JPH11275965A - System for cultivating plant - Google Patents

System for cultivating plant

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JPH11275965A
JPH11275965A JP10087768A JP8776898A JPH11275965A JP H11275965 A JPH11275965 A JP H11275965A JP 10087768 A JP10087768 A JP 10087768A JP 8776898 A JP8776898 A JP 8776898A JP H11275965 A JPH11275965 A JP H11275965A
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JP
Japan
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cultivation
plant
carbon dioxide
plant cultivation
fuel cell
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Application number
JP10087768A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akio Kawakami
彰雄 河上
Takashi Suzai
嵩 須齋
Yoshio Azegami
義男 畔上
Nobuyoshi Nishizawa
信好 西澤
Akira Hamada
陽 濱田
Osamu Tajima
収 田島
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the productivity of cultivated plants by suppressing the energy cost for controlling a cultivation environment and further controlling the cultivation environment and the carbon dioxide concentration in a cultivation space. SOLUTION: This system for cultivating plants comprises a biomass gas producing apparatus 10, a reformer 12, a fuel cell device 14, a plant cultivation facility 16 and an environmental controller 18. The biomass gas producing apparatus 10 is capable of putrefying and fermenting a biomass substance B in a fermenting tank 20 and producing methane from the biomass substance B. The resultant methane is reformed to hydrogen and carbon dioxide with the reformer 12 and then fed to the fuel cell device 14. The environmental controller 18 is capable of controlling the temperature in the plant cultivation facility 16 and the light irradiation of cultivated plants with an artificial light source 96 by utilizing the electrical energy produced from the fuel cell device 14 fed with the hydrogen and a high-temperature discharge gas discharged from the reformer 12 and containing the carbon dioxide and regulating the carbon dioxide concentration in the plant cultivation facility 16.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、植物栽培施設内に
おける植物に対する栽培環境を人為的に制御して植物の
生産性を向上する植物栽培システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plant cultivation system for artificially controlling a cultivation environment for plants in a plant cultivation facility to improve plant productivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、植物を栽培する植物栽培施設と、
この植物栽培施設内における植物に対するの栽培環境を
人為的に制御するための人工光源装置,温度調整装置等
を有する完全制御型の植物栽培システム(植物工場)の
開発が進められている。このような植物栽培システムで
は、最適環境条件下で植物を栽培することにより、自然
環境下での栽培(路地栽培)に対して植物の生産性を大
幅に高められることが実証されている。また、このよう
な植物栽培システムによれば、植物を外部の自然環境か
ら切り離した環境下で成長させることができることか
ら、害虫,病原菌から隔離して植物への農薬散布を不要
にできると共に、消費地へ近接した地域での植物栽培が
容易になるので、収穫物へ無農薬,完熟,新鮮等の付加
価値を付けて販売することが可能になる。
2. Description of the Related Art At present, a plant growing facility for growing plants,
Development of a completely controlled plant cultivation system (plant factory) having an artificial light source device, a temperature adjustment device, and the like for artificially controlling the cultivation environment for plants in the plant cultivation facility is being promoted. In such a plant cultivation system, it has been demonstrated that cultivation of a plant under optimum environmental conditions can greatly increase the productivity of the plant relative to cultivation in a natural environment (alley cultivation). Further, according to such a plant cultivation system, the plant can be grown in an environment separated from the external natural environment, so that it is not necessary to spray pesticides on the plant by isolating it from pests and pathogens, and to consume it. Since plant cultivation in an area close to the land is facilitated, it is possible to sell the crop with added value such as pesticide-free, ripe or fresh.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような植物栽培システムでは、路地栽培と比較して電
力,都市ガス等のエネルギーに対するコスト負担が非常
に大きくなる。このことが、植物栽培システムにより生
産された収穫物の生産コストを非常に高くし、植物栽培
システムが普及しないことの一因となっている。
However, in the plant cultivation system as described above, the cost burden for energy such as electric power and city gas becomes very large as compared with the alley cultivation. This makes the production cost of the harvest produced by the plant cultivation system extremely high, which is one of the reasons that the plant cultivation system is not widely used.

【0004】本発明の目的は、上記の事実を考慮し、栽
培環境を制御するためのエネルギーコストを抑制すると
共に、栽培空間における栽培環境及び二酸化炭素濃度を
制御して栽培植物の生産性を向上できる植物栽培システ
ムを提供することにある。
[0004] An object of the present invention is to improve the productivity of cultivated plants by controlling the cultivation environment and carbon dioxide concentration in the cultivation space while suppressing the energy cost for controlling the cultivation environment in consideration of the above facts. It is to provide a plant cultivation system that can be used.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の植物栽培
システムは、外部から区画された栽培空間を形成し、こ
の栽培空間内において植物が栽培される植物栽培施設
と、炭化水素又はアルコールを原料として水素及び二酸
化炭素を発生する改質手段と、前記ガス発生手段により
供給された水素を空気中の酸素と反応させて電気エネル
ギーと共に熱エネルギーを発生する燃料電池装置と、前
記改質手段が発生した二酸化炭素を前記栽培空間内へ供
給して空気中の二酸化炭素濃度を調整すると共に、前記
燃料電池装置から供給された電気エネルギー及び熱エネ
ルギーを用いて前記栽培空間における植物に対する栽培
環境を制御する環境制御手段と、を有するものである。
The plant cultivation system according to the first aspect of the present invention forms a cultivation space partitioned from the outside, and a plant cultivation facility in which plants are cultivated in the cultivation space is provided with a hydrocarbon or alcohol. A reforming unit that generates hydrogen and carbon dioxide as raw materials, a fuel cell device that reacts hydrogen supplied by the gas generating unit with oxygen in the air to generate thermal energy together with electric energy, and the reforming unit includes: The generated carbon dioxide is supplied into the cultivation space to adjust the concentration of carbon dioxide in the air, and the cultivation environment for the plants in the cultivation space is controlled using the electric energy and the heat energy supplied from the fuel cell device. Environment control means.

【0006】上記構成の植物栽培システムによれば、改
質手段により発生した二酸化炭素を栽培空間内へ供給す
ることより栽培空間内における空気中の二酸化炭素濃度
が調整され、かつ燃料電池装置が発生した電気エネルギ
ー及び熱エネルギーを利用して栽培空間における植物に
対する栽培環境が人為的に制御されることから、植物の
品種,成育時期,成育状態等に応じて栽培空間内におけ
る温度,植物への光照射等の栽培環境を最適化し、この
栽培環境の適正化に加えて栽培空間における二酸化炭素
濃度を調整すれば、路地栽培の場合と比較して植物の成
長を著しく促進でき、栽培面積及び時間当たりの生産性
を向上でき、さらに収穫時期の調整が可能になるので、
季節性のある収穫物に対しては稀少価値を付加できる。
According to the plant cultivation system having the above-described structure, the carbon dioxide generated by the reforming means is supplied into the cultivation space, whereby the concentration of carbon dioxide in the air in the cultivation space is adjusted, and the fuel cell device is generated. The cultivation environment for the plants in the cultivation space is artificially controlled using the electric energy and the heat energy, so that the temperature in the cultivation space, the light to the plants, and the like according to the varieties, growing seasons, and growing conditions of the plants. By optimizing the cultivation environment such as irradiation and adjusting the carbon dioxide concentration in the cultivation space in addition to the optimization of this cultivation environment, plant growth can be remarkably promoted as compared with the case of alley cultivation, and the cultivation area and per hour Can improve the productivity of crops and adjust the harvest time.
Rare values can be added to seasonal crops.

【0007】この際、燃料電池装置により発生した電気
エネルギーを消費して栽培環境を制御すると共に、燃料
電池装置が電気エネルギーの発生と共に排出する高温の
排気ガス及び排水により栽培環境内の空気,栽培土壌,
栽培用水等を温度調整(昇温)できるので、熱エネルギ
ーを効率的に回収して燃料電池装置の総合的なエネルギ
ー効率を高くすることができ、エネルギーに対するコス
ト負担を抑制できる。また燃料電池装置自体からの排出
物は水及び空気のみであることに加えて、改質手段から
の排気ガスである二酸化炭素が植物へ吸収されることか
ら、エネルギー消費に伴う環境汚染を防止又は改善でき
る。
At this time, the cultivation environment is controlled by consuming the electric energy generated by the fuel cell device, and the air in the cultivation environment and the cultivation environment are discharged by the high temperature exhaust gas and the drainage discharged by the fuel cell device together with the generation of the electric energy. soil,
Since the temperature of cultivation water and the like can be adjusted (heated), thermal energy can be efficiently collected, the overall energy efficiency of the fuel cell device can be increased, and the cost burden on energy can be suppressed. In addition, the emission from the fuel cell device itself is only water and air, and the carbon dioxide, which is the exhaust gas from the reforming means, is absorbed by the plants, so that environmental pollution due to energy consumption can be prevented or Can be improved.

【0008】請求項2記載の植物栽培システムは、請求
項1記載の植物栽培システムにおいて、前記環境制御手
段は、前記栽培環境として前記栽培空間内の温度及び植
物への光照射を制御するものである。
The plant cultivation system according to a second aspect is the plant cultivation system according to the first aspect, wherein the environment control means controls the temperature in the cultivation space as the cultivation environment and light irradiation to the plant. is there.

【0009】上記構成の植物栽培システムによれば、環
境制御手段が栽培環境として栽培空間内の温度及び植物
への光照射を制御することにより、温度及び光照射は植
物を成育する環境条件おいて最も基本的な条件であるの
で、これらの条件を適正化すれば、植物の生産性を効率
的に高めることができる。ここで、栽培環境の温度と
は、栽培空間内の空気,栽培土壌 ,水耕栽培における
栽培用水等の温度であり、これらの温度が短期的又は長
期的に制御される。また植物への光照射は、環境制御手
段により人工光源が制御されることにより行われ、植物
品種等に応じて照射強度,照射時間,光波長が適正化さ
れる。この光照射は人工光源からの光(人工光)により
全て行う必要はなく、栽培植物へは人工光に対して太陽
光を補助的に、又は主として照射するようにしてもよ
い。
According to the plant cultivation system having the above configuration, the environment control means controls the temperature in the cultivation space and the light irradiation to the plant as the cultivation environment, so that the temperature and the light irradiation are controlled under the environmental conditions for growing the plant. Since these are the most basic conditions, plant productivity can be efficiently increased by optimizing these conditions. Here, the temperature of the cultivation environment is the temperature of air in the cultivation space, cultivation soil, cultivation water in hydroponic cultivation, and the like, and these temperatures are controlled in a short or long term. Further, light irradiation to the plant is performed by controlling the artificial light source by the environment control means, and the irradiation intensity, irradiation time, and light wavelength are optimized according to the plant variety and the like. The light irradiation does not need to be performed entirely by light (artificial light) from an artificial light source, and the cultivated plants may be irradiated with artificial light mainly or supplementarily with sunlight.

【0010】請求項3記載の植物栽培システムは、請求
項1又は2記載の植物栽培システムにおいて、バイオマ
ス物質からメタン又はメタノールを生産して前記改質手
段へ供給する水素原料生産手段を有するものである。
A plant cultivation system according to a third aspect of the present invention is the plant cultivation system according to the first or second aspect, further comprising a hydrogen source producing means for producing methane or methanol from a biomass substance and supplying the methane or methanol to the reforming means. is there.

【0011】上記構成の植物栽培システムによれば、水
素原料生産手段がバイオマス物質を原料としてメタン又
はメタノールを生産することにより、これらの供給を受
けた改質手段が水素を発生し、燃料電池装置への水素供
給が可能になるので、システム外部からの水素補給を不
要又は減少でき、かつ従来には廃棄されていた物質から
も低コストで水素を得ることが可能になる。
According to the plant cultivation system having the above structure, the hydrogen raw material producing means produces methane or methanol using the biomass substance as a raw material, and the reforming means receiving these supplies generates hydrogen, and the fuel cell device Supply of hydrogen to the system, hydrogen supply from the outside of the system can be eliminated or reduced, and hydrogen can be obtained at low cost from materials that have been conventionally discarded.

【0012】ここで、バイオマス物質とは、植物の光合
成作用で太陽の光エネルギーが澱粉やセルロース等とし
て貯えられたものであり、広義には植物体を摂取して成
育する動物の体、これらから排泄される糞尿,分泌され
る物等も含まれる。例えば、バイオマス物質を所定の条
件下で腐敗醗酵させることにより、メタン(バイオマス
ガス)を発生でき、またバイオマス物質や工業的に生産
された有機物を含む汚泥を凝集,熱処理したものからも
所定の条件下でメタン(消化ガス)が発生する。
[0012] Here, the biomass substance is a substance in which the light energy of the sun is stored as starch, cellulose or the like due to the photosynthetic action of the plant. It also includes excreted manure and excreted matter. For example, methane (biomass gas) can be generated by subjecting a biomass substance to spoilage fermentation under a predetermined condition, and a predetermined condition can also be obtained from coagulated and heat-treated sludge containing a biomass substance and industrially produced organic matter. Methane (digestion gas) is generated below.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】(実施形態の構成)図1から図2には本発
明の実施形態に係る植物栽培システムが示されている。
この植物栽培システムは植物に対する栽培環境を人工的
に制御することを可能にするものであり、図1に示され
るようにバイオマスガス発生装置10,改質器12,燃
料電池装置14,植物栽培施設16及び環境制御装置1
8を備えている。バイオマスガス発生装置10は家畜等
の糞尿,生ゴミ,果物やサトウキビの搾りかす等のバイ
オマス物質Bを貯えるタンク20を備えており、このタ
ンク20の底部には、タンク内のバイオマス物質Bを所
定の温度へ加熱保持するためのヒータ22が一体的に設
けられている。またタンク20内へは、配管途中にコン
プレッサー24が配置された吸引管26が挿入されてお
り、この吸引管26はメタン貯蔵タンク28へ接続され
ている。農家等のユーザは、農場,家庭,食物工場から
廃棄物として出されるバイオマス物質Bをタンク20内
へ投入する。タンク20内のバイオマス物質Bは、サー
モスタット等により駆動制御されるヒータ22により腐
敗醗酵が促進される温度へ加熱され、その温度に維持さ
れる。これにより、タンク20内のバイオマス物質の腐
敗醗酵が促進され、タンク20内にはメタン(バイオマ
スガス)が充満する。環境制御装置18は、一定周期又
はセンサ(図示省略)によりタンク20内にメタンが充
満したことが検出されると、コンプレッサー24を一定
時間に亘って駆動する。コンプレッサー24は吸引管2
6を通して醗酵タンク20内のメタンを吸引し、このメ
タンを加圧してメタン貯蔵タンク28へ充填する。
(Configuration of Embodiment) FIGS. 1 and 2 show a plant cultivation system according to an embodiment of the present invention.
This plant cultivation system makes it possible to artificially control the cultivation environment for plants. As shown in FIG. 1, a biomass gas generator 10, a reformer 12, a fuel cell device 14, a plant cultivation facility 16 and environment control device 1
8 is provided. The biomass gas generator 10 includes a tank 20 for storing a biomass substance B such as manure of livestock, garbage, pomace of fruits and sugarcane, and the bottom of the tank 20 stores a predetermined amount of the biomass substance B in the tank. Is provided integrally with the heater 22 for heating and maintaining the temperature. A suction pipe 26 in which a compressor 24 is disposed is inserted into the tank 20 in the middle of the pipe, and the suction pipe 26 is connected to a methane storage tank 28. A user such as a farmer puts biomass material B discharged as waste from a farm, a home, or a food factory into the tank 20. The biomass material B in the tank 20 is heated to a temperature at which spoilage fermentation is promoted by a heater 22 driven and controlled by a thermostat or the like, and is maintained at that temperature. This promotes spoilage fermentation of the biomass material in the tank 20, and the tank 20 is filled with methane (biomass gas). The environment control device 18 drives the compressor 24 for a certain period of time when it is detected that the tank 20 is full of methane by a certain period or by a sensor (not shown). The compressor 24 is a suction pipe 2
The methane in the fermentation tank 20 is sucked through 6, and the methane is pressurized and filled into the methane storage tank 28.

【0015】メタン貯蔵タンク28は、流量制御弁30
が配置されたメタン供給管32により改質器12へ接続
されており、流量制御弁30の開時にメタン供給管32
を通してメタンを改質器12へ供給する。この改質器1
2は、図2に示されるように反応容器34及び水素バー
ナ36を備えている。反応容器34内には中空状の触媒
反応管38が配置されており、この触媒反応管38内に
は反応容器34内で複数に分岐したメタン供給管32が
挿入されると共に、メタンを改質するためのNi系触媒
(図示省略)が配置されている。またメタン供給管32
には、流量制御弁30と反応容器34との間に水蒸気供
給器40が接続されている。この水蒸気供給器40は内
部に過熱状態とした水を貯めており、メタン貯蔵タンク
28からのメタン供給と同期して過熱水から発生させた
水蒸気を供給する。従って、触媒反応管38へは、メタ
ン供給管32を通してメタン及び水蒸気の混合ガスが供
給される。触媒反応管38には反応ガス供給管42が接
続されており、この反応ガス供給管42は反応容器34
から外部へ延出し、図1に示されるように触媒反応管3
8を反応ガス貯蔵タンク44へ接続している。
The methane storage tank 28 includes a flow control valve 30
Is connected to the reformer 12 by a methane supply pipe 32 in which the methane supply pipe 32 is opened when the flow control valve 30 is opened.
Supply methane to the reformer 12 through the This reformer 1
2 includes a reaction vessel 34 and a hydrogen burner 36 as shown in FIG. A hollow catalyst reaction tube 38 is disposed in the reaction vessel 34, and a plurality of methane supply pipes 32 branched in the reaction vessel 34 are inserted into the catalyst reaction tube 38 and reform methane. A Ni-based catalyst (not shown) is provided for the purpose. The methane supply pipe 32
, A steam supply device 40 is connected between the flow control valve 30 and the reaction vessel 34. The steam supply device 40 stores water in a superheated state therein, and supplies the steam generated from the superheated water in synchronization with the supply of methane from the methane storage tank 28. Therefore, a mixed gas of methane and steam is supplied to the catalyst reaction tube 38 through the methane supply tube 32. A reaction gas supply pipe is connected to the catalyst reaction pipe, and the reaction gas supply pipe is connected to the reaction vessel.
From the catalyst reaction tube 3 as shown in FIG.
8 is connected to a reaction gas storage tank 44.

【0016】反応ガス供給管42には、図2に示される
ように上流側からCO除去器46及び電磁開閉弁48が
それぞれ配置され、更に電磁開閉弁48の下流側には図
1に示されるようにコンプレッサー50が配置されてい
る。また反応ガス供給管42には、CO除去器46及び
電磁開閉弁48との間へ分岐管52が接続されており、
この分岐管52は、流量開閉弁54を介して水素バーナ
36へ接続されている。また反応ガス貯蔵タンク44
は、電磁開閉弁56が配置されたスタータ用ガス供給管
58により分岐管52へ接続されている。水素バーナ3
6には、分岐管52と並行して空気供給管60が接続さ
れており、この空気供給管60を通してブロア62から
吹き出される空気が供給される。
As shown in FIG. 2, a CO remover 46 and an electromagnetic on-off valve 48 are arranged on the reaction gas supply pipe 42 from the upstream side, respectively, and further downstream of the electromagnetic on-off valve 48 is shown in FIG. The compressor 50 is arranged as described above. Further, a branch pipe 52 is connected to the reaction gas supply pipe 42 between the CO remover 46 and the electromagnetic on-off valve 48,
The branch pipe 52 is connected to the hydrogen burner 36 via a flow opening / closing valve 54. The reaction gas storage tank 44
Is connected to the branch pipe 52 by a starter gas supply pipe 58 in which an electromagnetic switching valve 56 is disposed. Hydrogen burner 3
An air supply pipe 60 is connected to 6 in parallel with the branch pipe 52, and air blown out from a blower 62 is supplied through the air supply pipe 60.

【0017】環境制御装置18は、植物栽培システムの
運転開始時にスタータ用ガス供給管58の電磁開閉弁5
6を開いて反応ガス貯蔵タンク44から水素バーナ36
へ反応ガスを供給すると共に水素バーナ36を着火させ
る。これにより、水素バーナ36により反応ガス中の水
素が燃焼し、反応容器34内の温度が上昇する。水素バ
ーナ36の高温の排気ガス(水蒸気,二酸化炭素等の混
合ガス)は反応容器34から水蒸気供給器40へ供給さ
れて水蒸気を発生させるための熱源として利用される。
環境制御装置18は、反応容器34内が700〜800
°Cへ昇温されると、流量制御弁30を開いて改質器1
2へメタンを供給する。このメタンは、水蒸気供給器4
0からの水蒸気と混合されて触媒反応管38内へ供給さ
れる。触媒反応管38内では、反応熱が供給されて触媒
上でメタンが水蒸気と反応して水素,二酸化炭素及び一
酸化炭素が生成される。これらの混合ガスは水蒸気と共
にCO除去器46へ供給され、CO除去器46は150
〜300°Cの温度範囲にあり、混合ガス中における一
酸化炭素を二酸化炭素へ変成する。環境制御装置18
は、改質器12へのメタンの供給開始へ同期させて電磁
開閉弁48を開くと共にコンプレッサー50を駆動して
触媒反応管38内から反応ガスを吸引し、これを加圧し
て反応ガス貯蔵タンク44へ充填する。
At the start of the operation of the plant cultivation system, the environmental control device 18 controls the solenoid valve 5 of the gas supply pipe 58 for the starter.
6 to open the hydrogen burner 36 from the reaction gas storage tank 44.
And the hydrogen burner 36 is ignited. As a result, the hydrogen in the reaction gas is burned by the hydrogen burner 36, and the temperature inside the reaction vessel 34 rises. The high-temperature exhaust gas (mixed gas such as water vapor and carbon dioxide) of the hydrogen burner 36 is supplied from the reaction vessel 34 to the water vapor supply device 40 and used as a heat source for generating water vapor.
The environment control device 18 is configured such that the inside of the reaction vessel 34 is 700-800.
° C, the flow control valve 30 is opened to open the reformer 1
2. Supply methane to 2. This methane is supplied to the steam feeder 4
It is mixed with water vapor from 0 and supplied into the catalytic reaction tube 38. In the catalyst reaction tube 38, reaction heat is supplied, and methane reacts with steam on the catalyst to generate hydrogen, carbon dioxide, and carbon monoxide. These mixed gases are supplied to the CO remover 46 together with the steam, and the CO remover 46
It is in the temperature range of ~ 300 ° C and converts carbon monoxide in the mixed gas into carbon dioxide. Environment control device 18
In response to the start of the supply of methane to the reformer 12, the electromagnetic on-off valve 48 is opened and the compressor 50 is driven to suck the reaction gas from the inside of the catalytic reaction tube 38, pressurize the reaction gas, and pressurize the reaction gas storage tank. Fill into 44.

【0018】環境制御装置18は、触媒反応管38から
反応ガス貯蔵タンク44への反応ガスの供給量が安定し
たならば、スタータ用ガス供給管58の電磁開閉弁56
を閉じると共に、分岐管52の流量制御弁54を所定の
初期開度まで開いて水素ガスの供給源を反応ガス貯蔵タ
ンク44から触媒反応管38へ切り換える。この後、環
境制御装置18は、反応容器34内の温度が700〜8
00°Cへ保たれるように流量制御弁54の開度を調整
すると共に、燃料電池装置14からの出力電流に対応さ
せて流量制御弁30の開度を調整する。これにより、反
応ガス貯蔵タンク44内には、常に略一定量の反応ガス
が貯えられるように改質器12から反応ガスが補充され
ると共に、燃料電池68により消費される反応ガスの量
が大きく変動する場合にも、燃料電池68へ必要となる
反応ガスを安定的に供給できる。
When the supply amount of the reaction gas from the catalyst reaction tube 38 to the reaction gas storage tank 44 is stabilized, the environment control device 18 controls the electromagnetic opening / closing valve 56 of the starter gas supply tube 58.
And the flow control valve 54 of the branch pipe 52 is opened to a predetermined initial opening to switch the supply source of the hydrogen gas from the reaction gas storage tank 44 to the catalyst reaction pipe 38. Thereafter, the environment control device 18 sets the temperature in the reaction vessel 34 to 700 to 8
The opening of the flow control valve 54 is adjusted so as to be maintained at 00 ° C., and the opening of the flow control valve 30 is adjusted in accordance with the output current from the fuel cell device 14. Thus, the reaction gas is replenished from the reformer 12 so that a substantially constant amount of the reaction gas is always stored in the reaction gas storage tank 44, and the amount of the reaction gas consumed by the fuel cell 68 increases. Even in the case of fluctuation, the required reaction gas can be stably supplied to the fuel cell 68.

【0019】図1に示されるように、反応ガス貯蔵タン
ク44は電磁開閉弁64が配置された燃料供給管66に
より燃料電池装置14へ接続されている。この燃料電池
装置14は、固体高分子形燃料電池(以下、燃料電池と
いう)68及びブロア70を備えている。燃料電池68
は複数の電池セル(図示省略)を内蔵しており、これら
の電池セルの空気極へはブロア70により空気が供給さ
れ、水素極へは反応ガス貯蔵タンク44から反応ガスが
供給される。燃料電池68は、反応ガス中の水素を空気
中の酸素と反応させて外部負荷に応じた直流の電気エネ
ルギーを発生する。燃料電池68が発生した直流の電気
エネルギーはDC/DCコンバータ72により所定の電
圧に変換された後に、DC/ACインバータ74により
所定の交流電圧へ変換されて環境制御装置18へ供給さ
れる。このとき、ブロア70により燃料電池68の空気
極へ供給された空気は、空気中の酸素が水素極から移動
してきた水素と反応して水を生成し、空気と共に排気口
から排出される。また燃料電池68は、水素極へ供給さ
れた反応ガスにおける水素のみを消費し、他の未反応ガ
ス(二酸化炭素,一酸化炭素,水蒸気)は排気口から排
出する。
As shown in FIG. 1, the reaction gas storage tank 44 is connected to the fuel cell device 14 by a fuel supply pipe 66 in which an electromagnetic valve 64 is disposed. The fuel cell device 14 includes a polymer electrolyte fuel cell (hereinafter, referred to as a fuel cell) 68 and a blower 70. Fuel cell 68
Has a plurality of battery cells (not shown), air is supplied to the air electrodes of these battery cells by a blower 70, and the reaction gas is supplied to the hydrogen electrodes from the reaction gas storage tank 44. The fuel cell 68 reacts hydrogen in the reaction gas with oxygen in the air to generate DC electric energy according to an external load. The DC electric energy generated by the fuel cell 68 is converted into a predetermined voltage by a DC / DC converter 72, then converted into a predetermined AC voltage by a DC / AC inverter 74, and supplied to the environment control device 18. At this time, the air supplied to the air electrode of the fuel cell 68 by the blower 70 reacts with the oxygen moved in the air from the hydrogen electrode to generate hydrogen, and is discharged from the exhaust port together with the air. Further, the fuel cell 68 consumes only the hydrogen in the reaction gas supplied to the hydrogen electrode, and discharges other unreacted gases (carbon dioxide, carbon monoxide, water vapor) from the exhaust port.

【0020】燃料電池68の排気口には排気管76が接
続され、この排気管76は、図2に示されるように分岐
管52及び空気供給管60と並んで改質器12のバーナ
36へ接続されている。ここで、改質器12から供給さ
れる反応ガスには、CO除去器46により処理した場合
にも微量の一酸化炭素が残存することから、燃料電池6
8からの排気ガス中にも未反応ガスである一酸化炭素が
残存する。この一酸化炭素を植物栽培施設16内又は大
気中へ放出することを避けるために、燃料電池68から
の排気ガスを一旦バーナ36へ戻し、一酸化炭素を燃焼
して二酸化炭素とする。バーナ36からの燃焼排気は排
気供給管77により反応容器34の外部へ導かれる。こ
の排気供給管77は、図2に示されるように水蒸気供給
器40を経由して水蒸気供給器40へ熱供給し、図1に
示されるよう水蒸気供給器40の下流でガス供給管78
と熱供給管80とに分岐している。ガス供給管78は、
配管途中に配置された流量調整弁82及び混合器84を
介して燃料電池68を植物栽培施設16へ接続してい
る。また熱供給管80は、燃料電池68を熱交換器86
へ接続している。ここで、流量制御弁82は環境制御装
置18からの制御信号により開度が制御される。従っ
て、流量制御弁82が閉じられている場合には改質器1
2からの排気ガスは全て熱交換器86へ供給され、熱交
換器86から大気中へ排気される。流量制御弁82の開
度が大きくなると共に混合器84へ供給される排気ガス
の量が増加し、流量制御弁82が全開になると排気ガス
の大部分は混合器84へ供給される。
An exhaust pipe 76 is connected to an exhaust port of the fuel cell 68. This exhaust pipe 76 is connected to the burner 36 of the reformer 12 along with the branch pipe 52 and the air supply pipe 60 as shown in FIG. It is connected. Here, since a small amount of carbon monoxide remains in the reaction gas supplied from the reformer 12 even when the reaction gas is treated by the CO remover 46, the fuel cell 6
The unreacted carbon monoxide also remains in the exhaust gas from FIG. In order to avoid releasing this carbon monoxide into the plant cultivation facility 16 or into the atmosphere, the exhaust gas from the fuel cell 68 is once returned to the burner 36, and the carbon monoxide is burned to carbon dioxide. The combustion exhaust gas from the burner 36 is guided to the outside of the reaction vessel 34 by an exhaust gas supply pipe 77. The exhaust supply pipe 77 supplies heat to the steam supply unit 40 via the steam supply unit 40 as shown in FIG. 2, and the gas supply pipe 78 is provided downstream of the steam supply unit 40 as shown in FIG.
And a heat supply pipe 80. The gas supply pipe 78 is
The fuel cell 68 is connected to the plant cultivation facility 16 via a flow control valve 82 and a mixer 84 arranged in the middle of the pipe. The heat supply pipe 80 connects the fuel cell 68 to the heat exchanger 86.
Connected to Here, the opening of the flow control valve 82 is controlled by a control signal from the environment control device 18. Therefore, when the flow control valve 82 is closed, the reformer 1
All the exhaust gas from 2 is supplied to the heat exchanger 86 and exhausted from the heat exchanger 86 to the atmosphere. As the opening of the flow control valve 82 increases, the amount of exhaust gas supplied to the mixer 84 increases. When the flow control valve 82 is fully opened, most of the exhaust gas is supplied to the mixer 84.

【0021】混合器84は、改質器12から供給された
排気ガスをファン88から送気されてきた空気と混合
し、植物栽培施設16内へ供給する。ここで、改質器1
2からの排気ガスが、大気に対して高濃度の二酸化炭素
を含む高温ガスであることから、この排気ガスを植物栽
培施設16内へ供給すれば、植物栽培施設16内の温度
を昇温できると共に、空気中における二酸化炭素の濃度
を高くできる。この際、混合器84により排気ガスへ混
合される空気(外気)量を調整することにより、植物栽
培施設16へ供給される排気ガスと空気との混合ガスの
温度及び二酸化炭素濃度が調整可能となる。
The mixer 84 mixes the exhaust gas supplied from the reformer 12 with the air sent from the fan 88 and supplies the mixed gas into the plant cultivation facility 16. Here, the reformer 1
Since the exhaust gas from 2 is a high-temperature gas containing carbon dioxide having a high concentration with respect to the atmosphere, if this exhaust gas is supplied into the plant cultivation facility 16, the temperature in the plant cultivation facility 16 can be increased. At the same time, the concentration of carbon dioxide in the air can be increased. At this time, by adjusting the amount of air (outside air) mixed with the exhaust gas by the mixer 84, the temperature and the carbon dioxide concentration of the mixed gas of the exhaust gas and the air supplied to the plant cultivation facility 16 can be adjusted. Become.

【0022】熱交換器86内には、両端がそれぞれ植物
栽培施設16連通したU字状の循環パイプ90の一部が
挿入されており、この循環パイプ90には循環ファン9
2が配置されている。従って、循環ファン92を駆動さ
せることにより、循環パイプ90内には植物栽培施設1
6内の空気が循環する。このとき、熱交換器86へ改質
器12からの排気ガスが十分供給されていると、熱交換
器86では高温の排気ガスから循環パイプ90内を流れ
る空気へ熱が供給される。これにより、植物栽培施設1
6から吸気した空気が熱交換器68により昇温され、植
物栽培施設16内へ戻され、植物栽培施設16内の温度
が昇温される。
A part of a U-shaped circulation pipe 90 having both ends communicating with the plant cultivation facility 16 is inserted into the heat exchanger 86.
2 are arranged. Therefore, by driving the circulation fan 92, the plant cultivation facility 1 is placed in the circulation pipe 90.
The air in 6 circulates. At this time, if the exhaust gas from the reformer 12 is sufficiently supplied to the heat exchanger 86, heat is supplied from the high-temperature exhaust gas to the air flowing through the circulation pipe 90 in the heat exchanger 86. Thereby, the plant cultivation facility 1
The air taken in from 6 is heated by the heat exchanger 68 and returned to the plant cultivation facility 16, and the temperature inside the plant cultivation facility 16 is raised.

【0023】植物栽培施設16の内部には、施設外部に
対して気密性及び断熱性が高い栽培空間Sを形成してお
り、この栽培空間S内において植物Pが栽培される。植
物栽培施設16内には植物Pが植えられる栽培容器94
が設置されており、この栽培容器94上には人工光源9
6が支持されている。この人工光源96は光源となるラ
ンプ96A及び、このランプが装着されるホルダ96B
を備え、ドライバ98へ接続されている。ここで、人工
光源96のランプ96Aは栽培植物の品種等に応じて選
択され、例えば高圧ナトリウムランプを用いる。ドライ
バ98は、環境制御装置18からの制御信号に応じて人
工光源96の点灯/消灯,発光強度等を制御する。
A cultivation space S is formed inside the plant cultivation facility 16 with high airtightness and heat insulation with respect to the outside of the facility, and the plant P is cultivated in the cultivation space S. A cultivation container 94 in which the plant P is planted in the plant cultivation facility 16.
The artificial light source 9 is provided on the cultivation container 94.
6 are supported. The artificial light source 96 includes a lamp 96A as a light source and a holder 96B on which the lamp is mounted.
And is connected to the driver 98. Here, the lamp 96A of the artificial light source 96 is selected according to the type of the cultivated plant and the like, and for example, a high-pressure sodium lamp is used. The driver 98 controls turning on / off of the artificial light source 96, light emission intensity, and the like according to a control signal from the environment control device 18.

【0024】植物栽培施設16には、栽培空間S内を暖
房又は冷房する空調装置100が設けられると共に温度
センサ102及びCO2 センサ104が配置されてい
る。空調装置100は環境制御装置18からの制御信号
に応じて運転/停止する共に、栽培空間Sの温度が目標
温度となるように冷房/暖房運転を切り換える。温度セ
ンサ102は栽培空間S内の温度を検出して検出信号を
環境制御装置18へ出力し、またCO2 センサ104は
栽培空間S内の空気における二酸化炭素濃度を検出して
環境制御装置18へ検出信号を出力する。
In the plant cultivation facility 16, an air conditioner 100 for heating or cooling the cultivation space S is provided, and a temperature sensor 102 and a CO 2 sensor 104 are arranged. The air conditioner 100 operates / stops in response to a control signal from the environment control device 18 and switches between the cooling / heating operation so that the temperature of the cultivation space S becomes the target temperature. The temperature sensor 102 detects the temperature in the cultivation space S and outputs a detection signal to the environment control device 18. The CO 2 sensor 104 detects the concentration of carbon dioxide in the air in the cultivation space S and sends the detection signal to the environment control device 18. Outputs a detection signal.

【0025】植物栽培施設16内の栽培容器94は、電
磁開閉弁106が配置された給水管108により給水タ
ン110へ接続されている。ここで、電磁開閉弁106
を開くと、給水タンク110内へ貯められた水Wが栽培
容器94へ供給される。
The cultivation container 94 in the plant cultivation facility 16 is connected to a water supply tank 110 by a water supply pipe 108 in which an electromagnetic on-off valve 106 is arranged. Here, the solenoid on-off valve 106
Is opened, the water W stored in the water supply tank 110 is supplied to the cultivation container 94.

【0026】(実施形態の作用)上記のように構成され
た本実施形態の植物栽培システムの動作及び作用につい
て説明する。
(Operation of the Embodiment) The operation and operation of the plant cultivation system of the present embodiment configured as described above will be described.

【0027】農家等のユーザは、植物栽培施設16の内
部又は外部において栽培植物Pに適した土壌,栽培用水
等を栽培容器94内へ入れ、栽培植物Pの種子,苗等を
栽培容器94上へ植付ける。この栽培容器94を植物栽
培施設16内の所定の位置へ設置する。現在、植物栽培
システムにより栽培される栽培植物Pは野菜類が主流で
あり、例えばサラダ菜等の葉菜類,二十日大根等の根菜
類,ピーマン等の果菜類であるが、将来的には穀物の実
用的な生産も期待されている。また植物栽培施設16
は、屋外やビル等の建設物の内部へ設置され、屋外へ設
置される場合には、一般的にガラス,透明樹脂等の太陽
光の透過が可能な材料により外装部分が形成される。こ
れにより、人工光源96による光照射を減少して電力消
費の抑制が可能になる。
A user such as a farmer puts soil or cultivation water suitable for the cultivated plant P inside or outside the plant cultivation facility 16 into the cultivation container 94, and places seeds, seedlings, etc. of the cultivated plant P on the cultivation container 94. To plant. This cultivation container 94 is installed at a predetermined position in the plant cultivation facility 16. At present, cultivated plants P cultivated by the plant cultivation system are mainly vegetables, such as leafy vegetables such as salad vegetables, root vegetables such as radish, and fruit vegetables such as peppers, but in the future, cereals will be used. Practical production is also expected. Plant cultivation facility 16
Is installed outdoors or inside a building such as a building, and when installed outdoors, the exterior portion is generally formed of a material that can transmit sunlight, such as glass or transparent resin. Thus, light irradiation by the artificial light source 96 is reduced, and power consumption can be suppressed.

【0028】ユーザは、栽培容器94への栽培植物Pの
植付けと共に植物栽培システムの運転を開始させる。植
物栽培システムを運転開始させる際には、ユーザは、環
境制御装置18へ接続されたパーソナルコンピュータや
環境制御装置18に設けられた操作盤(図示省略)によ
り栽培植物Pの品種,現在の育成状況,植付時及び収穫
時の季節的データ等を入力した後、植物栽培システムの
運転を開始させる。これにより、環境制御装置18は、
入力データに基づいて植物品種に応じた生産プログラム
を選択し、この生産プログラムに従って植物栽培施設1
6内における栽培植物Pへの環境を以下のように制御す
る。
The user starts operation of the plant cultivation system together with planting of the cultivated plant P in the cultivation container 94. When starting the operation of the plant cultivation system, the user uses a personal computer connected to the environment control device 18 or an operation panel (not shown) provided in the environment control device 18 to display the variety of the cultivated plant P and the current growing condition. After inputting seasonal data at the time of planting and harvesting, the operation of the plant cultivation system is started. Accordingly, the environment control device 18
A production program corresponding to the plant variety is selected based on the input data, and the plant cultivation facility 1 is selected according to the production program.
The environment to the cultivated plant P in 6 is controlled as follows.

【0029】環境制御装置18は、温度センサ102か
らの検出信号により植物栽培施設16内の温度を判断
し、この温度を栽培植物Pの成育へ最も適する温度へ制
御する。植物栽培施設16内の温度を上昇させる場合に
は、改質器12からの高温の排気ガスを混合器84によ
り外気を混合して温度調整し、この混合ガスを植物栽培
施設16内へ供給する方法と、流量制御弁82により高
温の排気ガスを一定量以上熱交換器86へ供給すると共
に、循環ファン92を駆動して植物栽培施設16内の空
気を熱交換器86により昇温する方法とがあり、更に、
これらの方法に加えて空調装置100を暖房運転して植
物栽培施設16内の空気を昇温する方法が補助的に行わ
れる。ここで、環境制御装置18は、CO2 センサ10
4からの検出信号により植物栽培施設16内の二酸化炭
素濃度を一定周期で判断し、この二酸化炭素濃度に応じ
て昇温方法を選択する。また植物栽培施設16内の温度
を低下させる場合には、空調装置100を冷房運転して
植物栽培施設16内の温度を低下させる方法があり、更
に、この方法に加えて混合器84へファン88により外
気のみを供給し、この外気を植物栽培施設16内へ供給
する方法が補助的に行われる。
The environment controller 18 determines the temperature in the plant cultivation facility 16 based on the detection signal from the temperature sensor 102, and controls this temperature to a temperature most suitable for growing the cultivated plant P. When raising the temperature in the plant cultivation facility 16, the high-temperature exhaust gas from the reformer 12 is mixed with outside air by the mixer 84 to adjust the temperature, and this mixed gas is supplied into the plant cultivation facility 16. A method and a method in which high-temperature exhaust gas is supplied to the heat exchanger 86 by a certain amount or more by the flow control valve 82 and the circulation fan 92 is driven to raise the temperature of the air in the plant cultivation facility 16 by the heat exchanger 86. There is, furthermore,
In addition to these methods, a method of heating the air in the plant cultivation facility 16 by heating and operating the air conditioner 100 is additionally performed. Here, the environment control device 18 is a CO 2 sensor 10
Based on the detection signal from 4, the carbon dioxide concentration in the plant cultivation facility 16 is determined at regular intervals, and a heating method is selected according to the carbon dioxide concentration. In order to lower the temperature in the plant cultivation facility 16, there is a method of lowering the temperature in the plant cultivation facility 16 by performing the cooling operation of the air conditioner 100. In addition to this method, the fan 88 is supplied to the mixer 84. The method of supplying only outside air and supplying the outside air into the plant cultivation facility 16 is supplementarily performed.

【0030】環境制御装置18は、CO2 センサ104
からの検出信号により植物栽培施設16内の二酸化炭素
濃度を判断し、この二酸化炭素濃度を栽培植物Pの成育
へ最も適する濃度へ制御する。植物栽培施設16内の二
酸化炭素濃度を上昇させる場合には、混合器84により
改質器12からの高温の排気ガスへ外気を混合して混合
ガス中の二酸化炭素濃度を調整し、この混合ガスを植物
栽培施設16内へ供給する。従って、二酸化炭素濃度を
上昇させる場合には、改質器12からの高温の排気ガス
と外気との混合ガスが植物栽培施設16内へ供給され、
この混合ガスにより植物栽培施設16内の温度及び二酸
化炭素濃度が上昇する。このとき、余剰の排気ガスが熱
交換器86へ供給され、この余剰の排気ガスが一定量以
上であると熱交換器86による植物栽培施設16内の温
度上昇が可能になる。また、大気中の二酸化炭素濃度よ
り高濃度に維持されていた植物栽培施設16内の二酸化
炭素濃度を低下させる場合には、混合器84へファン8
8により外気のみを供給し、この外気を植物栽培施設1
6内へ供給する。このときには、流量制御弁82により
全ての排気ガスが熱交換器86へ供給され、熱交換器8
6による植物栽培施設16内の温度上昇が可能になる。
The environment control device 18 includes a CO 2 sensor 104
The concentration of carbon dioxide in the plant cultivation facility 16 is determined based on the detection signal from the cultivation plant P, and the concentration of carbon dioxide is controlled to a concentration most suitable for growing the cultivated plant P. When the concentration of carbon dioxide in the plant cultivation facility 16 is to be increased, the outside air is mixed with the high-temperature exhaust gas from the reformer 12 by the mixer 84 to adjust the concentration of carbon dioxide in the mixed gas. Is supplied into the plant cultivation facility 16. Therefore, when increasing the carbon dioxide concentration, a mixed gas of the high-temperature exhaust gas from the reformer 12 and the outside air is supplied into the plant cultivation facility 16,
The temperature and the carbon dioxide concentration in the plant cultivation facility 16 are increased by the mixed gas. At this time, the surplus exhaust gas is supplied to the heat exchanger 86, and if the surplus exhaust gas is a certain amount or more, the temperature inside the plant cultivation facility 16 can be increased by the heat exchanger 86. When the concentration of carbon dioxide in the plant cultivation facility 16 that has been maintained at a higher concentration than the concentration of carbon dioxide in the atmosphere is reduced, the fan 8 is supplied to the mixer 84.
8, only the outside air is supplied, and this outside air is supplied to the plant cultivation facility 1
Supply into 6. At this time, all the exhaust gas is supplied to the heat exchanger 86 by the flow control valve 82 and the heat exchanger 8
6, the temperature in the plant cultivation facility 16 can be increased.

【0031】環境制御装置18は、人工光源96の発光
時間帯,発光強度等を制御すると共に、人工光源96へ
複数種類のランプ96Aが設けられている場合には発光
させるランプ96Aを選択して栽培植物Pへ照射される
光波長を制御する。例えば、栽培植物Pが長日植物であ
る場合には、人工光源96を制御して栽培植物Pへの1
日当たりの光照射時間を、自然環境下における太陽光の
照射時間より長くすることにより、栽培植物Pの育成期
間,単位面積当たりの収穫量等の生産性を路地栽培と比
較して大幅に向上できる。また環境制御装置18は、電
磁開閉弁108の開閉を制御し、栽培植物Pに対して適
正な水量及び時間にな水を栽培容器94へ供給する。
The environmental control device 18 controls the light emission time zone, the light emission intensity, etc. of the artificial light source 96 and, when the artificial light source 96 is provided with a plurality of types of lamps 96A, selects the lamp 96A to emit light. The light wavelength applied to the cultivated plant P is controlled. For example, when the cultivated plant P is a long-day plant, the artificial light source 96 is controlled to
By making the light irradiation time per day longer than the sunlight irradiation time in the natural environment, productivity such as the growing period of the cultivated plant P and the yield per unit area can be significantly improved as compared with the alley cultivation. . In addition, the environment control device 18 controls the opening and closing of the electromagnetic on-off valve 108, and supplies the cultivation container 94 with the appropriate amount of water and the appropriate amount of water for the cultivation plant P.

【0032】以上説明した本実施形態の植物栽培システ
ムによれば、改質器12により発生した二酸化炭素を含
む排気ガスを植物栽培施設16内へ供給することより、
栽培空間Sにおける空気中の二酸化炭素濃度が調整さ
れ、かつ燃料電池装置14が発生した電気エネルギーと
燃料電池装置14及び改質器12から排出される高温の
排気ガスの熱エネルギーとを利用して栽培空間Sにおけ
る栽培植物Pに対する栽培環境が制御されることから、
栽培植物Pの品種,成育時期,成育状態等に応じて栽培
空間Sにおける温度,栽培植物Pへの光照射等の栽培環
境を最適化でき、この栽培環境の適正化に加えて栽培空
間Sにおける二酸化炭素濃度を調整できるので、路地栽
培の場合と比較して植物の成長を著しく促進でき、単位
面積当たりの収穫量,育成時間等の栽培植物Pの生産性
を向上でき、さらに収穫時期の調整が可能になるので、
季節性のある栽培植物Pに対しては稀少価値を付加でき
る。
According to the plant cultivation system of the present embodiment described above, the exhaust gas containing carbon dioxide generated by the reformer 12 is supplied into the plant cultivation facility 16,
The concentration of carbon dioxide in the air in the cultivation space S is adjusted, and the electric energy generated by the fuel cell device 14 and the heat energy of the high-temperature exhaust gas discharged from the fuel cell device 14 and the reformer 12 are used. Since the cultivation environment for the cultivated plant P in the cultivation space S is controlled,
The cultivation environment such as the temperature in the cultivation space S and the irradiation of light to the cultivation plant P can be optimized according to the cultivar of the cultivation plant P, the growing season, the growing state, and the like. Since the carbon dioxide concentration can be adjusted, the growth of the plant can be remarkably promoted as compared with the case of the alley cultivation, the productivity of the cultivated plant P such as the yield per unit area and the cultivation time can be improved, and the adjustment of the harvest time Is possible,
A rare value can be added to the cultivated plant P having seasonality.

【0033】この際、燃料電池装置14により発生した
電気エネルギーにより人工光源96,空調装置100を
運転すると共に、改質器12が排出する高温の排気ガス
により植物栽培施設16内の温度を上昇できるので、燃
料電池装置14及び改質器12から排出される熱エネル
ギーを効率的に回収して総合的なエネルギー効率を高く
することができ、エネルギーに対するコスト負担を抑制
できる。また改質器12から排出される二酸化炭素が植
物へ吸収されることから、エネルギー消費に伴う環境汚
染を防止又は改善できる。
At this time, the artificial light source 96 and the air conditioner 100 are operated by the electric energy generated by the fuel cell device 14, and the temperature in the plant cultivation facility 16 can be increased by the high-temperature exhaust gas discharged from the reformer 12. Therefore, the thermal energy discharged from the fuel cell device 14 and the reformer 12 can be efficiently recovered, the overall energy efficiency can be increased, and the cost burden on energy can be suppressed. Further, since the carbon dioxide discharged from the reformer 12 is absorbed by the plant, it is possible to prevent or improve environmental pollution due to energy consumption.

【0034】また本実施形態の植物栽培システムでは、
バイオマスガス発生装置10がバイオマス物質Bを原料
とそしてメタンを発生し、このメタンの供給を受けた改
質器12が水素を発生し、この水素が燃料電池装置14
へ供給されるので、システム外部からの水素補給を不要
又は減少でき、かつ従来には廃棄されていたバイオマス
物質Bからも低コストで水素を得ることが可能になる。
In the plant cultivation system of the present embodiment,
The biomass gas generator 10 uses the biomass material B as a raw material and generates methane, and the reformer 12 that has been supplied with the methane generates hydrogen.
Thus, the supply of hydrogen from outside the system can be unnecessary or reduced, and hydrogen can be obtained at low cost from biomass material B that has been conventionally discarded.

【0035】尚、上記した本実施形態の植物栽培システ
ムでは、バイオマス物質Bを原料としてバイオマスガス
発生装置10によりメタンを生産する場合のみを説明し
たが、これ以外にも下水処理場等から廃棄される汚泥か
らもメタンを生産することが可能である。この場合に
は、汚泥から砂等を除去した後、沈澱,攪拌,濃縮,過
熱工程を経た汚泥を消化容器内へ保持し、容器内の温度
条件等を適正化することにより、汚泥からメタンが発生
して消化容器内に充満する。このメタンをバイオマスガ
ス発生装置10の場合と同様に利用できる。また、バイ
オマス物質Bからはメタン以外に工業的にメタノールを
生産することも可能である。従って、メタノールを改質
器(メタンを改質する場合とは温度条件,触媒等が異な
る)により改質して水素を発生させ、この水素を燃料電
池装置14の燃料とするシステムを構成することも可能
である。
In the above-described plant cultivation system of the present embodiment, only the case where methane is produced by the biomass gas generator 10 using the biomass material B as a raw material has been described. It is possible to produce methane from sludge. In this case, after removing sand and the like from the sludge, the sludge that has undergone the precipitation, stirring, concentration, and superheating steps is retained in the digestion vessel, and methane from the sludge is reduced by optimizing the temperature conditions and the like in the vessel. Generates and fills the digestion vessel. This methane can be used similarly to the case of the biomass gas generator 10. It is also possible to industrially produce methanol from biomass material B in addition to methane. Therefore, it is necessary to configure a system in which methanol is reformed by a reformer (temperature conditions, catalysts, and the like are different from those in the case of reforming methane) to generate hydrogen, and this hydrogen is used as fuel for the fuel cell device 14. Is also possible.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の植物栽培
システムによれば、栽培環境を制御するためのエネルギ
ーコストが抑制されると共に、栽培空間における栽培環
境及び二酸化炭素濃度を制御して栽培植物の生産性を向
上できる。
As described above, according to the plant cultivation system of the present invention, the energy cost for controlling the cultivation environment is suppressed, and the cultivation environment and the carbon dioxide concentration in the cultivation space are controlled. Plant productivity can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る植物栽培システムの構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a plant cultivation system according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態に係る植物栽培システムにお
ける改質器の構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a reformer in the plant cultivation system according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 バイオマスガス発生装置(水素原料生産手段) 12 改質器(改質手段) 14 燃料電池装置 16 植物栽培施設 18 環境制御装置(環境制御手段) 68 燃料電池(固体高分子形燃料電池) 84 混合器 86 熱交換器 96 人工光源 98 ドライバ 100 空調装置 102 温度センサ 104 CO2 センサReference Signs List 10 biomass gas generator (hydrogen raw material production means) 12 reformer (reformation means) 14 fuel cell device 16 plant cultivation facility 18 environment control device (environment control means) 68 fuel cell (polymer electrolyte fuel cell) 84 mixing Device 86 heat exchanger 96 artificial light source 98 driver 100 air conditioner 102 temperature sensor 104 CO 2 sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西澤 信好 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 濱田 陽 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 田島 収 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Nobuyoshi Nishizawa, 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. No.5-5 Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Osamu Tajima 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部から区画された栽培空間を形成し、
この栽培空間内において植物が栽培される植物栽培施設
と、 炭化水素又はアルコールを原料として水素及び二酸化炭
素を発生する改質手段と、 前記ガス発生手段により供給された水素を空気中の酸素
と反応させて電気エネルギーと共に熱エネルギーを発生
する燃料電池装置と、 前記改質手段が発生した二酸化炭素を前記栽培空間内へ
供給して空気中の二酸化炭素濃度を調整すると共に、前
記燃料電池装置から供給された電気エネルギー及び熱エ
ネルギーを用いて前記栽培空間における植物に対する栽
培環境を制御する環境制御手段と、 を有することを特徴とする植物栽培システム。
1. Forming a cultivation space partitioned from the outside,
A plant cultivation facility in which plants are cultivated in the cultivation space; a reforming means for generating hydrogen and carbon dioxide using hydrocarbons or alcohols as raw materials; and reacting the hydrogen supplied by the gas generating means with oxygen in the air. A fuel cell device that generates heat energy together with electric energy, and supplies the carbon dioxide generated by the reforming unit into the cultivation space to adjust the concentration of carbon dioxide in the air, and supplies the carbon dioxide from the fuel cell device. And an environment control means for controlling a cultivation environment for the plants in the cultivation space by using the obtained electric energy and heat energy.
【請求項2】 前記環境制御手段は、前記栽培環境とし
て前記栽培空間内の温度及び植物への光照射を制御する
ことを特徴とする請求項1記載の植物栽培システム。
2. The plant cultivation system according to claim 1, wherein the environment control means controls a temperature in the cultivation space and light irradiation to the plant as the cultivation environment.
【請求項3】 バイオマス物質からメタン又はメタノー
ルを生産して前記改質手段へ供給する水素原料生産手段
を有することを特徴とする請求項1又は2記載の植物栽
培システム。
3. The plant cultivation system according to claim 1, further comprising a hydrogen source producing unit that produces methane or methanol from biomass material and supplies the methane or methanol to the reforming unit.
JP10087768A 1998-03-31 1998-03-31 System for cultivating plant Pending JPH11275965A (en)

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