(57)【要約】【課題】環境汚染や有限資源消費の問題がなく、コストが安価な半導体発熱素子を利用した発熱シートで、土壌の有害菌及び害虫を死滅させるとともに、栽培に適した温度に保温する。【解決手段】制御手段１３により電源手段１５及び給電ライン１２を介して電力を供給されて動作する複数個の半導体発熱素子１０よりなる発熱シート１１を処理すべき土壌に敷き詰め、先ず、各発熱シート１０の各半導体発熱素子１１に高電力で通電して、発熱シート１１の表面温度が少なくとも土中の有害菌及び害虫を死滅させる死滅温度になるまで半導体発熱素子１０を発熱させて土壌を所定時間加熱し、次に、半導体発熱素子１０に対する通電を停止又は通電の電力を低下させて温度低下させ、必要に応じて所定の温度まで低下した後、所定温度を保持する低電力で半導体発熱素子１０に対する通電を持続して土壌を保温する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
土中の有害菌及び害虫を死滅させる土壌処理方法において、所定パターンで平面状に配列しかつ通電ラインに接続した複数個の半導体発熱素子よりなる半導体発熱素子パターン、及び前記半導体発熱素子パターンを被覆する熱伝導率の高い耐熱材料とを有する複数個の発熱シートを、各半導体発熱素子の通電ラインに電源から電力を供給する給電ラインを介して接続して処理すべき土壌に敷き詰める発熱シート敷設ステップと、
電源からの電力を制御するよう前記給電ラインに設けた制御手段により、各発熱シートの各半導体発熱素子に高電力で通電して、発熱シートの表面温度が少なくとも土中の有害菌及び害虫を死滅させる死滅温度になるまで半導体発熱素子を発熱させて前記土壌を所定時間加熱する死滅温度加熱ステップと、
前記制御手段により、前記半導体発熱素子に対する通電を停止又は通電の電力を低下させて発熱シートの表面温度を前記死滅温度から温度低下させる死滅温度加熱停止ステップとよりなることを特徴とする土壌処理方法。
【請求項２】
前記処理を行う土壌が作物栽培土壌である場合、前記死滅温度加熱停止ステップは、この死滅温度加熱停止ステップにより前記発熱シートの表面温度が死滅温度から所定の温度まで低下した後、この所定温度を保持する低電力で前記半導体発熱素子に対する通電を持続する保温ステップを含む特徴とする請求項１記載の土壌処理方法。
【請求項３】
前記発熱シートを土中及び／又は土壌表面に敷設することを特徴とする請求項１又は２記載の土壌処理方法。
【請求項４】
死滅温度加熱停止ステップ後に、有益菌及び／又は肥料を土壌に投入する土壌改良ステップを行うことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の土壌処理方法。
【請求項５】
土中の有害菌及び害虫を死滅させる土壌処理装置において、所定パターンで平面状に配列しかつ通電ラインに接続した複数個の半導体発熱素子及びこれら半導体発熱素子を絶縁被覆する絶縁層よりなる半導体発熱素子パターン、及び前記半導体発熱素子パターンの両側を被覆する熱伝導率の高い耐熱材料層とを有する発熱シートと、
処理すべき土壌に敷き詰めた複数個の発熱シートを順次接続して各発熱シートの各半導体発熱素子の通電手段に電源から電力を供給する給電ラインと、
電源からの電力を制御し、有害菌の死滅温度又は所定の温度に維持する温度制御又は給電停止を行うよう前記給電ラインに設けた制御手段と、
発熱シートの半導体発熱素子に電力を供給する電源手段とを具えたことを特徴とする土壌処理装置。
【請求項６】
前記発熱シートは作物栽培土壌用の発熱シートとし、半導体発熱素子が存在しない部分に所定間隔で一方の側面から他方の側面に貫通する複数個の小孔を設け、これら小孔を介して前記発熱シートの下方の土壌に対する通気又は透水を行うとともに、前記発熱シートの下方の土壌に有益菌及び／又は肥料の土壌改良剤を行き渡らせるようにした請求項５記載の土壌処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土中の有害菌及び害虫を死滅させる土壌処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような土壌処理には、従来、化学薬品が長年使用されてきた。しかし、環境汚染の問題を引き起こす化学薬品の使用が規制されようとしているため、その代替案として、図３に示すように、キャンバス地のホース１を処理すべき土壌２の表面上に敷設し、敷設したホース１の上に非透水性のビニールシート３を被せた後、ビニールシート３の浮き上がり防止のため、鎖（チェーン）又は水まくら等の重石４を設置し、ボイラーにより生成した高温スチームを金属ホース５から高圧でホース１のキャンバス地の隙間から噴出させ、高温スチームの温度で土中の有害菌、及び害虫を死滅させるものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
蒸気土壌消毒機「スチームヒートシステム」パンフレット、株式会社ティアグリ、２０００年４月１０日発行
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような高圧高温蒸気による土壌処理には、大型のボイラー装置、ボイラーを稼働させる化石燃料（灯油又は重油）、重たいキャンバス地のホースを必要とし、設備コスト及びランニングコストが高く、また化石燃料使用による環境汚染及び有限資源の消費という問題があった。
【０００５】
更に、この従来の土壌処理は、土壌の有害菌及び害虫を死滅させることができても、処理すべき土壌が作物栽培土壌である場合、栽培に適した温度に保温することは不可能であった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、設備コスト及びランニングコストが安価であり、また化石燃料使用による環境汚染や有限資源消費の問題がない、更に、土壌が作物栽培土壌である場合、土壌の有害菌及び害虫を死滅させるとともに、栽培に適した温度に保温することができる土壌処理方法及び装置を得るにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、土中の有害菌及び害虫を死滅させる土壌処理方法において、所定パターンで平面状に配列しかつ通電ラインに接続した複数個の半導体発熱素子よりなる半導体発熱素子パターン、及び前記半導体発熱素子パターンを被覆する熱伝導率の高い耐熱材料とを有する複数個の発熱シートを、各半導体発熱素子の通電ラインに電源から電力を供給する給電ラインを介して接続して処理すべき土壌に敷き詰める発熱シート敷設ステップと、電源からの電力を制御するよう前記給電ラインに設けた制御手段により、各発熱シートの各半導体発熱素子に高出力で通電して、少なくとも土中の有害菌及び害虫を死滅させる死滅温度にして前記土壌を所定時間加熱する死滅温度加熱ステップと、
前記制御手段により、前記半導体発熱素子に対する通電を停止又は通電出力を低下させて前記死滅温度から温度を低下させる死滅温度加熱停止ステップとよりなることを特徴とする。
【０００８】
本発明方法の好適な実施例においては、処理を行う土壌が作物栽培土壌である場合、前記死滅温度加熱停止ステップは、この死滅温度加熱停止ステップにより前記死滅温度から所定の温度まで低下した後、この所定温度を保持する低出力で前記半導体発熱素子に対する通電を持続する保温ステップを含むものとする。
【０００９】
更に、本発明の好適な実施例においては前記発熱シートを土中及び／又は土壌表面に敷設する。また、保温ステップ中に、有益菌及び／又は肥料を土壌に投入する土壌改良ステップを行うと好適である。
【００１０】
更に、上述の目的を達成するため、本発明は、土中の有害菌及び害虫を死滅させる土壌処理装置において、所定パターンで平面状に配列しかつ通電ラインに接続した複数個の半導体発熱素子及びこれら半導体発熱素子を絶縁被覆する絶縁層よりなる半導体発熱素子パターン、及び前記半導体発熱素子パターンの両側を被覆する熱伝導率の高い耐熱材料層とを有する発熱シートと、処理すべき土壌に敷き詰めた複数個の発熱シートを順次接続して各発熱シートの各半導体発熱素子の通電ラインに電源から電力を供給する給電ラインと、電源からの電力を制御し、有害菌及び害虫の死滅温度又は所定の温度に維持する温度制御又は給電停止を行うよう前記給電ラインに設けた制御手段と、発熱シートの半導体発熱素子に電力を供給する電源手段とを具えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明装置の好適な実施例においては、発熱シートは作物栽培土壌用の発熱シートとし、半導体発熱素子が存在しない部分に所定間隔で一方の側面から他方の側面に貫通する複数個の小孔を設け、これら小孔を介して発熱シートの下方の土壌に対する通気又は透水を行うとともに、発熱シートの下方の土壌に有益菌及び／又は肥料の土壌改良剤を行き渡らせるようにする。
【００１２】
本発明土壌処理方法及び装置によれば、複数個の半導体発熱素子を有する軽量の発熱シートを、複数個処理すべき土壌の土中又は表面上に、軽量の給電ラインに接続して敷き詰めることができるため、重たいキャンバス布のホース据え付け作業がなくなるため作業が容易となる。更に、給電ラインに設けた制御手段により、有害菌及び害虫の死滅温度又は所定の温度に維持する温度制御、又は給電停止を行うことができるため、作物栽培土壌に適用する場合に栽培に適した温度に保温することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図面につき本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１４】
土中の有害菌及び害虫を死滅させるための本発明土壌処理方法は、先ず、半導体発熱素子１０を有する発熱シート１１（図１参照）を、処理すべき土壌をカバーできる枚数を用意し、これら複数個の発熱シート１１を給電ライン１２に接続して処理すべき土壌の所定深さ（例えば、約２０ｃｍの深さ）に、又は土壌の表面上に敷き詰める（敷設ステップ）。
【００１５】
この敷設ステップ後に、発熱シート１１自身に設けた又は給電ライン１２に設けた制御手段１３（図２参照）を制御して半導体加熱素子１０に高電力で通電し、発熱シート１１の表面温度が少なくとも土中の有害菌及び害虫を死滅させる死滅温度（例えば、約５０°Ｃ〜約１００°Ｃ）になるまで半導体加熱素子１０を発熱させ、発熱シート１１の表面から死滅温度の熱を土壌に所定時間（例えば、約１時間）供給し続けて土壌を加熱する（死滅温度加熱ステップ）。
【００１６】
死滅温度加熱ステップ後、制御手段１３により、半導体発熱素子１０に対する通電を停止又は通電の電力を低下させて発熱シート１１の表面温度を死滅温度から温度低下させる（死滅温度加熱停止ステップ）。
【００１７】
処理を行う土壌が作物栽培土壌である場合、死滅温度加熱停止ステップにおいて、発熱シート１１の表面温度が死滅温度（例えば、約５０°Ｃ〜１００°Ｃ）から所定温度（例えば、１５°Ｃ〜３０°Ｃ）まで温度低下したとき、制御手段１３による自動制御でこの所定温度を保持するよう、又は任意に手動制御で、この所定温度を保持する低電力で半導体発熱素子１０に対する通電を持続して、土壌を所定温度で保温する（保温ステップ）。
【００１８】
死滅させるべき有害菌としては、種々の作物に固有の、つる枯病菌、炭疽菌、カビ病菌、軟腐病菌、黒腐病菌、葉枯病菌、斑点細菌病菌、モザイクウイルス等がある。
【００１９】
上述の土壌処理方法を実施する土壌処理装置２０は、図２に示すように、処理すべき土壌をカバーする複数個の発熱シート１１（図２参照）と、各発熱シート１１の半導体発熱素子１０の通電ライン１４に給電する給電ライン１２と、電源からの電力を制御し、有害菌及び害虫の死滅温度又は所定の温度に維持する温度制御又は給電停止を行うよう給電ライン１２に設けた制御手段１３と、発熱シート１１の半導体発熱素子１０に通電ライン１４を介して電力を供給する電源手段１５とを有する。このような電源手段１５は、公衆配電網、太陽光発電、風力発電等を供給源とすることができる。
【００２０】
本発明方法に使用する発熱シート１１の半導体発熱素子１０の製造工程は、以下のステップよりなる。即ち、
（ａ）  酸化第１錫と酸化第２錫を混合した錫酸化物混合体に対して、更に、酸化鉛系物質及び塩化鉛系物質を混合させて全体を有機溶剤により溶解した溶解物形成ステップ、
（ｂ）  溶解物に還元剤を混合して１５０°Ｃ〜２３０°Ｃの高温で加熱する加熱混合物形成ステップ、
（ｃ）  加熱混合物に合成樹脂パウダーを混合して例えば、テープ状等の細条を形成し、細条の長手方向の両側端縁に電極３を設けて半導体発熱素子１０を形成する仕上げステップ。
【００２１】
更に、発熱シート１１（図２参照）は以下の製造工程で形成する。即ち、
（Ａ）  複数個の半導体発熱素子１０を各素子の両側の電極１６相互を、通電ライン１４により直列又は並列接続し、平面状に配列した半導体発熱素子パターンを形成するステップ、
（Ｂ）  給電ライン１２に接続するための又は隣接の発熱シート１１相互を順次接続するための接続端子１７Ａ，１７Ｂを設ける接続端子取付ステップ、
（Ｃ）  接続端子１７Ａ，１７Ｂの露出部分を残して、半導体発熱素子パターンの両面を耐熱性の絶縁層１８でラミネートする絶縁被覆ステップ、
（Ｄ）  少なくとも一方の側面の耐熱性の絶縁層１８上に高熱伝導性耐熱材料の熱伝導層１９、例えば、アルミニウム製又はスチール製の箔又はプレートで被覆する仕上げステップ。
【００２２】
このような半導体発熱素子１０は、従来のような電熱材料、例えば、ニクロム線又はＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｃｅ）素子よりも、安全であり、発熱効率が高く、広い表面積をカバーでき、更に、使用寿命が長い。
因みに、ＰＴＣ素子は直接電圧を加えると自己発熱して温度は上昇するが、同時に電気抵抗も上昇して電流が制限されて、キューリー点に限界がある。現在、各種電化製品で利用されているニクロム線ヒーター、ＰＴＣ素子ヒーター、セラミックヒーター等は、「通電負荷が高い」、「耐用寿命が短い」、「性能が不安定」等の問題がある。
従って、従来の方法に比べると、半導体発熱素子で形成した発熱シート１１を使用する本発明土壌処理装置２０は、設備コスト及びランニングコストが安価であり、長い有効寿命にわたり、高い性能を示す。
【００２３】
複数個の発熱シート１１をそれぞれ接続端子１７Ａを介して給電ライン１２に並列的に接続しするとともに、必要な個数だけ接続端子１７Ｂを介して順次直列的に接続し、処理すべき土壌の所定深さ例えば、土壌表面から約６０ｃｍ以下の深さに又は土壌の表面上に発熱シート１１を敷き詰める。
【００２４】
発熱シート１１を作物栽培土壌用の発熱シートとする場合、半導体発熱素子が存在しない部分に所定間隔で一方の側面から他方の側面に貫通する複数個の小孔（図示せず）を設け、これら小孔を介して発熱シートの下方の土壌に対する通気又は透水を行うとともに、発熱シート１１の下方の土壌に有益菌及び／又は肥料の土壌改良剤を行き渡らせることができるようにすると好適である。
【００２５】
このような発熱シート１１の寸法は、例えば、２９０ｍｍ×８８０ｍｍとし、通電部分には湿気が浸入しないよう防水及び漏電防止構造にすることは勿論である。半導体発熱素子の過加熱を防止するため、通電手段には例えば、サーモスタットを設けると好適である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明土壌処理方法及び装置によれば、半導体発熱素子により構成した発熱シートは、従来の重油又は灯油を燃料とするボイラー利用の蒸気式土壌殺菌装置、又は従来のニクロム線又はＰＴＣ素子利用の電熱装置に比べると設備コスト及びランニングコストが安価であり、発熱効率が高く、また化石燃料使用による環境汚染や有限資源消費の問題がない。
【００２７】
更に、土壌が作物栽培土壌である場合、蒸気式土壌殺菌装置に比べると、土壌の有害菌及び害虫を死滅させるだけでなく、栽培に適した温度例えば、約１５°Ｃ〜３０°Ｃに保温することができ、作物の育成を促進し、最大の収穫を得ることができる。
【００２８】
更に、従来のニクロム線又はＰＴＣ素子等の電熱材料を使用するのではなく、半導体発熱素子を使用するため、発熱効率がよく、消費電力も節約でき、有効寿命も長くランニングコストが安価であり、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による土壌処理方法及び装置に使用する発熱シートの説明図である。
【図２】本発明土壌処理方法に使用する土壌処理装置の説明図である。
【図３】従来の高温スチーム式土壌減菌装置の斜視図である。
【図４】同上の側面図である。
【符号の説明】
１    キャンバス地のホース
２    土壌
３    ビニールシート
４    重石
５    金属ホース
１０  半導体発熱素子
１１  発熱シート
１２  給電ライン
１３  制御手段
１４  通電ライン
１５  電源手段
１６  電極
１７Ａ、１７Ｂ    接続端子
１８  絶縁層
１９  熱伝導層
２０  土壌処理装置
【図１】
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【図２】
2004267105.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004267105.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月12日(2003.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004267105.tif 000007
【図２】
2004267105.tif 000008
【図３】
2004267105.tif 000009
【図４】
2004267105.tif 000010