JP7466898B2 - 電気分解装置及びそれを用いた植物工場 - Google Patents

Description

本発明は、養液栽培に用いる養液の電気分解を行う電気分解装置及びそれを用いた植物工場に関する。

植物を養液栽培する際、その根の部分等から養液中に滲出される安息香酸等の成長阻害物質や、該養液中に含まれる微生物などが、該植物の成長を阻害する場合がある。このような事情に鑑み、養液中の成長阻害物質や微生物等の濃度を電気分解によって低下させる電気分解装置が従来公知である。具体的には、電気分解装置が、前記養液中に浸される一対の電極と、一対の前記電極の間に電圧を印加する電源とを備えている（例えば、特許文献１を参照。）。

特許文献１の電気分解装置によれば、前記養液中の成長阻害物質や微生物等の濃度が低下する一方で、電源が直流電源であることに起因して、電気分解を行なっている最中にマイナス側の電極から析出物が析出し、これによって養液中の養分の欠乏等の不具合が発生する場合がある。この他、直流電源による電気分解に起因して養液の温度が上昇し、これによって植物の根腐れ等の不具合が発生する場合もある。これらの不具合も結果として植物の生長を阻害する要因になる。

一方、一対の前記電極の間に交流電圧を印加することにより、前記養液中の対象物の濃度を低下させる電気分割装置及びそれを用いた植物工場が公知になっている（例えば、特許文献２を参照。）。

特許文献２の電気分解装置によれば、養液の温度上昇や養分の欠乏等を生じさせることなく、対象物の成長を阻害する対象物の養液中の濃度を低下させることが可能になる。
ただし、植物の種類によって養液の好適な状態は異なり、植物の生育をより効率化させるという点で、まだ課題が残る。

特許第５１７７７３９号公報 特開２０１６－２０８８６２号公報

本発明は、養液栽培に用いる養液の電気分解を行う電気分解装置及びそれを用いた植物工場であって、植物の生育をより効率化させることが可能な電気分解装置及びそれを用いた植物工場を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の電気分解装置は、養液栽培に用いる養液の電気分解を行う電気分解装置であって、養液栽培に用いる養液中に少なくともその一部が浸される一対の電極と、一対の前記電極の間に交流電圧を印加する電源と、前記電源を介して前記電極間の電圧を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記養液に含有される成長阻害物質又は微生物の少なくとも一方である対象物の前記養液中の濃度を低下させるために、前記養液の電気分解を行う電気分解制御が実行可能なように構成され、前記制御部は、植物の種類に応じた前記電気分解制御に関する情報である制御情報を取得し、該制御情報を利用することによって、養液栽培の対象となる植物である対象植物の種類に応じて、電気分解制御の実行の有無又は実行内容を切り替えるように構成されたことを特徴とする。

前記制御情報が記憶される記憶部を備え、前記制御部は前記記憶部に記憶された制御情報を取得するように構成されたものとしてもよい。

ネットワークを介した通信を可能とする通信手段を備え、前記制御部は、前記通信手段によって前記ネットワーク経由で前記制御情報を取得するように構成されたものとしてもよい。

前記養液中の対象物を検出する検出手段を備え、前記制御部は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記電気分解制御を実行の有無又は実行内容を切り替えるように構成されたものとしてもよい。

前記対象物は安息香酸を含み、前記検出手段は、予め定めた所定の範囲の波長を有する赤外線を前記養液に向かって照射する発光部と、前記発光部から発光されて前記養液により反射されてくるか、或いは該養液を透過してくる赤外線を受光する受光部とを有し、該受光部で受光された赤外線の状態に基づいて安息香酸の前記養液中の濃度を導出するように構成されたものとしてもよい。

前記養液中の有効塩素の濃度を検出する有効塩素濃度検出手段を備え、前記養液中の塩素イオン濃度が予め定めた所定の値又は範囲以上に設定され、前記制御部は、殺菌作用を有する有効塩素を発生させる目的で、前記電気分解制御の一種である殺菌制御を実行可能に構成され、また、前記制御部は、前記有効塩素濃度検出手段による検出結果に基づいて、前記殺菌制御を実行の有無又は実行内容を切り替えるように構成されたものとしてもよい。

前記有効塩素濃度検出手段は、前記養液の酸化還元電位を検出する酸化還元電位検出手段であり、前記制御部は、前記酸化還元電位検出手段によって検出される前記養液の酸化還元電位が、予め定めた所定の値又は範囲である開始電位以下になっていることを１つの条件として、前記殺菌制御を実行するように構成されたものとしてもよい。

前記制御部は、前記殺菌制御の実行中、前記酸化還元電位検出手段によって検出される前記養液の酸化還元電位が、予め定めた所定の値又は範囲である終了電位以上になっている場合、前記殺菌制御の実行を終了するように構成され、前記終了電位が前記開始電位よりも大きい値又は範囲に設定されたものとしてもよい。

前記養液中にエアを導入するエア導入手段を備え、前記制御部は、前記殺菌制御を実行している最中、前記エア導入手段によって前記養液中にエアを導入するように構成されたものとしてもよい。

一方、本発明の植物工場は、前記電気分解装置と、前記電気分解装置による電気分解の対象になっている養液によって植物を生育させる生育部と、前記生育部の空調の管理を行う空調設備又は前記生育部の植物に光を照射する照明設備の少なくとも一方である生育側設備とを備えたことを特徴とする。

前記制御部は、前記生育側設備の稼働を制御する稼働制御も実行可能に構成され、前記制御部は、電力の消費を規制すべき状態である規制状態になっているか否かを識別する規制状態識別処理を行い、その結果、前記規制状態になっている場合には、前記電気分解制御又は前記稼働制御の実行を規制するように構成されたものとしてもよい。

時間に関連する情報を取得する時間関連情報取得手段と、所定の地域における時間帯毎の消費電力に関する情報である消費電力情報が記憶される記憶部とを備え、前記制御部は、前記規制状態識別処理を行っている最中、前記消費電力情報と、前記時間関連情報取得手段によって取得される時間に関する情報とを利用して、前記規制状態であるか否かを識別するように構成されたものとしてもよい。

ネットワークを介した通信を可能とする通信手段を備え、前記制御部は、前記規制状態識別処理を行っている最中、発電設備側からネットワークを介して送信されてくる節電に関する指示である節電指示の有無によって、前記規制状態であるか否かを識別するように構成されたものとしてもよい。

前記生育側設備には誘導電動機が含まれ、前記制御部は、前記稼働制御の実行を規制している最中、前記誘導電動機を停止させずに消費電力を低下させるように構成されたものとしてもよい。

取得された制御情報を利用して養液の電気分解を行うことにより、該養液を植物の種類に応じた好適な状態にすることが可能になるため、植物の生育をさらに効率化できる。

本発明を適用した植物工場の構成を概念的に説明する説明図である。 制御コンピュータの構成を示すブロック図である。 記憶部に記憶される情報の更新を行うためのルーチン処理である情報更新ルーチンの処理フロー図である。 電気分解制御の実行の有無又はその実行内容を切り替えるためのルーチンである切替ルーチンに関する処理フロー図である。 稼働制御の実行の有無又はその実行内容を切り替えるためのルーチンである稼働制御切替ルーチンに関する処理フロー図である。 殺菌制御の実行の有無又はその実行内容を切り替えるためのルーチンである殺菌制御切替ルーチンに関する処理フロー図である。 本発明の別実施形態の構成を示す説明図である。 本発明の別実施形態の構成を示す説明図である。 「対照区」、「病原菌添加区」及び「病原菌添加＋電気分解区」の夫々の状態を示す写真である。 「対照区」、「病原菌添加区」及び「病原菌添加＋電気分解区」の夫々について、２４時間経過時に採取して５日間培養した３つのサンプルのコロニー数の平均値及び標準偏差値と、４８時間経過時に採取して５日間培養した３つのサンプルのコロニー数の平均値及び標準偏差値と、９６時間経過時に採取して５日間培養した３つのサンプルのコロニー数の平均値及び標準偏差値とを示したグラフである。 「対照区」、「病原菌添加区」及び「病原菌添加＋電気分解区」の夫々について、２４時間経過時に採取して５日間培養した後のサンプルの写真と、４８時間経過時に採取して５日間培養した後のサンプルの写真と、９６時間経過時に採取して５日間培養した後のサンプルの写真である。 （Ａ）は本発明を適用した植物工場の要部を示す写真であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す植物工場で生育させたワサビの生育度合いを示す写真である。

図１は本発明を適用した植物工場の構成を概念的に説明する示す説明図である。この植物工場は、生育対象の植物である対象植物を生育させる生育部１と、生育部１とは別に設けられ且つ生育部１で使用する養液２を貯留する処理槽（処理部）３と、前記養液２の電気分解を行う電気分解装置４と、生育部１側に設けられた設備である生育側設備とを備えている。

生育部１は、定植された対象植物の少なくとも一部（例えば、対象植物の下側の根の部分）が浸される前記養液が貯留される栽培槽６を有している。該生育部１には、養液槽６の直上に配置されて前記対象植物の少なくとも一部（例えば、対象植物の茎や葉の部分）に光を照射する生育側設備である照明設備７と、栽培槽６及び照明設備７を含む空間である生育スペース８の空調管理を行う生育側設備である空調設備９とが配置されている。

生育側設備として設けられた供給ポンプ１１は、処理槽３の内部の養液２を、供給配管１０を介して栽培槽６に供給する一方で、栽培槽６の内部の養液２は排出配管１２を介して処理槽３に戻される。すなわち、養液２は、処理槽３と栽培槽６との間で循環される。

このように養液２を循環させる目的について説明すると、栽培槽６の内部の養液２には、対象植物の根の部分等から安息香酸等の成長阻害物質が滲出される他、該養液２中には、微生物が発生し、これらの成長阻害物質や微生物等が該養液２による対象植物の成長を阻害させる。

本植物工場では、これらの成長阻害物質や微生物等の少なくとも一部（本例では全て）を対象物とし、該対象物の養液２中の含有率等の濃度を低減させるために、電気分解装置４を用いる。すなわち、処理槽３は、このような電気分解の処理を行うために設けられている。

このような目的を達成するため、電気分解装置４は、一対の電極１３ａ，１３ｂを含む電極ユニット１３と、一対の電極１３ａ，１３ｂの間に交流電圧を印加する電源１４と、該電源１４を介して電極１３ａ，１３ｂ間の電圧の値、周波数及び有無等を制御して電気分解を行う電気分解制御を実行する制御コンピュータ（制御部）１６とを備えている。

一対の電極１３ａ，１３ｂは、処理槽３又は栽培槽６（本例では、栽培槽６）の内部の養液２に少なくとも一部（本例では全部）が浸されている。具体的な構成を説明すると、電極ユニット１３は、その全体が養液２中に浸され、該養液２が流動する流路１３ｃと、該流路１３ｃの流動上流側端部に配置された電極１３ａと、流動下流側端部に配置された電極１３ｂとを一体的に有している。

ちなみに、この電極ユニット１３は排出配管１２における処理槽３への排出側の端部に装着され、前記流路１３ｃが上下方向に形成されるように、その姿勢が定められている。一対の電極１３ａ，１３ｂは流路１３ｃの上下の端部に夫々配置されている。

なお、流動路１３ｃを流動する養液２の流動量や流速によって電気分解の処理量も変わるが、これらの物理量は供給ポンプ１１によって制御可能である。このため、前記電気分解制御の実行の際、供給ポンプ１１を、一対の電極１３ａ，１３ｂと共に、制御コンピュータ１６による制御の対象としてもよい。

以上のように構成される植物工場によれば、処理槽３での電気分解制御が適宜実行され、これによって対象物の前記養液２中の濃度が低下して最適化される。このように最適化された養液２が供給ポンプ１１によって順次循環されるため、対象植物を効率的に生育できる。

ところで、生育対象とする植物の種類によって養液２の最適な状態は異なる。このため、前記電気分解制御の実行の有無や実行内容の切替を、生育対象とする植物に応じて、適宜変更する必要がある。具体的には、植物の種類毎にまとめられた養液２の好適な状態と、この状態を実現させるための前記電気分解制御に関する状態とを含む制御情報を、制御コンピュータ１６に記憶させ、この制御情報を利用して、前記切替を適宜実行する。詳細は後述する。

また、この植物工場の含む所定の地域である直接地域と、該直接地域から場所的に近い地域である近接地域と、該直接地域と消費電力が類似の傾向を示す地域である間接地域と、この植物工場に電力を供給する電力会社の管内に含まれる地域である関連地域との何れかである対象地域において消費電力が大きくなる時間帯は、ピークカットの観点から、前記電気分解制御の実行等を規制した方が望ましい。

このような観点から、制御コンピュータ１６は、電力の消費を規制すべき状態である規制状態の場合には、電気分解制御の実行を規制する。このような処理を実現させるため、前記対象地域における時間帯毎の消費電力に関する情報を含む消費電力情報が制御コンピュータ１６に記憶され、該制御コンピュータ１６は、該消費電力情報を利用することによって、その時点において規制状態になっているか否かを識別する規制状態識別処理を行い、その結果に基づいて、前記電気分解制御の実行の規制の有無も切り替える。詳細は後述する。

なお、制御コンピュータ２は、図１に示すように、生育側設備として設けられた照明設備７、空調設備９及び供給ポンプ１１の稼働も制御可能であり、これらの制御である稼働制御の実行の有無や、その実行内容を切り替える際にも、前記規制状態識別処理の結果を利用し、これらの生育側設備７，９，１１の稼働の有無や、その稼働内容の切替を行う。

次に、図２乃至図５に基づいて、制御コンピュータ１６の構成を詳述する。

図２は制御コンピュータの構成を示すブロック図である。制御コンピュータ１６は、ＣＰＵ及びＲＡＭを含み各種プログラムの実行によって各種の処理を行う処理部１７と、前記制御情報及び前記消費電力情報等を含む各種の情報が記憶されるＲＯＭ、ＨＤＤ又はＳＳＤ等の記憶部１８と、各種の情報を手動又は自動で入力する入力手段１９と、各種の情報を画面表示やプリントアウト等によって出力する出力手段２１と、ネットワークＮを介した有線通信又は無線通信を可能とする通信手段２２とを備えている。

処理部１７は、自身のＣＰＵの周波数等を利用したタイマーや、ネットワークＮを介してＮＴＰサーバからの時刻情報の取得処理によって時間関連情報取得手段１７ａを有している。なお、この時間関連情報取得手段１７ａによって取得される時刻や時間的間隔等の時間に関連する情報である時間関連情報は、処理部１７外に設けられ且つ該処理部１７と情報のやり取りが可能な時計等によって実現することも勿論可能である。

記憶部１８には、自信の制御対象である植物工場において生育対象としている対象植物の種類や生育開始時期や生育期間に関する情報が格納された対象植物情報格納部１８ａと、前記制御情報が格納される制御情報格納部１８ｂと、前記消費電力情報が格納される消費電力情報格納部１８ｃとが記憶領域として確保されている。

記憶部１８に記憶される上述した各種情報は、入力手段１９によって手動的に入力される情報によって更新されるか、或いは、ネットワークＮを介して自動的に取得される情報によって更新される。

制御コンピュータ１６には、処理槽３及び栽培槽６の一方又は両方（本例では、処理槽３）に貯留された養液２の中の対象物（本例では、成長阻害物質である安息香酸）の濃度を検出する対象物検出手段２３が入出力可能又は入力可能に接続されている。一方、制御コンピュータ１６には、前記電源１４及び上述した各種の生育側設備７，９，１１も入出力可能又は出力可能に接続されている。

このような接続環境によって、前記制御コンピュータ１６の処理部１７は、電源１４の電圧の印加の有無や電圧の値若しくは周波数等を制御可能になるとともに、生育側設備７，９，１１の稼働の有無やその稼働内容も制御可能になる。

対象検出手段２３は、対象植物から前記養液２に排出される安息香酸に対応した特定の範囲の波長を有する赤外線を養液２に向かって照射する発光部と、発光部から発光されて養液２により反射されるか、或いは該養液２を透過してくる赤外線を受光する受光部とを有し、受光部により受光される赤外線の状態に基づいて、予め定めた所定量の養液２に含まれる安息香酸の量や、該養液２中の安息香酸の含有率等の濃度の情報又はこれらに関連する情報を導出することができるように構成されている。

ちなみに、例えば、成長阻害物質の一種である安息香酸（芳香族化合物）は、３１００～３０００［ｃｍ^－１］の範囲の波長を有する赤外線と、１４００～１４５０［ｃｍ^－１］の範囲の波長を有する赤外線と、９００～６７５［ｃｍ^－１］の範囲の波長を有する赤外線とを吸収する特性を有している。

このため、これらの波長を含む赤外線を、発光部から養液２に向かって照射し、該養液２から反射してきたものか、或いは該養液を透過してきた赤外線を受光部によって受け、該受光部に受光された赤外線のスペクトル分析を行い、これによって安息香酸を識別するようにしてもよい。

なお、対象物検出手段２３は、対象物の１つである微生物の一種であって対象植物の病気の原因になる病原菌を検出可能とすることも可能であり、この場合には、該対象物検出手段２３を、前記養液の濁りの度合い（濁度）を検出する濁度計等によって構成する。検出される濁度に関する情報によって、前記養液２中での病原菌の量又は濃度等の含有率を導出（推定）する。

ちなみに、図２に示す通り、制御コンピュータ１６と、対象物検出手段２３と、電源１４と、生育側設備７，９，１１とによって制御装置２４が構成されている。

図３は記憶部に記憶される情報の更新を行うためのルーチン処理である情報更新ルーチンの処理フロー図である。処理部１７は、入力手段１９による情報の入力があった場合、或いは通信手段２２による情報の受信があった場合に実行される。情報更新ルーチンでは、上述のようにして入力又は受信された情報を記憶部１８に記憶する情報更新処理（Ｓ１０１）を行い、このルーチンを終了させる。

情報更新処理の内容について説明すると、例えば、新規、更新希望又はさらなる蓄積希望の対象植物情報が、植物工場の管理者や担当者等によって、入力手段１９によって入力されるか、或いは情報端末ＴからネットワークＮを介して送信されてきた場合、該対象植物情報を対象植物情報格納部１８ａに記憶する。

また、例えば、新規、更新希望又はさらなる蓄積希望の制御情報が、植物工場の管理者や担当者等によって、入力手段１９によって入力されるか、或いは情報端末ＴからネットワークＮを介して送信されてきた場合、該制御情報を、情報更新処理によって、制御情報格納部１８ｂに記憶する。

さらに、例えば、新規、更新希望又はさらなる蓄積希望の消費電力情報が、植物工場の管理者や担当者等又は電力会社若しくはその関連会社の社員等によって、入力手段１９によって入力されるか、或いは情報端末ＴからネットワークＮを介して送信されてきた場合にも、情報更新処理によって、該消費電力情報を消費電力情報格納部１８ｃに記憶する。また、この電力消費情報は、電力会社若しくはその関連会社が管理又は所有するサーバ等から自動的にネットワークを介して送信されてくる場合も考えられ、この場合にも同様の処理を行う。

図４は電気分解制御の実行の有無又はその実行内容を切り替えるためのルーチンである切替ルーチンに関する処理フロー図である。処理部１７は、この切替ルーチンを所定間隔毎に繰り返し実行する。

処理部１７は、切替ルーチンの実行が開始されると、まず、ステップＳ２０１から処理を開始する。ステップＳ２０１では、対象植物情報格納部１８ａ又は通信手段２２から前記対象植物情報を取得する対象植物情報取得処理を行い、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２では、処理部１７は、制御情報格納部１８ｂ又は通信手段２２から前記制御情報を取得する制御情報取得処理を行い、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、対象物検出手段２３によって導出される上述の情報である対象物情報を、該対象物検出手段２３を利用して取得する対象物情報取得処理を行い、ステップＳ２０４に進む。ステップ２０４では、消費電力情報格納部１８ｃ又は通信手段２２から、その植物工場に対応した前記対象地域の前記消費電力情報を取得する消費電力情報取得処理を行い、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５では、時間関連情報取得手段１７ａによって取得される時間関連情報と、直近の消費電力情報取得処理によって取得した消費電力情報とに基づいて、判断の対象になっている時間帯（例えば、その時点）に前記規制状態になっているか否かを判断する上述の規制状態識別処理を行い、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では、直近の対象植物情報取得処理によって取得された対象植物情報と、直近の制御情報取得処理によって取得された制御情報と、直近の対象物情報取得処理によって得られた対象物情報と、直近の規制状態識別処理による識別結果とを考慮して、前記電気分解制御の実行の有無や、その制御の内容についての切替の必要性や優先順位等について判定する判定処理を行い、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７では、直近の判定処理による判定結果に基づいて、前記電気分解制御の実行の有無又はその実行内容を切り替える切替処理を実行し、その処理をステップＳ２０１に戻す。

ちなみに、判定処理による判定内容は、例えば、規制状態であるとの識別結果が下されていれば、通常よりも厳しい条件下でなければ、電気分解制御が実行されるような切替を行わないようにしてもよく、さらには完全に電気分解制御の実行を禁止してもよい。

また、養液２の状態は対象物情報によって判断されるが、その程度に応じて、一対の電極１３ａ，１３ｂの間に印加する電圧の値、周波数、処理時間等を適宜変更する実行内容の切替を行ってもよい。

また、電気分解制御の制御対象として供給ポンプ１１を上述のように含める場合には、この稼働の可否や、稼働する場合の出力の程度についても、適宜調整する。

さらに、前記制御情報を有効に活用すれば、前記対象植物の種類に応じて、前記電気分解制御の実行の有無や、その実行内容の切替を、より適切に行うことが可能になる。

図５は稼働制御の実行の有無又はその実行内容の切り替えるためのルーチンである稼働制御切替ルーチンに関する処理フロー図である。処理部１７は、この稼働制御切替ルーチンを、切替ルーチンとは別に、所定間隔毎に繰り返し実行する。

処理部１７は、切替ルーチンの実行が開始されると、まず、ステップＳ３０１から処理を開始する。ステップＳ３０１では、前記消費電力情報取得処理を行い、ステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２では、前記規制状態識別処理を行い、ステップＳ３０３に進む。

ステップ３０３では、直近の前記規制状態識別処理による識別結果を加味して、前記稼働制御の実行の有無や、その実行内容の切替の必要性や優先順位等について判定する稼働制御用判定処理を行い、ステップＳ３０４に処理を進める。

ステップＳ３０４では、直近の稼働制御用判定処理による判定結果に基づいて、前記稼働制御の実行の有無又はその実行内容を切り替える稼働制御切替処理を実行し、その処理をステップＳ３０１に処理を戻す。

ちなみに、稼働制御用判定処理による判定において、例えば、規制状態であるとの識別結果が下されている場合には、稼働制御の実行が行われないような判定結果を出すようにしてもよい。

また、この場合に、稼働制御を実行しつつ、その一部を制限して消費電力が抑えるような判定結果にしてもよい。例えば、生育側設備として各種部分を駆動させる三相式の誘導電動機を設けた場合において、該誘導電動機は、起動させる際に大きな電流が流れ、これが停電等の各種の不具合の発生させる原因になる。このため、前記誘導電動機の駆動中に前記規制状態と判断された場合、この誘導電動機は、その消費電力を低い抑えた状態で、該駆動した状態で保持してもよい。

以上のように構成された植物工場によれば、消費電力のピークカットに貢献しつつ、対象植物を効率的に生育させることが容易である。

なお、対象物検出手段２３、電源１４又は生育側設備７，９，１１をＩｏＴ端末として機能させれば、通信手段２３によるやり取りが可能になるため、制御コンピュータ１６に物理的に接続させる必要もなくなる。これは、制御コンピュータに接続される後述の各種部材でも同様である。

次に、図２及び図６に基づいて本発明の別実施形態について上述の形態と異なる点を説明する。

前記養液２に含有されている前記病原菌は、有効塩素を利用して除去することも可能である。この有効塩素は、前記養液２の塩素イオン濃度が予め定めた所定以上の含まれた養液２を、電気分解することによって、発生させることが可能であり、また、水道水の有効塩素濃度も所定以上であることが通常である。

このような事情に鑑み、まず、塩素イオン濃度を予め定めた所定値以上（具体的には、０．１［ｍｇ／Ｌ］、好ましくは数［ｍｇ／Ｌ］）に設定された養液２を、処理槽３及び栽培槽６に導入する。そして、電気分解制御の一種である殺菌制御を、適切なタイミングで且つ適切な内容で実行することによって、養液２の中に次亜塩素酸イオン等の有効塩素を殺菌成分として発生させ、これによって殺菌を行い、養液２中の前記病原菌の含有率等の濃度を低下させる。

以上のような処理を実現させるため、まず、制御コンピュータ１６には、処理槽３及び栽培槽６の一方又は両方の養液２中の有効塩素濃度を検出（モニタリング）する有効塩素濃度検出手段２６が入力可能又は入出力可能に接続される。具体的には、有効塩素濃度検出手段２６が、有効塩素濃度を間接的に検出する酸化還元電位検出手段（さらに具体的には、ＯＲＰ電極）によって構成されている。

図６は殺菌制御の実行の有無又はその実行内容を切り替えるためのルーチンである殺菌制御切替ルーチンに関する処理フロー図である。処理部１７は、この殺菌制御切替ルーチンを、上述した切替ルーチン及び稼働制御切替ルーチンとは別に、所定間隔毎に繰り返し実行する。

処理部１７は、殺菌制御切替ルーチンの実行が開始されると、まず、ステップＳ４０１から処理を開始する。ステップＳ４０１では、ＯＲＰ電極２６によって、前記養液２の中の酸化還元電位を検知することによって間接的に有効塩素濃度を取得する有効塩素濃度情報取得処理を行い、ステップＳ４０２に進む。ステップＳ４０２では、前記消費電力情報取得処理を行い、ステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０３では、前記規制状態識別処理を行い、ステップＳ４０４に進む。

ステップ４０４では、直近の前記有効塩素濃度情報取得処理によって取得された有効塩素濃度情報と、直近の規制状態識別処理による識別結果とを考慮して、前記殺菌制御の実行の有無や、その制御の内の切替の必要性や優先順位等については判定する殺菌制御用判定処理を行い、ステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０５では、直近の殺菌制御用判定処理による判定結果に基づいて、前記電気分解制御の実行の有無又はその実行内容を切り替える殺菌制御切替処理を実行し、その処理をステップＳ４０１に戻す。

ちなみに、判定処理による判定内容は、例えば、規制状態であるとの識別結果が下されていれば、通常よりも厳しい条件下でなければ、殺菌制御が実行されるような切替を行わないようにしてもよく、さらには完全に殺菌制御の実行を禁止してもよい。

また、殺菌制御が実行されていない状態において、直近の有効塩素濃度情報取得処理によって取得された前記酸化還元電位が、予め定めた所定の値又は範囲（本例では、－５０［ｍＶ］）である開始電位以下になっていることを、制御の実行の開始条件の１つとする。

一方、殺菌制御が実行されている最中において、直近の有効塩素濃度情報取得処理によって取得された酸化還元電位が、予め定めた所定の値又は範囲（本例では０［ｍＶ］、好ましくは１００［ｍＶ］）である終了電位以上になっている場合、制御の実行を終了させる。

このように、開始電位を終了電位よりも小さい値又は範囲に設定することによって、設定した閾値の近傍で、殺菌制御の実行の有無の切替が無駄に繰り返されることが防止される。

このようにして、有効塩素濃度が最適な範囲（具体的には０．１［ｍｇ／Ｌ］以上、好ましくは数［ｍｇ／Ｌ］以上）に保持され、養液２中の病原菌を効率的に殺菌することが可能になる。

なお、図２に示す通り、酸化還元電位の上昇（有効塩素濃度の上昇）を促進する目的で、前記養液２中に空気を導入するコンプレッサ等のエア導入手段２７を、出力可能又は入出力可能に制御コンピュータ１６に接続して設けてもよい。エア導入手段２７による養液２へのエアの導入は、殺菌制御の実行中に行われ、殺菌に適した状態に養液２を切り替える処理を、より迅速化させる。

次に、図４乃至図６と、図７とに基づいて本発明の別実施形態について上述の形態と異なる点を説明する。

図７は本発明の別実施形態の構成を示す説明図である。上述した実施形態では、規制状態識別の判断材料として、消費電力情報取得処理により取得される消費電力情報を利用したが、本実施形態では、図４、図５及び図６での処理において、発電設備やそれを所有する会社の発電設備側コンピュータＣから、ネットワークＮを介して送信されてくる節電に関する指示である節電指示を取得する節電指示取得処理を、前記消費電力情報取得処理に代えて実行する。

また、図４、図５又は図６における前記規制状態識別処理では、前記節電指示取得処理により取得した前記節電指示を参考にして、規制状態とすべきか否かの識別を行う。

次に、図２及び図８に基づいて本発明の別実施形態について上述の形態と異なる点を説明する。

図８は本発明の別実施形態の構成を示す説明図である。本実施形態では、制御コンピュータ１６を、植物工場の主要設備から離れた位置に配置するとともに、該制御コンピュータ１６とネットワークＮを介して通信可能であって且つ植物工場の主要設備側に配置された現場端末２８を設けている。

現場端末２８には、対象物検出手段２３、有効塩素濃度検出手段２６、電源１４、エア導入手段２７及び生育側設備７，９，１１が接続され、制御コンピュータ１６には、これらを接続していない。

次に、電気分解による殺菌作用に関する実験結果について説明する。

苺の根腐萎凋病の病原菌（Ｃｙｌｉｎｄｒｏｃａｒｐｏｎ ｄｅｓｔｒｕｃｔａｎｓ）を電分解によって殺菌する実験を行った。

使用した病原菌について説明すると、まず、予めＰＳＤ（ジャガイモ煎汁、スクロース、寒天）培地で前記病原菌を培養し、これをＰＳ（ジャガイモ煎汁、スクロース）液体培地（２０［ｍＬ］）に接種して２６±２［℃］の環境下で４日間振とう培養することにより菌体含有液を得た。この菌体含有液に対して２３３０ｇの遠心力を作用させる遠心分離処理を１５分間行うことにより、該菌体含有液を、下側に沈殿する菌体以外の液体（培地液）である沈殿物と、その上側の懸濁液状の菌体とに分離させ、その後、該沈殿物を除去することにより、菌体を得た。

一方、養液２としては、園試処方５０％濃度であって且つＥＣ値が１．４［ｍＳ／ｃｍ］の培養液を用いた。この養液２が１０［Ｌ］入った容器を３つ用意した。この３つの容器のうちの１つを「対照区」とし、もう１つを「病原菌添加区」とし、残りの１つを「病原菌添加＋電気分解区」とした。「病原菌添加区」及び「病原菌添加＋電気分解区」の養液２には前記病原菌の菌体を予め定めた量（具体的には０．８［ｇ］）だけ添加した。これに対して「対照区」の養液２には何も添加しなかった。

「対照区」及び「病原菌添加区」では、何の処理も行わずに経過を観察する一方で、「病原菌添加＋電気分解区」では、前記電極ユニット１３によって電気分解を継続的に行いつつ、その経過を観察した。この電気分解の処理にあたり、一対の電極１３ａ，１３ｂ間には、周波数が５５０［Hz］、デューティー比が５０［％］、最大電圧値が２４［Ｖ］の交流電圧を印加した。この電圧値を、電流値が１．７［Ａ］になるように調整した。

ちなみに、これらの各区の状態を図９に示す。同図の左側には「対照区」が示され、同図の右下側には「病原菌添加区」が示され、同図の右上側には「病原菌添加＋電気分解区」が示されている。

各区において、２４時間経過時と、４８時間経過時と、９６時間経過時との夫々において、養液２をサンプルとして３個ずつ採取した。すなわち、サンプルは３つの各区において３×３で合計９個分採取した。各サンプルの容量は１０［μＬ］とした。各サンプルは、シャーレの底面上に形成され且つ１００［ｐｐｍ］のクロラムフェニコールを添加されたＰＳＡ培地に塗布し、５日間培養した。

検定は、上述のようにして５日間培養した後の３つのサンプルについて、コロニー数をカウントすることにより行う。この検定（カウント）は、各区において、２４時間経過時と、４８時間経過時と、９６時間経過時との夫々について、２回行った。

図１０は、「対照区」、「病原菌添加区」及び「病原菌添加＋電気分解区」の夫々について、２４時間経過時に採取して５日間培養した３つのサンプルのコロニー数の平均値及び標準偏差値と、４８時間経過時に採取して５日間培養した３つのサンプルのコロニー数の平均値及び標準偏差値と、９６時間経過時に採取して５日間培養した３つのサンプルのコロニー数の平均値及び標準偏差値とを示したグラフである。

図１１は、「対照区」、「病原菌添加区」及び「病原菌添加＋電気分解区」の夫々について、２４時間経過時に採取して５日間培養した後のサンプルの写真と、４８時間経過時に採取して５日間培養した後のサンプルの写真と、９６時間経過時に採取して５日間培養した後のサンプルの写真である。

図１０及び図１１によれば、「対照区」では、前記病原菌が検出されず、用いた養液２の適正が立証された。「病原菌添加区」では、電気分解を行っていないので、前記病原菌が次第に増加している状態が確認された。一方、「病原菌添加＋電気分解区」では、電気分解の継続的な処理によって前記病原菌の増加が抑制されている状態が明確に確認された。特に、電気分解を行っていない「病原菌添加区」と比べ、「病原菌添加＋電気分解区」における殺菌効果の高さは一目瞭然である。

次に、本発明を適用して行ったワサビの栽培の結果について説明する。

図１２（Ａ）は本発明を適用した植物工場の要部を示す写真であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す植物工場で生育させたワサビの生育度合いを示す写真である。養液２として園試処方２５％の培養液を用い、養液２は２週間毎に交換した。蛍光灯の照射時間は一日当たり１６時間に設定した。気温は昼夜を問わず２０℃に設定した。期間は３ヶ月とした。その結果は、同図（Ｂ）に示す通りであり、通常は、半年程度かかる程度のワサビを、その約半分の期間で、生育させることができた。

１ 生育部
２ 養液
３ 処理槽（処理部）
４ 電気分解装置
６ 栽培槽
７ 照明設備
８ 生育スペース
９ 空調設備
１０ 供給配管
１１ 供給ポンプ
１２ 排出配管
１３ 電極ユニット
１３ａ 電極
１３ｂ 電極
１３ｃ 流路
１４ 電源
１６ 制御コンピュータ（制御部）
１７ 処理部
１７ａ 時間関連情報取得手段
１８ 記憶部
１８ａ 対象植物情報格納部
１８ｂ 制御情報格納部
１８ｃ 消費電力情報格納部
１９ 入力手段
２１ 出力手段
２２ 通信手段
２３ 対象物検出手段
２４ 制御装置
２６ 塩素濃度検出手段（酸化還元電位検出手段，ＯＲＰ電極）
２７ エア導入手段

Claims (14)

1. 養液栽培に用いる養液の電気分解を行う電気分解装置であって、
   養液栽培に用いる養液中に少なくともその一部が浸される一対の電極と、
   一対の前記電極の間に交流電圧を印加する電源と、
   前記電源を介して前記電極間の電圧を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記養液に含有される成長阻害物質又は微生物の少なくとも一方である対象物の前記養液中の濃度を低下させるために、前記養液の電気分解を行う電気分解制御が実行可能なように構成され、
   前記制御部は、植物の種類に応じた前記電気分解制御に関する情報である制御情報を取得し、該制御情報を利用することによって、養液栽培の対象となる植物である対象植物の種類に応じて、電気分解制御の実行の有無又は実行内容を切り替えるように構成された
   ことを特徴とする電気分解装置。
2. 前記制御情報が記憶される記憶部を備え、
   前記制御部は前記記憶部に記憶された制御情報を取得するように構成された
   請求項１に記載の電気分解装置。
3. ネットワークを介した通信を可能とする通信手段を備え、
   前記制御部は、前記通信手段によって前記ネットワーク経由で前記制御情報を取得するように構成された
   請求項１に記載の電気分解装置。
4. 前記養液中の対象物を検出する検出手段を備え、
   前記制御部は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記電気分解制御を実行の有無又は実行内容を切り替えるように構成された
   請求項１乃至３の何れかに記載の電気分割装置。
5. 前記対象物は安息香酸を含み、
   前記検出手段は、予め定めた所定の範囲の波長を有する赤外線を前記養液に向かって照射する発光部と、前記発光部から発光されて前記養液により反射されてくるか、或いは該養液を透過してくる赤外線を受光する受光部とを有し、該受光部で受光された赤外線の状態に基づいて安息香酸の前記養液中の濃度を導出するように構成された
   請求項４に記載の電気分解装置。
6. 前記養液中の有効塩素の濃度を検出する有効塩素濃度検出手段を備え、
   前記養液中の塩素イオン濃度が予め定めた所定の値又は範囲以上に設定され、
   前記制御部は、殺菌作用を有する有効塩素を発生させる目的で、前記電気分解制御の一種である殺菌制御を実行可能に構成され、
   また、前記制御部は、前記有効塩素濃度検出手段による検出結果に基づいて、前記殺菌制御を実行の有無又は実行内容を切り替えるように構成された
   請求項１乃至５の何れかに記載の電気分解装置。
7. 前記有効塩素濃度検出手段は、前記養液の酸化還元電位を検出する酸化還元電位検出手段であり、
   前記制御部は、前記酸化還元電位検出手段によって検出される前記養液の酸化還元電位が、予め定めた所定の値又は範囲である開始電位以下になっていることを１つの条件として、前記殺菌制御を実行するように構成された
   請求項６に記載の電気分解装置。
8. 前記制御部は、前記殺菌制御の実行中、前記酸化還元電位検出手段によって検出される前記養液の酸化還元電位が、予め定めた所定の値又は範囲である終了電位以上になっている場合、前記殺菌制御の実行を終了するように構成され、
   前記終了電位が前記開始電位よりも大きい値又は範囲に設定された
   請求項７に記載の電気分解装置。
9. 前記養液中にエアを導入するエア導入手段を備え、
   前記制御部は、前記殺菌制御を実行している最中、前記エア導入手段によって前記養液中にエアを導入するように構成された
   請求項７又は８の何れかに記載の電気分解装置。
10. 請求項１乃至９の何れかに記載の電気分解装置と、
    前記電気分解装置による電気分解の対象になっている養液によって植物を生育させる生育部と、
    前記生育部の空調の管理を行う空調設備又は前記生育部の植物に光を照射する照明設備の少なくとも一方である生育側設備とを備えた
    ことを特徴とする植物工場。
11. 前記制御部は、前記生育側設備の稼働を制御する稼働制御も実行可能に構成され、
    前記制御部は、電力の消費を規制すべき状態である規制状態になっているか否かを識別する規制状態識別処理を行い、その結果、前記規制状態になっている場合には、前記電気分解制御又は前記稼働制御の実行を規制するように構成された
    請求項１０に記載の植物工場。
12. 時間に関連する情報を取得する時間関連情報取得手段と、
    所定の地域における時間帯毎の消費電力に関する情報である消費電力情報が記憶される記憶部とを備え、
    前記制御部は、前記規制状態識別処理を行っている最中、前記消費電力情報と、前記時間関連情報取得手段によって取得される時間に関する情報とを利用して、前記規制状態であるか否かを識別するように構成された
    請求項１１に記載の植物工場。
13. ネットワークを介した通信を可能とする通信手段を備え、
    前記制御部は、前記規制状態識別処理を行っている最中、発電設備側からネットワークを介して送信されてくる節電に関する指示である節電指示の有無によって、前記規制状態であるか否かを識別するように構成された
    請求項１１に記載の植物工場。
14. 前記生育側設備には誘導電動機が含まれ、
    前記制御部は、前記稼働制御の実行を規制している最中、前記誘導電動機を停止させずに消費電力を低下させるように構成された
    請求項１１乃至１３の何れかに記載の植物工場。

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