JPH0750920Y2 - 地熱利用茶園凍霜害防止装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ．考案の目的 （産業上の利用分野） 本考案は、地熱を利用する茶園の凍霜害防止装置。詳し
くはアンモニア等を熱媒体とする密閉型サーモサイフォ
ンを、運搬時と設置時とで形が変えられる構成として、
道の狭い茶園へも搬入設置できるようにし、これに茶樹
の呼吸作用を妨げない保温覆を夜間のみ併用することに
より、茶樹の凍霜害を防止して、個性的な香味が豊かな
ため市場性が高い普通煎茶を高品質、高収率で得る装置
に関する。

（従来の技術） 従来、ヒートパイプの一端を作物栽培地の地中に挿入
し、他端を作物の被降霜部の下方にはわせる技術は、
（１）特公昭56−50192号公報に、ヒートパイプを適当
な柔軟性を有して屈曲自在なプラスチック管状体で形成
する技術は、（２）特開昭61−36692号公報に、ヒート
パイプの放熱部上に保温覆を設ける技術は、（３）特公
昭59−21573号公報、（４）特開昭58−179417号公報、
（５）実開昭57−52152号公報に、それぞれ記載されて
公知である。

（考案が解決しようとする課題） しかし、前記した（１）の公報記載のものは、地熱の伝
達素子としてヒートパイプを用いるもので、このヒート
パイプは、パイプ内にウイック材と称する多孔性物質の
内張りを設け、毛細管圧力により作動流体を加熱部へ帰
還させるものである。従って一端を地中に挿し、他端を
地表にはわせて使用した場合、重力に毛細管圧力が加わ
るが、ウイック材が流動抵抗として作用し、粘性損失を
生じて熱伝導率が悪くなり、最悪の場合には、帰還流が
阻害されて加熱部に作動流体がなくなり、ドライアウト
現象を引き起こして運転できなくなるし、又、このヒー
トパイプは、ウイック材を内張りするから製作費が高く
付き、しかもウイック材には多く焼結金属が用いられる
から、パイプを変形させるとウイック材が剥落するた
め、曲げ伸ばし等の加工は禁物であり、更にヒートパイ
プは、ウイック材で構成する多孔質物質の毛細管作用に
よる最大吸引能力によってその全長の制限を受けるか
ら、その設計もダーシーの方程式による浸透係数の決定
など様々な要素が介入して複雑化する問題点があり、こ
の考案はヒートパイプを運搬時はヘアピン状に曲げて置
き、茶園への設置時はＬ型に展開して山間部の茶園へ容
易に運搬設置し、放熱部に上り勾配を与えて効率よく作
動させるようにすると共に、放熱部に対応させて茶樹の
呼吸作用を妨げない保温覆を夜間のみ使用することによ
り、地熱利用で凍霜害防止を効果的に達成しながら茶樹
の炭酸同化作用や光合成作用は充分に行わせて市場性が
高い普通煎茶を高品質、高収率で得るという技術を開示
するものでもない。

又、（２）の公報記載のものは、蒸発熱入部と凝縮熱出
部との連結部体が適当な柔軟性を有して屈曲自在なプラ
スチック管状体で形成されるもので、連結部体を任意に
屈曲させて取扱え且つ施工することが可能となりと記載
される通り、軟質のプラスチック管状体をヒートパイプ
にしたものであって、前述のように状況に応じて任意に
屈曲させ得るが、このことは重力が加わっても自然変形
を起こすということであり、一旦ヘアピン状に曲げれば
この状態を持続し続け、Ｌ型に展開して放熱部に上り勾
配を付与すればこの状態を持続し続ける機能を有しな
い。しかもこのヒートパイプはポリエチレン系樹脂製で
あるため熱伝導率は充実体でも0.34W/（ｍ・Ｋ）であ
り、多孔質であるためその数値は更に低く、本願考案の
鋼管のサーモサイフォンの熱伝導率45〜59W/（ｍ・Ｋ）
に比べて約1/150と遥かに微小であり、低温度の地熱利
用には適さないものであり、更に軟質プラスチックのヒ
ートパイプは摘採や耕作、消毒、整技、その他の作業の
ために機械を導入した際、これらが接触すると破損する
危険性が高い問題点がある。

更に、（３）〜（５）の公報記載のものは、ヒートパイ
プの放熱部に保温覆を設けてあるが、いずれの保温覆も
非通気性のビニールシートかガラスであって、このシー
ト等により日夜を通じて外気遮断を行わせることにより
作物の促成栽培をするもので、これを茶に利用した場
合、得られる製品は個性的な香味に乏しい低品質のもの
であるが、価格だけは法外に高いため市場性に乏しい玉
露風なものになるだけでなく、ビニールシートを茶樹に
近付けて設置し放しにすれば、作物の呼吸作用が阻害さ
れて、植物の生理上重要な炭酸同化作用が不充分とな
り、光合成作用も充分に行われなくなるため樹勢が衰え
て茶芽の発育が悪くなり、製品の品質や収率を低下させ
るものである。

本考案は、この現状に即してなされたもので、凍霜害の
防止に適したサーモサイフォンを運搬時と設置時とで形
が変えられる構成として、道の狭い茶園への設置を可能
にすると共に、茶樹の呼吸を阻害しない保温覆を夜間の
み併用することにより、自然環境に於て茶樹を凍霜害か
ら守り、個性的な香味が豊かなため市場性が高い普通煎
茶を高品質と高収率で生産することが可能な地熱利用凍
霜害防止装置を提供するものである。

ロ．発明の構成 （問題点を解決するための手段） 前記課題を解決するため本考案に係る地熱利用茶園凍霜
害防止装置は、地中に埋入された集熱部と地上を這うよ
うに茶園に設置された放熱部を有する密閉型サーモサイ
フォンと、夜間のみ茶樹を覆う様に茶園に張設された保
温覆とで構成される地熱利用茶園凍霜害防止装置であっ
て、前記密閉型サーモサイフォンは、剛性と可撓性を有
する鋼管等に熱媒体を封入するとともに、放熱部と集熱
部とをヘアピン状に曲げたものを、放熱部を地面に対し
て上り勾配となるように現場で略Ｌ型に展開して設けて
成り、前記保温覆は茶樹の呼吸を阻害しない空隙率を有
するものである構成を採用するものである。

この装置に用いる密閉型サーモサイフォンは、剛性と可
撓性を有して熱伝導も良好な鋼管等の金属パイプを用
い、山間部の茶園への設置に適用させるため、その寸法
を地下に埋設する集熱部と地表上を這わせる放熱部とを
加えて総長が15m以内、直径が60mm以内となるように制
限し、内部には熱媒体としてアルコールでもよいが、好
ましくはアンモニアを封入して、外側には充分な防錆手
段を講じる。

そしてこのサーモサイフォンは、熱媒体の封入を終わる
と放熱部と集熱部をヘアピン状に曲げて材料の特性によ
りこの状態を保持させ、小型車輛へ積んで狭い農道や林
道を茶園へ運搬することができるようにし、茶園の設置
現場においてヘアピン状に曲がるパイプをＬ型に展開
し、地中へ穿孔機により垂直にあけた孔へクレーンを使
って集熱部を挿入し、地上に放熱部を這わせると、放熱
部は僅かな上り勾配を有して、内部の熱媒体が重力によ
り集熱部へ帰還する作用が確実に行われるようになる。

次に、茶樹上に配設する保温覆は、これを茶樹に近接し
ても茶樹の呼吸作用が阻害されない状態に於て、適度の
保温作用を行わせるものであるから、なるべく熱伝導率
が悪い材料により形成して、前述の通気作用を行わせる
ため、これに適した空隙率を有するものであることが好
ましい。従って高分子化合物の不織布等を用い、これを
夜になると開帳手段によって地上60〜90cmの高さに張設
して、茶樹が夜間炭酸同化作用を行うための呼吸作用を
阻害せず、サーモサイフォンで取り出された地熱の放散
と、冷たい外気の流入をなるべく抑制させて凍霜害を防
がせ、朝になればこの保温覆を撤去して茶樹に陽光や風
を当てることにより、光合成作用をも活発に行わせて、
茶が玉露やかぶせ茶、或いはハウスによる促成栽培地茶
のようにならず、自然栽培により個性的な香味が豊かな
普通煎茶になるようにするものである。

（作用） 前記のように構成される本考案の凍霜害防止装置は、サ
ーモサイフォンが剛性と可塑性を有する鋼管等で形成さ
れるから、熱媒体を封入密閉して放熱部と集熱部をヘア
ピン状に曲げるとこの状態が材料の特性により保持され
て小型車輛に積載して狭い農道や林道を通って茶園へ容
易に搬入できる。

搬入後にヘアピン状に曲がるサーモサイフォンを治具を
使ってＬ型に展開し、地中に穿孔機で垂直に孔を堀り、
この孔へクレーンを使って集熱部を挿入すると、放熱部
が地上を這うようになるもので、この放熱部は前記集熱
部に対して僅かな上り勾配を有し、この上り勾配を材料
の特性により保持されて、農作業時に機械、器具が触れ
ても変形や損傷を生じることがない。従って、この勾配
により熱媒体を集熱部へ向かって流下させ、熱媒体の重
力帰還を確実に行わせるサーモサイフォンの茶園設置が
簡単にできる。

こうして設備されたサーモサイフォンは、外気温が氷結
温度付近に於ては、外気温よりも地熱が高いため、サー
モサイフォンの地中に埋設される集熱部と地表上を這わ
せた放熱部とに温度差が生じ、集熱部は地熱を奪って内
部に封入した熱媒体を蒸発させ、これに伴い発生した蒸
気は圧力差により集熱部内を上昇して放熱部へ達する。

サーモサイフォンの作動前は、外気と保温覆内の茶園温
度は等しいから、地熱と茶園内温度との温度差により熱
媒体の蒸気は凝結し、その潜熱を熱伝導性のよい鋼管の
放熱部から茶園内へ速やかに放出されて茶園を加温す
る。一方放熱部で凝結した熱媒体は、サーモサイフォン
が勾配を有するため重力の作用により高温部である集熱
部へと帰還されてまた熱の吸収を行う。

このような連続的な相変化現象により、地熱と茶園内温
度が平衡温度となるようにサーモサイフォンの動作は継
続され、一方、保温覆は適当な空隙率を有するから、茶
樹に近設しても空隙を通して自然状態の呼吸作用を行わ
せ、炭酸同化作用を活発に行わせつゝ、放熱部から供給
される熱の放散と、冷たい外気の流入とをなるべく抑制
させるように作用するため、ほぼ自然状態に於て茶樹の
凍霜害防止を達成することができるものである。

又、前記した保温覆は日中は有害であるから、朝になる
とこれを撤去して茶樹へ陽光や風が充分に当るようにし
て、光合成作用も活発に行われるようにして、茶が玉露
やかぶせ茶、或いはハウスによる促成栽培茶のように個
性的な香味に乏しいものにならず、個性的な香味が豊か
な普通煎茶になって、しかも高品質、高収率が得られる
ようにするものである。

更に、この装置はサーモサイフォンによる地熱の供給に
も関わらず茶園が氷点の０℃を保つ状態にあっても、放
熱部から茶樹に対して結氷潜熱分の熱の供給が行われる
から、この状態に於ても茶樹の凍霜害の防止は確実に行
われるものである。

しかし、地熱は地表下7m以下では年間を通じほぼ一定で
あるから、夏季に地熱と外気温が平衡温度となるか、地
熱が外気温より低くなれば、サーモサイフォンの作動は
自動的に停止する。

尚、サーモサイフォンの設置箇所に温泉があれば、この
温泉熱を利用して凍霜害防止効果を一層助長することが
できるものである。

（実施例） 以下に本考案に係る装置の実施例を図面に基いて説明す
る。

この装置を実施した茶園は、長さ10mの茶畝２畝分の面
積、約20m²の山間地の茶園三個所であった。

図面各図において１は、前記した茶園の茶畝2,2の間に
設置した密閉型サーモサイフォンで、地表から地中へ7m
の深さに垂直に埋入する集熱部ａと、地表上を這わせる
5mの放熱部ｂとを有する直径が34mmの鋼管により形成し
て、全体を完全に防錆処理すると共に、内部には熱媒体
の無水アンモニアを封入して密閉し、集熱部で気化した
アンモニアが放熱部へ上昇して液化したとき、重力の作
用で集熱部へ帰還して自然対流を生じさせるために、内
面を平滑にして流動抵抗を極力小さくしてある。

３はサーモサイフォンの放熱部の周面へ取り付けたフィ
ンで、このフィンは第１図〜第４図に示すように細長い
板をパイプの周面へ軸線方向へ放射状をなすように取り
付けるか、又は、図面には記してないが蝶番等により折
畳み可能にパイプへ取付け、放熱時は起こして置いて、
耕作等の時にパイプへ畳み付けるようにすると便利であ
り、この操作は各フィンにレバーを連係させて手動によ
り行うか、バイメタル等の熱動体を連係させ、温度変化
を利用して自動的に操作させるようにするものである。

尚、前記したフィンは、必ずしも軸線方向に設ける必要
はなく、リングをパイプの外周に間隔的に嵌め付ける
か、螺旋を所定間隔でパイプの周面へ巻き付けるかして
も同様の機能が発揮される。しかしリングや螺旋のフィ
ンは折畳むことは出来ないものである。

又、このサーモサイフォン１は、使用状態のＬ型では嵩
張って小型車輛へ積んで、狭い農道や林道を運搬するこ
とができないから、放熱部と集熱部をヘアピン状に曲
げ、この状態で小型車輛へ乗せて茶園へ搬入できるよう
にする。

そして茶園への搬入後、サーモサイフォン１の曲り部の
一面を、第５図に示すように治具ｃの２個の鼓型の受ロ
ーラ4,4に受させ、他面に合成樹脂等の当材７をして、
この当材７をハンドル５付の押しねじ６により加圧させ
ると、ヘアピン状に曲がるサーモサイフォン１はＬ型に
展開されて使用状態になる。

そこで集熱部ａを穿孔機により茶園へ垂直に掘ってある
孔へクレーンを使って挿入し、孔を埋め戻して放熱部ｂ
が地表上を這うように設置したとき、この放熱部ｂが前
記集熱部ａに対して１〜２°の上り勾配を有するように
設定すると、放熱部ｂの内側に於て凝結した熱媒体が重
力の作用で集熱部ａへ確実に帰還されるようになるもの
で、この状態はサーモサイフォン１を構成する材料の特
性により保持されて、農作業時に機械や器具が触れても
変形や損傷を生ずることがなく、又、鋼管製のサーモサ
イフォンは熱伝導姓に優れるため、地熱を有効に利用し
て茶園の凍霜害防止を効果的に行い得るものである。

８は茶園の上側に張設した保温覆で、熱伝導率の悪い高
分子化合物の繊維を茶樹の呼吸作用を阻害しない程度の
空隙率ができるように不織布としたものを用い、これを
円弧状の弓材９と控杆10とを用いて茶樹の頂部から10mm
程度離れる位置へ円弧状に張設して、茶樹の呼吸作用を
自然状態で行わせながら、地中から取出された熱の外部
への放散と、外からの冷気流入とをなるべく抑制させる
もので、この保温覆は公知の通り夜間だけ設置し、朝に
なれば撤去して、茶樹に陽光や風を充分に当て光合成作
用をも活発に行わせて、茶が玉露やかぶせ茶、或いはハ
ウスによる促成栽培茶のような個性的な香味に乏しいも
のにならず、個性的な香味が豊かな普通煎茶になるよう
にするものである。

ハ．考案の効果 本考案に係る凍霜害防止装置は、密閉型サーモサイフォ
ンを剛性と可塑性を有する鋼管等により形成するから、
放熱部と集熱部をヘアピン状に曲げて運搬し、現場でＬ
型に展開して設置すれば、狭い農道や林道から茶園へ搬
入して設置し、通気可能な保温覆を夜間だけ併用するこ
とにより、凍霜害を効果的に防止させ得るため、現在防
止対策がなくて年々被害に泣かされる茶農家を救済する
ことができる。

サーモサイフォンは、通常の鋼管等に熱媒体を封入する
だけの簡単な構造であり、前述した通りの変形により運
搬、設置も容易にできるから、製作費、設備費が安くて
その償却を短期間で行える経済性がある。

サーモサイフォンに夜間のみ保温覆を併設し、この覆に
茶樹の呼吸作用を妨げない程度の空隙率を持たせたか
ら、夜間の炭酸同化作用が活発に行われ、又、日中は撤
去して光合成作用をも活発に行わせるため、前述の凍霜
害防止の効果と相俟って個性的な香味が豊かな普通煎茶
を高品質、高収率で生産することができる。

という格別な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る地熱利用茶園凍霜害防止装置の実
施例を一部分を破断して示す縦断正面図。第２図は同上
の縦断側面図。第３図は同上装置のサーモサイフォンを
ヘアピン状に曲げた一部分の破断正面図。第４図は同上
をＬ型に展開した一部分の破断正面図。第５図はヘアピ
ン状に曲げたサーモサイフォンをＬ型に展開するための
治具を示す正面図である。 1:サーモサイフォン a:集熱部 b:放熱部 8:適当な空隙率の保温覆

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】地中に埋入された集熱部と地上を這うよう
   に茶園に設置された放熱部とを有する密閉型サーモサイ
   フォンと、夜間のみ茶樹を覆う様に茶園に張設された保
   温覆とで構成される地熱利用茶園凍霜害防止装置であっ
   て、前記密閉型ソーモサイフォンは、剛性と可撓性を有
   する鋼管等に熱媒体を封入するとともに、前記放熱部と
   集熱部とをヘアピン状に曲げたものを、放熱部を地面に
   対して上り勾配となるように現場で略Ｌ型に展開して設
   けて成り、前記保温覆は茶樹の呼吸を阻害しない空隙率
   を有するものであることを特徴とする地熱利用茶園凍霜
   害防止装置。