JP3209642U - 気化冷熱利用植物工場システム - Google Patents
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Abstract
【課題】LNGの気化冷熱を植物工場において有効に利用可能な気化冷熱利用植物工場システムを提供する。【解決手段】LNGの気化冷熱を利用する植物工場システムであって、LNGを気化させるべくLNGと第1の中間媒体M1とを熱交換させる気化装置1と、前記第1の中間媒体M1と第2の中間媒体M2とを熱交換させる第1の熱交換器H1と、前記第2の中間媒体M2と植物工場10内の空気とを熱交換させる第2の熱交換器H2と、前記第2の熱交換器H2にて熱交換された空気を送風するファン6と、を有する。【選択図】図1
Description
本考案は、液化天然ガス(LNG)の気化冷熱を植物工場の空調等に利用するシステムに関する。
液化天然ガス(以下「LNG」と称する)は、−162℃の液化状態で海外から運搬され、沿岸近辺に設けられた基地で気化され、天然ガス(以下「NG」と称する)として需要に供されている。
基地における気化においては、例えば特許文献1〜3に記載されたLNG気化装置が用いられている。
一方、近年普及しつつある植物工場においては、広大な空間に要する空調コストが大きいことが問題となっている。特に、熱帯・温暖地や夏季においては深刻である。特許文献4では、LNGの気化冷熱を植物工場の空調に利用するシステムが提示されている。
特許文献4では、LNGの気化冷熱を、専ら植物工場の空調のみ利用したシステムである。本考案の目的は、LNGの気化冷熱をさらに有効に植物工場において利用可能なシステムを提供することである。
上述した課題を解決するために、本考案は以下の構成を有する。なお、括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付するものである。
・ 本考案の態様は、LNGの気化冷熱を利用する植物工場システムであって、
LNGを気化させるべくLNGと第1の中間媒体(M1)とを熱交換させる気化装置(1)と、
前記第1の中間媒体(M1)と第2の中間媒体(M2)とを熱交換させる第1の熱交換器(H1)と、
前記第2の中間媒体(M2)と植物工場(10)内の空気とを熱交換させる第2の熱交換器(H2)と、
前記第2の熱交換器(H2)にて熱交換された空気を送風するファン(6)と、を有することを特徴とする。
・ 本考案の別の態様は、LNGの気化冷熱を利用する植物工場システムであって、
LNGを気化させるべくLNGと第1の中間媒体(M1)とを熱交換させる気化装置(1)と、
前記第1の中間媒体(M1)と第2の中間媒体(M2)とを熱交換させる第1の熱交換器(H1)と、
前記第2の中間媒体(M2)と該第2の中間媒体(M2)よりも高温かつ植物工場(10)内の空気より低温の水(W)とを熱交換させる第2の熱交換器(H2)と、
前記水(W)と植物工場(10)内の空気とを熱交換させる第3の熱交換器(H3)と、
前記第3の熱交換器(H3)にて熱交換された空気を送風するファン(6)と、を有し、
前記水(W)は植物の育生に用いられる水であることを特徴とする。
・ 本考案のさらに別の態様は、LNGの気化冷熱を利用する植物工場システムであって、
LNGを気化させるべくLNGと第1の中間媒体(M1)とを熱交換させる気化装置(1)と、
前記第1の中間媒体(M1)と第2の中間媒体(M2)とを熱交換させる第1の熱交換器(H1)と、
前記第2の中間媒体(M2)と該第2の中間媒体(M2)よりも高温かつ植物工場(10)内の空気より低温の水(W)とを熱交換させる第2の熱交換器(H2)と、
前記第2の熱交換器(H2)で熱交換された後の前記第2の中間媒体(M2)と植物工場(10)内の空気とを熱交換させる第3の熱交換器(H3)と、
前記第3の熱交換器(H3)にて熱交換された空気を送風するファン(6)と、を有し、
前記水(W)は植物の育生に用いられる水であることを特徴とする。
・ 上記各態様において、前記第1の中間媒体(M1)がプロパン又はフロンであることが好適である。
・ 上記各態様において、前記第2の中間媒体(M2)が不凍液又は水であることが、好適である。
LNGを気化させるべくLNGと第1の中間媒体(M1)とを熱交換させる気化装置(1)と、
前記第1の中間媒体(M1)と第2の中間媒体(M2)とを熱交換させる第1の熱交換器(H1)と、
前記第2の中間媒体(M2)と植物工場(10)内の空気とを熱交換させる第2の熱交換器(H2)と、
前記第2の熱交換器(H2)にて熱交換された空気を送風するファン(6)と、を有することを特徴とする。
・ 本考案の別の態様は、LNGの気化冷熱を利用する植物工場システムであって、
LNGを気化させるべくLNGと第1の中間媒体(M1)とを熱交換させる気化装置(1)と、
前記第1の中間媒体(M1)と第2の中間媒体(M2)とを熱交換させる第1の熱交換器(H1)と、
前記第2の中間媒体(M2)と該第2の中間媒体(M2)よりも高温かつ植物工場(10)内の空気より低温の水(W)とを熱交換させる第2の熱交換器(H2)と、
前記水(W)と植物工場(10)内の空気とを熱交換させる第3の熱交換器(H3)と、
前記第3の熱交換器(H3)にて熱交換された空気を送風するファン(6)と、を有し、
前記水(W)は植物の育生に用いられる水であることを特徴とする。
・ 本考案のさらに別の態様は、LNGの気化冷熱を利用する植物工場システムであって、
LNGを気化させるべくLNGと第1の中間媒体(M1)とを熱交換させる気化装置(1)と、
前記第1の中間媒体(M1)と第2の中間媒体(M2)とを熱交換させる第1の熱交換器(H1)と、
前記第2の中間媒体(M2)と該第2の中間媒体(M2)よりも高温かつ植物工場(10)内の空気より低温の水(W)とを熱交換させる第2の熱交換器(H2)と、
前記第2の熱交換器(H2)で熱交換された後の前記第2の中間媒体(M2)と植物工場(10)内の空気とを熱交換させる第3の熱交換器(H3)と、
前記第3の熱交換器(H3)にて熱交換された空気を送風するファン(6)と、を有し、
前記水(W)は植物の育生に用いられる水であることを特徴とする。
・ 上記各態様において、前記第1の中間媒体(M1)がプロパン又はフロンであることが好適である。
・ 上記各態様において、前記第2の中間媒体(M2)が不凍液又は水であることが、好適である。
本考案によれば、LNG気化冷熱を利用する植物工場システムにおいて、植物工場の空調のみでなく植物の育生に用いる水の温度調整にも利用することができ、より有効な利用を図ることができる。
以下、本考案の構成を例示した図面を参照して本考案の実施形態を説明する。
本考案の植物工場システムを適用される植物工場は、屋内等の空間で天候に左右されずに農作物等の栽培を計画的に行うものである。光源、温度、湿度、養分補給等の管理は、自動制御又は半自動制御により行われる。
本考案の植物工場システムを適用される植物工場は、屋内等の空間で天候に左右されずに農作物等の栽培を計画的に行うものである。光源、温度、湿度、養分補給等の管理は、自動制御又は半自動制御により行われる。
本考案は、LNG気化装置と植物工場とを組み合わせた植物工場システムを提供する。LNG気化装置においてLNGを液体状態から気体状態とする際に得られる冷熱を、複数の中間媒体を冷媒として複数の熱交換器を介して配管を通して植物工場内に移送し、利用するものである。
(1)第1の実施形態
図1は、本考案による植物工場システムの第1の実施形態の構成例を概略的に示した図である。まず、LNG気化装置1について説明する。
図1は、本考案による植物工場システムの第1の実施形態の構成例を概略的に示した図である。まず、LNG気化装置1について説明する。
LNG気化装置1は、主な構成要素としてLNG気化器2と、中間媒体蒸発器3と、加温器4とを有する。LNG気化器2は、中間媒体蒸発器3の内部空間に配置された往復配管21を具備する。往復配管21の入口側には配管22を通して例えば−160℃のLNGが導入される。LNGは、往復配管21を通過する際に液体から気体に変化し、NGは配管23を通して加温器4へと送出される。
中間媒体蒸発器3の内部空間の下部には、海水SWのための往復配管31が配置されている。往復配管31には、常温(例えば25℃)の海水SWが導入される。海水SWは、往復配管31を往復した後、配管42へと送出される。配管42は、加温器4の内部を貫通している。
加温器4に流入する際のNGの温度は、例えば−20℃であり、加温器4を通過する間に配管42内の海水SWと熱交換する。これにより、加温器4から配管24へ送出されるNGは常温(例えば25℃)となる。
中間媒体蒸発器3の内部空間には、所定量の第1の中間媒体M1が液体状態で貯蔵されている。第1の中間媒体M1は、例えばプロパン又はフロンである。液体状態の第1の中間媒体M1は、往復配管31内の海水と熱交換することにより蒸発して気体状態となり、上部の往復配管21の周囲に充たされる。往復配管21内のLNGと気体状態の第1の中間媒体M1が熱交換することにより、LNGは気化する一方、第1の中間媒体M1は凝縮して再び液体状態となり滴下する。内部空間では、第1の中間媒体M1の蒸発と凝縮が繰り返される。液体状態の第1の中間媒体M1の温度は、例えば−80℃〜10℃である。植物工場システムへの適用においては0℃〜10℃が好ましく、5℃〜6℃がさらに好ましい。しかしながら、これらの範囲に限定するものではない。
第1の中間媒体M1は、中間媒体蒸発器3と第1の熱交換器H1との間で循環するように構成されている。中間媒体蒸発器3の底部から配管32へ取り出された液体状態の第1の中間媒体M1は、ポンプP1により配管33を通して第1の熱交換器H1へ送られる。第1の熱交換器H1において、第1の中間媒体M1は、第2の中間媒体M2と熱交換を行う。
第1の中間媒体M1は、第1の熱交換器H1における熱交換により気化し、配管34を通して再び中間媒体蒸発器3の内部空間の上部に流入する。第1の熱交換器H1において、第2の中間媒体M2は、例えば5℃程度とされる。
第2の中間媒体M2は、好適には水であるが、海水でもよい。凍結のおそれがある場合は不凍液を用いてもよい。不凍液は、例えばエチレングリコールである。
第2の中間媒体M2は、第1の熱交換器H1と、植物工場10内に設置された第2の熱交換器H2との間で循環するように構成されている。第1の熱交換器H1で熱交換を行った低温の第2の中間媒体M2は、配管53を通って第2の熱交換器H2へ送られる。第2の熱交換器H2において、第2の中間媒体M2は、植物工場10内の空気と熱交換を行う。これにより、植物工場10内の空気の温度は、例えば28℃から20℃へと低下する。温度が低下した空気は、ファン6により植物工場10内の空間に適宜送出される。なお、空気用配管は図示を省略している。
図示しないが、本システムは、植物工場10内の空気温度を制御するための制御装置を有する(他の実施形態についても同様)。制御装置は、空気温度を検出するための温度センサと、温度センサが検出した温度に基づいてポンプP1及び/又はポンプP2の流量を制御したり、配管上に設けたバルブ(図示せず)の開度を制御する。これらの制御に替えて又はこれらの制御と合わせて、ファン6の出力を制御してもよい。
(2)第2の実施形態
図2は、本考案による植物工場システムの第2の実施形態の構成例を概略的に示した図である。図1に示した第2の熱交換器H2の直前までの構成は、図1の実施形態と同じであるので説明を省略する。
図2は、本考案による植物工場システムの第2の実施形態の構成例を概略的に示した図である。図1に示した第2の熱交換器H2の直前までの構成は、図1の実施形態と同じであるので説明を省略する。
図2の第2の実施形態では、第2の熱交換器H2において、第2の中間媒体Mと水Wとを熱交換させる。この水Wは、植物10aの育生に用いられるものであり、例えば水耕栽培における水や、土壌に浸透させるための水である。水Wの温度は、配管71により第2の熱交換器H2に流入する直前には、第2の中間媒体M2の温度(例えば5℃)よりも高温であり、かつ、植物工場10内の空気の温度(例えば28℃)よりも低温である。水Wの温度は、第2の熱交換器H2の直前では例えば20℃である。
第2の熱交換器H2で熱交換された水Wは、例えば10℃となり、配管73を通して第3の熱交換器H3へ送られる。水Wは、第3の熱交換器H3において、植物工場10内の空気と熱交換する。これにより、植物工場10内の空気の温度は、例えば28℃から23℃へと低下する。温度が低下した空気は、ファン6により植物工場10内の空間に適宜送出される。一方、水Wは、温度が上昇して例えば15℃となる。
第3の熱交換器H3から出た水Wは、配管72により植物10aのプランター10b内を通過してポンプP3へと送られ循環する。例えば、プランター10bが水耕栽培用である場合は、配管72がプランター10b内の水槽と連通するように構成する。また、プランター10bが土壌栽培の場合は、図示するように配管72の管壁に多数の孔を設けて水Wが周囲に放出されるようにする。
第3の熱交換器H3から出た水Wが、例えば15℃程度であれば、冷水で栽培する植物に適した温度である。このように、LNG気化で得られる冷熱は、空調のみでなく、植物の育生に用いる水の温度を最適とするためにも利用することができる。図示しないが、水の温度調整のために温度センサと組み合わせた制御装置を設けることが好適である。温度センサにより検出された水の温度に応じて制御装置により、第2の中間媒体M2又は水の流量を制御する(第3の実施形態についても同様)。
プランター10bにおいて水Wを放出する構成の場合は、損失量を補うためにプランター10bを通過した後の配管72に、新たな水Wを外部から補給するための補給手段9を設けることが好適である。この補給手段9は、例えば水道と接続された流量制御可能なバルブV等を含む。
プランター10bにおいて、水槽と連通させたり土壌に水を放出したりする場合、配管72内に異物が侵入する可能性がある。従って、配管72の管路上に、配管72内に混入した異物を除去するためのフィルター8を設けることが好適である。
(3)第3の実施形態
図3は、本考案による植物工場システムの第3の実施形態の構成例を概略的に示した図である。図1に示した第2の熱交換器H2の直前までの構成は、図1の実施形態と同じであるので説明を省略する。第3の実施形態は、第2の実施形態の変形形態である。
図3は、本考案による植物工場システムの第3の実施形態の構成例を概略的に示した図である。図1に示した第2の熱交換器H2の直前までの構成は、図1の実施形態と同じであるので説明を省略する。第3の実施形態は、第2の実施形態の変形形態である。
図3の第3の実施形態では、第2の熱交換器H2において、第2の中間媒体Mと水Wとを熱交換させる。この水Wは、植物10aの育生に用いられるものであり、例えば水耕栽培における水や、土壌に浸透させるための水である。水Wの温度は、配管71により第2の熱交換器H2に流入する直前には、第2の中間媒体M2の温度(例えば5℃)よりも高温であり、かつ、植物工場10内の空気の温度(例えば28℃)よりも低温である。水Wの温度は、第2の熱交換器H2の直前では例えば15℃である。
第2の熱交換器H2で熱交換された水Wは、例えば10℃となり、配管72により植物10aのプランター10b内を通過してポンプP3へと送られ、配管71を通って循環する。例えば、プランター10bが水耕栽培用である場合は、配管72がプランター10b内n水槽と連通するように構成する。また、プランター10bが土壌栽培の場合は、図示のように配管72の管壁に多数の孔を設けて水Wが周囲に放出されるようにする。フィルター8及び外部からの水Wの補給手段9については、上述した第2の実施形態と同様である。
第3の実施形態では、第2の熱交換器H2を出た第2の中間媒体M2は、第3の熱交換器H3へ送られる。第2の中間媒体M2は、第3の熱交換器H3において、さらに植物工場10内の空気と熱交換する。これにより、植物工場10内の空気の温度は、例えば28℃から23℃へと低下する。温度が低下した空気は、ファン6により植物工場10内の空間に適宜送出される。一方、第2の中間媒体M2は、配管51からポンプP2へと送られ循環する。
以上に述べた本考案の各実施形態は一例を示したものであり、これら以外にも多様な変形形態が可能であり、それらについても本考案に含まれるものとする。
1 LNG気化装置
2 LNG気化器
21 伝熱管
22、23、24 配管
3 中間媒体蒸発器
31 伝熱管
32、33、34 配管
4 加温器
41、42 配管
51、52、53 配管
6 送風機
71、72、73 配管
8 フィルタ
9 補給手段
10 植物工場
10a 植物
10b プランタ
H1、H2、H3 熱交換器
P1、P2、P3 ポンプ
M1 第1の中間媒体
M2 第2の中間媒体
W 水
2 LNG気化器
21 伝熱管
22、23、24 配管
3 中間媒体蒸発器
31 伝熱管
32、33、34 配管
4 加温器
41、42 配管
51、52、53 配管
6 送風機
71、72、73 配管
8 フィルタ
9 補給手段
10 植物工場
10a 植物
10b プランタ
H1、H2、H3 熱交換器
P1、P2、P3 ポンプ
M1 第1の中間媒体
M2 第2の中間媒体
W 水
Claims (5)
- LNGの気化冷熱を利用する植物工場システムであって、
LNGを気化させるべくLNGと第1の中間媒体(M1)とを熱交換させる気化装置(1)と、
前記第1の中間媒体(M1)と第2の中間媒体(M2)とを熱交換させる第1の熱交換器(H1)と、
前記第2の中間媒体(M2)と植物工場(10)内の空気とを熱交換させる第2の熱交換器(H2)と、
前記第2の熱交換器(H2)にて熱交換された空気を送風するファン(6)と、を有することを特徴とする
気化冷熱利用植物工場システム。 - LNGの気化冷熱を利用する植物工場システムであって、
LNGを気化させるべくLNGと第1の中間媒体(M1)とを熱交換させる気化装置(1)と、
前記第1の中間媒体(M1)と第2の中間媒体(M2)とを熱交換させる第1の熱交換器(H1)と、
前記第2の中間媒体(M2)と該第2の中間媒体(M2)よりも高温かつ植物工場(10)内の空気より低温の水(W)とを熱交換させる第2の熱交換器(H2)と、
前記水(W)と植物工場(10)内の空気とを熱交換させる第3の熱交換器(H3)と、
前記第3の熱交換器(H3)にて熱交換された空気を送風するファン(6)と、を有し、
前記水(W)は植物の育生に用いられる水であることを特徴とする
気化冷熱利用植物工場システム。 - LNGの気化冷熱を利用する植物工場システムであって、
LNGを気化させるべくLNGと第1の中間媒体(M1)とを熱交換させる気化装置(1)と、
前記第1の中間媒体(M1)と第2の中間媒体(M2)とを熱交換させる第1の熱交換器(H1)と、
前記第2の中間媒体(M2)と該第2の中間媒体(M2)よりも高温かつ植物工場(10)内の空気より低温の水(W)とを熱交換させる第2の熱交換器(H2)と、
前記第2の熱交換器(H2)で熱交換された後の前記第2の中間媒体(M2)と植物工場(10)内の空気とを熱交換させる第3の熱交換器(H3)と、
前記第3の熱交換器(H3)にて熱交換された空気を送風するファン(6)と、を有し、
前記水(W)は植物の育生に用いられる水であることを特徴とする
気化冷熱利用植物工場システム。 - 前記第1の中間媒体(M1)がプロパン又はフロンであることを特徴とする
請求項1〜3のいずれかに記載の気化冷熱利用植物工場システム。 - 前記第2の中間媒体(M2)が不凍液又は水であることを特徴とする
請求項1〜3のいずれかに記載の気化冷熱利用植物工場システム。
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KR20190075547A (ko) * | 2017-12-21 | 2019-07-01 | 대우조선해양 주식회사 | 부유식 발전플랜트의 lng를 이용한 다중 냉동창고의 냉매순환 시스템 |
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2017
- 2017-01-18 JP JP2017000165U patent/JP3209642U/ja not_active Expired - Fee Related
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