空調システム及び空調方法
【課題】 大容積の空調対象空間に対して、消費エネルギーを抑えるとともに均一な空調を行うことができる空調システムを提供する。
【解決手段】 大容積の空調対象空間である栽培ハウスＨに対して空調を行う空調システム７０は、空気を吸湿性液体Ｌに接触させて空気の調湿を行って調湿空気を生成し、この調湿空気を栽培ハウスＨに供給する。このとき、栽培ハウスＨ内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を生成する。この水蒸気分圧差を是正する作用によって、栽培ハウスＨ内で熱エネルギーが均一に拡散する。
【解決手段】 大容積の空調対象空間である栽培ハウスＨに対して空調を行う空調システム７０は、空気を吸湿性液体Ｌに接触させて空気の調湿を行って調湿空気を生成し、この調湿空気を栽培ハウスＨに供給する。このとき、栽培ハウスＨ内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を生成する。この水蒸気分圧差を是正する作用によって、栽培ハウスＨ内で熱エネルギーが均一に拡散する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システム及び空調方法に関し、特に大型の栽培ハウス等の大容積の空間に対して空調を行う空調システム及び空調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ビニールハウスやプラスチックハウス等の栽培ハウスで野菜や果物を栽培するハウス栽培が知られている。ハウス栽培では、ハウス内で空調（空気調和）を行うことで植物の生育を促すことが行われる。このような栽培ハウスは、大型のものになると、例えば、長手方向の長さが１００ｍ程度、面積が２０００ｍ２程度にもなり、従って、空調の対象となる空間（以下、「空調対象空間」という）の容積も例えば１５０００ｍ３程度と大きくなる。また、大容積の空調対象空間の他の例としては、例えば高層ビルの階段室がある。階段室は、１階から屋上階まで連続した空間になっており、例えば、数千〜一万ｍ３程度の容積を有している。
【０００３】
このような大容積の空調対象空間に対して空調を行う場合には、いかにしてこの空調対象空間に対して均一に空調を行うかが問題となる。例えば居室のような数十〜数百ｍ３程度の比較的小さな空間の空調を行う場合には、通常は、空調装置から空調対象空間に供給する１時間当たりの空調空気の量は、空調対象空間の容積の６〜８倍になるように設計される。このような設計によれば、空調対象空間は１時間に６〜８回空気が入れ替わることになるので、この空調空気の供給量（給気量）を６〜８回／ｈと標記する。このように、空調対象空間の容積に対して十分な量の空調空気を供給できれば、空調空気を空調対象空間の全体に行き渡らせることができ、空調対象空間に対して均一な空調を行うことができる。
【０００４】
しかしながら、大型の栽培ハウスや高層ビルの階段室のような大容積の空調対象空間に、一般の居室空調の場合と同様に６〜８回／ｈ程度の量の空調空気を供給しようとすると、空調装置が大型化してしまい、エネルギー消費量も膨大になる。
【０００５】
また、従来、空調として暖房を行う場合には、暖房装置で空調対象空間に温風を供給したり、空調対象空間の一部の空気を加熱したりする。このような暖房によって、空調対象空間内の一部の空気の温度が高くなり、周りの空気との温度差により、対流が生じて熱が拡散する。また、輻射の作用によっても熱が伝播することになる。しかしながら、このような対流や輻射に頼るだけでは、大容積の空調対象空間内の空気を均一に加温するには時間がかかり、加える熱エネルギーに対して空調対象空間の容積が大きすぎる場合には、空調対象空間内に実質的に熱エネルギーが伝播されない部分ができてしまう。
【０００６】
このため、従来は、栽培ハウス等の大容積の空調対象空間に対して空調を行う際に、通常の空調装置を用いるとともに、大容積の空調対象空間に対する均一な空調を実現するために、例えば、空調装置からダクトを引いて空調対象空間内の各箇所に給気口を設けたり、熱輻射パネルによって熱を拡散させたり、空調装置から供給された空調空気を攪拌用送風装置で攪拌させたり、複数の空調装置を空調対象空間内に分散配置するといった措置を講じている。
【０００７】
また、特許文献１にはダクトを用いないで栽培室内の空調を行う栽培ハウスが開示されている。この栽培ハウスでは、ハウス内の空間を区分膜によって、目的の農作物を栽培するための栽培室と、熱源機器を備えた設備室と、空調空気を栽培室へ搬送する搬送室の３室に分け、設備室で生成された空調空気を給気ファンによって搬送室を通じて栽培室に搬送し、栽培室の還気を強制排気ファンによって設備室に取り込むようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１７８９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来技術では、大容積の空調対象空間に対して消費エネルギーを抑えるとともに均一に空調を行うために、いずれもダクト、熱輻射パネル、送風装置（ファン）、区分膜といった設備が必要であり、あるいは空調対象空間の容積に応じて複数の空調装置が必要となる。
【００１０】
そこで、本発明は、大容積の空調対象空間に対して、消費エネルギーを抑えるとともに均一な空調を行うことができる空調システム及び空調方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、大容積の空調対象空間に対して空調を行う空調システムであって、この空調システムは、空気を吸湿性物質に接触させて、前記空調対象空間内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を生成する調湿手段と、前記調湿手段で生成された調湿空気を前記空調対象空間に供給する給気手段と、前記空調対象空間内の空気に対して温調を行う温調手段とを備え、前記空調対象空間における前記水蒸気分圧差を是正する作用によって、空調対象空間内の熱エネルギーを拡散させる。
【００１２】
このように、本発明の空調システムは、空調対象空間内の空気の水蒸気分圧に対して分圧差を有する調湿空気を空調対象空間に供給する。この分圧差は空調対象空間で瞬時に是正されるので、これによって、空調対象空間内で熱エネルギーが瞬時に分散する。よって、大容積の空調対象空間に対して空調を行う場合に、従来の通常の居室空調のように空調対象空間に対して大きな供給量の空調空気を供給しなくても、空調対象空間に対して、すばやく均一に空調を行うことができる。
【００１３】
本発明の空調システムにおいて、前記温調手段は、温風器であり、前記調湿手段は、前記空調対象空間の空気の水蒸気分圧よりも高い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成する。この構成により、暖房をする際には、正の熱エネルギーを有する調湿空気が空調対象空間に供給され、温風器から与えられる正の熱エネルギーとともに、正の熱エネルギーが瞬時に拡散されることで、空調対象空間内の空気の熱エネルギーが均一に増加して、均一に温度が上昇する。
【００１４】
本発明の空調システムにおいて、前記温調手段は、冷風器であり、前記調湿手段は、前記空調対象空間の空気の水蒸気分圧よりも低い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成する。この構成により、冷房をする際には、負の熱エネルギーを有する調湿空気が空調対象空間に供給され、冷風器から与えられる負の熱エネルギーとともに、負の熱エネルギーが瞬時に拡散されることで、空調対象空間内の空気の熱エネルギーが均一に減少して、均一に温度が低下する。
【００１５】
本発明の空調システムにおいて、前記水蒸気分圧差は、１００Ｐａ以上であってよく、前記給気手段にて供給される１時間当たりの給気量は、前記空調対象空間の容積の１０分の１以下であってよい。また、本発明の空調システムにおいて、前記水蒸気分圧差は、１ＫＰａ以上であってよい。
【００１６】
本発明の空調システムは、例えば、栽培ハウスやビルの階段室を空調対象空間とする空調システムとして好適に用いられる。
【００１７】
本発明の空調方法は、大容積の空調対象空間に対して空調を行う空調方法であって、この空調方法は、空気を吸湿性物質に接触させて、前記空調対象空間内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を生成し、生成された調湿空気を前記空調対象空間に供給し、前記空調対象空間内の空気に対して温調を行い、前記空調対象空間における前記水蒸気分圧差を是正する作用によって、空調対象空間内の熱エネルギーを拡散させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、大容積の空調対象空間に対して、温調を行うとともに、この空調対象空間内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を供給することで、分圧差是正の作用によって空調対象空間で熱エネルギーをすばやく均一に拡散できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の空調システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の調湿装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態の空調システム及び調湿装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、空調システム７０の全体構成を示す図である。本実施の形態では、空調システム７０を大容積の空調対象空間である栽培ハウスに適用する場合を例として説明する。空調システム７０が適用される栽培ハウスＨは、例えば、ビニールハウス、プラスチックハウスであり、植物Ｐを生育するための環境を提供している。栽培ハウスＨは、横１００ｍ、縦２０ｍ、高さ１０ｍであって、長手方向の壁の上端から斜めに屋根が延びた形状を有しており、空調対象空間となる内部空間は約１５０００ｍ３の容積を有している。なお、本発明の空調システムは、ビルの階段室を含む他の大容積の空調対象空間に対しても適用可能である。
【００２２】
空調システム７０は、栽培ハウスＨ内の空気に対して空調を行うための調湿装置１を有している。調湿装置１は、外部から取り込んだ空気の湿度を調整して、栽培ハウスＨ内に供給する。調湿装置１には、コジェネ発電機７３にて発生した排熱が供給される。空調システム７０は、コジェネ発電機７３の排熱を利用することにより、エネルギー利用効率の向上を図っている。栽培ハウスＨ内には、栽培用の照明７１及び温湿度センサ７２が設けられている。栽培用の照明７１には、コジェネ発電機７３によって発電された電力が供給される。
【００２３】
空調システム７０は、調湿装置１及び温湿度センサ７２に接続された制御装置７４を有している。制御装置７４は、温湿度センサ７２から栽培ハウスＨ内の温度及び湿度の情報を受ける。制御装置７４は、温湿度センサ７２から受けた温度及び湿度の情報に基づいて、調湿装置１に制御信号を送ることで、調湿装置１を制御する。調湿装置１は制御信号に基づいて、処理機１０、再生機４０及びヒートポンプ３０等を駆動して、加湿又は除湿の調湿動作を行う。
【００２４】
栽培ハウスＨ内の空気は、図示しない排気口から排出される。排気口は、調湿装置１により調湿が行われるときにのみ開放され、調湿装置１が作動していないときには閉じられる。排気口は比較的小さく、調湿装置１による調湿空気の供給圧力により、栽培ハウスＨ内から栽培ハウスＨの外への空気の流れが形成される。これにより、排気口からの微細生物等の侵入を防止できるとともに、外気が栽培ハウスＨ内に入り込んで空調負荷が大きくなることを防止できる。なお、比較的大きい虫の侵入を防止するために、排気口に防虫フィルタを設けることが好ましい。
【００２５】
空調システム７０は、栽培ハウスＨ内に、内気燃焼温風器７５と、冷房用送風機７６とを有している。内気燃焼温風器７５は、栽培ハウスＨ内の酸素を燃焼して温風を生成する暖房装置である。内気燃焼温風器７５は、炭酸ガス施用器としての機能をも有している。栽培ハウスＨ内の二酸化炭素濃度が低下した場合には、内気燃焼温風器７５によって二酸化炭素を施用できる。
【００２６】
冷房用送風機７６は、地下水又は用水によって空気を水冷して冷風を生成する冷房装置である。本実施の形態では、調湿装置１にて湿度（潜熱）を調整された調湿空気を栽培ハウスＨ内に供給しているので、冷房によって室温（顕熱）をそれほど低下させなくても、栽培ハウスＨ内の熱エネルギーを低下させることができる。従って、地下水又は用水を利用した緩やかな冷房によって、植物Ｐの生育に適切な環境を作り出すことができる。
【００２７】
［調湿装置］
まず、調湿装置１の概略構成について説明する。図２は、空調システム７０で用いられる調湿装置１の構成を示す図である。調湿装置１は、栽培ハウスＨの外部から取り込んだ空気を処理して栽培ハウスＨ内に供給する処理機１０を有している。処理機１０は、取り込んだ空気を吸湿性物質としての吸湿性液体Ｌと気液接触させることにより、湿度を調整する。
【００２８】
本実施の形態では、吸湿性液体Ｌとして、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）を用いている。塩化リチウムは、高い粉塵除去作用、殺菌力を有するので、外部から取り込まれた空気は、塩化リチウムと気液接触することにより、水分の授受を行うだけでなく、清浄化もされる。なお、吸湿性液体Ｌとしては、塩化リチウムに限らず、食塩水などの潮解性を有する塩の溶液や、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの吸湿性の高い多価アルコール、その他の吸湿性、殺菌力、粉塵除去力を有する安価な液体を用いてもよい。また、吸湿性物質として、吸湿性液体ではなく、シリカゲル等の吸着剤を用いてもよい。
【００２９】
調湿装置１は、処理機１０での処理に用いた吸湿性液体Ｌの再生を行う再生機４０を有する。ここで、吸湿性液体Ｌの再生とは、調湿を行うことによって濃度の変化した吸湿性液体Ｌを調湿処理前の状態に戻すことをいう。例えば、除湿処理は、溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを冷却し、冷却した吸湿性液体Ｌに空気を通すことにより、吸湿性液体Ｌによって空気中の水分を吸収する。この処理によって吸湿性液体Ｌの溶液濃度は低くなるが、溶液濃度が低い吸湿性液体Ｌでは十分な除湿を行えない。溶液濃度の低くなった吸湿性液体Ｌから水分を脱離させる再生処理によって、溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌに戻す。加湿処理の場合は、逆に、吸湿性液体Ｌの溶液濃度が高くなるので、吸湿性液体Ｌに水分を吸収させる再生処理によって溶液濃度の低い吸湿性液体Ｌに戻す。
【００３０】
図２では、一台の処理機１０に対して一台の再生機４０が接続された例を示しているが、例えば、複数の栽培ハウスＨのそれぞれに処理機１０が設けられている場合には、複数台の処理機１０に対して一台の再生機４０を接続する構成としてもよい。
【００３１】
処理機１０と再生機４０は、第１の吸湿液管路６１および第２の吸湿液管路６２によって接続されている。第１の吸湿液管路６１は、処理機１０から再生機４０へ吸湿性液体Ｌを送るための管路であり、第２の吸湿液管路６２は、再生機４０から処理機１０へ吸湿性液体Ｌを送るための管路である。第１の吸湿液管路６１、第２の吸湿液管路６２を用いて、処理機１０と再生機４０との間で吸湿性液体Ｌを循環させることにより、処理機１０にて用いた吸湿性液体Ｌを再生機４０にて再生し、処理機１０に戻す。
【００３２】
［処理機］
次に、処理機１０の構成について説明する。処理機１０は、空気と吸湿性液体Ｌとの気液接触を行うための充填材１４と、充填材１４に対して吸湿性液体Ｌを滴下する吸湿液供給部１５とを収容した筐体１１を備えている。吸湿液供給部１５から滴下された吸湿性液体Ｌは充填材１４を通ってゆっくりと流れ落ちる。従って、吸湿性液体Ｌは、充填材１４に一時的に滞留する。筐体１１の下部には、充填材１４を通過した吸湿性液体Ｌを溜める液槽１６を有する。
【００３３】
筐体１１には、空気を取り込むための取込口１２と空気を排出するための排気口１３とが形成されている。取込口１２には、筐体１１内への砂や埃の侵入を防止する砂塵フィルタ１８と、砂塵フィルタを通過した虫の侵入を防止する防虫フィルタ１９が取り付けられている。排気口１３には、外部から取り込んだ空気を栽培ハウスＨに送り込むためのファン１７が設けられている。このファン１７が回転することにより、栽培ハウスＨの外部から筐体１１内に空気が取り込まれ、図２に矢印で示す経路を通って栽培ハウスＨ内に送り込まれる。また、排気口１３にも防虫フィルタ２０が取り付けられている。
【００３４】
図２に示すように、充填材１４は、空気が通る通路上に設けられているので、取込口１２から取り込まれた空気は充填材１４を通過する。前述したように、充填材１４には、吸湿性液体Ｌが滞留しているので、吸湿性液体Ｌと充填材１４を通過する空気との間で水分の授受が行われ、除湿又は加湿が行われる。また、塩化リチウムの粉塵除去作用および殺菌作用により、充填材１４を通過する空気は清浄化される。充填材１４は、図２に示すように、空気の通路を塞ぐようにして設けられ、筐体１１の内面と充填材１４との隙間がない。従って、栽培ハウスＨ内に導入される空気は、確実に充填材１４を通過する。
【００３５】
処理機１０は、液槽１６内の吸湿性液体Ｌを吸湿液供給部１５に供給するための管２１を有している。管２１にはポンプ２２が取り付けられており、液槽１６内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。
【００３６】
この管２１には、ヒートポンプ３０の第１の熱交換器３１が設けられており、第１の熱交換器３１によって吸湿性液体Ｌを加熱又は冷却する。第１の熱交換器３１は、処理機１０の吸湿液供給部１５から供給される吸湿性液体Ｌの温度を制御する。吸湿性液体Ｌを加熱するか冷却するかは、処理機１０によって空気を加湿するか除湿するかによる。すなわち、処理機１０が加湿処理を行う場合には、吸湿性液体Ｌに含まれた水分を空気中に放出させるために吸湿性液体Ｌを加熱する。逆に、処理機１０が除湿処理を行う場合には、空気中の水分を吸湿性液体Ｌに吸収させやすくするために吸湿性液体Ｌを冷却する。
【００３７】
液槽１６内の吸湿性液体Ｌを再生機４０に送るための第１の吸湿液管路６１は、液槽１６から吸湿性液体Ｌを吸い上げるための管２１に三方バルブ２３を介して接続されている。三方バルブ２３は、処理機１０の吸湿液供給部１５に送る吸湿性液体Ｌの量と第１の吸湿液管路６１を通じて再生機４０に送る吸湿性液体Ｌの量を制御する。本実施の形態では、三方バルブ２３は、（吸湿液供給部１５へ送る吸湿性液体Ｌの量）：（再生機４０に送る吸湿性液体Ｌの量）が、８：２から９：１の割合になるように制御する。
【００３８】
第１の吸湿液管路６１には、第２の熱交換器３２が設けられており、再生機４０に供給される吸湿性液体Ｌを冷却又は加熱する。第２の熱交換器３２は、再生機４０に供給される吸湿性液体Ｌの温度を制御する。第１の熱交換器３１と第２の熱交換器３２とはヒートポンプ３０を構成しており、第１の熱交換器３１と第２の熱交換器３２との間で熱が移動する。
【００３９】
ここでヒートポンプ３０の構成について説明する。ヒートポンプ３０は、第１の熱交換器３１と、第２の熱交換器３２と、圧縮機３３と、膨張弁３４と、これらをつなぐ冷媒管３５とを備えている。ヒートポンプ３０は、冷媒の流れを逆転させることにより、第１の熱交換器３１を蒸発器あるいは凝縮器として機能させることができる。第２の熱交換器３２は、第１の熱交換器３１とは逆の処理を行う。
【００４０】
［再生機］
次に、再生機４０について説明する。再生機４０は、処理機１０から送られてきた吸湿性液体Ｌと空気とを気液接触させて、吸湿性液体Ｌを再生する。再生機４０は、空気と吸湿性液体Ｌとの気液接触を行うための充填材４４と、充填材４４に対して吸湿性液体Ｌを滴下する吸湿液供給部４５とを収容する筐体４１を有している。また、筐体４１の下部には、充填材４４を通過した吸湿性液体Ｌを溜める液槽４６を有する。
【００４１】
吸湿液供給部４５は、第１の吸湿液管路６１を通じて送られてくる吸湿性液体Ｌを充填材４４に供給する吸湿液供給部４５ａと、液槽４６から吸い上げた吸湿性液体Ｌを充填材４４に供給する吸湿液供給部４５ｂとを有する。第１の吸湿液管路６１に設けられたヒートポンプ３０の第２の熱交換器３２が吸湿性液体Ｌを加熱又は冷却するかは、再生機４０によって吸湿性液体Ｌを濃縮するか希釈するかによる。すなわち、再生機４０が吸湿性液体Ｌの濃縮を行う場合には、吸湿性液体Ｌに含まれた水分を空気中に放出させるために吸湿性液体Ｌを加熱する。逆に、再生機４０が吸湿性液体Ｌを希釈する場合には、空気中の水分を吸湿性液体Ｌに吸収させやすくするために吸湿性液体Ｌを冷却する。
【００４２】
筐体４１には、空気を取り込むための取込口４２と空気を排出するための排気口４３とが形成されている。取込口４２には、筐体４１内への砂や埃の侵入を防止する砂塵フィルタ５６と、砂塵フィルタ５６を通過した虫の侵入を防止する防虫フィルタ５７が取り付けられている。
【００４３】
排気口４３には、筐体４１内から空気を排出するためのファン４７が設けられている。このファン４７が回転することにより、筐体４１内の空気が外部に排出され、筐体４１内が筐体４１の外部に対して負圧となるので、取込口４２を通じて空気が筐体４１内に流れ込む。また、排気口４３にも防虫フィルタ５８が取り付けられている。これにより、ファン４７が停止している際にも、排気口４３から筐体４１内への虫の侵入を防止できる。
【００４４】
図２において、矢印は、空気の流れを示す。図２に示すように、取込口４２から取り込まれた空気は充填材４４を通過する。充填材４４には、吸湿性液体Ｌが滞留しているので、吸湿性液体Ｌと空気との間で水分の授受が行われる。これにより、吸湿性液体Ｌが再生される。
【００４５】
再生機４０は、液槽４６内の吸湿性液体Ｌを第１の吸湿液管路６１に供給する管４９を有している。液槽４６内の吸湿性液体Ｌは、ポンプ５０によって第１の吸湿液管路６１に吸い上げられる。吸湿性液体Ｌは、第２の熱交換器３２を通じて再生機４０に再び供給される。
【００４６】
再生機４０は、液槽４６の吸湿性液体Ｌを吸湿液供給部４５ｂに供給するための供給管５１を有している。供給管５１には、ポンプ５２が取り付けられており、液槽４６内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。また、この管５１には、加熱源５３が設けられている。この加熱源はコジェネ発電機７３の排熱を利用して、管５１を流れる吸湿性液体Ｌを加熱する。
【００４７】
加熱源５３は、第２の熱交換器３２による温度制御に加えて温度を上昇させたい場合には、液槽４６から吸い上げた吸湿性液体Ｌを加熱する。加熱された吸湿性液体Ｌは、吸湿液供給部４５ｂから充填材４４に滴下され、充填材４４において気液接触される。充填材４４を通過した吸湿性液体Ｌは、液槽４６に入る。このように吸湿性液体Ｌを循環させることにより、再生機４０は吸湿性液体Ｌの再生処理を行う。
【００４８】
再生機４０は、液槽４６に給水を行う給水管５４を有する。給水管５４上には、バルブ５５が設けられており、バルブ５５によって給水の制御を行う。
【００４９】
液槽４６の吸湿性液体Ｌは、第２の吸湿液管路６２を通じて処理機１０に戻る。再生機４０から処理機１０に戻る吸湿性液体Ｌの量は、バルブ６３によって調整される。本実施の形態では、バルブ６３は、液槽４６内の吸湿性液体Ｌの液面の高さが一定になるように、処理機１０へ戻す吸湿性液体Ｌの量を制御する。
【００５０】
調湿装置１は、第１の吸湿液管路６１と第２の吸湿液管路６２との間で熱交換を行う熱交換器６４を有している。この熱交換器６４は、第１の吸湿液管路６１を流れる吸湿性液体Ｌと第２の吸湿液管路６２を流れる吸湿性液体Ｌの温度差を低減し、ヒートポンプ３０の汲み上げ温度差の低減に寄与する。
【００５１】
［空調システムの動作］
次に、本実施の形態の空調システム７０の動作について説明する。空調システム７０は、温湿度センサ７２によって栽培ハウスＨ内の空気の温度及び湿度を測定し、栽培ハウスＨ内の空気の温度及び湿度が所定の値又は所定の範囲内の値を保持するように空調を行う。例えば、栽培ハウスＨ内の空気の温度が所定の閾値を下回った場合に、栽培ハウスＨ内の空気の温度が目標温度になるまで、栽培ハウスＨ内の空気の温度を上昇させる空調を行う。また、栽培ハウスＨ内の空気の温度が所定の閾値を上回った場合には、栽培ハウスＨ内の空気の温度が目標温度になるまで、栽培ハウスＨ内の空気の温度を低下させる空調を行う。これらの動作は、制御装置７４が温湿度センサ７２から得た温度及び湿度の情報に基づいて調湿装置１を制御することで実行される。
【００５２】
最初に、栽培ハウスＨ内の空気の温度を低下させる場合の空調動作について説明する。この場合、冷房用送風機７６を作動させて、栽培ハウスＨ内に冷風を供給するとともに、調湿装置１は、外気を除湿して、栽培ハウスＨ内の空気よりも水蒸気分圧の低い調湿空気を生成して、栽培ハウスＨ内に供給する。このとき、冷房用送風機７６における冷風の供給量は、栽培ハウスＨの容積に対して、０．１回／ｈ程度であってよい。
【００５３】
調湿装置１は、ヒートポンプ３０の第１の熱交換器３１を蒸発器、第２の熱交換器３２を凝縮器として機能させる。処理機１０の液槽１６には、溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを入れておく。
【００５４】
処理機１０は、液槽１６から溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを吸い上げ、蒸発器として機能する第１の熱交換器３１にて吸湿性液体Ｌを冷却した上で吸湿液供給部１５に供給する。空気処理部１１では、吸湿性液体Ｌを充填材１４に滴下する。滴下された吸湿性液体Ｌは、充填材１４をゆっくりと通過して液槽１６に戻る。
【００５５】
処理機１０は、上記の動作と同時に、排気口１３に設けられたファン１７を回転させることにより、筐体１１内に空気を取り込み、充填材１４にて空気と吸湿性液体Ｌとの気液接触を行った後に、処理後の空気を、排気口１３を通じて栽培ハウスＨ内に供給する。充填材１４には溶液濃度が高くかつ低温の吸湿性液体Ｌが存在するので、空気中の水分が吸湿性液体Ｌによって吸収され、除湿された調湿空気が栽培ハウスＨ内に供給される。なお、吸湿性液体Ｌと空気との間で熱交換も同時に行われるので、調湿空気は冷却される。
【００５６】
ここで、処理機１０は、栽培ハウスＨ内の空気より湿度の低い（水蒸気分圧の低い）調湿空気を生成する。この調湿空気の１時間あたりの栽培ハウスＨへの供給量は、栽培ハウスＨの容積の１０分の１とし、即ち、処理機１０は、０．１回／ｈの調湿空気を供給する。
【００５７】
処理機１０が除湿動作を継続して行うと、吸湿性液体Ｌは希釈されて、空気中の水分を吸収しにくくなり除湿効率が低下するので、吸湿性液体Ｌを再生機４０によって再生する。調湿装置１は、処理機１０の液槽１６から吸い出した吸湿性液体Ｌのうちの一部を第１の吸湿液管路６１に供給し、再生機４０に送る。再生機４０に送る吸湿性液体Ｌの量は、三方バルブ２３によって調節する。
【００５８】
第１の吸湿液管路６１の途中には、凝縮器として機能する第２の熱交換器３２が配設されており、再生機４０に送られる吸湿性液体Ｌは第２の熱交換器３２によって加熱される。再生機４０は、第１の吸湿液管路６１から供給される溶液濃度の低くなった吸湿性液体Ｌの再生処理を行う。具体的には、吸湿液供給部４５ａは、第２の熱交換器３２によって加熱された吸湿性液体Ｌを充填材４４に滴下する。滴下された吸湿性液体Ｌは、充填材４４を通って液槽４６に入る。
【００５９】
再生機４０は、上記の動作と同時に、排出口４３に設けられたファン４７により、筐体４１内から空気を排出する。これにより、取込口４２を通じて筐体４１内に空気が流れ込む。流れ込んだ空気は、充填材４４にて吸湿性液体Ｌと気液接触した後、排出口４３から排出される。空気が吸湿性液体Ｌと接触することにより、高温の吸湿性液体Ｌから水分が脱離して空気中に逃げ、吸湿性液体Ｌの濃度が高くなる。充填材４４を通過した吸湿性液体Ｌは、液槽４６に入る。
【００６０】
液槽４６内の吸湿性液体Ｌの一部は、ポンプ５２によって吸い上げられ、供給管５１を通じて吸湿液供給部４５ｂに供給される。この際、加熱源５３は、吸湿性液体Ｌを加熱する。これにより、吸湿性液体Ｌの水分がいっそう放出されやすい状態となり、再生機４０は効率の良い濃縮処理を行える。
【００６１】
また、液槽４６内の吸湿性液体Ｌの一部は、第１の吸湿液管路６１に供給される。第１の吸湿液管路６１に供給された吸湿性液体Ｌは、第２の熱交換器３２によって加熱されて吸湿液供給部４５ａに再び供給される。このように充填材４４と液槽４６との間で吸湿性液体Ｌが循環することにより、徐々に吸湿性液体Ｌの濃度が高くなっていく。
【００６２】
再生処理が行われた液槽４６内の吸湿性液体Ｌは、第２の吸湿液管路６２を通って処理機１０に戻る。吸湿性液体Ｌは、処理機１０に戻る途中で、熱交換器６４によって、再生機４０に向かう吸湿性液体Ｌと熱交換が行われ、温度が低下する。
【００６３】
上述のように、処理機１０は、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧よりも低い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成して、栽培ハウスＨに供給する。例えば、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧が２４１Ｐａである場合に、制御装置７４が調湿装置１を制御することで、処理機１０は、水蒸気分圧が１３８Ｐａである調湿空気を生成して、栽培ハウスＨ内に供給する。このときの処理機１０から栽培ハウスＨへの調湿空気の供給量は、１５００ｍ３／ｈとする。栽培ハウスＨの容積が１５０００ｍ３であるので、この給気量は、０．１回／ｈとなる。
【００６４】
栽培ハウスＨへ調湿空気を供給すると、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧２４１Ｐａと調湿空気の水蒸気分圧１３８Ｐａとの分圧差−１０３Ｐａを是正する作用によって、冷房用送風機７６から供給される冷風の負の熱エネルギーとともに、栽培ハウスＨ内で負の熱エネルギーが瞬時に拡散し、栽培ハウスＨ内の空気の温度はすばやく均一に低下する。以上、空調システム７０によって栽培ハウスＨ内の温度を低下させる動作について説明した。
【００６５】
次に、栽培ハウスＨ内の空気の温度を上昇させる場合の空調動作について説明する。この場合、内気燃焼温風器７５を作動させて、栽培ハウスＨ内に温風を供給するとともに、調湿装置１は、外気を加湿して、栽培ハウスＨ内の空気よりも水蒸気分圧が高い調湿空気を生成して、栽培ハウスＨ内に供給する。このとき、内気燃焼温風器７５における温風の供給量は、栽培ハウスＨの容積に対して、０．１回／ｈ程度であってよい。
【００６６】
調湿装置１にて空気を加湿する場合には、ヒートポンプ３０は、第１の熱交換器３１を凝縮器、第２の熱交換器３２を蒸発器として機能させる。処理機１０の液槽１６には、溶液濃度の低い（水分を多く含んだ）吸湿性液体Ｌを入れておく。加湿処理の場合は、基本的には、調湿装置１は、除湿処理と反対の動作を行う。
【００６７】
処理機１０は、溶液濃度の低い吸湿性液体Ｌを加熱して充填材１４に滴下する一方で、取り込んだ空気を充填材１４に通すことにより、吸湿性液体Ｌから水分を放出させて空気を加湿する。なお、吸湿性液体Ｌと空気との間で熱交換も同時に行われ、空気は加熱される。
【００６８】
ここで、処理機１０は、栽培ハウスＨ内の空気より湿度の高い（水蒸気分圧の高い）調湿空気を生成する。この調湿空気の１時間あたりの栽培ハウスＨへの供給量は、栽培ハウスＨの容積の１０分の１とし、即ち、処理機１０は、０．１回／ｈの調湿空気を供給する。
【００６９】
処理機１０が加湿動作を継続して行うと、吸湿性液体Ｌは濃縮されて、空気中に放出される水分が少なくなるので、吸湿性液体Ｌを再生機４０によって再生する。調湿装置１は、処理機１０の液槽１６から吸い出した吸湿性液体Ｌのうちの一部を第１の吸湿液管路６１に供給し、再生機４０に送る。
【００７０】
再生機４０に送られる吸湿性液体Ｌは、第１の吸湿液管路６１にある第２の熱交換器３２によって冷却される。冷却された吸湿性液体Ｌは、再生機４０の吸湿液供給部４５ａに供給される。吸湿液供給部４５ａが冷却された濃度の高い吸湿性液体Ｌを充填材４４に滴下する一方で、外部から取り込んだ空気を充填材４４に通すことにより、吸湿性液体Ｌに水分を吸収させる再生処理を行う。充填材４４を通過した吸湿性液体Ｌは液槽４６に入る。
【００７１】
液槽４６内の吸湿性液体Ｌの一部は、ポンプ５２によって吸い上げられ、供給管５１を通じて吸湿液供給部４５ｂに供給される。また、液槽４６内の吸湿性液体Ｌの一部は、第１の吸湿液管路６１に供給される。第１の吸湿液管路６１に供給された吸湿性液体Ｌは、第２の熱交換器３２によって冷却されて吸湿液供給部４５ａに再び供給される。このように、充填材４４と液槽４６との間で吸湿性液体Ｌが循環することにより、徐々に吸湿性液体Ｌの濃度が低くなっていく。
【００７２】
吸湿性液体Ｌの希釈再生を行う際には、外気から吸湿性液体Ｌへ水分を取り込むことに代えて、吸湿性液体Ｌに直接に給水することにより、吸湿性液体Ｌを希釈してもよい。再生機４０は、給水管５４のバルブ５５を開け、液槽４６に給水を行う。再生処理が行われた液槽４６内の吸湿性液体Ｌは、第２の吸湿液管路６２を通って処理機１０に戻る。
【００７３】
上述のように、処理機１０は、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧よりも高い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成して、栽培ハウスＨに供給する。栽培ハウスＨ内の空気と調湿空気との水蒸気分圧差は、望ましくは１００Ｐａ以上とし、より望ましくは１ＫＰａ以上とする。例えば、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧が１３８Ｐａである場合に、制御装置７４が調湿装置１を制御することで、処理機１０は、水蒸気分圧が２４１Ｐａである調湿空気を生成して、栽培ハウスＨ内に供給する。このときの処理機１０から栽培ハウスＨへの調湿空気の給気量は、１５００ｍ３／ｈとする。栽培ハウスＨの容積が１５０００ｍ３であるので、この供給量は、０．１回／ｈとなる。
【００７４】
栽培ハウスＨへ調湿空気を供給すると、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧２４１Ｐａと調湿空気の水蒸気分圧１３８Ｐａとの分圧差１０３Ｐａを是正する作用によって、内気燃焼温風器７５から供給される温風の正の熱エネルギーとともに、栽培ハウスＨ内で正の熱エネルギーが瞬時に拡散し、栽培ハウスＨ内の空気の温度はすばやく均一に上昇する。以上、空調システム７０によって栽培ハウスＨ内の温度を上昇させる動作について説明した。
【００７５】
上記したとおり、栽培ハウスＨ内の空気の温度を下げたい場合には、処理機１０にて空気を除湿して水蒸気分圧の低い調湿空気を生成するが、このとき、空気は冷却された吸湿性液体Ｌと気液接触されることで、吸湿性液体Ｌとの間で熱交換が行われる。この熱交換によって、空気の熱エネルギーが吸湿性液体Ｌに奪われて、調湿空気の熱エネルギーは低くなる。よって、このような熱エネルギーの低い調湿空気と栽培ハウスＨ内の空気との間で熱エネルギーの交換が行われることで、栽培ハウスＨ内の空気の温度を低下させることができる。
【００７６】
一方、栽培ハウスＨ内の空気の温度を上げたい場合には、処理機１０にて空気を加湿して水蒸気分圧の高い調湿空気を生成するが、このとき、空気は加熱された吸湿性液体Ｌと気液接触されることで、吸湿性液体Ｌとの間で熱交換が行われる。この熱交換によって、吸湿性液体Ｌから空気に熱エネルギーが与えられて、調湿空気の熱エネルギーは高くなる。よって、このような熱エネルギーの高い調湿空気と栽培ハウスＨ内の空気との間で熱エネルギーの交換が行われることで、栽培ハウスＨ内の空気の温度を上昇させることができる。
【００７７】
本実施の形態の空調システム７０では、調湿装置１が、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧に対して大きな分圧差を有する調湿空気を供給するので、この分圧差を是正する作用によって、栽培ハウスＨ内にて熱エネルギーが瞬時に拡散することになる。よって、０．１回／ｈという少ない供給量の温風又は冷風で、すばやく均一に栽培ハウスＨ内の空気の温度を上昇又は低下させることができる。
【００７８】
なお、本実施の形態の空調システム７０では、分圧差が大きいほど、ハウスＨ内での分圧差是正による熱エネルギー分散の効果は大きくなる。また、給気量が大きいほど、ハウスＨ内での分圧差是正による熱エネルギー分散の効果は大きくなる。よって、給気量を大きくしなくても、分圧差を大きく取ることで、十分に分圧差是正による熱エネルギー分散の効果を期待できる。もちろん、大きな分圧差を確保した上で十分な給気量を与えればなおよい。
【００７９】
なお、上記した実施の形態では、空調システム７０が制御装置７４を備え、制御装置７４が温湿度センサ７２からの温度及び湿度の情報に基づいて調湿装置１を制御したが、本発明はこれに限られない。管理員が温湿度センサ７２を確認して調湿装置１を操作することで、上記の空調を実現してもよい。
【００８０】
また、上記した実施の形態では、ヒートポンプ３０を用いて、吸湿性液体Ｌの温度を制御する例について説明したが、必ずしもヒートポンプ３０を用いる必要はない。例えば、コジェネ発電機７３から十分な温度の排熱が得られる場合には、これを利用して吸湿性液体Ｌを加熱することとしてもよいし、地下水や用水を利用して吸湿性液体Ｌを冷却してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、空調対象空間の容積に対して空調対象空間を均一に空調できるという優れた効果を有し、大型の栽培ハウス等の大容積の空間に対して空調を行う空調システムに適用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 調湿装置
１０ 処理機
１１ 筐体
１２ 取込口
１３ 排出口
１４ 充填材
１５ 吸湿液供給部
１６ 液槽
１７ ファン
１８ 砂塵フィルタ
１９ 防虫フィルタ
２０ 防虫フィルタ
２１ 管
２２ ポンプ
２３ 三方バルブ
３０ ヒートポンプ
３１ 第１の熱交換器
３２ 第２の熱交換器
３３ 圧縮機
３４ 膨張弁
４０ 再生機
４１ 筐体
４２ 取込口
４３ 排出口
４４ 充填材
４５ 吸湿液供給部
４６ 液槽
４７ ファン
４９ 管
５０ ポンプ
５１ 供給管
５２ ポンプ
５３ 加熱源
５４ 給水管
５５ バルブ
５６ 砂塵フィルタ
５７ 防虫フィルタ
５８ 防虫フィルタ
６１ 第１の吸湿液管路
６２ 第２の吸湿液管路
６３ バルブ
６４ 熱交換器
７０ 空調システム
７１ 照明
７２ 温湿度センサ
７３ コジェネ発電機
７４ 制御装置
７５ 内気燃焼温風器
７６ 冷房用送風機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調システム及び空調方法に関し、特に大型の栽培ハウス等の大容積の空間に対して空調を行う空調システム及び空調方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ビニールハウスやプラスチックハウス等の栽培ハウスで野菜や果物を栽培するハウス栽培が知られている。ハウス栽培では、ハウス内で空調（空気調和）を行うことで植物の生育を促すことが行われる。このような栽培ハウスは、大型のものになると、例えば、長手方向の長さが１００ｍ程度、面積が２０００ｍ２程度にもなり、従って、空調の対象となる空間（以下、「空調対象空間」という）の容積も例えば１５０００ｍ３程度と大きくなる。また、大容積の空調対象空間の他の例としては、例えば高層ビルの階段室がある。階段室は、１階から屋上階まで連続した空間になっており、例えば、数千〜一万ｍ３程度の容積を有している。
【０００３】
このような大容積の空調対象空間に対して空調を行う場合には、いかにしてこの空調対象空間に対して均一に空調を行うかが問題となる。例えば居室のような数十〜数百ｍ３程度の比較的小さな空間の空調を行う場合には、通常は、空調装置から空調対象空間に供給する１時間当たりの空調空気の量は、空調対象空間の容積の６〜８倍になるように設計される。このような設計によれば、空調対象空間は１時間に６〜８回空気が入れ替わることになるので、この空調空気の供給量（給気量）を６〜８回／ｈと標記する。このように、空調対象空間の容積に対して十分な量の空調空気を供給できれば、空調空気を空調対象空間の全体に行き渡らせることができ、空調対象空間に対して均一な空調を行うことができる。
【０００４】
しかしながら、大型の栽培ハウスや高層ビルの階段室のような大容積の空調対象空間に、一般の居室空調の場合と同様に６〜８回／ｈ程度の量の空調空気を供給しようとすると、空調装置が大型化してしまい、エネルギー消費量も膨大になる。
【０００５】
また、従来、空調として暖房を行う場合には、暖房装置で空調対象空間に温風を供給したり、空調対象空間の一部の空気を加熱したりする。このような暖房によって、空調対象空間内の一部の空気の温度が高くなり、周りの空気との温度差により、対流が生じて熱が拡散する。また、輻射の作用によっても熱が伝播することになる。しかしながら、このような対流や輻射に頼るだけでは、大容積の空調対象空間内の空気を均一に加温するには時間がかかり、加える熱エネルギーに対して空調対象空間の容積が大きすぎる場合には、空調対象空間内に実質的に熱エネルギーが伝播されない部分ができてしまう。
【０００６】
このため、従来は、栽培ハウス等の大容積の空調対象空間に対して空調を行う際に、通常の空調装置を用いるとともに、大容積の空調対象空間に対する均一な空調を実現するために、例えば、空調装置からダクトを引いて空調対象空間内の各箇所に給気口を設けたり、熱輻射パネルによって熱を拡散させたり、空調装置から供給された空調空気を攪拌用送風装置で攪拌させたり、複数の空調装置を空調対象空間内に分散配置するといった措置を講じている。
【０００７】
また、特許文献１にはダクトを用いないで栽培室内の空調を行う栽培ハウスが開示されている。この栽培ハウスでは、ハウス内の空間を区分膜によって、目的の農作物を栽培するための栽培室と、熱源機器を備えた設備室と、空調空気を栽培室へ搬送する搬送室の３室に分け、設備室で生成された空調空気を給気ファンによって搬送室を通じて栽培室に搬送し、栽培室の還気を強制排気ファンによって設備室に取り込むようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−１７８９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来技術では、大容積の空調対象空間に対して消費エネルギーを抑えるとともに均一に空調を行うために、いずれもダクト、熱輻射パネル、送風装置（ファン）、区分膜といった設備が必要であり、あるいは空調対象空間の容積に応じて複数の空調装置が必要となる。
【００１０】
そこで、本発明は、大容積の空調対象空間に対して、消費エネルギーを抑えるとともに均一な空調を行うことができる空調システム及び空調方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、大容積の空調対象空間に対して空調を行う空調システムであって、この空調システムは、空気を吸湿性物質に接触させて、前記空調対象空間内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を生成する調湿手段と、前記調湿手段で生成された調湿空気を前記空調対象空間に供給する給気手段と、前記空調対象空間内の空気に対して温調を行う温調手段とを備え、前記空調対象空間における前記水蒸気分圧差を是正する作用によって、空調対象空間内の熱エネルギーを拡散させる。
【００１２】
このように、本発明の空調システムは、空調対象空間内の空気の水蒸気分圧に対して分圧差を有する調湿空気を空調対象空間に供給する。この分圧差は空調対象空間で瞬時に是正されるので、これによって、空調対象空間内で熱エネルギーが瞬時に分散する。よって、大容積の空調対象空間に対して空調を行う場合に、従来の通常の居室空調のように空調対象空間に対して大きな供給量の空調空気を供給しなくても、空調対象空間に対して、すばやく均一に空調を行うことができる。
【００１３】
本発明の空調システムにおいて、前記温調手段は、温風器であり、前記調湿手段は、前記空調対象空間の空気の水蒸気分圧よりも高い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成する。この構成により、暖房をする際には、正の熱エネルギーを有する調湿空気が空調対象空間に供給され、温風器から与えられる正の熱エネルギーとともに、正の熱エネルギーが瞬時に拡散されることで、空調対象空間内の空気の熱エネルギーが均一に増加して、均一に温度が上昇する。
【００１４】
本発明の空調システムにおいて、前記温調手段は、冷風器であり、前記調湿手段は、前記空調対象空間の空気の水蒸気分圧よりも低い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成する。この構成により、冷房をする際には、負の熱エネルギーを有する調湿空気が空調対象空間に供給され、冷風器から与えられる負の熱エネルギーとともに、負の熱エネルギーが瞬時に拡散されることで、空調対象空間内の空気の熱エネルギーが均一に減少して、均一に温度が低下する。
【００１５】
本発明の空調システムにおいて、前記水蒸気分圧差は、１００Ｐａ以上であってよく、前記給気手段にて供給される１時間当たりの給気量は、前記空調対象空間の容積の１０分の１以下であってよい。また、本発明の空調システムにおいて、前記水蒸気分圧差は、１ＫＰａ以上であってよい。
【００１６】
本発明の空調システムは、例えば、栽培ハウスやビルの階段室を空調対象空間とする空調システムとして好適に用いられる。
【００１７】
本発明の空調方法は、大容積の空調対象空間に対して空調を行う空調方法であって、この空調方法は、空気を吸湿性物質に接触させて、前記空調対象空間内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を生成し、生成された調湿空気を前記空調対象空間に供給し、前記空調対象空間内の空気に対して温調を行い、前記空調対象空間における前記水蒸気分圧差を是正する作用によって、空調対象空間内の熱エネルギーを拡散させる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、大容積の空調対象空間に対して、温調を行うとともに、この空調対象空間内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を供給することで、分圧差是正の作用によって空調対象空間で熱エネルギーをすばやく均一に拡散できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態の空調システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の調湿装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態の空調システム及び調湿装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、空調システム７０の全体構成を示す図である。本実施の形態では、空調システム７０を大容積の空調対象空間である栽培ハウスに適用する場合を例として説明する。空調システム７０が適用される栽培ハウスＨは、例えば、ビニールハウス、プラスチックハウスであり、植物Ｐを生育するための環境を提供している。栽培ハウスＨは、横１００ｍ、縦２０ｍ、高さ１０ｍであって、長手方向の壁の上端から斜めに屋根が延びた形状を有しており、空調対象空間となる内部空間は約１５０００ｍ３の容積を有している。なお、本発明の空調システムは、ビルの階段室を含む他の大容積の空調対象空間に対しても適用可能である。
【００２２】
空調システム７０は、栽培ハウスＨ内の空気に対して空調を行うための調湿装置１を有している。調湿装置１は、外部から取り込んだ空気の湿度を調整して、栽培ハウスＨ内に供給する。調湿装置１には、コジェネ発電機７３にて発生した排熱が供給される。空調システム７０は、コジェネ発電機７３の排熱を利用することにより、エネルギー利用効率の向上を図っている。栽培ハウスＨ内には、栽培用の照明７１及び温湿度センサ７２が設けられている。栽培用の照明７１には、コジェネ発電機７３によって発電された電力が供給される。
【００２３】
空調システム７０は、調湿装置１及び温湿度センサ７２に接続された制御装置７４を有している。制御装置７４は、温湿度センサ７２から栽培ハウスＨ内の温度及び湿度の情報を受ける。制御装置７４は、温湿度センサ７２から受けた温度及び湿度の情報に基づいて、調湿装置１に制御信号を送ることで、調湿装置１を制御する。調湿装置１は制御信号に基づいて、処理機１０、再生機４０及びヒートポンプ３０等を駆動して、加湿又は除湿の調湿動作を行う。
【００２４】
栽培ハウスＨ内の空気は、図示しない排気口から排出される。排気口は、調湿装置１により調湿が行われるときにのみ開放され、調湿装置１が作動していないときには閉じられる。排気口は比較的小さく、調湿装置１による調湿空気の供給圧力により、栽培ハウスＨ内から栽培ハウスＨの外への空気の流れが形成される。これにより、排気口からの微細生物等の侵入を防止できるとともに、外気が栽培ハウスＨ内に入り込んで空調負荷が大きくなることを防止できる。なお、比較的大きい虫の侵入を防止するために、排気口に防虫フィルタを設けることが好ましい。
【００２５】
空調システム７０は、栽培ハウスＨ内に、内気燃焼温風器７５と、冷房用送風機７６とを有している。内気燃焼温風器７５は、栽培ハウスＨ内の酸素を燃焼して温風を生成する暖房装置である。内気燃焼温風器７５は、炭酸ガス施用器としての機能をも有している。栽培ハウスＨ内の二酸化炭素濃度が低下した場合には、内気燃焼温風器７５によって二酸化炭素を施用できる。
【００２６】
冷房用送風機７６は、地下水又は用水によって空気を水冷して冷風を生成する冷房装置である。本実施の形態では、調湿装置１にて湿度（潜熱）を調整された調湿空気を栽培ハウスＨ内に供給しているので、冷房によって室温（顕熱）をそれほど低下させなくても、栽培ハウスＨ内の熱エネルギーを低下させることができる。従って、地下水又は用水を利用した緩やかな冷房によって、植物Ｐの生育に適切な環境を作り出すことができる。
【００２７】
［調湿装置］
まず、調湿装置１の概略構成について説明する。図２は、空調システム７０で用いられる調湿装置１の構成を示す図である。調湿装置１は、栽培ハウスＨの外部から取り込んだ空気を処理して栽培ハウスＨ内に供給する処理機１０を有している。処理機１０は、取り込んだ空気を吸湿性物質としての吸湿性液体Ｌと気液接触させることにより、湿度を調整する。
【００２８】
本実施の形態では、吸湿性液体Ｌとして、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）を用いている。塩化リチウムは、高い粉塵除去作用、殺菌力を有するので、外部から取り込まれた空気は、塩化リチウムと気液接触することにより、水分の授受を行うだけでなく、清浄化もされる。なお、吸湿性液体Ｌとしては、塩化リチウムに限らず、食塩水などの潮解性を有する塩の溶液や、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの吸湿性の高い多価アルコール、その他の吸湿性、殺菌力、粉塵除去力を有する安価な液体を用いてもよい。また、吸湿性物質として、吸湿性液体ではなく、シリカゲル等の吸着剤を用いてもよい。
【００２９】
調湿装置１は、処理機１０での処理に用いた吸湿性液体Ｌの再生を行う再生機４０を有する。ここで、吸湿性液体Ｌの再生とは、調湿を行うことによって濃度の変化した吸湿性液体Ｌを調湿処理前の状態に戻すことをいう。例えば、除湿処理は、溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを冷却し、冷却した吸湿性液体Ｌに空気を通すことにより、吸湿性液体Ｌによって空気中の水分を吸収する。この処理によって吸湿性液体Ｌの溶液濃度は低くなるが、溶液濃度が低い吸湿性液体Ｌでは十分な除湿を行えない。溶液濃度の低くなった吸湿性液体Ｌから水分を脱離させる再生処理によって、溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌに戻す。加湿処理の場合は、逆に、吸湿性液体Ｌの溶液濃度が高くなるので、吸湿性液体Ｌに水分を吸収させる再生処理によって溶液濃度の低い吸湿性液体Ｌに戻す。
【００３０】
図２では、一台の処理機１０に対して一台の再生機４０が接続された例を示しているが、例えば、複数の栽培ハウスＨのそれぞれに処理機１０が設けられている場合には、複数台の処理機１０に対して一台の再生機４０を接続する構成としてもよい。
【００３１】
処理機１０と再生機４０は、第１の吸湿液管路６１および第２の吸湿液管路６２によって接続されている。第１の吸湿液管路６１は、処理機１０から再生機４０へ吸湿性液体Ｌを送るための管路であり、第２の吸湿液管路６２は、再生機４０から処理機１０へ吸湿性液体Ｌを送るための管路である。第１の吸湿液管路６１、第２の吸湿液管路６２を用いて、処理機１０と再生機４０との間で吸湿性液体Ｌを循環させることにより、処理機１０にて用いた吸湿性液体Ｌを再生機４０にて再生し、処理機１０に戻す。
【００３２】
［処理機］
次に、処理機１０の構成について説明する。処理機１０は、空気と吸湿性液体Ｌとの気液接触を行うための充填材１４と、充填材１４に対して吸湿性液体Ｌを滴下する吸湿液供給部１５とを収容した筐体１１を備えている。吸湿液供給部１５から滴下された吸湿性液体Ｌは充填材１４を通ってゆっくりと流れ落ちる。従って、吸湿性液体Ｌは、充填材１４に一時的に滞留する。筐体１１の下部には、充填材１４を通過した吸湿性液体Ｌを溜める液槽１６を有する。
【００３３】
筐体１１には、空気を取り込むための取込口１２と空気を排出するための排気口１３とが形成されている。取込口１２には、筐体１１内への砂や埃の侵入を防止する砂塵フィルタ１８と、砂塵フィルタを通過した虫の侵入を防止する防虫フィルタ１９が取り付けられている。排気口１３には、外部から取り込んだ空気を栽培ハウスＨに送り込むためのファン１７が設けられている。このファン１７が回転することにより、栽培ハウスＨの外部から筐体１１内に空気が取り込まれ、図２に矢印で示す経路を通って栽培ハウスＨ内に送り込まれる。また、排気口１３にも防虫フィルタ２０が取り付けられている。
【００３４】
図２に示すように、充填材１４は、空気が通る通路上に設けられているので、取込口１２から取り込まれた空気は充填材１４を通過する。前述したように、充填材１４には、吸湿性液体Ｌが滞留しているので、吸湿性液体Ｌと充填材１４を通過する空気との間で水分の授受が行われ、除湿又は加湿が行われる。また、塩化リチウムの粉塵除去作用および殺菌作用により、充填材１４を通過する空気は清浄化される。充填材１４は、図２に示すように、空気の通路を塞ぐようにして設けられ、筐体１１の内面と充填材１４との隙間がない。従って、栽培ハウスＨ内に導入される空気は、確実に充填材１４を通過する。
【００３５】
処理機１０は、液槽１６内の吸湿性液体Ｌを吸湿液供給部１５に供給するための管２１を有している。管２１にはポンプ２２が取り付けられており、液槽１６内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。
【００３６】
この管２１には、ヒートポンプ３０の第１の熱交換器３１が設けられており、第１の熱交換器３１によって吸湿性液体Ｌを加熱又は冷却する。第１の熱交換器３１は、処理機１０の吸湿液供給部１５から供給される吸湿性液体Ｌの温度を制御する。吸湿性液体Ｌを加熱するか冷却するかは、処理機１０によって空気を加湿するか除湿するかによる。すなわち、処理機１０が加湿処理を行う場合には、吸湿性液体Ｌに含まれた水分を空気中に放出させるために吸湿性液体Ｌを加熱する。逆に、処理機１０が除湿処理を行う場合には、空気中の水分を吸湿性液体Ｌに吸収させやすくするために吸湿性液体Ｌを冷却する。
【００３７】
液槽１６内の吸湿性液体Ｌを再生機４０に送るための第１の吸湿液管路６１は、液槽１６から吸湿性液体Ｌを吸い上げるための管２１に三方バルブ２３を介して接続されている。三方バルブ２３は、処理機１０の吸湿液供給部１５に送る吸湿性液体Ｌの量と第１の吸湿液管路６１を通じて再生機４０に送る吸湿性液体Ｌの量を制御する。本実施の形態では、三方バルブ２３は、（吸湿液供給部１５へ送る吸湿性液体Ｌの量）：（再生機４０に送る吸湿性液体Ｌの量）が、８：２から９：１の割合になるように制御する。
【００３８】
第１の吸湿液管路６１には、第２の熱交換器３２が設けられており、再生機４０に供給される吸湿性液体Ｌを冷却又は加熱する。第２の熱交換器３２は、再生機４０に供給される吸湿性液体Ｌの温度を制御する。第１の熱交換器３１と第２の熱交換器３２とはヒートポンプ３０を構成しており、第１の熱交換器３１と第２の熱交換器３２との間で熱が移動する。
【００３９】
ここでヒートポンプ３０の構成について説明する。ヒートポンプ３０は、第１の熱交換器３１と、第２の熱交換器３２と、圧縮機３３と、膨張弁３４と、これらをつなぐ冷媒管３５とを備えている。ヒートポンプ３０は、冷媒の流れを逆転させることにより、第１の熱交換器３１を蒸発器あるいは凝縮器として機能させることができる。第２の熱交換器３２は、第１の熱交換器３１とは逆の処理を行う。
【００４０】
［再生機］
次に、再生機４０について説明する。再生機４０は、処理機１０から送られてきた吸湿性液体Ｌと空気とを気液接触させて、吸湿性液体Ｌを再生する。再生機４０は、空気と吸湿性液体Ｌとの気液接触を行うための充填材４４と、充填材４４に対して吸湿性液体Ｌを滴下する吸湿液供給部４５とを収容する筐体４１を有している。また、筐体４１の下部には、充填材４４を通過した吸湿性液体Ｌを溜める液槽４６を有する。
【００４１】
吸湿液供給部４５は、第１の吸湿液管路６１を通じて送られてくる吸湿性液体Ｌを充填材４４に供給する吸湿液供給部４５ａと、液槽４６から吸い上げた吸湿性液体Ｌを充填材４４に供給する吸湿液供給部４５ｂとを有する。第１の吸湿液管路６１に設けられたヒートポンプ３０の第２の熱交換器３２が吸湿性液体Ｌを加熱又は冷却するかは、再生機４０によって吸湿性液体Ｌを濃縮するか希釈するかによる。すなわち、再生機４０が吸湿性液体Ｌの濃縮を行う場合には、吸湿性液体Ｌに含まれた水分を空気中に放出させるために吸湿性液体Ｌを加熱する。逆に、再生機４０が吸湿性液体Ｌを希釈する場合には、空気中の水分を吸湿性液体Ｌに吸収させやすくするために吸湿性液体Ｌを冷却する。
【００４２】
筐体４１には、空気を取り込むための取込口４２と空気を排出するための排気口４３とが形成されている。取込口４２には、筐体４１内への砂や埃の侵入を防止する砂塵フィルタ５６と、砂塵フィルタ５６を通過した虫の侵入を防止する防虫フィルタ５７が取り付けられている。
【００４３】
排気口４３には、筐体４１内から空気を排出するためのファン４７が設けられている。このファン４７が回転することにより、筐体４１内の空気が外部に排出され、筐体４１内が筐体４１の外部に対して負圧となるので、取込口４２を通じて空気が筐体４１内に流れ込む。また、排気口４３にも防虫フィルタ５８が取り付けられている。これにより、ファン４７が停止している際にも、排気口４３から筐体４１内への虫の侵入を防止できる。
【００４４】
図２において、矢印は、空気の流れを示す。図２に示すように、取込口４２から取り込まれた空気は充填材４４を通過する。充填材４４には、吸湿性液体Ｌが滞留しているので、吸湿性液体Ｌと空気との間で水分の授受が行われる。これにより、吸湿性液体Ｌが再生される。
【００４５】
再生機４０は、液槽４６内の吸湿性液体Ｌを第１の吸湿液管路６１に供給する管４９を有している。液槽４６内の吸湿性液体Ｌは、ポンプ５０によって第１の吸湿液管路６１に吸い上げられる。吸湿性液体Ｌは、第２の熱交換器３２を通じて再生機４０に再び供給される。
【００４６】
再生機４０は、液槽４６の吸湿性液体Ｌを吸湿液供給部４５ｂに供給するための供給管５１を有している。供給管５１には、ポンプ５２が取り付けられており、液槽４６内の吸湿性液体Ｌを吸い上げる。また、この管５１には、加熱源５３が設けられている。この加熱源はコジェネ発電機７３の排熱を利用して、管５１を流れる吸湿性液体Ｌを加熱する。
【００４７】
加熱源５３は、第２の熱交換器３２による温度制御に加えて温度を上昇させたい場合には、液槽４６から吸い上げた吸湿性液体Ｌを加熱する。加熱された吸湿性液体Ｌは、吸湿液供給部４５ｂから充填材４４に滴下され、充填材４４において気液接触される。充填材４４を通過した吸湿性液体Ｌは、液槽４６に入る。このように吸湿性液体Ｌを循環させることにより、再生機４０は吸湿性液体Ｌの再生処理を行う。
【００４８】
再生機４０は、液槽４６に給水を行う給水管５４を有する。給水管５４上には、バルブ５５が設けられており、バルブ５５によって給水の制御を行う。
【００４９】
液槽４６の吸湿性液体Ｌは、第２の吸湿液管路６２を通じて処理機１０に戻る。再生機４０から処理機１０に戻る吸湿性液体Ｌの量は、バルブ６３によって調整される。本実施の形態では、バルブ６３は、液槽４６内の吸湿性液体Ｌの液面の高さが一定になるように、処理機１０へ戻す吸湿性液体Ｌの量を制御する。
【００５０】
調湿装置１は、第１の吸湿液管路６１と第２の吸湿液管路６２との間で熱交換を行う熱交換器６４を有している。この熱交換器６４は、第１の吸湿液管路６１を流れる吸湿性液体Ｌと第２の吸湿液管路６２を流れる吸湿性液体Ｌの温度差を低減し、ヒートポンプ３０の汲み上げ温度差の低減に寄与する。
【００５１】
［空調システムの動作］
次に、本実施の形態の空調システム７０の動作について説明する。空調システム７０は、温湿度センサ７２によって栽培ハウスＨ内の空気の温度及び湿度を測定し、栽培ハウスＨ内の空気の温度及び湿度が所定の値又は所定の範囲内の値を保持するように空調を行う。例えば、栽培ハウスＨ内の空気の温度が所定の閾値を下回った場合に、栽培ハウスＨ内の空気の温度が目標温度になるまで、栽培ハウスＨ内の空気の温度を上昇させる空調を行う。また、栽培ハウスＨ内の空気の温度が所定の閾値を上回った場合には、栽培ハウスＨ内の空気の温度が目標温度になるまで、栽培ハウスＨ内の空気の温度を低下させる空調を行う。これらの動作は、制御装置７４が温湿度センサ７２から得た温度及び湿度の情報に基づいて調湿装置１を制御することで実行される。
【００５２】
最初に、栽培ハウスＨ内の空気の温度を低下させる場合の空調動作について説明する。この場合、冷房用送風機７６を作動させて、栽培ハウスＨ内に冷風を供給するとともに、調湿装置１は、外気を除湿して、栽培ハウスＨ内の空気よりも水蒸気分圧の低い調湿空気を生成して、栽培ハウスＨ内に供給する。このとき、冷房用送風機７６における冷風の供給量は、栽培ハウスＨの容積に対して、０．１回／ｈ程度であってよい。
【００５３】
調湿装置１は、ヒートポンプ３０の第１の熱交換器３１を蒸発器、第２の熱交換器３２を凝縮器として機能させる。処理機１０の液槽１６には、溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを入れておく。
【００５４】
処理機１０は、液槽１６から溶液濃度の高い吸湿性液体Ｌを吸い上げ、蒸発器として機能する第１の熱交換器３１にて吸湿性液体Ｌを冷却した上で吸湿液供給部１５に供給する。空気処理部１１では、吸湿性液体Ｌを充填材１４に滴下する。滴下された吸湿性液体Ｌは、充填材１４をゆっくりと通過して液槽１６に戻る。
【００５５】
処理機１０は、上記の動作と同時に、排気口１３に設けられたファン１７を回転させることにより、筐体１１内に空気を取り込み、充填材１４にて空気と吸湿性液体Ｌとの気液接触を行った後に、処理後の空気を、排気口１３を通じて栽培ハウスＨ内に供給する。充填材１４には溶液濃度が高くかつ低温の吸湿性液体Ｌが存在するので、空気中の水分が吸湿性液体Ｌによって吸収され、除湿された調湿空気が栽培ハウスＨ内に供給される。なお、吸湿性液体Ｌと空気との間で熱交換も同時に行われるので、調湿空気は冷却される。
【００５６】
ここで、処理機１０は、栽培ハウスＨ内の空気より湿度の低い（水蒸気分圧の低い）調湿空気を生成する。この調湿空気の１時間あたりの栽培ハウスＨへの供給量は、栽培ハウスＨの容積の１０分の１とし、即ち、処理機１０は、０．１回／ｈの調湿空気を供給する。
【００５７】
処理機１０が除湿動作を継続して行うと、吸湿性液体Ｌは希釈されて、空気中の水分を吸収しにくくなり除湿効率が低下するので、吸湿性液体Ｌを再生機４０によって再生する。調湿装置１は、処理機１０の液槽１６から吸い出した吸湿性液体Ｌのうちの一部を第１の吸湿液管路６１に供給し、再生機４０に送る。再生機４０に送る吸湿性液体Ｌの量は、三方バルブ２３によって調節する。
【００５８】
第１の吸湿液管路６１の途中には、凝縮器として機能する第２の熱交換器３２が配設されており、再生機４０に送られる吸湿性液体Ｌは第２の熱交換器３２によって加熱される。再生機４０は、第１の吸湿液管路６１から供給される溶液濃度の低くなった吸湿性液体Ｌの再生処理を行う。具体的には、吸湿液供給部４５ａは、第２の熱交換器３２によって加熱された吸湿性液体Ｌを充填材４４に滴下する。滴下された吸湿性液体Ｌは、充填材４４を通って液槽４６に入る。
【００５９】
再生機４０は、上記の動作と同時に、排出口４３に設けられたファン４７により、筐体４１内から空気を排出する。これにより、取込口４２を通じて筐体４１内に空気が流れ込む。流れ込んだ空気は、充填材４４にて吸湿性液体Ｌと気液接触した後、排出口４３から排出される。空気が吸湿性液体Ｌと接触することにより、高温の吸湿性液体Ｌから水分が脱離して空気中に逃げ、吸湿性液体Ｌの濃度が高くなる。充填材４４を通過した吸湿性液体Ｌは、液槽４６に入る。
【００６０】
液槽４６内の吸湿性液体Ｌの一部は、ポンプ５２によって吸い上げられ、供給管５１を通じて吸湿液供給部４５ｂに供給される。この際、加熱源５３は、吸湿性液体Ｌを加熱する。これにより、吸湿性液体Ｌの水分がいっそう放出されやすい状態となり、再生機４０は効率の良い濃縮処理を行える。
【００６１】
また、液槽４６内の吸湿性液体Ｌの一部は、第１の吸湿液管路６１に供給される。第１の吸湿液管路６１に供給された吸湿性液体Ｌは、第２の熱交換器３２によって加熱されて吸湿液供給部４５ａに再び供給される。このように充填材４４と液槽４６との間で吸湿性液体Ｌが循環することにより、徐々に吸湿性液体Ｌの濃度が高くなっていく。
【００６２】
再生処理が行われた液槽４６内の吸湿性液体Ｌは、第２の吸湿液管路６２を通って処理機１０に戻る。吸湿性液体Ｌは、処理機１０に戻る途中で、熱交換器６４によって、再生機４０に向かう吸湿性液体Ｌと熱交換が行われ、温度が低下する。
【００６３】
上述のように、処理機１０は、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧よりも低い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成して、栽培ハウスＨに供給する。例えば、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧が２４１Ｐａである場合に、制御装置７４が調湿装置１を制御することで、処理機１０は、水蒸気分圧が１３８Ｐａである調湿空気を生成して、栽培ハウスＨ内に供給する。このときの処理機１０から栽培ハウスＨへの調湿空気の供給量は、１５００ｍ３／ｈとする。栽培ハウスＨの容積が１５０００ｍ３であるので、この給気量は、０．１回／ｈとなる。
【００６４】
栽培ハウスＨへ調湿空気を供給すると、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧２４１Ｐａと調湿空気の水蒸気分圧１３８Ｐａとの分圧差−１０３Ｐａを是正する作用によって、冷房用送風機７６から供給される冷風の負の熱エネルギーとともに、栽培ハウスＨ内で負の熱エネルギーが瞬時に拡散し、栽培ハウスＨ内の空気の温度はすばやく均一に低下する。以上、空調システム７０によって栽培ハウスＨ内の温度を低下させる動作について説明した。
【００６５】
次に、栽培ハウスＨ内の空気の温度を上昇させる場合の空調動作について説明する。この場合、内気燃焼温風器７５を作動させて、栽培ハウスＨ内に温風を供給するとともに、調湿装置１は、外気を加湿して、栽培ハウスＨ内の空気よりも水蒸気分圧が高い調湿空気を生成して、栽培ハウスＨ内に供給する。このとき、内気燃焼温風器７５における温風の供給量は、栽培ハウスＨの容積に対して、０．１回／ｈ程度であってよい。
【００６６】
調湿装置１にて空気を加湿する場合には、ヒートポンプ３０は、第１の熱交換器３１を凝縮器、第２の熱交換器３２を蒸発器として機能させる。処理機１０の液槽１６には、溶液濃度の低い（水分を多く含んだ）吸湿性液体Ｌを入れておく。加湿処理の場合は、基本的には、調湿装置１は、除湿処理と反対の動作を行う。
【００６７】
処理機１０は、溶液濃度の低い吸湿性液体Ｌを加熱して充填材１４に滴下する一方で、取り込んだ空気を充填材１４に通すことにより、吸湿性液体Ｌから水分を放出させて空気を加湿する。なお、吸湿性液体Ｌと空気との間で熱交換も同時に行われ、空気は加熱される。
【００６８】
ここで、処理機１０は、栽培ハウスＨ内の空気より湿度の高い（水蒸気分圧の高い）調湿空気を生成する。この調湿空気の１時間あたりの栽培ハウスＨへの供給量は、栽培ハウスＨの容積の１０分の１とし、即ち、処理機１０は、０．１回／ｈの調湿空気を供給する。
【００６９】
処理機１０が加湿動作を継続して行うと、吸湿性液体Ｌは濃縮されて、空気中に放出される水分が少なくなるので、吸湿性液体Ｌを再生機４０によって再生する。調湿装置１は、処理機１０の液槽１６から吸い出した吸湿性液体Ｌのうちの一部を第１の吸湿液管路６１に供給し、再生機４０に送る。
【００７０】
再生機４０に送られる吸湿性液体Ｌは、第１の吸湿液管路６１にある第２の熱交換器３２によって冷却される。冷却された吸湿性液体Ｌは、再生機４０の吸湿液供給部４５ａに供給される。吸湿液供給部４５ａが冷却された濃度の高い吸湿性液体Ｌを充填材４４に滴下する一方で、外部から取り込んだ空気を充填材４４に通すことにより、吸湿性液体Ｌに水分を吸収させる再生処理を行う。充填材４４を通過した吸湿性液体Ｌは液槽４６に入る。
【００７１】
液槽４６内の吸湿性液体Ｌの一部は、ポンプ５２によって吸い上げられ、供給管５１を通じて吸湿液供給部４５ｂに供給される。また、液槽４６内の吸湿性液体Ｌの一部は、第１の吸湿液管路６１に供給される。第１の吸湿液管路６１に供給された吸湿性液体Ｌは、第２の熱交換器３２によって冷却されて吸湿液供給部４５ａに再び供給される。このように、充填材４４と液槽４６との間で吸湿性液体Ｌが循環することにより、徐々に吸湿性液体Ｌの濃度が低くなっていく。
【００７２】
吸湿性液体Ｌの希釈再生を行う際には、外気から吸湿性液体Ｌへ水分を取り込むことに代えて、吸湿性液体Ｌに直接に給水することにより、吸湿性液体Ｌを希釈してもよい。再生機４０は、給水管５４のバルブ５５を開け、液槽４６に給水を行う。再生処理が行われた液槽４６内の吸湿性液体Ｌは、第２の吸湿液管路６２を通って処理機１０に戻る。
【００７３】
上述のように、処理機１０は、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧よりも高い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成して、栽培ハウスＨに供給する。栽培ハウスＨ内の空気と調湿空気との水蒸気分圧差は、望ましくは１００Ｐａ以上とし、より望ましくは１ＫＰａ以上とする。例えば、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧が１３８Ｐａである場合に、制御装置７４が調湿装置１を制御することで、処理機１０は、水蒸気分圧が２４１Ｐａである調湿空気を生成して、栽培ハウスＨ内に供給する。このときの処理機１０から栽培ハウスＨへの調湿空気の給気量は、１５００ｍ３／ｈとする。栽培ハウスＨの容積が１５０００ｍ３であるので、この供給量は、０．１回／ｈとなる。
【００７４】
栽培ハウスＨへ調湿空気を供給すると、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧２４１Ｐａと調湿空気の水蒸気分圧１３８Ｐａとの分圧差１０３Ｐａを是正する作用によって、内気燃焼温風器７５から供給される温風の正の熱エネルギーとともに、栽培ハウスＨ内で正の熱エネルギーが瞬時に拡散し、栽培ハウスＨ内の空気の温度はすばやく均一に上昇する。以上、空調システム７０によって栽培ハウスＨ内の温度を上昇させる動作について説明した。
【００７５】
上記したとおり、栽培ハウスＨ内の空気の温度を下げたい場合には、処理機１０にて空気を除湿して水蒸気分圧の低い調湿空気を生成するが、このとき、空気は冷却された吸湿性液体Ｌと気液接触されることで、吸湿性液体Ｌとの間で熱交換が行われる。この熱交換によって、空気の熱エネルギーが吸湿性液体Ｌに奪われて、調湿空気の熱エネルギーは低くなる。よって、このような熱エネルギーの低い調湿空気と栽培ハウスＨ内の空気との間で熱エネルギーの交換が行われることで、栽培ハウスＨ内の空気の温度を低下させることができる。
【００７６】
一方、栽培ハウスＨ内の空気の温度を上げたい場合には、処理機１０にて空気を加湿して水蒸気分圧の高い調湿空気を生成するが、このとき、空気は加熱された吸湿性液体Ｌと気液接触されることで、吸湿性液体Ｌとの間で熱交換が行われる。この熱交換によって、吸湿性液体Ｌから空気に熱エネルギーが与えられて、調湿空気の熱エネルギーは高くなる。よって、このような熱エネルギーの高い調湿空気と栽培ハウスＨ内の空気との間で熱エネルギーの交換が行われることで、栽培ハウスＨ内の空気の温度を上昇させることができる。
【００７７】
本実施の形態の空調システム７０では、調湿装置１が、栽培ハウスＨ内の空気の水蒸気分圧に対して大きな分圧差を有する調湿空気を供給するので、この分圧差を是正する作用によって、栽培ハウスＨ内にて熱エネルギーが瞬時に拡散することになる。よって、０．１回／ｈという少ない供給量の温風又は冷風で、すばやく均一に栽培ハウスＨ内の空気の温度を上昇又は低下させることができる。
【００７８】
なお、本実施の形態の空調システム７０では、分圧差が大きいほど、ハウスＨ内での分圧差是正による熱エネルギー分散の効果は大きくなる。また、給気量が大きいほど、ハウスＨ内での分圧差是正による熱エネルギー分散の効果は大きくなる。よって、給気量を大きくしなくても、分圧差を大きく取ることで、十分に分圧差是正による熱エネルギー分散の効果を期待できる。もちろん、大きな分圧差を確保した上で十分な給気量を与えればなおよい。
【００７９】
なお、上記した実施の形態では、空調システム７０が制御装置７４を備え、制御装置７４が温湿度センサ７２からの温度及び湿度の情報に基づいて調湿装置１を制御したが、本発明はこれに限られない。管理員が温湿度センサ７２を確認して調湿装置１を操作することで、上記の空調を実現してもよい。
【００８０】
また、上記した実施の形態では、ヒートポンプ３０を用いて、吸湿性液体Ｌの温度を制御する例について説明したが、必ずしもヒートポンプ３０を用いる必要はない。例えば、コジェネ発電機７３から十分な温度の排熱が得られる場合には、これを利用して吸湿性液体Ｌを加熱することとしてもよいし、地下水や用水を利用して吸湿性液体Ｌを冷却してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、空調対象空間の容積に対して空調対象空間を均一に空調できるという優れた効果を有し、大型の栽培ハウス等の大容積の空間に対して空調を行う空調システムに適用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 調湿装置
１０ 処理機
１１ 筐体
１２ 取込口
１３ 排出口
１４ 充填材
１５ 吸湿液供給部
１６ 液槽
１７ ファン
１８ 砂塵フィルタ
１９ 防虫フィルタ
２０ 防虫フィルタ
２１ 管
２２ ポンプ
２３ 三方バルブ
３０ ヒートポンプ
３１ 第１の熱交換器
３２ 第２の熱交換器
３３ 圧縮機
３４ 膨張弁
４０ 再生機
４１ 筐体
４２ 取込口
４３ 排出口
４４ 充填材
４５ 吸湿液供給部
４６ 液槽
４７ ファン
４９ 管
５０ ポンプ
５１ 供給管
５２ ポンプ
５３ 加熱源
５４ 給水管
５５ バルブ
５６ 砂塵フィルタ
５７ 防虫フィルタ
５８ 防虫フィルタ
６１ 第１の吸湿液管路
６２ 第２の吸湿液管路
６３ バルブ
６４ 熱交換器
７０ 空調システム
７１ 照明
７２ 温湿度センサ
７３ コジェネ発電機
７４ 制御装置
７５ 内気燃焼温風器
７６ 冷房用送風機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大容積の空調対象空間に対して空調を行う空調システムであって、
空気を吸湿性物質に接触させて、前記空調対象空間内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を生成する調湿手段と、
前記調湿手段で生成された調湿空気を前記空調対象空間に供給する給気手段と、
前記空調対象空間内の空気に対して温調を行う温調手段とを備え、
前記空調対象空間における前記水蒸気分圧差を是正する作用によって、空調対象空間内の熱エネルギーを拡散させることを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記温調手段は、温風器であり、
前記調湿手段は、前記空調対象空間の空気の水蒸気分圧よりも高い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成する請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記温調手段は、冷風器であり、
前記調湿手段は、前記空調対象空間の空気の水蒸気分圧よりも低い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成する請求項１に記載の空調システム。
【請求項４】
前記水蒸気分圧差は、１００Ｐａ以上であり、前記給気手段にて供給される１時間当たりの給気量は、前記空調対象空間の容積の１０分の１以下である請求項２に記載の空調システム。
【請求項５】
前記水蒸気分圧差は、１ＫＰａ以上である請求項４に記載の空調システム。
【請求項６】
前記空調対象空間は、栽培ハウス又はビルの階段室である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の空調システム。
【請求項７】
大容積の空調対象空間に対して空調を行う空調方法であって、
空気を吸湿性物質に接触させて、前記空調対象空間内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を生成し、
生成された調湿空気を前記空調対象空間に供給し、
前記空調対象空間内の空気に対して温調を行い、
前記空調対象空間における前記水蒸気分圧差を是正する作用によって、空調対象空間内の熱エネルギーを拡散させることを特徴とする空調方法。
【請求項１】
大容積の空調対象空間に対して空調を行う空調システムであって、
空気を吸湿性物質に接触させて、前記空調対象空間内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を生成する調湿手段と、
前記調湿手段で生成された調湿空気を前記空調対象空間に供給する給気手段と、
前記空調対象空間内の空気に対して温調を行う温調手段とを備え、
前記空調対象空間における前記水蒸気分圧差を是正する作用によって、空調対象空間内の熱エネルギーを拡散させることを特徴とする空調システム。
【請求項２】
前記温調手段は、温風器であり、
前記調湿手段は、前記空調対象空間の空気の水蒸気分圧よりも高い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成する請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記温調手段は、冷風器であり、
前記調湿手段は、前記空調対象空間の空気の水蒸気分圧よりも低い水蒸気分圧を有する調湿空気を生成する請求項１に記載の空調システム。
【請求項４】
前記水蒸気分圧差は、１００Ｐａ以上であり、前記給気手段にて供給される１時間当たりの給気量は、前記空調対象空間の容積の１０分の１以下である請求項２に記載の空調システム。
【請求項５】
前記水蒸気分圧差は、１ＫＰａ以上である請求項４に記載の空調システム。
【請求項６】
前記空調対象空間は、栽培ハウス又はビルの階段室である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の空調システム。
【請求項７】
大容積の空調対象空間に対して空調を行う空調方法であって、
空気を吸湿性物質に接触させて、前記空調対象空間内の空気との間に水蒸気分圧差を有する調湿空気を生成し、
生成された調湿空気を前記空調対象空間に供給し、
前記空調対象空間内の空気に対して温調を行い、
前記空調対象空間における前記水蒸気分圧差を是正する作用によって、空調対象空間内の熱エネルギーを拡散させることを特徴とする空調方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１７９６９９（Ｐ２０１１−１７９６９９Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４１７４６（Ｐ２０１０−４１７４６）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（５０８１５３９２５）ダイナエアー株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（５０８１５３９２５）ダイナエアー株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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