JP2016000002A - 植物工場装置及びパレット移動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】植物工場装置内部において栽培されている植物の栽培環境を均一化することで、バラツキのない高品質な農産物を育成する。【解決手段】上下方向に所定の間隔で配置された複数の長手形状の棚２２０と、植物４００が植えられるパレット１５０であって前記複数の棚の少なくともいずれかに少なくともひとつ配置されるパレット１５０とを内部に収納する外郭ケース１１０を備え、外郭ケース１１０の内部の管理された栽培環境のもとでパレット１５０に植えられた植物を栽培する植物工場装置１００において、パレット１５０を棚２２０の長手方向に移動させる水平移動機構２２１と、上下に位置する一方の棚２２０から他方の棚２２０に移動させる上下移動機構２３０と、水平移動機構２２１及び上下移動機構２３０に対する制御によって、パレット１５０を停止状態から移動させ、移動状態から停止させることを繰り返す可動制御部３００とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、植物工場装置及びパレット移動制御方法に関する。

近年、施設内で、植物の生育に必要な環境を照明、空調、風量、養液供給等により人工的に制御し、季節を問わず連続的に安全な農産物を生産できるシステム（植物工場）が開発されている。植物工場は、安全な食料の供給、食材の周年供給などを目的とした、環境保全型の生産システムである。

また、このような植物工場では、内部の栽培環境の管理として、照明、温度、湿度、ＣＯ２濃度、風量等を適切に制御しているので、生産される農産物は高品質で安心・安全であり、かつ、短期間で出荷することができることも特徴である。

従来技術として、植物を栽培しているベッドに供給する養液量を適切に制御する技術がある（特許文献１参照）。

特開２００５−０２１０６５号公報

植物工場では、内部で栽培される植物をできるだけ均一に生育するために、内部の栽培環境を均一な状態にする必要がある。しかし、ＬＥＤライトの位置、空気攪拌機の吹き出し口の位置や風向、養液の供給方法等により、植物工場において必ずしも均一な環境を作り出すことができないという課題があった。

本発明は、例えば、上記のような課題を解決するためになされたものであり、植物工場内部において均一な環境を提供することにより、植物栽培の育成不良や育成のバラツキ等を解消し、バラツキのない高品質な農産物を育成することができる植物工場装置を提供する。

本発明に係る植物工場装置は、
上下方向に所定の間隔で配置された複数の長手形状の棚と、植物が植えられるパレットであって前記複数の棚の少なくともいずれかに少なくともひとつ配置されるパレットとを内部に収納する外郭ケースを備え、前記外郭ケースの内部の管理された栽培環境のもとで前記パレットに植えられた植物を栽培する植物工場装置において、
制御を受けることによって、前記パレットを、前記パレットが配置された棚の長手方向に移動させるとともに、前記パレットを上下に位置する２つの棚の一方の棚から他方の棚に移動させるパレット移動機構と、
前記パレット移動機構に対する前記制御によって、前記パレットを停止状態から移動させ、移動状態から停止させることを繰り返す制御部と
を備えることを特徴とする。

前記制御部は、
前記パレット移動機構に対する前記制御によって、前記パレットを間歇的に移動させることで、前記複数の棚のいずれかの棚の所定の位置から移動を始め、前記複数の棚の全ての棚を移動して前記所定の位置に戻る循環動作を前記パレットにさせることを特徴とする。

前記植物工場装置は、
前記複数の棚の少なくともいずれかに備えられた養液パンであって、当該棚に配置されている前記パレットに植えられた植物に養液を供給する養液パンを備えることを特徴とする。

前記植物工場装置は、
前記養液パンが備えられた棚である養液棚に設置され、前記パレット移動機構により前記パレットが前記養液棚から前記養液棚の上方の棚に移動する場合に、前記パレットを傾斜させて前記養液パンから供給される養液の液切りをするパレット傾斜機構を備えることを特徴とする。

前記植物工場装置は、
前記複数の棚のうち最下段の棚の下方に設置された空気攪拌機であって、前記最下段の棚の下方に形成された吹き出し口から上方に向けて空気を吹き出すことにより、外郭ケースの内部の空気を攪拌する空気攪拌機を備え、
前記空気攪拌機は、
前記最下段の棚により形成される面の法線方向から所定の角度の範囲内に向けて、前記吹き出し口から空気を吹き出すことを特徴とする。

前記空気攪拌機は、
前記最下段の棚により形成される面の法線方向から４５度の範囲内に向けて、前記吹き出し口から空気を吹き出すことを特徴とする。

前記外郭ケースは、
前記複数の棚のいずれかの棚の端部近傍に開閉扉を備えることを特徴とする。

前記制御部は、
前記パレットの移動と停止とを定期と不定期とのいずれかで繰り返させることを特徴とする。

前記パレットは、前記複数の棚の各棚に所定数配置されており、
前記複数の棚の各棚は、
前記制御部が前記パレットを停止した場合に、前記パレットがすき間なく配置され、
前記外郭ケースの内部は、前記パレットがすき間なく配置された各棚により複数の空間領域に仕切られることを特徴とする。

前記パレットがすき間なく配置された各棚により仕切られた各空間領域は、密閉されていることを特徴とする。

本発明に係るパレット移動制御方法は、
上下方向に所定の間隔で配置された複数の長手形状の棚と、植物が植えられるパレットであって前記複数の棚の少なくともいずれかに少なくともひとつ配置されるパレットとを内部に収納する外郭ケースを備え、前記外郭ケースの内部の管理された環境のもとで前記パレットに植えられた植物を栽培する植物工場装置のパレット移動制御方法において、
前記パレットを停止状態から移動させ、移動状態から停止させることを繰り返すパレット移動制御工程を備えることを特徴とする。

前記パレット移動制御工程は、
前記パレットを、前記パレットが配置された棚の長手方向へ移動させるとともに、上下に位置する２つの棚の一方の棚から他方の棚へ移動させることを特徴とする。

前記パレット移動制御工程は、
前記パレットを間歇的に移動させることで、複数の棚のいずれかの棚の所定の位置から移動を始め、前記複数の棚の全ての棚を移動して前記所定の位置に戻る循環動作を前記パレットにさせることを特徴とする。

本発明に係る植物工場装置によれば、上下方向に所定の間隔で配置された複数の長手形状の棚と、植物が植えられるパレットであって前記複数の棚の少なくともいずれかに少なくともひとつ配置されるパレットとを内部に収納する外郭ケースを備え、前記外郭ケースの内部の管理された栽培環境のもとで前記パレットに植えられた植物を栽培する植物工場装置において、制御を受けることによって、前記パレットを、前記パレットが配置された棚の長手方向に移動させるとともに、前記パレットを上下に位置する２つの棚の一方の棚から他方の棚に移動させるパレット移動機構と、前記パレット移動機構に対する前記制御によって、前記パレットを停止状態から移動させ、移動状態から停止させることを繰り返す制御部とを備えるので、植物工場装置内部において栽培されている植物の栽培環境を均一化することができる。したがって、植物栽培の育成不良や育成のバラツキ等を解消し、バラツキのない高品質な農産物を育成することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る植物工場装置１００の斜視図である。 実施の形態１に係る植物工場装置１００の構成及び下部機器収納部１２０の内部の構成を模式的に表している図である。 図２に示す植物工場装置１００において、空気攪拌機３６０の空気吹き出し方向を示した図である。 実施の形態２に係る植物工場装置１０１のパレット傾斜機構１６０を示す図である。 実施の形態２に係る植物工場装置１０１のパレット傾斜機構１６０の一例の詳細図である。 実施の形態３に係る植物工場装置１０２の構成及び下部機器収納部１２０の内部の構成を模式的に表している図である。 実施の形態４に係る植物工場装置１０３の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向は、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置、器具、部品等の配置や向き等を限定するものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る植物工場装置１００の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る植物工場装置１００の構成及びパレット１５０の移動を示す正面図であり、下部機器収納部１２０については内部の構成を模式的に表している図である。図３は、図２に示す植物工場装置１００において、空気攪拌機３６０の空気の吹き出し方向を示した図である。
図１〜図３を用いて、植物工場装置１００の全体構造について説明する。

図１に示すように、植物工場装置１００は、外郭ケース１１０（外殻ケース）を備える。
外郭ケース１１０は、スチール製の枠組み部１１１と、枠組み部１１１の開口を塞ぐ透明あるいは半透明の樹脂製の板等によるカバー部１１２から構成されている。枠組み部１１１は、スチール製の他に、他の金属製、樹脂製、木製などでもよい。また、カバー部１１２は、透明、半透明、あるいは不透明でもよく、樹脂製フィルム、金属板、木製板、ガラス板などでもよい。

外郭ケース１１０は、内部が密閉されるように形成されている。外郭ケース１１０は、直方体である。外郭ケース１１０のサイズは、例えば、高さ２０００ｍｍ、幅２４００ｍｍ、奥行き１０００ｍｍ程度である。このサイズは一例であり、このサイズよりも大きくても小さくても、本実施の形態は適用可能である。

植物工場装置１００は、外郭ケース１１０の内部に、複数の棚２２０、パレット１５０が収納される。また、複数の棚２２０の最下段の棚２２０ａの下部は、下部機器収納部１２０となっている。

複数の棚２２０は、上下方向に所定の間隔で配置されている。図１及び図２に示すように、植物工場装置１００は、４段の棚２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄを備える。
棚２２０は、例えば、長方形をなし、外郭ケース１１０の幅方向（長手方向）に沿って長手形状に形成される。棚２２０は、少なくとも２段あればよいが、３段、４段、５段以上でもよい。

パレット１５０は、植物の苗をセットする苗パレット、栽培プレート、栽培ベッド、苗ベッドなどども呼ばれるものである。
複数の棚２２０の各棚には、少なくともひとつのパレット１５０が配置されている。本実施の形態では、図２に示すように、１つの棚２２０に、５つのパレット１５０が配置されている。５つのパレット１５０は任意の間隔で棚２２０に並べられていてもよいが、好ましくは一定の間隔で棚２２０に並べられるのがよい。

本実施の形態に係る植物工場装置１００は、パレット１５０を棚２２０の長手方向へ移動させる水平移動機構２２１と、パレット１５０を棚から棚へ上下方向に移動させる上下移動機構２３０とを備えている。

また、植物工場装置１００は、これらの水平移動機構２２１、上下移動機構２３０を制御することにより、パレット１５０を間歇的に移動させる可動制御部３００を備える。可動制御部３００は、パレット１５０を間歇的に移動させることにより、パレット１５０を植物工場装置１００の内部において循環させ、内部で栽培されている植物４００の栽培環境の均一化を図る。

可動制御部３００は、例えば、ネットワーク６００を介して端末装置５００と接続される。植物工場装置１００の管理者（ユーザともいう）は、端末装置５００から植物工場装置１００の可動制御部３００に制御信号（制御命令５１０）を送信する。あるいは、植物工場装置１００の管理者は、植物工場装置１００が備える入力部（図示していない）から可動制御部３００に制御命令５１０を入力してもよい。
制御命令５１０とは、植物工場装置１００の内部の栽培環境を制御するための信号である。制御命令５１０には、光合成を促進するＬＥＤライト、温度・湿度を制御するエアコン、ＣＯ２濃度を制御するＣＯ２濃度コントローラー、風量を制御する空気攪拌機を制御する信号が含まれる。また、制御命令５１０には、パレット１５０の移動に関する制御信号が含まれる。

パレット１５０は、植物４００の苗ポットを設置するための苗ポット用開口１５１が形成されている。本実施の形態では、１つのパレット１５０に６つの苗ポット用開口１５１が形成されている。
パレット１５０の長手方向（以下、パレット長手方向）の長さは、棚２２０の短手方向の長さよりもやや短い。また、パレット１５０の短手方向（以下、パレット短手方向）の長さは、例えば、棚２２０の長手方向の長さの約７分の１程度である。これにより、パレット１５０の短手方向の長さの２分の１程度の間隔を有して、５つのパレット１５０を棚２２０に配置することができる。

ただし、上記以外の間隔で並べても構わないし、１つの棚２２０に並べるパレット１５０の数も、パレット１５０のサイズも、上記以外の数やサイズであっても本実施の形態は適用可能である。
また、パレット１５０は、全て同一形状であることが好ましいが、大きさや苗ポット用開口の数が異なるパレットが混在していても、本実施の形態は適用することができる。

ここで、パレット１５０を棚２２０に配置する方法の一例について説明する。
例えば、棚２２０は、長方形の枠部から構成されているものとする。すなわち、棚２２０は、枠のみであり、ほぼ全面が開口しているものとする。
図１に示すように、パレット１５０は、パレット長手方向の両端部の両縁部が、棚２２０の短手方向端部の両枠部に取り付けられる。図２に示すように、パレット１５０の裏面（下方の面）は枠の開口から露出しており、パレット１５０に設置されている植物４００が植わっているポットも植物４００の根側がパレット１５０の下方の面から露出している。

図２に示すように、最下段の棚２２０ａの下部には、養液パン３３０が設置されている。養液パン３３０には、植物の栽培に必要な栄養分を配合した養液が投入されている。養液パン３３０の中の養液に、最下段の棚２２０ａに配置されているパレット１５０に植えられている植物４００の根側が浸されることにより、植物４００に養液が供給される。
言い換えると、パレット１５０の植物４００は、最下段の棚２２０ａを通過する際に、養液パン３３０の養液を吸収する。

上記の説明では、棚２２０は枠のみで形成されているものとしたが、パレット１５０に植えられている植物４００の根側が棚２００の開口から露出して養液パン３３０の養液に浸される構造であれば、枠だけの構造でなくてもよい。
例えば、棚２２０は、枠のところどころに短手方向に渡って細い板等が渡されていてもよい。枠のところどころの短手方向に細い板等が渡されていることにより、棚２２０の重量に対する耐久性が増す。

図２に示すように、水平移動機構２２１は、各棚２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄに配設されている。図２に示すように、水平移動機構２２１は、各棚２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄの点線で囲んだ位置（水平移動機構２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ，２２１ｄ）に配設されている。水平移動機構２２１は、各棚２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄに配置されているパレット１５０を長手方向（以下、左右方向ともいう）に移動させる機構である。

水平移動機構２２１は、例えば、棚２２０を形成する枠のうち、向かい合う長手方向に伸びた枠２２５（図１の枠２２５ｄ参照）の内面に、レールやベルトなどの左右方向ガイド部を配設することにより実現することができる。水平移動機構２２１は、この左右方向ガイド部がパレット１５０のパレット長手方向両側の端部と係合し、パレット１５０のパレット長手方向両側の端部を左右方向にガイドすることで、パレット１５０を左右方向へ移動させる。

また、図２に示すように、棚２２０ａと棚２２０ｂとの間に上下移動機構２３０ａが配設される。上下移動機構２３０ａは、棚２２０ａから棚２２０ｂにパレット１５０を移動させる機構である。
棚２２０ｂと棚２２０ｃとの間に上下移動機構２３０ｂが配設される。上下移動機構２３０ｂは、棚２２０ｂから棚２２０ｃにパレット１５０を移動させる機構である。
棚２２０ｃと最上段の棚２２０ｄとの間に上下移動機構２３０ｃが配設される。上下移動機構２３０ｃは、棚２２０ｃから棚２２０ｄにパレット１５０を移動させる機構である。

さらに、図２に示すように、棚２２０ｄと棚２２０ａとの間を結ぶ上下移動機構２３０ｄが配設される。上下移動機構２３０ｄは、棚２２０ｄから棚２２０ａにパレット１５０を移動させる機構であり、下方移動機構２４０とする。

上下移動機構２３０は、例えば、上下方向に配設されたレールやベルトなどから構成される上下方向ガイド部により実現することができる。
上下移動機構２３０は、水平移動機構２２１の左右方向ガイド部により、上下方向ガイド部の位置まで移動してきたパレット１５０を上下方向に移動させる。

例えば、パレット１５０は、水平移動機構２２１の左右方向ガイド部による移動により上下方向ガイド部の位置まで移動されると、左右方向ガイド部との係合が外れ、上下方向ガイド部と係合する構造とする。そして、パレット１５０は、上下方向ガイド部と係合した状態で、上下方向ガイド部により上下方向に移動することができる。

パレット１５０は、上下移動機構２３０の上下方向ガイド部による移動により別の棚２２０まで移動されると、上下方向ガイド部との係合が外れ、左右方向ガイド部と係合する構造とする。そして、パレット１５０は、左右方向ガイド部と係合した状態で、左右方向ガイド部により左右方向に移動することができる。

次に、植物工場装置１００の内部の環境を適切に保つための環境調整機器について説明する。図２に示す下部機器収納部１２０は、内部の構成をわかりやすくするために模式的に図示したものである。

図２に示すように、下部機器収納部１２０には、植物工場装置１００の内部の環境を適切に保つための環境調整機器が収納される。図１に示すように、外郭ケース１１０の上部の上部機器収納部１２１に環境調整機器が収納されていても構わない。

外郭ケース１１０の上面の内側には、天面ＬＥＤライト３７１が設置されている。上部機器収納部１２１には、例えば、天面ＬＥＤライト３７１の光量を調節するための点灯装置、電源装置等が収納されていてもよい。
また、パレット１５０の裏面には、防水構造を施した各段ＬＥＤライト３７２が配設されている。各段ＬＥＤライト３７２は、パレット１５０が停止した状態では、下段のパレット１５０の植物４００に対して、光合成に必要な光を放射することができる。

図２においては、パレット１５０の裏面の各段ＬＥＤライト３７２についての説明をわかりやすくするために、パレット１５０の裏面（底面）が棚２２０の下面から下方に露出している状態に記載している。しかし、パレット１５０の裏面と棚２２０の下面とは略同一平面状にあるような位置関係でもよい。あるいは、パレット１５０の裏面の方が、棚２２０の下面よりも上方に位置するような位置関係でもよい。

植物工場装置１００は、環境調整機器として、エアコン３１０（エア・コンディショナー）、液肥タンク３２０、養液パイプ３２２、開閉バルブ３２３（自動養液投入機）、空気攪拌機３６０を下部機器収納部１２０に収納する。

また、上述したように、植物工場装置１００は、パレット１５０を棚２２０の長手方向へ移動させる水平移動機構２２１、棚から棚へ上下方向に移動させる上下移動機構２３０を備えている。
これらの水平移動機構２２１、上下移動機構２３０を制御する可動制御部３００も、下部機器収納部１２０に収納されている。

図１に示すように、下部機器収納部１２０のカバー部１１２は、不透明な板材となっており、内部の機器を隠して植物工場装置１００の意匠性が向上するようにしている。

エアコン３１０（エア・コンディショナー）は、植物工場装置１００内部の温度・湿度を制御する。
液肥タンク３２０は、養液を貯留するタンクである。養液パン３３０には、養液パイプ３２２を介して液肥タンク３２０から養液が投入される。
養液パイプ３２２には、開閉バルブ３２３（自動養液投入機）が設置されている。例えば、外部からの制御命令５１０により開閉バルブ３２３（自動養液投入機）が制御され、養液パン３３０に投入される養液の量が自動的に調節される。また、手動により養液パン３３０に投入される養液の量を調節することもできる構成としてもよい。

空気攪拌機３６０は、植物工場装置１００（外郭ケース１１０）の内部の空気を攪拌する。空気攪拌機３６０は、空気吹き出し口３６１を備える。空気攪拌機３６０は、例えば、最下段の棚２００ａの下方の２箇所に設置される。あるいは、空気攪拌機３６０は、３箇所、４箇所に設置されていてもよい。

図３に示すように、空気攪拌機３６０は、空気吹き出し口３６１から上方に向けて空気を吹き出すことにより、外郭ケース１１０内部の空気を攪拌する。このように、空気の攪拌を下方から上方への垂直方向に実施することにより、植物工場装置１００内部の温度・湿度・ＣＯ２・風量を均一化することができる。

空気攪拌機３６０は、最下段の棚２００ａにより形成される面の法線方向Ｐから所定の角度（α度）の範囲内に向けて、空気吹き出し口３６１から空気を吹き出す。
空気攪拌機３６０は、例えば、法線方向Ｐから４５度（α＝４５度）の範囲内に向けて、空気吹き出し口３６１から空気を吹き出す。
空気攪拌機３６０が空気を吹き出す角度としては、４５度以内が好ましいが、５０度、６０度以内でも効果がある。あるいは、空気攪拌機３６０を３台以上にして、空気を吹き出す角度を３０度以内としてもよい。

図３に示すように、空気攪拌機３６０が所定の角度（α度）の範囲内に向けて空気吹き出し口３６１から空気を吹き出すことにより、効果的に植物工場装置１００内に空気が行き渡り、植物工場装置１００内の環境の均一化に効果がある。

次に、図２を用いて、植物工場装置１００の可動制御部３００によるパレット移動制御方法について説明する。

上述したように、水平移動機構２２１及び上下移動機構２３０は、制御を受けることによって、パレット１５０を、パレット１５０が配置された棚２２０の長手方向に移動させるとともに、パレット１５０を上下に位置する２つの棚の一方の棚から他方の棚に移動させるパレット移動機構の一例である。

また、可動制御部３００は、水平移動機構２２１及び上下移動機構２３０に対する制御によって、パレット１５０を停止状態から移動させ、移動状態から停止させることを繰り返す。これは、電源をオンオフすることではなく、電源はオンの状態のままで停止状態から移動させ、移動状態から停止させる制御をする。すなわち、可動制御部３００は、間歇的にパレット１５０を移動させる。

可動制御部３００は、水平移動機構２２１及び上下移動機構２３０に対する制御によって、パレット１５０を間歇的に移動させることで、複数の棚２２０のいずれかの棚の所定の位置から移動を始め、複数の棚の全ての棚を移動して所定の位置に戻る循環動作をパレット１５０にさせる。
可動制御部３００は、このようなパレット１５０の移動と停止とを、定期あるいは不定期に繰り返す制御を実行する。

次に、可動制御部３００によりパレット１５０を間歇的に循環させる具体例について説明する。
可動制御部３００に対しては、ユーザは、例えば、ネットワーク６００を介して端末装置５００から制御命令５１０を送信することができる。あるいは、植物工場装置１００に可動制御部３００に制御命令５１０を入力する入力部を備えていてもよい。あるいは、予め植物工場装置１００の可動制御部３００に可動制御プログラムをインストールしておき、全て自動で制御するものとしてもよい。

制御命令５１０としては、例えば、間歇モードか連続移動モードかの選択、間歇モードの場合のパレット１５０の移動の時間間隔、パレット１５０の移動時の速さなどが設定できるものとする。
間歇モードは、パレット１５０の移動が移動と停止とを定期あるいは不定期に繰り返す方式である。
連続移動モードは、パレット１５０の移動が連続して移動する方式である。植物工場装置１００に対して、間歇的な移動でなく、連続移動をするように連続移動モードの制御命令５１０を入力することができる。パレット１５０の連続移動あるいは移動の停止を指示することができることにより、栽培を開始するにあたり、植物工場装置１００内部に全てのパレット１５０（図２では２０個のパレット）を設定する際に便利となる。

速さは、実際の速さを指定できてもよいし、「速い、普通、遅い」などの所定の複数段階から選択可能としてもよい。また、間歇モードの場合は定期間歇モード、不定期間歇モードの選択を可能としてもよい。

また、外郭ケース１１０は、複数の棚２２０の少なくともいずれかの棚の端部近傍に密閉型自動開閉扉１４０を備える（図１，図２，図３参照）。植物工場装置１００では、取り除かなければいけない不良品の植物４００が発生する場合がある。このような場合に、ユーザは、連続移動モードを用いて取り除きたい不良の植物４００を密閉型自動開閉扉１４０の近傍まで移動させ、密閉型自動開閉扉１４０から速やかに不良の植物４００を取り出すことができる。

ここで、ユーザは、間歇モードかつ定期モードで、移動の時間間隔は１時間、移動の速さは「普通」と指定したとする。なお、間歇モードでかつ不定期モードの場合は、例えば、複数の移動の時間間隔を入力するものとする。あるいは、不定期モードで１つの移動の時間間隔を入力した場合には、可動制御部３００は入力された移動の時間間隔をもとに自動的に不定期に制御するものとしてもよい。

間歇モードかつ定期モードで、移動の時間間隔は１時間、移動の速さは「普通」と指定されると、可動制御部３００により、Ｐ１に位置するパレット１５０（図２参照）は、１時間後にＰ１からＰ２へ普通の速さで移動して停止する。そして、２時間後にはＰ２からＰ３へ普通の速さで移動して停止する。同様に、Ｐ３からＰ４、Ｐ４からＰ５、・・・と移動していき、２０時間後には、再びＰ１の位置に戻る。
Ｐ２に位置するパレット１５０（図２参照）も同様に、１時間後にＰ２からＰ３へ普通の速さで移動して停止する。そして、２時間後にはＰ３からＰ４へ普通の速さで移動して停止する。同様に、Ｐ４からＰ５、Ｐ５からＰ６、・・・と移動していき、２０時間後には、再びＰ２の位置に戻る。
このように、全ての位置のパレット１５０が同様に移動することで、植物工場装置１００内部のパレット１５０は、２０時間で全ての棚を移動して元の位置に戻る循環動作を繰り返す。

このように、パレット１５０を間歇的に循環させることで、植物工場装置１００内部の空気が動き、空気の淀みを効果的に防ぐことができる。また、パレット１５０は、植物工場装置１００内を循環するので、各パレット１５０の環境の均一化を図ることができ、バラツキのない高品質な植物を生育することができる。

図２では、パレット１５０は、上下移動機構２３０ｄ（下方移動機構２４０）、水平移動機構２２１ａ、上下移動機構２３０ａ、水平移動機構２２１ｂ、上下移動機構２３０ｂ、水平移動機構２２１ｃ、上下移動機構２３０ｃ、水平移動機構２２１ｄの順でＰ１からＰ１９間を移動し、Ｐ１９からＰ１まで再び上下移動機構２３０ｄで移動して元の位置（Ｐ１）に戻ったが、パレット１５０の移動のルートは他のルートでもよい。
上下移動機構２３０と水平移動機構２２１との組合せを異なるものとすることにより、異なるルートで初めの位置から全ての棚を移動して元の位置に戻る循環動作をパレット１５０にさせてもよい。

本実施の形態では、パレット１５０が所定の位置から再び元の位置（所定の位置）に戻るまで、パレット１５０が同じルートを２回通らないように（いわゆる一筆書きのように）循環させた。このようにパレット１５０の循環方法を制御することにより、よりパレット１５０の環境の均一化の精度が向上する。
しかし、コストや装置の大きさなどに応じて、必ずしもパレット１５０が同じルートを２回通らないように循環させなくてもよい。

以上のように、本実施の形態に係る植物工場装置１００は、完全密閉人工光型植物工場装置であって、ネットワークを通じ送られてきた制御情報によって、光合成を促進するＬＥＤライト（光の量）、温度・湿度を制御するエアコン、ＣＯ２濃度を制御するＣＯ２濃度コントローラー、風量を制御する空気攪拌機を自動に制御する。また、パレットを設置している棚の枠に設置されたパレット移動機構が、制御情報により指定された速度で植物工場装置内部を図２に示す通り自動で可動や停止するなどして循環する。このとき、植物工場装置内部におけるパレットの循環の方向やルートは異なっていても効果は同じである。

このように、本実施の形態に係る植物工場装置１００は、ＬＥＤライト（光の量）、温度・湿度、ＣＯ２濃度のムラを解消し、育成に重要なこれらの条件を均一化できる完全密閉人工光型植物工場装置である。
図２では、棚２２０が４段構造の例を示しているが、２段以上の構造であれば、同様にパレットを内部において循環させる事で、４段構造と同様の効果を得る。

また、本実施の形態に係る植物工場装置１００は、パレットが自動で循環する構造の完全密閉人工光型植物工場装置である。この植物工場装置１００は、育成を完了した農産物（植物）を取り出す自動あるいは手動の開閉口を側面に備えている。これにより、高齢者や身体にハンディキャップを持つ人でも、農産物の収穫に当たり装置周辺を動き回ること無く、例えば、装置サイドに座った状態のままで容易に農産物の収穫をすることができる。

また、本実施の形態に係る植物工場装置１００によれば、育成不良の農産物がパレット内で発生した場合に、強制的にパレットを循環させ、取り出し口（開閉口）にて育成不良品を取り除く事が出来る。
不良農産物を取り除く事で、このパレットのエリアのＬＥＤの光の照射量や空気の流れ、ＣＯ２濃度のムラを改善し均一化する事ができ、その結果、不良農産物の周りの農産物の同様な育成不良を回避する事ができる。

以上のように、本実施の形態に係る植物工場装置１００によれば、植物栽培の育成不良や育成のバラツキ等を解消し、植物工場装置の内部で植物が育つ際に、より均一な温度・湿度、ＣＯ２、風量を提供することができ、バラツキのない農産物を育成出来る。
例えば、植物工場装置の内部へ設置するパレットのパレット間を一部接続し、パレット全体を図２に示す通り植物工場装置の内部において、指定した時間間隔にて循環させることで、全ての苗に均一化した温度・湿度、ＣＯ２、風量を提供することができ、育成のバラツキを解消することができる。

実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
図４は、本実施の形態に係る植物工場装置１００のパレット傾斜機構１６０を示す図である。図５は、本実施の形態に係る植物工場装置１００のパレット傾斜機構１６０の一例の詳細図である。

本実施の形態では、実施の形態１で説明した機能構成と同様の機能構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図４及び図５を用いて、本実施の形態に係る植物工場装置１００のパレット傾斜機構１６０について説明する。

図４に示すように、植物工場装置１０１は、養液パン３３０が備えられた棚２２０ａ（養液棚）に設置され、上下移動機構２３０ａによりパレット１５０が棚２２０ａから棚２２０ａの上方の棚２２０ｂに移動する場合に、パレット１５０を傾斜させて養液パン３３０から供給される養液の液切りをするパレット傾斜機構１６０を備える。

図５に示すように、パレット傾斜機構１６０は、例えば、パレット傾斜部１６１を備える。パレット傾斜部１６１は、棚２２０ａの端部近傍に形成された突起部である。パレット傾斜部１６１（突起部）の表面は滑らかな曲面に形成されており、パレット１５０が水平移動機構２２１ａによりＱ方向に移動してきた場合に、パレット１５０の端部の底面がスムーズにパレット傾斜部１６１の突起に乗り上げるように形成されている。パレット傾斜部１６１の突起は、例えば、樹脂等により形成される。

パレット１５０の端部の底面がスムーズにパレット傾斜部１６１の突起に乗り上げることで、パレット１５０が傾斜する。パレット１５０のＱ方向側の端部がパレット傾斜部１６１の突起に乗り上げることで持ち上がり、パレット１５０のＱ方向側の反対側が下方になるように傾斜する。パレット１５０は、養液パン３３０に浸されながらＱ方向に移動してくるが、上下移動機構２３０ａにより上方に移動する前に、図２に示すように傾斜し、余分な養液をパレット１５０のＱ方向側の反対側から養液パン３３０に戻すことができる。

以上のように、本実施の形態に係る植物工場装置１０１は、最下段に設置されたパレットが最下段を通過し、上段へ移動（可動）する際に、パレットの移動するＱ方向のパレット側面を上方に持ち上げて傾斜を作るパレット傾斜機構を有する。これにより、最下段の養液パンで吸い込んだ余分な養液を最下段の養液パンへ戻す構造となっている。パレットが最下段の養液パンを離れる時には、パレットの傾斜は戻され、水平の状態にて上段へ移動する。

本実施の形態に係る植物工場装置１０１は、パレット傾斜機構１６０を備えているので、簡単な構成で、養液の量を適切な量に調整をすることができる。

実施の形態３．
本実施の形態について、主に実施の形態１及び実施の形態２との差異を説明する。
図６は、本実施の形態に係る植物工場装置１０２のブロック構成及びパレット１５０の移動を示す正面図であり、下部機器収納部１２０については内部の構成を模式的に表している図である。

本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２で説明した機能構成と同様の機能構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図６を用いて、本実施の形態に係る植物工場装置１０２について説明する。

本実施の形態に係る植物工場装置１０２は、各棚２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄにそれぞれ養液パン３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃ，３３０ｄを備える。
パレット１５０が下方から移動してくる位置（Ｐ７，Ｐ１１，Ｐ１５）と、パレット１５０が通過する位置（Ｐ１９，Ｐ２０，Ｐ１）とは、養液パン３３０を設置することはできないが、それ以外の位置に養液パンを設置することができる。

また、このとき、棚２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃは、左右方向の移動方向側の端部に実施の形態２で説明したパレット傾斜機構１６０を設置するのが好ましい。つまり、Ｐ６，Ｐ１０，Ｐ１４の位置にパレット傾斜機構１６０を設置するのが好ましい。

ただし、全ての棚２２０にパレット傾斜機構１６０を備えている必要はない。例えば、Ｐ６，Ｐ１４の位置のみにパレット傾斜機構１６０を設置しても、養液を調節する効果がある。

以上のように、本実施の形態に係る植物工場装置１０２よれば、各段に養液パンを設置しているので、どの段も同様に農産物は養液パンより養分を吸収する事ができ、よりパレットの育成環境の均一化を図ることができる。

実施の形態４．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
図７は、本実施の形態に係る植物工場装置１０３の斜視図である。

本実施の形態では、実施の形態１で説明した機能構成と同様の機能構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図７を用いて、本実施の形態に係る植物工場装置１０３について説明する。

植物工場装置１０３では、密閉型自動開閉扉１４０が図１とは反対側に記載されている。密閉型自動開閉扉１４０が設けられている外郭ケース１１０の側面をケース側面Ａとする。また、外郭ケース１１０の前面をケース前面とし、ケース前面に対向する面はケース後面であるものとする。
密閉型自動開閉扉１４０が閉じられた状態では、ケース側面Ａの内面は凹凸のない平面状であるものとする。

植物工場装置１０３は、可動制御部３００によりパレット１５０ａの移動を完全に停止した状態で使用するものである。つまり、植物工場装置１０３では、パレット１５０ａが移動しない。

植物工場装置１０３では、パレット１５０ａがすき間無く配置されている。パレット１５０ａは、複数の棚２２０の各棚に所定数（図７では、８個）配置されている。複数の棚２２０の各棚２２０は、パレット１５０ａがすき間なく配置され、外郭ケース１１０の内部は、すき間なく配置された連続するパレット１５０ａにより複数の栽培室７００（７００ａ〜７００ｄ）（空間領域）に仕切られる。この各栽培室７００は、密閉されている。

本実施の形態に係る植物工場装置１０３は、実施の形態１で説明した植物工場装置１００を用いて、実現することができる。植物工場装置１０３のパレット１５０ａの可動制御を停止し、パレット１５０ａをすき間無く並べることにより、４つの密閉空間である栽培室７００を得ることができる。

パレット１５０は、周縁に環状に渡ってパッキン１５２が設けられている。パレット１５０ａのパレット短手方向の両側の側部のパッキン１５２は、隣のパレット１５０ａの側部のパッキン１５２と密着する。

外郭ケース１１０の左右方向の一方の側面（ケース側面Ａ）と当接するパレット１５０ａのパッキン１５２は、外郭ケース１１０のケース側面Ａの内面と密着する。
外郭ケース１１０の左右方向の他方の側面の内側には、後述する環境調整機器を収納する側部機器収納部１２２が設けられる。側部機器収納部１２２の内側の面と当接するパレット１５０ａのパッキン１５２は、側部機器収納部１２２の内側の面と密着する。

パレット１５０ａのパレット長手方向の両側の端部のパッキン１５２は、一方の端部のパッキン１５２が外郭ケース１１０のケース前面の内面と密着するとともに、他方の端部のパッキン１５２がケース後面の内面と密着する。
以上のように、すき間無く並べられたパレット１５０ａにより、密閉された栽培室７００ａ〜７００ｄを得ることができる。

４つの栽培室７００には、環境を調整するためそれぞれ環境調整機器が必要となる。それぞれの環境調整機器を配置するために、外郭ケース１１０の左右方向の他方の側面内側に側部機器収納部１２２を設ける。

側部機器収納部１２２に配置した各栽培室７００用の環境調整機器による環境の調整により、４つの異なる環境の栽培室７００を得ることができる。複数の栽培室７００では、例えば、栽培環境の異なる４種類の植物４００，４０１，４０２，４０３を栽培することができる。

以上のように、本実施の形態に係る植物工場装置１０３によれば、パレットが自動で循環する構造の完全密閉人工光型植物工場装置において、装置内部を循環するパレットを停止することにより、別の用途にも使用することができる。

パレットの横（パレット短手方向）の長さの合計が、植物工場装置内部の内側の長手方向の長さと略同じ寸法に予め設計する。また、パレットの縦（パレット長手方向）の長さを植物工場装置の内部の内側の奥行き（短手方向）の長さの寸法と略同じになるように予め設計する。これにより、各棚２２０同士の間の空間領域を連結されたパレットにより密閉された空間とし、独立した栽培室として用いることができる。

栽培環境を栽培室ごとに異なるものとするために、光合成を促進するＬＥＤライト、温度・湿度を制御するエアコン、ＣＯ２濃度を制御するＣＯ２濃度コントローラー、風量を制御する空気攪拌機は、各栽培室毎に配置する。また、これらの環境調整機器の制御も各栽培室（各段）（パレットにより密閉された空間）毎に実施できる配置構造とする。

以上のように、本実施の形態に係る植物工場装置１０３によれば、同じひとつの完全密閉人工光型植物工場装置内部を用いて、栽培に必要な環境条件（光合成を促進するＬＥＤライト、温度・湿度を制御するエアコン、ＣＯ２濃度を制御するＣＯ２濃度コントローラー、風量を制御する空気攪拌機の制御）の異なる空間が提供可能となり、例えばレタスとトマトなど異なる農産物を同一の完全密閉人工光型植物工場装置で育成することを実現できる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１００，１０１，１０２，１０３ 植物工場装置、１１０ 外郭ケース、１１１ 枠組み部、１１２ カバー部、１２０ 下部機器収納部、１２１ 上部機器収納部、１２２ 側部機器収納部、１４０ 密閉型自動開閉扉、１５０ パレット、１５１ 苗ポット用開口、１５２ パッキン、１６０ パレット傾斜機構、１６１ パレット傾斜部、２２０ 棚、２２１ 水平移動機構、２２５ 枠、２３０ 上下移動機構、２４０ 下方移動機構、３００ 可動制御部、３１０ エアコン、３２０ 液肥タンク、３２２ 養液パイプ、３２３ 開閉バルブ、３３０ 養液パン、３６０ 空気攪拌機、３６１ 空気吹き出し口、３７１ 天面ＬＥＤライト、３７２ 各段ＬＥＤライト、４００，４０１，４０２，４０３ 植物、５００ 端末装置、５１０ 制御命令、６００ ネットワーク、７００ 栽培室。

Claims (13)

1. 上下方向に所定の間隔で配置された複数の長手形状の棚と、植物が植えられるパレットであって前記複数の棚の少なくともいずれかに少なくともひとつ配置されるパレットとを内部に収納する外郭ケースを備え、前記外郭ケースの内部の管理された栽培環境のもとで前記パレットに植えられた植物を栽培する植物工場装置において、
   制御を受けることによって、前記パレットを、前記パレットが配置された棚の長手方向に移動させるとともに、前記パレットを上下に位置する２つの棚の一方の棚から他方の棚に移動させるパレット移動機構と、
   前記パレット移動機構に対する前記制御によって、前記パレットを停止状態から移動させ、移動状態から停止させることを繰り返す制御部と
   を備えることを特徴とする植物工場装置。
2. 前記制御部は、
   前記パレット移動機構に対する前記制御によって、前記パレットを間歇的に移動させることで、前記複数の棚のいずれかの棚の所定の位置から移動を始め、前記複数の棚の全ての棚を移動して前記所定の位置に戻る循環動作を前記パレットにさせることを特徴とする請求項１に記載の植物工場装置。
3. 前記植物工場装置は、
   前記複数の棚の少なくともいずれかに備えられた養液パンであって、当該棚に配置されている前記パレットに植えられた植物に養液を供給する養液パンを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の植物工場装置。
4. 前記植物工場装置は、
   前記養液パンが備えられた棚である養液棚に設置され、前記パレット移動機構により前記パレットが前記養液棚から前記養液棚の上方の棚に移動する場合に、前記パレットを傾斜させて前記養液パンから供給される養液の液切りをするパレット傾斜機構を備えることを特徴とする請求項３に記載の植物工場装置。
5. 前記植物工場装置は、
   前記複数の棚のうち最下段の棚の下方に設置された空気攪拌機であって、前記最下段の棚の下方に形成された吹き出し口から上方に向けて空気を吹き出すことにより、外郭ケースの内部の空気を攪拌する空気攪拌機を備え、
   前記空気攪拌機は、
   前記最下段の棚により形成される面の法線方向から所定の角度の範囲内に向けて、前記吹き出し口から空気を吹き出すことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の植物工場装置。
6. 前記空気攪拌機は、
   前記最下段の棚により形成される面の法線方向から４５度の範囲内に向けて、前記吹き出し口から空気を吹き出すことを特徴とする請求項５に記載の植物工場装置。
7. 前記外郭ケースは、
   前記複数の棚のいずれかの棚の端部近傍に開閉扉を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の植物工場装置。
8. 前記制御部は、
   前記パレットの移動と停止とを定期と不定期とのいずれかで繰り返させることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の植物工場装置。
9. 前記パレットは、前記複数の棚の各棚に所定数配置されており、
   前記複数の棚の各棚は、
   前記制御部が前記パレットを停止した場合に、前記パレットがすき間なく配置され、
   前記外郭ケースの内部は、前記パレットがすき間なく配置された各棚により複数の空間領域に仕切られることを特徴とする請求項１に記載の植物工場装置。
10. 前記パレットがすき間なく配置された各棚により仕切られた各空間領域は、密閉されていることを特徴とする請求項９に記載の植物工場装置。
11. 上下方向に所定の間隔で配置された複数の長手形状の棚と、植物が植えられるパレットであって前記複数の棚の少なくともいずれかに少なくともひとつ配置されるパレットとを内部に収納する外郭ケースを備え、前記外郭ケースの内部の管理された環境のもとで前記パレットに植えられた植物を栽培する植物工場装置のパレット移動制御方法において、
    前記パレットを停止状態から移動させ、移動状態から停止させることを繰り返すパレット移動制御工程を備えることを特徴とするパレット移動制御方法。
12. 前記パレット移動制御工程は、
    前記パレットを、前記パレットが配置された棚の長手方向へ移動させるとともに、上下に位置する２つの棚の一方の棚から他方の棚へ移動させることを特徴とする請求項１１に記載のパレット移動制御方法。
13. 前記パレット移動制御工程は、
    前記パレットを間歇的に移動させることで、複数の棚のいずれかの棚の所定の位置から移動を始め、前記複数の棚の全ての棚を移動して前記所定の位置に戻る循環動作を前記パレットにさせることを特徴とする請求項１２に記載のパレット移動制御方法。
    

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