JP2019027230A - 融雪屋根構造体及び融雪屋根構造 - Google Patents

Abstract

【課題】融雪屋根構造体は、太陽電池モジュール、発熱ヒータ及び遮熱シートの三部材が一体に形成され、一体に形成された三部材の遮熱シートの底面に屋根の上面に着脱可能な吸盤部材が配設されているから、融雪屋根構造体を吸盤部材により屋根の屋根材の上面に固定することができ、吸盤部材により屋根上に敷設することで融雪屋根工事を行うことができる。【解決手段】建物Ｔの屋根Ｒの上面に配設される融雪屋根構造体Ｍであって、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュール１と、太陽電池モジュールの底面に配置された発熱ヒータ２と、発熱ヒータの底面に配置された遮熱シート３とからなり、太陽電池モジュール、発熱ヒータ及び遮熱シートの三部材Ｄは層状に一体に形成され、一体に形成された三部材の遮熱シートの底面に屋根の上面に着脱可能な吸盤部材４を配設した。【選択図】図５

Description

本発明は例えば家屋等の建物の屋根に用いられる融雪屋根構造体及び融雪屋根構造に関するものである。

従来、この種の融雪屋根構造体として、金属板葺き用の金属屋根材の上面に太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールが固着され、その金属屋根材の底面に発熱ヒータが固着され、金属屋根材、太陽電池モジュール及び発熱ヒータの三部材を一体に形成したものが知られている。

特許第３４１８７８１号

しかしながら上記従来構造の場合、金属板葺き用の金属屋根材、太陽電池モジュール及び発熱ヒータの三部材が接着剤等で一体に形成された融雪屋根構造体であるから、既設の屋根構造に適用施工する場合、金属屋根材の張り替え工事及び葺き直し工事が必要となり、このため、新設に比較して、設備費を含む工事費が別途必要となり、施工作業の融通性及び経済性の低下が生ずることがあるという不都合を有している。

本発明はこのような不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の発明は、建物の屋根の上面に配設される融雪屋根構造体であって、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールの底面に配置された発熱ヒータと、該発熱ヒータの底面に配置された遮熱シートとからなり、該太陽電池モジュール、該発熱ヒータ及び該遮熱シートの三部材は層状に一体に形成され、該一体に形成された三部材の該遮熱シートの底面に上記屋根の上面に着脱可能な吸盤部材を配設してなることを特徴とする融雪屋根構造体にある。

又、請求項２記載の発明は、上記発熱ヒータの底面及び側面に絶縁塗料層を形成し、該発熱ヒータの底面に該絶縁塗料層を介して上記遮熱シートを配置してなることを特徴とするものである。

又、請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２記載の融雪屋根構造体が上記屋根としての金属板葺き屋根又は陸屋根の上面に配設されていることを特徴とする融雪屋根構造にある。

本発明は上述の如く、請求項１又は３記載の発明にあっては、融雪屋根構造体は、上記太陽電池モジュール、発熱ヒータ及び遮熱シートの三部材が一体に形成され、一体に形成された三部材の遮熱シートの底面に上記屋根の上面に着脱可能な吸盤部材が配設されているから、融雪屋根構造体を吸盤部材により屋根の屋根材の上面に固定することができ、吸盤部材により屋根上に敷設することで融雪屋根工事を行うことができ、建築現場における融雪屋根構造体の敷設作業を容易に行うことができて融雪屋根工事を容易かつ能率的に行うことができ、新設の場合のみならず、既設の屋根構造にも適用施工することができ、屋根の張り替え工事及び葺き直し工事においては、吸盤部材の吸盤作用を解除することにより屋根の上面から離反することができ、屋根の張り替え工事及び葺き直し工事の完了後に再び複数個の融雪屋根構造体を吸盤部材により屋根の上面に固定することができ、融雪屋根構造体の再利用を図ることができ、このため、施工作業の融通性及び経済性を向上することができ、既存の屋根をそのまま使用することができ、融雪屋根構造体の再利用により屋根工事を少なくして設備費を軽減することができ、融雪屋根構造体を必要な箇所に敷設することができ、いわゆる部分融雪も可能となって設備費及び維持費を低減することができ、かつ、太陽電池モジュールの底面に発熱ヒータが配置されているので、発熱ヒータと太陽電池モジュールとの密着性が高まり、発熱ヒータの熱の太陽電池モジュールへの伝熱性が高まり、太陽電池モジュール上の積雪の融雪効率を向上することができ、さらに、発熱ヒータの底面には遮熱シートが配置されているから、発熱ヒータの熱が下方位置の屋根の上面に無駄に伝達されることを防ぐことができ、それだけ、太陽電池モジュール上の積雪を一層効率的に融かすことができ、積雪による太陽電池モジュールによる電気エネルギーの変換効率の低下を防ぐことができ、又、更に、太陽電池モジュールが一体形成された融雪屋根構造体は屋根の上面に配設されるから、太陽電池モジュールを取り付けるための特別な架台が不要となると共に家屋としての美観を損ねることを防ぐことができる。

又、請求項２の発明にあっては、上記発熱ヒータの底面及び側面に絶縁塗料層を形成し、発熱ヒータの底面に絶縁塗料層を介して上記遮熱シートを配置しているから、上記発熱ヒータと屋根の上面との絶縁を確実に行うことができ、発熱効率の向上並びに感電事故等を防いで使用の安全性を高めることができる。

本発明の実施の第一形態例の部分切欠斜視図である。 本発明の実施の第一形態例の全体横断面図である。 本発明の実施の第一形態例の分離斜視図である。 本発明の実施の第一形態例の分離横断面図である。 本発明の実施の第一形態例の使用状態の横断面図である。 本発明の実施の第一形態例の使用状態の説明図である。 本発明の実施の第一形態例の使用状態の平面図である。 本発明の実施の第二形態例の使用状態の横断面図である。 本発明の実施の第二形態例の使用状態の分離横断面図である。

図１乃至図９は本発明の実施の形態例であって、図１乃至図４は金属瓦棒葺き屋根に適用した融雪屋根構造体の実施の第一形態例、図５乃至図７は金属瓦棒葺き屋根の屋根融雪構造の実施の第一形態例、図８、図９は陸屋根に適用した実施の第二形態例である。

図１乃至図４の第一形態例において、図２の如く、融雪屋根構造体Ｍは、建物Ｔの屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に固定状態で配設され、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュール１と、太陽電池モジュール１の底面に配置された発熱ヒータ２と、発熱ヒータ２の底面に配置された遮熱シート３とからなり、太陽電池モジュール１、発熱ヒータ２及び遮熱シート３の三部材Ｄは層状に一体に形成され、一体に形成された三部材Ｄの遮熱シート３の底面に上記屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に着脱可能な吸盤部材４を複数個、固着状態で配設して構成されている。

この場合、上記太陽電池モジュール１は、軽量かつフレキシブルにして、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池セル１ａが用いられ、太陽電池モジュール１の底面に接着剤Ｓにより発熱ヒータ２を固着配置し、発熱ヒータ２の底面及び側面に絶縁塗料層Ｅを塗布形成し、発熱ヒータ２の底面に絶縁塗料層Ｅを介してアルミ板材等からなる遮熱シート３を接着剤Ｓにより固着し、しかして、太陽電池モジュール１、発熱ヒータ２及び遮熱シート３の三部材Ｄは層状に一体に形成され、一体に形成された三部材Ｄの遮熱シート３の底面に上記屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に着脱可能な合成樹脂製等の吸盤部材４を固着状態で配設し、この場合、吸盤部材４は板状の取付部４ａ及び椀形状の弾性吸盤部４ｂからなり、遮熱シート３の底面に吸盤部材４の板状の取付部４ａを接着剤Ｓにより固着し、吸盤部材４の椀形状の弾性吸盤部４ｂを屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に押圧することにより太陽電池モジュール１、発熱ヒータ２及び遮熱シート３が一体に形成された三部材Ｄを負圧の吸盤作用により屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に固定すると共に吸盤部材４の椀形状の弾性吸盤部４ｂを捲り上げて負圧の吸盤作用を解除することにより三部材Ｄを屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面から離反するように構成している。尚、上記太陽電池モジュール１、発熱ヒータ２及び遮熱シート３の三部材Ｄを相互に接着剤Ｓにより一体に形成しているが、接着剤Ｓの他の固着手段により一体に形成することもできる。又、この場合、上記吸盤部材４は合成樹脂製又はゴム製のものが用いられている。

この場合、上記屋根Ｒの屋根材Ｒ_１は金属瓦棒葺き屋根材であって、亜鉛メッキ鉄板、カラー鉄板、ガルバリウム鋼板（登録商標）などからなり、長手方向左右辺縁にハゼ接合用の立ち上げ部分Ｒａが形成されている。

又、太陽電池モジュール１は、この場合、全体は軽量かつフレキシブルであって、厚さ約２０ｍｍ程度、幅３７ｃｍ程度、長さ２．５ｍ程度のものが用いられ、銅Ｃｕ、インジウムＩｎ、ガリウムＧａ、セレンＳｅの４種類の元素を原料として生成された化合物半導体からなるＣＩＧＳ太陽電池セル１ａが用いられており、上記屋根Ｒの長さや広さに応じて複数個用いられ、図１、図３の如く、端部にそれぞれ出力端子１ｂ・１ｂが突設されている。勿論、薄いステンレス基板上にアモルファスシリコン膜を積層してなる太陽電池セル１ａ、その他の構造のものを用いることもできる。

又、この場合、上記発熱ヒータ２は塗料型の発熱ヒータ２が用いられ、カーボン・ナノマテリアルを利用した樹脂ベースの塗料状のヒータであって、塗布した部位がヒータとして機能する構造とされ、手塗り、曲面塗布、塗布範囲の画定が容易であり、太陽電池セル１ａからの直流１２Ｖ又は２４Ｖの低電圧直流電源が使用可能であり、例えば、商品名「カーボ・イーサーム」（独国・フューチャーカーボン社製）が用いられ、図１、図３の如く、端部にそれぞれ図示省略の正負の電極に接続された入力端子２ａ・２ａが突設された構造となっている。勿論、その他のメーカーの塗料型の製品を用いることができる。

又、上記発熱ヒータ２として、塗料型の発熱ヒータ２ではなく、面状のヒータを用いることもでき、例えば、アルミ箔からなる薄膜状の電熱材を透明ポリエチレン樹脂からなる絶縁材で被覆して全体として厚さが０．２ｍｍ乃至０．５ｍｍ程度の長尺シート状に形成され、端部にそれぞれ入力端子２ａ・２ａが突設されたものを採用することもできる。尚、上記電熱材として、例えば、アルミ箔、アルミ薄板、銅箔、銅薄板、ステンレス薄板等の薄膜状の電熱材を可撓変形性を有する合成樹脂からなる絶縁材で被覆された厚さ０．２ｍｍ乃至０．５ｍｍ程度のシート状の発熱ヒータ２を採用することもあり、また、発熱ヒータ２の表面にフッ素樹脂加工を施したりすることもある。

又、上記発熱ヒータ２の底面及び側面に塗布形成される絶縁塗料層Ｅは、電気絶縁性の高い塗膜を形成する絶縁塗料のスプレー塗布や手塗り塗布により形成され、例えば、合成樹脂系の絶縁塗料が用いられる。

又、上記遮熱シート３としては、屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面への熱の逃げを遮断する意味で遮熱といい、発熱ヒータ２の熱が屋根Ｒに逃げるのを抑える意味では断熱と同意義となり、加えて、防水効果を兼ねた構造のものも適用され、例えば、アルミ板材に限らず、アルミ蒸着をした合成樹脂製シート材を適用することもある。

又、この場合、図３、図４の如く、予め工場において、上記太陽電池モジュール１、発熱ヒータ２及び遮熱シート３の三部材Ｄを相互に接着剤Ｓにより一体に形成し、一体に形成された三部材Ｄの遮熱シート３の底面に上記屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に着脱可能な吸盤部材４を固着状態で配設して融雪屋根構造体Ｍが製作されることになる。

この実施の第一形態例の融雪屋根構造体Ｍは上記構成であるから、図１、図２の如く、予め工場において、上記太陽電池モジュール１、発熱ヒータ２及び遮熱シート３の三部材Ｄを一体に形成し、一体に形成された三部材Ｄの遮熱シート３の底面に上記屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に着脱可能な吸盤部材４を固着状態で配設して融雪屋根構造体Ｍを製作しておくことができ、図５、図６の如く、予め工場において製作された複数個の融雪屋根構造体Ｍ・・は建物Ｔの屋根Ｒの屋根材Ｒ_１・Ｒ_１・・に接着剤Ｓにより屋根勾配方向に亘って接着固定され、太陽電池モジュール１及び発熱ヒータ２を融雪制御手段Ｑに電気的に接続することにより融雪屋根工事を行うことができ、太陽電池モジュール１は太陽光を電気エネルギーに変換し、太陽電池モジュール１からの発電電力により発熱ヒータ２が発熱し、発熱ヒータ２の熱は太陽電池モジュール１上の積雪を融かして除去することになる。

したがって、融雪屋根構造体Ｍは、上記太陽電池モジュール１、発熱ヒータ２及び遮熱シート３の三部材Ｄが一体に形成され、一体に形成された三部材Ｄの遮熱シート３の底面に上記屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に着脱可能な吸盤部材４が配設されているから、複数個の融雪屋根構造体Ｍ・・を複数個の吸盤部材４・・により屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に固定することができ、吸盤部材４により屋根材Ｒ_１上に敷設することで融雪屋根工事を行うことができ、建築現場における融雪屋根構造体Ｍ・・の敷設作業を容易に行うことができて融雪屋根工事を容易かつ能率的に行うことができ、新設の場合のみならず、既設の屋根構造にも適用施工することができ、屋根Ｒの張り替え工事及び葺き直し工事においては、吸盤部材４の吸盤作用を解除することにより屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面から離反することができ、屋根Ｒの張り替え工事及び葺き直し工事の完了後に再び複数個の融雪屋根構造体Ｍ・・を複数個の吸盤部材４・・により屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に固定することができ、複数個の融雪屋根構造体Ｍ・・の再利用を図ることができ、このため、施工作業の融通性及び経済性を向上することができ、既存の屋根Ｒをそのまま使用することができ、融雪屋根構造体Ｍ・・の再利用により屋根工事を少なくして設備費を軽減することができ、既存屋根の各屋根材Ｒ_１・Ｒ_１・・のすべて又は選択した屋根材Ｒ_１・Ｒ_１或いは屋根材Ｒ_１・Ｒ_１に部分的にその表面に融雪屋根構造体Ｍ・Ｍ・・を敷設することができ、融雪屋根構造体Ｍを必要な箇所に敷設することができ、いわゆる部分融雪も可能となって設備費及び維持費を低減することができ、かつ、太陽電池モジュール１の底面に発熱ヒータ２が配置されているので、発熱ヒータ２と太陽電池モジュール１との密着性が高まり、発熱ヒータ２の熱の太陽電池モジュール１への伝熱性が高まり、太陽電池モジュール１上の積雪の融雪効率を向上することができ、さらに、発熱ヒータ２の底面には遮熱シート３が配置されているから、発熱ヒータ２の熱が下方の屋根材Ｒ_１の上面に無駄に伝達されることを防ぐことができ、それだけ、太陽電池モジュール１上の積雪を一層効率的に融かすことができ、積雪による太陽電池モジュール１による電気エネルギーの変換効率の低下を防ぐことができ、又、更に、太陽電池モジュール１が一体形成された融雪屋根構造体Ｍは屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に固定状態で配設されるから、太陽電池モジュール１を取り付けるための特別な架台が不要となると共に家屋としての美観を損ねることを防ぐことができる。

この場合、上記発熱ヒータ２は塗料型の発熱ヒータ２であるから、塗布した部位がヒータとして機能し、手塗り、曲面塗布、塗布範囲の画定が容易であり、施工作業性を向上することができ、直流１２Ｖ又は２４Ｖの低電圧直流電源が使用可能であり、使用の安全性を高めることができ、又、この場合、上記発熱ヒータ２の底面及び側面に絶縁塗料層Ｅを形成し、発熱ヒータ２の底面に絶縁塗料層Ｅを介して上記遮熱シート３を配置しているから、上記発熱ヒータ２と屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面との絶縁を確実に行うことができ、発熱効率の向上並びに感電事故等を防いで使用の安全性を高めることができる。

図５乃至図７は金属瓦棒葺き屋根Ｒに適用した融雪屋根構造の実施の第一形態例であって、この場合、図５、図７の如く、屋根構成部材としてのたる木５上に釘打ちされた野地板６上にアスファルトフェルト等の防水シートＢを敷設し、防止シート材８の上に屋根材Ｒ_１・Ｒ_１・・が複数個並列状に配置され、隣り合う屋根材Ｒ_１・Ｒ_１・・の立ち上げ部分Ｒａはハゼ接合されて瓦棒部分Ｋ・Ｋ・・を有する金属瓦棒葺き屋根工事が行われ、各屋根材Ｒ_１・Ｒ_１・・のすべて又は選択した屋根材Ｒ_１・Ｒ_１或いは屋根材Ｒ_１・Ｒ_１に部分的にその上面に融雪屋根構造体Ｍ・Ｍ・・を複数個の吸盤部材４・・により固定した構造としている。

しかして、例えば、図６の如く、上記融雪屋根構造体Ｍ・Ｍ・・を家屋等の建築物や構築物などの建物Ｔの屋根Ｒの屋根材Ｒ_１・・に配置し、建物Ｔに融雪制御手段Ｑとしての制御盤を配置し、かつ、建物Ｔの近傍位置に蓄電池Ｃ及び発電機Ｇを設置し、各太陽電池モジュール１・・及び各発熱ヒータ２・・は直列又は並列状態に電気的に接続され、各々の融雪屋根構造体Ｍ・Ｍ・・の太陽電池モジュール１・１・・と蓄電池Ｃとを電気的に接続し、発電機Ｇと蓄電池Ｃとを電気的に接続すると共に発電機Ｇ及び蓄電池Ｃを融雪制御手段Ｑに電気的に接続し、融雪制御手段Ｑの制御回路部と発熱ヒータ２・２・・とを電気的に接続することになる。

この場合、上記蓄電池Ｃは大容量の蓄電池Ｃ、例えば、リチウムイオン充電池が用いられ、又、上記発電機Ｇは据置型の非常用ＬＰガス発電機が用いられている。勿論、その他の構造のものを用いることもできる。

したがって、この実施の形態例の融雪屋根構造においては、上記融雪屋根構造体Ｍを用いているので、上記同様な作用効果を得ることができる。

さらに、この場合、太陽電池モジュール１及び発熱ヒータ２を制御可能な融雪制御手段Ｑが配設され、融雪制御手段Ｑに発電機Ｇ及び蓄電池Ｃが電気的に接続されているから、太陽電池モジュール１による電気エネルギーを蓄電池Ｃに蓄積することができると共に太陽電池モジュール１からの発電電力が曇りや雨の天候時、夜間等において不足の場合には蓄電池Ｃ或いは発電機Ｇにより発熱ヒータ２に電力供給を行うことができ、商用電力を使用しない、いわゆる自立型の住宅エネルギーシステムを得ることができる。

図８、図９は陸屋根構造Ｆの屋根Ｒに適用した実施の第二形態例であって、この場合、コンクリート製の床部Ｆ_１及びコンクリート製のパラペット部Ｆ_２からなる陸屋根構造Ｆの屋根Ｒの屋根材Ｒ_１としての床部Ｆ_１に塩化ビニール製などの防水シートＢが接着剤Ｓにより敷設され、この防水シートＢの上面に上記複数個の融雪屋根構造体Ｍ・・を複数個の吸盤部材４・・により屋根Ｒの屋根材Ｒ_１の上面に固定するように構成している。尚、上記防水シートＢに代えて、上記吸盤部材４が吸着可能な部材を上記屋根Ｒの屋根材Ｒ_１として採用することもできる。

この第二形態例にあっても、上記第一形態例と同様に上記融雪屋根構造体Ｍを吸盤部材４により屋根材Ｒ_１上に敷設することができ、建築現場における融雪屋根構造体Ｍ・・の敷設作業を容易に行うことができて融雪屋根工事を容易かつ能率的に行うことができる。

尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、金属瓦棒葺き屋根に限らず、横葺きや縦葺き屋根にも適用でき、寄棟構造、切妻構造、片流れ構造、その他の屋根にも適用することができ、又、太陽電池モジュール１及び発熱ヒータ２との固着手段は適宜選択され、例えば両面接着テープを用いたりすることもでき、さらに、吸盤部材４の材質や構造は屋根に応じて適宜採用され、その他、大きさや形態等は適宜変更して設計される。

以上、所期の目的を充分達成することができる。

Ｍ 融雪屋根構造体
Ｔ 建物
Ｒ 屋根
Ｅ 絶縁塗料層
Ｄ 三部材
１ 太陽電池モジュール
２ 発熱ヒータ
３ 遮熱シート
４ 吸盤部材

Claims (3)

1. 建物の屋根の上面に配設される融雪屋根構造体であって、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールの底面に配置された発熱ヒータと、該発熱ヒータの底面に配置された遮熱シートとからなり、該太陽電池モジュール、該発熱ヒータ及び該遮熱シートの三部材は層状に一体に形成され、該一体に形成された三部材の該遮熱シートの底面に上記屋根の上面に着脱可能な吸盤部材を配設してなることを特徴とする融雪屋根構造体。
2. 上記発熱ヒータの底面及び側面に絶縁塗料層を形成し、該発熱ヒータの底面に該絶縁塗料層を介して上記遮熱シートを配置してなることを特徴とする請求項１記載の融雪屋根構造体。
3. 上記請求項１又は２記載の融雪屋根構造体が上記屋根としての金属板葺き屋根又は陸屋根の上面に配設されていることを特徴とする融雪屋根構造。