寒冷地用の植物栽培ハウス
【課題】
植物栽培ハウスにおいて、太陽熱をハウス内に有効的に集熱してハウス内の温度上昇を確保し、多量の化石燃料を使わず、通年に亘って農作物等の植物栽培が可能な植物栽培ハウスを提供する。
【解決手段】
屋根斜面の傾斜を急勾配にし、全体が長手方向に断面三角の屋根を有し側壁を垂直にした寒冷地用の植物栽培ハウスであって、該植物栽培ハウスの長手方向の屋根部分と側壁部分と二重の透明及び／又は半透明の枠形成フィルムで覆い、日中に大部分が日陰となる屋根部分には内部に太陽光を反射する反射フィルムを設け、前記断面三角の屋根の天井上部には長手方向に高温空気を吸い込む空気吸入ダクトを設け、この空気吸入ダクトに取り込まれた高温空気を送風して、前記植物栽培ハウス内の培土の地中に配管した暖房配管に該高温空気、或いは該高温空気によって暖房した水を供給してハウス内の培土を暖房する寒冷地用の植物栽培ハウスである。
植物栽培ハウスにおいて、太陽熱をハウス内に有効的に集熱してハウス内の温度上昇を確保し、多量の化石燃料を使わず、通年に亘って農作物等の植物栽培が可能な植物栽培ハウスを提供する。
【解決手段】
屋根斜面の傾斜を急勾配にし、全体が長手方向に断面三角の屋根を有し側壁を垂直にした寒冷地用の植物栽培ハウスであって、該植物栽培ハウスの長手方向の屋根部分と側壁部分と二重の透明及び／又は半透明の枠形成フィルムで覆い、日中に大部分が日陰となる屋根部分には内部に太陽光を反射する反射フィルムを設け、前記断面三角の屋根の天井上部には長手方向に高温空気を吸い込む空気吸入ダクトを設け、この空気吸入ダクトに取り込まれた高温空気を送風して、前記植物栽培ハウス内の培土の地中に配管した暖房配管に該高温空気、或いは該高温空気によって暖房した水を供給してハウス内の培土を暖房する寒冷地用の植物栽培ハウスである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を効率よく利用し、積雪時でも農作物等の植物を省エネルギーで栽培可能とする寒冷地用の植物栽培ハウスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、積雪寒冷地帯の東北、北海道の冬期間は、露地では農作物等の植物栽培はほとんど不可能であり、透明なガラスやビニールフィルムでハウスを構築し、太陽光線の熱エネルギーを有効利用するビニールハウスを用いて農作物を栽培している。しかし、積雪寒冷地帯の１１月から３月までの５ヶ月間の気象条件は、ほとんど従来のビニールハウスハウス(温室)栽培が太陽エネルギーだけでは不可能な気象条件である。
ところで、従来の単に一重のビニールフィルムで覆ったハウス(温室)では、外気温に影響され温度上昇が十分ではなく、夜間のハウス内温度確保が難しく、ビニールフィルムを二重にして温度上昇を図ったハウスも、特許文献１や本出願人による特許文献２に開示されている。
また、北海道の釧路や稚内などの寒冷地帯では、夏期間栽培に従来のハウスを活用してもイチゴ・メロン・トマトなどの収穫は難しかった。このため、夜間での低温障害を防ぐため化石燃料を用いてハウス(温室)の通年栽培を試みている。
また、積雪寒冷地帯の冬季でも植物が栽培可能なビニールハウス(温室)栽培も、本出願人によって特許文献３として提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８５６６２号公報
【特許文献２】特開２０１０−３８４５９号公報
【特許文献３】特願２０１０−４８４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、積雪時に従来のビニールハウスでのハウス内の温度上昇は十分ではなく、特に、積雪寒冷地帯の１１月から３月までの５ヶ月間の気象条件はほとんど従来のビニールハウスではハウス栽培が不可能な気象条件であり、更に、夜間の保温状態も十分ではないという問題点があった。また、寒冷時での加熱手段も化石燃料を用いており、維持費が高く採算が難しいといった問題点があった。
本発明の課題は、植物栽培ハウスにおいて、太陽熱をハウス内に有効的に集熱してハウス内の温度上昇を確保し、温度上昇した天井部分の高温空気を効率的に利用して、多量の化石燃料をほとんど使わず、通年に亘って農作物等の植物栽培が可能な寒冷地用の植物栽培ハウスを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、屋根斜面の傾斜を急勾配にし全体が長手方向に断面三角の屋根を有し側壁を垂直にした寒冷地用の植物栽培ハウスであって、該植物栽培ハウスの長手方向の屋根部分と側壁部分と二重の透明及び／又は半透明の枠形成フィルムで覆い、日中に大部分が日陰となる屋根部分には内部に太陽光を反射する反射フィルムを設け、前記断面三角の屋根の天井上部には長手方向に高温空気を吸込む空気吸入ダクトを設け、この空気吸入ダクトに取込まれた高温空気に送風して、前記植物栽培ハウス内の培土の地中に配管した暖房配管に該高温空気、或いは該高温空気によって暖房した水を供給してハウス内の培土を暖房することを特徴とする.
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の寒冷地用の植物栽培ハウスにおいて、前記屋根斜面の傾斜の勾配を、５７.５度から４７.５度の範囲の急勾配としたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の寒冷地用の植物栽培ハウスにおいて、前記反射フィルムの外周部分は防寒素材のフィルムで覆うようにしたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の記載から選択される寒冷地用の植物栽培ハウスにおいて、前記側壁面の地上から所定の高さの内側全周には低位置反射フィルムを設けることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３の記載から選択される寒冷地用の植物栽培ハウスにおいて、前記側壁面の地上から所定の高さの畝の周囲には低位置反射フィルムを設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上のような構成であるので、本発明の寒冷地用の植物栽培ハウスは、屋根を急勾配にしてあるので、冬季の雪が自然落下しやすくして、太陽光線の確保量を増やすとともに、ハウス内天井付近の高温空気を狭い箇所に集めることができ、断面三角形の天井上部に集められた高温空気を、空気吸入ダクトによって植物栽培ハウスの下部の培土に埋めた暖房配管に供給し、培土を暖めて夜間でもある程度保温することで冬季でも植物が生育可能となり、多量の化石燃料をほとんど使わず、冬季でもハウス内では６℃以下にはならず、通年に亘って農作物等の植物栽培が可能となる。
また、太陽光線は冬期間といえどもハウス内に届いているので、その太陽熱をハウスの側壁を２重フィルムとし、殆ど日の当たらない側壁部分には内壁に反射フィルムを設けたので、外部の気象条件にあまり左右されずに、より多くの太陽熱を吸収し集熱することができる。
また、従来型ハウスの夜間等の暖房は、化石燃料が主であり栽培コストが高く、通年栽培が不適切であったが、本発明は外気温から防寒や太陽熱の有効利用で従来装置よりも基礎室温が高く栽培コストが低くなる。また、従来栽培不適地であった積雪寒冷地でも栽培が可能になるため地域生産性が高められ、地場生産物を消費者に供給出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１での西北側からの外観斜視図、
【図２】植物栽培ハウスの全体を説明する縦断面図、
【図３】図１の植物栽培ハウスの側面からの横断面図、
【図４】[表 1]は夜間積雪13cm積雪時の雪落下状況、[表２]は夜間積雪20cm積雪時の雪落下状況の表の図、
【図５】図１の矩形基礎枠体１３１の平面図、
【図６】図３の矩形基礎枠体の角部の拡大斜視図、
【図７】図３の矩形基礎枠体１３１の側面図、
【図８】天候が晴れの時の外気温度と、従来と実施例のビニールハウス内の室内温度とを比較した[グラフ１]の図、
【図９】天候が雪の時の外気温度と、従来と実施例のビニールハウス内の室内温度とを比較した[グラフ２]の図、
【図１０】従来ハウスと実施例ハウスでの隅部や隅部での太陽光量(ルックス)測定値の[表３][表４][表５]の図、
【図１１】植物栽培ハウス内での１２月晴れの日の温度変化の[グラフ３]の図、
【図１２】同上での１２月雪の日の温度変化の[グラフ４]の図、
【図１３】同上での１２月晴れ一時雪の日の温度変化の[グラフ５]の図、
【図１４】ハウス内の高温空気で貯水タンクの水を温めた温度上昇の[グラフ６]の図、
【図１５】本発明の実施例２の植物栽培ハウスの側面からの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
効率良く太陽熱を吸収し蓄積する寒冷地用の植物栽培ハウスにより、通年に亘って農作物等の植物栽培が可能となる。
【実施例】
【００１０】
[実施例１]
本発明の好適な植物栽培ハウスの実施例１を図面に沿って説明する。
図１の斜視図、図２の断面に示すように、本実施例のビニールハウスである植物栽培温室１は、寒冷地に敷設することを前提としており、冬季には屋根部に雪が積もることから、雪下ろし作業の必要のないように三角屋根１１でかつ急勾配にしている。この屋根の勾配の値は、図４(a)の13cm積雪時の雪落下状況の[表１]、図４(b)の20cm積雪時の雪落下状況の[表２]での実験の結果に示すように、両ビニール屋根の開度を１２０度以下にすれば自然落下することが判明したが、あまり急勾配にすると、建設や保守に経費や労力を費やすので好ましくなく、更に、厳寒の夜間では、むしろ屋根に積雪が在った方がハウス内の温度低下が少ないことが判り、理想的は夜間には屋根に積雪が残っていた方がよく、太陽光が屋根に当たる午前９頃までには積雪が落下していた方が良いことも判った。
図４の[表１][表２]から判ることは、屋根開度９５度では常時夜間でも雪が積もることがなく、夜間に積雪した雪が２０cm時でも午前９時頃の積雪は、開度１０５度では100％雪は落下するが、午前９時になっても屋根開度１２０度なら積雪１４cm、１３０度では積雪２０cmも雪は残り、太陽光線量が妨げられることが判る。
本発明の断面三角型の三角屋根１１の開度は、角度１１５度から９５度の範囲に設定し、斜度にすれば５７.５度から４７.５度の範囲がよく、本実施例では開度１０５度、斜度５２.５度程度にしている。
また、植物栽培ハウス１の全高さは南北向きの垂直部分の側壁１２の高さは１.８mで、三角屋根１１の頂部１１１までの全高は３.７mである。上述したこの三角屋根１１の開度を狭くしたのは、後述するように、温室内の天井の上部空間Ｘ１に溜まる高温部分を集めるのにも最適な形状である。
【００１１】
実施例１の植物栽培ハウス１の全体の概略は、全体が断面の屋根部が三角型で長手方向を東西(ＥＷ)に向けた細長いビニールハウスであって、全長が４０mで幅が５mである。基本的には、図４に示すように、地表に全長が４０mで幅が５mの基礎部１３を設けるが、全体として矩形の基礎枠体１３１を施工して、図１、図２に示すように、これに外枠縦ポール１４を等間隔に立てて、これに直線状の外枠横ポール１５を掛け渡して骨組みを作り、更に、この骨組みに屋根部分の斜行ポール１６を掛け渡し、枠形成フイルムである二重の内側フィルム３と外側フィルム２とを間隔を有する状態で覆い、日中に大部分が日陰となる北側屋根部分１１２には内部に太陽光を反射する反射フィルム４(反射鏡)を貼り付けてあり、垂直の南北に面した両側の側壁面も二重の内側フィルム３と外側フィルム２とを間隔を有する状態で覆っている。さらに屋根外側にはこれらのフィルムを覆って固定するように反射フィルム押さえ用横ポール１７が設けられている。
【００１２】
前記矩形の基礎枠体１３１は、図５の平面図に示すように全体が大きな矩形であって、図６の基礎枠体１３１の角部の拡大斜視図に示すように、矩形の基礎枠体１３１の適所にはアンカーボルト用の固定部材１３５が設けられ、アンカーボルト１３６等によって地表Gに固定する。更に、この矩形基礎枠体１３１は、図７の右側側面図に示すように多数の５０cm程度のポール支持部材１３２がほぼ等間隔に垂直に設けられており、この対向する一対のポール支持部材１３２に三角屋根を形成する外枠斜行縦ポール１６を順次挿入して外枠斜行縦ポール１６の骨組みを完成させ、この外枠斜行縦ポール１６に外枠横ポール１５（図１参照）を差し渡して全体の骨組みを完成させる。また、外矩形基礎枠体１３１の外側縁に沿って、図５、図６に示すように、矩形基礎枠体１３１に設けられた留め具１３８にフィルム止め用ワイヤー１３７が張り巡らされており、前述した各種フィルム２,３,４,５を骨組みに覆った後にそれらフィルム２,３,４,５等の下部端を挟み込んで固定する。その完成した状態が図１の斜視図に示すような外観を呈する。
【００１３】
なお、図７での矩形基礎枠体１３１は結合金具１３３、ボルト１３４によって現地で大きな矩形に組み立て可能となっている。この矩形基礎枠体１３１の使用により、従来、外枠縦ポール１４の下端を地表Gに直接刺してしたが、ポール支持部材１３２に外枠縦ポール１４を順次挿入するだけの簡単な作業で外枠縦ポール１４の骨組みができ、かつ、整然と全体の外枠縦ポール１４を設置することができ、また、コンクリート上でも硬い岩盤上でも容易にビニールハウスを施工することができ、フィルム２,３,４,５の固定もフィルム止め用ワイヤー１３７に挟むだけで、簡単な作業で済む等の幾多の利点がある。
【００１４】
ここで、太陽光が照射される南(Ｓ)側は二重フィルムは、外周面側には、枠形成フィルムであり防寒素材外側フィルムである透明の外側シート２を張り巡らすが、この透明シートとしては厚さ0.1mm(MKVドリーム(株)：ダンビーノ（商標）)のものを使用した。透明シートは太陽光線を取り込む性能が高いものが良く、透明、或いは、ほぼ透明(透明率90％以上）に近いものがよい。
また、内周面側には枠形成フィルムであり遠赤外線を抑える半透明シートの内側シート３を張り巡らすが、この半透明としては0.075mm(MKVドリーム(株)：ダンビーノ（商標）)のものを使用した。この内側フィルム３の半透明シートの透明性は直進光線(550mm)透過率75%で全光線(550mm)透過率90%程度であるが、保温性に関する遠赤外線(5〜25μ)透過率は15％(一般農度25％)であり保温性を有するものである。この二重のシートの間には、間隔３〜１０cm(平均５cm)程度の空気層が存在すようにしてあり、少なくとも密着しないようにしなければならない。
【００１５】
このことを、図８の[グラフ１]及び図９の[グラフ２]で説明する。[グラフ１]は、天候が晴れの時の外気温度と、従来の１重フィルムのビニールハウス内地上１ｍでの室内温度と、本発明の二重フィルムに北側面反射フィルムを配置した本実施例のビニールハウス内地上１ｍでの室内温度とを比較したグラフである。この実験結果から判ることは、外気が最高５度程度であっても室内は３５度にもなり、従来のビニールハウス内の最高２４度よりも遙かに高温である。
また、[グラフ２]は、天候が雪の時の外気温度と、同様に、外気温度と、従来の１重フィルムのビニールハウス内地上１ｍでの室内温度と、本発明の本実施例のビニールハウス内地上１ｍでの室内温度とを比較したグラフであり、この実験結果から判ることは、外気が最高４度程度であっても室内は１６度にもなり、従来のビニールハウス内の最高３度よりも遙かに高温である。
また、前記植物栽培ハウス１の北側の太陽光線が照射されない部分の外側には防寒素材の外側フィルム２１(２)で覆い、その内側の内側フィルム３の内周面には、更に熱反射の鏡部(反射板)として、内側フィルム３の内壁に反射フィルム４を貼り付けてある。
この反射フィルム４としては本実施例では0.03mmの(日立エーアイシー(株)：ポリシャインNF(商標)）のものを使用した。この反射フィルム４、及び後述する低位置反射フィルム４１の上端部には、別途保護フィルム用横ポール１８を補強のため設けてある。
【００１６】
また、両側の側壁面Ｓの地上Ｇから３０cmから１００cmの高さの内側全周３１の低位置にも低位置反射フィルム４１を巡らし反射鏡を形成している。これは、植物栽培ハウス１の外側に冬場積雪した雪が日陰を作って植物の生育を妨げるからで、この内側全周３１の低位置にもアルミ箔で覆うことによって、隅まで光が照射されて、驚くほど、この部分での植物の生育が順調となる。
なお、３０cmから１００cmの高さにしたのは、３０cm以下であると基礎枠体１３１の影等が影響し、１００cmにするのは、植物栽培ハウス１の周りの積雪が通常この範囲であるからであり、必要に応じて１５０cm程度にしてもよい。勿論、積雪でなくても、雑草や建造物が有る場所では、それに応じて低位置反射フィルム４１の高さを決めればよい。
また、この低位置反射フィルム４１は植物の生育には非常に効果があることが判ったが、ハウス１内側の各畝に沿って畝、地上の高位置に設けた高設畝等の両側の所定高の周囲に低位置反射フィルム４１を設けると各畝の植物の生育が驚く程よい。
【００１７】
このハウスの隅部や角部での植物の生育に関係する太陽光量が増えたことを、図１０の各箇所でのルックスを測定した各気象条件での[表３][表４][表５]で説明する。
[表３]は、天候が晴れ、外気温−３度の時に、従来ハウスと本発明の実施例ハウスでの中央部との角部や畝の下部等の隅部での太陽光線量であるルックスを測定したものである。この図１０の[表３]から判ることは、午前９時時点で従来ハウスでは中央部が58900ルックスで隅部が13200ルックスであるが、本実施例ハウスでは中央部が52100ルックスで余り変わりないが、隅部では31500ルックスもある。同様に、午前１１時では従来ハウスの隅部では15400ルックスであるが、本実施例ハウスの隅部では43200ルックスもある。同様に、午後１３時では、従来ハウスの隅部では14100ルックスであるが、本実施例ハウスの隅部では49600ルックスと35500ルックスも多いことが判る。
また、図１０の[表４]での雪時々曇り外気温が−７度でのハウス内の太陽光線量の表であり、これから判ることは、午前９時時点で従来ハウスでは中央部が6100ルックスで隅部が4000ルックスであるが、本実施例のハウス内では中央部7900ルックスで従来例よりも多く、隅部でも6700ルックスで、従来ハウスの隅部の4000ルックスよりも2700と倍近くも多い。同様に、午前１１時では従来ハウスの隅部では11500ルックスであるが、本実施例ハウスの隅部では38200ルックスもあり、同様に、午後１３時では従来ハウスの隅部の5300ルックス対して本実施例ハウスの隅部では7600ルックスもあることが判る。
更に、図１０の[表５]での晴れ後曇り外気温が−７度でのハウス内の太陽光線量の表であり、これから判ることは、午前９時の時点で従来ハウスでは中央部が56800ルックスで隅部が12400ルックスであるが、本実施例ハウスでは中央部53800ルックスと余り変わらず、隅部では33200ルックスで従来ハウスの隅部よりも20800ルックスの差があり、2.7倍近くも多い。同様に、午前１１時では従来ハウスの隅部では10700ルックスであるが本実施例の隅部では24500ルックスもあり、同様に、午後１３時では従来ハウスの隅部の5300ルックス対して隅部では9900ルックスもあることが判る。
更に、南北に面した両側の側壁面Ｓの枠形成フィルム２,３と地表Ｇとの中間部分には、開閉可能な保護フィルム５を配備する。この保護フィルム５は巻き上げ可能な構成で、手動、或いは巻き上げ機で、昼間は保護フィルム５を巻き上げて、必要に応じて空気を入れ換えたりできるようにしてある。
【００１８】
ところで、植物栽培ハウス１の内側での温度は、図１１の[グラフ３]、図１２の[グラフ４]、図１３の[グラフ５]に示すようなものである。
[グラフ３]は、北海道赤平での２０１０年１２月の晴れの日の７時から１９時までの外気と、植物栽培ハウス１内での地表からの高さ１.５mと、植物栽培ハウス１内での天井頂点近傍の地表からの高さ３.０mでの温度変化である。
[グラフ４]は、同様に、北海道赤平での２０１０年１２月の雪(曇り)の日の７時から１９時までの外気と、植物栽培ハウス１内での地表からの高さ１.５mと、植物栽培ハウス１内での天井頂点近傍の地表からの高さ３.０mでの温度変化である。
[グラフ５]は、同様に、北海道赤平での２０１０年１２月の晴れ一時雪の日の７時から１９時までの外気と、植物栽培ハウス１内での地表からの高さ１.５mと、植物栽培ハウス１内での天井頂点近傍の地表からの高さ３.０mでの温度変化である。
これら[グラフ３]〜[グラフ５]からは、植物栽培ハウス１の三角屋根１１の内側の温室内の地表３mの天井の上部空間Ｘ１に高温部分に集約されて溜まっていることが判るが、この高温部分の空気を温室内の培土Ｂ地中に供給することが、本発明の特徴の１つである。
【００１９】
この構成を主に図３に沿って説明すると、植物栽培ハウス１の断面三角の屋根の天井上部には長手方向に空気吸入ダクト６を設け、この空気吸入ダクト６には多数の吸入口６１が上部空間Ｘ１の位置に設けられ、この吸込口６１から天井部分に溜まった高温空気を取り込むようにしており、この取り込んだ高温空気はこの空気吸入ダクト６は連結ダクト部分６２を介して吸い込まれるが、この連結ダクト部分６２は地表Ｇに設けられた送風ファン６３に連結され、送風ファン６３からの高温空気は送風管６４によって貯水タンク７の貯留水の底部７１に供給され、送風管６４の開口６５から貯水タンク７の底部７１から高温空気が水内に解放され、泡となって貯水タンク７の周囲の水を効率よく温める。
この貯水タンク７での貯水の温度上昇効果を図１４の[グラフ６]で説明する。
図１４の[グラフ６]は、天候が晴れの場合で、本実施例での５０坪のハウス内の高温空気で貯水タンク７の３００リットルの水を温めた場合と、単に貯水するただけで温めない場合を比較したものである。この[グラフ６]から判ることは、午前９頃では水温は１５度程度であるが、本実施例のハウス内の高温空気で貯水タンク７は徐々に上昇し午後１５時には２０.５度まで上昇するが、単に貯水するただけでは、ほとんど上昇せず１５.３度で、非常に効果があることが判る。
このように、貯水タンク７で暖められた水は、水温の高い水面８４の近傍の温水を水面近傍に配置された配管８１の吸水口８２から、吸水しポンプ８３によって吸水し、温室内の植物Ｐが生育する培土Ｂ地中に配管された暖房配管９に供給される。
【００２０】
供給された暖房配管９の暖房空気は温室内の植物Ｐを栽培する培土Ｂを地中から暖め、暖め終わった暖房配管９の空気は、外部暖房配管９１によって培土Ｂ外に露出して、さらに、貯水タンク７の貯留水の底部７１近傍に開口する還流開口９２から貯水タンク７に還流している。この結果、温室内の培土Ｂの温度が上昇し、培土そのものを優先的に暖めているので夜間でも急激に培土の温度が低下することがない。
また、図２、図３に示すように、植物栽培ハウス１内での屋根頂部１１１の最頂部に天井空気通路１１３を設け、必要に応じて空気を流通させるダンパ１１４を適所に設け、南西の垂直壁面１１５にもダンパ１１６を設け、これらのダンパ１１４、１１６は手動、或いはリモコンで開閉を制御して換気の量を制御する。
なお、寒冷が異常に続く場合の非常用として、予備ボイラ６６が連結ダクト部分６２の適所に設けてあり、十分に暖房できない場合に強制的にハウス１内の空気を加温して送風ファン６３に供給するようにしている。
もっとも、ハウス内は太陽光線だけで日中の温度は１５℃以上が維持され、夜間でもハウス内の温度は６℃以下にはならず、本実施例の植物栽培ハウス１を使用して、通年で予備ボイラを一度も使用しないで、秋期には完熟のトマトが収穫でき、冬季には完熟イチゴが収穫できた。
【００２１】
[実施例２]
次に、実施例２を説明するが、実施例１との違いは、空気吸入ダクト６で集めた高温空気を水で温めるのに使用するのではなく、図１５に示すように、直接、高温空気を暖房配管９に供給して培土Ｂを暖めるようにし、培土Ｂを暖めた空気は解放配管９３の開口９３１から植物栽培ハウス１内に還流させている。他の構成は実施例１と同じなので説明は省略する。
作用は、実施例１では、高温空気の熱量を水に熱交換して使用しているので、急激には冷却しないが、貯水タンク７等の設備が必要となる。しかし、実施例２では熱蓄積が実施例１に比べて劣るが、余り熱を蓄積する必要がなければ実施例２は低コストで設置できる。
【００２２】
以上のように、本発明の実施例１、２の寒冷地用の植物栽培ハウスによれば、屋根を急勾配にしてあるので、冬季の雪が自然落下するとともにハウス内天井付近の高温空気を狭い箇所に集めることができ、断面三角形の天井上部に集められた高温空気を、空気吸入ダクトによって植物栽培ハウスの下部の培土に埋めた暖房配管に供給し、培土を暖めて夜間でもある程度保温することで冬季でも植物が生育可能となり、多量の化石燃料をほとんど使わず、通年に亘って農作物等の植物栽培が可能となる。
また、太陽光線は冬期間といえどもハウス内に届いているので、その太陽熱をハウスの側壁を２重フィルムとし、殆ど日の当たらない屋根部分には内壁に反射フィルムを設けたので、外部の気象条件にあまり左右されずに、効率良くハウス内を暖房することができる。
更に、従来型ハウスの夜間等の暖房は化石燃料が主であり栽培コストが高かったが、太陽熱の有効利用で従来装置よりも基礎室温が高くなり、栽培コストが低くなる。また、従来栽培不適地であった積雪寒冷地でも栽培が可能になるため地域生産性が高められ、地場生産物を消費者に供給が出来る。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論である。
【符号の説明】
【００２３】
Ｇ・・地表、Ｓ・・側壁面、Ｂ・・培土、Ｐ・・植物、Ｘ１・・上部空間、
１・・植物栽培ハウス、１１・・三角屋根、
111・・屋根頂部、112・・北側屋根部分、113・・天井空気通路、
114,・116・ダンパ、115・・垂直壁面、
１２・・側壁、
１３・・基礎部、１３１・・基礎枠体、
１３２・・ポール支持部材、１３３・・結合金具、１３４・・ボルト、
１３５・・アンカーボルト用の固定部材、１３６・・アンカーボルト、
１３７・・フィルム止め用ワイヤー、１３８・・留め具、
１４・・外枠縦ポール、１５・・外枠横ポール、１６・・外枠斜行縦ポール、
１７・・反射フィルム押さえ用横ポール、１８・・保護フィルム用横ポール、
２・・外側フィルム(枠形成フィルム）、
２１・・防寒素材の外側フィルム(枠形成フィルム）、
３・・内側フィルム(枠形成フィルム）、
４・・反射フィルム(反射鏡)、４１・・低位置反射フィルム、
５・・保護フィルム、
６・・空気吸入ダクト、６１・・吸入口、６２・・連結ダクト部分、
６３・・送風ファン、６４・・送風管、６５・・開口、６６・・予備ボイラ、
７・・貯水タンク、７１・・底部、
８１・・配管、８２・・吸水口、８３ポンプ、８４・・水面、
９・・暖房配管、９１・・外部暖房配管、９２・・還流開口，
９３・・解放配管，９３１・・開口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を効率よく利用し、積雪時でも農作物等の植物を省エネルギーで栽培可能とする寒冷地用の植物栽培ハウスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、積雪寒冷地帯の東北、北海道の冬期間は、露地では農作物等の植物栽培はほとんど不可能であり、透明なガラスやビニールフィルムでハウスを構築し、太陽光線の熱エネルギーを有効利用するビニールハウスを用いて農作物を栽培している。しかし、積雪寒冷地帯の１１月から３月までの５ヶ月間の気象条件は、ほとんど従来のビニールハウスハウス(温室)栽培が太陽エネルギーだけでは不可能な気象条件である。
ところで、従来の単に一重のビニールフィルムで覆ったハウス(温室)では、外気温に影響され温度上昇が十分ではなく、夜間のハウス内温度確保が難しく、ビニールフィルムを二重にして温度上昇を図ったハウスも、特許文献１や本出願人による特許文献２に開示されている。
また、北海道の釧路や稚内などの寒冷地帯では、夏期間栽培に従来のハウスを活用してもイチゴ・メロン・トマトなどの収穫は難しかった。このため、夜間での低温障害を防ぐため化石燃料を用いてハウス(温室)の通年栽培を試みている。
また、積雪寒冷地帯の冬季でも植物が栽培可能なビニールハウス(温室)栽培も、本出願人によって特許文献３として提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８５６６２号公報
【特許文献２】特開２０１０−３８４５９号公報
【特許文献３】特願２０１０−４８４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、積雪時に従来のビニールハウスでのハウス内の温度上昇は十分ではなく、特に、積雪寒冷地帯の１１月から３月までの５ヶ月間の気象条件はほとんど従来のビニールハウスではハウス栽培が不可能な気象条件であり、更に、夜間の保温状態も十分ではないという問題点があった。また、寒冷時での加熱手段も化石燃料を用いており、維持費が高く採算が難しいといった問題点があった。
本発明の課題は、植物栽培ハウスにおいて、太陽熱をハウス内に有効的に集熱してハウス内の温度上昇を確保し、温度上昇した天井部分の高温空気を効率的に利用して、多量の化石燃料をほとんど使わず、通年に亘って農作物等の植物栽培が可能な寒冷地用の植物栽培ハウスを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、屋根斜面の傾斜を急勾配にし全体が長手方向に断面三角の屋根を有し側壁を垂直にした寒冷地用の植物栽培ハウスであって、該植物栽培ハウスの長手方向の屋根部分と側壁部分と二重の透明及び／又は半透明の枠形成フィルムで覆い、日中に大部分が日陰となる屋根部分には内部に太陽光を反射する反射フィルムを設け、前記断面三角の屋根の天井上部には長手方向に高温空気を吸込む空気吸入ダクトを設け、この空気吸入ダクトに取込まれた高温空気に送風して、前記植物栽培ハウス内の培土の地中に配管した暖房配管に該高温空気、或いは該高温空気によって暖房した水を供給してハウス内の培土を暖房することを特徴とする.
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の寒冷地用の植物栽培ハウスにおいて、前記屋根斜面の傾斜の勾配を、５７.５度から４７.５度の範囲の急勾配としたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１に記載の寒冷地用の植物栽培ハウスにおいて、前記反射フィルムの外周部分は防寒素材のフィルムで覆うようにしたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の記載から選択される寒冷地用の植物栽培ハウスにおいて、前記側壁面の地上から所定の高さの内側全周には低位置反射フィルムを設けることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３の記載から選択される寒冷地用の植物栽培ハウスにおいて、前記側壁面の地上から所定の高さの畝の周囲には低位置反射フィルムを設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上のような構成であるので、本発明の寒冷地用の植物栽培ハウスは、屋根を急勾配にしてあるので、冬季の雪が自然落下しやすくして、太陽光線の確保量を増やすとともに、ハウス内天井付近の高温空気を狭い箇所に集めることができ、断面三角形の天井上部に集められた高温空気を、空気吸入ダクトによって植物栽培ハウスの下部の培土に埋めた暖房配管に供給し、培土を暖めて夜間でもある程度保温することで冬季でも植物が生育可能となり、多量の化石燃料をほとんど使わず、冬季でもハウス内では６℃以下にはならず、通年に亘って農作物等の植物栽培が可能となる。
また、太陽光線は冬期間といえどもハウス内に届いているので、その太陽熱をハウスの側壁を２重フィルムとし、殆ど日の当たらない側壁部分には内壁に反射フィルムを設けたので、外部の気象条件にあまり左右されずに、より多くの太陽熱を吸収し集熱することができる。
また、従来型ハウスの夜間等の暖房は、化石燃料が主であり栽培コストが高く、通年栽培が不適切であったが、本発明は外気温から防寒や太陽熱の有効利用で従来装置よりも基礎室温が高く栽培コストが低くなる。また、従来栽培不適地であった積雪寒冷地でも栽培が可能になるため地域生産性が高められ、地場生産物を消費者に供給出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１での西北側からの外観斜視図、
【図２】植物栽培ハウスの全体を説明する縦断面図、
【図３】図１の植物栽培ハウスの側面からの横断面図、
【図４】[表 1]は夜間積雪13cm積雪時の雪落下状況、[表２]は夜間積雪20cm積雪時の雪落下状況の表の図、
【図５】図１の矩形基礎枠体１３１の平面図、
【図６】図３の矩形基礎枠体の角部の拡大斜視図、
【図７】図３の矩形基礎枠体１３１の側面図、
【図８】天候が晴れの時の外気温度と、従来と実施例のビニールハウス内の室内温度とを比較した[グラフ１]の図、
【図９】天候が雪の時の外気温度と、従来と実施例のビニールハウス内の室内温度とを比較した[グラフ２]の図、
【図１０】従来ハウスと実施例ハウスでの隅部や隅部での太陽光量(ルックス)測定値の[表３][表４][表５]の図、
【図１１】植物栽培ハウス内での１２月晴れの日の温度変化の[グラフ３]の図、
【図１２】同上での１２月雪の日の温度変化の[グラフ４]の図、
【図１３】同上での１２月晴れ一時雪の日の温度変化の[グラフ５]の図、
【図１４】ハウス内の高温空気で貯水タンクの水を温めた温度上昇の[グラフ６]の図、
【図１５】本発明の実施例２の植物栽培ハウスの側面からの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
効率良く太陽熱を吸収し蓄積する寒冷地用の植物栽培ハウスにより、通年に亘って農作物等の植物栽培が可能となる。
【実施例】
【００１０】
[実施例１]
本発明の好適な植物栽培ハウスの実施例１を図面に沿って説明する。
図１の斜視図、図２の断面に示すように、本実施例のビニールハウスである植物栽培温室１は、寒冷地に敷設することを前提としており、冬季には屋根部に雪が積もることから、雪下ろし作業の必要のないように三角屋根１１でかつ急勾配にしている。この屋根の勾配の値は、図４(a)の13cm積雪時の雪落下状況の[表１]、図４(b)の20cm積雪時の雪落下状況の[表２]での実験の結果に示すように、両ビニール屋根の開度を１２０度以下にすれば自然落下することが判明したが、あまり急勾配にすると、建設や保守に経費や労力を費やすので好ましくなく、更に、厳寒の夜間では、むしろ屋根に積雪が在った方がハウス内の温度低下が少ないことが判り、理想的は夜間には屋根に積雪が残っていた方がよく、太陽光が屋根に当たる午前９頃までには積雪が落下していた方が良いことも判った。
図４の[表１][表２]から判ることは、屋根開度９５度では常時夜間でも雪が積もることがなく、夜間に積雪した雪が２０cm時でも午前９時頃の積雪は、開度１０５度では100％雪は落下するが、午前９時になっても屋根開度１２０度なら積雪１４cm、１３０度では積雪２０cmも雪は残り、太陽光線量が妨げられることが判る。
本発明の断面三角型の三角屋根１１の開度は、角度１１５度から９５度の範囲に設定し、斜度にすれば５７.５度から４７.５度の範囲がよく、本実施例では開度１０５度、斜度５２.５度程度にしている。
また、植物栽培ハウス１の全高さは南北向きの垂直部分の側壁１２の高さは１.８mで、三角屋根１１の頂部１１１までの全高は３.７mである。上述したこの三角屋根１１の開度を狭くしたのは、後述するように、温室内の天井の上部空間Ｘ１に溜まる高温部分を集めるのにも最適な形状である。
【００１１】
実施例１の植物栽培ハウス１の全体の概略は、全体が断面の屋根部が三角型で長手方向を東西(ＥＷ)に向けた細長いビニールハウスであって、全長が４０mで幅が５mである。基本的には、図４に示すように、地表に全長が４０mで幅が５mの基礎部１３を設けるが、全体として矩形の基礎枠体１３１を施工して、図１、図２に示すように、これに外枠縦ポール１４を等間隔に立てて、これに直線状の外枠横ポール１５を掛け渡して骨組みを作り、更に、この骨組みに屋根部分の斜行ポール１６を掛け渡し、枠形成フイルムである二重の内側フィルム３と外側フィルム２とを間隔を有する状態で覆い、日中に大部分が日陰となる北側屋根部分１１２には内部に太陽光を反射する反射フィルム４(反射鏡)を貼り付けてあり、垂直の南北に面した両側の側壁面も二重の内側フィルム３と外側フィルム２とを間隔を有する状態で覆っている。さらに屋根外側にはこれらのフィルムを覆って固定するように反射フィルム押さえ用横ポール１７が設けられている。
【００１２】
前記矩形の基礎枠体１３１は、図５の平面図に示すように全体が大きな矩形であって、図６の基礎枠体１３１の角部の拡大斜視図に示すように、矩形の基礎枠体１３１の適所にはアンカーボルト用の固定部材１３５が設けられ、アンカーボルト１３６等によって地表Gに固定する。更に、この矩形基礎枠体１３１は、図７の右側側面図に示すように多数の５０cm程度のポール支持部材１３２がほぼ等間隔に垂直に設けられており、この対向する一対のポール支持部材１３２に三角屋根を形成する外枠斜行縦ポール１６を順次挿入して外枠斜行縦ポール１６の骨組みを完成させ、この外枠斜行縦ポール１６に外枠横ポール１５（図１参照）を差し渡して全体の骨組みを完成させる。また、外矩形基礎枠体１３１の外側縁に沿って、図５、図６に示すように、矩形基礎枠体１３１に設けられた留め具１３８にフィルム止め用ワイヤー１３７が張り巡らされており、前述した各種フィルム２,３,４,５を骨組みに覆った後にそれらフィルム２,３,４,５等の下部端を挟み込んで固定する。その完成した状態が図１の斜視図に示すような外観を呈する。
【００１３】
なお、図７での矩形基礎枠体１３１は結合金具１３３、ボルト１３４によって現地で大きな矩形に組み立て可能となっている。この矩形基礎枠体１３１の使用により、従来、外枠縦ポール１４の下端を地表Gに直接刺してしたが、ポール支持部材１３２に外枠縦ポール１４を順次挿入するだけの簡単な作業で外枠縦ポール１４の骨組みができ、かつ、整然と全体の外枠縦ポール１４を設置することができ、また、コンクリート上でも硬い岩盤上でも容易にビニールハウスを施工することができ、フィルム２,３,４,５の固定もフィルム止め用ワイヤー１３７に挟むだけで、簡単な作業で済む等の幾多の利点がある。
【００１４】
ここで、太陽光が照射される南(Ｓ)側は二重フィルムは、外周面側には、枠形成フィルムであり防寒素材外側フィルムである透明の外側シート２を張り巡らすが、この透明シートとしては厚さ0.1mm(MKVドリーム(株)：ダンビーノ（商標）)のものを使用した。透明シートは太陽光線を取り込む性能が高いものが良く、透明、或いは、ほぼ透明(透明率90％以上）に近いものがよい。
また、内周面側には枠形成フィルムであり遠赤外線を抑える半透明シートの内側シート３を張り巡らすが、この半透明としては0.075mm(MKVドリーム(株)：ダンビーノ（商標）)のものを使用した。この内側フィルム３の半透明シートの透明性は直進光線(550mm)透過率75%で全光線(550mm)透過率90%程度であるが、保温性に関する遠赤外線(5〜25μ)透過率は15％(一般農度25％)であり保温性を有するものである。この二重のシートの間には、間隔３〜１０cm(平均５cm)程度の空気層が存在すようにしてあり、少なくとも密着しないようにしなければならない。
【００１５】
このことを、図８の[グラフ１]及び図９の[グラフ２]で説明する。[グラフ１]は、天候が晴れの時の外気温度と、従来の１重フィルムのビニールハウス内地上１ｍでの室内温度と、本発明の二重フィルムに北側面反射フィルムを配置した本実施例のビニールハウス内地上１ｍでの室内温度とを比較したグラフである。この実験結果から判ることは、外気が最高５度程度であっても室内は３５度にもなり、従来のビニールハウス内の最高２４度よりも遙かに高温である。
また、[グラフ２]は、天候が雪の時の外気温度と、同様に、外気温度と、従来の１重フィルムのビニールハウス内地上１ｍでの室内温度と、本発明の本実施例のビニールハウス内地上１ｍでの室内温度とを比較したグラフであり、この実験結果から判ることは、外気が最高４度程度であっても室内は１６度にもなり、従来のビニールハウス内の最高３度よりも遙かに高温である。
また、前記植物栽培ハウス１の北側の太陽光線が照射されない部分の外側には防寒素材の外側フィルム２１(２)で覆い、その内側の内側フィルム３の内周面には、更に熱反射の鏡部(反射板)として、内側フィルム３の内壁に反射フィルム４を貼り付けてある。
この反射フィルム４としては本実施例では0.03mmの(日立エーアイシー(株)：ポリシャインNF(商標)）のものを使用した。この反射フィルム４、及び後述する低位置反射フィルム４１の上端部には、別途保護フィルム用横ポール１８を補強のため設けてある。
【００１６】
また、両側の側壁面Ｓの地上Ｇから３０cmから１００cmの高さの内側全周３１の低位置にも低位置反射フィルム４１を巡らし反射鏡を形成している。これは、植物栽培ハウス１の外側に冬場積雪した雪が日陰を作って植物の生育を妨げるからで、この内側全周３１の低位置にもアルミ箔で覆うことによって、隅まで光が照射されて、驚くほど、この部分での植物の生育が順調となる。
なお、３０cmから１００cmの高さにしたのは、３０cm以下であると基礎枠体１３１の影等が影響し、１００cmにするのは、植物栽培ハウス１の周りの積雪が通常この範囲であるからであり、必要に応じて１５０cm程度にしてもよい。勿論、積雪でなくても、雑草や建造物が有る場所では、それに応じて低位置反射フィルム４１の高さを決めればよい。
また、この低位置反射フィルム４１は植物の生育には非常に効果があることが判ったが、ハウス１内側の各畝に沿って畝、地上の高位置に設けた高設畝等の両側の所定高の周囲に低位置反射フィルム４１を設けると各畝の植物の生育が驚く程よい。
【００１７】
このハウスの隅部や角部での植物の生育に関係する太陽光量が増えたことを、図１０の各箇所でのルックスを測定した各気象条件での[表３][表４][表５]で説明する。
[表３]は、天候が晴れ、外気温−３度の時に、従来ハウスと本発明の実施例ハウスでの中央部との角部や畝の下部等の隅部での太陽光線量であるルックスを測定したものである。この図１０の[表３]から判ることは、午前９時時点で従来ハウスでは中央部が58900ルックスで隅部が13200ルックスであるが、本実施例ハウスでは中央部が52100ルックスで余り変わりないが、隅部では31500ルックスもある。同様に、午前１１時では従来ハウスの隅部では15400ルックスであるが、本実施例ハウスの隅部では43200ルックスもある。同様に、午後１３時では、従来ハウスの隅部では14100ルックスであるが、本実施例ハウスの隅部では49600ルックスと35500ルックスも多いことが判る。
また、図１０の[表４]での雪時々曇り外気温が−７度でのハウス内の太陽光線量の表であり、これから判ることは、午前９時時点で従来ハウスでは中央部が6100ルックスで隅部が4000ルックスであるが、本実施例のハウス内では中央部7900ルックスで従来例よりも多く、隅部でも6700ルックスで、従来ハウスの隅部の4000ルックスよりも2700と倍近くも多い。同様に、午前１１時では従来ハウスの隅部では11500ルックスであるが、本実施例ハウスの隅部では38200ルックスもあり、同様に、午後１３時では従来ハウスの隅部の5300ルックス対して本実施例ハウスの隅部では7600ルックスもあることが判る。
更に、図１０の[表５]での晴れ後曇り外気温が−７度でのハウス内の太陽光線量の表であり、これから判ることは、午前９時の時点で従来ハウスでは中央部が56800ルックスで隅部が12400ルックスであるが、本実施例ハウスでは中央部53800ルックスと余り変わらず、隅部では33200ルックスで従来ハウスの隅部よりも20800ルックスの差があり、2.7倍近くも多い。同様に、午前１１時では従来ハウスの隅部では10700ルックスであるが本実施例の隅部では24500ルックスもあり、同様に、午後１３時では従来ハウスの隅部の5300ルックス対して隅部では9900ルックスもあることが判る。
更に、南北に面した両側の側壁面Ｓの枠形成フィルム２,３と地表Ｇとの中間部分には、開閉可能な保護フィルム５を配備する。この保護フィルム５は巻き上げ可能な構成で、手動、或いは巻き上げ機で、昼間は保護フィルム５を巻き上げて、必要に応じて空気を入れ換えたりできるようにしてある。
【００１８】
ところで、植物栽培ハウス１の内側での温度は、図１１の[グラフ３]、図１２の[グラフ４]、図１３の[グラフ５]に示すようなものである。
[グラフ３]は、北海道赤平での２０１０年１２月の晴れの日の７時から１９時までの外気と、植物栽培ハウス１内での地表からの高さ１.５mと、植物栽培ハウス１内での天井頂点近傍の地表からの高さ３.０mでの温度変化である。
[グラフ４]は、同様に、北海道赤平での２０１０年１２月の雪(曇り)の日の７時から１９時までの外気と、植物栽培ハウス１内での地表からの高さ１.５mと、植物栽培ハウス１内での天井頂点近傍の地表からの高さ３.０mでの温度変化である。
[グラフ５]は、同様に、北海道赤平での２０１０年１２月の晴れ一時雪の日の７時から１９時までの外気と、植物栽培ハウス１内での地表からの高さ１.５mと、植物栽培ハウス１内での天井頂点近傍の地表からの高さ３.０mでの温度変化である。
これら[グラフ３]〜[グラフ５]からは、植物栽培ハウス１の三角屋根１１の内側の温室内の地表３mの天井の上部空間Ｘ１に高温部分に集約されて溜まっていることが判るが、この高温部分の空気を温室内の培土Ｂ地中に供給することが、本発明の特徴の１つである。
【００１９】
この構成を主に図３に沿って説明すると、植物栽培ハウス１の断面三角の屋根の天井上部には長手方向に空気吸入ダクト６を設け、この空気吸入ダクト６には多数の吸入口６１が上部空間Ｘ１の位置に設けられ、この吸込口６１から天井部分に溜まった高温空気を取り込むようにしており、この取り込んだ高温空気はこの空気吸入ダクト６は連結ダクト部分６２を介して吸い込まれるが、この連結ダクト部分６２は地表Ｇに設けられた送風ファン６３に連結され、送風ファン６３からの高温空気は送風管６４によって貯水タンク７の貯留水の底部７１に供給され、送風管６４の開口６５から貯水タンク７の底部７１から高温空気が水内に解放され、泡となって貯水タンク７の周囲の水を効率よく温める。
この貯水タンク７での貯水の温度上昇効果を図１４の[グラフ６]で説明する。
図１４の[グラフ６]は、天候が晴れの場合で、本実施例での５０坪のハウス内の高温空気で貯水タンク７の３００リットルの水を温めた場合と、単に貯水するただけで温めない場合を比較したものである。この[グラフ６]から判ることは、午前９頃では水温は１５度程度であるが、本実施例のハウス内の高温空気で貯水タンク７は徐々に上昇し午後１５時には２０.５度まで上昇するが、単に貯水するただけでは、ほとんど上昇せず１５.３度で、非常に効果があることが判る。
このように、貯水タンク７で暖められた水は、水温の高い水面８４の近傍の温水を水面近傍に配置された配管８１の吸水口８２から、吸水しポンプ８３によって吸水し、温室内の植物Ｐが生育する培土Ｂ地中に配管された暖房配管９に供給される。
【００２０】
供給された暖房配管９の暖房空気は温室内の植物Ｐを栽培する培土Ｂを地中から暖め、暖め終わった暖房配管９の空気は、外部暖房配管９１によって培土Ｂ外に露出して、さらに、貯水タンク７の貯留水の底部７１近傍に開口する還流開口９２から貯水タンク７に還流している。この結果、温室内の培土Ｂの温度が上昇し、培土そのものを優先的に暖めているので夜間でも急激に培土の温度が低下することがない。
また、図２、図３に示すように、植物栽培ハウス１内での屋根頂部１１１の最頂部に天井空気通路１１３を設け、必要に応じて空気を流通させるダンパ１１４を適所に設け、南西の垂直壁面１１５にもダンパ１１６を設け、これらのダンパ１１４、１１６は手動、或いはリモコンで開閉を制御して換気の量を制御する。
なお、寒冷が異常に続く場合の非常用として、予備ボイラ６６が連結ダクト部分６２の適所に設けてあり、十分に暖房できない場合に強制的にハウス１内の空気を加温して送風ファン６３に供給するようにしている。
もっとも、ハウス内は太陽光線だけで日中の温度は１５℃以上が維持され、夜間でもハウス内の温度は６℃以下にはならず、本実施例の植物栽培ハウス１を使用して、通年で予備ボイラを一度も使用しないで、秋期には完熟のトマトが収穫でき、冬季には完熟イチゴが収穫できた。
【００２１】
[実施例２]
次に、実施例２を説明するが、実施例１との違いは、空気吸入ダクト６で集めた高温空気を水で温めるのに使用するのではなく、図１５に示すように、直接、高温空気を暖房配管９に供給して培土Ｂを暖めるようにし、培土Ｂを暖めた空気は解放配管９３の開口９３１から植物栽培ハウス１内に還流させている。他の構成は実施例１と同じなので説明は省略する。
作用は、実施例１では、高温空気の熱量を水に熱交換して使用しているので、急激には冷却しないが、貯水タンク７等の設備が必要となる。しかし、実施例２では熱蓄積が実施例１に比べて劣るが、余り熱を蓄積する必要がなければ実施例２は低コストで設置できる。
【００２２】
以上のように、本発明の実施例１、２の寒冷地用の植物栽培ハウスによれば、屋根を急勾配にしてあるので、冬季の雪が自然落下するとともにハウス内天井付近の高温空気を狭い箇所に集めることができ、断面三角形の天井上部に集められた高温空気を、空気吸入ダクトによって植物栽培ハウスの下部の培土に埋めた暖房配管に供給し、培土を暖めて夜間でもある程度保温することで冬季でも植物が生育可能となり、多量の化石燃料をほとんど使わず、通年に亘って農作物等の植物栽培が可能となる。
また、太陽光線は冬期間といえどもハウス内に届いているので、その太陽熱をハウスの側壁を２重フィルムとし、殆ど日の当たらない屋根部分には内壁に反射フィルムを設けたので、外部の気象条件にあまり左右されずに、効率良くハウス内を暖房することができる。
更に、従来型ハウスの夜間等の暖房は化石燃料が主であり栽培コストが高かったが、太陽熱の有効利用で従来装置よりも基礎室温が高くなり、栽培コストが低くなる。また、従来栽培不適地であった積雪寒冷地でも栽培が可能になるため地域生産性が高められ、地場生産物を消費者に供給が出来る。
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論である。
【符号の説明】
【００２３】
Ｇ・・地表、Ｓ・・側壁面、Ｂ・・培土、Ｐ・・植物、Ｘ１・・上部空間、
１・・植物栽培ハウス、１１・・三角屋根、
111・・屋根頂部、112・・北側屋根部分、113・・天井空気通路、
114,・116・ダンパ、115・・垂直壁面、
１２・・側壁、
１３・・基礎部、１３１・・基礎枠体、
１３２・・ポール支持部材、１３３・・結合金具、１３４・・ボルト、
１３５・・アンカーボルト用の固定部材、１３６・・アンカーボルト、
１３７・・フィルム止め用ワイヤー、１３８・・留め具、
１４・・外枠縦ポール、１５・・外枠横ポール、１６・・外枠斜行縦ポール、
１７・・反射フィルム押さえ用横ポール、１８・・保護フィルム用横ポール、
２・・外側フィルム(枠形成フィルム）、
２１・・防寒素材の外側フィルム(枠形成フィルム）、
３・・内側フィルム(枠形成フィルム）、
４・・反射フィルム(反射鏡)、４１・・低位置反射フィルム、
５・・保護フィルム、
６・・空気吸入ダクト、６１・・吸入口、６２・・連結ダクト部分、
６３・・送風ファン、６４・・送風管、６５・・開口、６６・・予備ボイラ、
７・・貯水タンク、７１・・底部、
８１・・配管、８２・・吸水口、８３ポンプ、８４・・水面、
９・・暖房配管、９１・・外部暖房配管、９２・・還流開口，
９３・・解放配管，９３１・・開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根斜面の傾斜を急勾配にし、全体が長手方向に断面三角の屋根を有し側壁を垂直にした寒冷地用の植物栽培ハウスであって、
該植物栽培ハウスの長手方向の屋根部分と側壁部分と二重の透明及び／又は半透明の枠形成フィルムで覆い、
日中に大部分が日陰となる屋根部分には内部に太陽光を反射する反射フィルムを設け、
前記断面三角の屋根の天井上部には長手方向に高温空気を吸い込む空気吸入ダクトを設け、この空気吸入ダクトに取り込まれた高温空気を送風して、前記植物栽培ハウス内の培土の地中に配管した暖房配管に該高温空気、或いは該高温空気によって暖房した水を供給してハウス内の培土を暖房することを特徴とする寒冷地用の植物栽培ハウス。
【請求項２】
前記屋根斜面の傾斜の勾配を、５７.５度から４７.５度の範囲で急勾配としたことを特徴とする請求項１に記載の寒冷地用の植物栽培ハウス。
【請求項３】
前記反射フィルムの外周部分は防寒素材のフィルムで覆うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の寒冷地用の植物栽培ハウス。
【請求項４】
前記側壁面の地上から所定の高さの内側全周には低位置反射フィルムを設けることを特徴とする請求項１乃至請求項３の記載から選択される寒冷地用の植物栽培ハウス。
【請求項５】
前記側壁面の地上から所定の高さの畝および高設畝の周囲には低位置反射フィルムを設けることを特徴とする請求項１乃至請求項３の記載の寒冷地用の植物栽培ハウス。
【請求項１】
屋根斜面の傾斜を急勾配にし、全体が長手方向に断面三角の屋根を有し側壁を垂直にした寒冷地用の植物栽培ハウスであって、
該植物栽培ハウスの長手方向の屋根部分と側壁部分と二重の透明及び／又は半透明の枠形成フィルムで覆い、
日中に大部分が日陰となる屋根部分には内部に太陽光を反射する反射フィルムを設け、
前記断面三角の屋根の天井上部には長手方向に高温空気を吸い込む空気吸入ダクトを設け、この空気吸入ダクトに取り込まれた高温空気を送風して、前記植物栽培ハウス内の培土の地中に配管した暖房配管に該高温空気、或いは該高温空気によって暖房した水を供給してハウス内の培土を暖房することを特徴とする寒冷地用の植物栽培ハウス。
【請求項２】
前記屋根斜面の傾斜の勾配を、５７.５度から４７.５度の範囲で急勾配としたことを特徴とする請求項１に記載の寒冷地用の植物栽培ハウス。
【請求項３】
前記反射フィルムの外周部分は防寒素材のフィルムで覆うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の寒冷地用の植物栽培ハウス。
【請求項４】
前記側壁面の地上から所定の高さの内側全周には低位置反射フィルムを設けることを特徴とする請求項１乃至請求項３の記載から選択される寒冷地用の植物栽培ハウス。
【請求項５】
前記側壁面の地上から所定の高さの畝および高設畝の周囲には低位置反射フィルムを設けることを特徴とする請求項１乃至請求項３の記載の寒冷地用の植物栽培ハウス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１７９０３１（Ｐ２０１２−１７９０３１Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５７６８（Ｐ２０１１−４５７６８）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（５０００９７６９２）株式会社コスモバイオス (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（５０００９７６９２）株式会社コスモバイオス (7)
【Ｆターム（参考）】
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