JP6645666B2 - 区切られた空間内の空調制御システムの為の空気処理システム、区切られた空間内の空調制御の為の空調制御システム、区切られた空間および空調制御システムを備えるモジュラーユニット、モジュラーユニットのアセンブリ - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、制御された環境を伴う区切られた空間内の空気処理システムに関する。また、本発明は、そのような区切られた空間内で空調制御する為の空調システムに関する。さらに、本発明は、そのような区切られた空間と、そのような空調システムとを備えるモジュラーユニットに関する。さらに、本発明は、モジュラーユニットのアセンブリに関する。

背景

最近、作物は、制御された環境を伴う区切られた空間（以下、「ＣＥ空間」という。）、たとえば、そのような区切られた空間を備える輸送用コンテナ、モジュラーユニット内で栽培されるが、通常、この方法を屋内農業と呼ぶ。屋内農業は、生産目的の為の栽培、たとえば、ハウス栽培、オープンフィールド用途の為の均一な植栽材料の栽培を含む。

屋内農業の不利益は、ＣＥ空間の限定された容積のため、閉鎖又は半閉鎖された自然のため、作物の栽培にとって好ましい均一な環境を作り出すことが難しいことである。より具体的には、（作物の水分蒸発のため）取り去られる多量の水分と組み合わせて、ＣＥ空間と作物との間の僅かな温度差および湿度差は、高い空気交換率（１時間当たりの空気換気、ＡＣＨ）を必要とするが、食物の成長プロセスに否定的に影響し得る乱れた空気流が生じる可能性がある。

本発明は、１時間当たりの、比較的に高い空気換気をＣＥ空間内で与えるように構成された空気処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、ＣＥ空間内の乱流状態の形成を防止しつつ、温度、湿度、空気組成を制御することを更に目的とする。

この目的は、ハウジング内の空調制御システムの為の空気処理システムによって達成されるが、この空気処理システムは、制御された環境を伴う少なくとも区切られた空間と、ＣＥ空間とを備え、ここで、ＣＥ空間は、空気処理システムによってＣＥ空間内に作り出される空気流に関して、上流端部と下流端部とを有する。空気処理システムは、空気処理ユニットと、ＡＨＵと、パイプシステムと、少なくとも一次穿孔板を備えた穿孔板アセンブリとを備える。穿孔板アセンブリは、空気入口としてＣＥ空間の上流端部に位置する。ＡＨＵは、サービス空間内に配置され、パイプシステムによってＣＥ空間の上流端部で穿孔プレートアセンブリに結合されている。パイプシステムは、穿孔板アセンブリを通るＣＥ空間への空気流が層流状態下の空気流になるように穿孔板アセンブリにわたって空気の同質分布の為に、空気処理ユニットから穿孔板アセンブリに向かう方向において分岐する分岐ツリー状導管構造体を備える。有利なことに、ＣＥ空間内の、比較的に高い１時間当たりの空気換気は、乱流状態を形成することなく、ＣＥ空間内の水分を除去する為に提供可能である。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関し、ここで、サービス空間は、ＣＥ空間として同一ハウジング内に配置されている。有利なことに、よりコンパクトな形の空気処理システムが使用可能である。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関するが、ここで、ハウジングは、上流端部および下流端部の間に約１０ｍの長さの距離を有する。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関するが、ここで、ハウジングは、輸送用コンテナの大きさを有する。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関するが、ここで、穿孔板アセンブリは、二次穿孔板を更に備え、二次穿孔板は、分岐パイプシステムの流出部と一次穿孔板との間に位置する。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関するが、ここで、空気処理ユニットから穿孔板アセンブリに向かう流れる方向において、分岐パイプシステムの導管の全横断面は、分岐パイプシステムの各分岐において増加する。有利なことに、これは、ＡＨＵによって作り出される流量と比較して、流量の減少を可能にする。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関するが、ここで、層流の速度は、約０．５ｍ／ｓ未満であり、好ましくは、約０．１〜約０．５ｍ／ｓの範囲内にある。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関するが、ここで、一次穿孔板の穿孔面積は、分岐パイプシステムの流出部の横断面積以上である。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関するが、ここで、一次穿孔板は、約３ｍｍの横断面と約５ｍｍのピッチの穿孔ホールを有する。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関するが、ここで、穿孔板アセンブリの横断面はＣＥ空間の横断面と一致する。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関するが、ここで、穿孔アセンブリの横断面は、約１×１ｍ²または約１．５×１．５ｍ²である。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関するが、ここで、二次穿孔板の穿孔面積は、分岐パイプシステムの流出部の横断面積以上である。

実施形態によると、本発明は、前述したような空気処理システムに関するが、ここで、二次穿孔板は、約３ｍｍの横断面、約５ｍｍのピッチの二次穿孔ホールを有する。

さらに、本発明は、区切られた空間内の空調制御の為に、少なくともＣＥ空間（３）から成る、空調制御システムに関するが、これは、前述したような空気処理システム５を備える。

さらに、本発明は、少なくともＣＥ空間から成る、区切られた空間を伴って配置されたハウジングを備えるモジュラーユニットに関するが、前述したような空調制御システムを備える。

さらに、本発明は、少なくともＣＥ空間から成る、区切られた空間を伴って配置されたハウジングを備えるモジュラーユニットに関するが、前述したような空気処理システムを備える。

さらに、本発明は、前述したようなモジュラーユニットを備えた少なくとも一対のモジュラーユニットのアセンブリに関する。

実施形態によると、本発明は、前述したようなアセンブリに関するが、ここで、モジュラーユニットは、水平または垂直に積み重ねられる。

以下、例示的実施形態を示される図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
これらの例示的実施形態は、専ら例示的な目的が意図され、本発明の概念を制限するものではなく、本発明の概念は、添付された請求項によって規定される。
図１は、本発明の実施形態に従う空気処理システムを備えるモジュラーユニットの概略図を示す。 図２は、本発明の実施形態に従う分岐されたパイプシステムの概略図を示す。 図３は、本発明の実施形態に従う空気処理システムの穿孔板アセンブリの概略図を示す。

実施形態の詳細な説明

図１は、空気処理システムを備える実質的に矩形のハウジング１のが概略図を示す。ハウジング１は、少なくとも１つのＣＥ空間３を備え、この中で、ＣＥ空間３は、作物を受け取る手段を備える。ハウジングの長手方向において、ＣＥ空間３には、ＣＥ空間への空気流８の入口を示す上流端部４’と、下流端部４”（即ち、ＣＥ空間３からの空気流８の出口）とが備えられる。

空気処理システムは、ＣＥ空間３に空気流８を生み出す為に設けられている。空気流８は、ＣＥ空間３の上流端部４’から下流端部４”に流れる。本発明の実施形態において、サービス空間２は、サービス空間２からＣＥ空間３に空気流を伝送するようにサービス空間２がＣＥ空間３に結合される方式で、ＣＥ空間３と同一のハウジングの内部に配置されている。ハウジング内部のサービス空間２をコンパクトにすることによって、最大量の作物を受け取るようにＣＥ空間３を最適化することができる。

あるいは、サービス空間２は、サービス空間からＣＥ空間３への空気流の為の接続導管を備えた、ＣＥ空間３のハウジングから離れた分離ハウジング内にあってもよい。

ＣＥ空間３の上流端部４’において、空気処理システムは、穿孔板アセンブリ７と共にプレナム空間７ａを備え、プレナム空間７ａは、空気流８に対して上流に位置し、空気処理システムによって作り出された空気流８の為にＣＥ空間３への入口として配置される。穿孔板アセンブリ７は、モジュラーユニットの長手方向に対して実質的に垂直な一次穿孔板３０を備え、これは、モジュラーユニットによって区切られている。穿孔板アセンブリ７は、調整された（又は新鮮な）空気をＣＥ空間３に与えることを可能にする。ＣＥ空間３の下流端部４”において、空気処理システムは、空気出口または排出手段を備える。排出手段９は、空気流がＣＥ空間３を通過した後、空気流を除去することを可能にする。排出手段は、たとえば、排出穿孔板アセンブリを備えた第２プレナム空間でもよい。

サービス空間２で、空気処理システムは、空気処理ユニット（ＡＨＵ）５と、ＡＨＵの少なくとも一つの排出端部に接続された分岐パイプシステムとを備える。ＡＨＵ５は、適切に調整された（又は新鮮な）空気流を分岐パイプシステム６に供給する。分岐パイプシステム６は、図２に示されたような複数の分岐を備え、これらは、空気流を穿孔板アセンブリに案内する。通常、パイプシステムの全横断面は、各分岐段で増加する。このように、空気処理ユニット５で作り出された初期空気流量に対して、空気流量は相対的に減少する。

そのため、ＣＥ空間３に送付される空気流は、相対的に低流量であり、このように、ＣＥ空間３内の空気流８は、層流状態下の空気流になり得る。

層流空気流８は、ＣＥ空間３の前方端部（上流）４’から後方端部（下流）４”に向けられる。

注意すべき点は、ＣＥ空間３内の空気流の方向が、ＣＥ空間３における空気流入口および空気流出口の位置の所定の配置によって、ＣＥ空間の反対側から設定できるという点である。たとえば、空気流８は、ＣＥ空間３の長さに沿って、トップダウン、ボトムアップ、ＣＥ空間３の長さを横切ることができる。

本発明の実施形態において、ハウジングは、モジュラーユニットまたはモジュラーコンテナである。モジュラーユニットは、モジュラーユニットのアセンブリを形成する為に、同一又は類似の他の複数のモジュラーユニットと一体化するように構成される。モジュラーユニットのアセンブリは、空間に適合するため、水平（横断及び／又は長手方向）および／または垂直に延びるように配置可能である。

複数のモジュラーユニットをモジュラーユニットのアセンブリに一体化することによって、使用中のピークカットが可能になる。複数のユニットの各ユニットにおけるＣＥ空間３に関連した使用中の成長周期は、複数のＣＥ空間のうち最高の激しさの使用が、コンテナアセンブリにおける他のＣＥ空間の少なくとも最小の激しさの使用と同時に起こるように拡散される。この特徴により、プロセスリソース負荷における需要主動ピークを平坦化することができる。

ＣＥ空間３は、一般的に制御された環境を伴う空間であることに留意されたい。実施形態において、ＣＥ空間３は、作物の栽培の為の空間でもよい。あるいは、ＣＥ空間３は、作物または野菜製品の為の貯蔵空間でもよい。ＣＥ空間３の為の他の用途も考えられる。

図２は、実施形態に従う分岐パイプシステム６の概略図を示す。分岐パイプシステム６は、一次分岐部１０を有する。分岐パイプシステム６は、ＡＨＵの少なくとも一つの排出端部から一次分岐部１０に空気流を案内する為の吸入分岐部を更に備える。分岐パイプシステム６は、分岐部材２５を備えたツリー状構造体２０を備え、ここで、分岐部材２５は、一次分岐部１０からの空気流を穿孔板アセンブリ７の異なる入口の場所に案内するように構成されている。

ツリー状構造体２０には、少なくとも一つの分岐段が備えられ、少なくとも一つの分岐段の各段は、点線で図２に示されるように、ツリー状構造体２０の分岐に関連付けられている。

少なくとも一つの分岐段の第１分岐段１１は、第１級分岐に関連付けられた第１分岐２１を有する。本願の状況において、分岐の程度が示すことは、分岐点において、上流管または導管が、下流に伸びる多数の分岐部材２５（即ち、管または導管）へと分岐されることである。

本発明の実施形態において、ツリー状構造体は、複数の（例えば、４つの）分岐段を有することができる。

複数の分岐段の第２分岐段１２は、第２級分岐に関連付けられた第２分岐２２を有する。

複数の分岐段の第３分岐段１３は、第３級分岐に関連付けられた第３分岐を有する。

複数の分岐段の第４分岐段は、第４級分岐に関連付けられた第４分岐を有する。

複数の分岐段の最終分岐段（たとえば、第４分岐段）は、分岐された管または導管の各々を通して、穿孔板アセンブリ７に新鮮な空気を供給する。

分岐段の他の数および／または分岐段当たりの分岐の数も考えられる。

本発明の実施形態において、流れる方向において、分岐部材の全横断面は、各分岐段で少なくとも一定または増加する。これは、ＡＨＵによって作り出される流量に対して、流量を維持または減少させることを可能にする。本発明の実施形態において、最終分岐段の分岐部材は、穿孔板アセンブリ７における一次穿孔板３０の穿孔ホール３１の全てを覆う。本発明の更なる実施形態において、穿孔板アセンブリ７に結合された最終分岐段の一定数の分岐部材と、一次穿孔板３０の穿孔ホール３１との間には、１対１の関係がある。穿孔ホールの各々は、最終分岐段において、対応する一つの分岐管と結合または関連付けられている。

第１級分岐は、１を越える任意の数でよく、少なくとも２でもよく、奇数でも偶数の数でもよい。

本発明の実施形態において、第２級分岐、第３級分岐、第４級分岐は、第１級分岐と同一でもよい。たとえば、第１級分岐が２である場合、第２級分岐、第３級分岐、第４級分岐も２であり、その結果、穿孔板アセンブリの段において、１６の分岐管が生じる。

図３は、本発明の実施形態に従う空気処理システムの穿孔板アセンブリ７の概略図を示す。この実施形態において、穿孔板アセンブリ７は、一次穿孔板３０に加えて、第２穿孔板３２を備え、第２穿孔板３２は、一次穿孔板の前に（一次穿孔板に隣接して上流に）比較的短い距離に配置される。

本発明の実施形態において、二次穿孔板３２の二次穿孔ホール３３の各々は、最終分岐段において、分岐された管の対応する一本に結合または関連付けられている。一次穿孔板３０の穿孔ホール３１は、二次穿孔ホール３３の直径と比べて、実質的に小さな直径を有する。たとえば、穿孔ホール３１の直径は、最高でも、二次穿孔ホールの直径の半分である。一次穿孔板３０と二次穿孔板３２の間には、多くの中間穿孔板（図示せず）が存在し得る。中間穿孔板の各々は、穿孔ホール３１の直径に相当する直径を持つ中間穿孔ホールを有する。この実施形態において、中間板は、空気処理ユニットから流入する空気流が一次穿孔板３０の領域を横切って扇形に広がったことを定める。

実施形態において、穿孔板アセンブリにおける二次穿孔板３２は、分岐パイプシステムの空気流管の流出開口部と一次穿孔板３０との間の半分に位置される。

二次穿孔板３２には、二次穿孔ホール３３が備え付けられ、これらは、二次穿孔板の表面に配置されている。

一次穿孔板３０の穿孔ホール３１は、たとえば、円、楕円、正方形、矩形、どんな種類の適した形状でもよい。

二次穿孔板３２の二次穿孔ホール３３は、一次穿孔板３０の穿孔ホールと同一形状を有してもよい。

代替実施形態において、二次穿孔ホール３３は、一次穿孔板３０における穿孔ホール３１の形状と異なる形状を有する。

本発明の実施形態において、一次穿孔板３０は、分岐パイプシステム６の流出部の横断面積より大きい又は同程度の穿孔を有する。そのため、一次穿孔板３０の穿孔面積は、分岐パイプシステムの流出部の横断面積より大きい又は同一である。実施形態において、穿孔程度は、少なくとも３３％である。

本発明の更なる実施形態において、一次穿孔板３０は、約３ｍｍの直径および約５ｍｍのピッチで穿孔ホール３１を有する。

本発明の好ましい実施形態において、二次穿孔板は、分岐パイプシステム６の流出部の横断面積より大きい又は同程度の穿孔を有する。そのため、二次穿孔板３２の穿孔面積は、分岐パイプシステム６の流出部の横断面積以上である。

本発明の更なる実施形態において、二次穿孔板３２は、約３ｍｍの対角線又は直径および約５ｍｍのピッチの二次穿孔ホール３３を有する。

実施形態において、空気処理システムは、動的フロー制御装置を有する。通常、動的フロー制御装置は、空気処理ユニットに入る到来空気流の特性を測定する一つ又は複数の流入センサと、空気処理ユニットで作り出される空気流の特性を測定する一つ又は複数の流出センサとを備える。動的フロー制御装置は、作り出される空気流の流速を制御するように配置される。さらに、動的フロー制御装置は、温度および／または湿度に関して作り出される空気流を事前に調整する手段と共に配置される。また、動的フロー制御装置は、空気流における二酸化炭素および／または他の気体のレベルを制御するように配置可能である。

本発明の他の代替例および均等な実施形態は、本発明の思想の範囲内で考えられるが、これらは、当業者にとって明らかであろう。本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲のみによって制限される。

Claims (16)

1. ハウジング（１）内の空調制御システムの為の空気処理システムであって、制御された環境（ＣＥ）空間（３）を伴う少なくとも区切られた空間を備え、前記ＣＥ空間（３）は、前記空気処理システムによって作り出された空気流（８）に対して、上流端部（４’）および下流端部（４”）を有し、
   前記空気処理システムは、空気処理ユニット（ＡＨＵ）（５）、パイプシステム（６）、穿孔が設けられた少なくとも一次穿孔板（３０）を備えた穿孔板アセンブリ（７）を備え、前記一次穿孔板（３０）の穿孔面積は、前記一次穿孔板の前記穿孔の全面積として規定され、
   前記穿孔板アセンブリ（７）は、空気入口として、前記ＣＥ空間（３）の前記上流端部（４’）に位置し、
   前記空気処理ユニット（ＡＨＵ）（５）は、サービス空間に配置され、前記ＣＥ空間（３）の前記上流端部で、前記パイプシステム（６）によって前記穿孔板アセンブリ（７）に結合され、
   前記パイプシステム（６）は、分岐されたツリー状導管の構造体（２０）を備え、前記導管の構造体（２０）は、前記穿孔板アセンブリ（７）にわたる空気の同質分布の為に、穿孔板アセンブリ（７）を通りＣＥ空間（３）に入る空気流が層流条件下の空気流になるように、空気処理ユニット（５）から穿孔板アセンブリ（７）に向かって分岐し、前記分岐されたパイプシステムは、前記導管の流出開口部の全面積として規定された流出部の横断面積を有し、
   前記ハウジング（１）は、輸送用コンテナの大きさを有し、
   前記一次穿孔板（３０）の前記穿孔面積は、前記分岐されたパイプシステム（６）の前記流出部の横断面積以上であり、
   前記穿孔板アセンブリ（７）の横断面は、前記ＣＥ空間（３）の横断面と一致する、空気処理システム。
2. 前記サービス空間は、前記ＣＥ空間（３）として、同一ハウジング（１）内に配置される、請求項１に記載の空気処理システム。
3. 前記ハウジング（１）は、前記上流端部（４’）および前記下流端部（４”）の間に約１０ｍの長さの距離を有する、請求項１又は２に記載の空気処理システム。
4. 前記ＣＥ空間（３）は、作物の栽培または貯蔵の為の空間であり、前記空気流は、前記ＣＥ空間の長さを横切る、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気処理システム。
5. 前記穿孔板アセンブリ（７）は、前記分岐されたパイプシステム（６）の流出部および前記一次穿孔板（３０）の間に位置する二次穿孔板（３２）を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気処理システム。
6. 前記二次穿孔板（３２）の前記穿孔面積は、前記分岐されたパイプシステムの前記流出部の前記横断面積以上である、請求項５に記載の空気処理システム。
7. 前記二次穿孔板（３２）は、約３ｍｍの横断面、約５ｍｍのピッチの二次穿孔ホール（３３）を有する、請求項６に記載の空気処理システム。
8. 前記空気処理ユニット（５）から前記穿孔板アセンブリ（７）に向かって流れる方向において、前記分岐されたパイプシステムの前記導管の全横断面積は、前記分岐されたパイプシステム（６）の各々において増加する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の空気処理システム。
9. 前記層流の速度は、０．１〜０．５ｍ／ｓの範囲内である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の空気処理システム。
10. 前記一次穿孔板（３０）は、約３ｍｍの横断面、約５ｍｍのピッチの穿孔ホール（３１）を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の空気処理システム。
11. ９
    前記穿孔板アセンブリ（７）の前記横断面は、約１×１ｍ²または約１．５×１．５ｍ²である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空気処理システム。
12. 少なくともＣＥ空間（３）から成る、区切られた空間内の空調制御用空調制御システムであって、請求項１１に記載の空気処理システム（５）を備える、空調制御システム。
13. 少なくともＣＥ空間（３）から成る、区切られた空間を伴って配置されたハウジングを備えるモジュラーユニットであって、請求項１２に記載の空調制御システムを備える、モジュラーユニット。
14. 少なくともＣＥ空間（３）から成る、区切られた空間を伴って配置されたハウジングを備えるモジュラーユニットであって、請求項１１に記載の空気処理システムを備える、モジュラーユニット。
15. 請求項１３または１４に記載の少なくとも一対のモジュラーユニットを備える、モジュラーユニットのアセンブリ。
16. 前記モジュラーユニットは、水平または垂直に積み重ねられる、請求項１５に記載のアセンブリ。

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