特許 7002023 植物分離装置、植物栽培システム、植物分離方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-04

(45)【発行日】2022-01-20

(54)【発明の名称】植物分離装置、植物栽培システム、植物分離方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 31/02 20060101AFI20220113BHJP

   A01G 9/06 20060101ALI20220113BHJP

【ＦＩ】

A01G31/02

A01G9/06

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020190488

(22)【出願日】2020-11-16

【審査請求日】2020-11-16

(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】110003096

【氏名又は名称】特許業務法人第一テクニカル国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 武

(72)【発明者】

【氏名】水品 晃彦

(72)【発明者】

【氏名】宮元 淳

【審査官】坂田 誠

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／１２５９６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／２１６２６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特許第３６４６１４４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６８５０４４２（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ３１／０２

Ａ０１Ｇ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貫通した穴部を備え、当該穴部に栽培対象の植物を保持する保持具と、
前記保持具を移動可能に支持する支持部材と、
前記支持部材に支持された前記保持具の前記穴部に対し、収穫された前記植物の残部を押圧する第１押圧部材を前記穴部の貫通方向における一方側から他方側に向けて挿通させる第１分離装置と、
前記支持部材に支持された前記保持具の前記他方側において、前記残部を押圧する第２押圧部材を前記貫通方向と交差する方向に動作させる第２分離装置と、
を有することを特徴とする植物分離装置。

【請求項2】

前記第２押圧部材は、
前記残部と当接する部分に凹凸部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の植物分離装置。

【請求項3】

前記第１分離装置又は前記第２分離装置の鉛直方向下側に配置され、前記保持具から分離された前記残部を収容する容器と、
前記容器に収容された前記残部にエアを噴出するエア噴出装置と、
をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の植物分離装置。

【請求項4】

前記第１分離装置又は前記第２分離装置により前記残部を分離された前記保持具の前記穴部に清掃具を挿通させる清掃装置をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の植物分離装置。

【請求項5】

貫通した穴部を備え、当該穴部に栽培対象の植物を保持する保持具と、
前記保持具を所定の期間をかけて移動させることにより前記植物を生育させる栽培棚と、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の植物分離装置と、
を有することを特徴とする植物栽培システム。

【請求項6】

貫通した穴部を備え、当該穴部に栽培対象の植物を保持する保持具の前記穴部に対し、収穫された前記植物の残部を押圧する第１押圧部材を前記穴部の貫通方向における一方側から他方側に向けて挿通させることと、
前記保持具の前記他方側において、前記残部を押圧する第２押圧部材を前記貫通方向と交差する方向に動作させることと、
を有することを特徴とする植物分離方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、植物分離装置、植物栽培システム、及び植物分離方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１には、栽培対象である植物を保持具で保持し、当該保持具を所定の期間をかけてレールに沿って移動させることにより、植物を生育させる植物栽培システムが記載されている。この植物栽培システムでは、植物保持具に形成した穴部に培地を充填して植物の種子を播種し、それを生育させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１７／０４２８９１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術の植物栽培システムにおいて、保持具を再利用するために、生育した植物を収穫した後に残る残部を保持具から適切に分離することが要望されていた。

【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、生育した植物を収穫した後に残る残部を保持具から適切に分離することが可能な植物分離装置、植物栽培システム、及び植物分離方法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、貫通した穴部を備え、当該穴部に栽培対象の植物を保持する保持具と、前記保持具を移動可能に支持する支持部材と、前記支持部材に支持された前記保持具の前記穴部に対し、収穫された前記植物の残部を押圧する第１押圧部材を前記穴部の貫通方向における一方側から他方側に向けて挿通させる第１分離装置と、前記支持部材に支持された前記保持具の前記他方側において、前記残部を押圧する第２押圧部材を前記貫通方向と交差する方向に動作させる第２分離装置と、を有する植物分離装置が適用される。

【0007】

また、本発明の別の観点によれば、貫通した穴部を備え、当該穴部に栽培対象の植物を保持する保持具と、前記保持具を所定の期間をかけて移動させることにより前記植物を生育させる栽培棚と、上記植物分離装置と、を有する植物栽培システムが適用される。

【0008】

また、本発明の別の観点によれば、貫通した穴部を備え、当該穴部に栽培対象の植物を保持する保持具の前記穴部に対し、収穫された前記植物の残部を押圧する第１押圧部材を前記穴部の貫通方向における一方側から他方側に向けて挿通させることと、前記保持具の前記他方側において、前記残部を押圧する第２押圧部材を前記貫通方向と交差する方向に動作させることと、を有する植物分離方法が適用される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、生育した植物を収穫した後に残る残部を保持具から適切に分離することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る植物栽培システムの全体構成を表す模式図である。

【図2】栽培棚の構造の一例を表す斜視図である。

【図3】栽培棚の各棚部におけるレールの配置の一例を表す説明図である。

【図4】栽培棚の各棚部における光源の配置の一例を表す説明図である。

【図5】搬送ロボットの構成の一例を表す斜視図である。

【図6】保持具を支持した状態のレールの構造の一例を表す横断面図である。

【図7】植物分離装置の全体構成の一例を表す側面図である。

【図8】植物分離装置の全体構成の一例を表す正面図である。

【図9】第２分離装置の構成の一例を表す上面図である。

【図10】第２分離装置の構成の一例を表す側面図である。

【図11】植物分離装置により実行される植物分離工程の一例を表す説明図である。

【図12】エアノズルによるエア噴出動作の一例を表す植物分離装置の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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、以下において、植物栽培システムの構成の説明の便宜上、各図中に示す上下左右前後等の方向を共通に定義し適宜使用する場合がある。但し、植物栽培システムの各構成の位置関係を限定するものではない。

【0012】

＜１．植物栽培システムの構成＞
図１乃至図４を参照しつつ、本実施形態に係る植物栽培システム１の全体構成の一例について説明する。なお図１においては、各部の詳細な構造については図示を省略し、システム全体の構成を模式的に示している。

【0013】

図１乃至図４に示すように、植物栽培システム１は、栽培対象である植物２を保持具３で保持し、当該保持具３を所定の期間をかけてレール４に沿って移動させることにより植物２を生育させ、植物２のうちの商用部分（この例では後述する葉部２ｂ）を収穫するとともに保持具３の後処理を行うシステムである。植物栽培システム１は、多数の保持具３と、栽培棚５と、搬送ロボット６と、搬入コンベア７と、搬出コンベア８と、収穫装置９と、植物分離装置１０とを有する。

【0014】

（１－１．栽培棚）
栽培棚５には、複数段（この例では８段）の棚部５ａが上下方向に多段に積層されて配置されている。なお、「上下方向」は厳密な鉛直方向である必要はなく、実質的な鉛直方向であればよい。したがって、「上下方向」には鉛直方向に対して若干傾斜した方向も含まれる。また、栽培棚５における棚部５ａの積み重ね方向は、上下方向に限定されるものではなく、上下方向に対して所定の角度で傾斜した方向としてもよい。

【0015】

各棚部５ａのそれぞれには、複数のレール４が前後方向に沿って水平に延設されている。なお、本実施形態でいう「前後方向」は各棚部５ａにおける植物２の流れ方向（搬送方向）であり、レール４の長手方向あるいは延設方向でもある。また、「水平方向」は厳密な水平方向である必要はなく、実質的に水平方向であればよい。したがって、水平方向に対して若干傾斜した方向も含まれる。複数のレール４は、各棚部５ａにおいて左右方向に並設されており、各レール４は実質的に平行に配置されている。なお、本実施形態でいう「左右方向」は上記上下方向及び前後方向と直交する方向である。

【0016】

詳細な構造については後述するが、レール４は、複数の保持具３を長手方向に沿って移動可能に支持する。そして、レール４は、保持具３が前後方向における一方側から供給されることで、他の支持された複数の保持具３が前後方向における他方側に向けて押し出されてスライド移動するように構成される。

【0017】

栽培棚５における棚部５ａの段数は特に限定されるものではないが、本実施形態では例えば８段である場合を一例として説明する。以下では、説明の便宜上、栽培棚５の棚部５ａの段について適宜、最下段の１段をＡ段、最上段の１段をＢ段、上から２段目～５段目をまとめてＣ段、上から６、７段目をまとめてＤ段という。すなわち、図２及び図３に示すように、Ａ段は１つの棚部５ａを有し、Ｂ段は１つの棚部５ａを有し、Ｃ段は４つの棚部５ａを有し、Ｄ段は２つの棚部５ａを有する。図３に示す例では、Ａ段の棚部５ａには比較的多数（図示する例では８つ）のレール４が設置されている。Ｂ段の棚部５ａには、Ａ段よりも少ない数（図示する例では６つ）のレール４が設置されている。Ｃ段の棚部５ａのそれぞれには、Ｂ段よりもさらに少ない数（この例では４つ）のレール４が設置されている。Ｄ段の棚部５ａのそれぞれには、Ｃ段よりもさらに少ない数（この例では３つ）のレール４が設置されている。

【0018】

（１－２．搬送順序）
次に、植物栽培システム１における保持具３及び植物２の搬送順序の一例について説明する。搬入コンベア７は、この例では種子が播種されて発芽した状態の植物２を保持する保持具３を、図示しないパレタイザからＡ段の後側に搬入し、供給する。また搬出コンベア８は、Ｄ段における各段の棚部５ａの後側から、十分に生育した状態の植物２を保持した保持具３を搬出する。

【0019】

図１及び図３に、各棚部５ａそれぞれにおける保持具３及び植物２の搬送方向を示す。なお、図１中における破線矢印が各棚部５ａでの保持具３及び植物２の搬送方向を示している。また、図３中の記号ＳＹ１は、上記前後方向における前側から後側への保持具３及び植物２の搬送方向を示し、記号ＳＹ２は、反対に後側から前側への保持具３及び植物２の搬送方向を示している。図１、図３に示すように、Ａ段では、各レール４において保持具３及び植物２が後側から前側へ向けて搬送される。Ｂ段では、各レール４において保持具３及び植物２が前側から後側へ向けて搬送される。Ｃ段では、各段とも、各レール４において保持具３及び植物２が後側から前側へ向けて搬送される。Ｄ段では、各段とも、各レール４において保持具３及び植物２が前側から後側へ向けて搬送される。

【0020】

栽培棚５の前側に位置する搬送ロボット６は、Ａ段からＢ段への保持具３及び植物２の上昇搬送と、Ｃ段からＤ段への保持具３及び植物２の下降搬送を行う。このとき、前側の搬送ロボット６は、左右方向の振り分けを行うとともに、異なる段数にあるＣ段とＤ段の間の上下方向の振り分けも行う。また、栽培棚５の後側に位置する搬送ロボット６は、搬入コンベア７からＡ段への保持具３及び植物２の水平搬送と、Ｂ段からＣ段への保持具３及び植物２の下降搬送と、Ｄ段から後述する収穫装置９及び植物分離装置１０への保持具３及び植物２のまとめ搬送を行う。このとき、後側の搬送ロボット６は、左右方向の振り分けを行うとともに、異なる段数にあるＢ段とＣ段の間の上下方向の振り分けも行う。

【0021】

また、図４に示すように、栽培棚５の棚部５ａの上方には、植物２の葉部２ｂ（後述の図６参照）に光を当てるための複数の光源１５が設置されている。各光源１５は、各棚部５ａの上方にそれぞれ設けられた支持板１１の下面に、左右方向に沿って延在するように設置されている。各光源１５は、前後方向に沿って所定の間隔で配置されている。なお、光源１５は特に限定されるものではないが、植物の光合成を促進するため、例えばＬＥＤや蛍光灯等が使用される。

【0022】

以上の搬送経路において、Ａ段→Ｂ段→Ｃ段→Ｄ段の順で搬送されるに従い左右方向におけるレール間隔が次第に広くなる。これにより、植物２全体の大きさが保持具３よりも小さい育苗段階ではレール間隔が最も狭いＡ段で密集して栽培し、その後にレール間隔が段階的に広くなるようにＢ段→Ｃ段→Ｄ段の順で搬送することができる。すなわち、各植物２の全体が次第に大きく生育する段階に応じて配置間隔を広くできる。その結果、当該栽培棚５全体の設置面積に対して、植物２の栽培面積を効率的に利用できるいわゆる定植が可能となる。

【0023】

（１－３．その他構成）
上述したように、植物栽培システム１は、収穫装置９と植物分離装置１０をさらに有している。

【0024】

収穫装置９は、図示は省略するが、例えばカッタなどの切断機構を備えており、保持具３に保持された植物２の茎部２ａ（後述の図６参照）を切断する。後側の搬送ロボット６によって栽培棚５のＤ段から保持具３が搬送された収穫装置９は、当該保持具３に保持されて十分に生育した植物２に対し、その商用部分である葉部２ｂだけを切り離して収穫する。なお、収穫装置９で収穫した葉部２ｂ等の商用部分は別途の移送手段（専用の移送ロボット等。図示省略）により搬出コンベア８へ移送され、残った保持具３は後方の搬送ロボット６により植物分離装置１０へ搬送される。なお、収穫作業は必ずしも自動で行われなくともよく、例えば作業者が手作業で行ってもよい。

【0025】

植物分離装置１０は、上記収穫装置９で葉部２ｂを収穫された後に残った茎部２ａ及び根部２ｃ（後述の図６参照）を保持具３から分離するとともに、保持具３を清浄化する。この植物分離装置１０の構成と機能については後述する。

【0026】

＜２．搬送ロボット＞
次に、図５を用いて、搬送ロボット６の構成の一例について説明する。なお、図５においては栽培棚５の前側に配置される搬送ロボット６を斜視で示しており、Ｘ軸正の方向が右、Ｘ軸負の方向が左、Ｙ軸正の方向が後、Ｙ軸負の方向が前、Ｚ軸正の方向が上、Ｚ軸負の方向が下に対応する。また、栽培棚５の後側に配置される搬送ロボット６については、同じ構成のものをＸ軸、Ｙ軸のそれぞれの正負方向を逆にしただけであるため、図示を省略する。

【0027】

搬送ロボット６は、保持具３及び植物２をレール４の端部から取り出して搬送し、他のレール４の端部へ押し込んで供給する。図５に示すように、搬送ロボット６は、基台１６と、基台１６上に設置された門型の支持枠１７と、支持枠１７に設けられたアクチュエータ３０と、ハンド２１とを有する。

【0028】

支持枠１７は、基台１６上にＸ軸方向に対向するようにＺ軸方向に沿って設置された一対の支柱１７ａと、一対の支柱１７ａの上端にＸ軸方向に沿って架け渡された略水平な梁１７ｂとを有する。

【0029】

アクチュエータ３０は、Ｘ軸ユニット１８、Ｚ軸ユニット１９、及びＹ軸ユニット２０を有する。Ｘ軸ユニット１８は、ビーム１８ａと、スライダ１８ｂと、Ｘ軸モータ１８ｃとを有する。ビーム１８ａは、一対の支柱１７ａ間にＸ軸方向に略水平に架設される。スライダ１８ｂは、ビーム１８ａにＸ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｘ軸モータ１８ｃは、例えばビーム１８ａの左端に取り付けられ、スライダ１８ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ１８ｂをＸ軸方向に駆動する。

【0030】

Ｚ軸ユニット１９は、ビーム１９ａと、スライダ１９ｂと、Ｚ軸モータ１９ｃとを有する。ビーム１９ａは、上端が梁１７ｂにＸ軸方向に移動自在に支持されるとともに、スライダ１８ｂに固定される。スライダ１９ｂは、ビーム１９ａにＺ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｚ軸モータ１９ｃは、例えばビーム１９ａの下端に取り付けられ、スライダ１９ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ１９ｂをＺ軸方向に駆動する。

【0031】

Ｙ軸ユニット２０は、ビーム２０ａと、スライダ２０ｂと、Ｙ軸モータ２０ｃとを有する。スライダ２０ｂは、スライダ１９ｂに固定される。ビーム２０ａは、スライダ２０ｂによりＹ軸方向に沿って移動自在に支持される。Ｙ軸モータ２０ｃは、例えばビーム２０ａの前端に取り付けられ、スライダ２０ｂに装着された図示しないチェーン等を介してスライダ２０ｂをＹ軸方向に駆動する。

【0032】

アクチュエータ３０では、Ｘ軸モータ１８ｃによりスライダ１８ｂがＸ軸方向に駆動すると、ビーム１９ａがＸ軸方向に移動し、スライダ１９ｂ及びスライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＸ軸方向に移動する。また、Ｚ軸モータ１９ｃによりスライダ１９ｂがＺ軸方向に駆動すると、スライダ１９ｂ及びスライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＺ軸方向に移動する。また、Ｙ軸モータ２０ｃによりスライダ２０ｂをＹ軸方向に駆動すると、スライダ２０ｂを介してビーム２０ａがＹ軸方向に移動する。このようにして、アクチュエータ３０は、ビーム２０ａをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸方向に移動することができる。

【0033】

ハンド２１は、アクチュエータ３０のビーム２０ａの後側の先端に取り付けられ、保持具３を把持する。アクチュエータ３０は、ビーム２０ａを三軸方向に移動することにより、ハンド２１を三軸方向に移動することができる。すなわち、アクチュエータ３０は、ハンド２１を前後方向（レール４の長手方向）に沿って移動させる。またアクチュエータ３０は、前後方向と垂直且つ互いに直交する２方向、すなわち左右方向（レール４の並設方向。略水平方向でもある）と上下方向（棚部５ａの積み重ね方向。高さ方向でもある）の２方向に沿って移動させることができる。

【0034】

ハンド２１は、例えばレール４の端部に位置する保持具３を抜き出す際には、保持具３を両側から挟んで把持した後に抜き出す。また、ハンド２１は、例えばレール４の端部へ保持具３を挿入する際には、把持した保持具３をアクチュエータ３０の駆動により別のレール４の端部に移動させ、レール４に挿入する。そして、保持具３を把持したままＹ軸方向（前後方向）に１ピッチ分（保持具３の前後方向の長さ分）だけ押す。これにより、挿入した保持具３とレール４上に支持されている複数の保持具３を１ピッチ分スライドさせることができる。このようにして、搬送ロボット６は、保持具３の挿入先のレール４上に支持されている複数の保持具３の列全体を搬送方向に移動させる。以上の挿入操作の後、ハンド２１は開いて保持具３の把持を解除する。

【0035】

＜３．保持具、レール＞
次に、図６を用いて、保持具３及びレール４の構成の一例について説明する。なお、図６に示す方向は、レール４が棚部５ａに設置された状態での方向を示しており、図６は前後方向におけるレール４の直交断面を示している。

【0036】

（３－１．保持具）
保持具３は、植物栽培システム１の栽培対象である植物２を１株ごとに保持する部材である。なお、ここでいう「１株」とは、単一の種子から生育される１つの個体をいう。例えば図６に示す植物２のように、複数（単一でもよい）の葉部２ｂが１本の茎部２ａによって支持されることで１つの個体としてまとまっているものは１株である。また、例えば茎が分岐等により複数ある場合でもその根部２ｃがつながることで１つの個体としてまとまっているものは１株である。

【0037】

保持具３は、左右方向、前後方向の各方向においてそれぞれ対称な形状を有する。したがって、保持具３はその長手方向である前後方向（つまり搬送方向）において正逆両方向で使用できる方向互換性を有している。保持具３は、摺動性の高い材料（例えば樹脂。金属等でもよい）で一体成形されており、保持具３を支持するレール４に対してスライド可能に構成されている。

【0038】

図６に示すように、保持具３は、本体部３１、保持筒部３２、穴部３３、及びガイド板部３４を有している。本体部３１は、上方からの平面視で見て前後方向を長手方向とした略矩形形状に形成されている。本体部３１のうち左右方向両側の縁部は、搬送ロボット６のハンド２１により把持された際に支持される支持部３５として機能する。図６に示す例では、支持部３５は、前後方向から見て等脚台形状に形成されているが、三角形や円形等、他の形状としてもよい。

【0039】

保持筒部３２は、上記本体部３１の前後方向及び左右方向の中心位置に形成されており、上下方向に貫通した穴部３３を有する。保持筒部３２の上端開口部は、本体部３１の上面から突出せずに面一の状態で形成され、下端開口部は本体部３１の下面から下方に突出して形成されている。この例では、保持筒部３２は例えば穴部３３が丸穴である円筒形状であるが、穴部が四角形等の多角形状である多角形筒形状としてもよい。

【0040】

ガイド板部３４は、本体部３１の上面から上方に突出して前後方向に延設された一対の平板形状部であり、保持筒部３２の上端開口部を挟んだ左右方向の２箇所に並設されている。そして、図６に示すように、本体部３１の全体は下方側が開口して中抜きされた中空構造で形成されており、保持具３の重量が軽量化されている。

【0041】

なお、以上説明した保持具３の構成は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、上記では保持具３を一体成形としたが、複数の部品で構成されてもよい。

【0042】

（３－２．レール）
図６に示すように、レール４は、レール部４０と、水槽部４７とを有しており、摺動性の高い材料（例えば樹脂。金属等でもよい）で一体成形されている。レール部４０は、それぞれ左右方向に所定の幅を有し前後方向に延設された左右一対の上レール板４１ａと、これら上レール板４１ａの下方位置で同じくそれぞれ左右方向に所定の幅を有し前後方向に延設された左右一対の下レール板４２ａとを有する。上レール板４１ａの対向する側の縁部には、下方に突出する上レール突起部４４が形成されている。上レール突起部４４と下レール板４２ａとの間の空間に、保持具３の本体部３１が収容される。一対の上レール板４１ａの間の上レール溝４３ａには、保持具３における一対のガイド板部３４が収容される。

【0043】

水槽部４７は、前後方向に延設された一対の側壁部４７ａと、それら一対の側壁部４７ａの下端に渡って前後方向に延設された底壁部４７ｂとを有する。水槽部４７は、全体が上方を開放した断面略Ｕ字状の長尺の水槽であり、内部に培養液４８が貯留される。培養液４８は、例えばポンプ等の適宜の流動手段（図示省略）により前後方向に流動される。

【0044】

レール４に挿入された保持具３は、レール部４０の内側の空間４６に収容される。保持具３は、本体部３１の下面が左右の下レール板４２ａの上面にスライド可能に接触するとともに、本体部３１の上面が左右の上レール突起部４４に当接する。このようにして保持具３を上下から挟み込む構成とすることで、保持具３の傾きや倒れを防止できる。保持具３の本体部３１の下面である保持具支持面３８は、上述したように本体部３１の下面が開口しているため、下レール板４２ａの上面であるレール支持面４５との接触面積が減少され、レール４との摺動性を向上できる。

【0045】

図６に示すように、保持具３の保持筒部３２の穴部３３には培地５０が充填され、培地５０に播種された種から生育した植物２の茎部２ａを保持する。植物２は、穴部３３の下端開口部を介して根部２ｃを水槽部４７内の培養液４８に浸しつつ、穴部３３の上端開口部を介して葉部２ｂをレール４の上方に膨出させて成長する。穴部３３内に充填する培地５０としては、例えば寒天等のゲル状培地を使用してもよいし、スポンジ、ウレタン、ロックウール等の固形培地を使用してもよい。最終的に植物２の生育が進むと、茎部２ａの径が穴部３３の内径と略一致するまで太くなってほとんどの培地５０が抜け落ち、保持筒部３２が植物２を直接支持する状態となる。

【0046】

なお、植物栽培システム１では、複数の保持具３の間に挿入されることで保持具３の前後方向の間隔を規定するスペーサが使用される（図示省略）。スペーサは、上記保持具３と共通の部品、すなわち穴部３３に培地５０を充填しない空の状態の保持具３が使用されてもよい。または、レール４上で移動可能に支持される構成であれば、例えば保持筒部３２を備えない形状（穴部３３が埋められた形状）などのように保持具３と異なる形状に成形されたものであってもスペーサとして利用できる。したがって、レール４では、複数の保持具３と共に複数のスペーサも前後方向に沿って整列し、それら全体が移動可能に支持される。そして、レール４の前後方向における一方側からスペーサが供給されるごとに、すでに支持されている保持具３及びスペーサの全体が他方側に向けて移動する。なお、光が培養液４８に照射されると藻の発生を促すことになるため、スペーサは穴部を備えない形状のものが望ましい。

【0047】

なお、以上説明したレール４の構成は一例であり、上記以外の構成としてもよい。例えば、上記ではレール４を一体成形としたが、複数の部品で構成されてもよい。

【0048】

＜４．植物分離装置＞
次に、図７～図１２を用いて、植物分離装置１０の詳細について説明する。
（４－１．植物分離装置の構成）
まず、図７～図１０を用いて、植物分離装置１０の構成の一例について説明する。図７は、植物分離装置１０の全体構成の一例を表す側面図であり、図８は植物分離装置１０の全体構成の一例を表す正面図である。なお、植物分離装置１０の設置位置は後方の搬送ロボット６の搬送可能範囲内にあればよく、栽培棚５の下方に配置したり、または側方に並べたり、または直列に並べたり、多様な位置に配置できる。また、植物分離装置１０を設置する向き（保持具３の搬送方向）についても、栽培棚５における搬送方向と平行な関係に限られず、直交または所定の角度をなすような配置関係であってもよい。このため、図７～図１０中には方向の図示を省略している。

【0049】

図７及び図８に示すように、植物分離装置１０は、フレーム６０と、レール７０と、第１分離装置８０と、第２分離装置９０と、エアノズル１００と、清掃装置１１０と、コンテナ１２０とを有する。

【0050】

フレーム６０は、幅方向（図８中左右方向）に対向するように上下方向に沿って設置された一対の支柱フレーム６１と、一対の支柱フレーム６１の上端から搬送方向一方側（図７中左側）に突出すると共に幅方向に沿って架け渡された支持フレーム６２と、支持フレーム６２の下方において一対の支柱フレーム６１間に幅方向に沿って架け渡された梁フレーム６３と、梁フレーム６３により吊り下げ部材６４を介して支持されると共に搬送方向一方側に突出した支持フレーム６５と、梁フレーム６３により吊り下げ部材６４を介して支持されると共に搬送方向他方側（図７中右側）に突出した支持フレーム６６とを有する。なお、フレーム６０の上記構成は一例であり、上記以外のフレーム構成としてもよい。

【0051】

レール７０（支持部材の一例）は、梁フレーム６３により吊り下げ部材６７を介して略水平に支持されており、複数の保持具３を搬送方向（図７中右方向）に移動可能に支持する。レール７０は、下方に位置する支持レール板７０ａと上方に位置する抑えレール板７０ｂの組合せを、幅方向に所定寸法だけ離間した平行な配置で一対有している。同じ組の支持レール板７０ａと抑えレール板７０ｂは、保持具３の本体部３１と同じ厚み寸法の支柱部７１を介して固定されている。すなわち、レール７０の全体構成は、前述のレール４から水槽部４７を除いたレール部４０の構成と同様である。これにより、レール７０はレール部４０と同様に、複数の保持具３を直列に整列させた状態でその全体を移動可能に支持できる。

【0052】

また、レール７０では、保持具３の搬送方向上流側において抑えレール板７０ｂが支持レール板７０ａより短く、その上流側端部は所定の角度で上方へ跳ね上がるように屈曲している。このため、搬送ロボット６は、抑えレール板７０ｂとの干渉を回避しつつ保持具３（根部２ｃ及び茎部２ａを保持した状態のもの）を支持レール板７０ａの上流側端部に載せやすく、また支持レール板７０ａと抑えレール板７０ｂの間に保持具３の本体部３１を挿入しやすい。そして、搬送ロボット６が１つの保持具３を挿入するたびに、整列した複数の保持具３の全体がそれぞれ所定の位置まで搬送される。そのとき、搬送方向の最も下流側に位置する保持具３はレール７０から外れて落下し、予め下方に配置されているコンテナ（図示省略）内へ集積される。

【0053】

第１分離装置８０は、レール７０の上方に配置されており、エアシリンダ８１とロッド８２とを有する。エアシリンダ８１は、ロッド８２を上下方向に昇降移動させ、レール７０に支持された保持具３の穴部３３に対して、ロッド８２を穴部３３の貫通方向における上側（一方側の一例）から下側（他方側の一例）に向けて挿通させることにより、収穫された植物２の残部である茎部２ａ及び根部２ｃを保持具３の下方へ押し出す。なお、エアシリンダ８１の代わりにソレノイドやモータ等のアクチュエータを用いてもよい。また、以下適宜、茎部２ａ及び根部２ｃを「残部２ａ，２ｃ」という。ロッド８２（第１押圧部材の一例）は、先端にテーパ形状の面取りが形成された棒状部材であり、外径が保持具３の穴部３３の内径より若干小さい径寸法となるように形成されている。第１分離装置８０は、ロッド８２の中心軸Ａｘ１が、搬送ロボット６によりレール７０上の分離位置（図７中左端の保持具３の位置）に位置決めされた保持具３の穴部３３の中心位置と略一致するように、上述の支持フレーム６２に固定されている。

【0054】

第２分離装置９０は、レール７０の下方に配置されている。図９及び図１０に、第２分離装置９０の構成の一例を示す。図９は第２分離装置９０の構成の一例を表す上面図であり、図１０は第２分離装置９０の構成の一例を表す側面図である。図９及び図１０に示すように、第２分離装置９０は、エアシリンダ９１と、ロッド９２と、櫛歯９３とを有する。エアシリンダ９１が、ロッド９２を進退移動させて櫛歯９３を一対のガイドバー９４の摺動方向に沿って進退移動させることにより、第２分離装置９０は、レール７０に支持された保持具３の下側において、植物２の残部２ａ，２ｃを押圧する櫛歯９３を水平方向に動作させる。なお、エアシリンダ９１の代わりにソレノイドやモータ等のアクチュエータを用いてもよい。櫛歯９３（第２押圧部材の一例）は、植物２の残部２ａ，２ｃと当接する部分に凸部９３ａ，９３ｂ（凹凸部の一例）及び当該凸部９３ａ，９３ｂの間に形成された凹部９３ｃ（凹凸部の一例）を有することにより、略櫛歯状に形成されている。２つの凸部９３ａ，９３ｂは左右対称な形状ではなく、一方側の凸部９３ａが他方側の凸部９３ｂよりも中心軸Ａｘ２の方向に長い。このように２つの凸部の突出量を異ならせることにより、櫛歯９３が植物２の残部２ａ，２ｃに突き刺さり易くなる。第２分離装置９０は、ロッド９２の中心軸Ａｘ２が、第１分離装置８０のロッド８２の中心軸Ａｘ１と略直角に交差するように、上述の支持フレーム６５に固定されている。エアシリンダ９１がロッド９２を縮めた際には櫛歯９３が植物２の残部２ａ，２ｃから退避し、ロッド９２を伸ばした際には櫛歯９３が植物２の残部２ａ，２ｃに突き刺さって押圧する。なお、櫛歯９３の動作方向は水平方向に限るものではなく、穴部３３の貫通方向（上下方向）と交差する方向であれば、水平方向に対して傾斜した方向でもよい。

【0055】

コンテナ１２０（容器の一例）は、第１分離装置８０及び第２分離装置９０の鉛直方向下側に配置され、保持具３から分離された残部２ａ，２ｃを収容する。図７及び図８に示す例では、コンテナ１２０は複数の車輪１２１を下端に有する可動式の容器であり、残部２ａ，２ｃで一杯になると新たなコンテナ１２０に交換される。

【0056】

エアノズル１００（エア噴出装置の一例）は、エアチューブ１０１を介してエア供給装置（図示省略）に接続されており、コンテナ１２０に収容された植物２の残部２ａ，２ｃに対してエアを噴出する。

【0057】

清掃装置１１０は、レール７０の下方に配置されており、エアシリンダ１１１とブラシ１１２とを有する。エアシリンダ１１１は、ブラシ１１２を上下方向に昇降移動させ、第１分離装置８０及び第２分離装置９０により残部２ａ，２ｃを分離された保持具３の穴部３３にブラシ１１２を挿通させる。なお、エアシリンダ１１１の代わりにソレノイドやモータ等のアクチュエータを用いてもよい。ブラシ１１２（清掃具の一例）は、ロッド１１３の外周に植毛が施された棒状部材である。ロッド１１３の外径は保持具３の穴部３３の内径より若干小さく、植毛部を含むブラシ１１２の外径は穴部３３の内径よりも若干大きい。エアシリンダ１１１は、ブラシ１１２の中心軸Ａｘ３が、搬送ロボット６によりレール７０上の清掃位置（図７では例えば左から４番目の保持具３の位置）に位置決めされた保持具３の穴部３３の中心位置と略一致するように、上述の支持フレーム６６に固定されている。

【0058】

（４－２．植物分離工程）
次に、図１１を用いて、植物分離装置１０により実行される植物分離工程の一例について説明する。まず、前述の収穫装置９に搬送された保持具３は、図１１（ａ）に示すように上方の葉部２ｂと下方の根部２ｃを連結する茎部２ａを穴部３３に貫通させて、植物２の全体の略中央位置を保持した状態となっている。収穫装置９は、カッタなどの切断機構５１により穴部３３の上端開口部近傍で植物２を切断して、葉部２ｂのみを分離し収穫する。その結果、図１１（ｂ）に示すように、保持具３は穴部３３に茎部２ａを貫通させたまま、当該茎部２ａの上端に葉元部２ｄを残しつつ茎部２ａの下方に根部２ｃを連ねた状態となり、植物分離装置１０に搬送される。なお、葉元部２ｄはその外径が穴部３３の内径より大きいため、それに連なる茎部２ａ及び根部２ｃが保持具３から自重で抜け落ちない。

【0059】

この状態の保持具３が、搬送ロボット６により植物分離装置１０のレール７０に挿入、搬送され、上述した分離位置に位置決めされる。これに同期して、図１１（ｃ）に示すように、第１分離装置８０のエアシリンダ８１が作動して、ロッド８２を上方から下降させて穴部３３に挿入し貫通させる。これにより、葉元部２ｄの中心に穴が開口されるとともに、茎部２ａと根部２ｃが当該葉元部２ｄから分断されて穴部３３の下方から押し出される。これにより、茎部２ａ及び根部２ｃが落下した場合にはコンテナ１２０に収容される。その後、エアシリンダ８１がロッド８２を上昇移動させる。

【0060】

なお、第１分離装置８０のロッド８２により残部２ａ，２ｃが穴部３３から下方に押し出されても、残部２ａ，２ｃが有する水分の影響により保持具３に付着していたり、隣接する保持具３との間で根部２ｃが絡まる等により、残部２ａ，２ｃが保持具３から分離されない場合がある。

【0061】

そこで、ロッド８２の上昇後に、図１１（ｄ）に示すように、第２分離装置９０のエアシリンダ９１が作動してロッド９２を伸ばし、櫛歯９３を水平方向に移動させて残部２ａ，２ｃを押圧する。これにより、残部２ａ，２ｃが保持具３から分離されて下方に落下し、コンテナ１２０に収容される。その後、エアシリンダ９１がロッド９２を縮めて櫛歯９３を退避させると共に、搬送ロボット６により新たに保持具３が挿入されて保持具３の次の搬送動作が行われる。

【0062】

なお、この時点において、保持具３の穴部３３の上方側には葉元部２ｄが残存している。また、穴部３３の内周面には例えばアオコなどの藻が付着していたり、塵芥などで汚れた状態となっている場合が多い。保持具３を再利用するためには、葉元部２ｄを分離すると共に、穴部３３を清浄な状態にすることが好ましい。

【0063】

この状態の保持具３が上記分離位置よりも下流側に搬送され、上述した清掃位置に位置決めされる。これに同期して、図１１（ｅ）に示すように、清掃装置１１０のエアシリンダ１１１が作動してブラシ１１２を下方から上昇させて保持具３の穴部３３に貫通させる。これにより、ブラシ１１２が穴部３３の内周面全体に対して均等に摺接して、上記の藻や汚れを擦り落とすように清掃すると共に、葉元部２ｄを保持具３の上方へ押し出す。その後、エアシリンダ１１１がブラシ１１２を下降移動させてから、搬送ロボット６により新たに保持具３が挿入されて保持具３の次の搬送動作が行われる。このとき、押し出された葉元部２ｄが保持具３の上面に乗ったままの状態であっても、その後に保持具３が搬送されてレール７０の端部から落下し、下方の保持具回収用のコンテナ（図示省略）の底面に衝突した衝撃で葉元部２ｄを分離できる。

【0064】

以上により、植物分離装置１０では、収穫装置９から搬送された保持具３に対して、穴部３３に残った茎部２ａ、根部２ｃ、及び葉元部２ｄを除去し、また穴部３３の内周面における藻や汚れ等を清掃して、自動的に保持具３を再利用可能な状態に後処理できる。

【0065】

（４－３．エア噴出動作）
次に、図１２を用いて、エアノズル１００によるエア噴出動作の一例について説明する。図１２に示すように、第１分離装置８０及び第２分離装置９０により保持具３から分離された植物２の残部２ａ，２ｃは、下方に落下してコンテナ１２０に収容される。残部２ａ，２ｃの分離が次々に実行されることで、残部２ａ，２ｃはコンテナ１２０の内部に堆積していく。堆積した残部２ａ，２ｃが、第１分離装置８０の下方位置においてレール７０に支持されている保持具３から根部２ｃが垂れ下がった領域である領域ＡＲに到達すると、堆積物と保持具３から垂れ下がった根部２ｃとが接触し、レール７０上の保持具３の位置がずれてしまう可能性がある。その場合、第１分離装置８０においてロッド８２を穴部３３に挿通できなくなる。また、堆積物の高さがさらに高くなると、第１分離装置８０又は第２分離装置９０の動作の妨げとなる可能性がある。以上の要因により、残部２ａ，２ｃを保持具３から適切に分離できなくなることが考えられる。

【0066】

そこで本実施形態では、図１２に示すようにエアノズル１００によりコンテナ１２０に集積された残部２ａ，２ｃに向けてエアを噴出する。エアの噴出先は、上記領域ＡＲの下方の空間Ｓである。これにより、堆積した残部２ａ，２ｃの山を崩し、堆積物がレール７０に支持されている保持具３から垂れ下がった根部２ｃと接触する高さに到達することを防止できる。その結果、レール７０上の保持具３の位置ずれや、第１分離装置８０及び第２分離装置９０の動作が阻害されることを防止できる。

【0067】

＜５．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の植物分離装置１０は、貫通した穴部３３を備え、当該穴部３３に栽培対象の植物２を保持する保持具３と、保持具３を移動可能に支持するレール７０と、レール７０に支持された保持具３の穴部３３に対し、収穫された植物２の残部２ａ，２ｃを押圧するロッド８２を穴部３３の貫通方向における上側から下側に向けて挿通させる第１分離装置８０と、レール７０に支持された保持具３の下側において、残部２ａ，２ｃを押圧する櫛歯９３を貫通方向と交差する方向に動作させる第２分離装置９０と、を有する。

【0068】

本実施形態の植物分離装置１０では、第１分離装置８０により、ロッド８２を保持具３の穴部３３に挿通させることで、収穫された植物２の残部２ａ，２ｃ（茎部２ａ及び根部２ｃ）を穴部３３から押し出し、保持具３から分離させる。しかしながら、残部２ａ，２ｃが有する水分の影響により穴部３３から押し出された後も保持具３に付着していたり、隣接する保持具３との間で根部２ｃが絡まる等により、残部２ａ，２ｃを保持具３から適切に分離できない場合がある。

【0069】

そこで本実施形態では、第２分離装置９０により、櫛歯９３を保持具３の穴部３３の下側において貫通方向と交差する方向に動作させる。これにより、ロッド８２で穴部３３から押し出したものの保持具３から分離されずに穴部３３の下側に残っている残部２ａ，２ｃを、当該押し出した方向と交差する方向に押圧して、保持具３から分離することができる。このようにして、生育した植物２を収穫した後に残る残部２ａ，２ｃを、穴部３３の貫通方向一方側から他方側に押し出す工程と、穴部３３の他方側で貫通方向に交差する方向に押圧して落下させる工程の、２段階の分離工程を実行することが可能となり、残部２ａ，２ｃを保持具３から適切に分離することができる。

【0070】

また、本実施形態では特に、櫛歯９３は、残部２ａ，２ｃと当接する部分に凸部９３ａ，９３ｂ及び凹部９３ｃを有する。これにより、櫛歯９３で残部２ａ，２ｃを押圧した際に凸部９３ａ，９３ｂが突き刺さって引っ掛かり易くなり、残部２ａ，２ｃを保持具３から分離する機能を高めることができる。

【0071】

また、本実施形態では特に、植物分離装置１０は、第１分離装置８０又は第２分離装置９０の鉛直方向下側に配置され、保持具３から分離された残部２ａ，２ｃを収容するコンテナ１２０と、コンテナ１２０に収容された残部２ａ，２ｃにエアを噴出するエアノズル１００と、をさらに有する。

【0072】

第１分離装置８０又は第２分離装置９０により保持具３から分離された植物２の残部２ａ，２ｃは、下方に落下してコンテナ１２０に収容される。残部２ａ，２ｃの分離が次々に実行されることで、残部２ａ，２ｃはコンテナ１２０に堆積していく。堆積した残部２ａ，２ｃが領域ＡＲに到達すると、堆積物と保持具３から垂れ下がった根部２ｃとが接触し、レール７０上の保持具３の位置がずれてしまう可能性がある。その場合、第１分離装置８０においてロッド８２を穴部３３に挿通できなくなる。また、堆積物の高さがさらに高くなると、第１分離装置８０又は第２分離装置９０の動作の妨げとなる可能性がある。以上の要因により、残部２ａ，２ｃを保持具３から適切に分離できなくなることが考えられる。そこで本実施形態では、エアノズル１００でコンテナ１２０に収容された残部２ａ，２ｃにエアを噴出する。これにより、堆積した残部２ａ，２ｃの山を崩し、堆積物がレール７０に支持されている保持具３から垂れ下がった根部２ｃと接触する高さに到達することを防止できる。その結果、レール７０上の保持具３の位置ずれや、第１分離装置８０及び第２分離装置９０の動作が阻害されることを防止できる。

【0073】

また、本実施形態では特に、植物分離装置１０は、第１分離装置８０又は第２分離装置９０により残部２ａ，２ｃを分離された保持具３の穴部３３にブラシ１１２を挿通させる清掃装置１１０をさらに有する。

【0074】

保持具３の穴部３３の内側は、藻が付着する等、汚れた状態となっている場合が多い。そこで本実施形態では、残部２ａ，２ｃを分離した保持具３の穴部３３に対してブラシ１１２を挿通させることで、穴部３３の内側を清掃して汚れを除去することができ、再利用に向けて保持具３を清浄化することができる。

【0075】

また、本実施形態では特に、貫通した穴部３３を備え、当該穴部３３に栽培対象の植物２を保持する保持具３と、保持具３を所定の期間をかけて移動させることにより植物２を生育させる栽培棚５と、を有する植物栽培システム１が、上述の植物分離装置１０を有する。これにより、保持具３で保持した植物２を生育させると共に、生育した植物２を収穫した後に残る残部２ａ，２ｃを保持具３から適切に分離することで、保持具３を繰り返し再利用することができる植物栽培システム１を実現できる。

【0076】

＜６．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。

【0077】

例えば、前述したスペーサが保持具３と同等の穴部３３を有している場合や、保持具３自体をスペーサとして利用している場合でも、その穴部３３で植物２を保持しなくともレール４での搬送中に内周面が汚れる場合があるため、清掃装置１１０でスペーサを清掃させてもよい。

【0078】

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

【0079】

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさ、形状、位置等が「同一」「同じ」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「同じ」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に同じ」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

【0080】

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。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】

【0081】

１ 植物栽培システム
２ 植物
２ａ 茎部
２ｃ 根部
２ａ，２ｃ 残部
３ 保持具
５ 栽培棚
１０ 植物分離装置
３３ 穴部
７０ レール（支持部材）
８０ 第１分離装置
８２ ロッド（第１押圧部材）
９０ 第２分離装置
９３ 櫛歯（第２押圧部材）
９３ａ 凸部（凹凸部）
９３ｂ 凸部（凹凸部）
９３ｃ 凹部（凹凸部）
１００ エアノズル（エア噴出装置）
１１０ 清掃装置
１１２ ブラシ（清掃具）
１２０ コンテナ（容器）

【要約】

【課題】生育した植物を収穫した後に残る残部を保持具から適切に分離する。
【解決手段】植物分離装置１０は、貫通した穴部３３を備え、当該穴部３３に栽培対象の植物２を保持する保持具３と、保持具３を移動可能に支持するレール７０と、レール７０に支持された保持具３の穴部３３に対し、収穫された植物２の残部２ａ，２ｃを押圧するロッド８２を穴部３３の貫通方向における上側から下側に向けて挿通させる第１分離装置８０と、レール７０に支持された保持具３の下側において、残部２ａ，２ｃを押圧する櫛歯９３を貫通方向と交差する方向に動作させる第２分離装置９０と、を有する。
【選択図】図８

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】