JP2015086566A

JP2015086566A - 通気採熱型融雪および滑雪方法

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Publication number: JP2015086566A
Application number: JP2013224924A
Authority: JP
Inventors: 横山孝男; Takao Yokoyama; 石川堯; Takashi Ishikawa; 高橋隆一; Ryuichi Takahashi
Original assignee: IG Kogyo Co Ltd
Current assignee: IG Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-05-07

Abstract

【課題】本発明は、地熱、太陽熱を利用した通気採熱型融雪および滑雪方法に係るものである。【解決手段】大地地面ＧＬ下１ｍ以上で温度が１０℃位で安定した地中に暗渠採熱兼除湿管８を形成し、暗渠採熱兼除湿管８に外気ＳＡを通過させることにより採熱してドライなドライエアＤＡとし、さらに金属外壁材２の金属製表面材５ａ裏面に外壁通気路４を形成し、外壁通気路４に外気ＳＡを通過させることにより採熱してドライなドライエアＤＡとし、ドライエアＤＡを金属屋根材３裏面の屋根通気路５を通過させるように形成した通気採熱型融雪および滑雪方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、地熱、太陽熱を利用した通気採熱型融雪および滑雪方法に係るものである。

北陸地方以北の、東北地方、北海道等の積雪の多い地域では、家屋等の屋根から堆積した雪を降ろす雪下ろし作業が必要となる。しかしながら、高齢化が加速し、この雪下ろし作業は、重労働となり、さらに、屋根からの落下、落雪等の危険が伴うものであった。この雪下ろし作業を不要とするために、地熱等の自然熱を利用し、雪を融かす融雪装置が使用されている。（例えば、特許文献１〜３参照）。また、夏期においては屋根からの熱吸収により、家屋内が温められ、冷房効率の低下に課題があった。

特開昭６２−００１９８１号公報実開昭５９−１１５０６９号公報実開昭６１−００３８３２号公報

しかしながら、特許文献１は「軒先部分の融雪構造」であって、軒先部分の構造が複雑で、コストの面で大きな課題があった。また、引用文献２は水、不凍液等の熱媒体を地熱により温め、熱媒体により融雪する「融雪装置」であり、メンテナンスの点において課題があった。さらに、引用文献３は「融雪屋根を有する建築物」であり、砕石等の蓄熱材よりなる地熱漕により温められたエアにより、屋根上の積雪を融雪するものであるが、地熱を利用するには熱変換効率が悪く、思うような効果が得られないという課題があった。

本発明はこのような欠点を解決するために、大地地面下１ｍ以上で温度が１０℃位で安定した地中に暗渠採熱兼除湿管を形成し、暗渠採熱兼除湿管に外気を通過させることにより採熱してドライエアとし、さらに金属外壁材の金属製表面材裏面に外壁通気路を形成し、外壁通気路に外気を通過させることにより採熱してドライエアとし、ドライエアを金属屋根材裏面の屋根通気路を通過させるように形成した通気採熱型融雪および滑雪方法を提供するものである。

本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法によれば、（１）雪降ろし、排雪作業等の危険で重労働な作業が回避出来る。（２）自然の熱である太陽光・地熱を利用するためにランニングコストが小さい。（３）外気を外壁通気路に通すことにより、太陽熱による熱を熱交換することにより温めることが出来る。また、地面下１〜３ｍ位の１０℃位で安定した地面を利用するために、（４）設置コスト・設備費を低減出来る。（５）外気の乾燥した空気を使用するために、結露の発生しない健康的な屋内空間を形成出来る。（６）地熱は真冬の厳冬期でも温度変化が殆ど無く、高効率で利用出来る。（７）夏場における絶対温度が大きい外気を、地面内の暗渠採熱兼除湿管内で冷やして除湿出来ると共に、除湿された水滴は暗渠採熱兼除湿管により外部に排出出来るので、結露の発生しない健康的な屋内空間を形成出来る。（８）電力や化石燃料等の発熱を利用しないために低炭素負荷であり同時に熱のゴミを作らない。等の特徴、効果がある。

本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法の代表的一例を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法の代表的一例を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法の代表的一例を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法の代表的一例を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法に使用する大地熱交換部の一例を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法に使用する暗渠採熱兼除湿管の一例を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法に使用する金属外壁材の代表的一例を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法に使用する金属外壁材の施工状態を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法に使用する通気路形成断熱材の代表例的一例を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法に使用する金属屋根材の施工状態を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法のその他の実施例を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法のその他の実施例を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法のその他の実施例を示す説明図である。本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法のその他の実施例を示す説明図である。

以下に図面を用いて本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法について詳細に説明する。図１〜図５は本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法を示す一部切り欠き断面図であり、Ａは外壁熱交換部、Ｂは大地熱交換部、Ｋは家屋、Ｓは屋根上に積もった積雪、Ｔは太陽、ｔは太陽光、ＧＬは地面である。

壁下地αは、主柱、間柱等の躯体と、躯体の屋内側に内装材、屋外側に防風透湿シート、躯体間に形成したグラスウール等の断熱材１、等により形成したものであり、断熱材１の屋内側に形成される内装材は床材、内壁材、天井材などから形成されているものである。

外壁熱交換部Ａは図１〜図４、図７、図８に示すように、壁下地α上全面にポリスチレンフォーム等の断熱材１を形成し、断熱材１上に図７に示すような長尺状に形成された金属製表面材５ａよりなる金属外壁材２を固定具βにより複数枚、その雄雌嵌合により連結して形成したものである。

このように金属外壁材２を形成することにより、金属外壁材２の金属製表面材５ａと壁下地α間に土台部の通気口７から軒天空間６まで連通した外壁通気路４が形成されるものである。

外壁通気路４は、通気口７から軒天空間６まで連通した空間であり、図８に示すように金属外壁材２毎に外壁通気路４が形成されるために、壁には複数本の外壁通気路４が形成されるものである。また、外壁通気路４を通すことにより、ドライエアＤＡをドライなエアとし、躯体αなどへの湿気による悪影響を防止出来るものである。

また、金属外壁材２を熱伝導性の良好な金属製表面材５ａとすることにより、通気口７から外壁通気路４に流入する外気ＳＡは、太陽Ｔの太陽光ｔによる熱により温度が上昇し、ドライエアＤＡとして送風ファン１２により軒天空間６に送風されるものである。

金属製表面材５ａの素材としては、金属薄板、例えば鉄、アルミニウム、銅、ステンレス、チタン、アルミ・亜鉛合金メッキ鋼板、ガルバリウム鋼板、ホーロー鋼板、クラッド鋼板、ラミネート鋼板（塩ビ鋼板等）、サンドイッチ鋼板（制振鋼板等）、等（勿論、これらを各種色調に塗装したカラー板を含む）の一種をエンボスロール成形、あるいはプレス成形して形成したものである。

大地熱交換部Ｂは図１、図５（ａ）（上から見た平面図）、図５（ｂ）（横から見た断面図）、図６に示すように地面ＧＬの下１ｍ以上（１ｍ〜３ｍ位）の、温度が１０℃位で安定した温度に形成された極浅い地中に暗渠採熱兼除湿管８を配設し、給気口９より送風ファン１０により屋外の外気ＳＡを吸い込み、地熱により温められたドライエアＤＡを軒天空間６に送風するものである。なお、各装置間は通気パイプ１１により接続されているものである。また、暗渠採熱兼除湿管８の埋設深さは、各地方によって異なるものであり、随時変更できるものである。勿論、地面ＧＬ下１ｍ以上の温度が１０℃以上ある地面ＧＬ下に暗渠採熱兼除湿管８を配設することも出来るものである。

大地熱交換部Ｂは、地面ＧＬの下１ｍ以上（１ｍ〜３ｍ位）位の温度が１０℃位で安定した極浅い地中に、地面ＧＬの地中内に暗渠採熱兼除湿管８を配設するだけの構造であるために、施工工期が短く安価に形成出来るものである。

暗渠採熱兼除湿管８は、暗渠集水配水管、暗渠有孔管、地中埋設透水管透水管（ドレイン管、ドレン管）、コルゲート管（波形管）、有孔管、穴あきパイプ、等とも呼ばれ、一般的には地中に埋め込むことで水を集め、排水するために形成するものである。

暗渠採熱兼除湿管８の断面は、図６に示すように波形の蛇腹状に形成され、自由自在に折り曲げ可能なパイプ状に形成するものである。このように形成することにより、図５（ａ）、（ｂ）に示すように暗渠採熱兼除湿管８を蛇腹状に配管出来、地中の熱が効率よく暗渠採熱兼除湿管８内の外気ＳＡを温めて、ドライエアＤＡとして給気出来るようにするものである。勿論、図示しないが暗渠採熱兼除湿管８は上下２段、または３段等、水平方向または垂直方向、上下左右方向の複数段でも良いものである。

なお、暗渠採熱兼除湿管８を複数段形成する場合には上下左右互いの位置が重ならないように形成し、効率よく採熱するものである。また、図６に示すように形成した暗渠採熱兼除湿管８に形成された穴８ａより、ゴミや砂等が入り込み、空気の流れを阻害しないように、外周をシート８ｂでカバーすることも出来るものである。この場合には、シート８ｂとして不織布を使用すると、絶対温度が大きい外気ＳＡが地面ＧＬ内の暗渠採熱兼除湿管８内で冷やされ除湿された時に発生する水滴を地中内に排出出来るものである。

屋根Ｙは図１０に示すように形成されるものであり、屋根下地α１上に図９に示すような長尺状の金属製表面材５ａと裏面材５ｂ間に断熱材５ｃを形成して一体化した通気路形成断熱材１ａを固定具βにより複数枚、その雄雌嵌合により連結して形成し、その上に、瓦棒葺き屋根材により形成した金属屋根材３を形成したものである。なお、瓦棒無しの一般的な金属屋根材３を使用しても良いものである。なお、屋根Ｙは金属屋根材３の屋内側に屋根通気路５が形成されれば良く、上記金属屋根材３以外に通気ネット等を使用して形成することも出来るものである。

なお、図では冬期の屋根Ｙ上に積雪Ｓが形成された状態を示している。勿論、冬期の状態は図示した家屋Ｋ上の積雪Ｓを削除した構造である。

通気路形成断熱材１ａの金属製表面材５ａは、金属外壁材２の金属製表面材５ａと同じ材質である。

裏面材５ｂは、金属薄板、例えば鉄、アルミニウム、銅、ステンレス、チタン、アルミ・亜鉛合金メッキ鋼板、ガルバリウム鋼板、ホーロー鋼板、クラッド鋼板、ラミネート鋼板（塩ビ鋼板等）、サンドイッチ鋼板（制振鋼板等）、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネイト樹脂等（勿論、これらを各種色調に塗装したカラー板を含む）の一種をエンボスロール成形、またはプレス成形したもの、あるいは、アルミニウム蒸着紙、クラフト紙、アスファルトフェルト、金属箔（Ａｌ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｃｕ）、合成樹脂シート、ゴムシート、布シート、石膏紙、水酸化アルミ紙、ガラス繊維不織布等の１種、または２種以上をラミネートしたもの、あるいは防水処理、難燃処理されたシート状物からなるものでも良いものである。

断熱材５ｃは例えばポリウレタンフォーム、ポリイソシアヌレートフォーム、フェノールフォーム、塩化ビニルフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリスチレンフォーム、ユリアフォーム等、の合成樹脂発泡体からなるものであり、金属製表面材５ａ、もしくは裏面材５ｂの裏面側に吐出し、加熱して反応・発泡・硬化させて金属製表面材５ａと裏面材５ｂ一体に形成するものである。また、５ｃ中には各種難燃材として軽量骨材（パーライト粒、ガラスビーズ、石膏スラグ、タルク石、シラスバルーン、水酸化アルミニウム等）、繊維状物（グラスウール、ロックウール、カーボン繊維、グラファイト等）を混在させ、耐火性、防火性を向上させることも出来る。

通気路形成断熱材１ａの表面には金属製表面材５ａを凹凸状に形成したものを使用し、この通気路形成断熱材１ａの表面に金属屋根材３を形成することにより、通気路形成断熱材１ａと金属屋根材３間に屋根通気路５を形成するものである。

金属屋根材３の素材としては、積雪Ｓとの摩擦係数の関係でフッ素鋼板が望ましいが、さらに滑り性を向上するために、表面に除雪機用付着防止剤、スキーワックス、離型剤、フィルム貼着鋼板、等を使用することも出来るものである。

また、図示しないが金属屋根材３として形成した瓦棒屋根材の瓦棒部分の高さを積雪よりも高く形成することにより、瓦棒部分における雪切り機能を発揮させ、滑雪を促すことが出来るものである。

次に、通気採熱型融雪および滑雪方法の動作について、図１〜図４を用いて説明する。そこで、図１に示すように冬期の屋根Ｙ上に積雪Ｓが形成され、屋根Ｙが積雪荷重、落雪による危険性等により、家屋Ｋの保全と危険回避のために、積雪Ｓを排除する必要性がある状態とする。

そこで、図２に示すように送風ファン１２により、通気口７からは外気ＳＡを取り込み、外壁通気路４内にて太陽光ｔからの熱交換により外気ＳＡを温めて温められたドライエアＤＡとして軒天空間６へ取り込むものである。

また、図３に示すように積雪Ｓを熱により融雪するために、送風ファン１０を作動させ、大地熱交換部Ｂの暗渠採熱兼除湿管８内に外気ＳＡを通過させることにより、大地熱を外気ＳＡと熱交換させ、外気ＳＡを温められたドライエアＤＡとして軒天空間６へ取り込むものである。

このようにして取り込まれたドライエアＤＡは、送風ファン１０、１２により屋根通気路５内を換気棟Ｃまで通過し、その間に金属屋根材３を介して積雪Ｓと熱交換することにより、積雪Ｓの金属屋根材３との境界を溶かし、積雪Ｓの落雪を促すものである。勿論、軒下部分は人間が通過出来ないような安全策が講じられた状態とするものである。

なお、図４は上記動作を同時に行った状態を示す説明図である。また、図１１は家屋Ｋ全体を示す説明図である。

また、大地は地面ＧＬ下１ｍ以上の深さでは、温度が１０℃以上あって、真冬の厳寒期でも殆ど変化しないばかりか、暗渠採熱兼除湿管８を張り巡らし大地熱交換部Ｂを形成することで、４〜１０Ｗ／（ｈ・平方メートル）の熱量が冬期シーズン中、常時採熱可能である。

さらに、金属外壁材２からの採熱は太陽光の恵まれた好条件の場合に有効であり、夜間や金属外壁材２内の外壁通気路４内の温度が０℃以下の場合には作動を避け、０℃以上の場合にのみ作動させるものである。

夏期は、絶対温度が大きい外気ＳＡを、地面ＧＬ内の暗渠採熱兼除湿管８内で除湿する共に冷却して冷やされたドライエアＤＡとし、屋根Ｙ、家屋Ｋに対して冷却効果を発揮し、室内温度の上昇を抑制する効果も有するものである。

以上説明したのは、本発明に係る通気採熱型融雪および滑雪方法の一実施例に過ぎず、図１２〜１４に示すように形成することが出来る。すなわち、図１２は大地熱交換部ＢのドライエアＤＡを軒天空間６と外壁通気路４内に送風し、地熱と太陽熱により採熱するように形成した構造、図１３は大地熱交換部ＢのドライエアＤＡを直接外壁通気路４内に送風し、地熱と太陽熱により採熱するように形成した構造、図１４は外壁通気路４による採熱を利用しない場合の構造である。勿論、図１２に形成した構造の中で、各径路を遮断したり、通気させたりすることにより、図１３、図１４の採熱構造を採用することが出来るものである。

勿論、夏期は大地熱交換部Ｂにより冷却・除湿されたドライエアＤＡにより、外壁Ｇ、屋根Ｙ部分において冷却効果を発揮するものである。また、夏場は特には図示していないが、図１〜図１４に示した家屋Ｋにおける積雪Ｓを削除した構成である。

α 壁下地
α１屋根下地
β 固定具
Ａ外壁熱交換部
Ｂ大地熱交換部
Ｃ換気棟
ＤＡドライエア
Ｇ外壁
ＧＬ地面
Ｋ家屋
Ｓ積雪
ＳＡ外気
Ｔ太陽
ｔ太陽光
Ｙ屋根
１断熱材
１ａ通気路形成断熱材
２金属外壁材
３金属屋根材
４外壁通気路
５屋根通気路
５ａ金属製表面材
５ｂ裏面材
５ｃ断熱材
６軒天空間
７通気口
８暗渠採熱兼除湿管
８ａ穴
８ｂシート
９給気口
１０送風ファン
１１通気パイプ
１２送風ファン

Claims

大地地面下１ｍ以上で温度が１０℃位で安定した地中に暗渠採熱兼除湿管を形成し、該暗渠採熱兼除湿管に外気を通過させることにより採熱してドライなドライエアとし、さらに金属外壁材の金属製表面材裏面に外壁通気路を形成し、該外壁通気路に外気を通過させることにより採熱してドライなドライエアとし、該ドライエアを金属屋根材裏面の屋根通気路を通過させるように形成したことを特徴とする通気採熱型融雪および滑雪方法。