(57)【要約】【課題】低コストで窒素酸化物を供給する植物育成促進装置を提供する。【解決手段】植物の育成を促進する植物育成促進装置１００は、植物１２の栽培地（温室１０）に設けられ、空気中で放電させる１または複数の放電部１１２と、放電部１１２を制御して、栽培地の雰囲気中の窒素酸化物の濃度を目標値に維持する放電制御部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】
植物の育成を促進する植物育成促進装置であって、
植物の栽培地に設けられ、空気中で放電させる１または複数の放電部と、
前記放電部を制御して、前記栽培地の雰囲気中の窒素酸化物の濃度を目標値に維持する放電制御部と、
を備えたことを特徴とする植物育成促進装置。
【請求項２】
前記放電部は、スパークプラグで構成されることを特徴とする請求項１に記載の植物育成促進装置。
【請求項３】
植物の栽培地の雰囲気中の窒素酸化物の濃度を目標値に維持するように、空気中で放電を行う工程を含むことを特徴とする植物栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の育成を促進する植物育成促進装置および植物栽培方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、野菜、果物等の農作物、花卉、観葉植物等の園芸用植物等の植物を温室内で栽培する際に、温室内に二酸化炭素を供給して植物の光合成を促進している。温室内に供給する二酸化炭素として、燃焼によって生じた排気ガスが広く利用されており、例えば、特許文献１には、火力発電設備で生じた排気ガスから、植物の育成を阻害すると考えられていた窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去して温室内に供給する構成が記載されている。
【０００３】
このように、従来、窒素酸化物は、植物の育成を阻害すると考えられていたが、近年の研究により、植物の栽培雰囲気を１０ｐｐｂ〜２００ｐｐｂの窒素酸化物の雰囲気とすることにより、植物の育成を促進できることが分かってきた（例えば、非特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４８９５３６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２３５７４８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Plant Signaling & Behavior 9, e28563; March; 2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の技術では、二酸化窒素（ＮＯ２）が充填されたボンベから温室内にＮＯ２を供給しているが、ボンベは、高価であるため実用的ではない。したがって、植物の栽培地に、低コストで窒素酸化物を供給できる技術の開発が希求されている。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み、低コストで窒素酸化物を供給することができる植物育成促進装置および植物栽培方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の植物育成促進装置は、植物の育成を促進する植物育成促進装置であって、植物の栽培地に設けられ、空気中で放電させる１または複数の放電部と、前記放電部を制御して、前記栽培地の雰囲気中の窒素酸化物の濃度を目標値に維持する放電制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記放電部は、スパークプラグで構成されるとしてもよい。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の植物栽培方法は、植物の栽培地の雰囲気中の窒素酸化物の濃度を目標値に維持するように、空気中で放電を行う工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低コストで窒素酸化物を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】植物育成促進装置の使用形態を説明する図である。
【図２】植物育成促進装置の構成を説明する図である。
【図３】植物栽培方法の処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
（植物育成促進装置１００）
図１は、植物育成促進装置１００の使用形態を説明する図であり、図２は、植物育成促進装置１００の構成を説明する図である。なお、図１、図２中、信号の流れを破線の矢印で示す。これらの図に示すように、植物育成促進装置１００は、放電ユニット１１０と、計測ユニット１２０と、放電制御部１３０とを含んで構成される。
【００１５】
放電ユニット１１０は、複数の放電部１１２と、放電部１１２に電力を供給する電力供給部１１４とを含んで構成される。
【００１６】
放電部１１２は、植物１２を栽培するための温室１０内（栽培地）に設けられ、電力供給部１１４から電力が供給されることによって、空気中で放電させる。空気中で放電させることにより、プラズマが形成され、空気中の窒素と酸素が反応して、窒素酸化物（例えば、ＮＯ２（二酸化窒素））が生成されることとなる。したがって、放電部１１２によって空気中で放電させるだけで、温室１０内に窒素酸化物を供給することができる。
【００１７】
本実施形態において、放電部１１２は、図２に示すように、スパークプラグで構成されている。放電部１１２をスパークプラグで構成することにより、放電部１１２自体を低コストで製作することができ、窒素酸化物を低コストで温室１０内に供給することが可能となる。また、スパークプラグは、構造が単純であるため、容易にメンテナンスを行うことができる。さらに、スパークプラグは、従来技術で用いられるボンベ、配管と比較して極めて小型であるため、温室１０内における専有面積（占有体積）を削減することができ、植物１２の栽培面積に影響を与えてしまう事態を回避することが可能となる。また、放電部１１２は小型であるため、温室１０の大きさや、温室１０の使い方等に応じて、放電部１１２の配置や、放電部１１２の個数を柔軟に設定することができる。
【００１８】
なお、スパークプラグの中心電極１１２ａは、例えば、ニッケル合金、白金、イリジウム等で構成され、接地電極１１２ｂは、例えば、ニッケル鋼で構成されるが、中心電極１１２ａおよび接地電極１１２ｂの材質に限定はない。
【００１９】
また、複数の放電部１１２を温室１０内に設ける構成により、温室１０内において実質的に均一に窒素酸化物を生成することができ、温室１０内雰囲気の窒素酸化物の濃度の安定化を図ることが可能となる。
【００２０】
なお、温室１０内における放電部１１２の設置位置（高さ、設置間隔、配置）や個数は、植物１２の種類や、成長状況等に応じて適宜設定される。
【００２１】
電力供給部１１４は、電源１１６と、電圧を昇圧して放電部１１２に供給するトランス昇圧器１１８と、電源１１６とトランス昇圧器１１８との間の接続をオンオフするスイッチ１１６ａとを含んで構成される。なお、スイッチ１１６ａは、後述する放電制御部１３０によってオンオフ制御されるが、かかる制御については後に詳述する。
【００２２】
計測ユニット１２０は、温室１０内に配される１または複数の計測プローブ１２２と、計測プローブ１２２から入力された信号に基づいて、温室１０内の雰囲気中（栽培地の雰囲気中）の窒素酸化物の濃度を計測する計測部１２４とを含んで構成される。本実施形態において、計測ユニット１２０は、窒素酸化物としてＮＯ２の濃度を計測する。計測ユニット１２０による窒素酸化物の計測は、既存の技術であるため、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００２３】
放電制御部１３０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して、放電部１１２に供給される電力を制御する。
【００２４】
本実施形態において、放電制御部１３０は、計測ユニット１２０によって計測されたＮＯ２の濃度が目標値（例えば、５ｐｐｂ〜１０００ｐｐｂ）となるようにスイッチ１１６ａをオンオフ制御する。
【００２５】
このように、放電制御部１３０が、スイッチ１１６ａをオンオフ制御して、温室１０内の雰囲気中の窒素酸化物の濃度を目標値に維持することにより、温室１０内を植物１２の育成を促進する雰囲気とすることができる。これにより、効率的に植物１２を育成することが可能となる。
【００２６】
また、スイッチ１１６ａをオンするだけで、ただちに放電させることができるため、特に、複数の放電部１１２を温室１０内（栽培地）に配置することで、ボンベで窒素酸化物を供給する従来技術と比較して、目標値への到達時間を短縮することができる。
【００２７】
（植物栽培方法）
続いて、植物育成促進装置１００を用いた植物栽培方法について説明する。図３は、植物栽培方法の流れを説明するためのフローチャートである。植物育成促進装置１００では、計測ユニット１２０が常時ＮＯ２の濃度を監視しており、図３のフローチャートに示す処理は、所定時間間隔の割込処理として実行される。
【００２８】
（ステップＳ２１０）
放電制御部１３０は、計測ユニット１２０が計測したＮＯ２の濃度（計測値Ｃ）が目標値Ｃｔ未満であるか否かを判定する。その結果、計測値Ｃが目標値Ｃｔ未満であると判定した場合には、ステップＳ２１２に処理を移し、計測値Ｃが目標値Ｃｔ未満ではないと判定した場合には、ステップＳ２１４に処理を移す。
【００２９】
（ステップＳ２１２）
放電制御部１３０は、スイッチ１１６ａをオンにして、放電部１１２に電力を供給し、放電を開始して（放電開始工程）、当該植物栽培方法にかかる処理を終了する。
【００３０】
（ステップＳ２１４）
放電制御部１３０は、計測値Ｃが目標値Ｃｔを上回っているか否かを判定する。その結果、計測値Ｃが目標値Ｃｔを上回っていると判定した場合には、ステップＳ２１６に処理を移し、計測値Ｃが目標値Ｃｔを上回っていないと判定した場合には、当該植物栽培方法にかかる処理を終了する。
【００３１】
（ステップＳ２１６）
放電制御部１３０は、スイッチ１１６ａをオフにして、放電部１１２への電力の供給を停止して（放電停止工程：ステップＳ２１６）、当該植物栽培方法にかかる処理を終了する。
【００３２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３３】
例えば、上記実施形態において、放電部１１２として、スパークプラグを例に挙げて説明した。しかし、放電部１１２は、空気中で放電させることができれば、構成に限定はない。例えば、コロナ放電させる装置、アーク放電させる装置、交流電圧を使用した無電極放電（高周波放電）を行わせる装置等であってもよい。
【００３４】
また、上記実施形態において、放電部１１２を３つ備えた植物育成促進装置１００を例に挙げて説明した。しかし、放電部１１２の数に限定はなく、１つであってもよいし、複数（２つ、または、４つ以上）であってもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、放電制御部１３０がスイッチ１１６ａをオンオフ制御する際の閾値となる目標値が１つである場合を例に挙げて説明した。しかし、目標値に幅を持たせ（目標上限値と目標下限値とを設け）、計測ユニット１２０が計測した窒素酸化物の濃度が目標下限値以上目標上限値未満の範囲内に維持されるように、スイッチ１１６ａをオンオフ制御してもよい。例えば、窒素酸化物の濃度が目標下限値未満になったらスイッチ１１６ａをオン制御し、目標上限値以上になったらオフ制御するとよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、放電部１１２が生成する窒素酸化物としてＮＯ２を例に挙げて説明した。しかし、放電部１１２が生成する窒素酸化物の種類に限定はなく、例えば、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、三酸化二窒素（Ｎ２Ｏ３）、四酸化二窒素（Ｎ２Ｏ４）、五酸化二窒素（Ｎ２Ｏ５）等のＮＯ２以外の他の１種類の窒素酸化物であってもよいし、複数種類の窒素酸化物の混合物であってもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、計測ユニット１２０が測定する窒素酸化物としてＮＯ２を例に挙げて説明した。しかし、計測ユニット１２０が測定する窒素酸化物の種類に限定はなく、例えば、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）、三酸化二窒素（Ｎ２Ｏ３）、四酸化二窒素（Ｎ２Ｏ４）、五酸化二窒素（Ｎ２Ｏ５）等のＮＯ２以外の他の１種類の窒素酸化物であってもよいし、複数種類の窒素酸化物の混合物であってもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、植物育成促進装置１００を温室１０に適用する構成を例に挙げて説明したが、植物１２の栽培地として露地（露地栽培の栽培地）に適用することもできる。
【００３９】
なお、本明細書の植物栽培方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、植物の育成を促進する植物育成促進装置および植物栽培方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１００  植物育成促進装置
１１２  放電部
１３０  放電制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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