JP6203835B2 - 植物栽培工場 - Google Patents

Description

本発明は、植物栽培工場に関する。

近年、植物栽培の工業化に伴い、植物栽培を行う平面スペースを維持し、設置スペースを小さくした植物栽培装置が注目を浴びている。
例えば、特許文献１に示すように、支柱および横桟からなる固定式の棚フレームと、その棚フレームに取り出し自在に載置された栽培用の容器と、それぞれの容器の上方に配置された照明器具と、それぞれの容器に養分を供給する供給配管設備を備えた栽培棚が提案されている。この植物棚には、棚フレームの外側に設けられたリフター装置を用いて各段の棚に容器を積み上げたり、積み下ろしたりする。
一方、特許文献２には、栽培用ベッドと、その栽培用ベッドを載置できる複数段の昇降棚と、それらの昇降棚を支持するガイド杆とからなり、それぞれの昇降棚に連結されたチェーンによって昇降棚を昇降自在にした栽培用ベッドの昇降装置が開示されている。

特開平１０−１３５７９０号公報 特開平９−２３７７２号公報

しかし、特許文献１の栽培棚は、各段の栽培棚に配置されている栽培用の容器をユニット単位で積み上げ、積み下ろしするのには適しているが、各段の栽培棚の栽培用の容器の全部を積み上げたり、積み下ろしたりする場合は、手間がかかる。一方、特許文献２では、昇降棚単位で積み上げや積み下ろしができるが、それぞれの昇降棚はチェーン等で吊るしているだけであり、強度が弱い。
本発明は、植物栽培の工業化を図ったものであり、建物あるいはフレームの棚に配置された全部の栽培容器の積み上げ、積み下ろしが簡単にでき、かつ、全体として強度を備えた植物栽培用の昇降装置を提供することを目的としている。

本発明の植物栽培工場は、栽培ベッドを各段に昇降させる栽培ベッド昇降装置と、多段式の植物栽培棚とを備え、前記栽培ベッドを栽培ベッド昇降装置から前記植物栽培棚の各段の開口へ搬送させることができるように構成されており、前記栽培ベッド昇降装置は、複数本の柱、または、柱ないし梁からなるフレームと、そのフレームの固定ツメに支持されて上下に配列される複数の栽培ベッドと、その栽培ベッドと係合するアームを有し、上下に隣接する栽培ベッド間を上下動自在に駆動する昇降部材と、上下に隣接する栽培ベッドによって区切られた複数の空間とを備えており、前記固定ツメは、栽培ベッドを支持する支持位置と、栽培ベッドを支持しない非支持位置との間で駆動され、前記アームは、栽培ベッドと係合する係合位置と、栽培ベッドと係合しない非係合位置との間で駆動されることを特徴としている。
このような植物栽培工場であって、固定ツメが前記柱および／または梁内に収納可能に設けられている、および、前記アームが昇降部材内に収納可能に設けられているものが好ましい。また、昇降部材が最上段の空間より上方に移動可能である、あるいは、昇降部材が最下段の空間より下方に移動可能であるものが好ましい。
このような植物栽培工場であって、昇降部材を複数有し、同一平面上にある複数アームが同期して駆動されるものが好ましい。
また前記昇降部材が上下に延びており、アームが隣接する上下の栽培ベッドと係合できるように上下に設けられており、前記上下に設けられたアームが連動して駆動され、前記上下に設けられた固定ツメが連動して駆動されるものが好ましい。
さらに最上段の空間の栽培ベッドを保持する固定ツメおよびアームおよび／または最下段の空間の栽培ベッドを保持する固定ツメおよびアームが、他の空間の栽培ベッドを保持するアームと別駆動するものが好ましい。
昇降部材の昇降駆動機構は、ラック機構、チェーン機構またはシリンダー機構のいずれで駆動させてもよい。

本発明の植物栽培工場の栽培ヘッド昇降装置の空間において、植物栽培を行ってもよい。
本発明の植物栽培工場であって、前記栽培ベッド昇降装置から前記植物栽培棚の各段の開口へ栽培ベッドを移動させる栽培ベッド搬送装置を備えたものが好ましい。

本発明の植物栽培工場の栽培ベッド昇降装置は、複数本の柱、または、柱ないし梁からなるフレームと、そのフレームの固定ツメに支持されて上下に配列される複数の栽培ベッドと、その栽培ベッドと係合するアームを有し、隣接する栽培ベッド間を上下動自在に駆動する昇降部材と、隣接する上下の栽培ベッドによって区切られた複数の空間とを備えており、前記固定ツメは、栽培ベッドを支持する支持位置と、栽培ベッドを支持しない非支持位置との間で駆動され、前記アームは、栽培ベッドと係合する係合位置と、栽培ベッドと係合しない非係合位置との間で駆動されるため、安定して栽培ベッドを昇降することができ、多段式の植物栽培棚の各段の開口への栽培ベッドの出し入れが容易にできる。特に、複数の栽培ベッドを安定して移動させることができる。また、移動するときとは別の固定ツメで栽培中の栽培ベッドを保持するため、正確に栽培ベッドを配置させることができる。
このような植物栽培工場であって、固定ツメが前記柱および／または梁内に収納可能に設けられている場合、および、前記アームが昇降部材内に収納可能に設けられている場合は、固定ツメおよびアームの出し入れが簡単であり、その構造も簡易化できる。
また昇降部材が最上段の空間より上方に移動可能である場合、植物栽培棚の屋上等に栽培ベッドを運ぶことができる。
一方、昇降部材が最下段の空間より下方に移動可能である場合、植物栽培棚の栽培空間より下方に栽培ベッドを運ぶことができる。
本発明の植物栽培工場であって、前記昇降装置が複数設けられており、同一平面上複数のアームが同期して駆動する場合、栽培ベッドを複数のアームで保持しながら昇降できるので、一層安定して栽培ベッドの昇降ができる。
本発明の植物栽培工場であって、前記昇降部材が上下に延びており、アームが隣接する上下の栽培ベッドと係合できるように上下に設けられており、前記上下に設けられたアームが連動して駆動され、前記上下に設けられた固定ツメが連動して駆動される場合、上下の栽培ベッドを同時に、そして正確に移動させることができる。
また、最上段の空間の栽培ベッドを保持する固定ツメおよびアームおよび／または最下段の空間の栽培ベッドを保持する固定ツメおよびアームが、他の空間の栽培ベッドを保持するアームと別駆動である場合、最下段の空間およびまたは最上段の空間への栽培ベッドの搬入および搬出が、他の栽培ベッドの昇降とは独立して行える。

本発明の参考として示す植物栽培装置の側面断面図ある。 図１のＸ−Ｘ線断面図である。 図３ａは図１のＹ−Ｙ線断面図であり、図３ｂは図１のＺ−Ｚ線断面図である。 図１の栽培ベッドと柱の関係を示す一部拡大断面図である。 図１のアームユニットを示す平面断面図である。 図６ａは図５のＷ−Ｗ線断面図であり、図６ｂはアームユニットの他の参考例を示す断面図である。 図１の固定ユニットを示す断面図である。 アームユニットのさらに他の参考例を示す断面図である。 アームユニットのさらに他の参考例を示す断面図である。 本発明の植物栽培装置の他の参考例を示す断面図である。 図１１ａは本発明の植物栽培工場の一実施形態を示す断面図であり、図１１ｂはそのＶ−Ｖ線断面図である。

図１に示す植物栽培装置１０は、フレーム１１と、そのフレームの固定ツメＣ（図２、３参照）に支持されて、上下に配列される栽培ベッド１２と、その栽培ベッド１２と係合するアームＡ（図２、３参照）を有し、かつ、上下移動自在に駆動する昇降部材１３と、隣接する上下の栽培ベッド１２によって区切られた複数の栽培空間１４とを備えている。固定ツメＣはフレーム１１の柱内に収納自在に設けられており、収納した状態と突出した状態の間で駆動される。またアームＡは昇降部材１３内に収納自在に設けられており、収納した状態と突出した状態の間で駆動される。植物栽培装置１０は、固定ツメＣで栽培ベッド１２を支持した状態で栽培空間１４で植物の栽培を行い、アームＡで栽培ベッド１２を支持した状態で栽培ベッド１２を昇降させるものである。ただし、固定ツメＣとアームＡの両方で保持させて植物栽培に使用してもよい。
それぞれの栽培空間１４の温度、湿度、二酸化炭素濃度等の環境は、それぞれの栽培空間の段の長手方向両端に設けられた空調１５ａおよび／または換気１５ｂによって制御される。後述するが図１の植物栽培装置１０は、栽培空間１４と栽培ベッド１２内のダクト２８（図４参照）を空気が循環するように構成されている。

この図１〜３では、２つの植物栽培装置１０を横に並ぶように建てられており、フレーム１１の屋上（上面）１１ａに一方の植物栽培装置１０から他方の植物栽培装置１０へ栽培ベッド１２を移動するための第１搬送コンベア１６ａが設けられている。そして、一方の植物栽培装置１０を栽培ベッド１２の上昇用に用い、他方の植物栽培装置１０を栽培ベッド１２の下降用に用い、栽培ベッド１２を循環できるように構成されている。しかし、栽培ベッドの移動軌跡は特に限定されるものではなく、栽培内容に応じて適宜変えてよい。第１搬送コンベア１６ａの長さは例えば、栽培ベッドの幅より若干長くなるよう構成されている。第１搬送コンベア１６ａは、屋上に搬送される栽培ベッド１２と接触しないように、図３の矢印のように左右に移動可能となっている。しかし、２つの植物栽培装置１０の間に十分な距離がある場合は、特に移動可能としなくてもよい。

フレーム１１は、図２に示すように、直方体のものであり、長方形状に四方に配設される柱２１と、その柱２１同士を連結する梁２２（縦梁２２ａおよび横梁２２ｂ）と、柱２１の間に昇降部材１３の昇降を支持する支柱３１を備えている。この支柱３１もフレーム１１を構成する。支柱３１は、側面に上下に延びる凹部３１ａが形成された長軸体である。支柱３１は横梁２２ｂの内面に当接するように設けられている。その間にシール材を設けたり、両者を結合してもよい。また２本の支柱３１が、凹部３１ａが相対するように隙間を開けて上下に延びる連結材３２で連結されている（図５参照）。この支柱３１の間に後述する昇降部材１３が配置される。なお、第１搬送コンベア１６ａとしては、ベルトコンベア、ローラーコンベア、チェーンコンベア等の搬送用のコンベアが用いられる。
図１のフレーム１１は、栽培ベッド１２を固定ツメＣで固定する６段の栽培空間１４と、その栽培空間の最下層に栽培ベッド１２を搬送するための搬送空間１７とからなる。フレーム１１の天井部は、開閉自在となっている。これにより、栽培ベッド１２を最上段の栽培空間１４からさらに上のフレーム１１の屋上に移動させて第１搬送コンベア１６ａに搬送することができる。搬送空間１７には、栽培ベッド１２を搬送するための第２搬送コンベア１６ｂが設けられる。この第２搬送コンベア１６ｂも、第１搬送コンベア１６ａと同様に、ベルトコンベア、ローラーコンベア、チェーンコンベア等の搬送用のコンベアが用いられる。また搬送空間１７の端部には開閉自在のドア１７ａが設けられている。さらに、最上段の栽培空間１４には、照明１７ｂが別個設けられている。しかし、そのフレームの段数２以上であれば１０以上であってもよく、特に限定されない。本発明は、特に段数が多くなっても安定して栽培ベッドを固定でき、正確に昇降させることができる。また、フレーム１１の形状も特に限定されるものではない。ここでは、昇降部材１３を支柱３１に設けているが、フレーム全体の強度が維持できれば、柱２１に直接設けてもよい。

また図２に示すように、フレーム１１の上下に並ぶ横梁２２ｂの間には、側壁２４が設けられている。側壁２４には、例えばガラス等を用いて透光性を持たせてもよい。これにより外部から栽培状態を確認することができる。上下に並ぶ縦梁２２ａの間は、前述した空調１５ａおよび／または換気１５ｂと、フレーム１１内とを連通している。そのため、特に壁を設ける必要はないが、開閉自在の前後壁としてもよい。

栽培ベッド１２は、図４に示すように、フレーム１１の長手方向に延びる２つの型材２６と、その間に挟まれ、上から順に配置される栽培桶２７、ダクト２８および照明２９とからなる。また、それらの間に養液供給用の管３０ａや廃液用の溝３０ｂが設けられている。栽培ベッド１２としては、複数に配置される栽培用の植物を支持でき、その植物を栽培できる栽培桶を備えていればよい。そのため、ダクト２８、照明２９は、特に限定されるものではなく、栽培用の植物及び栽培方法に基づいて適宜選択すればよい。栽培ベッド１２の下面に照明２９を設けた場合、照明２９で照射する波長を調整することが可能になり、植物栽培空間１４で栽培できる植物の自由度が増加する。ダクト２８を栽培桶２７と照明２９の間に設ける場合、栽培桶２７内の溶液及び／または照明２９を冷やすことができ、栽培空間内の空調制御が容易となる。さらに、養液供給用の管３０ａや廃液用の溝３０ｂは、栽培方法に応じて適宜設けられる。
型材２６は、長手方向に延びる複数の空間２６ａが形成しており、その空間には電気配線等を配置したり、空間に冷却水を流してもよい。このような型材としては、アルミ等の金属が用いられる。

栽培桶２７は、栽培容器を配列する空間であり、例えば水耕栽培とする場合、養液供給用の管３０ａや廃液用の溝３０ｂと連通されており、養液が充填される。しかし、土壌栽培とする場合、土壌が充填されたり、直接栽培容器を配列し、養液を直接植物または栽培容器等に降りかかるようにしてもよい。図４では、養液供給用の管３０ａや廃液養の溝３０ｂを別個設けているが、前記型材２６の空間２６ａを代用してもよい。
ダクト２８は、空調１５ａからの空気を換気１５ｂに送り、かつ、照明２９の熱を冷却する効果を有している。また、水耕栽培の場合、栽培桶２７内の養液の温度も栽培桶２７を介して調整する。ダクト２８から換気１５ｂに送られた空気は、換気から栽培桶２７の上の栽培空間１４を通して再度空調に戻される。このように栽培ベッドごとに空気を循環させることにより、各段の制御が容易にできる。
照明２９は、基板およびその基板に配置される光源からなる。この基板としては、金属基板が好ましく用いられ、特に、アルミニウム基板が好ましい。これによりダクト２８の冷気を確実に光源に伝えることができる。光源としては、その光源の種類は特に限定されないが、ＬＥＤが好ましい。
この栽培ベッド１２のように、ダクト２８を栽培桶２７と照明２９の間に設けることにより栽培桶２７および照明２９の両方を冷却することができるため、好ましい。
栽培ベッド１２は、栽培桶２７に栽培容器等を配列して、搬送空間１７から植物栽培装置１０内に配置される。

昇降部材１３は、図２に示すように、２本の支柱３１の間に上下動自在に設けられた上下に延びた部材である。詳しくは、昇降部材１３は、図５の平面断面が両側面に突出部１３ａを備えており、支柱３１の凹部３１ａに支持されて上下動する。また昇降部材１３は、前面（栽培空間１４側）に上下等間隔にアームＡを出し入れ操作するアームユニット３５を配置するための第１切欠き３４（図５、６参照）が上下に形成されている。この第１切欠き３４には、図６に示すように、アームＡの貫通を許す蓋３４ａが設けられる。この植物栽培装置１０は、鉛直方向に並べた４つの昇降部材１３を備えている。これにより４つのアームで栽培ベッド１２を支持して昇降させるものである。しかし、昇降部材１３の数は、栽培ベッド１２の大きさに応じて適宜設定される。
図３に戻って昇降部材１３は、６つのアームＡを備えており、６段の栽培ベッド１２を同時に保持できるように構成されている。昇降部材１３の長さおよび第１切欠き３４の数は、その栽培ベッド１２の昇降方法によって適宜決めることができ、保持できる栽培ベッド１２の数を栽培空間１４の数より多くしても、少なくしてもよい。栽培空間１４の数以上の場合は、搬送空間１７や屋上へ栽培ベッド１２を同時に運ぶことができ、少なくすることにより栽培ベッド１２の移動の自由度が高くなる。このような栽培ベッド１２の昇降経路及び搬送経路、並びに、栽培ベッドの同期昇降及び個別昇降は、栽培ベッド移動制御プログラムによって制御することができる。また、支柱３１の間の同軸上に２つ以上の昇降部材１３を上下に設けてもよい。この場合、昇降部材１３同士が衝突しないように制御する必要がある。

この昇降部材１３には、モータ等の駆動装置からなる昇降駆動ユニットＤ（図３参照）が取り付けられており、その昇降駆動ユニットＤにより上下する。昇降駆動ユニットＤとしては、例えば、ループ状のチェーンと、そのチェーンを回転させる駆動装置とからなり、チェーンと昇降部材１３とを連結させたものが挙げられる。この場合、昇降部材１３を正確に昇降させることができる。他に、油圧または空圧シリンダーからなる駆動装置を用いた昇降駆動ユニットやモータ等の回転力を前後方向に変換するアクチュエータを用いた昇降駆動ユニットを用いても良い。
この昇降部材１３は、所定の栽培ベッド１２に対して隣接する上下の栽培ベッド１２に行き来できるように構成されている。これにより、栽培ベッド１２を搬送空間１７から最下段の栽培空間１４への昇降や、最上段の栽培空間１４から屋上への昇降が可能となる。しかし、昇降部材１３の移動距離は特に限定されるものではなく、例えば、前述した昇降部材の長さおよびアームＡの数に応じて適宜決定される。例えば、保持できる栽培ベッド１２の数を栽培空間１４の数より小さくした場合、その移動距離を長くすることによって、搬送空間１７から屋上まで栽培ベッド１２を搬送させることができる。そして、上述した栽培ベッド移動制御プログラムによって、その移動を制御すればよい。
またこの実施形態では、昇降部材１３が栽培ベッド１２を囲むように４つ設けられている。それぞれの昇降部材１３を連動させて昇降駆動ユニットを連結させてもよく、別々に駆動できるようにしてもよい。幅方向に延びる一方の線上（一方の縦梁２２ａ）にある２つの昇降部材１３同士を連動させ、他方の線上（他方の縦梁２２ａ）にある２つの昇降部材１３同士を連動させてもよい。これにより一方の線上にある２つの昇降部材１３のみを昇降させることにより、栽培ベッド１２を傾けることができる。このように傾けることにより、栽培桶中の養液の排出や、栽培ベッドの洗浄が容易になる。また長手方向の昇降部材１３同士を連動させてもよい。このように一部の昇降部材１３同士を連動させることにより、栽培ベッド１２を傾斜できるようにしてもよい。
しかし、栽培ベッド１２を保持して昇降できれば特にその数は限定されない。また、どの昇降部材１３を連動させるかは、適宜設定すればよい。

アームユニット３５は、図５、６ａに示すように、昇降部材１３に連結され、かつ、上下に貫通する貫通孔３６ａを備えた第１ハウジング３６と、その貫通孔３６ａを通して昇降部材１３と平行に配置され、上下のアームユニット３５を連結する第１縦ラック３７と、その第１ハウジング内に回転自在に固定される第１スプロケット３８と、その第１ハウジング内にフレーム内外方向（図１の表裏方向）に移動可能に設けられる第１横ラック３９と、その第１横ラック３９と結合されたアームＡとからなる。第１縦ラック３７は、第１ハウジング３６に対して上下移動自在に連結されている。また、図６ａの符号Ｒは、それぞれアームＡ、第１横ラック３９、第１縦ラック３７の移動を支持するローラーである。
第１ハウジング３６は、上下が開口した中空の直方体であり、その両側壁３６ｂによって第１スプロケット３８の軸３８ａが保持される。また前壁３６ｃには、第１横ラック３９の前方向（栽培空間１４側方向）への移動を許す連通孔３６ｄが形成されている。また第１ハウジング３６の前壁３６ｃは、昇降部材１３の栽培空間１４側の縁部１３ｂより内側に配置されている。
第１縦ラック３７と第１横ラック３９とは、第１スプロケット３８と嵌合しており、それぞれ連動している。また、第１縦ラック３７にはモータ等の駆動装置が連結されている。また第１横ラック３９の先端は、Ｔ字状に形成されており、この先端がアームＡと係合する。

アームＡは、前記ハウジング３６を覆うように設けられたカバー４０ａと、その下端に設けられた直方体状のアーム本体４０ｂとからなり、カバー４０ａには第１横ラック３９の先端と係合できるように構成されている。つまり、アームＡの少なくとも一部が、第１切欠き３４内であって、第１ハウジング３６の前壁３６ｃの連通孔３６ｄの前方にあればよい。これにより、アームＡは第１切欠き３４に収容することができ、第１横ラック３９が前方に移動することによってアームＡは第１切欠き３４から栽培空間１４に突出させることができる。

つまり、アームユニット３５は、駆動装置を用いて第１縦ラック３７を上方向に移動させると、スプロケット３８が回転し、連動して第１横ラック３９が前方向（栽培空間１４側方向）へ移動し、それに伴い、アームＡも前方向へ移動し、アームＡが栽培空間１４内に突出される。一方、第１縦ラック３７を下方向に移動させると、連動してスプロケット３８、横ラック３９が逆方向（後方向、フレーム外側方向）に移動し、アームＡは昇降部材１３内に収納される。
ここで第１縦ラック３７を設けることにより、昇降部材１３内の上下にあるアームＡを同期させて駆動させることができる。栽培空間１４の段数が多い場合、上下のアームＡを同期させると作業が効率よく行える。しかし、第１縦ラック３７を２つ以上に分けて、上部のアームＡと下部のアームＡとを別々に周期的に駆動できるようにしてもよい。さらに、全てのアームＡを別駆動とさせてもよい。全てのアームＡを別駆動とさせる場合、例えば、図６ｂのように第１縦ラック３７を用いず第１スプロケット３８を駆動装置Ｄ２で直接駆動させ、第１横ラック３９を介してアームＡを駆動させてもよい。さらに、第１縦ラック３７の代わりに、上下の第１スプロケット３８に連結し、第１スプロケットに回転力を与えることができるチェーン等を用いても良く、その他同様の機能を有する上下に延びる第１連動部材を用いても良い。アームユニット３５としては、上下に移動する第１連動部材（チェーン、縦ラック等）の力を左右に移動するアームＡの力に変換する機構を用いれば、上下に延びる第１連動部材を操作することにより上下にあるアームを連動させることができ、上下の栽培ベッドを安定に昇降させることができる。
またこの実施形態では、昇降部材１３を４本備え、第１縦ラック３７を４本備えているが、これらはシャフトで連結している。これにより同じ段にあるアームＡを同期して駆動させることができる。しかし、その連結方法は特に限定されず、上述の栽培ベッド移動制御プログラム等を用いて電子的に同期させてもよく、また逐次駆動するように連動させてもよい。

最上段の栽培空間１４の栽培ベッド１２を保持するアームＡおよび最下段の栽培空間１４の栽培ベッド１２を保持するアームＡを図６ｂのように直接駆動装置で駆動させ、その間のアームＡを第１縦ラック３７で駆動させるのが好ましい。この場合、最上段および／または最下段のアームＡのみを突出させた状態で、昇降部材１３を昇降させることにより、搬送空間１７から最下段の栽培空間１４への取り入れや、最上段の栽培空間１４の栽培ベッド１２を屋上に送り出すことを独立に行うことができる。

次に図２、７を参照して、固定ツメＣの出し入れを行う固定ツメユニット４０の説明をする。
この固定ツメユニット４０は、図２に示すように、支柱３１（昇降部材１３と反対側）および柱２１に形成された第２切欠きに設けられており、この第２切欠きは上下等間隔にアームユニット３５と同じ高さに設けられている。この第２切欠きにも固定ツメＣの貫通のみを許す蓋を設けるのが好ましい。この実施形態では、固定ツメユニット４０は、各段１２個設けられている。しかし、その個数は特に限定されるものではない。また、本実施形態では、支柱３１および柱２１に設けられているが、梁２２に設けても良い。

固定ツメユニット４０は、図７に示すように、支柱３１内に設けられた上下に貫通する貫通孔４１ａを備えた第２ハウジング４１と、その貫通孔４１ａを通して支柱３１と平行に配置され、上下の固定ツメユニット４０を連結する第２縦ラック４２と、その第２ハウジング内に回転自在に固定される第２スプロケット４３と、その第２ハウジング内に栽培空間１４の内外方向（図１の表裏方向）に移動可能に設けられる第２横ラック４４と、支柱３１と支柱３１の間または支柱３１と柱２１の間に梁２２と平行に設けられた収容ブロック４５と、その収容ブロック４５に収容され、第２横ラック４４の先端と結合されたＴ字状の固定ツメＣとからなる。第２縦ラック４２は、第２ハウジング４１に対して上下移動自在に連結されている。隣接する固定ツメＣの間には角パイプ４６が連結されており、角パイプ４６も収容ブロック内に収容されている（図２参照）。収容ブロック４５は、横梁２２ｂまたは側壁２４の内面に当接するように設けられている。これの間にシール材を設けたり、これらの当接部を結合してもよい。なお、固定ツメＣ自体に強度を十分に確保できれば、角パイプ４６を設けず、固定ツメＣのみで栽培ベッド１２を支持させてもよい。
第２ハウジング４１は、上下が開口した中空の直方体であり、その両側壁４１ｂによって第２スプロケット４３の軸４３ａが保持される。また、前壁４１ｃには、第２横ラック４４を通す連通孔４１ｄが形成されている。また第２ハウジング４１の前壁４１ｃは、支柱３１の栽培空間１４側の縁より内側に配置されている。

このものも第２縦ラック４２と第２横ラック４４とは、第２スプロケット４３と嵌合しており、それぞれ連動している。そして、第２縦ラック４２にはモータ等の駆動装置が連結されている。また第２横ラック４４は、先端がＴ字状に形成し、固定ツメＣと係合しやすい形状となっている。しかし、この形状は特に限定されるものではない。
収容ブロック４５は、栽培空間１４側に固定ツメＣおよび角パイプ４６を収容する凹部を有するものである。
固定ツメＣは、少なくとも一部が、第２切欠きであって、第２ハウジング４１の前壁４１ｃの連通孔４１ｄの前方（栽培空間側）にあればよい。これにより、固定ツメＣは、第２切欠き内に収容することができ、第２横ラック４４が前方に移動することによって固定ツメＣは第２切欠きから栽培空間１４に突出させることができる。
なお、固定ツメＣ及び固定ツメＣと係合する栽培ベッド１２の係合部（図示せず）に、それらが係合したときにフレーム１１と栽培ベッド１２とを通電させる通電端子を設けてもよい。このように固定ツメＣと栽培ベッド１２の係合部とに通電端子を設けることにより、栽培ベッド１２を昇降させ、固定ツメＣで係合したとき、栽培ベッド１２が正確に固定ツメＣによって固定されているかをその通電状態で確認することができる。さらに、フレーム１１と栽培ベッド１２との間を通電させることができ、電線等の配線を省略することもできる。このような通電端子は、照明２９を備えた栽培ベッド１２に好ましい。

固定ツメユニット４０は、このように構成されているため、第２縦ラック４２を昇降させることにより、第２スプロケット４３を介して第２横ラック４４が前後方向（栽培空間１４の内外方向）に移動する。それにより固定ツメＣが角パイプ４６と共に突出する。突出した固定ツメＣおよび角パイプ４６は、横梁２２ｂとほぼ同じ長さの支持床となる。つまり、栽培ベッド１２の長手方向に延びる角を全部支持でき、栽培ベッド１２によって区切られる隣接した上下の栽培空間１４の密閉性を向上させることができる。しかし、植物栽培時の栽培ベッド１２の支持は、固定ツメＣだけにしてもよい。そして、固定ツメユニット４０の強度が十分であれば、その支持面積は、特に限定されない。

本実施形態では、固定ツメユニット４０の第２縦ラック４２を同じ段で１２個有することになるが、これらを全て同期させる、あるいは、一部を同期させることにより全てまたは一部の固定ツメＣの出し入れを同期させることができる。例えば、第２縦ラック４２をシャフト等で連結することによりそのような同期駆動は可能である。しかし、電気的に同期させてもよく、周期的に連動させてもよい。第２縦ラック４２を連動させることにより駆動装置の数も減らすことができる。
この場合も第１縦ラック３７と同様に、第２縦ラック４２を２つに分けて、上部の固定ツメＣと下部の固定ツメＣとを別々に駆動できるようにしてもよい。さらに、全ての固定ツメＣを別駆動とさせてもよい。全ての固定ツメＣを別駆動とさせる場合は、第１縦ラック３７を用いず第２スプロケット４３を駆動装置で直接駆動させてもよい。また、最上段の固定ツメＣと最下段の固定ツメＣのみを直接駆動装置Ｄ３で駆動させ、他の固定ツメＣを第２縦ラック４２で駆動するようにしてもよい。さらに、第２縦ラック４２の代わりに、上下の第２スプロケット４３に連結し、第２スプロケットに回転力を与えることができるチェーン等を用いても良い。その他同様の機能を有する上下に延びる第２連動部材を用いても良い。固定ツメユニット４０としては、上下に移動する第２連動部材（チェーン、縦ラック等）の力を左右に移動する固定ツメの力に変換する機構を用いれば、上下にある第２連動部材を操作することにより上下にある固定ツメを同期させることができ、上下の栽培ベッドを安定に昇降させることができる。
さらに、この実施形態でも第２横ラック４４で固定ツメＣの出し入れを行っているが、固定ツメＣに電動アクチュエータ、油圧アクチュエータ等またはループ状のチェーンと、そのチェーンを回転させる駆動装置とからなる駆動ユニットを直接連結させて固定ツメＣの同期を行ってもよい。その場合、上述の栽培ベッド移動制御プログラム等を用いて電子的に制御することによりアームの出し入れを同期させたり連動させてもよい。

このように構成されているため、栽培ベッド１２を固定させて栽培させるときは、固定ツメＣをフレーム１１内に突出させ、栽培ベッド１２を支持する。一方、栽培ベッド１２を昇降させるときは、昇降部材１３のアームＡを突出させ、栽培ベッド１２をアームＡで支持させ、次いで、固定ツメＣを収納させて昇降部材１３を昇降させる。栽培ベッド１２を所定の高さまで移動させた後は、固定ツメＣを再度突出させ、アームＡを収納させる。また昇降部材１３も所定の高さに戻す。これにより、栽培ベッド１２を各段自由に昇降させることができる。

図１の栽培空間１４は、側壁２４、栽培ベッド１２および空調１５ａまたは換気１５ｂによって構成されている。そして側壁２４と栽培ベッド１２とは、栽培ベッド１２と、長手方向を並ぶ柱２１を連結する固定ツメＣおよび角パイプ４６とが係合することによって密閉されている。空調１５ａまたは換気１５ｂとは、縦梁２２ａまたは空調１５ａ等の床と栽培ベッド１２とが当接することによって密閉されている。しかし、そのシール構造は特に限定されない。例えば、角パイプ４６を用いない場合は、栽培ベッド１２の側面にシール材を設け、側壁２４または横梁２２ｂと当接するようにしてもよく、反対に側壁２４または横梁２２ｂの内面にシール材を設けて当接するようにしてもよい。なお、空調および換気機構を設けない場合は、栽培空間１４を密閉しなくてもよい。この場合、側壁２４を省いてもよい。これら空調、換気機構等は、栽培される植物等またはその植物の栽培方法に応じて適宜選択される。

図１では、２つの植物栽培装置１０を並列させているが、１つのみを建ててもよく、３つ以上を並列させてもよい。図１のように上昇用の装置１０と下降用の装置１０とを組み合わせることにより栽培ベッド１２を効率よく循環させることができる。
図１では、フレーム１１は梁２２を備えているが、梁を備えないで柱２１に沿って側壁２４を設けても良い。また図１の植物栽培装置１０では、固定ツメＣが柱２１および支柱３１に設けられているが、柱２１のみ設けても、支柱３１のみに設けてもよい。また、梁２２に固定ツメＣを設けてもよく、梁２２のみに設けてもよい。固定ツメＣは、固定されたフレームに設けられていれば、その配置箇所は特に限定されない。
最下段の栽培空間１４の下方に搬送空間１７を設けているが、搬送空間１７を設けなくてもよい。さらに、屋上の搬送コンベア１６ａもなくてもよい。フレーム１１の構造は、栽培方法等によって適宜設定することができる。

図１では、空調１５ａおよび換気１５ｂを栽培空間１４の長手方向の端部に設けているが、栽培空間１４内に設けてもよく、栽培ベッド１２の型材等に取り付けてもよい。その場合、前後壁を柱２１の間に設けて栽培空間１４の前後を閉じることになる。これら空調１５ａおよび換気１５ｂの配置箇所は、特に限定されない。図１では、栽培空間１４と栽培ベッド１２内のダクトで空気が循環するように構成されているが、ダクトを設けず栽培空間１４に一方向の空気を流すようにしてもよい。この場合、流す空気は外部に排出してもよく、また、隣接する上下の栽培空間１４の間で空気が循環するようにしてもよい。さらに、ダクト２８を省く場合、栽培桶２７と照明２９とを隣接させることにより、栽培桶２７によって照明２９を冷却することができる。

図１の植物栽培装置１０では、第１縦ラック３７および第１横ラック３９を備えたアームユニット３５によってアームＡの出し入れを行っているが、アームＡに、チェーン機構、空圧式または油圧式のシリンダー機構、モータ等の回転力を前後方向の力に変換する電動アクチュエータ等を直接連結させてアームＡの駆動を行ってもよい。その場合、電子的に制御することにより全アームあるいは特定のアームの出し入れを同期させたり周期的に連動させてもよい。
またアームＡを図８のように、平板状または棒状のアームＡの基端を第１スプロケット３８の中心軸に連結し、アームＡを回動させるようにしたアームユニット３５ａを用いてもよい。この場合も同様に第１縦ラック３７またはチェーン等の上下に延びる第１連動部材によって他のアームと連動させることができる。また、この場合も上述した他の駆動装置を用いることにより別駆動とさせたり、電子的に制御して同期させてもよい。固定ツメＣについても図８のように回動して出し入れできるようにしてもよい。この場合は、上下に移動する第１連動部材（チェーン、縦ラック等）の力を回動するアームＡの力に変換する機構を用いている。つまり、上下に延び、上下に移動する第１連動部材（チェーン、縦ラック等）を移動することによって、その第１連動部材に連結された上下のアームを駆動させることができる。
さらに、図９に示すように、昇降部材１３のアームユニットとしては、上下に延びる軸芯部材４７と、その軸芯部材の側部から前方に突出するアーム４８とからなるアームユニット４０ａを用いてもよい。アーム４８は、上下等間隔に複数個設けられている。その数は、装置の大きさ及び仕様に応じて適宜設計される。このアームユニット４０ａは、昇降部材１３内で前後移動可能に昇降部材１３と連結されている。このアームユニット４０ａを、電動アクチュエータ等の駆動装置４９を用いて昇降部材１３内で前後に移動させることにより、アーム４８を昇降部材１３の第１切欠き３４から出し入れさせることができる。符号４８ａは、アーム４８の前後移動を支持する支持部である。なお、昇降部材１３の内面側には、駆動装置４９の位置に、駆動装置４９の整備を行うための開閉可能な窓４９ａを設けてもよい。図９において、アームユニット４０ａを収容している状態を点線で示している。

図１の植物栽培装置１０の昇降部材１３に、下端からさらに下方に延びる第１延長脚５１ａおよび上端からさらに上方に延びる第２延長脚５１ｂを設けてもよい。このような第１延長脚５１ａおよび第２延長脚５１ｂは、昇降部材１３の上下動とは別駆動で昇降部材１３に収納自在に設けられている。さらに、それぞれ第１延長脚５１ａおよび第２延長脚５１ｂは、それぞれアーム１５と同じ方向に突出する第２アーム５２をその端部に備えている。これにより昇降部材１３の駆動とは関係なく、搬送空間１７に送られてきた栽培ベッド１２を最下層の栽培空間１４に設置することができ、最上層の栽培空間１４にある栽培ベッド１２を第１搬送コンベア１６ａまで運ぶことができ、また、その逆もできる。しかし、第１延長脚５１ａおよび第２延長脚５１ｂに第２アーム５２を設けずに、最上段のアームＡおよび最下段のアームＡが第１延長脚５１ａおよび第２延長脚５１ｂの伸びとともに動くようにしてもよい。この場合、最上段のアームＡおよび最下段のアームＡとは、他のアームＡと前述したように別駆動とするのが好ましい。しかし、連動させてもよい。このような第１延長脚５１ａおよび第２延長脚５１ｂは、搬送空間１７と最下段の栽培空間１４の距離および最上段の栽培空間１４と屋上の距離が隣接する栽培空間１４の距離より長い場合好ましい。これにより昇降部材１３に余分な昇降をさせなくて済む。
また搬送空間１７と最下段の栽培空間１４との間は、テーブルリフター等の昇降装置で栽培ベッド１２を昇降させてもよい。さらには最上段の栽培空間１４と屋上とは、クレーン等の昇降装置で栽培ベッド１２を昇降させてもよい。

図１１の植物栽培工場６０は、栽培ベッド昇降装置６１と、多段式の栽培棚６２とからなり、栽培ベッド昇降装置６１から植物栽培棚６２の各段の開口に栽培ベッド６１ａを搬送させることができるように構成されている。詳しくは、植物栽培棚６２の両端に栽培ベッド昇降装置６１が栽培ベッド搬送装置６３を介して設けられたものである。これにより、一方を栽培ベッド昇降用とし、他方を栽培ベッド下降用とすることにより、スムーズに栽培ベッドを移動させることができる。しかし、栽培棚６２の一端にのみ栽培ベッド昇降装置６１を設けてもよい。なお、この実施形態では、栽培ベッド昇降装置６１から栽培棚６２への搬送を、栽培ベッド昇降装置６１から栽培棚６２へ栽培ベッドを水平に搬送する栽培ベッド搬送装置６３を用いている。しかし、その間を使用者で搬送してもよい。

栽培ベッド昇降装置６１は、固定ツメＣ、アームを有する昇降部材１３を備えており、実質的に図１の植物栽培装置１０と同じものであり、隣接する上下の栽培ベッドによって区切られた複数の空間６１ｂを植物栽培空間として用いることを前提としていないものである。そのため、植物栽培装置１０における空調１５ａ、換気１５ｂを備えていない。しかし、空間６１ｂを植物栽培空間として用いてもよく、その場合は、空調及び／または換気を設けてもよい。
詳しく説明すると栽培ベッド昇降装置６１は、フレーム１１と、そのフレームの固定ツメＣに支持されて、上下に配列できる栽培ベッド６１ａと、その栽培ベッド６１ａと係合するアームＡを有し、かつ、上下移動自在に駆動する昇降部材１３と、隣接する上下の栽培ベッド６１ａによって区切られた複数の空間６１ｂとを備えている。固定ツメＣはフレーム１１の柱内に収納自在に設けられており、収納した状態と突出した状態の間で駆動される。またアームＡは昇降部材１３内に収納自在に設けられており、収納した状態と突出した状態の間で駆動される。栽培ベッド昇降装置６１は、栽培ベッド１２を栽培棚６２の所定の位置まで昇降させるものである。
フレーム１１は、図１のフレーム１１と実質的に同じものであり、柱２１と、梁と、支柱３１とを備えている。また、昇降部材１３も図１の昇降部材１３と実質的に同じものである。なお、アームユニットは、図５のアームユニット３５、図８のアームユニット、図９のアームユニットが用いられる。そして、昇降部材１３は、支柱３１によって上下移動自在に支持されている。しかし、昇降部材１３は、柱２１によって支持させてもよい。固定ツメも、図７の固定ツメユニット４０が用いられ、支柱３１によって支持されている。しかし、固定ツメユニット４０も、柱２１、梁等に支持させてもよい。
また、栽培ベッド昇降装置６１の下端には、栽培ベッド６１ａの搬送空間１７が設けられており、栽培ベッド６１ａの取り出し等が可能となっている。

栽培ベッド６１ａは、フレーム１１の長手方向に延び、複数に配置される栽培用の植物を支持できる型材からなる。図１の栽培ベッド１２と同様に、栽培桶を設けてもよいが、栽培棚６２の床６２ｂに自体を栽培桶とする場合は、不要である。また、図１の栽培ベッド１２と同様にダクト及び照明を設けてもよいが、例えば、図１２ａ、ｂのように栽培棚６２の床の下面に照明を設け、栽培棚６２の床中あるいは床と栽培ベッドの間にダクトと設ける場合は、不要である。これらは、栽培方法等に応じて適宜選択してよい。

栽培棚６２は、四隅に設けられた柱６２ａと、その柱６２ａによって形成される空間を上下に隔離する床６２ｂとからなる。床６２ｂの上面には、栽培ベッドを、上流（一方の栽培ベッド昇降装置）から下流（他方の栽培ベッド昇降装置）に移動させる、または、図１１において左右（上流から下流）に移動させる移動機構が設けられている。これにより栽培する植物の成長に応じて、同じ成長度合いの植物群を有する栽培ベッドを徐々に流し、下流で成長した植物群を採取することができる。このような移動機構としては、コンベアベルト、ローラーコンベア、チェーンコンベア等からなる搬送コンベア、あるいは、上流から下流に栽培ベッド１２を流す槽構造としてもよい。また、床６２ｂの下面には、照明器具が設けられている。これにより、植物栽培空間の一端（図では左端）に供給される栽培ベッドを他端に栽培させながら移動させることができる。なお、栽培棚６２内の栽培空間の湿度、二酸化炭素等の環境を制御する空調及び／または換気を設けるのが好ましい。その場合、図１２ａのように、下面を構成する照明器具６３ａと上面を構成する床板６３ｂとの間に空間６３ｃを設け、この空間６３ｃをダクトとして用い、空気等が循環できるように構成するのが好ましい。また、このとき、栽培棚内の空調だけでなく、空間６３ｃへ送風する空気で床面６２ｂの下面の照明装置６３aを冷却できるように構成するのがさらに好ましい。さらに、空調及び／または換気を設ける場合、栽培ベッド昇降装置６１の空間６１ｂを制御できるように連動させてもよい。
また、図１２ｂに示すように、隣接する複数の栽培ベッド６１ａを栽培棚６２の床６２ｂに密に並べ、その栽培ベッド６１ａを支持脚６４ａ等で支持し、栽培ベッド６１ａと床面６２ｂとの間に空間６４ｂを形成させ、この空間６４ｂを空調のダクトとして用いるようにしてもよい。この場合、隣接する栽培ベッド６１ａとの間にシール材等を設け、密に連結できるように構成するのが好ましい。この場合も、床面６２ｂの下面の照明器具を冷却できるように構成するのが好ましい。

栽培ベッド搬送装置６３は、栽培ベッド昇降装置６１と栽培棚６２との間に設けられ、栽培ベッド１２を水平に移動できればよい。例えば、搬送コンベア（コンベアベルト、ローラーコンベア、チェーンコンベア等）、あるいは、栽培ベッド１２を滑らせて栽培ベッド昇降装置６１から栽培棚６２に移動させる滑面等が挙げられる。この実施形態では、栽培棚６２の柱６２ａに連結されている。この搬送コンベアには、動力を設けても、設けなくてもよい。
このように植物栽培工場６０は構成されているため、栽培ベッドを栽培棚の任意の段に供給できる。また、複数の栽培ベッドを一度に供給することもできる。

Ａ アーム
Ｃ 固定ツメ
Ｄ 昇降駆動ユニット
Ｒ ローラー
１０ 植物栽培装置
１１ フレーム
１１ａ 屋上
１２ 栽培ベッド
１３ 昇降部材
１３ａ 突出部
１３ｂ 縁部
１４ 栽培空間
１５ａ 空調
１５ｂ 換気
１６ａ 第１搬送コンベア
１６ｂ 第２搬送コンベア
１７ 搬送空間
１７ａ ドア
１７ｂ 照明
２１ 柱
２２ 梁
２２ａ 縦梁
２２ｂ 横梁
２４ 側壁
２６ 型材
２６ａ 空間
２７ 栽培桶
２８ ダクト
２９ 照明
３０ａ 管
３０ｂ 溝
３１ 支柱
３１ａ 凹部
３２ 連結材
３４ 第１切欠き
３４ａ 蓋
３５ アームユニット
３５ａ アームユニット
３６ 第１ハウジング
３６ａ 貫通孔
３６ｂ 両側壁
３６ｃ 前壁
３６ｄ 連通孔
３７ 第１縦ラック
３８ 第１スプロケット
３８ａ 軸
３９ 第１横ラック
４０ 固定ツメユニット
４０ａ カバー
４０ｂ アーム本体
４１ 第２ハウジング
４１ａ 貫通孔
４１ｂ 側壁
４１ｃ 前壁
４１ｄ 連通孔
４２ 第２縦ラック
４３ 第２スプロケット
４３ａ 軸
４４ 第２横ラック
４５ 収容ブロック
４６ 角パイプ
５１ａ 第１延長脚
５１ｂ 第２延長脚
５２ 第２アーム
６０ 植物栽培工場
６１ 栽培ベッド昇降装置
６１ａ 栽培ベッド
６１ｂ 空間
６２ 栽培棚
６２ａ 柱
６２ｂ 床
６３ 栽培ベッド移動装置
６３ａ 照明器具
６３ｂ 床板
６３ｃ 空間
６４ａ 支持脚
６４ｂ 空間

Claims (10)

1. 栽培ベッドを各段に昇降させる栽培ベッド昇降装置と、多段式の植物栽培棚とを備え、
   前記栽培ベッドを前記栽培ベッド昇降装置から前記植物栽培棚の各段の開口へ搬送させることができるように構成されており、
   前記栽培ベッド昇降装置は、複数本の柱、または、柱ないし梁からなるフレームと、そのフレームの固定ツメに支持されて上下に配列される複数の栽培ベッドと、その栽培ベッドと係合するアームを有し、上下に隣接する栽培ベッド間を上下動自在に駆動する昇降部材と、上下に隣接する栽培ベッドによって区切られた複数の空間とを備えており、前記固定ツメは、栽培ベッドを支持する支持位置と、栽培ベッドを支持しない非支持位置との間で駆動され、前記アームは、栽培ベッドと係合する係合位置と、栽培ベッドと係合しない非係合位置との間で駆動される、
   植物栽培工場。
2. 前記固定ツメが前記柱および／または梁内に収納可能に設けられている、
   請求項１記載の植物栽培工場。
3. 前記アームが昇降部材内に収納可能に設けられている、
   請求項１または２記載の植物栽培工場。
4. 前記昇降部材が、最上段の空間より上方に移動可能である、
   請求項１から３いずれか記載の植物栽培工場。
5. 前記昇降部材が、最下段の空間より下方に移動可能である、
   請求項１から４いずれか記載の植物栽培工場。
6. 前記昇降部材を複数有し、
   同一平面上の複数アームが同期して駆動される、
   請求項１から５いずれか記載の植物栽培工場。
7. 前記昇降部材が上下に延びており、アームが隣接する上下の栽培ベッドと係合できるように上下に設けられており、
   前記上下に設けられたアームが連動して駆動され、前記上下に設けられた固定ツメが連動して駆動される、
   請求項１から６いずれか記載の植物栽培工場。
8. 最上段の空間の栽培ベッドを保持する固定ツメおよびアームおよび／または最下段の空間の栽培ベッドを保持する固定ツメおよびアームが、他の空間の栽培ベッドを保持するアームと別駆動である、
   請求項７記載の植物栽培工場。
9. 前記昇降部材の昇降駆動機構が、ラック機構、チェーン機構またはシリンダー機構を備えている、
   請求項１から８いずれか記載の植物栽培工場。
10. 前記栽培ベッド昇降装置から前記植物栽培棚の各段の開口へ栽培ベッドを移動させる栽培ベッド搬送装置をさらに備えた、
    請求項１から９いずれか記載の植物栽培工場。