JP2008190253A

JP2008190253A - 太陽光発電併用の雪下ろし用のユニット

Info

Publication number: JP2008190253A
Application number: JP2007027194A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nomura; 野村康博; Toshiaki Makihata; 敏秋巻幡
Original assignee: NOMURA FOOSHIIZU KK; TOKEN ENGINEERING KK; Nomura Fooshiizu KK
Current assignee: NOMURA FOOSHIIZU KK; TOKEN ENGINEERING KK; Nomura Fooshiizu KK
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-08-21

Abstract

【課題】安価で小型であるにも拘わらず対象とする屋根の広狭に容易に対応して屋根全体の雪を下ろすことができると共に、晴天時には太陽光発電もできる、太陽光発電併用の雪下ろし用のユニットを提供する。
【解決手段】通電すると発熱する透明なフィルムヒータ（３）が貼られた強化ガラス（４）からなる表皮層の下側に、所定の間隔をいて太陽光発電用パネル（５）を設け、所定面積のユニットを構成する。表皮層（３，４）と太陽光発電用パネル（５）の間には、支持部材（１０）を設け、表皮層（３，４）と太陽光発電用パネル（５）の間に、断熱層空間を形成する。フィルムヒータ（３）に通電して、パネル上に積雪した雪を一部融雪し、雪を自重により屋根の勾配に沿って滑り、落とす。
【選択図】図１

Description

本発明は、屋根上に軒先から棟方向および幅方向に敷設されるように選定されている所定面積の、ヒータを備えた板状の表皮層を有する、雪下ろし用のユニットに関するもので、より具体的にはフィルムヒータと太陽光発電用パネルとが組み合わされた太陽光発電併用の雪下ろし用のユニットに関するものである。

豪雪地帯では建築物の屋根に降り積もる雪は、従来周知のように、主として人的な手作業により定期的に下ろされている。このような手作業による雪下ろしは、高齢者にとっては過酷な肉体労働で、また転落事故等を伴う危険な作業でもある。そこで、後述するように特許文献１、２等により雪下ろし装置すなわち融雪屋根が提案されている。

一方、太陽光発電装置は、従来周知の太陽光発電パネルとして屋根上に設置されている。このため場所も取らず、屋根に降り注ぐ太陽光を有効に利用でき、クリーンな発電装置として注目されている。
特開２００３−３２８５０３特開２００６−２１４１０７

特許文献１には融雪屋根が示されている。この融雪屋根は、屋根材が炭素複合材から形成され、そして屋根は加熱手段で加熱されるようになっている。また、特許文献２には、金属製の屋根材に面状発熱体を接触させて雪を融かすようにした融雪屋根が示されている。

上記特許文献１、２に示されている融雪屋根は、いずれもヒータを備えているので、ヒータに通電することにより屋根に降る雪をその都度融かすことができる。このため人力による雪下ろしが不要である。しかしながら、問題点も多い。例えば、いずれの融雪屋根も降雪時には、融雪し続けなければならないので、屋根の温度を融点付近に常時保持するために多量のエネルギーを必要とする。また、特許文献１に示されている融雪屋根は、瓦状に形成されているので、広狭様々な屋根にも一応対応できると認められるが、既存の屋根材の上には適用が困難と思われる。また、融雪屋根が炭素複合材から形成されているので高価になることが予想される。さらには、ヒータへの通電方法は必ずしも明確でないが、屋根全体に通電して一度に融雪しようとすると大電流が必要となり、個人住宅用の融雪屋根としては不向きである。特許文献２に示されている融雪屋根は、広狭様々な屋根に適用しようとすると、現場において大がかりな敷設作業が必要となり、コスト高になる恐れがある。また、大電源装置を格別に必要とする。

特に、特許文献１および特許文献２に記載の融雪屋根は、いずれも前述の太陽光発電パネルを設置しようとすると問題がある。すなわち、融雪屋根は不透明で太陽光は通さないので、太陽光発電パネルは融雪屋根の上に敷設しなければならず、いずれの融雪屋根も用をなさなくなる。また、雪は付着性があるので、太陽光発電パネルの上だけでなく、その周りにも覆い被さるように雪が付着し、その重みで太陽光発電パネルおよび融雪屋根自体を痛めてしまう恐れもある。さらには、従来周知の太陽光発電用パネルは、屋根上の障害物となって大量の雪が付着し、重量により既存の屋根でさえ傷めかねず、このため豪雪地帯では太陽光発電パネルの設置自体が困難でもある。

したがって、本発明は、安価で小型で、屋根の広狭に容易に対応して敷設でき、晴天時には太陽光発電が可能であり、積雪時には屋根全体の雪を下ろすことができると共に、エネルギー効率も良く、大きな電源装置も格別に必要としない、屋根上に敷設される太陽光発電併用の雪下ろし用のユニットを提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、所定面積の雪下ろしユニットから構成される。ユニットは、透明なフィルムヒータが貼られた強化ガラス、アクリル樹脂等の光透過性の透明材料の板を表皮層とし、表皮層の下に所定の間隔をおいて太陽光発電用パネルが設けられる。また、表皮層と太陽光発電用パネルの間には格子構造の支持部材が設けられ、表皮層と太陽光発電用パネルの間は、断熱用の空間となっている。この空間は完全な密閉空間ではなく、多少の空気の出入りが許容されている。したがって、熱膨張あるいは収縮により太陽光発電用パネルが破損するようなことはない。また、気密に関してはラフに、安価に製作することもできる。このようなユニットは、電源接続用端子線を備え、個別に通電されるようになっている。上記のようなユニットは、傾斜のある屋根上に縦方向および幅方向に敷設される。

かくして、請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、屋根上に軒先から棟方向および幅方向に敷設されるように選定されている所定面積の、ヒータを備えた板状の表皮層を有する、雪下ろし用のユニットであって、前記表皮層は、強化ガラス、アクリル樹脂等からなる光透過板と、該光透過板の表面に貼られた透明なフィルムヒータとからなり、
前記表皮層の下側には、所定の間隔をおいて太陽光発電用パネルが設けらていると共に、前記フィルムヒータには電源接続用端子線が、前記太陽光発電用パネルには受電用端子線がそれぞれ設けられている。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の太陽光発電併用の雪下ろし用ユニットにおいて、前記表皮層と前記太陽光発電用パネルの間には、格子構造の支持部材が設けられ、前記支持部材を挟んだ前記表皮層と前記太陽光発電用パネルの間は、断熱用の空気層となるように構成される。

以上のように、本発明による太陽光発電併用の雪下ろし用のユニットは、表皮層は、強化ガラス、アクリル樹脂等からなる光透過板と、該光透過板の表面あるいは裏面に貼られた透明なフィルムヒータとからなり、該表皮層の下側には、所定の間隔をおいて太陽光発電用パネルが設けらているので、雪下ろし時にはフィルムヒータに通電して、フィルムヒータが光透過板の表面に貼られているときはフィルムヒータと直接接する雪だけを融かし、フィルムヒータが光透過板の裏面に貼られているときは光透過板と接する雪だけを融かし、雪の摩擦係数を小さくし、積もった雪の自重と屋根の勾配により、雪を重力により落下させることができる。また、晴天時等には表皮層を通過した太陽光を太陽光発電用パネルで受けて発電することがができる。このように、本発明によると、必要に応じて雪下ろしすることができと共に発電もすることができるという、本発明に特有の効果が得られる。

また、本発明によると、太陽光発電併用の雪下ろし用のユニットは所定面積に構成され、傾斜のある屋根に軒先から棟方向および幅方向に敷設されるように選定されているので、現場において広狭様々な屋根上に容易に敷設できるという本発明に特有の効果が得られる。すなわち、工場において安価に製造されたユニットを、現場において屋根に適用するだけであるので、安価に既存の屋根上に敷設できる。そして、雪下ろしの際には所定のユニットのフィルムヒータに通電して、所定のユニット上の雪を落とすことができるので、すなわち屋根全体の雪を複数回に分けて落とすことができるので、家庭用の小電源で落とすことができる効果も得られる。請求項２に記載の発明によると、表皮層と太陽光発電用パネルの間は、断熱用の空気層となっているので、フィルムヒータで加熱される熱が効率よく融雪に利用され、さらにエネルギー効率が高まる。

以下、本発明の実施の形態を図１、図２により説明する。図１の（イ）は、本実施の形態に関わる太陽光発電併用の雪下ろし用ユニットの主要部分を示す斜視図で、その（ロ）は（イ）においてＡ−Ａ線で切断した断面図、その（ハ）は同様に（イ）においてＢ−Ｂで切断した断面図である。そして、図２は本実施の形態に関わる太陽光発電併用の雪下ろし用ユニットの外観形状を示す斜視図である。

本実施の形態に係わる太陽光発電併用の雪下ろし用のユニットは、図２に示されているように、平面形状が略矩形を呈する主要部分１と、その４側部に取り付けられているあるいは囲っている金属製の側板２、２、…とから構成され、全体として薄い箱状を呈している。主要部分１は、図１（イ）に示されているように、概略板状の表皮層と、板状の中間層と、同様に板状を呈する下層とからなり、それぞれの層の間は支持部材１０、１１、…で所定間隔に支持・保持されている。

表皮層は、通電すると発熱する周知の透明なフィルムヒータ３が貼られた強化ガラス４から構成されている。中間層は周知の太陽光発電用パネル５で構成され、そして下層はユニット全体の剛性を確保する補強材６から構成されるている。表皮層は、中間層の上に設けられた格子状の梁部材である第１の支持部材１０、１０、…によって支持され、中間層は下層の上に設けられた格子状の梁部材である第２の支持部材１１、１１、…によってそれぞれ支持されている。この第２の支持部材１１、１１、…は、断面形状がＵ字形を呈する梁材で構成されている。第１の支持部材１０、１０、…は、板材から構成され、第２の支持部材１１の略真上になるよう配置されている。これにより、第１の支持部材１０にかかる荷重は、第２の支持部材１１に直接的にかかることになる。このように構成されている太陽光発電併用の雪下ろし用のユニットは、工場での生産、敷設現場までの運搬、屋根上での敷設工事等に鑑みて、例えば縦９０ｃｍ、横１８０ｃｍ、厚さ４ｃｍの直方体の箱として構成されている。
なお、図１、２には示されていないが、フィルムヒータ３には通電用の端子線が、太陽光発電用パネル５には、受電用の端子線がそれぞれ設けられている。また、蓄電装置も備えている。

次に、上記実施の形態の作用について説明する。既存の屋根の上に本実施の形態に関わるユニットを軒から棟にかけて、および屋根の横方向にも隙間なく敷き詰める。このとき、ユニット間にわずかな隙間が生じるが、この隙間に雪や雨水が入らないよう隙間をふさぐようパテやテープ等で目張りをしても良い。そして、それぞれのユニットのフィルムヒータ３の端子線を、図示されないコントローラを介して電源装置に接続する。また、それぞれのユニットの太陽光発電用パネル５の端子線を、図示されない受電装置あるいは蓄電池に接続する。

降雪時には雪が上記ユニットの上に積もる。ユニットには第２の支持部材１１、１１、…および第１の支持部材１０、１０、…が設けられてそれぞれの層を支持しているので、相当な厚さの積雪の重みにも耐えられる。ある程度積もったらコントローラを操作し、所定の選択されたユニットのフィルムヒータ３に通電する。このとき、屋根上のすべてのユニットに同時に通電することも可能であるが、一度の大消費電力を抑えるため、例えば棟から軒にかけて並んだ１列分の下方の軒のユニットから順次通電することが好ましい。通電されたユニット上の雪は、表皮層に接する部分が一部融ける。摩擦係数が小さくなって、雪は自重により軒先の方へ滑り、そして地上へ落下する。１列分のユニットの除雪が終了したら、次の列のユニットに通電し除雪する。以下同様にして、屋根全体の雪が落とされる。

このようにして除雪するとき、前述したように表皮層と太陽光発電用パネル５との間は、多少の空気の出入りはあるが断熱空間となっているので、フィルムヒータ３による発熱の熱エネルギーが効率よく融雪に利用される。なお、表皮層と太陽光発電用パネル５との間を完全な密封状態にすると、夏期等に閉じこめられた空気が熱膨張し圧力が高まりユニットを痛めることもあり得るが、本実施の形態のように多少の空気の出入りがある準密封状態に保つことになりユニットの破損が免れる。

一方、太陽光が得られるときは、透明なユニットの表皮層を透過した太陽光を、中層の太陽光発電用パネル５が受光し、発電することができる。発電された電気は端子線を通じて受電装置に送電され、蓄電され融雪その他様々な電気機器の電力源として利用される。

上記実施の形態は、様々な変形が可能である。例えば上記実施の形態ではフィルムヒータ３は、強化ガラス板４の表面にが貼られているが、フィルムヒータ３の保護のため、フィルムヒータ３の上にさらに保護シートを貼ることもできる。また、強化ガラス４の表面に代えて裏面に貼っても良い。さらには、強化ガラス板４に代えてアクリル樹脂製の光透過板材で構成することもできる。また、上記実施の形態では除雪時のユニットのフィルムヒータ３への通電は、人による手動的な操作で行うように説明されているが、センサーと組み合わせて自動的に通電のタイミングを判断するコントローラを設けても良い。すなわち、降雪量を計測するセンサや、温度センサ等を設け、コントローラに接続する。センサで検知される雪の積雪量をコントローラが監視し、所定量積もったときに、所定のユニットのフィルムヒータ３への通電を開始する。このように実施すると自動的に雪下ろしが行われるので、雪下ろしのしの忘れを防止できる。

本実施の形態を示す図で、その（イ）は太陽光発電併用の雪下ろし用のユニットの主要部を示す斜視図で、その（ロ）は（イ）において線Ａ−Ａで切った断面図、その（ハ）は（イ）においてＢ−Ｂで切った断面図である。本実施の形態を示す図で、太陽光発電併用の雪下ろし用のユニットの全体を示す斜視図である。

符号の説明

１雪降ろし用のユニット主要部２側板
３フィルムヒータ４強化ガラス板
５太陽光発電用パネル６補強材
１０支持部材１１支持部材

Claims

屋根上に軒先から棟方向および幅方向に敷設されるように選定されている所定面積の、ヒータを備えた板状の表皮層を有する、雪下ろし用のユニットであって、
前記表皮層は、強化ガラス、アクリル樹脂等からなる光透過板と、該光透過板の表面あるいは裏面に貼られた透明なフィルムヒータとからなり、
前記表皮層の下側には、所定の間隔をおいて太陽光発電用パネルが設けらていると共に、前記フィルムヒータには電源接続用端子線が、前記太陽光発電用パネルには受電用端子線がそれぞれ設けられていることを特徴とする、太陽光発電併用の雪下ろし用ユニット。
請求項１に記載の太陽光発電併用の雪下ろし用ユニットにおいて、前記表皮層と前記太陽光発電用パネルの間には、格子構造の支持部材が設けられ、前記支持部材を挟んだ前記表皮層と前記太陽光発電用パネルの間は、断熱用の空気層となっていることを特徴とする、太陽光発電併用の雪下ろし用ユニット。