WO2017134913A1 - 制御装置および農業用ハウス - Google Patents

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WO2017134913A1
WO2017134913A1 PCT/JP2016/085659 JP2016085659W WO2017134913A1 WO 2017134913 A1 WO2017134913 A1 WO 2017134913A1 JP 2016085659 W JP2016085659 W JP 2016085659W WO 2017134913 A1 WO2017134913 A1 WO 2017134913A1
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WO
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temperature
heating
control
heating device
delay time
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/085659
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English (en)
French (fr)
Inventor
大治 磯部
Original Assignee
株式会社デンソー
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/246—Air-conditioning systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/26—Electric devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device that controls the indoor environment of an agricultural house that grows crops and an agricultural house.
  • Patent Document 1 discloses an air conditioning system that performs air conditioning in an agricultural house using a heat pump air conditioner and an oil-fired hot air machine.
  • the oil-fired hot air fan starts operation when the indoor temperature of the agricultural house becomes lower than the first set temperature, and stops when the temperature becomes equal to or higher than the first set temperature.
  • the heat pump air conditioner starts operation when the room temperature falls below a second set temperature that is 2 ° C. to 3 ° C. higher than the first set temperature, and stops when the room temperature becomes equal to or higher than the second set temperature.
  • Patent Document 1 when heating a room by combining a heat pump type air conditioner that operates based on the set operating temperature range and an oil-fired hot air fan, each heating device can be operated efficiently. So difficult to control. There are the following specific problems.
  • the individual heating devices start to operate at the heating start temperature and stop at the heating stop temperature so that the indoor temperature approaches the set temperature. Control to feed back temperature.
  • the indoor temperature may overshoot in the ON / OFF heating control.
  • the outdoor temperature is higher than that in the winter, and therefore the response delay time of the room temperature is reduced.
  • the room temperature changes to a higher temperature and overshoots to a higher temperature than in winter. become.
  • Another problem is that, for example, in a hybrid heating control that controls a plurality of heating devices in which different operating temperature ranges are individually set, a specific heating device is frequently stopped.
  • the oil-fired hot air fan is switched between start and stop at the first set temperature, and the heat pump air conditioner is started and stopped at the second set temperature that is higher than the first set temperature. And switch.
  • the heating operation is performed by both the oil-fired hot air fan and the heat pump air conditioner.
  • an oil-fired warm air machine will stop and the heating operation of only a heat pump type air conditioner will be performed.
  • the heat pump air conditioner stops and the heating operation ends.
  • the heat pump air conditioner When the heating operation is finished, the room temperature decreases, and when the temperature is lower than the second set temperature, the heat pump air conditioner is activated again.
  • the heat pump type air conditioner with a smaller heating capability among a plurality of heating devices frequently stops.
  • the heating device that stops frequently is a device that requires time for the next activation, the hybrid heating control is hindered.
  • a first object of the present disclosure is to provide a control device and an agricultural house that perform heating control capable of suppressing indoor temperature overshoot due to the influence of outside air temperature.
  • the second object of the present disclosure is to provide a control device and an agricultural house that can suppress frequent operation stop of a specific heating device in hybrid heating control that controls a plurality of heating devices having different operating temperature ranges. .
  • the control device controls the heating device in the agricultural house for growing crops to heat and air-condition the room of the agricultural house.
  • the control device includes an arithmetic processing unit and a control output unit.
  • the arithmetic processing unit obtains a start delay time, which is a time from when the heating device is started until the temperature rise effect due to the start appears in a change in the indoor temperature, using the outside air temperature, and after starting the heating device, the start delay time The future room temperature for starting when the time elapses is predicted based on the starting delay time.
  • the arithmetic processing unit obtains a stop delay time, which is a time from when the heating device is stopped until the temperature lowering effect due to the stop appears in the change in the indoor temperature, using the outside temperature, and stops after stopping the heating device.
  • the future indoor temperature for stopping when the delay time elapses is predicted based on the stop delay time.
  • the control output unit controls the activation of the heating device at the activation timing determined according to the future room temperature for activation. Or a control output part controls a stop of a heating apparatus at the stop timing determined according to the future room temperature for a stop.
  • the control device can achieve the first object. Specifically, by determining the start delay time or the stop delay time using the outside air temperature, it is possible to appropriately predict the start future indoor temperature or the stop future indoor temperature that varies depending on the outside air temperature or the season. Since the heating device is activated at the activation timing determined according to the future indoor temperature for activation, it is possible to suppress overshooting of the indoor temperature to the low temperature side at various outdoor temperatures. Alternatively, since the heating device is stopped at the stop timing determined according to the future indoor temperature for stopping, overshooting of the indoor temperature to the high temperature side can be suppressed at various outside air temperatures. Therefore, it is possible to provide a control device that performs heating control that can suppress overshoot of the indoor temperature due to the influence of the outside air temperature.
  • the control device controls a plurality of heating devices in a farm house for growing crops, thereby heating and air-conditioning the interior of the farm house.
  • the control device includes a determination unit and a control output unit.
  • the determination unit determines whether the room needs to be heated and air-conditioned when heating / air-conditioning is not being performed, and determines whether the heating capacity is insufficient during the heating / air-conditioning with respect to the set temperature in the room. To do.
  • the control output unit performs the heating operation so that the first heating device among the plurality of heating devices is prioritized so that the room temperature approaches the set temperature.
  • the control output unit further starts the heating operation of the second heating device so that the room temperature approaches the set temperature when the heating capacity is insufficient with respect to the set temperature during the heating operation of the first heating device.
  • the control output unit stops the heating operation of the second heating device when the heating capacity is excessive with respect to the set temperature during the heating operation of the first heating device and the second heating device.
  • the control device can achieve the second object. Specifically, when heating is required, the first heating device is preferentially operated for heating, so the first heating device is first operated when heating starts. When the heating capacity is insufficient during the heating operation of the first heating device, the heating operation of the second heating device is started in addition to the heating operation of the first heating device. If the heating capacity is excessive during the heating operation of the first heating device and the second heating device, the heating operation of the second heating device is stopped. With this control, the first heating device stops when the room temperature rises due to the heating operation combining the first heating device and the second heating device, and the first heating device is turned off when the room temperature falls again. It is possible to prevent frequent changes in driving such as restarting. Therefore, in hybrid heating control for controlling a plurality of heating devices having different operating temperature ranges, it is possible to provide a control device capable of suppressing frequent operation stop of a specific heating device.
  • the agricultural house of the present disclosure controls the internal indoor environment in order to grow crops.
  • the agricultural house includes a heating device that heats and air-conditions the interior of the agricultural house, an indoor temperature sensor that detects an indoor temperature, an outdoor temperature sensor that detects an outside air temperature, and the above-described control device. .
  • the agricultural house 1 controls the room to an appropriate environment for growth by the control device 2 for the purpose of growing a predetermined crop 4 in the room of the agricultural house 1.
  • the environmental factors to be controlled are, for example, room temperature, humidity, carbon dioxide concentration, solar radiation amount, etc. in the room.
  • the control device 2 controls the operation of various temperature adjusting devices, humidity adjusting devices, air flow adjusting devices, carbonic acid concentration adjusting devices, water supply adjusting devices, solar radiation amount adjusting devices and the like in order to properly control these environmental factors. It can be an environmental control controller.
  • Agricultural house 1 has various sensors that measure wind direction, wind speed, sunshine, presence of precipitation, indoor temperature, humidity, carbon dioxide concentration, etc., opening and closing of house skylights and curtains, control of air conditioner, generation of mist And various control devices that generate carbon dioxide and the like, and a control device 2.
  • the control device 2 automatically outputs control signals corresponding to control indices obtained from the measured values of a plurality of locations related to the indoor environment inside the house body 3 to various adjustment devices so that the growth environment of the crop 4 is optimized.
  • Control The measurement values related to the indoor environment provided at a plurality of locations are detection values of the temperature sensor and the humidity sensor. Therefore, the temperature sensor and the humidity sensor detect the measured values at locations separated from each other in the room.
  • the house body 3 includes, for example, a frame configured by combining metal members as structural materials, and a covering material supported by the frame.
  • a covering material a transparent synthetic resin film or glass is used.
  • the house body 3 illustrated in FIG. 1 integrally includes a gable-like roof portion and two sets of side wall portions that support the roof portion and face each other, but the configuration of the house body 3 is limited to this example.
  • the material which forms the house main body 3, and the shape of the house main body 3 are not limited to the above-mentioned example.
  • the crop 4 is cultivated on a soil in a predetermined container such as a bed 38 provided in the house body 3.
  • a predetermined container such as a bed 38 provided in the house body 3.
  • the nutrient solution containing water and fertilizer is supplied to the soil through the pipe by the water feeder 37, the crop 4 grows by absorbing nutrients from the soil.
  • a predetermined number of beds 38 are arranged in a row at equal intervals in the room.
  • the water supply machine 37 is a water supply pump controlled by the control device 2.
  • the control device 2 operates the water supply 37 at a predetermined time zone in one day to supply a target amount of nutrient solution to the soil.
  • the control device 2 controls the water feeder 37 so as to increase or decrease the supply amount of the nutrient solution with respect to the target amount according to the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor 52.
  • the circulation fan 33 is a blower installed at a position higher than the crop 4, the temperature sensor 56, the humidity sensor 57, the carbon dioxide sensor 58, the side window 31, and the like in the upper part of the house body 3.
  • the circulation fan 33 is controlled by the control device 2, and circulates the gas in the house main body 3 to be distributed throughout.
  • the circulation fan 33 constitutes an airflow forming device that forms an airflow in the house body 3 and around the crop 4, and promotes adjustment of humidity, temperature, carbon dioxide concentration, etc. in the room, and the growth of the crop 4. It also contributes to prompting.
  • the circulation fan 33 is preferably installed in a form that allows selection of a place where an airflow is formed in the room, and may be movable by being fixed to a rail or the like that extends horizontally or vertically in the room, for example. preferable.
  • the control device 2 obtains a control index by using the measured values of the temperature sensor 56, the humidity sensor 57, and the carbon dioxide sensor 58, which are provided in plural.
  • the control device 2 operates the circulation fan 33 in accordance with the control index obtained from the measured values in a plurality of locations in the house body 3 to increase or decrease the room temperature in the room, and to adjust the carbon dioxide concentration and humidity in the room. Control to make uniform.
  • the control device 2 determines the control index by calculation for obtaining a maximum value, a minimum value, a difference, an average value, and the like for a plurality of measurement values.
  • the plurality of temperature sensors 56 and the plurality of humidity sensors 57 are formed in places such as the four corners of the room and the vicinity of the side wall in a plan view where airflow is difficult to be formed and where airflow is stagnation and in the center. It is installed both in an easy place. For this reason, the temperature sensor 56 and the humidity sensor 57 contribute to the environmental control of the room from multiple viewpoints.
  • the control apparatus 2 determines a control parameter
  • the mist generator 34 includes a mist tube installed at a position higher than the crop 4, the humidity sensor 57, and the side window 31 in the upper part of the room.
  • the mist tube has a plurality of nozzles attached to the wall of the tube to be watered, and is configured such that water is sprayed from the nozzles by adjusting the pressure that is passed through the tube by a pump or the like. Yes. Therefore, since the mist tube ejects water in the form of a mist, the mist falls from the upper part of the room over a relatively long time, and the humidity in the room can be gradually increased. Furthermore, by operating the circulation fan 33 together with the mist ejection by the mist generator 34, the mist can be spread quickly in the room and the increase in humidity can be accelerated.
  • the mist generator 34 is controlled by the control device 2.
  • the control device 2 controls the mist generator 34 to operate within a predetermined time period of the day to eject a target amount of mist to bring the indoor humidity environment into the target range.
  • the control device 2 adjusts the amount of mist ejected by the mist generator 34 according to the control index obtained from the measured humidity values at a plurality of locations in the room, and controls the indoor humidity environment to the target range.
  • the control device 2 controls the mist generator 34 so as to increase or decrease the supply amount of mist with respect to the target amount according to the amount of solar radiation detected by the solar radiation sensor 52.
  • the control device 2 operates the mist generator 34 to supply mist to the room and perform control to increase the relative humidity.
  • the mist generator 34 is operated mainly when humidification is performed.
  • the mist generator 34 can be operated as a temperature lowering device that promotes vaporization heat action and lowers the room temperature by supplying mist into the room.
  • the house body 3 is provided with a curtain 32 that can be opened and closed between a closed state in which external light incident from the roof portion is blocked and an open state in which the crop 4 is irradiated without external light incident from the roof portion.
  • the curtain 32 is a light shielding member having a function of adjusting the amount of solar radiation flowing into the room, and is used in combination with a cooling device or a heating device to keep the room cold or warm.
  • the roof part of the house main body 3 is provided with a skylight 30 that can be opened and closed, and by adjusting the opening amount of the skylight 30, it is possible to adjust the air ventilation resistance and the ventilation amount when taking outside air into the room.
  • a side window 31 that can be opened and closed is provided on the side wall portion of the house body 3, and by adjusting the opening amount of the side window 31, it is possible to adjust the air ventilation resistance and the ventilation amount when taking outside air into the room.
  • the skylight 30 and the side window 31 are windows that can control the amount of air flowing in and out of the house.
  • Each of the curtain 32, the skylight 30, and the side window 31 is driven by a power source such as a motor and is controlled by the control device 2.
  • a power source such as a motor
  • the control device 2 controls to drive the curtain 32 in the closing direction when lowering the indoor temperature, and to drive the curtain 32 in the opening direction when raising the indoor temperature.
  • the control device 2 controls the curtain 32 to be closed and keeps the heat.
  • the skylight 30 and the side window 31 are opened and closed, for example, so that the room temperature in the room approaches the target temperature in the daytime, and closed in the nighttime and winter.
  • the control device 2 adjusts the opening / closing amounts of the skylight 30, the side window 31, the curtain 32, etc. according to the control index obtained from the temperature measurement values at a plurality of locations in the house body 3, and sets the indoor temperature environment to the target range. To control.
  • the speed at which outside air is taken into the house body 3 can be adjusted by adjusting the opening of the skylight 30 and the side window 31. Moreover, the skylight 30 and the side window 31 can adjust the temperature using the temperature difference between the inside and outside of the house body 3 by taking outside air into the internal space of the house body 3.
  • the circulation fan 33, the skylight 30 and the side window 31 constitute an airflow forming device in the agricultural house 1.
  • the skylight 30 and the side window 31 can also comprise an airflow formation apparatus independently, even if the circulation fan 33 is not drive
  • the skylight 30 and the side window 31 are open, outside air having a flow velocity of a certain level or more can be taken into the house body 3 depending on the external wind direction, and an airflow including outside air inflow can be formed in the room.
  • the circulation fan 33 is thus used as an air flow forming device, and can be used not only for adjusting room temperature and humidity, but also for diffusing carbon dioxide in the room.
  • the agricultural house 1 includes a heat pump device 35 that functions as an air conditioner capable of supplying warm air and cold air indoors.
  • the heat pump device 35 can perform a heating operation for heating the room and a cooling operation for cooling the room. Therefore, the heat pump device 35 is one of a plurality of heating devices provided in the agricultural house 1.
  • the main body of the heat pump device 35 is installed outside the house, and air for air conditioning (air conditioned air) can be blown out to an arbitrary predetermined position such as around the crop 4 through a duct extending from the main body.
  • the ambient temperature of the crop 4 can be controlled by the conditioned air supplied by the heat pump device 35.
  • the heat pump device 35 constitutes a cycle in which the refrigerant circulates in a circuit in which a plurality of heat exchangers, a compressor, a decompression device, and the like are connected in a ring shape with piping.
  • the heat pump device 35 is a first heating device that heats air by the heat radiation action of the refrigerant circulating in the circuit.
  • the heat pump device 35 functions as a temperature raising device when the outside air heated by the heat radiating heat exchanger by the heat radiating action of the refrigerant is blown as warm air, and the outside air cooled by the cooling heat exchanger by the heat absorbing action of the refrigerant. Functions as a temperature lowering device.
  • the heat pump device 35 can also function as a dehumidifying device that absorbs moisture from room air and dehumidifies the room.
  • the heat pump device 35 When the heat pump device 35 performs the heating operation, the indoor temperature rises, so the indoor relative humidity falls. Therefore, the heat pump device 35 functions as a humidity adjusting device capable of adjusting the indoor relative humidity by the dehumidifying operation or the heating operation.
  • the control device 2 controls the operation of the heat pump device 35 according to the control index obtained from the measured values at a plurality of locations in the house body 3, and controls the indoor temperature environment and humidity environment to the target range.
  • the agricultural house 1 includes a heater 36 that can supply warm air indoors.
  • the heater 36 is an air conditioner that can blow warm air to a predetermined position such as around the crop 4.
  • the heater 36 functions as a temperature raising device that can raise the temperature around the crop 4 with the heating air. Therefore, the heater 36 is one of a plurality of heating devices provided in the agricultural house 1.
  • the heater 36 supplies air heated by, for example, an electric heater, a hot water heater, a combustion heater or the like into the room. It is the 2nd heating apparatus which heats air using the heater 36, electricity, warm water, or fuel.
  • the heater 36 functions as a humidity adjusting device that can adjust the relative humidity in the room.
  • the control device 2 controls the heater 36 so that the room temperature around the crop 4 is maintained at a target temperature suitable for growth.
  • the control device 2 controls the operation of the heater 36 and the like according to the control index obtained from the measured values at a plurality of locations in the house body 3, and controls the indoor temperature environment and humidity environment to the target range.
  • the agricultural house 1 includes a carbon dioxide generator 39 that supplies carbon dioxide into the room.
  • the control device 2 controls the carbon dioxide generator 39 so as to keep the carbon dioxide concentration in the room, particularly around the crop 4 appropriately.
  • the control device 2 operates the carbon dioxide generator 39 during a predetermined time of the day to adjust the indoor carbon dioxide concentration to a target value.
  • the carbon dioxide generator 39 is a photosynthesis promoting device.
  • the control device 2 controls the operation of the carbon dioxide generator 39 according to the control index obtained from the measured values of the carbon dioxide concentration at a plurality of locations in the house body 3 to control the indoor carbon dioxide concentration environment within the target range. To do.
  • the carbon dioxide generator 39 can raise the room temperature by generating carbon dioxide.
  • the carbon dioxide generator 39 is one of a plurality of heating devices provided in the agricultural house 1.
  • the agricultural house 1 includes a plurality of various sensors that measure environmental information related to the growth of the crop 4.
  • the various sensors include, for example, a wind direction sensor 50, a wind speed sensor 51, a solar radiation sensor 52, a raindrop sensor 53, an outdoor temperature sensor 54, an outdoor humidity sensor 55, an indoor temperature sensor 56, an indoor humidity sensor 57, and a carbon dioxide sensor 58. It is an environmental sensor in the agricultural house 1 including the above.
  • the wind direction sensor 50 detects the wind direction outside the house body 3.
  • the wind direction information detected by the wind direction sensor 50 is input to the control device 2 and is used for opening control of these windows as the wind direction with respect to the skylight 30 and the side window 31.
  • the wind speed sensor 51 detects the wind speed outside the house body 3.
  • the wind speed information detected by the wind speed sensor 51 is input to the control device 2 and used for opening control of these windows as the wind speed for the skylight 30 and the side window 31.
  • the solar radiation sensor 52 detects the amount of solar radiation falling on the house body 3.
  • the amount of solar radiation information detected by the solar radiation sensor 52 is input to the control device 2 and used for estimating the amount of heat flowing into the room, and used for opening / closing control of the curtain 32 and room temperature control.
  • the detected amount of solar radiation can also be used to determine whether it is rainy or at night, and during sunny days.
  • the raindrop sensor 53 is a rain detection sensor provided outside the house body 3 and capable of detecting the presence or absence of rainfall. When rain is detected by the raindrop sensor 53, the skylight 30 and the side window 31 are controlled to be closed in order to prevent raindrops from being directly applied to the crop. This prevents crops from becoming sick.
  • the raindrop sensor 53 is, for example, a sensor that detects rain adhering to the panel as moisture, and detects electrical resistance between predetermined electrodes. The detected value of electrical resistance is input to the control device 2, and the control device 2 determines that rain is currently falling when the detected value is equal to or less than a certain resistance value.
  • the raindrop sensor 53 may be a sensor that detects rain adhering to the panel as water pressure. In this case, the pressure detected by the raindrop sensor 53 is input to the control device 2, and the control device 2 determines that it is currently raining when the detected value is equal to or greater than a certain pressure value.
  • the temperature sensor 54 detects the temperature of the outside air outside the house body 3 and sends it to the control device 2.
  • the humidity sensor 55 detects the humidity of the outside air outside the house body 3 and sends it to the control device 2.
  • the plurality of temperature sensors 56 detect the temperature inside the house body 3, for example, the temperature around the crop 4, and send the temperature environment value to the control device 2.
  • the plurality of humidity sensors 57 are humidity detection units that detect the humidity inside the house body 3, for example, the humidity around the crop 4, and send the humidity environment value to the control device 2.
  • the plurality of carbon dioxide sensors 58 are carbon dioxide concentration detection units that detect the carbon dioxide concentration in the room of the house body 3, for example, the carbon dioxide concentration around the crop 4, and send the carbon dioxide environment value to the control device 2.
  • the environment in which the crop 4 grows in the house body 3 changes by controlling various devices such as a temperature adjusting device, a humidity adjusting device, an air flow adjusting device, a carbonic acid concentration adjusting device, a water supply adjusting device, and a solar radiation amount adjusting device.
  • the temperature adjustment device includes the skylight 30, the side window 31, the curtain 32, the circulation fan 33, the mist generator 34, the heat pump device 35, the heater 36, and the like that can be controlled to adjust the room temperature in the room. can do.
  • the humidity adjusting device can be configured by a mist generator 34, a heat pump device 35, a heater 36, a dehumidifier 40, and the like that can be controlled to adjust the relative humidity in the room.
  • the air volume adjusting device can be configured by a skylight 30, a side window 31, a circulation fan 33, and the like that can be controlled so as to form an indoor airflow.
  • the carbonic acid concentration adjusting device can be constituted by a carbon dioxide generator 39 or the like that is controlled to adjust the carbon dioxide concentration in the room.
  • the water supply adjustment device can be constituted by a water supply 37 that is controlled to adjust water supply to the crop 4.
  • the solar radiation amount adjusting device can be configured by a curtain 32 that can be controlled to adjust the solar radiation amount flowing into the room.
  • the control device 2 adjusts the water supply pressure of the water supply 37, opens and closes the curtain 32, adjusts the opening amounts of the skylight 30 and the side window 31, a circulation fan 33, a mist generator 34, a carbon dioxide generator 39, a heater 36, In addition, each operation and stop of the heat pump device 35 are controlled.
  • An electromagnetic relay that turns on and off the power supply to each device is used to start and stop energization of each adjusting device.
  • the control device 2 is housed in a housing installed inside the house body 3 or outside the house body 3.
  • the control device 2 includes a device such as a microcomputer that operates according to a program as a main hardware element.
  • the control device 2 includes an interface unit 20 (hereinafter also referred to as an I / F unit 20) to which each adjustment device and various sensors described above are connected, an arithmetic processing unit 21, a storage unit 22 that stores various data, Is provided.
  • the arithmetic processing unit 21 performs determination processing and arithmetic processing according to a predetermined program using environment information acquired from various sensors through the I / F unit 20 and various data stored in the storage unit 22.
  • the arithmetic processing unit 21 is a determination unit and an arithmetic processing unit in the control device 2.
  • the arithmetic processing unit 21 executes a program stored in a non-transitional tangible recording medium. By executing this program, a method corresponding to the program is executed.
  • the I / F unit 20 operates each adjustment device described above based on the determination result and the calculation result by the calculation processing unit 21. Therefore, the I / F unit 20 is an input unit and a control output unit in the control device 2.
  • the I / F unit 20 is connected to a terminal device serving as a user interface, for example, a personal computer 23, a control panel, a portable terminal, and the like.
  • a terminal device serving as a user interface
  • the user can use the operation panel of the control device 2, the operation unit of the personal computer 23, the control panel, the terminal device, etc. to set the environment such as the room temperature in the room, set the time, etc. The current operating state can be confirmed through.
  • control device 2 can be provided by software recorded in a substantial memory device and a computer that executes the software, only software, only hardware, or a combination thereof.
  • control device 2 when the control device 2 is provided by an electronic circuit that is hardware, it can be provided by a digital circuit including a large number of logic circuits, or an analog circuit.
  • This heating control is one of indoor environmental controls that is always performed to promote the growth of the crop 4.
  • FIG. 2 is a flowchart of heating control that can be switched to individual heating operation of the heater 36, individual heating operation of the heat pump device 35, and hybrid heating operation in which the heat pump device 35 and the heater 36 are combined. This heating control is always performed if the agricultural house 1 is growing the crop 4.
  • the processing shown in FIG. 2 is executed by the control device 2 and is repeatedly performed at predetermined time intervals.
  • the calculation processing unit 21 which is a determination unit determines whether or not the heater 36 is installed in S10, in other words, whether or not it is usable. If it is determined that the heater 36 is not installed, it is determined in S15 whether or not the heat pump device 35 is installed. If it determines with the heat pump apparatus 35 not being installed, heating control will return to S10 again and will repeatedly perform the flowchart of FIG. If it determines with the heat pump apparatus 35 being installed, the independent heating control routine for implementing the independent heating operation of the heat pump apparatus 35 will be performed by S30. If control of S30 is performed, heating control will return to S10 again and will repeatedly perform the flowchart of FIG.
  • the independent heating control routine for implementing the independent heating operation of the heater 36 is performed by S40. If control of S40 is performed, heating control will return to S10 again and will repeatedly perform the flowchart of FIG. If it determines with the heat pump apparatus 35 being installed by S20, a hybrid heating control routine will be performed by S50. If control of S50 is performed, heating control will return to S10 again and will repeatedly perform the flowchart of FIG. Moreover, you may replace the determination whether it is the installation state in S10,15,20 with the determination whether the starting permission flag has come out about each heating apparatus.
  • control device 2 When heating is necessary, the control device 2 first operates the heat pump device 35 with priority, and when the heating capacity is insufficient with the heat pump device 35 alone, the control device 2 operates the heater 36 and the heat pump device 35. Combined hybrid heating control is executed.
  • the control device 2 performs the independent control of each heating device, the hybrid heating control, etc., thereby eliminating the situation where the control temperature range varies due to the difference in season and outside air temperature as described above, and is stable throughout the year. Realize heating control.
  • FIG. 3 is a flowchart relating to the single heating control of the heat pump device 35.
  • the control device 2 executes an algorithm according to the flowchart of FIG.
  • the arithmetic processing unit 21 calculates the temperature differential value THD2m from the current room temperature and the room temperature two minutes before the past.
  • the temperature differential value THD2m is a value that becomes a positive number when the current room temperature is lower than the room temperature two minutes ago, and is a negative number when the room temperature has increased.
  • the temperature of the indoor air detected by the plurality of temperature sensors 56 is used.
  • an average value of a plurality of measurement values or a higher or lower value of the plurality of measurement values is used.
  • the indoor temperature of the past 2 minutes for calculating the temperature differential value THD2m is an example, and is not limited to 2 minutes before, but the indoor temperature of the past predetermined time may be adopted.
  • S310 it is determined whether or not the heat pump device 35 is stopped. If it is determined that the heat pump device 35 is in the stopped state, the single heating control of the heat pump device 35 proceeds to S320, and it is determined whether THD2m is 0 or more. When THD2m is a negative number, the single heating control of the heat pump device 35 is terminated. When THD2m is equal to or greater than 0, the room temperature is in a state of decreasing. Therefore, in order to calculate an appropriate timing for starting the heat pump device 35, the start delay time HPonL is calculated in S321.
  • the start delay time HPonL is a time until the indoor temperature that is being lowered starts to rise after the heat pump device 35 is started.
  • the startup delay time HPonL is also a time delay when the heating effect due to startup appears in the room temperature with respect to the startup time.
  • the startup delay time HPonL can also be said to be a startup dead time from when the heat pump device 35 is started until the room temperature rises.
  • Such activation delay time HPonL is the time until the temperature increase effect due to activation of the heat pump device 35 appears in the change in the room temperature.
  • the future indoor temperature THfHP1 when the activation delay time HPonL has elapsed is predicted by performing a predetermined calculation process described later using the activation delay time HPonL obtained in S321.
  • the control device 2 always predicts the future indoor temperature THfHP1 for activation using the temperature change rate of the indoor temperature.
  • the control device 2 determines an appropriate activation timing of the heat pump device 35 so that the room temperature THfHP1 in the future becomes a temperature included in the control temperature range to be controlled.
  • the arithmetic processing unit 21 calculates the activation delay time HPonL using the control map shown in FIG. A control map as shown in FIG. 7 is stored in the storage unit 22 in advance.
  • This control map is a control characteristic line representing a correlation between the difference between the set temperature TS set during the heating control and the outside air temperature TAM detected by the temperature sensor 54, and the startup delay time HPonL.
  • HPonL (s) has a relationship that becomes longer as TS-TAM (° C.) increases. Accordingly, the arithmetic processing unit 21 can obtain the activation delay time HPonL (s) by calculation using TS-TAM (° C.) and the control characteristic line stored in the storage unit 22. When the value of TS-TAM is a negative number, the calculation is performed with TS-TAM set to 0.
  • the arithmetic processing unit 21 uses the current room temperature and the temperature differential value THD2m obtained in S300 to calculate the room temperature after the activation delay time HPonL from the present time, that is, the future room temperature THfHP1. This is because the temperature after a predetermined time can be estimated from the temperature decrease rate by calculation using the temperature differential value.
  • the starting predetermined temperature HPonDF is a predetermined temperature for setting the lower limit value of the control temperature range to be controlled.
  • the value of TS-HPonDF is preferably set to a temperature slightly higher than the lower limit value of the control temperature range.
  • the value of TS-HPonDF may be set to the lower limit value of the control temperature range.
  • the single heating control of the heat pump device 35 proceeds to S330, and it is determined whether THD2m is less than zero. When THD2m is 0 or a positive number, the single heating control of the heat pump device 35 is terminated. When THD2m is a negative number, since the room temperature is rising, a stop delay time HPoffL is calculated in S331 in order to calculate an appropriate timing for stopping the heat pump device 35.
  • the stop delay time HPoffL is a time period from when the heat pump device 35 is stopped until the rising indoor temperature starts to decrease.
  • the stop delay time HPoffL is also a time delay when the effect of the stop appears in the room temperature with respect to the stop time.
  • the stop delay time HPoffL can also be said to be a stop dead time from when the heat pump device 35 is stopped until the room temperature decreases.
  • Such a stop delay time HPoffL is a time until the temperature increase effect due to the stop of the heat pump device 35 appears in the change in the room temperature.
  • the future indoor temperature THfHP2 when the stop delay time HPoffL has elapsed is predicted by performing a predetermined calculation process described later using the stop delay time HPoffL obtained in S331.
  • the control device 2 always predicts the future indoor temperature THfHP2 for stopping by using the temperature change rate of the indoor temperature.
  • the control device 2 determines an appropriate stop timing of the heat pump device 35 so that the room temperature THfHP2 in the future becomes a temperature included in the control temperature range to be controlled.
  • the arithmetic processing unit 21 calculates the stop delay time HPoffL using the control map shown in FIG. A control map as shown in FIG. 8 is stored in the storage unit 22 in advance.
  • This control map is a control characteristic line representing the correlation between the difference between the set temperature TS set during heating control and the outside air temperature TAM detected by the temperature sensor 54, and the stop delay time HPoffL.
  • HPoffL (s) has a relationship of becoming shorter as TS-TAM (° C.) increases. Therefore, the calculation processing unit 21 can obtain the stop delay time HPoffL (s) by calculation using TS-TAM (° C.) and the control characteristic line stored in the storage unit 22.
  • the calculation processing unit 21 calculates the room temperature when the stop delay time HPoffL has elapsed from the present time, that is, the future room temperature THfHP2, using the current room temperature and the temperature differential value THD2m obtained in S300.
  • the predetermined stop temperature HPoffDF is a predetermined temperature for setting an upper limit value of a control temperature range to be controlled.
  • the value of TS + HPoffDF is preferably set to a temperature slightly lower than the upper limit value of the control temperature range. Further, the value of TS + HPoffDF may be set to the upper limit value of the control temperature range.
  • the control device 2 determines the indoor temperature so that it is within a predetermined temperature range on the high temperature side with respect to the set temperature TS as shown in FIG. Can be controlled. As illustrated in FIG. 6, the control device 2 performs the individual heating control of the heat pump device 35 as described above, and as shown in FIG. 6, the upper limit temperature and the lower limit set with a predetermined temperature range both above and below the set temperature TS. The room temperature can be controlled within the range of the temperature.
  • FIG. 4 is a flowchart relating to the single heating control of the heater 36.
  • the control device 2 executes an algorithm according to the flowchart of FIG.
  • the arithmetic processing unit 21 calculates the temperature differential value THD2m from the current room temperature and the room temperature two minutes ago.
  • the temperature differential value THD2m is the same calculated value as the temperature differential value calculated in S300.
  • S410 it is determined whether or not the heater 36 is stopped.
  • the single heating control of the heater 36 proceeds to S420, and it is determined whether THD2m is 0 or more.
  • THD2m is a negative number in S420, the single heating control of the heater 36 is terminated. If THD2m is equal to or greater than 0, the room temperature is decreasing, and therefore, in order to calculate an appropriate timing for starting the heater 36, the start delay time HTonL is calculated in S421.
  • the startup delay time HTonL is a delay time from when the heater 36 is started up until the descending room temperature starts to rise.
  • the startup delay time HTonL can be said to be a startup dead time from when the heater 36 is started until the room temperature rises.
  • Such a start delay time HTonL is a time until the temperature rise effect due to the start of the heater 36 appears in the change in the room temperature.
  • the future indoor temperature THfHT1 when the activation delay time HTonL has elapsed is predicted by performing a predetermined calculation process to be described later using the activation delay time HTonL obtained in S421.
  • the control device 2 always predicts the future indoor temperature THfHT1 for activation using the temperature change rate of the indoor temperature.
  • the control device 2 determines an appropriate activation timing of the heater 36 so that the room temperature THfHT1 becomes a temperature included in a control temperature range to be controlled in the future.
  • the arithmetic processing unit 21 calculates the activation delay time HTonL using the control map shown in FIG. A control map as shown in FIG. 10 is stored in the storage unit 22 in advance.
  • This control map is a control characteristic line representing the correlation between the difference between the set temperature TS set during the heating control and the outside air temperature TAM detected by the temperature sensor 54, and the start-up delay time HTonL.
  • HTonL (s) has a relationship that becomes longer as TS-TAM (° C.) increases. Therefore, the arithmetic processing unit 21 can obtain the activation delay time HTonL (s) by calculation using TS-TAM (° C.) and the control characteristic line stored in the storage unit 22.
  • the arithmetic processing unit 21 uses the current room temperature and the temperature differential value THD2m obtained in S400 to calculate the room temperature after the activation delay time HTonL from the present, that is, the future room temperature THfHT1.
  • the starting predetermined temperature HTonDF is a predetermined temperature for setting a lower limit value of a control temperature range to be controlled.
  • the value of TS-HTonDF is preferably set to a temperature slightly higher than the lower limit value of the control temperature range.
  • the value of TS-HTonDF may be set to the lower limit value of the control temperature range.
  • the single heating control of the heater 36 proceeds to S430, and it is determined whether THD2m is less than zero. When THD2m is 0 or a positive number, the single heating control of the heater 36 is terminated. When THD2m is a negative number, since the room temperature is rising, a stop delay time HToffL is calculated in S431 in order to calculate an appropriate timing for stopping the heater 36.
  • the stop delay time HToffL is a delay time from when the heater 36 is stopped until the rising indoor temperature starts to decrease.
  • the stop delay time HToffL can be said to be a stop dead time from when the heater 36 is stopped to when the room temperature decreases.
  • Such a stop delay time HToffL is a time until the temperature increase effect due to the stop of the heater 36 appears in the change in the room temperature.
  • the future indoor temperature THfHT2 when the stop delay time HToffL has elapsed is predicted by performing a predetermined calculation process to be described later using the stop delay time HToffL obtained in S431.
  • the control device 2 always predicts the future indoor temperature THfHT2 for stopping using the temperature change rate of the indoor temperature.
  • the control device 2 determines an appropriate stop timing of the heater 36 so that the room temperature THfHT2 becomes a temperature included in a control temperature range to be controlled in the future.
  • the arithmetic processing unit 21 calculates the stop delay time HToffL using the control map shown in FIG. A control map as shown in FIG. 11 is stored in the storage unit 22 in advance.
  • This control map is a control characteristic line representing the correlation between the difference between the set temperature TS set during heating control and the outside air temperature TAM detected by the temperature sensor 54 and the stop delay time HToffL.
  • HToffL (s) has a relationship of becoming shorter as TS-TAM (° C.) increases. Therefore, the calculation processing unit 21 can obtain the stop delay time HToffL (s) by calculation using TS-TAM (° C.) and the control characteristic line stored in the storage unit 22.
  • the arithmetic processing unit 21 calculates the indoor temperature after the stop delay time HToffL from the present, that is, the future indoor temperature THfHT2, using the current indoor temperature and the temperature differential value THD2m obtained in S400.
  • the predetermined stop temperature HToffDF is a predetermined temperature for setting an upper limit value of a control temperature range to be controlled.
  • the value of TS + HToffDF is preferably set to a temperature slightly lower than the upper limit value of the control temperature range. Further, the value of TS + HTonDF may be set to the upper limit value of the control temperature range.
  • the control device 2 determines the indoor temperature so that it is within a predetermined temperature range on the high temperature side with respect to the set temperature TS as shown in FIG. Can be controlled. As shown in FIG. 9, the control device 2 performs the above-described individual heating control of the heater 36, and as shown in FIG. 9, the upper limit temperature and the lower limit set with a predetermined temperature range both above and below the set temperature TS.
  • the room temperature can be controlled within the range of the temperature.
  • the control device 2 predicts a change in the room temperature based on characteristics such as a temperature response delay at the time of starting and stopping of each device in the control of the heat pump device 35 and the heater 36, and the startup determined based on the predicted value
  • the aforementioned problems are solved by controlling the temperature and the stop temperature.
  • FIG. 5 is a flowchart relating to hybrid heating control. This hybrid heating control operates as shown in the time chart of FIG. When executing S50 of FIG. 2, the control device 2 executes an algorithm according to the flowchart of FIG.
  • the arithmetic processing unit 21 determines whether or not the activation permission flag of the heater 36 is output.
  • XHTon 0 described in S510 of FIG. 5 indicates that the heater 36 cannot be started.
  • the hybrid heating control determines in S510 that the activation permission flag of the heater 36 is not output (S510: NO)
  • S510: NO the hybrid heating control determines in S510 that the activation permission flag of the heater 36 is not output (S510: NO)
  • the heat pump device 35 is first activated to give priority.
  • the heat pump device 35 is operated, and the process further proceeds to S550 to execute the single heating control of the heater 36.
  • the hybrid heating is performed by executing the single heating control algorithm of the heater 36 described with reference to FIGS. 4, 9, 10, and 11.
  • the hybrid heating control proceeds to S520, and first the individual heating control of the heat pump device 35 is executed. Thereby, heating operation only by the heat pump apparatus 35 is performed.
  • S520 as described above, the single heating control algorithm of the heat pump device 35 described with reference to FIGS. 3, 6, 7, and 8 is executed. Then, it is determined whether or not the heating control by the heat pump device 35 and the heater 26 is permitted by the determination processing of S530 and S540 thereafter.
  • TS-HPonDF can be set to a temperature slightly higher than the lower limit value of the control temperature range. Further, the value of TS-HPonDF may be set to the lower limit value of the control temperature range. Further, the predetermined time for calculating the indoor temperature average value TH4mav is not limited to 4 minutes.
  • control device 2 determines whether the heating capacity is excessive or not by the determination processing of S560 and S570.
  • HTonT is equal to or greater than T2
  • whether the average value TH4mav of the room temperature for 4 minutes after starting the heater 36 is equal to or greater than the value obtained by adding the stop predetermined temperature HToffDF from the set temperature TS Determine whether or not.
  • the value of TS + HToffDF is preferably set to the upper limit value of the control temperature range. Similar to S540, the predetermined time for calculating the indoor temperature average value TH4mav is not limited to 4 minutes.
  • the control device 2 preferentially operates the first heating device having a small heating capability among the plurality of heating devices, and then selects the second heating device having a large heating capability when the heating capability is insufficient. Drive to compensate for the lack of capacity. Further, when the heating capacity is excessive, the operation of the second heating device is stopped and the room temperature is adjusted to the control temperature range. Therefore, the control device 2 does not control the first heating device and the second heating device based on the predetermined operating temperature range, but operates one of the heating devices preferentially, and the heating capacity is insufficient. In case of excess or excessive, the other heating device is started and stopped.
  • the arithmetic processing unit 21 obtains start-up delay times HPonL and HTonL, which are times from when the heating device is started up until the temperature rise effect due to the start-up appears in the change in room temperature, using the outside air temperature TAM.
  • the arithmetic processing unit 21 predicts the future room temperatures THfHP1 and THfHT1 for activation after the activation delay time from the activation.
  • the arithmetic processing part 21 calculates
  • the arithmetic processing unit 21 predicts future indoor temperatures THfHP2 and THfHT2 for stopping after the stop delay time from the stop.
  • the I / F unit 20 controls the start-up of the heating device at the start timing determined according to the future indoor temperature predicted based on the start delay time, or determined according to the future indoor temperature predicted based on the stop delay time.
  • the stop of the heating device is controlled at the stopped timing.
  • the start delay time or the stop delay time is obtained using the outside air temperature, it is possible to appropriately predict the future room temperature for start-up or the future room temperature for stop depending on the outside air temperature or the season. Thereby, for example, it is possible to suppress variations and deviations in the control temperature between winter and intermediate periods. Furthermore, since the heating device is activated at the activation timing determined in accordance with the future indoor temperature for activation, it is possible to suppress the indoor temperature from greatly overshooting to the low temperature side regardless of the outside air temperature. Further, since the heating device is stopped at the stop timing determined according to the future indoor temperature for stopping, it is possible to suppress the room temperature from greatly overshooting to the high temperature side regardless of the outside air temperature. Therefore, it is possible to realize the heating control that can suppress the overshoot of the indoor temperature due to the influence of the outside air temperature.
  • the arithmetic processing unit 21 predicts the future indoor temperatures THfHP1 and THfHT1 for activation after the activation delay time from the activation, and obtains the stop delay times HPoffL and HToffL using the outside air temperature TAM. Then, the arithmetic processing unit 21 predicts future indoor temperatures THfHP2 and THfHT2 for stoppage after the stop delay time from the stop time.
  • the I / F unit 20 controls the activation of the heating device at the activation timing determined according to the future indoor temperature predicted based on the start delay time, and is determined according to the future indoor temperature predicted based on the stop delay time. The stop of the heating device is controlled at the stopped timing.
  • the start delay time and the stop delay time are obtained using the outside air temperature, it is possible to appropriately predict the future room temperature for start-up and the future room temperature for stop that vary depending on the outside air temperature and the season. Thereby, for example, it is possible to suppress variations and deviations in the control temperature between winter and intermediate periods on both the upper limit side and the lower limit side of the indoor control temperature range. Therefore, the heating control which can suppress the overshoot of the indoor temperature due to the influence of the outside air temperature on both the upper limit side and the lower limit side can be realized.
  • the arithmetic processing unit 21 activates the heating device when it determines that the future indoor temperatures THfHP1 and THfHT1 predicted for activation at the present time are lower than the activation determination temperature set lower than the indoor set temperature by a predetermined temperature. To do.
  • the arithmetic processing unit 21 stops the heating device when it is determined that the future indoor temperatures for stoppage THfHP2 and THfHT2 predicted at the present time are higher than the determination temperature for stoppage set higher by a predetermined temperature than the indoor set temperature. According to this, it is possible to control the room temperature so as to be within the set temperature range where it is desired to control.
  • the starting determination temperature is set to the lower limit value of the indoor set temperature range by the user setting action.
  • the stop determination temperature is set to the upper limit value of the indoor temperature setting range by the user's setting action. According to this, it is possible to control the temperature so as to start at the lower limit value of the set temperature range and stop at the upper limit value of the set temperature range.
  • the arithmetic processing unit 21 obtains the start delay time using a control map that represents the relationship between the difference between the indoor set temperature and the outside air temperature and the start delay time, and calculates the difference between the indoor set temperature and the outside air temperature.
  • the stop delay time is obtained by using a control map representing the relationship with the stop delay time. According to this, heating control with high reproducibility can be performed by a control map stored in advance based on experimental values and experience values.
  • the control device 2 determines whether or not the room needs to be heated and air-conditioned when the heating and air-conditioning is not being performed, and determines whether or not the heating capacity is insufficient during the heating and air-conditioning with respect to the indoor set temperature.
  • An arithmetic processing unit 21 for determining is provided.
  • the control device 2 includes an I / F unit 20 that performs a heating operation so that the room temperature approaches the set temperature with priority given to the heat pump device 35 among the plurality of heating devices when heating and air conditioning is required.
  • the I / F unit 20 further starts the heating operation of the heater 36 when the heating capacity is insufficient with respect to the indoor set temperature during the heating operation of the heat pump device 35 so that the indoor temperature approaches the set temperature. Control. During the heating operation of the heat pump device 35 and the heater 36, when the heating capacity is excessive with respect to the indoor set temperature, the heating operation of the heater 36 is stopped.
  • the heat pump device 35 having a smaller heating capacity is preferentially operated for heating, so the heat pump device 35 is first operated when heating is started.
  • the heating capacity is insufficient during the heating operation of the heat pump device 35
  • the heating operation of the heater 36 having the larger heating capacity is started.
  • the heating capacity is excessive during the heating operation of the heat pump device 35 and the heater 36
  • the heating operation of the heater 36 is stopped.
  • the agricultural house 1 includes a heating device that heats and air-conditions the room of the agricultural house 1, an indoor temperature sensor 56 that detects the indoor temperature, an outdoor temperature sensor 54 that detects the outside air temperature, and the control device 2. .
  • a specific heating device in an agricultural house that can perform heating control that can suppress overshoot of the indoor temperature due to the influence of the outside air temperature or a hybrid heating control that controls a plurality of heating devices having different operating temperature ranges. To provide an agricultural house that can suppress outages.
  • the present disclosure is not limited to the illustrated embodiments.
  • the present disclosure includes illustrated embodiments and variations based on those embodiments by those skilled in the art.
  • the present disclosure is not limited to the combination of components and elements shown in the embodiments, and can be implemented with various modifications.
  • the present disclosure can be implemented in various combinations.
  • the present disclosure may have additional parts that can be added to the embodiments. This indication includes what a part and element of an embodiment were omitted.
  • This disclosure includes parts, element replacements, or combinations between one embodiment and another.
  • the technical scope of the present disclosure is not limited to the description of the embodiments.
  • the technical scope of the present disclosure is shown by the description of the present disclosure, and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the present disclosure.
  • start predetermined temperature HPonDF and the stop predetermined temperature HPoffDF may be the same value or different values.
  • predetermined temperature for start-up HTonDF and the predetermined temperature for stop-off HToffDF may be the same value or different values.
  • control device 2 may include the I / F unit 20 that preferentially performs the heating operation of the heater 36 among the plurality of heating devices when heating and air conditioning is required.
  • the I / F unit 20 further starts the heating operation of the heat pump device 35 when the heating capacity is insufficient during the heating operation of the heater 36.
  • the heating capacity is excessive during the heating operation of the heat pump device 35 and the heater 36, the heating operation of the heat pump device 35 is stopped.
  • the room temperature constantly monitored in the heating control of the above-described embodiment may employ a detection value by the temperature sensor 56 or may be detected by a temperature detection device provided in each heating device.
  • control of either a window or a curtain has been described, but a plurality of windows, curtains, and dehumidifiers may be controlled. In this case, it is possible to quickly realize a situation in which condensation is unlikely to occur.
  • the temperature sensor 56 and the humidity sensor 57 detect the indoor environment at two predetermined locations in the room.
  • the number of installation locations of these sensors may be one, or two or more. It may be.
  • control device 2 may be configured to receive outputs from various sensors and to give instructions to each adjustment device through an interface unit included in the personal computer or an interface unit added to the personal computer. Good. That is, the personal computer can function as the control device 2 by executing the program on the personal computer.
  • the I / F unit 20 of the control device 2 may include a communication interface unit that acquires weather forecast information from the outside.
  • the control device 2 predicts the ambient humidity of the crop 4 from the weather forecast information acquired through the I / F unit 20 and adjusts the amount of water supplied to the bed 38 by the water feeder 37 based on the prediction result. be able to.
  • the crop 4 is a tomato as an example, but the crop 4 is not limited to the tomato, and may be other vegetables and fruits.

Landscapes

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Abstract

制御装置は、暖房装置（３５，３６）を制御して農業用ハウス（１）の室内を暖房空調する。制御装置は、演算処理部（２１）と制御出力部（２０）を備える。演算処理部は、暖房装置を起動してから起動による温度上昇効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である起動遅れ時間を外気温度を用いて求め、暖房装置を起動してから起動遅れ時間が経過した際の起動用の将来室内温度を起動遅れ時間を基に予測する。あるいは、演算処理部は、暖房装置を停止してから停止による温度低下効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である停止遅れ時間を外気温度を用いて求め、暖房装置を停止してから停止遅れ時間が経過した際の停止用の将来室内温度を停止遅れ時間を基に予測する。制御出力部は、起動用の将来室内温度に応じて決定した起動タイミングに暖房装置の起動を制御し、または停止用の将来室内温度に応じて決定した停止タイミングに暖房装置の停止を制御する。

Description

制御装置および農業用ハウス 関連出願の相互参照
　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１６年２月５日に出願された日本特許出願２０１６－０２０８６３号を基にしている。
　本開示は、作物を栽培する農業用ハウスの室内の環境を制御する制御装置および農業用ハウスに関する。
　特許文献１には、ヒートポンプ式空調装置と油焚き温風機とを用いて農業ハウスの室内の空調を行う空調システムが開示されている。油焚き温風機は、農業用ハウスの室内温度が第１設定温度未満になると運転を開始し、第１設定温度以上になると停止する。ヒートポンプ式空調装置は、室内温度が第１設定温度よりも２℃～３℃高い第２設定温度未満になると運転を開始し、第２設定温度以上になると停止する。
特開２０１２－１６３１５号公報
　特許文献１のように、それぞれに設定された運転温度範囲に基づいて稼働するヒートポンプ式空調装置と油焚き温風機とを組み合わせて室内の暖房を行う場合、それぞれの暖房装置が効率的に運転できるように制御することが難しい。以下のような具体的課題がある。
　一つは、室内温度が外気温度の影響を受けて高温側や低温側にオーバーシュートしてしまうという課題である。暖房装置によって室内暖房を行う農業用ハウスでは、室内温度が設定温度に近づくように、個々の暖房装置が暖房起動温度で運転開始し暖房停止温度で運転停止して、ＯＮ／ＯＦＦ暖房制御によって室内温度をフィードバックする制御を行っている。
　しかしながら、外気温度や季節によって各暖房装置の温度応答遅れが異なるため、ＯＮ／ＯＦＦ暖房制御では、室内温度がオーバーシュートすることがある。例えば、外気温度が低温である冬季には、室内温度が暖房起動温度まで低下したときに暖房運転を開始すると、さらに室内温度は低下し続け上昇に転じるまでに中間期よりも時間を要する。このように冬季では、暖房運転を開始してから、室内温度が暖房起動温度よりも下側に大きくオーバーシュートした後に温度上昇に転じることになる。春、秋等の中間期では、冬季に比べて外気温度が高いため、室内温度の応答遅れ時間が小さくなる。また、冬季における応答遅れ時間を考慮して暖房起動温度や暖房停止温度をチューニングした暖房装置を中間期に運転すると、室内温度の変化は高温側にずれて冬季よりも高温側にオーバーシュートすることになる。
　もう一つは、例えば異なる運転温度範囲が個々に設定された複数の暖房装置を制御するハイブリッド暖房制御においては、特定の暖房装置が頻繁に停止してしまうという課題である。
　特許文献１によると、油焚き温風機は第１設定温度を境界にして起動と停止とが切り換わり、ヒートポンプ式空調装置は第１設定温度よりも高い第２設定温度を境界にして起動と停止とが切り換わる。室内温度が第１設定温度未満であって暖房空調が必要な場合には、油焚き温風機とヒートポンプ式空調装置の両方によって暖房運転を行うことになる。そして室内温度が上昇し、第１設定温度を超えると、油焚き温風機が停止し、ヒートポンプ式空調装置のみの暖房運転が行われる。さらに室内温度が上昇して第２設定温度以上になると、ヒートポンプ式空調装置が停止し、暖房運転は終了する。暖房運転が終了すると、室内温度が低下し、第２設定温度未満になると再びヒートポンプ式空調装置が起動する。このように特許文献１によれば、複数の暖房装置のうち、暖房能力が小さい方のヒートポンプ式空調装置が頻繁に停止することになる。また、例えば、頻繁に停止する暖房装置が次の起動に時間を要する装置である場合はハイブリッド暖房制御に支障を与えてしまう。
　本開示の第１の目的は、外気温度の影響による室内温度のオーバーシュートを抑制可能な暖房制御を行う制御装置および農業用ハウスを提供することである。
　本開示の第２の目的は、運転温度範囲が異なる複数の暖房装置を制御するハイブリッド暖房制御において、特定の暖房装置の頻繁な運転停止を抑制できる制御装置および農業用ハウスを提供することである。
　本開示の第１態様に係る制御装置は、作物を生育するための農業用ハウスにおいて、暖房装置を制御して農業用ハウスの室内を暖房空調する。制御装置は、演算処理部と制御出力部を備える。
　演算処理部は、暖房装置を起動してから起動による温度上昇効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である起動遅れ時間を外気温度を用いて求め、暖房装置を起動してから起動遅れ時間が経過した際の起動用の将来室内温度を起動遅れ時間を基に予測する。あるいは、演算処理部は、暖房装置を停止してから停止による温度低下効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である停止遅れ時間を外気温度を用いて求め、暖房装置を停止してから停止遅れ時間が経過した際の停止用の将来室内温度を停止遅れ時間を基に予測する。
　制御出力部は、起動用の将来室内温度に応じて決定した起動タイミングに暖房装置の起動を制御する。あるいは、制御出力部は、停止用の将来室内温度に応じて決定した停止タイミングに暖房装置の停止を制御する。
　第１態様に係る制御装置によれば、第１の目的を達成することができる。具体的には、外気温度を用いて起動遅れ時間または停止遅れ時間を求めることにより、外気温度や季節によって異なる起動用の将来室内温度または停止用の将来室内温度を適正に予測することができる。起動用の将来室内温度に応じて決定した起動タイミングで暖房装置を起動するので、室内温度が低温側にオーバーシュートすることを様々な外気温度において抑えることができる。あるいは、停止用の将来室内温度に応じて決定した停止タイミングで暖房装置を停止するので、室内温度が高温側にオーバーシュートすることを様々な外気温度において抑えることができる。したがって、外気温度の影響による室内温度のオーバーシュートを抑制可能な暖房制御を実施する制御装置を提供できる。
　本開示の第２態様に係る制御装置は、作物を生育するための農業用ハウスにおいて、複数の暖房装置を制御して農業用ハウスの室内を暖房空調する。制御装置は、判定部と制御出力部を備える。
　判定部は、暖房空調を行っていないときに室内を暖房空調する必要があるか否かを判定し、室内の設定温度に対して暖房空調中には暖房能力が不足しているか否かを判定する。制御出力部は、暖房空調を必要とする場合に複数の暖房装置のうち第１暖房装置を優先して室内の温度を設定温度に近づけるように暖房運転する。
　制御出力部は、第１暖房装置の暖房運転中に設定温度に対して暖房能力が不足する場合には、室内の温度を設定温度に近づけるように第２暖房装置の暖房運転をさらに開始する。制御出力部は、第１暖房装置および第２暖房装置の暖房運転中に設定温度に対して暖房能力が過剰である場合には、第２暖房装置の暖房運転を停止する。
　第２態様に係る制御装置によれば、第２の目的を達成することができる。具体的には、暖房が必要な場合に、第１暖房装置を優先して暖房運転するので、暖房開始時にはまず第１暖房装置を運転する。第１暖房装置の暖房運転中に暖房能力が不足する場合には、第１暖房装置の暖房運転に加えて、第２暖房装置の暖房運転を開始する。第１暖房装置および第２暖房装置の暖房運転中に暖房能力が過剰である場合には、第２暖房装置の暖房運転を停止する。この制御により、第１暖房装置と第２暖房装置とを組み合わせた暖房運転によって室内温度が上昇してきたときに第１暖房装置が停止し、再び室内温度が低下してきたときに第１暖房装置を再運転するといった頻繁な運転変化を防止できる。したがって、運転温度範囲が異なる複数の暖房装置を制御するハイブリッド暖房制御において、特定の暖房装置の頻繁な運転停止を抑制可能な制御装置を提供できる。
　本開示の農業用ハウスは、作物を生育するために内部の室内環境を制御する。農業用ハウスは、農業用ハウスの室内を暖房空調する暖房装置と、室内温度を検出する室内用の温度センサと、外気温度を検出する屋外用の温度センサと、前述の制御装置と、を備える。
　これにより、外気温度の影響による室内温度のオーバーシュートを抑制可能な暖房制御を行うことが可能な農業用ハウスを提供できる。さらに、運転温度範囲が異なる複数の暖房装置を制御するハイブリッド暖房制御において特定の暖房装置の頻繁な運転停止を抑制可能な農業用ハウスを提供できる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第１実施形態に係る農業用ハウスとその制御構成について示した概要図である。 第１実施形態の暖房制御を示したメインフローチャートである。 ヒートポンプ装置の単独暖房制御のアルゴリズムを示したフローチャートである。 暖房機の単独暖房制御のアルゴリズムを示したフローチャートである。 ハイブリッド暖房制御のアルゴリズムを示したフローチャートである。 ヒートポンプ装置の単独暖房制御に関して室温変化と運転状態との関係を示したタイムチャートである。 ヒートポンプ装置の単独暖房制御において、起動遅れ時間を算出するための制御マップである。 ヒートポンプ装置の単独暖房制御において、停止遅れ時間を算出するための制御マップである。 暖房機の単独暖房制御に関して室温変化と運転状態との関係を示したタイムチャートである。 暖房機の単独暖房制御において、起動遅れ時間を算出するための制御マップである。 暖房機の単独暖房制御において、停止遅れ時間を算出するための制御マップである。 ハイブリッド暖房制御に関してヒートポンプ装置起動の要否判定処理を説明するためのタイムチャートである。 ハイブリッド暖房制御に関して暖房機起動の要否判定処理を説明するためのタイムチャートである。 ハイブリッド暖房制御に関して室温変化と運転状態との関係を示したタイムチャートである。
　本開示の複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手法を採用する。また、本開示内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載された具体的要素との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。
　以下、本開示の一実施形態に係る農業用ハウス１を、図１から図１４を参照して説明する。農業用ハウス１は、農業用ハウス１の室内で所定の作物４を生長させることを目的として、制御装置２によって、室内を生長に適正な環境に制御する。制御する環境因子は、例えば、室内における室温、湿度、二酸化炭素濃度、日射量等である。制御装置２は、これらの環境因子を適正に制御するために、各種の温度調整機器、湿度調整機器、風量調整機器、炭酸濃度調整機器、給水調整機器、日射量調整機器等の作動を制御することができる環境制御コントローラである。
　第１実施形態について、図１～図１４を参照して説明する。農業用ハウス１は、風向き、風速、日照、降水の有無、室内の室内温度、湿度、二酸化炭素濃度等を計測する各種センサと、ハウスの天窓やカーテンの開閉、空調装置の制御、ミストの発生、二酸化炭素の発生等を行う各種調整機器と、制御装置２とを備える。制御装置２は、ハウス本体３の内部における室内環境に関する複数箇所の測定値から求めた制御指標に応じた制御信号を各種調整機器に出力して、作物４の生育環境が最適となるように自動的に制御する。複数箇所に設けられた室内環境に関する測定値は、温度センサおよび湿度センサの検出値である。したがって、温度センサおよび湿度センサは、室内において互いに離れた箇所でそれぞれの測定値を検出する。
　ハウス本体３は、例えば、構造材としての金属製部材を組み合わせて構成されたフレームと、フレームにより支持された被覆材とを備える。被覆材は、透光性を有する合成樹脂フィルムやガラスが用いられる。図１に図示するハウス本体３は、切妻状の屋根部と、屋根部を支持し各組互いに対向する二組の側壁部と、を一体に備えるが、ハウス本体３の構成はこの例に限定されない。また、ハウス本体３を形成する材料やハウス本体３の形状も、上述の例に限定されない。
　作物４は、ハウス本体３内に設けられたベッド３８等の所定の容器内の用土において栽培されている。給水機３７によって、水と肥料とを含んだ養液がパイプを通じて用土に供給されることにより、作物４は用土から栄養分を吸収して生育する。ベッド３８は、例えば、室内において所定の個数、均等の間隔をあけて列をなすように設置されている。
　給水機３７は、制御装置２によって制御される給水ポンプである。制御装置２は、１日のうち所定の時間帯に給水機３７を運転して目標量の養液を用土に供給する。制御装置２は、日射センサ５２によって検出された日射量に応じて、目標量に対して養液の供給量を加減するように給水機３７を制御する。
　循環扇３３は、ハウス本体３内の上部において、作物４、温度センサ５６、湿度センサ５７、二酸化炭素センサ５８、側窓３１等よりも高い位置に設置された送風装置である。循環扇３３は、制御装置２によって制御され、ハウス本体３内の気体を循環させて全体に行き渡らせる。このように循環扇３３は、ハウス本体３内や作物４の周囲に気流を形成する気流形成装置を構成し、室内における湿度、温度、二酸化炭素濃度等の調整を促し、また、作物４の生育を促すことにも寄与する。また、循環扇３３は、室内において気流を形成する場所を選択可能な形態で設置されることが好ましく、例えば、室内において横または縦に延びるレール等に固定されることによって可動式であることが好ましい。
　制御装置２は、それぞれ複数個設けられる、温度センサ５６、湿度センサ５７、二酸化炭素センサ５８の各測定値を用いて制御指標を求める。制御装置２は、ハウス本体３内における複数箇所の測定値から求めた制御指標に応じて循環扇３３を運転することで、室内の室温を上昇または低下させたり、二酸化炭素濃度や湿度を室内において均一化させたりする制御を行う。制御装置２は、例えば、複数の測定値についての最大値、最小値、差、平均値等を求める演算によって制御指標を決定する。
　複数個の温度センサ５６、複数個の湿度センサ５７は、平面視された室内の四隅、側壁近傍など、気流が形成されにくく空気の流れがよどみやすい場所と、中央などの比較的気流が形成されやすい場所との両方に設置される。このため、温度センサ５６および湿度センサ５７は、室内を多観点的で大局的に環境制御することに寄与する。制御装置２は、これらのセンサの各測定値を用いて、前述した演算によって制御指標を決定する。
　ミスト発生器３４は、室内の上部において、作物４、湿度センサ５７、側窓３１よりも高い位置に設置されたミストチューブを備える。ミストチューブは、通水されるチューブの管壁に取り付けられた複数個のノズルを備え、ポンプ等によってチューブに通水される圧力を調節することによりノズルから水が噴霧されるように構成されている。したがって、ミストチューブは水を霧状に噴出させるため、霧は室内の上部から比較的時間をかけて落下し、室内の湿度を徐々に上昇させることができる。さらにミスト発生器３４による霧の噴出とともに循環扇３３を運転することにより、室内に霧を早く行き渡らせることができ、湿度の上昇を早めることもできる。
　ミスト発生器３４は、制御装置２によって制御される。制御装置２は、例えば１日のうち所定の時間帯にミスト発生器３４を運転して目標量の霧を噴出し、室内の湿度環境を目標範囲にするように制御する。制御装置２は、室内の複数箇所における湿度の測定値から求めた制御指標に応じてミスト発生器３４による霧の噴出量を調整して、室内の湿度環境を目標範囲に制御する。
　制御装置２は、日射センサ５２によって検出された日射量に応じて、目標量に対して霧の供給量を加減するようにミスト発生器３４を制御する。制御装置２は、湿度センサ５７によって測定された室内の相対湿度が低い場合に、ミスト発生器３４を運転して室内に霧を供給し、相対湿度を上昇させる制御を行う。ミスト発生器３４は、主に加湿を行う場合に運転されるが、室内にミストを供給することにより気化熱作用を促して室温を低下させる温度低下装置として運転することもできる。
　ハウス本体３には、屋根部から入射する外光を遮光させる閉状態と、屋根部から入射する外光を遮光しないで作物４に照射させる開状態との間で開閉可能なカーテン３２が設けられている。カーテン３２は、室内に流入する日射量を調整する機能を有する遮光部材であり、冷房装置や暖房装置と併用されて、室内を保冷したり保温したりする際に、活用される。さらにハウス本体３の屋根部には、開閉可能な天窓３０が設けられ、天窓３０の開量が調節されることにより、室内に外気を取り込む際の空気の通気抵抗や換気量を調節できる。ハウス本体３の側壁部には、開閉可能な側窓３１が設けられ、側窓３１の開量が調節されることにより、室内に外気を取り込む際の空気の通気抵抗や換気量を調節できる。つまり、天窓３０や側窓３１は、ハウスの内外を行き来する通気量を制御可能な窓である。
　カーテン３２、天窓３０、側窓３１のそれぞれは、モータ等の動力源により駆動され、制御装置２によって制御される。カーテン３２が開閉されると、外部から室内に流入する日射量を調節することになり、室内の室温について温度上昇の速度を調節することができる。したがって、制御装置２は、室内の温度を低下させる場合には、カーテン３２を閉じる方向に駆動し、室内の温度を上昇させる場合には、カーテン３２を開く方向に駆動するように制御する。ただし、暖房装置と併用する場合や外気温度が室温よりも低い場合は、制御装置２はカーテン３２を閉じるように制御して保温を行う。
　天窓３０や側窓３１は、例えば、昼間には室内の室温を目標温度に近づけるように開閉され、夜間や冬季には閉じられる。制御装置２は、ハウス本体３内の複数箇所における温度の測定値から求めた制御指標に応じて天窓３０、側窓３１、カーテン３２等の開閉量を調整して、室内の温度環境を目標範囲に制御する。
　天窓３０や側窓３１の開度を調節することにより、ハウス本体３の中に外気を取り入れる速度を調節することができる。また、天窓３０や側窓３１は、ハウス本体３の内部空間に外気を取り込むことにより、ハウス本体３の内外の温度差を利用して温度を調節することができる。
　循環扇３３と天窓３０や側窓３１とは、農業用ハウス１における気流形成装置を構成する。また、天窓３０や側窓３１は、循環扇３３が運転していない状態でも単独で気流形成装置を構成することもできる。つまり、循環扇３３が運転され、天窓３０や側窓３１が開いている場合には、ハウス本体３の内部に外気を強制的に取り込むことができ、室内に外気流入を含む気流を形成できる。天窓３０や側窓３１が開いている場合には、外部の風向によってはハウス本体３の内部に一定以上の流速をもつ外気を取り込むことができ、室内に外気流入を含む気流を形成できる。循環扇３３は、このように気流形成装置として使用されて、室温の調整や湿度の調節だけでなく、室内の二酸化炭素を拡散させることにも使用できる。
　農業用ハウス１は、暖気や冷気を室内に供給可能な空調装置として機能するヒートポンプ装置３５を備える。ヒートポンプ装置３５は、室内を暖房する暖房運転や室内を冷房する冷房運転を実施できる。したがって、ヒートポンプ装置３５は、農業用ハウス１に設けられた複数の暖房装置のうちの一つである。ヒートポンプ装置３５は、その本体がハウスの屋外に設置され、本体から延びるダクトを介して、作物４の周囲などの任意の所定位置に空調用の空気（空調風）を吹き出すことができる。ヒートポンプ装置３５により供給される空調風により、作物４の周囲の温度を制御することができる。
　ヒートポンプ装置３５は、複数個の熱交換器、圧縮機、および減圧装置等を環状に配管で接続した回路において冷媒が循環するサイクルを構成する。ヒートポンプ装置３５は、回路を循環する冷媒の放熱作用によって空気を加熱する第１暖房装置である。ヒートポンプ装置３５は、冷媒の放熱作用により放熱用熱交換器で加熱された外気を暖気として送風する場合は、温度上昇装置として機能し、冷媒の吸熱作用により冷却用熱交換器で冷却された外気を冷気として送風する場合は、温度低下装置として機能する。ヒートポンプ装置３５は、室内空気から水分を吸収して、室内を除湿する除湿装置としても機能することができる。
　ヒートポンプ装置３５が暖房運転を行うと、室内温度が上昇するため、室内の相対湿度は低下する。したがって、ヒートポンプ装置３５は、除湿運転や暖房運転によって、室内の相対湿度を調整可能な湿度調整機器として機能する。制御装置２は、ハウス本体３内の複数箇所における測定値から求めた制御指標に応じてヒートポンプ装置３５の運転を制御して、室内の温度環境や湿度環境を目標範囲に制御する。
　農業用ハウス１は、暖気を室内に供給可能な暖房機３６を備える。暖房機３６は、作物４の周囲などの所定の位置に暖気を吹き出すことができる空調装置である。暖房機３６は、暖房風により、作物４の周囲の温度を上昇させることができる温度上昇装置として機能する。したがって、暖房機３６は、農業用ハウス１に設けられた複数の暖房装置のうちの一つである。
　暖房機３６は、例えば、電気ヒータ、温水式ヒータ、燃焼式ヒータ等により暖めた空気を室内に供給する。暖房機３６、電気、温水、または燃料を用いて空気を加熱する第２暖房装置である。暖房機３６が暖房運転を行うと、室内温度が上昇するため、室内の相対湿度は低下する。したがって、暖房機３６は、室内の相対湿度を調整可能な湿度調整機器として機能する。制御装置２は、作物４の周囲における室温を生育に適した目標温度に保つように暖房機３６を制御する。制御装置２は、ハウス本体３内の複数箇所における測定値から求めた制御指標に応じて暖房機３６等の運転を制御して、室内の温度環境や湿度環境を目標範囲に制御する。
　農業用ハウス１は、室内に二酸化炭素を供給する炭酸ガス発生機３９を備える。制御装置２は、光合成を促進するために、室内、特に作物４の周囲における炭酸ガス濃度を適切に保つように炭酸ガス発生機３９を制御する。制御装置２は、例えば、１日のうち所定の時間帯に炭酸ガス発生機３９を運転して室内の二酸化炭素濃度を目標値となるように調整する。炭酸ガス発生機３９は、光合成促進装置である。制御装置２は、ハウス本体３内の複数箇所における二酸化炭素濃度の測定値から求めた制御指標に応じて炭酸ガス発生機３９の運転を制御して、室内の二酸化炭素濃度環境を目標範囲に制御する。また、炭酸ガス発生機３９は、炭酸ガスを発生することにより室内温度を上昇させることが可能である。炭酸ガス発生機３９は、農業用ハウス１に設けられた複数の暖房装置のうちの一つである。
　農業用ハウス１は、作物４の生育に関わる環境情報を測定する複数個の各種センサを備える。各種センサは、例えば、風向センサ５０、風速センサ５１、日射センサ５２、雨滴センサ５３、屋外の温度センサ５４、屋外の湿度センサ５５、室内の温度センサ５６、室内の湿度センサ５７、二酸化炭素センサ５８等を含む農業用ハウス１における環境センサである。
　風向センサ５０は、ハウス本体３の屋外における風向を検出する。風向センサ５０により検出された風向情報は、制御装置２に入力されて、天窓３０や側窓３１に対する風向としてこれらの窓の開度制御に用いられる。風速センサ５１は、ハウス本体３の屋外における風速を検出する。風速センサ５１により検出された風速情報は、制御装置２に入力されて、天窓３０や側窓３１に対する風速としてこれらの窓の開度制御に用いられる。
　日射センサ５２は、ハウス本体３に降り注ぐ日射量を検出する。日射センサ５２により検出された日射量情報は、制御装置２に入力されて室内に流入する熱量の見積もりに用いられ、カーテン３２の開閉制御、室温制御に用いられる。また、検出された日射量は、雨天や夜間と、晴天の日中とを判断することにも用いることができる。
　雨滴センサ５３は、ハウス本体３の屋外に設けられた降雨の有無を検出可能な雨検出用のセンサである。雨滴センサ５３によって雨が検知された場合には、作物に直接雨滴がかかることを防止するために、天窓３０、側窓３１を閉じるように制御する。これにより、作物が病気になることを防止する。雨滴センサ５３は、例えば、パネル上に付着した雨を水分として検出するセンサであり、所定の電極間の電気抵抗を検出する。電気抵抗の検出値は制御装置２に入力され、制御装置２は、検出値がある抵抗値以下の場合は雨が現在降っていると判定する。また、雨滴センサ５３は、パネル上に付着した雨を水圧として検出するセンサであってもよい。この場合、雨滴センサ５３が検出する圧力は制御装置２に入力され、制御装置２は、検出値がある圧力値以上の場合は雨が現在降っていると判定する。
　温度センサ５４は、ハウス本体３の屋外における外気の温度を検出し、制御装置２に送る。湿度センサ５５は、ハウス本体３の屋外における外気の湿度を検出し、制御装置２に送る。複数個の温度センサ５６は、ハウス本体３の室内における温度、例えば作物４の周囲の温度を検出してこの温度環境値を制御装置２に送る。複数個の湿度センサ５７は、ハウス本体３の室内における湿度、例えば作物４の周囲の湿度を検出する湿度検出部であり、この湿度環境値を制御装置２に送る。複数個の二酸化炭素センサ５８は、ハウス本体３の室内における二酸化炭素濃度、例えば作物４の周囲の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素濃度検出部であり、二酸化炭素環境値を制御装置２に送る。
　ハウス本体３の中で作物４が生長する環境は、温度調整機器、湿度調整機器、風量調整機器、炭酸濃度調整機器、給水調整機器、日射量調整機器等の各種機器を制御することによって変化する。前述のように、温度調整機器は、室内の室温を調整するように制御可能な天窓３０、側窓３１、カーテン３２、循環扇３３、ミスト発生器３４、ヒートポンプ装置３５、暖房機３６等により構成することができる。湿度調整機器は、室内の相対湿度を調整するように制御可能なミスト発生器３４、ヒートポンプ装置３５、暖房機３６、除湿機４０等により構成することができる。風量調整機器は、室内の気流を形成するように制御可能な天窓３０、側窓３１、循環扇３３等により構成することができる。
　また、炭酸濃度調整機器は、室内の二酸化炭素濃度を調整するために制御される炭酸ガス発生機３９等により構成することができる。また、給水調整機器は、作物４への給水を調整するために制御される給水機３７等により構成することができる。また、日射量調整機器は、室内に流入する日射量を調整するように制御可能なカーテン３２等により構成することができる。
　制御装置２は、給水機３７の送水圧の調節、カーテン３２の開閉、天窓３０および側窓３１の開量の調節、循環扇３３、ミスト発生器３４、炭酸ガス発生機３９、暖房機３６、およびヒートポンプ装置３５のそれぞれの運転と停止などを制御する。各調整機器への通電開始および通電停止には、各装置への給電を入切する電磁リレーが用いられる。制御装置２は、ハウス本体３内またはハウス本体３の外部に設置された筐体に収納される。
　制御装置２は、プログラムに従って動作するマイコンのようなデバイスを主なハードウェア要素として備える。制御装置２は、前述した各調整機器と各種センサとが接続されるインターフェース部２０（以下、Ｉ／Ｆ部２０ともいう）と、演算処理部２１と、各種データを記憶する記憶部２２と、を備える。演算処理部２１は、Ｉ／Ｆ部２０を通して各種センサから取得した環境情報と、記憶部２２に格納した各種データとを用いて所定のプログラムにしたがった判定処理や演算処理を行う。演算処理部２１は、制御装置２における判定部、演算処理部である。演算処理部２１は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行する。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。Ｉ／Ｆ部２０は、演算処理部２１による判定結果、演算結果に基づいて前述の各調整機器を操作する。したがって、Ｉ／Ｆ部２０は、制御装置２における入力部および制御出力部である。
　また、Ｉ／Ｆ部２０には、ユーザインターフェースとなる端末装置、例えば、パーソナルコンピュータ２３、コントロールパネル、携帯用端末機等が接続される。使用者は、制御装置２の操作盤、パーソナルコンピュータ２３の操作部、コントロールパネル、端末装置等を使用して室内における室温等の環境設定、時刻合わせ等を行うことができ、端末装置の表示画面を通じて現在の運転状態を確認することができる。
　また、制御装置２が提供するセクションおよび／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置２がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
　次に、制御装置２が実行する暖房制御の一例について図２～図５のフローチャート、図６～図１３を参照して説明する。この暖房制御は、作物４の生育促進のために常時実施する室内の環境制御の一つである。
　図２は、暖房機３６の単独暖房運転、ヒートポンプ装置３５の単独暖房運転、ヒートポンプ装置３５と暖房機３６とを組み合わせたハイブリッド暖房運転のそれぞれに切り換え可能とする暖房制御のフローチャートである。この暖房制御は、農業用ハウス１が作物４を生育している状態であれば常時実行される。図２に示す処理は、制御装置２によって実行され、所定時間間隔で繰り返し行われる。
　判定部である演算処理部２１は、Ｓ１０で暖房機３６が設置されている状態、換言すれば使用可能状態か否かを判定する。暖房機３６が設置されていないと判定した場合には、Ｓ１５でヒートポンプ装置３５が設置されている状態であるか否かを判定する。ヒートポンプ装置３５が設置されていないと判定すると、暖房制御は再びＳ１０に戻り、図２のフローチャートを繰り返し実行する。ヒートポンプ装置３５が設置されていると判定すると、Ｓ３０でヒートポンプ装置３５の単独暖房運転を実施するための単独暖房制御ルーチンを実行する。Ｓ３０の制御を実行すると、暖房制御は再びＳ１０に戻り、図２のフローチャートを繰り返し実行する。
　Ｓ１０で暖房機３６が設置されていると判定した場合には、Ｓ２０でヒートポンプ装置３５が設置されている状態であるか否かを判定する。ヒートポンプ装置３５が設置されていないと判定すると、Ｓ４０で暖房機３６の単独暖房運転を実施するための単独暖房制御ルーチンを実行する。Ｓ４０の制御を実行すると、暖房制御は再びＳ１０に戻り、図２のフローチャートを繰り返し実行する。Ｓ２０でヒートポンプ装置３５が設置されていると判定すると、Ｓ５０でハイブリッド暖房制御ルーチンを実行する。Ｓ５０の制御を実行すると、暖房制御は再びＳ１０に戻り、図２のフローチャートを繰り返し実行する。また、Ｓ１０，１５，２０における設置状態であるか否かの判定は、各暖房装置について起動許可フラグが出ているか否かの判定に置き換えてもよい。
　制御装置２は、暖房が必要な場合に、まずはヒートポンプ装置３５を優先して運転し、ヒートポンプ装置３５だけでは暖房能力が足りない状況になったときに暖房機３６を運転してヒートポンプ装置３５と組み合わせたハイブリッド暖房制御を実行する。制御装置２は、各暖房装置の単独制御、ハイブリッド暖房制御等を実行することにより、前述したように季節や外気温度の違いによって制御温度範囲がバラつく事態を解消して、年間を通じて安定的な暖房制御を実現する。
　図３は、ヒートポンプ装置３５の単独暖房制御に係るフローチャートである。図２のＳ３０を実行する際に制御装置２は図３のフローチャートにしたがったアルゴリズムを実行する。
　Ｓ３００で演算処理部２１は、現在の室内温度と過去２分前の室内温度から温度微分値ＴＨＤ２ｍを算出する。温度微分値ＴＨＤ２ｍは、現在の室内温度が過去２分前の室内温度よりも下降している場合は正の数になり、上昇している場合は負の数になる値である。このときの室内温度は、複数の温度センサ５６によって検出する室内空気の温度を用いる。室内温度には、複数の測定値の平均値や、複数の測定値のうちの高い方または低い方の値を用いられる。また、温度微分値ＴＨＤ２ｍを算出するための過去２分前の室内温度は、一例であり、２分前に限定されず過去の所定時間前の室内温度を採用してもよい。
　Ｓ３１０でヒートポンプ装置３５が停止しているか否かを判定する。ヒートポンプ装置３５が停止状態であると判定した場合は、ヒートポンプ装置３５の単独暖房制御はＳ３２０に進み、ＴＨＤ２ｍが０以上か否かを判定する。ＴＨＤ２ｍが負の数である場合はヒートポンプ装置３５の単独暖房制御を終了する。ＴＨＤ２ｍが０以上である場合は、室内温度が下降している状態であるのでヒートポンプ装置３５を起動する適切なタイミングを算出するために、Ｓ３２１で起動遅れ時間ＨＰｏｎＬを算出する。
　起動遅れ時間ＨＰｏｎＬは、ヒートポンプ装置３５を起動後、下降中の室内温度が上昇に転じるまでの時間である。起動遅れ時間ＨＰｏｎＬは、起動による暖房の効果が室内温度に現れる時が、起動時に対して遅れる時間でもある。起動遅れ時間ＨＰｏｎＬは、ヒートポンプ装置３５を起動してから室内温度が上昇するまでの起動無駄時間ともいえる。このような起動遅れ時間ＨＰｏｎＬは、ヒートポンプ装置３５の起動による温度上昇効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である。
　Ｓ３２１で求めた起動遅れ時間ＨＰｏｎＬを用いて後述する所定の演算処理を行うことにより、起動遅れ時間ＨＰｏｎＬが経過した際の将来室内温度ＴＨｆＨＰ１を予測する。制御装置２は、室内温度の温度変化率を用いて、常時、起動用の将来室内温度ＴＨｆＨＰ１を予測している。制御装置２は、将来室内温度ＴＨｆＨＰ１が制御したい制御温度範囲に含まれる温度になるように、ヒートポンプ装置３５の適切な起動タイミングを決定する。
　演算処理部２１は、図７に図示する制御マップを用いて起動遅れ時間ＨＰｏｎＬを算出する。図７のような制御マップは、予め記憶部２２に記憶されている。この制御マップは、暖房制御時に設定された設定温度ＴＳと温度センサ５４が検出する外気温度ＴＡＭとの差と、起動遅れ時間ＨＰｏｎＬとの相互関係を表した制御特性線である。ＨＰｏｎＬ（ｓ）は、ＴＳ－ＴＡＭ（℃）が増加するにつれて長くなる関係にある。したがって、演算処理部２１は、ＴＳ－ＴＡＭ（℃）と記憶部２２に記憶済みの制御特性線とを用いた演算により、起動遅れ時間ＨＰｏｎＬ（ｓ）を求めることができる。なお、ＴＳ－ＴＡＭの値が負の数である場合は、ＴＳ－ＴＡＭは０として演算を行う。
　演算処理部２１は、Ｓ３２２において、現在の室内温度とＳ３００で求めた温度微分値ＴＨＤ２ｍとを用いて、現在から起動遅れ時間ＨＰｏｎＬ後の室内温度、すなわち将来室内温度ＴＨｆＨＰ１を演算する。温度微分値を用いた演算により、温度低下率から所定時間後の温度を推定できるからである。
　Ｓ３２３では、将来室内温度ＴＨｆＨＰ１が、設定温度ＴＳから起動用所定温度ＨＰｏｎＤＦを差し引いた値よりも小さいか否かを判定する。起動用所定温度ＨＰｏｎＤＦは、制御したい制御温度範囲の下限値を設定するために、予め定めた温度である。ＴＳ－ＨＰｏｎＤＦの値は、制御温度範囲の下限値よりも少し高い温度に設定することが好ましい。ＴＳ－ＨＰｏｎＤＦの値は、制御温度範囲の下限値に設定してもよい。
　Ｓ３２３でＴＨｆＨＰ１が起動用判定温度であるＴＳ－ＨＰｏｎＤＦの値よりも大きい場合にはヒートポンプ装置３５を起動することなく、ヒートポンプ装置３５の単独暖房制御を終了する。ＴＨｆＨＰ１がＴＳ－ＨＰｏｎＤＦの値を下回ると、Ｓ３２４でヒートポンプ装置３５を起動する処理を実行し、ヒートポンプ装置３５の単独暖房制御を終了する。すなわち、図６に図示するように、将来室内温度ＴＨｆＨＰ１が設定温度ＴＳよりも低く設定された温度に一致する時、あるいは下回った時のタイミングでヒートポンプ装置３５の運転を開始する。制御装置２は、この判定処理により、季節によって異なる外気温度に応じたタイミングであって、図６に図示するように、設定温度ＴＳに対して低温側に所定の温度幅に含まれるように室内温度を制御することができる。
　Ｓ３１０でヒートポンプ装置３５が停止状態ではないと判定した場合は、ヒートポンプ装置３５の単独暖房制御はＳ３３０に進み、ＴＨＤ２ｍが０未満か否かを判定する。ＴＨＤ２ｍが０または正の数である場合はヒートポンプ装置３５の単独暖房制御を終了する。ＴＨＤ２ｍが負の数である場合は、室内温度が上昇している状態であるのでヒートポンプ装置３５を停止する適切なタイミングを算出するために、Ｓ３３１で停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬを算出する。
　停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬは、ヒートポンプ装置３５を停止後、上昇中の室内温度が下降に転じるまでの時間である。停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬは、停止による効果が室内温度に現れる時が停止時に対して遅れる時間でもある。停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬは、ヒートポンプ装置３５を停止してから室内温度が下降するまでの停止無駄時間ともいえる。このような停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬは、ヒートポンプ装置３５の停止による温度上昇効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である。
　Ｓ３３１で求めた停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬを用いて後述する所定の演算処理を行うことにより、停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬが経過した際の将来室内温度ＴＨｆＨＰ２を予測する。制御装置２は、室内温度の温度変化率を用いて、常時、停止用の将来室内温度ＴＨｆＨＰ２を予測している。制御装置２は、将来室内温度ＴＨｆＨＰ２が制御したい制御温度範囲に含まれる温度になるように、ヒートポンプ装置３５の適切な停止タイミングを決定する。
　演算処理部２１は、図８に図示する制御マップを用いて停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬを算出する。図８のような制御マップは、予め記憶部２２に記憶されている。この制御マップは、暖房制御時に設定された設定温度ＴＳと温度センサ５４が検出する外気温度ＴＡＭとの差と、停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬとの相互関係を表した制御特性線である。ＨＰｏｆｆＬ（ｓ）は、ＴＳ－ＴＡＭ（℃）が増加するにつれて短くなる関係にある。したがって、演算処理部２１は、ＴＳ－ＴＡＭ（℃）と記憶部２２に記憶済みの制御特性線とを用いた演算により、停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬ（ｓ）を求めることができる。
　演算処理部２１は、Ｓ３３２において、現在の室内温度とＳ３００で求めた温度微分値ＴＨＤ２ｍとを用いて、現在から停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬが経過した際の室内温度、すなわち将来室内温度ＴＨｆＨＰ２を演算する。Ｓ３３３では、将来室内温度ＴＨｆＨＰ２が、設定温度ＴＳに停止用所定温度ＨＰｏｆｆＤＦを加えた値以上であるか否かを判定する。停止用所定温度ＨＰｏｆｆＤＦは、制御したい制御温度範囲の上限値を設定するために、予め定めた温度である。ＴＳ＋ＨＰｏｆｆＤＦの値は、制御温度範囲の上限値よりも少し低い温度に設定することが好ましい。また、ＴＳ＋ＨＰｏｆｆＤＦの値は、制御温度範囲の上限値に設定してもよい。
　Ｓ３３３でＴＨｆＨＰ２が停止用判定温度であるＴＳ＋ＨＰｏｆｆＤＦの値よりも小さいと判定された場合には運転状態であるヒートポンプ装置３５を停止することなく、ヒートポンプ装置３５の単独暖房制御を終了する。ＴＨｆＨＰ２がＴＳ＋ＨＰｏｆｆＤＦの値以上になると、Ｓ３３４でヒートポンプ装置３５を停止する処理を実行し、ヒートポンプ装置３５の単独暖房制御を終了する。すなわち、図６に図示するように、将来室内温度ＴＨｆＨＰ２が設定温度ＴＳよりも高く設定された温度に一致する時、あるいは上回った時のタイミングでヒートポンプ装置３５の運転を停止する。
　制御装置２は、この判定処理により、季節によって異なる外気温度に応じたタイミングであって、図６に図示するように設定温度ＴＳに対して高温側に所定の温度幅に含まれるように室内温度を制御することができる。制御装置２は、以上のヒートポンプ装置３５の単独暖房制御を実行することにより、図６に図示するように、設定温度ＴＳに対して上下の両方に所定の温度幅をもって設定された上限温度と下限温度との範囲内に、室内温度を制御することができる。
　図４は、暖房機３６の単独暖房制御に係るフローチャートである。図２に示すＳ４０の処理を実行する際に制御装置２は図４のフローチャートにしたがったアルゴリズムを実行する。
　Ｓ４００で演算処理部２１は、現在の室内温度と過去２分前の室内温度から温度微分値ＴＨＤ２ｍを算出する。温度微分値ＴＨＤ２ｍは、Ｓ３００で算出する温度微分値と同じ演算値である。
　Ｓ４１０で暖房機３６が停止しているか否かを判定する。暖房機３６が停止状態であると判定した場合は、暖房機３６の単独暖房制御はＳ４２０に進み、ＴＨＤ２ｍが０以上か否かを判定する。Ｓ４２０でＴＨＤ２ｍが負の数である場合は暖房機３６の単独暖房制御を終了する。ＴＨＤ２ｍが０以上である場合は、室内温度が下降している状態であるので暖房機３６を起動する適切なタイミングを算出するために、Ｓ４２１で起動遅れ時間ＨＴｏｎＬを算出する。
　起動遅れ時間ＨＴｏｎＬは、暖房機３６を起動後、下降中の室内温度が上昇に転じるまでの遅れ時間である。起動遅れ時間ＨＴｏｎＬは、暖房機３６を起動してから室内温度が上昇するまでの起動無駄時間ともいえる。このような起動遅れ時間ＨＴｏｎＬは、暖房機３６の起動による温度上昇効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である。
　Ｓ４２１で求めた起動遅れ時間ＨＴｏｎＬを用いて後述する所定の演算処理を行うことにより、起動遅れ時間ＨＴｏｎＬが経過した際の将来室内温度ＴＨｆＨＴ１を予測する。制御装置２は、室内温度の温度変化率を用いて、常時、起動用の将来室内温度ＴＨｆＨＴ１を予測している。制御装置２は、将来室内温度ＴＨｆＨＴ１が制御したい制御温度範囲に含まれる温度になるように、暖房機３６の適切な起動タイミングを決定する。
　演算処理部２１は、図１０に図示する制御マップを用いて起動遅れ時間ＨＴｏｎＬを算出する。図１０のような制御マップは、予め記憶部２２に記憶されている。この制御マップは、暖房制御時に設定された設定温度ＴＳと温度センサ５４が検出する外気温度ＴＡＭとの差と、起動遅れ時間ＨＴｏｎＬとの相互関係を表した制御特性線である。ＨＴｏｎＬ（ｓ）は、ＴＳ－ＴＡＭ（℃）が増加するにつれて長くなる関係にある。したがって、演算処理部２１は、ＴＳ－ＴＡＭ（℃）と記憶部２２に記憶済みの制御特性線とを用いた演算により、起動遅れ時間ＨＴｏｎＬ（ｓ）を求めることができる。
　演算処理部２１は、Ｓ４２２において、現在の室内温度とＳ４００で求めた温度微分値ＴＨＤ２ｍとを用いて、現在から起動遅れ時間ＨＴｏｎＬ後の室内温度、すなわち将来室内温度ＴＨｆＨＴ１を演算する。
　Ｓ４２３では、将来室内温度ＴＨｆＨＴ１が、設定温度ＴＳから起動用所定温度ＨＴｏｎＤＦを差し引いた値よりも小さいか否かを判定する。起動用所定温度ＨＴｏｎＤＦは、制御したい制御温度範囲の下限値を設定するために、予め定めた温度である。ＴＳ－ＨＴｏｎＤＦの値は、制御温度範囲の下限値よりも少し高い温度に設定することが好ましい。ＴＳ－ＨＴｏｎＤＦの値は、制御温度範囲の下限値に設定してもよい。
　Ｓ４２３でＴＨｆＨＴ１が起動用判定温度であるＴＳ－ＨＴｏｎＤＦの値よりも大きい場合には暖房機３６を起動することなく、暖房機３６の単独暖房制御を終了する。ＴＨｆＨＴ１がＴＳ－ＨＴｏｎＤＦの値を下回ると、Ｓ４２４で暖房機３６を起動する処理を実行し、暖房機３６の単独暖房制御を終了する。すなわち、図９に図示するように、将来室内温度ＴＨｆＨＴ１が設定温度ＴＳよりも低く設定された温度に一致する時、あるいは下回った時のタイミングで暖房機３６の運転を開始する。制御装置２は、この判定処理により、季節によって異なる外気温度に応じたタイミングであって、図９に図示するように設定温度ＴＳに対して低温側に所定の温度幅に含まれるように室内温度を制御することができる。
　Ｓ４１０で暖房機３６が停止状態ではないと判定した場合は、暖房機３６の単独暖房制御はＳ４３０に進み、ＴＨＤ２ｍが０未満か否かを判定する。ＴＨＤ２ｍが０または正の数である場合は暖房機３６の単独暖房制御を終了する。ＴＨＤ２ｍが負の数である場合は、室内温度が上昇している状態であるので暖房機３６を停止する適切なタイミングを算出するために、Ｓ４３１で停止遅れ時間ＨＴｏｆｆＬを算出する。
　停止遅れ時間ＨＴｏｆｆＬは、暖房機３６を停止後、上昇中の室内温度が下降に転じるまでの遅れ時間である。停止遅れ時間ＨＴｏｆｆＬは、暖房機３６を停止してから室内温度が下降するまでの停止無駄時間ともいえる。このような停止遅れ時間ＨＴｏｆｆＬは、暖房機３６の停止による温度上昇効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である。
　Ｓ４３１で求めた停止遅れ時間ＨＴｏｆｆＬを用いて後述する所定の演算処理を行うことにより、停止遅れ時間ＨＴｏｆｆＬが経過した際の将来室内温度ＴＨｆＨＴ２を予測する。制御装置２は、室内温度の温度変化率を用いて、常時、停止用の将来室内温度ＴＨｆＨＴ２を予測している。制御装置２は、将来室内温度ＴＨｆＨＴ２が制御したい制御温度範囲に含まれる温度になるように、暖房機３６の適切な停止タイミングを決定する。
　演算処理部２１は、図１１に図示する制御マップを用いて停止遅れ時間ＨＴｏｆｆＬを算出する。図１１のような制御マップは、予め記憶部２２に記憶されている。この制御マップは、暖房制御時に設定された設定温度ＴＳと温度センサ５４が検出する外気温度ＴＡＭとの差と停止遅れ時間ＨＴｏｆｆＬとの相互関係を表した制御特性線である。ＨＴｏｆｆＬ（ｓ）は、ＴＳ－ＴＡＭ（℃）が増加するにつれて短くなる関係にある。したがって、演算処理部２１は、ＴＳ－ＴＡＭ（℃）と記憶部２２に記憶済みの制御特性線とを用いた演算により、停止遅れ時間ＨＴｏｆｆＬ（ｓ）を求めることができる。
　演算処理部２１は、Ｓ４３２において、現在の室内温度とＳ４００で求めた温度微分値ＴＨＤ２ｍとを用いて、現在から停止遅れ時間ＨＴｏｆｆＬ後の室内温度、すなわち将来室内温度ＴＨｆＨＴ２を演算する。Ｓ４３３では、将来室内温度ＴＨｆＨＴ２が、設定温度ＴＳに停止用所定温度ＨＴｏｆｆＤＦを加えた値以上であるか否かを判定する。停止用所定温度ＨＴｏｆｆＤＦは、制御したい制御温度範囲の上限値を設定するために、予め定めた温度である。ＴＳ＋ＨＴｏｆｆＤＦの値は、制御温度範囲の上限値よりも少し低い温度に設定することが好ましい。また、ＴＳ＋ＨＴｏｎＤＦの値は、制御温度範囲の上限値に設定してもよい。
　Ｓ４３３でＴＨｆＨＴ２が停止用判定温度であるＴＳ＋ＨＴｏｆｆＤＦの値よりも小さい場合には運転状態である暖房機３６を停止することなく、暖房機３６の単独暖房制御を終了する。ＴＨｆＨＴ２がＴＳ＋ＨＴｏｆｆＤＦの値以上になると、Ｓ４３４で暖房機３６を停止する処理を実行し、暖房機３６の単独暖房制御を終了する。すなわち、図９に図示するように、将来室内温度ＴＨｆＨＴ２が設定温度ＴＳよりも高く設定された温度に一致する時、あるいは上回った時のタイミングで暖房機３６の運転を停止する。
　制御装置２は、この判定処理により、季節によって異なる外気温度に応じたタイミングであって、図９に図示するように設定温度ＴＳに対して高温側に所定の温度幅に含まれるように室内温度を制御することができる。制御装置２は、以上の暖房機３６の単独暖房制御を実行することにより、図９に図示するように、設定温度ＴＳに対して上下の両方に所定の温度幅をもって設定された上限温度と下限温度との範囲内に、室内温度を制御することができる。制御装置２は、ヒートポンプ装置３５および暖房機３６の制御において個々の装置の起動時や停止時の温度応答遅れ等の特性に基づいて室内温度の変化を予測し、予測値に基づいて決定した起動温度や停止温度によって制御することで前述の課題を解決する。
　図５は、ハイブリッド暖房制御に係るフローチャートである。このハイブリッド暖房制御は、図１４に示すタイムチャートのように作動する。図２のＳ５０を実行する際に制御装置２は図５のフローチャートにしたがったアルゴリズムを実行する。
　Ｓ５１０で演算処理部２１は、暖房機３６の起動許可フラグが出ているか否かを判定する。図５のＳ５１０で記載するＸＨＴｏｎ＝０は、暖房機３６の起動不可を示している。ハイブリッド暖房制御は、Ｓ５１０で暖房機３６の起動許可フラグが出ていない（Ｓ５１０：ＮＯ）と判定すると、暖房機起動の許可と判断して、Ｓ５１５でまずヒートポンプ装置３５を起動して優先的にヒートポンプ装置３５を運転し、さらにＳ５５０に進み暖房機３６の単独暖房制御を実行する。Ｓ５５０では、前述したように、図４、図９、図１０および図１１を参照して説明した暖房機３６の単独暖房制御のアルゴリズムを実行してハイブリッド暖房を行う。
　Ｓ５１０で暖房機３６の起動許可フラグが出ている（Ｓ５１０：ＹＥＳ）と判定すると、ハイブリッド暖房制御はＳ５２０に進み、まずはヒートポンプ装置３５の単独暖房制御を実行する。これにより、ヒートポンプ装置３５のみでの暖房運転が行われることになる。Ｓ５２０では、前述したように、図３、図６、図７および図８を参照して説明したヒートポンプ装置３５の単独暖房制御のアルゴリズムを実行する。そして以降のＳ５３０、Ｓ５４０の判定処理によって、ヒートポンプ装置３５と暖房機２６とによる暖房制御を許可するか否かを判定する。
　Ｓ５３０では、ヒートポンプ装置３５の連続運転時間ＨＰｏｎＴが所定の判定時間Ｔ１以上経過しているか否かを判定する。Ｓ５３０でＨＰｏｎＴがＴ１未満であると判定すると、ハイブリッド暖房制御はＳ５８０に進み、ＸＨＴｏｎ＝０に設定する処理を実行し、ハイブリッド暖房制御を終了する。
　Ｓ５３０でＨＰｏｎＴがＴ１以上であると判定すると、Ｓ５４０で、ヒートポンプ装置３５を起動後、４分間の室内温度の平均値ＴＨ４ｍａｖが、設定温度ＴＳから起動用所定温度ＨＰｏｎＤＦを差し引いた値未満であるか否かを判定する。ＴＳ－ＨＰｏｎＤＦの値は、制御温度範囲の下限値によりも少し高い温度に設定することができる。また、ＴＳ－ＨＰｏｎＤＦの値は、制御温度範囲の下限値に設定してもよい。また、室内温度の平均値ＴＨ４ｍａｖを演算するための所定時間は、４分に限定するものではない。
　Ｓ５４０でＴＨ４ｍａｖがＴＳ－ＨＰｏｎＤＦの値以上である場合には室内温度が制御温度範囲であるので、暖房能力が不足していないと判断してハイブリッド暖房制御を許可しない。そして、ハイブリッド暖房制御はＳ５８０に進み、ＸＨＴｏｎ＝０に設定する処理を実行し、ハイブリッド暖房制御を終了する。
　Ｓ５４０でＴＨ４ｍａｖがＴＳ－ＨＰｏｎＤＦの値より低い場合には、図１２に図示するように、室内温度が制御温度範囲を下回っているので、暖房能力が不足していると判断してハイブリッド暖房制御はＳ５５０に進み、暖房機３６の単独暖房制御を実行する。これにより、ハイブリッド暖房制御を許可して、ヒートポンプ装置３５と暖房機２６とによる暖房運転が行われる。
　ヒートポンプ装置３５と暖房機２６とによる暖房運転が行われている状態で、制御装置２は、以降のＳ５６０、Ｓ５７０の判定処理によって、暖房能力が過剰であるか否かを判定する。
　Ｓ５６０では、暖房機３６の連続運転時間ＨＴｏｎＴが所定の判定時間Ｔ２以上経過しているか否かを判定する。Ｓ５６０でＨＴｏｎＴがＴ２未満であると判定すると、ハイブリッド暖房制御はＳ５７５に進み、ＸＨＴｏｎ＝１に設定する処理を実行し、ハイブリッド暖房制御を終了する。
　Ｓ５６０でＨＴｏｎＴがＴ２以上であると判定すると、Ｓ５７０で、暖房機３６を起動後、４分間の室内温度の平均値ＴＨ４ｍａｖが、設定温度ＴＳから停止用所定温度ＨＴｏｆｆＤＦを加えた値以上であるか否かを判定する。ＴＳ＋ＨＴｏｆｆＤＦの値は、制御温度範囲の上限値に設定することが好ましい。Ｓ５４０と同様に、室内温度の平均値ＴＨ４ｍａｖを演算するための所定時間は、４分に限定するものではない。
　Ｓ５７０でＴＨ４ｍａｖがＴＳ＋ＨＴｏｆｆＤＦの値未満である場合には室内温度が制御温度範囲であるので、暖房能力が過剰ではないと判断し、Ｓ５７５でＸＨＴｏｎ＝１に設定する処理を実行し、ハイブリッド暖房制御は終了する。Ｓ５７０でＴＨ４ｍａｖがＴＳ＋ＨＴｏｆｆＤＦの値以上である場合には、暖房能力が過剰であると判断し、Ｓ５７５でＸＨＴｏｎ＝０に設定する処理を実行し、ハイブリッド暖房制御を終了する。したがって、Ｓ５８０で暖房機３６の運転を禁止し、ヒートポンプ装置３５のみの暖房運転に切り換わる。この処理により、暖房能力が低下するので室内温度が時間とともに低下していき、制御温度範囲の上限値を下回るようになる。
　以上のように、制御装置２は、複数の暖房装置のうち、暖房能力が小さい第１暖房装置を優先的に運転した上で、暖房能力が不足する場合に暖房能力が大きい第２暖房装置を運転して能力不足を補う。さらに暖房能力が過剰である場合には第２暖房装置の運転を停止して室内温度を制御温度範囲に調整する。したがって、制御装置２は、第１暖房装置と第２暖房装置とを、それぞれ所定の運転温度範囲に基づいて制御するのではなく、一方の暖房装置を優先的に運転し、暖房能力が不足する場合や過剰な場合に他方の暖房装置の起動、停止を行う。
　次に、本実施形態の制御装置２がもたらす作用効果について説明する。演算処理部２１は、暖房装置を起動してから起動による温度上昇効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である起動遅れ時間ＨＰｏｎＬ，ＨＴｏｎＬを外気温度ＴＡＭを用いて求める。演算処理部２１は、起動時から起動遅れ時間後の起動用の将来室内温度ＴＨｆＨＰ１，ＴＨｆＨＴ１を予測する。または演算処理部２１は、暖房装置を停止してから停止による温度低下効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬ，ＨＴｏｆｆＬを外気温度ＴＡＭを用いて求める。演算処理部２１は、停止時から停止遅れ時間後の停止用の将来室内温度ＴＨｆＨＰ２，ＴＨｆＨＴ２を予測する。Ｉ／Ｆ部２０は、起動遅れ時間を基に予測した将来室内温度に応じて決定した起動タイミングに暖房装置の起動を制御し、または停止遅れ時間を基に予測した将来室内温度に応じて決定した停止タイミングに暖房装置の停止を制御する。
　この制御によれば、外気温度を用いて起動遅れ時間または停止遅れ時間を求めるため、外気温度や季節によって異なる起動用の将来室内温度または停止用の将来室内温度を適正に予測することができる。これにより、例えば、冬季と中間期とで制御温度にばらつきやずれが生じることを抑制することができる。さらに起動用の将来室内温度に応じて決定した起動タイミングで暖房装置を起動するため、室内温度が低温側に大きくオーバーシュートしてしまうことを外気温度にかかわらず抑えることができる。また、停止用の将来室内温度に応じて決定した停止タイミングで暖房装置を停止するため、室内温度が高温側に大きくオーバーシュートすることを外気温度にかかわらず抑えることができる。したがって、外気温度の影響による室内温度のオーバーシュートを抑制可能な暖房制御を実現できる。
　また、演算処理部２１は、起動時から起動遅れ時間後の起動用の将来室内温度ＴＨｆＨＰ１，ＴＨｆＨＴ１を予測し、かつ停止遅れ時間ＨＰｏｆｆＬ，ＨＴｏｆｆＬを外気温度ＴＡＭを用いて求める。そして演算処理部２１は、停止時から停止遅れ時間後の停止用の将来室内温度ＴＨｆＨＰ２，ＴＨｆＨＴ２を予測する。Ｉ／Ｆ部２０は、起動遅れ時間を基に予測した将来室内温度に応じて決定した起動タイミングに暖房装置の起動を制御し、かつ停止遅れ時間を基に予測した将来室内温度に応じて決定した停止タイミングに暖房装置の停止を制御する。
　この制御によれば、外気温度を用いて起動遅れ時間および停止遅れ時間を求めるため、外気温度や季節によって異なる起動用の将来室内温度および停止用の将来室内温度を適正に予測することができる。これにより、例えば、冬季と中間期とで制御温度にばらつきやずれが生じることを室内の制御温度範囲の上限側と下限側の両方で抑制することができる。したがって、外気温度の影響による室内温度のオーバーシュートを上限側と下限側の両方において抑制可能な暖房制御を実現できる。
　また、演算処理部２１は、現時点で予測した起動用の将来室内温度ＴＨｆＨＰ１，ＴＨｆＨＴ１が、室内の設定温度から所定温度低く設定された起動用判定温度を下回ると判定したときに、暖房装置を起動する。演算処理部２１は、現時点で予測した停止用の将来室内温度ＴＨｆＨＰ２，ＴＨｆＨＴ２が、室内の設定温度から所定温度高く設定された停止用判定温度を上回ると判定したときに、暖房装置を停止する。これによれば、室内温度を制御したい設定温度範囲内に収めるように制御することができる。
　また、起動用判定温度は、使用者の設定行為により、室内の設定温度範囲の下限値に設定される。停止用判定温度は、使用者の設定行為により、室内の設定温度範囲の上限値に設定される。これによれば、設定温度範囲の下限値で起動し、設定温度範囲の上限値で停止するように温度制御することができる。
　また、演算処理部２１は、室内の設定温度と外気温度との差と起動遅れ時間との関係を表した制御マップを用いて起動遅れ時間を求め、室内の設定温度と外気温度との差と停止遅れ時間との関係を表した制御マップを用いて停止遅れ時間を求める。これによれば、実験値や経験値に基づいて予め記憶した制御マップによって、再現性の高い暖房制御を実施できる。
　制御装置２は、暖房空調を行っていないときに室内を暖房空調する必要があるか否かを判定し、室内の設定温度に対して暖房空調中には暖房能力が不足しているか否かを判定する演算処理部２１を備える。制御装置２は、暖房空調を必要とする場合に複数の暖房装置のうちヒートポンプ装置３５を優先して室内の温度を設定温度に近づけるように暖房運転するＩ／Ｆ部２０を備える。
　Ｉ／Ｆ部２０は、ヒートポンプ装置３５の暖房運転中に室内の設定温度に対して暖房能力が不足する場合には暖房機３６の暖房運転をさらに開始し室内の温度を設定温度に近づけるように制御する。ヒートポンプ装置３５および暖房機３６の暖房運転中に室内の設定温度に対して暖房能力が過剰である場合には暖房機３６の暖房運転を停止する。
　この制御装置によれば、暖房が必要な場合に、暖房能力の小さい方のヒートポンプ装置３５を優先して暖房運転するので、暖房開始時にはまずヒートポンプ装置３５を運転する。ヒートポンプ装置３５の暖房運転中に暖房能力が不足する場合には、ヒートポンプ装置３５の暖房運転に加えて、暖房能力が大きい方の暖房機３６の暖房運転を開始する。ヒートポンプ装置３５および暖房機３６の暖房運転中に暖房能力が過剰である場合には、暖房機３６の暖房運転を停止する。この制御により、両方の暖房装置を組み合わせた暖房運転によって室内温度が上昇してきたときに暖房能力が小さい方のヒートポンプ装置３５が停止し、再び室内温度が低下してきたときにヒートポンプ装置３５を再運転するといった頻繁な運転変化を防止できる。ヒートポンプ装置３５は再起動するのに時間を要する機器であるため有用である。
　農業用ハウス１は、農業用ハウス１の室内を暖房空調する暖房装置と、室内温度を検出する室内用の温度センサ５６と、外気温度を検出する屋外用の温度センサ５４と、制御装置２と、を備える。これによれば、外気温度の影響による室内温度のオーバーシュートを抑制可能な暖房制御を行える農業用ハウスや運転温度範囲が異なる複数の暖房装置を制御するハイブリッド暖房制御において特定の暖房装置の頻繁な運転停止を抑制できる農業用ハウスを提供する。
　（他の実施形態）
　本開示は、例示された実施形態に制限されない。本開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、本開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。本開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。本開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。本開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。本開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。本開示の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。本開示の技術的範囲は、本開示の記載によって示され、さらに本開示の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
　前述の実施形態において、起動用所定温度ＨＰｏｎＤＦと停止用所定温度ＨＰｏｆｆＤＦは、同じ値でもよいし、異なる値でもよい。また、起動用所定温度ＨＴｏｎＤＦと停止用所定温度ＨＴｏｆｆＤＦは、同じ値でもよいし、異なる値でもよい。
　前述の実施形態において、制御装置２は、暖房空調を必要とする場合に複数の暖房装置のうち暖房機３６を優先して暖房運転するＩ／Ｆ部２０を備えてもよい。Ｉ／Ｆ部２０は、暖房機３６の暖房運転中に暖房能力が不足する場合にはヒートポンプ装置３５の暖房運転をさらに開始する。ヒートポンプ装置３５および暖房機３６の暖房運転中に暖房能力が過剰である場合にはヒートポンプ装置３５の暖房運転を停止する。
　前述の実施形態の暖房制御において常時監視する室内温度は、温度センサ５６による検出値を採用してもよいし、各暖房装置が備える温度検出装置によって検出してもよい。
Ｓ２０やＳ２０Ａでは、窓やカーテンのいずれかを制御することを説明したが、窓、カーテン、除湿装置のうち複数を制御するようにしてもよい。この場合には、結露が発生しにくい状況を迅速に実現することができる。
　前述の実施形態では、温度センサ５６および湿度センサ５７が室内の所定の２箇所において室内環境を検出することを説明しているが、これらのセンサの設置箇所は１個でもよいし、２個以上であってもよい。
　前述の実施形態において、制御装置２は、パーソナルコンピュータが備えるインターフェース部あるいはパーソナルコンピュータに追加されるインターフェース部を通して、各種センサの出力を受け取り、また各調整機器への指示を与えるように構成してもよい。すなわち、パーソナルコンピュータでプログラムを実行することによって、パーソナルコンピュータを制御装置２として機能させることができる。
　前述の実施形態において、制御装置２のＩ／Ｆ部２０に、天気予報の情報を外部から取得する通信インターフェース部を備えるようにしてもよい。この場合、制御装置２は、Ｉ／Ｆ部２０を通して取得した天気予報の情報から、作物４の周囲湿度を予測し、予測結果に基づいて、給水機３７によるベッド３８への給水量を調整することができる。
　前述の実施形態において、作物４の一例としてトマトであることを記載しているが、作物４は、トマトに限定されるものではなく、その他の野菜や果物であってもよい。

Claims (7)

  1. 　作物（４）を生育するための農業用ハウス（１）において、暖房装置（３５，３６）を制御して前記農業用ハウスの室内を暖房空調する制御装置であって、
    　　前記暖房装置を起動してから前記起動による温度上昇効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である起動遅れ時間を外気温度を用いて求め、前記暖房装置を起動してから前記起動遅れ時間が経過した際の起動用の将来室内温度を前記起動遅れ時間を基に予測し、または
    　　前記暖房装置を停止してから前記停止による温度低下効果が室内温度の変化に現れるまでの時間である停止遅れ時間を外気温度を用いて求め、前記暖房装置を停止してから前記停止遅れ時間が経過した際の停止用の将来室内温度を前記停止遅れ時間を基に予測する演算処理部（２１）と、
    　　前記起動用の将来室内温度に応じて決定した起動タイミングに前記暖房装置の起動を制御し、または
    　　前記停止用の将来室内温度に応じて決定した停止タイミングに前記暖房装置の停止を制御する制御出力部（２０）と、を備える制御装置。
  2. 　前記演算処理部は、
    　　前記起動用の将来室内温度が、前記室内の設定温度から所定温度低く設定された起動用判定温度を下回ると判定したときに、前記暖房装置を起動するように制御し、または
    　　前記停止用の将来室内温度が、前記室内の設定温度から所定温度高く設定された停止用判定温度を上回ると判定したときに、前記暖房装置を停止するように制御する請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記演算処理部は、
    　　前記室内の設定温度と外気温度との差と前記起動遅れ時間との関係を表した制御マップを用いて前記起動遅れ時間を求め、
    　　前記室内の設定温度と外気温度との差と前記停止遅れ時間との関係を表した制御マップを用いて前記停止遅れ時間を求める請求項１または請求項２に記載の制御装置。
  4. 　作物（４）を生育するための農業用ハウス（１）において、複数の暖房装置（３５，３６）を制御して前記農業用ハウスの室内を暖房空調する制御装置であって、
    　暖房空調を行っていないときに前記室内を暖房空調する必要があるか否かを判定し、前記室内の設定温度に対して暖房空調中には暖房能力が不足しているか否かを判定する判定部（２１）と、
    　暖房空調を必要とする場合に前記複数の暖房装置のうち第１暖房装置（３５）を優先して前記室内の温度を前記設定温度に近づけるように暖房運転する制御出力部（２０）と、を備え、
    　前記制御出力部は、
    　　前記第１暖房装置の暖房運転中に前記設定温度に対して暖房能力が不足する場合には前記室内の温度を前記設定温度に近づけるように第２暖房装置（３６）の暖房運転をさらに開始して、
    　　前記第１暖房装置および前記第２暖房装置の暖房運転中に前記設定温度に対して暖房能力が過剰である場合には前記第２暖房装置の暖房運転を停止する制御装置。
  5. 　前記第１暖房装置は、前記複数の暖房装置のうち暖房能力の小さい方の装置であり、
    　前記第２暖房装置は、前記第１暖房装置よりも暖房能力が大きい装置である請求項４に記載の制御装置。
  6. 　前記第１暖房装置は、回路を循環する冷媒の放熱作用によって空気を加熱するヒートポンプ装置であり、
    　前記第２暖房装置は、電気、温水、または燃料を用いて空気を加熱する暖房機である請求項５に記載の制御装置。
  7. 　作物（４）を生育するために内部の室内環境を制御する農業用ハウスであって、
    　前記農業用ハウスの室内を暖房空調する暖房装置（３５，３６）と、
    　室内温度を検出する室内用の温度センサ（５６）と、
    　外気温度を検出する屋外用の温度センサ（５４）と、
    　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の制御装置（２）と、を備える農業用ハウス。

     
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