JP2010068780A - 農業用ビニルハウス - Google Patents

Abstract

【課題】高い透明性と断熱性とを両立し、エネルギー消費量を低減できる農業用ビニルハウスを提供する。
【解決手段】少なくとも壁面の一部が採光断熱材からなる農業用ビニルハウスであって、前記採光断熱材は、複数の基材フィルムが厚さが１００μｍ〜１７ｍｍのガス層を挟んで各々対向した構造を有するものである農業用ビニルハウス。
【選択図】 図３

Description

本発明は、高い透明性と断熱性とを両立し、エネルギー消費量を低減できる農業用ビニルハウスに関する。

農業用ビニルハウスを用いた農業は、農作物を年間を通じて安定して供給するために必要不可欠なものである。
農業用ビニルハウスには、昼間は太陽光を充分に吸収してハウス内の温度を上昇させる一方、夜間にはハウス内の温度の低下をできる限り抑えることが求められる。この目的のため、従来の農業用ビニルハウスは、ポリ塩化ビニルや他の透明樹脂等からなる透明シートからなるものがほとんどであった（例えば、特許文献１等）。しかしながら、１枚仕立ての塩化ビニル樹脂等からなる透明シートは、太陽光の透過の点では充分であるものの、断熱性に乏しく、夜間の温度の低下を充分に抑えられないという問題があった。このため、夜間にはヒータ等の熱源から熱を供給して温度の低下を抑える必要があった。

しかしながら、農業用ビニルハウスの温度の維持のためには、大量の電力が必要であり、昨今のエネルギー価格の上昇からコスト面で大きな負担となっている。また、近年では地球温暖化に配慮して、二酸化炭素の排出をできる限り抑えることが大きな課題となっている。農業用ビニルハウスを用いた農業にも、エネルギーの節約と、低二酸化炭素排出量の実現とが求められていた。
特開２００３−３１１８９２号公報

本発明は、高い透明性と断熱性とを両立し、エネルギー消費量を低減できる農業用ビニルハウスを提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも壁面の一部が採光断熱材からなる農業用ビニルハウスであって、前記採光断熱材は、複数の基材フィルムが厚さが１００μｍ〜１７ｍｍのガス層を挟んで各々対向した構造を有するものである農業用ビニルハウスである。
以下に本発明を詳述する。

本発明の農業用ビニルハウスは、少なくとも壁面の一部が採光断熱材からなる。なお、本明細書において壁面には、天井面や底面等も含む。
上記採光断熱材は、複数の基材フィルムが、所定のガス層を挟んで各々対向した構造を有する。
上記採光断熱材は、２枚の基材フィルムの間にガス層が挟持された構成のもの（図１ａ）であってもよいが、後述する可視光線透過率を満たす限りにおいて、３以上の複数の基材フィルムの間にガス層が挟持された構成のものが好ましい（図１ｂ）。複数のガス層を有する上記採光断熱材は、高い断熱効果を発揮することができる。また、基材フィルム間の温度差が小さく、結露の発生を抑制することができる。

上記採光断熱材において、上記ガス層を構成するガスとしては特に限定されず、例えば、空気、二酸化炭素等が挙げられる。
また、上記ガスとして、煙等を用いて着色したガス等を充填することができる。このようなガスを充填することによって、上記採光断熱材に諸機能を付与することができる。

上記ガス層には、意匠性を付与するための液体が挿入されてもよい。
上記液体としては特に限定されないが、例えば、色水等が好ましい。色水等を用いることによって、上記採光断熱材に意匠性を付与することができる。
なお、上記液体や空気以外のガスを上記ガス層に挿入する場合には、上記液体を挿入したガス層のシール封止を充分に行う必要がある。

上記ガス層に上記液体を挿入する場合は、上記液体が上記ガス層の全空間を充填するように挿入してもよく、上記ガス層の一部、例えば、上記ガス層における上記セルの一部のみに挿入することもできる。

上記ガス層には、意匠性を付与するための固体が挿入されてもよい。
上記固体としては特に限定されず、例えば、カラービーズ、人形、ぬいぐるみ、布・衣料類、紙製のモール、ドライフラワー、湿度調整剤を付与した生花等のデイスプレイに使用される材料、絵、書等の居住空間のインテリア性を向上させる材料、ライト、ランプ等の発光体等が挙げられる。

上記ガス層に上記固体を挿入する場合は、上記固体が上記ガス層の全空間を充填するように挿入してもよく、上記ガス層の一部、例えば、上記ガス層における上記セルの一部のみに挿入することもできる。上記固体を上記ガス層に挿入する場合は、ワイヤー、ピアノ線、ガラスファイバー等を用いる方法又は貼付する方法によって上記固体の一部を固定してもよい。

上記ガス層には、上記液体と固体とを組み合わせて挿入してもよく、上記ガス層において上記液体に上記固体を浮遊させたり、上記液体に上記固体を沈めたりしてもよい。

上記ガス層に上記液体又は固体を挿入する場合、上記基材フィルムは、自重に耐えることができる強度を有するものであることが好ましい。

本発明者らは、鋭意検討の結果、ガス層の厚さを特定の範囲としたときに、特に高い断熱効果を発揮できることを見出した。熱貫流率はガス層の厚さ、総厚み、層の数に関係する。一定の総厚みの下では、対流を生じない程度のガス層間隔であれば、総厚み中に占めるガス層の総厚みが一定以上の場合には、層数が増すごとにステファン・ボルツマンの法則に基づいた輻射熱低減の効果により、熱貫流率は極小値を示す。これを満たした条件下では、総厚みの増加にともなって熱貫流率は小さく、即ち断熱性は高くなる。即ち、上記採光断熱材において、個々のガス層の厚さの下限を１００μｍ、上限を１７ｍｍで、かつ、層数を１〜２０層とした場合に特に高い断熱効果が得られることが判った。更に、農業用作物の育成に必要な日射光を得るためには、好ましい下限は１００μｍ、より好ましい上限は１０ｍｍ、かつ、層数が２〜５層である。
より好ましい下限は４００μｍ、より好ましい上限は２ｍｍ、かつ、層数が２〜３層である。

上記ガス層は、周辺部を封止してもよい。このような構造を有すれば、内部結露を防止可能である。上記ガス層は、他のガス層と上記基材フィルムを介して通じていてもよく、ガスがガス層間を移動することができる構造を有するものであってもよい。即ち、不織布等や、５ｍｍφ程度の穴あきフィルム等でも基材として使用可能である。

上記ガス層は、複数のセルに分割されていることが好ましい。ガス層が複数のセルに分割されることにより、上記採光断熱材全体の強度を高めることができる。本発明では樹脂スペーサが、このセル分割の役割を果たしている。
ガス層の各セルの大きさの好ましい下限は４ｃｍ^２、好ましい上限は１８００ｃｍ^２である。４ｃｍ^２未満であると、得られる採光断熱材の可視光線透過率が劣ったり、断熱性が低下することがあり、１８００ｃｍ^２を超えると得られる採光断熱材の強度が劣ることがある。より好ましい下限は２５ｃｍ^２であり、より好ましい上限は１０００ｃｍ^２である。

上記採光断熱材に用いる樹脂フィルムとしては、透明性に優れるものであれば特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、トリ酢酸セルロース、含フッソ樹脂等からなるものが挙げられる。
なかでも、自消性であって建築材として適合性がよいことから、ポリカーボネート、塩化ビニル、含フッソ樹脂が好適である。農業用ビニルハウスとして、屋外側表面又は表面に近い層の構成フィルムは、耐候性の高いものや防汚処理を施したものが好ましい。また、ビニルハウス内側表面は、結露した露滴が生育物に直接落下することがないように、防露処理が施してあることが好ましい。更に、いずれの構成材とも、使用時間経過とともに、曇って日射光の享受を妨げることがないように、防曇処理が施してあるものが好ましい。これらの処理は、特に限定されるものではなく、これら目的のために従来から使用されている処理方法を用いることができる。また、必要であれば、樹脂フィルムの耐傷性を向上させる目的で、ハードコートを施した樹脂フィルムを用いることも好ましい。このようなハードコートとしては特に限定されず、例えば、アクリル樹脂からなるものが挙げられる。このようなハードコートを施した樹脂フィルムとしては、例えば、ポリカーボネートフィルム等の表面にアクリル樹脂層が形成された２層構造を有する樹脂フィルムを好適に使用することができる。更に、樹脂フィルムを積層する場合には、例えば、ポリブチレンテレフタレートを好適に使用することができる。
上記採光断熱材において、樹脂フィルムは全て同じ樹脂からなるものであってもよいし、各々異なっていてもよい。

上記樹脂フィルムの厚さとしては特に限定されないが、好ましい下限は１０μｍ、好ましい上限は５００μｍである。１０μｍ未満であると、得られる採光断熱材の強度が劣ることがあり、５００μｍを超えると、同じ断熱効果を得るのに必要以上に採光断熱材が厚くなることがある。より好ましい下限は２０μｍ、より好ましい上限は３００μｍである。

上記採光断熱材は、基材フィルム間にスペーサを有することが好ましい。該スペーサは、上記ガス層の維持（基材フィルム間隔の維持）、ガス層の周辺部の封止、ガス層の分割等に用いられるものである。

上記スペーサとしては特に限定されないが、採光断熱材の可視光線透過率を確保するために透明であることが好ましく、また、採光断熱材の断熱性能を阻害しないために断熱性が高いものであることが好ましい。このようなスペーサとしては特に限定されないが、例えば、中空体（発泡体を含む）、ＦＲＰ、自己粘着性を有するアクリル樹脂等が好適である。

上記スペーサの形状としては特に限定されず、粒子状、線状等であってもよい。また、上記スペーサの形状により、得られる採光断熱材に意匠性を付与してもよい。なお、上記ガス層が複数ある場合には、各々のガス層を規定するスペーサは同一の形状であってもよいし、異なった形状であってもよい。例えば、隣接するガス層を規定するスペーサが直交するようにして、全体としてスペーサが格子状となっていてもよい。

上記採光断熱材は、全光線透過率の下限が６０％である。６０％未満であると、通常の農作物にとっては、生育に充分な日射からの採光を得ることができない。好ましい下限は７０％、より好ましい下限は７５％である。

上記採光断熱材を製造する方法としては特に限定されないが、例えば、図２に記載した態様の製造装置を用いる方法が挙げられる。
図２に記載した製造装置９は、ロール状に巻き取った基材フィルムのロールから基材フィルムを送り出す基材フィルム送り出し部１０、ロール状に巻き取ったロールからスペーサを送り出すスペーサ送り出し部１１、基材フィルムとスペーサとを積層する貼り合せ部１２とからなる。また、図２に記載した製造装置は、更に、スペーサ送り出し部１１から送り出したスペーサの両面にホットメルト接着剤を塗布する接着剤加工部１３を有する。

図２に記載した製造装置を用いて上記採光断熱材を製造する方法では、まず、スペーサ送り出し部１１からスペーサを送り出す。送り出されたスペーサは、接着剤加工部１３において両面にホットメルト接着剤が塗布される。次いで、スペーサの送り出しに合わせて、基材フィルムを送り出し部１０から基材フィルムを送り出す。基材フィルムとスペーサとは、貼り合わせ部１２において積層され、加熱されて接着される。

上記採光断熱材は、また、基材フィルム上に、発泡剤を含有する硬化性樹脂組成物（例えば、エポキシ系等熱硬化型硬化性樹脂組成物やウレタン系等反応型硬化性樹脂組成物等）や熱可塑性樹脂組成物を塗工した後、発泡剤を発泡させる方法によっても製造することができる。

本発明の農業用ビニルハウスにおいて、上記採光断熱材ば、壁面の一部にのみ適用してもよいし、壁面の全てに適用してもよい。全壁面面積に占める採光断熱材面積が高いほど、本発明の農業用ビニルハウスは高い断熱性を発揮することができる。壁面の一部にのみ適用する場合には、出入り口周辺等の特に熱損失の高い部位に適用することが効果的である。

上記採光断熱材の適用方法としては特に限定されず、農業用ビニルハウスの壁面を上記採光断熱材のみから形成してもよいし、ポリ塩化ビニルシート等からなる農業用ビニルハウスの壁面に上記採光断熱材を貼り付けてもよい。ポリ塩化ビニルシート等からなる農業用ビニルハウスの壁面に上記採光断熱材を貼り付ける方法は、従来の農業用ビニルハウスのリフォーム法としても有効である。

上記採光断熱材は屈曲性に乏しいことから、大きなサイズの採光断熱材で壁面を形成すると、農業用ビニルハウスの取扱い性が劣ったり、強風を受けたときに風の圧力を受け流せなくなったりすることがあるという問題もある。
そこで、上記採光断熱材が、セル状に分割されて壁面を構成している態様が好適である。

図３に、本発明の農業用ビニルハウスの好ましい態様を示す模式図を示した。
図３に記載された農業用ビニルハウスの壁面は、採光断熱材を含むセル４と、そのつなぎ部分５とからなる。

上記セル４の大きさとしては特に限定されないが、面積の好ましい下限は４００ｃｍ^２、好ましい上限は２００００ｃｍ^２である。４００ｃｍ^２未満であると、全体としての可視光線透過率が劣ったり、断熱性が低下したりすることがあり、２００００ｃｍ^２を超えると、取扱い性が劣ったり、強風を受けたときに風の圧力を受け流せないことがある。セル４の大きさのより好ましい下限は９００ｃｍ^２、より好ましい上限は１００００ｃｍ^２である。

上記つなぎ部分５は、本発明の農業ビニルハウスに屈曲性を付与し、高い取扱い性と風に対する耐性とを発揮させる部位である。
上記つなぎ部分５を構成する部材としては、従来より農業用ビニルハウスの構成部材として用いられている、透明性と耐久性とに優れるシートが好適である。具体的には例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート等からなるシートが挙げられる。

上記採光断熱材を含むセル４の具体的な態様の一例を図４に示した。
図４に示した採光断熱材を含むセルは、採光断熱材６を２枚のシート７で挟み込み、採光断熱材６の４辺の周囲をシールした構造を有する。このように採光断熱材６の４辺の周囲をシールすることにより、より高い断熱性を発揮させることもできる。なお、このシール部８が、上記図３におけるつなぎ部分５ともなる。

上記採光断熱材を含むセル４の具体的な態様の一例を図５に示した。
図５に示した採光断熱材を含むセルは、採光断熱材６を２枚のシート７で挟み込み、採光断熱材６の３辺の周囲をシールし、残る１辺をシールせずに開放した構造を有する。即ち、採光断熱材６は、２枚のシート７から形成されるポケットの中に挿入された構造となっている。このようなポケット挿入構造をとるためには、断熱材６の２辺以上の周囲をシールするか、又は、その１辺においても完全にシールせずとも、点付け、部分固定、等の方法もとり得る。このように採光断熱材６を２枚のシート７から形成されるポケットの中に挿入することにより、破損した採光断熱材６を取り替えたり、季節によって温度調節を行う目的で採光断熱材６の種類を変更したりすることが容易になる。ポケットの形状にも特に限定はなく、完全に採光断熱材を覆う大きさでもよく、部分的に覆うものでもかまわない。なお、シール部８が、上記図３におけるつなぎ部分５ともなる。シール部又はつなぎ部分は、小さい方が熱損失を少なくできるため、好ましい。

本発明によれば、高い透明性と断熱性とを両立し、エネルギー消費量を低減できる農業用ビニルハウスを提供することができる。

以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。

（実施例１）
（１）採光断熱材の作製
幅１０００ｍｍ、厚さ１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる基材フィルム上に、接着剤を用いて外径１．８ｍｍのアクリル樹脂製スペーサを５０ｍｍ間隔で塗工した。スペーサを介して、３枚の基材フィルムを積層することにより採光断熱材を作製した。得られた採光断熱材の総厚さは約４ｍｍであった。
図６は得られた採光断熱材の断面図である。
図６において、１４はポリエチレンテレフタレートフィルム、１５はスペーサ、１６は接着剤層、１７はガス（空気）層である。
（２）農業用ビニルハウスの製造
ポリ塩化ビニルからなる幅５ｍ、奥行き２０ｍ、高さ４ｍの箱型の農業用ビニルハウスの全壁面に、隙間が生じないように採光断熱材を貼り付けた。

（実施例２）
（１）セルの調製
実施例１で得られた採光断熱材を縦３０ｃｍ、横３０ｃｍの大きさに切断した。切断した採光断熱材を、厚さ５０μｍの２枚のポリ塩化ビニルで挟み込み、採光断熱材の４辺の周囲をヒートシールした。このような方法により、図４に示した切断した採光断熱材を含むセルが並んだセルシートを調製した。
（２）農業用ビニルハウスの製造
ポリ塩化ビニルからなる幅５ｍ、奥行き２０ｍ、高さ４ｍの箱型の農業用ビニルハウスの全壁面に、隙間が生じないように採光断熱材を含むセルが並んだセルシートを貼り付けた。

（実施例３）
（１）セルの調製
実施例１で得られた採光断熱材を縦７５ｃｍ、横７５ｃｍの大きさに切断した。切断した採光断熱材を、厚さ１００μｍの２枚のポリ塩化ビニルで挟み込み、採光断熱材の３辺の周囲をヒートシールし、残る１辺をシールせずに開放した。このような方法により、図５に示した切断した採光断熱材を含むセルが並んだセルシートを調製した。
（２）農業用ビニルハウスの製造
ポリ塩化ビニルからなる幅５ｍ、奥行きｍ、高さ４ｍの箱型の農業用ビニルハウスの全壁面に、隙間が生じないように採光断熱材を含むセルが並んだセルシートを貼り付けた。

（比較例１）
対照として、ポリ塩化ビニルからなる幅５ｍ、奥行き２０ｍ、高さ４ｍの箱型の農業用ビニルハウスを用いた。

（評価）
実施例及び比較例で製造した農業用ビニルハウス内の中央部に縦１５ｃｍ、横１５ｃｍ、高さ１５ｃｍの発泡スチロールの箱を置き、その上に照度量計と温度計とを設置した。昼間の照度測定とビニルハウス内ヒーターシステムに電力計を接続し、最箱上の温度計の温度が２３℃を示すように、コントロールした場合に消費される電力量（ｋＷｈ）を計測した。評価は、比較例に比べて照度低下が３％未満のものを○、５％未満のものを△、５％以上のものを×とした。また、消費電力量が１０％以上削減されたものを○、５％以上１０％未満改善されたものを△、５％未満の削減量であったものを×とした。
なお、評価を行った日は、冬の晴れた１日である。
結果を表１に示した。

本発明によれば、高い透明性と断熱性とを両立し、エネルギー消費量を低減できる農業用ビニルハウスを提供することができる。

本発明で用いる採光断熱材の断面を示す模式図である。 本発明の採光断熱材を製造する製造装置を示す模式図である。 本発明の農業用ビニルハウスの好ましい態様を示す模式図である。 採光断熱材を含むセルの具体的な態様の一例を示す模式図である。 採光断熱材を含むセルの具体的な態様の一例を示す模式図である。 実施例で製造した採光断熱材の断面を示す模式図である。

符号の説明

１ａ 基材フィルム
１ｂ 基材フィルム
１ｃ 基材フィルム
２ ガス層
３ 封止部
４ 採光断熱材を含むセル
５ 採光断熱材を含むセルのつなぎ部分
６ 採光断熱材
７ シート
８ シール部
９ 製造装置
１０ 樹脂フィルム送り出し部
１１ スペーサ送り出し部
１２ 貼り合せ部
１３ 接着剤加工部
１４ ポリエチレンテレフタレートフィルム
１５ スペーサ
１６ 接着剤層
１７ ガス（空気）層

Claims (5)

1. 少なくとも壁面の一部が採光断熱材からなる農業用ビニルハウスであって、
   前記採光断熱材は、複数の基材フィルムが厚さが１００μｍ〜１７ｍｍのガス層を挟んで各々対向した構造を有するものである
   ことを特徴とする農業用ビニルハウス。
2. 採光断熱材は、セル状に分割されて壁面を構成していることを特徴とする請求項１記載の農業用ビニルハウス。
3. 採光断熱材を含むセルは、採光断熱材を２枚のシートで挟み込み、採光断熱材の４辺の周囲をシールした構造を有することを特徴とする請求項２記載の農業用ビニルハウス。
4. 採光断熱材を含むセルは、採光断熱材を２枚のシートで挟み込み、採光断熱材の３辺の周囲をシールし、残る１辺をシールせずに開放した構造を有することを特徴とする請求項２記載の農業用ビニルハウス。
5. 採光断熱材を含むセルは、採光断熱材を２枚のシートで挟み込み、採光断熱材の２辺の周囲をシールし、残る２辺をシールせずに開放した構造を有することを特徴とする請求項２記載の農業用ビニルハウス。
   

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