JP2010246397A

JP2010246397A - 植物の栽培方法及び同装置

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Publication number: JP2010246397A
Application number: JP2009095763A
Authority: JP
Inventors: Masashi Shinohara; 雅志篠原; Takahiro Iwata; 孝弘岩田; Yoshikazu Fujisawa; 義和藤澤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】外からの燃料の供給が不要である植物の栽培技術を提供することを課題とする。
【解決手段】温室１２に、燃料製造機１７を併設する。燃料製造機１７は、植物１５の不要部分１６を原料に、エチルアルコールを製造する。このエチルアルコールを燃料電池１１へ供給する。燃料電池１１は、照明１３や空調機１４などの電力を賄う。
【効果】育てた植物の不要部分を、燃料化して燃料電池へ供給するため、外部から燃料電池へ燃料を供給する必要がない。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物の栽培技術の改良に関する。

植物を人為的（人工的）な環境で育てるには、ハウス栽培が好適である。そして、ハウス栽培における光源や熱源に、燃料電池を利用することが提案されている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図２は従来の技術の基本構成を説明する図であり、温室１０１の外に配置されている燃料電池１０２へ、空気と燃料とを供給する。燃料電池１０２で発電した電気エネルギーで温室１０１内に設けられている照明１０３を点灯する。また、燃料電池１０２から排出される水（Ｈ_２Ｏ）とＣＯ_２ガスは、バブリング装置１０４で分離され、水（Ｈ_２Ｏ）は温水の形態で温室１０１へ供給され、また、ＣＯ_２ガスは適量を温室１０１へ供給され、植物の育成に供される。

しかし、燃料を燃料電池１０２へ供給し続ける必要があり、省エネルギーの点から改善の余地がある。
また、温室１０１の外に配置されている燃料電池１０２は、熱効率のよい固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）が好まれる。しかし、ＳＯＦＣは、動作温度が７００℃以上あるため、燃料電池１０２の外面温度は不可避的に高くなり、外気への放散熱が大きくなる。その対策も必要となる。

特開２００３−２５０３５８公報

本発明は、外からの燃料の供給が不要である植物の栽培技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る植物の栽培方法は、温室内で育てられた植物の不要部分を原料として水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料を製造する燃料製造工程と、
製造された燃料により、燃料電池で発電すると共に水、二酸化炭素及び熱を排出させる電気エネルギー、水、二酸化炭素及び熱発生工程と、
この発生工程で発生した電気エネルギー、水、二酸化炭素及び熱により、温室内の植物を育てる植物育成工程と、
育った植物を刈り取り、必要部分と不要部分とに分別する分別工程と、
前記不要部分を前記燃料製造工程へ供給する不要部分供給工程と、
からなることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の植物の栽培方法に、前記刈り取った植物に相当する物質を、土壌及び肥料の形態で補充する補充工程を、含めることを特徴とする。

請求項３に係る植物の栽培装置は、水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料の供給を受けて発電すると共に水、二酸化炭素及び熱を排出する燃料電池と、この燃料電池から前記水、二酸化炭素及び熱が供給されると共に植栽用土壌を内蔵する温室と、この温室内に設けられ前記燃料電池からの給電により発光して植物へ照射する照明と、前記温室に設けられ前記燃料電池からの給電により前記温室内の空気の湿度及び温度を調整する空調機と、前記温室内で育てられた植物の不要部分を原料として水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料を製造する燃料製造機と、からなることを特徴とする。

請求項４に係る植物の栽培装置では、燃料電池は、固体酸化物型燃料電池であり、この固体酸化物型燃料電池は、前記温室内に設けられることを特徴とする。

請求項５に係る植物の栽培装置では、温室は、外気の出入りを抑制する密閉室であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、育った植物を刈り取り、必要部分と不要部分とに分別する分別工程と、前記不要部分を燃料製造工程へ供給する不要部分供給工程とを含む。すなわち、育てた植物の不要部分を、燃料化して燃料電池へ供給するため、外部から燃料電池へ燃料を供給する必要がない。そのため、十分な省エネルギーを図ることができる。

請求項２に係る発明では、土壌及び肥料の形態で補充する補充工程を含むため、土壌が痩せる心配は無く、恒久的に植物を栽培し続けることができる。

請求項３に係る発明では、温室内で育てられた植物の不要部分を原料として水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料を製造する燃料製造機を備えているため、外部から燃料電池へ燃料を供給する必要がない。そのため、十分な省エネルギーを図ることができる。

請求項４に係る発明では、温室内に、固体酸化物型燃料電池を設けた。固体酸化物型燃料電池の外面からの放散熱は、温室内へ放出され、温室内の温度上昇に供される。そのため、一層の省エネルギーを図ることができる。

請求項５に係る発明では、温室へ外気が侵入すること及び温室内の暖気が外へ逃げることを防止することができるため、温室内の雰囲気の制御を精度良く実施することができる。

本発明に係る植物の栽培装置の原理図である。従来の技術の基本構成を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、植物の栽培装置１０は、水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料の供給を受けて発電すると共に水、二酸化炭素及び熱を排出する燃料電池１１と、この燃料電池１１から水、二酸化炭素及び熱が供給されると共に植栽用土壌を内蔵する温室１２と、この温室１２内に設けられ固体酸化物型燃料電池１１からの給電により発光して植物へ照射する照明１３と、温室１２に設けられ燃料電池１１からの給電により温室１２内の空気の湿度及び温度を調整する空調機１４と、温室１２内で育てられた植物１５の不要部分（茎、葉、根など）１６を原料として水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料を製造する燃料製造機１７とからなる。

以上の構成要素を詳しく説明する。
燃料電池１１は、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ／ＰＥＭ）、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）の何れもが使用可能である。特に、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ／ＰＥＭ）は動作温度が常温〜１００℃であり、小型化が容易であるため、好ましい。ただし、発電効率は最大４５％に留まる。一方、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）は動作温度が７００〜１０００℃であり、発電効率は最大６０％に達する。

以下、燃料電池１１は固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明する。
固体酸化物型燃料電池１１では、電解質の一方の面に水素ガス及び一酸化炭素ガスを接触させ、他方に面に酸素ガスを接触させ、化学反応により発電作用を発揮させる。副産物として水が生成される。水素ガス及び一酸化炭素ガスは、炭素と水素の結合体である水素、炭化水素又はアルコールを改質器で改質することで得られる。改質器は固体酸化物型燃料電池１１に内蔵されている。固体酸化物型燃料電池１１の動作温度は７００〜１０００℃であり、排熱の形態で、熱が排出される。また、燃料に含まれる炭素は二酸化炭素（ＣＯ_２）の形態で排出される。

温室１２は、天井２１と壁２２が透明体で構成され、太陽光が室内に採り入れられる。床２３は、外気の侵入を防ぐためにコンクリート床とすることが望ましい。そして、温室１２の出入り口は、外扉２４と内扉２５とを備えた二重扉室２６で構成することが望ましい。二重扉室２６では、外扉２４と内扉２５との一方のみが開放可能となるようにインターロックが掛けられており、外気の侵入及び室内の空気が外へ逃げることを防止することができる。

したがって、温室１２は、実質的に密閉された室である。密閉すると、温室内の雰囲気の温度、湿度、成分の制御が容易になる。温室であるから、ある程度の外気の侵入や温室内の空気の外への漏れは許容できるが、これらの量が大きいほど、温室内の雰囲気の温度、湿度、成分の制御が難しくなる。そのために、温室１２は、完全又は殆ど密閉された室とすることが望ましい。

空調機１４は、室外機２７と室内機２８と冷媒管２９とからなる、いわゆるエアコンデショナである。
空調機１４は、照明１３と共に固体酸化物型燃料電池１１からの給電で駆動される。
そして、空調機１４は、制御部３０により、温室１２内の雰囲気の温度と湿度を所望の値になるように制御される。

固体酸化物型燃料電池１１から排出された水は、ポンプ３１で汲み上げられ、散水管３２を介して植物１５に散布され、土壌３３へ供給される。ポンプ３１のモータも燃料電池１１からの電力で駆動する。
温室１２の外には、燃料タンク３４と、燃料製造機１７とが設けられている。

例えば、植物１５がトマトであれば、トマトの実が必要部３５で、その他の茎、葉、根が不要部分１６となる。この不要部分１６は、燃料製造機１７の醗酵槽３６へ投入され、醗酵され、精製槽３７に移され、エチルアルコールの形態で回収される。
得られエチルアルコールは地下パイプ３８を通じて、燃料タンク３４へ移され、固体酸化物型燃料電池１１へ供給される。

以上の述べた植物の栽培装置の作用を次に述べる。
図１において、先ず、温室１２内で育てられた植物１５の不要部分１６を原料として、燃料製造機１７により、エチルアルコールを製造する（燃料製造工程）。
次に、製造されたエチルアルコールにより、固体酸化物型燃料電池１１で発電すると共に水、二酸化炭素及び熱を排出させる（電気エネルギー、水、二酸化炭素及び熱発生工程）。

得られた電気エネルギー、水、二酸化炭素及び熱により、温室１２内の植物１５を育てる（植物育成工程）。
育った植物１５を刈り取り、必要部分３５と不要部分１６とに分別し（分別工程）、不要部分１６を燃料製造機１７へ供給する（不要部分供給工程）。

本発明によれば、育てた植物の不要部分を、燃料化して固体酸化物型燃料電池などの燃料電池へ供給するため、外部から燃料電池へ燃料を供給する必要がない。そのため、十分な省エネルギーを図ることができる。

ところで、植物１５を刈り取り、温室１２外へ搬出すると、植物１５に相当する物質が温室１２外へ出されることになる。植物１５を構成する物質の一部はエチルアルコールの形態で温室１２へ戻されるが、残渣などの残部は戻されない。そこで、残部に相当する物質を、土壌及び肥料の形態で補充する（補充工程）。
そうすれば、土壌が痩せる心配がない。

尚、燃料製造機１７は植物の不要部分を腐敗させてメタンガスを主体とする炭化水素ガスの形態で取り出す物であってもよい。そのため、固体酸化物型燃料電池などの燃料電池１１へは、水素、炭化水素又はアルコールを供給することができる。

また、固体酸化物型燃料電池１１は、温室１２内に配置することで、排熱を温室内で有効利用するようにしたが、温室１２の外に配置することは差し支えない。
植物はトマト、イチゴ、メロンなど温室栽培に適した果実又は野菜であれば、種類は問わない。

本発明は、果実又は野菜の栽培する温室に好適である。

１０…植物の栽培装置、１１…燃料電池（固体電解質型燃料電池）、１２…温室、１３…照明、１４…空調機、１５…植物、１６…植物の不要部分、１７…燃料製造機、３３…土壌、３５…植物の必要部分。

Claims

温室内で育てられた植物の不要部分を原料として水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料を製造する燃料製造工程と、
製造された燃料により、燃料電池で発電すると共に水、二酸化炭素及び熱を排出させる電気エネルギー、水、二酸化炭素及び熱発生工程と、
この発生工程で発生した電気エネルギー、水、二酸化炭素及び熱により、温室内の植物を育てる植物育成工程と、
育った植物を刈り取り、必要部分と不要部分とに分別する分別工程と、
前記不要部分を前記燃料製造工程へ供給する不要部分供給工程と、
からなることを特徴とする植物の栽培方法。
請求項１記載の植物の栽培方法に、前記刈り取った植物に相当する物質を、土壌及び肥料の形態で補充する補充工程を、含めることを特徴とする植物の栽培方法。
水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料の供給を受けて発電すると共に水、二酸化炭素及び熱を排出する燃料電池と、この燃料電池から前記水、二酸化炭素及び熱が供給されると共に植栽用土壌を内蔵する温室と、この温室内に設けられ前記燃料電池からの給電により発光して植物へ照射する照明と、前記温室に設けられ前記燃料電池からの給電により前記温室内の空気の湿度及び温度を調整する空調機と、前記温室内で育てられた植物の不要部分を原料として水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料を製造する燃料製造機と、からなることを特徴とする植物の栽培装置。
前記燃料電池は、固体酸化物型燃料電池であり、この固体酸化物型燃料電池は、前記温室内に設けられることを特徴とする請求項１記載の植物の栽培装置。
前記温室は、外気の出入りを抑制する密閉室であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の植物の栽培装置。