JP2547292B2 - 植物栽培温室の室内環境調整装置 - Google Patents

植物栽培温室の室内環境調整装置

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JP2547292B2
JP2547292B2 JP4030794A JP3079492A JP2547292B2 JP 2547292 B2 JP2547292 B2 JP 2547292B2 JP 4030794 A JP4030794 A JP 4030794A JP 3079492 A JP3079492 A JP 3079492A JP 2547292 B2 JP2547292 B2 JP 2547292B2
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正 坂野
美一 中西
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
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    • Y02A40/25Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

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  • Greenhouses (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、植物栽培温室の室内
環境を調整する室内環境調整装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、植物栽培温室内の植物の生育環境
をより適切な状態に維持するために、植物栽培温室の室
内環境を調整する室内環境調整装置が知られている。
【0003】この室内環境調整装置は、調整機器として
植物栽培温室内を適当な温度に調節する複数個のエアコ
ンディショナーを有しており、その駆動用電力を商用交
流電源による商用電源電力Pcによって得ている。
【0004】特に、植物工場に代表される最近の植物栽
培温室にあっては、室内環境調整装置により高度な室内
環境制御が行なわれており、このような室内環境で育成
される植物の生命は電気エネルギーで支えられていると
言える。
【0005】ところで、その電気エネルギーを供給する
交流商用電源において停電の発生は避けられないことか
ら、数箇月という長い栽培期間の中のたった数分間の停
電により大切に育ててきた植物が枯れてしまうことを考
えると、供給源としての商用交流電源の信頼性は十分で
はない上に、これ以上の信頼性向上も望めない。
【0006】そこで、このような植物栽培温室のバック
アップ電源として太陽電池を利用することにより、交流
商用電源の停電時においても電力の供給を可能とするこ
とが考えられる。
【0007】太陽電池を利用する場合、駆動用電力の供
給は、太陽光発電電力Psと商用電源電力Pcが共に入力さ
れる無停電電源装置(CVCF)を介して行われ、商用
交流電源の停電時にも太陽光発電電力Psが供給されるこ
とで、植物栽培温室内の植物の生育管理上欠くことがで
きないエアコンディショナーの継続的な作動を確保する
ことができる。
【0008】なお、太陽光発電電力Psと商用電源電力Pc
の合計である駆動用電力は、通常、無停電電源装置の最
大出力電力Pmaxを越えることはなく、また、商用交流電
源の停電時には、太陽光発電電力Psと無停電電源装置の
最大出力電力Pmaxのうち少ない方を越えることがない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、商用交
流電源停電時の供給電力である太陽光発電電力Psは、太
陽電池への太陽光の照射状態で発電電力(使用可能電
力)が大きく変動するため、複数のエアコンディショナ
ーが同時に作動したが発電電力が少なくてその必要電力
が賄えない場合は、作動が不安定になるばかりでなく継
続的な作動ができなくなることから、室内環境の調整が
安定して行えないという問題点があった。
【0010】また、例え商用交流電源が健全な状態(商
用交流電源の停電時以外)でも、無停電電源装置の最大
出力電力Pmaxは、無停電電源装置に接続する全てのエア
コンディショナーの定格消費電力の合計以上にしなけれ
ばならず、実用的なシステムの構築には非常に高価であ
る大容量の無停電電源装置が必要になるという問題点も
あった。
【0011】この発明は、上記問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、調整機器の駆動
用電力を供給している商用電源電力のバックアップ電源
として太陽電池の利用を可能とし、供給される使用可能
電力に適切に対応させて調整機器を作動させ室内環境の
調整を安定して行うことができると共に、大容量の無停
電電源装置を必要とせずに実用的なシステムを構築する
ことができる植物栽培温室の室内環境調整装置を提供す
ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る植物栽培温室の室内環境調整装置
は、供給される駆動用電力で駆動され、植物栽培温室の
室内温度を調整する、複数の温度調整機器と、太陽電池
からの太陽光発電電力と、商用交流電源からの商用電源
電力とにより、駆動用電力を発生し、太陽光発電電力が
駆動用電力に達しないとき、不足分の電力を商用電源電
力で補う電源装置と、太陽電池が受光する太陽光の強度
を測定する光検出手段と、商用交流電源の停電状態を検
出する停電時検出手段と、光検出手段からの出力信号で
太陽光発電電力を演算し、この太陽光発電電力と商用電
源電力とに基づく駆動用電力を演算し、温度調整機器の
合計消費電力がこの駆動用電力の範囲内になるように、
温度調整機器の作動台数を制御し、停電時検出手段から
出力信号を受け取ると、温度調整機器の合計消費電力
が、太陽光発電電力に基づく駆動用電力を越えない範囲
になるように、温度調整機器の作動台数を制御する作動
制御手段とを備える。
【0013】
【作用】上記構成を有する植物栽培温室の室内環境調整
装置は、植物栽培温室内の温度を調整する温度調整機器
の作動に際して、停電時検出手段が商用交流電源の停電
を検出すると、作動制御手段は、光検出手段が検出した
太陽光の照射強度を基に太陽電池による使用可能電力を
演算し、この演算結果を基に、作動させた全調整機器の
合計消費電力が使用可能電力である合計電力を越えない
範囲に複数の温度調整機器の内の適当数を選択して作動
させ、温度調整機器の安定した作動と共に継続的な作動
を確保する。
【0014】
【実施例】以下に、この発明に係る植物栽培温室の室内
環境調整装置の実施例を、図面を参照しつつ説明する。
【0015】図1及び図2に示すように、植物栽培温室
の室内環境調整装置10は、植物栽培温室Hの室内を適
当な温度に調節するエアコンディショナー(温度調整機
器)11と、太陽電池が受光する太陽光の強度を測定す
る光センサー(光検出手段)12と、商用交流電源の停
電時を検出する停電時センサー(停電時検出手段)13
と、エアコンディショナー11の作動状態を制御する作
動制御手段としてのコンピュータ14とを有している。
【0016】植物栽培温室Hは、栽培される植物Pを外
気から隔離する閉空間を形成しており、室内環境調整装
置10により室内環境が調整されることで、植物Pの生
育環境がより適切な状態に維持されている。
【0017】なお、植物栽培温室Hには、植物Pの生育
環境をより適切な状態に維持するために、エアコンディ
ショナー11の他、エアコンディショナー11の故障時
に作動して外気を温室内に導入する換気扇、温室内の湿
度を高める加湿器、温室内の空気を撹拌して温度ムラの
発生を防止する撹拌扇、培養液を植物に供給する培養液
供給ポンプ、培養液の温度を調節する培養液温度調整
器、或は培養液を循環させる循環系統の制御のための各
種電磁弁等が設置されている。
【0018】また、植物栽培温室Hの屋根R等の太陽光
を効率良く受光することができる場所には、太陽電池1
5が配置された太陽電池パネル(Sp)15aが設置さ
れている(図2参照)。
【0019】エアコンディショナー11は、植物栽培温
室Hの内部に複数個(11a,11b,11c,…)設
置されており、その駆動用電力(消費電力)を、商用交
流電源16による商用電源電力Pcと太陽電池15による
太陽光発電電力Psとの両方によって得ている。11a
は、エアコンディショナー11の室外機である(図2参
照)。
【0020】駆動用電力の供給は、商用電源電力Pcと太
陽光発電電力Psとが共に入力される電源装置である無停
電電源装置(CVCF)17を介して行われており、商
用交流電源16の停電時にも、太陽光発電電力Psが供給
されることで、植物栽培温室H内の植物Pの生育管理上
欠くことができないエアコンディショナー11の継続的
な作動を確保することができる。
【0021】光センサー12は、植物栽培温室Hの屋根
R等の太陽光が照射される場所に設置されており、設置
場所における太陽光の照射強度を検出し検出信号をコン
ピュータ14に送出する。
【0022】停電時センサー13は、商用交流電源16
とコンピュータ14との接続路中に設けられており、商
用交流電源16の停電時を検出し検出信号をコンピュー
タ14に送出する。
【0023】コンピュータ14は、CPU(中央処理装
置)14aを有しており、光センサー12から入力され
た検出信号により太陽光発電電力Psの使用可能電力を演
算すると共に、商用電源電力Pcの使用可能電力を演算
し、各使用可能電力の合計電力を得ている。
【0024】無停電電源装置17は、図3に示すよう
に、入力電力として商用電源電力Pcと太陽光発電電力Ps
を併用しており、商用交流電源16から整流器18、D
C−DCコンバータ19及びインバータ20等を経て負
荷であるエアコンディショナー11に交流を供給してい
る。また、整流器18出力には、逆流防止ダイオード2
1を介して太陽電池15が接続されている。
【0025】そして、太陽電池15の開放電圧を、整流
器18の出力電圧Eよりも少し高め(実際には計算によ
り最適動作点を求める)に設定しておくと、太陽電池1
5の出力電圧は電流を流すことにより自動的にEに調節
される。この際、流すことのできる電流は太陽光強度に
略比例する。
【0026】一方、DC−DCコンバータ19への入力
電流i3は、負荷の状態によって決定されるために、太
陽電池15からの電流i2で賄った残りの電流i1は商用
交流電源16から整流器18を通して供給される(i3
=i1+i2)。
【0027】また、無停電電源装置17は、短時間停電
した際にも継続的な電力供給を可能とするものであり、
常時は、商用交流電源16から整流器18等を経て負荷
であるエアコンディショナー11に交流を供給してお
り、停電時には太陽電池15からインバータ20を経て
引き続き電力を供給することができる。
【0028】なお、エンジン発電設備等を備えることに
より、長時間停電、或は太陽電池15が機能せず太陽光
発電電力Psが得られない場合にも引き続き電力を供給す
ることができる。
【0029】ところで、商用交流電源16の停電時に
は、コンピュータ14は、停電時センサー13から入力
する検出信号により商用電源電力Pcの使用可能電力をゼ
ロと演算し、各使用可能電力の合計消費電力である無停
電電源装置17の出力電力Poを、太陽光発電電力Psのみ
と演算する。
【0030】ここで、使用可能電力の合計電力Pumax
(W)は、以下の通りとなる。
【0031】商用交流電源健全時 Pumax(W)は、CVCFの最大出力電力(W) 商用交流電源停電時 Pumax(W)は、太陽光発電電力(W/m3)×太陽電池
の面積(m3)×発電効率と、CVCFの最大出力電力
(W)のうちの小さい方 この演算結果を基に、コンピュータ14は、作動させた
エアコンディショナー11の総消費電力が使用可能電力
である合計電力Pumax(W)を越えない範囲に、エアコ
ンディショナー11のうちの適当数を適宜選択して作動
させ、エアコンディショナー11の作動状態を制御す
る。
【0032】次に、上記構成を有する植物栽培温室の室
内環境調整装置の作用を説明する。
【0033】植物栽培温室Hを設けることにより、温室
H内が外気から隔離されて外気温の変動に影響され難く
なり略一定した室内温度を得ることができ、栽培する植
物Pにとって良好な生育環境を得ることができる。
【0034】ところで、太陽光が強く照射される日中に
は、植物栽培温室H内の温度が必要以上に上昇してしま
うことから、エアコンディショナー11を作動させて必
要以上の温度上昇を防止している。
【0035】このエアコンディショナー11の駆動用電
力は、無停電電源装置17を介して得ており、エアコン
ディショナー11の作動必要時である太陽光が強く照射
される(太陽電池の発電能力が高まる)状況にあって
は、駆動用電力は、略太陽電池による太陽光発電電力Ps
から得ることができることから、エアコンディショナー
11の作動必要時と太陽光発電電力Psの発電量増大時と
が比例し、特に省エネ効果が大きい。
【0036】そして、商用交流電源16の停電時には太
陽電池15からの太陽光発電電力Psが供給される。
【0037】停電時センサー13が、商用交流電源16
の停電を検出すると、その検出信号がコンピュータ14
に送出され、コンピュータ14は、商用電源電力Pcの使
用可能電力をゼロと演算し、各使用可能電力の合計電力
である無停電電源装置17の出力電力Poを、光センサー
12が検出した太陽光の照射強度を基に、太陽電池15
による太陽光発電電力Psのみとする。
【0038】この演算結果を基に、コンピュータ14
は、作動させたエアコンディショナー11の総消費電力
が使用可能電力である合計電力Pumax(W)を越えない
範囲に、エアコンディショナー11の作動状態を制御す
る。
【0039】従って、太陽電池15への太陽光の照射状
態で大きく変動する太陽光発電電力Psに応じてエアコン
ディショナー11の作動状態を制御することにより、太
陽電池15への太陽光の照射状態で発電電力が少ない場
合にも、その発電電力に応じてエアコンディショナー1
1を作動させるができることから、植物栽培温室H内の
植物Pの生育管理上欠くことができないエアコンディシ
ョナー11の安定した作動と共に継続的な作動を確保す
ることができる。
【0040】また、コンピュータ14が、無停電電源装
置17の最大出力電力Pmaxに応じて、複数のエアコンデ
ィショナー11のうちの適当数を適宜選択して作動させ
ることから、無停電電源装置17の最大出力電力Pmax
は、各エアコンディショナー(11a,11b,11
c,………)の定格消費電力の合計以上にすることはな
く、非常に高価である大容量の無停電電源装置を必要と
しない。
【0041】このように、太陽電池15は、植物栽培温
室Hのバックアップ電源として最適であり、このような
バックアップ電源を備えることで、最近の植物工場に代
表される高度な環境制御を行う植物栽培温室Hにあっ
て、数箇月という長い栽培期間の中でたった数分間の停
電により大切に育ててきた植物Pが枯れてしまうという
ことを防止することができる。
【0042】加えて、バックアップ電源としての太陽電
池15の発電電力を、商用交流電源16の健全時も利用
することで省エネルギーとなる。
【0043】即ち、太陽電池15を設置することによ
り、植物栽培温室H内の環境制御の信頼性が向上し、よ
り高価で長期間の栽培を必要とする植物Pをより低コス
トで栽培することができるようになる。
【0044】
【発明の効果】この発明に係る植物栽培温室の室内環境
調整装置は、供給される駆動用電力で駆動され、植物栽
培温室の室内温度を調整する、複数の温度調整機器と、
太陽電池からの太陽光発電電力と、商用交流電源からの
商用電源電力とにより、駆動用電力を発生し、太陽光発
電電力が駆動用電力に達しないとき、不足分の電力を商
用電源電力で補う電源装置と、太陽電池が受光する太陽
光の強度を測定する光検出手段と、商用交流電源の停電
状態を検出する停電時検出手段と、光検出手段からの出
力信号で太陽光発電電力を演算し、この太陽光発電電力
と商用電源電力とに基づく駆動用電力を演算し、温度調
整機器の合計消費電力がこの駆動用電力の範囲内になる
ように、温度調整機器の作動台数を制御し、停電時検出
手段から出力信号を受け取ると、温度調整機器の合計消
費電力が、太陽光発電電力に基づく駆動用電力を越えな
い範囲になるように、温度調整機器の作動台数を制御す
る作動制御手段とを備える。
【0045】このため、調整機器の駆動用電力を供給し
ている商用電源電力のバックアップ電源として太陽電池
の利用を可能とし、供給される使用可能電力に適切に対
応させて調整機器を作動させ室内環境の調整を安定して
行うことができると共に、大容量の無停電電源装置を必
要とせずに実用的なシステムを構築することができる。
また、太陽光が強いために、植物栽培温室の温度が上昇
するときには、温度調整機器の駆動用電力に、太陽光発
電電力の占める割合が大きくなるので、商用電源電力の
消費を低くする。この結果、植物栽培温室の省エネ効果
を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】植物栽培温室の室内環境調整装置のブロック図
である。
【図2】植物栽培温室の概略説明図である。
【図3】無停電電源装置のブロック図である。
【符号の説明】
10 植物栽培温室の室内環境調整装置 11 エアコンディショナー(温度調整機器) 12 光センサー(光検出手段) 13 停電時センサー(停電時検出手段) 14 コンピュータ(作動制御手段) 15 太陽電池 16 商用交流電源 H 植物栽培温室 Pc 商用電源電力 Ps 太陽光発電電力 Pumax 合計電力

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 供給される駆動用電力で駆動され、植物
    栽培温室の室内温度を調整する、複数の温度調整機器
    と、 太陽電池からの太陽光発電電力と、商用交流電源からの
    商用電源電力とにより、駆動用電力を発生し、太陽光発
    電電力が駆動用電力に達しないとき、不足分の電力を商
    用電源電力で補う電源装置と、 太陽電池が受光する太陽光の強度を測定する光検出手段
    と、 商用交流電源の停電状態を検出する停電時検出手段と、 光検出手段からの出力信号で太陽光発電電力を演算し、
    この太陽光発電電力と商用電源電力とに基づく駆動用電
    力を演算し、温度調整機器の合計消費電力がこの駆動用
    電力の範囲内になるように、温度調整機器の作動台数を
    制御し、停電時検出手段から出力信号を受け取ると、温
    度調整機器の合計消費電力が、太陽光発電電力に基づく
    駆動用電力を越えない範囲になるように、温度調整機器
    の作動台数を制御する作動制御手段とを備える 植物栽培
    温室の室内環境調整装置。
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