JP2016202007A - 二酸化炭素供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】農事用施設内の温度上昇を抑制しつつ二酸化炭素の濃度を高めて農作物の促成等を図ることができる二酸化炭素供給装置を提供する。
【解決手段】農事用施設５０の内部につながる給気経路１０に設けられる燃焼器１２と、燃焼器１２の下流となる給気経路１０に一方の熱交換通路１３が介装される熱交換器３と、給気経路１０に設けられて給気経路１０に空気を流す給気用送風機１１と、熱交換器３の一方の熱交換通路１３と交熱的に設けられる他方の熱交換通路１３につながり他方の熱交換通路２３に空気を流す排気用送風機２１と、を有し、燃焼器１２で発生する燃焼排気ガスを含む空気を、熱交換器３において他方の熱交換通路２３を流れる空気と熱交換させて冷却し、農事用施設５０の内部に供給する。これにより、施設５０内の温度上昇を抑えつつ施設５０内の二酸化炭素の濃度を高めることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃焼によって発生する二酸化炭素を植物栽培用ハウス等に供給する農事用の二酸化炭素供給装置に関する。

従来、植物栽培用ハウス等の農業施設において、施設内で栽培される農作物の光合成を促進して促成や品質向上を図るために、施設内に二酸化炭素（気体）を供給することが行われている。この種の目的で利用される二酸化炭素を供給する装置として、燃焼によって発生する二酸化炭素を含む燃焼排気ガスを施設内に放出するものが知られている。

例えば、特許文献１には、箱体の外部側面に設けられる燃焼部と、燃焼部につながり箱体の内部に設けられる缶体と、缶体の下方となる箱体の内部に設けられる送風機と、を有する燃焼式の炭酸ガス発生機が開示されている。

同文献の炭酸ガス発生機は、燃焼部によって缶体の内部に火炎を形成し、缶体の内部で燃料を燃焼させ、缶体の内部に設けられる排気部で燃焼ガスと燃焼空気とを攪拌して完全燃焼させて二酸化炭素を発生させる。

そして、燃焼によって発生する高温（約９００℃）の二酸化炭素は、箱体内の缶体の上方に設けられる混合空間において、送風機によって送り込まれる温室内の空気（約２０℃）と十分に混合されて温度が低下（約８０℃）してから温室内へ放出される。これにより、炭酸ガス発生機から吹き出される温風（二酸化炭素を含む燃焼排気ガス）による火傷や農作物への高温障害を防止できるとしている。

また、例えば、特許文献２にも、高温の燃焼排気ガスを常温の空気と混合して冷却することが開示されている。即ち、同文献に開示された燃焼式ＣＯ２発生機は、同機の下部に設けられるバーナーによって発生する高温の燃焼排気ガスを、ファンを駆動することによって同機の上部の吸気筒から吸い込まれる空気と混合して冷却し所定の場所に供給する。

特開２００４−１３５６３９号公報（第５頁、第１、２図） 実開平７−４４８９１号公報（第４頁、第１図）

しかしながら、上記した従来技術では、植物栽培用ハウス等の施設内の温度上昇を抑制する観点において改善の余地があった。

具体的には、上記の従来技術では、施設内の空気を取り込んで高温の燃焼排気ガスと混合させることによって、施設内に供給される燃焼排気ガスの温度を低下させている。そのため、燃焼排気ガスの温度を低下させることはできても、燃焼排気ガスの保有熱量、即ち二酸化炭素供給装置から施設内に放出される熱量を削減することはできない。つまり、燃料の燃焼によって発生する熱量の全てが施設内に放出される。

そのため、施設内の温度が十分に高い状態において、二酸化炭素を供給するために装置を稼働すると、燃焼によって発生する熱が施設内に放出されて施設内の温度が高くなりすぎるという問題点がある。

特に、農作物の光合成が活発になり多くの二酸化炭素を必要とする日中においては、二酸化炭素を供給する装置からの放熱に加えて、日射によっても施設内が暖められるので、施設内の温度が上昇し易い。施設内の温度が過度に上昇すると、施設内で栽培される農作物の気孔が閉じて光合成が低下するので施設内に二酸化炭素を供給することによる促成等の効果が減殺され、更には農作物の高温障害を引き起こす恐れもある。

従来は、燃焼排気ガスを施設内に放出して二酸化炭素を供給する際、日中に施設内の温度が過度に上昇すると、別途設置される空調機等を利用して施設内の冷房を行っていた。しかし、このような方法は、十分な冷房能力を有する空調機が必要であり、燃焼及び日射による入熱が空調機の冷房能力を超えると二酸化炭素の供給が難しくなる。

具体的には、空調機を稼動しても施設内の温度を所定の温度に維持できない場合には、燃焼による二酸化炭素の供給を停止する、若しくは施設を開放して多量の外気を導入する等により対処していた。何れの場合も、施設内の二酸化炭素の濃度を高めることができず、農作物の育成を促進等させるという効果が得られない。
また、燃料を燃焼させてその熱を施設内に放出しつつ空調機による冷房運転を行うことは、省エネルギーの観点からも好ましくない。

また、農作物の良好な育成及び品質を維持する観点から、施設内の温度及び湿度は、好適に維持されることが求められる。特に、日射等による土壌からの水分の蒸発や、施設内で栽培される植物からの蒸散によって、施設内の空気に多くの水分が供給されるので、施設内の湿度は、高くなる傾向にある。施設内の湿度が上昇すると結露等が発生し易くなり、結露等は、農作物の品質を劣化させる要因となるので好ましくない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、施設内の温度上昇を抑制しつつ二酸化炭素の濃度を高めて農作物の促成等を図ることができる二酸化炭素供給装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、二酸化炭素を供給する機能、熱を供給する機能及び換気機能を併せ持ち、施設内の二酸化炭素の濃度、温度及び湿度を好適に調整することができる二酸化炭素供給装置を提供することにある。

本発明の二酸化炭素供給装置は、農事用施設の内部につながる給気経路に設けられる燃焼器と、前記燃焼器の下流となる前記給気経路に一方の熱交換通路が介装される熱交換器と、前記給気経路に設けられて前記給気経路に空気を流す給気用送風機と、前記熱交換器の前記一方の熱交換通路と交熱的に設けられる他方の熱交換通路につながり前記他方の熱交換通路に空気を流す排気用送風機と、を有し、前記燃焼器で発生する燃焼排気ガスを含む空気を、前記熱交換器において前記他方の熱交換通路を流れる空気と熱交換させて冷却し、前記農事用施設の内部に供給することを特徴とする。

本発明の二酸化炭素供給装置によれば、給気経路に設けられる燃焼器で発生する燃焼排気ガスを含む空気を、燃焼器の下流に設けられる熱交換器において、該熱交換器の他方の熱交換通路を流れる空気と熱交換させて冷却し、農事用施設の内部に供給する。即ち、熱交換器によって、燃焼排気ガスの保有熱を他方の熱交換通路を流れる空気に移動させて、施設内に供給される熱量を低減することができる。

これにより、燃焼によって発生する二酸化炭素を含み且つ低温である空気を農事用施設に供給することができ、施設内の温度上昇を抑えつつ施設内の二酸化炭素の濃度を高めることができる。

また、給気経路を構成する熱交換器の一方の熱交換通路と交熱的に設けられる他方の熱交換通路につながる冷却用外気吸込口を設け、排気用送風機によって、前記冷却用外気吸込口から外気を導入して前記他方の熱交換通路に流しても良い。これにより、低温の外気を有効に利用して効率的に燃焼排気ガスを含む空気を冷却することができる。

また、前記他方の熱交換通路と農事用施設の内部とを連通させる還気口を設け、排気用送風機によって、前記還気口を介して農事用施設の内部から空気を導入して前記他方の熱交換通路に流しても良い。これにより、施設内の空気を積極的に吸引して外部に放出し且つその空気を利用して燃焼排気ガスを含む空気を冷却することができる。

即ち、本発明の二酸化炭素供給装置は、施設内への二酸化炭素の供給と、施設内の換気と、を同時に効率良く行うことができる。その結果、施設内の温度上昇を抑制しつつ二酸化炭素の濃度を増加させ、且つ施設内の湿度を低下させることができる。

また、給気経路に、熱交換器を迂回して空気を流すバイパス経路を形成して、そのバイパス経路を開閉するダンパを設けても良い。そして、燃焼器で発生する燃焼排気ガスを含む空気を、バイパス経路を通過させて、農事用施設の内部に供給することもできる。これにより、施設内の温度が低く、例えば、暖房が必要な場合等には、燃焼排気ガスを冷却しないで高温のまま施設の内部に供給することができる。つまり、燃焼によって発生する二酸化炭素を施設内に供給すると共に、燃焼によって発生する熱を有効に利用して施設内を暖めることができる。

また、燃焼器における燃焼を停止した状態で給気用送風機を稼動して農事用施設の内部に空気を供給しても良い。これにより、施設内に二酸化炭素を供給する必要がない場合等には、燃焼による二酸化炭素の供給を行わずに、施設内に外気を導入することができる。例えば、日射の強い日中等に施設内の温度が過度に上昇した場合等には、低温の外気を施設内に導入して施設内の温度を調整することができる。また、絶対湿度の低い外気を施設内に導入することができ、施設内の湿度を低下させて好適に維持することができるので、結露等による農作物の品質低下等を防止することができる。

なお、農作物の光合成によって二酸化炭素が消費されるので、施設内の二酸化炭素の濃度は低下して、外気中の二酸化炭素の濃度よりも低くなる。そのため、燃焼器における燃焼を停止した状態であっても、施設内に外気を導入することによって、外気中の二酸化炭素を施設内に供給することになり、施設内の二酸化炭素の濃度が低下することを抑制することができる。

また、燃焼器における燃焼を停止した状態で給気用送風機を稼動し、且つ前述のように還気口を介して農事用施設の内部から空気を吸い込んで前記他方の熱交換通路に流しても良い。これにより、熱交換器において、施設内から排出される空気と施設内に供給される空気との熱交換を行って、排出される空気から熱を回収して、施設内に供給する空気の温度を高めることができる。

例えば、日射が少ない日、夕方、夜間等の気温が低下するとき等、施設内の湿度が高く且つ暖房が必要である場合には、換気による施設外への熱の放出を抑えつつ施設内の湿度を低下させることができる。このように、暖房のためのエネルギー消費の増大を抑えつつ施設内の湿度を好適に維持することができる。

また、給気経路を流れる空気に水を噴霧する水噴霧装置を備えても良い。これにより、高濃度に二酸化炭素を含む空気を加湿して施設内に供給することができる。即ち、高濃度に二酸化炭素を含む高湿度の空気を施設の内部に供給することができる。その結果、施設内に二酸化炭素を供給しつつ施設内の温湿度環境を所望のあらゆる条件（「低温・高湿」、「低温・低湿」、「高温・高湿」、「高温・低湿」）に近づけることができる。

本発明の実施形態に係る二酸化炭素供給装置の設置状況を示す概略図である。 同二酸化炭素供給装置の概略を示す構成図である。 同二酸化炭素供給装置の熱交換器の概略構造を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る二酸化炭素供給装置を示す構成図である。 本発明の他の実施形態に係る二酸化炭素供給装置を示す構成図である。 本発明の他の実施形態に係る二酸化炭素供給装置を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態に係る二酸化炭素供給装置を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る二酸化炭素供給装置１の設置状況を示す概略図である。図１に示すように、二酸化炭素供給装置１は、農事用の施設５０に隣接して配置され、燃焼によって二酸化炭素を発生させて、その二酸化炭素を含む空気を施設５０の内部に供給（給気ＳＡ）する装置である。

農事用の施設５０は、例えば、植物栽培用ハウスや植物工場等である。農事用の施設５０の内部では、例えば、各種野菜、果樹若しくは花卉等の植物５５（農作物）が主に冬場に栽培される。二酸化炭素供給装置１で二酸化炭素を供給することにより、施設５０の内部で栽培される植物５５の光合成を活発化し、育成の促進や品質の向上を図ることができる。

二酸化炭素供給装置１の給気口１６は、高濃度に二酸化炭素を含む空気（給気ＳＡ）の吹き出し口である。給気口１６は、例えば、アルミニウム製のフレキシブルダクト等からなるダクト５２を用いて施設５０に接続される。また、施設５０の内部には、二酸化炭素を所定の場所に導いて供給するためのダクト５１が設けられる。ダクト５１は、例えば、合成樹脂製のダクトであり、二酸化炭素供給装置１につながるダクト５２に接続される。

図２は、二酸化炭素供給装置１の概略を示す構成図である。図２に示すように、二酸化炭素供給装置１は、外気吸込口１４から外気室１７、熱交換器３、給気室１８及び給気口１６に順次つながる給気経路１０と、冷却用外気吸込口２４から冷却用外気室２７、熱交換器３、排気室２８及び排気口２６に順次つながる排気経路２０と、を有する。

給気経路１０は、外気ＯＡ１を取り込んで施設５０に供給（給気ＳＡ）するための経路である。他方、排気経路２０は、給気経路１０を流れる空気を冷却するための空気を流す経路である。

給気経路１０や排気経路２０を形成する外気室１７、給気室１８、冷却用外気室２７及び排気室２８等は、例えば、鋼板等から曲折形成される隔壁等によって画成される。また、外気吸込口１４、給気口１６、冷却用外気吸込口２４及び排気口２６等は、例えば、鋼板等から成る二酸化炭素供給装置１の略直方体状の筐体の側面等に形成される開口である。これらの各々の形状や配置については、種々の形態を採用し得る。

給気経路１０の外気室１７には、灯油等の燃料を燃焼させる燃焼器１２が配設される。詳しくは、燃焼器１２は、燃焼によって発生する燃焼排気ガスが、熱交換器３の上流において、外気吸込口１４から導入される外気ＯＡ１と混合されるように設けられる。

燃焼器１２で燃焼に利用される燃焼用空気は、外気吸込口１４から導入される外気ＯＡ１でも良いし、別途設けられる図示しない吸込口等から取り入れられても良い。また、燃焼用空気を供給するための図示しない燃焼用ブロワ等を別途設けても良い。

給気経路１０の給気室１８には、給気経路１０に空気を流す給気用送風機１１が設けられる。給気用送風機１１は、例えば、両側吸込式多翼送風機（シロッコファン）等であり、図示しないモータと該モータによって駆動される回転翼とを備えている。

給気用送風機１１を稼働することによって、給気室１８内の空気が給気口１６から吐出され（給気ＳＡ）、これに伴って外気吸込口１４を介して外気室１７の内部に外気ＯＡ１が吸い込まれ、外気室１７の空気が熱交換器３を通過して給気室１８へと流れる。

なお、給気用送風機１１の設置個所は給気室１８に限定されるものではなく、給気経路１０に空気を流すことができれば他の場所であっても良い。例えば、給気用送風機１１を燃焼器１２よりも上流側に設けても良い。これにより、燃焼器１２で発生する熱によって給気用送風機１１が加熱されることを抑制できる。

排気経路２０の排気室２８には、排気経路２０に空気を流す排気用送風機２１が設けられる。給気用送風機２１は、例えば、両側吸込式多翼送風機（シロッコファン）等であり、図示しないモータと該モータによって駆動される回転翼とを備えている。

排気用送風機２１を稼働することによって、排気室２８内の空気が排気口２６から吐出され（排気ＥＡ）、これに伴って冷却用外気吸込口２４を介して冷却用外気室２７の内部に冷却用外気ＯＡ２が吸い込まれる。そして、冷却用外気室２７の空気は、熱交換器３を通過して排気室２８へと流れる。なお、排気用送風機２１を熱交換器３の上流側、例えば、冷却用外気室２７の内部等に設けることも可能である。

二酸化炭素供給装置１は、施設５０内の環境や外気条件、各構成機器の運転状態等を検出するための図示しない温度センサ及び湿度センサ等の各種センサを備えても良い。また、二酸化炭素供給装置１は、前記各種センサの検出値や各種設定値等に基づいて所定の演算を実行する図示しない制御装置を備え、該制御装置によって燃焼器１２、給気用送風機１１及び排気用送風機２１等の制御が行われる。

図３は、二酸化炭素供給装置１の熱交換器３の概略構造を示す斜視図である。図３に示すように、熱交換器３は、例えば、アルミニウム板等から成る隔壁３ａを積層して形成されるプレート式の熱交換器である。

熱交換器３は、給気経路１０を構成する一方の熱交換通路１３と、隔壁３ａを隔てて熱交換通路１３と交熱的に形成されて排気経路２０を構成する他方の熱交換通路２３と、を有する。即ち、一方の熱交換通路１３は、外気室１７と給気室１８との間に介装されて両者を連通し、他方の熱交換通路２３は、冷却用外気室２７と排気室２８との間に介装されて両者を連通する。

給気経路１０を構成する熱交換通路１３と排気経路２０を構成する熱交換通路２３とは、隔壁３ａの積層方向に交互に配置される。これにより、熱交換通路１３を流れる空気と熱交換通路２３を流れる空気との間で効率良く熱交換を行うことができる。具体的には、熱交換通路１３を流れる燃焼排気ガスを含む高温の空気と、冷却用外気吸込口２４（図２参照）から導入されて熱交換通路２３を流れる低温の空気（冷却用外気ＯＡ２）との間で熱交換を行い、燃焼排気ガスを含む空気を冷却することができる。

熱交換器３の形状は、特に限定されるものではなく、略直方体状等で良いが、図３に示す如く、例えば、略六角形状の隔壁３ａを用いて略六角柱状に形成されても良い。また、熱交換通路１３、２３の流れ方向の長さが長くなるように、熱交換器３を縦長に形成しても良い。これにより、熱交換器３の占有容積を小さくして二酸化炭素供給装置１の小型化を図ることができる。また、熱交換通路１３を流れる空気と熱交換通路２３を流れる空気との流れ形式を、略直交流的な流れから略対向流的な流れにすることができ、熱交換性能を高めることができる。

また、熱交換器３を構成する隔壁３ａは、略平板状でも良い。略平板状の隔壁３ａを用いることは、流動抵抗を減らすことができるので、空気の流量を多く確保することができる点において優れている。また、隔壁３ａは、略波形等でも良い。また更に、隔壁３ａに接続されるフィン等を設けても良い。略波形状やフィン付きの隔壁３ａを採用することは、熱伝達率を向上させて熱交換器３の効率を高めることができる点において有利である。

次に、図２を参照して、二酸化炭素供給装置１の動作について詳細に説明する。
（１）低温二酸化炭素供給運転
先ず、燃焼器１２で発生する二酸化炭素を冷却して施設５０に供給する動作（低温二酸化炭素供給運転）について説明する。

例えば、昼間の日照により、施設５０内で二酸化炭素を必要とし、且つ施設５０内の温度が十分に高く暖房等を必要としない場合、二酸化炭素供給装置１は、低温二酸化炭素供給運転を実行する。

低温二酸化炭素供給運転では、二酸化炭素供給装置１の制御装置は、燃焼器１２で燃料を燃焼させると共に、給気用送風機１１及び排気用送風機２１を稼動する。これにより、燃焼器１２から高温の二酸化炭素を含む燃焼排気ガスが発生し、その高温の燃焼排気ガスは、外気吸込口１４から導入される外気ＯＡ１と混合され、熱交換器３の一方の熱交換通路１３（図３参照）へと流れる。

他方、排気用送風機２１を稼動することにより、冷却用外気吸込口２４から外気ＯＡ１が吸い込まれ、その外気ＯＡ１は、冷却用外気室２７から熱交換器３の他方の熱交換通路２３（図３参照）へと流れる。

熱交換器３において、熱交換通路１３を流れる燃焼排気ガスを含む高温の空気と、熱交換通路２３を流れる低温の空気（冷却用外気ＯＡ２）との間で熱交換が行われ、燃焼排気ガスを含む高温の空気が冷却されて低温になる。

熱交換器３を通過して低温になった燃焼排気ガスを含む空気は、給気室１８に流れ込み、給気用送風機１１によって給気口１６から送り出されて施設５０の内部に供給される。即ち、冷却されて低温になった二酸化炭素が施設５０の内部に供給される。

他方、冷却用外気ＯＡ２は、熱交換器３を通過することにより燃焼排気ガスの保有する熱を奪って高温になる。そして、その高温になった空気は、排気室２８に流れ込み、排気用送風機２１によって排気口２６を介して外部に排出される（排気ＥＡ）。つまり、燃焼器１２で発生する燃焼熱の一部は、排気口２６から排出される排気ＥＡと共に外部に放出されることになる。

このように、二酸化炭素供給装置１では、熱交換器３によって、一方の熱交換通路１３を流れる燃焼排気ガスの保有熱を他方の熱交換通路２３を流れる空気に移動させて、施設５０内に供給される熱量を低減することができる。

これにより、燃焼によって発生する二酸化炭素を含み且つ低温である空気を農事用の施設５０の内部に供給することができ、施設５０内の温度上昇を抑えつつ施設５０内の二酸化炭素の濃度を高めることができる。

また、冷却用外気吸込口２４から外気（冷却用外気ＯＡ２）を導入して他方の熱交換通路２３に流すことにより、低温の外気を有効に利用して効率的に燃焼排気ガスを含む空気を冷却することができる。即ち、燃焼排気ガスを冷却するための装置（例えば、冷房用の空調機等）を別途設ける必要がなく、また、それら冷却装置等を稼動するためのエネルギーを必要としない。

（２）高温二酸化炭素供給運転
次に、燃焼器１２で発生する二酸化炭素を冷却せずに施設５０に供給する動作（高温二酸化炭素供給運転）について説明する。

例えば、外気温の低い日中等において、施設５０内で二酸化炭素を必要とし、且つ施設５０内の温度が低く暖房等を必要とする場合、二酸化炭素供給装置１は、高温二酸化炭素供給運転を実行する。

高温二酸化炭素供給運転では、二酸化炭素供給装置１の制御装置は、排気用送風機２１を停止した状態で、燃焼器１２で燃料を燃焼させると共に給気用送風機１１を稼動する。これにより、燃焼器１２によって発生する高温の二酸化炭素を含む燃焼排気ガスは、外気吸込口１４から導入される外気ＯＡ１と混合され、熱交換器３において冷却されることなく、給気用送風機１１によって給気口１６から送り出されて施設５０内に供給される。

高温二酸化炭素供給運転により、施設５０の内部に高濃度の二酸化炭素を供給しつつ、燃焼によって発生する燃焼熱を有効に利用して施設５０内を暖めることができる。なお、二酸化炭素を必要としない夜間等においても施設５０内を暖める暖房を目的として高温二酸化炭素供給運転を実行しても良い。

（３）換気運転（外気導入運転）
次に、燃焼器１２における燃焼を停止した状態で施設５０に外気ＯＡ１を供給する動作（換気運転）について説明する。

換気運転では、二酸化炭素供給装置１は、燃焼器１２における燃焼を停止し、排気用送風機２１を停止した状態で、給気用送風機１１を稼動する。これにより、施設５０内に二酸化炭素を供給する必要がない場合等には、燃焼による二酸化炭素の供給を行わずに、施設５０内に外気ＯＡ１を導入することができる。

例えば、日射の強い日中等に施設５０内の温度が過度に上昇した場合等には、低温の外気ＯＡ１を施設５０内に導入して施設５０内の温度を調整することができる。また、絶対湿度の低い外気ＯＡ１を施設５０内に導入することができ、施設５０内の湿度を低下させて好適に維持することができるので、結露等による農作物の品質低下等を防止することができる。

なお、施設５０内では、植物５５（図１参照）の光合成によって二酸化炭素が消費されて、二酸化炭素の濃度が低下する傾向にあるので、日中の施設５０内の二酸化炭素の濃度は、外気ＯＡ１の二酸化炭素の濃度よりも低くなる。そのため、燃焼器１２における燃焼を停止した状態であっても、施設５０内に外気ＯＡ１を導入することによって、外気ＯＡ１中の二酸化炭素を施設５０内に供給することになり、施設５０内の二酸化炭素の濃度が低下することを抑制することができる。

なお、燃焼器１２で燃焼を行いその燃焼排気ガスを冷却して供給する低温二酸化炭素供給運転と、燃焼排気ガスを冷却せずに供給する高温二酸化炭素供給運転と、燃焼器１２を停止した状態で外気ＯＡ１を供給する換気運転と、の切り替え動作は、温度センサや湿度センサ等の各種入力及び各種設定値等に基づいて図示しない制御装置によって自動で行うことができる。

次に、図４ないし図６を参照して、本発明の他の実施形態について詳細に説明する。なお、図４ないし図６において、既に説明した実施形態と同一若しくは同様の作用、効果を奏する構成要素については、同一の符号を付している。

図４は、本発明の他の実施形態に係る二酸化炭素供給装置１０１を示す構成図である。図４に示すように、二酸化炭素供給装置１０１は、冷却用外気室２７（還気室）と施設５０とを連通させる還気口２５を有する。

還気口２５は、例えば、アルミニウム製のフレキシブルダクト等からなるダクト５４を用いて施設５０に接続される。また、ダクト５４は、施設５０の内部に設けられて施設５０内の空気を吸い込むダクト５３に接続されても良い。即ち、還気口２５を形成することにより、排気経路２０を構成する熱交換器３の他方の熱交換通路２３（図３参照）と施設５０の内部とが連通される。

また、二酸化炭素供給装置１０１は、給気経路１０を流れる空気に水を噴霧する水噴霧装置３５を備えている。具体的には、水噴霧装置３５は、給気室１８の内部に水を霧状に噴出させるノズルを備えている。これにより、施設５０に送り出される給気ＳＡを加湿することができる。

なお、水噴霧装置３５に水を供給するための給水配管３６は、二酸化炭素供給装置１０１と施設５０とをつなぐダクト５２若しくはダクト５４の内部に配設されても良い。給水配管３６をダクト５２若しくはダクト５４の内部に配設することにより、給水配管３６の凍結を防止することができる。

二酸化炭素供給装置１０１における低温二酸化炭素供給運転では、二酸化炭素供給装置１０１の制御装置は、燃焼器１２で燃料を燃焼させると共に、給気用送風機１１及び排気用送風機２１を稼動する。

排気用送風機２１を稼動することにより、還気口２５から施設５０内の空気（還気ＲＡ）が吸い込まれ、その還気ＲＡは、冷却用外気室２７から熱交換器３の他方の熱交換通路２３へと流れる。

熱交換器３において、熱交換通路１３を流れる燃焼排気ガスを含む高温の空気と、熱交換通路２３を流れる低温の空気（還気ＲＡ）との間で熱交換が行われ、燃焼排気ガスを含む高温の空気が冷却される。

そして、冷却された二酸化炭素濃度の高い空気は、施設５０内に供給され（給気ＳＡ）、他方、施設５０内から吸引されて（還気ＲＡ）燃焼排気ガスの保有熱を奪って高温になった空気は、排気口２６を介して外部に排出される（排気ＥＡ）。

このように、二酸化炭素供給装置１０１における低温二酸化炭素供給運転では、施設５０内の空気を積極的に吸引して外部に放出し且つその空気（還気ＲＡ）を利用して燃焼排気ガスを含む空気を冷却することができる。

即ち、二酸化炭素供給装置１０１は、施設５０内への二酸化炭素の供給と、施設５０内の換気と、を同時に効率良く行うことができる。その結果、施設５０内の温度上昇を抑制しつつ二酸化炭素の濃度を増加させ、且つ施設５０内の湿度を低下させることができる。

（４）熱回収換気運転
また、二酸化炭素供給装置１０１は、燃焼による二酸化炭素を供給せずに施設５０内の換気のみを行う熱回収換気運転を実行可能である。熱回収換気運転では、二酸化炭素供給装置１０１の制御装置は、燃焼器１２における燃焼を停止した状態で給気用送風機１１及び排気用送風機２１を稼動する。

これにより、熱交換器３において、施設５０内から排出される空気（還気ＲＡ）と施設５０内に供給される空気（外気ＯＡ１）との間で熱交換を行って、排出される空気（還気ＲＡ）から熱を回収して、施設５０内に供給する空気（給気ＳＡ）の温度を高めることができる。

例えば、日射が少ない日、夕方、夜間等の気温が低下するとき等、施設５０内の湿度が高く且つ暖房が必要である場合には、熱回収換気運転によって、施設５０外への熱の放出を抑えつつ施設５０内の湿度を低下させることができる。このように、暖房のためのエネルギー消費の増大を抑えつつ施設５０内の湿度を好適に維持することができる。

また、熱回収換気運転では、施設５０の内部に外気ＯＡ１中の二酸化炭素が導入されるので、燃焼器１２を停止した状態であっても、日中における二酸化炭素濃度の低下を抑制する効果がある。

（５）加湿運転
二酸化炭素供給装置１０１は、施設５０内に水分を供給することができる（加湿運転）。加湿運転では、二酸化炭素供給装置１０１の制御装置は、給気用送風機１１及び排気用送風機２１を稼動し、水噴霧装置３５によって給気室１８に水を噴霧する。これにより、給気室１８内を流れる空気、即ち施設５０内に供給される給気ＳＡを加湿することができる。つまり、高湿度の空気（給気ＳＡ）を施設５０の内部に供給することができる。

なお、加湿運転では、燃焼器１２で燃料を燃焼させても良いし、燃焼を停止させても良い。例えば、燃焼器１２によって燃料を燃焼させつつ加湿運転を実行することにより、高濃度に二酸化炭素を含む高湿度の空気を施設５０の内部に供給することができる。

図５は、本発明の他の実施形態に係る二酸化炭素供給装置２０１を示す構成図である。図５に示すように、二酸化炭素供給装置２０１は、給気経路１０に形成されて熱交換器３を迂回して空気を流すバイパス経路３０と、パイパス経路３０を開閉するダンパ３１と、を有する。

バイパス経路３０は、熱交換器３の上流側、即ち外気室１７と、熱交換器３の下流側、即ち給気室１８と、を連通する通路である。ダンパ３１は、例えば、図示しないモータ等によって駆動されて、バイパス経路３０につながる風路若しくは熱交換器３につながる風路を択一的に開く。

二酸化炭素供給装置２０１では、燃焼器１２で発生する燃焼排気ガスを含む空気を、バイパス経路３０を通過させて、施設５０の内部に供給することができる（高温二酸化炭素供給運転）。

即ち、高温二酸化炭素供給運転では、二酸化炭素供給装置２０１の制御装置は、ダンパ３１を切り替えることにより、外気室１７から熱交換器３につながる風路を閉じてバイパス経路３０につながる風路を開く。この状態で、前記制御装置は、燃焼器１２で燃料を燃焼させて、給気用送風機１１を稼動する。これにより、高濃度に二酸化炭素を含む高温の空気を熱交換器３において冷却せずに施設５０の内部に供給することができ、燃焼によって発生する熱を有効に利用して施設５０内を暖めることができる。

図６は、本発明の他の実施形態に係る二酸化炭素供給装置３０１を示す構成図である。図６に示すように、二酸化炭素供給装置３０１は、冷却用外気室２７（還気室）に冷却用外気ＯＡ２を取り込む冷却用外気吸込口２４と、冷却用外気室２７と施設５０とを連通させる還気口２５と、を有し、且つ、給気経路１０に形成されて熱交換器３を迂回して空気を流すバイパス経路３０と、パイパス経路３０を開閉するダンパ３１と、を有する。また、二酸化炭素供給装置３０１は、水噴霧装置３５を備えている。

このような構成により、二酸化炭素供給装置３０１は、前述した各実施形態における各種運転を切り替えて実行することができる。即ち、二酸化炭素供給装置３０１は、施設５０内の環境等に応じて、以下に示す各種運転を行うことができる。

（１）低温二酸化炭素供給運転
ダンパ３１を熱交換器３につながる通路に切り替え、燃焼器１２で燃料を燃焼させ、給気用送風機１１及び排気用送風機２１を稼動する。即ち、燃焼器１２で発生する燃焼排気ガスを含む空気を、施設５０内からの還気ＲＡ及び冷却用外気ＯＡ２によって冷却して施設５０内に供給する。これにより、施設５０内の温度上昇を抑制しつつ施設５０内に高濃度の二酸化炭素を供給することができる。

（２）高温二酸化炭素供給運転
ダンパ３１を切り替えてバイパス経路３０を開き、燃焼器１２で燃料を燃焼させ、給気用送風機１１及び排気用送風機２１を稼動する。即ち、燃焼器１２で発生する燃焼排気ガスを含む空気を、バイパス経路３０を通過させて、冷却せずに施設５０内に供給する。これにより、施設５０内に二酸化炭素を供給すると共に施設５０の内部を暖めることができる。

（３）換気運転（外気導入運転）
ダンパ３１を切り替えてバイパス経路３０を開き、燃焼器１２における燃焼を停止した状態で給気用送風機１１及び排気用送風機２１を稼動する。即ち、還気ＲＡからの排熱回収を行わずに施設５０内の換気（外気ＯＡ１の導入及び還気ＲＡの排出）を行う。これにより、低温、低湿度の外気ＯＡ１を施設５０内に導入することができ、施設５０内の湿度の上昇、温度の上昇及び二酸化炭素濃度の低下を抑制することができる。

（４）熱回収換気運転
ダンパ３１を熱交換器３につながる通路に切り替え、燃焼器１２における燃焼を停止した状態で給気用送風機１１及び排気用送風機２１を稼動する。即ち、還気ＲＡから熱を回収しつつ施設５０内に外気ＯＡ１を供給する。これにより、施設５０内の温度の低下を抑制しつつ、湿度の上昇及び二酸化炭素濃度の低下を抑制することができる。

（５）加湿運転
上記（１）低温二酸化炭素供給運転、（２）高温二酸化炭素供給運転、（３）換気運転及び（４）熱回収換気運転の何れかにおいて、水噴霧装置３５によって給気室１８に水を噴霧する。これにより、施設５０内に供給される給気ＳＡを加湿することができる。即ち、高湿度の空気（給気ＳＡ）を施設５０の内部に供給することができる。

以上説明の如く、本実施形態によれば、施設５０内の二酸化炭素の濃度を好適に制御しつつ施設５０内の温湿度環境を所望のあらゆる条件（「低温・高湿」、「低温・低湿」、「高温・高湿」、「高温・低湿」）に近づけることができる。

なお、冷却用外気室２７につながる冷却用外気吸込口２４を開閉するダンパ等を設けても良い。これにより、上記（１）低温二酸化炭素供給運転において、外気温（冷却用外気ＯＡ２の温度）や施設５０内の温度（還気ＲＡの温度）等に応じて、冷却用外気ＯＡ２を吸い込むか否かを調整することができる。例えば、外気温が施設５０内の温度よりも低い場合、冷却用外気吸込口２４から冷却用外気ＯＡ２を吸い込むことにより、燃焼排気ガスを含む空気をより低い温度まで冷却することができる。

また、還気ＲＡを流す送風機と、冷却用外気ＯＡ２を流す送風機と、を別々に設けても良い。これにより、夫々の送風機の稼動を個別に制御することにより、還気ＲＡ及び冷却用外気ＯＡ２の流量を調節して給気ＳＡの温度を好適に制御することができる。

また、熱交換器３を複数設けても良い。その場合、還気ＲＡを流す熱交換器３と、冷却用外気ＯＡ２を流す熱交換器３と、を分けて設け、給気経路１０の上流側に還気ＲＡを流す熱交換器３を配設し、下流側に冷却用外気ＯＡ２を流す熱交換器３を配設しても良い。これにより、還気ＲＡによって冷却された燃焼排気ガスを含む空気を、還気ＲＡよりも温度の低い冷却用外気ＯＡ２を利用して更に低い温度にまで冷却することができる。

また更に、冷却用外気ＯＡ２として、例えば、蒸気圧縮式冷凍サイクル回路を備えるヒートポンプ装置等の蒸発器から吹き出される空気を利用しても良い。これにより、ヒートポンプ装置等の排熱（冷熱）を有効に利用して燃焼排気ガスを含む空気を冷却することができる。

また、二酸化炭素供給装置１、１０１、２０１、３０１は、施設５０の内部に設置されても良い。その場合、外気吸込口１４、冷却用外気吸込口２４及び排気口２６に、施設５０の外部につながるダクト等を接続すれば良い。

また、燃焼器１２による二酸化炭素の発生に代えて若しくは加えて、別途設けられる貯蔵容器（ボンベ）等から二酸化炭素を供給しても良い。これにより、例えば、暖房が不要な状態等において、施設５０内の温度及び湿度を好適に制御しつつ施設５０内の二酸化炭素の濃度を高めることができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更実施が可能である。

１、１０１、２０１、３０１ 二酸化炭素供給装置
３ 熱交換器
１０ 給気経路
１１ 給気用送風機
１２ 燃焼器
１３ 熱交換通路
１４ 外気吸込口
１６ 給気口
１７ 外気室
１８ 給気室
２０ 排気経路
２１ 排気用送風機
２３ 熱交換通路
２４ 冷却用外気吸込口
２５ 還気口
２６ 排気口
２７ 冷却用外気室
２８ 排気室
３０ バイパス経路
３１ ダンパ
３５ 水噴霧装置

Claims (6)

1. 農事用施設の内部につながる給気経路に設けられる燃焼器と、
   前記燃焼器の下流となる前記給気経路に一方の熱交換通路が介装される熱交換器と、
   前記給気経路に設けられて前記給気経路に空気を流す給気用送風機と、
   前記熱交換器の前記一方の熱交換通路と交熱的に設けられる他方の熱交換通路につながり前記他方の熱交換通路に空気を流す排気用送風機と、を有し、
   前記燃焼器で発生する燃焼排気ガスを含む空気を、前記熱交換器において前記他方の熱交換通路を流れる空気と熱交換させて冷却し、前記農事用施設の内部に供給することを特徴とする二酸化炭素供給装置。
2. 前記他方の熱交換通路につながる冷却用外気吸込口と、を有し、
   前記排気用送風機は、前記冷却用外気吸込口から外気を導入して前記他方の熱交換通路に流すことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素供給装置。
3. 前記他方の熱交換通路と前記農事用施設の内部とを連通させる還気口と、を有し、
   前記排気用送風機は、前記還気口を介して前記農事用施設の内部から空気を導入して前記他方の熱交換通路に流すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の二酸化炭素供給装置。
4. 前記給気経路に形成されて前記熱交換器を迂回して空気を流すバイパス経路と、
   前記パイパス経路を開閉するダンパと、を有し、
   前記燃焼器で発生する燃焼排気ガスを含む空気を、前記バイパス経路を通過させて、前記農事用施設の内部に供給することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか1項に記載の二酸化炭素供給装置。
5. 前記燃焼器における燃焼を停止した状態で前記給気用送風機を稼動して前記農事用施設の内部に空気を供給することを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか1項に記載の二酸化炭素供給装置。
6. 前記給気経路を流れる空気に水を噴霧する水噴霧装置と、を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の二酸化炭素供給装置。

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