JP2017112916A - 制御装置および農業用ハウス - Google Patents

Abstract

【課題】ハウス内や作物の結露を抑制可能な制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置２は作物４を生育するための農業用ハウス１においてハウスの内部の室内環境を制御する。制御装置２は、ハウスの室内空気の湿度状態と外気の湿度状態とを用いてハウスの内部における結露を抑制する必要があるか否かを判定する演算処理部２１とＩ／Ｆ部２０とを備える。Ｉ／Ｆ部２０は、結露を抑制する必要があると判定された場合に、カーテン３２、天窓３０、側窓３１および除湿装置の少なくとも一つを、室内空気の絶対湿度を上げないようにまたは室内空気の温度を下げないように制御する。
【選択図】図１

Description

この明細書における開示は、作物を栽培するハウスの室内環境を制御する制御装置および農業用ハウスに関する。

特許文献１には、農業用ハウスにおいて、換気によるハウス内の二酸化炭素の無駄な放出を防止し、光合成の進行により二酸化炭素濃度が低下したハウス内の空気に替わって外気を取り入れることで二酸化炭素濃度の極端な低下を抑制できる技術が開示されている。

特許第５１９８６８２号公報

特許文献１に開示のシステムが使用される農業用ハウスでは、作物の光合成を促進する効果が得られるものの、ハウスの内部環境を制御する際に、外気の状態によってはハウス内が結露する場合がある。例えば、早朝時にハウス内の温度を上昇させる場合、低温の外気や高湿度の外気をハウス内に取り入れる場合には、結露が発生しやすくなる。ハウス内に結露が発生する状況では、作物に結露が付着するという懸念がある。作物に結露が付着すると、作物が病気になったり、作物が生長不良になったりするという問題がある。

このような課題に鑑み、この明細書における開示の目的は、ハウス内や作物の結露を抑制可能な制御装置および農業用ハウスを提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された制御装置のひとつは、作物（４）を生育するための農業用ハウス（１）においてハウスの内部の室内環境を制御する制御装置（２）であって、
ハウスの室内空気の湿度状態と外気の湿度状態とを用いてハウスの内部における結露を抑制する必要があるか否かを判定する判定部（２１）と、
結露を抑制する必要があると判定された場合に、ハウスの外部から入射する外光を遮光する閉状態と外光を遮光しないで作物に照射させる開状態との間で開閉可能なカーテン（３２）、ハウスの内外を行き来する通気量を制御可能な窓（３０，３１）、および室内空気の絶対湿度を調整する除湿装置（３５，３６，４０）の少なくとも一つを、室内空気の絶対湿度を上げないようにまたは室内空気の温度を下げないように制御する制御出力部（２０）と、を備える。

この制御装置によれば、室内空気の湿度状態と外気の湿度状態とを用いて結露を抑制する必要があると判定された場合に、カーテン、窓および除湿装置の少なくとも一つを、室内空気の絶対湿度を上げないようにまたは室内空気の温度を下げないように制御する。この制御により、窓やカーテンの制御によってハウス内への外気流入を抑制でき、または除湿装置の制御によってハウス内の絶対湿度を低下させることができる。これにより、室内空気の温度低下や絶対湿度の上昇を抑えることができるので、ハウス内に結露が発生する状況を回避することができる。したがって、ハウス内や作物の結露を抑制可能な制御装置を提供できる。

開示された農業用ハウスのひとつは、前述の制御装置と、ハウスの外部から入射する外光を遮光する閉状態と外光を遮光しないで作物に照射させる開状態との間で開閉可能なカーテン（３２）と、ハウスの内外を行き来する通気量を制御可能な窓（３０，３１）と、室内空気の絶対湿度を調整する除湿装置（３５，３６，４０）と、を備える。

この農業用ハウスによれば、室内空気の湿度状態と外気の湿度状態とを用いて結露を抑制する必要があると判定された場合に、カーテン、窓および除湿装置の少なくとも一つを、室内空気の絶対湿度を上げないようにまたは室内空気の温度を下げないように制御する。窓やカーテンの制御によってハウス内への外気流入を抑制でき、または除湿装置の制御によってハウス内の絶対湿度を低下させることができるので、室内空気の温度低下や絶対湿度の上昇を抑えることができる。これにより、ハウス内に結露が発生する状況を回避することができる。したがって、ハウス内や作物の結露を抑制可能な農業用ハウスを提供できる。

第１実施形態に係る農業用ハウスとその制御構成について示した概要図である。 平面視したハウス内における温度センサおよび湿度センサの設置箇所の一例を示した概要図である。 第１実施形態の結露抑制制御を示したフローチャートである。 図３のフローチャートにおけるステップ３０で制御する開度を求めるための制御特性マップである。 図３のフローチャートにおけるステップ１０の判定処理を説明するための湿り空気線図である。 第２実施形態の結露抑制制御を示したフローチャートである。 図６のフローチャートにおけるステップ３０Ａで制御する開度を求めるための制御特性マップである。

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
第１実施形態に一形態としての農業用ハウス１を開示する。農業用ハウス１は、ハウス内で所定の作物４を生長させることを目的として、制御装置２によって、ハウス内を生長に適正な環境に制御する。制御する環境因子は、例えば、ハウス内における室温、湿度、二酸化炭素濃度、日射量等である。制御装置２は、これらの環境因子を適正に制御するために、各種の温度調整機器、湿度調整機器、風量調整機器、炭酸濃度調整機器、給水調整機器、日射量調整機器等の作動を制御することができる環境制御コントローラである。

第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。農業用ハウス１は、風向き、風速、日照、降水の有無、ハウス内の温度、湿度、二酸化炭素濃度等を計測する各種センサと、ハウスの天窓やカーテンの開閉、空調装置の制御、ミストの発生、二酸化炭素の発生等を行う各種調整機器と、制御装置２とを備える。制御装置２は、ハウス本体３内における室内環境に関する複数箇所の測定値から求めた制御指標に応じた制御信号を各種調整機器に出力して、ハウス内外の状況に応じて作物４の生育環境が最適となるよう自動的に制御する。複数箇所に設けられた室内環境に関する測定値は、温度センサおよび湿度センサの検出値である。したがって、温度センサおよび湿度センサは、ハウス内において互いに離れた箇所でそれぞれの測定値を検出する。

農業用ハウス１は、ハウス内を生長に適正な環境に制御するための一つの例として、ハウス内に結露が発生しやすい条件が成立すると、ハウス内の環境を結露が発生しにくいように改善する結露抑制制御を実施する。この結露抑制制御によれば、作物４の生長に悪影響を与えうる状況を回避することができる。また、例えばトマト等の作物４である場合には、農業用ハウス１は、トマトの温室栽培において温度、二酸化炭素濃度等を自動制御することで光合成を促進して収穫量を増加できる空調管理システムでもある。

ハウス本体３は、例えば、構造材としての金属製部材を組み合わせて構成されたフレームと、フレームにより支持された被覆材とを備える。被覆材は、透光性を有する合成樹脂フィルムやガラスが用いられる。図１に図示するハウス本体３は、切妻状の屋根部と、屋根部を支持し各組互いに対向する二組の側壁部と、を一体に備えるが、この形態は一例であって、ハウス本体３の構成を限定する趣旨ではない。また、ハウス本体３に他の材料を用いることや他の形状に形成することを妨げるものではない。

作物４は、ハウス本体３内に設けられたベッド３８等の所定の容器内の用土において栽培されている。給水機３７によって、水と肥料とを含んだ養液がパイプを通じて用土に供給されることにより、作物４は用土から栄養分を吸収して生育する。ベッド３８は、例えば、図２に図示するように、ハウス内において所定の個数、均等の間隔をあけて列をなすように設置されている。

給水機３７は、制御装置２によって制御される給水ポンプである。制御装置２は、１日のうち所定の時間帯に給水機３７を運転して目標量の養液を用土に供給する。制御装置２は、日射センサ５２によって検出された日射量に応じて、目標量に対して養液の供給量を加減するように給水機３７を制御する。

循環扇３３は、ハウス本体３内の上部において、作物４、温度センサ５６、湿度センサ５７、二酸化炭素センサ５８、側窓３１等よりも高い位置に設置された送風装置である。循環扇３３は、制御装置２によって制御され、ハウス本体３内の気体を循環させて全体に行き渡らせる。このように循環扇３３は、ハウス本体３内や作物４の周囲に気流を形成する気流形成装置を構成し、ハウス内における湿度、温度、二酸化炭素濃度等の調整を促し、また、作物４の生育を促すことにも寄与する。また、循環扇３３は、ハウス内において気流を形成する場所を選択可能な形態で設置されることが好ましく、例えば、ハウス内において横または縦に延びるレール等に固定されることによって可動式であることが好ましい。

制御装置２は、それぞれ複数個設けられる、温度センサ５６、湿度センサ５７、二酸化炭素センサ５８の各測定値を用いて制御指標を求める。制御装置２は、ハウス本体３内における複数箇所の測定値から求めた制御指標に応じて循環扇３３を運転することで、ハウス内の室温を上昇または低下させたり、二酸化炭素濃度や湿度をハウス内において均一化させたりする制御を行う。制御装置２は、例えば、複数の測定値についての最大値、最小値、差、平均値等を求める演算によって制御指標を決定する。

図２は、複数個の温度センサ５６および湿度センサ５７による、ハウス本体３内の環境値検出箇所の一例を示している。図２に示す一例では、温度センサ５６は、平面視したハウス本体３内において、複数個のベッド３８が並ぶ配列方向とこの配列方向と直交する方向とにそれぞれ所定の間隔をあけて２個設置される室温検出手段である。図２の図示例では、２個の温度センサ５６は、ハウス内の平面視において対角線上に位置するように設置される。湿度センサ５７は、温度センサ５６と同様の箇所に設置されている。

複数個の温度センサ５６、複数個の湿度センサ５７は、平面視されたハウス内の四隅、側壁近傍など、気流が形成されにくく空気の流れがよどみやすい場所と、中央などの比較的気流が形成されやすい場所との両方に設置される。このため、温度センサ５６および湿度センサ５７は、ハウス内を多観点的で大局的に環境制御することに寄与する。制御装置２は、これらのセンサの各測定値を用いて、前述した演算によって制御指標を決定する。

ミスト発生器３４は、ハウス内の上部において、作物４、湿度センサ５７、側窓３１よりも高い位置に設置されたミストチューブを備える。ミストチューブは、通水されるチューブの管壁に取り付けられた複数個のノズルを備え、ポンプ等によってチューブに通水される圧力を調節することによりノズルから水が噴霧されるように構成されている。したがって、ミストチューブは水を霧状に噴出させるため、霧はハウス内の上部から比較的時間をかけて落下し、ハウス内の湿度を徐々に上昇させることができる。さらにミスト発生器３４による霧の噴出とともに循環扇３３を運転することにより、ハウス内に霧を早く行き渡らせることができ、湿度の上昇を早めることもできる。

ミスト発生器３４は、制御装置２によって制御される。制御装置２は、例えば１日のうち所定の時間帯にミスト発生器３４を運転して目標量の霧を噴出し、ハウス内の湿度環境を目標範囲にするように制御する。制御装置２は、ハウス内の複数箇所における湿度の測定値から求めた制御指標に応じてミスト発生器３４による霧の噴出量を調整して、ハウス内の湿度環境を目標範囲に制御する。

また、制御装置２は、日射センサ５２によって検出された日射量に応じて、目標量に対して霧の供給量を加減するようにミスト発生器３４を制御する。また、制御装置２は、湿度センサ５７によって測定されたハウス内の相対湿度が低い場合に、ミスト発生器３４を運転してハウス内に霧を供給し、相対湿度を上昇させる制御を行う。また、ミスト発生器３４は、主に加湿を行う場合に運転されるが、ハウス内にミストを供給することにより気化熱作用を促して室温を低下させる温度低下装置として運転することもできる。

ハウス本体３には、屋根部から入射する外光を遮光させる閉状態と、屋根部から入射する外光を遮光しないで作物４に照射させる開状態との間で開閉可能なカーテン３２が設けられている。カーテン３２は、ハウス内に流入する日射量を調整する機能を有する遮光部材であり、冷房装置や暖房装置と併用されて、ハウス内を保冷したり保温したりする際に、活用される。さらにハウス本体３の屋根部には、開閉可能な天窓３０が設けられ、天窓３０の開量が調節されることにより、ハウス内に外気を取り込む際の空気の通気抵抗や換気量を調節できる。ハウス本体３の側壁部には、開閉可能な側窓３１が設けられ、側窓３１の開量が調節されることにより、ハウス内に外気を取り込む際の空気の通気抵抗や換気量を調節できる。つまり、天窓３０や側窓３１は、ハウスの内外を行き来する気流を制御可能な窓である。

カーテン３２、天窓３０、側窓３１のそれぞれは、モータ等の動力源により駆動され、制御装置２によって制御される。カーテン３２が開閉されると、外部からハウス内に流入する日射量を調節することになり、ハウス内の室温について温度上昇の速度を調節することができる。したがって、制御装置２は、ハウス内の温度を低下させる場合には、カーテン３２を閉じる方向に駆動し、ハウス内の温度を上昇させる場合には、カーテン３２を開く方向に駆動するように制御する。ただし、暖房装置と併用する場合や外気温度が室温よりも低い場合は、制御装置２はカーテン３２を閉じるように制御して保温を行う。天窓３０や側窓３１は、例えば、昼間にはハウス内の室温を目標温度に近づけるように開閉され、夜間や冬季には閉じられる。制御装置２は、ハウス本体３内の複数箇所における温度の測定値から求めた制御指標に応じて天窓３０、側窓３１、カーテン３２等の開閉量を調整して、ハウス内の温度環境を目標範囲に制御する。

天窓３０や側窓３１の開量を調節することにより、ハウス本体３の中に外気を取り入れる速度を調節することができる。また、天窓３０や側窓３１は、ハウス本体３の内部空間に外気を取り込むことにより、ハウス本体３の内外の温度差を利用して温度を調節することができる。例えば、夏季や晴天の日中には、カーテン３２を閉じ、かつ天窓３０や側窓３１の開量を大きく制御することにより、ハウス本体３の室温の上昇を抑制することに寄与する。

循環扇３３と天窓３０や側窓３１とは、農業用ハウス１における気流形成装置を構成する。また、天窓３０や側窓３１は、循環扇３３が運転していない状態でも単独で気流形成装置を構成することもできる。つまり、循環扇３３が運転され、天窓３０や側窓３１が開いている場合には、ハウス本体３の内部に外気を強制的に取り込むことができ、ハウス内に外気流入を含む気流を形成できる。天窓３０や側窓３１が開いている場合には、外部の風向によってはハウス本体３の内部に一定以上の流速をもつ外気を取り込むことができ、ハウス内に外気流入を含む気流を形成できる。循環扇３３は、このように気流形成装置として使用されて、室温の調整や湿度の調節だけでなく、ハウス内の二酸化炭素を拡散させることにも使用できる。

農業用ハウス１は、暖気や冷気をハウス内に供給可能な空調装置として機能するヒートポンプ装置３５を備える。ヒートポンプ装置３５は、その本体がハウスの屋外に設置され、本体から延びるダクトを介して、作物４の周囲などの任意の所定位置に空調風を吹き出すことができる。ヒートポンプ装置３５の空調風により、作物４の周囲の温度を制御することができる。

ヒートポンプ装置３５は、複数個の熱交換器、圧縮機、および減圧装置等を環状に配管で接続した回路において冷媒が循環するサイクルを構成する。ヒートポンプ装置３５は、冷媒の放熱作用により放熱用熱交換器で加熱された外気を暖気として送風する場合は、温度上昇装置として機能し、冷媒の吸熱作用により冷却用熱交換器で冷却された外気を冷気として送風する場合は、温度低下装置として機能する。ヒートポンプ装置３５は、室内空気から水分を吸収して、ハウス内を除湿する除湿装置としても機能することができる。ヒートポンプ装置３５が暖房運転を行うと、室内温度が上昇するため、ハウス内の相対湿度は低下する。したがって、ヒートポンプ装置３５は、除湿運転や暖房運転によって、ハウス内の相対湿度を調整可能な湿度調整機器として機能する。制御装置２は、ハウス本体３内の複数箇所における測定値から求めた制御指標に応じてヒートポンプ装置３５の運転を制御して、ハウス内の温度環境や湿度環境を目標範囲に制御する。

農業用ハウス１は、暖気をハウス内に供給可能な暖房機３６を備える。暖房機３６は、作物４の周囲などの所定の位置に暖気を吹き出すことができる空調装置である。暖房機３６は、暖房風により、作物４の周囲の温度を上昇させることができる温度上昇装置として機能する。暖房機３６は、例えば、電気ヒータ、温水式ヒータ、燃焼式ヒータ等により暖めた空気をハウス内に供給する。暖房機３６が暖房運転を行うと、室内温度が上昇するため、ハウス内の相対湿度は低下する。したがって、暖房機３６は、ハウス内の相対湿度を調整可能な湿度調整機器として機能する。制御装置２は、作物４の周囲における室温を生育に適した目標温度に保つように暖房機３６を制御する。制御装置２は、ハウス本体３内の複数箇所における測定値から求めた制御指標に応じて暖房機３６等の運転を制御して、ハウス内の温度環境や湿度環境を目標範囲に制御する。

農業用ハウス１は、ハウス内の空気を除湿可能な除湿機４０を備える。除湿機４０は、除湿方式として、例えばコンプレッサ式、デシカント式、ハイブリッド式を採用することができる。コンプレッサ式の除湿は、冷媒によってハウス内の空気を冷やして露点温度よりも低温にすることで結露させ、水分を排出した乾いた空気をハウス内に放出する。デシカント式の除湿は、ハウス内の空気から吸湿剤に水分を吸着し熱交換器で冷やして水滴に変え、湿気を除去した乾いた空気をハウス内に放出する。ハイブリッド式は、コンプレッサ式とデシカント式の両方の構造を併せ持つ方式の除湿機である。除湿機４０が運転するとハウス内の相対湿度は低下するので、除湿機４０はハウス内の相対湿度を調整可能な湿度調整機器として機能する。制御装置２は、ハウス本体３内の複数箇所における測定値から求めた制御指標に応じて除湿機４０の運転を制御して、ハウス内の湿度環境を目標範囲に制御する。

農業用ハウス１は、ハウス内に二酸化炭素を供給する炭酸ガス発生機３９を備える。制御装置２は、光合成を促進するために、ハウス内、特に作物４の周囲における炭酸ガス濃度を適切に保つように炭酸ガス発生機３９を制御する。制御装置２は、例えば、１日のうち所定の時間帯に炭酸ガス発生機３９を運転してハウス内の二酸化炭素濃度を目標値となるように調整する。したがって、炭酸ガス発生機３９は、光合成促進装置である。制御装置２は、ハウス本体３内の複数箇所における二酸化炭素濃度の測定値から求めた制御指標に応じて炭酸ガス発生機３９の運転を制御して、ハウス内の二酸化炭素濃度環境を目標範囲に制御する。

農業用ハウス１は、作物４の生育に関わる環境情報を測定する複数個の各種センサを備える。各種センサは、例えば、風向センサ５０、風速センサ５１、日射センサ５２、雨滴センサ５３、屋外の温度センサ５４、屋外の湿度センサ５５、室内の温度センサ５６、室内の湿度センサ５７、二酸化炭素センサ５８等を含む農業用ハウス１における環境センサである。

風向センサ５０は、ハウス本体３の屋外における風向を検出する。風向センサ５０により検出された風向情報は、制御装置２に入力されて、天窓３０や側窓３１に対する風向としてこれらの窓の開度制御に用いられる。風速センサ５１は、ハウス本体３の屋外における風速を検出する。風速センサ５１により検出された風速情報は、制御装置２に入力されて、天窓３０や側窓３１に対する風速としてこれらの窓の開度制御に用いられる。

日射センサ５２は、ハウス本体３に降り注ぐ日射量を検出する。日射センサ５２により検出された日射量情報は、制御装置２に入力されてハウス内に流入する熱量の見積もりに用いられ、カーテン３２の開閉制御、室温制御に用いられる。また、検出された日射量は、雨天や夜間と、晴天の日中とを判断することにも用いることができる。

雨滴センサ５３は、ハウス本体３の屋外に設けられた降雨の有無を検出可能な雨検出用のセンサである。雨滴センサ５３は、例えば、パネル上に付着した雨を水分として検出するセンサであり、所定の電極間の電気抵抗を検出する。電気抵抗の検出値は制御装置２に入力され、制御装置２は、検出値がある抵抗値以下の場合は雨が現在降っていると判定する。また、雨滴センサ５３は、パネル上に付着した雨を水圧として検出するセンサであってもよい。この場合、雨滴センサ５３が検出する圧力は制御装置２に入力され、制御装置２は、検出値がある圧力値以上の場合は雨が現在降っていると判定する。

温度センサ５４は、ハウス本体３の屋外における外気の温度を検出し、制御装置２に送る。湿度センサ５５は、ハウス本体３の屋外における外気の湿度を検出し、制御装置２に送る。複数個の温度センサ５６は、ハウス本体３の室内における温度、例えば作物４の周囲の温度を検出してこの温度環境値を制御装置２に送る。複数個の湿度センサ５７は、ハウス本体３の室内における湿度、例えば作物４の周囲の湿度を検出する湿度検出手段であり、この湿度環境値を制御装置２に送る。複数個の二酸化炭素センサ５８は、ハウス本体３の室内における二酸化炭素濃度、例えば作物４の周囲の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素濃度検出手段であり、二酸化炭素環境値を制御装置２に送る。

ハウス本体３の中で作物４が生長する環境は、各種の温度調整機器、湿度調整機器、風量調整機器、炭酸濃度調整機器、給水調整機器、日射量調整機器等を制御することによって変化する。前述のように、温度調整機器は、ハウス内の室温を調整するように制御可能な天窓３０、側窓３１、カーテン３２、循環扇３３、ミスト発生器３４、ヒートポンプ装置３５、暖房機３６等により構成することができる。湿度調整機器は、ハウス内の相対湿度を調整するように制御可能なミスト発生器３４、ヒートポンプ装置３５、暖房機３６、除湿機４０等により構成することができる。風量調整機器は、ハウス内の気流を形成するように制御可能な天窓３０、側窓３１、循環扇３３等により構成することができる。

また、炭酸濃度調整機器は、ハウス内の二酸化炭素濃度を調整するために制御される炭酸ガス発生機３９等により構成することができる。また、給水調整機器は、作物４への給水を調整するために制御される給水機３７等により構成することができる。また、日射量調整機器は、ハウス内に流入する日射量を調整するように制御可能なカーテン３２等により構成することができる。

制御装置２は、給水機３７の送水圧の調節、カーテン３２の開閉、天窓３０および側窓３１の開量の調節、循環扇３３、ミスト発生器３４、炭酸ガス発生機３９、暖房機３６、およびヒートポンプ装置３５のそれぞれの運転と停止などを制御する。各調整機器への通電開始および通電停止には、各装置への給電を入切する電磁リレーが用いられる。制御装置２は、ハウス本体３内またはハウス本体３の外部に設置された筐体に収納される。

制御装置２は、プログラムに従って動作するマイコンのようなデバイスを主なハードウェア要素として備える。制御装置２は、前述した各調整機器と各種センサとが接続されるインターフェース部（以下、Ｉ／Ｆ部ともいう）２０と、演算処理部２１と、各種データを記憶する記憶部２２と、を備える。演算処理部２１は、Ｉ／Ｆ部２０を通して各種センサから取得した環境情報と、記憶部２２に格納した各種データとを用いて所定のプログラムにしたがった判定処理や演算処理を行う。演算処理部２１は、制御装置２における判定部、演算処理部である。Ｉ／Ｆ部２０は、演算処理部２１による判定結果、演算結果に基づいて前述の各調整機器を操作する。したがって、Ｉ／Ｆ部２０は、制御装置２における入力部および制御出力部である。

また、Ｉ／Ｆ部２０には、ユーザインターフェースとなる端末装置、例えば、パーソナルコンピュータ２３、コントロールパネル、携帯用端末機等が接続される。使用者は、制御装置２の操作盤、パーソナルコンピュータ２３の操作部、コントロールパネル、端末装置等を使用してハウス内における室温等の環境設定、時刻合わせ等を行うことができ、端末装置の表示画面を通じて現在の運転状態を確認することができる。

次に、制御装置２が実行する結露抑制制御の一例について図３のフローチャート、図４および図５を参照して説明する。この結露抑制制御は、作物４の生育促進のために常時実施するハウス内の環境制御と同時並行に行われる。制御装置２は、外気の温度および湿度、室内空気の温度および湿度を常時検出し、ハウス内の結露を抑制する必要があると判定した場合には、結露発生を防ぐために、所定の機器を所定の運転状態に制御する。

ハウス内に結露が発生する条件が成立すると、作物４が適正に生長できない、病気になってしまう、あるいは商品にならない等の大きな損失が発生しうる。特に早朝等、ユーザがハウスに不在の場合、早朝特有の気候と管理者不在という条件が成り立つことから、ハウス内が結露する可能性が高くなり、結露した場合には作物４に対して重大な悪影響を及ぼすことになる。この結露抑制制御は、このような状況に対処できるので非常に有用であり、作物４の生育促進に寄与する。

図５に示す制御は、このような事態を回避するために、農業用ハウス１が作物４を生育している状態であれば、常時実行される。図５に示すフローチャートの処理は、制御装置２によって実行され、所定時間間隔で繰り返し行われる。記憶部２２には、図５に図示する湿り空気線図に相当する制御マップが記憶されている。

まずステップ１０で、判定部である演算処理部２１は、外気温度が室内空気の露点温度以下であるか否か、外気の絶対湿度が室内空気の温度の１００％相対湿度時に相当する絶対湿度以上であるか否かの両方を判断する。ステップ１０の判定処理で採用する室内空気の露点温度は、複数の測定値のうち、高い方の露点温度となる測定値を用いる。また、ステップ１０の判定処理で採用する室内空気の１００％相対湿度時相当の絶対湿度は、複数の測定値のうち、低い方の絶対湿度となる測定値を用いる。

ステップ１０で、さらにいずれかの判断がＹＥＳである場合や両方の判断がＹＥＳである場合には、結露を抑制する必要があるため、ステップ２０で天窓３０、側窓３１を全閉するように制御する。このように演算処理部２１は、室内空気の湿度状態と外気の湿度状態とを用いてハウス内における結露を抑制する必要があるか否かを判定する判定部として機能する。

ステップ２０の後は、再びステップ１０に戻り、図３のフローチャートを繰り返し実行する。ステップ１０の判定処理には、外気温度、外気湿度、室内空気温度、室内空気湿度、記憶部２２に記憶されている湿り空気線図相当のマップが少なくとも用いられる。外気温度には、温度センサ５４による検出値が用いられる。外気湿度には、湿度センサ５５による検出値が用いられる。室内空気温度には、温度センサ５６による検出値が用いられる。室内空気湿度には、湿度センサ５７による検出値が用いられる。

ステップ２０の処理により、天窓３０、側窓３１によって開放された通気口を通じて、外気がハウス内に流入することを止めることができる。ハウス内への外気流入を抑制することにより、室内空気の温度低下や絶対湿度の上昇を抑えることができる。また、ステップ２０においては、天窓３０、側窓３１の開度を常時実施の環境制御による開度よりも閉じる方向に制御してもよい。これにより、天窓３０、側窓３１によって開放された通気口を通じて、外気がハウス内に流入することを抑えることができる。

ステップ１０においてＹＥＳと判定される場合について、図５を参照して説明する。２組の温度センサ５６および湿度センサ５７で検出された現在の室内空気の状態が、図５の点Ｐ１、点Ｐ２であるとする。センサの設置箇所が異なることから、点Ｐ１（室内空気温度ＴＲ１、絶対湿度Ｘｉｎ１）と点Ｐ２（室内空気温度ＴＲ２、絶対湿度Ｘｉｎ２）は、乾球温度、相対湿度がともに異なる場合を示している。このとき温度センサ５４および湿度センサ５５で検出された現在の外気の状態が、図５の点Ｓ１の場合（外気温度ＴＡＭ１、絶対湿度Ｘｏｕｔ１）と、点Ｓ２の場合（外気温度ＴＡＭ２、絶対湿度Ｘｏｕｔ２）との２パターンを例に挙げて説明する。

点Ｓ１の場合は、外気温度ＴＡＭ１が低温である場合であり、この場合には、低温の外気によって、ハウス内に結露が発生する可能性が高いと想定できる。点Ｓ１の状態にある外気温度ＴＡＭ１は、点Ｐ１の空気の露点温度ＴＤｉｎ１よりも低く、点Ｐ２の空気の露点温度ＴＤｉｎ２よりも高い。したがって、点Ｓ１の状態にある外気が室内に流入した場合、点Ｐ１の状態の空気が冷やされて、絶対湿度Ｘｉｎ１は変化しないが室内空気温度ＴＲ１から露点温度ＴＤｉｎ１まで温度低下する可能性が高い。露点温度ＴＤｉｎ１では相対湿度が１００％になるため、結露が発生することになる。このように複数箇所における複数の測定値のうち、高い方の露点温度よりも低温である外気が流入する場合は、ハウス内に結露が発生すると考えられるため、ステップ２０の処理が行われる。

点Ｓ２の場合は、外気の絶対湿度Ｘｏｕｔ２が高い場合であり、この場合には、高湿度の外気によって、室内に結露が発生する可能性が高いと想定できる。点Ｓ２の状態にある外気の絶対湿度Ｘｏｕｔ２は、点Ｐ１の空気の相対湿度１００％時相当の絶対湿度Ｘｉｎ１１００よりも高く、点Ｐ２の空気の相対湿度１００％時相当の絶対湿度Ｘｉｎ２１００よりも高い。したがって、点Ｓ２の状態にある外気が室内に流入した場合、点Ｐ１の空気の絶対湿度や点Ｐ２の空気の絶対湿度が、相対湿度１００％時相当の絶対湿度に達する可能性が高く、結露が発生することになる。このように複数箇所における複数の測定値のうち、相対湿度１００％時相当の絶対湿度の低い方よりも高い絶対湿度をもつ外気が流入する場合は、ハウス内に結露が発生すると考えられるため、ステップ２０の処理が行われる。

以上のように、前述のステップ２０では、天窓３０、側窓３１の開度を閉じる方向に制御することで、室内空気の絶対湿度を上げないようにまたは室内空気の温度を下げないようにしている。例えば「室内空気の絶対湿度を上げないように」とは、室内空気について相対湿度１００％時に相当する絶対湿度以上にならないように、室内空気の絶対湿度を上げないということである。例えば、「室内空気の温度を下げないように」とは、室内空気の露点温度以下にならないように、室内空気の温度を下げないということである。

ステップ１０で、前述のいずれの判断もＮＯである場合には、結露を抑制する必要がない。このため、ステップ３０で通常の環境制御に基づいて天窓３０、側窓３１を制御する。ステップ３０の後は、再びステップ１０に戻り、図３のフローチャートを繰り返し実行する。ステップ３０の処理では、図４に示す制御特性マップに基づいて、天窓３０の開度、側窓３１の開度を制御する。

ステップ３０では、複数の測定値に基づく室内空気の絶対湿度の平均値Ｘｉｎａｖから外気の絶対湿度Ｘｏｕｔを差し引いた値に応じて天窓３０の開度、側窓３１の開度を決定する。図４に図示するように、天窓３０の開度、側窓３１の開度は、ＸｉｎａｖとＸｏｕｔとの差がｄｘ１より大きくなると開放し始め、ｄｘ１からｄｘ２に増加するにつれて比例的に増加するように設定され、ｄｘ２以上の場合は全開状態に設定される。なお、室内空気が１箇所で測定される場合は、平均値Ｘｉｎａｖの代わりに１箇所の測定値に基づく室内空気の絶対湿度を用いる。このステップ３０の処理により、室内空気と外気との絶対湿度にあまり差がない場合は、天窓３０の開度や側窓３１の開度を０％近くの開度に設定して、結露の可能性が低くなる制御を実行する。室内空気と外気との絶対湿度の差が大きくなった場合は、天窓３０の開度や側窓３１の開度を１００％近くに設定して、生育に適した室内環境を整えることを優先する制御を実行する。

次に、第１実施形態の制御装置２がもたらす作用効果について説明する。制御装置２は、作物４を生育するための農業用ハウス１においてハウスの内部の室内環境を制御する。制御装置２は、室内空気の湿度状態と外気の湿度状態とを用いてハウスの内部における結露を抑制する必要があるか否かを判定する演算処理部２１と、演算処理部２１の判結果に応じて所定の制御を実施するＩ／Ｆ部２０と、を備える。Ｉ／Ｆ部２０は、結露を抑制する必要があると判定された場合に、天窓３０および側窓３１の少なくとも一つを、室内空気の絶対湿度を上げないようにまたは室内空気の温度を下げないように制御する。

この制御装置２によれば、室内空気の湿度状態と外気の湿度状態とを用いて結露を抑制する必要があると判定された場合に、天窓３０および側窓３１の少なくとも一つを、室内空気の絶対湿度を上げないようにまたは室内空気の温度を下げないように制御する。このような天窓３０や側窓３１の制御によってハウス内への外気流入を抑制できる。これにより、室内空気の温度低下や絶対湿度の上昇を抑えられるので、外気温度が高い場合や外気湿度が低い場合でも結露を回避するように外気の導入量を調節することができる。したがって、制御装置２は、ハウス内や作物の結露を抑制でき、作物４の生育不良や病気発生の原因を取り除くことに寄与する。また、天窓３０や側窓３１の開度制御によってハウス内への外気流入を抑制できるので、消費エネルギを抑えた結露抑制制御を実施することができる。

また、制御装置２のＩ／Ｆ部２０は、結露を抑制する必要があると判定された場合に、ステップ２０において、除湿装置を室内空気の絶対湿度を上げないように制御してもよい。この制御装置２によれば、除湿装置の制御によって室内空気の絶対湿度を適切に下げることにより、湿度の高い外気が室内に流入したとしても、室内空気の絶対湿度を上げないように制御することができる。すなわち、除湿装置は、室内空気の絶対湿度を上げないように室内空気の絶対湿度を下げる制御を実施する。これにより、絶対湿度の上昇を抑えられるので、外気湿度が低い場合でも結露を回避することができる。

制御装置２の演算処理部２１は、外気の温度が室内空気の露点温度以下であるか、外気の絶対湿度が室内空気の温度の相対湿度１００％時に相当する絶対湿度以上であるかの少なくとも一つが成立する場合に、結露を抑制する必要があると判定する。この判定によれば、外気温度が結露が発生しうるほど低い場合と外気湿度が結露が発生しうるほど高い場合のいずれが成立する状況であっても、結露発生を的確に抑制することができる制御装置を提供できる。

制御装置のＩ／Ｆ部２０は、結露を抑制する必要があると判定された場合に、天窓３０および側窓３１の少なくとも一つを閉じる方向に制御する。これによれば、ハウス内に結露が生じうるほどの温度が高い外気や湿度が低い外気がハウス内に流入する量を抑えられるので、室内空気の絶対湿度を上げないように、または室内空気の温度を下げないようにハウス内環境を制御でき、結露回避に寄与する。

農業用ハウス１は、開閉可能なカーテン３２と、通気量を制御可能な天窓３０および側窓３１と、室内空気の絶対湿度を調整する除湿装置と、前述の制御装置２と、を備える。この農業用ハウス１によれば、室内空気の湿度状態と外気の湿度状態とを用いて結露を抑制する必要があると判定された場合に、天窓３０および側窓３１の少なくとも一つを、室内空気の絶対湿度を上げないようにまたは室内空気の温度を下げないように制御する。天窓３０や側窓３１の開度制御によってハウス内への外気流入を抑制できるので、消費エネルギを抑えて、室内空気の温度低下や絶対湿度の上昇を抑えることができる。これにより、ハウス内に結露が発生する状況を省エネルギによって改善することができ、ハウス内や作物の結露を抑制可能な農業用ハウス１を提供できる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る結露抑制制御について図６および図７を参照して説明する。図６で第１実施形態の図面と同ステップ符号を付した処理は、前述の実施形態と同様である。第２実施形態で特に説明しない構成、処理、作用、効果については、前述の実施形態と同様である。以下、前述の実施形態と異なる点についてのみ説明する。

第２実施形態の結露抑制制御は、第１実施形態の制御に対して、ステップ２０Ａおよびステップ３０Ａにおいてカーテン３２を制御する点が相違する。ステップ１０で前述のいずれかの判断がＹＥＳである場合や両方の判断がＹＥＳである場合には、ステップ２０Ａでカーテン３２を全閉するように制御する。

ステップ２０Ａの後は、再びステップ１０に戻り、図６のフローチャートを繰り返し実行する。ステップ２０Ａの処理により、カーテン３２によって開放された通気口を通じて、外気がハウス内に流入することを止めることができるので、室内空気の温度低下や絶対湿度の上昇を抑えることができる。また、ステップ２０Ａにおいては、カーテン３２の開度を常時実施の環境制御による開度よりも閉じる方向に制御してもよい。これにより、天窓３０、側窓３１によって開放された通気口を通じて、外気がハウス内に流入することを抑えることができる。したがって、ステップ２０Ａでは、カーテン３２の開度を閉じる方向に制御することで、室内空気の絶対湿度を上げないようにまたは室内空気の温度を下げないようにしている。ステップ２０でのカーテン３２を閉じる制御は、第１実施形態においてステップ２０で天窓３０等を閉じる制御と同様の作用効果を奏する。

また、ステップ２０Ａにおいて、カーテン３２、天窓３０および側窓３１のすべてを閉じる方向に制御するように制御してもよい。

ステップ１０で、前述のいずれの判断もＮＯである場合には、ステップ３０Ａで通常の環境制御に基づいてカーテン３２を制御する。ステップ３０Ａの後は、再びステップ１０に戻り、図６のフローチャートを繰り返し実行する。ステップ３０Ａの処理では、図７に示す制御特性マップに基づいて、カーテン３２の開度を制御する。

ステップ３０Ａでは、複数の測定値に基づく室内空気の絶対湿度の平均値Ｘｉｎａｖから外気の絶対湿度Ｘｏｕｔを差し引いた値に応じてカーテン３２の開度を決定する。図７に図示するように、カーテン３２の開度は、ＸｉｎａｖとＸｏｕｔとの差がゼロより大きくなると開放し始め、ＸｉｎａｖとＸｏｕｔとの差が０からｄｘ１に増加するにつれて比例的に増加するように設定され、ｄｘ１以上の場合は全開状態に設定される。このステップ３０Ａの処理により、室内空気と外気との絶対湿度に差がない場合は、カーテン３２の開度を０％近くの開度に設定して、結露の可能性が低くなる制御を実行する。室内空気と外気との絶対湿度の差が生じてくるとカーテン３２の開度を１００％に向けて急激に増加するように設定して、生育に適した室内環境を整えることを優先する制御を実行する。

また、ステップ３０Ａにおいて、第２実施形態のカーテン３２に係る開度制御と、第１実施形態の天窓３０および側窓３１に係る制御とを実施するようにしてもよい。このような制御を行う場合、図７において、実線で図示するカーテン３２に係る制御特性マップと、破線で図示する天窓３０および側窓３１に係る制御特性マップにしたがって、それぞれの開度設定を行う。

この場合、結露を抑制する必要がないと判定された場合に、制御装置２のＩ／Ｆ部２０は、室内空気の絶対湿度と外気の絶対湿度との差が小さいときにはカーテン３２、天窓３０および側窓３１のうちカーテン３２を開く方向に制御する。Ｉ／Ｆ部２０は、室内空気の絶対湿度と外気の絶対湿度との差が大きくなってくると、さらに天窓３０や側窓３１を開く方向に制御する。

この制御によれば、結露の可能性が高い場合に窓でなくカーテン３２を開くように制御し、結露の可能性が低くなるとカーテン３２に加えて窓を開放して外気を室内に積極的に取り入れるようにできる。このように結露の可能性が高い場合に、外気の取り入れよりもカーテン３２の開放による日射量の取り入れを積極的に行うことで、室内の温度変動を抑えることができ、作物４に受ける環境変化を抑制できる。また、カーテン３２の開度制御によってハウス内への日射量流入を抑制できるので、消費エネルギを抑えた結露抑制制御を実施することができる。

（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

前述の実施形態において、結露を抑制する必要があると判定された場合に、カーテン３２、天窓３０、側窓３１、および除湿装置の少なくとも一つを、室内空気の絶対湿度を上げないようにまたは室内空気の温度を下げないように制御する。この「室内空気の絶対湿度を上げないように制御する」処理は、室内空気について相対湿度１００％時に相当する絶対湿度に対して近傍の絶対湿度にならないように室内空気の絶対湿度を上げないように制御してもよい。例えば、室内空気について相対湿度１００％時に相当する絶対湿度に対してマイナス１〜２０％の範囲に含まれる絶対湿度以下になるように制御してもよい。これにより、湿度等を検出する装置の測定精度のレベルも考慮すると、結露抑制に関して安全寄りの制御を行うことができる。

また、「室内空気の温度を下げないように制御する」処理は、室内空気の露点温度に対して近傍の室内温度にならないように室内空気の温度を上げないように制御してもよい。例えば、室内空気の露点温度に対してプラス１〜２０％の範囲に含まれる温度以上になるように制御してもよい。これにより、温度等を検出する装置の測定精度のレベルも考慮すると、結露抑制に関して安全寄りの制御を行うことができる。

前述の実施形態のステップ２０やステップ２０Ａでは、窓やカーテンのいずれかを制御することを説明したが、窓、カーテン、除湿装置のうち複数を制御するようにしてもよい。この場合には、結露が発生しにくい状況を迅速に実現することができる。

前述の実施形態では、温度センサ５６および湿度センサ５７が室内の所定の２箇所において室内環境を検出することを説明しているが、これらのセンサの設置箇所は１個でもよいし、２個以上であってもよい。

前述の実施形態において、制御装置２は、パーソナルコンピュータが備えるインターフェース部あるいはパーソナルコンピュータに追加されるインターフェース部を通して、各種センサの出力を受け取り、また各調整機器への指示を与えるように構成してもよい。すなわち、パーソナルコンピュータでプログラムを実行することによって、パーソナルコンピュータを制御装置２として機能させることができる。

前述の実施形態において、制御装置２のＩ／Ｆ部２０に、天気予報の情報を外部から取得する通信インターフェース部を備えるようにしてもよい。この場合、制御装置２は、Ｉ／Ｆ部２０を通して取得した天気予報の情報から、作物４の周囲湿度を予測し、予測結果に基づいて、給水機３７によるベッド３８への給水量を調整することができる。

前述の実施形態において、作物４の一例としてトマトであることを記載しているが、作物４は、トマトに限定されるものではなく、その他の野菜や果物であってもよい。

１…農業用ハウス、 ２…制御装置、 ４…作物
２０…インターフェース部（制御出力部）、 ２１…判定部（演算処理部）
３０…天窓（窓）、 ３１…側窓（窓）、 ３２…カーテン
３５…ヒートポンプ装置（除湿装置）
３６…暖房機（除湿装置）
４０…除湿機（除湿装置）

Claims (5)

1. 作物（４）を生育するための農業用ハウス（１）においてハウスの内部の室内環境を制御する制御装置（２）であって、
   前記ハウスの室内空気の湿度状態と外気の湿度状態とを用いて前記ハウスの内部における結露を抑制する必要があるか否かを判定する判定部（２１）と、
   結露を抑制する必要があると判定された場合に、前記ハウスの外部から入射する外光を遮光する閉状態と前記外光を遮光しないで前記作物に照射させる開状態との間で開閉可能なカーテン（３２）、前記ハウスの内外を行き来する通気量を制御可能な窓（３０，３１）、および前記室内空気の絶対湿度を調整する除湿装置（３５，３６，４０）の少なくとも一つを、前記室内空気の絶対湿度を上げないようにまたは前記室内空気の温度を下げないように制御する制御出力部（２０）と、
   を備える制御装置。
2. 前記判定部は、前記外気の温度が前記室内空気の露点温度以下であるか、前記外気の絶対湿度が前記室内空気の温度の相対湿度１００％時に相当する絶対湿度以上であるかの少なくとも一つが成立する場合に、結露を抑制する必要があると判定する請求項１に記載の制御装置。
3. 結露を抑制する必要があると判定された場合に、前記制御出力部は、前記カーテンおよび前記窓の少なくとも一つを閉じる方向に制御する請求項１または請求項２に記載の制御装置。
4. 結露を抑制する必要がないと判定された場合に、前記制御出力部は、前記室内空気の絶対湿度と前記外気の絶対湿度との差が小さいときには前記カーテンおよび前記窓のうち前記カーテンを開く方向に制御し、前記室内空気の絶対湿度と前記外気の絶対湿度との差が大きくなってくると、さらに前記窓を開く方向に制御する請求項３に記載の制御装置。
5. 作物（４）を生育するためにハウスの内部の室内環境を制御する農業用ハウス（１）であって、
   前記ハウスの外部から入射する外光を遮光する閉状態と前記外光を遮光しないで前記作物に照射させる開状態との間で開閉可能なカーテン（３２）と、
   前記ハウスの内外を行き来する通気量を制御可能な窓（３０，３１）と、
   前記室内空気の絶対湿度を調整する除湿装置（３５，３６，４０）と、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制御装置（２）と、
   を備える農業用ハウス。

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