JP6588284B2

JP6588284B2 - ハウスの環境制御機

Info

Publication number: JP6588284B2
Application number: JP2015177744A
Authority: JP
Inventors: 成広古田; 洋二石垣; 信繁岡井
Original assignee: Fulta Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Fulta Electric Machinery Co Ltd
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: JP2017051135A

Description

本発明は、ハウスの環境制御機であり、ハウス内に、外気、及び／又は、外気中に含まれるＣО_２（炭酸ガス）を、積極的に取入れ、作物に最適な環境を確保すること、ハウス内の温度調整と、作物の成育環境維持、並びに収穫量拡充を意図した、ハウスの環境制御機に関する。

従来、ハウス内の温湿度管理、及び／又は、ＣО_２導入を効率的に行い、温湿度調整に関するコスト削減化と、ＣО_２導入による植物の光合成の促進を図り、収穫量の拡充と、作業の軽減化を図ることが要望されている。しかしながら、我が国に於いては、いまだに十分な対策が実施されていない。この分野において、改良と、現実に効率的な栽培が行われている。その一例が、オランダである。

我が国においては、大学とか、専門業者の集いで、それぞれ発案がある。本出願人も、この専門業者の一人であり、種々の工夫と、対策を講じている。

この流れのひとつが、特開２０１２−１５２１７６号公報に記載の発明であり（特許文献１）、ヒートポンプと炭酸ガス発生装置、並びに暖房機との組合せで、ハウス内にＣО_２の供給と、外気導入と、温湿度調整とを図る構成である。また、特開２００９−１５３４５９号公報に記載の発明であり（特許文献２）、ＣО_２発生機と送風機との組合せにより、群落に配置したダクトを介して、作物にＣО_２等を供給する構造である。

この特許文献１では、次のことを意図する。
１）ハウスの生育環境に必要とする条件全体を管理する構造を提案することで、生育の健全化と、作物の収穫量の拡大と品質の向上を図りつつ、かつ合理的な農作業を図る。
２）ハウスの壁面近傍に、暖房機と炭酸ガス発生装置、並びにヒートポンプを設けた空調装置とすることで、ダクトに暖気、冷気、又は調和空気とか、また、ＣＯ_２を個別、又は同時に供給する中継基地として、活用する。
３）暖房機に設けたダクトを、作物の株間に配備する構造とし、ハウス栽培に最適な空調機を提供する。
４）暖房機の空気切換え部の側面に導入孔の開口と、炭酸ガス発生装置の吹出し管の開口と、ヒートポンプの吹出し管の開口を、切離して設ける構造とし、ハウスの内気と、この空気切換え部に導入するＣＯ_２と、外気とのミキシングを図る。

特開２０１２−１５２１７６号公報特開２００９−１５３４５９号公報

特許文献１は、暖房機のファンを利用して、内外気を取込み、かつＣО_２発生機を使用し、何時でも、かつ条件を問わずに、ハウス内に、内外気、及び／又は、ＣО_２を供給できる有益な特徴を備える。

しかしながら、暖房機と炭酸ガス発生装置、並びにヒートポンプとを備える構造であり、経済面での改良と、ハウスに設置することの問題を解消する必要性があり、よりコンパクトで、かつ経済面での要望に応え得る環境制御機が要望される。

上記に鑑み、本発明では、市井の要望を満足できるハウス専用の環境制御機の提供と、コストの削減化と、経済面での有利性を備えたハウス専用の環境制御機を提供する。

上記に鑑み、本発明は、請求項１〜請求項６を提供する。その概要は、ハウス用の環境制御機であり、ハウスの妻面に近接して設けられており、ハウスの暖房機を兼ねる。環境制御機下側の本体部（ケーシング）には、熱交換部とバーナ並びに燃焼釜を備える。この本体部の天板には送風機（ファン）を備える。また、本体部の下部には、親ダクトを設ける吹出口を備える。本体部の天板の上には、ファンを取囲む本体部の上側の空間（空気取込み部屋の下部）と、空気取込み用の導入筒部（妻面の外気側シャッタ）と、内気循環側シャッタとを備える空間（空気取込み部屋の上部）を設ける。この外気側シャッタと導入筒部から、外気を、空気取込み部屋の上部、及び／又は、下部を介して、暖房機に取込み（導入し）、吹出口から親ダクト（大径ダクト）、並びに子ダクト（分岐ダクト）を利用して、作物の棚下、又は畝間に、外気、及び／又は、必要により、ＣО_２を送り、作物の生育に役立てる。一方、内気循環用のシャッタから、ハウス内空気（例えば、温風）を、空気取込み部屋の上部等を介して、暖房機に取込み、吹出口から親ダクト、並びに子ダクトを利用して、作物の棚下、又は畝間に、温風空気を送り、作物の生育に役立てる。

請求項１の発明は、ハウスの妻面には、妻面用の巻上げできるフィルムと、防虫ネットとを備えており、巻上げフィルム、及び／又は、防虫ネットに近接して設けた環境制御機は、本体部と、本体部の上に設けた空気取込み部屋とでなり、空気取込み部屋の外気導入口は、巻上げフィルムの巻上げ時において、妻面側の外気のみを導入できるように配備する構造とし、また、空気取込み部屋の内気吸込み口は、外気導入口と対峙して設け、巻上げフィルムの閉塞時において、ハウス内の内気のみを導入する構造とし、さらに巻上げフィルムの開放時において、外気導入口を開閉する外気側シャッタと、内気吸込み口を開閉する内気側シャッタとを制御し、内外空気を混合する構造としたハウスの環境制御機であって、
本体部(３)は、暖房機(５)の外郭体であり、本体部(３)の天板(３ａ)には吸込み穴を有し、また、暖房機(５)は、燃焼釜(５００)と、燃焼釜(５００)に設けられたバーナ(５０１)及びバーナ用のファン(５０２)と、燃焼釜(５００)に繋がる熱交換パイプ(５０３)を備える構成とし、
また、本体部（３）の天板(３ａ)で、かつ空気取込み部屋(６)の下部には、内外気を吸込む一基、又は数基のファン(３００)を備える構成とし、
空気取込み部屋(６)と、本体部(３)とは、天板（３ａ）で区分されており、かつ空気取込み部屋(６)の容積は、本体部(３)の容積に対し、二倍の容積であることを特徴とするハウスの環境制御機であり、暖房機、及び／又は、外気導入とともに、外気の強制導入方法により、ハウス内の作物に、幾分のストレスを与えつつ、かつ生長阻害とならない温度維持、及び／又は、必要とするＣО２等を確保できる構造であり、生育環境維持と、収穫量の増大が可能となり、かつ総合環境制御が図れる、又は、原則として、ＣО２発生機を設置しなくても、気候により、ハウス内の作物の生長が図れる、温度維持、及び／又は、ＣО２を確保できるハウスの環境制御機を提供できる、等の特徴がある。更には、本発明は、背高な構造を利用し、害虫の割合が少ないと考えられる、ハウスの高い位置の外気を取込み得る利点が有る。また、ＣО２を含む空気（外気）の取込みを介して、作物の生育に役立てる。また、ＣО２が不足することを考慮し、必要により、ＣО２発生機を稼動して補うこともできる。夏季の夜冷促進とか、或いは棚下への速やかな冷気の補完等に役立つ効果がある。更に、空気取込み部屋の容積は、本体部の容積に対し、二倍の容積とすることで、内外空気を混合するに最適である。

請求項２の発明は、環境制御機の外郭となる本体部には、燃焼釜と、燃焼釜に設けられたバーナ及びファンと、燃焼釜に繋がる熱交換パイプとを備えるハウスの環境制御機であり、請求項１の特徴を達成しつつ、かつ請求項１の発明を、達成するに、最も好ましい、暖房機の構造を提案する。

請求項３の発明は、環境制御機の外郭となる空気取込み部屋の外気導入口は、外気導入口、及び／又は、妻面に設けた第１シャッタの開放時に、空気取込み部屋の開口と連通し、外気のみ導入、及び／又は、環境制御機の暖房機を稼動するハウスの環境制御機であり、請求項１の特徴を達成しつつ、かつ請求項１の発明を、達成するに、最も好ましい、外気導入口の第１シャッタの構造を提案する。また、外気が、内気より低いときにおいて、植物に悪影響を与える状況回避ができる。

請求項４の発明は、空気取込み部屋の内気吸込み口には、第２シャッタを設け、かつ内気吸込み口は、取込み部屋の開口と連通し、内気のみを導入し、内気を循環利用するハウスの環境制御機であり、請求項１の特徴を達成しつつ、かつ請求項１の発明を、達成するに、最も好ましい、内気導入口の第１シャッタの構造を提案する。また、内気の有効利用、及び／又は、植物に悪影響を与える状況回避ができる。

請求項５の発明は、本体部の天井に設けたファンと、ファンの上方に設けた取込み部屋に、開口を対峙して設けることで、内気・外気のみを導入できるハウスの環境制御機であり、請求項１の特徴を達成しつつ、かつ請求項１の発明を、達成するに、最も好ましい、ファンの上方に設けた取込み部屋の構造を提案する。

環境制御機をハウス内に設置した状態を勘案して示した正面図環境制御機をハウス内に設置した状態を勘案して示した背面図環境制御機をハウス内に設置した状態を勘案して示した左側面図環境制御機をハウス内に設置した状態を勘案して示した右側面図環境制御機をハウス内に設置した状態を勘案して示した平面図環境制御機をハウス内に設置した時の左側面の要部を示す模式図環境制御機の一方の導入筒部と関連する外気側シャッタの一例を示した端面摸式図環境制御機の一方の導入筒部と関連する外気側シャッタの他の一例を示した端面摸式図環境制御機とダクトとをハウス内に設置した時の妻面側より見た正面図ダクトの配置を説明する平面模式図

図１〜図７−２に示した各図を基に、環境制御機２の全体構造を説明するが、この各実施例は、好ましい一例を示したものであり、同様な効果と特徴を有する他の構造、手段は、本発明の範疇である。

図中１は、図６、図７−１に示したハウス（フィルムハウス、ガラスハウス、その他のハウスを含む）であり、このハウス１の妻面１Ａには、防虫ネット１００と、妻面用の巻上げできる巻上げフィルム１０１とを備える。また、巻上げ機１０２を備える構造であり、後述するように、巻上げフィルム１０１は、ＣО_２を含む空気（外気）を導入する際には、巻き上げられる。また、この巻上げフィルム１０１は、例えば、ハウス１の谷部１Ｂの近辺まで、巻き上げられる。

図中２は、全図に示した環境制御機であり、この環境制御機２は、次のように構成されている。環境制御機２の外郭は、例えば、方形状でなり、下側の本体部３と、この本体部３の上に設けた、この本体部３の略二倍の容積を備える（例えば、嵩高の構造の）空気取込み部屋６とで構成する。この本体部３は、暖房機５の外郭体であり、この本体部３には、暖房機５を構成する、燃焼釜５００と、この燃焼釜５００に設けられたバーナ５０１及びバーナ用のファン５０２と、燃焼釜５００に繋がる熱交換パイプ５０３とでなる。この本体部３の天板３ａで、かつ空気取込み部屋６の下部には、内外気を吸込む一基、又は数基のファン３００（円筒体に設けたファン３００）と、さらに、天板３ａには吸込み穴（図示せず）を有する。また、空気取込み部屋６の上部の一方には、一つか複数の（以下省略）一方の第一開口部６００と、この第一開口部６００に設けた筒状の導入筒部６０１とを備え、この導入筒部６０１は、妻面１Ａに近接した外気導入口６０３を先端に備える。そして、図６−１の例では、妻面１Ａ、及び／又は、ハウス１の躯体に直接、又は妻面１Ａのケースに、外気側シャッタ６０４と、防虫ネット１００とを設ける。また、図６−２の例では、導入筒部６０１の先端に設けた一方のシャッタ枠６０２は、導入筒部６０１の先端を兼用する構造であり、換言すると、導入筒部６０１の先端に外気側シャッタ６０４（第１シャッタ：外気吸込み時に開放するシャッタ）を設ける（妻面１Ａ、及び／又は、その躯体には、原則として、設けない）。また、防虫ネット１００は、妻面１Ａの巻上げフィルム１０１の内側に設ける（巻上げフィルム１０１の容易化を図る）。この図６−１では、防虫ネット１００を妻面１Ａの外側に膨出するように張装する（図６参照）。また、図６−２では、シャッタ枠６０２、又は導入筒部６０１の先端に張装する。また、上部の他方には、他方の第二開口部６０５と、この第二開口部６０５に設けた他方のシャッタ枠６０６と、この他方のシャッタ枠６０６に設けた内気循環側シャッタ６０８（第２シャッタ：内気吸込み時に開放するシャッタ）と、この内気循環側シャッタ６０８の開放状態で、開口する内気吸込み口６０７とを備える。一方のシャッタ枠６０２に配備した外気側シャッタ６０４と、他方のシャッタ枠６０６に配備した内気循環側シャッタ６０８は、対峙関係に形成されている。尚、外気側シャッタ６０４と内気循環側シャッタ６０８とは、対で設ける必要は無く、何れか一方（又は他方）でも可能であるが、その際には、他方（又は一方）にはダンパーとか遮蔽手段とかを布設することが望ましい。空気取込み部屋の下部と、下部と略同じ容積の空気取込み部屋の上部とで、空気取込み部屋６を形成し、空気の導入と、導入空間とを確保する。

この空気取込み部屋６の天板は、図６に示すように、例えば、ハウス１の吊下げ用ワイヤ１Ａ１の下側まで達する背高構造とか、図示しないが、巻上げフィルム１０１と、略同じ位置まで達しており、ハウス１の谷部１Ｂの近辺まで到り、背高構造とする（ハウス１の所定位置）。この背高構造とする理由は、例えば、外気側シャッタ６０４の開放で、ハウス１の谷部１Ｂの近辺の高い位置の外気を取込み、地表の温度影響を回避することと、その他として、例えば、前述した如く、害虫の割合が少ないと考えられる、ハウスの高い位置の外気を取込むことを一例とする。

本体部３の下方には、この本体部３の内部に導いた外気、又は温風を、ハウス１内に供給するための吹出口３０１が、複数個開設されている。この吹出口３０１には、それぞれ親ダクト１０（幹ダクト）が取付けられる。

そして、本発明においては、図６、図７に示すように、環境制御機２は、巻上げフィルム１０１に近接して設ける。これにより、外気導入口６０３には、開放時において、ハウス１の高い位置の外気が取込まれる（導入される）。この取込みは、暖房機５に配備されているファン３００の吸引（又は押込み）で可能である。具体的には、外気導入口６０３より空気取込み部屋６から暖房機５を介して、一方、又は他方の吹出口３０１（各種空気の吹出口）より親ダクト１０に導かれ、棚下、又は畝１１間に設けた多数本の子ダクト１０ａ（分岐ダクト）に送られた後に、植物Ｈの葉面Ｈ１裏側に供給される。この葉面Ｈ１裏側の気孔が、例えば、ハウス１が適度の湿度があるときには、開くので、この開いたときを利用して、植物Ｈは、新鮮な空気を取込み、この新鮮な空気のＣО_２と光との相乗効果で、光合成を達成する。この外気の取込み時に、ハウス１内の温度が下がるが、光合成の関係では、それ程、影響を受けないので、例えば、トマトやキュウリの最適な温度は、１５℃〜３０℃と云われており、この範囲内であれば、外気を導入するに支障が無く、極めて有効である。従って、本発明では、前記条件が満たされているときに、前述した動作をする。尚、繰返しになるが、気孔の状況を踏まえ、かつ前記条件が満たされているときに、前述した動作をする。これにより、光合成の促進と、植物Ｈにストレスを与えず、かつ理想的な生育が図れる。

そして、植物Ｈに、新鮮な空気を送るときには、同時に風が発生することから、気孔が開いた状態であり、新鮮な空気を確実に取込み、光合成の発生が確立されるとともに、前述の通り、植物Ｈにストレスを与えず、かつ理想的な生育が図れる。

図７−１と図７−２とに示したように、親ダクト１０は、ハウス１の一方の妻面１Ａと、棟方向の両側面１Ｃ、１Ｃに配置されており（例えば、吊下げ支持されており）、原則として、ハウス１と外気とを隔離する（外気の影響を少なくする）。また、子ダクト１０ａの棚下に配備するとともに、その共通性を図りつつ、植物に対して、外気、及び／又は、ＣО_２の均等の供給、又は差別的な供給が図れる。

以上の状況を達成するためには、環境制御機２の少なくとも外気導入口６０３を、ハウス１の妻面１Ａであって、かつ防虫ネット１００と妻面１Ａ用の巻上げできる巻上げフィルム１０１に近接した位置（当該ハウス１の所定位置）に設けるとともに、外気側シャッタ６０４を妻面１Ａに設ける。従って、外気側シャッタ６０４の開放時に、ファン３００の働きで、導入した外気を、外気導入口６０３（導入筒部６０１）と第一開口部６００を介して、空気取込み部屋６に取込み可能とする。そのためには、外気導入口６０３が、妻面１Ａの内面側に、擬似的に、繋がり、かつ内気の導入を略無くした構造を採用して、例えば、外気を略９０％程度導入できる構成とする。また、外気導入口６０３は、谷部１Ｂの直下であって、ハウス１の所定位置（高い位置）の外気のみを導入できる構造とする。尚、外気導入時において、内外気の温度差がある状況では、暖房機５を稼働し、外気の昇温を図ることもできる（他の例も同じ）。即ち、昇温した外気の導入を図る（他の例も同じ）。

本実施例では、空気取込み部屋６の第一開口部６００に設けた導入筒部６０１を、妻面１Ａの内面側に、近接して設ける（連設もできる）とともに、外気側シャッタ６０４と、そのシャッタ枠を、妻面１Ａに設ける。これによって、巻上げフィルム１０１を巻上げ時、かつ外気側シャッタ６０４の開放時に、妻面１Ａの外気のみを導入できる特徴がある。尚、図示しないが、外気導入口６０３と、妻面１Ａとの間に連結ダクトを設けることも有り得る。この例では、外気、及び／又は、ＣО_２のみを、確実に、かつスムーズに導入できる。ダクト１２は、着脱自在に設けることも可能である。

さらに、本発明では、巻上げフィルム１０１の開放時において、外気導入口６０３を開閉する外気側シャッタ６０４と、内気吸込み口６０７を開閉する内気循環側シャッタ６０８とを制御し（例えば、外気側シャッタ６０４と内気循環側シャッタ６０８とを、それぞれ１／２開放し）、内外空気を混合（ミキシング）する構造を採用し、ハウス１内の温湿度、及び／又は、ＣО_２をより精緻に、かつ効率的に制御できることと、植物に適した環境設定が可能となる。即ち、本発明は、前述した外気のみの導入の第一のパターンと、内気循環式の第二のパターンに併せて、第三のパターンができる。この第一のパターン〜第三のパターンを、選択して採用することで、内外気の状況とか、ＣО_２の状況と、植物の生育状況、出荷状況等に、マッチングしたハウス１の制御ができる。

本発明においては、環境制御機２の暖房機５により、ハウス１内を暖房するには、巻上げフィルム１０１と外気側シャッタ６０４とを閉塞状態で、内気循環側シャッタ６０８を開放し、内気吸込み口６０７より、内気を暖房機５内に導き（送り）温風を生成する。この温風は、吹出口３０１より親ダクト１０に導かれ、子ダクト１０ａにより、棚下、又は畝１１間に送られた後に、植物Ｈの葉面Ｈ１裏側に供給される。植物Ｈの根元、及び／又は、茎、又は葉面Ｈ１を温める。尚、ハウス１内のＣО_２の不足は、原則として、ＣＯ_２発生装置を利用する。即ち、本発明は、外気（季節等）、及び／又は、温湿度を勘案して、効率的に、環境制御機２と、暖房機５、又はＣＯ_２発生装置等を効率的、かつ経済的に利用し、植物Ｈの品質、収穫量の向上と、経済性の向上等を図ることが目標である。

図中２０は煙突であり、本体部３に設けた複数の第三開口部２１の中から選択して、適宜、繋がれる。また、図中２２は内圧（自動）調整手段を示す。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされる。従って、前述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、特許請求の範囲を限定するものではない。

１ハウス
１Ａ妻面
１Ａ１吊下げ用ワイヤ
１Ｂ谷部
１Ｃ側面
１００防虫ネット
１０１巻上げフィルム
１０２巻上げ機
２環境制御機
３本体部
３ａ天板
３００ファン
３０１吹出口
５暖房機
５００燃焼釜
５０１バーナ
５０２バーナ用のファン
５０３熱交換パイプ
６空気取込み部屋
６００第一開口部
６０１導入筒部
６０２一方のシャッタ枠
６０３外気導入口
６０４外気側シャッタ（第１シャッタ）
６０５第二開口部
６０６他方のシャッタ枠
６０７内気吸込み口
６０８内気循環側シャッタ（第２シャッタ）
１０親ダクト
１０ａ子ダクト
１１畝
１２ダクト
２０煙突
２１第三開口部
２２内圧（自動）調整手段
Ｈ植物
Ｈ１葉面

Claims

ハウスの妻面には、妻面用の巻上げできるフィルムと、防虫ネットとを備えており、この巻上げフィルム、及び／又は、防虫ネットに近接して設けた環境制御機は、本体部と、この本体部の上に設けた空気取込み部屋とでなり、この空気取込み部屋の外気導入口は、前記巻上げフィルムの巻上げ時において、前記妻面側の外気のみを導入できるように配備する構造とし、また、前記空気取込み部屋の内気吸込み口は、前記外気導入口と対峙して設け、前記巻上げフィルムの閉塞時において、ハウス内の内気のみを導入できる構造とし、さらに前記巻上げフィルムの開放時において、前記外気導入口を開閉する外気側シャッタと、前記内気吸込み口を開閉する内気側シャッタとを制御し、前記内外空気を混合する構造であって、
前記本体部(３)は、暖房機(５)の外郭体であり、この本体部(３)の天板(３ａ)には吸込み穴を有し、また、前記暖房機(５)は、燃焼釜(５００)と、この燃焼釜(５００)に設けられたバーナ(５０１)及びバーナ用のファン(５０２)と、前記燃焼釜(５００)に繋がる熱交換パイプ(５０３)を備える構成とし、
また、この本体部（３）の天板(３ａ)で、かつ空気取込み部屋(６)の下部には、内外気を吸込む一基、又は数基のファン(３００)を備える構成とし、
前記空気取込み部屋(６)と、前記本体部(３)とは、前記天板（３ａ）で区分されており、かつこの空気取込み部屋(６)の容積は、この本体部(３)の容積に対し、二倍の容積であることを特徴とするハウスの環境制御機。
前記環境制御機の外郭となる本体部には、燃焼釜と、この燃焼釜に設けられたバーナ及びファンと、燃焼釜に繋がる熱交換パイプとを備えることを特徴とする請求項１に記載のハウスの環境制御機。
前記環境制御機の外郭となる空気取込み部屋の外気導入口は、この外気導入口、及び／又は、前記妻面に設けた第１シャッタの開放時に、前記空気取込み部屋の開口と連通し、外気のみ導入、及び／又は、前記環境制御機の暖房機を稼動することを特徴とする請求項１に記載のハウスの環境制御機。
前記空気取込み部屋の内気吸込み口には、第２シャッタを設け、かつこの内気吸込み口は、取込み部屋の開口と連通し、内気のみを導入し、内気を循環利用することを特徴とする請求項１に記載のハウスの環境制御機。
前記本体部の天井に設けたファンと、このファンの上方に設けた取込み部屋に、前記開口を対峙して設けることで、前記内気・外気のみを導入することを特徴とする請求項１に記載のハウスの環境制御機。