(57)【要約】【課題】栽培室内の温度上昇を抑制し得るＣＯ２供給装置を提供する。【解決手段】ＣＯ２供給装置１は、燃焼量が調整可能な燃焼器１０２と第１熱交換器１０３とを含み、ＣＯ２を含む燃焼ガスが、第１熱交換器１０３を流れる液体との間の熱交換により冷却される熱源部１０と、第１熱交換器１０３との間で液体が循環する第２熱交換器３０１と、第２熱交換器３０１に冷却風を送る冷却ファン３０２とを含み、第２熱交換器３０１を流れる液体との熱交換によって冷却する放熱部２０と、第１熱交換器１０３に流入する液体の温度を熱源部入口温度として検出する入口温度センサ１１２と、第２熱交換器３０１に流入する液体の温度を放熱部入口温度として検出する入口温度センサ３０６と、制御部と、を備える。制御部は、熱源部入口温度に基づいて燃焼器１０２の燃焼量を調整し、放熱部入口温度に基づいて冷却ファン３０２を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培室内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給装置において、
燃焼量が調整可能な燃焼器と第１熱交換器とを含み、前記燃焼器の燃焼により発生した、ＣＯ２を含む燃焼ガスが、前記第１熱交換器を流れる液体との間の熱交換により冷却されて排出される熱源部と、
前記第１熱交換器との間で液体が循環する第２熱交換器と、前記第２熱交換器に冷却風を送る冷却ファンとを含み、前記第２熱交換器を流れる液体を前記冷却風との熱交換によって冷却する放熱部と、
前記第１熱交換器に流入する液体の温度を熱源部入口温度として検出する熱源部入口温度センサと、
前記第２熱交換器に流入する液体の温度を放熱部入口温度として検出する放熱部入口温度センサと、
制御部と、を備え
前記制御部は、前記熱源部入口温度に基づいて前記燃焼器の燃焼量を調整し、前記放熱部入口温度に基づいて前記冷却ファンを制御する、
ことを特徴とするＣＯ２供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＣＯ２供給装置において、
前記制御部は、前記燃焼量を、前記第１熱交換器で燃焼ガスと熱交換した後の液体の温度として目標とされる目標温度と前記熱源部入口温度との温度差により定まる要求燃焼量となるように調整する、
ことを特徴とするＣＯ２供給装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＣＯ２供給装置において、
前記制御部は、前記温度差が基準値以下の場合、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間を循環する液体の流量を増やす、
ことを特徴とするＣＯ２供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか一項に記載のＣＯ２供給装置において、
前記制御部は、前記放熱部入口温度が所定値を超えた場合、前記冷却ファンの動作を開始させる、
ことを特徴とするＣＯ２供給装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載のＣＯ２供給装置において、
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間で循環する液体の温度を、循環液温度として検出する循環液温度センサを、さらに備え、
前記制御部は、前記循環液温度が所定値を超えた場合に、前記燃焼器の動作を停止させる、
ことを特徴とするＣＯ２供給装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載のＣＯ２供給装置において、
前記栽培室内のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２濃度センサを備え、前記制御部は、前記ＣＯ２濃度センサにより所定の濃度より低い前記ＣＯ２濃度が検出された場合、前記燃焼器の動作を開始させる、
ことを特徴とするＣＯ２供給装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか一項に記載のＣＯ２供給装置において、
前記熱源部が前記栽培室の内部に設けられ、前記放熱部が前記栽培室の外部に設けられる、
ことを特徴とするＣＯ２供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温室、ビニールハウス等の栽培室内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温室、ビニールハウス等の栽培室内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給装置において、燃焼器の燃焼により発生した、ＣＯ２を含む高温の燃焼ガスを、冷却してその温度を低下させた後に、栽培室内に排出させるようにしたものが知られている。たとえば、このようなＣＯ２供給装置の一例が、特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載のＣＯ２供給装置（排熱回収兼用炭酸ガス供給システム）では、ボイラ等の排ガス（燃焼ガス）の出口に高温側熱交換器が設けられる。排ガスは、高温側熱交換器を流れる熱媒流体に熱を奪われ、除湿・冷却される。熱を奪った熱媒流体は、低温側熱交換器に導かれる。低温側熱交換器には、冷水用冷却塔から冷水が供給される。低温側熱交換器に導かれた熱媒流体は、冷水に熱を奪われて冷却され、高温側熱交換器へ戻る。
【０００４】
このように、特許文献１に記載のＣＯ２供給装置では、低温側熱交換器に導かれた熱媒流体を冷水により冷却するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４４１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
たとえば、夏の暑い時期は、外気温の上昇に伴い、栽培室内の温度は上昇する。このような高温の環境は、植物の育成に影響を及ぼし、植物が枯れる原因となり得る。そのため、栽培室内を植物に適した温度に維持することは、植物の育成に重要である。
【０００７】
この点、特許文献１に記載のＣＯ２供給装置は、上記の構成により、ＣＯ２を含む燃焼ガスを冷却して、ＣＯ２を栽培室内に供給し得る。ここで、高温側熱交換器で発生させた際、燃焼ガスの温度は高い。外気温が高い場合、燃焼ガスの温度は、より一層高くなる。このような温度の高い燃焼ガスの温度を下げるためには、低温側熱交換器で熱媒流体を十分冷却しておかなければならない。この点、特許文献１に記載のＣＯ２供給装置では、外気温が高くなった場合でも、低温側熱交換器で通常と同じような制御が行われるのみであるため、十分に熱媒流体を冷却することが困難となる虞がある。こうなると、特許文献１に記載のＣＯ２供給装置では、燃焼ガスの温度を十分に下げることができなくなり得る。
【０００８】
そこで、本発明は、栽培室内の温度上昇を抑制し得るＣＯ２供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の主たる態様は、栽培室内にＣＯ２を供給するＣＯ２供給装置に関する。この態様に係るＣＯ２供給装置は、燃焼量が調整可能な燃焼器と第１熱交換器とを含み、前記燃焼器の燃焼により発生した、ＣＯ２を含む燃焼ガスが、前記第１熱交換器を流れる液体との間の熱交換により冷却されて排出される熱源部と、前記第１熱交換器との間で液体が循環する第２熱交換器と、前記第２熱交換器に冷却風を送る冷却ファンとを含み、前記第２熱交換器を流れる液体を前記冷却風との熱交換によって冷却する放熱部と、前記第１熱交換器に流入する液体の温度を熱源部入口温度として検出する熱源部入口温度センサと、前記第２熱交換器に流入する液体の温度を放熱部入口温度として検出する放熱部入口温度センサと、制御部と、を備える。前記制御部は、前記熱源部入口温度に基づいて前記燃焼器の燃焼量を調整し、前記放熱部入口温度に基づいて前記冷却ファンを制御する。
【００１０】
上記の構成によれば、第１熱交換器に流入する液体の温度が低いために第１熱交換器が高い冷却能力を発揮でき得る場合に、燃焼器による燃焼ガスの発生量を増やすことができ、第１熱交換器に流入する液体の温度が高いために第１熱交換器が低い冷却能力しか発揮でき得ない場合に、燃焼器による燃焼ガスの発生量を減らすことができる。また、第２熱交換器に流入する液体の温度が高くなった場合に、第２熱交換器による液体の冷却能力が高まるように冷却ファンを制御でき、第２熱交換器から戻って第１熱交換器に流入する液体の温度を低下させることができる。
【００１１】
これにより、たとえば、夏場など外気温が高くなる状況下においても、燃焼ガスを栽培室内に供給可能な温度まで冷却することができ、栽培室内が高温となることを抑制できる。
【００１２】
本態様に係るＣＯ２供給装置において、前記制御部は、前記燃焼量を、前記第１熱交換器で燃焼ガスと熱交換した後の液体の温度として目標とされる目標温度と前記熱源部入口温度との温度差により定まる要求燃焼量となるように調整するような構成とされ得る。
【００１３】
上記の構成によれば、燃焼により発生する熱量が、第１熱交換器との熱交換により燃焼ガスから奪われる熱量に見合う熱量となるように燃焼器の燃焼量を調整できるので、燃焼ガスを第１熱交換器により、燃焼器に取り込まれる空気と近い温度まで冷却できる。これにより、栽培室内が高温となることを一層抑制できる。
【００１４】
本態様に係るＣＯ２供給装置において、前記制御部は、前記温度差が基準値以下の場合、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間を循環する液体の流量を増やすような構成とされ得る。
【００１５】
第１熱交換器に流入する液体の温度が高くなり第１熱交換器の冷却能力が小さくなるに従って燃焼器の燃焼量は小さくされるが、燃焼量は調整可能な最小の燃焼量よりは小さくならない。よって、最小の燃焼量で燃焼器が燃焼したときに第１熱交換器で冷却不足が生じたときには、冷却後の燃焼ガスの温度が上昇し得る。このような状態となった場合、熱源部入口温度が高くなり、目標温度と熱源部入口温度との温度差が基準値以下となる。
【００１６】
上記の構成によれば、温度差が基準値以下となったときに循環する液体の流量を増やすことにより、第１熱交換器の冷却能力を上げることができるので、燃焼ガスの温度の上昇を抑えることができる。
【００１７】
本態様に係るＣＯ２供給装置において、前記制御部は、前記放熱部入口温度が所定値を超えた場合、前記冷却ファンの動作を開始させるような構成とされ得る。
【００１８】
上記の構成によれば、第２熱交換器に流入する液体の温度が高くなった場合に、冷却ファンが動作し第２熱交換器に冷却風が送られることにより、第２熱交換器による液体の冷却能力が高まる。これにより、第２熱交換器から戻って第１熱交換器に流入する液体の温度を低下させることができ、第１熱交換器の冷却能力を高めることができる。
【００１９】
本態様に係るＣＯ２供給装置において、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間で循環する液体の温度を、循環液温度として検出する循環液温度センサを、さらに備える構成が採られ得る。この場合、前記制御部は、前記循環液温度が所定値を超えた場合に、前記燃焼器の動作を停止させる。
【００２０】
循環する液体の温度が過剰に高くなると、第１熱交換器の冷却能力が大きく低下し、
燃焼ガスの過剰な冷却不足が生じ、燃焼ガスが高温のまま排出される虞がある。
【００２１】
本実施の形態では、燃焼ガスの過剰な冷却不足が生じたとき燃焼器の燃焼を停止できるので、高温の燃焼ガスが栽培室内に供給されてしまうことを防止できる。
【００２２】
本態様に係るＣＯ２供給装置において、前記栽培室内のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２濃度センサを備える。前記制御部は、前記ＣＯ２濃度センサにより所定の濃度より低い前記ＣＯ２濃度が検出された場合、前記燃焼器の動作を開始させる。
【００２３】
上記の構成によれば、栽培室内にＣＯ２を供給すべきタイミングで、ＣＯ２を供給することができる。よって、ＣＯ２供給に掛かる燃料等を効率良く使用することができる。
【００２４】
本態様に係るＣＯ２供給装置において、前記熱源部が前記栽培室の内部に設けられ、前記放熱部が前記栽培室の外部に設けられる構成が採られ得る。
【００２５】
上記の構成によれば、熱源部は栽培室の内部に設けられるので、風雨などに晒されにくく、劣化等が生じにくい。また、放熱部は栽培室の外部に設けられるので、放熱部で奪った熱を容易に外部に排出できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のとおり、本発明は、栽培室内の温度上昇を抑制し得るＣＯ２供給装置を提供することができる。
【００２７】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、実施の形態に係る、ＣＯ２供給装置が設置された栽培室を模式的に示す図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る、ＣＯ２供給装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る、ＣＯ２供給装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る、制御部による熱源機側の制御処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態に係る、制御部による熱源機側の制御処理を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態に係る、制御部による放熱機側の制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
本実施の形態において、熱源機１０が、特許請求の範囲に記載の「熱源部」に対応する。また、放熱機２０が、特許請求の範囲に記載の「放熱部」に対応する。さらに、入口温度センサ１１２が、特許請求の範囲に記載の「熱源部入口温度センサ」および「循環液温度センサ」に対応する。さらに、入口温度センサ３０６が、特許請求の範囲に記載の「放熱部入口温度センサ」に対応する。さらに、制御部４０１と制御部５０１とにより、特許請求の範囲に記載の「制御部」が構成される。さらに、放熱機入口温度および熱源機入口温度が、それぞれ、特許請求の範囲に記載の「放熱部入口温度」および「熱源部入口温度」に対応する。
【００３１】
ただし、上記記載は、あくまで、特許請求の範囲の構成と実施形態の構成とを対応付けることを目的とするものであって、上記対応付けによって特許請求の範囲に記載の発明が実施形態の構成に何ら限定されるものではない。
【００３２】
図１は、ＣＯ２供給装置１が設置された栽培室２を模式的に示す図である。
【００３３】
ＣＯ２供給装置１は、温室、ビニールハウス等の栽培室２に設置され、栽培室２内で育成される農作物等の植物にＣＯ２（二酸化炭素）を供給し、植物の光合成を促進させる。ＣＯ２供給装置１は、燃焼式の熱源機１０と、空冷式の放熱機２０とを備える。熱源機１０は栽培室２内に設置され、放熱機２０は栽培室２の外、即ち屋外に設置される。熱源機１０は、植物の近くへと延びる供給ダクト２１２を有し、この供給ダクト２１２により、植物の近くにＣＯ２が導かれる。なお、図１の例では、栽培室２は、植物が栽培される部屋と熱源機１０が設置される部屋とに区切られていない。しかしながら、栽培室２は、上記２つの部屋に区切られていてもよい。この場合、熱源機１０が設置された部屋から植物が栽培される部屋へと供給ダクト２１２が延びることになる。
【００３４】
図２は、ＣＯ２供給装置１の構成を示す図である。
【００３５】
熱源機１０は、熱源機本体１１と、ダクトユニット１２とを含む。
【００３６】
熱源機本体１１には、筐体１００内に缶体１０１が配置される。缶体１０１内には、燃焼器１０２と第１熱交換器１０３が収容される。燃焼器１０２には、供給管１０４が接続される。供給管１０４は、缶体１０１および筐体１００の外に出て、燃料、たとえば灯油が貯留された燃料タンク（図示せず）に繋がる。供給管１０４には、供給ポンプ１０５が設けられる。また、燃焼器１０２には、気化ヒータ１０６とイグナイタ１０７が設けられる。
【００３７】
第１熱交換器１０３は、燃焼器１０２の後段（下方）に設けられる。第１熱交換器１０３には、往き管１０８と戻り管１０９が接続される。往き管１０８と戻り管１０９は、缶体１０１および筐体１００の外に出て放熱機２０側へと延びる。戻り管１０９には、循環ポンプ１１０が設けられる。
【００３８】
往き管１０８および戻り管１０９には、缶体１０１の外側の位置に、それぞれ、出口温度センサ１１１および入口温度センサ１１２が配置される。出口温度センサ１１１は、第１熱交換器１０３から往き管１０８へ流出した水の温度を検出する。入口温度センサ１１２は、戻り管１０９から第１熱交換器１０３へ流入する水の温度を検出する。出口温度センサ１１１および入口温度センサ１１２は、水に接触することで水の温度を直接的に検出するものであってもよいし、管の表面に接触することで水の温度を間接的に検出するものであってもよい。
【００３９】
往き管１０８には、缶体１０１の外側の位置に、流量センサ１１３が配置される。流量センサ１１３は、往き管１０８を流れる水の流量、即ち、第１熱交換器１０３と、往き管１０８と、放熱機２０側の第２熱交換器３０１と、戻り管１０９との間で循環する水の流量を検出する。
【００４０】
缶体１０１には、その上端の給気口１０１ａに燃焼ファン１１４が連結される。燃焼ファン１１４は、ケーシング１１５と、ケーシング１１５内に配置されるファン１１６と、ファン１１６を回転させるモータ１１７とを含む。ケーシング１１５には、外部に繋がる給気ダクト１１８が接続される。
【００４１】
缶体１０１には、その下端の排気口１０１ｂに排気ダクト１１９が連結される。排気ダクト１１９は、筐体１００内の下部で折り返された後に上方へと延び、その排気口１１９ａが筐体１００の上面から突出する。
【００４２】
ダクトユニット１２は、ダクトフード２１１と供給ダクト２１２を含む。ダクトフード２１１は、熱源機本体１１の筐体１００の上部に被せられ、上方に向かうに従って体積が小さくなるテーパー形状を有する。ダクトフード２１１の上端部に供給ダクト２１２が連結される。供給ダクト２１２は、その途中部位に供給ファン２１３を備える。供給ファン２１３は、ファン２１４と、ファン２１４を回転させるモータ２１５とを含む。また、供給ダクト２１２には、栽培室２内の植物に対応する位置に複数の放出口２１６が形成される。供給ダクト２１２の放出口２１６と離れた位置には、植物の周囲のＣＯ２濃度を検出するためのＣＯ２濃度センサ２１７が配置される。
【００４３】
放熱機２０は、筐体３００内に、第２熱交換器３０１と、第２熱交換器３０１を冷却するための冷却ファン３０２を備える。第２熱交換器３０１には、熱源機１０側から延びる往き管１０８と戻り管１０９が接続される。冷却ファン３０２は、ケーシング３０３と、ケーシング３０３内に配置されるファン３０４と、ファン３０４を回転させるモータ３０５とを含む。
【００４４】
往き管１０８には、第２熱交換器３０１の近傍位置に、入口温度センサ３０６が配置される。入口温度センサ３０６は、往き管１０８から第２熱交換器３０１へ流入する水の温度を検出する。入口温度センサ３０６は、水に接触することで水の温度を直接的に検出するものであってもよいし、管の表面に接触することで水の温度を間接的に検出するものであってもよい。
【００４５】
ＣＯ２供給装置１は、ＣＯ２供給運転を行う。ＣＯ２供給運転では、熱源機１０において、燃焼ファン１１４が動作し、給気ダクト１１８を通じて外部から取り込まれた空気が、缶体１０１内の燃焼器１０２に供給される。燃焼器１０２には、供給ポンプ１０５の動作によって、燃料タンクから供給管１０４を通じて燃料が供給される。供給された燃料が気化ヒータ１０６により気化され、イグナイタ１０７による点火が行われると、燃焼器１０２が着火して燃焼する。燃焼器１０２の燃焼により、ＣＯ２を含む高温の燃焼ガスが発生する。
【００４６】
燃焼ガスは、缶体１０１内を下方へ流れ、第１熱交換器１０３を通過する。循環ポンプ１１０が動作し、第１熱交換器１０３と、往き管１０８と、放熱機２０側の第２熱交換器３０１と、戻り管１０９との間で水が循環する。第１熱交換器１０３を通過する燃焼ガスと第１熱交換器１０３内を流れる水との間で熱交換が行われ、燃焼ガスが冷却される。冷却された燃焼ガスは、排気ダクト１１９内を流れて、排気口１１９ａからダクトフード２１１内へ排出される。
【００４７】
ダクトフード２１１内へ排出された燃焼ガスは、供給ダクト２１２に流入し、放出口２１６から植物の周囲に放出される。これにより、燃焼ガスに含まれるＣＯ２が植物に供給される。この際、供給ダクト２１２で供給ファン２１３が動作するため、ダクトフード２１１内に排出された燃焼ガスが供給ダクト２１２内に取り込まれやすくなり、放出口２１６から放出されやすくなる。
【００４８】
なお、栽培室２には、複数の畝が設けられ、各畝に植物が植えられ得る。よって、各畝の植物にＣＯ２が行き渡るよう、供給ダクト２１２は、複数のダクトに分岐し、分岐したダクトが各畝に配置されるとよい。この場合、供給ファン２１３は、供給ダクト２１２における分岐位置よりも上流側（ダクトフード２１１側）に設けられ、分岐したダクトに放出口２１６が形成される。
【００４９】
放熱機２０では、燃焼ガスとの熱交換で温まり往き管１０８を流れてきた水が第２熱交換器３０１へ流入する。冷却ファン３０２が動作し、冷却風が第２熱交換器３０１に送られる。第２熱交換器３０１内を流れる水と冷却風との間で熱交換が行われ、水が冷却される。冷却された水は、戻り管１０９を通って熱源機１０へと戻る。
【００５０】
このように、ＣＯ２供給装置１では、熱源機１０内で冷却された燃焼ガス、即ち、ＣＯ２が栽培室２内に放出されるため、栽培室２内が高温になりにくい。
【００５１】
図３は、ＣＯ２供給装置１の構成を示すブロック図である。
【００５２】
熱源機１０は、図２の構成の他、制御部４０１と、記憶部４０２と、燃焼ファン駆動部４０３と、供給ポンプ駆動部４０４と、ヒータ駆動部４０５と、イグナイタ駆動部４０６と、循環ポンプ駆動部４０７と、供給ファン駆動部４０８と、を備える。
【００５３】
制御部４０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路を備える。制御部４０１には、出口温度センサ１１１および入口温度センサ１１２で検出された温度に基づく温度信号が入力され、流量センサ１１３で検出された流量に基づく流量信号が入力され、ＣＯ２濃度センサ２１７で検出されたＣＯ２濃度に基づく濃度信号が入力される。制御部４０１は、記憶部４０２に記憶されたプログラムに従って、燃焼ファン駆動部４０３、供給ポンプ駆動部４０４、ヒータ駆動部４０５、イグナイタ駆動部４０６、循環ポンプ駆動部４０７、および供給ファン駆動部４０８を制御する。記憶部４０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスク等の記憶媒体を備え、制御部４０１の制御プログラムを記憶し、また、制御部４０１の制御処理の際にワーク領域として利用される。
【００５４】
燃焼ファン駆動部４０３は、制御部４０１からの制御信号に従って、燃焼ファン１１４（モータ１１７）を駆動する。供給ポンプ駆動部４０４は、制御部４０１からの制御信号に従って、供給ポンプ１０５を駆動する。ヒータ駆動部４０５は、制御部４０１からの制御信号に従って、気化ヒータ１０６を駆動する。イグナイタ駆動部４０６は、制御部４０１からの制御信号に従って、イグナイタ１０７を駆動する。循環ポンプ駆動部４０７は、制御部４０１からの制御信号に従って、循環ポンプ１１０を駆動する。供給ファン駆動部４０８は、制御部４０１からの制御信号に従って、供給ファン２１３（モータ２１５）を駆動する。
【００５５】
放熱機２０は、図２の構成の他、制御部５０１と、記憶部５０２と、ファン駆動部５０３と、入口温度センサ３０６と、を備える。
【００５６】
制御部５０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路を備える。制御部５０１には、入口温度センサ３０６で検出された温度に基づく温度信号が入力される。制御部５０１は、記憶部５０２に記憶されたプログラムに従って、ファン駆動部５０３を制御する。記憶部５０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスク等の記憶媒体を備え、制御部５０１の制御プログラムを記憶し、また、制御部５０１の制御処理の際にワーク領域として利用される。
【００５７】
ファン駆動部５０３は、制御部５０１からの制御信号に従って、冷却ファン３０２（モータ３０５）を駆動する。たとえば、ファン駆動部５０３は、モータ３０５に供給する電流を調整する。
【００５８】
ＣＯ２供給装置１では、熱源機１０の制御部４０１と放熱機２０の制御部５０１が協働してＣＯ２供給運転に係る制御処理を実行する。このため、制御部４０１と制御部５０１は、ＣＯ２供給運転に関して、１つの制御部を構成するということができる。
【００５９】
図４および図５は、制御部４０１による熱源機１０側でのＣＯ２供給運転に係る制御処理を示すフローチャートである。図４の制御処理と図５の制御処理は、並行して実行される。
【００６０】
ＣＯ２供給装置１に設けられた運転開始ボタン（図示せず）が操作されることにより、ＣＯ２供給運転が開始される。
【００６１】
ＣＯ２供給運転が開始されると、熱源機１０では、制御部４０１は、ＣＯ２濃度センサ２１７で検出されたＣＯ２濃度を取得する。ここで、記憶部４０２には、植物の育成に必要な最小限のＣＯ２濃度である第１濃度が記憶されている。制御部４０１は、検出されたＣＯ２濃度が第１濃度以下であるか否かを判定する（Ｓ１０１）。検出されたＣＯ２濃度が第１濃度以下である場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、栽培室２内は、植物の育成に必要なＣＯ２が不足している状態である。そこで、制御部４０１は、ＣＯ２を発生させるため、燃焼ファン１１４および循環ポンプ１１０を作動させる（Ｓ１０２）。さらに、制御部４０１は、供給ポンプ１０５、気化ヒータ１０６およびイグナイタ１０７の作動により燃焼器１０２を着火させて燃焼させるとともに、供給ファン２１３を作動させる（Ｓ１０３）。上述の通り、熱源機本体１１内でＣＯ２を含む燃焼ガスが発生し、その燃焼ガスが冷却された後に供給ダクト２１２から栽培室２内に放出され、栽培室２内の植物にＣＯ２が供給される。
【００６２】
ステップＳ１０１において、検出されたＣＯ２濃度が第１濃度を超える場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、栽培室２内は、植物の育成に必要なＣＯ２が満たされた状態である。この場合、ＣＯ２を発生させる必要がないため、制御部４０１は、運転開始ボタン（図示せず）による終了操作がなされたか否かを判定する（Ｓ１０４）。制御部４０１は、終了操作がなされたと判定すると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ＣＯ２供給運転を終了する。制御部４０１は、終了操作がなされない場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、再び、ＣＯ２濃度が第１濃度以下となるまで待機する（Ｓ１０１）。なお、終了操作は、たとえば、運転停止ボタン(図示せず)により行われる。
【００６３】
制御部４０１は、ステップＳ１０３の処理の後、入口温度センサ１１２で検出された入口温度を取得する（Ｓ１０５）。そして、制御部４０１は、熱源機入口温度に基づく比例制御を行って燃焼器１０２の燃焼量を調整する（Ｓ１０６）。ここで、燃焼量の調整について、具体的に説明する。
【００６４】
燃焼器の燃焼により燃焼ガスに与えられる熱量は、燃焼量により決まる。燃焼ガスに与えられる熱量が、第１熱交換器１０３で奪われる熱量とほぼ等価であれば、熱交換器で冷却された燃焼ガスの温度は、燃焼器に取り込まれた空気の温度に近いものとなり、十分に低いものとなる。
【００６５】
そこで、燃焼器１０２に要求される要求燃焼量は、以下の式１により算出できる。
【００６６】
要求燃焼量[kW]＝ｃ[[kJ/kg/K]×（目標温度[℃]−熱源機入口温度[℃]）×流量センサ１１３で検出した流量[kg/s]  …式１  （ｃは、水の比熱（4.18kJ/kg/K）である。）
式１において、目標温度とは、第１熱交換器１０３で燃焼ガスと熱交換した後の水の温度として目標とされる温度である。目標温度は、たとえば、７０℃に設定され、記憶部４０２に記憶されている。式１では、ｃおよび目標温度は、定数である。また、流量センサ１１３で検出された流量も後述するＳ１０８の処理で増加されない限り、一定となる。流量は、たとえば、循環ポンプ１１０を作動した後速やかに検出される。また、以降、式１の「目標温度−熱源機入口温度」で算出される値を単に、「温度差」と称する。このような式１では、要求燃焼量は入口温度センサ１１２で検出される熱源機入口温度に依存する。
【００６７】
制御部４０１は、燃焼器１０２の燃焼により発生する熱量が、要求燃焼量となるように、燃焼器１０２を制御する。熱源機入口温度が低い場合、温度差は大きくなるため、式１から算出される要求燃焼量は大きくなる。この場合、制御部４０１は、燃焼ファン１１４の回転数を相対的に高くし、供給ポンプ１０５の速度を相対的に大きくする。これに対し、熱源機入口温度が高い場合、温度差は小さくなるため、式１から算出される要求燃焼量は小さくなる。この場合、制御部４０１は、燃焼ファン１１４の回転数を相対的に低くし、循環ポンプ１１０の速度を相対的に小さくする。
【００６８】
次に、制御部４０１は、温度差が、基準値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。      
【００６９】
Ｓ１０５の処理では、第１熱交換器１０３に流入する水の温度が高くなり第１熱交換器１０３の冷却能力が小さくなるに従って燃焼器１０２の燃焼量は小さくされる。しかしながら、本実施の形態では、燃焼量が調整可能な最小の燃焼量よりは小さくならないようにされている。よって、最小の燃焼量で燃焼器１０２が燃焼したときに第１熱交換器１０３で冷却不足が生じたときには、冷却後の燃焼ガスの温度が上昇し得る。このような状態のとき、熱源機入口温度が高くなって目標温度と熱源機入口温度との温度差が基準値以下となる。
【００７０】
温度差が基準値以下である場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、制御部４０１は、循環ポンプ１１０の回転数を上げて循環する水の流量を増やす（Ｓ１０８）。これにより、第１熱交換器１０３の冷却能力を高めることができる。よって、燃焼ガスの温度の上昇を抑制することができる。
【００７１】
温度差が基準値以下でない場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、後述するＳ１０９でＣＯ２濃度が第２濃度以上であると判定されず、また、後述するＳ１１１で終了操作がなされたと判定されない限り、制御部４０１は、燃焼器１０２に燃焼ガスを発生させるため、熱源機入口温度の取得（Ｓ１０５）と熱源機入口温度に基づく燃焼量の調整（Ｓ１０６）とを繰り返す。
【００７２】
次に、制御部４０１は、ＣＯ２濃度センサ２１７で検出されたＣＯ２濃度を取得する。ここで、制御部４０１は、記憶部４０２に上記の第１濃度より高いＣＯ２濃度を第２濃度として記憶させている。この第２濃度は、植物の育成に適切なＣＯ２濃度の上限値である。ＣＯ２は植物の育成に必須であるが、ＣＯ２濃度が高過ぎる場合、植物に悪影響が及ぼされる。そこで、本実施の形態では、植物の育成に適切なＣＯ２濃度の上限値を第２濃度とし、この第２濃度を制御部４０１の記憶部４０２に記憶させる。そして、制御部４０１は、検出されたＣＯ２濃度が第２濃度以上であるか否かを判定する（Ｓ１０９）。
【００７３】
検出されたＣＯ２濃度が第２濃度以上である場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、栽培室２内は、植物の育成に必要なＣＯ２が満たされておりこれ以上の供給があると過剰となる虞がある。よって、制御部４０１は、燃焼ファン１１４、循環ポンプ１１０、燃焼器１０２および供給ファン２１３を停止させる（Ｓ１１０）。これにより、熱源機１０側でのＣＯ２供給運転が休止する。Ｓ１０１に戻り、制御部４０１は、ＣＯ２濃度が第１濃度以下か否かを判定する。
【００７４】
ＣＯ２供給運転が休止すると、栽培室２内のＣＯ２濃度は徐々に下がる。そして、制御部４０１は、ＣＯ２濃度センサ２１７で検出されたＣＯ２濃度が第１濃度以下まで低下すると（Ｓ１０１）、再び、燃焼ファン１１４および循環ポンプ１１０を作動させる（Ｓ１０２）。さらに、制御部４０１は、燃焼器１０２を着火させて燃焼させるとともに、供給ファン２１３を作動させる（Ｓ１０３）。
【００７５】
一方、検出されたＣＯ２濃度が第２濃度より低い濃度である場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、栽培室２内のＣＯ２濃度は、第１濃度以上第２濃度未満であり、植物の育成に適したＣＯ２濃度である。よって、この時点でＣＯ２の供給を終了してもよいため、運転停止ボタン(図示せず)が押されることもあり得る。このため、制御部４０１は、終了操作がなされたか否かを判定する（Ｓ１１１）。制御部４０１は、Ｓ１１１で終了操作がなされたと判定すると（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、燃焼ファン１１４、循環ポンプ１１０、燃焼器１０２および供給ファン２１３を停止させる（Ｓ１１２）。これにより、熱源機１０側でのＣＯ２供給運転が終了する。
【００７６】
次に、図５を参照して、ＣＯ２供給運転が開始されると、制御部４０１は、入口温度センサ１１２で検出された熱源機入口温度を取得し、取得した熱源機入口温度が第１温度を超えたか否かを判定する（Ｓ２０１）。
【００７７】
第１熱交換器１０３と第２熱交換器３０１とを循環する水の温度が過剰に高くなると、第１熱交換器１０３は、冷却能力が著しく低下する。このため、燃焼ガスを所望の温度にまで冷却することが困難となり、高温のＣＯ２が栽培室２内に供給される虞が生じる。そこで、循環する水の温度に対して上限値として第１温度が設定され、記憶部４０２に記憶されている。
【００７８】
熱源機入口温度が第１温度を超えなければ（Ｓ２０１：ＮＯ）、制御部４０１は、熱源機入口温度が第１温度を超えるまで、入口温度センサ１１２に熱源機入口温度を監視させる（Ｓ２０１）。熱源機入口温度が第１温度を超えると（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、制御部４０１は、燃焼ファン１１４、循環ポンプ１１０、燃焼器１０２および供給ファン２１３を停止させる（Ｓ２０２）。これにより、栽培室２内の温度は徐々に下がる。その結果、高温の燃焼ガスが栽培室２内に供給されることを防止できる。
【００７９】
そして、制御部４０１は、引き続き、熱源機入口温度を監視し、熱源機入口温度が第２温度以下であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。第２温度は、第１温度よりも低い温度であり、第１熱交換器１０３が熱交換を正常に行える水の温度である。この第２温度は、記憶部４０２に記憶されている。
【００８０】
熱源機入口温度が第２温度以下になると（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、通常のＣＯ２供給運転を行うことが可能となるため、制御部４０１は、燃焼ファン１１４、循環ポンプ１１０、燃焼器１０２および供給ファン２１３を再び作動させる（Ｓ２０４）。そして、制御部４０１は、熱源機入口温度が第１温度を超えるか否かの判定（Ｓ２０１）に戻る。この制御処理は、図４の制御処理が終了すれば終了する。
【００８１】
図６は、制御部５０１による放熱機２０側でのＣＯ２供給運転に係る制御処理を示すフローチャートである。図６を参照して、ＣＯ２供給運転が開始されると、放熱機２０では、制御部５０１が入口温度センサ３０６で検出された放熱機入口温度を監視し、放熱機入口温度が冷却ファン３０２による冷却を開始する第３温度（たとえば、４０℃程度の温度）を超えたか否かを判定する（Ｓ３０１）。
【００８２】
通常の場合は、運転開始後、しばらくすると、放熱機入口温度が第３温度を超える。制御部５０１は、放熱機入口温度が第３温度を超えたと判定すると（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、冷却ファン３０２を作動させる（Ｓ３０２）。
【００８３】
冷却ファン３０２が回転することにより、第２熱交換器３０１では、冷却風が送られるため、水の冷却が進行する。このように水の冷却が進行すると、第１熱交換器１０３に流入するときの温度が低下するため、第１熱交換器１０３の冷却能力が高まる。
【００８４】
次に、制御部５０１は、放熱機入口温度が第４温度以下であるか否かを判定する（Ｓ３０３）。第４温度は、第３温度より低い温度、たとえば、３９℃程度の温度として設定され、記憶部４０２に記憶される。
【００８５】
図４のＳ１１２の処理などにより熱源機１０側でＣＯ２供給運転が休止された場合、放熱機入口温度は徐々に低下し、やがて第４温度以下となる。
【００８６】
放熱機入口温度が第４温度以下になると（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、制御部５０１は、冷却ファン３０２を停止させる（Ｓ３０４）。
【００８７】
この制御処理は、一旦終了するが、ＣＯ２供給運転が終了しない限り、直ちに再び開始される。
【００８８】
＜実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、以下の効果が奏され得る。
【００８９】
燃焼器１０２に要求される要求燃焼量は、上記式１のように、目標温度と熱源機入口温度との温度差と、水の流量により定まる。本実施の形態のＣＯ２供給装置１では、目標温度および水の流量は一定であるから、本実施の形態のＣＯ２供給装置１では、熱源機入口温度に基づいて要求燃焼量が定まる。これにより、熱源機入口温度が低く、第１熱交換器１０３が冷却能力を発揮でき得る場合、燃焼器１０２により燃焼ガスの発生量を増やすことができる。熱源機入口温度が高く、第１熱交換器１０３の冷却能力が低い場合、燃焼器１０２による燃焼ガスの発生量を減らすことができる。これにより、燃焼ガスの発生に伴って温度が上昇した場合、栽培室２内に供給可能な温度まで冷却することができる。よって、夏場などの外気温が高くなった場合でも、燃焼ガスの温度を栽培室２内に供給可能な温度にまで下げることができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、温度差に基準値を設定し、温度差が基準値以下の場合、第１熱交換器１０３と第２熱交換器３０１とを循環する水の流量が増加される。これにより、第１熱交換器１０３の冷却能力を高めることができる。よって、燃焼ガスの温度上昇を抑制することができる。
【００９１】
また、本実施の形態では、熱源機入口温度について、第１温度が設定され、熱源機入口温度が第１温度を超えた場合、燃焼器１０２の動作を停止させる。これにより、燃焼ガスの過剰な温度上昇を止めることができる。よって、高温のＣＯ２が栽培室２内に供給されることを防止できる。
【００９２】
また、本実施の形態では、放熱機入口温度について、第３温度が設定され、放熱機入口温度が第３温度を超えた場合、冷却ファン３０２を作動させる。これにより、第２熱交換器３０１に流入する水の温度が高くなった場合、水に冷却風が送られ、水は冷却される。よって、第１熱交換器の冷却能力が高めることができる。このため、燃焼ガスの温度上昇を抑えることができ、栽培室２内に適切な温度のＣＯ２を供給することができる。
【００９３】
また、本実施の形態では、ＣＯ２供給装置１の運転は、ＣＯ２濃度が第１濃度より低くなった場合に開始される。これにより、栽培室２内にＣＯ２が不足したタイミングで、ＣＯ２を栽培室２内に供給することができる。
【００９４】
また、本実施の形態では、熱源機１０は栽培室２の内部に設けられるので、風雨などに晒されにくく、劣化等が生じにくい。一方、放熱機２０は栽培室２の外部に設けられるので、放熱機２０で奪った熱を容易に外部に排出できる。
【００９５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態によって何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も、上記以外に種々の変更が可能である。
【００９６】
＜変更例＞
上記実施の形態では、制御部４０１が、目標温度、熱源機入口温度および第１熱交換器１０３と第２熱交換器３０１を循環する水の流量を用いて、要求燃焼量を式１により求めた。このうち、目標温度は記憶部４０２に記憶されている値であって、一定値である。また、水の流量も一定であった。そのため、式１の要求燃焼量は、熱源機入口温度によって変化する。そこで、要求燃焼量と熱源機入口温度とが対応付けられたルックアップテーブルにより、制御部４０１が要求燃焼量を求めるような構成が採られてもよい。
【００９７】
さらに、上記実施の形態では、熱源機１０に流入する水の温度、即ち、熱源機入口温度が第１温度を超えると、燃焼器１０２が停止された。しかしながら、放熱機２０による冷却不足が生じた場合は、熱源機１０へ流入する水の温度だけでなく、熱源機１０から流出する水の温度および放熱機２０に流入する水の温度も上昇する。よって、熱源機出口温度または放熱機入口温度が、第１温度に相当する所定温度を超えたときに、燃焼器１０２が停止されてもよい。このように、燃焼器１０２を停止させるために検出される循環水の温度は、２つの第１熱交換器１０３、第２熱交換器３０１を結ぶ循環路の何れの位置で検出されてもよい。
【００９８】
さらに、上記実施の形態では、供給ダクト２１２に供給ファン２１３が設けられた。しかしながら、供給ダクト２１２による供給経路が短く燃焼ガスが円滑に流れる場合などには、供給ファン２１３が設けられなくてもよい。
【００９９】
さらに、上記実施の形態では、戻り管１０９に循環ポンプ１１０が設けられたが、往き管１０８に循環ポンプ１１０が設けられてもよい。
【０１００】
さらに、上記実施の形態において、往き管１０８の一部が、栽培室２内に隣接する作業者の休憩場所に導入されるようにし、休憩場所が暖められるようにしてもよい。また、往き管１０８の一部が、栽培室２の天井近傍に通されて屋根の融雪に利用されてもよい。さらに、ＣＯ２供給装置１は、往き管１０８から分岐して栽培室２内を通り往き管１０８へと戻る分岐管と、循環水を分岐管に通すか否かを切り替える切替弁とを備えるような構成とされてもよい。この場合、冬場など、栽培室２内の温度が低いときに、循環水が分岐管を流れるように切替弁が切り替えられる。このような構成とされると、冬場など、栽培室２内の温度が低くなったときに、栽培室２内を温めることができる。
【０１０１】
さらに、上記実施の形態では、熱源機１０に対して制御を行う制御部４０１と放熱機２０に対して制御を行う制御部５０１の２つの制御部がＣＯ２供給装置１に設けられ、これら２つの制御部４０１、５０１によりＣＯ２供給運転が実行された。しかしながら、熱源機１０と放熱機２０の双方に対して制御を行う１つの制御部がＣＯ２供給装置１に設けられ、この制御部によりＣＯ２供給運転が実行されてもよい。この場合、制御部は、制御対象となる燃焼ファン１１４、循環ポンプ１１０等の負荷が多い熱源機１０側に配置されることが望ましい。
【０１０２】
さらに、上記実施の形態において、排気ダクト１１９の上方に、燃焼ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）の濃度を検出するためのＣＯ濃度センサを配置してもよい。この場合、ＣＯ濃度センサが所定値以上のＣＯ濃度を検出したときに、たとえば、アラームを鳴らして周辺に報知するようにＣＯ２供給装置１を構成できる。あるいは、ＣＯ２供給装置１の運転を終了させるようにＣＯ２供給装置１を構成してもよい。
【０１０３】
さらに、上記実施の形態において、制御部５０１は、放熱機入口温度に応じて、冷却ファン３０２の回転数を変えてもよい。この場合、放熱機入口温度が高いほど、冷却ファン３０２の回転数が高くなるように変えられる。
【０１０４】
さらに、上記実施の形態では、燃焼器１０２の燃料が灯油等の液体燃料であったが、プロパンガスなどの気体燃料であってもよい。
【０１０５】
さらに、上記実施の形態では、２つの第１熱交換器１０３、第２熱交換器３０１の間で循環する液体として水が用いられた。しかしながら、水以外の液体、たとえば、不凍液が用いられてもよい。
【０１０６】
この他、本発明の実施形態は、特許請求の範囲に記載の範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１  ＣＯ２供給装置
２  栽培室
１０  熱源機（熱源部）
２０  放熱機（放熱部）
１０２  燃焼器
１０３  第１熱交換器
１１２  入口温度センサ（熱源部入口温度センサ、循環液温度センサ）
２１７  ＣＯ２濃度センサ
３０１  第２熱交換器
３０２  冷却ファン
３０６  入口温度センサ（放熱部入口温度センサ）
４０１  制御部
５０１  制御部
【図１】
2020000018.tif 000003
【図２】
2020000018.tif 000004
【図３】
2020000018.tif 000005
【図４】
2020000018.tif 000006
【図５】
2020000018.tif 000007
【図６】
2020000018.tif 000008