(57)【要約】【課題】水の補給コストを低減することができる植物の栽培技術を提供することを課題とする。【解決手段】温室１２は、温室１２内の空気から水分を分離する除湿機４０と、この除湿機４０から得た水及び燃料電池１１から得た水を植物１５や土壌５４に供給する水供給手段５０と、を備えている。【効果】温室内の空気から水分を分離して、植物や土壌に供給するため、水の補給量を低減することができる。温室の外から供給する水の量が少量であれば、この水を温めることに使用される熱エネルギーが少なくなり、結果、エネルギー効率の高い植物の栽培技術が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料の供給を受けて発電すると共に水、二酸化炭素及び熱を排出する燃料電池と、この燃料電池から前記水、二酸化炭素及び熱が供給されると共に植栽用土壌を内蔵する温室と、この温室内に設けられ前記燃料電池からの給電により発光して植物へ照射する照明と、前記温室に設けられ前記燃料電池からの給電により前記温室内の空気の温度を調整する空調機とを備える植物の栽培装置において、
この植物の栽培装置は、前記温室内の空気から水分を分離する除湿機と、この除湿機から得た水及び前記燃料電池から得た水を前記植物や土壌に供給する水供給手段と、を備えていることを特徴とする植物の栽培装置。
【請求項２】
前記燃料電池は、固体酸化物型燃料電池であり、この固体酸化物型燃料電池は、前記温室内に設けられることを特徴とする請求項１記載の植物の栽培装置。
【請求項３】
前記燃料は、外部から供給されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の植物の栽培装置。
【請求項４】
前記燃料は、前記植物の不要部分を原料として水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料を製造する燃料製造機から供給されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の植物の栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の栽培技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物を人為的（人工的）な環境で育てるには、ハウス栽培が好適である。そして、ハウス栽培における光源や熱源に、燃料電池を利用することが提案されている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図３は従来の技術の基本構成を説明する図であり、温室１０１の外に配置されている燃料電池１０２へ、空気と燃料とを供給する。燃料電池１０２で発電した電気エネルギーで温室１０１内に設けられている照明１０３を点灯する。また、燃料電池１０２から排出される水（Ｈ２Ｏ）とＣＯ２ガスは、バブリング装置１０４で分離され、水（Ｈ２Ｏ）は温水の形態で温室１０１へ供給され、また、ＣＯ２ガスは適量を温室１０１へ供給され、植物の育成に供される。
【０００４】
植物は根で水を吸い上げ、この水に含まれる養分を吸収する。そして、余剰の水は、葉を通じて蒸散させる。この蒸散水に土壌からの蒸散水が加わる。
バブリング装置１０４により分離される水（Ｈ２Ｏ）の量より、蒸散水量が多い場合には、外部から水を補給する必要がある。また、水温が低い場合には、水に加温することが必要となり、水の補給コストが嵩む。
また、一般の温室の構造では、蒸散された水蒸気が温室１０１から外へ漏れる。この場合には、水蒸気は熱エネルギーを保有した形態で外へ漏れるため、熱エネルギーの損失を招く。
【０００５】
従来の温室１０１では、水の補給コストが嵩むと共に熱エネルギーの損失を招くという問題があり、これらの問題を解決することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５０３５８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、水の補給コストを低減することができ、エネルギー効率の高い植物の栽培技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料の供給を受けて発電すると共に水、二酸化炭素及び熱を排出する燃料電池と、この燃料電池から前記水、二酸化炭素及び熱が供給されると共に植栽用土壌を内蔵する温室と、この温室内に設けられ前記燃料電池からの給電により発光して植物へ照射する照明と、前記温室に設けられ前記燃料電池からの給電により前記温室内の空気の温度を調整する空調機とを備える植物の栽培装置において、
この植物の栽培装置は、前記温室内の空気から水分を分離する除湿機と、この除湿機から得た水及び前記燃料電池から得た水を前記植物や土壌に供給する水供給手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明では、燃料電池は、固体酸化物型燃料電池であり、この固体酸化物型燃料電池は、温室内に設けられることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明では、燃料は、外部から供給されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明では、燃料は、前記植物の不要部分を原料として水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料を製造する燃料製造機から供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、温室内の空気から水分を分離して、植物や土壌に供給するため、水の補給量を低減することができる。温室の外から供給する水の量が少量であれば、この水を温めることに使用される熱エネルギーが少なくなり、結果、エネルギー効率の高い植物の栽培技術が提供される。
【００１３】
請求項２に係る発明では、温室内に、固体酸化物型燃料電池を設けた。固体酸化物型燃料電池の外面からの放散熱は、温室内へ放出され、温室内の温度上昇に供される。そのため、一層の省エネルギーを図ることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明では、燃料を外部から供給する。任意の種類の燃料を必要なだけ燃料電池へ供給することができるため、燃料電池の運転が容易になる。
【００１５】
請求項４に係る発明では、燃料は、前記植物の不要部分を原料として水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料を製造する燃料製造機から供給されることを特徴とする。育てた植物の不要部分を、燃料化して燃料電池へ供給するため、外部から燃料電池へ燃料を供給する必要がない。そのため、十分な省エネルギーを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る植物の栽培装置の原理図である。
【図２】本発明に係る除湿機の原理図である。
【図３】従来の技術の基本構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【００１８】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、植物の栽培装置１０は、水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料の供給を受けて発電すると共に水、二酸化炭素及び熱を排出する燃料電池１１と、この燃料電池１１から水、二酸化炭素及び熱が供給されると共に植栽用土壌を内蔵する温室１２と、この温室１２内に設けられ固体酸化物型燃料電池１１からの給電により発光して植物へ照射する照明１３と、温室１２に設けられ燃料電池１１からの給電により温室１２内の空気の温度を調整する空調機１４と、温室１２内で育てられた植物１５の不要部分（茎、葉、根など）１６を原料として水素、炭化水素又はアルコールからなる燃料を製造する燃料製造機１７とからなる。
【００１９】
更に、温室１２内に、除湿機４０が設けられている。この除湿機４０の構造及び作用は後述する。
【００２０】
以上の構成要素を詳しく説明する。
燃料電池１１は、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ／ＰＥＭ）、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）の何れもが使用可能である。特に、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ／ＰＥＭ）は動作温度が常温〜１００℃であり、小型化が容易であるため、好ましい。ただし、発電効率は最大４５％に留まる。一方、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）は動作温度が７００〜１０００℃であり、発電効率は最大６０％に達する。
【００２１】
以下、燃料電池１１は固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）を例に説明する。
固体酸化物型燃料電池１１では、電解質の一方の面に水素ガス及び一酸化炭素ガスを接触させ、他方に面に酸素ガスを接触させ、化学反応により発電作用を発揮させる。副産物として水が生成される。水素ガス及び一酸化炭素ガスは、炭素と水素の結合体である炭化水素又はアルコールを改質器で改質することで得られる。改質器は固体酸化物型燃料電池１１に内蔵されている。固体酸化物型燃料電池１１の動作温度は７００〜１０００℃であり、排熱の形態で、熱が排出される。また、燃料に含まれる炭素は二酸化炭素（ＣＯ２）の形態で排出される。
【００２２】
温室１２は、天井２１と壁２２が透明体で構成され、太陽光が室内に採り入れられる。床２３は、外気の侵入を防ぐためにコンクリート床とすることが望ましい。そして、温室１２の出入り口は、外扉２４と内扉２５とを備えた二重扉室２６で構成することが望ましい。二重扉室２６では、外扉２４と内扉２５との一方のみが開放可能となるようにインターロックが掛けられており、外気の侵入及び室内の空気が外へ逃げることを防止することができる。
【００２３】
したがって、温室１２は、実質的に密閉された室である。密閉すると、温室内の空気の温度、湿度、成分の制御が容易になる。温室であるから、ある程度の外気の侵入や温室内の空気の外への漏れは許容できるが、これらの量が大きいほど、温室内の空気の温度、湿度、成分の制御が難しくなる。そのために、温室１２は、完全又は殆ど密閉された室とすることが望ましい。
【００２４】
空調機１４は、室外機２７と室内機２８と冷媒管２９とからなる、いわゆるエアコンデショナである。
空調機１４は、照明１３と共に固体酸化物型燃料電池１１からの給電で駆動される。
そして、空調機１４は、制御部３０により、温室１２内の空気の温度と湿度を所望の値になるように制御される。
【００２５】
除湿機４０は、図２に示されるように、多数の伝熱フィン４１が付いている冷却管４２と、この冷却管４２へ白抜き矢印のように流れる空気を冷却管４２へ導き入口側ダクト４３と、冷却管４２に接触した後の空気を外へ導く出口側ダクト４４と、この出口側ダクト４４（または入口側ダクト４３）に設けられ空気の流れを促すファン４５と、出口側ダクト４４の底から水を排出する排水路４６と、ダクト４３、４４などを一括して囲うケース４７とからなる。
【００２６】
湿り空気を、冷却すると、水蒸気が凝集して水になり、自身は乾いた空気になる。冷却管４２に低温の液体を流すと、水蒸気が凝集して水になり、出口側ダクト４４の底へ落下し、排水路４６を通じて流下する。
【００２７】
図１に戻って、固体酸化物型燃料電池１１から排出された水と、排水路４６を流下する水とが、水槽５１に集められる。水槽５１に集められて水は、適宜、ポンプ５２で汲み上げられ、散水管５３を介して植物１５に散布され、土壌５４へ供給される。ポンプ５２のモータも燃料電池１１からの電力で駆動する。すなわち、植物や土壌に供給する水供給手段５０は、例えば水槽５１、ポンプ５２及び散水管５３からなる。
さらには、温室１２の外には、燃料タンク３４と、燃料製造機１７とが設けられている。
【００２８】
例えば、植物１５がトマトであれば、トマトの実が必要部３５で、その他の茎、葉、根が不要部分１６となる。この不要部分１６は、燃料製造機１７の醗酵槽３６へ投入され、醗酵され、精製槽３７に移され、エチルアルコールの形態で回収される。
得られエチルアルコールは地下パイプ３８を通じて、燃料タンク３４へ移され、固体酸化物型燃料電池１１へ供給される。
【００２９】
また、燃料タンク３４には、外部から燃料を注入することができる燃料注入管５６が、別途設けられている。燃料製造機１７が設置されない場合や、燃料製造機１７が故障した場合は、燃料製造機１７での生産量が不足した場合に、燃料注入管５６からは燃料を補給することができる。
燃料注入管５６からは、任意の種類の燃料を必要なだけ燃料電池へ供給することができるため、燃料電池の運転が容易になる。
【００３０】
以上の述べた植物の栽培装置の作用を次に述べる。
図１において、固体酸化物型燃料電池１１で発電すると共に水、二酸化炭素及び熱を排出させる。また、除湿機４０で温室内の空気に含まれる水分を分離する。
得られた電気エネルギー、水（固体酸化物型燃料電池１１から排出された水と除湿機４０で得られた水）、二酸化炭素及び熱により、温室１２内の植物１５を育てる。
【００３１】
本発明によれば、温室内の空気から水分を分離して、植物や土壌に供給するため、水の補給量を低減することができる。温室の外から供給する水の量が少量であれば、この水を温めることに使用される熱エネルギーが少なくなり、結果、エネルギー効率の高い植物の栽培技術が提供される。
【００３２】
ところで、植物１５を刈り取り、温室１２外へ搬出すると、植物１５に相当する物質が温室１２外へ出されることになる。植物１５を構成する物質の一部はエチルアルコールの形態で温室１２へ戻されるが、残渣などの残部は戻されない。そこで、残部に相当する物質を、土壌及び肥料の形態で補充する。そうすれば、土壌が痩せる心配がない。
【００３３】
尚、燃料製造機１７は植物の不要部分を腐敗させてメタンガスを主体とする炭化水素ガスの形態で取り出す物であってもよい。そのため、固体酸化物型燃料電池などの燃料電池１１へは、水素、炭化水素又はアルコールを供給することができる。
【００３４】
また、固体酸化物型燃料電池１１は、温室１２内に配置することで、排熱を温室内で有効利用するようにしたが、温室１２の外に配置することは差し支えない。
植物はトマト、イチゴ、メロンなど温室栽培に適した果実又は野菜であれば、種類は問わない。
【００３５】
さらに、空調機１４は除湿機能を有しないエアコンとし、除湿は除湿機４０に委ねてもよい。または、除湿機能を有するエアコンであれば、除湿機４０は、空調機１４と一体化することができる。この場合は、空調機１４のドレーンホースが排水路４６の役割を果たす。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、果実又は野菜の栽培する温室に好適である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…植物の栽培装置、１１…燃料電池（固体電解質型燃料電池）、１２…温室、１３…照明、１４…空調機、１５…植物、１６…植物の不要部分、１７…燃料製造機、４０…除湿機、５０…水供給手段、５４…土壌、５６…外部から燃料を供給する燃料注入管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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