特開 2023-135560 プラズマ機能液製造装置及び方法並びに植物栽培プラント

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023135560

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】プラズマ機能液製造装置及び方法並びに植物栽培プラント

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/68 20230101AFI20230921BHJP

   A01N 59/00 20060101ALI20230921BHJP

   A01P 1/00 20060101ALI20230921BHJP

   A01P 3/00 20060101ALI20230921BHJP

   B01F 23/231 20220101ALI20230921BHJP

   B01F 23/2373 20220101ALI20230921BHJP

   B01F 23/2375 20220101ALI20230921BHJP

   B01F 25/45 20220101ALI20230921BHJP

   C02F 1/50 20230101ALI20230921BHJP

   A01G 31/00 20180101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

C02F1/68 520B

A01N59/00 Z

A01P1/00

A01P3/00

C02F1/68 510A

C02F1/68 510C

C02F1/68 530A

B01F23/231

B01F23/2373

B01F23/2375

B01F25/45

C02F1/50 531B

C02F1/50 531Q

C02F1/50 531R

C02F1/50 531T

C02F1/50 531U

C02F1/50 540B

C02F1/50 550D

A01G31/00 601A

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022040835

(22)【出願日】2022-03-15

(71)【出願人】

【識別番号】000116079

【氏名又は名称】ローレルバンクマシン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(71)【出願人】

【識別番号】520514827

【氏名又は名称】学校法人青葉学園

(71)【出願人】

【識別番号】504150450

【氏名又は名称】国立大学法人神戸大学

(74)【代理人】

【識別番号】100169960

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 貴光

(72)【発明者】

【氏名】山縣 芳和

(72)【発明者】

【氏名】中西 秀行

(72)【発明者】

【氏名】小澤 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】沖野 晃俊

(72)【発明者】

【氏名】末永 祐磨

(72)【発明者】

【氏名】劉 智志

(72)【発明者】

【氏名】大澤 泰樹

(72)【発明者】

【氏名】岩澤 篤郎

(72)【発明者】

【氏名】天野 有里子

(72)【発明者】

【氏名】宇野 雄一

【テーマコード（参考）】

2B314

4G035

4H011

【Ｆターム（参考）】

2B314MA11

2B314MA23

2B314MA46

2B314PA13

4G035AB07

4G035AC26

4H011AA01

4H011AA02

4H011BB18

4H011DA12

4H011DA21

4H011DE15

(57)【要約】

【課題】簡便な装置構成でプラズマガスを液体に導入するとともに活性種の分解を抑制するプラズマ機能液製造装置及び方法並びに植物栽培プラントを提供する。
【解決手段】プラズマ機能液製造装置１０は、高周波電圧が印可される第１の電極２１と、第１の電極２１に空間を介して対向して配置され、アース２４に接続された金属製の第２の電極２２と、空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路２６ａと、を備えているプラズマガス発生部２０と、溶媒Ｓを貯留して第１の電極２１及び第２の電極２２を浸漬させるプラズマ機能液生成槽３１を備えているプラズマ機能液生成部３０と、を備えている。第１の電極２１と第２の電極２２との間に高周波電圧が印加されて空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、第２の電極２２を通過して気泡状態で溶媒Ｓに導入されて、プラズマ機能液Ｌが生成される構成とした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に空間を介して対向して配置され、アースに接続された金属製の多孔質部材と、前記空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路と、を備えているプラズマガス発生部と、
溶媒を貯留して前記第１の電極及び多孔質部材を浸漬させるプラズマ機能液生成槽を備えているプラズマ機能液生成部と、
を備え、
前記第１の電極と前記第１の電極と対になる第２の電極である前記多孔質部材との間に高周波電圧が印加されて前記空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、前記第２の電極を通過して気泡状態で前記溶媒に導入されて、プラズマ機能液が生成されることを特徴とするプラズマ機能液製造装置。

【請求項2】

高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に空間を介して対向して配置された非導電性の多孔質部材と、前記空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路と、を備えているプラズマガス発生部と、
導電性を示す溶媒を貯留して前記第１の電極及び多孔質部材を浸漬させ、アースに接続されたプラズマ機能液生成槽を備えているプラズマ機能液生成部と、
を備え、
前記第１の電極と前記第１の電極と対になる第２の電極である前記溶媒との間に高周波電圧が印加されて前記空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、前記多孔質部材を通過して気泡状態で前記溶媒に導入されて、プラズマ機能液が生成されることを特徴とするプラズマ機能液製造装置。

【請求項3】

前記第１の電極の表面は、誘電体から成る誘電体層で被覆されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ機能液製造装置。

【請求項4】

前記多孔質部材は、銅、銀又はそれらの合金から成ることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ機能液製造装置。

【請求項5】

前記プラズマガスの気泡は、マイクロバブル又はウルトラファインバブルであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造装置。

【請求項6】

前記プラズマ生成ガスは、空気、二酸化炭素ガス、酸素ガス、窒素ガスのうち少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造装置。

【請求項7】

前記プラズマ機能液生成部は、前記プラズマ機能液を前記プラズマ機能液生成槽の外部に放出可能な放出部を備えていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造装置。

【請求項8】

請求項７記載のプラズマ機能液製造装置と、
植物を栽培する栽培容器と、
を備え、
前記放出部は、前記プラズマ機能液を前記植物に滴下又は噴霧することを特徴とする植物栽培プラント。

【請求項9】

請求項７記載のプラズマ機能液製造装置と、
植物を水耕栽培する栽培槽と、
を備え、
前記放出部は、前記プラズマ機能液を前記栽培槽に供給することを特徴とする植物栽培プラント。

【請求項10】

前記溶媒は、液体肥料であり、
前記プラズマ生成ガスは、少なくとも窒素を含み、
前記プラズマ機能液生成部は、前記栽培槽に供給されたプラズマ機能液を前記栽培槽から前記プラズマ機能液生成槽に還流する還流路を備えていることを特徴とする請求項９に記載の植物栽培プラント。

【請求項11】

高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に空間を介して対向して配置された多孔質部材と、前記空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路と、を備え、前記第１の電極と前記第１の電極と対になる第２の電極との間に高周波電圧を印加して前記空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて活性種を含むプラズマガスを生成するプラズマガス発生部と、
溶媒を貯留して前記第１の電極及び多孔質部材を浸漬させるプラズマ機能液生成槽を備え、前記多孔質部材を通過した気泡状態の前記プラズマガスを前記溶媒に導入させてプラズマ機能液を生成するプラズマ機能液生成部と、
を備えていることを特徴とするプラズマ機能液製造装置。

【請求項12】

高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に空間を介して対向して配置され、アースに接続された金属製の多孔質部材と、前記空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路と、を備えているプラズマガス発生部と、
溶媒を貯留して前記第１の電極及び多孔質部材を浸漬させるプラズマ機能液生成槽を備えているプラズマ機能液生成部と、
を備えているプラズマ機能液製造装置を用いたプラズマ機能液製造方法であって、
前記第１の電極と多孔質部材との間に高周波電圧が印加されて前記空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、前記多孔質部材を通過して気泡状態で前記溶媒に導入されて、プラズマ機能液が生成されることを特徴とするプラズマ機能液製造方法。

【請求項13】

高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に空間を介して対向して配置された非導電性の多孔質部材と、前記空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路と、を備えているプラズマガス発生部と、
導電性を示す溶媒を貯留して前記第１の電極及び多孔質部材を浸漬させるとともにアースに接続されたプラズマ機能液生成槽を備えているプラズマ機能液生成部と、
を備えているプラズマ機能液製造装置を用いたプラズマ機能液製造方法であって、
前記第１の電極と溶媒との間に高周波電圧が印加されて前記空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、前記多孔質部材を通過して気泡状態で前記溶媒に導入されて、プラズマ機能液が生成されることを特徴とするプラズマ機能液製造方法。

【請求項14】

前記第１の電極の表面は、誘電体から成る誘電体層で被覆されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のプラズマ機能液製造方法。

【請求項15】

前記プラズマガスの気泡は、マイクロバブル又はウルトラファインバブルであることを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造方法。

【請求項16】

前記プラズマ生成ガスは、空気、二酸化炭素ガス、酸素ガス、窒素ガスのうち少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項１２乃至１５の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ機能液製造装置及び方法並びに植物栽培プラントに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、プラズマを利用した様々な洗浄や除菌（殺菌）等に関する技術が研究されている。特に、プラズマ処理されたガス（プラズマガス）を液体（溶媒）に導入して、プラズマ処理で発生したオゾン、イオン又はラジカル等の活性種を利用して、液体を洗浄又は除菌することが検討されている。

【0003】

特許文献１には、プラズマにより発生したオゾンやラジカル等をバブリングにより処理すべき液体中に導入させて、液体中に存在する有機物等を分解させることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－１７８８７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、活性種を含むプラズマガスを液体中で生成する場合、一対の電極を水中に配置し、電極間にプラズマガスを生成するためのガス（プラズマ生成ガス）を供給した状態で、一方の電極に高電圧を印加し他方の電極をアースとする等の複雑な構成を構築する必要がある。さらに、プラズマ発生時に熱が生じるため、活性種が短時間で分解されるという問題があった。

【0006】

そこで、簡便な装置構成でプラズマガスを液体に導入するとともに活性種の分解を抑制するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明に係るプラズマ機能液製造装置は、高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に空間を介して対向して配置され、アースに接続された金属製の多孔質部材と、前記空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路と、を備えているプラズマガス発生部と、溶媒を貯留して前記第１の電極及び多孔質部材を浸漬させるプラズマ機能液生成槽を備えているプラズマ機能液生成部と、を備え、前記第１の電極と前記第１の電極と対になる第２の電極である前記多孔質部材との間に高周波電圧が印加されて前記空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、前記第２の電極を通過して気泡状態で前記溶媒に導入されて、プラズマ機能液が生成される構成とした。

【0008】

また、本発明に係るプラズマ機能液製造装置は、高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に空間を介して対向して配置された多孔質部材と、前記空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路と、を備えているプラズマガス発生部と、導電性を示す溶媒を貯留して前記第１の電極及び多孔質部材を浸漬させ、アースに接続されたプラズマ機能液生成槽を備えているプラズマ機能液生成部と、を備え、前記第１の電極と前記第１の電極と対になる第２の電極である前記溶媒との間に高周波電圧が印加されて前記空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、前記多孔質部材を通過して気泡状態で前記溶媒に導入されて、プラズマ機能液が生成される構成とした。

【0009】

また、本発明に係るプラズマ機能液製造装置は、高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に空間を介して対向して配置された多孔質部材と、前記空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路と、を備え、前記第１の電極と前記第１の電極と対になる第２の電極との間に高周波電圧を印加して前記空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて活性種を含むプラズマガスを生成するプラズマガス発生部と、溶媒を貯留して前記第１の電極及び多孔質部材を浸漬させるプラズマ機能液生成槽を備え、前記多孔質部材を通過した気泡状態の前記プラズマガスを前記溶媒に導入させて前記プラズマ機能液を生成するプラズマ機能液生成部と、を備えている構成とした。

【0010】

また、本発明に係るプラズマ機能液製造方法は、高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に空間を介して対向して配置され、アースに接続された金属製の多孔質部材と、前記空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路と、を備えているプラズマガス発生部と、溶媒を貯留して前記第１の電極及び多孔質部材を浸漬させるプラズマ機能液生成槽を備えているプラズマ機能液生成部と、備えているプラズマ機能液製造装置を用いたプラズマ機能液製造方法であって、前記第１の電極と多孔質部材との間に高周波電圧が印加されて前記空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、前記多孔質部材を通過して気泡状態で前記溶媒に導入されて、プラズマ機能液が生成される構成とした。

【0011】

また、本発明に係るプラズマ機能液製造方法は、高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に空間を介して対向して配置された非導電性の多孔質部材と、前記空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路と、を備えているプラズマガス発生部と、導電性を示す溶媒を貯留して前記第１の電極及び多孔質部材を浸漬させるとともにアースに接続されたプラズマ機能液生成槽を備えているプラズマ機能液生成部と、備えているプラズマ機能液製造装置を用いたプラズマ機能液製造方法であって、前記第１の電極と溶媒との間に高周波電圧が印加されて前記空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、前記多孔質部材を通過して気泡状態で前記溶媒に導入されて、プラズマ機能液が生成される構成とした。

【発明の効果】

【0012】

本発明は、第１の電極と第２の電極との間に高周波電圧が印加されてプラズマ生成ガスから活性種を保持するプラズマガスが生成され、このプラズマガスが、多孔質部材を通過して過度な発熱や圧力変動を伴わずに気泡状態でプラズマ機能液生成槽内の溶媒に導入されることにより、長寿命の活性種を含むプラズマ機能液を得ることができる。さらに、第１の電極と第２の電極とがプラズマ機能液生成槽に浸漬された状態でプラズマガスを生成するため、プラズマ時に生じた熱が溶媒に効率良く放熱され、活性種への熱の影響を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置の構成を示す模式図である。

【図2】図１に示すプラズマヘッドの要部を示す縦断面図である。

【図3】本発明の第２の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置の構成を示す模式図である。

【図4】図３に示すプラズマヘッドの要部を示す縦断面図である。

【図5】第３の実施形態に係る植物栽培プラントの構成を示す模式図である。

【図6】第３の実施形態の第１変形例に係る植物栽培プラントの構成を示す模式図である。

【図7】第３の実施形態の第２変形例に係る植物栽培プラントの構成を示す模式図である。

【図8】第３の実施形態の第３変形例に係る植物栽培プラントの構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の各種実施形態について図面に基づいてそれぞれ説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

【0015】

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

【0016】

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

【0017】

＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０について、図１、図２に基づいて説明する。プラズマ機能液製造装置１０は、洗浄効果や除菌効果に優れたプラズマ機能液Ｌを製造する。

【0018】

プラズマ機能液製造装置１０は、プラズマガス発生部であるプラズマヘッド２０を備えている。プラズマヘッド２０は、プラズマを生成するものであれば如何なる構成であっても構わないが、大気圧付近の圧力でプラズマを発生させる大気圧プラズマ装置が好ましい。大気圧プラズマ装置は、真空プラズマ装置等の低圧プラズマ装置に比べて、装置サイズが小型で、操作性に優れ、且つ安全性が高い。さらに、大気圧プラズマ装置は、低圧プラズマ装置に比べて、高濃度の活性種を生成可能である。

【0019】

プラズマヘッド２０は、円柱状の第１の電極２１と、中空の略円筒状に形成されて第１の電極２１を収容する第２の電極２２と、を備えている。第１の電極２１と第２の電極２２とは、略同軸上に配置されている。第１の電極２１及び第２の電極２２は、後述するプラズマ機能液生成槽３１に浸漬されている。

【0020】

第１の電極２１は、プラズマ機能液生成槽３１の外に配置された電源２３に給電ケーブル２３ａを介して接続されている。第２の電極２２は、プラズマ機能液生成槽３１の外に配置されたアース２４にアース線２４ａを介して接続されている。

【0021】

第１の電極２１の外周には誘電体が被覆されて成る誘電体層２５が設けられている。第１の電極２１と第２の電極２２との間に誘電体層２５が介在することにより、プラズマを安定して発生させることができる。

【0022】

第１の電極２１、第２の電極２２の間の空間には、プラズマ機能液生成槽３１の外に配置されたコンプレッサー２６からガス供給路２６ａを介してプラズマ生成ガスが送られる。ガス供給路２６ａの下流端は、プラズマヘッド２０内まで延伸されている。

【0023】

プラズマ生成ガスは、空気、二酸化炭素ガス、酸素ガス、窒素ガスのうち少なくとも１種類を含む。プラズマ生成ガスの酸素濃度が９０％以上、好ましくは９０％以上９５％以下の場合には、優れた洗浄効果や除菌効果を奏する。プラズマ生成ガスは、必要に応じて図示しない酸素濃縮器により、予め酸素濃度を調整しても構わない。なお、プラズマ生成ガスの酸素濃度が１００％未満の場合、プラズマ生成ガスには窒素成分等が含まれる。特に、空気中の窒素をゼオライトに吸着させて高濃度の酸素を生成するＰＳＡ方式を用いた酸素濃縮機を使用して酸素濃度９５％のプラズマ生成ガスを生成した場合、理論上０．５％程度の窒素が含まれる。第１の電極２１と第２の電極２２との間に高周波電圧が印加されると、プラズマ生成ガスからプラズマが生成される。

【0024】

第２の電極２２の両端には、円板状の支持部材２７、２８が配置されている。支持部材２７は、第２の電極２２の先端側に設けられている。支持部材２８は、第２の電極２２の基端側に設けられ、第１の電極２１、誘電体層２５及びガス供給路２６ａを支持している。なお、図１、図２中の符号２９は、給電ケーブル２３ａ、アース線２４ａ等を保護する保護管である。

【0025】

第２の電極２２は、外周面に多数の孔２２ａが形成された導電性を示す多孔質部材であり、プラズマガス放出部を兼ねている。第２の電極２２は、内部に供給されたプラズマガスを孔２２ａに通過させることにより、プラズマガスの気泡Ｂをプラズマ機能液生成槽３１内の溶媒Ｓに導入させる。

【0026】

孔２２ａの孔径は、プラズマ機能液生成槽３１内の溶媒Ｓに導入させる気泡Ｂの発生初期の気泡径に応じた任意の大きさに設定可能である。例えば、孔２２ａの孔径に応じて、気泡径が１μｍ～１００μｍ程度のマイクロバブルや、気泡径が数十ｎｍ～１μｍ程度のウルトラファインバブルを生成可能である。

【0027】

気泡Ｂには、プラズマ生成ガスの種類に応じて、オゾン、過酸化水素、水酸化ラジカル、窒素酸化物、一重項酸素等の活性種が含有されている。本明細書において「活性種」とは、プラズマ生成ガスがプラズマにより活性化されて生成されたラジカル等である。プラズマガスに含まれるラジカルは、プラズマガスを生成するためのプラズマ生成ガスの種類によって異なり、例えば、プラズマ生成ガスに酸素成分が含まれる場合には、酸素ラジカル類が生じ、プラズマ生成ガスに窒素成分が含まれる場合には、窒素酸化物ラジカル類が生じる。また、硝酸態窒素（硝酸ラジカル）は植物の生育に有用である。

【0028】

また、第２の電極２２は、好ましくは銅、銀又はそれらの合金から成る。これにより、銅イオン又は銀イオンを溶媒Ｓに導入させることができる。

【0029】

さらに、導電性を示す第２の電極２２がアース２４に接続されることにより、装置を簡素化且つ小型化するとともに、装置を持ち運び可能に構成することができる。また、金属製の第２の電極２２は熱伝導率が高く、プラズマで発生した熱を効率良く溶媒Ｓに放熱できるため、活性種への熱の影響を抑制することができる。さらに、第２の電極２２全体でプラズマが発生するため、プラズマヘッド２０内で偏りなく略均一にプラズマガスを発生させることができ、気泡Ｂを溶媒Ｓへ容易に拡散することができる。

【0030】

プラズマ機能液製造装置１０は、プラズマ機能液Ｌを生成するプラズマ機能液生成部３０を備えている。本明細書において「プラズマ機能液Ｌ」とは、プラズマガスに保持された活性種が溶媒Ｓ中で気泡Ｂに保持された後に徐々に溶媒Ｓに溶解した溶液をいう。すなわち、プラズマ機能液Ｌには、気泡Ｂに保持されている活性種又は溶媒Ｓに溶解した活性種が含まれる。溶媒Ｓに活性種が溶解することにより、溶媒Ｓ自体が洗浄、除菌され、また、プラズマ機能液Ｌは、他の物体を洗浄、除菌する。また、プラズマ生成ガスの窒素濃度が０．５％以上である場合、プラズマ機能液Ｌに窒素ガスに由来する硝酸イオンが溶解するため、植物の生育に好適なプラズマ機能液Ｌを得ることができる。

【0031】

プラズマ機能液生成部３０は、溶媒Ｓを貯留してプラズマヘッド２０を溶媒Ｓ中に浸漬するプラズマ機能液生成槽３１を備えている。プラズマ機能液生成槽３１には、従来のような旋回流方式と比べて、溶媒Ｓを撹拌する撹拌翼等が設けられておらず、溶媒Ｓ中では気流の発生が抑制されている。溶媒Ｓは、超純水、イオン交換水、精製水又は蒸留水等の水又は無機栄養素を含む溶液、若しくは液体肥料等であるが、これらに限定されるものではない。なお、溶媒Ｓに液体肥料を用いる場合、プラズマ機能液Ｌが液体肥料に含まれる菌類を殺菌できるとともに、植物Ｐの生育に好適な活性種を液体肥料に含有させることができる。

【0032】

気泡Ｂは、溶媒Ｓ中に保持される時間が長いマイクロバブル又はウルトラファインバブルが好ましい。特に、気泡Ｂがウルトラファインバブルである場合、気泡Ｂに浮力がほとんど作用しないため、気泡状態が長時間に亘って保持される。

【0033】

このようにして、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、高周波電圧が印可される第１の電極２１と、第１の電極２１に空間を介して対向して配置され、アース２４に接続された金属製の第２の電極２２と、空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路２６ａと、を備えているプラズマヘッド２０と、溶媒Ｓを貯留して第１の電極２１及び第２の電極２２を浸漬させるプラズマ機能液生成槽３１を備えているプラズマ機能液生成部３０と、を備え、第１の電極２１と第２の電極２２との間に高周波電圧が印加されて空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、第２の電極２２を通過して気泡状態で溶媒Ｓに導入されて、プラズマ機能液Ｌが生成される構成とした。

【0034】

この構成によれば、第１の電極２１と第２の電極２２との間に高周波電圧が印加されてプラズマ生成ガスから活性種を保持するプラズマガスが生成され、このプラズマガスが、第２の電極２２の孔２２ａを通過して過度な発熱や圧力変動を伴わずに気泡状態でプラズマ機能液生成槽３１内の溶媒Ｓに導入されることにより、長寿命の活性種を含む洗浄効果や除菌効果に優れたプラズマ機能液Ｌを得ることができる。さらに、第１の電極２１と第２の電極２２とがプラズマ機能液生成槽３１に浸漬された状態でプラズマガスを生成するため、プラズマ時に生じた熱が第２の電極２２から溶媒Ｓに効率良く放熱され、活性種への熱の影響を抑制することができる。

【0035】

また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、第１の電極２１の表面が、誘電体から成る誘電体層２５で被覆されている構成とした。

【0036】

この構成によれば、第１の電極２１と第２の電極２２との間に誘電体層２５が介在することにより、プラズマを安定して発生させることができる。

【0037】

また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、第２の電極２２が、銅、銀又はそれらの合金から成る構成とした。

【0038】

この構成によれば、第２の電極２２から溶出した銅イオン又は銀イオンが溶媒Ｓに導入されるため、プラズマ機能液Ｌの洗浄効果や除菌効果を増進することができる。

【0039】

また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、プラズマガスの気泡が、マイクロバブル又はウルトラファインバブルである構成とした。

【0040】

この構成によれば、気泡Ｂが長時間に亘って保持されるため、プラズマ機能液Ｌに含まれる活性種を長時間に亘って維持することができる。

【0041】

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置４０について、図３、図４に基づいて説明する。なお、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置４０は、上述したプラズマ機能液製造装置１０と以下の点で相違し、共通する説明を省略する。

【0042】

プラズマ機能液製造装置４０は、プラズマヘッド５０と、プラズマ機能液生成部６０と、を備えている。

【0043】

プラズマヘッド５０は、円柱状の第１の電極５１と、中空の略円筒状に形成されて第１の電極５１を収容する多孔質部材５２と、を備えている。第１の電極５１と多孔質部材５２とは、略同軸上に配置されている。第１の電極５１及び多孔質部材５２は、後述するプラズマ機能液生成槽６１にて溶媒Ｓ中に浸漬されている。

【0044】

第１の電極５１は、プラズマ機能液生成槽６１外に配置された電源５３に給電ケーブル５３ａを介して接続されている。第１の電極５１の外周には、誘電体が被覆されて成る誘電体層５４が設けられており、プラズマを安定して生成可能である。

【0045】

第１の電極５１、多孔質部材５２の間の空間には、コンプレッサー５５からガス供給路５５ａを介してプラズマ生成ガスが送られる。ガス供給路５５ａの下流端は、プラズマヘッド５０内まで延伸されている。

【0046】

多孔質部材５２は、例えば、非導電性を示すセラミックス又はプラスチック製である。多孔質部材５２は、外周面に多数の孔５２ａが形成されている。多孔質部材５２の両端には、円板状の支持部材５６、５７が配置されている。

【0047】

支持部材５６は、多孔質部材５２の先端側に設けられている。支持部材５７は、多孔質部材５２の基端側に設けられ、第１の電極５１、誘電体層５４及びガス供給路５５ａを支持している。なお、図１、図２中の符号５８は、給電ケーブル５３ａ、ガス供給路５５ａ等を保護する保護管である。

【0048】

プラズマ機能液生成部６０は、導電性を示す溶媒Ｓを貯留してプラズマヘッド５０を溶媒Ｓ中に浸漬するプラズマ機能液生成槽６１を備えている。プラズマ機能液生成槽６１は、アース６２に接続されている。これにより、溶媒Ｓは、第１の電極５１と対となる第２の電極をして機能する。溶媒Ｓを第２の電極として用いることにより、第２の電極を構成する部材を別途用意する必要がなく、装置を簡素化且つ小型化するとともに、装置を持ち運び可能に構成することができる。なお、アース６２に代えて、電極をプラズマ機能液生成槽６１内に設けても構わない。

【0049】

第１の電極５１と溶媒Ｓとの間に高周波電圧が印加されると、第１の電極５１全体でプラズマが発生され、プラズマヘッド５０内で偏りなく略均一にプラズマガスが生成される。また、プラズマガスが多孔質部材５２の孔５２ａを通過することにより、プラズマガスの気泡Ｂがプラズマ機能液生成槽６１内の溶媒Ｓに導入され、プラズマ機能液Ｌが生成される。

【0050】

このようにして、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、高周波電圧が印可される第１の電極５１と、第１の電極５１に空間を介して対向して配置された非導電性の多孔質部材５２と、空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路５５ａと、を備えているプラズマヘッド５０と、導電性を示す溶媒Ｓを貯留して第１の電極５１及び多孔質部材５２を浸漬させ、アース６２に接続されたプラズマ機能液生成槽６１を備えているプラズマ機能液生成部６０と、を備え、第１の電極５１と第１の電極５１と対になる第２の電極である溶媒Ｓとの間に高周波電圧が印加されて空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、多孔質部材５２を通過して気泡状態で溶媒Ｓに導入されて、プラズマ機能液Ｌが生成される構成とした。

【0051】

この構成によれば、第１の電極５１と溶媒Ｓとの間に高周波電圧が印加されてプラズマ生成ガスから活性種を保持するプラズマガスが生成され、このプラズマガスが、多孔質部材５２の孔５２ａを通過して発熱や圧力変動を伴わずに気泡状態でプラズマ機能液生成槽６１内の溶媒Ｓに導入されることにより、長寿命の活性種を含む洗浄効果や除菌効果に優れたプラズマ機能液Ｌを得ることができる。さらに、第１の電極５１と多孔質部材５２とがプラズマ機能液生成槽３１に浸漬された状態でプラズマガスを生成するため、プラズマ時に生じた熱が多孔質部材５２から溶媒Ｓに効率良く放熱され、活性種への熱の影響を抑制することができる。

【0052】

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る植物プラント１Ａについて、図５に基づいて説明する。植物プラント１Ａは、植物Ｐを水耕栽培する栽培槽２と、プラズマ機能液製造装置１０と、を備えている。なお、プラズマ機能液製造装置１０は、第１の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０と以下の点で相違し、その他の共通する構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0053】

栽培槽２は、液体肥料を含む溶液Ａを貯める容器２ａと、植物Ｐの地中部が容器２ａの溶液Ａに達するように植物Ｐを支持する支持部２ｂと、を備えている。

【0054】

プラズマ機能液生成部３０は、プラズマ機能液Ｌを容器２ａに送る放出部としての液供給路３２を備えている。液供給路３２は、上流端がプラズマ機能液生成槽３１に接続され、下流端が容器２ａに接続されている。液供給路３２で送られるプラズマ機能液Ｌは、図示しないポンプ等を用いて圧送されて、溶液Ａに混合される。なお、溶液Ａは、必ずしも液体肥料を含むものでなくても構わない。

【0055】

このようにして、プラズマ機能液製造装置１０で生成されたプラズマ機能液Ｌが液供給路３２を介して栽培槽２に送られ、栽培槽２の溶液Ａがプラズマ機能液Ｌによって除菌又は殺菌されるため、植物Ｐが良好に生育される。

【0056】

＜変形例１＞
次に、第３の実施形態に係る植物プラント１Ａの変形例について、図６に基づいて説明する。なお、本変形例に係る植物プラント１Ｂは、上述した第３の実施形態に係る植物プラント１Ａと以下の点で相違し、その他の共通する構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0057】

容器２ａ内の溶液Ａ及びプラズマ機能液生成槽３１内の溶媒Ｓは、いずれも液体肥料を含むものである。また、プラズマ生成ガスには、窒素成分が含まれており、プラズマ機能液には、植物の栄養素となる硝酸態窒素（硝酸ラジカル）が含まれる。

【0058】

プラズマ機能液生成部３０は、容器２ａとプラズマ機能液生成槽３１とを接続する液還流路３３を備えている。液還流路３３は、上流端が容器２ａに接続され、下流端がプラズマ機能液生成槽３１に接続されている。容器２ａ内の溶液及びプラズマ機能液Ｌは、図示しないポンプ等により液還流路３３を介して容器２ａからプラズマ機能液生成槽３１に還流される。すなわち、溶液Ａは、液供給路３２及び液還流路３３を介して容器２ａ及びプラズマ機能液生成槽３１を循環するようになっている。

【0059】

容器２ａから還流された溶液がプラズマ機能液生成槽３１に貯められた溶媒Ｓに混入され、プラズマヘッド２０ら放出されたプラズマガスの気泡Ｂが、プラズマ機能液生成槽３１に貯められた溶媒Ｓに導入される。このようにして、活性種が溶解したプラズマ機能液Ｌが、プラズマ機能液生成部３０と栽培槽２との間を循環する。

【0060】

また、溶媒Ｓ及び溶液Ａに含まれる液体肥料の肥料としての寿命は、活性種の寿命よりも長いため、上述したように活性種を供給し続けることにより、液体肥料を繰り返し使用することができる。

【0061】

＜変形例２＞
次に、第３の実施形態に係る植物プラント１Ａの他の変形例について、図７に基づいて説明する。なお、本変形例に係る植物プラント１Ｃは、上述した第２の実施形態に係る植物プラント１Ａと以下の点で相違し、その他の共通する構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0062】

植物プラント１Ｃは、培養土等に植えられた植物Ｐを栽培するための栽培容器３と、プラズマ機能液製造装置１０と、を備えている。

【0063】

プラズマ機能液生成部３０は、放出部としての液供給管３４及び噴霧ヘッド３５を備えている、液供給管３４は、基端がプラズマ機能液生成槽３１に接続され、先端が噴霧ヘッド３５に接続されている。液供給管３４で送られるプラズマ機能液Ｌは、図示しないポンプ等を用いて圧送される。液供給管３４は、好ましくは可撓性を有している。

【0064】

噴霧ヘッド３５は、プラズマ機能液Ｌを外部に噴霧する。プラズマ機能液Ｌが噴霧された植物Ｐの花、葉、茎又は実等は、プラズマ機能液Ｌに含まれる活性種により除菌又は殺菌される。

【0065】

プラズマヘッド２０に大気圧プラズマ装置を用いることにより、プラズマ機能液製造装置１０を軽量且つ安全に構成でき、プラズマ機能液製造装置１０を持ち運び可能な程度に小型化できる。したがって、ユーザは、プラズマ機能液製造装置１０を栽培容器３の近傍まで持ち運び、任意の植物Ｐに向けてプラズマ機能液Ｌを噴霧することができる。なお、プラズマ機能液製造装置１０は、植物Ｐにプラズマ機能液Ｌを噴霧するものに限定されず、プラズマ機能液Ｌを植物Ｐに滴下するもの等であっても構わない。

【0066】

＜変形例３＞
次に、第３の実施形態に係る植物プラント１Ａの他の変形例について、図８に基づいて説明する。なお、本変形例に係る植物プラント１Ｄは、上述した第２の実施形態に係る植物プラント１Ａと以下の点で相違し、その他の共通する構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

【0067】

植物プラント１Ｄは、培養土等に植えられた植物Ｐを栽培するための３つの栽培容器４と、プラズマ機能液製造装置１０と、を備えている。

【0068】

プラズマ機能液生成部３０は、放出部としての液供給管３６及び３つの噴霧ヘッド３７を備えている。

【0069】

液供給管３６は、基端がプラズマ機能液生成槽３１に接続され、途中で３つに分岐し、先端が各噴霧ヘッド３７にそれぞれ接続されている。液供給管３６で送られるプラズマ機能液Ｌは、図示しないポンプ等を用いて圧送される。

【0070】

噴霧ヘッド３７は、各栽培容器４の上方に位置決めされており、プラズマ機能液Ｌを栽培容器４に向けてそれぞれ噴霧する。プラズマ機能液Ｌが噴霧された植物Ｐの花、葉、茎又は実等は、プラズマ機能液Ｌに含まれる活性種により除菌又は殺菌される。なお、噴霧ヘッド３７の数は、植物Ｐや栽培容器４の数や噴霧ヘッド３７がプラズマ機能液Ｌを噴霧する範囲に応じて増減可能である。

【0071】

噴霧ヘッド３７は、コントローラ３８によって動作制御される。コントローラ３８は、図示しないセンサ等により取得した温度や植物Ｐの生育状況に応じて、噴霧ヘッド３７がプラズマ機能液Ｌを噴霧するタイミングや量を制御する。なお、プラズマ機能液製造装置１０は、植物Ｐにプラズマ機能液Ｌを噴霧するものに限定されず、プラズマ機能液Ｌを植物Ｐに滴下するもの等であっても構わない。

【0072】

また、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【符号の説明】

【0073】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ：植物プラント
２ ：栽培槽
２ａ ：容器
２ｂ ：支持部
３、４：栽培容器
１０ ：プラズマ機能液製造装置
２０ ：プラズマヘッド
２１ ：第１の電極
２２ ：多孔質部材（第２の電極）
２２ａ：孔
２３ ：電源
２３ａ：給電ケーブル
２４ ：アース
２４ａ：アース線
２５ ：誘電体層
２６ ：コンプレッサー
２６ａ：ガス供給路
２７、２８：支持部材
３０ ：プラズマ機能液生成部
３１ ：プラズマ機能液生成槽
３２ ：液供給路
３３ ：液還流路
３４、３６：液供給管
３５、３７：噴霧ヘッド
３８ ：コントローラ
４０ ：プラズマ機能液製造装置
５０ ：プラズマヘッド
５１ ：第１の電極
５２ ：多孔質部材
５２ａ：孔
５３ ：電源
５３ａ：給電ケーブル
５４ ：誘電体層
５５ ：コンプレッサー
５５ａ：ガス供給路
５６、５７：支持部材
６０ ：プラズマ機能液生成部
６１ ：プラズマ機能液生成槽
６２ ：アース
Ａ ：溶液
Ｂ ：気泡
Ｌ ：プラズマ機能液
Ｐ ：植物
Ｓ ：溶媒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】