JP4314412B2 - 大容量閉鎖空間の温度制御システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば、農業用ビニールハウス内等の大容量閉鎖空間に空調用空気を吹き出して温度制御を行う大容量閉鎖空間の温度制御システムに関する。

農業用ハウスは、栽培する農作物の育成環境に適した温度に該ハウス内の閉鎖空間を調整、管理する必要がある。従来、農業用ハウスを温度制御する技術としては、例えば、ハウス内の温度に応じてハウスの側面や天井の一部を開閉しハウス内外空気を換気する状態とハウス内を閉鎖した状態とを切替えて温度制御を行うものや、ハウス内の温度に応じて暖房機を駆動して積極的に温度を上昇させることにより温度制御する技術が知られている。前者のようにハウスの側面や天井の一部を開閉して換気と閉鎖状態とを切替えてハウス内の温度制御を行う技術としては、例えば、特許文献１に示すような装置が提案されている。特許文献１に示すビニールハウス用温度制御装置では、周囲温度を検知してビニールハウスのビニール膜を巻き上げ・巻き戻しを行い、外気をビニールハウス内に取り入れることによりビニールハウス内の温度を調整するものであった。

一方、例えば、真冬の夜間や極寒地等で低い外気温度によりハウス内の温度が農作物の適温よりも下がる場合には、後者のように暖房機を制御してハウス内の温度制御を行う場合がある。従来の暖房機を用いたハウス内の温度制御システムでは、図８に示すように、例えば、１棟あたりの平面大きさが約６ｍ×５０ｍのものを５棟並設して大容量の栽培用閉鎖空間を形成している農業用ハウス１００において、該農業用ハウス内の任意の位置に配置された１台のボイラ等からなる石油暖房機１０２と、該暖房機１０２の暖気吹き出し口から分岐されてハウスの短辺方向に所定の間隔で離隔配置されつつハウスの長手方向に沿って長く配置されたビニール製の暖気吹出し用ダクト１０４と、ハウス内の温度を感知する温度センサ１０６と、制御部１０８と、を含む。図９にも示すように、温度センサ１０６により農業用ハウス内の温度を検知しつつ制御部で１台の暖房機１０２のオン・オフを制御しながら、暖気吹出し用ダクト１０４の端部１０４ａ及び中間位置に設けられた複数の吹出し孔１０４ｂからハウス内空間への暖気の吹出しと停止を行うことによって、農業用ハウス１００内の温度を設定温度Ｔに調整しようとするものであった。なお、図上、１１０は、送風ファンであり、必要に応じてハウス内の空気を循環させるようになっている。また、１１２は、外気温度を測定する外気温センサであり、４地点の平均温度が図９に示されている。また、図９に示したハウス内温度１〜１５は、ハウス内に設置した複数の温度センサ１０６からの温度データに対応しており、それらの複数の温度データが重なって示されている。

特許第３４２４１７９号公報

しかしながら、従来の暖房機を用いた温度制御では、１台の暖房機で比較的大きな大容量のハウス内空間を暖めるために大型のものが用いられるが、頻繁に暖房機のオン・オフが繰り返されており、図９に示すように、農業用ハウス内の温度が農作物に適した計画的な温度設定範囲、例えば目標とする１０〜１５℃の範囲を超えて１５℃より高温に上昇したり１０℃より低温に下降して大きく変動してしまい、温度制御の精度が低いという問題があった。加えて、大容量のハウス空間内で局部的に温度が高く上がる場所や低く下がる場所が存在し、該空間全体を略均一的に温度調整することが困難ないし不可能であった。そのため、農作物の生育に悪影響を与えるおそれが高かった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その１つの目的は、目標とする設定温度に向けて大容量閉鎖空間を精度良くしかも、該空間全域で略均一してスムーズに温度制御できるとともに、空調用装置寿命を長期安定化できる大容量閉鎖空間の温度制御システムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、大容量閉鎖空間を収容する躯体１２と、躯体１２内の大容量閉鎖空間Ｓに互いに分散し離隔して配置され、同空間内に温風又は冷風を吹出す複数の温風又は冷風吹出し装置１４と、大容量閉鎖空間に配置された複数の温度センサ１６と、温度センサ１６からの温度データと設定温度とを比較しながら温風又は冷風吹出し装置を駆動させて空間内温度を設定温度に維持するように制御する制御装置１８と、を有し、複数の温風又は冷風吹出し装置１４は、制御装置１８を介して、それぞれの温風又は冷風吹出し装置の起動時に、その直前に起動した温風又は冷風吹出し装置から最も遠隔位置となる温風又は冷風吹出し装置であって、その直前に起動した装置を除いた装置を起動させる順序で起動させつつ、大容量閉鎖空間の温度を早期に均一化することを特徴とする大容量閉鎖空間の温度制御システム１０から構成される。

また、躯体１２は平面矩形状の農業用ハウスであり、温風又は冷風吹出し装置１４は、少なくとも農業用ハウス内の各隅部位置に対応した位置にそれぞれ配置されており、対角となる隅部位置に対応した温風又は冷風吹出し装置１４が順番に起動されることとしてもよい。

また、温風又は冷風吹出し装置１４からの空気吹出し位置が大容量閉鎖空間Ｓ内の中心から放射状あるいは略放射状の位置関係となるように設置されており、各放射状線に対応する複数の温風又は冷風吹出し装置１４をそれぞれの群（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）として、群（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ）ごとに同時にそれぞれ起動、停止を行うようにしたこととしてもよい。

また、温風又は冷風吹出し装置１４が温風又は冷風発生機構と吹出口を一体に組み付けた吹出し口一体型の温風又は冷風発生装置２０１〜２０８からなることとしてもよい。

本発明の大容量閉鎖空間の温度制御システムによれば、大容量閉鎖空間を収容する躯体と、躯体内の大容量閉鎖空間に離隔配置され同空間内に所要の空調用空気を吹出す複数の空調用空気吹出し装置と、大容量閉鎖空間に配置された複数の温度センサと、温度センサからの温度データと設定温度とを比較しながら空調用空気吹出し装置から空調用空気を吹出すに際し、該空調用空気吹出し装置を起動吹出し順に吹出し、かつ起動吹出し順に停止させつつ設定温度に空間内温度を維持するように制御する制御装置と、を備えたことから、閉鎖空間内の設定温度に応じて空調用空気吹出し装置を起動、停止制御しつつ起動台数を増減しながら、効率良く閉鎖空間内の温度を調整できるとともに、空調用空気吹出し装置による閉鎖空間内の温度調整の早い部分から順に停止させることから早期に閉鎖空間内の温度を均一化させつつ、該閉鎖空間を目標の設定温度に向けて高精度で制御することができる。さらに、各装置の稼動時間を略平均化させるので装置が故障しにくく、装置の耐久性を向上させる。また、システム稼動時の省エネ化を図ることができる。したがって、例えば、農業用ハウス等に適用した場合に、該ハウス内の環境を適正に精度良く温度調整して農作物の促成栽培、病害防止、均一的な生育等を良好に行える。

また、空調用空気吹出し装置からの空気の吹出し起動を、自装置吹出し位置から最も遠隔の空気吹出し位置を有する空調用空気吹出し装置の起動順の組合せで起動させる構成とすることにより、吹出し位置が最も遠隔の位置関係となる空調用吹出し装置を順次起動、停止させる起動順とすることで、大容量閉鎖空間の温度を設定温度に向けて早期に均一化しながら効率良く温度制御できる。

また、空調用空気吹出し装置からの空気吹出し位置が大容量閉鎖空間内の中心から放射状あるいは略放射状の位置関係となるように設置されており、各放射状線に対応する複数の空調用空気吹出し装置をそれぞれの群として、群ごとに同時にそれぞれ起動、停止を行うように構成することにより、略対照的な位置関係で空気吹出し位置がある程度離隔された複数の空調用空気吹出し装置を同時に制御して、大容量閉鎖空間内を設定温度に向けて早期に制御できるとともに、複数の空調用空気吹出し装置の制御をある程度簡略化して装置制御を簡単に行なえる。

また、躯体が平面多角形状の農業用ビニールハウスであり、空調用空気吹出し装置の起動がビニールハウス内の対角線位置の空気吹出し位置の空調用空気吹出し装置の順に起動される構成とすることにより、平面多角形状の農業用ビニールハウスにおいて、最も遠隔位置となる空気吹出し位置となる空調用空気吹出し装置の起動順を具体的に設計することができ、該ハウス内の環境を適正に精度良く温度調整して農作物の促成栽培、病害防止、均一的な生育等を具現できる。

また、空調用空気吹出し装置が温風発生機構と温風吹出口を一体に組み付けた温風発生吹出し一体型温風発生装置からなる構成とすることにより、例えば、冬場や寒冷地等で、閉鎖空間内の空気を早期に暖めて良好に温度調整を行えるとともに、温風発生機構と温風吹出口が一体になっているので閉鎖空間内へ簡単に設置することができる上、空気吹出し位置の配置や起動順の設定等を含むシステム設計も容易に具現できる。また、メンテナンス等も楽に行える。

以下添付図面を参照しつつ本発明の大容量閉鎖空間の温度制御システムについて説明する。本発明の大容量閉鎖空間の温度制御システムは、例えば、農業用ハウス等の大容量の閉鎖空間を設定温度に向けて略均一に温度制御するシステムである。図１ないし図５は、本発明の大容量閉鎖空間の温度制御システムの一実施形態を示している。本実施形態において、大容量閉鎖空間の温度制御システム１０は、躯体１２と、複数の空調用空気吹出し装置１４と、温度センサ１６と、制御装置１８と、を備えている。

図１に示すように、躯体１２は、大容量閉鎖空間Ｓを収容した構造体であり、本実施形態では、例えば、農作物栽培用の栽培空間を有する農業用ハウスからなる。本実施形態では、躯体１２は、１棟の大きさが平面大きさで縦横が６ｍ×５０ｍ程度で高さが数ｍ程度のものを互いに内部を連通させながら５棟並設して大容量閉鎖空間Ｓを形成した平面視四角形状の連棟型の農業用ビニールハウスからなる。躯体１２は、例えば、それぞれの棟の天井の一部に、図示しない自動開閉装置が設けられており、気温や天気等種々の条件に応じて開閉制御され、開口を介して外気が取り込まれて換気できる状態と、開口を閉じた閉鎖状態と、を切り替えながら、日の出から日の入りまでの間のビニールハウス内の温度を調整する。なお、躯体１２の外部の４箇所には、外気温を測定する外気温センサ１３が設置され図示しないモニタや計測機器等に接続されており、必要に応じて外気温を測定する。なお、躯体１２としては、農業用ハウスに限らず、例えば、工場、倉庫、多目的施設等その他任意のものでもよい。

空調用空気吹出し装置１４は、躯体１２内の閉鎖空間Ｓに互いに離隔されながら配置され、同閉鎖空間Ｓ内の温度を調整するための空調手段であり、本実施形態では、閉鎖空間Ｓ内に所要の空調用空気を吹き出す空調用空気吹出し手段である。すなわち、空調用空気吹出し装置１４は、少なくとも閉鎖空間Ｓ内に空調用空気を吹き出す吹出口機構を備えておれば良く、該吹出口機構と空調用空気発生機構とを一体的に、あるいはそれぞれを別個に構成されたものを連結した装置として構成される。空調用空気吹出し装置１４としては、例えば、起動中に閉鎖空間Ｓ内を暖めるように作用する電力式の温風ヒータ等の暖房機からなり、本実施形態では、温風発生機構と温風吹出口を一体に組み付けた温風発生吹出し一体型温風発生装置２０１〜２０８からなる。すなわち、閉鎖空間内において、温風発生装置２０１〜２０８の配置位置と各々の装置の空気吹出し位置とは同じ位置となっている。なお、温風発生装置は、後述のように温風発生機構の位置と空調用空気の吹出し位置とは、別々に形成させてもよい。温風発生装置２０１〜２０８は、例えば、消費電力が６ｋＷ程度の大容量閉鎖空間に比べて比較的小型の装置が複数台用いられている。各装置は、図示しない支持脚や地面に立設されたハウスのフレーム等に固定支持される筐体に電熱線等の空気を暖める機構や暖めた空気を吹き出すためのシロッコファン等の送風機構等を含む温風発生機構や、温度ヒューズ、サーモスタット等を内蔵しており、起動中には、筐体に組み付けられる吹出口から該温風発生機構からの温風を外部に吹出して閉鎖空間Ｓを暖める。温風発生装置２０１〜２０８は、制御装置１８により起動・停止制御すなわち、温風の吹出し・停止制御される。

図１に示すように、本実施形態では、８台の温風発生装置２０１〜２０８が該閉鎖空間Ｓ内に分散配置されており、平面視四角形状の閉鎖空間Ｓの中心位置から各隅部側に向けて２台ずつ放射状又は略放射状の位置関係となるように設置されている。すなわち、閉鎖空間Ｓの中心から各隅部側に向けた４本の放射状線上に温風発生装置が２台ずつ配置されている。さらに言い換えると、８台の温風発生装置２０１〜２０８は、閉鎖空間Ｓの平面視四角形の２本の対角線に略沿った位置で、さらに、該四角形の各頂点に略対応した位置関係に頂点をもつ大小２つの四角形の各頂点位置にそれぞれ配置されている。本実施形態では、複数の温風発生装置を同数でまとめてグループ分けされており、各グループごとにまとめて制御部１８により起動・停止制御を行うようになっている。具体的には、上記のように閉鎖空間の中心から放射状の位置関係に配置されている温風発生装置が、各放射状線に対応する２台ずつをまとめて温風発生装置群２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄとしており、群２０Ａ〜２０Ｄごとに同時にそれぞれ起動、停止を行うようにしている。温風発生装置群２０Ａ〜２０Ｄの平面視四角形状の閉鎖空間Ｓ内における位置関係を概略で示すと図３のようになっている。当然ながら、複数の温風発生装置を群分けせずに、各温風発生装置を個別にそれぞれ起動・停止制御されることとしてもよく、装置群ごとの制御と個別の制御とを組み合わせることとしてもよい。なお、空調用空気吹出し装置１４は、例えば、ダクトからなることとしてもよく、例えば、ハウス外に設置された温風発生機構等にダクトを接続し、ダクトの吹出口をハウス内に上記実施形態での温風発生装置の配置位置と対応するような離隔配置位置で設置することとしてもよい。この際、複数のダクトを１台の温風発生機構に接続して、それらの複数のダクトを群として同時に制御することもできる。なお、空調用空気吹出し装置１４は、例えば、制御条件に応じて冷風を吹き出して閉鎖空間内の温度を下げる冷風発生装置（冷房装置）でもよく、制御条件に応じて温風と冷風との吹出しを切り替えて閉鎖空間内を冷暖調整可能な冷暖房装置でも良い。また、空調用空気吹出し装置１４の台数や位置関係は任意でよく、閉鎖空間Ｓの平面形状、大きさ等に応じて設定される。

温度センサ１６は、躯体１２内の閉鎖空間Ｓに配置されて該閉鎖空間内の温度を検出する温度検出手段であり、温度データを制御装置１８に送る。本実施形態では、複数の温度センサ１６が閉鎖空間Ｓに分散配置されている。なお、１個の温度センサにより制御してもよいが、複数個を分散配置しているので閉鎖空間Ｓ内の温度制御を高精度としうる。

制御装置１８は、温度センサ１６からの温度データと設定温度とを比較しながら温風発生装置２０１〜２０８からハウス内に空調用空気を吹出すに際し、該複数の温風発生装置２０１〜２０８を起動吹出し順に吹出し、かつ起動吹出し順に停止させつつ設定温度に空間内温度を維持するように制御する制御手段である。制御装置１８は、例えば、一連の制御をプログラムで自動的に実行するようになっており、図２に示すように、設定温度を記憶する設定温度記憶部２２と、温度センサ１６からの温度データと設定温度とを比較する比較判定部２４と、温風発生装置の起動状態を監視しつつ比較判定部２４での比較結果によりプログラムに従った起動順で温風発生装置の起動・停止を制御する温風発生装置制御部２６と、計時しつつ例えば、数分〜１０分程度の設定された所定時間間隔で信号を供給して比較判定部２４による比較を行わせる計時部２８と、を含む。制御装置１８は、例えば、躯体１２の端部側等に配置されており、図５に示すような制御操作盤３０を一体的に備え、外部から制御条件等を変更できるようになっている。本実施形態では、制御装置１８は、温風発生装置群２０Ａ〜２０Ｄごとに所定の起動順で順次起動及び順次停止するようにプログラムされており、図６に示すように、所定時間間隔ごとの比較判定部による比較結果で、温度センサからの現在の温度データが設定温度以下の場合（又は設定温度より低い場合）には、起動順に従って１群の温風発生装置を追加起動させ、一方、所定時間間隔ごとの比較判定部による比較結果で、温度センサからの現在の温度データが設定温度より高い場合（設定温度以上の場合）には、同起動順に従って１群の温風発生装置を停止させる。なお、例えば、現在の温度データと設定温度が同じ場合には、温風発生装置を追加起動及び停止制御をせず、起動状態を維持するように制御してもよい。

本実施形態では、温風発生装置群の起動順は、自装置群位置（の空気吹出し位置）から最も遠隔位置（の空気吹出し位置）の装置群の起動順の組合せで起動させる。具体的には、図３に示すように、閉鎖空間Ｓにおいて略四角形の配置関係となる４つの温風発生装置群では、２つの装置群間の起動順は最も遠隔となる位置関係で対角線位置となる装置群２０Ａ→２０Ｄ又は装置群２０Ｄ→２０Ａ、同様に、装置群２０Ｂ→２０Ｃ又は装置群２０Ｃ→２０Ｂとなっており、これらの起動順の組合せで４つの温風発生装置群の起動順が決定されている。さらに具体的には、全装置が停止している状態から第１に起動させる温風発生装置群はプログラムによりランダムに（或いは所定の順番で）決定されるとともに第１に起動させた温風発生装置群により以降の装置群の起動順が予め定められた起動順で全て決定することとなり、例えば、図３に示すように、第１に温風発生装置群２０Ａが起動された場合には、次に装置群を追加起動させる際には該装置群２０Ａの位置より最も遠隔位置の装置群２０Ｄが起動され、次に装置群２０Ｄから起動していない装置群の中で最も遠隔位置の装置群２０Ｂが起動され、次に装置群２０Ｂから最も遠隔位置にある装置群２０Ｃが起動される。そして、最後の装置群２０Ｃの次に起動させる装置群は、再び第１に起動した装置群２０Ａとなっており、全ての温風発生装置が停止するまでは同じ起動順で制御される。この起動順と同じ順番で温風発生装置群が停止される。したがって、図４に示すように、温風発生装置群は、２０Ａ→２０Ｄ→２０Ｂ→２０Ｃ→２０Ａ．．．のサイクルで順次起動、停止される。同様に、図３、図４に示すように、全装置の停止状態から２回目に起動する際には、第１に温風発生装置群２０Ｂが起動されて、２０Ｂ→２０Ｃ→２０Ａ→２０Ｄの起動順で起動・停止され、３回目に起動する際には、第１に温風発生装置群２０Ｃが起動されて、２０Ｃ→２０Ｂ→２０Ｄ→２０Ａの起動順で起動・停止され、４回目に起動する際には、第１に温風発生装置群２０Ｄが起動されて、２０Ｄ→２０Ａ→２０Ｃ→２０Ｂの起動順で起動・停止されるようになっている。すなわち、制御装置１８による起動順は、温風発生装置（群）を一旦起動したものを停止させることなく順番に起動させていくに際して、次に装置の起動順の決定条件としては、最後に起動させた温風発生装置（群）の吹出し位置（自装置）から、未起動のもので最も遠隔位置にある吹き出し位置の温風発生装置（群）を起動させるように設定されている。そして、同起動順で、すなわち起動中の装置群のうち最も稼動時間が長い順で温風発生装置（群）を停止させる。なお、自装置から同じ距離に複数の温風発生装置が存在する場合には、システム設計時に設計者等が任意に優先順位をつけることとしてもよく、プログラム等で起動順を選択するようにしてもよい。このように、温風発生装置の起動順を制御することにより、温風発生装置を分散配置して閉鎖空間内の設定温度に応じて稼動台数を増減制御しながら、効率良く閉鎖空間内の温度を調整できるとともに、閉鎖空間内の温風発生装置により温度を上昇させて早期に設定温度となる部分から順に停止させることから、早期に閉鎖空間内の温度を均一化することができ、該閉鎖空間内の温度を目標の設定温度に向けて高精度で制御することができる。よって、例えば、農業用ハウス内の環境を適正に調整して農作物の促成栽培、病害防止、均一的な生育等を良好に行える。加えて、各装置の稼動時間を略平均化させるので装置が故障しにくく、装置の耐久性を向上させるとともにシステム稼動時の省エネ化を図ることができる。

なお、図１の構成で上記のように温風発生装置を群ではなく各装置ごとに起動・停止制御する場合には、例えば、上記の起動順と略同様の決定条件で、最初に温風発生装置２０１が起動した場合には、起動順は２０１→２０７→２０３→２０５→２０４→２０６→２０２→２０８となり、また、最初に温風発生装置２０２が起動した場合には、起動順は２０２→２０７→２０１→２０５→２０３→２０６→２０２→２０８となり、以下同様に、少なくとも起動順の一部に、最も遠隔の位置及び対角線位置の温風発生装置を起動させる組み合せを含んだ、全部で８パターンの起動順でプログラムにより制御される。

なお、温風発生装置群の起動順は、上記のように第１に起動された温風発生装置により他の温風発生装置の起動順が決定されるものに限らず、例えば、温風発生装置群の起動状態により常に最後に起動した温風発生装置の吹出し位置から、未起動のうちで最も遠隔に位置する吹き出し位置の温風発生装置を起動させるようにしてもよい。この場合、例えば、第１に装置群２０Ａが起動し、次に装置群２０Ｄが起動した後、なおも現在温度が設定温度よりも低い場合には、装置群２０Ｄの次には装置群２０Ｂが起動されることとなるが、上記装置群２０Ａ→２０Ｄの起動順序で該装置群２０Ｄが起動した後、現在温度が設定温度よりも高くなって装置群２０Ａが停止し、さらにその後、再度現在温度が設定温度より低くなった場合には、次に起動させるのは（装置群２０Ｂではなく）最後に起動した装置群２０Ｄから最遠隔位置の装置群２０Ａとなり、それらの装置群の起動状態により起動順が異なるようにしてもよい。また、温風発生装置（群）の起動順は、例えば、図３に示すような装置群の位置関係において、２０Ａ→２０Ｂ→２０Ｃ→２０Ｄ等互いの間隔等を考慮しない順番やその他、種々の条件に基づいて決定される任意の順番等でもよい。また、設定温度を所定の温度範囲幅となるように上限値と下限値とを設定して、温度センサからの現在の温度が設定下限値よりも下の場合には１つの温風発生装置（群）を追加起動し、設定上限値よりも上の場合には１つの装置（群）を停止し、設定範囲内の場合には追加起動・停止等することなく状態を維持するように温風発生装置を制御しながら、温度制御することとしてもよい。

図５に示すように、制御操作盤３０は、制御条件等を変更するための外部操作部や表示部等が配置されており、例えば、システムの電源スイッチ３２と、８台の温風発生装置２０１〜２０８の各々の運転状態を上記制御による自動運転、手動運転又は切を切り替える運転切替スイッチ３４１〜３４８と、２４時間を最大４つの時間帯に分割可能な２４時間タイムスイッチ３６と、２４時間タイムスイッチ３６による４つの時間帯に対応して時間帯ごとに設定温度を変更させる４個の設定用ダイアル３８１〜３８４と、温度センサ１６により検出した現在温度を表示する温度モニタ４０と、現在の時刻と２４時間タイムスイッチ３６により２４時間を分割された時間帯のうち現在実行している時間帯を示す現在時間帯表示モニタ４２と、外部にエラー等を報知するＬＥＤランプ４４と、が設置されている。２４時間タイムスイッチ３６は、例えば、０時〜２４時までの時刻に対応しつつ１５分間隔ごとにオンオフが切り替えられるスイッチが円形状に配置されており、例えば、７時と２０時に対応する位置のスイッチをオンすることにより、７時〜２０時の時間を時間帯１、２０時〜７時の時間を時間帯２として２つの時間帯に分割する。そして、それぞれの時間帯に対応した設定用ダイアル３８１，３８２により例えば、７時〜２０時の時間帯１では、設定温度を１３℃、２０時〜７時の時間帯２では設定温度を１２℃、というように所定の時間ごとに異なる設定温度を設定できる。同様に、２４時間タイムスイッチ３６において、３つのスイッチをオンすることにより３つの時間帯に分割し、４つのスイッチをオンすることにより４つの時間帯に分割し、各時間帯に対応する設定用ダイアル３８１〜３８４を介して時間帯ごとに設定温度を設定できる。なお、２４時間タイムスイッチ３６は、時間分割可能な時間帯数は任意でよく、分割可能な数に対応して設定ダイアルを設置するとよい。さらに、制御操作盤３０には、閉鎖空間内の温度異常を検知して報知する温度警報制御のオンオフを切替える温度警報スイッチ４６、温度異常となる温度レベルを設定するダイアル４８、温度異常の際に外部に報知するＬＥＤランプ５０、が設置されている。

図１に示すように、本実施形態では、閉鎖空間Ｓ内には複数の送風装置５２が配置されている。送風装置５２は、例えば、躯体１２の天井側に支持された軸流ファン等からなり、閉鎖空間内の空気を強制的に循環させて、全体の温度、湿度等を含む空間内環境をより早期に均一化させうる空気の循環手段である。本実施形態では、送風装置５２は、閉鎖空間内の離隔位置に連棟型農業用ハウスの各棟ごとに２個ずつ合計１０個が分散配置されており、常時一定の風量で、又は温度や湿度等の所定の条件に応じて風量を変更させながら送風する。送風装置５２の送風方向Ｗは閉鎖空間の長手方向に沿っており、例えば、１棟目の空間では左向きに、２棟目では右向きに、３棟目が左向きに、．．．というように、隣接する棟どうしでその送風方向が互いに逆向きとなるように送風して空気循環させる。

次に、図６、図７を参照しつつ本実施形態に係る温度制御システムの作用について説明する。図６は、本実施形態に係る温度制御システムの概略のフローチャートを示しており、まず、予めシステムの電源スイッチ３２を入にして、温風発生装置２０１〜２０８の切替スイッチ３４１〜３４８を自動運転に設定し、設定用ダイアル３８１〜３８４を介して設定温度を設定しておく（Ｓ１０）。例えば、所定時間経過（Ｓ１２）するごとに温度センサ１６からの現在の温度データと設定温度とを比較する（Ｓ１４）。ステップＳ１４において、現在の温度が高ければステップＳ１２に戻り、所定時間経過ごとにＳ１４を現在の温度データと設定温度との比較（Ｓ１４）を繰り返す。ステップＳ１４の比較結果で現在温度が設定温度以下の場合には、ステップＳ１６に進み第１の温風発生装置群が起動される。第１の温風発生装置群の起動により装置群の起動順が読み込まれ（Ｓ１８）、以降のステップでは読み込まれた起動順により温風発生装置群の起動・停止が制御される。例えば、図３に示すような温風発生装置群の配置関係において、第１に起動する温風発生装置群が２０Ａの場合、２０Ａ→２０Ｄ→２０Ｂ→２０Ｃの起動順が読み込まれる。ステップＳ２０に進んで所定時間が経過するごとに、温度センサ１６からの現在温度データと設定温度とを比較する（Ｓ２２）。ステップＳ２２において現在温度が設定温度以下の場合には、ステップＳ２４に進み、全ての温風発生装置が起動していない場合には、上記起動順にしたがって２番目の温風発生装置群２０Ｄが起動する（Ｓ２６）。同様にステップＳ２０に戻って、所定時間経過ごとに現在温度と設定温度とを比較し（Ｓ２２）、現在温度が設定温度以下の場合には、起動順にしたがって３番目の装置群２０Ｂが起動し（Ｓ２６）、さらにステップＳ２２において現在温度が設定温度以下の場合には、４番目の装置群２０Ｃが起動する。ステップＳ２４において、全ての温風発生装置が起動している場合には、装置群を制御することなくステップＳ２０に戻る。一方、ステップＳ２２での比較結果において、現在温度が設定温度より高い場合には、起動順にしたがって１番目に起動して最も長く稼動している温風発生装置群２０Ａを停止する（Ｓ２８）。ステップＳ３０に進み、全ての温風発生装置が停止されていない場合には、ステップＳ２０に戻り所定時間経過ごとに現在温度と設定温度とを比較する（Ｓ２２）。同様に、ステップＳ２２において、現在温度が設定温度より高い場合には、起動順にしたがって２番目に起動した温風発生装置群２０Ｄを停止し（Ｓ２８）、同様に所定時間経過後（Ｓ２０）にステップＳ２２において現在温度が設定温度より高い場合には、起動順にしたがって３番目に起動した温風発生装置群２０Ｂを停止し（Ｓ２８）、同様に所定時間経過後にステップＳ２２において現在温度が設定温度より高い場合には、起動順にしたがって４番目に起動した温風発生装置群２０Ｄを停止する（Ｓ２８）。以上のように、所定時間経過（Ｓ２０）ごとに現在温度と設定温度を比較して（Ｓ２２）、現在温度が設定温度以下の場合には全ての温風発生装置が起動されていない間は起動順にしたがって１群ずつ温風発生装置群を追加起動し（Ｓ２６）、現在温度が設定温度より高い場合には起動順にしたがって１群ずつ温風発生装置群を停止する（Ｓ２８）。さらに、ステップＳ３０において、全ての温風発生装置が停止されている場合には、ステップＳ１２、Ｓ１４に戻り、上記同様に、所定時間経過ごとに現在温度と設定温度とを比較を繰り返す。この際、再び、現在温度が設定温度以下の場合には、上記同様にステップＳ１６に進み第１の温風発生装置が起動するが、上記と異なり第１に起動する温風発生装置群が２０Ｂの場合には、２０Ｂ→２０Ｃ→２０Ａ→２０Ｄの起動順が読み込まれる。以下同様に現在温度と設定温度とを比較しつつ、その比較結果に応じて温風発生装置群を起動・停止制御して、閉鎖空間内の温度制御を行う。

なお、上記実施形態では、空調用空気吹出し装置は温風発生装置からなり、主としてハウス内の閉鎖空間Ｓを暖めて温度制御する態様で説明したが、それに限らず、例えば、空調用空気吹出し装置を冷風を吹き出す冷風発生装置（冷房機）からなる態様としてもよい。この際、例えば、起動順等の設定は上記の温風発生装置の場合と略同様の制御となり、所定時間ごとに現在温度と設定温度とを比較して（Ｓ２０、Ｓ２２）、温風発生装置の態様とは逆に、現在温度が設定温度より高い場合には起動順にしたがって冷風発生装置（群）を起動させて（Ｓ２６）ハウス内の温度を下げるように作動し、現在温度が設定温度より低い場合には起動順にしたがって冷風発生装置（群）を停止（Ｓ２８）させながら温度制御されることとしてもよい。また、空調用空気吹出し装置は、温風、冷風を切替可能な冷暖房装置からなる態様としてもよい。この際、例えば、起動順の設定は上記の実施形態と略同様に設定となり、設定温度を少なくとも２値以上設定しておく。そして、所定時間ごとに現在温度と設定温度とを比較して、現在温度が低い温度側の設定温度より低い場合には、冷暖房装置（群）を温風発生装置として起動順にしたがって順次起動し、現在温度が低い温度側の設定温度より高くなる場合には、起動順にしたがって冷暖房装置（群）を順次停止するとともに、現在温度が高い温度側の設定温度より高くなる場合には、冷暖房装置（群）を冷風発生装置として起動順にしたがって順次起動し、現在温度が高い温度側の設定温度より低くなる場合には、起動順にしたがって停止し、現在温度が所定の温度範囲内の場合には、冷暖房装置（群）の起動状態を維持しながら、ハウス内を温度制御することとしてもよい。

図１に示すような構成で、躯体１２を５連棟型の農業用ビニールハウスとし、全体の広さが縦×横が約３０ｍ×５０ｍに形成された閉鎖空間内に、複数の温度センサと１台の消費電力が６ｋＷの温風発生装置を８台設置し、設定温度を７時〜２０時の時間帯を１３℃、２０時〜７時の時間帯を１２℃と設定して温度制御を行って、冬季のある１日間（１２：００〜翌日１２：００の２４時間）の温度変化を測定した。図７は、その測定結果を示している。なお、農業用ハウスの外部の４箇所に外気温を測定する外気温センサを設置し、その外気平均温度を同図７に示している。なお、図７に示したハウス内温度１〜１５は、ハウス内に設置したそれぞれ温度センサ１６からの温度データに対応しており、複数の温度データが重複して示されている。また、比較例として図８に示すような従来の石油暖房機による温度制御を行って、冬季の別の１日間（１２：００〜翌日１２：００の２４時間）の温度変化を測定した結果を図９に示している。なお、図９に示したハウス内温度１〜１５は、ハウス内に設置したそれぞれ温度センサ１０６からの温度データに対応しており、複数の温度データが重複して示されている。

図７には温風発生装置群の起動・停止状態を同時に示している。本実施例での起動順は、図３に示す起動順と対応しており、第１回目の装置群の起動順は２０Ａ→２０Ｄ→２０Ｂ→２０Ｃとなっており、全装置が同時に稼動した後、同順序で順次停止し、全ての装置が停止されている。全装置の停止状態から再びハウス内温度が下がり、第２回目の装置群が起動される際の起動順は２０Ｂ→２０Ｃ→２０Ａ→２０Ｄとなっており、同順序で装置が停止される。以下同様に、第３回目に全装置の停止状態から温風発生装置群が起動される際の起動順は２０Ｃ→２０Ｂ→２０Ｄ→２０Ａとなっており、第４回目は２０Ｄ→２０Ａ→２０Ｂ→２０Ｃ、第５回目は２０Ａ→２０Ｄ→２０Ｂ→２０Ｃ、第６回目は２０Ｂ→２０Ｃ→２０Ａ→２０Ｄ、第７回目は２０Ｃ→２０Ｂ→２０Ｄ→２０Ａの起動順で起動・停止制御されている。

図９に示すように、従来例では、外気温が下がり石油暖房機が起動・停止制御される１８時〜８時では、ビニールハウス内の温度の変化が大きく変動し、目標としている設定温度から高温側、低温側に大きく外れる場合があるとともに、短時間で温度が急激に変化しており、さらに、ハウス内の各位置での温度のバラつきも多いことがわかる。一方、図７に示すように、実施例では、外気温が下がり温風発生装置が起動・停止制御される２０時〜８時では、ビニールハウス内の温度の変化の差が少なく、例えば、２〜３℃程度の温度変化で目標としている設定温度１２〜１３℃に比較的近く、温度変化の割合も比較的穏やかである。さらに、ハウス内での各位置での温度差も比較的小さく温度を良好に均一化している。このように、実施例では、ビニールハウス内の温度制御を精度良く行え、大容量のハウス内空間の温度を略均一化でき、農作物を栽培するのに良好であることがわかる。

以上説明した本発明の大容量閉鎖空間の温度制御システムは、上記した実施形態のみの構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の本質を逸脱しない範囲において、任意の改変を行ってもよい。

本発明の大容量閉鎖空間の温度制御システムは、例えば、農業用ハウスや工場、多目的施設等に適用される。

本発明の大容量閉鎖空間の温度制御システムの実施形態の概略説明図である。 図１の大容量閉鎖空間の温度制御システムの制御装置の概略構成図である。 複数の温風発生装置を群とした場合の概略の位置関係と装置群の起動順の一例を示した説明図である。 温風発生装置群の起動順（のサイクル）の一例を示す概略図である。 制御装置の制御操作盤の正面図である。 図１の大容量閉鎖空間の温度制御システムの概略作用を説明するフローチャート図である。 本発明の実施例の温度変化を示すグラフである。 従来の石油暖房機を用いた温度制御システムの概略図である。 図８の従来例での温度変化を示すグラフである。

符号の説明

１０ 大容量閉鎖空間の温度制御システム
１２ 躯体
１４ 空調用空気吹出し装置
１６ 温度センサ
１８ 制御装置
２０１〜２０８ 温風発生装置
２０Ａ〜２０Ｄ 温風発生装置群
Ｓ 大容量閉鎖空間

Claims (4)

1. 大容量閉鎖空間を収容する躯体と、
   躯体内の大容量閉鎖空間に互いに分散し離隔して配置され、同空間内に温風又は冷風を吹出す複数の温風又は冷風吹出し装置と、
   大容量閉鎖空間に配置された複数の温度センサと、
   温度センサからの温度データと設定温度とを比較しながら温風又は冷風吹出し装置を駆動させて空間内温度を設定温度に維持するように制御する制御装置と、を有し、
   複数の温風又は冷風吹出し装置は、制御装置を介して、それぞれの温風又は冷風吹出し装置の起動時に、その直前に起動した温風又は冷風吹出し装置から最も遠隔位置となる温風又は冷風吹出し装置であって、その直前に起動した装置を除いた装置を起動させる順序で起動させつつ、大容量閉鎖空間の温度を早期に均一化することを特徴とする大容量閉鎖空間の温度制御システム。
2. 躯体は平面矩形状の農業用ハウスであり、
   温風又は冷風吹出し装置は、少なくとも農業用ハウス内の各隅部位置に対応した位置にそれぞれ配置されており、
   対角となる隅部位置に対応した温風又は冷風吹出し装置が順番に起動される請求項１記載の大容量閉鎖空間の温度制御システム。
3. 温風又は冷風吹出し装置からの空気吹出し位置が大容量閉鎖空間内の中心から放射状あるいは略放射状の位置関係となるように設置されており、
   各放射状線に対応する複数の温風又は冷風吹出し装置をそれぞれの群として、群ごとに同時にそれぞれ起動、停止を行うようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の大容量閉鎖空間の温度制御システム。
4. 温風又は冷風吹出し装置が、温風又は冷風発生機構と吹出口を一体に組み付けた吹出し口一体型温風又は冷風発生装置からなる請求項１ないし３のいずれかに記載の大容量閉鎖空間の温度制御システム。
   

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