刺激树液从树木中主动流出的方法技术

一种通过应用金属内衬和弹性管包裹树木、添加隔热外壳、使加热或冷却的抗冻流体流过弹性管来加热或冷却树干的一部分，以刺激树液从树木的多个流出管中主动流出的方法。至少使用一个流体泵、热交换器和控制器根据森林信息和天气历史信息来调节温度，以创建一种更高效的树液收集和处理方法。

【技术实现步骤摘要】
刺激树液从树木中主动流出的方法本申请为2019年03月13日提交的、国际申请号为：PCT/IB2019/000473、进入中国国家阶段日期为2020年09月28日、国家申请号为201980023039.6、标题为“刺激树液从树木中主动流出的方法”的专利申请的分案申请。本申请要求2018年3月13日向美国专利商标局提交的、申请号为62/642,278、标题为“刺激树液从树木中主动流出的方法”的临时申请，与2019年3月13日申请的申请号为16/352,216、标题为“刺激树液从树木中主动流出的方法”的美国非临时申请的优先权，并通过引用将其全部内容合并与此。
本专利技术的实施方案总体上涉及一种用于刺激树液从具有理想汁液的糖枫和其他树木主动流出的方法。
技术介绍
需要一种方法来延长从树木中收获和收集树液的时间。通常通过流出管(有时也称为插口)来收获树液，在树木休眠期间流出管插入到树干上相应的螺纹孔中。树液通过流出管从树中流出，然后被进一步收集。有些是利用树液在重力的作用下滴落并积聚在流出管下方，使用桶或类似的容器实现树液的收集。另一些是将树液吸引到中央树液处理设施，使用真空系统实现树液的收集。目前需要改进树液从树上流出的时间，以及用不损害树木的装置来收集树液。从而可以从所有种类的枫树、胡桃、灰胡桃、椴树、山核桃和其他可能的树木中获取树液。附图说明下面结合附图，具体实施方式将更好理解，附图如下：图1描绘了根据可用于本方法的一个或多个实施例中的部分装置在单棵树上的安装情况。图2描绘了根据可用于本方法的一个或多个实施例中安装有外壳的单树装置。图3描绘了根据可用于本方法的一个或多个实施例中用于刺激树液主动流出系统的实施例。图4为根据可用于本方法的一个或多个实施例中，安装有与树液处理系统连接的枫树林的系统图。图5A和5B描绘了根据可用于本方法的一个或多个实施例中，具有多个可关闭的舷窗和多个紧固件的外壳。图6是根据可用于本方法的一个或多个实施例中连接到网络的处理器的图。图7A和图7B示出了可用于本方法的主锅炉和主制冷机的实施例。图8描绘了可用于本方法的与隔热外壳内的回流软管捆绑在一起的树液收集回路的实施例。图9A和图9B描述了可用于本方法的控制器。图10A和图10B描绘了本专利技术方法的步骤。图11A和图11B描绘了可用于本方法的示例性森林的历史数据库。下面参照列出的附图详细描述本实施例。具体实施方式在详细解释本方法之前，应当理解，本方法不限于特定实施例，并且可以以各种方式来实施或执行本方法。本专利技术涉及一种通过应用金属内衬和弹性管包裹树木、添加隔热外壳，使加热或冷却的抗冻流体流经弹性管来加热或冷却部分树干，从而刺激树液从多个流出管主动流出的方法。使用至少一个流体泵、热交换器和控制器，根据森林信息和天气历史信息来调节温度，以创建一种更高效的树液收集和处理方法。该方法使用的装置通常通过加热或冷却与地面接触的单独一部分树干来人工刺激某些树木产生树液。需要一种在树木休眠期间，在不够温暖的白天和不够寒冷的夜间条件下增加树液产量的方法，并且其中所述在休眠期期间刺激产生的树液产量受环境天气条件影响，从传统树液采收期平均日产量的五分之一至高达传统树液采收期平均日产量的一倍半。有必要增加枫树、胡桃、灰胡桃、椴树、山核桃和其他可能的树木的树液产量。本方法使得操作者仅加热或冷却某些种类树木部分树干以便刺激树液的产生。在本方法的实施例中，可膨胀的隔热外壳或塑料壳将被添加到软管和金属内衬的顶部，以形成一层热空气或冷空气作为隔热层，并作为防风层。为了适应每年不同地点的树木采伐，可以为此外壳使用“可关闭舷窗”设计。本方法还涉及使用主锅炉和主制冷机，其中所述中央锅炉将加热即将被泵出到森林中的流体，而中央制冷机将冷却即将被泵出到森林中的流体。这种方法通过对与地面接触的一小部分树干施冷和除热，来人为地刺激某些树木的树液生成。在本方法的实施例中，夜间寒冷的温度会使树木冻结，然后一部分树干会在白天被加热，从而使树液流淌。可以预料的是，在白天温度接近、但不足以使树液在白天融化的地区，这种日间加热会特别有效。在本方法的实施例中，一部分树干可以在夜间冷却，然后白天温暖的温度可以加热树，导致树液流动。可以预料的是，在夜间温度接近但还不足以使树液冷冻冻结过夜的地区，这种夜间冷却尤其有效。本方法包括以受控方式将来自主锅炉的加热流体或来自主制冷机的冷却流体分配到一棵或多棵树的步骤。在本方法的实施例中，可以热处理或冷处理多棵树，并且这些树可以分布在一个很广的区域，有时可达1000英亩或4046859平方米或更多。本方法可用于树木群，每组树木群有一个“树木加热回路”，可影响如25棵糖枫树的树木群。在本方法的实施例中，每个树木加热回路可以包括：热交换器，将热量从锅炉传递至树木加热液；控制器，获取树木加热液的温度，并且根据需要打开或关闭热交换器；流体泵，例如水泵，连续不断地将树木加热液通过供应软管泵送至树上，并通过回流软管流回热交换器。在本方法的实施例中，用于从树木群收集树液的塑料管件、配件和设备在此可被称为“树液收集回路”，其包括用于树木群的特定组件，例如用于25棵糖枫树。在本方法的实施例中，每个树液收集回路可在树液处理装置中使用真空泵，该真空泵将在塑料管件中产生真空，该真空管将连接到树木的流出管，并将树液通过塑料管件吸入树液处理装置。真空泵还将连接到一个可把树液从塑料管件提取到树液储存罐中的树液提取器，同时保持塑料管件中真空。在实施例中，每个树液收集回路可与加热流体回流软管捆绑在隔热外壳内，以确保树液在寒冷气候下持续流动。在本方法的实施例中，可以使用制冷机来刺激树液的产生，并且来自制冷机的余热可以用于浓缩汁液处理过程以生产糖浆。制冷机引入了一种可回收的废热新来源。在运行制冷机时，可以使用散热器(heatsink)存储废热，而不是释放其热量。反渗透过滤器可用于从树液中除去水，并且在树液进入蒸发器沸腾之前，可以使用散热器对过滤后的树液预热。可以在本方法中使用控制器来调节流向树木的流体的温度。控制器可以使用有关森林的历史信息以及当前气候相关的历史信息来确认是否必须从抗冻流体中去除更多的热量，或者在将抗冻流体输送到森林树木之前是否需要对抗冻流体施加更多热量。本方法可以在树液处理过程中结合使用冷凝器与蒸发器，将蒸发器产生的水蒸气冷凝，以产生更多的纯净水，这些水可以与树液分开装瓶出售。在实施例中，水蒸气冷凝器可以用作热交换器，在浓缩液进入蒸发器进行沸腾之前加热浓缩液。在实施例中，可以用太阳能加热处理树液。优化的抛物面太阳能集热器设备可用来加热所述系统的流体。在本方法的另一种形式中，在树液流出之前，将向森林树木中泵入一段时间的加热的抗冻流体以使树木变暖。然后，树液将开始流动并在加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刺激树液从具有树干的至少一棵活树中主动流出的系统，所述系统包括:/na.金属内衬，包裹每棵活树的一段树干；/nb.缠绕在金属内衬上的至少一根弹性管，每根弹性管连续地接收过热的抗冻流体或过冷的抗冻流体，其中过热或过冷的抗冻流体在-60华氏度至32华氏度的温度下抗冻；/nc.外壳，在金属内衬和外壳之间形成空气绝缘层；/nd.热交换器，流体地连接到与每根弹性管相连的多个供应软管和回流软管，热交换器配置为：/n(i)从第一源接收过热的抗冻流体，并将目标温度下的加热的抗冻流体输送至供应软管，然后传输至至少一棵树周围的至少一根弹性管，并从回流软管接收温度降低1华氏度至200华氏度的过热抗冻流体；或/n(ii)从第二源接收过冷的抗冻流体，并将目标温度下的冷却的抗冻流体传输至供应软管，然后传输至至少一棵树周围的至少一根弹性管，并从回流软管接收温度升高1华氏度至100华氏度的冷却抗冻流体；/ne.至少一个流体泵，在热交换器与供应软管、回流软管之间流体地连接：和/nf.控制器，电连接到热交换器和流体泵；/n其中控制器包括：/n(i)第一处理器；/n(ii)第一数据存储器；/n(iii)数据存储器中的数据库，所述数据库包括：/n①按日期和时间划分的森林抗冻流体的历史目标温度范围；/n②按日期和时间划分的森林抗冻流体的历史目标流体流速；/n③按日期和时间划分的森林历史环境温度；/n④按日期和时间划分的森林历史天气状况；/n⑤按日期和时间划分的森林历史树液流速；/n(iv)第一数据存储器中的树液流量模型，根据森林中历史目标温度范围、历史目标流体流速、历史环境温度、历史天气状况和历史树液流速计算当前目标温度范围及当前目标流体流速，以得到所述森林中按日期和时间划分的最大树液流速；/n(v)第一数据存储器中的计算机指令，用于指示第一处理器控制热交换器，以在计算出的当前目标温度范围内产生加热的抗冻流体或冷却的抗冻流体，用于指示第一处理器控制流体泵，以在计算出的当前目标流体流速范围内泵出加热的抗冻流体或冷却的抗冻流体，以使森林在所述日期和时间上产生最大的树液流速。/n...

【技术特征摘要】
20180313 US 62/642,2781.一种刺激树液从具有树干的至少一棵活树中主动流出的系统，所述系统包括:
a.金属内衬，包裹每棵活树的一段树干；
b.缠绕在金属内衬上的至少一根弹性管，每根弹性管连续地接收过热的抗冻流体或过冷的抗冻流体，其中过热或过冷的抗冻流体在-60华氏度至32华氏度的温度下抗冻；
c.外壳，在金属内衬和外壳之间形成空气绝缘层；
d.热交换器，流体地连接到与每根弹性管相连的多个供应软管和回流软管，热交换器配置为：
(i)从第一源接收过热的抗冻流体，并将目标温度下的加热的抗冻流体输送至供应软管，然后传输至至少一棵树周围的至少一根弹性管，并从回流软管接收温度降低1华氏度至200华氏度的过热抗冻流体；或
(ii)从第二源接收过冷的抗冻流体，并将目标温度下的冷却的抗冻流体传输至供应软管，然后传输至至少一棵树周围的至少一根弹性管，并从回流软管接收温度升高1华氏度至100华氏度的冷却抗冻流体；
e.至少一个流体泵，在热交换器与供应软管、回流软管之间流体地连接：和
f.控制器，电连接到热交换器和流体泵；
其中控制器包括：
(i)第一处理器；
(ii)第一数据存储器；
(iii)数据存储器中的数据库，所述数据库包括：
①按日期和时间划分的森林抗冻流体的历史目标温度范围；
②按日期和时间划分的森林抗冻流体的历史目标流体流速；
③按日期和时间划分的森林历史环境温度；
④按日期和时间划分的森林历史天气状况；
⑤按日期和时间划分的森林历史树液流速；
(iv)第一数据存储器中的树液流量模型，根据森林中历史目标温度范围、历史目标流体流速、历史环境温度、历史天气状况和历史树液流速计算当前目标温度范围及当前目标流体流速，以得到所述森林中按日期和时间划分的最大树液流速；
(v)第一数据存储器中的计算机指令，用于指示第一处理器控制热交换器，以在计算出的当前目标温度范围内产生加热的抗冻流体或冷却的抗冻流体，用于指示第一处理器控制流体泵，以在计算出的当前目标流体流速范围内泵出加热的抗冻流体或冷却的抗冻流体，以使森林在所述日期和时间上产生最大的树液流速。


2.根据权利要求1所述的系统，其中每个弹性管由至少一种外径在5/16英寸至2英寸之间的聚合物材料组成。


3.根据权利要求1所述的系统，其中所述外壳是厚度为1/8英寸至2英寸的无纺布聚合物片材。


4.根据权利要求1所述的系统，其中，控制器包括计算机指令，定期更新计算的所述森林的当前目标温度范围，并更新计算的...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·奥德温宁，
申请(专利权)人：斯科特·奥德温宁，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA