JP2005314983A - 温風循環による屋根の融雪装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、冬季は温風循環による屋根の融雪装置であり、夏季は太陽熱を利用した給湯装置として使用でき、熱効率のよいツララ防止ヒーターと省エネの融雪屋根構造を目的とする。
【解決手段】
屋根裏の空間に送風機付きの熱交換器を設け、屋根裏の空気を温風に変え、吹出口から軒先に向けて温風を吹出し、構成材を温めながら循環して融雪し、夏季は太陽熱によって温められた屋根裏空気を熱交換器によって湯に換えて給湯装置として使用する。また唐草に遠赤ヒーターを取付けてツララの発生を防止し、さらに屋根全体を垂木の部分で２分別
して風道とし、上を棟風道とし、下を戻り風道として循環させる省エネ融雪屋根とする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、トタン葺屋根、瓦葺屋根で、冬季は温風循環による屋根の融雪装置で、夏季は屋根裏に大量に蓄熱される太陽熱、凡そ６５℃位の輻射熱、貫流熱を利用して、給湯装置として使用する、一石二鳥で省エネの、温風循環による屋根の融雪装置に関するものである。

そしてこの発明に使用するツララ防止ヒーターは遠赤外線ヒーターで風の影響で熱の拡散がなく、ツララや氷魂の融解が出来、ツララの発生を妨止することが出来る発明である。

さらにこの温風循環による融雪屋根は、放熱風道として使用でき、立ち上がりが早く、夏季は太陽熱の集熱風道として使用でき、断熱効果が良く、省エネの融雪屋根構造として利用できる。

積雪地帯では冬季の屋根の除雪作業が重労働で且つ危険を伴う人の作業で処理するか、近年屋根の上に、温水管や電熱ヒーター等を、固定金具や耐熱テープ等で付設し、屋根の融雪装置として使用しているが、積雪や氷魂による屋根や装置の破損も多く、大半が天空を暖房しているようなもので熱効率が悪く、屋根裏に結露が発生する欠点もあり、維持管
理が大変である。

屋根の下側に温水管や電熱ヒーター等の付設の融雪装置は、既存屋根には施工が不可能で屋根の葺き替え工事が伴い、施工経費も膨大に掛かり、屋根裏に結露が発生する欠点もあり、維持管理が大変である。

ツララや、氷塊は段々大きく成長し、雨樋や屋根を破損するので、人力で棒等を使って叩き壊し取除いていたが、危険の伴う作業である。

融雪用の屋根は従来の構造の、軒天のガラリ等から空気を取入れ、棟側に排気ガラリを付け自然換気か、機械換気が出来るような構造が多く、屋根の融雪には熱効率や、断熱効果が悪く、結露の原因にもなっていた。
特許第１５６４７１５号公報 特開平０５−１８１４５号公報

この発明は以上の問題点を解決し、既存屋根でも容易に施工でき、又熱効率が良く、維持費が安く、維持管理が容易で、多用途に使用できる。温風循環による屋根の融雪装置と、ツララ防止ヒーター、省エネの融雪屋根、等の構造を提供することを目的とする。

トタン葺屋根、瓦葺屋根の屋根裏の空間に、送風機付熱交換器を設置し、屋根裏の空気を温風に換え、ダクトで分配チャンバーに送り、数多の吹出管（垂木と垂木の間に一本）に温風を等量に分配し、吹出口から、軒先に向けて、温風を吹出させ、鼻隠し、垂木、野地板を温めながら、棟側の熱交換器に戻り温風は循環される。温風で温められた鼻隠し、垂木、野地板からの輻射熱が、トタン板から均一に放熱され、斑なく温風循環による屋根の融雪が出来るようにした発明である。

この熱交換器による温風循環は、屋根全体の温度差が少なく、乾燥空気になり湿度が減少し、結露の発生を防止したもので、その熱源は別設置の温水ボイラーで加熱した媒体の媒体循環によって熱交換される。屋根裏空間での温風の循環は熱効率がよく、維持経費も安く、維持管理が容易である。

夏季は、屋根全体で太陽熱が集熱され、屋根裏に大量に蓄熱される６５℃位の輻射熱や、貫流熱を熱源にして、融雪装置を稼動させ、熱交換器で加熱された媒体を循環させる。温水ボイラーに入る前と、出る前に三方弁を二箇所に付け、（夏、冬）切換えにし、熱交コイルを内蔵した貯湯槽に加熱された媒体を循環させ、貯湯槽内の水を湯に換え、給湯装置として使用できるようにした。一石二鳥で、省エネの温風循環による屋根の融雪装置である。

また、この発明のツララ防止ヒーターは遠赤外線発生装置で、炭素とステンレス材に熱を加えると遠赤外線が放射する特性を利用した装置で、電磁波の放射でツララや氷魂に入射されると、ツララや氷魂の内部から発熱融解する特性があり、寒さや風の影響はあまり受けず、ツララ防止が出来るもので、消費電力が少なく取扱が簡単な発明である。

従って在来屋根の棟側上部に、温風循環器が設置できる高さの下側を、断熱材で仕切り、これを棟風道にし、残った屋根下部の垂木の下側に断熱材を張り、垂木の高さの空間部を戻り風道とし、この温風は棟風道で合流し、温風循環器に戻る。この全風道方式で容積を縮小し、通気口、排気口の無い密閉した空間で、屋根全体が放熱板であり集熱板である。このように屋根の垂木部は空気層、断熱板、屋根裏空間の、三重断熱効果の住み良い居住空間が出来る。

本発明は、トタン葺屋根、瓦葺屋根で、冬季は温風循環による屋根の融雪装置で、夏季は太陽熱を利用した給湯装置として使用でき、熱効率の良いツララ防止ヒーター、及び省エネの融雪屋根の構造技術を提供するもので、施工工事が容易で、熱効率に優れ、維持管理も容易で、現在公知の融雪装置に比較して卓越した効果を奏する。

トタン葺屋根、瓦葺屋根の屋根裏の空間に、送風機付熱交換器を設置して、屋根裏の空気を温風に換え、ダクトで分配チャンバーに送り数多の吹出管に温風を等量に分配して、吹出口から軒先に向けて温風を吹出させ、鼻隠し、垂木、野地板を温めながら棟側の熱交換器に戻り温風は循環される。
この温風で温められた鼻隠し、垂木、野地板の輻射熱が、トタン板から均一に放熱されて、斑なく温風循環による屋根の融雪ができる。

夏季は太陽熱が屋根裏に大量に蓄熱される熱で、熱交換器の媒体が加熱されて貯湯槽内の熱交換コイルに媒体循環させる、貯湯槽内の水を湯に換えて給湯装置として使用できる。

風による影響のない遠赤外線ヒーターを唐草に取付け、ツララや氷魂を融解させる遠赤外線ヒーターを設けること。

屋根組の棟側に送風機付熱交換器が設置出来る高さの下側に断熱材で仕切り、棟風道にして残った軒先側の屋根の垂木の下側に断熱材を張り、垂木の高さの空間を温風の戻風道にし、棟風道で合流させ熱交換器に戻る。全風道方式で容積を縮小し、通気口の無い密閉空間で、屋根全体が放熱板、集熱板になる屋根から三重断熱効果が得られ、住み良い居住空間ができる省エネ融雪屋根を提供する。

本発明に係る実施例を図面に基いて説明する。図１は屋根裏平面図で温風循環による屋根の融雪装置の送風機付熱交換器１、ダクト５、分配チャンバー６、調整管７、吹出管８のレイアウト図である。図２は建家、屋根裏、断面図で系統イメージ図。図３は分配チャンバー６、図４は吹出管の詳細図を示している。図２の屋根裏２６の空気を熱交換器１で温風に換え、図１の温風ダクト５を通ってそれぞれの図５に示す分配チャンバー６から図６に示されているように等量の温風量にされて、図示されているように調整管７を通って図７に図示されているように吹出口９から軒先に温風が吹出される。

そして、この吹出された温風は、図１、図２、図６、図７で図示しているように鼻隠し２３に当り、温風は更に方向を換えて鼻隠し２３から垂木２２、野地板２１を温めながら棟側の熱交換器１に矢印に従って循環される。

図６、図７で示されているように温風で温められた鼻隠し２３、垂木２２、野地板２１（野地板が均一な熱板になる）の輻射熱がトタン板２０から均一に放熱されて斑なく温風循環による屋根の融雪が出来る。

雪は図７のように軒先側の方に多く棟側が少なく積もるので、図４のロ図で示すように吹出管８に補助吹出口１０を上方向４５°に向けて設けることによって、補助温風を上方に向けて吹出させ軒先側の積雪の多い部分を強く温まるようにして平均に斑なく、温風循環による屋根の融雪が出来る。

図１，図２で矢印のように温風が軒先や棟側全体に平均に温風が循環すると屋根全体の温度差がなくなり、斑なく屋根の融雪が出来るばかりか、このように屋根裏の湿度の変わらない空気を加温すると、これと反比例して湿度が減少した乾燥空気になり結露の発生をも防止出来るという効果も生じる。

図１、図２は屋根裏平面図、建屋、屋根裏の断面図で、温風循環による屋根の融雪装置と、熱供給部と貯湯槽の実施例である。冬季は、石油温水ボイラーＢと三方弁Ｖ１と、循環ポンプＰを一次側往き管３で、熱交換器１と接続し、二次側戻り管４で三方弁Ｖ２と温水ボイラー戻り口に接続し媒体（不凍液）の循環による。

そして夏季は図２、図７のイ図、ロ図に示すように、太陽熱がトタン板２０からの貫流熱、輻射熱が野地板２１、垂木２２、軒桁２７に熱伝達され屋根裏２６に大量に集熱される。この温度は６５℃前後の熱で熱交換器１で加熱された媒体を循環し、温水ボイラー往き管に三方弁Ｖ１と戻り管の三方弁Ｖ２の二箇所に貯湯槽ＳＴの熱交換コイルに接続し（夏、冬）切り替えて使用し貯槽内の水を湯に換えて、給湯装置として使用出来る。

このように冬季は温風による屋根の融雪装置とし、夏季は太陽熱を利用した給湯装置として使用できる。一石二鳥で、温風循環は熱効率が良く、維持費が安く、維持管理が容易な、温風循環による屋根の融雪装置である。

そして別に設けるツララ防止ヒーターは本発明の温風循環による屋根の融雪の併設装置であって図８、図９に図示するように、ステンレス管３２の芯に（自己制御）電熱ヒーターを固定し、管とヒーターの隙間に炭素材３１に高分子の練材で練合せ充填する。端はステンレスキャップを溶着する。片端はステンレス管から電線を取出し合成ゴムで防水加工
してステンレスキャップ圧着する。炭素材３１、ステンレス管３２に、電熱ヒーターで加熱すると炭素とステンレスから遠赤外線の電磁波が放射される。炭素、ステンレスは遠赤外線の放射率が大であるから。図９のツララや氷魂に入射されツララの内部から融解する。取り付け場所は、図９の軒先の雨切りの下側、鼻隠し２３の唐草部に取り付けることが効果的である。

さらに、請求項６に記載されている発明は省エネの融雪屋根の構造であって、図１０は建家断面図で、在来工法の屋根組の棟側に熱交換器１が設置できる高さの下側を、当て板４１、断熱材４０、当て板４１、三重構造で仕切り、棟風道にして、残った軒先の屋根の下側に同じような当て板４１、断熱材４０、当て板４１を張り、図１０、図１１の垂木２
２高さの空間（垂木と垂木の空間）部を温風の戻り風道ＷＲにし、温風は棟風道ＲＲで合流し、熱交換器１に戻る。全風道ＲＲ，ＷＲの容積を極力縮小し、通気口、排気口の無い密閉空間で、屋根裏へ輻射熱、貫流熱の移動が無く、熱の全量が野地板、トタン板を温め立ち上がりが早く、熱効率よく維持費の安い、屋根から空気層（ＲＲ，ＷＲ）、断熱材（４０、４１、４０）屋根裏空気層２６と、三重断熱効果で住み易い居住空間が出来る、省エネの融雪屋根の構造。

夏季は、屋根全体で集熱される輻射熱、貫流熱を熱交換器で無駄なく素早く熱交換出来る、全風道方式の効率の良い給湯装置が使用出来る省エネの融雪屋根の構造である。

以上、図示し説明したように、この発明は既存屋根でもトタン張替や屋根改造の必要なく、設置施工が容易に出来、熱効率に優れ、維持管理が容易で、優れた効果を発揮し、床暖房や乾燥機等にも応用できる。

屋根裏平面図 建家及び屋根裏断面図 分配チャンバーでイ図は正面図、ロ図は側面図、ハ図は断面図 吹出管詳細図で、イ図は側面図、ロ図は断面図 吹出口の構成図 屋根裏配管構成図 軒先構造図でイ図は屋根流れ方向断面図、ロ図は横方向断面図 ツララ防止ヒーターで、イ図はヒーター側面図、ロ図は拡大側面図、ハ図は断面図 省エネ屋根の構成図 屋根棟風道の断面図 棟風道拡大詳細図

符号の説明

１ 送風機付熱交換器
２ 送風機
３ 一次側往き管
４ 二次側戻り管
５ 温風ダクト
６ 分配チャンバー
７ 調整管
８ 吹出管
９ 吹出口
１０ 補助吹出口
２０ トタン板
２１ 野地板
２２ 垂木
２３ 鼻隠し板
２４ 軒天井
２５ 天井板
２６ 屋根裏
２７ 軒桁
２８ 母屋受け
２９ 棟木
３０ ヒーター
３１ 炭素材
３２ ＳＵＳ，ＣＵ管
３３ キャップ
３４ 防水キャップ
３５ 取付板
３６ 取付ビス穴
３７ 取付ビス
３８ 差込プラグ
４０ 断熱板
４１ 当て板
Ｂ 加熱機
ＳＴ 貯湯槽
Ｐ 循環ポンプ
Ｖ１ 三方弁（往き）
Ｖ２ 三方弁（戻り）
ＶＪ 温風ダクト接続口
ＥＡ 調整管接続口
ＷＡ 温風入口
ＥＡ 温風出口
ＢＦＪ 調整管 吹出管接続継手
ＴＨ ツララ防止ヒーター
ＷＲ 屋根風道
ＲＲ 棟風道

Claims (6)

1. トタン葺屋根、瓦葺屋根、の屋根裏の空間に、送風機付熱交換器を設置して、屋根裏の空気を温風に換え、ダクトで分配チャンバーに送り、数多の吹出管に温風を等量に分配して、吹出口から軒先に向けて温風を吹き出させ、鼻隠し、垂木、野地板を温めながら棟側の熱交換器に戻り温風は循環され、この温風で温められた鼻隠し、垂木、野地板の輻射熱がトタン板から均一に放熱されて、斑なく温風循環による屋根の融雪ができる。また夏季は太陽熱が屋根裏に大量に蓄熱され、その熱で熱交換器の媒体が加熱されて貯湯槽内の熱交換コイルに媒体を循環させ、槽内の水を湯に換えて給湯装置として使用することを特徴とした温風循環による屋根の融雪装置。
2. 分配チャンバーは、吹出管からの吹出し温風が等量の風量に成るように分配され、この分配、分岐は多数でもでき、このように等量に分配し吹き出すことで、屋根全体が均一に加温でき、施工がワンタッチで接続できることを特徴とした請求項１に記載の温風循環による屋根の融雪装置。
3. 調整管は、分配チャンバーから同一風量に分配されても、分配チャンバーから各吹出管の吹出口までの管長が全て異なり、吹出し風量が変わるので、調整管で管長を合わせることで同一風量に出来る。このため狭い場所でも施工が簡単にワンタッチで接続出来るのを特徴とした請求項１に記載の温風循環による屋根の融雪装置。
4. 吹出管は等量の温風量を同一方向に吹き出させ、この温風は冷えながら上昇するが、吹出管に補助吹出口を管芯上方４５度に開けて温風を吹き出させると、冷めた温風を加温させることができ、軒先から吹出管の長さの部分を補助加温させて垂木、野地板が多く温まるようにし、又既存建屋の軒先の狭い場所まで吹出管が挿入でき、吹出口を一定の位置の場所に設置出来るようにし、斑なく温風循環による屋根の融雪が出来るのを特徴とする請求項１に記載の温風循環による屋根の融雪装置。
5. 軒先の唐草の部分に取付けるツララ防止ヒーターは遠赤外線ヒーターで、ステンレス管の芯にセラミックス電熱ヒーターを固定し、管とヒーターの空隙に、炭素材の練材を練り合せて充填するもので、その端はステンレスキャップをして溶着する。また片端はステンレス管から電線を取出し耐熱合成ゴムで防水加工をし、ステンレスキャップで圧着することで、炭素材はステンレス管に電熱ヒーターで加熱すると、炭素とステンレス管から遠赤外線が放射され、ツララや氷魂の内部から発熱融解し、ツララの発生を防止できることを特徴とした温風循環による屋根の融雪装置に用いるツララ防止ヒーター。
6. 在来屋根組の棟側の上部に、送風機付熱交換器が設置できる高さの下側を断熱材で仕切り、棟風道にして、残った軒先側の屋根の垂木の下側に断熱材を張り、垂木の高さの空間部を、温風の戻り風道にし、棟風道で合流し、熱交換器に戻る。全風道方式で容積を縮小し、通気口、排気口の無い密閉空間で、屋根全体が放熱板、集熱板である屋根構造で、屋根から三重断熱効果で、住み良い居住空間が出来るのが特徴の温風循環による屋根の省エネ融雪屋根の構造。
   

Images