JP2003278329A - 屋根融雪装置及びそれに使用される屋根用鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】屋根表面に水を流下させて融雪する方式を採用
し、簡易な構造で十分な融雪効果を得ることのできる屋
根融雪装置及びそれに利用して最適な屋根用鋼板を提供
する。 【解決手段】屋根用鋼板２０は、トタン、ステンレス、
銅等の材料でできた平板状の鋼板の表面全体にわたって
均一に、無数の凸部２１が設けられている。例えば略半
球形状の凸部２１が縦横に規則的に配置されている。す
ると、屋根の上方から流下してきた水は凸部２１で左右
に分岐され、その分岐された水が、それよりも下流に位
置する凸部２１で更に左右に分岐され、これが繰り返さ
れることで、水の流下経路が屋根全体に均一に拡散され
ていく。よって、熱媒体である水が屋根全体に薄く均一
に流下していき、その結果、屋根全体にわたって十分な
融雪効果が発揮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家屋の屋根上に堆
積する雪を融かす屋根融雪装置と、それに使用される屋
根用の鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】雪の降る地方では、冬季には、屋根に雪
が堆積する。その積雪の重さは非常に重く、家屋が倒壊
するほどである。そのため、雪の降る地方では、堆積し
た雪を屋根から降ろす必要があり、これは大変重要な作
業である。その作業は大変な重労働であり、屋根から転
落する事故で怪我をしたり、最悪の場合には死亡したり
と、大変危険な作業でもある。

【０００３】そこで最近では、屋根の雪降ろしを行わな
くても済むように、屋根勾配を強くして屋根から雪が滑
り落ちやすくしたり、滑りの良い塗料を塗装するなど、
雪が滑り落ちることに重点を置いた構造の屋根が多くな
ってきている。しかし、屋根から滑り落ちた雪は、屋根
の軒先に堆積し、その堆積した雪で軒先が埋もれてしま
い、その結果、窓が雪で埋もれて屋内が暗くなる等、冬
季の生活環境が悪化する要因となっていた。また、軒先
が雪に埋もれてしまうと、その堆積した雪が沈降しよう
とする際に生じる大きな力により、屋根の軒先が壊れて
しまうといった問題も生じていた。

【０００４】こういった問題を改善するには、軒先に堆
積した雪を除排雪してやる必要がある。この作業も大変
な重労働であり、多くの場合、ロータリー除雪機等の機
械を用いた除雪にたよるしかない。しかし、この機械作
業は、隣家までの距離が近くて除雪機の搬入が不可能な
場所では無理であり、また、除雪作業中に機械に巻き込
まれる死亡事故等も発生しやすく、危険な作業である。
しかも、その作業には甚大な費用が必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような事情から、
屋根上に堆積する雪を屋根上で融雪することが考え出さ
れ、そのための屋根融雪装置が各種提案されている。現
在、そのような屋根融雪装置には、大別して４つの方式
が存在する。

【０００６】第１の方式は、電熱を利用して融雪する方
式である。この方式は、莫大な電気代がかかるため、運
転経費が最も多く必要である。第２の方式は、石油ボイ
ラーで不凍液を加熱し、それをパイプ等で循環させて融
雪する方式である。この方式は、屋根のふきかえ等の施
工費が非常に多く必要となる。

【０００７】第３の方式は、通常の住生活から発生する
熱を屋根裏に導き、その熱で融雪する方式である。この
方式は、高気密住宅では有効であるが、屋根裏に結露が
発生しやすく、垂木等の構造物が腐るといった大きな欠
点がある。第４の方式は、地下水や１２℃程度に加温し
た水を屋根の表面に流して融雪する方式である。この方
式は、熱媒体である水を直接流下させて屋根全体で融雪
するため、水と雪とが直接接触することになり、熱効率
が非常に良い。熱効率が良いので、流下させる水の温度
を低く抑えても融雪できる。このように熱媒体の温度を
低くできれば、屋根表面で外気に放射される熱を最小限
に抑えることができるので、融雪能力を高く維持したま
ま、運転経費を極力低く抑えることができる。

【０００８】このように、現在のところ、上記第４の方
式が最も安価で運転経費の少ない屋根融雪装置を実現可
能である。ところが、この第４の方式により屋根全体に
わたって十分な融雪効果を得るためには、水を屋根全体
に薄く均一に流下させる必要があるが、そのための有効
な手段がまだ提案されていない。

【０００９】本発明の課題は、上記従来の問題点に鑑
み、屋根表面に水を流下させて融雪する方式を採用し、
簡易な構造で十分な融雪効果を得ることのできる屋根融
雪装置及びそれに利用して最適な屋根用鋼板を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下のように構成する。すなわち、本発明
は、屋根の上方から熱媒体としての水を流下させて、屋
根上に堆積する雪を融かす屋根融雪装置において、上記
屋根用の鋼板の表面に、上記水の流下経路を屋根全体に
拡散させるための凹凸を均一に設けたことを特徴とする
ものである。また、そのように構成した屋根用鋼板自体
も、本発明の対象となる。

【００１１】このように屋根用鋼板の表面に均一に凹凸
が存在すると、屋根の上方から流下してきた水は屋根表
面の凸部で左右に分岐され、その分岐された水が、それ
よりも下流に位置する凸部で更に左右に分岐され、これ
が繰り返されることで、水の流下経路が屋根全体に均一
に拡散されていく。よって、熱媒体である水が屋根全体
に薄く均一に流下していき、その結果、屋根全体にわた
って十分な融雪効果が発揮される。

【００１２】なお、屋根表面に設ける凹凸の形状、寸
法、間隔等は、水の流下経路を屋根全体に均一に拡散さ
せ得る範囲内で適宜設定可能であり、特定の数値範囲内
に限定されるものではない。また、そのような凹凸を鋼
板表面に形成する加工方法としては、プレス加工、凸部
を接着する方法、凸部を吹き付け塗布する方法等、種々
の方法を採用可能である。

【００１３】更に、屋根材として使用される鋼板には、
トタン板、銅板、ステンレス鋼板、カラー鋼板等、種々
の素材があるが、いずれの素材においても本発明の構成
を適用可能である。また、屋根材を屋根にふく工法とし
ては、平ぶき、瓦棒長尺縦ぶき、横長尺ぶき等がある
が、いずれの工法による屋根材に対しても本発明を適用
可能である。

【００１４】加えて、本発明による屋根用鋼板は、水を
流下させる方式（例えば、水道水や雪解け水を加温して
利用する方式や、地下水をそのまま利用する方式等）の
既存の屋根融雪装置に適用可能である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発
明の一実施の形態に係る屋根融雪装置の概略構成図であ
る。なお、この図に示されている構成は、水を加温して
流下させる方式を採用した既存の屋根融雪装置とも共通
している。本発明の特徴とする屋根用鋼板の構成につい
ては、後から他の図を用いて詳細に説明する。

【００１６】図１に示される装置は、本発明の特徴とす
る屋根用鋼板を採用した屋根１上に熱媒体としての水を
散布する手段である散水パイプ２を有しており、この散
水パイプ２が、屋根１の広さ（面積）等に応じた適当本
数（図１では、一例として２本）だけ、屋根１上の最上
位置や途中位置に横方向に長く敷設されている。この散
水パイプ２には、その長手方向にほぼ均一に散水のため
の小穴が設けられており、この小穴を通して水が屋根１
上に散水される。

【００１７】また、家屋内には、水を加温して上記散水
パイプ２に供給するための手段として、貯水タンク３、
ボイラー４、ポンプ５、６、水温計７等を備えている。
貯水タンク３は、散水用の水を貯蔵するためのタンクで
あり、この貯水タンク３には必要量の水が蓄えられてい
る他、屋根１を流下して雨とい８に落下してきた水（散
水用の水や雪融け水等）が立てとい９を介して貯水タン
ク３に流れ込むことで、水を再利用できるようになって
いる。貯水タンク３には、そこから家屋外へと延びるオ
ーバーフロー管１０が設けられており、貯水タンク３の
貯水量が所定量以上に増えた場合にオーバーフロー管１
０を介して排出される。

【００１８】貯水タンク３はポンプ５を介してボイラー
４に連結されており、貯水タンク３の水がポンプ５によ
りボイラー４に供給される。ボイラー４は、ポンプ５を
介して供給された水を加温する手段であり、ここで加温
された水はポンプ６の吸管側に送られる。一方、貯水タ
ンク３の水もポンプ６の吸管側に直接送られ、これがボ
イラー４で加温された水と混合されて、例えば水温１０
℃〜１５℃程度の水が得られるようになっており、この
水がポンプ６の作用により配水管を介して屋根１上の散
水パイプ２へ送水される。なお、この場合の水温は、ポ
ンプ６の流量とボイラー４の水温設定値を適宜設定する
ことにより決定可能であり、その得られた水温は水温計
７で確認することができる。

【００１９】また、屋外には、降雪の有無を検知する降
雪センサー１１が設置されており、この降雪センサー１
１の検知信号が制御盤１２に入力されている。制御盤１
２は、ポンプ５、６やボイラー４を駆動するための制御
回路等を備えており、降雪センサー１１の検知信号に基
づいた制御を行う。そのような制御回路や降雪センサー
１１自体は公知のものを採用可能であるため、ここでは
具体的な説明を省略する。

【００２０】ここで、本発明の特徴とする屋根用鋼板に
ついて説明する前に、図１に示した屋根融雪装置の全体
的な動作の流れについて、以下に順番に説明する。 （１）屋外の降雪センサー１１で降雪を感じると、その
検知信号が制御盤１２に送られ、それにより装置が起動
する。

【００２１】（２）貯水タンク３に蓄えられている水
は、ポンプ６で屋根１上の散水パイプ２へ送水される。
その時、融雪に適した水温（例えば１０℃〜１５℃）を
得るために、貯水タンク３の水をポンプ５でボイラー４
を通して加温し、これをポンプ６の吸管側に戻して、貯
水タンク３から直接供給される水と混合させる。その際
の水温は、ポンプ６の流量とボイラー４の水温設定で決
定する。

【００２２】（３）散水パイプ２に送られた水は屋根１
上に散水され、その水は、本発明の特徴とする屋根用鋼
板を採用した屋根１上を、独自の拡散作用を発揮しなが
ら流下していく。この拡散作用については、後に詳しく
説明する。熱媒体としての水が屋根１上を流下する際、
降り積もる雪と直接に接触して雪を融かす。

【００２３】（４）屋根１上を流下した水や、融雪によ
って新たに生じた水は、雨とい８で集められ、立てとい
９を通って貯水タンク３に戻される。その時、戻された
水の水温は低くなっている。その後、上記（２）のステ
ップに戻る。 （５）このようにして、上記（２）〜（４）の動作が繰
り返し行われることにより、屋根１上に降りてきた雪
が、屋根１上を流下する水と直接接触することで融けて
いく。その後、降雪が止むと、それを降雪センサー１１
が検知し、その検知信号が制御盤１２に送られること
で、制御盤１２が装置の動作を停止する。すると、屋根
１に揚水されていた水は貯水タンク３に戻り、また、屋
外にある配水管は空になり、よって、水が凍結すること
なく、次の降雪まで装置は待機する。

【００２４】次に、屋根１に使用される屋根用鋼板につ
いて、図２及び図３を参照しながら、以下に具体的に説
明する。なお、図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施
の形態に係る屋根用鋼板２０の平面図とそのＡ−Ａ断面
図であり、図３は屋根用鋼板２０上を水が拡散しながら
流下していく様子を模式的に示す図である。

【００２５】まず図２に示すように、屋根用鋼板２０
は、トタン、ステンレス、銅等の材料でできた平板状の
鋼板の表面全体にわたって、無数の凸部２１を均一に設
けたものであり、同図の例では、略半球形状の凸部２１
を縦横に規則的に配置してある。より具体的には、横方
向に一定ピッチｄ１ で一直線状に整列された凸部群
を、縦方向に一定ピッチｄ２ で配置すると共に、互い
に上下に隣接する凸部群同士を上記ピッチｄ１ の半分
（＝ｄ１ ／２）だけずらしながら配置してある。

【００２６】ここで、凸部２１のサイズや上記ピッチｄ
１ 、ｄ２は、後述する水の拡散作用（水が鋼板全体に
拡散されながら均一に流下していく作用）が得られる範
囲内で適宜設定されるものであり、特に数値的に限定さ
れることはない。一例を示せば、凸部２１の直径が約１
ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であり、それに合わせてピッチ
ｄ１ 、ｄ２ も約１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であるこ
とが、十分な拡散作用を得る上で望ましい。

【００２７】そこで次に、このような構成からなる屋根
用鋼板２０による水の拡散作用について、図３を用いて
具体的に説明する。なお、同図には、一例として凸部２
１が上下３段に配置された範囲内だけが示されている。
まず、図３中に「」として示された第１段目の凸部２
１の間を通過して流れてきた水は、「」として示され
た第２段目の凸部２１の先端部に突き当たって、水の経
路が左右に分岐され、それぞれ第２段目の凸部２１の間
を通過する。この第２段目の凸部２１の間を通過した水
は、今度は、「」として示された第３段目の凸部２１
の先端部に突き当たって、同様に水の経路が左右に分岐
される。以後、同様な作用が繰り返される。

【００２８】このように、水が屋根用鋼板２０上を流下
するにつれて、水の経路が繰り返し分岐されることにな
るため、水は屋根用鋼板２０の全体に拡散されながら薄
く均一に流下していく。その結果、屋根１（図１）の全
体にわたって、場所的に偏り無く、十分な融雪効果が発
揮される。

【００２９】ここで、上記のような凹凸を有する屋根用
鋼板２０は、通常の屋根用鋼板に何らかの凹凸加工を施
すことによって実現できる。例えば、凸部２１に対応す
る凹凸を有する型（例えば、周面に凹凸を設けたロー
ラ）を用いて通常の屋根用鋼板にプレス加工を施すこと
によって実現してもよい。又は、通常の屋根用鋼板の表
面に、予め金属や樹脂等で作っておいた凸部２１を両面
テープや接着剤等で接着することによって実現すること
も可能である。或いは、いわゆるスクリーン印刷の手法
を利用して、或る程度の厚みを有するシリコーン充填剤
を凸部２１として屋根用鋼板の表面の適所に印刷形成す
ることも可能である。

【００３０】なお、以上に述べた実施の形態では、凸部
２１が規則的に配置された例を示したが、凸部２１は不
規則（ランダム）に配置されていてもよい。その場合
も、上記のような加工方法を採用可能であるが、それ以
外にも、例えば吹き付け塗装等の手法を利用して、細か
な凹凸を不規則に形成するようにしてもよい。ここで、
吹き付け塗装は、従来から壁や屋根の塗装方法として広
く使用されているが、この方法を利用して屋根用鋼板上
に凸部２１を形成するには、吹き付け用の塗料に珪砂の
ような粒子を混合させて吹き付け塗装する。このように
珪砂のような粒子と塗料とが混合して塗装されると、屋
根用鋼板の表面に粒子が均一に付着し、塗料が乾燥する
と上記粒子が凸部２１として屋根用鋼板の表面に固着形
成される。

【００３１】また、図１には水を加温する方式の屋根融
雪装置を示したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、例えば地下水を利用する方式等、水を利用して融
雪する既存の各種屋根融雪装置に適用可能である。地下
水を利用する方式では、図１に示したボイラー４や貯水
タンク３は不要となり、地下水をポンプでそのまま散水
パイプまで揚水するだけの単純な構成となる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、屋根用鋼板の表面に均
一に凹凸が存在し、その凹凸により、水の流下経路が屋
根全体に均一に拡散されていくため、熱媒体である水が
屋根全体に薄く均一に流下していき、その結果、屋根全
体にわたって十分な融雪効果を発揮することができる。

【００３３】しかも、屋根用鋼板の表面に凹凸が存在す
ることにより、次のような更なる効果も期待できる。 （１）凹凸を付けたことで、滑りにくい屋根にすること
ができ、屋根上での作業の安全性を高めることができ
る。

【００３４】（２）屋根自体の強度が強くなる。 （３）凹凸により光が乱反射されるので、屋根の美観が
良くなる。 （４）凹凸により屋根全体の表面積が増すため、夏季に
おいては放熱効果が期待でき、屋根の温度上昇を抑える
ことができる。

【００３５】（５）ペンキを塗り替えできるので、保守
が容易で耐久性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る屋根融雪装置の概
略構成図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る屋根用鋼板２０を
示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断
面図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る屋根用鋼板２０上
を水が拡散しながら流下していく様子を模式的に示す図
である。

【符号の説明】

１ 屋根 ２ 散水パイプ ３ 貯水タンク ４ ボイラー ５、６ ポンプ ７ 水温計 ８ 雨とい ９ 立てとい １０ オーバーフロー管 １１ 降雪センサー １２ 制御盤 ２０ 屋根用鋼板 ２１ 凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 利夫 山形県東根市神町東一丁目10番地の41

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屋根の上方から熱媒体としての水を流下
   させて、屋根上に堆積する雪を融かす屋根融雪装置にお
   いて、前記屋根用の鋼板の表面に、前記水の流下経路を
   屋根全体に拡散させるための凹凸を均一に設けたことを
   特徴とする屋根融雪装置。
2. 【請求項２】 屋根の上方から熱媒体としての水を流下
   させて、屋根上に堆積する雪を融かす屋根融雪装置に使
   用される、前記屋根用の鋼板において、その表面に、前
   記水の流下経路を屋根全体に拡散させるための凹凸を均
   一に設けたことを特徴とする屋根用鋼板。