特開 2020-129972 温度制御システム及び温度制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-129972(P2020-129972A)

(43)【公開日】2020年8月31日

(54)【発明の名称】温度制御システム及び温度制御方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 9/24 20060101AFI20200803BHJP

   A01G 9/20 20060101ALI20200803BHJP

   A01M 1/00 20060101ALI20200803BHJP

【ＦＩ】

   A01G9/24 P

   A01G9/20 A

   A01M1/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-23460(P2019-23460)

(22)【出願日】2019年2月13日

(71)【出願人】

【識別番号】518389602

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＴＵ−ＲＥ

(74)【代理人】

【識別番号】100121131

【弁理士】

【氏名又は名称】西川 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082131

【弁理士】

【氏名又は名称】稲本 義雄

(72)【発明者】

【氏名】福井 邦彦

【テーマコード（参考）】

2B029

2B121

【Ｆターム（参考）】

2B029SA04

2B029SD09

2B029SF08

2B121AA11

2B121AA19

2B121DA43

2B121EA12

2B121EA25

(57)【要約】

【課題】土壌等の温度を効率的に制御する。
【解決手段】温度制御システム１は、放熱用熱媒体を加熱する加熱部２２と、土壌内において断熱材１７の上方に地表に沿って埋設され、加熱された前記放熱用熱媒体が流れる配管１３とを備える。本技術は、例えば、温室内の土壌の熱消毒や、作物の生育の促進を行うシステムに適用することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

放熱用熱媒体を加熱する加熱部と、
土壌内において断熱材の上方に地表に沿って埋設され、加熱された前記放熱用熱媒体が流れる第１の配管と
を備える温度制御システム。

【請求項2】

前記断熱材の下方に埋設されている第２の配管を
さらに備え、
前記加熱部は、前記第２の配管を流れる採熱用熱媒体により集められた熱を用いて、前記放熱用熱媒体を加熱する
請求項１に記載の温度制御システム。

【請求項3】

前記第１の配管の少なくとも一部と前記第２の配管の少なくとも一部とが、前記断熱材を介して上下方向に重なっている
請求項２に記載の温度制御システム。

【請求項4】

地上に設置されている第３の配管を
さらに備え、
前記加熱部は、前記第２の配管を流れる前記採熱用熱媒体及び前記第３の配管を流れる前記採熱用熱媒体のうち少なくとも一方により集められた熱を用いて、前記放熱用熱媒体を加熱する
請求項２又は３に記載の温度制御システム。

【請求項5】

前記第３の配管は、前記採熱用熱媒体又は前記放熱用熱媒体を流すことが可能であり、
前記加熱部は、前記第２の配管を流れる前記採熱用熱媒体を介して集められた熱を用いて、前記第１の配管及び前記第３の配管の少なくとも一方に流す前記放熱用熱媒体を加熱する
請求項４に記載の温度制御システム。

【請求項6】

周囲の温度に基づいて、前記第２の配管及び前記第３の配管の中から前記採熱用熱媒体を流す配管を選択する運転制御部を
さらに備える請求項４又は５に記載の温度制御システム。

【請求項7】

前記第１の配管は、
前記土壌の複数の領域を個別に加熱するための複数の経路を
備え、
前記第１の配管の前記放熱用熱媒体を流す経路を切替える運転制御部を
さらに備える請求項１乃至５のいずれかに記載の温度制御システム。

【請求項8】

前記運転制御部は、前記加熱部から出力される前記放熱用熱媒体の温度と前記加熱部に戻って来る前記放熱用熱媒体の温度の差に基づいて、前記第１の配管の前記放熱用熱媒体を流す経路を切替える
請求項７に記載の温度制御システム。

【請求項9】

前記土壌の所定の深さの温度が所定の閾値以上の状態が所定の時間以上継続した場合、前記加熱部の動作を停止させる運転制御部を
さらに備える請求項１乃至５のいずれかに記載の温度制御システム。

【請求項10】

前記土壌の熱消毒を行う場合と前記土壌において作物を生育する場合とで、前記放熱用熱媒体の温度を変える温度制御部を
さらに備える請求項１乃至９のいずれかに記載の温度制御システム。

【請求項11】

前記第１の配管は、
第１の経路と、
前記第１の経路と並列に設けられている第２の経路と
を備え、
前記第１の経路と前記第２の経路との少なくとも一部が略並行に配置されており、
前記第１の経路の前記第２の経路が略並行に配置されている部分において、前記第１の経路を前記放熱用熱媒体が流れる方向と、前記第２の経路を前記放熱用熱媒体が流れる方向とが逆である
請求項１乃至１０のいずれかに記載の温度制御システム。

【請求項12】

放熱用熱媒体を加熱し、
土壌内において断熱材の上方に地表に沿って埋設された配管に、加熱した前記放熱用熱媒体を流す
温度制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、温度制御システム及び温度制御方法に関し、特に、土壌等の温度を制御する場合に用いて好適な温度制御システム及び温度制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ボイラにより温めた温水又は温液を、土壌に埋設したパイプに流して土壌を温めることにより、土壌の熱消毒を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００−１８４８２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、パイプに流す温水又は温液を温めるために多量のエネルギーが必要になる。

【0005】

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、土壌等の温度を効率的に制御できるようにするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本技術の一側面の温度制御システムは、放熱用熱媒体を加熱する加熱部と、土壌内において断熱材の上方に地表に沿って埋設され、加熱された前記放熱用熱媒体が流れる第１の配管とを備える。

【0007】

本技術の一側面の温度制御方法は、放熱用熱媒体を加熱し、土壌内において断熱材の上方に地表に沿って埋設された配管に、加熱した前記放熱用熱媒体を流す。

【0008】

本技術の一側面においては、放熱用熱媒体が加熱され、土壌内において断熱材の上方に地表に沿って埋設された配管に、加熱した前記放熱用熱媒体が流される。

【発明の効果】

【0009】

本技術の一側面によれば、土壌等の温度を効率的に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本技術を適用した温度制御システムの構成例を模式的に示す図である。

【図2】配管の設置例を示す図である。

【図3】配管の設置例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本技術を実施するための形態について説明する。説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態
２．変形例

【0012】

＜＜１．実施の形態＞＞
まず、図１乃至図３を参照して、本技術の実施の形態について説明する。

【0013】

＜温度制御システム１の構成例＞
図１は、本技術を適用した温度制御システム１の構成例を模式的に示している。

【0014】

温度制御システム１は、温室２内の温度を制御することにより、作物の生育環境の制御を行うシステムである。例えば、温度制御システム１は、温室２内の土壌及び空気の温度を制御することにより、土壌の熱消毒や作物の成長の促進等を行う。温度制御システム１は、温度制御装置１１、配管１２乃至配管１４、切替弁１５ａ及び切替弁１５ｂ、温度センサ１６、並びに、断熱材１７を備える。

【0015】

温度制御装置１１は、温室２内の土壌及び空気の温度を制御する装置であり、例えば、温室２の外部に設置される。温度制御装置１１は、制御部２１、加熱部２２、一次系入出力部２３、二次系入出力部２４、入力部２５、及び、出力部２６を備える。

【0016】

制御部２１は、温度制御システム１の動作の制御を行う。制御部２１は、運転制御部３１、温度制御部３２、及び、出力制御部３３を備える。

【0017】

運転制御部３１は、切替弁１５ａ及び切替弁１５ｂ、加熱部２２、一次系入出力部２３、並びに、二次系入出力部２４を制御することにより、温度制御システム１の運転モードの制御を行う。運転モードの詳細は後述する。

【0018】

温度制御部３２は、加熱部２２を制御することにより、温室２内の土壌及び空気の温度を制御する。

【0019】

出力制御部３３は、出力部２６からの各種の情報の出力を制御する。例えば、出力制御部３３は、出力部２６による温度制御システム１の動作状態や設定情報等を示す画面の表示の制御を行う。

【0020】

加熱部２２は、例えば、ヒートポンプにより構成される。例えば、加熱部２２は、運転制御部３１及び温度制御部３２の制御の下に、一次系入出力部２３の入力部２３ａから入力される熱媒体（以下、採熱用熱媒体と称する）の熱により、二次系入出力部２４の出力部２４ｂから出力される熱媒体（以下、放熱用熱媒体と称する）を加熱する。

【0021】

なお、採熱用熱媒体及び放熱用熱媒体には、例えば、水又は不凍液が用いられる。また、加熱部２２は、例えば、放熱用熱媒体を８０度まで加熱することが可能である。

【0022】

一次系入出力部２３は、入力部２３ａ及び出力部２３ｂを備える。二次系入出力部２４は、入力部２４ａ及び出力部２４ｂを備える。採熱用熱媒体は、入力部２３ａから入力され、加熱部２２を通って、出力部２３ｂから出力される。放熱用熱媒体は、入力部２４ａから入力され、加熱部２２を通って、出力部２４ｂから出力される。そして、加熱部２２内で、採熱用熱媒体の熱を用いて、放熱用熱媒体が加熱される。

【0023】

また、一次系入出力部２３は、運転制御部３１の制御の下に、又は、手動で、採熱用熱媒体の出力先を変更することが可能である。二次系入出力部２４は、運転制御部３１の制御の下に、又は、手動で、放熱用熱媒体の出力先を変更することが可能である。

【0024】

入力部２５は、例えば、スイッチ、ボタン、タッチパネル等の温度制御システム１の操作を行うための操作デバイスを備える。入力部２５は、操作デバイスを介してユーザにより入力された入力情報を制御部２１に供給する。

【0025】

出力部２６は、例えば、ディスプレイ、スピーカ、ＬＥＤ等の出力デバイスを備える。出力部２６は、出力制御部３３の制御の下に、画像、音声、光等により各種の情報を出力する。

【0026】

配管１２は、一次系入出力部２３の入力部２３ａ及び出力部２３ｂに接続されるとともに、少なくとも一部が温室２の地下に、地表に沿って（地表と平行に）埋設される。出力部２３ｂから出力された採熱用熱媒体は、配管１２内を流れ、入力部２３ａに戻ってくる。そして、配管１２内を循環する採熱用熱媒体により、温室２の地下の熱が集められ（採熱され）、加熱部２２に供給される。

【0027】

配管１３は、二次系入出力部２４の入力部２４ａ及び出力部２４ｂに接続されるとともに、少なくとも一部が温室２の地下の配管１２より浅い位置に、地表に沿って（地表と平行に）埋設される。出力部２４ｂから出力された放熱用熱媒体は、配管１３内を流れ、入力部２４ａに戻ってくる。そして、配管１３内を循環する放熱用熱媒体により、温室２内の土壌が加熱される。

【0028】

配管１４は、一次系入出力部２３の入力部２３ａ及び出力部２３ｂ、並びに、二次系入出力部２４の入力部２４ａ及び出力部２４ｂに接続されている。具体的には、配管１４は、経路１４Ａ乃至経路１４Ｅに分かれる。経路１４Ａは、入力部２３ａと切替弁１５ａとを接続する。経路１４Ｂは、出力部２３ｂと切替弁１５ｂとを接続する。経路１４Ｃは、入力部２４ａと切替弁１５ａとを接続する。経路１４Ｄは、出力部２４ｂと切替弁１５ｂとを接続する。

【0029】

経路１４Ｅは、少なくとも一部が温室２内の地上に設置されるとともに、切替弁１５ａと切替弁１５ｂとを接続する。また、経路１４Ｅは、切替弁１５ａ及び切替弁１５ｂにより、経路１４Ａ及び経路１４Ｂ、又は、経路１４Ｃ及び経路１４Ｄに接続される。

【0030】

経路１４Ｅが経路１４Ａ及び経路１４Ｂに接続されている場合、出力部２３ｂから出力された採熱用熱媒体は、経路１４Ａ、経路１４Ｅ、及び、経路１４Ｂを流れ、入力部２３ａに戻ってくる。そして、経路１４Ａ、経路１４Ｅ、及び、経路１４Ｂを循環する採熱用熱媒体により、温室２内の空気の熱が集められ（採熱され）、加熱部２２に供給される。

【0031】

一方、経路１４Ｅが経路１４Ｃ及び経路１４Ｄに接続されている場合、出力部２４ｂから出力された放熱用熱媒体は、経路１４Ｃ、経路１４Ｅ、及び、経路１４Ｄを流れ、入力部２４ａに戻ってくる。そして、経路１４Ｃ、経路１４Ｅ、及び、経路１４Ｄを循環する放熱用熱媒体により、温室２内の空気が加熱される。

【0032】

なお、配管１２は、一次系入出力部２３に対して並列な複数の経路を備えていてもよい。すなわち、一次系入出力部２３から出力された採熱用熱媒体が、配管１２の複数の経路に分かれて循環し、一次系入出力部２３に戻って来るようにしてもよい。

【0033】

同様に、配管１３は、二次系入出力部２４に対して並列な複数の経路を備えていてもよい。すなわち、二次系入出力部２４から出力された放熱用熱媒体が、配管１３の複数の経路に分かれて循環し、二次系入出力部２４に戻って来るようにしてもよい。

【0034】

同様に、配管１４は、一次系入出力部２３及び二次系入出力部２４に対して並列な複数の経路を備えていてもよい。すなわち、一次系入出力部２３から出力された採熱用熱媒体が、配管１４の複数の経路に分かれて循環し、一次系入出力部２３に戻って来るようにしてもよい。また、二次系入出力部２４から出力された放熱用熱媒体が、配管１４の複数の経路に分かれて循環し、二次系入出力部２４に戻って来るようにしてもよい。

【0035】

また、配管１２乃至配管１４には、例えば、耐熱性のあるパイプが用いられる。例えば、配管１２乃至配管１４には、耐熱性、耐食性、及び、柔軟性（可撓性）に優れたパイプ、例えば、ＰＥＲＴ（Polyethylene of Raised Temperature resistance）製のパイプが用いられる。

【0036】

切替弁１５ａは、運転制御部３１の制御の下に、又は、手動で、経路１４Ｅの接続先を経路１４Ａ又は経路１４Ｃに切り替える。切替弁１５ｂは、運転制御部３１の制御の下に、又は、手動で、経路１４Ｅの接続先を経路１４Ｂ又は経路１４Ｄに切り替える。

【0037】

温度センサ１６は、温室２内に設けられる。例えば、温度センサ１６は、温室２の地表付近、及び、作物の根又は地下茎が育つ領域（以下、根幹領域と称する）付近の少なくとも１つに埋設され、温室２の地表付近及び根幹領域付近の少なくとも１つの温度を検出する。温度センサ１６は、温度の検出結果を示すセンサデータを制御部２１に供給する。

【0038】

断熱材１７は、温室２の地下において、配管１２と配管１３の間に埋設される。換言すれば、温室２の土壌内において、配管１２は断熱材１７の下方に埋設され、配管１３は断熱材１７の上方に埋設される。これにより、配管１２と配管１３の間が断熱され、配管１３から放出される熱が、地下方向に伝わり、配管１２を流れる採熱用熱媒体により吸収されること、換言すれば、放熱用熱媒体の熱により採熱用熱媒体が加熱されることが抑制される。その結果、加熱部２２（ヒートポンプ）の熱効率が向上するとともに、配管１３から放出される熱が、より多く地上方向に伝わるようになり、根幹領域や地表を効率よく加熱することが可能になる。なお、断熱材１７には、例えば、輻射熱の反射効率の高い素材（例えば、アルミ箔）で周囲が覆われた発泡スチロール板が用いられる。

【0039】

＜温度制御システム１の運転モード＞
次に、温度制御システム１の運転モードについて説明する。

【0040】

温度制御システム１の運転モードは、例えば、地中熱土壌温度制御モード、空気熱土壌温度制御モード、地中熱及び空気熱土壌温度制御モード、空気温度制御モード、及び、土壌及び空気温度制御モードの５種類に分かれる。

【0041】

地中熱土壌温度制御モードは、地中熱を利用して、温室２内の土壌の温度を制御するモードである。具体的には、採熱用熱媒体が配管１２内を循環することにより、温室２の地下から熱が集められ、集められた熱を用いて加熱部２２で放熱用熱媒体が加熱される。そして、温められた放熱用熱媒体が配管１３内を循環することにより、温室２内の土壌が加熱される。

【0042】

空気熱土壌温度制御モードは、温室２内の空気熱を利用して、温室２内の土壌の温度を制御するモードである。具体的には、採熱用熱媒体が配管１４の経路１４Ａ、経路１４Ｅ、及び、経路１４Ｂ内を循環することにより、温室２内の空気から熱が集められ、集められた熱を用いて加熱部２２で放熱用熱媒体が加熱される。そして、温められた放熱用熱媒体が配管１３内を循環することにより、温室２内の土壌が加熱される。

【0043】

地中熱及び空気熱土壌温度制御モードは、地中熱及び空気熱を利用して、温室２内の土壌の温度を制御するモードである。具体的には、採熱用熱媒体が配管１２内、及び、配管１４の経路１４Ａ、経路１４Ｅ、及び、経路１４Ｂ内を循環することにより、温室２の地下及び温室２内の空気から熱が集められ、集められた熱を用いて加熱部２２で放熱用熱媒体が加熱される。そして、温められた放熱用熱媒体が配管１３内を循環することにより、温室２内の土壌が加熱される。

【0044】

空気温度制御モードは、地中熱を利用して、温室２内の空気の温度を制御するモードである。具体的には、採熱用熱媒体が配管１２内を循環することにより、温室２の地下から熱が集められ、集められた熱を用いて加熱部２２で放熱用熱媒体が加熱される。そして、温められた放熱用熱媒体が配管１４の経路１４Ｃ、経路１４Ｅ、及び、経路１４Ｄ内を循環することにより、温室２内の空気が加熱される。なお、例えば、配管１３内に採熱用熱媒体を循環させることにより集められた熱を用いて加熱部２２で放熱用熱媒体を加熱し、温められた放熱用熱媒体を配管１４の経路１４Ａ、経路１４Ｅ、及び、経路１４Ｂ内を循環させることにより、温室２内の空気を加熱するようにしてもよい。

【0045】

土壌及び空気温度制御モードは、地中熱を利用して、温室２内の土壌及び空気の温度を制御するモードである。具体的には、採熱用熱媒体が配管１２内を循環することにより、温室２の地下から熱が集められ、集められた熱を用いて加熱部２２で放熱用熱媒体が加熱される。そして、温められた放熱用熱媒体が配管１３内、並びに、配管１４の経路１４Ｃ、経路１４Ｅ、及び、経路１４Ｄ内を循環することにより、温室２内の土壌及び空気が加熱される。

【0046】

＜温度制御システム１の使用例＞
次に、温度制御システム１の使用例について説明する。

【0047】

例えば、温度制御システム１は、温室２内の土壌を耕す前に土壌の熱消毒を行う。例えば、運転制御部３１は、地中熱土壌温度制御モード又は空気熱土壌温度制御モードで温度制御システム１を動作させることにより、温室２内の土壌を加熱する。このとき、温度制御部３２は、線虫類及び病原菌等の作物に悪影響を及ぼす生物（以下、害虫類と称する）、並びに、雑草及び雑草の種子の生育に不適当な環境になるように、温室２の地下の根幹領域付近の温度を制御する。例えば、温度制御部３２は、根幹領域付近の温度を所定の消毒温度（例えば５０度）以上になるように、放熱用熱媒体の温度を制御する。例えば、温度制御部３２は、放熱用熱媒体の温度を約８０度に設定する。

【0048】

そして、温度制御システム１は、根幹領域付近が消毒温度以上である状態（以下、消毒状態と称する）を所定の時間（例えば、１週間）以上継続する。これにより、温室２内の土壌の根幹領域付近の害虫類及び雑草が駆除される。

【0049】

このように、農薬や還元作用剤を用いずに、かつ、労力をかけずに、温室２内の土壌を熱消毒することができる。

【0050】

このとき、例えば、運転制御部３１は、所定の条件が満たされた場合、加熱部２２の動作を停止させ、熱消毒を自動的に停止するようにしてもよい。例えば、運転制御部３１は、熱消毒の開始から所定の時間以上経過した場合、熱消毒を停止する。或いは、例えば、運転制御部３１は、土壌の所定の深さ（例えば、根幹領域付近）の温度が消毒温度以上である状態が、所定の時間（例えば、１週間）以上継続した場合、熱消毒を停止する。これにより、温度制御システム１の消費エネルギーを低減することができる。

【0051】

なお、土壌の熱消毒を１回実施すれば、土壌を入れ替えるまで、害虫類及び雑草が育ちにくい環境が維持される。しかし、より効果を高めるために、定期的に（例えば、年１回）熱消毒を実施することが望ましい。

【0052】

また、例えば、温度制御システム１は、種まき又は作付け後に、作物の生育促進を行う。例えば、運転制御部３１は、地中熱土壌温度制御モード、又は、空気熱土壌温度制御モードで温度制御システム１を動作させることにより、温室２内の土壌を加熱する。このとき、温度制御部３２は、地表の温度が作物の生育に適した温度（例えば、２０度）前後になるように、放熱用熱媒体の温度を制御する。例えば、温度制御部３２は、放熱用熱媒体の温度を約６０度に設定する。

【0053】

さらに、例えば、温度制御システム１は、作物の成長期において、温室２内の寒暖の差に対応して、土壌の温度を作物の成長に適した温度に調整する。例えば、運転制御部３１は、地中熱土壌温度制御モード、又は、空気熱土壌温度制御モードで温度制御システム１を動作させることにより、温室２内の土壌を加熱する。このとき、温度制御部３２は、地表の温度が作物の成長に適した温度（例えば、２０度）前後になるように、放熱用熱媒体の温度を制御する。

【0054】

これにより、例えば、作物の成長スピードを調整し、作物の生育期間を調整することができる。その結果、例えば、種まき又は作付けの時期、及び、作物の出荷時期等を柔軟に調整することが可能になる。

【0055】

なお、例えば、運転制御部３１は、温室２内の温度に基づいて、地中熱土壌温度制御モードと空気熱土壌温度制御モードを切り替えるようにしてもよい。例えば、運転制御部３１は、温室２内の温度が所定の閾値以上である場合、空気熱土壌温度制御モードに設定し、空気熱を利用して放熱用熱媒体を加熱する。一方、運転制御部３１は、温室２内の温度が所定の閾値未満である場合、地中熱土壌温度制御モードに設定し、地中熱を利用して放熱用熱媒体を加熱する。すなわち、温室２内の温度に基づいて、採熱用熱媒体を流す配管が選択され、放熱用熱媒体の加熱に用いる熱源が切り替えられる。これにより、放熱用熱媒体の加熱に用いる熱を効率的に収集することができ、温度制御システム１の消費エネルギーを低減することができる。

【0056】

また、例えば、運転制御部３１は、種まき又は作付け後、及び、作物の成長期において、土壌及び空気温度制御モードで温度制御システム１を動作させることにより、温室２内の土壌だけでなく、空気を加熱するようにしてもよい。

【0057】

＜配管１２乃至配管１４の設置例＞
次に、配管１２乃至配管１４の設置例について説明する。

【0058】

配管１２乃至配管１４の経路のうち最も重要なのは、配管１３の経路である。配管１３は、温室２内の畝周辺だけでなく、圃場全体をできる限り満遍なく均等に加熱できるように設置することが望ましい。例えば、温室２内の圃場に温度ムラが発生し、熱消毒が不十分な領域が生じた場合、その領域から周囲に害虫類及び雑草が広がり、作物に害を与えるおそれがある。

【0059】

従って、配管１３は、温室２の地下において、圃場全体をできる限り満遍なく均等に加熱できるように設置される。この条件を満たせば、配管１３の水平方向（地表に沿った方向）の経路には特に制限はない。しかし、配管１３がカーブする部分が増えるほど、放熱用熱媒体が配管１３内で滞留する可能性が高くなるため、配管１３がカーブする部分が少ない方が望ましい。

【0060】

図２は、配管１３の設置例を模式的に示している。なお、図内の縦方向が温室２の長手方向であり、横方向が温室２の短手方向である。

【0061】

この例では、点線で示される畝１１１ａ乃至畝１１１ｃが、それぞれ温室２の長手方向に沿って延びるとともに、所定の間隔を空けて、温室２の短手方向に並べられている。そして、配管１３が、畝１１１ａ乃至１０１ｃに合わせて設置されている。

【0062】

具体的には、配管１３は、経路１３Ａ乃至経路１３Ｅに分かれる。

【0063】

経路１３Ａは、温度制御装置１１の出力部２４ｂ（不図示）とバルブ１０１ｅとを接続している。また、経路１３Ａは、分岐点Ｐａで分岐し、分岐点Ｐａとバルブ１０１ａを接続している。さらに、経路１３Ａは、分岐点Ｐｂで分岐し、分岐点Ｐｂとバルブ１０１ｃを接続している。

【0064】

経路１３Ｂは、バルブ１０１ａから畝１１１ａの長手方向の一方の辺に沿って延び、畝１１１ａの一方の端部付近で折り返され、畝１１１ａの長手方向の他方の辺に沿って延び、バルブ１０１ｂに接続されている。

【0065】

経路１３Ｃは、バルブ１０１ｃから畝１１１ｂの長手方向の一方の辺に沿って延び、畝１１１ｂの一方の端部付近で折り返され、畝１１１ｂの長手方向の他方の辺に沿って延び、バルブ１０１ｄに接続されている。

【0066】

経路１３Ｄは、バルブ１０１ｅから畝１１１ｃの長手方向の一方の辺に沿って延び、畝１１１ｃの一方の端部付近で折り返され、畝１１１ｃの長手方向の他方の辺に沿って延び、バルブ１０１ｆに接続されている。

【0067】

経路１３Ｅは、温度制御装置１１の入力部２４ａ（不図示）とバルブ１０１ｂとを接続している。また、経路１３Ｅは、分岐点Ｐｃで分岐し、分岐点Ｐｃとバルブ１０１ｄを接続している。さらに、経路１３Ｅは、分岐点Ｐｄで分岐し、分岐点Ｐｄとバルブ１０１ｆを接続している。

【0068】

経路１３Ｂ乃至経路１３Ｄは、温室２の短手方向において、略等間隔に配置されるとともに、畝１１１ａ乃至畝１１１ｃの長手方向の一端から他端まで延びている。従って、経路１３Ｂ乃至経路１３Ｅに放熱用熱媒体を流すことにより、畝１１１ａ乃至畝１１１ｃの周辺、畝１１１ａと畝１１１ｂの間、及び、畝１１１ｂと畝１１１ｃの間の土壌を略均等に加熱することができる。

【0069】

なお、配管１３の全ての経路に同時に放熱用熱媒体を流し、畝１１１ａ乃至畝１１１ｃの周辺の土壌を同時に加熱するようにしてもよいし、配管１３の各経路に順番に放熱用熱媒体を流し、畝１１１ａ乃至畝１１１ｃの周辺の土壌を順番に個別に加熱するようにしてもよい。

【0070】

後者の場合、例えば、運転制御部３１は、まずバルブ１０１ａ及びバルブ１０１ｂを開け、バルブ１０１ｃ乃至バルブ１０１ｆを閉じる。これにより、温度制御装置１１の出力部２４ｂから出力された放熱用熱媒体は、経路１３Ｂを流れ、経路１３Ｃ及び経路１３Ｄは流れずに、入力部２４ａに戻って来る。これにより、畝１１１ａの周辺の土壌が加熱される。

【0071】

次に、運転制御部３１は、所定の条件を満たしたとき、バルブ１０１ａ及びバルブ１０１ｂを閉じ、バルブ１０１ｃ及びバルブ１０１ｄを開ける。これにより、温度制御装置１１の出力部２４ｂから出力された放熱用熱媒体は、経路１３Ｃを流れ、経路１３Ｂ及び経路１３Ｄは流れずに、入力部２４ａに戻って来る。これにより、畝１１１ｂの周辺の土壌が加熱される。

【0072】

次に、運転制御部３１は、所定の条件を満たしたとき、バルブ１０１ｃ及びバルブ１０１ｄを閉じ、バルブ１０１ｅ及びバルブ１０１ｆを開ける。これにより、温度制御装置１１の出力部２４ｂから出力された放熱用熱媒体は、経路１３Ｄを流れ、経路１３Ｂ及び経路１３Ｃは流れずに、入力部２４ａに戻って来る。これにより、畝１１１ｃの周辺の土壌が加熱される。

【0073】

次に、運転制御部３１は、所定の条件を満たしたとき、バルブ１０１ｅ及びバルブ１０１ｆを閉じ、バルブ１０１ａ及びバルブ１０１ｂを開ける。これにより、最初の状態に戻り、畝１１１ａの周辺の土壌が加熱される。

【0074】

以降、熱消毒が完了するまで、以上の処理が繰り返される。

【0075】

これにより、熱消毒に要する時間は長くなるが、放熱用熱媒体の使用量を削減することができる。その結果、例えば、加熱部２２の容量を削減することができ、必要なコストを削減することができる。

【0076】

なお、バルブ１０１ａ乃至バルブ１０１ｆの開閉を切替える条件として、例えば、出力部２４ｂ（加熱部２２）から出力される放熱用熱媒体の温度と、入力部２４ａ（加熱部２２）に戻って来る放熱用熱媒体の温度の差が用いられる。例えば、両者の温度差が所定の閾値（例えば、１０度）以下になった場合、加熱中の畝周辺の土壌が十分に温められたとして、バルブ１０１ａ乃至バルブ１０１ｆの開閉が切り替えられ、加熱する畝が切り替えられる。

【0077】

なお、配管１３は、主に作物の根幹領域付近を加熱するためのものであり、できる限り根幹領域に近い深さに埋設することが望ましい。ただし、配管１３が作物の根や地下茎に接触したり、圃場を耕すときに耕運機や農機具の刃等により損傷したりすることを防止する必要がある。

【0078】

従って、配管１３を埋設する深さｄ２（図１）は、例えば、３０ｃｍから６０ｃｍの間に設定される。ここで、深さｄ２は、例えば、圃場を耕す前の状態の地表から配管１３の上端までの距離とされる。

【0079】

また、配管１２の少なくとも一部は、例えば、温室２の地下において、配管１３より深い位置に配管１３と上下方向に重なるように埋設される。これにより、配管１２及び配管１３を埋設するために掘る穴が共通化され、埋設作業が効率化される。

【0080】

配管１２と配管１３とを上下方向に重ねて埋設する場合、配管１２と配管１３との間に断熱材１７が埋設される。これにより、配管１３から放出される熱が、地下方向に伝わることが抑制され、地上方向により多く伝わるようになる。その結果、地表や根幹領域を効率的に温めることができる。

【0081】

配管１２を埋設する深さｄ１（図１）は、配管１３より深く、かつ、配管１３との間に断熱材１７を埋設することが可能な深さであればよい。ただし、あまり深くなると埋設作業が大変になるため、例えば、配管１３より２０ｃｍ程度深い位置に埋設される。すなわち、配管１３の上端と配管１２の上端との間の距離が２０ｃｍ程度に設定される。従って、深さｄ２が約６０ｃｍの場合、深さｄ１は約８０ｃｍに設定される。

【0082】

また、図３に示されるように、配管１３の複数の並列な経路を略並行に配置し、各経路内を互いに逆方向に放熱用熱媒体を流すようにしてもよい。

【0083】

具体的には、図３は、畝１５１の長手方向の一方の端付近を模式的に示している。配管１３の一部である経路１３Ｆ及び経路１３Ｇは、畝１５１に沿って配置されている。具体的には、経路１３Ｆ及び経路１３Ｇは、畝１５１の一方の端部により折り返され、畝１５１の短手方向の両端付近において、畝１５１の長手方向に沿って延びている。また、経路１３Ｆと経路１３Ｇとは、上下方向に所定の間隔を空けて略並行に配置されている。なお、経路１３Ｆと経路１３Ｇは接していてもよい。さらに、経路１３Ｇの下に、経路１３Ｇに沿って断熱材１７が埋設されている。

【0084】

また、経路１３Ｆと経路１３Ｇとは、温度制御装置１１の二次系入出力部２４に並列に接続されている。すなわち、経路１３Ｆと経路１３Ｇには、個別に放熱用熱媒体が流され、経路１３Ｆを流れた放熱用熱媒体は、経路１３Ｇを流れずに温度制御装置１１に戻り、経路１３Ｇを流れた放熱用熱媒体は、経路１３Ｆを流れずに温度制御装置１１に戻る。また、経路１３Ｆと経路１３Ｇには、放熱用熱媒体が互いに逆方向に供給される。なお、図２では、矢印で示されるように、放熱用熱媒体が経路１３Ｆ内を図内の時計回りに流れ、経路１３Ｇ内を図内の反時計回りに流れる例が示されている。

【0085】

このように、経路１３Ｇ及び経路１３Ｆに互いに逆方向に放熱用熱媒体を流すことにより、放熱による放熱用熱媒体の温度低下に起因する土壌の温度ムラの発生が抑制される。これにより、熱消毒の所用時間を短縮したり、熱消毒が不十分な領域の発生を抑制したりすることができる。

【0086】

なお、経路１３Ｇと経路１３Ｆは、必ずしも上下方向に並べる必要はない。例えば、経路１３Ｇと経路１３Ｆを水平方向に並べてもよい。

【0087】

また、図３の例では、配管１４が、経路１３Ｆ及び経路１３Ｇと同様に、畝１５１に沿って配置されている。具体的には、配管１４は、温室２内の地上において、畝１５１の周囲を囲むように地面に置かれている。例えば、この配管１４を流れる放熱用熱媒体により発生する熱が、温室２内の空気に対流を起こすことにより、温室２内の暖房設備（不図示）による空気の加熱を補助することができる。

【0088】

さらに、温度制御システム１が土壌及び空気温度制御モードにより動作し、温室２内の土壌の表面と地中から土壌及び空気を加熱することにより、より効率的に、作物の生育に適した環境を実現することができる。

【0089】

なお、温度制御システム１は、仮設ではなく、恒久的な設備として設置することが可能である。これにより、設置や撤去にかかる作業や費用を削減することができる。

【0090】

＜＜２．変形例＞＞
以下、上述した本技術の実施の形態の変形例について説明する。

【0091】

温度制御システム１を設ける温室２の種類は特に限定されず、例えば、ガラス張りでも、ビニール張りでもよい。

【0092】

また、温度制御装置１１を複数の温室で共有するようにしてもよい。すなわち、温度制御装置１１から出力される放熱用熱媒体を複数の温室に流し、複数の温室の温度を制御するようにしてもよい。

【0093】

さらに、配管１２は、必ずしも配管１３と上下方向に重ねて埋設する必要はない。ただし、配管１２と配管１３を上下方向に重ねて埋設した方が、上述したように、埋設作業の効率が向上する。

【0094】

また、配管１２を配管１３と上下方向に重ねて埋設しない場合、例えば、配管１２を温室２以外の場所の地下に埋設することが可能である。この場合、必ずしも断熱材１７を設置する必要はない。しかし、断熱材１７を設置した方が、配管１３を流れる放熱用熱媒体から発生される熱が、より多く地上方向に伝わるようになり、地表や根幹領域を効率的に加熱することができる。

【0095】

さらに、配管１４は、必ずしも設ける必要はなく、省略することが可能である。

【0096】

また、配管１３は、必ずしも図２又は図３に示されるように畝に合わせて埋設する必要はなく、圃場全体をほぼ満遍なく均等に加熱できるのであれば、畝とは無関係に埋設するようにしてもよい。この場合、圃場を複数の領域に分割し、図２の例のように、各領域を個別に加熱できるように配管１３の経路を並列に配置し、各領域を順番に加熱するようにしてもよい。

【0097】

さらに、加熱部２２に、ヒートポンプではなく、ボイラ等の燃料や電力により放熱用熱媒体を加熱する装置を用いてもよい。この場合、配管１２、及び、配管１４の経路１４Ａ及び経路１４Ｂは、省略することが可能である。また、断熱材１７も省略することも可能であるが、上述したように、断熱材１７を設置した方が、地表や根幹領域を効率的に加熱することができる。
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また、本技術は、上述した温室栽培だけでなく、露地栽培にも適用することができる。例えば、温度制御システム１は、露地栽培の土壌の熱消毒や作物の成長の促進等に用いることができる。

【0098】

なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

【0099】

また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。

【符号の説明】

【0100】

１ 温度制御システム， ２ 温室， １１ 温度制御装置， １２ 配管， １３ 配管， １３Ａ乃至１３Ｇ 経路， １４ 配管， １４Ａ乃至１４Ｅ 経路， １５ａ，１５ｂ 切替弁， １６ 温度センサ， １７ 断熱材， ２１ 制御部， ２２ 加熱部， ３１ 運転制御部， ３２ 温度制御部， １０１ａ乃至１０１ｆ バルブ

【図1】

【図2】

【図3】