(57)【要約】  本発明は、空気調和システム、空気調和システムキット、及び、組み立て式エアハウスに関するものであって、空気調和システムを短期間に且つ低コストで設置可能な新しい工法を提供する。  本発明の空気調和システム1は、2枚のフィルムをドーム状に膨張させることにより、内部に作業スペース5が形成される組み立て式ビニルハウス3と、作業スペース5内に配置される下部面6内に一部が埋もれ、水を溜めて地熱を蓄えさせるタンク31と、作業スペース5の空気を吸い込んでタンク31へ送り込む吸気経路33と、タンク31から下部面6内の所定部分を通ってタンク31と再接続する循環経路35と、を含み、更に、タンク31内の水及び空気を各経路の一方向より送り込み、その水を再びタンク31へ供給する循環経路35と、循環経路35より作業スペース5に向けて配設され、上記送り込まれた空気を作業スペース5に送る排気経路37と、を含んで構成されても良い。
2018535699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム固定ベースにより固定され、ドーム状として設けることができるフィルムであり、空気を注入・膨張させることにより外気圧より高圧の内部の作業スペースを形成できるフィルムと、
前記作業スペース内にあり、液状の熱媒体を溜めて地熱を蓄えさせるためのタンクと、
前記作業スペースの空気を吸い込んで前記タンクへ送り込む吸気経路と、
前記タンクから伸び前記作業スペースの下部面を通って再び前記タンクに戻り前記タンクと接続するように配置され、前記タンク内の前記液状の熱媒体及び前記空気が循環する循環経路と、
前記循環経路より前記作業スペースに向けて突出するように配置され、前記循環経路より供給される前記空気のうち少なくとも一部を前記作業スペースへ排出する排気経路と、
前記作業スペース内の空気が、前記吸気経路から、前記タンク、前記循環経路そして前記排気経路を通って前記作業スペースへ戻る空気の循環を促進する空気循環促進要素と、
を含んで構成される組み立て式エアハウスであって、
前記吸気経路に吸い込まれた空気が、前記タンクへ送り出され、溜めてある水、即ち土壌と熱交換を行った後、前記排気経路から前記作業スペースへ供給されて、前記作業スペースの温度を調節するように構成されたことを特徴とする組み立て式エアハウス。
【請求項２】
複数の内側及び外側フィルム11,10がドーム状として多重に設けられており、空気を注入・膨張させることにより形成された内部の作業スペース5と、前記複数の内側及び外側フィルム11,10の間に形成された空気層7と、前記作業スペース5内に一部が埋もれ、液状の熱媒体を溜めて地熱を蓄えさせるタンク31と、前記作業スペース5の空気を吸い込んで前記タンク31へ送り込む吸気経路33と、前記タンク31から前記作業スペース5の下部面及び前記空気層7の下部面を通って再び前記タンク31と接続するように配置され、前記タンク31内の前記液状の熱媒体及び前記空気が循環する循環経路35と、前記循環経路35より前記作業スペース5に向けて突出するように配置され、前記循環経路35より供給される前記空気のうち一部を前記作業スペース5へ排出する排気経路37と、を含んで構成される組み立て式エアハウスであって、
設置面の上部に前記作業スペース5を囲むように配置され、前記複数の内側及び外側フィルム11,10の間に前記空気層7が形成されるように、互いに離隔した状態で前記複数の内側及び外側フィルム11,10を固定するフィルム固定ベース9が、前記設置面の上に配置されており、
前記フィルム固定ベース9は、前記内側フィルム11を固定する内側フィルム固定壁21と、前記外側フィルム10を固定する外側フィルム固定壁23からなり、
前記外側フィルム固定壁23の表面において２つの弾性部材25が平行に水平方面に向けて延在し、その上において金属製の平板27が前後方向に向けて交差するように設けられ、これらの各部材がボルトにより貫通され、該ボルトはナットにて固定されることにより、前記外側フィルム固定壁23に固定されており、
前記循環経路35の管路45は、ビニルハウス3の機械室13の下部6内に配置されたタンク31より、左右方向に一個ずつ形成され、前記作業スペース5を囲むように配置された前記フィルム固定ベース9と重なって重み部24内を通過するように配置されており、
前記管路45に接続する水路47は、前記作業スペース5の下部面6に設けられ、前記フィルム固定ベース9より前記作業スペース5の中央付近を通って前記タンク31に接続され、
前記管路45の上部には、前記排気経路37が接続し、前記タンク31より供給される空気が前記排気経路37へ供給されるように設けられ、前記排気経路37は、前記フィルム固定ベース9の前記内側フィルム固定壁21及び前記内側フィルム11を貫通するように配置されることにより、配管の損傷及び空気の漏れを抑制するように構成されたことを特徴とする組み立て式エアハウス。
【請求項３】
前記内側フィルム固定壁21には、前記作業スペース5内の前記空気が前記空気層7に流入するための通気口59が設けられ、
前記通気口59は、前記内側フィルム固定壁21よりも低い位置に、長手方向(水平方向)にて所定の間隔を置いて複数として形成され、前記作業スペース5の下部面および前記フィルム固定ベース9内部の重み部24の各表面よりも低い位置に形成され、
前記作業スペース5内の空気は、前記作業スペース5と前記空気層7との気圧差により下部面6内に浸透し、前記通気口59を通って前記空気層7へ流れ込むことにより、前記空気層7の気圧を上昇、維持するために、前記空気層7の気圧P1を外気圧P2よりも高く維持し、空気が下部面6の内部を通過することにより、前記下部面6及び該下部面6に含まれた水分が腐ることを抑制し、植物及び野菜類の栽培に適切な状態(条件)を維持することを特徴とする請求項２に記載の組み立て式エアハウス。
【請求項４】
前記内側フィルム固定壁21と前記外側フィルム固定壁22は、いずれも、その断面がL字型となっており、各々の下端部が締結することにより、前記内側フィルム固定壁21と前記外側フィルム固定壁22の間にスペースが形成されることを特徴とする請求項３に記載の組み立て式エアハウス。
【請求項５】
前記吸気経路33上に、前記吸い込まれる空気の流れを利用して発電を行う発電装置43が設けられていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の組み立て式エアハウス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気及び土壌内の調和技術に関するものであって、より具体的には、組み立て式に設置可能なエアハウスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地上の気温(室温等)と地中の温度との差、即ち、地熱を利用する空気調和システムが多く提案されている。このような空気調和システムは、地中の温度において、殆どの場合、夏場には外気より低温で、冬場には外気より高温である特徴を利用している。
【０００３】
例えば、下記の特許文献には、地熱を利用する具体的な手段として、地上から地中へ不凍液等の熱媒体を循環させる配管が設けられており、地中の地熱と熱交換する種々の方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の地熱利用システムは、土壌の掘削、基礎工事、水締めなど、大規模の土木工事を行わなければならないことから、工事期間が長期化し、それに伴い、設置費用が増加する問題点があった。
【０００５】
本発明は、短期間に低コストで設置可能な新しい組み立て式エアハウス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】
【０００６】
本発明の組み立て式エアハウスは、複数のフィルムがドーム状として多重に設けられており、空気を注入・膨張させることにより形成された内部の作業スペースと、上記複数のフィルムの間に形成された空気層と、上記作業スペース内に一部が埋もれ、液状の熱媒体を溜めて地熱を蓄えさせるタンクと、上記作業スペースの空気を吸い込んで上記タンクへ送り込む吸気経路と、上記タンクから上記作業スペースの下部面及び上記空気層の下部面を通って再び上記タンクと接続するように配置され、上記タンク内の上記液状の熱媒体及び上記空気が循環する循環経路と、上記循環経路より上記作業スペースに向けて突出するように配置され、上記循環経路より供給される上記空気のうち一部を上記作業スペースへ排出する排気経路と、を含んでなる組み立て式エアハウスにおいて、上記組み立て式エアハウスは、設置面の上部に上記作業スペースを囲むように配置され、上記複数のフィルムの間に上記空気層が形成されるように、互いに離隔した状態で各々のフィルムを固定するフィルム固定ベースが、上記設置面の上に配置されることを特徴とする。
【０００７】
本発明の実施例において、上記複数のフィルムは、内側フィルムと外側フィルムからなり、上記フィルム固定ベースは、上記内側フィルムを固定する内側フィルム固定壁と、上記外側フィルムを固定する外側フィルム固定壁からなることを特徴とする。
【０００８】
この場合、上記内側フィルム固定壁には、上記作業スペース内の上記空気が上記空気層へ流入するための通気口が設けられることが好ましい。
【０００９】
また、内側フィルム固定壁と上記外側フィルム固定壁は、いずれも、その断面がL字型となっており、各々の下端部同士が締結することにより、上記内側フィルム固定壁と上記外側フィルム固定壁の間にスペースが形成される。
【００１０】
また、他の実施例においては、上記吸気経路上に、上記吸い込まれる空気の流れを利用して発電を行う発電装置が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、施設本体を組み立て式エアハウスとすることにより、空気調和システムを短期間に低コストで設置することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】組み立て式エアハウスの一部を切り、空気調和システムのキット(kit)として、組み立て式にて形成した空気調和システムの外観の状態を示した図面である。
【図２】フィルム固定ベースの構成や、外側フィルム及び内側フィルムをフィルム固定ベースに固定する方法を模式的に示した図面である。
【図３】空気調和システムを側面からみた状態を模式的に示した縦断面図である。
【図４】空気調和システムを上側からみた状態を模式的に示した上面断面図である。
【図５】循環経路及び排気経路の構成を模式的に示した図面である。
【図６】図4のA-A線による横断面を模式的に示した図面である。
【図７】図4のB-B線による横断面を模式的に示した図面である。
【図８】空気調和システムの変形例を側面からみた状態を模式的に示した縦断面図である。
【図９】各フィルムのフィルム固定ベースの固定方法の変形例を模式的に示した図面である。
【図１０】空気調和システムの変形例を上側からみた状態を模式的に示した上面断面図である。
【図１１】流体分散設備のうち側面循環経路配管の模型的な断面図である。
【図１２】気圧制御部の構成を模式的に示す配管、及び各気圧制御部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の組み立て式エアハウスは、複数のフィルムがドーム状として多重に設けられており、空気を注入・膨張させることにより形成された内部の作業スペースと、上記複数のフィルムの間に形成された空気層と、上記作業スペース内に一部が埋もれ、液状の熱媒体を溜めて地熱を蓄えさせるタンクと、上記作業スペースの空気を吸い込んで上記タンクへ送り込む吸気経路と、上記タンクから上記作業スペースの下部面及び上記空気層の下部面を通って再び上記タンクと接続するように配置され、上記タンク内の上記液状の熱媒体及び上記空気が循環する循環経路と、上記循環経路より上記作業スペースに向けて突出するように配置され、上記循環経路より供給される上記空気のうち一部を上記作業スペースへ排出する排気経路と、を含んでなる組み立て式エアハウスにおいて、上記組み立て式エアハウスは、設置面の上部に上記作業スペースを囲むように配置され、上記複数のフィルムの間に上記空気層が形成されるように、互いに離隔した状態で各々のフィルムを固定するフィルム固定ベースが、上記設置面の上に配置されることを特徴とする。
【００１４】
以下に、本発明の空気調和システム1、空気調和システムキット、及び組み立て式エアハウス3について、図面を参照しつつ説明するが、図面の各構成要素は模式的に示されているため、各構成要素の内容(例えば、配管や、数量、大きさ等)は図面に示されたものに限定されるわけではないことに留意すべきである。
【００１５】
本実施形態の組み立て式エアハウス3は、空気調和システム1及び空気調和システムキットの構成要素の一つであり、空気調和システムに含まれる各構成要素(部品)をその設置面上(例えば、地上)に適宜組み立てることにより、空気調和システム1が出来上がる。
【００１６】
図1は、組み立て式エアハウス3の一部を切って、空気調和システムのキットとして組み立てることにより構成される空気調和システム1の外観の状態を示す。
【００１７】
組み立て式エアハウス3は、複数のフィルムを多重のドーム状に膨張させることにより、内部に作業スペース5が形成されており、設置現場にて組立設置が可能であるビニルハウス(以下の実施形態の説明において、「組み立て式ハウス」を「ビニルハウス」と称する)である。
【００１８】
また、ビニルハウス3は、その設置面の上に作業スペース5を囲むように配置され、各フィルムの間に空気層7が形成されるように間隔を空けた状態で該フィルムを該設置面の上に固定させるフィルム固定ベース9を備える。
【００１９】
本実施形態において、ビニルハウス3内に作業スペース5の下部面6には、植物や野菜を栽培するに最適であって、かつ、作業員が歩行することができる土壌材料が配置される。
【００２０】
使用する土壌材料として、例えば、土、砂、砂利、又は、多孔性物質(鉱石や、人工的に作られた多孔性材料等)を１種類または複数の種類を(混合して、若しくは、積層させて)使用することも考えられる。本実施形態に関する土壌材料の配置構成については、後述する。
【００２１】
本実施形態のビニルハウス3は、空気圧(詳細には、作業スペース5及び空気層7の空気圧を高めるもの)により外形が保たれるものであって、合成樹脂製フィルム(例えば、ポリ塩化ビニルフィルム)を外壁とした二重構造にて構成され、園芸用や農業用の作業スペースとなる。具体的には、ビニルハウス3は、外気を取り入れて送り込むことによりドーム状に膨張する外壁を成す合成樹脂製フィルム(外側フィルム10)及び内側フィルム11と、ハウスの前後に１つずつ設けられる出入口兼風除室13,14と、フィルム固定ベース9と、からなる。使用する外気を入れ込む方法については、後述する。
【００２２】
なお、出入口兼風除室13は、外側フィルム10及び内側フィルム11を膨張させるために必要な送風機等の機械設備や、これらを制御する装置が収容される機械室(以下、「機械室13」と称する)として利用する。
【００２３】
図1に示されるように、ビニルハウス3の外側フィルム10及び内側フィルム11をドーム状に膨張させると、ハウス内にドーム状の作業スペース5が形成され、外側フィルム10と内側フィルム11との間に空気層7が形成される。
【００２４】
また、外側フィルム10及び内側フィルム11それぞれの外側(表面側)の面には、ロープ(rope)16が、例えば、格子型にて固定されるか掛けられ、これらのロープ16は、外側フィルム10と内側フィルム11のいずれにおいてもフィルム固定ベース9に固定される。これにより、外側フィルム10及び内側フィルム11は、ハウス内において空気圧が上昇する時や、外部からの力(例えば、風や雪等による外的圧力)を受ける時にも、外側への急激な変形を抑制する。
【００２５】
図２は、フィルム固定ベース9の構成や、外側フィルム10及び内側フィルム11をフィルム固定ベース9に固定する方法を模式的に示す。なお、図２において、フィルム固定ベース9内に配置される各部材については、その図示を省略する。
【００２６】
フィルム固定ベース9は、内側フィルム11を固定する内側フィルム固定壁21や、外側フィルム10を固定する外側フィルム固定壁23、これに付随する出入口兼風除室13,14等を含んで構成される。より詳細には、内側フィルム固定壁21及び外側フィルム固定壁23のいずれも、断面がL字型で、剛性が比較的に大きめの材料(例えば、鉄や樹脂等)からなる部材である。ビニルハウス3の大きさに応じて適宜接続させて使用する。また、内側フィルム固定壁21を接続する際には、例えば、ゴムシート等の緩衝材を入れ込んだうえ、ボルト等で付着する方法により接続することができる。外側フィルム固定壁23の接続についても、同様の方法を適用する。より安定した施設を構築しようとする等の場合に、必要に応じて内側フィルム固定壁21と外側フィルム固定壁23とを接続する際にも同様である。
【００２７】
また、内側フィルム固定壁21及び外側フィルム固定壁23は、各々の下端部を締結するように配置され、該内側フィルム固定壁21と上記外側フィルム固定壁23の間に、重み部24として土が配置される（図１参照）ことにより、設置面の上に安定的に設けられる。
【００２８】
次に、外側フィルム10及び内側フィルム11をフィルム固定ベース9に固定する方法を説明する。
【００２９】
本実施形態からすると、外側フィルム10は、その下端部の付近に外側フィルム固定壁23を共に配置(例えば、外側に配置)され、その表面に、帯形の弾性部材25(ゴム等)２つが平行に水平方面に向けて長く延在しており、その上において、一種の金属材(鉄板などの弾性材)を平板27として前後(図２においては、左右)方向に向けて交差させ、これらの各部材を貫通するボルトやナットにて固定することにより、外側フィルム固定壁23に固定される。内側フィルム11の内側フィルム固定壁21に対する固定方法や、各フィルムの出入口兼風除室13,14の外壁に対する固定方法についても、同様である。
【００３０】
このようにビニルハウス3を設置する場合、その設置面上にフィルム固定ベース9を配置し、ここにフィルム(外側フィルム10及び内側フィルム11)を固定することにより、フィルムを設置面上に固定するための基礎工事が不要となり、工期の短縮やコスト低減の効果が得られる。
【００３１】
図3は、空気調和システムキットを用いて作られた空気調和システム1の構成を横からみた状態を模式的に示したものであり、図4は、空気調和システム1の構成を上側からみた状態を模式的に示したものである。
【００３２】
空気調和システム1は、外気及び太陽光により変化するビニルハウス3の作業スペース5において、特に、夏場には、高温により作業不能の状態に陥ることを防止し、作物を健やかに生長させるために、地熱を用いて作業スペース5内部の空気の温度や湿度を調節することにより、快適なスペースにする。必要な空気調和を行うために、複数のフィルムを多重的にドーム状に膨張させることにより内部に作業スペース5が形成される前述の組み立て式エアハウス3は、作業スペース5の内部に配置される下部面6に一部が埋もれ、液状の熱媒体(本実施例においては、水)を溜めて地熱を蓄えるタンク31と、作業スペース5の空気を吸い込んでタンク31へ送る吸気経路33と、タンク31から下部面6を経由してタンク31へと接続し、タンク31内の液状の熱媒体及び空気に対して各経路の一方側より送風を行い、各々の液状の熱媒体をタンク31に再供給する循環経路35と、循環経路35より作業スペース5に向けて配設され、タンク31から送られた空気を作業スペース5に送る排気経路37と、等を含んでなる。
【００３３】
タンク31は、全体もしくは一部(本実施例においては、全体)が作業スペース5の下部面6内に埋もれ、給水経路39より供給される水道水(もしくは、地下水)を溜めて、水と、下部面6を構成する土壌材料との間で熱交換を行うことにより、溜めてある水に地熱を蓄熱する。これにより、タンク31内の水は、季節を問わず、土壌内の温度(例えば、15℃程度)に近い温度を保たれる。なお、給水経路39は、例えば、ビニルハウス3の設置面(例えば、地面)の下を通って給水口に接続することが好ましい。
【００３４】
給水経路9でのタンクへの給水は、必ずしも持続的に行われなくても良く、例えば、タンク31内の水が所定の水量(空気と熱交換を行うに不十分な水量等)まで減少した際に行われて良い。必要な水量の調整は、水位を管理するセンサー、又は、電子バルブ等の部材により自動的に行われても良い。
【００３５】
また、タンク31は、耐腐食性の高い金属(塗装された金属を含む)や樹脂等の材料からなる既製品を使用することができ、コストの問題さえなければ、熱伝導率の高い金属材料を使用することが好ましい。
【００３６】
吸気経路33は、一端部が作業スペース5の内部(例えば、より気温や気圧の高い作業スペース5の高い位置)に吸気口41として配置され、他端部がタンク31の上部に接続されており、具体的には、吸気経路33は、必要に応じては支持部材を利用して作業スペース5に立てることにより、特に夏場には、作業スペース5内部の高い位置にある空気が、高い位置にあり空気循環促進要素として機能する吸気口41よりスムーズに流入され、気温・気圧の低いタンク31内部へ送られる。吸気経路33は、耐腐食性の高い金属(塗装された金属を含む)や樹脂等からなる既製の管材(例えば、硬質塩化ビニル管等)を使用して構成すれば良い。
【００３７】
吸気経路33に吸い込まれた空気は、タンク31へ送り出され、溜めてある水と熱交換(間接的には、下部面6を構成する土壌材料と熱交換)を行う。これにより、夏場等に、作業スペース5内部の温度が土壌内部の温度より高い場合、タンク31内部において空気が低くなり、冬場には、作業スペース5内部の温度が土壌内部の温度より低い場合、タンク31内部において空気が高くなる。
【００３８】
また、吸気経路33には、吸気口41より吸い込まれる空気の流れを利用して発電を行う1つ又は複数(本実施例においては、2つ)の発電装置43が設けられ、各発電装置43の上部側には、空気の流量(空気が通過する経路の内部の有効面積)が調節可能な流量調節手段44(例えば、ダンパー)が設けられる。
【００３９】
例えば、流量調節手段にて吸気経路33の空気流量を調節することにより、流入する速度がもっと速くなり、発電効率を高めることが可能になる。
【００４０】
発電装置43により生成される電気は、蓄電池に蓄電され、停電時の使用以外にも、ビニルハウス3内部の送風機等、各種機器を作動させることに使用され、これにより、独立型エネルギー施設栽培が可能になる。
【００４１】
循環経路35は、タンク31内の水や空気を各経路の一方側(例えば、タンク31より高いところに接続した場所)より送り出し、各経路の内部において、水や空気に対して熱交換を行ってから、各空気については、排気経路37に供給する一方、水については、タンク31に再供給するように構成される。
【００４２】
ビニルハウス3の機械室13は、ビニルハウスのフィルムを膨張させるため(即ち、作業スペース5の内部に空気を入れ込むため)の送風機36と、出入口兼風除室14の付近で機械室13の上部側に送風を行う送風機40やその他の機器を制御するコンピューター(以下、「制御部」と称する)と、を有する。
【００４３】
送風機36は、屋外へ連通する吸気ダクト(図示せず)を有し、また、制御部38の指示により、若しくは、受動で電源のON/OFFを切り替えることにより作動し、外気を作業スペース5の内部へ供給する。具体的に、図3に示すように、送風機36は、機械室13側から出入口兼風除室14側に向けて送風を行うように配置される。
【００４４】
送風機40は、出入口兼風除室14の付近において上方向に向けて配置され、例えば、送風機36と同時に作動するように制御され、作業スペース5内の空気に対して、吸気経路33の吸気口41に向けて浮上・移動させるように送風を行う。また、送風機40は、外気を吸い込んで供給できるように構成されても良いが、本実施例では、作業スペース5内部の空気をそのまま上方向に向けて送風を行うように構成される。
【００４５】
加えて、空気調和システム1には、作業スペース5の気圧を検出するセンサーS1(図示せず)と、空気層７の気圧を検出するセンサーS2(図示せず)等が設けられ、制御部38は、これらのセンサーS1,S2により検出された各気圧(例えば、1気圧)が所定の条件を満たすように、送風機36の起動・停止を制御するように、構成される。
【００４６】
具体的に、係る気圧の条件は、例えば、作業スペース5内の気圧をP0、空気層の気圧をP1、外気圧をP2とした場合、所定の条件式(P0≧P1≧P2)を満たすことである。制御部38は、係る条件を満たしているかどうかに応じて、送風機36の動作を制御し、外側フィルム10及び内側フィルム11の膨張維持の状態を調整する。このように、外側フィルム10及び内側フィルム11の膨張状態を調整することにより、積雪や突風など、大きい圧力が外側フィルム10にかけられる場合にも、掛かる圧力が空気層7内に分散し、内側フィルム11は勿論、外側フィルム10にもほぼ振動のしない状態が保たれる。
【００４７】
図５は、循環経路35及び排気経路37の構成を模式的に示す。
【００４８】
以下、循環経路35の構成について、図3及び図5を参照しつつ説明する。
【００４９】
循環経路35は、タンク31から、排気経路37との接続部分のうち、下流側の最後の接続部分(例えば、図4において、最も下部に位置する排気経路37との接続部分)の付近まで、空気や水を両方向に供給する管路45と、管路45より供給される水をタンク31に再供給する水路47と、を含み、下降適正設計(本実施例においては、全体的に下降配管として設計する)がなされており、タンク31から供給された水が下流側へ流れるように構成される。
【００５０】
循環経路35の管路45には、タンク31の水中に配置され、循環経路35内に水を供給するポンプ49が配置され、各管路45内においても、空気が水の上を流れることにより、空気と水との間で熱交換が行われる。
【００５１】
より詳細には、循環経路35の管路45は、ビニルハウス3の機械室13付近の下部6に配置されたタンク31より、左右（図4の上部における左右）方向に一個ずつ延びており、作業スペース5を囲むように配置されたフィルム固定ベース9と重なって重み部24内を通過するように配置される。
【００５２】
また、管路45には、排気経路37との接続部分より上流側に、送風機46に接続された送風経路48が接続されており、示された送風機46からの風が、管路45内を流れる空気をその進行方向（下流側）に送り込む。このように空気循環促進要素としても機能する送風機46により、タンク31内の負圧が発生し、作業スペース5より吸気経路33を介してタンク31へ流れてくる空気もその進行方向に速く移動することにより、圧力が上昇し、発電装置43による発電の効率も向上する。
【００５３】
また、送風経路48は、図4に示されたように、その先端が、例えば、内側フィルム固定壁21を介して作業スペース5に接続し、送風機46により作業スペース5内部の空気を管路45に供給するように構成される。なお、送風経路48には、例えば、送風機46より上流側に、殺菌効果のある公知のフィルター(例えば、多孔質セラミック等の無機材料を用いて制作したフィルター等)を設けても良い。
【００５４】
これで、管路45内を流れる水や空気が細菌により汚染することを抑制できる。
【００５５】
また、管路45に接続する水路47は、作業スペース5の下部面6において、フィルム固定ベース9より作業スペース5の中央付近(縦軸方向の中心線付近)を通ってタンク31に接続する。管路45の上部（管路45の断面を見たとき、その上半部の内部における上の部分）には、適宜の間隔を置いて排気経路37が接続し、タンク31側より供給される空気が排気経路37へスムーズに供給される。接続された排気経路37は、図5に示されたように、フィルム固定ベース9の内側フィルム固定壁21や内側フィルム11等を貫通するように配置される。また、このように排気経路37が内側フィルム固定壁21及び内側フィルム11を貫通するようにした場合、ゴムセラミックやシーリング剤等にて緩衝効果が得られる副資材や副材料を用いて、配管の損傷や空気の漏れを抑制することが好ましい。また、本発明を説明するにおいて、各種の管路やダクトがいくつかの部材を貫通する場合、上記のように施した方が良い。なお、管路45には、吸気経路33と同様の材質のものを使用することができる。
【００５６】
循環経路35の水路47は、本実施例では、特に図4及び図5に示されたように、管路45の下部(管路45の断面を見たとき、その下半部の内部における下の部分)に、適宜の間隔にて接続された管路51と、各管路51の先端から流れる水を下流側へ流し、断面がU字状の筒状部材53と、各筒状部材53を流れる水を集めて下流側に流し、吸水性に優れた多孔性物質からなり、断面がU字状の水路56を有する吸水経路55と、タンク31に接続し、吸水経路55を流れる水をタンク31へ送る縦断管路57と、により構成される。
【００５７】
水路47の管路51は、例えば、上部側の管路45と同様の材質にて製造することが可能であり、フィルム固定ベース9の内側フィルム固定壁21及び内側フィルム11を共に貫通するように配置される。筒状部材53についても、同様の材料にて製造されたものを使用すれば良い。
【００５８】
水路47の吸水経路55は、例えば、セラミック、若しくは、カーボンナノチューブ等、高い吸水性を有する多孔性材料の表面側に断面がU字状の水路56を形成した後、細長く組み立てることにより製造される。これにより、上流側から筒状部材53より流入する水は、先ず、吸水経路55の内部に吸収され、飽和状態に至った後は、水路56を通って下流側(縦断管路57)に向けて流れる。
【００５９】
水路47の縦断管路57は、殺菌効果を有するフィルター(図示せず)を用意し、循環経路35を流れる水に対して殺菌を行った後、タンク31へ送る。これにより、タンク31の内部において良い水質が保たれ、熱交換が行われる空気もきれいな状態を有し、使用されるフィルターは、例えば、多孔質セラミックフィルター等の無機材料を用いたフィルターなど、殺菌効果のある公認されたフィルターを使用することが可能である。
【００６０】
排気経路37は、一端が、循環経路35の管路45に適宜の間隔を置いて貫通・接続され、他端が、ビニルハウス3の作業スペース5の内部に配置され、管路45の内部を流れる空気を作業スペース5へ送り込む。なお、排気経路37においても、吸気経路33と同様の材質の材料を使用することも可能である。
【００６１】
また、図4及び図5に示されたように、フィルム固定ベース9の内側フィルム固定壁21には、作業スペース5内の空気を空気層7(図2参照）に流入させる通気口59が設けられる。
【００６２】
通気口59は、内側フィルム固定壁21よりも低い位置に、長手方向(水平方向)にて所定の間隔を置いて複数として形成された通気口であって、作業スペース5の下部面や、フィルム固定ベース9内部の重み部24の各表面よりも低い位置に形成される。
【００６３】
これにより、作業スペース5内の空気は、作業スペース5と空気層7との気圧差（作業スペース5の方がより高い）により、下部面6内に浸透し、通気口59を通って空気層7へ流れ込むことにより、空気層7の気圧を上昇、維持するために、空気層7の気圧P1を外気圧P2よりも高く維持することが可能である。また、このように空気が下部面6の内部を通過することにより、下部面6(後述する土63等)やこれに含まれた水分が腐ることを抑制し、植物や野菜類の栽培に適切な状態(条件)を提供する。
【００６４】
図6は、図4におけるA-A線の断面を模式的に示し、図7は、図4におけるB-B線の断面を模式的に示す。以下、作業スペース5の下部面6、フィルム固定ベース9の重み部24、及び循環経路35の配置構成について、図4〜図7を参照しつつ説明する。
【００６５】
本実施例においては、循環経路35の管路45は、フィルム固定ベース9内に重なって重み部24(本実施例においては、土)に埋もれ、管路45から下流側へ連結する水路47、管路51、筒形部材53、吸水経路55、及び縦断管路57は、作業スペース5の下部面6に埋もれて配置される。
【００６６】
下部面6は、図示の例においては、地上から所定の高さまで敷いて埋もれる多孔性部材61と、その上に敷いて埋もれる植物や野菜類を栽培することに相応しい土63等からなり、また、循環経路35の水路47は、上流から下流に向けて傾くように形成される。多孔性部材61の上側に、若しくは、多孔性部材61を適宜の間隔にて分けて配置した多孔性部材61及び水路47の上側には、網シート65を敷いて、その上面に土63を入れて埋め込む。
【００６７】
網シート65は、水や空気を通らせ、できる限り、きめ細かい特殊な材料を採用することが好ましい。また、下部面63に栽培する植物や野菜類の根よりも下層に位置する多孔性部材61まで拡大する必要がない場合には、網シート65は、土63の粒子よりも細かい網を採用することが好ましい。これにより、土63が水路47へ流入することを抑制できる。
【００６８】
また、下部面6は、その材料として多孔性部材61を用いることにより、水路47において流れる水が溢れる場合にも、敷かれてある多孔性部材61に吸水されるため、植物や野菜類の栽培に適切な保湿状態を維持することが可能である。
【００６９】
[設置手順]
以下のように、空気調和システムキットを利用して空気調和システム1を組み立てる手順について説明する。
（１）先ず、空気調和システム1の設置場所に、空気調和システムキットや、重み部24の材料、下部面6の材料、その他必要な資材を持ち込む。また、液状の熱媒体として水を使用する場合、必要に応じて水道工事を行うなどして、水源を確保する。
（２）設置面上にフィルム固定ベース9を配置し、フィルム固定ベース9内に重み部24(土)を完成状態よりやや少なめに敷いて、作業スペース5の下部面6として多孔性材料61を広めて敷く。この際、機械室13内に送風機36や制御部38をも設ければ良い。
（３）タンク31、吸気経路33、循環経路35、排気経路37、及び、吸水経路39を組み立てて設け、循環経路35の水路47を含め、多孔性材料61の全部を網シート35で覆う。
（４）フィルム固定ベース9内において空いている部分に重み部24を敷いて埋めると同時に、網シート65の上に土63を広めて敷く。また、吸気経路33をより安定的に設けたい場合、下部面6に入れ込んだ支持部材を用いて吸水経路33を固定することが考えられる。
（５）フィルム固定ベース9に外側フィルム10及び内側フィルム11を固定し、送風機36を稼働することにより、内側フィルム及び外側フィルム10をドーム状に膨張させる。
（６）タンク31内の水位が所定の位置まで至るまで、給水を行う。空気調和システム1の設置が完了する。
【００７０】
[作動例]
次に、夏場など、作業スペース5の気温を低める場合の空気調和システム1の動作について説明する。
【００７１】
先ず、送風機36を制御部38により制御可能な状態としておき、タンク31内のポンプ49や循環経路35の配管45へ空気を送る送風機46を起動させる。ここに、夏場等には、作業スペース5の気温が外気の温度よりも大分高くなった場合、作業スペース5内の気圧も外気圧より高い状態となる。この場合、作業スペース5の空気は、吸気経路33を経由して、より気圧(気温)の低いタンク31内へスムーズに送風・吸入される。この際、吸気経路33上に設けられた発電装置43を稼働すると、移動する空気の流れを利用して発電を行うことができる。
【００７２】
タンク31へ流入した空気は、タンク31内部の水との間で熱交換(冷却)が行われ、送風機46により吸気経路35の配管45に送られ、接続管路45を流れる水との間においても更に熱交換(冷却)が行われ、作業スペース5へ供給される。
【００７３】
また、管路45を流れる水は、水路47を通って再びタンク31へ流れ込む。より詳細には、タンク31における水の送出が開始した初期には、水路47を流れる水が吸水経路55に吸い込まれるため、吸水経路55が飽和状態に達するまでは、給水経路39よりタンク31へ給水を続けることが好ましい。吸水経路55が飽和状態になった場合には、水路47を流れる水はタンク31へ再供給される。
【００７４】
かかる空気や水の一連の流れが繰り返されることにより、作業スペース5の空気に対して徐々に調和が行われる。
【００７５】
空気調和システム1が作動することにつれ、作動スペース5の気圧を検出するセンサーS1(図示せず)や空気層7の気圧を検出するセンサーS2(図示せず)より検出された各気圧や外気圧(例えば、1気圧)をモニターリングし、所定の条件を満たすように送風機36の起動や停止を制御することにより、外側フィルム10及び内側フィルム11の膨張の加減を調整する。
【００７６】
最後に、空気調和システム1内を移動する空気の流れについて説明する。
【００７７】
先ず、送風機36により作業スペース5に吸い込まれる空気は、内側フィルム11を膨張させると共に、下部面6内に浸透し、空気層7へ流れ込み、外側フィルム10を膨張させる。また、かかる外気は、機械室13側から反対側の出入口兼風除室14へ流れ、送風機40によりユーターン(U-turn)されて作業スペース5内の上部方向に流れた後、吸気経路33の吸気口41へ流れ込む。吸気口41に流入した空気は、循環経路35の管路45を経由し、排気経路37より作業スペース5内に供給され、作業スペース5の内部へ広がっていくことにより、(上昇又は下降時に)下部面6を通って空気層7へ流れるか吸気経路33へ流れる。
【００７８】
このように、空気調和システム1は、送風機36により吸い込まれる空気が、空気調和システム1内を循環しつつ、(1)外側フィルム10及び内側フィルム11の膨張を保ち、(2)作動スペース5内の空気調和を行い、(3)下部面6の土壌の腐敗を抑制し、(4)吸気経路33において発電を行うなど、種々の効果を発揮する。
【００７９】
一方、ビニルハウス3は、フィルムを多重として膨張させることにより構成されるため、フィルムの間に形成される空気層7が断熱効果を有する。よって、冬場等の時期には、吸気経路33の流量調節手段44を閉じ、前述した水や空気の流れを停止させた場合にも、作業スペース5内の気温は、外部気温に比べ、暖かい状態を有することになる。
【００８０】
以上にて説明したように、本発明の空気調和システム1、空気調和システムキット、及び、組み立て式エアハウス3は、設置時に、土壌の掘削や、基礎工事、水締めなど、大規模の土木工事が不要であって、工期が短縮し、低コストで設置することが可能である。特に、空気調和を行う施設を組み立て式エアハウス(組み立て式ビニルハウス)としたことにより、空気調和システム1の設置をより容易にすることができる。
【００８１】
また、本発明は、太陽光による熱拡散により作業スペース5内において空気の圧力が上昇することを利用して、空気を循環させ、その空気と地熱に対して熱交換、より詳細には、液状の熱媒体を通じた熱交換を行うことにより、作業スペース５内に対して空気調和を行うと共に、発電を行うことができる。即ち、本発明によると、太陽光や地熱の有する自然エネルギーを効率的に利用して、低電力、即ち、低メインテナンス費用で作業スペース5の空気調和を実現することができる。なお、かかる効果は、作業スペース5の密閉状態をより高めた場合に、作業スペース5内部の上部に滞留する空気がより高圧状態になりやすいので、更に大きい効果を発揮する。
【００８２】
以上、実施例の空気調和システム1や、空気調和システムキット、組み立て式エアハウス3について説明したが、本発明の構成は、前述の内容に限定されるわけではなく、種々の形態に変形されても良い。以下、本発明の変形例について説明する。なお、１つの変形例を説明するにおいて、前述の空気調和システム1や、空気調和システムキット、組み立て式エアハウス3、及び、その他の変形例における構成要素、共通の構成要素、同様の形態や機能を有する構成要素については、便宜のために、同じ名称や符号等が使用されることがある。また、技術的な矛盾が生じない限り、(1)前述の実施形態の構成の一部を変形例に設置変形するだけでなく、各構成を重複して適用するなど、(2)前述の実施形態に対して複数の変形例を適用しても良い。
【００８３】
まず、前述の実施形態において、吸気経路33は、図3に示されたように、その下端部が、タンク31内の上部側へ空気を供給するように、タンク31に接続され、更に、例えば、タンク31内における下部にまで下端部を伸ばし、液状の熱媒体(例えば、水)に浸透するように構成されても良い。この場合、吸気を促進するために、吸気経路33に空気循環促進要素としての送風機を設けることが好ましい。これにより、タンク31へ供給される空気に水が攪拌され、空気と水との熱交換が更に促進される。
【００８４】
また、別途の形態として、図8に示されたように、タンク31の水中に曝気装置81を設置し、タンク31内の空気に対して水を積極的に爆気することにより、熱交換を促進しても良い。この形態では、曝気によりタンク31内に発生する多量の水泡が、液状の熱媒体として循環経路35に供給されることにより、タンク31に溜まっていた水がポンプ49に吸い込まれて循環経路35へ供給される場合と比べ、循環経路35の管路45内における空気との熱交換がより効率的に行われる。
【００８５】
また、例えば、外側フィルム10及び内側フィルム11をフィルム固定ベース9に固定する方法としては、次の方法を採用しても良い。即ち、図９に示されたように、外側フィルム10をその下端部付近において外側フィルム固定壁23に付着・配置(例えば、外側に配置)し、その表面に、薄くて幅のある弾性部材91(ゴム等)を長手方向(水平方向)に1つ延在させた後、その上に、同様の長さであって若干小さい幅を有する金属材(鉄板等)の平板92を付着・配置し、前後方向に入れ込む形として、これらの各部材を貫通するボルトやナットで締めることにより、外側固定フィルム壁23に固定すれば良い。内側フィルム11の内側フィルム固定壁21に固定する方法や、各フィルムの出入口兼風除室13、14の外壁に固定する方法についても、同様にすることができる。このように、剛性部材91と、同様の幅や長さを有する平板92とを、フィルム壁固定ベース9に締め付けることにより、外側フィルム10や内側フィルム11と、フィルム固定壁9との密着度が増加することにより、空気の漏れを抑制し、気圧の管理をより容易に行うことができる。
【００８６】
また、例えば、図10や図12に示されたように、循環経路35の管路45は、各管路45の中、流路の一部(例えば、その断面の一部)が土壌の内部に埋もれるように設けられ、また、複数の流体停止板101や、管路45を流れる空気が排気経路37に流出せずに管路45の末端まで到達する空気の退避スペースを形成する気圧制御室103等を設ければ良い。
【００８７】
具体的に、流体停止板101は、例えば、管路45に接続した各排気経路37との接続箇所の直後に、管路45内の中央部分が上部に掛かるようにして設ける(図11参照)。このように、管路45内に流体停止板101を部分的に設けることにより、送風機46により強く供給される空気と水が各流体停止板101にぶつかって、気流と水流が混ざることで空気と水の熱交換が更に促進される。
【００８８】
また、気圧制御室103は、図12に示されたように、管路45の延長方向に接続され、単位長さ当たり体積の大きいスペースを有する気圧制御室本体121と、必要に応じて開閉することで空気を排出するダンパー123（damper）等を含んで構成される。管路45を流れる空気が、各排気経路37に流出して、続けて管路45の末端まで到達した場合には、気圧制御室103は、ダンパーを開けて、空気が管路45内を逆流することを防止することができる。ダンパー123の開閉作動は、気圧制御部本体121内に気圧センサーを設けて気圧の上昇をモニターリングすることで、自動的に行われても良く、管路45内の空気の流れを監視しつつ受動で行われても良い。また、気圧制御室103は、その全体を重み部24内に配置しても良く、その一部を重り部24の表面上に露出させて配置しても良い。
【００８９】
また、別途の変形例として、作業スペース5において空気層7へ空気の供給を更に促進しようとする場合には、図10に示されたように、通気口59とは異なる複数(図示された例においては、4つ)の通気口105a〜105dを内側フィルム固定壁21に設けることが良い。例えば、通気口105a〜105dは、機械室13及び出入口兼風除室14それぞれの両側(図10においては、左右)に１つずつ設けられる。例えば、内側フィルム固定壁21及び内側フィルム11に形成された孔には、殺菌効果を有するフィルターをダクトに入れて構成することが考えられる。或いは、ダクトを使用せず、内側フィルム固定壁21に設けられた孔を通気口105a〜105dとしてそのまま使用しても良く、更に、その孔に殺菌効果を有するフィルターを付着・使用しても良い。また、通気口105a〜105dは、作業スペースの下部面6や重み部24に設ける場合、それぞれの表面より上側に設置した方が良い。
【００９０】
もうひとつの変形例として、前述の実施例においては、フィルム固定ベース9の内側フィルム固定壁21と外側フィルム固定壁23は、例えば、図2に示されたように、断面がL字型である部材が使用されているが、断面がT字型の部材を、上下を逆にして使用しても良く、若しくは、平板上の部材を設置面の下部に敷いて固定させるか、設置面の上に土を敷いて使用しても良い。
【００９１】
また、前述の実施形態においては、内側フィルム固定壁21と外側フィルム固定壁23との間に、重み部24として土(土壌)を配置したが、このように、若しくは、これとは違って、例えば、砂、砂利、木材、又は、鉄材等のように重量の比較的に大きい材料を配置しても良い。
【００９２】
また、ビニルハウス3の作業スペース5に空気を送り込む送風機36は、図3や図4においては、機械室13に設けられているが、これに限定されず、作業スペース5内に設けられても良い。この場合は、例えば、屋外と連通する吸気ダクトは、機械室13内を経由して作業スペース5まで延長することも考えられる。
【００９３】
また、作業スペースの下部面6は、図6や図7に示されたように、地上から所定の高さまで敷いて入れる多孔性材料61と、その上に敷いて入れられ、植物や野菜類等を栽培するに適合な土63と、からなるが、これに限定されず、例えば、土63、多孔性材料61、砂、又は、砂利等からなっても良く、これらのうち幾つかを混合または積層しても良い。
【００９４】
また、実施例においては、作業スペースの下部面6は、植物や野菜類を栽培するために設けられているが、これに限定されず、例えば、遊技場(遊戯場)や、競技場など、人の歩行や、駆け足、跳躍することができる場所として設けられても良い。
【００９５】
また、実施例においては、循環経路35の管路45は、図4や図7に示されたように、フィルム固定ベース9内の重み部24に埋もれて配置されているが、循環経路35全体を、例えば、作業スペース5の下部面6内に配置しても良い。
【００９６】
また、実施例においては、循環経路35の水路47は、例えば、図6に示されたように、作業スペースの下部面6を構成する土63に埋もれているが、これに限定されず、作業スペースの下部面6の表面付近に水路が見えるように埋めて配置しても良い。
【００９７】
また、フィルム固定ベース9を構成する内側フィルム固定壁21や、外側フィルム固定壁23、機械室13、出入口兼風除室14の表面に、滑り止めや酸化防止のためのゴムセメント(防水、弾性塗料)を塗布することで、フィルム固定ベース9と各フィルム(外側フィルム10及び内側フィルム11)との密着度を高めることが好ましい。これにより、作業スペース5や空気層7における空気漏れを抑制し、より容易に気圧管理を行うことができる。
【００９８】
もうひとつとして例えると、実施例においては、ビニルハウス3は、例えば、地上に設けられるが、建物の屋上や道路、駐車場といったアスファルトやコンクリートの上に設けられても良い。これにより、植物や野菜等の栽培に必要である土がない場所や、水がない場所においても設置可能である。即ち、どの場所においても設置可能な多用途の施設栽培システムを実現することができる。
【００９９】
もうひとつとして例えると、ビニルハウス3の下部面6を配置する際に、通気性を有しないシートを設置面に敷いておく。これにより、作業スペース5において、空気や水分が下部面6を経由して設置面側へ漏れることを防止すると共に、外部における空気や水分(水)の侵入を防止することができ、空気層7への空気供給をより確実に行うと共に、外部の影響(汚染や温度変化等)を受けない完全密閉型の施設栽培システムが出来上がる。
【０１００】
もうひとつとして例えると、実施例においては、ビニルハウス3を組み立て式エアハウスとして説明したが、ビニルハウス3は、必ずしも組み立て式として構成される必要はない。例えば、フィルム固定ベース9、若しくは、同様の機能を有するコンクリート製の基礎部材を、地面を掘っくり返すことなく、設置することができ、作業スペース5の下部面6として地面(田畑の土等)を利用する場合、空気調和システムは、複数のフィルムをドーム状に多重として膨張させることにより、内部に作業スペースが形成されるエアハウスと、上記作業スペース内に配置される下部面に少なくとも一部が埋もれ、液状の熱媒体を溜めて地熱を蓄えさせるタンクと、上記作業スペースの空気を吸い込んで上記タンクへ送り込む吸気経路と、上記タンクにおいて上記下部面の一部を通って再び上記タンクと接続する循環経路と、を有し、更に、上記タンク内の液状の熱媒体や空気を各経路の一方側より送り込み、各々の液状の熱媒体を上記タンクへ再供給する循環経路と、上記循環経路において上記作業スペースに配設され、上記送り込まれた空気を上記作業スペースへ送る排気経路等を含んで構成されても良い。かかる空気調和システムについても、管路45に複数の流体停止部101を設けるなど、技術的な矛盾が生じない限り、前述した変更の一部または全部を好適に適用することができる。
【０１０１】
以上、本発明の変形例について説明したが、本発明は、上述した実施形態や変形例に限定されず、公知の技術を利用して適宜変形させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明によると、施設本体を組み立て式エアハウスにすることにより、空気調和システムを短期間に低コストで設置することができる。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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