JP7199060B2

JP7199060B2 - Ｃｏ２供給装置

Info

Publication number: JP7199060B2
Application number: JP2019029059A
Authority: JP
Inventors: 良広図子; 達也中本; 保夫松沼; 素晴新村
Original assignee: Seiwa KK; Noritz Corp
Current assignee: Seiwa KK; Noritz Corp
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2023-01-05
Anticipated expiration: 2039-02-21
Also published as: JP2020130064A

Description

本発明は、温室、ビニールハウス等の栽培室内に植えられた植物にＣＯ_２を供給するＣＯ_２供給装置に関する。

従来、温室、ビニールハウス等の栽培室内に植えられた植物（農作物）にＣＯ_２を供給するＣＯ_２供給装置において、燃焼器の燃焼により発生した、ＣＯ_２を含む高温の燃焼ガスを、冷却してその温度を低下させた後に、栽培室内に排出させるようにしたものが知られている。たとえば、このようなＣＯ_２供給装置の一例が、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の炭酸ガス発生装置（ＣＯ_２供給装置）では、外郭体の内部が上下の部屋に区画され、上部屋に燃焼筒と吸込み通路が並ぶように設けられ、下部屋に送風機が設けられる。外郭体には、燃焼炭酸ガス発生装置が設置されたハウス内の空気が吸い込まれる第１空気吸込み口および第２空気吸込み口が設けられる。

燃焼筒から排出された炭酸ガス（ＣＯ_２を含む燃焼ガス）は、第１空気吸込み口から吸い込まれた空気と混合されて、その温度が低下し、吸込み通路を流れて送風機に吸引される。空気の混合により温度が低下した炭酸ガスは、吸込み通路において、第２空気吸込み口から吸い込まれた空気と熱交換し、さらに温度が低下する。

送風機に吸引された炭酸ガスは、ダクトに送られる。ダクトは、棚下や畝間に配備される。炭酸ガスは、ダクトや分岐ダクトの孔を利用して作物（植物）やハウス内に送られる。

特開２０１８－３８３１５号公報

上記の炭酸ガス発生装置では、ダクトや分岐ダクトが棚下や畝間に配備されるので、ダクトや分岐ダクトから植物までの距離が遠く、孔から放出された炭酸ガスが植物にたどり着くまでに拡散しやすい。よって、炭酸ガス、即ちＣＯ_２が作物に効率的に供給されにくい。

そこで、上記の炭酸ガス発生装置において、複数の棚や畝に対応させて主たるダクトから分岐させた複数の分岐ダクトを、棚や畝に植えられた植物の株元（根元）など、植物に近接した位置に通すことが考えられる。こうすると、分岐ダクトの孔から出た燃焼ガス、即ちＣＯ_２が速やかに植物に接触しやすく、植物への効率的なＣＯ_２の供給が可能となる。

しかしながら、上記の炭酸ガス発生装置では、主として、ハウス内の空気が混合されることにより炭酸ガスの温度が下げられる構成であるため、同じ量のＣＯ_２を供給するために必要な、混合された空気を含めた炭酸ガスの量は、濃度が薄められた分だけどうしても多くなり、分岐ダクト内を流れる炭酸ガスの流量も多くなる。このため、分岐ダクトは、直径（口径）が大きなものとなるため、植物の栽培の邪魔になりやすく、株元などに通るように配置しづらい。

また、上記の炭酸ガス発生装置では、分岐ダクト内を流れる炭酸ガスの流量も多いため、分岐ダクトの孔をある程度大きくして孔からの炭酸ガスの放出量を多くしなければならない。こうなると、分岐ダクトが株元などに通されることで孔が植物に近くなっても、植物に供給されずに植物の外に拡散されてしまうＣＯ_２が多くなるので、効率的なＣＯ_２の供給が難しくなる。

なお、上記の炭酸ガス発生装置では、炭酸ガスがハウス内から吸気された空気との熱交換によっても冷却されるが、炭酸ガスの熱がハウスの外に逃がされるわけではないので、炭酸ガスから奪われた熱の分、ハウス内の空気が温まることになる。よって、このようなハウス内の空気との熱交換を、炭酸ガスの主たる冷却手段とすることは難しく、このような冷却手段が付加されたとしても、混合される空気の量の大幅な低減には繋がりにくい。

そこで、本発明は、栽培室内の植物に効率的にＣＯ_２を供給でき得るＣＯ_２供給装置を提供することを目的とする。

本発明の主たる態様は、栽培室内の植物にＣＯ_２を供給するＣＯ_２供給装置に関する。本態様に係るＣＯ_２供給装置は、燃焼器と第１熱交換器とを含み、前記燃焼器の燃焼により発生した、ＣＯ_２を含む燃焼ガスが、前記第１熱交換器を流れる熱媒との間の熱交換により冷却されて排出される燃焼ガス発生部と、前記栽培室の外に配置され、前記第１熱交換器との間で熱媒が循環する第２熱交換器を有し、前記第２熱交換器が熱媒と前記栽培室の外の空気との間で熱交換を行うよう構成された放熱部と、前記燃焼ガス発生部から排出された前記燃焼ガスを前記栽培室内の植物に供給するための供給ダクトと、を備える。ここで、前記供給ダクトは、第１ダクトと、当該第１ダクトから分岐し、前記第１ダクトの流路面積よりも小さな流路面積を有する複数の第２ダクトとを含み、前記第２ダクトは、前記燃焼ガスが放出される放出口を有し、植物の株元または株の中を通るように配置される。前記燃焼ガス発生部は、前記第１熱交換器により冷却された前記燃焼ガスが排出される排気口と、前記排気口を覆う覆い部と、前記覆い部に設けられ、前記燃焼ガス発生部の外の空気が導入される導入口と、を含む。前記ＣＯ _２供給装置は、前記排気口から排出された前記燃焼ガスを前記導入口から導入された空気とともに前記供給ダクトに取り込むための供給ファンを、さらに備える。

ここで、「株の中」とは、株元よりも上方の領域であって、茎と茎の間の領域、葉と葉の間の領域、茎と葉の間の領域など、株の内部の領域を意味する。

また、「株元または株の中を通るように」とは、第２ダクトが配置されたときに、第２ダクトが株元または株の中を通ることを意味するだけでなく、第２ダクトが配置された後、植物が植えられることや植物が成長することにより、第２ダクトが株元または株の中を通るようになることをも意味する。

上記の構成によれば、第２ダクトが植物の株元または株の中を通るように配置されるので、第２ダクトの放出口から放出された燃焼ガスが速やかに植物に接触しやすくなる。これにより、植物に効率的にＣＯ_２を供給することが可能となる。

また、上記の構成によれば、第１熱交換器により燃焼ガスから奪った熱を、第２熱交換器によって栽培室の外に逃がすような構成であるため、燃焼ガス発生部の周囲の空気と熱交換を行って燃焼ガスの熱を周囲に逃がすような構成と比べて、燃焼ガスから大きな除熱を行うことができる。このため、燃焼ガスを良く冷却することができ、第１熱交換器による冷却後、更なる冷却のために燃焼ガスに空気が混合されることがあっても、その空気の混合量を大幅に低減できる。あるいは、冷却のために燃焼ガスに空気が混合されないような構成を採ることもでき得る。

よって、主として燃焼ガスに空気を混合させることにより燃焼ガスを冷却するような構成に比べて、供給ダクトを流れる燃焼ガス（混合された空気を含む）の流量を大幅に少なくできる。これにより、第２ダクトの直径を大幅に小さくできるので、植物の栽培の邪魔になりにくく、第２ダクトを植物の株元や株の中を通るように配置させやすい。

さらに、上記の構成によれば、供給ダクト内の燃焼ガスの流量が少なくなることにより、第２ダクトの放出口を小さくできる。これにより、放出口からの燃焼ガスの放出量を少なくできるので、燃焼ガス、即ちＣＯ_２が植物の近傍に留まりやすくなり（植物の外に拡散しにくくなり）、一層、植物に効率的にＣＯ_２を供給することが可能となる。

上記の構成によれば、導入口から導入された空気が燃焼ガスに混合されることにより燃焼ガスが冷却されるので、植物に供給される燃焼ガス、即ちＣＯ_２の温度を、一層、低下させることができる。

上記の構成とされた場合、さらに、前記燃焼ガス発生部は、前記燃焼器に供給される空気が取り込まれる給気口を含み得る。この場合、前記給気口が前記覆い部に覆われる。

このような構成とされれば、何らかの要因により供給ファンの送風量が変化し、覆い部の内部の圧力が変化しても、給気口と排気口とが同じ覆い部の内部にあるため、給気と排気との間の圧力バランスが崩れず、ほぼ一定に保たれる。よって、供給ファンの送風量が変化したときに、燃焼器での燃焼量にばらつきが生じにくくなる。

本態様に係るＣＯ_２供給装置において、前記第１熱交換器と前記放熱部とによる冷却能力は、前記放出口から放出される前記燃焼ガスの温度が３０℃～４０℃となるように設定され得る。

上記の構成によれば、放出口から放出された燃焼ガスが速やかに植物に接触しても植物が熱による害を受けず、また、冬場など、栽培室内が低温になったときには、燃焼ガスが速やかに植物に接触することにより、植物を温めることができる。

本態様に係るＣＯ_２供給装置において、前記放出口の径は、１ｍｍ以下とされ得る。

上記の構成によれば、放出口からの燃焼ガスの放出量を少なくできるので、燃焼ガス、即ちＣＯ_２が植物の近傍に留まりやすくなる。

以上のとおり、本発明によれば、栽培室内の植物に効率的にＣＯ_２を供給でき得るＣＯ_２供給装置を提供できる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１は、実施の形態に係る、ＣＯ_２供給装置が設置された栽培室を模式的に示す図である。図２は、実施の形態に係る、ＣＯ_２供給装置の構成を示す概略図である。図３は、実施の形態に係る、ダクトユニットの排気ダクトおよび複数の分岐ダクトの構成を示す図である。図４（ａ）は、実施の形態に係る、分岐ダクトが植物の株元に通される例について説明するための図であり、図４（ｂ）は、実施の形態に係る、分岐ダクトが植物の株の中に通される例について説明するための図である。図５は、実施の形態に係る、ＣＯ_２供給装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本実施の形態において、熱源機１０が、特許請求の範囲に記載の「燃焼ガス発生部」に対応する。また、放熱機２０が、特許請求の範囲に記載の「放熱部」に対応する。さらに、熱交換器１０３が、特許請求の範囲に記載の「第１熱交換器」に対応し、熱交換器２０１が、特許請求の範囲に記載の「第２熱交換器」に対応する。さらに、ダクトフード１１７が、特許請求の範囲に記載の「覆い部」に対応する。さらに、排気ダクト３４０が、特許請求の範囲に記載の「第１ダクト」に対応し、分岐ダクト３５０が、特許請求の範囲に記載の「第２ダクト」に対応する。

ただし、上記記載は、あくまで、特許請求の範囲の構成と実施形態の構成とを対応付けることを目的とするものであって、上記対応付けによって特許請求の範囲に記載の発明が実施形態の構成に何ら限定されるものではない。

図１は、ＣＯ_２供給装置１が設置された栽培室２を模式的に示す図である。

ＣＯ_２供給装置１は、温室、ビニールハウス等の栽培室２に設置され、栽培室２内で育成される農作物等の植物ＰにＣＯ_２（二酸化炭素）を供給し、植物の光合成を促進させる。ＣＯ_２供給装置１は、燃焼式の熱源機１０と、空冷式の放熱機２０と、ダクトユニット３０とを備える。熱源機１０は栽培室２内に設置され、放熱機２０は栽培室２の外、即ち屋外に設置される。ダクトユニット３０は、熱源機１０に接続され、植物Ｐの近傍へと延びる。ダクトユニット３０により、植物Ｐの近くにＣＯ_２が導かれる。なお、図１の例では、栽培室２は、植物Ｐが栽培される部屋と熱源機１０が設置される部屋とに区切られていない。即ち、熱源機１０は、植物Ｐが栽培される部屋に設置される。しかしながら、栽培室２は、上記２つの部屋に区切られていてもよい。この場合、熱源機１０が設置された部屋から植物Ｐが栽培される部屋へとダクトユニット３０が延びることになる。

図２は、ＣＯ_２供給装置１の構成を示す概略図である。

熱源機１０は、ほぼ方形の箱型形状を有する筐体１００を備える。筐体１００内には缶体１０１が配置され、この缶体１０１内に燃焼器１０２と熱交換器１０３が収容される。燃焼器１０２には、供給管１０４が接続される。供給管１０４は、缶体１０１および筐体１００の外に出て、燃料、たとえば灯油が貯留された燃料タンク（図示せず）に繋がる。供給管１０４には、供給ポンプ１０５が設けられる。また、燃焼器１０２には、気化ヒータ１０６とイグナイタ１０７が設けられる。

熱交換器１０３は、燃焼器１０２の後段（下方）に設けられる。熱交換器１０３には、往き管１０８と戻り管１０９が接続される。往き管１０８と戻り管１０９は、缶体１０１および筐体１００の外に出て放熱機２０側へと延びる。戻り管１０９には、循環ポンプ１１０が設けられる。

缶体１０１には、その上端の給気口１０１ａに燃焼ファン１１１が連結される。燃焼ファン１１１は、たとえば、遠心ファンであり、ケーシング１１２と、ケーシング１１２内に配置されるファン１１３と、ファン１１３を回転させるモータ１１４とを含む。ケーシング１１２には、外部に繋がる給気ダクト１１５が接続される。給気ダクト１１５の給気口１１５ａは、筐体１００の天面１００ａから突出する。なお、燃焼ファン１１１は、燃焼器１０２とユニット化されて缶体１０１内に配置されてもよい。

缶体１０１には、その下端の排気口１０１ｂに排気ダクト１１６が連結される。排気ダクト１１６は、筐体１００内の下部で折り返された後に上方へと延び、その排気口１１６ａが筐体１００の天面１００ａから突出する。

筐体１００の天面１００ａには、ほぼ方形の箱型形状を有するダクトフード１１７が被せられ、天面１００ａから突出する給気口１１５ａと排気口１１６ａがダクトフード１１７により覆われる。ダクトフード１１７には、４つの側面に、ダクトフード１１７内に空気を取り込むための開口部１１８がそれぞれ設けられる。開口部１１８を通じてダクトフード１１７内に取り込まれた空気は、排気口１１６ａから排出された燃焼ガスの冷却と、燃焼器１０２による燃焼ガスの生成とに用いられる。各開口部１１８には、網目を有するカバー部材１１９が設けられる。カバー部材１１９により、開口部１１８を通じてダクトフード１１７内に流入する空気から埃等を除去でき、また、開口部１１８を通じたダクトフード１１７内への虫等の侵入を防止できる。

放熱機２０は、筐体２００内に、熱交換器２０１と、熱交換器２０１を冷却するための冷却ファン２０２を備える。熱交換器２０１には、熱源機１０側から延びる往き管１０８と戻り管１０９が接続される。冷却ファン２０２は、たとえば、軸流ファンであり、ケーシング２０３と、ケーシング２０３内に配置されるファン２０４と、ファン２０４を回転させるモータ２０５とを含む。

熱源機１０および放熱機２０は、それぞれに対応して栽培室２の床面に設けられた一対の架台４１、４２に設置される。

ダクトユニット３０は、供給ダクト３１０と、供給ファン３２０とを含む。供給ダクト３１０は、吸気ダクト３３０と、排気ダクト３４０と、複数の分岐ダクト３５０とで構成される。吸気ダクト３３０は、一端がダクトフード１１７の天面に設けられた出口１１７ａに接続され、他端が供給ファン３２０に接続される。排気ダクト３４０は、一端が供給ファン３２０に接続される。複数の分岐ダクト３５０は、排気ダクト３４０から分岐する。各分岐ダクト３５０には、栽培室２内の植物Ｐに対応する位置に、複数の放出口３５１が形成される。

供給ファン３２０は、たとえば、遠心ファンであり、ケーシング３２１と、ケーシング３２１内に配されたファン３２２と、ファン３２２を回転させるモータ３２３とを含む。ケーシング３２１は吸込口３２１ａと吐出口３２１ｂを有し、吸込口３２１ａが吸気ダクト３３０に接続され、吐出口３２１ｂが排気ダクト３４０に接続される。モータ３２３には、当該モータ３２３に過電流が流れたことを検出する過電流センサ３２４が設けられる。供給ファン３２０では、モータ３２３に過電流が流れると、モータ３２３が停止してファン３２２が停止する。

図３は、ダクトユニット３０の排気ダクト３４０および複数の分岐ダクト３５０の構成を示す図であり、栽培室２の床面側に配置された排気ダクト３４０および複数の分岐ダクト３５０を上方から見た図である。図４（ａ）は、分岐ダクト３５０が植物Ｐの株元に通される例について説明するための図であり、図４（ｂ）は、分岐ダクト３５０が植物Ｐの株の中に通される例について説明するための図である。図４（ａ）および（ｂ）は、畝Ｈが伸びる方向から見た図であり、これらの図には、分岐ダクト３５０の断面が描かれている。なお、図３には、便宜上、植物Ｐが一点鎖線の円で表されている。

図３に示すように、栽培室２内には、たとえば、複数の畝Ｈが設けられ、各畝Ｈに植物Ｐが一列に並ぶように植えられる。

排気ダクト３４０は、第１排気ダクト３４１と第２排気ダクト３４２とで構成される。第１排気ダクト３４１は、アルミニウム製の円筒形ダクトであり、フレキシブル性を有し、途中部分を屈曲させることができる。第１排気ダクト３４１の入口３４１ａが供給ファン３２０の吐出口３２１ｂに接続される。第１排気ダクト３４１は、供給ファン３２０の位置から複数の畝Ｈの近くの位置まで引き回される。

第２排気ダクト３４２は、ビニール製の円筒形ダクトであり、一端側の入口３４２ａが、第１排気ダクト３４１の出口３４１ｂに外側から嵌め込まれるように接続され、複数の畝Ｈが並ぶ方向と直交する方向に延びる。第２排気ダクト３４２の他端側は閉じられている。

第１排気ダクト３４１と第２排気ダクト３４２の直径（口径）は同じにされており、たとえば、１２０ｍｍとされている。

排気ダクト３４０は、その一部がアルミニウム製の第１排気ダクト３４１とされ、残りの部分がビニール製の第２排気ダクト３４２とされることにより、全てをビニール製のダクトとする場合に比べて放熱性が良くなりその内部を流れる燃焼ガスが冷却されやすくなり、また、全てのアルミニウム製のダクトとする場合に比べて低コストとなる。

分岐ダクト３５０は、畝Ｈの個数だけ設けられる。分岐ダクト３５０は、ビニール製の円筒形ダクトであり、第２排気ダクト３４２から分岐し、畝Ｈの上を畝Ｈに沿って畝Ｈを超える位置まで延びる。分岐ダクト３５０の直径（口径）は、たとえば、５０ｍｍとされており、その流路面積が排気ダクト３４０の流路面積よりも小さくされている。

分岐ダクト３５０は、たとえば、第２排気ダクト３４２と別体に形成され、第２排気ダクト３４２に接続される。分岐ダクト３５０は、第２排気ダクト３４２と一体に形成されてもよい。

図４（ａ）に示すように、分岐ダクト３５０は、植物Ｐの株元（根元）を通るように配置される。あるいは、図４（ｂ）に示すように、分岐ダクト３５０は、植物Ｐの株の中を通るように配置される。ここで、「株の中」とは、株元よりも上方の領域であって、茎と茎の間の領域、葉と葉の間の領域、茎と葉の間の領域など、株の内部の領域を意味する。

なお、分岐ダクト３５０は、畝Ｈに配置されたときに株元または株の中を通るようになってもよいし、畝Ｈに配置されたときには株元または株の中を通らないが、配置された後に植物Ｐが植えられることや植物Ｐが成長することにより、株元または株の中を通るようになるようになってもよい。

分岐ダクト３５０には、複数個の円形の放出口３５１が形成される。放出口３５１は、分岐ダクト３５０が延びる方向に並ぶように複数個設けられるとともに、分岐ダクト３５０の周方向にも複数個、たとえば、ほぼ９０度の間隔を開けて４個、設けられる。４個の放出口３５１が周方向に設けられれば、分岐ダクト３５０から燃焼ガスを四方に拡がるように放出できる。放出口３５１の径は、１ｍｍ以下、たとえば、０．８ｍｍとされている。

第２排気ダクト３４２は、複数の支持具３６１により栽培室２の床面に対して支持される。同様に、各分岐ダクト３５０は、複数の支持具３６２により栽培室２の床面に対して支持される。これら支持具３６１、３６２は、分岐ダクト３５０が植物Ｐの株元を通されるときには、それに合った高さとされ、分岐ダクト３５０が植物Ｐの株の中を通されるときには、それに合った高さとされる。

なお、植物Ｐは、図３のように畝Ｈに植えられるのではなく、畝Ｈと同様に細長く延びる栽培用の棚に植えられてもよい。

また、排気ダクト３４０と同様に、吸気ダクト３３０は、アルミニウム製の円筒形ダクトとされている。吸気ダクト３３０の直径（口径）は、たとえば、１５０ｍｍとされている。

図２に戻り、ＣＯ_２供給装置１は、熱源機１０、放熱機２０およびダクトユニット３０に加えて、中継制御盤５０と、ＣＯ検出ユニット６０と、ＣＯ_２濃度センサ７０と、を備える。

中継制御盤５０は、制御部（後述する）等により構成される制御盤本体５１と、制御盤本体５１が収容される制御ボックス５２とを含む。制御ボックス５２は、たとえば樹脂製であり、前面に扉５２ａを有する。扉５２ａが開かれると、制御ボックス５２の内部にアクセスが可能となる。

ＣＯ検出ユニット６０は、ＣＯ警報器６１と、検出ボックス６２と、サンプリング管６３とを含む。検出ボックス６２は、サンプリング管６３を介して供給ファン３２０のケーシング３２１における吐出口３２１ｂの近傍に接続される。供給ダクト３１０を流れる燃焼ガスの一部が、サンプリングガスとして、サンプリング管６３を通じて検出ボックス６２内に導入される。ＣＯ警報器６１は、検出ボックス６２に取り付けられる。ＣＯ警報器６１は、ＣＯ濃度センサを有し、検出ボックス６２内に導入されたサンプリングガス中のＣＯ（一酸化炭素）の濃度をＣＯ濃度センサにより検出する。ＣＯ警報器６１は、検出されたＣＯ濃度が許容値を超える場合に警報信号を出力する。

ＣＯ_２濃度センサ７０は、栽培室２内において、供給ダクト３１０の放出口３５１と離れた位置に設けられ、栽培室２内、特に、植物Ｐの周囲のＣＯ_２濃度を検出する。

熱源機１０の筐体１００の外側面には、設置具８０が設けられる。中継制御盤５０と、ＣＯ警報器６１が取り付けられた検出ボックス６２は、設置具８０に固定されることにより、熱源機１０の近傍に設置される。

図５は、ＣＯ_２供給装置１の構成を示すブロック図である。

熱源機１０は、図２の構成の他、制御部１５１と、燃焼ファン駆動部１５２と、供給ポンプ駆動部１５３と、ヒータ駆動部１５４と、イグナイタ駆動部１５５と、循環ポンプ駆動部１５６とを備える。

制御部１５１は、たとえば、マイクロコンピュータであり、燃焼ファン駆動部１５２、供給ポンプ駆動部１５３、ヒータ駆動部１５４、イグナイタ駆動部１５５、循環ポンプ駆動部１５６等を制御する。

燃焼ファン駆動部１５２は、制御部１５１からの制御信号に従って、燃焼ファン１１１（モータ１１４）を駆動する。供給ポンプ駆動部１５３は、制御部１５１からの制御信号に従って、供給ポンプ１０５を駆動する。ヒータ駆動部１５４は、制御部１５１からの制御信号に従って、気化ヒータ１０６を駆動する。イグナイタ駆動部１５５は、制御部１５１からの制御信号に従って、イグナイタ１０７を駆動する。循環ポンプ駆動部１５６は、制御部１５１からの制御信号に従って、循環ポンプ１１０を駆動する。

放熱機２０は、図２の構成の他、制御部２５１と、ファン駆動部２５２と、回転数センサ２５３とを備える。

制御部２５１は、たとえば、マイクロコンピュータである。制御部２５１には、回転数センサ２５３が検出した冷却ファン２０２の回転数に基づく回転数信号が入力される。制御部２５１は、ファン駆動部２５２等を制御する。

ファン駆動部２５２は、制御部２５１からの制御信号に従って、冷却ファン２０２（モータ２０５）を駆動する。たとえば、ファン駆動部２５２は、回転数センサ２５３で検出された回転数に基づいてモータ２０５に供給する電流を調整する。

中継制御盤５０は、制御部５０１と、操作部５０２と、供給ファン駆動部５０３とを備える。制御部５０１、操作部５０２および供給ファン駆動部５０３は、制御盤本体５１に含まれる。

制御部５０１は、たとえば、マイクロコンピュータであり、供給ファン駆動部５０３等を制御する。操作部５０２は、ＣＯ_２供給運転を開始させるための開始ボタン、ＣＯ_２供給運転を停止させるための停止ボタン等の操作ボタンを含み、操作された操作ボタンに応じた操作信号を制御部５０１に出力する。供給ファン駆動部５０３は、制御部５０１からの制御信号に従って、供給ファン３２０（モータ３２３）を駆動する。

制御部５０１は、信号線等を介して、供給ファン３２０の過電流センサ３２４、ＣＯ警報器６１、ＣＯ_２濃度センサ７０等と接続される。供給ファン３２０のモータ３２３に過電流が流れてモータ３２３が異常停止すると、過電流センサ３２４から検出信号が制御部５０１へ出力される。また、制御部５０１には、ＣＯ警報器６１から警報信号が入力され、ＣＯ_２濃度センサ７０からＣＯ_２濃度に応じた検出信号が入力される。さらに、制御部５０１は、信号線等を介して、熱源機１０の制御部１５１および放熱機２０の制御部２５１と通信可能に接続される。

ＣＯ_２供給装置１は、ＣＯ_２供給運転を行う。以下、ＣＯ_２供給運転について説明する。

中継制御盤５０において、操作部５０２による運転開始の操作が行われると、制御部５０１から熱源機１０の制御部１５１と放熱機２０の制御部２５１へ運転を指示する運転信号が出力される。

熱源機１０では、制御部１５１は、運転信号を受けて、燃焼ファン１１１を動作させる。これにより、給気ダクト１１５を通じて取り込まれた空気が、缶体１０１内の燃焼器１０２に供給される。また、制御部１５１は、供給ポンプ１０５、気化ヒータ１０６およびイグナイタ１０７を動作させる。これにより、燃焼器１０２に燃料タンクから供給管１０４を通じて燃料が供給され、供給された燃料が気化ヒータ１０６により気化される。イグナイタ１０７により点火が行われ、燃焼器１０２が燃焼する。燃焼器１０２の燃焼により、ＣＯ_２を含む高温の燃焼ガスが発生する。

燃焼ガスは、缶体１０１内を下方へ流れ、熱交換器１０３を通過する。制御部１５１は、循環ポンプ１１０を動作させる。これにより、熱交換器１０３と、往き管１０８と、放熱機２０側の熱交換器２０１と、戻り管１０９との間で熱媒である水が循環する。熱交換器１０３を通過する燃焼ガスと熱交換器１０３内を流れる水との間で熱交換が行われ、燃焼ガスが冷却される。熱交換器１０３での燃焼ガスの冷却は一次冷却となる。本実施の形態では、熱交換器１０３での一次冷却により、燃焼により加えられた熱量の約８０％が燃焼ガスから除去される。一次冷却された燃焼ガスは、排気ダクト１１６内を流れて、排気口１１６ａからダクトフード１１７内へ排出される。

ＣＯ_２供給運転が開始されたとき、中継制御盤５０の制御部５０１は、供給ファン３２０を動作させる。ダクトフード１１７内へ排出された燃焼ガスが、供給ダクト３１０内に取り込まれる。このとき、ダクトフード１１７の開口部１１８から外部、即ち熱源機１０の周囲の空気が取り込まれ、取り込まれた空気と燃焼ガスとが混ざり合う。そして、空気が混合された後の燃焼ガスが供給ダクト３１０に取り込まれる。空気が混合されることにより燃焼ガスが冷却される。ダクトフード１１７での燃焼ガスの冷却は二次冷却となる。二次冷却されて供給ダクト３１０内に流入した燃焼ガスは、供給ダクト３１０、即ち吸気ダクト３３０および排気ダクト３４０を流れる。本実施の形態では、燃焼ガスと空気との混合比は、１：９程度となり、供給ダクト３１０を流れる燃焼ガスの流量は、約１０ｍ^３／分となる。

排気ダクト３４０を流れた燃焼ガスは、各分岐ダクト３５０へ流入し、分岐ダクト３５０を流れて放出口３５１から放出される。これにより、燃焼ガスに含まれるＣＯ_２が植物Ｐに供給される。このとき、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、分岐ダクト３５０は、植物Ｐの株元または株の中に通されているので、放出口３５１から放出された燃焼ガス、即ちＣＯ_２が速やかに植物Ｐに接触する。

放熱機２０では、燃焼ガスとの熱交換で温まり往き管１０８を流れてきた水が熱交換器２０１へ流入する。制御部２５１は、運転信号を受けると、冷却ファン２０２を動作させる。これにより、栽培室２の外の空気が冷却風として熱交換器２０１に送られる。栽培室２の外の空気は、通常、栽培室２内の空気よりも温度が低い。熱交換器２０１内を流れる水と冷却風との間で熱交換が行われ、水が冷却される。冷却された水は、戻り管１０９を通って熱源機１０へと戻る。

熱交換器２０１での水との熱交換により熱を奪った風は、放熱機２０の外、即ち、栽培室２の外に排出される。よって、熱源機１０において燃焼ガスから奪われた熱は、栽培室２の外に排出されることになる。このため、燃焼ガスから奪われた熱が、熱源機１０に給気される空気に加えられるなどして熱源機１０に戻る、ということが生じない。

ＣＯ_２供給運転中、ＣＯ_２濃度センサ７０により検出されたＣＯ_２濃度が所定濃度、たとえば、植物Ｐの育成に適する濃度を超えると、中継制御盤５０の制御部５０１から熱源機１０の制御部１５１と放熱機２０の制御部２５１へ運転停止を指示する運転停止信号が出力される。熱源機１０では、制御部１５１が燃焼ファン１１１と燃焼器１０２の動作を停止させ、放熱機２０では、制御部２５１が冷却ファン２０２を停止させる。これにより、ＣＯ_２供給運転が停止する。その後、ＣＯ_２濃度センサ７０により検出されたＣＯ_２濃度が所定濃度を下回ると、中継制御盤５０の制御部５０１から再び運転信号が出力され、熱源機１０および放熱機２０において、ＣＯ_２供給運転が再開される。

ＣＯ_２供給運転中に供給ファン３２０が過電流により停止し、過電流センサ３２４から検出信号が入力された場合、中継制御盤５０の制御部５０１は、運転停止信号を出力する。また、燃焼器１０２の燃焼不良によりＣＯが発生し、燃焼ガスに多くのＣＯが含まれるようになった場合、供給ダクト３１０から検出ボックス６２に送られるサンプリングガス中のＣＯ濃度が高くなり、ＣＯ警報器６１において許容値を超えるＣＯ濃度が検出される。これにより、ＣＯ警報器６１から警報信号が入力されると、制御部５０１は、運転停止信号を出力する。これらの場合にも、熱源機１０および放熱機２０において、ＣＯ_２供給運転が停止する。これらの場合は、ＣＯ_２供給運転が中止されるので、供給ファン３２０や燃焼器１０２の異常が解消された後は、再び操作部５０２による操作が行われて、ＣＯ_２供給運転が再開されることになる。

本実施の形態では、一次冷却および二次冷却が行われ後に供給ダクト３１０を流れた結果、放出口３５１から放出されて植物Ｐに供給される燃焼ガスの温度は、３０℃～４０℃となる。そして、このように燃焼ガスの温度が３０℃～４０℃となるよう、熱交換器１０３と放熱機２０とによる冷却能力が設定されている。

このように、ＣＯ_２供給運転では、温度が下げられた燃焼ガスが植物Ｐに供給されるため、植物Ｐが熱による害を受けにくい。また、夏場などに、栽培室２内が高温になり過ぎない。

なお、熱源機１０において、熱交換器１０３による冷却が行われず、ダクトフード１１７での空気の混合のみにより燃焼ガスが冷却される場合には、本実施の形態の５倍程度の量の空気が燃焼ガスに混合されることになる。よって、この場合は、供給ダクト３１０を流れる燃焼ガスの流量が５０ｍ^３／分程度になって、その分、吸気ダクト３３０、排気ダクト３４０および分岐ダクト３５０は、直径（口径）の大きなものが使用されることになり、また、分岐ダクト３５０の放出口３５１の径も大きなもの（たとえば、３ｍｍ以上）となる。このため、分岐ダクト３５０が植物Ｐの株元や株の中を通るように配置されたときに、植物Ｐの栽培の邪魔になりやすい。また、放出口３５１からの燃焼ガスの放出量が多くなって、燃焼ガスが拡散しやすくなり、ＣＯ_２が植物Ｐに消費されにくくなり得る。

＜実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、以下の効果が奏され得る。

分岐ダクト３５０が植物Ｐの株元または株の中を通るように配置されるので、分岐ダクト３５０の放出口３５１から放出された燃焼ガスが速やかに植物Ｐに接触しやすくなる。これにより、植物Ｐに効率的にＣＯ_２を供給することが可能となる。

また、熱交換器１０３により燃焼ガスから奪った熱を、熱交換器２０１によって栽培室２の外に逃がすような構成であるため、熱源機１０の周囲の空気と熱交換を行って燃焼ガスの熱を周囲に逃がすような構成と比べて、燃焼ガスから大きな除熱を行うことができる。このため、燃焼ガスを良く冷却することができ、熱交換器１０３による冷却後、更なる冷却のために燃焼ガスに空気が混合される空気の量を大幅に低減できる。よって、主として燃焼ガスに空気を混合させることにより燃焼ガスを冷却するような構成に比べて、供給ダクト３１０を流れる燃焼ガス（混合された空気を含む）の流量を大幅に少なくできる。これにより、分岐ダクト３５０の直径を大幅に小さくできるので、植物Ｐの栽培の邪魔になりにくく、分岐ダクト３５０を植物Ｐの株元や株の中を通るように配置させやすい。

さらに、供給ダクト３１０内の燃焼ガスの流量が少なくなることにより、分岐ダクト３５０の放出口３５１を小さくできる。具体的には、放出口３５１の径を１ｍｍ以下にできる。これにより、放出口３５１からの燃焼ガスの放出量を少なくできるので、燃焼ガス、即ちＣＯ_２が植物Ｐの近傍に留まりやすくなり（植物Ｐの外に拡散しにくくなり）、一層、植物Ｐに効率的にＣＯ_２を供給することが可能となる。

さらに、燃焼ガスへの空気の混合量が少なくなることにより、燃焼ガスが空気によって希釈されにくくなるので、分岐ダクト３５０の放出口３５１からＣＯ_２濃度の高い燃焼ガスを放出させやすくなる。これにより、一層、植物Ｐに効率的にＣＯ_２を供給することが可能となる。

さらに、熱交換器１０３と放熱機２０とによる冷却能力は、放出口３５１から放出される燃焼ガスの温度が３０℃～４０℃となるように設定されているので、放出口３５１から放出された燃焼ガスが速やかに植物Ｐに接触しても植物Ｐが熱による害を受けず、また、冬場など、栽培室２内が低温になったときには、燃焼ガスが速やかに植物Ｐに接触することにより、植物Ｐを温めることができる。

さらに、熱源機１０は、開口部１１８を有するダクトフード１１７により排気口１１６ａが覆われ、熱交換器１０３との熱交換により冷却されて排気口１１６ａから排出された燃焼ガスに、開口部１１８から導入された空気が混合されるよう構成されている。これにより、供給ダクト３１０に取り込まれる燃焼ガスを一層冷却することができるので、植物Ｐに供給される燃焼ガス、即ちＣＯ_２の温度を一層低下させることができる。

さらに、熱源機１０は、給気口１１５ａが排気口１１６ａとともにダクトフード１１７に覆われるよう構成されている。これにより、何らかの要因により供給ファン３２０の送風量が変化し、ダクトフード１１７内の圧力が変化しても、給気口１１５ａと排気口１１６ａとが同じダクトフード１１７の内部にあるため、給気と排気との間の圧力バランスが崩れず、ほぼ一定に保たれる。よって、供給ファン３２０の送風量が変化したときに、燃焼器１０２での燃焼量にばらつきが生じにくくなる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態によって何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も、上記以外に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、供給ファン３２０が供給ダクト３１０の途中に設けられた。しかしながら、供給ファン３２０が熱源機１０に設けられてもよい。この場合、供給ダクト３１０に吸気ダクト３３０が含まれず、供給ファン３２０の吸込口３２１ａがダクトフード１１７の出口１１７ａに接続される。

また、上記実施の形態では、排気ダクト３４０がアルミニウム製の第１排気ダクト３４１とビニール製の第２排気ダクト３４２の２つのダクトにより構成された。しかしながら、排気ダクト３４０がアルミニウム製、ビニール製または他の材質の１つのダクトにより構成されてもよい。

さらに、上記実施の形態では、熱源機１０の周囲の空気が、開口部１１８からダクトフード１１７内に導入され、熱交換器１０３との熱交換により冷却された燃焼ガスに混合された。しかしながら、熱交換器１０３および放熱機２０が含まれる冷却装置として、上記実施の形態よりも冷却能力が高い冷却装置が用いられる場合には、ダクトフード１１７内において、熱源機１０の周囲の空気が燃焼ガスに混合されない構成が採られてもよい。この場合、熱交換器１０３による冷却が行われ後に供給ダクト３１０を流れた結果、放出口３５１から放出されて植物Ｐに供給される燃焼ガスの温度が３０℃～４０℃となるよう、冷却装置の冷却能力が設定される。

さらに、上記実施の形態では、燃焼器１０２の燃料が灯油等の液体燃料であったが、プロパンガスなどの気体燃料であってもよい。

さらに、上記実施の形態では、２つの熱交換器１０３、２０１の間で循環する熱媒として水が用いられた。しかしながら、熱媒として水以外の液体、たとえば、不凍液が用いられてもよい。さらに、気体の熱媒が熱交換器１０３、２０１の間で循環するような構成とされてもよい。

この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載の範囲で適宜変更可能である。

１ＣＯ_２供給装置
２栽培室
１０熱源機（燃焼ガス発生部）
２０放熱機（放熱部）
１０２燃焼器
１０３熱交換器（第１熱交換器）
１１５ａ給気口
１１６ａ排気口
１１７ダクトフード（覆い部）
１１８開口部（導入口）
２０１熱交換器（第２熱交換器）
３１０供給ダクト
３２０供給ファン
３４０排気ダクト（第１ダクト）
３５０分岐ダクト（第２ダクト）
３５１放出口
Ｐ植物

Claims

栽培室内の植物にＣＯ_２を供給するＣＯ_２供給装置において、
燃焼器と第１熱交換器とを含み、前記燃焼器の燃焼により発生した、ＣＯ_２を含む燃焼ガスが、前記第１熱交換器を流れる熱媒との間の熱交換により冷却されて排出される燃焼ガス発生部と、
前記栽培室の外に配置され、前記第１熱交換器との間で熱媒が循環する第２熱交換器を有し、前記第２熱交換器が熱媒と前記栽培室の外の空気との間で熱交換を行うよう構成された放熱部と、
前記燃焼ガス発生部から排出された前記燃焼ガスを前記栽培室内の植物に供給するための供給ダクトと、を備え、
前記供給ダクトは、第１ダクトと、当該第１ダクトから分岐し、前記第１ダクトの流路面積よりも小さな流路面積を有する複数の第２ダクトとを含み、
前記第２ダクトは、前記燃焼ガスが放出される放出口を有し、植物の株元または株の中を通るように配置され、
前記燃焼ガス発生部は、
前記第１熱交換器により冷却された前記燃焼ガスが排出される排気口と、
前記排気口を覆う覆い部と、
前記覆い部に設けられ、前記燃焼ガス発生部の外の空気が導入される導入口と、
を含み、
前記排気口から排出された前記燃焼ガスを前記導入口から導入された空気とともに前記供給ダクトに取り込むための供給ファンを、さらに備える、
ことを特徴とするＣＯ_２供給装置。
請求項１に記載のＣＯ_２供給装置において、
前記燃焼ガス発生部は、前記燃焼器に供給される空気が取り込まれる給気口を含み、
前記給気口が前記覆い部に覆われる、
ことを特徴とするＣＯ_２供給装置。
請求項１または２に記載のＣＯ_２供給装置において、
前記第１熱交換器と前記放熱部とによる冷却能力は、前記放出口から放出される前記燃焼ガスの温度が３０℃～４０℃となるように設定される、
ことを特徴とするＣＯ_２供給装置。
請求項１ないし３の何れか一項に記載のＣＯ_２供給装置において、
前記放出口の径は、１ｍｍ以下である、
ことを特徴とするＣＯ_２供給装置。