JP2011144957A - ふく射冷暖房パネル、空調システム及び植物工場 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率のふく射冷暖房パネル、空調システム及びそれらを備えた植物工場を提供する。
【解決手段】中空パネルの内部空間が、中仕切り板７０によって第１、第２の内部空間７２、７４に区分けされ、温調ガスの流入管３０から第１の内部空間７２に流入する温調ガスは、連通路７６を介して第２の内部空間７４へと移動し、温調ガスの流出管３２から排出される。この際、温調ガスの熱エネルギーは、中仕切り板７０によって第１、第２の内部空間７２、７４に区分けされ狭められた中空を、二枚のふく射放熱板６６、６８の各々に沿って流れることで、各ふく射放熱板６６、６８との熱交換が効率的に行われる。そして、二枚のふく射放熱板７２、７４の各々を介して、ふく射放熱パネル１４の外部へと熱放出されることで、放熱に寄与する面積を最大限に確保する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ふく射冷暖房パネル、空調システム及びそれらを備えた植物工場に関するものである。

住居、オフィス等の空調設備として、冷温風を室内に噴出させ、空気の対流を生み出すことで室温調整を行う、いわゆる気流式空調機が従来から広く普及している。しかながら、気流式空調機の冷温風を長時間浴びることによる不快感を訴える人も多いことから、ふく射熱を用いた空調設備が注目されている。このふく射熱を用いた空調設備は、ふく射冷暖房パネルを室内天井や壁に嵌め込み、又は、自立型のふく射冷暖房パネルを室内に配置し、これらのふく射冷暖房パネルに冷温水や冷温風を供給して冷暖房を行うことで、直接的な空気の対流に頼ることなく、高効率の空調を可能としたものである（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特公平０７−５９９９２号公報 特開２００４−２５７６７７号公報

ところで、近年、温度環境を高度に制御した建屋内で植物を栽培する、いわゆる植物工場が注目されているが、この植物工場には、植物の理想的な生育環境を人工光のみで再現する完全制御型と、人工光と共に太陽光を利用する太陽光併用型とがある。

従来の完全制御型植物工場では、特に暖房より冷房が問題となっている。すなわち、照明中はランプからの発熱があるので夏季はもちろん冬季でも冷房を行う必要がある場合が多い。又、植物工場内においては暗期の室温は、植物の呼吸による消耗を抑制するために、照明中（明期）よりも低く設定される。このため、特に夏季には、床面や構造材物からの放熱と外部からの熱の流入を考慮して、暗期（夜間）にも冷房を行う必要がある（但し照明中に比べると冷房付加はかなり小さくなる。）。一方、冬季の夜間は、無暖房或いは床面や構造材からの放熱を考慮して、わずかな暖房熱量で足りる場合が多い。
以上のような事情から、完全制御型植物工場の気温制御方式に於いては、冷凍機（ヒートポンプ）による冷暖房設備を採用することが一般的である。又、暖房用として、別途電気加熱器や重油使用の温風暖房機を使用することが最も一般的である。

これに対し、太陽光利用型（または併用型）植物工場の場合には、施設の壁面にガラスやプラスチックフィルムが使われるので、完全制御型に比べると壁面の断熱性が低く、冬季の夜間には暖房が欠かせない。以上のことから太陽光利用型植物工場の気温制御方法は、冬の暖房は温風暖房機或いは温水ボイラーが一般的であり、室温制御方法には、一般の温室の制御方法が適用される。

又、太陽光利用型（または併用型）植物工場の場合、夏季の昼間は日射熱によって室温が外気以上になるので、換気や遮光による昇温制御や冷房が必要となる。特に、夏季の高温時には窓換気や換気扇換気により高温抑制を行うが、それでも外気より１〜２℃高くなるのが普通であり、室温を外気温以下にするためには、冷房が必要となる。しかしながら、昼間は日射負荷が大きく、経済的観点から冷凍機冷房はあまり利用されず、パッドアンドファン方式及び細霧冷房方式などを採用することが多い。
パッドアンドファン方式は、温室の側壁部分にパッドを付けてここに水滴を滴下させ、水の気化冷却の原理を利用して室温を下げるものであり、外気取入れ口から室内に取り入れられた外気は、パッド通過時に加湿冷却され冷却空気が温室内を通過して、外気取入れ口と反対側にある換気扇から廃棄される。又、細霧冷房方式は、パッドの代わりに吸気口部分に取付けたノズルから細霧を噴霧し気化させる方式である。他にダクトクーラー、薫風ダクトと呼ばれる蒸発冷却法が用いられることもある。

更に、植物工場では、日照条件確保のための照明も必要となるが、現状のランプでは、与えられたエネルギーの２５％からせいぜい３０％しか光にならず、熱になって放出される残余のエネルギーを冷却する必要がある。以上の如く、植物工場は最適な植物生育環境を再現するために、季節や時間を問わず、冷暖房システムを適宜稼動する必要があることから、冷暖房システムの高効率化は、植物工場を効率的に運営する上での重要課題となっている。

又、上述のように、完全制御型植物工場は、一般的に、冷房用に冷凍機（ヒートポンプ、エアコンとも呼ばれる）が使われ、暖房用に電気加熱器及び重油使用の温風暖房機が使用される。これらの装置から生み出された空調空気は、ダクトを介して各箇所に取付けられたノズルから栽培室へ吹き込まれ、空気の対流を生み出すことで空調が行われている。しかしながら、対流する空気が弱風に過ぎると、気孔への炭酸ガス供給が阻害される要因となり、逆に強風に過ぎると葉内の水分蒸発が促進されるため、気孔が閉じて光合成速度の低下を来たすこととなり、栽培植物に応じた最適な風速（一般的に０．５〜０．６m／sが適当とされている。）に制御することは容易ではない。又、室温の寒暖差を最小限に抑え（温度は一般的に工場内で±２℃以内に収まっていることが望ましい。）、湿度の適切化を図る（６０〜８０％が適当である。）必要がある。更には、炭酸ガス濃度も考慮する（光合成に関与するため１，０００〜１，５００PPM濃度で施肥されることが望ましい）必要がある。

このような種々の条件を、従来の気流式空調機で実現することは、高度な制御はもとより電気代等の運転コストが嵩み、植物工場から生産される野菜の価格高騰を余儀なくされている。従って、植物工場の普及が期待されつつも進まない原因となっている。なお、氷蓄熱システムにおいてもこの電気代に関する問題は解決に至っていない。又、植物工場内で作業を行う作業者にとっても、場所毎に、冷風又は温風の効果の違いや、直接気流が肌に当たることによる不快感が生じてしまうという問題もある。特に夏場に関しては、植物工場内はランプからの発熱や稼働機器の発熱量、工場外から流入する熱量及び作業者の発熱量に対応して、冷房負荷が増大し、気流の増加を来たして冷風が直接吹きかかることにより、作業者は多大なストレスを受けることとなる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高効率のふく射冷暖房パネル、空調システム及びそれらを備えた植物工場を提供することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）対向配置された二枚のふく射放熱板を外壁構成部材に含む中空パネルであって、その内部空間が前記二枚のふく射放熱板の中間位置に配された中仕切り板によって区分けされ、各区画間の連通路が、少なくとも前記中仕切り板の端部ないし端部近傍に形成されており、温調ガスの流入管が、前記二枚のふく射放熱板のうちの第１のふく射放熱板と前記中仕切り板とよって区画された第１の内部空間に接続され、温調ガスの流出管が、前記二枚のふく射放熱板のうちの第２のふく射放熱板と前記中仕切り板とによって区画された第２の内部空間に接続されているふく射冷暖房パネル（請求項１）。
本項に記載のふく射冷暖房パネルは、中空パネルの内部空間が、中仕切り板によって第１、第２の内部空間に区分けされ、温調ガスの流入管から第１の内部空間に流入する温調ガスは、連通路を介して第２の内部空間へと移動し、温調ガスの流出管から排出される。この際、温調ガスの熱エネルギーは、中仕切り板によって第１、第２の内部空間に区分けされ狭められた中空内部を、二枚のふく射放熱板の各々に沿って流れることで、各ふく射放熱板との熱交換が効率的に行われる。そして、二枚のふく射放熱板の各々を介して、ふく射放熱パネルの外部へと熱放出されることで、放熱に寄与する面積を最大限に確保するものである。なお、温調ガスは、効率やコストを考慮して適宜選択するものであるが、通常は、ヒートポンプパッケージ等適切な空調機によって、空気を加温又は冷却して用いる。

（２）上記（１）項において、前記温調ガスの流入管の開口端部が、前記第２のふく射放熱板及び中仕切り板を貫通して、前記第１の内部空間で前記第１のふく射放熱板の内側面に対し所定の間隔を空けて対向配置され、前記温調ガスの流出管の開口端部が、前記第２のふく射放熱板の外側から、前記第２のふく射放熱板に形成された孔を介して前記第２の内部空間と連通しているふく射冷暖房パネル（請求項２）。
本項に記載のふく射冷暖房パネルは、温調ガスの流入管の開口端部から、第１のふく射放熱板の内側面へと温調ガスが吹き付けられることで、第１のふく射放熱板の内側面に沿って流れる温調ガスと、第１のふく射放熱板との間の熱交換が行われる。又、第１のふく射放熱板の内側面に沿って流れる温調ガスは、連通路を介して第２の内部空間へと移動し、第２のふく射放熱板の内側面に沿って流れる温調ガスと、第２のふく射放熱板との間でも熱交換が行われる。そして、第２の内部空間の温調ガスは、第２のふく射放熱板に形成された孔を介して第２の内部空間と連通している温調ガスの流出管の開口端部から、ふく射冷暖房パネルの外部へと流出する。
しかも、温調ガスの流入管、流出管の双方が、ふく射冷暖房パネルに対し第２のふく射放熱板側から接続する形態となり、温調ガスの循環経路のレイアウトが、ふく射冷暖房パネルの一側側にまとめられることとなる。

（３）上記（１）、（２）項において、前記温調ガスの流入管が、少なくとも前記第１のふく射放熱板の重心位置に配置されているふく射冷暖房パネル（請求項３）。
本項に記載のふく射冷暖房パネルは、第１のふく射放熱板の内側面に対し所定の間隔を空けて対向配置された、温調ガスの流入管の開口端部から、第１のふく射放熱板へと温調ガスが吹き付けられる際に、温調ガスは第１のふく射放熱板の全体に渡って均等に広がり、温調ガスと第１のふく射放熱板との間の熱交換が、第１のふく射放熱板の全体に渡って行われ、全体が設定温度となる。又、第１のふく射放熱板の内側面に沿って流れる温調ガスは、連通路を均等に流れて第２の内部空間へと移動し、第２のふく射放熱板との間でもその全体に渡って熱交換が行われ、全体が設定温度となる。

（４）上記（１）から（３）項において、前記温調ガスの流出管が、前記第２のふく射放熱板の重心位置ないしその近傍、かつ、前記温調ガスの流入管と干渉しない位置に配置されているふく射冷暖房パネル（請求項４）。
本項に記載のふく射冷暖房パネルは、第２の内部空間へと移動した温調ガスが、流出管へと可能な限り均等に流れ込み、ふく射冷暖房パネルの外部へと流出するものである。

（５）上記（１）から（４）項において、前記温調ガスの流入管の開口端部には円錐状に拡径する吹き付けノズルが配置され、前記第１のふく射放熱板の内側面には、前記吹き付けノズルと同心状に、円錐状コーンが突設されているふく射冷暖房パネル（請求項５）。
本項に記載のふく射冷暖房パネルは、円錐状に拡径する吹き付けノズルから流入する温調ガスが、第１のふく射放熱板の内側面にて、吹き付けノズルと同心状に突設する円錐状コーンに沿って流れることで、温調ガスは乱れなく第１のふく射放熱板の全体に均等に広がることとなる。

（６）上記（１）から（５）項において、前記二枚のふく射放熱板が四角形に形成され、前記中仕切り板が前記ふく射放熱板の４辺を短くした四角形に形成され、両者の重心位置が一致し、かつ、前記第１、第２のふく射放熱板と等距離に前記中仕切り板が配置されているふく射冷暖房パネル（請求項６）。
本項に記載のふく射冷暖房パネルは、二枚のふく射放熱板が四角形に形成され、中仕切り板がふく射放熱板の４辺を短くした四角形に形成され、両者の重心位置が一致していることで、各区画間の連通路が、二枚のふく射放熱板の４辺の端部に形成される。又、第１、第２のふく射放熱板と等距離に中仕切り板が配置されることで、第１、第２の内部空間の容積比が均等になる。

（７）上記（１）から（６）項において、着脱自在なキャスターを備えるふく射冷暖房パネル（請求項７）。
本項に記載のふく射冷暖房パネルは、着脱自在なキャスターによって、適宜移動自在な、自立式のふく射放熱パネルとなる。

（８）上記（１）から（７）項において、端縁部を隣接して上下又は左右に複数並べて並べた状態で固定するための、着脱自在な接続板を備えるふく射冷暖房パネル（請求項８）。
本項に記載のふく射冷暖房パネルは、着脱自在な接続板によって複数並べて固定することで、適宜冷暖房能力の調整を行うものである。

（９）上記（１）から（９）項において、前記二枚のふく射放熱板の表面が遠赤外線放射性セラミック混不織布で覆われているふく射冷暖房パネル（請求項９）。
本項に記載のふく射冷暖房パネルは、二枚のふく射放熱板の表面を覆う遠赤外線放射性セラミック混不織布が、ふく射放熱板の熱エネルギーを受けて遠赤外線を発生させ、暖房能力を高めるものである。

（１０）冷温風を供給する空調機と、該空調機から得られる空調空気を、ふく射冷暖房パネルとの間で循環させる送風ダクト及び還流ダクトとを備え、少なくとも末端部及びその近傍は、フレキシブルホースにより構成されており、前記ふく射冷暖房パネルに対し着脱自在な空調システム。
本項に記載の空調システムは、空調機から得られる空調空気が、送風ダクトを介して、ふく射冷暖房パネルへと送られ、空調空気の熱エネルギーが、ふく射放熱パネルの外部へと放出される。そして、温調ガスは、還流ダクトを介して空調機へと戻されることで、空調機とふく射冷暖房パネルとの間を循環するものである。しかも、送風ダクト及び還流ダクトの、少なくとも末端部及びその近傍はフレキシブルホースにより構成されており、ふく射冷暖房パネルに対し着脱自在であることから、ふく射冷暖房パネルの設置場所を適宜変更して、空調機とふく射冷暖房パネルとの間で温調ガスを循環させることも容易である。
なお、送風ダクト及び還流ダクトを、環状にループさせる形態で備えることで、複数のふく射冷暖房パネルへと均一に送風を行うことが可能となる。

（１１）上記（１０）項において、ふく射放熱パネルが、上記（１）から（９）項のいずれかのふく射冷暖房パネルである空調システム。
本項に記載の空調システムは、空調機から得られる空調空気が、送風ダクトを介して、上記（１）から（９）項のいずれかのふく射冷暖房パネルの、温調ガスの流入管へと送られる。そして、温調ガスの流入管からふく射冷暖房パネルの第１の内部空間に流入する温調ガスは、連通路を介して第２の内部空間へと移動し、この際、温調ガスの熱エネルギーは、二枚のふく射放熱板の各々を介して、ふく射放熱パネルの外部へと放出される。そして、温調ガスの流出管からふく射冷暖房パネル外へと温調ガスは流出し、還流ダクトを介して空調機へと戻されることで、温調ガスは、空調機とふく射冷暖房パネルとの間を循環するものである。しかも、送風ダクト及び還流ダクトの、少なくとも末端部及びその近傍はフレキシブルホースにより構成されており、ふく射冷暖房パネルの温調ガスの流入管及び流出管に対し着脱自在であることから、ふく射冷暖房パネルの設置場所を適宜変更して、空調機とふく射冷暖房パネルとの間で温調ガスを循環させることも容易である。

（１２）上記（１１）項において、送風ダクト及び還流ダクトの少なくとも末端部及びその近傍に、非連結時に空調空気の漏れを防止するバルブ機構を備える空調システム。
本項に記載の空調システムは、バルブ機構によって、送風ダクト及び還流ダクトと、ふく射冷暖房パネルとの非連結時に、送風ダクト及び還流ダクトからの空調空気の漏れを防止することで、ふく射冷暖房パネルの増減や設置場所の変更に柔軟に対応するものとなる。

（１３）上記（１１）、（１２）項において、前記送風ダクト及び前記還流ダクトは断熱されている空調システム（請求項１０）。
本項に記載の空調システムは、送風ダクト及び還流ダクトが断熱されていることから、かかる循環経路での熱エネルギー損失は抑えられ、還流された状態で空調機により再加熱又は再冷却する際に必要となるエネルギーは、ふく射冷暖房パネルでの放熱分を補う程度で良くなる。送風ダクト及び還流ダクトの断熱は、グラスウール、発泡スチロール、スタイロフォーム等の断熱材を適宜採用するものである。
なお、送風ダクト及び還流ダクトの断面形状は、最適圧力損失が得られるものであれば、矩形、円形等、適宜設定可能である。

（１４）植物培養室を含む建屋と、前記植物培養室に配置された一本ないし複数列の通路と、該通路に沿って並べられた複数列の植物栽培棚と、上記（１０）から（１２）項記載の空調システムとを備え、前記ふく射冷暖房パネルは、前記植物栽培棚に沿って前記通路に配置され、前記送風ダクト及び前記還流ダクトは、前記空調機に接続され前記建屋の壁面又は天井面の前記植物栽培棚に係る作業に支障を与えない位置に設けられたメイン送風ダクト及びメイン還流ダクトと、該メイン送風ダクト及びメイン還流ダクトから分岐するサブ送風ダクト及びサブ還流ダクトとを含む植物工場（請求項１１）。
本項に記載の植物工場は、メイン送風ダクト及びメイン還流ダクトが、空調機に接続され建屋の壁面又は天井面の、植物栽培棚に係る作業に支障を与えない位置に設けられ、メイン送風ダクト及びメイン還流ダクトから分岐するサブ送風ダクト及びサブ還流ダクトを、ふく射冷暖房パネルの、温調ガスの流入管及び流出管と接続することで、温調ガスは、空調機とふく射冷暖房パネルとの間を循環するものである。しかも、ふく射冷暖房パネルの設置場所を適宜変更して、植物培養室の形状、植物栽培棚のレイアウト、栽培される植物の種類等に応じた最適の温度調整を適切に行うものである。
なお、室温は、各々植物培養室内の適切な場所に配置されたセンサによって常時監視され、パソコン等の演算装置からなる制御装置によって、空気制御装置の運転制御がなされ、常時、最適な温度環境が確保される。

（１５）上記（１４）項において、前記植物培養室内に空気流を形成する送風ファンと、前記植物栽培棚の列方向に向けて開口する複数の噴出しノズルと、該噴出しノズルに前記送風ファンで生み出された空気流を送風する送風ダクトとを備える植物工場（請求項１２）。
本項に記載の植物工場は、噴出しノズルから、植物培養棚で栽培される植物に適切な気流速の空調空気が供給されるものである。

（１６）上記（１５）項において、前記送風ファンには、湿度調整、ＣＯ_２濃度調整及び空気清浄の少なくとも１つの機能を有する空気制御装置から、空調空気が供給される植物工場（請求項１３）。
本項に記載の植物工場は、空気制御装置から、送風ファンに対し、湿度、ＣＯ_２濃度等が調整され浄化された空調空気が供給され、送風ファンから、適切な気流速で植物栽培棚の植物へと供給されることで、温度以外の植物の育成条件が整えられる。なお、湿度、ＣＯ_２濃度は、各々植物培養室内の適切な場所に配置されたセンサによって常時監視され、パソコン等の演算装置からなる制御装置によって、空気制御装置の運転制御がなされ、常時、最適な湿度、ＣＯ_２濃度環境が与えられる。

（１７）上記（１５）、（１６）項において、前記植物栽培棚を挟んで前記噴出しノズルと対向する位置に、吸引用フッドが配置され、該吸引用フッドと前記空気制御装置とが、吸引ダクトを介して接続されている植物工場（請求項１４）。
本項に記載の植物工場は、送風ファンから噴出しノズルを介して、適切な気流速で植物栽培棚の植物へと供給された空調空気が、吸引用フッドから吸引ダクトを介し空気制御装置へと還流され、湿度、ＣＯ_２濃度等が再調整され浄化されて、再び噴出しノズル４０へと供給されるものである。

（１８）前記建屋には、外気取り入れ口を備える植物工場（請求項１５）。
本項に記載の植物工場は、外気取り入れ口から、必要に応じて植物培養室内に新鮮な外気を導入し、植物培養棚で栽培される植物の育成に適した空気を供給するものである。

本発明はこのように構成したので、高効率のふく射冷暖房パネル、空調システム及びそれらを備えた植物工場を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る植物工場の模式図である。 図１に示される植物工場の空調システムの、冷暖房系の構成を模式的に示す斜視図である。 図１に示される植物工場の空調システムの、空気制御系の構成を模式的に示す斜視図である。 図１に示される植物工場の空調システムの、ふく射冷暖房パネルを示すものであり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は部分的に断面で示した側面図である。 図４に示されるふく射冷暖房パネルの、温調ガスの流入管及び流出管の端部を示すものであり、（ａ）は流入管の吹き付けノズルの正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は流出管の吸い込みノズルの正面図、（ｄ）は同側面図である。 図４に示されるふく射冷暖房パネルの、着脱自在なキャスターを示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）側面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、従来技術と同一部分、若しくは、相当する部分については、同一符号を付して詳しい説明を省略する。
図１から図３には本発明の実施の形態に係る植物工場１０が示され、図４には、植物工場１０の空調システム１２を構成する、ふく射冷暖房パネル１４が示されている。
空調システム１２は、冷温風を供給する空調機１６と、空調機１６から得られる空調空気を、ふく射冷暖房パネル１４との間で循環させる送風ダクト１８及び還流ダクト２０とを備えている（ふく射冷暖房パネル１４については、追って詳述する。）。なお、本発明の実施の形態では、送風ダクト１８及び還流ダクト２２を、環状にループさせるように構成されている。

図示の例では、空調機１６は空冷式ヒートポンプパッケージが用いられているが、必要な冷暖房能力を発揮するものであれば、適宜別形式の空調機を使用することも可能である。又、空調機１６と送風ダクト１８との間には、植物工場の規模に応じて能力が選定された、空調空気の圧送ファン２２が設けられている。同様にして、空調機１６と還流ダクト２０との間には、植物工場の規模に応じて能力が選定された、吸引ファン２４が設けられている。

送風ダクト１８及び還流ダクト２０は、グラスウール、発泡スチロール、スタイロフォーム等の断熱材によって断熱されている。なお、送風ダクト１８及び還流ダクト２０の断面形状は、最適圧力損失が得られるものであれば、矩形、円形等、適宜設定可能である。送風ダクト１８及び還流ダクト２０は、空調機１６に接続され工場建屋の壁面又は天井面に沿って、植物栽培棚２６（後述する）に係る作業に支障を与えない位置に設けられた、メイン送風ダクト１８Ｍ及びメイン還流ダクト２０Ｍと、メイン送風ダクト１８Ｍ及びメイン還流ダクト２０Ｍから分岐する、サブ送風ダクト１８Ｓ及びサブ還流ダクト２０Ｓとからなるものである。そして、送風ダクト１８及び還流ダクト２０の少なくとも末端部及びその近傍、図示の例ではサブ送風ダクト１８Ｓ及びサブ還流ダクト２０Ｓが、フレキシブルホースにより構成されている。

又、植物栽培棚２６は、通路２８に沿って複数並べられている。植物栽培棚２６は、栽培する植物の種類や生育状況などに応じて、複数段の棚の間隔、高さ、各列の間隔等が適宜レイアウトされるものである。又、植物栽培棚２６のレイアウトに起因して、通路２８のレイアウトが決定される場合もある。又、ふく射冷暖房パネル１４は、植物栽培棚２６に沿って通路２８に配置されている。通路２８の幅は、ふく射冷暖房パネル１４を配置した状態で、作業員が必要な作業を行いながら、植物栽培棚２６に沿って移動することが可能なだけの通路幅が確保されている。そして、ふく射冷暖房パネル１４の、温調ガスの流入管３０及び流出管３２（図４参照）に対し、サブ送風ダクト１８Ｓ及びサブ還流ダクト２０Ｓが、適切な着脱機構によって、着脱自在に連結される。更に、サブ送風ダクト１８Ｓ及びサブ還流ダクト２０Ｓには、非連結時に空調空気の漏れを防止する適切なバルブ機構を備えている。

又、空気制御装置３４から得られる空調空気が、送風ファン３６から、送風ダクト３８を介して、植物栽培棚２６の列方向に向けて開口する複数の噴出しノズル４０へと送風される（図３参照）。
空気制御装置３４は、ＣＯ_２濃度調整機能及び空気清浄機能等の種々の空調機能を備えるものであり、図示の例では、調湿機を兼ね備えた自動空気調整機が用いられている。又、ＣＯ_２はＣＯ_２発生器及びＣＯ_２ボンベ４２により供給され、空気制御装置３４からの送風と共に送風ファン３６へと送られる。送風ファン３６には、空気中の塵、雑菌等を除去するためのＨＥＰＡフィルター４４が装着されている。そして、送風ファン３６で適切な気流速を与えられた空調空気は、工場建屋５４の壁面又は天井面の、植物栽培棚２６に係る作業に支障を与えない位置に設けられた送風ダクト３８を介して、噴出しノズル４０から、各植物栽培棚２６に噴射される。なお、空気制御装置３４と空調機１６とを接続して、空調機１６で調整された空調空気を、空気制御装置３４へと必要量だけ、任意に又は自動的に廻すようにしても良い。

噴出しノズル４０は、望ましくは、植物栽培棚２６の連なる壁際に配置され、各植物栽培棚２６の各列正面で、栽培棚高さの中央位置へと噴射方向が調整された噴出しノズル４０から、空調空気が各植物栽培棚２６に噴射される。
更に、植物栽培棚２６を挟んで噴出しノズル４０と対向する位置には、吸引用フッド４６が配置され、吸引用フッド４６と空気制御装置３４の吸引ファン４８とが、吸引ダクト５０を介して接続されている。そして、噴出しノズル４０と吸引ファン４８とが、制御装置１００によってバランス制御される。更に、工場建屋５４には、外気取り入れ口５２も備えている。

なお、図示の例では、工場建屋５４は、植物培養室５６、機械室５８、出荷・作業室６０、管理室６２、倉庫６４の各室に区分けされている。そして、空調システム１２を構成する各部分のうち、ふく射冷暖房パネル１４、サブ送風ダクト１８Ｓ、サブ還流ダクト２０Ｓ、噴出しノズル４０及び吸引用ヘッド４６は、植物培養室５６に配置されている。
又、空調機１６、圧送ファン２２、吸引ファン２４、４８、空気制御装置３４、送風ファン３６、ＣＯ_２ボンベ４２、ＨＥＰＡフィルター４４及び外気取り入れ口５２は、機械室５８に配置されている。又、各センサの検知結果を受けて、温度、湿度その他の環境を制御するための、パソコン等の演算装置からなる制御装置１００は、機械室５８又は管理室６２に配置されている。
そして、植物培養室５６は、外気が遮断されたいわゆるクリーン室となっており、植物培養室５６に設けられた上記各構成部分と、機械室５８に設けられた上記各構成部分とが、メイン送風ダクト１８Ｍ、メイン還流ダクト２０Ｍ、送風ダクト３８及び吸引ダクト５０を介して、密閉連結されている。

続いて、ふく射冷暖房パネル１４の構造について、図４〜図６を参照しながら詳しく説明する。
ふく射冷暖房パネル１４は、対向配置された二枚のふく射放熱板６６、６８を外壁構成部材に含む中空パネルである。そして、その内部空間が二枚のふく射放熱板６６、６８の中間位置に配された中仕切り板７０によって区分けされ、各区画間７２、７４の連通路７６が、中仕切り板７０の端部に形成されている。なお、連通路７６は、少なくとも中仕切り板７０ないし端部近傍に形成されていれば良いが、必要に応じて中仕切り板７０の任意の場所にも設けることとしても良い。そして、温調ガスの流入管３０が、二枚のふく射放熱板のうちの第１のふく射放熱板６６と中仕切り板７０とよって区画された、第１の内部空間７２に接続されている。又、温調ガスの流出管３２が、二枚のふく射放熱板のうちの第２のふく射放熱板６８と中仕切り板７０とによって区画された、第２の内部空間７４に接続されている。本発明の実施の形態に係るふく射放熱パネル１４は密閉構造となっており、熱劣化や強度も考慮して、鋼板あるいはその他の材料が用いられる。

より具体的には、第１、第２のふく射放熱板６６、６８が四角形に形成され、中仕切り板７０が第１、第２のふく射放熱板６６、６８の４辺を短くした四角形に形成されている。そして、第１、第２のふく射放熱板６６、６８及び中仕切り板７０の重心位置が一致している。又、第１、第２のふく射放熱板６６、６８と等距離に、中仕切り板７０が配置され、密閉された中空パネルとなっている。
図示の例では、第１、第２のふく射放熱板６６、６８は、一片の長さＡが９１４ｍｍの正方形に形成され、中仕切り板７０は、一片の長さＢがＡよりも短い正方形（Ｂ＝Ａ−２Ｃ）に形成されている。又、第１、第２の内部空間７２、７４は同一の幅Ｄ（４０ｍｍ）を有している。そして、第１、第２のふく射放熱板６６、６８及び中仕切り板７０は、第１、第２の内部空間７２、７４内部の空気の流れに大きな乱れが生じないことを考慮して、ボルトやステー等適切な固定手段によって固定されている。

温調ガスの流入管３０は、第１、第２のふく射放熱板６６、６８の重心位置に配置されている。又、温調ガスの流入管３０の開口端部が、第２のふく射放熱板６８及び中仕切り板７０を貫通して、第１の内部空間７２で第１のふく射放熱板６６の内側面に対し所定の間隔を空けて対向配置されている。しかも、温調ガスの流入管３０の開口端部には、図５（ａ）（ｂ）に示されるように円錐状に拡径する吹き付けノズル７８が配置され、第１のふく射放熱板６６の内側面には、吹き付けノズル７８と同心状に、円錐状コーン８０が突設されている。第２のふく射放熱板６８及び中仕切り板７０の、温調ガスの流入管３０が貫通する部分は、必要最少数のボルト等適切な係止手段により固定され、かつ、コーキング等適切な空気漏れ対策が施される。又、温調ガスの流入管３０及びサブ送風ダクト１８Ｓは、いわゆるワンタッチで着脱可能な着脱プラグによって、接続されることが望ましい。

一方、温調ガスの流出管３２は、第２のふく射放熱板６８の重心位置ないしその近傍で、かつ、温調ガスの流入管３０と干渉しない位置に配置されている。そして、温調ガスの流出管３２の開口端部には流出ノズル８２が設けられ、この流出ノズル８２が、第２のふく射放熱板６８の外側から、第２のふく射放熱板６８に形成された孔を介して第２の内部空間７４と連通している。第２のふく射放熱板６８の、温調ガスの流出管３２が固定される部分は、必要最少数のボルト等適切な係止手段が用いられ、かつ、コーキング等適切な空気漏れ対策が施される。又、温調ガスの流出管３２及びサブ還流ダクト２０Ｓも、いわゆるワンタッチで着脱可能な着脱プラグによって、接続されることが望ましい。

又、図４に示されるように、ふく射冷暖房パネル１４の端縁部を隣接して上下又は左右に複数並べて並べた状態で固定するための、着脱自在な接続板８４を備えている。接続板８４は、第１、第２のふく射放熱板６６、６８に対しボルトなどの適切な係止手段によって固定される。更には、図６に示されるようなキャスター８６を、ワンタッチで着脱自在に備えている。
なお、少なくとも二枚のふく射放熱板６６、６８の表面を、遠赤外線放射性セラミック混不織布等、発熱機能を有するカバーで覆うこととしても良い。

上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。
まず、本項に記載のふく射冷暖房パネルは、中空パネルの内部空間が、中仕切り板７０によって第１、第２の内部空間７２、７４に区分けされ、温調ガスの流入管３０から第１の内部空間７２に流入する温調ガスは、連通路７６を介して第２の内部空間７４へと移動し、温調ガスの流出管３２から排出される。この際、温調ガスの熱エネルギーは、中仕切り板７０によって第１、第２の内部空間７２、７４に区分けされ狭められた中空を、二枚のふく射放熱板６６、６８の各々に沿って流れることで、各ふく射放熱板６６、６８との熱交換が効率的に行われる。そして、二枚のふく射放熱板７２、７４の各々を介して、ふく射放熱パネル１４の外部へと熱放出されることで、放熱に寄与する面積を最大限に確保することができる。

この際、温調ガスの流入管３０の開口端部から、第１のふく射放熱板６６の内側面へと温調ガスが吹き付けられることで、第１のふく射放熱板６６の内側面に沿って流れる温調ガスと、第１のふく射放熱板６６との間の熱交換が行われる。又、第１のふく射放熱板６６の内側面に沿って流れる温調ガスは、連通路７６を介して第２の内部空間７４へと移動し、第２のふく射放熱板６８の内側面に沿って流れる温調ガスと、第２のふく射放熱板６８との間でも熱交換が行われる。そして、第２の内部空間７４の温調ガスは、第２のふく射放熱板６８に形成された孔を介して第２の内部空間７４と連通している温調ガスの流出管３２の開口端部から、ふく射冷暖房パネル１４の外部へと流出する。
しかも、温調ガスの流入管３０、流出管３２の双方が、ふく射冷暖房パネル１４に対し、第２のふく射放熱板６８側から接続する形態となり、温調ガスの循環経路のレイアウトが、ふく射冷暖房パネル１４の一側側にまとめられることとなる。

又、温調ガスの流入管３０が、第１のふく射放熱板６６の重心位置に配置されていることから、第１のふく射放熱板６６の内側面に対し所定の間隔を空けて対向配置された、温調ガスの流入管３０の開口端部から、第１のふく射放熱板６６へと温調ガスが吹き付けられる際に、温調ガスは第１のふく射放熱板６６の全体に渡って均等に広がり、温調ガスと第１のふく射放熱板６６との間の熱交換が、第１のふく射放熱板６６の全体に渡って行われ、全体が設定温度となる。又、第１のふく射放熱板６６の内側面に沿って流れる温調ガスは、連通路７６を均等に流れて第２の内部空間７４へと移動し、第２のふく射放熱板６８との間でもその全体に渡って熱交換が行われ、全体が設定温度となる。

一方、温調ガスの流出管３２が、第２のふく射放熱板６８の重心位置ないしその近傍、かつ、温調ガスの流入管３０と干渉しない位置に配置されていることで、第２の内部空間７４へと移動した温調ガスが、流出管３２へと可能な限り均等に流れ込み、ふく射冷暖房パネル１４の外部へと流出するものである。
又、円錐状に拡径する吹き付けノズル７８から流入する温調ガスが、第１のふく射放熱板６６の内側面にて、吹き付けノズル７８と同心状に突設する円錐状コーン８０に沿って流れることで、温調ガスは乱れなく第１のふく射放熱板６６の全体に均等に広がることとなる。

又、二枚のふく射放熱板６６、６８が四角形に形成され、中仕切り板７０がふく射放熱板６６、６８の４辺を短くした四角形に形成され、両者の重心位置が一致していることで、各区画間の連通路７６が、二枚のふく射放熱板６６、６８の４辺の端部に形成される。又、第１、第２のふく射放熱板６６、６８と等距離に中仕切り板７０が配置されることで、第１、第２の内部空間７２、７４の容積比が均等になる。なお、ふく射冷暖房パネル１４の外形が、複数並べて固定することが可能なように多角形をなしていれば、二枚のふく射放熱板６６、６８、中仕切り板７０の形状は、四角形以外（円形その他の形状）であっても良い。

更に、ふく射冷暖房パネル１４は、着脱自在なキャスター８６によって、適宜移動自在な、自立式のふく射放熱パネルとなる。
又、ふく射冷暖房パネル１４を、着脱自在な接続板８４によって複数並べて固定ることで、適宜冷暖房能力の調整を行うことができる。
しかも、必要に応じて、二枚のふく射放熱板６６、６８の表面を遠赤外線放射性セラミック混不織布等、発熱機能を有するカバーで覆うこととで、ふく射放熱板６６、６８の熱エネルギーを受けて遠赤外線を発生させ、暖房能力を高めることができる。

又、本発明の実施の形態に係る空調システム１２は、空調機１６から得られる空調空気が、送風ダクト１８を介して、ふく射冷暖房パネル１４の温調ガスの流入管３０へと送られる。そして、温調ガスの流入管３０からふく射冷暖房パネル１４の第１の内部空間７２に流入する温調ガスは、連通路７６を介して第２の内部空間７４へと移動し、この際、温調ガスの熱エネルギーは、二枚のふく射放熱板６６、６８の各々を介して、ふく射放熱パネル１４の外部へと放出される。そして、温調ガスの流出管３２からふく射冷暖房パネル１４外へと温調ガスは流出し、還流ダクト２０を介して空調機１６へと戻されることで、温調ガスは、空調機１６とふく射冷暖房パネル１４との間を循環するものとなる。しかも、送風ダクト１８及び還流ダクト２０の、少なくとも末端部１８Ｓ、２０Ｓ及びその近傍はフレキシブルホースにより構成されており、ふく射冷暖房パネル１４の温調ガスの流入管３０及び流出管３２に対し着脱自在であることから、ふく射冷暖房パネル１４の設置場所を適宜変更して、空調機１６とふく射冷暖房パネル１４との間で温調ガスを循環させることも容易である。
しかも、送風ダクト１８及び還流ダクト２０を、環状にループさせる形態で備えることで、複数のふく射冷暖房パネル１４へと均一に送風を行うことが可能となる。

又、送風ダクト１８及び還流ダクト２０の少なくとも末端部１８Ｓ、２０Ｓ及びその近傍に、非連結時に空調空気の漏れを防止するバルブ機構を備え、このバルブ機構によって、送風ダクト１８及び還流ダクト２０と、ふく射冷暖房パネル１４との非連結時に、送風ダクト１８及び還流ダクト２０からの空調空気の漏れを防止することで、ふく射冷暖房パネル１４の増減や設置場所の変更に柔軟に対応することができるものである。
又、送風ダクト１８及び還流ダクト２０が断熱されていることから、かかる循環経路１８、２０での熱エネルギー損失は抑えられ、還流された状態で空調機１６により再加熱又は再冷却する際に必要となるエネルギーは、ふく射冷暖房パネル１４での放熱分を補う程度で良くなり、効率的な運転が可能となる。

又、本発明の実施の形態に係る植物工場１０は、メイン送風ダクト１８Ｍ及びメイン還流ダクト２０Ｍが、空調機１４に接続され建屋５４の壁面又は天井面の、植物栽培棚２６に係る作業に支障を与えない位置に設けられ、メイン送風ダクト１８Ｍ及びメイン還流ダクト２０Ｍから分岐するサブ送風ダクト１８Ｓ及びサブ還流ダクト２０Ｓを、ふく射冷暖房パネル１４の、温調ガスの流入管３０及び流出管３２と接続することで、温調ガスは、空調機１６とふく射冷暖房パネル１４との間を循環するものである。しかも、ふく射冷暖房パネル１４の設置場所を適宜変更して、植物培養室５６の形状、植物栽培棚２６のレイアウト、栽培される植物の種類等に応じた最適の温度調整を適切に行うことができる。

又、噴出しノズル４０から、植物培養棚２６で栽培される植物に適切な気流速の空調空気を供給し、植物の生育を促すことができる。
しかも、空気制御装置３４から、送風ファン３６に対し、湿度、ＣＯ_２濃度等が調整され浄化された空調空気が供給され、送風ファン３６から、適切な気流速で植物栽培棚２６の植物へと供給されることで、温度以外の植物の育成条件が整えられる。

又、送風ファン３６から噴出しノズル４０を介して、適切な気流速で植物栽培棚２６の植物へと供給された空調空気が、吸引用フッド２４から吸引ダクト５０を介し空気制御装置３４へと還流され、湿度、ＣＯ_２濃度等が再調整され浄化されて、再び噴出しノズル４０へと供給されるものである。
更に、外気取り入れ口５２から、必要に応じて植物培養室５６内に新鮮な外気を導入し、植物培養棚で栽培される植物の育成に適した空気を供給することも可能である。
なお、本発明の適用対象となる植物工場は、完全制御型及び太陽光併用型の双方である。又、本発明の適用対象は、上述の植物工場に限定されるものではなく、ふく射冷暖房パネル１４を用いた空調システム１２を、住居、オフィス等の空調設備に採用することでも、効率的な冷暖房システムを供給することが可能である。

１０：植物工場、１２：空調システム、１４：ふく射冷暖房パネル、１６：空調機、１８：送風ダクト、１８Ｍ：メイン送風ダクト、１８Ｓ：サブ送風ダクト、２０：還流ダクト、２０Ｍ：メイン還流ダクト、２０Ｓ：サブ還流ダクト、２２：圧送ファン、 ２４、４８：吸引ファン、２６：植物栽培棚、２８：通路、３０：温調空気の流入管、３２：温調空気の流出管、３４：空気制御装置、３６：送風ファン、３８：送風ダクト、４０：噴出しノズル、４２：ＣＯ_２ボンベ、４４：ＨＥＰＡフィルター、４６：吸引用フッド、５０：吸引ダクト、５２：外気取り入れ口、５４：工場建屋、５６：植物培養室、６６：第１のふく射放熱板、６８：第２のふく射放熱板、７０：中仕切り板、７２：第１の内部空間、７４：第２の内部空間、７６：連通路、７８：吹き付けノズル、８０：円錐状コーン、８２：流出ノズル、８４：接続板、８６：キャスター、１００：制御装置

Claims (15)

1. 対向配置された二枚のふく射放熱板を外壁構成部材に含む中空パネルであって、その内部空間が前記二枚のふく射放熱板の中間位置に配された中仕切り板によって区分けされ、各区画間の連通路が、少なくとも前記中仕切り板の端部ないし端部近傍に形成されており、
   温調ガスの流入管が、前記二枚のふく射放熱板のうちの第１のふく射放熱板と前記中仕切り板とよって区画された第１の内部空間に接続され、温調ガスの流出管が、前記二枚のふく射放熱板のうちの第２のふく射放熱板と前記中仕切り板とによって区画された第２の内部空間に接続されていることを特徴とするふく射冷暖房パネル。
2. 前記温調ガスの流入管の開口端部が、前記第２のふく射放熱板及び中仕切り板を貫通して、前記第１の内部空間で前記第１のふく射放熱板の内側面に対し所定の間隔を空けて対向配置され、
   前記温調ガスの流出管の開口端部が、前記第２のふく射放熱板の外側から、前記第２のふく射放熱板に形成された孔を介して前記第２の内部空間と連通していることを特徴とする請求項１記載のふく射冷暖房パネル。
3. 前記温調ガスの流入管が、少なくとも前記第１のふく射放熱板の重心位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のふく射冷暖房パネル。
4. 前記温調ガスの流出管が、前記第２のふく射放熱板の重心位置ないしその近傍、かつ、前記温調ガスの流入管と干渉しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のふく射冷暖房パネル。
5. 前記温調ガスの流入管の開口端部には円錐状に拡径する吹き付けノズルが配置され、前記第１のふく射放熱板の内側面には、前記吹き付けノズルと同心状に、円錐状コーンが突設されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のふく射冷暖房パネル。
6. 前記二枚のふく射放熱板が四角形に形成され、前記中仕切り板が前記ふく射放熱板の４辺を短くした四角形に形成され、両者の重心位置が一致し、かつ、前記第１、第２のふく射放熱板と等距離に前記中仕切り板が配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のふく射冷暖房パネル。
7. 着脱自在なキャスターを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のふく射冷暖房パネル。
8. 端縁部を隣接して上下又は左右に複数並べて並べた状態で固定するための、着脱自在な接続板を備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のふく射冷暖房パネル。
9. 前記二枚のふく射放熱板の表面が遠赤外線放射性セラミック混不織布で覆われていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載のふく射冷暖房パネル。
10. 冷温風を供給する空調機と、該空調機から得られる空調空気を、請求項１から９のいずれか１項記載のふく射冷暖房パネルとの間で循環させる送風ダクト及び還流ダクトとを備え、
    前記送風ダクト及び前記還流ダクトは断熱され、少なくとも末端部及びその近傍は、フレキシブルホースにより構成され、前記ふく射冷暖房パネルの温調ガスの流入管及び流出管に対し着脱自在、かつ、非連結時に空調空気の漏れを防止するバルブ機構を備えることを特徴とする空調システム。
11. 植物培養室を含む建屋と、前記植物培養室に配置された一本ないし複数列の通路と、該通路に沿って並べられた複数列の植物栽培棚と、請求項１０記載の空調システムとを備え、
    前記ふく射冷暖房パネルは、前記植物栽培棚に沿って前記通路に配置され、
    前記送風ダクト及び前記還流ダクトは、前記空調機に接続され前記建屋の壁面又は天井面の前記植物栽培棚に係る作業に支障を与えない位置に設けられたメイン送風ダクト及びメイン還流ダクトと、該メイン送風ダクト及びメイン還流ダクトから分岐するサブ送風ダクト及びサブ還流ダクトとを含むことを特徴とする植物工場。
12. 前記植物培養室内に空気流を形成する送風ファンと、前記植物栽培棚の列方向に向けて開口する複数の噴出しノズルと、該噴出しノズルに前記送風ファンで生み出された空気流を送風する送風ダクトとを備えることを特徴とする請求項１１記載の植物工場。
13. 前記送風ファンには、湿度調整、ＣＯ_２濃度調整及び空気清浄の少なくとも１つの機能を有する空気制御装置から、空調空気が供給されることを特徴とする請求項１２記載の植物工場。
14. 前記植物栽培棚を挟んで前記噴出しノズルと対向する位置に、吸引用フッドが配置され、該吸引用フッドと前記空気制御装置とが、吸引ダクトを介して接続されていることを特徴とする請求項１２又は１３記載の植物工場。
15. 前記建屋には、外気取り入れ口を備えることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項記載の植物工場。

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