JP5203807B2

JP5203807B2 - 温室の暖房方法及び装置

Info

Publication number: JP5203807B2
Application number: JP2008153196A
Authority: JP
Inventors: 三雄和泉
Original assignee: スナオ電気株式会社
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-06-11
Also published as: JP2009296913A

Description

本発明は、温室内を、ヒートポンプ方式の暖房装置と、燃料燃焼方式の暖房装置により暖房しうるようにした温室の暖房方法及び装置に関する。

野菜や園芸植物等を温室栽培する際において、ビニールハウス等の温室内を暖房する手段としては、バーナーにより加熱された暖気を温室内のダクトに供給するようにしたもの(例えば特許文献１参照)や、ボイラーにより加熱した温水を、温室内に敷設した配管に供給するようにしたもの(例えば特許文献２参照)などがある。
特開平５−７６２４９号公報特開２００４−５７１５０号公報

上記特許文献１及び２に記載されているようなバーナーやボイラーによる温室暖房では、灯油等の消費量が多いため、最近の原油の高騰傾向により、ランニングコストが大であるという問題がある。
また、二酸化炭素の排出量も多いので、環境保全の面からも好ましくない。

これらの問題に対処するためには、バーナーやボイラーの代わりに、ヒートポンプ方式の暖房装置とすることも考えられるが、ヒートポンプ方式の暖房装置は、外気温度が低下するにしたがって暖房効率が悪くなり、例えば外気温度が５℃以下になると、急激に暖房効率が低下するため、寒冷地での使用や容量の大きな温室の暖房には適しない。

本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、ヒートポンプ方式と、燃料燃焼方式との二つの暖房装置を併用し、かつ燃料燃焼方式の暖房装置を補助的に使用することにより、ランニングコストと二酸化炭素の排出量を低減し、かつヒートポンプ方式の暖房装置の低温時の暖房効率を高め、温室を効果的に暖房しうるようにした温室の暖房方法及び装置を提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
（１）温室内を、ヒートポンプ方式の第１暖房装置と燃料燃焼方式の第２暖房装置とにより暖房する方法であって、温室内の温度が第１設定温度以下となったとき、前記第１暖房装置により前記温室を暖房し、外気温度が前記第１設定温度よりも低い第２設定温度以下となったとき、前記第１及び第２暖房装置を作動させて、第２暖房装置の燃焼ガスの少なくとも一部を、第１暖房装置の外気取入れ口に供給し、外気温度が前記第１設定温度よりも低く、かつ前記第２設定温度より高い第３設定温度から、それよりも低い前記第２設定温度までの範囲となったとき、前記第１暖房装置を停止させ、前記第２暖房装置の燃焼ガスを温室に供給する。

このような構成とすると、外気温度が予め定めた温度以下となったとき、第２暖房装置の燃焼ガスの少なくとも一部を、第１暖房装置の外気取入れ口に供給するので、外気温度が低下したときの第１暖房装置の暖房効率が低下するのが防止され、この第１暖房装置により温室が効果的に暖房される。
また、外気温度が予め定めた温度以下となったときにのみ、第２暖房装置を補助的に作動させるので、灯油等の燃料コスト及びランニングコストが低減されるとともに、温暖化の原因となる二酸化炭素の排出量も削減することができる。

（２）温室内を暖房しうるヒートポンプ方式の第１暖房装置と燃料燃焼方式の第２暖房装置とを備え、かつ第１暖房装置と第２暖房装置との間に、前記第２暖房装置の燃焼ガスの少なくとも一部を、第１暖房装置の外気取入れ口に供給する配管を設けるとともに、室温センサと外気温センサとを設け、さらに、前記室温センサが前記温室内の温度が第１設定温度以下となったことを検知することにより、前記第１暖房装置を作動させ、前記外気温センサが前記第１設定温度よりも低い第２設定温度以下となったことを検知することにより、前記第１及び第２暖房装置と前記配管に設けたダンパを作動させて、第２暖房装置の燃焼ガスの少なくとも一部を、第１暖房装置の外気取入れ口に供給しうるように制御するとともに、前記外気温センサが第１設定温度よりも低く、かつ前記第２設定温度より高い第３設定温度から、それよりも低い前記第２設定温度までの範囲を検知したときに、前記第１暖房装置を停止させ、かつ前記ダンパを閉じることにより、前記第２暖房装置の燃焼ガスを温室に供給するように制御する制御装置を備えるものとする。

このような構成とすると、外気温度が予め定めた温度以下となったとき、第１暖房装置と第２暖房装置との間に設けた配管により、第２暖房装置の燃焼ガスの少なくとも一部を、第１暖房装置の外気取入れ口に容易に供給することができるので、外気温度が低下したときの第１暖房装置の暖房効率が低下するのが防止され、この第１暖房装置により温室が効果的に暖房される。

また、ダンパを開閉することにより、予め設定された外気温度に応じて、第２暖房装置の燃焼ガスを第１暖房装置の外気取入れ口に確実に供給したり、遮断したりすることができる。

さらに、室温センサ、外気温センサ、ダンパ、及び制御装置により、予め設定された室温と外気温に応じて、第１及び第２暖房装置を自動的に作動させたり、第２暖房装置の燃焼ガスの少なくとも一部を、第１暖房装置の外気取入れ口に自動的に供給することができ、かつ第２設定温度以下となったときに、第２暖房装置の燃焼ガスも温室に供給しうるので、外気温の低い冬期等において、温室を効果的に暖房することができる。

外気温センサが第１設定温度よりも低い第３設定温度から、第２設定温度までの範囲を検知したとき、第１暖房装置を停止させ、かつダンパを閉じて第２暖房装置に切り換え、これのみにより温室を暖房するので、第１暖房装置を暖房効率の低い状態のまま運転する必要がなく、従って電力消費が低減される。

（３）上記(２)項において、温室内に、培地を覆う内室とその外側の外室とを仕切る遮蔽装置を設け、前記内室を第１及び第２暖房装置により暖房しうるようにするとともに、前記外室に、第２暖房装置の燃焼ガスの一部を供給しうるようにする。

このような構成とすると、遮蔽装置により仕切られた内室は、第１及び第２暖房装置により、また外室は、第２暖房装置の燃焼ガスにより暖められることにより、内室が外気によって直接冷却されることがなくなり、内室の暖房効果をより高めることができる。

本発明によれば、外気温度が予め定めた温度以下となったとき、第２暖房装置の燃焼ガスの少なくとも一部を、第１暖房装置の外気取入れ口に供給するので、外気温度が低下したときの第１暖房装置の暖房効率が低下するのが防止され、この第１暖房装置により温室が効果的に暖房される。
また、外気温度が予め定めた温度以下となったときにのみ、第２暖房装置を補助的に作動させるので、灯油等の燃料コスト及びランニングコストが低減されるとともに、温暖化の原因となる二酸化炭素の排出量も削減することができる。

図１は、本発明の装置の一実施形態を備える温室の概略外観図、図２は、同じく概略縦断正面図である。
温室１は、稜線が前後方向(以下、図１の左下方を前として説明する)を向く切り妻形屋根を有し、かつ建屋の外形を構成すべく枠組みされたサッシ枠と、サッシ枠間に張設された透明ガラス、または透明ビニールシートなどの透光性の部材(いずれも符号は省略)により構成された建屋躯体２と、温室１内を、培地Ｇを覆う内室Ａとその外側の外室Ｂとに仕切る開閉可能な遮蔽装置３とを備えており、培地Ｇに形成した複数の畝上に、野菜等の植物を育成し、温室栽培を行うことができるようになっている。また、建屋躯体２の天井部には、天窓４が開閉可能に設けられ、昼間時などの比較的外気温が高い時間帯に、天窓４を開いて、温室１の内部に新鮮な外気を取入れるようにしている。

遮蔽装置３は、温室１内の両側下部に配設した１対の巻取軸５、５に巻き取られた遮蔽カーテン３ａを、ガイドローラ６、６により、上方に向けた後、互いに内方に向かう正面視倒立Ｌ字状に引き出されるように案内するとともに、各遮蔽カーテン３ａの先端に止着したワイヤ７を、各遮蔽カーテン３ａが巻かれている巻取軸５の側方において内室Ａ内の側部に配設した巻取軸８により巻き取るようにしてある。
各遮蔽カーテン３ａは、遮熱性の透明なビニールシート、キャンバス地、または布等により形成するのが好ましい。

ワイヤ７は、複数のガイドローラ９、１０により、遮蔽カーテン３ａと同様に、巻取軸８から上方に向かった後、互いに内方に向かう正面視倒立Ｌ字状に引き出されるように案内されている。

左右に隣接するワイヤ７巻き取り用の巻取軸８と、遮蔽カーテン３ａ巻き取り用の巻取軸５とは、無端ベルト１１が掛け回されることにより、互いに同期して回動するようにしてある。

したがって、いずれか一方の巻取軸８(または巻取軸５)を、モータ１２により、予め定めた一方向に回転させることにより、左右の巻取軸８、８は同期して回転させられ、両ワイヤ７を同期して巻き取り、それによって、遮蔽カーテン３ａ、３ａは、左右の巻取軸５から繰り出されて、図２に示すように、両先端部が温室１内の上部中央において互いに上下に重合また近接する閉止位置まで閉じられる。

このような状態で、内室Ａの両側面と上面とは閉塞される。
なお、内室Ａの前後の端面は、透光性のビニールシート等により常時閉塞されている。

モータ１２を逆転させて、いずれかの巻取軸８を、上記と逆の方向に回転させると、上記と逆の作用で、左右の遮蔽カーテン３ａ、３ａは、両巻取軸５、５に巻き取られ、遮蔽装置３は開かれる(開いた状態は図示略)。

建屋躯体２の前部側の右側面に隣接する地面と、前面に隣接する地面とには、それぞれ、ヒートポンプ式の第１暖房装置１３における室外機１４と、灯油等を燃料とする燃料燃焼式の第２暖房装置１５とが設置されている。第１暖房装置１３は、内室Ａを、例えば２０℃以上の適宜の温度範囲に調節可能な温度調節機能を有しており、また、第２暖房装置１５は、火力(または送風量)を、例えば弱・中・強等に複数段階に調節しうる機能を有している。
第１暖房装置１３における室内機１６は、内室Ａ内の中央上部の図示しない梁等に、温風の吹出口が下方を向くようにして取付けられている。室外機１４と室内機１６とは、冷媒配管１７、１７により接続され、冷媒が循環するようになっている。

第２暖房装置１５は、本体１８と、その一側部に接続した燃料タンク１９と、本体１８の他側部に連結したバーナ２０と、本体１８の上部に設けられた初期排気用の煙突２１と、煙突２１の基部に設けられ、かつ本体１８より発生する燃焼ガスを、煙突２１側と温室１側とに選択的に切換えて供給する切換え装置２２とを備え、切換え装置２２に接続された排気ダクト２３の中間部には、２基の送風機２４、２４が取付けられ、両送風機２４には、それぞれ、温室１の内室Ａと外室Ｂとに燃焼ガスを供給する暖房用配管２５、２５が接続されている。両暖房用配管２５の中間部には、手動で燃焼ガスの流量を調節しうる調節バルブ２６が取付けられている。

外室Ｂ側の暖房用配管２５の下端部より分岐する配管２７の先端におけるラッパ状に拡開する開口端２７aは、建屋躯体２の側壁面を貫通して、第１暖房装置１３の室外機１４の外気取入れ口(図示略)に近接されている。
配管２７の中間部には、その流路を開閉したり、燃焼ガスの流量を調節したりするダンパ２８が取付けられている。

ダンパ２８は、内部の弁体(図示略)を駆動するサーボモータまたは電磁ソレノイド等からなるアクチュエータ２９を備え、このアクチュエータ２９を、後述するような制御装置３２により作動させることにより、内部の弁体を自動的に開閉制御しうるようになっている。

図２に示すように、温室１の外と内室Ａ内とには、それぞれ、外気温度を検知する外気温センサ３０と室内温度を検知する室温センサ３１が設けられている。
また、温室１内の適所に設置された制御盤(図示略)内には、第１暖房装置１３と第２暖房装置１５とダンパ２８を制御する制御装置３２が設けられている。

図３は、第１及び第２暖房装置１３、１５の制御ブロック図を示すもので、制御装置３２には、外気温センサ３０と、室温センサ３１とが接続され、それらにより検知された信号が入力されるようになっている。また、制御装置３２は、第１暖房装置１３と、第２暖房装置１５と、ダンパ２８のアクチュエータ２９とに接続されている。

次に、図４及び図５に示すフローチャートを参照しながら、第１及び第２暖房装置１３、１５の制御例と、それによる温室１の暖房要領について説明する。
図４は、上記制御装置３２による第１の制御例を示すフローチャートで、室温センサ３１が第１設定温度(例えば２０℃)以下となったことを検知(ST1)すると、第１暖房装置１３が作動(ST2)し、この第１暖房装置１３のみで内室Ａが暖房される。

外気温センサ３０が第２設定温度(例えば０℃)以下となったことを検知(ST3)すると、ダンパ２８が開かれる(ST4)とともに、第２暖房装置１５が作動(ST5)し、第２暖房装置１５の燃焼ガスが、第１暖房装置１３における室外機１４の外気取入れ口に供給される。なお、この際、暖房用配管２５の調節バルブ２６を適宜に開いて、第２暖房装置１５の燃焼ガスの一部を、内室Ａと外室Ｂとに導入してもよく、このようにすると、内室Ａの暖房効果が高まるとともに、外室Ｂも暖められるので、内室Ａが外気によって直接冷やされるのが防止される。

このように制御すると、内室Ａの温度が第１設定温度以上のときには、暖房効率のよいヒートポンプ式の第１暖房装置１３のみにより、温室１が暖房されるので、燃料コスト及びランニングコストが低減され、かつ温暖化の原因となる二酸化炭素の排出も抑えることができる。
また、外気温度が第２設定温度以下まで低下したときには、第２暖房装置１５が作動し、その燃焼ガスが第１暖房装置１３における室外機１４の外気取入れ口に供給されるので、冬期に外気温度が低下しても、第１暖房装置１３の暖房効率がそれほど低下することはなく、少ない消費電力で温室１を効果的に暖房することができる。しかも、第２暖房装置１５を補助的に使用しうるので、燃料消費量の少ない小型のものを用いることができる。

図５は、第２の制御例のフローチャートを示すもので、上記と同様、室温センサ３０が第１設定温度(例えば２０℃)以下となったことを検知(ST1)すると、第１暖房装置１３が作動(ST2)させられ、この第１暖房装置１３のみで内室Ａが暖房される。

外気温センサ３０が、第１設定温度よりも低い第３設定温度(例えば５℃)から、第２設定温度までの範囲を検知(ST3)すると、第１暖房装置１３を停止(ST4)させるとともに、ダンパ２８を閉じ(ST5)、第２暖房装置１５を作動(ST6)させる。なお、暖房用配管２５の調節バルブ２６が閉じられている際には、この調節バルブ２６を、第１暖房装置１３が停止した直後に開く。

このように制御すると、第１暖房装置１３の暖房効率が低下する低温時に、これが停止して、第２暖房装置１５に自動的に切り替わるので、第１暖房装置１３を暖房効率の低い状態のまま運転する必要がなく、従って電力消費が低減される。

なお、本発明は、上記の実施形態に制限されるものではない。
上記実施形態では、暖房用配管２５の調節バルブ２６、２６を手動により開閉するようにしているが、それを自動的に開閉する機能を、制御装置３２に付加することもできる。

また、制御装置３２を省略して、第１、第２暖房装置１３、１５やダンパ２８等を、全て手動で作動させることもできる。

遮蔽装置３は、省略して実施することもある。

本発明の一実施形態を備える温室の外観斜視図である。同じく、制御系を付加した概略縦断正面図である。第１及び第２暖房装置の制御ブロック図である。第１及び第２暖房装置の第１の制御例を示すフローチャートある。同じく、第２の制御例のフローチャートである。

１温室
２建屋躯体
３遮蔽装置
３ａ遮蔽カーテン
４天窓
５巻取軸
６ガイドローラ
７ワイヤ
８巻取軸
９ガイドローラ
１０ガイドローラ
１１無端ベルト
１２モータ
１３第１暖房装置
１４室外機
１５第２暖房装置
１６室内機
１７冷媒配管
１８本体
１９燃料タンク
２０バーナ
２１煙突
２２切換え装置
２３排気ダクト
２４送風機
２５暖房用配管
２６調節バルブ
２７配管
２７a開口端
２８ダンパ
２９アクチュエータ
３０外気温センサ
３１室温センサ
３２制御装置
Ａ内室
Ｂ外室
Ｇ培地

Claims

温室内を、ヒートポンプ方式の第１暖房装置と燃料燃焼方式の第２暖房装置とにより暖房する方法であって、温室内の温度が第１設定温度以下となったとき、前記第１暖房装置により前記温室を暖房し、外気温度が前記第１設定温度よりも低い第２設定温度以下となったとき、前記第１及び第２暖房装置を作動させて、第２暖房装置の燃焼ガスの少なくとも一部を、第１暖房装置の外気取入れ口に供給し、外気温度が前記第１設定温度よりも低く、かつ前記第２設定温度より高い第３設定温度から、それよりも低い前記第２設定温度までの範囲となったとき、前記第１暖房装置を停止させ、前記第２暖房装置の燃焼ガスを温室に供給することを特徴とする温室の暖房方法。
温室内を暖房しうるヒートポンプ方式の第１暖房装置と燃料燃焼方式の第２暖房装置とを備え、かつ第１暖房装置と第２暖房装置との間に、前記第２暖房装置の燃焼ガスの少なくとも一部を、第１暖房装置の外気取入れ口に供給する配管を設けるとともに、室温センサと外気温センサとを設け、さらに、前記室温センサが前記温室内の温度が第１設定温度以下となったことを検知することにより、前記第１暖房装置を作動させ、前記外気温センサが前記第１設定温度よりも低い第２設定温度以下となったことを検知することにより、前記第１及び第２暖房装置と前記配管に設けたダンパを作動させて、第２暖房装置の燃焼ガスの少なくとも一部を、第１暖房装置の外気取入れ口に供給しうるように制御するとともに、前記外気温センサが第１設定温度よりも低く、かつ前記第２設定温度より高い第３設定温度から、それよりも低い前記第２設定温度までの範囲を検知したときに、前記第１暖房装置を停止させ、かつ前記ダンパを閉じることにより、前記第２暖房装置の燃焼ガスを温室に供給するように制御する制御装置を備えることを特徴とする温室の暖房装置。
温室内に、培地を覆う内室とその外側の外室とを仕切る遮蔽装置を設け、前記内室を第１及び第２暖房装置により暖房しうるようにするとともに、前記外室に、第２暖房装置の燃焼ガスの一部を供給しうるようにしてなる請求項２に記載の温室の暖房装置。