WO2011049084A1 - 植物育成ボックス昇降省エネシステム、植物育成ボックス昇降省エネ方法、家庭用植物育成省エネ装置及び植物栽培省エネプラント - Google Patents

植物育成ボックス昇降省エネシステム、植物育成ボックス昇降省エネ方法、家庭用植物育成省エネ装置及び植物栽培省エネプラント Download PDF

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WO2011049084A1
WO2011049084A1 PCT/JP2010/068381 JP2010068381W WO2011049084A1 WO 2011049084 A1 WO2011049084 A1 WO 2011049084A1 JP 2010068381 W JP2010068381 W JP 2010068381W WO 2011049084 A1 WO2011049084 A1 WO 2011049084A1
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WO
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box
growth
growing
plant
light source
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Application number
PCT/JP2010/068381
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English (en)
French (fr)
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誠一 丸元
英夫 桜井
Original Assignee
株式会社きゅぶふぁーむ
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/02—Receptacles, e.g. flower-pots or boxes; Glasses for cultivating flowers
    • A01G9/022—Pots for vertical horticulture
    • A01G9/025—Containers and elements for greening walls
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02—Special apparatus therefor
    • A01G31/06—Hydroponic culture on racks or in stacked containers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/50—Hydropower in dwellings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Definitions

  • the present invention connects a plurality of plant growth boxes in the vertical direction, raises and lowers each growth box by an elevating device, and enables the formation of a space in the height direction between the boxes, thereby requiring the necessary number of artificial lights for plant growth.
  • the energy saving system for raising and lowering the plant growing box which makes it possible to control the power consumption and the power cost by reducing the amount of energy, and makes it easy to plant and harvest the plant in the box by moving the box up and down.
  • the present invention relates to an energy saving method, a plant-growing energy-saving device for home use, and a plant-cultivating energy-saving plant.
  • hydroponic cultivation of vegetables is cultivated using a single-stage panel in which the growth panels planted with leafy vegetables are arranged horizontally in the shape of the ground or at an angle of about 40 degrees to the ground. It was bad. Focusing on this point, the inventor of the present application has already proposed a vertical three-dimensional cultivation plant in which a growing panel for planting leafy vegetables is configured in multiple vertical stages (Japanese Patent No. 3320707). According to this invention, the upper space of the land that can be used for cultivation can be effectively used.
  • the present invention pays attention to such a conventional problem, and raises and lowers the height of the growing box constructed in a vertical multi-stage vertically in the vertical direction from the lowermost box to the uppermost box,
  • the present invention provides a system, a method, an apparatus, and a plant cultivation plant that reduce the power consumption of artificial light by turning on and off the light source required for the cultivation in accordance with the current height of the entire cultivation box.
  • the plant growing box lifting energy saving system of the present invention is mainly composed of a growing box provided in multiple stages in the vertical direction, a growing box lifting connecting device, and a growing light source capable of lighting in several stages in the height direction.
  • each growth box can be moved up and down by a growth box lifting and lowering connecting device, and the gist of the invention is that the irradiation amount of artificial light from the growth light source can be adjusted according to the vertical height of the growth box.
  • the plant growing box lifting energy saving method of the present invention mainly controls the lighting in accordance with the raising and lowering of the growing box in the height direction, the growing boxes provided in multiple stages in the vertical direction, the growing box lifting connecting device.
  • a step of reducing the height width between the lowermost growth box and the uppermost growth box by lowering the uppermost growth box by using a plant growth box elevating energy saving system composed of possible growth light sources and the step In conjunction with this, the step of irradiating from the lowermost growth box to the uppermost growth box in the lowered state with the growth light source, and raising the uppermost growth box, the lowermost growth box and the uppermost growth box Step of increasing the height width between the breeding boxes of the two, and from the growth box at the lowest stage in conjunction with the step And summarized in that comprising the step of irradiating the a growing source to the top of the development box in state.
  • the domestic plant growing energy saving device of the present invention mainly includes a growing box provided in multiple stages in the vertical direction, a growing box lifting and lowering connecting device, and a lighting capable of lighting in several stages in the height direction. It is composed of a box body having a light source therein, and each of the growing boxes can be moved up and down by a growing box lifting and lowering connecting device, and the irradiation amount of artificial light by the growing light source can be adjusted according to the vertical height of the growing box. To do.
  • the plant cultivation energy-saving plant of the present invention is a plant cultivation plant in which the above-described plant growth box elevating energy-saving system is mainly installed, and includes a solar power generation system, a wind power generation system, a hydraulic power generation system, and waste.
  • the gist is to provide a waste heat power generation system using waste heat generated by combustion.
  • the growth boxes provided in multiple stages in the vertical direction can be raised and lowered by the action of the growth box lifting and lowering connecting device, the overall height from the lowermost growth box to the uppermost growth box is increased or decreased.
  • the artificial light can be turned off by the difference from the state where the height is increased, and the power consumption and power cost required for the growing light source Can be suppressed.
  • the vertical growth light source is provided in such a manner that a plurality of growth boxes are sandwiched in parallel with the vertical multi-stage growth boxes, and it is possible to irradiate both sides of plants facing each other, thereby further reducing power consumption. Succeeding in suppressing, advanced technology for plant growth light source has been completed.
  • each growth box can be lifted and lowered by the action of the growth box lifting and lowering connecting device, it is easy to attach and detach to the growing box lifting and lowering connecting device. be able to. Thereby, it is possible to carry out each operation from planting work to the box to lifting and lowering the box and harvesting the plant without using a ladder, and the work can be easily and safely performed.
  • the plant-growing energy-saving device for home use that applies the system according to the present invention, it becomes possible to grow vegetables and plants easily at home, restaurants, etc., and further, a growing box from the bottom to the top Since the height width can be increased or decreased, it is possible to reduce power consumption and power cost required by reducing the height width and reducing the irradiation width of the growing light source when the plant is small.
  • the present invention by using organic EL illumination such as film or sheet and inorganic EL illumination as the growth light source in the present invention, heat generation from the light source is small, and power consumption required for the light source can be further reduced. Moreover, since there is little heat_generation
  • the waste heat using the waste heat generated by burning a solar power generation system, a wind power generation system, a hydroelectric generation system, and waste
  • the power generation system it is possible to cover part of the electric power necessary for the operation of the air conditioning inside the plant and the operation of the plant growing box lifting energy saving system.
  • carbon dioxide gas generated when the waste is burned to the cultivated plant it is not necessary to separately prepare carbon dioxide gas for plant growth.
  • collecting the waste around the plant installation area it can contribute to the local waste disposal at the same time.
  • FIG. 1 It is an enlarged front view of the cultivation box raising / lowering connection apparatus which supports a cultivation box.
  • perspective explanatory drawing which shows the raising / lowering state of the growth box using the growth box raising / lowering connection apparatus.
  • FIG. 1 It is a schematic explanatory drawing which shows the mechanism of a raising box raising / lowering connection apparatus.
  • schematic explanatory drawing which shows the positional relationship of a growing box and a growing light source. It is sectional drawing at the time of seeing the growth box raising / lowering connection apparatus in the state which lowered
  • the growth box lifting energy saving system mainly includes a growth box provided in multiple stages in a direction perpendicular to the ground or floor, a growth box lifting connection device, and a growth light source.
  • the growth box according to the present invention may be any material as long as it is strong and light enough to withstand the load applied when moving up and down and does not allow the nutrient solution to permeate.
  • a resin such as FRP resin, urethane resin, or foamed polystyrene is often used.
  • the growing box can be attached to a device for connecting the upper and lower boxes, and may be any solid shape as long as it can plant plants.
  • the growing box may be a rectangular parallelepiped, and a hole may be made on the upper surface to plant a plant, or a hexagonal column may be tilted as shown in 2 of FIG. You may do it.
  • the growth box lifting and lowering connecting device may be any device as long as it connects a plurality of growth boxes in the vertical direction and can raise and lower each growth box.
  • a method is conceivable in which a growing box is connected by a wire or chain of a certain length, and the wire or chain connected to the uppermost box is wound up by a hoisting machine.
  • a method may be used in which a hydraulic jack is disposed instead of the hoisting machine, hydraulic oil is fed into the hydraulic jack, and the uppermost box is lifted.
  • each growing box has a configuration that can be easily detached from an apparatus for connecting the growing boxes.
  • the growth light source is arranged so that light can be applied to all the growth pots in the growth boxes of each stage in the state where the growth light source is lifted up to the highest position by the growth box elevating and coupling device, and the light source is vertically arranged.
  • Any device that can adjust and change the irradiation width may be used.
  • a plurality of spherical lamps can be arranged in a direction perpendicular to the floor so that all the growing pots can be irradiated, or a short bar-shaped lamp can be arranged in a vertical direction. In this way, it is possible to turn on / off the lamp or lamp only in a required range in the vertical direction.
  • the cultivation density is increased by proximity illumination, so that the one with high heat generation causes leaf burning, and therefore a lamp with little heat generation is preferable.
  • organic EL lighting and inorganic EL lighting such as film or sheet are preferable because they generate less heat and consume less power.
  • the heat generation is small, the distance between the growing pot and the growing light source can be narrowed, so that more growing boxes can be arranged in a predetermined floor area. It also leads to a reduction in power consumption for exhaust heat and indoor cooling.
  • each growing box configured in multiple vertical stages is lowered. If the upper and lower growing boxes are in contact with each other, the box may be damaged. Therefore, it is preferable to stop the descent immediately before contact. An undeveloped and small plant is planted in the growing pot of the growing box in this state. In this state, the overall height from the bottom growth box to the top growth box is minimized, so it is not necessary to irradiate all of the light sources installed in the vertical direction, and the growth from the bottom to the top is possible. It is sufficient to irradiate artificial light corresponding to the height of the box.
  • each growing box is raised by the operation of the growing box lifting and lowering connecting device so that the width between the upper and lower boxes is opened. It is preferable that the height between the boxes can be adjusted so that a space can be provided above and below the box in contact with a necessary amount according to the size of the plant. Due to this change, the overall height from the lowermost growth box to the uppermost growth box becomes larger, so that artificial light is turned on and the number of light sources is increased according to this height.
  • the artificial light may be turned on / off manually by visually observing the entire height of the growing box, or automatically by interlocking with the raising and lowering of the growing box and the vertical height.
  • the overall height from the bottom to the top of the vertical multi-stage growth box can be reduced, the required irradiation range of artificial light can be narrowed, and the light source required for growth can be reduced. Consumption and power costs can be reduced. Also, when the plant is large or grows and grows large, the space height between the growing boxes can be increased to secure the space necessary for plant growth, and by increasing the number of light sources, the plant falls into light shortage. The clergy's concerns are overturned.
  • FIG. 1 is a front view of a growing box lifting and lowering connecting device that supports the growing box
  • FIG. 2 is an explanatory view showing a raising and lowering state of the growing box using the growing box lifting and lowering connecting device
  • FIG. 3 is a growing box.
  • FIG. 5 is a schematic explanatory view showing the mechanism of the lifting and lowering connecting device
  • FIG. 5 is a sectional view of the growing box lifting and lowering connecting device viewed from the side in a state where the growing box is lowered
  • FIG. 6 is the raising of the growing box.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the growing box lifting and lowering connecting device viewed from the side
  • FIG. 7 is a perspective view of the growing box connected to the growing box lifting and lowering connecting device
  • FIG. 12 is a front view of the growing box.
  • (1) is a growing box lifting and lowering connecting device
  • (2) is a growing box
  • (3) is a growing pot
  • (4) is a box connecting plate
  • (5) is a connecting plate fixing bolt
  • (6) is a pin bolt
  • (7) Is a box guide rail
  • (8) is a box slider
  • (9) is a wire
  • (10) is a hoisting sprocket
  • (11) is a hoisting machine
  • (12) and (12 ') are auxiliary pulleys
  • (13) is Growth box upper surface plate
  • (14) and (14 ') are the growth box upper slope plate
  • (15) is the growth box lower surface plate
  • (16) is the nutrient solution feed pipe
  • (17) is the nutrient solution pipe
  • (18) is the nutrient solution
  • (19) is a box connection stopper spacer
  • (21) is an H steel column
  • (22) is a long hole.
  • each vertical multi-stage growth box (2) is connected in the vertical direction by the growth box lifting and lowering connecting device (1) and can be moved up and down.
  • This growing box lifting and lowering connecting device (1) has an H steel column (21), which is a solid column made of steel (not shown) at the center, and is fixed to the ground or the floor with this column as an axis. ing.
  • the said growth box raising / lowering connection apparatus (1) mainly raises / lowers the H steel support
  • Hoisting machine (11), wire (9) for connecting the uppermost growth box to the hoisting machine, hoisting sprocket (10) for guiding the wire, and auxiliary pulley (12) (12 ' ), And a box guide rail (7) for guiding the raising and lowering of the growing box.
  • the growth box (2) is an upper surface with a side surface that is parallel to an approximately hexagonal column having a height of about 13 cm and a width of about 2.8 m, excluding both ends, as a lower surface.
  • the upper slope plate (14) (14 ') is composed of four faces of oblique slopes and two faces facing upward. Growing pots (3) for planting plants at regular intervals are arranged on the upper slope plates (14) (14 ').
  • the inside of each growth box (2) is hollow, and this portion is connected to a desorption pipe, a nutrient solution feed pipe (16), and a nutrient solution drain pipe (18). The nutrient solution is supplied and discharged through the nutrient solution pipe (17).
  • Both ends of the growth box (2) are rectangular parallelepiped box sliders (8).
  • the box sliders fit into the box guide rails (7) fixed to the floor surface, and the growth boxes are box guide rails (7). And slide vertically.
  • FIG. 17 is a perspective view of a growth box having another side surface portion connected to the growth box lifting and lowering connecting device.
  • (71) is a roller frame
  • (72) is a guide roller
  • (73) is a roller part
  • (74) is a pin roller part
  • (75) is a guide rope.
  • a strong box guide rail (7) having a substantially U-shaped cross section formed of steel or the like as shown in FIG. ) Is used. Since the load of the growth box is mainly supported by the box connection plate (4), use a guide rope with a traction force of about 1.5 tons to 2.0 tons to secure the growth box. It is possible to support.
  • guide rollers (72) are secured to the four corners of the side surfaces of the both ends of the growth box via a roller frame (71) so as to stabilize the growth box so that the growth box does not swing left and right.
  • the roller frame uses a substantially U-shaped flat plate in plan view, with the intermediate straight portion fixed to the side surface of the growth box and both ends fixed to the guide rollers.
  • the roller frame is not limited to this shape, and may be any shape as long as the growth box and the guide roller can be appropriately attached.
  • each guide roller (72) As shown in FIG. 17, three roller portions (73) rotating in a columnar shape are installed inside each guide roller (72) so as to form a substantially square shape. Hold one guide rope from the left and right and the outside. Then, the guide rollers engage with the guide ropes at the four corners on the side of the growing box, so that the growing box does not swing left and right. Moreover, since each roller part rotates in conjunction with the raising / lowering operation of the growing box, the raising / lowering operation of the growing box is smoothly performed in the vertical direction with reference to the guide rope.
  • the pin roller part (74) is installed in the one side of a guide roller.
  • this is a member that rotates in a columnar shape like the roller portion, it can be opened and closed with one end of the pin roller portion as an axis.
  • the pin roller portion of each guide roller is opened, and the guide rope is loosely fitted inside the guide roller through the opening. Thereafter, by closing each pin roller, the growing box and the guide rope can be easily connected.
  • the growth box lower surface plate 15
  • box connection stopper spacers (19) fixed to their respective surfaces.
  • the box connection stopper spacer (19) is connected to the connection plate by connecting the growth box (2) to the connection plate by screwing the connection plate fixing bolt (5) through the long holes (22) of the box connection plate (4) at both ends. It is for making it happen.
  • the box connection stopper spacer (19) can be inserted into the long hole (22) of the box connection plate at both ends and can be prevented from coming off with bolts or the like, but can be fixed to the growth box (2) by welding or the like.
  • the pin bolt (6) can be fixed, a three-dimensional shape having at least two planes for fixing is preferable.
  • the box connection stopper spacer (19) has a substantially columnar shape with a flat cut surface facing up and down, and bolts are screwed into both ends. A hole is provided for this purpose. Both end portions of the box connection stopper spacer (19) protrude slightly outward from the long hole when inserted into the long hole (22) of the box connection plate. There is play between the head of the bolt, and both ends of the box connection stopper spacer (19) slide up and down along the long hole.
  • the pin bolt (6) is used to prevent the heads of the upper and lower growth boxes or the upper and lower expansion plate retaining bolts (5) from coming into contact when the respective growth boxes (2) are lowered. It is fixed to the box connection stopper spacer (19) below the box connection stopper spacer (19) fixed to the plate (15).
  • the shape is not limited as long as this object can be achieved, but in this embodiment, a rectangular parallelepiped having the same size as the box connection stopper spacer (19) is used as shown in FIGS. Both ends of the pin bolt (6) can be inserted into the long holes (22) of the box connection plate (4), and also serve to assist the sliding of both ends of the box connection stopper spacer (19) to be fixed. .
  • the box connection plate (4) To connect the upper and lower growth boxes (2) with the box connection plate (4), first, the box connection in which the long holes (22) of the two connection plates are fixed to the lower surface plate of the upper growth box (2). The both ends of the stop spacer (19) and the pin bolt (6) are fitted to each other and locked by the connecting plate stop bolt (5) from the outside. Next, a new growth box (2) is disposed below the growth box in parallel with the growth box, and a box connection stopper spacer in which the lower part of the long hole of the two connection plates is fixed to the upper surface plate of the lower growth box. Are respectively fitted to both end portions, and locked from outside with a connecting plate retaining bolt (5). By performing this work near both ends of the growth box (2), the upper and lower growth boxes can be easily connected.
  • the lower growth box can be easily removed simply by removing the connection plate retaining bolts (5) near both ends of the lower growth box and removing both ends of the box connection spacer (19) from the long holes (22). . That is, it is possible to easily attach and detach the growth box mainly by locking the upper four places and / or the lower four places near both ends of the growth box (2) with bolts or removing the bolts. .
  • the upper and lower boxes can be opened to the maximum by the length of the long hole (22). Therefore, when the upper growth box (2) is raised in this state, both ends of the box connection stopper spacer (19) on the lower side of the growth box are supported by the upper ends of the long holes (22) of the connection plate, and The lower growth box is also raised by supporting both ends of the upper box connection stopper spacer (19) of the lower growth box (2) at the lower end of the long hole (22) of the connection plate.
  • the lower growing box is raised one by one by raising the uppermost growing box.
  • variety between each growth box when raising a growth box by making the long hole (22) of each connection plate into the same length becomes equal intervals.
  • the upper part of the box connection plate (4) that supports the uppermost growth box is connected to the wire (9).
  • This wire (9) is connected to the lowermost part of the growing box lifting and lowering connecting device via the hoisting sprocket (10) and the auxiliary pulleys (12 and 12 ') located at the uppermost stage of the growing box lifting and lowering connecting device (1). Is done.
  • the hoisting machine (11) installed in the lowermost part and the wire (9) are connected, and the hoisting machine (2) is moved up and down by the wire by operating the hoisting machine.
  • the growth box lifting and lowering connection devices (1) are installed at both ends of the growth box, and each growth box is lifted and lowered while maintaining a parallel state.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory view showing the positional relationship between the growth box and the light source
  • FIG. 8 is a plan view showing a state in which vertical multi-stage growth boxes are arranged in parallel in the room
  • FIG. 10 is in the room
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a state in which a vertical multi-stage growth box is disposed as viewed from the side
  • FIG. 11 is a schematic explanatory view of the growth light source as viewed from the front.
  • (2 ') is a growing box
  • (20) is a growing light source
  • (23) is a plant cultivation plant.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the two growing box groups sandwiching the growing light source when viewed from the side, and the lifting and lowering connecting device and the box connecting plate are not shown for easy understanding of the drawing.
  • the growth light source (20) is provided so as to be parallel to each growth box as shown in FIG. 8, and the growth box (2) raised from the lowest growth box (2) to the highest position. As shown in FIGS. 10 and 11, it is provided perpendicular to the floor surface. In this embodiment, when the uppermost growth box is raised to the highest position, the height from the lowermost step is about 11 m, so the growth light source (20) is also provided to a height of about 11 m from the ground.
  • rod-like fluorescent tubes are connected vertically as a growth light source, but other spherical lamps may be arranged in the vertical direction. Since the fluorescent tubes are vertically connected at intervals of 1.2 meters, in this embodiment, the artificial light can be turned on and off at intervals of 1.2 meters. Further, the growth light source can illuminate the growth pots (3) of the growth boxes (2) on both sides that are parallel in a row, thereby reducing power consumption.
  • the tip of the wire (9) suspended from the hoisting sprocket (10) is pulled down to the bottom floor surface.
  • the tip of the wire (9) is a hook, and the box connection plate (4) to be connected to the first (uppermost) growth box (2) can be suspended.
  • the growth box (2) in which plant seedlings are planted in the growth pot (3) is connected to the hook at the tip of the wire via the box connection plate (4).
  • the hoisting machine (11) is actuated to slightly raise the first stage growth box.
  • paragraph which planted the seedling of a plant is arrange
  • the growth box slides vertically upward. Repeat the same procedure up to the bottom level.
  • all 55 growth boxes are arranged in the vertical direction.
  • the first (uppermost) growth box is raised to the uppermost position by the growth box lifting and lowering connection device (1), and each of the growth boxes is approximately connected to the box.
  • a space is created by the vertical width of the long hole (22) of the plate.
  • the distance between the upper and lower growth boxes is about 7 cm, and the width from the bottom to the top is about 11 m (the width of the growth box is about 13 cm ⁇ 55 + the width between the growth boxes is about 7 cm ⁇ 54).
  • the 55th (lowermost) growth box is fixed to the box guide rail (7) with a stopper (not shown) so as not to move up and down.
  • each growth box is lowered to the lowest position by lowering the first (uppermost) growth box.
  • the box connection plates (4) are in contact with each other, and the pin bolt below the upper growth box and the box connection stopper spacer (19) above the lower growth box are in contact with each other.
  • the width from the lowest level to the highest level is about 7.15 m (the width of the growth box is about 13 cm ⁇ 55 levels).
  • the artificial light is lit as much as possible for irradiation of about 7.15 m from the lowermost box to the uppermost box. What is necessary is just to turn off about 3.85 m of light sources above the uppermost box. In the case of vegetables, artificial light is irradiated for about 10 days.
  • Plants in each pot (3) grow and grow, and when the growth box (2) is lowered, plant leaves are in contact with the upper and lower growth boxes and are necessary for growth so as not to affect photosynthesis
  • the growth box lifting and lowering connection device (1) is operated to raise the uppermost growth box to the highest position.
  • the lower growth box is also raised by the action of the box connection plate (4).
  • a space with a width of about 7 cm is formed above and below each box. Thereby, it becomes possible to further grow the plant planted in each breeding pot without contacting the upper and lower boxes.
  • the growth light source (20) can irradiate the entire growth box from the lowermost stage to the uppermost stage in the raised state by turning on all of about 11 m from the lowermost stage to the uppermost stage. Vegetables can be harvested by irradiating artificial light in this state for about 8 days.
  • an upper slope plate (14) provided with a growth pot (3) is provided on one side of both end walls of a plant cultivation plant (23) for growing plants using the present invention. It is also possible to provide a growing box (2 ′) that can only be cultivated from only one side and that faces the inside of the plant. If it does in this way, since a growth box can be installed also in the both wall side part of a plant cultivation plant, the number of cultivable strains can be increased more.
  • the illumination for the upper portion of about 3.85 m can be turned off, so that the power consumption can be suppressed by about 33%.
  • the attaching operation of the growing box can be performed in a state where all the growing boxes are on the floor or the ground. This eliminates the need for a ladder or the like, and allows the operator to perform work safely and easily.
  • the work in the growing unit for managing the cultivation area in the vertical three-dimensional space of about 11 m in height is performed on the ground or floor surface, so that there are very few traffic lines for the operator, and the system of the present invention. Because of its compact design, the air-conditioning area or volume is small despite the high growth density, which leads to energy saving.
  • the second embodiment of the present invention will be described below.
  • the second embodiment relates to a method for cultivating plants having different sizes.
  • the configuration disclosed in the first embodiment is used.
  • small vegetables are planted in the lower half of the growing box (2) in the seedling state, and large plants and flowers are planted in the upper half of the growing box (2).
  • the uppermost growth box is lowered, and the lowering operation is stopped when there is no space between the lower half of the growth boxes.
  • a space can be sufficiently formed in the vertical direction between the upper half growing boxes, and a space can be provided between the lower half growing boxes without creating a space in the vertical direction.
  • the cultivation box in the lower half can be cultivated at the minimum vertical height, the cultivation light source (20) does not need to be lit up to the top of the apparatus, and the power consumption can be reduced accordingly. Moreover, when the vegetables planted in the lower half grow and become large, a space can be created between the growing boxes by raising the growing box, and the growth of the vegetables is not hindered.
  • the third embodiment of the present invention will be described below.
  • the third embodiment relates to the harvesting time of the plant after growing the plant by the method described in the first embodiment and the second embodiment.
  • the plants grown in the growing pot (3) grow, and each growing box is at the highest position.
  • the lowermost growth box (2) is first removed from the box connection plate (4) connected to the upper growth box (2), and the lowermost growth box is removed.
  • the growing box lifting and lowering connecting device (1) is operated to lower the growing box originally located at the second stage from the bottom. Then, the growing box is removed. Subsequently, the growing box originally located at the third level from the bottom is lowered and removed, and the same operation is repeated.
  • work can be performed more smoothly by separating the person who operates the raising / lowering connecting apparatus (1) and the person who removes the growing box and harvests the plant.
  • FIG. 13 is a front reference view showing a usage mode of the domestic plant growing energy saving device
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the domestic plant growing energy saving device viewed from the side in a state where the growing box is lowered
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the household plant growing energy saving apparatus in a state where the growing box is raised as viewed from the side
  • FIG. 13 is a front reference view showing a usage mode of the domestic plant growing energy saving device
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the domestic plant growing energy saving device viewed from the side in a state where the growing box is lowered
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the household plant growing energy saving apparatus in a state where the growing box is raised as viewed from the side
  • FIG. 13 is a front reference view showing a usage mode of the domestic plant growing energy saving device
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the domestic plant growing energy saving device viewed from the side in a state where the growing box is
  • FIG. 16 is a view of the domestic plant growing apparatus without the growing box lifting and lowering connecting apparatus from the side.
  • FIG. (31) is a household plant growing energy saving device
  • (32) is a box
  • (33) is a growing box
  • (34) is a growing pot
  • (35) is a box connecting wire
  • (36) is a growing box stay
  • (37 ) Is a box guide rail
  • (38) is a raising / lowering coupling device
  • (39) is a winding handle
  • (40) is a roller
  • (41) is a box winding wire
  • (42) is a nutrient solution tank
  • (43) is an upper part Tank
  • (44) pumping pump (45) nutrient solution feed pipe
  • (50) (51) is an upper slope plate
  • (52) is a lower slope plate
  • (53) is an upper face plate
  • (54) is a lower face plate
  • (55)
  • the plant-growing energy-saving device for home use (31) mainly includes a growth box (33) installed in a plurality of stages in the vertical direction with respect to the ground or the floor, and a plurality of growth boxes that can be raised and lowered in the vertical direction. It consists of a rectangular parallelepiped box (32) having a growth box lifting and lowering connection device (38) and a growth light source (50) capable of changing the irradiation range.
  • the box has a width of about 120 cm, a height of about 170 cm, and a depth of about 60 cm. Casters (48) are attached to the bottom four corners, and the box can be easily moved.
  • one side of the box (32) is a door and can be opened and closed with one side as an axis.
  • a transparent acrylic plate (56) is fitted in the door so that the inside of the box can be observed without opening the door.
  • the inside of the box is further partitioned by a partition wall (55), the door side is a section for cultivating plants by installing a growing box, and the back side (back side) is growing It is a section for storing a growing box lifting and lowering connecting device (38) for allowing the box to be lifted and lowered.
  • This growth box lifting and lowering connection device mainly includes a connection wire (35) for connecting the growth boxes of each stage, and a winding wire (41) for connecting the uppermost box with a roller so as to be able to move up and down. It consists of a roller (40) for winding the box winding wire and a winding handle (39) for rotating the roller. As shown in FIG. 13, a cylindrical roller (40) is provided on the upper stage of the compartment for storing the box-growing box elevating / lowering connecting device with a length substantially equal to the left-right width of the box. Further, at least one end of the roller protrudes outward from the side wall of the box body, and a winding handle (39) is attached to this portion, so that the roller rotates in conjunction with the rotation of the winding handle.
  • winding wire (41) is attached to substantially both ends of the roller (40), and the other end of the wire is fixed to the end of the growth box stay (36) for supporting the uppermost growth box. The Then, by rotating the roller (40), the winding wire is wound around the cylindrical surface, or reversely unwound, and the distance between the roller and the uppermost growing box stay varies. As a result, the uppermost growing box stay (36) can be moved up and down. Further, the growing box stays that support the growing boxes at each stage are connected by a connecting wire (35).
  • the winding wire and the box connecting wire may be any string-like member having flexibility that does not expand and contract. For example, a rubber tube can be considered.
  • the lowermost growth box stay comes into contact with the upper surface of the nutrient solution tank (42) provided on the floor surface or the floor surface to stop the descent.
  • the respective growth boxes (33) are finally stacked with the box stay interposed therebetween.
  • the growing box (33) has two surfaces that are parallel to the floor surface above and below the side surface perpendicular to the floor surface along the partition wall (55), and a door. It takes the shape of a cube composed of two surfaces arranged so that two slopes are formed on the side and two side surfaces on both ends.
  • the upper surface is the upper surface plate (53)
  • the lower surface is the lower surface plate (54)
  • the upper inclined surface is the upper inclined plate (51)
  • the lower inclined surface is the lower inclined plate (52).
  • the inside of the box is hollow, where nutrient solution is supplied and stored.
  • the upper slope plate (51) is provided with a plurality of circular holes, and a cylindrical growth pot (34) is provided from the holes toward the inside of the box.
  • Plants to be cultivated are planted in this growing pot. Since both ends of the cylinder are open, the plant roots are immersed in the nutrient solution accumulated inside the box.
  • the angle of the upper slope of the growing box (33) is important, and it is preferable to arrange the upper slope so as to have an inclination of about 40 to 70 degrees from the horizontal plane. This is because if the angle is 40 degrees or less, the box interval must be wide to avoid contact between the plant and the upper box, and the degree of aggregation decreases, and if it is 70 degrees or more, the slope becomes steep and the plant falls from the growing pot. This is because the possibility increases.
  • the nutrient solution stored in the lower nutrient solution tank (42) is pumped to the upper upper tank (43) through the nutrient solution feed pipe (45) by the pumping pump (44). Then, the nutrient solution is sent to the growth box at each stage through the extendable nutrient solution pipe (46), and finally sent to the lower nutrient solution tank (42). It is preferable that the nutrient solution is circulated automatically.
  • a growth box (33) of each step has a substantially L-shaped cross section in which both ends of the growth box (33) are in contact with the lower surface plate (54) and the lower slope plate (52). It is supported by a box stay (36) so that the growing box does not fall.
  • box guide rails (37) that are cut vertically in parallel with the long sides are provided on the left and right sides of the partition wall (55), and the compartments for storing the box lifting and lowering coupling device (38).
  • the growth box stay (36) protrudes from the box guide rail to the compartment on the door side where the growth box (33) is installed.
  • the box stay slides in the vertical direction along the guide rail.
  • the ends connecting the wires of the growth box stays are rectangular parallelepipeds (or substantially spherical with at least two planes) larger than the portion protruding to the growth box side, and at least two of them are partition walls (55)
  • the box stay is fixed so as not to swing by contacting the rear wall of the box (32). Note that the stability of the box stays can be further increased by connecting the ends of the left and right box stays on the same stage with square bars or the like.
  • the thickness of the partition wall (55) may be increased, and the section for storing the growing box lifting and lowering coupling device (38) is not hollow, and only the box guide rail (37) portion on which the box stay slides is formed in a groove shape. It may be formed.
  • the bottom plate and the lower slope plate of the growth box may be fixed to the growth box stay so that they cannot be removed, but it is more preferable that they can be removed without fixing them.
  • the growing light source (50) is provided inside the door surface.
  • a plurality of rod-shaped lamps are installed in parallel in the horizontal direction.
  • the growth light source only needs to be able to irradiate in correspondence with the height width from the lowermost stage to the uppermost stage of the growth box (33), and a bar-shaped lamp may be installed in a plurality of stages in parallel.
  • a fluorescent lamp or the like may be used, but an EEFL lamp that is thinner and less bulky is preferable. Since the diameter of the EEFL lamp is about 5 millimeters, it is possible to install the EEFL lamp between the acrylic plates by doublely inserting the acrylic plates (56) into the door.
  • the growing light sources are (a) all turned off, (b) all turned on, (c) turned on so as to irradiate from the lowest box to the uppermost box when the growing box (33) is lowered.
  • Three states can be switched. 13, 14, and 15, 18 lamps are installed vertically. Specifically, for example, (a) all 18 lamps are extinguished, (b) all 18 lamps are lit, (c) 12 on the lower side. It is preferable to be able to switch such that only the book is lit. Of course, the lighting state may be switched more finely.
  • produces from the growing light source is provided in the upper part of the door surface, and cool air is supplied to the lower part of the door surface from the outside.
  • An intake hole (47) for taking in is provided.
  • Each of the exhaust heat ventilator and the intake hole is a cylinder having a hollow inside, and the former is installed so as to be connected from the inside of the box (32) to an opening provided at a predetermined position on the upper surface of the box. The latter is installed so as to be connected from the inside of the box to an opening provided at a predetermined position on the door surface.
  • the air heated by the heat generated from the growing light source is discharged to the outside through the exhaust heat ventilator, and cool air is taken into the inside through the intake hole from the outside. Thereby, it becomes possible to maintain the optimal temperature for cultivation of a plant, without the inside of a box being heated with the heat which generate
  • the winding handle (39) is turned to lower the growth boxes (33) at each stage to the state shown in FIG.
  • plant seedlings are planted in each growing pot (34).
  • the growth light source is turned on for the height of the growth box from the lower stage to the upper stage with the door closed. In this embodiment, only 12 lamps are lit from the lower side. In the case of vegetables, artificial light is irradiated for about 10 days.
  • the winding handle (39) is turned to raise the growing box at each stage.
  • the state shown in FIG. 15 is set.
  • all the nurturing light sources (50) are turned on with the doors closed. That is, irradiation is performed from the lowermost box to the uppermost box in a state where each growing box is raised.
  • all 18 lamps are turned on. Vegetables can be harvested by irradiating artificial light in this state for about 8 days.
  • the household plant growing energy saving device (31) By using the household plant growing energy saving device (31) according to the fourth embodiment, it becomes possible to easily grow vegetables and plants at home, restaurants and the like. Since the nutrient solution during cultivation is automatically circulated and the breeding light source is always turned on, the grower does not have to perform particularly troublesome work. Usually, when plant cultivation is performed using an artificial light source, the amount of power consumption increases and a large amount of power costs are required. However, in the plant growing energy saving device for home use, since the height width of the growing box from the lowermost stage to the uppermost stage can be increased or decreased, by reducing the height width and reducing the irradiation width of the growing light source in a small plant state, It becomes possible to reduce the required power consumption and power cost.
  • the power consumption is at least about 3 minutes when each box is lowered. It is possible to reduce to 2. Furthermore, the cultivation efficiency is very high because the number of plants to be planted at one time is not reduced. Moreover, since a large space can be created between the upper and lower growing boxes when the plant grows and grows, it is possible to always ensure a space necessary for cultivation without contacting the upper and lower cultivated plants.
  • the configuration of the device is simpler. Become. In this case, as shown in the domestic plant growing apparatus (60) of FIG. 16, it is only necessary to directly fix the growing boxes of each stage to the wall on the back side inside the box.
  • a fluorescent lamp (or EEFL lamp) as a growth light source on the door side has a vertical two-stage configuration (or a plurality of upper and lower multi-stage configurations), which consumes power when not all plants are planted. It is possible to reduce the amount.
  • the growing light source may not be divided into a plurality of upper and lower stages. For example, it is possible to install in parallel a rod-shaped light source that illuminates a single box from the bottom to the top box. This further simplifies the configuration of the household plant growing device, making it easier to produce or mass-produce the device.
  • FIG. 18 is a schematic explanatory diagram when a growth light source using organic / inorganic EL illumination is viewed from the front, and FIG. 19 shows the positional relationship between the growth box and the growth light source using organic / inorganic EL illumination. It is a schematic explanatory drawing shown.
  • (81) is a growth light source using organic / inorganic EL illumination
  • (82) is a connector
  • (83) is an acrylic plate
  • (84) is a lattice frame.
  • the plant growth box lifting energy saving system in this example has the same configuration as the plant growing box lifting energy saving system described in Examples 1 to 3 except for the growth light source. That is, the growth boxes are provided in multiple vertical stages, and the growth boxes are moved in the vertical direction by the action of the growth box lifting and lowering connecting device.
  • a rod-like fluorescent tube is used as a growth light source that emits artificial light to plants, but in this embodiment, organic EL illumination or inorganic EL illumination is used as the growth light source.
  • Organic EL lighting uses an organic substance (such as diamines) in the light emitting layer, and has a mechanism in which the light emitting layer emits light when a voltage is applied to the organic substance. Compared with fluorescent lamps and incandescent lamps, it can emit light with less energy (can emit light with a DC voltage of 10 V or less) and has less heat generation.
  • Inorganic EL illumination uses an inorganic material (such as zinc sulfide) for the light emitting layer, and has a mechanism in which the light emitting layer emits light when a voltage is applied to the inorganic material.
  • Inorganic EL lighting is used with an alternating voltage of 100 to 200 V, but it generates little heat and uses an inorganic substance in the light emitting layer, so it has higher durability than organic EL.
  • Thin film-like (sheet-like) illumination substrates have been developed for both organic EL illumination and inorganic EL illumination, and the thickness is 1 mm or less.
  • the system has further excellent advantages. Note that both organic EL illumination and inorganic EL illumination are not limited to film-like or sheet-like ones, and other glass or plastic lighting substrates may be used.
  • a rectangular organic / inorganic EL illumination film is arranged vertically and horizontally to make a light source.
  • a frame (84) is formed in a lattice shape using wood, aluminum, iron, etc., and an organic / inorganic EL lighting film (81) is sandwiched between transparent plates such as an acrylic plate (83) and then fitted into the frame.
  • the connector (82) for supplying electric power to the organic / inorganic EL illumination is preferable from the viewpoint of damage prevention, appearance, and the like because the connector is not exposed to the outside when it is passed through the grid-like framework.
  • the growing light source is provided so as to irradiate the growing box raised from the lowermost growing box to the highest position.
  • the height from the lowermost stage is about 11 m, and thus the organic / inorganic EL illumination is extended to a height of about 11 m from the floor surface.
  • a growth light source is installed so that it may become parallel in a longitudinal direction between the growth box groups installed in parallel.
  • the film-like organic / inorganic EL illumination is single-sided light emission, it is possible to emit light on both sides by preparing two films and bonding the surfaces that do not emit light. By using the double-sided light emitting type organic / inorganic EL created in this way, artificial light is irradiated to the opposing growth boxes, and the plant is efficiently irradiated.
  • the growth light source by the film-like organic / inorganic EL illumination can appropriately switch the irradiation range so that it can irradiate a predetermined height from the floor surface.
  • each stage it may be possible to turn on / off each stage, or turn on / off every multiple stages.
  • the height from the lowermost stage to the uppermost growing box is about 11 m.
  • the height from the lowermost stage to the uppermost growing box is about 7.15 m.
  • the uppermost growing box When the uppermost growing box is raised to the uppermost position, all the growing light sources are turned on (up to the ninth stage). On the other hand, when the uppermost growing box is lowered to the lowest position, the height from the floor surface to the uppermost growing box is about 7.15 m. It is recommended to turn off the 9th stage. Thereby, when the cultivated plant in the growing box is not yet grown, the growing box is lowered to turn off the upper growing light source and to reduce the power consumption by about 33%. In addition to suppressing power consumption by partially turning on and off the light source, it is possible to further reduce power consumption by using organic / inorganic EL lighting that emits less power for the light source itself. Become.
  • the power required to irradiate all the growth boxes is as follows.
  • 40 W of electric power is required for each 1.2 m fluorescent lamp.
  • electric power of 15 W per 1 m 2 on one side and 30 W per 1 m 2 on both sides is required.
  • the growing light source is organic EL lighting or inorganic EL lighting.
  • the first point is that since the organic / inorganic EL illumination generates less heat, the distance between the growing light source and the growing box can be made narrower.
  • Other artificial light sources such as fluorescent lamps, generate a lot of heat, so if the distance between the light source and the cultivated plant is too narrow, the plant will cause heat damage due to heat generation. Therefore, it was necessary to leave a space of 30 cm or more between the light source and the growing box for planting the cultivated plant.
  • heat generation is suppressed by using organic / inorganic EL illumination as the growth light source. Therefore, even if the distance between the light source and the cultivated plant is narrowed, no thermal failure occurs, and strong artificial light can be irradiated.
  • the distance between the growth box and the organic / inorganic EL illumination can be set to a minimum of 20 cm. Therefore, it becomes possible to narrow the interval between the light source and the growing box for planting the cultivated plant, and more growing boxes and growing light sources can be installed in parallel in the plant growing plant having a certain floor area. . That is, it becomes possible to secure a larger cultivation space with a smaller floor area. For example, when 10 rows of vertical multistage growth boxes in this embodiment are arranged with a growth light source between them, the depth of the plant is required about 12 m when using a fluorescent lamp, but about 8 m when using organic / inorganic EL illumination. That's okay.
  • the second point is that since organic / inorganic EL lighting generates little heat, it is less necessary to devise for exhausting heat and to cool the plant cultivation plant.
  • the temperature at the time of cultivation is very important for plant cultivation. Although there are differences depending on the plant, the optimum temperature for the growth of the plant is around 15 ° C to 20 ° C. If a fluorescent lamp is used as a growth light source, the fluorescent lamp generates a high temperature. Therefore, measures such as exhausting the heat generated to keep the temperature around the plant optimal and cooling the entire room with cooling equipment can be taken. It was necessary. This exhaust heat and cooling requires electric power, and power consumption has increased.
  • the heat generated from the light source becomes very small, so that it is not necessary to exhaust heat or cool the room as when a fluorescent lamp or the like is used.
  • the power consumption for exhaust heat and room cooling when a predetermined number of growing boxes and a growing light source are arranged inside a plant of a predetermined size is organic / compared to the case where the growing light source is a fluorescent lamp. If inorganic EL lighting is used, about one-fourth is sufficient.
  • FIG. 20 is a front reference view showing a usage mode of a household plant growing energy saving apparatus using organic / inorganic EL lighting as a growing light source.
  • (85) is a growth light source using organic / inorganic EL illumination
  • (86) is a connector.
  • the household plant growing energy saving apparatus in this embodiment has the same configuration as the domestic plant growing energy saving apparatus described in Embodiment 4 except for the growing light source. That is, a growth box, a growth box lifting and lowering connection device, a nutrient solution tank, and the like are provided inside a box having a predetermined size, and the growth box moves in the vertical direction by the action of the growth box lifting and lowering connection device.
  • film-like (sheet-like) organic EL lighting or inorganic EL lighting (85) is used as the growing light source provided on the door.
  • the organic / inorganic EL lighting film may be placed between a transparent plate such as an acrylic plate (56) and a connector (86) for supplying power.
  • a transparent plate such as an acrylic plate (56)
  • a connector 86 for supplying power.
  • both organic EL illumination and inorganic EL illumination are not limited to film-like or sheet-like ones, and other glass or plastic lighting substrates may be used.
  • rectangular organic / inorganic EL illumination is divided into three parts with respect to the height of the door.
  • each of the growing light source portions By turning on and off each of the growing light source portions, artificial light can be irradiated according to the height from the lower stage to the upper stage of the growing box and the range where the cultivated plant is actually planted.
  • the division of the growing light source is not limited to the upper and lower three stages, and an arbitrary number may be divided vertically and horizontally.
  • the height from the bottom growth box to the top growth box is about two thirds of the state where the growth box at each stage is raised. It becomes. Therefore, in this state, it is possible to irradiate all the growth boxes with artificial light by turning on only the lower two of the three organic / inorganic EL illuminations.
  • all the growth boxes can be irradiated with artificial light by turning on all three organic / inorganic EL lights. Thereby, under the state where the growth box of each stage is lowered, the power consumption can be suppressed by about 33% compared to the case where all the growth light sources are turned on.
  • Organic / inorganic EL lighting having a thickness of 1 mm or less has been put into practical use. Therefore, by using the organic / inorganic EL illumination, the thickness of the door becomes very thin. For example, when a film-like organic / inorganic EL illumination having a thickness of 1 mm is sandwiched between glasses having a thickness of about 3 mm, the thickness of the door is about 7 mm.
  • organic EL lighting and inorganic EL lighting have the property of generating very little heat. Therefore, compared with illumination such as a fluorescent lamp, there is an advantage that a heat failure does not occur in the cultivated plant even if the distance to the cultivated plant is made closer.
  • the depth of the box can be made shorter and more compact.
  • the depth of the box is about 60 cm.
  • the depth of the box when the organic / inorganic EL illumination is used is about 40 cm.
  • the seventh embodiment of the present invention is a plant cultivation plant that mainly uses the plant growth box lifting energy saving system of the present invention, and further includes a solar power generation system, a wind power generation system, a hydroelectric power generation system, and a waste heat power generation system to save energy in the entire plant.
  • the present invention relates to an energy-saving plant cultivation plant.
  • FIG. 21 is an external view of a plant cultivation energy saving plant
  • FIG. 22 is an internal reference diagram of the plant cultivation energy saving plant
  • FIG. 23 is a schematic explanatory diagram of a solar / wind power generation system
  • FIG. FIG. 25 is a schematic explanatory diagram of a waste heat power generation system
  • FIG. 21 is an external view of a plant cultivation energy saving plant
  • FIG. 22 is an internal reference diagram of the plant cultivation energy saving plant
  • FIG. 23 is a schematic explanatory diagram of a solar / wind power generation system
  • FIG. FIG. 25 is a schematic explanatory diagram of a waste heat power generation system
  • FIG. 25 is a schematic explanatory diagram of a hydroelectric power generation system
  • FIG. 26 is a schematic explanatory diagram of a battery used in a plant cultivation energy saving plant.
  • (101) is a plant cultivation energy saving plant
  • (102) is a solar panel
  • (103) is a wind power generator
  • (104) is a power supply line
  • (105) is a battery
  • (106) is a primary battery
  • (107) is Secondary battery
  • (108) is a tertiary battery
  • (109) is a controller
  • (110) is a lighting fixture
  • (111) is a flow of generated power (DC)
  • (112) is a flow of generated power (AC)
  • ( 114) is a charge / discharge flow
  • (115) is a solar / wind power generation system.
  • (121) is a waste heat power generation system
  • (122) is a hot air generating furnace
  • (123) is a combustion furnace
  • (124) is a solid material charging machine
  • (125) is a recombustion chamber
  • (126) is a waste heat boiler.
  • (129) is an auxiliary burner
  • (130) is a reburn burner
  • (131) is a crane
  • (132) is a waste pit
  • (133) is a boiler feed tank
  • (134) is a turbine
  • (135) is a generator
  • (136) is a pushing fan.
  • (140) is an outlet
  • (141) is a power controller
  • (142) is a centralized controller
  • (143) is a lighting fixture
  • (144) is a motor
  • (145) is a generator
  • (150) is a hydroelectric power generation system
  • (151) is a pump
  • (152) is a hydroelectric turbine
  • (153) is an inclined channel
  • (154) is a water circulation system control panel for power generation
  • (155) is an upstream water storage tank
  • (156) is a downstream water storage tank
  • (157 ) Is a pipe
  • (158) is water
  • (159) is a transmission line.
  • the plant cultivation energy-saving plant includes a solar panel (102) and a wind power generator (103) on the roof as shown in FIG. 21, and a waste heat power generation system (121) on the side surface.
  • a hydroelectric power generation system (150) is provided in a predetermined interior room.
  • the waste heat power generation system is a system that generates hot air by burning industrial waste such as tires, coal, petroleum, etc., evaporates water by the hot air, generates water vapor, and rotates the turbine with the water vapor to generate power. Energy can be saved by generating electric power by using sunlight, wind power, hydraulic power, and waste heat, and using this electric power as electric power necessary for maintaining the plant.
  • FIG. 23 is a schematic explanatory diagram relating to a solar / wind power generation system according to the present embodiment.
  • the solar panel (102) and the wind power generator (103) used in this embodiment may be of any shape and specification.
  • the wind power generator is installed vertically as shown in FIGS.
  • a propeller type that rotates a plurality of wings on a vertical plane may be used.
  • the power generated by the solar panel is sent to the controller (109) as DC power (111).
  • the electric power generated by the wind power generator is sent to the controller as alternating current power (112).
  • the controller automatically controls the speed of the wind power generator and controls the flow of generated power.
  • the power is then sent from the controller to the battery (105) (114) and stored in the battery.
  • a lighting fixture (LED lighting or the like) (110) may be installed around the wind power generator or on the plant roof, and power may be sent from the controller to the lighting fixture so that it can be turned off.
  • FIG. 24 is a schematic explanatory diagram relating to the waste heat power generation system (121) according to the present embodiment. Based on this figure, a mechanism for generating power by waste heat will be described.
  • waste is stored in a waste pit (132) in the center of the drawing.
  • the waste may be any kind of industrial waste such as tires, wood chips, waste plastic, waste oil, waste liquid, household waste, sludge and the like. Also, coal or oil may be used. Collecting and using the waste in the area where the plant is installed can cope with problems such as a shortage of garbage disposal sites.
  • the waste stored in the waste pit is transported by the crane (131) to the solid material input device (124) and input to the combustion furnace (123). Waste is burned in this combustion furnace.
  • a hot air generation furnace (122) is installed at the end of the combustion furnace.
  • the hot air generating furnace is provided with an auxiliary combustion burner (129) for generating flames and a pushing fan (136) for generating wind power.
  • the flow of hot air is generated by flowing the heat generated by the auxiliary burner to the opposite end by the pushing fan.
  • Waste heat generated by burning the waste in the combustion furnace is conveyed to the recombustion chamber (125) by a hot air flow generated by the hot air generation furnace.
  • the waste heat is further heated by the flame generated from the reburn burner (130) and is sent to the waste heat boiler (126). Water is sent from the boiler feed water tank (133) to the waste heat boiler. Then, the waste heat sent from the recombustion chamber heats the water in the boiler to become water vapor, and the water is generated by the generator (135) by turning the turbine (134) with the water vapor.
  • the waste heat power generation system it is possible to generate power by using household waste and industrial waste, so that it can contribute to local waste disposal and can also supply power for the plant.
  • carbon dioxide gas CO 2
  • CO 2 carbon dioxide gas
  • the hydroelectric power generation system (150) used in this embodiment mainly includes an upstream water storage tank (155), a downstream water storage tank (156), an inclined water channel (153), and a hydroelectric power generation turbine (152). .
  • An inclined water channel is provided between both tanks. This inclination angle is preferably about 5 degrees.
  • a pipe (157) for passing water (158) stored in the downstream water storage tank to the upstream water storage tank is passed.
  • the water stored in the downstream water storage tank is sent to the upstream water storage tank by the action of the pump (151) installed on the upstream water storage tank side.
  • the water stored in the upstream water storage tank is sent to the downstream water storage tank by flowing through the inclined water channel. In this way, water is circulated between the upstream water storage tank and the downstream water storage tank.
  • a plurality of hydroelectric turbines (152) are provided at predetermined intervals on the inclined water channel.
  • the hydroelectric turbine is rotated by the force of water flowing through the inclined channel, and a motor provided inside the turbine rotates to generate electricity.
  • the electric power generated by each hydroelectric turbine is sent to the power generation water circulation system control panel (154) through the transmission line (159) and finally sent to the battery (105) installed in the plant.
  • the power generation water circulation system control panel not only controls the generated power, but also controls the operation of pumps, hydroelectric turbines, and the like.
  • Approx. 200 kW per day can be generated per hydroelectric turbine.
  • about 384 kW of electric power is required per day to operate the pump that sucks up water.
  • the total amount of power used in the plant cultivation energy-saving plant according to the present invention is about 480 kW per day.
  • This hydropower generation system has the advantage that the weather does not affect the amount of power generation compared to solar power generation and wind power generation.
  • Electric power generated by the above-described solar / wind power generation system, hydroelectric power generation system, and waste heat power generation system is sent to the battery (105) through the power supply line (104) as shown in FIG.
  • the battery is composed of three batteries: a primary battery (106), a secondary battery (107), and a tertiary battery (108).
  • a power controller (141) serving as a distribution board for controlling the flow of electricity is provided between the primary battery and the secondary battery, and between the secondary battery and the tertiary battery. It is connected to a centralized controller (142) that comprehensively controls the flow of electricity between the batteries. As shown in FIG.
  • the electric power generated by the solar panel (102), the wind power generator, or the like is first stored in the primary battery.
  • the generated electric power is sent to the secondary battery and stored under the control of the power controller.
  • the generated electric power is sent to the tertiary battery and stored.
  • power is supplied from the tertiary battery to the lighting fixture (143), generator (145), motor (144), etc. in the plant cultivation plant.
  • the present invention has the following advantages compared with the case where only one battery is provided by providing three batteries for storing electric power.
  • the required number of solar panels can be reduced.
  • the number (area) of solar panels to be installed is determined for one battery storage capacity.
  • the solar panels are set to be large so that sunlight can be converted into electric power with a margin.
  • three batteries are provided as in the present application, when the sunshine is sufficient, it can store more energy compared to the case with one battery, so in preparation for the case where the sunshine becomes insufficient It is no longer necessary to install a large number of sheets in advance.
  • the storage capacity increases, the danger of running out of the remaining power during non-sunshine can be avoided without increasing the amount of power generated by increasing the solar panel.
  • the number of solar panels can be reduced by about 30%.
  • power can be supplied by the battery.
  • the primary battery and the tertiary battery become unusable, power is supplied from the secondary battery under the control of the centralized controller.
  • the sunshine hours vary depending on the season throughout the year, electric power can be stored efficiently. For example, in Japan, sunshine hours are long in summer and sunshine hours are short in winter.
  • the total power required to operate the air conditioning inside the plant and the energy saving system for raising and lowering the plant growing box by generating electricity through solar, wind, and waste heat power generation is about 144 kw, which is about 30% of about 480 kw, can be covered.
  • about 216 kW can be provided by the hydroelectric power generation system, so that about three-quarters of the power required for plant operation is provided by private power generation by solar power, wind power, hydropower, and waste heat power generation in this plant. It can be done.
  • the operation of the plant can be maintained by using the power of the battery even when the supply of power from the power company is stopped due to a power failure or the like.
  • the present invention relates to a plant cultivation technique in which growth boxes are provided in multiple vertical stages, and the plant cultivation box lifting energy saving system and plant cultivation that can reduce power consumption and can safely perform planting work and harvesting work, etc. It is an energy saving method for raising and lowering boxes, as well as providing a plant-growing energy-saving device for households that can easily grow plants at home and reduce power consumption, and has industrial applicability. .

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Abstract

育成ボックスを垂直多段に設けた植物育成技術において、電力消費量の軽減を図り、かつ、植物の植付け作業や収穫作業等を安全に行うことができる植物育成技術を提供する。 垂直方向に多段に設けられた育成ボックス（２）と、育成ボックス昇降連結装置（１）と、高さ方向に育成ボックスの上下昇降に合わせて点灯を制御できる育成光源（２０）からなる植物育成ボックス昇降省エネシステムであって、前記育成ボックスは、育成ボックス昇降連結装置により上下の育成ボックス間隔を増減可能で、1段ずつ取り外しも可能である植物育成ボックス昇降省エネシステムとした。また、該植物育成ボックス昇降省エネシステムを用いた植物栽培プラントにおいて、太陽光発電システム、風力発電システム、水力発電システム及び廃熱発電システムを備えた植物栽培省エネプラントとした。

Description

植物育成ボックス昇降省エネシステム、植物育成ボックス昇降省エネ方法、家庭用植物育成省エネ装置及び植物栽培省エネプラント
　本発明は複数の植物育成ボックスを垂直方向に連結し昇降装置によって各育成ボックスを昇降させ、ボックス間に高さ方向の空間形成を可能とすることにより、植物育成のための人工光の必要本数を減少させることで電力消費量及び電力費用を抑制することを可能とし、さらにボックスの上下移動によりボックスへの植物の植付け収穫等の操作を容易にした植物育成ボックス昇降省エネシステム、植物育成ボックス昇降省エネ方法、家庭用植物育成省エネ装置及び植物栽培省エネプラントに関する。
　一般に野菜の水耕栽培は葉菜を植え付けた育成パネルを地面と水平かあるいは地面に対して４０度程度斜めとして山型に配した一段のパネルを使用して栽培しており、収穫効率が非常に悪いものであった。この点に着目して本願発明者は葉菜を植え付ける育成パネルを垂直多段に構成する垂直立体型の栽培プラントをすでに提案している（特許第３３２０７０７号）。この発明により栽培に用いることができる土地の上部空間をも有効に利用できるようになった。
特許第３３２０７０７号公報
　しかしながら、植物の水耕栽培を人工的に行い生産効率を高めようとする上で電力消費量が多く、電力費用が多くかかるという問題は依然として存在する。すなわち、従来型の水耕栽培は平面的に植物を育成する露地栽培の延長上にすぎず、また、垂直多段の栽培方式においては、育成面に対し育成光源面も同じように比例した装置となってしまう。いずれにしても人工的な水耕栽培においては生産性を上げるために人工光を長時間照射しなければならず、水耕栽培の規模を大きくすればするほど人工光を発生させるための電力消費量が多くなってしまうという問題があった。
　本発明はこのような従来の問題点に着目したもので、垂直多段に構成した育成ボックスを垂直方向に昇降させ最下段のボックスから最上段のボックスまでの高さを増減させ、かつ、植物の育成に要する光源を育成ボックスの全体の現状高さにあわせて点灯消灯させることで人工光の電力消費量の低減をはかったシステム、方法、装置及び植物栽培プラントを提供するものである。
　本発明の植物育成ボックス昇降省エネシステムは、主に、垂直方向に多段に設けられた育成ボックスと、育成ボックス昇降連結装置と、高さ方向に何段階かに分けた点灯が可能な育成光源からなり、前記各育成ボックスは育成ボックス昇降連結装置により昇降可能であり、育成ボックスの垂直高さにあわせて育成光源による人工光の照射量を調整できることを要旨とする。
　また、本発明の植物育成ボックス昇降省エネ方法は、主に、垂直方向に多段に設けられた育成ボックスと、育成ボックス昇降連結装置と、高さ方向に育成ボックスの上下昇降に合わせて点灯を制御できる育成光源からなる植物育成ボックス昇降省エネシステムを利用し、最上段の育成ボックスを降下させることにより、最下段の育成ボックスと最上段の育成ボックス間の高さ幅を減少させるステップと、該ステップに連動して、最下段の育成ボックスから、降下した状態における最上段の育成ボックスまでを育成光源により照射するステップと、最上段の育成ボックスを上昇させることにより、最下段の育成ボックスと最上段の育成ボックス間の高さ幅を増大させるステップと、該ステップに連動して最下段の育成ボックスから、上昇した状態における最上段の育成ボックスまでを育成光源により照射するステップとからなることを要旨とする。
　また、本発明の家庭用植物育成省エネ装置は、主に、垂直方向に多段に設けられた育成ボックスと、育成ボックス昇降連結装置と、高さ方向に何段階かに分けた点灯が可能な育成光源とを内部に有する箱体からなり、前記各育成ボックスは育成ボックス昇降連結装置により昇降可能であり、育成ボックスの垂直高さにあわせて育成光源による人工光の照射量を調整できることを要旨とする。
　また、本発明の植物栽培省エネプラントは、主に、上述の植物育成ボックス昇降省エネシステムを内部に設置した植物栽培プラントであって、太陽光発電システム、風力発電システム、水力発電システム及び廃棄物を燃焼させることで発生する廃熱を用いた廃熱発電システムを備えることを要旨とする。
　本発明によれば、垂直方向に多段に設けられた育成ボックスが育成ボックス昇降連結装置の作用により昇降可能であるため、最下段の育成ボックスから最上段の育成ボックスまでの全体の高さを増減することが可能となり、これにより前記全体高さを減少させた状態においては前記高さを増大させた状態との差分だけ人工光を消灯させることができ、育成光源に要する電力消費量及び電力費用を抑制することが可能となる。
　また本発明によるシステムでは、垂直多段の育成ボックスに並行して複数の育成ボックスを挟む形で垂直育成光源が設けられており、向き合う植物の両面を側面照射できるようにしたことでさらに電力消費を抑えることに成功しており、植物育成光源高度利用技術が完成されている。
　また各育成ボックスは育成ボックス昇降連結装置の作用により昇降可能であることに加えて、育成ボックス昇降連結装置への着脱が容易であることから育成ボックス昇降連結装置への着脱作業はすべて地上で行うことができる。これによりボックスへの植物の植付け作業からボックスの昇降作業、植物の収穫作業までの各作業につき梯子等を使わずに行うことができ、作業を容易かつ安全に行うことができる。
　また本発明によるシステムを応用した家庭用植物育成省エネ装置を用いることで、家庭や飲食店等で手軽に野菜類や植物を栽培することが可能となり、さらには最下段から最上段までの育成ボックスの高さ幅を増減可能なことから、植物が小さい状態では高さ幅を減少させ育成光源の照射幅を減らすことによって必要となる電力消費量及び電力費用を抑制することが可能となる。
　また、本発明において育成光源としてフィルム状あるいはシート状等の有機EL照明及び無機EL照明を用いることで、光源からの発熱が少なく、かつ光源に必要となる電力消費量もより軽減できる。また、発熱が少ないため栽培植物と育成光源との間隔を狭くすることができるため、所定の床面積においてより多く栽培植物を植える育成ボックスを配置することが可能となる。また、排熱や室内の冷却にかかる電力消費量の軽減も可能となる。
　また、本発明による植物育成ボックス昇降省エネシステムを内部に設置した植物栽培プラントにおいて、太陽光発電システム、風力発電システム、水力発電システム及び廃棄物を燃焼させることで発生する廃熱を用いた廃熱発電システムを備えることで、プラント内部の空調や植物育成ボックス昇降省エネシステムの稼働等に必要な電力の一部をまかなうことができる。また、廃棄物を燃焼した際に生じる二酸化炭素ガスを栽培植物に供給することで、別途植物育成用に二酸化炭素ガスを用意する必要がなくなる。さらにプラント設置地区周囲の廃棄物を回収することで、同時に地域のゴミ処理にも貢献できる。
育成ボックスを支持する育成ボックス昇降連結装置の拡大正面図である。 育成ボックス昇降連結装置を用いた育成ボックスの昇降状態を示す斜視説明図である。 育成ボックス昇降連結装置の機構を示す概略説明図である。 育成ボックスと育成光源との位置関係を示す概略説明図である。 育成ボックスを降下させた状態における育成ボックス昇降連結装置を側面から見た場合の断面図である。 育成ボックスを上昇させた状態における育成ボックス昇降連結装置を側面から見た場合の断面図である。 育成ボックス昇降連結装置に連結された育成ボックスの斜視図である。 垂直多段の育成ボックスを並列に配置した状態を示す平面図である。 垂直多段の育成ボックスを並列に配置した状態を正面から見た場合の縦断面図である。 垂直多段の育成ボックスを並列に配置した状態を側面から見た場合の断面図である。 育成光源を正面から見た場合の概略説明図である。 育成ボックスの正面図である。 家庭用植物育成省エネ装置の使用態様を示す正面参考図である。 育成ボックスを降下させた状態における家庭用植物育成省エネ装置を側面から見た場合の断面図である。 育成ボックスを上昇させた状態における家庭用植物育成省エネ装置を側面から見た場合の断面図である。 育成ボックス昇降連結装置を有さない家庭用植物育成装置を側面から見た場合の断面図である。 育成ボックス昇降連結装置に連結された別態様の側面部を有する育成ボックスの斜視図である。 有機／無機EL照明を用いた育成光源を正面から見た場合の概略説明図である。 育成ボックスと、有機／無機EL照明を用いた育成光源との位置関係を示す概略説明図である。 育成光源に有機／無機EL照明を用いた家庭用植物育成省エネ装置の使用態様を示す正面参考図である。 植物栽培省エネプラントの外観図である。 植物栽培省エネプラントの内部参考図である。 太陽光・風力発電システムの概略説明図である。 廃熱発電システムの概略説明図である。 水力発電システムの概略説明図である。 植物栽培省エネプラントで用いられるバッテリーの概略説明図である。
　本発明に係る育成ボックス昇降省エネシステムは、地面あるいは床面と垂直方向に多段に設けられた育成ボックスと、育成ボックス昇降連結装置と、育成光源とを主として備えるものである。
　本発明に係る育成ボックスは昇降時にかかる負荷に耐えることができる強度があり軽く、養液が透過しない素材であればどのようなものであってもよい。一般的にはＦＲＰ樹脂、ウレタン樹脂、発砲スチロール等の樹脂を用いることが多い。また、育成ボックスは上下のボックスを連結する装置を取り付けることができ、植物を植え付けることができる立体形状であればどのようなものでもよい。例えば、育成ボックスを直方体とし、上面に孔をあけ植物を植え付けるようにしてもよいし、図７の２に示すように六角柱を倒した形状とし、上面や上斜面に孔をあけ植物を植え付けるようにしてもよい。
　また、育成ボックス昇降連結装置は、複数の育成ボックスを垂直方向に連結し、かつ、それぞれの育成ボックスを昇降できるものであればどのようなものであってもよい。例えば、育成ボックスを一定の長さのワイヤーやチェーンで連結し最上段のボックスに連結されるワイヤーやチェーンを巻上機により巻き上げる、という方法が考えられる。また、巻上機の代わりに油圧ジャッキを配置し、油圧ジャッキに作動油を送り込み最上段のボックスを持ち上げる、という方法を用いてもよい。この場合ワイヤーやチェーンで育成ボックスの中間部のみを支持することとしてもよいが、ワイヤーやチェーン、育成ボックスにかかる負担を軽減し安定性を増すことを考えると育成ボックスの両端を支持することが好ましい。また、各育成ボックスは各育成ボックス間を連結する装置からは容易に着脱可能な構成とすることが好ましい。
　そして、育成光源は育成ボックス昇降連結装置により最も高い位置まで持ち上げられた状態の各段の育成ボックスにあるすべての育成ポットに光を照射することができるように配置され、かつ垂直方向に光源の照射幅を調整変更できるものであればどのようなものであってもよい。例えば、球状のランプをすべての育成ポットに照射できるよう床面とは垂直方向に複数個配置したり、短い棒状の電灯を垂直方向につなげて配置することが考えられる。このようにすると垂直方向で必要な範囲のみランプあるいは電灯を点灯消灯させることが可能となる。但し、育成光源にランプを用いる場合は、近接照明によって栽培密度を高めているため発熱の高いものは葉焼けを起こすので、発熱の少ないランプが好ましい。
　この点においてフィルム状あるいはシート状等の有機EL照明及び無機EL照明は発熱が少なく、かつ電力消費量も少ないので好ましい。有機EL照明や無機EL照明を用いた場合、発熱が少ないため育成ポットと育成光源との間隔を狭くすることができるため、所定の床面積においてより多く育成ボックスを配置することが可能となる。また、排熱や室内の冷却にかかる電力消費量の軽減にもつながる。
　育成ボックスには一定の間隔で育成ポットが設けられており、ここに栽培する植物（主に野菜）を植え付ける。一般にどのような植物であれ、生長するに従って大きくなる。そのため植物が未発達で小さい場合は垂直方向（高さ方向）の空間は少なくてすむ。一方、植物が生長し大きくなった場合は、垂直方向により大きく空間をとらなければ植物の発達に必要な空間を確保できなくなる。
　まず、育成ポットに植えられる植物が小さい場合は垂直多段に構成された各々の育成ボックスを降下させる。上下の育成ボックスが接するとボックスが破損する恐れがあるため、接する直前で降下が止まるようにすることが好ましい。この状態の育成ボックスの育成ポットに未発達で小さい植物を植える。この状態だと最下段の育成ボックスから最上段の育成ボックスまでの全体高さが最小となるため、垂直方向に設置された光源のすべてを照射する必要はなく、最下段から最上段までの育成ボックスの高さにあわせてその分だけ人工光を照射すればよい。
　次に育成ポットに植えた植物が大きい場合、あるいは、生長し大きくなった場合は、育成ボックス昇降連結装置の働きにより各々の育成ボックスを上昇させ上下のボックス間の幅が開いた状態にする。植物の大きさにあわせて必要な分だけ接するボックスの上下に空間を取ることができるようにボックス間の高さを調整できることが好ましい。そしてこの変化により、最下段の育成ボックスから最上段の育成ボックスまでの全体高さはより大きくなるため、この高さにあわせて、人工光を点灯させ光源を増やす。なお、人工光の点灯消灯は育成ボックスの全体高さを目視して手動で行ってもよいし、育成ボックスの昇降及び垂直方向高さに連動して自動的に行われるようにしてもよい。
　以上の仕組みにより、植物が小さいときは垂直多段の育成ボックスの最下段から最上段までの全体高さを小さくし、人工光の必要照射範囲を狭め育成に必要な光源を減らすことができ、電力消費量及び電力費用を抑制することができる。また、植物が大きいときや生長して大きくなったときは育成ボックス間の空間高さを大きくすることで植物の生長に必要な空間を確保でき、光源を増やすことで植物が光不足に陥ることによる徒長の懸念は払拭される。
　なお、上述の植物育成ボックス昇降省エネシステムを内部に有する植物栽培プラントにおいて、省電力化を図る種々の仕組みを導入することが好ましい。例えば太陽光発電システムや風力発電システムといった自然エネルギーを利用した発電システムをプラントに設置することで、プラントの稼働に必要となる電力の一部を自家発電によりまかなうことができる。
　以下に、本発明の第１の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例は育成ボックスの装着作業及び植物の育成変化による育成ボックスの昇降作業に関するものである。
　第１図は育成ボックスを支持する育成ボックス昇降連結装置の正面図であり、第２図は育成ボックス昇降連結装置を用いた育成ボックスの昇降状態を示す説明図であり、第３図は育成ボックス昇降連結装置の機構を示す概略説明図であり、第５図は育成ボックスを降下させた状態における育成ボックス昇降連結装置を側面から見た場合の断面図であり、第６図は育成ボックスを上昇させた状態における育成ボックス昇降連結装置を側面から見た場合の断面図であり、第７図は育成ボックス昇降連結装置に連結された育成ボックスの斜視図であり、第１２図は育成ボックスの正面図である。（１）は育成ボックス昇降連結装置、（２）は育成ボックス、（３）は育成ポット、（４）はボックス連結プレート、（５）は連結プレート止めボルト、（６）はピンボルト、（７）はボックスガイドレール、（８）はボックススライダー、（９）はワイヤー、（１０）は巻上スプロケット、（１１）は巻上機、（１２）及び（１２’）は補助滑車、（１３）は育成ボックス上面プレート、（１４）（１４’）は育成ボックス上斜面プレート、（１５）は育成ボックス下面プレート、（１６）は養液給水管、（１７）は養液パイプ、（１８）は養液排水管、（１９）はボックス連結止めスペーサー、（２１）はＨ鋼支柱、（２２）は長孔である。
　図１、図２及び図３に示すとおり、垂直多段の各育成ボックス（２）は育成ボックス昇降連結装置（１）により垂直方向に連結され、昇降可能となっている。この育成ボックス昇降連結装置（１）は中央部に、図示していない鋼鉄製で強固な柱であるＨ鋼支柱（２１）を有しており、この支柱を軸として地面あるいは床面に固定されている。また、前記育成ボックス昇降連結装置（１）は主に、Ｈ鋼支柱（２１）、各育成ボックス間を連結するためのボックス連結プレート（４）、連結プレート止めボルト（５）、育成ボックスを昇降させるための巻上機（１１）、最上段の育成ボックスを巻上機と連結するためのワイヤー（９）、ワイヤーを誘導するための巻上スプロケット（１０）及び補助滑車（１２）（１２’）、育成ボックスの昇降を誘導するためのボックスガイドレール（７）からなる。
　図７及び図１２に示すように、育成ボックス（２）は両端部を除き、一段あたりの高さは約１３ｃｍ、幅は約２．８ｍの略６角柱の平行をなす側面一面を下面として上面及び斜めの斜面の4面からなり、そのうち上方を向いている2面を上斜面プレート（１４）（１４’）とする。
　この上斜面プレート（１４）（１４’）に一定間隔で植物を植えるための育成ポット（３）が配置されている。図４から図７に示すように、各育成ボックス（２）の内部は空洞になっており、この部分に脱着パイプ、及び養液給水管（１６）及び養液排水管（１８）に接続された養液パイプ（１７）を介して養液が供給及び排出されるようになっている。そして各育成ポット（３）に植え付けられた植物の根が育成ボックス内に溜まる養液に浸り、各植物へ養液が供給される。
　育成ボックス（２）の両端部は直方体のボックススライダー（８）となっており、このボックススライダーが床面に固定されているボックスガイドレール（７）にはまり、育成ボックスがボックスガイドレール（７）にそって垂直方向に滑合する。
　なお、各育成ボックス（２）の両端部の構成につき図１７に示すようにすることも可能である。図１７は育成ボックス昇降連結装置に連結された別態様の側面部を有する育成ボックスの斜視図である。（７１）はローラーフレーム、（７２）はガイドローラー、（７３）はローラー部、（７４）はピンローラー部、（７５）はガイドロープである。
　ここでは図２に示すような鋼鉄等で形成された断面略コの字状の強固なボックスガイドレール（７）のかわりに、平行して垂直方向に張った２本１対のガイドロープ（７５）を用いる。育成ボックスの荷重は主にボックス連結プレート（４）により支持されるため、ガイドロープは１本あたりの牽引力が１．５トン乃至２．０トン程度のものを使用することで育成ボックスを十分に支持することが可能である。
　また、育成ボックスの両端部側面の四隅には、ガイドロープを挟み育成ボックスが左右に揺らがないよう安定させるためのガイドローラー（７２）がローラーフレーム（７１）を介して固着される。ローラーフレームは本実施例では平面視略コの字状の平板を用いており、中間直線部を育成ボックス側面と固着し、かつ両端部をそれぞれガイドローラーと固着している。しかしながらローラーフレームは本形状に限定されるものではなく、育成ボックスとガイドローラーとを適切に着設できるものであればどのような形状であってもよい。
　図１７に示すように各ガイドローラー（７２）内側には円柱状で回転する３本のローラー部（７３）が略キの字を形成するように設置されており、この３本のローラー部で１本のガイドロープを左右及び外側から挟みこむ。そして育成ボックス側面四隅でそれぞれガイドローラーがガイドロープと係合することにより、育成ボックスは左右に揺らがなくなる。また、育成ボックスの昇降動作に連動して各ローラー部は回転することから、育成ボックスの昇降動作はガイドロープを基準として垂直方向に滑らかに行われることとなる。なお、ガイドローラーの一辺にはピンローラー部（７４）が設置されている。これはローラー部と同様に円柱状で回転する部材ではあるが、さらにピンローラー部の一方の端部を軸にして開閉可能となっている。育成ボックスをガイドロープに取り付ける際は、各ガイドローラーのピンローラー部を開き、その開口部分を通じてガイドロープをガイドローラー内部に遊嵌する。その後各ピンローラーを閉じることにより、簡単に育成ボックスとガイドロープとを連結することができる。
　育成ボックスの昇降動作を適切に補助誘導するための部材として、育成ボックスの両端部に各２本１対のガイドロープを用いることで、例えば鋼鉄製等の強固なガイドレールなどを用いる必要がなくなり資材を節約でき、育成ボックス昇降連結装置（１）を製造する際の費用の軽減を図ることが可能となる。
　育成ボックスの端部のボックスガイドレールに滑合する部分と育成ポットを備える略六角柱の部分との間には、図５から図７、及び図１２に示すように、育成ボックス上面プレート（１３）と育成ボックス下面プレート（１５）それぞれの表面にボックス連結止めスペーサー（１９）が固着されている。このボックス連結止めスペーサー（１９）は両端部をボックス連結プレート（４）の長孔（２２）に通し連結プレート止めボルト（５）を螺入することで、育成ボックス（２）を連結プレートと結合させるためのものである。ボックス連結止めスペーサー（１９）は両端部がボックス連結プレートの長孔（２２）に挿入でき、かつボルト等で外れなくすることができれば形状は問わないが、育成ボックス（２）に溶接等により固着し、かつ、ピンボルト（６）も固着できることが好ましいことから、少なくとも固着のための平面を二面有する立体形状が好ましい。
　本実施例では、ボックス連結止めスペーサー（１９）は図７及び図１２に示すように、上下に平面状の切り口を対面で有する略円柱状となっており、両端部にはボルトを螺入するための孔が設けられている。なお、ボックス連結止めスペーサー（１９）の両端部はボックス連結プレートの長孔（２２）に挿入したとき該長孔からは若干外側へ飛び出すようになっており、ボルトで固定しても連結プレートとボルトの頭との間に遊びができ、ボックス連結止めスペーサー（１９）の両端は該長孔に沿って上下に滑動することとなる。
　ピンボルト（６）は各育成ボックス（２）を降下させた場合に、上下の育成ボックス、あるいは上下の伸縮プレート止めボルト（５）の頭が接触しないようにするためのものであり、育成ボックス下面プレート（１５）に固着されるボックス連結止めスペーサー（１９）の下方に該ボックス連結止めスペーサー（１９）に固着して設けられる。この目的を達成できるのであれば形状は問わないが、本実施例では図５、図６、図１２に示すようにボックス連結止めスペーサー（１９）と同程度の大きさの直方体としている。ピンボルト（６）の両端部はボックス連結プレート（４）の長孔（２２）に挿入できるようになっており、固着されるボックス連結止めスペーサー（１９）の両端部の滑動を補助する機能も果たす。
　上下の育成ボックス（２）をボックス連結プレート（４）により連結するには、まず、２枚の連結プレートの長孔（２２）を上方の育成ボックス（２）の下面プレートに固着されるボックス連結止めスペーサー（１９）及びピンボルト（６）の両端部にそれぞれ嵌合し、外側から連結プレート止めボルト（５）で係止する。次に、該育成ボックスに並行して下方に新たな育成ボックス（２）を配置し、２枚の該連結プレートの長孔の下部を下方の育成ボックスの上面プレートに固着されるボックス連結止めスペーサーの両端部にそれぞれ嵌合し、外側から連結プレート止めボルト（５）で係止する。この作業を育成ボックス（２）の両端近くでそれぞれ行うことにより上下の育成ボックスを容易に連結することができる。反対に下段育成ボックスの両端近くの連結プレート止めボルト（５）を外し、ボックス連結止めスペーサー（１９）の両端部を長孔（２２）から抜くだけで、容易に下段育成ボックスを取り外すことができる。すなわち、主に、育成ボックス（２）の両端近くの上側の４箇所及び／又は下側の４箇所をボルトで係止、あるいはボルトを外すことにより育成ボックスの着脱作業を簡単に行うことができる。
　この手段で連結することにより、長孔（２２）の長さだけ上下のボックスが最大開く事が可能となっている。従ってこの状態で上段の育成ボックス（２）を上昇させると、該育成ボックスの下側のボックス連結止めスペーサー（１９）の両端部が連結プレートの長孔（２２）の上端部で支持され、かつ、下段の育成ボックス（２）の上側のボックス連結止めスペーサー（１９）の両端部が連結プレートの長孔（２２）の下端部で支持されることで下段育成ボックスもまた上昇する。すべての育成ボックス（２）をボックス連結プレート（４）で連結することにより、最上段の育成ボックスを上昇させていくことで１つずつ下段の育成ボックスが上昇することになる。また、各連結プレートの長孔（２２）を同じ長さとすることで育成ボックスを上昇させたときの各育成ボックス間の幅は等間隔となる。逆に、上段の育成ボックス（２）を降下させると下段の育成ボックス（２）もまた連動して降下し、下段のボックスの下側に固着されたピンボルト（６）がさらに下段の上側に固着されたボックス連結止めスペーサー（１９）に接触することにより下段のボックスの降下が停止する。最上段の育成ボックスを降下させることにより、最終的にすべてのボックスがボックス連結止めスペーサー二個及びピンボルト一個の高さ分の空間を保持しつつ積み重ねられた状態になる。
　最上段の育成ボックスを支持するボックス連結プレート（４）の上部はワイヤー（９）と連結している。このワイヤー（９）は育成ボックス昇降連結装置（１）の最上段に位置する巻上スプロケット（１０）及び補助滑車（１２、１２’）を介して、育成ボックス昇降連結装置の最下部までのばされる。そして図３に示すとおり、最下部に設置された巻上機（１１）とワイヤー（９）が連結されており、巻上機を作動させることでワイヤーによって最上段の育成ボックス（２）の昇降が可能となる。当然ながら育成ボックスの両端に育成ボックス昇降連結装置（１）が設置されており、各育成ボックスは並行状態を保ったまま昇降するようになっている。
　続いて、図４、図８、図１０及び図１１を用いて、育成ボックス（２）と育成光源（２０）との位置関係を説明する。第４図は育成ボックスと光源との位置関係を示す概略説明図であり、第８図は室内において垂直多段の育成ボックスを並列に配置した状態を示す平面図であり、第１０図は室内において垂直多段の育成ボックスを配置した状態を側面から見た場合の断面図であり、第１１図は育成光源を正面から見た場合の概略説明図である。（２’）は育成ボックス、（２０）は育成光源、（２３）は植物栽培プラントである。本実施例では、育成ボックス昇降連結装置により垂直多段に構成した育成ボックス群をさらに並行に複数配置している。そして並行に配置された育成ボックス群によって挟む形で並行して育成光源が配置されている。図４は育成光源を挟む二つの育成ボックス群を側面方向から見た場合の断面図であり、図を分かりやすくするために昇降連結装置やボックス連結プレート等は図示していない。
　育成光源（２０）は図８に図示されるように各育成ボックスに並行するように設けられており、かつ、最下段の育成ボックス（２）から最も高い位置まで上昇させた育成ボックス（２）までを照射できるように、図１０、図１１に図示されるように床面と垂直に設けられている。本実施例では最上段の育成ボックスを最も高い位置まで上昇させた場合、最下段からの高さは約１１ｍになるため、育成光源（２０）も地上から約１１ｍの高さまで設けることとなる。また、本実施例では育成光源として棒状の蛍光管を垂直につなぎ合わせているが、その他、球状のランプを垂直方向に配置してもよい。蛍光管は１．２メートル間隔で垂直につなぎ合わせているため、本実施例では１．２メートル間隔で人工光を点灯消灯させることが可能となる。また、育成光源は一列で並行する両側の育成ボックス（２）の育成ポット（３）を照らすことができ電力消費量の軽減が図られている。
　以下、実施例１における植物育成ボックス昇降省エネシステムの使用態様につき説明する。
　まず、巻上スプロケット（１０）から吊り下がったワイヤー（９）の先端を最下部の床面まで引き下げる。ワイヤー（９）の先端部はフックになっており、１段目（最上段）の育成ボックス（２）と連結させるボックス連結プレート（４）を吊るすことが可能となっている。育成ポット（３）に植物の苗を植え付けた育成ボックス（２）をボックス連結プレート（４）を介してワイヤー先端部のフックと連結する。次に、巻上機（１１）を作動させ１段目の育成ボックスをやや上昇させる。そして植物の苗を植え付けた２段目となる育成ボックスを１段目の育成ボックスの直下に配置し、ボックス連結プレート（４）により１段目の育成ボックスと連結する。その際に、育成ボックス（２）の左右両端のボックススライダー（８）をそれぞれボックスガイドレール（７）に収まるように係合することにより、該育成ボックスは垂直上方に滑動する。同様の作業を最下段まで繰り返す。なお、本実施例では育成ボックスは垂直方向に全５５段配置されることとなる。
　育成ボックス全５５段を連結させた直後の状態として、１段目（最上段）の育成ボックスは育成ボックス昇降連結装置（１）により最上部まで上昇しており、各育成ボックス間はおよそボックス連結プレートの長孔（２２）の縦幅分だけ空間ができることとなる。本実施例では上下の育成ボックスの間隔は約７ｃｍとなり、最下段から最上段までの幅は約１１ｍ（育成ボックスの幅約１３ｃｍ×５５＋育成ボックス間の幅約７ｃｍ×５４）になる。そして５５段目（最下段）の育成ボックスを図示しないストッパーでボックスガイドレール（７）に固定し、上下に移動しないようにする。
　次に、１段目（最上段）の育成ボックスを降下させることにより各育成ボックスを最も低い位置まで降下させる。図５に示すように、ボックス連結プレート（４）同士が接触し、かつ上段育成ボックスの下方のピンボルトと下段育成ボックスの上方のボックス連結止めスペーサー（１９）が接触することにより、上下の育成ボックスは互いに接触することなく積み重なる。この状態では各育成ボックス間の空間がほとんど無くなり、最下段から最上段までの幅は約７．１５ｍ（育成ボックスの幅約１３ｃｍ×５５段）となる。この状態で、人工光を最下段から最上段のボックスまでの約７．１５ｍ分のみ照射できるだけ点灯させる。最上段のボックスよりも上部の光源約３．８５ｍ分は消灯状態にすればよい。野菜類であればこの状態で１０日間ほど人工光を照射する。
　各ポット（３）の植物が生長して大きくなり、育成ボックス（２）を降下させた状態では上段や下段の育成ボックスに植物の葉が接触し、光合成に影響を与えない様に育成に必要な空間を確保できなくなった場合は、育成ボックス昇降連結装置（１）を作動させ最上段の育成ボックスを最も高い位置まで上昇させる。これに連動し、ボックス連結プレート（４）の作用によって下段の育成ボックスも上昇する。各ボックスの上下には約７ｃｍ分の幅の空間が形成される。これにより、各育成ポットに植えられた植物を上下段のボックスに接触することなくさらに育成することが可能となる。そして育成光源（２０）は最下段から最上段まで約１１ｍ分をすべて点灯させることで、上昇させた状態における最下段の育成ボックスから最上段の育成ボックスまですべて照射することができる。野菜類であればこの状態で８日ほど人工光を照射することで収穫可能となる。
　なお図８及び図１０に示すように、本発明を利用して植物を栽培する植物栽培プラント（２３）の両端壁側には育成ポット（３）が設けられた上斜面プレート（１４）を片側のみ有し、片側からのみ植物の栽培ができる育成ボックス（２’）をプラントの内側に向けて設けることもできる。このようにすると植物栽培プラントの両壁側部分にも育成ボックスを設置することができるため、より栽培可能株数を増やすことができる。
　以上の仕組みにより、植物が未発達で小さい状態のときは各育成ボックスを降下させることにより育成光源のうち上段の照明は消灯することができ、その分の電力消費を抑制することが可能となる。本実施例では上部約３．８５ｍ分の照明を消灯することができるため、電力消費量を約３３％抑えることが可能となる。
　また、苗を植えた育成ボックスを１段ずつ育成ボックス昇降連結装置に取り付け上昇させることが可能なため、育成ボックスの取り付け作業をすべて床面や地面にいる状態で行うことができる。これにより、梯子等が不要となり作業者にとって安全かつ容易に作業を行うことができるようになる。
　さらに、高さ約１１ｍの垂直立体空間における栽培面積を管理する育成ユニットでの作業は地面あるいは床面で行われることで、作業者の動線は非常に少なくて済み、かつ、本発明のシステムはコンパクトに設計されているため育成密度が高いにもかかわらず空調面積あるいは容積は少なくて済み、省エネ化に密接につながっている。
　以下に、本発明の第２の実施例を説明する。第２の実施例は大きさの異なる植物を栽培する方法に関する。本実施例では第１の実施例で開示した構成を用いる。
　一様に植物といっても、その生長に伴う大きさの変化は様々である。例えば、レタスやほうれん草等の野菜は一般に苗の状態では小さく、生長するに従って何倍にも大きくなる。一方、草花には苗の状態ですでに大きく、生長してもそれほど大きくはならないものもある。このような二種類の植物を同時に栽培する場合でも本発明は有効である。
　本実施例では、下側半分の育成ボックス（２）には苗の状態で小さい野菜類を植え、上側半分の育成ボックス（２）には苗の状態で大きい草花類を植える。この状態で最上段の育成ボックスを降下させていき、下側半分の育成ボックス間の空間が無くなったところで下降動作を止める。これにより上側半分の育成ボックス間では十分に垂直方向に空間を作ることができ、下側半分の育成ボックス間では垂直方向に空間を作らずに近接した状態にすることができる。
　下側半分の育成ボックスでは最小限の垂直方向の高さで栽培可能なことから、育成光源（２０）は装置の最上位まで点灯させる必要がなく、その分電力消費量を抑制することができる。また、下側半分に植えた野菜類が生長し大きくなると、育成ボックスを上昇させることで育成ボックス間に空間を作ることができ、野菜類の生育を妨げることはない。
　以下に、本発明の第３の実施例を説明する。第３の実施例は第１の実施例及び第２の実施例に記載した方法によって植物を生長させた後、植物の収穫時に関するものである。
　収穫時の状態としては、育成ポット（３）で栽培される植物が生長し、各育成ボックスは最も高い位置にある。ここで、まず最下段の育成ボックス（２）をその一段上の育成ボックス（２）と連結しているボックス連結プレート（４）から外し、最下段の育成ボックスを取り外す。次に育成ボックス昇降連結装置（１）を作動させ、元々下から２段目に位置した育成ボックスを降下させる。そして該育成ボックスを取り外す。続いて元々下から３段目に位置した育成ボックスを降下させ取り外し、同様の作業を繰り返すのである。当然のことながら１段ずつ降下させる以外にも、人の手が届く範囲にあわせて２段あるいは数段ずつ降下させることも可能である。また、育成ボックス昇降連結装置（１）を操作する者と育成ボックスを外し植物を収穫する者とを分けることにより、より作業をスムーズに行うことができる。
　これにより、床面あるいは地面にいる状態で一段ずつ育成ボックスを取り外し植物の収穫ができるため、作業者にとって収穫作業が非常に簡便にできるようになる。また、梯子等を使わずにすみ高い場所での収穫作業も不要になるため、安全に作業を行うことができる。
　以下に、本発明の第４の実施例を図面に基づいて説明する。第４の実施例は、本発明の植物育成ボックス昇降省エネシステムを所定の大きさの箱体内に組み込んだ家庭用の植物育成省エネ装置に関するものである。
　第１３図は家庭用植物育成省エネ装置の使用態様を示す正面参考図であり、図１４は育成ボックスを降下させた状態における家庭用植物育成省エネ装置を側面から見た場合の断面図であり、図１５は育成ボックスを上昇させた状態における家庭用植物育成省エネ装置を側面から見た場合の断面図であり、図１６は育成ボックス昇降連結装置を有さない家庭用植物育成装置を側面から見た場合の断面図である。（３１）は家庭用植物育成省エネ装置、（３２）は箱体、（３３）は育成ボックス、（３４）は育成ポット、（３５）はボックス連結ワイヤー、（３６）は育成ボックスステー、（３７）はボックスガイドレール、（３８）は育成ボックス昇降連結装置、（３９）は巻上げハンドル、（４０）はローラー、（４１）はボックス巻上げワイヤー、（４２）は養液タンク、（４３）は上部タンク、（４４）は揚水ポンプ、（４５）は養液給水管、（４６）は養液パイプ、（４７）は吸気孔、（４８）はキャスター、（４９）は排熱ベンチレーター、（５０）は育成光源、（５１）は上斜面プレート、（５２）は下斜面プレート、（５３）は上面プレート、（５４）は下面プレート、（５５）は仕切り壁、（５６）はアクリル板、（６０）は家庭用植物育成装置である。
　本実施例に係る家庭用植物育成省エネ装置（３１）は主として地面あるいは床面と垂直方向に複数段設置される育成ボックス（３３）と、複数の育成ボックスを垂直方向に昇降可能とするための育成ボックス昇降連結装置（３８）と、照射範囲を変更できる育成光源（５０）とを内部に有する直方体の箱体（３２）から成る。箱体の大きさは横幅約１２０ｃｍ、高さ約１７０ｃｍ、奥行約６０ｃｍであり、底の四隅にキャスター（４８）が付いていて箱体は容易に移設可能となっている。
　図１３に示すように箱体（３２）の一面は扉となっており、一辺を軸にして開閉可能である。扉には透明なアクリル板（５６）がはめこまれており、扉を開けなくとも箱体内部を観察できるようになっている。図１４、図１５に示すように箱体内部はさらに仕切り壁（５５）によって仕切られており、扉側が育成ボックスを設置し植物を栽培するための区画であり、奥側（背面側）が育成ボックスを昇降可能とするための育成ボックス昇降連結装置（３８）を格納する区画となっている。この育成ボックス昇降連結装置は主に各段の育成ボックス間を連結するための連結ワイヤー（３５）と、最上段のボックスをローラーと連結して昇降可能とするための巻上げワイヤー（４１）と、ボックス巻上げワイヤーを巻きつけるためのローラー（４０）と、ローラーを回転させるための巻上げハンドル（３９）とから成る。図１３に示すように円筒状のローラー（４０）が箱体内育成ボックス昇降連結装置を格納する区画の上段に箱体の左右幅と略等しい長さで設けられている。また、少なくともローラーの一端は箱体側壁から外部へ突出しておりこの部分に巻上げハンドル（３９）が付設されているため、巻上げハンドルを回転させることで連動してローラーも回転する。
　ローラー（４０）の略両端部にはそれぞれ巻上げワイヤー（４１）の一端が付着されており、ワイヤーの他端は最上段の育成ボックスを支えるための育成ボックスステー（３６）の端部に固着される。そしてローラー（４０）を回転させることで円筒表面に巻上げワイヤーが巻きつけられ、あるいは逆に巻き外されローラーと最上段の育成ボックスステーとの間の距離が長短に変動する。これにより最上段の育成ボックスステー（３６）が上下に昇降可能となるのである。
　また、各段の育成ボックスを支持する育成ボックスステー間は連結ワイヤー（３５）により連結される。巻上げワイヤー及びボックス連結ワイヤーは伸縮しない可撓性を有するひも状部材であればどのようなものであってもよい。例えばゴムチューブ等が考えられる。
　図１５に示すように巻上げワイヤー（４１）を巻上げ、最上段の育成ボックスステーを最も高い位置まで上昇させたとき、各育成ボックスステー間を連結する連結ワイヤーは張り詰めた状態となり下段の育成ボックスステーもまた上昇する。そして連結ワイヤーの長さ分だけ各ボックスステー間に空間ができる。この各ボックスステーの上に育成ボックスが設けられるため、上下段の育成ボックス間に空間ができるのである。逆に図１４に示すようにワイヤーを巻下げ、最上段の育成ボックスステーを降下させると下段のボックスステーもまた降下し、各育成ボックスステーは下側の育成ボックス上面プレート（５３）と接触して降下を止める。最下段の育成ボックスステーは床面あるいは床面に設置して設けられる養液タンク（４２）の上部に接触して降下を止める。これにより最終的に、各育成ボックス（３３）はボックスステーを挟んで積み重なる形となる。
　上記のとおり巻上げハンドル（３９）を操作することにより、育成ボックスの最下段から最上段までの高さ幅を長短に変更することが可能となるのである。
　なお、巻上げハンドルの操作を止めた際、図示しないストッパーによりハンドルが固定され、育成ボックス等の重さにより勝手にハンドルが動かないようになっている。また、図１４ではボックス連結ワイヤーがたわむ状態を分かりやすく図示するため育成ボックスを配置する区画に飛び出したようになっているが、実際は育成ボックス昇降連結装置を格納する区画内でたわむようになっている。
　育成ボックス（３３）は図１３、図１４、図１５に示すとおり、仕切り壁（５５）に沿う床面に垂直な側面を基準にその上下に床面と平行をなす２枚の面と、扉側に二つの斜面ができるように配置された２枚の面と、両端２枚の側面とからなる立方体の形状をとる。このうち上側の面が上面プレート（５３）であり、下側の面が下面プレート（５４）であり、上側の斜面が上斜面プレート（５１）であり、下側の斜面が下斜面プレート（５２）である。ボックス内部は空洞になっており、ここに養液が供給され溜まるようになっている。上斜面プレート（５１）には複数の円形状の孔が設けられており、この孔からボックス内部に向かって円筒状の育成ポット（３４）が設けられている。この育成ポットに栽培する植物を植えるのである。円筒の両端は開放されているため、植物の根はボックス内部に蓄積される養液に浸ることとなる。この育成ボックス（３３）の上斜面の角度は重要であり、水平面からおよそ４０度乃至７０度の傾斜を有するように上斜面を配置することが好ましい。なぜなら、４０度以下であれば植物と上段のボックスとの接触を避けるためにボックス間隔を広くとらなければならず集約度が下がり、７０度以上であれば急傾斜となり植物が育成ポットから転落する可能性が高くなるためである。
　下方の養液タンク（４２）に蓄えられた養液は揚水ポンプ（４４）により養液給水管（４５）を通じて上方の上部タンク（４３）まで揚送される。そして養液は伸縮可能な養液パイプ（４６）を通じて各段の育成ボックスに送られ、最終的に下方の養液タンク（４２）へと送られる。この養液の循環は自動で行われることとすると好ましい。
　図１３、図１４、図１５に示すように各段の育成ボックス（３３）の略両端部は下面プレート（５４）と下斜面プレート（５２）とに接する形で断面略Ｌ字型を成す育成ボックスステー（３６）により支持されており、育成ボックスが落下しないようになっている。図１３に示すとおり仕切り壁（５５）の左右にはそれぞれ長辺に平行して上下方向に切れ目状のボックスガイドレール（３７）が設けられており、ボックス昇降連結装置（３８）を格納する区画から育成ボックス（３３）を設置する扉側の区画へと該ボックスガイドレールを通して育成ボックスステー（３６）が突出するようになっている。また育成ボックスステーの左右幅はボックスガイドレールの左右幅とほぼ同等となっているため、ボックスステーはガイドレールに沿って垂直方向に滑動するようになっている。育成ボックスステーのワイヤーを接続する端部は育成ボックス側に突出する部分よりも大きい直方体（あるいは最低２面の平面を有する略球状）となっており、そのうちの少なくとも２面が仕切り壁（５５）と箱体（３２）の背面側の壁と接することによってボックスステーが揺れ動かないように固定されている。なお、同じ段の左右のボックスステーのワイヤーを接続する端部を方形状の棒などで連結すると、よりボックスステーの安定感は増す。また、仕切り壁（５５）の厚みを増やしてもよいし、育成ボックス昇降連結装置（３８）を格納する区画を空洞とせず、ボックスステーが滑動するボックスガイドレール（３７）部分のみを溝状に形成してもよい。
　なお、育成ボックスの下面プレートと下斜面プレートとを育成ボックスステーと固着し取り外しできないようにしてもよいが、それらを固着せずに取り外し可能とすることがより好ましい。
　図１３、図１４、図１５に示すように育成光源（５０）は扉面の内側に設けられている。種々の態様が考えられるが、ここでは棒状のランプを横向きにして複数個平行に設置している。育成光源は育成ボックス（３３）の最下段から最上段までの高さ幅に対応して照射可能であればよく、棒状のランプを縦向きして複数段平行に設置してもよい。育成光源としては蛍光灯などでもよいが、より細くかさ張らないＥＥＦＬランプが好ましい。ＥＥＦＬランプの直径は約５ミリメートル程度であるため、扉に二重にアクリル板（５６）をはめ込み、このアクリル板の間にＥＥＦＬランプを設置することが可能となる。このようにするとＥＥＦＬランプ自体に直接触れることがなくなり、開閉の際にランプを破損する危険性が少なくなる。
　本実施例において育成光源は（ア）すべて消灯する、（イ）すべて点灯する、（ウ）育成ボックス（３３）を降下させた場合の最下段から最上段のボックスまで照射できるよう点灯する、の３つの状態を切り替えることができる。図１３、図１４、図１５ではランプを上下に１８本設置しており、具体的には例えば（ア）１８本すべて消灯する、（イ）１８本すべて点灯する、（ウ）下側の１２本のみ点灯する、というように切り替え可能とするとよい。当然ながら、より細かく点灯状態を切り替え可能としてもよい。
　なお、図１３に示すように扉面の上部には育成光源から発生する熱を排出するための排熱ベンチレーター（４９）が設けられており、かつ、扉面の下部には外部から涼しい空気を取り込むための吸気孔（４７）が設けられている。排熱ベンチレーター及び吸気孔はそれぞれ内部が空洞となっている円筒であって、前者は箱体（３２）内部から箱体上面の所定位置に設けられた開口部へとつながるように設置されており、後者は箱体内部から扉面の所定位置に設けられた開口部へとつながるように設置されている。育成光源から発生する熱により熱せられた空気は排熱ベンチレーターを通して外部へ放出され、外部から吸気孔を通して涼しい空気が内部に取り込まれる。これにより、育成光源から発生する熱により箱体内部が熱せられることなく、植物の栽培に最適な温度を保つことが可能となる。
　以下、実施例４に係る家庭用植物育成省エネ装置（３１）の使用態様につき説明する。
　まず巻上げハンドル（３９）を回し、各段の育成ボックス（３３）を降下させ図１４の状態にする。この状態で各育成ポット（３４）に栽培する植物の苗を植える。そして扉を閉めた状態で下段から上段までの育成ボックスの高さ分だけ育成光源を点灯させる。本実施例ではランプを下側から１２灯だけ点灯させる。野菜類であればこの状態で１０日間ほど人工光を照射する。
　次に各育成ポット（３４）の育成植物が生長して大きくなり、上下の育成ボックス（３４）間のスペースが狭くなってきたら、巻上げハンドル（３９）を回して各段の育成ボックスを上昇させ図１５の状態にする。そして扉を閉めた状態ですべての育成光源（５０）を点灯させる。つまり各育成ボックスを上昇させた状態で最下段から最上段のボックスまでを照射するのである。本実施例ではランプを１８灯すべて点灯させる。野菜類であればこの状態で８日間ほど人工光を照射することにより収穫可能となる。
　実施例４に係る家庭用植物育成省エネ装置（３１）を用いることにより、家庭や飲食店等で手軽に野菜類や植物を栽培することが可能となる。栽培中養液は自動循環し、かつ育成光源は常時点灯状態にすればよいため、育成者は特にわずらわしい作業をしなくともよい。
　通常、人工的な光源を用いて植物栽培を行う場合、電力消費量が多くなり電力費用が多く必要となる。しかしながら該家庭用植物育成省エネ装置では最下段から最上段までの育成ボックスの高さ幅を増減可能なことから、植物が小さい状態では高さ幅を減少させ育成光源の照射幅を減らすことによって、必要となる電力消費量及び電力費用を抑制することが可能となる。育成ボックス１段あたりの高さ幅や装置内に何段のボックスを設置するかにもよるが、本実施例に係る装置によると各ボックスを降下させた状態では少なくとも電力消費量を約３分の２に減らすことが可能である。さらに一度に植える植物の数を減らさずにすむため栽培効率が非常に高い。
　また、植物が生長し大きくなると上下の育成ボックスの間に広い空間を作ることが可能なことから、上下の栽培植物が接触することなく栽培に必要な空間を常に確保することが可能である。
　上記の家庭用植物育成省エネ装置（３１）の構成から育成ボックス昇降連結装置（３８）を省き、育成ボックス（３３）の昇降機能を有さない構成とすると、装置の構成はより単純なものとなる。この場合図１６の家庭用植物育成装置（６０）に示されるように、各段の育成ボックスを箱体内部の背面側の壁に直接固着させるだけでよい。また、扉側に育成光源として蛍光灯（あるいはＥＥＦＬランプ）を縦向きに上下２段構成（あるいは上下複数段構成）とすることで、すべての育成ボックスに植物を植えるわけではない場合に電力消費量の削減を図ることが可能となる。すなわち、中央より下側半分の育成ボックスにのみ栽培植物を植えた場合は下側半分の育成光源のみ点灯させることで、電力消費量を半減することが可能となる。
　また、育成光源を上下複数段に分けないこととしてもよい。例えば最下段から最上段のボックスまでを１本で照らす棒状の光源を平行に設置することも可能である。このようにするとさらに家庭用植物育成装置の構成がシンプルになり、装置を製作あるいは量産しやすくなる。
　以下に、本発明の第５の実施例を図面に基づいて説明する。第５の実施例は、主に本発明の植物育成ボックス昇降省エネシステムにおいて、育成光源に有機ＥＬ照明又は無機ＥＬ照明を用いたシステムに関する。
　第１８図は有機／無機EL照明を用いた育成光源を正面から見た場合の概略説明図であり、第１９図は育成ボックスと、有機／無機EL照明を用いた育成光源との位置関係を示す概略説明図である。（８１）は有機／無機EL照明を用いた育成光源、（８２）はコネクター、（８３）はアクリル板、（８４）は格子枠である。
　本実施例における植物育成ボックス昇降省エネシステムは、育成光源以外は実施例１～３において説明した植物育成ボックス昇降省エネシステムと同じ構成である。すなわち、育成ボックスが垂直多段に設けられており、育成ボックス昇降連結装置による作用で育成ボックスが垂直方向に移動する構成となっている。
　実施例１～３の植物育成ボックス昇降省エネシステムでは植物に人工光を発する育成光源に棒状の蛍光管を用いたが、本実施例では育成光源に有機ＥＬ照明又は無機ＥＬ照明を用いる。
　有機ＥＬ照明は発光層に有機物（ジアミン類等）を用いたものであり、有機物に電圧をかけることで発光層が発光する仕組みである。蛍光灯や白熱電球と比較して少ないエネルギーで発光可能（１０Ｖ以下の直流電圧で発光可能）、かつ発熱が少ないといった特徴を有する。
　無機ＥＬ照明は発光層に無機物（硫化亜鉛等）を用いたものであり、無機物に電圧をかけることで発光層が発光する仕組みである。無機ＥＬ照明は１００～２００Ｖの交流電圧をかけて使用するものの、発熱が少なく、発光層に無機物を使用するため有機ＥＬに比べて耐久性が高い。
　有機ＥＬ照明、無機ＥＬ照明ともに薄いフィルム状（シート状）の照明基板が開発されており、その薄さは１ｍｍ以下である。
　このフィルム状の照明基板を本発明の植物育成ボックス昇降省エネシステムに用いることで、本システムにはさらに優れた利点が生じる。なお、有機ＥＬ照明、無機ＥＬ照明ともにフィルム状・シート状のものに限定するものではなく、その他ガラスあるいはプラスチックなどを照明基板とするものを利用してもよい。
　本実施例における育成光源（８１）では、図１８、図１９に示すように、矩形状の有機／無機ＥＬ照明フィルムを垂直方向に上下左右に並べて光源を作る。例えば木やアルミ、鉄などで格子状に枠組み（８４）を作り、有機／無機ＥＬ照明フィルム（８１）をアクリル板（８３）などの透明板で挟んだ上で、該枠組みに嵌め合せる方法が考えられる。そして有機／無機ＥＬ照明に電力を供給するコネクター（８２）は格子状の枠組み内部に通すと、コネクターが外部にさらされないため破損防止、外観等の観点から好ましい。
　該育成光源は、最下段の育成ボックスから最も高い位置まで上昇させた育成ボックスまでを照射できるように設けられる。上述の通り、最上段の育成ボックスを最も高い位置まで上昇させた場合、最下段からの高さは約１１ｍとなるため、床面から約１１ｍの高さまで有機／無機ＥＬ照明を張る。
　また、並行に設置される育成ボックス群の間に長手方向に並行となるように育成光源を設置する。フィルム状の有機／無機ＥＬ照明は片面発光であるが、フィルムを二枚用意し発光しない面を接着させることで両側面を発光させることが可能となる。このようにして作成した両面発光タイプの有機／無機ＥＬを用いることで、人工光がそれぞれ対向する育成ボックスに照射されることとなり、効率よく植物へ照射される。
　フィルム状の有機／無機ＥＬ照明による育成光源は、床面から所定の高さまでを照射できるよう、適宜照射範囲を切り替えることができるようになっている。本実施例では、各フィルムの高さが１．２ｍとなるようにしており、１．２ｍごとにフィルムの点灯及び消灯が可能となっている。フィルムを垂直方向に９段設けると、約１１ｍの高さまで人工光を照射できることとなる（１．２×９＝１０．８ｍ）。
　下から一段目のフィルムのみを点灯させると、床面から１．２ｍの高さまで人工光が照射されることとなり、下から２段目までのフィルムを点灯させると、床面から２．４ｍの高さまで人工光が照射されることとなる。一段毎に点灯消灯可能としてもよいし、複数段ごとに点灯消灯可能としてもよい。
　上述の通り、育成ボックス全５５段を垂直方向に連結させ、最上段の育成ボックスを最上部まで上昇させると、最下段から最上段の育成ボックスまでの高さは約１１ｍとなる。一方、最上段の育成ボックスを降下させることで各育成ボックスを最も低い位置まで降下させた場合、最下段から最上段の育成ボックスまでの高さは約７．１５ｍとなる。
　そして、最上段の育成ボックスを最上部まで上昇させた場合は育成光源をすべて（９段目まで）点灯させる。一方、最上段の育成ボックスを最も低い位置まで降下させた場合は、床面から最上段の育成ボックスまでの高さは約７．１５ｍとなるため、育成光源を６段目まで点灯させ、７～９段目は消灯させるとよい。
　これにより、育成ボックス内の栽培植物がまだあまり生長していない状態のときは育成ボックスを降下させることで、上部の育成光源を消灯させ、電力消費量を約３３％抑えることが可能となる。
　部分的に光源を点灯・消灯させることによる電力消費量の抑制に加えて、光源自体にもより少ない電力で発光する有機／無機ＥＬ照明を用いたことで、さらに電力消費量の抑制が可能となる。
　本実施例において横幅約２．８ｍの育成ボックス全５５段を１１ｍの高さまで上昇させた場合、該育成ボックスすべてを照射するために必要となる電力は以下の通りとなる。蛍光灯による場合は１．２ｍ蛍光灯１本につき４０Ｗの電力が必要となる。本実施例では横列に１０本、縦列に９本並べるため、９０本の蛍光灯が必要となり、合計約３６００Ｗの電力が必要となる（１０本×９本×４０Ｗ＝３６００Ｗ）。これに対し、有機／無機ＥＬ照明による場合は、片面１ｍ２につき１５Ｗ、両面１ｍ２につき３０Ｗの電力が必要となる。そのため横２．８ｍ、高さ１１ｍを照射する場合、合計約９２４Ｗの電力ですむ（２．８ｍ×１１ｍ×３０Ｗ＝９２４Ｗ）。また、育成ボックスを降下させた場合の有機／無機ＥＬ照明の電力は約６１６Ｗとなる。
　また、本発明に係る植物育成ボックス昇降省エネシステムにおいて、育成光源を有機ＥＬ照明あるいは無機ＥＬ照明とすることで、以下の２点の利点が生じる。
　一点目は、有機／無機ＥＬ照明は発熱が少ないため、育成光源と育成ボックスとの間隔をより狭くすることが可能となる点である。他の人工光源、例えば蛍光灯の場合は発熱が多いため、光源と栽培植物との間隔を狭くしすぎると、発熱により植物が熱障害を起こしてしまう。そのため、光源と栽培植物を植える育成ボックスとの間隔を３０ｃｍ以上あける必要があった。
　しかしながら育成光源を有機／無機ＥＬ照明とすることで発熱が抑制されるため、光源と栽培植物との間隔を狭くしても熱障害が起きず、しかも強い人工光を照射することができる。具体的には、育成ボックスと有機／無機ＥＬ照明との間隔を最小で２０ｃｍとすることができる。そのため、光源と栽培植物を植える育成ボックスとの間隔をより狭くすることが可能となり、一定の床面積を持つ植物栽培プラント内に、より多くの育成ボックスと育成光源を並行に設置することができる。すなわち、より少ない床面積でより多い栽培スペースを確保することが可能となる。
　例えば本実施例における垂直多段の育成ボックスを、間に育成光源を挟みながら１０列並べる場合、蛍光灯による場合はプラントの奥行は約１２ｍ必要となるが、有機／無機ＥＬ照明による場合は約８ｍですむ。
　二点目は、有機／無機ＥＬ照明は発熱が少ないため、排熱させるための工夫や植物栽培プラント内を冷却する必要が少なくなるという点である。
　植物の栽培にとって、育成時の温度は非常に重要なものである。植物によっても違いはあるが、植物の生育にとって適温は１５℃～２０℃前後である。
　育成光源に蛍光灯等を用いると、蛍光灯は高温を発生させるため、植物の周囲の温度を最適に保つために発生する熱を排出したり、室内全体を冷房器具で冷却するなどの対策が必要であった。この排熱や冷却には電力が必要であり、電力消費量が多くなってしまっていた。
　本実施例では育成光源に有機＼無機ＥＬ照明を用いることで光源から発生する熱が非常に少なくなるため、蛍光灯等を用いたときほど排熱や室内の冷却をする必要がなくなる。これにより、光源自体にかかる電力消費量を抑制することが可能となるのに加えて、排熱や室内冷却にかかる電力消費量を抑制することも可能となるのである。
　所定の大きさのプラント内部に所定の数の育成ボックス群と育成光源を配置した場合の排熱や室内冷却にかかる電力消費量は、育成光源が蛍光灯である場合と比較して、有機／無機ＥＬ照明を用いた場合は約４分の１ですむ。
　以下に、本発明の第６の実施例を図面に基づいて説明する。第６の実施例は、主に本発明の家庭用植物育成省エネ装置において、育成光源に有機ＥＬ照明又は無機ＥＬ照明を用いた装置に関する。
　第２０図は育成光源に有機／無機EL照明を用いた家庭用植物育成省エネ装置の使用態様を示す正面参考図である。（８５）は有機／無機EL照明を用いた育成光源、（８６）はコネクターである。
　本実施例における家庭用植物育成省エネ装置は、育成光源以外は実施例４において説明した家庭用植物育成省エネ装置と同じ構成である。すなわち、所定の大きさの箱体内部に育成ボックス、育成ボックス昇降連結装置、養液タンク等を有し、育成ボックスが育成ボックス昇降連結装置の作用により垂直方向に移動する仕組みとなっている。
　本実施例の家庭用植物育成省エネ装置では、図２０に示すように扉に設けられた育成光源にフィルム状（シート状）の有機EL照明又は無機EL照明（８５）を用いる。該有機／無機ＥＬ照明フィルムはアクリル板（５６）などの透明板で電力を供給するコネクター（８６）と共に挟んで設置するとよい。なお、有機ＥＬ照明、無機ＥＬ照明ともにフィルム状・シート状のものに限定するものではなく、その他ガラスあるいはプラスチックなどを照明基板とするものを利用してもよい。
　また、本実施例では図２０に示すように、矩形状の有機／無機EL照明を扉の高さに対して３等分となるように分割して用いている。それぞれの育成光源部分を点灯・消灯させることにより、育成ボックスの下段から上段までの高さや実際に栽培植物が植えられている範囲にあわせて人工光が照射できることとなる。
　なお、育成光源の分割は上下３段に限定されるものではなく、上下左右に任意の数だけ分割してもよい。
　栽培植物が小さく、各段の育成ボックスを降下させている状態では、最下段の育成ボックスから最上段の育成ボックスまでの高さは各段の育成ボックスを上昇させた状態の約３分の２となる。そのためこの状態では３枚ある有機／無機EL照明のうち、下側２枚のみ点灯させることで、すべての育成ボックスに人工光を照射することができる。
　そして栽培植物が生長し、各段の育成ボックスを上昇させた状態では、３枚ある有機／無機EL照明をすべて点灯させることで、すべての育成ボックスに人工光を照射することができる。
　これにより、各段の育成ボックスを降下させた状態下では、育成光源をすべて点灯させた場合と比較して、消費電力量を約３３％抑えることができる。部分的に光源を点灯・消灯させることによる電力消費量の抑制に加えて、光源自体にもより少ない電力で発光する有機／無機ＥＬ照明を用いたことで、さらに電力消費量の抑制が可能となる。
　本実施例において横幅約１２０ｃｍの育成ボックス全７段を最も高い位置まで上昇させた場合、該育成ボックスすべてを照射するために必要となる電力は以下の通りとなる。棒状の蛍光灯を横向きにして高さ方向に５本設置した場合は１本あたり４０Ｗであるため、合計約２００Ｗ必要となる。これに対し、有機／無機ＥＬ照明による場合は片面１ｍ２あたり１５Ｗであるため、合計約３０Ｗですむ（横幅１．２ｍ×高さ１．７ｍ×１５Ｗ＝３０．６Ｗ）。また、育成ボックスを降下させた場合の有機／無機ＥＬ照明の電力は約２０Ｗとなる。
　また、有機／無機EL照明は、１ｍｍ以下の薄さのものが実用化されている。従って該有機／無機EL照明を用いることで、扉の厚さは非常に薄くなる。例えば、厚さ１ｍｍのフィルム状の有機／無機EL照明を厚さ３ｍｍ程度のガラス等で挟んだ場合、扉の厚さは７ｍｍ程度となる。
　また上述の通り、有機EL照明及び無機EL照明は発熱が非常に少ないという性質を持つ。そのため、蛍光灯等の照明と比較して、より栽培植物までの距離を近づけても栽培植物に熱障害が起きないという利点を有する。
　これら２点から、育成光源を有機／無機EL照明とすることにより、光源を内封する扉と栽培植物を植える育成ボックスとの距離をより近づけることが可能となり、結果として家庭用植物育成省エネ装置の箱体の奥行をより短くコンパクトにすることができる。
　育成光源に蛍光灯を用いた場合の箱体の奥行は約６０ｃｍ程度必要となるが、有機／無機EL照明を用いた場合の箱体の奥行は約４０ｃｍとなる。
　以下に、本発明の第７の実施例を図面に基づいて説明する。第７の実施例は主に本発明の植物育成ボックス昇降省エネシステムを用いた植物栽培プラントにおいて、さらに太陽光発電システム、風力発電システム、水力発電システム及び廃熱発電システムを備えてプラント全体の省エネ化を図った植物栽培省エネプラントに関する。
　第２１図は植物栽培省エネプラントの外観図であり、第２２図は植物栽培省エネプラントの内部参考図であり、第２３図は太陽光・風力発電システムの概略説明図であり、第２４図は廃熱発電システムの概略説明図であり、第２５図は水力発電システムの概略説明図であり、第２６図は植物栽培省エネプラントで用いられるバッテリーの概略説明図である。（１０１）は植物栽培省エネプラント、（１０２）はソーラーパネル、（１０３）は風力発電機、（１０４）は電力供給線、（１０５）はバッテリー、（１０６）は１次バッテリー、（１０７）は２次バッテリー、（１０８）は３次バッテリー、（１０９）はコントローラー、（１１０）は照明器具、（１１１）は発電電力（直流）の流れ、（１１２）は発電電力（交流）の流れ、（１１４）は充放電の流れ、（１１５）は太陽光・風力発電システムである。また、（１２１）は廃熱発電システム、（１２２）は熱風発生炉、（１２３）は燃焼炉、（１２４）は固形物投入機、（１２５）は再燃焼室、（１２６）は廃熱ボイラ、（１２９）は助燃バーナ、（１３０）は再燃バーナ、（１３１）はクレーン、（１３２）は廃棄物ピット、（１３３）はボイラ給水タンク、（１３４）はタービン、（１３５）は発電機、（１３６）は押込ファンである。また、（１４０）はコンセント、（１４１）はパワーコントローラー、（１４２）は集中コントローラー、（１４３）は照明器具、（１４４）はモーター、（１４５）は発電機、（１５０）は水力発電システム、（１５１）はポンプ、（１５２）は水力発電水車、（１５３）は傾斜水路、（１５４）は発電用水循環システム制御盤、（１５５）は上流貯水タンク、（１５６）は下流貯水タンク、（１５７）はパイプ、（１５８）は水、（１５９）は送電線である。
　本実施例に係る植物栽培省エネプラントは、図２１に示すように屋根上にソーラーパネル（１０２）及び風力発電機（１０３）を備え、側面に廃熱発電システム（１２１）を備えている。また、内部の所定の部屋内に水力発電システム（１５０）を備えている。廃熱発電システムはタイヤなどの産業廃棄物や石炭・石油などを燃やすことによって熱風を発生させ、その熱風により水を蒸発させ水蒸気を発生させ、水蒸気によりタービンを回して発電を行うシステムである。太陽光、風力、水力、そして廃熱を利用することにより電力を発生させ、この電力をプラントの維持に必要な電力として用いることで省エネ化を図ることができる。
　図２３は本実施例に係る太陽光・風力発電システムに関する概略説明図である。本実施例で用いるソーラーパネル（１０２）や風力発電機（１０３）はどのような形状・仕様のものでもよく、例えば風力発電機は図２１や図２３に示されているような垂直に設置された複数の羽を水平面で回転させるタイプの他に、複数の羽を垂直面で回転させるプロペラタイプのものでもよい。
　ソーラーパネルにより発生した電力は直流電力としてコントローラー（１０９）へと送られる（１１１）。また、風力発電機により発生した電力は交流電力としてコントローラーへと送られる（１１２）。コントローラーは風力発電機の回転数を自動的にコントロールし、発生した電力の流れを制御する働きをなす。そして電力はコントローラーからバッテリー（１０５）へと送られ（１１４）、バッテリーに蓄えられる。
　また、風力発電機の周囲やプラント屋上に照明器具（ＬＥＤ照明等）（１１０）を設置し、コントローラーからこの照明器具に電力を送り消灯可能としてもよい。
　図２４は本実施例に係る廃熱発電システム（１２１）に関する概略説明図である。この図をもとに、廃熱により発電する仕組みについて説明する。
　まず、図面中央の廃棄物ピット（１３２）に廃棄物が蓄えられる。廃棄物はタイヤ、木くず、廃プラ、廃油、廃液等の産業廃棄物や生活ゴミ、汚泥などどのようなものでもよい。また、石炭や石油を用いてもよい。プラントを設置した地域の廃棄物を収集して用いると、ゴミ処理場の不足といった問題にも対応できる。そして廃棄物ピットに蓄えられた廃棄物はクレーン（１３１）によって固形物投入機（１２４）へと運搬され、燃焼炉（１２３）へと投入される。この燃焼炉で廃棄物が燃やされることとなる。
　燃焼炉の端部には熱風発生炉（１２２）が設置されている。熱風発生炉には炎を発生させる助燃バーナ（１２９）及び風力を発生させる押込ファン（１３６）が設けられている。助燃バーナにより発生した熱を押込ファンにより逆の端部へと流すことで熱風の流れを発生させる。燃焼炉で廃棄物が燃やされることにより発生した廃熱は熱風発生炉により発生する熱気流によって再燃焼室（１２５）へと運ばれる。再燃焼室では再燃バーナ（１３０）から生じる炎により廃熱はさらに熱せられて廃熱ボイラ（１２６）へと送られることとなる。
　廃熱ボイラへはボイラ給水タンク（１３３）から水が送られる。そして再燃焼室から送られた廃熱によってボイラ内で水が熱せられ水蒸気となり、この水蒸気によってタービン（１３４）を回すことで発電機（１３５）により発電を行うのである。
　廃熱発電システムによると生活ゴミや産業廃棄物を用いることで発電を行うことができるため、地域のゴミ処理に貢献でき、プラントに用いる電力もまかなうことができる。また、本システムでは物を燃焼させることにより二酸化炭素ガス（ＣＯ２）が発生する。植物の育成には適量の二酸化炭素ガスが必要となるため、ここで発生するガスを栽培植物に供給することで植物育成用に別途二酸化炭素ガスを用意する必要もなくなる。
　本実施例で用いられる水力発電システム（１５０）は図２５に示すように、主に上流貯水タンク（１５５）、下流貯水タンク（１５６）、傾斜水路（１５３）、水力発電水車（１５２）からなる。上流貯水タンクと下流貯水タンクとの間には高低差が設けられており、上流貯水タンクは下流貯水タンクよりも高い位置に設置されている。そして両タンク間には傾斜した水路が設けられている。この傾斜角度は５度程度が好ましい。また、傾斜水路とは別に下流貯水タンクに貯められた水（１５８）を上流貯水タンクへと送るパイプ（１５７）が通されている。上流貯水タンク側に設置されたポンプ（１５１）の作用によって、下流貯水タンクに貯められた水は上流貯水タンクへと送られる。上流貯水タンクに貯められた水は下流貯水タンクへと傾斜水路を流れることで送られる。このようにして、上流貯水タンク及び下流貯水タンク間を水が循環する仕組みとなっている。
　傾斜水路上には所定の間隔ごとに水力発電水車（１５２）が複数個設けられている。この水力発電水車は傾斜水路を流れる水の力によって回転することで、水車内部に設けられたモーターが回転し発電する。そして各水力発電水車によって作られた電力は送電線（１５９）を通じて発電用水循環システム制御盤（１５４）へと送られ、最終的にプラントに設置されたバッテリー（１０５）へと送られるのである。発電用水循環システム制御盤は発生した電力を制御するほか、ポンプや水力発電水車などの動作を制御する役割を果たす。
　水力発電水車１つにつき１日あたり約２００ｋｗの発電が可能である。一方、水を吸い上げるポンプを稼働させるために１日あたり約３８４ｋｗの電力が必要となる。本願発明に係る植物栽培省エネプラントで使用する電力総量は１日あたり約４８０ｋｗである。本実施例の水力発電システムにおいて水力発電水車を３台設置することで、１日あたり約２１６ｋｗ電力をまかなうことができる（２００×３－３８４＝２１６ｋｗ）。すなわち、プラント内部に水力発電水車を３台設置することにより、プラントで消費する総電力の約４５％をまかなうことが可能となる。この水力発電システムは太陽光発電や風力発電と比べて、天候が発電量に影響しないという利点を有する。
　上述の太陽光・風力発電システム、水力発電システム及び廃熱発電システムによって発生した電力は、図２２に示すように電力供給線（１０４）を通じてバッテリー（１０５）へと送られる。
　図２６に示すように、本実施例においてバッテリーは１次バッテリー（１０６）、２次バッテリー（１０７）、３次バッテリー（１０８）の３つのバッテリーから構成されている。また１次バッテリーと２次バッテリーの間、及び２次バッテリーと３次バッテリーの間には電気の流れを制御する分電盤の役割を果たすパワーコントローラー（１４１）が設けられており、各バッテリーはバッテリー間の電気の流れを総合的に制御する集中コントローラー（１４２）と接続されている。
　図２６に示すように、ソーラーパネル（１０２）や風力発電機等により発生した電力はまず１次バッテリーに蓄電される。そして１次バッテリーの蓄電容量が最大となると、パワーコントローラーによる制御の下、発生する電力は２次バッテリーへと送られ蓄電される。同様に１次バッテリー及び２次バッテリーともに蓄電容量が最大となると、発生する電力は３次バッテリーへと送られ蓄電される。そして最終的に３次バッテリーから植物栽培プラント内の照明器具（１４３）や発電機（１４５）、モーター（１４４）等に電力が供給されることとなる。
　以上の通り、本願発明では電力を蓄電するためのバッテリーを３つ設けたことにより、バッテリーを１つのみ設ける場合と比較して以下の利点を有する。
　まず、必要となるソーラーパネルの枚数を減らすことができる。太陽光発電を行う場合、バッテリー１つの蓄電容量に対して設置するソーラーパネルの枚数（面積）が決定される。この際、天候等の影響により日照が不十分になることを考え、余裕をもって太陽光を電力に変換できるようにソーラーパネルは多めに設定される。
　しかしながら本願のようにバッテリーを３つ設けた場合は日照が十分である時に、バッテリーが１つの場合と比較して多く蓄電することができるため、日照が不十分になった場合に備えてソーラーパネルの枚数をあらかじめ多く設置しておく必要がなくなる。すなわち、蓄電容量が増えるため、ソーラーパネルを増やして発電量を多くしなくとも、不日照時に蓄電残量がなくなる危険を回避できるのである。
　具体的にはバッテリーを３つ接続することで、ソーラーパネルの枚数を約３割削減することができる。
　次に、故障や停電などによって３つあるバッテリーのうち１つあるいは２つが使用不可となった場合においても、バッテリーが１つ正常に作動すれば、そのバッテリーによって電力を供給することができる。例えば１次バッテリーと３次バッテリーが使用不可となった場合、集中コントローラーの制御により２次バッテリーから電力が供給されることとなる。
　そして、１年を通して時期により日照時間が異なったとしても、効率よく電力を蓄電することができる。例えば日本において夏は日照時間が長く、冬は日照時間が短い。このような場合、日照時間が長い時期においてバッテリーが１つだと、そのバッテリーの蓄電容量が最大となってしまうとそれ以上は太陽光が照射されても蓄電されない。しかしながら本願のようにバッテリーが３つあると、例えば一つ目のバッテリーの蓄電容量が最大となり、さらに太陽光が照射された場合でも、二つ目あるいは三つ目のバッテリーに蓄電することができる。すなわち、太陽光の照射時間が変化したとしても最大限太陽光を電力に変換及び蓄電することが可能となるのである。
　なお、日本など国や地域によっては昼間の電力費用よりも夜間の電力費用のほうが安いことがある。このような地域においては、夜間に電力会社により供給される電力をコンセント（１４０）から各バッテリーへと蓄電しておいて、その電力を昼間に利用するという方法も考えられる。このようにすることで、自然エネルギーを利用した発電量が少なくなり電力会社から供給される電力を使わなければならなくなった場合においても、より安い費用で電力を利用することができる。
　なお、現在では水を分解して水素と酸素を発生させ、これを燃焼させることで２２００℃程度の熱を発生させる技術が開発されている。廃熱を発生させるために廃棄物や石炭などを燃やした場合、燃え殻などが残る。この点、水素と酸素を燃焼させ熱を発生させる技術を廃熱発電システムに用いると、このような燃え殻などが生じることもなく発電でき、より地球環境に優しいシステムとなる。
　植物栽培プラントの規模や発電システムの規模にもよるが、太陽光・風力・廃熱発電によって電力をつくり出すことで、プラント内部の空調や植物育成ボックス昇降省エネシステムの稼働等に必要となる総電力約４８０ｋｗの約３０％にあたる約１４４ｋｗをまかなうことができる。上述のとおり、水力発電システムによって約２１６ｋｗをまかなうことができるため、本願プラントにおいて太陽光、風力、水力、廃熱発電により、プラントの稼働に必要な電力の約４分の３を自家発電によりまかなうことができるのである。
　また、バッテリーに蓄電させておくことで、停電等により電力会社からの電力の供給が止まってしまったような場合でも、バッテリーの電力を用いることでプラントの稼働を持続させることができる。
　なお、上記各実施形態の記述は本発明をこれに限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更等が可能であることは言うまでもない。
　本発明は育成ボックスを垂直多段に設けた植物育成技術において、電力消費量の軽減を図り、かつ、植物の植付け作業や収穫作業等を安全に行うことができる植物育成ボックス昇降省エネシステム及び植物育成ボックス昇降省エネ方法、さらには家庭において手軽に植物の栽培を行え、かつ、電力消費量の軽減を図ることができる家庭用植物育成省エネ装置を提供するものであり、産業上の利用可能性を有する。
１　育成ボックス昇降連結装置
２、２’　育成ボックス
４　ボックス連結プレート
５　連結プレート止めボルト
９　ワイヤー
１１　巻上機
１４、１４’　育成ボックス上斜面プレート
２０　育成光源
２２　長孔
２３　植物栽培プラント
３１　家庭用植物育成省エネ装置
３２　箱体
３３　育成ボックス
３５　ボックス連結ワイヤー
３６　育成ボックスステー
３８　育成ボックス昇降連結装置
４０　ローラー
４１　ボックス巻上げワイヤー
５０　育成光源
８１　有機／無機EL照明を用いた育成光源
８５　有機／無機EL照明を用いた育成光源
１０１　植物栽培省エネプラント
１０２　ソーラーパネル
１０３　風力発電機
１０６　１次バッテリー
１０７　２次バッテリー
１０８　３次バッテリー
１２３　燃焼炉
１２６　廃熱ボイラ
１５２　水力発電水車
１５３　傾斜水路
１５５　上流貯水タンク
１５６　下流貯水タンク

Claims (16)

  1. 垂直方向に多段に設けられた育成ボックスと、育成ボックス昇降連結装置と、高さ方向に育成ボックスの上下昇降に合わせて点灯を制御できる育成光源からなる植物育成ボックス昇降省エネシステムであって、
    前記育成ボックス昇降連結装置は垂直方向の育成ボックスをそれぞれ連結し、各育成ボックスを垂直方向に昇降可能とし、
    前記育成ボックスは育成ボックス昇降連結装置により上下の育成ボックス間隔を増減可能で、1段ずつ取り外しも可能とし、
    前記育成光源は育成ボックスを最大高さまで上昇させた場合に最下段から最上段の育成ボックスの高さまで床面と垂直方向に設置したことを特徴とする植物育成ボックス昇降省エネシステム。
  2. 最上段の育成ボックスは、該育成ボックスに連結されたワイヤーと、該ワイヤーを巻き上げ又は巻き下げる巻上機により昇降可能とされ、
    上下の育成ボックスをそれぞれ、長孔を有するボックス連結プレート、及び育成ボックスと該ボックス連結プレートを遊着するためのボルトにより連結し、垂直方向に滑動可能としたことを特徴とする請求項１に記載の植物育成ボックス昇降省エネシステム。
  3. 前記育成光源は垂直多段に設けられた育成ボックスの長手方向に並行して設置され、所定の垂直幅間隔で点灯及び消灯を行うことが可能であり、各段の育成ボックスに人工光を水平方向から照射することを特徴とする請求項１又は２に記載の植物育成ボックス昇降省エネシステム。
  4. 前記育成ボックスは略６角柱の平行をなす側面１面を下面として、上面及び斜面４面からなり、上方を向く斜面２面にそれぞれ長手方向に栽培植物を植えるための育成ポットが複数個配置されることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の植物育成ボックス昇降省エネシステム。
  5. 最上段の育成ボックスを降下させることにより、２段目以降の育成ボックスも連動して降下し、最上段の育成ボックスを上昇させることにより、２段目以降の育成ボックスも連動して上昇し、
    最上段の育成ボックスを最も低い位置まで降下させた場合に最下段から最上段までの垂直高さに対応する分だけ育成光源を点灯させ、最上段の育成ボックスの位置より上方の育成光源は消灯し、
    最上段の育成ボックスを最も高い位置まで上昇させた場合に最下段から最上段までの垂直高さに対応する分だけ育成光源を点灯させるようにしたことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の植物育成ボックス昇降省エネシステム。
  6. 前記育成ボックスは垂直方向に多段であって、植物栽培プラントの両端部には片側に育成ポット設置可能な上斜面プレートをプラントの内側に向けて設けられ、その間に３６０度に対応した育成光源と両面に上斜面プレートを設けた両面タイプの育成ボックスを交互に設けたことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の植物育成ボックス昇降省エネシステム。
  7. 前記育成光源にフィルム状の有機EL照明又は無機EL照明を用い、
    矩形状の有機EL照明又は無機EL照明を床面と垂直方向に上下左右に複数個並べて配置したことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の植物育成ボックス昇降省エネシステム。
  8. 請求項１から７の何れかに記載の植物育成ボックス昇降省エネシステムを利用した植物育成ボックス昇降省エネ方法であって、
    最上段の育成ボックスを降下させることにより、最下段の育成ボックスと最上段の育成ボックス間の高さ幅を減少させるステップと、
    該ステップに連動して、最下段の育成ボックスから、降下した状態における最上段の育成ボックスまでを育成光源により照射するステップと、
    最上段の育成ボックスを上昇させることにより、最下段の育成ボックスと最上段の育成ボックス間の高さ幅を増大させるステップと、
    該ステップに連動して最下段の育成ボックスから、上昇した状態における最上段の育成ボックスまでを育成光源により照射するステップとからなる植物育成ボックス昇降省エネ方法。
  9. 垂直方向に多段に設けられた育成ボックスと、育成ボックス昇降連結装置と、高さ方向に育成ボックスの上下昇降に合わせて点灯を制御できる育成光源とを内部に有する箱体からなる家庭用植物育成省エネ装置であって、
    前記育成ボックスは育成ボックス昇降連結装置により上下の育成ボックス間隔を増減可能とし、
    前記育成光源は育成ボックスを最大高さまで上昇させた場合に最下段から最上段の育成ボックスの高さまで床面と垂直方向に設置したことを特徴とする家庭用植物育成省エネ装置。
  10. 該家庭用植物育成省エネ装置はさらに育成ボックスを支持するための１つ以上の平面を有する立体形状からなる育成ボックスステーを箱体内部に備え、
    最上段の育成ボックスを支持するための育成ボックスステーは、該育成ボックスステーに連結されたワイヤーと、該ワイヤーを巻き上げ又は巻き下げるローラーにより昇降可能とされ、
    最上段以外の各育成ボックスを支持するための育成ボックスステーをワイヤーにより連結し、垂直方向に滑動可能としたことを特徴とする請求項９に記載の家庭用植物育成省エネ装置。
  11. 箱体内部の背面に育成ボックスを多段に設け、対向する面を開閉可能な扉とし、
    該扉に育成光源をガラスやプラスチック、アクリル板等の基板で挟んで設置し、
    該育成光源は所定の垂直幅間隔で点灯及び消灯を行うことが可能であり、各段の育成ボックスに人工光を水平方向から照射することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の家庭用植物育成省エネ装置。
  12. 前記育成ボックスは、床面に垂直な側面を基準にその上下に床面と平行をなす２枚の面と、扉側に向かって設けられる上向きと下向きの２枚の斜面と、両端２枚の側面とから構成され、栽培植物を植えるための育成ポットを上向き斜面に長手方向に複数設けたことを特徴とする請求項９から１１の何れかに記載の家庭用植物育成省エネ装置。
  13. 最上段の育成ボックスを降下させることにより、２段目以降の育成ボックスも連動して降下し、最上段の育成ボックスを上昇させることにより、２段目以降の育成ボックスも連動して上昇し、
    最上段の育成ボックスを最も低い位置まで降下させた場合に最下段から最上段までの垂直高さに対応する分だけ育成光源を点灯させ、最上段の育成ボックスの位置より上方の育成光源は消灯し、
    最上段の育成ボックスを最も高い位置まで上昇させた場合に最下段から最上段までの垂直高さに対応する分だけ育成光源を点灯させるようにしたことを特徴とする請求項９から１２の何れかに記載の家庭用植物育成省エネ装置。
  14. 前記育成光源にフィルム状の有機EL照明又は無機EL照明を用い、
    矩形状の有機EL照明又は無機EL照明を扉内に垂直方向に上下に複数個並べて配置したことを特徴とする請求項９から１３の何れかに記載の家庭用植物育成省エネ装置。
  15. 請求項１から７の何れかに記載の植物育成ボックス昇降省エネシステムを内部に備えた植物栽培プラントにおいて、さらにプラントの屋根上にソーラーパネルと風力発電機を設置し太陽光発電及び風力発電を行い、プラント内部において上部に位置する貯水タンクから下部に位置する貯水タンクへと傾斜水路を設け、該水路上に水車型の発電機を設け、該水路上に水を流すことで水力発電を行い、プラント側面に燃焼炉と廃熱ボイラを設置し、燃焼炉で廃棄物を燃焼させることで発生する廃熱により廃熱ボイラ内で水蒸気を発生させ、この水蒸気により発電を行うことを特徴とする植物栽培省エネプラント。
  16. 請求項１５に記載の植物栽培省エネプラントにおいてさらに、１次バッテリー、２次バッテリー及び３次バッテリーのそれぞれ独立したバッテリーを設け、１次バッテリーと２次バッテリー、及び２次バッテリーと３次バッテリーを接続し、太陽光発電、風力発電、水力発電及び水蒸気による発電によって発生した電力を１次バッテリー、２次バッテリー、３次バッテリーの順に蓄電させることを特徴とする植物栽培省エネプラント。
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