JP2002136229A - 植物栽培用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＯ₂を無駄に消費することなく外気冷房が
でき、かつ設備費が嵩むこともない植物栽培用空調装置
を提供する。 【解決手段】 植物を栽培する植物栽培室１と、植物栽
培室１にＣＯ₂を供給するＣＯ₂供給手段４と、植物栽培
室１外に室外機７が、また植物栽培室１内に室内機８が
設置され、かつ圧縮機冷凍サイクルにより植物栽培室１
内を空調する空調装置６とより構成された植物栽培用空
調装置であって、室外機７内に設けられたアキュムレー
タ１０及び圧縮機１１の直列回路１９と並列にバイパス
回路２０を設けて、圧縮機１１が停止された状態でも、
圧縮機冷凍サイクル内を冷媒が自然循環できるようにし
たもので、植物栽培室１内に直接外気を導入せずに植物
栽培室１内を外気冷房できるため、ＣＯ₂が無駄に消費
されることがない上、ＨＥＰＡフィルタや冷水冷却凝縮
器、凝縮器ファン、冷水搬送ポンプなどを必要としない
ので、設備費が嵩むこともない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は植物栽培室を空調す
る植物栽培用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来植物工場や、植物苗生産設備などで
は、光や温度、湿度などの環境管理を容易とするため図
３に示すように、空調装置を設置した植物栽培室が使用
されている。図３に示す植物栽培施設では、外気と遮断
された植物栽培室ａの外部に空調装置の室外機ｂを、そ
して内部に室内機ｃを設置して、植物栽培室ａ内の温度
や湿度を管理しており、植物栽培室ａ内には、植物栽培
棚ｄと、植物を人工的に照明する人工照明ｅなど設置さ
れている。

【０００３】また植物の生育を促進するため、ＣＯ₂供
給手段ｆより植物栽培室ａ内に適当な濃度のＣＯ₂を供
給すると共に、省エネルギー化を図るため、中間期や冬
期などの外気温度が低い場合は、外気導入ダクトｇによ
り植物栽培室ａに外気を導入して、外気冷房を行うよう
に構成されている。

【０００４】一方空調装置により植物栽培室内を空調す
るようにした空調システムとしては、例えば特開平１１
−２５７８８３号公報に記載された「熱源併用冷媒自然
循環冷房システム」が公知である。前記公報の冷房シス
テムは、空気冷却凝縮器と冷水冷却凝縮器とからなる凝
縮器を有していて、空気冷却凝縮器には、凝縮器用ファ
ンによって低温外気が供給され、冷水冷却凝縮器には、
冷水搬送ポンプにより冷水が搬送されるように構成され
ており、凝縮器で熱媒体を冷却する冷熱源に、低温外気
と冷水とを併用することにより、外気温が上昇する中間
期や夏期でも十分な冷却性能が得られるため、クリーン
ルーム内を常に一定の温度で冷房することができる効果
を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし図３に示す植物
栽培設備にように、外気温度が低い場合植物栽培室ａ内
に外気を導入して外気冷房を行うようにしたものでは、
外気により植物栽培室ａ内のＣＯ₂濃度が希釈されて植
物の生育促進効果が低下したり、植物栽培室ａ内に供給
したＣＯ₂が外気とともに植物栽培室ａ内より排出され
てしまうため、ＣＯ₂が無駄に消費されて不経済である
などの問題がある。

【０００６】また外気中の微生物や塵埃などが植物栽培
室ａに侵入しないようＨＥＰＡフィルタなどを設置して
外気を濾過する必要があるため、設備費が嵩むと共に、
フィルタを定期的に清掃しなければならないため、保守
管理に手間がかかるなどの問題もある。

【０００７】一方前記公報に記載された冷房システムで
は、植物の生育を促進するＣＯ₂供給手段が設置されて
いないため、植物の生育促進効果は得られないが、もし
ＣＯ ₂供給手段を設置して植物の生育促進効果が得られ
るようにした場合でも、低温外気により冷却された冷水
冷却凝縮器内の冷水を冷水搬送ポンプにより植物栽培室
内の凝縮器へ搬送して植物栽培室内を冷房する構成のた
め、冷水冷却凝縮器や凝縮器ファン、冷水搬送ポンプな
どの設備が必要となり、設備費が嵩むなどの問題があ
る。

【０００８】本発明はかかる従来の問題点を解消するた
めになされたもので、ＣＯ₂を無駄に消費することなく
外気冷房ができ、かつ設備費が嵩むこともない植物栽培
用空調装置を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の植物栽培用空調装置は、植物を栽培する植物栽
培室と、植物栽培室にＣＯ₂を供給するＣＯ₂供給手段
と、植物栽培室外に室外機が、また植物栽培室内に室内
機が設置され、かつ圧縮機冷凍サイクルにより植物栽培
室内を空調する空調装置とより構成された植物栽培用空
調装置であって、室外機内に設けられたアキュムレータ
及び圧縮機の直列回路と並列にバイパス回路を設けて、
圧縮機が停止された状態でも、圧縮機冷凍サイクル内を
冷媒が自然循環できるようにしたものである。

【００１０】前記構成により、中間期や冬期のように外
気温が低い場合、圧縮機を運転しなくとも、冷媒の相変
化と重力作用により冷媒が自然循環して、植物栽培室内
を外気冷房することができるため、電力を消費すること
が殆どなく、これによって大幅な省エネルギー化が図れ
ると共に、植物栽培室内に直接外気を導入せずに植物栽
培室内を外気冷房することができるため、植物栽培室内
のＣＯ₂が希釈されて植物の生育促進効果が低下された
り、ＣＯ₂が外気とともに植物栽培室外へ排出されて、
ＣＯ₂が無駄に消費されるなどの問題を解消することが
できる。またＨＥＰＡフィルタや冷水冷却凝縮器、凝縮
器ファン、冷水搬送ポンプなどの設備を必要としないこ
とから、設備費の大幅な削減が図れると共に、ＨＥＰＡ
フィルタを定期的に掃除するなどの作業も必要としない
ので、保守管理も容易となる。

【００１１】前記目的を達成するため本発明の植物栽培
用空調装置は、アキュムレータの入口側に電磁弁を、ま
たバイパス回路にバイパス弁を設けて、外気温度と植物
栽培室内の温度差が予め設定した設定値になったとき
に、電磁弁及びバイパス弁を切換えることにより、圧縮
機冷凍サイクルによる空調運転と、冷媒自然循環空調運
転が自動的に切換えられるようにしたものである。

【００１２】前記構成により、外気温度と植物栽培室内
の温度差が予め設定した設定値になると、自動的に冷媒
自然循環空調運転に切換えられるため、植物栽培用空調
装置の無人化運転が可能になると共に、植物栽培室内の
温度や湿度などの管理も容易となるため、省力化もは図
れるようになる。

【００１３】前記目的を達成するため本発明の植物栽培
用空調装置は、室外機に設けられた凝縮器に、冷却水を
スプレーまたは滴下する冷却水供給管と、冷却ファンよ
りなる凝縮器冷却手段を設けたものである。

【００１４】前記構成により、夏期や中間期のように、
外気温度があまり下がらない場合でも、凝縮器冷却手段
により凝縮器を冷却することにより、冷媒自然循環空調
運転による外気冷房が可能になると共に、夏期の異常高
温時に凝縮器冷却手段により凝縮器を冷却することによ
り、高圧カットの防止も図れるようになる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１及び図
２に示す図面を参照して詳述する。図１は本発明の空調
装置を採用した植物栽培室の概略断面図、図２は空調装
置の構成図である。

【００１６】図１に示す植物栽培室１は、周囲が断熱壁
１ａにより外気と遮断された密閉構造となっており、内
部に植物を育成する植物栽培棚２が、そして植物栽培棚
２の上方には人工照明手段３が設置されている。なお断
熱壁１ａが透明か、半透明で、太陽光などの外部光が利
用できる構造の場合や、人工照明による植物の生育促進
を実施しない場合は、人工照明手段３を省略してもよ
い。

【００１７】植物栽培室１の外側には、ＣＯ₂を収容し
たガスボンベなどのＣＯ₂供給手段４が設置されてい
て、このＣＯ₂供給手段４より電磁弁などのＣＯ₂供給弁
５を介して植物栽培室１内に適正な濃度のＣＯ₂が供給
されるようになっている。また植物栽培室１内を空調す
る空調装置６は、植物栽培室１の例えば屋上に設置され
た室外機７と、植物栽培室１内に設置された室内機８と
より構成されていて、室外機７と室内機８の間は、冷媒
供給管９ａ及び冷媒戻り管９ｂよりなる冷媒配管９によ
り接続されている。

【００１８】室外機７内には図２に示すように、アキュ
ムレータ１０と圧縮機１１及び凝縮器１２が設置されて
いて、圧縮機１１により圧縮された冷媒ガスを凝縮器１
２で冷却することにより、冷媒ガスが液化されるように
なっており、凝縮器１２には、冷水をスプレーまたは滴
下する冷水供給管１３ａと、冷風を送風する冷却ファン
１３ｂよりなる凝縮器冷却手段１３が設置されている。
凝縮器冷却手段１３により冷却されて凝縮器１２内で液
化された冷媒は、冷媒供給管９ａにより室内機８内に設
置された蒸発器１４へ電磁弁１５及び減圧手段１６を介
して供給されるようになっている。

【００１９】蒸発器１４に供給された冷媒は、蒸発器１
４内で気化されて冷媒ガスとなり、その際蒸発器１４に
より周囲の空気が冷却されると共に、冷却された空気は
送風ファン１７により植物栽培室１内全体に送風され
て、植物栽培室１内全体が冷房されるようになってい
る。そして蒸発室１４内で気化された冷媒ガスは、冷媒
戻り管９ｂにより電磁弁１８及びアキュムレータ１０を
介して圧縮機１１へと送られ、圧縮機１１により再び圧
縮された後、凝縮器１２へと循環されるようになってい
る。

【００２０】一方室外機７内に設置された電磁弁１８と
アキュムレータ１０及び圧縮機１１の直列回路１９に
は、これと並列にバイパス回路２０が設けられている。
バイパス回路２０の途中には、電磁弁よりなるバイパス
弁２１が設けられていて、アキュムレータ１０の入口側
に設置された電磁弁１８を閉鎖し、同時にこのバイパス
弁２１を開放することにより、冷媒の自然循環を利用し
て低温外気により植物栽培室１内を冷房する冷媒自然循
環空調運転が行えるようになっている。

【００２１】次に前記構成された植物栽培用空調装置の
作用を説明すると、外気の温度が高く、圧縮機冷凍サイ
クルにより植物栽培室１内を冷房する場合は、アキュム
レータ１０の入口側に設けられた電磁弁１８を開、バイ
パス回路２０に設けられたバイパス弁２１を閉にして、
空調装置６の運転を開始する。これによって圧縮機１１
により圧縮され、凝縮器１２により冷却されて液化され
た冷媒は、冷媒供給管９ａにより植物栽培室１内に設置
された室内機８へ送られ、室内機８内に設けられた蒸発
器１４内で気化されることにより、周囲の空気が冷却さ
れる。

【００２２】蒸発器１４により冷却された空気は、送風
ファン１７により植物栽培室１内へ送風されて、植物栽
培室１内全体が予め設定された温度や湿度になるまで冷
房されると共に、ＣＯ₂供給手段４によりＣＯ₂が植物栽
培室１内へ供給されて、ＣＯ ₂による植物の生育促進が
図られる。また必要に応じて人工照明手段３が点灯され
て、人工照明による植物の生育促進も図られる。

【００２３】一方中間期や冬期、夏期であっても外気温
が低く、外気温度ｔａと植物栽培室１内の温度ｔｂが、
設定値△ｔ０以上の温度差△ｔ１（△ｔ１＝ｔｂ−ｔａ
＞△ｔ０）となった場合には、自動的に冷媒自然循環空
調運転に切換えられる。冷媒自然循環空調運転に当って
は、空調装置６の圧縮機１１が停止された状態で、アキ
ュムレータ１０入口側の電磁弁１８が閉に、そしてバイ
パス回路２０のバイパス弁２１が開に自動的に切換えら
れる。

【００２４】これによって低温外気により凝縮器１１内
の冷媒が冷却されて、ガスから液体に相変化し、冷却に
より低温となった冷媒は、重力作用により冷媒供給管９
ａを自然流下して、室内機８内に設置された蒸発器１４
に達する。そして蒸発器１４内で冷媒と植物栽培室１内
の空気が熱交換されて、植物栽培室１内の空気が冷却さ
れ、冷却された空気は送風ファン１７により植物栽培室
１へ循環されて、植物栽培室１内全体がほぼ均一に冷房
される。

【００２５】また蒸発器１４内で熱交換されて温度が上
昇した冷媒は、冷媒戻り管９ｂよりバイパス回路２０を
介して凝縮器１２へと循環され、凝縮器１２で低温外気
に再び冷却されて前記循環動作を繰り返すもので、圧縮
機１１を運転することなく植物栽培室１内を冷房するこ
とできると共に、低温外気を直接植物栽培室１内へ導入
しないため、植物栽培室１内のＣＯ₂が希釈されたり、
外気とともに植物栽培室１外へ排出されることがないの
で、ＣＯ₂が無駄に消費されることもない。

【００２６】一方中間期や冬期の外気温度が低い時期で
も、外気温度ｔａ′と、植物栽培室１内の温度ｔｂの温
度差△ｔ２が△ｔより小さい場合、すなわち（△ｔ２＝
ｔｂ−ｔａ′＜△ｔ，ｔｂ＞ｔａ′＞ｔａ）となった場
合は、冷却供給管１３ａより冷水を凝縮器１２へスプレ
ーし、同時に冷却ファン１３ｂを回転させて凝縮器１２
の冷却を行うことにより、植物栽培室１内の温度ｔｂと
外気温度ｔａ´の温度差△ｔ２が設定値△ｔより高い場
合でも、圧縮機１１を運転せずに植物栽培室１内の冷房
が可能となる。

【００２７】また冷媒自然循環空調運転中に、外気温度
と植物栽培室１内の温度差が設定値△ｔ０以下の場合
は、自動的に冷媒自然循環空調運転から、圧縮機冷凍サ
イクルによる冷房運転に切換えられる。なお圧縮機冷凍
サイクルによる冷房運転については前述したので、その
説明は省略する。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上詳述したように、圧縮機冷
凍サイクルにより植物栽培室内を空調する空調装置の室
外機内に設けられたアキュムレータ及び圧縮機の直列回
路と並列にバイパス回路を設けて、圧縮機が停止された
状態でも、圧縮機冷凍サイクル内を冷媒が自然循環でき
るようにしたことから、中間期や冬期のように外気温が
低い場合、圧縮機を運転しなくとも、冷媒の相変化と重
力作用により冷媒が自然循環して、植物栽培室内を外気
冷房することができるため、電力を消費することが殆ど
なく、これによって大幅な省エネルギー化が図れると共
に、植物栽培室内に直接外気を導入せずに植物栽培室内
を外気冷房できるため、植物栽培室内のＣＯ２が希釈さ
れて植物の生育促進効果が低下されたり、ＣＯ₂が外気
とともに植物栽培室外へ排出されて、ＣＯ₂が無駄に消
費されるなどの問題を解消することができる。

【００２９】またＨＥＰＡフィルタや冷水冷却凝縮器、
凝縮器ファン、冷水搬送ポンプなどの設備を必要としな
いことから、設備費の大幅な削減が図れる上、ＨＥＰＡ
フィルタを定期的に掃除するなどの作業も必要としない
ので、保守管理も容易となると共に、アキュムレータの
入口側に電磁弁を、またバイパス回路にバイパス弁を設
けて、外気温度と植物栽培室内の温度差が予め設定した
設定値になったときに、電磁弁及びバイパス弁を切換え
ることにより、圧縮機冷凍サイクルによる空調運転と、
冷媒自然循環空調運転が自動的に切換えられるようにし
たことから、外気温度と植物栽培室内の温度差が予め設
定した設定値になると、自動的に冷媒自然循環空調運転
に切換えられるため、植物栽培用空調装置の無人化運転
が可能になると共に、植物栽培室内の温度や湿度などの
管理も容易となるため、省力化もは図れるようになる。

【００３０】さらに室外機に設けられた凝縮器に、冷却
水をスプレーまたは滴下する冷却水供給管と、冷却ファ
ンよりなる冷却手段を設けたことから、夏期や中間期の
ように、外気温度が余り下がらない場合でも、冷却手段
により凝縮器を冷却することにより、冷媒自然循環空調
運転による外気冷房が可能になるため、さらに省エネル
ギー効果が向上すると共に、夏期の異常高温時に冷却手
段により凝縮器を冷却することにより、高圧カットの防
止も図れるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態になる植物栽培用空調装置
を採用した植物栽培室の概略断面図である。

【図２】本発明の実施の形態になる植物栽培用空調装置
の構成図である。

【図３】従来の植物栽培用空調装置を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 植物栽培室 ４ ＣＯ₂供給手段 ６ 空調装置 ７ 室外機 ８ 室内機 １０ アキュムレータ １１ 圧縮機 １２ 凝縮器 １３ 凝縮器冷却手段 １３ａ 冷却水供給管 １３ｂ 冷却ファン １８ 電磁弁 １９ 直列回路 ２０ バイパス回路 ２１ バイパス弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 植物を栽培する植物栽培室と、前記植物
   栽培室にＣＯ₂を供給するＣＯ₂供給手段と、前記植物栽
   培室外に室外機が、また前記植物栽培室内に室内機が設
   置され、かつ圧縮機冷凍サイクルにより前記植物栽培室
   内を空調する空調装置とより構成された植物栽培用空調
   装置であって、前記室外機内に設けられたアキュムレー
   タ及び圧縮機の直列回路と並列にバイパス回路を設け
   て、前記圧縮機が停止された状態でも、圧縮機冷凍サイ
   クル内を冷媒が自然循環できるようにしたことを特徴と
   する植物栽培用空調装置。
2. 【請求項２】 前記アキュムレータの入口側に電磁弁
   を、また前記バイパス回路にバイパス弁を設けて、外気
   温度と植物栽培室内の温度差が予め設定した設定値にな
   ったときに、前記電磁弁及びバイパス弁を切換えること
   により、圧縮機冷凍サイクルによる空調運転と、冷媒自
   然循環空調運転が自動的に切換えられるようにしてなる
   請求項１に記載の植物栽培用空調装置。
3. 【請求項３】 前記室外機に設けられた凝縮器に、冷却
   水をスプレーまたは滴下する冷却水供給管と、冷却フア
   ンよりなる凝縮器冷却手段を設けてなる請求項１または
   ２に記載の植物栽培用空調装置。