JP2019198299A - ハウス制御装置および農業用ハウス - Google Patents

Abstract

【課題】ハウス本体の内部を換気する換気扇を制御してハウス本体の内部温度を目標温度に制御する技術を提供する。【解決手段】本開示のハウス制御装置１００は、作物２を生育する農業用ハウス１０において、ハウス本体１２の長手方向両端の少なくとも一方の端部に設置されたハウス本体の内部を換気する少なくとも１つの換気扇３０，３２，３４を制御することにより、ハウス本体の内部温度を制御し、環境取得部１０２と制御部１０４とを備えている。環境取得部は、内部温度とハウス本体の外部温度と日射量とを少なくとも含むハウス本体の内外の環境情報を取得する。制御部は、換気することによりハウス本体の内部温度を低下させる換気扇の換気能力と環境取得部が取得する環境情報とに基づいて、ハウス本体の内部温度が目標温度になるように換気扇の駆動を制御する。【選択図】図２

Description

本開示は、作物を生育する農業用ハウスのハウス本体の内部温度を制御する技術に関する。

作物を農業用ハウスで生育する技術が知られている。例えば、特許文献１には、吸い込み用ファンと換気扇とにより農業用ハウスのハウス本体の内部を換気し、ハウス本体の内部環境としてハウス本体の内部温度を低下させる技術が記載されている。

特開２００８−２２７４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、吸い込み用ファンと換気扇とに対する駆動を制御することにより、ハウス本体の内部温度を目標温度に制御することは考慮されていないという課題がある。

本開示は、ハウス本体の内部を換気する換気扇を制御してハウス本体の内部温度を目標温度に制御する技術を提供することが望ましい。

本開示のハウス制御装置（１００）は、作物（２）を生育する農業用ハウス（１０、７０）において、ハウス本体（１２）の長手方向両端の少なくとも一方の端部（２４）に設置されたハウス本体の内部を換気する少なくとも１つの換気扇（３０〜３４、８０〜８８）を制御することにより、ハウス本体の内部温度を制御し、環境取得部（１０２、Ｓ４２０、Ｓ４２２、Ｓ４３０、Ｓ４３２、Ｓ４７０）と、制御部（１０４、Ｓ４０６〜Ｓ４１０、Ｓ４２４、Ｓ４３４、Ｓ４４０〜Ｓ４４８、Ｓ４５０〜Ｓ４６８、Ｓ４７０〜Ｓ４８０）とを備えている。

環境取得部は、内部温度とハウス本体の外部温度と日射量とを少なくとも含むハウス本体の内外の環境情報を取得する。
制御部は、換気することによりハウス本体の内部温度を低下させる換気扇の換気能力と環境取得部が取得する環境情報とに基づいて、ハウス本体の内部温度が目標温度になるように換気扇の駆動を制御する。

また、本開示の農業用ハウス（１０、７０）は、作物（２）を生育する農業用ハウスであって、ハウス本体（１２）と、少なくとも１つの換気扇（３０〜３４、８０〜８８）と、ハウス制御装置（１００）と、を備えている。
ハウス本体は作物を内部で生育する。少なくとも１つの換気扇は、ハウス本体の長手方向両端の少なくとも一方の端部に設置され、ハウス本体の内部を換気する。

ハウス制御装置は、換気扇の駆動を制御することによりハウス本体の内部温度を制御する。そして、ハウス制御装置は、環境取得部（１０２、Ｓ４２０、Ｓ４２２、Ｓ４３０、Ｓ４３２、Ｓ４７０）と、制御部（１０４、Ｓ４０６〜Ｓ４１０、Ｓ４２４、Ｓ４３４、Ｓ４４０〜Ｓ４４８、Ｓ４５０〜Ｓ４６８、Ｓ４７０〜Ｓ４８０）と、を備えている。
環境取得部は、内部温度とハウス本体の外部温度と日射量とを少なくとも含むハウス本体の内外の環境情報を取得する。

制御部は、換気することによりハウス本体の内部温度を低下させる換気扇の換気能力と環境取得部が取得する環境情報とに基づいて、ハウス本体の内部温度が目標温度になるように換気扇の駆動を制御する。

これら本開示の構成によれば、内部温度を低下させる換気扇の換気能力と環境取得部が取得する環境情報とに基づいて、内部温度が目標温度になるように換気扇の駆動が制御されるので、内部温度を目標温度に高精度に制御できる。

尚、この欄および特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。

第１実施形態の農業用ハウスを示す模式図。 農業用ハウスの内外の構成を示す模式図。 ハウス制御処理のメイン処理を示すフローチャート。 内部温度の上限温度算出処理を示すフローチャート。 換気扇が作動しない場合に上昇する内部温度を示す特性図。 下限温度算出処理を示すフローチャート。 駆動する換気扇の数に応じて低下する内部温度を示す特性図。 換気扇の駆動数算出処理を示すフローチャート。 換気扇の駆動数と換気能力との関係を示す特性図。 換気扇の制御処理を示すフローチャート。 内部温度のフィードバック制御処理を示すフローチャート。 内部温度のフィードバック制御処理を示すタイムチャート。 第２実施形態においてハウス本体に設置された換気扇を示す模式図。

以下、本開示の実施形態を図に基づいて説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す農業用ハウス１０は、ハウス本体１２と、換気扇３０、３２、３４と、後述する各種環境調整機と、各種センサとを備えている。

ハウス本体１２は、例えば、構造材としての金属製部材を組み合わせて構成されたフレームと、フレームにより支持された被覆材とを備える。被覆材は、透光性を有する合成樹脂フィルムやガラスが用いられる。ハウス本体１２は、切妻状の屋根部１４と、ハウス本体１２の長手方向に延びて屋根部１４を支持する側面部１６、１８と、ハウス本体１２の長手方向両端に設置され屋根部１４を支持する妻面部２０、２４とを一体に備える。ハウス本体１２のこの形態は一例であって、ハウス本体１２の構成を限定する趣旨ではない。また、ハウス本体１２に他の材料を用いることや他の形状に形成することを妨げるものではない。

妻面部２０には、モータ等の駆動力でロール状に巻き上げられることにより、ハウス本体１２の内外を通気させる窓２２が形成されている。妻面部２４には、３個の換気扇３０、３２、３４が設置されている。換気扇３０、３２、３４の少なくともいずれか１つを駆動させる場合、妻面部２４に対して長手方向反対側の妻面部２０の窓２２が開放される。

図２に示すように、農業用ハウス１０は、ハウス本体１２の内部で所定の作物２を生育させることを目的として、ハウス制御装置１００によって、ハウス本体１２の内部を生育に適正な環境に制御する。作物２は、ハウス本体１２の内部に設けられたベッド４等の所定の容器内の用土において栽培されている。ベッド４は、例えば、ハウス本体１２の内部において所定の個数、均等な間隔をあけて列をなすように設置されている。

尚、図２では、ハウス本体１２の内外に設置されている設備を示す都合上、モータ２２ａにより巻き上げられる窓２２と換気扇３０〜３４とをハウス本体１２の側面部に図示しているが、実際には、窓２２と換気扇３０〜３４とは、前述したようにハウス本体１２の妻面部に設置されている。

ハウス本体１２の内部には、各種環境調整機として、前述した換気扇３０〜３４に加え、給水機３６とミスト発生機３８とカーテン４０ヒートポンプ４２と暖房機４４とＣＯ２発生機４６とが設置されている。

農業用ハウス１０は、各種センサとして、ハウス本体１２の外部に設置された日射量センサ５０と雨滴センサ５２と風向センサ５４と風速センサ５６と温度センサ５８と湿度センサ６０、ならびにハウス本体１２の内部に設置された温度センサ６２と湿度センサ６４とＣＯ２センサ６６とを備えている。

以下、各種環境調整機について説明する。
３個の換気扇３０〜３４はハウス本体１２の内部を換気する。ハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４を駆動するときに、換気扇３０〜３４が設置された妻面部２４と長手方向反対側の妻面部２０の窓２２を開放する。これにより、図１の点線で示す矢印のように、換気扇３０〜３４によりハウス本体１２の内部に導入された外気が窓２２からハウス本体１２の外部に排出される。窓２２は、モータ等の動力源により駆動され、ハウス制御装置１００によって開閉制御される。

ハウス制御装置１００は、ハウス本体１２の内部温度を目標温度にするために、駆動する換気扇と停止する換気扇とを決定する。駆動される換気扇の数が増加するほど、ハウス本体１２の内部が外気により換気される換気量が増加するので、ハウス本体１２の内部温度が低下する。換気扇３０〜３４に対するハウス制御装置１００の制御処理については後述する。

給水機３６は、ハウス制御装置１００によって制御される給水ポンプである。ハウス制御装置１００は、１日のうち所定の時間帯に給水機３６を運転して目標量の養液を用土に供給する。ハウス制御装置１００は、日射量センサ５０によって検出された日射量に応じて、目標量に対して養液の供給量を加減するように給水機３６を制御する。

ミスト発生機３８は、ハウス本体１２の上部において、作物２、ハウス本体１２の内部の湿度センサ６４よりも高い位置に設置されたミストチューブを備える。ミストチューブは、通水されるチューブの管壁に取り付けられた複数個のノズルを備え、ポンプ等によってチューブに通水される圧力を調節することによりノズルから水が噴霧されるように構成されている。ミストチューブが水を霧状に噴出させることにより、霧はハウス本体１２の上部から比較的時間をかけて落下し、ハウス本体１２の湿度を徐々に上昇させることができる。

ミスト発生機３８は、ハウス制御装置１００によって制御される。ハウス制御装置１００は、例えば１日のうち所定の時間帯にミスト発生機３８を運転して目標量の霧を噴出し、ハウス本体１２の湿度環境を目標範囲にするように制御する。ハウス制御装置１００は、ハウス本体１２の複数箇所における湿度の測定値から求めた制御指標に応じてミスト発生機３８による霧の噴出量を調整して、ハウス本体１２の湿度環境を目標範囲に制御する。

ハウス制御装置１００は、日射量センサ５０によって検出された日射量に応じて、目標量に対して霧の供給量を加減するようにミスト発生機３８を制御する。ハウス制御装置１００は、湿度センサ６４によって測定されたハウス本体１２の内部の相対湿度が低い場合に、ミスト発生機３８を運転してハウス本体１２に霧を供給し、相対湿度を上昇させる制御を行う。

ミスト発生機３８は、主に加湿を行う場合に運転されるが、ハウス本体１２にミストを供給することにより気化熱作用を促して室温を低下させる温度低下装置として運転することもできる。

ハウス本体１２には、屋根部１４から入射する外光を遮光させる閉状態と、屋根部から入射する外光を遮光しないで作物２に照射させる開状態との間で開閉可能なカーテン４０が設けられている。カーテン４０は、ハウス本体１２に流入する日射量を調整する機能を有する遮光部材であり、冷房装置や暖房装置と併用されて、ハウス本体１２を保冷したり保温したりする際に活用される。

カーテン４０は、モータ等の動力源により駆動され、ハウス制御装置１００によって制御される。カーテン４０が開閉されると、外部からハウス本体１２に流入する日射量を調節することになるので、ハウス本体１２の内部温度の上昇速度を調節することができる。

したがって、ハウス制御装置１００は、ハウス本体１２の内部温度を低下させる場合には、カーテン４０を閉じる方向に駆動し、ハウス本体１２の内部温度を上昇させる場合には、カーテン４０を開く方向に駆動するように制御する。ただし、暖房装置と併用する場合やハウス本体１２の外部温度が内部温度よりも低い場合は、ハウス制御装置１００はカーテン４０を閉じるように制御して保温を行う。

ハウス制御装置１００は、ハウス本体１２の内部の複数箇所における温度の測定値から求めた制御指標に応じてカーテン４０の開閉量を調整して、ハウス本体１２の温度環境を目標範囲に制御する。

ヒートポンプ４２は、ハウス本体１２の内部を暖房する暖房運転やハウス本体１２の内部を冷房する冷房運転を実施できる。したがって、ヒートポンプ４２は、農業用ハウス１０が備える複数の暖房装置のうちの一つである。ヒートポンプ４２は、その本体がハウス本体１２の屋外に設置され、本体から延びるダクトを介して、作物２の周囲などの任意の所定位置に空調風を吹き出すことができる。ヒートポンプ４２の空調風により、作物２の周囲の温度を制御することができる。

ヒートポンプ４２は、複数個の熱交換器、圧縮機、および減圧装置等を環状に配管で接続した回路において冷媒が循環するサイクルを構成する。
ヒートポンプ４２は、冷媒の放熱作用により放熱用熱交換器で加熱された外気を暖気として送風する場合は、温度上昇装置として機能し、冷媒の吸熱作用により冷却用熱交換器で冷却された外気を冷気として送風する場合は、温度低下装置として機能する。ヒートポンプ４２は、ハウス本体１２の内部の空気から水分を吸収して、ハウス本体１２の内部を除湿する除湿装置としても機能することができる。

ヒートポンプ４２が暖房運転を行うと、ハウス本体１２の内部温度が上昇するため、ハウス本体１２の相対湿度は低下する。ハウス制御装置１００は、ハウス本体１２の内部の複数箇所における測定値から求めた制御指標に応じてヒートポンプ４２の運転を制御して、ハウス本体１２の温度環境や湿度環境を目標範囲に制御する。

暖房機４４は、作物２の周囲などの所定の位置に暖気を吹き出すことができる空調装置である。暖房機４４は、暖房風により、作物２の周囲の温度を上昇させることができる温度上昇装置として機能する。したがって、暖房機４４は、農業用ハウス１０が備える複数の暖房装置のうちの１つである。

暖房機４４は、例えば、電気ヒータ、温水式ヒータ、燃焼式ヒータ等により暖めた空気をハウス本体１２の内部に供給する。暖房機４４が暖房運転を行うと、ハウス本体１２の内部温度が上昇するため、ハウス本体１２の相対湿度は低下する。

ハウス制御装置１００は、作物２の周囲におけるハウス本体１２の内部温度を生育に適した目標温度に保つように暖房機４４を制御する。ハウス制御装置１００は、ハウス本体１２の内部の複数箇所における測定値から求めた制御指標に応じて暖房機４４等の運転を制御して、ハウス本体１２の温度環境や湿度環境を目標範囲に制御する。

ＣＯ２発生機４６はハウス本体１２にＣＯ２を供給する。ハウス制御装置１００は、光合成を促進するために、ハウス本体１２の内部、特に作物２の周囲におけるＣＯ２濃度を適切に保つようにＣＯ２発生機４６を制御する。ハウス制御装置１００は、例えば、１日のうち所定の時間帯にＣＯ２発生機４６を運転して、ハウス本体１２の内部のＣＯ２濃度が目標値となるように制御する。ＣＯ２発生機４６は、光合成促進装置である。

ハウス制御装置１００は、ハウス本体１２の内部の複数箇所におけるＣＯ２濃度の測定値から求めた制御指標に応じてＣＯ２発生機４６の運転を制御して、ハウス本体１２の内部のＣＯ２濃度環境を目標範囲に制御する。また、ＣＯ２発生機４６は、ＣＯ２を発生することによりハウス本体１２の内部温度を上昇させることが可能である。ＣＯ２発生機４６は、農業用ハウス１０が備える複数の暖房装置のうちの１つである。

以下、各種センサについて説明する。
日射量センサ５０は、ハウス本体１２に降り注ぐ日射量を検出する。日射量センサ５０により検出された日射量情報は、ハウス制御装置１００に入力されてハウス本体１２に流入する熱量の見積もりに用いられ、カーテン４０の開閉制御、室温制御に用いられる。また、検出された日射量は、雨天や夜間と、晴天の日中とを判断することにも用いることができる。

雨滴センサ５２は、ハウス本体１２の屋外に設けられた降雨の有無を検出可能な雨検出用のセンサである。雨滴センサ５２によって雨が検知された場合には、作物に直接雨滴がかかることを防止するために、窓２２を閉じるように制御する。これにより、作物が病気になることを防止する。

雨滴センサ５２は、例えば、パネル上に付着した雨を水分として検出するセンサであり、所定の電極間の電気抵抗を検出する。電気抵抗の検出値はハウス制御装置１００に入力され、ハウス制御装置１００は、検出値がある抵抗値以下の場合は雨が現在降っていると判定する。

また、雨滴センサ５２は、パネル上に付着した雨を水圧として検出するセンサであってもよい。この場合、雨滴センサ５２が検出する圧力はハウス制御装置１００に入力され、ハウス制御装置１００は、検出値がある圧力値以上の場合は雨が現在降っていると判定する。

風向センサ５４は、ハウス本体１２の外部の風向を検出する。風向センサ５４により検出された風向情報は、ハウス制御装置１００に入力されて、窓２２に対する風向として窓２２の開度制御に用いられる。

風速センサ５６は、ハウス本体１２の外部の風速を検出する。風速センサ５６により検出された風速情報は、ハウス制御装置１００に入力されて、窓２２に対する風速として窓２２の開度制御に用いられる。

温度センサ５８は、ハウス本体１２の外部の温度を検出し、ハウス制御装置１００に送る。湿度センサ６０は、ハウス本体１２の外部の湿度を検出し、ハウス制御装置１００に送る。

複数個の温度センサ６２は、ハウス本体１２の内部の温度、例えば作物２の周囲の温度を検出してハウス制御装置１００に送る。複数個の湿度センサ６４は、ハウス本体１２の内部湿度、例えば作物２の周囲の湿度を検出する湿度検出手段であり、検出した湿度をハウス制御装置１００に送る。

複数個のＣＯ２センサ６６は、ハウス本体１２の内部のＣＯ２濃度、例えば作物２の周囲のＣＯ２濃度を検出するＣＯ２濃度検出手段であり、検出したＣＯ２濃度をハウス制御装置１００に送る。

ハウス制御装置１００は、上記の各種センサから取得するハウス本体１２の内外の環境情報に基づいて農業用ハウス１０が備える上記の各種環境調整機を制御し、ハウス本体１２の内部を作物２の生育に適正な環境に制御する。

ハウス制御装置１００は、ＣＰＵと、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリと、入出力インターフェースと、を備えるマイクロコンピュータを中心に構成されている。以下、半導体メモリを単にメモリとも言う。ハウス制御装置１００は１つのマイクロコンピュータを搭載してもよいし、複数のマイクロコンピュータを搭載してもよい。

ハウス制御装置１００の各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。この例では、メモリが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。このプログラムをＣＰＵが実行することで、プログラムに対応する方法が実行される。

ハウス制御装置１００は、ＣＰＵがプログラムを実行することで実現される機能の構成として、環境取得部１０２と、制御部１０４とを備えている。ハウス制御装置１００を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部または全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。

また、ハウス制御装置１００には、パーソナルコンピュータ１１０、図示しないコントロールパネル、携帯用端末機等が接続される。使用者は、ハウス制御装置１００の操作盤、パーソナルコンピュータ１１０の操作部、コントロールパネル、形態端末機等を使用してハウス本体１２の内部温度等の環境設定、時刻合わせ等を行うことができる。そして、使用者は、携帯用端末機等の表示画面を通じて現在の運転状態を確認することができる。

環境取得部１０２は、上記の各種センサからハウス本体１２の内外の環境情報として、日射量、降水の有無、風向、風速、ハウス本体１２の内外の温度、ハウス本体１２の内外の湿度、ハウス本体１２の内部のＣＯ２濃度等を取得する。

制御部１０４は、環境取得部１０２が各種センサから取得する環境情報に基づいて、換気扇３０〜３４と、給水機３６と、ミスト発生機３８と、カーテン４０と、ヒートポンプ４２と、暖房機４４と、ＣＯ２発生機４６等の各種環境調整機を制御して、ハウス本体１２の内部における温度、湿度、ＣＯ２濃度等のハウス本体１２の内部の環境を作物２の生育に適した環境に調整する。

［１−２．処理］
以下、換気扇３０〜３４に対する駆動を制御してハウス本体１２の内部温度を制御する処理について説明する。

（１）メイン処理
ハウス制御装置１００が実行するハウス制御のメイン処理を図３のフローチャートに基づいて説明する。図３のフローチャートは、ハウス制御装置１００が起動されると実行される。

Ｓ４００においてハウス制御装置１００は、ハウス制御装置１００の入出力インターフェース、メモリ等に対する初期化処理を実行する。Ｓ４０２においてハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４を駆動せず、窓２２を閉めた状態で、ハウス本体１２のハウス本体１２の内部温度が上昇する上限温度を算出する。なお、Ｓ４０２〜Ｓ４１０の処理の詳細は後述される。

Ｓ４０４においてハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４を駆動する数に応じて、ハウス本体１２の内部温度が低下する下限温度を算出する。Ｓ４０６においてハウス制御装置１００は、ハウス本体１２の内部温度を目標温度に制御するために必要な換気扇３０〜３４の駆動数を算出する。

Ｓ４０８においてハウス制御装置１００は、換気扇３０〜３４のうち、Ｓ４０６で算出した駆動数の換気扇の駆動を制御する。Ｓ４１０においてハウス制御装置１００は、温度センサ６２が検出する実際のハウス本体１２の内部温度と内部温度の目標温度との温度差に基づいて、駆動する換気扇の数をフィードバック制御する。Ｓ４１０の実行後、処理はＳ４０２に移行する。

（２）上限温度算出処理
図３のＳ４０２で実行される上限温度算出処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。

Ｓ４２０、Ｓ４２２において環境取得部１０２は、日射量センサ５０からハウス本体１２に照射される日射量を取得し、温度センサ５８からハウス本体１２の外部の外気温を取得する。

Ｓ４２４において制御部１０４は、換気扇３０〜３４を駆動せず、窓２２を含むハウス本体１２の開放部を全閉した状態で、ハウス本体１２の内部温度が上昇するときの上限温度を、上限温度と、Ｓ４２０、Ｓ４２２において環境取得部１０２が取得した日射量および外部温度が表す外部環境との特性に基づいて算出する。上限温度と日射量および外部温度との関係を表す図５に示す特性２００は、日射量と外部温度とをパラメータとして、実験またはシミュレーションにより予めメモリに記憶されている。

（３）下限温度算出処理
図３のＳ４０４で実行される下限温度算出処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。

Ｓ４３０、Ｓ４３２において環境取得部１０２は、日射量センサ５０からハウス本体１２に照射される日射量を取得し、温度センサ５８からハウス本体１２の外部温度を取得する。

Ｓ４３４において制御部１０４は、換気扇３０〜３４を駆動する数を１、２、３と変化させるときに、ハウス本体１２の内部温度が上限温度から低下する時の下限温度を、下限温度と、Ｓ４３０、Ｓ４３２において環境取得部１０２が取得した日射量および外部温度等の外部環境との特性に基づいて算出する。換気扇３０〜３４を駆動する数と、下限温度と、日射量および外部温度等の外部環境との関係を表す図７に示す特性２１０、２１２、２１４は、実験またはシミュレーションにより生成され、予めメモリに記憶されている。

（４）駆動数算出処理
図３のＳ４０６で実行される換気扇の駆動数算出処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。

Ｓ４４０において制御部１０４は、図７に示す特性２１０、２１２、２１４に基づいて、次式（１）〜（３）により、換気扇３０〜３４を駆動する数に対応する換気能力を算出する。式（１）〜（３）が示す換気能力は、換気扇３０〜３４を駆動する数に対応してハウス本体１２の内部温度が何度低下するかを表している。

駆動数が１の換気能力＝現在の上限温度−駆動数が１の下限温度 ・・・（１）
駆動数が２の換気能力＝現在の上限温度−駆動数が２の下限温度 ・・・（２）
駆動数が３の換気能力＝現在の上限温度−駆動数が１の下限温度 ・・・（３）
Ｓ４４２において制御部１０４は、Ｓ４４２の算出結果に基づいて、図９に示す換気扇の駆動数と換気能力との関係を表す特性２２０を生成する。

Ｓ４４４において制御部１０４は、次式（４）に基づいて、要求される換気能力を算出する。
要求換気能力＝上限温度−内部温度の目標温度 ・・・（４）
式（４）で算出される要求換気能力は、上限温度の状態でのハウス本体１２の内部の上限熱量からどれだけ換気扇３０〜３４でハウス本体１２の内部を換気してハウス本体１２の内部の熱量を低減すれば内部温度が目標温度になるかを表している。

Ｓ４４６において制御部１０４は、図９に示す特性２２０から、式（４）で算出された要求換気能力に対応する換気扇の駆動数を、換気扇３０〜３４を駆動する数が０、１、２、３のときの換気能力の値を補間して算出する。図９に示すように換気扇３０〜３４の駆動数が１と２との間の要求換気能力の場合、換気扇３０〜３４の駆動数は、特性２２０から例えば１．４と算出される。

Ｓ４４８において制御部１０４は、Ｓ４４６において算出した換気扇３０〜３４の駆動数から、その数を超えない整数を算出する。Ｓ４４６において算出した換気扇３０〜３４の駆動数が前述したように１．４であれば、Ｓ４４８で算出される整数は１である。

（５）換気扇制御処理
図３のＳ４０８で実行される換気扇制御処理を図１０のフローチャートに基づいて説明する。尚、図１０のフローチャートにおいて、換気扇１は符号３０が表す換気扇に対応し、換気扇２は符号３２が表す換気扇に対応し、換気扇３は符号３４が表す換気扇に対応するものとする。

Ｓ４５０において制御部１０４は、図８に示す駆動数算出処理で算出された換気扇の駆動数が１であるか否を判定する。Ｓ４５０の判定がＮｏである、つまり駆動数が１ではない場合、処理はＳ４５８に移行する。

Ｓ４５０の判定がＹｅｓである、つまり駆動数が１の場合、Ｓ４５２、Ｓ４５４、Ｓ４５６において制御部１０４は、換気扇３２、３４を停止し、換気扇３０を駆動して駆動する換気扇の数を１にする。

Ｓ４５８において制御部１０４は、換気扇の駆動数が２であるか否を判定する。Ｓ４５８の判定がＮｏである、つまり駆動数が１および２ではない場合、処理はＳ４６４に移行する。

Ｓ４５８の判定がＹｅｓである、つまり駆動数が２の場合、Ｓ４６０、Ｓ４６２、Ｓ４５６において制御部１０４は、換気扇３４を停止し、換気扇３０、３２を駆動して駆動する換気扇の数を２にする。

Ｓ４６４において制御部１０４は、換気扇の駆動数が３であるか否を判定する。Ｓ４６４の判定がＮｏである、つまり駆動数が１〜３のいずれでもなく０の場合、処理はＳ４６８に移行する。

Ｓ４６４の判定がＹｅｓである、つまり駆動数が３の場合、Ｓ４６６、Ｓ４６２、Ｓ４５６において制御部１０４は、換気扇３０〜３４を駆動して駆動する換気扇の数を３にする。

Ｓ４６８において制御部１０４は、換気扇３０〜３４を停止して駆動する換気扇の数を０にする。
（６）温度フィードバック制御処理
図３のＳ４１０で実行される温度フィードバック制御処理を図１１のフローチャートに基づいて説明する。尚、図１１のフローチャートにおいて、換気扇３は符号３４が表す換気扇に対応するものとする。

Ｓ４７０において制御部１０４は、次式（５）から、図１２に示すハウス本体１２の内部温度２３０と目標温度との温度差である内部温度の温度差を算出する。
内部温度の差＝実際の内部温度−内部温度の目標温度 ・・・（５）
Ｓ４７２において制御部１０４は、式（５）から算出される内部温度の温度差が図１２に示す所定の温度差Δｔよりも大きいか否かを判定する。所定の温度差Δｔは、内部温度の温度差が大きいために、換気扇を駆動する数を１つ増加して内部温度２３０を低下させる必要があるか否かを判定するために予め設定された値である。

Ｓ４７２の判定がＮｏである、つまり内部温度の温度差が図１２に示す所定の温度差Δｔ以下の場合、制御部１０４は、内部温度２３０を低下させる必要はないと判断し、処理をＳ４７８に移行する。

Ｓ４７２の判定がＹｅｓである、つまり内部温度の温度差が所定の温度差Δｔよりも大きい場合、Ｓ４７４において制御部１０４は、現在、駆動している換気扇の数が３より少ないか否かを判定する。Ｓ４７４の判定がＮｏである、つまり現在、駆動している換気扇の数が３以上の場合、処理はＳ４７８に移行する。本実施形態では、換気扇の数は全部で３であるから、現在、駆動している換気扇の数が３以上とは、全部の換気扇３０〜３４が駆動されていることを表している。

Ｓ４７４の判定がＹｅｓである、つまり現在、駆動している換気扇の数が３より少ない場合、Ｓ４７６において制御部１０４は、内部温度２３０を低下させるために、駆動していない換気扇３４を駆動して換気扇を駆動する数を１つ増加する。

Ｓ４７８において制御部１０４は、内部温度が目標温度以下になり内部温度の温度差が０以下になっているか否かを判定する。Ｓ４７８の判定が実行されるのは、Ｓ４７２の判定がＮｏである、つまり内部温度の温度差が所定の温度差Δｔ以下であるから内部温度２３０を低下させる必要がない場合か、あるいはＳ４７４の判定がＮｏである、つまり現在、すべての換気扇３０〜３４が駆動している場合である。

したがって、内部温度２３０を低下させる必要がない場合か、あるいは現在、すべての換気扇３０〜３４が駆動している状態で、Ｓ４７８の判定がＹｅｓである、つまり内部温度が目標温度以下になり内部温度の温度差が０以下になっている場合、Ｓ４８０において制御部１０４は、換気扇３４を駆動している場合には換気扇３４を停止して駆動する換気扇の数を１つ減少し、換気扇３４を停止している場合には停止した状態を保持する。

これに対し、内部温度２３０を低下させる必要がない状態で、Ｓ４７８の判定がＮｏである、つまり内部温度の温度差が０よりも大きい場合、制御部１０４は、換気扇を駆動する数を１つ増加して内部温度２３０を低下させる必要はないと判断し、本処理を終了し、現在、換気扇３０〜３４を駆動制御している状態を保持する。

あるいは、現在、駆動している換気扇の数が３以上の状態で、Ｓ４７８の判定がＮｏである、つまり内部温度の温度差が０よりも大きい場合、制御部１０４は、これ以上、換気扇を駆動する数を増加することはできないので、本処理を終了し、現在、すべての換気扇３０〜３４を駆動制御している状態を保持する。

［１−３．効果］
以上説明した第１実施形態では、以下の効果を得ることができる。
（１ａ）駆動する換気扇３０〜３４の数を変更することにより、ハウス本体１２の内部温度を低下させる換気扇３０〜３４の換気能力を制御する。これにより、ハウス本体１２の内部温度を目標温度にすることができる。

（１ｂ）要求される換気能力から換気扇３０〜３４を駆動する数を決定するフィードフォワード制御を実行し、さらにハウス本体１２の内部温度の差と所定の温度差との大小関係に応じて換気扇３４を駆動するか停止するかを決定するフィードバック制御を行う。これにより、ハウス本体１２の内部温度を高精度に目標温度にすることができる。

以上説明した第１実施形態では、妻面部２４が端部に対応する。
また、Ｓ４２０、Ｓ４２２、Ｓ４３０、Ｓ４３２、Ｓ４７０が環境取得部の処理に対応し、Ｓ４０６〜Ｓ４１０、Ｓ４２４、Ｓ４３４、Ｓ４４０〜Ｓ４４８、Ｓ４５０〜Ｓ４６８、Ｓ４７０〜Ｓ４８０の処理が制御部の処理に対応する。

［２．第２実施形態］
［２−１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態の基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

図１３に示すように、農業用ハウス７０のハウス本体１２の妻面部２４には、大きさの異なる大中小の換気扇８０〜８８が設置されている。換気扇８０、８２の大きさが一番大きく、換気扇８６、８８の大きさが一番小さい。換気扇８４の大きさは換気扇８０、８２と換気扇８６、８８との間である。大きい換気扇ほど、換気能力は高い。

換気扇８０〜８８のうち駆動する換気扇と停止する換気扇との組み合わせに基づいて実験またはシミュレーションにより生成された図７に相当する特性は、予め生成されメモリに記憶されている。

制御部１０４は、換気扇８０〜８８のうち駆動する換気扇と停止する換気扇との組み合わせに基づいて実験またはシミュレーションにより生成された図７に相当する特性に基づいて、駆動する換気扇の数と大きさと換気能力との関係を表す、図９に対応する特性を生成する。

そして、制御部１０４は、この特性に基づいて、換気扇８０〜８８のうち駆動する換気扇を決定する。
［２−２．効果］
以上説明した第２実施形態では、第１実施形態の効果（１ａ）、（１ｂ）に加え、以下の効果（２ａ）を得ることができる。

（２ａ）換気能力の異なる換気扇を組み合わせることにより、ハウス本体１２の内部温度を高精度に目標温度にすることができる。
［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（１）上記実施形態では、換気扇を駆動するか停止するかのいずれかで換気扇を制御して、換気扇による換気能力を調整した。これに対し、換気扇の駆動電流を制御し、換気扇毎の換気能力を調整してもよい。

（２）上記実施形態では、２箇所の妻面部２０、２４のうち一方の妻面部２４だけに換気扇を設置してハウス本体１２の内部に外気を導入し、他方の妻面部２０の窓２２からハウス本体１２の内気をハウス本体１２の外部に排出した。

これに対し、２箇所の妻面部２０、２４のそれぞれに換気扇を設置し、一方の妻面部に設置された換気扇によりハウス本体１２の内部に外気を導入し、他方の妻面部に設置された換気扇によりハウス本体１２の内気をハウス本体１２の外部に排出してもよい。

（３）上記実施形態における一つの構成要素が有する複数の機能を複数の構成要素によって実現したり、一つの構成要素が有する一つの機能を複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を一つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される一つの機能を一つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。尚、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（４）上述したハウス制御装置１００の他、当該ハウス制御装置１００を構成要素とする農業用ハウス１０、７０、当該ハウス制御装置１００としてコンピュータを機能させるための制御プログラム、この制御プログラムを記録した記録媒体、制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１０、７０：農業用ハウス、１２：ハウス本体、２４：妻面部、３０〜３４、８０〜８８：換気扇、１００：ハウス制御装置、１０２：環境取得部、１０４：制御部

Claims (6)

1. 作物（２）を生育する農業用ハウス（１０、７０）において、ハウス本体（１２）の長手方向両端の少なくとも一方の端部（２４）に設置された前記ハウス本体の内部を換気する少なくとも１つの換気扇（３０〜３４、８０〜８８）を制御することにより、前記ハウス本体の内部温度を制御するハウス制御装置（１００）であって、
   前記内部温度と前記ハウス本体の外部温度と日射量とを少なくとも含む前記ハウス本体の内外の環境情報を取得するように構成された環境取得部（１０２、Ｓ４２０、Ｓ４２２、Ｓ４３０、Ｓ４３２、Ｓ４７０）と、
   換気することにより前記内部温度を低下する前記換気扇の換気能力と前記環境取得部が取得する前記環境情報とに基づいて、前記内部温度が目標温度になるように前記換気扇の駆動を制御するように構成された制御部（１０４、Ｓ４０６〜Ｓ４１０、Ｓ４２４、Ｓ４３４、Ｓ４４０〜Ｓ４４８、Ｓ４５０〜Ｓ４６８、Ｓ４７０〜Ｓ４８０）と、
   を備えるハウス制御装置。
2. 請求項１に記載のハウス制御装置であって、
   前記換気扇は前記端部に複数設置されており、
   前記制御部（Ｓ４２４、Ｓ４３４、Ｓ４４０〜Ｓ４４８）は、複数の前記換気扇のうち駆動する前記換気扇の数に応じた前記換気能力に基づいて、前記内部温度が前記目標温度になるように、駆動する前記換気扇の数を決定するように構成されている、
   ハウス制御装置。
3. 請求項２に記載のハウス制御装置であって、
   前記制御部は、すべての前記換気扇を停止した状態で前記内部温度が達する上限温度と、前記上限温度から複数の前記換気扇のうち駆動する前記換気扇の数に応じて前記内部温度が低下して達する下限温度との温度差が表す前記換気能力に基づいて、前記内部温度が前記目標温度になるように複数の前記換気扇のうち駆動する前記換気扇の数を決定するように構成されている、
   ハウス制御装置。
4. 請求項２または３に記載のハウス制御装置であって、
   前記制御部（Ｓ４７０〜Ｓ４７６）は、前記内部温度が前記目標温度よりも上昇し、前記内部温度と前記目標温度との温度差が所定の温度差よりも大きくなると、駆動する前記換気扇の数を１つ増加するように構成されている、
   ハウス制御装置。
5. 請求項２から４のいずれか１項に記載のハウス制御装置であって、
   前記制御部（Ｓ４７０〜Ｓ４７４、Ｓ４７８、Ｓ４８０）は、前記内部温度が前記目標温度以下になると、駆動する前記換気扇の数を１つ減少するように構成されている、
   ハウス制御装置。
6. 作物（２）を生育する農業用ハウス（１０、７０）であって、
   前記作物を内部で生育するように構成されたハウス本体（１２）と、
   前記ハウス本体の長手方向両端の少なくとも一方の端部（２４）に設置され、前記ハウス本体の内部を換気するように構成された少なくとも１つの換気扇（３０〜３４、８０〜８８）と、
   前記換気扇の駆動を制御することにより前記内部温度を制御するように構成されたハウス制御装置（１００）と、
   を備え、
   前記ハウス制御装置は、
   前記内部温度と前記ハウス本体の外部温度と日射量とを少なくとも含む前記ハウス本体の内外の環境情報を取得するように構成された環境取得部（１０２、Ｓ４２０、Ｓ４２２、Ｓ４３０、Ｓ４３２、Ｓ４７０）と、
   換気することにより前記内部温度を低下する前記換気扇の換気能力と前記環境取得部が取得する前記環境情報とに基づいて、前記内部温度が目標温度になるように前記換気扇の駆動を制御するように構成された制御部（１０４、Ｓ４０６〜Ｓ４１０、Ｓ４２４、Ｓ４３４、Ｓ４４０〜Ｓ４４８、Ｓ４５０〜Ｓ４６８、Ｓ４７０〜Ｓ４８０）と、
   を備える、
   農業用ハウス。
   

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