JP2016007163A

JP2016007163A - 炭酸ガス発生システム

Info

Publication number: JP2016007163A
Application number: JP2014129260A
Authority: JP
Inventors: 善洋土本; Yoshihiro Tsuchimoto; 健一伊澤; Kenichi Izawa; 賢和久井; Masaru Wakui; 諒介河岸; Ryosuke Kawagishi
Original assignee: Nepon KK
Current assignee: Nepon KK
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2016-01-18
Anticipated expiration: 2034-06-24
Also published as: JP6067621B2

Abstract

【課題】炭酸ガス発生システムにおいて、施設園芸用温室における作物の光合成に適した環境を作る。
【解決手段】施設園芸用温室に配置される炭酸ガス発生システム１において、炭酸ガスＡ１１を発生させる炭酸ガス発生装置１０と、この炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１，Ａ１２を加湿及び冷却する加湿手段（加湿装置２０）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、施設園芸用温室に配置される炭酸ガス発生システムに関する。

従来、施設園芸用温室で栽培される作物に炭酸ガスを供給することで作物の光合成を促す手法がとられている。また、高温の炭酸ガスが作物に供給されると、作物の生育に悪影響を与えうるため、冷却した炭酸ガスを作物に供給する手法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２００４−３４４１５４号公報国際公開第２０１４／０１０５６１号特開平３−２３６７２３号公報

ところで、施設園芸用温室において作物を栽培する場合には、飽差（空気１立方メートル当たりにあとどれだけ水蒸気を含むことができるかを水蒸気のグラム数で表した値）は、作物によるが、例えば３〜７［ｇ／ｍ^３］程度が望ましいことが多い。しかし、発生させた炭酸ガスは、上述のように冷却しても、飽差が高くなる。

作物は、飽差が高いと気孔が閉じ気味となるため、蒸散と炭酸ガス取り込み量が減少してしまい、冷却した炭酸ガスを作物に単純に供給するだけでは作物は十分な光合成を行うことができない。

本発明の目的は、施設園芸用温室における作物の光合成に適した環境を作ることである。

１つの態様では、炭酸ガス発生システムは、
施設園芸用温室に配置される炭酸ガス発生システムにおいて、
炭酸ガスを発生させる炭酸ガス発生装置と、
前記炭酸ガス発生装置が発生させた炭酸ガスを加湿及び冷却する加湿手段と、
を備える。

前記態様によれば、施設園芸用温室における作物の光合成に適した環境を作ることができる。

本発明の第１実施形態に係る炭酸ガス発生システムを示す構成図である。本発明の第１実施形態における気化パッドを示す正面図である。本発明の第１実施形態における気化パッドを示す左側面図である。本発明の第１実施形態における各条件下の地点ごとの温度変化を示すグラフである。本発明の第１実施形態における各条件下の地点ごとの湿度変化及びＣＯ_２濃度変化を示すグラフである。本発明の第２実施形態に係る炭酸ガス発生システムを示す構成図である。本発明の第３実施形態に係る炭酸ガス発生システムを示す構成図である。本発明の第４実施形態に係る炭酸ガス発生システムを示す構成図である。

本発明の第１〜第４実施形態に係る炭酸ガス発生システムについて、図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る炭酸ガス発生システム１を示す構成図である。

図１に示す炭酸ガス発生システム１は、炭酸ガス発生装置１０と、加湿手段の一例である加湿装置２０と、送風手段の一例である送風ファン３０と、供給パイプ４０と、を備える。炭酸ガス発生システム１は、作物１００が生育される施設園芸用温室に配置される。

炭酸ガス発生装置１０は、燃焼炉１１と、バーナ１２と、送風機１３と、吹出部１４と、を有する。
燃焼炉１１において、バーナ１２は、例えばオイルを燃焼させることで、燃焼ガスＡ２を発生させる。

送風機１３は、施設園芸用温室内の空気Ａ１を燃焼炉１１に向けて送風する。送風機１３が送風する空気Ａ１は、燃焼炉１１の周囲を通って熱交換加熱されて空気Ａ３となり、燃焼ガスＡ２と混合され、炭酸ガスＡ１１として吹出部１４から吹き出される。このように、炭酸ガス発生装置１０は、炭酸ガスＡ１１を発生させる。なお、この炭酸ガスＡ１１の温度は、一例としては、８０℃〜１１０℃である。

加湿装置２０は、気化パッド２１と、給水タンク２２と、液体供給部の一例である給水パイプ２３と、循環ポンプ２４と、循環パイプ２５と、吐出部２６と、を有する。
気化パッド２１は、炭酸ガス発生装置１０の吹出部１４と対向するように配置され、吹出部１４から吹き出されて到達した炭酸ガスＡ１２と周囲の空気Ａ１３とが後述する送風ファン３０によって吹き付けられる。これにより、気化パッド２１に浸透した液体が気化し、炭酸ガスＡ１２と周囲の空気Ａ１３とが加湿及び冷却される（炭酸ガスＡ１４）。このように、加湿装置２０は、炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１（Ａ１２）を加湿及び冷却する。なお、吹出部１４から吹き出されて気化パッド２１に到達する炭酸ガスＡ１２の温度は、一例としては６０℃以上である。

気化パッド２１は、浸透した液体を気化させるものであればよいが、一例としては、気体通過方向（図２Ｂに示す矢印Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４参照）及び高さ方向に拡がるセルロースの波状の薄膜を厚み方向（気化パッド２１の幅方向（図２Ａの左右方向））に並べたものが挙げられる。このような気化パッド２１としては、例えば、図２Ａ（正面図）及び図２Ｂ（左側面図）に示すように、気体通過方向にかけて波状部分が上方に向いた薄膜２１ａ−１と、気体通過方向にかけて波状部分が下方に向いた薄膜２１ａ−２とが交互に並ぶように配置されている気化パッド２１が挙げられる。

給水タンク２２は、給水パイプ２３から液体（例えば水）Ｂ１を供給される。一例であるが、給水パイプ２３による液体の供給量としては、１時間当たり１５リットルが挙げられる。

循環ポンプ２４は、給水タンク２２の液体を、気化パッド２１を通るように循環させるべく、循環パイプ２５に液体Ｂ２を送る。
吐出部２６は、循環パイプ２５から送られてくる液体Ｂ２を例えば複数の吐出口から気化パッド２１に向けて吐出する（液体Ｂ３）。吐出された液体Ｂ３は、気化パッド２１に浸透し（液体Ｂ４）、その後、給水タンク２２に向けて落下する（液体Ｂ５）。このように、給水パイプ２３は、気化パッド２１に浸透する液体を供給する。

送風ファン３０は、炭酸ガス発生装置１０の吹出部１４から吹き出された炭酸ガスＡ１１（Ａ１２）を気化パッド２１に吹き付けるとともに、気化パッド２１を通過することで加湿及び冷却された炭酸ガスＡ１４を供給パイプ４０に送風する。

供給パイプ４０は、メインパイプ４１と、分岐パイプ４２と、を有し、送風ファン３０が送風した炭酸ガスＡ１５，Ａ１６を作物１００に向けて供給する。
メインパイプ４１は、送風ファン３０に連結され、炭酸ガスＡ１５が流れる。

分岐パイプ４２は、メインパイプ４１から分岐するように例えば複数本配置され、メインパイプ４１を流れる炭酸ガスＡ１５を作物１００の近傍に供給する（炭酸ガスＡ１６）。分岐パイプ４２には、複数の吹出口４２ａが形成され、これら複数の吹出口４２ａから作物１００に向けて炭酸ガスＡ１７が吹き出る。なお、分岐パイプ４２は、床面に載置されていてもよいし、床面から浮いた状態で支持されていてもよい。また、分岐パイプ４２は、可撓性を有することで、施設園芸用温室における引き回しを容易にすることができる。

図３は、本第１実施形態における各条件下の地点ごとの温度変化を示すグラフである。
図４は、本第１実施形態における各条件下の地点ごとの湿度変化及びＣＯ_２濃度変化を示すグラフである。

図３及び図４において、１１時〜１２時の間は、炭酸ガス発生装置１０、加湿装置２０、及び送風ファン３０が稼働している。１２時〜１３時の間は、炭酸ガス発生装置１０及び送風ファン３０が稼働し、加湿装置２０は稼働していない。１３時〜１４時の間は、送風ファン３０が稼働し、炭酸ガス発生装置１０及び加湿装置２０は稼働していない。１４時〜１５時の間は、加湿装置２０及び送風ファン３０が稼働し、炭酸ガス発生装置１０は稼働していない。なお、各時間で外気の大きな温度変化はない。

図１に示す加湿装置２０の入口が第１の地点Ｐ１であり、メインパイプ４１の入口（ダクト入口）が第２の地点Ｐ２であり、分岐パイプ４２の中間位置（ダクト中間）が第３の地点Ｐ３であり、分岐パイプ４２の末端位置（ダクト末端）が第４の地点Ｐ４であり、作物１００の付近（植物付近）が第５の地点Ｐ５である。

図３に示すように、第１の地点Ｐ１（加湿装置入口）における温度は、１３時〜１５時の間は、炭酸ガス発生装置１０が稼働していないため、炭酸ガス発生装置１０が稼働している１１時〜１３時よりも温度が低くなっている。１１時〜１２時の間は、加湿装置２０の気化パッド２１に液体が流れて周囲の温度も低くなるため、加湿装置２０が稼働していない１２時〜１３時よりも温度が低い。同様に、１４時〜１５時の間は、気化パッド２１に液体が流れて周囲の温度も低くなるため、加湿装置２０が稼働していない１３時〜１４時よりも温度が低い。

第２の地点Ｐ２（ダクト入口）における温度は、１１時〜１２時の間は、液体が浸透した気化パッド２１に炭酸ガスＡ１２と周囲の空気Ａ１３とが吹き付けられた直後であるため、加湿装置２０が稼働していない１２時〜１３時よりも温度が急激に低くなっている。また、１４時〜１５時の間は、気化パッド２１に周囲の空気Ａ１３が吹き付けられるため、加湿装置２０が稼働していない１３時〜１４時よりも温度がかなり低くなっている。

第３の地点Ｐ３（ダクト中間）における温度は、１１時〜１２時の間は、液体が浸透した気化パッド２１に炭酸ガスＡ１２と周囲の空気Ａ１３とが吹き付けられるため、加湿装置２０が稼働していない１２時〜１３時よりも温度がかなり低くなっている。また、１４時〜１５時の間は、液体が浸透した気化パッド２１に周囲の空気Ａ１３が吹き付けられるため、加湿装置２０が稼働していない１３時〜１４時よりも温度が低くなっている。

第４の地点Ｐ４（ダクト末端）及び第５の地点Ｐ５（植物付近）における温度は、１１時〜１２時の間は、液体が浸透した気化パッド２１に炭酸ガスＡ１２と周囲の空気Ａ１３とが吹き付けられるため、加湿装置２０が稼働していない１２時〜１３時よりも温度が低くなっている。このように、第５の地点（植物付近）において、炭酸ガス発生装置１０及び送風ファン３０が稼働しているとき（１１時〜１２時、及び、１２時〜１３時）のうち、加湿装置２０が稼働していない場合（１２時〜１３時）よりも加湿装置２０が稼働している場合（１１時〜１２時）において温度を低くできることがわかる。なお、１４時〜１５時の間は、気化パッド２１に周囲の空気Ａ１３が吹き付けられるため、加湿装置２０が稼働していない１３時〜１４時よりも温度が低くなっている。

図４のグラフでは、第４の地点Ｐ４（ダクト末端）を、湿度を表すときに「Ｐ４−１」と記し、ＣＯ_２濃度を表すときに「Ｐ４−２」と記す。同様に、第５の地点Ｐ５（植物付近）を、湿度を表すときに「Ｐ５−１」と記し、ＣＯ_２濃度を表すときに「Ｐ５−２」と記す。

第４の地点Ｐ４−１（ダクト末端）における湿度は、１１時〜１２時の間は、液体が浸透した気化パッド２１に炭酸ガスＡ１２と周囲の空気Ａ１３とが吹き付けられるため、加湿装置２０が稼働していない１２時〜１３時よりも湿度が急激に高くなっている。また、１４時〜１５時の間は、液体が浸透した気化パッド２１に周囲の空気Ａ１３が吹き付けられるため、加湿装置２０が稼働していない１３時〜１４時よりも湿度がかなり高くなっている。

第５の地点Ｐ５−１（植物付近）における湿度は、１１時〜１２時の間は、液体が浸透した気化パッド２１に炭酸ガスＡ１２と周囲の空気Ａ１３とが吹き付けられるため、加湿装置２０が稼働していない１２時〜１３時よりも湿度がかなり高くなっている。このように、第５の地点（植物付近）において、炭酸ガス発生装置１０及び送風ファン３０が稼働しているとき（１１時〜１２時、及び、１２時〜１３時）のうち、加湿装置２０が稼働していない場合（１２時〜１３時）よりも加湿装置２０が稼働している場合（１１時〜１２時）において湿度を高くできることがわかる。なお、１４時〜１５時の間は、液体が浸透した気化パッド２１に周囲の空気Ａ１３が吹き付けられるため、加湿装置２０が稼働していない１３時〜１４時よりも湿度が高くなっている。

第４の地点Ｐ４−２（ダクト末端）におけるＣＯ_２濃度は、１１時〜１３時の間は、炭酸ガス発生装置１０が稼働しているため約１５００ｐｐｍであるのに対し、１３時〜１５時の間は、炭酸ガス発生装置１０が稼働していないため約４００ｐｐｍとなる。

第５の地点Ｐ５−２（植物付近）におけるＣＯ_２濃度は、植物付近の気体によってＣＯ_２濃度が第４の地点Ｐ４−２（ダクト末端）よりも低下するが、１１時〜１３時の間は、炭酸ガス発生装置１０が稼働しているため約６００ｐｐｍであるのに対し、１３時〜１５時の間は、炭酸ガス発生装置１０が稼働していないため約４００ｐｐｍとなる。

以上説明した本第１実施形態では、加湿装置２０は、炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１（Ａ１２）を加湿及び冷却する。そのため、炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１（Ａ１２）が高温となっても、炭酸ガスＡ１１（Ａ１２）を加湿及び冷却することで例えば第５の地点Ｐ５（植物付近）における飽差を低くすることができる。したがって、作物１００の気孔が閉じ気味となるのを回避することができる。

よって、本第１実施形態によれば、施設園芸用温室における作物１００の光合成に適した環境を作ることができる。更には、加湿装置２０が炭酸ガスＡ１１（Ａ１２）を冷却することでも飽差を低くすることができる。

また、本第１実施形態では、加湿装置２０は、液体が浸透した気化パッド２１を有する。そのため、簡単な構造で、炭酸ガスＡ１１（Ａ１２）を加湿及び冷却することができる。

また、本第１実施形態では、加湿装置２０は、気化パッド２１に液体を循環させる循環ポンプ２４と、気化パッド２１に浸透する液体Ｂ１を供給する給水パイプ２３と、を更に有する。そのため、簡単な構造で気化パッド２１に液体を浸透させることができる。

また、本第１実施形態では、送風ファン３０は、加湿装置２０が加湿及び冷却した炭酸ガスＡ１４を送風する。そのため、炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１（Ａ１２）を加湿装置２０に吹き付けることができると共に、加湿装置２０が加湿及び冷却した炭酸ガスＡ１４を施設園芸用温室の所望の位置に供給することができる。

また、本第１実施形態では、供給パイプ４０は、送風ファン３０が送風した炭酸ガスＡ１４を、施設園芸用温室に配置された作物１００に向けて供給する。そのため、加湿装置２０が加湿及び冷却した炭酸ガスＡ１４を作物１００に供給することができる。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る炭酸ガス発生システム２を示す構成図である。
図５に示す本第２実施形態に係る炭酸ガス発生システム２は、主に供給パイプ４０を省略した点において図１に示す第１実施形態に係る炭酸ガス発生システム１と相違し、その他は同様である。そのため、詳細な説明は省略する。

本第２実施形態では、送風ファン３０が送風する気体Ａ１５は、図１の供給パイプ４０を介さず、送風ファン３０の吹出部３０ａから例えば作物１００の上方へ向けて吹き出される。

本第２実施形態によっても、炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１（Ａ１２）を加湿装置２０が加湿及び冷却するため、施設園芸用温室における作物１００の光合成に適した環境を作ることができる。

また、本第２実施形態では、図１に示す第１実施形態に係る炭酸ガス発生システム１から供給パイプ４０を省略しても、送風ファン３０によって、炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１（Ａ１２）を加湿装置２０に吹き付けることができると共に、加湿装置２０が加湿及び冷却した炭酸ガスＡ１４を施設園芸用温室の所望の位置に供給することができる。

＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係る炭酸ガス発生システム３を示す構成図である。
図６に示す本第３実施形態に係る炭酸ガス発生システム３は、加湿装置２０に代えて液体噴霧器５０を備える点において図１に示す第１実施形態に係る炭酸ガス発生システム１と相違し、その他は同様である。そのため、詳細な説明は省略する。

液体噴霧器５０は、炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１に液体Ｂ１０を噴霧する。液体噴霧器５０は、例えば吹出部１４の近傍に配置され、炭酸ガス発生装置１０の吹出部１４と送風ファン３０との間の空間に対して液体Ｂ１０を噴霧する。

なお、液体噴霧器５０は、炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１に液体Ｂ１０を噴霧するものであれば、例えば、供給パイプ４０内において液体Ｂ１０を噴霧してもよいが、炭酸ガス発生装置１０が発生させた直後の炭酸ガスＡ１１は高温であるため、この炭酸ガスＡ１１が送風ファン３０に到達する前に冷却する観点では、炭酸ガス発生装置１０と送風ファン３０との間の空間に対して液体Ｂを噴霧することが望ましい。

送風ファン３０は、炭酸ガス発生装置１０の吹出部１４と対向するように配置されている。また、送風ファン３０は、液体噴霧器５０により液体Ｂ１０を噴霧された炭酸ガスＡ２１と周囲の空気Ａ２２とを供給パイプ４０に送風する。

供給パイプ４０は、送風ファン３０が送風した炭酸ガスＡ２３，Ａ２４を、作物１００に向けて供給する。そして、分岐パイプ４２の複数の吹出口４２ａから、作物１００に向けて炭酸ガスＡ２５が吹き出る。

本第３実施形態によっても、炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１を液体噴霧器５０が加湿及び冷却するため、施設園芸用温室における作物１００の光合成に適した環境を作ることができる。

また、本第３実施形態では、液体噴霧器５０が、炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１に液体Ｂ１０を噴霧するため、簡単な構造で、炭酸ガスＡ１１を加湿及び冷却することができる。

＜第４実施形態＞
図７は、本発明の第４実施形態に係る炭酸ガス発生システム４を示す構成図である。
図７に示す本第４実施形態に係る炭酸ガス発生システム４は、図５に示す第２実施形態に係る炭酸ガス発生システム２と同様に加湿装置２０に代えて液体噴霧器５０を備える点において図６に示す第３実施形態に係る炭酸ガス発生システム１と相違し、その他は同様である。そのため、詳細な説明は省略する。

本第４実施形態では、送風ファン３０が送風する気体Ａ２３は、図６の供給パイプ４０を介さず、送風ファン３０の吹出部３０ａから例えば作物１００の上方へ向けて吹き出される。

本第４実施形態によっても、炭酸ガス発生装置１０が発生させた炭酸ガスＡ１１を液体噴霧器５０が加湿及び冷却するため、施設園芸用温室における作物１００の光合成に適した環境を作ることができる。

また、本第４実施形態では、図６に示す第３実施形態に係る炭酸ガス発生システム３から供給パイプ４０を省略しても、液体噴霧器５０が加湿及び冷却した炭酸ガスＡ２３を施設園芸用温室の所望の位置に供給することができる。

１〜４炭酸ガス発生システム
１０炭酸ガス発生装置
１１燃焼炉
１２バーナ
１３送風機
１４吹出部
２０加湿装置
２１気化パッド
２２給水タンク
２３給水パイプ
２４循環ポンプ
２５循環パイプ
２６吐出部
３０送風ファン
３０ａ吹出部
４０供給パイプ
４１メインパイプ
４２分岐パイプ
４２ａ吹出口
１００作物

Claims

施設園芸用温室に配置される炭酸ガス発生システムにおいて、
炭酸ガスを発生させる炭酸ガス発生装置と、
前記炭酸ガス発生装置が発生させた炭酸ガスを加湿及び冷却する加湿手段と、
を備えることを特徴とする炭酸ガス発生システム。
前記加湿手段は、液体が浸透した気化パッドを有する加湿装置であることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガス発生システム。
前記加湿装置は、前記気化パッドに液体を循環させる循環ポンプと、前記気化パッドに浸透する液体を供給する液体供給部と、を更に有することを特徴とする請求項２記載の炭酸ガス発生システム。
前記加湿手段は、前記炭酸ガス発生装置が発生させた炭酸ガスに液体を噴霧する液体噴霧器であることを特徴とする請求項１記載の炭酸ガス発生システム。
前記加湿手段が加湿及び冷却した炭酸ガスを送風する送風手段を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項記載の炭酸ガス発生システム。
前記送風手段が送風した炭酸ガスを、前記施設園芸用温室に配置された作物に向けて供給する供給パイプを更に備えることを特徴とする請求項５記載の炭酸ガス発生システム。