農業用ハウスの暖房制御システムおよびその暖房制御方法
【課題】 加温機と別個の制御系で、効率よく循環扇を運転させ、燃料消費量削減、省エネルギーおよび燃焼ガス排出量低減を達成する農業用ハウスの暖房制御システム及びその方法を提供する。
【解決手段】
農業用ハウスの暖房制御システムは、大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する。該システムは、加温機と、加温機系統と電気的に非接続でハウス室内温度を検出する制御用温度センサと、農業用ハウス内に設置された複数の循環扇と、制御用温度センサと循環扇とに電気的に接続された制御装置と、を有する。制御装置は、加温機の起動直後に循環扇を起動させ、制御用温度センサからの情報により設定上昇温度まで循環扇を運転させる第１工程と、制御用温度センサから設定上昇温度に到達した情報を受けた後、引き続き設定された所定の時間経過まで循環扇を運転させる第２工程と、を行なわせる。
【解決手段】
農業用ハウスの暖房制御システムは、大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する。該システムは、加温機と、加温機系統と電気的に非接続でハウス室内温度を検出する制御用温度センサと、農業用ハウス内に設置された複数の循環扇と、制御用温度センサと循環扇とに電気的に接続された制御装置と、を有する。制御装置は、加温機の起動直後に循環扇を起動させ、制御用温度センサからの情報により設定上昇温度まで循環扇を運転させる第１工程と、制御用温度センサから設定上昇温度に到達した情報を受けた後、引き続き設定された所定の時間経過まで循環扇を運転させる第２工程と、を行なわせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業用ハウス（ビニールハウスやガラス温室等）の暖房制御システムおよびその暖房制御方法に係り、特に、夜間や寒冷期における暖房効率を向上させて省エネルギー、燃焼排気ガス低減に寄与し得る農業用ハウスの暖房制御システムおよびその暖房制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、夜間や寒冷期における、植物育成用ビニールハウスあるいは農業用ハウス内の暖房においては、外気取り込み用の開閉装置を閉鎖しバーナーと送風機を有する加温機により、ビニールダクト等を介して熱風をハウス室内に送給しながら、室内暖房を行なうのが通常であった。一方、開閉装置の開閉操作、ハウス室内温度管理、加温機運転などの作業は、煩雑であるとともに外気温や天候に連動して行なう必要があり、このために、室内温度センサを設置して室内温度情報を取得しながら自動的に暖房運転を行なう方法が汎用されている。従来、ハウス内の暖房について、特許文献１，２のような提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−５６７２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２９６２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は複数の温度センサと、それらの信号に基づき送風機及びバーナーを運転制御する制御装置からなり、ハウス内暖房装置が停止したり暴走運転を行なって、栽培中の作物に打撃を与える事故を防止しようとする。しかしながら、この特許文献１の装置では、ハウスの施設規模に応じた室内暖房を簡易に行なうことができないとともに、農業用の暖房燃料として使用されるＡ重油の使用量削減や燃焼ガス排出抑制などを期待することができない。また、特許文献２は、複数の温風暖房機と、複数のビニルダクトと、循環扇と、コントローラと、操作盤と、温度センサと、湿度センサ及び炭酸ガス濃度検出器を備えた施設園芸ハウス用温風暖房システムであり、温度センサが検出した気温が第１の設定値以下のとき、すべての温風暖房機に運転開始の指令信号を発し、気温が第１の設定値以上のとき、この指令信号を一部の温風暖房機のみに発し、遅延時間経過後、気温が第２の設定値に到達しないときには残りの温風暖房機にも指令信号を発するようにしている。
【０００５】
しかしながら、この特許文献２の施設園芸ハウス用温風暖房システムにおいては、いったん、複数の温風暖房機、循環扇、操作盤、温度センサ、湿度センサ及び炭酸ガス濃度検出器、コントローラを含むシステムを構築すると、栽培作物や季節に対応した設定変更やハウスの施設規模の増減変更の場合、システム全体について見直しや設備入替工事設定変更作業が必要で、簡単かつ短時間でそれらに対応することができず高コストとなる。さらに、温風暖房機を他メーカー製のものに交換した場合、装置仕様に合わせた循環扇や温度センサとの電気回路構成を構築あるいは再構築する必要があった。また、特許文献２の施設園芸ハウス用温風暖房システムでは、温風暖房機の送風運転時のみに循環扇を運転してハウス内の空気循環を効率よく行なわせることを企図しているが（特許文献２の実施例４）、バーナー運転時には、循環扇を運転させないから例えば広さが１０メートル×８０メートル、天井高２メートル程度の大容量空間のハウスではビニルダクトの穴からの熱風吹き出しでは、空間での暖気の偏在が生じ、作物の生育度のばらつきが生じる上に、効率の良い、きめ細かな暖房を行なうことができず、燃料消費をさらに抑制することはできなかった。さらに、内部に大容量空間を収容する大型の農業用ハウスの場合、暖房による室温の変化度合いは緩やかであるが、そのぶん単に設定した上下限温度範囲で加温機を運転させるだけでは実際の室温と暖房入力との間に時間ずれがあり、精度のよい暖房運転ができず、栽培中の作物の生育に悪影響を及ぼすことが懸念される。また、暖房効率はそれほど高い状態に維持することができず、具体的には夜間暖房時等の燃料消費量を抑制して省エネルギーあるいは燃焼排気ガス排出量を抑制するには限界があった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、温風暖房機としての加温機と電気的に非接続で別個の制御系でありながら、加温機運転と連係して効率よく循環扇を運転させ、きめ細かな室温平均化操作を行なって燃料消費量削減、省エネルギーおよび燃焼ガス排出量低減を達成し得る農業用ハウスの暖房制御システム並びに農業用ハウスの暖房制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御システムであり、作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス８内に温風を吹き出す加温機２と、加温機系統９と電気的に非接続でハウス室内温度Ｔを検出する制御用温度センサ３と、農業用ハウス８内に設置された複数の循環扇７ａ〜７ｆと、制御用温度センサ３と循環扇７とに電気的に接続された制御装置５であり、加温機２の起動直後に循環扇７を起動させ、制御用温度センサ３からの情報により設定上昇温度まで循環扇７を運転させる第１工程と、制御用温度センサ３から設定上昇α℃温度に到達した情報を受けた後、引き続き設定された所定の時間β経過まで循環扇７を運転させる第２工程と、を行なわせる制御装置５と、を備えた農業用ハウスの暖房制御システム１から構成される。農業用ハウスの暖房制御システム１は、加温機系９と電気的に非接続の循環扇系を駆動し、加温機の起動直後に循環扇を起動し、起動から一定温度上昇までの循環扇運転を行なう第１工程と、一定温度上昇したときの時刻から一定時間経過までの循環扇運転を行なう第２工程を一連の時間帯で行なう。加温機運転に対応するものであるが、特に電気的に非接続の加温機に連動させるための循環扇の起動については室温検知による駆動とし、所定温度まで室温が上昇した後は、一定時間間隔運転による運転とし、同時に、加温機の燃焼駆動と送風機駆動の終了時間のずれに対応する循環扇運転を実現して、きめ細かな、高精度の暖房制御を可能としている。循環扇起動時からの温度上昇後の時間基準による起動温度までの温度幅、時間基準起動による時間間隔は各加温機の運転に対応して任意に設定できる。
【０００８】
また、制御装置５は、第２工程の後、室内温度が下降方向に変化する際であって、循環扇７の起動温度Ｔ１までの途中に、設定された所定の時間幅γで循環扇７を起動し運転させる第２運転工程を行なわせるようにしてもよい。第２運転での時間幅γの具体的な長さについても任意に設定してもよい。
【０００９】
また、第２運転工程での循環扇７の起動温度は、第１工程における循環扇起動温度Ｔ１からの所定の上昇温度幅α℃で設定された温度Ｔ２であるようにしてもよい。
【００１０】
また、制御装置５は、制御用温度センサ３からの情報を受けて室温Ｔが上昇か下降かの変化方向を判断する室温変化判定部５０を有し、室温変化判定部５０からの室温上昇又は下降変化情報を基礎に循環扇７を起動させるようにするとよい。
【００１１】
上記した、農業用ハウスの暖房制御システムについては、農業用ハウスの暖房制御方法として、構成することもできる。この場合、農業用ハウスの暖房制御方法は、大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御方法であり、加温機系統９と電気的に非接続の循環扇系であって、ハウス室内温度を検出する制御用温度センサ３と、循環扇７と、制御装置５とを含む循環扇系１０を用意し、作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅Ｐ１−Ｐ２でハウス室内温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す加温機２の起動直後に循環扇７を起動して該循環扇の起動温度から所定上昇α℃温度まで運転させる室温基準循環扇運転工程（第１工程）と、室温Ｔが所定上昇温度に到達した後、引き続き所定時間γ経過まで循環扇７を運転させる時間基準循環扇運転工程（第２工程）と、を含むものである。
【００１２】
その際、時間基準循環扇運転工程（第２工程）の後、時間経過により室温が下降する途中で再度循環扇７を所定時間経過まで運転させる工程（第２運転）を含むとよい。
【００１３】
また、ある時間間隔での直近温度データＴｓとそれより以前の過去温度データＴｐとの比較により室温の上昇方向又は下降方向を判定し、その判定による情報を循環扇７の起動、停止の基礎とするとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の農業用ハウスの暖房制御システムによれば、大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御システムであり、作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す加温機と、加温機系統と電気的に非接続でハウス室内温度を検出する制御用温度センサと、農業用ハウス内に設置された複数の循環扇と、制御用温度センサと循環扇とに電気的に接続された制御装置であり、加温機の起動直後に循環扇を起動させ、制御用温度センサからの情報により設定上昇温度まで循環扇を運転させる第１工程と、制御用温度センサから設定上昇温度に到達した情報を受けた後、引き続き設定された所定の時間経過まで循環扇を運転させる第２工程と、を行なわせる制御装置と、を備えた構成であるから、加温機系と電気的に非接続の循環扇系を室内温度センサによる温度結合により加温機制御系に連動させ、さらに、循環扇の起動については室温検知による駆動とし、所定温度まで室温が上昇した後は、一定時間間隔運転による運転とし、同時に、加温機の燃焼駆動と送風機駆動の終了時間のずれに対応する循環扇運転を行なう結果、栽培作物や季節に対応した設定変更やハウスの施設規模の増減変更、設備入替工事、温風暖房機の他メーカー製への変更の際に、電気回路構成を含めた全体のシステム設定変更を簡単かつ短時間、低コストで行なえるだけでなく、きめ細かな、高精度の暖房制御を可能とし、また、加温機の運転に密接に対応した循環扇運転により燃料消費量及び燃料コストを削減でき、さらに、省エネルギー、燃焼ガス低減による温暖化防止に寄与することができる。
【００１５】
また、制御装置は、第２工程の後室内温度が下降方向に変化する際であって、循環扇の起動温度までの途中に、設定された所定の時間幅で循環扇を起動し運転させる第２運転工程を行なわせる構成とすることにより、室内の加温後、経時的に室内に生じる温度差空気を循環流で均一化させるから、適正な室温の均一化温度が温度センサで検出され、加温機の次の起動時間を実質的に延長させることが可能である。例えば、ハウスの隅に残っている熱溜りを循環流で加温機用の温度センサ付近に送風し、加温機用温度センサの検出温度を適正なものとすることができる。
【００１６】
また、第２運転工程での循環扇の起動温度は、第１工程における循環扇起動温度からの所定の上昇温度幅で設定された温度であることにより、循環扇の第１運転時に記憶させたデータを用い、回路構成を簡単化できる上に、第２運転の起動タイミングとしても適正な温度として設定することができる。
【００１７】
また、制御装置は、制御用温度センサからの情報を受けて室温が上昇か下降かの変化方向を判断する室温変化判定部を有し、室温変化判定部からの室温上昇又は下降変化情報を基礎に循環扇を起動させる構成とすることにより、加温機系と電気的に非接続の循環扇系の加温機起動直後の起動を円滑に行なうことができる。
【００１８】
また、本発明の農業用ハウスの暖房制御方法によれば、大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御方法であり、加温機系統と電気的に非接続の循環扇系であって、ハウス室内温度を検出する制御用温度センサと、循環扇と、制御装置とを含む循環扇系を用意し、作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す加温機の起動直後に循環扇を起動して該循環扇の起動温度から所定上昇温度まで運転させる室温基準循環扇運転工程と、室温が所定上昇温度に到達した後、引き続き所定時間経過まで循環扇を運転させる時間基準循環扇運転工程と、を含む構成であるから、加温機系と電気的に非接続の循環扇系により、循環扇の起動については室温検知による駆動とし、所定温度まで室温が上昇した後は、一定時間間隔運転による運転とし、同時に、加温機の燃焼駆動と送風機駆動の終了時間のずれに対応する循環扇運転を行なう結果、きめ細かな、高精度の暖房制御を可能とし、また、加温機の運転に密接に対応した循環扇運転により燃料消費量及び燃料コストを削減でき、さらに、省エネルギー、燃焼ガス低減による温暖化防止に寄与することができる。
【００１９】
また、上記の農業用ハウスの暖房制御方法において、時間基準循環扇運転工程の後、時間経過により室温が下降する途中で再度循環扇を所定時間経過まで運転させる工程を含むようにすることで、室内の加温後、経時的に室内に生じる温度差空気を循環流で均一化させるから、適正な室温の均一化温度が温度センサで検出され、加温機の次の起動時間を実質的に延長させることが可能である。
【００２０】
また、その際、ある時間間隔での直近温度データとそれより以前の過去温度データとの比較により室温の上昇方向又は下降方向を判定し、その判定による情報を循環扇の起動、停止の基礎とするから、加温機系と電気的に非接続の循環扇系の加温機起動直後の起動を円滑に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる農業用ハウスの暖房制御システムを設置した農業用ハウスの平面説明図である。
【図２】図１の暖房制御システムの概略構成図である。
【図３】図１の暖房制御システムにおいて、ハウス内室温、設定室温、加温機の暖房による温度振幅を示す説明図である。
【図４】図１の農業用ハウスの縦断面説明図である。
【図５】図２の暖房制御システムを用いてシステムを駆動させながら加温機運転を行なう際の温度変化・機器駆動説明グラフを示す図である。
【図６】図２の暖房制御システムのブロック構成図である。
【図７】第１実施形態の暖房制御システムのハウス内温度データ処理工程の動作を説明するフローチャート図である。
【図８】第１実施形態の暖房制御システムの第１、第２工程を含む第１運転を説明するフローチャート図である。
【図９】第１実施形態の暖房制御システムの第２運転を説明するフローチャート図である。
【図１０】第１実施形態の暖房制御システムの動作の全体の流れを説明するフローチャート図である。
【図１１】本発明の農業用ハウスの暖房制御システムの実施例の機器動作、温度変化のグラフ図である。
【図１２】比較例１の機器動作、温度変化のグラフ図である。
【図１３】比較例２の機器動作、温度変化のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の農業用ハウスの暖房制御システムの実施形態について説明する。本発明の農業用ハウスの暖房制御システムは、合成樹脂製被覆フィルムやガラスその他の透明薄板部材などの被い体を栽培土区画を包含するように設置される農業用ハウスに適用される暖房制御システムであり、特に、例えば短辺側が６メートル以上、長辺側が５０メートル以上程度の大容量空間を有する農業用ハウスに好適に適用される。
【００２３】
図１ないし図１０は、本発明の農業用ハウスの暖房制御システムの一実施形態を示す。実施形態の農業用ハウスの暖房制御システム１は、図４に示すように、鋼管やアングル材などで構成した骨組み材に合成樹脂製被覆フィルム１１，１２を二重のアーチ状に張設し、その内外フィルムのうちの内フィルム１１の内側を作物の栽培空間とする二重張り構造の農業用ハウスについての暖房制御システムである。
【００２４】
本実施形態において、農業用ハウスの暖房制御システム（以下「暖房制御システム」という。）１は、加温機２と、制御用温度センサ３と、複数の循環扇７と、制御装置５を含む。
【００２５】
本発明の暖房制御システム１は、上述したように、大容量空間を有する農業用ハウスに適用されるものであり、詳細には、その内側で育成される作物の育成下限温度から例えば２ないし３℃程度の小さな温度変動幅で高精度に暖房駆動される加温機に連係して循環扇を制御駆動させる。すなわち、図３の概略の温度範囲を示す説明図において、外気温変動範囲Ｋ１−Ｋ２に対し、ハウス内の暖房による室内温度範囲Ｈ１―Ｈ２が想定され、これに対する加温機駆動による暖房運転は、少なくとも作物育成下限温度より高い温度を室内下限温度とし、この室内下限温度を下回らないように加温機暖房が行なわれる。そして、消費燃料費用対効果を考慮して、この室内下限温度を維持するに必要かつ充分な範囲の小さな温度変動幅の変動範囲Ｐ１−Ｐ２を維持するように、加温機を駆動させるように構成されている。本実施形態においては、図５の温度変化・機器駆動説明図において、室内下限温度維持のための加温機駆動による温度変動範囲Ｐ１−Ｐ２は、２℃に設定されている。なお、この変動範囲Ｐ１−Ｐ２は個々の加温機の能力や加温機の仕様がメーカーごとに異なり、メーカーごとに異なって２℃以上の場合あるいは以下の場合などもあるが、いずれにしても、大容量空間暖房と費用対効果を考慮し、このように小さな温度の変動幅で加温機による暖房が行なわれる。なお、この際、空気の温度変化の緩慢な応答性を考慮した暖房制御を行うようにしている。
【００２６】
ちなみに、農業用ハウス内での栽培作物の育成に適した最低温度は、例えば、それぞれスイカ１２℃、メロンは約１５℃、いちごは約５℃、キュウリは約１３℃、バラは約１８℃、なすびは約１３℃程度である。
【００２７】
図２において、本実施形態の暖房制御システム１は加温機２と、加温機用室内温度センサ６と、を含む加温機系９と、加温機系９と電気的に非接続の循環扇系であって、ハウス室内温度を検出する制御用温度センサ３と、複数の循環扇７ａ〜７ｆと、コントローラからなる制御装置５と、を含む循環扇系１０を含む。循環扇系１０は、ハウス室内の温度Ｔを介して加温機系９と連結されており、具体的には、温度センサ３を介して取得される温度情報により循環扇系１０が加温機系９と連係運転する。
【００２８】
図１において、実施形態の農業用ハウス８は、短辺側が１２．６メートル、長辺側が８６メートル、天井高２〜３メートル程度の大容量空間を有する農業用ハウスであり、図４のように天井部は内外フィルム１１，１２による二重張り構造で周側面も被覆用合成樹脂フィルムで覆われて内部を閉鎖状空間としている。ハウスの内側の土部に栽培作物が植生されて育成される。ハウス内には長手方向に長く複数のビニルダクト１４が配置されるとともに、１つの短辺側にはこれらのビニルダクト１４に共通に接続されたビニルダクト１５が設置され、ビニルダクト１５に熱風の吹出し口を連通接続させた加温機２から加温空気がビニルダクト１４の周壁に設けた複数の孔（図示せず）から室内に吹き出される。
【００２９】
加温機２は、作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す暖房機であり、実施形態において、加温機２は、ハウス８の１つの短辺側に設置されており、熱源としての燃焼装置と燃焼により加熱あるいは加温された空気をハウス室内に向けて吹き出す送風機とを備え（図示せず）ている。加温機２には、室内温度センサ６が接続されて常時、ハウス室内温度情報を図示しない加温制御装置に供給し、加温制御装置の制御指示により、加温機による、設定された室内温度変動範囲Ｐ１−Ｐ２での温度振幅で加温機２が自動運転される。
【００３０】
図１実施形態において、ハウス室内離隔位置に６個の循環扇７ａ〜７ｆが設置され、これらの循環扇は、二重張り天井の内フィルム１１の直下部近傍に設置され、滞留しやすい室内上位の部分の加温空気を、例えば軸流羽根の３６００立方メートル毎時の出力で、直線状に吹き出す。複数の循環扇７は、室内において互いに逆方向に吹き出し方向を設定した複数個の循環扇からなる第１、第２気流循環扇群で構成されており、室内空気の流れを例えば図１矢視のように平面視長円状に周回するように流す。ハウス内に設置される循環扇の数は、６個に限定されず、５個以下でもあるいは７個以上設置してもよい。
【００３１】
さらに、ハウス室内に配置された制御用温度センサ３は、制御装置５に接続されて常時ハウス室内の温度情報を装置５に供給する。制御用温度センサ３は、加温機系統９とは、電気的に非接続でハウス室内温度を検出する。
【００３２】
制御装置５は、制御用温度センサ３と循環扇７ａ〜７ｆとに電気的に接続されて室温基準による第１工程と、時間基準による第２工程と、を行ない、応答が緩慢なハウス室内温度Ｔを基準として小さな変動範囲Ｐ１−Ｐ２で、良好な費用対効果を保持させるように循環扇７ａ〜７ｆを起動運転させる制御手段である。すなわち、制御装置５は、第１工程において、加温機２の起動直後に循環扇７を起動させ、制御用温度センサ３からの情報により設定上昇温度まで循環扇を運転させる。また、第２工程において、制御用温度センサ３から設定上昇温度に到達した情報を受けた後、引き続き設定された所定の時間経過まで循環扇７を運転させる。
【００３３】
図６において、制御装置５は、記憶部２０、設定部３０、タイマ部４０、室温変化判定部５０、循環扇動作指令出力部７０、制御部（ＣＰＵ）を含むマイクロコンピュータなどから構成されている。
【００３４】
図６、図５において、記憶部２０は、装置動作プログラムなどを記憶するとともに、ある時間間隔での現在温度と過去温度データＴｓ，Ｔｐ、それぞれの平均温度データＴｓａ，Ｔｐａ、循環扇の起動温度Ｔ１、時間基準の起動温度Ｔ２を少なくとも記憶保持する温度記憶部１９を含む。本システムの全体の流れは、図１０に示すような動作を行なうものであり、その際の運転モードの判定、モード設定等の分岐流れ手順等は動作プログラムに記憶保持されている。具体的には、実施形態において、記憶部２０は、制御装置５が１０秒間隔で計測し取り込んだ制御用温度センサ３からのハウス室内温度データを、１分間ぶん（６点）常時記憶保持する。そして、演算された過去３０秒〜６０秒前の４点のデータＴｐの平均温度（過去温度データ）Ｔｐａと、過去０〜２０秒前の２点のデータＴｓの平均温度（現在温度データ）Ｔｓａと、を記憶保持する。また、加温機２の起動の直後に循環扇７ａ〜７ｆが起動したときの温度データＴ１を保持するとともに、循環扇７が起動したときから所定の温度上昇幅αで上昇したときの温度Ｔ２を記憶保持する。温度上昇幅α上昇したときの温度Ｔ２が時間基準の起動温度とされる。また、温度Ｔ２に到達したときの時刻ｔ２を保持する。現在及び過去温度データＴｓ，Ｔｐは、計算部５１に供給されるとともに、それぞれの平均温度データＴｓａ，Ｔｐａは、比較判定部５２に供給される。
【００３５】
設定部３０は、後述する、循環扇７が起動したときからの所定の温度上昇幅αの値などの設定や変更調整を行なう部位であり、外部からの操作により初期設定や設定の変更調整を行なうダイヤル、摘みなどの操作子３１が接続されている。設定部３０で設定された値が記憶部２０に入力され記憶保持される。また、例えば、後述するように、第１運転と第２運転との間に例えば２分間程度、間隔を設けるインターバル時間を設定したいときなどの時間設定なども必要に応じて行なえる。
【００３６】
タイマ部４０は、制御用温度センサ３からの室内温度の１０秒間隔での計測取り込み、加温機に続く循環扇起動後の所定の温度上昇幅αの検出サイクルの３分間、循環扇起動後α℃の温度上昇があった時点からβ時間間隔（例えば３０秒間）だけ運転する時間、第１、第２運転工程の１サイクルの時間間隔（たとえば３０分間）、加温機及び循環扇起動後の所定の温度上昇幅αぶん温度上昇があったときから、引き続き所定時間間隔だけ循環扇を運転した後停止させる６０秒、などの時間を計時する計時手段である。それぞれのスタート時からタイムアップ時を計時し、タイムアップ情報は温度記憶部１９及び比較判定部５２に供給される。
【００３７】
室温変化判定部５０は、過去平均温度データＴｐａ及び現在平均温度データＴｓａから、室温が今後上昇方向変化で推移するか、下降方向変化で推移するのかを判定する判定手段であり、実施形態において室温変化判定部５０は、計算部５１と、比較判定部５２と、を含む。室温変化判定部５０は、制御用温度センサ３からの情報を受けて室温が上昇か下降かの変化方向を判断するものであり、制御装置５は、室温変化判定部５０からの室温上昇又は下降変化情報を基礎に循環扇７を起動または停止させる。
【００３８】
計算部５１は、１０秒間隔で計測されたハウス室内温度データの現在及び過去温度データのそれぞれの平均を演算する平均温度計算部５５と、循環扇起動後の所定の上昇幅αの温度を計算する時間起動温度計算部５６と、を含む。平均温度計算部５５及び時間起動温度計算部５６による情報は、比較判定部５２に供給される。
【００３９】
比較判定部５２は、温度変化判定部５９、温度比較判定部６０、タイマ判定部６１、運転モード判定部６２を含む。温度変化判定部５９は、現在平均温度データＴｓａと、過去平均温度データＴｐａと、を比較して、現在の室温が上昇方向に推移しているか、下降方向に推移しているかを判定する部位であり、具体的には、例えば現在平均温度データＴｓａ―過去平均温度Ｔｐａが少なくとも０．１℃プラスの場合が上昇推移で、マイナスの場合を下降推移としている。
【００４０】
温度比較判定部６０は、現在平均温度Ｔｓａと、循環扇起動後の温度上昇幅αを加えた温度（時間基準起動温度）Ｔ２と、を比較して室温Ｔ２の時点から一定時間間隔のみについて循環扇７を運転させる（第２工程）かどうかの判定を行なう部位であり、現在平均温度Ｔｓａが時間基準起動温度Ｔ２に達したと判定されると、循環扇動作指令出力部７０に指令信号が供給され、循環扇７ａ〜７ｆを起動させる。そして、時間基準起動運転時間として設定されたβ時間間隔、例えば３０秒のタイムアップがタイマ部４０で計時されると、第２運転モードがセットされる。なお、β時間間隔長さは任意の長さで設定でき、例えば３０秒以上、あるいはそれ以下の長短時間間隔としても良い。
【００４１】
タイマ判定部６１は、タイマ部４０からの計時情報を入力して、設定された所定時間経過のタイムアップ時刻と比較し、タイムアップ有無の判定を行なう。
【００４２】
運転モード判定部６２は、循環扇起動温度Ｔ１における起動から時間基準起動温度Ｔ２時までの循環扇運転（第１工程）と、時間基準起動温度Ｔ２からの所定時間間隔の運転（第２工程）と、からなる第１運転モードか、後述する第２運転モードかの判定を行なう部位であり、それぞれの起動タイミングで循環扇動作指令出力部７０を介して循環扇７を起動させる。
【００４３】
次に、図５及び図７ないし図１０により、実施形態の暖房制御システム１の動作について説明する。なお、図１０は、１０秒ごとの本システムの概略全体動作フロー図を示しているが、主要な工程ごとに分解して示した図７ないし図９のフローチャートと、図５を主に参照しながら以下、説明する。また、図７ないし図９のフローチャートは、理解しやすいように図１０のフロー図の流れを簡略化して一部統合して示しており、必ずしも各ステップが１対１で一致していないが、動作全体の流れは図１１が基礎となっている。
【００４４】
図７は、制御用温度センサ３からの温度データから現在平均温度および過去平均温度を算出する工程である、ハウス内温度データ処理工程を示している。図７において、例えば夜間時、温度が下降する時間帯Ｒａに加温機２を起動させる（Ｓ８０）と、制御装置５は、タイマ部４０の計時下で制御用温度センサ３からのハウス室内温度情報を１０秒間隔で計測し、その際、１分間ぶん（６点）の温度を温度記憶部１９で記憶保持する（Ｓ８１）。その際、過去０秒〜２０秒間の２点の現在温度データＴｓの平均を計算して現在平均温度データＴｓａとして記憶する（Ｓ８２）とともに、過去３０秒〜６０秒間の４点の過去温度データＴｐの平均を計算して過去平均温度データＴｐａとして記憶する（Ｓ８３）。
【００４５】
図５において、コサインカーブ状の実線は、ハウス内温度の推移を示す。時刻ｔ０で加温機が駆動し燃焼装置及び送風機駆動により加温空気がハウス室内に吹き出されると、室温Ｔは加温機２の起動直後から上昇に転じる。このとき、比較判定部５２の温度変化判定部５０では、図８に示すように、現在平均温度Ｔｓａ―過去平均温度Ｔｐａ＜＋０．１℃で、過去平均温度より現在平均温度が低いときは室温が下降中としてハウス内温度データ処理工程に戻り、室温計測ステップ以下を繰り返すとともに、現在平均温度Ｔｓａ―過去平均温度Ｔｐａ≧＋０．１℃で、過去平均温度より現在平均温度が高いときは室温が上昇中として循環扇７の起動指令を出力部７０に供給する処理を行う（Ｓ８４）。なお、緩やかな室温の上昇、下降変化において冬季あるいは冷温期時の暖房運転では、外気温は室温以下で、さらに下降することが前提となっており、したがって、この温度変化判定部５０での室温上昇を検出して循環扇７を安定して起動させることができる。循環扇動作指令出力部７０では、循環扇７の起動指令を受けて起動指令を循環扇に対し出力する（Ｓ８５）と、循環扇７ａ〜７ｆが起動する（Ｓ８６）。循環扇起動は、室温がステップＳ８４処理により上昇方向であると判定することにより検知されるものであり、したがって、空気温度の緩慢な応答特性からすると、加温機２のｔ０起動時刻直後に循環扇７が起動することとなる。この循環扇起動時のハウス内温度Ｔ１は温度記憶部１９に記憶され（Ｓ８７）、さらに、この温度Ｔ１を循環扇起動時温度からの温度上昇幅αの基準温度として、Ｔ１＋α℃＝Ｔ２を時間起動温度計算部５６で計算し、時間起動温度Ｔ２を温度記憶部１９に記憶保持する（Ｓ８８）。循環扇７の起動により、室内に吹き出された加温空気は室内循環流によりムラなく行きわたり高温部と低温部が局部的に偏在して滞留することがなく、温度センサによる検出温度は平均化されたオンタイムの室内温度を正しく反映する結果、暖房効率並びに燃費効率を向上させることができる。循環扇起動とともに、その際の室内温度Ｔ１を記憶し、同時に時間起動温度と現在平均温度との比較処理を３分間を１サイクルとするタイマがスタートする（Ｓ８９）。これは、３分間で設定温度に到達しなければ、まだ室温が低く、その間に循環扇を運転すると、放熱を促進させるからである。３分間のタイムアップ終了後、循環扇は停止し、第２運転モードにセットされる。循環扇７の起動により、Ｓ９０において、現在平均温度Ｔｓａと、循環扇起動時の起動温度Ｔ１＋α℃、つまり温度Ｔ２とが比較され、起動温度Ｔ１から室温がα℃上昇したか否かが判定される。循環扇起動温度Ｔ１からα℃あるいはそれ以上上昇した温度Ｔ２は、循環扇の起動後、室温が所定上昇温度に到達した後、その到達温度から引き続き所定時間経過まで循環扇を運転させる時間基準循環扇運転工程（第２工程）を行う際の基準となる温度である。実施形態では、α℃は＋１．５℃に設定されている。α℃の設定は、例えば加温機２の燃焼装置運転時間が目安とされる。つまり、加温機の暖房運転中は循環扇７も同時に運転して循環流による室温均一化を行い、燃焼装置運転が停止して送風機のみの運転状態となったときに一定時間に限り循環扇運転を継続させるものである。しかしながら、α℃の具体的値は、１．５℃に限定されるものではなく、それ以上でも、あるいはそれ以下でもよいが、加温機が起動して停止までの一連の動作で、燃焼装置運転終了からさらに引き続き行なわれる送風機運転が終了した後に循環扇を運転させないようにするのが好ましい。例えばα℃を１．８℃あるいはそれ以上とする場合もあるし、１℃あるいはそれ以下の場合もありうる。許容される最大温度振幅が２℃とすると、例えば０．５〜０．９℃程度の範囲が良好である。現在平均温度Ｔｓａが循環扇起動温度Ｔ１からα℃、つまり１．５℃以上上昇すると、時刻ｔ２から３０秒後にタイムアップする３０秒タイマが計時スタートする（Ｓ９１）。そして、３０秒後の時刻ｔ３において、循環扇停止動作信号が循環扇動作指令出力部７０に供給され、循環扇は停止する（Ｓ９２）。そして、その後所定のインターバル時間（第２運転開始までの２分間の間隔時間、例えば２分程度）を経過して循環扇の第２運転モードにセットされる（Ｓ９３）。図５、図８において、循環扇起動時ｔ１から室温がα℃上昇時ｔ２間での循環扇の動作を第１工程、時刻ｔ２から３０秒経過の循環扇停止時ｔ３までを第２工程とされる。また、これらの第１、第２工程の一連の運転を第１運転とする。
【００４６】
２分程度のインターバル時間が経過し、さらにその後所要の時間経過後、送風機を含む加温機２の運転は停止し、その後設定温度振幅の最大温度付近で室温がある程度の時間維持される。そして、室外温度の影響で室内温度は低下し始める。
【００４７】
図９の第２運転では、第２工程の後、室内温度Ｔが下降方向に変化する際であって、循環扇７の起動温度Ｔ１までの途中に、設定された所定の時間幅γ［ｓ］で循環扇７を起動し運転させる。この第２運転で、現在平均温度Ｔｓａと、循環扇起動温度Ｔ１＋α℃の温度である時間基準起動温度Ｔ２とが、比較され、現在平均温度Ｔｓａが時間基準起動温度Ｔ２と低いか高いかが判定される（Ｓ９４）。現在平均温度Ｔｓａが時間基準起動温度Ｔ２と同じか又は低いときは、循環扇動作指令出力部７０への指令（Ｓ９５）を介して循環扇７を時刻（第２運転起動時刻）ｔ４で起動させる（Ｓ９６）。同時に６０秒の循環扇運転タイマが計時開始し、６０秒後の循環扇駆動停止指令をセットする（Ｓ９７）。そして、タイムアップにより６０秒後に循環扇停止指令が出力され、循環扇は時刻（第２運転循環扇停止時刻）ｔ５で停止し、第１運転モードにセットされる（Ｓ９８、Ｓ９９，Ｓ１００）。室温の下降途中で循環扇を起動させる第２運転では、循環扇の第１運転後、所定のインタバルの後、加温機が駆動停止され、その後ある時間帯での温度振幅最大値付近で室温が維持される時間帯にハウス室内空間で暖寒空気層が空間上下に存在し、温度センサが検出する付近の温度を過度に低くさせる原因となっていたもので、室温下降途中で循環扇を起動させることにより、平面的位置あるいは上下位置にむらなく均一の室温とさせることにより、次の加温機の燃焼起動までの時間を延ばして消費燃料を低減させるものである。第２運転での限定された時間幅γは、６０秒に限定されるものではなく、それ以上、あるいは、それ以下の運転時間幅を設定することもできる。実施形態では、第２運転における循環扇２の起動タイミングを循環扇起動温度Ｔ１＋α℃の温度Ｔ２、すなわち、第１工程における循環扇起動温度Ｔ１からの所定の上昇温度幅α℃で設定された温度としているが、これに限定されない。少なくとも、循環扇起動温度Ｔ１よりも高い温度で起動し、さらに停止するタイミングであるのが好ましい。この範囲は、時間基準起動温度Ｔ２の設定の場合と同様の設定内容とすることができる。なお、第２運転モードにおいて循環扇起動タイミングを第１運転での時間基準起動温度Ｔ２とすることにより、第１工程で用いたＴ２の温度データをそのまま利用することができ、回路構成を簡単化できる。
【００４８】
以下、第１運転及びそれに続く第２運転を繰り返すことにより大容量空間で、小さな温度振幅であり、さらに、応答が緩慢な空気温度を媒介とする条件で、加温機系統とは全く独立した機器構成により、低廉なコストで加温機等の機器への対応性に優れるとともにハウス施設規模の増減や栽培作物変更時の段取りや設計変更に柔軟かつ簡単に対応でき、さらに、高精度の室温制御を行なえるうえに、燃焼消費量を確実に低減させて省エネルギー、排気燃焼ガスの削減に寄与することができる。
【実施例】
【００４９】
本願発明者は、本発明の農業用ハウスの暖房制御システムを検証するための実験を以下のように行なった。
［実施例１］
【００５０】
図１ないし図１０の農業用ハウスの暖房制御システムを用いて運転実験を行なった。図１１は、２０１０年３月の某日、深夜０時から４時の間の加温機と、循環扇運転状態と、ハウス室内温度及び外気温度推移を記録したグラフであり、加温機はハウス室内温度が設定温度以下にならないように暖房運転を７回行った。図１１のグラフ実施例について条件及び主要な数値についての表を下記する。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１に示すように、この実施例１では、Ａ重油消費量は１７．１Ｌであった。１回の暖房（燃焼）の平均時間は５分２７秒で、暖房により温度が上昇し再度温度が下降して暖房運転を開始するまでの平均時間が２９分５２秒であった。なお、時刻０２：００と０３：００間に循環扇風量の乱れがあるが、計測誤差によるものと考えられる。
［比較例１］
【００５３】
図１２は、比較例１を示すグラフである。比較例は、２０１０年２月の上記実施例実施日の２日前某日、深夜０時から４時の間に行ったものであり、その際の加温機と、循環扇運転状態と、ハウス室内温度及び外気温度推移を記録したグラフである。循環扇は停止状態で加温機運転のみを行なっている。加温機はハウス室内温度が設定温度以下にならないように暖房運転を８回行った。図１２のグラフ比較例について条件及び主要な数値についての表を下記する。
【００５４】
【表２】
【００５５】
表２において、比較例１では、Ａ重油消費量は１９．４Ｌであった。１回の暖房（燃焼）の平均時間は５分１８秒で、暖房により温度が上昇し再度温度が下降して暖房運転を開始するまでの平均時間が２７分２０秒であった。
［比較例２］
【００５６】
図１３は、比較例２を示すグラフである。比較例２は、２０１０年３月の上記実施例実施日の２日前某日、深夜０時から４時の間に行ったものであり、その際の加温機と、循環扇運転状態と、ハウス室内温度及び外気温度推移を記録したグラフである。循環扇はその間、連続運転を行なっている。加温機はその間暖房運転を９回行った。図１３のグラフ比較例２について条件及び主要な数値についての表を下記する。
【００５７】
【表３】
【００５８】
表３において、比較例２では、Ａ重油消費量は２３．３Ｌであった。１回の暖房（燃焼）の平均時間は５分４６秒で、暖房により温度が上昇し再度温度が下降して暖房運転を開始するまでの平均時間が１８分５３秒であった。
【００５９】
表４は、上記実施例１と比較例１、２との運転比較データを示すものであり、実施例１方法では、加温機起動回数は１回、２回それぞれ減少し、Ａ重油消費量はそれぞれ１１％、２６％削減となり、暖房燃焼時間は各比較例より３％、５％短縮し、また、燃焼終了後次回燃焼開始までの時間はそれぞれ１７％、５８％長くなることが分かる。これらのデータは、１日の４時間ぶんのみについてのデータであり、Ａ重油消費量差はそれぞれ２．２Ｌ、６．２Ｌで１日で３Ｌあるいは７Ｌのちがいとすると、１ヶ月で９０Ｌ〜２１０Ｌぶんの消費量、及び燃費節約となる。
【００６０】
【表４】
【００６１】
なお、特許文献２のように、循環扇を加温機の送風運転時にのみ運転する（特許文献２、００４０、図８参照）方法では、大容量空間においてはビニルダクトの穴からのハウス室内供給となるから、それぞれの孔から吹き出す風の温度に大きな差が発生する結果、ハウス室内全体での加温空気のある程度の偏在は解消されず、ハウス室内全体の暖房効率は劣り、また温度センサは平均化された室温を検知できないから、適正な暖房運転を行ないにくい結果、加温機の平均燃焼時間短縮及び、燃焼間隔時間を長くさせる効果はそれほど期待することができない。また、仮に、加温機駆動と循環扇駆動を同時に行う運転としても、加温機の運転に密接に対応した循環扇運転により燃料消費量及び燃料コスト削減を達成しつつ、栽培作物や季節に対応した設定変更やハウスの施設規模の増減変更、設備入替工事、温風暖房機の他メーカー製への変更の際に、電気回路構成を含めた全体のシステム設定変更を簡単かつ短時間、低コストで行なうことはできない。また、特許文献２の方法では、本願発明のように、第１、第２運転による室内ハウス温度を高精度に反映した暖房制御ではないから、加温機駆動の無駄な運転が生じ、結局は、燃料消費効率が劣り燃焼排気ガス量抑制を達成することができない。本願発明では、加温機の運転に密接に対応した循環扇運転により燃料消費量及び燃料コストを削減でき、さらに、省エネルギー、燃焼ガス低減による温暖化防止に寄与することができる。
【００６２】
以上説明した本発明の農業用ハウスの暖房制御システムならびにその方法は、上記した実施形態の構成のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない範囲においてなされる改変も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の農業用ハウスの暖房制御システムは、いわゆるビニールハウスと称されるものを含むすべての農業用ハウスについて適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１ 農業用ハウスの暖房制御システム
２ 加温機
３ 制御用温度センサ
５ 制御装置
６ 加温機用室内温度センサ
７ 循環扇
９ 加温機系
１０ 循環扇系
１９ 温度記憶部
２０ 記憶部
３０ 設定部
４０ タイマ部
５０ 室温変化判定部
５２ 比較判定部
５９ 温度変化判定部
Ｔ ハウス室内温度
Ｔｓａ 現在平均温度データ
Ｔｐａ 過去平均温度データ
Ｔ１ 循環扇起動温度
Ｔ２ 時間基準起動温度
α 温度上昇幅
ｔ０ 加温機起動時刻
ｔ１ 循環扇起動時刻
ｔ２ 時間基準起動時刻
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農業用ハウス（ビニールハウスやガラス温室等）の暖房制御システムおよびその暖房制御方法に係り、特に、夜間や寒冷期における暖房効率を向上させて省エネルギー、燃焼排気ガス低減に寄与し得る農業用ハウスの暖房制御システムおよびその暖房制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、夜間や寒冷期における、植物育成用ビニールハウスあるいは農業用ハウス内の暖房においては、外気取り込み用の開閉装置を閉鎖しバーナーと送風機を有する加温機により、ビニールダクト等を介して熱風をハウス室内に送給しながら、室内暖房を行なうのが通常であった。一方、開閉装置の開閉操作、ハウス室内温度管理、加温機運転などの作業は、煩雑であるとともに外気温や天候に連動して行なう必要があり、このために、室内温度センサを設置して室内温度情報を取得しながら自動的に暖房運転を行なう方法が汎用されている。従来、ハウス内の暖房について、特許文献１，２のような提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−５６７２３号公報
【特許文献２】特開２００６−２９６２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は複数の温度センサと、それらの信号に基づき送風機及びバーナーを運転制御する制御装置からなり、ハウス内暖房装置が停止したり暴走運転を行なって、栽培中の作物に打撃を与える事故を防止しようとする。しかしながら、この特許文献１の装置では、ハウスの施設規模に応じた室内暖房を簡易に行なうことができないとともに、農業用の暖房燃料として使用されるＡ重油の使用量削減や燃焼ガス排出抑制などを期待することができない。また、特許文献２は、複数の温風暖房機と、複数のビニルダクトと、循環扇と、コントローラと、操作盤と、温度センサと、湿度センサ及び炭酸ガス濃度検出器を備えた施設園芸ハウス用温風暖房システムであり、温度センサが検出した気温が第１の設定値以下のとき、すべての温風暖房機に運転開始の指令信号を発し、気温が第１の設定値以上のとき、この指令信号を一部の温風暖房機のみに発し、遅延時間経過後、気温が第２の設定値に到達しないときには残りの温風暖房機にも指令信号を発するようにしている。
【０００５】
しかしながら、この特許文献２の施設園芸ハウス用温風暖房システムにおいては、いったん、複数の温風暖房機、循環扇、操作盤、温度センサ、湿度センサ及び炭酸ガス濃度検出器、コントローラを含むシステムを構築すると、栽培作物や季節に対応した設定変更やハウスの施設規模の増減変更の場合、システム全体について見直しや設備入替工事設定変更作業が必要で、簡単かつ短時間でそれらに対応することができず高コストとなる。さらに、温風暖房機を他メーカー製のものに交換した場合、装置仕様に合わせた循環扇や温度センサとの電気回路構成を構築あるいは再構築する必要があった。また、特許文献２の施設園芸ハウス用温風暖房システムでは、温風暖房機の送風運転時のみに循環扇を運転してハウス内の空気循環を効率よく行なわせることを企図しているが（特許文献２の実施例４）、バーナー運転時には、循環扇を運転させないから例えば広さが１０メートル×８０メートル、天井高２メートル程度の大容量空間のハウスではビニルダクトの穴からの熱風吹き出しでは、空間での暖気の偏在が生じ、作物の生育度のばらつきが生じる上に、効率の良い、きめ細かな暖房を行なうことができず、燃料消費をさらに抑制することはできなかった。さらに、内部に大容量空間を収容する大型の農業用ハウスの場合、暖房による室温の変化度合いは緩やかであるが、そのぶん単に設定した上下限温度範囲で加温機を運転させるだけでは実際の室温と暖房入力との間に時間ずれがあり、精度のよい暖房運転ができず、栽培中の作物の生育に悪影響を及ぼすことが懸念される。また、暖房効率はそれほど高い状態に維持することができず、具体的には夜間暖房時等の燃料消費量を抑制して省エネルギーあるいは燃焼排気ガス排出量を抑制するには限界があった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その一つの目的は、温風暖房機としての加温機と電気的に非接続で別個の制御系でありながら、加温機運転と連係して効率よく循環扇を運転させ、きめ細かな室温平均化操作を行なって燃料消費量削減、省エネルギーおよび燃焼ガス排出量低減を達成し得る農業用ハウスの暖房制御システム並びに農業用ハウスの暖房制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御システムであり、作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス８内に温風を吹き出す加温機２と、加温機系統９と電気的に非接続でハウス室内温度Ｔを検出する制御用温度センサ３と、農業用ハウス８内に設置された複数の循環扇７ａ〜７ｆと、制御用温度センサ３と循環扇７とに電気的に接続された制御装置５であり、加温機２の起動直後に循環扇７を起動させ、制御用温度センサ３からの情報により設定上昇温度まで循環扇７を運転させる第１工程と、制御用温度センサ３から設定上昇α℃温度に到達した情報を受けた後、引き続き設定された所定の時間β経過まで循環扇７を運転させる第２工程と、を行なわせる制御装置５と、を備えた農業用ハウスの暖房制御システム１から構成される。農業用ハウスの暖房制御システム１は、加温機系９と電気的に非接続の循環扇系を駆動し、加温機の起動直後に循環扇を起動し、起動から一定温度上昇までの循環扇運転を行なう第１工程と、一定温度上昇したときの時刻から一定時間経過までの循環扇運転を行なう第２工程を一連の時間帯で行なう。加温機運転に対応するものであるが、特に電気的に非接続の加温機に連動させるための循環扇の起動については室温検知による駆動とし、所定温度まで室温が上昇した後は、一定時間間隔運転による運転とし、同時に、加温機の燃焼駆動と送風機駆動の終了時間のずれに対応する循環扇運転を実現して、きめ細かな、高精度の暖房制御を可能としている。循環扇起動時からの温度上昇後の時間基準による起動温度までの温度幅、時間基準起動による時間間隔は各加温機の運転に対応して任意に設定できる。
【０００８】
また、制御装置５は、第２工程の後、室内温度が下降方向に変化する際であって、循環扇７の起動温度Ｔ１までの途中に、設定された所定の時間幅γで循環扇７を起動し運転させる第２運転工程を行なわせるようにしてもよい。第２運転での時間幅γの具体的な長さについても任意に設定してもよい。
【０００９】
また、第２運転工程での循環扇７の起動温度は、第１工程における循環扇起動温度Ｔ１からの所定の上昇温度幅α℃で設定された温度Ｔ２であるようにしてもよい。
【００１０】
また、制御装置５は、制御用温度センサ３からの情報を受けて室温Ｔが上昇か下降かの変化方向を判断する室温変化判定部５０を有し、室温変化判定部５０からの室温上昇又は下降変化情報を基礎に循環扇７を起動させるようにするとよい。
【００１１】
上記した、農業用ハウスの暖房制御システムについては、農業用ハウスの暖房制御方法として、構成することもできる。この場合、農業用ハウスの暖房制御方法は、大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御方法であり、加温機系統９と電気的に非接続の循環扇系であって、ハウス室内温度を検出する制御用温度センサ３と、循環扇７と、制御装置５とを含む循環扇系１０を用意し、作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅Ｐ１−Ｐ２でハウス室内温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す加温機２の起動直後に循環扇７を起動して該循環扇の起動温度から所定上昇α℃温度まで運転させる室温基準循環扇運転工程（第１工程）と、室温Ｔが所定上昇温度に到達した後、引き続き所定時間γ経過まで循環扇７を運転させる時間基準循環扇運転工程（第２工程）と、を含むものである。
【００１２】
その際、時間基準循環扇運転工程（第２工程）の後、時間経過により室温が下降する途中で再度循環扇７を所定時間経過まで運転させる工程（第２運転）を含むとよい。
【００１３】
また、ある時間間隔での直近温度データＴｓとそれより以前の過去温度データＴｐとの比較により室温の上昇方向又は下降方向を判定し、その判定による情報を循環扇７の起動、停止の基礎とするとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の農業用ハウスの暖房制御システムによれば、大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御システムであり、作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す加温機と、加温機系統と電気的に非接続でハウス室内温度を検出する制御用温度センサと、農業用ハウス内に設置された複数の循環扇と、制御用温度センサと循環扇とに電気的に接続された制御装置であり、加温機の起動直後に循環扇を起動させ、制御用温度センサからの情報により設定上昇温度まで循環扇を運転させる第１工程と、制御用温度センサから設定上昇温度に到達した情報を受けた後、引き続き設定された所定の時間経過まで循環扇を運転させる第２工程と、を行なわせる制御装置と、を備えた構成であるから、加温機系と電気的に非接続の循環扇系を室内温度センサによる温度結合により加温機制御系に連動させ、さらに、循環扇の起動については室温検知による駆動とし、所定温度まで室温が上昇した後は、一定時間間隔運転による運転とし、同時に、加温機の燃焼駆動と送風機駆動の終了時間のずれに対応する循環扇運転を行なう結果、栽培作物や季節に対応した設定変更やハウスの施設規模の増減変更、設備入替工事、温風暖房機の他メーカー製への変更の際に、電気回路構成を含めた全体のシステム設定変更を簡単かつ短時間、低コストで行なえるだけでなく、きめ細かな、高精度の暖房制御を可能とし、また、加温機の運転に密接に対応した循環扇運転により燃料消費量及び燃料コストを削減でき、さらに、省エネルギー、燃焼ガス低減による温暖化防止に寄与することができる。
【００１５】
また、制御装置は、第２工程の後室内温度が下降方向に変化する際であって、循環扇の起動温度までの途中に、設定された所定の時間幅で循環扇を起動し運転させる第２運転工程を行なわせる構成とすることにより、室内の加温後、経時的に室内に生じる温度差空気を循環流で均一化させるから、適正な室温の均一化温度が温度センサで検出され、加温機の次の起動時間を実質的に延長させることが可能である。例えば、ハウスの隅に残っている熱溜りを循環流で加温機用の温度センサ付近に送風し、加温機用温度センサの検出温度を適正なものとすることができる。
【００１６】
また、第２運転工程での循環扇の起動温度は、第１工程における循環扇起動温度からの所定の上昇温度幅で設定された温度であることにより、循環扇の第１運転時に記憶させたデータを用い、回路構成を簡単化できる上に、第２運転の起動タイミングとしても適正な温度として設定することができる。
【００１７】
また、制御装置は、制御用温度センサからの情報を受けて室温が上昇か下降かの変化方向を判断する室温変化判定部を有し、室温変化判定部からの室温上昇又は下降変化情報を基礎に循環扇を起動させる構成とすることにより、加温機系と電気的に非接続の循環扇系の加温機起動直後の起動を円滑に行なうことができる。
【００１８】
また、本発明の農業用ハウスの暖房制御方法によれば、大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御方法であり、加温機系統と電気的に非接続の循環扇系であって、ハウス室内温度を検出する制御用温度センサと、循環扇と、制御装置とを含む循環扇系を用意し、作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す加温機の起動直後に循環扇を起動して該循環扇の起動温度から所定上昇温度まで運転させる室温基準循環扇運転工程と、室温が所定上昇温度に到達した後、引き続き所定時間経過まで循環扇を運転させる時間基準循環扇運転工程と、を含む構成であるから、加温機系と電気的に非接続の循環扇系により、循環扇の起動については室温検知による駆動とし、所定温度まで室温が上昇した後は、一定時間間隔運転による運転とし、同時に、加温機の燃焼駆動と送風機駆動の終了時間のずれに対応する循環扇運転を行なう結果、きめ細かな、高精度の暖房制御を可能とし、また、加温機の運転に密接に対応した循環扇運転により燃料消費量及び燃料コストを削減でき、さらに、省エネルギー、燃焼ガス低減による温暖化防止に寄与することができる。
【００１９】
また、上記の農業用ハウスの暖房制御方法において、時間基準循環扇運転工程の後、時間経過により室温が下降する途中で再度循環扇を所定時間経過まで運転させる工程を含むようにすることで、室内の加温後、経時的に室内に生じる温度差空気を循環流で均一化させるから、適正な室温の均一化温度が温度センサで検出され、加温機の次の起動時間を実質的に延長させることが可能である。
【００２０】
また、その際、ある時間間隔での直近温度データとそれより以前の過去温度データとの比較により室温の上昇方向又は下降方向を判定し、その判定による情報を循環扇の起動、停止の基礎とするから、加温機系と電気的に非接続の循環扇系の加温機起動直後の起動を円滑に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる農業用ハウスの暖房制御システムを設置した農業用ハウスの平面説明図である。
【図２】図１の暖房制御システムの概略構成図である。
【図３】図１の暖房制御システムにおいて、ハウス内室温、設定室温、加温機の暖房による温度振幅を示す説明図である。
【図４】図１の農業用ハウスの縦断面説明図である。
【図５】図２の暖房制御システムを用いてシステムを駆動させながら加温機運転を行なう際の温度変化・機器駆動説明グラフを示す図である。
【図６】図２の暖房制御システムのブロック構成図である。
【図７】第１実施形態の暖房制御システムのハウス内温度データ処理工程の動作を説明するフローチャート図である。
【図８】第１実施形態の暖房制御システムの第１、第２工程を含む第１運転を説明するフローチャート図である。
【図９】第１実施形態の暖房制御システムの第２運転を説明するフローチャート図である。
【図１０】第１実施形態の暖房制御システムの動作の全体の流れを説明するフローチャート図である。
【図１１】本発明の農業用ハウスの暖房制御システムの実施例の機器動作、温度変化のグラフ図である。
【図１２】比較例１の機器動作、温度変化のグラフ図である。
【図１３】比較例２の機器動作、温度変化のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の農業用ハウスの暖房制御システムの実施形態について説明する。本発明の農業用ハウスの暖房制御システムは、合成樹脂製被覆フィルムやガラスその他の透明薄板部材などの被い体を栽培土区画を包含するように設置される農業用ハウスに適用される暖房制御システムであり、特に、例えば短辺側が６メートル以上、長辺側が５０メートル以上程度の大容量空間を有する農業用ハウスに好適に適用される。
【００２３】
図１ないし図１０は、本発明の農業用ハウスの暖房制御システムの一実施形態を示す。実施形態の農業用ハウスの暖房制御システム１は、図４に示すように、鋼管やアングル材などで構成した骨組み材に合成樹脂製被覆フィルム１１，１２を二重のアーチ状に張設し、その内外フィルムのうちの内フィルム１１の内側を作物の栽培空間とする二重張り構造の農業用ハウスについての暖房制御システムである。
【００２４】
本実施形態において、農業用ハウスの暖房制御システム（以下「暖房制御システム」という。）１は、加温機２と、制御用温度センサ３と、複数の循環扇７と、制御装置５を含む。
【００２５】
本発明の暖房制御システム１は、上述したように、大容量空間を有する農業用ハウスに適用されるものであり、詳細には、その内側で育成される作物の育成下限温度から例えば２ないし３℃程度の小さな温度変動幅で高精度に暖房駆動される加温機に連係して循環扇を制御駆動させる。すなわち、図３の概略の温度範囲を示す説明図において、外気温変動範囲Ｋ１−Ｋ２に対し、ハウス内の暖房による室内温度範囲Ｈ１―Ｈ２が想定され、これに対する加温機駆動による暖房運転は、少なくとも作物育成下限温度より高い温度を室内下限温度とし、この室内下限温度を下回らないように加温機暖房が行なわれる。そして、消費燃料費用対効果を考慮して、この室内下限温度を維持するに必要かつ充分な範囲の小さな温度変動幅の変動範囲Ｐ１−Ｐ２を維持するように、加温機を駆動させるように構成されている。本実施形態においては、図５の温度変化・機器駆動説明図において、室内下限温度維持のための加温機駆動による温度変動範囲Ｐ１−Ｐ２は、２℃に設定されている。なお、この変動範囲Ｐ１−Ｐ２は個々の加温機の能力や加温機の仕様がメーカーごとに異なり、メーカーごとに異なって２℃以上の場合あるいは以下の場合などもあるが、いずれにしても、大容量空間暖房と費用対効果を考慮し、このように小さな温度の変動幅で加温機による暖房が行なわれる。なお、この際、空気の温度変化の緩慢な応答性を考慮した暖房制御を行うようにしている。
【００２６】
ちなみに、農業用ハウス内での栽培作物の育成に適した最低温度は、例えば、それぞれスイカ１２℃、メロンは約１５℃、いちごは約５℃、キュウリは約１３℃、バラは約１８℃、なすびは約１３℃程度である。
【００２７】
図２において、本実施形態の暖房制御システム１は加温機２と、加温機用室内温度センサ６と、を含む加温機系９と、加温機系９と電気的に非接続の循環扇系であって、ハウス室内温度を検出する制御用温度センサ３と、複数の循環扇７ａ〜７ｆと、コントローラからなる制御装置５と、を含む循環扇系１０を含む。循環扇系１０は、ハウス室内の温度Ｔを介して加温機系９と連結されており、具体的には、温度センサ３を介して取得される温度情報により循環扇系１０が加温機系９と連係運転する。
【００２８】
図１において、実施形態の農業用ハウス８は、短辺側が１２．６メートル、長辺側が８６メートル、天井高２〜３メートル程度の大容量空間を有する農業用ハウスであり、図４のように天井部は内外フィルム１１，１２による二重張り構造で周側面も被覆用合成樹脂フィルムで覆われて内部を閉鎖状空間としている。ハウスの内側の土部に栽培作物が植生されて育成される。ハウス内には長手方向に長く複数のビニルダクト１４が配置されるとともに、１つの短辺側にはこれらのビニルダクト１４に共通に接続されたビニルダクト１５が設置され、ビニルダクト１５に熱風の吹出し口を連通接続させた加温機２から加温空気がビニルダクト１４の周壁に設けた複数の孔（図示せず）から室内に吹き出される。
【００２９】
加温機２は、作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す暖房機であり、実施形態において、加温機２は、ハウス８の１つの短辺側に設置されており、熱源としての燃焼装置と燃焼により加熱あるいは加温された空気をハウス室内に向けて吹き出す送風機とを備え（図示せず）ている。加温機２には、室内温度センサ６が接続されて常時、ハウス室内温度情報を図示しない加温制御装置に供給し、加温制御装置の制御指示により、加温機による、設定された室内温度変動範囲Ｐ１−Ｐ２での温度振幅で加温機２が自動運転される。
【００３０】
図１実施形態において、ハウス室内離隔位置に６個の循環扇７ａ〜７ｆが設置され、これらの循環扇は、二重張り天井の内フィルム１１の直下部近傍に設置され、滞留しやすい室内上位の部分の加温空気を、例えば軸流羽根の３６００立方メートル毎時の出力で、直線状に吹き出す。複数の循環扇７は、室内において互いに逆方向に吹き出し方向を設定した複数個の循環扇からなる第１、第２気流循環扇群で構成されており、室内空気の流れを例えば図１矢視のように平面視長円状に周回するように流す。ハウス内に設置される循環扇の数は、６個に限定されず、５個以下でもあるいは７個以上設置してもよい。
【００３１】
さらに、ハウス室内に配置された制御用温度センサ３は、制御装置５に接続されて常時ハウス室内の温度情報を装置５に供給する。制御用温度センサ３は、加温機系統９とは、電気的に非接続でハウス室内温度を検出する。
【００３２】
制御装置５は、制御用温度センサ３と循環扇７ａ〜７ｆとに電気的に接続されて室温基準による第１工程と、時間基準による第２工程と、を行ない、応答が緩慢なハウス室内温度Ｔを基準として小さな変動範囲Ｐ１−Ｐ２で、良好な費用対効果を保持させるように循環扇７ａ〜７ｆを起動運転させる制御手段である。すなわち、制御装置５は、第１工程において、加温機２の起動直後に循環扇７を起動させ、制御用温度センサ３からの情報により設定上昇温度まで循環扇を運転させる。また、第２工程において、制御用温度センサ３から設定上昇温度に到達した情報を受けた後、引き続き設定された所定の時間経過まで循環扇７を運転させる。
【００３３】
図６において、制御装置５は、記憶部２０、設定部３０、タイマ部４０、室温変化判定部５０、循環扇動作指令出力部７０、制御部（ＣＰＵ）を含むマイクロコンピュータなどから構成されている。
【００３４】
図６、図５において、記憶部２０は、装置動作プログラムなどを記憶するとともに、ある時間間隔での現在温度と過去温度データＴｓ，Ｔｐ、それぞれの平均温度データＴｓａ，Ｔｐａ、循環扇の起動温度Ｔ１、時間基準の起動温度Ｔ２を少なくとも記憶保持する温度記憶部１９を含む。本システムの全体の流れは、図１０に示すような動作を行なうものであり、その際の運転モードの判定、モード設定等の分岐流れ手順等は動作プログラムに記憶保持されている。具体的には、実施形態において、記憶部２０は、制御装置５が１０秒間隔で計測し取り込んだ制御用温度センサ３からのハウス室内温度データを、１分間ぶん（６点）常時記憶保持する。そして、演算された過去３０秒〜６０秒前の４点のデータＴｐの平均温度（過去温度データ）Ｔｐａと、過去０〜２０秒前の２点のデータＴｓの平均温度（現在温度データ）Ｔｓａと、を記憶保持する。また、加温機２の起動の直後に循環扇７ａ〜７ｆが起動したときの温度データＴ１を保持するとともに、循環扇７が起動したときから所定の温度上昇幅αで上昇したときの温度Ｔ２を記憶保持する。温度上昇幅α上昇したときの温度Ｔ２が時間基準の起動温度とされる。また、温度Ｔ２に到達したときの時刻ｔ２を保持する。現在及び過去温度データＴｓ，Ｔｐは、計算部５１に供給されるとともに、それぞれの平均温度データＴｓａ，Ｔｐａは、比較判定部５２に供給される。
【００３５】
設定部３０は、後述する、循環扇７が起動したときからの所定の温度上昇幅αの値などの設定や変更調整を行なう部位であり、外部からの操作により初期設定や設定の変更調整を行なうダイヤル、摘みなどの操作子３１が接続されている。設定部３０で設定された値が記憶部２０に入力され記憶保持される。また、例えば、後述するように、第１運転と第２運転との間に例えば２分間程度、間隔を設けるインターバル時間を設定したいときなどの時間設定なども必要に応じて行なえる。
【００３６】
タイマ部４０は、制御用温度センサ３からの室内温度の１０秒間隔での計測取り込み、加温機に続く循環扇起動後の所定の温度上昇幅αの検出サイクルの３分間、循環扇起動後α℃の温度上昇があった時点からβ時間間隔（例えば３０秒間）だけ運転する時間、第１、第２運転工程の１サイクルの時間間隔（たとえば３０分間）、加温機及び循環扇起動後の所定の温度上昇幅αぶん温度上昇があったときから、引き続き所定時間間隔だけ循環扇を運転した後停止させる６０秒、などの時間を計時する計時手段である。それぞれのスタート時からタイムアップ時を計時し、タイムアップ情報は温度記憶部１９及び比較判定部５２に供給される。
【００３７】
室温変化判定部５０は、過去平均温度データＴｐａ及び現在平均温度データＴｓａから、室温が今後上昇方向変化で推移するか、下降方向変化で推移するのかを判定する判定手段であり、実施形態において室温変化判定部５０は、計算部５１と、比較判定部５２と、を含む。室温変化判定部５０は、制御用温度センサ３からの情報を受けて室温が上昇か下降かの変化方向を判断するものであり、制御装置５は、室温変化判定部５０からの室温上昇又は下降変化情報を基礎に循環扇７を起動または停止させる。
【００３８】
計算部５１は、１０秒間隔で計測されたハウス室内温度データの現在及び過去温度データのそれぞれの平均を演算する平均温度計算部５５と、循環扇起動後の所定の上昇幅αの温度を計算する時間起動温度計算部５６と、を含む。平均温度計算部５５及び時間起動温度計算部５６による情報は、比較判定部５２に供給される。
【００３９】
比較判定部５２は、温度変化判定部５９、温度比較判定部６０、タイマ判定部６１、運転モード判定部６２を含む。温度変化判定部５９は、現在平均温度データＴｓａと、過去平均温度データＴｐａと、を比較して、現在の室温が上昇方向に推移しているか、下降方向に推移しているかを判定する部位であり、具体的には、例えば現在平均温度データＴｓａ―過去平均温度Ｔｐａが少なくとも０．１℃プラスの場合が上昇推移で、マイナスの場合を下降推移としている。
【００４０】
温度比較判定部６０は、現在平均温度Ｔｓａと、循環扇起動後の温度上昇幅αを加えた温度（時間基準起動温度）Ｔ２と、を比較して室温Ｔ２の時点から一定時間間隔のみについて循環扇７を運転させる（第２工程）かどうかの判定を行なう部位であり、現在平均温度Ｔｓａが時間基準起動温度Ｔ２に達したと判定されると、循環扇動作指令出力部７０に指令信号が供給され、循環扇７ａ〜７ｆを起動させる。そして、時間基準起動運転時間として設定されたβ時間間隔、例えば３０秒のタイムアップがタイマ部４０で計時されると、第２運転モードがセットされる。なお、β時間間隔長さは任意の長さで設定でき、例えば３０秒以上、あるいはそれ以下の長短時間間隔としても良い。
【００４１】
タイマ判定部６１は、タイマ部４０からの計時情報を入力して、設定された所定時間経過のタイムアップ時刻と比較し、タイムアップ有無の判定を行なう。
【００４２】
運転モード判定部６２は、循環扇起動温度Ｔ１における起動から時間基準起動温度Ｔ２時までの循環扇運転（第１工程）と、時間基準起動温度Ｔ２からの所定時間間隔の運転（第２工程）と、からなる第１運転モードか、後述する第２運転モードかの判定を行なう部位であり、それぞれの起動タイミングで循環扇動作指令出力部７０を介して循環扇７を起動させる。
【００４３】
次に、図５及び図７ないし図１０により、実施形態の暖房制御システム１の動作について説明する。なお、図１０は、１０秒ごとの本システムの概略全体動作フロー図を示しているが、主要な工程ごとに分解して示した図７ないし図９のフローチャートと、図５を主に参照しながら以下、説明する。また、図７ないし図９のフローチャートは、理解しやすいように図１０のフロー図の流れを簡略化して一部統合して示しており、必ずしも各ステップが１対１で一致していないが、動作全体の流れは図１１が基礎となっている。
【００４４】
図７は、制御用温度センサ３からの温度データから現在平均温度および過去平均温度を算出する工程である、ハウス内温度データ処理工程を示している。図７において、例えば夜間時、温度が下降する時間帯Ｒａに加温機２を起動させる（Ｓ８０）と、制御装置５は、タイマ部４０の計時下で制御用温度センサ３からのハウス室内温度情報を１０秒間隔で計測し、その際、１分間ぶん（６点）の温度を温度記憶部１９で記憶保持する（Ｓ８１）。その際、過去０秒〜２０秒間の２点の現在温度データＴｓの平均を計算して現在平均温度データＴｓａとして記憶する（Ｓ８２）とともに、過去３０秒〜６０秒間の４点の過去温度データＴｐの平均を計算して過去平均温度データＴｐａとして記憶する（Ｓ８３）。
【００４５】
図５において、コサインカーブ状の実線は、ハウス内温度の推移を示す。時刻ｔ０で加温機が駆動し燃焼装置及び送風機駆動により加温空気がハウス室内に吹き出されると、室温Ｔは加温機２の起動直後から上昇に転じる。このとき、比較判定部５２の温度変化判定部５０では、図８に示すように、現在平均温度Ｔｓａ―過去平均温度Ｔｐａ＜＋０．１℃で、過去平均温度より現在平均温度が低いときは室温が下降中としてハウス内温度データ処理工程に戻り、室温計測ステップ以下を繰り返すとともに、現在平均温度Ｔｓａ―過去平均温度Ｔｐａ≧＋０．１℃で、過去平均温度より現在平均温度が高いときは室温が上昇中として循環扇７の起動指令を出力部７０に供給する処理を行う（Ｓ８４）。なお、緩やかな室温の上昇、下降変化において冬季あるいは冷温期時の暖房運転では、外気温は室温以下で、さらに下降することが前提となっており、したがって、この温度変化判定部５０での室温上昇を検出して循環扇７を安定して起動させることができる。循環扇動作指令出力部７０では、循環扇７の起動指令を受けて起動指令を循環扇に対し出力する（Ｓ８５）と、循環扇７ａ〜７ｆが起動する（Ｓ８６）。循環扇起動は、室温がステップＳ８４処理により上昇方向であると判定することにより検知されるものであり、したがって、空気温度の緩慢な応答特性からすると、加温機２のｔ０起動時刻直後に循環扇７が起動することとなる。この循環扇起動時のハウス内温度Ｔ１は温度記憶部１９に記憶され（Ｓ８７）、さらに、この温度Ｔ１を循環扇起動時温度からの温度上昇幅αの基準温度として、Ｔ１＋α℃＝Ｔ２を時間起動温度計算部５６で計算し、時間起動温度Ｔ２を温度記憶部１９に記憶保持する（Ｓ８８）。循環扇７の起動により、室内に吹き出された加温空気は室内循環流によりムラなく行きわたり高温部と低温部が局部的に偏在して滞留することがなく、温度センサによる検出温度は平均化されたオンタイムの室内温度を正しく反映する結果、暖房効率並びに燃費効率を向上させることができる。循環扇起動とともに、その際の室内温度Ｔ１を記憶し、同時に時間起動温度と現在平均温度との比較処理を３分間を１サイクルとするタイマがスタートする（Ｓ８９）。これは、３分間で設定温度に到達しなければ、まだ室温が低く、その間に循環扇を運転すると、放熱を促進させるからである。３分間のタイムアップ終了後、循環扇は停止し、第２運転モードにセットされる。循環扇７の起動により、Ｓ９０において、現在平均温度Ｔｓａと、循環扇起動時の起動温度Ｔ１＋α℃、つまり温度Ｔ２とが比較され、起動温度Ｔ１から室温がα℃上昇したか否かが判定される。循環扇起動温度Ｔ１からα℃あるいはそれ以上上昇した温度Ｔ２は、循環扇の起動後、室温が所定上昇温度に到達した後、その到達温度から引き続き所定時間経過まで循環扇を運転させる時間基準循環扇運転工程（第２工程）を行う際の基準となる温度である。実施形態では、α℃は＋１．５℃に設定されている。α℃の設定は、例えば加温機２の燃焼装置運転時間が目安とされる。つまり、加温機の暖房運転中は循環扇７も同時に運転して循環流による室温均一化を行い、燃焼装置運転が停止して送風機のみの運転状態となったときに一定時間に限り循環扇運転を継続させるものである。しかしながら、α℃の具体的値は、１．５℃に限定されるものではなく、それ以上でも、あるいはそれ以下でもよいが、加温機が起動して停止までの一連の動作で、燃焼装置運転終了からさらに引き続き行なわれる送風機運転が終了した後に循環扇を運転させないようにするのが好ましい。例えばα℃を１．８℃あるいはそれ以上とする場合もあるし、１℃あるいはそれ以下の場合もありうる。許容される最大温度振幅が２℃とすると、例えば０．５〜０．９℃程度の範囲が良好である。現在平均温度Ｔｓａが循環扇起動温度Ｔ１からα℃、つまり１．５℃以上上昇すると、時刻ｔ２から３０秒後にタイムアップする３０秒タイマが計時スタートする（Ｓ９１）。そして、３０秒後の時刻ｔ３において、循環扇停止動作信号が循環扇動作指令出力部７０に供給され、循環扇は停止する（Ｓ９２）。そして、その後所定のインターバル時間（第２運転開始までの２分間の間隔時間、例えば２分程度）を経過して循環扇の第２運転モードにセットされる（Ｓ９３）。図５、図８において、循環扇起動時ｔ１から室温がα℃上昇時ｔ２間での循環扇の動作を第１工程、時刻ｔ２から３０秒経過の循環扇停止時ｔ３までを第２工程とされる。また、これらの第１、第２工程の一連の運転を第１運転とする。
【００４６】
２分程度のインターバル時間が経過し、さらにその後所要の時間経過後、送風機を含む加温機２の運転は停止し、その後設定温度振幅の最大温度付近で室温がある程度の時間維持される。そして、室外温度の影響で室内温度は低下し始める。
【００４７】
図９の第２運転では、第２工程の後、室内温度Ｔが下降方向に変化する際であって、循環扇７の起動温度Ｔ１までの途中に、設定された所定の時間幅γ［ｓ］で循環扇７を起動し運転させる。この第２運転で、現在平均温度Ｔｓａと、循環扇起動温度Ｔ１＋α℃の温度である時間基準起動温度Ｔ２とが、比較され、現在平均温度Ｔｓａが時間基準起動温度Ｔ２と低いか高いかが判定される（Ｓ９４）。現在平均温度Ｔｓａが時間基準起動温度Ｔ２と同じか又は低いときは、循環扇動作指令出力部７０への指令（Ｓ９５）を介して循環扇７を時刻（第２運転起動時刻）ｔ４で起動させる（Ｓ９６）。同時に６０秒の循環扇運転タイマが計時開始し、６０秒後の循環扇駆動停止指令をセットする（Ｓ９７）。そして、タイムアップにより６０秒後に循環扇停止指令が出力され、循環扇は時刻（第２運転循環扇停止時刻）ｔ５で停止し、第１運転モードにセットされる（Ｓ９８、Ｓ９９，Ｓ１００）。室温の下降途中で循環扇を起動させる第２運転では、循環扇の第１運転後、所定のインタバルの後、加温機が駆動停止され、その後ある時間帯での温度振幅最大値付近で室温が維持される時間帯にハウス室内空間で暖寒空気層が空間上下に存在し、温度センサが検出する付近の温度を過度に低くさせる原因となっていたもので、室温下降途中で循環扇を起動させることにより、平面的位置あるいは上下位置にむらなく均一の室温とさせることにより、次の加温機の燃焼起動までの時間を延ばして消費燃料を低減させるものである。第２運転での限定された時間幅γは、６０秒に限定されるものではなく、それ以上、あるいは、それ以下の運転時間幅を設定することもできる。実施形態では、第２運転における循環扇２の起動タイミングを循環扇起動温度Ｔ１＋α℃の温度Ｔ２、すなわち、第１工程における循環扇起動温度Ｔ１からの所定の上昇温度幅α℃で設定された温度としているが、これに限定されない。少なくとも、循環扇起動温度Ｔ１よりも高い温度で起動し、さらに停止するタイミングであるのが好ましい。この範囲は、時間基準起動温度Ｔ２の設定の場合と同様の設定内容とすることができる。なお、第２運転モードにおいて循環扇起動タイミングを第１運転での時間基準起動温度Ｔ２とすることにより、第１工程で用いたＴ２の温度データをそのまま利用することができ、回路構成を簡単化できる。
【００４８】
以下、第１運転及びそれに続く第２運転を繰り返すことにより大容量空間で、小さな温度振幅であり、さらに、応答が緩慢な空気温度を媒介とする条件で、加温機系統とは全く独立した機器構成により、低廉なコストで加温機等の機器への対応性に優れるとともにハウス施設規模の増減や栽培作物変更時の段取りや設計変更に柔軟かつ簡単に対応でき、さらに、高精度の室温制御を行なえるうえに、燃焼消費量を確実に低減させて省エネルギー、排気燃焼ガスの削減に寄与することができる。
【実施例】
【００４９】
本願発明者は、本発明の農業用ハウスの暖房制御システムを検証するための実験を以下のように行なった。
［実施例１］
【００５０】
図１ないし図１０の農業用ハウスの暖房制御システムを用いて運転実験を行なった。図１１は、２０１０年３月の某日、深夜０時から４時の間の加温機と、循環扇運転状態と、ハウス室内温度及び外気温度推移を記録したグラフであり、加温機はハウス室内温度が設定温度以下にならないように暖房運転を７回行った。図１１のグラフ実施例について条件及び主要な数値についての表を下記する。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１に示すように、この実施例１では、Ａ重油消費量は１７．１Ｌであった。１回の暖房（燃焼）の平均時間は５分２７秒で、暖房により温度が上昇し再度温度が下降して暖房運転を開始するまでの平均時間が２９分５２秒であった。なお、時刻０２：００と０３：００間に循環扇風量の乱れがあるが、計測誤差によるものと考えられる。
［比較例１］
【００５３】
図１２は、比較例１を示すグラフである。比較例は、２０１０年２月の上記実施例実施日の２日前某日、深夜０時から４時の間に行ったものであり、その際の加温機と、循環扇運転状態と、ハウス室内温度及び外気温度推移を記録したグラフである。循環扇は停止状態で加温機運転のみを行なっている。加温機はハウス室内温度が設定温度以下にならないように暖房運転を８回行った。図１２のグラフ比較例について条件及び主要な数値についての表を下記する。
【００５４】
【表２】
【００５５】
表２において、比較例１では、Ａ重油消費量は１９．４Ｌであった。１回の暖房（燃焼）の平均時間は５分１８秒で、暖房により温度が上昇し再度温度が下降して暖房運転を開始するまでの平均時間が２７分２０秒であった。
［比較例２］
【００５６】
図１３は、比較例２を示すグラフである。比較例２は、２０１０年３月の上記実施例実施日の２日前某日、深夜０時から４時の間に行ったものであり、その際の加温機と、循環扇運転状態と、ハウス室内温度及び外気温度推移を記録したグラフである。循環扇はその間、連続運転を行なっている。加温機はその間暖房運転を９回行った。図１３のグラフ比較例２について条件及び主要な数値についての表を下記する。
【００５７】
【表３】
【００５８】
表３において、比較例２では、Ａ重油消費量は２３．３Ｌであった。１回の暖房（燃焼）の平均時間は５分４６秒で、暖房により温度が上昇し再度温度が下降して暖房運転を開始するまでの平均時間が１８分５３秒であった。
【００５９】
表４は、上記実施例１と比較例１、２との運転比較データを示すものであり、実施例１方法では、加温機起動回数は１回、２回それぞれ減少し、Ａ重油消費量はそれぞれ１１％、２６％削減となり、暖房燃焼時間は各比較例より３％、５％短縮し、また、燃焼終了後次回燃焼開始までの時間はそれぞれ１７％、５８％長くなることが分かる。これらのデータは、１日の４時間ぶんのみについてのデータであり、Ａ重油消費量差はそれぞれ２．２Ｌ、６．２Ｌで１日で３Ｌあるいは７Ｌのちがいとすると、１ヶ月で９０Ｌ〜２１０Ｌぶんの消費量、及び燃費節約となる。
【００６０】
【表４】
【００６１】
なお、特許文献２のように、循環扇を加温機の送風運転時にのみ運転する（特許文献２、００４０、図８参照）方法では、大容量空間においてはビニルダクトの穴からのハウス室内供給となるから、それぞれの孔から吹き出す風の温度に大きな差が発生する結果、ハウス室内全体での加温空気のある程度の偏在は解消されず、ハウス室内全体の暖房効率は劣り、また温度センサは平均化された室温を検知できないから、適正な暖房運転を行ないにくい結果、加温機の平均燃焼時間短縮及び、燃焼間隔時間を長くさせる効果はそれほど期待することができない。また、仮に、加温機駆動と循環扇駆動を同時に行う運転としても、加温機の運転に密接に対応した循環扇運転により燃料消費量及び燃料コスト削減を達成しつつ、栽培作物や季節に対応した設定変更やハウスの施設規模の増減変更、設備入替工事、温風暖房機の他メーカー製への変更の際に、電気回路構成を含めた全体のシステム設定変更を簡単かつ短時間、低コストで行なうことはできない。また、特許文献２の方法では、本願発明のように、第１、第２運転による室内ハウス温度を高精度に反映した暖房制御ではないから、加温機駆動の無駄な運転が生じ、結局は、燃料消費効率が劣り燃焼排気ガス量抑制を達成することができない。本願発明では、加温機の運転に密接に対応した循環扇運転により燃料消費量及び燃料コストを削減でき、さらに、省エネルギー、燃焼ガス低減による温暖化防止に寄与することができる。
【００６２】
以上説明した本発明の農業用ハウスの暖房制御システムならびにその方法は、上記した実施形態の構成のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない範囲においてなされる改変も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の農業用ハウスの暖房制御システムは、いわゆるビニールハウスと称されるものを含むすべての農業用ハウスについて適用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１ 農業用ハウスの暖房制御システム
２ 加温機
３ 制御用温度センサ
５ 制御装置
６ 加温機用室内温度センサ
７ 循環扇
９ 加温機系
１０ 循環扇系
１９ 温度記憶部
２０ 記憶部
３０ 設定部
４０ タイマ部
５０ 室温変化判定部
５２ 比較判定部
５９ 温度変化判定部
Ｔ ハウス室内温度
Ｔｓａ 現在平均温度データ
Ｔｐａ 過去平均温度データ
Ｔ１ 循環扇起動温度
Ｔ２ 時間基準起動温度
α 温度上昇幅
ｔ０ 加温機起動時刻
ｔ１ 循環扇起動時刻
ｔ２ 時間基準起動時刻
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御システムであり、
作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す加温機と、
加温機系統と電気的に非接続でハウス室内温度を検出する制御用温度センサと、
農業用ハウス内に設置された複数の循環扇と、
制御用温度センサと循環扇とに電気的に接続された制御装置であり、
加温機の起動直後に循環扇を起動させ、制御用温度センサからの情報により設定上昇温度まで循環扇を運転させる第１工程と、
制御用温度センサから設定上昇温度に到達した情報を受けた後、引き続き設定された所定の時間経過まで循環扇を運転させる第２工程と、を行なわせる制御装置と、を備えたことを特徴とする農業用ハウスの暖房制御システム。
【請求項２】
制御装置は、第２工程の後室内温度が下降方向に変化する際であって、循環扇の起動温度までの途中に、設定された所定の時間幅で循環扇を起動し運転させる第２運転工程を行なわせることを特徴とする請求項１記載の農業用ハウスの暖房制御システム。
【請求項３】
第２運転工程での循環扇の起動温度は、第１工程における循環扇起動温度からの所定の上昇温度幅で設定された温度であることを特徴とする請求項１又は２記載の農業用ハウスの暖房制御システム。
【請求項４】
制御装置は、制御用温度センサからの情報を受けて室温が上昇か下降かの変化方向を判断する室温変化判定部を有し、室温変化判定部からの室温上昇又は下降変化情報を基礎に循環扇を起動させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の農業用ハウスの暖房制御システム。
【請求項５】
大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御方法であり、
加温機系統と電気的に非接続の循環扇系であって、ハウス室内温度を検出する制御用温度センサと、循環扇と、制御装置とを含む循環扇系を用意し、
作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す加温機の起動直後に循環扇を起動して該循環扇の起動温度から所定上昇温度まで運転させる室温基準循環扇運転工程と、
室温が所定上昇温度に到達した後、引き続き所定時間経過まで循環扇を運転させる時間基準循環扇運転工程と、を含むことを特徴とする農業用ハウスの暖房制御方法。
【請求項６】
時間基準循環扇運転工程の後、時間経過により室温が下降する途中で再度循環扇を所定時間経過まで運転させる工程を含むことを特徴とする請求項５記載の農業用ハウスの暖房制御方法。
【請求項７】
ある時間間隔での直近温度データとそれより以前の過去温度データとの比較により室温の上昇方向又は下降方向を判定し、その判定による情報を循環扇の起動、停止の基礎とすることを特徴とする請求項５又は６記載の農業用ハウスの暖房制御方法。
【請求項１】
大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御システムであり、
作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す加温機と、
加温機系統と電気的に非接続でハウス室内温度を検出する制御用温度センサと、
農業用ハウス内に設置された複数の循環扇と、
制御用温度センサと循環扇とに電気的に接続された制御装置であり、
加温機の起動直後に循環扇を起動させ、制御用温度センサからの情報により設定上昇温度まで循環扇を運転させる第１工程と、
制御用温度センサから設定上昇温度に到達した情報を受けた後、引き続き設定された所定の時間経過まで循環扇を運転させる第２工程と、を行なわせる制御装置と、を備えたことを特徴とする農業用ハウスの暖房制御システム。
【請求項２】
制御装置は、第２工程の後室内温度が下降方向に変化する際であって、循環扇の起動温度までの途中に、設定された所定の時間幅で循環扇を起動し運転させる第２運転工程を行なわせることを特徴とする請求項１記載の農業用ハウスの暖房制御システム。
【請求項３】
第２運転工程での循環扇の起動温度は、第１工程における循環扇起動温度からの所定の上昇温度幅で設定された温度であることを特徴とする請求項１又は２記載の農業用ハウスの暖房制御システム。
【請求項４】
制御装置は、制御用温度センサからの情報を受けて室温が上昇か下降かの変化方向を判断する室温変化判定部を有し、室温変化判定部からの室温上昇又は下降変化情報を基礎に循環扇を起動させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の農業用ハウスの暖房制御システム。
【請求項５】
大容量空間を有する農業用ハウスでの作物育成下限温度から所要の温度変動幅で暖房する農業用ハウスの暖房制御方法であり、
加温機系統と電気的に非接続の循環扇系であって、ハウス室内温度を検出する制御用温度センサと、循環扇と、制御装置とを含む循環扇系を用意し、
作物育成下限温度を基準として設定された温度変動幅でハウス室内最低温度を維持するように農業用ハウス内に温風を吹き出す加温機の起動直後に循環扇を起動して該循環扇の起動温度から所定上昇温度まで運転させる室温基準循環扇運転工程と、
室温が所定上昇温度に到達した後、引き続き所定時間経過まで循環扇を運転させる時間基準循環扇運転工程と、を含むことを特徴とする農業用ハウスの暖房制御方法。
【請求項６】
時間基準循環扇運転工程の後、時間経過により室温が下降する途中で再度循環扇を所定時間経過まで運転させる工程を含むことを特徴とする請求項５記載の農業用ハウスの暖房制御方法。
【請求項７】
ある時間間隔での直近温度データとそれより以前の過去温度データとの比較により室温の上昇方向又は下降方向を判定し、その判定による情報を循環扇の起動、停止の基礎とすることを特徴とする請求項５又は６記載の農業用ハウスの暖房制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２０５９４７（Ｐ２０１１−２０５９４７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７６０６４（Ｐ２０１０−７６０６４）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、九州経済産業局、地域イノベーション創出研究開発事業「予測制御と空調システムを用いる農業用環境制御システムの開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９７００８７７３）テイラーズ熊本株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度、九州経済産業局、地域イノベーション創出研究開発事業「予測制御と空調システムを用いる農業用環境制御システムの開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５９７００８７７３）テイラーズ熊本株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
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