JPH04248931A - 包囲構造物上の熱負荷を制御するための方法と装置 - Google Patents
包囲構造物上の熱負荷を制御するための方法と装置Info
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- JPH04248931A JPH04248931A JP3233367A JP23336791A JPH04248931A JP H04248931 A JPH04248931 A JP H04248931A JP 3233367 A JP3233367 A JP 3233367A JP 23336791 A JP23336791 A JP 23336791A JP H04248931 A JPH04248931 A JP H04248931A
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Classifications
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
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- A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
- A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
- A01G9/246—Air-conditioning systems
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本申請は、一般に、包囲構造物中
の空気の条件を制御するための方法と装置に関し、さら
に特定すれば、特に、夜間など、低照明レベルの期間中
、植物またはその他の湿気源を収容する温室すなわち包
囲構造物上の熱負荷を減少および/または制御するため
の方法と装置に関する。
の空気の条件を制御するための方法と装置に関し、さら
に特定すれば、特に、夜間など、低照明レベルの期間中
、植物またはその他の湿気源を収容する温室すなわち包
囲構造物上の熱負荷を減少および/または制御するため
の方法と装置に関する。
【0002】
【従来の技術】野菜や花のような農業製品は、世界中で
、温室内において大規模に栽培されている。日照時間中
、温室内で栽培される農業製品は温室内に水蒸気を持込
み、温室内の空気から二酸化炭素を抜取る。多くの場合
、地理的位置と季節に応じて、毎日規則的に温室に熱を
与えることが要求される。一部の場所においては、夜間
だけしか熱が必要とされない。
、温室内において大規模に栽培されている。日照時間中
、温室内で栽培される農業製品は温室内に水蒸気を持込
み、温室内の空気から二酸化炭素を抜取る。多くの場合
、地理的位置と季節に応じて、毎日規則的に温室に熱を
与えることが要求される。一部の場所においては、夜間
だけしか熱が必要とされない。
【0003】温室上の熱負荷を減少させるため、プラス
ティック・フィルムで温室を密閉することにより、ほど
ほどの価格で相当に断熱された構造を得ることが一般に
行われている。この状況が、温室の加熱を目的として温
室内に置かれる在来のスペース・ヒータが用意されてい
ることを示す図1に図示されている。プラスティック・
フィルムで二重に断熱された改良型構成が図2に示され
ている。断熱の程度にかかわらず、夜間において加熱さ
れる温室においては、植物が温室外の周辺空気より暖か
いことが多いこと、および、低照明強度の条件下の静止
状態においてさえ、植物の蒸散速度を原因として温室内
の湿度レベルが相当に上昇することが、経験によって示
されている。温室の密封が確実であればあるほど、温室
の壁と植物の冷たい部分への凝縮熱束の増大は大きくな
る。高湿度条件に起因する植物の疾病を抑制するため、
夜間の温室の換気によって過剰水蒸気が除去される。こ
の種の換気は、一般に、定期的に行われる。そのような
条件は、また、照明レベルが低い、どちらかといえば寒
い気候の期間中にも発生する。多くの場合、過剰水蒸気
を除去するため、そのような期間中、定期的な換気が一
般に使用される。
ティック・フィルムで温室を密閉することにより、ほど
ほどの価格で相当に断熱された構造を得ることが一般に
行われている。この状況が、温室の加熱を目的として温
室内に置かれる在来のスペース・ヒータが用意されてい
ることを示す図1に図示されている。プラスティック・
フィルムで二重に断熱された改良型構成が図2に示され
ている。断熱の程度にかかわらず、夜間において加熱さ
れる温室においては、植物が温室外の周辺空気より暖か
いことが多いこと、および、低照明強度の条件下の静止
状態においてさえ、植物の蒸散速度を原因として温室内
の湿度レベルが相当に上昇することが、経験によって示
されている。温室の密封が確実であればあるほど、温室
の壁と植物の冷たい部分への凝縮熱束の増大は大きくな
る。高湿度条件に起因する植物の疾病を抑制するため、
夜間の温室の換気によって過剰水蒸気が除去される。こ
の種の換気は、一般に、定期的に行われる。そのような
条件は、また、照明レベルが低い、どちらかといえば寒
い気候の期間中にも発生する。多くの場合、過剰水蒸気
を除去するため、そのような期間中、定期的な換気が一
般に使用される。
【0004】温室の換気中、温室の天井に近い、浮遊性
があって温かくて湿った空気が、選択的に動作する天井
の通風孔を通して除去され、もっと冷たくて濃密な外気
と交換される。前記外気は、温室の床と温室内の植物に
向かって吹く。したがって、温室内部の湿度は減少する
が、温室内部の温度の低下という犠牲を伴う。成長中の
植物のための適当な温度を保持するため、ヒータが設け
られ、温室内の内部温度を適当なレベルに戻すために運
転される。多くの場合、換気のほかに包囲構造物空気の
加熱が、夜間、または、図4に示唆された期間中、周期
的に反復される。図4は、温室のような構造物の内部の
周期的な加熱と冷却を示す、高度に理想化されたタイム
チャートである。図4の上部部分にはヒータの運転が示
されており、下部部分には、換気が周期的に行われた場
合に結果として温室内部にもたらされる湿度と温度の周
期的変化が示されている。
があって温かくて湿った空気が、選択的に動作する天井
の通風孔を通して除去され、もっと冷たくて濃密な外気
と交換される。前記外気は、温室の床と温室内の植物に
向かって吹く。したがって、温室内部の湿度は減少する
が、温室内部の温度の低下という犠牲を伴う。成長中の
植物のための適当な温度を保持するため、ヒータが設け
られ、温室内の内部温度を適当なレベルに戻すために運
転される。多くの場合、換気のほかに包囲構造物空気の
加熱が、夜間、または、図4に示唆された期間中、周期
的に反復される。図4は、温室のような構造物の内部の
周期的な加熱と冷却を示す、高度に理想化されたタイム
チャートである。図4の上部部分にはヒータの運転が示
されており、下部部分には、換気が周期的に行われた場
合に結果として温室内部にもたらされる湿度と温度の周
期的変化が示されている。
【0005】実際の経験から知られている通り、温室上
の熱負荷は些細な問題ではない。この事実は、換気の間
に除去される湿った空気中には大気中に失われる相当量
の熱、すなわち、換気される蒸気に含まれた潜熱と空気
中の顕熱が含まれていることを考慮することによって認
識することができる。この失われた熱をヒータによって
置換えなければならない。
の熱負荷は些細な問題ではない。この事実は、換気の間
に除去される湿った空気中には大気中に失われる相当量
の熱、すなわち、換気される蒸気に含まれた潜熱と空気
中の顕熱が含まれていることを考慮することによって認
識することができる。この失われた熱をヒータによって
置換えなければならない。
【0006】温室上の熱負荷は、湿度の減少を目的とし
、以下に説明する方法で使用することができる直接接触
空気−塩水−蒸気熱交換器を温室内で利用することによ
って減少させることができる。昼間は、与えられた温度
下の空気/塩水界面における蒸気圧が同じ温度下の空気
中の蒸気の蒸気圧より低くなるので、熱交換器内の塩水
は吸湿性である。温室内における蒸気の凝縮の潜熱をさ
らに効果的に使用するためのこのアプローチは、198
7年11月24日に許諾された米国特許4,707,9
95号と1989年4月11日に許諾された米国特許4
,819,447号において開示されている。前記2件
の特許の主題事項は、ここに参照によって本申請に組込
まれる。前記特許は、包囲構造物内の空気が一般に塩水
より冷たくなる夜間に、塩水上の蒸気の凝縮によって解
放された潜熱を包囲構造物内に存在する塩水の顕熱とし
て一時的に貯蔵すること、および、包囲構造物内の空気
を塩水と接触させることを開示している。昼間に温室か
ら抽出され、塩水中に一時的に貯蔵された熱は、夜間、
塩水中の顕熱の減少によって、包囲構造物内の空気中に
戻される。そのようなアプローチは、どちらかといえば
寒い気候の期間中、および、低照明レベルの期間中に使
用することができる。
、以下に説明する方法で使用することができる直接接触
空気−塩水−蒸気熱交換器を温室内で利用することによ
って減少させることができる。昼間は、与えられた温度
下の空気/塩水界面における蒸気圧が同じ温度下の空気
中の蒸気の蒸気圧より低くなるので、熱交換器内の塩水
は吸湿性である。温室内における蒸気の凝縮の潜熱をさ
らに効果的に使用するためのこのアプローチは、198
7年11月24日に許諾された米国特許4,707,9
95号と1989年4月11日に許諾された米国特許4
,819,447号において開示されている。前記2件
の特許の主題事項は、ここに参照によって本申請に組込
まれる。前記特許は、包囲構造物内の空気が一般に塩水
より冷たくなる夜間に、塩水上の蒸気の凝縮によって解
放された潜熱を包囲構造物内に存在する塩水の顕熱とし
て一時的に貯蔵すること、および、包囲構造物内の空気
を塩水と接触させることを開示している。昼間に温室か
ら抽出され、塩水中に一時的に貯蔵された熱は、夜間、
塩水中の顕熱の減少によって、包囲構造物内の空気中に
戻される。そのようなアプローチは、どちらかといえば
寒い気候の期間中、および、低照明レベルの期間中に使
用することができる。
【0007】このアプローチは温室上の熱負荷を減少さ
せるが、夜間に温室内で使用される塩水の温度が、塩水
が吸湿性を失う温度になる可能性も高くする。その帰結
として、昼間に濃縮塩水上の水蒸気の凝縮によって温室
から抽出された熱が貯蔵され、夜間に包囲構造物に戻さ
れる一方で、夜間には、塩水からの水の蒸発によって追
加の水蒸気が温室内に持込まれることがある。そのよう
な状態においては、そのような余分の水蒸気を除去する
ためにも、また、温室内の湿度レベルを様々なタイプの
植物病を抑制するレベルに保持するためにも、夜間にお
ける換気が必要になるはずである。
せるが、夜間に温室内で使用される塩水の温度が、塩水
が吸湿性を失う温度になる可能性も高くする。その帰結
として、昼間に濃縮塩水上の水蒸気の凝縮によって温室
から抽出された熱が貯蔵され、夜間に包囲構造物に戻さ
れる一方で、夜間には、塩水からの水の蒸発によって追
加の水蒸気が温室内に持込まれることがある。そのよう
な状態においては、そのような余分の水蒸気を除去する
ためにも、また、温室内の湿度レベルを様々なタイプの
植物病を抑制するレベルに保持するためにも、夜間にお
ける換気が必要になるはずである。
【0008】室温の換気の必要性によって誘起される、
温室内の熱負荷を減少させるための試みに、多くの努力
が傾注されて来た。
温室内の熱負荷を減少させるための試みに、多くの努力
が傾注されて来た。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、特に低照明レベルの期間中に、温室上の熱負荷
を減少させるための新しくて改良された方法と装置を提
供することである。
目的は、特に低照明レベルの期間中に、温室上の熱負荷
を減少させるための新しくて改良された方法と装置を提
供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、植物を
収容する包囲構造物上の熱負荷は、植物の屋根状の葉上
において、または、植物の近辺においての対流性空気流
を作る包囲構造物内の熱勾配によって作られる、包囲構
造物内部全体の浮遊熱束を減少させることによって減少
される。包囲構造物内における植物の蒸散、したがって
、植物が空気中に持込む湿気の量は、包囲構造物全体の
、特に植物の屋根状の葉上における対流性熱流または浮
遊熱束の速度を減少させることによって減少させること
ができることが、実験によって発見されている。
収容する包囲構造物上の熱負荷は、植物の屋根状の葉上
において、または、植物の近辺においての対流性空気流
を作る包囲構造物内の熱勾配によって作られる、包囲構
造物内部全体の浮遊熱束を減少させることによって減少
される。包囲構造物内における植物の蒸散、したがって
、植物が空気中に持込む湿気の量は、包囲構造物全体の
、特に植物の屋根状の葉上における対流性熱流または浮
遊熱束の速度を減少させることによって減少させること
ができることが、実験によって発見されている。
【0011】対流熱の流れの減少は、特に、夜間のよう
に低照明レベルの期間中の温室すなわち包囲構造物の換
気の必要性をなくすか大幅に減少させる諸段階によって
達成される。前記減少は、それらの期間中における包囲
構造物内の空気の減速速度における加熱と除湿とによっ
て達成することができる。
に低照明レベルの期間中の温室すなわち包囲構造物の換
気の必要性をなくすか大幅に減少させる諸段階によって
達成される。前記減少は、それらの期間中における包囲
構造物内の空気の減速速度における加熱と除湿とによっ
て達成することができる。
【0012】本発明の実施例は、添付図面中に開示され
ている。
ている。
【0013】
【実施例】図1には、単層のプラスティック・フィルム
またはガラスによる断熱を有する在来型温室10、地表
に置かれた在来型ヒータ11と、温室の天井にあり、選
択的に動作可能なフラップ12の形態の在来型換気シス
テムが示されている。植物13は温室内の地表上で栽培
されているのが示されている。参照の目的のため、花が
問題である場合は花のつぼみと葉を含む植物の事実上全
部の高さが「植物の屋根状の葉」と呼ばれるものを構成
し、または、果物または野菜が問題である場合は、果物
または野菜と葉の全部の高さが「植物の屋根状の葉」と
呼ばれるものを構成する。
またはガラスによる断熱を有する在来型温室10、地表
に置かれた在来型ヒータ11と、温室の天井にあり、選
択的に動作可能なフラップ12の形態の在来型換気シス
テムが示されている。植物13は温室内の地表上で栽培
されているのが示されている。参照の目的のため、花が
問題である場合は花のつぼみと葉を含む植物の事実上全
部の高さが「植物の屋根状の葉」と呼ばれるものを構成
し、または、果物または野菜が問題である場合は、果物
または野菜と葉の全部の高さが「植物の屋根状の葉」と
呼ばれるものを構成する。
【0014】温室の換気を行うためには、フラップ12
を選択的に動作させることを目的とする制御システムを
利用することが望ましい。フラップ12が開放されると
、温室内の上部範囲内の温かくて湿った空気は天井内の
開口を通って上昇し、普通は、下方に向かって吹く、も
っと低温で濃密で乾燥した空気が取って代わる。
を選択的に動作させることを目的とする制御システムを
利用することが望ましい。フラップ12が開放されると
、温室内の上部範囲内の温かくて湿った空気は天井内の
開口を通って上昇し、普通は、下方に向かって吹く、も
っと低温で濃密で乾燥した空気が取って代わる。
【0015】図2の参照番号15は、プラスティック・
フィルムまたはガラスの二重層16が使用された、断熱
が十分である温室を示す。このタイプの温室は、通例、
選択的に動作することができる天井換気孔17と側面取
入れ口18を備えている。湿度を減少させるための定期
的換気の結果として温室を加熱するため、地表面ヒータ
19が設けられている。
フィルムまたはガラスの二重層16が使用された、断熱
が十分である温室を示す。このタイプの温室は、通例、
選択的に動作することができる天井換気孔17と側面取
入れ口18を備えている。湿度を減少させるための定期
的換気の結果として温室を加熱するため、地表面ヒータ
19が設けられている。
【0016】図1に示された構成に従って建設された温
室内においては、夜間のような低照明レベルの期間中は
比較的少量の換気しか要求されないことになるが、温室
の壁上には大量の凝集が存在することになり、植物の蒸
散速度が比較的大きくなることが、調査によって明らか
にされている。
室内においては、夜間のような低照明レベルの期間中は
比較的少量の換気しか要求されないことになるが、温室
の壁上には大量の凝集が存在することになり、植物の蒸
散速度が比較的大きくなることが、調査によって明らか
にされている。
【0017】図2に示された構造の温室の場合は、夜間
のような低照明レベルの期間中に比較的大量の換気が要
求され、植物の蒸散速度は比較的大きい。両方の場合に
おいて、そのような期間中は植物の健康のために許され
たレベルに湿度を保持するために換気が要求されるので
あるから、温室上の熱負荷は比較的大きい。そのような
換気は潜熱と顕熱を温室から排気する。排気される潜熱
と温熱を加熱によって補わなければならない。
のような低照明レベルの期間中に比較的大量の換気が要
求され、植物の蒸散速度は比較的大きい。両方の場合に
おいて、そのような期間中は植物の健康のために許され
たレベルに湿度を保持するために換気が要求されるので
あるから、温室上の熱負荷は比較的大きい。そのような
換気は潜熱と顕熱を温室から排気する。排気される潜熱
と温熱を加熱によって補わなければならない。
【0018】低照明レベルの期間中の植物蒸散が温室内
の浮遊熱束に密接に相関していることが、実験調査によ
って明らかにされた。「浮遊熱束」は、温室内における
空気の温度差に起因して植物の屋根状の葉を通して上方
または下方に流れる空気の垂直運動によって示される。 例えば、菌性疾病を抑圧するために湿度を減少させるた
め夜間に短期間だけ温室を換気し、その後、間接接触熱
交換器によって加熱したとき、そのような垂直運動が発
生する。その結果、熱平衡が再度確立されるまで、冷た
い外気と温かい内気が乱流状に混在することになる。そ
のような乱流においては、温室の一部においては植物の
屋根状の葉を通して冷気が下向きに流れ、他の部分にお
いては上向きに暖気が流れる。
の浮遊熱束に密接に相関していることが、実験調査によ
って明らかにされた。「浮遊熱束」は、温室内における
空気の温度差に起因して植物の屋根状の葉を通して上方
または下方に流れる空気の垂直運動によって示される。 例えば、菌性疾病を抑圧するために湿度を減少させるた
め夜間に短期間だけ温室を換気し、その後、間接接触熱
交換器によって加熱したとき、そのような垂直運動が発
生する。その結果、熱平衡が再度確立されるまで、冷た
い外気と温かい内気が乱流状に混在することになる。そ
のような乱流においては、温室の一部においては植物の
屋根状の葉を通して冷気が下向きに流れ、他の部分にお
いては上向きに暖気が流れる。
【0019】温室内の熱安定性がこのように不安定であ
る間中、すなわち、温室内に浮遊熱束が存在する期間中
、屋根状の葉を通して流れる空気の温度は時の経過とと
もに変動し、その結果、植物の群葉の温度も変動する。 蒸散、すなわち、植物による水の空気中への転移の程度
に重大な影響を及ぼすと信じられているものは、これら
の(空間中の)温度差、および、(時間の)変動である
。
る間中、すなわち、温室内に浮遊熱束が存在する期間中
、屋根状の葉を通して流れる空気の温度は時の経過とと
もに変動し、その結果、植物の群葉の温度も変動する。 蒸散、すなわち、植物による水の空気中への転移の程度
に重大な影響を及ぼすと信じられているものは、これら
の(空間中の)温度差、および、(時間の)変動である
。
【0020】周知のとおり、大部分の水損失は葉からな
され、特に、植物の気孔(葉の表皮に豊富に存在する微
細な穴)を通して行われる。気孔が開放しているときに
、もし、空気の蒸気圧が細胞間空間の蒸気圧より小さい
と、葉の構造中の空気が満たされた細胞間空間の水蒸気
は気孔を通して空気中に拡散する。一般に、気孔は明る
いと開き、暗いときに閉じる。その結果、夜間の蒸散は
昼間の蒸散より小さいと期待することになる。夜間の蒸
散中の変動は浮遊熱束によって左右される。湿度を許容
されるレベルに保持するため、多くの場合、温室の周期
的な換気と加熱が頼りにされる。
され、特に、植物の気孔(葉の表皮に豊富に存在する微
細な穴)を通して行われる。気孔が開放しているときに
、もし、空気の蒸気圧が細胞間空間の蒸気圧より小さい
と、葉の構造中の空気が満たされた細胞間空間の水蒸気
は気孔を通して空気中に拡散する。一般に、気孔は明る
いと開き、暗いときに閉じる。その結果、夜間の蒸散は
昼間の蒸散より小さいと期待することになる。夜間の蒸
散中の変動は浮遊熱束によって左右される。湿度を許容
されるレベルに保持するため、多くの場合、温室の周期
的な換気と加熱が頼りにされる。
【0021】本発明は、低照明条件下における温室内の
植物の蒸散の速度は、植物の葉構造と温度が変動する空
気との間欠的な相互作用の程度に関係があるとの発見を
基礎としている。そのような相互作用は、温室内全部に
おいて、特に植物の屋根状の葉上で、乱流状の熱対流性
空気流れを作る温室中の熱勾配の結果である。したがっ
て、夜間、または、低照明レベルである他の期間におけ
る植物の蒸散は、温室内の浮遊熱束または熱対流によっ
て左右される関数である。
植物の蒸散の速度は、植物の葉構造と温度が変動する空
気との間欠的な相互作用の程度に関係があるとの発見を
基礎としている。そのような相互作用は、温室内全部に
おいて、特に植物の屋根状の葉上で、乱流状の熱対流性
空気流れを作る温室中の熱勾配の結果である。したがっ
て、夜間、または、低照明レベルである他の期間におけ
る植物の蒸散は、温室内の浮遊熱束または熱対流によっ
て左右される関数である。
【0022】さらに技術的に説明すると、浮遊熱束Bは
、式(1)によって与えられる: (1) B=(g)[w’T’]/T式(1)におい
て、gは重力係数である。 Tは包囲構造物の空気温度(°K)である。 w’は垂直空気速度w中の変動であり、w=w+w’(
普通はw=0)である。 T’は空気温度中の変動であり、T=T+T’である。 Xは、時の経過に伴うXの平均を意味する。 [X]は、包囲構造物空間上のXの平均を意味する。 [w’T’]は、時間と空間を通して平均されたw’と
T’の積を意味する。
、式(1)によって与えられる: (1) B=(g)[w’T’]/T式(1)におい
て、gは重力係数である。 Tは包囲構造物の空気温度(°K)である。 w’は垂直空気速度w中の変動であり、w=w+w’(
普通はw=0)である。 T’は空気温度中の変動であり、T=T+T’である。 Xは、時の経過に伴うXの平均を意味する。 [X]は、包囲構造物空間上のXの平均を意味する。 [w’T’]は、時間と空間を通して平均されたw’と
T’の積を意味する。
【0023】図1の構成の温室内にある植物は、同じ環
境中の低照明レベル条件下において、図2に示された構
成の温室内の植物より多くの水蒸気を作る。温室内の湿
度を減少させるための在来型アプローチは、図3のポジ
ティブ・フィードバック・メカニズムからみられる通り
、ただ事態を悪化させ、温室の加熱要件を増大させるだ
けである。植物は、夜間のような低照明レベルの期間中
、水蒸気を作り、不健康なレベルにまで湿度を増大させ
る。湿度を許容レベルにまで減少させ、換気される蒸気
中に含まれた潜熱、および、蒸気と空気両方の中の顕熱
を除去するため、温室の換気が要求される。温室の換気
によって大気中に失われた熱と置換えるため、加熱が要
求される。また、植物は、換気と加熱の作業の後に温室
内の空気の流れが安定したとき、植物の屋根状の葉を通
る空気の熱対流によってさらに多くの水蒸気を作ること
を促される。図4は、温室の加熱サイクルと換気サイク
ルの周期的性質を示す。その結果、自己に給送する状況
がもたらされ、植物上にストレスが加えられ、温室上の
熱負荷が大きくなる。
境中の低照明レベル条件下において、図2に示された構
成の温室内の植物より多くの水蒸気を作る。温室内の湿
度を減少させるための在来型アプローチは、図3のポジ
ティブ・フィードバック・メカニズムからみられる通り
、ただ事態を悪化させ、温室の加熱要件を増大させるだ
けである。植物は、夜間のような低照明レベルの期間中
、水蒸気を作り、不健康なレベルにまで湿度を増大させ
る。湿度を許容レベルにまで減少させ、換気される蒸気
中に含まれた潜熱、および、蒸気と空気両方の中の顕熱
を除去するため、温室の換気が要求される。温室の換気
によって大気中に失われた熱と置換えるため、加熱が要
求される。また、植物は、換気と加熱の作業の後に温室
内の空気の流れが安定したとき、植物の屋根状の葉を通
る空気の熱対流によってさらに多くの水蒸気を作ること
を促される。図4は、温室の加熱サイクルと換気サイク
ルの周期的性質を示す。その結果、自己に給送する状況
がもたらされ、植物上にストレスが加えられ、温室上の
熱負荷が大きくなる。
【0024】この問題は、温室内の浮遊熱束の結果であ
ると決定されている。すなわち、図1の構成中の浮遊熱
束は、図2の構成中の浮遊熱束より比較的高い。環境条
件が同じである類似の温室内においては、断熱の程度が
低く、したがってさらに多くの加熱を必要とする温室の
浮遊熱束は大きくなり、植物はさらに多くの水蒸気を作
ることになることが実際の経験から発見されている。
ると決定されている。すなわち、図1の構成中の浮遊熱
束は、図2の構成中の浮遊熱束より比較的高い。環境条
件が同じである類似の温室内においては、断熱の程度が
低く、したがってさらに多くの加熱を必要とする温室の
浮遊熱束は大きくなり、植物はさらに多くの水蒸気を作
ることになることが実際の経験から発見されている。
【0025】低照明レベルの期間中の温室内の浮遊熱束
の減少、すなわち、温室内全体の、特に成長中の植物の
屋根状の葉上の空気の熱対流速度の減少は、そのような
期間中の温室上の熱負荷を減少させる。浮遊熱束を減少
させるため、温室は十分に断熱され(ることによって、
温室に与えなければならない熱の量を減少させ)なけれ
ばならず、および/または、温室の換気を減少しなけれ
ばならず、また、できれば、ヒートポンプ・メカニズム
のような潜熱コンバータによって温室から湿気を除去す
ることにより、温室を換気する必要性を減少させなけれ
ばならない。低照明レベル条件下における植物の蒸散は
減少され、それによって、温室上の熱負荷を減少させる
ことになるネガティブ・フィードバック状況を作ること
になる。
の減少、すなわち、温室内全体の、特に成長中の植物の
屋根状の葉上の空気の熱対流速度の減少は、そのような
期間中の温室上の熱負荷を減少させる。浮遊熱束を減少
させるため、温室は十分に断熱され(ることによって、
温室に与えなければならない熱の量を減少させ)なけれ
ばならず、および/または、温室の換気を減少しなけれ
ばならず、また、できれば、ヒートポンプ・メカニズム
のような潜熱コンバータによって温室から湿気を除去す
ることにより、温室を換気する必要性を減少させなけれ
ばならない。低照明レベル条件下における植物の蒸散は
減少され、それによって、温室上の熱負荷を減少させる
ことになるネガティブ・フィードバック状況を作ること
になる。
【0026】本発明の実行に適した潜熱コンバータは、
温室内の空気に冷たい表面を提供し、空気中の水蒸気を
凝縮させることにより、ヒート・ポンプの蒸発装置の有
機流体または低温流体に潜熱を移転させるヒート・ポン
プである。吸収されて今では有機流体または低温流体中
に蓄えられた熱の温度を高めるために、コンプレッサが
使用され、この熱は、ヒート・ポンプの有機流体凝縮装
置中で温室の空気に戻される。ただし、望ましい潜熱コ
ンバータは、本出願で開示され、また、米国特許4,7
07,995号、4,803,846号もしくは4,8
19,447号において開示されたタイプ、または、米
国特許4,869,070号もしくは5,020,33
3号において開示されたタイプの空気−塩水−蒸気熱交
換器である。前記開示はすべて、参照によって本出願に
組込まれる。そのような熱交換器においては、ルザーバ
中の濃縮塩水が、温室からの空気が通過するスクリーン
構造上に薄膜として与えられる。塩水は吸湿性であるの
で、空気中の水蒸気は塩水上で凝縮し、蒸気は蒸気の潜
熱を塩水に与える。図5(地表面レベルのヒータが設け
られている)と図6(天井レベルのヒータが設けられて
いる)に代替構造が示されている。
温室内の空気に冷たい表面を提供し、空気中の水蒸気を
凝縮させることにより、ヒート・ポンプの蒸発装置の有
機流体または低温流体に潜熱を移転させるヒート・ポン
プである。吸収されて今では有機流体または低温流体中
に蓄えられた熱の温度を高めるために、コンプレッサが
使用され、この熱は、ヒート・ポンプの有機流体凝縮装
置中で温室の空気に戻される。ただし、望ましい潜熱コ
ンバータは、本出願で開示され、また、米国特許4,7
07,995号、4,803,846号もしくは4,8
19,447号において開示されたタイプ、または、米
国特許4,869,070号もしくは5,020,33
3号において開示されたタイプの空気−塩水−蒸気熱交
換器である。前記開示はすべて、参照によって本出願に
組込まれる。そのような熱交換器においては、ルザーバ
中の濃縮塩水が、温室からの空気が通過するスクリーン
構造上に薄膜として与えられる。塩水は吸湿性であるの
で、空気中の水蒸気は塩水上で凝縮し、蒸気は蒸気の潜
熱を塩水に与える。図5(地表面レベルのヒータが設け
られている)と図6(天井レベルのヒータが設けられて
いる)に代替構造が示されている。
【0027】両方の例において、十分に断熱された温室
を利用することが望ましい。温室内の熱交換器すなわち
除湿器は、夜間など低照明レベルの期間中に運転される
。そのような期間中、温度を所要のレベルに維持するた
め、必要に応じてヒータが運転される。その結果、温室
の換気は最低限になる。換気動作が最低であるため、植
物の屋根状の葉を通す浮遊熱束は最低に押さえられる。 結果として、この期間中の植物の蒸散は最低になり、結
果として、温室内の熱負荷が減少される。
を利用することが望ましい。温室内の熱交換器すなわち
除湿器は、夜間など低照明レベルの期間中に運転される
。そのような期間中、温度を所要のレベルに維持するた
め、必要に応じてヒータが運転される。その結果、温室
の換気は最低限になる。換気動作が最低であるため、植
物の屋根状の葉を通す浮遊熱束は最低に押さえられる。 結果として、この期間中の植物の蒸散は最低になり、結
果として、温室内の熱負荷が減少される。
【0028】この望ましいタイプの熱交換器は、上記で
特定した特許と特許出願に記載された開示に従っている
。前記特許において開示された熱交換器のその他の説明
は、1986年 HEAT RECOVERY
SYSTEM 第6巻第5号369−376ページに
掲載されたG.Assafの論文“LHC”−Late
ntHeat Converter[潜熱コンバータ
]に記載されている。前記論文は参照によって本出願に
組込まれる。そのようなタイプの熱交換器は、包囲構造
物との間の換気を最低にすることができるようにし、し
たがって、浮遊熱束を最低にする。換気が最低になると
包囲構造物内の加熱された空気は包囲構造物の最上部に
集まるからである。効率を向上させるため、潜熱コンバ
ータまたはヒート・ポンプに、夜間熱スクリーンと呼ば
れるものを補足することができる。夜間熱スクリーンと
は、熱損失に対する保護を追加するため、夜間に包囲構
造物に与えられる追加の断熱層である。
特定した特許と特許出願に記載された開示に従っている
。前記特許において開示された熱交換器のその他の説明
は、1986年 HEAT RECOVERY
SYSTEM 第6巻第5号369−376ページに
掲載されたG.Assafの論文“LHC”−Late
ntHeat Converter[潜熱コンバータ
]に記載されている。前記論文は参照によって本出願に
組込まれる。そのようなタイプの熱交換器は、包囲構造
物との間の換気を最低にすることができるようにし、し
たがって、浮遊熱束を最低にする。換気が最低になると
包囲構造物内の加熱された空気は包囲構造物の最上部に
集まるからである。効率を向上させるため、潜熱コンバ
ータまたはヒート・ポンプに、夜間熱スクリーンと呼ば
れるものを補足することができる。夜間熱スクリーンと
は、熱損失に対する保護を追加するため、夜間に包囲構
造物に与えられる追加の断熱層である。
【0029】図5に示されている通り、十分に断熱され
た温室20には、前記の特許、本出願と特許出願に従っ
て製造された、温室内の空気を除湿するための熱交換器
21が含まれている。夜間のような低照明レベルの期間
中、植物は静止しており、周辺温度は、例えば昼間の時
間より低く、温室の換気は最低に押さえられる。したが
って、通常は、温室内に置かれた湿度プローブ26に呼
応してコントローラ24によって動作が制御される換気
孔23は、通常の換気、加熱、換気のサイクルを中断す
ることができるように調節される。前記の特許と特許出
願中に記載されている通り、除湿器21は、温室内の空
気を除湿するために事実上エンタルピーが一定である条
件下で有利に動作することができる。蒸気が塩水上に凝
縮すると、除湿器21は空気中の水蒸気から潜熱を抽出
して顕熱に変換し、その顕熱は、ほとんど直ちに温室内
の空気に戻される。したがって、除湿器と併せてヒータ
25を同期運転すると、ヒータは事実上低いレベルまた
は低下されたレベルで動作することができることになる
。除湿器21が水蒸気を除去すると、温室を換気する必
要が減少し、したがって、浮遊熱束が存在することにな
る夜間における換気の回数が減少する。このため、蒸散
は押さえられ、ヒータ25は、浮遊熱束を大幅に増大さ
せることなく熱損失を補うことができる。さらに、加熱
された温室内空気が植物の屋根状の葉の上方の除湿器か
ら出て行くことが望ましい。その結果として、温室内の
浮遊熱束が減少し、植物の蒸散速度が減少するので、シ
ステムの総エネルギー必要量が減少する。図6に示され
た装置によっても同様な結果を得ることができる。
た温室20には、前記の特許、本出願と特許出願に従っ
て製造された、温室内の空気を除湿するための熱交換器
21が含まれている。夜間のような低照明レベルの期間
中、植物は静止しており、周辺温度は、例えば昼間の時
間より低く、温室の換気は最低に押さえられる。したが
って、通常は、温室内に置かれた湿度プローブ26に呼
応してコントローラ24によって動作が制御される換気
孔23は、通常の換気、加熱、換気のサイクルを中断す
ることができるように調節される。前記の特許と特許出
願中に記載されている通り、除湿器21は、温室内の空
気を除湿するために事実上エンタルピーが一定である条
件下で有利に動作することができる。蒸気が塩水上に凝
縮すると、除湿器21は空気中の水蒸気から潜熱を抽出
して顕熱に変換し、その顕熱は、ほとんど直ちに温室内
の空気に戻される。したがって、除湿器と併せてヒータ
25を同期運転すると、ヒータは事実上低いレベルまた
は低下されたレベルで動作することができることになる
。除湿器21が水蒸気を除去すると、温室を換気する必
要が減少し、したがって、浮遊熱束が存在することにな
る夜間における換気の回数が減少する。このため、蒸散
は押さえられ、ヒータ25は、浮遊熱束を大幅に増大さ
せることなく熱損失を補うことができる。さらに、加熱
された温室内空気が植物の屋根状の葉の上方の除湿器か
ら出て行くことが望ましい。その結果として、温室内の
浮遊熱束が減少し、植物の蒸散速度が減少するので、シ
ステムの総エネルギー必要量が減少する。図6に示され
た装置によっても同様な結果を得ることができる。
【0030】本発明の別の実施例においては、米国特許
4,803,846号において開示されたものに類似し
た熱交換器を使用することができる。図7に示されてい
る通り、リザーバ11B中の塩水は空気−塩水−蒸気熱
交換器50(塩水シャワーとして示されている)に圧送
され、温室(十分に断熱されていることが望ましい)内
の空気は、ブロワ51の運転により、熱交換器50を貫
通して通過する。空気と接触し、空気から水蒸気を吸収
した後、塩水はリザーバ11Bに戻る。必要に応じて、
空気出口熱交換器50の経路中に置かれた間接熱交換器
52を提供することにより、熱は、包囲構造物中の空気
に与えられる。例えば、希釈塩水を再生するために使用
されるボイラ40からの熱水を熱交換器52に供給する
ことができる。
4,803,846号において開示されたものに類似し
た熱交換器を使用することができる。図7に示されてい
る通り、リザーバ11B中の塩水は空気−塩水−蒸気熱
交換器50(塩水シャワーとして示されている)に圧送
され、温室(十分に断熱されていることが望ましい)内
の空気は、ブロワ51の運転により、熱交換器50を貫
通して通過する。空気と接触し、空気から水蒸気を吸収
した後、塩水はリザーバ11Bに戻る。必要に応じて、
空気出口熱交換器50の経路中に置かれた間接熱交換器
52を提供することにより、熱は、包囲構造物中の空気
に与えられる。例えば、希釈塩水を再生するために使用
されるボイラ40からの熱水を熱交換器52に供給する
ことができる。
【0031】再生工程および温室の換気は、リザーバ1
1B中に収集された希釈塩水を、ブロワ57の運転によ
って包囲構造物から抽出された空気と接触させ、例えば
植物の屋根状の葉の上方に置かれたダクト60を介して
大気中に排気させることによって行われる。塩水は、熱
交換器54によって空気が塩水の温度以上の温度に加熱
され、ボイラーからの水とともに供給された後、熱交換
器(シャワー)56において空気と接触する。その結果
として、希釈塩水は水分を空気に与え、濃縮された後、
リザーバ11Bに戻る。直接接触空気−塩水−蒸気熱交
換器56への塩水の流量が比較的高い(まじ約1,00
0リットル)こと、および、濃縮された塩水がオーバー
フロー導管61を介してリザーバ11Bに戻ることを保
証するため、リザーバ55とポンプ53を設けることが
望ましい。排気される空気中に含まれ熱は抽出され、希
釈塩水が排気された空気と接触する包囲構造物の下流に
戻される。このことは、片側が包囲構造物内の空気と接
触し、他の側が排気される湿った空気と接触した熱交換
表面58によって行われる。ダクト63を介して包囲構
造物に入って来る空気に熱を移転させるための空気熱回
収熱交換器の役を果たす熱交換表面62との接触により
、排気される空気から、さらに熱が抽出される。
1B中に収集された希釈塩水を、ブロワ57の運転によ
って包囲構造物から抽出された空気と接触させ、例えば
植物の屋根状の葉の上方に置かれたダクト60を介して
大気中に排気させることによって行われる。塩水は、熱
交換器54によって空気が塩水の温度以上の温度に加熱
され、ボイラーからの水とともに供給された後、熱交換
器(シャワー)56において空気と接触する。その結果
として、希釈塩水は水分を空気に与え、濃縮された後、
リザーバ11Bに戻る。直接接触空気−塩水−蒸気熱交
換器56への塩水の流量が比較的高い(まじ約1,00
0リットル)こと、および、濃縮された塩水がオーバー
フロー導管61を介してリザーバ11Bに戻ることを保
証するため、リザーバ55とポンプ53を設けることが
望ましい。排気される空気中に含まれ熱は抽出され、希
釈塩水が排気された空気と接触する包囲構造物の下流に
戻される。このことは、片側が包囲構造物内の空気と接
触し、他の側が排気される湿った空気と接触した熱交換
表面58によって行われる。ダクト63を介して包囲構
造物に入って来る空気に熱を移転させるための空気熱回
収熱交換器の役を果たす熱交換表面62との接触により
、排気される空気から、さらに熱が抽出される。
【0032】熱交換表面58上の包囲構造物空気の流速
は約3,000Kg/hrであることが望ましく、一方
、再生装置を出て行く空気の望ましい流速は約10,0
00Kg/hrになる。
は約3,000Kg/hrであることが望ましく、一方
、再生装置を出て行く空気の望ましい流速は約10,0
00Kg/hrになる。
【0033】変種においては、間接熱交換器52、54
を削除することができるはずであり、例えば図8に示さ
れている通り、空気とともに燃焼排ガスを使用して塩水
の加熱を行うことができる。代替方法として、図9に示
されている通り、燃焼排ガスを使用して包囲構造物の空
気を間接的に加熱するため、管形構造のような熱交換器
、すなわち、空気ヒータを使用することができることが
望ましい。加熱された後、空気は、塩水を再濃縮するた
め、熱交換器56(図7)内の塩水と接触する。包囲構
造物から排気される前に、暖められ湿った空気は、空気
中の潜熱と顕熱の一部を包囲構造物内の空気と交換空気
とに移すため、間接タイプ熱交換器を貫通して通過する
。
を削除することができるはずであり、例えば図8に示さ
れている通り、空気とともに燃焼排ガスを使用して塩水
の加熱を行うことができる。代替方法として、図9に示
されている通り、燃焼排ガスを使用して包囲構造物の空
気を間接的に加熱するため、管形構造のような熱交換器
、すなわち、空気ヒータを使用することができることが
望ましい。加熱された後、空気は、塩水を再濃縮するた
め、熱交換器56(図7)内の塩水と接触する。包囲構
造物から排気される前に、暖められ湿った空気は、空気
中の潜熱と顕熱の一部を包囲構造物内の空気と交換空気
とに移すため、間接タイプ熱交換器を貫通して通過する
。
【0034】上述の説明は低照明レベルの期間の例とし
て夜間を挙げたが、本発明は、寒冷期、曇っているとき
、霧の多いとき、雨天等のような期間中に発生すること
がある低照明レベルの期間にも、具体的に適用すること
ができる。
て夜間を挙げたが、本発明は、寒冷期、曇っているとき
、霧の多いとき、雨天等のような期間中に発生すること
がある低照明レベルの期間にも、具体的に適用すること
ができる。
【0035】上述の説明は植物の屋根状の葉を通る空気
の対流性熱の流量として浮遊熱束を挙げたが、この用語
は、温室内の空気の対流性熱の一般的流量も指すと考え
なければならない。熱対流は、屋根を冷却させる冷気に
より、加熱要素により、暖かい温室内への冷たい外気の
侵入により、または、冷たい壁によって誘起させること
ができる。熱対流は、また、方程式(1)によって定義
された浮遊熱束とも関連がある。
の対流性熱の流量として浮遊熱束を挙げたが、この用語
は、温室内の空気の対流性熱の一般的流量も指すと考え
なければならない。熱対流は、屋根を冷却させる冷気に
より、加熱要素により、暖かい温室内への冷たい外気の
侵入により、または、冷たい壁によって誘起させること
ができる。熱対流は、また、方程式(1)によって定義
された浮遊熱束とも関連がある。
【0036】図10には、本発明の別の実施例が示され
ている。その実施例において、温室10Cには、低照明
レベルの期間(例えば夜間)中など必要なときに、例え
ば、ボイラ40Cから供給される熱水を使用して温室を
加熱するためのヒータ52Cが備わっている。空気は、
ファン57Cを使用し、導管60Cを介して温室から排
気される。導管60Cには空気取入れ口62Cが備わっ
ており、交換空気が植物の屋根状の葉の下方の位置で温
室に入ることができるようにする。周辺空気のような交
換空気の温度は温室空気の温度より低くなる。
ている。その実施例において、温室10Cには、低照明
レベルの期間(例えば夜間)中など必要なときに、例え
ば、ボイラ40Cから供給される熱水を使用して温室を
加熱するためのヒータ52Cが備わっている。空気は、
ファン57Cを使用し、導管60Cを介して温室から排
気される。導管60Cには空気取入れ口62Cが備わっ
ており、交換空気が植物の屋根状の葉の下方の位置で温
室に入ることができるようにする。周辺空気のような交
換空気の温度は温室空気の温度より低くなる。
【0037】導管60Cを介して温室から排気される暖
かい空気は、導管60Cの壁上の熱を、導管62Cを介
して、温室に入る交換空気に熱回収方式で移す。温室か
ら排気される空気に含まれた顕熱と潜熱が交換空気に移
されるので、交換空気の温度は周辺空気の温度より高く
なる。したがって、温室に加える熱は、加熱されていな
い空気が交換空気として使用される場合に加える量より
少量でなければならない。その上、植物の屋根状の葉に
対する換気孔と交換空気ダクトの位置(すなわち、植物
の屋根状の葉の下方)が、植物の屋根状の葉上の空気の
浮遊熱束の減少に貢献する。上述の通り、このことは、
夜間のような低照明レベルの期間中の植物の蒸散を減少
させ、したがって、湿度の制御のために温室から排気さ
せなければならない空気の量を減少させるという有利な
結果をもたらす。
かい空気は、導管60Cの壁上の熱を、導管62Cを介
して、温室に入る交換空気に熱回収方式で移す。温室か
ら排気される空気に含まれた顕熱と潜熱が交換空気に移
されるので、交換空気の温度は周辺空気の温度より高く
なる。したがって、温室に加える熱は、加熱されていな
い空気が交換空気として使用される場合に加える量より
少量でなければならない。その上、植物の屋根状の葉に
対する換気孔と交換空気ダクトの位置(すなわち、植物
の屋根状の葉の下方)が、植物の屋根状の葉上の空気の
浮遊熱束の減少に貢献する。上述の通り、このことは、
夜間のような低照明レベルの期間中の植物の蒸散を減少
させ、したがって、湿度の制御のために温室から排気さ
せなければならない空気の量を減少させるという有利な
結果をもたらす。
【0038】図11に示された本発明の実施例、すなわ
ち、本発明を実施するために最高のモードであると考え
られる実施例においては、図7に示された装置に類似し
た装置が使用されている。すなわち、取入れ口空気を温
室内の空気に近い温度または温室内の空気の温度の数度
上の温度まで加熱することによって、浮遊熱束も減少さ
れる。
ち、本発明を実施するために最高のモードであると考え
られる実施例においては、図7に示された装置に類似し
た装置が使用されている。すなわち、取入れ口空気を温
室内の空気に近い温度または温室内の空気の温度の数度
上の温度まで加熱することによって、浮遊熱束も減少さ
れる。
【0039】リザーバ11D中の塩水は、ブロワ51D
の運転によって温室(十分に断熱されていることが望ま
しい)内の空気が貫通して流れる空気−塩水−蒸気熱交
換器50D(塩水シャワーとして示されている)まで圧
送される。空気と接触し、空気から水蒸気を吸収した後
、塩水はリザーバ11Dに戻る。空気−塩水−蒸気熱交
換器すなわち除湿器50Dは、温室内の空気を除湿する
ため、事実上エンタルピーが一定であるに近い条件下で
動作する。すなわち、蒸気が塩水上に凝縮するにつれ、
空気中の水蒸気中の潜熱が抽出されて顕熱に変換され、
その顕熱は、ほとんど即座に、温室内の空気に戻される
。例えば、空気出口熱交換器50Dの経路内に置かれる
間接熱交換器を設けることにより、必要に応じて、温室
内の空気に熱が供給される。熱交換器52Dは、例えば
赤外線ヒータのような放射線ヒータであることが望まし
い。放射性ヒータは、主として長波放射熱束によって、
熱を温室に、特に植物に移し、対流によって温室に移さ
れる熱は比較的僅かでしかない。そのようなヒータを使
用することにより浮遊熱束は抑制される。その結果、植
物の蒸散に及ぼされる効果は最低になる。除湿器50D
中で塩水から移された顕熱によって加熱された温室空気
は、植物の屋根状の葉の上方で除湿器から出て行くのが
望ましい。このことは、結果として、温室内の浮遊熱束
の減少にも貢献する。
の運転によって温室(十分に断熱されていることが望ま
しい)内の空気が貫通して流れる空気−塩水−蒸気熱交
換器50D(塩水シャワーとして示されている)まで圧
送される。空気と接触し、空気から水蒸気を吸収した後
、塩水はリザーバ11Dに戻る。空気−塩水−蒸気熱交
換器すなわち除湿器50Dは、温室内の空気を除湿する
ため、事実上エンタルピーが一定であるに近い条件下で
動作する。すなわち、蒸気が塩水上に凝縮するにつれ、
空気中の水蒸気中の潜熱が抽出されて顕熱に変換され、
その顕熱は、ほとんど即座に、温室内の空気に戻される
。例えば、空気出口熱交換器50Dの経路内に置かれる
間接熱交換器を設けることにより、必要に応じて、温室
内の空気に熱が供給される。熱交換器52Dは、例えば
赤外線ヒータのような放射線ヒータであることが望まし
い。放射性ヒータは、主として長波放射熱束によって、
熱を温室に、特に植物に移し、対流によって温室に移さ
れる熱は比較的僅かでしかない。そのようなヒータを使
用することにより浮遊熱束は抑制される。その結果、植
物の蒸散に及ぼされる効果は最低になる。除湿器50D
中で塩水から移された顕熱によって加熱された温室空気
は、植物の屋根状の葉の上方で除湿器から出て行くのが
望ましい。このことは、結果として、温室内の浮遊熱束
の減少にも貢献する。
【0040】再生工程および温室の換気は、リザーバ1
1D中に収集された希釈塩水を、ブロワ57Dの運転に
よって包囲構造物から抽出された空気と接触させ、例え
ば植物の屋根状の葉の上方に置かれたダクト60Dを介
して大気中に排気させることによって行われる
1D中に収集された希釈塩水を、ブロワ57Dの運転に
よって包囲構造物から抽出された空気と接触させ、例え
ば植物の屋根状の葉の上方に置かれたダクト60Dを介
して大気中に排気させることによって行われる
【004
1】図11において、包囲構造物から排気される空気は
、先ず、管形ヒータ54Dとして示された空気ヒータ中
の燃焼排ガスによって間接的に加熱され、加熱された空
気は、次に、空気−塩水−蒸気直接接触熱交換器56D
中の塩水と接触させられる。代替方法として、包囲構造
物の空気以外の空気を使用して、再生工程を温室または
包囲構造物の外部で行うことができる。図7において示
された実施例の場合に普通であったように、エンタルピ
ーが一定であるに近い条件下で塩水再生工程の大部分が
行われ、加熱された空気が塩水から蒸発した水蒸気を吸
収すると、加熱された空気が一定の湿球温度に近い温度
まで冷却されることが望ましい。そのような方法におい
ては、高い効率レベルの再生工程が保証されるが、それ
は、塩水再生がエンタルピーが一定である条件で行われ
ない場合は比較的少量の水だけしか塩水から蒸発せず、
関与する熱は塩水の温度を上昇させるだけであるからで
ある。再生工程のほとんどがエンタルピーが一定である
条件に近い条件で行われることを保証することにより、
比較的高温に加熱された空気が、塩水−空気界面におけ
るエンタルピー(と温度)が高いこと、したがって、直
接接触熱交換器を出て行く空気の蒸気含有率が高いこと
を保証する。そのような条件下では、再生装置の効率は
上昇する。排気される空気に加えられ、含まれる顕熱と
潜熱をダクト60Dの壁を通して温室内の空気に移すこ
とができる。
1】図11において、包囲構造物から排気される空気は
、先ず、管形ヒータ54Dとして示された空気ヒータ中
の燃焼排ガスによって間接的に加熱され、加熱された空
気は、次に、空気−塩水−蒸気直接接触熱交換器56D
中の塩水と接触させられる。代替方法として、包囲構造
物の空気以外の空気を使用して、再生工程を温室または
包囲構造物の外部で行うことができる。図7において示
された実施例の場合に普通であったように、エンタルピ
ーが一定であるに近い条件下で塩水再生工程の大部分が
行われ、加熱された空気が塩水から蒸発した水蒸気を吸
収すると、加熱された空気が一定の湿球温度に近い温度
まで冷却されることが望ましい。そのような方法におい
ては、高い効率レベルの再生工程が保証されるが、それ
は、塩水再生がエンタルピーが一定である条件で行われ
ない場合は比較的少量の水だけしか塩水から蒸発せず、
関与する熱は塩水の温度を上昇させるだけであるからで
ある。再生工程のほとんどがエンタルピーが一定である
条件に近い条件で行われることを保証することにより、
比較的高温に加熱された空気が、塩水−空気界面におけ
るエンタルピー(と温度)が高いこと、したがって、直
接接触熱交換器を出て行く空気の蒸気含有率が高いこと
を保証する。そのような条件下では、再生装置の効率は
上昇する。排気される空気に加えられ、含まれる顕熱と
潜熱をダクト60Dの壁を通して温室内の空気に移すこ
とができる。
【0042】代替方法として、再生装置を出て行く空気
を直接周辺空気中に排気させ、排気される空気に含まれ
る潜熱または顕熱の包囲構造物内の空気への移動を最低
にするかまたはなくすことができる。さらに、特に再生
が包囲構造物の外部で行われる場合、再生装置を出て行
く空気を、例えば他の包囲構造物の加熱などの他の目的
のために使用することができる。
を直接周辺空気中に排気させ、排気される空気に含まれ
る潜熱または顕熱の包囲構造物内の空気への移動を最低
にするかまたはなくすことができる。さらに、特に再生
が包囲構造物の外部で行われる場合、再生装置を出て行
く空気を、例えば他の包囲構造物の加熱などの他の目的
のために使用することができる。
【0043】高温における再生装置の運転には多数の欠
点がある。第1に、高温が再生装置の製造に使用された
材料に損失を与えることがある。本発明の場合と同様に
、このことが特に真実であるのは、酸素を吸収するか比
較的高温で空気に暴露されたとき非常に腐食性になる吸
湿性塩水が存在する場合に動作する目的のため、再生装
置がポリマ接着材を使用するプラスティック材料で作ら
れ、空気−蒸気−塩水直接接触熱交換器の製造に紙マト
リクス・ウエブが使用される場合である。第2に、燃焼
排ガスとヒータ54D内の熱気との間の熱伝導表面上の
温度差が比較的小さいので、高温が使用される場合は、
空気ヒータ54D中の熱伝導表面の面積を大きくするこ
とが必要になる。さらに、高温の塩水が空気−塩水−蒸
気直接接触熱交換器50(図7)または50D(図11
)に到達し、その結果、温室そのものから水蒸気を吸収
する塩水の効率を減少させることがないことを保証する
ため、(米国特許4,841,740号、または)図1
2(C)に示されたような、塩水−塩水熱交換器または
回収熱交換器を使用することができる。(米国特許4,
841,740号の開示は参照によって本出願に組込ま
れる。)代替方法として、再生装置と熱交換器50また
は50Dそれぞれとの間で交換される塩水の量を最低限
にすることができる。この方法の場合、エンタルピーが
一定に近い条件での動作が保証される。
点がある。第1に、高温が再生装置の製造に使用された
材料に損失を与えることがある。本発明の場合と同様に
、このことが特に真実であるのは、酸素を吸収するか比
較的高温で空気に暴露されたとき非常に腐食性になる吸
湿性塩水が存在する場合に動作する目的のため、再生装
置がポリマ接着材を使用するプラスティック材料で作ら
れ、空気−蒸気−塩水直接接触熱交換器の製造に紙マト
リクス・ウエブが使用される場合である。第2に、燃焼
排ガスとヒータ54D内の熱気との間の熱伝導表面上の
温度差が比較的小さいので、高温が使用される場合は、
空気ヒータ54D中の熱伝導表面の面積を大きくするこ
とが必要になる。さらに、高温の塩水が空気−塩水−蒸
気直接接触熱交換器50(図7)または50D(図11
)に到達し、その結果、温室そのものから水蒸気を吸収
する塩水の効率を減少させることがないことを保証する
ため、(米国特許4,841,740号、または)図1
2(C)に示されたような、塩水−塩水熱交換器または
回収熱交換器を使用することができる。(米国特許4,
841,740号の開示は参照によって本出願に組込ま
れる。)代替方法として、再生装置と熱交換器50また
は50Dそれぞれとの間で交換される塩水の量を最低限
にすることができる。この方法の場合、エンタルピーが
一定に近い条件での動作が保証される。
【0044】本発明においては、再生装置と熱交換器5
0または50Dそれぞれとの間に交換される塩水の量を
減少させること、すなわち、再生装置への塩水の流量を
減少させることが望ましい。そうではあるが、塩水が結
晶化しないこと、および、塩水が濃縮されればされるほ
ど塩水が水を蒸発させることが困難になるのであるから
、あまりにも濃密に塩水が濃縮されることがないことを
保証するために十分な流量を維持しなければならない。
0または50Dそれぞれとの間に交換される塩水の量を
減少させること、すなわち、再生装置への塩水の流量を
減少させることが望ましい。そうではあるが、塩水が結
晶化しないこと、および、塩水が濃縮されればされるほ
ど塩水が水を蒸発させることが困難になるのであるから
、あまりにも濃密に塩水が濃縮されることがないことを
保証するために十分な流量を維持しなければならない。
【0045】本発明に従うと、再生装置への塩水の流量
は、吸収装置または空気−塩水熱交換器50Dが水蒸気
を吸収し、再生装置において塩水から水蒸気が蒸発する
速度の2倍以上、40倍未満でなければならない。塩水
が塩化カルシウムまたはマグネシウム塩を含有している
場合、再生装置への塩水の望ましい流量は、再生装置に
おいて水が塩水から蒸発する速度の約10倍でなければ
ならない。例えば、再生装置内の水の蒸発速度が約20
Kg/hrである場合、再生装置への塩水の流速は約2
00Kg/hrでなければならず、空気−蒸気−塩水直
接接触交換器(50または50D)への塩水の流量は約
2,000Kg/hrでなければならず、塩水は約20
liters/hrの水蒸気を包囲構造物内の空気から
吸収しなければならない。そのような場合、塩水に供給
されたエネルギーまたはエンタルピーの約74%が塩水
から水蒸気を蒸発させるために使用され、定エンタルピ
ー動作からの逸脱は約26%である。塩水の活動度(相
対湿度に相当;塩水の吸湿性の尺度)は、熱交換器(5
0または50D)内においては約50%であり、再生装
置内においては約40%でなければならない。
は、吸収装置または空気−塩水熱交換器50Dが水蒸気
を吸収し、再生装置において塩水から水蒸気が蒸発する
速度の2倍以上、40倍未満でなければならない。塩水
が塩化カルシウムまたはマグネシウム塩を含有している
場合、再生装置への塩水の望ましい流量は、再生装置に
おいて水が塩水から蒸発する速度の約10倍でなければ
ならない。例えば、再生装置内の水の蒸発速度が約20
Kg/hrである場合、再生装置への塩水の流速は約2
00Kg/hrでなければならず、空気−蒸気−塩水直
接接触交換器(50または50D)への塩水の流量は約
2,000Kg/hrでなければならず、塩水は約20
liters/hrの水蒸気を包囲構造物内の空気から
吸収しなければならない。そのような場合、塩水に供給
されたエネルギーまたはエンタルピーの約74%が塩水
から水蒸気を蒸発させるために使用され、定エンタルピ
ー動作からの逸脱は約26%である。塩水の活動度(相
対湿度に相当;塩水の吸湿性の尺度)は、熱交換器(5
0または50D)内においては約50%であり、再生装
置内においては約40%でなければならない。
【0046】さらに、空気−蒸気−塩水直接接触熱交換
器50または50Dそれぞれに入る熱気の温度は、約3
0から200℃までの間、できれば約100℃でなけれ
ばならない。約30℃未満の温度においては蒸発プロセ
スが効率的に行われない。
器50または50Dそれぞれに入る熱気の温度は、約3
0から200℃までの間、できれば約100℃でなけれ
ばならない。約30℃未満の温度においては蒸発プロセ
スが効率的に行われない。
【0047】図13に示された湿度線図は、再生装置内
の空気−塩水界面における塩水の状態の例を描いている
。示されている通り、16.5℃(点0)の包囲構造物
温度は65℃(点7)に加熱された後、再生装置内の希
釈塩水と接触する。再生装置への塩水の流量がゼロであ
る場合は、線7−1に沿って空気が冷却されることにな
るはずである。線7−1は定エンタルピー線(湿球温度
28℃)である。定エンタルピー条件下で水が蒸発する
と、この空気と接触する希釈塩水は濃縮される。これは
塩水を濃縮するための最も効率的な方法なのであるから
、上記は理想的な動作を示している。ただし、実際の操
作においては、新鮮な希釈塩水の供給がなく、再生装置
内の塩水は結晶しようとするので、この動作を行わせる
ことはほとんど不可能である。
の空気−塩水界面における塩水の状態の例を描いている
。示されている通り、16.5℃(点0)の包囲構造物
温度は65℃(点7)に加熱された後、再生装置内の希
釈塩水と接触する。再生装置への塩水の流量がゼロであ
る場合は、線7−1に沿って空気が冷却されることにな
るはずである。線7−1は定エンタルピー線(湿球温度
28℃)である。定エンタルピー条件下で水が蒸発する
と、この空気と接触する希釈塩水は濃縮される。これは
塩水を濃縮するための最も効率的な方法なのであるから
、上記は理想的な動作を示している。ただし、実際の操
作においては、新鮮な希釈塩水の供給がなく、再生装置
内の塩水は結晶しようとするので、この動作を行わせる
ことはほとんど不可能である。
【0048】したがって、定エンタルピー線から逸れた
線に沿って動作する必要がある。このことが図13の線
7−2によって示唆されている。この場合においても、
包囲構造物の空気は、再生装置内で希釈塩水と接触する
前に60℃に加熱されるが、再生プロセスの間、再生装
置に希釈塩水が追加されるので、定エンタルピーの線か
ら逸脱した結果になる。この逸脱を最低限にすることが
望ましい。再生装置への塩水の流量を最低にすることに
よって、この逸脱を最低にすることができる。塩水の流
量が再生装置にとって大きすぎる場合、動作は線7−3
に沿って行われることになり、定エンタルピー条件から
の逸脱が必要以上に大きくなる結果、再生プロセスの効
率が低下する。
線に沿って動作する必要がある。このことが図13の線
7−2によって示唆されている。この場合においても、
包囲構造物の空気は、再生装置内で希釈塩水と接触する
前に60℃に加熱されるが、再生プロセスの間、再生装
置に希釈塩水が追加されるので、定エンタルピーの線か
ら逸脱した結果になる。この逸脱を最低限にすることが
望ましい。再生装置への塩水の流量を最低にすることに
よって、この逸脱を最低にすることができる。塩水の流
量が再生装置にとって大きすぎる場合、動作は線7−3
に沿って行われることになり、定エンタルピー条件から
の逸脱が必要以上に大きくなる結果、再生プロセスの効
率が低下する。
【0049】一般に、希釈塩水と加熱された空気との接
触を理由とする希釈塩水からの水の蒸発によって希釈塩
水が濃縮される再生装置の動作と、再生装置からの濃縮
塩水が包囲構造物内空気の塩水への凝縮によって希釈さ
れる、包囲構造物内の直接接触熱交換器または除湿装置
の動作との間にはある関係が存在する。具体的に説明す
ると、線7−1によって示された通り、再生装置が定エ
ンタルピー条件下で動作する場合、包囲構造物内の直接
接触熱交換器は、線0−1’に沿って、定エンタルピー
の条件下で動作することになる。再生装置内の線7−2
に沿った動作条件は、線0−2’に沿った包囲構造物内
の直接接触熱交換器の動作に関連する。以下同様である
。
触を理由とする希釈塩水からの水の蒸発によって希釈塩
水が濃縮される再生装置の動作と、再生装置からの濃縮
塩水が包囲構造物内空気の塩水への凝縮によって希釈さ
れる、包囲構造物内の直接接触熱交換器または除湿装置
の動作との間にはある関係が存在する。具体的に説明す
ると、線7−1によって示された通り、再生装置が定エ
ンタルピー条件下で動作する場合、包囲構造物内の直接
接触熱交換器は、線0−1’に沿って、定エンタルピー
の条件下で動作することになる。再生装置内の線7−2
に沿った動作条件は、線0−2’に沿った包囲構造物内
の直接接触熱交換器の動作に関連する。以下同様である
。
【0050】動作が定エンタルピーの線に沿って(すな
わち、線0−1’に沿って)いる場合、包囲構造物中の
熱交換器は最も効率的に動作するはずである。そのよう
な条件下においては、包囲構造物内の空気1キログラム
毎に、その空気から1.7グラムの水が除去されること
になるはずだからである。線0−2’に沿った動作の場
合は、僅か1.5グラムの水しか除去されない。また、
線0−3’に沿った動作の場合は、僅か0.3グラムの
水しか除去されないはずである。そのように、再生装置
内の定エンタルピー動作からの逸脱が過度であると、包
囲構造物内の除湿装置の動作の効率が厳しく減少するこ
とになる。
わち、線0−1’に沿って)いる場合、包囲構造物中の
熱交換器は最も効率的に動作するはずである。そのよう
な条件下においては、包囲構造物内の空気1キログラム
毎に、その空気から1.7グラムの水が除去されること
になるはずだからである。線0−2’に沿った動作の場
合は、僅か1.5グラムの水しか除去されない。また、
線0−3’に沿った動作の場合は、僅か0.3グラムの
水しか除去されないはずである。そのように、再生装置
内の定エンタルピー動作からの逸脱が過度であると、包
囲構造物内の除湿装置の動作の効率が厳しく減少するこ
とになる。
【0051】望ましい実施例においては、包囲構造物の
空気は再生装置内で希釈塩水に接触する前に100℃に
加熱され、図13の点4において示されている通り、再
生装置の動作に関与する定エンタルピー条件からの逸脱
は僅かである。再生装置のそのような動作は、図13に
線0−2’で示された条件(これも定エンタルピー条件
から僅かに逸脱した条件)下における除湿装置の動作と
関連する。除湿装置内の塩水の流量は、温室空気内の水
蒸気の除湿装置内の塩水上への凝縮速度の約100倍で
あり、再生装置への塩水の流量は凝縮の速度の10倍で
ある。直接接触熱交換器56Dに入る空気またはガスの
温度は約100℃であることが望ましい。
空気は再生装置内で希釈塩水に接触する前に100℃に
加熱され、図13の点4において示されている通り、再
生装置の動作に関与する定エンタルピー条件からの逸脱
は僅かである。再生装置のそのような動作は、図13に
線0−2’で示された条件(これも定エンタルピー条件
から僅かに逸脱した条件)下における除湿装置の動作と
関連する。除湿装置内の塩水の流量は、温室空気内の水
蒸気の除湿装置内の塩水上への凝縮速度の約100倍で
あり、再生装置への塩水の流量は凝縮の速度の10倍で
ある。直接接触熱交換器56Dに入る空気またはガスの
温度は約100℃であることが望ましい。
【0052】図9においては、塩水の再生に際して間接
的に加熱された空気が使用されているが、塩水を再生さ
せるためにその他の方法を使用することができる。例え
ば、塩水を加熱するために、燃焼排ガス、または、燃焼
排ガスによって間接的に加熱された空気を使用すること
ができる(図7に示されている通り)。
的に加熱された空気が使用されているが、塩水を再生さ
せるためにその他の方法を使用することができる。例え
ば、塩水を加熱するために、燃焼排ガス、または、燃焼
排ガスによって間接的に加熱された空気を使用すること
ができる(図7に示されている通り)。
【0053】この実施例においては、開口62Dを介し
て温室に入ってくる交換空気(交換空気の温度は、例え
ば、温室内の空気の温度より低い)は、熱水ヒータ62
Dとの接触によって加熱されるので、ヒータから出て行
く空気と温室に入って来る空気は温室内の空気より暖か
い。したがって、開口62Dの位置を温室の上部中、植
物の屋根状の葉の上方に取ると、温室内の空気の浮遊熱
束が更に減少されることになる。植物のレベルにおいて
室内の空気より暖かい交換空気が床に向かって下りてこ
ないからである。その結果、温室の換気中、植物の屋根
状の葉を通す空気の対流は抑圧されることになり、植物
の蒸散も抑圧されることになる。
て温室に入ってくる交換空気(交換空気の温度は、例え
ば、温室内の空気の温度より低い)は、熱水ヒータ62
Dとの接触によって加熱されるので、ヒータから出て行
く空気と温室に入って来る空気は温室内の空気より暖か
い。したがって、開口62Dの位置を温室の上部中、植
物の屋根状の葉の上方に取ると、温室内の空気の浮遊熱
束が更に減少されることになる。植物のレベルにおいて
室内の空気より暖かい交換空気が床に向かって下りてこ
ないからである。その結果、温室の換気中、植物の屋根
状の葉を通す空気の対流は抑圧されることになり、植物
の蒸散も抑圧されることになる。
【0054】代替方法として、浮遊熱束をさらに減少さ
せるため、普通は外気より冷たい交換空気を温室内に存
在する空気との混合だけによって加熱する(すなわち、
ヒータ64Dのようなヒータを使用しない)場合は、開
口62Dの位置を、温室の下部中、例えば、植物の屋根
状の葉の下方に取ることができる。そのような減少が行
われるのは、普通、交換空気は、温室内の空気によって
加熱された場合であっても、温室内の残りの空気より、
例えば数℃だけ低い温度に留まるからである。その結果
、交換空気は温室の床の近くに留まり、植物の屋根状の
葉を通して上昇しない、すなわち、温室内の空気の運動
に寄与しない。
せるため、普通は外気より冷たい交換空気を温室内に存
在する空気との混合だけによって加熱する(すなわち、
ヒータ64Dのようなヒータを使用しない)場合は、開
口62Dの位置を、温室の下部中、例えば、植物の屋根
状の葉の下方に取ることができる。そのような減少が行
われるのは、普通、交換空気は、温室内の空気によって
加熱された場合であっても、温室内の残りの空気より、
例えば数℃だけ低い温度に留まるからである。その結果
、交換空気は温室の床の近くに留まり、植物の屋根状の
葉を通して上昇しない、すなわち、温室内の空気の運動
に寄与しない。
【0055】さらに、一般的な規則としては、上述の通
り、換気を減少させると浮遊熱束が減少するが、温室を
密封して周辺空気の温室内への侵入を防ぐことも望まし
い。通常、周辺空気の温室内への侵入も浮遊熱束を増大
させるからである。
り、換気を減少させると浮遊熱束が減少するが、温室を
密封して周辺空気の温室内への侵入を防ぐことも望まし
い。通常、周辺空気の温室内への侵入も浮遊熱束を増大
させるからである。
【0056】上述の説明は、植物が置かれた温室または
包囲構造物内の空気の浮遊熱束を減少させる方法と手段
について述べたが、本発明はまた、必要な場合には、そ
のような包囲構造物内の湿気レベルを規制するため、ま
たは、増大させるためにさえ使用することができる。こ
のことは、植物の蒸散を制御するため、温室内の空気の
浮遊熱束または熱対流を調整することによって行うこと
ができる。例えば、浮遊熱束は、換気割合を増大させ、
植物の蒸散を増大させることによって増大させることが
できる。また、温室の床上または床の近くに置かれた加
熱システムによる温室内空気の加熱も、浮遊熱束と植物
蒸散を増大させる。そのような場合は、対流ヒータの使
用が有利である。対流ヒータは、また、熱対流、すなわ
ち温室内を通した空気の浮遊熱束を増大させ、このこと
が植物蒸散を増大させるからである。
包囲構造物内の空気の浮遊熱束を減少させる方法と手段
について述べたが、本発明はまた、必要な場合には、そ
のような包囲構造物内の湿気レベルを規制するため、ま
たは、増大させるためにさえ使用することができる。こ
のことは、植物の蒸散を制御するため、温室内の空気の
浮遊熱束または熱対流を調整することによって行うこと
ができる。例えば、浮遊熱束は、換気割合を増大させ、
植物の蒸散を増大させることによって増大させることが
できる。また、温室の床上または床の近くに置かれた加
熱システムによる温室内空気の加熱も、浮遊熱束と植物
蒸散を増大させる。そのような場合は、対流ヒータの使
用が有利である。対流ヒータは、また、熱対流、すなわ
ち温室内を通した空気の浮遊熱束を増大させ、このこと
が植物蒸散を増大させるからである。
【0057】結果的に、例えば、温室からの空気の通気
の規制を、夜間のような低照明レベルの期間中に植物蒸
散を制御するために使用することができる。この場合、
必要であれば、適当なヒータによって加熱された温室内
の空気を除湿するため、潜熱コンバータを使用すること
が望ましい。したがって、本発明のこの局面に従い、包
囲構造物内の空気の浮遊熱束を制御することによって、
包囲構造物上の熱負荷、すなわち、包囲構造物内の空気
の条件を支配することができる。
の規制を、夜間のような低照明レベルの期間中に植物蒸
散を制御するために使用することができる。この場合、
必要であれば、適当なヒータによって加熱された温室内
の空気を除湿するため、潜熱コンバータを使用すること
が望ましい。したがって、本発明のこの局面に従い、包
囲構造物内の空気の浮遊熱束を制御することによって、
包囲構造物上の熱負荷、すなわち、包囲構造物内の空気
の条件を支配することができる。
【0058】その上、上述の説明は、温室内の空気の浮
遊熱束を減少または制御するための方法と手段について
述べたが、本発明、特に、図7、8、9と11に示され
た実施例は、ほとんどすべての包囲構造物、たとえば、
温室、きのこ栽培室、動物包囲構造物、包囲された水泳
プール、包囲されたスケートリンク、店舗、倉庫、およ
び、湿気の源を有するその他の包囲構造物内の空気の条
件の制御に際しての使用に、具体的に利用することがで
きる。そのような状況においては、図7に示され、図7
に関連して説明された空気−塩水−蒸気直接接触熱交換
気50(または図11の50D)が、包囲構造物内の空
気を除湿し、蒸気が塩水上に凝縮すると空気中の水蒸気
からの潜熱を顕熱に変換させ、その顕熱を、ほとんど即
座に包囲構造物内の空気に戻すために使用される。この
場合、包囲構造物内の空気が事実上定エンタルピーに近
い条件であることが望ましい。そのような動作によって
作られた希釈塩水は図7に示されたリザーバ11B(ま
たは、図11の11D)に戻され、そのリザーバからの
塩水は、図7に示されたリザーバ11B(または、上述
の通り、できれば、大気中に排気される加熱された空気
とともに、図11に示された11D)からの塩水との接
触によって再生される。上述の通り、排気される空気に
含まれる顕熱と潜熱は、包囲構造物内の空気にだけでな
く、交換空気にも移すことができる。
遊熱束を減少または制御するための方法と手段について
述べたが、本発明、特に、図7、8、9と11に示され
た実施例は、ほとんどすべての包囲構造物、たとえば、
温室、きのこ栽培室、動物包囲構造物、包囲された水泳
プール、包囲されたスケートリンク、店舗、倉庫、およ
び、湿気の源を有するその他の包囲構造物内の空気の条
件の制御に際しての使用に、具体的に利用することがで
きる。そのような状況においては、図7に示され、図7
に関連して説明された空気−塩水−蒸気直接接触熱交換
気50(または図11の50D)が、包囲構造物内の空
気を除湿し、蒸気が塩水上に凝縮すると空気中の水蒸気
からの潜熱を顕熱に変換させ、その顕熱を、ほとんど即
座に包囲構造物内の空気に戻すために使用される。この
場合、包囲構造物内の空気が事実上定エンタルピーに近
い条件であることが望ましい。そのような動作によって
作られた希釈塩水は図7に示されたリザーバ11B(ま
たは、図11の11D)に戻され、そのリザーバからの
塩水は、図7に示されたリザーバ11B(または、上述
の通り、できれば、大気中に排気される加熱された空気
とともに、図11に示された11D)からの塩水との接
触によって再生される。上述の通り、排気される空気に
含まれる顕熱と潜熱は、包囲構造物内の空気にだけでな
く、交換空気にも移すことができる。
【0059】図7において熱交換表面58、62として
示された間接熱交換器と、図11のダクト60Dの壁は
、膨張式プラスティック・フィルム・ダクトの構造であ
ることが望ましい。大きな熱交換面積を提供するために
は、そのようなダクトの直径は大きくなければならず、
その結果、容積が大きくなるはずである。ダクトの容積
を最低にするためには、ダクトが細いダクトの構造であ
ることが望ましい。図7に示された実施例においては、
一つのダクトを他のダクトの内側に納めた構造とするこ
とができる。この構造がさらに図12(A)に示されて
いる。特に、空気が中を貫通する場合に細いダクトとし
ての形状を維持するため、ダクトを図12(B)に示さ
れた方法に類似した方法で縫合または綴合わせて支持を
備えるようにし、同時に、空気が自由に効果的な方法で
ダクトを貫通することができるようにすることができる
。そのような構造は、包囲された水泳プールにおいて特
に有利である。
示された間接熱交換器と、図11のダクト60Dの壁は
、膨張式プラスティック・フィルム・ダクトの構造であ
ることが望ましい。大きな熱交換面積を提供するために
は、そのようなダクトの直径は大きくなければならず、
その結果、容積が大きくなるはずである。ダクトの容積
を最低にするためには、ダクトが細いダクトの構造であ
ることが望ましい。図7に示された実施例においては、
一つのダクトを他のダクトの内側に納めた構造とするこ
とができる。この構造がさらに図12(A)に示されて
いる。特に、空気が中を貫通する場合に細いダクトとし
ての形状を維持するため、ダクトを図12(B)に示さ
れた方法に類似した方法で縫合または綴合わせて支持を
備えるようにし、同時に、空気が自由に効果的な方法で
ダクトを貫通することができるようにすることができる
。そのような構造は、包囲された水泳プールにおいて特
に有利である。
【0060】包囲構造物内において異常に高い湿度条件
が発生した場合、直接接触熱交換器または吸収装置(図
7の50と図11の50D)は、塩水再生装置または濃
縮装置が除去することができるより多くの水蒸気を空気
から収集することができる。そのような場合、リザーバ
11(図7)またはリザーバ11D(図11)中の塩水
レベルは上昇する。リザーバのサイズは、正常条件下に
おいてリザーバ中に存在する塩水の容積の2倍であるこ
とが望ましい。
が発生した場合、直接接触熱交換器または吸収装置(図
7の50と図11の50D)は、塩水再生装置または濃
縮装置が除去することができるより多くの水蒸気を空気
から収集することができる。そのような場合、リザーバ
11(図7)またはリザーバ11D(図11)中の塩水
レベルは上昇する。リザーバのサイズは、正常条件下に
おいてリザーバ中に存在する塩水の容積の2倍であるこ
とが望ましい。
【0061】例えば、再生装置の機能異常を原因として
、リザーバ中において塩水のオーバーフローが発生しな
いことを保証するため、必要に応じて、オーバーフロー
状態と直接接触熱交換器および/または塩水再生装置の
動作の停止を検出するために、高レベル塩水検出装置6
7(図7)または67D(図11)が利用される。低レ
ベル塩水検出装置69(図7)または69D(図11)
は、例えば包囲構造物内の湿度レベルが低いことを原因
として、リザーバ中の塩水のレベルが低下したとき、再
生装置の動作を停止させるために使用することができる
。レベル検出装置68(図7)または68D(図11)
は、塩水レベルの正常値への復帰を示すために使用され
るが、塩水再生装置の動作を更新させるために利用する
ことができる。
、リザーバ中において塩水のオーバーフローが発生しな
いことを保証するため、必要に応じて、オーバーフロー
状態と直接接触熱交換器および/または塩水再生装置の
動作の停止を検出するために、高レベル塩水検出装置6
7(図7)または67D(図11)が利用される。低レ
ベル塩水検出装置69(図7)または69D(図11)
は、例えば包囲構造物内の湿度レベルが低いことを原因
として、リザーバ中の塩水のレベルが低下したとき、再
生装置の動作を停止させるために使用することができる
。レベル検出装置68(図7)または68D(図11)
は、塩水レベルの正常値への復帰を示すために使用され
るが、塩水再生装置の動作を更新させるために利用する
ことができる。
【0062】代替方法として、塩水の温度が特定のレベ
ル、例えば、50℃以上に上昇したとき再生装置の動作
を停止させるため、再生装置内の塩水の温度を検出する
ためにサミスタ65Dを使用することができる。そのよ
うな高温が発生するのは再生装置の中にある塩水の濃度
が高いときであるが、リザーバ11(図7)または11
D(図11)中のレベルが結晶が発生する危険が存在す
る程度にまで低下したときにも表示が与えられる。
ル、例えば、50℃以上に上昇したとき再生装置の動作
を停止させるため、再生装置内の塩水の温度を検出する
ためにサミスタ65Dを使用することができる。そのよ
うな高温が発生するのは再生装置の中にある塩水の濃度
が高いときであるが、リザーバ11(図7)または11
D(図11)中のレベルが結晶が発生する危険が存在す
る程度にまで低下したときにも表示が与えられる。
【0063】他方、直接接触熱交換器56D中の塩水と
の接触に先立って加熱される空気の流れの経路中に置か
れるサミスタ66Dは、空気の温度が、再生装置にとっ
て有害であるはずのしきい値、例えば、150℃以上に
上昇したとき、熱気の流れを停止させるために使用する
ことができる。
の接触に先立って加熱される空気の流れの経路中に置か
れるサミスタ66Dは、空気の温度が、再生装置にとっ
て有害であるはずのしきい値、例えば、150℃以上に
上昇したとき、熱気の流れを停止させるために使用する
ことができる。
【0064】上述の説明は、包囲構造物中の空気を除湿
するために動作するシステムについて述べたが、保守さ
れた場合、それらのシステム、特に図7と図11に関連
して説明されたシステムは、除湿装置として使用するこ
とができる。そのような場合、再生装置の動作を停止し
、直接接触熱交換器50または50Dが除湿装置として
機能するために十分に希釈された塩水をシステムが収容
することができるようにしなければならない。この場合
、塩水は新鮮水に類似した活性度レベルを有することに
なる。代替方法として、望ましい場合には、季節毎に、
システム中の塩水を除去し、新鮮水に換えることができ
る。
するために動作するシステムについて述べたが、保守さ
れた場合、それらのシステム、特に図7と図11に関連
して説明されたシステムは、除湿装置として使用するこ
とができる。そのような場合、再生装置の動作を停止し
、直接接触熱交換器50または50Dが除湿装置として
機能するために十分に希釈された塩水をシステムが収容
することができるようにしなければならない。この場合
、塩水は新鮮水に類似した活性度レベルを有することに
なる。代替方法として、望ましい場合には、季節毎に、
システム中の塩水を除去し、新鮮水に換えることができ
る。
【0065】本発明の方法と装置によってもたらされる
長所と改良された結果は、上述の本発明の望ましい実施
例の説明から明らかである。添付請求項に説明されてい
る通り、本発明の精神と範囲から離れることなく、様々
な変更と修正を加えることができる。
長所と改良された結果は、上述の本発明の望ましい実施
例の説明から明らかである。添付請求項に説明されてい
る通り、本発明の精神と範囲から離れることなく、様々
な変更と修正を加えることができる。
【図1】普通のタイプの密閉構造を備えた在来型温室の
図である。
図である。
【図2】二重密閉温室と呼ばれる在来型設計の温室の図
である。
である。
【図3】夜間のような低照明レベルの期間中に存在する
ポジティブ・フィードバック状態を示すフローチャート
であり、そのような期間中の植物蒸散の増大が湿度を増
大させること、湿度を減少させるために換気が必要とな
ること、換気は外部源からの熱の追加を必要とすること
、外部源からの熱の追加自身が包囲構造物内と植物の屋
根状の葉を通す対流熱の流れを増大させて植物蒸散をさ
らに促すこと、および植物蒸散の増大がさらなる換気を
必要とさせることを示す。
ポジティブ・フィードバック状態を示すフローチャート
であり、そのような期間中の植物蒸散の増大が湿度を増
大させること、湿度を減少させるために換気が必要とな
ること、換気は外部源からの熱の追加を必要とすること
、外部源からの熱の追加自身が包囲構造物内と植物の屋
根状の葉を通す対流熱の流れを増大させて植物蒸散をさ
らに促すこと、および植物蒸散の増大がさらなる換気を
必要とさせることを示す。
【図4】加熱サイクルを示し、また、夜間のような低照
明レベルの期間中の温室の定期的換気と加熱の結果とし
ての温室内の湿度と温度のサイクルを示す2枚のチャー
トを示す図である。
明レベルの期間中の温室の定期的換気と加熱の結果とし
ての温室内の湿度と温度のサイクルを示す2枚のチャー
トを示す図である。
【図5】中に地表面の近くヒータが置かれ、本発明に従
って空気を除湿する目的のために空気−塩水−蒸気熱交
換器が使用されている、温室のような包囲構造物を通す
断面図である。
って空気を除湿する目的のために空気−塩水−蒸気熱交
換器が使用されている、温室のような包囲構造物を通す
断面図である。
【図6】図5の断面図に類似しているが、高くされたヒ
ータ位置を示す、温室のような包囲構造物を通す断面図
である。
ータ位置を示す、温室のような包囲構造物を通す断面図
である。
【図7】本発明に従った包囲構造物中の環境の制御を示
すことを目的とした、温室のような包囲構造物の様式図
である。
すことを目的とした、温室のような包囲構造物の様式図
である。
【図8】図7に示された本発明の実施例に関連して、塩
水の再生に使用するためのヒータを示す様式図である。
水の再生に使用するためのヒータを示す様式図である。
【図9】図7に示された本発明の実施例に関連して、塩
水の再生に使用するための他のタイプのヒータを示す様
式図である。
水の再生に使用するための他のタイプのヒータを示す様
式図である。
【図10】本発明の別の実施例に従った包囲構造物中の
環境の制御を示す、温室のような包囲構造物を通す断面
図である。
環境の制御を示す、温室のような包囲構造物を通す断面
図である。
【図11】本発明のまた別の実施例に従った、温室のよ
うな包囲構造物の様式図である。
うな包囲構造物の様式図である。
【図12】(A)は包囲構造物中の空気に熱を移すため
、本発明の実施例中で使用される間接熱交換器の様式図
、(B)は(A)に示されたタイプの間接熱交換器の断
面図、(C)は本発明の実施例に従った塩水予熱装置の
様式図である。
、本発明の実施例中で使用される間接熱交換器の様式図
、(B)は(A)に示されたタイプの間接熱交換器の断
面図、(C)は本発明の実施例に従った塩水予熱装置の
様式図である。
【図13】包囲構造物内の空気を調節するために使用さ
れた場合の本発明の動作を示す吸収性チャートである。
れた場合の本発明の動作を示す吸収性チャートである。
Claims (10)
- 【請求項1】 低照明レベルの期間中、屋根状の葉を
有する植物を収容した温室上の熱負荷を制御するための
方法であって、前記屋根状の葉を通して流れる空気流の
流量を制御することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の方法であって、温室内
の湿度を制御するため、低照明レベルの期間中温室から
空気を排気する段階、および、温室から排気された空気
を、温室内の熱対流を最低にする方法で交換する段階と
を特徴とする方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の方法であって、屋根状
の葉の上方に設けられた温室内の換気孔を通して温室か
ら空気を排気させる段階、および、交換空気の温度が温
室内の空気の温度より低い場合は、排気された空気を屋
根状の葉の下に設けられた温室内の取入れ口から取る周
辺空気と交換する段階とを特徴とする方法。 - 【請求項4】 請求項2記載の方法であって、屋根状
の葉の上方に設けられた温室内の換気孔を通して温室か
ら空気を排気させる段階、排気された空気を屋根状の葉
の下方に設けられた温室への取入れ口から取る周辺空気
と交換する段階、および、屋根状の葉を通す空気の下降
流れを阻害するため、交換空気を加熱する段階を特徴と
する方法。 - 【請求項5】 請求項1記載の方法であって、空気を
加熱することなく植物を加熱するため、温室内で赤外線
ヒータを使用することを特徴とする方法。 - 【請求項6】 請求項1記載の方法であって、事実上
エンタルピーが一定である条件下において温室内の空気
を除湿することにより、空気中の水蒸気の凝縮潜熱の事
実上全部を、除湿によって加熱される空気中に戻す段階
を特徴とする方法。 - 【請求項7】 低照明レベルの期間中、成長中の植物
を収容している温室上の熱負荷を制御するための装置で
あって、空気を除湿するため、および、希釈塩水を作る
ため、包囲構造物内の空気を濃縮された塩水と接触させ
ることにより、空気から取られる水蒸気を塩水中に凝縮
させるためのアブソーバ空気−塩水−蒸気熱交換器:加
熱された空気を作るために温室内の空気を加熱するため
のヒータ;濃縮された塩水を作るため、および、空気を
加湿するため、希釈塩水から水を蒸発させるために前記
加熱された空気を希釈塩水に接触させるための再生装置
空気−塩水−蒸気熱交換器;および、濃縮塩水をアブソ
ーバ熱交換器に供給するための手段とを含んでおり、ア
ブソーバ熱交換器と再生装置熱交換器の両方が、アブソ
ーバ熱交換器内の凝縮の潜熱の事実上全部が空気に移さ
れ、再生装置熱交換器内の蒸発の潜熱の事実上全部が塩
水に移される、事実上エンタルピーが一定である条件下
で動作することを特徴とする装置。 - 【請求項8】 請求項7記載の装置であって、再生装
置熱交換器に塩水が供給される速度が、アブソーバ熱交
換器内で水が凝縮される速度の2倍以上、40倍未満で
あることを特徴とする装置。 - 【請求項9】 請求項7記載の装置であって、再生装
置熱交換器に塩水が供給される速度が、アブソーバ熱交
換器内で水が凝縮される速度の10倍であることを特徴
とする装置。 - 【請求項10】 請求項7記載の装置であって、加熱
された空気の温度が約50℃から200℃までであるこ
とを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US581928 | 1990-09-12 | ||
| US07/581,928 US5392611A (en) | 1984-04-16 | 1990-09-12 | Method of and apparatus for reducing the heat load on a greenhouse |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04248931A true JPH04248931A (ja) | 1992-09-04 |
Family
ID=24327142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3233367A Pending JPH04248931A (ja) | 1990-09-12 | 1991-09-12 | 包囲構造物上の熱負荷を制御するための方法と装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5392611A (ja) |
| EP (1) | EP0476929A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04248931A (ja) |
| CA (1) | CA2050389A1 (ja) |
| IL (1) | IL99409A0 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012516684A (ja) * | 2009-02-02 | 2012-07-26 | プリヴァ ビー.ヴイ. | 有機体の空間環境における気候制御システム、及びその空間環境、制御システム及びプログラム |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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