JPH08182433A

JPH08182433A - 植物類生育用二酸化炭素溶液の供給装置

Info

Publication number: JPH08182433A
Application number: JP34104294A
Authority: JP
Inventors: Minehiro Kamiyama; 峰宏上山; Tama Doi; 賜土居; Osamu Yoshimoto; 修吉本; Tetsuro Tojo; 哲朗東城
Original assignee: TOUTAN KAKO KK; Toyo Tanso Co Ltd
Current assignee: TOUTAN KAKO KK; Toyo Tanso Co Ltd
Priority date: 1994-12-29
Filing date: 1994-12-29
Publication date: 1996-07-16
Anticipated expiration: 2014-01-06
Also published as: JP2843773B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、農作物などの植物類を生育するた
めに供給する水に、二酸化炭素を溶解させた植物類生育
用二酸化炭素溶液を供給する装置に係り、詳言すれば二
酸化炭素溶液を効率良く経済的に植物類に大量供給でき
る装置を提供することを目的とする。【構成】本発明は、植物類を生育するために供給する
水に二酸化炭素を溶解させた植物類生育用二酸化炭素溶
液を供給する装置において、給水口３と、該給水口３か
ら供給された水７を電解する陽極１ａ及び陰極１ｂのう
ち、少なくとも陽極１ａに炭素質電極を用いて構成され
た水電解用電極１と、電解により生成した二酸化炭素溶
液を植物類に供給するための排水口４と、を備えた容器
又は管６から成る二酸化炭素溶液供給源を含む、植物類
生育用二酸化炭素溶液供給装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、農作物などの植物類を
生育するために供給する水に、二酸化炭素を溶解させた
植物類生育用二酸化炭素溶液を供給する装置に係り、詳
言すれば二酸化炭素溶液を効率良く経済的に植物類に大
量供給できる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、農作物などの炭酸同化作用を営む
植物類の生育を促進したり、農作物等の収量等を高めた
りするために、雰囲気中の二酸化炭素ガス（炭酸ガス）
濃度を高める方法（ＣＯ_２施用）が行われていた。この
方法は、ＬＰガス、重油等の化石燃料の燃焼により又は
二酸化炭素ガスボンベ等により二酸化炭素ガスを発生さ
せ、このガスをビニールハウス等の栽培室に導入するこ
とによって雰囲気中の二酸化炭素ガス濃度を高め、光合
成の活発化を図り、その結果として農作物等の収量及び
品質を向上させるものである。

【０００３】しかしながら、この方法ではビニールハウ
ス等の気密な栽培室を必要とし、かかる施設を設けるた
めに高額な投資をしなければならず、また栽培室で植物
類を生育しなければならないため、必然的に栽培面積は
制限されてしまう。さらに、栽培室中の二酸化炭素ガス
濃度が高くなり過ぎると、作業中の人間の健康を害する
場合もある。また、化石燃料の燃焼により二酸化炭素ガ
スを発生させると、それに伴って多量の窒素酸化物や硫
黄酸化物が発生し、植物類の生育及び作業中の人間に悪
影響を及ぼしたり、その燃料の不完全燃焼により黒煙が
発生してビニールに付着し、植物類に到達する光量が減
少したりする場合もある。また、燃焼の際に発生する熱
により栽培室の温度が上昇するため、栽培室の温度管理
に注意を要し、換気する場合には二酸化炭素ガスも同時
に排出されるため、供給効率が低下してしまう。特に夏
期には、前記燃焼法による二酸化炭素ガス発生方法では
室内温度が上昇し過ぎるためＣＯ_２施用を行うことがで
きなかったのが現状であった。

【０００４】そこで近年、ビニールハウス等の気密な栽
培室を必要とせず、植物類や人体に悪影響を及ぼすこと
のない安価で簡単な方法により植物類の生育を促進・活
発化させ、農作物等の収量及び品質の向上化を図ること
を目的として、二酸化炭素を溶解させた溶液（以下、二
酸化炭素溶液ともいう）を植物類に散布するなど新しい
生育方法が開発されつつある（特願平６−２５７６９８
号）。

【０００５】従来、この方法で使用する二酸化炭素溶液
の供給装置として、前述した化石燃料等の燃焼ガスを水
槽中に導入して水と直接接触させることにより二酸化炭
素を溶解させる装置が考えられている。しかしながら、
この装置によると、燃焼ガスに含まれる多量の窒素酸化
物や硫黄酸化物も二酸化炭素と共に水に溶けてしまい、
植物類の生育に悪影響を及ぼしてしまう。また、ガスボ
ンベに充填された二酸化炭素ガスを水槽中に導入して水
と直接接触させることにより二酸化炭素を溶解させる装
置も考えられているが、この装置によると、ガスポンベ
の交換に手間が掛かり、作業性が悪く、ガスボンベも高
価であるため適していない。またいずれの装置も、二酸
化炭素ガスを水槽中に導入するなどして水と直接接触さ
せることにより二酸化炭素ガスを溶解させ、植物類に供
給するものであり、この方法によると、二酸化炭素ガス
の溶解効率が悪い。さらには、二酸化炭素溶液が必要な
度毎に、燃焼ガスを発生させたり、ガスボンベの栓を開
けたりしなければならないため、作業性が悪く、また自
動化も困難であり、自動化する場合には高額な付属装置
が必要である。

【０００６】そこで本発明は、二酸化炭素溶液に窒素酸
化物や硫黄酸化物等の植物類の生育を阻害する物質を溶
解させないで、二酸化炭素溶液を効率よく大量に植物類
に供給できる装置を提供することを主な目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る第１発明の植物類生育用二酸化炭素溶
液の供給装置は、給水口（３）と、該給水口（３）から
供給された水（７）を電解する陽極（１ａ）及び陰極
（１ｂ）のうち、少なくとも陽極（１ａ）に炭素質電極
を用いて構成された水電解用電極（１）と、電解により
生成した二酸化炭素溶液を植物類に供給するための排水
口（４）と、を備えた容器又は管（６）から成る二酸化
炭素溶液供給源を含むものである。

【０００８】第２発明の本装置は、前記炭素質電極が、
炭素質物質５０乃至９０質量％と樹脂硬化物１０乃至５
０質量％との組成物から成ることを特徴とする。

【０００９】第３発明の本装置は、前記炭素質電極が、
炭素質物質５０乃至８０質量％と樹脂硬化物２０乃至５
０質量％との組成物から成ることを特徴とする。

【００１０】第４発明の本装置は、第１発明乃至第３発
明のいずれか一つの装置の炭素質電極を陽極（１ａ）及
び陰極（１ｂ）に用いて構成された水電解用電極（１）
に、陽極（１ａ）及び陰極（１ｂ）の極性を切り替える
手段（１０）を介して構成されていることを特徴とす
る。

【００１１】第５発明の本装置は、第１発明乃至第４発
明のいずれか一つの装置に、炭素質電極を陽極（１ａ）
及び陰極（１ｂ）に用いて構成された水電解用電極
（１）であって、前記陽極（１ａ）及び前記陰極（１
ｂ）が板状であり、前記水電解用電極（１）の電流導入
部（１１ａ、１１ｂ）から離れるにつれて前記板状陽極
と前記板状陰極との面間隔が漸次小さくなるように配設
していることを特徴とする。

【００１２】これらの装置により、上記目的を達成する
ことができる。

【００１３】ここで、本発明において、炭酸同化作用を
営む植物類にとって二酸化炭素はその成長に欠くことの
できないものであるため、その溶液を植物類の葉面や全
体に供給し、植物体に二酸化酸素を吸収させることによ
り、生育促進化・活発化を図り、その結果として農作物
等の収量や品質を向上させるものである。本発明に係る
装置は、このような植物類生育用二酸化炭素溶液を供給
するための装置であり、この溶液に窒素酸化物や硫黄酸
化物などの植物類に悪影響を与える物質か溶解せず、作
業性や溶解効率の良い二酸化炭素溶液の供給が可能にな
る。

【００１４】そして、本発明は次のことを着目して完成
させたものである。二酸化炭素溶液を植物類に供給する
ためには、各種の装置が考えられ、その装置を例示すれ
ば、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水
素ナトリウム等のように水に接触すると二酸化炭素ガス
を発生する物質やドライアイスを用いて水との接触によ
り溶解させる装置、化石燃料等を燃焼させて得られる二
酸化炭素ガスやガスボンベに充填されている二酸化炭素
ガスを水槽中に導入して気泡を発生させることにより溶
解させる装置、炭素質電極を陽極に用いて水を電解する
と二酸化炭素がその水に溶け込む現象を利用した装置が
考えられる。これらの装置のうち、溶解効率性、経済
性、産業的規模での実施可能性、植物類に対する健全性
などの観点から、本発明では炭素質電極による水の電解
により生成した二酸化炭素溶液を供給する装置を採用し
た。すなわち、炭酸塩を用いて溶解させる装置では、ｐ
Ｈ値及び水の硬度に変化を与え、また化石燃料等の燃焼
による二酸化炭素ガスを水に溶解させると窒素酸化物や
硫黄酸化物も水に溶け込むため、このような装置を用い
て植物類に供給すると植物類の生育に悪影響を与える。
また、ドライアイスや二酸化炭素ガスにより水に溶解さ
せる装置では、溶解効率が極端に悪く、経済的でもな
い。一方、炭素質電極による水の電解で二酸化炭素溶液
を供給する装置によると、陽極側に二酸化炭素が生成し
て、すぐに水に溶解するため、溶解効率は極端に高くな
る。さらに、電極に電圧を印加するだけで二酸化炭素溶
液を製造できるので、ボンベ交換の労を要せず、植物類
に悪影響を与える物質も発生することがない。

【００１５】

【作用】二酸化炭素溶液供給源の構成例を表す図２〜図
４を参照しながら、本発明に係る装置の作用を説明す
る。

【００１６】図２において、第１発明の装置では、植物
類を生育するための水は、給水口３から容器又は管６に
収容され、陽極１ａと陰極１ｂのうち、少なくとも陽極
１ａに炭素質電極を用いて構成された水電解用電極１に
より電解される。この電解により水電解用電極１の陽極
１ａ側に二酸化炭素が生成し、すぐに溶解して二酸化炭
素溶液になる。この溶液は排水口４から取り出すことが
でき、植物類に供給することができる。

【００１７】第２発明の装置では、前記炭素質電極とし
て、炭素質物質５０乃至９０質量％と樹脂硬化物１０乃
至５０質量％との組成物から成るものを、少なくとも陽
極１ａに用いると、二酸化炭素溶解効率が高くなり、し
かも長寿命の電極として作用する。

【００１８】特にこの作用を顕著に奏する装置は、第３
発明の装置である。すなわち、炭素質物質５０乃至８０
質量％と樹脂硬化物２０乃至５０質量％との組成物から
成る炭素質電極を、少なくとも陽極１ａに用いることを
特徴とする。

【００１９】ところで、水を長時間電解すると、水に溶
存しているカルシウム（Ｃａ）やマグネシウム（Ｍｇ）
等が陰極に付着してしまうため、二酸化炭素溶解効率が
著しく低下してしまう。特に陰極にも炭素質電極を使用
しているときには、開気孔が多数存在していることか
ら、ステンレス鋼等の金属質電極に比して、その付着力
は極めて強固である。また、この付着物を物理的に除去
すると、電極か折損する場合もある。そこで、第４発明
の装置は、図３の符号を用いて説明すると、水電解用電
極１は、第１乃至第３発明のいずれか一装置の炭素質電
極を陽極１ａ及び陰極１ｂに用いたものであり、これに
極性を切り替える手段１０を介して構成されている。こ
のように装置を構成すると、陽極１ａと陰極１ｂの極性
を切り替えることができ、前記陰極付着物は、陰極を陽
極に切り替えることにより容易に取り除くことが可能に
なる。

【００２０】また、電解用電極として従来から使用され
ている炭素質電極の電気抵抗率ρは１×１０^−３Ω・ｃ
ｍ程度であり、銅（ρ＝１．７×１０^−６Ω・ｃｍ）や
鉄（ρ＝９．７×１０^−６Ω・ｃｍ）等の金属に比して
かなり大きいため、電極内のオーム損も金属質電極より
大きくなってしまう。さらに、電極自体の抵抗により、
電極の電流導入部から離れるにつれて電極内の電圧降下
量も無視できない程に増大するため、陽極と陰極との電
流密度が不均一になってしまう。そのため、陽極と陰極
を平行に配設すると、電極が不均一に消耗し、長寿命化
を図ることが困難になる。特に、第２発明又は第３発明
の装置の炭素質電極の場合、ρは前記金属質電極に比べ
て桁違いに大きいのが通常なので、これらの現象は顕著
に現れる。そこで、第５発明の装置は、図４の符号を用
いて説明すると、第１乃至第４発明のいずれか一つの装
置の炭素質電極を、陽極１ａ及び陰極１ｂに用いて構成
された水電解用電極１であって、その陽極１ａ及び陰極
１ｂは板状にし、且つ、この水電解用電極１の電流導入
部１１ａ，１１ｂから離れるにつれて板状陽極と板状陰
極との面間隔が漸次小さくなるように配設されている。
こうすることにより、極間の電流密度を一定にし、電極
を均一に消耗させることができ、長寿命化を図ることが
できる。

【００２１】さらに、第２及び第３発明の装置の炭素質
電極について、作用を詳述する。

【００２２】従来から水電解用電極として通常使用され
ていた炭素質電極は、石油系コークスや石炭系コークス
を骨材とし、コールタールピッチ等を結合剤として混
合、成形、焼成及び黒鉛化して得られた黒鉛材料が用い
られていた。この黒鉛電極を陽極として、水を電解する
と、電極表面のみならず、黒鉛気孔中でも陽極酸化が生
じてしまい、黒鉛粒子が多量に脱落し、水が真っ黒にな
ってしまう。また、熱硬化性樹脂から調製した、気孔が
殆ど存在しないガラス質炭素を陽極として電解すると、
ピット酸化的な陽極酸化が生じてしまい、電極表面には
く離が起こり、最後には折損し、電解不能に陥ってしま
う。このように、通常の炭素質電極では二酸化炭素ガス
が十分に発生する前に欠陥が生じてしまうため、寿命が
短く、十分にその能力を発揮することが困難であった。

【００２３】そこで、第２発明の装置の炭素質電極は、
炭素質物質５０乃至９０質量％と樹脂硬化物１０乃至５
０質量％との組成物から成るものを困いるのである。特
に好ましくは第３発明の装置であり、すなわち炭素質電
極は炭素質物質５０乃至８０質量％と樹脂硬化物２０乃
至５０質量％との組成物から成るものを使用する。以下
これらの組成物から成る炭素質電極を、特に本電極とも
いう。

【００２４】本電極を構成する前記炭素質物質として
は、炭素から実質的に成る又は炭素を主成分とする物質
を包含し、炭素や黒鉛等の天然又は人工の同素体から成
る、例えば各種天然黒鉛粉、各種人造黒鉛粉、サーマル
ブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、チャ
ンネルブラック等の各種カーホンブラック、各種活性
炭、メソカーボンマイクロビーズやバルクメソフェーズ
等の各種メソフェーズカーボン、石油系や石炭系の生の
又はか焼された各種コークス類などが挙げられる。ま
た、前記樹脂硬化物とは、フラン樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂
等の熱硬化性樹脂、ポリエチレン樹脂、ホリプロピレン
樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂等の
熱可塑性樹脂などの樹脂を硬化させたものあるいは橋か
けさせたものであり、このうち、耐液性や耐薬品性が優
れたフェソール樹脂、フッ素樹脂等を使用するのが好ま
しい。

【００２５】この本電極は、例えば前記炭素質物質の粉
末と前記樹脂の粉末とを均一に分散混合し、金型に充填
した後、ホットプレス等で加熱加圧成形し、樹脂を硬化
させることにより製造することができる。この際、樹脂
はなるべく十分に硬化させた方が良い。電極の形状は特
に制約はなく、通常は丸棒状や板状のものが使用できる
が、長寿命で溶解効率の良いものにするためには板状の
ものが好ましい。

【００２６】炭素質電極を用いて二酸化炭素を発生させ
る方法には特に制限はなく、電極間に電圧を加えて水を
電解すれば良い。このときの電解電圧は、電極間の距
離、水に含まれている不純物量等に左右され、一意的に
決定できないが、上水を電解する場合では、通常、電極
間距離が５〜１０ｍｍのとき５Ｖ以上あれば電解でき
る。ここで、本電極の場合には、総電流を作用面積で割
った値（電流密度）が１０ｍＡ／ｃｍ^２以下の条件で電
解を行うのが好ましい。電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ^２を
超えると、電極表面が荒れる場合があり、電解効率が悪
化したり短寿命になったりするからである。電解方法
は、陽極又は陰極のうち、少なくとも陽極になる極に本
電極を用い、水に接触させ、直流で行うのが通常であ
る。陰極になる極にはステンレス鋼等の金属製電極を用
いても良い。もちろん、電解効率は落ちるが、交流でも
構わない。

【００２７】電解する水は制約を受けず、例えば上水、
地下水、井水、工業用水を使用することができる。水の
温度は、二酸化炭素溶液から二酸化炭素が逸散しにくく
するため、なるべく低い温度の水を電解した方が良く、
通常は１〜３０℃の水を電解すれば足りる。また、得ら
れた二酸化炭素溶液に、植物類を生育させるための肥
料、農薬その他の添加物質を溶解させる手段を介して植
物類に供給しても良い。

【００２８】また、供給する二酸化炭素溶液は１０〜２
０００ｍｇ／リットル（室温）が好適な濃度範囲であ
る。その理由を記述する。二酸化炭素は水に可溶な物質
であるが、その濃度が１０ｍｇ／リットル未満では生育
促進効果が薄くなる。一方、二酸化炭素は水に溶けると
解離して水素イオンを生成し（ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ ⇔ Ｈ
ＣＯ_３ ⁻＋Ｈ^＋）、かかる溶液は弱い酸性を示すが、２
０００ｍｇ／リットルを超えてしまうと、大部分の植物
類にとってはｐＨ値が小さくなり過ぎてしまい、その生
育上あまり好ましくなくなるからである。特に最適な濃
度は３０〜５００ｍｇ／リットル（室温）である。ま
た、ｐＨ値は水の炭酸塩硬度（ＫＨ）及び二酸化炭素濃
度によって異なり、ＫＨがあまりに低過ぎるとｐＨ値は
わずかな二酸化炭素濃度変化によって急激に変化すると
共に、二酸化炭素も溶けにくくなるため、注意を要す
る。ＫＨは一般的に０〜１４０°ｄＨの範囲で自然に存
在し、いずれの値であっても使用は可能である。ただ
し、ＫＨと溶解できる二酸化炭素ガス濃度は比例関係に
あり、ＫＨを上げる物質、例えば炭酸カルシウムなどを
添加し、ＫＨを上げ、より多くの二酸化炭素ガスを溶解
させることもできる。

【００２９】水電解により製造された二酸化炭素溶液
は、排水口から取り出して植物類に供給される。供給す
る際には、例えば、スプレー等の噴霧器、細霧ノズル等
の細霧器、スプリンクラー、じょうろ、ホース等の公知
の施用器具により液滴状や霧状等にして、植物類の葉乃
至は全体に供給すれば良い。適応できる植物類は、光合
成により二酸化炭素を同化してでんぷん等の有機物を合
成する（炭酸同化作用）、いわゆる植物類であれば良
く、例えば果実、葉菜類や根菜類などの農作物、花物、
葉物、実物などの花卉（かき）植物、果樹、植林、盆栽
が挙げられる。

【００３０】

【実施例】本発明の装置の実施例を図面を参照しながら
説明する。ここに、図１に本発明の装置の実施例、図２
〜図４に二酸化炭素溶液供給源の構成例を示している。
最初に図２〜図４を説明し、次いで図１を説明する。

【００３１】図１は本発明の装置における二酸化炭素溶
液供給源の一つの構成例の模式図である。１は水電解用
電極であり、その陽極１ａ及び陰極１ｂのうち、少なく
とも陽極１ａに炭素質電極又は本電極を用いて構成され
ている。陽極１ａ及び陰極１ｂは、導電線２により電源
５と電流導入部１１ａ、１１ｂで接続されており、電極
に電圧を加えることができる。水７は給水路８（通常は
管）を通って給水口３から容器又は管６に収容され、水
電解用電極１により電解されて二酸化炭素溶液が製造さ
れる。得られた二酸化炭素溜液は排水口４と直結してい
る搬送路９（通常は管）を通って植物類に供給される。
なお、ａは水の流れの向き、ｂは二酸化炭素溶液の流れ
の向きを示している。

【００３２】図３は本発明の装置における二酸化炭素溶
液供給源のもう一つの構成例の模式図である。図２と同
一の構成要素を同一の符号で表している。本装置では、
水電解用電極１の陽極１ａと陰極１ｂとは炭素質電極又
は本電極から成り、この水電解用電極１と電源５との間
に極性を切り替える手段１０を介して構成されている。
必要に応じて電源５と極性切替手段１０との間に直流安
定化装置（図示せず）を介して構成されていても良い。
極性切替手段１０により、陽極１ａと陰極１ｂの極性を
反転させ、陰極１ｂに付着する物質を除去することがで
きる。

【００３３】図４は本発明の装置における二酸化炭素溶
液供給源の更にもう一つの構成例の模式図である。図２
及び図３と同一の構成要素を同一の符号で表している。
陽極１ａと陰極１ｂの形状は共に板状であり、電極間の
電流密度がほぼ一定になるように、各電極の電流導入部
１１ａ、１１ｂから離れるにつれてその面間隔が漸次小
さくなるように対向させて配設している。こうすること
により、電極の消耗を均一にすることができ、長寿命化
が図れる。

【００３４】図１は、図４に表した二酸化炭素溶液供給
源を含む装置の一つの模式概念図と、植物類に二酸化炭
素溶液を供給するときの一つの模式概念図とを合わせて
示している。図２〜図４と同一の構成要素を同一の符号
で表している。容器又は管６には水面を検出する水面セ
ンサー（図示せず）が付属されており、容器又は管６の
水７は、この水面センサーと連動している電磁バルブ１
３により、その給水量を調整することができる。また、
製造された二酸化炭素溶液は、排水口４から取り出し、
搬送量を制御する電磁バルブ１４を介してポンプ１５の
動力により搬送され、施用器具１６により植物類２０
（２１は葉、２２は茎又は斡、２３は果実を表してい
る）に供給することができる。電源５にはタイマー（図
示せず）が接続されており、電源を自動的にオン・オフ
することができるように構成されている。

【００３５】次に、本電極の製造例を記述する。

【００３６】＜本電極の電気化学的特性＞本電極の製造例１フェノール樹脂４０質量部に対して天然黒鉛粉６０質量
部を加えて混合し、総質量１００質量部の混合物を得
た。この混合物を１７０〜１９０℃に予熱した金型に入
れ、１８０〜１９０℃の熱板上で圧力２００ｋｇｆ／ｃ
ｍ^２で３０分間熱圧成形し、直径１２０ｍｍ、厚み５ｍ
ｍの円板状の成形体を得た。次いで、この円板状成形体
を２００℃で５時間熱処理し、樹脂を完全に硬化させ
た。その後、この円板から４０×２０×５（ｍｍ）の試
料を切り出し、サイクリックボルタンメトリー法により
その電気化学的特性を調べた。

【００３７】この際、電解槽には水道水、陰極にはＳＵ
Ｓ３１６ステンレス鋼、参照電極には白金を用い、１０
ｍＶ／秒にて電位をスイープさせた。また、陽極の液漬
部分の寸法は２０×２０×５（ｍｍ）であり、作用面積
は約１１ｃｍ^２であった。

【００３８】同様の実験を一般黒鉛材とガラス質炭素に
ついても行った。

【００３９】その結果、フェノール樹脂４０質量部に対
して天然黒鉛粉６０質量部を含む材料（フェノール樹脂
−天然黒鉛成形体）は、樹脂の電気抵抗により大きく分
極することはなく、一般黒鉛材やガラス質炭素とほぼ同
等の電気分解特性を有することが分かった。

【００４０】次に、上記したフェノール樹脂−天然黒鉛
成形体を陽極とし、１規定過塩素酸ナトリウム水溶液中
で銀−塩化銀電極を参照電極として用い、陽極電位を
１．５Ｖから０．１Ｖずつ２０分毎に印加電圧を上げる
定電圧電解を行った。この結果、陽極電圧が２．０Ｖ、
電気量か３０００クーロンを超えても、脱落した黒鉛粒
子は極めて少なかった。その後、４０００クーロン（陽
極電圧２．２Ｖ）まで通電した後も電極にき裂や欠けな
どは確認できなかった。

【００４１】本電極の製造比較例１同様の実験を、市販の等方性黒鉛材数種を用いて行った
どころ、電気量が約１５００クーロン（陽極電圧１．７
Ｖ）になると、うろこ状の大きな片が脱落し始め、２０
００クーロンを超えると電解槽底部に堆積した。

【００４２】ガラス質炭素においては、７００クーロン
（陽極電圧１．９Ｖ）の電気量を超えると粒子の脱落が
生じ、１０００クーロンまで通電した後の電極はエッジ
部分が欠けており、電解浴が褐色になった。

【００４３】以上のように、本電極の製造例１及び製造
比較例１の結果から、フェノール樹脂−天然黒鉛成形体
は電気分解特性が良好であり、等方性黒鉛材やガラス質
炭素に比べて長時間にわたって電極としての健全性を維
持できることが分かった。なお、いずれの電解も電流密
度が１０ｍＡ／ｃｍ^２以下の条件で行っている。

【００４４】＜二酸化炭素溶解量の測定＞本電極の試験例１フェノール樹脂と天然黒鉛粉との混合比率を変え、それ
以外は本電極の製造例１に記載の製造方法と同様にして
試料を作製し、この試料を電圧降下法により固有抵抗を
測定した。次いで、図５に示すようなアクリル製の電解
槽５４により、この試料を陽極電極５１、ＳＵＳ３１６
ステンレス鋼を陰極５２として用い、電流５０ｍＡ（電
流計５６）、１時間の条件で室温の水（水道水）５３を
直流電源５５により電解し、水５３に溶けている二酸化
炭素溶解量を測定した。陽極５１の液漬郎分の寸法は２
０×２０×５（ｍｍ）であり、作用面積は約１１ｃｍ^２
（電流密度約４．５ｍＡ／ｃｍ^２）である。このような
条件の水電解により、陽極液漬部分の表面から生成する
二酸化炭素はすぐに水に溶け込み、溶液化している。こ
こで、二酸化炭素溶解量の測定は、電解後の水に水酸化
バリウム（Ｂａ（ＯＨ）_２）を一定量溶かして、水に溶
けている二酸化炭素（なお、二酸化炭素は水に溶けると
炭酸に変化する）を炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）として
固定し、未反応のＢａ（ＯＨ）_２を塩酸（ＨＣｌ）によ
り逆滴定を行い、その値から実際に水に溶けている二酸
化炭素溶解量を求めた。

【００４５】なお、二酸化炭素は次の化学式（化１、化
２）に従って発生する。

【００４６】

【化１】

【００４７】

【化２】

【００４８】但し、（Ｏ）は原子状の活性な炭素を表
す。

【００４９】二酸化炭素の理論発生量は、５０ｍＡ、１
時間のとき、次の式（数１）で計算される様に１６７．
１ｍｌであり、これに対する実際に水に溶けている二酸
化炭素溶解量の百分率を二酸化炭素溶解効率とした。

【００５０】

【数１】

【００５１】図６に炭素質物質の含量と、電極の固有抵
抗及び二酸化炭素溶解効率との関係を示した。図６中綿
６０は固有抵抗の変化を示し、線６１は二酸化炭素溶解
効率の変化を示す。

【００５２】図６から、炭素質物質が５０質量％以上で
固有抵抗が急激に低下し、かつ二酸化炭素溶解効率が著
しく向上する。特にこの現象は、炭素質物質が５０〜８
０質量％の範囲、換言すれば樹脂硬化物２０〜５０質量
の範囲で顕著であることが分かる。一方、樹脂硬化物が
１０質量％未満では、等方性黒鉛材やガラス質炭素とほ
ぼ同様な結果になり、長時間にわたって電極としての健
全性を維持することが困難になる。すなわち、本発明の
装置では、炭素質物質５０乃至９０質量％と樹脂硬化物
１０乃至５０質量％との組成物から成る炭素質電極を用
いるのが好ましいことが分かる。最も好ましくは、炭素
質物質５０乃至８０質量％と樹脂硬化物２０乃至５０質
量％との組成物から成る炭素質電極を困いるのが良い。
なお、炭素質物質が５０質量％未満の場合において、二
酸化炭素溶解効率が低くなる理由は、二酸化炭素が水に
あまり溶解しなかったというよりも、そもそも二酸化炭
素があまり発生しなかったと理解される。

【００５３】＜極性切替え試験結果＞陰極と陽極が炭素
質電極から成る水電解用電極で構成された本発明の装置
を用いて、極性切替えを行わずに水道水を電解したとこ
ろ、しばらくすると陰極側にＣａ、Ｍｇ等の化合物が付
着して陰極表面を覆い始めると共に電解電圧が上昇し、
それに伴って電流が低下し始めた。一方、極性を２時間
交代で切り替えて水電解した場合にはこのような現象は
認められず、良好に二酸化炭素溶液を製造することがで
きた。

【００５４】

【発明の効果】本発明に係る装置により、高濃度でしか
も大量の二酸化炭素溶液を植物類に供給できるようにな
り、農業用にも使用できるようになった。さらに、本発
明の装置は次のような効果を奏する。（１）水を電解するだけで二酸化炭素溶液を得られるの
で経済的であり、溶解効率も良い。（２）植物類の生育を阻害する物質が含まれることはな
くなり、人体に悪影響も及ぼさない。（３）特定領域の炭素質物質及び樹脂硬化物から成る本
電極は、電気分解特性が良好であり、長時間にわたって
電極としての健全性を維持できると共に二酸化炭素の溶
解効率や濃度も著しく高めることができる。（４）極性を切り替える手段を設けることにより、陰極
に付着した物質を容易に除去でき、電極の寿命を長くす
ることができる。（５）電流導入部から離れるにつれて、陽極と陰極との
面間隔が漸次小さくなるように配設することにより、電
極を均一に消耗させることができ、より一層の長寿命化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置における二酸化炭素溶液供給源の
一つの構成例の模式図である。

【図２】本発明の装置における二酸化炭素溶液供給源の
もう一つの構成例の模式図である。

【図３】本発明の装置における二酸化炭素溶液供給源の
更にもう一つの構成例の模式図である。

【図４】図３に表した二酸化炭素溶液供給源を含む本発
明の一つの装置と、植物類の一つの供給態様とを表した
模式概念図である。

【図５】本電極の電解試験の模式図である。

【図６】炭素質物質の含量と、固有抵抗及び二酸化炭素
溶解効率とを示したグラフである。

【符号の説明】

２４土壌５７可変抵抗器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉本修香川県三豊郡大野原町大字中姫2181−２東洋炭素株式会社大野原技術開発センター内 (72)発明者東城哲朗香川県三豊郡大野原町大字中姫2181−２東洋炭素株式会社大野原技術開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】植物類を生育するために供給する水に二
酸化炭素を溶解させた植物類生育用二酸化炭素溶液を供
給する装置において、給水口（３）と、該給水口（３）から供給された水（７）を電解する陽極
（１ａ）及び陰極（１ｂ）のうち、少なくとも陽極（１
ａ）に炭素質電極を用いて構成された水電解用電極
（１）と、電解により生成した二酸化炭素溶液を植物類に供給する
ための排水口（４）とを備えた容器又は管（６）から成
る二酸化炭素溶液供給源を含む、植物類生育用二酸化炭
素溶液供給装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、前記炭素
質電極は、炭素質物質５０乃至９０質量％と樹脂硬化物
１０乃至５０質量％との組成物から成ることを特徴とす
る請求項１記載の植物類生育用二酸化炭素溶液供給装
置。
【請求項３】請求項１記載の装置において、前記炭素
質電極は、炭素質物質５０乃至８０質量％と樹脂硬化物
２０乃至５０質量％との組成物から成ることを特徴とす
る請求項１記載の植物類生育用二酸化炭素溶液供給装
置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか１項記
載の炭素質電極を陽極（１ａ）及び陰極（１ｂ）に用い
て構成された水電解用電極（１）に、陽極（１ａ）及び
陰極（１ｂ）の極性を切り替える手段（１０）を介して
構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれか１項記載の植物類生育用二酸化炭素溶液供給
装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれか１項記
載の炭素質電極を陽極（１ａ）及び陰極（１ｂ）に用い
て構成された水電解用電極（１）であって、前記陽極
（１ａ）及び前記陰極（１ｂ）が板状であり、前記水電
解用電極（１）の電流導入部（１１ａ、１１ｂ）から離
れるにつれて前記板状陽極と前記板状陰極との面間隔が
漸次小さくなるように配設しているこどを特徴とする請
求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の植物類生育用
二酸化炭素溶液供給装置。