JP6661443B2 - 植物栽培機 - Google Patents

Description

この発明は、例えば植物工場の栽培室内で植物を栽培するのに用いられる植物栽培機に関し、この発明は特に、多種類の栽培品目の植物を水耕栽培するのに適した植物栽培機に関する。

従来、その種の植物栽培機は、複数の栽培ベッドが上下多段に設けられるとともに、各段の栽培ベッドの上方に栽培ベッドで栽培される植物に向けて光を照射するための照明装置が配置されたものである。各段の栽培ベッドは段毎の支持台上に水平に支持されている。各段の支持台として、複数本の支柱間に水平状態で支持される周囲枠と、周囲枠の対向する部位間に栽培ベッドの底面を支持することが可能な間隔で設けられる複数の中間枠とで構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

前記栽培ベッドが鉄板などの金属製である場合、栽培ベッドの重量がかさみ、栽培ベッドを各段の支持台に対して積み卸しするのに多大の労力を要する。また、栽培ベッドの重量に見合った支持台を設計する必要があり、設計者の負担は大きなものとなる。栽培ベッドを軽量化するために、栽培ベッドを発泡プラスチックを用いて製作することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。この発泡樹脂製の栽培ベッドは、底部や側部が複数の分割部材を接合することにより形成されている。

特開２０１２−１６３３４ ＷＯ２０１３／１２８５９３

しかし、発泡樹脂製の栽培ベッドは、養液の重量に耐え、かつ全体の形態を保つために、分割部材の突き合わせ部分を接着剤により強固に接合したり、突き合わせ部分を補強したりする必要がある。また、栽培品目によって栽培の最適条件が異なると、栽培ベッドを個々の栽培条件に応じた形態のものに交換する必要があり、多種類の栽培品目に対応させることには限界がある。

この発明は、上記の問題に着目してなされたもので、栽培ベッドを発泡樹脂製とし、栽培ベッドを構成する底板、側板、端板を接着剤を用いずに当接させるだけで、養液の重量に耐え、かつ全体の形態を保つことができ、また、栽培条件が異なる多種類の栽培品目にも対応させることができる植物栽培機を提供することを目的とする。

この発明による植物栽培機は、栽培ベッドと、前記栽培ベッドを下方より支持する支持台と、前記栽培ベッドを周囲から支える支え具と、前記栽培ベッドの上面に栽培ベッドの内面に沿うように被せられる樹脂シートとを備えてなるものである。前記栽培ベッドは、発泡樹脂からなり、長方形状をなす底板と、底板の長辺側と当接する一対の側板と、底板の短辺側と当接する一対の端板とを有している。前記支持台は、複数本の支柱間に支持される周囲枠と、前記周囲枠に前記栽培ベッドの底面を支持することが可能な間隔で設けられる複数の中間枠とを有している。前記支え具は、前記栽培ベッドの各側板の外面に当接して栽培ベッドを外側より支える複数個の第１の支え部材と、栽培ベッドの各端板の外面に当接して栽培ベッドを外側より支える第２の支え部材とを含み、第１、第２の各支え部材が前記支持台の周囲枠に取り付けられている。

この発明の植物栽培機によると、栽培ベッドを構成する底板の長辺側が側板に、底板の短辺側が端板に、それぞれ当接した状態で、複数個の第１の支え部材を側板の外面に当接させて栽培ベッドを外側より支えるとともに、第２の各支え部材を端板の外面に当接させて栽培ベッドを外側より支えるので、側板および端板に養液の重量が作用しても、その荷重に耐えることができ、また、側板および端板が変形したり解体されたりするのが防止され、栽培ベッドの形態が保たれる。

さらに、底板、側板、端板は互いに当接させるだけであり、接着剤により接合されていないから、第１，第２の各支え部材による支えを解除することで栽培ベッドを容易に解体でき、また、第１、第２の各支え部材により栽培ベッドを外側より支えることで栽培ベッドを容易に組み立てることができる。したがって、栽培品目によって栽培の最適条件が異なっても、個々の栽培条件に応じた形状に栽培ベッドを作り替えることが可能である。

好ましい一実施形態の前記栽培ベッドは、一方の端板に切欠部が設けられており、前記端板の外側には前記切欠部より溢れ出た水耕栽培用の養液が流入する樋が配置されている。この実施態様によれば、栽培品目の栽培条件に応じて切欠きの形状が異なる端板を選択して栽培ベッドを作り替える。

この発明の好ましい実施態様においては、前記栽培ベッドの底板および側板は、それぞれ複数の発泡樹脂板を端面同士を突き合わせて連ねられたものである。この実施形態によれば、栽培品目の栽培条件などに応じた大きさや形状に栽培ベッドを作り替えることができる。

上記した構成において、前記支持台の中間枠は栽培ベッドの重量などに応じて間隔の設定がなされるが、好ましい実施形態においては、２０ｃｍ〜１５０ｃｍの間隔で設けられ、より好ましくは２５〜５０ｃｍの間隔で設けられる。さらに、中間枠全体の前記栽培ベッドの底面と接する面積は前記栽培ベッドの底面の面積の３％以上、３０％以下に設定され、より好ましくは１０％以上、２５％以下に設定される。

また、前記支え具の第１の支え部材は、栽培ベッドの大きさ、重量などに応じて間隔の設定がなされるが、好ましい実施形態においては、１５ｃｍ〜９０ｃｍの間隔で設けられ、より好ましくは２０〜６０ｃｍの間隔で設けられる。さらに、第１の支え部材全体の前記栽培ベッドの側面と接する面積は前記栽培ベッドの側面の面積の３％以上、３０％以下に設定され、より好ましくは５％以上、２５％以下に設定される。

好ましい一実施形態の前記支柱には、第１の支え部材を兼ねる枠材が取り付けられている。この実施形態によれば、支柱の位置において、前記枠材により栽培ベッドに掛かる養液の重量が支えられる。

この発明による植物栽培機は、前記栽培ベッドが１段のものであってもよく、また、上下多段のものであってもよい。栽培ベッドが多段構成の植物栽培機では、各段の栽培ベッドより回収された養液を貯留する循環用貯留槽が任意の段に設けられるが、最下部に設けるのがポンプ設置の数を低減する観点から好ましい。循環用貯留槽は発泡樹脂製で、端面同士を突き合わせて連ねられたものであり、栽培ベッドと同様に前記支え具と周囲枠および中間枠で形態を保つことができる。

この発明によれば、栽培ベッドは発泡樹脂からなるので、植物栽培機の全体が軽量化される。また、栽培ベッドを構成する底板、側板、端板を互いに当接させ、その当接状態を支え具および中間枠により支持するので、養液の重量が支えられ、全体の形態が安定して保持されるとともに植物栽培機の全体が軽量化される。さらに、栽培ベッドの組み立てや解体が可能かつ容易であるから、栽培品目によって栽培条件が異なっても、個々の栽培条件に応じた形状に栽培ベッドを作り替えることが可能となる。

この発明の一実施例である植物栽培機の全体構成を示す一部を省略した正面図である。 栽培ベッドを上方から見た図である。 栽培ベッドを側板の側から見た図である。 栽培ベッドの一方の端板の側から見た図である。 底板と側板との当接状態を拡大して示す断面図である。 底板と端板との当接状態を拡大して示す断面図である。 栽培ベッドの上面に樹脂シートが被せられた状態を示す説明図である。 支え具の第１の支え部材を示す斜視図である。 多段構成の植物栽培機の一例を示す説明図である。

図１は、この発明の一実施例である植物栽培機の概略構成を示している。なお、以下の説明では、図１および図２において、矢印ｘで示す方向を長さ方向或いは左右といい、ｙで示す方向を幅方向或いは前後といい、ｚで示す方向を高さ方向或いは上下という。

図示例の植物栽培機は、植物を養液に浸して水耕栽培するための栽培ベッド１と、栽培ベッド１を下方よりほぼ水平な状態で支持する支持台２とを備えている。支持台２および栽培ベッド１は上下多段に設けられており、各段において長さ方向の全長に及んでいる。各段の栽培ベッド１の上方には支持台２と平行に複数の昇降可能な可動台３が長さ方向に沿って並設されている。

各段の支持台２は、図２に示すように、平面形状が帯状をなす矩形状であり、複数本（この実施例では合計１４本）の支柱４によって囲まれる空間内に位置している。各支持台２は、長さ方向に隣り合う支柱４，４間のそれぞれに水平状態で支持される側枠２１と、左右両端位置の前後（幅方向）に対向する支柱４，４間に水平状態で支持される端枠２２と、前後の側枠２１，２１間に栽培ベッド１の底面を支持することが可能な間隔で並列に設けられる複数の中間枠２３とを有している。長さ方向に連なる側枠２１と左右両端の端枠２２とで一周する周囲枠２０が構成される。側枠２１、端枠２２、および中間枠２３には、長さ方向に対して直交する方向の断面形状がコ字形（一方が開放された矩形状）をなすアルミ合金または鋼材が用いられているが、断面形状、材質は限定されるものではない。

各段の支持台２の中間枠２３は、２０ｃｍ〜１５０ｃｍの間隔、例えば、３０ｃｍ〜３３ｃｍの間隔で互いに並列に設けられ、さらに、中間枠２３全体の栽培ベッド１の底面と接する面積は栽培ベッド１の底面の面積の３％以上、３０％以下の値、例えば１６．９％に設定されている。なお、中間枠２３の配列間隔は等間隔であってもよく、等間隔でなくてもよい。

各支柱４は角パイプ状であり、直立状態となるように、長さ方向に隣り合う支柱４，４間は最上端および最下端が上枠４１および下枠４２によりそれぞれ連結されている。また、前後に対向する支柱４，４間は一定高さ毎に中枠４３により連結されている。

可動台３は、各段毎に複数台が並設されており、平面形状が長方形状であり、それぞれが隣り合う４本の支柱４，４間に位置している。各支柱４には可動台３を複数の高さ位置に段階的に位置決めするための支持板（図示せず）が設けられている。各段の各可動台３には、栽培ベッド１に植設された植物に向けて光を照射するための照明装置３１が配設されている。この実施例の照明装置３１は、光が栽培ベッド１の上面の全体に照射されるように、複数の長尺状の光源３２が等間隔に取り付けられたものであるが、照明装置３１はこれに限定されるものではない。

栽培ベッド１は、発泡樹脂により形成されており、帯状に長い矩形状の底板１０と、底板１０の長辺に沿う前後一対の側板１１ａ，１１ｂと、底板１０の短辺に沿う左右一対の端板１２ｃ，１２ｄとからなる。
底板１０は、複数枚（この実施例では１２枚）の矩形状の発泡樹脂板１３を端面同士を突き合わせて一列に連ねることにより形成されている。各発泡樹脂板１３は少なくとも長さ中央部分と両端部分とが中間枠２３により支持されている。

各側板１１ａ，１１ｂは、図３に示されるように、複数枚（この実施例では１２枚）の長方形状の発泡樹脂板１４を端面同士を突き合わせて連ねることにより形成されている。なお、図示例の底板１０および側板１１ａ，１１ｂは、全長が１２００〜１３００ｃｍであり、底板１０の幅は１２０ｃｍ、側板１１ａ，１１ｂの高さは９ｃｍである。また、底板１０および側板１１ａ，１１ｂを構成する発泡樹脂板１３，１４として、発泡率が３０倍、厚みが２０ｍｍのビーズ法発泡スチロールを用いているが、これに限られるものではない。

左右の各端板１２ｃ，１２ｄは、図４に示されるように、底板１０および側板１１ａ，１１ｂと同素材よりなる１枚の発泡樹脂板１５により構成されている。図４に示される一方の端板１２ｃは、上端部が所定の深さだけ切り欠かれた切欠部１６を備えている。この切欠部１６からは栽培ベッド１内の養液が溢れ出るようになっており、端板１２ｃの外側には溢れ出た養液が流入する樋５が配置されている。各段の樋５は、図１に示されるように、上下方向に延びる竪樋５０に連通し、竪樋５０の下端は最下部に設けられた養液循環用の貯留槽５１と連通している。

貯留槽５１は、各栽培ベッド１から樋５および竪樋５０を介して回収された養液を溜めるもので、貯留槽５１において養分が添加された養液が図示しないポンプで吸い上げられ、配管を通じて各段の栽培ベッド１へ樋５と反対側の端部より供給される。貯留槽５１は発泡樹脂製であり、発泡率が４０倍、厚みが３０ｍｍのビーズ法発泡スチロールよりなる発泡樹脂板を用いて形成されている。

前後の各側板１１ａ，１１ｂは、図５に示されるように、下端部の内面に底板１０の長辺側の端面１０１が当接している。また、左右の各端板１２ｃ，１２ｄは、図６に示されるように、下端部の内面に底板１０の短辺側の端面１０２が当接するとともに、図１に示されるように、両側部の内面に前後の各側板１１ａ，１１ｂの端面が当接している。底板１０と各側板１１ａ，１１ｂとの当接状態、底板１０と各端板１２ｃ、１２ｄとの当接状態、および各端板１２ｃ，１２ｄと各側板１１ａ，１１ｂとの当接状態は支え具６によって保持され、これにより栽培ベッド１が周囲から支えられて形態が保たれる。

栽培ベッド１の上面には、図７に示すように、栽培ベッド１および樋５の内面に沿うようにして樹脂シート９が一連に被せられている。樹脂シート９は栽培ベッド１の上面の全体を覆っており、栽培ベッド１の内部の樹脂シート９上に養液だまり９０が形成されて養液が満たされる。この養液は、窒素、燐酸、カリウムなど、植物の生育に不可欠な養分を含むもので、前記貯留槽５１より各段の栽培ベッド１へ送られる。栽培ベッド１の内面が樹脂シート９に覆われ、栽培ベッド１に養液が直接接触しないので、汚れが付着し易い発泡樹脂板１３，１４，１５が養液との接触によって汚染されるのが防止される。また、樹脂シート９の養液だまり９０から養液をポンプで抜き取り、樹脂シート９を新たなものと交換するだけで、栽培ベッド１を清掃することが可能である。また、端板１２ｃ、１２ｄを外したり壊したりすることで樹脂シート９の養液だまり９０から養液を抜き取り、樹脂シート９を新たなものと交換することもできる。

支え具６は、支持台２の周囲枠２０に取り付けられるもので、前後の各側枠２１にそれぞれ複数個づつ取り付けられる第１の支え部材７と、左右の各端枠２２にそれぞれ１個づつ取り付けられる第２の支え部材８とを含んでいる。

第１の支え部材７は、図５に示すように、栽培ベッド１の側板１１ａ，１１ｂの外面に面接触の状態で当接し、それにより栽培ベッド１を外側より支える。この実施例の第１の支え部材７は、図８に示すように、長方形状の鉄板を２箇所で反対方向へそれぞれ９０度折り曲げることにより形成されている。第１の支え部材７の一端部は、側板１１ａ，１１ｂの外面に当接される当接部７１を構成し、他端部は側枠２１に面接触した状態で固定される固定部７３を構成する。固定部７３にはボルト７５を通すボルト孔７４が設けられている。当接部７１と固定部７３との中間部分は当接部７１に掛かる荷重を支える支持部７２として機能する。

固定部７３および支持部７２を側枠２１の直交する外面および上面に当接させた状態でボルト７５により第１の支え部材７を側枠２１に固定する。これにより支持部７２は側枠２１の内側へわずかに突出し、起立する当接部７１が栽培ベッド１の側板１１ａ，１１ｂの外面に面接触した状態で当接する。側板１１ａ，１１ｂとの当接位置は、高さ中央部から下部にかけての領域であり、これにより側板１１ａ，１１ｂの内面が底板１０の端面１０１に密接する。

第１の支え部材７は、１５ｃｍ〜９０ｃｍの間隔、例えば等間隔で配置する場合は３０ｃｍ〜３１ｃｍの間隔で設けられ、第１の支え部材７の栽培ベッド１の前後の各側板１１ａ，１１ｂと接する面積が栽培ベッド１の側面の面積の３％以上、３０％以下（例えば１１％）に設定されている。また、望ましくは、側板１１ａ，１１ｂを構成する発泡樹脂板１４の１枚につき少なくとも３個の第１の支え部材７を長さ中央部とその両側位置とに当接させる。なお、第１の支え部材７の設置間隔は、必ずしも等間隔である必要はなく、図２に示す例のように、異なる間隔であってもよい。また、養液の液面を栽培ベッド１の底面から５０ｍｍの高さに設定した場合、底面からの高さが７０ｍｍの側板１１ａ，１１ｂおよび底面からの高さが３０ｍｍの第１の支え部材７を用いることができる。

また、この実施例の支柱４には、各栽培ベッド１の高さ位置に、第１の支え部材７の機能を兼ねる枠材４４が取り付けられている（図３および図４参照）。この枠材４４は鉄板を断面形状がコ字状（一方が開放された矩形状）に屈曲して形成されており、両端の対向部分４４１，４４１の先端部が内方へ突出し、栽培ベッド１の側板１１ａ，１１ｂの外面に当接する。

第２の支え部材８は、図４および図６に示すように、栽培ベッド１の端板１２ｃ，１２ｄの外面に当接し、それにより栽培ベッド１を外側より支える。この実施例の第２の支え部材８は、長方形状の鉄板を矩形状に切り欠くことにより形成されている。第２の支え部材８の水平部分は、端板１２ｃ、１２ｄの外面に当接される当接部８１を、垂直部分は端枠２２に固定されるとともに当接部８１に掛かる荷重を支える支持固定部８２を、それぞれ構成する。支持固定部８２にはボルト８４を通す複数個のボルト孔８３が設けられている。なお、第２の支え部材８は必ずしも上記の形状に限定されるものではない。

支持固定部８２を端枠２２の外面に当接させた状態でボルト８４により第２の支え部材８を端枠２２に固定する。これにより当接部８１が栽培ベッド１の端板１２ｃ，１２ｄの外面に当接する。端板１２ｃ，１２ｄとの当接位置は、高さ中央部の領域であり、これにより端板１２ｃ，１２ｄの内面が底板１０の端面１０２および両側板１１ａ，１１ｂの端面に面接触して密接する。

第２の支え部材８は、栽培ベッド１の端板１２ｃ，１２ｄと接する面積が栽培ベッド１の端面の面積の３％以上、４０％以下、例えば３０％に設定されている。なお、第２の支え部材８は、この実施例のように、必ずしも１個の部材をもって構成する必要がなく、複数個の部材をもって構成してもよく、その場合は、栽培ベッド１の大きさ、重量などに応じて間隔の設定がなされる。好ましい実施形態においては、１５〜９０ｃｍの間隔に設定されるが、より好ましくは２０〜６０ｃｍの間隔に設定される。さらに、第２の支え部材８の全体の前記栽培ベッド１の端面と接する面積は、前記栽培ベッド１の端面の面積の３％以上、３０％以下、より好ましくは５％以上、２５％以下に設定される。

図示していないが、前記した貯留槽５１についても、例えば上記した第１の支え部材７と同様の構成の支え部材により側面から支えるとともに、貯留槽５１の端面側は横手方向に長い第２の支え部材を端面の上部位置に当接させて支持するようにしているが、これに限定されるものではない。

上記した構成の植物栽培機によると、栽培ベッド１を構成する底板１０の長辺側の端面１０１が前後の各側板１１ａ，１１ｂに、また、底板１０の短辺側の端面１０２と各側板１１ａ，１１ｂの端面が左右の各端板１２ｃ，１２ｄに、それぞれ当接した状態で、複数個の第１の支え部材７を側板１１ａ，１１ｂの外面に当接させて栽培ベッド１を外側より支えるとともに、第２の各支え部材８を端板１２ｃ，１２ｄの外面に当接させて栽培ベッド１を外側より支えるので、側板１１ａ，１１ｂおよび端板１２ｃ，１２ｄに養液の重量が作用しても、その荷重に耐えることができる。また、側板１１ａ，１１ｂおよび端板１２ｃ、１２ｄが変形したり解体されたりするのが防止され、栽培ベッド１の形態が保たれる。

また、底板１０、各側板１１ａ，１１ｂ、各端板１２ｃ，１２ｄは互いに当接させるだけであり、接着剤により接合されていないから、第１，第２の各支え部材７，８による支えを解除することで栽培ベッド１を容易に解体できる。また、第１、第２の各支え部材７，８により栽培ベッド１を外側より支えることで栽培ベッド１を容易に組み立てることができる。したがって、栽培品目によって栽培の最適条件が異なっても、個々の栽培条件に応じた形状に栽培ベッド１を作り替えることが可能である。

なお、この発明の植物栽培機は、例えば図９に示すように、支柱の高さを高くして、支持台２（栽培ベッド１）の段数をさらに多数段に構成して高層化することもできる。この場合、高層化に対応するために、途中の段位置に作業員の通路Ｒ１，Ｒ２を形成するのが望ましい。

１ 栽培ベッド
２ 支持台
４ 支柱
５ 樋
６ 支え具
７ 第１の支え部材
８ 第２の支え部材
９ 樹脂シート
１０ 底板
１１ａ，１１ｂ 側板
１２ｃ，１２ｄ 端板
１６ 切欠部
２０ 周囲枠
２３ 中間枠

Claims (8)

1. 栽培ベッドと、前記栽培ベッドを下方より支持する支持台と、前記栽培ベッドを周囲から支える支え具と、前記栽培ベッドの上面に栽培ベッドの内面に沿うように被せられる樹脂シートとを備え、前記栽培ベッドは、発泡樹脂からなり、長方形状をなす底板と、底板の長辺側と当接する一対の側板と、底板の短辺側と当接する一対の端板とを有し、前記支持台は、複数本の支柱間に支持される周囲枠と、前記周囲枠に前記栽培ベッドの底面を支持することが可能な間隔で設けられる複数の中間枠とを有しており、前記支え具は、前記栽培ベッドの各側板の外面に当接して栽培ベッドを外側より支える複数個の第１の支え部材と、栽培ベッドの各端板の外面に当接して栽培ベッドを外側より支える第２の支え部材とを含み、第１、第２の各支え部材が前記支持台の周囲枠に取り付けられている植物栽培機。
2. 前記栽培ベッドは、一方の端板に切欠部が設けられており、前記端板の外側には前記切欠部より溢れ出た水耕栽培用の養液が流入する樋が配置されている請求項１に記載の植物栽培機。
3. 前記栽培ベッドの底板および側板は、それぞれ複数の発泡樹脂板を端面同士を突き合わせて連ねられたものである請求項１に記載の植物栽培機。
4. 前記支持台の中間枠は、２０ｃｍ〜１５０ｃｍの間隔で設けられ、中間枠の前記栽培ベッドの底面と接する面積は前記栽培ベッドの底面の面積の３％以上、３０％以下に設定される請求項１に記載の植物栽培機。
5. 前記支え具の第１の支え部材は、１５ｃｍ〜９０ｃｍの間隔で設けられ、第１の支え部材の前記栽培ベッドの側面と接する面積は前記栽培ベッドの側面の面積の３％以上、３０％以下に設定される請求項１に記載の植物栽培機。
6. 前記支柱には、第１の支え部材を兼ねる枠材が取り付けられている請求項１に記載の植物栽培機。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の植物栽培機であって、前記栽培ベッドが上下多段に設けられる植物栽培機。
8. 請求項７に記載の植物栽培機であって、最下部に各段の栽培ベッドより回収された養液を貯留する循環用貯留槽が設けられている植物栽培機。

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