特開 2023-135597 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】P2023135597

(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】

   B01J 19/08 20060101AFI20230921BHJP

   A01P 21/00 20060101ALI20230921BHJP

   A01N 25/02 20060101ALI20230921BHJP

   C02F 1/68 20230101ALI20230921BHJP

   B01F 23/2375 20220101ALI20230921BHJP

   B01F 25/21 20220101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

B01J19/08 E

A01P21/00

A01N25/02

C02F1/68 520B

C02F1/68 510A

C02F1/68 530A

B01F23/2375

B01F25/21

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022192657

(22)【出願日】2022-12-01

(31)【優先権主張番号】P 2022040834

(32)【優先日】2022-03-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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）】

4G035

4G075

4H011

【Ｆターム（参考）】

4G035AB06

4G035AC15

4G035AE13

4G075AA13

4G075BA05

4G075BD27

4G075CA47

4G075DA02

4G075DA18

4G075EB01

4G075EB44

4G075EC02

4G075FA14

4G075FB02

4H011AB03

4H011BC18

4H011DA13

4H011DC12

4H011DD03

(57)【要約】

【課題】プラズマガスをバブリングで液体に導入する場合であっても、良好な洗浄効果、除菌効果を奏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、プラズマ生成ガスから活性種を含むプラズマガスを生成するプラズマヘッド２０と、プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部３０と、溶媒Ｓを貯留するプラズマ機能液生成槽４１を備え、気泡状態のプラズマガスを溶媒Ｓに導入させてプラズマ機能液Ｌを生成するプラズマ機能液生成部４０と、を備え、プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ生成ガスから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、
前記プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部と、
溶媒を貯留するプラズマ機能液生成槽を備え、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、
前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上であることを特徴とするプラズマ機能液製造装置。

【請求項2】

前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上９５％以下であ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3】

前記プラズマ生成ガスの窒素濃度は、０．５％以上であ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】

前記プラズマガス発生部は、前記プラズマ機能液生成槽の外部に配置され、
前記プラズマガス放出部は、前記プラズマ機能液生成槽に貯留された溶媒中に浸漬され、前記プラズマガスを気泡状態で放出する多孔質部材であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造装置。

【請求項5】

前記多孔質材部材は、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４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】

プラズマ生成ガスから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、
前記プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部と、
溶媒を貯留するプラズマ機能液生成槽を備え、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、
前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上であることを特徴とするプラズマ機能液製造方法。

【請求項12】

前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ機能液製造方法。

【請求項13】

前記プラズマ生成ガスの窒素濃度は、０．５％以上であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のプラズマ機能液製造方法。

【請求項14】

前記プラズマガス発生部は、前記プラズマ機能液生成槽の外部に配置され、
前記プラズマガス放出部の多孔質部材は、前記プラズマ機能液生成槽に貯留された溶媒中に浸漬され、前記プラズマガスが通過する際に前記プラズマガスを気泡状態で放出することを特徴とする請求項１１乃至１３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、プラズマガスをバブリングさせる方式としては、液体の流路を一時的に絞り、圧力変化で微細な泡を発生させるベンチュリ―方式や、微細な泡から液流中にガスを分散させ、微細孔で生じた気泡を液流のせん断力で切り離す微細孔方式等が知られている。

【0006】

しかしながら、プラズマにより発生したオゾンやラジカル等は圧力変化やせん断熱によって活性が失われがちで、さらにプラズマガスの種類によっては十分な洗浄効果や除菌効果が得られない虞があるという問題があった。

【0007】

そこで、プラズマガスをバブリングで液体に導入する場合であっても、良好な洗浄効果、除菌効果を奏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】

【0008】

本発明者は、上述した状況を鑑みて鋭意研究した結果、所定濃度の酸素ガスに由来するプラズマガスをバブリングで溶媒に導入することにより良好な洗浄効果、除菌効果が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0009】

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、プラズマ生成ガスから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、前記プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部と、溶媒を貯留するプラズマ機能液生成槽を備え、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、前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上である構成とした。

【0010】

また、本発明に係るプラズマ機能液製造方法は、プラズマ生成ガスから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、前記プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部と、溶媒を貯留するプラズマ機能液生成槽を備え、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、前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上である構成とした。

【発明の効果】

【0011】

本発明は、酸素濃度９０％以上のプラズマ生成ガスから洗浄効果や除菌効果に優れた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、プラズマガス放出部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洗浄効果や除菌効果に優れたプラズマ機能液を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【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】本発明の第２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3】第２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4】第２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5】第２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。

【図6】実験例に関する実験手順を示す模式図である。

【図7】実験例１の実験結果を示すグラフである。

【図8】実験例２に関する実験手順を示す模式図である。

【図9】実験例２の実験結果を示すグラフである。

【図10】実験例３の実験結果を示すグラフである。

【図11】実験例４の実験結果を示すグラフである。

【図12】実験例５の実験結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

＜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について図面に基づいて説明する。図１は、プラズマ機能液製造装置１０の構成を示す模式図である。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。

【0017】

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。

【0018】

プラズマヘッド２０の内部には、互いに隙間を空けて対向して配置された板状の第１の電極２１及び第２の電極２２が設けられている。第１の電極２１は、電源２３により高周波電圧が印加される。また、第２の電極２２は、アース２４に接続されている。

【0019】

第１の電極２１、第２の電極２２の間の空間には、コンプレッサー２５を介してプラズマ生成ガスが送られる。プラズマ生成ガスは、プラズマを発生させるガスであり、少なくとも酸素ガスが含まれている。プラズマ生成ガスの酸素濃度は、優れた洗浄効果や除菌効果を奏する９０％以上、好ましくは９０％以上９５％以下が好ましい。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。プラズマ生成ガスの窒素成分は、５％以下が好ましい。

【0020】

プラズマヘッド２０は、ガス搬送路３１を介してプラズマガス放出部３０に接続されている。プラズマヘッド２０とプラズマガス放出部３０とが離間していることにより、プラズマヘッド２０内で生じた熱が、プラズマガス放出部３０に伝わることが抑制されている。

【0021】

ガス搬送路３１は、一方端がプラズマヘッド２０に接続され、他方端がプラズマガス放出部３０に接続されており、プラズマヘッド２０で生成されたプラズマガスを、プラズマガス放出部３０に送る。なお、プラズマガスは、プラズマガス放出部３０からプラズマヘッド２０への逆流を抑制する程度に加圧されている。

【0022】

プラズマガス放出部３０は、後述するプラズマ機能液生成槽４１にて液体に浸漬されている。プラズマガス放出部３０は、例えば、中空の略円筒状に形成されており、外周面に多数の孔３２が形成された多孔質部材である。プラズマガス放出部３０は、内部に供給されたプラズマガスを孔３２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４１内の溶媒Ｓに導入させる。

【0023】

孔３２の孔径は、プラズマ機能液生成槽４１内の溶媒Ｓに導入させる気泡Ｂ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３２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。

【0024】

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。

【0025】

プラズマガス放出部３０は、例えば、金属、セラミックス又はプラスチック製、好ましくは銅、銀又はそれらの合金を使用する。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。

【0026】

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４０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。

【0027】

プラズマ機能液生成部４０は、溶媒Ｓを貯留してプラズマガス放出部３０を溶媒Ｓ中に浸漬するプラズマ機能液生成槽４１を備えている。プラズマ機能液生成槽４１には溶媒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。

【0028】

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。

【0029】

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、プラズマ生成ガスから活性種を含むプラズマガスを生成するプラズマヘッド２０と、プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部３０と、溶媒Ｓを貯留するプラズマ機能液生成槽４１を備え、気泡状態のプラズマガスを溶媒Ｓに導入させてプラズマ機能液Ｌを生成するプラズマ機能液生成部４０と、を備え、プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上である構成とした。

【0030】

この構成によれば、酸素濃度９０％以上のプラズマ生成ガスから洗浄効果や除菌効果に優れた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、プラズマガス放出部３０の孔３２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４１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。

【0031】

また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、プラズマ生成ガスの酸素濃度が、９０％以上９５％以下である構成とした。

【0032】

この構成によれば、小型の酸素濃縮器を使用して簡便にプラズマ生成ガスを得られるとともに、酸素濃度が過度に高い場合に生成されるオゾンの発生が抑制されるため、作業性や経済性に優れたプラズマ機能液Ｌを得ることができる。

【0033】

また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、プラズマ生成ガスの窒素濃度が、０．５％以上である構成とした。

【0034】

この構成によれば、プラズマ機能液Ｌに、プラズマ生成ガスに含まれる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。

【0035】

また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、プラズマヘッド２０が、プラズマ機能液生成槽４１の外部に配置され、プラズマガス放出部３０が、プラズマ機能液生成槽４１に貯留された溶媒Ｓ中に浸漬され、プラズマガスが通過する際にプラズマガスを気泡状態で放出する多孔質部材である構成とした。

【0036】

この構成によれば、プラズマヘッド２０が、プラズマ機能液生成槽４１外に配置され、プラズマガスが、溶媒Ｓに浸漬されたプラズマガス放出部３０から溶媒Ｓに導入されることにより、プラズマガスを生成する際の発熱でプラズマ機能液Ｌに含まれる活性種の活性が失われることを抑制でき、活性種の寿命を長期化することができる。

【0037】

また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、プラズマガス放出部３０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、プラズマガス放出部３０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の実施形態に係る植物プラント１Ａについて図面に基づいて説明する。図２は、第２の実施形態に係る植物プラント１Ａの構成を示す模式図である。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。

【0042】

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。

【0043】

プラズマ機能液生成部４０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４２を備えている。液供給路４２は、上流端がプラズマ機能液生成槽４１に接続され、下流端が容器２ａに接続されている。液供給路４２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。

【0044】

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４２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。

【0045】

＜変形例１＞
次に、第２の実施形態に係る植物プラント１Ａの変形例について図面に基づいて説明する。図３は、本変形例に係る植物プラント１Ｂの構成を示す模式図である。なお、本変形例に係る植物プラント１Ｂ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、その他の構成は共通する。したがって、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。

【0046】

容器２ａ内の溶液Ａ及びプラズマ機能液生成槽４１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いるおり、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。

【0047】

プラズマ機能液生成部４０は、容器２ａとプラズマ機能液生成槽４１とを接続する液循環路４３を備えている。液循環路４３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４１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循環路４３を介して容器２ａからプラズマ機能液生成槽４１に還流される。すなわち、溶液Ａは、液供給路４２及び液循環路４３を介して容器２ａ及びプラズマ機能液生成槽４１を循環するようになっている。

【0048】

容器２ａから還流された溶液がプラズマ機能液生成槽４１に貯められた溶媒Ｓに混入され、プラズマガス放出部３０か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４１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４０と栽培槽２との間を循環する。

【0049】

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。

【0050】

＜変形例２＞
次に、第２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面に基づいて説明する。図４は、本変形例に係る植物プラント１Ｃの構成を示す模式図である。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、その他の構成は共通する。したがって、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。

【0051】

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。

【0052】

プラズマ機能液生成部４０は、放出部としての液供給管４４及び噴霧ヘッド４５を備えている、液供給管４４は、基端がプラズマ機能液生成槽４１に接続され、先端が噴霧ヘッド４５に接続されている。液供給管４４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４４は、好ましくは可撓性を有している。

【0053】

噴霧ヘッド４５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。

【0054】

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。

【0055】

＜変形例３＞
次に、第２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面に基づいて説明する。図５は、本変形例に係る植物プラント１Ｄの構成を示す模式図である。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、その他の構成は共通する。したがって、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。

【0056】

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。

【0057】

プラズマ機能液生成部４０は、放出部としての液供給管４６及び３つの噴霧ヘッド４７を備えている。

【0058】

液供給管４６は、基端がプラズマ機能液生成槽４１に接続され、途中で３つに分岐し、先端が各噴霧ヘッド４７にそれぞれ接続されている。液供給管４６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。

【0059】

噴霧ヘッド４７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４７の数は、植物Ｐや栽培容器４の数や噴霧ヘッド４７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。

【0060】

噴霧ヘッド４７は、コントローラ４８によって動作制御される。コントローラ４８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４７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。

【実施例0061】

（実験例１）
プラズマ生成ガスとして酸素、二酸化炭素、空気（Ａｉｒ）、窒素を用いた場合に生成される各プラズマガスの殺菌効果について比較実験を行った。

【0062】

まず、精製水２４８ml、胞子液２mlを混合して胞子懸濁液２５０mlを作成した。胞子液の胞子には、Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982を使用した。この胞子は、主にイチゴ萎黄病の原因となる胞子であり、除菌もしくは殺菌することで、イチゴの疾病を防除して生育阻害や枯死を抑制できる。

【0063】

次に、図６に示すように、胞子懸濁液５０mlをビーカー１０１に入れ、プラズマバブリング装置１００でプラズマガスによるプラズマ処理を行った。プラズマ生成部であるマルチガスプラズマジェット１０２で生成されたプラズマガスは、筒状配管１０３を経由して胞子懸濁液に浸漬されているプラズマガス放出部である多孔質フィルタ１０４に送られ、多孔質フィルタ１０４を介して胞子懸濁液に気泡状態で導入される。筒状配管１０３の長さを約９０mm、多孔質フィルタ１０４の長さを約２０mm、導入されるプラズマガスの流量を３ＳLPMにそれぞれ設定した。

【0064】

プラズマガスを生成するために用いられるプラズマ生成ガスとして、酸素、二酸化炭素、空気（Ａｉｒ）、窒素の４種類を用意し、それぞれから生成されたプラズマガスを気泡状態で胞子懸濁液に導入する時間（処理時間）を０秒、１２０秒、３００秒、６００秒とした。

【0065】

そして、気泡状態のプラズマガスが導入された胞子懸濁液１mlを、段階希釈した後にシャーレ１０５に入れられた寒天培地に滴下し、常温で２日間培養した後に胞子の発芽量をカウントした。その結果を図７に示す。

【0066】

図７によれば、プラズマ生成ガスに酸素ガスを用いた場合のプラズマガスでは１２０秒、プラズマ生成ガスに二酸化炭素ガスを用いた場合のプラズマガスでは３００秒以上、プラズマ生成ガスに空気を用いた場合のプラズマガスでは６００秒以上をバブリングで導入することにより、優れた殺菌効果が得られることが分かる。一方、プラズマ生成ガスに窒素ガスを用いた場合のプラズマガスの殺菌効果は、酸素、二酸化炭素又は空気から生成されたプラズマガスに比べると小さいことが分かる。これらの結果から、プラズマ生成ガスとして酸素ガスを使用する場合が最も有効であることが分かる。

【0067】

（実験例２）
次に、プラズマ生成ガスに含まれる酸素ガスの酸素濃度とプラズマガスの殺菌効果との関係を検証する実験を行った。

【0068】

図８に示すように、精製水５０mlをビーカー１０１に入れ、プラズマバブリング装置１００を用いてプラズマガスを精製水に導入した。具体的には、プラズマ生成部であるマルチガスプラズマジェット１０２で生成されたプラズマガスが、筒状配管１０３を経由して精製水に浸漬されているプラズマガス放出部である多孔質フィルタ１０４に送られ、多孔質フィルタ１０４を介して精製水に気泡状態で導入される。筒状配管１０３の長さを約９０mm、多孔質フィルタ１０４の長さを約２０mm、導入されるプラズマガスの流量を３SLPMにそれぞれ設定した。

【0069】

プラズマ生成ガスとして以下の５種類を用意し、それぞれから生成されたプラズマガスを気泡状態で精製水に導入する時間（処理時間）を６０秒、３００秒とした。
・プラズマ生成ガス１：空気（Air）１００％（酸素２１％、窒素７８％、アルゴン１％）
・プラズマ生成ガス２：酸素４０％、窒素５８％、アルゴン２％
・プラズマ生成ガス３：酸素７０％、窒素２７％、アルゴン３％
・プラズマ生成ガス４：酸素９０％、窒素６％、アルゴン４％
・プラズマ生成ガス５：酸素１００％

【0070】

そして、気泡状態のプラズマガスが導入された精製水９９０μlに胞子液１０μlを混合して１０分間静置して胞子懸濁液を作成した。胞子液の胞子には、Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982 を使用した。そして、胞子懸濁液１mlを段階希釈した後にシャーレ１０５に入れられた寒天培地に滴下し、常温で２日間培養した後に生存菌数をカウントした。その結果を図９に示す。

【0071】

図９によれば、プラズマ生成ガスの酸素濃度を９０％、１００％に設定した場合、バブリング時間（処理時間）が６０秒、３００秒で生存菌数が著しく減少して顕著な殺菌効果が見られた。一方、プラズマ生成ガスの酸素濃度を酸素２１％、酸素４０％、酸素７０％に設定した場合、酸素濃度９０％、１００％に比べると生存菌数の減少すなわち殺菌効果が小さい。

【0072】

（実験例３）
次に、プラズマ生成ガスに含まれる酸素ガスの酸素濃度とプラズマガスの殺菌効果との関係をさらに詳しく検証する実験を行った。

【0073】

実験例２と同様にして、気泡状態のプラズマガスが導入された精製水９９０μlを胞子液１０μlに混合して胞子懸濁液を作成した。胞子液の胞子には、実験例２と同様に、Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982を使用した。

【0074】

プラズマ生成ガスとして以下の３種類を用意し、それぞれから生成されたプラズマガスを気泡状態で精製水に導入する時間（処理時間）を１０秒、２０秒、３０秒、６０秒とした。そして、実施例２と同様に、胞子懸濁液１mlを段階希釈した後にシャーレ１０５に入れられた寒天培地に滴下し、常温で２日間培養した後に生存菌数をカウントした。その結果を図１０に示す。
・プラズマ生成ガス６：酸素８０％、窒素１７％、アルゴン３％
・プラズマ生成ガス７：酸素９０％、窒素６％、アルゴン４％
・プラズマ生成ガス８：酸素１００％

【0075】

図１０によれば、プラズマ生成ガスの酸素濃度を９０％、１００％に設定した場合、バブリング時間（処理時間）１０秒以上で生存菌数が著しく減少して顕著な殺菌効果が得られることが分かる。一方、プラズマ生成ガスの酸素濃度を８０％に設定した場合には、生存菌数の減少すなわち殺菌効果は、酸素濃度９０％、１００％に比べると小さい。

【0076】

なお、実験例２のプラズマ生成ガス４と実験例３のプラズマ生成ガス７とは、それぞれ同じ成分で実験を行ったものの、実験に使用した胞子液の単位容積当たりの胞子数は実験の度に異なり、シャーレで培養する前の生存菌数が異なっているため、図９及び図１０の生存菌数の絶対値は異なっている。実験例２のプラズマ生成ガス５と実験例３のプラズマ生成ガス８についても同様である。

【0077】

（実験例４）
次に、処理時間を６０秒に設定した場合に、プラズマ生成ガスに含まれる酸素ガスの酸素濃度とプラズマガスの殺菌効果との関係をさらに詳しく検証する実験を行った。

【0078】

実験例３と同様にして、気泡状態のプラズマガスが導入された精製水９９０μlを胞子液１０μlに混合して胞子懸濁液を作成した。胞子液の胞子には、実験例３と同様に、Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982を使用した。

【0079】

プラズマ生成ガスとして以下の７種類を用意し、それぞれから生成された気泡状態のプラズマガスを精製水に６０秒間導入した。そして、実施例２と同様に、胞子懸濁液１mlを段階希釈した後にシャーレ１０５に入れられた寒天培地に滴下し、常温で２日間培養した後に生存菌数をカウントした。その結果を図１１に示す。図１１において、横軸は以下のプラズマ生成ガス９～１５であり、縦軸は生存菌数である。なお、図１１中の破線は、本実験開始時における菌数（初期菌数）を示す。
・プラズマ生成ガス９：酸素８０％、窒素１７％、アルゴン３％
・プラズマ生成ガス１０：酸素８５％、窒素１１％、アルゴン４％
・プラズマ生成ガス１１：酸素９０％、窒素６％、アルゴン４％
・プラズマ生成ガス１２：酸素９４％、窒素１％、アルゴン５％
・プラズマ生成ガス１３：酸素９５％、窒素０％、アルゴン５％
・プラズマ生成ガス１４：酸素９９％、窒素１％、アルゴン０％
・プラズマ生成ガス１５：酸素１００％、窒素０％、アルゴン０％

【0080】

図１１によれば、プラズマ生成ガス９～１０を用いた場合、初期菌数と生存菌数との差である減少菌数は、対数表示で１以下、すなわち線形表示で１／１０よりも少ない事が分かる。一方、プラズマ生成ガス１１～１５を用いた場合、減少菌数は、何れも対数表示で１以上、すなわち線形表示で１／１０以上であることが分かる。

【0081】

（実験例５）
実施例１乃至４では、胞子液の胞子にFusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982を使用したが、本実施例では、Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982以外の細菌等に対する殺菌効果を検証した。本実施例では、以下の３種類の細菌を含む菌液及び1種類の胞子液を使用し、実験例３と同様にして、気泡状態のプラズマガスが導入された精製水９９０μlを菌液又は胞子液１０μlに混合して、菌懸濁液又は胞子懸濁液を作成した。
・菌液１：S.aureus（黄色ブドウ球菌）
・菌液２：E.coli（大腸菌）
・菌液３：P.aeruginosa（緑膿菌）
・胞子液１：灰色カビ病菌

【0082】

プラズマ生成ガスとしてＰＳＡ方式の酸素濃縮器で生成した酸素濃度の異なる以下の２種類を用意した。なお、プラズマ生成ガス１６～１７における窒素濃度及びアルゴン濃度は推定値である。
・プラズマ生成ガス１６：酸素９０％、窒素５．７％、アルゴン４．3％
・プラズマ生成ガス１７：酸素９５％、窒素０．5％、アルゴン４．５％

【0083】

そして、プラズマ生成ガスから生成されたプラズマガスを気泡状態で精製水に６０秒間導入した。そして、実施例２と同様に、胞子懸濁液１mlを段階希釈した後にシャーレ１０５に入れられた寒天培地に滴下し、常温で２日間培養した後に生存菌数をカウントした。その結果を図１２に示す。図１２において、横軸は上述した菌液１～３及び胞子液１であり、縦軸は上述した菌液１～３及び胞子液１において、初期菌数及びプラズマ生成ガス１６～１７を使用した場合の生存菌数である。

【0084】

図１２によれば、菌液１～３及び胞子液１の何れであっても酸素濃度９０％、９５％のプラズマ生成ガスを使用することで、初期菌数と生存菌数との差である減少菌数は、対数表示で１以上、すなわち線形表示で１／１０以上であることが分かる。

【0085】

このように、実施例１によれば、プラズマ生成ガスとしては酸素ガスが非常に有効であり、特に、その酸素濃度が少なくとも９０％以上の場合には顕著な殺菌効果が得られることが実施例２～４から分かる。また、実験例５によれば、プラズマ生成ガスとして酸素ガスを使用することで、主にイチゴ萎黄病の原因となる胞子であるFusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982に加え、S.aureus（黄色ブドウ球菌）、E.coli（大腸菌）、P.aeruginosa（緑膿菌）又は灰色カビ病菌に対しても有効な殺菌効果を示すことが分かる。

【0086】

しかしながら、酸素濃度が９５％より高くした場合、非常に高価な高濃度酸素発生機が必要であり実用的でないのに対して、酸素濃度を９５％以下に設定した場合には、小型の酸素濃縮器を使用することが可能である。また、酸素濃度が過度に高い場合、生成されるオゾンの量が増えるため、人体や植物等への影響が懸念される。特に、酸素濃度が９５％より高くなると、液中に導入したオゾンが液中に溶け込まず空気中に放出されるため、別途オゾン対策が必要となる。従って、作業性やコスト面を考慮すると、酸素濃度は９０％以上９５％以下が好適である。

【0087】

酸素濃度が９５％以下の場合、プラズマ生成ガスには窒素ガスも含有される。そのため、プラズマ機能液Ｌ中の活性種には、植物の生育に係る栄養素として機能する硝酸イオンが発生する。

【0088】

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】

【0089】

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ：植物プラント
２ ：栽培槽
２ａ：容器
２ｂ：支持部
３ ：栽培容器
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：第２の電極
２３：電源
２４：アース
２５：コンプレッサー
３０：プラズマガス放出部
３１：ガス搬送路
３２：孔
４０：プラズマ機能液生成部
４１：プラズマ機能液生成槽
４２：液供給路
４３：液循環路
４４、４６：液供給管
４５、４７：噴霧ヘッド
４８：コントローラ
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】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】