JP5757752B2 - Underground heat storage type air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、農業用ハウス内の地中に蓄熱し、地中温度及び地上温度を作物の生育促進に適した温度に管理する地中蓄熱式暖冷房装置に関する。 The present invention relates to an underground heat storage type heating and cooling apparatus that stores heat in the ground in an agricultural house and manages the underground temperature and the ground temperature to a temperature suitable for promoting the growth of crops.
農業用ハウス(以下、単に「ハウス」と称する)内の作物(例えば菊)の生育促進のため、作物の根域付近を適温に維持する必要があることから、ハウスの地中にパイプを埋設し、そこに温水のような熱媒体を通すことで、作物が栽培されている土壌を暖房する地中熱交換式の温度管理が従来より行われている。 In order to promote the growth of crops (for example, chrysanthemums) in agricultural houses (hereinafter simply referred to as “houses”), it is necessary to maintain the vicinity of the root area of the crops at an appropriate temperature. However, underground heat exchange type temperature management for heating the soil where the crop is cultivated has been conventionally performed by passing a heat medium such as hot water therethrough.
例えば、特許文献1は、石油又はガスを熱源とするボイラーにより温水を作り、その温水をハウス内の土壌に埋設されたパイプに通すことで、地中を温める。
For example,
また、特許文献2は、耕作用地中より深い泥水状の蓄熱地中にパイプを布設し、集熱器で温められた温水を蓄熱地中に送ることで蓄熱する。また、温水に代わって、暖気を蓄熱地中に送ることで蓄熱する。
しかしながら、特許文献1については、温水を生成するのに必要な燃料費が高く、大きな経済的負担となる。また、特許文献2については、泥水状の蓄熱地中に長期間にわたって熱を蓄える構造であって、作物の根域付近の土壌を適温に維持する温度管理を行うことができない。
However, for
そこで、本発明の目的は、低コストでハウス内の根域付近の土壌温度を加温できる地中蓄熱式暖冷房装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an underground heat storage type heating / cooling device capable of heating the soil temperature in the vicinity of the root region in the house at low cost.
本発明の目的は、効率よく且つ低ランニングコストで、地中に熱を蓄熱し、また、ハウス内の根域付近の土壌温度を加温できる地中蓄熱式暖冷房装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an underground heat storage type heating and cooling device that can efficiently store heat in the ground and can heat the soil temperature in the vicinity of the root region in the house with low running cost. .
上記目的を達成するための本発明の地中蓄熱式暖冷房装置の構成は、地中で水平方向に延びる根域加温用パイプ(3)と、根域加温用パイプより深い地中で水平方向に延びる蓄熱用パイプ(4)と、地上の第一の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し根域加温用パイプと蓄熱用パイプそれぞれの吸入側端部と連通する第一のパイプ(7)と、地上の第二の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し根域加温用パイプと蓄熱用パイプそれぞれの排出側と連通する第二のパイプ(8)と、第一のパイプの第一の開口部から空気を根域加温用パイプに送り、第二のパイプの第二の開口部から排出させる第一のファン(9)と、第一のパイプの第一の開口部から空気を蓄熱用パイプに送り、第二のパイプの第二の開口部から排出させる第二のファン(10)と、地上の温度を検出する第一の温度センサ(21)と、根域加温用パイプ付近の地中温度を検出する第二の温度センサ(25)と、第一の温度センサ及び第二の温度センサの検出温度に基づいて、第一のファン及び第二のファンの回転制御を行う制御部(30)とを備え、制御部は、第一の温度センサが所定温度以上を検出すると、第一のファン及び第二のファンを回転させ、空気を根域加温用パイプ及び蓄熱用パイプに送り込み、制御部は、空気が根域加温用パイプ及び蓄熱用パイプに送り込まれているとき、第二の温度センサが所定の上限地中温度以上を検出すると、第一のファンの回転を停止し、第二のファンの回転を維持して、蓄熱用パイプにのみ空気を送り込むことを特徴とする。 The structure of the underground heat storage type heating and cooling device of the present invention for achieving the above object is the root zone warming pipe (3) extending horizontally in the ground and the ground deeper than the root zone warming pipe. A heat storage pipe (4) extending in the horizontal direction and a first pipe that extends from the first opening on the ground and branches at a branch position in the middle and communicates with the suction side ends of the root zone heating pipe and the heat storage pipe. A second pipe (8) that extends from the second opening on the ground and branches at a branch position in the middle and communicates with the discharge side of each of the root zone heating pipe and the heat storage pipe, A first fan (9) for sending air from the first opening of the first pipe to the root zone heating pipe and exhausting it from the second opening of the second pipe; and a first fan of the first pipe A second fan (10) that sends air from one opening to the heat storage pipe and exhausts it from the second opening of the second pipe; The first temperature sensor (21) to detect, the second temperature sensor (25) to detect the underground temperature near the root zone heating pipe, the detected temperature of the first temperature sensor and the second temperature sensor And a control unit (30) for performing rotation control of the first fan and the second fan based on the first fan and the first fan and the second fan when the first temperature sensor detects a predetermined temperature or higher. The second fan is rotated to send air to the root zone heating pipe and the heat storage pipe, and the controller is configured to send a second temperature sensor when the air is sent to the root zone heating pipe and the heat storage pipe. Is detected above a predetermined upper limit underground temperature, the rotation of the first fan is stopped, the rotation of the second fan is maintained, and air is sent only to the heat storage pipe .
また、本発明の地中蓄熱式暖冷房装置は、好ましくは、地中で水平方向に延びる根域加温用パイプ(3)と、根域加温用パイプより深い地中で水平方向に延びる蓄熱用パイプ(4)と、地上の第一の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し根域加温用パイプと蓄熱用パイプそれぞれの吸入側端部と連通する第一のパイプ(7)と、地上の第二の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し根域加温用パイプと蓄熱用パイプそれぞれの排出側と連通する第二のパイプ(8)と、第一のパイプの第一の開口部を開閉するための第一の切替弁(13)と、第二のパイプの第二の開口部を開閉するための第二の切替弁(14)と、第一のパイプの第一の開口部から空気を根域加温用パイプに送り、第二のパイプの第二の開口部から排出させる第一のファン(9)と、第一のパイプの第一の開口部から空気を蓄熱用パイプに送り、第二のパイプの第二の開口部から排出させる第二のファン(10)と、地上の温度を検出する第一の温度センサ(21)と、根域加温用パイプ付近の地中温度を検出する第二の温度センサ(25)と、第一の温度センサ及び第二の温度センサの検出温度に基づいて、第一のファン及び第二のファンの回転制御を行う制御部(30)とを備え、制御部(30)は、第二の温度センサが所定の下限地中温度未満を検出すると、第一の切替弁及び第二の切替弁を閉状態にし、第一のファンと第二のファンを互いに回転方向が逆になるように回転させ、根域加温用パイプと蓄熱用パイプ間で空気を循環させることを特徴とする。 The underground heat storage type heating / cooling device of the present invention preferably has a root region heating pipe (3) extending in the horizontal direction in the ground and a horizontal direction in the ground deeper than the root region heating pipe. A heat storage pipe (4) and a first pipe (7) extending from the first opening on the ground and branching at a midway branch position and communicating with the suction side end of each of the root region heating pipe and the heat storage pipe ), A second pipe (8) extending from the second opening on the ground and branching at a midway branch position and communicating with the discharge side of each of the root zone heating pipe and the heat storage pipe, and the first pipe A first switching valve (13) for opening and closing the first opening, a second switching valve (14) for opening and closing the second opening of the second pipe, and the first pipe A first fan (9) for sending air from the first opening of the second pipe to the root zone heating pipe and discharging from the second opening of the second pipe; and a first fan of the first pipe A second fan (10) that sends air to the heat storage pipe through the second opening of the second pipe and discharges it from the second opening of the second pipe, and a first temperature sensor (21) that detects the temperature on the ground, A second temperature sensor (25) for detecting the underground temperature near the root zone heating pipe, and the first fan and the second temperature sensor based on the detected temperatures of the first temperature sensor and the second temperature sensor. A control unit (30) for controlling the rotation of the fan, and the control unit (30), when the second temperature sensor detects less than a predetermined lower limit underground temperature, the first switching valve and the second switching valve Is closed, the first fan and the second fan are rotated so that their rotational directions are opposite to each other, and air is circulated between the root zone heating pipe and the heat storage pipe.
本発明の地中蓄熱式暖冷房装置の別の構成は、地中で水平方向に延びる根域加温用パイプ(3)と、根域加温用パイプより深い地中で水平方向に延びる蓄熱用パイプ(4)と、地上の第一の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し根域加温用パイプと蓄熱用パイプそれぞれの吸入側端部と連通する第一のパイプ(7)と、地上の第二の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し根域加温用パイプと蓄熱用パイプそれぞれの排出側と連通する第二のパイプ(8)と、第一のパイプの第一の開口部から空気を根域加温用パイプ及び蓄熱用パイプに送り、第二のパイプの第二の開口部から排出させるファン(10)と、根域加温用パイプと第一のパイプとを開閉するための第一の切替弁(15)と、地上の温度を検出する第一の温度センサ(21)と、根域加温用パイプ付近の地中温度を検出する第二の温度センサ(25)と、第一の温度センサ又は第二の温度センサの検出温度に基づいて、第一の切替弁の開閉切替制御を行う制御部(30)とを備え、制御部は、第一の温度センサが所定温度以上を検出すると、第一の切替弁を開状態にし、ファンを回転させ、空気を第一のパイプ、蓄熱用パイプ及び根域加温用パイプに送り込み、制御部は、空気が第一のパイプ及び蓄熱用パイプに送り込まれているとき、第二の温度センサが所定の上限地中温度以上を検出すると、第一の切替弁を閉状態にし、蓄熱用パイプにのみ空気を送り込むことを特徴とする。 Another configuration of the underground heat storage type heating / cooling device of the present invention includes a root zone heating pipe (3) extending horizontally in the ground and a heat storage extending horizontally in the ground deeper than the root zone heating pipe. Pipe (4) and the first pipe (7) extending from the first opening on the ground and branching at a midway branch position and communicating with the suction side ends of the root zone heating pipe and the heat storage pipe A second pipe (8) extending from the second opening on the ground and branching at a branch position in the middle and communicating with the discharge side of each of the root zone heating pipe and the heat storage pipe, and the first pipe A fan (10) for sending air from the first opening to the root zone heating pipe and the heat storage pipe and discharging from the second opening of the second pipe, the root zone heating pipe and the first zone A first switching valve (15) for opening and closing the pipe, a first temperature sensor (21) for detecting the temperature of the ground, and the underground in the vicinity of the root zone heating pipe A second temperature sensor (25) for detecting the degree, and a control unit (30) for performing opening / closing switching control of the first switching valve based on the temperature detected by the first temperature sensor or the second temperature sensor. When the first temperature sensor detects a predetermined temperature or higher, the control unit opens the first switching valve, rotates the fan, and supplies the air to the first pipe, the heat storage pipe, and the root zone heating When the air is being sent to the first pipe and the heat storage pipe, the controller closes the first switching valve when the second temperature sensor detects a temperature exceeding the predetermined upper limit underground temperature. And air is sent only to the heat storage pipe .
本発明によれば、ハウス内の暖気を地中の根域付近の層とそれより深い層の2層に送り込む構成とすることで、蓄熱層に熱を蓄え、且つ地中の根域付近及びハウス内の温度をきめ細かく適温に維持することができる。 According to the present invention, it is configured to send warm air in the house to two layers, a layer near the root region in the ground and a layer deeper than that, to store heat in the heat storage layer, and near the root region in the ground and The temperature in the house can be kept fine and appropriate.
また、熱は地中の土壌自体(パイプの周囲の土)に蓄える構造であり、特別な蓄熱媒体を地中に設ける必要はなく、また太陽光により温められた空気による蓄熱を行うため、加温、蓄熱に必要なエネルギー費用を削減でき、低いランニングコストでの温度管理を可能とする。また、温水などの液体をパイプ内に流通させず、空気を流通させる構成とすることにより、装置構造を簡易化でき且つメンテナンスも容易することができる。 In addition, heat is stored in the soil itself (soil around the pipe), and it is not necessary to install a special heat storage medium in the ground. In addition, heat is stored by air heated by sunlight. The energy cost required for temperature and heat storage can be reduced, and temperature management at a low running cost is possible. Further, by adopting a configuration in which air such as warm water is not circulated in the pipe but the air is circulated, the structure of the apparatus can be simplified and maintenance can be facilitated.
また、ヒートポンプ装置を用いて、温水を加熱し地中を循環させることで、高効率且つ低いランニングコストで、地中の根域付近とさらに深い蓄熱層に同時に蓄熱することができる。また、冬季などヒートポンプ装置の効率が落ちる時期又はヒートポンプ装置による加熱が不可能な時期(熱交換器に着霜のおそれがある時期など)においても、蓄熱層に蓄えられた熱を、地中の根域及びハウス内の空気の加温に用いることができ、季節を問わず、常時ハウス内の地上部分及び地中部分の両方の温度を適切に管理することができる。 Further, by heating the hot water and circulating it in the ground using a heat pump device, it is possible to store heat in the vicinity of the root area in the ground and in a deeper heat storage layer at high efficiency and at a low running cost. In addition, the heat stored in the heat storage layer is submerged in the ground when the efficiency of the heat pump device falls, such as in winter, or when the heat pump device cannot be heated (when the heat exchanger may be frosted). It can be used for heating the air in the root zone and the house, and the temperature of both the above-ground part and the underground part in the house can be appropriately managed at any time regardless of the season.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, such an embodiment does not limit the technical scope of the present invention.
<第1の構成例>
図1は、本発明の実施の形態における地中温度管理装置の第1の構成例を示す図である。ハウス1は、一重又は二重のビニールハウス又はガラスハウスなどの植物・作物栽培用の農業用ハウスである。保温用カーテンフィルム2は、ハウス1内を上下に区画し、必要に応じてカーテンフィルム2で覆うことにより、暖気の上昇を抑え、地面付近の保温効果を高めることができる。
<First configuration example>
FIG. 1 is a diagram illustrating a first configuration example of an underground temperature management apparatus according to an embodiment of the present invention. The
このハウス1内の地中の地下50cm〜80cm程度に、根域加温用パイプ3を水平に埋設し、さらにこの根域加温用パイプ3より深い地下100cm〜160cm程度に蓄熱用パイプ4を水平に埋設する。根域加温用パイプ3は、作物の根を加温するためのパイプであり、作物の根域付近に敷設される。蓄熱用パイプ4は、土壌に熱を蓄えるためのパイプである。なお、作物の浅根性又は深根性の違いにより、各パイプ3、4の埋設深さは、上述した数値に限らず、適宜調節される。
The root
根域加温用パイプ3と蓄熱用パイプ4の両端には、地上に延びるパイプ7、8が連通している。パイプ7、8は、地上の開口部7a、8aから地中方向に延び、途中の分岐位置7d、8dで分岐し、それぞれ根域加温用パイプ3と蓄熱用パイプ4と連通する。パイプ7は吸入用パイプであり、吸入用ファン9、10が通路に設けられており、その地上開口部(吸入口)7aからハウス内1の空気(暖気)を吸入し、それぞれ根域加温用パイプ3及び蓄熱用パイプ4に空気を送り込む。また、パイプ8は排出用パイプであり、パイプ7の吸入口7aから吸入された空気は、それぞれ根域加温用パイプ3及び蓄熱用パイプ4を通り、パイプ8の地上開口部(排出口)8aから排出される。なお、吸入用ファン9、10の設置位置は、パイプ7に限らず、パイプ8であってもよく、さらには、地中の根域加温用パイプ3及び蓄熱用パイプ4であってもよい。
なお、吸入口7a及び排出口8a(蓄熱用パイプ4と連通)は、ハウス1内で温められて上昇する空気を吸入するために、ハウス1内の上部、好ましくは、保温用カーテンフィルム2より上方側に設けられる。また、パイプ7、8は、吸入口7a、8aより低い位置で開口する別の開口部7b、8bを備える。別の開口部7b、8bは、保温用カーテンフィルム2より下方側に設けられる。第一の構成例では、別の開口部7b、8bは、パイプ7の根域加温用パイプ3と連通する分岐部分からさらに分岐した端部である。
Note that the
各パイプ7、8の地中側端部(地中パイプ3又は4との連通している箇所から突出している部分)7c、8cは、結露だまりとなっており、パイプ内で結露した水分を地中に排出可能とするために、水分透過可能なフィルタなどを介して開口させておく。
The underground side end portions (the portions protruding from the portion communicating with the
さらに、各開口部7a、8a、7b、8bをそれぞれ開閉する弁11、12、13及び14が設けられ、さらに、パイプ7、8のそれぞれ根域加温用パイプ3と連通する分岐部分を開閉する弁15、16が設けられる。弁11、12、13及び14の設置位置は、パイプ7、8における根域加温用パイプ3と蓄熱用パイプ4との分岐位置7d、8dよりそれぞれ開口部7a、8a側である。
Further,
温度センサが各所に設けられる。具体的には、開口部7a、8a、7b、8b付近及び根域加温用パイプ3が埋設された付近の地中に、それぞれ温度センサ21、22、23、24、25が設置される。
Temperature sensors are provided at various locations. Specifically, the
制御部30は、コンピュータ装置であり、以下に説明するように、温度センサ21、22、23、24、25からの温度情報に基づいて、ファン9、10及び弁11、12、13、14、15、16の動作を制御する。初期状態として、ファン9、10は停止しており、弁11、12、13、14、15、16も閉状態とする。制御部30は、ハウス内外のいずれに設置されてもよく、有線又は無線により温度センサ、ファン、弁と電気的に接続している。
The
(動作モード1)
動作モード1は、ハウス1内の空気(暖気)を根域加温用パイプ3及び蓄熱用パイプ4の両方に流すモードであり、図2は、第1の構成例における動作モード1の空気の流れを示す。
(Operation mode 1)
The
日中、ハウス1内は太陽光により温められ、ハウス1内の温度は上昇し、暖気はハウス1内の上部に集まる。制御部30は、ハウス1内の上部の吸入口7aの温度センサ23の検知温度が加温に十分な所定温度以上となると(温度センサ25の検知温度は所定上限温度以下)、制御部30はファンと弁を次の状態にする。
During the day, the inside of the
ファン 9:回転
ファン10:回転
弁11:開
弁12:開
弁13:閉
弁14:閉
弁15:開
弁16:開
これにより、吸入口7aから暖気が根域加温用パイプ3及び蓄熱用パイプ4に通り、土壌との熱交換により、根域付近の土壌が加温されるともに、蓄熱用パイプ4付近の土壌に熱が蓄積される。熱交換された空気は、排出口8aから排出される。
Fan 9: Rotating Fan 10: Rotating Valve 11: Open Valve 12: Open Valve 13: Closed Valve 14: Closed Valve 15: Open Valve 16: Open By this, warm air is supplied from the
温度センサ21の検知温度と温度センサ22の検知温度が一致するか、又はその差が所定温度差未満になると、熱交換量が少なくなり、最大蓄熱量に達したものと判断して、ファン9、10の動作を停止する。
When the detected temperature of the
(動作モード2)
動作モード2は、ハウス1内の空気(暖気)を蓄熱用パイプ4にのみ流すモードであり、図3は、第1の構成例における動作モード2の空気の流れを示す。
(Operation mode 2)
The
動作モード1により、暖気を地中に導入することにより、根域付近の地中温度が上昇する。そして、温度センサ25の検知温度が根域付近の所定上限温度を超えると、制御部30は、動作モード1の弁開閉状態に対して、弁15、16を閉じ、ファン9の回転を停止する。すなわち、制御部30は、ファンと弁を次の状態にする。
In
ファン 9:停止
ファン10:回転
弁11:開
弁12:開
弁13:閉
弁14:閉
弁15:閉
弁16:閉
これにより、根域加温用パイプ3への空気流入が停止し、根域付近の加温が止められる。所定上限温度は、栽培している植物・作物によって適宜設定されるが、上限温度を超えると、植物の生育が妨げられることになる。ただし、暖気は、蓄熱用パイプ4には流れているので、蓄熱は継続して行われる。蓄熱用パイプ4付近の地中に蓄積される熱は根域付近の土壌(地中)を加温しない。
Fan 9: Stop Fan 10: Rotating Valve 11: Open Valve 12: Open Valve 13: Closed Valve 14: Closed Valve 15: Closed Valve 16: Closed This stops the air inflow to the root
さらに、温度センサ21の検知温度と温度センサ22の検知温度が一致するか、又はその差が所定温度差未満になると、熱交換量が少なくなり、最大蓄熱量に達したものと判断して、ファン10の動作も停止する。
Furthermore, if the detected temperature of the
(動作モード3)
動作モード3は、蓄熱用パイプ4付近に蓄熱された地中の熱をハウス1内に放出するモードであり、図4は、第1の構成例における動作モード3の空気の流れを示す。
(Operation mode 3)
The
夜間、ハウス内の気温が低下した場合(ハウス内の気温が所定温度未満まで低下すると)、日中、蓄熱用パイプ4付近に蓄積された熱をハウス内に放出させる。ハウス内の気温を検知する温度センサは、温度センサ21、22、23、24のどれでもよい。制御部30は、温度センサ21、22、23、24の少なくとも一つの検知温度が所定温度未満となると、制御部30は、蓄熱用パイプ4付近に蓄積された熱をハウス内に放出させるために、ファンと弁を次の状態にする。好ましくは、保温用カーテンフィルム2により、ハウス1を上下に仕切ることで、暖気がハウス1内上部に上昇するのを抑え、ハウス1内の地上付近を効率的に加温することができる。空気の吸入口・排出口として、保温用カーテンフィルム2により低い位置の開口部7b、8bが用いられる。
When the temperature in the house drops at night (when the temperature in the house drops below a predetermined temperature), the heat accumulated near the
ファン 9:停止
ファン10:回転
弁11:閉
弁12:閉
弁13:開
弁14:開
弁15:開
弁16:開
これにより、吸入口7bから吸入される冷気は、蓄熱用パイプ4を通過することで熱交換され、暖気として排出口8bから排出され、ハウス1内に放出される。
Fan 9: Stop Fan 10: Rotating Valve 11: Closed Valve 12: Closed Valve 13: Opened Valve 14: Opened Valve 15: Opened Valve 16: Opened By this, the cold air sucked from the
温度センサ23の検知温度と温度センサ24の検知温度が一致するか、又はその差が所定温度差未満になると、蓄積された熱量が少なくなったものと判断して、ファン10の動作を停止する。
When the detected temperature of the
(動作モード4)
動作モード4は、蓄熱用パイプ4付近に蓄熱された地中の熱で根域付近の土壌を加温するモードであり、図5は、第1の構成例における動作モード4の空気の流れを示す。
(Operation mode 4)
The
根域付近の土壌の温度が低下した場合(温度センサ25の検知温度が所定温度未満まで低下すると)、蓄熱用パイプ4付近に蓄積された熱により、根域付近の土壌を加温する。そのために、制御部30は、ファンと弁を次の状態にする。
When the temperature of the soil near the root zone decreases (when the temperature detected by the
ファン 9:逆回転
ファン10:回転
弁11:閉
弁12:閉
弁13:閉
弁14:閉
弁15:開
弁16:開
これにより、根域加温用パイプ3と蓄熱用パイプ4による閉ループが形成され、その閉ループ内で空気を循環させることで、蓄熱用パイプ4を通過して温められた空気を根域加温用パイプ3に送り込み、根域付近の土壌を加温することができる。
Fan 9: Reverse rotation Fan 10: Rotation Valve 11: Closed Valve 12: Closed Valve 13: Closed Valve 14: Closed Valve 16: Opened By this, the closed loop by the root
温度センサ25の検知温度が根域付近の所定上限温度を超えると、制御部30は、ファン9、10の回転を停止する。これにより、根域付近の加温が止められる。
When the temperature detected by the
このように、本実施の形態例では、ハウス内の地中の根域付近とそれより深い位置にパイプを敷設し、ハウス内の暖気を両パイプに送り込める構成とする。動作モード1により、根域付近とそれより深い蓄熱層の両方に暖気が送られ、所定の上限温度に達したら、動作モード2に切り替え、蓄熱層のみに暖気を送り込む。根域付近の温度の過上昇を防ぎ、植物の生育適温を維持できるとともに、十分熱を蓄えることができる。そして、ハウス内の温度が所定の下限温度を下回った場合は、動作モード3により、蓄熱層に蓄えた熱をハウス内に放出し、根域付近の温度が低下した場合は、動作モード4により、蓄熱層に蓄えた熱により根域付近を加温する。このように、一日における気温変化に応じて、地中の根域付近及びハウス内の温度をきめ細かく適温に維持することができる。
As described above, in this embodiment, the pipes are laid near and deeper than the underground root area in the house, and the warm air in the house can be sent to both pipes. In
<第2の構成例>
図6は、本発明の実施の形態における地中温度管理装置の第2の構成例を示す図である。第2の構成例は、第1の構成例と比較して、弁11、12、13、14、15、16が設けられず、ファン9、10で空気の流れを制御する。弁による通路の遮断を行わずとも、ファンによる強制的な吸入・排出により、実質的に空気の流れを制御することができる。第1の構成例よりも、装置が簡略化され、メンテナンスが容易となり、コスト削減に寄与する。
<Second configuration example>
FIG. 6 is a diagram illustrating a second configuration example of the underground temperature management device according to the embodiment of the present invention. In the second configuration example, the
吸入側のパイプ7の開口部は開口部7aのみとなる。さらに、排出側のパイプ8の開口部は8aのみである。
The opening of the
第2の構成例では、開口部7a、8aは、保温用カーテンフィルム2より下部に設けられるが、太陽光によりハウス1内全体が十分に温まっている場合は、開口部7aから暖気を吸入可能である。もちろん、パイプ7、8をハウス1上部まで延ばし、開口部7a、8aが保温用カーテンフィルム2より上部に設けられるようにしてもよい。
In the second configuration example, the
第2の構成例では、制御部30は、上述した動作モード1、動作モード2及び動作モード3の制御を実行する。
In the second configuration example, the
(動作モード1)
図6は、第2の構成例における動作モード1の空気の流れを示す。具体的には、制御部30は、ハウス1内の上部の吸入口7aの温度センサ21の検知温度が加温に十分な所定温度以上となると(温度センサ25の検知温度は所定上限温度以下)、ファン9、10を以下の状態にする。
(Operation mode 1)
FIG. 6 shows the air flow in the
ファン 9:回転
ファン10:回転
このように、ファン9、10の両方を回転させることで、吸入口7aからハウス1内の空気(暖気)を吸入し、根域加温用パイプ3及び蓄熱用パイプ4の両方に送り込み、地中で熱交換させ、排出口8aから排出する。
Fan 9: Rotation Fan 10: Rotation As described above, by rotating both of the
温度センサ21の検知温度と温度センサ22の検知温度が一致するか、又はその差が所定温度差未満になると、熱交換量が少なくなり、最大蓄熱量に達したものと判断して、ファン9、10の動作を停止する。
When the detected temperature of the
(動作モード2)
動作モード1の状態において、温度センサ25の検知温度が所定上限温度を超えると、制御部30は、ファン9の回転を停止させる。すなわち、制御部30は、ファンを以下の状態にする。
(Operation mode 2)
In the state of the
ファン 9:停止
ファン10:回転
これにより、ハウス1内の空気(暖気)を蓄熱用パイプ4のみに流す。図7は、第2の構成例における動作モード2の空気の流れを示す。
Fan 9: Stop Fan 10: Rotation This causes the air (warm air) in the
温度センサ21の検知温度と温度センサ22の検知温度が一致するか、又はその差が所定温度差未満になると、制御部30はファン10の動作を停止する。
When the detected temperature of the
(動作モード3)
夜間、ハウス内の気温が低下した場合(ハウス内の気温が所定温度未満まで低下すると)、日中、蓄熱用パイプ4付近に蓄積された熱をハウス内に放出させる。具体的には、制御部30は、温度センサ21、22の少なくとも一つの検知温度が所定温度未満となると、制御部30は、蓄熱用パイプ4付近に蓄積された熱をハウス内に放出させるために、ファンと弁を次の状態にする。
(Operation mode 3)
When the temperature in the house drops at night (when the temperature in the house drops below a predetermined temperature), the heat accumulated near the
ファン 9:停止
ファン10:回転
これは、図7の動作モード2による空気の流れと同じであり、温度条件のみが異なる。動作モード3により、吸入口7aから吸入される冷気は、蓄熱用パイプ4を通過することで熱交換され、暖気として排出口8aから排出され、ハウス1内に放出される。好ましくは、保温用カーテンフィルム2により、ハウス1を上下に仕切ることで、暖気がハウス1内上部に上昇するのを抑え、ハウス1内の地上付近を効率的に加温することができる。
Fan 9: Stop Fan 10: Rotation This is the same as the air flow in the
温度センサ21の検知温度と温度センサ22の検知温度が一致するか、又はその差が所定温度差未満になると、蓄積された熱量が少なくなったものと判断して、ファン10の動作を停止する。
When the detected temperature of the
<第3の構成例>
図8は、本発明の実施の形態における地中温度管理装置の第3の構成例を示す図である。第3の構成例は、第1の構成例と比較して、ファン9、10を共通化して一つのファン10により、根域加温用パイプ3と蓄熱用パイプ4の両方に暖気を送り込める位置、すなわち、パイプ7の分岐点7dより上部のパイプ7にファン10設け、さらに、排出側において、弁12、16を省略した構成である。パイプ7は、異なる高さの地上位置に2つの開口部7a、7bを備え、パイプ8も、異なる高さの地上位置に2つの開口部8a、8bを備える。
<Third configuration example>
FIG. 8 is a diagram illustrating a third configuration example of the underground temperature management device according to the embodiment of the present invention. Compared with the first configuration example, the third configuration example uses the
第3の構成例では、制御部30は、上述した動作モード1、動作モード2及び動作モード3の制御を実行する。
In the third configuration example, the
(動作モード1)
制御部30は、ファン10を回転させることで、ハウス1内の空気(暖気)を根域加温用パイプ3及び蓄熱用パイプ4の両方に流す。図8は、第3の構成例における動作モード1の空気の流れを示す。具体的には、制御部30は、ハウス1内の上部の吸入口7aの温度センサ23の検知温度が加温に十分な所定温度以上となると(温度センサ25の検知温度は所定上限温度以下)、制御部30はファンと弁を次の状態にする。暖気をより効率的に吸入するための空気の吸入口・排出口として、保温用カーテンフィルム2により高い位置の開口部7a、8aが用いられる。
(Operation mode 1)
The
ファン10:回転
弁11:開
弁12:開
弁13:閉
弁15:開
これにより、吸入口7aから暖気が根域加温用パイプ3及び蓄熱用パイプ4に通り、土壌との熱交換により、根域付近の土壌が加温されるともに、蓄熱用パイプ4付近の土壌に熱が蓄積される。熱交換された空気は、排出口8aから排出される。
Fan 10: Rotation Valve 11: Open Valve 12: Open Valve 13: Closed Valve 15: Open By this, warm air passes from the
また、制御部30は、温度センサ21の検知温度と温度センサ22の検知温度が一致するか、又はその差が所定温度差未満になると、ファン10の動作を停止する。
Further, the
(動作モード2)
動作モード1の状態において、温度センサ25の検知温度が所定上限温度を超えると、制御部30は弁15を閉じる。すなわち、制御部30はファンと弁を次の状態にする。
(Operation mode 2)
In the state of the
ファン10:回転
弁11:開
弁12:開
弁13:閉
弁15:閉
これにより、ハウス1内の空気(暖気)を蓄熱用パイプ4のみに流す。図9は、第3の構成例における動作モード2の空気の流れを示す。
Fan 10: Rotation Valve 11: Open Valve 12: Open Valve 13: Closed Valve 15: Closed Thereby, the air (warm air) in the
温度センサ21の検知温度と温度センサ22の検知温度が一致するか、又はその差が所定温度差未満になると、制御部30はファン10の動作を停止する。
When the detected temperature of the
(動作モード3)
図10は、第3の構成例における動作モード3の空気の流れを示す。制御部30は、温度センサ21、22、23、24の少なくとも一つの検知温度が所定温度未満となると、制御部30は、蓄熱用パイプ4付近に蓄積された熱をハウス内に放出させるために、ファンと弁を次の状態にする。好ましくは、保温用カーテンフィルム2により、ハウス1を上下に仕切ることで、暖気がハウス1内上部に上昇するのを抑え、ハウス1内の地上付近を効率的に加温することができる。地上付近を効率的に温めるための空気の吸入口・排出口として、保温用カーテンフィルム2により低い位置の開口部7b、8bが用いられる。
(Operation mode 3)
FIG. 10 shows the air flow in the
ファン10:回転
弁11:閉
弁12:閉
弁13:開
弁15:閉
これにより、吸入口7bから吸入される冷気は、蓄熱用パイプ4を通過することで熱交換され、暖気として排出口8bから排出され、ハウス1内に放出される。
Fan 10: Rotation Valve 11: Closed Valve 12: Closed Valve 13: Opened Valve 15: Closed By this, the cold air sucked from the
温度センサ21の検知温度と温度センサ22の検知温度が一致するか、又はその差が所定温度差未満になると、蓄積された熱量が少なくなったものと判断して、ファン10の動作を停止する。
When the detected temperature of the
上述した各構成例における温度管理制御は、好ましくは冬期における地中の根域付近の加温、ハウス内の地上部分の加温として利用されるが、夏期におけるハウス内の冷却及び土壌の冷却にも利用可能である。すなわち、ハウス内の暖気を地中で熱交換させ、冷気を排出することで、ハウス内の気温を低下させることができる。また、夜間などハウス内の温度が比較的低くなったとき、根域付近の土壌温度が適温より高いままの場合、ハウス内の空気を根域加温用パイプ3に流すことにより、根域付近の土壌温度を低下させることができる。ハウス外の冷気を導入する構成が付加されてもよい。
The temperature management control in each configuration example described above is preferably used for heating in the vicinity of the underground root area in the winter and for heating the ground part in the house, but for cooling the house and the soil in the summer. Is also available. That is, the temperature in the house can be lowered by exchanging heat from the warm air in the house in the ground and discharging the cold air. Also, when the temperature in the house is relatively low, such as at night, if the soil temperature in the vicinity of the root area remains higher than the optimum temperature, the air in the house is passed through the root
蓄熱用パイプ4は、一層に限らず、深さの異なる複数の層にわたって敷設されてもよい(垂直方向の並列敷設)。もちろん、同一層において、並列に敷設することもできる(水平方向の並列敷設)。根域加温用パイプ3も、ハウス内の作物作付け面下に並列に敷設可能である(水平方向の並列敷設)。
The
また、暗渠用パイプ(図示せず)が地中に敷設されている場合、蓄熱用パイプ4は、暗渠用パイプより下層に敷設されることが好ましい。暗渠用パイプの下層側は、土壌内の水分がその上層側より多いため、熱容量が大きく、暗渠用パイプの上層側と比較してより多くの熱を蓄えることができるからである。
In addition, when a culvert pipe (not shown) is laid in the ground, the
<第4の構成例>
図11は、本発明の実施の形態における地中温度管理装置の第4の構成例を示す図である。第4の構成例は、上述の第1乃至第3の構成例と比較して、空気に代わって水などの液体を根域加温パイプ3及び蓄熱用パイプ4を通す構成であり、根域加温パイプ3及び蓄熱用パイプ4はそれぞれ閉ループを形成する。さらに、循環する液体はヒートポンプにより加熱される。液体は好ましくは水であり、ヒートポンプにより加熱された温水が各閉ループを循環する。以下、温水を例に説明する。ただし、根域加温パイプ3及び蓄熱用パイプ4を流れる流体として、空気などの気体の使用を排除するものではなく、根域加温パイプ3及び蓄熱用パイプ4には、気体及び液体を含む流体を流すことができる。
<Fourth configuration example>
FIG. 11 is a diagram illustrating a fourth configuration example of the underground temperature management device according to the embodiment of the present invention. The fourth configuration example is a configuration in which a liquid such as water is passed through the root
パイプ5は、根域加温用パイプ3の両端に接続して地上に延び、根域加温用パイプ3とともに閉ループを形成する。地上の温水タンク17はパイプ5と接続し、根域加温用パイプ3の閉ループの一部を形成する。パイプ6は、蓄熱用パイプ4の両端に接続して地上に延び、蓄熱用パイプ4とともに閉ループを形成する。地上の温水タンク18はパイプ6と接続し、蓄熱用パイプ4の閉ループの一部を形成する。また、ポンプ19及びポンプ20がそれぞれパイプ5及びパイプ6に設けられ、各閉ループ内の温水を循環させる。
The
パイプ5及びパイプ6は、それぞれ温水タンク17及び18の両側で接続管5a、5bによりそれぞれ連通しており、接続管5a、5bはそれぞれ弁41、42により開閉可能となっている。また、パイプ5には、接続管5aの接続位置と温水タンク17の一端側との間に弁43、接続管5bの接続位置と温水タンク17の他端側との間に弁44が設けられ、パイプ6には、接続管5aの接続位置と温水タンク18の一端側との間に弁44、接続管5bの接続位置と温水タンク18の他端側との間に弁46が設けられる。
The
ヒートポンプ装置50は、ハウス1内の空気と熱交換を行う熱交換器51A、温水タンク17と熱交換を行う熱交換器51B、温水タンク18と熱交換を行う熱交換器51Cを有し、温水タンク17内の水と熱交換器51B間の熱の授受は循環路61を流れる液体(例えば水)により行われ、温水タンク18内の水と熱交換器51C間の熱の授受は循環路62を流れる冷媒(例えば水)により行われる。ヒートポンプ装置50の動作については、後述するが、ヒートポンプの基本原理については公知であるので、その詳細な説明は省略する。ヒートポンプは、電気ヒータと比較して、同じ消費電力で3〜6倍の熱エネルギーを暖房に利用することができ、高効率且つ低ランニングコストの暖冷房装置として利用可能である。
The
温度センサが各所に設けられる。具体的には、ハウス1内のカーテンフィルム2より上の位置に温度センサ26が設置され、カーテンフィルム2よりも下の位置に温度センサ27が設置され、根域加温用パイプ3が埋設された付近の地中に温度センサ25が設置される。さらに、温水タンク17及び温水タンク8内の水温をそれぞれ検出する温度センサ28、29が設けられる。
Temperature sensors are provided at various locations. Specifically, a
制御部30は、コンピュータ装置であり、以下に説明するように、温度センサ25、26、27、28、29からの温度情報に基づいて、ポンプ19、20及び弁41、42、43、44、45、46、及びヒートポンプ装置50の動作を制御する。初期状態として、ポンプ19、20は停止しており、弁41、42、43、44、45、46も閉状態とする。制御部30は、ハウス内外のいずれに設置されてもよく、有線又は無線により温度センサ、ファン、弁と電気的に接続している。また、制御部30は、ヒートポンプ装置50に内蔵される制御装置であってもよい。
The
(動作モード1)
動作モード1は、根域加温用パイプ3及び蓄熱用パイプ4の両方に流れる温水を加熱し循環させるモードである。
(Operation mode 1)
The
図12及び13は、第4の構成例におけるヒートポンプ装置50の動作を示す図であり、ヒートポンプ装置50は、ハウス1内の空気と熱交換を行う熱交換器51A、根域加温用パイプ3を流れる温水と熱交換を行う51B、蓄熱用パイプ4を流れる温水と熱交換を行う51C、膨張弁52、圧縮器53、熱交換器51Bの接続位置を切り替える弁54、55、56及び57を備える。
12 and 13 are diagrams showing the operation of the
動作モード1では、ヒートポンプ装置50の熱交換器51Aを蒸発器として動作させ、熱交換器51B及び51Cを凝縮器として動作させることで、ハウス1内の大気熱により、根域加温用パイプ3及び蓄熱用パイプ4内の温水を加熱する。図12(a)は動作モード1におけるヒートポンプ装置50の動作状態、すなわち、弁の開閉状態とヒートポンプサイクル内の冷媒の流れる方向を示す。
In the
動作モード1では、熱交換器51Aによりハウス1内の大気熱が取り込まれ、ハウス1内の気温が低下するため、動作モード1は、ある程度の気温低下が許容される時間帯、例えば、ハウス1内の空気が太陽光により温められる日中時間帯に利用されることが想定される。制御部30は、ハウス1内上部の温度センサ26の検知温度が加温に十分な所定温度以上となると、制御部30は、ヒートポンプ装置50を図12(a)の状態で動作させ、ポンプと弁を次の状態にする。また、手動による動作開始操作により、動作モード1が開始されてもよい。
In the
ポンプ19:回転(正回転)
ポンプ20:回転(正回転)
弁41:閉
弁42:閉
弁43:開
弁44:開
弁45:開
弁46:開
ヒートポンプ装置50の動作により、熱交換器51Aで取り込まれた熱は、熱交換器51B及び51Cで放出され、それぞれ循環路61、62を流れる液体を加熱し、さらに、温水タンク17、18内の水と熱交換を行い、温水タンク17、18内の温水が加熱される。熱交換器51Aから放出される冷風をハウス1内の上部に導くためのダクト(図示せず)が熱交換器51Aに設けられてもよい。
Pump 19: rotation (forward rotation)
Pump 20: rotation (forward rotation)
Valve 41: Closed Valve 42: Closed Valve 43: Open Valve 44: Open Valve 45: Open Valve 46: Open Heat captured by the
これにより、温水タンク17、18を流れる温水は、それぞれパイプ5及びパイプ6を通って根域加温用パイプ3及び蓄熱用パイプ4を流れ、土壌との熱交換により、根域付近の土壌が加温されるともに、蓄熱用パイプ4付近の土壌に熱が蓄積される。地中で熱交換された温水は、温水タンク17、18に戻り、再度加熱され、循環する。
Thereby, the hot water flowing through the
なお、温水タンク17の温度には上限が設けられることが好ましい。根域付近の地中温度が適温を超えると、根がやける状態となり、植物の生長が阻害されるおそれがある。根域付近を流れる根域加温用パイプ3を流れる温水の温度が比較的高いと、根域加温用パイプ3を流れる温水温度が過度に上昇し、根域加温用パイプ3に近い部分が局所的に適温を超え、根域加温用パイプ3から少し離れた根域部分の地中温度は適温にはほど遠いほど冷たい状態となり、根域全体を十分に加温できない状態が生じる。そのため、適温を超えない比較的低温(例えば40℃程度)の温水を根域加温用パイプ3に流し、根域付近全体をまんべんなく加温できるようにする。そのためには、温水タンク17内の水温(温度センサ28の検知温度)又は根域加温用パイプ3付近の地中温度(温度センサ25の検知温度)が所定の上限温度(温度センサによって上限温度は異なる)を超えると、熱交換器51Bをヒートポンプサイクルから遮断するように、ヒートポンプ装置50の弁54−57の開閉状態を制御する。具体的には、熱交換器51Bをヒートポンプサイクルから遮断する後述する動作モード2におけるヒートポンプ装置50の動作状態であって、図12(b)に示される。動作モード1で運転している間に、間欠的に動作モード2に切り替えることで、温水タンク17の水温が設定温度を超えるのを防ぎ、根やけを防止する。
An upper limit is preferably provided for the temperature of the
動作モード1の開始により、熱交換器51Aからは冷風が排出され、ハウス1内の気温が低下する。ハウス1内の気温(例えば温度センサ27の検知温度)があらかじめ設定された下限地上温度まで低下した場合は、ヒートポンプ装置50の動作を停止させるとともに、ポンプ19、20の回転を停止する。
With the start of the
(動作モード2)
動作モード2は、蓄熱用パイプ4のみに流れる温水を加熱し循環させるモードであり、図12(b)は、第4の構成例における動作モード2のヒートポンプ装置50の動作状態を示す。
(Operation mode 2)
The
動作モード1により、根域加温用パイプ3に加熱された温水を循環させることにより、根域付近の地中温度が上昇する。上記動作モード1の項目で述べたように、根域付近の地中温度が適温を超えると、根がやける状態となり、植物の生長が阻害されるおそれがある。そこで、動作モード2では、温度センサ25又は温度センサ28の検知温度が所定上限温度(温度センサによって上限温度は異なる)を超えると、根域の温度上昇を抑えるために、熱交換器51Bからの放熱を停止させ、温水タンク17の水温の加熱を中断する。ポンプ19の運転は継続し、根域加温用パイプ3内の温水循環は続行するが、上限温度を超えない比較的低温の温水が循環するため、根域は根やけが生じる温度にまで上昇しない。
In
図12(b)は動作モード2におけるヒートポンプ装置50の動作状態、すなわち、弁54−57の開閉状態とヒートポンプサイクル内の冷媒の流れる方向を示す。図12(b)では、熱交換器51Aを蒸発器として動作させ、熱交換器51Cを凝縮器として動作させ、熱交換器51Bへの冷媒循環を遮断し、熱交換器51Aで取り込まれた熱は、熱交換器51Cのみから放出される。
FIG. 12B shows the operation state of the
制御部30は、根域付近の地中温度を測定する温度センサ25の検知温度又は温水タンク17の水温を測定する温度センサ28が所定上限地中温度を超えると、ヒートポンプ装置50を図12(b)の状態で動作させる。ポンプと弁は次の状態であり、動作モード1と同一動作である。また、手動による動作開始操作により、動作モード2に切り替えられてもよい。
When the
ポンプ19:回転
ポンプ20:回転
弁41:閉
弁42:閉
弁43:開
弁44:開
弁45:開
弁46:開
ポンプと弁の状態は動作モード1と同様であり、ヒートポンプ装置50における熱交換器51Bのヒートポンプサイクルからの遮断の有無のみで、動作モード1と2は切り替えられる。所定上限温度は、栽培している植物・作物によって適宜設定される。
Pump 19: Rotation Pump 20: Rotation Valve 41: Closed Valve 42: Closed Valve 43: Open Valve 44: Open Valve 45: Open Valve 46: Open The state of the pump and the valve is the same as in
動作モード2による運転により、温水タンク17の水温又は根域加温用パイプ3付近の地中温度が所定の下限温度を下回った場合は、動作モード1に戻る。
When the water temperature in the
また、動作モード2での運転により、ハウス1内の気温が低下し、あらかじめ設定された下限地上温度まで低下した場合は、ヒートポンプ装置50の動作を停止させるとともに、ポンプ19、20の回転を停止する。
Further, when the temperature in the
なお、動作モード2では、熱交換器50Aより冷風が放出されることから、夏季などハウス1内の気温が植物・作物の成育に障害は起きる程度に過度に上昇した場合において、ハウス内の空気を冷却する冷房運転としても利用できる。
In
(動作モード3)
動作モード3は、蓄熱用パイプ4付近に蓄熱された地中の熱をハウス1内に放出するモードである。夜間、ハウス内の気温が低下した場合(ハウス内の気温が所定温度未満まで低下すると)、日中、蓄熱用パイプ4付近に蓄積された熱をハウス内に放出させる。ハウス内の気温を検知する温度センサは、ハウス1上部に設置された温度センサ26又はハウス1下部に設置された温度センサ27のどちらでもよい。
(Operation mode 3)
The
図12(c)は、第4の構成例における動作モード3のヒートポンプ装置50の動作状態を示す。図12(c)に示す弁54−57の開閉状態及び冷媒の循環方向により、熱交換器51Aを凝縮器として動作させ、熱交換器51Cを蒸発器として動作させる。熱交換器51Bへの冷媒循環を遮断する。これにより、熱交換器51Cで取り込まれた熱は、熱交換器51Aから放出される。熱交換器51Cは、循環路62を流れる液体から熱を吸収し、ヒートポンプサイクルにより、熱交換器51Aから熱が放出される。熱交換器51Aは、ハウス1内の空気と熱交換を行うため、動作モード3では、熱交換器51Aより温風が放出される。熱交換器51Aからの温風は、ハウス1内の比較的低い地上付近に放出されることが好ましいため、例えば、動作モード1及び2の場合とは異なり、放出される温風をハウス1内の地上付近に導くためのダクト(図示せず)が熱交換器51Aに設けられてもよい。例えば、熱交換器51Aのダクトは、分岐を有し、ハウス1の上部と下部とそれぞれ延び、動作モードに応じて、弁により空気の流路が適宜切り替えられる構成であってもよい。
FIG. 12C shows an operation state of the
熱交換器51Cで熱交換を行った循環路62の液体は、温水タンク18を流れる温水から吸熱する。このとき、温水タンク18で吸熱されて温度低下した温水は、蓄熱用パイプ4を通ることで、蓄熱用パイプ4付近の土壌に蓄積された熱により再加熱され、温水タンク18に戻り、循環路62の液体との熱交換を続けられる。
The liquid in the circulation path 62 that has exchanged heat with the
空気を熱源としたヒートポンプ装置では、低温伝熱面に生じる着霜現象の予防が課題として挙げられる。これは冬期暖房時に、低温空気からの採熱となるため、大気の蒸発器側熱交換器の表面温度が0℃以下となり、着霜障害を生じるもので、特に低温多湿地域へのヒートポンプの適用の大きな課題となっている。 In a heat pump apparatus using air as a heat source, prevention of a frosting phenomenon that occurs on a low-temperature heat transfer surface is an issue. This is because heat is collected from low-temperature air during heating in winter, and the surface temperature of the evaporator-side heat exchanger in the atmosphere becomes 0 ° C or less, which causes frosting failure. Application of heat pumps to low-temperature and high-humidity areas in particular It has become a big issue.
このように、冬季の夜間など外気温が低い時期においては、熱交換器(蒸発器側)への着霜により熱交換が十分にできず、除霜運転が必要となり、さらに、ヒートポンプの効率(COP)も低下する。動作モード3は、着霜のおそれのある外気温が低い時間帯での運転が想定されるが、蒸発器として動作する熱交換器51Cは、蓄熱用パイプ付近の土壌に蓄熱された地中熱で加熱された温水と熱交換を行うため、着霜は起きず、ヒートポンプの効率低下も防止できる。
In this way, when the outside air temperature is low, such as at night in winter, heat exchange cannot be sufficiently performed due to frost formation on the heat exchanger (evaporator side), defrosting operation is necessary, and the efficiency of the heat pump ( COP) also decreases. The
なお、上述の動作モード1及び2においては、蒸発器として動作する熱交換器51Aはハウス1内の空気と熱交換を行うが、通常、日中の比較的気温の高い時間帯で動作させることが想定され、また、ハウス1内の気温が下限温度を下回ると動作停止するので、熱交換器51Aへの着霜のおそれ、またヒートポンプの効率低下は生じない。
In the above-described
制御部30は、ハウス1内の温度センサ26又は27の少なくとも一つの検知温度が所定の下限地上温度未満となると、ヒートポンプ装置50を図12(c)の状態で動作させ、ポンプと弁を次の状態にする。また、手動による動作開始操作により、動作モード3が開始されてもよい。好ましくは、保温用カーテンフィルム2により、ハウス1を上下に仕切ることで、温風がハウス1内上部に上昇するのを抑え、ハウス1内の地上付近を効率的に加温することができる。
When at least one detected temperature of the
ファン19:停止
ファン20:回転
弁41:閉
弁42:閉
弁43:開又は閉
弁44:開又は閉
弁45:開
弁46:開
これにより、熱交換器51Aから温風が排出され、ハウス1内に放出される。ハウス1内の温度センサ27の検知温度が所定の上限地上温度に達すると、ヒートポンプ装置50の動作を停止させるとともに、ポンプ20の回転を停止する。
Fan 19: Stop Fan 20: Rotation Valve 41: Closed Valve 42: Closed Valve 43: Opened or closed Valve 44: Opened or closed Valve 45: Opened Valve 46: Opened Thereby, hot air is discharged from the
(動作モード4)
動作モード4は、蓄熱用パイプ4付近に蓄熱された地中の熱で根域付近の土壌を加温するモードである。動作モード1により、24時間、根域加温用パイプ3に温水を循環させ、根域を加温することも考えられるが、冬季の夜間など気温が氷点下にまで低下する時期において、熱交換器51Aを蒸発器として動作させると、熱交換器51Aからは冷風が放出されるため、ハウス1内の気温がさらに低下し、また、熱交換器51Aは着霜により十分熱交換できなくなるおそれがある。
(Operation mode 4)
The
そのため、この動作モード4では、動作モード1により根域を加温できない場合に、蓄熱用パイプ4と根域加温用パイプ3との間で温水を循環させ、蓄熱用パイプ4付近に蓄熱された地中熱を利用して根域を加温する。従って、動作モード4では、ヒートポンプ装置50は動作させない。
Therefore, in this
温度センサ25により検出される根域付近の土壌の温度が所定の下限地中温度より低い場合、蓄熱用パイプ4付近に蓄積された熱により、根域付近の土壌を加温する。そのために、制御部30は、ファンと弁を次の状態にする。
When the temperature of the soil in the vicinity of the root area detected by the
ポンプ19:逆回転
ポンプ20:回転
弁41:開
弁42:開
弁43:閉
弁44:閉
弁45:閉
弁46:閉
これにより、弁41、42が開放され、接続管5a、5bを介して根域加温用パイプ3と蓄熱用パイプ4による閉ループが形成され、その閉ループ内で空気を循環させることで、蓄熱用パイプ4を通過して温められた空気を根域加温用パイプ3に送り込み、根域付近の土壌を加温することができる。
Pump 19: Reverse rotation Pump 20: Rotation Valve 41: Open Valve 42: Open Valve 43: Closed Valve 44: Closed Valve 45: Closed Valve 46: Closed Thereby, the
温度センサ25の検知温度が根域付近の所定上限地中温度を超えると、制御部30は、ポンプ19、20の回転を停止する。これにより、根域付近の加温が止められる。なお、ポンプ19を正回転方向に運転させ、ポンプ20を逆回転方向に運転させてもよい。
When the temperature detected by the
(動作モード5)
動作モード5は、動作モード4と同様に、蓄熱用パイプ4付近に蓄熱された地中の熱で根域付近の土壌を加温するモードである。動作モード4との相違点は、ヒートポンプ装置の熱交換器50Cを蒸発器、熱交換器50Bを凝縮器としてヒートポンプ装置50を動作させ、蓄熱層に蓄えられた熱で根域付近を加温する。熱交換器50Cは、蓄熱層を循環する温水と熱交換するため、蒸発器として動作させても、着霜のおそれはなく、ヒートポンプサイクルを利用して蓄熱層に熱の移動が可能となる。
(Operation mode 5)
As in the
動作モード5では、ヒートポンプ装置50の熱交換器51Cを蒸発器として動作させ、熱交換器51Bを凝縮器として動作させることで、蓄熱用パイプ4を循環する液体から根域加温用パイプ3を循環する液体に熱が移転し、蓄熱層に蓄えられた熱により、根域加温用パイプ3内の温水を加熱し、蓄熱層に蓄えられた熱が根域付近の土壌に放出される。図13(a)は動作モード5におけるヒートポンプ装置50の動作状態、すなわち、弁54−57の開閉状態とヒートポンプサイクル内の冷媒の流れる方向を示す。
In the
温度センサ25により検出される根域付近の土壌の温度が所定の下限地中温度より低い場合、制御部30は、ポンプと弁を次の状態にし、さらに、ヒートポンプ装置50を図13(a)の状態にて動作させる。
When the temperature of the soil in the vicinity of the root zone detected by the
ポンプ19:回転
ポンプ20:回転
弁41:閉
弁42:閉
弁43:開
弁44:開
弁45:開
弁46:開
ポンプ、弁の状態は、動作モード1及び2と同じである。温度センサ25の検知温度が根域付近の所定上限地中温度を超えると、制御部30は、ヒートポンプ装置50の動作を停止し、ポンプ19、20の回転を停止する。これにより、根域付近の加温が止められる。
Pump 19: Rotation Pump 20: Rotation Valve 41: Closed Valve 42: Closed Valve 43: Open Valve 44: Open Valve 45: Open Valve 46: Open The state of the pump and valve is the same as in
(動作モード6)
動作モード6は、蓄熱用パイプ4付近に蓄熱された地中の熱を根域付近の土壌に放出するともに、地上のハウス1内にも放出するモードであり、動作モード3と動作モード5の組み合わせである。動作モード6では、ヒートポンプ装置50の熱交換器51Cを蒸発器として動作させ、熱交換器51B及び熱交換器51Aを凝縮器として動作させることで、蓄熱層に蓄えられた熱により、根域加温用パイプ3内の温水を加熱し、さらに、ハウス1内に熱を放出する。図13(b)は動作モード6におけるヒートポンプ装置50の動作状態、すなわち、弁54−57の開閉状態とヒートポンプサイクル内の冷媒の流れる方向を示す。
(Operation mode 6)
The
動作モード6では、温度センサ26又は27により検出されるハウス1内の気温が所定の下限地中温度より低く、且つ温度センサ25により検出される根域付近の土壌の温度が所定の下限地上温度より低い場合、制御部30は、ポンプと弁を次の状態にし、さらに、ヒートポンプ装置50を図13(b)の状態にて動作させる。
In the
ポンプ19:回転
ポンプ20:回転
弁41:閉
弁42:閉
弁43:開
弁44:開
弁45:開
弁46:開
ポンプ、弁の状態は、動作モード1及び2と同じである。温度センサ25の検知温度が根域付近の所定上限地中温度を超えるか、ハウス1内の温度センサ27又は27の検知温度が所定上限地上温度を超えるかのいずれかで、制御部30は、動作モード6から、所定上限温度を超えていない方の動作モード3又は5に切り替える。
Pump 19: Rotation Pump 20: Rotation Valve 41: Closed Valve 42: Closed Valve 43: Open Valve 44: Open Valve 45: Open Valve 46: Open The state of the pump and valve is the same as in
(動作モード7)
動作モード7は、根域付近の熱を蓄熱層に放出するモードであり、根域付近の地中を冷却するために利用するモードである。上述の動作モード1から動作モード2への切替のように、根やけ防止のため、根域付近地中温度が適温を超えないようにする必要があるが、夏季などの高温時期では、動作モード1により加熱せずとも、根域付近が所定の上限温度を超える場合があり得る。根域付近の熱をハウス1内の大気に放出すると、大気内の気温が過度に上昇するおそれがあるため、動作モード7では、根域付近の熱をハウス1内の大気ではなく、根域付近に熱的影響を与えないより深層の蓄熱層に熱を放出する。
(Operation mode 7)
The
すなわち、動作モード7は、上述の動作モード5の逆運転であり、ヒートポンプ装置の熱交換器50Cを凝縮器、熱交換器50Bを蒸発器としてヒートポンプ装置50を動作させる。これにより、根域加温用パイプ3を循環する液体から蓄熱用パイプ4を循環する液体に熱が移転し、根域付近の土壌の熱が蓄熱層に放出され、根域付近を冷却することができる。
That is, the
図13(c)は動作モード7におけるヒートポンプ装置50の動作状態、すなわち、弁54−57の開閉状態とヒートポンプサイクル内の冷媒の流れる方向を示す。図13(c)では、熱交換器51Bを蒸発器として動作させ、熱交換器51Cを凝縮器として動作させ、熱交換器51Aへの冷媒循環を遮断し、熱交換器51Bで取り込まれた熱は、熱交換器51Cから放出される。
FIG. 13C shows the operation state of the
制御部30は、根域付近の地中温度を測定する温度センサ25の検知温度又は温水タンク17の水温を測定する温度センサ28が冷却を要する上限地中温度を超えると、ヒートポンプ装置50を図13(c)の状態で動作させる。
When the
温度センサ25により検出される根域付近の土壌の温度が所定の下限地中温度より低い場合、制御部30は、ポンプと弁を次の状態にし、さらに、ヒートポンプ装置50を図13(c)の状態にて動作させる。
When the temperature of the soil in the vicinity of the root zone detected by the
ポンプ19:回転
ポンプ20:回転
弁41:閉
弁42:閉
弁43:開
弁44:開
弁45:開
弁46:開
ポンプ、弁の状態は、動作モード1及び2と同じである。温度センサ25の検知温度が冷却を不要とする所定の下限地中温度を下回ると、制御部30は、ヒートポンプ装置50の動作を停止し、ポンプ19、20の回転を停止する。これにより、根域付近の冷却が止められる。
Pump 19: Rotation Pump 20: Rotation Valve 41: Closed Valve 42: Closed Valve 43: Open Valve 44: Open Valve 45: Open Valve 46: Open The state of the pump and valve is the same as in
<第5の構成例>
図14は、本発明の実施の形態における地中温度管理装置の第5の構成例を示す図である。第5の構成例は、第4の構成例と比較して、温水タンク17が、パイプ5及びパイプ6と共用になっており、パイプ5には、温水タンク17を流れないバイパス路5cが接続する。温水タンク17を流れる流量とバイパス路5cを流れる流量は比例弁47により調整可能であり、混合割合に応じて、根域加温用パイプ3を流れる温水の温度が制御される。例えば、温度センサ25の検知温度に基づいて、根域加温用パイプ3を流れる温水の温度が上限温度以下(第4の構成例における温水タンク17の上限温度以下)になるように比例弁47における混合割合をフィードバック制御する。
<Fifth configuration example>
FIG. 14 is a diagram illustrating a fifth configuration example of the underground temperature management device according to the embodiment of the present invention. In the fifth configuration example, compared to the fourth configuration example, the
また、温水タンクを一つとすることで、ヒートポンプ装置50は、第4の構成例のように、熱交換器を3つ用意する必要なく、2つの熱交換器51A、51Bを用いることで、上述の各動作モード1、3−4での運転が可能となる。第5の構成例では、熱交換器が2つなので、動作モード2、5−7は存在しない。動作モード1、3−4におけるポンプ、弁の状態は、第4の構成例と同一である。
In addition, by using one hot water tank, the
図15は、ヒートポンプ装置50の第5の構成例におけるヒートポンプ装置50の動作を示す図である。図15(a)は動作モード1に対応し、熱交換器51Aが蒸発器、熱交換器51Bが凝縮器として動作する。また、図15(b)は、動作モード3に対応し、熱交換器51Aが凝縮器、熱交換器51Bが蒸発器として動作する。
FIG. 15 is a diagram illustrating the operation of the
なお、動作モード1において、温水タンク17内の水温が過度に上昇すると、比例弁47による混合制御では、根域加温用パイプ3を流れる温水の温度を上限温度以下に抑えられない可能性がある。その場合は、ヒートポンプ装置50を一旦停止させ、温水タンク17の水温上昇を抑える。これにより、根域の温度上昇を防ぐことができるが、蓄熱層への蓄熱量も抑えられることになる。この点においては、第4の構成例は、根域加温用と蓄熱層用に別々の温水タンク17、18が設けられているため、第4の構成例における蓄熱層用の温水タンク18は根域の温度に制限を受けず、動作モード2により加熱が可能となり、第5の構成例よりも多くの熱量を蓄熱層に蓄えることができる。
In the
このように、本実施の形態例では、ハウス内の地中の根域付近とそれより深い位置にパイプを敷設し、ヒートポンプ装置により、ハウス内の熱を両パイプに送り込める構成とする。動作モード1により、根域付近とそれより深い蓄熱層の両方に熱が供給され、所定の上限温度に達した場合、動作モード2に切り替え、蓄熱層のみに熱を蓄熱する。根域付近の温度の過上昇を防ぎ、植物の生育適温を維持できるとともに、十分熱を蓄えることができる。そして、ハウス内の温度が所定の下限温度を下回った場合は、動作モード3により、ヒートポンプ装置50を動作モード1又は2のサイクルと逆サイクル運転させ、蓄熱層に蓄えた熱を利用して、ハウス内に空気を加温する。さらに、根域付近の温度が低下した場合は、動作モード4により、蓄熱層に蓄えた熱により根域付近を加温する。このように、季節や一日における気温変化に応じて、地中の根域付近及びハウス内の温度をきめ細かく適温に維持することができる。
As described above, in the present embodiment, the pipe is laid near and deeper than the underground root area in the house, and the heat in the house can be sent to both pipes by the heat pump device. When the
<第6の構成例>
図16は、本発明の実施の形態における地中温度管理装置の第6の構成例を示す図である。第6の構成例は、第4の構成例と比較して、根域加温用パイプ3が地上に配設される構成である。根域加温用パイプ3は、高設栽培装置の培地に配設される。根域加温用パイプ3は、例えば、高設栽培装置で栽培される植物の培地内の根域付近に配置され、または、栽培形態に応じて、培地表面に敷設されてもよい。これにより、地中の根域ではなく、地上の高設栽培装置で栽培される植物の根域の温度調節にも適用可能となる。温度センサ25は、地上の培地の根域付近の温度を測定する。
<Sixth configuration example>
FIG. 16 is a diagram illustrating a sixth configuration example of the underground temperature management apparatus according to the embodiment of the present invention. The sixth configuration example is a configuration in which the root
高設栽培装置は、栽培架台をベースとして、地上から適当な高さの栽培架台上に栽培ベッドを配置し、栽培ベッド上の培地を使って、いちごや野菜、花などの植物を栽培するための装置である。高設栽培装置については、例えば、特開平11−279924号公報などに開示されている。日常の手入れや収穫時の作業などを立ったまま行うことができ、作業者の負担を軽減することができる。培地は、培養土、ロックウール、やしがら、籾殻、籾殻燻炭、木材チップなどさまざまなものを用いることができる。また、散水用パイプや排水溝など栽培に必要な諸設備を整えている。 The cultivating device is based on the cultivation platform, and the cultivation bed is placed on the cultivation platform of the appropriate height from the ground, and plants such as strawberries, vegetables and flowers are cultivated using the culture medium on the cultivation bed. It is a device. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-279924 discloses an upright cultivation apparatus. Daily maintenance and harvesting operations can be performed while standing, and the burden on the operator can be reduced. Various media such as culture soil, rock wool, coconut husk, rice husk, rice husk charcoal, and wood chips can be used as the medium. In addition, facilities necessary for cultivation such as watering pipes and drains are provided.
第6の構成例の地中温度管理装置は、第4の構成例における動作モードと同じ動作が可能であり、すなわち上述の動作モード1−7での運転が可能である。なお、上述の動作モード7では、根域加温用パイプ3は、根域付近を冷却するように動作するため、その名称にかかわらず、根域温度調整用パイプとして機能する。高設栽培においては、地植え栽培と比較して、培地が日射熱や外気温の影響を受けやすく、特に、高温期(夏期)においては、培地の温度が外気温以上に上昇し、植物の根の生育環境の悪化を招く場合があり、根域を冷却する(しかも、熱をハウス内に排出せず、地中に蓄積させる)ための動作モード7は効果的である。
The underground temperature management device of the sixth configuration example can perform the same operation as the operation mode in the fourth configuration example, that is, can be operated in the above-described operation modes 1-7. In the
<第7の構成例>
図17は、本発明の実施の形態における地中温度管理装置の第7の構成例を示す図である。第7の構成例は、第6の構成例と同様に、根域加温用パイプ3が地上に配設される構成であり、上述の第5の構成例において、根域加温用パイプ3が地上に配設される構成である。温度センサ25は、第6の構成例と同様に、地上の培地内の根域付近の温度を測定する。第7の構成例も、例えば、高設栽培装置の培地内に、根域加温用パイプを配設する場合に適用され、上述の第5の構成例で動作可能な動作モード、すなわち、動作モード1、3−4での動作が可能である。
<Seventh configuration example>
FIG. 17 is a diagram showing a seventh configuration example of the underground temperature management apparatus in the embodiment of the present invention. As in the sixth configuration example, the seventh configuration example is a configuration in which the root
また、上述の各構成例において、蓄熱用パイプ4は、一層に限らず、深さの異なる複数の層にわたって複数本を敷設されてもよいし、同一層において、複数本敷設することもできる。根域加温用パイプ3も、ハウス内の植物の栽培列数に応じて並列に複数本敷設可能である。
Further, in each of the above-described configuration examples, the
1:農業用ハウス、2:保温用カーテンフィルム、3:根域加温用パイプ、4:蓄熱用パイプ、5:閉ループ形成用パイプ、6:閉ループ形成パイプ、7:吸入用パイプ、7a:開口部、7b:開口部、7c:結露だまり、7d:分岐位置8:排出用パイプ、8a:開口部、8b:開口部、8c:結露だまり、8d:分岐位置、9:ファン、10:ファン、11:弁、12:弁、13:弁、14:弁、15:弁、16:弁、17:温水タンク、18:温水タンク、19:ポンプ、20:ポンプ、21:温度センサ、22:温度センサ、23:温度センサ、24:温度センサ、25:温度センサ、26:温度センサ、27:温度センサ、28:温度センサ、29:温度センサ、30:制御部、41:弁、42:弁、43:弁、44:弁、45:弁、46:弁、47:弁、50:ヒートポンプ装置、51A:熱交換器、51B:熱交換器、51C:熱交換器、52:膨張弁、53:圧縮器、54:弁、55:弁、56:弁、57:弁、循環路61、循環路62 1: agricultural house, 2: heat insulation curtain film, 3: root zone heating pipe, 4: heat storage pipe, 5: closed loop forming pipe, 6: closed loop forming pipe, 7: suction pipe, 7a: opening Part, 7b: opening, 7c: condensation condensation, 7d: branch position 8: discharge pipe, 8a: opening, 8b: opening, 8c: condensation condensation, 8d: branching position, 9: fan, 10: fan, 11: Valve, 12: Valve, 13: Valve, 14: Valve, 15: Valve, 16: Valve, 17: Hot water tank, 18: Hot water tank, 19: Pump, 20: Pump, 21: Temperature sensor, 22: Temperature Sensor: 23: Temperature sensor 24: Temperature sensor 25: Temperature sensor 26: Temperature sensor 27: Temperature sensor 28: Temperature sensor 29: Temperature sensor 30: Control unit 41: Valve 42: Valve 43: Valve, 44: Valve, 45: 46: valve, 47: valve, 50: heat pump device, 51A: heat exchanger, 51B: heat exchanger, 51C: heat exchanger, 52: expansion valve, 53: compressor, 54: valve, 55: valve, 56: Valve, 57: Valve, circuit 61, circuit 62
Claims (7)
前記根域加温用パイプより深い地中で水平方向に延びる蓄熱用パイプと、
地上の第一の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し前記根域加温用パイプと前記蓄熱用パイプそれぞれの吸入側端部と連通する第一のパイプと、
地上の第二の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し前記根域加温用パイプと前記蓄熱用パイプそれぞれの排出側と連通する第二のパイプと、
前記第一のパイプの前記第一の開口部から空気を前記根域加温用パイプに送り、前記第二のパイプの前記第二の開口部から排出させる第一のファンと、
前記第一のパイプの前記第一の開口部から空気を前記蓄熱用パイプに送り、前記第二のパイプの前記第二の開口部から排出させる第二のファンと、
地上の温度を検出する第一の温度センサと、
前記根域加温用パイプ付近の地中温度を検出する第二の温度センサと、
前記第一の温度センサ及び前記第二の温度センサの検出温度に基づいて、前記第一のファン及び前記第二のファンの回転制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記第一の温度センサが所定温度以上を検出すると、前記第一のファン及び前記第二のファンを回転させ、空気を前記根域加温用パイプ及び前記蓄熱用パイプに送り込み、
前記制御部は、空気が前記根域加温用パイプ及び前記蓄熱用パイプに送り込まれているとき、前記第二の温度センサが所定の上限地中温度以上を検出すると、前記第一のファンの回転を停止し、前記第二のファンの回転を維持して、前記蓄熱用パイプにのみ空気を送り込むことを特徴とする地中蓄熱式暖冷房装置。 A root heating pipe extending horizontally in the ground,
A heat storage pipe extending horizontally in the ground deeper than the root zone heating pipe;
A first pipe that extends from the first opening on the ground and branches at an intermediate branch position and communicates with the suction side end of each of the root region heating pipe and the heat storage pipe;
A second pipe that extends from the second opening on the ground and branches at a branch position in the middle and communicates with the discharge side of each of the root region heating pipe and the heat storage pipe;
A first fan that sends air from the first opening of the first pipe to the root zone heating pipe and exhausts the air from the second opening of the second pipe;
A second fan for sending air from the first opening of the first pipe to the heat storage pipe and exhausting the air from the second opening of the second pipe;
A first temperature sensor that detects the temperature of the ground;
A second temperature sensor for detecting an underground temperature in the vicinity of the root zone heating pipe;
A control unit that performs rotation control of the first fan and the second fan based on detection temperatures of the first temperature sensor and the second temperature sensor ;
When the first temperature sensor detects a predetermined temperature or higher, the control unit rotates the first fan and the second fan, and sends air into the root region heating pipe and the heat storage pipe. ,
When the second temperature sensor detects a temperature equal to or higher than a predetermined upper limit underground temperature when air is being sent to the root zone heating pipe and the heat storage pipe, the control unit An underground heat storage type heating / cooling device that stops rotation, maintains rotation of the second fan, and sends air only to the heat storage pipe .
前記制御部は、前記第一の温度センサが所定の下限地上温度未満を検出すると、前記第二のファンを回転させ、空気を前記蓄熱用パイプに送り込むことを特徴とする地中蓄熱式暖冷房装置。 In claim 1,
When the first temperature sensor detects a temperature lower than a predetermined lower limit ground temperature, the control unit rotates the second fan and feeds air into the heat storage pipe. apparatus.
前記根域加温用パイプより深い地中で水平方向に延びる蓄熱用パイプと、
地上の第一の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し前記根域加温用パイプと前記蓄熱用パイプそれぞれの吸入側端部と連通する第一のパイプと、
地上の第二の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し前記根域加温用パイプと前記蓄熱用パイプそれぞれの排出側と連通する第二のパイプと、
前記第一のパイプの前記第一の開口部を開閉するための第一の切替弁と、
前記第二のパイプの前記第二の開口部を開閉するための第二の切替弁と、
前記第一のパイプの前記第一の開口部から空気を前記根域加温用パイプに送り、前記第二のパイプの前記第二の開口部から排出させる第一のファンと、
前記第一のパイプの前記第一の開口部から空気を前記蓄熱用パイプに送り、前記第二のパイプの前記第二の開口部から排出させる第二のファンと、
地上の温度を検出する第一の温度センサと、
前記根域加温用パイプ付近の地中温度を検出する第二の温度センサと、
前記第一の温度センサ及び前記第二の温度センサの検出温度に基づいて、前記第一のファン及び前記第二のファンの回転制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記第二の温度センサが所定の下限地中温度未満を検出すると、前記第一の切替弁及び前記第二の切替弁を閉状態にし、前記第一のファンと前記第二のファンを互いに回転方向が逆になるように回転させ、前記根域加温用パイプと前記蓄熱用パイプ間で空気を循環させることを特徴とする地中蓄熱式暖冷房装置。 A root heating pipe extending horizontally in the ground,
A heat storage pipe extending horizontally in the ground deeper than the root zone heating pipe;
A first pipe that extends from the first opening on the ground and branches at an intermediate branch position and communicates with the suction side end of each of the root region heating pipe and the heat storage pipe;
A second pipe that extends from the second opening on the ground and branches at a branch position in the middle and communicates with the discharge side of each of the root region heating pipe and the heat storage pipe;
A first switching valve for opening and closing the first opening of the first pipe;
A second switching valve for opening and closing the second opening of the second pipe ;
A first fan that sends air from the first opening of the first pipe to the root zone heating pipe and exhausts the air from the second opening of the second pipe;
A second fan for sending air from the first opening of the first pipe to the heat storage pipe and exhausting the air from the second opening of the second pipe;
A first temperature sensor that detects the temperature of the ground;
A second temperature sensor for detecting an underground temperature in the vicinity of the root zone heating pipe;
A control unit that performs rotation control of the first fan and the second fan based on detection temperatures of the first temperature sensor and the second temperature sensor ;
When the second temperature sensor detects a temperature lower than a predetermined lower limit underground temperature, the control unit closes the first switching valve and the second switching valve, and the first fan and the second The underground heat storage type heating and cooling device is characterized in that the fans are rotated so that their rotational directions are opposite to each other, and air is circulated between the root region heating pipe and the heat storage pipe.
前記第一のパイプは、前記第一の開口部より低い位置の第三の開口部をさらに備え、
前記第二のパイプは、前記第二の開口部より低い位置の第四の開口部をさらに備え、
前記第三の開口部を開閉するための第三の切替弁と、前記第四の開口部を開閉するための第四の切替弁と、前記第一の温度センサより低い位置の地上温度を検出する第三の温度センサとが設けられ、
前記第一のファンは、前記第三の開口部から空気を前記根域加温用パイプに送り、前記第四の開口部から排出させ、
前記第二のファンは、前記第三の開口部から空気を前記蓄熱用パイプに送り、前記第四の開口部から排出させ、
前記制御部は、前記第三の温度センサの検出温度に基づいて、前記第三の切替弁及び前記第四の切替弁の開閉切替制御を行うことを特徴とする地中蓄熱式暖冷房装置。 In claim 3 ,
The first pipe further includes a third opening at a position lower than the first opening,
The second pipe further includes a fourth opening at a position lower than the second opening,
A third switching valve for opening and closing the third opening; a fourth switching valve for opening and closing the fourth opening; and detecting a ground temperature at a position lower than the first temperature sensor. A third temperature sensor is provided,
The first fan sends air from the third opening to the root region heating pipe, and exhausts it from the fourth opening.
The second fan sends air from the third opening to the heat storage pipe and exhausts it from the fourth opening.
The underground heat storage type heating / cooling device, wherein the control unit performs open / close switching control of the third switching valve and the fourth switching valve based on a temperature detected by the third temperature sensor.
前記制御部は、前記第三の温度センサが所定温度未満を検出すると、前記第一の切替弁及び前記第二の切替弁を閉状態にし、前記第三の切替弁及び前記第四の切替弁を開状態にし、前記第二のファンを回転させ、空気を前記蓄熱用パイプに送り込むことを特徴とする地中蓄熱式暖冷房装置。 In claim 4 ,
When the third temperature sensor detects a temperature lower than a predetermined temperature, the control unit closes the first switching valve and the second switching valve, and the third switching valve and the fourth switching valve An underground heat storage type heating / cooling apparatus, wherein the second fan is rotated and air is sent to the heat storage pipe.
前記根域加温用パイプより深い地中で水平方向に延びる蓄熱用パイプと、
地上の第一の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し前記根域加温用パイプと前記蓄熱用パイプそれぞれの吸入側端部と連通する第一のパイプと、
地上の第二の開口部から延びて途中の分岐位置で分岐し前記根域加温用パイプと前記蓄熱用パイプそれぞれの排出側と連通する第二のパイプと、
前記第一のパイプの前記第一の開口部から空気を前記根域加温用パイプ及び前記蓄熱用パイプに送り、前記第二のパイプの前記第二の開口部から排出させるファンと、
前記根域加温用パイプと前記第一のパイプとを開閉するための第一の切替弁と、
地上の温度を検出する第一の温度センサと、
前記根域加温用パイプ付近の地中温度を検出する第二の温度センサと、
前記第一の温度センサ又は前記第二の温度センサの検出温度に基づいて、前記第一の切替弁の開閉切替制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記第一の温度センサが所定温度以上を検出すると、前記第一の切替弁を開状態にし、前記ファンを回転させ、空気を第一のパイプ、前記蓄熱用パイプ及び前記根域加温用パイプに送り込み、前記制御部は、空気が前記第一のパイプ及び前記蓄熱用パイプに送り込まれているとき、前記第二の温度センサが所定の上限地中温度以上を検出すると、前記第一の切替弁を閉状態にし、前記蓄熱用パイプにのみ空気を送り込むことを特徴とする地中蓄熱式暖冷房装置。 A root heating pipe extending horizontally in the ground,
A heat storage pipe extending horizontally in the ground deeper than the root zone heating pipe;
A first pipe that extends from the first opening on the ground and branches at an intermediate branch position and communicates with the suction side end of each of the root region heating pipe and the heat storage pipe;
A second pipe that extends from the second opening on the ground and branches at a branch position in the middle and communicates with the discharge side of each of the root region heating pipe and the heat storage pipe;
A fan that sends air from the first opening of the first pipe to the root region heating pipe and the heat storage pipe, and discharges the air from the second opening of the second pipe;
A first switching valve for opening and closing the root zone heating pipe and the first pipe;
A first temperature sensor that detects the temperature of the ground;
A second temperature sensor for detecting an underground temperature in the vicinity of the root zone heating pipe;
A control unit that performs open / close switching control of the first switching valve based on the detected temperature of the first temperature sensor or the second temperature sensor;
When the first temperature sensor detects a predetermined temperature or higher, the control unit opens the first switching valve, rotates the fan, and supplies air to the first pipe, the heat storage pipe, and the root. When the air is sent to the first pipe and the heat storage pipe, when the second temperature sensor detects a predetermined upper limit underground temperature or more, An underground heat storage type heating and cooling device, wherein the first switching valve is closed and air is fed only into the heat storage pipe.
前記制御部は、前記第一の温度センサが所定の下限地上温度未満を検出すると、前記第一の切替弁を閉状態にし、前記ファンを回転させ、空気を前記蓄熱用パイプに送り込むことを特徴とする地中蓄熱式暖冷房装置。 In claim 6 ,
When the first temperature sensor detects a temperature lower than a predetermined lower limit ground temperature, the control unit closes the first switching valve, rotates the fan, and sends air into the heat storage pipe. Underground heat storage type heating and cooling device.
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