JP2021510530A - 植物水耕栽培装置及び植物水耕栽培方法 - Google Patents

Abstract

植物水耕栽培装置及びその方法であって、当該装置は栽培槽（１）と定植カップ（２）を含み、栽培槽（１）は内部スペースと上部定植槽（１１）を含み、定植カップ（２）はカップ本体（２１）とカップエッジ（２２）を含み、定植カップ（２）は定植槽（１１）の幅方向に沿って定植槽（１１）に設置して、定植槽（１１）の長手方向に沿って移動することができる。当該方法は、定植槽（１１）に沿って位置をｎ個設置し、各位置は幼苗期から収穫時までの植物の育成時期にそれぞれ時間順に対応し、各位置に相応の育成時期にあたる植物の定植カップ（２）を設置し、所定の時点で位置ｎの植物を収穫し、ほかの位置の定植カップ（２）を次の植物の育成時期に対応する位置に順次移動する。【選択図】図１

Description

本発明は、植物水耕栽培の技術分野に関し、具体的には、植物水耕栽培装置及びそれを用いた植物水耕栽培方法に関する。

植物水耕栽培は、植物の根茎を定植カップ内に固定し、栽培槽内で収容されている植物養液中に根系を自然に成長させることを中核とする植物無土壌栽培方法である。養液は、自然土壌に代わって植物体に養分を供給し、植物体を収穫まで正常に成長させ、成長周期全体を完了させることができる。現在、植物工場で通常使用されている方法として、植物を定植板に定植し、株間距離を十分に保持しながら収穫まで育成するか、あるいは、株間距離を一時的に一定に保持したまま、その成長につれて株間距離が小さすぎて必要なスペースが確保できなくなる時点から、それらを分けて栽培して、株間距離を大きくし、通常収穫までそれらを２回以上分けて栽培する。

以上の２つの方法は、いずれも重大な欠陥がある。十分な株間距離を最初から確保する方法では、スペース利用率が低く、植物の成長のための光や光電の利用効率が極めて低いのに対して、それらを２回以上分けて栽培する方法では、植物の成長のための光や光電の利用効率を高めることができるが、光や光電の無駄遣いがまだ生じ、同時に多くの労力を要し、コストが高く、また、移植過程中、植物の根系を損傷し、植物の育成に影響を与える。

本発明は、従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、分けて栽培する工程を不要とし、同時に栽培スペースの効率的な利用を可能とする植物水耕栽培装置及びその方法を提供することを目的とする。

上記の目的及びほかの関連目的を達成するために、本発明の一実施形態は、養液を収容する内部スペースと、頂部に開設された定植槽とを備え、前記定植カップは植物を植え付けるためのカップ本体とカップエッジとを含み、前記定植カップは前記カップエッジを介して前記定植槽の幅方向に沿って前記定植槽に載置されており、且つ前記定植カップは前記定植槽の長手方向に沿って移動可能である植物水耕栽培装置を提供する。

一実施形態では、前記植物水耕栽培装置は、定植カップを定植槽に沿って推進して移動させる推進機構と、推進機構を回転させるための回転機構とを備える定植カップ移動機構とを含み、前記推進機構は、ブラケットと、推進ロッドと、前記ブラケットに固定された推進駆動機構を含み、前記ブラケットは、前記定植槽に平行に設置され、且つ前記定植槽の長手方向に沿って延在する軸線の周りに回転可能であり、前記推進駆動機構は、前記推進ロッドが前記定植槽の長手方向に沿って前後に進退移動できるように前記推進ロッドに駆動連結されており、前記回転機構は、前記ブラケットに駆動連結され、前記ブラケットを前記定植槽の長手方向に沿って延在する軸線の周りに回転させる回転駆動機構を含む。

一実施形態では、前記推進駆動機構は、前記ブラケットの前記定植槽の長手方向に延在する一端に固定された推進モータを含み、前記ブラケットの前記定植槽の長手方向に延在する他端には、前記ブラケットに対して相対的に回転可能な回転軸が取り付けられ、前記推進ロッドは、両端が推進モータの出力軸と前記回転軸とに引っ張られた閉ループ状駆動ケーブルに固定されている。
一実施形態では、前記回転駆動機構は、前記ブラケットに駆動連結された回転モータを含む。
一実施形態では、前記推進モータ及び前記回転モータはＰＬＣによって制御される。

一実施形態では、本発明は前記植物水耕栽培装置を用いた植物水耕栽培方法であって、前記定植槽に沿って位置をｎ個設置し、第１位置〜第ｎ位置は幼苗期から収穫時までの1つの植物の育成時期にそれぞれ植物の育成時期の時間順に対応し、各位置に対応する育成時期にあたる植物が収容されている定植カップを設置し、所定の時点で第ｎ位置の植物を収穫し、植物が収容されているほかの位置の定植カップを次の植物の育成時期に対応する位置に順次移動することを含む。
一実施形態では、前記方法は、第１位置に定植カップがない場合、該第1位置に、植物苗が収容されている新たな定植カップを載置することをさらに含む。

一実施形態では、前記方法は、各位置には、育成時期が同じ又は近い植物が収容されている複数の定植カップをそれぞれ載置するように設置されることをさらに含む。
一実施形態では、前記方法は、ｎの値が、植物の幼苗期から収穫時までの植物の成長周期により決定されることをさらに含む。

本発明の実施形態により提供される前記技術的解決手段は、栽培スペースを最大限に効率的に活用し、光や光電気の無駄を大幅に削減し、光や光電の利用効率を向上するとともに、栽培する植物の体積の大きさに応じて植物の成長に適したスペースを提供することを実現し、人工的に分けて栽培する労力を不要とすることができ、人工的に分けて栽培する場合に植物を損傷して、植物の育成に悪影響を及ぼすことを解決する。

本発明の実施例における位置入れ替え型移動可能な植物水耕栽培方法を示す図である。 本発明の実施例における植物水耕栽培装置の正面図である。 図２に示す植物水耕栽培装置の平面図である。 本発明の実施例における定植カップ移動機構の構造を示す図ある。

以下では、特定の具体的な実施例によって本発明の実施例を説明する。本明細書の記載によって、当業者が本発明のほかの利点および効果を容易に理解することができる。

なお、本明細書の添付図面に示された構造、比率、サイズなどは、いずれも当業者による理解又は閲覧のために、本明細書に開示された内容に合わせて使用されるものだけであり、本発明の実施可能性を限定する限定条件ではないため、技術的に実質的な意味はなく、いかなる構造の修正、比例関係の変更又はサイズの調整は、本発明の効果又は達成可能な目的に影響を与えない限り、いずれも本発明が開示する特許請求の範囲に含まれている。また、本明細書における「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」又は「一」等の用語は、説明の便利のためのものであり、本発明の実施可能な範囲を限定するものではなく、その相対的な関係に対する変更や調整も、本発明の技術的思想を実質的に変更しない限り、本発明の実施可能な範囲に含まれている。

本発明は、分けて栽培する工程を不要とするとともに、栽培スペースを効率的に利用し、光や光電の利用効率の向上を図る植物水耕栽培方法を提供する。当該方法では、従来技術における定植カップを栽培槽に固定して設置することを、定植カップを栽培槽に合わせて移動させることに変更する。
図１〜図３は、本発明の植物水耕栽培方法の一実施例を示す。

図１〜図３に示すように、植物水耕栽培装置は栽培槽１と定植カップ２とを備え、栽培槽１は、養液を収容する内部スペースと、上部に開設された一定の長さを有する定植槽１１を含み、定植カップ２は、カップ本体２１が定植槽１１を介して栽培槽１内に延在し、カップエッジ２２を介して栽培槽１に掛設されており、すなわち、幅方向に定植槽１１に載置される。植物３は、定植カップ２内に植え付けられ、根系が栽培カップの隙間を介して栽培槽１内で収容されている養液中に成長して、栄養を吸収する。

定植槽１１の長手方向に沿って、定植カップが複数配列される。定植カップ２は、カップエッジ２２が栽培槽１に固定せずに掛設されて、定植槽１１の長手方向に沿って移動することができるため、定植カップ２内の植物のサイズに合わせて定植カップ２を移動させて、隣接する定植カップ２間の間隔を植物の成長に適する株間距離に調整することにより、植物３の必要な成長スベースを確保しながら、栽培スペースの効率的な利用を実現する。定植カップ２を手動で移動する、又は栽培槽１に設けられ定植カップ２を移動させる移動機構４で移動することができる。本発明における定植カップ２間の間隔を調整する場合、植物の成長周期に従って、毎日又は数日に一度など、所定の時間間隔で移動する。

本発明は、上記実施例が例示する植物水耕栽培装置に基づいて、位置入れ替え型移動可能な植物水耕栽培方法をさらに提供する。図１に示すように、栽培槽１の定植槽に沿って左から右への方向に、幼苗期から収穫時までの植物の育成時期の時間順に、異なる育成時期にあたる植物３をそれぞれ植え付け、位置ｄ１（すなわち第１位置）の植物３は新たに植え付けられた幼苗であり、位置ｄｎ（すなわち第ｎ位置）の植物３は収穫できる植物である。植物の育成周期に応じる時点に基づいて、まず位置ｄｎにある収穫できる植物３を収穫し、位置ｄ（ｎ−１）の植物３を位置ｄｎに移動し、位置ｄ（ｎ−２）の植物３を位置ｄ（ｎ−１）に移動し、このようにして、位置ｄ１の植物３を位置ｄ２に移動するまで行い、最後に位置ｄ１に幼苗を新たに植え付ける、すなわち、幼苗が収容されている新しい定植カップ２を位置ｄ１に配置する。図１で示す各位置はそれぞれ１つの定植カップ２に対応しているが、ほかの実施例では、一つの位置は連続配置する複数の定植カップ２に対応することもでき、これらの複数の定植カップ２内の植物３は成長時期が同じ又は近く、その移動方法は前記と同様である。但し、ｎの値は植物が幼苗期から収穫時までの育成周期により決定される。例えば、ある植物が幼苗期から収穫時までの育成時期は３０日である場合、ｎを３０とすると、毎日１回移動し、ｎを１５とすると、２日に一度移動して、各位置それぞれに２つの定植カップを配置する。育成時期が同じ又は近い植物が収容されている定植カップ２を、同一位置に複数連続して配置する場合、例えば、ｎを３０として、毎日１回移動し、各位置からそれぞれ育成時期が同じ又は近い植物が収容されている複数の定植カップを移動する。

図４は、定植カップ移動機構の一実施例を示す図である。本発明では、定植カップ移動機構は一般に、定植カップを定植槽に沿って推進する推進機構と、推進機構を回転させる回転機構とを備えてもよい。図４に示すように、本実施例では、推進機構はブラケット４１と、推進モータ４２と、推進ロッド４３と、閉ループ状駆動ケーブル４４とを含み、回転機構は回転モータ４５を含む。ブラケット４１は定植槽１１と平行に設置される。すなわち、ブラケット４１は、定植槽１１の長手方向に沿って延在し、軸線としての該長手方向の周りに回転可能であり、すなわち、ブラケット４１は長手方向の両端から回転可能に支持されている。具体的に、ブラケット４１は、一端が栽培槽１、又は栽培槽１と連結するか連結しないほかの支持構造に回転可能に支持され、他端が回転モータ４５の出力軸と駆動連結される。例えば、ブラケット４１は、カップリングを介して回転モータ４５の出力軸に接続され、回転モータ４５により駆動されて往復して回転する。回転モータ４５は、栽培槽１、または栽培槽１と連結するか連結しないほかの支持構造に固定されてもよい。推進モータ４２はブラケット４１の長手方向の一端に固定され、ブラケット４１の長手方向の他端には、ブラケットに対して回転可能な回転シャフト（図示せず）が取り付けられ、閉ループ状駆動ケーブル４４の両端はそれぞれ推進モータ４２の出力軸と、ブラケット４１上に取り付けられた回転軸とに引っ張られている。推進ロッド４３は、駆動ケーブル４４（例えばワイヤロープ）に固定されており、駆動ケーブル４４とともにブラケット４１の長手方向に沿って進退移動できる。推進ロッド４３は回転モータ４５により制御され、定植槽１１の長手方向において定植カップ２のカップエッジ２２を妨げない初期角度と、カップエッジ２２を妨げる作動角度との間で揺動可能である。

栽培槽１上に定植カップ２の位置を移動させる必要がある場合、まず推進モータ４２により駆動ケーブル４４を駆動して、移動する定植カップ２の側に推進ロッド４３を駆動して移動させ、回転モータ４５によりブラケット４１を駆動することで推進モータ４２を駆動し、推進ロッド４３及び駆動ケーブル４４を一体的に回転させ、初期角度に位置する推進ロッド４３を作動角度に回転させると、推進モータ４２により駆動ケーブル４４を駆動して推進ロッド４３を駆動して移動させ、推進ロッド４３が定植カップ２のカップエッジ２２に接触すると、定植カップ２を所期の方向に推進して移動させることができる。定植カップ２が所定位置に到着後、回転モータ４５の逆転によりブラケット４１を駆動して推進ロッド４３を初期角度に駆動して復帰させることができる。

さらなる自動化を図るために、ＰＬＣにより推進モータ４２及び回転モータ４５を制御し、各定植カップ２を所定の時間で所定の距離だけ自動的に移動させることができ、位置入れ替えによる移動方法で植付を行う自動制御を実現する。

以上のことから、本発明が提供する植物水耕栽培装置及び水耕栽培方法は、分けて栽培する工程を不要とする栽培方式を採用することで、人工的に分けて栽培する労力を不要とすることができ、人工的に分けて栽培する場合に植物を損傷して、植物の育成に悪影響を及ぼすことを解決することができる。さらに重要なことは、この栽培方法によれば、より密度の高い植物間の位置を合理的に複数組み合わせて、栽培する植物の体積の大きさに応じて植物の成長に適したスペースを提供することで、栽培スペースを最大限に効率的に利用し、光や光電の無駄を大幅に削減し、光や光電の利用効率を向上できることである。

前記実施例は、本発明の原理及びその効果を例示的に示したものであり、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明の要旨および範囲に従いながら、前記実施例に対して修正や変更を行うことができる。したがって、発明に開示されている要旨及び技術的思想から逸脱せずに、当業者が実施したあらゆる同等の修正又は変更も、本発明の請求項に含まれるものとする。

１ 栽培槽
１１ 定植槽
２ 定植カップ
２１ カップ本体
２２ カップエッジ
３ 植物
４ 移動機構
４１ ブラケット
４２ 移動駆動モータ
４２１ 移動駆動モータ用シャフト
４３ 推進ロッド
４４ 駆動ケーブル
４５ 回転駆動モータ

Claims (10)

1. 栽培槽と定植カップを備える植物水耕栽培装置であって、
   前記栽培槽は、養液を収容する内部スペースと、頂部に開設された定植槽とを備え、
   前記定植カップはカップ本体とカップエッジとを含み、前記定植カップは前記カップエッジを介して前記定植槽の幅方向に沿って前記定植槽に載置されており、且つ前記定植カップは前記定植槽の長手方向に沿って移動可能であり、前記定植カップは植物を植え付けるためのものであることを特徴とする植物水耕栽培装置。
2. 定植カップを定植槽に沿って推進して移動させる推進機構と、推進機構を回転させるための回転機構とを備える定植カップ移動機構を含み、前記推進機構は、ブラケットと、推進ロッドと、前記ブラケットに固定された推進駆動機構とを含み、前記ブラケットは、前記定植槽に平行に設置され、且つ前記定植槽の長手方向に沿って延在する軸線の周りに回転可能であり、前記推進駆動機構は、前記推進ロッドが前記定植槽の長手方向に沿って進退移動できるように前記推進ロッドに駆動連結されており、前記回転機構は、前記ブラケットに駆動連結され、前記ブラケットを、前記定植槽の長手方向に沿って延在する軸線の周りに回転させる回転駆動機構を含むことを特徴とする請求項１に記載の植物水耕栽培装置。
3. 前記推進駆動機構は、前記ブラケットの前記定植槽の長手方向に延在する一端に固定された推進モータを含み、前記ブラケットの前記定植槽の長手方向に延在する他端には、前記ブラケットに対して相対的に回転可能な回転軸が取り付けられ、前記推進ロッドは、両端が推進モータの出力軸と前記回転軸とに引っ張られた閉ループ状駆動ケーブルに固定されていることを特徴とする請求項２に記載の植物水耕栽培装置。
4. 前記回転駆動機構は、前記ブラケットに駆動連結された回転モータを含むことを特徴とする請求項２に記載の植物水耕栽培装置。
5. 前記回転駆動機構は、前記ブラケットに駆動連結された回転モータを含むことを特徴とする請求項３に記載の植物水耕栽培装置。
6. 前記推進モータ及び前記回転モータはＰＬＣによって制御されることを特徴とする請求項５に記載の植物水耕栽培装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の植物水耕栽培装置を用いる植物水耕栽培方法であって、
   前記定植槽に沿って位置をｎ個設置し、第１位置〜第ｎ位置は幼苗期から収穫時までの一つの植物の育成時期にそれぞれ植物の育成時期の時間順に対応し、
   前記位置に、対応する育成時期にあたる植物が収容されている定植カップを載置し、
   所定の時点で第ｎ位置の植物を収穫し、植物が収容されているほかの位置の定植カップを次の植物の育成時期に対応する位置に順次移動することを特徴とする植物水耕栽培方法。
8. 第１位置に定植カップがない場合、該第１位置に、植物苗が収容されている新たな定植カップを載置することをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の植物水耕栽培方法。
9. 各位置に、育成時期が同じ又は近い植物が収容されている複数の定植カップをそれぞれ載置するように設置されることを特徴とする請求項７又は８に記載の植物水耕栽培方法。
10. ｎの値は幼苗期から収穫時までの植物の育成周期における定植カップが移動必要な回数によって決定され、植物成長発育の速度により、定植カップは毎日に１回移動するか数日に１回移動することができることを特徴とする請求項７又は８に記載の植物水耕栽培方法。
    

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