JP6109109B2 - 融雪ヒータおよび融雪構造 - Google Patents

Description

本発明は主として屋根に積もる雪を溶かす融雪ヒータに関し、特に既存の屋根にも取付け可能な屋根置き融雪ヒータとして利用可能な融雪ヒータであり、さらにはその融雪ヒータを屋根に取り付けてなる融雪構造に関する。

主に寒冷地における住宅などの建造物の屋根は、雪が溜まると落下のおそれがあり危険である。そのため、こうした屋根には降り積もった雪を融かすための融雪ヒータが、屋根の折版（金属板）の下に備わっている。しかしながら、こうした備え付けのヒータは、故障があった際の修理が困難で、メンテナンスや交換を考えると好ましいものとは言えなかった。また、例えば特許第４６８０６８７号公報（特許文献１）に記載された発明のように、既存の屋根に後付けするタイプのヒータも存在するが、このヒータの取付けに適したフックを屋根に取り付ける必要があり（段落［００３２］参照）、その取付け工事が容易ではなかった。また、ヒータに接続する接続コードが外部に露出するため、その露出した部分に積雪したり、氷柱が生じたりする問題があった。この問題を防ぐために無理にヒータ間の間隔を詰めると接続コードを損傷するおそれもあった。

特許第４６８０６８７号公報

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、既存の屋根に後付けで簡単に取付け可能である融雪ヒータと融雪構造を提供することを目的とする。
また、本発明は、接続コードの露出の少ない融雪ヒータと融雪構造を提供することを目的とする。
さらに本発明は、融雪効率が良く、故障を起こしにくい融雪ヒータと融雪構造を提供することも目的とする。

上記目的を達成すべく以下の構成の融雪ヒータを提供する。
すなわち、線状発熱体と、その線状発熱体を収容する外枠と、その外枠に線状発熱体を押しつける押圧手段とを含んでなる融雪ヒータであって、外枠には、線状発熱体を折りたたんで所定位置に収容するための溝を形成する仕切板を設け、押圧手段として、前記溝に収容した線状発熱体を溝内に封止する蓋体と、この溝内で線状発熱体を外枠に密着させる付勢力を付与するスペーサーとを設け、外枠の短手側端部には、線状発熱体の接続コードどうしを連結した際に生じるコード接続部を内側に隠すことが可能な凹凸係合部を設けた融雪ヒータである。

線状発熱体とその線状発熱体を収容する外枠とその外枠に線状発熱体を押しつける押圧手段とを含んでなる融雪ヒータであるため、発熱体には線状発熱体を用いている。線状発熱体は発熱体の温度が高くなりすぎないため、火災などの事故が起こりにくく、また各家庭に大きな影響を与えない程度に電気代を安く抑えることができる。
外枠には、線状発熱体を折りたたんで所定位置に収容するための溝を形成する仕切板を設けてあるため、線状発熱体を所定位置で保持することができる。そのため、発熱箇所のばらつきが少なく、均一に発熱することができる。

押圧手段としては、前記溝に収容した線状発熱体を溝内に封止する蓋体を設けたため、仕切板で囲われた溝内に線状発熱体を収めて固定することができる。そして、この溝内で線状発熱体を外枠に密着させる付勢力を付与するスペーサーを設けたため、仕切板で囲った溝内に収めた線状発熱体を加圧して、線状発熱体を外枠に密着させることができ、効率良く外枠に熱を伝えることができる。

外枠の短手側端部には、線状発熱体の接続コードどうしを連結した際に生じるコード接続部を内側に隠すことが可能な凹凸係合部を設けたため、複数個の融雪ヒータを連結しても、単に端部を付き合わせる場合と異なり、コード接続部が外部に露出することを防止することができる。一方、特許第４６８０６８７号公報記載のヒータ等の従来例では、このコード接続部が外部に露出するため、雪の重みで押圧されて破断するおそれがあったが、そうした欠点を無くすことができる。

凹凸係合部が、外枠の長手方向の伸張または収縮に対しても係合可能な遊び長を有する融雪ヒータとすることができる。
凹凸係合部が、外枠の長手方向の伸張または収縮に対しても係合可能な遊び長を有する融雪ヒータとしたため、雪が降り積もるような低温時に外枠が収縮し、真夏の日照時
のような高温時に外枠が膨張しても、その収縮または膨張に対する寸法差を吸収することができる。したがって、端部を単に付き合わせた場合に生じる悪影響、即ち、隙間が生じたり、変形したりすることを防止できる。

外枠内にさらに不燃系断熱材を設けることができる。外枠内にさらに不燃系断熱材を設けることで、線状発熱体からの発熱を線状発熱体を密着させた外枠方向に効率的に熱を伝えることができる。
また、外枠の表面に、外枠の短手方向に凹凸となって変化し長手方向にその凹凸が連続する凹凸加工が施されている融雪ヒータとすることができる。
外枠の表面に外枠の短手方向に凹凸となって変化し長手方向にその凹凸が連続する凹凸加工を施したため、融雪ヒータ上の積雪が溶かされる前に勾配に沿って滑り落ちることを防止することができる。また、降雨の際に雨が融雪ヒータに当たれば、融雪ヒータ上を流れる時の水流の勢いを減らすことができる。そのため、降った雨の勢いそのままに屋根下に雨が飛散するのを防止することができる。また、日光が融雪ヒータに当たって直接反射するのを防ぐことができる。

外枠をかまぼこ形状とすることができる。外枠をかまぼこ形状とすれば、屋根上部の雪が軒先に設けた融雪ヒータに滑り落ちてきた場合に、その雪が抵抗が少なく融雪ヒータ上に乗り上げ融雪される。そのため、融雪効率の良い融雪ヒータとすることができる。

線状発熱体を外枠の上側に密着させて固定することができる。線状発熱体を外枠の上側に密着させて固定したため、ヒータの熱を融雪ヒータの上側に伝えやすくし、上側から融雪ヒータに降り積もる雪を効率的に融雪することができる。

そしてまた、線状発熱体とその線状発熱体を収容する外枠とその外枠に線状発熱体を押しつける押圧手段とを含んでなる融雪ヒータを、屋根上に設置した屋根の融雪構造であって、融雪ヒータが上記何れかの融雪ヒータであり、屋根の瓦棒などの突起にこの融雪ヒータを取り付けて葺き板との間に空間を設けることとした融雪構造を提供する。
融雪ヒータを上記融雪ヒータとしたため、上記の融雪ヒータの有する利点を享受することができる。そして、屋根の瓦棒などの突起にこの融雪ヒータを取り付けるため、既存の屋根に後付けで融雪ヒータを設置することができる。そのため、取り外しも容易であり、メンテナンスや取り替えを簡単に行うことができる。さらに、融雪ヒータと葺き板との間に空間を設けたため、葺き板の上を流れる雪や水の流れを妨げずに融雪することができる。

屋根に備わる瓦棒などの突起に融雪ヒータを金具で取り付けた際のその金具を雪止め金具とすることができる。既に雪止め金具を設置してある屋根に対しては、その雪止め金具を利用して設置することができ、融雪ヒータの設置工事が容易である。また、雪止め金具でストップした積雪を融雪ヒータ上に導き易く、融雪ヒータでの融雪を効率的に行わせることができる。

瓦棒が屋根の傾斜方向に伸長する瓦棒であり、その瓦棒の伸長方向に対して略垂直に融雪ヒータの長手方向を配置する融雪構造とすることができる。
瓦棒が屋根の傾斜方向に伸長する瓦棒であり、その瓦棒の伸長方向に対して略垂直に融雪ヒータの長手方向を配置する融雪構造としたため、降雪量が少ないときには屋根を通じて雪を屋根下に落としやすく、降雪量が多いときには融雪ヒータを雪止め具として屋根に積もった雪が雪崩のように屋根下に落ちるのを防止し、屋根に積雪する雪を融雪ヒータで徐々に融雪することができる。

本発明によれば、既存の屋根に後付けで簡単に取付けることができる融雪ヒータおよび融雪構造である。
また、本発明によれば、接続コードの露出の少ない融雪ヒータおよび融雪構造である。
さらに本発明によれば、融雪効率が良く故障を起こしにくい融雪ヒータおよび融雪構造である。

屋根に設置した融雪ヒータの斜視図である。 融雪ヒータの平面図である。 図２の融雪ヒータの正面図である。 図２の融雪ヒータの底板を取り除いた状態の底面図である。 図２の融雪ヒータの躯体の底面図である。 図２の融雪ヒータの躯体のＳＡ−ＳＡ線断面図である。 図２の融雪ヒータのＳＡ−ＳＡ線断面図である。 図２の融雪ヒータの左端面カバーの正面図である。 図８の左端面カバーの平面図である。 図８の左端面カバーの背面図である。 図２の融雪ヒータの右端面カバーの正面図である。 図１１の右端面カバーの平面図である。 図１１の右端面カバーの背面図である。 ２つの融雪ヒータを短手側面で係合した状態の平面図である。 図１４の接合部分のＳＢ−ＳＢ線断面図である。 融雪ヒータを屋根に設置する状態を説明する分解斜視図である。 融雪ヒータを雪止め金具で屋根に設置した状態を示す部分拡大斜視図である。

本発明を図面を参照しつつ説明する。図１は、融雪ヒータ１１を戸建て住宅などの建造物Ｂの屋根Ｔに取り付けた状態を示す斜視図であり、図２はこの融雪ヒータ１１の平面図、図３はその正面図、図４は融雪ヒータ１１の底板を外した状態の底面図である。
融雪ヒータ１１は、アルミニウム製の躯体１２、左端部カバー１３、右端部カバー１４、および底板１５で外枠を構成した内部に、図４の底面図で示す線状発熱体１６を収容している。そして、底板１５を下にして屋根Ｒに取付けることで躯体１２が上側に配置する。

躯体１２は、アルミニウム合金（Ａ６０６３）等を押出成形して形成したものである。その表面には長手方向に複数の溝が伸びるような凹凸加工や、ローレット加工などを施してあり、裏面には、図５で示すように、線状発熱体１６を一定間隔で折り返し収容するための仕切板１２ａを設けている。そうして全体的には、断面が図６で示すような、かまぼこ状をしており、屋根に設置した際に上側となる角部は円弧状の大きなＲを形成し（Ｒ形状）、下側は折り返して底板１５や両端部カバー１３，１４と接合するためのハトメ１２ｂを設けている。

躯体１２の裏面に設けられた仕切板１２ａには、図６で示すように、後述する蓋体１７と係合させるための爪部１２ｃを先端側に設けている。この仕切板１２ａは、線状発熱体１６を収容し易いように２本で１対としており、本実施形態では平行な３対で計６本の仕切板１２ａを設けている。そして、この１対の仕切板１２ａ，１２ａと躯体１２の裏面で形成された溝内が線状発熱体１６の発熱体を収容する発熱体収容部となる。なお、躯体１２の両端側で線状発熱体１６を折り返して収容できるように、線状発熱体１６を直線状に収容する躯体１２の中央側部分にのみ仕切板１２ａを形成している。

線状発熱体１６は、１対の仕切板１２ａ，１２ａで形成された溝内にはめ込むように入り、図７で示すように、その上にシリコンスポンジなどのスペーサー１８をおいて蓋体１７で押圧されて収容される。
蓋体１７は、発熱体収容部から発熱体を離脱させずに発熱体を躯体１２に密着させる機能を有し、躯体１２と同じアルミニウムで形成することができるが、樹脂製であっても良い。この蓋体１７にも仕切板１２ａに設けた爪部１２ｃと係合させるための爪部１７ｃを設けている。

図８には左端部カバー１３の正面図を、図９にはその平面図を、図１０にはその底面図をそれぞれ示す。また、図１１には右端部カバー１４の正面図を、図１２にはその平面図を、図１３にはその底面図をそれぞれ示す。
それぞれの端部カバー１３，１４は、外枠の短手側側面を形成し、躯体１２沿って躯体１２に挿入して配置する。そして、底板１５側に折り返した躯体１２の折り返し部分に設けたハトメ１２ｂに、底板１５とともにビス１９等で固着する。

図１４には２つの融雪ヒータ１１をその端部カバー１３，１４どうしを係合した状態の平面図を示し、図１５にはその係合部分の断面図を示す。これらの図で示すように、右端部カバー１４には表面から外側に突き出す凸部１４ａが、左端部カバー１３には表面から内側に凹む凹み部１３ａがそれぞれ設けられており、線状発熱体１６の接続コードどうしを接合した際に、その接合部分となるコード接続部１６ａが外部に露出しないような凹凸係合部１３ａ，１４ａを形成している。ここで、凸部１４ａと凹み部１３ａは係合嵌め合わせに対して躯体１２の長手方向に嵌合しろ（遊び長）を持たせており、躯体１２が温度の影響を受けて膨張、収縮しても、凸部１４ａと凹み部１３ａの係合状態が外れてコード接続部１６ａが外部に露出したり、凸部１４ａと凹み部１３ａの係合部分が屈曲したりしないようにしている。

融雪ヒータ１１の両端面を封止するこうした端部カバー１３，１４は、架橋ポリエチレンやＡＥＳ樹脂などの合成樹脂を射出成形して形成することができ、図８，図１１等で示すように、線状発熱体１６の接続コードを露出させる取り出し孔１３ｂ，１４ｂを設けている。

底板１５は、平板状に形成してあり躯体１２の折り返し部分でハトメ１２ｂにビス１９で結合している。こうして躯体１２、左端部カバー１３、右端部カバー１４、底板１５で外枠を形成するが、その内部の余った空間にはグラスウールや不燃認定を取得しているフェノールフォームなどの不燃系断熱材２０を充填して隙間を埋めており、輻射や対流による外枠下側への熱の流れを断熱し、躯体１２の上側表面に効率的に熱が伝わるようにしており、電力削減に有効である。
なお、底板１５は樹脂板でもアルミニウム等の金属板でも良いが、融雪ヒータ１１底面側への伝熱の防止と、費用、重量、成形の容易さ等の観点から樹脂板である方が好ましい。また、不燃系断熱材２０は、外枠内の隙間に合致した形状に形成して隙間なく収容することが、断熱性の観点から好ましい。

線状発熱体１６には、積水化成品工業株式会社製のセラミックテープヒータ等を用いることができ、こうした線状発熱体１６には、例えば、チタン酸バリウムを主成分とした半導体セラミックからなる直方体状の発熱素子を２本の給電線の間に多数個並列接続した素子付き電線を耐熱塩化ビニル樹脂などの合成樹脂で押出被覆した線状の発熱体等が挙げられる。

融雪ヒータ１１の大きさは、取付けの際に持ち運びが容易にできること、屋根の大きさによって適宜数量を増減できること、トタン屋根のつなぎ目にみられる瓦棒などの突起間の幅がほぼ一定であること等の理由から、その大きさは、長手方向長さで４５５ｍｍ程度または９１０ｍｍ程度が好ましく、短手方向長さで１８０ｍｍ程度が好ましく、厚みは２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度が好ましい。

こうした大きさの融雪ヒータ１１を屋根Ｔに設置するには、屋根Ｔに備わる瓦棒等の突起を利用して簡単に取付けることができる。この際、屋根Ｔの大きさによっていくつかの融雪ヒータ１１を連結する必要がある。

図１６には、融雪ヒータ１１を屋根Ｔに取り付ける方法を示す。屋根Ｔに設けられている瓦棒ｒ１に留め金ｐ１を固定する。この留め金ｐ１に合わせて瓦棒ｒ１に対して垂直の方向に融雪ヒータ１１を向け、瓦棒ｒ１の上に融雪ヒータ１１を配置する。そして、渡し板ｐ２で融雪ヒータ１１を押さえ、留め金ｒ１にビス２１止めして融雪ヒータ１１を固定する。こうして図１７や図１で示したように屋根Ｔ上に固定される。留め金ｒ１は雪止め金具とすることは好ましい態様である。

こうした作業の際に、一の融雪ヒータ１１に連結する別の融雪ヒータ１１は、一の融雪ヒータ１１の左端部カバー１３に対して右端部カバー１４を対向させ、それぞれの端部カバー１３，１４から露出した線状発熱体１６の接続コードどうしを接合する。そして、その左端部カバー１３の凹み部１３ａと右端部カバー１４の凸部１４ａとを係合させ、その内部にコード接続部１６ａ収容する。このとき、施工時の気温を考慮して係合状態を調整する。即ち、真夏の日中の躯体１２が最大限膨張しているようなときには、左端部カバー１３と右端部カバー１４とを完全に付き合わせて係合し、真冬の気温が低く躯体１２が最大限収縮しているようなときには、左端部カバー１３と右端部カバー１４とを遊び長を設けて係合する。
さらに別の融雪ヒータ１１を接合するときも同様にして接合、固定する。なお、融雪ヒータ１１から伸びる線状ヒータ１６の配線は、必要によりカバー等で覆って屋根Ｔから下に下ろし電源に接続する。

上述のようにして屋根Ｔの軒先に設置した融雪ヒータ１１は、線状発熱体１６が外枠の上側となる躯体１２に取り付けられ、かつ、スぺーサー１８によって躯体１２の上側表面に押し付けられており、発熱線の熱がアルミニウム製の躯体１２に効率良く伝わり、躯体１２上に降り積もる雪を効果的に融雪することができる。

この融雪ヒータ１１は、葺き板ｒ２の部分との間に隙間をあけて瓦棒ｒ１の上に配置されるため、降雪量が少ないときには葺き板ｒ２の上に降った雪はそのまま屋根Ｔから下に落ち、融雪ヒータ１１の上まで被るほど多くの降雪があるときには融雪ヒータ１１がその表面の雪を溶かすとともに、屋根Ｔの高い部分に降り積もった雪が屋根Ｔの下に固まりとなったままで落ちるのを防止する雪止めの役割を果たす。

そして、躯体１２は角の部分がＲ形状となるかまぼこ状をしているため、屋根Ｔの高いところに積もった雪が融雪ヒータ１１に当たるとＲを形成する広い面積の部分で接触し溶け始め、また融雪ヒータ１１の上側表面に乗り上げ易い。
躯体１２の上側表面には、屋根Ｔの傾斜する向きと垂直の方向に凹凸加工が施されているため、融雪ヒータ１１に乗り上げた雪の表面が溶かされても瞬時に下方に落ちることを防止することができる。併せて、留め金ｒ１を雪止め金具としているため、雪止め金具ｒ１が躯体１２の上側表面よりもさらに上方に突き出すことで、融雪ヒータ１１に乗り上げた雪をそこで止めることができる。そのため、融雪ヒータ１１に乗り上げた雪を固まりのまま屋根Ｔの下に落とすことなく効率的に融雪することができる。

接続コードを接合したコード接続部１６ａは、両端部カバー１３，１４の係合によって外部から遮断されているため、コード接続部１６ａに積雪することなく、コード接続部１６ａを保護し、断線等の事故を防ぐことができる。また、こうした接続構造としたので、隣接する融雪ヒータ１１，１１間に溝ができることを防止して、融雪ヒータ１１，１１間に雪だまりが生じるのを防ぐことができる。

上記実施形態で説明した融雪ヒータ１１は本発明の一例であり、本発明の趣旨に反しない範囲での適宜の変更を含むものである。例えば、融雪ヒータ１１を屋根Ｔに設置した金具の形状は適宜変更可能であり、屋根Ｔの傾斜方向に対して垂直方向に突起が設けられた屋根についても取り付け可能である。
また、左右の名称は説明の便宜上のものであり、左端部カバー１３と右端部カバー１４はそれぞれ反対に配置することも可能である。
外枠を構成する各部材の接合はビス止め以外にも溶接や接着剤による接合に代替し、あるいはこれらの手段を組合せて利用しても良い。

１１ 融雪ヒータ
１２ 躯体
１２ａ 仕切板
１２ｂ ハトメ
１２ｃ 爪部
１３ 左端部カバー
１３ａ 凹み部
１３ｂ 取り出し孔
１４ 右端部カバー
１４ａ 凸部
１４ｂ 取り出し孔
１５ 底板
１６ 線状発熱体
１６ａ コード接続部
１７ 蓋体
１７ｃ 爪部
１８ スペーサー
１９，２１ ビス
２０ 不燃系断熱材
Ｂ 建造物
Ｔ 屋根
ｒ１ 瓦棒
ｒ２ 葺き板
ｐ１ 留め金
ｐ２ 渡し板

Claims (8)

1. 線状発熱体と、その線状発熱体を収容する外枠と、その外枠に線状発熱体を押しつける押圧手段とを含んでなる融雪ヒータであって、
   外枠には、線状発熱体を折りたたんで所定位置に収容するための溝を形成する仕切板を設け、
   押圧手段として、前記溝に収容した線状発熱体を溝内に封止する蓋体と、この溝内で線状発熱体を外枠に密着させる付勢力を付与するスペーサーとを設け、
   外枠の短手側端部には、線状発熱体の接続コードどうしを連結した際に生じるコード接続部を内側に隠すことが可能であり、外枠の長手方向の伸張または収縮に対しても係合可能な遊び長を有する凹凸係合部を設けた融雪ヒータ。
2. 外枠内に、さらに不燃系断熱材を設けた請求項１記載の融雪ヒータ。
3. 外枠の表面に、外枠の短手方向に凹凸となって変化し長手方向にその凹凸が連続する凹凸加工が施されている請求項１または請求項２記載の融雪ヒータ。
4. 外枠がかまぼこ形状である請求項１〜請求項３何れか１項記載の融雪ヒータ。
5. 線状発熱体を外枠の上側に密着させて固定する請求項１〜請求項４何れか１項記載の融雪ヒータ。
6. 線状発熱体とその線状発熱体を収容する外枠とその外枠に線状発熱体を押しつける押圧手段とを含んでなる融雪ヒータを、屋根上に設置した屋根の融雪構造であって、
   融雪ヒータが請求項１〜請求項５何れか１項記載の融雪ヒータであり、
   屋根の瓦棒などの突起に融雪ヒータを取り付けて葺き板との間に空間を設ける融雪構造。
7. 前記突起に融雪ヒータを金具で取り付けてあり、その金具が雪止め金具である請求項６記載の融雪構造。
8. 瓦棒が屋根の傾斜方向に伸長する瓦棒であり、その瓦棒の伸長方向に対して略垂直に融雪ヒータの長手方向を配置する請求項６または請求項７記載の融雪構造。
   

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