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技術 土壌加温装置

出願人 三菱電線工業株式会社
発明者 松岡敏昭狩野陽
出願日 2010年5月19日 (10年7ヶ月経過) 出願番号 2010-115164
公開日 2011年12月1日 (9年0ヶ月経過) 公開番号 2011-239733
状態 未査定
技術分野 温室
主要キーワード 面熱源 蓄熱構造 九十九折 蓄熱成分 育成システム 潜熱型蓄熱材 透水孔 埋設深さ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年12月1日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

土壌加温に適した新規な構成の土壌加温装置を提供する。

解決手段

土壌加温装置10は、パラフィン類を主成分として形成された潜熱蓄熱材11a、及び潜熱蓄熱材11aを収容する蓄熱材収容材11bを有し、パネル上面15が上方を向くように地中埋設される蓄熱パネル材11と、蓄熱パネル材11の潜熱蓄熱材11aを加熱する蓄熱材加熱手段12とを備える。

概要

背景

潜熱蓄熱材を用いて土壌を植物の生育に適した温度に加温することが農業等の分野において行われている。

特許文献1には、潜熱型蓄熱材を用いた農業用蓄熱暖房が開示されている。

特許文献2には、蓄熱成分パラフィン類バインダ成分炭化水素有機高分子とを機械的に混合した潜熱蓄熱材を土に混ぜた土壌の蓄熱構造が開示されている。

特許文献3には、土中の植物の根付近に潜熱蓄積する潜熱蓄熱部を設けた植物の育成システムが開示されている。

概要

土壌加温に適した新規な構成の土壌加温装置を提供する。土壌加温装置10は、パラフィン類を主成分として形成された潜熱蓄熱材11a、及び潜熱蓄熱材11aを収容する蓄熱材収容材11bを有し、パネル上面15が上方を向くように地中埋設される蓄熱パネル材11と、蓄熱パネル材11の潜熱蓄熱材11aを加熱する蓄熱材加熱手段12とを備える。

目的

本発明の目的は、土壌加温に適した新規な構成の土壌加温装置及びそれを用いた土壌構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

パラフィン類を主成分として形成された潜熱蓄熱材、及び該潜熱蓄熱材を収容する蓄熱材収容材を有し、パネル上面が上方を向くように地中埋設される蓄熱パネル材と上記蓄熱パネル材の上記潜熱蓄熱材を加熱する蓄熱材加熱手段と、を備えた土壌加温装置

請求項2

請求項1に記載された土壌加熱装置において、上記蓄熱パネル材の上記蓄熱材収容材が可撓性を有する材料で形成されている土壌加温装置。

請求項3

請求項1又は2に記載された土壌加温装置において、上記蓄熱パネル材は、載置状態において、パネル上面が水平に対して傾斜した部分を有する土壌加温装置。

請求項4

地中に土壌加温装置が埋設された土壌構造であって、上記土壌加温装置は、パラフィン類を主成分として形成された潜熱蓄熱材、及び該潜熱蓄熱材を収容する蓄熱材収容材を有し、パネル上面が上方を向くように地中に埋設された蓄熱パネル材と、上記蓄熱パネル材の上記潜熱蓄熱材を加熱する蓄熱材加熱手段と、を備えた土壌構造。

技術分野

0001

本発明は土壌加温装置及びそれを用いた土壌構造に関する。

背景技術

0002

潜熱蓄熱材を用いて土壌を植物の生育に適した温度に加温することが農業等の分野において行われている。

0003

特許文献1には、潜熱型蓄熱材を用いた農業用蓄熱暖房が開示されている。

0004

特許文献2には、蓄熱成分パラフィン類バインダ成分炭化水素有機高分子とを機械的に混合した潜熱蓄熱材を土に混ぜた土壌の蓄熱構造が開示されている。

0005

特許文献3には、土中の植物の根付近に潜熱蓄積する潜熱蓄熱部を設けた植物の育成システムが開示されている。

先行技術

0006

特開昭59−106234号公報
特開平5−268839号公報
特開平9−275817号公報

発明が解決しようとする課題

0007

本発明の目的は、土壌加温に適した新規な構成の土壌加温装置及びそれを用いた土壌構造を提供することである。

課題を解決するための手段

0008

本発明の土壌加温装置は、
パラフィン類を主成分として形成された潜熱蓄熱材、及び該潜熱蓄熱材を収容する蓄熱材収容材を有し、パネル上面が上方を向くように地中埋設される蓄熱パネル材
上記蓄熱パネル材の上記潜熱蓄熱材を加熱する蓄熱材加熱手段と、
を備える。

0009

本発明の土壌構造は、地中に土壌加温装置が埋設されたものであって、
上記土壌加温装置は、
パラフィン類を主成分として形成された潜熱蓄熱材、及び該潜熱蓄熱材を収容する蓄熱材収容材を有し、パネル上面が上方を向くように地中に埋設された蓄熱パネル材と、
上記蓄熱パネル材の上記潜熱蓄熱材を加熱する蓄熱材加熱手段と、
を備える。

発明の効果

0010

本発明は、パラフィン類を主成分として形成された潜熱蓄熱材、及び該潜熱蓄熱材を収容する蓄熱材収容材を有する蓄熱パネル材が、パネル上面が上方を向くように地中に埋設され、その蓄熱パネル材の潜熱蓄熱材を蓄熱材加熱手段が加熱する構成であり、土壌加温に適した従来にない新規なものである。

図面の簡単な説明

0011

実施形態1に係る土壌加温装置の斜視図である。
実施形態1に係る土壌構造の断面図である。
実施形態2に係る土壌加温装置の斜視図である。
実施形態3に係る土壌加温装置の蓄熱パネル材の断面図である。
その他の実施形態の土壌加温装置の蓄熱パネル材の斜視図である。
(a)及び(b)は別のその他の実施形態の土壌加温装置の蓄熱パネル材の斜視図である。
(a)及び(b)はさらに別のその他の実施形態の土壌加温装置の蓄熱パネル材の斜視図である。

実施例

0012

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

0013

(実施形態1)
図1は実施形態1に係る土壌加温装置10を示す。実施形態1に係る土壌加温装置10は、例えば農業をはじめ植物工場などの施設園芸等の分野において土壌を植物の生育に適した温度に加温する用途で用いられるものである。

0014

実施形態1に係る土壌加温装置10は、複数の蓄熱パネル材11、加熱ヒータ12(蓄熱材加熱手段)、並びにコントローラ13を備えている。

0015

複数の蓄熱パネル材11のそれぞれは、潜熱蓄熱材11a及びそれを密閉状態に収容する蓄熱材収容材11bを有する。蓄熱パネル材11は、例えば、長さが500〜1000mm、幅が200〜500mm、及び厚さが5〜25mmである。

0016

潜熱蓄熱材11aは、液体から固体への相変化に伴って発熱するパラフィン類を主成分として形成されており、その形成材料は例えば特許第2528714号公報にも開示されている。パラフィン類としては、例えば、各種パラフィンロウワックス等が挙げられる。潜熱蓄熱材11aを形成するパラフィン類は単一種で構成されていてもよく、また、複数種で構成されていてもよい。有機材料のパラフィン類を主成分として形成された潜熱蓄熱材11aによれば、無機材料の場合に課題となる過冷却の問題が回避される。潜熱蓄熱材11aの形成材料には、熱可塑性エラストマーが含まれていてもよい。その場合、熱可塑性エラストマーの含有量はパラフィン類100質量部に対して例えば5〜30質量部である。潜熱蓄熱材11aの形成材料には、その他に老化防止剤酸化防止剤着色剤顔料帯電防止剤等が含まれていてもよく、また用途に応じて、防黴剤難燃剤、防鼡剤等が含まれていてもよく、さらに伝熱性向上のために、金属粉金属繊維金属酸化物カーボンカーボンファイバー等が含まれていてもよい。

0017

蓄熱材収容材11bは可撓性を有する材料で形成されている。蓄熱材収容材11bを形成する材料としては、例えば、耐腐食性の高いポリエチレンポリプロピレンポリエステル等の樹脂が挙げられる。蓄熱材収容材11bは、かかる樹脂の樹脂フィルム単体で構成されていてもよく、また、その上にアルミニウム箔等の金属箔による均熱化層が設けられた構成であってもよく、さらに、樹脂フィルムと金属箔とがラミネートされて一体化したもので構成されていてもよい。蓄熱パネル材11の厚さは、熱抵抗を低く抑える観点から5〜20mmであることが好ましい。

0018

蓄熱パネル材11は、パネル底面14が平面に形成されている一方、パネル上面15が中央から両側に傾斜した横断山形に形成されている。つまり、蓄熱パネル材11は、載置状態において、パネル上面15が水平に対して傾斜した部分を有する。パネル上面15の傾斜面のパネル底面14に対する傾斜角度は例えば30〜150°である。なお、実施形態1では、蓄熱パネル材11が、潜熱蓄熱材11aが可撓性の蓄熱材収容材11bに収容された構成を有するので、蓄熱パネル材11の形状は実質的には潜熱蓄熱材11aの形状によって構成される。

0019

蓄熱パネル材11は、パラフィン類を主成分として形成された弾性体の潜熱蓄熱材11aが、可撓性を有する材料で形成された蓄熱材収容材11bに収容された構成を有するので、蓄熱パネル材11の載置面に沿った変形が可能であり、また、そのような変形を伴っても蓄熱性への影響が極めて少ない。

0020

加熱ヒータ12は、電熱線九十九折り状に配線されて構成されて平面熱源を構成しており、複数の蓄熱パネル材11のそれぞれのパネル底面14側に設けられている。加熱ヒータ12には温度センサ(図示せず)が設けられている。

0021

加熱ヒータ12は、蓄熱パネル材11のパネル底面14側に形成された溝に電線ヒータが嵌め込まれて固定された構成を有してもよく、また、安定した設置構造が得られるように蓄熱パネル材11と係合構造を構成するものであってもよい。加熱ヒータ12は、蓄熱パネル材11の配設ピッチが均等となるように蓄熱パネル材11間に設けられるスペーサを有していてもよい。

0022

コントローラ13は、加熱ヒータ12及びそれに取り付けられた温度センサが接続されており、温度センサにより検知した加熱ヒータ12の温度に基づいて内蔵したマイクロコンピュータにより加熱ヒータ12への給電制御を行うように構成されている。

0023

図2は実施形態1に係る土壌加温装置10を用いた土壌構造20を示す。

0024

この実施形態1に係る土壌構造20では、地中に上記土壌加温装置10の蓄熱パネル材11が埋設された構成、具体的には、加熱ヒータ12が敷設された上に複数の蓄熱パネル材11が幅方向に間隔をおいて並設され、その上に土Sが被せられた構成を有する。土壌加温装置10の地表からの埋設深さは、蓄熱パネル材11の温度に基づいて土中熱抵抗計算により適正に設定されるが、例えば200〜1000mmである。埋設深さは、蓄熱パネル材11が植物Pに接触しない深さであることが好ましい。蓄熱パネル材11間の間隔は例えば50〜300mmである。実施形態1に係る土壌構造20では、土壌加温装置10の埋設深さにもよるが、土壌は例えば15〜40℃に加温される。

0025

以上の実施形態1に係る土壌構造20によれば、以下の作用効果を得ることができる。まず、蓄熱槽やエア循環ファン等のような大掛かりな構成を必要としない。チップ状の蓄熱材を土壌に混ぜる構成ではないので、植物Pの根が接触する範囲において、チップ状の蓄熱材が存在することにより、養分源となる土Sの比率が少なくなることもない。しかも、チップ状の蓄熱材のように土Sの入れ換え時に蓄熱材の入れ換えが必要になることはなく、土壌加温装置10の蓄熱パネル材11を再使用することができる。蓄熱パネル材11が加熱ヒータ12に接触して設けられているので、良好な熱効率を得ることができる。

0026

また、実施形態1に係る土壌構造20によれば、蓄熱パネル材11が植物Pに接触しない深さに埋設されたような場合、その加熱温度を若干高めに設定する必要があるものの、土中は熱損失も小さく、従って、消費電力が過大となることはない。逆に、例えば、ビニールハウス内で使用するような場合、土中を暖めることにより、ビニールハウス内の設定温度を低めに設定しても植物Pの生育に適した環境を得ることができ、却って省エネルギー効果を得ることができる。

0027

さらに、実施形態1に係る土壌構造20によれば、水を与えた場合には、蓄熱パネル材11のパネル上面15の傾斜面により、水が傾斜に沿って排水されることとなるので、それによって蓄熱パネル材11上に水が溜まるのを防ぐことができ、植物Pの根腐れ等を防止することができる。

0028

(実施形態2)
図3は実施形態2に係る土壌加温装置10を示す。なお、実施形態1と同一名称の部分は実施形態1と同一符号で示す。

0029

実施形態2に係る土壌加温装置10では、蓄熱パネル材11は、パネル底面14が平面に形成されている一方、パネル上面15が幅方向の一方から他方に一方向に傾斜した傾斜面に形成されている。つまり、蓄熱パネル材11は、載置状態において、パネル上面15が水平に対して傾斜した部分を有する。パネル上面15の傾斜面のパネル底面14に対する傾斜角度は例えば30〜70°である。このように、蓄熱パネル材11のパネル上面15が傾斜面に形成されていることにより、水を与えた場合には、水がその傾斜に沿って排水されることとなるので、それによって蓄熱パネル材11上に水が溜まるのを防ぐことができ、植物の根腐れ等を防止することができる。

0030

その他の構成、作用効果は実施形態1と同一である。

0031

(実施形態3)
図4は実施形態3に係る土壌加温装置10における蓄熱パネル材11を示す。なお、実施形態1と同一名称の部分は実施形態1と同一符号で示す。

0032

実施形態3に係る土壌加温装置10では、蓄熱パネル材11は、蓄熱材収容材11bが剛性を有する材料で形成された容器で構成され、その蓄熱材収容材11bの容器に潜熱蓄熱材11aが充填されて収容された構成を有する。蓄熱材収容材11bを形成する材料としては、例えば、耐腐食性の高いポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどの樹脂、錆を生じないステンレスなどの金属、陶器等が挙げられる。

0033

蓄熱パネル材11は、パネル底面14が平面に形成されている一方、パネル上面15が中央から両側に傾斜した横断面山形に形成されている。つまり、蓄熱パネル材11は、載置状態において、パネル上面15が水平に対して傾斜した部分を有する。このように、蓄熱パネル材11のパネル上面15が傾斜面を有することにより、水を与えた場合には、水がその傾斜に沿って排水されることとなるので、それによって蓄熱パネル材11上に水が溜まるのを防ぐことができ、植物の根腐れ等を防止することができる。なお、実施形態3では、蓄熱パネル材11が、潜熱蓄熱材11aが剛性を有する材料で形成された容器である蓄熱材収容材11bに収容された構成を有するので、蓄熱パネル材11の形状は実質的には蓄熱材収容材11bの形状によって構成される。

0034

その他の構成、作用効果は実施形態1と同一である。

0035

(その他の実施形態)
上記実施形態1〜3では、蓄熱パネル材11のパネル上面15がパネル底面14に対して傾斜した部分を有する構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、図5に示すように、パネル上面15がパネル底面14に対して平行な構成であってもよい。

0036

上記実施形態1〜3では、蓄熱パネル材11のパネル上面15が幅方向に傾斜した構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、図6(a)に示すように、パネル上面15が中央から長さ方向の両側に傾斜した構成であってもよく、また、図6(b)に示すように、パネル上面15が長さ方向の一方端から他方端に向かって傾斜した構成であってもよい。

0037

上記実施形態1〜3では、蓄熱パネル材11のパネル上面15がパネル底面14に対して傾斜した部分を有することにより排水性を高めた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、図7(a)に示すように、蓄熱パネル材11が厚さ方向に貫通した透水孔11cを有することにより排水性を高めた構成であってもよく、また、勿論、図7(b)に示すように、蓄熱パネル材11のパネル上面15がパネル底面14に対して傾斜した部分を有し、それに加えて透水孔11cが形成された構成であってもよい。

0038

上記実施形態1〜3では、電熱線による加熱ヒータ12によって蓄熱材加熱手段を構成したが、特にこれに限定されるものではなく、ヒートポンプで加熱した温水流通させる温水配管によって蓄熱材加熱手段を構成してもよい。

0039

本発明は土壌加温装置及びそれを用いた土壌構造について有用である。

0040

10土壌加温装置
11蓄熱パネル材
11a潜熱蓄熱材
11b蓄熱材収容材
12加熱ヒータ(蓄熱材加熱手段)
13コントローラ
14パネル底面
15パネル上面
20土壌構造
S 土
P 植物

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