JP3444545B2 - 農作物栽培用ハウス - Google Patents

農作物栽培用ハウス

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    • Y10S47/06—Plant growth regulation by control of light thereon

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低温期に保温性を示す
農作物栽培用ハウス、及び高温期に過度の温度上昇を抑
制し、しかも内部への日射量の減少がない、農作物栽培
用ハウスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】各種農作物のハウス栽培（トンネル栽培
を含む）に際しては、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィ
ン、ポリアクリレートなどの熱可塑性樹脂被覆材が用い
られているが、これらの被覆材は、通常、薄膜状、薄板
状に形成されているため、外気温度が低下する時期には
ハウス内の熱が外部に放散して、内部温度を急速に低下
させるし、また逆に日射量が多く外気温度が高い時期に
は、内部温度が過度に上昇し、適度な温度を保つことが
できず、栽培植物の成長に好ましくない影響を与えるこ
とになる。
【０００３】このような外気温度の上下による内部温度
の変化を緩和するために、被覆材の厚さを増大したり、
保温性充てん剤を被覆材に練り込むことが行われている
が、このようにすると、外気温度の上下による内部温度
の急激な変化はある程度緩和されるとしても、植物の成
長に必要とされる波長の光線の照射量が低下し、栽培条
件がそこなわれるのを免れない。
【０００４】したがって、農業用被覆材として低温時期
にはハウス内の温度を高く保持することができ、また高
温時期には、内部温度の過度の上昇を抑制することがで
き、しかも内部への日射量を減少させることのない農業
用被覆材の出現が強く要望されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、外気温度が
低い時期すなわち冬期に保温性を示す農作物栽培用ハウ
ス、及び外気温度が高い時期すなわち夏期の日射量の多
い時に内部温度の過度の上昇を抑制することができ、し
かも日射時における光の照射量の減少をもたらすことの
ない機能をもつ新規な農作物栽培用ハウスを提供するこ
とを目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、容易に製造
することができ、かつ優れた物性を有する農業用被覆材
を開発するために種々研究を重ねた結果、熱可塑性樹脂
フイルム基材の少なくとも一方の表面に、該基体より
も、小さい熱容積及び放射熱吸収率をもつ透明層を積層
した複合フイルムを用いれば、単に使用状態を変えるだ
けで、低温期に外気温度が低下しても内部温度の低下が
比較的少ない農作物栽培用ハウス、及び高温期の日射量
が多いときに、内部温度の上昇が比較的少ない農作物栽
培用ハウスが得られることを見出し、この知見に基づい
て本発明をなすに至った。
【０００７】すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂フイル
ム基体の一方の表面に、該基体の全熱容積の１０％以下
の全熱容積と、該基体の放射熱吸収率に対し、６０％以
下の放射熱吸収率を有する透明層を積層してなる複合フ
イルムを所定のハウス構造用枠体に、透明層を外気側に
して張設したことを特徴とする高温期農作物栽培用ハウ
ス及びこの複合フイルムを所定のハウス構造用枠体に、
透明層を室内側にして張設したことを特徴とする低温期
農作物栽培用ハウスを提供するものである。
【０００８】ここでいう熱可塑性樹脂フイルム基体の全
熱容積Ｑ1は、その基体を構成する熱可塑性樹脂の全容
積をＶ1、その密度をｄ1、比熱容量をｃ1としたとき、 Ｑ1＝Ｖ1・ｄ1・ｃ1 で表わされる。また、Ｖ1とｄ1の積は基体の全重量Ｗ1
になるから、 Ｑ1＝Ｗ1・ｃ1 で表わすこともできる。
【０００９】同様に、このフイルム基体の表面に積層さ
れる透明層の全熱容積Ｑ2は、この透明層を構成する材
料の全容積をＶ2、密度をｄ2、比熱容量をｃ2、全重量
をＷ2としたとき、 Ｑ2＝Ｖ2・ｄ2・ｃ2 ＝Ｗ2・ｃ2 で表わされる。
【００１０】これらの式中の比熱容量ｃ1，ｃ2は、各材
料に固有のものであるが温度の関数であるから、本発明
においては、複合フイルムを使用する際の、外気温度に
おいて、各材料ごとに測定した数値を使用することが必
要である。この測定は、常法に従って、通常の比熱測定
装置を用いて行うことができる。
【００１１】次に、ここでいう放射熱吸収率とは、太陽
光の放射温度とそれがフイルムを通過したときに低下す
る温度との割合を百分比で表わしたものであって、熱可
塑性樹脂フイルム基体の放射熱吸収率Ｘ1は、太陽光の
放射温度をＴ1、太陽光がフイルム基体を通過した後の
放射温度をＴ1´としたとき、
【数１】 により求めることができる。
【００１２】同様に、フイルム基体の表面に積層される
透明層の放射熱吸収率Ｘ2は、太陽光の放射温度をＴ2、
太陽光が透明層を通過した後の放射温度をＴ2´とした
とき、
【数２】 により求められる。
【００１３】本発明においてフイルム基体を構成する熱
可塑性樹脂としては、一般に農業用フイルムの基体に慣
用されている熱可塑性樹脂の中から任意に選ぶことがで
きる。このような熱可塑性樹脂の例としては、例えばポ
リ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリヘキサメチレンジアミンアジペート、ポリカ
プロラクタム、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリ
レート、ポリ酢酸ビニル、又はこれらの重合体を構成す
る単量体を主体とする共重合体、これらの混合物などを
挙げることができるが、耐光性、光線透過性、機械的強
度などのバランスを考慮して、特に、ポリ塩化ビニル、
ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンが好適であ
る。
【００１４】これらの熱可塑性樹脂には、農業用フイル
ムに慣用されている各種添加剤、例えば可塑剤、滑剤、
熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、防滴剤、防霧
剤、着色剤などを含有させることができる。
【００１５】本発明におけるフイルム基体として、特に
好適なのは、重合度１，０００〜２，０００、好ましく
は１，３００〜１，８００の塩化ビニル系樹脂１００重
量部に対し、可塑剤３０〜８０重量部、好ましくは４０
〜６０重量部を配合した軟質塩化ビニル系樹脂である。
この際、用いる可塑剤としては、フタル酸ジ‐ｎ‐オク
チル、フタル酸ジ‐２‐エチルヘキシル、フタル酸ジペ
ンチル、フタル酸ジデシル、イソフタル酸ジイソオクチ
ルなどのフタル酸エステルや、アジピン酸ジ‐ｎ‐ブチ
ル、アジピン酸ジオクチルなどのアジピン酸エステルや
マレイン酸ジ‐ｎ‐ブチル、マレイン酸ジイソオクチル
などのマレイン酸エステルやイタコン酸モノブチル、イ
タコン酸モノアミルのようなイタコン酸エステルや、グ
リセリンのモノリシノール酸エステルや、リン酸トリク
レジルやエポキシ化大豆油などがある。
【００１６】また、必要に応じ加えられる滑剤として
は、例えばポリエチレンワックス、流動パラフィン、ス
テアリン酸及びその塩、高級脂肪アルコールなどが、熱
安定剤としてはジブチルスズジラウレート、ジブチルス
ズジマレートなどが、帯電防止剤や防滴剤としては、ポ
リオキシエチレングリセリンモノステアリン酸エステル
のような非イオン界面活性剤が、さらに着色剤として
は、酸化チタン、炭酸カルシウム、沈降性シリカ、フタ
ロシアニンブルー、フタロシアニングリーンなどが、紫
外線吸収剤としては、ヒドロキノン、２‐ヒドロキシ‐
４‐メトキシベンゾフェノン、２，２´‐ジヒドロキシ
‐４，４´‐ジメトキシベンゾフェノン、２‐（２´‐
ヒドロキシ‐５´‐メチルフェニル）ベンゾトリアゾー
ル、２‐（２´‐ヒドロキシ‐５´‐第三ブチルフェニ
ル）ベンゾトリアゾールなどがある。これらの滴加剤の
配合量は、フイルム基体としての物性をそこなわない程
度の量であればよく、特に制限はないが、通常２０重量
％以下である。
【００１７】本発明におけるフイルム基体は、前記し
た、熱可塑性樹脂に、必要な添加剤を配合した原料を溶
融押出法、溶液流延法、カレンダー法、インフレーショ
ン法などによりフイルム状ないしシート状に成形したも
のである。この基体の厚さとしては、２０〜１０００μ
ｍ、好ましくは５０〜５００μｍの範囲内で選ばれる。
【００１８】次に、このフイルム基体の一方の表面に積
層される透明層の材料としては、できるだけ比熱容量の
小さい熱可塑性樹脂が好ましく、例えばポリエチレンテ
レフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート、アクリル酸又はそのエステルとス
チレンとの共重合体、アクリル酸とスチレンとの共重合
体とジイソシアネートとの反応生成物などが用いられ
る。これらは、淡色に着色していてもよいが、日射量を
減少させることがないように透明であることが必要であ
る。
【００１９】これらは、溶液塗布法、フイルム貼着法、
同時押出法、熱圧着法など任意の手段でフイルム基体表
面に、１〜３０μｍ好ましくは３〜２０μｍの厚さの透
明層として積層される。
【００２０】この透明層には、所望に応じ紫外線吸収
剤、酸素遮断剤、防滴剤、防霧剤などを含有させること
ができる。
【００２１】本発明においては、熱可塑性樹脂フイルム
基体の全熱容積Ｑ1、放射吸収率Ｘ1と、その表面に設け
る透明層の全熱容積Ｑ2、放射吸収率Ｘ2との間に次の関
係があることが必要である。 ０．１０Ｑ1≧Ｑ2 …（１） ０．６０Ｘ1≧Ｘ2 …（２）
【００２２】上記の関係式を満足させるには、透明層の
材料として比熱容量の小さい材料を用い、かつ太陽光線
を吸収しうる物質を混合して、材料自体の単位容量当り
の熱容積及び放射吸収率を低くしたり、層厚を小さくす
るとともに、フイルム基体の材料中に前記した各種添加
剤を配合して比熱容量を高めたり、基体の厚みを大きく
して全熱容積を大きくすることによって行われる。
【００２３】次に本発明の基本的原理を説明する。熱の
移動には、対流、伝導及び放射の３形式があり、通常そ
の組合せによって行われている。
【００２４】そして、通常状態における対流及び伝導に
よる熱の流れｑは次式によって表わされる。 ｑ＝α1（Ｔr−Ｔ1）＝λ／Ｌ（Ｔ1−Ｔ2）＝α0（Ｔ2
−Ｔ0） ここでα1は高温の流体の熱伝達係数、α0は低温の流体
の熱伝達係数、Ｔrは高温の流体の温度、Ｔ1は高温側の
隔壁表面の温度、Ｔ2は低温側の隔壁表面の温度、Ｔ0は
低温の流体の温度、λは隔壁の熱伝導率、Ｌは隔壁の厚
さである。
【００２５】この式から分るように、熱は高温流体から
隔壁の高温側表面に流れ、次いで隔壁の中を、高温流体
に接している面から低温流体に接している面に向って熱
伝導で流れ、隔壁の低温側表面から低温流体に流れる。
【００２６】一方、プラスチックのような透明体につい
ては、太陽光の短かい波長の光を透過するが二次的に発
生する長い波長の光を吸収するので、これを隔壁とした
室内では、太陽光により内部が加温されるが、内部から
の熱を外部に放熱することがないので、放射熱により内
部温度は次第に上昇する傾向にある。例えば農作物栽培
用のビニルハウスにおいては、夏期などの太陽光の照射
が強い時期では、太陽光の短かい波長の光により内部が
加温され、内部からの長い波長の光を遮断するため、内
部温度が過度に上昇し、栽培作物の成長阻害や収穫量の
減少をもたらす。
【００２７】このような状態において、放熱を妨げてい
るのは、太陽光を吸収して高温になっている透明体の隔
壁である。すなわち、通常、放射熱を吸収して高温にな
った隔壁は、その中央部の温度が高く、外側の大気に接
し冷却されている表面の温度は低くなっている。そし
て、太陽光の照射が強いときには、隔壁中央部の温度
は、室内に閉じ込められて、高温に温められている空気
の温度よりも高く、低くとも同じ温度以下になることは
ないので、室内の熱が隔壁を通過して外部に流れること
はない。したがって、室内の熱を外部に流すには隔壁の
温度を低下させることが必要である。
【００２８】ところで、大気中に置かれている高温の物
体は、空気の対流により絶えず熱を奪われ、温度が降下
している。そして、この温度の降下速度は、物体の比熱
容量が小さいほど、またその容積が小さいほど速くな
る。すなわち、比熱容量と全容積との積、いわゆる全熱
容積が小さいほど速くなる。
【００２９】したがって、隔壁の大気側に全熱容積の小
さい層を形成させると、空気の対流により奪われる熱が
増大するので大気側の隔壁表面の温度は急速に降下す
る。そして、隔壁中央部の温度と大気側の隔壁表面の温
度との間の差が大きくなるので、熱は大気側の隔壁表面
に向って流れ、隔壁全体に蓄積されていた熱が減少し、
隔壁の温度が低下する。結果、室内の熱も外部に向って
流れはじめる。
【００３０】他方、一般に放射熱吸収が多いと、太陽光
が照射されたときその物体の温度は上昇するので、上記
の隔壁表面に形成させた層の放射、吸収率が大きいと、
その層の温度が隔壁よりも高くなる結果、室内から外側
への熱の流れが停止し、室内の温度を低くするという目
的が達成されなくなる。したがって隔壁の大気側表面に
形成させる層の放射吸収率は、隔壁のそれよりも小さく
することが必要である。
【００３１】以上は、夏期などの高温期に、農作物栽培
ハウス内の過度の温度上昇を抑制する原理を説明したの
であるが、冬期などの低温期には逆に室内から大気への
熱の流れを少なくして、室内を保温する必要がある。こ
のような場合には、隔壁の内側表面すなわち、大気に接
する表面とは反対側の表面に、全熱容積が小さく、放射
吸収率の小さい層を設ければよい。このようにすると、
熱の流れは、大気側から室内に向うことになり、室内の
温度を高くすることができる。
【００３２】本発明者は、このような基本的原理に基づ
き、種々検討した結果、フイルム基体とその表面に積層
する透明層とが、前記式（１）及び式（２）の関係を満
たした場合すなわち、フイルム基体の全熱容積に対する
透明層の全熱容積の割合が１０％以下、好ましくは５％
以下で、フイルム基体の放射吸収率に対する透明層の放
射吸収率の割合が６０％以下、好ましくは５０％以下と
した場合に、農作物栽培用ハウスに好適な複合フイルム
が得られることを見出したのである。
【００３３】なお、本発明においては、フイルム基材の
透明層が積層されていない面に、通常の農業用フイルム
の場合と同様、防滴層、酸素遮断層、保護層などの補助
層を設けたり、あるいはフイルム基材と透明層との間に
接着層を設けることもできるが、この場合のフイルム基
体の全熱容積及び放射吸収率は、これらの層についての
全熱容積及び放射吸収率を包含させた数値として計算す
ることが必要である。
【００３４】このような構成をもつ複合フイルムを、一
般に使用されている栽培用ハウスや栽培用トンネルの構
造用枠体に張設することにより、農作物栽培用ハウスを
得ることができる。このハウス構造用枠体は木製、金属
製、プラスチック製のいずれでもよい。
【００３５】この複合フイルムの張設に際しては、夏期
栽培用の場合は、透明層が大気側に露出するように、ま
た冬期栽培用の場合はこれが内側になるように選ぶ必要
がある。
【００３６】このようにして、張設時の複合フイルムの
状態を選ぶことにより、夏期の１０〜１５時の最高日照
時において、普通の農業用フイルムを張設した場合に比
べ６〜１０℃内部温度を低くしうる農作物栽培用ハウス
とすることができるし、また冬期の１３〜１８時におい
て、内部温度を２〜５℃高く持続しうる農作物栽培用ハ
ウスとすることができる。
【００３７】本発明の農作物栽培用ハウスにより栽培で
きる農作物には、例えばホウレンソウ、セロリ、ニラ、
コマツナ、キャベツ、レタス、ハクサイ、エンドウ、ピ
ーマン、トマト、キュウリ、ナス、カボチャのような野
菜類、イチゴ、メロン、スイカのような果物類、キク、
カーネーション、バラ、チューリップのような花き類が
ある。
【００３８】
【発明の効果】本発明の農作物栽培用ハウスは、複合フ
イルムの透明層を外気に接するようにすれば夏期すなわ
ち高温期における内部温度の過度の上昇を抑制すること
ができるし、また透明層を室内側にすれば冬期すなわち
低温期の内部温度を長時間にわたって高く保持すること
ができる上にハウス内に対する日射量を減少させること
がないという効果を奏する。
【００３９】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。
【００４０】参考例１ アクリロニトリルとスチレンとの共重合体（アクリロニ
トリル含有量３０重量％）を、酢酸エチルとトルオール
とイソプロピルアルコールと酢酸ブチルとメタノールと
から成る混合溶媒に溶かし、濃度８重量％の溶液を調製
する。次に、この溶液１００重量部に対し、アルキルア
ラルキルポリエーテル変性したジメチルシリコーンオイ
ル（東レ・ダウコーニングシリコーン株式会社製、製品
名ＳＦ８４１９）０．０３重量部を加え、混合したの
ち、さらに２‐（５‐メチル‐２‐ヒドロキシフェニ
ル）ベンゾトリアゾール０．５重量部、２‐（３，５‐
ジ‐ｔ‐ブチル‐２‐ヒドロキシフェニル）ベンゾトリ
アゾール０．５重量部を加え、十分に混合することによ
り、コーティング液を製造した。
【００４１】参考例２ 厚さ５ｍｍの発泡スチロール板で一面のみを解放した直
方体状の箱（５０×５０×１００ｃｍ）を作製し、同じ
発泡スチロール板で開口部の長辺に関し、内部を２分し
た。その一方の開口部に厚さ１００μｍのポリ塩化ビニ
ルフイルムを、他方に同じポリ塩化ビニルフイルムに参
考例１で得たコーティング液によりそれぞれ異なった厚
さの透明層を形成させた複合フイルムを透明層が外側に
くるように張設し、５００Ｗ赤外線ランプ４個でフイル
ム張設面にほぼ垂直方向から照射した。このときの透明
層の厚さと内部温度の経時的な変化を調べ表１に示す。
なお、上記のポリ塩化ビニルフイルムの全熱容積は約
９．５６ｃａｌ／℃であり、この際の室温はほぼ２０℃
であった。
【００４２】
【表１】
【００４３】なお、各表中のＱ1は基体フイルムの全熱
容積、Ｑ2は透明層の全熱容積、Ｘ1は基体フイルムの放
射熱吸収率、Ｘ2は透明層の放射熱吸収率である。
【００４４】参考例３ 参考例２ において複合フイルムを透明層が内側にくるよ
うに張設し、内部温度を３０℃まで上昇させたのち、周
囲温度１０℃の場所に放置し、透明層の厚さと内部温度
の経時的変化を調べ表２に示す。
【００４５】
【表２】
【００４６】参考例４ 参考例２ において、コーティング液中に、染料（日本化
薬社製、商品名ＫＡＹＡＳＥＴ ＢＬＡＣＫ Ａ‐Ｎ）
及び赤外線吸収剤（日本化薬社製、商品名ＩＲＧ・８２
０Ｂ）を加え、その量を変えることによって、放射熱吸
収率を変えた厚さ１０μｍの透明層を形成させた試料を
用い、参考例２と同様の実験を繰り返した。この結果を
表３に示す。
【００４７】
【表３】
【００４８】参考例５ 参考例２で用いた複合フイルムの代りに、厚さ３００μ
ｍのポリ塩化ビニルフイルム基体（比重１．５３０、比
熱容量０．２５ｃａｌ／ｇ・℃、放射熱吸収率３５％）
に、厚さ３０μｍのポリエステルフイルム（比重０．９
２０、比熱容量０．５５、放射熱吸収率１４％）を熱圧
着したものを用い同様に試験したところ、内部温度は３
０分後に４５℃、１時間後に４７℃、３時間後に４９℃
であった 。
【００４９】参考例６ フイルム基体として、厚さ１５０μｍの高密度ポリエチ
レンフイルム（比重０．９６０、比熱容量０．５５、放
射熱吸収率２６％）を用い、これに参考例１で得たコー
ティング液を塗布乾燥して、異なった厚さの透明層を形
成させた。このようにして得た複合フイルムについて参
考例２と同様の試験を行い、その結果を表４に示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】実施例 厚さ５０μｍのポリ塩化ビニルフイルム（比重１．５３
０、比熱容量０．２５ｃａｌ／ｇ・℃）の表面に参考例
１で得たコーティング液を塗布し、乾燥して厚さ約３μ
ｍの透明層を形成させた。このようにして得た複合フイ
ルムを間口５．４ｍ、奥行１０ｍ、高さ１．５ｍのビニ
ルハウス枠体に張設し、また比較のために、透明層を有
しないポリ塩化ビニルフイルムを同型のビニルハウス枠
体に張設して２棟のビニルハウスを作った。この２棟の
ビニルハウスは、ほぼ南北に直列状に配置され、換気ス
ペースは、南側の入口のみに設けた。このビニルハウス
に張設した複合フイルムのフイルム基体及び透明層の全
熱容積、放射熱吸収率は表５のとおりであった。
【００５２】
【表５】
【００５３】この２棟のビニルハウス内でリーフレタス
を栽培し、１９９３年４月９日における気温と日射量を
測定し、図１に示した。実線は透明層を有するもの、破
線は透明層を有しないものである。このリーフレタスを
１９９３年６月１日に収獲し、その収獲量を秤量したと
ころ透明層を設けたハウスの総新鮮重量は７５．５６ｋ
ｇ、透明層を設けないハウスのそれは６９．４６ｋｇで
あった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のビニルハウスと対照ビニルハウスの
経時的温度変化を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A01G 9/14 A01G 13/02 B32B 27/30 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂フイルム基体の一方の表面
    に、該基体の全熱容積の１０％以下の全熱容積と、該基
    体の放射熱吸収率に対し、６０％以下の放射熱吸収率を
    有する透明層を積層してなる複合フイルムを所定のハウ
    ス構造用枠体に、透明層を外気側にして張設したことを
    特徴とする高温期農作物栽培用ハウス。
  2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂フイルム基体の一方の表面
    に、該基体の全熱容積の１０％以下の全熱容積と、該基
    体の放射熱吸収率に対し、６０％以下の放射熱吸収率を
    有する透明層を積層してなる複合フイルムを所定のハウ
    ス構造用枠体に、透明層を室内側にして張設したことを
    特徴とする低温期農作物栽培用ハウス。
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