JP6932732B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、施設園芸空間における暖房、冷房、加湿、除湿、二酸化炭素供給、換気、及び空気流動のうち少なくとも１つを行う空調機を備える空調システムに関する。

従来、ハウス内の暖房を行う暖房機において、ファンによって吸引される空気として、外気及び内気を用いるために、各々がシャッタで開閉する外気吸気口及び内気吸気口が対峙するように設けられた暖房機が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

なお、外気及び内気を用いた空調機ではないが、外気を加熱又は冷却して温室内に送風する栽培プラントが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０１７−３５００８号公報 特開２０１７−５１１３５号公報 特開２００５−３４０４３号公報

燃焼式の温風暖房機は、温風用の空気が供給されないと、暖房機本体が焼損する。この点、外気吸気口と内気吸気口とが対峙するように設けられた上記の暖房機では、外気吸気口及び内気吸気口の各々がシャッタにより開閉するため、シャッタ或いはシャッタを制御する制御装置が故障すると、温風用空気が暖房機に供給されなくなり、温風暖房機本体が焼損する恐れがある。

また、施設園芸空間における暖房等を行う空調機は、施設園芸空間の内部に配置されるが、空調機の設置面積を確保する必要があるため、施設園芸空間内で栽培面積を最大限に確保することができない。なお、外気及び内気の両方を用いる空調機は、燃焼炉において発生する燃焼ガスを施設園芸空間の外部に排出するためには、高温の燃焼ガスを排出するための煙突が、施設園芸空間の内部から外部に向かって延びるように設けられることになる。

本発明の目的は、施設園芸空間における栽培面積を増やすことができるとともに、外気及び内気を確実に取り込むことができる空調システムを提供することである。

１つの態様では、空調システムは、空調機と、施設園芸空間の外部と内部とに亘って地面に設けられた溝内の溝内流路と、前記溝の上面及び前記溝内流路の上面を覆い、ダクト取付口が設けられた複数のダクト接続用蓋と、前記複数のダクト接続用蓋に取り付けられ、空調用気体を吹き出す複数の供給口が設けられた複数のハウス内ダクトと、を備え、前記空調機は、前記施設園芸空間の外部に配置され、当該施設園芸空間における暖房、冷房、加湿、除湿、二酸化炭素供給、換気、及び空気流動のうち少なくとも１つを行う空調機本体と、前記空調機本体に供給するための空気を吸引する吸引手段と、前記吸引手段によって外気を吸引するための外気吸気口と、前記吸引手段によって内気を吸引するための内気吸気口と、前記外気吸気口を覆う位置と前記内気吸気口を覆う位置とに移動可能な可動部材と、前記空調機本体及び前記溝内流路に接続され、前記施設園芸用空間に供給される前記空調用気体を送風するための送風ダクトと、を備える。

前記態様によれば、施設園芸空間における栽培面積を増やすことができるとともに、外気及び内気を確実に取り込むことができる。

一実施の形態に係る空調機と、ハウスとを示す斜視図である。 一実施の形態に係る空調機と、被覆材を取り外した状態のハウスとを示す斜視図である。 一実施の形態に係る空調機と、ハウスとを示す正面図である。 一実施の形態に係る空調機と、被覆材を取り外した状態のハウスとを示す正面図である。 一実施の形態に係る空調機と、被覆材を取り外した状態のハウスとを示す平面図である。 一実施の形態に係る空調機と、ハウスとを示す左側面図である。 図５のVII−VII断面図である。 図５のVIII−VIII断面図である。 図３のIX−IX断面図である。 一実施の形態における空気混合部内の空気混合空間を示す図である。 一実施の形態の変形例における空気混合部内の空気混合空間を示す図である。 一実施の形態における空調システムを示す制御構成図である。

本発明の一実施の形態に係る空調機について、図面を参照しながら説明する。

図１、図３、及び図６は、一実施の形態に係る空調機１と、ハウス２００とを示す斜視図、正面図、左側面図である。

図２、図４、及び図５は、一実施の形態に係る空調機１と、被覆材２０１を取り外した状態のハウス２００とを示す斜視図、正面図、平面図である。

図７及び図８は、図５のVII−VII断面図及びVIII−VIII断面図であり、図９は、図３のIX−IX断面図である。

図１０は、空気混合部６内の空気混合空間Ｍを示す図である。

なお、図１〜図１０及び後述する図１１に示す前後、左右、上下の各方向は、説明の便宜上の一例であるが、例えば、前後方向及び左右方向は水平方向であり、上下方向は鉛直方向である。

図１〜図７に示すように、空調機１は、暖房機本体２と、この暖房機本体２の上部に配置される空気混合部６と、暖房機本体２において発生する燃焼ガスＡ３を排出するための煙突７（図３及び図４参照）と、空気混合部６の上部に固定された例えば３本の内気用ダクト８と、送風ダクト９と、を備え、ハウス２００（施設園芸空間Ｇ）の外部に配置されている。

また、図１０に示すように、空調機１は、吸引ファン３と、ダンパ部４と、ヒートポンプ熱交換器部５と、を備える。

図１、図３、及び図６に示すように、ハウス２００は、施設園芸空間Ｇを覆う例えばビニル製の被覆材２０１と、この被覆材２０１を支持する複数のフレーム２０２と、を備える。また、ハウス２００には、図２及び図５に示すように、左右方向に平行に延びる複数の栽培ベッド２０３が配置されている。ハウス２００の内部空間は、施設園芸空間Ｇである。なお、施設園芸空間Ｇは、半密閉空間といえるハウス２００内の空間を例に説明するが、密閉空間といえる建物内の作物栽培に用いられる空間などであってもよい。

暖房機本体２は、燃焼炉、バーナなどを有し、図９及び図１０に示す外気Ａ１及び内気Ａ２を加熱することにより、送風ダクト９を介して施設園芸空間Ｇ内に図７及び図８に示す空調用気体Ａ４である温風を供給するとともに、図３及び図４に示す燃焼ガスＡ３を煙突７から排出する。なお、暖房機本体２は、暖房、冷房、加湿、除湿、二酸化炭素供給、換気、及び空気流動のうち少なくとも１つを行う空調機本体の一例である。

図９及び図１０に示す空気混合部６は、外気吸気部６ａ及び内気吸気部６ｂを有する。空気混合部６の内部は、空気混合空間Ｍになっている。

図９に示すように、外気吸気部６ａは、外気Ａ１の流路が水平となる筒状を呈し、空気混合空間Ｍの前部から空気混合部６の外部に突出し、外気吸気部６ａの突出部分の底面に設けられた外気取込口６ｅから外気Ａ１を吸い込む。なお、外気吸気部６ａのうち空気混合空間Ｍ側の端部である後端は、外気吸気口６ｃである。

内気吸気部６ｂは、内気Ａ２の流路が鉛直となる筒状を呈する。内気吸気部６ｂには、後述する例えば３本の内気用ダクト８が接続されている。なお、内気吸気部６ｂのうち空気混合空間Ｍ側の端部である下端は、内気吸気口６ｄである。

図１０に示すように、外気吸気口６ｃの開口面を含む平面（仮想平面Ｓ１）は、内気吸気口６ｄの開口面を含む平面（仮想平面Ｓ２）と交差する。好ましくは、仮想平面Ｓ１と仮想平面Ｓ２とは直交する。

吸引ファン３は、外気Ａ１及び内気Ａ２を吸引する例えばシロッコファンであり、空気混合部６内の空気混合空間Ｍに配置されている。なお、吸引ファン３は、暖房機本体２（空調機本体）に供給するための空気を吸引する吸引手段の一例である。

ダンパ部４は、図１０に示す回動軸４ａを回動中心として、外気吸気口６ｃを覆う第１の位置Ｐ１と、内気吸気口６ｄを覆う第２の位置Ｐ２と、外気吸気口６ｃ及び内気吸気口６ｄを覆わない位置Ｐ３と、に亘って回動する。

なお、図９及び図１０に示すように、ダンパ部４は、外気吸気口６ｃを覆う第１の位置Ｐ１において、外気吸気口６ｃとの間に隙間を隔てて位置するが、外気吸気口６ｃに接触して外気吸気口６ｃを完全に塞いでもよい。また、特に図１０に示すように、ダンパ部４は、内気吸気口６ｄを覆う第２の位置Ｐ２において、内気吸気部６ｂと干渉するように図示されているが、内気吸気部６ｂと干渉せず内気吸気部６ｂを塞いでいる。但し、ダンパ部４は、第２の位置Ｐ２において、内気吸気口６ｄとの間に第１の位置Ｐ１と同様に隙間を隔てて位置してもよい。また、ダンパ部４は、外気吸気口６ｃ及び内気吸気口６ｄを覆わない第３の位置Ｐ３において、外気Ａ１と内気Ａ２との混合比率を調整することができるため、第３の位置Ｐ３は、任意の角度に調整されればよい。

図１０に示すヒートポンプ熱交換器部５は、例えば直方体形状を呈し、長さが最も短い辺が水平方向（前後方向）となるように、空気混合空間Ｍのうち吸引ファン３の横に縦置きされている。ヒートポンプ熱交換器部５は、吸引ファン３によって吸引される空気（外気Ａ１及び内気Ａ２）を用いて熱交換を行う。なお、図１１（変形例）に示すように、ヒートポンプ熱交換器部５−１が例えば吸引ファン３の上方に横置きされていてもよいが、冷房を行う観点では縦置きされていることが望ましい。また、ヒートポンプ熱交換器部５は、吸引ファン３よりも外気Ａ１又は内気Ａ２の上流側に配置されていればよく、空気混合空間Ｍ内に配置されていなくともよい。

図３及び図４に示す煙突７は、暖房機本体２の右側面から上方に延び、暖房機本体２の燃焼炉において発生する燃焼ガスＡ３を排出する。空調機１は、空気混合空間Ｍの外部に配置されているため、煙突７は、燃焼ガスＡ３を空気混合空間Ｍの外部に排出することで、施設園芸空間Ｇの外部に排出する。

図６及び図７に示すように、内気用ダクト８は、空気混合部６の上部（図９に示す内気吸気部６ｂ）から鉛直上方に延び、途中で垂直に湾曲し、後方に延びる。内気用ダクト８は、先端に設けられた内気取込口８ａにおいてハウス２００の被覆材２０１に設けられた図示しない開口部に固定され、上述の施設園芸空間Ｇの内気Ａ２を取り込む。なお、内気用ダクト８が鉛直上方に延びるため、内気取込口８ａは、内気吸気口６ｄよりも上方に位置する。

図１２に示すように、空調機１は、暖房機本体２を制御する暖房機本体制御装置（空調機本体制御装置）１２と、吸引ファン３を制御する吸引ファン制御装置（吸引手段制御装置）１３と、ダンパ部４を制御するダンパ部制御装置（可動部材制御装置）１４と、ヒートポンプ熱交換器部５を制御するヒートポンプ制御装置１５と、を更に備える。図１０に示すように、吸引ファン制御装置１３は、空気混合部６の内部に配置されている。また、図１〜図７に示すように、ダンパ部制御装置１４は、空気混合部６の左側面に配置されている。

図１２に示す空調システム１００は、空調機１のほか、センサ１０１、窓１０２、制御盤装置１１０、センサ制御装置１１１、及び窓制御装置１１２を備える。また、空調システム１００は、図２に示す複数のハウス内ダクト１０３、複数の蓋１０５、及び複数のダクト接続用蓋１０６、並びに、図７に示す溝内流路１０４を備える。

なお、空調システム１００は、日光を遮蔽するカーテンや、このカーテンを制御するカーテン制御装置などの他の構成要素を更に備えてもよい。

センサ１０１は、例えば、ハウス２００内の温度、外気温、ハウス２００内の湿度、ハウス２００内の二酸化炭素濃度、照度などを検出するセンサである。センサ１０１の検出結果は、センサ制御装置１１１を介して制御盤装置１１０に送られる。制御盤装置１１０は、空調システム１００全体の制御を行う制御装置であり、暖房機本体制御装置１２、吸引ファン制御装置１３、ダンパ部制御装置１４、ヒートポンプ制御装置１５、センサ制御装置１１１、及び窓制御装置１１２を制御する。

ダンパ部制御装置１４又はこのダンパ部制御装置１４を制御する制御盤装置１１０は、ハウス２００内の温度や湿度や二酸化炭素濃度や外気温などのセンサ１０１の検出結果に基づきダンパ部４を制御することで外気Ａ１と内気Ａ２との使用比率を調整するが、施設園芸空間Ｇの内圧を、例えば所定差以上、外圧よりも高く保つようにダンパ部４の位置を制御するとよい。

ダンパ部制御装置１４は、図９及び図１０に示すダンパ部４が、外気吸気口６ｃを覆う位置（第１の位置Ｐ１）と、内気吸気口６ｄを覆う位置（第２の位置Ｐ２）と、に移動したことを検知する検知部の一例であるリミットスイッチを有するとよい。また、ダンパ部制御装置１４又はこのダンパ部制御装置１４を制御する制御盤装置１１０は、リミットスイッチの検知結果に基づき、ダンパ部４の回動（移動）を停止するとよい。

図２に示すように、複数のハウス内ダクト１０３は、左右方向に平行に延び、それぞれが栽培ベッド２０３の下方に配置されている。ハウス内ダクト１０３には、上述の空調用気体Ａ４を吹き出す複数の供給口１０３ａが例えばハウス内ダクト１０３の前部及び後部に設けられている。

図７に示すように、溝内流路１０４は、ハウス２００（施設園芸空間Ｇ）の外部と内部とに亘って前後方向に延びるように地面に設けられた溝３００内に配置されている。

溝内流路１０４は、図８に示すように、左側面部と底面部と右側面部とからなるＵ字形状の断面を有する。なお、溝内流路１０４と溝３００との間には、空調用気体Ａ４が溝内流路１０４内を流れることによって結露が生じないように結露防止用の部材が配置されているとよい。

蓋１０５は、溝３００の上部及び溝内流路１０４の上部を覆う。蓋１０５は、図２に示すように、複数配置されている。

図８に示すように、ダクト接続用蓋１０６は、ハウス内ダクト１０３が取り付けられるダクト取付口１０６ａが設けられている。また、ダクト接続用蓋１０６は、蓋１０５と同様に、溝３００の上面及び溝内流路１０４の上面を覆うように配置されている。ダクト接続用蓋１０６は、図２に示すように、ハウス内ダクト１０３が接続される複数箇所に配置されている。

なお、空調機１は、制御盤装置１１０を備える空調システム１００の一部として配置されているものに限られない。但し、空調機１は、センサ１０１の検出結果に基づき、暖房機本体２、吸引ファン３、ダンパ部４、ヒートポンプ熱交換器部５などが制御されることが望ましい。

以上説明した本実施の形態では、空調機１は、施設園芸空間Ｇの外部に配置され、この施設園芸空間Ｇにおける暖房、冷房、加湿、除湿、二酸化炭素供給、換気、及び空気流動のうち少なくとも１つを行う空調機本体の一例である暖房機本体２と、この暖房機本体２に供給するための空気を吸引する吸引手段の一例である吸引ファン３と、この吸引ファン３によって外気Ａ１を吸引するための外気吸気口６ｃと、吸引ファン３によって内気Ａ２を吸引するための内気吸気口６ｄと、外気吸気口６ｃを覆う位置（第１の位置Ｐ１）と内気吸気口６ｄを覆う位置（第２の位置Ｐ２）とに移動可能な可動部材の一例であるダンパ部４と、を備える。

これにより、ダンパ部４やダンパ部４を制御するダンパ部制御装置１４が故障しても、外気Ａ１及び内気Ａ２のうち少なくとも一方が暖房機本体２に供給されるため、暖房機本体２に空焚きが生じるのを防ぐことができる。また、暖房機本体２（空調機１）が施設園芸空間Ｇの外部に配置されているため、施設園芸空間Ｇ内で栽培ベッド２０３等が配置される栽培面積を最大限に確保することができる。よって、本実施の形態によれば、施設園芸空間Ｇにおける栽培面積を増やすことができるとともに、外気Ａ１及び内気Ａ２を確実に取り込むことができる。

また、本実施の形態では、空調機本体の一例である暖房機本体２は、燃焼炉を有し、この燃焼炉において発生する燃焼ガスＡ３を施設園芸空間Ｇの外部に排出する。そして暖房機本体２は、施設園芸空間Ｇの外部に配置されているため、燃焼ガスＡ３を、煙突７を介してそのまま施設園芸空間Ｇの外部に排出することができる。これにより、暖房機本体２が施設園芸空間Ｇの内部に配置されている態様と比較して、高温の燃焼ガスＡ３を施設園芸空間Ｇの内部から外部に排出するための構成を省略することができる。

また、本実施の形態では、空調機１は、送風ダクト９を更に備える。この送風ダクト９は、暖房機本体２に接続され、施設園芸空間Ｇに供給される空調用気体Ａ４を送風するためのダクトである。また、送風ダクト９は、施設園芸空間Ｇの外部と内部とに亘って地面に設けられた溝３００内の溝内流路１０４に接続されている。そのため、施設園芸空間Ｇの外部と内部とに亘って設けられた溝３００内の溝内流路１０４を通して、空調用気体Ａ４を施設園芸空間Ｇの外部から内部に供給することができる。これにより、送風ダクト９が地面上を空気混合空間Ｍの外部から内部に亘って延びる態様と比較して、施設園芸空間Ｇの内部において、施設園芸空間Ｇにおける栽培面積を更に増やすことが可能になる。

また、本実施の形態では、外気吸気口６ｃ及び内気吸気口６ｄは、各々の開口面を含む平面（仮想平面Ｓ１，Ｓ２）が互いに交差するように配置され、ダンパ部４は、外気吸気口６ｃを覆う第１の位置Ｐ１と、内気吸気口６ｄを覆う第２の位置Ｐ２と、外気吸気口６ｃ及び内気吸気口６ｄを覆わない第３の位置Ｐ３と、に亘って回動する。そのため、簡素な構成で、外気Ａ１及び内気Ａ２を確実に取り込むことができる。

また、本実施の形態では、空調機１は、一端に設けられた内気取込口８ａから内気Ａ２を取り込む内気用ダクト８を更に備え、この内気取込口８ａは、内気吸気口６ｄよりも上方に位置する。ところで、施設園芸空間Ｇは、空間内の温度差に起因する自然対流によって、上部に高い温度帯、下部に低い温度帯の温度境界が発生する。この点、本実施の形態では、上述のように内気取込口８ａが内気吸気口６ｄよりも上方に位置することで、施設園芸空間Ｇ内の上部の内気Ａ２を取り込み、空気取込口８ａよりも下方において空調用気体Ａ４を施設園芸空間Ｇに供給することが可能となる。そのため、施設園芸空間Ｇ内の温度ムラを緩和することができる。なお、内気用ダクト８の内気取込口８ａの位置は、ハウス２００の高さなどに応じて選択されるとよいため、それに合わせて内気用ダクト８は所望の長さのものが適宜選択されるとよい。

また、本実施の形態では、空調機本体の一例が、吸引ファン３によって吸引される空気（外気Ａ１及び内気Ａ２）を用いて施設園芸空間Ｇの暖房を行う暖房機本体２であり、空調機１は、吸引ファン３によって吸引される空気を用いて熱交換を行うヒートポンプ熱交換器部５を更に備える。これにより、ヒートポンプ熱交換器部５専用の吸引手段を設けずに、ヒートポンプ熱交換器部５を用いて、冷房、除湿、暖房（例えば夜間に暖房機本体２とともに）などを行うことができる。

また、本実施の形態では、ダンパ部４の位置を制御するダンパ部制御装置（可動部材制御装置）１４を更に備え、ダンパ部制御装置１４又はこのダンパ部制御装置１４を制御する制御盤装置１１０は、施設園芸空間Ｇの内圧を外圧よりも高く保つようにダンパ部４の位置を制御する。これにより、ダンパ部４を用いた簡素な構成によって、ハウス２００の外部からの害虫侵入を防ぐことができる。

また、本実施の形態では、ダンパ部４の位置を制御するダンパ部制御装置（可動部材制御装置）１４を更に備え、ダンパ部制御装置１４又はこのダンパ部制御装置１４を制御する制御盤装置１１０は、ダンパ部４が、外気吸気口６ｃを覆う位置（第１の位置Ｐ１）と、内気吸気口６ｄを覆う位置（第２の位置Ｐ２）と、に移動したことを検知する検知部の一例であるリミットスイッチを有する。また、ダンパ部制御装置１４は、リミットスイッチの検知結果に基づき、ダンパ部４の回動（移動）を停止する。これにより、ダンパ部４を、外気吸気口６ｃを覆う位置（第１の位置Ｐ１）と、内気吸気口６ｄを覆う位置（第２の位置Ｐ２）と、に確実に移動させることができる。

１ 空調機
２ 暖房機本体（空調機本体の一例）
３ 吸引ファン（吸引手段の一例）
４ ダンパ部（可動部材の一例）
４ａ 回動軸
５ ヒートポンプ熱交換器部
６ 空気混合部
６ａ 外気吸気部
６ｂ 内気吸気部
６ｃ 外気吸気口
６ｄ 内気吸気口
６ｅ 外気取込口
７ 煙突
８ 内気用ダクト
８ａ 内気取込口
９ 送風ダクト
１２ 暖房機本体制御装置（空調機本体制御装置の一例）
１３ 吸引ファン制御装置（吸引手段制御装置の一例）
１４ ダンパ部制御装置（可動部材制御装置の一例）
１５ ヒートポンプ制御装置
１００ 空調システム
１０１ センサ
１０２ 窓
１０３ ハウス内ダクト
１０３ａ 供給口
１０４ 溝内流路
１０５ 蓋
１０６ ダクト接続用蓋
１０６ａ ダクト取付口
１１０ 制御盤装置
１１１ センサ制御装置
１１２ 窓制御装置
２００ ハウス
２０１ 被覆材
２０２ フレーム
２０３ 栽培ベッド
３００ 溝
Ａ１ 外気
Ａ２ 内気
Ａ３ 燃焼ガス
Ａ４ 空調用気体
Ｇ 施設園芸空間
Ｍ 空気混合空間

Claims (2)

1. 空調機と、
   施設園芸空間の外部と内部とに亘って地面に設けられた溝内の溝内流路と、
   前記溝の上面及び前記溝内流路の上面を覆い、ダクト取付口が設けられた複数のダクト接続用蓋と、
   前記複数のダクト接続用蓋に取り付けられ、空調用気体を吹き出す複数の供給口が設けられた複数のハウス内ダクトと、
   を備え、
   前記空調機は、
   前記施設園芸空間の外部に配置され、当該施設園芸空間における暖房、冷房、加湿、除湿、二酸化炭素供給、換気、及び空気流動のうち少なくとも１つを行う空調機本体と、
   前記空調機本体に供給するための空気を吸引する吸引手段と、
   前記吸引手段によって外気を吸引するための外気吸気口と、
   前記吸引手段によって内気を吸引するための内気吸気口と、
   前記外気吸気口を覆う位置と前記内気吸気口を覆う位置とに移動可能な可動部材と、
   前記空調機本体及び前記溝内流路に接続され、前記施設園芸用空間に供給される前記空調用気体を送風するための送風ダクトと、
   を備えることを特徴とする空調システム。
2. 前記空調機本体は、燃焼炉を有し、当該燃焼炉において発生する燃焼ガスを前記施設園芸空間の外部に排出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の空調システム。

Images