JPS59192023A - 蓄熱温室 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は蓄熱温室に係り、特に年間を圃じて省エネルキ
ー的且つ快適な室内環境を得るのに適した蓄熱温室に関
する。

〔発明の背景〕

匠来の温室装置は、主としてＷｇ＄−の米・蓄熱及び保
温に工夫の重点がおかれておバ１表季の空調にも兼用で
きるものは少ない。列えは、多層カーテンは寒季の夜間
には有用であるが昼間には収納する必要があり、又結露
等に因る取扱い上のｔｌｌｌｉ　ｄｉ並びに結露及び塵
埃に因るカーテンとしての早期寿命劣化が問題である。

一方、＋ＦＡ李にはこの力〜テンは無用の長物と化し、
温室の冷房の為には別の装置（例えば寒耐紗）の設置が
必要となる。従って、装置の年間稼Ｉｉｈ率が低いうえ
に、短寿命という欠点を有している。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、集・蓄熱効率が高
く、又結露、塵埃停に因る問題を生起せず、然も年間稼
動率の極めて高い蓄熱温室システムを提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明の特徴とするところは、先ず上部空間と下部の植
生域空間とを透明板で流体的に絶縁し、次に上部空間に
は熱線吸収体と可動型の熱線反射体とを適宜間隔で設置
し、更に透明板と熱線吸収体とで形成される空間には流
体出入口を設け、これらに地中熱交換器を結合して、流
体循環の密閉回路を形成したことにある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図によって詳述する。

第１図に於いて、１は温室壁体、２は温室の上部空間と
、下部植生域空間とを流体的に完全に遮断する、上・下
層分離透明板、３は可視光は透過するが熱線は吸収する
熱線吸収板でありこれは可動る熱線反射板、５及び６は
流体の出・人口、７は送風器、８は地中熱交換器、９は
温室内部、１゜は集熱・蓄熱及び放熱用の流体通路であ
る。５−７−８−６−１０−５は流体循環の為の密閉回
路である。

熱線反射板の特性の一例を第２図に示す。即ち、横軸に
波長λ〔μｍ〕をとり、縦紬には透過率τ〔％〕並びに
反射率ρ〔％〕を夫々とってあり、曲線τＲ及びρＲは
当該熱線反射板の透過率及び反射率を、又τＧは比較の
ために通常のガラス板（３ｒｒｖｎ　’　）の透過率を
夫々示す。図に於いて０．４〈λ〈Ｏ１７は可視光線の
領域であり、従って、植物の光合成にとって必要な領域
であり、又ｏ、７＜λ＜２．４は近赤外線の領域であり
、太陽光線中の熱５線はこの部分に入り、エネルギー的
には太陽光線中の約５０％を占めている。４〉λけ、長
波輻射の領域であり、昼間の照シ返しゃ、夜間放射与は
、との領域に属する。この第２図かられかるように、通
常のガラスは全太陽光線を透過するのに対して、当該熱
線反射板は、可視光は通すが、熱線は反射するという特
性を有しているから、これを第１図の構成に於いて、今
、全面にこれ（４）を展張すれば、寒季、特に夜間には
温室地面等からの長波輻射を反射して、熱の流出を防止
して、即ち、高い断熱効果を得る。この場合、反射板４
の表面に水滴や塵埃が付着すると、水の熱線吸収能が高
いので、上記の反射特性が劣化するから、常に低湿度の
状態で使用することが望ましく、その意味からも、上・
下層分離透明板２、を用いる方法が秀れている。

この熱線反射板４と他の資材２及び３との相乗効果につ
いて、第３図によって説明する。即ち、夜間、温室内か
らは、長波輻射ｑＲ並びに対流ｑ、の形で、エネルギー
が外に伝達するが、このとき、当該反射板４の存在によ
って伝達は著しく減少する。図示のμ口＜、夫々の資材
の熱抵抗［ｍ２−　ｈ　−Ｃ／ｋｃａｌ　）をｒ（−ｒ
４、又これらの層間の熱抵抗を７２３＋　γ３４＋　ｒ
４ｈそして、最内面及び最外面の熱抵抗をＴＩ　、　ｒ
６　とすれば、総合の抵抗は、これらの総和（Σｒ）で
あり、従ってこの逆数が熱通過率に−（Σγｌ　−’（
ｋｃａｌ　／ｍ２・ｈ・Ｃ〕であるが、例えば、通常の
気象条芹（冬季）では、ｒＩ＝０．１２６．　ｒ２キｏ
＋　　ｒ　２３　”０．１６．７”３　＝０．０５．　
ｒｓ　４　＝０．３５．　ｒ４　中０．　ｒ４１キ０．
３５．　ｒ、　＝０．００５．　ｒｏ＝０．０３、従ッ
テΣｒ＝１．０２６．に＝０．９７の実現が可能であり
、これは従来の三層カーテン以上の断熱効果である。寒
季の昼間には、熱線反射板４を開放（収納）すれば、全
太陽エネルギーを受は入れることになるから、益室内を
瞳犬眼に暖房することができ、父、後述する如く、余分
のエネルギーは集熱して、地下へ蓄熱することも０Ｔ能
となり、従ってこれを夜間の暖房Ｗと成し得る。但し、
昼間、太陽輻射があっても、極く寒い場ａ１例えば室内
が５Ｃ以下となるような場合、には、尚該熱線反射体は
、密閉（展張）して、保温効果を増強する方がよい。

一方、第４図に示すように、暖季、特に盛夏時の昼間に
は、当該熱線反射板４を密閉（展張）すれば、全太陽光
線Ｉ（λが０．３〜２．４μｍ　ｌのうち植物の光合成
等に必要な可視光；１Ｉｖ（０，４〜０．７μｍ）の入
射を受は入れつつ、強烈な熱線ＩＨ（λが０．７〜２．
４μｍで、太陽光エネルギーの５０％を占める）並びに
照り返しくＩＢや熱気ｑ。

（λ〉４μｍ）のエネルギーをこの反射板で反射して、
室内への入射を抑止するから、夏の昼間と言えども室内
温度は、４が無い時に比べて、はるかに室内温度は低く
保たれ、従って植物にとっても、又、農作業者にとって
も好ましい環境となり、夏期の温室経営効率を大巾に向
上する効果を生む。

加うるに、地中熱交換回路５→７→８→６→１０→５は
主としてｖ季、室温が所定（例えば２５Ｃ）以上に上昇
した場合に作動させることによって余分のエネルギーは
地中に蓄熱するためのものでもあるが、換言すれば温室
の空冷でもあるから、夏期にもこれらの運転をすれば、
更に室内温度を低く成し得る効果を生ずる。

次ニ、熱線吸収板３について、その特性の一例を第５図
に示す。即ち、横及び縦の両軸は、前記第２図と同様に
、波長λ及び透過率τとして、この中に３關厚さの熱線
吸収ガラス板の特性τＰを表示し、又参照の為に通諧の
ガラス板の特１生τＧを併記した。なお、吸収率αと透
過率τとの関係は、反射率を０と仮定してα中１−τで
ある。図かられかるように、この熱線吸収板は可視光頭
載（０，４（λ〈０．７μｍ）では通常ガラスと同じ透
過率（９０％程度）を有するが、熱線の項域（０，７（
λ〈２．４μｍ　）では、はとんど透過率はゼロに近く
、即ち、はとんどの熱線はこれに吸収されることを示す
。これは、集熱器の役目を果すものであり、この熱線吸
収板３と、透明板２とで構成される部分の作用について
、第６図によって説明する。図に於いて、Ｔ。ｌ　’ｌ
　ｐ＋　Ｔｃ及びＴＩは外気、１・、各・心技収板、流
体循環通路及び室内の夫々の温度を示し、又ｒについて
は前記第３図に於けるそれと同じく、夫々の熱低抗を示
す。今、２及び３の間に空気を循環しているとき、太陽
光線Ｉ［：ｋｃａｌ／ｍ２　・ｈ〕が入射すると、熱線
吸収板３に於いては、可視光線１ｖは透過するが、熱源
のみは吸収されて、３は昇温し、又、この時の、温度分
布は同図（ロ）の如くなる。この結果、空気流に熱伝達
が行われるが、そのエネルギー増分をＱσ（ｋｃａｌ　
／　ｍ　２　　・ｈ〕とし、又外部及び温室内に向けて
もエネルギーは流出するから、これをＱ　ｔ（ｋ７／ｍ
２　・ｈ〕とすれば、以下の式が成立する。

■・τピαｐ　＝Ｑｃ＋Ｑｔ　　　　・・・・・・・・
・（１）但し、Ｔｌは壁体１の透過率、αＰは熱線吸収
板３の、吸収率（αＰキ１−τＲ）で娶る。

第１式の両辺を■で除すると、τ１αＰ−ＱＣ／Ｉ＋Ｑ
ｔ／ｉ　　となり、然もＱ　ｃ　／　Ｉは集熱効率とみ
なせるから、これをηとおくと第１式は次のように書き
代えられる。

η−τｌαＰ−Ｑｔ／■　　　　　　・・・・・・・・
・（２）又、Ｑｔけ、温度差に比例して流出する熱量で
あるから、上向きの熱通過率をＫＱ、下向きの熱通過率
をＫＤ　［：ｋｃａｌ／ｍ２−　ｈ−Ｃ］とすると、Ｑ
４＝Ｋｏ　　（Ｔ、−Ｔｌｌｌ十ＫＤＩ（ＴＰ　　Ｔｌ
）＋Ｉ（０２（Ｔ、Ｔｌ）　　　　　　　・・・・・・
・・・（３）となり、更に Ｋｔ＋”’（ｒａ＋＋　ｒ＋　＋γｏ　）−’である。

この理論は、第７図の集熱時性の果験讃１］と一致する
ものであり、即ち、横軸にはΔ゛Ｐｏ。／■、縦軸上半
分にはηを、下半分にはΔＴ０゜をとり、３種類の例に
ついての結果を整理して表示した（但しΔＴ６゜＝Ｔ、
−Ｔ。）。例Ａｒ１Ｘ第１図に示しである不発明の構成
であり、池は参考レリであるが、例Ｂは、熱線吸収板を
２孜１吏用した場♂、そして例Ｃは、単なる二重透明板
の場合の構成であり、夫々に対する集熱特性曲線を、Ａ
、Ｂ、Ｃとして示しである。図から、曲７尿Ｃけ紋も集
熱時性が低く、集熱温度を低く、又は風量を無限大にし
た場合でもηは０．２程度であるし、又集熱温度差の点
でも最も低い。曲線Ｂは集熱時性は城も尚いのであるが
、熱線吸収板を２枚１吏用することによって、光線の室
内への到達率が：・減少してくるという問題が生じる。

父、これらに対して、曲線Ｃは、集熱効率は中間にある
が、０．２程ノ及（ａ１点）は、某に出し得るし、又、
温度差（ａ２点）も数度をとり得て、光分実用的である
（現流の地中熱交換ハウスの蓄熱効率は０，２〜０．３
と言われている。）。

０２点の場合、温度差が小さいので蓄熱する場合、熱交
換の効率が低下するし、一方ｂ２点の場合、温度差が大
きくなり過ぎて、逆に損失が大きくなる問題もある。従
って、循環動力、可視光総合透過率、集熱温度、蓄熱効
率及び集熱効率の点から、総合的に判断すれば、例Ａの
場合が最適である。

なお、Ｎに於いて、２と３とを逆にすれば、ηｍａＸ（
ΔＴ。。−〇の場合）は幾分低下するが、損失の割合が
低減する（曲線の傾斜が緩い）ので、有効な方法であり
、これも本発明の範囲に抱含されるものである。

循環空気の流路抵抗は、循環動力の増大につながるから
、流路形状としては、２と３との中間は、出来るだけ大
きい方が良いが構造強匹、及び空間効率等の点から実用
的には最大２０ｃｒｎ程度とすべきである。流路の形状
としては、日時を並列する方法も考えられるが、これは
流路抵抗が増大すること並びに光線の総合透過率が低下
するという欠点がある。やはり、本実施例の如く、平行
板状の配置方法が、すべての点で、よい。空気の流し方
としては、熱線吸収板の両面上を流す方法も考えられる
が、下方流はよいとして、上方の流れは、外部への熱伝
達を促進するので得策ではなく、本実施例の如く上方の
空間は、密閉空間層にして断熱効果をもたせるべきであ
る。又、流体として、水を用いる方法も考えられるが、
先ず、基準の凍結対策が重大であり、その上、水漏れや
、スケールの付着対策等が必要であり、従って保守・管
理に多大の労力を要する。その点、本実力布例の如く、
空気方式では問題はない。流体通路兼回転軸に集熱又は
斜光用のフィンをとりつけ、フィンの角度制御によって
、種々目的を達する方法も考えられるが、これは、斜光
時には、その分可視光線の入射量が減少すること、並び
に集熱時に流体抵抗が大きく切刀の消費が大きいこと等
の欠点をまぬがれなく、本実施例の作用効果には及ばな
い。

晧季の夜間に於ける暖房の作用について第８図のヅ］に
よって説明する。夜間、室内が所定温度以下になったと
き、空気を循環することによって、地中熱交換器８を介
して地中熱を回収して液体通路１０へ運搬し、透明板２
を介して室内へ放熱して、暖房を行う。このとき、地中
から運んだ熱量Ｑ、の一部は、直接２を介して室内へ伝
達され、一部は熱線吸収板３に伝達した後、放熱するが
、熱線反射板４によって反射され、結局は室内側へ戻っ
てくることになる。室内側Ｑ、だけ熱伝達して、夫りＱ
Ｌ＝Ｑ、−Ｑｎの低エネルギー、並びに温度はＴＨから
ＴＬになって、空気は地中熱交へ循環する。このときの
各部分に於ける温度分布は、第８図（ロ）に示すように
なり、熱線反射板４がもし存在しなければ、図中の一点
鎖線のような分布となって、エネルギーの流失は、大き
く、従って、＠記第３図に於ける無暖房の場合と同様に
、暖房運転時に於いても、熱線反射板４の効果は極めて
大きい。暖房効果が良好であれば２の表面（′室内−〇
）には結露の発生が極めて少なくなり、従って植物等へ
の水滴の落下も生じにくいので、病害（ベト病、カビ病
（１３２）の発生の確立も激減する効果を有する。

循環回路５→７→８→６→１ｏ→５ば、型室外に対して
＋ｄもちろんのこと、室内に対しても、完全密閉系を溝
成しているから、外がら水蒸発や塵埃の侵入は皆無であ
り、その為、系の効率は長く良好に保持され、又寿命も
長くなる。虻って、メンテナンスフリーの効果もある。

更に、上部空間は透明板２を介して流体的に、下部の植
生域と分離されているから、多湿化、結蕗、塵俟東積等
の問題は生ぜず、従って、この空間に設置した装置は全
て長寿命となる効果を有し、もちろんメンテナンスフリ
ーとなる。従来のようなカーテン等の着脱の仕事も不要
となム省カ効来も夜間の暖房運転に於いても、密閉系で
ある為、室内の空気を全く動かさないから、室内地表面
からの水分の蒸発量を最少限に止めることが出来、従っ
て結露の量も少なく、前記同様病害の発生も低減し得る
効果を有する。この点、従来の、地中熱交換４と室内と
が連通しているような開放系による暖房運転では、夜間
の地面蒸発鼠が大きく、壁体北には結路が多数に発生す
る。

本システムは、既に述べたように高い集熱機能を有しな
がら、室外に特別の場所を必要とせず、温室内部に装備
されるものであるから、省スペースの点からも太いに有
効である。

熱線反射板を４駆動する例を第９図に示す。（イ）は一
枚ものの反射板４をドラム１１に巻きつけたり、或は他
端のプーリで引張ったりして、開閉する方法であり、（
ロ）は折りたたみ式の反射板１３を支持ワイヤ１４につ
り下げて、１３の先端を引張ったり、戻したりして、開
閉する方法である。（ハ）〜に）は、熱線反射板１５を
フィン状にして、適宜間隔で、同じ高さに平行配列して
、つり下げ、夫々のフィンの先端部には連結ワイヤ１６
を結合し、これをプーリ１２に掛けて１．駆動すること
により、フィンを開閉する方法であり、簡単、且つ確実
な方法である。点線は５駆動途中の状態を表わす。この
うち、（ホ）は、フィンは中心軸に対して、バランスし
ている構成となっているから、１駆動の為の動源として
は、（イ）から（ホ）まで、全てを電動機であってもよ
いが、（ホ）Ｋついては、上記理由によって、形状記憶
合金バネを用いることかり能であり、その分、省電力の
効果がある。なお、（イ）、（ロ）、（ハ）。

（ホ）が水平配列なのに対しくニ）は斜め配列の例であ
る。

〔発明の効果〕

下部植生域空間と流体的に完全に遮断して、この上部独
立空間には熱線吸収体及び可動型の熱線反射体を設置し
、且つこれらと地中熱交換器とを熱・流体的に結合して
腎閉した集・蓄・放熱回路を形成しであるから、これら
装置は湿度や塵埃に左右されず、メンテナンスフリーで
年間稼動し得る効果、又温室内を四季に亙り極めて省エ
ネルギー的に、且つ病害発生のない快適な環境に制御し
得る効果を生ずるものであり、経営効率は著しく向上す
る。高温性の作物に又は寒冷地向けの施設として、特に
適するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシステム実施例である。第２図〜第８
図は本発明の実施例に係る特性又は作用の説明図であり
、第２図は、熱線反射材の＠注列、第３図は冬期夜間に
於ける断熱作用の説明モデル、第４図は夏期昼間に於け
る断熱作用の説明モデル、第５図は熱線吸収材の特性例
、第６図は集熱作用の説明モデル、第７図は集熱特性の
列、第８−は冬期夜間に於ける放射暖房作用の説明モデ
ルである。第９図は熱線反射板の５駆励万式の実施例で
ある。 １・・・温室壁体、２・・・上・下層分離透１男板、３
・・・熱線吸収体、４・・・水平移動型熱線反射板、５
．６・・・流体の出・入口、７・・・送風器、８・・・
地中熱交換器、９・・・温室、１０・・・流体通路、１
１・・・巻きとシ用ドラム、１２・・・プーリ、１３・
・・折りたたみ式熱線吸収板、１４・・・支持ワイヤ、
１５・・・フィン型熱線反射板、１６・・・連結ワイヤ
、１７・・・１１バ動ギヤ。 １１３ 第　１　図 第　２　図 第　３　ス 第　４−　図 第　５　図 ｊ及、＆へ〇（７）Ｊ 第　　乙　　　図 （イン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（ロ）工（θ３〈イ＜２．４）　　　　　　　　　　　
　　　　　　　Ｙ第　７　目 Ｙｇ　図 −１１５−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、温室の上部に透明板をほぼ水平に且つ全面的に設置
   前して、これによって屋根部方向空間と地上部方向・植
   生域空間とを流体的に分離・独立させ、当該透明板の上
   部には熱線吸収透明体と可動型の熱線反射透明体とを適
   宜間隔（２０ｃ１ｎ浬度）で設置し、これら三者で構成
   される空間の一つには流体の出入口を設置し、流体の出
   入口と熱交換器の出入口とを熱・流体的に結合した蓄熱
   温室。 ２、熱、′陳反射板をフィン形状（長方形）にして、複
   数個を平行に同じ高さでつシ下げ上端部を支点とし、下
   端部には連結ワイヤーを結合し、ワイヤーの最先！（又
   は最終端）をプーリーに掛け、プーリーの駆動によって
   、フィンが一斉に−鎌に、可動する如く構成した上記特
   許請求の範囲第１項記載の熱線反射透明体。 ３、可動型熱線反射透明体は、暖季の昼間所定温度以上
   でこれをぞ閉（展張）シ、壕李の昼間は所定温度以上で
   これを開放（収納）シ、夜間にはこれを密閉する如く制
   御する上記特許請求の範囲第１項記載の蓄熱温室。