(57)【要約】【課題】ランニングコスト及び設備導入コストを抑えつつ、適切な温度調整を実現すること。【解決手段】温度調整システム１は、ＬＮＧの冷熱を冷媒Ｍ１に移動させる熱交換器１１と、熱交換器１１を経由して冷媒Ｍ１を循環させる管路５と、管路５における冷媒Ｍ１の流量を調整する流量制御弁２１及びポンプＰ２と、冷媒Ｍ１の冷熱を直接的或いは間接的に冷媒Ｍ３に移動させる熱交換器１３，１５と、冷媒Ｍ３を循環させ植物工場Ａ内に導入された管路９と、管路９における冷媒Ｍ３の流量を調整する流量制御弁２５及びポンプＰ４と、植物工場Ａ内に設けて管路９に接続され、冷媒Ｍ３の冷熱を利用して該植物工場Ａ内を冷却する冷却装置２７と、植物工場Ａ内に設けられた温度センサ３１と、温度センサ３１の検出温度に基づいて冷媒Ｍ１，Ｍ３の流量の流量を制御する制御部３３とを備える。【選択図】図１
2014031964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧの気化冷熱を利用して設備内の温度を制御する温度調整システムであって、
ＬＮＧの冷熱を第１の冷媒に移動させる第１の熱交換器と、
前記第１の熱交換器を経由して前記第１の冷媒を循環させる第１の管路と、
前記第１の管路における前記第１の冷媒の流量を調整する第１の流量調整機構と、
前記第１の冷媒の冷熱を直接的或いは間接的に第２の冷媒に移動させる第２の熱交換器と、
前記第２の冷媒を循環させ、前記設備内に導入された第２の管路と、
前記第２の管路における前記第２の冷媒の流量を調整する第２の流量調整機構と、
前記設備内に設けて前記第２の管路に接続され、前記第２の冷媒の冷熱を利用して該設備内を冷却する冷却装置と、
前記設備内に設けられた温度センサと、
前記温度センサによって検出された検出温度に基づいて、前記第１の冷媒の流量、及び前記第２の冷媒の流量を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする温度調整システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記検出温度が所定の設定温度に近づくように、前記第２の冷媒の流量を制御した後、一定時間内の前記検出温度の変化量が所定値以下の場合に、前記検出温度が前記設定温度に近づくように、前記第１の冷媒の流量をさらに制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の温度調整システム。
【請求項３】
前記冷却装置は、前記第２の冷媒の冷熱を利用した冷風ファンを有し、
前記制御部は、前記検出温度が所定の設定温度に近づくように、前記冷風ファンの回転量をさらに制御する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の温度調整システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記冷風ファンの回転量を制御した後に、一定時間内の前記検出温度の変化量が所定値以下の場合に、前記検出温度が前記設定温度に近づくように、前記第１及び第２の冷媒の流量をさらに制御する、
ことを特徴とする請求項３記載の温度調整システム。
【請求項５】
前記第１の冷媒は、常温で気体の冷媒であり、
前記第２の冷媒は、常温で液体の冷媒である、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の温度調整システム。
【請求項６】
ＬＮＧの気化冷熱を利用して設備内の温度を制御する温度調整方法であって、
ＬＮＧの冷熱を第１の冷媒に移動させる第１の熱交換ステップと、
前記第１の冷媒を第１の管路に循環させる第１の循環ステップと、
前記第１の管路における前記第１の冷媒の流量を調整する第１の流量調整ステップと、
前記第１の冷媒の冷熱を直接的或いは間接的に第２の冷媒に移動させる第２の熱交換ステップと、
前記第２の冷媒を循環させ、前記設備内に第２の管路を通じて導入させる第２の循環ステップと、
前記第２の管路における前記第２の冷媒の流量を調整する第２の流量調整ステップと、
前記設備内において前記第２の冷媒の冷熱を利用して該設備内を冷却する冷却ステップと、
前記設備内の温度を検出する温度検出ステップと、
前記温度検出ステップによって検出された検出温度に基づいて、前記第１の冷媒の流量、及び前記第２の冷媒の流量を制御する制御ステップと、
を備えることを特徴とする温度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設備内の温度を液化天然ガス（ＬＮＧ）の気化冷熱を利用して設備内の温度を制御する温度調整システム、及び温度調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、植物工場等の設備内の温度を最適な温度に制御することが試みられている。例えば、自家発電機によって発生させた電気によって空調機を稼動させることが行われている。
【０００３】
植物工場としては、太陽光を利用して植物を栽培する「太陽光利用型」と、太陽光を利用せずに光合成用光源に蛍光灯又はナトリウムランプ等を利用する「完全人工光型」に二分される。「太陽光利用型」には、夕方又は日照の少ない時間帯に補助的に人工光を利用するものも含まれる。このような植物工場を赤道付近の日射強度が大きい地域に設置しようとする場合、太陽熱による植物工場内の温度上昇を防ぐために大型の空調機が必要となる。その結果、設備導入費と電気代が嵩み経済性が悪くなる傾向にある。
【０００４】
効率的に工場又は倉庫等の設備内に冷熱を供給する技術としては、下記特許文献１に記載のＬＮＧ冷熱の移送システムが知られている。この移送システムによれば、ＬＮＧの冷熱をＬＮＧ受入基地から遠隔地に効率的に移送できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３００９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した移送システムでは、冷熱が移送される設備内を設備の目的に応じた適切な温度に制御することが困難である。例えば、植物工場に上記移送システムを利用する場合には、植物をその種類に応じて効率的に生育させるためには年間を通じて季節に応じた所定の温度に制御することが不可欠である。また、設備内に移送された冷熱を利用して温度を制御しようとする場合には、結果的に設備内に高機能で消費電力の高い空調機が必要になってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、ランニングコスト及び設備導入コストを抑えつつ、適切な温度調整を実現することが可能な温度調整システム、及び温度調整方法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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の一側面に係る温度調整システムは、ＬＮＧの気化冷熱を利用して設備内の温度を制御する温度調整システムであって、ＬＮＧの冷熱を第１の冷媒に移動させる第１の熱交換器と、第１の熱交換器を経由して第１の冷媒を循環させる第１の管路と、第１の管路における第１の冷媒の流量を調整する第１の流量調整機構と、第１の冷媒の冷熱を直接的或いは間接的に第２の冷媒に移動させる第２の熱交換器と、第２の冷媒を循環させ、設備内に導入された第２の管路と、第２の管路における第２の冷媒の流量を調整する第２の流量調整機構と、設備内に設けて第２の管路に接続され、第２の冷媒の冷熱を利用して該設備内を冷却する冷却装置と、設備内に設けられた温度センサと、温度センサによって検出された検出温度に基づいて、第１の冷媒の流量、及び第２の冷媒の流量を制御する制御部と、を備える。
【０００９】
或いは、本発明の他の側面に係る温度調整方法は、ＬＮＧの気化冷熱を利用して設備内の温度を制御する温度調整方法であって、ＬＮＧの冷熱を第１の冷媒に移動させる第１の熱交換ステップと、第１の冷媒を第１の管路に循環させる第１の循環ステップと、第１の管路における第１の冷媒の流量を調整する第１の流量調整ステップと、第１の冷媒の冷熱を直接的或いは間接的に第２の冷媒に移動させる第２の熱交換ステップと、第２の冷媒を循環させ、設備内に第２の管路を通じて導入させる第２の循環ステップと、第２の管路における第２の冷媒の流量を調整する第２の流量調整ステップと、設備内において第２の冷媒の冷熱を利用して該設備内を冷却する冷却ステップと、設備内の温度を検出する温度検出ステップと、温度検出ステップによって検出された検出温度に基づいて、第１の冷媒の流量、及び第２の冷媒の流量を制御する制御ステップと、を備える。
【００１０】
かかる温度調整システム、或いは温度調整方法によれば、ＬＮＧと熱交換されて冷却された第１の冷媒が第１の管路を循環し、この第１の冷媒と直接的或いは間接的に熱交換されて冷却された第２の冷媒が設備内に導入された第２の管路を循環する。第２の管路は設備内に設けられた冷却装置に接続されているので、冷却装置によって第２の冷媒の冷熱を利用して設備内が冷却される。さらに、制御部によって設備内の検出温度に基づいて、第１及び第２の冷媒の流量が制御される。これにより、冷却装置の高機能化を要求することなく適切な設備内の温度制御が可能になる。その結果、ランニングコスト及び設備導入コストを低減することができる。
【００１１】
上述した温度調整システムにおいては、制御部は、検出温度が所定の設定温度に近づくように、第２の冷媒の流量を制御した後、一定時間内の検出温度の変化量が所定値以下の場合に、検出温度が設定温度に近づくように、第１の冷媒の流量をさらに制御する、ことが好適である。こうすれば、設備内の温度制御において、一次的に設備に近い冷媒の流量が調整され、二次的にＬＮＧ基地に近い冷媒の流量が調整されるので、温度調整に必要な冷熱を、設備規模や設備内環境に応じて効率的に設備内に移送させることができる。
【００１２】
また、冷却装置は、第２の冷媒の冷熱を利用した冷風ファンを有し、制御部は、検出温度が所定の設定温度に近づくように、冷風ファンの回転量をさらに制御する、ことも好適である。この場合、設備規模や設備内環境に応じて効率的に設備内を冷却することができる。
【００１３】
さらに、制御部は、冷風ファンの回転量を制御した後に、一定時間内の検出温度の変化量が所定値以下の場合に、検出温度が設定温度に近づくように、第１及び第２の冷媒の流量をさらに制御する、ことも好適である。かかる構成を採れば、温度調整に必要な冷熱を、設備規模や設備内環境に応じてさらに効率的に設備内に移送させることができる。
【００１４】
またさらに、第１の冷媒は、常温で気体の冷媒であり、第２の冷媒は、常温で液体の冷媒である、ことも好適である。この場合、ＬＮＧとの熱交換用に相変化を伴う冷媒を使用することで第１の熱交換器をコンパクトにすることができると共に、設備内に導入される第２の冷媒による過度な冷熱による障害を防止し設備内の安全性も向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ランニングコスト及び設備導入コストを抑えつつ、適切な温度調整を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る温度調整システムを示す構成図である。
【図２】図１の温度調整システムによる温度調整方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】図１の温度調整システムにおいて設定される設定温度データの構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る温度調整システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明による温度調整システム、及び温度調整方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る温度調整システムの構成図である。同図に示す温度調整システム１は、ＬＮＧの気化冷熱を利用して植物工場Ａ内の温度を調整するためのシステムである。この温度調整システム１は、発電用燃料又は都市ガス等に利用するＬＮＧを貯蔵するＬＮＧ基地Ｂから分岐して設けられている。ＬＮＧ基地Ｂには、ＬＮＧ基地Ｂから取り出されたＬＮＧを気化する熱交換器２０１が配管２０３を介して接続されており、この熱交換器２０１の内部には配管２０５を経由して海水が循環している。熱交換器２０１は、ＬＮＧ基地Ｂから配管２０３を経由して取り出されたＬＮＧを、海水と熱交換させて気化させる。熱交換器２０１で気化された天然ガスは、熱交換器２０１に接続された配管２０７を経由して後段のパイプラインに送出されて天然ガスの各消費地まで輸送される。さらに、配管２０３には、ＬＮＧ基地Ｂから熱交換器２０１に流れ込むＬＮＧの流量を調整するポンプＰ１と、配管２０３を開閉して流量を制御する流量制御弁Ｖ１とが設けられ、配管２０７には、熱交換器２０１から出てくる天然ガスの圧力を検出して一定流量を維持する圧力制御弁Ｖ２が設けられている。ＬＮＧ基地ＢからＬＮＧを供給する際には、流量制御弁Ｖ１は常に開状態とされ、ポンプＰ１は常にＬＮＧの所定流量を維持するように稼動される。本実施形態の温度調整システム１は、配管２０３から分岐して設けられる。
【００１９】
詳細には、温度調整システム１には、４つの管路３，５，７，９と、３つの熱交換器１１，１３，１５を含んで構成されており、ＬＮＧ基地Ｂから分岐したＬＮＧの冷熱を冷媒を介して植物工場Ａまで移送可能な構成を有している。さらに、温度調整システム１には、ＬＮＧ基地Ｂから移送された冷熱を利用して植物工場Ａ内の温度を調整する温度調整装置１７も設けられている。以下、温度調整システム１の各構成要素について詳細に説明する。
【００２０】
管路３は、一端が配管２０３から分岐して接続され、他端が熱交換器２０１に接続され、熱交換器（第１の熱交換器）１１を経由するように敷設されている。この管路３は、配管２０３からＬＮＧの一部を取り出して流通させ、取り出したＬＮＧを、熱交換器１１の内部を経由させた後に、熱交換器２０１に戻すように構成されている。なお、管路３の他端は、熱交換器２０１に接続される代わりに、配管２０３に接続されていてもよく、その場合は、配管２０３から取り出された一部のＬＮＧが、熱交換器１１を経由した後に、再度配管２０３に戻される。また、管路３には、流量制御の機能を有する流量制御弁１９が設けられている。この流量制御弁１９としては、例えば、ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、チャッキバルブ等が使用される。
【００２１】
管路（第１の管路）５は、熱交換器１１及び熱交換器１３の２つの熱交換器を経由して冷媒（第１の冷媒）Ｍ１を循環させる管路である。冷媒Ｍ１としては、常温で気体の冷媒が用いられ、例えば、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）系代替フロンであるＲ２２、Ｒ２３、Ｒ−１２３、Ｒ１４１ｂ、Ｒ１４２ｂ、Ｒ２２５等、又は、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系代替フロンであるＲ−１３４ａ、Ｒ−１５２ａ、Ｒ−３２、Ｒ−１２５、Ｒ４０４Ａ、Ｒ−４１０Ａ、Ｒ−４０７Ｃ等が使用される。ただし、使用する冷媒Ｍ１の種類及び使用量は、植物工場Ａの規模及び設置地域に応じて予め設定される。また、管路５には、冷媒Ｍ１の流量を調整する流量調整機能を有する流量制御弁２１と、管路５内に冷媒Ｍ１を循環させるためのポンプＰ２とが設けられている。この流量制御弁２１としては、例えば、ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、チャッキバルブ等が使用され、ポンプＰ２としては、例えば、キャンドモータポンプ、サブマージドポンプ等の非容積型ポンプが使用される。これらの流量制御弁２１及びポンプＰ２は、後述する温度調整装置１７に電気的に接続され、温度調整装置１７によって稼動状態が制御される第１の流量調整機構である。
【００２２】
管路３及び管路５が内部に導入された熱交換器（第１の熱交換器）１１は、管路３を流れるＬＮＧの冷熱を管路５を流れる冷媒Ｍ１に移動させる。これにより、冷媒Ｍ１としてＲ２２を使用した場合には冷媒Ｍ１を−８０°Ｃ程度にまで冷却することができる。この熱交換器１１としては、例えば、シェルアンドチューブ型熱交換器、プレート式熱交換器、又はスパイラル熱交換器等が使用され、その容量は植物工場Ａの規模及び設置地域に応じて予め設定される。
【００２３】
管路７は、熱交換器１３及び熱交換器１５の２つの熱交換器を経由して冷媒Ｍ２を循環させる管路である。冷媒Ｍ２としては、常温で気体の冷媒が用いられ、冷媒Ｍ１と同様な代替フロンが使用される。ただし、使用する冷媒Ｍ２の種類及び使用量は、植物工場Ａの規模及び設置地域に応じて予め設定される。また、管路７には、冷媒Ｍ２の流量を調整する流量調整機能を有する流量制御弁２３と、管路７内に冷媒Ｍ２を循環させるためのポンプＰ３とが設けられている。この流量制御弁２３としては、例えば、ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、チャッキバルブ等が使用され、ポンプＰ３としては、例えば、キャンドモータポンプ、サブマージドポンプ等の非容積型ポンプが使用される。これらの流量制御弁２３及びポンプＰ３によって設定される冷媒Ｍ２の管路７内の流量は、植物工場Ａの規模及び設置地域に応じて予め設定される。
【００２４】
管路５及び管路７が内部に導入された熱交換器（第２の熱交換器）１３は、管路５を流れる冷媒Ｍ１の冷熱を管路７を流れる冷媒Ｍ２に移動させる。これにより、冷媒Ｍ２としてＲ２２５を使用した場合には冷媒Ｍ２を−２０°Ｃ程度にまで冷却することができる。この熱交換器１３としては、例えば、シェルアンドチューブ型熱交換器、プレート式熱交換器、スパイラル熱交換器、又は二重管式熱交換器等が使用され、その容量は植物工場Ａの規模及び設置地域に応じて予め設定される。
【００２５】
管路（第２の管路）９は、熱交換器１５を経由すると共に植物工場Ａの内部に導入された冷媒（第２の冷媒）Ｍ３を循環させる管路である。冷媒Ｍ３としては、常温で液体の冷媒が用いられ、例えば、水、エチレングリコール等の顕熱を利用する蓄熱材、又は、パラフィン系潜熱蓄熱材が使用される。パラフィン系潜熱蓄熱材としては、例えば、ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社製のエコジュールが、水のような液体媒体と一緒に使用される。ただし、使用する冷媒Ｍ３の種類及び使用量は、植物工場Ａの規模及び設置地域に応じて予め設定される。また、管路９には、冷媒Ｍ３の流量を調整する流量調整機能を有する流量制御弁２５と、管路９内に冷媒Ｍ３を循環させるためのポンプＰ４とが設けられている。この流量制御弁２５としては、例えば、ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、チャッキバルブ等が使用され、ポンプＰ４としては、例えば、遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプ等の非容積型ポンプが使用される。これらの流量制御弁２５及びポンプＰ４は、後述する温度調整装置１７に電気的に接続され、温度調整装置１７によって稼動状態が制御される第２の流量調整機構である。
【００２６】
管路７及び管路９が内部に導入された熱交換器（第２の熱交換器）１５は、管路７を流れる冷媒Ｍ２の冷熱を管路９を流れる冷媒Ｍ３に移動させる。これにより、冷媒Ｍ３としてエチレングリコールを使用した場合には冷媒Ｍ３を５°Ｃ程度にまで冷却することができる。この熱交換器１５としては、例えば、シェルアンドチューブ型熱交換器、プレート式熱交換器、スパイラル熱交換器、又は二重管式熱交換器等が使用され、その容量は植物工場Ａの規模及び設置地域に応じて予め設定される。
【００２７】
植物工場Ａの内部に設けられた温度調整装置１７は、植物工場Ａの内部を冷却する冷却装置２７と、植物工場Ａの内部を暖める暖房装置２９と、植物工場の内部の温度を検出する温度センサ３１と、冷却装置２７、暖房装置２９、及び第１及び第２の流量調整機構の稼働状態を制御する制御部３３とによって構成されている。
【００２８】
冷却装置２７は、管路９に植物工場Ａの内部で接続されており、冷媒Ｍ３の冷熱を利用して植物工場Ａ内を冷却する装置である。すなわち、冷却装置２７は、冷媒Ｍ３の流路の近傍に設けられて冷風を発生させる冷風ファン３５を内蔵している。この冷却装置２７は、制御部３３と電気的に接続されており、制御部３３の制御によって冷風ファン３５の回転量を調整可能に構成されている。
【００２９】
暖房装置２９は、石油系燃料又はバイオマス等を燃焼させて輻射熱によって植物工場Ａ内を暖める装置である。この暖房装置２９は、制御部３３と電気的に接続されており、制御部３３の制御によって、放出する熱量を制御可能なように構成されている。
【００３０】
制御部３３は、温度センサ３１、冷却装置２７、暖房装置２９、流量制御弁２１，２５、及びポンプＰ２，Ｐ４と電気的に接続されており、温度調整システム１の稼働を制御する。制御部３３として利用される情報処理装置としては様々なものが想定されるが、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリ装置、及び入出力装置を備えるコンピュータ装置が好適に用いられる。制御部３３は、内蔵するメモリ装置に時間帯毎の設定温度データを予め保持している。そして、制御部３３は、温度センサ３１によって検出された検出温度と現在時刻に対応した設定温度データとを基に、管路５を循環する冷媒Ｍ１の流量、管路９を循環する冷媒Ｍ３の流量、冷却装置２７の冷風ファン３５の回転量、及び暖房装置２９の発生させる熱量を制御する。これにより、制御部３３は、植物工場Ａ内の温度が設定温度データの示す温度に近づくように制御する。
【００３１】
次に、温度調整システム１を利用した本実施形態の温度調整方法について説明する。
【００３２】
まず、温度調整システム１では、管路３を流れるＬＮＧの冷熱を熱交換器１１を利用して管路５内の冷媒Ｍ１に移動させることによって、冷媒Ｍ１が冷却される。その後、冷却された冷媒Ｍ１は管路５内を循環され、冷媒Ｍ１の冷熱が熱交換器１３を利用して管路７内の冷媒Ｍ２に移動される。さらに、冷却された冷媒Ｍ２は管路７内を循環され、冷媒Ｍ２の冷熱が熱交換器１５を利用して管路９内の冷媒Ｍ３に移動される。次に、冷却された冷媒Ｍ３は管路９を循環してその管路９を通じて植物工場Ａ内の冷却装置２７に導入される。このとき、制御部３３によって、温度センサ３１によって検出された検出温度を基に、植物工場Ａ内の温度が予め記憶された設定温度データの示す温度に近づくように制御される。
【００３３】
ここで、制御部３３による温度制御の処理手順について説明する。図２は、制御部３３による温度制御処理の手順を示すフローチャートである。
【００３４】
最初に、温度センサ３１によって検出された検出温度データの制御部３３への取り込みが開始される（ステップＳ１０１）。そうすると、制御部３３によって、検出温度データの示す温度（以下、単に、検出温度という。）が予め設定された現在時刻に対応する設定温度データの示す温度（以下、単に、設定温度という。）未満であるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。判定の結果、検出温度が設定温度未満である場合には（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、冷却装置２７の冷風ファン３５の回転量を所定量減少させるように制御される（ステップＳ１０３）。
【００３５】
その後、制御部３３によって、一定時間内に検出温度が所定値以上上昇（変化）したか否かが判断される（ステップＳ１０４）。その結果、一定期間内に検出温度が上昇したと判断された場合には（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、検出温度が設定温度に近づいたか否かがさらに判定される（ステップＳ１０８）。判定の結果、検出温度が設定温度に近づいた場合には（ステップＳ１０８；ＹＥＳ）、温度制御処理を終了する。一方、検出温度が設定温度に未だ近づいていない場合には（ステップＳ１０８；ＮＯ）、処理がステップＳ１０２に戻され、冷風ファン３５の回転量制御が再度繰り返される。
【００３６】
一方、ステップＳ１０４の判断の結果、一定時間内の検出温度の変化量が所定値以下の場合は（ステップＳ１０４；ＮＯ）、流量制御弁２５及びポンプＰ４の稼働状態が制御されることにより、冷媒Ｍ３の管路９内の流量が所定量減少される（ステップＳ１０５）。次に、制御部３３によって、一定時間内に検出温度が所定値以上上昇（変化）したか否かが判断される（ステップＳ１０６）。その結果、一定期間内に検出温度が上昇したと判断された場合には（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０８に移され、検出温度が設定温度に近づいたか否かがさらに判定される。
【００３７】
ステップＳ１０６の判定の結果、一定時間内の検出温度の変化量が所定値以下の場合は（ステップＳ１０６；ＮＯ）、流量制御弁２１及びポンプＰ２の稼働状態が制御されることにより、冷媒Ｍ１の管路５内の流量が所定量減少される（ステップＳ１０７）。次に、処理がステップＳ１０８に移され、検出温度が設定温度に近づいたか否かがさらに判定される。
【００３８】
ここで、ステップＳ１０２での判定の結果、検出温度が設定温度以上である場合には（ステップＳ１０２；ＮＯ）、冷却装置２７の冷風ファン３５の回転量を所定量増加させるように制御される（ステップＳ１０９）。その後、制御部３３によって、一定時間内に検出温度が所定値以上下降（変化）したか否かが判断される（ステップＳ１１０）。その結果、一定期間内に検出温度が下降したと判断された場合には（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０８に移され、検出温度が設定温度に近づいたか否かが判定される。
【００３９】
ステップＳ１１０の判断の結果、一定時間内の検出温度の変化量が所定値以下の場合は（ステップＳ１１０；ＮＯ）、流量制御弁２５及びポンプＰ４の稼働状態が制御されることにより、冷媒Ｍ３の管路９内の流量が所定量増加される（ステップＳ１１１）。次に、制御部３３によって、一定時間内に検出温度が所定値以上下降（変化）したか否かが判断される（ステップＳ１１２）。その結果、一定期間内に検出温度が下降したと判断された場合には（ステップＳ１１２；ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０８に移され、検出温度が設定温度に近づいたか否かがさらに判定される。
【００４０】
一方、ステップＳ１１２の判定の結果、一定時間内の検出温度の変化量が所定値以下の場合は（ステップＳ１１２；ＮＯ）、流量制御弁２１及びポンプＰ２の稼働状態が制御されることにより、冷媒Ｍ１の管路５内の流量が所定量増加される（ステップＳ１１３）。次に、処理がステップＳ１０８に移され、検出温度が設定温度に近づいたか否かがさらに判定される。ステップＳ１０１〜Ｓ１０８の一連の温度制御処理は、制御部３３によって所定時間間隔で繰り返し実行される。
【００４１】
なお、図２に示す温度制御の処理手順は、設定温度が温度調整システム１の未稼働時の検出温度よりも低い場合の手順である。これに対して、設定温度が温度調整システム１の未稼働時の検出温度よりも高い場合には、制御部３３によって暖房装置２９の放出熱量が調整されることによって、検出温度が設定温度を維持するように制御される。
【００４２】
図３には、制御部３３に設定される時間帯に対応した設定温度データ、及び該時間帯に対応する植物工場Ａ内の検出温度データの一例を示している。同図に示すように、設定温度データとしては、複数の時間帯に対応付けて設定温度データが設定されている。例えば、植物工場Ａの稼働期間に含まれる複数の時間帯「2011年5月20日  0時」、…「2011年7月20日  9時」、…に対応付けて、設定温度「10°Ｃ」、…、「26°Ｃ」が設定されている。この例は、植物工場でイチゴを年間通じて効率よく栽培するために設定されるデータ例である。温度調整システム１においては、このような設定温度データと検出温度データとに基づいて、植物工場Ａの稼働期間の間で検出温度が設定温度に近づくように制御される。
その他、植物工場Ａでトマトを栽培する場合は、昼間の時間帯の設定温度が２０〜２５°Ｃ、夜間の時間帯が設定温度８〜１３°Ｃに設定することが、効率的な栽培には適切である。そのため、設定温度データは、植物工場Ａで栽培する植物の種類に応じて適切なデータが予め設定される。
【００４３】
以上説明した温度調整システム１によれば、ＬＮＧと熱交換されて冷却された冷媒Ｍ１が管路５を循環し、この冷媒Ｍ１と直接的或いは間接的に熱交換されて冷却された冷媒Ｍ３が植物工場Ａ内に導入された管路９を循環する。管路９は植物工場Ａ内に設けられた冷却装置２７に接続されているので、冷却装置２７によって冷媒Ｍ３の冷熱を利用して植物工場Ａ内が冷却される。さらに、制御部３３によって植物工場Ａ内の検出温度に基づいて、冷媒Ｍ１，Ｍ３の流量が制御される。これにより、冷却装置２７の高機能化を要求することなく適切な植物工場Ａ内の温度制御が可能になる。その結果、ランニングコスト及び設備導入コストを低減することができる。
【００４４】
例えば、１０ａの面積を有する太陽光利用型植物工場にて温度調整システム１を利用してイチゴの栽培を行ったところ、効率的な栽培が実現された。夏季の日中は温度調整システム１を稼動させない場合には工場内温度が３０°Ｃ近くに達したが、温度調整システム１を稼動させて工場内温度を１７〜２０°Ｃに維持したところ、６月から１０月まで安定して果実を収穫することができ、年間収穫量は１２ｔであった。その一方で、１０ａの面積を有する太陽光利用型植物工場にて、温度調整システム１を稼動させずにイチゴの栽培を行ったところ、５月頃から収穫量が減少し、７月から１０月まで全く果実が収穫できなかった。この場合の年間収穫量は６ｔに減少した。
【００４５】
上述した温度調整システム１における温度制御によれば、一次的に植物工場Ａに近い冷媒Ｍ３の流量が調整され、二次的にＬＮＧ基地Ｂに近い冷媒Ｍ１の流量が調整されるので、温度調整に必要な冷熱を、設備規模や設備内環境に応じて効率的に設備内に移送させることができる。また、温度制御においては冷却装置２７内の冷風ファン３５の回転量が優先的に制御されているので、設備規模や設備内環境に応じてさらに効率的に設備内を冷却することができる。
【００４６】
また、温度調整システム１において使用される冷媒としては、ＬＮＧと直接熱交換される冷媒Ｍ１は常温で気体の冷媒であり、植物工場Ａに導入されて冷却用に用いられる冷媒Ｍ３は常温で気体の冷媒である。冷媒Ｍ１は、気体の状態でＬＮＧと熱交換器１１内に入り、ＬＮＧの冷熱を受け取って液化する。すなわち、冷媒Ｍ１は相変化を伴う冷媒である。このような冷媒Ｍ１を使用することで、冷媒量が削減でき、熱交換器１１をコンパクトにすることができる。植物工場Ａに導入される冷媒Ｍ３は、常時液体状態で管路９内を流動する。このような冷媒Ｍ３を使用することで、低温で液体、常温で気体である冷媒を使用するのに比較して、放出される冷熱量を適量にして、植物工場Ａ内で栽培している植物に障害を与えることを防止できる。併せて、気化状態で冷媒を流通させるのに比較して、配管内の圧力を低下できるため、近くで作業する人の安全性を確保することができる。
【００４７】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る温度調整システムの構成図である。第２実施形態に係る温度調整システム１０１の第１実施形態との相違点は、管路７と管路９との間の熱交換を熱交換器を利用して直接行う代わりに、車両を用いて間接的に熱交換を行う構成となっている点である。
【００４８】
すなわち、冷媒Ｍ２を循環させる管路１０７の端部に接続部１０７ａが設けられ、管路１０７はこの接続部１０７ａによってタンクローリー等の輸送車両Ｔに接続可能とされている。輸送車両Ｔにはパラフィン系潜熱蓄熱材等の冷媒Ｍ３が充填されており、管路１０７と接続されて輸送車両Ｔ内に冷媒Ｍ２を循環させることにより、冷媒Ｍ２の冷熱を冷媒Ｍ３に移動させる。また、冷媒Ｍ３を循環させる管路１０９の端部には接続部１０９ａが設けられ、管路１０９はこの接続部１０９ａによって輸送車両Ｔに接続可能にされている。輸送車両Ｔが管路１０９に接続されると、車両に充填されて冷媒Ｍ２と熱交換された冷媒Ｍ３が管路１０９を循環して植物工場Ａ内に導入される。
【００４９】
このような構成の温度調整システム１０１によっても、冷却装置２７の高機能化を要求することなく適切な植物工場Ａ内の温度制御が可能になり、ランニングコスト及び設備導入コストを低減することができる。さらに、植物工場Ａの設置場所等の問題でＬＮＧ基地Ｂと管路で接続することが困難な場合であっても、ＬＮＧのガス化冷熱を利用した設備内温度制御を実現することができる。
【００５０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、温度調整システム１，１０１においては、３本の管路を利用して３つの冷媒Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を経由してＬＮＧのガス化冷熱を移送しているが、さらに管路を追加して４以上の冷媒を介して冷熱を移送してもよいし、冷媒Ｍ２を省略して２つの冷媒Ｍ１，Ｍ３を介して冷熱を移送してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１，１０１…温度調整システム、５…第１の管路、９，１０９…第２の管路、１１…第１の熱交換器、１３，１５…第２の熱交換器、２１…流量制御弁（第１の流量調整機構）、Ｐ２…ポンプ（第１の流量調整機構）、２５…流量制御弁（第２の流量調整機構）、Ｐ４…ポンプ（第２の流量調整機構）、２７…冷却装置、３１…温度センサ、３３…制御部、３５…冷風ファン、Ａ…植物工場、Ｂ…ＬＮＧ基地。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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