JP7174694B2 - 促成栽培用ハウスの換気システム及びその補助ユニット - Google Patents

Description

本発明は、促成栽培用ハウスの換気システム及びその補助ユニットに関し、特に、ビニールハウスなどの促成栽培用ハウス内を換気する、促成栽培用ハウスの換気システム及びその補助ユニットに関する。

特許文献１には、ビニールハウス内の温度が所定値を超えた場合に開閉する開閉弁と、ビニールハウス周辺の風を受けて回転するシロッコファンとを備えた、筒状の概形をした換気装置が開示されている。

この換気装置は、開閉弁の開閉制御を、温度変化によって長短が変位する形状記憶合金を用いて行っている。このため、ビニールハウス内の温度が所定を超えると、開閉弁を開状態として換気を開始してビニールハウス内の温度を低下させ、その後、ビニールハウス内の温度が所定値を下回った場合に開閉弁を閉状態とすることで換気を完了することができる。

特許文献１に開示された換気装置は、上記のような構成を採用しているため、商用電源などの駆動源がなくとも、ビニールハウス内を換気することができるので、エコロジーの観点からも好ましい。

韓国特許第３３２４２１号公報

しかし、特許文献１に開示されている換気装置は、シロッコファンの回転動力として、ビニールハウス周辺の風のみを利用しているため、ほぼ無風状態の環境下では、たとえ開閉弁が開状態となっても、シロッコファンが回転しないため、ビニールハウス内を十分に換気することができない。

そこで、ほぼ無風状態の環境下であっても、促成栽培用ハウス内を十分に換気できるようにすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、
促成栽培用ハウス内の温度が所定値を超えた場合に開閉する開閉弁と、前記促成栽培用ハウス周辺の風を受けて回転するシロッコファンとを備えた、筒状の概形をした換気装置に取り付けられ、前記換気装置よる換気を補助する補助ユニットであって、
太陽光パネルと、
前記太陽光パネルで発電された電力によって駆動されるＤＣモータと、
前記ＤＣモータのモータ軸に軸心が接続されていて前記シロッコファンを回転させるローラと、
を備える。

前記換気装置は、
前記開閉弁が筒内に設けられたダクト部と、前記ダクト部に隣接する前記シロッコファ
ンとの軸心が位置合わせされたものを用いることができる。

前記シロッコファンは、前記換気装置本体の軸心に沿った方向に延びる複数の翼部が側面に配置されるとともに、当該軸心と直交する面方向の天板部とを備えることができ、この場合には、前記太陽光パネルは、前記天板部に取り付けるとよい。

なお、前記換気装置は、前記促成栽培用ハウスに形成された開口部に、当該促成栽培用ハウス外に前記シロッコファンが位置する態様で配置することができる。

また、本発明の促成栽培用ハウス換気システムは、
上記の補助ユニットと、
前記補助ユニットが取り付けられている換気装置と、を備える。

発明の実施の形態

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態の促成栽培用ハウス換気システム１００の模式的な構成を示す断面図である。図２は、図１を横方向から見た一部を切り欠いた外観図である。なお、図１，図２には、促成栽培用ハウス換気システム１００が設置される促成栽培用ハウスであるところのビニールハウス１も図示している。

（構成の説明）
まず、促成栽培用ハウス換気システム１００の構成について説明するが、これに先立って、ビニールハウス１について概説すると、ビニールハウス１は、アーチ状のパイプ５Ａ，５Ｂと、パイプ５Ａ，５Ｂの上部を覆う樹脂フィルム２と、パイプ５Ａ，５Ｂの延在方向に対して直交方向に延びるパイプ３Ａ，３Ｂとを備えている。また、樹脂フィルム２には、促成栽培用ハウス換気システム１００を配置するための開口部２Ａが形成されている。

一方、促成栽培用ハウス換気システム１００は、以下説明する、補助ユニット１０と、換気装置５０とに大別される。また、換気装置５０は、以下説明する、シロッコファン２０と、ダクト部３０とに大別される。

補助ユニット１０は、図１に示すように、略ドーム状の筐体１２と、筐体１２の軸心に通される軸部２３を受けて筐体１２と軸部２３とを接続するためのナット１１とを備えている。補助ユニット１０は、重心バランスを考慮して、例えば、樹脂製、アルミニウム製というように、相対的に軽量な素材を採用するとよい。

筐体１２は、シロッコファン２０の天板部２１との間に数ｍｍ程度の隙間を空けて配置され、後述するＤＣモータ１５（図３）が周囲の風を受けて冷却されるようにしている。軸部２３は、補助ユニット１０から下垂して、シロッコファン２０内の軸受け部２８まで延び、これに連結されている。軸部２３は、軽量化のため、パイプ状のものを用いることができるが、そうでなくともよい。

図３（ａ）は、補助ユニット１０の詳細な説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）を横方向から見た一部を切り欠いた外観図である。補助ユニット１０は、図３に示すように、筐体１２の斜部の窪みに位置する太陽光パネル１３と、太陽光パネル１３で発電された電力を伝送する電送線１４と、電送線１４を介して電送される電力量に比例した回転数で駆動されるとともに電力の電送がない場合にフリー回転が可能なＤＣモータ１５と、ＤＣモータ１５のモータ軸１５Ａに軸心が接続されていて円周部が天板部２１に接触している
シロッコファン２０を回転させるローラ１７と、ローラ１７が一端部に接続されてＤＣモータ１５よりもやや軽い重量の錘部１６が他端部に接続されたシーソー部１９と、シーソー部１９の中心部との間で一端部が回動可能に連結されて他端部が筐体１２に接続されるブラケットを有する接続部１８とを備えている。

太陽光パネル１３は、例えば、多結晶シリコンタイプにすることができる。太陽光パネル１３の最大出力電圧は１．５Ｖ程度、最大電流５００ｍＡ程度の容量のものとすることができる。

ＤＣモータ１５は、太陽光パネル１３の条件に合わせればよく、上記の太陽光パネル１３のスペックの場合には、最大入力電圧１．５Ｖ程度、最大入力電流３００ｍＡ程度、１０００ｒｐｍ～１５００ｒｐｍ程度で回転するものを用いればよい。

なお、錘部１６の重量を、ＤＣモータ１５の重量よりもやや軽くしている理由は、ローラ１７の面圧を、天板部２１の上面に対して回転を伝達できる範囲内でほぼ最小の面圧になるようにするためである。こうすると、ＤＣモータ１５の起動トルクが不足する場合であっても、ローラ１７は天板部２１に対してホップしながら回転することが可能となる。

そうすると、ローラ１７が天板部２１に接触した際に生じる摩擦力で、天板部２１は回転するので、シロッコファン２０のイナーシャとＤＣモータ１５の回転トルクとが釣り合う条件で、シロッコファン２０は継続的な回転が得られるようになる。

なお、ローラ１７を、天板部２１の回転中心から半径方向に約６０ｍｍの位置に設けた場合には、シロッコファン２０の回転数は、既述の条件の場合には、概ね、２００ｒｐｍ程度となるので、この回転数でも本実施形態の促成栽培用ハウス換気システムの換気能力は担保できる。

ローラ１７は、これに限定されるものではないが、約３５ｍｍ～４５ｍｍの直径で、１０００ｒｐｍ～１５００ｒｐｍ程度の回転数で、押付け力が５ｇ～１５ｇ程度で、ＤＣモータ１５との合算重量が多くとも１００ｇ以下、好ましくは６０ｇ程度以下のものとすることができる。また、樹脂製のものを用いることができる。

このようなローラ１７を用いると、太陽光パネル１３からの電力によってシロッコファン２０を回転させることができ、かつ、太陽光パネル１３から十分な電力が得られない天候時であっても、風を受けたシロッコファン２０の回転がローラ１７との接触によって妨げられることもない。

図１に示すように、シロッコファン２０は、軸部２３が通る開口がされていて換気装置５０本体の軸心と直交する面方向の円板状の天板部２１と、天板部２１の周辺で換気装置本体の軸心に沿った方向に延びる複数の翼部２２と、天板部２１と例えば一体的に形成されていて軸部２３が通される円筒部２５と、円筒部２５の上端部及び下端部と軸部２３との間に位置するボールベアリング２４と、軸受け部２８とダクト部３０とを連結する三脚状の連結部２７とを備えている。

シロッコファン２０は、０．５ｋｇ～１ｋｇ程度の重量としている。このため、樹脂製、アルミニウム製のように軽量なものを用いるとよい。天板部２１は、外径が２００ｍｍ～３００ｍｍ程度とし、厚さが２．０ｍｍ～５．０ｍｍ程度としている。翼部２２は、長さが１５０ｍｍ～３００ｍｍ程度、幅が２０ｍｍ～４０ｍｍ程度、厚さが３．０ｍｍ～５．０ｍｍ程度と、枚数が２０枚～４０枚程度としている。

ダクト部３０は、円筒状の筐体３１と、筐体３１内に位置する円盤状の開閉弁３２と、開閉弁３２の上面に位置していて開状態の開閉弁３２を閉状態に移行させるための錘部３４と、開閉弁３２の下面に位置していて閉状態の開閉弁３２の水平を維持するストッパー３３と、開閉弁３２に設けられたボス穴に連結されていて開閉弁３２を回動させるための軸部３５と、軸部３５に連結されていて軸部３５を回動させる円盤状のガイドローラー３６と、ガイドローラー３６の側面に巻付可能な可撓性のあるワイヤー３７と、ワイヤー３７が取り付けられた一端部とねじ切りがされた他端部とを有するワイヤー受け部４０と、ワイヤー受け部４０に通されるチタン及びニッケルなどを材料とした形状記憶合金から成るバネ３８と、バネ３８の一端を受けるとともにワイヤー受け部４０のねじ切りに螺合されて開閉弁３２の開閉温度条件を調整する調整部３９とを備える。

図１では、開閉弁３２が閉状態の場合を示している。図２では、開閉弁３２が閉状態（破線）から開状態（二点鎖線）に移行した場合を示している。なお、図２に示すように、開閉弁３２は、開状態となった場合でも、最大変位角は、軸部３５を中心として９０度未満としている。

図４は、図１等に示すシロッコファン２０の底面図である。図４に示すように、各翼部２２は、長手方向に対する直交断面が内周側・外周側ともに同一方向に湾曲している。各翼部２２は、全てが同形状である必要はなく、若干変更することで騒音防止を図ることもできる。なお、各翼部２２は、総じてみれば、天板部２１の中心部よりも外周部に移行するにつれて厚みが増すように設計されている。

このように構成すると、翼部２２に対して、その周辺を吹く風が当たると、シロッコファン２０にはボールベアリング２４等が設けられているため、軸部２３を中心として図面時計方向にシロッコファン２０が回転する。この際、シロッコファン２０の回転の有無及び回転方向は、風向きには依存しない。

シロッコファン２０が回転すると、シロッコファン２０内の空気は、翼部２２と翼部２２との間からシロッコファン２０外に排気されて、風下側に向けて流れることになる。

（取付方法の説明）
既述のように、樹脂フィルム２に開口部２Ａを形成する。開口部２Ａは、促成栽培用ハウス換気システム１００、より詳しくは、換気装置５０の配置位置に対応させて、ダクト部３０の径より小さめの穴をカッター等で開けることで形成すればよい。

また、開口部２Ａの形成に前後して、換気装置５０を配置するためのパイプ６Ａ，６Ｂを用意する。図１には、パイプ６Ａ，６Ｂは、換気装置５０の直径の３倍程度の長さのものであって、パイプ３Ａ，３Ｂと同程度の直径のものを一例として示しているが、適宜、パイプ３Ａ，３Ｂの配列条件などに合致する条件のものを用意すればよい。

つぎに、パイプ６Ａ，６Ｂは相互に平行となる態様で、パイプ３Ａ，３Ｂに対して、固定金具７Ａ，７Ｂを介して接続する。これとは別に、ダクト部３０の外周に、略リング状をしている取付治具８を取り付けた状態で、開口部２Ａの下側から、補助ユニット１０を圧入させて、換気装置５０を開口部２Ａに配置する。

具体的には、換気装置５０は、図１等に示すように、シロッコファン２０が樹脂フィルム２を通過し、ダクト部３０が樹脂フィルム２の内外に亘って位置する条件で配置する。

ここで、取付治具８は、パイプ６Ａ，６Ｂに懸架可能なフック部９を有している。したがって、フック部９をパイプ６Ａ，６Ｂに懸架すればよい。このように、取付治具８を用
いることで、換気装置５０をパイプ６Ａ，６Ｂ及び固定金具７Ａ，７Ｂを介して、ビニールハウス１に接続することができる。

（作用の説明）
換気装置５０は、ビニールハウス１内の温度が所定値（例えば２５℃）以上になると、バネ３８が伸びるように設定するとよい。この設定は、調整部３９を適宜回転させて、ワイヤー受け部４０における位置を調整することによって行う。

本実施形態では、バネ３８が有する、低温では柔らかく弱いが、高温では硬く強くなるという性質を利用して、開閉弁３２の開閉を実現している。なお、バネ３８は、これに限定されるものではないが、例えば、周辺温度が１０℃付近では２００ｇ程度のばね力があるが、周辺温度が５０℃付近まで上昇すると、６００ｇ程度までばね力が上がるものを採用することができる。

ビニールハウス１内の温度が例えば２５℃未満である場合には、開閉弁３２が閉状態であるため、シロッコファン２０が風を受けて回転していても、ビニールハウス１の空気は、ダクト部３０を通じて外部に積極的に排気されることはない。

しかし、ビニールハウス１内の温度が例えば２５℃以上になると、バネ３８が伸びることで調整部３９が下方へ押下げられ、これに伴ってワイヤー４６の下端が下方に変位するとともに、ガイドローラー３６が回転するので、開閉弁３２も回動して開状態となる。このため、シロッコファン２０が風を受けて回転していれば、ビニールハウス１の空気は、ダクト部３０を通じて外部に積極的に排気される。

もっとも、ビニールハウス１内の温度が例えば２５℃以上となり開閉弁３２が開状態となっても、仮に、補助ユニット１０が設けられていない促成栽培用ハウス換気システム１００であれば、風を受けない場合にはシロッコファン２０が回転していないので、ビニールハウス１の空気は、ダクト部３０を通じて外部に積極的に排気されない。

これに対して、本実施形態では、補助ユニット１０を設けているので、ビニールハウス１内の温度が例えば２５℃以上になって、開閉弁３２が開状態となった際に、シロッコファン２０が風を受けない状態であっても、太陽光パネル１３で発電された電力によってＤＣモータ１５が駆動され、ローラ１７が回転するので、天板部２１を通じてシロッコファン２０を回転させることができるので、ビニールハウス１の空気は、ダクト部３０を通じて外部に積極的に排気することができる。

また、太陽光パネル１３とＤＣモータ１５との間に、例えば、４．７Ｆ、５．５Ｖのコンデンサを設けるとともに、太陽光パネル１３に向けて電流が逆流することを防止するためのダイオードを設け、太陽光が遮られたときに用いる電力を蓄えることもできる。こうすると、例えば、午前中にビニールハウス１内が暖められたものの、午後は日差しが隠れた無風の日にもＤＣモータ１５を駆動することも可能となる。

なお、コンデンサに蓄積した電力を無駄遣いしないように、開閉弁３２の開閉によってオン／オフが切り替わるスイッチをＤＣモータ１５とコンデンサとの間に設けて、開閉弁３２が開状態となった場合にのみ、スイッチをオンしてＤＣモータ１５とコンデンサとを接続するようにしてもよい。

その後、ビニールハウス１内の温度が例えば２５℃未満に低下すると、開閉弁３２は開状態となる場合と逆の動作によって閉状態に移行する。すなわち、温度低下によってバネ３８が縮むので調整部３９が上方に戻り、錘部３４の重量で開閉弁３２が閉状態に移行す
るとともに、これに伴ってガイドローラー３６が逆回転してワイヤー３７が巻き取られて上方に変位する。

以上説明したように、本実施形態の促成栽培用ハウス換気システム１００は、ほぼ無風状態の環境下であっても、促成栽培用ハウス内を十分に換気することができるようになる。

図５及び図６は、それぞれ、図１の変形例及び図１の別の変形例を示す図である。なお、図５（ａ）と図５（ｂ）とは一方を正面から他方をその横方向から見た外観図であり、いずれも一部を切り欠いている。図１に示した促成栽培用ハウス換気システム１００は、ローラ１７等をシロッコファン２０の天板部２１の上面に配置した例を示したが、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように天板部２１の下面に接するように配置してもよいし、図６に示すように翼部２２の内側に接するように配置してもよい。

なお、図５，図６のいずれの場合も、パイプ状の軸部２３内に電送線１４を通すようにしている。また、図５に示す例では、シーソー部１９の中心を回動可能とする場合には、図３に示す例とは反対に、ＤＣモータ１５の重量より錘部１６の重量を若干重くすればよい。図６に示す例では、図示しないバネを錘部１６に代えて用いて、ローラ１７と翼部２２との接触を実現すればよい。

本発明の実施形態の促成栽培用ハウス換気システム１００の模式的な構成を示す断面図である。 図１を横方向から見た一部を切り欠いた外観図である。 補助ユニット１０の詳細な説明図である。 図１等に示すシロッコファン２０の底面図である。 図１の変形例を示す図である。 図１の別の変形例を示す図である。

１０ 補助ユニット
２０ シロッコファン
３０ ダクト部
５０ 換気装置
１００ 促成栽培用ハウス換気システム

Claims (5)

1. 促成栽培用ハウス内の温度が所定値を超えた場合に開閉する開閉弁と、前記促成栽培用ハウス周辺の風を受けて回転するシロッコファンとを備えた、筒状の概形をした換気装置に取り付けられ、前記換気装置よる換気を補助する補助ユニットであって、
   太陽光パネルと、
   前記太陽光パネルで発電された電力によって駆動されるＤＣモータと、
   前記ＤＣモータの駆動によって回転されるローラであって前記シロッコファンをその天板部に円周部が接触した際に生じる摩擦力で回転させるローラと、
   を備える補助ユニット。
2. 請求項１記載の補助ユニットと、
   前記補助ユニットが取り付けられている換気装置と、を備える、促成栽培用ハウス換気システム。
3. 前記換気装置は、
   円筒状の筐体内に前記開閉弁が位置するダクト部を備え、
   前記筐体と前記シロッコファンとの軸心が位置合わせされている、請求項２記載の促成栽培用ハウス換気システム。
4. 前記シロッコファンは、その軸心に沿った方向に延びる複数の翼が側面に配置されるとともに、当該軸心と直交する方向の前記天板部とを備え、前記太陽光パネルは、前記天板部の上方に配置された前記筐体に取り付けられている、請求項３記載の促成栽培用ハウス換気システム。
5. 前記換気装置は、前記促成栽培用ハウスに形成された開口部に、当該促成栽培用ハウス外に前記シロッコファンが位置する態様で配置される、請求項２記載の促成栽培用ハウス換気システム。

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