JP2018080473A - パイプ管並列型融雪装置 - Google Patents

Abstract

【課題】いわゆるブリッジ現象を防止して熱エネルギーを効率的に使用して融雪することができるパイプ管並列型融雪装置を提供する。【解決手段】水蒸気供給口２０と水蒸気排出口３０を備えた並列に設置した複数のパイプ管４０からなり、水蒸気供給口２０には、略中心に水蒸気を供給するための通路を備えた供給口側パイプ栓部材６０が設置され、水蒸気排出口３０には、略中心に水蒸気を排出するための通路を備えた排出口側パイプ栓部材７０が設置されているパイプ管並列型融雪装置１０とした。【選択図】図１

Description

本発明は、建物の屋根上に設置する並列に配置した複数のパイプ管からなるパイプ管並列型融雪装置に関する。さらに言えば、いわゆるブリッジ現象を防止して熱エネルギーを効率的に活用して融雪することができるパイプ管並列型融雪装置に関する。

最近の積雪状態は地球温暖化等の環境変化の影響を受け、例年とは異なるような傾向が見られるようになってきている。即ち、比較的水分を多く含んだ雪と、異常な寒波時に降り積もるパウダー状の雪が交互に重なるように堆積し、互いの相乗効果で、亀裂の入りにくい強固な積雪状態が見られるようになっている。かかる積雪状態により、屋根の端末を巻き込むように堆積した雪が、屋根の軒先部分に偏った荷重として集中し、屋根材である垂木を破損するといった雪害が近年頻繁に起きている。さらに、今後の日本が高齢化社会に向かう事は避けられない事実であり、高齢者の多い山間地域の実情や、軒先を連ねる商店街での屋根雪処理に対する不便さ等を考慮しても、積雪地域における屋根雪の融雪は極めて重要になってきている。

出願人らは、既に、冬期の積雪時における融雪は勿論、夏期においても、水道水等の熱源流体をパネル内部に供給させ、太陽光で温まった熱源流体を給湯に利用する等、年間を通して熱エネルギーを有効に熱交換ができる屋根パネル、即ち、夏の時期の太陽光温水器としての機能も備えた融雪機能付屋根パネル（特開２０１２−０４１８０９）を開発している。しかしながら一方では、水蒸気を通過させることで屋根の融雪を行うことができる、冬場の融雪に特化した融雪装置についての需要も高まっている。

特許文献１には、屋根上の積雪を融かし、かつ雪滑りが発生することのない融雪システムを提供（特許文献１：課題）することを課題とし、「融雪システムは、家屋の屋根に配設された複数の支持部材と、支持部材と交差し、蛇行するように、複数のポリ塩化ビニル樹脂製のパイプを組合せて構築された蛇行パイプ部と、支持部材及び蛇行パイプ部の交差部位を連結し、支持部材に蛇行パイプ部を固定し、吊下支持するパイプ連結固定部と、蛇行パイプ部の内部を流通する不凍液と、不凍液を蛇行パイプ部の最上位置まで汲上げる循環ポンプと、不凍液を加熱する不凍液加熱部を具備する。（特許文献１：解決課題より抜粋）」融雪システムが開示されている。

特開２０１１−１４９２４１号公報

特許文献１に係る融雪システム（特許文献１：発明の名称）は、屋根面に蛇行するように配設された蛇行パイプ部のパイプ内に所定の温度で加熱された熱媒体を流すことにより融雪するシステムである。このような構成であれば、蛇行するように配設された蛇行パイプ部の間には隙間が生じてしまうことになってしまい、積雪量が少ない（１０ｃｍ程度）場合は問題無いと思われるが、積雪量が１ｍ程度になってしまうと、蛇行パイプ部の周囲のみが融雪されてしまうことになり、蛇行パイプ部と積雪との間に空間が生じてしまい（いわゆるブリッジ現象）、この空間の存在によって熱が伝達されなくなり、結果的に雪が解けなくなる。このような傾向は特に外気温が低い場所において顕著である。要するに熱伝達が不均一になると、いわゆるブリッジ現象が発生してしまうという問題があった。

かかる状況を踏まえて出願人らは鋭意開発研究を行った結果、本発明に至ったのである。本発明の目的は、いわゆるブリッジ現象を防止することができ、さらに、効果的に融雪を行うことができるパイプ管並列型融雪装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、屋根上に並列に設置した複数のパイプ管内部に水蒸気を通過させることにより屋根の融雪をするための融雪装置であって、並列に設置した水蒸気供給口と水蒸気排出口を備えた複数のパイプ管からなり、前記水蒸気供給口には、水蒸気を供給するための水蒸気通路を備えた供給口側パイプ栓部材が設置され、前記水蒸気排出口には、水蒸気を排出するための水蒸気通路を備えた排出口側パイプ栓部材が設置されていることを特徴とするパイプ管並列型融雪装置であることを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明おいて、前記複数のパイプ管の少なくとも１つ以上のパイプ管には、前記供給口側パイプ栓部材と前記排出口側パイプ栓部材を、ロッド固定部材を介して連結する複数の穴を備えた中空ロッド部材が設置されているパイプ管並列型融雪装置であることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２に記載された発明において、前記水蒸気供給口には、パイプ管の長手方向と垂直な方向に水蒸気を排出するノズルが設置されているパイプ管並列型融雪装置であることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された発明において、前記複数のパイプ管の隙間を覆うようにアルミシートが設置されているパイプ管並列型融雪装置であることを特徴とするものである。

本願の請求項に記載された発明は、並列に設置した水蒸気供給口と水蒸気排出口を備えた複数のパイプ管から構成されている。そして、水蒸気供給口には、水蒸気を供給するための水蒸気通路を備えた供給口側パイプ栓部材が設置され、水蒸気排出口には、水蒸気を排出するための水蒸気通路を備えた排出口側パイプ栓部材が設置されている。かかる構成であれば、パイプ管とパイプ管に隙間が無くなり、パイプ管が暖められることによって融雪が開始されたとしても、パイプ管と積雪との間に空間が生じることが無いので、パイプ管と積雪との間の空間の存在によって熱が伝達されなくなり、結果的に雪が解けなくなるといういわゆるブリッジ現象を防ぐことができるようになった。

そして、複数のパイプ管の少なくとも１つ以上のパイプ管は、供給口側パイプ栓部材と排出口側パイプ栓部材が、ロッド固定部材を介して中空ロッドにより連結されているので、パイプ管の両端に設置された供給口側パイプ栓部材と排出口側パイプ栓部材が、パイプ管内部を通過する水蒸気の圧力により、外向きの圧力によりパイプ管から外れてしまうのを防ぐことができるようになった。中空ロッド部材には複数の穴が設置されており、複数の穴から水蒸気をパイプ管内部に噴出してパイプ管を暖めることで融雪することができるようになった。

さらに、水蒸気供給口には、パイプ管の長手方向と垂直な方向に水蒸気を排出するノズルが設置されているので、パイプ管内部に乱流を発生させて、より効果的にパイプ管を暖めることで融雪することができるようになったし、並列に設置した複数のパイプ管の隙間を覆うようにアルミシートが設置されているので、より効果的に熱伝導を生じさせることができるようになった。

本実施例に係るパイプ管並列型融雪装置の全体図である。 パイプ管並列型融雪装置の使用状態を説明するための図である。

＜パイプ管並列型融雪装置の構造＞
以下、本発明に係るパイプ管並列型融雪装置１０の一実施形態について、図１〜図２に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施例に係るパイプ管並列型融雪装置１０の全体図である。

図１に記載したように、本実施例に係るパイプ管並列型融雪装置１０は、複数のパイプ管４０から構成されている。それぞれのパイプ管４０は、水蒸気供給口２０と水蒸気排出口３０を備えており、水蒸気供給口２０には、水蒸気を供給するための水蒸気通路５０を備えた供給口側パイプ栓部材６０が設置され、水蒸気排出口３０には、水蒸気を排出するための水蒸気通路５０を備えた排出口側パイプ栓部材７０が設置されている。

パイプ管並列型融雪装置１０において、複数のパイプ管４０の少なくとも１つ以上のパイプ管４０（図１においては７本中３本）には、中空ロッド部材１００が設置されている。中空ロッド部材１００は、供給口側パイプ栓部材６０と排出口側パイプ栓部材７０を、ロッド固定部材８０を介して連結されており、複数の穴９０が穿設されている。中空ロッド部材１００に穿設された複数の穴９０は、中空ロッド部材１００の最も高い位置（頂点）に沿って略直線状に配置されている。

中空ロッド部材１００が設置されていないパイプ管４０において、パイプ管４０の長手方向と垂直な方向に水蒸気を排出するようにノズル１１０が設置されている。そして、並列に設置した複数のパイプ管４０とパイプ管４０の隙間を覆うように保温用のアルミシート１２０が設置されている。尚、本発明においてノズル１１０における、スプレー幅、スプレー角度、スプレーパターン等は、特に限定されることは無く自由に選択（設計を含む）することができる。

本実施例に係るパイプ管並列型融雪装置１０において、パイプ管４０の径は６０ｍｍ〜７０ｍｍ程度で、パイプ管４０の長さは、パイプ管並列型融雪装置１０を設置する屋根のサイズ・形状等に合わせて自由に設計することができる。尚、パイプ管４０とパイプ管４０の隙間は熱伝導的な観点から見れば無いほうが好ましいと言えるが、パイプ管並列型融雪装置１０設置時における作業性等を考慮して１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度にすることも可能である。

さらに、パイプ管並列型融雪装置１０において、中空ロッド部材１１０が設置されているパイプ管４０と、中空ロッド部材１００が設置されていないパイプ管４０との比率について記載すると、図１においては、中空ロッド部材１１０が３本毎（７本中３本）に設置されているが、この比率はパイプ管４０内部を通過する水蒸気の圧力等により調整することになる。要するに、パイプ管並列型融雪装置１０のパイプ管４０内部を通過する水蒸気の圧力を上げた際は、中空ロッド部材１００の設置比率を増やすことになるし、パイプ管並列型融雪装置１０のパイプ管４０内部を通過する水蒸気の圧力を下げた際は、中空ロッド部材１００の設置比率を減らすことになる。

＜パイプ管並列型融雪装置の使用方法＞
図２は、本実施例に係るパイプ管並列型融雪装置１０の使用状態を説明するための図である。図２に記載したように、本発明に係るパイプ管並列型融雪装置１０は、端的に言えば屋根の高い部分に向かって、水蒸気を通過させるための複数のパイプ管４０を並列に並べたものである。本実施例に係るパイプ管並列型融雪装置１０を融雪するために使用する際は、パイプ管並列型融雪装置１０の全面に雪が降り積もっている。図２においては融雪途中の状態、即ち、パイプ管並列型融雪装置１０上部の雪が解けている状態を記載している。実際に融雪する際には、水蒸気発生源であるボイラーから発生させた水蒸気を、パイプ管並列型融雪装置１０の上部側に設置した配管を通過させて、パイプ管並列型融雪装置１０に到達させ、パイプ管並列型融雪装置１０の上部側（屋根の高い側）から水蒸気を下部側（屋根の低い側）のパイプ管並列型融雪装置１０に設置したそれぞれのパイプ管４０を通過させ、最後にパイプ管並列型融雪装置１０の下部側に設置した配管に到達させて、一か所に纏めてから排出できるようになっている。

そして、図２に記載したように、雪が屋根から滑り落ちることが無いように、パイプ管並列型融雪装置１０の下部端に雪止めが設置されている。これは、本発明においては、屋根の上に降り積もった雪を全て解かして液体（水）にして処理することを特に重要視しているためである。屋根の上に降り積もった雪を解かさない状態で屋根から下に落とすと、例えば、家屋回り、道路等に雪が溜まってしまい、人の往来や自動車の交通の妨げになってしまうため、除雪作業、及び除雪した雪の運搬作業等が必要になってしまい好ましくない。本発明においては、かかる事態が発生することが無いように考慮されている。

＜パイプ管並列型融雪装置の効果＞
本発明に係るパイプ管並列型融雪装置１０は、屋根の高い部分に向かって並列に並べた、水蒸気を通過させるための複数のパイプ管４０によって構成されている。かかる構成であれば、パイプ管とパイプ管に隙間が無くなり、パイプ管４０が内部を通過する水蒸気によって暖められることによって融雪が開始されたとしても、パイプ管並列融雪装置１０上面全体に熱が伝導するので、パイプ管４０と積雪との間に空間が生じることが無くなる。その結果、パイプ管４０と積雪との間の空間の存在によって熱が伝達されなくなり、結果的に雪が解けなくなるという「いわゆるブリッジ現象」を防ぐことができるようになった。

そして、パイプ管４０の水蒸気供給口２０には、水蒸気を供給するための水蒸気通路５０を備えた供給口側パイプ栓部材６０が設置され、水蒸気排出口３０には、水蒸気を排出するための水蒸気通路５０を備えた排出口側パイプ栓部材７０が設置されている。水蒸気供給口３０には、パイプ管４０の長手方向と垂直な方向に水蒸気を排出するノズル１１０が設置されている。パイプ管４０の長手方向と垂直な方向に水蒸気を排出することで、パイプ管４０内部に乱流を発生させて、水蒸気がパイプ管４０内部の全体に隈なく行き届くようになり、効果的にパイプ管４０を暖めることで、効率的に融雪することができるようになったため、結果的に「いわゆるブリッジ現象」を防ぐことができるようになった。

さらに、複数のパイプ管４０の少なくとも１つ以上のパイプ管４０は、供給口側パイプ栓部材６０と排出口側パイプ栓部材７０が、ロッド固定部材８０を介して中空ロッド部材１００により連結されているので、パイプ管４０の両端に設置された供給口側パイプ栓部材６０と排出口側パイプ栓部材７０が、パイプ管４０内部を通過する水蒸気の圧力により、即ち、外向きの圧力によりパイプ管４０から外れてしまうのを防ぐことができるようになった。中空ロッド部材１００には複数の穴９０が設置されており、複数の穴９０から水蒸気をパイプ管４０内部に噴出してパイプ管４０を暖めることで、効率的に融雪することができるようになった。

さらに、熱伝導性を考慮して、並列に設置した複数のパイプ管４０の隙間を覆うように保温性を備えたアルミシート１２０が設置されているので、パイプ管４０とパイプ管４０の間に隙間があったとしても、より効果的に熱伝導を生じさせることができるようになったため、結果的に「いわゆるブリッジ現象」を防ぐことができるようになった。

尚、本発明において、水蒸気供給口から排出された水蒸気は、パイプ管並列型融雪装置１０内部、及び配管を通過した後、一か所に纏められ、外部に排出されて再び循環することが無い開放型の水蒸気供給システムであるパイプ管並列型融雪装置１０である。このことは配管等の削減に繋がり、コスト的な観点からも作業性の観点からも好ましいものであるといえる。

＜パイプ管並列型融雪装置の変更例＞
本発明に係るパイプ管並列型融雪装置は、上記した各実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、水蒸気供給口、水蒸気排出口、パイプ管、水蒸気通路、供給口側パイプ栓部材、排出口側パイプ栓部材、ロッド固定部材、穴等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

例えば、パイプ管並列型融雪装置において並列に設置するパイプ管（一例としてφ６０ｍｍ）の内部に径の小さいパイプ管（一例としてφ５０ｍｍ〜φ５５ｍｍ）を設置（挿入）し、内部に設置したパイプ管内部に水蒸気が流れないように栓をすることで、ボイラー等からパイプ管並列型融雪装置に供給される水蒸気が、外側のパイプ管と内側のパイプ管の隙間にのみ流れるようにすることで、パイプ管並列型融雪装置への水蒸気供給量を節約することができるため、エネルギー消費量を押さえつつ効率的に融雪することができる。

本発明に係るパイプ管並列型融雪装置は、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、建物の屋根上に設置する融雪装置の分野において、いわゆるブリッジ現象を防止して熱エネルギーを効率的に活用して融雪することができる融雪装置として好適に用いることができる。

１０・・・パイプ管並列型融雪装置
２０・・・水蒸気供給口
３０・・・水蒸気排出口
４０・・・パイプ管
５０・・・水蒸気通路
６０・・・供給口側パイプ栓部材
７０・・・排出口側パイプ栓部材
８０・・・ロッド固定部材
９０・・・穴
１００・・中空ロッド部材
１１０・・ノズル
１２０・・アルミシート

Claims (4)

1. 屋根上に並列に設置した複数のパイプ管内部に水蒸気を通過させることにより屋根の融雪をするための融雪装置であって、
   並列に設置した水蒸気供給口と水蒸気排出口を備えた複数のパイプ管からなり、
   前記水蒸気供給口には、水蒸気を供給するための水蒸気通路を備えた供給口側パイプ栓部材が設置され、
   前記水蒸気排出口には、水蒸気を排出するための水蒸気通路を備えた排出口側パイプ栓部材が設置されていることを特徴とするパイプ管並列型融雪装置。
2. 前記複数のパイプ管の少なくとも１つ以上のパイプ管には、前記供給口側パイプ栓部材と前記排出口側パイプ栓部材を、ロッド固定部材を介して連結する複数の穴を備えた中空ロッド部材が設置されていることを特徴とする請求項１に記載のパイプ管並列型融雪装置。
3. 前記水蒸気供給口には、パイプ管の長手方向と垂直な方向に水蒸気を排出するノズルが設置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパイプ管並列型融雪装置。
4. 前記複数のパイプ管の隙間を覆うようにアルミシートが設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のパイプ管並列型融雪装置。

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