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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-12
(45)【発行日】2024-03-21
(54)【発明の名称】ガス供給装置、ガス供給方法、及び記憶媒体
(51)【国際特許分類】
A01G 7/02 20060101AFI20240313BHJP
A01G 9/18 20060101ALI20240313BHJP
【ＦＩ】
A01G7/02
A01G9/18
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020017110
(22)【出願日】2020-02-04
(65)【公開番号】P2021122221
(43)【公開日】2021-08-30
【審査請求日】2022-12-16
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３１年度、国立研究開発法人科学技術振興機構 研究成果展開事業大学発新産業創出プログラムプロジェクト支援型「農産物の品質や生産性を向上させる為の環境制御システムの開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】523089623
【氏名又は名称】株式会社ＪＣＣＬ
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100145012
【弁理士】
【氏名又は名称】石坂 泰紀
(74)【代理人】
【識別番号】100212026
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 真生
(72)【発明者】
【氏名】星野 友
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 猛
【審査官】吉田 英一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１２６７０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１７１０４２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ０１Ｇ ７／０２
Ａ０１Ｇ ９／１８
ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
二酸化炭素の吸収と放出とを行う材料を有し、植物が栽培される栽培部に向けて二酸化炭素を含むガスを供給する供給部と、開始時刻と終了時刻とによって規定される前記ガスの供給期間において、時刻に基づいて前記ガスの供給量を調節する制御部と、を備え、
前記材料における水の含有量は、１～９５質量％であり、
前記制御部は、日ごとに、前記供給期間のうち前記植物による二酸化炭素の吸収量の予測値が最大になる中間時刻から前記終了時刻までの二酸化炭素の積算供給量が、前記供給期間のうち前記開始時刻から前記中間時刻までの二酸化炭素の積算供給量の１／３倍～３倍となるように、前記ガスの供給量を調節する、ガス供給装置。
【請求項2】
前記制御部は、日ごとに、前記材料による貯留量の７０％以上の二酸化炭素を含む前記ガスを、前記供給期間において前記栽培部に向けて供給するように、前記ガスの供給量を調節する、請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項3】
二酸化炭素の吸収又は吸着と放出とを行う材料を有し、植物が栽培される栽培部に向けて二酸化炭素を含むガスを供給する供給部と、
開始時刻と終了時刻とによって規定される前記ガスの供給期間において、時刻に基づいて前記ガスの供給量を調節する制御部と、を備え、
前記制御部は、日ごとに、前記供給期間のうち前記植物による二酸化炭素の吸収量の予測値が最大になる中間時刻から前記終了時刻までの二酸化炭素の積算供給量が、前記供給期間のうち前記開始時刻から前記中間時刻までの二酸化炭素の積算供給量の１／３倍～３倍となるように、前記ガスの供給量を調節し、
前記制御部は、前記供給期間を分割して得られる複数の分割期間それぞれにおいて、前記ガスの供給を継続する時間と前記ガスの供給を停止する時間との割合を変化させることで、前記ガスの供給量を調節する、ガス供給装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記栽培部の位置情報に基づいて、前記供給期間の前記開始時刻と前記終了時刻とを設定する、請求項１～３のいずれか一項に記載のガス供給装置。
【請求項5】
植物が栽培される栽培部に向けて、二酸化炭素の吸収と放出とを行う材料を介して二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給方法であって、開始時刻と終了時刻とによって規定される前記ガスの供給期間において、時刻に基づいて前記ガスの供給量を調節することを含み、
前記材料における水の含有量は、１～９５質量％であり、
前記ガスの供給量を調節することは、日ごとに、前記供給期間のうち前記植物による二酸化炭素の吸収量の予測値が最大になる中間時刻から前記終了時刻までの二酸化炭素の積算供給量が、前記供給期間のうち前記開始時刻から前記中間時刻までの二酸化炭素の積算供給量の１／３倍～３倍となるように、前記ガスの供給量を調節することを含む、ガス供給方法。
【請求項6】
植物が栽培される栽培部に向けて、二酸化炭素の吸収又は吸着と放出とを行う材料を介して二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給方法であって、
開始時刻と終了時刻とによって規定される前記ガスの供給期間において、時刻に基づいて前記ガスの供給量を調節することを含み、
前記ガスの供給量を調節することは、日ごとに、前記供給期間のうち前記植物による二酸化炭素の吸収量の予測値が最大になる中間時刻から前記終了時刻までの二酸化炭素の積算供給量が、前記供給期間のうち前記開始時刻から前記中間時刻までの二酸化炭素の積算供給量の１／３倍～３倍となるように、前記ガスの供給量を調節することを含み、
前記ガスの供給量を調節することは、前記供給期間を分割して得られる複数の分割期間それぞれにおいて、前記ガスの供給を継続する時間と前記ガスの供給を停止する時間との割合を変化させることを含む、ガス供給方法。
【請求項7】
請求項５又は６に記載のガス供給方法を装置に実行させるためのプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ガス供給装置、ガス供給方法、及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、太陽光を利用して植物を生育する施設内の植物生育環境を制御する植物生育環境制御装置が開示されている。この植物生育環境制御装置は、記憶部に記憶されている日の出時刻及び日の入り時刻に基づき、植物時間をカウントする計時部と、計時部によってカウントされる植物時間に基づき、毎日の施設内の植物生育環境を制御する制御部とを有する。制御部は、植物時間に基づき、施設内の二酸化炭素の供給制御を行っている。
【0003】
特許文献２には、植物の近くに設置される二酸化炭素濃度センサにより測定される温室内の二酸化炭素濃度に基づいて、温室内に供給する二酸化炭素を発生させる二酸化炭素発生装置を制御する二酸化炭素制御装置を有する二酸化炭素施用システムが開示されている。この二酸化炭素施用システムは、計時手段により計測される時刻があらかじめ決められた範囲にない場合には、二酸化炭素発生装置から二酸化炭素を供給させない制御手段を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１５－２２３１１８号公報
【文献】特開２０１８－１３４１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は、二酸化炭素を含むガスを効率的に供給することが可能なガス供給装置、ガス供給方法、及び記憶媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一側面に係るガス供給装置は、二酸化炭素の吸収又は吸着と放出とを行う材料を有し、植物が栽培される栽培部に向けて二酸化炭素を含むガスを供給する供給部と、ガスの供給期間において、時刻に基づいてガスの供給量を調節する制御部と、を備える。制御部は、日ごとに、供給期間のうち植物による二酸化炭素の吸収量の予測値が最大になる中間時刻以降での二酸化炭素の積算供給量が、供給期間のうち中間時刻までの二酸化炭素の積算供給量の１／３倍～３倍となるように、ガスの供給量を調節する。このガス供給装置では、二酸化炭素の吸収量の予測値が最大になる中間時刻の前後において、他の時刻よりも、材料からの単位時間あたりの二酸化炭素の放出量を大きくすることができる。従って、二酸化炭素を含むガスを効率的に供給することが可能となる。
【0007】
制御部は、日ごとに、材料による貯留量の７０％以上の二酸化炭素を含むガスを、供給期間において栽培部に向けて供給するように、ガスの供給量を調節してもよい。この場合、供給期間全体での二酸化炭素を含むガスの供給量を一定値以上に保つことができる。従って、二酸化炭素を含むガスをより効率的に供給することが可能となる。
【0008】
制御部は、供給期間を分割して得られる複数の分割期間それぞれにおいて、ガスの供給を継続する時間とガスの供給を停止する時間との割合を変化させることで、ガスの供給量を調節してもよい。この場合、ガスが供給される状態とガスの供給が停止された状態との２つの状態に切り替え可能な装置によってガスの供給量を調節できるので、装置構成を簡素化しつつ、制御部の処理負荷を低減することが可能となる。
【0009】
制御部は、栽培部の位置情報に基づいて、供給期間の開始時刻と終了時刻とを設定してもよい。この場合、栽培部の位置での太陽の動きに応じた適切な期間においてガスを供給できるので、二酸化炭素を含むガスをより効率的に供給することが可能となる。
【0010】
本開示の一側面に係るガス供給方法は、植物が栽培される栽培部に向けて、二酸化炭素の吸収又は吸着と放出とを行う材料を介して二酸化炭素を含むガスを供給する方法である。このガス供給方法は、ガスの供給期間において、時刻に基づいてガスの供給量を調節することを含む。ガスの供給量を調節することは、日ごとに、供給期間のうち植物による二酸化炭素の吸収量の予測値が最大になる中間時刻以降での二酸化炭素の積算供給量が、供給期間のうち中間時刻までの二酸化炭素の積算供給量の１／３倍～３倍となるように、ガスの供給量を調節することを含む。この場合、上述のガス供給装置と同様に、二酸化炭素を含むガスを効率的に供給することが可能となる。
【0011】
本開示の一側面に係る記憶媒体は、上記ガス供給方法を装置に実行させるためのプログラムを記憶した、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、二酸化炭素を含むガスを効率的に供給することが可能なガス供給装置、ガス供給方法、及び記憶媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面を参照して一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本開示を説明するための例示であり、本開示を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、各要素の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【0015】
［植物栽培システム］
図１は、ガス供給装置を備える植物栽培システムの一例を示す模式図である。図１に示される植物栽培システム１は、光合成を行う植物を栽培するシステムである。植物は、光合成するものであれば限定されず、野菜及び穀類等の農作物であってもよく、花、藻類及び草木であってもよい。植物栽培システム１は、栽培部１０と、ガス供給装置２０とを備える。
図１は、ガス供給装置を備える植物栽培システムの一例を示す模式図である。図１に示される植物栽培システム１は、光合成を行う植物を栽培するシステムである。植物は、光合成するものであれば限定されず、野菜及び穀類等の農作物であってもよく、花、藻類及び草木であってもよい。植物栽培システム１は、栽培部１０と、ガス供給装置２０とを備える。
【0016】
栽培部１０では、植物が栽培される。栽培部１０は、植物を栽培するための内部空間を形成する収容部１２を有する。収容部１２は、例えば、ビニルハウスである。昼間（例えば、日の出から日の入りまでの間）において、ビニルハウス内には太陽の光が入射し、植物の光合成が行われる。夜間（例えば、日の入から翌日の日の出までの間）では、ビニルハウス内には太陽の光が入射せず、植物の光合成が行われない。
【0017】
植物の光合成には二酸化炭素が必要となり、太陽の入射量が多くなるにつれて必要な二酸化炭素の量が増加する。栽培部１０は、収容部１２内（内部空間）にガスを導入するガス導入部１４と、収容部１２内（内部空間）からガスを収容部１２の外に放出（排出）するガス放出部１６とを有する。
【0018】
（ガス供給装置）
ガス供給装置２０は、栽培部１０に向けて二酸化炭素を含むガスを供給する。ガス供給装置２０から栽培部１０の内部空間に二酸化炭素が供給されることで、栽培部１０内の植物の生長が促進される。ガス供給装置２０は、植物の光合成が行われない夜間に二酸化炭素を貯留し、植物の光合成が行われる昼間に、夜間に貯留した二酸化炭素を栽培部１０に供給する。ガス供給装置２０は、例えば、供給部３０と、生成部４０と、制御部１００とを備える。なお、ガス供給装置２０に含まれる一部の要素、又はガス供給装置２０の全体が栽培部１０（収容部１２）内に配置されてもよい。
ガス供給装置２０は、栽培部１０に向けて二酸化炭素を含むガスを供給する。ガス供給装置２０から栽培部１０の内部空間に二酸化炭素が供給されることで、栽培部１０内の植物の生長が促進される。ガス供給装置２０は、植物の光合成が行われない夜間に二酸化炭素を貯留し、植物の光合成が行われる昼間に、夜間に貯留した二酸化炭素を栽培部１０に供給する。ガス供給装置２０は、例えば、供給部３０と、生成部４０と、制御部１００とを備える。なお、ガス供給装置２０に含まれる一部の要素、又はガス供給装置２０の全体が栽培部１０（収容部１２）内に配置されてもよい。
【0019】
供給部３０は、二酸化炭素を貯留し、貯留した二酸化炭素を含むガスを栽培部１０に向けて供給する。供給部３０は、材料３２と、収容部３４と、ガス導出入部３６，３８とを有する。材料３２は、二酸化炭素の吸着と放出とを行うものであってもよい。二酸化炭素の吸着と放出とを行う材料３２として、例えば、活性炭及びシリカゲルが挙げられる。あるいは、材料３２は、二酸化炭素の吸収と放出とを行うものであってもよい。材料３２として、二酸化炭素の吸収及び放出とを可逆的に行うことができる種々のものが用いられてもよい。
【0020】
二酸化炭素の吸収と放出とを行う材料３２に含まれる成分としては、ポリマーゲル、ポリマーゲル微粒子、ポリマーゲル微粒子の凝集体、多孔性のポリマーゲル及び陰イオン交換樹脂等が挙げられる。ポリマーゲル、ポリマーゲル微粒子、ポリマーゲル微粒子の凝集体、多孔性のポリマーゲルは、アミノ基を有するモノマーの重合体であってよい。モノマーとしては、Ｎ－（アミノアルキル）アクリルアミドが挙げられる。陰イオン交換樹脂は、交換基として三級アミンを有する弱塩基性陰イオン交換樹脂であってよい。
【0021】
具体的には三菱ケミカル株式会社製のアクリル系ＷＡ１０、スチレン系ＷＡ２０シリーズ、及びスチレン系ＷＡ３０等（いずれも商品名）、並びに、室町ケミカル株式会社製のＷＭＴ－７６２４ＬＧ、ダウエックス６６、及びマラソンＷＢＡ（いずれも商品名）を用いることができる。材料３２は、性能維持の観点から、水分を含んでいてもよい。材料３２における水の含有量は、例えば１～９５質量％であってよい。
【0022】
収容部３４は、材料３２を収容する。収容部３４は、複数の材料３２を収容していてもよい。複数の材料３２は、収容部３４内においてカートリッジにそれぞれ保持されていてもよい。ガス導出入部３６，３８は、収容部３４内にガスを導入するか、又は収容部３４内から外部にガスを放出する。例えば、ガス導出入部３６からガスが収容部３４内に導入される場合、ガス導出入部３８からガスが放出される。ガス導出入部３８からガスが収容部３４内に導入される場合、ガス導出入部３６からガスが放出される。
【0023】
ガス導出入部３６，３８のいずれか一方から導入されたガスは、収容部３４内の材料３２に導かれる。材料３２が放出するガスは、ガス導出入部３６，３８のいずれか一方を介して収容部３４の外に放出される。ガス導出入部３６と栽培部１０のガス導入部１４とは、流路５２を介して接続されている。これにより、収容部３４（材料３２）からガス導出入部３６を介して放出されるガスが、流路５２を通って栽培部１０に供給可能となっている。
【0024】
生成部４０は、二酸化炭素を含む燃焼ガスを供給部３０に供給する。生成部４０は、例えば、加熱部４２と、ガス導入部４４と、ガス放出部４６とを有する。加熱部４２は、例えば、ＬＰＧ（液化石油ガス）、ＬＮＧ（液化天然ガス）、重油又は灯油等の化石燃料を燃焼することによって、ガス導入部４４を介して導入された空気等の導入ガスから二酸化炭素を含む燃焼ガスを生成する。生成部４０のガス放出部４６と供給部３０のガス導出入部３６とは、流路５４を介して接続されている。より詳細には、流路５４は、流路５２と合流してガス導出入部３６に接続されている。これにより、加熱部４２からガス放出部４６を介して放出されるガス（二酸化炭素を含む燃焼ガス）が、流路５４を通って供給部３０に供給可能となっている。なお、ガス放出部４６は、加熱部４２からのガスを外部に排出する煙突であってもよい。当該煙突内の上流に位置する流路に分岐路として流路５４が接続され、煙突内を流れるガスの一部が流路５４に流れてもよい。
【0025】
流路５４の途中には、他の流路が接続される接続点５４ｃが設けられる。接続点５４ｃには、栽培部１０のガス放出部１６まで延びる流路６２が接続されている。つまり、接続点５４ｃとガス放出部１６とは、流路６２を介して接続される。流路５４の途中には、接続点５４ｃとは別の接続点５４ｄが設けられる。接続点５４ｄには、供給部３０のガス導出入部３８まで延びる流路５６が接続されている。つまり、接続点５４ｄとガス導出入部３８とは、流路５６を介して接続されている。以上の構成により、収容部１２から放出されたガスが、流路６２、流路５４の一部及び流路５６を通って供給部３０に循環可能となっている。なお、以下では、流路５４のうち接続点５４ｃ，５４ｄを境界として区画される流路を、便宜上、生成部４０に近い順に流路７２、流路７４、及び流路７６と称する。
【0026】
流路６２の途中には、外気を取り込むための流路６４が接続されている。これにより、外気（空気等）が、流路６４、流路６２の一部、及び流路７４，５６を通って供給部３０に供給可能となっている。流路５６の途中には、ガスを外部に排出するための排出用の流路５８が接続されている。これにより、ガス導出入部３８から放出されるガスが、流路５８を介して外部に排出可能となっている。流路７４には、流路６２又は流路７２からガスを引き込み、ガス導出入部３６又はガス導出入部３８に向けてガスを送り込むポンプ７８（例えば、エアーポンプ）が設けられている。
【0027】
なお、図示は省略されているが、流路５４上又はガス放出部４６と流路５４との間に、供給部３０に送り込まれるガスを冷却する熱交換器が設けられてもよい。生成部４０において重油を利用して燃焼ガスを生成する場合、流路５４上又はガス放出部４６と流路５４との間に、燃焼ガスに含まれる不純物（例えば、硫黄酸化物等）を除去する装置が設けられてもよい。流路５４上又はガス放出部４６と流路５４との間に、供給部３０に送り込まれるガスと水とを接触させる少なくとも１つの装置（湿式の脱硫槽、又は加湿器等）が設けられてもよい。当該少なくとも１つの装置は、供給部３０へのガスの冷却、当該ガス中の不純物の除去、及び当該ガスの湿度の調節の少なくとも１つを目的として、ガスと水とを接触させてもよい。また、ガスと水とを接触させる装置により加湿されたガスから水分の結露が生じる場合、又は加湿されたガスからミストが発生する場合がある。そのため、ポンプ７８と供給部３０との間の流路に、余剰な水分を除去する水トラップが設けられてもよい。
【0028】
（ガス供給装置の運転状態）
植物栽培システム１は、ガス供給装置２０の運転状態（モード）を切り替えるためにバルブＶ１～Ｖ７を更に備えている。バルブＶ１は、流路６４に設けられている。バルブＶ２は、流路５４のうちの流路７２に設けられている。バルブＶ３は、流路６２（流路６２のうちの流路６４との接続点とガス放出部１６との間の流路）に設けられている。バルブＶ４は、流路５８に設けられている。バルブＶ５は、流路５６に設けられている。
植物栽培システム１は、ガス供給装置２０の運転状態（モード）を切り替えるためにバルブＶ１～Ｖ７を更に備えている。バルブＶ１は、流路６４に設けられている。バルブＶ２は、流路５４のうちの流路７２に設けられている。バルブＶ３は、流路６２（流路６２のうちの流路６４との接続点とガス放出部１６との間の流路）に設けられている。バルブＶ４は、流路５８に設けられている。バルブＶ５は、流路５６に設けられている。
【0029】
バルブＶ６は、流路５４のうちの流路７６に設けられている。バルブＶ７は、流路５２（流路５２のうちの流路７４との合流点と栽培部１０のガス導入部１４との間の流路）に設けられている。バルブＶ１～Ｖ７は、制御信号に応じて開状態又は閉状態にそれぞれ切り替わることにより、流路をそれぞれ開閉する。
【0030】
ガス供給装置２０の運転状態は、吸収モード、第１放出モード、第２放出モード、及び全閉モードを含んでもよい。例えば、植物が光合成を行わない夜間においてガス供給装置２０の運転状態が、吸収モードに設定される。植物が光合成を行う昼間において、ガス供給装置２０の運転状態が第１放出モード、第２放出モード、及び全閉モードのいずれかのモードに設定される。ガス供給装置２０の運転状態は、制御部１００からの制御信号に応じてバルブＶ１～Ｖ７の開閉状態がそれぞれ切り替わることにより、切り替えられてもよい。以下では、図２～図４を参照しつつ、それぞれのモードの例について説明する。図２～図４において、白丸印で示されるバルブは開状態であることを示しており、黒丸印で示されるバルブは閉状態であることを示している。
【0031】
図２は、吸収モードでの運転状態の一例を示す模式図である。吸収モードは、材料３２が二酸化炭素を吸収するモードである。図２に示されるように、吸収モードでは、バルブＶ１，Ｖ３，Ｖ５，Ｖ７が閉状態であり、バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ６が開状態である。吸収モードでは、加熱部４２において、例えば、不図示のバーナから供給される炭化水素を含む燃料が空気中で燃焼され、二酸化炭素を含むガスが生成される。加熱部４２で生成されるガスにおける二酸化炭素の濃度は、標準状態（０℃、１ａｔｍ）において、例えば１体積％以上であってもよく、２～３０体積％であってもよく、５～２０体積％であってもよい。
【0032】
加熱部４２において生成されたガス（二酸化炭素を含む燃焼ガス）は、ガス放出部４６に接続されている流路５４（流路７２，７４，７６）によってガス導出入部３６に向かって流通する。材料３２によって二酸化炭素が吸収された後のガスが、ガス導出入部３８及び流路５８を介して外部に排出される。ガス導出入部３６に二酸化炭素を含むガスを効率的に導入するために、流路７４に設けられたポンプ７８が利用されてもよい。あるいは、ポンプ７８に代えて、ファン又はコンプレッサ等が利用されてもよい。流路５４又はガス導出入部３６には、燃焼ガスに含まれる煤等の微粒子を捕集するフィルタが設けられてもよい。
【0033】
図３は、第１放出モードでの運転状態の一例を示す模式図である。第１放出モードは、材料３２が二酸化炭素を放出するモードであり、材料３２が二酸化炭素を放出するために、栽培部１０から循環されたガスが供給部３０に送り込まれる。図３に示されるように、第１放出モードでは、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６が閉状態であり、バルブＶ３，Ｖ５，Ｖ７が開状態である。第１放出モードでは、加熱部４２における燃焼は停止される。栽培部１０の収容部１２内から放出されたガスは、流路６２、流路７４、及び流路５６によってガス導出入部３８から収容部３４内（材料３２）に供給される。
【0034】
ガス導出入部３８にガスを効率的に導入するために、流路７４に設けられたポンプ７８が利用されてもよい。あるいは、ポンプ７８に代えて、ファン又はコンプレッサ等が利用されてもよい。収容部１２内から放出されるガスは、植物によって光合成が行われているので二酸化炭素の濃度が低いガスである。二酸化炭素の濃度が低いガスが材料３２に供給されることで、材料３２から二酸化炭素が放出される。これにより、供給部３０（ガス導出入部３６）から、収容部１２内から放出されるガスの二酸化炭素の濃度よりも高い濃度の二酸化炭素を含むガスが、流路５２によって栽培部１０に供給される。
【0035】
図４は、第２放出モードでの運転状態の一例を示す模式図である。第２放出モードは、材料３２が二酸化炭素を放出するモードであり、材料３２が二酸化炭素を放出するために外部から空気が導入される。すなわち、材料３２から二酸化炭素を放出するために、第１放出モードでは栽培部１０から循環したガスが利用されるのに対して、第２放出モードでは外部からの空気が利用される。第２放出モードにおいて、外部から導入される空気の二酸化炭素の濃度は、例えば、１体積％よりも小さい。
【0036】
第２放出モードでは、バルブＶ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ６が閉状態であり、バルブＶ１，Ｖ５，Ｖ７が開状態である。第２放出モードでは、材料３２が二酸化炭素を放出するために利用されるガスが空気であること以外は第１放出モードと同様であるため、第２放出モードの詳細な説明は省略する。ガス導出入部３８に導入されるガスの二酸化炭素の濃度に応じて、材料３２が二酸化炭素を含むガスを放出中に、より多くの二酸化炭素が材料３２に供給されるように、制御部１００によりガス供給装置２０の運転状態が第１放出モード又は第２放出モードに切り替えられてもよい。
【0037】
ガス供給装置２０の運転状態のうちの一つである全閉モード（不図示）では、全てのバルブＶ１～Ｖ７が閉状態となる。全閉モードでは、材料３２に対していずれのガスも供給されず、材料３２からもガスが放出されない。ガス供給装置２０の運転状態が全閉モードである間、ガス供給装置２０から栽培部１０に向けて、二酸化炭素を含むガスが供給されない。昼間でのガス供給装置２０の運転状態（第１，第２放出モード、及び全閉モード）の切替えの詳細については後述する。
【0038】
（制御部）
図１に戻り、制御部１００は、供給部３０、生成部４０、及びバルブＶ１～Ｖ７を制御するように構成されているコンピュータである。制御部１００は、ガス供給装置２０から栽培部１０へのガスの供給量を調節する。制御部１００は、日ごとに、栽培部１０へガスを供給する期間（以下、「供給期間」という。）において、時刻に基づいてガスの供給量を調節する。例えば、制御部１００は、供給期間において、現在時刻又は供給期間の開始時刻からの経過時間に応じて、バルブＶ１～Ｖ７の開閉状態を制御して、ガス供給装置２０の運転状態を切り替えることによって、栽培部１０へのガスの供給量を調節する。
図１に戻り、制御部１００は、供給部３０、生成部４０、及びバルブＶ１～Ｖ７を制御するように構成されているコンピュータである。制御部１００は、ガス供給装置２０から栽培部１０へのガスの供給量を調節する。制御部１００は、日ごとに、栽培部１０へガスを供給する期間（以下、「供給期間」という。）において、時刻に基づいてガスの供給量を調節する。例えば、制御部１００は、供給期間において、現在時刻又は供給期間の開始時刻からの経過時間に応じて、バルブＶ１～Ｖ７の開閉状態を制御して、ガス供給装置２０の運転状態を切り替えることによって、栽培部１０へのガスの供給量を調節する。
【0039】
ここで、図５を参照して、ガスの供給量の調節が必要となる理由について説明する。図５は、供給量の調節を行わない比較例での二酸化炭素の放出量の時間変化を示すグラフである。図５には、供給期間の開始時刻を午前７時とし、供給期間の終了時刻を午後５時とした供給期間の全期間において、ガス供給装置２０の運転状態を第１放出モードとした場合の単位時間あたりの二酸化炭素の放出量と積算放出量との時間変化が示されている。単位時間は、１０分間に設定されている。なお、単位時間あたりの二酸化炭素の放出量は、供給部３０のガス導出入部３６における二酸化炭素の濃度に相関する。
【0040】
図５において、単位時間あたりの二酸化炭素の放出量（以下、単に「単位時間あたりの放出量」という。）の時間変化が破線で示されている。二酸化炭素の積算放出量の時間変化は実線で示されており、材料３２の単位重さ当たりの二酸化炭素の放出量［ｍＬ／ｇ］が示されている。なお、二酸化炭素の放出量は、ガス供給装置２０から栽培部１０へ供給される二酸化炭素の供給量に略一致していてもよい。図５の測定結果が得られた際の測定条件では、開始時刻（午前７時）前に吸収モードでガス供給装置２０の運転が行われており、開始時点での材料３２による二酸化炭素の吸収量は３９．４ｍＬ／ｇである。
【0041】
図５に示されるように、供給期間の全期間において第１放出モードでガス供給装置２０の運転を行うと、材料３２の特性上、放出の初期段階において多くの二酸化炭素が放出される。具体的には、開始時刻の直後において、単位時間あたりの放出量がピークとなっている。そして、開始時刻以降、単位時間あたりの放出量が指数関数的に（二次関数の曲線のように）減少している。一般的に、指数関数的に減少する際の緩和時間（時定数）は、材料３２の周囲の温度に依存し、温度が高いほど短時間で放出量が低下する。また、材料３２の種類、及び材料３２への二酸化炭素の充填方法によって緩和時間は異なる。
【0042】
一方、栽培部１０において栽培される植物は、開始時刻直後（日の出直後）よりも、太陽の高度が上昇した時刻において多くの二酸化炭素を必要とする。例えば、植物による二酸化炭素の吸収量が最大による時刻を午前１０時とした場合、図５に示される例では、午前１０時時点にて単位時間あたりの放出量が最大値の１／７程度に低下している。また、午前１０時の段階での二酸化炭素の積算放出量が、終了時刻での二酸化炭素の積算放出量の４／５程度に達している。つまり、供給期間のうち午前１０時以降での二酸化炭素の積算放出量Ｓｒ１が、午前１０時より前での二酸化炭素の積算放出量Ｓｒ２の１／４程度である。このことは、二酸化炭素が最も必要となる午前１０時よりも前に二酸化炭素が過剰に供給され、午前１０時前後において二酸化炭素が不足してしまうおそれがあることを意味する。
【0043】
以上のことから、制御部１００は、日ごとに、供給期間のうち栽培部１０の植物による二酸化炭素の吸収量の予測値が最大になる時刻（以下、「中間時刻ｔｉ」という。）以降での二酸化炭素の積算放出量（積算供給量）と、供給期間のうち中間時刻ｔｉまでの二酸化炭素の積算放出量（積算供給量）とが所定の関係となるように、ガスの供給量を調節する。中間時刻ｔｉは、栽培部１０で栽培される植物の種類、及び植物の栽培環境に応じて設定され、二酸化炭素の吸収量が最大となる予測時刻である。
【0044】
中間時刻ｔｉは、作業者（例えば、ガス供給装置２０の提供者又は植物の生産者）により任意に設定されてもよい。中間時刻ｔｉは、作業者により制御部１００に予め記憶されていてもよく、作業者からの入力情報により設定されてもよい。中間時刻ｔｉは、一度設定された値に維持されてもよい。あるいは、中間時刻ｔｉは、日ごと、月ごと、季節ごと、又は年ごとに設定されてもよい。
【0045】
中間時刻ｔｉが、日ごとの南中時間に設定されてもよく、南中時間に応じて設定されてもよい。一例として、中間時刻ｔｉは、日の出時刻から２～７時間後であってもよく、日の出時刻から２．５～６時間後であってもよく、３～５時間後であってもよい。例えば、中間時刻ｔｉが、午前９時～午後２時であってもよく、午前９時３０分～午後１時３０分であってもよく、午前１０時～午後１時であってもよい。
【0046】
二酸化炭素の吸収量の予測値が最大となる中間時刻ｔｉを設定するために、栽培部１０が設けられる場所についての天候の予測情報が利用されてもよい。天候の予測情報には、当該場所での気温の予測値、又は日照量の経時変化の予測が含まれていてもよい。あるいは、日照度計、温度計、二酸化炭素濃度計、又は降雨センサ等の各種センサが設けられている場合、中間時刻ｔｉを設定するために、各種センサによって検出されたデータが用いられてもよい。
【0047】
図６は、供給量の調節を行った場合のガス供給量の時間変化を示すグラフである。図６においても、図５と同様に、単位時間あたりの二酸化炭素の放出量が破線で示されており、二酸化炭素の積算放出量が実線で示されている。なお、単位時間は１０分間に設定されている。制御部１００は、日ごとに、中間時刻ｔｉ以降での二酸化炭素の積算放出量Ｓｃ１（積算供給量）が、供給期間のうち中間時刻ｔｉまでの二酸化炭素の積算放出量Ｓｃ２（積算供給量）の１／３倍～３倍となるように、ガスの供給量を調節する。積算放出量Ｓｃ１は、中間時刻ｔｉから終了時刻までの二酸化炭素の積算放出量であり、積算放出量Ｓｃ２は、開始時刻から中間時刻ｔｉまでの二酸化炭素の積算放出量である。
【0048】
中間時刻ｔｉより前に二酸化炭素の供給量が偏ることを抑制する観点から、制御部１００は、積算放出量Ｓｃ１が、積算放出量Ｓｃ２の１／３倍以上、１／２倍以上、又は２／３倍以上となるようにガスの供給量を制御してもよい。中間時刻ｔｉ以降にガスの供給量が偏ることを抑制する観点から、制御部１００は、積算放出量Ｓｃ１が、積算放出量Ｓｃ２の３倍以下、２．５倍以下、又は２倍以下となるようにガスの供給量を調節してもよい。
【0049】
制御部１００は、日ごとに、材料３２による貯留量の７０％以上の二酸化炭素を含むガスを、供給期間において栽培部１０に向けて供給するように、ガスの供給量を調節してもよい。具体的には、制御部１００は、供給期間の直前の夜間にて吸収モードで材料３２に貯留した量の７０％以上の二酸化炭素を含むガスを、供給期間の全期間において栽培部１０に向けて供給するように、ガスの供給量を調節してもよい。二酸化炭素のより効率的な供給の観点から、日ごとに供給される二酸化炭素の量が、材料３２による貯留量の８０％以上であってもよく、９０％以上であってもよい。
【0050】
続いて、図７及び図８を参照して、制御部１００の詳細について更に説明する。図７は、制御部の機能上の構成の一例を示すブロック図である。図７に示されるように、制御部１００は、機能上の構成として、例えば、読取部１０２と、記憶部１０４と、日時情報取得部１０６と、期間算出部１０８と、条件算出部１１０と、切替指示部１１２とを備える。各機能モジュールが実行する処理は、制御部１００が実行する処理に相当する。
【0051】
これらの機能モジュールは、制御部１００の機能を便宜上複数のモジュールに区切ったものに過ぎず、制御部１００を構成するハードウェアがこのようなモジュールに分かれていることを必ずしも意味するものではない。各機能モジュールは、プログラムの実行により実現されるものに限られず、専用の電気回路（例えば論理回路）、又は、これを集積した集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）により実現されるものであってもよい。
【0052】
読取部１０２は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体ＲＭからプログラムを読み取るように構成されている。記憶媒体ＲＭは、ガス供給装置２０において実行されるガス供給方法（ガス供給量の調節）を行うためのプログラムを記録している。記憶媒体ＲＭとしては、例えば、半導体メモリ、光記録ディスク、磁気記録ディスク、又は光磁気記録ディスクであってもよい。
【0053】
記憶部１０４は、種々のデータを記憶するように構成されている。記憶部１０４は、例えば、読取部１０２において記憶媒体ＲＭから読み出したプログラム、栽培部１０が設置されている位置情報、及び中間時刻ｔｉを記憶している。位置情報として、例えば、栽培部が位置する緯度及び経度、又は住所（市町村及び都道府県）が記憶されている。
【0054】
日時情報取得部１０６は、日ごとに、日付（年月日）と現在時刻を示す情報（以下、「日時情報」という。）を取得するように構成されている。日時情報取得部１０６は、制御部１００の外部から日時情報を取得してもよく、制御部１００自身が内部に有する時計（計時機能）から日時情報を取得してもよい。
【0055】
期間算出部１０８は、日ごとに、供給部３０から栽培部１０へ二酸化炭素を含むガスを供給する供給期間を算出するように構成されている。期間算出部１０８は、例えば、日ごとに、供給期間の開始時刻及び終了時刻を算出する。期間算出部１０８は、日ごとに、栽培部１０の位置情報に基づいて、供給期間の開始時刻と終了時刻とを算出してもよい。期間算出部１０８は、日ごとに、栽培部１０が位置する経度及び緯度に基づき日の出時刻及び日の入時刻を予測し、予測した日の出時刻を開始時刻として算出し、予測した日の入時刻を終了時刻として算出してもよい。
【0056】
期間算出部１０８の算出例を具体的に説明すると、期間算出部１０８は、日ごとの日の出時刻及び日の入時刻の予測値をそれぞれ求めるための関数を用いて、供給期間を算出してもよい。日の出時刻ｔ１及び日の入時刻ｔ２は、以下の式（１）に示されるように、１年を周期とする周期関数として表すことができる。ここで、式（１）中のｐｉは、式（２）で示される１日当たりの角度を示している。ａ０，ａｎは係数であり、ａ０は、平均の日の出時刻（平均の日の入時刻）を示しており、ａ１～ａ４は時間振幅を示している。ｂｎは係数であり、ｂ１～ｂ４は位相を示している。ｄは変数であり、任意に設定される基準日からの日数を示している。
【数1】
【数2】
【0057】
式（１）に含まれる９つの係数は予め算出されている。例えば、緯度及び経度が異なる複数の都市（地点）それぞれについて、過去の実績値又は未来の予測値である既知の日の入・日の出時刻のデータに基づいて、当該データに式（１）がフィッティングするように各係数が算出されている。複数の都市それぞれで得られた各変数は、一例として東経１３５°の地点での数値に置き換えた上で、各変数が緯度αの関数として、式（３）に示される３次の近似式により近似されている。
【数3】
【0058】
期間算出部１０８は、以上の式（１）～（３）で示される関数を利用して、栽培部１０の位置情報（経度及び緯度）及び日時情報取得部１０６が取得した日付を示す情報に応じて、日の出時刻及び日の入時刻を算出してもよい。なお、期間算出部１０８は、外部（例えば、インターネット等）から、栽培部１０の位置情報に応じた日の出時刻、及び日の入時刻を取得することで、供給期間を算出してもよい。
【0059】
条件算出部１１０は、栽培部１０に向けて供給されるガスの供給量を調節するための条件（以下、「調節条件」という。）を算出するように構成されている。条件算出部１１０は、例えば、調節条件として、供給期間の時刻（経過時間）に応じたガス供給装置２０の運転状態を算出する。
【0060】
切替指示部１１２は、条件算出部１１０が算出した調節条件に従って、ガス供給装置２０の運転状態を切り替えるように構成されている。切替指示部１１２は、例えば、供給期間の時刻（経過時間）に応じて、条件算出部１１０が算出した条件に従って、バルブＶ１～Ｖ７の開閉状態を切り替えることにより、ガス供給装置２０の運転状態を切り替える。
【0061】
以上のように、条件算出部１１０が算出した調節条件に従って、切替指示部１１２がガス供給装置２０の運転状態を切り替えることで、制御部１００は、時刻に基づいてガスの供給量を調節する。調節条件の算出例について説明すると、条件算出部１１０は、日ごとに、中間時刻ｔｉ以降での二酸化炭素の積算放出量Ｓｃ１（積算供給量）が、供給期間のうち中間時刻ｔｉより前までの二酸化炭素の積算放出量Ｓｃ２（積算供給量）の１／３倍～３倍となるように調節条件を算出する。条件算出部１１０は、日ごとに、材料３２による貯留量の７０％以上の二酸化炭素を含むガスが、供給期間において栽培部１０に向けて供給されるように調節条件を算出してもよい。
【0062】
より具体的に、条件算出部１１０は、期間算出部１０８が算出した供給期間を時間順に分割して得られる複数の分割期間それぞれにおいて、ガスの供給を継続する時間とガスの供給を停止する時間とを算出してもよい。ガスの供給を継続する時間（以下、「供給継続時間Ｔｏ」という。）とは、ガス供給装置２０の運転状態を第１放出モード又は第２放出モードに維持する時間である。ガスの供給を停止する時間（以下、「供給停止時間Ｔｓ」という。）とは、ガス供給装置２０の運転状態を全閉モードに維持する時間である。条件算出部１１０は、時刻に応じて、分割期間ごとの供給継続時間Ｔｏと供給停止時間Ｔｓとの割合を変化させるように、複数の分割期間それぞれについて供給継続時間Ｔｏ及び供給停止時間Ｔｓを算出する。
【0063】
条件算出部１１０は、時刻の経過に伴って、分割期間に占める供給継続時間Ｔｏの割合が増加するように、複数の分割期間それぞれについて供給継続時間Ｔｏ及び供給停止時間Ｔｓを算出してもよい。条件算出部１１０は、一例として、中間時刻ｔｉが午前１０時に設定されている場合に、分割期間を１０分（６００秒）として、下記の式（４）で示される関数を用いて、分割期間ごとの供給継続時間Ｔｏ（秒）を算出してもよい。
【数4】
【0064】
式（４）において、ｔｎは開始時刻からの経過時間（分）であり、（ｔ２－ｔ１）は日の入時刻から日の出時刻を減算して得られる日中時間（時間）であり、int(tn)は、実数から整数に変換する関数を示している。条件算出部１１０は、各分割期間の開始時点を経過時間（分）として用いてもよい。なお、中間時刻ｔｉの設定値が異なる場合には、式（４）に含まれる係数（定数）が、設定値に応じて調節されていてもよい。
【0065】
条件算出部１１０は、式（４）を利用して得られた値をそのまま供給継続時間Ｔｏ（秒）としてもよく、得られた値に応じて補正を行ってもよい。例えば、条件算出部１１０は、式（４）で得られた値が６０未満である場合に、供給継続時間Ｔｏを６０秒としてもよい。条件算出部１１０は、式（４）で得られた値が６０以上且つ５４０未満である場合に、得られた値をそのまま供給継続時間Ｔｏとしてもよい。
【0066】
条件算出部１１０は、式（４）で得られた値が５４０以上且つ６００未満である場合に、供給継続時間Ｔｏを５４０秒としてもよい。条件算出部１１０は、式（４）で得られた値が６００よりも大きい場合に、供給継続時間Ｔｏを６００秒としてもよい。なお、供給停止時間Ｔｓは、分割期間ごとに、式（４）を利用して得られた供給継続時間Ｔｏを６００秒から減算することで算出されてもよい。
【0067】
なお、図６に示される測定結果は、上記式（４）により算出された条件に従って、運転状態の切り替えが行われることで得られた結果である。中間時刻ｔｉは午前１０時に設定されているが、材料３２からの放出特性が使用時の周囲環境（温度、湿度、及び天候等）に応じて変化するため、必ずしも中間時刻ｔｉにおいて単位時間あたりの二酸化炭素の放出量が最大になるとは限らない。しかしながら、図５に示される測定結果での単位時間あたりの放出量の変化に比べて、単位時間あたりの放出量が最大となる時刻が中間時刻ｔｉに寄っている（シフトしている）ことがわかる。なお、制御部１００の記憶部１０４は、図５において破線で示す材料３２の放出曲線（放出特性）を記憶してもよい。記憶部１０４は、異なる温度について代表的な放出曲線を予め取得して記憶してもよい。条件算出部１１０は、温度の計測結果を取得してもよく、天気予報、照度計測から予測される温度を算出してもよい。条件算出部１１０は、温度の計測値又は予測値に応じた材料３２の放出特性を加味した上で、二酸化炭素の放出量の時間変化が目標に近づくように調節条件を算出してもよい。
【0068】
図８は、制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図８に示されるように、制御部１００は、ハードウェア上の構成として回路１２０を有する。回路１２０は、電気回路要素（circuitry）で構成されていてもよい。回路１２０は、具体的には、プロセッサ１２２と、メモリ１２４（記憶部）と、ストレージ１２６（記憶部）と、タイマ１２８と、入出力ポート１３２とを有する。
【0069】
プロセッサ１２２は、メモリ１２４及びストレージ１２６の少なくとも一方と協働してプログラムを実行し、入出力ポート１３２を介した信号の入出力を実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。タイマ１２８は、例えば一定周期の基準パルスをカウントすることで経過時間を計測する。入出力ポート１３２は、バルブＶ１～Ｖ７との間で電気信号の入出力を行う。
【0070】
［ガス供給量の調節方法］
続いて、図９及び図１０を参照して、ガス供給方法の一例として、制御部１００により実行されるガス供給量の調節方法について説明する。図９は、日ごとのガス供給量の調節方法の一例を示すフローチャートである。
続いて、図９及び図１０を参照して、ガス供給方法の一例として、制御部１００により実行されるガス供給量の調節方法について説明する。図９は、日ごとのガス供給量の調節方法の一例を示すフローチャートである。
【0071】
ガス供給装置２０の運転状態が材料３２に二酸化炭素を吸収させる吸収モードに設定されている状態で、制御部１００は、まずステップＳ０１を実行する。ステップＳ０１では、例えば、期間算出部１０８が、日時情報取得部１０６により得られた日付を示す情報と記憶部１０４が記憶する栽培部１０の位置情報に基づいて、ガス供給装置２０から栽培部１０にガスを供給する供給期間を算出する。期間算出部１０８は、日ごとの当該日付と栽培部１０の位置情報とに基づいて日の出時刻と日の入時刻とを算出し、算出した日の出時刻を開始時刻として設定してもよく、算出した日の入時刻を終了時刻として設定してもよい。
【0072】
次に、制御部１００は、ステップＳ０２を実行する。ステップＳ０２では、例えば、切替指示部１１２が、供給期間の開始時刻になるまで待機する。切替指示部１１２は、日時情報取得部１０６が取得した現在時刻が、開始時刻（例えば、日の出の予測時刻）に達するまで待機してもよい。これにより、供給期間の開始時刻まで、ガス供給装置２０の運転状態が吸収モードに維持される。
【0073】
ステップＳ０２において、供給期間の開始時刻に達すると、制御部１００は、ステップＳ０３を実行する。ステップＳ０３では、例えば、制御部１００が、供給期間を時間順に分割して得られる複数の分割期間に含まれる分割期間ごとに供給量を調節するガス供給処理を実行する。ステップＳ０３でのガス供給処理の詳細については後述する。
【0074】
次に、制御部１００は、ステップＳ０４を実行する。ステップＳ０４では、例えば、切替指示部１１２が、供給期間の終了時刻になるまで待機する。切替指示部１１２は、日時情報取得部１０６が取得した現在時刻、又は開始時刻からの経過時間が、終了時刻（日の入の予測時刻）に達するまで待機してもよい。
【0075】
ステップＳ０４において、供給期間の終了時刻に達すると、制御部１００は、ステップＳ０５を実行する。ステップＳ０５では、例えば、切替指示部１１２が、バルブＶ１～Ｖ７及び生成部４０（加熱部４２）を制御することにより、ガス供給装置２０の運転状態を、ステップＳ０３の最後に設定されているモードから、吸収モードに切り替える。これにより、供給期間の終了以降の夜間において、材料３２に二酸化炭素が再度吸収（吸着）される。以上により、１日のガス供給方法の一連の処理が終了する。制御部１００は、翌日以降も同様に、ステップＳ０１～Ｓ０５を繰り返す。
【0076】
図１０は、ステップＳ０３のガス供給処理の一例を示すフローチャートである。制御部１００は、まず、ステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１では、例えば、切替指示部１１２が、ガス供給装置２０の運転状態を第１放出モードに切り替える。最初のステップＳ１１では、切替指示部１１２が、バルブＶ１～Ｖ７を制御することで、ガス供給装置２０の運転状態を吸収モードから第１放出モードに切り替える。これにより、供給期間での栽培部１０へのガス（二酸化炭素）の供給が開始される。
【0077】
次に、制御部１００は、ステップＳ１２を実行する。ステップＳ１２では、例えば、条件算出部１１０が、現在時刻が含まれる分割期間の調節条件（ガス供給装置２０の運転状態）を算出する。条件算出部１１０は、現在時刻（経過時間ｔｎ）を変数とする上述の式（４）を利用して、当該分割期間での供給継続時間Ｔｏ及び供給停止時間Ｔｓを算出してもよい。
【0078】
次に、制御部１００は、ステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、例えば、切替指示部１１２が、現在時刻が含まれる当該分割期間に、バルブＶ１～Ｖ７を閉じる全閉モードの期間が含まれているかどうかを判断する。一例として、切替指示部１１２は、上述の式（４）を利用して算出された供給停止時間Ｔｓが０よりも大きいかどうかを判断する。
【0079】
ステップＳ１３において当該分割期間に全閉モードが含まれると判断された場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御部１００は、ステップＳ１４を実行する。ステップＳ１４では、例えば、切替指示部１１２が、分割期間の開始時刻から供給継続時間Ｔｏが経過するまで待機する。ステップＳ１２において、供給継続時間Ｔｏが経過すると、制御部１００は、ステップＳ１５を実行する。ステップＳ１５では、例えば、切替指示部１１２が、バルブＶ１～Ｖ７を制御することにより、ガス供給装置２０の運転状態を第１放出モードから全閉モードに切り替える。
【0080】
一方、ステップＳ１３において当該分割期間の調節条件に全閉モードが含まれないと判断された場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、制御部１００は、ステップＳ１４，Ｓ１５を実行しない。すなわち、切替指示部１１２は、ガス供給装置２０の運転状態を第１放出モードに維持する。
【0081】
次に、制御部１００は、ステップＳ１６を実行する。ステップＳ１６では、例えば、制御部１００が、当該分割期間が終了するまで待機する。以上により、当該分割期間に全閉モードが含まれる場合には、分割期間のうち、供給継続時間Ｔｏにおいて栽培部１０に二酸化炭素を含むガスが供給され、供給停止時間Ｔｓにおいて栽培部１０に二酸化炭素を含むガスが供給されない。一方、当該分割期間に全閉モードが含まれない場合には、分割期間の全期間において栽培部１０に二酸化炭素を含むガスが供給される。
【0082】
次に、制御部１００は、ステップＳ１７を実行する。ステップＳ１７では、制御部１００が、次の分割期間に終了時刻が含まれるかどうかを判断する。制御部１００は、ステップＳ１６実行後の現在時刻から開始する次の分割期間の終了予定時刻（現在時刻に一の分割期間の時間を加算した時刻）が、供給期間の終了時刻よりも後であるかどうかを判断してもよい。
【0083】
ステップＳ１７において、次の分割期間に終了時刻が含まれないと判断された場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、制御部１００は、ステップＳ１１～Ｓ１７の処理を繰り返す。２回目以降のステップＳ０１では、１つ前の分割期間において全閉モードが含まれていた場合には、切替指示部１１２は、ガス供給装置２０の運転状態を全閉モードから第１放出モードに切り替える。１つ前の分割期間において全閉モードが含まれていなかった場合、切替指示部１１２は、ガス供給装置２０の運転状態を第１放出モードのままに維持する。
【0084】
一方、ステップＳ１７において、次の分割期間に終了時刻が含まれると判断された場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、制御部１００は、ステップＳ０３のガス供給処理を終了する。なお、以上に例示したガス供給方法の一連の処理及びガス供給処理の一連の処理は一例であり、適宜変更可能である。制御部１００は、栽培部１０にガスを供給するために、ガス供給装置２０の運転状態を、供給期間の全部又は一部において第１放出モードに代えて第２放出モードに設定してもよい。
【0085】
制御部１００は、一のステップと他のステップとを並列して実行してもよく、順番を入れ替えて実行してもよい。例えば、制御部１００は、ステップＳ１１の第１放出モード（第２放出モード）への切替処理と並行して、ステップＳ１２の処理を実行してもよい。制御部１００は、ステップＳ１２に代えて、ステップＳ０３のガス供給処理を実行する前に、複数の分割期間（全ての分割期間）について調節条件をそれぞれ算出してもよい。
【0086】
［実施形態の効果］
以上説明したガス供給装置２０及びガス供給方法では、日ごとに、供給期間のうち植物による二酸化炭素の吸収量がピークになる中間時刻ｔｉ以降での二酸化炭素の積算供給量（積算放出量Ｓｃ１）が、供給期間のうち中間時刻ｔｉまでの二酸化炭素の積算供給量（積算放出量Ｓｃ２）の１／３倍～３倍となるように、栽培部１０に向けて供給される二酸化炭素を含むガスの供給量が時刻に基づいて調節される。そのため、二酸化炭素の吸収量の予測値が最大になる中間時刻の前後において、他の時刻よりも、材料３２からの単位時間あたりの二酸化炭素の放出量を大きくすることができる。従って、二酸化炭素を含むガスを効率的に供給することが可能となる。
以上説明したガス供給装置２０及びガス供給方法では、日ごとに、供給期間のうち植物による二酸化炭素の吸収量がピークになる中間時刻ｔｉ以降での二酸化炭素の積算供給量（積算放出量Ｓｃ１）が、供給期間のうち中間時刻ｔｉまでの二酸化炭素の積算供給量（積算放出量Ｓｃ２）の１／３倍～３倍となるように、栽培部１０に向けて供給される二酸化炭素を含むガスの供給量が時刻に基づいて調節される。そのため、二酸化炭素の吸収量の予測値が最大になる中間時刻の前後において、他の時刻よりも、材料３２からの単位時間あたりの二酸化炭素の放出量を大きくすることができる。従って、二酸化炭素を含むガスを効率的に供給することが可能となる。
【0087】
以上の実施形態では、日ごとに、材料３２による貯留量の７０％以上の二酸化炭素を含むガスが、供給期間において栽培部１０に向けて供給されるように、ガスの供給量が調節される。この場合、供給期間全体での二酸化炭素を含むガスの供給量を一定値以上に保つことができる。そのため、全体でのガスの供給量を減少させずに、単位時間あたりの二酸化炭素の放出量の偏りを中間時刻ｔｉに近づけることができる。従って、二酸化炭素を含むガスをより効率的に供給することが可能となる。
【0088】
以上の実施形態では、供給期間を分割して得られる複数の分割期間それぞれにおいて、ガスの供給を継続する時間とガスの供給を停止する時間との割合を変化させることで、ガスの供給量が調節される。この場合、ガスが供給される状態（例えば、第１放出モード）とガスの供給が停止された状態（例えば、全閉モード）との２つの状態に切り替え可能な装置（例えば、バルブＶ１～Ｖ７）によってガスの供給量を調節できるので、装置構成を簡素化しつつ、制御部１００の処理負荷を低減することが可能となる。
【0089】
以上の実施形態では、栽培部１０の位置情報に基づいて、供給期間の開始時刻と終了時刻とが設定される。この場合、栽培部１０の位置での太陽の動きに応じた適切な期間においてガスを供給できるので、二酸化炭素を含むガスをより効率的に供給することが可能となる。
【0090】
［変形例］
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。上述の例では、一の分割期間において、前段に第１放出モード（第２放出モード）でガス供給装置２０が動作し、後段に全閉モードで動作するが、分割期間の前段に全閉モードで動作してもよく、分割期間の中間にて全閉モードで動作してもよい。昼間にて栽培部１０へのガスの供給を停止するモードは、全閉モード以外であってもよい。例えば、栽培部１０へのガスの供給を停止するモードとして、少なくともガス導出入部３６，３８でのガスの導出入が停止するようにガス供給装置２０が動作すればよい。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に何ら限定されるものではない。上述の例では、一の分割期間において、前段に第１放出モード（第２放出モード）でガス供給装置２０が動作し、後段に全閉モードで動作するが、分割期間の前段に全閉モードで動作してもよく、分割期間の中間にて全閉モードで動作してもよい。昼間にて栽培部１０へのガスの供給を停止するモードは、全閉モード以外であってもよい。例えば、栽培部１０へのガスの供給を停止するモードとして、少なくともガス導出入部３６，３８でのガスの導出入が停止するようにガス供給装置２０が動作すればよい。
【0091】
ガス供給装置２０は、栽培部１０にガスを供給するモードとして、第２放出モードを含まず第１放出モードで動作可能な構成を有していてもよい（栽培部１０からの循環用の流路を有していなくてもよい）。ガス供給装置２０は、栽培部１０にガスを供給するモードとして、第１放出モードを含まず第２放出モードで動作可能な構成を有していてもよい（外部空気を導入する流路を有していなくてもよい）。
【0092】
分割期間ごとにバルブの開時間及び閉時間を調節することでガスの供給量の調節が行われているが、開度調節が可能なバルブを用いて、制御部１００は、分割期間ごとにバルブの開度を調節することでガスの供給量を時刻に基づいて調節してもよい。制御部１００は、時刻（供給時間の開始からの経過時間）に応じて、バルブの開度を変化させることでガスの供給量を調節してもよい。制御部１００は、バルブに代えて、あるいはバルブに加えて、材料３２から二酸化炭素を含むガスを放出するために材料３２に送り込まれる空気等を送るためのポンプ７８のオン及びオフ、あるいはポンプ７８の出力値を切り替えることで、ガスの供給量を時刻に基づき調節してもよい。
【0093】
図１１は、図６と同様に、供給量の調節を行った場合の二酸化炭素の放出量の時間変化を示すグラフである。条件算出部１１０は、上述した式（４）に代えて、下記の式（５）で示される関数を用いて、分割期間ごとの供給継続時間Ｔｏ（秒）を算出してもよい。式（５）は、一例として、中間時刻ｔｉが午前１２時（午後０時）に設定されている場合に用いられる関数である。
【数5】
【0094】
図１１に示される測定結果は、上記式（５）により算出された条件に従って、運転状態の切り替えが行われることで得られた結果である。図１１に示される測定結果でも、図６に示される測定結果と同様に、中間時刻ｔｉ以降での二酸化炭素の積算放出量Ｓｃ１が、中間時刻ｔｉまでの積算放出量Ｓｃ２の１／３～３倍となっている。そのため、単位時間あたりの二酸化炭素の放出量が最大となる時刻が、開始時刻よりも中間時刻ｔｉに寄っている（シフトしている）。
【0095】
以上の実施形態に係るガス供給装置２０が、二酸化炭素の濃度を測定する濃度センサが設置されていない栽培部１０に適用されてもよい。栽培部１０が濃度センサを有していなくても、上記ガス供給装置２０では、植物による二酸化炭素の吸収量が最大になると予測される中間時刻ｔｉ付近において多くの二酸化炭素を供給することが可能となる。既存の植物の栽培設備では濃度センサが設置されていないことが一般的であり、ガス供給装置２０は既存の植物の栽培設備に適用可能である。また、濃度センサを有しない栽培部１０にガス供給装置２０を用いることによって、植物栽培システム１全体を簡素化することが可能となる。
【0096】
以上に例示したガス供給方法では、夜間においてガス供給装置２０が吸収モードに設定され、昼間においてガス供給装置２０が放出モードに設定されているが、昼間においてもガス供給装置２０が一時的に吸収モードに設定されてもよい。例えば、昼間において気温が一定値以下になった場合に、制御部１００は、ガス供給装置２０の運転状態を放出モードから吸収モードに切り替えて、生成部４０の加熱部４２による燃焼ガスの生成を開始してもよい。そして、制御部１００は、所定時間、ガス供給装置２０を吸収モードに設定し、材料３２に二酸化炭素を吸収させてもよい。制御部１００は、所定時間経過後、ガス供給装置２０の運転状態を吸収モードから放出モードに再度切り替えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0097】
本開示によれば、二酸化炭素を含むガスを効率的に供給することが可能なガス供給装置、ガス供給方法、及び記憶媒体が提供される。
【符号の説明】
【0098】
１…植物栽培システム、１０…栽培部、１２…収容部、１４…ガス導入部、１６…ガス放出部、２０…ガス供給装置、３０…供給部、３２…材料、３４…収容部、３６，３８…ガス導出入部、４０…生成部、４２…加熱部、４４…ガス導入部、４６…ガス放出部、５２，５４，５６，５８，６２，６４…流路、Ｖ１～Ｖ７…バルブ、１００…制御部、１０２…読取部、１０４…記憶部、１０６…日時情報取得部、１０８…期間算出部、１１０…条件算出部、１１２…切替指示部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】