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(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】P2022050159
(43)【公開日】2022-03-30
(54)【発明の名称】空調システム
(51)【国際特許分類】
   A01G 9/24 20060101AFI20220323BHJP
   A01G 31/00 20180101ALI20220323BHJP
【FI】
A01G9/24 R
A01G31/00 612
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020156600
(22)【出願日】2020-09-17
(71)【出願人】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】000108890
【氏名又は名称】株式会社ダイキンアプライドシステムズ
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊能 利郎
【テーマコード(参考)】
2B029
2B314
【Fターム(参考)】
2B029PA05
2B029SA01
2B029SF08
2B029TA05
2B029VA01
2B029VA15
2B314MA39
2B314MA40
2B314PD52
2B314PD55
2B314PD58
(57)【要約】      (修正有)
【課題】植物工場における栽培室内の湿度を調整しつつ空気温度のばらつきを抑える空調システムの提供。
【解決手段】空調システム1は、吸込口6に流入した空気を冷却部21へ送る第1通路11aと、冷却部21を通過した空気を吹出口7へ送る第2通路11bと、流入端が第1通路11aにおける冷却部21の上流側に接続され、流出端が第2通路11bに接続される第1バイパス流路13と、第1バイパス流路13の開度を調節する第1開度調節機構14とを備える。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
栽培室(S)の空調を行う空調システムであって、
該栽培室(S)の空気を吸い込む吸込口(6)と、該栽培室(S)に空気を吹き出す吹出口(7)とを連通する空気通路(11)と、
前記空気通路(11)に配置され、空気を露点温度以下にまで冷却可能な冷却部(21)とを備え、
前記空気通路(11)は、
前記吸込口(6)に流入した空気を前記冷却部(21)へ送る第1通路(11a)と、
前記冷却部(21)を通過した空気を前記吹出口(7)へ送る第2通路(11b)と、
流入端が前記第1通路(11a)における前記冷却部(21)の上流側に接続され、流出端が前記第2通路(11b)に接続される第1バイパス流路(13)とを含み、
前記第1バイパス流路(13)の開度を調節する第1開度調節機構(14)を有する
ことを特徴とする空調システム。
【請求項2】
請求項1の空調システムにおいて
前記第1通路(11a)における前記第1バイパス流路(13)の流入端よりも下流側に配置され、前記第1通路(11a)を流れる空気と前記第2通路(11b)を流れる空気との熱交換を行う熱交換部(16)を有することを特徴とする空調システム。
【請求項3】
請求項2の空調システムにおいて、
前記空気通路(11)は、流入端が、前記第1通路(11a)における前記熱交換部(16)と前記冷却部(21)との間に接続され、流出端が、前記第2通路(11b)における前記熱交換部(16)の下流側に接続される第2バイパス流路(17)を含み、
前記第2バイパス流路(17)の開度を調節する第2開度調節機構(18)を有する
ことを特徴とする空調システム。
【請求項4】
請求項1~3のいずれか1つの空調システムにおいて、
前記冷却部(21)、および前記冷却部(21)に空気を搬送する第1ファン(22)を含む空調ユニット(20)を有することを特徴とする空調システム。
【請求項5】
請求項4の空調システムにおいて、
前記第2通路(11b)における前記第1バイパス流路(13)の流出端よりも下流側に配置される第2ファン(15)を有することを特徴とする空調システム。
【請求項6】
請求項4の空調システムにおいて、
前記第1通路(11a)、前記第2通路(11b)、前記第1バイパス流路(13)、および前記第1開度調節機構(14)を含む温湿調節ユニット(10)を備え、
前記温湿調節ユニット(10)は、
前記第1バイパス流路(13)に配置され、または前記第2通路(11b)における前記第1バイパス流路(13)の流出端よりも下流側に配置される第2ファン(15)を含み、
前記空調ユニット(20)と別体として構成されることを特徴とする空調システム。
【請求項7】
請求項1~6のいずれか1つの空調システムにおいて、
前記栽培室(S)の短手方向、または前記栽培室(S)の栽培棚(W)の短手方向に空気が流れるように前記吹出口(7)から栽培室(S)に空気を供給することを特徴とする空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、空調システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、蛍光灯やLEDなどの人工光で野菜を栽培する植物工場が知られている。植物工場は、季節や天候によらず野菜を栽培できる利点を有する一方、植物工場の栽培室は閉鎖空間であるため、栽培室内の温度管理および湿度管理が重要である。特許文献1には、栽培室内の空気の温度および湿度を均一に調整する風路構造が開示されている。この風路構造では、栽培室の栽培棚に空気を供給する風路と、該栽培棚から空気を排出する風路とが栽培棚を挟むように配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2019-041704号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような植物工場において品質の安定した野菜を生産するためには、栽培室内の栽培棚は、該野菜の生育に適した温度および湿度に保つことが重要である。
【0005】
ここで、栽培棚内の風速が野菜の生育に与える影響を考慮すると、栽培棚への吹き出しの風速をある一定の高さに抑えることが好ましい。しかし、風速が比較的低く、吹き出した空気が吸い込まれるまでの距離が比較的長いと、その分該空気の温度上昇は大きくなる。そのため、吹き出しの温度を吸い込みの温度よりも低く設定する場合がある。さらには、吸い込まれた空気を除湿して再び栽培棚に供給する場合、吸い込まれた空気は冷却されて除湿されるため、吹き出しの空気は比較的低温となる場合がある。
【0006】
このような場合、吹き出しと吸い込みの空気の温度差が大きくなり、栽培棚内において温度のばらつきが生じる結果となり、品質の安定した野菜を生産できないおそれがある。
【0007】
特許文献1の風路システムは、植物棚の一端から吹き出された冷気が、植物棚の他端において吸い込まれるものであり、植物棚内の温度のばらつきまで考慮されてはいない。
【0008】
本開示の目的は、植物工場における栽培室内の空気の湿度を調整しつつ温度のばらつきを抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
第1の態様は、栽培室(S)の空調を行う空調システムであって、
該栽培室(S)の空気を吸い込む吸込口(6)と、該栽培室(S)に空気を吹き出す吹出口(7)とを連通する空気通路(11)と、
前記空気通路(11)に配置され、空気を露点温度以下にまで冷却可能な冷却部(21)とを備え、
前記空気通路(11)は、
前記吸込口(6)に流入した空気を前記冷却部(21)へ送る第1通路(11a)と、
前記冷却部(21)を通過した空気を前記吹出口(7)へ送る第2通路(11b)と、
流入端が前記第1通路(11a)における前記冷却部(21)の上流側に接続され、流出端が前記第2通路(11b)に接続される第1バイパス流路(13)とを含み、
前記第1バイパス流路(13)の開度を調節する第1開度調節機構(14)を有する。
【0010】
第1の態様では、第1バイパス流路(13)を流れる空気は第2通路(11b)の空気と合流する。第1バイパス流路(13)の開度を調節することで、冷却部(21)により冷却された第2通路(11b)の空気の温度および湿度を調節できる。このことにより、吸込口(6)の空気の吹出口(7)の空気の温度との温度差を縮小させることができ、ひいては、栽培室(S)の湿度を調節すると共に、温度のばらつきを抑えることができる。
【0011】
第2の態様は、第1の態様において、
前記第1通路(11a)における前記第1バイパス流路(13)の流入端よりも下流側に配置され、前記第1通路(11a)を流れる空気と前記第2通路(11b)を流れる空気との熱交換を行う熱交換部(16)を有する。
【0012】
第2の態様では、熱交換部(16)は、第1通路(11a)を流れる空気と、第2通路(11b)を流れる空気とを熱交換する。第2通路(11b)の空気は冷却部(21)により冷却されるため、熱交換部(16)により、第1通路(11a)を流れる空気を冷却でき、第2通路(11b)の空気を加熱できる。
【0013】
第3の態様は、第2の態様において、
前記空気通路(11)は、流入端が前記第1通路(11a)における、前記熱交換部(16)と前記冷却部(21)との間に接続され、流出端が、前記第2通路(11b)における前記熱交換部(16)の下流側に接続される第2バイパス流路(17)を含み、
前記第2バイパス流路(17)の開度を調節する第2開度調節機構(18)を有する。
【0014】
第3の態様では、熱交換部(16)を通過した第1通路(11a)の空気の一部は、第2バイパス流路(17)を流れる。第2バイパス流路(17)の空気は、冷却部(21)および熱交換部(16)を通過した第2通路(11b)の空気と合流する。このため、第2バイパス流路(17)の開度を調節することにより、第2通路(11b)の空気の温度及び湿度を調節でき、吹き出し空気の温度及び湿度も調節できる。
【0015】
第4の態様は、第1~第3の態様のいずれか1つにおいて、
前記冷却部(21)および前記冷却部(21)に空気を搬送する第1ファン(22)を含む空調ユニット(20)を有する。
【0016】
第4の態様では、汎用的な空調ユニット(20)を本空調システム(1)に利用できる。
【0017】
第5の態様は、第4の態様において、
前記第2通路(11b)における前記第1バイパス流路(13)の流出端よりも下流側に配置される第2ファン(15)を有する。
【0018】
第5の態様では、第2ファン(15)は、第1バイパス流路(13)の流出端よりも下流側に配置されるため、空調ユニット(20)の第1ファン(22)を大型化することなくそのまま既設の空調ユニット(20)を利用できる。このことにより、容易に本空調システムを構成できる。
【0019】
第6の態様は、第4の態様において、
前記第1通路(11a)、前記第2通路(11b)、前記第1バイパス流路(13)、および前記第1開度調節機構(14)を含む温湿調節ユニット(10)を備え、
温湿調節ユニット(10)は、
前記第1バイパス流路(13)に配置され、または前記第2通路(11b)における前記第1バイパス流路(13)の流出端よりも下流側に配置される第2ファン(15)を含み、
前記空調ユニット(20)と別体として構成される。
【0020】
第6の態様では、空調ユニット(20)と温湿調節ユニット(10)とを組み合わせることで容易に本空調システムを構成できる。
【0021】
第7の態様は、第1~第6の態様のいずれか1つにおいて、
前記栽培室(S)の短手方向、または前記栽培室(S)の栽培棚(W)の短手方向に空気が流れるように前記吹出口(7)から栽培室(S)に空気を供給する。
【0022】
第7の態様では、栽培室(S)または栽培棚(W)の長手方向に空気を流すよりも短手方向に空気を流した方が、空気が栽培室(S)を通過する距離が短くなる。このことにより、風速をある一定の高さに抑えても、栽培室(S)または栽培棚(W)を通過する空気の温度変化を抑えることができる。その結果、吹き出しと吸い込みの空気の温度差が縮小するように吹き出しの空気の温度を設定でき、栽培室(S)または栽培棚(W)における温度のばらつきを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
図1図1は、実施形態に係る空調システムが適用される栽培室および栽培棚の模式図である。
図2図2は、空調システムの構成を示す図である。
図3図3は、空調システムによる空気の流れを示す図である。
図4図4は、変形例に係る空調システムの構成を示す図である。
図5図5は、空調システムによる空気の流れを示す図である。
図6図6は、その他の実施形態に係る空調システムの構成を示す図である。
図7図7は、その他の実施形態に係る空調システムの構成を示す図である。
図8図8は、その他の実施形態に係る空調システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【0025】
《実施形態》
-栽培室の構成-
図1に示すように、実施形態1の空調システム(1)は、植物工場の栽培室(S)内を空調する。栽培室(S)は直方体である。栽培室(S)には、栽培棚(W)が配置される。栽培棚(W)は、直方体である。栽培棚(W)は上下方向に並んで配置される複数の栽培容器を有する。栽培棚(W)は、栽培室(S)の長手方向に沿うように配置される。
【0026】
栽培室(S)の壁面には給気口(5)と還気口(4)とが設けられる。具体的に、給気口(5)および還気口(4)は、栽培室(S)の短手方向に向かい合う壁面にそれぞれ設けられる。給気口(5)および還気口(4)は、それぞれの壁面全面にわたって形成される。空調システム(1)により栽培室(S)内の空気は、還気口(4)に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、空調システム(1)により空調されて再び給気口(5)から栽培室(S)に供給される。
【0027】
-空調システムの構成-
図2に示すように、空調システム(1)は、空気通路(11)、空調ユニット(20)、顕熱交換器(16)、および第1バイパス管(13)を有する。
【0028】
〈空気通路〉
空気通路(11)は、第1管(11a)と第2管(11b)とを有する。第1管(11a)は、本開示の第1通路(11a)である。第1管(11a)の一端には、吸込口(6)が形成される。吸込口(6)は、還気口(4)に連通する。吸込口(6)には、還気口(4)を介して栽培室(S)の空気が吸い込まれる。第1管(11a)の他端は、空調ユニット(20)に接続する。第1管(11a)は、吸込口(6)に流入した空気を空調ユニット(20)へ送る。
【0029】
第2管(11b)は、本開示の第2通路(11b)である。第2管(11b)の一端は、空調ユニット(20)に接続する。第2管(11b)の他端には、吹出口(7)が形成される。第2管(11b)は、空調ユニット(20)を通過した空気を吹出口(7)へ送る。吹出口(7)は、給気口(5)に連通する。吹出口(7)は、給気口(5)を介して栽培室(S)に空気を吹き出す。
【0030】
第2管(11b)には、補助ファン(15)が配置される。補助ファン(15)は、本開示の第2ファン(15)である。具体的に、補助ファン(15)は、第2管(11b)における後述する第1バイパス管(13)の流出端よりも下流側に配置される。補助ファン(15)は、空気通路(11)の空気を吹出口(7)へ搬送する。
【0031】
〈空調ユニット〉
空調ユニット(20)は、空気通路(11)に配置される。空調ユニット(20)は、空気通路(11)の空気を冷却および除湿する。空調ユニット(20)は、ファン(22)と蒸発器(21)とを有する。ファン(22)は、本開示の第1ファン(22)である。ファン(22)は、蒸発器(21)に空気を搬送する。蒸発器(21)は、本開示の冷却部(21)である。蒸発器(21)は、ファン(22)が搬送する空気を露点温度以下にまで冷却可能である。蒸発器(21)は、空調ユニット(20)に流入した空気を除湿する。
【0032】
蒸発器(21)は、図示しない冷媒回路に接続される。冷媒回路は、圧縮機、蒸発器(21)、放熱器、膨張弁、及びこれらを接続する冷媒配管を含む。冷媒回路は、それに充填される冷媒を有する。冷媒回路は、蒸発器で空気から熱を吸収し、放熱器で空気へ放熱する冷凍サイクルを行う。
【0033】
〈顕熱交換器〉
顕熱交換器(16)は、第1管(11a)を流れる空気と第2管(11b)を流れる空気との熱交換を行う。顕熱交換器(16)は、本開示の熱交換部(16)である。顕熱交換器(16)は、第1管(11a)における後述する第1バイパス管(13)の流入端よりも下流側に配置される。顕熱交換器(16)は、吸込口(6)から吸い込まれた第1管(11a)に流れる室温の空気と、空調ユニット(20)で冷却された第2管(11b)に流れる比較的低温の空気とを熱交換する。顕熱交換器(16)により、第1管(11a)に流れる空気は、空調ユニット(20)に流入する前に予冷される。顕熱交換器(16)により、空調ユニット(20)で冷却された第2管(11b)の空気は加熱される。
【0034】
〈第1バイパス管〉
第1バイパス管(13)は、本開示の第1バイパス流路(13)である。第1バイパス管(13)は、空調ユニット(20)と顕熱交換器(16)とをバイパスする。具体的に、第1バイパス管(13)の流入端は、第1管(11a)における顕熱交換器(16)の上流側に接続される。第1バイパス管(13)の流出端は、第2管(11b)における顕熱交換器(16)の下流側に接続される。
【0035】
第1バイパス管(13)には、第1ダンパ(14)が接続される。第1ダンパ(14)は、本開示の第1開度調節機構(14)である。第1ダンパ(14)は、第1バイパス管(13)の開度を調節する。第1ダンパ(14)により、第1バイパス管(13)に流れる空気の流量が調節される。
【0036】
〈センサ〉
空調システム(1)は、温度センサ(8a~8e)および湿度センサ(9a~9e)を有する。温度センサ(8a~8e)は、吸込口(6)の空気の温度、空調ユニット(20)に流入する空気の温度、空調ユニット(20)から流出する空気の温度、第2管(11b)における顕熱交換器(16)の流出端の空気の温度、および吹出口(7)の空気の温度を検出する。例えば、温度センサ(8a~8e)は、第1~第5温度センサ(8a~8e)を有する。第1温度センサ(8a)のセンサ部は、吸込口(6)に設けられる。第2温度センサ(8b)のセンサ部は空調ユニット(20)の流入口(図示省略)に設けられる。第3温度センサ(8c)のセンサ部は、空調ユニット(20)の流出口(図示省略)に設けられる。第4温度センサ(8d)のセンサ部は、第2管(11b)における顕熱交換器(16)の流出端に設けられる。第5温度センサ(8e)のセンサ部は、吹出口(7)に設けられる。
【0037】
湿度センサ(9a~9e)は、吸込口(6)の空気の湿度、空調ユニット(20)に流入する空気の湿度、空調ユニット(20)から流出する空気の湿度、第2管(11b)における顕熱交換器(16)の流出端の空気の湿度、および吹出口(7)の空気の湿度を検出する。例えば、湿度センサ(9a~9e)は、第1~第5湿度センサ(9a~9e)を有する。第1湿度センサ(9a)のセンサ部は、吸込口(6)に設けられる。第2湿度センサ(9b)のセンサ部は空調ユニット(20)の流入口(図示省略)に設けられる。第3湿度センサ(9c)のセンサ部は、空調ユニット(20)の流出口(図示省略)に設けられる。第4湿度センサ(9d)のセンサ部は、第2管(11b)における顕熱交換器(16)の流出端に設けられる。第5湿度センサ(9e)のセンサ部は、吹出口(7)に設けられる。
【0038】
〈制御部〉
空調システム(1)は、制御部(30)を有する。制御部(30)は、制御基板上に搭載されたマイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリディバイス(具体的には半導体メモリ)とを含む。
【0039】
制御部(30)は、各種のセンサ(8a~8e,9a~9e)から送信された温度および湿度の情報に基いて、空調ユニット(20)の冷媒回路とファン(22)、第1ダンパ(14)および補助ファン(15)を制御する。制御部(30)は、吹出口(7)の空気の温度および湿度が、予め設定された温度および湿度となるように空調システム(1)の各種の機器を制御する。
【0040】
〈空調システムの動作〉
次に空調システム(1)の動作について、図3を用いて説明する。以下に示す温度および湿度は一例である。以下では、予め設定される吹出口(7)の空気の温度および湿度を、それぞれ設定温度および設定湿度という。
【0041】
吸込口(6)の空気の温度および湿度が、25℃、80%RH(RHは相対湿度を示す)であったとする。このとき、吹き出し空気の設定温度および設定湿度が、22℃、65%RHに設定されたとする。吸込口(6)から第1管(11a)に流入した空気は、顕熱交換器(16)で熱交換される。熱交換されて空調ユニット(20)に流入する空気の温度および湿度は、15℃、100%RHになる。
【0042】
制御部(30)は、空調ユニット(20)の空気を冷却および除湿するように冷媒回路を制御する。具体的に制御部(30)は、冷媒回路の圧縮機および膨張弁を制御することにより、蒸発器(21)での冷媒の蒸発温度を調節する。蒸発器(21)で冷却および除湿された空気は、空調ユニット(20)から第2管(11b)に流出する。このときの空気の温度および湿度は、10℃、100%RHになる。
【0043】
第2管(11b)の空気は、顕熱交換器(16)に流入する。顕熱交換器(16)で第2管(11b)の空気は、第1管(11a)の空気と熱交換することにより加熱される。顕熱交換器(16)から流出した第2管の空気の温度および湿度は、20℃、50%RHになる。
【0044】
第1バイパス管(13)の空気は、吸込口(6)から流入した25℃、80%RHの空気である。制御部(30)は、顕熱交換器(16)から流出した第2管(11b)の空気が、設定温度および設定湿度となるように、第1ダンパ(14)の開度を調節する。顕熱交換器(16)から流出した第2管(11b)の空気は、第1バイパス管(13)の空気と混合して、加熱および加湿される。第1バイパス管(13)の空気と混合した第2管(11b)の空気は、設定温度および設定湿度に調節されて、栽培室(S)の給気口(5)から吹き出される。
【0045】
《実施形態の効果》
空調システム(1)は、流入端が第1管(11a)における蒸発器(21)の上流側に接続され、流出端が第2管(11b)に接続される第1バイパス管(13)を含む。空調システム(1)は、第1バイパス管(13)の開度を調節する第1ダンパ(14)をさらに備える。吸込口(6)から流入して第1バイパス管(13)を流れる空気は、空調ユニット(20)をバイパスし、第2管(11b)を流れる空気と合流する。そのため、第1ダンパ(14)の開度を調節することによって、蒸発器(21)により冷却および除湿された第2管(11b)の空気の温度および湿度を調節できる。このことにより、例えば、蒸発器(21)により過度に空気が冷却および除湿されても、第1ダンパ(14)の開度を制御することによって、吹出口(7)の空気の温度および湿度を調節できる。
【0046】
加えて、第1バイパス管(13)を流れる空気を混合させることにより、第2管(11b)の空気の温度および湿度を調節できるため、吸込口(6)の空気の温度と吹出口(7)の空気の温度との温度差を縮小できる。その結果、栽培室(S)における温度のばらつきを抑えることができる。
【0047】
加えて、除湿量を増大させるために、蒸発器(21)において空気の露点温度を低下させても、蒸発器(21)で冷却された空気を、第1バイパス流路(13)を流れる空気と混合することにより加熱できる。そのため、吹出口(7)の空気が比較的低温となることを抑制できる。ひいては、吸込口(6)の空気の温度と、吹出口(7)の空気の温度との温度差を縮小できる。
【0048】
空調システム(1)は、第1管(11a)における第1バイパス管(13)の流入端よりも下流側に配置され、第1管(11a)を流れる空気と第2管(11b)を流れる空気との熱交換を行う顕熱交換器(16)を有する。第1管(11a)を流れる空気は、顕熱交換器(16)と蒸発器(21)とで冷却された第2管(11b)を流れる空気と熱交換して冷却される。そのため、第1通路(11a)を流れる空気は、空調ユニット(20)に流入する前に予冷されることになる。その結果、空調ユニット(20)での消費電力を抑えることができる。
【0049】
加えて、除湿量を増大させるために蒸発器(21)での空気の露点温度を低下させても、第2管(11b)を流れる空気は、室温で流入した第1管(11a)の空気と顕熱交換器(16)で熱交換して、加熱される。そのため、吹き出し空気が低温となることを抑制できる。また、第2管(11b)の空気の温度が上昇することにより、第2管(11b)の空気の相対湿度が低下する。そのため、吹き出し空気の相対湿度を低下できる。
【0050】
本実施形態の空調システム(1)は、蒸発器(21)およびファン(22)を含む空調ユニット(20)を有する。これにより、汎用的な空調ユニット(20)を本実施形態の空調システム(1)に利用できる。
【0051】
本実施形態の空調システム(1)では、補助ファン(15)は、第2管(11b)における第1バイパス管(13)の流出端よりも下流側に配置される。そのため、空調ユニット(20)のファン(22)を大型化することなくそのまま既設の空調ユニット(20)を利用できるため、容易に本空調システム(1)を構成できる。
【0052】
本実施形態の空調システム(1)は、栽培室(S)の栽培棚(W)の短手方向に空気が流れるように吹出口(7)から栽培室(S)に空気を供給する。
【0053】
ここで、吹き出しの風速をある一定の高さに抑えつつ、給気口(5)と還気口(4)との温度差を縮小させるためには、給気口(5)から還気口(4)までの距離が短い方が望ましい。給気口(5)から還気口(4)までの距離が短いほど、栽培棚(W)内を流れる空気の温度変化を抑制できるからである。
【0054】
本実施形態の空調システム(1)によると、給気口(5)と還気口(4)とをそれぞれ短手方向に向かい合う壁面に設けることにより、給気口(5)から吹き出す空気は、栽培室(S)の短手方向に流すことができる。このことにより、長手方向に空気が流れる場合に比べ、空気が流れる距離は短くなる結果、吹き出しの風速をある一定の高さに抑えても、栽培室(S)を通る空気の温度変化を抑えることができる。
【0055】
また、空調システム(1)は、ファン(22)に加え補助ファン(15)を備えるため、1つのファン(22)のみの場合よりも、吹き出しの空気流量を増大できる。このことにより、風速をある一定の高さに抑える分、給気口(5)の開口面積を大きくできるため、給気口(5)を、栽培室(S)の長手方向に向かい合う壁面よりも面積の大きい短手方向に向かい合う壁面に設けることができる。給気口(5)および還気口(4)をそれぞれ短手方向に向かい合う壁面の略全面に設けることで、吹き出しの風速をある一定の高さに抑えつつ、栽培棚(W)全体に均一に送風できる。給気口(5)と還気口(4)との温度差が小さくなるように給気口(5)の温度を設定でき、ひいては、栽培室(S)および栽培棚(W)における温度のばらつきを抑制できる。その結果、個々の野菜の品質のばらつきを抑えることができる。
【0056】
《変形例》
図4に示すように、変形例の空調システム(1)では、上記実施形態の空調システム(1)に第2バイパス管(17)が設けられる。第2バイパス管(17)は、本開示の第2バイパス流路(17)である。
【0057】
第2バイパス管(17)の流入端は、第1管(11a)における、顕熱交換器(16)と空調ユニット(20)との間に接続される。第2バイパス管(17)の流出端は、第2管(11b)における顕熱交換器(16)の下流側に接続される。厳密には、第2バイパス管(17)の流出端は、第2管(11b)における顕熱交換器(16)の下流側であって、補助ファン(15)の上流側に接続される。顕熱交換器(16)を通過した第1管(11a)の空気は、第2バイパス管(17)を通過することにより、空調ユニット(20)と顕熱交換器(16)とをバイパスして、第2管(11b)に流入する。
【0058】
第2バイパス管(17)には、第2ダンパ(18)が接続される。第2ダンパ(18)は第2バイパス管(17)の開度を調節する。第2ダンパ(18)は、本開示の第2開度調節機構(18)である。第2ダンパ(18)は制御部(30)により制御される。
【0059】
本変形例の空調システム(1)の動作について図5を用いて説明する。以下に示す温度および湿度は一例である。栽培室(S)の還気口(4)から吸い込まれた空気の温度および湿度が、25℃、80%RHであったとする。このとき、吹き出し空気の設定温度および設定湿度が、23℃、65%RHに設定されるとする。栽培室(S)から吸込口(6)を介して第1管(11a)に流入した空気は、顕熱交換器(16)で熱交換される。熱交換された後、空調ユニット(20)に流入する空気の温度および湿度は、20℃、100%RHになる。
【0060】
制御部(30)は、冷媒回路の圧縮機および膨張弁を制御することにより、蒸発器(21)での冷媒の蒸発温度を調節する。蒸発器(21)で冷却および除湿された空気は、空調ユニット(20)から第2管(11b)に流出する。このときの空気の温度および湿度は、10℃、100%RHになる。
【0061】
第2管(11b)の空気は、顕熱交換器(16)に流入する。顕熱交換器(16)で第2管(11b)の空気は、第1管(11a)の空気と熱交換することにより加熱される。顕熱交換器(16)から流出した第2管の空気の温度および湿度が20℃、55%RHになったとする。
【0062】
制御部(30)は、顕熱交換器(16)から流出した第2管(11b)の空気が、設定温度および設定湿度となるように、第1ダンパ(14)および第2ダンパ(18)の少なくとも一方の開度を調節する。第1バイパス管(13)の空気は、吸込口(6)の空気と同じ温度25℃、湿度80%RHの空気である。第2バイパス管(17)の空気は、空調ユニット(20)に流入する空気と同じの温度20℃、湿度100%RHの空気である。
【0063】
顕熱交換器(16)から流出した第2管(11b)の空気は、第1バイパス管(13)および第2バイパス管(17)の空気の少なくとも一方の空気と混合し、加熱および加湿される。
【0064】
第2管(11b)の空気は、第1バイパス管(13)の空気と混合された後、補助ファン(15)により吹出口(7)を介して栽培室(S)の給気口(5)から吹き出される。
【0065】
本変形例によると、顕熱交換器(16)を通過した第1管(11a)の空気の一部は、第2バイパス管(17)を通過して、空調ユニット(20)および顕熱交換器(16)を通過した第2管(11b)の空気と合流する。第2バイパス管(17)の開度を調節することにより、顕熱交換器(16)を通過した第2管(11b)の空気の温度及び湿度を調節できる。
【0066】
加えて、第1ダンパ(14)および第2ダンパ(18)の少なくとも一方の開度を調節することにより、顕熱交換器(16)を通過した第2管(11b)の空気の温度および湿度を調節できる。第1バイパス管(13)の空気と第2バイパス管(17)の空気とは、温度および湿度が互いに異なる。そのため、第1バイパス管(13)および第2バイパス管(17)の空気流量をそれぞれ調節することにより、吹出口(7)の空気の温度および湿度の制御範囲が拡大する共に、吹出口(7)の空気の温度および湿度を高精度に調節できる。
【0067】
《その他の実施形態》
上記実施形態および変形例においては、以下のような構成としてもよい。
【0068】
空調システム(1)は、顕熱交換器(16)を有していなくてもよい。
【0069】
熱交換部(16)は、第1管(11a)の空気と第2管(11b)の空気とを熱交換できるものであればよい。
【0070】
空調システム(1)は、冷媒回路を有していなくてもよい。この場合、冷却部(21)は、ペルチェ素子で構成されていてもよい。
【0071】
補助ファン(15)は、第1バイパス管(13)に配置されてもよい。具体的に、補助ファン(15)は、第1バイパス管(13)における第1ダンパ(14)の下流側に配置されてもよい。
【0072】
空調システム(1)において、蒸発器(21)およびファン(22)はユニット化されていなくてもよい。言い換えると、空調システム(1)は、空調ユニット(20)を有さず、蒸発器(21)およびファン(22)は、別々に空調システム(1)に設けられていてもよい。
【0073】
空調システム(1)は、補助ファン(15)を有さなくてもよい。例えば、図6に示すように上記実施形態の空調システム(1)では、ファン(22)は、第2管(11b)における第1バイパス管(13)の流出端よりも下流側に配置される。この場合、空気通路(11)の空気を1つのファン(22)で搬送するため、ファン(22)の風量を比較的高く設定することが好ましい。
【0074】
空調システム(1)は、複数の吹出口(7)を有していてもよい。例えば、図7に示すように上記実施例の空調システム(1)では、第2管(11b)は、第1バイパス管(13)の下流側で複数に分岐する分岐流路(11c)を有する。各分岐流路(11c)の流出端には吹出口(7)が設けられる。各分岐流路(11c)には、補助ファン(15)が接続される。
【0075】
空調システム(1)は、空調ユニット(20)と別体として構成される温湿調節ユニット(10)を有していてもよい。例えば、図8に示すように上記実施形態の空調システム(1)では、温湿調節ユニット(10)は、第1管(11a)、第2管(11b)、補助ファン(15)、第1バイパス管(13)、第1ダンパ(14)、および顕熱交換器(16)を有する。上記変形例の温湿調節ユニット(10)では、さらに第2バイパス管(17)および第2ダンパ(18)が設けられる。このことにより、空調ユニット(20)と温湿調節ユニット(10)とを組み合わせることで容易に本空調システム(1)を構成できる。
【0076】
温湿調節ユニット(10)の補助ファン(15)は、第2管(11b)における第1バイパス管(13)の流出端よりも下流側に配置される。温湿調節ユニット(10)が、第2バイパス管(17)を有する場合、補助ファン(15)は、第2管(11b)における、第1バイパス管(13)の流出端の下流側、かつ、第2バイパス管(17)の流出端の下流側に配置される。このことにより、空調ユニット(20)のファン(22)を大型化することなく、既設の空調ユニット(20)に温湿調節ユニット(10)を組み込みことで容易に本空調システム(1)を構成できる。その結果、本空調システム(1)の施工の手間およびコストを抑えることができる。
【0077】
温湿調節ユニット(10)の補助ファン(15)は、第1バイパス管(13)に配置されてもよい。具体的に、補助ファン(15)は、第1バイパス管(13)における第1ダンパ(14)の下流側に配置されてもよい。
【0078】
還気口(4)は、給気口(5)と向かい合う壁面に形成されていなくてもよい。
【0079】
還気口(4)は、壁面全面に亘って形成されていなくてもよい。還気口(4)は壁面に形成されていなくてもよい。
【0080】
給気口(5)および還気口(4)はなくてもよい。その場合、栽培室(S)の空気は吸込口(6)から第1管(11a)に流入する。また、吹出口(7)から栽培室(S)に空気が供給される。
【0081】
給気口(5)および還気口(4)は栽培棚(W)に設けられてもよい。この場合、栽培棚(W)の短手方向に向かい合う側面にそれぞれ給気口(5)と還気口(4)が配置される。
【0082】
給気口(5)および還気口(4)は、栽培室(S)または栽培棚(W)の長手方向に向かい合うように側面に配置されていてもよい。
【0083】
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。以上に述べた「第1」、「第2」という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【0084】
以上説明したように、本開示は、空調システムについて有用である。
【符号の説明】
【0085】
S 栽培室
W 栽培棚
6 吸込口
7 吹出口
10 温湿調節ユニット
11 空気通路
11a 第1通路
11b 第2通路
13 第1バイパス流路
14 第1開度調節機構
15 第2ファン
16 熱交換部
17 第2バイパス流路
18 第2開度調節機構
20 空調ユニット
21 冷却部
22 第1ファン
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
【手続補正書】
【提出日】2022-02-21
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
栽培室(S)の空調を行う空調システムであって、
該栽培室(S)の空気を吸い込む吸込口(6)と、該栽培室(S)に空気を吹き出す吹出口(7)とを連通する空気通路(11)と、
前記空気通路(11)に配置され、空気を露点温度以下にまで冷却可能な冷却部(21)とを備え、
前記空気通路(11)は、
前記吸込口(6)に流入した空気を前記冷却部(21)へ送る第1通路(11a)と、
前記冷却部(21)を通過した空気を前記吹出口(7)へ送る第2通路(11b)と、
流入端が前記第1通路(11a)における前記冷却部(21)の上流側に接続され、流出端が前記第2通路(11b)に接続される第1バイパス流路(13)とを含み、
前記第1バイパス流路(13)の開度を調節する第1開度調節機構(14)と、
前記第1通路(11a)における前記第1バイパス流路(13)の流入端よりも下流側に配置され、前記第1通路(11a)を流れる空気と前記第2通路(11b)を流れる空気との熱交換を行う熱交換部(16)とを有し、
前記第1バイパス流路(13)の流出端は、前記第2通路(11b)における前記熱交換部(16)の下流側に接続される
ことを特徴とする空調システム。
【請求項2】
請求項の空調システムにおいて、
前記空気通路(11)は、流入端が、前記第1通路(11a)における前記熱交換部(16)と前記冷却部(21)との間に接続され、流出端が、前記第2通路(11b)における前記熱交換部(16)の下流側に接続される第2バイパス流路(17)を含み、
前記第2バイパス流路(17)の開度を調節する第2開度調節機構(18)を有する
ことを特徴とする空調システム。
【請求項3】
請求項1または2の空調システムにおいて、
前記冷却部(21)、および前記冷却部(21)に空気を搬送する第1ファン(22)を含む空調ユニット(20)を有することを特徴とする空調システム。
【請求項4】
請求項の空調システムにおいて、
前記第2通路(11b)における前記第1バイパス流路(13)の流出端よりも下流側に配置される第2ファン(15)を有することを特徴とする空調システム。
【請求項5】
請求項の空調システムにおいて、
前記第1通路(11a)、前記第2通路(11b)、前記第1バイパス流路(13)、および前記第1開度調節機構(14)を含む温湿調節ユニット(10)を備え、
前記温湿調節ユニット(10)は、
前記第1バイパス流路(13)に配置され、または前記第2通路(11b)における前記第1バイパス流路(13)の流出端よりも下流側に配置される第2ファン(15)を含み、
前記空調ユニット(20)と別体として構成されることを特徴とする空調システム。
【請求項6】
請求項1~のいずれか1つの空調システムにおいて、
前記栽培室(S)の短手方向、または前記栽培室(S)の栽培棚(W)の短手方向に空気が流れるように前記吹出口(7)から栽培室(S)に空気を供給することを特徴とする空調システム。