JP2014155472A - カーボン繊維発熱シート及び作物栽培ハウス - Google Patents

Abstract

【課題】各種の使用形態に適応可能でありながら、環境を損なうことがなく安全性且つエネルギーの節約を得るカーボン繊維発熱シート及び作物栽培ハウスを提供する。
【解決手段】実施形態のカーボン繊維発熱シートは、複数本のカーボン電線と、前記複数本のカーボン電線に接続する給電配線と、前記複数本のカーボン電線及び前記給電配線をラミネート加工するフィルムとを備える。
【選択図】図２

Description

実施形態は、作物の栽培時等に必要な温度を適正に管理するカーボン繊維発熱シートおよび作物栽培ハウスに関する。

環境を損なわず熱効率が良くかつ温度ムラのない電力カーボンヒータを用いて、作物の育成あるいは道路の融雪や凍結防止をするシステムがある。しかしながら電力カーボンヒータは、実際の使用時には、固定部材を用いて必要箇所に複数の電力カーボンヒータを固定する操作を必要とする。

特開２００８−２３７１９９号公報

この発明が解決しようとする課題は、各種の使用形態に適応可能でありながら、環境を損なうことがなく安全であり、エネルギーを節約出来るカーボン繊維発熱シート及び作物栽培ハウスを提供することである。

上記課題を達成するために、実施形態のカーボン繊維発熱シートは、複数本のカーボン電線と、前記複数本のカーボン電線に接続する給電配線と、前記複数本のカーボン電線及び前記給電配線をラミネートする柔軟性を有するフィルムとを備える。

実施形態のビニールハウスの一部を示す概略説明図。 実施形態のヒータを示す概略平面図。 実施形態のヒータを図２のＣ−Ｃ´線から見た概略断面図。 実施形態のヒータを図２のＤ−Ｄ´線から見た概略断面図。 第１の変形例のヒータを示す概略平面図。 第２の変形例のヒータを示す概略平面図。

以下、実施形態について図１乃至図４を参照して説明する。図１は、作物栽培ハウスの一例であるビニールハウス１０を示す。ビニールハウス１０は、例えば、パイプ機材をビニールシートで覆ってなる。ビニールハウス１０内は、例えば鉢植え１１を栽培する第１のエリア［Ａ］と、育苗箱１２で苗を栽培する第２のエリア［Ｂ］を備える。ビニールハウス１０内は、直接植物を植える直植えのエリアを供える等可能である。第１のエリア［Ａ］および第２のエリア［Ｂ］は、地中１７との間に、発泡スチロールあるいはエアキャップ等からなる断熱材１８を備える。

ビニールハウス１０は少なくとも一部にカーボン繊維発熱シートであるヒータ２０を備える。例えば第１のエリア［Ａ］では、ヒータ２０は、鉢植え１１の上部を覆う。例えば第２のエリア［Ｂ］では、ヒータ２０を、育苗箱１２の下に敷く。ヒータ２０は、例えば直植えのエリアでは、地中１７に埋設しても良い。

次にヒータ２０について詳述する。ヒータ２０は、図２乃至図４に示すように、例えば複数のカーボン電線２１及びカーボン電線２１を固定する絶縁性のワイヤ２２を備える。カーボン電線２１は、図３に示すようにカーボン繊維（Carbon Fiber）からなる芯線と２１ａ、芯線２１ａを被覆するシリコン被膜２１ｂを備える。カーボン電線２１は、曲げ加工性に優れ断線を生じ難い。カーボン電線２１の芯線２１ａは、単体のカーボン繊維であっても良いし、複数本のカーボン繊維を撚り合わせても良い。芯線２１ａは、複数本のカーボン繊維を撚り合わせることにより、単線のカーボン繊維に比べてより柔軟性に優れる。

カーボン電線２１は自己温度制御特性を備える。カーボン電線２１の両側に電圧を掛けて電流を流すと、カーボン電線２１は発熱する。カーボン電線２１は、発熱により一定温度以上になると、抵抗値が増加して電流が流れ難くなり、特定の制御温度を保持する。カーボン電線２１の自己温度制御特性による制御温度は、カーボン電線２１の芯線２１ａの径、長さあるいは、カーボン電線２１に印加する電圧値により任意に設定可能である。

ワイヤ２２は、例えば絶縁性に優れた糸状のものを撚り合せてなる。ワイヤ２２は所定箇所で、複数の繊維の間にカーボン電線２１を挟むことにより、複数のカーボン電線２１を例えば等間隔に配置する。複数のカーボン電線２１の間隔は等間隔でなくても良い。ワイヤ２２上で、カーボン電線２１を挟む箇所を任意に選択すれば、ワイヤ２２は、カーボン電線２１の間隔を容易に調整可能である。またワイヤ２２の間隔及び使用本数も任意である。

ヒータ２０はカーボン電線２１に接続して、電源２６による電力をカーボン電線２１に供給する、給電配線である電源線２３を備える。電源２６は、例えば家庭用電源あるいはビニールハウス１０等で一般に使用される重油ボイラ稼動用電源（１００Ｖあるいは２００Ｖのいずれでも可能である。）等を利用可能である。電源２６は、太陽光発電による電源を利用することも可能である。電源線２３は、カーボン電線２１に例えば２４Ｖの直流の低電圧を供給する。カーボン電線２１に供給する電圧は交流電圧であっても良い。

ヒータ２０は、カーボン電線２１、ワイヤ２２及び電源線２３を、一体的にラミネート加工する例えば柔軟且つ透明なフィルム２４を備える。フィルム２４によるラミネート加工は、ベースフィルム２４ａ上に、等間隔に配置したカーボン電線２１、ワイヤ２２、電源線２３を配置して、カバーフィルム２４ｂを上から貼り合わせる。ヒータ２０は、ラミネート加工により、カーボン電線２１、ワイヤ２２及び電源線２３をフィルム２４内で固定する。

フィルム２４の素材はラミネート加工可能であればプラスチック等任意である。ラミネート加工の方法は、熱による加工あるいは接着剤による加工等任意である。ヒータ２０のサイズは任意である。例えばヒータ２０を定型サイズに形成しても良いし、ヒータ２０を矢印ｘ方向に長いロール状に形成して、必要長さにカットして使用することも可能である。

例えば自己温度制御特性による制御温度を４０℃としたヒータ２０を必要長さにカットして、トンネル状に形成する。トンネル状に形成したヒータ２０で、ビニールハウス１０内の第１のエリア［Ａ］の鉢植え１１の上部を覆う。例えばビニールハウス１０内の温度が、鉢植え１１の適正な育成温度より低下した場合に、電源２６をオンしてカーボン電線２１に通電する。カーボン電線２１は、低電圧で、４０℃の発熱温度を維持し、第１のエリア［Ａ］内を適正な育成温度に保つ。

ヒータ２０は、透明なフィルム２４内に細いカーボン電線２１とワイヤ２２をラミネートするのみであることから、ヒータ２０内の鉢植え１１に太陽光を十分取り入れて、鉢植え１１の生育に有効に作用する。カーボン電線２１は、通電による抵抗値から生じる熱（波長）がカーボン特有の遠赤外線を放射する。カーボン電線２１が放射する遠赤外線は、鉢植え１１の生育により有効に作用する。

カーボン電線２１は、電源２６をオンした際の突入電圧がタングステン或いは他の金属類と比較して極めて低いことから、カーボン電線２１や電源線２３等に大きな負荷が掛かることが無い。カーボン電線２１や電源線２３等の寿命を長く出来る。

例えば自己温度制御特性による制御温度を例えば４０℃としたヒータ２０を必要長さにカットして、ビニールハウス１０内の第２のエリア［Ｂ］の育苗箱１２の下に敷く。例えばビニールハウス１０内の温度が、育苗箱１２内の苗の適正な育成温度より低下した場合に、電源２６をオンしてカーボン電線２１に通電する。カーボン電線２１は、４０℃の発熱温度を維持し、第２のエリア［Ｂ］の育苗箱１２を底部から暖める。

実施形態によれば、カーボン電線２１、ワイヤ２２及び電源線２３を、フィルム２４で一体的にラミネート加工してヒータ２０を形成する。温度調整装置を設けることなくユーザが所望する加熱温度を低電圧で得られ、安全性及びエネルギーの節約を得る。実施形態によれば所望サイズのヒータ２０をビニールハウス１０内の所望する領域に設置する。実施形態によれば、化石燃料を利用した重油ボイラや高出力ハロゲンランプ等を用いてビニールハウス１０全体を暖める必要が無い。実施形態は、化石燃料によるＣＯ２温暖化を避け、且つ必要とする領域のみを部分的に暖めることが出来、エネルギーの節約を得る。

実施形態によれば、ヒータ２０サイズを容易に調整可能であり、ユーザの使い勝手を向上する。フィルム２４が柔軟性を備えることから、ヒータ２０は加工性に優れ、所望の形状を得られる。フィルム２４が透明であることから、ヒータ２０は透光性に優れ、鉢植え１１の上部を覆っても、ヒータ２０の内部に太陽光を取り入れることが出来、鉢植え１１の生育に優れている。実施形態によれば、ビニールハウス１０内の第１のエリア［Ａ］と第２のエリア［Ｂ］とでヒータ２０の使用形態を変えることが出来る。ヒータ２０は、同じビニールハウス１０内をエリア毎に別々に温度管理できる。

以上説明した実施形態のカーボン繊維発熱シートは、例えば光を取り入れる必要が無ければ、透明性を備えていなくても良い。また育苗箱１２の下に敷き、あるいは地中１７に埋設する場合等では、カーボン電線をラミネートするフィルムは硬質であっても良い。また複数本のカーボン電線は、直線状でなくても良い。例えば図５に示す第１の変形例のように、ヒータ３０は、フィルム２４内でカーボン電線２１を蛇行して配置しても良い。カーボン電線２１を蛇行させることにより、カーボン電線２１の長さを容易に調整することも可能となる。

またカーボン繊維発熱シートの給電配線の配置位置も任意である。例えば図６に示す第２の変形例のように、ヒータ４０は、フィルム２４内の片側に電源線２３を配置しても良い。さらにカーボン繊維発熱シートは、例えばビニールハウスに直接貼り付ける等して使用することが可能であるし、あるいは水耕栽培等に使用しても良い。またカーボン繊維発熱シートを、融雪や凍結防止機器等に活用することも可能である。カーボン繊維発熱シートに用いるカーボン電線の自己温度制御特性による制御温度は限定されない。カーボン電線の径、長さあるいは、カーボン電線に印加する電圧値を調整して、カーボン電線の自己温度制御特性による制御温度をユーザが必要とする制御温度に設定することが可能である。

この発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…ビニールハウス
１１…鉢植え
１２…育苗箱
２０…ヒータ
２１…カーボン電線
２１ａ…芯線
２１ｂ…シリコン被膜
２２…ワイヤ
２３…電源線
２４…フィルム

Claims (7)

1. 複数本のカーボン電線と、
   前記複数本のカーボン電線に接続する給電配線と、
   前記複数本のカーボン電線及び前記給電配線をラミネート加工するフィルムとを備えることを特徴とするカーボン繊維発熱シート。
2. 前記複数本のカーボン電線を等間隔に配置することを特徴とする請求項１に記載のカーボン繊維発熱シート。
3. 前記フィルムは、透光性を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカーボン繊維発熱シート。
4. 前記フィルムは、柔軟性を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のカーボン繊維発熱シート。
5. 作物を覆うハウスと、
   前記ハウスの少なくとも一部に配置して、前記作物を暖める請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のカーボン繊維発熱シートとを備えることを特徴とする作物栽培ハウス。
6. 前記カーボン繊維発熱シートは、前記作物の上方を覆うことを特徴とする請求項５に記載の作物栽培ハウス。
7. 前記カーボン繊維発熱シートは、前記ハウスの栽培床に敷くことを特徴とする請求項５に記載の作物栽培ハウス。

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