JP6534113B2

JP6534113B2 - Ｇｔｌ加温機

Info

Publication number: JP6534113B2
Application number: JP2014223747A
Authority: JP
Inventors: 高森　弘志; 弘志高森; 利昌木原
Original assignee: 株式会社木原製作所
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2019-06-26
Anticipated expiration: 2034-10-31
Also published as: JP2016086712A

Description

本発明は、植物栽培用の温室の空気を加温する加温機に係り、特に、ＧａｓｔｏＬｉｑｕｉｄｓ（ＧＴＬ）を燃焼させて、この空気の温度及び二酸化炭素の濃度を自動的に調整可能なＧＴＬ加温機に関する。

従来、燃料を燃焼することで加温された空気を植物栽培用の温室に導入する加温機においては、燃料として、安価なＡ重油が使用される場合が多かった。
ただし、Ａ重油には硫黄や芳香族分等の不純物が含まれていることから、これを燃焼させた場合、亜硫酸ガス（ＳＯ_Ｘ）や臭気が発生する。このような燃焼ガスを直接温室に導入する（直熱式）と、植物に対し悪影響を及ぼすこととなるので、燃焼によって発生した熱によって温室内の空気を間接的に加温（間熱式）し、加温後の燃焼ガスは温室外の大気中に放出することが行なわれていた。
しかし、間熱式においては、熱の利用効率が直接式よりも２〜３割低いという課題があった。加えて、植物が光合成を行うにつれて温室内の二酸化炭素が減少するため、植物の十分な成長に必要な二酸化炭素濃度が不足してしまい、二酸化炭素を供給するための専用機械が別途必要となっていた。けれども、植物に最適な二酸化炭素濃度は種類毎にそれぞれ異なっており、このような専用機械では、最適な二酸化炭素濃度を自動的に調整することが困難であるという課題があった。さらに、この場合、燃料の燃焼時に生じる二酸化炭素を有効に活用することができなかった。
そこで、このような課題を解決する目的で、近年、温室へ導入される空気の温度や二酸化炭素濃度を適切に制御可能な装置に関する技術が開発されており、それに関して既に発明が開示されている。

特許文献１には「温室用空気供給装置及び温室用空気供給方法」という名称で、栽培植物により適した生育環境を効率的に形成することが可能な温室用空気供給装置等に関する発明が開示されている。
以下、特許文献１に開示された発明について説明する。特許文献１に開示された発明は、空気混合部を備え、温室に取り付けられる本体部を備えた温室用空気供給装置であって、本体部が、空気混合部に外気を取り込む外気取込部と、空気混合部に温室内空気を取り込む温室内空気取込部と、空気混合部にて混合された外気と温室内空気との混合空気を温室内に供給する混合空気供給部とを有すると共に、混合空気供給部に接続され、温室内の栽培植物の株元付近に至るまで配置されたダクトと、混合空気供給部から温室内に供給される混合空気の温度及び湿度を制御する制御部とを有し、栽培植物の株元付近に、所定の温度及び湿度に制御された混合空気を供給可能であることを特徴とする。
このような特徴を備えた温室用空気供給装置においては、制御部において、温室内の温度、湿度、二酸化炭素濃度が所定の目標値から外れた場合に、外気の温度、湿度等と比較し、制御部が取込量調整機構のダンパの角度調整を行うなどして、所定の割合で、外気取込部ら外気を取り込むと共に、温室内空気取込部から温室内空気を取り込む。それにより、所定の温度及び湿度に制御された両者の混合空気を混合空気供給部から栽培植物の株元付近に供給する。したがって、栽培植物の生育場所付近の温度、湿度、二酸化炭素濃度を所定の環境に制御できるとともに、低コストかつ省エネルギーを実現可能である。

特開２０１４−４２４８３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された発明においては、外気と温室内空気とを混合することで、温度、湿度及び二酸化炭素濃度のすべてを制御することから、温度等と二酸化炭素濃度をそれぞれ独立して制御することができない。すなわち、温度とは無関係に二酸化炭素濃度のみを調整することが困難であると考えられる。ただし、二酸化炭素発生器を併設した場合には、二酸化炭素濃度のみの調整が可能であるが、この場合栽培植物の生産コストを抑制できないおそれがある。

本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、温室の内部における空気の温度と二酸化炭素の濃度をそれぞれ独立して調整可能であるとともに、植物の生産コストを低廉に抑制することができるＧＴＬ加温機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係るＧＴＬ加温機は、ＧａｓｔｏＬｉｑｕｉｄｓ（以下、ＧＴＬという）を燃焼させて植物栽培用の温室の内部における温度及び二酸化炭素（以下、ＣＯ_２という）の濃度を自動的に調整可能なＧＴＬ加温機であって、温室の内部と連通する連通口が外壁に開口する筐体と、外壁を貫通して設けられ、ＧＴＬを燃焼させて燃焼ガスを発生させるバーナー部と、筐体の内部に配置され、燃焼ガスがその導入口から導入される熱交換器と、この熱交換器の排出口から排出される燃焼ガスが送気されるダンパー機構と、このダンパー機構と筐体に貫通された排気導入孔とを接続し、かつこの排気導入孔を介して筐体の内部に挿入された部分が筐体の天井部の直下に配置される排気導入ダクトと、この排気導入ダクトを通過して筐体の内部に送気された燃焼ガスと、筐体の内部における気体が混合されてなる混合気を、熱交換器に送風する送風機と、連通口を通過して温室の内部に送出された空気（ただし、筐体から温室の内部に送出された混合気を空気という）の状態を計測する計測部と、この計測部による計測結果に基づいてダンパー機構の開閉状態及び／又はバーナー部の点火のオン／オフを切り替える制御信号を出力する制御部と、が備えられ、筐体の内部は、送風機が配置される上段と、熱交換器が配置される下段と、に隔壁によって区画され、筐体の内部のうちの上段に燃焼ガスを送気する複数の噴出孔が排気導入ダクトの送風機寄りの下面に設けられ、計測部は、温室の内部における空気の温度を計測する温度センサーと、空気に含有されるＣＯ_２の濃度を計測するＣＯ_２センサーと、が設けられ、ダンパー機構は、熱交換器の排出口から排出される燃焼ガスを排気導入ダクトへ送出する排気送出口と、燃焼ガスを温室の外部へ排出する外部排出口と、排気送出口と外部排出口の間に介設され、ＣＯ_２センサーの計測結果に応じて出力される制御信号に基づいて筐体の内部における、燃焼ガスを温室の外部へ排出する間熱式運転と、燃焼ガスを空気として温室の内部へ送出する直熱式運転と、を切り替えるダンパーと、が設けられ、バーナー部は、ＧＴＬを燃焼させる燃焼部と、この燃焼部へＧＴＬを供給するための燃料供給部と、を備えるとともに、ＧＴＬを燃焼させるための燃焼用空気を燃焼部へ供給する燃焼用空気取り入れダクトが接続され、かつＣＯ_２センサー及び温度センサーによる計測結果に応じて出力される制御信号に基づいて点火のオン／オフが制御され、燃焼用空気取り入れダクトは、外壁に開口し、かつ筐体の内部を熱交換器の導入口から排出口までの間を通過して配設されることを特徴とする。

このような構成のＧＴＬ加温機において、「燃焼ガス」とは、バーナー部、熱交換器、ダンパー機構及び煙導入ダクトの内部に存在する気体をいう。また、「混合気」とは、筐体の内部に存在する気体をいう。さらに、「空気」とは、筐体の外部であって、かつ温室の内部に存在する気体をいう。すなわち、本願明細書において「燃焼ガス」、「混合気」及び「空気」は、その成分や温度を厳密に表すものではなく、単にこれらの気体が存在する位置に注目して便宜上区別した概念である。
また、「ダンパー機構の開閉状態及び／又はバーナー部の点火のオン／オフを切り替える」とは、制御信号によって、ダンパー機構のみが切り替えられる場合、又は、バーナー部のみが切り替えられる場合、又は、ダンパー機構とバーナー部のいずれもが切り替えられる場合、の三通りの切り替え態様があることを意味する。
さらに、「排気送出口と外部排出口の間に介設されるダンパー」とは、例えば、排気送出口及び外部排出口のいずれかを閉鎖可能に構成されたダンパーをいう。

上記構成のＧＴＬ加温機における作動の一例を以下に説明する。まず、ＧＴＬ加温機の運転を開始すると、計測部に設けられた温度センサー及びＣＯ_２センサーによって空気の温度とＣＯ_２濃度が計測される。これらの計測結果は、いずれも制御部に電気信号として送信される。
次に、送信された計測結果は、制御部において、予め所望する値に設定された空気の温度の設定値及びＣＯ_２の濃度の設定値とそれぞれ比較される。続いて制御部は、その比較結果に基づいてダンパー機構及びバーナー部に対して電気信号を出力する。
このうち、ダンパー機構に対する電気信号はＣＯ_２の濃度の計測結果が反映されたものであり、この信号により、ダンパーは排気送出口及び外部排出口のいずれかを閉鎖する。なお、排気送出口が閉鎖された場合は加温された燃焼ガスが温室の外部へ排出される間熱式であり、外部排出口が閉鎖された場合は燃焼ガスが混合気を経て空気として温室の内部へ送出される直熱式である。
また、バーナー部に対する電気信号は温度の計測結果が反映されたものであり、この信号により、ＧＴＬに対する点火のオン／オフが切り替えられる。なお、点火のオン／オフは、例えば、バーナー部に設けられた燃料供給部を駆動させる電力を供給又は遮断するリレー回路によって行われる。

次に、制御部からの出力がバーナー部の運転開始を指令するものである場合、バーナー部に供給されたＧＴＬが燃焼され、この燃焼熱により加温された空気が熱交換器に導入される。なお、ＧＴＬとは、天然ガスを原料として得られる液体燃料である。この場合、燃焼ガスには、ＧＴＬの燃焼によって発生したＣＯ_２と水蒸気（Ｈ_２０）が含まれる。一方、制御部からの出力がバーナー部の運転を拒絶又は停止するよう指令するものである場合、バーナー部の燃焼は開始されない。
熱交換器に導入された空気は、筐体の内部に存在する空気と熱交換しつつ、ダンパー機構に送気される。このとき、制御部からの出力が、ダンパーに対し外部排出口の閉鎖を指令するものである場合、この空気は空気送出口から排気導入ダクトを通過して再び筐体の内部に送気される。送気された空気は、送風機によって熱交換器に送風され、熱交換された後、筐体の外壁に開口する連通口から温室の内部へと導入される。
これに対し、制御部からの出力が、ダンパーに対し空気送出口の閉鎖を指令するものである場合、ダンパー機構の内部の空気は、外部排出口より温室の外部へと排出される。
さらに、上記構成のＧＴＬ加温機においては、筐体の外部から取り込まれた燃焼用空気が筐体の内部を通過することで熱交換され加温される。よって、燃焼部には加温された燃焼用空気がＧＴＬを燃焼させるために供給される。そのため、燃焼部の内部等で結露が発生する恐れがなく、これを構成する部品の損傷やＧＴＬの燃焼不良を最小限に抑制することができる。

次に、請求項２に記載の発明に係るＧＴＬ加温機は、請求項１に記載のＧＴＬ加温機において、燃焼部及び燃料供給部は、それぞれＧＴＬを予熱するためのヒーターが備えられることを特徴とする。
このような構成のＧＴＬ加温機においては、請求項１に記載の発明の作用に加え、低温において粘性が高いＧＴＬを予熱することで、ＧＴＬの着火性が向上し、燃焼が安定的となる。

さらに、請求項３に記載の発明に係るＧＴＬ加温機は、請求項１又は請求項２に記載のＧＴＬ加温機において、バーナー部の近傍に、一酸化炭素（以下、ＣＯという）の濃度を計測するとともに、その計測結果をバーナー部に出力するＣＯセンサーが配置され、バーナー部は、ＣＯセンサーによる計測結果に従い、点火のオン／オフが制御されることを特徴とする。
このような構成のＧＴＬ加温機においては、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加え、例えば、ＣＯセンサーによる計測結果が予め設定されたＣＯの濃度より低い場合であれば、バーナー部の運転が開始される。一方、ＣＯセンサーによる計測結果が予め設定されたＣＯの濃度以上の場合であれば、バーナー部の運転が拒絶又は停止される。なお、ＣＯセンサーによる計測結果は、直接バーナー部に出力される他、制御部を介して間接的にバーナー部に出力されても良い。

さらに、請求項４に記載の発明に係るＧＴＬ加温機は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＧＴＬ加温機において、温室の内部に存在する空気を筐体の内部へ取り込むために、外壁の一部が開放されて設けられる空気取り込み部と、この空気取り込み部を被覆する網状体と、が備えられることを特徴とする。
このような構成のＧＴＬ加温機においては、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明の作用に加え、空気取り込み部が設けられることで、連通口から温室内に導入される空気の量が減少することのないように、空気取り込み部から筐体の内部へ空気が取り込まれる。さらに、網状体が備えられることで、温室内に放たれた蜜蜂等が送風機の内部に吸引されることが防止される。

本発明の請求項１に記載のＧＴＬ加温機によれば、制御部からの出力に従うダンパー機構によって、温室内の空気を加温する運転方式を、間熱式又は直熱式に自動的に切り替えることができるので、温室内の空気を加温するための熱効率を従来技術よりも向上させることができる。また、制御部は、所望するＣＯ_２の濃度を予め設定可能であることから、種類毎にそれぞれ異なるＣＯ_２の濃度をきめ細かく調整することができる。
また、制御部からの出力に従うバーナー部によって、ＧＴＬの燃焼を制御可能であるので、低温時のみのバーナー部の運転を行うことが可能であり、省エネルギーに有効である。加えて、ダンパー機構とバーナー部は、制御部からの出力に従いそれぞれ独立して作動することから、外気温の変動に関わらず、植物の成長を適切に促進することができる。
また、請求項１に記載のＧＴＬ加温機によれば、燃焼部等の故障を防止できるため、ＧＴＬ加温機を安定的に使用することが可能である。

本発明の請求項２記載のＧＴＬ加温機によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、ＧＴＬの着火・燃焼がスムーズとなるため、早朝や夜間、寒冷地におけるバーナー部の運転が可能となる。さらに、ＧＴＬの燃焼不良によって発生するＣＯの濃度を軽減できる。

本発明の請求項３に記載のＧＴＬ加温機によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、ＧＴＬの燃焼不良を直ちに感知可能であり、かつその燃焼を停止可能であるので、温室内にＣＯが充満することを防止可能であり、高い安全性を発揮するものである。

本発明の請求項４に記載のＧＴＬ加温機によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、連通口から温室内に導入される空気の量が減少することが防止されるため、筐体の内部と温室の内部との空気の循環が良好であり、加温された空気が温室の天井部に貯留することを防止可能であるとともに、短時間で空気を加温することができる。
また、温室内に放たれた蜜蜂等が送風機の内部に吸引されることが防止されるので、植物の授粉等が阻害されることを回避可能である。

実施例に係るＧＴＬ加温機の外観を示す正面図である。実施例に係るＧＴＬ加温機の内部を示す正面図である。（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例に係るＧＴＬ加温機を構成するダンパー機構の外観図及び（ａ）におけるＡ方向矢視図である。実施例に係るＧＴＬ加温機を構成するバーナー部の外観図である。（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例に係るＧＴＬ加温機を構成するＣＯセンサーの外観図及び（ａ）におけるＢ方向矢視図である。（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例に係るＧＴＬ加温機におけるバーナー部の作動及びダンパー機構の作動を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態に係るＧＴＬ加温機について、図１乃至図６を用いて詳細に説明する。図１は、実施例に係るＧＴＬ加温機の外観を示す正面図である。また、図２は、実施例に係るＧＴＬ加温機の内部を示す正面図である。
図１及び図２に示すように、本実施例のＧＴＬ加温機１は、ＧＴＬを燃焼させて植物栽培用の温室５０の内部５０ａにおける温度及びＣＯ_２の濃度を自動的に調整可能なＧＴＬ加温機である。なお、このＧＴＬは、パラフィンが直鎖状に連結した直鎖型パラフィンや側鎖を持つ分枝型パラフィンから構成され、燃焼によりＣＯ_２とＨ_２Ｏが発生する。ただし、直鎖型パラフィンを多く含むＧＴＬは、低温において粘性が高く流動性が良好でないという特性がある。

ＧＴＬ加温機１は、温室５０の内部５０ａと連通する連通口１２ａ，１２ｂ（連通口１２ａは図１に、連通口１２ｂは図２に、それぞれ記載されている。）が外壁１１に開口する筐体２と、この外壁１１を貫通して設けられ、ＧＴＬ（図示せず）を燃焼させて燃焼ガスを発生させるバーナー部３と、筐体２の内部２ａに配置され、燃焼ガスがその導入口４ａから導入される熱交換器４と、この熱交換器４の排出口４ｂから排出される燃焼ガスが送気されるダンパー機構５と、このダンパー機構５と筐体２に貫通された排気導入孔１０とを接続する排気導入ダクト６と、この排気導入ダクト６に設けられた複数の噴出孔６ａを通過して筐体２の内部２ａに送気された燃焼ガスと、筐体２の内部２ａにおける気体が混合されてなる混合気を、熱交換器４に送風する（図中白抜矢印）ファン７と、連通口１２ａ，１２ｂを通過して温室５０の内部５０ａに送出された空気の状態を計測する計測部８と、計測部８による計測結果に基づいてダンパー機構５の開閉状態及び／又はバーナー部３の点火のオン／オフを切り替える制御信号を出力する制御部９と、が備えられる。このうち、バーナー部３は、温室５０の外部に開口する燃焼用空気取り入れダクト３０から燃焼用空気を取り入れる構成である。

また、制御部９に対し、バーナー部３やダンパー機構５を制御するための設定温度Ｔ（℃）、ＣＯ_２の設定濃度（ｐｐｍ：体積比）を入力するための操作盤９ａが、制御部９とともに外壁１１に設置される。なお、ＣＯ_２の設定濃度は、上限濃度ＵＬと下限濃度ＬＬの二種類が設定される。具体的には、例えば、設定温度Ｔは２０（℃）、上限濃度ＵＬは１０，０００（ｐｐｍ）、下限濃度ＬＬは１，５００（ｐｐｍ）であるが、もちろんこれ以外の値であっても良い。また、ＣＯの設定濃度Ｃ_ＣＯは任意に設定可能である。ただし、この設定濃度Ｃ_ＣＯがＣＯセンサーにすでに記憶されている場合は、操作盤９ａからの入力は不要である。

計測部８は、温室５０の内部５０ａにおける空気の温度を計測する温度センサー１３と、この空気に含有されるＣＯ_２の濃度を計測するＣＯ_２センサー１４と、が設けられる。
また、温室５０の内部５０ａに存在する空気を筐体２の内部２ａへ取り込むために、外壁１１の上方と筐体２の天井部２ｅが開放されて設けられる空気取り込み部１５と、空気取り込み部１５を被覆する防虫ネット１６と、が備えられる。この防虫ネット１６は、温室５０の内部５０ａに放たれている授粉用の蜜蜂等が通過できない大きさのメッシュサイズで構成される。
さらに、図２に示すように、筐体２の内部２ａは、ファン７が配置される上段２ｂと、熱交換器４が配置される下段２ｃと、に隔壁２ｄによって区画される。この隔壁２ｄは、ファン７が送風する空気を上段２ｂから下段２ｃへ送気可能に、ファン７を支持する。
この他に、温室５０の内部５０ａにおけるＣＯの濃度を計測するためのＣＯセンサー３１が、外壁１１に設置される。

次に、実施例に係るＧＴＬ加温機を構成するダンパー機構について、図３を用いながら詳細に説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、それぞれ実施例に係るＧＴＬ加温機を構成するダンパー機構の外観図及び図３（ａ）におけるＡ方向矢視図である。なお、図１及び図２で示した構成要素については、図３においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ダンパー機構５は、熱交換器４の排出口４ｂから排出される燃焼ガスを排気導入ダクト６（図１、図２参照）へ送出する排気送出口１７と、この燃焼ガスを温室５０の外部へ排出する外部排出口１８と、排気送出口１７と外部排出口１８の間に介設され、ＣＯ_２センサー１４の計測結果に応じて出力される制御部９からの制御信号に基づいて筐体２の内部２ａにおける、燃焼ガスを温室５０の外部へ排出する間熱式運転と、燃焼ガスを混合気を経て空気として温室５０の内部５０ａへ送出する直熱式運転と、を切り替えるダンパー１９と、が設けられる。排気送出口１７及び外部排出口１８は、密閉された箱体２０の側面に互いに直角をなして設けられる。そのため、上記の「排気送出口１７と外部排出口１８の間に介設されたダンパー１９」とは、ダンパー１９がダンパー軸１９ａを介して箱体２０の角部に取り付けられた構成をいう。また、このダンパー軸１９ａは、ダンパー１９を正逆回転（図中矢印）させるために設けられる。この正逆回転は、ダンパー軸１９ａに、カップリング２１ａとギヤードモーター２１ｂが連結されることで行われる。
なお、ダンパー１９が排気送出口１７を閉鎖する場合において、ダンパー１９自体の重量によって排気送出口１７を完全に閉鎖できない可能性を考慮して、ダンパー軸１９ａの反駆動側にバランサーアーム２２ａとバランスウェイト２２ｂが取設される。

さらに、ＧＴＬを燃焼するバーナー部について、図４を用いながら詳細に説明する。図４は、実施例に係るＧＴＬ加温機を構成するバーナー部の外観図である。なお、図１乃至図３で示した構成要素については、図４においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図４に示すように、バーナー部３は、ケーシング２３と、ケーシング２３に燃焼用空気を取り込むブロア２４と、燃焼時の火炎を調整するハウジング２５と、点火トランス２６と、を備える。
また、バーナー部３は、ＧＴＬを燃焼させる燃焼部３８と、燃焼部３８へＧＴＬを供給するための燃料供給部２９を備える。燃焼部３８は、ケーシング２３を通過して収容される給油パイプ２８と、ハウジング２５に収容されて給油パイプ２８の先端に設けられるノズル２７と、ハウジング２５に固設されてノズル２７を支持するノズルヒーターホルダー３９と、ブロア２４から供給された燃焼用空気を整流するディヒューザー４０と、点火トランス２６に接続された着火用の電極棒（図示せず）と、から構成される。
また、燃料供給部２９は、オイルストレーナー２９ａと、オイルヒーター２９ｂと、オイル温度センサー２９ｃと、給油パイプ２８に燃料を駆出する電磁ポンプ２９ｄと、から構成される。
すなわち、燃焼部３８及び燃料供給部２９は、それぞれＧＴＬを予熱するためのノズルヒーターホルダー３９及びオイルヒーター２９ｂが備えられる。

さらに、バーナー部３は、ＧＴＬを燃焼させるための燃焼用空気を、ノズル２７へ供給する燃焼用空気取り入れダクト３０が取り付けられる。この燃焼用空気取り入れダクト３０は、熱交換器４の排出口４ｂの近傍における外壁１１に開口し、かつ筐体２の内部２ａ（図１、図２参照）を通過して配設され、ブロア２４に接続される。

そして、バーナー部３は、ＣＯ_２センサー１４及び温度センサー１３による計測結果に応じて出力される制御部９からの制御信号に基づいてノズル２７の点火のオン／オフが制御される。より詳細には、点火のオン／オフの制御は、電磁ポンプ２９ｄに電力を供給又は遮断するリレー回路によって行われる。ただし、この制御は、電磁ポンプ２９ｄに対するリレー回路以外の公知手段によって行われても良い。

続いて、ＣＯの濃度を計測するＣＯセンサーについて、図５を用いながら詳細に説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ実施例に係るＧＴＬ加温機を構成するＣＯセンサーの外観図及び図５（ａ）におけるＢ方向矢視図である。なお、図１乃至図４で示した構成要素については、図５においても同一の符号を付して、その説明を省略する。
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ＧＴＬの燃焼不良によって発生するＣＯを計測するとともに、バーナー部３の上方に、ＣＯの濃度を計測するとともに、その計測結果をバーナー部３に出力するＣＯセンサー３１が配置される。
ＣＯセンサー３１は、前面パネル３２ａを備えるセンサーボックス３２と、センサーボックス３２の内部に収容されてＣＯの濃度を計測するＣＯ濃度計３３と、ＣＯ濃度計３３を支持するホルダー３４と、ジョイント基板３５と、を備える。センサーボックス３２は、筐体２の上段２ｂ及び下段２ｃ（図２参照）とそれぞれ連通する上段出口３６及び下段入口３７が開口している。なお、上段出口３６及び下段入口３７としたのは、ファン７（図２参照）の送風機能によって上段２ｂは負圧、下段２ｃは正圧となるため、センサーボックス３２内部において、空気は下段入口３７から吸い込まれて上段出口３６から排出されるように循環するからである。
また、バーナー部３（図２参照）は、ＣＯセンサー３１による計測結果に従い、点火のオン／オフが制御される。

次に、実施例に係るＧＴＬ加温機の作動について、図６を用いながら、より詳細に説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ実施例に係るＧＴＬ加温機におけるバーナー部の作動及びダンパー機構の作動を示すフローチャートである。
図６（ａ）に示すように、ＧＴＬ加温機１の運転スイッチ（以下、運転ＳＷという）をオンにすると、温度センサー１３、ＣＯ_２センサー１４（図１、図２参照）がそれぞれ温室５０の内部５０ａにおける空気の温度（℃）、ＣＯ_２の濃度（ｐｐｍ）の計測を開始する。
これと同時に、ファン７が作動し、ＣＯセンサー３１に収容されるＣＯ濃度計３３（図５参照）が内部５０ａにおける空気に含まれるＣＯの濃度（ｐｐｍ）の計測を開始する。このときの計測濃度が予め制御部９に設定されたＣＯの設定濃度Ｃ_ＣＯ以上である場合、制御部９は、バーナー部３に対し、運転を停止する内容の指令を出力する。これと同時に筐体２の外壁１１に取り付けられた警報器（図示せず）から警報音が発生し、操作盤９ａ（図１、図２参照）への電源供給が遮断される。そして、ＧＴＬ加温機１の点検が行われてＣＯの発生原因が解消された場合に、操作盤９ａへの電源供給が可能となる。
一方、計測濃度が予め制御部９に設定された設定濃度Ｃ_ＣＯよりも低い場合、制御部９は、ＣＯ_２センサー１４による計測濃度と、下限濃度ＬＬを比較する。

上記比較の結果、ＣＯ_２センサー１４による計測濃度が、下限濃度ＬＬよりも低い場合、制御部９は、バーナー部３に対し、運転を開始する内容の指令を出力する。
一方、上記計測濃度が、下限濃度ＬＬ以上である場合、制御部９は、温度センサー１３による計測温度と、設定温度Ｔを比較する。

上記比較の結果、温度センサー１３による計測温度が設定温度Ｔよりも低い場合、制御部９は、バーナー部３に対し、運転を開始する内容の指令を出力する。
一方、上記計測温度が、設定温度Ｔ以上である場合、制御部９は、バーナー部３に対し、運転を停止する内容の指令を出力する。
なお、温度センサー１３、ＣＯ_２センサー１４及びＣＯセンサー３１は、設定温度Ｔ、設定濃度ＵＬ，ＬＬ及び設定濃度Ｃ_ＣＯをそれぞれ閾値とし、この閾値を超える場合等に計測を行い、制御部９に対し信号を入力しても良いし、一定時間毎に計測して制御部９に対し信号を入力しても良い。

次に、バーナー部３は、制御部９からの運転開始の指令を受けると、燃料供給部２９やブロア２４等に電力が供給される。そのため、ＧＴＬがオイルヒーター２９ｂ及びノズルヒーターホルダー３９によって加温され、それぞれ給油パイプ２８を通過する際やノズル２７から噴射される際の流動性が向上する。さらに、ブロア２４には燃焼用空気取り入れダクト３０が接続されるので、ノズル２７には加温された燃焼用空気が供給される。したがって、ケーシング２３、ハウジング２５、ノズル２７及びディヒューザー４０等で結露が発生する恐れがなく、これらの損傷やＧＴＬの燃焼不良を最小限に抑制することができる。

さらに、ノズル２７から噴射される火炎によって加温された燃焼ガスは、熱交換器４に導入され、筐体２の内部２ａに存在する空気と熱交換しつつ、ダンパー機構５に送気される。
なお、図６（ｂ）に示すように、ＣＯ_２センサー１４による計測濃度が、上限濃度ＵＬよりも低い場合、制御部９は、ダンパー機構５のダンパー軸１９ａに対し、ダンパー１９が外部排出口１８を閉鎖する内容の指令を出力する。この場合、ダンパー機構５の箱体２０の内部の燃焼ガスは、排気導入ダクト６を通過して排気導入孔１０から筐体２の上段２ｂに送気される（直熱式）。次いで、上段２ｂに送気された燃焼ガスは、上段２ｂに存在した気体と混合され混合気としてファン７によって下段２ｃへ送風され、熱交換器４によって熱交換された後、筐体２の外壁１１に開口する連通口１２ａ，１２ｂから温室５０の内部５０ａへ導入される。内部５０ａへ導入された混合気は、筐体２の外部であって、かつ温室５０の内部５０ａに存在する気体と混合され、内部５０ａの空気となる。なお、上段２ｂに存在した気体とは、例えば、温室５０の内部５０ａから、空気取り込み部１５及び防虫ネット１６を通過して上段２ｂに取り込まれた空気である。
一方、ＣＯ_２センサー１４による計測濃度が、上限濃度ＵＬ以上であった場合、制御部９は、ダンパー軸１９ａに対し、ダンパー１９が排気送出口１７を閉鎖する内容の指令を出力する。この場合、箱体２０の内部の空気は、外部排出口１８から温室５０の外部に排出される（間熱式）。
これ以降、温度センサー１３、ＣＯ_２センサー１４及びＣＯセンサー３１による各計測が繰り返され、バーナー部３及びダンパー機構５が、表１に示すように作動する。表１は、温室５０における温度及びＣＯ_２の濃度の計測結果に対応したバーナー部３及びダンパー機構５の作動を示したものである。

以上説明したように、本実施例のＧＴＬ加温機１によれば、温室５０の内部５０ａに、植物の成長に適切な温度で、かつ適切な濃度のＣＯ_２を含有する空気を導入可能である。加えて、ＧＴＬの燃焼ガスに含まれるＣＯ_２を有効的に利用可能であることから、従来必要であったＣＯ_２を供給するための専用機械が不要である。したがって、ＧＴＬ加温機１のみによって植物の成長を大きく促進させることが可能であるとともに、植物の生産コストを抑制することが可能である。
また、植物の種類毎にそれぞれ異なる設定温度ＴやＣＯ_２の設定濃度ＵＬ，ＬＬを、きめ細かく自在に設定可能であるので、様々な植物の生育に適したＣＯ_２の濃度を実現でき、その生産性を向上できる。
また、ＧＴＬ加温機１によれば、温室５０の空気を加熱する方式を、温度及びＣＯ_２の濃度の計測結果を反映し、正確かつ自動的に切り替えることが可能である。より詳細には、バーナー部３の点火とダンパー機構５を自動で制御することで、燃焼ガスの排熱の利用効率を、従来技術（重油加温機等）と比較して２０〜３０％増加させることができる。
さらに、バーナー部３とダンパー機構５は、それぞれ独立して作動することから、例えば、表１に示すように、複数種類の運転を行うことが可能である。ただし、ＣＯ_２の計測濃度＜下限濃度ＬＬにおいては、計測温度に依存せずにバーナー部３の運転を可能とすることから、例えば、昼間において、空気の温度が高く、かつＣＯ_２の濃度が不足する場合に、ダンパー機構５による直熱式に加え、設定濃度ＬＬに達するまでＣＯ_２の濃度を確実かつ速やかに増加させることができる。したがって、植物に対し常に十分な濃度のＣＯ_２を供給することができる。

また、ＧＴＬ加温機１によれば、ＣＯセンサー３１によって、バーナー部３の点火を制御できるので、温室５０の内部５０ａにおけるＣＯ事故の発生を未然に防ぐことが可能であり、非常に安全性が高い。
さらに、バーナー部３においては、オイルヒーター２９ｂ、ノズルヒーターホルダー３９及び燃焼用空気取り入れダクト３０が設置されることで、ノズル２７における着火性や燃焼の安定性、持続性を向上させることができる。よって、低流動性を有するＧＴＬであっても、効率的に燃焼させることが可能である。

加えて、空気取り込み部１５が備えられることから、ファン７が吸気する空気を十分に補給することができる。そのため、筐体２と温室５０のスムーズな空気の循環を可能にするとともに、内部５０ａの温度を均一に維持することができる。さらに、防虫ネット１６が空気取り込み部１５を被覆するため、内部５０ａに授粉用の蜜蜂等が放たれている場合には、これがファン７に吸い込まれて死滅することを防止可能である。

なお、本発明のＧＴＬ加温機１の構造は本実施例に示すものに限定されない。例えば、制御部９は、複数のＧＴＬ加温機１が同期して作動する際に、これら複数のＧＴＬ加温機１同士を連動させる機能を備えていても良い。

本発明は、植物栽培用の温室に、適切な温度及びＣＯ_２の濃度を有する空気を自動的に導入可能なＧＴＬ加温機として利用可能である。

１…ＧＴＬ加温機２…筐体２ａ…内部２ｂ…上段２ｃ…下段２ｄ…隔壁２ｅ…天井部３…バーナー部４…熱交換器４ａ…導入口４ｂ…排出口５…ダンパー機構６…排気導入ダクト６ａ…噴出孔７…ファン８…計測部９…制御部９ａ…操作盤１０…排気導入孔１１…外壁１２ａ，１２ｂ…連通口１３…温度センサー１４…ＣＯ_２センサー１５…空気取り込み部１６…防虫ネット１７…排気送出口１８…外部排出口１９…ダンパー１９ａ…ダンパー軸２０…箱体２１ａ…カップリング２１ｂ…ギヤードモーター２２ａ…バランサーアーム２２ｂ…バランスウェイト２３…ケーシング２４…ブロア２５…ハウジング２６…点火トランス２７…ノズル２８…給油パイプ２９…燃料供給部２９ａ…オイルストレーナー２９ｂ…オイルヒーター２９ｃ…オイル温度センサー２９ｄ…電磁ポンプ３０…燃焼用空気取り入れダクト３１…ＣＯセンサー３２…センサーボックス３２ａ…前面パネル３３…ＣＯ濃度計３４…ホルダー３５…ジョイント基板３６…上段出口３７…下段入口３８…燃焼部３９…ノズルヒーターホルダー４０…ディヒューザー５０…温室５０ａ…内部

Claims

ＧａｓｔｏＬｉｑｕｉｄｓ（以下、ＧＴＬという）を燃焼させて植物栽培用の温室の内部における温度及び二酸化炭素（以下、ＣＯ_２という）の濃度を自動的に調整可能なＧＴＬ加温機であって、
前記温室の内部と連通する連通口が外壁に開口する筐体と、
前記外壁を貫通して設けられ、前記ＧＴＬを燃焼させて燃焼ガスを発生させるバーナー部と、
前記筐体の内部に配置され、前記燃焼ガスがその導入口から導入される熱交換器と、
この熱交換器の排出口から排出される前記燃焼ガスが送気されるダンパー機構と、
このダンパー機構と前記筐体に貫通された排気導入孔とを接続し、かつこの排気導入孔を介して前記筐体の内部に挿入された部分が前記筐体の天井部の直下に配置される排気導入ダクトと、
この排気導入ダクトを通過して前記筐体の内部に送気された前記燃焼ガスと、前記筐体の内部における気体が混合されてなる混合気を、前記熱交換器に送風する送風機と、
前記連通口を通過して前記温室の内部に送出された空気（ただし、前記筐体から前記温室の内部に送出された前記混合気を空気という）の状態を計測する計測部と、
この計測部による計測結果に基づいて前記ダンパー機構の開閉状態及び／又は前記バーナー部の点火のオン／オフを切り替える制御信号を出力する制御部と、が備えられ、
前記筐体の内部は、前記送風機が配置される上段と、前記熱交換器が配置される下段と、に隔壁によって区画され、
前記筐体の内部のうちの前記上段に前記燃焼ガスを送気する複数の噴出孔が前記排気導入ダクトの前記送風機寄りの下面に設けられ、
前記計測部は、前記温室の内部における前記空気の温度を計測する温度センサーと、前記空気に含有される前記ＣＯ_２の濃度を計測するＣＯ_２センサーと、が設けられ、
前記ダンパー機構は、前記熱交換器の前記排出口から排出される前記燃焼ガスを前記排気導入ダクトへ送出する排気送出口と、前記燃焼ガスを前記温室の外部へ排出する外部排出口と、前記排気送出口と前記外部排出口の間に介設され、前記ＣＯ_２センサーの計測結果に応じて出力される前記制御信号に基づいて前記筐体の内部における、前記燃焼ガスを前記温室の外部へ排出する間熱式運転と、前記燃焼ガスを前記空気として前記温室の内部へ送出する直熱式運転と、を切り替えるダンパーと、が設けられ、
前記バーナー部は、前記ＧＴＬを燃焼させる燃焼部と、この燃焼部へ前記ＧＴＬを供給するための燃料供給部と、を備えるとともに、前記ＧＴＬを燃焼させるための燃焼用空気を前記燃焼部へ供給する燃焼用空気取り入れダクトが接続され、かつ前記ＣＯ_２センサー及び前記温度センサーによる計測結果に応じて出力される前記制御信号に基づいて前記点火のオン／オフが制御され、
前記燃焼用空気取り入れダクトは、前記外壁に開口し、かつ前記筐体の内部を前記熱交換器の前記導入口から前記排出口までの間を通過して配設されることを特徴とするＧＴＬ加温機。
前記燃焼部及び前記燃料供給部は、それぞれ前記ＧＴＬを予熱するためのヒーターが備えられることを特徴とする請求項１に記載のＧＴＬ加温機。
前記バーナー部の近傍に、一酸化炭素（以下、ＣＯという）の濃度を計測するとともに、その計測結果を前記バーナー部に出力するＣＯセンサーが配置され、
前記バーナー部は、前記ＣＯセンサーによる計測結果に従い、前記点火のオン／オフが制御されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＧＴＬ加温機。
前記温室の内部に存在する前記空気を前記筐体の内部へ取り込むために、前記外壁の一部が開放されて設けられる空気取り込み部と、
この空気取り込み部を被覆する網状体と、が備えられることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＧＴＬ加温機。