(57)【要約】【課題】土壌全体を均一に加熱することができる土壌加熱装置を提供する。【解決手段】土壌２１に埋設されるポリアミド樹脂製のコルゲート管１に、通電により発熱する帯状の発熱体を通す。コントローラ５によって発熱体への通電を制御する。発熱体として、ステンレススチール製帯状薄膜と、このステンレススチール製帯状薄膜の両端部に形成された電極とを有するものを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌に埋設される可撓性を有する管と、
この管に通され、通電により発熱する帯状の発熱体と、
この発熱体への通電を制御するコントローラと
を備え、
前記発熱体が、ステンレススチール製帯状薄膜と、このステンレススチール製帯状薄膜の両端部に形成された電極とを有する
ことを特徴とする土壌加熱装置。
【請求項２】
前記管がポリアミド樹脂製のコルゲート管であることを特徴とする請求項１記載の土壌加熱装置。
【請求項３】
前記コルゲート管の断面形状が楕円形であることを特徴とする請求項２記載の土壌加熱装置。
【請求項４】
通電により発熱する帯状の発熱体と、
この発熱体が巻きつけられる芯材と、
この芯材に巻きつけられた前記発熱体を土壌に埋設するために前記発熱体を被覆する絶縁被覆部と、
前記発熱体への通電を制御するコントローラと
を備え、
前記発熱体が、ステンレススチール製帯状薄膜と、このステンレススチール製帯状薄膜の両端部に形成された電極とを有する
ことを特徴とする土壌加熱装置。
【請求項５】
前記ステンレススチール製帯状薄膜の表裏面を覆う絶縁シートを有する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の土壌加熱装置。
【請求項６】
前記ステンレススチール製帯状薄膜の裏面を覆う断熱材を有する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の土壌加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば農作物栽培用の土壌を加熱する土壌加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプとタンクとボイラと面状発熱体と吐出ポンプと加熱装置とを備える土壌加熱装置が本願出願人によって出願された（下記特許文献１参照）。
【０００３】
パイプは土壌に埋設されている。タンクにはパイプの両端が接続されている。タンクにはオイルが充填されている。ボイラはタンクの下に配置され、タンク内のオイルを加熱する。面状発熱体はタンクの外周面に巻き付けられ、通電により発熱し、タンク内のオイルを加熱する。吐出ポンプはタンク内で加熱されたオイルをパイプに吐出してオイルを循環させる。加熱装置はパイプの所定箇所に装着されている。加熱装置は通電により発熱する面状発熱体を有する。
【０００４】
ボイラ及び面状発熱体で加熱されたタンク内のオイルは吐出ポンプによってパイプの一端から送り出され、パイプの他端からタンクに戻される。このオイルの循環により土壌が加熱される。
【０００５】
ボイラ等で加熱されたオイルはパイプ内を流れる間に放熱して冷めるが、冷めたオイルは加熱装置の面状発熱体によって再度加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２６３８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記土壌加熱装置では、加熱されたオイルはパイプを流れる間に放熱して冷めるので、ボイラや加熱装置の近くのところとボイラや加熱装置から離れたところとではオイルの温度が異なる。このため、パイプを埋設した場所を均一に加熱することが困難であった。
【０００８】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は加熱しようとする場所を均一に加熱することができる土壌加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明の土壌加熱装置は、土壌に埋設される可撓性を有する管と、この管に通され、通電により発熱する帯状の発熱体と、この発熱体への通電を制御するコントローラとを備え、前記発熱体が、ステンレススチール製帯状薄膜と、このステンレススチール製帯状薄膜の両端部に形成された電極とを有することを特徴とする。
【００１０】
上述のように、土壌に埋設される可撓性を有する管に通電により発熱する帯状の発熱体が通され、発熱体は、ステンレススチール製帯状薄膜を有し、このステンレススチール製帯状薄膜に通電したときその薄膜の温度分布は均一である。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の土壌加熱装置において、前記管がポリアミド樹脂製のコルゲート管であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の土壌加熱装置において、前記コルゲート管の断面形状が楕円形であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明の土壌加熱装置は、通電により発熱する帯状の発熱体と、この発熱体が巻きつけられる芯材と、この芯材に巻きつけられた前記発熱体を土壌に埋設するために前記発熱体を被覆する絶縁被覆部と、前記発熱体への通電を制御するコントローラとを備え、前記発熱体が、ステンレススチール製帯状薄膜と、このステンレススチール製帯状薄膜の両端部に形成された電極とを有することを特徴とする。
【００１４】
上述のように、芯材に巻きつけられた発熱体は土壌に埋設するために絶縁被覆部で被覆され、ステンレススチール製帯状薄膜を有し、このステンレススチール製帯状薄膜に通電したときその薄膜の温度分布は均一である。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の土壌加熱装置において、前記ステンレススチール製帯状薄膜の表裏面を覆う絶縁シートを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の土壌加熱装置において、前記ステンレススチール製帯状薄膜の裏面を覆う断熱材を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、加熱しようとする場所を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の土壌加熱装置の使用状態を示す概念図である。
【図２】図２は図１に示す土壌加熱装置のコルゲート管の斜視図である。
【図３】図３は図１に示す土壌加熱装置の発熱体の平面図である。
【図４】図４は図１に示す土壌加熱装置のコルゲート管及び発熱体の断面図である。
【図５】図５は図３に示す発熱体と公知の発熱体との温度特性を比較した図である。
【図６】図６はこの発明の第２実施形態の土壌加熱装置のコルゲート管及び発熱体の断面図である。
【図７】図７はこの発明の第３実施形態の土壌加熱装置のコルゲート管及び発熱体の断面図である。
【図８】図８はこの発明の第４実施形態の土壌加熱装置の構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
この発明の第１実施形態の土壌加熱装置を図１〜図５に基づいて説明する。図１〜図４に示すように、この土壌加熱装置はコルゲート管１と発熱体３とコントローラ５とを備えている。
【００２１】
コルゲート管（管）１はポリアミド製であり、蛇腹状に形成され、自在に曲げることができる（図２参照）。コルゲート管１の断面形状は円形である（図４参照）。コルゲート管１は図示しないビニールハウス内の土壌２１に埋設される。ビニールハウスのほぼ中央部には寒暖計２２が設置される。
【００２２】
発熱体３は通電により発熱する。発熱体３はコントローラ５に接続されている。
【００２３】
コントローラ５は発熱体３への通電を制御して、発熱体３で発生する熱量を制御する。また、コントローラ５は、発熱体３が断線したことを検出する検出部と、この検出部の検出結果を表示する表示部とを有する。コントローラ５にはコルゲート管温度計１１及び土壌温度計１２が接続されている。コルゲート管温度計１１はコルゲート管１の温度を測定する。土壌温度計１２は土壌加熱装置によって加熱された土壌２１の温度を測定する。
【００２４】
図３、図４に示すように、発熱体３は、ステンレススチール製の帯状薄膜（ステンレススチール製帯状薄膜）３１ａと、電極３１ｂ，３１ｃと、２枚のＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）シート（絶縁シート）３２とを有する。
【００２５】
帯状薄膜３１ａは帯状である。帯状薄膜３１ａは１００Ｖ用であり、帯状薄膜３１ａの長さは約２０ｍ、幅は２８ｍｍ、厚さは３０μｍである。帯状薄膜３１ａは５０℃〜６０℃の熱を発生する。ハウス内の気温が−３℃で、帯状薄膜３１ａが５０℃〜６０℃の熱を発生したとき、コルゲート管１の表面温度は３８℃〜４０℃になり、コルゲート管１の周りの土壌２１の温度は１５℃〜２０℃になる。
【００２６】
電極３１ｂ，３１ｃはステンレス製であり、帯状薄膜３１ａの両端部に一体に形成されている。電極３１ｂ，３１ｃはＰＥＮシート３２の一端から突出している。電極３１ｂ，３１ｃには、図示しないパイプ状の結線部にリード線の導線を圧着した端子のリング状部がハトメによって固定されている。ハトメの上端部及び下端部は図示しないＰＥＮシートで覆われ、絶縁される。
【００２７】
２枚のＰＥＮシート３２は同じ形状及び大きさを有する。２枚のＰＥＮシート３２は帯状薄膜３１ａを挟んだ状態で接着剤を用いて互いに接着される。ＰＥＮシート３２は透明であるので、図３に示すように、帯状薄膜３１ａが透けて見える。ＰＥＮシート３２は帯状であり、長さが約２０ｍ、幅が３３ｍｍ、厚さが５０μｍである。
【００２８】
次に、この実施形態の発熱体３の温度特性を公知の発熱体と比較して説明する。
【００２９】
図５はこの実施形態の発熱体３と公知の発熱体との温度特性を比較した図である。図５において縦軸及び横軸はそれぞれ温度（単位：℃）及び時間（単位：秒）を示す。また、実線ａはこの実施形態の発熱体３の温度特性を示し、破線ｂは公知の発熱体の温度特性を示す。
【００３０】
公知の発熱体は、カーボン粉末にバインダー（インク又は塗料状の有機化学系粘着物）を混錬したものをフィルムにシルク印刷したものである。温度特性の比較の実験に用いた公知の発熱体とこの実施形態の発熱体３との形状、大きさは同じである。実験時の環境温度は２２℃である。公知の発熱体に供給された電力は2,6W（100V、26mmA）である。
【００３１】
この実施形態の発熱体３に供給された電力は0,0324W（24V、12,01mmA）である。
【００３２】
図５に示すように、公知の発熱体では、３０℃に達するまでに約２３秒、４０℃に達するまでに約７０秒、４５℃に達するまでに約１３０秒かかった。
【００３３】
この実施形態の発熱体３では、３０℃に達するまでに約６秒、４０℃に達するまでに約１２秒、４５℃に達するまでに約１５秒かかった。
【００３４】
この実験結果から、公知の発熱体に較べ、この実施形態の発熱体３の方が少ない電力で迅速に加熱され、しかも高温になることがわかる。
【００３５】
次に、上述の土壌加熱装置の設置作業について説明する。
【００３６】
土壌加熱装置を土壌２１に設置するには、発熱体３を通したコルゲート管１を配置するための溝（図示せず）を土壌２１に予め掘っておく。
【００３７】
次に、土壌２１に掘った溝に発熱体３を通したコルゲート管１を配置する。このとき、コルゲート管１の両端部を近づけて並べ、溝から出しておく。図１は概念図であり、コルゲート管１は四角形を描くように配置されているが、実際上、コルゲート管１は蛇行するように配置される。
【００３８】
その後、コルゲート管１の両端部を除いてコルゲート管１に土を被せ、コルゲート管１を土に埋める。通常、土に埋められたコルゲート管１の上方に農作物が植えられる。
【００３９】
最後に、電極３１ｂ，３１ｃに接続された電線３３，３４をコントローラ５に接続する。
【００４０】
次に、上述の土壌加熱装置の動作について説明する。
【００４１】
図示しない交流電源から発熱体３の電極３１ｂ，３１ｃを介して帯状薄膜３１ａに電力を供給すると、帯状薄膜３１ａは約５０℃の熱を発生する。この熱はコルゲート管１を介して土壌２１に伝わる。その結果、コルゲート管１が埋められた場所はほぼ均一に暖められ、約２０℃になる。なお、発熱体３へ供給する電力をコントローラ５で制御することにより土壌２１を最適な温度に維持することが可能である。
【００４２】
また、発熱体３が断線したとき、コントローラ５は発熱体３が断線したことをコントローラ３の表示部に表示する。
【００４３】
第１実施形態の土壌加熱装置によれば、コルゲート管１が埋められた場所を均一に加熱することができる。
【００４４】
また、発熱体３がステンレススチール製の帯状薄膜３１ａを有するので、少ない電力で効率良く土壌２１を加熱することができる。
【００４５】
更に、上述のカーボン粉末にバインダーを混錬したものをフィルムにシルク印刷して形成した発熱体をポリアミド樹脂製のコルゲート管に通して構成された土壌加熱装置では、コルゲート管の埋設作業のとき等に発熱体が断線する虞があるが、この実施形態では、発熱体３の帯状薄膜３１ａはステンレススチール製であるので、コルゲート管の埋設作業のとき等に帯状薄膜３１ａが断線する虞が少ない。
【００４６】
この発明の第２実施形態の土壌加熱装置を図６に基づいて説明する。第１実施形態と共通する部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４７】
第１実施形態の土壌加熱装置のコルゲート管１の断面形状（コルゲート管１の長手方向と直交する方向の断面形状）は円形であるが、第２実施形態の土壌加熱装置のコルゲート管２０１の断面形状（コルゲート管２０１の長手方向と直交する方向の断面形状）は楕円形である。
【００４８】
第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、コルゲート管２０１の断面形状が楕円形であるので、発熱体３の上方にある土壌を効率よく、加熱することができる。
【００４９】
この発明の第３実施形態の土壌加熱装置を図７に基づいて説明する。第１実施形態と共通する部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５０】
第１実施形態の土壌加熱装置のコルゲート管１の断面形状（コルゲート管１の長手方向と直交する方向の断面形状）は円形であるが、第３実施形態の土壌加熱装置のコルゲート管３０１の断面形状（コルゲート管３０１の長手方向と直交する方向の断面形状）は第２実施形態と同様に楕円形である。
【００５１】
また、第３実施形態の土壌加熱装置では、発熱体３の下面に断熱材３５が貼り付けられている。
【００５２】
第３実施形態によれば、第１、第２実施形態と同様の効果を奏するとともに、コルゲート管３０１の断面形状が楕円形で、しかも発熱体３の下面に断熱材３５が貼り付けられているので、発熱体３の上方にある土壌をより効率よく、加熱することができ、加熱する必要のない場所を加熱しないで済み、電力の消費を低減することができる。
【００５３】
この発明の第４実施形態の土壌加熱装置を図８に基づいて説明する。第１実施形態と共通する部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５４】
第１〜３実施形態の土壌加熱装置の発熱体３はコルゲート管１，２０１，３０１に通されているが、第４実施形態の土壌加熱装置では、発熱体３は可撓性を有する合成樹脂製の芯材７に巻きつけられ、芯材７に巻きつけられた発熱体３はシート状の絶縁被覆部によって被覆されている。
【００５５】
第４実施形態によれば、第１〜第３実施形態と同様の効果を奏する。
【００５６】
なお、第１〜第３実施形態では、管としてポリアミド樹脂製のコルゲート管１，２０１，３０１が用いられているが、管としてはポリアミド樹脂製のコルゲート管１，２０１，３０１に限られず、可撓性を有する管であればよい。
【００５７】
また、上述の実施形態では、帯状薄膜３１ａはＰＥＮシート３２で覆われているが、帯状薄膜３１ａをＰＥＮシート３２で覆わなくてもよい。
【００５８】
なお、帯状薄膜３１ａは直線状に真っ直ぐ延びているが、帯状薄膜３１ａをジグザグ状に形成してもよい。
【００５９】
なお、上述の実施形態は発熱体３の断線を検出する検出部を有するが、断線の検出部はなくてもよい。
【００６０】
また、上述の実施形態の変形例として、発熱体３にサーモスタットを接続して、発熱体３の過熱を防ぐようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１，２０１，３０１  コルゲート管（管）
３  発熱体
３１ａ  ステンレススチール製の帯状薄膜（ステンレススチール製帯状薄膜）
３１ｂ  電極
３１ｃ  電極
３２  ＰＥＮシート（絶縁シート）
５  コントローラ
７  芯材
９  絶縁被覆部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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