JP2019201555A - 農業用ハウス - Google Patents

Abstract

【課題】複数の棟を有するハウス本体の各棟の内部環境を、環境調整機を制御して目標環境に制御する技術を提供する。【解決手段】農業用ハウス２は、ハウス本体１０と、センサ５０〜６６と、環境調整機３０〜３４、４２〜４６と、制御装置１００と、を備えている。ハウス本体１０は、作物を生育する複数の棟１２を有する。複数の棟１２の各棟に対し、センサ５０〜６６は、ハウス本体１０の内外の環境情報を検出し、ハウス本体１０に共通である。ハウス本体１０が複数の棟のうちの１棟を有する場合に、環境調整機３０〜３４、４２〜４６は、１棟の内部環境が調整されるのと同じ能力で、各棟の内部環境を調整し、制御装置１００は、１棟の内部環境を目標環境に制御する制御アルゴリズムにより、センサ５０〜６６から取得する環境情報に基づいて環境調整機３０〜３４、４２〜４６を制御し、各棟の内部環境を目標環境に制御する。【選択図】図２

Description

本開示は、複数の棟で作物を生育する農業用ハウスの技術に関する。

作物を農業用ハウスで生育する技術が知られている。例えば、特許文献１には、農業用ハウスにおいて、１棟または複数の棟を有するハウス本体の内部環境を調整する環境調整機として、吸い込み用ファンと換気扇とによりハウス本体の内部を換気する技術が記載されている。

特開２００８−２２７４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ハウス本体が複数の棟を有する場合、環境調整機である吸い込み用ファンと換気扇とをどのようにして制御して、ハウス本体の各棟の内部環境を目標環境に制御するかが記載されていないという課題がある。

本開示は、複数の棟を有するハウス本体の各棟の内部環境を、環境調整機を制御して目標環境に制御する技術を提供することが望ましい。

本開示の農業用ハウス（２）は、ハウス本体（１０）と、センサ（５０〜６６）と、環境調整機（３０〜４６）と、制御装置（１００）と、を備えている。
ハウス本体は、作物（６）を生育する複数の棟（１２）を有する。センサは、ハウス本体の内外の環境情報を検出し、ハウス本体に共通である。環境調整機は、複数の棟の各棟に対し、ハウス本体が複数の棟のうちの１棟を有する場合に１棟の内部環境が調整されるのと同じ能力で、各棟の内部環境を調整する。

制御装置は、ハウス本体が複数の棟のうちの１棟を有する場合に１棟の内部環境を目標環境に制御するように確立した制御アルゴリズムにより、共通のセンサから取得する環境情報に基づいて環境調整機を制御し、各棟の内部環境を目標環境に制御する。

本開示の構成によれば、ハウス本体が複数の棟のうちの１棟を有する場合に環境調整機を制御して１棟の内部環境を目標環境に制御するように確立した制御アルゴリズムにより、ハウス本体が複数の棟のうちの１棟を有する場合と同じ能力でハウス本体の各棟の内部環境を調整する環境調整機を制御する。

これにより、ハウス本体が複数の棟のうちの１棟を有する場合と同様に、複数の棟を有するハウス本体の各棟の内部環境を、１つのハウス制御装置で目標環境に制御できる。
また、複数のハウス本体に共通のセンサからハウス本体の内外の環境情報を取得するので、センサの個数を極力低減できる。

尚、この欄および特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一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ものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

本実施形態の農業用ハウスの外観を示す模式図。 農業用ハウスの内外の構成を示す模式図。 ハウス制御装置の構成を示すブロック図。 ハウス本体が１棟を有する農業用ハウスの内外の構成を示すブロック図。 ハウス制御処理のメイン処理を示すフローチャート。 内部温度の上限温度算出処理を示すフローチャート。 換気扇が作動しない場合に上昇する内部温度を示す特性図。 下限温度算出処理を示すフローチャート。 駆動する換気扇の数に応じて低下する内部温度を示す特性図。 換気扇の駆動数算出処理を示すフローチャート。 換気扇の駆動数と換気能力との関係を示す特性図。 換気扇の制御処理を示すフローチャート。 内部温度のフィードバック制御処理を示すフローチャート。 内部温度のフィードバック制御処理を示すタイムチャート。

以下、本開示の実施形態を図に基づいて説明する。
［１．構成］
図１に示す農業用ハウス２は、例えば隣接する４個の棟１２を有するハウス本体１０を備えている。ハウス本体１０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。被覆材として、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。尚、本実施形態では、隣接する各棟１２の間に仕切りは存在しない。

ハウス本体１０は、４個の棟１２の各棟１２において、切妻状の屋根部１４と、各棟１２の長手方向両端に設置され屋根部１４を支持する妻面部２０、２４とを備える。さらに、４個の棟１２のうち両端の棟１２は、棟１２の長手方向に延びて屋根部１４を指示する側面部１６を備えている。

ハウス本体１０のこの形態は一例であって、ハウス本体１０の構成を限定する趣旨ではない。また、ハウス本体１０に他の材料を用いることやハウス本体１０を他の形状に形成することを妨げるものではない。

各棟１２の妻面部２０には、モータ等の駆動力でロール状に巻き上げられることにより、各棟１２の内外を通気させる窓２２が形成されている。さらに、各棟１２の妻面部２４には、３個の換気扇３０、３２、３４が設置されている。換気扇３０、３２、３４の少なくともいずれか１つを駆動させる場合、妻面部２４に対して各棟１２の長手方向反対側の妻面部２０の窓２２が開放される。

図２および図３に示すように、各棟１２には、各棟１２の内部環境を調整する環境調整機として、換気扇３０〜３４に加え、給水機３６と、ミスト発生機３８と、カーテン４０と、ヒートポンプ４２と、暖房機４４と、ＣＯ２発生機４６とが設置されている。

換気扇３０〜３４と、給水機３６と、ミスト発生機３８と、カーテン４０と、ヒートポンプ４２と、暖房機４４と、ＣＯ２発生機４６とは、ハウス本体１０が４個の棟１２のうち１棟１２を有する場合と同じ位置で各棟１２に設置されており、ハウス本体１０が４個の棟１２のうち１棟１２を有する場合と同じ能力で各棟１２の内部環境を調整する。

そして、ハウス本体１０に共通の設備として、ハウス本体１０の外部に、日射量センサ５０と、雨滴センサ５２と、風向センサ５４と、風速センサ５６と、温度センサ５８と、湿度センサ６０とが設置されている。

さらに、ハウス本体１０に共通の設備として、４個の棟１２のいずれかの内部に、温度センサ６２と、湿度センサ６４と、ＣＯ２センサ６６と、ハウス制御装置１００とが設置されている。尚、温度センサ６２と湿度センサ６４とＣＯ２センサ６６とは、換気扇３０〜３４側と窓２２側とのそれぞれに設置されている。

ハウス制御装置１００は、ハウス本体１０に共通の各種センサから取得するハウス本体１０の内外の環境情報に基づいて、各棟１２に設置された上記の環境調整機を制御し、各棟１２の内部環境を作物の生育に適正な同じ目標環境に制御する。

ハウス制御装置１００は、ＣＰＵと、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリと、入出力インターフェースと、を備えるマイクロコンピュータを中心に構成されている。以下、半導体メモリを単にメモリとも言う。ハウス制御装置１００は１つのマイクロコンピュータを搭載してもよいし、複数のマイクロコンピュータを搭載してもよい。

ハウス制御装置１００の各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。このプログラムをＣＰＵが実行することにより、プログラムに対応する方法が実行される。

ハウス制御装置１００の各種機能を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部または全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。

また、ハウス制御装置１００には、パーソナルコンピュータ１１０、図示しない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、ハウス制御装置１００の操作盤、パーソナルコンピュータ１１０の操作部、コントロールパネル、形態端末機等を使用してハウス本体１０の内部温度等の環境設定、時刻合わせ等を行うことができる。そして、使用者は、携帯用端末機等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。

ハウス制御装置１００は、上記の各種センサからハウス本体１０の内外の環境情報として、日射量、降水の有無、風向、風速、ハウス本体１０の内外の温度、ハウス本体１０の内外の湿度、ハウス本体１０の内部のＣＯ２濃度等を取得する。

ハウス制御装置１００は、各種センサから取得する環境情報に基づいて、換気扇３０〜３４、給水機３６、ミスト発生機３８、カーテン４０、ヒートポンプ４２、暖房機４４、ＣＯ２発生機４６等の前述した各種環境調整機を制御して、温度、湿度、ＣＯ２濃度等のハウス本体１０の各棟１２の内部環境を作物の生育に適した目標環境に制御する。

ハウス制御装置１００は、ハウス本体が４個の棟１２のうちの１棟１２を有する場合に前述した各種環境調整機を制御して、温度、湿度、ＣＯ２濃度等の１棟１２の内部環境を目標環境に制御するように確立した制御アルゴリズに基づいて生成されたプログラムにより、４個の棟１２の各棟１２の内部環境を同じ目標環境に制御する。そこで、図４に基づいて、４個の棟１２のうち１棟１２を有するハウス本体７０で作物を生育する場合の農業用ハウス４の構成について説明する。

農業用ハウス４は、ハウス本体７０の内部で所定の作物６を生育させることを目的として、ハウス制御装置１００によって、ハウス本体７０の内部を生育に適正な環境に制御する。作物６は、ハウス本体７０の内部に設けられたベッド８等の所定の容器内の用土において栽培されている。ベッド８は、例えば、ハウス本体７０の内部において所定の個数、均等な間隔をあけて列をなすように設置されている。

尚、図４では、ハウス本体７０の内外に設置されている設備を示す都合上、モータ２２ａにより巻き上げられる窓２２と換気扇３０〜３４とをハウス本体７０の側面部に図示しているが、実際には、窓２２と換気扇３０〜３４とは、前述したようにハウス本体７０の妻面部に設置されている。

ハウス本体７０の内部には、各種環境調整機として、換気扇３０〜３４と、給水機３６と、ミスト発生機３８と、カーテン４０と、ヒートポンプ４２と、暖房機４４と、ＣＯ２発生機４６とが設置されている。

農業用ハウス４は、各種センサとして、ハウス本体７０の外部に設置された日射量センサ５０と雨滴センサ５２と風向センサ５４と風速センサ５６と温度センサ５８と湿度センサ６０、ならびにハウス本体１０の内部に設置された温度センサ６２と湿度センサ６４とＣＯ２センサ６６とを備えている。尚、図４に示す各種センサは、図１および図２に示す農業用ハウス２では、４個の棟１２に共通のセンサである。

次に、各種環境調整機について詳細に説明する。
３個の換気扇３０〜３４はハウス本体７０の内部を換気する。ハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４を駆動するときに、換気扇３０〜３４が設置された妻面部２４と長手方向反対側の妻面部２０の窓２２を開放する。これにより、換気扇３０〜３４によりハウス本体７０の内部に導入された外気が窓２２からハウス本体７０の外部に排出される。窓２２は、モータ２２ａ等の動力源により駆動され、ハウス制御装置１００によって開閉制御される。

ハウス制御装置１００は、ハウス本体７０の内部温度を目標温度にするために、駆動する換気扇と停止する換気扇とを決定する。駆動される換気扇の数が増加するほど、ハウス本体７０の内部が外気により換気される換気量が増加するので、ハウス本体７０の内部温度が低下する。換気扇３０〜３４に対するハウス制御装置１００の制御処理については後述する。

給水機３６は、ハウス制御装置１００によって制御される給水ポンプである。ハウス制御装置１００は、１日のうち所定の時間帯に給水機３６を運転して目標量の養液を用土に供給する。ハウス制御装置１００は、日射量センサ５０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３６を制御する。

ミスト発生機３８は、ハウス本体７０の上部において、作物６とハウス本体７０の内部の湿度センサ６４と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。ミストチューブが水を霧状に噴出させることにより、霧はハウス本体７０の上部から比較的時間をかけて落下し、ハウス本体７０の内部の湿度を徐々に上昇させることができる。

ミスト発生機３８は、ハウス制御装置１００によって制御される。ハウス制御装置１００は、例えば１日のうち所定の時間帯にミスト発生機３８を運転して目標量の霧を噴出し、ハウス本体７０の湿度環境を目標範囲にするように制御する。ハウス制御装置１００は、ハウス本体７０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機３８による霧の噴出量を調整して、ハウス本体７０の湿度環境を目標範囲に制御する。

ハウス制御装置１００は、日射量センサ５０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機３８を制御する。ハウス制御装置１００は、湿度センサ６４によって測定されたハウス本体７０の内部の相対湿度が低い場合に、ミスト発生機３８を運転してハウス本体７０に霧を供給し、相対湿度を上昇させる制御を行う。

ミスト発生機３８は、主に加湿を行う場合に運転されるが、ハウス本体７０の内部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７０には、屋根部１４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６に照射させる開状態との間で開閉可能なカーテン４０が設けられている。カーテン４０は、ハウス本体７０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、ハウス本体７０を保冷したり保温したりする際に活用される。

カーテン４０は、モータ等の動力源により駆動され、ハウス制御装置１００によって制御される。カーテン４０が開閉されると、外部からハウス本体７０に流入する日射量を調節することになるので、ハウス本体７０の内部温度の上昇速度を調節することができる。

したがって、ハウス制御装置１００は、ハウス本体７０の内部温度を低下させる場合には、カーテン４０を閉じる方向に駆動し、ハウス本体７０の内部温度を上昇させる場合には、カーテン４０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ハウス本体７０の外部温度が内部温度よりも低い場合は、ハウス制御装置１００はカーテン４０を閉じるように制御して保温を行う。

ハウス制御装置１００は、ハウス本体７０の内部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カーテン４０の開閉量を調整して、ハウス本体７０の温度環境を目標範囲に制御する。

ヒートポンプ４２は、ハウス本体７０の内部を暖房する暖房運転やハウス本体７０の内部を冷房する冷房運転を実施できる。したがって、ヒートポンプ４２は、農業用ハウス４が備える複数の暖房装置のうちの一つである。ヒートポンプ４２は、その本体がハウス本体７０の屋外に設置され、本体から延びるダクトを介して、作物６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４２の空調風により、作物６の周囲の温度を制御することができる。

ヒートポンプ４２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４２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４２は、ハウス本体７０の内部の空気から水分を吸収して、ハウス本体７０の内部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４２が暖房運転を行うと、ハウス本体７０の内部温度が上昇するため、ハウス本体７０の相対湿度は低下する。ハウス制御装置１００は、ハウス本体７０の内部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４２の運転を制御して、ハウス本体７０の温度環境や湿度環境を目標範囲に制御する。

暖房機４４は、作物６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４４は、暖気により作物６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。したがって、暖房機４４は、農業用ハウス４が備える複数の暖房装置のうちの１つである。

暖房機４４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本体７０の内部に供給する。暖房機４４が暖房運転を行うと、ハウス本体７０の内部温度が上昇するため、ハウス本体７０の相対湿度は低下する。

ハウス制御装置１００は、作物６の周囲におけるハウス本体７０の内部温度を生育に適した目標温度に保つように暖房機４４を制御する。ハウス制御装置１００は、ハウス本体７０の内部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４４等の運転を制御して、ハウス本体７０の内部の温度環境や湿度環境を目標範囲に制御する。

ＣＯ２発生機４６はハウス本体７０の内部にＣＯ２を供給する。ハウス制御装置１００は、光合成を促進するために、ハウス本体７０の内部、特に作物６の周囲におけるＣＯ２濃度を適切に保つようにＣＯ２発生機４６を制御する。ハウス制御装置１００は、例えば、１日のうち所定の時間帯にＣＯ２発生機４６を運転してハウス本体７０の内部のＣＯ２濃度が目標値となるように制御する。ＣＯ２発生機４６は、光合成促進装置である。

ハウス制御装置１００は、ハウス本体７０の内部の複数箇所におけるＣＯ２濃度の測定値から求めた制御指標に応じてＣＯ２発生機４６の運転を制御して、ハウス本体７０の内部のＣＯ２濃度環境を目標範囲に制御する。また、ＣＯ２発生機４６は、ＣＯ２を発生することによりハウス本体７０の内部温度を上昇させることが可能である。ＣＯ２発生機４６は、農業用ハウス４が備える複数の暖房装置のうちの１つである。

次に、各種センサについて詳細に説明する。
日射量センサ５０は、ハウス本体７０に降り注ぐ日射量を検出する。日射量センサ５０により検出された日射量情報は、ハウス制御装置１００に入力されてハウス本体７０に流入する熱量の見積もりに用いられ、カーテン４０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５２は、ハウス本体７０の外部に設けられた、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５２によって雨が検知された場合には、作物に直接雨滴がかかることを防止するために、窓２２を閉じるように制御する。これにより、作物が病気になることを防止する。

雨滴センサ５２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ハウス制御装置１００に入力され、ハウス制御装置１００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５２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５２が検出する圧力はハウス制御装置１００に入力され、ハウス制御装置１００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。

風向センサ５４は、ハウス本体７０の外部の風向を検出する。風向センサ５４により検出された風向情報は、ハウス制御装置１００に入力されて、窓２２に対する風向として窓２２の開度制御に用いられる。

風速センサ５６は、ハウス本体７０の外部の風速を検出する。風速センサ５６により検出された風速情報は、ハウス制御装置１００に入力されて、窓２２に対する風速として窓２２の開度制御に用いられる。

温度センサ５８は、ハウス本体７０の外部の温度を検出し、ハウス制御装置１００に送る。湿度センサ６０は、ハウス本体７０の外部の湿度を検出してハウス制御装置１００に送る。

複数個の温度センサ６２は、ハウス本体７０の内部温度、例えば作物６の周囲の温度を検出してハウス制御装置１００に送る。複数個の湿度センサ６４は、ハウス本体７０の内部湿度、例えば作物６の周囲の湿度を検出する湿度検出手段であり、検出した湿度をハウス制御装置１００に送る。

複数個のＣＯ２センサ６６は、ハウス本体７０の室内におけるＣＯ２濃度、例えば作物６の周囲のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２濃度検出手段であり、検出したＣＯ２濃度をハウス制御装置１００に送る。

以上説明したハウス本体７０が４個の棟１２のうちの１棟１２を有する場合の農業用ハウス４の構成において、実験またはシミュレーションにより、ハウス本体７０の内部環境を目標環境に制御する制御アルゴリズムが確立される。

そして、この制御アルゴリズムに基づいて生成され、ハウス制御装置１００のメモリに記憶されたプログラムにより、ハウス制御装置１００は、ハウス本体７０が４個の棟１２のうちの１棟１２を有する場合と同じ制御アルゴリズムで、ハウス本体１０が４個の棟１２を有する場合に、各棟１２に設置された各種環境調整機を制御する。

各種環境調整機は、ハウス本体７０が４個の棟１２のうちの１棟１２を有する場合と同じ位置で各棟１２に設置されており、ハウス本体７０が４個の棟１２のうちの１棟１２を有する場合と同じ能力で各棟１２の内部環境を調整する。これにより、ハウス本体１０の各棟１２の内部環境は同じ目標環境に制御される。

［２．処理］
以下、ハウス制御装置１００が環境調整機としてハウス本体１０の各棟１２に設置された換気扇３０〜３４に対する駆動を、ハウス本体７０が４個の棟１２のうちの１棟１２を有する場合と同じアルゴリズムで制御することにより、各棟１２の内部環境として内部温度を同じ目標温度に制御する処理の例について説明する。

（１）メイン処理
ハウス制御装置１００が実行するハウス制御のメイン処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。図５のフローチャートは、ハウス制御装置１００が起動されると実行される。

Ｓ４００においてハウス制御装置１００は、ハウス制御装置１００の入出力インターフェース、メモリ等に対する初期化処理を実行する。Ｓ４０２においてハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４を駆動せず、窓２２を閉めた状態で、ハウス本体１０の内部温度が上昇する上限温度を算出する。なお、Ｓ４０２〜Ｓ４１０の処理の詳細は後述される。

Ｓ４０４においてハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４を駆動する数に応じて、ハウス本体１０の内部温度が低下する下限温度を算出する。Ｓ４０６においてハウス制御装置１００は、ハウス本体１０の内部温度を目標温度に調整するために必要な換気扇３０〜３４の駆動数を算出する。

Ｓ４０８においてハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４のうち、Ｓ４０６で算出した駆動数の換気扇の駆動を制御する。Ｓ４１０においてハウス制御装置１００は、温度センサ６２が検出する実際のハウス本体１０の内部温度と内部温度の目標温度との温度差に基づいて、駆動する換気扇の数をフィードバック制御する。Ｓ４１０の実行後、処理はＳ４０２に移行する。

（２）上限温度算出処理
図５のＳ４０２で実行される上限温度算出処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。

Ｓ４２０、Ｓ４２２においてハウス制御装置１００は、日射量センサ５０からハウス本体１０に照射される日射量を取得し、温度センサ５８からハウス本体１０の外部温度を取得する。

Ｓ４２４においてハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４を駆動せず、窓２２を含むハウス本体１０の開放部を全閉した状態で、ハウス本体１０の内部温度が上昇するときの上限温度を、上限温度と、Ｓ４２０、Ｓ４２２において取得した日射量および外部温度が表す外部環境との特性に基づいて算出する。上限温度と日射量および外部温度との関係を表す図７に示す特性２００は、日射量と外部温度とをパラメータとして、図４に示すハウス本体７０が１棟１２を有する場合の実験またはシミュレーションにより予めメモリに記憶されている。

（３）下限温度算出処理
図５のＳ４０４で実行される下限温度算出処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。

Ｓ４３０、Ｓ４３２においてハウス制御装置１００は、日射量センサ５０からハウス本体１０に照射される日射量を取得し、温度センサ５８からハウス本体１０の外部温度を取得する。

Ｓ４３４においてハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４を駆動する数を１、２、３と変化させるときに、ハウス本体１０の内部温度が上限温度から低下する時の下限温度を、下限温度と、Ｓ４３０、Ｓ４３２において取得した日射量および外部温度等の外部環境との特性に基づいて算出する。換気扇３０〜３４を駆動する数と、下限温度と、日射量および外部温度等の外部環境との関係を表す図９に示す特性２１０、２１２、２１４は、図４に示すハウス本体７０が１棟１２を有する場合の実験またはシミュレーションにより生成され、予めメモリに記憶されている。

（４）駆動数算出処理
図５のＳ４０６で実行される換気扇の駆動数算出処理を図１０のフローチャートに基づいて説明する。

Ｓ４４０においてハウス制御装置１００は、図９に示す特性２１０、２１２、２１４に基づいて、次式（１）〜（３）により、換気扇３０〜３４を駆動する数に対応する換気能力を算出する。式（１）〜（３）が示す換気能力は、換気扇３０〜３４を駆動する数に対応してハウス本体１０の各棟１２の内部温度が何度低下するかを表している。

駆動数が１の換気能力＝現在の上限温度−駆動数が１の下限温度 ・・・（１）
駆動数が２の換気能力＝現在の上限温度−駆動数が２の下限温度 ・・・（２）
駆動数が３の換気能力＝現在の上限温度−駆動数が１の下限温度 ・・・（３）
Ｓ４４２においてハウス制御装置１００は、Ｓ４４２の算出結果に基づいて、図１１に示す換気扇の駆動数と換気能力との関係を表す特性２２０を生成する。

Ｓ４４４においてハウス制御装置１００は、次式（４）に基づいて、要求される換気能力を算出する。
要求換気能力＝上限温度−内部温度の目標温度 ・・・（４）
式（４）で算出される要求換気能力は、上限温度の状態でのハウス本体１０の各棟１２の内部の上限熱量からどれだけ換気扇３０〜３４で各棟１２の内部を換気して各棟１２の内部の熱量を低減すれば各棟１２の内部温度が目標温度になるかを表している。

Ｓ４４６においてハウス制御装置１００は、図１１に示す特性から、式（４）で算出された要求換気能力に対応する換気扇の駆動数を、換気扇３０〜３４を駆動する数が０、１、２、３のときの換気能力の値を補間して算出する。図１１に示すように換気扇３０〜３４の駆動数が１と２との間の要求換気能力の場合、換気扇３０〜３４の駆動数は、特性２２０から例えば１．４と算出される。

Ｓ４４８においてハウス制御装置１００は、Ｓ４４６において算出した換気扇３０〜３４の駆動数から、その数を超えない整数を算出する。Ｓ４４６において算出した換気扇３０〜３４の駆動数が前述したように１．４であれば、Ｓ４４８で算出される整数は１である。

（５）換気扇制御処理
図５のＳ４０８で実行される換気扇制御処理を図１２のフローチャートに基づいて説明する。尚、図１２のフローチャートにおいて、換気扇１は符号３０が表す換気扇に対応し、換気扇２は符号３２が表す換気扇に対応し、換気扇３は符号３４が表す換気扇に対応するものとする。

Ｓ４５０においてハウス制御装置１００は、図１０に示す駆動数算出処理で算出された換気扇の駆動数が１であるか否を判定する。Ｓ４５０の判定がＮｏである、つまり駆動数が１ではない場合、処理はＳ４５８に移行する。

Ｓ４５０の判定がＹｅｓである、つまり駆動数が１の場合、Ｓ４５２、Ｓ４５４、Ｓ４５６においてハウス制御装置１００は、換気扇３２、３４を停止し、換気扇３０を駆動して駆動する換気扇の数を１にする。

Ｓ４５８においてハウス制御装置１００は、換気扇の駆動数が２であるか否を判定する。Ｓ４５８の判定がＮｏである、つまり駆動数が１および２ではない場合、処理はＳ４６４に移行する。

Ｓ４５８の判定がＹｅｓである、つまり駆動数が２の場合、Ｓ４６０、Ｓ４６２、Ｓ４５６においてハウス制御装置１００は、換気扇３４を停止し、換気扇３０、３２を駆動して駆動する換気扇の数を２にする。

Ｓ４６４においてハウス制御装置１００は、換気扇の駆動数が３であるか否を判定する。Ｓ４６４の判定がＮｏである、つまり駆動数が１〜３のいずれでもなく０の場合、処理はＳ４６８に移行する。

Ｓ４６４の判定がＹｅｓである、つまり駆動数が３の場合、Ｓ４６６、Ｓ４６２、Ｓ４５６においてハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４を駆動して駆動する換気扇の数を３にする。

Ｓ４６８においてハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４を停止して駆動する換気扇の数を０にする。
（６）温度フィードバック制御処理
図５のＳ４１０で実行される温度フィードバック制御処理を図１３のフローチャートに基づいて説明する。尚、図１３のフローチャートにおいて、換気扇３は符号３４が表す換気扇に対応するものとする。

Ｓ４７０においてハウス制御装置１００は、次式（５）から、図１４に示すハウス本体１０の内部温度２３０と目標温度との温度差である内部温度の温度差を算出する。
内部温度の温度差＝実際の内部温度−内部温度の目標温度 ・・・（５）
Ｓ４７２においてハウス制御装置１００は、式（５）から算出される内部温度の温度差が図１４に示す所定の温度差Δｔよりも大きいか否かを判定する。所定の温度差Δｔは、内部温度の温度差が大きいために、換気扇を駆動する数を１つ増加して内部温度２３０を低下させる必要があるか否かを判定するために予め設定された値である。

Ｓ４７２の判定がＮｏである、つまり内部温度の温度差が図１４に示す所定の温度差Δｔ以下の場合、ハウス制御装置１００は、内部温度２３０を低下させる必要はないと判断し、処理をＳ４７８に移行する。

Ｓ４７２の判定がＹｅｓである、つまり内部温度の温度差が所定の温度差Δｔよりも大きい場合、Ｓ４７４においてハウス制御装置１００は、現在、駆動している換気扇の数が３より少ないか否かを判定する。Ｓ４７４の判定がＮｏである、つまり現在、各棟１２のそれぞれで駆動している換気扇の数が３以上の場合、処理はＳ４７８に移行する。本実施形態では、各棟１２に設置されている換気扇の数は全部で３であるから、現在、各棟１２で駆動している換気扇の数が３以上とは、各棟１２において全部の換気扇３０〜３４が駆動されていることを表している。

Ｓ４７４の判定がＹｅｓである、つまり現在、各棟１２で駆動している換気扇の数が３より少ない場合、Ｓ４７６においてハウス制御装置１００は、内部温度２３０を低下させるために、駆動していない換気扇３４を駆動して換気扇を駆動する数を１つ増加する。

Ｓ４７８においてハウス制御装置１００は、内部温度が目標温度以下になり内部温度の温度差が０以下になっているか否かを判定する。Ｓ４７８の判定が実行されるのは、Ｓ４７２の判定がＮｏである、つまり内部温度の温度差が所定の温度差Δｔ以下であるから内部温度２３０を低下させる必要がない場合か、あるいはＳ４７４の判定がＮｏである、つまり現在、すべての換気扇３０〜３４が駆動している場合である。

したがって、内部温度２３０を低下させる必要がない場合か、あるいは現在、すべての換気扇３０〜３４が駆動している状態で、Ｓ４７８の判定がＹｅｓである、つまり内部温度の温度差が０以下になっている場合、Ｓ４８０においてハウス制御装置１００は、換気扇３４を駆動している場合には換気扇３４を停止して駆動する換気扇の数を１つ減少し、換気扇３４を停止している場合には停止した状態を保持する。

これに対し、内部温度２３０を低下させる必要がない状態で、Ｓ４７８の判定がＮｏである、つまり内部温度の温度差が０よりも大きい場合、ハウス制御装置１００は、換気扇を駆動する数を１つ増加して内部温度２３０を低下させる必要はないと判断し、本処理を終了し、現在、換気扇３０〜３４を駆動制御している状態を保持する。

あるいは、現在、各棟１２で駆動している換気扇の数が３以上の状態で、Ｓ４７８の判定がＮｏである、つまり内部温度の温度差が０よりも大きい場合、ハウス制御装置１００は、これ以上、換気扇を駆動する数を増加することはできないので、本処理を終了し、現在、すべての換気扇３０〜３４を駆動制御している状態を保持する。

［３．効果］
以上説明した上記実施形態では、以下の効果を得ることができる。
（１ａ）１つのハウス制御装置１００が、ハウス本体７０が１棟１２を有する場合に１棟１２に設置された環境調整機を制御して１棟１２の内部環境を目標環境にするように確立した制御アルゴリズムと同じ制御アルゴリズムで、４個の棟１２の各棟１２にハウス本体７０が１棟１２を有する場合と同じ位置に設置されて、ハウス本体７０が１棟１２を有する場合と同じ能力で各棟１２の内部環境を調整する環境調整機を制御する。これにより、１つのハウス制御装置１００で各棟１２の内部環境を同じ目標環境に制御できる。

（１ｂ）４個の棟１２に共通のセンサからハウス本体１０の内外の環境情報を取得するので、センサの個数を極力低減できる。
以上説明した上記施形態では、妻面部２４が端部に対応し、換気扇３０〜３４、給水機３６、ミスト発生機３８、カーテン４０、ヒートポンプ４２、暖房機４４、ＣＯ２発生機４６が環境調整機に対応し、日射量センサ５０、雨滴センサ５２、風向センサ５４、風速センサ５６、温度センサ５８、湿度センサ６０、温度センサ６２、湿度センサ６４、ＣＯ２センサ６６が共通のセンサに対応する。

また、Ｓ４０６〜Ｓ４１０、Ｓ４２０〜Ｓ４２４、Ｓ４３０〜Ｓ４３４、Ｓ４４０〜Ｓ４４８、Ｓ４５０〜Ｓ４６８、Ｓ４７０〜Ｓ４８０がハウス制御装置１００の処理に対応する。

［４．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（１）上記実施形態では、４個の棟１２を有するハウス本体１０で作物を育てる農業用ハウス２について説明した。棟１２の数は複数であれば４個に限らずいくつであってもよい。

（２）上記実施形態では、隣接する棟１２同士の仕切を排除して４個の棟１２が１つの空間を構成するハウス本体１０を例示した。これに対し、複数の棟１２の各棟１２がそれぞれ独立した空間を構成するハウス本体の構成でもよい。この場合も、ハウス本体に共通のセンサにより、各棟１２がそれぞれ独立した空間を構成するハウス本体の内外の環境情報が取得される。

（３）ハウス制御装置１００が、１棟１２の場合と同じ制御アルゴリズムで環境調整機を制御して複数の棟１２の各棟１２の内部環境を同じ目標環境に制御する場合の内部環境は、内部温度に限るものではない。例えば、複数の棟１２の各棟１２の内部環境として、内部温度以外の湿度、ＣＯ２濃度等を、これら内部環境を調整する環境調整機を１棟１２の場合と同じアルゴリズムで制御して、目標湿度、目標Ｃ０２濃度に制御してもよい。

（４）上記実施形態では、ハウス本体１０の４個の棟１２の各棟１２に、ハウス本体７０が１棟１２を有する場合と同じ位置に、１棟１２の場合と同じ能力を有する各種環境調整機が設置された。

これに対し、ハウス本体が複数の棟１２を有する場合、例えば環境調整機として棟１２の数分の暖房能力を有する１つの暖房装置を複数の棟１２のいずれかに設置し、各棟１２の同じ位置に、１つの暖房装置から暖気を送るダクトの吹き出し口を設置してもよい。これにより、１つの暖房装置で、１つの棟１２の場合と同じ暖房能力を有する各ダクトにより、複数の棟１２の各棟１２を暖房できる。

（５）上記実施形態では、換気扇を駆動するか停止するかのいずれかで換気扇を制御して、換気扇による換気能力を調整した。これに対し、換気扇の駆動電流を制御し、換気扇毎の換気能力を調整してもよい。

（６）上記実施形態では、２箇所の妻面部２０、２４のうち一方の妻面部２４だけに換気扇を設置してハウス本体１０の内部に外気を導入し、他方の妻面部２０の窓２２からハウス本体１０の内気をハウス本体１０の外部に排出した。

これに対し、２箇所の妻面部２０、２４のそれぞれに換気扇を設置し、一方の妻面部に設置された換気扇によりハウス本体１０の内部に外気を導入し、他方の妻面部に設置された換気扇によりハウス本体１０の内気をハウス本体１０の外部に排出してもよい。

（７）上記実施形態における一つの構成要素が有する複数の機能を複数の構成要素によって実現したり、一つの構成要素が有する一つの機能を複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を一つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される一つの機能を一つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。尚、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（８）上述した農業用ハウス２の他、当該農業用ハウス２を構成するハウス制御装置１００、当該ハウス制御装置１００としてコンピュータを機能させるための制御プログラム、この制御プログラムを記録した記録媒体、制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

２：農業用ハウス、６：作物、１０：ハウス本体、２４：妻面部（端部）、３０〜３４：換気扇（環境調整機）、３６：給水機（環境調整機）、３８：ミスト発生機（環境調整機）、４０：カーテン（環境調整機）、４２：ヒートポンプ（環境調整機）、４４：暖房機（環境調整機）、４６：ＣＯ２発生機（環境調整機）、５０：日射量センサ（共通のセンサ）、５２：雨滴センサ（共通のセンサ）、５４：風向センサ（共通のセンサ）、５６：風速センサ（共通のセンサ）、５８：温度センサ（共通のセンサ）、６０：湿度センサ（共通のセンサ）、６２：温度センサ（共通のセンサ）、６４：湿度センサ（共通のセンサ）、６６：ＣＯ２センサ（共通のセンサ）、１００：ハウス制御装置

Claims (4)

1. 作物（６）を生育する複数の棟（１２）を有するハウス本体（１０）と、
   前記ハウス本体の内外の環境情報を検出し、前記ハウス本体に共通のセンサ（５０〜６６）と、
   前記複数の棟の各棟に対し、前記ハウス本体が前記複数の棟のうちの１棟を有する場合に１棟の内部環境が調整されるのと同じ能力で、前記各棟の内部環境を調整する環境調整機（３０〜４６）と、
   前記ハウス本体が前記複数の棟のうちの１棟を有する場合に１棟の内部環境を目標環境に制御するように確立した制御アルゴリズムにより、前記共通のセンサから取得する前記環境情報に基づいて前記環境調整機を制御し、前記各棟の内部環境を目標環境に制御するように構成された制御装置と、
   を備える農業用ハウス。
2. 請求項１に記載の農業用ハウスであって、
   前記環境調整機は、前記ハウス本体が前記複数の棟のうちの１棟を有する場合と同じ位置で前記各棟に設置されており、前記各棟に設置されている前記環境調整機は前記ハウス本体が前記複数の棟のうちの１棟を有する場合と同じ能力で前記各棟の内部環境を調整する、
   農業用ハウス。
3. 請求項１または２に記載のハウス制御装置であって、
   前記制御装置は、前記各棟の内部環境として、温度と湿度と二酸化炭素濃度とのうち少なくとも温度を調整するように構成されている、
   農業用ハウス。
4. 請求項２、あるいは請求項２を引用する請求項３に記載のハウス制御装置であって、
   前記環境調整機として、前記各棟の長手方向両端の少なくとも一方の端部（２４）に、前記各棟の内部を換気する少なくとも１つの換気扇（３０〜３４）が設置されており、
   前記制御装置は、前記共通のセンサから、前記環境情報として前記ハウス本体の内部温度と前記ハウス本体の外部温度と日射量とを少なくとも取得し、換気することにより前記内部温度を低下させる前記換気扇の換気能力と前記環境情報とに基づいて、前記換気扇の駆動を制御して前記内部温度を目標温度に制御するように構成されている、
   農業用ハウス。

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