JP3516176B2 - 除雪装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構築物の表面、例えば
屋根に取り付け熱媒体を拘束流下させて使用する除雪装
置に係る。ここで言う「屋根」とは、剛性のある瓦屋
根、瓦棒屋根、板敷き屋根の他、柔軟性のあるテント屋
根、大型膜体構造のドーム状屋根を含む概念である。ま
た、使用する熱媒体は、当然のことながら、地下水、水
道水、工業用水の他、分離再利用可能な液体を含む概念
である。

【０００２】

【従来の技術】本件出願人は、流下規正テープを使用し
て屋根の除雪について様々な検討を加えてきた。本件出
願人の居住する岡山県を例にとると、鳥取県境近くに中
国山脈が横たわり、この山岳地帯南側斜面には毎年相当
量の降雪がある。北陸、東北地方においては、日本側よ
り山を越えた内陸部に雪が多く、多量の降雪による雪害
を長年被ってきた地帯である。

【０００３】除雪装置には様々な方法がある。例えば、
屋根を例に取ると、熱交換器を屋根面に設置したり、屋
根に直接水を流して融雪する方法が行なわれている。本
発明の技術問題解決の対象は、流水による屋根融雪技術
の欠点に対してのものである。屋根の流水融雪技術は、
東北地方各都市に見られる多量の地下水を利用した道路
の流水除雪に似通った技術である。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】屋根の流水除雪は、
降雪量を予想し必要とする融雪熱量を求め、これに見合
う供給水の温度と流量を特定する方法によるため、どの
事例においても水の総量は甚だしく多い。水は収束した
り分岐したりする傾向を見せるため、中途半端な少量の
水で融雪が効果的に行なえることについての認識はな
く、少量の水しか入手できない事情があればこうした流
水融雪は実際に行ない得ないとされてきた。地下水を利
用する場合、充分な水量を確保できないのが通例であ
り、屋根の流水融雪は意外に利用されていないのが現状
である。大量の水道水は資源保護の観点から、また経費
の面から普及技術にはなりにくい。ボイラー温水利用は
燃料費が嵩むため現実的な方法とは言い難い。尚、スプ
リンクラーの使用についても同様のことが言える。

【０００５】その他にも各種の方法が提案されている。
例えば、屋根裏に温水循環パイプを付設したり、地中熱
交換による熱媒体を利用した屋根熱交換器、あるいはヒ
ートパイプを使用する方法等があるが、何れも高額の投
資を要し維持経費も嵩むため普及に至っていない。本発
明の目的は、高額の設備投資を必要とせず、簡単な作業
により既存の屋根および新設屋根に確実な除雪機能を持
たせ効果的な除雪を行なう、手軽に利用可能な単純な構
造をした安価な除雪技術を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】こうした従来技術の欠点
を解決するため、本発明の装置は、表面の全部または一
部が流下経路を形成した、融雪の呼び水となる熱媒体を
流下させる平板状の皿と、この皿から立ち上がり流下す
る熱媒体の越流を防ぐ両側の壁と、これら壁の少なくと
も一方に連続し、前記皿の少なくとも一部を熱媒体の移
動方向に沿って覆う天井部分とでなるトレイを用い、ト
レイに沿って流下する露出した熱媒体を降雪粒子に接触
させ、吸水させまた融雪水を受け取る一方、トレイの前
記天井部分がその下を流れる熱媒体と降雪粒子の直接接
触を阻止し、雪により塞がることのない熱媒体供給通路
を形成している。

【０００７】

【作用および発明の効果】前記トレイは積雪に先立ち屋
根面の少なくとも一部に設置される。トレイには融雪の
呼び水となる熱媒体を流下させれば、降雪粒子に吸水材
から流下する熱媒体の一部が吸収され雪は速やかに溶け
またはシャーベット状になる。シャーベット状の雪は熱
媒体の流速エネルギーにより流下経路に沿って滑り移動
し易くなる。また、熱の供給を受けて雪から解け出した
水も流下経路に回収され、この水の持つ熱も雪の融雪に
利用されるため、熱媒体と雪との間に効率のよい効果的
な熱交換が行なわれる。

【０００８】トレイまたはトレイの皿表面に設けられる
流下経路に沿って熱媒体は拘束流下する。少量の熱媒体
を流す場合には、流下経路が少量の熱媒体の移動を拘束
し、多量の熱媒体を流す場合には、トレイの壁に囲まれ
た範囲内で皿上を均等に流れる。熱媒体の流量の多い少
ないに関係なく、熱媒体は密集したままの状態で流れる
ためチャネリングが発生せず、流れの外縁に凍結が生じ
にくい。熱媒体は平面状に安定して流れ、拘束した流れ
により比較的均一な熱量の平面蓄熱／放熱体が形成され
る。

【０００９】流下熱媒体はその一部が天井部分に覆われ
ている。従って、天井部分の下を流れる熱媒体は降雪粒
子に直接接触することがない。この被覆箇所を流れる熱
媒体は降雪粒子に吸収されず、また風を受けての潜熱損
失量が少なくてすむ。何らかの不手際により熱媒体の供
給量が不足したり温度が低下する事態が生じても、天井
部分に覆われた流下熱媒体は露出して流下する熱媒体に
比べて保有熱量が大きく、この部分は装置全体の凍結防
止蓄熱体としての作用を期待できる。また、熱媒体供給
通路が中空であれば、熱媒体供給系統の故障により熱媒
体の供給が停止し長時間の放置によりトレイ上が凍結し
ていても、この熱媒体供給通路を通じて熱媒体を流す操
作により、トレイ上の凍結層を解氷して機能を元の状態
に回復さすこともできる。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面に沿って本発明の実施例につ
き詳細に説明する。図１は、本発明に係る除雪装置の一
実施例を示す斜視説明図である。この図示の除雪装置は
トレイ４を構成している。トレイ４は、融雪の呼び水と
なる熱媒体を流下させる平板状の皿４ｃと、この皿から
立ち上がり流下する熱媒体の越流を防ぐ両側の壁４ａ、
４ｂと、これら壁の少なくとも一方に連続し、前記皿の
少なくとも一部を熱媒体の移動方向に沿って覆う天井部
分３とを備えている。このトレイ４には、後述する皿の
流下経路に沿って流下する少量の熱媒体、あるいは壁か
ら越流しない程度に大量の熱媒体が流される。３ａは、
天井部分が雪の荷重を受けて変形するのを防ぐための支
持突起である。前述したトレイ構造によれば、熱媒体の
流量に関係なく、熱媒体が露出して流下するトレイ表面
の保有熱を全面にわたりほぼ均一にすることができる。
トレイとこのトレイを設置する表面、例えば屋根面との
間には断熱層または伝熱抵抗層を介在させておくことが
できる。またこのトレイの左右の傾き（トレイの縦方向
軸線を中心とした傾き）はスペーサを介在させる等して
補正可能である。こうしたスペーサには模型断面の両面
テープを使用することができる。

【００１１】図２は、平板状の皿の全面を吸水材２が覆
う除雪装置を示す斜視図である。図３は、図２の除雪装
置を屋根面１に設置した状況を示す斜視図である。図示
のトレイ４は瓦棒の両側に配置されている。この実施例
のトレイを含め、後述するトレイの何れもサイズ、使用
個数および設置箇所については選択事項である。

【００１２】平板状の皿４ｃは、そのままで、または前
述した吸水材２を用いて熱媒体の流下する流下経路を形
成している。皿の表面を流下経路として使用する場合、
表面の全部または一部を研磨またはショットブラスト処
理して保水性に富む荒い表面に仕上げておくこともでき
る。吸水材２を使用する場合、この吸水材は図２および
図４に示すようにトレイの深さに相当する厚みを備えた
ものか、または皿の表面の全部または一部に貼り付けて
使用される薄い層のものが利用される。これとは別に、
前記流下経路は、プラズマ溶射、アーク溶射またはフレ
ーム溶射により皿表面に溶着した吸水性に富む皮膜層か
ら構成することもでき、あるいは、皿表面に接着された
合成樹脂粉体溶射皮膜層とこの皮膜層上に積層した吸水
性溶射皮膜層により流下経路を構成してもよく、皿表面
に接着された多孔質溶射皮膜層、例えば、セラミック溶
射皮膜層を用いることもできる。

【００１３】例えば、平均厚１mmの押出しチャンネル材
からなる、幅７０mmのアルミ製トレイの場合、露出する
皿部分の横幅を３５mm、天井部分の幅を３５mmに選択す
ることができる。熱媒体の供給量が毎分０．５リットル
程度であれば、２３度傾斜の瓦棒屋根では、皿の露出部
分を覆うようにして約３５mm幅、厚み２mmのストリップ
状織布の吸水材が敷設される。吸水材には他にも様々な
材質のものを使用することができる。例えば、不織布、
編布等の繊維質シート、セメント板やセラミック板の薄
い多孔質タイルを利用することができる。

【００１４】前述した構造のトレイ４に沿って熱媒体が
流される。熱媒体は融雪の呼び水となる性質を備えた液
体、例えば、地下水が用いられる。流下する熱媒体はそ
の一部を降雪粒子が吸収する。降雪粒子に吸水材から流
下する熱媒体の一部を吸収させれば雪の白色は速やかに
消失し、急速に雪は溶けまたは透明なシャーベットが形
成される。シャーベットの比重は１よりも小さいため、
熱媒体に浮揚するシャーベットがあれば、この浮遊状態
のシャーベットは熱媒体の流速に押されて流下経路に沿
って滑り移動し易くなり、また皿上には流下熱媒体と融
雪水からなる混合熱媒体が形成される。融雪水は低温で
はあるが所定の熱量を所有しており、この熱も有効利用
できるため都合がよい。こうして、流下経路は平面放熱
体を形成し、この流下経路上に降る雪を他の部分の雪に
先行して速やかに融雪させることができる。

【００１５】図５は、図３に対応する屋根の斜視図にし
て、積雪箇所とそうでない箇所が列状に交互に並ぶ屋根
の状態、すなわち、降雪粒子を熱媒体が速やかに融雪し
て流下経路上に積雪のない状態か、または降雪が止んだ
後も継続してまたは間欠的に熱媒体を流下させることで
流下経路を中心として融雪が進行した状態を示してい
る。尚、図中にて参照番号Ｓは残雪を示している。

【００１６】降雪量が多く、吸水材２の流下経路を流れ
る熱媒体の除雪性能よりも積雪速度が勝る恐れのある場
合、熱媒体の流量を増やしたり熱媒体の温度を上昇させ
る操作が行なわれる。降雪量に充分対応できるだけの流
量を確保できない場合、トレイ上にも雪は堆積するが、
雪が降り止んだ後の最終的な屋根の積雪表面は顕著な凹
凸面を形成している。この凹凸面の出現により積雪表層
の露出表面積を拡大して外気温または直達日射により融
雪を促進し、根雪が残りにくい。

【００１７】前記熱媒体は連続的または間欠的に供給さ
れる。間欠的に供給する場合、流下経路に沿って流下す
る熱媒体にパルス波動を生じさせるように供給圧を変動
させることも可能である。こうした間欠的供給によれ
ば、シャーベットの運搬能率が高まることがある。

【００１８】図２に示す除雪装置において、吸水材２の
流下経路は、少なくとも一部が熱媒体の移動方向に沿っ
て疎水素材の天井部分３で覆われている。吸水材の流下
経路は、熱媒体を吸収した際の膨張を考慮に入れて乾燥
時には両側の壁４ａ、４ｂよりも低くなる厚みに設定さ
れている。こうした壁構造を用いれば、壁のないものに
比べて熱媒体の供給量を増やすことができる。また、吸
水材はトレイの皿全面に設置しておく必要はない。図６
に示す吸水材２はその一部が天井部分により覆われ、残
りの部分が露出して設けられており、天井部分が中空な
熱媒体供給通路５を形成するものとは異なっている。

【００１９】疎水素材の天井部分３を設ける前述の構造
によれば、熱媒体に対するある程度の保温効果が得られ
る。天井部分の下側を流れる熱媒体は降雪粒子に直接接
触せず吸収されることがないため、この箇所を流れる熱
媒体はそれ以外の部分を流れる熱媒体に比べて保有熱量
の大きい蓄熱経路を形成する。従って、露出流下経路を
流れる熱媒体が厳しい気象条件の下で仮に凍結すること
があっても、疎水素材の天井部分３で遮断された経路を
流れる熱媒体についてはその凍結を防ぐことができ、ま
た蓄熱経路が生きてさえいれば凍結した露出吸水材の流
下経路を溶かすことも可能である。トレイおよび天井部
分は、押出し成形、曲げ成形等の任意の加工技術に製作
されたアルミ、プラスチック、ステンレス、焼付け塗装
鉄板、セラミック、またはその他の材料から構成するこ
とができる。天井部分は、断熱体としてまたは放熱板と
して機能させることができる。

【００２０】図４は、図３に示す除雪装置の改良例を示
している。この例の除雪装置の流下経路は、図３のもの
とは異なり、トレイの両側に天井部分３が配置され、こ
れら天井部分の間に吸水材が露出している。

【００２１】図６は、図３の除雪装置のトレイの改良例
を示している。この例のトレイは壁４ａが瓦棒に任意の
手段を介して連絡する立上り部分を形成し、また壁４ｂ
に接した位置に熱媒体供給通路５が形成されている。す
なわち、露出する吸水材の部分と、これに隣接する天井
部分３で覆われた吸水材の部分と、熱媒体の流下経路に
沿って連続する空間からなる熱媒体供給通路５とを備え
ている。このように構成すれば、例えば、熱媒体供給系
統の故障により熱媒体の供給がストップして吸水材全体
が完全に凍結する最悪の状況下でも、復帰した供給系統
から供給される熱媒体を熱媒体供給通路５に流し、この
熱媒体供給通路を流れる熱媒体から吸水材２、疎水素材
の天井部分３、トレイの皿を介し熱を横に伝達して吸水
材を解氷し、吸水材の流下経路の性能を元の状態に回復
させることができる。

【００２２】前記トレイは、図７に示すように、このト
レイの裏側表面に塗布される接着剤により屋根面に貼り
付けることができる。あるいは、任意の固定手段を用い
て屋根面に対しずれないように固定してもよい。トレイ
は、アルミ等の金属材料、合成樹脂材料、セラミック材
料、その他の任意の材料から構成することができる。あ
るいは、透磁率の大きな磁性材料からなる被接着面に対
して磁力作用により貼り付くように、少なくとも一部分
を、例えば、多量の鉄粉を含む熱伝導性に優れたプラス
チック製またはゴム製の磁石から構成することもでき
る。

【００２３】前記吸水材は疎水性繊維と吸水性繊維を用
いて構成された織布、不織布または編布から構成するこ
とができる。例えば、前記織布は疎液性の縦糸と横糸を
使用して織られた織布生地からなり、この織布生地の縦
糸に加えて親液性の縦糸の密集した部分をすじ状に織り
込み、疎液性の織布生地の部分と親液性の縦糸の密集し
た部分を間隔を置いて交互に設けて構成されている。

【００２４】また、前記不織布は防液性シート層とこの
シート層に接着された疎液性繊維の不織布からなり、こ
の不織布の疎液性繊維に加えて親液性繊維の密集した部
分をすじ状に組み込み、疎液性繊維の部分と親液性繊維
の密集した部分を間隔を置いて交互に設けて構成されて
いる。

【００２５】これとは別に、前記織布を親液性の縦糸と
横糸を使用して織られた織布生地から構成し、この織布
生地の縦糸に加えて疎液性の縦糸の密集した部分をすじ
状に織り込み、親液性の織布生地の部分と疎液性の縦糸
の密集した部分を間隔を置いて交互に設けてもよい。

【００２６】あるいは、前記織布を親液性の縦糸を使用
して織られた織布生地から構成し、織布生地の縦糸に加
えてこの生地縦糸よりもさらに液体吸収性に富む保液性
の縦糸の密集した部分をすじ状に織り込み、前記親液性
の織布生地の部分と前記保液性の縦糸の密集した部分を
交互に設けることもできる。

【００２７】さらに、前記織布は親液性の縦糸を使用し
て織られた織布生地から構成し、織布生地の縦糸に加え
てこの生地縦糸よりも太い径の親液性の縦糸の密集した
部分をすじ状に織り込み、前記親液性の織布生地の部分
と前記太い径の親液性の縦糸の密集した部分を交互に設
けるようにもできる。

【００２８】尚、本発明に係る装置は、除雪装置として
使用する冬期以外の季節、例えば、夏期に屋根冷却装置
として使用したり、蒸発／濃縮／集熱装置として利用す
ることも勿論可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】除雪装置の一例を示す斜視説明図。

【図２】除雪装置の変更例を示す斜視説明図。

【図３】除雪装置を瓦棒屋根に設置した状況を示す斜視
説明図。

【図４】除雪装置の別の変更例を示す斜視説明図。

【図５】図３に対応した除雪後の屋根の状態を示す斜視
説明図。

【図６】除雪装置の他の変更例を示す斜視説明図。

【図７】図６に示す除雪装置の使用例を示す斜視説明
図。

【符号の説明】

１ 屋根面 ２ 吸水材 ３ 天井部分 ３ａ 支持突起 ４ トレイ ４ａ、４ｂ 壁 ５ 熱媒体供給通路

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面の全部または一部が流下経路を形成
   した熱媒体を流下させる平板状の皿と、この皿から立ち
   上がり流下する熱媒体の越流を防ぐ両側の壁と、これら
   壁の少なくとも一方に連続し、前記皿の少なくとも一部
   を熱媒体の移動方向に沿って覆う天井部分とでなるトレ
   イを有し、トレイに沿って流下する露出した熱媒体を降
   雪粒子に接触させ、吸水させまた融雪水を受け取る一
   方、トレイの前記天井部分がその下を流れる熱媒体と降
   雪粒子の直接接触を阻止し、雪により塞がることのない
   熱媒体供給通路を形成している除雪装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された除雪装置におい
   て、前記熱媒体供給通路は中空な通路を形成している除
   雪装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載された除雪装置におい
   て、前記熱媒体供給通路の内部には吸水材が充填されて
   いる除雪装置。