JP3690605B2

JP3690605B2 - 温室

Info

Publication number: JP3690605B2
Application number: JP2003073230A
Authority: JP
Inventors: 和田　　弘; 昭雄奥村; 信男石田
Original assignee: 株式会社オーエム研究所
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP2004275119A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光の集熱パネルを使用するビニールハウスなどの温室に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温室は室内が高温、多湿になり過ぎる場合が起こり、尻腐れ病などの病害の発生や、作業者の健康にも悪影響をもたらす場合が起こっている。また、北海道などの寒冷地では土中温度が表層部分しか上がらないために、昼夜の温度差が大きく、多量の補助燃料や補助設備を必要としていた。
【０００３】
そもそも植物は、根から水を吸い上げ、葉から蒸散することによって植物に必須の成分を土中から得るだけでなく、葉からの熱の蒸散によって温度上昇を抑えて、葉緑体の光合成効率を高いレベルに維持している。温室内の温度が高くなり過ぎて、蒸散が不十分になれば、ミネラルの取り込みができないだけでなく、葉の温度が高くなって光合成効率も低下してしまい、植物の生命活動に危険をもたらす結果になる。
【０００４】
従来型の温室で、窓の開閉や強制換気、時によっては除湿器を必要としていたのは、温室本体構造が温度のみに着目していたことの結果である。また、このことから、葉面の水蒸気を移動させる微風が室内に大切であることが分かる。
【０００５】
そこで、発明者が先に提案した温室として次のものがある。これは、図４に示すように、骨組材１ａとビニール３等による透明膜または板による温室１は、太陽光の集熱装置４による加温手段と、該集熱装置４に接続して温室１内に温風を供給するとともに温室１の土中に蓄熱させる循環管による蓄熱循環手段とを配設する。前記集熱装置４は、屋根２の南側傾斜面に配設するもので、太陽熱集熱パネル１２を複数並列させて屋根２の内側の温室１内に設置する。集熱パネル１２のサイズは温室１の構造や規模などにより任意に決定し、不必要時には取り外せるように設置する。
【０００６】
前記蓄熱循環手段は、集熱パネル１２の排気口１１に吸い込み口１６が開口する集熱管１５と、該集熱管１５に接続して温室１内の側壁にそって配管される立ち下がり送風管１７と、該立ち下がり送風管１７に接続して土中に埋設される下部水平管である土中管１８と、該土中管１８に接続する土中からの立ち上がり送風管１９とで構成する。
【０００７】
前記集熱管１５は妻型の屋根２の頂部内側に水平に配設されるもので、長さ方向で集熱パネル１２の排気口１１の対応位置に吸い込み口１６を形成した。排気口１１と吸い込み口１６とは図示のように離間させてもよいが、直接接続することもできる。また、立ち下がり送風管１７はこの集熱管１５の中央下部に上端の開口を接続するもので、該立ち下がり送風管１７の中間の高さ位置より下方に別の吸い込み口３０を開口し、この吸い込み口３０の下方に電動の送風ファン２０を取り付ける。
【０００８】
蓄熱管としての土中管１８は温室１内の畝２１と直交する方向で中央に１本の本管１８ａを接続し、該本管１８ａの両側から畝２１の間に位置するように畝２１と平行に複数の分岐管１８ｂを接続した。この分岐管１８ｂの端部は温室１の側部に達する長さとする。立ち上がり送風管１９は前記分岐管１８ｂの端部にそれぞれ設けられるもので、上端の吹き出し口２５を温室１内の下部に開口する。
【０００９】
また、冬期における放熱防止用の断熱パネル２６を温室１の北側の屋根２と側壁に着脱自在に配設し、また、夜間の放熱防止用の断熱パネル２７、２８を温室１の側壁の高さ方向の中間位置よりも下方の部分や、温室１内の水平中間部などの適宜位置に着脱自在に配設した。断熱パネル２６〜２８は材質としては発泡ウレタン、発泡スチロールなどを使用する。図中２９は前記水平中間部に配設する断熱パネル２８の係止部材を示す。
【００１０】
次に作用について説明する。寒冷地などでビニール等による大気遮断だけでは温室１内の温度を所定値に確保できない場合は、温度補正の手段として、集熱パネル１２を温室１の屋根２の内側に設置すれば、太陽光が照射し、これが温められる。温室１内の空気は集熱パネル１２の吸気口１０から入り、太陽熱で温められた空気は排気口１１に至る。
【００１１】
このようにして集熱パネル１２内で加温されて排気口１１から排出された温かい空気は送風ファン２０の吸引力で吸い込み口１６から集熱管１５に吸い込まれ、該集熱管１５に接続されている立ち下がり送風管１７内をさらに流れて、地中に埋設されている土中管１８に流れ、本管１８ａから分岐管１８ｂへと流入する。排気口１１と吸い込み口１６とを離間させた場合は、排気口１１からの温風に温室１内の空気を混合して採り入れることができる。分岐管１８ｂ内に送られた温風の熱の一部は周囲に放熱し土を温め、さらに他の一部は立ち上がり送風管１９に流れる。
【００１２】
立ち上がり送風管１９に流れた温風は、上端の吹き出し口２５から温風を温室１内に吹き出す。この立ち上がり送風管１９は温室１の側壁にそってほぼ均等な間隔で複数本が配列されているから、温室１内の各部に均等に温風が吹き出される。また、前記集熱パネル１２を透過する太陽光は直射日光として温室１内の植物などを照射し、また、温室１内を加温する。これにより、温室１内の空気が所定温度以上に保持される。温室１内に吹き出された空気は集熱パネル１２の吸気口１０から再び吸い込まれてここで温められ、排気口１１から集熱管１５、立ち下がり送風管１７、土中管１８へと送られ、これを繰り返す。
【００１３】
夜間や日照のない日でも、土中への放熱により管周囲の土が温められ、土に熱が蓄熱されてこれが特に冬期において寒冷地での土の凍結を防止する。さらに、夜間や日照のない日には、断熱パネル２７で温室１の下方部分の側壁を覆うとともに、温室１内の空間の中間位置に断熱パネル２８を配設して温室１内を上下に二分し、植物の生育している下方の部分だけに閉鎖された狭い空間を形成し、吸い込み口３０から吸い込まれ、吹き出し口２５から吹き出される循環温風でこの狭い空間だけを効率よく保温する。
【００１４】
また、冬期には温室１内の北側の全体を断熱パネル２６で覆うことで、日照のない北側での断熱ができる。かかる断熱パネル２６〜２８の設置は、これを立てかけたり、置くだけでよい（例えば特許文献１参照。）。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１１−６６５６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、室内に水耕栽培用の棚を設置している温室では、この水耕栽培用の砂や土を集中的に加温したいが、前記従来例では、立ち上がり送風管１９の配管が水耕栽培用の棚の配置を考慮するものではなく、温室１の側壁にそってほぼ均等な間隔で画一的に複数本配列しているため、水耕栽培用の砂や土を効率よく加温することが困難であった。
【００１７】
また、屋根が妻型で、集熱パネルが屋根の南側傾斜面に配設されるため、温室内にはこの集熱パネルによる日陰の部分が生じ、温室内の植物の生育に支障を来たすおそれがある。
【００１８】
さらに温室の北側の側壁を覆う断熱パネルは冬期にのみ立てかけたり、置くことにより設置するものであり、着脱に手間を要する。
【００１９】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、温室内に水耕栽培用の棚を設置している場合、この水耕栽培用の砂や土を集中的に効率よく加温することができ、また、温室内に配設する集熱パネルによって室内に日陰が生じることがなく、集熱パネルの存在が温室内の植物の生育に支障を来たすことがなく、さらに、温室の側壁を覆う断熱パネルの着脱に手間を要することがなく、冬期だけでなく夏期にも断熱パネルを有効活用できる温室を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、透明屋根の温室内に、太陽熱集熱パネルと、この集熱パネルからの空気を温室内の地中に送り込む立ち下がり管とそれに接続する埋設蓄熱管および、該埋設蓄熱管からの立ち上がり吹出し管とからなる循環蓄熱装置とを設け、温室内に水耕栽培ベッドを配設した温室において、温室の南側壁からこれにそって立ち上がり温室内の中間高さ位置で該温室内を上下に区画する保温フィルムを水平に配設し、該保温フィルムで区画された上方のスペースを冬は余熱スペース、夏は排気スペースとして太陽熱集熱パネルをこの上方のスペースに配設し、保温フィルムの外側で温室の南側壁の下部と、保温フィルムで区画された上方のスペースとにそれぞれ大気に連通する入気口と出気口を設け、下部の入気口から上部の出気口に向けて換気風路を形成したことを要旨とするものである。
【００２１】
請求項１記載の本発明によれば、保温フィルムで区画された温室内の上方のスペースを冬は余熱スペース、夏は排気スペースとすることができるから、年間を通じて効率よく上方のスペースを利用できる。そして、太陽熱集熱パネルをこの上方のスペースに配設することで、太陽熱集熱パネルに効率よく空気を供給できる。
【００２２】
そして、下部の入気口から上部の出気口に向けて換気風路を形成することにより、上方のスペースを夏期において排気スペースとした場合、真夏の無風状態のときでも、室内の上部の空気を自然に動かすことができる。これにより下部の入気口から上部の出気口に向けて自然の換気流を発生させることができて、室内温度の急激な上昇を阻止できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の温室の実施形態を示す縦断正面図で、前記従来例を示す図４と同一の構成要素には同一の参照符号を付したものである。
【００２４】
本発明の温室１もいわゆるビニールハウスとして軽量鉄骨による骨組材１ａとビニール３とで構成するもので、壁部の壁部材および屋根２の屋根板もこのビニール３による。そして、内部には水耕栽培用のベッド５を複数適宜間隔で配設してある。図中６は、この水耕栽培用のベッド５の上に設置した栽培容器である。
【００２５】
本発明は、前記屋根２の形状を温室１の北側から南側に向けて下方に傾斜する片流型とするとともに、温室１の北側壁１ｂを垂直に形成し、太陽熱集熱パネル１２を前記北側壁１ｂの上部から取付角度調節自在に吊り下げる。図示の例では、例えば太陽光の入射角度が３０度の場合に、これと直交する角度となるように集熱面を上方に向けて斜めに設置した。
【００２６】
太陽熱集熱パネル１２は、例えば、木枠を矩形に組み、桟木を配設した格子体の上下面に上下に間隔を存して対向する２枚の透光板としてビニールフィルムを張設し、その間の空間に多数の集熱板を間隔を存して斜めにルーバー状に並列させた。そして、前記２枚の透光板の間の空間を空気の流通路として、一方の端部の開口を空気の吸気口１０に、他端の開口を排気口１１とし、温室１内に斜設した状態では、吸気口１０を下方に、排気口１１を上方に位置させる。
【００２７】
この太陽熱集熱パネル１２の排気口１１に、集熱管１５の吸い込み口１６を接続し、該吸い込み口１６に、温室１の北側壁１ｂにそって垂直に配管され下端が土中に突設する立ち下がり送風管１７を接続し、該立ち下がり送風管１７の下端開口に、温室１の下方の土中に埋設される蓄熱管７を接続する。
【００２８】
蓄熱管７の途中から、温室１内の下方部に開口する立ち上がり吹出し管８を複数本立ち上げる。この立ち上がり吹出し管８の配管位置は、水耕栽培用のベッド５の下方に形成されている空間９とし、ここに温風通気層を形成する。
【００２９】
温室１の内部には、南側壁１ｃからこれにそって、かつ南側壁１ｃとの間に隙間を存して立ち上がり、温室１内の中間高さ位置で該温室１内を上下に区画するように略Ｌ字形に骨組材１ａを配設し、この骨組材１ａに保温フィルム１３を張設する。該保温フィルム１３は、ビニール３を二重にし、その間に空気層を形成した３重構造とする。このようにして保温フィルム１３で上下二分に区画された上方のスペース１４ａを冬は余熱スペース、夏は排気スペースとする。太陽熱集熱パネル１２はこの上方のスペース１４ａに配設され、水耕栽培用のベッド５は下方のスペース１４ｂに配設されることになる。
【００３０】
上方のスペース１４ａに連成する南側壁１ｃに大気に連通する入気口３１を開口し、ここを被覆フィルム３２であるビニール３で巻き上げ自在に覆い、上方のスペース１４ａの北側壁１ｂにも大気に連通する出気口３３を開口し、該出気口３３を被覆フィルム３４で巻き上げ自在に覆う。これにより、入気口３１から出気口３３に向かう換気風路が上方のスペース１４ａ内に形成される。図中３５は換気口を示す。
【００３１】
下方のスペース１４ｂの北側壁１ｂは断熱壁３６で覆う。
【００３２】
かかる温室１は単体で設置してもよいが、図２、図３に示すように該温室１に隣接させて休憩室３８を設置してもよい。休憩室３８の構成も基本的には温室１と同様であるが、該休憩室３８を設置した場合は、集熱管１５の吸い込み口１６に接続され、温室１の北側壁１ｂにそって垂直に配管され下端が土中に突設する立ち下がり送風管１７の途中にハンドリングボックス３７を配設する。
【００３３】
次に作用について説明する。南側壁１ｃの入気口３１から取り込んだ空気は、保温フィルム１３にそって上方のスペース１４ａ内を上昇し、太陽熱集熱パネル１２の吸気口１０に吸い込まれて加温され、排気口１１から集熱管１５に吸い込まれ、該集熱管１５に接続されている立ち下がり送風管１７を流れ、地中に埋設されている蓄熱管７へと流入する。この蓄熱管７を流れる間に、温風の熱の一部は周囲に放熱し土を温める。
【００３４】
そして、蓄熱管７から立ち上がり吹出し管８に流れて温室１内に設置の水耕栽培用のベッド５の下方に形成されている空間９に吹き出す。このようにして水耕栽培用のベッド５の下方に吹き出した温風は、ここに温風通気層を形成して、水耕栽培用のベッド５の上に設置してある栽培容器６内の砂や土を集中的に効率よく温める。
【００３５】
かかる温風は前記のように太陽熱集熱パネル１２で加温されるが、この太陽熱集熱パネル１２は温室１内の北側壁１ｂの上部から吊り下げたから、該太陽熱集熱パネル１２の影が温室１内に生じることがなく、温室１内の植物に日陰ができない。よって、太陽熱集熱パネル１２の存在が植物の生育を妨げることがない。
【００３６】
また、太陽熱集熱パネル１２は取付角度を可変としたから、季節により変化する太陽光の入射角度に合わせて、入射角度と直交する方向に太陽熱集熱パネル１２の向きを設定すれば、年間を通じて効率よく集熱できる。
【００３７】
そして、この太陽熱集熱パネル１２が配設される上方のスペース１４ａは、冬は余熱スペース、夏は排気スペースとすることができるから、年間を通じて効率よく上方のスペース１４ａを利用できる。この場合、特に夏期においては、被覆フィルム３２と被覆フィルム３４を巻き上げることで、入気口３１と出気口３３とを大気に連通させて下部の入気口３１から上部の出気口３３に向けて自然の換気流を発生させて換気風路を形成することにより、真夏の無風状態のときでも、温室１内の上部の空気を自然に動かすことができる。これにより室内温度の急激な上昇を阻止できる。
【００３８】
また、屋根２を片流型とすることで、特に降雪地帯では温室１の北側面の除雪の必要がなくなるだけでなく、北側壁１ｂの側を排雪の積み上げ場所に利用することも可能となる。
【００３９】
さらに、下方のスペース１４ｂの北側壁１ｂを断熱壁３６で形成することにより、冬期には中間の保温フィルム１３と相まって保温性能が向上し、夏期には断熱壁３６が遮熱壁として機能し、室内が高温になり過ぎることを防止する。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の温室は、保温フィルムで区画された温室内の上方のスペースを冬は余熱スペース、夏は排気スペースとすることができるから、年間を通じて効率よく上方のスペースを利用できる。そして、太陽熱集熱パネルをこの上方のスペースに配設することで、太陽熱集熱パネルに効率よく空気を供給できる。
【００４１】
そして、下部の入気口から上部の出気口に向けて換気風路を形成することにより、上方のスペースを夏期において排気スペースとした場合、真夏の無風状態のときでも、室内の上部の空気を自然に動かすことができる。これにより下部の入気口から上部の出気口に向けて自然の換気流を発生させることができて、室内温度の急激な上昇を阻止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の温室の実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】本発明の温室に付設する休憩室の縦断側面図である。
【図３】本発明の温室の実施形態を示す横断平面図である。
【図４】従来の温室の縦断側面図である。
【符号の説明】
１…温室１ａ…骨組材
１ｂ…北側壁１ｃ…南側壁
２…屋根３…ビニール
４…集熱装置５…水耕栽培用のベッド
６…栽培容器７…蓄熱管
８…立ち上がり吹出し管９…空間
１０…吸気口１１…排気口
１２…集熱パネル１３…保温フィルム
１４ａ…上方のスペース１４ｂ…下方のスペース
１５…集熱管１６…吸い込み口
１７…立ち下がり送風管１８…土中管
１８ａ…本管１８ｂ…分岐管
１９…立ち上がり送風管２０…送風ファン
２１…畝２５…吹き出し口
２６〜２８…断熱パネル２９…係止部材
３０…吸い込み口３１…入気口
３２…被覆フィルム３３…出気口
３４…被覆フィルム３５…換気口
３６…断熱壁３７…ハンドリングボックス
３８…休憩室

Claims

透明屋根の温室内に、太陽熱集熱パネルと、この集熱パネルからの空気を温室内の地中に送り込む立ち下がり管とそれに接続する埋設蓄熱管および、該埋設蓄熱管からの立ち上がり吹出し管とからなる循環蓄熱装置とを設け、温室内に水耕栽培ベッドを配設した温室において、温室の南側壁からこれにそって立ち上がり温室内の中間高さ位置で該温室内を上下に区画する保温フィルムを水平に配設し、該保温フィルムで区画された上方のスペースを冬は余熱スペース、夏は排気スペースとして太陽熱集熱パネルをこの上方のスペースに配設し、保温フィルムの外側で温室の南側壁の下部と、保温フィルムで区画された上方のスペースとにそれぞれ大気に連通する入気口と出気口を設け、下部の入気口から上部の出気口に向けて換気風路を形成したことを特徴とする温室。