WO2023176232A1 - プラズマ機能液製造装置及び方法並びに植物栽培プラント - Google Patents

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芳和 山縣
秀行 中西
茂樹 小澤
晃俊 沖野
祐磨 末永
智志 劉
泰樹 大澤
篤郎 岩澤
有里子 天野
雄一 宇野
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ローレルバンクマシン株式会社
国立大学法人東京工業大学
学校法人青葉学園
国立大学法人神戸大学
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    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water

Definitions

  • the present invention relates to a plasma functional liquid manufacturing apparatus and method, and a plant cultivation plant.
  • plasma-treated gas plasma gas
  • active species such as ozone, ions, or radicals generated during plasma treatment
  • Patent Document 1 discloses that ozone, radicals, etc. generated by plasma are introduced into a liquid to be treated by bubbling to decompose organic substances present in the liquid.
  • methods for bubbling plasma gas include the Venturi method, which temporarily constricts the liquid flow path and generates fine bubbles due to pressure changes, and the Venturi method, which disperses gas into the liquid flow from fine bubbles and creates fine pores.
  • a micropore method is known in which the bubbles generated in the process are separated by the shear force of the liquid flow.
  • a plasma functional liquid manufacturing apparatus includes a plasma gas generation section that generates a plasma gas containing active species from a plasma generation gas, and a plasma gas discharge unit that emits the plasma gas in the form of bubbles. and a plasma functional liquid generation section that includes a plasma functional liquid generation tank that stores a solvent and generates a plasma functional liquid by introducing the plasma gas in a bubble state into the solvent, The concentration was set to be 90% or more.
  • the method for producing a plasma functional liquid according to the present invention includes a plasma gas generation section that generates a plasma gas containing active species from a plasma generation gas, a plasma gas discharge section that discharges the plasma gas in the form of bubbles, and a plasma gas discharge section that stores a solvent.
  • a plasma functional liquid manufacturing apparatus using a plasma functional liquid manufacturing apparatus comprising: a plasma functional liquid production tank that generates a plasma functional liquid; and a plasma functional liquid generation unit that generates a plasma functional liquid by introducing the plasma gas in a bubble state into the solvent.
  • the oxygen concentration of the plasma generating gas is 90% or more.
  • a plasma gas containing active species with excellent cleaning and sterilization effects is generated from a plasma-generated gas with an oxygen concentration of 90% or more, and this plasma gas passes through a plasma gas discharge part to generate excessive heat.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a plasma functional liquid manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a schematic diagram showing the composition of the plant cultivation plant concerning the 2nd embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows the structure of the plant cultivation plant based on the 1st modification of 2nd Embodiment. It is a schematic diagram which shows the structure of the plant cultivation plant based on the 2nd modification of 2nd Embodiment. It is a schematic diagram which shows the structure of the plant cultivation plant based on the 3rd modification of 2nd Embodiment. It is a schematic diagram which shows the structure of the plant cultivation plant based on the 4th modification of 2nd Embodiment. FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a plasma functional liquid manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a longitudinal cross-sectional view showing a main part of the plasma head shown in FIG. 7;
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a plasma functional liquid manufacturing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a main part of the plasma head shown in FIG. 9;
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an experimental procedure regarding an experimental example.
  • 3 is a graph showing experimental results of Experimental Example 1.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an experimental procedure regarding Experimental Example 2.
  • 7 is a graph showing the experimental results of Experimental Example 2.
  • 7 is a graph showing the experimental results of Experimental Example 3.
  • 7 is a graph showing experimental results of Experimental Example 4.
  • 7 is a graph showing the experimental results of Experimental Example 5.
  • drawings may be exaggerated by enlarging or otherwise exaggerating characteristic parts in order to make the features easier to understand, and the dimensional ratios of the constituent elements are not necessarily the same as in reality.
  • hatching of some components may be omitted in order to make the cross-sectional structure of the components easier to understand.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a plasma functional liquid manufacturing apparatus 10. As shown in FIG. The plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 produces a plasma functional liquid L having excellent cleaning and sterilizing effects.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 includes a plasma head 20 that is a plasma gas generating section.
  • the plasma head 20 may have any configuration as long as it generates plasma, but an atmospheric pressure plasma device that generates plasma at a pressure near atmospheric pressure is preferable. Atmospheric pressure plasma devices are smaller in device size, superior in operability, and higher in safety than low pressure plasma devices such as vacuum plasma devices. Furthermore, atmospheric pressure plasma devices can generate a higher concentration of active species than low pressure plasma devices.
  • a plate-shaped first electrode 21 and a second electrode 22 are provided facing each other with a gap between them.
  • a high frequency voltage is applied to the first electrode 21 by a power source 23 .
  • the second electrode 22 is connected to ground 24 .
  • a plasma generating gas is sent to the space between the first electrode 21 and the second electrode 22 via a compressor 25.
  • the plasma generating gas is a gas that generates plasma and contains at least oxygen gas.
  • the oxygen concentration of the plasma-generating gas is preferably 90% or more, preferably 90% or more and 95% or less, which provides excellent cleaning and sterilization effects.
  • the oxygen concentration of the plasma-generating gas may be adjusted in advance using an oxygen concentrator (not shown) as necessary. Note that when the oxygen concentration of the plasma-generating gas is less than 100%, the plasma-generating gas contains nitrogen components and the like.
  • a plasma-generating gas with an oxygen concentration of 95% is generated using an oxygen concentrator using the PSA method, which generates high-concentration oxygen by adsorbing nitrogen in the air onto zeolite, theoretically the oxygen concentration will be 0.5%.
  • the nitrogen component of the plasma generating gas is preferably 5% or less.
  • the plasma head 20 is connected to a plasma gas discharge section 30 via a gas transport path 31. Since the plasma head 20 and the plasma gas emitting section 30 are separated from each other, heat generated within the plasma head 20 is suppressed from being transmitted to the plasma gas emitting section 30.
  • the gas transport path 31 has one end connected to the plasma head 20 and the other end connected to the plasma gas emitting section 30, and sends the plasma gas generated by the plasma head 20 to the plasma gas emitting section 30. Note that the plasma gas is pressurized to such an extent that backflow from the plasma gas discharge section 30 to the plasma head 20 is suppressed.
  • the plasma gas discharge unit 30 is immersed in a liquid in a plasma functional liquid generation tank 41, which will be described later.
  • the plasma gas emitting section 30 is, for example, a porous member formed in a hollow, substantially cylindrical shape and having a large number of holes 32 formed on its outer peripheral surface.
  • the plasma gas discharge unit 30 allows the plasma gas supplied therein to pass through the holes 32, thereby introducing bubbles B of the plasma gas into the solvent S in the plasma functional liquid generation tank 41.
  • the diameter of the hole 32 can be set to any size depending on the diameter of the bubbles B introduced into the solvent S in the plasma functional liquid generation tank 41. For example, depending on the diameter of the pores 32, microbubbles with a bubble diameter of about 1 ⁇ m to 100 ⁇ m or ultrafine bubbles with a bubble diameter of about several tens of nanometers to 1 ⁇ m can be generated.
  • the bubbles B contain active species such as ozone, hydrogen peroxide, hydroxide radicals, nitrogen oxides, and singlet oxygen, depending on the type of plasma-generating gas.
  • active species refers to radicals generated by activation of plasma-generating gas by plasma.
  • the radicals contained in the plasma gas differ depending on the type of plasma-generating gas used to generate the plasma gas. For example, when the plasma-generating gas contains an oxygen component, oxygen radicals are generated, and nitrogen components are generated in the plasma-generating gas. is included, nitrogen oxide radicals are generated.
  • nitrate nitrogen is useful for plant growth.
  • the plasma gas discharge part 30 is made of metal, ceramics, or plastic, preferably copper, silver, or an alloy thereof. Thereby, copper ions or silver ions can be introduced into the solvent S.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 includes a plasma functional liquid generating section 40 that generates a plasma functional liquid L.
  • plasma functional liquid L refers to a solution in which active species retained in plasma gas are retained in bubbles B in solvent S and then gradually dissolved in solvent S. That is, the plasma functional liquid L contains active species held in the bubbles B or active species dissolved in the solvent S. By dissolving the active species in the solvent S, the solvent S itself is cleaned and sterilized, and the plasma functional liquid L also cleans and sterilizes other objects.
  • the plasma functional liquid generation unit 40 includes a plasma functional liquid generation tank 41 that stores a solvent S and immerses the plasma gas discharge unit 30 in the solvent S.
  • the plasma functional liquid generation tank 41 is not provided with stirring blades or the like for stirring the solvent S, and the generation of air current in the solvent S is suppressed.
  • the solvent S is, but is not limited to, water such as ultrapure water, ion-exchanged water, purified water, or distilled water, a solution containing inorganic nutrients, or liquid fertilizer. Note that when a liquid fertilizer is used as the solvent S, the plasma functional liquid L can sterilize fungi contained in the liquid fertilizer, and the liquid fertilizer can contain active species suitable for plant growth.
  • the bubbles B are preferably microbubbles or ultrafine bubbles that are retained in the solvent S for a long time.
  • the bubbles B are ultra-fine bubbles, almost no buoyancy acts on the bubbles B, so that the bubble state is maintained for a long time.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 includes the plasma head 20 that generates plasma gas containing active species from plasma generation gas, and the plasma gas discharge section 30 that discharges plasma gas in the form of bubbles. , a plasma functional liquid generation unit 40 that includes a plasma functional liquid generation tank 41 that stores a solvent S, and a plasma functional liquid generation unit 40 that generates a plasma functional liquid L by introducing plasma gas in a bubble state into the solvent S, and The concentration was set to be 90% or more.
  • a plasma gas holding active species having an excellent cleaning effect and sterilization effect is generated from the plasma generation gas having an oxygen concentration of 90% or more, and this plasma gas flows through the holes 32 of the plasma gas discharge part 30.
  • the plasma functional liquid which contains long-lived active species and has excellent cleaning and sterilizing effects, is passed through and introduced into the solvent S in the plasma functional liquid generation tank 41 in the form of bubbles without generating heat or pressure fluctuations. You can get L.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 has a configuration in which the oxygen concentration of the plasma generation gas is 90% or more and 95% or less.
  • plasma generation gas can be easily obtained using a small oxygen concentrator, and the generation of ozone that is generated when the oxygen concentration is excessively high is suppressed, which improves workability and economy.
  • a plasma functional liquid L having excellent properties can be obtained.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 has a configuration in which the nitrogen concentration of the plasma generation gas is 0.5% or more.
  • the plasma head 20 is disposed outside the plasma functional liquid generation tank 41, and the plasma gas discharge section 30 is configured to dispose of the solvent stored in the plasma functional liquid generation tank 41.
  • the structure is such that it is a porous member that is immersed in S and releases plasma gas in the form of bubbles when the plasma gas passes through it.
  • the plasma head 20 is arranged outside the plasma functional liquid generation tank 41, and the plasma gas is introduced into the solvent S from the plasma gas discharge part 30 immersed in the solvent S. It is possible to suppress the activity of the active species contained in the plasma functional liquid L from being lost due to the heat generated during generation, and the lifespan of the active species can be extended.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 has a configuration in which the plasma gas discharge section 30 is made of copper, silver, or an alloy thereof.
  • the copper ions or silver ions eluted from the plasma gas discharge part 30 are introduced into the solvent S, so that the cleaning effect and sterilization effect of the plasma functional liquid L can be enhanced.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 has a configuration in which the plasma gas bubbles are microbubbles or ultrafine bubbles.
  • the active species contained in the plasma functional liquid L can be maintained for a long time.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a plant plant 1A according to the second embodiment.
  • the plant plant 1A includes a cultivation tank 2 for hydroponically cultivating plants P, and a plasma functional liquid manufacturing device 10.
  • the cultivation tank 2 includes a container 2a that stores a solution A containing liquid fertilizer, and a support part 2b that supports the plant P so that the underground part of the plant P reaches the solution A in the container 2a.
  • the plasma functional liquid generation section 40 includes a liquid supply path 42 as a discharge section that sends the plasma functional liquid L to the container 2a.
  • the liquid supply path 42 has an upstream end connected to the plasma functional liquid generation tank 41, and a downstream end connected to the container 2a.
  • the plasma functional liquid L sent through the liquid supply path 42 is pumped using a pump or the like (not shown) and mixed with the solution A. Note that solution A does not necessarily have to contain liquid fertilizer.
  • the plasma functional liquid L generated by the plasma functional liquid manufacturing device 10 is sent to the cultivation tank 2 via the liquid supply path 42, and the solution A in the cultivation tank 2 is sterilized or sterilized by the plasma functional liquid L. Therefore, the plants P can grow well.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a plant plant 1B according to this modification. Note that the plant plant 1B according to this modification differs from the plant plant 1A according to the second embodiment described above in the following points, and the other configurations are common. Therefore, common configurations are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.
  • the plasma functional liquid generation section 40 includes a liquid circulation path 43 that connects the container 2a and the plasma functional liquid generation tank 41.
  • the liquid circulation path 43 has an upstream end connected to the container 2a, and a downstream end connected to the plasma functional liquid generation tank 41.
  • the solution and plasma functional liquid L in the container 2a are returned from the container 2a to the plasma functional liquid generation tank 41 via a liquid circulation path 43 by a pump or the like (not shown). That is, the solution A circulates through the container 2a and the plasma functional liquid generation tank 41 via the liquid supply path 42 and the liquid circulation path 43.
  • the solution refluxed from the container 2a was mixed into the solvent S stored in the plasma functional liquid generation tank 41, and the plasma gas bubbles B released from the plasma gas discharge part 30 were stored in the plasma functional liquid generation tank 41. Introduced into solvent S. In this way, the plasma functional liquid L in which active species are dissolved circulates between the plasma functional liquid generating section 40 and the cultivation tank 2.
  • the liquid fertilizer contained in the solvent S and solution A as a fertilizer can be used repeatedly by continuing to supply the active species as described above. .
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a plant plant 1C according to this modification. Note that the plant plant 1C according to this modification differs from the plant plant 1A according to the second embodiment described above in the following points, and the other configurations are common. Therefore, common configurations are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.
  • the plant plant 1C includes a cultivation container 3 for cultivating plants P planted in culture soil or the like, and a plasma functional liquid manufacturing device 10.
  • the plasma functional liquid generation section 40 includes a liquid supply pipe 44 as a discharge section and a spray head 45. It is connected.
  • the plasma functional liquid L sent through the liquid supply pipe 44 is pumped using a pump or the like (not shown).
  • the liquid supply pipe 44 preferably has flexibility.
  • the spray head 45 sprays the plasma functional liquid L to the outside.
  • the flowers, leaves, stems, fruits, etc. of the plants P sprayed with the plasma functional liquid L are sterilized or sterilized by the active species contained in the plasma functional liquid L.
  • the plasma functional liquid manufacturing device 10 can be configured to be lightweight and safe, and the plasma functional liquid manufacturing device 10 can be downsized to the extent that it is portable. Therefore, the user can carry the plasma functional liquid manufacturing device 10 close to the cultivation container 3 and spray the plasma functional liquid L toward any plant P.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 is not limited to one that sprays the plasma functional liquid L onto the plants P, and may be one that drips the plasma functional liquid L onto the plants P.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of a vegetable plant 1D according to this modification. Note that the plant plant 1D according to this modification differs from the plant plant 1A according to the second embodiment described above in the following points, and the other configurations are common. Therefore, common configurations are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.
  • the plant plant 1D includes three cultivation containers 4 for cultivating plants P planted in culture soil or the like, and a plasma functional liquid manufacturing device 10.
  • the plasma functional liquid generation section 40 includes a liquid supply pipe 46 as a discharge section and three spray heads 47.
  • the liquid supply pipe 46 has a base end connected to the plasma functional liquid generation tank 41, branches into three parts in the middle, and has a tip connected to each spray head 47, respectively.
  • the plasma functional liquid L sent through the liquid supply pipe 46 is pumped using a pump or the like (not shown).
  • the spray head 47 is positioned above each cultivation container 4 and sprays the plasma functional liquid L toward the cultivation container 4, respectively.
  • the flowers, leaves, stems, fruits, etc. of the plants P sprayed with the plasma functional liquid L are sterilized or sterilized by the active species contained in the plasma functional liquid L.
  • the number of spray heads 47 can be increased or decreased depending on the number of plants P and cultivation containers 4 and the range in which the spray heads 47 spray the plasma functional liquid L.
  • the operation of the spray head 47 is controlled by a controller 48.
  • the controller 48 controls the timing and amount at which the spray head 47 sprays the plasma functional liquid L, depending on the temperature acquired by a sensor (not shown) and the growth status of the plant P.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 is not limited to one that sprays the plasma functional liquid L onto the plants P, and may be one that drips the plasma functional liquid L onto the plants P.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the configuration of a vegetable plant 1E according to this modification. Note that the plant plant 1E according to this modification differs from the plant plant 1A according to the second embodiment described above in the following points, and the other configurations are common. Therefore, common configurations are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.
  • the plant plant 1E includes a cultivation tank 5 for spray hydroponically cultivating the plants P, and a plasma functional liquid manufacturing device 10.
  • the cultivation tank 5 includes a container 5a and a support portion 5b that supports the plant P and forms a space in the container 5a in which the underground part of the plant P grows.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 includes a plasma functional liquid generating section 40 that generates a plasma functional liquid L.
  • the plasma functional liquid generation section 40 includes a liquid supply path 49a as a liquid supply section and a spray head 49b as a liquid ejection section.
  • the liquid supply path 49a sends the plasma functional liquid L to the container 5a.
  • the upstream end of the liquid supply path 49a is connected to the plasma functional liquid generation tank 41, and the liquid supply path 49a branches into three parts in the middle, and the tips thereof are connected to three spray heads 49b, respectively.
  • the plasma functional liquid L sent through the liquid supply path 49a is force-fed to the spray head 49b using a pump or the like (not shown).
  • the three spray heads 49b are positioned at the bottom of the container 5a, and spray the plasma functional liquid L toward the underground part of the plant P, respectively.
  • the number of spray heads 49b can be increased or decreased depending on the number of plants P and the range over which the spray heads 49b spray the plasma functional liquid L.
  • the roots of the plants P sprayed with the plasma functional liquid L are sterilized or sterilized by the active species contained in the plasma functional liquid L.
  • the average particle size of the plasma functional liquid L sprayed from the spray head 49b is preferably 30 ⁇ m or less.
  • the plasma functional liquid L sprayed from the spray head 49b floats within the container 5a for a predetermined time, and the active species that have not reached the underground part of the plant P also float in the atmosphere of the plasma functional liquid L. It is easily absorbed into the underground part of the plant P, and the active species can be used efficiently.
  • the operation of the spray head 49b is controlled by a controller (not shown).
  • the controller controls the timing and amount at which the spray head 49b sprays the plasma functional liquid L according to the temperature acquired by a sensor (not shown) and the growth status of the plant P. Note that if the spraying of the plasma functional liquid L from the spray head 49b is stopped, the underground part of the plant P is exposed to the air, and the plant P can absorb sufficient oxygen.
  • the support part 5b supports the plant P with the underground part of the plant P exposed in the container 5a, and the liquid is supplied to the cultivation tank 2 for hydroponically cultivating the plant P and the underground part of the plant P.
  • It includes a spray head 49b that sprays liquid, and a liquid supply path 49a that supplies liquid to the spray head 49b, and the liquid is a plasma functional liquid L containing active species.
  • a plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 according to a third embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 7 and 8. Note that the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 according to this embodiment differs from the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 according to the first embodiment described above in the following points, and the other configurations are common. Therefore, common configurations are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 includes a plasma head 50, which is a plasma gas generation section in which the plasma gas generation section and the plasma discharge section according to the first embodiment described above are integrated.
  • the plasma head 50 includes a cylindrical first electrode 51 and a second electrode 52 that is formed into a hollow, substantially cylindrical shape and accommodates the first electrode 51 .
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 are arranged substantially coaxially.
  • the first electrode 51 and the second electrode 52 are immersed in the plasma functional liquid generation tank 41 .
  • the first electrode 51 is connected to a power supply 53 placed outside the plasma functional liquid generation tank 41 via a power supply cable 53a, and a high frequency voltage is applied by the power supply 53.
  • the second electrode 52 is connected to a ground 54 placed outside the plasma functional liquid generation tank 41 via a ground wire 54a.
  • a dielectric layer 55 coated with a dielectric is provided on the outer periphery of the first electrode 51. By interposing the dielectric layer 55 between the first electrode 51 and the second electrode 52, plasma can be stably generated.
  • a plasma generation gas is sent to the space between the first electrode 51 and the second electrode 52 from a compressor 56 placed outside the plasma functional liquid generation tank 41 via a gas supply path 56a.
  • the downstream end of the gas supply path 56a extends into the plasma head 50.
  • Disc-shaped support members 57 and 58 are arranged at both ends of the second electrode 52.
  • the support member 57 is provided on the tip side of the second electrode 52.
  • the support member 58 is provided on the base end side of the second electrode 52 and supports the first electrode 51, the dielectric layer 55, and the gas supply path 56a.
  • symbol 59 in FIG. 7, FIG. 8 is a protection tube which protects the power supply cable 53a, the earth wire 54a, etc.
  • the second electrode 52 is an electrically conductive porous member with a large number of holes 52a formed on its outer peripheral surface, and also serves as a plasma gas discharge section.
  • the second electrode 52 allows the plasma gas supplied therein to pass through the hole 52a, thereby introducing bubbles B of the plasma gas into the solvent S in the plasma functional liquid generation tank 41.
  • the device can be simplified and miniaturized, and the device can be configured to be portable.
  • the second electrode 52 made of metal has high thermal conductivity and can efficiently radiate heat generated by plasma to the solvent S, so that the influence of heat on the active species can be suppressed.
  • plasma is generated throughout the second electrode 52, plasma gas can be generated substantially uniformly within the plasma head 50, and the bubbles B can be easily diffused into the solvent S.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 is arranged to face the first electrode 51 with a space between the first electrode 51 to which a high frequency voltage is applied, and to be connected to the ground 54.
  • a plasma head 50 includes a connected second electrode 52 made of metal, a gas supply path 56a that supplies plasma generating gas to the space, and a plasma head 50 that stores a solvent S and connects the first electrode 51 and the second electrode 52.
  • a plasma functional liquid generation unit 40 including a plasma functional liquid generation tank 41 in which an electrode 52 is immersed, and a high frequency voltage is applied between the first electrode 51 and the second electrode 52 to A configuration in which plasma gas containing active species generated by generating plasma in the plasma generation gas passes through the second electrode 52 and is introduced into the solvent S in the form of bubbles to generate the plasma functional liquid L. And so.
  • a high frequency voltage is applied between the first electrode 51 and the second electrode 52 to generate a plasma gas holding active species from the plasma generating gas, and this plasma gas is transferred to the second electrode 52.
  • this plasma gas is transferred to the second electrode 52.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 has a configuration in which the surface of the first electrode 51 is covered with a dielectric layer 55 made of a dielectric.
  • a plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 according to a fourth embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 9 and 10. Note that the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 according to this embodiment differs from the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 according to the third embodiment described above in the following points, and the other configurations are common. Therefore, common configurations are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 includes a plasma head 60 in which the plasma gas generating section and the plasma emitting section according to the third embodiment described above are integrated, and a plasma functional liquid generating section 70.
  • the plasma head 60 includes a cylindrical first electrode 61 and a hollow, substantially cylindrical porous member 62 that accommodates the first electrode 61.
  • the first electrode 61 and the porous member 62 are arranged substantially coaxially.
  • the first electrode 61 and the porous member 62 are immersed in a solvent S in a plasma functional liquid generation tank 71, which will be described later.
  • the first electrode 61 is connected to a power supply 63 placed outside the plasma functional liquid generation tank 71 via a power supply cable 63a.
  • a dielectric layer 64 coated with a dielectric is provided on the outer periphery of the first electrode 61, and plasma can be stably generated.
  • a plasma generating gas is sent from the compressor 65 to the space between the first electrode 61 and the porous member 62 via the gas supply path 65a.
  • the downstream end of the gas supply path 65a extends into the plasma head 60.
  • the porous member 62 is made of, for example, ceramic or plastic that exhibits non-conductivity.
  • the porous member 62 has a large number of holes 62a formed on its outer peripheral surface.
  • Disc-shaped support members 66 and 67 are arranged at both ends of the porous member 62.
  • the support member 66 is provided on the tip side of the porous member 62.
  • the support member 67 is provided on the base end side of the porous member 62 and supports the first electrode 61, the dielectric layer 64, and the gas supply path 65a.
  • symbol 68 in FIG. 9, FIG. 10 is a protection tube which protects the power supply cable 63a, the gas supply path 65a, etc.
  • the plasma functional liquid generation unit 70 includes a plasma functional liquid generation tank 71 that stores a conductive solvent S and immerses the plasma head 60 in the solvent S.
  • the plasma functional liquid generation tank 71 is connected to ground 72 .
  • the solvent S functions as a second electrode paired with the first electrode 61.
  • the apparatus can be simplified and miniaturized, and the apparatus can be configured to be portable.
  • an electrode may be provided in the plasma functional liquid generation tank 71.
  • the plasma functional liquid manufacturing apparatus 10 includes a first electrode 61 to which a high frequency voltage is applied, and a non-conductive electrode disposed opposite to the first electrode 61 with a space in between.
  • a plasma head 60 includes a porous member 62, a gas supply path 65a for supplying plasma generating gas to the space, and a first electrode 61 and a porous member 62 that store a conductive solvent S.
  • a plasma functional liquid generation unit 70 including a plasma functional liquid generation tank 71 immersed in the plasma functional liquid generation tank 71 and connected to earth 72, a first electrode 61 and a second electrode paired with the first electrode 61; A high frequency voltage is applied between the solvent S and the plasma generated in the plasma generating gas in the space, and the generated plasma gas containing active species passes through the porous member 62 and forms bubbles in the solvent.
  • the structure is such that the plasma functional liquid L is generated by introducing the liquid into the liquid S.
  • a high frequency voltage is applied between the first electrode 61 and the solvent S to generate plasma gas that retains active species from the plasma generation gas, and this plasma gas is applied to the pores of the porous member 62.
  • 62a and is introduced into the solvent S in the plasma functional liquid generation tank 71 in the form of bubbles without generating heat or pressure fluctuations, the plasma contains long-lived active species and has excellent cleaning and sterilizing effects.
  • Functional liquid L can be obtained. Furthermore, since the plasma gas is generated with the first electrode 61 and the porous member 62 immersed in the plasma functional liquid generation tank 71, the heat generated during plasma is efficiently radiated from the porous member 62 to the solvent S. The effect of heat on active species can be suppressed.
  • Example 1 A comparative experiment was conducted on the sterilizing effects of each plasma gas generated when oxygen, carbon dioxide, air, and nitrogen were used as plasma generation gases.
  • spore suspension 250 ml was prepared by mixing 248 ml of purified water and 2 ml of spore suspension.
  • Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982 was used for the spores in the spore solution. These spores are mainly responsible for strawberry yellowing disease, and by eradicating or sterilizing strawberries, the disease can be controlled and growth inhibition and death can be suppressed.
  • Plasma gas generated by the multi-gas plasma jet 102 which is a plasma generation part
  • a porous filter 104 which is a plasma gas discharge part, which is immersed in a spore suspension.
  • the spores are introduced into the spore suspension through the quality filter 104 in the form of bubbles.
  • the length of the cylindrical pipe 103 was set to about 90 mm
  • the length of the porous filter 104 was set to about 20 mm
  • the flow rate of the plasma gas introduced was set to 3 SLPM.
  • the time was set to 0 seconds, 120 seconds, 300 seconds, and 600 seconds.
  • Example 2 Next, an experiment was conducted to verify the relationship between the oxygen concentration of the oxygen gas contained in the plasma generation gas and the sterilizing effect of the plasma gas.
  • a plasma bubbling device 100 As shown in FIG. 13, 50 ml of purified water was placed in a beaker 101, and plasma gas was introduced into the purified water using a plasma bubbling device 100. Specifically, plasma gas generated by a multi-gas plasma jet 102 that is a plasma generation section is sent via a cylindrical pipe 103 to a porous filter 104 that is a plasma gas discharge section that is immersed in purified water. and introduced into purified water in the form of bubbles through the porous filter 104. The length of the cylindrical pipe 103 was set to about 90 mm, the length of the porous filter 104 was set to about 20 mm, and the flow rate of the plasma gas introduced was set to 3 SLPM.
  • ⁇ Plasma generation gas 1 100% air (21% oxygen, 78% nitrogen, 1% argon)
  • ⁇ Plasma generation gas 2 40% oxygen, 58% nitrogen, 2% argon
  • ⁇ Plasma generation gas 3 70% oxygen, 27% nitrogen, 3% argon
  • ⁇ Plasma generation gas 4 90% oxygen, 6% nitrogen, 4% argon
  • ⁇ Plasma generation gas 5 100% oxygen
  • a spore suspension was prepared by mixing 990 ⁇ l of purified water into which bubbled plasma gas had been introduced with 10 ⁇ l of the spore liquid.
  • Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982 was used as the spores in the spore solution.
  • the following three types of plasma generation gas were prepared, and the time (processing time) for introducing the plasma gas generated from each into purified water in the form of bubbles was set to 10 seconds, 20 seconds, 30 seconds, and 60 seconds. Then, in the same manner as in Example 2, 1 ml of the spore suspension was serially diluted and then dropped onto an agar medium placed in Petri dish 105, and the number of surviving bacteria was counted after culturing at room temperature for 2 days. The results are shown in FIG. ⁇ Plasma generation gas 6: 80% oxygen, 17% nitrogen, 3% argon ⁇ Plasma generation gas 7: 90% oxygen, 6% nitrogen, 4% argon ⁇ Plasma generation gas 8: 100% oxygen
  • a spore suspension was prepared by mixing 990 ⁇ l of purified water into which bubbled plasma gas had been introduced with 10 ⁇ l of the spore liquid.
  • Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982 was used as the spores in the spore solution.
  • the following seven types of plasma generating gases were prepared, and the plasma gases in the form of bubbles generated from each were introduced into purified water for 60 seconds. Then, in the same manner as in Example 2, 1 ml of the spore suspension was serially diluted and then dropped onto an agar medium placed in Petri dish 105, and the number of surviving bacteria was counted after culturing at room temperature for 2 days. The results are shown in FIG. In FIG. 16, the horizontal axis is the following plasma generation gases 9 to 15, and the vertical axis is the number of viable bacteria. Note that the broken line in FIG. 16 indicates the number of bacteria at the start of this experiment (initial number of bacteria).
  • ⁇ Plasma generation gas 9 80% oxygen, 17% nitrogen, 3% argon ⁇ Plasma generation gas 10: 85% oxygen, 11% nitrogen, 4% argon ⁇ Plasma generation gas 11: 90% oxygen, 6% nitrogen, 4% argon ⁇ Plasma generation gas 12: 94% oxygen, 1% nitrogen, 5% argon ⁇ Plasma generation gas 13: 95% oxygen, 0% nitrogen, 5% argon ⁇ Plasma generation gas 14: 99% oxygen, 1% nitrogen, 0% argon ⁇ Plasma generation gas 15: 100% oxygen, 0% nitrogen, 0% argon
  • the reduced number of bacteria which is the difference between the initial number of bacteria and the number of viable bacteria, is less than 1 in logarithmic representation, that is, less than 1/10 in linear representation.
  • the reduction in the number of bacteria is 1 or more in logarithmic representation, that is, 1/10 or more in linear representation.
  • Example 5 In Examples 1 to 4, Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982 was used as the spores in the spore liquid, but in this example, the bactericidal effect on bacteria other than Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982 was evaluated. Verified. In this example, a bacterial solution containing the following three types of bacteria and one type of spore solution were used, and in the same manner as in Experimental Example 3, 990 ⁇ l of purified water into which bubbled plasma gas was introduced was used to collect the bacterial solution or spore solution. A bacterial suspension or a spore suspension was prepared by mixing with 10 ⁇ l of the solution.
  • ⁇ Bacterial liquid 1 S. aureus (Staphylococcus aureus)
  • Bacterial liquid 2 E.coli (E. coli)
  • Bacterial liquid 3 P. aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa)
  • Spore liquid 1 gray mold fungus
  • ⁇ Plasma generation gas 16 90% oxygen, 5.7% nitrogen, 4.3% argon
  • ⁇ Plasma generation gas 17 95% oxygen, 0.5% nitrogen, 4.5% argon
  • oxygen gas is very effective as a plasma generating gas, and in particular, when the oxygen concentration is at least 90% or more, a remarkable sterilizing effect can be obtained. This can be seen from 2 to 4.
  • Experimental Example 5 by using oxygen gas as the plasma-generating gas, in addition to Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982, which is the spore that mainly causes strawberry yellowing, It can be seen that it exhibits an effective bactericidal effect against Staphylococcus aureus), E. coli, P. aeruginosa, and gray mold.
  • the oxygen concentration is set higher than 95%, a very expensive high-concentration oxygen generator is required and is not practical, whereas when the oxygen concentration is set below 95%, a small oxygen concentrator is required. It is possible to use a container. Furthermore, if the oxygen concentration is excessively high, the amount of ozone produced increases, which may have an impact on the human body, plants, etc. In particular, when the oxygen concentration is higher than 95%, ozone introduced into the liquid does not dissolve into the liquid and is released into the air, so separate ozone countermeasures are required. Therefore, in consideration of workability and cost, the oxygen concentration is preferably 90% or more and 95% or less.
  • the plasma generation gas When the oxygen concentration is 95% or less, the plasma generation gas also contains nitrogen gas. Therefore, nitrate ions, which function as nutrients for plant growth, are generated in the active species in the plasma functional liquid L.
  • Plasma functional liquid manufacturing device 20 Plasma head 21: First Electrode 22: Second electrode 23: Power supply 24: Earth 25: Compressor 30: Plasma gas discharge section 31: Gas transport path 32: Hole 40: Plasma functional liquid generation section 41: Plasma functional liquid generation tank 42: Liquid supply path 43: Liquid circulation paths 44, 46: Liquid supply pipes 45, 47: Spray head 48: Controller 49a: Liquid supply path 49b: Spray head 50: Plasma head 51: First electrode 52: Porous member (second electrode ) 52a: hole 53: power supply 53a: power supply cable 54: ground 54a: ground wire 55: dielectric layer 56: compressor 56a: gas supply channels 57, 58: support member 60: plasma head 61: first electrode 62: porous Member 62a: Hole 63: Power supply 63a: Power supply cable 64: Dielectric layer

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Abstract

【課題】プラズマガスをバブリングで液体に導入する場合であっても、良好な洗浄効果、除菌効果を奏するプラズマ機能液製造装置及び方法並びに植物栽培プラントを提供する。 【解決手段】プラズマ機能液製造装置１０は、プラズマ生成ガスから活性種を含むプラズマガスを生成するプラズマヘッド２０と、プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部３０と、溶媒Ｓを貯留するプラズマ機能液生成槽４１を備え、気泡状態のプラズマガスを溶媒Ｓに導入させてプラズマ機能液Ｌを生成するプラズマ機能液生成部４０と、を備え、プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上である。

Description

プラズマ機能液製造装置及び方法並びに植物栽培プラント
　本発明は、プラズマ機能液製造装置及び方法並びに植物栽培プラントに関するものである。
　近年、プラズマを利用した様々な洗浄や除菌（殺菌）等に関する技術が研究されている。特に、プラズマ処理されたガス（プラズマガス）を液体（溶媒）に導入して、プラズマ処理で発生したオゾン、イオン又はラジカル等の活性種を利用して、液体を洗浄又は除菌することが検討されている。
　特許文献１には、プラズマにより発生したオゾンやラジカル等をバブリングにより処理すべき液体中に導入させて、液体中に存在する有機物等を分解させることが開示されている。
特開２００８－１７８８７０号公報
　ところで、プラズマガスをバブリングさせる方式としては、液体の流路を一時的に絞り、圧力変化で微細な泡を発生させるベンチュリ―方式や、微細な泡から液流中にガスを分散させ、微細孔で生じた気泡を液流のせん断力で切り離す微細孔方式等が知られている。
　しかしながら、プラズマにより発生したオゾンやラジカル等は圧力変化やせん断熱によって活性が失われがちで、さらにプラズマガスの種類によっては十分な洗浄効果や除菌効果が得られない虞があるという問題があった。
　そこで、プラズマガスをバブリングで液体に導入する場合であっても、良好な洗浄効果、除菌効果を奏するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
　本発明者は、上述した状況を鑑みて鋭意研究した結果、所定濃度の酸素ガスに由来するプラズマガスをバブリングで溶媒に導入することにより良好な洗浄効果、除菌効果が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
　上記目的を達成するために、本発明に係るプラズマ機能液製造装置は、プラズマ生成ガスから活性種を含むプラズマガスを生成するプラズマガス発生部と、前記プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部と、溶媒を貯留するプラズマ機能液生成槽を備え、気泡状態の前記プラズマガスを前記溶媒に導入させてプラズマ機能液を生成するプラズマ機能液生成部と、を備え、前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上である構成とした。
　また、本発明に係るプラズマ機能液製造方法は、プラズマ生成ガスから活性種を含むプラズマガスを生成するプラズマガス発生部と、前記プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部と、溶媒を貯留するプラズマ機能液生成槽を備え、気泡状態の前記プラズマガスを前記溶媒に導入させてプラズマ機能液を生成するプラズマ機能液生成部と、を備えているプラズマ機能液製造装置を用いたプラズマ機能液製造方法であって、前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上である構成とした。
　本発明は、酸素濃度９０％以上のプラズマ生成ガスから洗浄効果や除菌効果に優れた活性種を保持するプラズマガスが生成され、このプラズマガスが、プラズマガス放出部を通過して過度な発熱や圧力変動を伴わずに気泡状態でプラズマ機能液生成槽内の溶媒に導入されることにより、長寿命の活性種を含む洗浄効果や除菌効果に優れたプラズマ機能液を得ることができる。
本発明の第１の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置の構成を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る植物栽培プラントの構成を示す模式図である。 第２の実施形態の第１変形例に係る植物栽培プラントの構成を示す模式図である。 第２の実施形態の第２変形例に係る植物栽培プラントの構成を示す模式図である。 第２の実施形態の第３変形例に係る植物栽培プラントの構成を示す模式図である。 第２の実施形態の第４変形例に係る植物栽培プラントの構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置の構成を示す模式図である。 図７に示すプラズマヘッドの要部を示す縦断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置の構成を示す模式図である。 図９に示すプラズマヘッドの要部を示す縦断面図である。 実験例に関する実験手順を示す模式図である。 実験例１の実験結果を示すグラフである。 実験例２に関する実験手順を示す模式図である。 実験例２の実験結果を示すグラフである。 実験例３の実験結果を示すグラフである。 実験例４の実験結果を示すグラフである。 実験例５の実験結果を示すグラフである。
　本発明の各種実施形態について図面に基づいてそれぞれ説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。
　また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。
　また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。
＜第１の実施形態＞
　まず、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０について図面に基づいて説明する。図１は、プラズマ機能液製造装置１０の構成を示す模式図である。プラズマ機能液製造装置１０は、洗浄効果や除菌効果に優れたプラズマ機能液Ｌを製造する。
　プラズマ機能液製造装置１０は、プラズマガス発生部であるプラズマヘッド２０を備えている。プラズマヘッド２０は、プラズマを生成するものであれば如何なる構成であっても構わないが、大気圧付近の圧力でプラズマを発生させる大気圧プラズマ装置が好ましい。大気圧プラズマ装置は、真空プラズマ装置等の低圧プラズマ装置に比べて、装置サイズが小型で、操作性に優れ、且つ安全性が高い。さらに、大気圧プラズマ装置は、低圧プラズマ装置に比べて、高濃度の活性種を生成可能である。
　プラズマヘッド２０の内部には、互いに隙間を空けて対向して配置された板状の第１の電極２１及び第２の電極２２が設けられている。第１の電極２１は、電源２３により高周波電圧が印加される。また、第２の電極２２は、アース２４に接続されている。
　第１の電極２１、第２の電極２２の間の空間には、コンプレッサー２５を介してプラズマ生成ガスが送られる。プラズマ生成ガスは、プラズマを発生させるガスであり、少なくとも酸素ガスが含まれている。プラズマ生成ガスの酸素濃度は、優れた洗浄効果や除菌効果を奏する９０％以上、好ましくは９０％以上９５％以下が好ましい。プラズマ生成ガスは、必要に応じて図示しない酸素濃縮器により、予め酸素濃度を調整しても構わない。なお、プラズマ生成ガスの酸素濃度が１００％未満の場合、プラズマ生成ガスには窒素成分等が含まれる。特に、空気中の窒素をゼオライトに吸着させて高濃度の酸素を生成するＰＳＡ方式を用いた酸素濃縮機を使用して酸素濃度９５％のプラズマ生成ガスを生成した場合、理論上０．５％程度の窒素が含まれる。プラズマ生成ガスの窒素成分は、５％以下が好ましい。
　プラズマヘッド２０は、ガス搬送路３１を介してプラズマガス放出部３０に接続されている。プラズマヘッド２０とプラズマガス放出部３０とが離間していることにより、プラズマヘッド２０内で生じた熱が、プラズマガス放出部３０に伝わることが抑制されている。
　ガス搬送路３１は、一方端がプラズマヘッド２０に接続され、他方端がプラズマガス放出部３０に接続されており、プラズマヘッド２０で生成されたプラズマガスを、プラズマガス放出部３０に送る。なお、プラズマガスは、プラズマガス放出部３０からプラズマヘッド２０への逆流を抑制する程度に加圧されている。
　プラズマガス放出部３０は、後述するプラズマ機能液生成槽４１にて液体に浸漬されている。プラズマガス放出部３０は、例えば、中空の略円筒状に形成されており、外周面に多数の孔３２が形成された多孔質部材である。プラズマガス放出部３０は、内部に供給されたプラズマガスを孔３２に通過させることにより、プラズマガスの気泡Ｂをプラズマ機能液生成槽４１内の溶媒Ｓに導入させる。
　孔３２の孔径は、プラズマ機能液生成槽４１内の溶媒Ｓに導入させる気泡Ｂの気泡径に応じた任意の大きさに設定可能である。例えば、孔３２の孔径に応じて、気泡径が１μｍ～１００μｍ程度のマイクロバブルや、気泡径が数十ｎｍ～１μｍ程度のウルトラファインバブルを生成可能である。
　気泡Ｂには、プラズマ生成ガスの種類に応じて、オゾン、過酸化水素、水酸化ラジカル、窒素酸化物、一重項酸素等の活性種が含有されている。本明細書において「活性種」とは、プラズマ生成ガスがプラズマにより活性化されて生成されたラジカル等である。プラズマガスに含まれるラジカルは、プラズマガスを生成するためのプラズマ生成ガスの種類によって異なり、例えば、プラズマ生成ガスに酸素成分が含まれる場合には、酸素ラジカル類が生じ、プラズマ生成ガスに窒素成分が含まれる場合には、窒素酸化物ラジカル類が生じる。また、硝酸態窒素（硝酸ラジカル）は植物の生育に有用である。
　プラズマガス放出部３０は、例えば、金属、セラミックス又はプラスチック製、好ましくは銅、銀又はそれらの合金を使用する。これにより、銅イオン又は銀イオンを溶媒Ｓに導入させることができる。
　プラズマ機能液製造装置１０は、プラズマ機能液Ｌを生成するプラズマ機能液生成部４０を備えている。本明細書において「プラズマ機能液Ｌ」とは、プラズマガスに保持された活性種が溶媒Ｓ中で気泡Ｂに保持された後に徐々に溶媒Ｓに溶解した溶液をいう。すなわち、プラズマ機能液Ｌには、気泡Ｂに保持されている活性種又は溶媒Ｓに溶解した活性種が含まれる。溶媒Ｓに活性種が溶解することにより、溶媒Ｓ自体が洗浄、除菌され、また、プラズマ機能液Ｌは、他の物体を洗浄、除菌する。
　プラズマ機能液生成部４０は、溶媒Ｓを貯留してプラズマガス放出部３０を溶媒Ｓ中に浸漬するプラズマ機能液生成槽４１を備えている。プラズマ機能液生成槽４１には溶媒Ｓを撹拌する撹拌翼等が設けられておらず、溶媒Ｓ中では気流の発生が抑制されている。溶媒Ｓは、超純水、イオン交換水、精製水又は蒸留水等の水又は無機栄養素を含む溶液、若しくは液体肥料等であるが、これらに限定されるものではない。なお、溶媒Ｓに液体肥料を用いる場合、プラズマ機能液Ｌが液体肥料に含まれる菌類を殺菌できるとともに、植物の生育に好適な活性種を液体肥料に含有させることができる。
　気泡Ｂは、溶媒Ｓ中に保持される時間が長いマイクロバブル又はウルトラファインバブルが好ましい。特に、気泡Ｂがウルトラファインバブルである場合、気泡Ｂに浮力がほとんど作用しないため、気泡状態が長時間に亘って保持される。
　このようにして、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、プラズマ生成ガスから活性種を含むプラズマガスを生成するプラズマヘッド２０と、プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部３０と、溶媒Ｓを貯留するプラズマ機能液生成槽４１を備え、気泡状態のプラズマガスを溶媒Ｓに導入させてプラズマ機能液Ｌを生成するプラズマ機能液生成部４０と、を備え、プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上である構成とした。
　この構成によれば、酸素濃度９０％以上のプラズマ生成ガスから洗浄効果や除菌効果に優れた活性種を保持するプラズマガスが生成され、このプラズマガスが、プラズマガス放出部３０の孔３２を通過して発熱や圧力変動を伴わずに気泡状態でプラズマ機能液生成槽４１内の溶媒Ｓに導入されることにより、長寿命の活性種を含む洗浄効果や除菌効果に優れたプラズマ機能液Ｌを得ることができる。
　また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、プラズマ生成ガスの酸素濃度が、９０％以上９５％以下である構成とした。
　この構成によれば、小型の酸素濃縮器を使用して簡便にプラズマ生成ガスを得られるとともに、酸素濃度が過度に高い場合に生成されるオゾンの発生が抑制されるため、作業性や経済性に優れたプラズマ機能液Ｌを得ることができる。
　また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、プラズマ生成ガスの窒素濃度が、０．５％以上である構成とした。
　この構成によれば、プラズマ機能液Ｌに、プラズマ生成ガスに含まれる窒素ガスに由来する硝酸イオンが溶解するため、植物の生育に好適なプラズマ機能液Ｌを得ることができる。
　また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、プラズマヘッド２０が、プラズマ機能液生成槽４１の外部に配置され、プラズマガス放出部３０が、プラズマ機能液生成槽４１に貯留された溶媒Ｓ中に浸漬され、プラズマガスが通過する際にプラズマガスを気泡状態で放出する多孔質部材である構成とした。
　この構成によれば、プラズマヘッド２０が、プラズマ機能液生成槽４１外に配置され、プラズマガスが、溶媒Ｓに浸漬されたプラズマガス放出部３０から溶媒Ｓに導入されることにより、プラズマガスを生成する際の発熱でプラズマ機能液Ｌに含まれる活性種の活性が失われることを抑制でき、活性種の寿命を長期化することができる。
　また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、プラズマガス放出部３０が、銅、銀又はそれらの合金から成る構成とした。
　この構成によれば、プラズマガス放出部３０から溶出した銅イオン又は銀イオンが溶媒Ｓに導入されるため、プラズマ機能液Ｌの洗浄効果や除菌効果を増進することができる。
　また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、プラズマガスの気泡が、マイクロバブル又はウルトラファインバブルである構成とした。
　この構成によれば、気泡Ｂが長時間に亘って保持されるため、プラズマ機能液Ｌに含まれる活性種を長時間に亘って維持することができる。
＜第２の実施形態＞
　次に、本発明の第２の実施形態に係る植物プラント１Ａについて図面に基づいて説明する。図２は、第２の実施形態に係る植物プラント１Ａの構成を示す模式図である。植物プラント１Ａは、植物Ｐを水耕栽培する栽培槽２と、プラズマ機能液製造装置１０と、を備えている。
　栽培槽２は、液体肥料を含む溶液Ａを貯める容器２ａと、植物Ｐの地中部が容器２ａの溶液Ａに達するように植物Ｐを支持する支持部２ｂと、を備えている。
　プラズマ機能液生成部４０は、プラズマ機能液Ｌを容器２ａに送る放出部としての液供給路４２を備えている。液供給路４２は、上流端がプラズマ機能液生成槽４１に接続され、下流端が容器２ａに接続されている。液供給路４２で送られるプラズマ機能液Ｌは、図示しないポンプ等を用いて圧送されて、溶液Ａに混合される。なお、溶液Ａは、必ずしも液体肥料を含むものでなくても構わない。
　このようにして、プラズマ機能液製造装置１０で生成されたプラズマ機能液Ｌが液供給路４２を介して栽培槽２に送られ、栽培槽２の溶液Ａがプラズマ機能液Ｌによって除菌又は殺菌されるため、植物Ｐが良好に生育される。
＜変形例１＞
　次に、第２の実施形態に係る植物プラント１Ａの変形例について図面に基づいて説明する。図３は、本変形例に係る植物プラント１Ｂの構成を示す模式図である。なお、本変形例に係る植物プラント１Ｂは、上述した第２の実施形態に係る植物プラント１Ａと以下の点で相違し、その他の構成は共通する。したがって、共通する構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
　容器２ａ内の溶液Ａ及びプラズマ機能液生成槽４１内の溶媒Ｓは、いずれも液体肥料を含むものである。また、プラズマ生成ガスには、窒素成分が含まれているおり、プラズマ機能液には、植物の栄養素となる硝酸態窒素（硝酸ラジカル）が含まれる。
　プラズマ機能液生成部４０は、容器２ａとプラズマ機能液生成槽４１とを接続する液循環路４３を備えている。液循環路４３は、上流端が容器２ａに接続され、下流端がプラズマ機能液生成槽４１に接続されている。容器２ａ内の溶液及びプラズマ機能液Ｌは、図示しないポンプ等により液循環路４３を介して容器２ａからプラズマ機能液生成槽４１に還流される。すなわち、溶液Ａは、液供給路４２及び液循環路４３を介して容器２ａ及びプラズマ機能液生成槽４１を循環するようになっている。
　容器２ａから還流された溶液がプラズマ機能液生成槽４１に貯められた溶媒Ｓに混入され、プラズマガス放出部３０から放出されたプラズマガスの気泡Ｂが、プラズマ機能液生成槽４１に貯められた溶媒Ｓに導入される。このようにして、活性種が溶解したプラズマ機能液Ｌが、プラズマ機能液生成部４０と栽培槽２との間を循環する。
　また、溶媒Ｓ及び溶液Ａに含まれる液体肥料の肥料としての寿命は、活性種の寿命よりも長いため、上述したように活性種を供給し続けることにより、液体肥料を繰り返し使用することができる。
＜変形例２＞
　次に、第２の実施形態に係る植物プラント１Ａの他の変形例について図面に基づいて説明する。図４は、本変形例に係る植物プラント１Ｃの構成を示す模式図である。なお、本変形例に係る植物プラント１Ｃは、上述した第２の実施形態に係る植物プラント１Ａと以下の点で相違し、その他の構成は共通する。したがって、共通する構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
　植物プラント１Ｃは、培養土等に植えられた植物Ｐを栽培するための栽培容器３と、プラズマ機能液製造装置１０と、を備えている。
　プラズマ機能液生成部４０は、放出部としての液供給管４４及び噴霧ヘッド４５を備えている、液供給管４４は、基端がプラズマ機能液生成槽４１に接続され、先端が噴霧ヘッド４５に接続されている。液供給管４４で送られるプラズマ機能液Ｌは、図示しないポンプ等を用いて圧送される。液供給管４４は、好ましくは可撓性を有している。
　噴霧ヘッド４５は、プラズマ機能液Ｌを外部に噴霧する。プラズマ機能液Ｌが噴霧された植物Ｐの花、葉、茎又は実等は、プラズマ機能液Ｌに含まれる活性種により除菌又は殺菌される。
　プラズマヘッド２０に大気圧プラズマ装置を用いることにより、プラズマ機能液製造装置１０を軽量且つ安全に構成でき、プラズマ機能液製造装置１０を持ち運び可能な程度に小型化できる。したがって、ユーザは、プラズマ機能液製造装置１０を栽培容器３の近傍まで持ち運び、任意の植物Ｐに向けてプラズマ機能液Ｌを噴霧することができる。なお、プラズマ機能液製造装置１０は、植物Ｐにプラズマ機能液Ｌを噴霧するものに限定されず、プラズマ機能液Ｌを植物Ｐに滴下するもの等であっても構わない。
＜変形例３＞
　次に、第２の実施形態に係る植物プラント１Ａの他の変形例について図面に基づいて説明する。図５は、本変形例に係る植物プラント１Ｄの構成を示す模式図である。なお、本変形例に係る植物プラント１Ｄは、上述した第２の実施形態に係る植物プラント１Ａと以下の点で相違し、その他の構成は共通する。したがって、共通する構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
　植物プラント１Ｄは、培養土等に植えられた植物Ｐを栽培するための３つの栽培容器４と、プラズマ機能液製造装置１０と、を備えている。
　プラズマ機能液生成部４０は、放出部としての液供給管４６及び３つの噴霧ヘッド４７を備えている。
　液供給管４６は、基端がプラズマ機能液生成槽４１に接続され、途中で３つに分岐し、先端が各噴霧ヘッド４７にそれぞれ接続されている。液供給管４６で送られるプラズマ機能液Ｌは、図示しないポンプ等を用いて圧送される。
　噴霧ヘッド４７は、各栽培容器４の上方に位置決めされており、プラズマ機能液Ｌを栽培容器４に向けてそれぞれ噴霧する。プラズマ機能液Ｌが噴霧された植物Ｐの花、葉、茎又は実等は、プラズマ機能液Ｌに含まれる活性種により除菌又は殺菌される。なお、噴霧ヘッド４７の数は、植物Ｐや栽培容器４の数や噴霧ヘッド４７がプラズマ機能液Ｌを噴霧する範囲に応じて増減可能である。
　噴霧ヘッド４７は、コントローラ４８によって動作制御される。コントローラ４８は、図示しないセンサ等により取得した温度や植物Ｐの生育状況に応じて、噴霧ヘッド４７がプラズマ機能液Ｌを噴霧するタイミングや量を制御する。なお、プラズマ機能液製造装置１０は、植物Ｐにプラズマ機能液Ｌを噴霧するものに限定されず、プラズマ機能液Ｌを植物Ｐに滴下するもの等であっても構わない。
＜変形例４＞
　次に、第２の実施形態に係る植物プラント１Ａの他の変形例について図面に基づいて説明する。図６は、本変形例に係る植物プラント１Ｅの構成を示す模式図である。なお、本変形例に係る植物プラント１Ｅは、上述した第２の実施形態に係る植物プラント１Ａと以下の点で相違し、その他の構成は共通する。したがって、共通する構成は、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
　植物プラント１Ｅは、植物Ｐを噴霧水耕栽培するための栽培槽５と、プラズマ機能液製造装置１０と、を備えている。
　栽培槽５は、容器５ａと、植物Ｐを支持して容器５ａ内に植物Ｐの地下部が成長する空間を形成する支持部５ｂと、を備えている。
　プラズマ機能液製造装置１０は、プラズマ機能液Ｌを生成するプラズマ機能液生成部４０を備えている。プラズマ機能液生成部４０は、液体供給部としての液供給路４９ａと、液体噴射部としての噴霧ヘッド４９ｂと、を備えている。
　液供給路４９ａは、プラズマ機能液Ｌを容器５ａに送る。液供給路４９ａは、上流端がプラズマ機能液生成槽４１に接続され、途中で３つに分岐し、先端が３つの噴霧ヘッド４９ｂにそれぞれ接続されている。液供給路４９ａで送られるプラズマ機能液Ｌは、図示しないポンプ等を用いて噴霧ヘッド４９ｂに圧送される。
　３つの噴霧ヘッド４９ｂは、容器５ａの底部に位置決めされており、プラズマ機能液Ｌを植物Ｐの地中部に向けてそれぞれ噴霧する。噴霧ヘッド４９ｂの数は、植物Ｐの数や噴霧ヘッド４９ｂがプラズマ機能液Ｌを噴霧する範囲に応じて増減可能である。プラズマ機能液Ｌが噴霧された植物Ｐの根等は、プラズマ機能液Ｌに含まれる活性種により除菌又は殺菌される。
　噴霧ヘッド４９ｂから噴霧されるプラズマ機能液Ｌの平均粒径は、３０μｍ以下が好ましい。これにより、噴霧ヘッド４９ｂから噴霧されたプラズマ機能液Ｌは、容器５ａ内で所定時間は漂うとともに、植物Ｐの地中部に到達しなかった活性種もプラズマ機能液Ｌの雰囲気中に漂うため、植物Ｐの地中部に吸収され易く、活性種を効率良く使用することができる。
　噴霧ヘッド４９ｂは、図示しないコントローラによって動作制御される。コントローラは、図示しないセンサ等により取得した温度や植物Ｐの生育状況に応じて、噴霧ヘッド４９ｂがプラズマ機能液Ｌを噴霧するタイミングや量を制御する。なお、噴霧ヘッド４９ｂからのプラズマ機能液Ｌの噴霧を停止すれば、植物Ｐの地中部が空気に晒され、植物Ｐは十分な酸素を吸収できる。
　このようにして、植物Ｐの地中部を容器５ａ内に露出させた状態で支持部５ｂが植物Ｐを支持し、植物Ｐを水耕栽培する栽培槽２と、植物Ｐの地下部に液体を噴射する噴霧ヘッド４９ｂと、噴霧ヘッド４９ｂに液体を供給する液供給路４９ａと、を備え、液体は、活性種を含むプラズマ機能液Ｌである構成により、洗浄効果や除菌効果を有する活性種を保持するプラズマ機能液Ｌが、植物Ｐの地中部に直接供給されることにより、プラズマ機能液Ｌに含まれる活性種が、短時間で植物Ｐに吸収されるため、植物Ｐを低コストで効率良く生育させることができる。
＜第３の実施形態＞
　次に、本発明の第３の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０について、図７、図８に基づいて説明する。なお、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、上述した第１の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０と以下の点で相違し、その他の構成は共通する。したがって、共通する構成は、同一に符号を付して重複する説明を省略する。
　プラズマ機能液製造装置１０は、上述した第１の実施形態に係るプラズマガス発生部及びプラズマ放出部が一体で構成されたプラズマガス発生部であるプラズマヘッド５０を備えている。プラズマヘッド５０は、円柱状の第１の電極５１と、中空の略円筒状に形成されて第１の電極５１を収容する第２の電極５２と、を備えている。第１の電極５１と第２の電極５２とは、略同軸上に配置されている。第１の電極５１及び第２の電極５２は、プラズマ機能液生成槽４１に浸漬されている。
　第１の電極５１は、プラズマ機能液生成槽４１の外に配置された電源５３に給電ケーブル５３ａを介して接続され、電源５３により高周波電圧が印加される。第２の電極５２は、プラズマ機能液生成槽４１の外に配置されたアース５４にアース線５４ａを介して接続されている。
　第１の電極５１の外周には誘電体が被覆されて成る誘電体層５５が設けられている。第１の電極５１と第２の電極５２との間に誘電体層５５が介在することにより、プラズマを安定して発生させることができる。
　第１の電極５１、第２の電極５２の間の空間には、プラズマ機能液生成槽４１の外に配置されたコンプレッサー５６からガス供給路５６ａを介してプラズマ生成ガスが送られる。ガス供給路５６ａの下流端は、プラズマヘッド５０内まで延伸されている。
　第２の電極５２の両端には、円板状の支持部材５７、５８が配置されている。支持部材５７は、第２の電極５２の先端側に設けられている。支持部材５８は、第２の電極５２の基端側に設けられ、第１の電極５１、誘電体層５５及びガス供給路５６ａを支持している。なお、図７、図８中の符号５９は、給電ケーブル５３ａ、アース線５４ａ等を保護する保護管である。
　第２の電極５２は、外周面に多数の孔５２ａが形成された導電性を示す多孔質部材であり、プラズマガス放出部を兼ねている。第２の電極５２は、内部に供給されたプラズマガスを孔５２ａに通過させることにより、プラズマガスの気泡Ｂをプラズマ機能液生成槽４１内の溶媒Ｓに導入させる。
　さらに、導電性を示す第２の電極５２がアース５４に接続されることにより、装置を簡素化且つ小型化するとともに、装置を持ち運び可能に構成することができる。また、金属製の第２の電極５２は熱伝導率が高く、プラズマで発生した熱を効率良く溶媒Ｓに放熱できるため、活性種への熱の影響を抑制することができる。さらに、第２の電極５２全体でプラズマが発生するため、プラズマヘッド５０内で偏りなく略均一にプラズマガスを発生させることができ、気泡Ｂを溶媒Ｓへ容易に拡散することができる。
　このようにして、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、高周波電圧が印可される第１の電極５１と、第１の電極５１に空間を介して対向して配置され、アース５４に接続された金属製の第２の電極５２と、空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路５６ａと、を備えているプラズマヘッド５０と、溶媒Ｓを貯留して第１の電極５１及び第２の電極５２を浸漬させるプラズマ機能液生成槽４１を備えているプラズマ機能液生成部４０と、を備え、第１の電極５１と第２の電極５２との間に高周波電圧が印加されて空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、第２の電極５２を通過して気泡状態で溶媒Ｓに導入されて、プラズマ機能液Ｌが生成される構成とした。
　この構成によれば、第１の電極５１と第２の電極５２との間に高周波電圧が印加されてプラズマ生成ガスから活性種を保持するプラズマガスが生成され、このプラズマガスが、第２の電極５２の孔５２ａを通過して過度な発熱や圧力変動を伴わずに気泡状態でプラズマ機能液生成槽４１内の溶媒Ｓに導入されることにより、長寿命の活性種を含む洗浄効果や除菌効果に優れたプラズマ機能液Ｌを得ることができる。さらに、第１の電極５１と第２の電極５２とがプラズマ機能液生成槽４１に浸漬された状態でプラズマガスを生成するため、プラズマ時に生じた熱が第２の電極５２から溶媒Ｓに効率良く放熱され、活性種への熱の影響を抑制することができる。
　また、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、第１の電極５１の表面が、誘電体から成る誘電体層５５で被覆されている構成とした。
　この構成によれば、第１の電極５１と第２の電極５２との間に誘電体層５５が介在することにより、プラズマを安定して発生させることができる。
＜第４の実施形態＞
　次に、本発明の第４の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０について、図９、図１０に基づいて説明する。なお、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、上述した第３の実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０と以下の点で相違し、その他の構成は共通する。したがって、共通する構成は、同一に符号を付して重複する説明を省略する。
　プラズマ機能液製造装置１０は、上述した第３の実施形態に係るプラズマガス発生部及びプラズマ放出部が一体で構成されたプラズマヘッド６０と、プラズマ機能液生成部７０と、を備えている。
　プラズマヘッド６０は、円柱状の第１の電極６１と、中空の略円筒状に形成されて第１の電極６１を収容する多孔質部材６２と、を備えている。第１の電極６１と多孔質部材６２とは、略同軸上に配置されている。第１の電極６１及び多孔質部材６２は、後述するプラズマ機能液生成槽７１にて溶媒Ｓ中に浸漬されている。
　第１の電極６１は、プラズマ機能液生成槽７１外に配置された電源６３に給電ケーブル６３ａを介して接続されている。第１の電極６１の外周には、誘電体が被覆されて成る誘電体層６４が設けられており、プラズマを安定して生成可能である。
　第１の電極６１、多孔質部材６２の間の空間には、コンプレッサー６５からガス供給路６５ａを介してプラズマ生成ガスが送られる。ガス供給路６５ａの下流端は、プラズマヘッド６０内まで延伸されている。
　多孔質部材６２は、例えば、非導電性を示すセラミックス又はプラスチック製である。多孔質部材６２は、外周面に多数の孔６２ａが形成されている。多孔質部材６２の両端には、円板状の支持部材６６、６７が配置されている。
　支持部材６６は、多孔質部材６２の先端側に設けられている。支持部材６７は、多孔質部材６２の基端側に設けられ、第１の電極６１、誘電体層６４及びガス供給路６５ａを支持している。なお、図９、図１０中の符号６８は、給電ケーブル６３ａ、ガス供給路６５ａ等を保護する保護管である。
　プラズマ機能液生成部７０は、導電性を示す溶媒Ｓを貯留してプラズマヘッド６０を溶媒Ｓ中に浸漬するプラズマ機能液生成槽７１を備えている。プラズマ機能液生成槽７１は、アース７２に接続されている。これにより、溶媒Ｓは、第１の電極６１と対となる第２の電極として機能する。溶媒Ｓを第２の電極として用いることにより、第２の電極を構成する部材を別途用意する必要がなく、装置を簡素化且つ小型化するとともに、装置を持ち運び可能に構成することができる。なお、アース７２に代えて、電極をプラズマ機能液生成槽７１内に設けても構わない。
　第１の電極６１と溶媒Ｓとの間に高周波電圧が印加されると、第１の電極６１全体でプラズマが発生され、プラズマヘッド６０内で偏りなく略均一にプラズマガスが生成される。また、プラズマガスが多孔質部材６２の孔６２ａを通過することにより、プラズマガスの気泡Ｂがプラズマ機能液生成槽７１内の溶媒Ｓに導入され、プラズマ機能液Ｌが生成される。
　このようにして、本実施形態に係るプラズマ機能液製造装置１０は、高周波電圧が印可される第１の電極６１と、第１の電極６１に空間を介して対向して配置された非導電性の多孔質部材６２と、空間にプラズマ生成ガスを供給するガス供給路６５ａと、を備えているプラズマヘッド６０と、導電性を示す溶媒Ｓを貯留して第１の電極６１及び多孔質部材６２を浸漬させ、アース７２に接続されたプラズマ機能液生成槽７１を備えているプラズマ機能液生成部７０と、を備え、第１の電極６１と第１の電極６１と対になる第２の電極である溶媒Ｓとの間に高周波電圧が印加されて空間内のプラズマ生成ガス中でプラズマを発生させて生成された活性種を含むプラズマガスが、多孔質部材６２を通過して気泡状態で溶媒Ｓに導入されて、プラズマ機能液Ｌが生成される構成とした。
　この構成によれば、第１の電極６１と溶媒Ｓとの間に高周波電圧が印加されてプラズマ生成ガスから活性種を保持するプラズマガスが生成され、このプラズマガスが、多孔質部材６２の孔６２ａを通過して発熱や圧力変動を伴わずに気泡状態でプラズマ機能液生成槽７１内の溶媒Ｓに導入されることにより、長寿命の活性種を含む洗浄効果や除菌効果に優れたプラズマ機能液Ｌを得ることができる。さらに、第１の電極６１と多孔質部材６２とがプラズマ機能液生成槽７１に浸漬された状態でプラズマガスを生成するため、プラズマ時に生じた熱が多孔質部材６２から溶媒Ｓに効率良く放熱され、活性種への熱の影響を抑制することができる。
（実験例１）
　プラズマ生成ガスとして酸素、二酸化炭素、空気（Ａｉｒ）、窒素を用いた場合に生成される各プラズマガスの殺菌効果について比較実験を行った。
　まず、精製水２４８ml、胞子液２mlを混合して胞子懸濁液２５０mlを作成した。胞子液の胞子には、Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982を使用した。この胞子は、主にイチゴ萎黄病の原因となる胞子であり、除菌もしくは殺菌することで、イチゴの疾病を防除して生育阻害や枯死を抑制できる。
　次に、図１１に示すように、胞子懸濁液５０mlをビーカー１０１に入れ、プラズマバブリング装置１００でプラズマガスによるプラズマ処理を行った。プラズマ生成部であるマルチガスプラズマジェット１０２で生成されたプラズマガスは、筒状配管１０３を経由して胞子懸濁液に浸漬されているプラズマガス放出部である多孔質フィルタ１０４に送られ、多孔質フィルタ１０４を介して胞子懸濁液に気泡状態で導入される。筒状配管１０３の長さを約９０mm、多孔質フィルタ１０４の長さを約２０mm、導入されるプラズマガスの流量を３ＳLPMにそれぞれ設定した。
　プラズマガスを生成するために用いられるプラズマ生成ガスとして、酸素、二酸化炭素、空気（Ａｉｒ）、窒素の４種類を用意し、それぞれから生成されたプラズマガスを気泡状態で胞子懸濁液に導入する時間（処理時間）を０秒、１２０秒、３００秒、６００秒とした。
　そして、気泡状態のプラズマガスが導入された胞子懸濁液１mlを、段階希釈した後にシャーレ１０５に入れられた寒天培地に滴下し、常温で２日間培養した後に胞子の発芽量をカウントした。その結果を図１２に示す。
　図１２によれば、プラズマ生成ガスに酸素ガスを用いた場合のプラズマガスでは１２０秒、プラズマ生成ガスに二酸化炭素ガスを用いた場合のプラズマガスでは３００秒以上、プラズマ生成ガスに空気を用いた場合のプラズマガスでは６００秒以上をバブリングで導入することにより、優れた殺菌効果が得られることが分かる。一方、プラズマ生成ガスに窒素ガスを用いた場合のプラズマガスの殺菌効果は、酸素、二酸化炭素又は空気から生成されたプラズマガスに比べると小さいことが分かる。これらの結果から、プラズマ生成ガスとして酸素ガスを使用する場合が最も有効であることが分かる。
（実験例２）
　次に、プラズマ生成ガスに含まれる酸素ガスの酸素濃度とプラズマガスの殺菌効果との関係を検証する実験を行った。
　図１３に示すように、精製水５０mlをビーカー１０１に入れ、プラズマバブリング装置１００を用いてプラズマガスを精製水に導入した。具体的には、プラズマ生成部であるマルチガスプラズマジェット１０２で生成されたプラズマガスが、筒状配管１０３を経由して精製水に浸漬されているプラズマガス放出部である多孔質フィルタ１０４に送られ、多孔質フィルタ１０４を介して精製水に気泡状態で導入される。筒状配管１０３の長さを約９０mm、多孔質フィルタ１０４の長さを約２０mm、導入されるプラズマガスの流量を３SLPMにそれぞれ設定した。
　プラズマ生成ガスとして以下の５種類を用意し、それぞれから生成されたプラズマガスを気泡状態で精製水に導入する時間（処理時間）を６０秒、３００秒とした。
・プラズマ生成ガス１：空気（Air）１００％（酸素２１％、窒素７８％、アルゴン１％）
・プラズマ生成ガス２：酸素４０％、窒素５８％、アルゴン２％
・プラズマ生成ガス３：酸素７０％、窒素２７％、アルゴン３％
・プラズマ生成ガス４：酸素９０％、窒素６％、アルゴン４％
・プラズマ生成ガス５：酸素１００％
　そして、気泡状態のプラズマガスが導入された精製水９９０μlに胞子液１０μlを混合して１０分間静置して胞子懸濁液を作成した。胞子液の胞子には、Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982 を使用した。そして、胞子懸濁液１mlを段階希釈した後にシャーレ１０５に入れられた寒天培地に滴下し、常温で２日間培養した後に生存菌数をカウントした。その結果を図１４に示す。
　図１４によれば、プラズマ生成ガスの酸素濃度を９０％、１００％に設定した場合、バブリング時間（処理時間）が６０秒、３００秒で生存菌数が著しく減少して顕著な殺菌効果が見られた。一方、プラズマ生成ガスの酸素濃度を酸素２１％、酸素４０％、酸素７０％に設定した場合、酸素濃度９０％、１００％に比べると生存菌数の減少すなわち殺菌効果が小さい。
（実験例３）
　次に、プラズマ生成ガスに含まれる酸素ガスの酸素濃度とプラズマガスの殺菌効果との関係をさらに詳しく検証する実験を行った。
　実験例２と同様にして、気泡状態のプラズマガスが導入された精製水９９０μlを胞子液１０μlに混合して胞子懸濁液を作成した。胞子液の胞子には、実験例２と同様に、Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982を使用した。
　プラズマ生成ガスとして以下の３種類を用意し、それぞれから生成されたプラズマガスを気泡状態で精製水に導入する時間（処理時間）を１０秒、２０秒、３０秒、６０秒とした。そして、実施例２と同様に、胞子懸濁液１mlを段階希釈した後にシャーレ１０５に入れられた寒天培地に滴下し、常温で２日間培養した後に生存菌数をカウントした。その結果を図１５に示す。
・プラズマ生成ガス６：酸素８０％、窒素１７％、アルゴン３％
・プラズマ生成ガス７：酸素９０％、窒素６％、アルゴン４％
・プラズマ生成ガス８：酸素１００％
　図１５によれば、プラズマ生成ガスの酸素濃度を９０％、１００％に設定した場合、バブリング時間（処理時間）１０秒以上で生存菌数が著しく減少して顕著な殺菌効果が得られることが分かる。一方、プラズマ生成ガスの酸素濃度を８０％に設定した場合には、生存菌数の減少すなわち殺菌効果は、酸素濃度９０％、１００％に比べると小さい。
　なお、実験例２のプラズマ生成ガス４と実験例３のプラズマ生成ガス７とは、それぞれ同じ成分で実験を行ったものの、実験に使用した胞子液の単位容積当たりの胞子数は実験の度に異なり、シャーレで培養する前の生存菌数が異なっているため、図１４及び図１５の生存菌数の絶対値は異なっている。実験例２のプラズマ生成ガス５と実験例３のプラズマ生成ガス８についても同様である。
（実験例４）
　次に、処理時間を６０秒に設定した場合に、プラズマ生成ガスに含まれる酸素ガスの酸素濃度とプラズマガスの殺菌効果との関係をさらに詳しく検証する実験を行った。
　実験例３と同様にして、気泡状態のプラズマガスが導入された精製水９９０μlを胞子液１０μlに混合して胞子懸濁液を作成した。胞子液の胞子には、実験例３と同様に、Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982を使用した。
　プラズマ生成ガスとして以下の７種類を用意し、それぞれから生成された気泡状態のプラズマガスを精製水に６０秒間導入した。そして、実施例２と同様に、胞子懸濁液１mlを段階希釈した後にシャーレ１０５に入れられた寒天培地に滴下し、常温で２日間培養した後に生存菌数をカウントした。その結果を図１６に示す。図１６において、横軸は以下のプラズマ生成ガス９～１５であり、縦軸は生存菌数である。なお、図１６中の破線は、本実験開始時における菌数（初期菌数）を示す。
・プラズマ生成ガス９：酸素８０％、窒素１７％、アルゴン３％
・プラズマ生成ガス１０：酸素８５％、窒素１１％、アルゴン４％
・プラズマ生成ガス１１：酸素９０％、窒素６％、アルゴン４％
・プラズマ生成ガス１２：酸素９４％、窒素１％、アルゴン５％
・プラズマ生成ガス１３：酸素９５％、窒素０％、アルゴン５％
・プラズマ生成ガス１４：酸素９９％、窒素１％、アルゴン０％
・プラズマ生成ガス１５：酸素１００％、窒素０％、アルゴン０％
　図１６によれば、プラズマ生成ガス９～１０を用いた場合、初期菌数と生存菌数との差である減少菌数は、対数表示で１以下、すなわち線形表示で１／１０よりも少ない事が分かる。一方、プラズマ生成ガス１１～１５を用いた場合、減少菌数は、何れも対数表示で１以上、すなわち線形表示で１／１０以上であることが分かる。
（実験例５）
　実施例１乃至４では、胞子液の胞子にFusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982を使用したが、本実施例では、Fusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982以外の細菌等に対する殺菌効果を検証した。本実施例では、以下の３種類の細菌を含む菌液及び1種類の胞子液を使用し、実験例３と同様にして、気泡状態のプラズマガスが導入された精製水９９０μlを菌液又は胞子液１０μlに混合して、菌懸濁液又は胞子懸濁液を作成した。
　・菌液１：S.aureus（黄色ブドウ球菌）
　・菌液２：E.coli（大腸菌）
　・菌液３：P.aeruginosa（緑膿菌）
　・胞子液１：灰色カビ病菌
　プラズマ生成ガスとしてＰＳＡ方式の酸素濃縮器で生成した酸素濃度の異なる以下の２種類を用意した。なお、プラズマ生成ガス１６～１７における窒素濃度及びアルゴン濃度は推定値である。
・プラズマ生成ガス１６：酸素９０％、窒素５．７％、アルゴン４．3％
・プラズマ生成ガス１７：酸素９５％、窒素０．5％、アルゴン４．５％
　そして、プラズマ生成ガスから生成されたプラズマガスを気泡状態で精製水に６０秒間導入した。そして、実施例２と同様に、胞子懸濁液１mlを段階希釈した後にシャーレ１０５に入れられた寒天培地に滴下し、常温で２日間培養した後に生存菌数をカウントした。その結果を図１７に示す。図１７において、横軸は上述した菌液１～３及び胞子液１であり、縦軸は上述した菌液１～３及び胞子液１において、初期菌数及びプラズマ生成ガス１６～１７を使用した場合の生存菌数である。
　図１７によれば、菌液１～３及び胞子液１の何れであっても酸素濃度９０％、９５％のプラズマ生成ガスを使用することで、初期菌数と生存菌数との差である減少菌数は、対数表示で１以上、すなわち線形表示で１／１０以上であることが分かる。
　このように、実施例１によれば、プラズマ生成ガスとしては酸素ガスが非常に有効であり、特に、その酸素濃度が少なくとも９０％以上の場合には顕著な殺菌効果が得られることが実施例２～４から分かる。また、実験例５によれば、プラズマ生成ガスとして酸素ガスを使用することで、主にイチゴ萎黄病の原因となる胞子であるFusarium oxysporum f.sp. fragariae: NBRC 31982に加え、S.aureus（黄色ブドウ球菌）、E.coli（大腸菌）、P.aeruginosa（緑膿菌）又は灰色カビ病菌に対しても有効な殺菌効果を示すことが分かる。
　しかしながら、酸素濃度が９５％より高くした場合、非常に高価な高濃度酸素発生機が必要であり実用的でないのに対して、酸素濃度を９５％以下に設定した場合には、小型の酸素濃縮器を使用することが可能である。また、酸素濃度が過度に高い場合、生成されるオゾンの量が増えるため、人体や植物等への影響が懸念される。特に、酸素濃度が９５％より高くなると、液中に導入したオゾンが液中に溶け込まず空気中に放出されるため、別途オゾン対策が必要となる。従って、作業性やコスト面を考慮すると、酸素濃度は９０％以上９５％以下が好適である。
　酸素濃度が９５％以下の場合、プラズマ生成ガスには窒素ガスも含有される。そのため、プラズマ機能液Ｌ中の活性種には、植物の生育に係る栄養素として機能する硝酸イオンが発生する。
　また、本発明は、上記した各実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない限り、上記以外にも種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。さらに、各実施形態及び各変形例を組み合わせても構わない。
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ：植物プラント
２、５：栽培槽
２ａ、５ａ：容器
２ｂ、５ｂ：支持部
３、４：栽培容器
１０：プラズマ機能液製造装置
２０：プラズマヘッド
２１：第１の電極
２２：第２の電極
２３：電源
２４：アース
２５：コンプレッサー
３０：プラズマガス放出部
３１：ガス搬送路
３２：孔
４０：プラズマ機能液生成部
４１：プラズマ機能液生成槽
４２：液供給路
４３：液循環路
４４、４６：液供給管
４５、４７：噴霧ヘッド
４８：コントローラ
４９ａ：液供給路
４９ｂ：噴霧ヘッド
５０　：プラズマヘッド
５１　：第１の電極
５２　：多孔質部材（第２の電極）
５２ａ：孔
５３　：電源
５３ａ：給電ケーブル
５４　：アース
５４ａ：アース線
５５　：誘電体層
５６　：コンプレッサー
５６ａ：ガス供給路
５７、５８：支持部材
６０　：プラズマヘッド
６１　：第１の電極
６２　：多孔質部材
６２ａ：孔
６３　：電源
６３ａ：給電ケーブル
６４　：誘電体層
６５　：コンプレッサー
６５ａ：ガス供給路
６６、６７：支持部材
７０　：プラズマ機能液生成部
７１　：プラズマ機能液生成槽（第２の電極）
７２　：アース
Ａ　：溶液
Ｂ　：気泡
Ｌ　：プラズマ機能液
Ｐ　：植物
Ｓ　：溶媒

Claims (18)

  1. 　プラズマ生成ガスから活性種を含むプラズマガスを生成するプラズマガス発生部と、
    　前記プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部と、
    　溶媒を貯留するプラズマ機能液生成槽を備え、気泡状態の前記プラズマガスを前記溶媒に導入させてプラズマ機能液を生成するプラズマ機能液生成部と、
    を備え、
    　前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上であることを特徴とするプラズマ機能液製造装置。
  2. 　前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ機能液製造装置。
  3. 　前記プラズマ生成ガスの窒素濃度は、０．５％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ機能液製造装置。
  4. 　前記プラズマガス発生部は、前記プラズマ機能液生成槽の外部に配置され、
    　前記プラズマガス放出部は、前記プラズマ機能液生成槽に貯留された溶媒中に浸漬され、前記プラズマガスを気泡状態で放出する多孔質部材であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造装置。
  5. 　前記多孔質材部材は、銅、銀又はそれらの合金から成ることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ機能液製造装置。
  6. 　前記プラズマガス発生部と前記プラズマガス放出部とは、一体で構成されて、前記プラズマ機能液生成槽に貯留された溶媒中に浸漬され、
    　前記プラズマガス放出部は、前記プラズマガスを気泡状態で放出する金属製の多孔質部材であり、
    　前記プラズマガス発生部は、高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に対向して配置されるとともにアースに接続された第２の電極である前記多孔質部材との間の空間に前記プラズマ生成ガスを供給し、前記第1の電極と前記第２の電極との間に高周波を印可することで活性種を含む前記プラズマガスを生成し、
    　前記プラズマガスが、前記第２の電極を通過して気泡状態で前記溶媒に導入されて、前記プラズマ機能液が生成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造装置。
  7. 　前記プラズマガス発生部と前記プラズマガス放出部とは、一体で構成されて、前記プラズマ機能液生成槽に貯留された導電性を示す溶媒中に浸漬され、
    　前記プラズマガス放出部は、前記プラズマガスを気泡状態で放出する非導電性の多孔質部材であり、
    　前記プラズマガス発生部は、高周波電圧が印可される第１の電極と、前記第１の電極に対向して配置された前記多孔質部材との間の空間に前記プラズマ生成ガスを供給し、前記第１の電極と第２の電極である前記溶媒との間に高周波を印可することで活性種を含む前記プラズマガスを生成し、
    　前記プラズマガスが、前記多孔質部材を通過して気泡状態で前記溶媒に導入されて、前記プラズマ機能液が生成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造装置。
  8. 　前記第１の電極の表面は、誘電体から成る誘電体層で被覆されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のプラズマ機能液製造装置。
  9. 　前記プラズマガスの気泡は、マイクロバブル又はウルトラファインバブルであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造装置。
  10. 　前記プラズマ機能液生成部は、前記プラズマ機能液を前記プラズマ機能液生成槽の外部に放出可能な放出部を備えていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造装置。
  11. 　請求項１０記載のプラズマ機能液製造装置と、
    　植物を栽培する栽培容器と、
    を備え、
    　前記放出部は、前記プラズマ機能液を前記植物に滴下又は噴霧することを特徴とする植物栽培プラント。
  12. 　請求項１０記載のプラズマ機能液製造装置と、
    　植物を水耕栽培する栽培槽と、
    を備え、
    　前記放出部は、前記プラズマ機能液を前記栽培槽に供給することを特徴とする植物栽培プラント。
  13. 　前記溶媒は、液体肥料であり、
    　前記プラズマ生成ガスは、少なくとも窒素を含み、
    　前記プラズマ機能液生成部は、前記栽培槽に供給されたプラズマ機能液を前記栽培槽から前記プラズマ機能液生成槽に還流する還流路を備えていることを特徴とする請求項１２に記載の植物栽培プラント。
  14. 　請求項１０記載のプラズマ機能液製造装置と、
    　植物の地中部を容器内に露出させた状態で支持部が前記植物を支持し、前記植物を水耕栽培する栽培槽と、
    を備え、
    　前記放出部は、前記植物の地下部に前記プラズマ機能液を噴射する液体噴射部と、前記液体噴射部に前記プラズマ機能液を供給する液体供給部と、を備えていることを特徴とする植物栽培プラント。
  15. 　プラズマ生成ガスから活性種を含むプラズマガスを生成するプラズマガス発生部と、
    　前記プラズマガスを気泡状態で放出するプラズマガス放出部と、
    　溶媒を貯留するプラズマ機能液生成槽を備え、気泡状態の前記プラズマガスを前記溶媒に導入させてプラズマ機能液を生成するプラズマ機能液生成部と、
    を備えているプラズマ機能液製造装置を用いたプラズマ機能液製造方法であって、
    　前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上であることを特徴とするプラズマ機能液製造方法。
  16. 　前記プラズマ生成ガスの酸素濃度は、９０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１５に記載のプラズマ機能液製造方法。
  17. 　前記プラズマ生成ガスの窒素濃度は、０．５％以上であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載のプラズマ機能液製造方法。
  18. 　前記プラズマガス発生部は、前記プラズマ機能液生成槽の外部に配置され、
    　前記プラズマガス放出部の多孔質部材は、前記プラズマ機能液生成槽に貯留された溶媒中に浸漬され、前記プラズマガスが通過する際に前記プラズマガスを気泡状態で放出することを特徴とする請求項１５乃至１７の何れか１項に記載のプラズマ機能液製造方法。
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