JP2011010624A - ハウス栽培用の暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造で、かつ、効果的な暖房を実現することができ、しかも、暖房コストを低く抑えることができるハウス栽培用の暖房システムを提供する。
【解決手段】ヒートポンプ式暖房機２が備えられ、ビニールハウス１を構成する躯体パイプ３…が、内部を熱媒通路とする熱交換器４を形成し、該熱交換器４と蓄熱部５とポンプ６とが、熱媒循環回路７に設けられ、太陽光を受けているときにポンプを駆動すると、太陽熱が蓄熱部５に蓄熱されるようになっている。ヒートポンプ式暖房機２の蒸発器を流通する冷媒と、熱媒循環回路７を循環する熱媒とが熱交換するようになっていて、蓄熱部５に太陽熱が蓄熱された状態でポンプ６とヒートポンプ式暖房機２を駆動すると、蓄熱部５に蓄熱された太陽熱が、ヒートポンプ式暖房機２の熱源として利用されるようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハウス栽培用の暖房システムに関する。

ハウス栽培用の冬季の暖房システムとして、栽培用ハウスに、外気を熱源とするヒートポンプ式暖房機を設け、該暖房機を駆動してハウス内を暖房するようにしたものは、従来より提供されている。

特開２００６−２４６８２９号公報

しかしながら、外気を熱源とするヒートポンプ式暖房システムでは、冬季には外気は低温ゆえ熱源として機能しにくく、そのため、暖房コストが高くついてしまうという問題がある。

本発明は、かかる問題点に鑑み、簡素な構造で、かつ、効果的な暖房を実現することができ、しかも、暖房コストを低く抑えることができるハウス栽培用の暖房システムを提供することを課題とする。

上記の課題は、栽培用ハウス内を暖房するヒートポンプ式暖房機が備えられると共に、
該ハウスの躯体がパイプからなって、該躯体パイプは、内部を熱媒通路とする熱交換器を形成しており、該躯体パイプ熱交換器と蓄熱部とポンプとが熱媒循環回路に設けられ、太陽光を受けているときにポンプを駆動することにより、太陽熱が前記躯体パイプ熱交換器で熱媒に伝えられて蓄熱部に蓄熱されるようになされており、
前記ヒートポンプ式暖房機の蒸発器を流通する冷媒と、前記熱媒循環回路を循環する熱媒とが熱交換をすることができるようになされていて、前記蓄熱部に太陽熱が蓄熱された状態で前記ポンプとヒートポンプ式暖房機を駆動することにより、蓄熱部に蓄熱された太陽熱が、ヒートポンプ式暖房機の熱源として利用されるようになされていることを特徴とするハウス栽培用の暖房システムによって解決される（第１発明）。

このシステムでは、蓄熱部に蓄熱した太陽熱をヒートポンプ式暖房機の熱源として利用することができるようになされているので、ヒートポンプ式暖房機に少ない電力で効率の良い暖房を行わせることができて、効果的な暖房を実現できると共に、暖房コストを低く抑えることができる。

しかも、栽培用ハウスの躯体を構成している躯体パイプの内部を熱媒通路にして該躯体パイプで太陽熱収集用の熱交換器を形成した構造としたものであるから、躯体パイプとは別に太陽熱収集用の熱交換器を備えさせる必要がなく、簡素なシステム構成にすることができる。

第１発明において、前記蓄熱部に太陽熱が蓄熱された状態で前記ポンプを駆動することにより、蓄熱部に蓄熱された太陽熱が、躯体パイプ熱交換器からハウス内に放熱されて、ハウス内が暖房されるようになされているとよい（第２発明）。

この場合は、上記のように、蓄熱部に蓄熱された太陽熱を躯体パイプ熱交換器からハウス内に放熱してハウス内を暖房することができるようになされているので、
・ 躯体パイプ熱交換器からの放熱による暖房で充分であれば、ヒートポンプ式暖房機の運転を停止することも可能であるし、
・ 充分でない場合であっても、太陽熱をヒートポンプ式暖房機の熱源として利用してヒートポンプ式暖房機に少ない電力で効率の良い暖房を行わせることができて、
暖房コストを低く抑えることができる。

第１，第２発明において、前記躯体パイプ熱交換器を構成する躯体パイプに太陽熱集熱用のカバーが着脱可能に取り付けられ、該カバーが集熱した太陽熱が躯体パイプを通じて内部を通過する熱媒に伝えられるようになされているとよい（第３発明）。

この場合は、躯体パイプに取り付けられた太陽熱集熱用カバーによって、太陽熱を効率良く集熱することができ、しかも、太陽熱集熱用カバーは躯体パイプに対して着脱可能に取り付けられているから、暖房の必要ない夏季には、太陽熱集熱用カバーを取り外して、躯体パイプの無用な温度上昇を抑えることができる。

第３発明において、前記太陽熱集熱用のカバーが、断面Ｃ形のスリット入り弾性筒状材からなり、該弾性筒状材のスリットを開いて躯体パイプの側方より嵌め込むことにより躯体パイプの外周部に着脱可能に取り付けられるようになされているとよい（第４発明）。

このような断面Ｃ形のスリット入り弾性筒状材からなる太陽熱集熱用カバーによれば、躯体パイプ外周部に対する太陽熱集熱用カバーの脱着を容易に行っていくことができる。

また、第３，第４発明において、前記太陽熱集熱用カバーが、外周面を黒色系にした筒状材の外周面部に、該外周面部から放射方向に延びる多数本の光ファイバーを密集状態となるように設け、各光ファイバーの先端で受けた太陽光が、光ファイバーを通じて筒状材の外周面部に伝えられ、該外周面部で集熱するようになされたものからなっている場合は（第５発明）、太陽熱を効果的に集熱することができる。

本発明のハウス栽培用の暖房システムは、以上のとおりのものであるから、簡素な構造で、かつ、効果的な暖房を実現することができ、しかも、暖房コストを低く抑えることができる。

図（イ）は実施形態の暖房システムを示す斜視図、図（ロ）は太陽熱集熱用カバーと躯体パイプとを分離状態にして示す斜視図、図（ハ）は他の太陽熱集熱用カバーを示す斜視図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１（イ）に示す実施形態は、ビニールハウスに適用した暖房システムを示すもので、１はビニールハウス、２はヒートポンプ式暖房機であり、ヒートポンプ式暖房機２を駆動することにより、ビニールハウス１内に温風が供給されてハウス内が暖房されるようになされている。

そして、ビニールハウス１の躯体は、ビニールの内側に備えられた鋼製パイプ等の金属パイプ３…からなっていて、太陽光を受けやすい屋根側の躯体パイプ３…が、内部を熱媒通路とするパラレルフロータイプの熱交換器４を形成しており、該躯体パイプ熱交換器４と、蓄熱部としての貯湯タンク５と、ポンプ６とが、熱媒循環回路７に設けられ、太陽光を受けているときにポンプ６を駆動することにより、太陽熱が躯体パイプ熱交換器４で熱媒としての不凍液に伝えられて貯湯タンク５に蓄熱されるようになされている。８は、躯体パイプ熱交換器４を形成するための、躯体パイプ内を仕切る仕切り部である。

本実施形態では、貯湯タンク５には、予め不凍液が収容されていて、下部側から内部の不凍液が熱媒循環回路７に送り出され、躯体パイプ熱交換器４を通過した後、上部側から戻されるようになされていて、貯湯タンク５に多くの太陽熱を効率良く蓄熱することができるようになされている。

また、上記の躯体パイプ熱交換器４での太陽熱の集熱を効率の良いものにするため、躯体パイプ熱交換器４を構成する躯体パイプ３には、図１（ロ）（ハ）に示すような太陽熱集熱用のカバー９が取り付けられ、該カバー９が集熱した太陽熱が躯体パイプ３を通じて内部を通過する不凍液に伝えられるようになされている。

該カバー９は、断面Ｃ形のスリット１０ａ入りの弾性筒状材１０で構成され、該弾性筒状材１０のスリット１０ａを開いて躯体パイプ３の側方より嵌め込むことによって、カバー９を躯体パイプ３の外周部に容易に取り付けることができるようになされており、また、スリット１０ａを開いて容易に取り外すことができるようになされている。

図１（ロ）に示すカバー９は、外周面を黒色系にした弾性筒状材１０からなり、図１（ハ）に示すカバー９は、寒冷地仕様で、太陽熱をより一層効果的に集熱することができるよう、外周面を黒色系にした弾性筒状材１０の外周面部に、該外周面部から放射方向に延びる多数本の光ファイバー１１…を密集状態となるように設け、各光ファイバー１１…の先端で受けた太陽光が、光ファイバー１１…を通じて弾性筒状材１０の外周面部に伝えられるようになされているものである。

そして、ヒートポンプ式暖房機２には、図示しない熱源用熱交換器が備えられており、該熱源用熱交換器が熱媒循環回路７に介設され、貯湯タンク５の不凍液に太陽熱が蓄熱された状態でポンプ６とヒートポンプ式暖房機２を駆動することにより、熱源用熱交換器を通過する不凍液と、ヒートポンプ式暖房機２の蒸発器を流通する冷媒とが熱交換を行い、貯湯タンク５に蓄熱された太陽熱が、ヒートポンプ式暖房機の熱源として利用されるようになされている。

また、貯湯タンク５に太陽熱が蓄熱された状態でポンプ６を駆動することにより、貯湯タンク５に蓄熱された太陽熱は、躯体パイプ熱交換器４からハウス１内に放熱されて、ハウス１内が暖房されるようになされている。

更に、ヒートポンプ式暖房機２には、熱媒循環回路７を循環する不凍液の温度を検知する図示しない温度センサーと制御部とが設けられ、
・ 該温度センサーで検知した温度が、躯体パイプ熱交換器４からの放熱のみによってハウス１内の暖房をまかなえる温度であるときには、制御部が、ポンプ６の駆動のみを行って、ヒートポンプ式暖房機２は駆動しない制御を行い、
・ 該温度センサーで検知した温度が、躯体パイプ熱交換器４からの放熱のみによってはハウス１内の暖房をまかなえない温度ではあるが、ヒートポンプ式暖房機２の熱源として利用することができる温度であるときは、制御部が、ポンプ６の駆動と併せてヒートポンプ式暖房機２を駆動する制御を行い、
・ 該温度センサーで検知した温度が、ヒートポンプ式暖房機２の熱源としても利用できない低温であるときは、ポンプ６の駆動を停止して、ヒートポンプ式暖房機２を駆動する制御を行うようになされている。

なお、１２は、温度センサー付の開閉バルブで、この温度センサー付の開閉バルブ１２で検知された温度が、ヒートポンプ式暖房機２の熱源として利用できない低温であるときに閉じるようになされている。ＧＬはグランドラインで、本実施形態では、貯湯タンク５や熱媒循環回路７の一部が地中埋込み状態に備えられている。

このように上記の暖房システムでは、貯湯タンク５に蓄熱した太陽熱をヒートポンプ式暖房機２の熱源として利用することができるようになされているものであるから、ヒートポンプ式暖房機２に少ない電力で効率の良い暖房を行わせることができて、効果的な暖房を実現できると共に、暖房コストを低く抑えることができる。

しかも、ビニールハウス１の躯体を構成している躯体パイプ３…の内部を熱媒通路にして該躯体パイプ３…で太陽熱収集用の熱交換器４を形成した構造としたものであるから、躯体パイプ３とは別に太陽熱収集用の熱交換器を備えさせる必要がなく、簡素なシステム構成にすることができる。

更に、熱媒循環回路７を循環する不凍液の温度状況に応じて、躯体パイプ熱交換器４からの放熱のみによる暖房を行うこともできて、暖房コストをより一層低く抑えることができる。

また、本実施形態では、躯体パイプ３に取り付けられた太陽熱集熱用カバー９によって、太陽熱を効率良く集熱することができ、しかも、太陽熱集熱用カバー９は躯体パイプに対して着脱可能に取り付けられているから、暖房の必要ない夏季には、太陽熱集熱用カバー９を取り外して、躯体パイプの無用な温度上昇を抑えることができる。特に、ビニールハウスの場合には、カバー９を取り外しておくことで、ビニールに対する熱負荷を小さく抑えることができる。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、蓄熱部として、貯湯タンクを用いた場合を示したが、潜熱蓄熱材からなる蓄熱部を採用し、該蓄熱部に備えさせた潜熱蓄熱用の熱交換器を熱媒循環回路に介設するようにしてもよい。また、貯湯タンク式の蓄熱部として、タンク内の水中に備えさせた蓄熱用の熱交換器を熱媒循環回路に介設するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、栽培用ハウスがビニールハウスからなっている場合を示したが、栽培用ハウスは、躯体部を室内側に備えた各種の栽培用温室からなっていてよい。

１…ビニールハウス（栽培用ハウス）
２…ヒートポンプ式暖房機
３…躯体パイプ
４…躯体パイプ熱交換器
５…貯湯タンク（蓄熱部）
６…ポンプ
７…熱媒循環回路
９…太陽熱集熱用カバー
１０…弾性筒状材
１０ａ…スリット

Claims (5)

1. 栽培用ハウス内を暖房するヒートポンプ式暖房機が備えられると共に、
   該ハウスの躯体がパイプからなって、該躯体パイプは、内部を熱媒通路とする熱交換器を形成しており、該躯体パイプ熱交換器と蓄熱部とポンプとが熱媒循環回路に設けられ、太陽光を受けているときにポンプを駆動することにより、太陽熱が前記躯体パイプ熱交換器で熱媒に伝えられて蓄熱部に蓄熱されるようになされており、
   前記ヒートポンプ式暖房機の蒸発器を流通する冷媒と、前記熱媒循環回路を循環する熱媒とが熱交換をすることができるようになされていて、前記蓄熱部に太陽熱が蓄熱された状態で前記ポンプとヒートポンプ式暖房機を駆動することにより、蓄熱部に蓄熱された太陽熱が、ヒートポンプ式暖房機の熱源として利用されるようになされていることを特徴とするハウス栽培用の暖房システム。
2. 前記蓄熱部に太陽熱が蓄熱された状態で前記ポンプを駆動することにより、蓄熱部に蓄熱された太陽熱が、躯体パイプ熱交換器からハウス内に放熱されて、ハウス内が暖房されるようになされている請求項１に記載のハウス栽培用の暖房システム。
3. 前記躯体パイプ熱交換器を構成する躯体パイプに太陽熱集熱用のカバーが着脱可能に取り付けられ、該カバーが集熱した太陽熱が躯体パイプを通じて内部を通過する熱媒に伝えられるようになされている請求項１又は２に記載のハウス栽培用の暖房システム。
4. 前記太陽熱集熱用のカバーが、断面Ｃ形のスリット入り弾性筒状材からなり、該弾性筒状材のスリットを開いて躯体パイプの側方より嵌め込むことにより躯体パイプの外周部に着脱可能に取り付けられるようになされている請求項３に記載のハウス栽培用の暖房システム。
5. 前記太陽熱集熱用カバーが、外周面を黒色系にした筒状材の外周面部に、該外周面部から放射方向に延びる多数本の光ファイバーを密集状態となるように設け、各光ファイバーの先端で受けた太陽光が、光ファイバーを通じて筒状材の外周面部に伝えられ、該外周面部で集熱するようになされたものからなっている請求項３又は４に記載のハウス栽培用の暖房システム。

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