JP4761729B2 - Plant growing device - Google Patents
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Description
本発明は、LEDを利用した植物育成装置及びそれに好適に用いられる除湿機構に関するものである。 The present invention relates to a plant growing apparatus using LEDs and a dehumidifying mechanism suitably used for the apparatus.
従来、蛍光灯やナトリウムランプ等の人工光源を用いて植物育成を行う植物育成装置が知られている。ところが、蛍光灯やナトリウムランプは、植物の育成に必要な波長の光を多く含むため、多量の光を植物に照射しなければならないうえ上、効率的にもあまりよいものではないため、消費電力や発熱量が多く、そのための植物育成室内の温度管理が難しくなることも合わせて多くの設備費用とランニングコストがかかるという不具合がある。さらには寿命に関しても十分とは言い難い。 2. Description of the Related Art Conventionally, plant growing apparatuses that perform plant growing using an artificial light source such as a fluorescent lamp or a sodium lamp are known. However, since fluorescent lamps and sodium lamps contain a lot of light with a wavelength necessary for plant growth, they must irradiate plants with a large amount of light, and are not very efficient. In addition, there is a problem that a lot of equipment costs and running costs are required in addition to the large amount of heat generated and the difficulty of temperature control in the plant growing room. Furthermore, it is difficult to say that the service life is sufficient.
これに対し、特許文献1に示すように、それら光に関する問題を一挙に解決するものとしてLEDを光源とした植物育成装置が近時開発されつつある。この特許文献1には、除湿機構としてコンパクトかつ静かなペルチェモジュール(熱電変換素子)を用いたものが記載されている。 On the other hand, as shown in Patent Document 1, a plant growing apparatus using an LED as a light source has recently been developed as a solution to all these problems related to light. This Patent Document 1 describes a device using a compact and quiet Peltier module (thermoelectric conversion element) as a dehumidifying mechanism.
ペルチェモジュールは既知のとおり、P型とN型の熱電半導体を銅電極に半田付けしたペルチェ素子を内部に有してなり、一対の吸発熱面を備えている。そして除湿に用いる場合には、植物育成室内の吸発熱面を冷却するように、ペルチェ素子に与える電流量とその向きを制御し、この冷却した吸発熱面又はこの吸発熱面に熱的に接続した部材で植物育成室内の空気を結露させ、除湿する。
ところが、前記特許文献1に記載の除湿機構は、結露させるために吸発熱面に熱的に接続した部材で、一本の長い曲がりくねった空気流通経路を形成している
ため、所定の除湿能力を得るためには、かなり速い流速で空気を前記空気流通経路に流さなければならない。その結果、結露が十分に行われず、ペルチェモジュールの有する最大除湿能力を活かせないという不具合がある。
However, the dehumidifying mechanism described in Patent Document 1 is a member that is thermally connected to the heat-absorbing and heat-generating surface for condensation, and forms a single long and winding air flow path. In order to obtain, air must flow through the air flow path at a fairly fast flow rate. As a result, there is a problem that the condensation is not sufficiently performed and the maximum dehumidifying ability of the Peltier module cannot be utilized.
このような問題点は植物育成装置に限られず、ペルチェモジュールを利用した除湿機構に共通すると考えられる。 Such a problem is not limited to the plant growing device, but is considered to be common to the dehumidifying mechanism using the Peltier module.
そこで本発明はペルチェモジュール独特のこの種の不具合を解決し、除湿効率を大幅に高めるべく図ったものである。 Therefore, the present invention is intended to solve this kind of problem peculiar to the Peltier module and to greatly increase the dehumidification efficiency.
すなわち本発明に係る植物育成装置は、内部に植物を収容可能な空間を形成するケーシングと、前記空間内に光を照射するLED照明装置と、前記空間内を除湿する除湿機構とを備えた植物育成装置であって、前記ケーシングの内部空間が、少なくとも空気の除湿が行われる制御空気生成空間と、植物が育成される植物育成空間とに区画壁により区画されており、前記除湿機構が、ケーシングの壁体に貫通させて取り付けられ、その吸発熱面が前記制御空気生成空間に臨むように設けられたペルチェモジュールと、空気導入口及び空気導出口を有する中空のものであって前記ペルチェモジュールのケーシング内部空間側の吸発熱面に取り付けられたカバー体と、前記カバー体の空気導入口又は空気導出口に取り付けられたファンと、前記カバー体の内部空間を区成し、下端が前記空気導入口に臨み上端が前記空気導出口に臨む複数の並列な空気流通経路を形成する鉛直方向に延びる区成壁とを具備し、空気導入口又は空気導出口の開口面積又は開口形状により、前記空気流通経路の流量を制御するようにしており、前記区画壁の前記制御空気生成空間側に前記制御空気生成空間と前記植物育成空間とを連通する連通路が設けられ、前記除湿機構を通過して当該制御空気生成空間内を上昇した空気が、当該連通路に沿って下降した後に再び上昇して前記植物育成空間に戻るように構成されていることを特徴とする。 In other words, the plant growing apparatus according to the present invention includes a casing that forms a space in which a plant can be accommodated, an LED illumination device that irradiates light in the space, and a dehumidifying mechanism that dehumidifies the space. A growing apparatus, wherein an inner space of the casing is partitioned by a partition wall into at least a control air generation space in which air is dehumidified and a plant growth space in which plants are grown, and the dehumidifying mechanism is a casing of wall mounted by penetrating the Peltier module to which the absorption and generation heat surface is provided so as to face the control air generating space, be of a hollow having an air inlet and an air outlet port of the Peltier module a cover body attached to the endothermic and exothermic heat surface of the casing inner space side, a fan attached to the air inlet or air outlet of the cover body, the cover Forms Subdivision an inner space of the body, comprising a ward-defining wall extending in the vertical direction is on the end faces under end said air inlet to form a plurality of parallel air flow paths facing the air outlet port, the air The flow rate of the air flow path is controlled by the opening area or the opening shape of the introduction port or the air outlet port, and the control air generation space and the plant growth space on the control air generation space side of the partition wall The air that has passed through the dehumidifying mechanism and has risen in the control air generation space is lowered along the communication path, and then rises again to return to the plant growing space. It is characterized by being.
このようなものであれば、各空気流通経路には結露させるために十分遅い速度で除湿すべき空気を流すことができるうえ、空気流通経路が複数あるため、十分な除湿能力を発揮させることができる。 If this is the case, air to be dehumidified can flow at a sufficiently slow speed for condensation in each air circulation path, and since there are multiple air circulation paths, sufficient dehumidifying ability can be exhibited. it can.
また、ファンのみで吸発熱面に空気の流れを作ったのでは、十分な空気を吸発熱面に触れさせることができず、しかもその空気の流れが不均一となって、除湿効率を最大まで高められないところ、カバー体内部に区成壁による複数の空気流通経路を形成し、それら空気流通経路の流量を空気導入口又は空気導出口の開口面積又は開口形状で制御制限し、均一化することができるため、ペルチェモジュールの有する最大限の除湿能力を発揮させることができるようになる。 In addition, if the air flow is created on the heat absorption / heating surface with only the fan, sufficient air cannot be brought into contact with the heat absorption / heating surface, and the air flow becomes non-uniform so that the dehumidification efficiency is maximized. Where it cannot be increased, a plurality of air flow paths are formed by the partition walls inside the cover body, and the flow rate of these air flow paths is controlled and uniformed by the opening area or opening shape of the air inlet or outlet port. Therefore, the maximum dehumidifying ability of the Peltier module can be exhibited.
ファンは、空気導入口側又は空気導出口側のいずれに設けてもよいが、より好ましくは、ファンと反対側に位置する空気導入口(又は空気導出口)に空気流通経路の流量を調整するための機能を担わせ、ファン側の空気導出口(又は空気導入口)は十分広い開口面積を確保しておくことが望ましい。 The fan may be provided on either the air inlet side or the air outlet side, but more preferably, the flow rate of the air flow path is adjusted to the air inlet (or air outlet) located on the opposite side of the fan. It is desirable to ensure a sufficiently wide opening area for the air outlet (or air inlet) on the fan side.
特に結露を効果的に行うためには、前記区成壁が、前記吸発熱面に取り付けて熱的に接続した熱伝導フィンであるものが望ましい。この場合、熱伝導フィンを、ペルチェモジュールの吸発熱面の略全面に亘って取り付けておくことがより好ましい。 In particular, in order to effectively perform dew condensation, it is desirable that the partition wall is a heat conductive fin that is attached to and thermally connected to the heat absorbing / generating surface. In this case, it is more preferable that the heat conducting fins are attached over substantially the entire surface of the Peltier module.
異なる熱伝導フィンを取り付けたペルチェモジュールや異種のペルチェモジュールに柔軟に対応できるようにするには、前記空気導入口又は空気導出口の開口面積を可変にして、前記空気流通経路を流れる空気の流量を調整可能に構成しているものが好ましい。 In order to be able to respond flexibly to Peltier modules with different heat conduction fins or different types of Peltier modules, the flow area of the air flowing through the air flow path is made variable by changing the opening area of the air inlet or air outlet. What is comprised so that adjustment is possible is preferable.
結露した水分の好適な排出態様としては、前記除湿面を鉛直に配置するとともに、前記区成壁を鉛直方向に延びるように設けて前記空気流通経路が鉛直方向に延びるように設定しておき、除湿作用によって結露した水分をカバーの下端部に設けた受け部に導入するとともに、その受け部からドレンチューブによって外部空間に排出できるように構成しているものを挙げることができる。 As a preferable discharge mode of condensed moisture, the dehumidifying surface is arranged vertically, the partition wall is provided to extend in the vertical direction, and the air flow path is set to extend in the vertical direction, The water | moisture content condensed by the dehumidification effect | action is introduce | transduced into the receiving part provided in the lower end part of the cover, and what is comprised so that it can discharge | emit to external space from the receiving part with a drain tube can be mentioned.
カバー体の表面に結露すると、除湿効果が悪くなる。これを防止するには、前記カバー体を、断熱材そのもの乃至板材に断熱材を被着させて形成しておくことが望ましい。 If dew condensation occurs on the surface of the cover body, the dehumidifying effect becomes worse. In order to prevent this, it is desirable to form the cover body by attaching a heat insulating material to the heat insulating material itself or a plate material.
かかる除湿機構は、湿度を急変させることなく比較的ゆっくりと静定できるという特性も有する。したがって、植物にとっては非常にやさしい湿度変化が行われると言え、内部に植物を収容可能な空間を形成するケーシングと、前記空間内に光を照射するLED照明装置とを備えた植物育成装置に適用してその効果が顕著になる。 Such a dehumidifying mechanism also has a characteristic that it can be settled relatively slowly without suddenly changing the humidity. Therefore, it can be said that the humidity change is very easy for plants, and is applied to a plant growing apparatus including a casing that forms a space in which a plant can be accommodated and an LED lighting device that irradiates light in the space. And the effect becomes remarkable.
このような植物育成装置には、前記ケーシングの内部空間の温度調整を行う温度制御システムをさらに設けておくことがよりよい。 In such a plant growing device, it is better to further provide a temperature control system for adjusting the temperature of the internal space of the casing.
また、前記温度制御システムが、前記ケーシングの壁体に貫通させて取り付けた温度調節用ペルチェモジュールを備えたものである場合には、例えば温度調節用ペルチェモジュールを前記除湿機構のペルチェモジュールと同一壁体に配置することにより、温度調節用ペルチェモジュールにおけるケーシング内部空間側の吸発熱面に、前記除湿機構のファンから排出される空気の流れが到達するように構成すればよい。このことにより、温度調節用ペルチェモジュールの冷却時に結露するという不具合を、除湿機構のファンから排出された湿度の低い空気に触れさせることで回避できる。また一方で、除湿機構のファンから排出された温度の低い空気を、より素早く温度制御システムにより温度調節でき、ケーシング内部の温度の変動を可及的に減少させることもできる。 In the case where the temperature control system includes a temperature adjusting Peltier module that is attached through the wall of the casing, for example, the temperature adjusting Peltier module has the same wall as the Peltier module of the dehumidifying mechanism. What is necessary is just to comprise so that the flow of the air discharged | emitted from the fan of the said dehumidification mechanism may reach | attain the heat absorption / heat generation surface of the casing internal space side in the temperature adjusting Peltier module. As a result, the problem of condensation during cooling of the temperature adjusting Peltier module can be avoided by touching the low-humidity air discharged from the fan of the dehumidifying mechanism. On the other hand, the temperature of the low-temperature air exhausted from the fan of the dehumidifying mechanism can be adjusted more quickly by the temperature control system, and the fluctuation of the temperature inside the casing can be reduced as much as possible.
このように構成した本発明によれば、各空気流通経路には結露させるために十分遅い速度で除湿すべき空気を均一に流すことができるうえ、空気流通経路が複数あるため、十分な除湿能力を発揮させることができる。 According to the present invention configured as described above, air to be dehumidified can be made to flow uniformly at a sufficiently low speed for condensation in each air circulation path, and since there are a plurality of air circulation paths, sufficient dehumidification capability is achieved. Can be demonstrated.
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態に係る植物育成装置1は、図1に示すように、内部に植物を収容してこれを育成するためのケーシング2とそのケーシング2上に載置されるLED照明装置3とを備え、環境制御対象空間であるケーシング内部空間Sの温度、湿度、光に係る環境を制御することができるものである。 As shown in FIG. 1, the plant growing device 1 according to the present embodiment includes a casing 2 for housing a plant therein and growing it, and an LED lighting device 3 placed on the casing 2. The environment relating to the temperature, humidity, and light of the casing internal space S, which is the environment control target space, can be controlled.
ケーシング2は、図1〜図3に示すように、壁体である底壁21、前後壁22、23、左右側壁24,25及び頂壁26からなる中空直方体状をなすもので、それら各壁21〜26を断熱性を有する素材で構成している。各壁21〜26の内面は、略全面白色反射面である(より具体的には白色反射シートを貼付している)。前壁22は開閉可能な扉構造にしてあり、本実施形態ではこの前壁22の一部にさらに2枚の透明板を嵌め入れた開口部を設けて覗き窓22aとし、この覗き窓22aに開閉可能なシャッタ22bを取り付けている。頂壁26にはその大部分に亘って矩形状の開口部を設け、その開口部に2重の透明板を嵌め入れて照明窓26aとしている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the casing 2 has a hollow rectangular parallelepiped shape including a bottom wall 21, front and rear walls 22, 23, left and right side walls 24, 25 and a top wall 26, each of which is a wall. 21-26 are comprised with the raw material which has heat insulation. The inner surfaces of the walls 21 to 26 are substantially white reflective surfaces (more specifically, a white reflective sheet is attached). The front wall 22 has a door structure that can be opened and closed. In the present embodiment, an opening portion in which two transparent plates are further fitted is provided in a part of the front wall 22 to form a viewing window 22a. A shutter 22b that can be opened and closed is attached. The top wall 26 is provided with a rectangular opening over most of the top wall 26, and a double transparent plate is fitted into the opening to form an illumination window 26a.
LED照明装置3は、図1に示すように、矩形状の配線基板31と、その配線基板31に敷き詰めた多数のLED32とを備えたもので、ケーシング2の上に取り外し可能に重ねて載置されるサブケーシング4内に収容してある。このサブケーシング4は、平面視ケーシング2と略同一形状の薄型直方体状をなすものであり、その底板には、前記照明窓26aに重なり合う位置に光照射窓(図示しない)が設けてある。そしてその光照射窓の上方に、前記配線基板31に敷き詰めた多数のLED32が下方を向くように配置してあり、それらLED32から出た光が、光照射窓及び照明窓26aを介して前記ケーシング2内に照射されるように構成してある。これらLED32は、色の異なる複数の種類からなり、それら各種LED32の発光比率や発光量を変えることにより、光の照度や色を変えることができ、環境制御対象空間であるケーシング内部空間Sの光環境を調節できるようにしてある。 As shown in FIG. 1, the LED lighting device 3 includes a rectangular wiring board 31 and a large number of LEDs 32 spread on the wiring board 31, and is detachably stacked on the casing 2. It is accommodated in the subcasing 4 to be used. The sub casing 4 has a thin rectangular parallelepiped shape substantially the same shape as the casing 2 in plan view, and a light irradiation window (not shown) is provided on the bottom plate at a position overlapping the illumination window 26a. Above the light irradiation window, a large number of LEDs 32 spread on the wiring board 31 are arranged so as to face downward, and the light emitted from the LEDs 32 passes through the light irradiation window and the illumination window 26a and the casing. 2 is irradiated. These LEDs 32 are composed of a plurality of types having different colors, and the illuminance and color of the light can be changed by changing the light emission ratio and the light emission amount of the various LEDs 32, and the light in the casing internal space S that is the environment control target space. The environment can be adjusted.
また、この植物育成装置1は、ケーシング内部空間Sの温度を調節する温度制御システム及び湿度を調節する湿度調節システムをさらに備えている。 The plant growing device 1 further includes a temperature control system that adjusts the temperature of the casing internal space S and a humidity adjustment system that adjusts the humidity.
温度制御システムは、図3等に示すように、ペルチェ素子(熱電変換素子)51aを有する複数(例えば4つ)の温度調節用ペルチェモジュール51と、それら各ペルチェモジュール51の表裏面である吸発熱面51b、51cに直接又は熱伝導部材を介してそれぞれ取り付けた一対の熱伝導フィン52と、ペルチェモジュール51を制御する制御機構7(後述する)と、図示しない温度センサとを備えたもので、前記ペルチェモジュール51に与える電流量とその向きによって、吸発熱面51b、51cを介して熱伝導フィン52から放熱又は吸熱させ、ケーシング内部空間Sの温度を調節できるようにしてある。この実施形態では、ケーシング後壁23の上側に各ペルチェモジュール51を貫通させて配置し、それらペルチェモジュール51にそれぞれ取り付けた一対の熱伝導フィン52が、ケーシング2の内側と外側にそれぞれ位置するように構成している。なお、熱伝導フィン52は、平板状をなす基板52aとその基板52aから直立させた薄板状をなす複数のフィン要素52bとを備えており、その基板52aの裏面を前記吸発熱面51b、51cに密着させている。外側に配置した熱伝導フィン52には、その後面、すなわちフィン要素52bの先端辺にファンFを直接取り付けている。内側に配置した熱伝導フィン52は、そのフィン要素52bが鉛直方向に延びるように設定している。 As shown in FIG. 3 and the like, the temperature control system includes a plurality of (for example, four) temperature-adjusting Peltier modules 51 having Peltier elements (thermoelectric conversion elements) 51a, and heat absorption and heat generation that are front and back surfaces of the respective Peltier modules 51. A pair of heat conduction fins 52 attached to the surfaces 51b and 51c directly or via a heat conduction member, a control mechanism 7 (described later) for controlling the Peltier module 51, and a temperature sensor (not shown), Depending on the amount of current applied to the Peltier module 51 and its direction, heat is dissipated or absorbed from the heat conducting fins 52 via the heat absorbing and generating surfaces 51b and 51c so that the temperature of the casing internal space S can be adjusted. In this embodiment, the Peltier modules 51 are arranged through the upper side of the casing rear wall 23, and a pair of heat conduction fins 52 respectively attached to the Peltier modules 51 are positioned inside and outside the casing 2. It is configured. The heat conductive fins 52 include a flat substrate 52a and a plurality of thin fin elements 52b that stand upright from the substrate 52a, and the back surface of the substrate 52a is disposed on the heat-absorbing and heating surfaces 51b and 51c. It is closely attached to. The fan F is directly attached to the rear surface, ie, the front end side of the fin element 52b, to the heat conducting fins 52 arranged on the outside. The heat conducting fins 52 arranged on the inner side are set so that the fin elements 52b extend in the vertical direction.
湿度制御システムは、加湿機構6A、除湿機構6B、これらを制御する制御機構7(後述する)及び図示しない湿度センサからなるものである。 The humidity control system includes a humidifying mechanism 6A, a dehumidifying mechanism 6B, a control mechanism 7 (described later) for controlling these, and a humidity sensor (not shown).
加湿機構6Aは、図3等に示すように、ケーシング側壁24の外面に取り付けた水タンク61と、その水タンク61にチューブ62を介して連通するウォータミスト発生部63とを備えている。このウォータミスト発生部63は、例えば後壁23の外面下部に取り付けられており、超音波振動や沸騰等を利用して発生させたウォータミストをミスト放出口66からケーシング2の内部空間Sに放出するものである。 As shown in FIG. 3 and the like, the humidifying mechanism 6A includes a water tank 61 attached to the outer surface of the casing side wall 24, and a water mist generating unit 63 communicating with the water tank 61 via a tube 62. The water mist generating part 63 is attached to, for example, the lower part of the outer surface of the rear wall 23, and discharges water mist generated using ultrasonic vibration, boiling, etc. from the mist discharge port 66 to the internal space S of the casing 2. To do.
除湿機構6Bは、図3等に示すように、ケーシング2の後壁下部に貫通させて設けた除湿用ペルチェモジュール64と、そのペルチェモジュール64の外側の吸発熱面64bに取り付けた熱伝導フィン65と、内側の吸発熱面64cに取り付けた結露部8とを備えたものである。 As shown in FIG. 3 and the like, the dehumidifying mechanism 6B includes a dehumidifying Peltier module 64 provided so as to penetrate the lower portion of the rear wall of the casing 2, and heat conductive fins 65 attached to the heat absorption / heat generation surface 64b outside the Peltier module 64. And a dew condensation portion 8 attached to the inner heat generating / heating surface 64c.
前記ペルチェモジュール64は、図4に拡大して示すように、能力をUPさせるために例えばペルチェ素子64aを複数段(2段)直列に接続したものであるが、もちろん単数段でも構わない。 As shown in an enlarged view in FIG. 4, the Peltier module 64 is formed by connecting, for example, Peltier elements 64a in a plurality of stages (two stages) in series in order to increase the performance.
熱伝導フィン65は、図4に示すように、前記温度調節用ペルチェモジュール51に用いられたものと同様のもので、その後面にはファンFが取り付けてある。 As shown in FIG. 4, the heat conducting fins 65 are the same as those used in the temperature adjusting Peltier module 51, and a fan F is attached to the rear surface thereof.
しかして、結露部8は、図4〜図6に示すように、前記ペルチェモジュール64におけるケーシング内部空間S(除湿対象空間)側の吸発熱面64cを覆うカバー体81と、前記カバー体81の内部空間を区成して複数の空気流通経路Pを形成する区成壁831とを備えている。 As shown in FIGS. 4 to 6, the dew condensation portion 8 includes a cover body 81 that covers the heat absorption / heat generation surface 64 c on the casing internal space S (dehumidification target space) side of the Peltier module 64, and the cover body 81. And a partition wall 831 that defines an internal space and forms a plurality of air flow paths P.
カバー体81は、後面を開口させた中空直方体状をなすもので、表面での結露を防ぐべく断熱材そのもの乃至板材に断熱材を被着させて形成してある。そして吸発熱面64cに密着させ熱的に接続した金属板66で、その後面開口部を閉塞するようにしている。なお、後面開口部を吸発熱面64cで直接閉塞するように構成しても構わない。このカバー体81の前面下部には左右にほぼ亘って横長水平向きの空気導入口81aが開口させてあるとともに、その上面には横長鉛直向きの空気導出口81bが開口させてある。この実施形態では、カバー体81の前板を上前板811と下前板812の2つに分割し、それらを上下に隙間を開けて取り付けることにより、前記空気導入口81aを形成している。そしてその下前板812を長孔にビス止めする構造にすることにより、下前板812の取付位置を上下に動かせるように構成し、空気導入口81aの面積(特に上下方向の幅)を調整できるようにしてある。またカバー体81の底板814は、結露して落ちる水を受ける受け部として作用するもので、ドレン口84が設けてあり、このドレン口84にドレンチューブ82を接続してケーシング後壁23を貫通させることで、結露して下に落ちる水滴をドレン口84及びドレンチューブ82から外部に排出できるようにしている。 The cover body 81 has a hollow rectangular parallelepiped shape with an open rear surface, and is formed by attaching a heat insulating material to the heat insulating material or a plate material in order to prevent condensation on the surface. The rear surface opening is closed by a metal plate 66 that is in close contact with and thermally connected to the heat absorbing and generating surface 64c. In addition, you may comprise so that a rear-surface opening part may be obstruct | occluded directly by the heat absorption / heating surface 64c. The cover body 81 has a horizontally long air inlet 81a at the lower part of the front surface of the cover 81, and a horizontally long air outlet 81b at the upper surface. In this embodiment, the air inlet 81a is formed by dividing the front plate of the cover 81 into two parts, an upper front plate 811 and a lower front plate 812, and attaching them with a gap in the vertical direction. . The lower front plate 812 is structured to be screwed into a long hole so that the mounting position of the lower front plate 812 can be moved up and down, and the area of the air inlet 81a (especially the vertical width) is adjusted. I can do it. Further, the bottom plate 814 of the cover body 81 serves as a receiving portion for receiving water that is condensed and falls. A drain port 84 is provided, and a drain tube 82 is connected to the drain port 84 to penetrate the casing rear wall 23. By doing so, the water droplets which are condensed and fall down can be discharged from the drain port 84 and the drain tube 82 to the outside.
区成壁831は、熱伝導フィン83により形成している。具体的に説明すると、この熱伝導フィン83は、基板832とその基板832の表面から垂直に一体に延びる複数の板状フィン要素831とを備えたものである。そしてこの基板832の裏面を前記金属板66に熱的に密着させて取り付け、前記各フィン要素が区成壁831を形成するようにしてある。また、フィン要素831の起立先端辺がカバー体81の前板811内面と接触するように構成してあって、カバー体81の内部空間に、隣り合うフィン要素(区成壁)831、基板832、カバー体81の前板811で囲まれた複数の空気流通経路Pが形成されるようにしている。各フィン要素831は、鉛直方向に延びるように取り付けてあり、各空気流通経路Pの下端が前記空気導入口81aに臨み、上端が前記空気導出口81bに臨むようにしている。 The partition wall 831 is formed by heat conductive fins 83. More specifically, the heat conducting fin 83 includes a substrate 832 and a plurality of plate-like fin elements 831 extending integrally from the surface of the substrate 832 vertically. The back surface of the substrate 832 is attached in thermal contact with the metal plate 66 so that each fin element forms a partition wall 831. Further, the rising tip side of the fin element 831 is configured to contact the inner surface of the front plate 811 of the cover body 81, and adjacent fin elements (partition walls) 831 and a substrate 832 in the internal space of the cover body 81. A plurality of air flow paths P surrounded by the front plate 811 of the cover body 81 are formed. Each fin element 831 is attached so as to extend in the vertical direction, and the lower end of each air flow path P faces the air introduction port 81a and the upper end faces the air outlet port 81b.
さらにこの実施形態では、空気導出口81bの上方に除湿用ファンFを設置し、このファンFにより下から上に空気を吸い上げて、前記空気導入口81aから空気導出口81bに至る強制的な空気の流通が行われるようにしている。 Furthermore, in this embodiment, a dehumidifying fan F is installed above the air outlet 81b, and the forced air from the air inlet 81a to the air outlet 81b is sucked up from the bottom by this fan F. Is being distributed.
このような構成により、各空気流通経路Pには結露させるために十分遅い速度で除湿すべき空気を流すことができるうえ、空気流通経路Pが複数あるため、十分な除湿能力を発揮させることができる。また、ファンFのみで吸発熱面64cへの空気の流れを作ったのでは、十分な空気を吸発熱面64cに熱的に触れさせることができず、しかもその空気の流れが不均一となって、除湿効率を最大まで高められないところ、カバー体81の内部に区成壁831による複数の空気流通経路Pを形成し、それら空気流通経路Pの流量を空気導入口81a又は空気導出口81bの開口面積又は開口形状で制御し、均一化することができるため、ペルチェモジュール51の有する最大限の除湿能力を発揮させることができるようになる。 With such a configuration, air to be dehumidified can flow through each air circulation path P at a sufficiently low speed for condensation, and since there are a plurality of air circulation paths P, sufficient dehumidifying ability can be exhibited. it can. Further, if the air flow to the heat absorbing / generating surface 64c is made only by the fan F, sufficient air cannot be brought into thermal contact with the heat absorbing / generating surface 64c, and the air flow becomes uneven. Thus, where the dehumidifying efficiency cannot be increased to the maximum, a plurality of air flow paths P are formed by the partition walls 831 inside the cover body 81, and the flow rate of these air flow paths P is changed to the air inlet 81a or the air outlet 81b. Therefore, the maximum dehumidifying ability of the Peltier module 51 can be exhibited.
さらに、この結露部8は、図7等に示すように、温度調整用ペルチェモジュール51及びその熱伝導フィン52の下方に設けてあり、除湿用ファンFから排出された除湿後の空気の流路上に温度調整用ペルチェモジュール51が配置されるようにしている。この構成により、温度調節用ペルチェモジュール51の熱伝導フィン52が冷却時に結露するという不具合を、除湿機構6BのファンFから排出された湿度の低い空気に触れさせることで回避できる。また一方で、除湿機構6BのファンFから排出された温度の低い空気を、より素早く温度制御システムにより温度調節でき、ケーシング2の内部温度の変動を可及的に減少させることもできる。 Further, as shown in FIG. 7 and the like, the dew condensation section 8 is provided below the temperature adjusting Peltier module 51 and its heat conduction fins 52, and on the flow path of the air after dehumidification discharged from the dehumidifying fan F. The temperature adjusting Peltier module 51 is arranged in the middle. With this configuration, the problem that the heat conducting fins 52 of the temperature adjusting Peltier module 51 are condensed during cooling can be avoided by touching the low-humidity air discharged from the fan F of the dehumidifying mechanism 6B. On the other hand, the temperature of the low-temperature air discharged from the fan F of the dehumidifying mechanism 6B can be adjusted more quickly by the temperature control system, and the fluctuation of the internal temperature of the casing 2 can be reduced as much as possible.
なお、図3に示す符号Wは、ミスト放出口64、湿度調整調ペルチェモジュール64、温度調整用ペルチェモジュール51等を取り囲んで制御空気生成空間を形成するもので、この区画壁Wにより、ケーシング内部空間Sが、前記制御空気生成空間と、植物育成空間とに区画される。この区画壁Wには、制御空気生成空間と植物育成空間とを連通させる連通路W1が設けてあり、この連通路を介して制御空気生成空間で温度、湿度が調整された空気が、可及的にむらのない状態で植物育成空間に送り込まれるように構成している。 3 denotes a control air generating space that surrounds the mist discharge port 64, the humidity adjusting Peltier module 64, the temperature adjusting Peltier module 51, and the like. The partition wall W defines the inside of the casing. The space S is partitioned into the control air generation space and the plant growing space. The partition wall W is provided with a communication path W1 that allows the control air generation space and the plant growth space to communicate with each other, and the air whose temperature and humidity are adjusted in the control air generation space is possible through this communication path. It is configured to be fed into the plant growing space in a state that is not uneven.
最後に前記LED照明装置3、温度調節用ペルチェモジュール51、除湿用ペルチェモジュール64、ウォータミスト発生部63、ファンF等の制御について加えて説明しておく。これらは例えば前記サブケーシング4内に収容した制御機構7からの駆動制御信号によって制御されるようにしてある。 Finally, the control of the LED lighting device 3, the temperature adjusting Peltier module 51, the dehumidifying Peltier module 64, the water mist generator 63, the fan F, etc. will be described in addition. These are controlled by a drive control signal from a control mechanism 7 accommodated in the sub casing 4, for example.
この制御機構7は、図8、図9に模式的に示すように、CPU701、メモリ702、入出力インタフェース回路703、増幅回路704、通信インタフェース705等を備えたコンピュータであり、前記メモリ702に記憶させた所定のプログラムに基づいて各部が協働することにより、温度制御回路71、湿度制御回路72、光制御回路73、ファン制御回路74等としての機能を発揮する。これら各制御回路71〜74は、プログラマブルなロジック回路とそれに対応する入出力インタフェース703及び増幅回路704等を有したものであると言い換えることができ、別に設けた図示しない温度センサや湿度センサ等の種々のセンサからの検出信号等に基づいて所定の駆動制御信号を出力し、前記LED照明装置3、温度調節用ペルチェモジュール51、湿度調節用ペルチェモジュール64、ウォータミスト発生部63、ファンF等を制御する。 As schematically shown in FIGS. 8 and 9, the control mechanism 7 is a computer including a CPU 701, a memory 702, an input / output interface circuit 703, an amplifier circuit 704, a communication interface 705, etc., and is stored in the memory 702. Functions of the temperature control circuit 71, the humidity control circuit 72, the light control circuit 73, the fan control circuit 74, and the like are exhibited by the cooperation of the respective units based on the predetermined program. Each of these control circuits 71 to 74 can be rephrased as having a programmable logic circuit, an input / output interface 703 and an amplifier circuit 704 corresponding thereto, and a temperature sensor, a humidity sensor, etc. (not shown) provided separately. Based on detection signals from various sensors, a predetermined drive control signal is output, and the LED lighting device 3, the temperature adjusting Peltier module 51, the humidity adjusting Peltier module 64, the water mist generating unit 63, the fan F, etc. Control.
またこの制御機構7は、USB等の接続コネクタによりパソコン等の他の情報処理装置と通信可能に構成してあり、ケーシング内部空間Sの環境情報(温度や湿度等)を、前記他の情報処理装置のメモリに送信したりディスプレイ等に表示させたりすることができる。また、環境設定(温度設定、湿度設定、光の強度や色設定等)を当該他の情報処理装置からの指令信号を発することにより行うことができるようにもしてある。もちろん、前記制御機構7に表示部や操作部を設け、単独で動作可能に構成しても構わない。 The control mechanism 7 is configured to be communicable with another information processing apparatus such as a personal computer via a connection connector such as a USB, and the environmental information (temperature, humidity, etc.) of the casing internal space S is used as the other information processing apparatus. It can be sent to the memory of the device or displayed on a display or the like. In addition, environment settings (temperature setting, humidity setting, light intensity, color setting, etc.) can be performed by issuing a command signal from the other information processing apparatus. Of course, the control mechanism 7 may be provided with a display unit or an operation unit so that it can operate independently.
この制御機構7の温度制御回路71は、ペルチェモジュール制御回路であり、以下のような駆動制御信号を発生するように構成している。 The temperature control circuit 71 of the control mechanism 7 is a Peltier module control circuit and is configured to generate a drive control signal as follows.
すなわちこの温度制御回路71は、図10に示すように、演算部71a及び電流制御部71bを有するもので、前記演算部71aが前記指令信号値とセンサからの実測値との差を算出するとともに、前記電流制御部71bがその差に応じた電流値を有する駆動制御信号をペルチェモジュール51に対して出力する。この電流制御部71bが発生する駆動制御信号は、図12に示すように、ON/OFFが繰り返される断続的な信号であり、そのON/OFF時間の比(デューティ比)を変えることによりペルチェモジュール51への供給電流を制御する。そのON時の電圧は、各ペルチェモジュール51が熱伝導フィン52(又は65)やファンFの構成により有している最大放熱能力によって定まる最大電圧又はそれより若干小さい電圧に設定してある。ここでの最大電圧は例えば予め実験により求めておけばよい。 That is, as shown in FIG. 10, the temperature control circuit 71 includes a calculation unit 71a and a current control unit 71b. The calculation unit 71a calculates the difference between the command signal value and the actual measurement value from the sensor. The current control unit 71b outputs a drive control signal having a current value corresponding to the difference to the Peltier module 51. The drive control signal generated by the current controller 71b is an intermittent signal in which ON / OFF is repeated as shown in FIG. 12, and the Peltier module is changed by changing the ratio (duty ratio) of the ON / OFF time. The supply current to 51 is controlled. The ON voltage is set to the maximum voltage determined by the maximum heat dissipation capability of each Peltier module 51 due to the configuration of the heat conduction fins 52 (or 65) and the fan F, or a voltage slightly lower than that. The maximum voltage here may be obtained, for example, by experiments in advance.
すなわち、ペルチェモジュール51は、放熱能力が無限であれば、0から定格電圧(定格電流)に至るまで、与えた電圧(電流)と発熱量(吸熱量)とがリニアな関係を有するが、実際には、図13に示すように、最大放熱能力は有限であり、その最大放熱能力を発揮する電圧(電流)を超えた電力を供給すると、その超えた電力分が熱に変わって吸発熱面に逆流し、逆に能力が落ちることになる。このような状況下、単純にFB制御を行うと、例えば環境温度を下げるべく電力を増加させると逆に環境温度を上げる結果となり、制御不能に陥る。 That is, if the heat dissipation capability is infinite, the Peltier module 51 has a linear relationship between the applied voltage (current) and the heat generation amount (heat absorption amount) from 0 to the rated voltage (rated current). As shown in FIG. 13, the maximum heat dissipation capability is finite, and when power exceeding the voltage (current) that exhibits the maximum heat dissipation capability is supplied, the excess power changes to heat and absorbs and generates heat. It will flow backwards and your ability will drop. If the FB control is simply performed under such circumstances, for example, if the electric power is increased in order to lower the environmental temperature, the environmental temperature is raised and the control becomes impossible.
しかしながら、この実施形態によれば、デューティ比を変えて温度調節用ペルチェモジュール51の駆動電流を制御する一方、最大放熱能力で定まる電圧以下にON時の電圧を設定しているため、デューティ比100%(連続ON)で、最大発熱(吸熱)能力が発揮され、デューティ比0%に至るまで、デューティ比に対して非常にリニアに発熱(吸熱)能力することとなる。この効果を図12に示す。この図の実験は、一例として2段に直列に接続したペルチェ素子を有するペルチェモジュールについて行っているが、もちろん一段のものでも同様の結果が得られる。ここでは制御対象に熱的に接続された吸発熱面を有するペルチェ素子の制御を、ON時に6Vの電圧(定格は12V)を与えて行い、他方のペルチェ素子はデューティ比100%、電圧12Vに固定して駆動するようにしている。この図から、リニアな制御特性を得られていることがわかる。この結果、ペルチェモジュール51の制御が容易になり上述した不具合を回避することができる。 However, according to this embodiment, while changing the duty ratio to control the drive current of the temperature adjusting Peltier module 51, the ON-time voltage is set to be equal to or lower than the voltage determined by the maximum heat dissipation capability, so the duty ratio 100 % (Continuous ON), the maximum heat generation (heat absorption) capability is exhibited, and the heat generation (heat absorption) capability is very linear with respect to the duty ratio until the duty ratio reaches 0%. This effect is shown in FIG. The experiment shown in this figure is performed on a Peltier module having Peltier elements connected in series in two stages as an example. Of course, similar results can be obtained even in a single stage. Here, control of a Peltier element having a heat absorption / heat generation surface thermally connected to a controlled object is performed by applying a voltage of 6V (rated is 12V) at the time of ON, and the other Peltier element has a duty ratio of 100% and a voltage of 12V. It is fixed and driven. From this figure, it can be seen that linear control characteristics are obtained. As a result, the control of the Peltier module 51 is facilitated, and the above-described problems can be avoided.
また湿度制御回路72のうち、除湿用ペルチェモジュール64を制御する除湿制御回路(図示しない)も、前記温度制御回路71と同様のペルチェモジュール制御回路であり、除湿用ペルチェモジュール64を効率よく制御するようにしている。 In the humidity control circuit 72, a dehumidification control circuit (not shown) for controlling the dehumidification Peltier module 64 is also a Peltier module control circuit similar to the temperature control circuit 71, and efficiently controls the dehumidification Peltier module 64. I am doing so.
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。例えば、カバー体の形態は図示例に限られず、その空気導入口や空気導出口の形状に関しても種々の変形が可能である。また空気流通経路も鉛直に延びるものだけでなく、その他の方向に延びたり、湾曲したりするものでも構わない。さらに、除湿により外部に排出された水を再び加湿機構(例えば水タンク)に導いて、再利用するようにしてもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the form of the cover body is not limited to the illustrated example, and various modifications can be made with respect to the shape of the air inlet and the air outlet. Further, the air flow path is not limited to the one that extends vertically, but may be one that extends or curves in another direction. Furthermore, the water discharged to the outside by dehumidification may be guided again to the humidification mechanism (for example, a water tank) and reused.
さらに、ファンも、空気導出口側に設けず、例えば空気導入口側に設けて空気をカバー体内部に送り込むように構成してもよい。このような場合、空気導出口に空気流通経路の流量を調整するための機能を担わせればよりよい。 Further, the fan may not be provided on the air outlet side but may be provided on the air inlet side so as to send air into the cover body. In such a case, it is better if the air outlet port has a function for adjusting the flow rate of the air flow path.
加えて、ON時の電圧又は電流を変えてペルチェモジュールを制御する一方、ON/OFF時間の比については、ON時の電圧又は電流値を定格値まで上げた場合における前記ペルチェモジュールの放熱能力で定まる最大ON/OFF比以内の一定比に保つようにしても構わない。 In addition, while the Peltier module is controlled by changing the voltage or current at the time of ON, the ON / OFF time ratio is the heat dissipation capability of the Peltier module when the voltage or current value at the time of ON is raised to the rated value. You may make it keep at a fixed ratio within the fixed maximum ON / OFF ratio.
また、温度制御システムが、温度調整用ペルチェモジュール51のみによる温度制御能力を超えて温度制御する場合に、前記除湿用ペルチェモジュール64を温度制御用に切り替えて駆動するようにしてもよい。このことにより、例えば何らかの不測の事態で温度が急変した場合でも、素早く温度を正常復帰させることができ、植物への大きなダメージを回避することが可能になる。湿度の急変よりも温度の急変の方が植物に大きなダメージを与えることが多いためである。 Further, when the temperature control system performs temperature control exceeding the temperature control capability of only the temperature adjusting Peltier module 51, the dehumidifying Peltier module 64 may be switched and driven for temperature control. For this reason, for example, even when the temperature suddenly changes due to some unforeseen circumstances, the temperature can be quickly restored to normal, and it is possible to avoid a large damage to the plant. This is because sudden changes in temperature often cause more damage to plants than sudden changes in humidity.
もちろん、この除湿機構を、植物育成装置のみならず、広く他の機器に適用するようにしてもよい。 Of course, this dehumidifying mechanism may be applied not only to the plant growing apparatus but also widely to other devices.
その他、本発明は前記図示例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 In addition, the present invention is not limited to the illustrated example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1・・・植物育成装置
2・・・ケーシング
21〜26・・・壁体
3・・・LED照明装置
64・・・ペルチェモジュール
64c・・・吸発熱面
81・・・カバー体
81a・・・空気導入口
81b・・・空気導出口
831・・・区成壁とを備えるようにした。
S・・・ケーシング内部空間(除湿対象空間)
F・・・ファン
P・・・空気流通経路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plant growing apparatus 2 ... Casing 21-26 ... Wall body 3 ... LED lighting apparatus 64 ... Peltier module 64c ... Absorption-and-heat generation surface 81 ... Cover body 81a ... The air inlet 81b... The air outlet 831.
S: Casing internal space (dehumidification target space)
F ... Fan P ... Air flow path
Claims (6)
前記ケーシングの内部空間が、少なくとも空気の除湿が行われる制御空気生成空間と、植物が育成される植物育成空間とに区画壁により区画されており、
前記除湿機構が、ケーシングの壁体に貫通させて取り付けられ、その吸発熱面が前記制御空気生成空間に臨むように設けられたペルチェモジュールと、空気導入口及び空気導出口を有する中空のものであって前記ペルチェモジュールのケーシング内部空間側の吸発熱面に取り付けられたカバー体と、前記カバー体の空気導入口又は空気導出口に取り付けられたファンと、前記カバー体の内部空間を区成し、下端が前記空気導入口に臨み上端が前記空気導出口に臨む複数の並列な空気流通経路を形成する鉛直方向に延びる区成壁とを具備し、空気導入口又は空気導出口の開口面積又は開口形状により、前記空気流通経路の流量を制御するようにしており、
前記区画壁の前記制御空気生成空間側に、前記制御空気生成空間と前記植物育成空間とを連通する連通路が設けられ、前記除湿機構を通過して当該制御空気生成空間内を上昇した空気が、当該連通路に沿って下降した後に再び上昇して前記植物育成空間に戻るように構成されていることを特徴とする植物育成装置。 A plant growing apparatus comprising a casing forming a space capable of accommodating plants therein, an LED lighting device for irradiating light in the space, and a dehumidifying mechanism for dehumidifying the space,
The internal space of the casing is partitioned by a partition wall into at least a control air generation space where air is dehumidified and a plant growth space where plants are grown,
The dehumidifying mechanism is a hollow one having a Peltier module attached so as to penetrate the wall of the casing and having an absorption / heat generation surface facing the control air generation space, and an air inlet and an air outlet. A cover body attached to the heat absorption and heat generation surface of the Peltier module on the casing inner space side, a fan attached to an air inlet or an air outlet of the cover body, and an inner space of the cover body. A partition wall extending in a vertical direction that forms a plurality of parallel air flow paths with a lower end facing the air inlet and an upper end facing the air outlet, and an opening area of the air inlet or the air outlet, or The opening shape controls the flow rate of the air flow path,
A communication path that connects the control air generation space and the plant growing space is provided on the control air generation space side of the partition wall, and air that has passed through the dehumidification mechanism and has risen in the control air generation space is provided. The plant growing device is configured to return to the plant growing space after being lowered along the communication path.
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