特許 7392445 植物栽培設備

(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】

(24)【登録日】2023-11-28

(45)【発行日】2023-12-06

(54)【発明の名称】植物栽培設備

(51)【国際特許分類】

   A01G 9/00 20180101AFI20231129BHJP

   A01G 9/02 20180101ALI20231129BHJP

   A01G 9/12 20060101ALI20231129BHJP

   A01G 7/00 20060101ALI20231129BHJP

   A01D 46/30 20060101ALI20231129BHJP

【ＦＩ】

A01G9/00 C

A01G9/02 103W

A01G9/12 B

A01G7/00 603

A01D46/30

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019226186

(22)【出願日】2019-12-16

(65)【公開番号】P2021093929

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-09-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000000125

【氏名又は名称】井関農機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003834

【氏名又は名称】弁理士法人新大阪国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100092794

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 正道

(74)【代理人】

【氏名又は名称】特許業務法人新大阪国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂井 義明

(72)【発明者】

【氏名】山本 和彦

【審査官】中村 圭伸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０１７３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０２３７７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０１９４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２４９３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０７－０３０６３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－１８７２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０３０４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５９５６８９７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｄ ４６／００ － ４６／３０

Ａ０１Ｇ ７／００

Ａ０１Ｇ ９／００ － ９／１２

Ａ０１Ｇ ３１／００ － ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

栽培ベッド（５）に所定間隔で上下方向の誘引部材（１７）を設けた植物栽培設備において、
前記栽培ベッド（５）を載置する昇降フレーム（１８）を昇降させる昇降連動手段（１９）を設け、
前記栽培ベッド（５）から左右側方に向かって延びると共に、前記栽培ベッド（５）の長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の横桟（２８ａ）を設け、
複数の前記横桟（２８ａ）の先端部は葉受ネット（３０）で繋がれており、前記葉受ネット（３０）は植物の茎からのびる葉の先端部を受ける葉受部を構成し、
前後の前記横桟（２８ａ）と前記葉受ネット（３０）で形成する間隔部は、植物の茎（ｃ）になる果実（ｆ）が垂れ下がる果実垂下げ可能空間（２９）を形成し、
前記昇降フレーム（１８）を上昇させると、前記果実は前記果実垂下げ可能空間（２９）から前記昇降フレーム（１８）より下方に垂れ下がることを特徴とする植物栽培設備。

【請求項2】

複数条の前記栽培ベッド（５）間を走行する作業移動車（３）に前記果実（ｆ）を検出する果実検出手段（２５）を設け、前記果実検出手段（２５）の果実検出範囲は上向きに設定してなる請求項１記載の植物栽培設備。

【請求項3】

複数条の前記栽培ベッド（５）間を走行する作業移動車（３）に前記果実（ｆ）を把持して収穫する収穫アーム（２２）を設け、前記収穫アーム（２２）は上下方向に伸縮可能に構成した請求項１又は請求項２に記載の植物栽培設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物栽培設備に関する。

【背景技術】

【0002】

植物栽培設備において、栽培ベッドの上側には、該栽培条に沿う誘引紐を設け、栽培される植物の栽培株は、誘引紐により誘引される構成としている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１０３７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１によると、植物が生長して果実を収穫するにつれ、果実は段々上方に実るので誘引紐を下ろして果実位置を低くする必要があり収穫作業が煩わしい。

【0005】

本発明は、収穫作業を行い易くすることを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の本発明は、
栽培ベッド（５）に所定間隔で上下方向の誘引部材（１７）を設けた植物栽培設備において、
前記栽培ベッド（５）を載置する昇降フレーム（１８）を昇降させる昇降連動手段（１９）を設け、
前記栽培ベッド（５）から左右側方に向かって延びると共に、前記栽培ベッド（５）の長手方向に沿って所定間隔で配置された複数の横桟（２８ａ）を設け、
複数の前記横桟（２８ａ）の先端部は葉受ネット（３０）で繋がれており、前記葉受ネット（３０）は植物の茎からのびる葉の先端部を受ける葉受部を構成し、
前後の前記横桟（２８ａ）と前記葉受ネット（３０）で形成する間隔部は、植物の茎（ｃ）になる果実（ｆ）が垂れ下がる果実垂下げ可能空間（２９）を形成し、
前記昇降フレーム（１８）を上昇させると、前記果実は前記果実垂下げ可能空間（２９）から前記昇降フレーム（１８）より下方に垂れ下がることを特徴とする植物栽培設備である。
第２の本発明は、
複数条の前記栽培ベッド（５）間を走行する作業移動車（３）に前記果実（ｆ）を検出する果実検出手段（２５）を設け、前記果実検出手段（２５）の果実検出範囲は上向きに設定してなる第１の本発明の植物栽培設備である。
第３の本発明は、
複数条の前記栽培ベッド（５）間を走行する作業移動車（３）に前記果実（ｆ）を把持して収穫する収穫アーム（２２）を設け、前記収穫アーム（２２）は上下方向に伸縮可能に構成した第１又は２の本発明の植物栽培設備である。
本発明に関連する、第１の発明は、植物Ｐを栽培する栽培ベッド５を設け、栽培ベッド５に所定間隔で上下方向の誘引部材１７を設けた植物栽培設備において、栽培ベッド５を昇降する昇降連動手段１９を設けてなる。

【0007】

本発明に関連する第２の発明は、本発明に関連する第１の発明において、栽培ベッド５の左右側方に植物の茎ｃを受ける茎受枠２８を設け、茎受枠２８で受けられる茎ｃに成る果実ｆを垂れ下がり可能とする果実垂下げ可能空間２９を形成してなる。

【0008】

本発明に関連する第３の発明は、植物Ｐを栽培する栽培ベッド５を設け、栽培ベッド５に所定間隔で上下方向の誘引部材１７を設けた植物栽培設備において、栽培ベッド５を昇降する昇降連動手段１９を設け、栽培ベッド５の左右側方に、植物（Ｐ）の茎ｃに成る果実ｆを垂れ下がり可能とする果実垂下げ可能空間２９を形成し、複数条の栽培ベッド５間を走行する作業移動車３に果実検出手段２５を設け、果実検出手段２５の果実検出範囲は上向きに設定してなる。

【0009】

本発明に関連する第４の発明は、植物Ｐを栽培する栽培ベッド５を設け、栽培ベッド５に所定間隔で上下方向の誘引部材１７を設けた植物栽培設備において、栽培ベッド５を昇降する昇降連動手段１９を設け、栽培ベッド５の左右側方に、前記植物（Ｐ）の茎ｃに成る果実ｆを垂れ下がり可能とする果実垂下げ可能空間２９を形成し、複数条の栽培ベッド５間を走行する作業移動車３に果実を把持して収穫する収穫アーム２２を設け、収穫アーム２２は上下方向に伸縮可能に構成した。

【0010】

本発明に関連する第５の発明は、本発明に関連する第１乃至４のいずれかの発明において、果実垂下げ可能空間（２９）の側方に、前記植物（Ｐ）の葉を受ける葉受部材（３０）を設けてなる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、昇降フレーム（１８）を上昇させると、果実は果実垂下げ可能空間（２９）から昇降フレーム（１８）より下方に垂れ下がるので、収穫作業が容易となる。また誘引部材１７を下ろさないで済み作業性を向上できる。
本発明に関連する第１の発明によると、栽培ベッド５が上昇すると、果実はその重みで垂れ下がるため、収穫作業が容易となる。また誘引部材１７を下ろさないで済み作業性を向上できる。

【0012】

本発明に関連する第２の発明によると、本発明に関連する第１の発明の効果に加え、成長する茎ｃは茎受枠２８に受けられ、果実ｆは果実垂下げ可能空間２９から垂れ下がるので収穫作業が容易となる。

【0013】

本発明に関連する第３の発明によると、栽培ベッド５が上昇することにより、果実ｆはその重みで垂れ下がるため、茎ｃに邪魔されずに果実検出を行うことができる。

【0014】

本発明に関連する第４の発明によると、栽培ベッド５が上昇することにより、果実ｆはその重みで垂れ下がるため、茎ｃに邪魔されずに果実ｆを収穫できる。

【0015】

本発明に関連する第５の発明によると、栽培ベッド５が上昇することにより、果実ｆはその重みで垂れ下がるため、葉に邪魔されずに果実ｆを収穫できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施の形態にかかる植物栽培設備の概要図である。

【図2】（Ａ）、（Ｂ）同植物栽培設備の一部の概要を示す側面図である。

【図3】（Ａ）、（Ｂ）同植物栽培設備の一部の概要を示す正面図である。

【図4】同植物栽培設備の一部の概要と作業移動車の正面図である。

【図5】同植物栽培設備の一部の概要と作業移動車の平面図である。

【図6】（Ａ）同植物栽培設備の一部の概要を示す正面図と、（Ｂ）その平面図である。

【図7】同植物栽培設備の一部の概要を示す正面図である。

【図8】(Ａ）同植物栽培設備において、改良した暖気供給装置を有する栽培設備の一部の概要を示す正面図、（Ｂ）従来の暖気供給装置を有する栽培設備の一部の概要を示す正面図である。

【図9】同植物栽培設備の一部の概要を示す正面図である。

【図10】同植物栽培設備の一部の概要を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の実施の形態の植物栽培設備について以下説明する。

【0018】

図１は植物栽培設備の施設の一例を示すものであり、この栽培施設は、暖房機や加湿機等により温度及び湿度等の室内環境が管理される温室である栽培室１と、該栽培室１に隣接する出荷室２とを備えている。前記栽培室１内の中央には作業者又は作業移動車（作業台車）３あるいは防除作業車等が通過できるメイン通路４を設けており、このメイン通路４は、路面がコンクリートで構成されたコンクリート通路である。メイン通路４の両側の側方位置には、栽培ユニットとなる栽培ベッド５を多数列配置した作物を栽培するための栽培スペース６を構成している。尚、前記栽培ベッド５は培地となるロックウールで形成された栽培床部であり、出荷室２内の養液供給装置７から各栽培ベッド５へ養液が供給される構成となっている。

【0019】

また、メイン通路４の両端には開閉扉を備える栽培室１への出入り口８を設け、一方の出入り口８を介して隣接する出荷室２へ行き来できる構成となっている。尚、他方の出入り口８は、栽培施設の屋外から出入りできる構成となっている。そして、作業移動車３をメイン通路４から各々の栽培ベッド５の間のサブ通路９に移動させ、該サブ通路９で栽培ベッド５に沿って作業移動車３を移動させながら栽培する植物に対する各種作業を行うことができる。サブ通路９は、各々の栽培ベッド５の左右間で前後方向に形成される通路となる。尚、作業移動車３は、サブ通路９上に敷設された温室全体を暖房する左右の暖房用管を走行用のレール１３として走行する。

【0020】

前記出荷室２内には、前述した養液供給装置７と、収穫されたトマト等の収穫物（果実）を重量や大きさあるいは等級別に選別する選別装置１０とを備えている。尚、該選別装置１０が、栽培された作物を出荷前に処理する前処理装置となる。選別装置１０は、収穫物を搬送して選別する選別コンベア１１と、該選別コンベア１１の両側の側方に設けられた各階級毎の収穫物収容部１２とを備えて構成され、選別コンベア１１から各収穫物収容部１２へ収穫物を供給して各階級に選別する構成となっている。尚、前記選別コンベア１１は、平面視でＬ字状に屈曲した構成となっている。また、各々の収穫物収容部１２には収穫物を収容する収容箱を設けて、この収容箱ごとに収穫物を出荷すればよい。

【0021】

図２に示すように、栽培ベッド５の上側には、該栽培条に沿う誘引ワイヤ１５を設け、栽培される植物Ｐの栽培株は、誘引ワイヤ１５から誘引フック１６を介して垂れ下がる誘引部材としての誘引紐１７により誘引される。尚、誘引フック１６は、誘引ワイヤ１５に吊り下げられる構成であり、巻き付けた誘引紐１７を適宜繰り出して下方に垂れ下がらせる周知の構成となっている。また、植物が所定の高さ（誘引フック１６の近く）まで成長した以降は、誘引フック１６から誘引紐１７を繰り出しながら、順次誘引紐１７を前記複数の栽培株の配列方向、すなわち栽培ベッド５の長手方向にずらせて植物の高さを低下させ、植物を継続的に栽培する。従って、例えばトマトを栽培する場合、トマトの茎ｃが栽培ベッド５から誘引紐１７を伝って伸長することになる。

【0022】

栽培ベッド５は、昇降フレーム１８に載置されており、この昇降フレーム１８は昇降連動手段１９によって水平姿勢を維持したままで上下に昇降することができるよう構成している。すなわち、昇降連動手段１９としては、昇降フレーム１８を連結するワイヤ１９ａをウインチ等の巻取手段１９ｂで巻取りながら昇降フレーム１８を上昇し、巻取り解除すると昇降フレーム１８の自重で降下できる構成である。なお、昇降フレーム１８が水平姿勢維持のまま昇降動作できるように、四隅に複数の昇降手段１９を構成するもので、複数の昇降手段１９は制御部の昇降出力を受けて同時に昇降作動するよう構成するものである。

【0023】

昇降フレーム１８の上昇によって、図２（Ｂ），図３（Ｂ）に示すように、下方側から適熟するトマトｆは昇降フレーム１８の上昇高さによって昇降フレーム１８の下方に垂れ下がり状に露出させることができる。

【0024】

図４に示すように、作業移動車３は、前後左右の走行車輪２０と、作業者が搭乗するステップ２１と、収穫アーム２２を備え、この収穫アーム２２は、駆動機構を内装した機構本体２３の上部において、縦軸回りに３６０度回動可能でかつ長さを伸縮制御可能な第１アーム２２ａと、この第１アーム２２ａに連結され昇降高さを変更制御できる第２アーム２２ｂと、トマト等の果実を把持して収穫するハンド部２２ｃとからなる。

【0025】

第１アーム２２ａ、第２アーム２２ｂ及びハンド部２２ｃの作動を制御しながら果実を収穫するが、その制御出力は、後述の撮像カメラ２５の撮像出力に基づく。すなわち、作業移動車３のステップ２１には、進行方向の前後一側又は両側に撮像カメラ２５を備え、作業移動車３を移動させながら果実ｆの撮像データによって存在位置情報、着色情報を作業移動車制御部２６に送信できるよう構成している。制御部２６は、着色情報に基づいて収穫適期か否か判定し収穫適期の果実の位置情報に基づいて、収穫アーム２２に収穫指令信号を出力して、アーム回動、伸縮及び収穫作動を実行させることができる。なお、撮像カメラ２５を搭載する移動作業車と収穫アーム２２を搭載する移動作業車は別々の作業車としてもよい。

【0026】

そして、前記走行車輪２０は、機体の左右方向外側に配置される大径部と機体の左右方向内側に配置される小径部が一体に形成され、大径部と小径部との段差で前記レール１３に沿って移動できるよう構成する。

【0027】

前記のように収穫アーム２２は、第１アーム２２ａの１８０度近い回動によって隣接する栽培ベッド５の収穫も可能である。また、撮像カメラ２５によって収穫対象のトマトを撮像するが、昇降フレーム１８の高さを変更調整できるので、果実の垂れ下がりで明確に果実を捉えて撮影することができる。果実を下方から収穫することができるため、収穫アーム２２の構成を簡素化できる。

【0028】

昇降フレーム１８又は栽培ベッド５の延長部材に、茎受枠２８を構成する。例えば、その茎受枠２８の一例として、図５、図６に示すように、栽培ベッド５の長手方向に沿って適宜間隔で横桟２８ａを配置する。栽培ベッド５に沿わせて伸張するトマト茎は、前後複数の横桟２８ａで受けることができ、前後の横桟２８の間隔部は、果実垂下げ可能空間２９とする。すなわち栽培ベッド５の左右側方に果実垂下げ可能空間２９が形成され、そして、この空間２９を隔てて上記横桟２８ａの先端部を繋ぐように葉受ネット３０を設けてなる。こうして、植物としてのトマトの成長に伴い茎ｃが栽培ベッド５に沿うように誘引すると、茎ｃ近くに付く果実ｆは果実垂下げ可能空間２９から垂れ下がり、葉の先端部は葉受部としての帯状葉受ネット３０で支えられる。したがって、葉が垂れ下がって果実を覆い撮像の際に影になるなどの支障を来さない。葉受ネット３０に代替して葉受板や葉受棒等を採用してもよい。これら葉受ネット、葉受板、葉受棒は、本発明の葉受部材の例である。

【0029】

図７において、栽培ベッド５の下方に、反射ミラー３１又は光反射シートを配置する。入射する日光Ｓを反射し反射光Ｌが栽培ベッド５の下方に照射できるよう配置角度を調整している。このように構成すると、通路９に照射する日光の反射を受けて果実の着色スピードを確保できる。

【0030】

図８は、株間暖房のための温水配管３２の配置の改良に関する。従来は栽培される株間に配置されるので（同図（Ｂ））、誘引された茎の下部に果実が位置して上昇する暖気を受け難く着色遅れや病害の懸念を有する。これに対し、栽培ベッド５の下部に温水配管３２を配置すると（同図（Ａ））、果実付近の暖房能力を向上することによって着色スピードを確保できる。なお、温風ダクト３３を利用することもできる（図９）。この場合は、若干上方向きに温風噴き出し口を形成するとよい。

【0031】

前記実施例では、作業移動車３を左右栽培ベッド５間の通路９に配置したが、栽培ベッド５の下方に配置することができるようレール３４を追加配置する。昇降フレーム１８がある程度上昇すると、下方空間に収穫アーム２２´や撮像カメラ２５´を搭載した移動車業車３´を配置し、果実撮像とともに収穫を行う（図１０）。このように構成すると、撮像カメラ２５´や収穫アーム２２´は至近距離で撮像し収穫作動できるもので、検出範囲を一定範囲に縮小化し、また収穫アーム２２´の作動範囲を縮小できて、構成を簡素化できる。

【0032】

上記の移動作業車３´の両側には果実収容バケット３５を積載できる移動作業車３´を配置することもできる。

【0033】

前記実施例では、果実検出手段として撮像カメラ２５，２５´を設け、着色状況及び位置情報を取得できる構成としたが、レーザー出力等によって位置のみを検出できる構成でもよく、成熟度のみを検出できる形態でもよい。

【符号の説明】

【0034】

５ 栽培ベッド
１７ 誘引部材
１９ 昇降連動手段
２２ 収穫アーム
２５ 撮像カメラ（果実検出手段）
２８ 茎受枠
２９ 果実垂下げ可能空間
Ｐ 植物
ｃ 茎
ｆ 果実

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】