JP6865383B2

JP6865383B2 - 農業用ハウスにおける環境制御方法、農業用ハウスにおける環境制御装置

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Publication number: JP6865383B2
Application number: JP2016187855A
Authority: JP
Inventors: 石渡　正紀; 正紀石渡; 田尾本　昭; 昭田尾本
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2016-09-27
Publication date: 2021-04-28
Anticipated expiration: 2036-09-27
Also published as: JP2018050500A

Description

本発明は、農業用ハウスにおける環境制御方法、農業用ハウスにおける環境制御装置に関する。本発明は、とくに外気の利用によって内部環境を調節する農業用ハウスにおける環境制御方法、および外気の利用によって内部環境を調節するための農業用ハウスにおける環境制御装置に関する。

一般に、農業用ハウスは、側壁に換気窓を備えている。また、天井に換気窓を備える農業用ハウスも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

一方、農業用ハウスで野菜を栽培する際に農業用ハウスの内部環境を調節すると、野菜に含まれる成分の比率に影響を与えることが可能であり、また増収効果が得られる場合がある。農業用ハウスの内部環境を調節する方法として、たとえば、クイックドロップと呼ばれる方法がある。クイックドロップは、夕刻に日射強度が低下した直後において、農業用ハウスの内部の気温に対して外気温が所定温度以下であれば、換気窓を開放し農業用ハウスの内部に冷気を取り込むという環境の調節方法である。クイックドロップが実施されると、換気窓の開放で農業用ハウスの内部に冷気が取り込まれるから、植物体の周囲温度が短時間で低下する。植物体が果菜類である場合、クイックドロップの実施により、葉から果実への成分の移動が生じることが期待され、植物体が根菜類である場合にも果菜類と同様に食用部分への成分の移動が期待される。

特開２００１−３２０９８３号公報

ところで、農業用ハウスの内部の気温に対して外気温が所定温度以下であるとすれば、クイックドロップの実施により、農業用ハウスの内部の湿度が低下する可能性が高い。農業用ハウスの外部環境によっては、クイックドロップを実施すると、植物体の周囲環境の湿度が低下しすぎる可能性がある。

本発明は、クイックドロップを実施したとしても内部の湿度を維持することを可能にした農業用ハウスにおける環境制御方法および農業用ハウスにおける環境制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る農業用ハウスにおける環境制御方法は、以下のステップを有する。第１のステップは、植物体が栽培される空間を囲む外殻の開口を開放するステップである。第２のステップは、前記開口を通して前記外殻内に外気を導入している期間に前記外殻内の湿度を計測するステップである。第３のステップは、前記開口を通して外気を前記外殻内に導入している期間に、前記植物体が成長する空間にミストを散布可能な第１ノズルと、前記植物体が成長する前記空間と前記開口との間にミストを散布可能な第２ノズルと、のうち、前記第２ノズルからミストを散布し、計測された湿度値に基づき、前記外殻内に外気を導入する前後で前記湿度値が所定の許容範囲に保たれるように前記外殻内の加湿を行うステップである。

本発明に係る農業用ハウスにおける環境制御装置は、湿度センサと制御装置と加湿装置とを備える。前記湿度センサは、植物体が栽培される空間を囲む外殻の開口と前記植物体が成長する空間との間に配置され、少なくとも前記開口を通して前記外殻内に外気を導入している期間に前記外殻内の湿度を計測する。前記制御装置は、日の入りの時間帯であって前記外殻内の気温よりも前記外殻外の気温が低い期間に、前記開口が開放された後に、前記湿度センサが計測した湿度値に応じて、前記外殻内に外気を導入する前後で前記湿度値が所定の許容範囲に保たれるように加湿量を定める。前記加湿装置は、前記開口を通して外気を前記外殻内に導入している期間に、前記植物体が成長する空間にミストを散布可能な第１ノズルと、前記植物体が成長する前記空間と前記開口との間にミストを散布可能な第２ノズルと、のうち、前記第２ノズルからミストを散布し、前記制御装置が定めた前記加湿量で前記外殻内の加湿を行う。

本発明の構成によれば、クイックドロップを実施したとしても外殻の内部湿度を維持することが可能であるという利点を有する。

図１は実施形態の農業用ハウスを示す概略縦断面図である。図２は実施形態の農業用ハウスの外観を示す斜視図である。図３は実施形態における設備の制御に関するブロック図である。図４は実施形態における制御装置の動作例を示すフローチャートである。図５は実施形態の農業用ハウスの他の構成例を示す概略断面図である。図６Ａ、図６Ｂは実施形態における調節装置の一つの構成例に関する動作説明図である。図７Ａ、図７Ｂは実施形態における調節装置の他の構成例に関する動作説明図である。

図１、図２に示すように、以下に説明する農業用ハウス３０は、植物体４０を栽培する空間を囲むように配置される外殻２０を備える。露地で植物体４０を栽培する場合であれば、植物体４０の種類および植物体４０を栽培する地域に応じて、植物体４０を栽培可能な季節がおおむね決まっている。対して、農業用ハウス３０で植物体４０を栽培する環境を調節すると、露地とは異なる期間に植物体４０の栽培が可能である。また、農業用ハウス３０で植物体４０を栽培する環境を調節すると、同じ種類の植物体４０または異なる種類の植物体４０を年間に複数回栽培できる場合がある。

農業用ハウス３０で栽培する植物体４０は、葉菜類、果菜類、根菜類、豆類、果物、花卉などから選択可能である。葉菜類は、ホウレンソウ、コマツナ、レタス、キャベツ、ハクサイなどのことであり、果菜類は、トマト、キュウリ、ナスなどのことである。根菜類は、ダイコン、ニンジン、ゴボウ、ジャガイモ、サツマイモ、レンコン、サトイモなどのことである。

以下に説明する技術は、果菜類あるいは根菜類に対してとくに有効であるが、他の植物体４０にも適用可能である。以下では、栽培する植物体４０がトマト、キュウリ、ナスなどの果菜類である場合を想定して説明する。また、植物体４０を土壌に植える土耕栽培を想定している。ただし、土壌に防根透水シートなどを敷いた隔離床で植物体４０を栽培する場合でも、以下に説明する技術を採用することが可能である。

外殻２０は、図２のように、地面に立てられるフレーム２１と、フレーム２１が支持する被覆体２２とを備える。外殻２０を地面に設置した状態で、外殻２０が地面に占める形状は縦横比の大きい矩形状である。たとえば、外殻２０の長手方向の寸法は数十［ｍ］程度、外殻２０の短手方向の寸法は数［ｍ］程度である。

フレーム２１は、アーチ状の複数の主フレーム２１Ａと、複数の主フレーム２１Ａを互いに連結する複数の連結フレーム２１Ｂとを備える。主フレーム２１Ａのそれぞれは、地面に立てられる直線状の一対のサポート２１１と、一対のサポート２１１の上端同士を一体に連結する弧状のブリッジ２１２とによりアーチ状に形成されている。主フレーム２１Ａおよび連結フレーム２１Ｂは、金属製パイプで形成されている。金属は、表面処理が施されたアルミニウム、亜鉛被覆が施された鉄などが選択される。複数の主フレーム２１Ａは、外殻２０の長手方向（図１の面に直交する方向）に一列に並べて配置される。したがって、１つの主フレーム２１Ａの一対のサポート２１１が外殻２０の短手方向（図１の左右方向）に離れて立つ。連結フレーム２１Ｂは、外殻２０の長手方向に沿って配置されており、複数の主フレーム２１Ａに結合されている。

一方、被覆体２２は、透光性を有する合成樹脂フィルムでありフレーム２１を覆うように配置される。被覆体２２の一部には、通気のための開口２６Ａ、出入口となる開口２６Ｂなどが設けられている。外殻２０の内部には、植物体４０を栽培する環境を調節するために、植物体４０に散水する散水装置２８、外殻２０に入射する日射を調節するカーテン２９などの種々の設備が設けられる。以下では、植物体４０を栽培する環境を調節するための種々の設備のうち、水を微粒子化したミストを発生させる設備と、開口２６Ａの開度を変化させる設備とに着目して説明する。

ミストは、植物体４０を栽培する環境のうち温度と湿度との少なくとも一方を調節する目的で用いられる。植物体４０を栽培する環境のうち温度を調節する作用には、ミストが植物体４０に接触して植物体４０を冷却する作用と、ミストが気化し周囲の空気から気化熱を奪って冷気を生み出す作用とがある。また、ミストを発生させると、植物体４０を栽培する環境の湿度が上昇する。言い換えると、ミストの発生により外殻２０内の加湿が行われる。

外殻２０は、主フレーム２１Ａのサポート２１１に対応する一対の側壁２３と、主フレーム２１Ａのブリッジ２１２に対応する屋根２４と、外殻２０の長手方向の両端面である一対の妻壁２５とを有している。図１に示すように、外殻２０は、全体として長手方向に交差する断面において上に凸となる形状に形成されている。

通気のための開口２６Ａは側壁２３に設けられており、出入口として用いる開口２６Ｂは妻壁２５に設けられている。農業用ハウス３０の仕様によっては、通気のための開口２６Ａが側壁２３だけではなく屋根２４に設けられる場合がある。外殻２０には、開口２６Ａに対応する部位に、開口２６Ａを覆う閉位置と開口２６Ａを開放する開位置との間で移動する窓２７が設けられる。窓２７は、透明なシートを軸に巻き付けた構成であって、シートを軸に巻き付ける量に応じて開口２６Ａの開度が調節される。窓２７は、シートの上端部が外殻２０に取り付けられ、外殻２０にシートを取り付けた部位よりも軸が下に位置するように配置される。また、軸を回転させる動力は電動モータから与えられる。開口２６Ａが側壁２３に形成されている場合、窓２７は側窓と呼ばれ、開口２６Ａが屋根２４に形成されている場合、窓２７は天窓と呼ばれることがある。

出入口となる開口２６Ｂには引き戸が配置される。引き戸は、開口２６Ｂの開状態と閉状態とを選択する。開口２６Ｂには、引き戸に代えて、開口２６Ｂを覆う位置と開口２６Ｂを開放する位置との間で移動可能なシートを重ねてもよい。シートは、周囲の少なくとも一部が、ファスナのように２部材の結合および分離を可能とする部材によって、外殻２０に取り付けられていることが望ましい。

なお、図１に示す構成例では、主フレーム２１Ａがアーチ状であるが、主フレーム２１Ａのブリッジ２１２は逆Ｖ字状であってもよく、またブリッジ２１２の頂点は１つではなく複数であってもよい。たとえば、主フレーム２１Ａのブリッジ２１２は逆Ｗ字状であってもよい。また、被覆体２２は、透明であればガラスであってもよい。外殻２０を組み立てる手順は、一般的であるから説明を省略する。

外殻２０に囲まれている地面には、植物体４０を栽培するために周囲に対して土を盛り上げた複数（たとえば、３つ）の畝３１が形成されている。１つの畝３１の寸法は、外殻２０の長手方向においては外殻２０の寸法にほぼ等しく（たとえば、８割程度）、外殻２０の短手方向においては外殻２０の寸法の数分の１程度である。外殻２０の短手方向において隣り合う畝３１の間には、作業用の通路３２が形成される。

複数の畝３１には、それぞれ複数の植物体４０がおおむね等間隔に植えられる。植物体４０の畝３１への配置としては、一条植えと二条植えとが広く採用されている。一条植えは、複数の植物体４０を１つの畝３１の長手方向に沿って一列に並ぶように植えることを意味している。二条植えは、図１のように、複数の植物体４０を１つの畝３１の長手方向に沿って二列に並ぶように植えることを意味している。一条植えと二条植えとのどちらでも、一列に並ぶ複数の植物体４０はほぼ等間隔に植えられる。また、二条植えでは、畝３１の長手方向において、一方の列で隣り合う２つの植物体４０の間に他方の列の植物体４０が配置されることがある。この場合、一方の列で隣り合う２つの植物体４０の間隔を２ｄとすると、二条植えでは、植物体４０が間隔ｄごとに異なる列に配置される。

外殻２０の内部には、ミストを発生させるための複数のノズル１１が配置されている。複数のノズル１１には、それぞれ給水管１２が接続され、給水管１２を通して水が供給される。複数のノズル１１は、給水管１２を通して供給された水を微粒子化したミストを発生させる吹出口をそれぞれ備える。

ノズル１１は、通路３２の上方に配置してもよいが、畝３１の上方に配置されることが望ましい。つまり、ノズル１１は、植物体４０が栽培される地面としての畝３１の上面から離れて上方に配置される。また、図１のように、複数のノズル１１のうちの一部は、畝３１と側壁２３との間にミストの供給が可能となるように配置される。すなわち、農業用ハウス３０は、植物体４０が成長する空間と開口２６Ａとの間にミストを供給するノズル１１を備える。以下では、畝３１の上方に配置されるノズル１１と、開口２６Ａの近傍にミストの供給が可能なノズル１１とを区別するときには、前者をノズル１１Ａと記載し、後者をノズル１１Ｂと記載する。ただし、両者を区別する必要がなければノズル１１と記載する。

植物体４０を栽培する地面（畝３１の上面）からノズル１１までの高さは、植物体４０の背丈に応じて定められ、おおむね５０［ｃｍ］以上かつ３００［ｃｍ］以下に定められる。ノズル１１に供給される水は、雨水、河川水、井戸水などを原水とする水、あるいは水道水のほか、植物に有用な薬剤を含む水であってもよい。以下では、ノズル１１に供給される水が薬剤を含むか否かにかかわらず水という。

畝３１に植物体４０が植えられた状態であるとき、畝３１の上方に配置されるノズル１１Ａは、植物体４０の直上ではなく、植物体４０に対して外殻２０の長手方向または短手方向にずれた位置に配置されることが望ましい。また、１つのノズル１１Ａは複数個（たとえば、２個または４個）の吹出口を備えていることが望ましい。ただし、１つのノズル１１Ａが１個の吹出口を備えていてもよい。ノズル１１Ａは、ミストを吹き出す向きが、水平面（地面に沿う面）に対して比較的小さい角度範囲（水平面に対して±１５度程度）となるように配置される。なお、ノズル１１Ａが備える吹出口が１個だけの場合、ノズル１１Ａは下向きにミストを吹き出すように配置されてもよい。

ノズル１１Ａが２個の吹出口を有する場合は、一列に並ぶ植物体４０の上方において、外殻２０の長手方向に沿ってミストが吹き出されるようにノズル１１Ａが配置される。ノズル１１Ａが４個の吹出口を有する場合は、植物体４０が一条植えであれば通路３２の上方にノズル１１Ａが配置され、植物体４０が二条植えであれば二列に並ぶ植物体４０の列間の上方にノズル１１Ａが配置されることが望ましい。なお、ノズル１１Ａが１個の吹出口を有し下向きにミストを吹き出す場合には、ノズル１１の直下に少なくとも１つの植物体４０が位置するように植物体４０が植えられる。

一方、開口２６Ａの近傍にミストを供給するノズル１１Ｂは、１個の吹出口を備え、ミストを吹き出す向きが、下向き（地面に向かう向き）あるいは開口２６Ａに沿った鉛直面に対して内向きとなるように配置される。ミストが上述の鉛直面に対して内向きに吹き出される場合、ノズル１１Ｂの吹出口は、開口２６Ａにもっとも近い植物体４０に向く（上述の鉛直面に対しておおむね３０度以下である）ことが望ましい。

ここに、ノズル１１がミストを吹き出す向きは、ノズル１１から吹き出した直後のミストが存在する領域の中心線に沿って、ミストが飛翔する向きである。すなわち、ミストは吹出口から広がるように吹き出すから、ノズル１１からミストが吹き出す向きは、吹出直後のミストが存在する領域の中心線で定められる。吹出直後のミストが存在する領域は、ノズル１１がミストを吹き出す向きに直交する断面において、円形、楕円形、四角形などの形状をなす。

ノズル１１から吹き出すミストは、粒子径の最頻値が１０［μｍ］以上かつ１００［μｍ］以下であることが望ましい。ノズル１１から吹き出すミストの粒子径の最頻値が、上述した範囲であることは必須ではないが、粒子径の最頻値がこの範囲であると、ミストは長期間にわたって浮遊することがなく比較的短時間で落下する。そのため、ミストは空気中で全部が蒸発するのではなく、畝３１に植物体４０が植えられていなければ、ノズル１１で発生したミストの一部が畝３１の上面に到達する。すなわち、植物体４０を栽培する地面としての畝３１の上面に、ノズル１１で発生したミストの一部が落下する。

上述した構成例では、ノズル１１Ａが畝３１の上方に配置され、１つのノズル１１Ａが１つの畝３１に対応してミストを吹き出す構成を想定している。これに対して、２個あるいは４個の吹出口を有したノズル１１Ａが通路３２の上方に配置され、１つのノズル１１Ａから２つの畝３１にミストを吹き出す構成を採用することも可能である。

個々のノズル１１における吹出口の個数および複数のノズル１１と畝３１との位置関係にかかわらず、複数のノズル１１は畝３１に沿った列をなすように並ぶ。図１に示すように、外殻２０の内部に複数の畝３１が形成されているから、ノズル１１も複数の列をなすように並ぶ。１列に並ぶ複数のノズル１１にそれぞれ接続されている複数の給水管１２には、共通のヘッダ１３から水が供給される。すなわち、外殻２０の長手方向に沿った複数のヘッダ１３が外殻２０に配置されており、各ヘッダ１３に複数の給水管１２の一端が結合されている。

ヘッダ１３の材質は硬質でも軟質でもよいが、給水管１２の材質は柔軟であることが望ましい。ヘッダ１３は、合成樹脂、金属、ゴムなどから選択される材料で形成され、給水管１２は、ゴム、合成樹脂などから選択される材料で形成される。給水管１２およびヘッダ１３は、単独の材料ではなく複数の材料を組み合わせた複合材料で形成されていてもよいのはもちろんのことである。ノズル１１に接続された給水管１２がフレーム２１に固定されたヘッダ１３に結合されることによって、ノズル１１は、ヘッダ１３から吊り下げられた状態で地面の上方に配置される。

ところで、ノズル１１から吹き出したミストは落下し、ミストの一部は消滅することなく地面に到達する。ミストの一部は植物体４０に接触することなく気化するが、ミストの粒子径が比較的大きいために、比較的多くのミストが植物体４０に到達し、植物体４０に接触した後に気化する。そのため、植物体４０は比較的よく冷却される。

ただし、外殻２０の内部でミストを発生させると、植物体４０の表面が濡れ、外殻２０の内部における湿度が上昇することにより、植物体４０の蒸散作用が抑制される可能性がある。植物体４０に接触するミストの量が過剰である場合、あるいは植物体４０を栽培する環境の湿度が過剰である場合には、植物体４０に病害あるいは生理障害が生じる可能性が高まる。生理障害は、果実の裂皮、へたの周囲のコルク化などを意味する。

したがって、植物体４０に接触したミストが短時間で気化するように、ミストをノズル１１から間欠的に発生させ、ミストを発生させる期間とミストの発生を停止する期間とを調節することが望ましい。また、ミストにより植物体４０の温度あるいは植物体４０の周囲温度が下がった後は、植物体４０の表面に付着したミストが迅速に気化し、適量を超える空気中の水分は外殻２０の内部から迅速に排出されることが望ましい。なお、これらの要求を満たすための構成は要旨ではないから説明を省略する。

上述の説明から明らかなように、図１に示す構成例では、植物体４０が成長する空間にミストを散布するノズル１１Ａと、植物体４０が成長する空間と開口２６Ａとの間にミストを散布するノズル１１Ｂとが設けられている。ノズル１１Ａからミストを発生させる時期は、外気温が比較的高い時期である。一方、ノズル１１Ｂからミストを発生させる時期は、日の入り後の外気温が比較的低い時期である。ただし、ノズル１１Ｂからミストを発生させる時期は、ノズル１１Ａからミストを発生させる時期と重複していてもよい。

ミストを発生させるタイミングは、図３に示す制御装置５０が指示する。ミストを吹き出すノズル１１に水を供給するヘッダ１３には、ポンプ５４が接続されており、ポンプ５４で加圧された水がノズル１１に供給される。すなわち、制御装置５０がポンプ５４の動作を指示することによって、ミストが発生するタイミングと、ミストの単位時間当たりの発生量とが定まる。

制御装置５０は、プログラムに従って動作するプロセッサを備えたコンピュータで構成される。外殻２０の内部には、植物体４０の近傍に温度センサ５１および湿度センサ５２Ａが配置され、湿度センサ５２Ａとは別に開口２６Ａに近い部位に湿度センサ５２Ｂが配置される。制御装置５０は、温度センサ５１が計測した温度の情報と、湿度センサ５２Ａが計測した湿度の情報と、湿度センサ５２Ｂが計測した湿度の情報とを取得する。湿度センサ５２Ａは、複数の植物体４０に囲まれた空間領域に配置され、植物体４０の群落を代表する湿度を計測するのに対して、湿度センサ５２Ｂは、開口２６Ａと植物体４０が成長する空間との間に配置され、外殻２０内に導入される外気の湿度を計測する。

外殻２０の内部には、図３に破線で示すように、外殻２０に入射する太陽光の強度を監視する日射センサ５３が配置されていてもよい。日射センサ５３は必須ではないが、日射センサ５３を備える場合、日射センサ５３が計測した日射強度の情報も制御装置５０が取得する。

制御装置５０は、複数の動作モードが選択可能である。ここでは、主として湿度センサ５２Ｂが計測した湿度の情報に基づいて、ノズル１１Ｂから吹き出すミストを調節する動作について説明する。ノズル１１Ａから吹き出すミストを調節する動作は、主として夏季の日中に、植物体４０の冷却のために選択される。ノズル１１Ｂから吹き出すミストを調節する動作は、クイックドロップを実施するときに選択される。

クイックドロップは、日の入りの時間帯において外殻２０内に外気を導入して外殻２０内の気温を短時間で低下させることを意味する。すなわち、クイックドロップは、日の入りの時間帯において、外殻２０内の気温に対して外殻２０外の気温が所定温度以下であるという条件が満たされるときに実施される。クイックドロップを実施する期間には、少なくとも夕方の時間帯には窓２７が閉じられて外殻２０の内部が保温される。このような条件が満たされる期間は地域によって異なる。ただし、日本国内では中秋から初夏までの期間が多い。

なお、日の入りの時間帯は、日の入り時刻の前後３０分程度の期間を表し、夕方の時間帯は、おおむね１４時以降で日の入り時刻の１時間程度前までの期間を表す。また、クイックドロップを実施する際の、外殻２０内の気温に対する外殻２０外の気温の温度差は、たとえば５℃以上であることが望ましく、１０℃以上であればなお望ましい。

クイックドロップが実施されると、まず窓２７が開かれ、開口２６Ａが開放される。開口２６Ａが開放されることにより、外殻２０内に外気が取り込まれ、外殻２０内の気温が短時間で低下する。ここで、外殻２０外から導入される空気に含まれる単位体積当たりの水蒸気量は、外殻２０内の空気に含まれる単位体積当たりの水蒸気量よりも大幅に低い可能性がある。開口２６Ａを通して含有する水蒸気量の少ない空気が外殻２０に導入されると、開口２６Ａに近い場所に植えられている植物体４０乾燥することによって、表皮の硬化、表皮の萎みなどが生じることがあり、商品価値の低下につながる。つまり、クイックドロップが実施された場合、開口２６Ａに近い植物体４０は、開口２６Ａから導入された外気に触れることによって、商品価値が低下する可能性がある。

そこで、クイックドロップを実施し、開口２６Ａを通して外気を外殻２０内に導入している期間に、植物体４０が成長する空間と開口２６Ａとの間に、ノズル１１Ｂからミストを散布している。その結果、開口２６Ａにもっとも近い植物体４０であっても、ミストで加湿された空気に触れるようになり、植物体４０が外気に触れて乾燥する可能性が低減される。言い換えると、植物体４０の加湿を行う加湿装置５５はノズル１１Ｂを備える。

ここに、制御装置５０は、湿度センサ５２Ｂが計測した外気の湿度値が低いほど加湿量が増加するように、ポンプ５４の動作を制御する。つまり、加湿装置５５はポンプ５４を備える。加湿量は、単位時間におけるミストの発生量であり、単位時間におけるミストの発生量はノズル１１Ｂに供給する水の流量で決まる。このようにノズル１１Ｂからミストを吹き出すと、開口２６Ａから導入される乾燥した外気に対する加湿が行われる。ミストを発生させるタイミングおよび単位時間当たりの発生量が適切に制御されると、開口２６Ａから外殻２０に導入される外気による植物体４０の乾燥が抑制される。すなわち、ノズル１１Ｂとポンプ５４とを備える加湿装置５５が構成される。

ノズル１１Ｂからミストを吹き出すタイミングおよびミストの単位時間当たりの発生量は、開口２６Ａが開放されている期間の湿度値に基づいて制御装置５０が定める。すなわち、制御装置５０は、開口２６Ａが開放されている期間に、湿度センサ５２Ｂが計測した湿度値を取得し、湿度値に基づいてポンプ５４の動作を制御する。制御装置５０は、湿度センサ５２Ｂが計測している湿度値が所定の許容範囲に保たれるようにミストを発生させる。この許容範囲は、ノズル１１Ｂから吹き出したミストによって植物体４０になるべく水滴が付着せず、かつ植物体４０の乾燥が防止できる程度に定められる。

ところで、湿度センサ５２Ｂが計測している湿度値を許容範囲に保つために、ノズル１１Ｂからミストが連続的に吹き出すようにポンプ５４を動作させることが考えられる。ここで、ノズル１１Ｂからミストを吹き出す期間は開口２６Ａから導入される外気の温度が低い期間であるから、ミストの気化が進まず植物体４０に水滴が付着しやすい環境であると言える。このことから、ミストをノズル１１Ｂから連続的に吹き出していると、植物体４０に水滴が付着する可能性が高くなる。

したがって、植物体４０への水滴の付着を抑制するには、ノズル１１Ｂから断続的にミストが吹き出すようにポンプ５４を動作させることが望ましい。つまり、ミストを発生させる期間とミストを停止させる期間とが、比較的短い時間で交互に繰り返すように、ポンプ５４を動作させることが望ましい。この動作では、ミストを発生させることにより植物体４０の乾燥が抑制され、ミストを停止させている期間に植物体４０の表面に付着した水分の気化が進んで植物体４０への水滴の付着が抑制される。ミストを発生させる期間とミストを停止させる期間とは適宜に定められる。ミストを発生させる期間が長いほど植物体４０の乾燥が抑制され、ミストを停止させる期間が長いほど植物体４０への水滴の付着が抑制される。なお、ミストを発生させる期間とミストを停止させる期間とは、湿度センサ５２Ｂが計測した湿度、外気の温度などに応じて制御装置５０が定める。

制御装置５０は、温度センサ５１から温度の情報を取得し、湿度センサ５２Ａ、５２Ｂから湿度の情報を取得するインターフェイス部５０１を備える。また、日射センサ５３が外殻２０に配置される場合、インターフェイス部５０１は日射センサ５３から日射強度の情報を取得する。インターフェイス部５０１が取得した情報は処理部５０２が受け取る。処理部５０２は、インターフェイス部５０１が取得した情報に基づく指示を作成し、ドライブ回路５０３を通してポンプ５４に指示を与える。ドライブ回路５０３は、処理部５０２の出力をポンプ５４の運転に必要な電力に引き上げるための回路である。

なお、温度センサ５１が監視している温度、湿度センサ５２Ａが監視している湿度、日射センサ５３が監視している日射強度とポンプ５４の動作との関係は要旨ではないから説明を省略する。

図３に示す制御装置５０は、ポンプ５４の運転と停止とだけを制御する構成である。すなわち、ポンプ５４への指示を与える処理部５０２は、湿度センサ５２Ｂが監視している湿度について、湿度値が所定の基準値未満である場合にポンプ５４の運転を指示する。基準値は、植物体４０が乾燥する可能性に基づいて制御装置５０に設定されている。また、湿度センサ５２Ｂで計測した湿度値が基準値未満である場合、湿度値が低いほど単位時間当たりのミストの発生量が多くなるようにポンプ５４の動作が制御される。

上述したように、開口２６Ａが開放され外気が外殻２０内に導入されている状態で湿度センサ５２Ｂで計測した湿度値が基準値未満であるとミストが発生する。ミストが発生を開始すると、湿度センサ５２Ｂが計測している湿度値は短時間で基準値以上に達する。そのため、湿度センサ５２Ｂで計測した湿度値が基準値に達した時点でポンプ５４を停止させると、植物体４０の乾燥が十分に抑制されない可能性がある。

そのため、制御装置５０は、ポンプ５４の運転を開始させた後、一定の運転時間はポンプ５４を継続して運転させることが望ましい。ポンプ５４の運転を開始してから運転時間が経過するまでに湿度センサ５２Ｂで計測した湿度値が基準値に達しても、運転時間が経過するまでポンプ５４は運転し続ける。一方、運転時間が経過した時点で湿度センサ５２Ｂで計測した湿度値が基準値に達していない場合は、湿度値が基準値に達するまでポンプ５４の運転は継続する。

ポンプ５４が運転を開始してから短時間で停止するのを防止するために、制御装置５０には、基準値よりも高い停止値が設定されていてもよい。この場合、制御装置５０は、ポンプ５４の運転を開始させた後、湿度センサ５２Ｂで計測している湿度値が停止値に達するとポンプ５４を停止させるように構成される。すなわち、ポンプ５４が運転を開始し、ミストの発生により湿度センサ５２Ｂで計測する湿度値が上昇しても、基準値よりも高い停止値に達するまではポンプ５４は停止しない。したがって、停止値が適切に設定されていれば、植物体４０が乾燥しないように湿度が維持される。

ここに、制御装置５０がポンプ５４の運転を開始させた後にポンプ５４を停止させるまでの期間において、ノズル１１Ｂからミストが連続的に発生することは必須ではなく、上述したようにミストが断続的に発生するようにしてもよい。すなわち、制御装置５０は、ポンプ５４の運転の開始から停止までの期間において、ポンプ５４が運転と停止とを交互に繰り返すようにポンプ５４を制御することにより、単位時間当たりの水の供給量を調節してもよい。単位時間当たりの水の供給量は、ポンプ５４の回転数を変化させることにより調節可能であるが、ここでは、ミストの吹き出しを断続的に繰り返すことにより調節している。

すなわち、ノズル１１からミストを吹き出させる吹出期間と、ノズル１１からミストを吹き出させない休止期間とが繰り返され、吹出期間と休止期間との長さが調節されることによって、単位時間当たりの水の供給量が調節される。吹出期間は、ポンプ５４が起動した後に、すべてのノズル１１からミストが安定して吹き出すまでの時間よりも長く、かつ植物体４０に付着したミストが集まって落下することがない程度の時間が望ましく、たとえば数秒以上かつ数十秒以下の程度に定められる。

上述した構成例について、クイックドロップを実施する際の動作例を図４にまとめて示す。クイックドロップは、日の入りの時間帯であって、外殻２０外の気温が外殻２０内の気温に対して所定温度以下である場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）に実施される（Ｓ２）。ステップＳ１の条件が満たされており、ユーザがクイックドロップを実施する場合には、窓２７が開かれ開口２６Ａが開放される。窓２７は、モータにより電動で操作される。窓２７はユーザの指示で開く構成を想定している。ただし、制御装置５０が、温度センサ５１が監視している温度、日射センサ５３が監視している日射強度、タイマが計時している日時などの情報を用いて、窓２７を開くように指示する構成であってもよい。

開口２６Ａが開放されクイックドロップが実施されると、外殻２０内に外気が導入される。クイックドロップによって外気が開口２６Ａから導入されている期間に、湿度センサ５２Ｂは外殻２０内の湿度を計測する（Ｓ４）。具体的には、開口２６Ａから外気が外殻２０内に導入されている期間に（Ｓ３：Ｙｅｓ）、湿度センサ５２Ｂが計測した湿度値を制御装置５０が取得する。なお、制御装置５０は、窓２７が開いているか否かの情報に加えて、温度センサ５１、日射センサ５３、タイマが計時している日時などの情報を用いることによって、クイックドロップの実施により開口２６Ａが開放されている状態を認識する。クイックドロップが実施された後に、窓２７が閉じられると（Ｓ３：Ｎｏ）、制御装置５０は、以下の処理を行わずにポンプ５４を停止させる（Ｓ１２）。

制御装置５０が湿度センサ５２Ｂで計測された湿度値を取得すると、この湿度値を基準値と比較する（Ｓ５）。湿度値が基準値より大きい場合には（Ｓ５：Ｎｏ）、ポンプ５４に停止を指示する（Ｓ１０）。一方、湿度値が基準値以下であると（Ｓ５：Ｙｅｓ）、制御装置５０は、ポンプ５４に運転を指示し、ミストを発生させる（Ｓ６）。また、単位時間におけるミストの発生量（すなわち、加湿量）は、湿度センサ５２Ｂで計測された湿度値に基づいて定められ、加湿量に応じてポンプ５４の動作が制御される（Ｓ７）。

ここでは、ポンプ５４が運転を開始した後のポンプ５４の停止条件が、運転開始から一定の運転時間が経過した時点である場合を想定する。制御装置５０は、ポンプ５４の運転を指示した後には、運転時間が経過したか否かを判定し（Ｓ８）。運転時間が経過した時点において（Ｓ８：Ｙｅｓ）、湿度センサ５２Ｂで計測した湿度値が基準値より大きいと（Ｓ９：Ｙｅｓ）、ポンプ５４を停止させる（Ｓ１０）。また、運転時間が経過した時点において（Ｓ８：Ｙｅｓ）、湿度センサ５２Ｂで計測した湿度値が基準値以下である場合（Ｓ９：Ｎｏ）、ポンプ５４を継続して運転させる（Ｓ１１）。ポンプ５４を停止させるかポンプ５４を継続して運転させるかによらず、ステップＳ３に戻る。すなわち、制御装置５０は、窓２７が閉じられるまでは、植物体４０が乾燥する可能性があるとミストを発生させる。

なお、開口２６Ａが開放されている状態で（Ｓ３：Ｙｅｓ）、湿度値が基準値を上回っている場合には（Ｓ５：Ｎｏ）、ミストを発生させる必要がないからポンプ５４を停止させる（Ｓ１０）。また、ステップＳ８で運転時間が経過するまでは（Ｓ８：Ｎｏ）、ステップＳ７に戻って湿度センサ５２Ｂで計測した湿度値に基づくミストの発生量の調節を行う。なお、図４に示していないが、ステップＳ７では湿度センサ５２Ｂで計測した湿度値を取り込んでいる。

上述したように、湿度センサ５２Ｂで計測した湿度値に基づいて、ポンプ５４の運転および停止が制御装置５０に制御されるから、ポンプ５４とノズル１１Ｂとを備える加湿装置５５が制御装置５０に制御されると言える。

ところで、上述した構成例では、農業用ハウス３０に、主として植物体４０の冷却に用いるノズル１１Ａと、主としてクイックドロップの際に加湿するためのノズル１１Ｂとが配置されている。ノズル１１Ａはもっぱら日中にミストを吹き出すために設けられ、ノズル１１Ｂはもっぱら日の入りの時間帯にミストを吹き出すために設けられている。言い換えると、ノズル１１Ａがミストを吹き出す時間帯とノズル１１Ｂがミストを吹き出す時間帯とは異なっている。このことから、ノズル１１Ａとノズル１１Ｂとは１つのノズル１１で兼用できる可能性がある。

図５に示す構成例は、ノズル１１の位置を変更できるようにした構成を示している。ノズル１１は、上述したように、給水管１２を通してヘッダ１３から水が供給される。給水管１２は柔軟であるから、給水管１２の中間部を支持棒１４で支えると、支持棒１４とノズル１１との間の給水管１２は、支持棒１４から垂れ下がることになる。したがって、ノズル１１を外殻２０の短手方向に移動させると、支持棒１４とノズル１１との距離を半径とし支持棒１４を中心とする円弧上をノズル１１が移動する。

図５に示す構成例では、支持棒１４が畝３１の上方に位置しており、ノズル１１に外力を作用させない状態では、図５に実線で示すように、ノズル１１が支持棒１４のほぼ直下に位置する。また、ノズル１１に対して開口２６Ａに近づける向きの外力を作用させた状態では、図５に破線で示すように、ノズル１１が、畝３１と開口２６Ａとの間の部位の上方に位置する。したがって、ノズル１１は、実線の位置ではノズル１１Ａと同様に扱うことができ、破線の位置ではノズル１１Ｂと同様に扱うことができる。

なお、ノズル１１は上述した円弧上を移動するから、ノズル１１の位置に応じて吹出口の向きを変えることが可能である。図５の構成例では、ノズル１１が実線の位置であるときにミストを吹き出す向きが水平面に沿っており、ノズル１１が破線の位置であるときにミストを吹き出す向きが斜め下向きになっている。この構成例では、ノズル１１が破線の位置であるときには、ノズル１１から植物体４０に向かってミストが吹き出すから、クイックドロップを実施する際に、植物体４０の乾燥を抑制する効果を高めることができる。

ところで、ノズル１１に外力を作用させるには、図６Ａ、図６Ｂに示すように、複数のノズル１１または複数の給水管１２に結合された紐状体１５と、紐状体１５の一つの端部の巻き取りおよび繰り出しを行うリール１６とを備えた構成が採用される。ここに、図６Ａ、図６Ｂは畝３１の長手方向に沿って並ぶ複数のノズル１１を地面に投影した概略の平面図である。すなわち、一列に並ぶ複数のノズル１１（または給水管１２）が１本の紐状体１５に結合されている。リール１６は、モータを動力源として備え、モータの正転と逆転とに応じて紐状体１５の巻き取りと繰り出しとを行う。紐状体１５のもう一つの端部１５１は定位置に固定され、外殻２０の長手方向に沿って紐状体１５の固定された端部１５１から離れた部位にリール１６の回転中心が位置する。紐状体１５の固定された端部１５１とリール１６の回転中心とを通る直線は、支持棒１４に対して外殻２０の側壁２３に近い部位を通る。

図６Ａは、図５の実線に対応し、リール１６から紐状体１５が繰り出された状態を示している。この状態では、ノズル１１に外力が作用していないから、ノズル１１は自重により支持棒１４のほぼ真下に位置している。図６Ｂは、図５の破線に対応し、紐状体１５をリール１６に巻き取った状態を示している。この状態では、ノズル１１は紐状体１５から側壁２３に近づく向きの外力を受けることによって、支持棒１４よりも側壁２３に近い部位に位置している。すなわち、紐状体１５とリール１６とによって、ノズル１１を移動させる調節装置５６が構成されている。

調節装置５６の別例として、図７Ａ、図７Ｂに示すように、複数のノズル１１または複数の給水管１２に一対一に結合された複数の紐状体１７と、複数の紐状体１７の一つの端部の巻き取りおよび繰り出しを行う巻き棒１８とを備えた構成を採用してもよい。ここに、図７Ａ、図７Ｂは、図６Ａ、図６Ｂと同様に畝３１の長手方向に沿って並ぶ複数のノズル１１を地面に投影した概略の平面図である。この調節装置５６は、複数の紐状体１７それぞれのもう一つの端部がノズルまたは給水管１２に結合されている。巻き棒１８はモータを動力源として備え、モータの正転と逆転とに応じて紐状体１７の巻き取りと繰り出しとを行う。巻き棒１８は支持棒１４よりも側壁２３に近い部位に配置されている。

図７Ａは、図５の実線に対応し、図７Ｂは、図５の破線に対応している。つまり、図７Ａのように巻き棒１８から紐状体１７を繰り出した状態では、ノズル１１は自重によって支持棒１４の真下に位置する。また、図７Ｂのように紐状体１７を巻き棒１８に巻き取った状態では、ノズル１１が巻き棒１８に近づくから、ノズル１１は紐状体１７から側壁２３に近づく向きの力を受けることによって、支持棒１４よりも側壁２３に近い部位に位置する。

なお、上述した調節装置５６は一部の構成例であって、１つのノズル１１を、畝３１の上方の部位と畝３１よりも側壁２３に近い部位との２つの部位の間で移動可能とする構成であれば、調節装置５６はどのような構成であってもよい。たとえば、ノズル１１を畝３１の上方の部位に位置させる際に、重力ではなくばね力を用いる構成を採用することが可能である。

上述した農業用ハウス３０における環境制御方法は、以下のステップを有する。第１のステップは、植物体４０が栽培される空間を囲む外殻２０の開口２６Ａを開放するステップである。第２のステップは、開口２６Ａを通して外殻２０内に外気を導入している期間に外殻２０内の湿度を計測するステップである。第３のステップは、計測された湿度値に基づく加湿量で外殻２０内の加湿を行うステップである。

この方法によれば、外殻２０に外気が導入されるときに、外殻２０の内部の湿度を計測し、湿度値に基づく加湿量で加湿を行うから、外殻２０内の湿度の維持が容易である。とくに、クイックドロップを実施する際には、外殻２０内よりも外気のほうが飽和水蒸気量が少なく外殻２０内の空気が乾燥しやすいが、加湿を行うことによって、外殻２０内の湿度を維持することが可能になる。

開口２６Ａを開放するステップでは、日の入りの時間帯であって外殻２０内の気温よりも外殻２０外の気温が低い期間に開口２６Ａを開放することが望ましい。

この方法では、日の入りの時間帯であって植物体４０の光合成がほぼ終了した時点で、外殻２０外から相対的に低温である空気を導入することによって、外殻２０内の気温を短時間で引き下げることができる。すなわち、いわゆるクイックドロップを実施することになる。ここに、外殻２０外の気温が低いほど飽和水蒸気量は少ないから、外殻２０内に低温の空気が導入されると、外殻２０内が乾燥しやすくなる。とくに、晩秋期から早春期のように外殻２０外の気温が低い期間には、日の入りの時間帯において外殻２０外と外殻２０内との気温差が大きくなり、外気の導入によって外殻２０の内部が乾燥しやすくなる。とくに冬の太平洋側の場合は、空気自体の湿度が元々低いため、より乾燥しやすい。この場合でも、計測された湿度に応じて外殻２０内の加湿を行うことにより、外殻２０の内部の湿度を維持することが可能になる。

外殻２０内の加湿を行うステップにおいて、植物体４０が成長する空間と開口２６Ａとの間に、水を微粒子化したミストを発生させることが望ましい。

この方法では、ミストを用いて加湿を行うから、加湿量の調節が比較的容易であって、植物体４０に水が過剰に付着しないように加湿を実施することが可能である。

湿度を計測するステップにおいて、植物体４０が成長する空間と開口２６Ａとの間の湿度を計測することが望ましい。

この方法では、外殻２０に導入される外気が植物体４０の周囲に及ぼす湿度の変化を迅速に監視することができる。したがって、植物体４０が外気に晒されて乾燥する可能性がある場合に、植物体４０が乾燥することのないように、いち早く加湿を実施することが可能になる。

農業用ハウス３０における環境制御装置は、湿度センサ５２と制御装置５０と加湿装置５５とを備える。湿度センサ５２は、植物体４０を栽培する空間を囲む外殻２０の開口２６Ａと植物体４０が成長する空間との間に配置され、少なくとも開口２６Ａを通して外殻２０内に外気を導入している期間に外殻２０内の湿度を計測する。制御装置５０は、日の入りの時間帯であって外殻２０内の気温よりも外殻２０外の気温が低い期間に、開口２６Ａを覆っている窓２７が開放された後に、湿度センサ５２が計測した湿度値に応じて加湿量を定める。加湿装置５５は、制御装置５０が定めた加湿量で外殻２０内の加湿を行う。

この構成によれば、日の入りの時間帯であって植物体４０の光合成がほぼ終了した時点で、外殻２０外から相対的に低温である空気を導入することによって、外殻２０内の気温を短時間で引き下げることができる。すなわち、いわゆるクイックドロップを実施することになる。一般に、クイックドロップの実施時には、外殻２０内よりも外気のほうが飽和水蒸気量が少なく外殻２０内の空気が乾燥しやすい。とくに、晩秋期から早春期のように外殻２０外の気温が低い期間には、日の入りの時間帯において外殻２０外と外殻２０内との気温差が大きくなり、外気の導入によって外殻２０の内部が乾燥しやすくなる。これに対して、外殻２０内への外気の導入時に、湿度センサ５２が外殻２０の内部の湿度を計測し加湿を行うから、外殻２０内の湿度の維持が容易である。

加湿装置５５は、水を微粒子化してミストを発生させるノズル１１を備えていることが望ましい。

この構成によれば、ミストを用いて加湿を行うから、加湿量の調節が比較的容易であって、植物体４０に水が過剰に付着しないように加湿を実施することが可能である。

ミストが散布される領域と開口２６Ｂとの距離を変化させるようにノズル１１を移動させる調節装置５６を備えていてもよい。

この構成によれば、クイックドロップの実施時にはノズル１１を窓２７に近づけて外殻２０内への外気に導入に伴う植物体４０の乾燥を抑制し、高温環境下ではノズル１１から発生するミストを植物体４０に接触させて植物体４０を冷却することができる。つまり、１つのノズルを、クイックドロップの実施時における植物体４０の乾燥抑制と、高温環境下での植物体４０の冷却との実現に兼用することができる。

なお、上述した構成例は本発明の一例である。このため、本発明は、上述した構成例に限定されることはなく、上述した構成例以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。

１１ノズル
２０外殻
２６Ａ開口
２７窓
３０農業用ハウス
４０植物体
５０制御装置
５２湿度センサ
５５加湿装置
５６調節装置

Claims

植物体が栽培される空間を囲む外殻の開口を開放するステップと、
前記開口を通して前記外殻内に外気を導入している期間に前記外殻内の湿度を計測するステップと、
前記開口を通して外気を前記外殻内に導入している期間に、前記植物体が成長する空間にミストを散布可能な第１ノズルと、前記植物体が成長する前記空間と前記開口との間にミストを散布可能な第２ノズルと、のうち、前記第２ノズルからミストを散布し、計測された湿度値に基づき、前記外殻内に外気を導入する前後で前記湿度値が所定の許容範囲に保たれるように前記外殻内の加湿を行うステップとを有する
ことを特徴とする農業用ハウスにおける環境制御方法。
前記開口を開放するステップでは、日の入りの時間帯であって前記外殻内の気温よりも前記外殻外の気温が低い期間に前記開口を開放する
請求項１記載の農業用ハウスにおける環境制御方法。
前記外殻内の加湿を行うステップにおいて、前記植物体が成長する空間と前記開口との間に、水を微粒子化したミストを発生させる
請求項１又は２記載の農業用ハウスにおける環境制御方法。
前記湿度を計測するステップにおいて、前記植物体が成長する空間と前記開口との間の湿度を計測する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の農業用ハウスにおける環境制御方法。
植物体が栽培される空間を囲む外殻の開口と前記植物体が成長する空間との間に配置され、少なくとも前記開口を通して前記外殻内に外気を導入している期間に前記外殻内の湿度を計測する湿度センサと、
日の入りの時間帯であって前記外殻内の気温よりも前記外殻外の気温が低い期間に、前記開口が開放された後に、前記湿度センサが計測した湿度値に応じて、前記外殻内に外気を導入する前後で前記湿度値が所定の許容範囲に保たれるように加湿量を定める制御装置と、
前記開口を通して外気を前記外殻内に導入している期間に、前記植物体が成長する空間にミストを散布可能な第１ノズルと、前記植物体が成長する前記空間と前記開口との間にミストを散布可能な第２ノズルと、のうち、前記第２ノズルからミストを散布し、前記制御装置が定めた前記加湿量で前記外殻内の加湿を行う加湿装置とを備える
ことを特徴とする農業用ハウスにおける環境制御装置。
前記加湿装置は、水を微粒子化してミストを発生させるノズルを備えている
請求項５記載の農業用ハウスにおける環境制御装置。
前記ミストが散布される領域と前記開口との距離を変化させるように前記ノズルを移動させる調節装置をさらに備える
請求項６記載の農業用ハウスにおける環境制御装置。