特許 6233204 栽培装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6233204

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】栽培装置

(51)【国際特許分類】

   A01G 9/00 20060101AFI20171113BHJP

   A01G 31/04 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   A01G9/00 C

   A01G31/04 A

【請求項の数】3

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-128244(P2014-128244)

(22)【出願日】2014年6月23日

(65)【公開番号】特開2016-7148(P2016-7148A)

(43)【公開日】2016年1月18日

【審査請求日】2016年10月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100104503

【弁理士】

【氏名又は名称】益田 博文

(74)【代理人】

【識別番号】100191112

【弁理士】

【氏名又は名称】益田 弘之

(72)【発明者】

【氏名】梶原 慎介

(72)【発明者】

【氏名】松尾 吉晃

(72)【発明者】

【氏名】田中 崇喜

(72)【発明者】

【氏名】水品 晃彦

(72)【発明者】

【氏名】古川 直彦

【審査官】 田辺 義拓

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−０４７１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−０３８７５７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭６３−２７９７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４７６６５１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ０１Ｇ ７／００，９／００

Ａ０１Ｇ ３１／００−３１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

植物を栽培する栽培装置であって、
栽培対象の植物を保持する植物保持カートリッジを複数一列で搬送可能に支持する搬送レールと、
前記搬送レールの第１所定位置において隣接する２つの前記植物保持カートリッジの間にスペーサを挿入するスペーサ挿入部と、
を有し、
前記スペーサ挿入部は、
外部から供給された前記スペーサを搬送するスペーサ用レールと、
前記搬送レールの前記第１所定位置に対して前記スペーサ用レールを合流させる第１合流部と、
前記第１合流部より上流側の前記搬送レールと前記スペーサ用レールのそれぞれで、前記植物保持カートリッジと前記スペーサのそれぞれの通過状態と制止状態を切り替える搬送ゲート及びスペーサ用ゲートと、
前記搬送レールにおける前記植物保持カートリッジの配置を検出するように構成された検出部と、
前記検出部の検出結果に応じて前記搬送ゲートと前記スペーサ用ゲートを交互に通過状態に切り替えるように構成されたゲート制御部と、
を有することを特徴とする栽培装置。

【請求項2】

前記搬送ゲートは、
１回の通過状態の切り替えで前記植物保持カートリッジを１つだけ通過させ、
前記スペーサ用ゲートは、
１回の通過状態の切り替えで前記スペーサを所定数だけ通過させることを特徴とする請求項１記載の栽培装置。

【請求項3】

前記搬送レールの下方側に配置されて、前記植物栽培カートリッジが保持する植物の根に浸すための養液を貯留する養液貯留部と、
前記搬送レールの上方側で、搬送方向において部分的に区画された所定範囲内に配置されて、前記植物栽培カートリッジが保持する植物の葉に当てる光を発光する光源と、
を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の栽培装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、栽培装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自然光（太陽光）又は人工光（例えば蛍光灯やＬＥＤ等の発光光）を利用した水耕栽培により食用植物を栽培する水耕栽培装置が提案されている。この水耕栽培装置において栽培面積の効率化を図るために、中央部の播種ユニット供給エリアから外周部の収穫エリアまで播種ユニットを回転移送しながら送り出し機構によって漸次外周方向に移動させることで播種ユニット間の離間距離を広げる構成が取られていた（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２４０７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら上記従来技術では、外周部の収穫エリアにおいて周方向での播種ユニット間の離間間隔が必要以上に広げられるため、最適な栽培面積の効率化が図られているとはいえなかった。

【0005】

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、栽培面積の効率化を図ることができる栽培装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、植物を栽培する栽培装置であって、栽培対象の植物を保持する植物保持カートリッジを複数一列で搬送可能に支持する搬送レールと、前記搬送レールの第１所定位置において隣接する２つの前記植物保持カートリッジの間にスペーサを挿入するスペーサ挿入部と、
を有し、前記スペーサ挿入部は、外部から供給された前記スペーサを搬送するスペーサ用レールと、前記搬送レールの前記第１所定位置に対して前記スペーサ用レールを合流させる第１合流部と、前記第１合流部より上流側の前記搬送レールと前記スペーサ用レールのそれぞれで、前記植物保持カートリッジと前記スペーサのそれぞれの通過状態と制止状態を切り替える搬送ゲート及びスペーサ用ゲートと、前記搬送レールにおける前記植物保持カートリッジの配置を検出するように構成された検出部と、前記検出部の検出結果に応じて前記搬送ゲートと前記スペーサ用ゲートを交互に通過状態に切り替えるように構成されたゲート制御部と、を有する栽培装置が適用される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、栽培面積の効率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の栽培装置の外観全体の斜視で表した図である。

【図2】栽培装置の全体の外観を前方から見た正面で表した図である。

【図3】栽培装置の全体の外観を左方から見た側面で表した図である。

【図4】栽培装置の全体の外観を上方から見た平面で表した図である。

【図5】図２、図３中の矢視Ｖ−Ｖ断面で見た平面断面を表した図である。

【図6】図２、図３中の矢視ＶＩ−ＶＩ断面で見た平面断面を表した図である。

【図7】植物保持カートリッジの外観全体を斜視で表した図である。

【図8】植物保持カートリッジの軸方向側断面を表した図である。

【図9】培地内の種子が発芽した状態の植物保持カートリッジの軸方向側断面を表した図である。

【図10】植物が成長した状態の植物保持カートリッジの軸方向側断面を表した図である。

【図11】実施形態の栽培装置が備える搬送レールの周囲の具体的構成の一例を斜視で表した図である。

【図12】搬送レール上において行われる定植工程について説明する図である。

【図13】スペーサ挿入部の具体的構成の一例を表す図である。

【図14】２回目の定植工程を行うスペーサ挿入部の具体的構成の一例を表す図である。

【図15】１回の定植工程で２つのスペーサを挿入する場合のスペーサ挿入部の具体的構成の一例を表す図である。

【図16】ライン統合部の具体的構成の一例を表す図である。

【図17】ライン統合部とスペーサ挿入部を近接した配置で設けた場合の具体的構成の一例を表す図である。

【図18】スペーサ挿入部の全てのゲートを一体化して形成した場合の具体的構成の一例を表す図である。

【図19】搬送レールの搬送方向において部分的に区画された所定範囲内だけに光源を配置した場合の具体的構成の一例を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図中に注記されている「前方」「後方」「左方」「右方」「上方」「下方」の方向は、明細書中の説明において「前方（前）」「後方（後）」「左方（左）」「右方（右）」「上方（上）」「下方（下）」と記述されている方向にそれぞれ対応する。また、以下では、栽培装置等の構成の説明の便宜上、上下左右等の方向を適宜使用するが、栽培装置等の各構成の位置関係を限定するものではない。

【0010】

＜栽培装置の概略構成＞
図１は、本実施形態の栽培装置の全体の外観を斜視で表し、図２は、栽培装置の全体の外観を前方から見た正面で表し、図３は、栽培装置の全体の外観を左方から見た側面で表し、図４は、栽培装置の全体の外観を上方から見た平面で表し、図５は、図２、図３中の矢視Ｖ−Ｖ断面で見た平面断面を表し、図６は、図２、図３中の矢視ＶＩ−ＶＩ断面で見た平面断面を表している。これら図１〜図６において、本実施形態の栽培装置１は、基板部２と、６本の支柱部３と、天板部４と、８つの支持板５Ａ〜５Ｈと、直線レール部６と、折り返しレール部７と、ライン統合部８と、スペーサ挿入部９と、捕集部１０を有している。なお、これら図１〜図６では、主に各支持板５Ａ〜５Ｈと各搬送レールを含めた上記各部位の配置関係を説明するための概略的な構成しか示しておらず、その他に当該栽培装置１が備える詳細な部位の構成については後に図示、説明する。

【0011】

基板部２上において、それぞれ同じ矩形形状の天板部４と８つの支持板５Ａ〜５Ｈが適宜の間隔で上下方向に重複するよう積層配置されており、それらの周囲を６本の支柱部３で支持している。天板部４が最も上方に位置しており、それから下方に向けて順に第１〜８支持板５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈが配置されている。第１〜４支持板５Ａ〜５Ｄの上面には、その長手方向（図中の左右方向）全体に渡る長さの直線レール部６が各支持板５Ａ〜５Ｄの幅方向（図中の前後方向）に対して６本並設されている。

【0012】

第１支持板５Ａと第２支持板５Ｂのそれぞれの右端の間には、６つの折り返しレール部７が並設されている。これら折り返しレール部７は、それぞれ各支持板５Ａ，５Ｂの右端から側方に突出してさらに１８０°折り返すことで上下方向に対応する組み合わせの２つの直線レール部６の右端どうしを接続している。同様にして、第２支持板５Ｂと第３支持板５Ｃのそれぞれの左端の間と、第３支持板５Ｃと第４支持板５Ｄのそれぞれの右端の間にも、６つの折り返しレール部７が並設されている。

【0013】

そして図示する例では、第４支持板５Ｄと第５支持板５Ｅのそれぞれの左端の間において３つの折り返しレール部７が並設されており、これら３つの折り返しレール部７にはそれぞれライン統合部８と、スペーサ挿入部９が設けられている。ライン統合部８は、隣接する２つの直線レール部６を合流させる部位であり、上記３つの折り返しレール部７の途中位置である第２所定位置Ｐ２で合流させている（図５参照）。またスペーサ挿入部９は、第４支持板５Ｄと第５支持板５Ｅのそれぞれの左端から突出したスペーサ用レール１１を有しており、上記３つの折り返しレール部７上で上記第２所定位置Ｐ２より下流側に位置する第１所定位置Ｐ１でスペーサ用レール１１を合流させている（図６参照）。なお図６で示している例では、直線的なスペーサ用レール１１に対して折り返しレール部７が屈曲して合流しているが、他にも折り返しレール部７と直線レール部６を直線的に接続させてそれに対しスペーサ用レール１１を屈曲させて合流させるようにしてもよい（図示省略）。

【0014】

そして、上記ライン統合部８での合流によりまとめられた３本の直線レール部６が第５〜８支持板５Ｅ〜５Ｈの上面にそれぞれ並設されており、第５支持板５Ｅと第６支持板５Ｆの右端の間、第６支持板５Ｆと第７支持板５Ｇの左端の間、及び、第７支持板５Ｇと第８支持板５Ｈの右端の間においてそれぞれ３つの折り返しレール部７が並設されている。

【0015】

以上の構成において、第１支持板５Ａから第８支持板５Ｈまでの間で対応する直線レール部６と折り返しレール部７が一続きに連結した全体が搬送レールＲを構成する。この搬送レールＲは、第１支持板５Ａの左方側の端部を始端とし、第８支持板５Ｈの左方側の端部を終端としており、第１〜４支持板５Ａ〜５Ｄにおいて隣接する２本の搬送レールＲが第４支持板５Ｄと第５支持板５Ｅの間の折り返しレール部７におけるライン統合部８で１本にまとめられている。本実施形態の栽培装置１では、この構成を３系統並設している。

【0016】

捕集部１０は、各系統の搬送レールＲの終端から排出される後述の植物保持カートリッジとスペーサを捕集する部位であり、各系統の搬送レールＲの終端位置、つまり第８支持板５Ｈの左端の下方に配置されている。

【0017】

上記構成の栽培装置１は、各系統の搬送レールＲにおいて、始端から装填して終端で排出されるまでの間に栽培対象の植物を保持する植物保持カートリッジを複数一列に支持して搬送する。また第１〜８支持板５Ａ〜５Ｈは、それぞれ搬送レールＲにおける上流側に対して下流側が低くなるよう傾斜している。

【0018】

＜植物保持カートリッジの構成例＞
次に、本実施形態の栽培装置１に用いる植物保持カートリッジの構成の一例について説明する。なお、以下に説明する例においては、栽培対象の植物としていわゆる葉物野菜を想定しているが、これに限られるものではない。

【0019】

図７は、植物保持カートリッジの全体の外観を斜視で表し、図８は、軸方向側断面を表している。これら図７、図８において、本実施形態の植物保持カートリッジ１００は、ホルダ１０１と、培地１０２を有している。

【0020】

ホルダ１０１は、両端が開口した内径を有する筒部１２１と、筒部１２１の軸方向一方側（図中の上側）の端部に当該筒部１２１と一体に設けられた第１鍔部１２２と、筒部１２１の軸方向他方側（図中の下側）の端部に当該筒部１２１と一体に設けられた第２鍔部１２３を有している。本実施形態の例では、筒部１２１は円筒形状に形成され、その内径の軸方向長さや直径の寸法は栽培対象の植物の種類に応じて設定する。

【0021】

培地１０２は、水分を含有したゲル材料からなり、上記ホルダ１０１の筒部１２１の内径に充填されている。ここで、ゲルとは、コロイド粒子が一定の組織的な結びつきをつくり、自由に動けなくなった状態の材料であり、適度な弾性、粘性を有しているものを想定しているが、これに限られるものではない。

【0022】

ここで、一般的な水耕栽培による植物の栽培工程としては、播種→育苗→定植→収穫の順で行われる。播種工程は、栽培対象の植物の種子を培地１０２の内部に植え付ける工程である。育苗工程は、培地１０２内の種子から根と葉を発芽させる工程である。定植工程は、育苗後の成長過程においてその植物の成長度合いに応じて個体単位で周囲との配置関係を変更する工程である。収穫工程は、十分に成長した植物から主として出荷対象の部位（この例の葉の部分）を切断して採集する工程である。本実施形態の栽培装置１が備える搬送レールＲは、例えば植物保持カートリッジ１００を始端に供給してから終端で取り出すまでの経路順を上記栽培工程の進行に対応させることで、各植物保持カートリッジ１００の植物を種子から収穫可能な段階まで成長させることができる。

【0023】

まず種子の播種工程においては、図示するように、筒部１２１の一方側の開口部から栽培対象の種子１３１を培地１０２の内部に挿入、埋設することにより行う。この播種工程は、植物保持カートリッジ１００を搬送レールＲの始端に装填する前に別途行ってもよいし、装填直後に行ってもよい。この播種工程により、図８に示すように、ゲル材料からなる培地１０２が種子１３１を適切に保持するとともに、ゲル材料が含有する水分により種子１３１の育苗を促進できる。この育苗工程においては、ゲル材料に有機養分が含まれていなくとも種子１３１そのものが有する養分によって発芽までは可能であり、その場合の方が余分な有機養分による藻の発生を防いで衛生的に望ましい。また、ゲル材料には適度の粘性を有しているため、種子１３１に対する保持機能を維持したまま発芽時における根１３２と葉１３３の成長を妨げにくい（図９参照）。

【0024】

そして発芽後には、図１０に示すように、水分を含んだ有機養液Ｗに根１３２を浸すとともに、葉１３３に光Ｌ（太陽光でもよいし、ＬＥＤや蛍光灯等による人工光でもよい）を当てることで植物のさらなる成長を促すことができる。このように植物の成長を促進させることで、根１３２と葉１３３は互いに筒部１２１の逆側の開口部からそれぞれ膨出するよう成長し、その結果植物全体の中央に位置する茎の外周に筒部１２１が嵌合する状態となる。この位置に定着した筒部１２１を搬送レールＲが支持することで、根１３２と葉１３３の両方にほとんど触れることなく植物全体を適切な重心バランスで保持できる。また、育苗後に根１３２と葉１３３が筒部１２１の内径よりも十分大きく拡大した状態では、筒部１２１から植物が抜脱することがほとんどない。これによりファクトリーオートメーション化された栽培装置１において、簡易な構成の搬送レールＲによる植物単位の安定した保持と搬送が可能となる。なお、図１０に示す例では、筒部１２１の外周における２つの鍔部１２２，１２３の間にその離間距離とほぼ同じ厚さ寸法のパネル１２４を挟み込むことで、植物全体を安定的に保持している。

【0025】

＜搬送レールの具体的構成例＞
図１１は、本実施形態の栽培装置１が備える搬送レールＲの周囲の具体的構成の一例を斜視で表している。この図１１において、略四角筒形状に形成された中空の箱体３１と、この箱体３１の上方に配置された光Ｌの光源である蛍光灯３２が設けられている。箱体３１の上壁の幅方向中央位置に、その長手方向に沿って筒部１２１の外径とほぼ同じ幅の長溝が搬送レールＲとして形成されており、この搬送レールＲに植物保持カートリッジ１００の筒部１２１外周が嵌め込まれて装填される。このとき上下２つの鍔部１２２，１２３が長溝である搬送レールＲの２つの縁部に対してその上面と下面を挟み込む。これにより、植物が搬送レールＲに安定的に保持される。そして箱体３１内部に有機養液Ｗを満たして（又は長手方向に流通させて）植物の根１３２に有機養液Ｗを供給するとともに、上方の蛍光灯３２から光Ｌを照射して植物の葉１３３に当てることで植物の成長を促進する。なお、光源である蛍光灯３２は、上記の天板部４及び第１〜７支持板５Ａ〜５Ｇの下面に設置される（第８支持板５Ｈの下方には搬送レールＲがないため蛍光灯３２を設置しない）。なお、有機養液Ｗが供給される箱体３１の内部が、各請求項記載の養液貯留部に相当する。

【0026】

そして、植物保持カートリッジ１００は、植物を保持しながらその全体を搬送レールＲに沿って自由に移動できる。これにより、適宜の搬送手段を用いて各植物を個体単位で上流側から下流側へ向けて容易に移送させることができ（図中の矢印Ｄ参照）、その途中で隣接する２つの植物の間の離間距離を適切に調整する定植工程が容易となる。搬送手段としては、搬送レールＲ全体が上流側から下流側へ向けて低くなるよう傾斜していることで植物及び植物保持カートリッジ１００の自重を利用したり、有機養液Ｗの水流を利用したり、搬送レールＲに別途設けた適宜の機械的な搬送機構を利用したり、適宜の治具を用いて人手により筒部１２１のみを押し込む手法などがある（特に図示せず）。そして栽培工程が進むにつれて、植物の成長に伴い培地１０２は崩壊、離散して主に有機養液Ｗへ落下する。この有機養液Ｗに対して適宜の処理を行うことで、培地１０２は適切に処分される。また収穫工程で根１３２と葉１３３を分離した後には筒部１２１を取り出して再利用できる。このため、栽培工程を通じて植物保持カートリッジ１００から無機固形物としての廃棄物をほとんど出すことがない。

【0027】

＜定植工程について＞
上記搬送レールＲ上において行われる定植工程について、図１２を参照しつつ説明する。播種工程前後の発芽前の状態と、植物の根１３２と葉１３３がホルダ１０１の直径（第１鍔部１２２、第２鍔部１２３の直径）より十分小さい初期の育苗工程では、栽培面積の効率化を図るために搬送方向で隣接する植物保持カートリッジ１００どうしを密接して配置できる（図中の右側参照）。しかし、搬送途中における植物の成長に伴って根１３２と葉１３３の成長領域がホルダ１０１の直径より大きくなった際には、隣接する植物どうしで根１３２と葉１３３が接触するのを避けるためにも植物保持カートリッジ１００間の離間距離を広げる定植工程を行うことが望ましい。

【0028】

しかし、必要以上に離間距離を広げた場合には、栽培面積の利用効率が低下してしまう。また、発芽後における植物の根１３２や葉１３３は非常にもろく、植物の商品価値を維持するためにも根１３２と葉１３３には直接触れないようにすることが望ましい。また植物の種類によっては、根１３２と葉１３３の成長領域の拡大に応じて段階的に複数回行うことが望ましい。そして近年では、上記栽培工程を通していかに人手の手間を省き、またロボットなどの大がかりな設備を用いずに、製作コスト及び運用コストを抑えてかつ効率的に植物を定植するかが重要なポイントとなっている。

【0029】

そこで本実施形態の栽培装置１では、定植工程を行うべき搬送レールＲの途中位置を第１所定位置Ｐ１とし、この第１所定位置Ｐ１に搬送方向で隣接する２つの植物保持カートリッジ１００の間にスペーサを挿入するスペーサ挿入部９を有している。これにより、植物の根１３２と葉１３３に直接触れることなく植物間の離間距離を広げる定植工程を人手によらず自動的に、かつ簡易な構成で実現できる。例えば搬送の初期段階では、隣接する２つの植物の間の離間距離がホルダ１０１の１個分であったところ、スペーサ１４１を１つ挿入することで離間距離をホルダ１０１の２個分に広げることができる。またさらに、植物の生長度合いに応じてスペーサ１４１を１つ挿入することで、離間距離をホルダ１０１の３個分に広げることができる。

【0030】

なお、上記図１〜６に示した本実施形態の栽培装置１では、第４支持板５Ｄと第５支持板５Ｅとの間を接続する折り返しレール部７の一カ所だけにスペーサ挿入部９を設けているが、これに限られず図１２に示すように必要に応じて搬送レールＲの複数箇所に設けてもよい。また、本実施形態の例においては、挿入するスペーサ１４１として培地１０２及び植物を保持していない空のホルダ１０１を利用する。しかし、別途専用のスペーサを作成して利用してもよく（図示省略）、その大きさや挿入する個数を植物の成長に応じて適宜設定することで、最適な栽培面積の効率化が可能となる。

【0031】

＜スペーサ挿入部の具体的構成例＞
次にスペーサ挿入部９の具体的構成の一例を図１３に示す。この図１３において、スペーサ挿入部９は、スペーサ用レール１１と、第１合流部１２と、上流側搬送ゲート１３と、下流側搬送ゲート１４と、上流側スペーサ用ゲート１５と、下流側スペーサ用ゲート１６と、４つのアクチュエータ１７と、光センサ１８と、ゲート制御部１９を有している。

【0032】

スペーサ用レール１１は、外部から供給されたスペーサ１４１（この例の空のホルダ１０１）を搬送するレールである。

【0033】

第１合流部１２は、スペーサ用レール１１を搬送レールＲの第１所定位置Ｐ１に合流させる部分である。

【0034】

下流側搬送ゲート１４は、搬送レールＲ上で第１所定位置Ｐ１より上流側に配置され、上流側搬送ゲート１３は下流側搬送ゲート１４より上流側で植物保持カートリッジ１００の１つ分の距離だけ離間した位置に配置されている。それぞれは、個別のアクチュエータ１７の動作により開閉動作して搬送レールＲ上における植物保持カートリッジ１００の通過と制止を切り替える。

【0035】

下流側スペーサ用ゲート１６は、スペーサ用レール１１上で第１所定位置Ｐ１より上流側に配置され、上流側スペーサ用ゲート１５は下流側スペーサ用ゲート１６より上流側でスペーサ１４１の１つ分の距離だけ離間した位置に配置されている。それぞれは、個別のアクチュエータ１７の動作により開閉動作してスペーサ用レール１１上におけるスペーサ１４１の通過と制止を切り替える。

【0036】

光センサ１８（検出部）は、搬送レールＲ上で第１所定位置Ｐ１より下流側に配置され、植物保持カートリッジ１００又はスペーサ１４１の通過状態を検出する機能を有する。

【0037】

ゲート制御部１９は、上記光センサ１８の検出結果に応じて各アクチュエータ１７に動作指令信号を出力する機能を有する。

【0038】

なお、上流側搬送ゲート１３と下流側搬送ゲート１４を併せて各請求項記載の搬送ゲートに相当し、上流側スペーサ用ゲート１５と下流側搬送ゲート１４を併せて各請求項記載のスペーサ用ゲートに相当する。

【0039】

以上の構成において、ゲート制御部１９は、上流側搬送ゲート１３と下流側搬送ゲート１４に対してそれぞれの通過状態と制止状態が相互に逆となるよう開閉動作を制御する。この開閉動作を１周期分行うことにより、搬送レールＲの上流側から搬送されてきた植物保持カートリッジ１００を１つ分だけ両ゲート１３，１４の間に保持する動作と、その保持された１つの植物保持カートリッジ１００だけを第１所定位置Ｐ１へ向けて通過させる動作を行うことができる。

【0040】

またゲート制御部１９は、上流側スペーサ用ゲート１５と下流側スペーサ用ゲート１６に対してもそれぞれの通過状態と制止状態が相互に逆となるよう開閉動作を制御する。この開閉動作を１周期分行うことにより、スペーサ用レール１１の上流側から搬送されてきたスペーサ１４１を１つ分だけ両ゲート１５，１６の間に保持する動作と、その保持された１つのスペーサ１４１だけを第１所定位置Ｐ１へ向けて通過させる動作を行うことができる。

【0041】

そしてゲート制御部１９は、光センサ１８が植物保持カートリッジ１００又はスペーサ１４１の１つ分（この例ではホルダ１０１の１つ分に相当）の通過を検出するたびに、上流側搬送ゲート１３と下流側搬送ゲート１４の開閉動作の切り替え（半周期分の開閉動作）と、上流側スペーサ用ゲート１５と下流側スペーサ用ゲート１６の開閉動作の切り替え（半周期分の開閉動作）を同時に行う。なおこのときゲート制御部１９は、上流側搬送ゲート１３及び下流側搬送ゲート１４の組み合わせ、と、上流側スペーサ用ゲート１５及び下流側スペーサ用ゲート１６の組み合わせとの間で、それぞれの上流側と下流側の通過状態と制止状態の関係が相互に逆となるよう制御する。これにより、１つの植物保持カートリッジ１００と１つのスペーサ１４１を交互に第１所定位置Ｐ１の第１合流部１２に通過させることができる。この結果、搬送レールＲ上で隣接する２つの植物保持カートリッジ１００の間にスペーサ１４１を１つ挿入する定植工程を行うことができる。

【0042】

さらに２回目の定植工程を行うスペーサ挿入部９（上記図１〜６では図示せず）においては、図１４に示すように、上流側搬送ゲート１３と下流側搬送ゲート１４の間を１つの植物保持カートリッジ１００と１つのスペーサ１４１を合わせた距離（この例では、ホルダ１０１の２つ分の距離に相当）だけ離間した位置に配置する。そしてゲート制御部１９は、下流側搬送ゲート１４を通過状態に切り替えた後で光センサ１８が１つ分の植物保持カートリッジ１００と１つ分のスペーサ１４１（この例ではホルダ１０１の２つ分に相当）の通過を検出した際に、４つのゲート１３〜１６の次の開閉動作の切り替え（半周期分の開閉動作）を同時に行う。その後に光センサ１８が１つ分のスペーサ１４１の通過を検出した際に、４つのゲート１３〜１６の次の開閉動作の切り替え（半周期分の開閉動作）を同時に行う。これにより、搬送レールＲ上で隣接する２つの植物保持カートリッジ１００の間にスペーサ１４１が１つ挿入されている状態からさらにスペーサ１４１を１つ挿入する定植工程を行うことができる。

【0043】

また１回の定植工程で２つのスペーサ１４１を挿入する場合には、図１５に示すように、上流側スペーサ用ゲート１５と下流側スペーサ用ゲート１６の間を２つ分のスペーサ１４１だけ離間した位置に配置する。そしてゲート制御部１９は、下流側スペーサ用ゲート１６を通過状態に切り替えた後で光センサ１８が２つ分のスペーサ１４１の通過を検出した際に、４つのゲート１３〜１６の次の開閉動作の切り替え（半周期分の開閉動作）を同時に行う。その後に光センサ１８が１つ分の植物保持カートリッジ１００の通過を検出した際に、４つのゲート１３〜１６の次の開閉動作の切り替え（半周期分の開閉動作）を同時に行う。これにより、搬送レールＲ上で隣接する２つの植物保持カートリッジ１００の間に２つのスペーサ１４１を挿入する定植工程を行うことができる。

【0044】

＜ライン統合部の具体的構成例＞
また、隣接する２つの直線レール部６を合流させるライン統合部８については、図１６に示す構成で実現できる。これは、上記図１３に示した構成とほぼ同等であり、スペーサ用レール１１の代わりに隣接する直線レール部６が接続され、第２所定位置Ｐ２の第２合流部２３で合流している。また、上流側スペーサ用ゲート１５の代わりに上流側合流用ゲート２１を設け、下流側スペーサ用ゲート１６の代わりに下流側合流用ゲート２２を設けている。図１３等に示したスペーサ挿入部９では、１つの搬送レールＲ上において搬送方向で隣接する２つの植物の間の離間距離を広げることができたが、図１６に示すライン統合部８では、並設する複数の搬送レールＲ間においてその並設方向で隣接する２つの植物の間の離間距離を広げることができる。

【0045】

なお、図１〜６に示した本実施形態の栽培装置１では、第４支持板５Ｄと第５支持板５Ｅの左端の間に並設した３つの折り返しレール部７のそれぞれで上流側にライン統合部８を設け、下流側にスペーサ挿入部９を設けている。このようにライン統合部８とスペーサ挿入部９を近接した配置で設けた場合には、図１７に示すように、第１所定位置Ｐ１の第１合流部１２より下流側に配置された同一の光センサ１８に同期して全てのゲート１３〜１６，２１，２２の開閉動作を制御してもよい。この場合の同期制御は、上記の図１３、図１６でそれぞれ説明した同期制御を組み合わせて行えばよい。

【0046】

＜本実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の栽培装置１は、定植を行うべき搬送レールＲの途中位置を第１所定位置Ｐ１とし、この第１所定位置Ｐ１に搬送方向で隣接する２つの植物保持カートリッジ１００の間にスペーサ１４１を挿入するスペーサ挿入部９を有している。これにより、植物の根１３２と葉１３３に直接触れることなく植物保持カートリッジ１００間の離間距離を広げる定植工程を人手によらず自動的に、かつ簡易な構成で実現できる。また、挿入するスペーサ１４１のそれぞれの大きさや個数を植物の成長に応じて適宜設定することで、最適な栽培面積の効率化が可能となる。この結果、水耕栽培における定植工程を機能的に行うことができる。

【0047】

なお、植物保持カートリッジ１００を複数一列で搬送可能に支持する搬送レールＲは、全体を直線状に形成してもよいし、本実施形態のように適宜の位置で折り返してもよいし、また適宜の位置で屈曲、湾曲してもよい。また、本実施形態では、第４支持板５Ｄと第５支持板５Ｅのそれぞれの左端の間に並設した３つの折り返しレール部７のそれぞれにライン統合部８とスペーサ挿入部９を設けたがこれに限られない。他にもライン統合部８又はスペーサ挿入部９を複数箇所で設けてもよく、またそれらの設置基準位置となる第１所定位置Ｐ１及び第２所定位置Ｐ２を直線レール部６の途中位置に設定してもよい。

【0048】

また、本実施形態では特に、搬送レールＲは、植物保持カートリッジ１００を供給する始端から、植物保持カートリッジ１００を取り出す終端まで経路順を栽培工程の進行に対応させている。これにより、当該栽培装置１だけで播種から収穫までの栽培工程を行うことができ、植物保持カートリッジ１００の移送作業を省力化して運用コストを低減できる。なお、植物の成長段階に応じて有機養液の内容や光Ｌの光量、波長などを適切に変えてもよく、その場合には搬送レールＲの経路順で適宜区画して変化させればよい。

【0049】

また、本実施形態では特に、スペーサ挿入部９は、外部から供給されたスペーサ１４１を搬送するスペーサ用レール１１と、搬送レールＲの第１所定位置Ｐ１に対してスペーサ用レール１１を合流させる第１合流部１２と、を有する。これにより、スペーサ用レール１１にスペーサ１４１を供給するだけで自動的に隣接する２つの植物保持カートリッジ１００の間にスペーサ１４１を挿入できるスペーサ挿入部９を簡易な構成で実現できる。

【0050】

また、本実施形態では特に、スペーサ挿入部９は、第１合流部１２より上流側の搬送レールＲとスペーサ用レール１１のそれぞれで、植物保持カートリッジ１００とスペーサ１４１のそれぞれの通過状態と制止状態を切り替える上流側搬送ゲート１３及び下流側搬送ゲート１４の組み合わせと、上流側スペーサ用ゲート１５及び下流側スペーサ用ゲート１６の組み合わせを有する。これにより、第１合流部１２における植物保持カートリッジ１００とスペーサ１４１の通過順を制御して隣接する２つの植物保持カートリッジ１００の間にスペーサ１４１を確実に挿入できる。

【0051】

また、本実施形態では特に、スペーサ挿入部９は、光センサ１８とゲート制御部１９を有する。光センサ１８は、第１合流部１２（又は第２合流部２３）の下流側位置において植物保持カートリッジ１００又はスペーサ１４１の通過を検出することで、各ゲート１３〜１６，２１，２２の開閉動作を行うのに適切な位置に植物保持カートリッジ１００又はスペーサ１４１が到達したタイミングを検知する。またゲート制御部１９は、光センサ１８の検出結果に応じて搬送レールＲ上のゲート１３，１４とスペーサ用レール１１上のゲート１５，１６を交互に通過状態に切り替える。これにより、第１合流部１２における植物保持カートリッジ１００とスペーサ１４１のそれぞれの通過タイミングを適切に制御でき、搬送レールＲにおける搬送が不安定であっても植物保持カートリッジ１００とスペーサ１４１を衝突させることなく確実に挿入できる。なお、光センサ１８に代えて他の適宜の磁気センサや機械スイッチを用いてもよく、これらは各ゲート１３〜１６，２１，２２の開閉動作を行うのに適切な位置に植物保持カートリッジ１００又はスペーサ１４１が到達したタイミングを検知できる位置に配置すればよい。

【0052】

また、本実施形態では特に、搬送レールＲ上の各ゲート１３，１４は、１回の通過状態の切り替えで植物保持カートリッジ１００を１つだけ（もしくはすでに挿入されたスペーサ１４１も併せて）通過させ、スペーサ用レール１１上の各ゲート１５，１６は、１回の通過状態の切り替えでスペーサ１４１を所定数（１つ乃至複数）だけ通過させる。これにより、１カ所のスペーサ挿入部９において隣接する２つの植物保持カートリッジ１００の間に所定数のスペーサ１４１を挿入できる。なお、スペーサ用レール１１上の各ゲート１５，１６の場合は、１つのスペーサ１４１だけ通過させる動作を所定数分繰り返すことで上記の「１回の通過状態の切り替え」としてもよい。

【0053】

また、本実施形態では特に、搬送レールＲ上において搬送方向に対して１つ分の植物保持カートリッジ１００の距離（もしくはすでに挿入されたスペーサ１４１も併せた距離）で離間した配置で相互に通過状態と制止状態が逆となるよう動作する上流側搬送ゲート１３と下流側搬送ゲート１４を有する。また、スペーサ用レール１１上において搬送方向に対し所定数分のスペーサ１４１の距離で離間した配置で相互に通過状態と制止状態が逆となる上流側スペーサ用ゲート１５と下流側スペーサ用ゲート１６を有する。そしてゲート制御部１９は、搬送レールＲ上の２つのゲート１３，１４とスペーサ用レール１１上の２つのゲート１５，１６の間で、それぞれの上流側と下流側の通過状態と制止状態の関係が相互に逆となるよう制御する。これにより、搬送レールＲ上の２つのゲート１３，１４における１回の通過個数を１つとし、スペーサ用レール１１上の２つのゲート１５，１６における１回の通過個数を所定数として、それぞれ交互に第１合流部１２に通過させることができる。

【0054】

また、本実施形態では特に、搬送レールＲは搬送方向に略直交する方向で複数並設されており、搬送レールＲの第２所定位置Ｐ２において、ライン統合部８は隣接する搬送レールＲどうしを合流させる第２合流部２３を有する。これにより、複数系統（複数ライン）の搬送レールＲを並設して栽培面積の効率化を図ることができるとともに、その並設方向に対しても隣接する植物保持カートリッジ１００間の離間距離を広げる定植がライン統合部８の第２合流部２３で可能となる。なお、複数の搬送レールＲを並設する配置として、それぞれの始端側で並設方向に近接し、終端側に向かうほど並設方向に離間するような配置（例えば扇形の配置）とすることでライン統合部８を設けることなく適切に並設方向の離間距離を設定してもよい。

【0055】

また、本実施形態では特に、搬送レールＲは、上流側に対して下流側が低くなるよう傾斜している。これにより、特別な搬送機構を設けることなく、植物保持カートリッジ１００とスペーサ１４１の自重を利用してそれぞれ自動的に搬送できる。このために、適度の重量を有するようホルダ１０１を構成したり、自己潤滑性を有する材料でホルダ１０１や搬送レールＲを構成するとよい。

【0056】

また、本実施形態では特に、搬送レールＲは、所定長で折り返して上下方向に略重複するいわゆる折り返しスロープ型の配置で設けられている。これにより、栽培装置１全体の設置面積の効率化を図ることができる。なお、この搬送レールＲの配置に限られず、例えば二重螺旋の配置で複数の搬送レールＲを並設配置してもよい。

【0057】

また、本実施形態では特に、スペーサ１４１は、植物を保持していない植物栽培カートリッジ１００、つまり空のホルダ１０１を利用している。これにより、空の植物栽培カートリッジ１００をスペーサ１４１として使い回すことができ、別途の部品の製造と管理が不要となる。なお、専用のスペーサを別途製作して利用してもよく、この場合には搬送方向に対する長さ寸法を適切に設定した複数種類のスペーサを用意できる。

【0058】

また、本実施形態では特に、搬送レールＲの下方側に配置されて、植物栽培カートリッジ１００が保持する植物の根１３２に浸すための養液を貯留する箱体３１と、搬送レールＲの上方側に配置されて、植物栽培カートリッジ１００が保持する植物の葉１３３に当てる光Ｌを発光する光源としての蛍光灯３２と、を有している。これにより、植物保持カートリッジ１００に播種、発芽させた後の植物の成長を促すことができる。

【0059】

＜変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

【0060】

（１）スペーサ挿入部の全てのゲートを一体化する場合
上記実施形態では、上流側搬送ゲート１３、下流側搬送ゲート１４、上流側スペーサ用ゲート１５、及び下流側スペーサ用ゲート１６の４つのゲートをそれぞれ対応するアクチュエータ１７で個別に動作させていたが、これに限られない。例えば図１８に示すように、４つのゲートをまとめて１つの一体型ゲート４１として形成し、それぞれ搬送レールＲとスペーサ用レール１１の直交方向に移動することで通過状態と制止状態を切り替えるよう構成してもよい。図示する構成例では、搬送レールＲとスペーサ用レール１１のそれぞれにおいて、搬送方向に対しホルダ１０１の１つ分の離間距離で配置した開口部４２と壁部４３の組み合わせを直交方向に逆位相で２つ配置する。そして搬送レールＲとスペーサ用レール１１との間で、全ての開口部４２と壁部４３を逆の位相で配置する。

【0061】

これにより、１カ所のスペーサ挿入部９における全てのゲートに対する一括動作を一つのアクチュエータ１７による簡易な構成で実現できる。なお、図示する例では搬送方向と直交する方向にスライドさせる構成を示したが、これ以外にも各レールＲ，１１にそれぞれ対応する回転軸で同期回転させる回転型で構成してもよい（図示省略）。

【0062】

（２）昼部と夜部に区画して光源を配置する場合
上記実施形態では、搬送レールＲの全体に渡って（ただし折り返しレール部７を覗く）光源を配置していたが、これに限られない。例えば、上記図１１に対応する図１９に示すように、搬送レールＲの搬送方向において部分的に区画された所定範囲Ａ内だけに光源としてのＬＥＤ５１を配置してもよい。

【0063】

これにより、搬送レールＲ上における植物の搬送にともない、ＬＥＤ５１が配置されている範囲Ａ内だけ自然光の場合の昼部のように植物の葉１３３に光Ｌを当てて光合成を行わせ、またＬＥＤ５１が配置されていない範囲Ｂ内では夜部のように植物に呼吸（酸素を取り入れて二酸化炭素を排出）だけを行わせる。このように、植物に昼と夜の２つの状態を交互に繰り返し置くことで、植物の成長をより健常に促すことができる。また、搬送レールＲの全長に渡ってＬＥＤ５１を配置する場合と比較してＬＥＤ５１の設置数を削減できるため、栽培装置１の製造コスト及び運用コストも削減できる。

【0064】

なお、昼部の範囲Ａと夜部の範囲Ｂのそれぞれの長さの設定は、搬送レールＲ上の各所における搬送速度（常時搬送の場合の搬送速度や間欠搬送の場合の時間間隔及び搬送距離）、または栽培対象の植物の特性に合わせて適宜設定すればよい。また、光源はＬＥＤ５１以外にも、各範囲に合わせた長さの蛍光灯で構成してもよい。また、昼部の範囲Ａと夜部の範囲Ｂの間の境界に遮蔽幕を設けてもよく、この場合には光Ｌの漏出を防いで昼部の範囲Ａと夜部の範囲Ｂの区画を明確にできる。また、上方のＬＥＤ５１の設置基部をレールのように構成して各ＬＥＤ５１を搬送方向に移動自在とすることで、昼部の範囲Ａと夜部の範囲Ｂを任意に変更できるようにしてもよい（以上、図示省略）。

【0065】

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

【0066】

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

【符号の説明】

【0067】

１ 栽培装置
５Ａ〜５Ｈ 第１〜８支持板
６ 直線レール部
７ 折り返しレール部
８ ライン統合部
９ スペーサ挿入部
１１ スペーサ用レール
１２ 第１合流部
１３ 上流側搬送ゲート
１４ 下流側搬送ゲート
１５ 上流側スペーサ用ゲート
１６ 下流側スペーサ用ゲート
１８ 光センサ（検出部）
１９ ゲート制御部
２１ 上流側合流用ゲート
２２ 下流側合流用ゲート
２３ 第２合流部
３１ 箱体（養液貯留部）
３２ 蛍光灯（光源）
４１ 一体型ゲート
５１ ＬＥＤ（光源）
１００ 植物保持カートリッジ
１０１ ホルダ
１０２ 培地
１２１ 筒部
１２２ 第１鍔部
１２３ 第２鍔部
１３１ 種子
１３２ 根
１３３ 葉
１４１ スペーサ
Ｌ 光
Ｗ 有機養液
Ｐ１ 第１所定位置
Ｐ２ 第２所定位置
Ｒ 搬送レール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】