JP6749936B2 - 成長システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、成長システムおよび方法に関する。より詳細には排他的ではないが、機械化された植物栽培システムに関する。

この出願は、２０１５年４月１５日に出願された英国特許出願第１５０６３６５．４号，２０１５年８月１３日に出願された英国特許出願第１５１４４２８．０号，２０１５年１０月１３日に出願された英国特許出願第１５１８０８９．６号，２０１６年２月９日に出願された英国特許出願第１６０２３３２．７号，２０１５年１０月１３日に出願された英国特許出願第１５１８０９１．２号，２０１５年１０月１３日に出願された英国特許出願第１５１８０９４．６号，２０１５年１０月１３日に出願された英国特許出願第１５１８１１１．８号，２０１５年１０月１３日に出願された英国特許出願第１５１８１１５．９号，２０１５年１０月１３日に出願された英国特許出願第１５１８１１７．５号，そして２０１６年２月２５日に出願された英国特許出願第１６０３３２８．４号からの優先権を主張し、全てのこれらの出願の内容は引用によりここに組み込まれる。

特定の作物を栽培するための従来のシステムおよび方法は周知である。大部分は土地の広い領域が必須であり、作物の栽培に必要な条件のために適切な場所に配置する必要がある。

最近では、水耕栽培のような先進的な栽培技術は、照明、水および肥料の非常に高い利用により、屋内で高品質の作物を育てることができるに至っている。しかしながら、これらのシステムは、土地利用、資本、労働の面で効率が悪かった。本発明は、これらの効率を劇的に改善する方法を説明する。

いくつかの商業的および工業的な活動は、多数の異なる製品の保管および取り出しを可能にするシステムを必要とする。複数の製品ラインにおける品物の保管および取り出しのためのシステムの１つの既知のタイプは、貯蔵コンテナまたはコンテナを互いに積み重ねて配置し、積み重ね（スタック）を列に配置することである。保管コンテナまたはコンテナは上からアクセスされ、列間の通路が不要になり、より多くのコンテナを所定のスペースに保管することができる。

複数の列に積み重ねられているコンテナの取り扱い方法は、１０個１組（decade）が良く知られている。幾つかのこのようなシステムにおいては、例えばＢｅｒｔｅｌに対する米国特許２，７０１，０６５号明細書中に記載されているように、このようなコンテナを貯蔵することに関する貯蔵容量を減少させるが、しかし依然として、もし望まれるならば特定のコンテナに対するアクセスを提供するために、複数の列に配置されたコンテナの独立した複数のスタックを備える。所定のコンテナへのアクセスは、コンテナのスタックおよび複数のスタックからの所定のコンテナの取り除きのために使用されることができる比較的複雑な巻上げ機構を提供することにより可能にされている。このようなシステムのコストは、しかしながら、多くの状況において実際的でなく、そしてそれらは大きな船積コンテナの貯蔵および取扱いのために主に商品化されている。

コンテナの独立したスタックを使用し、そして特定のコンテナを回収し貯蔵するための機構を提供するという概念はさらに、例えばＣｉｍｃｏｒｐに対するヨーロッパ特許第０７６７１１３Ｂ号に記載されているように開発されている。ヨーロッパ特許第０７６７１１３Ｂ号は、コンテナのスタックの周囲で下降されているとともにスタック中の如何なる高さでもコンテナを掴むことができるよう構成されている長方形状筒の形をしたロボット荷役取扱具(robotic load handler)を使用して、複数の積み重ねられているコンテナを移動させるための機構を開示している。この方法においては、幾つかのコンテナが１つのスタックから一度に持ち上げられることができる。移動可能な筒は、幾つかのコンテナを１つのスタックの一番上からもう１つのスタックの一番上へと移動させるために、又はコンテナを１つのスタックから外部位置へとおよびその逆へと移動させるために、使用されることができる。このようなシステムは、単一のスタック中の複数のコンテナの全てが同じ製品を格納している（単一製品スタック（single-product stack）として知られている）場合に特に有用である。

‘１１３Ｂ号中に記載されているシステムにおいては、筒の高さがコンテナの最も大きなスタックの高さと少なくとも同様に高くなければならず、その結果としてコンテナの最も高いスタックが単一の操作で引き出されることができる。したがって、倉庫のような囲まれた空間において使用された時、スタックの最大高さが荷役取扱装置の筒を収容するための必要性により制限されている。

引用されることによりその内容がここに組み込まれるヨーロッパ特許第１０３７８２８Ｂ１号（オーストリア）は、コンテナの複数のスタックがフレーム構造内に配置されているシステムを記載している。このタイプのシステムは、添付図面の図１〜４中に概略的に図示されている。ロボット荷役取扱装置(robotic load handling devices)は、スタックの最上表面上の軌道のシステム上でスタックの周囲を制御可能に移動されることができる。

ロボット荷役取扱装置の他の形は、例えば、引用されることによりその内容がここに組み込まれるノルウエー特許第３１７３６６号中にさらに記載されている。図３（ａ）および３（ｂ）は夫々、後ろおよび前からの荷役取扱装置の概略的な斜視図であり、そして図３（ｃ）はコンテナを持ち上げている荷役取扱装置の概略的な前からの斜視図である。

荷役取扱装置のさらなる発展は、英国特許出願第１３１４３１３．６号（Ｏｃａｄｏ）中に記載されていて、そこでは個々のロボット荷役取扱装置が１つの格子状空間のみを覆っていて、このことにより荷役取扱装置のより高い密度および所定の寸法のシステムのより高い仕事量を許容している。

このような公知の貯蔵システムでは、多数のコンテナが密集して積み重ねられている。コンテナは、従来、ロボットによって選択されたオンライン食料品の注文を供給するための商品の保管に使用されている。

本発明によれば、実質的に平行なレールまたは軌道の第１の組と、複数の格子状空間を備える格子パターンを形成するように、実質的に水平な平面内で第１の組に対して横方向に延びる実質的に平行なレールまたは軌道の第２の組と、格子状空間の下方に位置して積み重ねられて配置された複数の貯蔵コンテナと、そして、前記レール上でスタックの上を横方向に移動するように設計され、格子の上に配置された少なくとも１つの荷役取扱装置であって、荷役取扱装置は少なくとも１つのコンテナまたはその一部をスタックから持ち上げるように設計された持ち上げ装置を備える荷役取扱装置と、を含む成長システムであって、複数のコンテナが、生物の栽培、制御または維持に適したサービス手段を備えることを特徴とする成長システムが提供される。

本発明の一態様では、コンテナは、センサ手段とデータ記録手段（data logging means）とを備える。

本発明の別の態様では、コンテナは、中央データ記録装置に記録されたデータを通信するための通信手段を備える。

本発明のさらなる態様において、コンテナは、コンテナ内に収容された植物の成長に適した水または肥料を収容するリザーバを備える。

本発明のさらなる態様において、コンテナは照明手段を備える。

本発明によれば、成長システム内で生物を成長させる方法であって、貯蔵コンテナ内に成長手段を備えるステップと、コンテナを貯蔵システム内に配置するステップと、必要な光、水、養分を供給するステップと、状況に応じて再配置または収穫するために栽培サイクル中にコンテナを移動させるステップと、コンテナの上の格子システム上で動作可能なロボット荷役取扱装置を使用してコンテナを動かすステップを含む方法が提供される。

このようにして、貯蔵システムは個々のコンテナで植物を栽培するために使われ得るので、従来の栽培技術を使用して必要とされるよりもはるかに狭い土地で、コンテナの数だけ、作物を大量生産させることができる。

個々のコンテナに提供されるサービスに応じて、コンテナの内容物（contents）は、中央処理システムに転送されるコンテナの内容物に関するデータについて監視され得る。送信されたデータは、コンテナの状態、コンテナの内容物に関する情報を提供することができ、または貯蔵システム全体を監視するために隣接するコンテナに関する情報を提供することができる。さらに、このようにして、コンテナは、コンテナの特定の内容物によって必要に応じて加熱または冷却することができる。

有利なことに、本発明の一形態によれば、貯蔵システム内の個々のコンテナは、品物に加えてサービスが提供されてもよい。さらに、貯蔵システム内の個々のコンテナは品物が含まれていない場合があるが、他のコンテナあるいはシステムの状態を監視する対策のためのサービスが含まれている場合がある。

このようにして、本発明は従来技術の問題を克服し、大型コンテナの取扱い成長システム（handling growing systems）の信頼性を高め、全体コストを低減するシステムおよび方法を提供する。

ここで、添付の概略図を参照して本発明を説明する。

図１は、貯蔵システムにおいてコンテナの複数のスタックを格納するためのフレーム構造の概略的な斜視図である。 図２は、図１のフレーム構造の一部の概略的な平面図である。 図３（ａ）は、図１および２のフレーム構造とともに使用されるロボット荷役取扱装置の１つの形態の後ろからの概略的な斜視図である。 図３（ｂ）は、図１および２のフレーム構造とともに使用されるロボット荷役取扱装置の１つの形態の前からの概略的な斜視図である。 図３（ｃ）は、コンテナを持ち上げに使用される公知の荷役取扱装置の概略的な斜視図である。 図４は、図１および２のフレーム構造上に設置された、図３（ａ），３（ｂ），そして３（ｃ）中に示されているタイプの複数の荷役取扱装置を、本発明の１つの形態に従ったロボットサービス装置（robotic service device）と共に、備えている、公知の貯蔵システムの概略的な斜視図である。 図５は、コンテナはマット材料または土壌のような成長手段を備えている、本発明の一形態による貯蔵コンテナの概略的な斜視図である。 図６ａは、コンテナが少なくとも照明手段を備えている、本発明のある形態による個々の貯蔵コンテナの概略的な斜視図である。 図６ｂは、コンテナが少なくとも照明手段を備えている、本発明のある形態による個々の貯蔵コンテナの概略的な斜視図である。 図６ｃは、コンテナが少なくとも照明手段を備えている、本発明の他の形態による個々の貯蔵コンテナの概略的な斜視図である。 図６ｄは、コンテナが少なくとも照明手段を備えている、本発明の他の形態による個々の貯蔵コンテナの概略的な斜視図である。 図７ａは、コンテナが液体供給手段を備えている、本発明の別の形態による貯蔵コンテナの概略的な斜視図である。 図７ｂは、コンテナが液体供給手段を備えている、本発明の別の形態による貯蔵コンテナの概略的な斜視図である。 図７ｃは、コンテナが液体供給手段を備えている、本発明の他の形態による貯蔵コンテナの概略的な斜視図である。 図７ｄは、コンテナが液体供給手段を備えている、本発明の他の形態による貯蔵コンテナの概略的な斜視図である。 図８ａは、本発明の少なくとも１つの形態による成長システムの概略的な斜視図であり、成長システムは、成長システムに格納されたコンテナ内で成長する植物の間引きのためのロボット抜き取り手段（robotic picking means）を備えている。 図８ｂは、本発明の少なくとも１つの形態による成長システムの概略的な斜視図であり、成長システムは、成長システムに格納されたコンテナ内で成長する植物の間引きのためのロボット抜き取り手段を備えている。 図９ａは、成長システム内で使用するためのさらなる形態のコンテナの概略的な斜視図であり、さらなる形態のコンテナは、苗から成熟植物の高さまでのサイズの植物に、成長システムが使用されることを可能にする。 図９ｂは、成長システム内で使用するためのさらなる形態のコンテナの概略的な斜視図であり、さらなる形態のコンテナは、苗から成熟植物の高さまでのサイズの植物に、成長システムが使用されることを可能にする。 図１０は、貯蔵システムのグリッドの支柱の概略的な斜視図であり、システムは図５、９ａおよび９ｂのコンテナを備えており、支柱１６は次の伝達するコンテナへサービスを運ぶ。

図１および図２に示すように、コンテナ１０として知られている積み重ね可能なコンテナは、スタック１２を形成するために互いに積み重ねられている。スタック１２は、倉庫または製造現場（manufacturing environment）においてフレームワーク構造１４内に配置される。図１は、フレーム構造１４の概略的な斜視図であり、図２は、フレーム構造１４内に配置されたコンテナ１０の単一スタック１２を示す上面図である。各コンテナ１０は、典型的には複数の生産物アイテム（示されていない）を保持し、コンテナ１０内の生産物アイテムは同一であってもよいし、用途に応じて異なる生産物タイプであってもよい。

フレーム構造１４は、水平部材１８，２０を支持する複数の支柱部材１６を備える。平行な水平部材１８の第１の組は、支柱部材１６によって支持される複数の水平格子構造を形成するように、平行で水平である部材２０の第２の組に対して垂直に配置される。部材１６，１８，２０は典型的には金属から製造されている。コンテナ１０は、フレーム構造１４の部材１６，１８，２０の間に積み重ねられ、その結果としてフレーム構造１４はコンテナ１０のスタック１２の水平な動きを防止するとともにコンテナ１０の垂直な動きを案内する。

フレーム構造１４の上平面は、スタック１２の上面を横切る格子パターンに配置されているレール２２を含む。図３および４をさらに参照すると、レール２２は複数のロボット荷役取扱装置３０を支持している。平行なレール２２の第１の組２２ａはフレーム構造１４の上面を横切る第１方向（Ｘ）における荷役取扱装置３０の動きを案内し、そして、第１の組２２ａに対し直交して配置されている平行なレール２２の第２の組２２ｂは第１方向に対し直交している第２方向（Ｙ）における荷役取扱装置３０の動きを案内する。このようにして、レール２２はＸ−Ｙ平面内で二次元の荷役取扱装置３０の動きを許容するので、荷役取扱装置３０は何れのスタック１２の上の位置へも動くことができる。

個々の荷役取扱装置３０は、スタック１２の上方で、フレーム構造１４のレール２２上をＸおよびＹ方向に走行するよう構成されている車両３２を備える。車両３２の前部の１対の車輪３４および車両３２の後部の１対の車輪３４から成る第１の組の車輪３４は、レール２２の第１の組２２ａの２つの隣接したレールと係合するよう配置されている。同様に、車両３２の個々の側部の１対の車輪３６から成る第２の組の車輪３６は、レール２２の第２の組２２ｂの２つの隣接したレールと係合するよう配置されている。車輪３４，３６の個々の組は持ち上げられおよび下降されることができ、その結果として第１の組の車輪３４又は第２の組の車輪３６の何れかがいつでも対応するレール２２ａ，２２ｂの組と係合されている。

第１の組の車輪３４がレールの第１の組２２ａと係合されているとともに第２の組の車輪３６がレール２２から明らかに持ち上げられている時、車輪３４は、荷役取扱装置３０をＸ方向に動かすよう、車両３２中に格納されている駆動機構（示されていない）により駆動されることができる。荷役取扱装置３０をＹ方向に動かすためには、第１の組の車輪３４がレール２２から明らかに持ち上げられているとともに第２の組の車輪３６が下降されてレールの第２の組２２ａと係合される。駆動機構は次に、Ｙ方向への移動を達成するために第２の組の車輪３６を駆動するよう使用されることができる。

このようにして、１つ又はそれ以上のロボット荷役取扱装置３０が、中央ピッキングシステム（示されていない）の制御の下にフレーム構造１４上でスタック１２の上面の周囲を移動することができる。個々のロボット荷役取扱装置３０には、所望の製品にアクセスするために、１つ又はそれ以上の容器又はコンテナをスタックから持ち上げるための手段３８，３９が設けられている。このようにして、いつでも格子およびスタック中の多数の位置から多数の製品にアクセスすることができる。

図４は、上述した、スタック１２上で作動中の複数の荷役取扱装置３０を有するシステムである典型的な貯蔵システム１を示す。

図１および４は、貯蔵システム内のスタック１２内のコンテナ１０を示す。任意の所与の貯蔵システムには多数のコンテナがあり、スタック１２内のコンテナには多くの異なる植物または作物の品種が栽培され得ることが理解される。

図５は、植物を栽培するための個々のコンテナ１０を示す。植物は、コンテナ１０内に位置するマットまたは土などの成長手段１３上で生長される。マット１３の下に、コンテナは、コンテナ内で生育される植物に適した水および/または植物肥料を収容するリザーバ５４（図示せず）を備え得る。

コンテナ１０は、隣接するコンテナ１０の協働表面によって積み重ねて保持される。図５のコンテナ１０は、コンテナ１０の意図された協働表面に配置された接続手段４０をさらに備える。接続手段４０は、コンテナ１０の協働面上に堆積された導電層を含むことができ、または２つ以上のコンテナ１０の間で電力を伝達することができる接点または他の接続手段としてばね付勢接点またはばねを備え得る。さらに、接続手段４０は、積み重ねられた２つ以上の協働コンテナ１０の間で信号を伝達することができる炭素充填ゴム接点を備え得る。

図５に示す接続手段４０は、電力、流体（水および肥料など）および植物育成システムで必要とされる他の供給品または実用品を運ぶことができる解放可能なラッチ式コネクタを備える。

個々のコンテナ１０は、例えば、加熱手段、冷却手段、データ記録手段（data logging means）、通信手段および/または照明手段６０のための電力を供給するための電力供給手段を備える。各個々のコンテナ１０は、そのあるいは各サービスへの電力を制御し、電力がスタック１２内の隣接するコンテナ１０に伝達される場合、スタック１２の他のコンテナへの電力を制御するための電力制御手段をさらに備え得る。電力制御および制御手段を備えるコンテナ１０は、ヒータ、冷却器または照明に電力を供給することに限定されないことが理解されよう。電力を必要とするものは、電力供給手段を利用することができる。電力供給手段は、電池を備えていてもよく、または外部電源から、コンテナ１０の接続手段４０を介して、またはフレーム構造の支柱部材１６を介して電力を伝達する手段を備えていてもよい。電力伝送の非接触方法、例えば磁気誘導またはＲＦ誘導および光学的方法もまた使用され得る。

図５は、植物成長手段に適したコンテナ１０を詳細に示している。コンテナは、所望の作物を生育させるのに適した所定の波長の光を放射することができる照明手段６０を備える。さらに、コンテナ１０は、作動されると、コンテナ１０内で成長する作物に所定量の水を散布することができる流体供給手段５２を備える。照明手段６０への電力および散布手段５２への流体供給は、コンテナ１０の一方の側に沿って延びる経路手段（routing means）１７を介してコンテナ１０を通して送られる。コンテナは、コンテナ１０が成長システムに配置されているときに、サービスがコンテナ１０のスタック１２の上の経路を定めることを可能にする接続手段４０をさらに備えている。

図５では、経路手段がコンテナ１０に取り付けられて示されているが、コンテナが経路手段１７として作動するのに適した成形品を備えるようにコンテナ１０を形成することが可能であることが理解される。

図６ａから６ｄは、コンテナ１０が照明手段６０の様々な構成を備えている、スタック１２のコンテナ１０のさらなる形態を示す。図６ａおよび６ｂに示されるように、照明手段６０は、適切な電球、ＬＥＤ、または任意の他の適切な形態の照明６０を含む蓋を備えることができる。蓋は、コンテナ１０に取り外し可能に取り付けられ、スタック１２からコンテナ１０の移動の際に外される。

あるいは、図６ｃに示すように、スタック１２の下方のコンテナ１０を照明するように、照明手段６０はコンテナ１０の基部に設けることができる。

さらに、図６ｄに示すように、コンテナ１０は、コンテナ１０の外部の点、例えば、格子の支柱１６または貯蔵システムを含む倉庫の天井から照明することができる。図６ｄに見られるように、フレーム手段の支柱１６に照明手段６０を配置することは、コンテナ１０の側面を取り外すことを必要とする。本質的に、このコンテナの形態は、コンテナ１０が他のコンテナ１０の上に積み重ねられ、そして、上のコンテナ１０を支持することを可能にするために、角部のみに支持部を有する植物成長トレイである。

個々のコンテナ１０は、遠隔の中央データ記録装置に記録されたデータを送信するためのデータ記録手段および通信手段をさらに備えることができる。データ記録手段は、コンテナ１０内の状態、例えば温度、任意のガス放出、例えば果物の腐敗、および湿度の結果を監視するのに適したセンサを備える。データ記録手段および通信手段は、個々のコンテナ１０の内容物および状態を監視することを可能にする。さらに、システム内のスタック１２内の特定のコンテナ１０に関する情報を知ることにより、貯蔵システム全体の状態を監視することができる。通信のタイプおよび方法は、ＷｉＦｉに制限される必要はないが、ＷｉＦｉに限定する必要はないことが理解される。任意の適切な形態の通信プロトコルまたは方法を使用することができる。

スタック１２内の個々のコンテナ１０は、加熱および/または冷却手段およびコンテナ１０内の温度を監視するための温度監視手段をさらに備えていてもよい。加熱手段は、例えば熱風などの直接手段、または例えばラジエータ手段などの間接手段による高温流体の流れを含むことができ、あるいは電気ヒータまたは電磁誘導ヒータをさらに含むことができる。

冷却手段はペルティエ（Peltier）冷却機を備えて良く又は直接手段、例えば冷たい空気、又は間接手段、例えば氷スラリ圧縮機駆動（ice slurry compressor driven）を含んでいる放冷器、を介しての冷たい流体の流れを備え得る。

このようにして、個々のコンテナ１０の温度は、個々のコンテナ１０の内容物に応じて制御および変更され得る。コンテナの内容物が冷却される必要があれば、その時には、貯蔵システム中のスタック１２の一部を空間加熱機（space heaters）および冷却器により所定の温度に維持することを要求するよりもむしろ、個別のコンテナが５℃の温度に維持される。これらは単なる例であり、ヒータまたはチラーの任意の適切な形態が所望の効果を達成するために使用され得ることが理解される。

植物成長システムのスタック１２内のコンテナ１０に空気を吹き込むことが好ましい場合がある。これは、ファンまたは他の空気流手段を利用してシステム全体にわたって空気流を生成することによって達成され得る。

図７ａ〜７ｄは、スタック１２でのコンテナ１０のさらなる形態を示し、コンテナ１０は流体供給手段５２を備え、さらに流体リザーバ（図示せず）を備える。コンテナ１０の内容物は、そこに水が供給される必要がある。したがって、コンテナ１０には、液体または気体で満たされ得るリザーバを備えている。リザーバ５４を満たすために、コンテナ１０は、ロボット荷役取扱装置によってスタック１２から取り出され、リザーバは供給されるように一杯にすることができるシステム内の場所に運ばれる。図７ａおよび７ｂに示すように、水および栄養素は、コンテナ１０の蓋部分のスプリンクラーシステム５２を介して供給されてもよい。代替的には、図７ｃに示すように、スプリンクラー５２は、スタック１２内の下のコンテナ１０の植物に水および/または肥料を供給するように、コンテナ１０の基部に配置してもよい。図７ｃに示すようなさらなる例では、流体供給手段を備えるコンテナ蓋７２は、コンテナ１０に取り外し可能に取り付けられ、スタック１２からコンテナ１０の移動の際に取り外される。

図７ｄは、流体供給手段がフレームワークの支柱１６を介して送られる、コンテナ１０の別の形態を示す。この場合も、コンテナ１０の側面を除去する必要がある。本質的に、このコンテナの形態は、コンテナ１０が他のコンテナ１０の上に積み重ねられ、そして、上のコンテナ１０を支持することを可能にするために、角部のみに支持部を有する植物成長トレイである。

成長システムの格子の支柱１６は、ワイヤ、ケーブルまたはパイプまたは他の適切な手段によってコンテナ１０へ前方伝送のための、本明細書で言及されるサービスのいずれかまたは代替サービスを運ぶことができることが理解される。

本出願が優先権を主張する、英国特許出願第１５１８０９１．２号および英国特許出願第１５１８１１５．９号は、コンテナ１０およびフレームワーク構造を介してサービスの経路を定めたシステムおよび方法が詳細に記載されており、参照により本明細書に組み込まれる。

図８ａおよび８ｂは、上述の成長システムのサービス部分を示す。明確にするために、フレームワーク構造の一部のみが、フレームワーク内のスタック１２に示された代表的な数のコンテナ１０と共に示されている。システム内に配置されたコンテナ１１０の一部分は、準備のためにのみ使われる成長手段を備える。システム内のコンテナ１０の一部は、もともと植えられた管理空間に対しては大きすぎる植物を含む。したがって、システムのサービスエリアの１つの機能は、過密状態のコンテナ１０から植物の一部を摘むことによって過密な植物を含むコンテナ１０を間引き、成長手段のみを含むコンテナ１１０へ再移植することができる。

ロボットピッキング装置１００は、この作業を完全に自動化するために設けられてもよい。しかしながら、その作業は、成長システムのサービスエリアの作業員によって手動で実行されてもよいことが理解される。

図９ａおよび９ｂは、成長システムで使用するためのさらなる形態のコンテナ１０を示す。システム内で栽培された作物のライフサイクルの間に、関連する作物はコンテナ１０の上部から突出する高さに達することがある。図９ａおよび９ｂに示されるコンテナは、植物１５０がそのような高さに達したにもかかわらずシステム内で成長し続けることを可能にするように作用するスペーサコンテナ１０’である。スペーサコンテナ１０’は、植物の上に配置され、コンテナ１０のスタック１２の上に配置された任意のコンテナ１０のための支持体として作用することができる。スペーサコンテナ１０’は、光がそこを通過することを可能にするプラスチック材料から構成することができる。さらに、スペーサコンテナ１０’は、上記の通常のコンテナ１０について説明したように経路指定されたサービスを備えることができる。

図１０は、コンテナ１０のものと比較して実質的な高さの植物１５０を運搬するコンテナ１０の上に積み重ねて配置された、上述の２つのスペーサコンテナ１０’を示す。図１０は、照明手段６０および散水手段５２を担持する成長システムの支柱１６をさらに示す。さらに、図１０は、成長システムの基部から経路手段１７を介して供給されるユーティリティ供給手段を備えるコンテナ１０を示す。

スペーサコンテナ１０’は、スペーサコンテナ１０’をコンテナ１０の下に取り付けることを可能にする解放可能なラッチ機構を備えていてもよいことが理解される。これは、荷役取扱装置３０が、スペーサコンテナ１０’が取り付けられたコンテナ１０をピックアップする必要がある場合に必要となり得る。しかし、高い植物１５０を標準サイズのコンテナ１０で取り扱うことを可能にするために、荷役取扱装置の代替形態を使用することができることはさらに理解される。

使用時には、各コンテナ１０内の成長手段に種子または苗木を植え付ける。コンテナ１０は、そこに収容している植物が成長するのに必要な水または肥料を備えている。コンテナ１０は、荷役取扱手段３０によって貯蔵システム内のスタック１２として配置される。植物の増殖は、システム内に配置された検出手段によって遠隔的に、または作物を検査するためにシステムからコンテナ１０を定期的な移動によって監視される。コンテナ１０は、フレームワークに取り付けられた実質的に水平な格子構造上で動作する荷役取扱装置によってシステムから取り出される。目標コンテナ１０がシステムから取り出され、荷役取扱装置によってサービスエリアに移送される。荷役取扱装置は、コンベアループ１２０の周りでターゲットコンテナを移動させることができる従動ローラー手段または他の適切な移動機構を備えるコンベアループ上にターゲットコンテナ１０を位置決めする。

コンテナ１０はコンベアループ上にあるが、例えば、作物を採取したり、苗を間引きしたり、肥料を加えたり、作業員によって手動で、または中央コンピュータ化されたユーティリティの制御下でロボットによって実行される作業を実行することができる。

必要な作業が完了すると、コンテナ１０は荷役取扱装置によって収集され、成長システム内のスタック１２に戻される。

このようにして、通常は労働集約的かつ時間のかかる多数の作業が自動的に実行され得ることが理解されるであろう。さらに、適切な感知手段の使用は、システム内の様々な植物の各品種が、その品種のための最適な生育条件を確実に受けることを保証する。このようにして、収率を効率的に高めることができる。

システムの高度に自動化され、制御された性質を考えると、多数の用途が想定される。これらのうちのいくつかは以下に説明されるが、限定的であるとみなされるべきではない。

システムは、植物の新しい変種の開発に使用されてもよいし、例えば、または所定の品種の最適な生育条件が確立されている場合、システムの使用は継続的な監視を必要とし、各コンテナ内のすべての状態は、独立したパラメータがチェックされ、内容物は定期的に検査されることが必要である。水、肥料、光の量は厳密に監視し、それに応じて変更する必要がある。これにより、間隔を置いて多数のコンテナを取り出し、検査し、再配置する必要がある。有利には、システムからのコンテナ１０の検知、監視および除去の工程が高度に自動化されているので、これは本システムで達成することができる。

所与の植物または作物を大量生産するためにシステムを使用する場合、生産コストを最小限に抑える必要があるため、最適な成長のために必要なパラメータが事前に設定される。したがって、各植物または作物の品種に必要な照明、水、肥料および温度は、成長サイクルの開始時に固定される。コンテナは、苗を再配置し、次いで最終的に収穫し、コンテナ１０に再播種するために、３〜１０日ごとに貯蔵システムから取り出されるだけである。

好都合なことに、両方のタイプの用途を単一の貯蔵システムに収容することが可能である。コンテナ１０の一部は大量生産用の作物を収容することができ、コンテナの一部は開発中の生産物または監視されている新しい変異体を収容し、最適な成長プロトコルが確立される。

システムの一部は、適切な区画手段によって区画されてもよいことが理解される。

本明細書に記載された例では、すべてのコンテナ１０が記載されたすべてのサービスを備えるわけではないことが理解される。さらに、あるコンテナは、特に大量生産に使用される場合、適切なレベルの光、水および肥料以外のサービスを必要としない場合がある。逆に、コンテナ１０が研究開発または試行に利用される場合、より多くの検出および監視手段が各コンテナに必要とされ得る。

研究開発コンテナの場合、定期的な間隔で、１つまたは複数のコンテナ１０は、荷役取扱装置３０によってスタック１２から取り出され、システム内の検査ポートに運ばれる。植物の状態を点検し、必要に応じて肥料または水をコンテナに加える。コンテナ内の植物が十分な成長を達成するために依然として時間を必要とする場合、コンテナ１０はスタック１２に戻される。植物が十分に成長し、作物が熟している場合、植物または作物は取り除かれ、コンテナ１０はきれいにされ、再度植えられ、次いでスタック１２に戻される。

大量生産の場合、関連するコンテナ１０は検査のために取り出されないが、作物が成熟に達すると予想されるときにのみ取り出される。

コンテナ１０内に設けられたセンサ手段は、その中で成長する植物の状態を監視する。コンテナ１０内の植物の管理のスケジュールを使用することができるが、センサは、管理スケジュール以外でスタック１２から取り外されるコンテナ１０を誘発することが理解される。例えば、コンテナ１０が成長するキノコを収容し、そのキノコが熟している場合、センサは食物の熟成に関連するガスを検出し、コンテナ１０は検査のために管理スケジュール以外で取り出される。

ある温室は、ＣＯ２のレベルが上昇した大気中で管理される。これらの状況では、適切なガス検知手段がそれに応じてＣＯ２のレベルを監視し制御することができることが理解される。

このような機械化された温室では、多くの作物が栽培され得ることが理解される。これらにはキノコ、トウガラシ、ハーブ、レタスが含まれるが、これらに限定されない。エネルギーが豊富だが水が希少な場所では、この種のシステムは穀物やその他の生物を栽培することに使うことができる。本明細書に記載された実施形態は、主に大量生産または研究開発目的のいずれかで植物の成長を指すが、任意の生きた生物、植物、動物または真菌をそのような貯蔵システムで増殖させることができることは理解される。例えば、貯蔵システムは、魚、ニワトリ、カキおよびワカメの成長のために使用することができる。さらに、このシステムは、ＧＭ試験、製薬試験、特定の成熟条件を必要とするワインの貯蔵、または注意深い温度および湿度制御が必要なチーズに使用することができる。

異なるコンテナ１０が異なる作物を収容し得るので、複数の作物を単一の場所で栽培することができることは、作物を栽培するこのシステムの利点である。さらに、コンテナ１０内で植物を栽培することにより、病気、虫害、菌類または他の植物関連の問題が個々のコンテナ１０に限定されるので、大きな作物を通しての病気の広がりが防止される。一方、倉庫のフィルタを通して外部環境からの侵入を制限することを可能とすべきであり、それにより、どのような欠陥も個々のコンテナに収容されるので、「植物関連の問題」を最小限にすることができる。

貯蔵システムは、スタック１２内に配置された多数のコンテナ１０を備えることが理解される。本発明の一実施形態では、貯蔵システムは、システム内に分散された異なるカテゴリのコンテナ１０を含む。例えば、空のコンテナ１０、植物を栽培するコンテナ１０、貯蔵すべき物品を収容するコンテナ１０、電源または通信手段などのサービスを備えるコンテナ、加熱手段を備えるコンテナ１０、冷却手段を備えるコンテナ１０、液体および/または光を必要とする物品を備えるコンテナ１０である。

あるコンテナ１０は、上述の１つまたは複数のサービスまたはデバイスを収容することができることが理解される。例えば、リザーバ５４を有するコンテナ１０に照明手段６０を設けることもできる。

照明手段６０は、ＬＥＤ照明または蛍光管または任意の他の適切な形態の照明とすることができる。

スタック１２内のコンテナ１０にデータ記録および状態監視手段を設けることにより、特定のコンテナ１０を取り出して調べなければ、そうでなければ不可能であったシステムの状態およびトポグラフィ（topography）のマップを生成することができる。

さらに、支柱１６を介して、またはコンテナとコンテナとの接触を介して特定の個々のコンテナ１０にサービスを提供することにより、システムを分割したり、格子の分離した区域において、異なる要求のある生産物を分離したりすることによらず、同じ貯蔵システム内で貯蔵された異なる要求を有する生産物を可能にする。

さらに、コンテナ１０間の連結と、コンテナ１０とスタック１２との間の通信は、例えば停電が発生した場合に災害復旧を助ける貯蔵システムの知識ベース（knowledge base）をリアルタイムで生成する。そうでなければ、すべてのコンテナを空にして、スタックを再構築することになるが、これは、非効率的でコストがかかる。

すべてのコンテナ１０は、荷役取扱装置３０によってスタック１２から取り外されてもよいことが理解される。コンテナ１０はある位置に固定されておらず、すべての接点はコンテナ１０の間を接続可能であり、また遮断可能である。さらに、支柱１６を通してサービスを必要とするコンテナ１０は、いかなる方法によっても支柱１６に固定されていない。任意の適切な接続および遮断する連結部を使用することができる。

個々のコンテナには１つのサービス、選択されたサービス、または説明されたすべてのサービスが提供されてもよいことがさらに理解される。さらに、記載されたサービスは限定的であると見なされるべきではない。コンテナ１０に運ばれるかまたはコンテナ１０に送られる任意の形態のサービスが考えられる。

本発明の一実施形態では、コンテナ１０は、例示としてのみ与えられており、植物が成長するトレイを備える。トレイは約１０００ｘ１４００ｍｍである。トレイは、植物をその自然収穫高にまで成長させるのに十分な高さのフレームを備える。特定の実施形態では、トレイは２０ｍ以上の高さに積み重ねられる。各トレイは、上の図６ａ〜６ｄの例のように、トレイの上枠に取り付けられたライト、上のトレイの基部、または格子のライトから照らされる。すべての処理（栽植、収穫、枝打ち、散布、潜在的な給水）は、人間工学に優れ、そして潜在的にロボットやその他の自動化された特別な作業ステーションで行われる。

複数の異なる照明配置（lighting arrays）を使用することができることは理解される。例えば、植物の成長の終わりまでよりも植物の成長の早い段階で異なる配置を使用することができる。最初の段階では、すべての光を植物に集中させ、周囲の土壌の照明の無駄を減らすことが望ましい。別々の配置を利用してもよいし、ライトの一部をオフにしてもよい。従って、照明手段６０は、コンテナ１０内で生長する作物に関して移動可能であってもよい。例えば、作物が高さ方向に成長する場合、照明手段６０の高さは、コンテナ１０内の作物の高さに関連して上げることができ、下げることができる。さらに、成長システムは、いくつかのあるいはすべてのコンテナに照明手段６０を備えることができ、照明手段６０の照明時間は制御可能であり可変である。さらに、生物を成長させる方法は、照明手段（６０）は操作可能であり、コンテナ（１０）内の植物のために適切な昼間の長さに似せるように、照明時間の長さを変更するステップを備えることができる。

さらなる実施形態では、植物を上下逆さまに成長させ、下方から照らすことができる。有利なことに、これにより、植物が重力に逆らって水や栄養分を移動させるために消費するエネルギーが減少し、ある種のものはより早く生長させることができる。

鉢に植え替える（re-pot）または再配置(re-space)ために、貯蔵システムから植物を取り出す主な理由は、備えられた照明の最大限の使用のためである。重要な利点は、そのような操作が２４時間稼働の自動化された手段で行われることであり、それによって資本および労働の効率を非常に高める。費用のかかる検査を自動化された方法で行うこともできる。

さらなる実施形態では、すべてのコンテナにおいて連続的な監視をするのではなく、２４時間稼働で使用される検査ステーションに植物を移動させることが有利である。

さらなる実施形態では、貯蔵システムの区域は、成長システムの残りの部分から分割されてもよい。例えば、システムの一部がシステムの他の部分とは異なる特性を必要とする場合には、多数のスタック１２を仕切ることが可能である。区画は恒久的な固定された性質のものであってもよく、あるいは、区画は、より柔軟な区画システムを可能にする開閉可能なシャッターシステムを備えてもよいことが理解される。

また、区画化は、貯蔵システムの区域を他の区域から隔離することを可能にする、例えば、システムの異なる部分を異なる温度に維持することができるように、区画化が追加の利点を有することも理解される。さらに、このような植物成長用途にシステムが使用される場合、システムの異なる部分で異なる気体雰囲気を有することに利点があり得る。例えば、特定の作物の栽培サイクルの異なる時点で、作物が大気中の異なるレベルのＣＯ２に曝されることが有利であり得る。これは、システムを区画化することによって達成することができる。

さらに、上述され、および図に示された本発明の実施形態が、コンテナ１０がすべて実質的に同一のサイズおよび形状であるシステムを詳細に説明したが、これは必ずしも必要ではないことが理解される。２０１５年４月１５日に出願された英国特許出願第１５０６３６４．７号に記載されているように、このようなシステムは、複数のサイズのコンテナ１０を持ち上げて移動させることができる異なるサイズの荷役取扱装置３０を使用することによって、複数のサイズのコンテナ１０を取り扱うように構成できることが理解される。

添付の特許請求の範囲に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、上に明示的に記載されていない多くの変形および変更も可能である。

以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記する。
［１］ 実質的に平行なレールまたは軌道の第１の組と、実質的な水平な平面内で前記第１の組に対して横切る方向に延びて、複数の格子空間を備える格子パターンを形成する、実質的に平行なレールまたは軌道の第２の組と、前記格子空間の下方に位置し、スタック１２に配置された複数の貯蔵コンテナ１０と、前記格子上に配置され、前記レール上でスタック１２の横方向に移動するように配置された少なくとも一つの荷役取扱装置３０であって、前記荷役取扱装置３０は、少なくとも一つのコンテナ１０またはスタック１２からそれらの一部を持ち上げるように配置されたリフト装置を備える荷役取扱装置と、
を備え、複数の前記コンテナ１０は生物の栽培、制御または維持に適したサービス手段を備える成長システム。
［２］ 前記コンテナの一部または全部は照明手段６０を備える［１］に記載のシステム。
［３］ 前記照明手段は、生物の栽培、制御または維持に適した波長または波長範囲の光を放射する発光手段を備える［２］に記載のシステム。
［４］ 前記生物は栽培作物または研究開発中の生物を含む、［１］ないし［３］のいずれか一項に記載のシステム。
［５］ 前記コンテナの一部は栽培作物を含む［４］に記載のシステム。
［６］ 前記コンテナの一部は研究開発中の生物を含む［４］に記載のシステム。
［７］ 前記コンテナのいくつかまたは全ては電力供給手段４２を備える［１］ないし［６］のいずれか一項に記載のシステム。
［８］ 前記コンテナのいくつかまたは全ては電力制御手段４３を備える［１］ないし［７］のいずれか一項に記載のシステム。
［９］ 前記コンテナのいくつかまたは全てはセンサ手段とセンサ手段の出力を監視するためのデータ記録手段４４を備える［１］ないし［８］のいずれか一項に記載のシステム。
［１０］ 前記コンテナ１０のいくつかまたは全ては、隣接するコンテナ１０または中央通信管理部と通信するための通信手段４６を備える［１］ないし［９］のいずれか一項に記載のシステム。
［１１］ 前記コンテナ１０のいくつかまたは全ては、コンテナ１０の内容物を加熱するための加熱手段４７を備える［１］ないし［１０］のいずれか一項に記載のシステム。
［１２］ 前記コンテナ１０のいくつかまたは全ては、コンテナ１０の内容物を冷却するための冷却手段４８を備える［１］ないし［１１］のいずれか一項に記載のシステム。
［１３］ 前記コンテナ１０のいくつかまたは全ては、リザーバ５４を備え、前記リザーバ５４はコンテナ１０において流体シンクとして作用する［１］ないし［１２］のいずれか一項に記載のシステム。
［１４］ 前記コンテナのいくつかまたは全ては、照明手段６０を備え、前記照明手段の時間の長さは制御可能に操作可能であり可変である［１］ないし［１３］のいずれか一項に記載のシステム。
［１５］ ［１］ないし［１４］のいずれか一項に記載の成長システムにおいて、生物を成長させる方法であって、
ａ．貯蔵コンテナ１０内に栽培手段を提供するステップと、
ｂ．貯蔵システム内に前記コンテナ１０を配置するステップと、
ｃ．必要とされる光、水、肥料を提供するステップと、
ｄ．成長サイクルの間、成長に応じて再配置や刈取りのためにコンテナ１０を取り出すステップと、
ｅ．コンテナ１０の上の格子システムで操作される、少なくとも一つのロボット荷役取扱装置３０を使用してコンテナ１０を移動させるステップと、
を含む方法。
［１６］ ［１５］に記載の方法であって、さらに、
ａ．センサ手段と貯蔵コンテナ１０内のデータ記録４４および格納手段を提供するステップと、
ｂ．通信手段４４が中央データ記録装置に通信データの記録を提供するステップと、 ｃ．受信したデータを監視するステップと、
ｄ．コンテナ１０内の生物の成長サイクルの間、必要とされる水や肥料を供給するためにコンテナ１０を取り出すステップと、
を含む方法。
［１７］ ［１５］に記載された植物を成長させる方法であって、さらに、
ｅ．前記コンテナ１０内の温度を制御するための手段を提供するステップと、
ｆ．前記コンテナ１０内の温度を監視するための手段を提供するステップと、
を含む方法。
［１８］ ［１５］ないし［１７］のいずれか一項に記載された植物の成長方法であって、さらに、 各コンテナ１０内に照明手段６０を提供するステップであって、前記照明手段６０は前記コンテナ１０で成長させられる植物のために適した設定された波長の光を発光するステップと、
を含む方法。
［１９］ ［１８］に記載された植物を成長させる方法であって、さらに、
前記照明手段６０は操作可能であり、前記コンテナ１０内の植物のために適切な昼間の長さに似せるように、照明時間の長さを変更するステップ、
を含む方法。

Claims (19)

1. 実質的に平行なレールまたは軌道（２２ａ）の第１の組と、実質的な水平な平面内で前記第１の組（２２ａ）に対して横切る方向に延びて、複数の格子空間を備える格子パターンを形成する、実質的に平行なレールまたは軌道（２２ｂ）の第２の組と、前記格子空間の下方に位置し、自己支持されるスタック（１２）に配置された複数の貯蔵コンテナ（１０）と、前記軌道（２２）上に配置され、レール上でスタック（１２）の横方向に移動するように配置された少なくとも一つのロボット荷役取扱装置（３０）であって、前記または各荷役取扱装置（３０）は、スタック（１２）から少なくとも一つのコンテナ（１０）またはそれらの一部を持ち上げるように配置されたリフト装置を備える荷役取扱装置と、
   を備え、
   複数の前記コンテナ（１０）は生物の成長手段、および／または栽培手段、および／または維持のための手段を備え、スタック内に位置するターゲットコンテナが前記荷役取扱装置（３０）によって持ち上げられ、そしてサービスエリアに移動させられ、前記サービスエリアはそこに生物への作業を実行するための手段を備えている、成長システム。
2. 前記コンテナの一部または全部は照明手段（６０）を備える請求項１に記載のシステム。
3. 前記照明手段（６０）は、生物の栽培、制御または維持に適した波長または波長範囲の光を放射する発光手段を備える請求項２に記載のシステム。
4. 前記生物は栽培作物または研究開発中の生物を含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記コンテナ（１０）の一部は栽培作物を含む請求項４に記載のシステム。
6. 前記コンテナ（１０）の一部は研究開発中の生物を含む請求項４に記載のシステム。
7. 前記コンテナ（１０）のいくつかまたは全てはさらに電力供給手段を備える請求項１ないし６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記コンテナ（１０）のいくつかまたは全ては電力制御手段を備える請求項１ないし７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記コンテナ（１０）のいくつかまたは全てはセンサ手段とセンサ手段の出力を監視するためのデータ記録手段を備える請求項１ないし８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記コンテナ（１０）のいくつかまたは全ては、隣接するコンテナ（１０）または中央通信管理部と通信するための通信手段を備える請求項１ないし９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記コンテナ（１０）のいくつかまたは全ては、コンテナ（１０）の内容物を加熱するための加熱手段を備える請求項１ないし１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記コンテナ（１０）のいくつかまたは全ては、コンテナ（１０）の内容物を冷却するための冷却手段を備える請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記コンテナ（１０）のいくつかまたは全ては、リザーバ（５４）を備え、前記リザーバ（５４）はコンテナ（１０）において流体シンクとして作用する請求項１ないし１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記コンテナ（１０）のいくつかまたは全ては、照明手段（６０）を備え、前記照明手段（６０）の照明時間の長さは制御可能に操作可能であり可変である請求項１ないし１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の成長システムにおいて、生物を成長させる方法であって、
    ａ．貯蔵コンテナ（１０）内に栽培手段を提供するステップと、
    ｂ．貯蔵システム内に前記コンテナ（１０）を配置するステップと、
    ｃ．必要とされる光、水、肥料を提供するステップと、
    ｄ．成長サイクルの間、成長に応じて再配置や刈取りのためにターゲットコンテナ（１０）を自動的に取り出すステップと、
    ｅ．コンテナ（１０）の上の格子システムで操作される、少なくとも一つのロボット荷役取扱装置（３０）を使用してターゲットコンテナ（１０）を移動させるステップと、
    を含む方法。
16. 請求項９および１０を引用する請求項１５に記載の方法であって、さらに、
    ａ．センサ手段と貯蔵コンテナ（１０）内のデータ記録および格納手段を提供するステップと、
    ｂ．通信手段が中央データ記録装置に通信データの記録を提供するステップと、
    ｃ．受信したデータを監視するステップと、
    ｄ．コンテナ（１０）内の生物の成長サイクルの間、必要とされる水や肥料を供給するためにコンテナ（１０）を取り出すステップと、
    を含む方法。
17. 請求項１１および１２を引用する請求項１５に記載された生物を成長させる方法であって、さらに、
    ｅ．前記コンテナ（１０）内の温度を制御するための手段を提供するステップと、
    ｆ．前記コンテナ（１０）内の温度を監視するための手段を提供するステップと、
    を含む方法。
18. 請求項２を引用する、請求項１５ないし１７のいずれか一項に記載された生物を成長させる方法であって、さらに、
    各コンテナ（１０）内に照明手段（６０）を提供するステップであって、前記照明手段（６０）は前記コンテナ（１０）で成長させられる植物のために適した設定された波長の光を発光するステップと、
    を含む方法。
19. 請求項１８に記載された生物を成長させる方法であって、さらに、
    前記照明手段（６０）は操作可能であり、前記コンテナ（１０）内の植物のために適切な昼間の長さに似せるように、照明時間の長さを変更するステップ、
    を含む方法。

Images