JP6219294B2 - 植物栽培方法及び植物栽培装置 - Google Patents

Description

本発明は、垂直型温室内で植物を栽培するための方法及び装置に関する。特に、本発明は、垂直型温室内で産業的に植物を栽培するための方法及び装置に関する。

市街地域における問題は、食料に関し、都市の消費者に届けるために、他の地域又は他国の農場で栽培され、収穫された食料が長距離を移動しなければならないことである。こうした食料の輸送は、エネルギーを消費し、都市における交通渋滞を増加させる。さらなる問題は、温室の多くが都市部の遥か外側に位置するため、都市の消費者の食費が、貯蔵と同程度に輸送のための支払いに回ることである。

したがって、消費者がいる場所で植物を栽培するため、都市において垂直型温室内で食用作物を栽培することは、輸送による環境汚染及び輸送費の両方を低減させるのに役立つ。さらに、垂直型温室は、空間効率がよく、この温室は、拡大し、空間が不足する都市に適合する。しかも、垂直型温室が消費者の身近に建設される結果として、生産物は、新鮮かつ低価格で供給される。

米国特許第３４３２９６５号 国際特許第２０１０／１３８０２７号 米国特許公開第２００９／０３０７９７３号公報

特許文献１には、自動的に種子を発芽させ、その場所で生産物を栽培し、生産物を収穫するための水耕栽培装置が開示されている。この装置の主な欠点は、具体例に示されるように、食用作物が生長するための表面積が非常に制限されるため、都市部における植物及び食用作物の工業規模の生産に適合しないことである。さらに、具体例及び請求項には、種子を保持する複数のコンテナが一対の平行かつ離間した部材に連結されること、及びコンテナがこれらの部材に沿って水平に運搬されることが明りょうに例示されている。しかし、このシステムの主な欠点は、平行な部材間の距離に制限があること及び、これにより、このシステムが背の高い植物に適合しないことである。そのため、このシステムは、すべての寸法の植物及び食用作物を栽培することには適合不可能である。さらに、水平運搬システムは、柔軟性がなく、植物を垂直及び対角線上に長距離輸送するための手段を提供しない。このことが、水平運搬システムの機能が不調である場合に、このシステムを損傷しやすい状態にする。しかも、水耕栽培装置は、コンテナの水平な運搬手段を採用するため、この装置は、空間効率がよい垂直型温室と一体化されるようには変更不可能である。興味深いことに、いずれの型の温室とも水耕栽培装置を一体化し得ること、もしくは連結し得ることは、提案さえされていない。他の欠点は、鉢内において種子が見えないことであり、これによって発芽しなかった種子を効率的に除去することができないため、このシステムを柔軟性がない状態にする。それにも拘わらず、さらなる欠点は、収穫後に鉢が栽培用培地とともに滅菌されないことである。したがって、廃棄物の低減方法は、特許文献１には示唆されていない。

特許文献２には、運搬システム及びコンテナを運搬するための方法が開示されている。これらのシステム及び方法は、植物を栽培するための温室内で植物を有するコンテナの移動を主な対象としている。しかし、この明細書には、（１）植物を栽培するための具体的な方法及び装置が開示されておらず、（２）廃棄物を低減させるために、収穫後に鉢が栽培用培地とともに滅菌される栽培システムが示唆されておらず、（３）植物栽培用の軽石の利用が開示されていない。さらに、特許文献２に開示されている温室は、播種装置、発芽装置、トレイ内及びトレイの外の少なくともいずれかへの鉢移動装置、発芽した種子が入った鉢を有するトレイを軌道の頂点の開始位置に移動させる昇降機、滅菌装置、並びに任意のバイオガス製造設備を備えていない。なによりも、トレイの輸送は、運搬装置によって決まるため、柔軟性がなく、他のトレイの輸送手段において、軌道に沿って輸送する手段及び軌道間を輸送する手段の少なくともいずれかは、開示されていない。

特許文献３には、建造物内での食料生産のシステムを実現し、ダブルスキン型の正面を設けることができる垂直一体型温室が開示されている。植物を有するトレイは、トレイを垂直列に平行な上下に調節可能に貼り付け、垂直に上昇又は下降させることができるトレイ懸垂システムに配置され、貼り付けられる。しかし、このシステムの主な欠点は、トレイ間の距離が植物の生長に応じて増加せざるを得ないことであるため、循環するトレイの数が制限される。したがって、このシステムは、植物及び食用作物の産業的な栽培には適合しない。

本発明の重大な目的は、柔軟性があり、すべての寸法の植物を栽培するための自動化された方法及び装置を提供すること、並びに食用作物が生長するための高い表面積を提供することによって、食用作物の工業規模の生産手段を提供することにある。

本発明の目的は、植物栽培にあたってエネルギー効率がよい方法のための栽培方法及び装置を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、空間及びエネルギーの必要量を最小にする植物の産業的な栽培方法及び装置を提供することにある。

これらの目的のうち少なくとも一つは、独立請求項に従う方法及び装置によって実現される。
さらなる利点は、従属請求項の特徴によって実現される。

植物を栽培するための本発明に従う方法は、複数の工程を含み、これらの工程では、播種装置を用いて、滅菌された鉢内の栽培用培地に種子を播き、種子を発芽装置内で発芽させる。発芽した種子を植物に生長させるために、温室を通過させて鉢を自動的に移動させ、収穫機を用いて、これらの生長した植物を収穫する。栽培用培地を有する滅菌した鉢を供給するために、収穫後に、滅菌装置内で栽培用培地とともに鉢を滅菌する。本方法は、植物の効率的な栽培を実現し、人の介入を最小限にして本方法を実施してもよい。栽培用培地を交換しないことの代わりに栽培用培地とともに鉢を滅菌することによって、本方法からの廃棄物は、従来の方法と比較して劇的に低減する。

収穫中に失った栽培用培地は、播種前に補充されてもよい。
栽培用培地は、鉢から除去されることなしに滅菌後の再使用に適した任意の栽培用培地であってもよい。栽培用培地は、驚くべきことに、本発明に従う方法に用いるのに非常に適切であることが示された軽石が好ましい。

軽石の寸法は、植物の栽培への適合をもたらす。タイサイ（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｒａｐａ ｖａｒ． ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）、ミズナ（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｒａｐａ ｓｐｐ． Ｎｉｐｐｏｓｉｎｉｃａ）、シュンギク（Ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ ｃｏｒｏｎａｒｉｕｍ）、及び他の多くの野菜の栽培に適切な軽石の粒径は、０．５〜３ｍｍである。このような軽石は、ヘクラグリーン（Ｈｅｋｌａ ｇｒｅｅｎ）として販売されている。軽石の大部分が、０．５〜３ｍｍの粒径を有することが好ましい。

鉢は、上方から見て本質的に正方形状であってもよい。この形状は、鉢を扱うための自動装置を操作するのに有利な形状である。
鉢の高さ、幅、及び長さは、０．０３〜０．３ｍの距離であってもよく、好ましくは０．０５〜０．２ｍの距離であってもよく、最も好ましくは０．０７〜０．１２ｍの距離であってもよい。こうした寸法を有することによって、上述した植物が生長するための栽培用培地の十分量が鉢内に含まれていてもよい。上述した寸法を超えることが、システム内を輸送される重量を増加させ、これによって本方法のエネルギー消費が増加することになるため、上述した寸法を超えないことが有利である。さらに、鉢が高くなりすぎる場合、植物の給水がより困難な可能性があるという理由からも、鉢の高さを増加させることがないことが利点である。鉢が高くなりすぎる場合、下方から鉢に水を給水させることが不可能である。

鉢は、鉢の断面領域が鉢の底部に向かって減少するように、わずかに傾斜する少なくとも二つの対向壁部を有している。このことは、支持体から鉢を除去することを容易にする。

発芽した種子を有する鉢は、トレイ内に配置されることが好ましい。この方法において、鉢の大多数は、より簡素な方法で管理されてもよい。トレイ内に配置される鉢を有することによって、トレイからの鉢の除去を促進するように、上述した傾斜壁を有することが好ましい。

鉢と同時にトレイが滅菌されるため、鉢は、発芽前かつ滅菌後にトレイから除去されてもよい。トレイから鉢を除去することによって、鉢は、播種及び発芽の間において互いに接触して配置されてもよい。このことによって、空間が節約されるため、播種及び発芽の間において鉢を扱うための装置の寸法及び費用が低減される。播種及び発芽の間において、植物は、鉢の外側には伸長しない。栽培中に、植物は、互いに離して配置する必要がある鉢の外側に伸長するように生長してもよい。

トレイは、鉢の幅に対応する底部に向かって幅が減少してもよい。鉢及びトレイが対応する形状であることによって、鉢がトレイ内で良好に支持されてもよい。
トレイは、鉢の一列が長さ軸線に沿ってトレイ内に配置されるように、長さ軸線とともに延設されてもよい。トレイ内に配置される鉢の一列のみを有することによって、植物の栽培中に、鉢間の距離を一次元において変化させてもよい。このことは、栽培中における植物の寸法の機能に応じて、鉢間の寸法を適合させることを可能にする。このことは、温室内の空間をより効率的に利用することを可能にする。当然ながら、代替的に、鉢の一列以上の列を許容するトレイを有することが可能である。

また、本方法は、トレイ内に鉢を配置する前に、種子が発芽した鉢のみトレイ内に配置されるように、鉢内の種子が発芽したことを管理する工程を含んでいてもよい。このことは、本方法において生産量を最適化するために重要である。この方法では、植物のない鉢は、温室を通過させて輸送されない。

本方法は、トレイを支持するための少なくとも二つの本質的に平行な梁を備え、かつ螺旋に似た形状であり、かつトレイが日光に照射されるように、軌道上をトレイが移動するように配置される軌道を有する温室を用いる工程を含んでいてもよい。このような温室を用いることは、土地の効率的な利用を実現するため、本方法が都市で利用される場合には、有利である。

本方法は、軌道上のトレイが、軌道の梁に対して垂直なトレイの長さ軸線とともに配置される温室の利用を含んでいてもよい。このことは、一方向における鉢間の距離が植物の寸法に容易に適合されてもよい点で有利である。

また、本方法は、鉢内の栽培用培地がトレイ内の水を吸収するように、鉢及びトレイが配置され、トレイに間欠的に水を供給することによって、植物に間欠的に給水する工程を含んでいてもよい。この方法は、鉢内の栽培用培地が必要な水分量を吸収するように植物に給水する簡素な方法である。

本方法は、水平方向に対して０．５〜２度の角度で傾斜する底部を有するトレイを供給する工程を含んでいてもよい。傾斜する底部を有するトレイを供給することによって、水がトレイに沿って流れる。この方法では、水はトレイ内のすべての鉢に供給される。傾斜する底部を有することによって、微生物及び細菌が繁殖する可能性がある静止した水たまりを水が形成することが抑制される。

栽培用培地とともに鉢を加熱することによって、滅菌を行ってもよい。加熱による滅菌を行うことによって、化学薬品の使用が抑制されるため、有利である。
蒸気を用いて、加熱を行ってもよい。蒸気の利用は、栽培用培地、鉢、及びトレイを簡素に滅菌する方法である。

鉢内の残留水を加熱することによって、栽培用培地及び鉢を加熱するためのマイクロ波放射を用いて、代替的に加熱を行ってもよい。この方法は、高速かつ効率的に栽培用培地を加熱する方法である。

鉢を加熱する時間は、大多数の細菌が殺菌されるように選択されてもよい。
本発明の第二の態様によれば、植物の栽培装置を提供し、この装置は、鉢内の栽培用培地に種子を播くための播種装置と、鉢内で種子を発芽させるための発芽装置と、発芽した種子を植物に生長させるための温室と、温室を通過させて鉢を移動させるための手段と、生長した植物を収穫するための収穫機と、栽培用培地を有する滅菌した鉢を供給するために、収穫後に栽培用培地とともに鉢を滅菌するための滅菌装置とを備える。

本発明の第二の態様に従う装置は、植物の効率的な栽培を実現し、この装置は、人の介入を最小限にできる。栽培用培地を交換しないことの代わりに栽培用培地とともに鉢を滅菌することによって、本方法からの廃棄物は、従来の方法と比較して劇的に低減する。

本装置は、長さ軸線を有するトレイ内に鉢を配置するための配置装置、すなわち鉢移動装置を備えていてもよい。トレイ内に鉢を配置することによって、栽培中における安定した鉢の配置を維持しつつも、鉢の寸法を最小化することが可能であるため、栽培用培地の重量を最小化することも可能である。

トレイは、鉢の幅に対応する底部に向かって減少する幅を有していてもよい。この方法で配置される鉢及びトレイを有することによって、鉢はトレイに良好に支持され、鉢の減少幅によって比較的容易に鉢を除去可能である。

トレイは、鉢の一列が長さ軸線に沿ってトレイ内に配置されるように延設されてもよい。このようなトレイを有することによって、トレイ間の距離を変更してもよいため、鉢を変更してもよい。

移動手段は、トレイを支持するための少なくとも二つの本質的に平行な梁を有し、螺旋に似た形状であってもよい軌道を備えてもよい。また、この手段は、軌道に沿って移動するように配置される少なくとも一つの運搬装置であって、植物が通過した後に、軌道に沿って少なくとも一つのトレイを一工程移動させるようにトレイが配置されるトレイ運搬ユニットを有する運搬装置を備えてもよい。このようにして、運搬装置は、軌道に沿った移動中に、コンテナを軌道に沿って段階的に移動させる。このような移動手段は、少数のトレイのみを同時に移動させるような限られた動力を必要とする。代替的に、移動手段は、トレイを移動させるように配置される標準的なコンベヤベルトを備えていてもよい。

代替的に、軌道は、たとえば昇降機のような軌道連結手段によって連結される多くの軌道部に分割されてもよい。軌道部は、水平であってもよい。
軌道は、軌道の梁に対して垂直なトレイの長さ軸線とともに、トレイが軌道上に配置されるように配置されてもよい。この方法におけるトレイの配置によって、一方向における鉢間の距離を容易に変更可能であってもよい。

軌道は、トレイの底部において水の残留を抑制する水平方向に対して０．５〜２度の角度で傾斜して配置されてもよい。このように、上端においてトレイに水を供給することによって、鉢に水を供給してもよい。その後、水は、トレイを流れ落ち、鉢を通過する。鉢内の栽培用培地は、水を吸収し、残留水は、トレイの下端に形成された開口を通過してトレイの外に流出する。

本装置は、トレイの最上部側において、トレイに間欠的に水を供給するように配置される給水手段を備えていてもよい。トレイに間欠的に水を供給することによって、給水がより経済的に行われる。

給水手段は、トレイの段階的な移動工程における長さに対応する距離に設置される配管を備えていてもよい。このように、トレイは、配管の位置に対応する位置に移動される。
本装置は、トレイの開口から流出する余剰水を連続的に浄化するためのシステムをさらに備えていてもよい。余剰水は、水から植物の破片及び軽石を分離するための機械的濾過器を通過してもよい。水における病原体及び代謝産物を浄化するために、ゼオライト及び軽石を備える生物濾過器を用いてもよい。生物濾過器によって浄化された水からゼオライト及び軽石の粒子を分離するために、第二の機械的濾過器を用いてもよい。また、必要に応じて、ＵＶ濾過器を採用してもよい。種々の濾過器を通過した余剰水をバッファタンク内に回収することができる。再生された余剰水は、栄養剤、肥料、及び新鮮な水と混合されてもよく、その後、本装置の適切な部分に送り返されてもよい。

収穫からの有機廃棄物は、バイオガス製造工場に輸送され、バイオガス製造からの生物栄養剤は、鉢内に種子を播くための手段に輸送されるため、本装置は、バイオガス製造工場と一体化されるもしくはバイオガス製造工場に連結されてもよい。このようなバイオガス製造工場の統合は、一つの処理過程からの廃棄物を他の処理過程の有益性にする方法を実現することによって、相互に有利である。

また、本装置は、鉢内の種子が発芽したことを検査するための手段を備えていてもよい。このような手段は、コンピュータに接続されたカメラから構成されてもよい。このような手段を設けることによって、鉢内の種子が発芽していない鉢を播種装置に返却してもよい。この方法における装置の効率性が最適化されてもよい。

トレイは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ又はバーコードのような特異的識別タグを備えていてもよく、装置の種々の部分に読取装置を設置することができる。したがって、軌道部内でのトレイの移動、並びに一方の軌道部及び他方の軌道部の下方の間のトレイの移動を監視かつ管理することができる。

本発明における以下の好ましい実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。

植物の産業的な栽培のための建造物の模式的な部分断面図を示す。 図１に示す建造物の底部の断面図を示す。 本発明の別の実施形態に従う植物の産業的な栽培のための建造物の部分断面図を示す。 本発明の一実施形態に従う植物栽培装置の模式図を示す。 本発明の一実施形態に従う植物栽培における処理過程のフロー図である。 トレイ及びそのトレイに鉢を配置するため、かつトレイから鉢を除去するため、もしくはいずれかのためのロボットを示す。 鉢内の種子を発芽させるための発芽装置の模式図を示す。 本発明の一実施形態に従う植物の産業的な栽培のための処理過程において用いられる鉢を有するトレイの断面図を示す。 図８に示すトレイ及び鉢の拡大図である。 本発明の方法及び装置において用いられる収穫機の模式図を示す。 本発明の一実施形態に従う鉢及び植物を有するトレイを配置するための軌道の断面図を示す。 本発明の別の実施形態に従う鉢及び植物を有するトレイを配置するための軌道を示す。

好ましい実施形態における以下の説明において、異なる図面における同様の特徴に、同一の参照番号を用いている。図面は、一定の基準に従って縮尺して製図されていないことに留意すべきである。

図１は、植物の産業的な栽培のための建造物１の形態における本発明の一実施形態に従う装置の部分断面図を示す。建造物の主要部は、温室２であり、温室２には、トレイを支持するために、二つの平行な軌道３、３´が配置される（図３）。軌道３、３´は、対をなす螺旋に似た形状であり、トレイ（図３）は、植物が日光に照射されるように、建造物の頂点から建造物の底部まで移動するように軌道３、３´上に配置される。軌道３、３´は、それぞれ四つまでの平行な軌道部１４を備えている。播種装置、発芽装置、収穫機、及び滅菌装置（図２）は、建造物１の底部に配置される。また、建造物１は、建造物の底部から建造物１の頂点の軌道の開始点までトレイを移動させるための昇降機４を備えている。

図２は、図１に示す建造物の底部の断面図を示す。図２には、軌道が建造物１の最下層にどのように進入するかが示されている。その後、トレイは、収穫機５及び滅菌装置６を通過する。そして、鉢は、トレイから除去され、播種装置７を通過し、昇降機４により建造物の頂点に上げられる。

図３は、本発明の別の実施形態に従う植物の産業的な栽培のための建造物１の部分断面図を示す。図３に示す本実施形態において、温室は、多数の軌道部１４を有する軌道３を備え、これら軌道部１４は、トレイ９の配置のための長さ軸線１５を有する。軌道部は、それぞれ長さ軸線１９を有し、かつ軌道部１４どうしを連結する軌道連結手段と連結される。トレイ９は、長さ軸線１６とともに延設され、トレイの長さ軸線１６に沿った一列の鉢１７の配置のために配置される。植物が生長するための栽培用培地は、鉢１７内に配置される。トレイ９が軌道部１４の長さ軸線１５に対して垂直なトレイ９の長さ軸線１６とともに配置されるように、軌道部１４が配置される。示した実施形態において、軌道連結手段は、長さ軸線１９を有する傾斜した直線路１８を備え、直線路１８は、輸送方向に平行な長さ軸線１６を有するトレイ９が輸送されるように配置される。直線路１８は、トレイが一方の軌道部１４から他方の軌道部１４の下方まで（対角線上に）滑り落ちるように配置される。さらに、この実施形態は、温室内におけるトレイの対角線上への輸送手段を設けることによって、たとえば昇降機の垂直な輸送路内における機能不良を原因とした輸送路内における障害物又は停止をトレイが回避するための柔軟な手段を備える。

放水口１０は、三つのみが示されており、放水口１０の形態における給水手段は、軌道部１４のトレイ９に間欠的に水を供給するために形成される。放水口１０は、トレイ９間における所望の間隔１２に対応する距離に配置される。この方法では、各トレイ９に同時に水が供給されてもよい。トレイ９に水を供給する時点の時間間隔は、トレイ９の鉢１７内の野菜に適合させる。

軌道上のトレイの配置における説明は、図１の実施形態に対しても有効である。
上述した温室は、本発明に従う温室の好ましい実施形態である。しかし、本発明によれば、他の種類の温室として植物を自動的に移動させる種類の温室を用いることが可能である。

図４は、本発明の一実施形態に従う植物栽培装置１の模式図を示す。図５は、本発明の一実施形態に従う植物栽培における処理過程のフロー図である。以下に装置及び方法について説明する。

鉢１７内の栽培用培地は、植物の反復栽培に適した任意の栽培用培地であってもよいため、収穫後に栽培用培地を交換する必要なしに、新たな種子を鉢内に播いてもよい。適切な栽培用培地は、軽石である。軽石は、多くの様々な供給源から購入可能であり、様々な特性を有していてもよい。タイサイ（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｒａｐａ ｖａｒ． ｃｈｉｎｅｎｓｉｓ）、ミズナ（Ｂｒａｓｓｉｃａ ｒａｐａ ｓｐｐ． Ｎｉｐｐｏｓｉｎｉｃａ）、シュンギク（Ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ ｃｏｒｏｎａｒｉｕｍ）、及び他の多くの野菜の栽培に適切な軽石の粒径は、０．５〜３ｍｍである。このような軽石は、ヘクラグリーン（Ｈｅｋｌａ ｇｒｅｅｎ）として販売されている。栽培用培地の量は、約０．５〜１Ｌが適切である。図８及び図９を参照しながら、以下に鉢及びトレイについてより詳細に説明する。

栽培用培地を有する鉢は、鉢内の栽培用培地に種子を播く播種装置７に供給される。この工程は、図３の工程３２に対応している。播種装置７は、栽培用培地内に種子を配置し、かつ適切な量の水を栽培用培地に供給するロボットのような機械を備えていてもよい。また、播種装置７において、植物の生長を促進するための栄養剤及び肥料が鉢内の栽培用培地に供給されてもよい。

代替的な播種装置は、一部のみが自動化されている。播種装置を操作する人が播種を手動で行ってもよい。その後、播種装置は、播種操作の一部のみを行ってもよい。
播種後、播いた種子を発芽させるために、機械によって、もしくは手動で鉢１７を発芽装置８に移動させる。この工程は、図３の工程３３に対応している。発芽装置８において、発芽を促進するために、温度及び湿度を最適化し、適切な時間間隔で鉢１７に水が供給されてもよい。発芽装置８内の温度及び湿度は、特定の種子を発芽させるために適切に維持される。鉢１７は、発芽装置８内に所定時間保持された後に、手動又は自動で検査２４のための手段に輸送される。

検査２４のための手段において、種子が発芽したか否かを測定するために、手動で、又はデジタルカメラ２３を利用した自動システムによって、鉢が検査される。種子が発芽しなかった鉢１７は、供給所２１に送り返される一方で、種子が発芽した鉢１７は、配置装置２５、すなわち鉢移動装置に搬送される。

配置装置２５、すなわち鉢移動装置において、鉢は、一列に延設されたトレイ９内に配置される。鉢１７は、手動又は自動でトレイ９内に配置される。その後、トレイ９は、温室２に移動される。

温室内において、上述したように、発芽した種子を植物に生長させるために、トレイが温室２内の軌道３、３´に沿って自動的に移動される。この工程は、図３の工程３４に対応している。温室内の軌道は、温室の頂点に設置されることが好ましい開始位置から、温室の底部に設置されることが好ましい終了位置まで伸長している。開始位置から終了位置まで傾斜した軌道を配置することによって、重力が、軌道に沿ってトレイを移動させるのに役立つ。図１１及び図１２に関連して、温室２内の軌道についてより詳細に説明する。温室２を通過する移動中に、鉢１７が配置されるトレイ９に間欠的に給水することによって、鉢内の軽石には水が供給される。鉢１７は、鉢１７内の軽石がトレイ９から水を吸収するように配置される。

温室を通過後、植物は、収穫のために準備され、生長した植物が収穫される収穫機５に搬送される。この工程は、図５の工程３５に対応している。生長した植物が寸法及び質における所定の要求を満たすことを測定するために、植物を収穫前に検査することが好ましい。検査は、コンピュータに接続されたカメラを用いて、全自動化されてもよく、このカメラにより撮影した像から植物の寸法及び色味を測定してもよい。所定の要求を満たさない植物は、装置１と一体化されるもしくは装置１に直接連結されることが好ましいバイオガス製造工場２８に搬送されることが好ましい。収穫した植物は、装置１と一体化した施設内で包装及び販売されることが好ましい。代替的に、植物は包装され、スーパーマーケットのような販売施設に輸送される。

収穫後に、トレイ及び鉢に蒸気を当てる滅菌装置６内に、トレイ及び栽培用培地を有する鉢を移動させることによって、トレイ９、鉢１７、及び鉢１７内の栽培用培地が滅菌される。滅菌装置の後において、トレイ９、鉢１７、及び栽培用培地を冷却する冷却装置３０を通過させてトレイ９を移動させる。トレイ９が冷却された後に、トレイ９は、鉢１７がトレイ９から除去され、上述した播種装置７内に鉢１７を移動させる分離装置４０に輸送される。

図６は、トレイ９内に、又はトレイ９から外に鉢１７を移動するための分離装置４０又は配置装置２５、すなわち鉢移動装置を示す。装置２５、４０は、ロボット４２を備えている。分離装置において、ロボット４２は、トレイ９から滅菌した鉢１７を除去し、パレット４１上に配置する。配置装置、すなわち鉢移動装置において、ロボット４２は、パレット４１からトレイ１７まで、発芽した種子を有する鉢１７を移動させる。

図７は、トレイ９を有するパレット４１を発芽のために移動させる発芽装置８を示す。
図８は、植物３２が入った鉢１７を有するトレイ９の断面図を示す。図９は、鉢１７及び植物３２を有するトレイ９の拡大図である。図７に示すように、トレイは、底部４４及び蓋４５で構成されている。穴３４は、鉢１７を受容するために、蓋に形成されている。水用コンテナ５６は、トレイ８の両端に形成されている。

図１０は、生長した植物４３を収穫するための収穫ユニット４６と呼称する収穫機５の特定の実施形態を示す。三つの平行なコンベヤベルト４７は、植物４３を有するトレイ９を収穫ユニット４６内に移動させる。空のトレイは、収穫機の外の第二のコンベヤベルト４８上に移動される。収穫した植物は、第三のコンベヤベルト４９上に輸送される。代替的に、収穫前にトレイ内の植物を検査するためにカメラが配置されてもよい。滅菌装置６は、収穫ユニット４６内に一体化されてもよい。

図１１は、本発明の一実施形態に従う軌道１４のより詳細な断面図を示す。軌道１４は、第一の梁５１及び第二の梁５２を備えている。多数の鉢１７を有するトレイ９は、トレイ９の一端において第一の梁５１によって支持され、トレイ９の他端において第二の梁５２によって支持される。運搬装置５３は、第一の梁５１に沿って移動するように配置され、トレイ９が通過した後に、トレイ９を軌道部１４に沿って一工程移動させるように配置されるトレイ移動ユニット５５を備える。放水口１０は、第一の梁５１に配置される。植物４３が生長する鉢１７は、トレイ９内に配置される。

図１２は、本発明の別の実施形態に従う軌道部１４のより詳細な断面図を示す。図５及び図６の実施形態との相違点のみを示している。軌道部１４は、運搬装置５３が配置される第三の梁５４を備える。さらに、第二の梁５２は、トレイ９の両端の間の位置でトレイ９を支持するように配置される。

Claims (23)

1. 温室（２）を備える建造物（１）内における植物（４３）の栽培方法であって、前記方法は、
   栽培用培地に、水、栄養剤及び肥料の少なくともいずれか一つを供給する播種装置（７）を用いて、滅菌された鉢（１７）内の前記栽培用培地に種子を播く工程と、
   前記鉢（１７）内の前記種子を発芽装置（８）内で発芽させる工程と、
   前記鉢（１７）内の前記種子が発芽したか否かを管理する工程と、
   鉢移動装置（２５）を用いて、長さ軸線（１６）を有するトレイ（９）内に、発芽した前記種子が入った前記鉢（１７）のみを配置する工程と、
   前記発芽した種子を前記植物（４３）に生長させるために、前記温室（２）を通過させて前記鉢（１７）を自動的に移動させる工程であって、前記温室（２）は、前記トレイ（９）を前記建造物（１）の頂点の開始位置から該建造物（１）の底部の終了位置まで移動させるための少なくとも二つの平行な軌道（３、３´）を備え、前記軌道（３、３´）は、軌道連結手段（１８）により連結された複数の細長い水平な軌道部（１４）に分割されている、前記自動的に移動させる工程と、
   昇降機（４）を用いて、平行な前記軌道（３、３´）のうち一つの細長い水平な軌道部（１４）に前記トレイ（９）を移動させる工程であって、前記トレイ（９）を前記建造物（１）の底部から該建造物（１）の頂点にある前記細長い水平な軌道部（１４）の開始位置まで移動させる前記移動させる工程と、
   運搬手段によって前記温室（２）を通過させて前記トレイ（９）を移動させる工程と、
   前記軌道連結手段（１８）を用いて、前記複数の細長い水平な軌道部（１４）の１つから下方にある別の細長い水平な軌道部（１４）まで、前記トレイ（９）の輸送方向に平行な長さ軸線（１６）を有するトレイ（９）を滑り落とす工程であって、前記軌道連結手段（１８）は長さ軸線（１９）を有する傾斜路として配置されている、前記滑り落とす工程と、
   収穫機（５）を用いて、生長した前記植物（４３）を収穫する工程と、
   前記栽培用培地を有する滅菌された前記鉢（１７）を供給するために、収穫後に滅菌装置（６）内で前記栽培用培地とともに前記鉢（１７）を滅菌する工程と
   を備える方法。
2. 前記トレイ（９）は、前記細長い水平な軌道部（１４）を備える前記運搬手段により前記温室（２）を通過して移動し、該細長い水平な軌道部（１４）は第一の梁（５１）及び第二の梁（５２）を備え、前記トレイ（９）は前記梁（５１、５２）によって支持され、前記運搬手段である運搬装置（５３）は、前記第一の梁（５１）に沿って移動するように配置され、トレイ移動ユニット（５５）を備え、該トレイ移動ユニット（５５）は、前記トレイ（９）の一つを通過した後に該トレイ（９）を前記細長い水平な軌道部（１４）に沿って一工程移動させ、これによって、前記細長い水平な軌道部（１４）に沿った移動中に、前記運搬装置（５３）が前記トレイ（９）を前記細長い水平な軌道部（１４）に沿って段階的に移動させる請求項１に記載の方法。
3. わずかに傾斜する少なくとも二つの対向壁部を有する前記鉢（１７）内の前記培地に前記種子を播く工程と、底部に向かって幅が減少するトレイ（９）内に前記鉢（１７）を配置する工程であって、前記トレイ（９）は、前記長さ軸線（１６）に沿って該トレイ（９）内に前記鉢（１７）の一列を配置させる前記配置する工程と、前記長さ軸線（１６）が前記細長い水平な軌道部（１４）の前記梁（５１、５２）に対して垂直な状態にて、前記細長い水平な軌道部（１４）上に前記トレイ（９）を配置する工程と、を含む請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記トレイ（９）に間欠的に水を供給することによって、前記植物（４３）に間欠的に給水する工程を含み、水平方向に対して０．５〜２度の角度で傾斜する底部を有する前記トレイ（９）を用いる工程をさらに含み、残留水は、前記トレイ（９）の下端に形成された開口を通過して該トレイ（９）の外に流出する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記トレイ（９）の前記開口から流出する余剰水を連続的に浄化かつ再生するための工程を含み、前記余剰水は、（ｉ）前記水から前記植物の破片及び前記栽培用培地を分離するための機械的濾過器、（ｉｉ）前記水における病原体及び代謝産物を浄化するためのゼオライト及び軽石を備える生物濾過器、（ｉｉｉ）前記生物濾過器によって浄化された前記水から前記ゼオライト及び前記栽培用培地の粒子を分離するための第二の機械的濾過器、並びに（ｉｖ）ＵＶ濾過器の少なくともいずれか一つを通過し、前記各種の濾過器を通過した前記余剰水は、回収されてから、栄養剤、肥料、及び新鮮な水の少なくともいずれか一つと混合された後、前記植物に給水し、かつ栄養剤及び肥料を供給するために、前記装置（１）に送り返される請求項４に記載の方法。
6. 前記鉢（１７）内の前記種子が発芽したことを管理する工程は、コンピュータに接続されたデジタルカメラ（２３）を利用した検査（２４）のための自動化された手段を用いることを含む請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の方法。
7. 収穫ユニット（４６）を有する前記収穫機（５）を用いて、前記生長した植物（４３）を収穫する工程を含み、三つの平行な第一のコンベヤベルト（４７）は、空の前記トレイ（９）を前記収穫機（５）の外の第二のコンベヤベルト（４８）上に移動させた場所である前記収穫ユニット（４６）内に、前記植物（４３）とともに前記トレイ（９）を移動させ、収穫された前記植物の寸法及び色味を測定するために、該植物を検査するように設けられるコンピュータに接続されたカメラ（５０）が配置される第三のコンベヤベルト（４９）上に、収穫された植物が輸送される請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の方法。
8. 所定の要求を満たさない植物を含む収穫検査（２４）からの有機廃棄物は、バイオガス製造工場（２８）に搬送され、そのバイオガス製造からの生物栄養剤は、前記播種装置（７）に輸送される請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記滅菌装置（６）を用いて、前記栽培用培地（１７）とともに前記鉢（１７）を滅菌する工程を含み、該滅菌装置（６）は、前記トレイ（９）及び前記鉢（１７）に蒸気を当ててから、冷却装置（３０）を通過させるべく前記トレイ（９）を移動させ、該冷却装置（３０）は、前記トレイ（９）、前記鉢（１７）、及び前記栽培用培地を冷却し、分離装置（４０）に輸送し、該分離装置（４０）は、前記鉢（１７）を前記トレイ（９）から除去し、前記播種装置（７）内に移動させる請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記滅菌は、前記鉢内の残留水を加熱することによって、前記栽培用培地及び前記鉢を加熱するために、マイクロ波放射を用いて行われる請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記トレイの移動を監視かつ管理するために、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ及びバーコードから選択される該トレイの特異的識別タグを読み取る工程を更に備える請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 温室（２）を備える建造物（１）内における植物（４３）の栽培装置（１）において、前記栽培装置（１）は、
    鉢（１７）内の栽培用培地に種子を播くための播種装置（７）であって、前記栽培用培地に、水、栄養剤及び肥料の少なくともいずれか一つを供給するために配置される前記播種装置（７）と、
    前記鉢（１７）内で前記種子を発芽させるための発芽装置（８）と、
    前記種子が発芽したか否かを測定するための検査（２４）のための手段と、
    長さ軸線（１６）を有するトレイ（９）内に前記鉢（１７）を配置するための鉢移動装置（２５）と、
    前記発芽した種子を前記植物（４３）に生長させるための前記温室（２）であって、前記建造物（１）の頂点の開始位置から該建造物（１）の底部の終了位置まで前記トレイ（９）を移動させるための少なくとも二つの平行な軌道（３、３´）を備え、前記軌道（３、３´）が、軌道連結手段（１８）により連結された複数の細長い水平な軌道部（１４）に分割されている前記温室（２）と、
    前記複数の平行な軌道（３、３´）の前記細長い水平な軌道部（１４）に前記トレイ（９）を移動させるための昇降機（４）であって、前記建造物（１）の底部から該建造物（１）の頂点における前記細長い水平な軌道部（１４）の開始位置まで、前記トレイ（９）を移動させる前記昇降機（４）と、
    前記温室（２）を通過させて前記トレイ（９）を移動させるための運搬手段と、
    前記軌道連結手段（１８）は、長さ軸線（１９）を有する傾斜路として配置され、該傾斜路は、前記トレイ（９）の長さ軸線（１６）がトレイ（９）の輸送方向に平行な状態にあるトレイ（９）の輸送のために配置され、前記軌道連結手段（１８）は、前記細長い水平な軌道部（１４）の１つから下方にある別の細長い水平な軌道部（１４）まで前記トレイ（９）を滑り落とすように配置されることと、
    生長した前記植物（４３）を収穫するための収穫機（５）と、
    前記栽培用培地を有する滅菌した前記鉢（１７）を供給するために、収穫後に前記栽培用培地とともに前記鉢（１７）を滅菌するための滅菌装置（６）と
    を特徴とする装置。
13. 前記温室（２）を通って前記トレイ（９）を移動させるための前記運搬手段は、細長い水平な軌道部（１４）を備え、該細長い水平な軌道部（９）は第一の梁（５１）及び第二の梁（５２）を備え、前記トレイ（９）は前記梁（５１、５２）によって支持され、前記運搬手段である運搬装置（５３）は、前記第一の梁（５１）に沿って移動するように配置され、トレイ移動ユニット（５５）を備え、該トレイ移動ユニット（５５）は、前記トレイ（９）の一つを通過した後に該トレイ（９）を前記細長い水平な軌道部（１４）に沿って一工程移動させ、これによって、前記細長い水平な軌道部（１４）に沿った移動中に、前記運搬装置（５３）が前記トレイ（９）を前記細長い水平な軌道部（１４）に沿って段階的に移動させる請求項１２に記載の装置。
14. 前記鉢（１７）は、前記鉢（１７）の断面領域が前記鉢（１７）の底部に向かって減少するように、わずかに傾斜する少なくとも二つの対向壁部を有し、前記トレイ（９）は、前記鉢（１７）の幅に対応するとともに底部に向かって減少する幅を有し、前記トレイ（９）は、前記鉢（１７）の一列が前記長さ軸線（１６）に沿って前記トレイ（９）内に配置されるように延設され、前記トレイ（９）の前記長さ軸線（１６）が該細長い水平な軌道部（１４）の前記梁（５１、５２）に対して垂直な状態にて前記トレイ（９）が該細長い水平な軌道部（１４）上に配置されるように、前記細長い水平な軌道部（１４）が配置される請求項１２又は請求項１３に記載の装置。
15. 給水手段は、最上部側の前記トレイ（９）に間欠的に水を供給するように配置されており、前記細長い水平な軌道部（１４）は、前記トレイ（９）の底部における水の残留を抑制するように、水平方向に対して０．５〜２度の角度で傾斜して配置されており、残留水は、前記トレイ（９）の下端に形成された開口を通過して該トレイ（９）の外に流出する請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 給水手段は、最上部側の前記トレイ（９）に間欠的に水を供給するように配置されており、前記細長い水平な軌道部（１４）は、前記トレイ（９）の底部において水の残留を抑制するように、水平方向に対して０．５〜２度の角度で傾斜して配置されており、残留水は、前記トレイ（９）の下端に形成された開口を通過して該トレイ（９）の外に流出し、
    前記給水手段は、前記トレイ（９）の前記段階的に移動させる工程における長さに対応する距離に設置される配管（１０）を備える請求項１４に記載の装置。
17. 前記トレイの前記開口から流出する余剰水を連続的に浄化かつ再生するための手段を備え、前記余剰水は、機械的濾過器、生物濾過器、及びＵＶ濾過器の少なくともいずれか一つを通過し、前記濾過器を通過した前記余剰水は、回収されてから、栄養剤、肥料、及び新鮮な水の少なくともいずれか一つと混合された後、前記植物に給水し、かつ栄養剤及び肥料を供給するために前記装置（１）に送り返される請求項１５に記載の装置。
18. 前記鉢（１７）内の前記種子が発芽したことを検査（２４）するための手段は、コンピュータに接続されたデジタルカメラ（２３）を利用した自動システムを備える請求項１２〜請求項１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記収穫機（５）は、前記生長した植物（４３）を収穫するための収穫ユニット（４６）を備え、三つの平行な第一のコンベヤベルト（４７）は、空の前記トレイ（９）を前記収穫機（５）の外の第二のコンベヤベルト（４８）上に移動させた場所である前記収穫ユニット（４６）内に、前記植物（４３）を有する前記トレイ（９）を移動させ、収穫された前記植物は、該収穫された植物の該植物の寸法及び色味を測定するために、前記収穫された植物（４３）を検査するように設けられるカメラ（５０）が配置される第三のコンベヤベルト（４９）上に輸送される請求項１２〜請求項１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 所定の要求を満たさない植物を含む収穫検査からの有機廃棄物は、前記装置（１）と一体化されたもしくは前記装置（１）に連結されたバイオガス製造工場（２８）に搬送され、そのバイオガス製造からの生物栄養剤は、前記種子を播くための播種装置（７）に輸送される請求項１９に記載の装置。
21. 前記トレイ（９）及び前記鉢（１７）に蒸気を当てる前記滅菌装置（６）と、滅菌した前記トレイ（９）、前記鉢（１７）、及び前記栽培用培地を冷却する冷却装置（３０）と、前記鉢（１７）を前記トレイ（９）から除去し、前記播種装置（７）内に移動させる分離装置（４０）とを備える請求項１２〜請求項２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 前記滅菌装置は、前記鉢内の残留水を加熱することによって、前記栽培用培地及び前記鉢を加熱するためのマイクロ波照射を採用するために、マイクロ波放射源を備える請求項１２〜請求項２１のいずれか一項に記載の装置。
23. 前記トレイは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグ及びバーコードから選択される特異的識別タグを備え、前記装置は、前記トレイの移動を監視かつ管理すべく、読取装置をさらに備える請求項１２〜請求項２２のいずれか一項に記載の装置。