JP2016054713A - 光合成促進システムとそれに使用する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光合成促進を犠牲にすることなく炭酸ガスを効率よく供給することができる光合成促進システムを提供する。【解決手段】温室１の気温湿度を調整して飽差を３〜５ｇ/ｍ３にした状態で、栽培植物２に対し光を上向きまたは下向きに照射し、そこに炭酸ガスを局所施用する。そのとき炭酸ガス供給源に接続したパイプ６を照明器具５に取り付けた装置を使用することにより、光合成が旺盛な葉に局所的に炭酸ガスを施用し、炭酸ガスの無駄を解消する。【選択図】図１

Description

本発明は、植物の光合成を促進する装置乃至システムに関し、特に植物工場や温室等の閉鎖的な空間に適した光合成促進装置乃至システムの発明である。

温室に炭酸ガス（ＣＯ_２）を供給して光合成を促進する場合、コストの問題が大きい。
一般に、炭酸ガスは液化してボンベに充填したものを使用するか、重油等の燃焼後の排気ガスを利用する。ところが液化ガスは高価であるし、排気ガスも燃料代や配管工事が必要で、どちらもコストがかかる。

そこで炭酸ガスの供給量をできるだけ抑えて光合成の促進を図る工夫が、従来からいろいろと提案されている。例えば特許文献１は、温室内の炭酸ガス濃度の基準値を、換気窓の開度に合わせて変更することにより、炭酸ガスの供給の無駄を抑制しているし、特許文献2は、温室内の温度が高いときに炭酸ガスの供給を自動停止することにより供給量を節約している。
しかし、これらは炭酸ガスの節約はできても光合成促進の保証はない。植物が炭酸ガスを必要とする光合成の条件という視点が抜けていると思われる。

特許第３５１１６８４号公報 特開２０１４-９３９８５号公報

本発明が解決しようとする問題点は、光合成促進を犠牲にすることなく、どうしたら炭酸ガスを効率よく供給できるか、という点にある。

このことから本発明は、温室の気温湿度を調整して飽差を３〜５ｇ/ｍ³ にして植物に光を照射し、そこに炭酸ガスを局所施用することを最も主要な特徴とする。

飽差を３〜５ｇ/ｍ³にすると植物の気孔が開く。そこに光と炭酸ガスを局所的に与えるので、光合成が旺盛で且つ炭酸ガスの無駄もない、という効果を奏する。

本発明を実施した光合成促進システムの概念図 図１の配管図 本発明システムに用いる光合成促進装置の拡大正面図である。 別の光合成促進装置の平面図である。 図４の側面図である。 本発明に用いるパイプの断面図である。 図３の光合成促進装置の側面図で懸架状態を示す。 図1とは別の例の光合成促進システム概念図である。 図７とは別の例の光合成促進装置の側面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１において、１は温室、２は栽培植物を示す。３は光合成促進装置で、多数のＬＥＤ４を一列に線状に並べた照明器具５を下向きに空中に懸架し、その左右両側にパイプ６を添わせて装置３を構成する。７はパイプ６を照明器具５に固定する取付金具である。ＬＥＤ４は赤、青、または高輝度の白を分散して並べる。パイプ６はパイプ側面全周に無数の微細孔が明いた多孔質樹脂のポーラスパイプが好適であるが、排出孔をパイプの側面に等間隔に明けた孔明きパイプでもよい。
図４，５は光合成促進装置の別の例で、多数のＬＥＤ４を円板に平面的に並べ、円板の外周を巻くようにパイプ６を添わせた構成である。この例においても図１と同様にＬＥＤ４を下向きにして空中に懸架する。

光合成促進装置３はその前後を支柱８に取り付けて植物の真上に懸架する（図７）。支柱８にはＬＥＤ４の給電コード（図示省略）を設ける。支柱８に替え温室１の梁（図示省略）からワイヤー等で光合成促進装置３を吊り下げてもよい。
図７のパイプ９は養液供給のために地中の浅い場所に埋設した配管で、パイプ６と同様にポーラスパイプか孔明きパイプを使用する。このパイプ９からは、養液と空気（エア）と炭酸ガスをこの順番に排出する。図２がその配管図で、複数のパイプ９の基端に、養液タンク１０、エア圧送器１１及び炭酸ガス供給源１２を切換え弁１３を介して接続する。切換え弁１３は、流入側の３つ接続口を択一的に切り替えて流出側の１つの接続口に連通する。これによりパイプ９に、養液を供給後、エアを送ることでパイプ９の孔に残った養液を吹き飛ばし、炭酸ガスの通りをよくすることができる。炭酸ガスは水に溶けやすいため事前に養液を吹き飛ばしておくことで、通気抵抗が改善するだけでなく、炭酸ガスがパイプ９の管壁に吸蔵される無駄を解消できる。ポーラスパイプを使用するとパイプの全長にわたり平均して炭酸ガスが排出し、しかもその排出流速が遅いため葉の周りに炭酸ガスが濃く停滞する。このため少量の炭酸ガスで効率よく光合成ができる。
炭酸ガス供給源１２は、ボイラや発電所・工場等のＣＯ_２排出源から排出された排気ガスをコンプレッサで圧縮して貯蔵する燃焼形式でもよいし、液化炭酸ガスの入ったボンベ形式でもよい。
空中に懸架したパイプ６には炭酸ガス供給源１２を接続するが、これに加えてエア圧送器と散水タンクを、地中のパイプ９と同様に切換え弁１３を介して接続してもよい。
また図８，９に示すように、光合成促進装置３を植物２の根元に近い位置に設置して、ＬＥＤ４の光を上向きにして植物２の葉裏に照射してもよい。植物２の種類によっては葉裏に照射するほうが成長促進効果が良いことがある。図８，９の例では炭酸ガスも葉に近い位置から供給されるため光合成には都合が良い。

しかして温室１の気温湿度をモニタリングしながら飽差が３〜５ｇ/㎥になるように調整すると植物の気孔が開く。飽差が３ｇ/㎥より低いと過湿状態となり植物の葉の蒸散量が少なく気孔が閉じ、５ｇ/㎥より高いと乾燥状態となり乾燥ストレスで気孔が閉じてしまう。温室内の温湿度調整はフィードバック制御で行う。昇温手段はボイラやヒータを、加湿手段は水蒸気発生器を使用する。光合成に最適な気温は１５〜２８℃で、相対湿度は６５〜９０％の範囲である。この範囲で気温と相対湿度の数値を飽差３〜５ｇ/㎥になるように調整する。

これを要するに、本発明によれば、気孔が開いたところにＬＥＤ４の光とパイプ６からの炭酸ガスを局所施用するので、炭酸ガスの無駄がなくしかも光合成の促進が図れるという効果を奏する。

１ 温室
２ 栽培植物
３ 光合成促進装置
４ ＬＥＤ
５ 照明器具
６及び９ パイプ
８ 支柱
１０ 養液タンク
１１ エア圧送器
１２ 炭酸ガス供給源
１３ 切換え弁

Claims (3)

1. 温室の気温湿度を調整して飽差を３〜５ｇ/㎥にした状態で、植物に光を照射し、そこに炭酸ガスを局所施用することを特徴とする光合成促進システム。
2. 炭酸ガス供給源に接続したパイプを照明器具に取り付け、炭酸ガスと光を局所的に施用することを特徴とする光合成促進装置。
3. 前記パイプが多孔質樹脂で形成したポーラスパイプであることを特徴とする請求項２記載の光合成促進装置。

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