JP2020174578A - 上下空気対流循環促進装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビニールハウス内の高温空気と低温空気の上下対流と循環を促して、温度の平準化による燃料費の削減と空気の澱みを解消する、上下空気対流循環促進装置を提供する。【解決手段】ビニールハウスの長手方向を前方域・中間域・後方域に区分けして、天井に前方送風機１と後方送風機２の２台を設置し、前記前方送風機１で吸引したハウス下部の低温空気の吐出圧で天井の高温空気を複数回吸引し、各管内で混合撹拌後に中間域の緩衝帯Ｃに吐出する低温空気供給回路Ａと、前記後方送風機２で天井の高温空気を吸引して、ハウス下部両側端の延長吐出管１０内で低温空気と混合撹拌後に吐出する高温空気供給回路Ｂの２回路方式で構成され、その同時運転の連続性を以てハウス内温度の平準化と空気の澱みを解消する。【選択図】図１

Description

本発明は、主にビニールハウスの上下空気対流移動を促して、ハウス内の温度の平準化による燃料費削減と空気の澱みを解消する、上下空気対流循環促進装置に関する。

近年は、気象環境の悪化や効率性の問題からビニールハウスの大型化や農業の工場化が顕著であり、資金力が豊富な企業の大規模農業用ハウスでは頑健な鉄骨造りでガラスを多用するなど、透過性や断熱効果にも重点を置いた本格的な建築物が多く見受けられるようになった。
しかしながら、中小・零細農家のビニールハウスでは、小径パイプの骨組みに農業用ビニールフィルムを覆っただけの簡易ハウスが多く、冬期間におけるビニールハウスの温度維持管理費は昼夜を問わず膨大なものになり、中小・零細の野菜農家や花卉栽培農家の経営を圧迫していた。

そのために冬期間は農作物の生産を一時休止している小規模農家も多く、寒冷地で冬期間も営農しているところでは、ビニールハウス出入り口付近に温風暖房機等を設置して、要所に吐出孔を設けた簡易ビニールダクトをハウス長手面の下方両側端に這わせ、複数個の吐出孔からハウス中央部に向けて温風を吹き出して対処している。
しかしながらこの方法では、ビニールハウス内の空気の温度差と下部からの冷気の侵入と相俟って、温風（暖気）はすぐに押し上げられるように上昇して天井部に常時滞留することになる。

広大なビニールハウス内では、常に三層分離現象による温度層域が形成されるので上下空気の自然対流は起きることがなく、このハウス天井部に一度滞留した暖気（高温空気）はその状態を維持したまま、夜間の外気温との激しい温度差で急速に熱交換されて無駄に放熱されている。
つまり、気密性の高い一般居室とは違い、断熱性や保温性に乏しく面積の広大なビニールハウスでは、温風暖房による対流方式の効果は薄く、本来の使用目的には適さないものであった。

これらの問題を解決する発明としては、既存の暖房システムを活かしたまま上下の空気移動を促して暖房費を削減する、本願同一出願人による特許第６２６３６８２号公報がある。（特許文献１）

特許第６２６３６８２号公報

近年の農業用ハウスでは効率を優先するために年々大型化が進み、またビニールハウスの形状や大きさも千差万別のため、それらのビニールハウスにも対応できる装置が求められている。
特許文献１の１送風機での１回路方式では、天井部の複数のエゼクタ機能付の水平管路が１８ｍを超えると管内抵抗が大きくなり過ぎ、エゼクタ効果が起きず限界があることが判明した。
つまり、既存メーカーの送風機１台の能力では、装置の違径ダクトの挿入接続管（エゼクタ機能付き）が一定の長さを超えると、末端の吐出口からは適度な流速の空気が吐出されるものの、天井部の複数の高温空気吸引口のエゼクタ＝吸入作用が機能しないのである。

本発明は、以上の事象に鑑みて成されたものであり、現状のビニールハウスの大型化や形状のフリーサイズにも対応し得る、上下空気対流循環促進装置を提供することを課題とする。

ビニールハウスの長手方向を前方域・中間域・後方域とに区分けし、該ビニールハウスの長手方向天井部に前方送風機１、後方送風機２を流出方向を同じに設置する。
前方域天井に設置された前記前方送風機１の低温空気供給回路Ａの構成は、前記前方送風機１入り口側の前部略Ｙ字型継手３の立下り口に、二股に形成された吸入管５・５を接続し、該吸入管５・５の立ち下げ端部それぞれに吸引口１６・１６を設け、前記前部略Ｙ字型継手３の直線方向の一方口に前部切換ダンパー１１を内設し他方口を前記前方送風機１の入り口側に連結させ、該前方送風機１の出口側を、出口口径より大きな径の導入管６の高温空気吸入口１３に適宜長さを挿入しその挿入間隙を複数枚の固定板１５でそれぞれを固定接続させ、また前記導入管６の後端を、該導入管６より大きな径の混合管７の高温空気吸入口１３ａに適宜長さ挿入し、その挿入間隙を前記導入管６同様複数枚の固定板１５ａでそれぞれを固定接続する。

空気対流の緩衝帯Ｃとしての中間域を挟み、後方域天井に設置した前記後方送風機２の高温空気供給回路Ｂの構成は、前記後方送風機２出口側の後部略Ｙ字型継手４を、直線方向のそれぞれの口を前記前部略Ｙ字型継手３とは逆方向に接続し、前記後部略Ｙ字型継手４の立下り口に、前記ビニールハウス後面に二股に分岐して立ち下げ屈曲したそれぞれの吐出管９・９の先端を、該吐出管９・９より大きな径の延長吐出管１０・１０の低温空気吸入口１４・１４に適宜長さを挿入し、その挿入間隙を複数枚の固定板１５ｂでそれぞれを固定接続し、前記後部略Ｙ字型継手４の直線方向の後部切換ダンパー１２側を前記ビニールハウス後面のガラリＤに排出管８で接続する。

本発明は、従来の暖房システムをそのまま活かすことで初期投資金額を抑え、ハウス天井部に常に滞留して無駄に放熱していた高温空気を、送風機２台とダクトを介して上下空気の対流・循環を促し、温度の平準化により結露防止や病原菌等の抑制と燃料費の削減を図るものである。
また、本装置は既製品の部材等から構成されており、ハイテク機器類を使用していないので故障が少なく維持管理も容易であり、ランニングコストも送風機２台の電気代のみである。
例えば、バーナー・ノズルが３ガロン以上の温風暖房機の使用しているビニールハウスでは、燃料費削減効果２０〜３０％程度であれば、本装置の投入資金は２シーズンで回収できる。

本発明の大きな特徴は、密閉状態のハウス長手方向を・前・中・後方域の３つに区分けし、中間域に緩衝帯Ｃを設けてビニールハウスの大型化や形状のフリーサイズにも対応できるようにしたことと、前方域の前方送風機１による低温空気供給回路Ａと、後方域の後方送風機２による高温空気供給回路Ｂの送風機２台を併用して、周囲の低温空気や高温空気を複数回エゼクタで吸入後に各管内で直接混合撹拌することにあり、上記の連続性を以て温度を平準化するものである。

大型簡易建築物の工場や倉庫及び、酪農畜舎や農漁業用乾燥施設等に対応するが、さらに大型の施設では本装置複数台を並列式や直列式に設置することや、据え置き型の強力な吸・排気型の送風機と本システムとを組み合わせて活用することもできる。
また、本装置は火器を用いていないので、既存のボイラメーカーからの制約や消防法等の法律の規制に縛られない。

本発明は、夏のビニールハウスの高温空気対策も天井の前部切換ダンパー１１と後部切換ダンパー１２の開閉弁の切り替えだけで簡単に行え、天井部の高温空気を直接屋外に放出できる。
また、シーズンを問わずに生産物の状況に応じて空気移動を行うこともでき、下方の低温空気吸入口１４・１４からのエゼクタで空気量が増大した分だけ、延長吐出管１０・１０からの風速は遅くなるので作物に悪影響を及ぼすことはなく、さらには低温空気供給回路Ａや高温空気供給回路Ｂの単独運転も可能であり、作物に対しての好環境を提供できる。

本発明の一実施例のビニールハウスにおける機構説明図 本発明の一実施例の高温空気吸入口の一部切欠き断面図 本発明の一実施例の低温空気吸入口の一部切欠き断面図 本発明の一実施例の前部切換ダンパーの一部切欠き断面図 本発明の一実施例の後部切換ダンパーと末端部の断面図

ビニールハウスの長手方向を前方域・中間域・後方域とに区分けし、該ビニールハウスの長手方向天井部に前方送風機１、後方送風機２を流出方向を同じに設置させる。
前方域天井に設置した前記前方送風機１の低温空気供給回路Ａの構成は、前記前方送風機１入り口側の前部略Ｙ字型継手３の立下り口に、二股に形成された吸入管５・５を接続し、該吸入管５・５の立ち下げ端部それぞれに吸引口１６・１６を設け、前記前部略Ｙ字型継手３の直線方向の一方口に前部切換ダンパー１１を内設し他方口を前記前方送風機１の入り口側に連結されており、該前方送風機１の出口側を、出口口径より大きな径の導入管６の高温空気吸入口１３に適宜長さを挿入しその挿入間隙を複数枚の固定板１５でそれぞれを固定接続させ、また前記導入管６の後端を、該導入管６より大きな径の混合管７の高温空気吸入口１３ａに適宜長さ挿入し、その挿入間隙を前記導入管６同様複数枚の固定板１５ａでそれぞれを固定接続されている。

中間域は、前記前方送風機１と前記後方送風機２の２台の送風機の吸排能力がお互いに作用し合う距離範囲内であり、長大なビニールハウスの緩衝帯Ｃとしての役目をなしている。
一方、後方域天井に設置した前記後方送風機２の高温空気供給回路Ｂの構成は、前記後方送風機２出口側の後部略Ｙ字型継手４を、直線方向のそれぞれの口を前記前部略Ｙ字型継手３とは逆方向に接続し、前記後部略Ｙ字型継手４の立下り口に、前記ビニールハウス後面に二股に分岐して立ち下げ屈曲したそれぞれの吐出管９・９の先端を、該吐出管９・９より大きな径の延長吐出管１０・１０の低温空気吸入口１４・１４に適宜長さを挿入し、その挿入間隙を複数枚の固定板１５ｂでそれぞれを固定接続し、前記後部略Ｙ字型継手４の直線方向の後部切換ダンパー１２側を前記ビニールハウス後面のガラリＤに排出管８で接続している。

前方送風機１には、吸・排気機能付きのダクト用中間ファンを採用し、後方送風機２には、既存のビニールハウスで周囲の空気撹拌用として多く使われており、広範囲の空気を吸引してより遠くに吐出する目的で、出口側が先絞りのダクト形状をした送風機を採用した。（共に１００Ｖ）
また、各送風管には０，５ミリ厚の鉄板製スパイラルダクト管とダクト用継手を用い、ハウス前面の吸引側と後面吐出側の二股以降の曲管部には、抵抗を少なくするためにアルミフレキを使用した。

以下に実施例について、各図を参照にして作用及び動作を説明する。
図１は、本発明の一実施例のビニールハウスにおける機構説明図である。
前記前方送風機１は低温空気供給回路Ａに用いられ、ビニールハウス下部両側端から低温空気を吸引して、天井の高温空気と各管内で複数回混合撹拌後の、若干温度が低下した高温空気を中間域の緩衝帯Ｃの高温空気中に吐出する。
前記緩衝帯Ｃは、前記前方送風機１と前記後方送風機２の吸排能力の空気移動が作用しあう距離範囲内は有効であり、密閉状態のビニールハウス天井の高温空気を後方域に押し出す。
前記後方送風機２は高温空気供給回路Ｂに用いられ、前記緩衝帯Ｃの若干温度の下がった高温空気を吐出管９内に圧入し、下方の延長吐出管１０・１０への吐出圧で低温空気吸入口１４・１４から周囲の低温空気を吸入し、管内で混合撹拌した後にハウス下部の低温空気中に吐出する。

前記低温空気供給回路Ａでは、前記前方送風機１によりハウス下部両側端の吸引口１６・１６から、ハウス下部の密度の大きい（重い）低温空気を吸引することで下部の空気移動を促し、前記前方送風機１出口側から導入管６への吐出圧で高温空気吸入口１３から周囲の高温空気を吸入し、該導入管６内で混合撹拌する。
同じく、前記導入管６から混合管７への吐出圧で高温空気吸入口１３ａから周囲の高温空気を吸入して混合撹拌するため、前記緩衝帯Ｃには若干温度の下がった空気が吐出され、その吐出圧でさらに周囲の高温空気を巻き込み混合撹拌した空気をハウス後方域に押し出す。

一方、高温空気供給回路Ｂの前記後方送風機２では、前記緩衝帯Ｃの若干温度の下がった空気を吸引して吐出管９に圧入し、下部両側端の前記吐出管９・９から延長吐出管１０・１０への吐出圧で、低温空気吸入口１４・１４から周囲の低温空気を吸入して管内で混合撹拌した後、ハウス下部の低温空気中に吐出して密度の大きい（重い）低温空気をハウス前方に向けて押し出す。

長大なビニールハウスに対するクッション的役割を果たす中間域の前記緩衝帯Ｃには、前記低温空気供給回路Ａの２カ所と前記高温空気供給回路Ｂの１ヵ所のエゼクタにより、真逆温度の周囲空気を吸入し各管内で常に混合撹拌後に吐出されるため、２回路同時運転の連続性を以てハウス内の上下空気対流と循環環境が徐々に形成されることで温度差の平準化が図れる。
また、さらに奥行の長大な施設にあっては新たな送風機を追加し、複数本の混合管を増設して対応することも可能である。

実施例では、低温空気供給回路Ａの前記前方送風機１の接続口径はともに２０ｃｍであり、入り口側の前部略Ｙ字型継手３、前部切換ダンパー１１、及び吸入管５・５の径はすべて２０ｃｍとした。
前記前部略Ｙ字型継手３から二股に分岐された曲管部にはアルミフレキを使用して長さ５ｍ、直管部は長さ２ｍのスパイラルダクト管で、吸引口１６・１６のエルボの継手の径はともに２０ｃｍである。
前記前方送風機１出口側は、先端に高温空気吸入口１３を備えた導入管６の径は２５ｃｍで長さ２ｍ、同じく先端に高温空気吸入口１３ａを備えた混合管７の径は３０ｃｍで長さを４ｍとした。
以上の構成で実施したところ、前記混合管７の末端解放口（３０ｃｍ）で４，６ｍ／秒の風速と、前記高温空気吸入口１３及び１３ａからのエゼクタ効果（空気吸入）が確認された。

一方、高温空気供給回路Ｂの前記後方送風機２出口側の接続口径は２５ｃｍで、後部略Ｙ字型継手４、後部切換ダンパー１２、及びガラリＤに接続する排出管８は２５ｃｍとし、前記後部略Ｙ字型継手４（２５ｃｍ）から二股に分岐された吐出管９は分岐枝部で２０ｃｍと絞り込まれ、曲管部にはアルミフレキを使用して径が２０ｃｍ長さを５ｍとし、直管部は長さ２ｍのスパイラルダクトを使用した。
また、屈曲させた吐出管９・９は径が２０ｃｍ×長さ１ｍとし、該吐出管９・９を挿入する低温空気吸入口１４・１４を備えた延長吐出管１０・１０は径が２５ｃｍで長さ３ｍとした。
以上の構成で実施したところ、前記延長吐出管１０・１０の末端解放口（２５ｃｍ）で１，４ｍ／秒の風速と、前記低温空気吸入口１４・１４からのエゼクタ効果（空気吸入）が確認された。

図２は、本発明の一実施例の高温空気吸入口の一部切欠き断面図である。
なお、図示していないが、天井部の高温空気吸入口の１３と１３ａとは相似形状である。
実施例では、それぞれの管の挿入部分の差込み長さを概ね３０センチとし、それぞれの固定板１５、１５ａの長さは約２０センチで、抵抗を少なくするために３点（枚）支持としている。

図３は、本発明の一実施例の低温空気吸入口の一部切欠き断面図である。
分岐されたハウス下部のそれぞれの低温空気吸入口１４・１４の内部構成は、前記図２の高温空気吸入口１３ａと同様である。

図４は、本発明の一実施例の前部切換ダンパーの一部切欠き断面図である。
図４と図５は、夏場の天井部分の高温空気排出時の前部切換ダンパー１１と後部切換ダンパー１２の状態を表わしたものであり、両ダンパーの開閉弁はいずれも水平方向に開かれている。

図５は、本発明の一実施例の後部切換ダンパーと末端部の断面図である。
夏季間にはハウス後面のガラリＤを開け、前部切換ダンパー１１と後部切換ダンパー１２の開閉弁を水平方向に開き、天井部分の水平管路だけを活かして高温空気を直接屋外に排出する。
また、冬期間には逆に前部切換ダンパー１１と後部切換ダンパー１２の開閉弁を閉じて煖房循環回路を活かす。

主にビニールハウス農家や大型簡易建築物の冬期間の暖房費を削減することが目的である。
既存の暖房システムを使用することで初期投資額を抑え、ハウス天井部分に常に滞留して無駄に放熱されている高温空気と、ハウス下部の低温空気とを２台の送風機で吸引・混合撹拌を繰り返し、ハウス内の空気全体の上下対流と循環をさせて燃料費削減と生産物への好環境を整え、通年栽培を促すとともに、夏場のハウス内の高温対策にも利用できる省エネ型の発明である。

１ 前方送風機
２ 後方送風機
３ 前部略Ｙ字型継手
４ 後部略Ｙ字型継手
５ 吸入管
６ 導入管
７ 混合管
８ 排出管
９ 吐出管
１０ 延長吐出管
１１ 前部切換ダンパー
１２ 後部切換ダンパー
１３、１３ａ 高温空気吸入口
１４ 低温空気吸入口
１５、１５ａ,１５ｂ 固定版
１６ 吸引口
Ａ 低温空気供給回路
Ｂ 高温空気供給回路
Ｃ 緩衝帯
Ｄ ガラリ

Claims (1)

1. ビニールハウスの長手方向を前方域・中間域・後方域とに区分けし、該ビニールハウスの長手方向天井部に前方送風機(1)、後方送風機(2)を流出方向を同じに設置させ、前部略Ｙ字型継手（３）の立下り口に、二股に形成された吸入管（５・５）を接続し、前記ビニールハウス前面に立ち下げられた該吸入管（５・５）の端部それぞれに吸引口（１６・１６）を設け、前記前部略Ｙ字型継手（３）の直線方向の一方口に前部切換ダンパー（１１）を内設し他方口を前記前方送風機(1)の入り口側に連結させ、該前方送風機(1)の出口側を、出口口径より大きな径の導入管（６）の高温空気吸入口（１３）に適宜長さを挿入しその挿入間隙を複数枚の固定板（１５）でそれぞれを固定接続させ、また前記導入管（６）の後端を、該導入管（６）より大きな径の混合管（７）の高温空気吸入口（１３ａ）に適宜長さ挿入し、その挿入間隙を前記導入管（６）同様複数枚の固定板（１５ａ）でそれぞれを固定接続してなる低温空気供給回路（Ａ）と、空気対流の緩衝帯(Ｃ)としての中間域と、後方域天井の前記後方送風機(2)出口側の後部略Ｙ字型継手（４）を、直線方向のそれぞれの口を前記前部略Ｙ字型継手（３）とは逆方向に接続し、前記後部略Ｙ字型継手（４）の立下り口に、前記ビニールハウス後面に二股に分岐して立ち下げ屈曲したそれぞれの吐出管（９・９）の先端を、該吐出管（９・９）より大きな径の延長吐出管（１０・１０）の低温空気吸入口（１４・１４）に適宜長さを挿入し、その挿入間隙を複数枚の固定板（１５ｂ）でそれぞれを固定接続し、前記後部略Ｙ字型継手（４）の直線方向の後部切換ダンパー（１２）側を前記ビニールハウス後面のガラリ（Ｄ）に排出管（８）で接続した高温空気供給回路（Ｂ）とからなる上下空気対流循環促進装置。
   
   

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