F)によると、図８の案内装置(18E)に比べて、ガイドローラ(24)の前後方向の移動量が抑えられるとともに、ガイドローラ(24)がガイドレール(32)に衝突したときの衝撃が接続部材(30)によって緩和されるので、作業台車(17)の走行がよりスムーズになる。

接続部材(30)は、内部に弾性体を有するベローズで、１対のねじ(28)によって、上端がガイドローラ(24)の非回転部下面（図示せず）に、下端が作業台車(17)の支柱(21b)の上端部にそれぞれ固定されている。

接続部材(30)の内部の弾性体は、例えば、ばね(30b)であり、同じく上端がガイドローラ(24) の非回転部下面（図示せず）に、下端が作業台車(17)の支柱(21b)の上端部にそれぞれ固定されている。

図１０の案内装置(18G)は、図１０および図１１に示すように、図３に示した案内装置(18A)において、ガイドレール(23)のガイド部(27)後側の垂直壁(27a)の左右方向（長手方向）所定位置に、ガイドローラ(24)をガイドレール(23)から外すための方形の開口(33)が設けられたものである。

この案内装置(18G)とすることで、ガイドレール(23)から作業途中に作業台車(17)を容易に離脱することができる。

上記各実施形態において、作業台車(17)は、案内装置(18A)、(18B)、(18C)、(18D)、(18E)、(18F)または(18G)に案内されて移動するので、栽培ラック(2)側にずれて移動することはなく、作業台車(17)の栽培ラック(2)の作業面への衝突、および作業台車(17)の車輪(22)のベースプレート(16)上への乗り上げが防止される。したがって、栽培ラック(2)が損傷したり、栽培槽(3)内の水耕栽培用養液がこぼれて植物の栽培に悪影響を及ぼすことが防止されるとともに、作業台車(17)の台車本体(21)に積載されている物品の落下が防止される。

しかも、作業台車(17)移動時の経路が予知できることで安全性が向上する。また、作業台車(17)を栽培ラック(2)に衝突しないように移動させるハンドリング作業が無くなるので、作業効率が向上する。さらに、栽培ラック(2)と作業台車(17)との衝突がなくなるため、衝突をさけるために作業台車(17)を作業位置から離れた位置に停止させて作業する必要がなく、作業者の移動距離が短くなり、作業安全性も向上する。

上記案内装置(18A)、(18B)、(18C)、(18D)、(18E)、(18F)および(18G)は、ガイドレール(23)、(25)、(31)若しくは(32)およびガイドローラ(24)若しくは(29)を既存の植物栽培装置に追加することで得ることができ、大幅な改造を伴うことなく、既存の植物栽培装置の安全性、作業効率および作業安全性を向上することができる。

また、上記実施形態においては、植物栽培装置(1)は、植物の水耕栽培に適用されているが、これに限定されるものではなく、植物の土耕栽培にも適用されることもある。この場合、植物は、載置部に載せられた栽培槽内に入れられた土に植えられる。

この発明による植物栽培装置は、照明装置を人工光源とする植物工場において、野菜および果物などの栽培や、種々の植物の育苗に好適に用いられる。

(1)：植物栽培装置
(2)：栽培ラック
(3)：栽培槽
(4)：載置部
(5)：照明装置
(7)：支柱
(17)：作業台車
(23)(25)：ガイドレール
(24)(29)：ガイドローラ
(26)：ステー部
(27)：ガイド部
(30)：接続部材
(31)(32)：ガイドレール
(31a)(32a)：横桟部
(31b)(32b)：ステー部
(31c)(32c)：ガイド部

Claims

複数の支柱、および支柱を利用して上下方向に間隔をおいて設けられかつ植物が植えられた栽培槽を載せる複数の載置部を有する栽培ラックと、各載置部の上方に間隔をおいて配置された照明装置とを備えており、栽培ラックにおける少なくとも１つの側面が作業者と向き合う作業面となり、栽培ラックが植物工場の床面に固定されるとともに、栽培ラックの作業面に沿って作業台車が移動するようになされている植物栽培装置であって、
栽培ラックの作業面に臨む複数の支柱どうしの間に、作業台車の移動方向にのびるガイドレールが設けられ、作業台車に、ガイドレールに案内されるガイドローラが設けられている植物栽培装置。
ガイドレールは、栽培ラックの作業面に臨む各支柱に固定されて作業台車の通路側に張り出すステー部と、チャンネル状とされて、下方に開口した状態でステー部に一体化されたガイド部とを備えている請求項１記載の植物栽培装置。
ガイドレールは、ステー部、ガイド部、および支柱どうしの間に配置されて固定された横桟部が一体に形成された押出形材とされている請求項２に記載の植物栽培装置。
ガイドローラは、上下方向に弾性変形可能な接続部材を介して作業台車の上端部に取り付けられている請求項１から３までのいずれかに記載の植物栽培装置。
ガイドレールの長手方向所定位置に、ガイドローラをガイドレールから外すための開口が設けられている請求項１から４までのいずれかに記載の植物栽培装置。