JP2021122248A - 植物栽培用空気調和システム、茸栽培用空気調和システム及び二酸化炭素濃度調整機能付き空気調和システム - Google Patents

植物栽培用空気調和システム、茸栽培用空気調和システム及び二酸化炭素濃度調整機能付き空気調和システム Download PDF

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俊二 山口
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Abstract

【課題】植物の栽培室等の空間を極めて簡易的に且つ経済的に所望の状態に制御できるシステムを提供する。【解決手段】空気調和システムは、取込ポート８１、供給ポート８２、リターンポート８３及び排出ポート８４を有する切換弁８０と、前記供給ポートと、植物を栽培するための栽培室１００とを接続する空気通流路１０と、前記リターンポートと、前記栽培室とを接続するリターン流路３０と、を備える。前記切換弁は、前記取込ポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記供給ポートとを遮断する第１位置と、前記リターンポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記取込ポートと前記供給ポートとを遮断し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを遮断する第２位置と、の間で動作可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、植物栽培用空気調和システム、茸栽培用空気調和システム及び二酸化炭素濃度調整機能付き空気調和システムに関する。
近年、植物工場が普及しつつある。植物工場は、植物を栽培するための栽培室内の温度や湿度等を制御し、計画的に植物を栽培するシステムである。このような植物工場は、野菜や茸等の栽培に利用されている。
例えば特許文献１は、茸を栽培室内で人工的に栽培するシステムを開示する。茸を栽培する場合、栽培室内の二酸化炭素濃度が茸の形状や大きさ等に影響を及ぼすことが知られている。そのため、茸の栽培では、特許文献１に開示されるような気体濃度制御装置等により、栽培室内の二酸化炭素濃度を調整する場合がある。また、栽培室内の二酸化炭素濃度の調整は、工場管理者の経験に基づく換気時間の調整によってなされる場合もある。
特開２０１２−５５２０４号公報
一般的な植物工場では、外気を温度制御した後に栽培室内に供給し、これに応じて栽培室内の古い空気を外部に排出する。しかしながら、このような温度制御方式では、外気の温度と栽培室内の目標温度との差が大きい場合に、温度制御にかかる電力消費量が顕著に大きくなり、ランニングコストが非常に高くなってしまう場合がある。
また、上述したように茸を栽培室内で栽培する場合には、栽培室内の二酸化炭素濃度が茸の形状や大きさ等に影響を及ぼすため、二酸化炭素濃度の調整が求められる場合がある。特許文献１には二酸化炭素濃度を制御するための装置が開示されているが、このような装置は特殊な装置であり、一般に高額である。また、茸の栽培においては通常、野菜等よりも高湿度の環境が求められるため、湿度制御にかかる電力消費量も大きくなる場合がある。そのため、茸の栽培にかかるコスト負担は非常に大きくなってしまう場合がある。
本発明は上記実情を考慮してなされたものであり、植物の栽培室等の空間を極めて簡易的に且つ経済的に所望の状態に制御できるシステムを提供することを目的とする。
本発明に係る植物栽培用空気調和システムは、取込ポート、供給ポート、リターンポート及び排出ポートを有する切換弁と、前記供給ポートと、植物を栽培するための栽培室とを接続する空気通流路と、前記リターンポートと、前記栽培室とを接続するリターン流路と、を備え、前記切換弁は、前記取込ポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記供給ポートとを遮断する第１位置と、前記リターンポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記取込ポートと前記供給ポートとを遮断し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを遮断する第２位置と、の間で動作可能である、植物栽培用空気調和システムである。
本発明に係る植物栽培用空気調和システムでは、切換弁が例えば第１の位置と第２の位置とを切り換えることにより、取込ポートから供給ポートに流入する空気を、栽培室からリターンポートを介して供給ポートに流入する空気よりも高い比率で空気通流路に流入させる態様と、栽培室からリターンポートを介して供給ポートに流入する空気を、取込ポートから供給ポートに流入する空気よりも高い比率で空気通流路に流入させる態様と、を切り換えることができる。
ここで、植物は二酸化炭素濃度が高い環境において成長が促進される場合があるが、このような環境が望まれる場合に、上記構成では、例えば栽培室からリターンポートを介して供給ポートに流入する空気を取込ポートから供給ポートに流入する空気よりも高い比率で空気通流路に流入させることで、簡易な構造及び動作により効率的に栽培室内の二酸化炭素濃度を上昇させることができる。これにより、植物の成長にとって望ましい環境を極めて簡易的に且つ経済的に形成することが可能となる。
なお、光合成を行う植物は、光合成を行わない場合に空気を吸入して二酸化炭素を排出する。したがって、光合成を行う植物を栽培室で栽培する際には、栽培室の照明を消灯した状態でリターン流路からの空気の循環を行うことで、二酸化炭素濃度を効率的に上昇にさせることが可能となる。
また、本発明に係る植物栽培用空気調和システムでは、栽培室内の空気を排出する際の経路の一部をリターン流路が構成するため、別途排出用の独立の流路を用いる場合に比べてシステム全体を簡素化させることができる。
以上により、植物の栽培室を極めて簡易的に且つ経済的に所望の状態に制御できる。
本発明に係る植物栽培用空気調和システムは、前記空気通流路内を通流する空気の温度を温度制御する温度制御部をさらに備えてもよい。
この場合、温度制御部により温度制御されて栽培室内に供給された空気を、リターン流路から切換弁のリターンポートを介して温度制御部による温度制御位置の上流に戻すことができる。これにより、温度制御部によって温度制御される空気の温度が栽培室内の目標温度に近づけることが可能となるため、目標温度への温度制御にかかるエネルギー消費量を効果的に抑制することができる。また、切換弁が、取込ポートから供給ポートに流入する空気と、栽培室からリターンポートを介して供給ポートに流入する空気とを混合させる場合であっても、同様に温度制御部によって温度制御される空気の温度が栽培室内の目標温度に近づく。そのため、外気等の取込ポートに取り込まれる空気の温度と栽培室内の目標温度との差が大きくなった場合であっても、目標温度への温度制御にかかるエネルギー消費量を効果的に抑制することができる。
また、従来の一般的な植物工場では、栽培室内に冷却や加熱を行う空気調和装置が配置されており、空気調和装置から生じる異物が栽培室内に混入される虞があったが、この構成では栽培室の外部に温度制御部が配置されるため、栽培室への異物混入が抑制される。
前記切換弁は、前記第１位置と前記第２位置との間の中間位置にさらに切換可能であり、前記中間位置にある前記切換弁は、前記取込ポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを接続し、前記取込ポートから前記供給ポートに流入する空気と、前記栽培室から前記リターンポートを介して前記供給ポートに流入する空気とを混合させた空気を前記空気通流路に流入させてもよい。
この場合、二酸化炭素濃度調整時及び温度制御時の動作パターンを拡張できる。
また、前記中間位置にある前記切換弁は、前記第１位置側から前記第２位置側に近づくに従い、前記栽培室から前記リターンポートを介して前記供給ポートに流入する空気に対する前記取込ポートから前記供給ポートに流入する空気の割合を減少させてもよく、前記第２位置側から前記第１位置側に近づくに従い、前記取込ポートから前記供給ポートに流入する空気に対する前記栽培室から前記リターンポートを介して前記供給ポートに流入する空気の割合を減少させてもよい。
前記切換弁は、前記第１位置及び前記第２位置の両方で、前記取込ポートと前記排出ポートとを遮断してもよい。
前記切換弁は、前記第１位置で前記取込ポートと前記排出ポートとを遮断し、前記第２位置で前記取込ポートと前記排出ポートとを接続してもよい。
また、本発明に係る植物栽培用空気調和システムは、前記取込ポートに接続される取込流路と、
前記排出ポートに接続される排出流路と、をさらに備え、前記取込流路の一部と前記排出流路の一部とが、それぞれの内部を通流する空気を互いに熱交換させる全熱交換器を構成してもよい。
また、本発明に係る茸栽培用空気調和システムは、取込ポート、供給ポート、リターンポート及び排出ポートを有する切換弁と、前記供給ポートと、茸を栽培するための栽培室とを接続する空気通流路と、前記リターンポートと、前記栽培室とを接続するリターン流路と、を備え、前記切換弁は、前記取込ポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記供給ポートとを遮断する第１位置と、前記リターンポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記取込ポートと前記供給ポートとを遮断し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを遮断する第２位置と、の間で動作可能である、茸栽培用空気調和システムである。
本発明に係る茸栽培用空気調和システムでは、切換弁が例えば第１の位置と第２の位置とを切り換えることにより、取込ポートから供給ポートに流入する空気を、栽培室からリターンポートを介して供給ポートに流入する空気よりも高い比率で空気通流路に流入させる態様と、栽培室からリターンポートを介して供給ポートに流入する空気を、取込ポートから供給ポートに流入する空気よりも高い比率で空気通流路に流入させる態様と、を切り換えることができる。茸の栽培室においては、栽培室内の二酸化炭素濃度が茸の形状や大きさに影響を及ぼすことが知られており、茸にとって最適な二酸化炭素濃度は、成長段階に応じて異なる値となる。ここで、本発明に係る茸栽培用空気調和システムでは、例えば二酸化炭素濃度が高い環境が望まれる場合に、例えば栽培室からリターンポートを介して供給ポートに流入する空気を取込ポートから供給ポートに流入する空気よりも高い比率で空気通流路に流入させることで、簡易な構造及び動作により効率的に栽培室内の二酸化炭素濃度を上昇させることができる。これにより、茸の成長にとって望ましい環境を極めて簡易的に且つ経済的に形成することが可能となる。なお、茸は空気を吸収し二酸化炭素を排出する植物であるため、本発明に係る茸栽培用空気調和システムにおける二酸化炭素濃度の上昇制御は、茸自身から発生する二酸化炭素を利用でき、極めて経済的に行われる。
また、例えば茸の成長段階に応じて栽培室内の二酸化炭素濃度を低下させることが望まれる場合には、取込ポートから供給ポートに流入する空気を増加させることで、二酸化炭素濃度を低下させた環境を迅速に形成できる。
以上により、茸の栽培室を極めて経済的に所望の状態に制御でき、茸の仕上がりを経済的に向上させることができる。
また、本発明に係る二酸化炭素濃度調整機能付き空気調和システムは、取込ポート、供給ポート、リターンポート及び排出ポートを有する切換弁と、前記供給ポートと、温度制御対象空間とを接続する空気通流路と、前記リターンポートと，前記温度制御対象空間とを接続するリターン流路と、前記切換弁を制御する制御装置と、を備え、前記切換弁は、前記取込ポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記供給ポートとを遮断する第１位置と、前記リターンポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記取込ポートと前記供給ポートとを遮断し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを遮断する第２位置と、の間で動作可能であり、前記制御装置は、前記温度制御対象空間内の空気の二酸化炭素濃度を上昇させる第１モードによる制御と、前記温度制御対象空間内の空気の二酸化炭素濃度を低下させる第２モードによる制御とを切換可能であり、前記第１モードでは、前記温度制御対象空間から前記リターンポートを介して前記供給ポートに流入する空気が前記取込ポートから前記供給ポートに流入する空気よりも高い比率で前記空気通流路に流入するように前記切換弁が制御され、前記第２モードでは、前記取込ポートから前記供給ポートに流入する空気が前記温度制御対象空間から前記リターンポートを介して前記供給ポートに流入する空気よりも高い比率で前記空気通流路に流入するように前記切換弁が制御される、二酸化炭素濃度調整機能付き空気調和システムである。
本発明に係る二酸化炭素濃度調整機能付き空気調和システムは、二酸化炭素濃度を上昇及び低下させる制御が望まれる環境において有効に利用され得る。
本発明によれば植物の栽培室等の空間を極めて簡易的に且つ経済的に所望の状態に制御できる。
本発明の第１の実施の形態に係る空気調和システムを備える茸栽培施設の概略構成を示す図である。 第１の実施の形態に係る空気調和システムに設けられる切換弁を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る空気調和システムに設けられる切換弁を示す図である。
以下、本発明の各実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る茸栽培用空気調和システム１（以下、空気調和システム１と略す）を備える茸栽培施設Ｓ１の概略構成を示す図である。茸栽培施設Ｓ１は、空気調和システム１と栽培室１００とを備える。栽培室１００は茸を栽培するための部屋であり、空気調和システム１は栽培室１００内に空気を供給するものである。栽培される茸は特に限られるものではないが、シイタケ、エリンギ、エノキ、マイタケ、ヒラタケ、ナメコ、シメジ等を例示できる。
空気調和システム１は、切換弁８０と、空気通流路１０と、送風機１１と、温度制御部２０と、リターン流路３０と、取込流路４２と、排出流路４４と、制御装置６０と、温度センサ７１と、湿度センサ７２と、ＣＯ２濃度センサ７３と、を備えている。
切換弁８０は一例として四方弁であり、取込ポート８１、供給ポート８２、リターンポート８３及び排出ポート８４を有している。図示の切換弁８０は単一の弁でなる。
図２（Ａ）〜（Ｃ）は、切換弁８０の構造を概略的に示す図である。切換弁８０は、弁ボディ８５と、弁ボディ８５内に回転可能に配置された弁体８６とを有している。上述した取込ポート８１、供給ポート８２、リターンポート８３及び排出ポート８４は弁ボディ８５に設けられている。また弁ボディ８５の内部には弁体８６との接触又は離間に応じて流路切換を行う仕切り部８７Ａ〜８７Ｄが設けられている。
弁体８６は板状であり、その互いに対向する端縁の中央に回転軸８６Ａを有し、回転軸８６Ａを中心に回転可能になっている。弁体８６は図示しないモータ等の駆動部と接続され、当該駆動部が制御装置６０によって制御されることで弁体８６の回転位置が調整される。
弁ボディ８５に設けられる取込ポート８１、供給ポート８２、リターンポート８３及び排出ポート８４は、回転軸８６Ａを中心とする周回方向でこの順で弁ボディ８５の外周部に配置されている。
仕切り部８７Ａ〜８７Ｄのうちの第１仕切り部８７Ａは、弁ボディ８５の内壁面における取込ポート８１と供給ポート８２との間の位置から回転軸８６Ａの近傍まで延び、第２仕切り部８７Ｂは、弁ボディ８５の内壁面における供給ポート８２とリターンポート８３との間の位置から回転軸８６Ａの近傍まで延びる。また仕切り部８７Ａ〜８７Ｄのうちの第３仕切り部８７Ｃは、弁ボディ８５の内壁面におけるリターンポート８３と排出ポート８４との間の位置から回転軸８６Ａの近傍まで延び、第４仕切り部８７Ｄは、弁ボディ８５の内壁面における排出ポート８４と取込ポート８１との間の位置から回転軸８６Ａの近傍まで延びる。
第１仕切り部８７Ａの回転軸８６Ａ側の端部および第４仕切り部８７Ｄの回転軸８６Ａ側の端部は結合しており、第２仕切り部８７Ｂの回転軸８６Ａ側の端部および第３仕切り部８７Ｃの回転軸８６Ａ側の端部は結合している。そして回転軸８６Ａに沿う方向で見たとき、互いに結合した第１仕切り部８７Ａの回転軸８６Ａ側の端部および第４仕切り部８７Ｄの回転軸８６Ａ側の端部と、互いに結合した第２仕切り部８７Ｂの回転軸８６Ａ側の端部および第３仕切り部８７Ｃの回転軸８６Ａ側の端部とは、回転軸８６Ａを挟んで互いに向き合うように位置している。
そして第１仕切り部８７Ａ、第２仕切り部８７Ｂ及び第３仕切り部８７Ｃにはそれぞれ、開口８７Ａ１、８７Ｂ１、８７Ｃ１が形成される。また本実施の形態では第４仕切り部８７Ｄには開口が形成されない。また弁体８６のうちの回転軸８６Ａに対して一方側の板部分は第１仕切り部８７Ａと第２仕切り部８７Ｂとによって挟まれる空間に配置され、他方側の板部分は第３仕切り部８７Ｃと第４仕切り部８７Ｄとによって挟まれる空間に配置される。
以上のような構成により、切換弁８０は、まず、図２（Ａ）に示すように弁体８６が第１仕切り部８７Ａ及び第３仕切り部８７Ｃと離間して第１仕切り部８７Ａの開口８７Ａ１及び第３仕切り部８７Ｃの開口８７Ｃ１を開放させる一方、弁体８６が第２仕切り部８７Ｂ及び第４仕切り部８７Ｄと接触して第２仕切り部８７Ｂの開口８７Ｂ１を閉じる状態を形成することが可能となる。また、切換弁８０は、図２（Ｂ）に示すように弁体８６が第２仕切り部８７Ｂと離間して第２仕切り部８７Ｂの開口８７Ｂ１を開放させる一方、弁体８６が第１仕切り部８７Ａ及び第３仕切り部８７Ｃと接触して第１仕切り部８７Ａの開口８７Ａ１及び第３仕切り部８７Ｃの開口８７Ｃ１を閉じる状態を形成することが可能となる。
これにより、切換弁８０は、取込ポート８１と供給ポート８２とを接続し且つリターンポート８３と排出ポート８４とを接続し且つリターンポート８３と供給ポート８２とを遮断する第１位置（図２（Ａ））と、リターンポート８３と供給ポート８２とを接続し且つ取込ポート８１と供給ポート８２とを遮断し且つリターンポート８３と排出ポート８４とを遮断する第２位置（図２（Ｂ））と、の間で動作可能となる。
さらに切換弁８０は、図２（Ｃ）に示すように上記第１位置と上記第２位置との間の中間位置にさらに切換可能になっている。この中間位置にある切換弁８０は、取込ポート８１と供給ポート８２とを接続し且つリターンポート８３と供給ポート８２とを接続し且つリターンポート８３と排出ポート８４とを接続する。なお、上述したように本実施の形態では第４仕切り部８７Ｄに開口が形成されないため、上記第１位置、上記第２位置及び中間位置のいずれにおいても切換弁８０は取込ポート８１と排出ポート８４とを遮断している。
図１に戻り、空気通流路１０は、切換弁８０の供給ポート８２と栽培室１００とを接続している。空気通流路１０では切換弁８０から栽培室１００に向けて空気が流れる。温度制御部２０及び送風機１１は空気通流路１０内に配置されている。本実施の形態では、空気が流れる方向で温度制御部２０の下流側に送風機１１が配置されるが、このような配置は特に限られるものではない。
温度制御部２０は空気通流路１０内を通流する空気を温度制御するものであり、空気通流路１０内を通流する空気を冷却する冷却器２１と、空気通流路１０内を通流する空気を加熱する加熱器２２と、を有している。例えば、冷却器２１はヒートポンプ式の冷凍回路の蒸発器でもよいが、ペルチェ素子を利用するもの等であってもよい。加熱器２２は電気ヒータでもよいが、冷凍回路を循環する高温の熱媒体を利用するもの等であってもよい。本例では、空気通流路１０内において冷却器２１が加熱器２２よりも上流側に配置されるが、このような配置は特に限られるものではない。
送風機１１は、切換弁８０の供給ポート８２からの空気を栽培室１００まで通流させるための駆動力を発生させるものである。
リターン流路３０は、リターンポート８３と栽培室１００とを接続するものであり、温度制御部２０が空気を温度制御する位置Ｐ（本例では冷却器２１が空気を冷却する位置）の上流に栽培室１００内の空気を戻すようになっている。
取込流路４２は、空気取込口４２Ａと接続口４２Ｂとを有し、接続口４２Ｂを取込ポートに接続する。空気取込口４２Ａは、送風機１１の駆動に伴い空気調和システム１の外部の空気を空気調和システム１の内部に取り込むことができる。排出流路４４は排出ポート８４に接続され、空気調和システム１の内部から外部に空気を排気することができる。ここで本実施の形態では、取込流路４２の一部と排出流路４４の一部とが、それぞれの内部を通流する空気を互いに熱交換させる熱交換器、本例では全熱交換器Ｈを構成している。
なお、以下の説明で単に外部と言う場合、当該用語は空気調和システム１の外部を意味する。本実施の形態では管状の取込流路４２及び排出流路４４が切換弁８０に接続されるが、切換弁８０にこれら流路を接続せずに、取込ポート８１が直接的に外部から空気を取り込んでもよいし、排出ポート８４から直接的に外部に空気を排出してもよい。また、取込流路４２及び排出流路４４は協働して熱交換器を構成しなくてもよい。
以上のように切換弁８０に空気通流路１０、リターン流路３０、取込流路４２及び排出流路４４が接続されることで、切換弁８０は、図２（Ａ）に示す第１の位置で、取込流路４２を通った後、取込ポート８１から供給ポート８２に流入する空気を、栽培室１００からリターンポート８３を介して供給ポート８２に流入する空気よりも高い比率（具体的には、本例では前者：後者が１００：０）で、空気通流路１０に流入させることが可能となる。また、切換弁８０は、図２（Ｂ）に示す第２の位置で、栽培室１００からリターンポート８３を介して供給ポート８２に流入する空気を、取込流路４２を通った後、取込ポート８１から供給ポート８２に流入する空気よりも高い比率（具体的には、本例では前者：後者が１００：０）で空気通流路１０に流入させることが可能となる。
また切換弁８０は、図２（Ｃ）に示す中間位置において、取込流路４２を通った後、取込ポート８１から供給ポート８２に流入する空気と、栽培室１００からリターンポート８３を介して供給ポート８２に流入する空気とを混合させた空気を空気通流路１０に流入させることが可能となる。
また本実施の形態において切換弁８０は比例弁として構成されており、中間位置にある切換弁８０は、第１位置側から第２位置側に近づくに従い、栽培室１００からリターンポート８３を介して供給ポート８２に流入する空気に対する取込ポート８１から供給ポート８２に流入する空気の割合を減少させる。また、中間位置にある切換弁８０は、第２位置側から第１位置側に近づくに従い、取込ポート８１から供給ポート８２に流入する空気に対する栽培室１００からリターンポート８３を介して供給ポート８２に流入する空気の割合を減少させる。なお、図１〜３においては空気の流れを説明するための幾つかの矢印が示されている。
制御装置６０は、コントローラ、プロセッサ、電気回路等であり、栽培室１００内に配置された温度センサ７１、湿度センサ７２及びＣＯ２濃度センサ７３と電気的に接続されている。また制御装置６０は、送風機１１、温度制御部２０、切換弁８０に電気的に接続され、これらの各部の動作を制御する。制御装置６０は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えるコンピュータで構成され、記憶されたプログラムに従って上記各部の動作を制御してもよい。また、制御装置６０は、栽培室１００内の照明の強度を調整可能であるとともに照明のオンオフを切換可能であってもよい。
制御装置６０は、図示しない操作手段等でユーザから栽培室１００内の空気の目標温度、供給風量等を設定されるようになっている。そして、制御装置６０は、目標温度に応じて冷却器２１の冷却能力や加熱器２２の加熱能力を調整するようになっている。また、制御装置６０は、設定された供給風量に応じて送風機１１の風量を調整する。
また、制御装置６０は、栽培室１００内の空気の二酸化炭素濃度を上昇させる第１モードによる制御と、栽培室１００内の空気の二酸化炭素濃度を低下させる第２モードによる制御とを切換可能になっている。第１モードでは、栽培室１００からリターンポート８３を介して供給ポート８２に流入する空気が取込ポート８１から供給ポート８２に流入する空気よりも高い比率で空気通流路１０に流入するように切換弁８０が制御される。第２モードでは、取込ポート８１から供給ポート８２に流入する空気が栽培室１００からリターンポート８３を介して供給ポート８２に流入する空気よりも高い比率で空気通流路１０に流入するように切換弁８０が制御される。
第１モードでは、リターン流路３０からの空気のみが空気通流路１０に流入するように切換弁８０が制御されてもよい。また、第２モードでは、空気取込口４２Ａから取り込まれた空気のみが空気通流路１０に流入するように切換弁８０が制御されてもよい。
上述のような第１モード及び第２モードによる制御は、制御装置６０がＣＯ２濃度センサ７３をモニタリングしつつ行われる。栽培室１００内の空気が目標の二酸化炭素濃度となった場合に、本実施の形態では、目標の二酸化炭素濃度を維持できる、外部からの空気とリターン流路３０からの空気との混合比で空気通流路１０に空気が供給される。第１モードでは、栽培室１００内の空気が目標の二酸化炭素濃度に近づくに従い、空気通流路１０に供給される空気において、リターン流路３０からの空気に対する外部から取り込まれた空気の割合が増加するように切換弁８０が制御されてもよい。また、第２モードでは、栽培室１００内の空気が目標の二酸化炭素濃度に近づくに従い、空気通流路１０に供給される空気において、外部から取り込まれた空気に対するリターン流路３０からの空気の割合が増加するように切換弁８０が制御されてもよい。
以下、本実施の形態の作用について説明する。
空気調和システム１では、温度制御部２０により温度制御されて栽培室１００内に供給された空気を、リターン流路３０から切換弁８０のリターンポート８３を介して温度制御部２０による温度制御位置（Ｐ）の上流に戻すことができる。これにより、温度制御部２０によって温度制御される空気の温度が栽培室１００内の目標温度に近づくため、目標温度への温度制御にかかるエネルギー消費量を効果的に抑制することができる。
また、切換弁８０が例えば図２（Ａ）に示す第１の位置と図２（Ｂ）に示す第２の位置とを切り換えることにより、取込ポート８１から供給ポート８２に流入する空気を、栽培室１００からリターンポート８３を介して供給ポート８２に流入する空気よりも高い比率で空気通流路に流入させる態様と、栽培室１００からリターンポート８３を介して供給ポート８２に流入する空気を、取込ポート８１から供給ポート８２に流入する空気よりも高い比率で空気通流路１０に流入させる態様と、を切り換えることができる。茸の栽培室１００においては、栽培室１００内の二酸化炭素濃度が茸の形状や大きさに影響を及ぼすことが知られており、茸にとって最適な二酸化炭素濃度は、成長段階に応じて異なる値となる。ここで、本実施の形態に係る空気調和システム１では、例えば二酸化炭素濃度が高い環境が望まれる場合に、例えば栽培室１００からリターンポート８３を介して供給ポート８２に流入する空気を取込ポート８１から供給ポート８２に流入する空気よりも高い比率で空気通流路１０に流入させることで、簡易な構造及び動作により効率的に栽培室１００内の二酸化炭素濃度を上昇させることができる。これにより、茸の成長にとって望ましい環境を極めて簡易的に且つ経済的に形成することが可能となる。なお、茸は空気を吸収し二酸化炭素を排出する植物であるため、本実施の形態における二酸化炭素濃度の上昇制御は、茸自身から発生する二酸化炭素を利用でき、極めて経済的に行われる。
また、例えば茸の成長段階に応じて栽培室１００内の二酸化炭素濃度を低下させることが望まれる場合には、取込ポート８１から供給ポート８２に流入する空気を増加させることで、二酸化炭素濃度を低下させた環境を迅速に形成できる。
また、本実施の形態に係る空気調和システム１では、栽培室１００内の空気を排出する際の経路の一部をリターン流路３０が構成するため、別途排出用の独立の流路を用いる場合に比べてシステム全体を簡素化させることができる。
以上により、本実施の形態に係る空気調和システム１によれば、茸の栽培室１００を極めて簡易的に且つ経済的に所望の状態に制御でき、茸の仕上がりを経済的に向上させることができる。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態に係る茸栽培用空気調和システムを図３を参照しつつ説明する。以下の説明では、第１の実施の形態との相違点のみを説明する。
図３は第２の実施の形態に係る空気調和システムに設けられる切換弁８０を示す図である。本実施の形態における切換弁８０では、第４仕切り部８７Ｄに開口８７Ｄ１が形成されている。この場合、切換弁８０は、図３（Ａ）に示す第１の位置で、取込ポート８１と供給ポート８２とを接続し且つリターンポート８３と排出ポート８４とを接続し且つリターンポート８３と供給ポート８２とを遮断し且つ取込ポート８１と排出ポート８４とを遮断する。
また、切換弁８０は、図３（Ｂ）に示す第２の位置で、リターンポート８３と供給ポート８２とを接続し且つ取込ポート８１と供給ポート８２とを遮断し且つ取込ポート８１と排出ポート８４とを接続し且つリターンポート８３と排出ポート８４とを遮断する。また、切換弁８０は、図３（Ｃ）に示す中間位置で、取込ポート８１と供給ポート８２とを接続し且つリターンポート８３と供給ポート８２とを接続し且つリターンポート８３と排出ポート８４とを接続し且つ取込ポート８１と排出ポート８４とを接続する。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、上述の実施の形態には各種の変更を加えることができる。
例えば、上述の各実施の形態に係る空気調和システムは茸の栽培に適用されるものであるが、これら空気調和システムは、茸以外の植物の植物工場用ものとして利用されてもよい。また、各実施の形態に係る空気調和システムは二酸化炭素濃度調整機能付きの空気調和システムとして、二酸化炭素濃度を上昇及び低下させる制御が望まれる環境においても有効に利用され得る。
１…茸栽培用空気調和システム
１０…空気通流路
１１…送風機
２０…温度制御部
２１…冷却器
２２…加熱器
３０…リターン流路
４２…取込流路
４４…排出流路
６０…制御装置
８０…切換弁
８１…取込ポート
８２…供給ポート
８３…リターンポート
８４…排出ポート
８５…弁ボディ
８６…弁体
８６Ａ…回転軸
８７Ａ…第１仕切り部
８７Ａ１…開口
８７Ｂ…第２仕切り部
８７Ｂ１…開口
８７Ｃ…第３仕切り部
８７Ｃ１…開口
８７Ｄ…第４仕切り部
８７Ｄ１…開口
１００…栽培室
Ｈ…全熱交換器
Ｓ１…茸栽培施設

Claims (9)

  1. 取込ポート、供給ポート、リターンポート及び排出ポートを有する切換弁と、
    前記供給ポートと、植物を栽培するための栽培室とを接続する空気通流路と、
    前記リターンポートと、前記栽培室とを接続するリターン流路と、
    を備え、
    前記切換弁は、前記取込ポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記供給ポートとを遮断する第１位置と、前記リターンポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記取込ポートと前記供給ポートとを遮断し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを遮断する第２位置と、の間で動作可能である、植物栽培用空気調和システム。
  2. 前記空気通流路内を通流する空気の温度を温度制御する温度制御部をさらに備える、請求項１に記載の植物栽培用空気調和システム。
  3. 前記切換弁は、前記第１位置と前記第２位置との間の中間位置にさらに切換可能であり、
    前記中間位置にある前記切換弁は、前記取込ポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを接続し、前記取込ポートから前記供給ポートに流入する空気と、前記栽培室から前記リターンポートを介して前記供給ポートに流入する空気とを混合させた空気を前記空気通流路に流入させる、請求項１又は２に記載の植物栽培用空気調和システム。
  4. 前記中間位置にある前記切換弁は、前記第１位置側から前記第２位置側に近づくに従い、前記栽培室から前記リターンポートを介して前記供給ポートに流入する空気に対する前記取込ポートから前記供給ポートに流入する空気の割合を減少させ、前記第２位置側から前記第１位置側に近づくに従い、前記取込ポートから前記供給ポートに流入する空気に対する前記栽培室から前記リターンポートを介して前記供給ポートに流入する空気の割合を減少させる、請求項３に記載の植物栽培用空気調和システム。
  5. 前記切換弁は、前記第１位置及び前記第２位置の両方で、前記取込ポートと前記排出ポートとを遮断する、請求項３又は４に記載の植物栽培用空気調和システム。
  6. 前記切換弁は、前記第１位置で前記取込ポートと前記排出ポートとを遮断し、前記第２位置で前記取込ポートと前記排出ポートとを接続する、請求項３又は４に記載の植物栽培用空気調和システム。
  7. 前記取込ポートに接続される取込流路と、
    前記排出ポートに接続される排出流路と、をさらに備え、
    前記取込流路の一部と前記排出流路の一部とが、それぞれの内部を通流する空気を互いに熱交換させる全熱交換器を構成している、請求項１乃至６のいずれかに記載の植物栽培用空気調和システム。
  8. 取込ポート、供給ポート、リターンポート及び排出ポートを有する切換弁と、
    前記供給ポートと、茸を栽培するための栽培室とを接続する空気通流路と、
    前記リターンポートと、前記栽培室とを接続するリターン流路と、を備え、
    前記切換弁は、前記取込ポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記供給ポートとを遮断する第１位置と、前記リターンポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記取込ポートと前記供給ポートとを遮断し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを遮断する第２位置と、の間で動作可能である、茸栽培用空気調和システム。
  9. 取込ポート、供給ポート、リターンポート及び排出ポートを有する切換弁と、
    前記供給ポートと、温度制御対象空間とを接続する空気通流路と、
    前記リターンポートと，前記温度制御対象空間とを接続するリターン流路と、
    前記切換弁を制御する制御装置と、を備え、
    前記切換弁は、前記取込ポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを接続し且つ前記リターンポートと前記供給ポートとを遮断する第１位置と、前記リターンポートと前記供給ポートとを接続し且つ前記取込ポートと前記供給ポートとを遮断し且つ前記リターンポートと前記排出ポートとを遮断する第２位置と、の間で動作可能であり、
    前記制御装置は、前記温度制御対象空間内の空気の二酸化炭素濃度を上昇させる第１モードによる制御と、前記温度制御対象空間内の空気の二酸化炭素濃度を低下させる第２モードによる制御とを切換可能であり、
    前記第１モードでは、前記温度制御対象空間から前記リターンポートを介して前記供給ポートに流入する空気が前記取込ポートから前記供給ポートに流入する空気よりも高い比率で前記空気通流路に流入するように前記切換弁が制御され、前記第２モードでは、前記取込ポートから前記供給ポートに流入する空気が前記温度制御対象空間から前記リターンポートを介して前記供給ポートに流入する空気よりも高い比率で前記空気通流路に流入するように前記切換弁が制御される、二酸化炭素濃度調整機能付き空気調和システム。
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