(57)【要約】【課題】上記事情に鑑みてなされたもので、炭酸同化作用が促進されることに着目し、効率よく安全にかつ安定的に、そして安価に炭酸ガスを供給するためのシステムを提供する。【解決手段】炭酸ガス供給システムは、炭酸ガス透過膜のモジュール、ポンプ、制御装置、調整弁を有する。これに温室６を組み合わせることにより、炭酸同化作用の促進を確認できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
常態の空気よりも高濃度の炭酸ガスを供給する植物栽培方法において、炭酸ガス透過膜を透過した空気を植物に供給することを特徴とする植物栽培方法
【請求項２】
請求項１記載の炭酸ガス透過膜を透過した空気を植物に供給するための装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本技術は、植物の育成を早める植物栽培方法に関する。より詳細には、植物の育成を促進するため、常態の空気より高濃度の炭酸ガスを使用する、植物栽培方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
現在行われている植物の栽培は、殆どすべてが太陽光を用いての路地またはハウス栽培であって、太陽光の入り難い建物内の人工光による栽培は、水や温度の適正条件をとることが難しく、未だ研究の段階を出ていない。
【０００３】
しかし、人工光で植物を栽培する場合、供給気体の炭酸ガス濃度を高めることにより、野菜などの生産効率が高められることは公知である。そして温室などの栽培室中の炭酸ガス濃度を高めた状態での野菜栽培は実際に行われている。しかし、後述するように、安全にかつ安定的に、高濃度の炭酸ガスを富化した空気を供給するシステムは、実用装置として存在しなかった。実際的には、温室内に、炭酸ガスボンベから減圧弁を介して、直接、ガスを送る方法がある。また燃料を燃焼させ、燃焼ガスを送る方法がある。
【０００４】
前者は、高圧ガス取締り法の適用を受け、安全上また、設置場所等の問題もある。後者は安全上や省エネルギーの面からも問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記問題点を解決するため炭酸ガス濃度を空気の常態（約３２０ｐｐｍ）に比し２から１０倍程度高めた環境において炭酸同化作用が促進されることに着目し、効率よく安全にかつ安定的に、そして安価に炭酸ガスを供給するためのシステムを検討し、次の結果に到達した。すなわち本発明者らは気体分離膜を用いた炭酸ガス濃度制御システムを発明した。この方法を一般の栽培方法ばかりでなく水耕栽培と組み合わせて使用することでその有効性を実証するために実験を行った。その結果、特に蛍光灯などによる光照射方法を取り入れた水耕栽培と組み合わせた場合は見た目にも美しく、衛生的な環境を演出すると同時に本来植物の持ち合わせている生命力を十分発揮できる環境の一要因である炭酸ガス濃度を局所的に高めることができるようになった。本発明による装置は、小型、軽量なため、ごく小規模で、安全に、安定的に植物一株から少数株向けなど目的の局所に必要な量を供給が可能なシステムである。かつこのシステムを用いることにより家庭菜園、ベランダ菜園、居間のインテリアやレストランのインテリアを兼ねた野菜畑の効率を飛躍的に向上させる道を開くことに成功した。これらの事実を確認し本発明を完成した。
【０００６】
すなわち本発明は１植物栽培において、炭酸ガス透過膜を透過した気体を植物に供給することを特徴とする植物栽培方法である。
【０００７】
また本発明は、２上記において、炭酸ガス透過膜を透過した空気を植物に供給するための植物栽培用装置である。
【０００８】
本発明の植物とは、葉采類のレタス類、ホーレン草、みつ葉、小松菜、ブロッコリー、カリフラワー、果采類のトマト類キュウリ、なす、ピーマン、メロン、根菜類として大根、かぶ、ラディッシュ、ニンジン、他にイチゴなどがあげられ、花はバラ、カーネーション、ハイビスカス、インパチェンス、日日草、ゼラニウム、セントポーリアなどである。
【０００９】
本発明の炭酸ガス透過膜とは窒素に比べて相対的に炭酸ガスの透過速度の速いフィルム状物質をいう。
膜として使用可能な代表的な物質は以下のようで、窒素を１としたときの透過率の比を酸素と炭酸ガスについて記載する。
すなわち    Ｎ２：Ｏ２：ＣＯ２＝１：ａ：ｂ        ａは酸素、ｂは炭酸ガスを示す
（１）  水素化ポリブタジエン：                              １：２．５：１２．６
（２）  アモルファスポリイソプレン（トランス）：              １：２．９：１６．５
（３）  ２−メチル−１，３−ペンタジエン８５％と
４メチル−１，３ペンタジエン１５％の共重合体                  １：３．７：１６．４
（４）  ポリオキシ−２，６−ジメチル−１．４−フェニレン：                １：４．２：１９．９
（５）  １０％架橋シリコンゴム含有ポリオキシジメチルシリレン：  １：２．２：１４．３
（６）  エチルセルロース：                                    １：３．３：２５．５
などをあげることができる。窒素と炭酸ガスの透過速度の比で表せば１：１０以上の物質を言う。好ましくは１：１２以上の物質である。
【００１０】
炭酸ガス富化膜を使用することにより同時に酸素や他の気体の組成比も変わりうるが炭酸同化作用への影響としては炭酸ガス濃度が圧倒的に影響が高かった。上記（１）の水素化ポリブタジエン膜を用いて空気を減圧ポンプ吸引すると炭酸ガス濃度が９００ｐｐｍのとき酸素濃度は３２％の組成の気体を得ることができ同時に得られた高濃度酸素も栽培時に根の健康と成長を支える効果があった。しかし本発明においてのポイントはあくまでも炭酸ガスを分離膜により高濃度にした装置であり酸素が高濃度であるかどうかは二次的なことである。
【００１１】
本発明の植物への気体の供給方法とは、炭酸ガス透過膜を透過した気体を目的とする植物に、何らかの方法で、局所に供給される必要がある。例えば水耕栽培では根部２５は水中にあり、（図３を参照）植物を保持するための仕切り板２６がある。仕切り板の孔部２２に、植物があたかも植え込まれた形で保持されている。気体は仕切板２６と水面との間に導入することも効果がある。あるいは、葉部２０にシャワー状に気体を降り注いでもよい。
【００１２】
またここでいう局所への供給とは、炭酸ガスの富化空気の供給口が植物の根の部分や葉の部分に対して、目的に合わせて植物の各部位に向けて供給するということを意味する。
本発明において、水耕栽培において、膜モジュールを透過した空気は例えば図１の装置を用い発生させた炭酸ガス富化空気を図３において示せば、仕切板下の空気相あるいは仕切り板上方に噴出口を設けてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の炭酸ガス富化膜からなるモジュールを構成要素として含む装置について図１乃至図３を用いて説明する。
【００１４】
植物にＣＯ２を供給するための装置は、▲１▼炭酸ガス透過用平膜を用いるか、▲２▼中空繊維束からなる炭酸ガス冨化膜を主要な構成要素としたモジュール（図２）とコンプレッサー１
配管３、５、流量調整弁４、ファン７などの気体送風装置、必要に応じて局部に必要な流量の気体を供給するための制御システム８である。即ち、一例を挙げれば、空気をコンプレッサーで約３ｋｇ／ｃｍ２に加圧して、必要に応じて、例えば０．０１ｍ３／ｍｉｎから数１０ｍ３／ｍｉｎのほぼ一定量に調節し、配管でモジュール入口３’  に送風する。ここでモジュールを、図２を使って説明する。膜モジュールは、圧縮空気から炭酸ガス富化空気とそれ以外の気体に分離するための装置であって、以下の構成からなる。
【００１５】
容器部本体である外筒１７、中空繊維束を収納するファイバー部は、圧縮空気部１４、出口空気部１６、ファイバー部１３と１４・１６とを隔てるファイバー支持部１５、からなる。そして圧縮空気を送入する入口部１０、炭酸ガス富化空気を取り出す取り出し部１２、出口部１１、から構成される。
【００１６】
膜モジュールを透過した気体は常圧より若干高い圧力で配管３を通り、流量調整弁４を通り、配管５を経て、必要個所６に送られる。開閉弁への別の配管９は配管５の炭酸ガス濃度を調節するため、コンプレッサーで加圧した空気を送る配管であり、制御システム８で流量調整を行なって配管３からの気体と混合させる。
【００１７】
好ましい炭酸ガス濃度は４００ｐｐｍから５０００ｐｐｍまでをいう。
望ましくは６００ｐｐｍから３０００ｐｐｍである。４００ｐｐｍ以下では通常の空気３００ｐｐｍに比べて明らかな効果をみとめにくく、５０００ｐｐｍ以上では障害を起こしやすくなる物もあって植物の生育に不向きである。尚、植物の炭酸同化作用にとって有効な濃度は６００ｐｐｍから１５００ｐｐｍ程度であるが、供給時に植物の周りにある空気で希釈されてしまうため、本発明の装置から供給できる炭酸ガス濃度としてはやや高めの範囲のものも有効に使用できる。
【００１８】
本発明の植物栽培方法は、炭酸ガス富化空気の供給と水耕栽培と組み合わせることによって著しい効果を得ることができる。本発明にとって水耕栽培は極めて重要な方法ではあるが、土耕や砂耕、鉢植えなどの植物にもすべての方法に利用できる。
【００１９】
本発明の一つの実施態様として水素化ポリブタジエンによるガス分離膜を用いると、通常の空気（窒素約７９％、酸素約２１％、炭酸ガス約３２０ｐｐｍ）から（窒素約６８％、酸素約３２％。炭酸ガス約９００ｐｐｍ）の混合気体が得られる。すなわち炭酸ガスが高濃度であるばかりでなく酸素も同時に高濃度になっている。このことは水耕栽培において仕切板下の空気相に噴出することにより根に高濃度の炭酸ガスや酸素を供給できることで根からも炭酸ガスを吸収できるばかりでなく、酸素の作用により根の健康が保ちやすくなるものと思われる。さらに水耕栽培の水量も下げることができ根の成長を促進できる。
【００２０】
また本発明においては、光源１８は不可欠である。光源としては、蛍光灯や白熱灯を用いるが、直接、熱が葉面に当たらない様にする必要がある。葉面の照度は２０００〜２００００ルックスである。
【００２１】
本発明では水耕栽培が好ましく行われる。水耕栽培とは土を使わず、理想に近いバランスに保った養分液で作物を育てる方式を云う。そのため雑菌が入らずクリーンで、連作障害もなく、必要に応じてコンピュータ制御による養分循環システム、温度管理により、高品質を保つことが出来るなどの効果のある植物栽培方法である。
【００２２】
【発明の効果】
図３の装置を用いて以下の実施確認をおこなった。
実施例１、２  炭酸ガス富化モジュールとして水素化ポリブタジエンの中空糸からなる容量２０Ｌのモジュールを用い、入口圧力３ｋｇ／ｃｍ２、流量１０Ｌ／ｍｉｎ、出口圧力１．５ｋｇ／ｃｍ２流量６Ｌ／ｍｉｎ、炭酸ガス濃度、９２０ｐｐｍの気体（酸素濃度３２％、窒素濃度６８％）を配管を通して、直接５Ｌの植物栽培容器（３個植え）に送風した。植物の種類はグリーンリーフレタス、栽培方法は水耕栽培であった。植物への供給方法は仕切板下の空気相への噴出または気中で吹きかける方法とする。栽培時の温度は２０℃とし光の強度は蛍光灯６千ルクス、逆方向反射板付きの条件をあわせて比較テストを実施した。その条件と結果を表１に示す。
【００２３】
実施例３、４  日日草の栽培
同一の装置を用い、植物の種類は日日草、栽培方法は水耕栽培、使用気体の種類は高濃度炭酸ガス（約９００ｐｐｍ）、高濃度酸素（約３２％）、窒素（６８％）の混合気体、流速は６Ｌ／ｍｉｎ、植物への供給方法は仕切板下の空気相への噴出または気中で吹きかける方法とする。栽培時の温度は２３℃とし光の強度は蛍光灯５千ルックス、逆方向反射板付きの条件をあわせて比較テストを実施した。その条件と結果を表２に示す。
比較例１、２
水耕、鉢植え、通常の空気など条件をかえて実施。結果は表１に記載。
比較例３、４
水耕、鉢植え、通常の空気など条件をかえて実施。結果は表２に記載。
＜実施例と比較例の結果比較＞
【表１】
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【表２】
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以上から、炭酸ガス富化膜を透過した空気を使用するという本発明の効果が顕著であり、短時間で、植物が収穫できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の植物プラント内の概観図である。
【図２】本発明の炭酸ガス富化膜を主要な構成要素としたモジュールである。
【図３】本発明の植物栽培装置の全体図である。
【符号の説明】
２  モジュール
１９  光
２１  反射板
２２  孔部
【図１】
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【図２】
2004166648.tif 000006
【図３】
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