(57)【要約】      （修正有）【課題】植物栽培空間の空気だけでなく土壌の温度調節に有効なヒートシンクを提供する。【解決手段】ヒートシンク２８は、冷媒が流れる管部３７と、管部３７の外面から突出する複数の放熱フィン３２とを備え、植物栽培空間に設置される。ヒートシンク２８は、植物栽培空間で栽培される植物が植えられる箇所の地面から浮かせた状態で使用され、複数の放熱フィン３２のうち最も下側の放熱フィン３２は、その片面３４が地面に対し対面するように管部３７からの延伸方向が設定されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流れる管部と、前記管部の外面から突出する複数の放熱フィンとを備え、植物栽培空間に設置されるヒートシンクであって、
当該ヒートシンクは、前記植物栽培空間で栽培される植物が植えられる箇所の地面から浮かせた状態で使用され、
前記複数の放熱フィンのうち最も下側の放熱フィンは、その片面が前記地面に対し対面するように前記管部からの延伸方向が設定されている、ヒートシンク。
【請求項２】
断面視において、前記最も下側の放熱フィンが通る面より上側に前記管部の全体が位置している、請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
断面視において、前記管部の左右のそれぞれに複数の放熱フィンが上下に並び、該複数の放熱フィンの各々が横方向に延びている、請求項１又は２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記管部の外面から突出する前記複数の放熱フィンのうち、前記最も下側の放熱フィンは前記管部からの突出長が最大である、請求項３に記載のヒートシンク。
【請求項５】
冷媒が流れる管部と、前記管部の外面から突出する複数の放熱フィンとを備え、植物栽培空間に設置されるヒートシンクであって、
断面視における一端側の放熱フィンが通る面に対し、前記管部の全体が他端側に位置している、ヒートシンク。
【請求項６】
植物栽培空間用の空調システムであって、
冷媒が流れる管部と、前記管部の外面から突出する複数の放熱フィンとを有し、前記植物栽培空間で栽培される植物の近傍に設置されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクへ温熱又は冷熱を供給する熱源部とを備え、
当該ヒートシンクは、前記植物が植えられる箇所の地面から浮かせた状態で使用され、
前記複数の放熱フィンのうち最も下側の放熱フィンは、その片面が前記地面に対し対面するように前記管部からの延伸方向が設定されている、植物栽培空間用の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物栽培空間用の空調システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ヒートシンクを用いて植物栽培室の温度調節を行う空調システムが知られている。この種の空調システムは、ヒートシンクにより温度調節された空気が自然対流することで、植物栽培空間の空調を行う。
【０００３】
特許文献１には、この種の空調システムに用いるヒートシンクとして、熱量制御形伝熱管が記載されている。この熱量制御形伝熱管には、伝熱管の外表面に伝熱フィンが連続的に装備されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２６３４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、本願発明者は、ヒートシンクを利用して、植物栽培空間の空気の温度調節だけでなく、植物が植えられた箇所の土壌と共に植物の根の温度調節を行うことが、植物の育成に有効であることに気が付いた。これに対し、従来のヒートシンク（特許文献１に記載の伝熱管）は、土壌の温度調節に適した構成になっていない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、植物栽培空間の空気だけでなく土壌の温度調節に有効なヒートシンク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】
【０００７】
上述の課題を解決するべく、第１の発明は、冷媒が流れる管部と、管部の外面から突出する複数の放熱フィンとを備え、植物栽培空間に設置されるヒートシンクであって、当該ヒートシンクは、植物栽培空間で栽培される植物が植えられる箇所の地面から浮かせた状態で使用され、複数の放熱フィンのうち最も下側の放熱フィンは、その片面が地面に対し対面するように管部からの延伸方向が設定されている、ヒートシンクである。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、断面視において、最も下側の放熱フィンが通る面より上側に管部の全体が位置している。
【０００９】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、断面視において、管部の左右のそれぞれに複数の放熱フィンが上下に並び、複数の放熱フィンの各々が横方向に延びている。
【００１０】
第４の発明は、第３の発明において、管部の外面から突出する複数の放熱フィンのうち、最も下側の放熱フィンは管部からの突出長が最大である。
【００１１】
第５の発明は、冷媒が流れる管部と、管部の外面から突出する複数の放熱フィンとを備え、植物栽培空間に設置されるヒートシンクであって、断面視における一端側の放熱フィンが通る面に対し、管部の全体が他端側に位置している。
【００１２】
第６の発明は、植物栽培空間用の空調システムであって、冷媒が流れる管部と、管部の外面から突出する複数の放熱フィンとを有し、植物栽培空間で栽培される植物の近傍に設置されるヒートシンクと、ヒートシンクへ温熱又は冷熱を供給する熱源部とを備え、当該ヒートシンクは、植物が植えられる箇所の地面から浮かせた状態で使用され、複数の放熱フィンのうち最も下側の放熱フィンは、その片面が地面に対し対面するように管部からの延伸方向が設定されている。
【００１３】
また、第７の発明は、割筒状に形成された割筒部と、割筒部の外周面に一体化された放熱フィンとを備え、植物栽培空間に設置された配管の外周面のうち周方向における一部を割筒部が覆うように設置されるヒートシンクである。
【００１４】
第８の発明は、第７の発明において、割筒部の外周面に一体化された複数の放熱フィンは、割筒部における周方向の両端を結ぶ割筒面に対し略平行の放熱フィンを含む。
【００１５】
第９の発明は、第７又は第８において、割筒部について内周面側を下側とした場合に割筒部の上部では、一対の放熱フィンが互いに逆方向に突出し、一対の放熱フィンの一方の上面から割筒部の上面を介して他方の上面に亘る連続面が、当該ヒートシンクの上面として形成されている。
【００１６】
第１０の発明は、植物栽培空間用の空調システムであって、第７乃至第９の何れか１つのヒートシンクと、冷媒回路を構成し、割筒部に比べて熱膨張率が大きい配管とを備え、割筒部が配管を覆うようにヒートシンクを配管上に載せた状態で冷媒回路に温熱を供給すると、配管が熱膨張することで、配管が割筒部に密着する。
【００１７】
第１１の発明は、第１０の発明において、配管には、巻き取り可能な管材が用いられる。
【００１８】
第１２の発明は、植物栽培空間における冷媒回路の設置方法であって、冷媒回路を構成する配管を植物栽培空間に設置するステップと、第７乃至第９の何れか１つのヒートシンクの割筒部が配管を覆うようにヒートシンクを配管上に載せるステップと、冷媒回路に温熱を供給し、割筒部に比べて熱膨張率が大きい配管を熱膨張させることで、配管を割筒部に密着させるステップとを行う。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明は、植物栽培空間で栽培される植物が植えられる箇所の地面から浮かせた状態で使用されるヒートシンクにおいて、最も下側の放熱フィンの片面が、地面に向けて遠赤外線を発する輻射面となる。ところで、本願発明者は、最も下側の放熱フィンの片面が地面に対し対面するヒートシンクについて、当初は、地面に直接設置して使用した。しかし、地面が乾燥して植物の根が傷んでしまい、植物の育成結果として良好な結果が得られなかった。その後、このヒートシンクを地面から浮かせて使用したところ、良好な育成結果が得られた。そして、本願発明者は、この育成結果を分析し、ヒートシンクにより植物の根が適度に温度調節され、それが植物の育成に有効であったことに気が付いた。第１の発明では、ヒートシンクを浮かせるため根が傷むことなく、最も下側の放熱フィンの片面が発する遠赤外線により効果的に地面及び植物の根を温度調節することができ、植物の育成に好影響を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）野菜又は果物などの果実の栽培を行う植物栽培空間に配置された分岐管及びヒートシンクの断面を示す図、（ｂ）植物栽培空間を縦断方向に見た図
【図２】（ａ）第１実施形態における植物栽培空間の冷媒配管の平面図、（ｂ）植物栽培空間の分岐管を横方向から見た図、（ｃ）撤去ステップ後の植物栽培空間を横方向から見た図
【図３】第１実施形態におけるヒートシンクの切断面の斜視図
【図４】（ａ）第１実施形態におけるヒートシンクの平面図、（ｂ）ヒートシンク端面の正面図、（ｃ）ヒートシンクの側面図
【図５】植物栽培空間用の空調システムの制御フローチャート
【図６】（ａ）第２実施形態における植物栽培空間の冷媒配管の平面図、（ｂ）植物栽培空間の分岐管を横方向から見た図
【図７】第２実施形態におけるヒートシンクの斜視図
【図８】（ａ）第２実施形態におけるヒートシンクの平面図、（ｂ）ヒートシンク端面の正面図、（ｃ）ヒートシンクの側面図
【図９】菌床栽培を行う植物栽培空間に配置された分岐管及びヒートシンクの断面を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図１−図９を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２２】
＜第１実施形態＞
まず植物栽培空間１１を形成する植物栽培室１０について説明する。植物栽培室１０は、例えばビニールハウスや植物工場などである。植物栽培室１０の屋根は、図１（ａ）に示すように、山型形状に形成されている。例えば、植物栽培室１０の高さは、最も高い位置（図１（ａ）における左右方向の中心位置）で約３．５ｍ、最も低い位置（図１（ａ）における左右の側面の位置）で約２ｍである。
【００２３】
植物栽培空間１１では、図１（ｂ）に示すように、複数の畝１２が縦断方向に形成されている。植物栽培空間１１では、図２（ａ）に示すように、縦断方向（図２（ａ）では左右方向）に沿って、複数の植物１５（例えば、ピーマンなどの食用植物、花卉などの観賞用植物）が並んで植えられている。図２（ａ）では、○印が植物１５を表している。各植物１５は畝１２に植えられているが、鉢植えされていてもよい。なお、図１（ｂ）では、後述する冷媒配管２２及び植物１５などの記載は省略している。図２（ａ）では、畝１２の記載は省略している。
【００２４】
また、植物栽培空間１１では、横断方向に架設された複数の架設部材１４が、縦断方向に並べられている。架設部材１４には、棒状の金属部材やワイヤーなどを用いることができる。各架設部材１４は、複数の畝１２の上方を横断しており、植物１５を支持する紐やワイヤーを吊り下げる等の目的で設けられている。各架設部材１４は、例えば植物栽培室１０の側壁における上部の高さ（例えば２ｍ程度の高さ）に設けられている。植物栽培空間１１の縦断方向において、複数の架設部材１４は、概ね一定のピッチＰ（本実施形態では例えば２ｍピッチ）で設けられている。なお、植物栽培空間１１において、概ね一定のピッチＰで設けられた架設部材１４の間に、横断方向に架設された他の部材が設けられていてもよい。
【００２５】
［１．空調システムの基本構成について］
続いて、植物栽培空間用の空調システム２０について説明する。空調システム２０は、植物栽培空間１１を暖房する暖房システムである。空調システム２０は、冷媒が循環する冷媒配管２２を備えている。冷媒配管２２の一部は、複数のヒートシンク２８を互いに接続することにより構成されている。冷媒としては、例えば水が用いられる。なお、冷媒としてはフロン冷媒などを用いてもよい。
【００２６】
冷媒配管２２には、図２（ａ）に示すように、冷媒を循環させる循環ポンプ２４と、冷媒を加熱する加熱装置２６とが接続されている。循環ポンプ２４と加熱装置２６は、植物栽培室１０の室外に設けられた室外ユニット２３に収容されている。加熱装置２６としては、ボイラー給湯器を用いる。なお、加熱装置２６として、他のタイプのものを用いてもよい。
【００２７】
冷媒配管２２では、循環ポンプ２４の出口の下流で、１本の配管が複数の分岐管３０に分岐し、これらの分岐管３０は加熱装置２６の入口の上流で合流している。複数の分岐管３０は、並列に接続されている。各分岐管３０は、植物１５が並ぶ方向（畝１２の延伸方向）に沿って延びている。また、冷媒配管２２では、循環ポンプ２４の出口側と加熱装置２６の入口側とを接続する短絡配管３５が設けられている。循環ポンプ２４の出口側における短絡配管３５の接続箇所の下流には第１開閉弁Ｖ１が設けられ、短絡配管３５には第２開閉弁Ｖ２が設けられている。
【００２８】
各分岐管３０は、複数のヒートシンク２８（図２（ａ）では４つのヒートシンク２８）を直列に接続することにより構成されている。各分岐管３０では、図２（ｂ）に示すように、複数のヒートシンク２８が、耕作面上（畝１２の箇所の地面）に浮かせた状態で設置されている。複数のヒートシンク２８は、耕作面などに設けた支持部材１６によって、その下端（下面３４）を耕作面から例えば５ｃｍ〜３０ｃｍ（好ましくは５ｃｍ〜１５ｃｍ）浮かせて支持されている。また、各ヒートシンク２８は、植物１５の近傍（例えば耕作面上における植物１５の下端から１０〜３０ｃｍの水平距離）に配置され、植物１５の樹冠の下方に位置している。ヒートシンク２８は、金属製（例えばアルミニウム合金製）である。ヒートシンク２８の詳細については後述する。
【００２９】
空調システム２０では、加熱装置２６の運転及び循環ポンプ２４の運転を行うことにより、暖房運転が行われる。暖房運転中は、加熱装置２６で加熱された冷媒（温水）が、冷媒配管２２を循環する。具体的に、加熱装置２６から吐出された冷媒は、複数の分岐管３０に分岐する。冷媒は、各分岐管３０を流通する際に各ヒートシンク２８で放熱する。そして、各分岐管３０を通過した後に合流して、加熱装置２６に戻る。植物栽培空間１１では、各ヒートシンク２８から温熱が空気に放出される。その結果、各ヒートシンク２８から自然対流が生じる。自然対流は、図１（ａ）に破線で示すように、ヒートシンク２８付近から植物栽培空間１１の上層手前まで上昇し、上層に溜まる冷気に冷却されて下降する。ある程度の流速の自然対流（自然対流の主成分）が生じる領域は、ヒートシンク２８から温熱が供給されて暖房される暖房領域となる。
【００３０】
［２．ヒートシンクについて］
続いて、図３及び図４を参照して、ヒートシンク２８について詳細に説明を行う。以下は、１つのヒートシンク２８について説明を行うが、他のヒートシンク２８についても同じである。以下では、ヒートシンク２８について、図３に示す設置時の向きにおいて上下左右の各方向を用いる。
【００３１】
ヒートシンク２８は、図３及び図４に示すように、冷媒が流れる管部３７と、管部３７の外面から突出する複数の放熱フィン３２とを備えている。管部３７は、円管状に形成されている。各放熱フィン３２は、管部３７の長さ方向に沿って延びる平板状の部材である。複数の放熱フィン３２は、断面視において一端側（上側）から他端側（下側）へ互いに平行に並べられている。ヒートシンク２８では、幅（横方向の長さ）が、上側から下側に向かうに従って大きくなっている。最も下側の放熱フィン３２の幅が最大である。また、最も下側の放熱フィン３２は、管部３７からの突出長が最大である。
【００３２】
ヒートシンク２８では、管部３７の中心を通る鉛直線（図４（ｂ）の一点鎖線）に対し、複数対の放熱フィン３２（本実施形態では、５対の放熱フィン３２）が左右対称に設けられている。各対では、放熱フィン３２が互いに逆側に横方向に延びている。管部３７の左右それぞれでは、上下に並ぶ放熱フィン３２が略等間隔で配置されている。
【００３３】
最も上側の一対の放熱フィン３２の各々は、管部３７の頂部（上部）から上方向に突出し、途中で屈曲して横方向に延びている。また、これ以外の放熱フィン３２は、全体が横方向に延びている。なお、本実施形態では、ヒートシンク２８を支持部材１６に置いているが、上方から金属等のワイヤーを垂らしワイヤーの下端に設けたフック（例えば、左右両側から挟む形状のフック）により最も上側の一対の放熱フィン３２に引っ掛けてヒートシンク２８を吊下げてもよい。
【００３４】
最も下側の一対の放熱フィン３２は、管部３７の底部（下部）から接線方向に沿って左右にそれぞれ延びている。左側の放熱フィン３２の下面から、管部３７の下面を介して右側の放熱フィン３２の下面に亘る連続面は、ヒートシンク２８の下面３４を構成している。下面３４は略平坦面である。断面視において、最も下側の放熱フィン３２が通る面（厚さ方向の中心を通る面（図４（ｂ）の一点鎖線の位置））より上側に管部３７の全体が位置している。言い換えれば、最も下側の一対の放熱フィン３２の片側（上側）に、管部３７全体が位置している。そのため、ヒートシンク２８が転がらず、ヒートシンク２８を安定的に載置することができる。
【００３５】
また、最も下側の放熱フィン３２は、その片面（下面）３４が耕作面に対し対面するように管部３７からの延伸方向が設定されている。具体的に、最も下側の放熱フィン３２は、横方向（例えば、水平方向に対し±１５度の範囲の方向）に延びており、間隔を存して耕作面と対面する。ヒートシンク２８の下面３４は、上面３３に比べて面積が大きい。そのため、ヒートシンク２８の下方に比較的多くの輻射熱を供給することができ、土壌とともに植物１５の根を加温することができる。最も下側の放熱フィン３２の各々について、下面の幅（横方向に延びる部分の長さ）は、管部３７における横方向の幅の半分（外径（直径）の半分）以上にすることが好ましく、管部３７における横方向の幅（外径）以上にすることがさらに好ましい。例えば管部３７の直径を２５ｍｍとし、最も下側の放熱フィン３２の各々について下面の幅は４０ｍｍにすることができる。なお、本明細書において、最も下側の放熱フィンの片面３４が地面に対し「対面する」とは、最も下側の放熱フィン３２の片面３４が地面（水平面）に対し傾斜する角度が３０度以下の場合を言う。
【００３６】
ここで、植物栽培室１０では、植物１５の栽培時期の終了後に次の栽培時期に向けた準備を行うために、土壌を耕す必要がある。しかし、冷媒配管２２を移動させなければ、土壌を耕す際に冷媒配管２２（分岐管３０など）が邪魔になる。本実施形態では、植物栽培の準備方法として、撤去ステップと耕起ステップと再構築ステップとがこの順番で実施される。
【００３７】
撤去ステップでは、空調システム２０の運転時における冷媒配管２２の設置場所から、複数のヒートシンク２８を分離して撤去する。ここで、ヒートシンク２８の長さＬは、縦断方向における架設部材１４のピッチＰより長い。具体的に、ヒートシンク２８の長さＬは、２ｍ以上である。各ヒートシンク２８は、図２（ｃ）に示すように、撤去に際し、隣り合う架設部材１４上に仮置きされる。ヒートシンク２８は、隣り合う架設部材１４上に架け渡される。そして、耕起ステップにおいて植物栽培室１０内の土壌が耕された後に、再構築ステップにおいて、架設部材１４に支持された各ヒートシンク２８を移動させて互いに接続することにより、冷媒配管２２が再構築される。なお、ヒートシンク２８の長さＬが縦断方向における架設部材１４のピッチＰより短い場合、隣り合う架設部材１４上にピッチＰより長い板材を架け渡し、その上にヒートシンク２８を仮置きしてもよい。
【００３８】
また、本実施形態では、ヒートシンク２８の長さＬと架設部材１４のピッチＰとの差が、１ｍ以下である。つまり、ヒートシンク２８の長さＬは３ｍ以下にしている。ここで、ヒートシンク２８が長すぎると、架設部材１４にヒートシンク２８を載せたり降ろしたりする際に、隣り合う架設部材１４間にヒートシンク２８を上下に通すことが困難になる。しかし、本実施形態では、ヒートシンク２８の長さＬが架設部材１４のピッチＰより少し長いだけであるため、隣り合う架設部材１４間にヒートシンク２８を上下に容易に通すことができる。なお、ヒートシンク２８の長さＬと架設部材１４のピッチＰとの差は、５０ｃｍ以下にすること（本実施形態では、ヒートシンク２８の長さＬを２．５ｍ以下にすること）が好ましい。
【００３９】
なお、縦断方向における架設部材１４のピッチＰが１．５ｍ〜４ｍの範囲の植物栽培室がある。そのため、ヒートシンク２８の長さＬは、１．５ｍ以上であればよく、５ｍ以下であればよい。具体的に、ピッチが１．５ｍの場合、ヒートシンク２８の長さは１．５ｍ以上で２．５ｍ以下（好ましくは２ｍ以下）にする。また、ピッチが４ｍの場合、ヒートシンク２８の長さは４ｍ以上で５ｍ以下（好ましくは４．５ｍ以下）にする。
【００４０】
また、ヒートシンク２８が重すぎると、架設部材１４にヒートシンク２８を載せたり降ろしたりする作業が困難になる。本実施形態では、ヒートシンクの重さを例えば５ｋｇ以下にしている。
【００４１】
また、ヒートシンク２８の両端には、他のヒートシンク２８との接続に用いられる接続部１７，１８（例えばスリーブジョイント）がそれぞれ設けられている。具体的に、ヒートシンク２８の一端側には、他のヒートシンク２８に連結するためのオス側接続部１７が設けられている。ヒートシンク２８の他端側には、他のヒートシンク２８のオス側接続部１７に連結可能なメス側接続部１８が設けられている。隣り合うヒートシンク２８同士は、オス側接続部１７とメス側接続部１８とにより直接接続される。
【００４２】
［３．空調システムの制御について］
図５のフローチャートを参照して、空調システム２０の制御について説明する。空調システム２０は、冷媒配管２２における冷媒の循環状態などを制御する制御部５０（図２（ａ）参照）を備えている。
【００４３】
なお、制御用のセンサとして、植物栽培室１０の室外には、室外の外気温を計測する外気温センサ６１（図２（ａ）参照）が設けられている。また、植物栽培室１０の室内には、室内空間の温度を計測する室温センサ６２（図１（ａ）参照）が設けられている。室温センサ６２は、加温対象の植物１５の上部の高さ位置（例えば、１．７〜２．３ｍの高さ位置）に取り付けられ、その取付位置おける空気の温度を計測する。外気温センサ６１の計測温度と、室温センサ６２の計測温度とは、制御部５０に入力される。また、室外ユニット２３には、室内空間の設定温度ＳＴを入力するための入力パネル（図示省略）が設けられている。入力パネルに入力された室内空間の設定温度ＳＴは、制御部５０に入力される。
【００４４】
空調システム２０の運転は、例えばビニールハウスの管理者が入力パネルのスイッチをＯＮに切り替えることで開始される。なお、外気温センサ６１の計測温度ＯＴが所定の判定温度を下回った場合に、制御部５０が空調システム２０の運転を自動的に開始するようにしてもよい。
【００４５】
まずステップＳＴ１では、制御部５０が、冷媒（温水）の目標温度ＷＴを設定する。目標温度ＷＴは、式１を用いて設定される。なお、冷媒の目標温度ＷＴは、循環ポンプ２４の出口温度でもよいし、分岐管３０の上流側又は中間地点などの温度であってもよい。
式１：ＷＴ＝ＳＴ−ＯＴ＋α
【００４６】
式１において、ＳＴは室内空間の設定温度、ＯＴは外気温センサ６１の計測温度、αは加算係数を表す。制御部５０は、室内空間の設定温度ＳＴから外気温センサ６１の計測温度ＯＴを引いた温度差に所定の加算係数αを加えた温度を、ヒートシンク２８へ供給する冷媒の目標温度として、加熱装置２６を制御する。
【００４７】
加算係数αは、例えば、３５℃以上４５℃以下の値が用いられる。ビニールハウスは、植物１５が存在する室内空間に対して、２重張りや３重張りにする場合がある。例えば、加算係数αは、１重張りの場合に４５℃、２重張りの場合に４０℃、３重張りの場合に３５℃とすることができる。加算係数αを決める要素としては、室内空間と室外との間の断熱状態以外に、ヒートシンク２８における放熱量（ヒートシンク２８の大きさ（断面寸法など）、ヒートシンク２８における冷媒流量）を用いることもできる。
【００４８】
例えば、ビニールハウスが２重張りの場合（加算係数αが４０℃の場合）に、室内空間の設定温度ＳＴが２０℃で、外気温センサ６１の計測温度ＯＴが５℃であれば、冷媒の目標温度ＷＴは５５℃に設定される。なお、室内空間の設定温度ＳＴは、植物１５の育成状態に応じて管理者が入力する。
【００４９】
続いて、制御部５０は、ステップＳＴ２において、制御部５０は、第１開閉弁Ｖ１を閉状態から開状態へ切り替え、循環ポンプ２４の運転を開始させると共に、加熱装置２６の運転を開始させる。第２開閉弁Ｖ２は閉状態に維持される。これにより、加熱装置２６で加熱された冷媒が、循環ポンプ２４から吐出され、複数の分岐管３０に分配される。各分岐管３０では、冷媒が各ヒートシンク２８で放熱する。各分岐管３０で放熱した冷媒は、各分岐管３０を通過した後に合流し、加熱装置２６に流入して再び加熱される。
【００５０】
続いて、制御部５０は、ステップＳＴ３において、植物栽培室１０の室温センサ６２の計測温度Ｔが設定温度ＳＴを超えているか否かを判定する。制御部５０は、計測温度Ｔが設定温度ＳＴを超えていると判定した場合に、ステップＳＴ４において、第１開閉弁Ｖ１を閉状態へ切り替え、第２開閉弁Ｖ２を開状態へ切り替えることで、各分岐管３０に冷媒を供給せずに、短絡配管３５に冷媒を流通させてショートカットさせる短絡状態へ切り替える。
【００５１】
また、ステップＳＴ３において計測温度Ｔが設定温度ＳＴを超えていないと判定した場合、制御部５０は、ステップＳＴ６において、冷媒配管２２が循環状態であれば循環状態に維持し、短絡状態であれば循環状態へ切り替える。ステップＳＴ６が終了すると、ステップＳＴ５に移行する。
【００５２】
続いて、制御部５０は、ステップＳＴ５において、空調システム２０の運転を終了させるか否かを判定する。制御部５０は、入力パネルにおいてスイッチがＯＦＦに切り替えられている場合に、運転終了と判定する。これにより、フローチャートの処理は終了する。なお、外気温センサ６１の計測温度ＯＴが所定の判定温度以上となった場合に、運転終了と判定してもよい。
【００５３】
［４．本実施形態の効果等］
本実施形態では、植物栽培空間１１で栽培される植物１５が植えられる箇所の地面から浮かせた状態で使用されるヒートシンク２８において、最も下側の放熱フィン３２の片面３４が、地面に向けて遠赤外線を発する輻射面となる。ヒートシンク２８を浮かせるため根が傷むことなく、最も下側の放熱フィン３２の片面３４が発する遠赤外線により効果的に地面及び植物１５の根を加温することができ、植物１５の育成に好影響を与えることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、架設部材１４上にヒートシンク２８を仮置きできるように構成したため、撤去ステップ及び再構築ステップにおけるヒートシンク２８の移動距離が短くなり、植物栽培室１０においてヒートシンク２８の撤去及び再設置に要する労力を低減させることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、ヒートシンク２８の長さと架設部材１４のピッチＰとの差が１ｍ以下であるため、平面視において畝１２の延伸方向に対しヒートシンク２８を少し回転させるだけで、隣り合う架設部材１４間にヒートシンク２８を上下に通すことができる。
【００５６】
また、本実施形態では、ヒートシンク２８の下面３４が平坦面になっており、架設部材１４上にヒートシンク２８を安定的に仮置きすることができる。また、管部３７の左右に横方向に延びる放熱フィン３２が設けられているため、作業者がヒートシンク２８を持ち運びしやすい。なお、いずれかの放熱フィン３２に取っ手（例えばリング状の取っ手）を取り付けてもよい。これにより、棒などを取っ手に通すことで、一度に複数のヒートシンク２８を持ち運ぶことが可能になる。
【００５７】
また、本実施形態では、自然対流によって、植物１５を包むように室内空気が加温され、強制対流方式に比べて植物１５周辺の温度変化が小さい。また、発明者によって考案された式１によって加熱装置２６を制御することで、自然対流による上昇気流が強くなり過ぎることを防止し、上昇気流の主成分が天井にまで到達することを抑制できる。
【００５８】
なお、本実施形態では、各分岐管３０において冷媒が層流状態で流れるように、循環ポンプ２４の流量が設定される。例えば、管部３７の内径を２５ｍｍとし、分岐管３０に１分当たり１４リットルの冷媒が流れるように循環ポンプ２４の流量を設定した場合、各分岐管３０の各ヒートシンク２８では層流状態で冷媒が流れる。層流状態の場合、各ヒートシンク２８の管部３７内では、中心部と内面付近とで流速差が生じ、冷媒が乱流状態で流れる場合に比べ、冷媒と接触空気との熱交換量が少なくなる。そのため、分岐管３０において複数のヒートシンク２８を直列に接続したとしても、分岐管３０において上流側と下流側とにおける冷媒の温度差が小さくなり、縦断方向において植物栽培空間１１を均一に加温することができる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
第２実施形態は、ヒートシンク２８の断面形状などが第１実施形態とは異なる。また、第２実施形態では、分岐管３０全体を含めて冷媒配管２２には、巻き取り可能な管材が用いられ、各ヒートシンク２８は分岐管３０に取り付けられる。管材としては、樹脂製の円管（例えばポリエチレンパイプ）が用いられている。なお、分岐管３０及びヒートシンク２８は、第１実施形態と同様に、耕作面上に浮かせている。また、冷媒配管２２に金属製パイプを用いてもよい。
【００６０】
各ヒートシンク２８は、分岐管３０の上側だけに、取付金具などを用いることなく直接取り付けられている。各分岐管３０では、複数のヒートシンク２８（図６（ａ）では４つのヒートシンク２８）が直列に設けられている。各ヒートシンク２８は、地面から離間して支持された分岐管３０に上側から載せられている。ヒートシンク２８は、金属製（例えばアルミニウム合金製）である。
【００６１】
ヒートシンク２８は、図７及び図８に示すように、筒を軸方向に割った割筒状に形成された割筒部３１と、割筒部３１の外周面に一体化された複数の放熱フィン３２とを備えている。割筒部３１の外周面に一体化された複数の放熱フィン３２は、割筒部３１における周方向の両端を結ぶ割筒面３１ａに対し略平行の放熱フィン３２を含む。また、割筒部３１について内周面側を下側とした場合に割筒部３１の上部では、一対の放熱フィン３２が互いに逆方向に突出し、一対の放熱フィン３２の一方の上面から割筒部３１の上面を介して他方の上面に亘る連続面が、ヒートシンク２８の上面３３として形成されている。
【００６２】
ヒートシンク２８は、植物栽培空間１１に設置された配管３０の外周面のうち周方向における一部を割筒部３１が覆うように設置される。以下では、図７のように割筒部３１の内周面側が下側を向いた状態（より具体的に、ヒートシンク２８の中央部が分岐管３０の真上に載る状態）に対し、上下左右の各方向を用いる。
【００６３】
割筒部３１は、分岐管３０の外周面のうち周方向における一部を覆うように、分岐管３０の外形形状に対応した形状を有する。すなわち、分岐管３０が円管であるため、割筒部３１は半円筒状（円弧筒状）である。割筒部３１は、断面形状が半円状（円弧状）であり、長さ方向に柱状に延びている。また、各放熱フィン３２は平板状に形成されている。
【００６４】
ヒートシンク２８では、割筒部３１の中心を通る鉛直線（図８（ｂ）の一点鎖線）に対し、複数の放熱フィン３２が左右対称に設けられている。ヒートシンク２８では、３対の放熱フィン３２が設けられている。各放熱フィン３２は、断面視において割筒部３１における周方向の両端を結ぶ割筒面３１ａ（図７参照）に対し略平行に設けられている。なお、本実施形態では、全ての放熱フィン３２が割筒面３１ａに対し略平行であるが、一部の放熱フィン３２だけ割筒面３１ａに対し略平行としてもよい。例えば、最も上側の一対の放熱フィン３２だけ割筒面３１ａに対し略平行としてもよい。
【００６５】
本実施形態では、最も上側の一対の放熱フィン３２が、割筒部３１の頂部（上部）から割筒面３１ａに対し略平行に延びている。割筒部３１の上面を介して一対の放熱フィン３２の一方の上面から他方の上面に亘る連続面が、ヒートシンク２８の上面３３として形成されている。この連続面は略平坦面となっている。そのため、ヒートシンク２８の上面３３に葉などが積もった場合、除去が容易である。なお、本実施形態では、最も上側の一対の放熱フィン３２が略１８０度をなすが、例えば１２０度などの他の角度にしてもよい。
【００６６】
また、最も下側の放熱フィン３２は、その片面（下面）３４が耕作面に対し対面するように管部３７からの延伸方向が設定されている。具体的に、最も下側の放熱フィン３２が、横方向（水平方向）に延びており、間隔を存して耕作面と対面する。ヒートシンク２８の下面３４は、上面３３に比べて面積が大きい。そのため、ヒートシンク２８の下方に比較的多くの輻射熱を供給することができ、土壌とともに植物１５の根を加温することができる。
【００６７】
また、割筒部３１の内径は、分岐管３０の外径（製品規格寸法の外径）よりも大きい。また、分岐管３０は割筒部３１に比べて熱膨張率が大きい。割筒部３１の内径と分岐管３０の外径との差（クリアランス）は、分岐管３０に温熱（温水）を供給する暖房時に分岐管３０の外径が増大して分岐管３０が割筒部３１に密着するように設定されている。
【００６８】
植物栽培空間１１に冷媒配管２２の設置方法は、冷媒配管２２を構成する配管を植物栽培空間１１に設置するステップと、各ヒートシンク２８の割筒部３１が配管（分岐管）３０を覆うようにヒートシンク２８を配管３０上に載せるステップと、冷媒配管２２に温熱を供給し、配管３０を熱膨張させることで、配管３０を割筒部３１に密着させるステップなどを行うことになる。ヒートシンク２８は、配管３０に温熱を供給する期間に、配管３０に直接的に拘束されて保持される。
【００６９】
本実施形態では、放熱フィン３２が割筒部３１に一体化されたヒートシンク２８であるため、植物栽培空間１１の空気と冷媒との熱交換量を確保することができる。また、植物栽培空間１１に冷媒配管２２を設置する場合、植物栽培空間１１に配管（分岐管３０）を設置した後に、その分岐管３０にヒートシンク２８を上側から載せるという簡単な作業でヒートシンク２８を設置できる。分岐管３０とヒートシンク２８との各々について取り回しが容易で、作業が容易である。特に、巻き取り可能な管材を配管に用いるため、配管の設置がさらに容易であり、冷媒配管２２をさらに容易に構成することができる。本実施形態によれば、植物栽培空間用の空調システム２０に関し、植物栽培空間１１の空気との熱交換量を確保でき、且つ、冷媒配管２２の設置や撤去が容易な構成を提供することができる。
【００７０】
具体的に、長さは２ｍのヒートシンク２８を作製した結果、ヒートシンク２８の重量は２ｋｇ程度であった。この程度の重量であれば女性でも容易に持ち運ぶことが可能である。なお、さらに容易にヒートシンク２８を持ち運ぶことができるように、ヒートシンク２８の上面の両端部などに取っ手（例えばリング状の取っ手）を取り付けてもよい。これにより、棒などを取っ手に通すことで、一度に複数のヒートシンク２８を持ち運ぶことも可能になる。
【００７１】
本実施形態では、ヒートシンク２８の上面３３が略平坦面となるように放熱フィン３２を形成している。そのため、ヒートシンク２８上に葉などが積もった場合、除去が容易であり、植物栽培空間１１におけるメンテナンス（日常的な作業）が容易なヒートシンクを提供することができる。また、ヒートシンク２８上に葉などが積もった状態（つまり、熱交換量が低下した状態）が継続しにくくもなる。
【００７２】
本実施形態では、分岐管３０の方がヒートシンク２８の割筒部３１に比べて熱膨張率が大きく、分岐管３０と割筒部３１との熱膨張率の差によって、分岐管３０が割筒部３１に密着して保持する。そのため、分岐管３０に割筒部３１を保持又は固定するための構成を省略することが可能である。なお、割筒部３１を保持するための構成（例えば、保持用の金具）を省略せずに設けてもよい。
【００７３】
本実施形態では、自然対流によって、植物１５を包むように室内空気が加温される。また、強制対流方式に比べて、植物１５周辺の温度変化が小さい。また、発明者によって考案された式１によって加熱装置２６を制御することで、自然対流による上昇気流が強くなり過ぎることを防止し、上昇気流の主成分が天井にまで到達することを抑制できる。
【００７４】
＜第２実施形態の変形例＞
上記実施形態２では、熱膨張により配管３０を割筒部３１に密着させることで、配管３０にヒートシンク２８を取り付けていたが、バンドなどの他の取付手段を用いてもよい。
【００７５】
上記実施形態２では、割筒部３１の断面形状について、中心角が略１８０度の円弧状であったが、中心角は１８０度よりも小さくてもよいし大きくてもよい。また、配管が矩形の配管である場合は、割筒部３１は矩形の割筒状にする。
【００７６】
上記実施形態２では、複数の放熱フィン３２が割筒部３１の外周面に放射状に設けられていてもよい。
【００７７】
＜その他の実施形態＞
上記実施形態では、果実の栽培が行われる植物栽培空間１１に設置される空調システム２０であったが、しいたけ、キクラゲなどのキノコ類の栽培が行われる植物栽培空間１１に空調システム２０（暖房システム）を設置してもよい。図９は、ビニールハウス内に空調システム２０を設置した場合の図である。図９では、鉄パイプ４０を組み立てて設けた複数の棚４１の各々に、複数の菌床４２が並べられている。床面上には、並列接続された複数の分岐管３０が載置され、各分岐管３０上にヒートシンク２８が載せられている。ヒートシンク２８は、最も下側の菌床４２の直下に設けられている。各菌床４２は、２本の鉄パイプ４０の棚４１上に設けられており、ヒートシンク２８から発生する自然対流は、これらの２本の鉄パイプ４０の間を通って菌床４２の底面に直接当たる。なお、図９では、植物栽培室１０がビニールハウスであるが、他の構造形式の建物内の空間（例えば廃校となった建物の教室）であってもよい。また、図９では分岐管３０上にヒートシンク２８を載せているが、第１実施形態のように分岐管３０を複数のヒートシンク２８により構成してもよい。
【００７８】
上記実施形態では、空調システム２０が植物栽培空間１１の冷房を行うように構成されていてもよい。なお、第２実施形態の場合は、冷媒液によって配管３０を加圧して膨張させることで、配管３０を割筒部３１に密着させる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、植物栽培空間用の空調システム等に適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０      植物栽培室
１１      植物栽培空間
１５      植物
２０      空調システム
２８      ヒートシンク
３２      放熱フィン
３７      筒部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018196376.tif 000009
【図８】
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【図９】
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