JP6183533B1

JP6183533B1 - 積雪検知方法、融雪制御方法、及び融雪装置

Info

Publication number: JP6183533B1
Application number: JP2016235196A
Authority: JP
Inventors: 英明塩田; 一也長瀬
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2036-12-02
Also published as: JP2018088866A

Abstract

【課題】簡易な構成で園芸施設の屋根に溜まった積雪を確実に検知し、さらにこの積雪を確実に融雪することができる積雪検知方法、融雪制御方法、及び融雪装置を提供する。【解決手段】光を透過する屋根２を有した園芸施設１の屋根２に溜まった積雪を検知し、この検知結果をもとに融雪処理を実行する融雪装置１０であって、園芸施設１内に設けられた屋内光検出器１３と、園芸施設１外に設けられた屋外光検出器１４と、屋外光検出器１４が検出した屋外光量と屋内光検出器１３が検出する屋内光量との差分光量をもとに屋根２を介した園芸施設１内への光透過率を算出し、光透過率が所定値以下の場合に屋根２に積雪があると検知し、融雪処理を実行させる制御部Ｃと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、簡易な構成で園芸施設の屋根に溜まった積雪を確実に検知し、さらにこの積雪を確実に融雪することができる積雪検知方法、融雪制御方法、及び融雪装置に関する。

農業用ハウスなどの園芸施設を用いて野菜などの栽培を行う施設園芸を降雪地域において行う場合、屋根への降雪は、日射光の減少による生育不良や、積雪の重みによる施設の崩壊を招く。このため、園芸施設の屋根に積もった雪を融かす融雪装置が必要になる。

従来、園芸施設の融雪装置は、確実な融雪を行うため、降雪センサが検知した降雪時間よりも十分に長い時間、融雪機を動作させていた。また、従来の融雪装置は、さらに屋根の表面水分を検知する水分センサを設け、雪が止んだ後の溶け残りを検知し、融雪機を動作させていた。

特開２００２−１５３１４４号公報

しかしながら、融雪センサが検知した降雪時間よりも十分に長い時間、融雪機を動作させることは、省エネルギー化を阻害することになる。また、水分センサを用いる場合、雪が止んでも表面水分がなくなるまで融雪機を動作させることになり、この場合も省エネルギー化を阻害することになる。

一方、特許文献１には、降雪センサが降雪を感知すると融雪パイプへの温水循環を開始し、光線が通過すると融雪完了とみて温水循環を停止するように制御するものが記載されている。しかし、単に光線の通過のみで融雪完了と判断しても、屋根に積雪が溜まった状態である可能性がある。また、降雪センサには、プレヒートしている櫛状の電極である検知部に付着する雪（水分）を検知する水分検知方式と、雪粒が赤外線を反射させる性質を利用して雪粒を計測する赤外線方式とが主に利用されている。水分検知方式では、降雨と区別するため、周囲温度を検出して所定温度以下の場合に降雪であると判定するようにしている。したがって、水分検知方式では、周囲温度が高い場合、降雪状態であるのに降雪でないと誤検知する場合があり、融雪機起動のタイミングがずれてしまうことがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で園芸施設の屋根に溜まった積雪を確実に検知し、さらにこの積雪を確実に融雪することができる積雪検知方法、融雪制御方法、及び融雪装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる積雪検知方法は、光を透過する屋根を有した園芸施設の前記屋根に溜まった積雪を検知する積雪検知方法であって、前記屋根を介した前記園芸施設内への光透過率が所定値以下の場合に前記屋根に積雪があると検知することを特徴とする。

また、本発明にかかる積雪検知方法は、上記の発明において、前記光透過率は、前記園芸施設外に設けられた屋外光検出器が検出した屋外光量と前記園芸施設内に設けられた屋内光検出器が検出する屋内光量との差分光量をもとに算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる積雪検知方法は、上記の発明において、前記光透過率は、前記屋外光検出器が検出した屋外光量が所定光量以下である場合に前記園芸施設外に設けられた照明器を点灯させ、この照明器を点灯させた状態での前記差分光量をもとに算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる融雪制御方法は、光を透過する屋根を有した園芸施設の前記屋根に溜まった積雪を検知し、この検知結果をもとに融雪装置による融雪制御を行う融雪制御方法であって、前記屋根を介した前記園芸施設内への光透過率が所定値以下の場合に前記屋根に積雪があると検知し、前記融雪装置による融雪処理を実行させることを特徴とする。

また、本発明にかかる融雪制御方法は、上記の発明において、前記光透過率は、前記園芸施設外に設けられた屋外光検出器が検出した屋外光量と前記園芸施設内に設けられた屋内光検出器が検出する屋内光量との差分光量をもとに算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる融雪制御方法は、上記の発明において、前記光透過率は、前記屋外光検出器が検出した屋外光量が所定光量以下である場合に前記園芸施設外に設けられた照明器を点灯させ、この照明器を点灯させた状態での前記差分光量をもとに算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる融雪制御方法は、上記の発明において、降雪センサが降雪を検知し、または前記屋根に積雪があることを検知した場合に、前記融雪装置による融雪処理を実行させることを特徴とする。

また、本発明にかかる融雪装置は、光を透過する屋根を有した園芸施設の前記屋根に溜まった積雪を検知し、この検知結果をもとに融雪処理を実行する融雪装置であって、前記園芸施設内に設けられた屋内光検出器と、前記園芸施設外に設けられた屋外光検出器と、前記屋外光検出器が検出した屋外光量と前記屋内光検出器が検出する屋内光量との差分光量をもとに前記屋根を介した前記園芸施設内への光透過率を算出し、前記光透過率が所定値以下の場合に前記屋根に積雪があると検知し、融雪処理を実行させる制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる融雪装置は、上記の発明において、前記園芸施設外に設けられた照明器を備え、前記制御部は、前記屋外光検出器が検出した屋外光量が所定光量以下である場合に前記照明器を点灯させ、この照明器を点灯させた状態での前記差分光量をもとに前記光透過率を算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる融雪装置は、上記の発明において、降雪センサを備え、前記制御部は、前記降雪センサが降雪を検知し、または前記屋根に積雪があることを検知した場合に、前記融雪処理を実行させることを特徴とする。

また、本発明にかかる融雪装置は、上記の発明において、前記屋内光検出器は、前記園芸施設の屋根の谷部に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、光を透過する屋根を介した園芸施設内への光透過率が所定値以下の場合に前記屋根に積雪があると検知するようにしているので、屋根に溜まった積雪を簡易な構成で確実に検知することができる。また、この検知結果をもとに融雪制御を行うようにし、必要最低限の融雪のためのエネルギーのみを使用するため、確実な融雪と省エネルギー化を図ることができる。

図１は、本発明の実施の形態１である融雪装置の概要構成を示す模式図である。図２は、園芸施設の谷部近傍の配置構成を模式的に示した断面図である。図３は、本発明の実施の形態１の制御部による積雪検知処理手順を示すフローチャートである。図４は、本発明の実施の形態１の制御部による融雪制御処理手順を示すフローチャートである。図５は、本発明の実施の形態１の制御部による融雪制御処理の具体例を示すタイミングチャートである。図６は、本発明の実施の形態２である融雪装置の概要構成を示す模式図である。図７は、本発明の実施の形態２の制御部による積雪検知処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

（実施の形態１）
［概要構成］
図１は、本発明の実施の形態１である融雪装置１０の概要構成を示す模式図である。また、図２は、園芸施設１の谷部近傍の配置構成を模式的に示した断面図である。図１に示した融雪装置１０は、園芸施設１の屋根２に溜まった積雪を融かす装置である。園芸施設１は、野菜などを栽培する農業用ハウスなどの施設である。図１に示した園芸施設１は、切妻型の屋根を連ねた連棟ハウスである。屋根２は屋内への採光が可能となるように、光を透過する部材で形成されている。なお、屋根２の形状は、任意であり、片流れ、寄棟、さらには頂部や谷部が湾曲したものなどであってもよい。

融雪装置１０は、融雪機１１、融雪管１２、制御部Ｃ、屋内光検出器１３、屋外光検出器１４、降雪センサ１５を有する。融雪機１１は、融雪管１２に循環させる温水を制御部Ｃの制御のもとに流動させる。融雪管１２は、園芸施設１の屋根２にはりめぐらされるが、少なくとも屋根２の谷部２ａに配置することが好ましい。谷部２ａには、降雪終了後も積雪１００が溜まる可能性が大きいからである。

谷部２ａの屋内側には、屋内光検出器１３が配置される。屋内光検出器１３は、積雪１００を含み、屋根２の谷部２ａを透過した光である屋内光量を検出する。一方、屋外には、屋外光検出器１４及び降雪センサ１５が配置される。屋外光検出器１４は、屋外光量を検出する。降雪センサ１５は、降雪を検知する。

［積雪検知処理］
つぎに、図３に示したフローチャートを参照して制御部Ｃによる積雪検知処理手順について説明する。図３に示すように、制御部Ｃは、まず、屋外光検出器１４が検出した屋外光量及び屋内光検出器１３が検出した屋内光量を取得する（ステップＳ１０１）。その後、制御部Ｃは、屋外光量から屋内光量を差し引いた差分光量をもとに谷部２ａにおける光透過率を算出する（ステップＳ１０２）。なお、屋外光検出器１４は、屋根２を透過した光を検出していないので、算出される光透過率は、屋根２の光透過率を加算あるいは減算して補償しておくことが好ましい。

その後、制御部Ｃは、算出された光透過率が所定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。この所定値とは、谷部２ａに積雪１００があると判定される場合の光透過率の最小値である。光透過率が所定値以下である場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）には、積雪ありと判定し（ステップＳ１０４）、光透過率が所定値以下でない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）には、積雪なしと判定し（ステップＳ１０５）、本処理を終了する。その後、上述した積雪検知処理を繰り返し行う。

［融雪制御処理］
制御部Ｃは、上述した積雪検知処理結果を用いて融雪制御処理を実行する。ここで、図４に示したフローチャートを参照して制御部Ｃによる融雪制御処理手順について説明する。図４に示すように、制御部Ｃは、まず、降雪センサ１５が降雪を検知したか否かを判断する（ステップＳ２０１）。降雪を検知した場合（ステップＳ２０１，Ｙｅｓ）には、融雪機１１をＯＮにして融雪処理を実行させて（ステップＳ２０４）、本処理を終了する。

一方、降雪を検知していない場合（ステップＳ２０１，Ｎｏ）には、さらに積雪検知処理結果をもとに、積雪を検知したか否かを判断する（ステップＳ２０２）。積雪を検知した場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）には、融雪機１１をＯＮにして融雪処理を実行させて（ステップＳ２０４）、本処理を終了する。一方、積雪を検知しない場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）には、融雪機１１をＯＦＦにして融雪処理を止めて（ステップＳ２０３）、本処理を終了する。そして、上述した融雪制御処理を繰り返し行う。

図５は、制御部Ｃによる融雪制御処理の具体例を示すタイミングチャートである。図５に示すように、降雪センサ１５が時点ｔ１で降雪を検知すると、その時点から融雪機１１がＯＮとなって融雪処理が実行される。その後、時点ｔ２で積雪検知がありの状態になっても、すでに融雪処理が実行されているので、このまま融雪機１１はＯＮ状態が維持される。その後、時点ｔ３で降雪がないと判定されても、積雪検知がありの状態であるため、融雪機１１はＯＮ状態が維持され、融雪処理が続行される。その後、時点ｔ４で積雪検知がないと判定され、この時点ｔ４では降雪検知もないので、融雪機１１はＯＦＦとなり、融雪処理が停止される。したがって、谷部２ａに積雪がある状態でのみ、確実に融雪処理が実行され、省エネルギー化を促進することができる。

（実施の形態２）
［概要構成］
図６は、本発明の実施の形態２である融雪装置１０の概要構成を示す模式図である。図６に示した融雪装置１０は、図１に示した構成に照明器１６をさらに設けている。照明器１６は、日照量の少ない曇天時や夜間などでの屋内光検出器１３及び屋外光検出器１４による光量検知が困難な場合に点灯されるものである。照明器１６は、屋内光検出器１３及び屋外光検出器１４の光量検出が可能となり、かつ、屋内光検出器１３及び屋外光検出器１４に対する光照射量がほぼ同一となるように光を照射できることが好ましい。具体的には、園芸施設１の屋根２の上部に配置することが好ましい。

［積雪検知処理］
つぎに、図７に示したフローチャートを参照して図６に示した制御部Ｃによる積雪検知処理手順について説明する。図７に示すように、制御部Ｃは、まず、屋外光検出器１４が検出する屋外光量は所定光量以下であるか否かを判断する（ステップＳ３０１）。屋外光量が所定光量以下である場合（ステップＳ３０１，Ｙｅｓ）には、照明器１６を点灯させ、屋外光検出器１４及び屋内光検出器１３に対して光を照射し（ステップＳ３０２）、ステップＳ３０３に移行する。一方、屋外光量が所定光量以下でない場合（ステップＳ３０１，Ｎｏ）には、照明器１６を点灯させず、そのままステップＳ３０３に移行する。

その後、図３に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０５と同じように、それぞれ対応するステップＳ３０３〜Ｓ３０７の処理を行って積雪検知処理を行う。なお、ステップＳ３０３における屋外光量の検出は、ステップＳ３０１による屋外光量の検出とは別に再度、光量検出を行うものである。

本実施の形態２では、日照量の少ない曇天時や夜間などの屋外光量が少ない場合であっても照明器１６による照明下で積雪検知処理を行うようにしているので、天候や昼夜を問わず、常に精度が高く、かつ、確実な積雪検知処理を行うことができる。そして、この積雪検知処理を用いた融雪制御処理を実行することによって、省エネルギー化を図りつつ、園芸施設１の屋根２の積雪を確実に融かすことができる。

なお、上述した実施の形態１，２による融雪制御処理では、降雪センサ１５を備えるようにしていたが、これに限らず、降雪センサ１５を用いず、屋外光検出器１４及び屋内光検出器１３による差分光量のみを用いて融雪制御処理を行うようにしてもよい。

また、園芸施設１では、屋内上部に遮光カーテンで覆う機構を設け、屋内への光照射量を調整することが多い。このような遮光カーテンや調光カーテンで屋内を覆う場合、上述した屋内光検出器１３は、遮光カーテンや調光カーテンの上部に設ける必要がある。

さらに、屋内光検出器１３は谷部２ａ近傍に設けるようにしているが、これに限らず、屋根２の全体に設けるようにしてもよい。

また、融雪装置１０によって異なるが、積雪検知した部位のみに温水を流す融雪制御処理を行うようにしてもよい。この場合、融雪管１２上に自動分岐弁等が必要となる。

さらに、降雪センサ１５及び屋外光検出器１４の機能は、例えば、気象センサとして一体化されて配置してもよい。また、降雪センサ１５及び屋外光検出器１４の機能に替えて、ネットワークから園芸施設の場所の降雪状況、照度（光量）の情報を取得する取得機能を設けても良い。

１園芸施設
２屋根
２ａ谷部
１０融雪装置
１１融雪機
１２融雪管
１３屋内光検出器
１４屋外光検出器
１５降雪センサ
１６照明器
１００積雪
Ｃ制御部
ｔ１〜ｔ４時点

Claims

光を透過する屋根を有した園芸施設の前記屋根に溜まった積雪を検知する積雪検知方法であって、
前記園芸施設外に設けられた屋外光検出器が検出した屋外光量と前記園芸施設内に設けられた屋内光検出器が検出する屋内光量との差分光量をもとに、前記屋根を介した前記園芸施設内への光透過率を算出し、前記光透過率が所定値以下の場合に前記屋根に積雪があると検知することを特徴とする積雪検知方法。
前記光透過率は、前記屋外光検出器が検出した屋外光量が所定光量以下である場合に前記園芸施設外に設けられた照明器を点灯させ、この照明器を点灯させた状態での前記差分光量をもとに算出することを特徴とする請求項１に記載の積雪検知方法。
光を透過する屋根を有した園芸施設の前記屋根に溜まった積雪を検知し、この検知結果をもとに融雪装置による融雪制御を行う融雪制御方法であって、
前記園芸施設外に設けられた屋外光検出器が検出した屋外光量と前記園芸施設内に設けられた屋内光検出器が検出する屋内光量との差分光量をもとに、前記屋根を介した前記園芸施設内への光透過率を算出し、前記光透過率が所定値以下の場合に前記屋根に積雪があると検知し、前記融雪装置による融雪処理を実行させることを特徴とする融雪制御方法。
前記光透過率は、前記屋外光検出器が検出した屋外光量が所定光量以下である場合に前記園芸施設外に設けられた照明器を点灯させ、この照明器を点灯させた状態での前記差分光量をもとに算出することを特徴とする請求項３に記載の融雪制御方法。
降雪センサが降雪を検知し、または前記屋根に積雪があることを検知した場合に、前記融雪装置による融雪処理を実行させることを特徴とする請求項３または４に記載の融雪制御方法。
光を透過する屋根を有した園芸施設の前記屋根に溜まった積雪を検知し、この検知結果をもとに融雪処理を実行する融雪装置であって、
前記園芸施設内に設けられた屋内光検出器と、
前記園芸施設外に設けられた屋外光検出器と、
前記屋外光検出器が検出した屋外光量と前記屋内光検出器が検出する屋内光量との差分光量をもとに前記屋根を介した前記園芸施設内への光透過率を算出し、前記光透過率が所定値以下の場合に前記屋根に積雪があると検知し、融雪処理を実行させる制御部と、
を備えたことを特徴とする融雪装置。
前記園芸施設外に設けられた照明器を備え、
前記制御部は、前記屋外光検出器が検出した屋外光量が所定光量以下である場合に前記照明器を点灯させ、この照明器を点灯させた状態での前記差分光量をもとに前記光透過率を算出することを特徴とする請求項６に記載の融雪装置。
降雪センサを備え、
前記制御部は、前記降雪センサが降雪を検知し、または前記屋根に積雪があることを検知した場合に、前記融雪処理を実行させることを特徴とする請求項６または７に記載の融雪装置。
前記屋内光検出器は、前記園芸施設の屋根の谷部に設けられることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の融雪装置。