JPS637728A

JPS637728A - 植物育成装置

Info

Publication number: JPS637728A
Application number: JP61148266A
Authority: JP
Inventors: 和彦阿部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-06-26
Filing date: 1986-06-26
Publication date: 1988-01-13
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: JPH0728613B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、植物育成装置に係り、特に、断熱特性、集熱
特性および遮断特性のそれぞれに優れた壁体構成とする
ものに好適な植物育成装置に関するものである。

〔従来の技術〕

壁体パネルにより植物育成空間領域を構成する植物育成
装置、例えば温室などでは、その壁体は一般にすべての
壁体面を同じ材質で構成するものが殆んどであり、また
、複数種の壁体を用いる場合には、多くとも２種類の壁
体パネル構成となっている。後者の例は、温室の北面側
壁に反射形壁体パネルを設置する、いわゆる集光形温室
と呼ばれるものである。

なお、植物育成装置の壁体の基本構成は１例えば、特開
昭５９−５５１２９号公報記載の技術、あるいは、昭和
５９年度農業施設学会大会講演予稿集。

ｐ、５３〜５６、阿部和彦、奈良域、「透明断熱壁体の
研究」、昭和５９年７月３１日発表の技術が知られてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

温室は、まず、冬には暖かく、次に夏には涼しく、そし
て、簡便、無保守、クリーンであることが要求されるも
のである。しかし、上記従来技術は、−方の要求を満足
させると、他方の要求が不満足になり、全体としての要
求に応えられない。

例えば、夏には、遮光装置が必要となり、冬には保温カ
ーテンが必要となるから、採光、断熱、遮熱、集熱の夫
々の機能を、その時々に応じて強化したり、付与したり
することになり、極めて繁雑であり、しかも汚れ易いと
いう問題があった。

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、冬期の集熱効率を最大にし、したがって
断熱にも優れ、かつ、夏期の遮熱効率を最大にし、しか
も安価で簡便な壁体構成をもつ植物育成装置を提供する
ことを、その目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る植物育成装置
の構成は、壁体パネルにより植物育成空間領域を構成す
る植物育成装置において、その壁体パネルの種類を、少
なくとも、完全透過形パネル、陽光透過・赤外反射形パ
ネル、可視光透過・近赤外反射形パネル、および完全反
射形パネルとし、これらのうち少なくとも３種類の壁体
パネルを組合わせて使用するものである。

なお、付記すると、上記の少なくとも３種類の壁体パネ
ルの組合せは、植物育成装置の南北断面で当該装置を南
面側壁と屋根壁体と北面側壁とに分割するものとして、
北面側壁には完全反射形パネルを、屋根壁体には可視光
透過・近赤外反射形パネルを、南面側壁には完全透過形
パネルあるいは陽光透過・赤外反射形パネルを、それぞ
れ用いるものである。

〔作用〕

上記の壁体パネル構成とすることによって、冬期には、
南面側壁からは、太陽エネルギーが充分に入射し、かつ
、北面側壁での反射によって室内光量が増大し、また、
屋根壁体および北面側壁での断熱が大きいから、温室と
しての集熱効率が大きくなり、さらに、夜間には、それ
ぞれの壁体の断熱効果が大きいので、保温が良好となる
。

−方、夏期の日中には、屋根壁体の遮熱効果によって室
内が涼しくなる。

しかも、上記の壁体パネル構成によれば、無保守、クリ
ーン、安価、長寿命となる。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第５図を参照し
て説明する６まず、第１図は、本発明の一実施例に係る温室の壁体構
成の特性をテストするためのモデル温室の形状を示す図
で、（ａ）は横断面図、（ｂ）は（ａ）の側面断面図、
第２図は、第１図のモデル温室における７種類の壁体構
成のタイプを示す説明図である。

壁体パネル構成の特性をテストするためのモデル温室は
、第１図に示すように、供試壁体パネル１、断熱材から
なる断熱壁２ａ、断熱床２ｂによって植物育成空間領域
に相当する温室を構成しており、床面には吸熱板３、小
形ファン４を備えている。５は、このモデル温室の特性
をテストするための温度センサーである。

第１図（ｂ）の側面断面図は、当該温室の南北断面に相
当し、１ａは、供試壁体パネル１の南面側壁、１ｂは、
供試壁体パネル１の屋根壁体、１ｃは、供試壁体パネル
１の北面側壁を示す。

第２図は、モデル温室の７種類のモデルの壁体構成を示
すもので、モデル温室のタイプＮα■〜■ごとに壁体構
成を記号によって示している。

第２図の各回は、第１図（ｂ）に示した南北断面におけ
る側面図と同側面を示し、図の右側が北面側壁、左側が
南面側壁を示すものとする。

壁体の資材の名称、壁体の種類に関する記号は下記のと
おりである。

資材としては、下記の市販フィルムを用いる。

Ｓ：完全透過形フィルム、例えばポリエステルフィルム
。

ＲＮＩＲ：可視光透過・近赤外反射形の熱線反射フイル
ム、例えばポリエステルフィルムをベースに銀、銅、ニ
ッケル等を配分したもの。可視光透過率は良好で、かつ
、近赤外波長に対して高反射率を有する。

Ｒｒｐ：陽光透過・赤外反射形の熱線反射フィルム、例
えばポリエステルフィルムをベースに酸化チタン、銀等
を配分したもの。

これは、全陽光にわたり透過率は良好であり、かつ、赤
外波長に対して高反射率を有する。

Ａ：完全反射形フィルム、不透明、かつ、全波長に対し
高反射特性を有する。例えば。

両面反射のアルミフィルムである。

壁体の種類としては、下記の構造の壁体パネルを用いる
。

Ｓ２：完全透過形フィルムＳの２重１層の壁体パネルで
、層間を３０ｎ＋＋程度としている。

Ｓ３：完全透過形フィルムＳの３重２層の壁体パネル。

Ｓ２・Ａ：完全透過形フィルムＳとＳとの中間に完全反
射形のアルミフィルムＡを設けた形式の３重２層の壁体パネル。

Ｓ２・ＲＮＩＲ：完全透過形フィルムＳとＳとの中間に
可視光透過・近赤外反射形の熱線反射フィルムを設けた形式の３重２層の壁体パネル。

Ｓ２・ＲＩＲ：完全透過形フィルムＳとＳとの中間に陽
光透過・赤外反射形の熱線反射フィルムを設けた形式の３重２層の壁体パネル。

第２図に示すタイプＮα■のモデル温室は壁体各面が完
全透過形の壁体パネル（Ｓ）を用いている。

タイプＮα■、■は、完全透過形フィルムＳを逐次多重
化した壁体パネルを用いている。タイプＮα■は、壁体
各面が、可視光透過・近赤外反射形の壁体パネル（Ｓ”
ＲＮｒｎ　）を用いている。タイプ恥■は、■のものに
対して北面側壁のみ完全反射形の壁体パネル（ＳＥＡ）
を用いたものである６タイプ虱■は、南面側壁が完全透
過形の壁体パネル（Ｓ３）、北面側壁が完全反射形パネ
ル（Ｓ”Ａ）、屋根壁体が、可視光透過・近赤外反射形
の壁体パネル（Ｓ　”ＲｓｒＲ）を用いている。タイプ
島■は。

■の構成に対し南面側壁のみ陽光透過・赤外反射形の壁
体パネル（Ｓ”ＲＩＲ）を用いたものである。

このような第２図に示す７種類のモデル温室をフィール
ドに設置して運転し、その特性を示すデータとなる日射
量Ｉ　（ｋｃａＱ／ｒｒｒ・ｈ）、内外温度差ΔＴ＋＃
　（’Ｃ）　、日射の実効透過率τｅを測定する。なお
、実効透過率τｅは、屋根面から陽光の入射角ｉ　＝Ｏ
で直接床面に到達する分τ０と、北面側壁に反射してか
ら床面に到達する分て−とからなるものである。これら
のデータがわかると、モデル温室の集熱特性は一義的に
求められる。

第３図は、第２図に示した各モデル温室の集熱特性を示
す集熱線図である。

第３図では原点を０とし、ｙ軸（横軸）上には、日射量
当りの内外温度差Ｘ＝ΔＴ１＃／　Ｉ　（”Ｃ／ｋｃａ１２−ｍ−２・ｈ
−”）をとり、ｙ軸（縦軸）は集熱効率ηをとり、ｙ軸
上にＸ＝０における光学的集熱効率τｅ　・αをとって
測定値を記入してゆけば、モデル温室のタイプＮａ■〜
■の集熱曲線が得られる。

ここでτｅは実効透過率、αは床面の吸収率である。

ｙ軸は、夏期、冬期を左、右に分けて示しており、冬期
は、陽光の入射角１＝３０°、温室は密閉状態であり、
各集熱曲線とｙ軸との交点（黒丸印）が光学的集熱効率
τｅ　・αとなっている。

夏期は、太陽が屋根面に真上から射す状態を想定して、
陽光の入射角ｉ＝０°、温室は窓を開くなどの開放状態
であり、各集熱曲線とｙ＠どの交点（黒丸印）が光学的
集熱効率τ０　・αとなっている。

第３図に示される集熱曲線は、 η＝τ８・α−Ｋｔ”Ｘ　　　　　　　　　・・・・・
・（１）Ｘ＝ΔＴ　ｉ　＃　／　Ｉ　　　　　　　　　
　　　・・・・・・（２）ここにＫ（は実効熱貫流率（
ｋｃａ　ｎ　／　ｍ・ｈ・℃）で示されるものである。

η＝０のときのＸを限界値Ｘｃとすれば、これはＸ軸と
各集熱曲線との交点（黒丸印）に相当する。

すなわち、（３）式で成立つ。

Ｘｃ＝ｆ　ｅ　・Ｃｔ　／　Ｋｔ＝ΔＴ　Ｉ＃　（ｎ＋
ａｘ）　／　Ｉ　　　・・・（３）冬期には、日射の実
効透過率τｅが大きく、かつ、日射量当りの内外温度差
の限界値Ｘｃの大きいことが要求される。

第３図から明らかなように、モデル温室のタイプＮα■
が最もΔＴ　、９　／　Ｉが大きい。すなわち、同一条
件下では、内外温度差ΔＴ　１Ｂを最大にとり得る壁体
パネル構成である。

タイプＮα■は、光学的集熱効率τ８・α　がそれほど
大きくないが、後述する第４図（、）に示すように実効
熱貫流率Ｋｔが７種類のモデル温室の中で最小であるか
ら、その結果としてＸｃが最大となっている。

夏期の遮断効果については、屋根壁体の特性を検討すれ
ばよい。遮熱効果の指標としては、透過効率ｒを用いる
。すなわち、ｒ＝可視光透過率／全光透過率　　　・・・・・・（４
）ｒ　＞　１であることは、熱線（近赤外線）の割合が
少なく、反対に可視光線の割合いが多いことを意味する
から、植物にとって涼しい壁体であることを意味する。

ｒ　＞　１となるのは、熱線反射フィルムＲ（ＲＮＩＲ
。

Ｒｓ　Ｒ）を使用した場合しかあり得ないから、タイプ
Ｎα■、■、■、■がこれに相当する。

これらのタイプの壁体パネルは、可視光はそれほど損う
ことなく、エネルギー遮断率（集熱効率の逆数）は５０
％程度の特性を有する。

−方、タイプ勲■、■、■の透過効率ｒは、次に述べる
第４図の（ｃ）に示すようにｒ　＜　１であり、またエ
ネルギー遮断率はそれぞれ１０，２０゜３０％であり、
したがって、これらは、遮光手段。

例えば寒冷紗などを付加しないと盛夏時には使用できな
い。

第４図は、各モデル温室のテストデータを総合的に評価
する線図であり、（ａ）図は、冬期の断熱効果を示す実
効熱貫流率Ｋｔ（ｋｃａＱ／ｍ・ｈ・℃）の線図、（ｂ
）図は、冬期の集熱効果を示す日射の実効透過率τｅと
日射量当りの内外温度差の限界値Ｘｃの線図、（ｃ）図
は、夏期の遮熱効果、特に屋根部分の遮熱効果を示す透
過効率ｒの線図。

（ｄ）図は、各壁体パネルの材料コストを比較した線図
である。

横軸は、（ａ）ないしくｄ）図共通に、壁体構成のタイ
プ、すなわち７種類のモデル温室のタイプＮαをとって
おり、左から右へ、タイプＮα■から■の順に配列して
示している。

第４図（ａ）に示すように、実効熱貫流率Ｋｔについて
は、タイプＮα■から■までは、フィルムの多重化にと
もない、減少しているが■からは急に大きな減少を示し
ており、これは壁体パネル５ｚ−Ｒ（Ｓ”・ＲｓｒＲ，
Ｓ２・ＲＩＦＴ）　（７）高断熱特性によるものである
。さらに、タイプＮα■、■、■が減少しているのは、
壁体パネルＳ２・Ａの高断熱特性が加味されたことによ
るものである。

第４図（ｂ）に示す実効透過率τｅについては、タイプ
Ｎａ■から■までは、フィルムの多重化にともなって減
少しているが、タイプＮα■ないし■は、逆に増加の傾
向にある。この増加分は北面側壁の壁体パネルＳ２・Ａ
の反射による効果である６日射量当りの内外温度差の限
界値Ｘｃについては、タイプＮα■から■の順に大きく
なっており、これは実効熱貫流率Ｋｔの減少効果による
ところが大きい。

第４図（ｃ）に示す透過効率ｒについては、先に述入た
ようにタイプＮα■ないし■のものがｒ〉１で、夏期、
植物にとって涼しい壁体パネルとなるものである。

第４図（ｄ）に示す材料コストについては、この壁体資
材中、最も高価なものは熱線反射フィルムであるので、
南面、北面側壁、屋根壁体の各面を可視光透過・近赤外
反射形の熱線反射フィルムＲＮ　Ｉ　Ｒを用いたタイプ
Ｎａ■を基準（１，０）として他のタイプのコストと比
較表示したものである。

第４図に基づいて総合的な判断すれば、タイプＮα■、
■が、もつともパフォーマンスコストにすぐれているこ
とが了解できる。タイプＮｎ■と■との差は、■が昼の
集熱を重視していること、また。

■は昼、夜の断熱を重視していることによるものである
。それゆえ、タイプ走■は、特に寒冷地向けの壁体構成
として最適であり、タイプＮα■は、寒冷地でも比較的
日射量の多い地域に最適である。

本実施例によれば、モデル温室のタイプＮα■。

■に示すように、温室の壁体を、光、熱的に特性の大き
く異なる３種以上の壁体パネルで構成する手段をとった
こと、特に、南面側壁には、完全透過形の壁体パネル（
Ｓ”）、または陽光透過・近赤外反射形の壁体パネル（
Ｓ２・ＲＩＲ）を用い、屋根部壁体には、可視光透過・
近赤外反射形の壁体パネル（Ｓ２・ＲＮＩＲ）を用い、
そして北面側壁には。

完全反射形の壁体パネル（Ｓ”Ａ）を用いる構成とした
ので、冬期の集熱特性および断熱特性を最大にし、かつ
、夏期の遮熱特性を最大にした温室を実現できる。

したがって、温室の年間稼動率がよく、無保守。

クリーン、長寿命などすべての点ですぐれ、温室の経営
効率を大幅に向上できる効果がある。

次に１本発明の他の実施例を第５図を参照して説明する
。

第５図は、本発明の他の実施例に係る、壁体の断面が曲
線で構成される温室を示す説明図である。

第５図に示すように、この温室壁体ＩＡは形状が滑らか
な曲面であるため、南面、北面、屋根面の各面を明確に
区分できないものである。。

この場合、冬至と夏至の南中時を基準にして考えるとよ
い。すなわち、温室床の北端Ｎ点と南中時の太陽とを結
ぶ線と、温室壁体ＩＡとの交点を、γ（冬至）およびδ
　（夏至）とすれば、このγ以下の部分を南面側壁、γ
とδとの間の壁体を屋根壁体、そしてδより下の部分を
北面側壁とそれぞれみなせば合理的である。また、これ
ら３者の分割の比率は、高緯度地帯（寒冷地）において
は、およそ（１／４〜１／３）：　　（２／４〜１／３
）：　　（１／４〜１／３）とみなしてよい。

南面と北面とは、厳密に区分しにくい場合もあるから、
「南面または南東面」ならびに「北西または北西面」と
してもよい。光合成活動は、午前中においてもつとも活
発であることを考慮すれば、南東面側壁の光透過率を最
大にする壁体パネル構成はきわめて効果的である。

なお、前述の各実施例の説明では温室の例を取上げて説
明したが、本発明は、同様の効果が期待される範囲で、
壁体パネルにより植物育成空間領域を構成する植物育成
装置に汎用的に適用されることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、冬期の集熱効率を
最大にし、したがって断熱にも優れ、かつ、夏期の遮熱
効率を最大にし、しかも安価で簡便な壁体構成をもつ植
物育成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る温室の壁体構成の特
性をテストするためのモデル温室の形状を示す図で、（
ａ）は横断面図、（ｂ）は（ａ）の側面断面図、第２図
は、第１図のモデル温室における７種類の壁体構成のタ
イプを示す説明図、第３図は、第２図に示した各モデル
温室の集熱特性を示す集熱線図、第４図は各モデル温室
のテストデータを総合的に評価する線図、第５図は、本
発明の他の実施例に係る１ｇ１体の断面が曲線で構成さ
れる温室を示す説明図である。１・・・供試壁体パネル、１ａ・・・南面側壁、１ｂ・
・・屋根壁体、１ｃ・・・北面側壁。

Claims

【特許請求の範囲】１、壁体パネルにより植物育成空間領域を構成する植物
育成装置において、その壁体パネルの種類を、少なくと
も、完全透過形パネル、陽光透過・赤外反射形パネル、
可視光透過・近赤外反射形パネル、および完全反射形パ
ネルとし、これらのうち少なくとも３種類の壁体パネル
を組合わせて使用することを特徴とする植物育成装置。２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、少なく
とも３種類の壁体パネルの組合せは、植物育成装置の南
北断面で当該装置を南面側壁と屋根壁体と北面側壁とに
分割するものとして、北面側壁には完全反射形パネルを
、屋根壁体には可視光透過・近赤外反射形パネルを、南
面側壁には完全透過形パネルあるいは陽光透過・赤外反
射形パネルを、それぞれ用いるものである植物育成装置
。