JP7162212B2

JP7162212B2 - 屋上融雪装置

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Publication number: JP7162212B2
Application number: JP2018219890A
Authority: JP
Inventors: 康彦篠▲崎▼
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2022-10-28
Anticipated expiration: 2038-11-26
Also published as: JP2020084560A

Description

この発明は、屋根の上の積雪を融解するための装置であって、特に排熱を利用した屋上融雪装置に関する。

従来、屋根に取り付けて屋上の融雪を行う屋上融雪装置として、種々の手段によって融雪するものが知られる。特許文献１には、電熱線を用いたヒータによって融雪する装置が開示される。ヒータは屋根面に沿って設置することもできるし屋根面に交差する向きに設置することもでき、本体部材を加熱することによって本体部材に接触した雪を融かすことができる。

特許第６１０６３０２号

従来の屋上融雪装置においては、ヒータが別途必要であり、積雪期に常にヒータを駆動させなければならないのは、経済または環境に対する負荷が大きい。また、ヒータが設置された本体部材に直に接触した雪は解かすことができるが、これに接触しない雪は解かすことができず、特に接触する部分と接触しない部分との境界部分が凍結してしまうという問題がある。凍結した部分は凍結していない部分に比べて非常に溶けにくい。通常、屋上融雪装置は軒先の近くに設置され、軒先付近の雪を融かし、軒先付近の雪が融けるとその上部の雪が屋上融雪装置上に移動し、移動した雪がさらに融ける。しかし、凍結した雪は融けにくいので、これが移動することなく屋上融雪装置の周囲に固まってとどまってしまい、その結果、屋上融雪装置上の雪は解けるが、その他の場所の雪は解けないという問題が発生する。すなわち、部分的にしか積雪を融解することができない。

この発明は、経済的及び環境的負荷が少なく、広範囲の融雪が可能である屋上融雪装置を提供することを課題とする。

この発明は、装置本体と、前記装置本体を屋根材に取り付け可能な固定部材とを備え、前記装置本体は、放熱面と、前記放熱面に交差する保温面と、前記放熱面及び前記保温面に交差する取付面とを有し、前記放熱面、前記保温面及び前記取付面によって形成された中空内部と、前記放熱面、前記保温面及び前記取付面のいずれかに形成され前記中空内部に排熱等により暖められた気体を流入させる気体流入口と、前記固定部材を介して前記取付面と前記屋根材との間に形成された空隙と、前記放熱面、前記保温面及び前記取付面の両端を覆うカバー部材と、を備え、前記装置本体は、フレームによって構成され、前記放熱面は、前記フレームの外側に配置された放熱パネルによって構成され、前記保温面は、前記フレームの外側に配置された保温パネルによって構成され、前記取付面は、前記フレームのみによって構成され、前記空隙と前記中空内部とが連通することを特徴とする。
この発明によれば、排熱等によって暖められた気体を用いて融雪することができるので、ヒータ等の熱源が不要であり、経済的及び環境的負荷が少ない装置を提供することができる。また、放熱面、保温面及び取付面によって形成される中空内部の熱を直接空隙に導くことができる。

この発明に係る屋上融雪装置によれば、特別な熱源を必要としないので経済的及び環境的な負荷を軽減することができる。また、屋上融雪装置と屋根材との間に空隙を形成し、空隙を中空部に連通させることによって空隙近傍の雪も融かすことができる。したがって、屋上融雪装置と屋根との境界が凍結するのを予防することができ、上方からの積雪の移動を妨げることがなく、屋根の広範囲において融雪が可能である。

屋上融雪装置の使用状態の一例を示す説明図。屋上融雪装置の装置本体の斜視図。装置本体の底面図。

図１は、屋上融雪装置１の使用状態の一例を示したものであり、屋根２の上に設置した屋上融雪装置１の断面図を示したものである。屋上融雪装置１は、装置本体３と、装置本体３を屋根材に取り付け可能な固定部材４とを備える。装置本体３は、互いに交差する放熱面３１と、保温面３２と、取付面３３とを有し、これらの面によって中空内部３４を形成する中空三角柱を形成する。このような屋上融雪装置１は、取付面３３が屋根２に対向して取り付けられ、放熱面３１が屋根２の流れ方向の上流側、保温面３２が流れ方向の下流側に位置するように設置される。屋上融雪装置１は、軒の近傍に設置するのが好ましく、流れ方向に離間して複数設けることもできる。

図２は装置本体３の斜視図である。放熱面３１、保温面３２、及び取付３３面は、フレーム５とフレーム５に取り付けられたパネルによって構成される。放熱面３１において、フレーム５の外面に熱伝導性の高いカーボン製やアルミニウム等の金属製の放熱パネル６が取り付けられる。保温面３２において、フレーム５の外面に保温性の高い保温パネル７が取り付けられる。保温パネル７の保温材としては、グラスウール等の繊維系、炭化コルク等の天然素材系、発泡ポリスチレン等の発泡プラスチック系のいずれの保温材を用いることができる。

放熱面３１、保温面３２、及び取付面３３の両端は、カバー部材８で覆われる。カバー部材８はその内側に保温材が取り付けられる。また、カバー部材８には排熱等によって暖められた気体を流入するための気体流入口８１が設けられる。具体的には、カバー部材８に設けられた孔によって気体流入口８１を形成し、建物の換気口と気体流入口とをパイプ９で連通する。このように連通することによって、室内からの排熱を中空内部３４に流入させることができる。

図３は、装置本体３の底面図であって、取付面３３側から見た図である。取付面３３はフレーム５のみによって構成され、中空内部３４を外部に開放する。フレームは５は、カバー部材８近傍に位置し略三角形を有する一対の三角部材５１（図１参照）と、三角部材５１の頂点においてこれらの間に延びる長部材５２と、長部材５２の間に延びる短部材５３とを備える。フレーム５としては、金属製アングル等を用いることができる。

図１～図３を併せて参照すれば、屋上融雪装置１は、保温面３２と取付面３３とが略直角であり、取付面３３と放熱面３１とのなす角度θが屋根２の勾配よりも小さくなるようにしている。好ましくは角度θは屋根２の勾配の約７０～８０％である。特に横葺き屋根の場合には屋根の勾配の約７０％、縦葺き屋根の場合には約８０％とすることが好ましい。横葺き屋根は縦葺き屋根に比べて、積もった雪が流れ方向に滑りにくいため、縦葺き屋根に比べて鋭角になるようにした方がよい。このような角度にすることによって、屋根に積もった雪が流れ方向に移動した際、放熱面３１へと乗り上げるように移動することができるとともに、放熱面３１に乗り上げた積雪が保温面３２側へと落ちることなく放熱面３１に留まることができる。

取付面３３は固定部材４によって建物の屋根材２１に取り付けられる。固定部材４は、屋根２の流れ方向に離間して二か所、軒方向に離間して複数個所設けることができる。固定部材４は屋根材２１のハゼを挟持するとともに取付面３３のフレーム５に接合される挟持部４１と、屋根材２１と取付面３３との間に空隙を保持するスペーサ部４２とを備える。スペーサ部４２は、挟持部４１から取付面３３に向かって起立してフレーム５に固定される。スペーサ部４２を設けることによって、装置本体３全体を屋根材２１から離間させることができ、放熱面３１と屋根材２１との間に空隙１０を形成することができる。空隙１０を形成することによって、屋根材２１を伝う雨水を堰き止めることなく軒先へと流すことができる。また、空隙１０は装置本体３の中空内部３４と連通している。すなわち、取付面３３にはパネル等を配置しないことによって中空内部３４が開放されている。

上記のような屋上融雪装置１において、装置本体３の中空内部３４にパイプ９を介して室内からの換気排熱を導入することができ、中空内部３４を冬期の外気温よりも高温にすることができる。中空内部３４の温度は放熱面３１の放熱パネル６を介してその外側に放熱される。保温面３２には保温パネル７が設けられ、カバー部材８にも保温材が取り付けられているから、これらから中空内部３４の熱は効率的に放熱面３１から放熱することができる。

放熱パネル６と屋根材２１との間に空隙１０を形成し、この空隙１０が中空内部３４と連通することによって、中空内部３４の熱が直接空隙１０に導かれる。したがって、放熱パネル６と屋根材２１の間に位置する積雪を空隙１０に導かれた熱によって融解することができる。通常、放熱パネル６上の積雪は放熱パネル６からの熱によって容易に融解することができるが、その外側近傍では十分に融解することができず、凍結してしまう。一度凍結してしまうと、それを融解するために高いエネルギーが必要になり、容易には融解することができなくなり、そのまま融解することなく放熱パネル６周囲に残ってしまう。そうすると、流れ方向上流に位置する積雪がその凍結した雪で堰き止められ、放熱パネル６へと移動できなくなり、放熱パネル６上の積雪だけは融雪するが、他の部分の融雪は進まないという現象が生じてしまう。これに対して、この実施形態においては、放熱パネル６と屋根材２１の間の積雪を十分に融解することができるので、凍結することがなく、上記の問題を解消することができる。すなわち、放熱パネル６上の雪が融解されると、流れ方向上流にある雪が下降してきて放熱パネル６上に移行し、さらに融解される。この時放熱パネル６の周囲の雪は凍結していないので、その移行はスムーズに行われる。このように屋根の雪は流れ方向下流へと移行して融解されるので、屋根全体の積雪を減少させることができる。

上記のような屋上融雪装置において、融雪のためにヒータ等の熱源を要しないから、経済的及び環境的な負荷が少ない。すなわち、通常室内からの換気排熱として室外に放出するだけの熱を用いて融雪をすることができるので、ヒータを作動させるための費用も不要であり、電力等も必要としない。この実施形態において、換気排熱を利用しているが、これに限定されるものではなく、例えばストーブ等の排熱や、地熱を用いることもできる。

放熱面３１において、放熱パネル６にヒータを別途設けることもできる。ただし、ヒータは常時作動させるのではなく、積雪の状況に応じて補佐的に使用することが望ましい。例えば、急激な降雪により速やかな融雪が必要な場合等にはヒータを追加利用して加熱し、ある程度融雪したらヒータをオフにすることができる。これにより、常時ヒータを使用して融雪する場合に比べて電気使用量は極度に低減することができる。

装置本体３は、屋根の流れ方向に複数平行に並べて設けることもできるし、一つだけ設けることもできる。いずれにおいても、少なくともそのうちの一つは軒の近傍に設置することが望ましい。また、放熱面３１と取付面３３とのなす角度θは、屋根の材質や傾斜、積雪状況によって適宜変更可能である。

この実施形態において、気体流入口８１はカバー部材８に設けられた孔によって構成されるようにしているが、これに限定したものではない。排熱等を気体流入口８１を介して中空内部３４に流入させることができればよく、例えば、保温面３２または取付面３３に設けることもできる。この場合には、屋根の中央付近から直接中空内部３４に排熱を導くことができ流入過程における熱損失を抑制することができる。
この実施形態で用いた各部材の材料は、ここに記載されたものに限定されることなく公知のものを用いることができる。

１屋上融雪装置
２屋根
３装置本体
４固定部材
５フレーム
６放射パネル
７保温パネル
８カバー部材
９パイプ
１０空隙
２１屋根材
３１放熱面
３２保温面
３３取付面
３４中空内部

Claims

装置本体と、前記装置本体を屋根材に取り付け可能な固定部材とを備え、
前記装置本体は、放熱面と、前記放熱面に交差する保温面と、前記放熱面及び前記保温面に交差する取付面とを有し、
前記放熱面、前記保温面及び前記取付面によって形成された中空内部と、
前記放熱面、前記保温面及び前記取付面のいずれかに形成され前記中空内部に排熱等により暖められた気体を流入させる気体流入口と、
前記固定部材を介して前記取付面と前記屋根材との間に形成された空隙と、
前記放熱面、前記保温面及び前記取付面の両端を覆うカバー部材と、を備え、
前記装置本体は、フレームによって構成され、
前記放熱面は、前記フレームの外側に配置された放熱パネルによって構成され、
前記保温面は、前記フレームの外側に配置された保温パネルによって構成され、
前記取付面は、前記フレームのみによって構成され、
前記空隙と前記中空内部とが連通することを特徴とする屋上融雪装置。