(57)【要約】【課題】消費電力を低減し、かつ、植物の成長を促進する。【解決手段】植物栽培補助装置１００は、植物２０を保持する栽培床３０に接触する液体４１中の気泡４２内にプラズマを生成するプラズマ生成器１１０と、気体を供給することで、液体４１中に気泡４２を形成する気体供給器１２０と、液体４１の水素イオン指数の単位時間当たりの平均値が所定範囲内になるような制御を行う制御部１３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物を保持する栽培床に接触する液体中の気泡内にプラズマを生成するプラズマ生成器と、
気体を供給することで、前記液体中に前記気泡を形成する気体供給器と、
前記液体の水素イオン指数の単位時間当たりの平均値が所定範囲内になるような制御を行う制御部とを備える
植物栽培補助装置。
【請求項２】
前記植物栽培補助装置は、さらに、前記液体中の所定の物質の濃度を測定するセンサ部を備え、
前記制御部は、前記センサ部によって検出された濃度に基づいて前記制御を行う
請求項１に記載の植物栽培補助装置。
【請求項３】
前記所定の物質は、水素イオン、硝酸イオン及び亜硝酸イオンの少なくとも１つである
請求項２に記載の植物栽培補助装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記平均値が所定範囲の上限値より大きい場合は、前記プラズマの強度を高め、前記平均値が所定範囲の下限値より小さい場合は、前記プラズマの強度を低くするように、前記プラズマ生成器を制御する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の植物栽培補助装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物栽培補助装置と、
前記栽培床と、
前記栽培床が前記液体に接触するように前記栽培床を保持する容器とを備える
水耕栽培装置。
【請求項６】
前記水耕栽培装置は、さらに、前記容器に前記液体を供給する流路を備え、
前記プラズマ生成器は、前記流路内で前記プラズマを生成するように配置されている
請求項５に記載の水耕栽培装置。
【請求項７】
前記流路は、前記容器とともに前記液体の循環経路を構成し、前記容器から排出される前記液体を前記容器に供給する
請求項６に記載の水耕栽培装置。
【請求項８】
前記水耕栽培装置は、さらに、前記流路上に配置された、前記液体を貯めるタンクを備え、
前記プラズマ生成器は、前記タンク内で前記プラズマを生成するように配置されている
請求項６又は７に記載の水耕栽培装置。
【請求項９】
前記流路は、
主流路と、
当該主流路から分岐して合流する分岐流路を有し、
前記分岐流路の流路面積は、少なくとも前記主流路との分岐部分で、前記主流路の流路面積より小さく、
前記プラズマ生成器は、前記分岐流路内で前記プラズマを生成するように配置されている
請求項６〜８のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物栽培補助装置と、
複数の前記栽培床と、
複数の前記栽培床が前記液体に接触するように、複数の前記栽培床を保持する１以上の容器とを備える
水耕栽培プラント。
【請求項１１】
気体を供給することで、植物を植える栽培床に接触する液体中に気泡を形成するステップと、
前記液体中の前記気泡内にプラズマを生成するステップと、
前記液体の水素イオン指数の単位時間当たりの平均値が所定範囲内になるような制御を行うステップとを含む
植物栽培補助方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物栽培補助装置、水耕栽培装置、水耕栽培プラント及び植物栽培補助方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、植物の種子、芽、根などに対して栄養分を含む水（養液）を供給しながら、土壌を用いずに植物を栽培する水耕栽培が行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、植物を栽培するための栽培槽と、栽培槽に養水を供給する養水供給部とを備える植物栽培装置が開示されている。養水供給部は、放電を発生させる放電部を備えている。そして、放電によって養水中に水酸ラジカル及び過酸化水素を発生させることで、養水を殺菌する。これにより、特許文献１に記載の植物栽培装置では、養水の殺菌に要するエネルギーを低減し、効率良く植物を栽培することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３８６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の植物栽培装置では、植物の成長を促進することができないという課題がある。また、液体中への放電に高い電力が必要となり、消費電力を低減することができないという課題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、消費電力を低減し、かつ、植物の成長を促進することができる植物栽培補助装置、水耕栽培装置、水耕栽培プラント及び植物栽培補助方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る植物栽培補助装置は、植物を保持する栽培床に接触する液体中の気泡内にプラズマを生成するプラズマ生成器と、気体を供給することで、前記液体中に前記気泡を形成する気体供給器と、前記液体の水素イオン指数の単位時間当たりの平均値が所定範囲内になるような制御を行う制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、消費電力を低減し、かつ、植物の成長を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水耕栽培装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る栽培床の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る栽培床の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るプラズマ生成器の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る植物栽培装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理水中の硝酸イオンの濃度の経日変化を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理水中のｐＨの経日変化を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理時間と植物の成長速度との関係を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理水によって栽培された植物の経日変化を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理水によるアオコの低減効果を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係るプラズマ処理水による汚れの低減効果を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る水耕栽培装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る水耕栽培装置の構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る水耕栽培装置の構成を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態５に係る水耕栽培プラントの構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態の変形例に係る水耕栽培装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明の概要）
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る植物栽培補助装置は、植物を保持する栽培床に接触する液体中の気泡内にプラズマを生成するプラズマ生成器と、気体を供給することで、前記液体中に前記気泡を形成する気体供給器と、前記液体の水素イオン指数の単位時間当たりの平均値が所定範囲内になるような制御を行う制御部とを備える。
【００１１】
これにより、気体を供給することで液体中に気泡を形成するので、低い電力でプラズマを生成することができる。また、気泡内に生成したプラズマによって、硝酸イオンなどの植物の成長を促進する物質、及び、ラジカルなどの活性種が発生する。このため、液体の水素イオン指数（ｐＨ）の制御を行うことで、ｐＨ及び活性種による植物へのダメージを低減し、かつ、液体の殺菌効果を高めることができる。さらに、硝酸イオンなどの物質によって植物の成長を促進することができる。
【００１２】
また、例えば、前記植物栽培補助装置は、さらに、前記液体中の所定の物質の濃度を測定するセンサ部を備え、前記制御部は、前記センサ部によって検出された濃度に基づいて前記制御を行ってもよい。
【００１３】
これにより、プラズマ処理された液体中の物質の濃度に基づいてｐＨの制御を行うので、高精度にｐＨを制御することができ、効率良く植物の成長を促進することができる。
【００１４】
また、例えば、前記所定の物質は、水素イオン、硝酸イオン及び亜硝酸イオンの少なくとも１つであってもよい。
【００１５】
これにより、プラズマ処理された液体に含まれるイオンの濃度に基づいてｐＨの制御を行うので、より高精度にｐＨを制御することができ、より効率良く植物の成長を促進することができる。
【００１６】
また、例えば、前記制御部は、前記平均値が所定範囲の上限値より大きい場合は、前記プラズマの強度を高め、前記平均値が所定範囲の下限値より小さい場合は、前記プラズマの強度を低くするように、前記プラズマ生成器を制御してもよい。
【００１７】
具体的には、ｐＨが大きすぎる場合には、プラズマの強度を高くすることで、又は、放電時間を長くすることで、硝酸イオンを多く発生させて、ｐＨを所定範囲にすることができる。また、ｐＨが小さすぎる場合には、プラズマの強度を低くすることで、又は、放電を止めることで、硝酸イオンの発生を抑制して、ｐＨを所定の範囲にすることができる。このように、ｐＨの平均値に応じてプラズマの強度又は放電時間を変更することで、効率良くプラズマを生成することができ、消費電力を低減することができる。また、植物へのダメージを低減し、植物の成長を促進することができる。
【００１８】
また、本発明の一態様に係る水耕栽培装置は、上記の植物栽培補助装置と、前記栽培床と、前記栽培床が前記液体に接触するように前記栽培床を保持する容器とを備える。
【００１９】
これにより、上述した植物栽培補助装置と同様に、消費電力を低減し、かつ、植物の成長を促進することができる。
【００２０】
また、例えば、前記水耕栽培装置は、さらに、前記容器に前記液体を供給する流路を備え、前記プラズマ生成器は、前記流路内で前記プラズマを生成するように配置されていてもよい。
【００２１】
これにより、流路内でプラズマを生成することで、液体の殺菌効果を高めることができる。例えば、流路の流路面積を小さくすることで、プラズマによって発生する物質を、流路を通る液体に効率良く拡散させることができる。したがって、液体の殺菌効果を高めることができる。
【００２２】
また、例えば、前記流路は、前記容器とともに前記液体の循環経路を構成し、前記容器から排出される前記液体を前記容器に供給してもよい。
【００２３】
これにより、水資源を有効に利用することができ、植物の栽培に要するコストを削減することができる。
【００２４】
また、例えば、前記水耕栽培装置は、さらに、前記流路上に配置された、前記液体を貯めるタンクを備え、前記プラズマ生成器は、前記タンク内で前記プラズマを生成するように配置されていてもよい。
【００２５】
これにより、タンク内では液体の流速が遅くなるので、プラズマの生成を容易に行うことができる。
【００２６】
また、例えば、前記流路は、主流路と、当該主流路から分岐して合流する分岐流路を有し、前記分岐流路の流路面積は、少なくとも前記主流路との分岐部分で、前記主流路の流路面積より小さく、前記プラズマ生成器は、前記分岐流路内で前記プラズマを生成するように配置されていてもよい。
【００２７】
これにより、分岐部分では、分岐流路の流路面積が主流路より小さいので、分岐流路に流れる液体の流速を遅くすることができる。このため、プラズマの生成を容易に行うことができる。
【００２８】
また、本発明の一態様に係る水耕栽培プラントは、上記の植物栽培補助装置と、複数の前記栽培床と、複数の前記栽培床が前記液体に接触するように、複数の前記栽培床を保持する１以上の容器とを備える。
【００２９】
これにより、上述した植物栽培補助装置と同様に、消費電力を低減し、かつ、植物の成長を促進することができる。また、複数の栽培床を備えることで、より多くの植物の栽培を同時に行うことができるので、栽培効率を高めることができ、植物の収穫量を増大させることができる。
【００３０】
また、本発明の一態様に係る植物栽培補助方法は、気体を供給することで、植物を植える栽培床に接触する液体中に気泡を形成するステップと、前記液体中の前記気泡内にプラズマを生成するステップと、前記液体の水素イオン指数の単位時間当たりの平均値が所定範囲内になるような制御を行うステップとを含む。
【００３１】
これにより、上述した植物栽培補助装置と同様に、消費電力を低減し、かつ、植物の成長を促進することができる。
【００３２】
以下では、本発明の実施の形態に係る植物栽培補助装置、水耕栽培装置、水耕栽培プラント及び植物栽培補助方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３３】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
【００３４】
（実施の形態１）
［１．水耕栽培装置］
まず、実施の形態１に係る水耕栽培装置について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る水耕栽培装置１０の構成を示す図である。
【００３５】
本実施の形態に係る水耕栽培装置１０は、土壌を利用せずに植物を栽培する。具体的には、水耕栽培装置１０は、養液栽培によって植物を栽培する。具体的には、水耕栽培装置１０は、植物の成長に必要な栄養分を、土壌ではなく液体（養液）を介して植物に供給する。なお、本実施の形態における「水耕栽培」とは、「養液栽培」の意味で用いており、培地を用いない「水耕栽培」だけでなく、培地を用いる「固形培地耕」の意味も含んでいる。
【００３６】
水耕栽培装置１０は、図１に示すように、植物２０と、栽培床３０と、容器４０と、植物栽培補助装置１００とを備える。容器４０内には、液体４１が貯められている。液体４１は、１以上の気泡４２を含んでいる。
【００３７】
［１−１．植物］
植物２０は、栽培対象となる植物である。例えば、植物２０は、植物（例えば、根付き植物など）の種子、球根、芽、苗木などである。植物２０は、成長するにつれて根を生やし、根から液体４１を吸収して成長する。例えば、植物２０は、レタスなどの野菜、果物類、花卉などである。
【００３８】
［１−２．栽培床］
栽培床３０は、植物２０を保持する。具体的には、栽培床３０は、植物２０が液体４１に触れるように植物２０を保持する。簡単に言い換えると、栽培床３０は、植物２０を植えるための場所である。
【００３９】
栽培床３０は、液体４１に接触するように容器４０に保持される。栽培床３０は、吸水性を有し、液体４１を吸い上げて植物２０に供給する。
【００４０】
図２及び図３はそれぞれ、本実施の形態に係る栽培床３０の上面図及び断面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線で示される断面を示している。
【００４１】
図２及び図３に示すように、栽培床３０は、保持部材３１と、吸水部材３２とを備える。吸水部材３２には、凹部３２ａが設けられている。
【００４２】
保持部材３１は、吸水部材３２を保持する板体である。具体的には、図２及び図３に示すように、保持部材３１には、１以上の貫通孔が形成されており、当該貫通孔に吸水部材３２が嵌め入れられている。保持部材３１は、吸水部材３２の少なくとも一部が液体４１に接触するように、吸水部材３２を保持する。
【００４３】
例えば、保持部材３１は、プラスチックなどの樹脂材料、ステンレスなどの金属材料、又は、セラミックなどから構成される。なお、保持部材３１は、水分に触れやすい環境に配置されるので、錆などの発生を抑制するために塗料などでコーティングされてもよい。
【００４４】
なお、図示しないが、保持部材３１は、例えば、容器４０に固定されている。
【００４５】
吸水部材３２は、液体４１を吸収し、植物２０に供給する。吸水部材３２は、図３に示すように、液体４１に接触する下部から液体４１を吸い上げて、凹部３２ａに配置された植物２０に供給する。
【００４６】
吸水部材３２は、吸水性の高い材料から構成される。例えば、吸水部材３２は、複数の細かい孔が形成された多孔質の材料から構成される。例えば、吸水部材３２は、合成樹脂製のスポンジ、又は、布などである。吸水部材３２がスポンジである場合は、変形可能であるため、容易に貫通孔に嵌め入れることができる。これにより、吸水部材３２の交換が容易になり、メンテナンス性を高めることができる。
【００４７】
凹部３２ａは、植物２０を配置するために吸水部材３２に設けられる。なお、植物２０が成長した場合に、根が下方に延ばすことができるように凹部３２ａの底部に貫通孔などが設けられていてもよい。
【００４８】
なお、図２に示すように、保持部材３１に設けられる貫通孔、吸水部材３２及び凹部３２ａの平面視形状は、略円形であるが、これに限らず、いかなる形状でもよい。
【００４９】
［１−３．容器］
容器４０は、内部に液体４１を貯めるための上面が開放されたトレイなどの箱体である。容器４０は、栽培床３０が液体４１に接触するように栽培床３０を保持する。例えば、容器４０は、栽培床３０の吸水部材３２が液体４１の上面に触れるように、保持部材３１を保持する。
【００５０】
例えば、図示しないが、容器４０の側面の内側に複数の突起が設けられている。例えば、複数の突起は、液体４１の上面付近に設けられる。そして、保持部材３１は、当該複数の突起上に戴置される。これにより、栽培床３０の取り外しが容易になり、メンテナンス性を高め、かつ、植物２０の収穫作業の効率を高めることができる。
【００５１】
容器４０は、例えば、プラスチックなどの樹脂材料、ステンレスなどの金属材料、又は、セラミックなどから構成される。なお、容器４０は、錆などの発生を抑制するために塗料などでコーティングされてもよい。なお、容器４０の形状及び大きさは、いかなる形状及び大きさでもよい。
【００５２】
［１−４．液体］
液体４１は、植物２０を栽培するための液体である。具体的には、液体４１は、気泡４２内にプラズマを生成するプラズマ処理が実施されたプラズマ処理水と、プラズマ処理水中に溶解した栄養分とを含んでいる。例えば、容器４０には、水道水と養液との混合水が貯められており、当該混合水をプラズマ処理することで、プラズマ処理された液体４１が生成される。容器４０内の液体４１の容積は、例えば、４リットルである。
【００５３】
なお、養液は、植物２０に対する栄養分の一例として、例えば、リン、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、カルシウムなどの無機栄養素を含んでいる。
【００５４】
液体４１は、プラズマによって生成された所定の物質を含んでいる。例えば、所定の物質は、水素イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオンなどである。後述するように、硝酸イオン及び亜硝酸イオンが、植物の成長促進に寄与すると考えられる。
【００５５】
また、プラズマによって生成された所定の物質として、ラジカル及び過酸化水素などの活性種もある。具体的には、所定の物質は、ＯＨラジカル又はＮＯラジカルなどである。後述するように、活性種は、植物２０にダメージを与える恐れがある一方で、液体４１の殺菌効果を高めることができる。
【００５６】
［２．植物栽培補助装置］
植物栽培補助装置１００は、液体４１中の気泡４２内にプラズマを生成することで、液体４１に所定の物質を発生させる。植物栽培補助装置１００は、図１に示すように、プラズマ生成器１１０と、気体供給器１２０と、制御部１３０と、センサ部１４０とを備える。
【００５７】
［２−１．プラズマ生成器］
まず、プラズマ生成器１１０について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係るプラズマ生成器１１０の構成を示す図である。
【００５８】
プラズマ生成器１１０は、液体４１中の気泡４２内にプラズマを生成する。これにより、液体４１中には、硝酸イオンなどの所定の物質が発生する。図４に示すように、プラズマ生成器１１０は、第１金属電極１１１と、第２金属電極１１２と、金属ネジ部１１３と、保持ブロック１１４と、絶縁体１１５と、電源１１６とを備える。
【００５９】
［２−１−１．第１金属電極］
第１金属電極１１１は、液体４１が貯められた容器４０内に少なくとも一部が露出している。第１金属電極１１１は、配置される位置に制限はなく、容器４０内のいずれかの位置に配置されればよい。第１金属電極１１１は、導電性の金属材料から形成されればよい。例えば、鉄、タングステン、銅、アルミニウム、白金又はこれらの金属から選ばれる１又は複数の金属を含む合金などの材料から形成される。
【００６０】
［２−１−２．第２金属電極］
第２金属電極１１２は、液体４１が貯められた容器４０内に少なくとも一部が露出している。また、第２金属電極１１２の一端は、金属ネジ部１１３に圧入されている。なお、第２金属電極１１２は、絶縁体１１５の開口部１１７より外方に突出しないように設けられている。
【００６１】
第２金属電極１１２は、例えば、直径０．９５ｍｍの棒状部材であり、タングステンから構成される。なお、第２金属電極１１２の直径は、これに限らず、プラズマが発生する程度の直径であればよく、例えば、直径２ｍｍ以下でもよい。また、第２金属電極１１２の材料は、タングステンに限らず、他の耐プラズマ性の金属材料でもよい。耐久性は悪化するが、第２金属電極１１２は、銅、アルミニウム、鉄及びこれらの合金から構成されてもよい。
【００６２】
［２−１−３．金属ネジ部］
金属ネジ部１１３は、例えば、直径３ｍｍの棒状部材であり、鉄から構成される。なお、金属ネジ部１１３の直径は、これに限らず、例えば、第２金属電極１１２より大きければよい。また、金属ネジ部１１３の材料も、鉄に限らず、例えば、一般的なネジに用いられる材料である、銅、亜鉛、アルミニウム、スズ及び真鍮などでもよい。なお、金属ネジ部１１３と第２金属電極１１２とは、同一の材料、及び、同一のサイズで構成されてもよく、あるいは、異なる材料、及び、異なるサイズで構成されてもよい。
【００６３】
金属ネジ部１１３には、貫通孔１１８が形成されている。貫通孔１１８は、絶縁体１１５によって囲まれている空間１１９と繋がっている。気体供給器１２０から供給される気体は、貫通孔１１８を通って空間１１９に供給される。そして、貫通孔１１８から供給された気体によって、第２金属電極１１２が覆われる。
【００６４】
ここで、金属ネジ部１１３に形成された貫通孔１１８が１つのみの場合、第２金属電極１１２の重力方向に向かって下側から気体が供給されるように、貫通孔１１８が形成される。これにより、第２金属電極１１２を気体で覆いやすくすることができる。貫通孔１１８の直径は、例えば、０．３ｍｍである。
【００６５】
また、金属ネジ部１１３の外周には、ネジ部が設けられている。例えば、ネジ部は、雄ネジであり、保持ブロック１１４に設けられたネジ部に螺合する。
【００６６】
［２−１−４．保持ブロック］
保持ブロック１１４は、金属ネジ部１１３及び絶縁体１１５を保持するための部材である。保持ブロック１１４は、保持ブロック１１４は、絶縁体１１５との接続部分において、液体４１が漏れないように、シールする構造を有してもよい。
【００６７】
また、例えば、保持ブロック１１４は、金属ネジ部１１３のネジ部（雄ネジ）に螺合するネジ部（雌ネジ）を備えてもよい。金属ネジ部１１３を回転させることで、絶縁体１１５と第２金属電極１１２との位置関係を調整することができる。
【００６８】
［２−１−５．絶縁体］
絶縁体１１５は、第２金属電極１１２の周囲に空間１１９を形成するように配置されている。具体的には、絶縁体１１５は、第２金属電極１１２を囲うように形成されている。例えば、絶縁体１１５は、内径が１ｍｍの環状部材である。絶縁体１１５は、例えば、アルミナセラミックであるが、マグネシア、石英又は酸化イットリウムでもよい。
【００６９】
絶縁体１１５は、開口部１１７を有する。開口部１１７は、容器４０の液体４１中に気泡４２を発生させるときに、気泡４２の大きさを調整する。例えば、開口部１１７の直径は、絶縁体１１５の内径に等しく、１ｍｍである。
【００７０】
なお、開口部１１７は、絶縁体１１５の端面に設けられているが、絶縁体１１５の側面に設けられてもよい。また、複数の開口部１１７が絶縁体１１５に設けられてもよい。
【００７１】
上述したように、気体供給器１２０から空間１１９内に供給された気体によって第２金属電極１１２は覆われるので、第２金属電極１１２は、容器４０内の液体４１に直接接触しない。これにより、第２金属電極１１２は、容易に放電し、容易にプラズマを発生させることができる。
【００７２】
［２−１−６．電源］
電源１１６は、第１金属電極１１１と第２金属電極１１２との間に配置される。電源１１６は、第１金属電極１１１と第２金属電極１１２との間に所定の電圧を印加する。
【００７３】
所定の電圧は、例えば、周波数１００Ｈｚ〜２０ｋＨｚで２〜５０ｋＶ／ｃｍの負極性の高電圧パルスである。電圧波形は、例えば、パルス状、正弦半波形及び正弦波状のいずれでもよい。また、電流値は、例えば、１ｍＡ〜３Ａである。
【００７４】
［２−２．気体供給器］
気体供給器１２０は、気体を供給することで、液体４１中に気泡４２を形成する。例えば、気体供給器１２０は、容器４０の外部の空気（すなわち、窒素を含む気体）を取り込んで、液体４１中に供給する。気体供給器１２０は、例えば、ポンプなどである。
【００７５】
気体供給器１２０は、具体的には、プラズマ生成器１１０の一対の放電電極間に空気を供給する。具体的には、図４に示すように、気体供給器１２０は、貫通孔１１８を介して第２金属電極１１２の周囲に空気を供給する。
【００７６】
気体供給器１２０は、例えば、第１金属電極１１１と第２金属電極１１２との間に電圧を印加するのと同時に気体の供給を開始する。気体の供給を開始するタイミングは、これに限らず、電圧印加の開始より前又は後でもよい。なお、第２金属電極１１２を気体が覆った状態に達してから電圧を印加してもよい。この場合、液体のみからなる電流経路がほとんど形成されなくなるので、電圧のロスが少ない状態でプラズマを形成できる。
【００７７】
なお、気体供給器１２０は、空気に限らず、窒素（Ｎ２）ガスなどの窒素原子（Ｎ）を含む気体を供給してもよい。
【００７８】
［２−３．制御部］
制御部１３０は、液体４１の水素イオン指数（ｐＨ）の単位時間当たりの平均値が所定範囲内になるような制御を行う。なお、所定範囲は、例えば、植物２０の種別に依存して決定されてもよい。例えば、レタスの場合、所定範囲は、４以上８以下である。
【００７９】
例えば、制御部１３０は、プラズマ生成器１１０を制御する。具体的には、制御部１３０は、プラズマ生成器１１０が生成するプラズマの強度を制御する。例えば、制御部１３０は、一対の電極間に印加する印加電圧の大きさ及び印加時間の長さを制御する。あるいは、制御部１３０は、プラズマ生成器１１０の電源のオン及びオフ、すなわち、プラズマの生成のオン及びオフを制御する。
【００８０】
プラズマによって発生する硝酸イオンの濃度は、印加電圧及び印加時間に依存する。例えば、印加電圧を大きくする程、プラズマの強度は高くなり、硝酸イオンの濃度が大きくなる。また、印加電圧を小さくする程、プラズマの強度は低くなり、硝酸イオンの濃度が小さくなる。また、例えば、印加時間を長くする程、硝酸イオンの濃度は高くなり、印加時間を短くする程、硝酸イオンの濃度は低くなる。
【００８１】
具体的には、制御部１３０は、センサ部１４０によって検出された濃度に基づいて制御を行う。具体的には、制御部１３０は、ｐＨの平均値が所定範囲の上限値より大きい場合（すなわち、液体４１が中性及びアルカリ性寄りの場合）は、プラズマの強度を高くするようにプラズマ生成器１１０を制御する。また、制御部１３０は、ｐＨの平均値が所定範囲の下限値より小さい場合（すなわち、液体４１が酸性寄りの場合）は、プラズマの強度を低くするようにプラズマ生成器１１０を制御する。
【００８２】
また、センサ部１４０がｐＨではなく、硝酸イオン濃度などを測定する場合は、制御部１３０は、硝酸イオン濃度に基づいて制御を行ってもよい。具体的には、制御部１３０は、硝酸イオン濃度の平均値が所定範囲の上限値より大きい場合は、プラズマの強度を低くするようにプラズマ生成器１１０を制御する。また、制御部１３０は、硝酸イオン濃度の平均値が所定範囲の下限値より小さい場合は、プラズマの強度を高くするようにプラズマ生成器１１０を制御する。例えば、硝酸イオン濃度の所定範囲は、なお、所定範囲は、例えば、植物２０の種別に依存して決定されてもよい。
【００８３】
なお、制御部１３０は、水道水及び養液の供給、並びに、液体４１の排出などを制御してもよい。例えば、植物２０は液体４１を吸い上げて吸収し、葉などから蒸散により放出する。このため、液体４１は時間の経過とともに減少するので、制御部１３０は、減少した分を補うように、水道水及び養液などを供給してもよい。また、液体４１中のｐＨが小さくなりすぎて、プラズマ生成器１１０の制御だけではｐＨを上げることができない場合などは、液体４１を排出し、かつ、水道水などを供給してもよい。
【００８４】
［２−４．センサ部］
センサ部１４０は、液体４１中の所定の物質の濃度を測定する。所定の物質は、上述したように、プラズマ生成器１１０によって発生する物質であり、具体的には、水素イオン、硝酸イオン及び亜硝酸イオンの少なくとも１つである。例えば、センサ部１４０は、各物質の濃度を測定するセンサ、又は、ｐＨセンサである。
【００８５】
センサ部１４０は、液体４１中に配置される。例えば、センサ部１４０は、容器４０の底に配置される。このとき、プラズマ生成器１１０の一対の電極周辺は、プラズマによって発生した物質の濃度が高くなる。このため、センサ部１４０は、電極から離れた位置に設けてもよい。
【００８６】
［３．動作］
続いて、本実施の形態に係る植物栽培補助装置１００の動作（水耕栽培装置１０の動作）について、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係る植物栽培補助装置１００の動作を示すフローチャートである。
【００８７】
まず、気体供給器１２０が、気体の供給を開始する（Ｓ１００）。これにより、気体供給器１２０は、液体４１中に気泡４２を形成する。
【００８８】
次に、プラズマ生成器１１０が、液体４１中の気泡４２内にプラズマを生成する（Ｓ１１０）。具体的には、電源１１６が第１金属電極１１１及び第２金属電極１１２の間にパルス電圧を印加することで、気泡４２内に放電し、気泡４２内にプラズマを生成する。なお、気体の供給とプラズマの生成（電圧印加）とは、同時に開始されてもよい。
【００８９】
次に、センサ部１４０は、液体４１のｐＨを測定する（Ｓ１２０）。なお、センサ部１４０は、時間的に連続してｐＨを測定してもよく、あるいは、所定の期間（例えば、１０分）毎にｐＨを測定してもよい。また、測定箇所は、１ヶ所でもよく、又は、複数箇所でもよい。
【００９０】
次に、制御部１３０は、センサ部１４０によって測定されたｐＨと目標範囲（所定範囲）とを比較する（Ｓ１３０）。具体的には、制御部１３０は、測定されたｐＨが目標範囲内であるか、目標範囲の上限値より高いか、目標範囲の下限値より低いかを判定する。
【００９１】
例えば、制御部１３０は、ｐＨが目標範囲内である場合（Ｓ１３０で「Ｙｅｓ」）、その時点での設定値を維持する。すなわち、制御部１３０は、印加電圧の電圧値及び印加時間を維持する（Ｓ１１０へ戻る）。また、電圧を印加することなく、プラズマを生成していないのであれば（すなわち、オフ状態）、制御部１３０は、何もせずにオフ状態を維持する。
【００９２】
また、制御部１３０は、ｐＨが目標範囲の上限値より大きい場合（Ｓ１３０で「大きい」）、プラズマの強度を高くするようにプラズマ生成器１１０を制御する（Ｓ１４０）。例えば、制御部１３０は、印加電圧の電圧値を上昇、又は、印加時間を延長する。あるいは、プラズマを生成していないのであれば、制御部１３０は、プラズマ生成器１１０に電圧の印加（放電）を開始させる。
【００９３】
また、制御部１３０は、ｐＨが目標範囲の下限値より小さい場合（Ｓ１３０で「小さい」）、プラズマの強度を低くするようにプラズマ生成器１１０を制御する（Ｓ１５０）。例えば、制御部１３０は、印加電圧の電圧値を低下、又は、印加時間を短縮する。あるいは、制御部１３０は、プラズマの生成を停止、すなわち、電圧の印加を停止させてもよい。また、このとき、制御部１３０は、容器４０に水道水及び養液を追加するような制御を行ってもよい。
【００９４】
このように、ステップＳ１２０〜Ｓ１５０に示すように、制御部１３０は、液体４１のｐＨの単位時間当たりの平均値が所定範囲内になるような制御を行う。これにより、効率良くプラズマを生成することができ、消費電力を低減することができる。また、植物２０へのダメージを低減し、植物２０の成長を促進することができる。
【００９５】
［４．対照実験］
続いて、本実施の形態に係る水耕栽培装置１０による効果を示すために行った対照実験の結果について、図６〜図１１を用いて説明する。
【００９６】
［４−１．硝酸イオン濃度とｐＨ］
まず、プラズマ処理によって硝酸イオンが発生することを、図６及び図７を用いて説明する。図６及び図７はそれぞれ、本実施の形態に係るプラズマ処理水中の硝酸イオン濃度及びｐＨの経日変化を示す図である。
【００９７】
図６及び図７に示すプラズマ処理群では、放電を２日に１回の割合で行った。すなわち、２日に１回の割合で、液体４１中の気泡４２内にプラズマを生成した。放電時間は、約１時間である。また、用いた液体４１は、水道水と養液との混合水（約１６リットル）である。また、測定点は、容器４０内の３ヶ所であり、図中の平均値は、３ヶ所で得られた値の平均値を示している。また、測定は、放電を行った日に、放電の前後で１回ずつ測定している。
【００９８】
図６の実線のグラフ（プラズマ処理群）に示すように、硝酸イオン濃度の平均値は、同じ日に下から上に上昇している。すなわち、放電を行うことで硝酸イオンの濃度が大きくなっている。
【００９９】
また、比較対象として、プラズマ処理を行わないコントロール群についても同様の測定を行っている。コントロール群には、プラズマ処理群に見られるように測定の前後（すなわち、約１時間の間）で硝酸イオンが急に増加するような現象は見られない。
【０１００】
したがって、液体４１をプラズマ処理することで、液体４１中には、硝酸イオンが発生していることが分かる。
【０１０１】
また、図７の実線のグラフ（プラズマ処理群）に示すように、ｐＨの平均値は、同じ日に上から下に下降している。すなわち、放電を行うことでｐＨは低下していることが分かる。
【０１０２】
比較対象として、プラズマ処理を行わないコントロール群についても同様の測定を行っている。コントロール群には、プラズマ処理群に見られるように測定の前後でｐＨが急に減少するような減少は見られない。
【０１０３】
したがって、液体４１をプラズマ処理することで、液体４１のｐＨが減少することが分かる。すなわち、液体４１には、水素イオンが発生していることが分かる。
【０１０４】
なお、コントロール群及びプラズマ処理群は共に、日が経過するのに応じて、硝酸イオン及びｐＨの濃度の上昇及び下降が見られる。これらは、例えば、液体４１の減少及び増加などの影響によるものであり、プラズマ処理によって短期間で起こる硝酸イオン濃度及びｐＨの上昇とは原因が異なるものである。
【０１０５】
このように、本実施の形態に係る水耕栽培装置１０では、液体をプラズマ処理することで、液体中に硝酸イオンを発生させることができる。これは、気体供給器１２０によって窒素を含む空気を液体中に供給するためである。つまり、空気に含まれる窒素がプラズマによって硝酸イオンに変化し、液体中に拡散したものと考えられる。
【０１０６】
［４−２．ダメージの影響］
次に、プラズマ処理による植物へのダメージの影響について、図８を用いて説明する。図８は、本実施の形態に係るプラズマ処理時間と植物の成長速度との関係を示す図である。
【０１０７】
図８に示すプラズマ処理群では、それぞれ異なる放電時間（３０分、１０分、５分）での放電を１日に１回の割合で行った。用いた液体は、３００ｍｌの養液である。栽培に用いた植物は、レタスである。なお、コントロール群である養液のｐＨは、中性の値である。一方で、プラズマ処理群では、放電時間が長い程、ｐＨも小さくなっている。
【０１０８】
図８に示す「２６日目」を比較して分かるように、ｐＨが小さい程、すなわち、放電時間が長い程、植物が成長していないことが分かる。すなわち、ｐＨを制御しなければ、植物の成長を促進するどころか、成長を妨げる恐れがあることが分かる。
【０１０９】
なお、このとき、ｐＨが小さい程、植物の根が褐色化していた。この点からも、ｐＨを制御しなければ、植物にダメージを与えてしまうことが分かる。
【０１１０】
これに対して、本実施の形態に係る水耕栽培装置１０では、制御部１３０によってｐＨが所定範囲内になるような制御を行うことで、植物へのダメージを抑制し、植物の成長を促進することができる。
【０１１１】
［４−３．成長の様子］
次に、ｐＨを制御したプラズマ処理によって植物を栽培した結果について、図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態に係るプラズマ処理水によって栽培された植物の経日変化を示す図である。
【０１１２】
図９に示すプラズマ処理群での具体的なプラズマ生成条件は、図６及び図７の場合と同じである。なお、栽培に用いた植物は、レタスである。
【０１１３】
図９に示すプラズマ処理群とコントロール群とを比較して分かるように、特に、実験開始より１５日目以降では、見た目にも成長の違いが分かる。最終的な収穫量は、プラズマ処理群が７００ｇであり、コントロール群が５８５ｇであった。よって、プラズマ処理群は、コントロール群の約１．２倍の収穫を得ることができた。
【０１１４】
このように、プラズマ処理水を利用することで、植物の成長を促進することができることが分かる。したがって、短期間で植物を栽培することができる。
【０１１５】
また、別途、根の様子についての観察も行った。プラズマ処理群では、根が褐色化しておらず、正常に成長したものと考えられる。
【０１１６】
［４−４．殺菌効果］
次に、プラズマ処理による液体の殺菌効果について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０及び図１１はそれぞれ、本実施の形態に係るプラズマ処理水によるアオコ及び汚れの低減効果を示す図である。図１０及び図１１に示すプラズマ処理群での具体的なプラズマ生成条件は、図６及び図７の場合と同じである。
【０１１７】
図１０は、吸水部材３２の一例であるスポンジに付着したアオコの様子を示している。コントロール群では、アオコ（写真中の黒い部分）が多く発生しているのに対して、プラズマ処理群では、アオコの発生は抑制されている。
【０１１８】
図１１は、容器４０内に設けられた網皿の汚れ具合を示している。コントロール群の黒丸で囲んだ領域では、汚れが目立つのに対して、プラズマ処理群では、汚れがはっきりと見ることはできない。
【０１１９】
このように、本実施の形態に係る水耕栽培装置１０によれば、プラズマ処理された液体４１によって、栽培床３０及び容器４０などへのアオコ及び汚れの発生を抑制することができる。これにより、メンテナンス性を高めることができる。また、プラズマ処理によって液体４１の殺菌効果が認められるので、植物２０への菌の悪影響を抑制することができ、植物２０の成長を促進することができる。
【０１２０】
［５．まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る植物栽培補助装置１００によれば、植物２０を保持する栽培床３０に接触する液体４１中の気泡４２内にプラズマを生成するプラズマ生成器１１０と、気体を供給することで、液体４１中に気泡４２を形成する気体供給器１２０と、液体４１のｐＨの単位時間当たりの平均値が所定範囲内になるような制御を行う制御部１３０とを備える。
【０１２１】
例えば、気体を供給しない場合であっても、放電電極の発熱によって周囲の液体を気化させることで、液体４１中に気泡４２を形成することはできる。しかしながら、電力エネルギーが気泡４２の形成にも利用されるために、消費電力が多くなる。これに対して、本実施の形態では、気体を供給することで液体４１中に気泡４２を形成するので、低い電力でプラズマを生成することができる。
【０１２２】
また、気泡４２内に生成したプラズマによって、硝酸イオンなどの植物の成長を促進する物質、及び、ラジカルなどの活性種が発生する。このため、液体４１の水素イオン指数（ｐＨ）の制御を行うことで、ｐＨ及び活性種による植物へのダメージを低減し、かつ、液体の殺菌効果を高めることができる。さらに、硝酸イオンなどの物質によって植物の成長を促進することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態に係る植物栽培補助装置１００は、上述したように土壌を用いていない。仮に鉢植えなどの土壌を用いた土耕栽培の場合、土壌の緩衝作用によってプラズマ処理水のｐＨが自然と中性寄りに中和される。このため、土壌栽培では、ｐＨを制御する必要はない。
【０１２４】
これに対して、本実施の形態に係る水耕栽培装置１０では、土壌の緩衝作用を利用することができないために、ｐＨを制御しないと、図８に示したように、植物にダメージを与えてしまう。したがって、上述したように、ｐＨを制御しながらプラズマ処理する技術は、非常に有用であり、土耕栽培からは想定できないプラズマ処理水による植物へのダメージを軽減するという課題を解決し、植物の成長を促進するという目的を達成することができる。
【０１２５】
（実施の形態２）
続いて、実施の形態２に係る水耕栽培装置について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施の形態に係る水耕栽培装置１１の構成を示す図である。
【０１２６】
図１２に示すように、水耕栽培装置１１は、図１に示す水耕栽培装置１０と比較して、新たに、流路５０と、タンク６０と、水循環装置７０とを備える点が異なっている。さらに、容器４０が排出口４３を有する点が異なっている。以下では、実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ点は説明を省略する場合がある。
【０１２７】
流路５０は、例えば、配管などであり、容器４０に液体４１を供給する。流路５０は、例えば、パイプ、チューブ又はホースなどの環状の部材から構成される。
【０１２８】
流路５０は、容器４０及びタンク６０とともに、液体４１の循環経路を構成する。つまり、流路５０は、容器４０から排出される液体４１を容器４０に供給する。具体的には、流路５０の一端は、例えば、図１２に示すように容器４０の上方に設けられ、他端は、容器４０の排出口４３に接続されている。これにより、容器４０に貯められた液体４１は、排出口４３を通って流路５０を流れ、タンク６０、水循環装置７０及びプラズマ生成器１１０の近傍を通って、再び容器４０に流入する。
【０１２９】
タンク６０は、流路５０上に配置された、液体４１を貯めるための筐体である。具体的には、タンク６０には、液体４１の流入口と流出口とが設けられており、それぞれに流路５０が接続されている。例えば、タンク６０の流入口は、容器４０の排出口４３と流路５０によって接続されている。また、タンク６０の流出口は、水循環装置７０に流路５０によって接続されている。タンク６０の大きさ及び形状は、いかなるものでもよい。例えば、タンク６０の容積は１６リットルである。
【０１３０】
流路５０及びタンク６０は、例えば、プラスチックなどの樹脂材料、ステンレスなどの金属材料、又は、セラミックなどから構成される。流路５０及びタンク６０は、錆などの発生を抑制するために塗料などでコーティングされてもよい。
【０１３１】
水循環装置７０は、流路５０内を流れる液体４１を循環させる。例えば、水循環装置７０は、ポンプなどの送液装置である。なお、水循環装置７０は、流路５０内の液体４１の流速を制御する。例えば、水循環装置７０は、流路５０内を流れる液体４１の流速が毎分６リットルになるように、液体４１を循環させる。
【０１３２】
本実施の形態では、図１２に示すように、プラズマ生成器１１０は、流路５０内でプラズマを生成するように配置されている。具体的には、第１金属電極１１１及び第２金属電極１１２は、流路５０内に露出するように設けられている。
【０１３３】
このように、流路５０内でプラズマを生成することで、液体４１の殺菌効果を高めることができる。例えば、流路５０の流路面積を小さくすることで、プラズマによって発生する物質を、流路５０を通る液体４１に効率良く拡散させることができる。したがって、液体４１の殺菌効果を高めることができる。同様に、硝酸イオンなども液体４１に効率良く拡散させることができるので、効率良く植物２０に硝酸イオンなどを含む液体を供給することができる。
【０１３４】
なお、流路面積は、液体４１が流れる方向に直交する面における液体４１の断面積である。したがって、流路５０の流路面積は、例えば、流路５０を構成する配管の内径によって規定される。流路５０として径が小さい配管を用いる程、プラズマによって発生する物質を、流路５０内を通る液体４１に効率良く供給することができる。
【０１３５】
また、本実施の形態では、循環経路を構成するので、水資源を有効に利用することができる。また、プラズマによって発生した活性種などが液体４１の殺菌を行うので、液体４１を循環させても液体４１中の菌の増加などを抑制することができ、菌による植物２０へのダメージを低減することができる。したがって、低コストで植物２０の成長を促進することができる。
【０１３６】
（実施の形態３）
続いて、実施の形態３に係る水耕栽培装置について、図１３を用いて説明する。図１３は、本実施の形態に係る水耕栽培装置１２の構成を示す図である。
【０１３７】
図１３に示すように、水耕栽培装置１２は、図１２に示す水耕栽培装置１０と比較して、プラズマ生成器１１０がタンク６０内でプラズマを生成するように配置されている点が異なっている。以下では、実施の形態２と異なる点を中心に説明する。
【０１３８】
例えば、プラズマ生成器１１０の第１金属電極１１１及び第２金属電極１１２は、タンク６０内に露出するように設けられている。タンク６０は、流路５０よりも流路面積が大きい。これにより、タンク６０内を流れる液体４１の流速は、流路５０を流れる液体４１の流速よりも遅くなる。なお、図１３では、矢印の長さが流速を模式的に示している。
【０１３９】
流速が速過ぎる場合には、放電によるプラズマの生成効率が悪くなる。つまり、細い流路５０内でプラズマを生成する場合には、実施の形態２で示した効果を得ることができる一方で、プラズマの生成効率が悪くなり、結果として消費電力の増加、又は、植物の成長促進の鈍化などが発生する場合がある。
【０１４０】
これに対して、本実施の形態では、タンク６０内を流れる液体４１の流速は遅くなる。したがって、タンク６０内でプラズマを生成することにより、効率良くプラズマを生成することができる。これにより、消費電力を低減し、かつ、植物の成長を促進することができる。
【０１４１】
（実施の形態４）
続いて、実施の形態４に係る水耕栽培装置について、図１４を用いて説明する。図１４は、本実施の形態に係る水耕栽培装置１３の構成を示す図である。
【０１４２】
図１４に示すように、水耕栽培装置１３は、図１２に示す水耕栽培装置１０と比較して、流路５０が途中で分岐している点が異なっている。以下では、実施の形態２と異なる点を中心に説明する。
【０１４３】
流路５０は、主流路５１と、分岐流路５２とを有する。
【０１４４】
主流路５１は、循環経路を構成する流路である。具体的には、主流路５１の一端は、図１４に示すように、容器４０の上方に設けられ、他端は、容器４０の排出口４３に接続されている。これにより、容器４０に貯められた液体４１は、排出口４３を通って主流路５１を流れ、タンク６０及び水循環装置７０を通って、再び容器４０に流入する。
【０１４５】
分岐流路５２は、主流路５１から分岐して合流する流路である。分岐流路５２の少なくとも一部は、流路面積が主流路５１より小さい。具体的には、分岐流路５２の流路面積は、少なくとも主流路５１との分岐部分で、主流路５１の流路面積より小さい。例えば、図１４に示すように、分岐流路５２は、細管部５２ａ及び５２ｂと、滞留部５２ｃとを有する。
【０１４６】
細管部５２ａは、主流路５１と滞留部５２ｃとを接続する部分である。具体的には、細管部５２ａには、液体４１が主流路５１から分岐して流入する。
【０１４７】
細管部５２ｂは、滞留部５２ｃと主流路５１とを接続する部分である。具体的には、細管部５２ｂには、滞留部５２ｃからの液体４１が主流路５１に合流して流出する。
【０１４８】
細管部５２ａ及び５２ｂの流路面積は、主流路５１の流路面積より小さい。例えば、細管部５２ａ及び５２ｂを構成する配管の径は、主流路５１を構成する配管の径より小さい。このため、細管部５２ａに流入する液体４１、及び、細管部５２ｂから流出する液体４１の流速は、主流路５１を流れる液体４１の流速より小さくなる。例えば、主流路５１を流れる液体４１の流速は毎分６リットルであるのに対して、細管部５２ａ及び５２ｂを流れる液体４１の流速は毎分０．４リットルである。
【０１４９】
滞留部５２ｃは、細管部５２ａと細管部５２ｂとの間に設けられる。滞留部５２ｃの流路面積は、細管部５２ａ及び５２ｂより大きく、細管部５２ａを通って流入する液体４１の流速を遅くすることができる。
【０１５０】
図１４に示すように、プラズマ生成器１１０は、分岐流路５２内でプラズマを生成するように配置されている。具体的には、プラズマ生成器１１０は、分岐流路５２の滞留部５２ｃ内でプラズマを生成するように配置されている。例えば、第１金属電極１１１及び第２金属電極１１２は、滞留部５２ｃ内に露出するように設けられている。
【０１５１】
これにより、本実施の形態では、流路５０内のより流速の遅い部分でプラズマを生成するので、効率良くプラズマを生成することができる。したがって、消費電力を低減しつつ、除菌効果を高めることができ、植物の成長を促進することができる。
【０１５２】
（実施の形態５）
続いて、実施の形態５に係る水耕栽培プラントについて、図１５を用いて説明する。図１５は、本実施の形態に係る水耕栽培プラント２００の構成を示す図である。図１５は、例えば、水耕栽培プラント２００を上から見たときの各構成要素の配置を示している。
【０１５３】
水耕栽培プラント２００は、複数の栽培床３０と、少なくとも１つの容器４０と、少なくとも１つの植物栽培補助装置１００とを備える。これにより、水耕栽培プラント２００は、一度に大量の植物２０を栽培することができる。すなわち、水耕栽培プラント２００は、いわゆる植物の栽培工場である。
【０１５４】
図１５に示すように、水耕栽培プラント２００は、複数の栽培床３０と、複数の容器４０と、複数の植物栽培補助装置１００と、複数の流路５０とを備える。具体的には、１つの循環経路を構成する流路５０内に、４つの栽培床３０と、４つの容器４０と、１つの植物栽培補助装置１００とが配置されている。
【０１５５】
なお、これらの配置は一例であって、いかなる配置でもよい。例えば、全ての栽培床３０と、全ての容器４０と、全ての植物栽培補助装置１００とを、１つの循環経路を構成する流路５０によって接続してもよい。また、１つの容器４０が複数の栽培床３０を備えてもよい。
【０１５６】
また、図示しないが、水耕栽培プラント２００は、タンク６０及び水循環装置７０などを備えている。
【０１５７】
以上のように、本実施の形態では、複数の栽培床３０を用いて同時に大量の植物２０を栽培することができるので、栽培効率を高めることができ、植物２０の収穫量を増大させることができる。
【０１５８】
（その他）
以上、１つ又は複数の態様に係る植物栽培補助装置、水耕栽培装置、水耕栽培プラント及び植物栽培補助方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【０１５９】
例えば、上記の実施の形態では、制御部１３０がセンサ部１４０によって測定された物質の濃度に基づいて制御を行う例について示したが、これに限らない。例えば、予め設定された制御を行ってもよい。
【０１６０】
図１６は、本発明の実施の形態の変形例に係る水耕栽培装置１０ａの構成を示す図である。水耕栽培装置１０ａは、図１に示す水耕栽培装置１０と比較して、植物栽培補助装置１００の代わりに、植物栽培補助装置１００ａを備える点が異なっている。植物栽培補助装置１００ａは、制御部１３０の代わりに制御部１３０ａを備える一方で、センサ部１４０を備えない。
【０１６１】
例えば、プラズマによって発生する物質の濃度及びｐＨの値は、放電用の一対の金属電極への印加電圧及び印加時間と、液体４１の流量（容積）に基づいて決定される。したがって、例えば、容器４０内の液体４１の流量が略一定に保たれる場合は、制御部１３０ａは、予め定められた制御を行うことができる。つまり、制御部１３０ａは、予め定められた設定に従って、ｐＨの単位時間当たりの平均値が所定範囲内になるような制御を行う。
【０１６２】
例えば、制御部１３０ａは、液体４１の流量と、印加電圧及び印加時間とを対応付けた対応テーブルを記憶している。対応テーブルは、ｐＨを所定範囲内にするために必要な印加電圧及び印加時間を、液体４１の流量毎に予め設定したものである。制御部１３０ａは、対応テーブルを参照することで、液体４１の流量に対応する印加電圧及び印加時間に基づいて制御を行う。なお、液体４１の流量は、例えば、植物栽培補助装置１００ａの取り付け時などに予め設定されればよい。
【０１６３】
このように、動的に液体４１のｐＨをモニタリングすることなく、液体４１の流量に基づいて設定された印加電圧及び印加時間により、液体４１のｐＨを目標となる所定範囲内になるように制御することができる。これにより、消費電力を低減し、かつ、植物の成長を促進することができる。
【０１６４】
また、上記の実施の形態では、図４を用いてプラズマ生成器の形態を説明したが、これに限らない。外部から供給した気体により液体４１中に気泡４２を形成し、気泡４２中でプラズマを発生させていればよく、他の構造を採用してもよい。
【０１６５】
また、上記の実施の形態では、流路５０が容器４０とともに液体４１の循環経路を構成する例について示したが、これに限らない。例えば、流路５０は、容器４０に液体４１を供給するだけの供給専用流路でもよい。具体的には、流路５０は、容器４０内の液体４１のｐＨの単位時間当たりの平均値が所定範囲になるように制御されたプラズマ生成器１１０によって生成されたプラズマ処理水を、容器４０に供給する。
【０１６６】
なお、容器４０内の液体４１は、植物２０に吸い上げられて蒸散、あるいは、液体４１の表面からの蒸発により減少する。このため、流路５０は、減少量に応じて液体４１を供給すればよい。
【０１６７】
また、上記の実施の形態では、１つの容器４０に対して１つのプラズマ生成器１１０を配置する例について示したが、これに限らない。１つの容器４０に対して複数のプラズマ生成器１１０を配置してもよい。このとき、複数のプラズマ生成器１１０は、例えば、容器４０内、流路５０内及びタンク６０内のそれぞれでプラズマを生成するように配置されてもよい。
【０１６８】
また、上記の実施の形態では、栽培床３０がスポンジを含む例について示したが、これに限らない。例えば、栽培床３０は、網目状の板体でもよい。当該板体の上に配置された植物の根が、網の孔から下方に延びるようにしてもよい。
【０１６９】
また、上記の実施の形態では、センサ部１４０は、容器４０内に配置される例について示したが、これに限らない。例えば、センサ部１４０は、流路５０又はタンク６０内に配置されてもよい。
【０１７０】
また、上記の実施の形態では、制御部１３０は、液体のｐＨの単に時間当たりの平均値が所定範囲内になるような制御を行う例について示したが、ｐＨの瞬時値（測定値）が所定範囲内になるような制御を行ってもよい。つまり、例えば、制御部１３０は、ｐＨの測定値に基づく値が所定範囲内になるような制御を行ってもよい。
【０１７１】
また、上記の各実施の形態は、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明は、例えば、土壌を使わない水耕栽培などに利用することができる。
【符号の説明】
【０１７３】
１０、１０ａ、１１、１２、１３  水耕栽培装置
２０  植物
３０  栽培床
３１  保持部材
３２  吸水部材
３２ａ  凹部
４０  容器
４１  液体
４２  気泡
４３  排出口
５０  流路
５１  主流路
５２  分岐流路
５２ａ、５２ｂ  細管部
５２ｃ  滞留部
６０  タンク
７０  水循環装置
１００、１００ａ  植物栽培補助装置
１１０  プラズマ生成器
１１１  第１金属電極
１１２  第２金属電極
１１３  金属ネジ部
１１４  保持ブロック
１１５  絶縁体
１１６  電源
１１７  開口部
１１８  貫通孔
１１９  空間
１２０  気体供給器
１３０、１３０ａ  制御部
１４０  センサ部
２００  水耕栽培プラント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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