JP2016094729A - 融雪ヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】線状ヒータ３０からの熱を面方向の全域に容易かつ確実に伝達することができ、それにより、降る雪が融雪されずに屋根などにそのまま積雪として残ってしまうのを確実に阻止することのできる融雪ヒータＡ１〜Ａ４を提供する。【解決手段】線状ヒータ３０を備えた融雪ヒータＡ１であって、所要面積を持つ伝熱性金属薄板１０の上に、適数本の伝熱性金属材からなる線状ヒータ収容部材２０が間隔を置いて配置されており、線状ヒータ３０は線状ヒータ収容部材２０の内面および伝熱性金属薄板１０の上面に接した状態で線状ヒータ収容部材２０内に収容されている。【選択図】図４

Description

本発明は、融雪ヒータに関する。

降雪地帯では、屋根の上に面状の融雪ヒータを敷設して融雪を行い、雪下ろし作業の低減とともに、雪庇やつららが形成されるのを防止して、それらの落下による危険を回避している。

面状の融雪ヒータの一例として、特許文献１には、フレキシブル性のある素材で形成された表面シートと裏面シートの間にフレキシブル性のある線状ヒータを適当な間隔をあけて配置した構成の屋根用融雪シートが記載されている。表面シートと裏面シートを構成するフレキシブル性のある素材としては、合成樹脂、不織布、織布などが例示されている。

特許文献２には、面状の融雪ヒータの他の例として、融雪すのこが記載されている。この融雪すのこは、ＰＴＣ素子を備える線状ヒータが、両側へ突出するフランジ部を有する伝熱カバー内に、当該伝熱カバーの内側面に当接した姿勢で収容されており、さらに、伝熱カバーと交差するように適数本の伝熱性の梁材が配設されていて、前記フランジ部の側面が前記梁材に面接触した姿勢で位置決め固定されている。伝熱カバーおよび梁材の素材には、アルミニウムやステンレス、鉄などの伝熱性能に優れた素材が用いられている。

また、面状の融雪ヒータなどで用いる線状ヒータとして、ＰＴＣ素子を用いた線状ヒータが知られており、その一例が、特許文献３、４に記載されている。

特開平８−２８０９４号公報 特許第４８０５７５３号公報 特開２００５−２７３４０６号公報 特開２０１４−１６４８７８号公報

特許文献１に記載の屋根用融雪シートは、フレキシブル性のある線状ヒータを上下から挟み込む表面シートと裏面シートとして、合成樹脂、不織布、織布などであるフレキシブル性の材料が用いられているが、これらの材料は伝熱性に乏しく、線状ヒータの熱が屋根用融雪シートの面方向に伝わり難い欠点がある。

特許文献２に記載の融雪すのこは、伝熱カバーおよび梁材に伝熱性能に優れた素材を用いており、さらに、両側へ突出するフランジ部を有する伝熱カバー内に、ＰＴＣ素子を備える線状ヒータが、伝熱カバーの内側面に当接した姿勢で収容されているので、線状ヒータの熱は伝熱カバーに容易に伝達される。また、伝熱カバーの熱はそのフランジ部を介して梁材に伝達されるので、融雪すのこの全体にわたって線状ヒータの熱が容易かつ確実に伝達される利点がある。しかし、特許文献２に記載の融雪すのこは、適数本の伝熱カバーと適数本の梁材とが格子状に組み合わされた形状となっており、格子間の隙間が大きい場合には、その隙間に降りそそぐ雪に対しての伝熱性が不十分となり、融雪されずにそのまま積雪として残ってしまうことが起こりうる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、融雪ヒータであって、線状ヒータからの熱を面方向の全域に容易かつ確実に伝達することができ、それにより、降る雪が融雪されずに屋根などにそのまま積雪として残ってしまうのを確実に阻止することのできる融雪ヒータを提供することを課題とする。

本発明による融雪ヒータの第１の形態は、線状ヒータを備えた融雪ヒータであって、所要面積を持つ伝熱性金属薄板の上に、適数本の伝熱性金属材からなる線状ヒータ収容部材が間隔を置いて配置されており、前記線状ヒータは前記線状ヒータ収容部材の内面および伝熱性金属薄板の上面の双方または少なくとも一方に直接または適宜の伝熱性材料を介して接した状態で線状ヒータ収容部材内に収容されていることを特徴とする。

本発明による融雪ヒータの第２の形態は、線状ヒータを備えた融雪ヒータであって、所要面積を持つ伝熱性金属薄板の上に、伝熱性金属材からなり適数本の線状ヒータ収容部が一体成形された伝熱カバー材が配置されており、前記線状ヒータは前記線状ヒータ収容部の内面および伝熱性金属薄板の上面の双方または少なくとも一方に直接または適宜の伝熱性材料を介して接した状態で前記伝熱カバー材の前記線状ヒータ収容部内に収容されていることを特徴とする。

上記第１の形態の本発明による融雪ヒータは、所要面積を持つ伝熱性金属薄板を備え、その上に、伝熱性金属材からなる線状ヒータ収容部材が間隔を置いて配置された構成を備え、かつ、線状ヒータは線状ヒータ収容部材の内面および伝熱性金属薄板の上面の双方または少なくとも一方に直接または適宜の伝熱性材料を介して接した状態で線状ヒータ収容部材内に収容されている。そのために、線状ヒータが発する熱は、線状ヒータ収容部材の全表面および伝熱性金属薄板の全表面に容易にかつ確実に伝達されるようになり、線状ヒータ収容部材の上に降る雪はもちろん、隣接する線状ヒータ収容部材の間の隙間に降る雪も、伝熱性金属薄板に伝達された熱によって、例えその間隔が広い場合であっても確実に融雪されるようになり、融雪ヒータの上に降る雪は確実に融雪される。なお、上記の「適宜の伝熱性材料」としては、アルミ箔のような薄い伝熱性材料を例示できる。

上記第２の形態の本発明による融雪ヒータでは、所要面積を持つ伝熱性金属薄板の表面は前記伝熱カバー材によってほぼ覆われる。そして、線状ヒータは、第１の形態の融雪ヒータと同じように、線状ヒータ収容部の内面および伝熱性金属薄板の上面の双方または少なくとも一方に直接または適宜の伝熱性材料を介して接した状態で線状ヒータ収容部内に収容されている。そのために、第２の形態による本発明による融雪ヒータにおいても、線状ヒータが発する熱は、伝熱カバー材の全表面および伝熱性金属薄板の全表面に容易にかつ確実に伝達されるようになり、伝熱カバー材の上に降る雪、すなわち融雪ヒータの上に降る雪は確実に融雪される。ここでも、上記の「適宜の伝熱性材料」としては、アルミ箔のような薄い伝熱性材料を例示できる。

第１の形態である本発明による融雪ヒータでは、融雪ヒータに所要の機械的強度を持たせるために、線状ヒータ収容部材は所要の剛性を備える必要があり、そのために伝熱性金属薄板と比較して厚みの厚い材料が用いられるが、適数本の線状ヒータ収容部材を間隔を置いて配置するようにしたことにより、線状ヒータ収容部材全体に必要な素材の量を低減することができ、低コスト化と軽量化が可能となる。

第２の形態である本発明による融雪ヒータでは、適数本の線状ヒータ収容部が一体成形された伝熱カバー材を用いており、第１の形態の融雪ヒータと比較して伝熱カバー材に係る材料費が高くなりまた重いものとなるが、伝熱性金属薄板に対する伝熱カバー材の組み付けが容易となる利点がある。

本発明において、伝熱性金属薄板、線状ヒータ収容部材および伝熱カバー材の素材としては、アルミニウム、ステンレス、鉄などの伝熱性能に優れた素材を例示できるが、コストと軽量性の観点から、アルミニウム材は最も好適である。

一般に、融雪ヒータにおいて、高い融雪効率を上げるためには、それを屋根の上などに設置したときに、融雪ヒータの持つ熱が設置体側、すなわち屋根側に逃げてしまわないことが望ましい。そのために、本発明による融雪ヒータの一態様では、前記伝熱性金属薄板の裏面側に前記伝熱性金属薄板よりも熱伝導性の小さい材料からなる断熱層が積層されていることを特徴とする。

この態様では、断熱層によって伝熱性金属薄板の保有する熱が設置体側に逃げていくのを阻止することができるので、高い融雪効果を上げることができる。断熱層の素材としては、例として、合成樹脂発泡体などが挙げられる。

本発明による融雪ヒータにおいて、低コスト化および軽量化のために、伝熱性金属薄板は線状ヒータ収容部材および伝熱カバー材と比較して、厚みの薄いものを用いることが推奨される。その場合、融雪ヒータ全体としての剛性が不十分となる恐れがあり、設置環境によっては、屋根等への設置作業が容易に行えないことが起こりうる。そのために、本発明による融雪ヒータの一態様では、前記伝熱性金属薄板の裏面側に前記伝熱性金属薄板よりも剛性が高くかつ熱伝導性の小さい材料からなる裏打ち材が積層されていることを特徴とする。

この態様では、裏打ち材によって融雪ヒータに所要の剛性が備えられるので、設置環境の如何を問わず、設置作業が容易化する。また、裏打ち材の熱伝導性は伝熱性金属薄板よりも小さいので、裏打ち材を通して熱が屋根等に逃げるのを回避でき、融雪ヒータとしての融雪効率が低下することもない。裏打ち材は、伝熱性金属薄板の裏面に直接積層するか、伝熱性金属薄板の裏面に断熱層が積層される場合には、前記断熱層の裏面側に積層する。裏打ち材の素材としては、非発泡樹脂板、低発泡樹脂板、板材などを例示できる。

本発明による融雪ヒータにおいて、発熱源となる線状ヒータには特に制限はなく、従来知られた任意の線状ヒータを用いることができる。好ましくは、上記した特開２００５−２７３４０６号公報あるいは特開２０１４−１６４８７８号公報に記載されているＰＴＣ素子（Positive Temperature Coefficient）を用いた線状ヒータであり、この形態の線状ヒータは、一定温度の安定した熱平衡状態を保つことができ、かかる温度制御に際してセンサや制御コントローラ等を組み込む必要がないことから、好適である。

本発明によれば、線状ヒータからの熱を面方向の全域に容易かつ確実に伝達することができ、それにより、降る雪が融雪されずに屋根などにそのまま積雪として残ってしまうのを確実阻止することのできる融雪ヒータが提供される。

第１の形態の融雪ヒータを示す平面図。 第１の形態の融雪ヒータの側面図。 第１の形態の融雪ヒータから部品の一部を除去した状態の平面図。 第１の形態の融雪ヒータの要部を説明するための断面斜視図。 線状ヒータの曲がり部を説明するための斜視図。 第２の形態の融雪ヒータを示す平面図。 第２の形態の融雪ヒータの要部を説明するための断面斜視図。 第１の形態の融雪ヒータの第１の変形例を説明するための図４に相当する断面斜視図。 第１の形態の融雪ヒータの第２の変形例を説明するための図４に相当する断面斜視図。

以下、図面を参照して、本発明による融雪ヒータの幾つかの実施の形態を説明する。
［第１の形態］
図１〜図５は、本発明による融雪ヒータの第１の形態を示している。この融雪ヒータＡ１は、矩形状である伝熱性金属薄板１０と、その上に配置される伝熱性金属材からなる線状ヒータ収容部材２０と、該線状ヒータ収容部材２０に収容される線状ヒータ３０とを基本的に備える。

この例において、伝熱性金属薄板１０には厚さ１ｍｍのアルミニウムの平板を用いており、その大きさは約１８００×６５０ｍｍである。線状ヒータ収容部材２０には厚さ２ｍｍのアルミニウム材を用いている。

図示の例において、９本の線状ヒータ収容部材２０が、互いに平行にかつ所要の間隔を置いて、伝熱性金属薄板１０の上に適宜の固定手段により固定配置されている。各線状ヒータ収容部材２０は、図４によく示すように、両側壁２１と天板２２と、両側壁２１の底辺から両側に水平方向の広がるフランジ部２３とで構成される。

各線状ヒータ収容部材２０の長さは、伝熱性金属薄板１０の長手方向の幅とほぼ同じである。その横幅Ｐ、すなわち、左右のフランジ部２３、２３の外端の間の幅Ｐは、図４に示すように、この例では９本の線状ヒータ収容部材２０を伝熱性金属薄板１０の上に配置したときに、隣接する線状ヒータ収容部材２０、２０の間に、隙間Ｓが形成されるような横幅Ｐとされている。したがって、隙間Ｓの領域には伝熱性金属薄板１０の表面が露出しており、伝熱性金属薄板１０の全面を線状ヒータ収容部材２０によって覆うようにする場合と比較して、フランジ部２３の横幅を小さくすることができ、材料費の低減となる。

線状ヒータ３０は、この例においては、基本的に、前記した特許文献３、４に記載されるＰＴＣ素子を用いた線状ヒータを用いている。具体的には、図４に示すように、中心に熱源となるＰＴＣ素子３１が配設されており、その両端に導体３２、３２が接続端子を介して接続されており、それらを柔軟性のある合成樹脂からなる絶縁体３３で被覆して成形されている。

この例において、線状ヒータ３０は断面扁平な形状をなしており、図４に示すように、それが断面矩形状である線状ヒータ収容部材２０内に収容された状態で、その周面が線状ヒータ収容部材２０の内周面と伝熱性金属薄板１０の上面に接した状態となるように、大きさが設定されている。すなわち、線状ヒータ３０の上面は線状ヒータ収容部材２０の天板２２の裏面に密接し、下面は天板２２の裏面に対向する伝熱性金属薄板１０の上面に密接し、両側面は線状ヒータ収容部材２０の両側壁２１の内面に密接するようにされている。既存の線状ヒータ３０を用いる場合には、上記のような密接状態が得られるように、線状ヒータ収容部材２０の形状と大きさを設定する。

なお、線状ヒータ３０が線状ヒータ収容部材２０の内周面と伝熱性金属薄板１０の上面の双方に接していることは伝熱性の向上の観点から望ましい態様であるが、そのいずれか一方にのみ接していても、所要の伝熱性は確保することができ、所期の目的は達成可能である。また、線状ヒータ３０が線状ヒータ収容部材２０の内周面と伝熱性金属薄板１０の上面に接する態様は、図示のもののように直接的に接触する態様であってもよく、図示しないが、アルミ箔のような薄い伝熱性材料を介して接する態様であっても、所期の目的は達成可能である。

線状ヒータ３０は、図３に示すように、すべての線状ヒータ収容部材２０内を蛇行しながら通過するようにして、融雪ヒータＡ１に取り付けられる。その際に、各線状ヒータ収容部材２０の両端部には線状ヒータ３０の屈曲部３４が生じることとなり、図５に示すように、該屈曲部３４は、線状ヒータ３０が断面扁平形状であることから、上方に迫り出した姿勢となる。

融雪ヒータにおいて、線状ヒータ３０の屈曲部３４を外部に露出した状態にしておいても、所期の目的はほぼ達成できる。しかし、図示の例では、屈曲部３４から発生する熱も融雪に有効に利用するため、また融雪ヒータの構造的安定性を高くするために、その部分を外側からカバーすることのできる伝熱カバー４０をさらに備えている。そして、該伝熱カバー４０の大きさと形状は、線状ヒータ３０の屈曲部３４ができるだけ大きな面積で伝熱カバー４０の内側面に接することができるような大きさと形状とされている。線状ヒータ３０と伝熱カバー４０との接触も、直接的な接触であってもよく、アルミ箔のような薄い伝熱性材料を介して接する態様であってもよい。

上記の融雪ヒータＡ１は、融雪の目的で、例えば建物の屋根の上に設置される。線状ヒータ３０に通電することにより、線状ヒータ３０は発熱する。発熱した熱は、線状ヒータ３０が密接している領域を介して線状ヒータ収容部材２０および伝熱性金属薄板１０に伝達する。さらに、線状ヒータ収容部材２０のフランジ部２３を介して、線状ヒータ収容部材２０から伝熱性金属薄板１０に伝達する。それにより、伝熱性金属薄板１０はその全面が効果的に熱せられる。線状ヒータ収容部材２０の部分に降ってくる雪は、線状ヒータ収容部材２０が加熱されていることで、直ちに溶けて水となる。また、隣接する線状ヒータ収容部材２０、２０の間に降ってくる雪も、伝熱性金属薄板１０はその全面が加熱されていることから、その場で直ちに溶けて水となる。融雪ヒータＡ１はその全面に伝熱性金属薄板１０が位置しており、融雪ヒータＡ１の上に降りそそぐ雪が融雪ヒータＡ１を設置した屋根に達することはない。そのために、屋根における融雪ヒータＡ１を設置した領域においては、ほぼ完全に融雪が進行し、雪下ろし作業を大きく省力化することができる。また、軒先に雪庇やつららが形成されるのも阻止することができるので、それらの落下による危険も防止することができる。

［第２の形態］
図６および図７を参照して、本発明による融雪ヒータの第２の形態を説明する。第２の形態の融雪ヒータＡ２は、上記した適数本の線状ヒータ収容部材２０に変えて、所要面積を持つ伝熱性金属薄板１０の上に、伝熱性金属材からなり適数本の線状ヒータ収容部２０Ａが一体成形された伝熱カバー材５０が配置されている点で、第１の形態の融雪ヒータＡ１と相違している。他の構成は、実質的に第１の形態の融雪ヒータＡ１と同じであり、同じ部材には同じ符号を付すことで詳細な説明は省略する。

融雪ヒータＡ２において、前記伝熱カバー材５０の横幅と長さは、伝熱性金属薄板１０の横幅と長さにほぼ等しい。伝熱カバー材５０には、その長手方向に沿って、適数本（図示の例では９本）の線状ヒータ収容部２０Ａが、互いに平行に、一体成形されている。線状ヒータ収容部２０Ａは断面矩形状であり、その中に断面扁平な線状ヒータ３０が収容される。線状ヒータ収容部２０Ａの断面形状と大きさは、第１の形態の融雪ヒータＡ１における線状ヒータ収容部材２０の両側壁２１と天板２２がなす形状と大きさが同じであり、それにより、線状ヒータ収容部２０Ａ内に収容された状態では、第１の形態の融雪ヒータＡ１と同様に、線状ヒータ３０の外周面は線状ヒータ収容部２０Ａの内面および伝熱性金属薄板１０の上面に密接した状態となっている。

なお、融雪ヒータＡ２においても、線状ヒータ３０は線状ヒータ収容部２０Ａの内面および伝熱性金属薄板１０の上面との双方に接触していてもよく、いずれか一方にのみ接触していてもよい。また、接触は、直接的な接触であってもよく、アルミ箔のような薄い伝熱性材料を介して接する態様であってもよい。

融雪ヒータＡ２では、隣接する線状ヒータ収容部２０Ａの間のスペースは、伝熱性金属薄板１０と伝熱カバー材５０との２重構造となっており、双方に線状ヒータ３０からの熱が伝達されることで、その領域での融雪効率はさらに高いものとなる。また、融雪ヒータＡ２の全面が伝熱カバー材５０で覆われていることで、融雪ヒータＡ２は第１の形態の融雪ヒータＡ１と比較して、より剛性の高いものとなり、設置作業等が容易となる利点もある。

［第１の形態の融雪ヒータの第１の変形例］
図８を参照して、第１の形態の融雪ヒータの第１の変形例を説明する。この融雪ヒータＡ３は、図１〜図５に基づき説明した融雪ヒータＡ１における伝熱性金属薄板１０の裏面に適宜の断熱材からなる断熱層６０が積層されている点で相違している。他の構成は融雪ヒータＡ１と同じであってよく、同じ符号を付すことで、詳細な説明は省略する。

融雪ヒータＡ３では断熱層６０を備えることにより、伝熱性金属薄板１０の保有する熱が屋根等の設置体側に逃げていくのを阻止することができる。それにより、融雪ヒータＡ１と比較して、より高い融雪効果を上げることができる。断熱層の素材としては、限定されないが、発泡ポリスチレンシートのような発泡樹脂シートを例として挙げることができる。図示しないが、図６および図７を参照して説明した融雪ヒータＡ２における伝熱性金属薄板１０の裏面に、上記のような断熱層６０を積層することもでき、同様な作用効果が得られる。

［第１の形態の融雪ヒータの第２の変形例］
図９を参照して、第１の形態の融雪ヒータの第２の変形例を説明する。この融雪ヒータＡ４は、図１〜図５に基づき説明した融雪ヒータＡ１における伝熱性金属薄板１０の裏面に適宜の断熱材からなる断熱層６０が積層され、該断熱層６０の裏面に、さらに、伝熱性金属薄板１０よりも剛性が高い材料からなる裏打ち材７０が積層されている点で相違している。他の構成は融雪ヒータＡ１と同じであってよく、同じ符号を付すことで、詳細な説明は省略する。

融雪ヒータＡ４では断熱層６０を備えることにより、伝熱性金属薄板１０の保有する熱が屋根等の設置体側に逃げていくのを阻止することができることに加え、裏打ち材７０によって融雪ヒータＡ４に所要の剛性が備えられるので、屋根上などに設置するときの作業が容易となる利点がある。裏打ち材７０の素材としては、非発泡樹脂板、低発泡樹脂板、板材などを例示できる。図示しないが、図６および図７を参照して説明した融雪ヒータＡ２における伝熱性金属薄板１０の裏面に、上記のような断熱層６０と裏打ち材７０とを積層することもでき、同様な作用効果が得られる。

［第１の形態の融雪ヒータの第３の変形例］
図示しないが、第１の形態の融雪ヒータの第３の変形例では、図１〜図５に基づき説明した融雪ヒータＡ１における伝熱性金属薄板１０の裏面に、伝熱性金属薄板１０よりも剛性が高くかつ熱伝導性の小さい材料からなる裏打ち材７０が、直接に積層されている。この態様の融雪ヒータでは、裏打ち材７０によって融雪ヒータに所要の剛性が備えられるので設置作業が容易化する。また、裏打ち材７０の熱伝導性は伝熱性金属薄板１０よりも小さいので、裏打ち材７０を通して熱が屋根等に逃げるのは回避でき、融雪ヒータとしての融雪効率が低下することもない。図示しないが、図６および図７を参照して説明した融雪ヒータＡ２における伝熱性金属薄板１０の裏面に、直接、伝熱性金属薄板１０よりも剛性が高くかつ熱伝導性の小さい材料からなる裏打ち材７０を積層してもよく、この場合でも、同様な作用効果が得られる。

Ａ１〜Ａ４…融雪ヒータ、
１０…伝熱性金属薄板
２０…線状ヒータ収容部材、
２０Ａ…線状ヒータ収容部
２１…両側壁、
２２…天板、
２３…フランジ部、
３０…線状ヒータ、
３１…ＰＴＣ素子、
３２…導体、
３３…絶縁体、
３４…線状ヒータの屈曲部、
４０…伝熱カバー、
５０…伝熱カバー材、
６０…断熱層、
７０…裏打ち材。

Claims (4)

1. 線状ヒータを備えた融雪ヒータであって、所要面積を持つ伝熱性金属薄板の上に、適数本の伝熱性金属材からなる線状ヒータ収容部材が間隔を置いて配置されており、前記線状ヒータは前記線状ヒータ収容部材の内面および伝熱性金属薄板の上面の双方または少なくとも一方に直接または適宜の伝熱性材料を介して接した状態で線状ヒータ収容部材内に収容されていることを特徴とする融雪ヒータ。
2. 線状ヒータを備えた融雪ヒータであって、所要面積を持つ伝熱性金属薄板の上に、伝熱性金属材からなり適数本の線状ヒータ収容部が一体成形された伝熱カバー材が配置されており、前記線状ヒータは前記線状ヒータ収容部の内面および伝熱性金属薄板の上面の双方または少なくとも一方に直接または適宜の伝熱性材料を介して接した状態で前記伝熱カバー材の前記線状ヒータ収容部内に収容されていることを特徴とする融雪ヒータ。
3. 前記伝熱性金属薄板の裏面側に前記伝熱性金属薄板よりも熱伝導性の小さい材料からなる断熱層が積層されていることを特徴とする請求項１または２に記載の融雪ヒータ。
4. 前記伝熱性金属薄板の裏面側に前記伝熱性金属薄板よりも剛性が高くかつ熱伝導性の小さい材料からなる裏打ち材が積層されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の融雪ヒータ。

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