JP2018126123A - 地表面熱核加温システム及び使用する遠赤外線高放射フィルムチューブ - Google Patents

Abstract

【課題】農業用ビニールハウスにおいて、空気を暖めることなく、直に作物の葉茎に低温度の遠赤外線を多量に熱放射して生育下限温度を下回っても生育する、地表面熱核加温システムを提供する。【解決手段】高放射チューブは、粉砕したプラスチック原料樹脂にグラフェン複合体を分散化配合し、円筒外面にマット状のナノ単位の立体構造群を形成して表面積を増加させた高吸収放射性であって、各作土層上に密着敷設するおのおのの循環回路に温水を循環して、チューブより大量の低温度の遠赤外線を放出し同時にチューブ下面に適宜間隔で埋設配置させた金属製の熱核を介して、各作土層の浅層部を加温するように構成される。【選択図】図８

Description

本発明は、農業用ビニールハウスの作土層の暖房システムに関し、より具体的には、作土層に複数のパイプ状の熱核を挿入し、熱核上のチューブに温水を流水させて作土層の浅層部を加温し、作物の根圏域を暖め、チューブ及び作土層表面からの熱放射で作物の葉茎温度を維持する暖房システムに関する。

農業用ビニールハウス内の暖房手段として、作土層を暖める手法は、既に各種提案され、実施されている。図１１は従来例１の暖房システムであり、特許文献１として挙げた土壌加温システムの縦断面図であって、夏期においては、地中加温と太陽熱利用による土壌消毒、冬期においては、ハウス栽培の地中暖房によって、農作物の育成を効率的に実施する作土層の加温方法であり、放熱パイプ群は、埋設深さ６０ｃｍ、並列方向の平均配設間隔が７０ｃｍ、放熱体の温度は、夏期の土壌消毒に８０℃、冬期の農作物の育成促進には５０℃で熱媒体を循環する土壌加温システムである。

また、従来例２は、非特許文献１として挙げたものであり、図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、おのおの土壌加温のための水封チューブ方式であって、図１２（Ａ）１条植に１列の水封チューブを、図１２（Ｂ）は２条植に１列の水封チューブを、図１２（Ｃ）は畝上面と畝肩部に、チューブが横に直結した水封チューブをおのおの配置することを示す縦断面図である。

図１２に示す従来例２は、プラスチック樹脂製のチューブに水を充填して、ビニールハウスの畝上に載置するものであって、チューブ内の水温は、昼間は日射とビニールハウス内の空気からの伝熱により上昇し、夜間にビニールハウス内の気温がチューブ内の水温より低下すると、チューブからの放熱によって暖房が実施されるものであり、太陽熱の集熱と放熱に動力を使用しないため、簡易で安価である。

特開２００１−２５８０４５号公報（特許第３６７０５５１号）

「新太陽エネルギー技術ハンドブック」日本エネルギー学会編２０００年１１月２０日初版、第ＩＩ編 太陽エネルギー直接利用技術、第７章パッシブソーラーシステム、第１０章 農水産用太陽エネルギーシステム、５９１頁の（３）項水封チューブ方式及び同頁の図１０・２・１１

従来例１（図１１）の深層地中加温システムは、６０ｃｍの深さの土壌を総て加温させるのに大量の燃油が消費され、且つ、ビニールハウスの土壌掘削や埋設パイプの配管設備の作業性の課題や、既存のビニールハウスへの適用は煩雑であり、また、鳥居配管によってエア溜りが生じ通水不良やメンテナンスの課題があり、初期投資コストやランニングコストが嵩ばるため、安価な野菜栽培には採算性に乏しい問題がある。

従来例２（図１２）に示す、プラスチック製の大径のフィルムチューブに熱媒を封入する水封チューブ方式は、日射の直達成分を熱媒に蓄熱する方法であるが、熱吸収が少量で土壌への加温能力が少なく、温度斑が発生することや、敷設及び片付け作業時に損傷が生じ再利用がしにくい課題がある。

本発明は、従来の、上述の問題点を解決または改善するものであって、土壌加温システムにおける従来技術は、経済性、加温性能の何れか一方を達成しているのみに対し、本発明は、熱放射を有効に活用する地表面熱核加温システムであって、寒冷地でも十分に土壌上部の加温を達成し、作物の根圏域や葉茎の生育下限温度の維持がなり、安全、且つ、合理的な構築を可能とする。

問題を解決するための手段

本発明は、壁（側面）と屋根（上面）とを有するビニールハウスにおける作土層の加温、及び作物の葉茎温度を維持させる暖房システムを提供する。暖房システムは、温水を生成する熱源機と、温水を流すチューブと、チューブの熱を作土層の浅層部に伝導させる側視Ｔ字形状の熱核とを備え、熱源機とチューブとは、連続するように配置されている。

この場合、熱核は銅や鉄、アルミニウムなどの金属製であり、典型的には熱伝導性に優れる銅製（熱伝導率：３２０ｋｃａｌ／ｍｈ°ｃ）のパイプを用い、熱核上面の管より大径の鍔は管上端に上下方向の複数の切れ目を入れておのおの外方に折り曲げ加工し、花菱形状の鍔の対面する辺に結束バンドを貫通させる挿通孔を穿設するものである。

実施形態においては、熱核の鍔上面と作土層表面とを面一形態で適宜間隔（標準間隔：１０００ｍｍ）に一列に整列させて、作土層に複数の熱核を埋設配置するものであって、一列の各熱核の鍔上面にプラスチック製のチューブを載置させて、対面する両側の挿入孔にプラスチック製の結束バンド（ベラマンタイトン社製、商品名：インシュロックタイ）を貫通して熱核にチューブを固定し、熱源機で生成させた温水をチューブに流水して、その熱を熱核に伝導させて、熱核及びチューブとで作土層の浅層部を加温させるものであり、既設及び新設のビニールハウスに容易に使用可能である。

本発明の第一の実施形態は、熱源機で生成した温流体をプラスチック製の主管から往き側ヘッタに送水し、往き側ヘッタから分散して、各流水回路の他端に配置するＵ字形状に屈曲したプラスチック製のサクションホースの両端におのおの連通接続する往き側及び戻り側のチューブに通水し、戻り側ヘッタに流体を集合させ、主管を介してプラスチック製のレシーバータンクに送水し、レシーバータンクから熱源機に環水するものであり、熱源機で再度加温して往き側ヘッタへの再送水を繰返し、複数の通路間の作土層群の浅層部を熱核及びチューブで加温して作物の根圏域を暖め、各作土層表面及び各流水回路からの熱放射で、直接、葉茎を暖めることで達成する。

また、薄厚のチューブの端縁に、端縁から突出する形態でゴムチューブを挿合し、突出部を折り返して、チューブの円筒外面に被着されたチューブ及びゴムチューブをプラスチック製の継手具に冠着する形態であって、ゴムチューブの折り返し部上にホースバンドを配設し、ホースバンドの径調節部の回動による円筒部の縮径で抑止するものであり、ゴムチューブの弾撥性によって継手具にチューブを密着して水密性を確保し、引き抜けを阻止するのが好ましい。

この場合、チューブの端縁に挿合する形態のプラスチック製継手具の被着部は、射出成形法による製作、または、旋盤（工作機械）による切削、研磨を行い、後端が縮径する裁頭円錐形状とするのが好ましい。また、チューブやサクションホース及び、往き側及び戻り側のヘッタは、各通路間の作土層及び熱核上の載置敷設によって、掘削作業及び鳥居配管を不要とするものであり、エア溜りを阻止してチューブの表面温度の均質化を実施し、各作土層浅層部に伝熱するのが好ましい。

また、チューブや流水確認が可能なサクションホース、金属製のヘッタなどの配管類は各作土層及び熱核上に略水平に配置され、プラスチック製のレシーバータンクは半埋設として上部が露出され、人力で簡単に屈曲可能なサクションホースは流水の確認が可能であり、流水回路の配管類は作土層上に露出され耐食性、露見性から保守が容易である。

また、本発明の第二の実施形態は、各通路間の作土層上に複数の直線形状のチューブを適宜間隔で敷設し、太陽の放射熱をチューブ表面で熱変換して予め充填した流体への加温を行い、チューブから作土層の表層部及び熱核を介して浅層部をおのおの暖房するものであり、冬期に使用する熱を夏期及び秋期に作土層の深層部に蓄える太陽熱蓄熱機能を有する地表面及び浅層部の加温システムである。

そして、第一の実施形態及び第二の実施形態のビニールハウスの周縁地盤には、複数のプラスチック製の成型断熱板を密着敷設して、外気温の影響を小さくし作土層の熱負荷を低減するものである。また、成形断熱板には、例えば、ビニールハウスの側部に張設するビニールシートを被覆する形態、または、予め断熱板をビニールシートで被覆して敷設してもよく、ビニールシートの配置によって、ビニールハウスからの雨水や融雪水が作土層に浸水しての温度低下や、地盤凍結による断熱板の損傷を阻止するのが好ましい。

使用するチューブは、熱可塑性のプラスチック原料樹脂のペレットを慣用の凍結粉砕機で微細に粉砕し、微量のグラフェン（単層炭素）、例えば、特許第５８１２３１３号で提案されたグラフェンに複数の官能基を結合させたグラフェン複合体を微量に小分けして用意し、ニーダー（混練機）を用いて、粉体状のプラスチック樹脂にグラフェン複合体を分散して投入し、均質に練り混ぜさせた第一の複合樹脂を、例えばインフレーション成形法で薄厚、長尺の円筒形状に製造するものであって、円筒外面にマット状の立体構造群を形成し表面積を増加させたチューブで達成する。

この場合、慣用の凍結粉砕機を用いてプラスチック原料樹脂のペレットを微細に粉砕するには、ペレットをガラス転移点以下にし、分子運動性を低下（ガラス状態）させて粉砕を行い微細な粉体状の原料樹脂を得るのが好ましい。

またペレット状のプラスチック原料樹脂に微量のグラフェン複合体を直接に混合させる場合、例えば、ビニル袋に半透明のペレット樹脂と黒色のグラフェン複合体（標準重量比：ペレット樹脂の０．１％）とを投入し、ビニル袋を回動させ目視しながら混ぜ合わせるものであり、小分け分散して混合された複数のビニル袋内の混合樹脂をおのおのニーダー（混練機）の投入口に供給し、ゆっくりとニーダーを稼働させて練り混ぜさせるものであって、より困難なペレット樹脂への混合を解決して、均質に混合させて第二の複合樹脂を製作するのが好ましい。

この場合、プラスチック樹脂は、低温度で融解し、製造が容易で安価なポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの熱可塑性の汎用樹脂を採用するのが好適であり、典型的には、柔軟性に優れる軟質のポリエチレン樹脂が好ましい。

プラスチック製のチューブは、第一の複合樹脂又は第二の複合樹脂を熱溶融して、例えばインフレーション成形で製造した薄厚、長寸の円筒形状のチューブであり，二次元共役結合構造を備えたグラフェンが、プラスチック樹脂の分子鎖が不揃いの非晶領域に連鎖形成を高めて介入され、分子間隔を狭めて、分子間力を引き出して、曲げ弾性や引張弾性などの物理的強度を向上させるとともに、他の分子が入りにくく、薬品に強く、燃えにくいチューブの製造を達成できる。

グラフェン複合体を配合させたプラスチック製のチューブは、電気伝導性や熱伝導性、強度、バリア性を生起させ、気体や液体など全てのものを透過させないバリア性は、空気中の酸素を透過させずこれを起因とするエア溜りを阻止させるのが好ましい。

また、プラスチック製のチューブは、グラフェン複合体を均質に配合させて共役二重結合を付与して導電性を生み出し、発生する静電気を作土層に速やかに放電させて流体に含まれる塵埃をチューブ内に付着させることなく、作土層及び作物に均一に熱伝達させるのが好ましい。

また、プラスチック樹脂の鎖状高分子非晶領域に介入した同素体のグラフェンは、共役二重結合を形成させ、プラスチック樹脂の高分子の単結合より結合強度を強めて熱伝導性が高まり、流体の熱が円筒外面に速やかに熱移動して、作土層に熱伝導させるとともに作物の葉茎に輻射熱で効率的に熱伝達させるのが好ましい。

発明の効果

本発明に係る地表面熱核加温システムは、ビニールハウス内の各通路間の作土層一列に整列して銅製の熱核を適宜間隔（標準間隔：１０００ｍｍ）に埋設配置し、各熱核及び各作土層上におのおの流水回路を敷設し、流水回路のプラスチック製チューブに熱源機で生成した流体を通水させて、各作土層の表層部及び浅層部を斑なく加温して暖房するものであり、各作土層の加熱によって作物の根圏域を暖め、土中の微生物の活性化と作物の育成を促進する。そして、温風暖房のようにビニールハウス内の空気を暖めることなく、チューブ及び作土層表面からの熱放射で、直接、葉茎を暖め燃油の節減を達成させる。

また、本発明の地表面熱核加温システムにおいては、熱核の支持の下に作土層上に流水回路を略水平配置し、流体内の溶存酸素や流水回路の空気は流体の押圧によってレシーバータンクから排出され、チューブ自体は空気の透過に対するバリア性能を有するため、システム内のエア溜りがなく、チューブの円筒外面の温度を均質にして、作土層表層部に斑なく熱伝導させて、チューブから作物の葉茎に均一、且つ効率的な熱放射を実施する。

また、金属製のヘッタ及び高性能のプラスチック製のチューブ、流水の目視可能なサクションホースなどの流水回路は、ビニールハウス内を掘削することなく熱核及び作土層上に載置敷設し、半埋設のレシーバータンクは上部が作土層から突出配置され、耐食性のチューブの使用温度域は１２０〜−６０℃と広範で熱劣化や紫外線劣化がなく、柔軟性に富みながら高強度で敷設作業性が好適で保守が容易であり、既設のビニールハウスにも容易に適用することができる。

本発明のグラフェン複合体を分散化配合するチューブは、複数の官能基や分子間力によって円筒外面にマット状の立体構造群が形成されて表面積が増加するとともに、高吸収放射性（吸収放射率：０．９５）が付加され、太陽光のエネルギー密度が高い短波長を吸収して流体に熱伝導を行うものであり、チューブ表面から作物に優しい長波長の熱放射を実施して、省エネルギー、且つ、収穫期間を短縮し採算性を向上することができる。

本発明の熱核の使用状態説明図であって、（Ａ）は長辺方向の側面図、（Ｂ）は短辺方向の側面図である。 本発明の熱核の説明図であって（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は変形例１の下端縦断面図、（Ｄ）は変形例２の縦断面図、（Ｅ）は変形例２の上面図である。 本発明のチューブを示す図であって、（Ａ）はチューブの縦断面図、（Ｂ）はチューブの円筒部の拡大図、（Ｃ）及び（Ｄ）はチューブと熱核を固定する結束バンドを示す図であり、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は上面図である。 本発明の一実施形態を示すビニールハウスの横断上面概略図である。 一実施形態を示す図であって、（Ａ）はビニールハウスの短辺方向縦断面図、（Ｂ）は長辺方向縦断面図である。 チューブの使用形態を示す図であって、（Ａ）はヘッタとの接続分解図、（Ｂ）はサクションホースとの接続側面図、（Ｃ）はヘッタ一端の側面図である。 別な実施形態を示す概略図であって、（Ａ）はビニールハウスの横断上面図、（Ｂ）はチューブ両端の側面図である。 ビニールハウスの要部拡大概略図であって、（Ａ）は断熱板及びビニールシートの関係を示す縦断面図、（Ｂ）はビニールシートで全面を被覆した断熱板の縦断面図である。 本発明のチューブの３部位の表面粗さ測定図である。 別なチューブの３部位の表面粗さ測定図であり、図上、図中、図下は図９とおのおの同様の部位を示すものである。 従来例１の土壌加温システムを示す縦断面説明図である。 従来例２の水封バック式を示す図であり、（Ａ）は１条植に１列を配置する縦断面説明図、（Ｂ）は２条植に１列を配置する縦断面側面図、（Ｃ）は（Ｂ）の畝肩にも配置する縦断面説明図である。

［本発明に係る熱核の説明］
図１は、熱核８の使用状態を示す図であり、図２（Ａ）及び（Ｂ）は、熱核８を示すものである。熱核８は、四周の側面７ａ（壁）と上面７ｂ（屋根）とを有するビニールハウス７において、各作土層７２上に配置させた流体回路のプラスチックチューブ１の下面に、適宜間隔（標準間隔：１０００ｍｍ）で埋設配置しチューブ１の流体の温熱を熱核８に伝え、作土層７２の浅層部を加温するものである。

金属製の熱核８は、銅や鉄、アルミニウムなどの汎用品でよく、典型的には、熱伝導に優れる銅（熱伝導率：３２０ｋｃａｌ／ｍｈ°ｃ）が好ましく、パイプ形状の管８ａの上端縁に管８ａより大径の鍔８ｂを配置する側視Ｔ字形状であって、給水、給湯に用いる管８ａは、例えば外径が２２．２２ｍｍ（肉厚１．０４ｍｍ）、長さが３００ｍｍの銅管を用意し上端に複数の切れ目８ｄを設け、管８ａ上端を外方に折り曲げして花菱形状の鍔８ｂを形成するのが好ましい。

また、熱核８の花菱形状の鍔８ｂ（標準径：５５ｍｍ）の対面する位置に、熱核８上に載着するチューブ１とを固定させる結束バンド８１挿通用の挿入孔８ｃ（標準径：５ｍｍ）を備え、熱核８の作土層７２への埋設は、鍔８ｂ上に木片を当接載置し木槌等で打撃して、作土層７２表面と面一形態に一列に整列させて打込し鍔８ｂの損傷を阻止するのが好ましく、複数の熱核８上に敷設させるインフレーション成形や押出し成形のチューブ１は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、折り径が略５０ｍｍ（標準寸法）の円筒面１１に微細な凹凸状の立体構造１０群を備えている。

また、熱核８へのプラスチックチューブ１の取付けは、図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示す、慣用のプラスチック製結束バンド８１（ヘラマンタイトン社製、商品名：インシュロックタイ）を用意して、熱核８の鍔８ｂに穿設させた複数の挿入孔８ｃに、上視台形状のバンド８１ａの先端から挿通し、鍔８ｂ上のチューブ１に絡め、バンド８１先端をロック８１の貫通孔８１ｄに挿通してチューブ１を拘束する。

この場合、結束バンド８１のバンド８１ａには傾斜状の凸部８１ｂを備え、ロック８１ｃの貫通孔８１ｄの内面に付設する凸部８１ｂと、同方向の傾斜状凹凸とが噛み合いバンド８１ａの引き抜きを阻止するものであり、バンド８１ａの解放は、バンド８１ａを固定するロック８１ｃに爪を当ててロック８１ｃを押し上げすれば、ロック８１ｃからバンド８１ａを取外しすることが可能で、例えば、結束バンド８１はバンド８１ａの幅が３．４ｍｍ、肉厚が１．２ｍｍ、ロック８１ｃは幅及び長さが６ｍｍ、厚さが４．６ｍｍ、総長さが１５０ｍｍのプラスチックバンドである。

熱核８の天板８１ｂ上に配置する折り径が略５０ｍｍ（標準寸法）のプラスチックチューブ１は、流体をチューブ１内に給水させると、図１（Ｂ）に示すように、楕円形状となるため、熱核８へのチューブ１の取付けは、予め結束バンド８１のバンド８１ａのロック８１ｃからの突出長さを決定して、チューブ１を結束するのが好ましい。

［変形例（図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）、（Ｅ）］
また、図２（Ｃ）は変形例１の熱核で、作土層７２の浅層部が硬い土壌用に用いる熱核８２であり、管８ａの下端に切目を入れた対向する辺を折曲して鋭利にし、埋設作業を容易とするものであって、管８ａ及び鍔８ｂは図８（Ａ）の熱核８と同様の形状である。
また、図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）は熱核の変形例２であり、鉄筋棒８３ａの上面に鋼製の大径（標準：１００ｍｍ）の鋼板製鍔８３ｂを付設する熱核８３であって、熱核８３上に配置するプラスチックチューブ１が、流体通水時に位置を移動しても鍔８３上から外れないようにするもので、安価で、作業性に優れた熱核８３であり、鍔８３ｂの形状は円形状でも矩形状でもよい。

［地表面熱核加温システムの説明］
図４及び図５は、本発明の第一の実施形態を示すものである。本地表面熱核加温システムは、ボイラーなどの熱源機６で生成した流体（寒冷地用標準温度：４０℃）をプラスチック製の主管３を介して往き側ヘッタ２ａに送水し、往き側ヘッタ２ａから分散して各流水回路の往き側１ａと戻り側１ｂのチューブ１及び２列のチューブ１と連通接続するＵ字形状に屈曲させたプラスチック製のサクションホース４に通水し、戻り側ヘッタ２ｂに流体を集合させるものであり、戻り側ヘッタ２ｂからプラスチック製のレシーバータンク５を経由し、主管３を介して熱源機６に環水するものであって、熱源機６で再度加温して往き側ヘッタ２ａへの再送水を繰返し、ビニールハウス７の空気７ｆを暖めることなく、チューブ１下面に適宜間隔（標準間隔：１０００ｍｍ）で埋設配置させた金属製の熱核８群及びチューブ１を介して、作土層７２の各通路７３間の浅層部を加温して作物７４の根圏域を暖め、チューブ１及び作土層７２表面からの熱放射で、直に、作物７４の葉茎を暖める寒冷地向きの加温システムである。

この場合、各流水回路を通水する流体は、井水、河川水、不凍液でよく、典型的には上水を用いるのが好ましい。また、プラスチック製の慣用のレシーバータンク５には、戻り側ヘッタ２ｂからの通水口５ａ及び熱源機６への通水口５ａと、流体補給用及び空気排出用の給排口５２を新たに付設し、流水量の調節や流体内の溶存酸素、流水回路内の空気を排出するものであり、そして、作土層７２の温度調節は、熱源機６に収納する循環ポンプ（図示なし）、及び作土層７２の適宜位置に埋設する温度センサー７８ａとを計測コード７８ｂで連絡し、温度センサー７８ａで地温を感知して循環ポンプの運転、停止で実施する。また、各流水回路の配置間隔や流体循環温度は作物の種別によって対応するのが好ましい。

複数の通路７３間の各作土層７２載置する各流体回路の往き側１ａ及び戻り側１ｂのチューブ１は、他端（図４の下側）７７ｂにおいては、流体の確認ができ柔軟性を備える慣用のプラスチック製サクションホース４をＵ字形状に屈曲し、おのおののチューブ１の端部に継手具４１を配置して連通接続する。また、一端（図３の上側）７７ａにおいては、各流水回路の継手具２１を締着接合するヘッタ２の、往き側ヘッタ２ａには往き側１ａのチューブ１を接続し、戻り側ヘッタ２ｂに戻り側１ｂのチューブ１を接続するものであり、往き側ヘッタ２ａの熱源機６側の端縁に配置する継手具３１から繊維補強のブレード入りプラスチック製の主管３を熱源機６に接続し、同様に、戻り側ヘッタ２ｂからレシーバータンク５を経由して熱源機６に主管３を連続するものである。

図６は、各管の接続部詳細説明図であり、図６（Ａ）はチューブ１及びヘッタ２の接続分解図、図６（Ｂ）はチューブ１及びサクションホース４の接続部側面図、図６（Ｃ）はヘッタ２及び主管３の接続部側面図である。
チューブ１及びヘッタ２の接続は、被着部２１ａ及びねじ部２１ｂ、掴み部２１ｃからなるプラスチック製の慣用の継手具２１を、円筒部の一面に流水回路と同数以上の締着孔Ｈ１を備えた金属製の慣用のヘッタ２に締着孔Ｈ１を介して掴み部２１ｃの回動でねじ部２１ｂを挿合し、複数の継手具２１を締着固定するものであり、余分な締着孔Ｈ１には慣用の盲ソケットを嵌合して閉止する。

そして、継手具２１へのチューブ１の取付けは、予め肉厚０．３ｍｍ、径３２ｍｍのプラスチック製チューブ１の円筒外面１１に、幅が１２ｍｍ、被着物の外径が２７ｍｍ〜５１ｍｍに対応が可能の、径調整部２２ａ及び円形状の円筒部２２ｂからなる慣用のステンレス製ホースバンド２２を用いて、拡径した円筒部２２ｂにチューブ１が貫通する形態でチューブ１上に配設するものであり、次いで、折り径４６ｍｍ、肉厚が１ｍｍの自転車のチューブを略４０ｍｍの長さに切断したゴムチューブ２３を、チューブ１の端縁から突出して挿入し、ホースバンド２２の幅（１２ｍｍ）より広幅で突出部を折り返して、チューブ１の円筒外面１１にゴムチューブ２３の折り返し部２３ｂを形成し、ゴムチューブ２３の円筒部２３ａ及び折り返し部２３ｂとでチューブ１端縁を挟着する形態で、継手具２１の被着部２１ａにゴムチューブ２３及びチューブ１を被着する。

次に、ホースバンド２２をゴムチューブ２３の折り返し部２３ｂ上に移動し、径調整部２２ａの回動によって円筒部２２ｂを縮径すれば、チューブ１及びゴムチューブ２３は抑止され、ゴムチューブ２３の弾撥作用で継手具２１の被着部２１ａに密着されて水密性を確保し、チューブ１の引き抜きを阻止するものであり、この場合、ゴムチューブ２３の折り返し部２３ｂとして、チューブ１内に挿合するゴムリング及びチューブ１の円筒部１１に被着するゴムリングを用いてもよい。

また、慣用のプラスチック製の継手具２１の、径が３２ｍｍ、肉厚５ｍｍ、長さが５０ｍｍの被着部２１ｂを旋盤（工作機械）を用いて切削、研磨、または射出成形品として、元端の径を３０ｍｍ、外端の径を２８ｍｍの裁頭円錐形状とするものであり、本システムはシステム内圧力が低く、例え被着部２１ｂが薄肉でも耐圧性を有し、被着部２１ａへのゴムチューブ２３及びチューブ１の被着は簡単に実施でき、ゴムチューブ２３の弾撥性によっては漏水を阻止することができる。

図６（Ｂ）に示すように、チューブ１及びプラスチック製のサクションホースの接続は、中央の掴み部４１ｃから被着部４１ｂが左右方向に突出した形状のプラスチック製の継手具４１を用いるものであり、チューブ１側は、上述の継手具２１同様に被着部４１ｂを裁頭円錐形状に切削、研磨し、チューブ１の端部に折り返し部２３ｂを備えてゴムチューブ２３を配置して被着部４１ｂに被せ、ゴムチューブ折り返し部２３ｂ上にホースバンド２２を配置して、円筒部２２ｂの縮径でチューブ１及びゴムチューブ２３を把持する。

そして、柔軟性を有する径が３７．４ｍｍ、肉厚が２．８ｍｍのサクションホース４側は、プラスチック製の継手具４１の円筒形状の被着部４１ａがサクションホース４に嵌合する形態で、被着部４１ａにサクションホース４を被着するものであり、予めサクションホース４上に拡径配設したホースバンド４２を被着部４１ａの適宜位置に移動して、径調節部４２ａの回動による円筒部の縮径でサクションホース４を把持するものであって、サクションホース４自体の弾撥作用で引き抜け及び漏水阻止が達成される。

ヘッタ２及び繊維補強のブレード入りの主管３の接続は、図６（ｃ）に示すように、被着部３１ａ、ねじ部３１ｂ、掴み部３１ｃから形成される異径管接続の継手具３１を用い、ねじ部３１ｂをヘッタ２一端の締着孔Ｈ２に締着配置し、適宜長さの、径が２６ｍｍ、肉厚４．５ｍｍの柔軟性を有する軟質ポリ塩化ビニル製の主管３を継手具被着部３１ａに被着し、予め主管３上に拡径配設する、被着部の径が１９〜４４ｍｍに対応するステンレス製のホースバンド３２を、被着部３１ａの適宜位置に移動し、径調整部３２ａの回動による円筒部３２ａの縮径で主管３を把持するものであり、主管３の弾撥作用によって、主管３は被着部３１ａに密着されて水密性を確保し、主管３の引き抜けを阻止する。

図７は、本発明の地表面熱核加温システムの第二の実施形態を示す図であり、図７（Ａ）は横断面概略図、図７（Ｂ）はチューブ１両端の側面概略図である。第二の実施形態は、ビニールハウス７内の各通路７３間の作土層７２上の適宜位置（作物の種類による）に複数の直線状のチューブ１をおのおの載置し、太陽光の電磁波をチューブ１表面で熱変換して充填水に熱伝導し、チューブ１下面に適宜間隔（標準間隔：１０００ｍｍ）で埋設配置させた金属製の熱核８群及びチューブ１を介して、作土層７２の浅層部を暖房して作物７４の根圏域を暖めるとともに、チューブ１及び作土層７２からの熱放射で、直接、作物７４の葉茎を暖める温暖地向きの加温システムである。

この場合、作土層７２に載置するチューブ１の両端は、ゴムチューブ２３の、円筒部２３ａと折り返し部２３ｂとでチューブ１の端縁を挟着する形態でゴムチューブ２３を配置するものであり、他端（図７（Ａ）の下側）７７ｂにおいては、少なくても一端を閉止するプラスチック製の継手部１２ｂをチューブ１の端縁に挿合し、ゴムチューブ２３の折り返し部２３ａ上に、ホースバンド２２を被着し、径調整部２２ａの回動で円筒部２２ｂを縮径して、継手具１２ｂ上のチューブ１を固着するものであって、一端（図７（Ａ）の上側）７７ａにおいては、円筒内面の外端にねじ部を備えたパイプ状の継手具１２ａをチューブ１の端縁に挿合し、他端（図７（Ａ）の下側）と同様にホースバンド２２を被着してチューブを固着し、慣用の止水弁１３を継手具１２ａに締着固定して充填水回路を形成する。

チューブ１への注水は、止水弁１３のハンドル１３ｂを回動して開放し、止水弁１３の本体１３ａ外方からホース等を挿入して実施するものであり、チューブ１内に流体が充填されたらハンドル１３ｂを回動して閉止する。チューブ１には、太陽光のエネルギー密度が高い短波長の電磁波が円筒外面１１に吸収されて熱変換を行い、充填水に熱伝導して作土層７２を加温する。また、第一の実施形態においても熱源機６を作動しない場合は、第二の実施形態と同様の作用となり、太陽熱蓄熱機能を有する地表面熱核加温システムとなる。

［ビニールハウス外周の断熱板敷設の説明］
図５は、ビニールハウス７の周縁の地盤７１上に密着敷設する断熱板７６を示す縦断面概略図である。ビニールハウス７の作土層７２浅層部の地温は、外気温の影響を直に受けるため、断熱板７６及びビニールシート７ｃ及び７ｄの被覆配置によって作土層７２の冷却を阻止して熱損失を少なくするものであり、断熱板７６はポリスチレンやウレタンフォーム、繊維系断熱材であって、典型的にはＪＩＳ Ａ９６１１のビーズ法ポリスチレンフォームである。また、断熱板７６は、例えば、幅が４５０ｍｍ、長さ１８００ｍｍ、厚さ５０ｍｍであり、長さ方向に当接して敷設する。

断熱板７６は、地盤７１上に配置、または断熱板７６の厚さの一部もしくは全部を埋設して木片７５で固定、または埋設して土を被せてもよく、上面には、ビニールハウス７の側部７ａに張設するビニールシート７ｃを延出して被覆（図８（Ａ）の実線部）しても、慣用の固定具（図示なし）を用いて側部ビニールシート７ｃの外側から断熱板７６上に被覆（図８（Ａ）の点線部）しても、予め、断熱板７６の一部もしくは全部をビニールシート７ｅで被覆して傾斜状に敷設（図８（Ｂ））してもよい。ビニールシート７ｃ、７ｄ、７ｅは、ビニールシート７からの雨水や融雪水が作土層７２に浸水して温度が低下するのを阻止、及び地盤７１や断熱板７６の凍結による断熱板７６の損傷を阻止するものであり、第一の実施形態及び第二の実施形態の地表面加温システムにおける、チューブ１及び熱核８を用いた作土層７２の加温は効率的に実施される。

［本発明に係るチューブの説明］
図１及び図２は、本発明のプラスチック製チューブ１の説明図であり、図９は、３部位のＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１の試験方法による表面粗さの８０μｍレンジでの測定グラフであり、図上は試験体の前端部、図中は中央部、図下は後端部を表示し、横軸は評価長さにおける算術平均粗さを示し、縦軸は最大高さを示すものである。
図１０は出願者が製造販売した従来品のフィルムチューブ１００の、図９と同様の試験方法によるグラフであり、図上、図中、図下は、図９とおのおの同部位の８μｍレンジの測定グラフである。

本発明の黒色チューブ１は、ペレット状のプラスチック原料樹脂を、典型的には、慣用の凍結粉砕機を用いて微細に粉砕し、グラフェン（単層炭素）に複数の官能基を結合した特許第５８１２３１２号として提案されたグラフェン複合体を、例えばプラスチック樹脂の重量比０．１％（標準混合比率）の割合で小分けして用意し、粉砕したプラスチック樹脂と混練機のニーダー（図示なし）を用い、グラフェン複合体を分散させて混合した第一の複合樹脂を熱溶融して、例えば、インフレーション成形法で製造するものである。

この場合、プラスチック原料樹脂のペレットを慣用の凍結粉砕機で粉砕するには、ペレットをガラス転移点以下に冷却させて、ペレットの分子運動性を低下させたガラス状態にして粉砕を実施し、微細な粉体状のプラスチック原料樹脂を得るものである。

複合樹脂は、例えば、低密度ポリエチレン原料樹脂２５ｋｇを慣用の凍結粉砕機を用いて粉体状とし、０．１％混入に必要なグラフェン複合体２５ｇを微量計測して小分けし、ニーダー（混練機）の長さ方向両側を１０分割したおのおのの位置でグラフェン複合体２．５ｇを投入し、分散させて練り混ぜし、難解な均一配合を解決して、斑なく均質な混合の第一の複合樹脂を製作させることができる。

また、ペレット状のプラスチック樹脂に微量のグラフェン複合体を直接に混合させる場合、例えば、ビニル袋に半透明のペレット樹脂１ｋｇと黒色のグラフェン複合体１ｇとを投入し、ビニル袋を回動させ目視しながら混ぜ合わせるものであり、小分け分割して混合された複数のビニル袋内の混合樹脂をおのおのニーダー（混練機）の投入口に供給し、ゆっくりとニーダーを稼働させて練り混ぜするものであって、より困難なペレット樹脂への混合を解決して、均質に混合させた第二の複合樹脂を製作する。

プラスチック製のチューブ１は、低温で軟化し、製造が容易で、安価な熱可塑性のプラスチック樹脂であり、典型的には、軽くて柔らかな耐熱性の低密度ポリエチレン樹脂にグラフェン複合体を微量分散化配合した第一の複合樹脂または第二の複合樹脂を、慣用の押出機で熱溶解してインフレーション成形で製造する薄厚、長尺の円筒形状のチューブである。また、従来品のフィルムチューブ１００は、ポリエチレン樹脂より高強度のポリプロピレン樹脂（サンアロマー社製、商品番号ＰＦ３８０Ａ）を用いてチューブ１と同様の成形方法で製造したものである。

融点が３５５０℃のグラフェンを分散配合したポリエチレン製のチューブ１は、単位分子のエチレンを構成する２個の炭素は二重結合を解き単結合に置換されて柔軟性を付加するものであって、複合樹脂のインフレーション成形時に、例えば常用の空気冷却ではなく急激に水冷却を行い、側鎖を絡み合わせて耐熱性を生み出し、主鎖は連続結合形状を保有する。

グラフェン複合体は、ポリエチレン樹脂の分子鎖が不揃いの非晶領域に、強靭で他の分子を取り込まない結晶領域に入れずに、高濃度となって連鎖形状を高め、且つ、共役構造を付与して挿入されるものであり、これによって電気伝導及び熱伝導、強度、バリア性が向上される。

高バリア性のチューブ１は、非晶領域に分子鎖を挿入して分子間隔を狭め、互いに引き合う分子間力を強くさせて、曲げ弾性や引張弾性などの物理的強度を向上させるとともに他の分子が入りにくくなり、薬品に強く、燃えにくくなり、且つ、空気中の酸素透過を低減させてエア溜りを阻止する。

また、高電気伝導性のチューブ１は、プラスチック製のチューブ１の円筒面１１に生じる静電気を作土層７２に放電させ、流体に含まれる塵埃がチューブ内に付着して熱伝達に斑を生じさせ、経年における目詰りを阻止するものであり、円筒外面１１から均質に伝熱して経年の保守性を達成する。

また、高熱伝導性のチューブ１は、チューブ１内の流体の熱を速やかに円筒外面１１に熱移動して、作土層７２に熱伝導させ、作物７４の葉茎に円筒外面１１の表面温度の４剰で、効率的に輻射熱伝達されるものである（輻射放熱量：吸収放射率×シュテファンポルツマン係数×表面温度の４剰）。

そして、小径のチューブ１は、肉厚が０．３ｍｍ（標準厚さ）、折り径が略５０ｍｍ（標準径寸法）、長さが６０ｍ（標準長さ）の断面楕円形状であり、円筒外面１１には、予めグラフェンに結合した水酸基の分解作用及びオキシエチレン基の共有結合作用や拡散されたグラフェンの分子間力によって、図９及び図１０に示すように、ポリプロピレン製の従来品フィルムチューブ１００に比べ、７μｍ以上、且つ３部位の平均値で４０倍以上の最大高さ粗さ及び１μｍ以上、且つ平均値で６５倍以上の算術平均粗さの、マット状の立体構造１０群が形成され円筒外面１１の表面積が増加し、太陽光のエネルギー密度が高い短波長の電磁波の熱吸収や、チューブ１から作物に優しい長波長の熱放射に好適である。

また、ポリエチレン樹脂は、長波長の吸収放射率（０．９）に比べ短波長の吸収放射率は低い（吸収放射率：０．８）傾向があるが、円筒外面１１に立体構造群１０を備えたチューブ１は、短波長及び長波長ともに吸収放射率（試験値：０．９５）に優れ、作物７４の葉茎に円筒外面１１から効率的に熱放射が実施される。

また、本発明のチューブ１に用いる低密度ポリエチレン及び従来品フィルムチューブ１００のポリプロピレンとは、引張強度で２．６〜３．９倍、引張弾性で略６．８倍、ポリプロピレンのほうが高強度であるが、グラフェン複合体を分散化配合したチューブ１は、従来品フィルムチューブ１００に比べ、曲げ弾性が１２０％（試験値：１０７９ＭＰａ）、引張弾性が１１２％（同８８０ＭＰａ）、曲げ最大応力が１０９％（同４０ＭＰａ）と強度が向上される。また、チューブ１は、ポリエチレンチューブの使用温度域（７０〜−２０℃）を超える広範な温度域（１２０〜−６０℃）での利用が可能となる。

本発明の高熱伝導性、吸収放射率に優れたプラスチックチューブ１を用いる地表面熱核加温システムは、複数の熱核８の埋設配置によって、作土層７２を掘削することなく作土層７２の浅層部を効率的に加温蓄熱し、チューブ１及び作土層７２表面からの熱放射で作物の葉茎温度を維持するとともに、作土層７２内の微生物の活性化を促し、ミネラルが豊富な作物の栽培期間の短縮をさせて、収穫量を増量させることができる。

１ ：チューブ
１ａ ：往き側
１ｂ ：戻り側
２ ：ヘッタ
２ａ ：往き側ヘッタ
２ｂ ：戻り側ヘッタ
３ ：主管
４ ：サクションホース
５ ：レシーバータンク
６ ：熱源機
７ ：ビニールハウス
７ａ ：側面
７ｂ ：上面
７ｃ、７ｄ、７ｅ：ビニールシート
７ｆ ：空気
８ ：熱核
８ａ ：管
８ｂ ：鍔
８ｃ ：挿通孔
８ｄ ：切れ目
１０ ：立体構造
１１ ：円筒（外）面
１２ａ、１２ｂ、２１、３１、４１：継手具
１３ ：止水弁
１３ａ：本体
１３ｂ：ハンドル
２１ａ、３１ａ、４１ａ：被着部
２１ｂ、３１ｂ：ねじ部
２１ｃ、３１ｃ、４１ｃ：掴み部
２２、３２、４２：ホースバンド
２２ａ、３２ａ、４２ａ：径調整部
２２ｂ、２３ａ、３２ｂ、４２ｂ：円筒部
２３ ：ゴムチューブ
２３ｂ：折り返し部
５１ ：通水口
５２ ：給排口
７１ ：地盤
７２ ：作土層
７３ ：通路
７４ ：作物
７５ ：木片
７６ ：断熱板
７７ａ：一端（ビニールハウスの上側）
７７ｂ：他端（ビニールハウスの下側）
７８ａ：温度センサー
７８ｂ：計測コード
８１ ：結束バンド
８１ａ：バンド
８１ｂ：凸部
８１ｃ：ロック
８１ｄ：貫通孔
８２ ：熱核
８２ａ：閉塞部
８３ ：熱核
８３ａ：鉄筋棒
８３ｂ：鍔
８３ｃ：閉止板
１００：従来品のフィルムチューブ
Ｈ１、Ｈ２：締着孔

本発明は、農業用ビニールハウスの暖房システムに関し、より具体的には、作土層に複数の金属製パイプ状の熱核を挿入し、熱核上にナノ単位で表面積を拡大した低温度の電磁波を大量に放射するチューブを乗せて温水を循環させて作土層の浅層部を加温し、作物の根圏域を暖め、チューブより遠赤外線を多量に放射し、又、作土層表面からの熱放射で作物の葉茎を加温し、生育下限温度以下でも成長する部屋の空気を温風暖房機で加温しない暖房システムに関する。

農業用ビニールハウス内の暖房手段として、作土層を暖める手法は、既に各種提案され、実施されている。図１１は従来例の暖房システムであり、特許文献１として挙げた土壌加温システムの縦断面図であって、夏期においては、地中加温と太陽熱利用による土壌消毒、冬期においては、ハウス栽培の地中加温によって、農作物の育成を効率的に実施する暖房方法であり、放熱パイプ群は、埋設深さ６０ｃｍ、並列方向の平均配設間隔が７０ｃｍ、地中埋設管の温度は、夏期の土壌消毒に８０℃、冬期の農作物の育成促進には５０℃で熱媒体を循環する土壌加温システムである。

また、別の従来例は、非特許文献１として挙げたものであり、図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、おのおの土壌加温のための水封チューブ方式であって、図１２（Ａ）１条植に１列の水封チューブを、図１２（Ｂ）は２条植に１列の水封チューブを、図１２（Ｃ）は畝上面と畝肩部に、チューブが横に直結した水封チューブをおのおの配置することを示す縦断面図である。

図１２に示す従来例は、プラスチック樹脂製のチューブに水を充填して、ビニールハウスの畝上に載置するものであって、チューブ内の水温は、昼間は日射とビニールハウス内の空気からの伝熱により上昇し、夜間にビニールハウス内の気温がチューブ内の水温より低下すると、チューブからの放熱によって暖房が実施されるものであり、太陽熱の集熱と放熱に動力を使用しないため、土壌の蓄熱量を増加するのみである。

特開２００１−２５８０４５号公報（特許第３６７０５５１号）

「新太陽エネルギー技術ハンドブック」日本エネルギー学会編２０００年１１月２０日初版、第ＩＩ編 太陽エネルギー直接利用技術、第７章パッシブソーラーシステム、第１０章 農水産用太陽エネルギーシステム、５９１頁の（３）項 水封チューブ方式及び同頁の図１０・２・１１

従来例（図１１）の深層地中加温システムは、６０ｃｍの深さの土壌を総て加温させるのに大量の燃油が消費され、且つ、ビニールハウスの土壌掘削や埋設パイプの配管設備の作業性の課題や、既存のビニールハウスへの適用は煩雑であり、また、鳥居配管によってエア溜りが生じ通水不良やメンテナンスの課題があり、初期投資コストやランニングコストが嵩ばるため、安価な野菜栽培には採算性に乏しい問題がある。

別の従来例（図１２）に示す、プラスチック製の大径のフィルムチューブに熱媒を封入する水封チューブ方式は、日射の直達成分を熱媒に蓄熱する方法であるが、夜間の暖房の助けにはならない。

本発明は、従来の、上述の問題点を解決または改善するものであって、土壌加温システムにおける作土加温技術は、加温性能を達成しているのみに対し、本発明は、熱放射を直接植物に多量に与える地表面熱核加温システムであって、寒冷地でも十分に土壌上部の加温を達成し、植物生育下限温度を下回っても生育可能とする暖房システムである。

問題を解決するための手段

本発明は、壁（側面）と屋根（上面）とを有するビニールハウスにおける作土層の加温、及び作物の葉茎温度を維持させる暖房システムを提供する。暖房システムは、温水を加温する熱源機と、温水を循環するチューブと、チューブの熱を作土層の浅層部に伝導させる側視Ｔ字形状の熱核とを備え、熱源機とチューブとは、連続するように配置されている。

この場合、熱核は銅や鉄、アルミニウムなどの金属製であり、典型的には熱伝導性に優れる銅製（熱伝導率：３２０ｋｃａｌ／ｍｈ°ｃ）のパイプを用い、熱核上面の管より大径の鍔は管上端に上下方向の複数の切れ目を入れておのおの外方に折り曲げ加工し、花菱形状の鍔の対面する辺に結束バンドを貫通させる挿通孔を穿設するものである。

実施形態においては、熱核の鍔上面と作土層表面とを面一形態で適宜間隔（標準間隔：１ｍ）に一列に整列させて、作土層に複数の熱核を埋設配置するものであって、一列の各熱核の鍔上面にプラスチック製のチューブを載置させて、対面する両側の挿入孔にプラスチック製の結束バンド（ベラマンタイトン社製、商品名：インシュロックタイ）を貫通して熱核にチューブを固定し、熱源機で生成させた温水をチューブに循環して、その熱を熱核に伝導させて、熱核及びチューブとで作土層の浅層部を加温させるものであり葉茎にはチューブより大量の低温ふく射熱を与えられ、既設及び新設のビニールハウスに容易に使用可能である。

本発明の実施形態は、熱源機で加温した温水をプラスチック製の主管から往き側ヘッタに送水し、往き側ヘッタから分散して、各流水回路の他端に配置するＵ字形状に屈曲したプラスチック製のサクションホースの両端におのおの連通接続する往き側及び戻り側のチューブに通水し、戻り側ヘッタに水を集合させ、主管を介してプラスチック製のレシーバータンクに送水し、レシーバータンクから熱源機に環水するものであり、熱源機で再度加温して往き側ヘッタへの再送水を繰返し、複数の通路間の作土層群の浅層部を熱核及びチューブで加温して作物の根圏域を暖め、各作土層表面及び各流水回路の高放射チューブからの放射熱で、直接、葉茎を暖めることで達成する。

また、薄厚のチューブの端縁に、端縁から突出する形態でゴムチューブを挿合し、突出部を折り返して、チューブの円筒外面に被着されたチューブ及びゴムチューブをプラスチック製の継手具に冠着する形態であって、ゴムチューブの折り返し部上にホースバンドを配設し、ホースバンドの径調節部の回動による円筒部の縮径で抑止するものであり、ゴムチューブの弾撥性によって継手具にチューブを密着して水密性を確保し、引き抜けを阻止するのが好ましい。

この場合、チューブの端縁に挿合する形態のプラスチック製継手具の被着部は、射出成形法による製作、または、旋盤（工作機械）による切削、研磨を行い、後端が縮径する裁頭円錐形状とするのが好ましい。また、チューブやサクションホース及び、往き側及び戻り側のヘッタは、各通路間の作土層及び熱核上の載置敷設によって、掘削作業及び鳥居配管が発生しないものであり、エア溜りを阻止してチューブの表面温度の均質化を実施し、各作土層浅層部に伝熱し、葉茎にはチューブより直に多量の低温放射熱を与えることになり、熱核の結束バンドによりチューブの径が縮径されることにより、チューブ中心を流れている高温水が攪乱して表面温度が上がり、熱核に高い温度を伝熱する。

また、チューブや流水確認が可能なサクションホース、金属製のヘッタなどの配管類は各作土層及び熱核上に略水平に配置され、プラスチック製のレシーバータンクは半埋設として上部が露出され、人力で簡単に屈曲可能なサクションホースは流水の確認が可能であり、流水回路の配管類は作土層上に露出され耐食性、露見性から保守が容易である。

そして、ビニールハウスの周縁地盤には、複数のプラスチック製の成型断熱板を密着敷設して、外気温の影響を小さくし作土層の熱負荷を低減するものである。また、成形断熱板には、例えば、ビニールハウスの側部に張設するビニールシートを被覆する形態、または、予め断熱板をビニールシートで被覆して敷設してもよく、ビニールシートの配置によって、ビニールハウスからの雨水や融雪水が作土層に浸水しての温度低下や、地盤凍結による断熱板の損傷を阻止するのが好ましい。

使用するチューブは、熱可塑性のプラスチック原料樹脂のペレットを慣用の凍結粉砕機で微細に粉砕し、微量のグラフェン（単層炭素）、例えば、特許第５８１２３１３号で提案されたグラフェンに複数の官能基を結合させたグラフェン複合体を微量に小分けして用意し、ニーダー（混練機）を用いて、粉体状のプラスチック樹脂にグラフェン複合体を分散して投入し、均質に練り混ぜさせた第一の複合樹脂を、例えばインフレーション成形法で薄厚、長尺の円筒形状に製造するものであって、円筒外面にマット状の立体構造群を形成しナノ単位で表面積を増加させたチューブで達成する。

この場合、慣用の凍結粉砕機を用いてプラスチック原料樹脂のペレットを微細に粉砕するには、ペレットをガラス転移点以下にし、分子運動性を低下（ガラス状態）させて粉砕を行い微細な粉体状の原料樹脂を得るのが好ましい。

またペレット状のプラスチック原料樹脂に微量のグラフェン複合体を直接に混合させる場合、例えば、ビニル袋にペレット樹脂とグラフェン複合体（標準重量比：ペレット樹脂の０．１％）とを投入し、ビニル袋を回動させ目視しながら混ぜ合わせるものであり、小分け分散して混合された複数のビニル袋内の混合樹脂をおのおのニーダー（混練機）の投入口に供給し、ゆっくりとニーダーを稼働させて練り混ぜさせるものであって、より困難なペレット樹脂への混合を解決して、均質に混合させて第二の複合樹脂を製作するのが好ましい。

この場合、プラスチック樹脂は、低温度で融解し、製造が容易で安価なポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの熱可塑性の汎用樹脂を採用するのが好適であり、典型的には、柔軟性に優れる軟質の低密度の側鎖の長いポリエチレン樹脂が好ましい。

プラスチック製のチューブは、第一の複合樹脂又は第二の複合樹脂を熱溶融して、例えばインフレーション成形で製造した薄厚、長寸の円筒形状のチューブであり、二次元共役結合構造を備えたグラフェンが、プラスチック樹脂の分子鎖が不揃いの非晶領域に連鎖形成を高めて介入され、分子間隔を狭めて、分子間力を引き出して、曲げ剛性や引張強度などの物理的強度を向上させるとともに、他の分子が入りにくく、薬品に強く、燃えにくいチューブの製造を達成できる。

グラフェン複合体を配合させたプラスチック製のチューブは、電気伝導性や熱伝導性、強度、バリア性を生起させ、気体や液体など全てのものを透過させないバリア性は、空気中の酸素を透過させずこれを起因とするエア溜りを阻止させるのが好ましい。

また、プラスチック製のチューブは、グラフェン複合体を均質に配合させて共役二重結合を付与して導電性を生み出し、発生する静電気を作土層に速やかに放電させて流体に含まれる塵埃をチューブ内に付着させることなく、作土層及び作物に均一に熱伝達させるのが好ましい。

また、プラスチック樹脂の鎖状高分子非晶領域に介入した同素体のグラフェンは、共役二重結合を形成させ、プラスチック樹脂の高分子の単結合より結合強度を強めてグラフェンの高熱伝導率により、樹脂の熱伝導率を高め、温水の熱が円筒外面に速やかに熱移動して、作土層に熱伝導させるとともに作物の葉茎に多量に輻射熱を放射し効率的に熱伝達させるのが好ましい。

発明の効果

本発明に係る地表面熱核加温システムは、ビニールハウス内の各通路間の作土層一列に整列して銅製の熱核を適宜間隔（標準間隔：１ｍ）に埋設配置し、各熱核及び各作土層上におのおの循環回路を敷設し、循環回路のプラスチック製チューブに熱源機で加温した水を循環させて、各作土層の表層部及び浅層部を斑なく加温して暖房するものであり、各作土層の加熱によって作物の根圏域を暖め、土中の微生物の活性化と作物の育成を促進する。そして、温風暖房のようにビニールハウス内の空気を暖めることなく、チューブより大量の低温度の電磁波を放出し、又、作土層表面からの熱放射で、直接、葉茎を暖め燃油の節減を達成させる。

また、本発明の地表面熱核加温システムにおいては、熱核の支持の下に作土層上に循環回路を略水平配置し、流体内の溶存酸素や流水回路の空気は流体の押圧によってレシーバータンクから排出され、チューブ自体は空気の透過に対するバリア性能を有するため、システム内のエア溜りがなく、チューブの円筒外面の温度を均質にして、作土層表層部に斑なく熱伝導させて、チューブから作物の葉茎に均一、且つ効率的な熱放射を実施する。

また、金属製のヘッタ及び高性能のプラスチック製のチューブ、流水の目視可能なサクションホースなどの循環回路は、ビニールハウス内を掘削することなく熱核及び作土層上に載置敷設し、半埋設のレシーバータンクは上部が作土層から突出配置され、耐食性のチューブの使用温度域は１２０〜−６０℃と広範で熱劣化や紫外線劣化がなく、柔軟性に富みながら高強度で敷設作業性が好適で保守が容易であり、既設のビニールハウスにも容易に適用することができる。

また、高放射熱量により栽培される植物は、ハウスの室温より高温になるが故に、結露は発生せず、従って病害がなく、農薬が不要になり、有機栽培に有効である。

本発明の熱核の使用状態説明図であって、（Ａ）は長辺方向の側面図、（Ｂ）は短辺方向の側面図である。 本発明の熱核の説明図であって（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は変形例１の下端縦断面図、（Ｄ）は変形例２の縦断面図、（Ｅ）は変形例２の上面図である。 本発明のチューブを示す図であって、（Ａ）はチューブの縦断面図、（Ｂ）はチューブの円筒部の拡大図、（Ｃ）及び（Ｄ）はチューブと熱核を固定する結束バンドを示す図であり、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は上面図である。 本発明の一実施形態を示すビニールハウスの横断上面概略図である。 一実施形態を示す図であって、（Ａ）はビニールハウスの短辺方向縦断面図、（Ｂ）は長辺方向縦断面図である。 チューブの使用形態を示す図であって、（Ａ）はヘッタとの接続分解図、（Ｂ）はサクションホースとの接続側面図、（Ｃ）はヘッター端の側面図である。 ビニールハウスの要部拡大概略図であって、（Ａ）は断熱板及びビニールシートの関係を示す縦断面図、（Ｂ）はビニールシートで全面を被覆した断熱板の縦断面図である。 本発明のチューブの３部位の表面粗さ測定図である。 別な従来のチューブの３部位の表面粗さ測定図であり、図上、図中、図下は図８とおのおの同様の部位を示すものである。 従来例の土壌加温システムを示す縦断面説明図である。 別な従来例の水封バック式を示す図であり、（Ａ）は１条植に１列を配置する縦断面説明図、（Ｂ）は２条植に１列を配置する縦断面側面図、（Ｃ）は（Ｂ）の畝肩にも配置する縦断面説明図である。

［本発明に係る熱核の説明］
図１は、熱核８の使用状態を示す図であり、図２（Ａ）及び（Ｂ）は、熱核８を示すものである。熱核８は、四周の側面７ａ（壁）と上面７ｂ（屋根）とを有するビニールハウス７において、各作土層７２上に配置させた流体回路のプラスチックチューブ１の下面に、適宜間隔（標準間隔：１ｍ）で埋設配置しチューブ１の流体の温熱を熱核８に伝え、作土層７２の浅層部を加温するものである。

金属製の熱核８は、銅や鉄、アルミニウムなどの汎用品でよく、典型的には、熱伝導に優れる銅（熱伝導率：３２０ｋｃａｌ／ｍｈ°ｃ）が好ましく、パイプ形状の管８ａの上端縁に管８ａより大径の鍔８ｂを配置する側視Ｔ字形状であって、給水、給湯に用いる管８ａは、例えば外径が２２．２２ｍｍ（肉厚１．０４ｍｍ）、長さが３００ｍｍの銅管を用意し上端に複数の切れ目８ｄを設け、管８ａ上端を外方に折り曲げして花菱形状の鍔８ｂを形成するのが好ましい。

また、熱核８の花菱形状の鍔８ｂ（標準径：５５ｍｍ）の対面する位置に、熱核８上に載着するチューブ１とを固定させる結束バンド８１挿通用の挿入孔８ｃ（標準径：５ｍｍ）を備え、熱核８の作土層７２への埋設は、鍔８ｂ上に木片を当接載置し木槌等で打撃して、作土層７２表面と面一形態に一列に整列させて打込し鍔８ｂの損傷を阻止するのが好ましく、複数の熱核８上に敷設させるインフレーション成形や押出し成形のチューブ１は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、折り径が略５０ｍｍ（標準寸法）の円筒面１１に微細なナノ単位の凹凸状の立体構造１′を備えている。

また、熱核８へのプラスチックチューブ１の取付けは、図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示す、慣用のプラスチック製結束バンド８１（ヘラマンタイトン社製、商品名：インシュロックタイ）を用意して、熱核８の鍔８ｂに穿設させた複数の挿入孔８ｃに、上視台形状のバンド８１ａの先端から挿通し、鍔８ｂ上のチューブ１に絡め、バンド８１先端をロック８１の貫通孔８１ｄに挿通してチューブ１を拘束する。

この場合、結束バンド８１のバンド８１ａには傾斜状の凸部８１ｂを備え、ロック８１ｃの貫通孔８１ｄの内面に付設する凸部８１ｂと、同方向の傾斜状凹凸とが噛み合いバンド８１ａの引き抜きを阻止するものであり、バンド８１ａの解放は、バンド８１ａを固定するロック８１ｃに爪を当ててロック８１ｃを押し上げすれば、ロック８１ｃからバンド８１ａを取外しすることが可能で、例えば、結束バンド８１はバンド８１ａの幅が３．４ｍｍ、肉厚が１．２ｍｍ、ロック８１ｃは幅及び長さが６ｍｍ、厚さが４．６ｍｍ、総長さが１５０ｍｍのプラスチックバンドである。

熱核８の天板８１ｂ上に配置する折り径が略５０ｍｍ（標準寸法）のプラスチックチューブ１は、水をチューブ１内に給水させると、図１（Ｂ）に示すように、楕円形状となるため、熱核８へのチューブ１の取付けは、予め結束バンド８１のバンド８１ａのロック８１ｃからの突出長さを決定して、チューブ１を結束するのが好ましい。

［変形例（図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）、（Ｅ）］
また、図２（Ｃ）は変形例１の熱核で、作土層７２の浅層部が硬い土壌用に用いる熱核８２であり、管８ａの下端に切目を入れた対向する辺を折曲して鋭利にし、埋設作業を容易とするものであって、管８ａ及び鍔８ｂは図８（Ａ）の熱核８と同様の形状である。
また、図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）は熱核の変形例２であり、鉄筋棒８３ａの上面に鋼製の大径（標準：１００ｍｍ）の鋼板製鍔８３ｂを付設する熱核８３であって、熱核８３上に配置するプラスチックチューブ１が、流体通水時に位置を移動しても鍔８３上から外れないようにするもので、安価で、作業性に優れた熱核８３であり、鍔８３ｂの形状は円形状でも矩形状でもよい。

［地表面熱核加温システムの説明］
図４及び図５は、本発明の実施形態を示すものである。本地表面熱核加温システムは、ボイラーなどの熱源機６で加温した水（寒冷地用標準温度：４０℃）をプラスチック製の主管３を介して往き側ヘッタ２ａに送水し、往き側ヘッタ２ａから分散して各流水回路の往き側１ａと戻り側１ｂのチューブ１及び２列のチューブ１と連通接続するＵ字形状に屈曲させたプラスチック製のサクションホース４に通水し、戻り側ヘッタ２ｂに水を集合させるものであり、戻り側ヘッタ２ｂからプラスチック製のレシーバータンク５を経由し、主管３を介して熱源機６に環水するものであって、熱源機６で再度加温して往き側ヘッタ２ａへの再送水を繰返し、ビニールハウス７の空気７ｆを暖めることなく、チューブ１下面に適宜間隔で埋設配置させた金属製の熱核８群及びチューブ１を介して、作土層７２の各通路７３間の浅層部を加温して作物７４の根圏域を暖め、チューブ１より大量の電磁波を放出し、作土層７２表面からの熱放射で、直に、作物７４の葉茎を暖める寒冷地向きの加温システムである。

この場合、各流水回路を通水する流体は水でよく、典型的には上水を用いるのが好ましい。また、プラスチック製の慣用のレシーバータンク５には、戻り側ヘッタ２ｂからの通水口５ａ及び熱源機６への通水口５ａと、流体補給用及び空気排出用の給排口５２を新たに付設し、流水量の調節や水の溶存酸素、流水回路内の空気を排出するものであり、そして、作土層７２の温度調節は、熱源機６に収納する循環ポンプ（図示なし）、及び作土層７２の適宜位置に埋設する温度センサー７８ａとを計測コード７８ｂで連絡し、温度センサー７８ａで地温を感知して循環ポンプの運転、停止で実施する。また、各流水回路の配置間隔や水の循環温度は作物の種別によって対応するのが好ましい。

複数の通路７３間の各作土層７２載置する各水回路の往き側１ａ及び戻り側１ｂのチューブ１は、他端（図４の下側）７７ｂにおいては、水の確認ができ柔軟性を備える慣用のプラスチック製サクションホース４をＵ字形状に屈曲し、おのおののチューブ１の端部に継手具４１を配置して連通接続する。また、一端（図４の上側）７７ａにおいては、各流水回路の継手具２１を締着接合するヘッタ２の、往き側ヘッタ２ａには往き側１ａのチューブ１を接続し、戻り側ヘッタ２ｂに戻り側１ｂのチューブ１を接続するものであり、往き側ヘッタ２ａの熱源機６側の端縁に配置する継手具３１から繊維補強のブレード入りプラスチック製の主管３を熱源機６に接続し、同様に、戻り側ヘッタ２ｂからレシーバータンク５を経由して熱源機６に主管３を連続するものである。

図６は、各管の接続部詳細説明図であり、図６（Ａ）はチューブ１及びヘッタ２の接続分解図、図６（Ｂ）はチューブ１及びサクションホース４の接続部側面図、図６（Ｃ）はヘッタ２及び主管３の接続部側面図である。
チューブ１及びヘッタ２の接続は、被着部２１ａ及びねじ部２１ｂ、掴み部２１ｃからなるプラスチック製の慣用の継手具２１を、円筒部の一面に流水回路と同数以上の締着孔Ｈ１を備えた金属製の慣用のヘッタ２に締着孔Ｈ１を介して掴み部２１ｃの回動でねじ部２１ｂを挿合し、複数の継手具２１を締着固定するものであり、余分な締着孔Ｈ１には慣用の盲ソケットを嵌合して閉止する。

そして、継手具２１へのチューブ１の取付けは、予め肉厚０．３ｍｍ、径３２ｍｍのプラスチック製チューブ１の円筒外面１１に、幅が１２ｍｍ、被着物の外径が２７ｍｍ〜５１ｍｍに対応が可能の、径調整部２２ａ及び円形状の円筒部２２ｂからなる慣用のステンレス製ホースバンド２２を用いて、拡径した円筒部２２ｂにチューブ１が貫通する形態でチューブ１上に配設するものであり、次いで、折り径４６ｍｍ、肉厚が１ｍｍの自転車のチューブを略４０ｍｍの長さに切断したゴムチューブ２３を、継手２１端部よりチューブ１を挿入し、ホースバンド２２の幅（１２ｍｍ）より広幅で突出部を折り返して、チューブ１の円筒外面１１にゴムチューブ２３の折り返し部２３ｂを形成し、ゴムチューブ２３の円筒部２３ａ及び折り返し部２３ｂとでチューブ１端縁を挟着する形態で、継手具２１の被着部２１ａにゴムチューブ２３及びチューブ１を被着する。

次に、ホースバンド２２をゴムチューブ２３の折り返し部２３ｂ上に移動し、径調整部２２ａの回動によって円筒部２２ｂを縮径すれば、チューブ１及びゴムチューブ２３は抑止され、ゴムチューブ２３の弾撥作用で継手具２１の被着部２１ａに密着されて水密性を確保し、チューブ１の引き抜きを阻止するものであり、この場合、ゴムチューブ２３の折り返し部２３ｂとして、チューブ１内に挿合するゴムリング及びチューブ１の円筒部１１に被着するゴムリングを用いてもよい。

また、慣用のプラスチック製の継手具２１の、径が３２ｍｍ、肉厚５ｍｍ、長さが５０ｍｍの被着部２１ｂを旋盤（工作機械）を用いて切削、研磨、または射出成形品として、元端の径を３０ｍｍ、外端の径を２８ｍｍの裁頭円錐形状とするものであり、本システムはシステム内圧力が低く、例え被着部２１ｂが薄肉でも耐圧性を有し、被着部２１ａへのゴムチューブ２３及びチューブ１の被着は簡単に実施でき、ゴムチューブ２３の弾撥性によって漏水を阻止することができる。

図６（Ｂ）に示すように、チューブ１及びプラスチック製のサクションホースの接続は、中央の掴み部４１ｃから被着部４１ａ及びｂが左右方向に突出した形状のプラスチック製の継手具４１を用いるものであり、チューブ１側は、上述の継手具２１同様に被着部４１ｂを裁頭円錐形状に切削、研磨し、チューブ１の端部に折り返し部２３ｂを備えてゴムチューブ２３を配置して被着部４１ｂに被せ、ゴムチューブ折り返し部２３ｂ上にホースバンド２２を配置して、円筒部２２ｂの縮径でチューブ１及びゴムチューブ２３を把持する。

そして、柔軟性を有する径が３７．４ｍｍ、肉厚が２．８ｍｍのサクションホース４側は、プラスチック製の継手具４１の円筒形状の被着部４１ａがサクションホース４に嵌合する形態で、被着部４１ａにサクションホース４を被着するものであり、予めサクションホース４上に拡径配設したホースバンド４２を被着部４１ａの適宜位置に移動して、径調節部４２ａの回動による円筒部の縮径でサクションホース４を把持するものであって、サクションホース４自体の弾撥作用で引き抜け及び漏水阻止が達成される。

ヘッタ２及び繊維補強のブレード入りの主管３の接続は、図６（ｃ）に示すように、被着部３１ａ、ねじ部３１ｂ、掴み部３１ｃから形成される異径管接続の継手具３１を用い、ねじ部３１ｂをヘッタ２の端末に締着配置し、適宜長さの、径が２６ｍｍ、肉厚４．５ｍｍの柔軟性を有する軟質ポリ塩化ビニル製の主管３を継手具被着部３１ａに被着し、予め主管３上に拡径配設する、被着部の径が１９〜４４ｍｍに対応するステンレス製のホースバンド３２を、被着部３１ａの適宜位置に移動し、径調整部３２ａの回動による円筒部３２ａの縮径で主管３を把持するものであり、主管３の弾撥作用によって、主管３は被着部３１ａに密着されて水密性を確保し、主管３の引き抜けを阻止する。

［ビニールハウス外周の断熱板敷設の説明］
図５は、ビニールハウス７の周縁の地盤７１上に密着敷設する断熱板７６を示す縦断面概略図である。ビニールハウス７の作土層７２浅層部の地温は、外気温の影響を直に受けるため、断熱板７６及びビニールシート７ｃ及び７ｄの被覆配置によって作土層７２の冷却を阻止して熱損失を少なくするものであり、断熱板７６はポリスチレンやウレタンフォーム、繊維系断熱材であって、典型的にはＪＩＳ Ａ９６１１のビーズ法ポリスチレンフォームである。また、断熱板７６は、例えば、幅が４５０ｍｍ、長さ１８００ｍｍ、厚さ５０ｍｍであり、長さ方向に当接して敷設する。

断熱板７６は、地盤７１上に配置、または断熱板７６の厚さの一部もしくは全部を埋設して木片７５で固定、または埋設して土を被せてもよく、上面には、ビニールハウス７の側部７ａに張設するビニールシート７ｃを延出して被覆（図８（Ａ）の実線部）しても、慣用の固定具（図示なし）を用いて側部ビニールシート７ｃの外側から断熱板７６上に被覆（図８（Ａ）の点線部）しても、予め、断熱板７６の一部もしくは全部をビニールシート７ｅで被覆して傾斜状に敷設（図８（Ｂ））してもよい。ビニールシート７ｃ、７ｄ、７ｅは、ビニールシート７からの雨水や融雪水が作土層７２に浸水して温度が低下するのを阻止、及び地盤７１や断熱板７６の凍結による断熱板７６の損傷を阻止するものであり、第一の実施形態及び第二の実施形態の地表面加温システムにおける、チューブ１及び熱核８を用いた作土層７２の加温は効率的に実施される。

［本発明に係るチューブの説明］
図１及び図２は、本発明のプラスチック製チューブ１に１ｍ置きに土中蓄熱が進み即ち熱核伝熱管をつけた説明図であり、図９は、３部位のＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１の試験方法による表面粗さの８０μｍレンジでの測定グラフであり、図上は試験体の前端部、図中は中央部、図下は後端部を表示し、横軸は評価長さにおける算術平均粗さを示し、縦軸は最大高さを示すものである。
図１０は出願者が製造販売した従来品のフィルムチューブ１００の、図９と同様の試験方法によるグラフであり、図上、図中、図下は、図９とおのおの同部位の８μｍレンジの測定グラフである。

本発明の黒色チューブ１は、ペレット状のプラスチック原料樹脂を、典型的には、慣用の凍結粉砕機を用いて微細に粉砕し、グラフェン（単層炭素）に複数の官能基を結合した特許第５８１２３１２号として提案されたグラフェン複合体を、例えばプラスチック樹脂の重量比０．１％（標準混合比率）の割合で小分けして用意し、粉砕したプラスチック樹脂と混練機のニーダー（図示なし）を用い、グラフェン複合体を分散させて混合した第一の複合樹脂を熱溶融して、例えば、インフレーション成形法で製造するものである。

この場合、プラスチック原料樹脂のペレットを慣用の凍結粉砕機で粉砕するには、ペレットをガラス転移点以下に冷却させて、ペレットの分子運動性を低下させたガラス状態にして粉砕を実施し、微細な粉体状のプラスチック原料樹脂を得るものである。

複合樹脂は、例えば、低密度ポリエチレン原料樹脂２５ｋｇを慣用の凍結粉砕機を用いて粉体状とし、０．１％混入に必要なグラフェン複合体２５ｇを微量計測して小分けし、ニーダー（混練機）の長さ方向両側を１０分割したおのおのの位置でグラフェン複合体２．５ｇを投入し、分散させて練り混ぜし、難解な均一配合を解決して、斑なく均質な混合の第一の複合樹脂を製作させることができる。

また、ペレット状のプラスチック樹脂に微量のグラフェン複合体を直接に混合させる場合、例えば、ビニル袋に半透明のペレット樹脂１ｋｇと黒色のグラフェン複合体１ｇとを投入し、ビニル袋を回動させ目視しながら混ぜ合わせるものであり、小分け分割して混合された複数のビニル袋内の混合樹脂をおのおのニーダー（混練機）の投入口に供給し、ゆっくりとニーダーを稼働させて練り混ぜするものであって、より困難なペレット樹脂への混合を解決して、均質に混合させた第二の複合樹脂を製作する。

プラスチック製のチューブ１は、低温で軟化し、製造が容易で、安価な熱可塑性のプラスチック樹脂であり、典型的には、軽くて柔らかな耐熱性の低密度ポリエチレン樹脂にグラフェン複合体を微量分散化配合した第一の複合樹脂または第二の複合樹脂を、慣用の押出機で熱溶解してインフレーション成形で製造する薄厚、長尺の円筒形状のチューブである。

融点が３５５０℃のグラフェンを分散配合したポリエチレン製のチューブ１は、単位分子のエチレンを構成する２個の炭素は二重結合を解き単結合に置換されて柔軟性を付加するものであって、複合樹脂のインフレーション成形時に、例えば常用の空気冷却ではなく急激に水冷却を行い、側鎖を絡み合わせて耐熱性を生み出し、主鎖は連続結合形状を保有する。

グラフェン複合体は、ポリエチレン樹脂の分子鎖が不揃いの非晶領域に、強靭で他の分子を取り込まない結晶領域に入れずに、高濃度となって連鎖形状を高め、且つ、共役構造を付与して挿入されるものであり、これによって電気伝導及び熱伝導、強度、バリア性が向上される。

高バリア性のチューブ１は、非晶領域に分子鎖を挿入して分子間隔を狭め、互いに引き合う分子間力を強くさせて、曲げ剛性や引張強度などの物理的強度を向上させるとともに他の分子が入りにくくなり、薬品に強く、燃えにくくなり、且つ、空気中の酸素透過を低減させてエア溜りを阻止する。

また、高電気伝導性のチューブ１は、プラスチック製のチューブ１の円筒面１１に生じる静電気を作土層７２に放電させ、流体に含まれる塵埃がチューブ内に付着して熱伝達に斑を生じさせることなく、経年における目詰りを阻止するものであり、円筒外面１１から均質に伝熱して経年の保守性を達成する。

また、高熱伝導性のチューブ１は、チューブ１内の流体の熱を速やかに円筒外面１１に熱移動して、作土層７２に熱伝導させ、作物７４の葉茎に円筒外面１１の表面温度の４剰で、効率的に輻射熱伝達されるものである（輻射放熱量：吸収放射率×シュテファンボルツマン係数×表面温度の４剰）。

そして、小径のチューブ１は、肉厚が０．３ｍｍ（標準厚さ）、折り径が略５０ｍｍ（標準径寸法）、長さが６０ｍ（標準長さ）の断面楕円形状であり、円筒外面１１には、予めグラフェンに結合した水酸基の分解作用及びオキシエチレン基の共有結合作用や拡散されたグラフェンの分子間力によって、図９及び図１０に示すように、ポリプロピレン製の従来品フィルムチューブ１００に比べ、７μｍ以上、且つ３部位の平均値で４０倍以上の最大高さ粗さ及び１μｍ以上、且つ平均値で６５倍以上の算術平均粗さの、マット状の立体構造１０群が形成され円筒外面１１の表面積がナノ単位で増加し、太陽光のエネルギー密度が高い短波長の電磁波の熱吸収や、チューブ１から作物に多量の長波長の熱放射に好適である。

また、ポリエチレン樹脂は、長波長の吸収放射率（０．９）に比べ短波長の吸収放射率は低い（吸収放射率：０．８）傾向があるが、円筒外面１１に立体構造群１０を備えたチューブ１は、短波長及び長波長ともに吸収放射率（試験値：０．９５）に優れ、作物７４の葉茎に円筒外面１１から効率的に熱放射が実施される。

また、本発明のチューブ１に用いる低密度ポリエチレンと従来品ポリプロピレンフィルムチューブとは、引張強度で２．６〜３．９倍、引張弾性で略６．８倍、ポリプロピレンのほうが高強度であるが、グラフェン複合体を分散化配合したチューブ１は、従来品フィルムチューブ１００に比べ、曲げ剛性が１２０％、引張強度が１１２％、曲げ最大応力が１０９％と強度が向上される。また、チューブ１は、ポリエチレンチューブの使用温度域（７０〜−２０℃）を超える広範な温度域（１２０〜−６０℃）での利用が可能となる。

本発明の高熱伝導性、吸収放射率に優れたプラスチックチューブ１を用いる地表面熱核加温システムは、複数の熱核８の埋設配置によって、作土層７２を掘削することなく作土層７２の浅層部を効率的に加温蓄熱し、チューブ１及び作土層７２表面からの熱放射で作物の葉茎温度を維持するとともに、作土層７２内の微生物の活性化を促し、ミネラルが豊富な作物の栽培期間の短縮をさせて、収穫量を増量させることができる。

平成２６年冬期北海道の冬野菜の産地である伊達市野菜生産協議会会長のハウスの行った試験は外気温度マイナス１２℃の時、対象区の夜間の温度は１０℃の灯油温風暖房だが実証区はチューブを畝間に設置し、４０℃の温水を循環し、ハウス温度は０℃だが対象区より１週間早く生育した。灯油の燃費も３７％少なかった。

１ ：チューブ
１′ ：チューブ表面粗さ
１ａ ：往き側
１ｂ ：戻り側
２ ：ヘッタ
２ａ ：往き側ヘッタ
２ｂ ：戻り側ヘッタ
３ ：主管
４ ：サクションホース
５ ：レシーバータンク
６ ：熱源機
７ ：ビニールハウス
７ｆ ：空気
７ａ ：側面
７ｂ ：上面
７ｃ、７ｄ、７ｅ：ビニールシート
７ｆ ：空気
８ ：熱核
８ａ ：管
８ｂ ：鍔
８ｃ ：挿通孔
８ｄ ：切れ目
１０ ：立体構造
１１ ：円筒（外）面
１２ａ、１２ｂ、２１、３１、４１：継手具
２１ａ、３１ａ、４１ａ：被着部
２１ｂ、３１ｂ：ねじ部
２１ｃ、３１ｃ、４１ｃ：掴み部
２２、３２、４２：ホースバンド
２２ａ、３２ａ、４２ａ：径調整部
２２ｂ、２３ａ、３２ｂ、４１ｂ：円筒部
２３ ：ゴムチューブ
２３ｂ：折り返し部
５１ ：通水口
５２ ：給排口
７１ ：地盤
７２ ：作土層
７３ ：通路
７４ ：作物
７５ ：木片
７６ ：断熱板
７７ａ：一端（ビニールハウスの上側）
７７ｂ：他端（ビニールハウスの下側）
７８ａ：温度センサー
７８ｂ：計測コード
８１ ：結束バンド
８１ａ：バンド
８１ｂ：凸部
８１ｃ：ロック
８１ｄ：貫通孔
８２ ：熱核
８２ａ：閉塞部
８３ ：熱核
８３ａ：鉄筋棒
８３ｂ：鍔
８３ｃ：閉止板
１００：従来品のフィルムチューブの表面粗さ
Ｈ１ ：締着孔

Claims (8)

1. 側面と上面とを有するビニールハウス内の各作土層に、埋設配置した複数の熱核の上面及び前記作土層表面におのおの当接してプラスチック製のチューブを配置し、前記チューブの往き側及び戻り側を２本１組として、他端両端縁にＵ字形状に屈曲したプラスチック製のサクションホースを連通接続し、一端の往き側の前記チューブは往き側ヘッタに連続し、戻り側の前記チューブは戻り側ヘッタに連続して流水回路を形成するものであり、前記往き側ヘッタからプラスチック製の主管を用いて熱源機に接続し、前記戻り側ヘッタから前記主管を用い、プラスチック製のレシーバータンクを経由して前記熱源機に接続するものであって、前記往き側ヘッタ及び前記戻り側ヘッタに連続する複数の流水回路を各通路間の作土層に適宜間隔で敷設し、前記熱源機で生成した流体（温水）を送水して、前記熱核及び前記チューブからの熱伝導で前記各作土層の浅層部及び作物の根圏域を暖め、前記各流水回路及び前記各作土層表面からの熱放射で、直に、作物の葉茎を暖房する第一の実施形態の、地表面熱核加温システム。
2. 前記ビニールハウス内の各作土層に、埋設配置した複数の前記熱核の上面及び前記作土層表面におのおの当接してプラスチック製の前記チューブを一列に配置し、前記チューブの他端に流水閉止用の継手具を嵌入配置し、一端にパイプ状のソケットを嵌入配置して、前記パイプ状ソケットに注水用止水弁を接続した、充填水回路を前記各通路間の前記作土層に適宜間隔で敷設し、前記チューブの充填水を太陽熱吸収で加温して、前記熱核及び前記チューブからの熱伝導で前記作土層の浅層部及び作物の根圏域を暖め、前記各充填水回路及び前記各作土層表面からの熱放射で、直に、作物の葉茎を暖房する第二の実施形態の、地表面熱核加温システム。
3. 前記作土層表面に上面が面一形態で埋設配置する側視Ｔ字形状の前記熱核は、パイプ状の管及び前記管より大径の花菱形状の鍔とで構成され、前記鍔の対面する辺に結束用の挿入孔を備え前記チューブを拘束させた請求項１又は請求項２に記載の地表面熱核加温システム。
4. 前記作土層表面に上面が面一形態で埋設配置する側視Ｔ字形状の前記熱核は、鉄筋棒と鉄筋棒より大径の鍔とで構成された、請求項１又は請求項２に記載の地表面加温システム。
5. プラスチック製の継手具に接続する前記チューブは、端縁から突出する形態でゴムチューブの円筒部を挿合し、突出部を折り返して前記チューブに被着させて折り返し部を形成するものであり、前記折り返し部にステンレス製のホースバンドを被着して前記チューブを抑止する形態とした、請求項１又は請求項２に記載の地表面熱核加温システム。
6. 前記第一の実施形態の流水回路及び前記第二の実施形態の充填水回路をおのおの収納する前記ビニールハウスの周縁地盤に、一部又は全部をビニールシートで被覆する形態の複数の成形断熱板を敷設させた、請求項１又は請求項２に記載の地表面熱核加温システム。
7. 前記チューブの円筒外面に微細な立体構造群を備え、前記立体構造は、算術平均粗さが１．０〜１．５μｍ、最大高さが７．０〜８．５μｍの表面粗さの、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の地表面熱核加温システム。
8. 吸収放射率が０．９２以上の前記チューブを用いる、請求項１又は請求項２に記載の地表面熱核加温システム。

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