JP6931887B2 - 植物搬送システム - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、収穫した植物を搬送する植物搬送システムに関する。
従来、野菜や果物、花等の植物を効率よく生産する方法として、室内環境が管理された栽培室内に、植物が植えられた栽培ベッドを配置し、高密度な環境で植物を生産する植物工場が広く知られている。
このような植物工場においては、内部環境を制御可能な閉鎖的な空間で植物を栽培することができるため、安定した品質を有する植物を計画的に生産することができるというメリットがある。その一方で、工場設置に係る生産設備の初期費用、及び植物の生産に係る光熱費が高額になるため、その採算性の観点から、植物の生産性を向上させる必要がある。
植物の生産性を向上させる技術としては、例えば、植物の収穫・入れ替え作業や清掃・交換等のメンテナンス作業を効率よく行うことが可能な植物栽培装置(特許文献1参照)などが知られている。
この植物栽培装置は、載置部を有するラックと、載置部に長さ方向が左右方向を向くようにかつ一端部から他端部に向かって底壁に下り勾配が付くように載置され互いに並列に配置された複数の横樋状の栽培ベッドと、各栽培ベッドの上方開口を覆うように各栽培ベッドの上部に着脱自在に配置されかつ複数の植付孔が左右方向に間隔をおいて設けられた複数の定植パネルと、培養液が収容されたタンク、タンクからポンプによって各栽培ベッドの一端部内に培養液を供給する第1供給管および各栽培ベッドの他端部から排出された培養液をタンクに戻す第1戻し管を含む培養液循環ユニットとを備えるように構成される。これによって、栽培ベッド等の構成部材の取付および取外しを容易に行うことが可能となる。
特開2017−93378号公報
上述したような従来の植物工場では、収穫者が1つ1つの栽培ユニットを回って収穫し、収穫された植物を、植物の選定やトリミングを行う調整室へ個別に搬送する搬送作業が行われる。しかしながら、栽培室内に、栽培ベッドやLEDなどの光源を含む複数の栽培ユニットが少なくとも2次元的に並置され、これらの栽培ユニットが複数の多段ラックにそれぞれ載置されて3次元的に配置されている大規模な植物工場においては、人手による搬送作業が極めて煩雑であり効率が悪いという問題があった。したがって、収穫された植物を栽培室から調整室へより効率良く搬送することが求められている。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、従来よりも効率良く植物を搬送することができる植物搬送システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明の実施形態は、液肥が貯留され、植物が定植された栽培パネルが前記液肥上に一方向に複数並置されると共に、当該一方向と交わる所定の交差方向に並置された複数の栽培ベッドと、前記複数の栽培ベッドの前記一方向における所定の一端部近傍において、前記交差方向に延在するように設けられ、該一端部側に位置する栽培パネルから収穫された植物を所定の位置に搬送する搬送装置とを備える。
本発明によれば、より作業性の良い植物搬送システムを実現できる。
実施形態に係る植物搬送システムを模式的に示す概略平面図である。 図1に示されるX方向から見た本実施形態に係る植物搬送システムが備える栽培室内を模式的に示す概略側面図である。 図1に示されるY方向からみた栽培室を模式的に示す概略側面図である。 本実施形態に係る植物搬送システムが備える栽培ユニットを模式的に示す概略斜視図である。 本実施形態に係る植物搬送システムが備える搬送装置の第1及び第2の搬送コンベアと昇降コンベアとの配置を説明するための概略側面図である。 第1及び第2の搬送コンベアの一部を模式的に示す概略斜視図である。 昇降コンベアを模式的に示す概略側面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態においては、植物搬送システムを水耕栽培に用いる場合を例にとり説明を行う。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(植物搬送システムの全体構成)
図1は、実施形態に係る植物搬送システムを模式的に示す概略平面図である。図1に示されるように、本実施形態に係る植物搬送システム1は、植物工場内に配設されており、レタス等の葉菜類や貝割れ大根、ハーブ、モヤシなど、水耕栽培に適した植物を栽培するための栽培室10と、収穫した植物(以後、収穫物と称する)の搬送先であり収穫物に対して選別やトリミング等の各種調整作業を行うための調整室20と、栽培室10から調整室20に亘って設けられ、収穫物の搬送を行う搬送装置30と、を備える。
(栽培室10)
図2は、図1に示されるX方向から見た本実施形態に係る植物搬送システムが備える栽培室内を模式的に示す概略側面図であり、図3は図1に示されるY方向からみた栽培室内を模式的に示す概略側面図であり、図4は植物搬送システムが備える栽培ユニットを模式的に示す概略斜視図である。
栽培室10には、図1〜図3に示されるように、複数の階層を形成するためにそれぞれ上下方向に互いに離間して設けられた複数の足場122を有する架台120が設置されている。当該足場122のそれぞれ及び室内床には、図示しない複数段の棚を有する栽培ユニット用の多段ラックが設置されており、当該多段ラックの棚それぞれに、一方向(X方向)に延在して植物H1を栽培する栽培ユニット140が載置されている。これにより、栽培ユニット140が複数上下方向に積層された状態となっている。本実施形態においては、架台120が3段の足場122を有して4階層を形成しており、それぞれの階層において1つの多段ラックに3つの栽培ユニット140を載置している。したがって本実施形態においては、栽培ユニット140は上下方向に12段積層された状態となっている。
また、積層状態にある栽培ユニット140は、X方向に直行する搬送方向(ここでは図1におけるY方向)に複数並置されており、本実施形態においては10個並置されている。以後、このY方向に並置された複数の栽培ユニット140の集合を、栽培ユニット群140aと称する。以上のように、栽培ユニット140がY方向に並置されることで栽培室10内の空間を有効に利用して植物H1の生産効率を高めている。なお、図2における符号124は、各階の足場122を繋ぐ階段を示している。
(栽培ユニット140)
栽培ユニット140は、図4に示されるように、栽培ベッド142と、栽培パネル144と、照明ユニット146とを備える。栽培ベッド142はX方向に延在する矩形をなした箱状物であり、その内部には液肥(培養液)Lが貯留され、当該液肥L上に発泡スチロール等からなる栽培パネル144が浮遊する形で載置されている。栽培パネル144には互いに一定距離離間するよう複数の孔144aが形成されており、孔144aそれぞれに植物H1が定植されてその根が液肥L内に浸されている。これにより植物H1は液肥Lより栄養を得て生育することとなる。栽培パネル144は着脱自在であり、植物H1の種類や発育状況に応じて適宜取り換えることができる。また、栽培ベッド142上方には複数のLED等の光源148が並設された照明ユニット146が設けられており、植物Hに対して光源148から所定波長の光を照射することにより植物H1の生育促進を実現している。
本実施形態においては、所定サイズの栽培パネル144がX方向に連なるよう、液肥L上に複数並置されており、栽培パネル144毎に植物H1の成長の度合いが異なるようにされている。具体的には、図1において栽培室10内に設けられた搬送装置30が備える後述する第1の搬送コンベア320側に向かうにつれて植物H1の生育度合いが高くなっている。したがって、第1の搬送コンベア320に近接する栽培パネル144には、収穫時期または収穫時期間近の植物H1が定植されることとなる。本実施形態においては、図2に示されるように、1つの栽培パネル144が縦横4×4個の孔144aを有するサイズとしている。
このように、植物H1の成長度合いが互いに異なる栽培パネル144が並置されているため、栽培ユニット140における第1の搬送コンベア320側に収穫者W(図2参照)を配置し、他方側に作業者(不図示)を配置することで、収穫者Wが収穫対象となる第1の搬送コンベア320に近接する栽培パネル144から植物H1を収穫し、近接する第1の搬送コンベア320に即座に載置することができる。作業者は、収穫者Wが収穫済みの栽培パネル144を取り除いた後、液肥L上に浮遊する栽培パネル144の群を第1の搬送コンベア320側に押し出すことにより、栽培ユニット140における最も成長度合いが高い植物H1を有する栽培パネル144を第1の搬送コンベア320側に近接させることができる。
このような一連の作業により、収穫者Wの移動を最小限に抑えて植物H1の収穫を効率的に行うことができる。なお、栽培ユニット140の所定の一端部側近傍、具体的には第1の搬送コンベア320側の一端部近傍には図示しない作業台が設置されており、収穫者Wはその作業台に後述するトレーを載置して収穫物を収容する作業を行う。
(搬送装置30)
図5は、本実施形態に係る植物搬送システムが備える搬送装置の第1及び第2の搬送コンベアと昇降コンベアとの配置を説明するための概略側面図であり、図6は、第1及び第2の搬送コンベアの一部を模式的に示す概略斜視図である。図7は、昇降コンベアを模式的に示す概略側面図である。
搬送装置30は、図1及び図5に示されるように、Y方向に延在するように2つの栽培ユニット群140a間に配設された収穫物を搬送する複数の第1の搬送コンベア320と、所定の第1の搬送コンベア320により搬送された収穫物を第2の搬送コンベア360へ搬送する昇降コンベア340と、所定の第1の搬送コンベア320により搬送された収穫物を調整室20へ搬送する第2の搬送コンベア360と、を備える。
第1の搬送コンベア320は、後述する傾斜部326を除く略水平に延在する水平部分が、図6に示されるように上段コンベア322と下段コンベア324とを有する上下二段のローラ式コンベアとなっている。上段コンベア322は、植物H1を収穫物H2として収容するトレーTが載置され、これをY方向に搬送する。一方、下段コンベア324は、空のトレーTが載置され、上段コンベア322とは逆方向にトレーTを搬送する。このように上下二段構造とすることにより、収穫物H2をトレーTに乗せて搬送できると共に、空のトレーTを元の位置、例えば収穫者WがトレーTを使用する位置にまで返送することが可能となる。
上述した上段及び下段コンベア322,324は、駆動源に連結された駆動ローラと、駆動源に連結されていないフリーローラとにより構成することがコスト面から見て好ましい。例えば、所定距離に亘って延在するフリーローラ群の間に駆動ローラ群を介在させ、駆動ローラにより搬送されるトレーTにより、前方のトレーTが押し出される形で収穫物H2を搬送する。
第1の搬送コンベア320は、図5に示されるように階層毎に設けられており、各階層における栽培ユニット140から収穫された収穫物H2が載置される。第1の搬送コンベア320のうちの1階に設置された搬送コンベア320aは、図1及び図5に示されるように調整室20まで延在しているのに対し、第1の搬送コンベア320のうちの2〜4階に設置された搬送コンベア320b〜320dは、昇降コンベア340まで延在している。
搬送コンベア320aは、図5に示されるように、その一部が調整室20側に上るよう傾斜した傾斜部326を備えている。この傾斜部326は、上下二段に構成されている点は上述した水平部分と同一であるが、ローラが用いられておらず、上下二段とも帯状のベルトが周回するベルトコンベアとなっている。当該ベルトは、トレーTとの接触によりこれを係止可能なものとすることが好ましく、例えば係止片を設ける、ゴム材により構成する、等が考えられる。したがって傾斜部326は、トレーTを滑落させることなく上方または下方に搬送することができる。
搬送コンベア320aは、図1に示される合流地点Pにおいて第2の搬送コンベア360と合流し、これと一体化して調整室20にまで延在している。この合流地点Pにおいては、駆動ローラを角度を設けて取り付ける等、2つのコンベアを合流させる既存の方法を用いて構成すればよく、また作業者によりトレーTの適切な移動がなされるようにしてもよい。
昇降コンベア340は、図7に示されるように、それぞれ図示しない駆動源に連結され、互いに上下方向に離間して同一方向に回動可能な2つの回動軸342と、これら2つの回動軸342に巻き掛けられた輪状の周回チェーン344と、周回チェーン344に一定間隔で設けられた複数のスラット346と、を備える上下方向に延在する所謂循環式の垂直コンベアである。
昇降コンベア340は、回動軸342が揃って同一方向に回転することにより、回動軸342に巻き掛けられた周回チェーン344が2つの回動軸342周りに周回し、これにより一方(図中DW側)ではスラット346が下降し、他方(図中UP側)ではスラット346が上昇する。図1に示されるように、昇降コンベア340のDW側に搬送コンベア320b〜320dの上段コンベア322の一端が位置付けられ、UP側に搬送コンベア320b〜320dの下段コンベア324の一端が位置付けられる。これにより、下降するスラット346により収穫物H2が収納されたトレーTを階下に搬送すると共に、上昇するスラット346により空のトレーTを上階に搬送することが可能となる。
第2の搬送コンベア360は、図5に示されるように、水平に延在する水平部分と調整室20側に下るよう傾斜した傾斜部366を備えており、2階から傾斜部366を経て1階にかけて設けられている。当該水平部分は、第1の搬送コンベア320における水平部分と同様の構成、即ち上段コンベア362と下段コンベア364とから構成されている。一方、傾斜部366は、調整室20側に下るように傾斜している点以外は第1の搬送コンベア320aの傾斜部326と同様の構成、即ち上下二段のベルトコンベアにより構成されている。
第2の搬送コンベア360は、図1に示されるように昇降コンベア340のDW側に上段コンベア362の一端が位置付けられ、UP側に下段コンベア364の一端が位置付けられている。また、上段コンベア362及び下段コンベア364の他端が揃って調整室20にまで達している。これにより、昇降コンベア340により降下したトレーTを調整室20へ搬送すると共に、調整室20において載置された空のトレーTを昇降コンベア340へ搬送することが可能となる。
上述した第1及び第2の搬送コンベア320,360は調整室20に設けた図示しない制御盤により、駆動ローラの回転駆動制御がなされ、昇降コンベア340は隣接して設けられた制御盤(例えば昇降2つのボタン)により昇降駆動制御がなされる。なお、第1の搬送コンベア320、昇降コンベア340、及び第2の搬送コンベア360は独立して制御可能とすることが好ましいが、タイミングを調整することにより各コンベアを自動制御するようにしてもよい。
(植物搬送方法)
以上に説明した植物搬送システム1による植物搬送方法について詳細に説明する。先ず、1階の栽培ユニット140から収穫物H2を搬送する場合を説明する。最初に、作業者は調整室20の制御盤を操作することにより第1の搬送コンベア320aの上段コンベア322を駆動させる。駆動後、第1の搬送コンベア320aと栽培ユニット140との間に配置された収穫者Wは、当該コンベアに近接する栽培パネル144から植物H1を収穫し、近くに載置されているトレーTに収容して上段コンベア322にこれを載置する。収穫者Wは、Y方向に沿って第1の搬送コンベア320aに近接する全ての栽培パネル144を対象に上記収穫作業を繰り返す。
第1の搬送コンベア320aの上段コンベア322に載置された収穫物H2を収容するトレーTは、駆動ローラにより搬送され、傾斜部326を経て調整室20に搬送される。この時、隣り合う駆動ローラ群同士の間隔が広い、換言すればフリーローラ群の距離が長く、トレーTが上段コンベア322上に敷き詰められていない場合はフリーローラ群の部分でトレーTの移動が止まる可能性があるが、その際には適宜収穫者WがトレーTを手で押し出せばよい。なお、このようなことがないよう、フリーローラ群の距離はトレーTの一辺の長さより短くすることが好ましい。
調整室20において収穫物H2を取り出した後、調整室20の作業者は空となったトレーTを第2の搬送コンベア360の下段コンベア364に載置し、当該コンベアの駆動ローラを駆動させてトレーTを合流地点Pまで搬送すると共に、合流地点Pにおいて第1の搬送コンベア320a側に向かう駆動ローラを駆動させてトレーTを所定の位置まで返送する。トレーTが返送されると、収穫者Wは並置された栽培ユニット140付近の所定の場所にそれぞれトレーTを載置する。また、収穫者Wは植物H1の収穫後、植物H1が取り去られた栽培パネル144を栽培ベッド142から取り出し、所定の場所に載置または上段コンベア322により調整室20へ搬送する。栽培パネル144が取り出された後、栽培パネル144が取り出された逆側の栽培パネル144を第1の搬送工ンベア320a側へ押し出し、植物H1が定植されたばかりの新たな栽培パネル144を栽培ベッド142の液肥L上に載置して、1階の栽培ユニット140から収穫物H2を搬送する植物搬送方法は終了となる。
次に、2階の栽培ユニット140から収穫物H2を搬送する場合を説明する。第1の搬送コンベア320bに収穫物H2を載置するまでの作業は第1の搬送コンベア320aの場合と同様であるため、ここでの説明は省略する。
第1の搬送コンベア320bの上段コンベア322に載置された収穫物H2を収容するトレーTは、駆動ローラにより昇降コンベア340まで搬送される。第1の搬送コンベア320bと昇降コンベア340との間には、作業者が配置されており、作業者により適宜トレーTを上段コンベア322から昇降コンベア340のスラット346上に手動で移動させる。
昇降コンベア340と第2の搬送コンベア360との間には、作業者が配置されており、作業者により下降されたトレーTを適宜昇降コンベア340のスラット346から第2の搬送コンベア360の上段コンベア362上に手動で移動させる。第2の搬送コンベア360の上段コンベア362に載置された収穫物H2を収容するトレーTは、駆動ローラにより搬送され、傾斜部366を経て調整室20に搬送される。
調整室20において収穫物H2を取り出した後、調整室20の作業者は空となったトレーTを第2の搬送コンベア360の下段コンベア364に載置し、当該コンベアの駆動ローラを駆動させてトレーTを昇降コンベア340へ返送する。返送後、作業者により第2の搬送コンベア360の下段コンベア364から昇降コンベア340のスラット346上に空のトレーTを適宜手動で移動させて、所定の階、ここでは2階にまでトレーTを上昇させる。上昇後、上階の作業者により昇降コンベア340のスラット346から第1の搬送コンベア320bの下段コンベア324上に空のトレーTを適宜手動で移動させて所定の位置まで返送する。その後の作業や栽培パネル144の押出作業は上述したとおりである。また、3〜4階においても搬送装置30の動作は2階の収穫物H2を搬送する場合と同様であるため、ここでの説明は省略する。
以上に説明した本実施形態によれば、収穫時期にある植物H1を有する栽培パネル144を有する栽培ユニット140が、収穫物H2を調整室20まで搬送可能な搬送装置30に、当該栽培パネル144側が近接するように、且つ搬送装置30に沿って並置されているため、植物H1を収穫すると共に極めて効率的に搬送することができる。更に、これら栽培ユニット群140a間に搬送装置30が位置付けられているため、収穫物H2を搬送装置30に集中して載置することができ、また栽培室10内のスペースの占有を最小限に抑えることができる。
本実施形態においては、第1及び第2の搬送コンベア320,360における水平部分をフリーローラと駆動ローラとにより構成すると説明したが、全てのローラをフリーローラにより構成するようにしてもよい。その場合は緩やかな傾斜を形成するように設置してトレーTが斜面を下るような形態や、適宜作業者により手でトレーTを押し出す形態とすることができる。同様に、全てのローラを駆動ローラにより構成するようにしてもよい。更に、上段及び下段コンベア322,324,362,364をローラ式ではなく、ベルト式やトレーTを載置可能なチェーン式のコンベアとしてもよい。
また、本実施形態においては、複数の栽培ユニット140が、その栽培パネル144の連なるX方向に直行するY方向に複数並置されていると説明したが、これに限定するものではない。栽培ユニット140は、少なくともX方向に交わる方向(交差方向)、換言すれば第1の搬送コンベア320が延在する方向に沿って並置されていればよい。
また、本実施形態においては、第1の搬送コンベア320b〜320dから昇降コンベア340へのトレーTの移動を手動で行うと説明したが、自動に行うようにしてもよい。例えば、第1の搬送コンベア320b〜320dの上段及び下段コンベア322,324において昇降コンベア340に近接する位置(末端部等)に昇降コンベア340への押出用の駆動ローラを設ける。そして2階の植物H1を収穫する場合には、第1の搬送コンベア320bの当該押出用の駆動ローラによりトレーTが1つのスラット346上に押し出されて載置されるまで一定時間昇降コンベア340を停止させ、スラット346上にトレーTが載置された後に当該スラット346が下降するよう、間欠運転を行うようにする。この時、昇降コンベア340の停止時間及び駆動時間はトレーTのサイズにより適宜設定すればよい。また、センサを設けてトレーTの位置を検出することにより押出用の駆動ローラ、及び昇降コンベア340の駆動を制御するようにしてもよい。なお、これは第2の搬送コンベア360から空のトレーTを昇降コンベア340へ搬送する場合にも流用することができる。
また、本実施形態においては、昇降コンベア340から第2の搬送コンベア360へのトレーTの移動を手動で行うと説明したが、自動に行うようにしてもよい。例えば、往復動可能なピストン等の押出機構を昇降コンベア340またはその近傍の所望の位置に設け、スラット346上面と第2の搬送コンベア360の上段コンベア362の上面とが面一になる位置で昇降コンベア340の駆動を停止させる。停止後、押出機構によりトレーTを押し出すことでこれを上段コンベア362上に移動することができる。なお、この押し出しは昇降コンベア340の駆動中になされるようにしてもよい。昇降コンベア340の停止時間及び駆動時間はトレーTのサイズにより適宜設定すればよい。また、センサを設けてトレーTの位置を検出することにより昇降コンベア340の駆動停止や、押し出し開始を行わせてもよい。なお、これは昇降コンベア340から空のトレーTを第1の搬送コンベア320b〜320dへ搬送する場合にも流用することができる。
本発明は、その要旨または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、全て本発明の範囲内のものである。
1 植物搬送システム
142 栽培ベッド
144 栽培パネル
30 搬送装置
322,362 上段コンベア(第1の搬送部)
322,364 下段コンベア(第2の搬送部)
340 昇降コンベア(第3の搬送部)
H1 植物
T トレー(容器)

Claims (8)

  1. 液肥が貯留され、植物が定植された栽培パネルが前記液肥上に一方向に複数並置されると共に、該一方向における所定の一端部が前記植物の収穫がなされる収穫位置に達し、該一方向と交わる所定の交差方向に並置された複数の栽培ベッドと、
    前記複数の栽培ベッドの前記一方向における所定の一端部近傍において、前記交差方向に延在するように設けられ、該一端部側に位置する栽培パネルから分離され収穫された植物を所定の位置に搬送する搬送装置と
    を備えることを特徴とする植物搬送システム。
  2. 前記複数の栽培ベッドは、前記一方向に互いに離間して2つ並置されており
    2つの前記複数の栽培ベッドの間に前記搬送装置が設けられる
    ことを特徴とする請求項1記載の植物搬送システム。
  3. 植物は、前記栽培パネル毎に成長の度合いが異なっており、
    前記栽培パネルは、前記一端部側に向かうにつれて植物の成長度合いが高まるように並置される
    ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の植物搬送システム。
  4. 前記搬送装置は、容器に収容された植物を第1の搬送方向に搬送する第1の搬送部と、容器を前記第1の搬送部とは逆の第2の搬送方向に搬送する第2の搬送部とを有する
    ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の植物搬送システム。
  5. 前記第1および第2の搬送部は、フリーローラと駆動ローラとを有する
    ことを特徴とする請求項4記載の植物搬送システム。
  6. 前記複数の栽培ベッドのそれぞれは上下方向に多段に設けられ
    前記搬送装置は前記多段に設けられた複数の栽培装置に対応して上下方向に多段に設けられる
    ことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の植物搬送システム。
  7. 前記搬送装置は、前記多段に設けられた複数の搬送装置から搬送された植物を下方に搬送する第3の搬送部を有する
    ことを特徴とする請求項記載の植物搬送システム。
  8. 前記第3の搬送部は、前記多段に設けられた複数の搬送装置からそれぞれ搬送された容器に収容された植物を下方に搬送すると共に、容器を前記多段に設けられた複数の搬送装置にそれぞれ返送するために上方に搬送する
    ことを特徴とする請求項7記載の植物搬送システム。
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