JP2019154400A

JP2019154400A - 植物栽培室の管理システムおよび植物栽培室の管理制御方法

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Publication number: JP2019154400A
Application number: JP2018049515A
Authority: JP
Inventors: 麻紀子斉藤; Makiko Saito
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-16
Also published as: JP6620828B2

Abstract

【課題】簡易な構成で、植物の栽培室内で用いられるゼオライトの再生処理を行うことが可能な、植物の栽培室の管理システムおよび植物栽培室の管理制御方法を提供する。【解決手段】燃焼処理で発生した排ガスの水分を除湿塔内のゼオライトに吸着させることで当該排ガスを除湿する除湿装置と、除湿された排ガスが流入されると貯留塔内のゼオライトにＣＯ2を吸着させることで二酸化炭素を回収し、ＣＯ2濃度が低い空気が流入されると貯留塔内のゼオライトに吸着したＣＯ2を脱離させることで栽培室内にＣＯ2を供給するＣＯ2供給装置と、除湿塔内のゼオライトを加熱する除湿塔用加熱器と、貯留塔内のゼオライトを加熱する貯留塔用加熱器と、除湿塔内のゼオライトの再生処理タイミングが到来すると除湿塔用加熱器をON状態にし、貯留塔内のゼオライトの再生処理タイミングが到来すると貯留塔用加熱器をON状態にする制御装置とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、植物栽培室の管理システムおよび植物栽培室の管理制御方法に関する。

一般的に、植物の栽培においては、二酸化炭素（ＣＯ₂）の濃度を高めることで、植物の光合成を促進させて生長を高めることができる。そのため、栽培室内にＣＯ₂供給装置を設置して、必要に応じて栽培室内にＣＯ₂を供給する処理が行われる。

ＣＯ₂供給装置は内部にゼオライトを収容しており、栽培室内を加温するために設置された燃焼装置で発生した排ガスを取り込んで当該排ガスに含まれるＣＯ₂を当該ゼオライトに吸着させ、一時的に貯留する。そして、貯留したＣＯ₂を、植物が光合成を行う日中にゼオライトから脱離させることで、栽培室内にＣＯ₂を供給する。

特許第５５７８４６９号公報

ゼオライトは水分の吸着能力も高いため、水分の多い排ガスを上述したＣＯ₂供給装置に通気させると多量の水分がゼオライトに吸着し、ＣＯ₂の吸着量が減少してしまう。そのため、より多くのＣＯ₂を効率よくゼオライトに吸着させるためには、燃焼装置で発生した排ガス中の水分をなるべく除去してＣＯ₂供給装置に取り込ませる必要がある。

そこで、ＣＯ₂供給装置の前段にゼオライトを用いた除湿塔を別箇設置し、当該除湿塔内のゼオライトに排ガス中の水分を吸着させることで、除湿した排ガスをＣＯ₂供給装置に取り込ませることができる。

この除湿塔の除湿機能を維持するためには、使用するゼオライトに吸着された水分を脱離させるゼオライト再生処理を定期的に行う必要がある。このゼオライト再生処理は、従来、使用されているゼオライトを栽培室外の乾燥炉に運び、約１日熱処理を行うことでゼオライトに吸着した水分を脱離させた後、再度栽培室内に戻す手順で行われている。しかし、栽培室内の除湿塔で使用されるゼオライトは多量であり、数十kg〜数百kgにも及ぶ。そのため、このゼオライト再生処理を行うためには、ゼオライトの運搬作業に多くの時間と労力を要することや、多量のゼオライトに熱処理を施すための大型の乾燥炉を必要とすること等の問題があった。

また、上述した栽培室内の除湿塔は、ＣＯ₂供給装置が稼働していないときであっても、栽培室内を適切な湿度に保つための除湿に利用されることもあり、この場合はさらにゼオライト再生処理の頻度が高くなっていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、植物の栽培室内で用いられるゼオライトの再生処理を行うことが可能な、植物の栽培室の管理システムおよび植物栽培室の管理制御方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明の植物の栽培施設の管理システムは、植物の栽培室内に設置され、燃料の燃焼処理を行う燃焼装置と、ゼオライトを収容した除湿塔を有し、前記燃焼装置による燃焼処理で発生した排ガスが前記除湿塔に流入されると、収容したゼオライトに水分を吸着させることで当該排ガスを除湿する除湿装置と、ゼオライトを収容した貯留塔を有し、前記除湿装置で除湿された排ガスが前記貯留塔に流入されると、収容したゼオライトに二酸化炭素を吸着させることで二酸化炭素を回収し、二酸化炭素濃度が低い空気が前記貯留塔に流入されると、貯留した二酸化炭素をゼオライトから脱離させることで前記栽培室内に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置と、前記除湿塔内のゼオライトを加熱するように前記除湿塔に設置された除湿塔用加熱器と、前記貯留塔内のゼオライトを加熱するように前記貯留塔に設置された貯留塔用加熱器と、前記除湿塔内のゼオライトの水分を脱離させるための再生処理の実行タイミングが到来すると、前記除湿塔用加熱器をON状態にし、前記貯留塔内のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来すると、前記貯留塔用加熱器をON状態にする制御装置とを備えることを特徴とする。

また、本発明の植物の栽培施設の管理制御方法は、植物の栽培室内に設置され、燃料の燃焼処理を行う燃焼装置と、ゼオライトを収容した除湿塔を有し、前記燃焼装置による燃焼処理で発生した排ガスが前記除湿塔に流入されると、収容したゼオライトに水分を吸着させることで当該排ガスを除湿する除湿装置と、ゼオライトを収容した貯留塔を有し、前記除湿装置で除湿された排ガスが前記貯留塔に流入されると、収容したゼオライトに二酸化炭素を吸着させることで二酸化炭素を回収し、二酸化炭素濃度が低い空気が前記貯留塔に流入されると、貯留した二酸化炭素をゼオライトから脱離させることで前記栽培室内に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置と、前記除湿塔内のゼオライトを加熱するように除湿塔に設置された除湿塔用加熱器と、前記貯留塔内のゼオライトを加熱するように貯留塔に設置された貯留塔用加熱器とを備えた植物栽培室の管理システムが、前記除湿塔内のゼオライトの水分を脱離させるための再生処理の実行タイミングが到来すると、前記除湿塔用加熱器をON状態にし、前記貯留塔内のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来すると、前記貯留塔用加熱器をON状態にすることを特徴とする。

本発明の植物の栽培室の管理システムおよび植物栽培室の管理制御方法によれば、簡易な構成で、植物の栽培室内で用いられるゼオライトの再生処理を行うことができる。

第１実施形態による栽培室管理システムの構成を示す全体図である。第１実施形態による栽培室管理システム内の除湿塔および貯留塔を示す、（ａ）横断面図、および（ｂ）上面図である。第１実施形態による栽培室管理システムにおける除湿塔の再生処理実行時の動作を示すフローチャートである。第１実施形態による栽培室管理システムにおける貯留塔の再生処理実行時の動作を示すフローチャートである。第２実施形態による栽培室管理システムにおいて、ＣＯ₂回収処理または供給処理を実行する場合の配管接続状態を示す全体図である。第２実施形態による栽培室管理システムにおいて、除湿塔および貯留塔に対して同時に再生処理を実行する場合の配管接続状態を示す全体図である。第２実施形態による栽培室管理システムにおける除湿塔および貯留塔の再生処理実行時の動作を示すフローチャートである。第２実施形態による栽培室管理システムにおいて、複数の除湿塔および貯留塔に対して同時に再生処理する場合の配管接続状態を示す全体図である。

《第１実施形態》
〈第１実施形態による栽培室管理システムの構成〉
本発明の第１実施形態による栽培室管理システム１Ａの構成について、図１を参照して説明する。

本実施形態による栽培室管理システム１Ａは、管理対象の植物栽培室Ｘ内に設置された燃焼装置１１と、浄化装置１２と、第１三方弁１３と、第２三方弁１４と、第１送風機１５と、第３三方弁１６と、除湿装置１７と、第４三方弁１８と、ＣＯ₂供給装置１９と、制御装置２０Ａとを備える。

燃焼装置１１は、栽培室Ｘ内を加温する加温器等に設置されるものであり、燃料の燃焼処理を行う。浄化装置１２は、燃焼装置１１で発生した排ガスを、配管ｄ1を介して導入し、排ガスから窒素酸化物（ＮＯｘ）および硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去して浄化する。

第１三方弁１３は、浄化装置１２に配管ｄ2を介して接続された接続ポート１３ｂと、第２三方弁１４に配管ｄ3を介して接続された接続ポート１３ｃと、第１送風機１５に配管ｄ4を介して接続された接続ポート１３ａとを有する。第１三方弁１３は、接続ポート１３ａ、１３ｂ、および１３ｃの開閉を制御することにより、配管ｄ2→配管ｄ4の流路と、配管ｄ3→配管ｄ4の流路とを切り替える。

第２三方弁１４は、栽培室Ｘ内の空間に配管ｄ5を介して接続された接続ポート１４ｂと、屋外空間に配管ｄ6を介して接続された接続ポート１４ｃと、第１三方弁１３に配管ｄ3を介して接続された接続ポート１４ａとを有する。第２三方弁１４は、接続ポート１４ａ、１４ｂ、および１４ｃの開閉を制御することにより、配管ｄ5→配管ｄ3の流路と、配管ｄ6→配管ｄ3の流路とを切り替える。

第１送風機１５は、配管ｄ4を介して流入された空気を、第３三方弁１６に送風する。第１送風機１５は、送風機能を有していれば、送風機以外の機器を用いてもよい。

第３三方弁１６は、第１送風機１５に配管ｄ7を介して接続された接続ポート１６ａと、除湿装置１７に配管ｄ8を介して接続された接続ポート１６ｂと、ＣＯ₂供給装置１９に配管ｄ9を介して接続された接続ポート１６ｃとを有する。第３三方弁１６は、接続ポート１６ａ、１６ｂ、および１６ｃの開閉を制御することにより、配管ｄ7→配管ｄ8の流路と、配管ｄ7→配管ｄ9の流路とを切り替える。

除湿装置１７は、第６三方弁１７１と、第１除湿塔１７２および第２除湿塔１７３とを有する。第６三方弁１７１は、第３三方弁１６に配管ｄ8を介して接続された接続ポート１７１ａと、第１除湿塔１７２に配管ｄ10を介して接続された接続ポート１７１ｂと、第２除湿塔１７３に配管ｄ11を介して接続された接続ポート１７１ｃとを有する。第６三方弁１７１は、接続ポート１７１ａ、１７１ｂ、および１７１ｃの開閉を制御することにより、配管ｄ8→配管ｄ10の流路と、配管ｄ8→配管ｄ11の流路とを切り替える。

第１除湿塔１７２および第２除湿塔１７３の構成について、図２を参照して説明する。第１除湿塔１７２と第２除湿塔１７３とは同様の構成を有しており、図２（ａ）は、第１除湿塔１７２および第２除湿塔１７３を示す横断面図であり、図２（ｂ）は、上面図である。第１除湿塔１７２および第２除湿塔１７３は、円筒状の容器１０１を有し、この容器１０１にゼオライト１０２が収容されている。第１除湿塔１７２、第２除湿塔１７３は、それぞれの下部に接続された配管ｄ10、ｄ11を介して流入された空気の水分をゼオライト１０２に吸着させることで除湿する。第１除湿塔１７２および第２除湿塔１７３にはそれぞれ、収容されたゼオライト１０２を加熱するための除湿塔用加熱器が設置されている。除湿塔用加熱器は、容器１０１の外周を覆うように設置される第１ヒータ１０３と、容器１０１の蓋１０５に設置されて、蓋１０５を閉めたときにゼオライト１０２内に挿入される縦長のパネル状または棒状の第２ヒータ１０６とにより構成される。第１ヒータ１０３は、除湿塔内のゼオライトを除湿塔外部から加熱し、第２ヒータ１０６は、除湿塔内のゼオライトを除湿塔内部から加熱する。第１ヒータ１０３の外周にはさらに、断熱材１０４が設置されている。なお、第２ヒータ１０６は蓋１０５に設置していることで説明しているが、容器の底等に設置していてもよい。

本実施形態においては、除湿装置１７の中で、第１除湿塔１７２が常用の除湿塔として用いられ、第２除湿塔１７３は、第１除湿塔１７２の除湿能力が低下したときに用いる予備の除湿塔として設置されている。本実施形態においては、除湿装置１７の中で除湿塔を２つ並列して使用しているが、３つ以上の除湿塔を設置し、複数を常用の除湿塔として用いるようにしてもよい。より多い数の除湿塔を設置することにより、除湿能力を向上させることができる。除湿塔を複数設置する際に、個々の出入り口に弁を設けることでゼオライトの交換やメンテナンス時に便利になる。

図１に戻り、第４三方弁１８は、第１除湿塔１７２および第２除湿塔１７３に配管ｄ12を介して接続された接続ポート１８ａと、ＣＯ₂供給装置１９に配管ｄ13を介して接続された接続ポート１８ｂと、栽培室Ｘ内の空間に配管ｄ14を介して接続された接続ポート１８ｃとを有する。第４三方弁１８は、接続ポート１８ａ、１８ｂ、および１８ｃの開閉を制御することにより、配管ｄ12→配管ｄ13の流路と、配管ｄ12→配管ｄ14の流路とを切り替える。

ＣＯ₂供給装置１９は、第７三方弁１９１と、第１貯留塔１９２と、第２貯留塔１９３とを有する。第７三方弁１９１は、第３三方弁１６に配管ｄ9を介して接続されるとともに第４三方弁１８に配管ｄ13を介して接続された接続ポート１９１ａと、第１貯留塔１９２に配管ｄ15を介して接続された接続ポート１９１ｂと、第２貯留塔１９３に配管ｄ16を介して接続された接続ポート１９１ｃを有する。第７三方弁１９１は、接続ポート１９１ａ、１９１ｂ、および１９１ｃの開閉を制御することにより、配管ｄ9またはｄ13→配管ｄ15の流路と、配管ｄ9またはｄ13→配管ｄ16の流路とを切り替える。

第１貯留塔１９２および第２貯留塔１９３は、図２に示すように、第１除湿塔１７２および第２除湿塔１７３と同様の構成を有する。第１貯留塔１９２および第２貯留塔１９３内では、第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６は、貯留塔用加熱器として機能する。本実施形態においては、ＣＯ₂供給装置１９の中で、第１貯留塔１９２が常用の貯留塔として用いられ、第２貯留塔１９３は、第１貯留塔１９２のＣＯ₂貯留能力が低下したときに用いる予備の貯留塔として設置されている。第１貯留塔１９２および第２貯留塔１９３は、配管ｄ17を介して栽培室Ｘ内の空間に接続されている。

第１貯留塔１９２および第２貯留塔１９３はゼオライトを収容し、高ＣＯ₂環境下で、それぞれ配管ｄ15、ｄ16を介して流入された空気中のＣＯ₂をゼオライトに吸着させて貯留することでＣＯ₂を回収する。また、第１貯留塔１９２および第２貯留塔１９３は、低ＣＯ₂環境下で、貯留したＣＯ₂を脱離させて配管ｄ17を介して栽培室Ｘ内にＣＯ₂を供給する。本実施形態においては、ＣＯ₂供給装置１９の中で貯留塔を２つ並列して使用しているが、３つ以上の貯留塔を設置し、複数を常用の貯留塔として用いるようにしてもよい。より多い数の貯留塔を設置することにより、ＣＯ₂の回収および供給能力を向上させることができる。貯留塔を複数設置する際に、個々の出入り口に弁を設けることでゼオライトの交換やメンテナンス時に便利になる。

制御装置２０Ａは、夜間の燃焼装置１１が運転しているときには、燃焼装置１１から排出されて浄化装置１２で浄化された排ガスを除湿装置１７の第１除湿塔１７２に流入させるように、各三方弁の開閉状態を制御する。そして、第１除湿塔１７２で除湿された空気をＣＯ₂供給装置１９の第１貯留塔１９２に流入させるように、各三方弁の開閉状態を制御する。

また制御装置２０Ａは、昼間の所定値以上の照度がある状態で、栽培室Ｘ内のＣＯ₂濃度が所定値以下のときには、栽培施設Ａ内にＣＯ₂の供給が必要と判断する。そして、外気を取り入れて、第１貯留塔１９２および第２貯留塔１９３を低ＣＯ₂雰囲気とすることで、貯留されたＣＯ₂を脱離させ、栽培室Ｘ内に流出させるように、各三方弁の開閉状態を制御する。

また制御装置２０Ａは、第１除湿塔１７２のゼオライトの再生処理を行うタイミングを示す情報と、第１貯留塔１９２のゼオライトの再生処理を行うタイミングを示す情報とを、それぞれ保持するかもしくは、これらのタイミングを判断する。そして、第１除湿塔１７２のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来したと判断すると、第１除湿塔１７２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６をON状態にする。そして、第１送風機１５から第１除湿塔１７２に間欠的に送風させて第１除湿塔１７２外に空気を流出させるように、各三方弁の開閉状態を切り替える。本実施形態においては、第１除湿塔１７２の再生処理と、第１貯留塔１９２のゼオライトの再生処理とは、異なるタイミングで実行されるように設定されている。

また制御装置２０Ａは、ＣＯ₂供給装置１９の第１貯留塔１９２のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来したと判断すると、第１貯留塔１９２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６をON状態にする。そして、第１送風機１５から第１貯留塔１９２に間欠的に送風させて第１貯留塔１９２外に空気を流出させるように、各三方弁の開閉状態を切り替える。

〈第１実施形態による栽培室管理システムの動作〉
次に、本実施形態による栽培室管理システム１Ａの動作について説明する。栽培室管理システム１Ａでは、夜間等に燃焼装置１１が運転しているときには、ＣＯ₂回収処理が実行される。ＣＯ₂回収処理においては、燃焼装置１１から排出されて浄化装置１２で浄化された排ガスが、除湿装置１７の第１除湿塔１７２に流入されるように、制御装置２０Ａにより各三方弁の開閉状態が制御される。具体的には、第１三方弁１３の接続ポート１３ｂおよび１３ａが開状態、接続ポート１３ｃが閉状態であり、第３三方弁１６の接続ポート１６ａおよび１６ｂが開状態、接続ポート１６ｃが閉状態になるように制御される。また、第６三方弁１７１の接続ポート１７１ａおよび１７１ｂが開状態、接続ポート１７１ｃが閉状態になるように制御される。

そして、第１除湿塔１７２で除湿された空気がＣＯ₂供給装置１９の第１貯留塔１９２に流入されるように、各三方弁の開閉状態が制御される。具体的には、第４三方弁１８の接続ポート１８ａおよび１８ｂが開状態、接続ポート１８ｃが閉状態になるように制御される。また、第７三方弁１９１の接続ポート１９１ａおよび１９１ｂが開状態、接続ポート１９１ｃが閉状態になるように制御される。

このようにＣＯ₂回収処理が実行されているときに、第１除湿塔１７２のゼオライト１０２の水分吸着能力が限界に達したときには、除湿機能が低下してしまうため、排ガスが第２除湿塔１７３に流入されるように第６三方弁１７１の開閉状態が切り替えられる。具体的には、第６三方弁１７１の接続ポート１７１ａおよび１７１ｃが開状態、接続ポート１７１ｂが閉状態になるように切り替えられる。第６三方弁１７１の開閉状態は、第１除湿塔１７２のゼオライト１０２の水分吸着能力が限界に達する時間として予め設定された時間が経過したタイミング、または、第１除湿塔１７２の出口付近に設置された湿度計（図示せず）の計測値に基づいて切り替えられる。

そして、昼間の所定値以上の照度がある状態で、栽培室Ｘ内のＣＯ₂濃度が所定値以下になると、制御装置２０Ａにより栽培施設Ａ内にＣＯ₂の供給が必要と判断される。そして、外気を取り入れて、第１貯留塔１９２および第２貯留塔１９３を低ＣＯ₂雰囲気とすることで、貯留されたＣＯ₂を脱離させて栽培室Ｘ内に流出させるＣＯ₂供給処理を行うように、各三方弁の開閉状態が切り替えられる。

具体的には、第１三方弁１３の接続ポート１３ａおよび１３ｃが開状態、接続ポート１３ｂが閉状態であり、第２三方弁１４の接続ポート１４ａおよび１４ｃが開状態、接続ポート１４ｂが閉状態になるように切り替えられる。

このように栽培室管理システム１Ａ内でＣＯ₂の回収処理および供給処理が適宜実行されている中で、第１除湿塔１７２のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来したときの処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。

制御装置２０Ａにおいて、第１除湿塔１７２のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来したと判断される（Ｓ１の「YES」）と、第１除湿塔１７２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６がON状態に制御される。第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６がON状態にされることで第１除湿塔１７２内のゼオライト１０２が加熱され、吸着した水分が脱離される。その際、第１ヒータ１０３の外周に断熱材が設置されているため、効率よくゼオライト１０２が加熱される。

このとき、第１送風機１５から第１除湿塔１７２に間欠的に送風させ、第１除湿塔１７２を通った空気が第１除湿塔１７２外の空間、例えば栽培室Ｘ内の空間に流出されるように、各三方弁の開閉状態が切り替えられる（Ｓ２）。具体的には、第４三方弁１８の接続ポート１８ａおよび１８ｃが開状態、接続ポート１８ｂが閉状態に切り替えられる。このときの間欠的な送風処理は、予め設定された再生処理期間が終了するまで継続される（Ｓ３の「NO」）。間欠的に第１除湿塔１７２内が通気されることにより、第１除湿塔１７２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６の加熱によりゼオライト１０２から脱離した水分が滞留せずに栽培室Ｘ内の空間に流出され、ゼオライト１０２への再吸着が防止される。

その後、再生処理期間が終了したと判断されると（Ｓ３の「YES」）、第１除湿塔１７２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６がOFF状態に制御されるとともに、第１送風機１５から第１除湿塔１７２への間欠的な送風処理が停止される（Ｓ４）。そして、第４三方弁１８の接続ポート１８ａおよび１８ｂが開状態、接続ポート１８ｃが閉状態に切り替えられ、ステップＳ１に戻る。

また、第１貯留塔１９２のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来したときの処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。

制御装置２０Ａにおいて、第１貯留塔１９２のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来したと判断される（Ｓ１１の「YES」）と、第１貯留塔１９２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６がON状態に制御される。そして、第１送風機１５から第１貯留塔１９２に間欠的に送風させ、第１貯留塔１９２を通った空気が第１貯留塔１９２外の空間、例えば栽培室Ｘ内の空間に流出されるように、各三方弁の開閉状態が切り替えられる（Ｓ１２）。

具体的には、第３三方弁１６の接続ポート１６ａおよび１６ｃが開状態、接続ポート１６ｂが閉状態に切り替えられる。このときの間欠的な送風処理は、予め設定された再生処理期間が終了するまで継続される（Ｓ１３の「NO」）。間欠的に第１貯留塔１９２内が通気されることにより、第１貯留塔１９２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６の加熱によりゼオライト１０２から脱離した水分が滞留せずに栽培室Ｘ内の空間に流出され、ゼオライト１０２への再吸着が防止される。

そして、再生処理期間が終了したと判断されると（Ｓ１３の「YES」）、第１貯留塔１９２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６がOFF状態に制御されるとともに、第１送風機１５から第１貯留塔１９２への間欠的な送風処理が停止される（Ｓ１４）。そして、第３三方弁１６の接続ポート１６ａおよび１６ｂが開状態、接続ポート１６ｃが閉状態に切り替えられ、ステップＳ１１に戻る。

以上の第１実施形態によれば、植物の栽培室Ｘ内の除湿装置１７およびＣＯ₂供給装置１９内に設置されたゼオライト１０２に対し、栽培室Ｘ内で自動で再生処理を行うことができる。これにより、再生処理を行うためにゼオライト１０２を栽培室Ｘ外に運び出すことなく、ＣＯ₂の回収処理および供給処理を継続して行うことができる。

上述した第１実施形態において、第２除湿塔１７３および第２貯留塔１９３のゼオライトの再生処理を行うタイミングを示す情報も制御装置２０Ａに保持しておき、第２除湿塔１７３および第２貯留塔１９３に対しても同様の再生処理を実行するようにしてもよい。

《第２実施形態》
〈第２実施形態による栽培室管理システムの構成〉
本発明の第２実施形態による栽培室管理システム１Ｂの構成について、図５を参照して説明する。

栽培室管理システム１Ｂは、第３三方弁１６、配管ｄ9、第４三方弁１８、第６三方弁１７１、および第７三方弁１９１を設置せず、新たに第２送風機２２を設置する他は、栽培室管理システム１Ａの構成と同様であるため、同一機能を有する部分の詳細な説明は省略する。第２送風機２２は、第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２に接続可能な配管ｄ19に接続されている。第２送風機２２は、送風機能を有していれば、送風機以外の機器を用いてもよい。

制御装置２０Ｂは、第１除湿塔１７２のゼオライトと第１貯留塔１９２のゼオライトを再生処理するタイミングを示す情報を保持するかもしくは、当該タイミングを判断する。そして、当該タイミングが到来したと判断すると、第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２のゼオライトの再生処理をそれぞれ単独もしくは同時に実行させる。

〈第２実施形態による栽培室管理システムの動作〉
次に、本実施形態による栽培室管理システム１Ｂの動作について説明する。まず、第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２が用いられてＣＯ₂回収処理または供給処理が実行されているときには、配管ｄ19は除湿装置１７およびＣＯ₂供給装置１９に接続されない。つまり、第２送風機２２は栽培室管理システム１Ｂの稼働ラインから分離されている。図５は、配管ｄ19を点線で示すことで、第２送風機２２が栽培室管理システム１Ｂの稼働ラインから分離された状態を示している。

また、第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２が用いられてＣＯ₂回収処理または供給処理が実行されているときには、図５に示すように、配管ｄ7と第２除湿塔１７３とを接続する配管ｄ11が外されている。また、配管ｄ12と第２貯留塔１９３とを接続する配管ｄ16が外されている。また、第２除湿塔１７３と配管ｄ12との接続が外されている。また、第２貯留塔１９３と配管ｄ17との接続が外されている。

そして、第１除湿塔１７２のゼオライトと第１貯留塔１９２のゼオライトを再生処理する前に、まず管理者が手動で、再生処理対象の第１除湿塔１７２から配管ｄ10の接続を外す。また、再生処理対象の第１貯留塔１９２から配管ｄ15の接続を外す。これらの配管ｄ10およびｄ15が外されることで、第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２が栽培室管理システム１Ｂ内の稼働ラインから分離される。

また管理者は、第２送風機２２が接続された配管ｄ19を、第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２に接続させる。配管ｄ19が第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２に接続されることで、第２送風機２２から第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２への送風が可能になり、第２送風機２２が栽培室管理システム１Ｂの稼働ラインに接続される。図６は、配管ｄ19を実線で示し、配管ｄ10およびｄ15を点線で示すことで、第２送風機２２が栽培室管理システム１Ｂの稼働ラインに接続され、第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２が稼働ラインから分離された状態を示している。

また管理者は、第１除湿塔１７２と配管ｄ12との接続を外し、第１除湿塔１７２を通った空気が第１除湿塔１７２外に排出されるように、第１除湿塔１７２に配管ｄ21を接続させる。また、配管ｄ11により配管ｄ7と第２除湿塔１７３とを接続させ、配管ｄ16により配管ｄ12と第２貯留塔１９３とを接続させる。また、第２除湿塔１７３を配管ｄ12に接続させる。また、第1貯留塔１９２と配管ｄ17との接続を外し、第１貯留塔１９２を通った空気が配管ｄ23から第１貯留塔１９２外に排出されるように、第１貯留塔１９２に配管ｄ23を接続させる。また、第２貯留塔１９３を通った空気が配管ｄ17から第２貯留塔１９３外に排出されるように、第２貯留塔１９３を配管ｄ17に接続させる。このように配管の接続を替えることにより、第２除湿塔１７３および第２貯留塔１９３が用いられてＣＯ₂回収処理または供給処理が実行されるように切り替えられる。

そして、第１除湿塔１７２のゼオライトと第１貯留塔１９２のゼオライトを再生処理するタイミングが到来したときに制御装置２０Ｂにより実行される処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。

当該タイミングが到来したと判断される（Ｓ２１の「YES」）と、制御装置２０Ｂにより、第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６がON状態に制御される。そして、第２送風機２２から第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２に間欠的に送風させて第１除湿塔１７２外および第１貯留塔１９２外に流出させる（Ｓ２２）。

このときの間欠的な送風処理は、予め設定された再生処理期間が終了するまで継続される（Ｓ２３の「NO」）。間欠的に第１除湿塔１７２内が通気されることにより、第１除湿塔１７２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６の加熱によりゼオライト１０２から脱離した水分が滞留せずに第１除湿塔１７２外に流出され、ゼオライト１０２への再吸着が防止される。同様に、間欠的に第１貯留塔１９２内が通気されることにより、第１貯留塔１９２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６の加熱によりゼオライト１０２から脱離した水分が滞留せずに第１貯留塔１９２外に流出され、ゼオライト１０２への再吸着が防止される。

このように処理が行われることにより、第２除湿塔１７３および第２貯留塔１９３を用いたＣＯ₂の回収処理または供給処理を実行しつつ、同時に第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２の再生処理を実行することができる。

その後、再生処理期間が終了したと判断されると（Ｓ２３の「YES」）、第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６がOFF状態に制御される。また、第２送風機２２から第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２への間欠的な送風処理が停止される（Ｓ２４）。

そして、管理者が、配管ｄ19を第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２から外し、配管ｄ10を第１除湿塔１７２に接続させるとともに、配管ｄ15を第１貯留塔１９２に接続させる。また、配管ｄ21を第１除湿塔１７２から外し、第１除湿塔１７２を配管ｄ12に接続させ、第２除湿塔１７３を配管ｄ12から外す。そして、ステップＳ２１に戻る。

以上の第２実施形態によれば、植物の栽培室Ｘ内の第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２内のゼオライトに対し、栽培室内で同時に再生処理を行うことができる。また、この第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２の再生処理を実行しつつ、第２除湿塔１７３および第２貯留塔１９３によるＣＯ₂の回収処理および供給処理を行うことができる。さらに、この第１除湿塔１７２および第１貯留塔１９２のＣＯ₂の回収処理および供給処理を実行しつつ、第２除湿塔１７３および第２貯留塔１９３によるＣＯ₂の再生処理を行うことができる。

上述した第２実施形態において、システム内のゼオライトの再生処理を行うタイミングが到来したときに、第１除湿塔１７２、第２除湿塔１７３、第１貯留塔１９２、および第２貯留塔１９３のすべてに対し、同時に再生処理を実行するようにしてもよい。

具体的には、システム内のゼオライトを再生処理するタイミングが到来する前に、まず管理者が、図８に示すように、処理対象の除湿塔および貯留塔の前段の配管を外す。つまり、第１除湿塔１７２から配管ｄ10の接続を外し、第２除湿塔１７３から配管ｄ11の接続を外し、第１貯留塔１９２から配管ｄ15の接続を外し、第２貯留塔１９３から配管ｄ16の接続を外す。また、第２送風機２２が接続された配管ｄ19を、第１除湿塔１７２、第２除湿塔１７３、第１貯留塔１９２、および第２貯留塔１９３に接続させる。また、第１除湿塔１７２および第２除湿塔１７３を配管ｄ12から外し、第１除湿塔１７２を通った空気が第１除湿塔１７２外に排出されるように、第１除湿塔１７２に配管ｄ21を接続させる。また、第２除湿塔１７３を通った空気が第２除湿塔１７３外に排出されるように、第２除湿塔１７３に配管ｄ22を接続させる。また、第１貯留塔１９２および第２貯留塔１９３を配管ｄ17から外し、第１貯留塔１９２を通った空気が配管ｄ23から第１貯留塔１９２外に排出されるように、第１貯留塔に配管ｄ23を接続させる。また、第２貯留塔１９３を通った空気が配管ｄ24から第２貯留塔１９３外に排出されるように、第２貯留塔に配管ｄ24を接続させる。

そして、システム内のゼオライトの再生処理するタイミングが到来したときに、第１除湿塔１７２、第２除湿塔１７３、第１貯留塔１９２、および第２貯留塔１９３の第１ヒータ１０３および第２ヒータ１０６がON状態に制御される。また、第２送風機２２から第１除湿塔１７２、第２除湿塔１７３、第１貯留塔１９２、および第２貯留塔１９３に間欠的に送風させて、それぞれ該当する除湿塔または貯留塔外に流出させる。再生処理の終了後は、管理者が各配管の接続を元に戻し、ＣＯ₂の回収処理および供給処理を再開させる。

このように処理することにより、すべての除湿塔および貯留塔のゼオライトに対し、同時に再生処理を行うことができる。

上述した第２実施形態では、各機器間の配管を接続させる処理および接続を外す処理を管理者が手動で行う場合について説明した。しかしこれには限定されず、配管の接続を切り替える箇所に開閉弁や三方弁を設置し、制御装置からこれらの弁の開閉を制御することで接続状態を自動で切り替るようにしてもよい。

１Ａ、１Ｂ栽培室管理システム
１１燃焼装置
１２浄化装置
１３第１三方弁
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ接続ポート
１４第２三方弁
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ接続ポート
１５第１送風機
１６第３三方弁
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ接続ポート
１７除湿装置
１８第４三方弁
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ接続ポート
１９ＣＯ₂供給装置
２０Ａ、２０Ｂ制御装置
２２第２送風機
１０１容器
１０２ゼオライト
１０３第１ヒータ
１０４断熱材
１０５蓋
１０６第２ヒータ
１７１第６三方弁
１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ接続ポート
１７２第１除湿塔
１７３第２除湿塔
１９１第７三方弁
１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｃ接続ポート
１９２第１貯留塔
１９３第２貯留塔

上記目的を達成するための本発明の植物の栽培施設の管理システムは、植物の栽培室内に設置され、燃料の燃焼処理を行う燃焼装置と、ゼオライトを収容し、流入された空気の水分をゼオライトに吸着させることで当該空気を除湿する複数の除湿塔を有する除湿装置と、ゼオライトを収容し、二酸化炭素濃度が高い空気流入されるとゼオライトに二酸化炭素を吸着させることで二酸化炭素を貯留し、二酸化炭素濃度が低い空気が流入されると貯留した二酸化炭素をゼオライトから脱離させることで前記栽培室内に二酸化炭素を供給する複数の貯留塔を有する二酸化炭素供給装置と、前記複数の除湿塔にそれぞれ設置された複数の除湿塔用加熱器と、前記複数の貯留塔にそれぞれ設置された複数の貯留塔用加熱器と、前記燃焼装置で発生した排ガスを前記除湿装置および前記二酸化炭素供給装置に送風する第１送風機と、前記除湿装置および前記二酸化炭素供給装置に空気を送風する第２送風機と、前記燃焼処理で発生した排ガスを、前記第１送風機から前記除湿装置内のいずれかの除湿塔および前記二酸化炭素供給装置内のいずれかの貯留塔に送風させることで排ガスの除湿処理および二酸化炭素の回収処理を実行させ、所定のタイミングが到来すると、前記排ガスの除湿処理および二酸化炭素の回収処理を実行させつつ、他の除湿塔の除湿塔用加熱器および他の貯留塔の貯留塔用加熱器をON状態にし、前記第２送風機から当該他の除湿塔および当該他の貯留塔に空気を送風させることで該当する除湿塔および貯留塔の水分を脱離させるための再生処理を実行させる制御装置とを備えることを特徴とする。

また、本発明の植物の栽培施設の管理制御方法は、植物の栽培室内に設置され、燃料の燃焼処理を行う燃焼装置と、ゼオライトを収容し、流入された空気の水分をゼオライトに吸着させることで当該空気を除湿する複数の除湿塔を有する除湿装置と、ゼオライトを収容し、二酸化炭素濃度が高い空気流入されるとゼオライトに二酸化炭素を吸着させることで二酸化炭素を貯留し、二酸化炭素濃度が低い空気が流入されると貯留した二酸化炭素をゼオライトから脱離させることで前記栽培室内に二酸化炭素を供給する複数の貯留塔を有する二酸化炭素供給装置と、前記複数の除湿塔にそれぞれ設置された複数の除湿塔用加熱器と、前記複数の貯留塔にそれぞれ設置された複数の貯留塔用加熱器と、前記燃焼装置で発生した排ガスを前記除湿装置および前記二酸化炭素供給装置に送風する第１送風機と、前記除湿装置および前記二酸化炭素供給装置に空気を送風する第２送風機とを備えた植物栽培室の管理システムが、前記燃焼処理で発生した排ガスを、前記第１送風機から前記除湿装置内のいずれかの除湿塔および前記二酸化炭素供給装置内のいずれかの貯留塔に送風させることで排ガスの除湿処理および二酸化炭素の回収処理を実行させ、所定のタイミングが到来すると、前記排ガスの除湿処理および二酸化炭素の回収処理を実行させつつ、他の除湿塔の除湿塔用加熱器および他の貯留塔の貯留塔用加熱器をON状態にし、前記第２送風機から当該他の除湿塔および当該他の貯留塔に空気を送風させることで該当する除湿塔および貯留塔の水分を脱離させるための再生処理を実行させることを特徴とする。

Claims

植物の栽培室内に設置され、燃料の燃焼処理を行う燃焼装置と、
ゼオライトを収容した除湿塔を有し、前記燃焼装置による燃焼処理で発生した排ガスが前記除湿塔に流入されると、収容したゼオライトに水分を吸着させることで当該排ガスを除湿する除湿装置と、
ゼオライトを収容した貯留塔を有し、前記除湿装置で除湿された排ガスが前記貯留塔に流入されると、収容したゼオライトに二酸化炭素を吸着させることで二酸化炭素を回収し、二酸化炭素濃度が低い空気が前記貯留塔に流入されると、貯留した二酸化炭素をゼオライトから脱離させることで前記栽培室内に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置と、
前記除湿塔内のゼオライトを加熱するように前記除湿塔に設置された除湿塔用加熱器と、
前記貯留塔内のゼオライトを加熱するように前記貯留塔に設置された貯留塔用加熱器と、
前記除湿塔内のゼオライトの水分を脱離させるための再生処理の実行タイミングが到来すると、前記除湿塔用加熱器をON状態にし、前記貯留塔内のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来すると、前記貯留塔用加熱器をON状態にする制御装置と
を備えることを特徴とする植物栽培室の管理システム。
第１送風機と、
前記第１送風機から前記除湿塔へ送風させる空気の流路と、前記第１送風機から前記貯留塔へ送風させる空気の流路とを切り替える弁とをさらに備え、
前記制御装置は、前記除湿塔内のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来すると、前記第１送風機から前記除湿塔に間欠的に送風させて当該除湿塔外に流出させ、前記貯留塔内のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来すると、前記第１送風機から前記貯留塔に間欠的に送風させて当該貯留塔外に流出させるように、前記弁を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の植物栽培室の管理システム。
前記除湿塔および前記貯留塔に空気を送風する第２送風機をさらに備え、
前記制御装置は、前記除湿塔および前記貯留塔内のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来すると、前記第２送風機から前記除湿塔に間欠的に送風させて前記除湿塔外に流出させるとともに、前記貯留塔に間欠的に送風させて前記貯留塔外に流出させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の植物栽培室の管理システム。
前記除湿塔用加熱器は、前記除湿塔内のゼオライトを前記除湿塔外部から加熱する加熱器と、前記除湿塔内部から加熱する加熱器とで構成され、
前記貯留塔用加熱器は、前記貯留塔内のゼオライトを前記貯留塔外部から加熱する加熱器と、前記貯留塔内部から加熱する加熱器で構成される
ことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の植物栽培室の管理システム。
植物の栽培室内に設置され、燃料の燃焼処理を行う燃焼装置と、
ゼオライトを収容した除湿塔を有し、前記燃焼装置による燃焼処理で発生した排ガスが前記除湿塔に流入されると、収容したゼオライトに水分を吸着させることで当該排ガスを除湿する除湿装置と、
ゼオライトを収容した貯留塔を有し、前記除湿装置で除湿された排ガスが前記貯留塔に流入されると、収容したゼオライトに二酸化炭素を吸着させることで二酸化炭素を回収し、二酸化炭素濃度が低い空気が前記貯留塔に流入されると、貯留した二酸化炭素をゼオライトから脱離させることで前記栽培室内に二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給装置と、
前記除湿塔内のゼオライトを加熱するように除湿塔に設置された除湿塔用加熱器と、
前記貯留塔内のゼオライトを加熱するように貯留塔に設置された貯留塔用加熱器とを備えた植物栽培室の管理システムが、
前記除湿塔内のゼオライトの水分を脱離させるための再生処理の実行タイミングが到来すると、前記除湿塔用加熱器をON状態にし、前記貯留塔内のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来すると、前記貯留塔用加熱器をON状態にする
ことを特徴とする植物栽培室の管理制御方法。
前記管理システムは、第１送風機と、前記第１送風機から前記除湿塔へ送風させる空気の流路と、前記第１送風機から前記貯留塔へ送風させる空気の流路とを切り替える弁とをさらに備え、
前記除湿塔内のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来すると、前記第１送風機から前記除湿塔に間欠的に送風させて当該除湿塔外に流出させ、前記貯留塔内のゼオライトの再生処理の実行タイミングが到来すると、前記第１送風機から前記貯留塔に間欠的に送風させて当該貯留塔外に流出させるように、前記弁を制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の植物栽培室の管理制御方法。