CN107455158A - 植物生长促进装置 - Google Patents

Abstract

植物生长促进装置具有：容器，用于将植物的根放入到栽培植物的培养液；循环装置，用于使培养液循环；电源，用于施加电压；至少一对电极，为了利用电源在培养液中施加电压而对置配置；以及控制装置，控制电压的施加。一对电极在与植物的根相接的部分没有可动部，一对电极中的至少一个电极在培养液通过循环装置进行循环的水流的方向上一边依次改变施加区域一边施加电压。

Description

植物生长促进装置

技术领域

本公开涉及在溶液栽培中对植物的根提供电场来进行生长促进的植物生长促进装置，涉及通过使提供电场的电源小型化来实现培育植物的成本的降低的技术。

背景技术

为了解决最近的粮食问题，利用溶液栽培的植物培育已成为重要的技术。虽然利用溶液栽培的植物培育能够在工厂等被管理的空间中进行控制，但是为了普及，必须通过缩短培育期限或降低设备折旧费等运转运行成本来降低植物培育的成本。

已知有如下装置，即，为了缩短培育期限，经由在溶液栽培中使用的培养液对植物的根提供电刺激，从而促进培育(例如，参照山田“以应用于植物工厂为目标的基于脉冲电场的莴苣的培育控制”，电气学会基础、材料、公共部门大会，2015年3月，p.325(山田、「植物工埸ヘの用を目指したパルス電界によるレタスの育成制御」電気学会基礎·材料·共通部門大会、平成27年3月、p.325))。

图7是示出以往的植物生长促进装置的结构的图。在图7中，将配置有植物50的面板51放入到装有培养液52的栽培容器53，在从电源54输出的平行平板电极55之间施加电场，从而经由培养液52对植物50的根提供电刺激。

发明内容

为了达到上述目的，本公开的一个方式涉及的植物生长促进装置具有：容器，用于将植物的根放入到栽培所述植物的培养液；循环装置，用于使所述培养液循环；电源，用于施加电压；至少一对电极，为了利用所述电源在所述培养液中施加所述电压而对置配置；以及电压控制单元，控制所述电压施加。所述一对电极在与所述植物的所述根相接的部分没有可动部，所述一对电极中的至少一个电极在所述培养液通过所述循环装置进行循环的水流的方向上一边依次改变施加区域一边施加电压。

根据本结构，能够在不对根造成损伤、断裂等压力的情况下以小电流以及低电压进行电场施加。

因此，根据本公开的所述方式涉及的植物生长促进装置，能够以小电流以及低电压的小型电源进行生长促进，能够降低设备成本。此外，因为能够使电极之间变窄，所以能够削减培养液的量。

附图说明

图1是第一实施方式中的植物生长促进装置的结构图。

图2是第二实施方式中的植物生长促进装置的结构图。

图3是第三实施方式中的植物生长促进装置的结构图。

图4A是说明第三实施方式中的植物生长促进装置的动作的图。

图4B是说明第三实施方式中的植物生长促进装置的动作的图。

图4C是说明第三实施方式中的植物生长促进装置的动作的图。

图5A是说明第三实施方式中的植物生长促进装置的应用事例的图。

图5B是说明第三实施方式中的植物生长促进装置的应用事例的图。

图6是第四实施方式中的植物生长促进装置的结构图。

图7是示出以往的植物生长促进装置的结构的图。

具体实施方式

在对实施方式进行说明之前，简单说明现有技术中的问题。

在溶液栽培中对植物的根提供电场来进行生长促进的装置中，减小电极与电极之间的距离对于面向小电流以及低电压化的电源小型化是有效的。但是，若使电极小型化，就不能对根整体提供电场。

在此，在图7所示的植物生长促进装置中，通过使电极移动，从而能够向根整体施加电场。然而，由于电极在存在根的区域中移动，所以电极会碰到根，从而产生根的断裂或损伤。

本公开的目的在于，提供一种能够以小电流以及低电压的小型电源来进行生长促进从而能够降低设备成本的植物生长促进装置。

以下，参照附图对实施方式进行说明。

(实施方式)

图1是第一实施方式的植物生长促进装置的结构图，以下对植物生长促进装置的结构进行说明。

在图1中，植物101的根经由面板102存在于放入有培养液103的容器104，通过循环装置105，培养液103在水流106的方向上进行循环。此时，一对电场区域依次可变型电极107(本公开涉及的一对电极的一个例子)在与培养液103的水流106相同的方向上对置配置，使用电源109对存在于对置配置的电场区域依次可变型电极107之间的电场施加区域108的植物101的根提供电刺激。此外，电场区域依次可变型电极107能够通过控制装置110在培养液103进行循环的水流106的方向上一边改变电场施加区域108一边施加电场。另外，虽然在图1中，对于植物101的根，通过控制装置110对对置的电场区域依次可变型电极107双方进行控制，但是也可以通过控制装置110控制一对电极中的一个电场区域依次可变型电极107，对置的另一个电极可以是单纯的导体平板。在该情况下，施加在电场施加区域108的电场的均匀度与对双方电场区域依次可变型电极107进行控制的情况相比会下降，但是构造简单，能够谋求设备成本的进一步降低。

图2是第二实施方式中的植物生长促进装置的结构图。图2是通过机械的电极移动来进行图1的电场区域依次可变型电极107的区域可变控制的装置。在图2中，使用控制装置110通过电极移动机构112使一对小型电极111(本公开涉及的一对电极的一个例子)在与培养液103进行循环的水流106平行的电极移动方向113的方向上移动，一边改变电场施加区域108一边施加电场。此时，将固定板114配置在小型电极111与植物101之间。图2中记载的固定板114以用绝缘体114b来划分导体部114a的方式来记载。在小型电极111与固定板114之间存在培养液103的情况下，小型电极111和固定板114的导体部114a经由培养液103导通，因此在为了促进植物生长而对小型电极111提供电场的定时，可以不使小型电极111与固定板114接触。当然，也可以使小型电极111与固定板114接触。此外，在为了促进植物生长而对小型电极111提供电场的定时，需要将小型电极111的平面配置在与固定板114的导体部114a的平面对置的位置。另外，也可以与第一实施方式同样地，通过电极移动机构112仅使一对电极中的一个小型电极111移动，对置的另一个电极为单纯的导体平板。

另外，关于固定板114，在固定板114的导电率为培养液的2倍以上的情况下，如图2中记载的那样，固定板114需要利用绝缘体114b划分为多个。这是因为，若固定板114的导电率高，则在固定板114的导体部114a中电流流过的量就会变多。换言之，即使在固定板114的导电率为培养液的2倍以上的情况下，如果利用绝缘体114b将固定板114划分为多个，就能够减轻上述的问题。此外，固定板114的导电率需要是培养液103的0.5倍以上。这是因为，若导电率低，则固定板114中的损耗会变大。即，通过使固定板114的导电率为培养液103的导电率的0.5倍以上，能够减小固定板114中的损耗。在固定板114的导电率处于培养液103的0.5倍～2倍的范围的情况下，固定板114的电阻可视为与培养液103大致相等，因此固定板114无需利用绝缘体进行划分。

图3是第三实施方式中的植物生长促进装置的结构图。图3是通过履带机构115实现图2的电极移动机构112的装置。在图3中，使用控制装置110通过履带机构115使小型电极111在与培养液103进行循环的水流106平行的电极移动方向113上移动，一边改变电场施加区域108一边施加电场。此时，如图3所示，包含履带机构115内的辊116的辊旋转方向117的旋转平面与小型电极111的主面垂直。即，在第三实施方式中，使电极移动的机构是履带机构115，履带机构115内的辊116的旋转平面与小型电极111的主面垂直，在履带机构115内，在两个辊116之间通过小型电极111进行电压施加。

此外，图4A～图4C是说明第三实施方式中的植物生长促进装置的动作的图。图4A是说明动作的时序图。图4B是说明图4A中时刻为0秒时的小型电极111的位置的图，图4C是说明图4A中时刻为2000秒时的小型电极111的位置的图。在图4A～图4C的事例中，使用5个履带机构115使小型电极111相对于植物A列118、植物B列119、植物C列120、以及植物D列121这4列在电极移动方向113的方向上移动，来施加电场。对于植物101，对与电极移动方向113正交的方向上的植物α列122、植物β列123、植物γ列124、以及植物δ列125这4列施加电场。植物101的4列×4列这16株是对象。

另外，设小型电极111将植物101的1株分割为5个区域进行施加动作。为了促进植物生长，每一处施加100次发射(1Hz)，小型电极111移动可以设为不足1秒。

这样，对图4A～图4C中的小型电极111的动作进行说明。另外，小型电极111的动作记载于图4A所示的时序图。首先，在作为刚刚开始之后的时刻0秒，小型电极111存在于图4B所示的位置。如图4B所示，小型电极111在植物A列118、植物C列120、植物α列122的位置为了促进植物生长而施加100次发射(1Hz)。在完成100次发射后的100秒后，小型电极111移动。小型电极111的移动可以不足1秒，对植物101的每一株进行5个区域的电场施加，因此在500秒后，植物101的1株的电场施加结束，小型电极111移动到植物β列123。在1000秒后，小型电极111移动到植物γ列124，在1500秒后，小型电极111移动到植物δ列125。然后，在2000秒后，植物A列118和植物C列120的电场施加结束，小型电极111移动到履带机构115的相反侧，小型电极111移动到图4C所示的位置。如图4C所示，小型电极111存在于植物B列119、植物D列121、植物δ列125的位置。在2500秒后，小型电极111移动到植物γ列124，在3000秒后，小型电极111移动到植物β列123，在3500秒后，小型电极111移动到植物α列122。在4000秒后，植物B列119和植物D列121的电场施加结束，完成一系列的动作。

进而，图5A～图5B是说明第三实施方式中的植物生长促进装置的应用事例的图。图5A是说明整列的电极移动的事例的图，图5B是说明将单侧电极进行固定的事例的图。在图5A中有5个履带机构115，相对于此，在图5B中设为如下结构，即，通过履带机构115仅使一对电极中的一个小型电极111移动，对置的另一个电极是单纯的导体平板，从而两个履带机构115即可。因此，能够降低设备成本。

图6是第四实施方式中的植物生长促进装置的结构图。图6是通过开关126进行图1的区域可变控制的装置。在图6中，导体电极127(本公开涉及的电极的一个例子)由绝缘体128划分为多个，且与培养液103进行循环的水流106平行地以夹着植物101的根的方式设置。使用控制装置110通过开关126来进行针对导体电极127的连接。换言之，导体电极127由绝缘体128划分为多个区，在划分为多个的导体电极127的每个区与电源109之间设置有开关126。开关126与划分为多个区的导体电极127的每一个对应地设置有多个。通过依次切换开关126的连接，从而一边改变电场施加区域108一边施加电场。

另外，也可以设为如下结构，即，一对电极中的仅一个导体电极127由绝缘体128划分为多个区，对置的另一个电极设为单纯的导体平板。

通过以上说明的装置，能够利用小电流以及低电压的小型电源进行生长促进，能够降低设备成本。此外，利用培养液103进行循环的水流，能够使电极间变窄，因此能够削减培养液103的量。例如，在对莴苣进行溶液栽培时，将栽培间隔设为15cm，与在现有技术中相对于1株莴苣将电极间距离设为15cm并将电极宽度设为15cm的情况相比，通过上述任一个实施方式，能够使电极间距离为以往的1/5即3cm，电极宽度也为以往的1/5即3cm，电压为以往的1/5，电流也为以往的1/5，作为电力，与以往相比能够使用1/25的电源。此外，在作为莴苣栽培区域的各边长为15cm的正方形的空间中，培养液的使用量按与电极间距离之间的比例，最大为1/5。通过使用上述任一个实施方式，在与培养液进行循环的水流正交的方向上，植物的根能够存在的空间变小，但是在培养液进行循环的水流方向上，根没有物理上的限制，因此能够在不对根造成压力且不妨碍培养液的循环的情况下进行栽培。

另外，通过对上述各种实施方式或变形例中的任意的实施方式或变形例进行适当组合，从而能够达到各自具有的效果。此外，能够进行实施方式彼此的组合或实施例彼此的组合或实施方式与实施例的组合，并且还能够进行不同的实施方式或实施例中的特征彼此的组合。

根据本公开的上述方式涉及的植物生长促进装置，能够在不对根造成损伤、断裂等压力的情况下以小电流以及低电压进行电场施加。因此，能够实现电源的小型化，能够降低设备成本。此外，通过使电极间的距离变窄，从而能够削减培养液的量。此外，一般，溶液栽培中使用的栽培容器被制作为，使培养液进行循环而产生的水流方向上的尺寸长，正交的方向上的尺寸短。在本公开的上述方式涉及的植物生长促进装置中，在作为水流方向的栽培容器的尺寸长的方向上进行电场区域的切换，因此在实用上很容易开展。由于还能减小电流，因此安全对策也会很容易，可加快导入基于对溶液栽培的电刺激的生长促进技术。由此，能够缩短溶液栽培中的培育期限，能够降低植物培育成本，有助于解决全世界的食品问题。

Claims (5)

1.一种植物生长促进装置，具有：

容器，用于将植物的根放入到栽培所述植物的培养液；

循环装置，用于使所述培养液循环；

电源，用于施加电压；

至少一对电极，为了利用所述电源在所述培养液中施加所述电压而对置配置；以及

控制装置，控制所述电压的施加，

所述一对电极在与所述植物的所述根相接的部分没有可动部，所述一对电极中的至少一个电极在所述培养液通过所述循环装置进行循环的水流的方向上一边依次改变施加区域一边施加电压。

2.根据权利要求1所述的植物生长促进装置，其中，

该植物生长促进装置还具有：

使所述一对电极中的至少一个电极在所述培养液进行循环的所述水流的方向上移动的机构；以及

固定板，设置在所述一对电极与所述植物的所述根之间，且由导电材料构成，

所述固定板的导电率是所述培养液的0.5倍以上。

3.根据权利要求2所述的植物生长促进装置，其中，

所述固定板的导电率是所述培养液的2倍以上，

所述固定板由绝缘体划分为多个。

4.根据权利要求2或3所述的植物生长促进装置，其中，

使所述一对电极中的至少一个电极移动的机构是履带机构，所述履带机构内的辊的旋转平面与所述一对电极的主面垂直，在所述履带机构内，在两个辊之间进行所述一对电极作用下的电压施加。

5.根据权利要求1所述的植物生长促进装置，其中，

所述一对电极中的至少一个电极由绝缘体划分为多个区，在划分为多个的电极的每个区与所述电源之间设置有开关。