JP3238654U - 照明、気象制御および空気浄化のための小型の閉鎖空間システム - Google Patents

Abstract

一の容積を制御するための小型のコンディショニングシステムであって、（ａ）少なくとも１つの光源であって、交換可能な焦点レンズと結合された前記光源と、（ｂ）少なくとも１つのファンと、（ｃ）少なくとも１つの温度センサと、（ｄ）１つまたは複数の前記センサおよび／またはユーザからの入力を受信し、その結果として１つまたは複数の前記光源および／または１つまたは複数の前記ファンを操作する制御回路と、（ｅ）前記光源、前記ファンおよび制御回路を収容するのに適しており、閉鎖空間を規定している構造要素の上部に配置されるハウジングと、を備えるシステム。

Description

本考案は、屋内気象制御システムおよび／または照明システムの分野に関する。より詳細には、本考案は、屋内照明のための、特に野菜の生育および培養を目的とする気象制御および空気浄化のための、ポータブルなシステムに関する。

植物の栽培において、生育に影響を与える幾つかの主なパラメータとしては、温度、照射条件、植物を取り囲む（二酸化炭素および酸素のような）ガスの存在および濃度、湿度および根の周りの水分レベルがある。最良の成果を得るためには、生育エリアの条件を絶えず監視し、多くの因子に応じて、例えば植物のタイプに応じて、また生育の各段階に応じて、調整する必要がある。同様に、環境条件は、例えば卵等の培養を目的とするような他の様々な用途のために重要である。

今日までに、生育者は、保護された生育環境の内部の気象に影響する因子の範囲を制御するための幾つかのツールを手に入れている。最も単純なレベルでは、幾つかの制御システムは手動で操作される通気孔または窓を備えており、自然光と大気ＣＯ_２を用いて、温度と湿度のレベルがある程度制御される。より高度なレベルでは、生育チャンバーのような生育設備を含むタイプのものが設けられ、このチャンバー構造の内部の気象が監視され制御される。しかしながら、これらの設備は通常、大きく扱い難くて固定されているか、或いは、あくまで一体型ユニットとして若干の調整が可能であるに過ぎない。よって、これらの設備は多くの場合、大きな空間を必要とし、異なる条件や配置に対して十分に適応可能なものではない。

既述したように、照明、気象制御および空気浄化の必要性は、植物生育の分野に限られるものではなく、他のタイプの設備、例えば温度および空気組成が孵化プロセスに影響を与える孵化設備においても、必要とされ得る。他の様々な環境でもまた、条件制御による恩恵を受けることができる。

本考案の目的は、照明、気象制御および空気浄化のためのシステムであって、据え付けるための固定構造を設ける必要がなく、とりわけ植物生育、孵化場、住居等を意図した既存の構造物を含む閉鎖空間中に容易にフィットさせることが可能な、小型のシステムを提供することである。

本考案の別の目的は、１つの場所から別の場所に容易に移動でき、迅速に設置して運転できるシステムを提供することである。

本考案のさらなる目的は、本考案によるシステムが設けられたチャンバーの気象制御を最適化するための方法を提供することである。

この明細書の文脈では、簡潔性および明確性のため、照明、気象制御および空気浄化、並びに、前記機能の任意の組み合わせを「コンディショニング」と称する。

本考案の他の目的および利点は、説明が進むにつれて明らかになるであろう。

本考案は、一の容積を制御するための小型のコンディショニングシステムであって、
（ａ）少なくとも１つの光源であって、交換可能な焦点レンズと結合された前記光源と、（ｂ）少なくとも１つのファンと、
（ｃ）少なくとも１つの温度センサと、（ｄ）１つまたは複数の前記センサおよび／またはユーザからの入力を受信し、その結果として１つまたは複数の前記光源および／または１つまたは複数の前記ファンを操作する制御回路と、（ｅ）前記光源、前記ファンおよび制御回路を収容するのに適しており、
閉鎖空間を規定している構造要素の上部に配置されるハウジングと、を備えるシステムに関する。

前記ハウジングには、前記閉鎖空間を規定している構造要素に対する位置関係を維持する位置決め要素が設けられており、この位置決め要素は、前記ハウジングの周囲から延びるリム、またはこのようなリムの一部を含んでいてもよい。本考案の１つの実施形態では、前記システムは、前記閉鎖空間の上部に設けられた開口を通した空気の流れを防止および／または低減するシーリング要素をさらに備える。

前記システムは、前記閉鎖空間に入るおよび／または前記閉鎖空間から出る空気の循環を促進するのに適した複数のファンを備える。

光源は一般的に発熱するため、各光源には冷却装置、例えばファンが設けられる。光源は、「冷たい」ものでも「熱い」ものでもよいが、本考案の１つの実施形態によれば、大きな発熱が望まれる場合、例えば閉鎖空間が孵化設備であるとき、光源は発熱するものとされる。

本考案の１つの実施形態では、１つまたは複数の光源が、ハウジング要素の中心に向かって配置される。本考案の他の実施形態では、複数のファンが、１つまたは複数の前記光源の両側に配置される。

多くの用途において、本考案のシステムは、臭気および／または蒸気を閉鎖空間内部から除去するフィルタカセットを備えるであろう。１つの実施形態では、前記フィルタカセットは、フレームと、前記カセットの上面としての上部ネットと、前記カセットの底面としての底部ネットと、前記ネットの間に配置された吸収材料、例えば活性炭と、を備える。１つの実施形態では、前記カセットは、少なくとも１つのファンの上方に配置されており、前記閉鎖空間内部からの空気がこれを通って流れるようになっている。

本考案のシステムを適用できる閉鎖空間は、基本的にあらゆるタイプの空間であってよく、例えば、野菜生育器、孵化設備もしくはリビング構造とすることができる。当業者であれば、本考案は多くの用途に用いることができるとともに、本考案が多くのタイプの環境および閉鎖空間に有益であることを理解できるであろう。

既述したように、考案のシステムに採用する光源は発熱し、控目であるか相当であるかは採用する照射設備のタイプに依存するものの、一般的には冷却機構を必要とするであろう。１つの実施形態によれば、１つまたは複数の光源によって生成される過剰な熱は、制御された容積内部の空気を循環させる１つまたは複数のファンを用いて除去される。「制御された容積」という語は、本明細書で用いる場合、制御条件が適用される、規定された境界を有する容積を示すことを意味する。

本考案の上記その他の特徴と利点の全ては、本考案の具体的な実施形態についての例示的で非限定的な以下の説明から、よりよく理解されるであろう。

図１（ａおよびｂ）は、収納庫内部の閉鎖空間に適用した本考案の一実施形態を模式的に表している。 図２は、本考案の１つの実施形態によるシステムの底部の斜視図である。 図３は、図２のシステムの正面図である。 図４は、本考案の１つの実施形態によるシステムの部分分解図である。 図５は、冷却装置と関連付けられた、本考案による使用のための照射要素を示している。 図６は、図４の装置の完全分解図である。 図７は、組立配置にある図６のシステムの上面斜視図である。 図８は、上部格子６０１を取り除いた図７のシステムの上面図である。

本考案のシステムは、例えば小さなキャビネットから大きな部屋までの様々な空間にフィットさせることができ、１つの空間から他の空間へと容易に迅速に移動できる、小型でポータブルなシステムへの需要に応えるものである。本考案のシステムはまた、既にユーザが所有している構造物（例えばキャビネット）内に据え付けることもできるため、余分な場所をとる設備を追加で入手する必要がなくなる。従って、本考案のシステムは、閉鎖され規定された空間を、照明強度、温度、空気組成、湿度、および臭気除去について制御された空間に変える。

１つの実施形態では、本考案のシステムによって、１つの構造内に様々な機能ユニットを組み合わせることで、システムそのものの内部温度だけでなく所望の空間の温度および湿度の検知と制御が可能となる。本考案のシステムは、手動セットアップを用いても、本質的に多くの重要な利点を発現させるために使用でき、特別なアルゴリズムを必要とするものではないが、与えられた空間における照明の強度と分布、温度および湿度の最適化のために、スマートアルゴリズムを適用することもできる。この説明では、明確性のため、主に閉鎖空間での本考案のシステムの使用について述べるが、閉鎖空間での使用のみに限定されるものではなく、制御が望まれるあらゆる空間に配置して運転できることに留意されたい。さらに、しばしば本考案のシステムを「ポータブルなシステム」と称しているが、明らかに、システムその他の物を構成するのに適した構造であって、このシステムが適用されて一旦据え付けられると、適切に言えばもはや必ずしも「ポータブル」ではなくなるような構造を設けることもできる。

ここで、本考案の幾つかの詳細な実施形態について参照を行うが、これらの実施例は添付の図面に表されている。実践可能である場合には、図面に類似または同様の参照番号を使用して、類似または同様の機能を示唆することがある。図面は、説明のみを目的として本考案の実施形態を描いたものである。当業者であれば、以下の説明から、本明細書に記載された本考案の本質から逸脱することなく、本明細書に表された構造の代替実施形態を採用できることを、容易に認識できるであろう。

図１は、収納庫に適用した本考案を模式的に表している。図１（１）において、収納庫１０１には、本考案によるシステム１００が装備されている。この特定の実施例では、閉鎖空間内で生育すべき植物をそのまま納めることができる植木鉢１０２が設けられている。支持要素１０３は、単なるスタンドであってもよいし、灌漑および／または加湿および／または特定の目的のための他のサブシステムを備えていてもよい。この特定の実施例では、本考案とともに有利に使用され得るエアフィルタ１０４も含まれている。

図１（ｂ）は、図１（ａ）の分解図であるが、この図からは、開口１０６の端部を越えて延びるように長方形リム１０５の周囲を設けるだけで、いかに簡単にシステム１００を収納庫１０１の上に配置できるかが容易に見て取れる。

図２は、本考案の重要な特徴を表している。この特定の実施形態では、３つの照射要素２０１，２０２，２０３が採用されている。各照射要素は、図面において番号２０４，２０５，２０６で示されるレンズとそれぞれ結合されている。この特定の実施形態では、ライン２０４を照射要素２０１に結合するのに用いられている２０７のようなねじを用いて、レンズが照射要素と結合される。しかしながら、レンズの交換を可能にできる限り、スナップオン仕様のような他の任意の結合方法を採用できる。

本考案において、レンズを交換できることは非常に重要であり、これによって、使用中にシステムを移動させる必要が事実上なくなる。例えば、植物の生育のために本考案を用いる場合、若くて丈の低い植物は、丈が高く多くの葉で覆われたものとは異なるニーズを有すると思われるため、生育の段階が異なれば必要な照明体制は異なるであろう。状況に応じて、例えば、植物のライフサイクルの間に、照明フィールドを例えば１２０°から９０°、６０°まで変化させることができ、これによって異なった生育の段階に最適な照明が提供される。当然、異なる用途のために、上記とは別の照明フィールドを与えるレンズを設けてもよい。当業者には明らかであろうように、同じ源が与えられた場合、広い照明フィールドを有する場合と比べて照明フィールドを狭くするほど放射は遠くまで到達し、より照度が局在化した照射を実現できるであろう。典型的で適切な光源は、bridgelux社が製造している「Vero29」（https://www.bridgelux.com/）である。

同図にはまた、システムの操作プログラムで異なり得る電源スイッチ２０８と、システムの駆動状況を示すために設けることができるステータス灯２０９と、閉鎖空間内部の温度を測るのに有用な温度センサ２１０と、が示されている。図３には、図２の側面図が示されており、この図にも、４つの異なる動作モードの説明のための実施例として、加湿を伴わない運転をいう「ＯＦＦ」「ＤＲＹ」と、異なる野菜の生育に適したモードを示す「ＶＥＧ」と、花の生育に特化した「ＦＬＯＷＥＲ」と、が表されている。当然、これらは単なる説明のための実施例に過ぎず、決して本考案の限定を意味するものではない。

図４を見ると、この実施形態によるシステムは、リム１０５が設けられたハウジング４０１に内蔵されている。同図にはまた、スイッチ２０８および制御灯２０９が見受けられる。照射要素２０１は（図２に示されているように）、冷却部材４０２と結合されており、この特定の実施形態では、この冷却部材４０２は図５に示されるようにファンである。

図２の格子２１１および２１２（この図では見えていない）の上方には、複数のファン４０３が配置されており、これにより、本システムが付加される閉鎖空間、例えば図１の収納庫１０１の内部に、空気の流れが作り出される。ファン４０３の上方にはカセット４０４が配置されるとともに、このカセット４０４には、床の臭気もしくは望ましくない混入物質を吸収するのに適した、例えば活性炭のような吸水材料が充填される。この特定の実施形態では、２セットのファン４０３とカセット４０４が、照射要素２０１の両側に対称的に配置されている。ｏｎ／ｏｆｆスイッチを含み、全体として番号４０５で示されている電力供給要素が設けられているが、これは従来から用いられており当業者なら容易に理解できるものであるため、本明細書では詳しく説明しない。

この特定の実施形態の付加的な詳細が図６に示されており、ファンハウジング４０６の上方に配置されたカセット４０４のさらに上方に、上部格子６０１が見受けられる。この図にはさらに、システムコントローラのハウジング６０２と、ファンコントローラ６０３と、照射および冷却アセンブリ６０４と、シンスハウジング（since housing）６０５と、温度および湿度インジケータ６０６と、が見受けられる。エアフィルタカセット４０４は取り外し可能であるため、フィルタ材料を交換する必要がある場合は、いつでも容易にかつ快適にアクセス可能である。空気浄化ユニットによって、外部から入り込んだり、制御ユニットの内部から発生したりする可能性がある臭気その他の気体のような揮発性有機化合物を、効果的に除去することが可能となる。

図６のシステムは、組立てられたものとして図７にも表されているが、明確に表されているハンドル７０１を、システムを１つの場所から別の場所に移動するのに使用できる。図８は、上部格子６０１を取り除いた図７のシステムの上面図である。

要望に応じて、光源２０１を減光してもよい。照明の強度を減光すれば、システムひいては空間の過熱が防止される。従って、調光機構は、内部の安全機構として機能し、機構制御アルゴリズムと関連させて有用に操作され得る。本考案の１つの特定の実施形態では、規定された空間の温度が所望よりも高い温度に到達しそうであることをシステムが検出したとき、光源によって空間に熱が加えられないようにすることによって空間が過熱されるのを防止して空間の冷却に寄与するため、光強度が減光されるか、いっそ完全に消灯される。

本考案の１つの特定の実施形態によれば、光源２０１の照明の強度は、制御アルゴリズムによって制御される。アルゴリズムでは、閉鎖空間の容積の寸法変数、すなわち空間の高さ、幅、奥行き、並びに、ルクスでの望ましい光強度および／または光合成有効放射（ＰＡＲ）単位［必要なルクスメータもしくはＰＡＲ］が考慮され、これに応じて最適な最大必要光強度が決定される。このように、本考案のこの実施形態によれば、アルゴリズムにより、与えられた空間における植物のニーズに応じた光強度の調整が可能となる。さらに、アルゴリズムにより、本考案のシステムの単一のケーシングを様々な所望の閉鎖空間に調整可能でポータブルなものとし、各スペースに最適な光強度を提供することが可能となる。そのうえ、前記のアルゴリズムから得られた情報は、所望の時間に照射システムのレンズを交換するようユーザに警告するのに用いることができる。

「光合成有効放射」または「ＰＡＲ」の語は、光合成生物が光合成プロセスに用いることができる４００から７００ナノメータまでのスペクトル範囲（波帯）の太陽放射をいう。ＰＡＲは、エネルギー単位（ワット／平方メートル）、或いは、光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）単位（モル／平方メートル／秒）すなわち指定時間中に表面が受光した４００ｎｍから７００ｎｍ範囲の光子の数で測定される。

本考案の一実施形態において、光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）である。１つの実施形態において、ＬＥＤ光源は、何れも図２に示されているチップ・オン・ボード（ＣＯＢ）ＬＥＤ、例えば２０１と、ＬＥＤレンズ、例えば２０４と、を備える。現代のＣＯＢ ＬＥＤ技術は、より旧来的な光源と比べて、（広範囲に光を放射することによる）優れた光分布および（効果的な熱放散に起因する）低い熱抵抗要件といった幾つかの利点を与える。そのうえ、ＬＥＤレンズはまた、光のビームの正確な制御を可能にすることによって所望の照射効果にも寄与する。ＬＥＤレンズはまた、ＬＥＤ部品を内部に覆い隠すことにより、より美しい外観を与えてくれる。しかしながら、当業者には明らかであろうように、他の適切な照射源を採用することも可能であって、本考案のシステムには容易にそのような任意の源を使用できる。

本考案に係るＬＥＤレンズ形状の例には円形、四角形、六角形が含まれるが、これらに限定されるものではない。ＬＥＤレンズ材料の例にはプラスチックおよびシリコーンが含まれるが、これらに限定されるものではない。本考案に係るＬＥＤレンズは、硬くても柔らかくてもよい。

照射要素２０１の冷却ユニットが設けられる場合には、この照射要素２０１は少なくとも１つのファン４０２を備える。しかしながら、幾つかの実施形態では、要素２０１上にファンが存在していることは必要ではない。規定された屋内空間の温度は、複数のファン４０３によって制御される。ファンの速度は、目標温度と実際の空間の内部温度との間の差に応じて、増大または低減できる。つまり、目標温度と内部温度との間に差があり、内部温度が目標温度よりも高い場合、ファンの速度は増大される。それに対し、内部温度が目標温度よりも高いが、目標温度と内部温度との間の差が比較的小さい場合、ファンの速度は低減される。実際の空間の内部温度は、システム内またはシステム上、或いは制御空間内の任意の他の所望の場所に配置可能な少なくとも１つの温度センサによって、決定される。冷却ユニットはまた、規定された空間の外部の温度を決定する外部温度センサを備える。本考案のシステムは、外部の温度を考慮に入れた気象アルゴリズムを用いて、或いは、手動で設定および／または自動化された手段で制御可能な動作点を設定することで、閉鎖空間内の温度を自動制御できる。そのようなアルゴリズムは当業者であれば理解できるため、これについての詳細な説明は必要とされない。

本考案の１つの実施形態によれば、閉鎖空間の内部に少なくとも１つの温度センサが設けられる。温度センサは、本分野で知られている様々なタイプとすることができ、有線または無線接続によってデータを制御システムに伝送するであろうが、このようなものは全て当業者には既知であり、簡潔性のため、本明細書では詳しく説明しない。

本考案の一実施形態によれば、システムの気象アルゴリズムは、温度センサから情報を受け取り、光源およびファンを用いて規定された空間内部の温度を制御する。気象アルゴリズムは、空間温度を制御するためにファンの速度と光源から放出される熱を用いる。空間を冷却するために、アルゴリズムは、ファンの速度を変え照明を減光するが、これらの操作パラメータを決定するために外部温度を用いる。

システムには、ケーシング４０１の内部に配置された電源４０５（図４）によって動力が与えられる。本考案の１つの実施形態では、電源４０５は、閉鎖空間の内部または外部に配置された電気コンセントを備える電気接続を通してエネルギーを得る。或いは、電源４０５は、バッテリーのようなエネルギー貯蔵装置からエネルギーを得る。

本考案のシステムには、入力を受信し、情報を処理し、そして出力を表示（図示しない）する役割を担う、電子部品、回路、およびプロセッサが設けられている。このようにして受信される入力には、制御アルゴリズムに応じて、空間の寸法や、ユーザが設定する目標温度、並びに、温度センサで測定された実際の内部温度および外部温度といったデータを含めることができる。入力データは、制御アルゴリズムおよび／または気象アルゴリズムに従って処理され、具体的には、システムは、ユーザが設定した目標値に到達させるために最適な光強度および／または運転中のファンの数および速度を決定する。表示画面が備えられている場合には、出力、すなわち目標温度、内部温度および外部温度、並びに、システムの温度、空間寸法、光強度、運転中のファンの数および速度を、表示画面上にデジタル表示できる。

本考案の特定の一実施形態によれば、ユーザが与えた目標温度のようなデータは、例えば携帯装置もしくは任意のコンピュータにインストールされた適切なアプリケーションを用いて、リモート通信によって受信できる。同様のリモートな方法で、ユーザは自身の携帯装置もしくはコンピュータを介して、出力データを確認もしくは監視できる。

上記の特定の実施形態についての説明は例証を目的としたものであって、本考案を限定することをいささかも意図するものではない。方法およびシステムには、本考案の範囲を逸脱することなく、多くの修正および変更を加えることが可能である。

Claims (16)

1. 一の容積を制御するための小型のコンディショニングシステムであって、
   （ｆ）少なくとも１つの光源であって、交換可能な焦点レンズと結合された前記光源と、
   （ｇ）少なくとも１つのファンと、
   （ｈ）少なくとも１つの温度センサと、
   （ｉ）１つまたは複数の前記センサおよび／またはユーザからの入力を受信し、その結果として１つまたは複数の前記光源および／または１つまたは複数の前記ファンを操作する制御回路と、
   （ｊ）前記光源、前記ファンおよび前記制御回路を収容するのに適しており、閉鎖空間を規定している構造要素の上部に配置されるハウジングと、を備えるシステム。
2. 前記ハウジングには、閉鎖空間を規定している前記構造要素に対する位置関係を維持する位置決め要素が設けられている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記位置決め要素は、前記ハウジングの周囲から延びるリム、またはこのようなリムの一部を含んでいる、請求項２に記載のシステム。
4. 前記閉鎖空間の上部に設けられた開口を通した空気の流れを防止および／または低減するシーリング要素をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記閉鎖空間に入るおよび／または前記閉鎖空間から出る空気の循環を促進するのに適した複数のファンを備える、請求項１に記載のシステム。
6. 各光源に冷却装置が設けられている、請求項１に記載のシステム。
7. 前記冷却装置はファンを備える、請求項５に記載のシステム。
8. １つまたは複数の前記光源が発熱する、請求項１に記載のシステム。
9. 前記１つまたは複数の光源は、前記ハウジング要素の中心に向かって配置されている、請求項１に記載のシステム。
10. 前記複数のファンは、１つまたは複数の前記光源の両側に配置されている、請求項４に記載のシステム。
11. フィルタカセットを備える、請求項１に記載のシステム。
12. 前記フィルタカセットは、フレームと、前記カセットの上面としての上部ネットと、前記カセットの底面としての底部ネットと、前記ネットの間に配置された吸収材料と、を備える、請求項１０に記載のシステム。
13. 前記カセットは、少なくとも１つのファンの上方に配置されている、請求項１０に記載のシステム。
14. 前記吸収材料は、活性炭粒子である、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記閉鎖空間は、野菜生育器、孵化設備およびリビング構造からなる群から選択される、請求項１に記載のシステム。
16. １つまたは複数の前記光源によって生成される過剰な熱が、制御された容積内部の空気を循環させる１つまたは複数のファンを用いて除去される、請求項１に記載のシステム。
    
    

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