(57)【要約】【課題】  栽培作物周辺の温度環境を適値に維持するための冷暖房の効率を上げ、ランニングコストを低減させた温室設備の提供。【解決手段】  温室１内の上部空間１ｂに設置されたエアーダクト１０から下方の栽培作物５に向けて温度制御された空気を吹き付けて、栽培作物５の地上部周辺の温度を作物生長を促進する適温に制御すると共に、温室１内の培地４に埋設した培地配管２０で培地温度を栽培作物５の根部の生長を促進する適値に制御する。この２つの温度制御を、共通の熱源発生装置３０からの冷水または蒸気、温水の熱媒体を使用して効率よく行うことで、冷暖房のランニングコストを低減させる。【選択図】図１
2006325516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温室内の上部空間に設置され、温度制御された空気を前記温室内の下部空間に設置された栽培作物の生長点付近に向けて下向きに送風する冷暖房用給気配管と、
前記栽培作物の培地に配設され、内部を流通する温度制御された熱媒体により前記培地の地温を調整する冷暖房用培地配管と、
を具備したことを特徴とする温室設備。
【請求項２】
前記給気配管に、当該給気配管の前記温室内での設置高さを前記栽培作物の生長に合わせて調整する昇降手段を連接したことを特徴とする請求項１に記載の温室設備。
【請求項３】
前記給気配管に前記栽培作物に向け送風する吹出口を、給気配管に対して前記送風方向に相対移動可能に連接したことを特徴とする請求項１または２に記載の温室設備。
【請求項４】
前記温室に低温熱媒体と高温熱媒体のいずれかを選択的に発生する熱源発生装置を配設し、この熱源発生装置で発生した熱媒体で前記温室内の空気を温度制御して前記給気配管に給送すると共に、前記熱源発生装置で発生した熱媒体を前記培地配管に給送して前記培地の地温を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の温室設備。
【請求項５】
前記温室内に、前記熱源発生装置で発生した熱媒体で温室内の空気を前記栽培作物の生長に適した温度に制御し、前記給気配管の空気吹出速度を前記栽培作物の生長点での生長に適した速度に制御する空調装置を配備したことを特徴とする請求項４に記載の温室設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通年に亘り作物の栽培環境を良好に維持するようにした温室設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
温室内で野菜や果物の作物（植物）を土耕栽培、養液栽培する温室栽培（施設栽培、ハウス栽培）は、栽培作物の生育環境（温度、光、湿度、水、風）を良好に制御することができることから、近年ますます普及する傾向にある。温室栽培に限らず、作物の栽培環境は概ね２５℃前後が最適であり、このような最適環境を維持するのに温室栽培が優れている。
【０００３】
通常においては、夏季の温室では室内温度の上昇が著しくなると、温室では栽培作物の地上部にある生長点付近の栽培環境温度が２５℃を超える高温となって、作物の生長が低下し、さらに、作物の地下部である根部の培地温度（地温）も上昇して根部の生育が衰え、吸水力が低下する。その結果、作物の葉の部分からの蒸散作用と根部からの吸水力のバランスが崩れて、作物の生育の勢いが急激に低下し、萎れ（枯れ）や病気の発生が懸念されることになる。また、冬季の温室では暖房装置の使用で室内温度を適温に保つことができるが、作物の培地温度が適温（概して１５〜２０℃）を大幅に下がり、根部の生育も衰え、この場合も作物の葉の部分からの蒸散作用と根部からの吸水力のバランスが崩れて、作物の生育が衰えることが多い。
【０００４】
このようなことから、夏季、冬季を通して温室の室温を栽培作物に好適な温度に調整する冷暖房装置を装備した温室設備が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。この温室設備は、温室内に冷暖房装置と温度センサ、湿度センサ、換気扇などを配備して、夏季には室温が過度に上昇すると冷房して適温になるまで下げ、冬季には室温が過度に低下すると暖房している。このように温室の室温を調整することで、栽培作物の栽培環境が概ね好適に保たれ、作物の生育が促進され、栽培作物の品質の向上と収量増大が図れる。
【特許文献１】特開２００４−２０１６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
夏季は温室内を冷暖房装置で冷房し、冬季は温室内を暖房するようにして、温室内の栽培作物の周辺温度を適温に維持するようにしているが、温室全体を作物の栽培環境に適した温度に冷暖房するためには大型で高価な冷暖房装置が必要であり、この大型の冷暖房装置を通年に亘り稼働させるとなると膨大なランニングコストが掛かり、温室栽培の経済的効果が薄れることになる。また、室温を適温に制御することで、二次的に培地温度を制御しているのが通常である。しかし、作物の種類にもよるが、栽培作物の生長を促進するに好適な温度は、葉や茎の生長点付近が２５℃前後であり、根部（根圏）が１５〜２０℃前後と相違し、室温を適温に制御するようにしても培地温度（地温）を適温に制御することが難しい。また、室内温度は温度センサで検出して十分に管理されているが、培地温度は室内温度から推定しているのがほとんどであり、培地温度の十分な管理、考慮がなされていない。実際、冷暖房装置で室温を適温に制御しても、培地温度がその適温より低くて、作物生育促進のための冷暖房効率が悪く、冷暖房経費の無駄が多くなっているのが現状である。
【０００６】
本発明の目的は、栽培作物の栽培環境を良好に維持するための冷暖房効率を上げ、ランニングコストを低減させた温室設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するため、温室内の上部空間に設置され、温度制御された空気を温室内の下部空間に設置された栽培作物の生長点に向けて下向きに送風する冷暖房用給気配管と、栽培作物の培地に配設され、内部を流通する温度制御された熱媒体により培地温度を調整する冷暖房用培地配管とを具備したことを特徴とする。
【０００８】
ここで、冷暖房用給気配管は、温室内の天井近くの上部空間に設置されたエアーダクトを含む配管で、温室の下部空間に設置された栽培作物の真上から栽培作物に向けて適温の空気を送風して、栽培作物の生長点付近を直接的に適温（例えば約２５℃）に冷暖房して、作物の葉や茎の生長を促進する。給気配管で栽培作物の地上部を直接的にして適温に冷暖房するので、温室規模の大小に関わらず、エネルギー無駄の少ない速やかな冷暖房効果が得られ、ランニングコストの大幅な低減が可能となる。また、暖房用培地配管は、冷水や蒸気の熱媒体を通す塩化ビニール管、金属管、ビニールホース等で、栽培作物の畝状の培地に埋設するなどして設置され、培地を直接的に冷暖房する。培地配管で温度調整された培地温度は、作物の地下部である根部育成の活性化と吸水性を促進する適温（例えば１５〜２０℃）であり、給気配管で温度調整された作物の地上部周辺の温度と異なるのが通常である。栽培作物の地上部と地下部のそれぞれを独立した配管で、それぞれの適温に温度制御することにより、作物の地上部と地下部のトータルの生育が促進されて、作物の品質向上が図れ、収量増大が容易となる。
【０００９】
本発明においては、冷暖房用給気配管に、この給気配管の温室内での設置高さを栽培作物の生長や冷暖房効果に合わせて調整する昇降手段を連接することができる。また、給気配管に栽培作物に向け送風する吹出口を、給気配管に対して送風方向（栽培作物に接近離反する方向）に往復移動可能に連接することができる。
【００１０】
ここでの昇降手段は、温室内の上部空間に設置されたエアーダクトを上下に平行移動させる手動式あるいは自動式のエレベータ機構が適用できる。また、給気配管に連接する吹出口は、給気配管の下面から下方に突出させた伸縮式の筒体、ノズルも適用できる。昇降手段による給気配管の上下移動と、給気配管に対する吹出口の伸縮操作は、同時に、あるいは、別々に行うことができる。このような上下移動と伸縮操作を、栽培作物の生長に対応させて行うことで、作物の地上部の生長点付近に向けて常に最適な距離から適度な風速で冷暖房用空気を送風することができ、作物の全生長の期間において作物地上部の適正な温度管理ができるようになる。
【００１１】
また、本発明においては、温室に低温熱媒体と高温熱媒体のいずれかを選択的に発生する熱源発生装置を配設し、この熱源発生装置で発生した熱媒体で温室内の空気を温度制御して給気配管に給送すると共に、熱源発生装置で発生した熱媒体を培地配管に給送して培地の地温を調整することができる。
【００１２】
ここでの熱源発生装置は、水道水や河川水、地下水を冷却して０℃近い冷水の低温熱媒体を発生する冷却器や、水道水などを高温に加熱して蒸気や熱湯の高温熱媒体を発生する加熱器を備えた冷暖房装置が適用できる。温室内が過度に上昇する夏季においては冷水の低温熱媒体を発生させて、この冷水で温室内の空気を適温まで冷却して給気配管から栽培作物に向けて送風し、作物の生長点付近の温度を適温に制御すると共に、同じ冷水を培地配管に給送して培地を適温に冷却する。また、冬季においては熱源発生装置で蒸気を発生させ、この蒸気で温室内の空気を適温まで加温して給気配管から栽培作物に向けて送風し、作物の生長点付近の温度を適温に制御すると共に、同じ蒸気を培地配管に給送して培地を適温まで加温する。
【００１３】
また、本発明においては、熱源発生装置で発生した熱媒体で温室内の空気を栽培作物の生長に適した温度に制御する熱交換の機能と、給気配管の空気吹出速度を栽培作物の生長点での生長に適した速度に制御する機能を有する空調装置を温室内に配備することができる。この空調装置は、温室内の空気を吸引する吸気口と、この吸気口から吸引した空気を任意の風速で給気配管に給送する送風ファンを有し、送風ファンの回転速度を調整することにより給気配管からの空気吹出速度を制御する。このような送風ファンによる風速調整は微調が容易で、多種多様の栽培作物に適正に対応させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、栽培作物の地上部と地下部の栽培環境が、それぞれ独自に、しかも、それぞれに適正な温度環境に設定することが容易にできて、栽培作物の品質改善、収量増大を図ることができる。また、給気配管で栽培作物の生長点付近に集中的に送風して温度制御し、培地配管で培地を直接的に冷暖房して温度制御するので、温室内全体を冷暖房するシステムに比べて冷暖房の効率が倍加して、冷暖房機能を備えた温室栽培のランニングコストを大幅に低減させることができ、温室栽培の経済的効果が確約されるという実益的に優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３を参照して説明する。
【００１６】
図１は、温室設備の全体の概要を示す正面図であり、図２はその部分側面図である。温室１の内部は下部空間１ａと上部空間１ｂに分けられ、下部空間１ａに複数条の畝状の培地４が平面的に配列され、各培地４で多数の栽培作物５が生育する。培地４の真上の上部空間１ｂに、複数条の給気配管１０が培地４とほぼ平行に配設される。給気配管１０は、例えばエアーダクトで、以下、必要に応じてエアーダクト１０と称する。エアーダクト１０の下面の複数箇所に吹出口１１が連接される。各吹出口１１は、培地４上の栽培作物５に向けて下向きに設定される。複数の各吹出口１１は、エアーダクト１０の下面に対して栽培作物５と接近離反する上下方向に相対移動も可能である。また、エアーダクト１０は、温室１の上部空間１ｂに昇降手段１２で上下動可能に設置される。
【００１７】
温室１の外部に冷水の低温熱媒体と蒸気の高温熱媒体のいずれかを発生する熱源発生装置３０が設置され、温室１内に空調装置４０が設置される。熱源発生装置３０は、水道水や河川水などを冷却して冷水（低温熱媒体）を発生する冷却器３２と、水道水などを沸騰させて蒸気（高温熱媒体）を発生させたり、温水を発生させる加熱器３３を装備する冷暖房装置３１を有する。冷暖房装置３１に熱媒体の温度を調整する調整器３４が連接され、調整器３４に培地配管２０の両端部が連結される。培地配管２０は、調整器３４から培地４に延びる往路配管２０ａと、培地４から調整器３４に戻る復路配管２０ｂからなる循環する配管で、往路配管２０ａの一部に熱媒体を往路配管２０ａから復路配管２０ｂに送るポンプ３５が設置される。往路配管２０ａは、図２に示すように畝状の培地４を貫通する。
【００１８】
次に、図１の温室設備の通年の稼働例を説明する。
【００１９】
温室１の室温が過度に上昇する夏季の場合、熱源発生装置３０の冷却器３２を稼働させて冷水を発生させ、この冷水を冷暖房装置３１を介して温室１内の空調装置４０に給送する。空調装置４０は、温室１内の空気を冷暖房装置３１からの冷水で冷却して栽培作物５の地上部の生育に適した温度、例えば約２５℃に調整すると共に、この温度調整された空気を所望の風速にしてエアーダクト１０に給送する。エアーダクト１０に給送された約２５℃の空気は、吹出口１１から栽培作物５の生長点付近に向け下向きに吹き出されて、栽培作物５の地上部周辺の温度を約２５℃の適温にする。
【００２０】
吹出口１１から栽培作物５の生長点付近に向け適温の空気を吹き付けるため、栽培作物５の上部周辺温度が速やかに適温となり、栽培作物５の地上部の生育が速やかにして効率よく促進される。また、時間経過と共に温室１の内部全体の室温が約２５℃近くに平均化して、適温による作物生育の促進が安定する。この場合、栽培作物５に吹き付ける適温の空気に積極的に炭酸ガスを混入させておくと、この炭酸ガスで栽培作物５の光合成が促進されて、生育がより効果的となる。また、空調装置４０が温室１内の冷却された空気を吸引して適温に温度制御するため、夏季の温室外の高温の空気を吸引して冷却する場合に比べ格段に効率の良い空気冷却による室温制御が行える。
【００２１】
上記室温制御と同時に、温室１内の培地４が栽培作物５の根部の伸長と吸水性を促進する適温（例えば１５〜２０℃）に冷却される。冷却器３２からの冷水を冷暖房装置３１を介して調整器３４に送り、調整器３４で１５〜２０℃の適温にして往路配管２０ａに送出する。往路配管２０ａに送出された水はポンプ３５で往路配管２０ａ内を所望の速度で進行して、配管２０ａの管壁を介して培地４を適温に冷却する。往路配管２０ａで培地４を冷却した水は復路配管２０ｂから調整器３４に戻されて循環する。
【００２２】
また、冬季においては熱源発生装置３０の加熱器３３を稼働させて蒸気や温水を発生させ、この蒸気や温水を上述の冷水の代わりに空調装置４０と調整器３４に給送して、温室１内を暖房することで適温に室温制御し、培地４を暖房することで適温に地温制御する。
【００２３】
以上の夏季や冬季のいずれも栽培作物５は、最適な栽培環境の中で生育が効果的に促進され、速やかに生長する。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、栽培作物５の生長段階を示すもので、図３（Ａ）が図１の成長状況とすると、図３（Ｂ）（Ｃ）は一段階大きく生長した状況を示している。図３（Ａ）における栽培作物５とエアーダクト１０の吹出口１１との離隔距離Ｈ１は、吹出口１１から栽培作物５に向けて吹き下ろす空気の速度が栽培作物５の生育促進に適する速度となるように決められている。この図３（Ａ）の状況のまま栽培作物５が生長して高く伸びるにつれて距離Ｈ１が小さくなり、吹出口１１から吹き出される空気による栽培作物５の生育促進効果が低減するが、図３（Ｂ）または図３（Ｃ）のように対処すれば栽培作物５の生育促進効果は損なわれず、良好なまま継続される。
【００２４】
図３（Ｂ）は、栽培作物５の生長に合わせてエアーダクト１０を上昇させて、栽培作物５と吹出口１１との離隔距離Ｈ２を距離Ｈ１と同程度な適値に保つようにした状況を示す。図３（Ｃ）は、エアーダクト１０を上昇させずに吹出口１１のみを栽培作物５の生長に合わせて上昇させることで、栽培作物５と吹出口１１との離隔距離Ｈ３を距離Ｈ１と同程度な適値に保つようにした状況を示す。図３（Ｂ）は、培地４の複数の栽培作物５が同じように生長する場合に、全ての栽培作物５に対して一括して距離制御ができる。図３（Ｃ）は、培地４の複数の栽培作物５の生長度合いにばらつきがある場合、個々の栽培作物５に対して独自に距離制御ができる。また、エアーダクト１０の上昇による距離制御と、このエアーダクト１０に対する吹出口１１の相対上昇による距離制御を共に行うことも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態である温室設備の概要を示す正面図である。
【図２】図１温室設備の部分側面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は図１温室設備における栽培作物と給気配管の距離関係を説明するための側面図である。、
【符号の説明】
【００２６】
１    温室
１ａ    下部空間
１ａ    上部空間
４    培地
５    栽培作物
１０    給気配管、エアーダクト
１１    吹出口
１２    昇降手段
２０    培地配管
２０ａ    往路配管
２０ｂ    復路配管
３０    熱源発生装置
３１    冷暖房装置
３２    冷却器
３３    加熱器
３４    調整器
３５    ポンプ
４０    空調装置
【図１】
2006325516.tif 000003
【図２】
2006325516.tif 000004
【図３】
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