JP6307097B2 - 湿度を基準にする最適な温度制御システム - Google Patents

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Description

本発明は湿度を基準にする最適な温度制御システムに関するもので、ビニールハウス、温室、または、畜舎などの内部を最適な体感温度に制御する制御システムを構成し、内部の温度測定する温度計、湿度を測定する湿度計、温度を調節する装置、湿度を調節する装置が構成され、モーターによって作動するファンが外部の空気を内部に流入する可変ファンをビニールハウスや畜舎の上部に複数備えて、適用される作物や家畜による最適な温度（Ａ）と最適な湿度（Ｂ）を入力し、精密な制御の適用温湿度範囲を入力し、温度を変更する基準となる湿度単位（Ｚ）、湿度単位に対する作物や家畜の体感温度変化値（Ｃ）を入力した制御部によって精密な制御が行われ、前記制御部が前記温度計を通じて内部の温度及び前記湿度計を通じて内部の湿度をそれぞれ検出することにより検出された温度（Ａ`）及び検出された湿度（Ｂ`）をそれぞれ取得し、温度を調節する装置と、湿度を調節する装置によって、現在の内部の温度及び湿度が精密な制御の適用温湿度範囲に入れば、前記制御部は検出された湿度（Ｂ`）を最適な湿度（Ｂ）と比較し、検出された湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）と同じまたは高い場合、適合温度（Ａ″）は[Ａ―｛（Ｂ`―Ｂ）／Ｚ×Ｃ｝]で、検出された湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）より低い場合、適合温度（Ａ″）は[Ａ＋｛（Ｂ―Ｂ`）／Ｚ×Ｃ｝]であり、検出された温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）と同じまたは低い場合、可変ファンは稼動を停止するか最小限の必要な換気のための低出力で回転しながら温度をビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を高め、検出された温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）より高い場合、可変ファンを作動して外部の空気を流入してビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を下げるシステムによって、作物や家畜に湿度が考慮された最適な温度を提供して、作物の病虫害を最小化し、家畜の疾病を最小化して生産性を向上することができる。
一般に、食用として作物や家畜を季節に関係なく大量に飼育する場合には、ビニールハウス、温室、または畜舎が必要となり、このようなビニールハウスや畜舎は季節によって、また作物や家畜の種類によって最適な環境を提供してこそ生産性が向上し、病虫害が最小化される。
その中で、ビニールハウスは鉄製パイプなどをバンディングしてトンネル形態のフレームを作り、その上に塩化ビニールフィルム、ポリエチレンフィルムなどのビニールフィルム種類の被覆ビニールを覆って固定したもので、主に野菜類、花卉類、果実類の栽培に使われ、畜産業界でも使われている。特に、暴雪、強風、寒波などに対する気象災害を考慮して設計した農家普及型ビニールハウスの種類及び規格を制限してビニールハウスの種類による大きさと使用材料の規格を薦めている。
上記のように設置されたビニールハウスは気密性が高くて保温力がよく、気温が低い冬には主に暖房をし、気温が高い夏には暖房よりはビニールハウス内の温度及び湿度が一定に保持されるように適切な換気及び通風が必要になる。これに関する通風方法を説明すれば、送風機を設置して強制的に換気させる方法、ビニールハウスの上端部分に穿孔する方法、設置されたビニールフィルムの側面端を巻き上げる方法、または、ビニールハウスに開閉装置を設置して換気をする方法、または上で説明した方法を複合的に適用する方法などがある。
また、ビニールハウスは保温が主目的であることから、気温が低い冬にはボイラーや温風器などの多様な暖房装置を利用して内部温度を高める方法で暖房をする。これは固体燃料（石炭、練炭など）、液体燃料（油など）、気体燃料（ガスなど）のような埋設資源を用いて熱を発生して暖房をする場合と、電気を通じてヒーターや温風器を稼動して暖房をすることが一般的である。
また、畜舎は基本的に壁と屋根で構成され、その他に家畜に適する環境を提供するための装置として、冬には暖房のためのヒーターがあり、夏には内部の温度を下げるための扇風機または送風機（送風ファン）があり、また、内部の換気のために換気ファンがあり、さらに、湿度調節のための加湿器や除湿機がある。
しかし、従来の一般的なビニールハウスの構造で、冬に暖房施設を通じてビニールハウスの内部温度を高める場合、暖かい空気が上昇し、ビニールハウスの下部の温度は設定温度より低い温度を形成するため、作物の生育に適する条件を保持することができず、また、暖房によってビニールハウスの上部に高温の熱が滞留し、ビニールハウス内部の温度自体が非常に高く検出される。温度を下げるために、ビニールハウスの上部の換気窓を通じて高温の停滞された空気を排出し、同時にビニールハウスの両側面から冷たい空気を流入させて、上部に停滞された高温空気の流出と、下部の冷たい空気の流入により、ビニールハウス内部の空気は急激に下がってビニールハウス内部の下部に位置する作物の葉の表面及びその周辺の水分が気化する現象（乾燥現象）による病虫害（白粉病、アブラムシの発生など）が発生した。このように、従来のビニールハウス内部の環境では、植物に必要な温度のみ制御するため、生育環境に適する湿度不足及び乾燥現象による作物の成長が阻害されて、収穫量が減少する問題点があった。
また、畜舎の場合、内部の温湿度の調節のために多様な装置を利用するが、家畜は作物と違って、自ら体で熱を発散するため、夏にビニールハウスより内部温度がより早く上昇する。そして、家畜の状態を考慮した空調制御が必要となる。夏に、畜舎の内部が家畜に適する温度を保持しても、畜舎内部に供給される風と、畜舎内部の高い湿度により、実際家畜が感じる体感温度はさらに高くなる。それにより、家畜の健康が危険になり、また、冬の場合、畜舎の温度のみ考慮して暖房をすれば、低い湿度により小さい風にも家畜の肌の熱損失が高くなるため（家畜の肌の水分が１ｇ蒸発する度に、６４０カロリーの熱量が消耗される）、畜舎の内部の低い湿度によって家畜に必要な体感温度はさらに下がる。このように湿度を考慮しないで温度のみで暖房をすれば、家畜のストレスと疾病が発生する原因になる問題点があった。
また、作物や家畜は出荷する前まで、一日中、季節、生育期間によって、必要な最適な温度と湿度が随時に変わるが、このような変化による管理は人力によって変化しにくいという問題点があった。
このように、本発明は前記の問題点を解決するために、ビニールハウス、温室、または畜舎などの内部を最適な体感温度に制御する制御システムを構成し、内部の温度を測定する温度計、内部の湿度を測定する湿度計、温度を調節する装置、および、湿度を調節する装置で構成され、モーターによって作動し、外部の空気を内部に流入する可変ファンをビニールハウスや畜舎の上部に複数備え、適用される作物や家畜による最適な温度（Ａ）と最適な湿度（Ｂ）を入力し、精密制御の適用温湿度範囲を入力し、温度を変更する基準になる湿度単位（Ｚ）、湿度単位に対する作物や家畜の体感温度変化値（Ｃ）が入力される制御部によって精密な制御が行われ、前記制御部が前記温度計を通じて内部の温度及び前記湿度計を通じて内部の湿度をそれぞれ検出することにより検出温度（Ａ`）及び検出湿度（Ｂ`）をそれぞれ取得し、温度を調節する装置と、湿度を調節する装置によって、現在の内部の温度及び湿度が精密制御の適用温湿度範囲に入れば、前記制御部は検出湿度（Ｂ`）を最適な湿度（Ｂ）と比較し、検出湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）と同じまたは高い場合、適合温度（Ａ″）は[Ａ―｛（Ｂ`―Ｂ）／Ｚ×Ｃ｝]であり、検出湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）より低い場合、適合温度（Ａ″）は[Ａ＋｛（Ｂ―Ｂ`）／Ｚ×Ｃ｝]であり、検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）と同じまたは低い場合、可変ファンは稼動を停止し、検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）より高い場合、可変ファンを作動して外部の空気を流入してビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を下げるシステムによって、作物や家畜に湿度が考慮された最適な温度を提供して、作物の病虫害を最小化し、家畜の疾病を最小化して生産性を高めるようにする。
また、前記可変ファンは正回転及び逆回転が可能であるとともに、速度の調節が可能であり、制御部には逆回転稼動温度が入力されて、内部の温度が逆回転稼動温度以上である場合、上部に停滞された空気を外部に排出するようにし、検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）と同じまたはより低い場合には、可変ファンは稼動を停止するか低い出力で稼動して畜舎の内部の温度を高め、検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）より高い場合には、検出温度（Ａ`）と適合温度（Ａ″）との差が大きいほど可変ファンは高い出力で作動して、ビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を迅速に下げて湿度に適合する最適な温度を提供するようにする。
そして、前記制御部には、作物や家畜の成長期間、周期、昼と夜の変化、季節の変化及び生育時期に基づいて、前記最適な温度（Ａ）、最適な湿度（Ｂ）、精密制御の適用温湿度範囲、湿度単位（Ｚ）、湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）、逆回転稼動温度を全部入力して、作物や家畜が育って出荷するまで別途の操作なしに最適な条件を提供するようにする。
従って、本発明は、ビニールハウス、温室、または、畜舎などの内部を最適な体感温度に制御する制御システムを構成し、内部の温度を測定する温度計、湿度を測定する湿度計、温度を調節する装置、湿度を調節する装置が構成され、モーターによって作動し、外部の空気を内部に流入する可変ファンをビニールハウスや畜舎の上部に複数備え、適用される作物や家畜による最適な温度（Ａ）と最適な湿度（Ｂ）を入力し、精密制御の適用温湿度範囲を入力し、温度を変更する基準になる湿度単位（Ｚ）、湿度単位に対する作物や家畜の体感温度変化値（Ｃ）が入力される制御部によって精密な制御が行われ、前記制御部が前記温度計を通じて内部の温度及び前記湿度計を通じて内部の湿度をそれぞれ検出することにより検出温度（Ａ`）及び検出湿度（Ｂ`）をそれぞれ取得し、温度を調節する装置と、湿度を調節する装置によって、現在の内部の温度及び湿度が精密制御の適用温湿度範囲に入れば、前記制御部は検出湿度（Ｂ`）を最適な湿度（Ｂ）と比較し、検出湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）と同じまたは高い場合、適合温度（Ａ″）は[Ａ―｛（Ｂ`―Ｂ）／Ｚ×Ｃ｝]であり、検出湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）より低い場合、適合温度（Ａ″）は[Ａ＋｛（Ｂ―Ｂ`）／Ｚ×Ｃ｝]であり、検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）と同じまたは低い場合、可変ファンは稼動を停止し、検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）より高い場合、可変ファンを作動して外部の空気を流入して、ビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を下げるシステムによって、作物や家畜に湿度が考慮された最適な温度を提供して、作物の病虫害を最小化し、家畜の疾病を最小化して、生産性が向上する效果を奏する。
また、前記可変ファンは正回転及び逆回転が可能であるとともに、速度の調節が可能であり、制御部には逆回転稼動温度が入力されて、逆回転稼動温度以上である場合、上部に停滞された空気を外部に排出するようにし、検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）と同じまたは低い場合には、可変ファンは稼動を停止するか低い出力で稼動して畜舎の内部の温度を高めて、検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）より高い場合には、検出温度（Ａ`）と適合温度（Ａ″）との差が大きいほど可変ファンは高い出力で作動してビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を迅速に下げて湿度に適合する最適な温度を提供することができる效果を奏する。
そして、前記制御部には、作物や家畜の成長期間、周期、昼と夜の変化、季節の変化及び生育時期に基づいて、前記最適な温度（Ａ）、最適な湿度（Ｂ）、精密制御の適用温湿度範囲、湿度単位（Ｚ）、湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）、逆回転稼動温度を全部入力して、作物や家畜が育って出荷するまで別途の操作なしに最適な条件を提供し、家畜の生育期間の間管理が容易で、人力を節減して生産性を向上する效果を奏する。
本発明による精密制御システムがビニールハウスに適用された状態を示す断面図である。 図１のＦ部分の拡大図である。 図２部分に対する側断面図である。 本発明の精密制御システムに含まれた装置の種類及び制御方法を示す概路図である。
本発明は湿度を基準にする最適な体感温度制御システムに関するもので、ビニールハウス、温室、または畜舎などの内部を最適な体感温度に制御する制御システムを構成し、内部の温度測定する温度計、湿度を測定する湿度計、温度を調節する装置、湿度を調節する装置が構成され、モーターによって作動し、外部の空気を内部に流入する可変ファンをビニールハウスや畜舎の上部に複数備えて、適用される作物や家畜による最適な温度（Ａ）と最適な湿度（Ｂ）を入力し、精密制御の適用温湿度範囲を入力し、温度を変更する基準になる湿度単位（Ｚ）、湿度単位に対する作物や家畜の体感温度変化値（Ｃ）が入力される制御部によって精密な制御が行われ、前記制御部が前記温度計を通じて内部の温度及び前記湿度計を通じて内部の湿度をそれぞれ検出することにより検出温度（Ａ`）及び検出湿度（Ｂ`）をそれぞれ取得し、温度を調節する装置と湿度を調節する装置によって、現在の内部の温度及び湿度が精密制御の適用温湿度範囲に入れば、前記制御部は検出湿度（Ｂ`）を最適な湿度（Ｂ）と比較し、検出湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）と同じまたは高い場合、適合温度（Ａ″）は[Ａ―｛（Ｂ`―Ｂ）／Ｚ×Ｃ｝]であり、検出湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）より低い場合、適合温度（Ａ″）は[Ａ＋｛（Ｂ―Ｂ`）／Ｚ×Ｃ｝]であり、検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）と同じまたは低い場合、可変ファンは稼動を停止するか最小限の必要換気のための低出力で回転しながら温度をビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を高め、検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）より高い場合、可変ファンを作動して外部の空気を流入してビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を下げるシステムによって、作物や家畜に湿度が考慮された最適な温度を提供して、作物の病虫害を最小化して、家畜の疾病を最小化して、生産性を向上することができる。
本発明による湿度を基準にする最適な体感温度制御システムは、作物を栽培するビニールハウスや温室（例えば、ガラス温室）、家畜を飼育する畜舎などに適用することができる。代表例として、ビニールハウスを説明し、畜舎に適用される場合を説明する。
まず、ビニールハウスの構造と一般的な温湿度制御装置を（一般制御装置、通常の制御装置）を説明すれば、ビニールハウスは鉄筋、または鉄材パイプなどをバンディングしてトンネル形態のフレームを構成し、そのフレームの上に塩化ビニールフィルム、ポリエチレンフィルムなどのビニールフィルム種類の被覆ビニールを覆って構成する。このようなビニールハウスは単重構造または２重構造を有する。図１に示した２重構造のビニールハウス構造を説明すれば、トンネル形態のフレーム（１１）を構成し、そのフレーム（１１）の上に被覆ビニール（１２）を覆って内被部（１０）を構成し、その外部に内被部（１０）と適切な間隔を保持してトンネル形態のフレーム（２１）を構成し、そのフレームの上に被覆ビニール（２２）を覆って外被部（２０）を構成する。
また、内被部（１０）と外被部（２０）の両側面はその長さ方向に沿って巻き上げたり覆ったりする方法で開閉することができる換気部をそれぞれ構成し、このような換気部の作動は手動または機械式、電気式、油圧式などの方法で行うことができ、このような内被部の換気部の開閉作動及び制御は後で説明する制御部によって行われ、このような換気部の構成は一般的なビニールハウスの構造と大体同じであるため具体的な説明は省略する。
これに比べて、畜舎は家畜の動きを考慮して比較的に丈夫な壁と屋根で構成し、家畜の種類によって、ビニールハウスのような構造の畜舎を用いたりする。
このようなビニールハウスの内部には温度と湿度を測定して検出することができる温度計と湿度計とを備える。このような温度計と湿度計は温度センサーと湿度センサーによって検出されるものを用い、温度計と湿度計によって検出される温度と湿度が後述する制御部に伝達される。
一方、このような温度計と湿度計はビニールハウスの内部に生育する作物の背を考慮した高さに設置されて、作物に実際影響を及ぼす温度と湿度を検出するのが好ましく、同様に、畜舎の場合にも、動物の背を考慮して温度計と湿度計を設置し、ビニールハウスと畜舎の内部状態を確認するためには、作物や家畜の背（高さ）を考慮した複数の位置に温度計と湿度計を設置することができる。必要によって、高さによって温度計と湿度計を設置すれば、下の部分と上の部分との温度差及び湿度差を把握することができる。
そして、ビニールハウスには温度を調節するために暖房装置と送風装置がさらに備えられる。暖房装置はビニールハウスの内部温度を高めるもので、各種ボイラー（油ボイラー、練炭ボイラー、薪ボイラーなど）や温風器などが適用され、送風装置はビニールハウスの内部に送風する送風機や、電気で内部の温度を下げるエアコン（エアコンディショナー）などがあり、送風機は送風ファンの回転で風を吹き入れる。送風ファンは複数設置し、設定温度（最適な温度）に比べて内部温度の差が大きくなければ、数個の送風ファンのみ作動して温度を下げ、設定温度（最適な温度）に比べて内部温度がたくさん高いほど作動する送風ファンの数を増やして早く温度を下げるようにする。送風機は内部の温度を下げる役割を果たすとともに、換気の役割も果たすことが一般的であり、送風機（送風ファン）の位置はビニールハウスの上部や側面に適用され、このような暖房装置と送風装置は畜舎にも適用される。
また、ビニールハウスの内部には加湿装置と除湿装置がさらに備えられる。加湿装置はビニールハウスの内部に水をミスト形態に噴射して、ビニールハウスの内部の湿度を高める方法が一般的であり、除湿装置は換気を通じる間接的な方法を用いたり除湿機を用い、このような加湿装置と除湿装置は畜舎にも適用されることができる。
このように、暖房装置、送風装置、加湿装置及び除湿装置は従来のビニールハウスと畜舎に温度と湿度を制御するために一般的に適用される装置で、このような装置を通じて温度と湿度を制御し、検出された温度と湿度によって一般的な制御装置を通じて温度と湿度を制御し、この暖房装置及び水供給装置の作動及び制御は後述する制御部によって行われるように構成する。
また、本発明による精密制御のために可変ファン（１００）がさらに必要となるが、この可変ファン（１００）を図２及び図３を参考して説明すれば、可変ファン（１００）はＴ状管（１２０）、ファン（１１０）、モーター（１１１）などで構成される。Ｔ状管（１２０）は「一」状の２つの出口部（１２２）（１２２`）とその出口部（１２２）（１２２`）の中間に垂直した１つの入口部（１２１）が互いに連結されて一体に形成するＴ字構造の管状に構成され、その入口部（１２１）の末端部分にはファン（１１０）が設置されて、ファン（１１０）の作動で外部の空気が出口部（１２２）（１２２`）側に流入されて抜け出るようにし、上記可変ファン（１００）はモーター（１１１）とこのモーター（１１１）によって作動するファン（１１０）とで構成され、ファン（１１０）の上部には入口部（１２１）の断面より大きい遮断具（１５０）（板形状、三角帽子模様など）が一体で構成されて、遮断具（１５０）によって雨や雪やその他の異物などが可変ファン（１００）の内部に入ることを防止する。
一方、可変ファン（１００）のファン（１１０）を回転させるモーター（１１１）は可変モーターで速度（回転）の制御が可能で、モーター（１１１）によってファン（１１０）の速度が段階的に変化することができる。また、モーター（１１１）は正回転及び逆回転が可能で、可変ファン（１００）はファン（１１０）が正回転する時にビニールハウスの外部から内部に風を吹き入れるようにし、可変ファン（１００）は逆回転する時にビニールハウスの内部の空気を外部に排出するようにする。
そして、出口部（１２２）（１２２`）の両端内周縁には開閉板（１３０）が構成される。図１に示すように、この開閉板（１３０）は円板形状、または、円板が二つに分離されて、二つの半円板を円板形に組み立て、少なくとも一つの開閉板（１３０）はヒンジ組み立てによって、両側に広がる構造を有し、この開閉板（１３０）の開閉は別途のモーター（図示しない）などによって制御されるように構成し、このモーターの作動は後述する制御部によって制御されて、ファン（１１０）の正回転や逆回転時には開閉板（１３０）を開放し、ファン（１１０）が作動しない時は開閉板（１３０）がＴ状管（１２０）の各出口部（１２２）（１２２`）を塞ぐ構造を有する。
また、上記可変ファン（１００）はビニールハウスの上部に沿って複数設置されるが、出口部（１２２）（１２２`）はビニールハウスの内部に位置され、出口部（１２２）（１２２`）の長さ方向がビニールハウスの長さ方向と一致するように構成し、入口部（１２１）はビニールハウスの外部に設置する。ビニールハウスが二重構造である場合、出口部（１２２）（１２２`）は外被部と内被部との間に位置し、このような設置で入口部（１２１）のファン（１１０）を稼動すれば、外部の空気が可変ファン（１００）と開閉板（１３０）を通過して、ビニールハウス（１００）の内部に伝達される構造で、この可変ファン（１００）の回転方向と速度の制御は後述する制御部によって作動が制御されるように構成する。
同時に、ビニールハウスに設置された可変ファン（１００）の各出口部（１２２）（１２２`）には吸気通路部（１４０）を設置する。前記吸気通路部（１４０）は管、パイプまたはビニールなどで構成し、その長さ方向に沿って貫通した出口孔（１４１）が形成された構造で、出口部（１２２）（１２２`）の末端に吸気通路部（１４０）を形成して、バンドやその他固定手段（１４２）で固定し、吸気通路部（１４０）がビニールハウスの長さ方向に沿って形成され、吸気通路部（１４０）は長さ方向に沿ってビニールハウスのフレームに固定されるようにする。
このようにビニールハウスに設置する可変ファン（１００）は畜舎にも同様に適用され、ビニールハウス、温室、畜舍などの内部規模が大きい場合、送風ファンと同じく、可変ファン（１００）を複数設置して、温度条件によって可変ファン（１００）が稼動される数が調整されるようにすることがよく、このために、可変ファン（１００）や送風ファンはそれぞれ複数のグループに分けて、温度差（変更する温度差）によって段階別に稼動されるようにすることが好ましい。
最後に、制御部はビニールハウスまたは畜舎の内部の温度と湿度を検出して、ビニールハウスの内部の作物に最適化された温湿度に制御するもので、言い換えれば、作物と家畜による「最適な温度（Ａ）」と「最適な湿度（Ｂ）」を入力して、ビニールハウスの内部に設置された温度計と湿度計を通じて現在の「検出された温度（検出温度）（Ａ`）」と「検出された湿度（検出湿度）（Ｂ`）」を検出して、暖房装置、送風装置、加湿装置、除湿装置及び可変ファン（１００）を通じて湿度を基準にする最適な体感温度を提供するように制御するもので、図４に示すように、このような制御システムは温度と湿度の範囲によって一般制御と精密制御を行う。一般的に、上で入力する最適な温度（Ａ）と最適な湿度（Ｂ）は作物の種類や家畜の種類によって異なる。
一方、制御部には「精密制御の適用温湿度範囲」が入力され、温度を変更する基準となる「湿度単位（Ｚ）」、「湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）」、そして「逆回転稼動温度」が入力される。まず、逆回転稼動温度はビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度が設定した逆回転稼動温度を超えると、可変ファン（１００）が逆回転して上部に停滞された熱い熱気やたくさんの湿気を外部に排出して内部温度と湿度を下げることができるようにする。一般的に、この逆回転稼動温度は作物の種類や家畜の種類によって異なる。
そして、精密制御の適用温湿度範囲は可変ファン（１００）を通じて湿度に最適化された温度と湿度を制御する範囲で、精密制御の適用温度範囲は最適な温度（Ａ）を含む範囲に設定され、温度の範囲を表す二つの値を入力（精密制御の適用温度範囲がＸ〜Ｘ`℃であれば、ＸとＸ`をそれぞれ入力）するか、または、最適な温度（Ａ）に対するプラスマイナス値（±）を入力（精密制御の適用温度範囲が最適な温度（Ａ）±Ｘ″℃であれば、Ｘ″を入力）することができ、同様に、精密制御の適用湿度範囲は最適な湿度（Ｂ）を含む範囲に設定され、湿度の範囲を表す二つの値を入力（精密制御の適用湿度範囲がＹ〜Ｙ`％であれば、ＹとＹ`をそれぞれ入力）するか、または最適な湿度（Ｂ）に対するプラスマイナス（±）値を入力（精密制御の適用湿度範囲が最適な湿度（Ｂ）±Ｙ″％であれば、Ｙ″を入力）することができる。
それで、入力された精密制御の適用温湿度範囲を逸脱した温度と湿度の範囲では一般装置、即ち、暖房装置、送風装置、加湿装置、除湿装置などを通じる通常の一般制御が行われる。言い換えれば、精密制御の適用温湿度の範囲を逸脱した温度では暖房装置や送風装置によって精密制御の適用温湿度範囲に入るように温度を変化させ、または、精密制御の適用温湿度範囲を逸脱した湿度では除湿装置や加湿装置によって精密制御の適用湿度範囲に入るように湿度を制御する。一般的にこの精密制御の適用温湿度範囲は作物の種類や家畜の種類によって異なる。
また、湿度単位（Ｚ）は温度を変化させる湿度の基準単位値で、この湿度単位だけ湿度に差があれば、温度を変化させて湿度に適合する温度を提供することができ、この湿度単位（Ｚ）が小さいほど、検出された湿度（Ｂ`）と最適な湿度（Ｂ）との差が小さくても敏感に温度が変化され、この湿度単位（Ｚ）は１〜１０％内で設定される。例えば、湿度単位が５％であれば、検出された湿度（Ｂ`）と最適な湿度（Ｂ）の差５％差以内では温度に変化を与えなく、５％を超えると、次に説明する湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）をかけて温度に変化を与え、そして湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）は湿度が湿度単位だけ上がったり下がったりする時、実際に作物や家畜が体感する温度の変化値を言う。
一方、湿度単位（Ｚ）と、湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）は作物の栽培と家畜の飼育過程の温度及び湿度に関する実験データ及び結果を通じて導出される。従って、一般的に、湿度単位と湿度単位に対する体感温度変化値は作物の種類や家畜の種類によって異なる。
このように、制御部には作物と家畜によって、最適な温度（Ａ）、最適な湿度（Ｂ）、精密制御の適用温湿度範囲、湿度単位（Ｚ）、湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）、逆回転稼動温度が入力され、ビニールハウス、温室、畜舍などの内部の現在の温湿度、即ち検出された温度（Ａ`）と検出された湿度（Ｂ`）を検出して、精密制御の適用温湿度範囲を逸脱した範囲であれば、一般制御によってビニールハウス、温室、または畜舎などの内部の温度および湿度が精密制御の適用温湿度範囲に入るように稼動する。
参考に、作物の種類と家畜の種類、季節（四季、春、夏、秋、冬）だけでなく、昼夜によって、また作物と家畜の成長によって、最適な温度（Ａ）、最適な湿度（Ｂ）、精密制御の適用温湿度範囲、湿度単位（Ｚ）、湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）、逆回転稼動温度などが変化するが、最適な温度（Ａ）は０〜４５℃の範囲内で０．１℃単位で入力し、最適な湿度（Ｂ）は０〜１００％の範囲内で１％単位で入力され、精密制御の適用温度は最適な温度（Ａ）±１０℃の範囲内で設定され、精密制御の適用湿度は最適な湿度（Ｂ）±３０％の範囲内で設定され、湿度単位（Ｚ）は１〜１０％で設定され、湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）は０．１〜５℃間の値で入力され、逆回転稼動温度は０〜４５℃の範囲内で入力されるようにする。
このように多様に入力される値は、作物の種類と家畜の種類、季節（四季、春、夏、秋、冬）だけでなく、昼夜によって、また、作物と家畜の成長によって変わるので、制御部に、成長期間、周期、昼夜の変化、季節の変化及び生育時期に基づいて最適な温度（Ａ）、最適な湿度（Ｂ）、精密制御の適用温湿度範囲、湿度単位（Ｚ）、湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）、逆回転稼動温度を全部入力しておけば、苗が育って作物を収穫する期間まで、また、子が育って家畜を出荷する期間までは、別途の入力が必要なしに制御部の制御によって、最適な条件で作物を栽培し、家畜を飼育することができる。
それで、ビニールハウス、温室、または畜舎などの内部の温度および湿度が精密制御の適用温湿度範囲に入れば、ビニールハウスや畜舎で検出された湿度（Ｂ`）を最適な湿度（Ｂ）と比較して、適する「適合温度（Ａ″）」を計算する。
まず、検出された湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）と同じまたは高い場合、[（Ｂ`―Ｂ）≧０]、最適な温度（Ａ）に比べて湿度が高くて体感温度が高い。そこで、最適な温度（Ａ）に比べて湿度を考慮して温度を下げたのが適合温度（Ａ″）になり、この時、適合温度（Ａ″）は[Ａ―｛（Ｂ`―Ｂ）／Ｚ×Ｃ｝]になる。言い換えれば、検出された湿度（Ｂ`）と最適な湿度（Ｂ）の湿度差で、温度に変化を与える湿度基準単位、即ち湿度単位（Ｚ））を割り、再び湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）をかけた値が、最適な温度（Ａ）に対して下げるべき温度値になり、この時、検出された温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）と同じまたは低い場合[（Ａ`―Ａ″）≦０]、可変ファン（１００）は稼動を停止するか最小限の必要換気のための低出力で回転しながらビニールハウス、温室、畜舍などの内部の温度を高め、検出された温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）より高い場合、可変ファン（１００）は作動してビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を下げる。検出された温度（Ａ`）と適合温度（Ａ″）との差が大きいほど（（Ｂ`―Ｂ）の絶対値（｜Ｂ`―Ｂ｜）が大きいほど）高出力で作動させて迅速に温度を下げる。
また、検出された湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）より低い場合[（Ｂ`―Ｂ）＜０]、最適な温度（Ａ）に比べて湿度が低くて体感温度が低い。そこで、最適な温度（Ａ）に比べて湿度を考慮して温度を高めたのが適合温度（Ａ″）になり、この時、適合温度は[Ａ＋｛（Ｂ―Ｂ`）／Ｚ×Ｃ｝]になる。言い換えれば、最適な湿度（Ｂ）と検出された湿度（Ｂ`）の湿度差で、温度に変化を与える湿度基準単位、即ち、湿度単位（Ｚ））を割り、再び湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）をかけた値が最適な温度（Ａ）を高める温度値になり、この時、検出された温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）と同じまたは低い場合[（Ａ`―Ａ″）≦０]、稼動を停止するか最小限の必要換気のための低出力で回転しながらビニールハウス、温室、畜舍などの内部の温度を高め、検出された温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）より高い場合、可変ファン（１００）が作動してビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を下げる。（Ｂ`―Ｂ）の絶対値（｜Ｂ`―Ｂ｜が大きいほど（検出された温度（Ａ`）と適合温度（Ａ″）の差が大きいほど）が大きいほど高出力で作動させて迅速に温度を下げる。
例えば、冬のビニールハウス作物としてきゅうりを栽培する場合、冬の間、きゅうりの栽培に必要な最適な温度は２５℃、最適な湿度は６０％であり、精密制御の適用温湿度範囲は温度１５〜３０℃、湿度４０〜８０％、湿度単位５％、湿度単位に対する体感温度変化値（Ｃ）は０．５℃、逆回転稼動温度３５℃に設定し、暖房装置によって湿度が低く、温度が低いビニールハウスの内部の温度を迅速に上げ、暖房装置によって精密制御の適用温湿度範囲に入るようになる（この過程で湿度の範囲に入らない場合加湿装置を利用する）。この時、検出された温度が２５℃で、検出された湿度が４０％であれば、検出された湿度が最適な湿度より低いので、計算式[Ａ＋｛（Ｂ―Ｂ`）／Ｚ×Ｃ｝]を適用すれば、[２５＋｛（６０−４０）／５×０．５｝]の計算で適合温度は２７℃になり、検出された温度が適合温度より低いので、可変ファン（１００）の作動を停止するか最小限の出力で稼動して、暖房装置の保持や家畜が発散する熱によって内部の温度を２度あげてきゅうりの生育に適する体感温度にする。
従って、従来のビニールハウス、温室、または畜舎などの内部の湿度を考慮しないで温度だけで制御するので、実際に作物や家畜が感じる体感温度と違って病虫害や疾病の発病の虞が大きくて生産性が低下したが、このように本発明による湿度を基準にする最適な体感温度制御システムは、湿度を考慮した最適な温度を可変ファン（１００）の作動で提供することによって、作物と家畜に適する温湿度を提供して生産性を高めることができ、端境期の夜や冬にビニールハウス、温室、畜舍などの内部環境が、湿度が低く、温度が高い状態である時、体感温度を考慮して、可変ファン（１００）を利用して外部の空気を流入して温度を下げ、下部に比べて相対的に高温多湿な上部の停滞された空気を下部に循環させながら、作物や家畜に適する温度を提供することができる。言い換えれば、従来よりも低い温度でも適切な生育環境を提供することができるので、暖房費を節約し、経済的で、生産性を高めることができるという效果を奏する。

Claims (3)

  1. 通常の暖房装置、送風装置、加湿装置または除湿装置を含むビニールハウス、温室、畜舍の内部の温度や湿度を制御する制御システムにおいて、
    内部の温度を測定する温度計、内部の湿度を測定する湿度計、温度を調節する装置、および、湿度を調節する装置で構成され、モーターとファンで構成された可変ファンを複数備え、この可変ファンをビニールハウスや畜舎の上部に複数備えるようにして、適用される作物や家畜による最適な温度（Ａ）と最適な湿度（Ｂ）を入力し、精密制御の適用温湿度範囲を入力して、温度を変更する基準になる湿度単位（Ｚ）、湿度単位に対する作物や家畜の体感温度変化値（Ｃ）が入力される制御部によって精密制御が行われ、
    前記制御部が前記温度計を通じて内部の温度及び前記湿度計を通じて内部の湿度をそれぞれ検出することにより検出温度（Ａ`）及び検出湿度（Ｂ`）をそれぞれ取得し、
    温度を調節する装置と、湿度を調節する装置によって、現在の内部の温度及び湿度が精密制御の適用温湿度範囲に入れば、前記制御部は検出湿度（Ｂ`）を最適な湿度（Ｂ）と比較し、
    検出湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）と同じまたは高い場合、適合温度（Ａ″）は[Ａ―｛（Ｂ`―Ｂ）／Ｚ×Ｃ｝]であり、
    検出湿度（Ｂ`）が最適な湿度（Ｂ）より低い場合、適合温度（Ａ″）は[Ａ＋｛（Ｂ―Ｂ`）／Ｚ×Ｃ｝]であり、
    検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）と同じまたは低い場合、可変ファンは稼動を停止してビニールハウス、温室、畜舍の内部の温度を高め、
    検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）より高い場合、可変ファンを作動して外部の空気を流入してビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を下げるシステムによって、作物や家畜に湿度が考慮された最適な温度を提供するようにし、
    前記可変ファンはＴ字状管、ファン、遮断具、開閉板で構成され、
    Ｔ字状管は「一」字状の出口部と、その出口部と垂直する入口部が一体化されて、「Ｔ」字状の管口で構成され、その入口部にモーターの作動で外部の空気を流入し、
    前記Ｔ字状管の入口部の上部には入口部より広い面積の遮断具を備えて、前記可変ファンの内部に水や異物の流入を防止し、
    前記開閉板はＴ字状管の出口部の両端に前記出口部の断面の形状を有し、各出口部を開閉する構造で、前記開閉板は前記制御部によって前記ファンの作動時には開放され、前記ファンが作動しない時は前記出口部を塞ぐように制御され、
    前記出口部には貫通した出口孔が複数形成された管状の吸気通路部が設置されて、
    前記ファンの作動により外部の空気を内部に流入することが容易になることを特徴とする湿度を基準にする最適な温度制御システム。
  2. 前記可変ファンは正回転及び逆回転が可能であるとともに、前記ファンの回転速度の調節が可能であり、
    前記制御部には逆回転稼動温度が入力されて、内部の温度が逆回転稼動温度以上である場合、上部に停滞された空気を外部に排出するようにし、
    検出温度（Ａ`）が適合温度（Ａ″）より高い場合、検出温度（Ａ`）と適合温度（Ａ″）との差が大きいほど前記可変ファンは高い出力で作動してビニールハウス、温室、畜舍などの内部温度を迅速に下げるようにすることを特徴とする請求項１に記載の湿度を基準にする最適な温度制御システム。
  3. 前記制御部には、
    作物や家畜の成長期間、周期、昼夜の変化、季節の変化及び生育時期に基づいて、最適な温度（Ａ）、最適な湿度（Ｂ）、精密制御の適用温湿度範囲、湿度単位（Ｚ）、湿度単位に対する作物や家畜の体感温度変化値（Ｃ）、逆回転稼動温度を全部入力して、作物や家畜が育って出荷するまで別途の操作なしに最適な条件を提供することを特徴とする請求項１に記載の湿度を基準にする最適な温度制御システム。
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