JP7112063B2 - Gas supply device and plant cultivation system - Google Patents

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Description

本開示は、ガス供給装置及び植物栽培システムに関する。 The present disclosure relates to gas supply devices and plant cultivation systems.

植物を育成する植物栽培システムにおいて、温度及び二酸化炭素濃度等の条件を、植物の育成に適するように調節することが試みられている。例えば、特許文献1では、夜間に農業用ハウス内を温めるため加温機で発生した燃焼排ガスから二酸化炭素を回収して貯留し、それを昼間に農業用ハウス内に施用する技術が提案されている。この技術では、二酸化炭素を回収するための手段として、活性炭又はゼオライト等の吸着材が用いられている。 BACKGROUND ART In plant cultivation systems for growing plants, attempts have been made to adjust conditions such as temperature and carbon dioxide concentration so as to be suitable for growing plants. For example, Patent Document 1 proposes a technique of recovering and storing carbon dioxide from combustion exhaust gas generated by a heater in order to warm the inside of an agricultural house at night, and applying it to the inside of an agricultural house during the day. there is In this technique, an adsorbent such as activated carbon or zeolite is used as means for recovering carbon dioxide.

特許文献2では、植物を栽培する空間を有する筐体に供給する空気を、植物の栽培に対応した条件に調整する空調装置を備える植物栽培装置が提案されている。空調装置に、冷却送風装置、CO添加器、及び、加湿器を配置することによって、空気の温度、湿度、及びCO濃度が調整されている。CO添加器は、植物の光合成によって筐体内のCO濃度が低下したときにCOを吐出する。一方、加湿器は、植物が光合成をせず、気孔を閉じて蒸散量が減ったときにミストを噴霧し、湿度を補っている。 Patent Literature 2 proposes a plant cultivation apparatus including an air conditioner that adjusts air supplied to a housing having a space for cultivating plants to conditions corresponding to the cultivation of plants. The temperature, humidity and CO2 concentration of the air are regulated by placing a cooling blower, a CO2 adder and a humidifier in the air conditioner. The CO2 adder discharges CO2 when the CO2 concentration in the enclosure decreases due to plant photosynthesis. On the other hand, a humidifier sprays mist when the plants do not photosynthesize and the stomata are closed to reduce the amount of transpiration to compensate for the humidity.

特開2015-126708号公報JP 2015-126708 A 特開2017-205072号公報JP 2017-205072 A

従来の植物栽培システムに備えられる、化石燃料の燃焼ガスを用いたガス供給装置を用いた場合のビニールハウス内における二酸化炭素の濃度、相対湿度及び温度の経時変化の一例を図17に示す。図17に示されるように、光合成が行われる日中に燃焼ガスをビニールハウス内に導入すると、温度の上昇に伴って相対湿度が低下する。ここで、植物の生育に適した環境にするために、二酸化炭素の濃度のみならず、例えば相対湿度の調節も行う場合に個別に調節機構を設けると装置構成が複雑になる。 FIG. 17 shows an example of changes over time in the concentration of carbon dioxide, relative humidity, and temperature in a greenhouse when using a gas supply device using fossil fuel combustion gas, which is provided in a conventional plant cultivation system. As shown in FIG. 17, when the combustion gas is introduced into the greenhouse during the daytime when photosynthesis takes place, the temperature rises and the relative humidity drops. Here, in order to create an environment suitable for plant growth, if not only the concentration of carbon dioxide but also the relative humidity are adjusted, providing individual adjustment mechanisms would complicate the configuration of the device.

そこで、本開示は、一つの側面において、シンプルな装置構成で、植物の生育環境に適したガスを供給することが可能な植物栽培用のガス供給装置を提供することを目的とする。本開示は、別の側面において、上記ガス供給装置を備えることによって、植物の生育を促進しつつ、設備構成をシンプルにすることが可能な植物栽培システムを提供することを目的とする。 Therefore, in one aspect, an object of the present disclosure is to provide a plant cultivation gas supply apparatus capable of supplying gas suitable for a plant growth environment with a simple apparatus configuration. In another aspect, an object of the present disclosure is to provide a plant cultivation system that is equipped with the gas supply device described above, thereby promoting the growth of plants and simplifying the equipment configuration.

本開示は、一つの側面において、二酸化炭素と水の吸収及び放出を、それぞれの分圧に応じて可逆的に行う材料を収容する収容部と、収容部に、二酸化炭素及び水を含む第1ガスと、第1ガスよりも二酸化炭素の分圧が低い第2ガスと、を切り替え可能に導入するガス導入部と、ガス導入部から第2ガスが導入されている間に、第2ガスよりも二酸化炭素の濃度及び相対湿度が高い第3ガスを排出するガス排出部と、を備える、植物栽培用のガス供給装置を提供する。 In one aspect, the present disclosure provides a storage section containing a material that reversibly absorbs and releases carbon dioxide and water according to their partial pressures, and a first storage section containing carbon dioxide and water. a gas introduction unit for switchably introducing a gas and a second gas having a carbon dioxide partial pressure lower than that of the first gas; and a gas discharge part for discharging a third gas having a high concentration of carbon dioxide and a high relative humidity.

本開示のガス供給装置は、収容部に二酸化炭素と水の吸収及び放出を、それぞれの分圧に応じて可逆的に行う材料が収容されている。この材料は、第1ガスが導入されている間に吸収した二酸化炭素及び水を、収容部に第2ガスが導入されている間に放出する。ガス排出部は、例えば植物が光合成を行う時間帯に、第2ガスよりも二酸化炭素の濃度及び相対湿度が高い第3ガスを排出する。このような第3ガスを植物の栽培を行う栽培部に供給することによって、第2ガスをそのまま栽培部に供給する場合に比べて二酸化炭素の濃度とともに相対湿度を高くすることができる。 In the gas supply device of the present disclosure, a material that reversibly absorbs and releases carbon dioxide and water according to their respective partial pressures is stored in the storage part. This material releases carbon dioxide and water absorbed during the introduction of the first gas during the introduction of the second gas into the container. The gas discharge unit discharges a third gas having a carbon dioxide concentration and relative humidity higher than those of the second gas, for example, during a time period when plants perform photosynthesis. By supplying such a third gas to the cultivating section for cultivating plants, the concentration of carbon dioxide and the relative humidity can be increased as compared with the case where the second gas is directly supplied to the cultivating section.

通常、植物の光合成が活発になると、栽培部内の植物は二酸化炭素を吸収する。このとき、植物が二酸化炭素を効率よく葉内に取り込むためには、葉の気孔の開度を大きくするために相対湿度の低下を抑制する必要がある。上述のガス供給装置は、二酸化炭素の濃度とともに相対湿度を高くすることができるため、光合成を一層促進することができる。そして、二酸化炭素と水の吸収及び放出を収容部に収容された材料を用いて行うため、装置構成をシンプルにすることができる。このように、シンプルな装置構成で、植物の生育環境に適したガス(第3ガス)を供給することができる。 Generally, when the photosynthesis of plants becomes active, the plants in the cultivation section absorb carbon dioxide. At this time, in order for the plant to efficiently take in carbon dioxide into the leaves, it is necessary to suppress the decrease in the relative humidity in order to increase the opening of the stomata of the leaves. The gas supply device described above can increase the relative humidity as well as the concentration of carbon dioxide, thereby further promoting photosynthesis. In addition, since the material stored in the storage portion is used to absorb and release carbon dioxide and water, the configuration of the device can be simplified. In this way, it is possible to supply a gas (third gas) suitable for the growing environment of plants with a simple device configuration.

なお、ガス導入部から第2ガスが導入されている間の全ての期間において、ガス排出部から、第2ガスよりも二酸化炭素の濃度及び相対湿度が高い第3ガスが継続して排出されることは必須ではない。例えば、ガス導入部からの導入ガスが第1ガスから第2ガスに切り替えられた直後、及び、第2ガスの導入が長期間継続して行われ、材料に吸収された二酸化炭素及び水が全て放出された後等は、ガス排出部は第3ガスとは異なるガス(例えば、二酸化炭素の濃度及び相対湿度が第2ガスと等しいガス)を排出してもよい。 In addition, during the entire period during which the second gas is introduced from the gas introduction part, the third gas having a carbon dioxide concentration and relative humidity higher than those of the second gas is continuously discharged from the gas discharge part. is not required. For example, immediately after the introduction gas from the gas introduction part is switched from the first gas to the second gas, or when the second gas is continuously introduced for a long period of time, all the carbon dioxide and water absorbed by the material are After being discharged, the gas discharge section may discharge a gas different from the third gas (for example, a gas having the same carbon dioxide concentration and relative humidity as the second gas).

ガス排出部は、ガス導入部から第1ガスが導入されている間に、第1ガスよりも二酸化炭素の分圧が低い第4ガスを排出してもよい。これによって、材料による二酸化炭素の吸収を効率的に行うことができる。なお、ガス導入部から第1ガスが導入されている間の全ての期間において、ガス排出部から第4ガスが継続して排出される必要はない。例えば、ガス導入部からの導入ガスが第2ガスから第1ガスに切り替えられた直後、及び、第1ガスの導入が長期間継続して行われ、材料における二酸化炭素及び水の吸収量の上限に到達した後等は、ガス排出部は第4ガスとは異なるガス(例えば、二酸化炭素の濃度及び相対湿度が第1ガスと等しいガス)を排出してもよい。 The gas discharge part may discharge a fourth gas having a carbon dioxide partial pressure lower than that of the first gas while the first gas is being introduced from the gas introduction part. This allows efficient absorption of carbon dioxide by the material. It should be noted that it is not necessary to continuously discharge the fourth gas from the gas discharge part during the entire period during which the first gas is being introduced from the gas introduction part. For example, immediately after the introduction gas from the gas introduction part is switched from the second gas to the first gas, and the introduction of the first gas is continued for a long period of time, the upper limit of the amount of carbon dioxide and water absorbed by the material After reaching , the gas discharge unit may discharge a gas different from the fourth gas (for example, a gas having the same carbon dioxide concentration and relative humidity as the first gas).

上記材料を調湿するための調湿部を備えてもよい。これによって、材料の水の吸収及び放出を円滑にするとともに材料の性能を十分に高い水準に維持することができる。したがって、植物の生育を一層促進することができる。また、材料の交換頻度を低減することができる。 A humidity control unit for controlling the humidity of the material may be provided. This facilitates the material's ability to absorb and release water while maintaining its performance at a sufficiently high level. Therefore, the growth of plants can be further promoted. Also, the frequency of material replacement can be reduced.

収容部から、水を含む液体を排出する液体排出部を備えてもよい。これによって、収容部に収容される材料が、結露によって生じた凝縮水等によって閉塞し、材料の性能が低下することを抑制できる。 A liquid discharge part for discharging a liquid containing water from the storage part may be provided. As a result, it is possible to prevent the material stored in the storage unit from being clogged with condensed water or the like caused by dew condensation, thereby reducing the performance of the material.

液体排出部からの水を材料の調湿に用いてもよい。これによって、水の消費量を低減することができる。 Water from the liquid outlet may be used to condition the material. This can reduce water consumption.

上記材料は、収容部に装着される1つ又は複数のカートリッジに含まれてもよい。これによって、材料の交換を容易に行うことができる。 The materials may be contained in one or more cartridges mounted in the receptacles. This facilitates exchange of materials.

複数のカートリッジの少なくとも一部は異時に交換されてもよい。これによって、例えば、材料が劣化しやすい部分を材料が劣化しにくい部分よりも高頻度で交換することができる。毎回、材料の全部を交換する場合に比べて、交換作業の負荷を低減しつつコストを低減することができる。 At least some of the plurality of cartridges may be replaced at different times. This allows, for example, a portion whose material is likely to deteriorate to be replaced more frequently than a portion whose material is less likely to deteriorate. Compared to the case where all the materials are replaced each time, it is possible to reduce the cost while reducing the load of the replacement work.

第1ガスは、NOx及びSOxの少なくとも一方の酸化性成分を含む燃焼ガスであり、上記材料は、上記酸化性成分の少なくとも一部を吸収して、ガス導入部から導入される上記酸化性成分よりも、ガス排出部から排出される上記酸化性成分の量を少なくするものであってもよい。これによって、酸化性成分の濃度及び放出量を低減することができる。 The first gas is combustion gas containing oxidizing components of at least one of NOx and SOx, and the material absorbs at least part of the oxidizing components and is introduced from the gas introduction portion. Alternatively, the amount of the oxidizing component discharged from the gas discharge portion may be reduced. This can reduce the concentration and release of oxidizing components.

本開示は、別の側面において、上述のいずれかのガス供給装置と、植物が栽培される内部空間を有し、当該内部空間にガス供給装置からガスが供給される栽培部と、を備える植物栽培システムを提供する。このような植物栽培システムは、上述のガス供給装置を備えることから、植物の生育を促進しつつ、設備構成をシンプルにすることができる。 In another aspect, the present disclosure provides a plant comprising any one of the gas supply devices described above, and a cultivation section having an internal space in which a plant is cultivated and gas is supplied to the internal space from the gas supply device. Provide a cultivation system. Since such a plant cultivation system is provided with the above-described gas supply device, it is possible to simplify the equipment configuration while promoting the growth of plants.

上記植物栽培システムは、植物に照射される光量を測定する第1測定部と、第1測定部からの信号に基づいて、栽培部の内部空間における二酸化炭素の濃度及び相対湿度を調節する第1制御部と、を備えていてもよい。これによって、例えば、植物による光合成の開始及び停止のタイミングに合わせて、二酸化炭素濃度と相対湿度を調節することができる。したがって、光合成の開始及び停止と調節とのタイムラグを低減して、植物の生育を一層促進することができる。 The plant cultivation system includes a first measuring unit that measures the amount of light irradiated to the plant, and a first measuring unit that adjusts the concentration and relative humidity of carbon dioxide in the internal space of the cultivation unit based on the signal from the first measuring unit. and a control unit. This makes it possible, for example, to adjust the carbon dioxide concentration and relative humidity in time with the start and stop of photosynthesis by plants. Therefore, it is possible to further promote the growth of plants by reducing the time lag between the initiation and termination of photosynthesis and their regulation.

上記植物栽培システムは、内部空間の二酸化炭素の濃度及び相対湿度の少なくとも一方を測定する第2測定部と、第2測定部からの信号に基づいて、栽培部の内部空間における二酸化炭素の濃度及び相対湿度の少なくとも一方を調節する第2制御部と、を備えていてもよい。第2測定部及び第2制御部を備えることによって、二酸化炭素の濃度及び相対湿度をより高い精度で調節することができる。したがって、植物の生育を一層促進することができる。 The plant cultivation system includes a second measuring unit that measures at least one of the carbon dioxide concentration and relative humidity in the internal space, and the concentration of carbon dioxide in the internal space of the cultivating unit and the and a second controller that adjusts at least one of the relative humidity. By providing the second measurement section and the second control section, the carbon dioxide concentration and relative humidity can be adjusted with higher accuracy. Therefore, the growth of plants can be further promoted.

本開示は、一つの側面において、シンプルな装置構成で、植物の生育環境に適したガスを供給することが可能な植物栽培用のガス供給装置を提供することができる。本開示は、別の側面において、上記ガス供給装置を備えることによって、植物の生育を促進しつつ、設備構成をシンプルにすることが可能な植物栽培システムを提供することができる。 In one aspect, the present disclosure can provide a plant cultivation gas supply apparatus capable of supplying gas suitable for a plant growth environment with a simple apparatus configuration. In another aspect, the present disclosure can provide a plant cultivation system that facilitates the growth of plants and that can simplify the facility configuration by including the gas supply device.

図1は、ガス供給装置の一実施形態を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of the gas supply device. 図2は、吸収モード時のガス供給装置と植物栽培システムの運転を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the operation of the gas supply device and the plant cultivation system in the absorption mode. 図3は、放出モード時のガス供給装置と植物栽培システムの運転を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing operation of the gas supply device and the plant cultivation system in the release mode. 図4は、栽培部における温度、相対湿度及び二酸化炭素濃度の経時変化の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of temporal changes in temperature, relative humidity, and carbon dioxide concentration in a cultivation section. 図5は、収容部における材料の収容形態の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of how materials are stored in the storage section. 図6は、植物栽培システムに適用される制御の一例を示す機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram showing an example of control applied to the plant cultivation system. 図7は、実施例1,2のガス供給装置の模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram of the gas supply apparatus of Examples 1 and 2. FIG. 図8は、実施例1,2で用いたアクリル板の写真である。8 is a photograph of the acrylic plate used in Examples 1 and 2. FIG. 図9は、実施例1,2で用いたアクリル製の容器の蓋の写真である。9 is a photograph of the lid of the acrylic container used in Examples 1 and 2. FIG. 図10は、実施例1,2で用いたアクリル製の容器本体の写真である。10 is a photograph of the acrylic container body used in Examples 1 and 2. FIG. 図11は、実施例1の二酸化炭素の吸収量と放出量の経時変化を示すグラフである。11 is a graph showing temporal changes in the amount of carbon dioxide absorbed and released in Example 1. FIG. 図12は、実施例1の二酸化炭素濃度と相対湿度の経時変化を示すグラフである。12 is a graph showing temporal changes in carbon dioxide concentration and relative humidity in Example 1. FIG. 図13は、実施例2の二酸化炭素の吸収量と放出量の経時変化を示すグラフである。13 is a graph showing temporal changes in the amount of carbon dioxide absorbed and released in Example 2. FIG. 図14は、実施例2の二酸化炭素濃度と相対湿度の経時変化を示すグラフである。14 is a graph showing temporal changes in carbon dioxide concentration and relative humidity in Example 2. FIG. 図15は、実施例1,2における二酸化炭素の吸収量の積算値を示すグラフである。15 is a graph showing integrated values of carbon dioxide absorption amounts in Examples 1 and 2. FIG. 図16は、実施例1,2における二酸化炭素の放散量の積算値を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing integrated values of the amount of carbon dioxide released in Examples 1 and 2; 図17は、従来の栽培部における温度、相対湿度及び二酸化炭素濃度の経時変化の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an example of temporal changes in temperature, relative humidity, and carbon dioxide concentration in a conventional cultivation section.

以下、場合により図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明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符号を用い、場合により重複する説明は省略する。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。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings as the case may be. However, the following embodiments are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention to the following contents. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and overlapping descriptions are omitted in some cases. In addition, unless otherwise specified, positional relationships such as up, down, left, and right are based on the positional relationships shown in the drawings. Furthermore, the dimensional ratio of each element is not limited to the illustrated ratio.

図1は、植物栽培用のガス供給装置の一実施形態を示す模式図である。図1のガス供給装置100は、二酸化炭素と水の吸収及び放出を、それぞれの分圧に応じて可逆的に行う材料10を収容する収容部12と、収容部12に、二酸化炭素及び水を含む第1ガスと、第1ガスよりも二酸化炭素の分圧が低い第2ガスと、を切り替え可能に導入するガス導入部14と、ガス導入部14から収容部12に第2ガスが導入されている間に、第2ガスよりも二酸化炭素の濃度及び相対湿度が高い第3ガスを排出するガス排出部16aと、ガス導入部14から収容部12に第1ガスが導入されている間に、第1ガスよりも二酸化炭素の分圧及び相対湿度が低い第4ガスを排出するガス排出部16bと、を備える。なお、ガス排出部16aとガス排出部16bとを併せて、ガス排出部16と称することもある。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a gas supply device for plant cultivation. The gas supply device 100 shown in FIG. and a second gas having a carbon dioxide partial pressure lower than that of the first gas; While the first gas is introduced into the storage section 12 from the gas discharge section 16a that discharges the third gas having a carbon dioxide concentration and relative humidity higher than those of the second gas, and the gas introduction section 14 , and a gas discharge portion 16b for discharging a fourth gas having a carbon dioxide partial pressure and relative humidity lower than those of the first gas. The gas discharge portion 16a and the gas discharge portion 16b may be collectively referred to as the gas discharge portion 16 in some cases.

ガス導入部14は、例えば、加熱部に接続されている。加熱部は、例えば重油又は灯油等の化石燃料を燃焼することによって、空気等の導入ガスから導入ガスよりも高い温度を有するとともに高い二酸化炭素濃度を有する燃焼ガスを生成する。ガス導入部14には、第1ガスとして燃焼ガスと、第2ガスとして空気等の導入ガスとを、切り替え可能に収容部12に導入する。ガス導入部14又はその近傍に、燃焼ガスに含まれる煤等の微粒子を除去するフィルターを設けてもよい。また、ガス導入部14又はその近傍に、ブロア、ファン、又はコンプレッサーを配置してもよい。これによって、燃焼ガス又は空気を効率的に収容部12に導入することができる。 The gas introduction section 14 is connected to, for example, a heating section. The heating unit burns a fossil fuel such as heavy oil or kerosene to generate a combustion gas having a higher temperature than the introduced gas and a high carbon dioxide concentration from the introduced gas such as air. The gas introduction part 14 introduces the combustion gas as the first gas and the introduction gas such as air as the second gas into the accommodation part 12 in a switchable manner. A filter for removing fine particles such as soot contained in the combustion gas may be provided at or near the gas introduction part 14 . Also, a blower, a fan, or a compressor may be arranged at or near the gas introduction section 14 . Thereby, the combustion gas or air can be efficiently introduced into the housing portion 12 .

収容部12に収容される材料10は、二酸化炭素と水の吸収及び放出を、二酸化炭素の分圧及び/又は水の分圧を変化させる圧力スイングによって可逆的に行うことができる種々のものを用いることができる。なお、二酸化炭素と水の吸収及び放出を可逆的に行うだけでなく、二酸化炭素と水のそれぞれの吸収量及び放出量についても、二酸化炭素の分圧及び/又は水の分圧を変化させる圧力スイングによって調整することもできる。 The material 10 contained in the reservoir 12 can be of various types capable of reversibly absorbing and releasing carbon dioxide and water through pressure swings that change the partial pressure of carbon dioxide and/or the partial pressure of water. can be used. In addition to reversible absorption and release of carbon dioxide and water, the amount of absorption and release of each of carbon dioxide and water can also be controlled by pressure that changes the partial pressure of carbon dioxide and/or the partial pressure of water. It can also be adjusted by swing.

材料10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。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10は、性能維持の観点から、水分を含んでいてもよい。材料10における水の含有量は、例えば1~95質量%であってよい。 Components contained in the material 10 include polymer gels, polymer gel fine particles, aggregates of polymer gel fine particles, porous polymer gels, anion exchange resins, and the like. Polymer gels, polymer gel fine particles, aggregates of polymer gel fine particles, and porous polymer gels may be polymers of monomers having amino groups. Monomers include N-(aminoalkyl)acrylamides. The anion exchange resin may be a weakly basic anion exchange resin having tertiary amines as exchange groups. Specifically, acrylic WA10, styrene WA20 series, styrene WA30, etc. (all trade names) manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd., and WMT-7624LG, Dowex 66, and Marathon WBA manufactured by Muromachi Chemical Co., Ltd. (both are trade names) can be used. The material 10 may contain moisture from the viewpoint of performance maintenance. The water content in the material 10 may be, for example, 1-95% by weight.

第1ガスは、NOx及びSOxの少なくとも一方の酸化性成分を含む燃焼ガスであってもよい。この場合、材料10は、酸化性成分の少なくとも一部を吸収して、ガス導入部14から導入される酸化性成分よりも、ガス排出部16から排出される酸化性成分の量を少なくするものであってもよい。これによって、酸化性成分の濃度及び放出量を低減することができる。また、第1ガスが一酸化炭素及び臭気を有する場合、材料10は一酸化炭素及び臭気を吸収しなくてもよい。この場合、一酸化炭素及び臭気は第4ガスの含有成分としてガス排出部16bから排出されてもよい。このように、ガス供給装置100は、クリーンな環境制御システムを構成することができる。 The first gas may be combustion gas containing oxidizing components of at least one of NOx and SOx. In this case, the material 10 absorbs at least a part of the oxidizing components and reduces the amount of oxidizing components discharged from the gas discharge part 16 as compared with the amount of oxidizing components introduced from the gas introduction part 14. may be This can reduce the concentration and release of oxidizing components. Also, if the first gas has carbon monoxide and odors, material 10 may not absorb carbon monoxide and odors. In this case, carbon monoxide and odor may be discharged from the gas discharge part 16b as components contained in the fourth gas. Thus, the gas supply device 100 can constitute a clean environmental control system.

ガス供給装置100は、例えば、材料10が二酸化炭素を吸収する吸収モードと、材料10が二酸化炭素を放出する放出モードを含む少なくとも2つの運転モードを有する。以下に、それぞれのモードを例にして、ガス供給装置100及びこれを備える植物栽培システム200の構成を詳細に説明する。 The gas supply device 100 has at least two modes of operation including, for example, an absorption mode in which the material 10 absorbs carbon dioxide and a release mode in which the material 10 releases carbon dioxide. Hereinafter, the configuration of the gas supply device 100 and the plant cultivation system 200 including the same will be described in detail using each mode as an example.

図2は、吸収モード時のガス供給装置100と植物栽培システム200の運転を示す図である。植物栽培システム200は、ガス供給装置100と、植物が栽培される内部空間52を有し、内部空間52にガス供給装置100からガスが供給される栽培部50を備える。栽培部50では、植物が栽培される。植物は、光合成を行う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いし、花、藻類及び草木であってもよい。 FIG. 2 is a diagram showing operations of the gas supply device 100 and the plant cultivation system 200 in the absorption mode. The plant cultivation system 200 includes a gas supply device 100 and a cultivation section 50 having an internal space 52 in which plants are grown and gas is supplied from the gas supply device 100 to the internal space 52 . Plants are cultivated in the cultivation unit 50 . Plants are not limited as long as they perform photosynthesis, and may be agricultural crops such as vegetables and grains, or may be flowers, algae, and plants.

吸収モードでは、加熱部30において、空気中でバーナ32から供給される炭化水素を含む燃料を燃焼し、二酸化炭素及び水を含む第1ガスを発生させる。第1ガスにおける二酸化炭素の濃度は、例えば1体積%以上であってもよく、2~30体積%であってよく、5~20体積%であってもよい。本開示におけるガスの体積比率は、標準状態(0℃、1atm)における体積比率である。 In the absorption mode, the heating unit 30 burns fuel containing hydrocarbons supplied from the burner 32 in air to generate a first gas containing carbon dioxide and water. The concentration of carbon dioxide in the first gas may be, for example, 1% by volume or more, 2 to 30% by volume, or 5 to 20% by volume. The gas volume ratio in the present disclosure is the volume ratio under standard conditions (0° C., 1 atm).

加熱部30で発生した第1ガスは、煙突に向かう流路33から分岐する流路34によって発生した第1ガスの全量又はその一部がガス導入部14に向かって流通する。ガス導入部14に第1ガスを効率的に導入するために、流路34にはブロア、ファン又はコンプレッサー等が設けられていてもよい。また、流路34には、冷却器、フィルター、温度計、又は湿度計等が設けられていてもよい。ガス導入部14から収容部12に導入される第1ガスの温度は例えば5~50℃である。 All or a part of the first gas generated in the heating section 30 flows toward the gas introduction section 14 through a channel 34 branching from a channel 33 toward the chimney. A blower, a fan, a compressor, or the like may be provided in the flow path 34 in order to efficiently introduce the first gas into the gas introduction section 14 . Moreover, the flow path 34 may be provided with a cooler, a filter, a thermometer, a hygrometer, or the like. The temperature of the first gas introduced from the gas introduction section 14 into the storage section 12 is, for example, 5 to 50.degree.

流路34には、調湿部40が接続されている。調湿部40は、連続的又は断続的に第1ガスを加湿又は減湿してもよい。これによって、材料10が水を円滑に吸収する湿度に維持することができる。また、乾燥に伴う材料10の性能低下を十分に抑制する湿度にすることができる。調湿部40は、例えば水を霧状にして第1ガスに合流させるスプレー式のものであってよいし、超音波噴霧器であってもよい。第1ガスは、例えば霧状の水を同伴して収容部12に導入されてもよい。別の幾つかの実施形態では、調湿部は、第1ガスを水中でバブリングさせて加湿するものであってもよい。調湿部を、ガス導入部14の上流側に設けることは必須ではなく、例えば、収容部12に接続して、調湿部40からの水を材料10に吹き付けてもよい。調湿部は、温度計及び湿度計を備えるとともに、調湿時の水温及び第1ガスの湿度を制御する機構を備えていてもよい。蒸発による冷却効果と水温の制御によって、導入される第1ガスを冷却したり適切な温度に制御したりすることができる。 A humidity control unit 40 is connected to the flow path 34 . The humidity control section 40 may humidify or dehumidify the first gas continuously or intermittently. This allows the material 10 to be maintained at a humidity that readily absorbs water. In addition, the humidity can be set to sufficiently suppress deterioration in the performance of the material 10 due to drying. The humidity control unit 40 may be, for example, a spray type one in which water is atomized and merged with the first gas, or may be an ultrasonic atomizer. The first gas may be introduced into the housing portion 12 together with water mist, for example. In some other embodiments, the humidity control unit may humidify the first gas by bubbling it in water. It is not essential to provide the humidity control section on the upstream side of the gas introduction section 14 . For example, it may be connected to the storage section 12 and the water from the humidity control section 40 may be sprayed onto the material 10 . The humidity control section may include a thermometer and a hygrometer, and a mechanism for controlling the water temperature and the humidity of the first gas during humidity control. The first gas to be introduced can be cooled or controlled to an appropriate temperature by controlling the cooling effect of evaporation and water temperature.

流路34を流通した第1ガスはガス導入部14から収容部12に導入される。収容部12に導入される第1ガスの圧力(絶対圧)は、例えば100~1000kPaであってよく、100~200kPaであってもよく、100~150kPaであってもよい。第1ガスの二酸化炭素の分圧は例えば0.1~200kPaであってよく、0.25~40kPaであってもよく、2~20kPaであってもよい。第1ガスの水の分圧は、0を超え100kPaであってよく、1~50kPaであってもよい。 The first gas that has flowed through the flow path 34 is introduced from the gas introduction section 14 into the storage section 12 . The pressure (absolute pressure) of the first gas introduced into the housing portion 12 may be, for example, 100 to 1000 kPa, 100 to 200 kPa, or 100 to 150 kPa. The partial pressure of carbon dioxide in the first gas may be, for example, 0.1-200 kPa, 0.25-40 kPa, or 2-20 kPa. The partial pressure of water in the first gas may be greater than 0 and 100 kPa, and may be 1 to 50 kPa.

ガス導入部14から収容部12に導入された第1ガスは、収容部12に収容されている材料10と接触する。材料10は、第1ガスに含まれる二酸化炭素及び水を吸収する。このとき、材料10は気体状の水を吸収してもよいし、液体状の水を吸収してもよい。吸収モードでは、ガス排出部16aは閉止され、ガス排出部16bが開放されている。ガス排出部16bからは、第1ガスよりも二酸化炭素の分圧が低い第4ガスが排出される。第4ガスは、ガス排出部16bからそのまま大気に放出されてよいし、浄化処理を施した後に大気に放出してもよい。また、第4ガスが高温である場合には、熱回収を行ってもよい。第4ガスの温度は、例えば10~50℃である。第4ガスの二酸化炭素の濃度が栽培部50の二酸化炭素の濃度よりも高い場合には、ガス排出部16aを開放するとともに、ガス排出部16bを閉止して、材料10により二酸化炭素を吸収しながら二酸化炭素を含む第4ガスを栽培部50に供給してもよい。 The first gas introduced into the containing portion 12 from the gas introducing portion 14 contacts the material 10 contained in the containing portion 12 . The material 10 absorbs carbon dioxide and water contained in the first gas. At this time, the material 10 may absorb gaseous water or liquid water. In the absorption mode, the gas outlet 16a is closed and the gas outlet 16b is open. A fourth gas having a carbon dioxide partial pressure lower than that of the first gas is discharged from the gas discharge portion 16b. The fourth gas may be discharged to the atmosphere as it is from the gas discharge part 16b, or may be discharged to the atmosphere after being purified. Moreover, when the fourth gas is at a high temperature, heat recovery may be performed. The temperature of the fourth gas is, for example, 10-50.degree. When the concentration of carbon dioxide in the fourth gas is higher than the concentration of carbon dioxide in the cultivation unit 50, the gas discharge unit 16a is opened, the gas discharge unit 16b is closed, and carbon dioxide is absorbed by the material 10. Alternatively, a fourth gas containing carbon dioxide may be supplied to the cultivation section 50 .

図2に示す吸収モードは、例えば植物の光合成が行われない夜間に行う。夜間には光合成が行われないため、植物が栽培される栽培部50にはガス供給装置100からガスが供給されなくても、植物の生育が妨げられることはない。なお、栽培部50は、例えばビニールハウスである。ただし、栽培部50はビニールハウスに限定されず、建屋内に設けられた植物工場であってもよい。植物工場は、植物の光合成を促進するために照明装置を有していてもよい。このような場合、吸収モードは、照明装置から光が照射されない時間帯に行うことができる。 The absorption mode shown in FIG. 2 is performed, for example, at night when photosynthesis of plants is not performed. Since photosynthesis does not occur at night, the growth of the plants is not hindered even if the gas is not supplied from the gas supply device 100 to the cultivation section 50 where the plants are cultivated. In addition, the cultivation unit 50 is, for example, a greenhouse. However, the cultivation section 50 is not limited to a vinyl house, and may be a plant factory provided in a building. The plant factory may have a lighting device to facilitate plant photosynthesis. In such a case, the absorption mode can be performed during a period of time when no light is emitted from the illumination device.

図3は、放出モード時のガス供給装置100と植物栽培システム200の運転を示す図である。放出モードでは、加熱部30における燃焼は停止される。これによって、ガス導入部14から収容部12には、第1ガスよりも二酸化炭素の分圧が低い第2ガスが導入される。第2ガスの水の分圧は第1ガスの水の分圧よりも低くてもよい。第2ガスは例えば空気である。第2ガスとして、例えば外気から加熱部30を経由して空気が導入されてよいし、栽培部50の内部空間52と流路34又はガス導入部14とを連結して内部空間52内のガスを導入してもよい。第2ガスは、空気よりも二酸化炭素の濃度が高いガスであってもよい。これによって、第3ガスの二酸化炭素の濃度を一層高くすることができる。収容部12に導入される第2ガスの圧力(絶対圧)は、例えば100~200kPaである。 FIG. 3 is a diagram showing operation of the gas supply device 100 and the plant cultivation system 200 in the release mode. In emission mode, combustion in heating section 30 is stopped. As a result, the second gas having a carbon dioxide partial pressure lower than that of the first gas is introduced from the gas introduction part 14 into the storage part 12 . The partial pressure of water in the second gas may be lower than the partial pressure of water in the first gas. The second gas is air, for example. As the second gas, for example, air may be introduced from the outside air via the heating unit 30, or the internal space 52 of the cultivation unit 50 and the flow path 34 or the gas introduction unit 14 may be connected to the gas in the internal space 52. may be introduced. The second gas may be a gas having a higher concentration of carbon dioxide than air. This makes it possible to further increase the concentration of carbon dioxide in the third gas. The pressure (absolute pressure) of the second gas introduced into the housing portion 12 is, for example, 100 to 200 kPa.

ガス導入部14から収容部12に第2ガスが導入され、第2ガスが材料10に接触すると、材料10に吸収されていた二酸化炭素及び水が放出される。放出モードでは、ガス排出部16bは閉止され、ガス排出部16aが開放される。ガス排出部16aからは、第2ガスよりも二酸化炭素の濃度及び相対湿度が高い第3ガスが排出される。この第3ガスは、ガス排出部16aから排出され、栽培部50に供給される。第2ガスが空気である場合、放出モードでは、栽培部50には空気よりも二酸化炭素濃度及び相対湿度が高い第3ガスが供給されることとなる。 When the second gas is introduced from the gas introduction part 14 into the storage part 12 and the second gas comes into contact with the material 10, carbon dioxide and water absorbed in the material 10 are released. In the release mode, gas outlet 16b is closed and gas outlet 16a is open. A third gas having a carbon dioxide concentration and relative humidity higher than those of the second gas is discharged from the gas discharge portion 16a. This third gas is discharged from the gas discharge section 16 a and supplied to the cultivation section 50 . When the second gas is air, in the release mode, the cultivation unit 50 is supplied with the third gas having a carbon dioxide concentration and relative humidity higher than those of air.

ガス排出部16bから排出される第3ガスの二酸化炭素の濃度及び相対湿度は経時的に変化してもよい。第3ガスの二酸化炭素の濃度は、例えば0.1~20体積%であってよく、0.2~5体積%であってもよい。第3ガスの相対湿度は、例えば30%RH以上であってよく、50~98%RHであってもよい。一方、ガス導入部14から導入される第2ガスの二酸化炭素の濃度は、例えば1体積%未満であってよい。第2ガスの相対湿度は、例えば80%RH以下であってよく、5~40%RHであってもよい。 The carbon dioxide concentration and relative humidity of the third gas discharged from the gas discharge portion 16b may change over time. The concentration of carbon dioxide in the third gas may be, for example, 0.1 to 20% by volume, or 0.2 to 5% by volume. The relative humidity of the third gas may be, for example, 30% RH or higher, and may be 50 to 98% RH. On the other hand, the concentration of carbon dioxide in the second gas introduced from the gas introduction section 14 may be, for example, less than 1% by volume. The relative humidity of the second gas may be, for example, 80% RH or less, and may be 5 to 40% RH.

図3に示す放出モードは、例えば植物の光合成が行われる昼間に行う。このモードでは、植物が栽培される栽培部50に第2ガス(例えば、空気)よりも二酸化炭素の濃度及び相対湿度が高い第3ガスがガス供給装置100から供給される。第3ガスは第2ガスよりも相対湿度が高いことから植物の葉面等にある気孔の開度を大きくすることができる。また、第3ガスは第2ガスよりも二酸化炭素の濃度が高いことから、二酸化炭素を効果的に植物に吸収させることができる。このようにして、植物の生育を促進することができる。 The emission mode shown in FIG. 3 is performed, for example, during the daytime when photosynthesis of plants takes place. In this mode, the third gas having a higher carbon dioxide concentration and relative humidity than the second gas (for example, air) is supplied from the gas supply device 100 to the cultivation section 50 where plants are grown. Since the third gas has a higher relative humidity than the second gas, it is possible to increase the opening of the stomata on the leaf surface of the plant. In addition, since the third gas has a higher concentration of carbon dioxide than the second gas, the carbon dioxide can be effectively absorbed by plants. In this way, plant growth can be promoted.

材料10に含まれる水の気化に伴って、第3ガスの温度は、第2ガスの温度よりも低くなってもよい。これによって、例えば昼間における栽培部50の内部空間52の過度な温度上昇が抑制され、換気の頻度を低減することができる。これによって、二酸化炭素の大気中への流出を低減し、光合成による二酸化炭素の消費割合を十分に高くして二酸化炭素を有効活用することができる。ガス導入部14における第2ガスの温度は例えば40℃以下であり、ガス排出部16aにおける第3ガスの温度は例えば38℃以下である。 As the water contained in the material 10 evaporates, the temperature of the third gas may become lower than the temperature of the second gas. As a result, for example, an excessive temperature rise in the internal space 52 of the cultivation section 50 during the daytime is suppressed, and the frequency of ventilation can be reduced. As a result, the outflow of carbon dioxide into the atmosphere can be reduced, and the rate of carbon dioxide consumption by photosynthesis can be sufficiently increased to effectively utilize carbon dioxide. The temperature of the second gas in the gas introduction section 14 is, for example, 40° C. or lower, and the temperature of the third gas in the gas discharge section 16a is, for example, 38° C. or lower.

放出モードでは、吸収モードと同様に第3ガスに調湿部40から連続的又は断続的に水を加えて第3ガスを調湿してもよいし、調湿しなくてもよい。冷却装置又は加熱装置を用いて第3ガス又は水の温度を制御することによって、一層効果的に第3ガスを調湿することもできる。栽培部50が、建屋内に設けられた植物工場内にある場合、二酸化炭素放出モードは、照明装置から植物に光が照射されている時間帯に行うことができる。 In the release mode, water may be continuously or intermittently added to the third gas from the humidity control unit 40 to adjust the humidity of the third gas, as in the absorption mode, or the humidity may not be adjusted. By controlling the temperature of the third gas or water using a cooling device or a heating device, the third gas can be more effectively conditioned. When the cultivating section 50 is in a plant factory provided in a building, the carbon dioxide release mode can be performed during a time zone when the plants are illuminated with light from the lighting device.

図4は、栽培部50の内部空間52における二酸化炭素の濃度、温度、及び相対湿度の経時変化の一例を示す図である。ガス供給装置100は、夜間に図2に示される吸収モードの運転を行う。このため、栽培部50の内部空間52に第3ガスは供給されない。植物の光合成が始まる日出になると、ガス供給装置100は、図3に示される放出モードの運転を開始する。放出モードの運転を開始後、栽培部50の内部空間52には、第2ガス(空気)よりも二酸化炭素の濃度及び相対湿度が高い第3ガスが導入される。これによって、内部空間52における二酸化炭素の濃度及び相対湿度が上昇する。したがって、内部空間52における植物の光合成が活発になり、生育が促進される。 FIG. 4 is a diagram showing an example of temporal changes in the concentration of carbon dioxide, temperature, and relative humidity in the internal space 52 of the cultivation unit 50. As shown in FIG. The gas supply device 100 operates in the absorption mode shown in FIG. 2 at night. Therefore, the third gas is not supplied to the internal space 52 of the cultivation section 50 . At sunrise when photosynthesis of plants begins, the gas supply device 100 starts operating in the release mode shown in FIG. After starting the operation in the release mode, a third gas having a carbon dioxide concentration and relative humidity higher than those of the second gas (air) is introduced into the internal space 52 of the cultivation unit 50 . This increases the concentration of carbon dioxide and the relative humidity in the interior space 52 . Therefore, the photosynthesis of the plants in the internal space 52 becomes active and the growth is promoted.

内部空間52の温度も、例えば日光によって上昇する。ガス排出部16aから排出される第3ガスの温度は、ガス導入部14から導入される第2ガスの温度よりも低いことから、内部空間52の温度上昇は抑制される。このため、内部空間52の過剰な温度上昇が抑制される。その結果、栽培部50の換気の頻度が低減され、内部空間52における二酸化炭素の濃度及び湿度を高く維持することができる。 The temperature of the internal space 52 also rises due to sunlight, for example. Since the temperature of the third gas discharged from the gas discharge part 16a is lower than the temperature of the second gas introduced from the gas introduction part 14, the temperature rise of the internal space 52 is suppressed. Therefore, an excessive temperature rise in the internal space 52 is suppressed. As a result, the frequency of ventilation in the cultivation section 50 is reduced, and the concentration and humidity of carbon dioxide in the internal space 52 can be maintained high.

図4において、R及びAは放出モード及び吸収モードの時間帯の一例を示している。この例では、光合成が活発ではなくなる日入の時刻が近づくと、ガス供給装置100の運転モードを放出モードから吸収モードに切り替えている。切り替え後は、植物の光合成によって内部空間52の二酸化炭素の濃度及び相対湿度が徐々に低下する。日入後は、植物が光合成をしなくなり、二酸化炭素の濃度及び相対湿度の変化は小さくなる。なお、換気及び気温変動等の影響によって、日入後も内部空間52の二酸化炭素の濃度、相対湿度及び温度は変動してもよい。 In FIG. 4, R and A indicate an example of the time zones of emission mode and absorption mode. In this example, the operation mode of the gas supply device 100 is switched from the release mode to the absorption mode as the time of sunset at which photosynthesis becomes less active approaches. After switching, the concentration of carbon dioxide and the relative humidity in the internal space 52 gradually decrease due to photosynthesis of plants. After sunset, plants stop photosynthesizing, and changes in carbon dioxide concentration and relative humidity become smaller. Note that the concentration of carbon dioxide, the relative humidity, and the temperature in the internal space 52 may fluctuate even after sunset due to the effects of ventilation, temperature fluctuations, and the like.

図4の例では、日出時に吸収モードから放出モードに切り替えて、日入前に放出モードから吸収モードに切り替えたが、これに限定されない。別の例では、日出前に吸収モードから放出モードに切り替えて、日出前に内部空間52の二酸化炭素の濃度及び相対湿度を高めておいてもよい。また、日出後に内部空間52の二酸化炭素の濃度及び相対湿度が低下し始めるのに合わせて、吸収モードから放出モードに切り替えて、内部空間52の二酸化炭素の濃度及び相対湿度を高めることもできる。さらに別の例では、日入時に放出モードから吸収モードに切り替えてもよい。また、日入後に放出モードから吸収モードに切り替えてもよい。さらに別の例では、二酸化炭素と水の吸収量及び放出量が、栽培部50の内部空間52のサイズに比べて小さく、昼間に継続して二酸化炭素と水の放出をすることが困難な場合には、昼間に断続的、又は間欠的に放出モードの運転を行ってもよいし、昼間に吸収モードと放出モードを交互に行ってもよい。 In the example of FIG. 4, the mode is switched from the absorption mode to the emission mode at sunrise and then from the emission mode to the absorption mode before sunset, but the present invention is not limited to this. In another example, the absorption mode may be switched to the emission mode before sunrise to increase the concentration of carbon dioxide and relative humidity in the interior space 52 before sunrise. It is also possible to switch from the absorption mode to the emission mode to increase the carbon dioxide concentration and relative humidity in the interior space 52 after sunrise as the carbon dioxide concentration and relative humidity in the interior space 52 begin to decline. . In yet another example, the emission mode may be switched to the absorption mode at sunset. Alternatively, the emission mode may be switched to the absorption mode after sunset. In yet another example, when the absorption and release amounts of carbon dioxide and water are small compared to the size of the internal space 52 of the cultivation unit 50, and it is difficult to continuously release carbon dioxide and water during the daytime. Alternatively, the emission mode may be operated intermittently or intermittently during the daytime, or the absorption mode and the emission mode may be alternately operated during the daytime.

図5は、収容部12における材料の収容形態の一例を示す図である。材料10は、収容部12に装着される複数のカートリッジ11a,11b,11c,11d,11e(以下、「カートリッジ11a~11e」と称することもある)に含まれている。収容部12はカートリッジ11a~11eを保持する保持部18を備える。交換可能なカートリッジ11a~11eは保持部18に保持されて収容部12に装着される。保持部18は、例えばメッシュ状の板状部材であってよい。 FIG. 5 is a diagram showing an example of how materials are stored in the storage section 12. As shown in FIG. The material 10 is contained in a plurality of cartridges 11a, 11b, 11c, 11d, and 11e (hereinafter also referred to as "cartridges 11a to 11e") mounted in the container 12. As shown in FIG. The accommodating portion 12 includes a holding portion 18 that holds the cartridges 11a to 11e. The replaceable cartridges 11a to 11e are held by the holding portion 18 and mounted in the accommodating portion 12. As shown in FIG. The holding part 18 may be, for example, a plate-shaped mesh-like member.

カートリッジ11a~11eは、一例では、ハニカムで構成されていて、材料はハニカムに取り付けられていてもよい。別の例では、プラスチックと材料の混合物が成形された成形体であってもよい。また別の例では、不織布などのフィルターに材料が担持されたものであってもよい。材料10は酸化劣化する場合があるため、材料10を交換しやすくすることは、実用上極めて有用である。 The cartridges 11a-11e may in one example consist of a honeycomb and the material attached to the honeycomb. In another example, it may be a molded body in which a mixture of plastic and material is molded. In another example, the material may be supported on a filter such as a non-woven fabric. Since the material 10 may deteriorate due to oxidation, making the material 10 easy to replace is extremely useful in practice.

材料10は、二酸化炭素と水の吸収及び放出を、それぞれの分圧に応じて可逆的に行うものであるが、使用状態等に応じて性能が劣化して交換が必要になる場合がある。このとき、カートリッジ11a~11eは、同時にすべてを交換してもよいし、カートリッジ11a~11eの少なくとも一部を異時に交換してもよい。 The material 10 absorbs and releases carbon dioxide and water in a reversible manner according to their respective partial pressures, but there are cases where the performance deteriorates depending on the state of use and the like, requiring replacement. At this time, the cartridges 11a to 11e may all be replaced at the same time, or at least some of the cartridges 11a to 11e may be replaced at different times.

例えば、加熱部30で発生する燃焼ガスに煤等が含まれる場合、カートリッジ11a~11eのうち、最も上流側に配置されるカートリッジ11aの性能劣化が最も早くなる傾向にある。このような場合、カートリッジ11aのみを交換してもよい。性能劣化の状況に応じて、カートリッジ11a,11bのみを交換してもよい。なお、本例ではカートリッジが5つ装着されているが、カートリッジは1つであってもよい。収容部に装着されるカートリッジを用いることによって、材料の交換を容易にすることができる。 For example, if the combustion gas generated by the heating unit 30 contains soot or the like, the performance of the cartridge 11a, which is arranged furthest upstream, tends to deteriorate fastest among the cartridges 11a to 11e. In such a case, only the cartridge 11a may be replaced. Only the cartridges 11a and 11b may be replaced depending on the state of performance deterioration. Although five cartridges are mounted in this example, the number of cartridges may be one. Material exchange can be facilitated by using a cartridge that is attached to the container.

収容部12には、収容部12の内部から水を含む液体を排出する液体排出部60が設けられている。液体排出部から排出される液体は、収容部12に導入されたガスの温度低下に伴って生じた凝縮水、及び、調湿部40で加えられた霧状の水等を含んでもよい。ガス供給装置100が液体排出部60を備えることによって、収容部に収容される材料が、水によって閉塞して性能低下することを抑制できる。 The housing portion 12 is provided with a liquid discharge portion 60 for discharging liquid including water from the interior of the housing portion 12 . The liquid discharged from the liquid discharge section may include condensed water generated as the temperature of the gas introduced into the storage section 12 is lowered, water mist added by the humidity control section 40, and the like. By providing the gas supply device 100 with the liquid discharge part 60, it is possible to prevent the material contained in the containing part from clogging with water and lowering the performance.

液体排出部60から排出される水を含む液体を、材料の加湿に用いてもよい。例えば、液体排出部60と調湿部40とを接続する流路を設けて、調湿部40において当該液体を用いてもよい。液体排出部60と調湿部40を接続する流路に液体ポンプを設置して効率的に水を流通させてもよい。 The liquid containing water discharged from the liquid discharge part 60 may be used for moistening the material. For example, a flow path connecting the liquid discharge section 60 and the humidity control section 40 may be provided, and the liquid may be used in the humidity control section 40 . A liquid pump may be installed in the channel connecting the liquid discharge section 60 and the humidity control section 40 to efficiently circulate water.

図6は、植物栽培システム200に適用される制御の一例を示す機能ブロック図である。この例では、栽培部50における植物に照射される光量を測定する光量測定部54(第1測定部)と、光量測定部54からの信号が入力される第1制御部72と、栽培部50における内部空間52の二酸化炭素の濃度を測定する二酸化炭素濃度測定部56(第2測定部)と、内部空間52の相対湿度を測定する相対湿度測定部58と、二酸化炭素濃度測定部56及び相対湿度測定部58の信号が入力される第2制御部74とを備える。 FIG. 6 is a functional block diagram showing an example of control applied to the plant cultivation system 200. As shown in FIG. In this example, a light intensity measurement unit 54 (first measurement unit) that measures the amount of light irradiated to the plant in the cultivation unit 50, a first control unit 72 to which a signal from the light intensity measurement unit 54 is input, and the cultivation unit 50 A carbon dioxide concentration measurement unit 56 (second measurement unit) that measures the concentration of carbon dioxide in the internal space 52, a relative humidity measurement unit 58 that measures the relative humidity of the internal space 52, a carbon dioxide concentration measurement unit 56, and a relative A second control section 74 to which a signal from the humidity measurement section 58 is input is provided.

第1制御部72は、光量測定部54からの信号に基づいて、栽培部の内部空間52における二酸化炭素の濃度及び相対湿度の調節の要否を判定する。そして、光量が増加傾向にあると判定される場合には、二酸化炭素の濃度及び相対湿度を増加するための第1制御信号を出力する。一方、光量が減少傾向にあると判定される場合には、二酸化炭素の濃度及び相対湿度を減少するための第1制御信号を出力する。 Based on the signal from the light amount measuring unit 54, the first control unit 72 determines whether the concentration of carbon dioxide and the relative humidity in the internal space 52 of the cultivation unit need to be adjusted. Then, when it is determined that the amount of light tends to increase, it outputs a first control signal for increasing the concentration of carbon dioxide and the relative humidity. On the other hand, when it is determined that the amount of light tends to decrease, it outputs a first control signal for decreasing the concentration of carbon dioxide and the relative humidity.

第2制御部74は、二酸化炭素濃度測定部56及び相対湿度測定部58からの信号に基づいて、栽培部50の内部空間52における二酸化炭素の濃度及び相対湿度を調節するための第2制御信号を算出する。第2制御部74による制御は通常のPID制御処理(P:比例制御、I:積分制御、D:微分制御)を行うことが可能なように構成されてもよい。第1制御信号及び第2制御信号は加算部76に入力される。 The second control unit 74 generates a second control signal for adjusting the carbon dioxide concentration and relative humidity in the internal space 52 of the cultivation unit 50 based on the signals from the carbon dioxide concentration measurement unit 56 and the relative humidity measurement unit 58. Calculate The control by the second control unit 74 may be configured to be able to perform normal PID control processing (P: proportional control, I: integral control, D: derivative control). The first control signal and the second control signal are input to the adding section 76 .

加算部76は、第1制御信号と第2制御信号を加算し、その結果を調節部80に出力する。調節部80は、加算部76からの入力信号に基づいて、例えば、ガス導入部14から収容部12に導入される第2ガスの導入量を調節し、栽培部50の内部空間52における二酸化炭素の濃度及び相対湿度を調節する。第2ガスの導入量の調節は、流量調節バルブを用いて行ってもよいし、加熱部30の上流側又はガス導入部14付近に設けられるブロアの風量を調節することによって行ってもよい。 The adder 76 adds the first control signal and the second control signal and outputs the result to the adjuster 80 . The adjustment unit 80 adjusts, for example, the introduction amount of the second gas introduced from the gas introduction unit 14 to the storage unit 12 based on the input signal from the addition unit 76, so that the carbon dioxide in the internal space 52 of the cultivation unit 50 concentration and relative humidity. The introduction amount of the second gas may be adjusted by using a flow control valve, or by adjusting the air volume of a blower provided upstream of the heating section 30 or near the gas introduction section 14 .

植物栽培システム200に、図6に示すような、第1制御部72によるフィードフォワード制御と、第2制御部74によるフィードバック制御を組み合わせて行うことによって、植物の活発な光合成を継続して行うことが可能となり、植物の育成を一層促進することができる。なお、植物栽培システム200に適用される制御は図6のような形態に限定されず、例えば、第1制御部72によるフィードフォワード制御のみを行うものであってもよいし、第2制御部74によるフィードバック制御のみを行うものであってもよい。また、二酸化炭素及び相対湿度の両方を測定せずにどちらか一方のみを測定して同様の制御を行ってもよい。 By combining the feedforward control by the first control unit 72 and the feedback control by the second control unit 74 as shown in FIG. is possible, and the growth of plants can be further promoted. In addition, the control applied to the plant cultivation system 200 is not limited to the form shown in FIG. may be performed only by feedback control. Alternatively, the same control may be performed by measuring only one of carbon dioxide and relative humidity without measuring both.

第1制御部72、第2制御部74及び加算部76は、それぞれ別々のハードウェアとして構成されていてもよいし、共通のハードウェアによって機能するように構成されていてもよい。第1制御部72、第2制御部74及び加算部76は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及び入出力インターフェイスなどを備えていてもよい。 The first control unit 72, the second control unit 74, and the addition unit 76 may be configured as separate hardware, or may be configured to function by common hardware. The first control unit 72, the second control unit 74, and the addition unit 76 may include, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input/output interface, and the like. .

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、ガス供給装置100のガス導入部14は1つであったが、第1ガス用と第2ガス用を別々にしてガス導入部14を2つに分けてもよい。また例えば、ガス供給装置100のガス排出部は2つであったが、第3ガスの排出と第4ガスの排出を共用にしてガス排出部を1つにしてもよい。この場合、収容部12に接続されるガス排出部の下流側において、第3ガスと第4ガスの流路が別々になるように配管を分岐すればよい。また、収容部にカートリッジを装着することは必須ではなく、例えば、収容部自体を取り換え可能な構造としてもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, although the gas supply device 100 has one gas introduction part 14, the gas introduction part 14 may be divided into two, one for the first gas and one for the second gas. Further, for example, although the gas supply device 100 has two gas discharge units, the discharge of the third gas and the discharge of the fourth gas may be performed in common, and one gas discharge unit may be provided. In this case, on the downstream side of the gas discharge section connected to the storage section 12, the pipe may be branched so that the flow paths of the third gas and the fourth gas are separated. Moreover, it is not essential to mount the cartridge in the accommodating portion, and for example, the accommodating portion itself may be configured to be replaceable.

ガス供給装置は、吸収モード及び放出モード以外の運転モードを有していてもよい。例えば、曇天の時など光合成が活発ではない場合に、放出モードを連続的に行わずに、収容部への第2ガスの導入を停止することによって、栽培部への第3ガスの供給を停止する停止モードを行ってもよい。また、吸収モードと放出モードの間に、材料に水を吸収させる加水モードを行ってもよい。この場合、水は調湿部40から供給してもよい。 The gas delivery device may have modes of operation other than absorption and release modes. For example, when photosynthesis is not active, such as when it is cloudy, the supply of the third gas to the cultivation section is stopped by stopping the introduction of the second gas to the storage section without continuously performing the release mode. You may also perform a stop mode to Also, between the absorption mode and the release mode, a hydration mode may be performed in which the material absorbs water. In this case, water may be supplied from the humidity control section 40 .

放出モードの場合に、材料10に貯留されている二酸化炭素の残存量が減少し、第3ガスの二酸化炭素の濃度が低下した場合、或いは、栽培部50への二酸化炭素の供給量を増やすこと、又は栽培部50の内部空間52の温度を上げる必要がある場合には、加熱部30で化石燃料を燃焼することによって生成した排ガスを、流路34、ガス導入部14及び収容部12を経由して栽培部50に導入する運転モード(燃焼モード)を行ってもよい。また、図6のような制御を行うことは必須ではなく、自動制御を行わずにマニュアルで操作してもよい。 In the release mode, when the residual amount of carbon dioxide stored in the material 10 decreases and the concentration of carbon dioxide in the third gas decreases, or when the amount of carbon dioxide supplied to the cultivation unit 50 is increased. Or, when it is necessary to raise the temperature of the internal space 52 of the cultivation unit 50, the exhaust gas generated by burning the fossil fuel in the heating unit 30 is passed through the flow path 34, the gas introduction unit 14, and the storage unit 12. Then, an operation mode (combustion mode) in which the fuel is introduced into the cultivation unit 50 may be performed. Further, it is not essential to perform the control as shown in FIG. 6, and manual operation may be performed without performing automatic control.

実施例を参照して本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 The content of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
空気ガスボンベG1,G3、二酸化炭素ガスボンベG2、マスフローコントローラF1,F2、マスフローメータM1,M2、調湿部40A、恒温槽90、反応器R1、温度計T1、湿度計H1、ガスクロマトグラフィー(GC)、COメータ、バルブV1~V10を、配管を介して接続し、図7に示すようなガス供給装置を作製した。
(Example 1)
Air gas cylinders G1, G3, carbon dioxide gas cylinder G2, mass flow controllers F1, F2, mass flow meters M1, M2, humidity control unit 40A, thermostat 90, reactor R1, thermometer T1, hygrometer H1, gas chromatography (GC) , a CO 2 meter, and valves V1 to V10 were connected via pipes to prepare a gas supply apparatus as shown in FIG.

反応器R1には、二酸化炭素と水を吸収及び放出する材料を設置せずに、まずはブランク測定を行った。その後、当該材料を以下の手順で設置した。 A blank measurement was first carried out in the reactor R1 without installing any material that absorbs and releases carbon dioxide and water. After that, the material was installed according to the following procedure.

市販の弱塩基性陰イオン交換樹脂(基質:アクリル系、商品名:WA10、三菱ケミカル株式会社製)を、NaOH水溶液(1N)に懸濁して30分間攪拌した。懸濁液中の弱塩基性陰イオン交換樹脂の含有量は、30質量%とした。懸濁液を桐山ロートでろ過した後、固形分を超純水で洗浄した。洗浄後、固形分を10g計り取ってガス流路となる溝が形成されたアクリル板(104mm×500mm×15mm)上にキャストし、弱塩基性陰イオン交換樹脂を所定のパターン形状に成形した。このアクリル板を、箱状のアクリル製の容器内に収容し、反応器R1とした。 A commercially available weakly basic anion exchange resin (substrate: acrylic, trade name: WA10, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was suspended in an aqueous NaOH solution (1N) and stirred for 30 minutes. The content of the weakly basic anion exchange resin in the suspension was 30% by mass. After filtering the suspension with a Kiriyama funnel, the solid content was washed with ultrapure water. After washing, 10 g of the solid content was weighed and cast on an acrylic plate (104 mm x 500 mm x 15 mm) having grooves for gas passages to mold the weakly basic anion exchange resin into a predetermined pattern. This acrylic plate was housed in a box-shaped acrylic container to form a reactor R1.

図8にはキャスト前のアクリル板の写真を示し、図9及び図10には、アクリル製の容器の蓋及び容器本体の写真をそれぞれ示した。 FIG. 8 shows a photograph of the acrylic plate before casting, and FIGS. 9 and 10 show photographs of the acrylic container lid and container body, respectively.

反応器R1を設置するとともに、以下のとおりバルブセットを行って、10体積%の二酸化炭素を含有する加湿ガスAを反応器R1内に流通させ、反応器R1内の弱塩基性陰イオン交換樹脂にCOを吸収させた。
開放バルブ:バルブV1,V2,V4,V6,V7,V10
閉止バルブ:バルブV3,V5,V8,V9
In addition to installing the reactor R1, the valve is set as follows, the humidified gas A containing 10% by volume of carbon dioxide is circulated in the reactor R1, and the weakly basic anion exchange resin in the reactor R1 was allowed to absorb CO2 .
Open valves: valves V1, V2, V4, V6, V7, V10
Shut-off valves: valves V3, V5, V8, V9

加湿ガスAを、80mL/minの流量で反応器R1内を100分間流通させて、弱塩基性陰イオン交換樹脂に二酸化炭素を吸収させた。その後、バルブV1,V2を閉止し、バルブV3を開放することによって、反応器R1に導入されるガスを空気の加湿ガスBに切り替えた。加湿ガスBを、80mL/minの流量で反応器R1内を流通させながら、弱塩基性陰イオン交換樹脂から二酸化炭素及び水を放出させた。放出時間は任意とした。その後、同様にして、加湿ガスAと加湿ガスBの導入を交互に複数回繰り返して行った。恒温槽90の温度は30℃で一定とした。 The humidified gas A was passed through the reactor R1 at a flow rate of 80 mL/min for 100 minutes to allow the weakly basic anion exchange resin to absorb carbon dioxide. After that, the valves V1 and V2 were closed and the valve V3 was opened to switch the gas introduced into the reactor R1 to the humidified gas B of air. While the humidified gas B was passed through the reactor R1 at a flow rate of 80 mL/min, carbon dioxide and water were released from the weakly basic anion exchange resin. The release time was arbitrary. After that, in the same manner, the introduction of humidified gas A and humidified gas B was alternately repeated several times. The temperature of the constant temperature bath 90 was kept constant at 30°C.

COメータで測定されたCO濃度に基づいて、弱塩基性陰イオン交換樹脂1gあたりのCO吸収量と放出量を求めた。ここで、CO濃度は、予め行ったブランク測定の結果を用いて補正し、ガス供給装置内のガス置換に所要する時間とガスの切り替えに伴う濃度変化の影響を排除した。 Based on the CO2 concentration measured by the CO2 meter, the CO2 absorption and release per gram of the weakly basic anion exchange resin were determined. Here, the CO 2 concentration was corrected using the result of blank measurement performed in advance to eliminate the influence of the time required for gas replacement in the gas supply device and the change in concentration accompanying gas switching.

図11は、実施例1の弱塩基性陰イオン交換樹脂1gあたりの二酸化炭素の吸収量と放出量の経時変化を示すグラフである。図11の縦軸の正の値は二酸化炭素が放出されていることを示し、負の値は二酸化炭素が吸収されていること示す。図12は、実施例1の二酸化炭素濃度と反応器R1の出口における相対湿度の経時変化を示すグラフである。図11に示されるとおり、弱塩基性陰イオン交換樹脂は、二酸化炭素の吸収及び放出を繰り返し行っても性能低下が殆どないことが確認された。図12に示されるとおり、反応器R1の出口における湿度は90%以上に維持されていた。 11 is a graph showing changes over time in the amount of carbon dioxide absorbed and released per 1 g of the weakly basic anion exchange resin of Example 1. FIG. A positive value on the vertical axis of FIG. 11 indicates that carbon dioxide is being released, and a negative value indicates that carbon dioxide is being absorbed. 12 is a graph showing changes over time in carbon dioxide concentration and relative humidity at the outlet of reactor R1 in Example 1. FIG. As shown in FIG. 11, it was confirmed that the weakly basic anion exchange resin hardly deteriorated in performance even after repeated carbon dioxide absorption and release. As shown in FIG. 12, the humidity at the outlet of reactor R1 was maintained above 90%.

(実施例2)
バルブV4,V6,V7を閉止してバルブV5,V8を開放して調湿部40Aを用いないようにしたこと以外は、実施例1と同様にして、弱塩基性陰イオン交換樹脂への二酸化炭素の吸収と、弱塩基性陰イオン交換樹脂からの二酸化炭素及び水の放出とを繰り返し行った。実施例1と同様にして、COメータで測定されたCO濃度に基づいて、弱塩基性陰イオン交換樹脂1gあたりのCO吸収量と放出量を求めた。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, except that the valves V4, V6, and V7 were closed and the valves V5 and V8 were opened, the humidity control unit 40A was not used. The absorption of carbon and the release of carbon dioxide and water from the weakly basic anion exchange resin were repeated. As in Example 1, the CO2 absorption and release per gram of the weakly basic anion exchange resin were determined based on the CO2 concentration measured by the CO2 meter.

図13は、実施例2の弱塩基性陰イオン交換樹脂1gあたりの二酸化炭素の吸収量と放出量の経時変化を示すグラフである。図13の縦軸の正の値は二酸化炭素が放出されていることを示し、負の値は二酸化炭素が吸収されていること示す。図14は、実施例2の二酸化炭素濃度と反応器R1の出口における相対湿度の経時変化を示すグラフである。図13に示されるとおり、弱塩基性陰イオン交換樹脂は、二酸化炭素の吸収及び放出を繰り返し行うと、若干性能が低下することが確認された。図14に示されるとおり、反応器R1の出口における湿度は二酸化炭素の吸収と放出の繰り返し回数が増えてくると、低下する傾向にあることが確認された。このことは、調湿部を用いない場合は、弱塩基性陰イオン交換樹脂に含まれる水分量が減少し、これが性能低下の要因となっていることを示している。 13 is a graph showing changes over time in the amount of carbon dioxide absorbed and released per 1 g of the weakly basic anion exchange resin of Example 2. FIG. A positive value on the vertical axis of FIG. 13 indicates that carbon dioxide is being released, and a negative value indicates that carbon dioxide is being absorbed. FIG. 14 is a graph showing changes over time in carbon dioxide concentration and relative humidity at the outlet of reactor R1 in Example 2; As shown in FIG. 13, it was confirmed that the performance of the weakly basic anion exchange resin deteriorated slightly when carbon dioxide absorption and release were repeated. As shown in FIG. 14, it was confirmed that the humidity at the outlet of the reactor R1 tends to decrease as the number of repetitions of carbon dioxide absorption and release increases. This indicates that the amount of water contained in the weakly basic anion exchange resin decreases when the humidity control section is not used, which is a factor in the deterioration of performance.

図15は、実施例1,2における二酸化炭素の吸収量の積算値を示すグラフである。図16は、実施例1,2における二酸化炭素の放散量の積算値を示すグラフである。これらの結果からも、調湿部を用いることによって、弱塩基性陰イオン交換樹脂の性能を長期間にわたって高水準で維持できることが確認された。ただし、実施例2の場合も、例えば弱塩基性陰イオン交換樹脂の交換頻度を高くすることによって、シンプルな装置構成で植物の生育環境に適したガスを供給することが可能であることは言うまでもない。 15 is a graph showing integrated values of carbon dioxide absorption amounts in Examples 1 and 2. FIG. FIG. 16 is a graph showing integrated values of the amount of carbon dioxide released in Examples 1 and 2; From these results, it was also confirmed that the use of the humidity control section can maintain the performance of the weakly basic anion exchange resin at a high level over a long period of time. However, in the case of Example 2 as well, it goes without saying that by increasing the exchange frequency of the weakly basic anion exchange resin, for example, it is possible to supply a gas suitable for the growing environment of plants with a simple apparatus configuration. stomach.

本開示によれば、シンプルな装置構成で、植物の生育環境に適したガスを供給することが可能な植物栽培用のガス供給装置が提供される。また、上記ガス供給装置を備えることによって、植物の生育を促進しつつ、設備構成をシンプルにすることが可能な植物栽培システムが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this indication, the gas supply apparatus for plant cultivation which can supply the gas suitable for the growth environment of a plant with a simple apparatus structure is provided. In addition, by including the gas supply device, a plant cultivation system is provided that facilitates the growth of plants while simplifying the equipment configuration.

10…材料、11a,11b,11c,11d,11e…カートリッジ、12…収容部、14…ガス導入部、16,16a,16b…ガス排出部、18…保持部、30…加熱部、32…バーナ、34…流路、40,40A…調湿部、50…栽培部、52…内部空間、54…光量測定部、56…二酸化炭素濃度測定部、58…相対湿度測定部、60…液体排出部、72…第1制御部、74…第2制御部、76…加算部、80…調節部、90…恒温槽、100…ガス供給装置、200…植物栽培システム。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Material 11a, 11b, 11c, 11d, 11e... Cartridge, 12... Storage part, 14... Gas introduction part, 16, 16a, 16b... Gas discharge part, 18... Holding part, 30... Heating part, 32... Burner , 34... Flow path, 40, 40A... Humidity control unit, 50... Cultivation unit, 52... Internal space, 54... Light amount measurement unit, 56... Carbon dioxide concentration measurement unit, 58... Relative humidity measurement unit, 60... Liquid discharge unit , 72... First control unit, 74... Second control unit, 76... Addition unit, 80... Adjustment unit, 90... Constant temperature bath, 100... Gas supply device, 200... Plant cultivation system.

Claims (11)

二酸化炭素と水の吸収及び放出を、それぞれの分圧に応じて可逆的に行う材料を収容する収容部と、
収容部に、二酸化炭素及び水を含む第1ガスと、第1ガスよりも二酸化炭素の分圧が低い第2ガスと、を切り替え可能に導入するガス導入部と、
ガス導入部から第2ガスが導入されている間に、第2ガスよりも二酸化炭素の濃度及び相対湿度が高い第3ガスを排出するガス排出部と、を備え
ガス導入部から収容部に第1ガスが導入されたときに、前記材料は第1ガスに含まれる水及び二酸化炭素を吸収し、
ガス導入部から収容部に第2ガスが導入されたときに、前記材料は二酸化炭素及び水を放出する、植物栽培用のガス供給装置。
a storage unit that stores a material that reversibly absorbs and releases carbon dioxide and water according to their respective partial pressures;
a gas introduction unit for switchably introducing a first gas containing carbon dioxide and water and a second gas having a lower partial pressure of carbon dioxide than the first gas into the storage unit;
a gas discharge unit that discharges a third gas having a higher carbon dioxide concentration and relative humidity than the second gas while the second gas is being introduced from the gas introduction unit ;
When the first gas is introduced from the gas introduction part into the storage part, the material absorbs water and carbon dioxide contained in the first gas,
A gas supply device for cultivating plants , wherein the material releases carbon dioxide and water when the second gas is introduced from the gas introduction part into the storage part .
ガス排出部は、ガス導入部から第1ガスが導入されている間に、第1ガスよりも二酸化炭素の分圧が低い第4ガスを排出する、請求項1に記載のガス供給装置。 2. The gas supply device according to claim 1, wherein the gas discharge part discharges a fourth gas having a carbon dioxide partial pressure lower than that of the first gas while the first gas is being introduced from the gas introduction part. 前記材料を調湿するための調湿部を備える、請求項1又は2に記載のガス供給装置。 3. The gas supply device according to claim 1, further comprising a humidity control section for controlling the humidity of said material. 収容部から、水を含む液体を排出する液体排出部を備える、請求項1~3のいずれか一項に記載のガス供給装置。 4. The gas supply device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a liquid discharge section for discharging liquid containing water from the storage section. 液体排出部からの水を前記材料の調湿に用いる、請求項4に記載のガス供給装置。 5. The gas supply device according to claim 4, wherein water from the liquid discharge part is used for humidity conditioning of the material. 二酸化炭素と水の吸収及び放出を、それぞれの分圧に応じて可逆的に行う材料を収容する収容部と、a container containing a material that reversibly absorbs and releases carbon dioxide and water according to their respective partial pressures;
収容部に、二酸化炭素及び水を含む第1ガスと、第1ガスよりも二酸化炭素の分圧が低い第2ガスと、を切り替え可能に導入するガス導入部と、a gas introduction unit for switchably introducing a first gas containing carbon dioxide and water and a second gas having a lower partial pressure of carbon dioxide than the first gas into the storage unit;
ガス導入部から第2ガスが導入されている間に、第2ガスよりも二酸化炭素の濃度及び相対湿度が高い第3ガスを排出するガス排出部と、a gas discharge part for discharging a third gas having a carbon dioxide concentration and relative humidity higher than those of the second gas while the second gas is being introduced from the gas introduction part;
収容部から、水を含む液体を排出する液体排出部と、を備え、a liquid discharge part for discharging a liquid containing water from the storage part,
液体排出部からの水を前記材料の調湿に用いる、植物栽培用のガス供給装置。A gas supply device for plant cultivation, wherein water from a liquid discharge part is used for humidity conditioning of the material.
前記材料は、収容部に装着される1つ又は複数のカートリッジに含まれる、請求項1~のいずれか一項に記載のガス供給装置。 The gas supply device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the material is contained in one or more cartridges attached to the container. 第1ガスは、NOx及びSOxの少なくとも一方の酸化性成分を含む燃焼ガスであり、
前記材料は、前記酸化性成分の少なくとも一部を吸収して、ガス導入部から導入される前記酸化性成分よりも、ガス排出部から排出される前記酸化性成分の量を少なくする、請求項1~7のいずれか一項に記載のガス供給装置。
the first gas is a combustion gas containing oxidizing components of at least one of NOx and SOx;
3. The material absorbs at least part of the oxidizing component, and reduces the amount of the oxidizing component discharged from the gas discharge part as compared with the amount of the oxidizing component introduced from the gas introduction part. 8. The gas supply device according to any one of 1 to 7.
請求項1~8のいずれか一項に記載のガス供給装置と、
植物が栽培される内部空間を有し、当該内部空間にガス供給装置からガスが供給される栽培部と、を備える植物栽培システム。
a gas supply device according to any one of claims 1 to 8;
A plant cultivating system comprising: a cultivating unit having an internal space in which a plant is grown, to which gas is supplied from a gas supply device to the internal space.
植物に照射される光量を測定する第1測定部と、
第1測定部からの信号に基づいて、栽培部の内部空間における二酸化炭素の濃度及び相対湿度を調節する第1制御部と、を備える、請求項9に記載の植物栽培システム。
a first measuring unit that measures the amount of light irradiated to the plant;
The plant cultivation system according to claim 9, further comprising a first controller that adjusts the concentration of carbon dioxide and the relative humidity in the inner space of the cultivation section based on the signal from the first measurement section.
内部空間の二酸化炭素の濃度及び相対湿度の少なくとも一方を測定する第2測定部と、
第2測定部からの信号に基づいて、栽培部の内部空間における二酸化炭素の濃度及び相対湿度の少なくとも一方を調節する第2制御部と、を備える、請求項9又は10に記載の植物栽培システム。
a second measuring unit that measures at least one of the concentration of carbon dioxide and the relative humidity in the internal space;
The plant cultivation system according to claim 9 or 10, further comprising a second control unit that adjusts at least one of the concentration of carbon dioxide and the relative humidity in the internal space of the cultivation unit based on the signal from the second measurement unit. .
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