JPH1183055A - 加熱放射体を用いた融雪装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設備コスト，運転コストともに低廉な融雪装
置を提供する。 【解決手段】 この発明は、熱伝導性，保温性及び遠赤
外線の放射性に優れた石材よりなるプレート状の放射体
１の断面内又は裏面側にヒーター３を付設し、上記放射
体１を床面，路面又は屋根面等の降雪面に沿って敷設し
たものである。上記放射体１は蛇紋石又は花崗岩その他
の自然鉱石よりなるほか、粘土に熱伝導性，保温性及び
遠赤外線の放射性に優れた自然鉱石の粉末を混入して焼
成した焼成物よりなる場合もある。そして放射体１を煉
瓦又はタイルとして床面に敷設して用いることもある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は屋根や床面，路面
等の降雪面の融雪を行う加熱放射体を利用した融雪装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来床
面等の融雪装置としては、噴水形式で路面等に散水する
もののほか、瓦の背面にヒーター配線として加温融雪す
るものが知られていた。

【０００３】しかし従来の加温融雪の装置の瓦は一般の
粘土材を焼成した瓦であるため熱伝導や保温性に欠ける
ため、相当強度な加熱を行う必要があり、製造コストや
運転のエネルギーコストが高いという欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明の装置は、第１に熱伝導性，保温性及び遠赤
外線の放射性に優れた石材よりなるプレート状の放射体
１の断面内又は裏面側にヒーター３を付設し、上記放射
体１を床面，路面又は屋根面等の降雪面に沿って敷設し
たことを特徴としている。

【０００５】第２に放射体１が蛇紋石又は花崗岩その他
の自然鉱石よりなることを特徴としている。

【０００６】第３に放射体１が粘土に熱伝導性，保温性
及び遠赤外線の放射性に優れた自然鉱石の粉末を混入し
て焼成した焼成物よりなることを特徴としている。

【０００７】第４に放射体１を煉瓦又はタイルとして床
面に敷設したことを特徴としている。

【０００８】第５に放射体１を瓦として屋根面に敷設し
てなることを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態につき詳述
するが、まずこの発明で用いられる温熱媒体で遠赤外線
を放射する放射体及び該放射体を加温するヒーターとの
組み合わせ等につき予め説明する。

【００１０】放射体には蛇紋石，花崗岩等の天然石又は
焼成した人工の石材又はセラミック等（以下「石材」と
総称する）が用いられ、耐熱性、蓄熱性（保温性）の他
遠赤外線の放射特性の優れた材質が望ましく、本例では
蛇紋岩から採石された蛇紋石が使用され、特に貴蛇紋石
が用いられている。この貴蛇紋石は図６に示すように４
０.９℃における遠赤外線放射率が平均で９５％以上の
成績であり、波長も人体の波長と略同一の２〜１４πで
あり、人体又は犬等のペットの生体への影響も非常に好
ましいものである。

【００１１】本例で用いた貴蛇紋石のＸ線回析による含
有化合物の同定結果を表１に示す。ちなみにこの回析で
はＺｒ等の重元素は感度が高いが、Ｎａ等の軽元素は感
度が低く、元素により検出下限が異なっている。尚、遠
赤外線の放射率とコスト条件が適合すれば放射体として
他の人造又は天然の石材又はセラミック材を用いること
も可能である。

【００１２】

【表１】

【００１３】上記のような石材を用いた放射体は、後述
するようにプレート状に形成され、その内部にプレート
状又は線状のヒーターを埋設又は挿入等によって固定状
態で取り付け、ヒーターで加熱することにより放射体よ
り遠赤外線を放射せしめるものである。

【００１４】図１〜２は本発明の装置に使用される放射
体１の構造の１例を示しており、放射体１は前述した貴
蛇紋石等の石材を厚手のタイル又は煉瓦状に長方形また
正方形のプレートとして形成される。

【００１５】上記放射体１の略中央部には背面側から所
定の大きさと深さを備えたヒーター挿入用の凹部（収容
部）２が形成され、該凹部２内には通電によって発熱す
るヒーター３が挿入されるとともに、該ヒーター３の底
面側には凹部２の形状に適合した耐熱性部材よりなる耐
熱カバー４が嵌合されてビス又は接着剤等により着脱可
能に取り付けられ、ヒーター３は凹部２内において、放
射体１と耐熱カバー４とによってサンドイッチ状に保持
されている。

【００１６】また放射体１の背面側には耐熱性の通電用
回路である配線７が施され、その先端は各ヒーター３
に、基端部は本装置の用途に応じて適宜場所に設けられ
るコントローラ８（図３参照）に接続されている。そし
てヒーター３への電源のＯＮ，ＯＦＦ及び加熱（発熱）
温度やタイマー設定等の必要操作は、上記コントローラ
８に設けたつまみ等の操作部（図示しない）によって行
われる。

【００１７】図３は道路や歩道（図４参照），屋敷内の
アプローチやポーチ等（図５参照）の融雪装置を模型的
に表したもので、路床等の基礎地盤１１上にコンクリー
ト等の下地１２を形成し、その上面に前記タイル又は煉
瓦状のプレートに形成された放射体１を敷設して路面又
は床面を形成するが、この時放射体１外において前記配
線７は下地１２内に配線用のビニール管（図示しない）
等を配管してその内部に通して配線する。

【００１８】この実施形態では自然鉱物の貴蛇紋石や花
崗岩他焼物等の加工物を温熱放射体１として応用するも
ので、各放射体（石板）や（陶板）の芯部にパイプ発熱
ヒーター、又は面状発熱ヒーター３を内蔵して放射体を
温める。ヒーター３の定格出力は１００Ｖ，１００Ｗ
で、温度設定は自由で低高は１００〜１８０℃の範囲で
設定し、冬季内の積雪状況に合わせ高低温度のコントロ
ールが可能である。工事としては道路及び歩道、軒先ま
でのアプローチ及び玄関先又は屋根等に温熱放射体を敷
き豪雪時の事故防止と安全に努めるものである。

【００１９】図４は歩道１６と車道１７に、図５は家屋
１８の玄関前のアプローチ部１９，ポーチ２１にそれぞ
れ本発明の融雪装置を応用した例を示している。

【００２０】放射体１の石板の厚みは３０ｍｍ以上に定
めて、施工現場の状況に合わせて温熱放射体１の石板の
強度耐久性を追及し、最終の温熱放射体石板の厚みを設
定する。加工方法としては、原石を必要な厚みに製材し
て一枚毎のサイズに切断する。切断された放射体石板の
裏面に防水パイプヒーター組み込みのパイプサイズの溝
掘りをする（いずれも図示しない）。

【００２１】図１〜５に示す例では、面状発熱防水ヒー
ター３を用いる場合を示し、ヒーター３を収容するサイ
ズの凹部２を加工し、加工されたスペースに上記ヒータ
ー３を嵌めて取り付ける。放射体１の裏側からヒーター
３からの耐熱配線７が伸びており、伸びる耐熱配線７を
樹脂及びビニールパイプの中を通して下地（バサ）１２
内に埋めながら配管線をして、次々にに温熱放射体１に
張って放射体を敷いていき、敷き終わると配管線からの
耐熱配線をまとめてコントローラ８に結び操作する。

【００２２】電源は単相三線式の２００Ｖ、ヒーター３
が１００Ｗで一回路１０Ａで２０個が限界となり、温熱
放射体設置面積で換算すると１ｍ２に二個の割合でヒー
ター３を配置すると１０ｍ２になる。経済性について坪
単価の算出は仮に１０坪が必要とするヒーター３の個数
は６６個／１００坪になるが、ヒーター３の単価は１０
００円以内で収まり６６万円の負担に過ぎない。

【００２３】消費電力も少なく、前記の用途条件も異な
る関係で、屋外融雪となると厳しいが、温熱放射体１の
温度１５０℃を最高にし、５０℃を最低温度に設定して
差温１００℃内でサーモスタットが働き、ＯＮとＯＦＦ
の運転が繰り返され、温度設定範囲内を持続することに
なる。

【００２４】操作方法は、最初にコントローラ８のスイ
ッチをＯＮに、次に温度設定では強弱メモリを強に合わ
せて４０分程で温熱放射体１の芯部の温度は最高で１５
０℃に達した後にＯＦＦとなってスイッチは切れるとい
う構造にしてある。ＯＦＦ時温度の１５０℃から徐々に
最低温度の５０℃に落ちいていく。下がるに要する時間
は条件の悪い環境で５０分を保持し、その時間分の消費
電力はゼロで融雪を可能にしている。

【００２５】温熱放射体１の内部にセットされているサ
ーモスタット（図示しない）からの指示でスイッチＯＮ
となって、再び２０分の加熱時間で、再度１５０℃の温
度になってスイッチがＯＦＦとなり、温度は５０℃の方
向に下がっていく。同じく５０分もの電力消費ゼロで融
雪を継続的に繰り返す省エネ融雪設備構造である。

【００２６】寒冷地の積雪は何メートルも達し、歩行も
交通も困難で一冬の災難数も多く除雪の経費も毎年多額
に上がっている今日である。各県市町村負担も大きく、
その対応策については、あらゆる研究機関での研究に取
り組んでいるが相応しい結論に至らずいろいろと苦労が
なされている。寒冷地北海道や新潟でも融雪について数
年研究を重ねてきた。研究の中心は融雪材に何を使えば
効果が見られるかで、現在はシリカ系の鉱石粉末や採石
を直接アスファルトやコンクリートの原料に多量に混ぜ
てた素材を中心に道路等に使ってきたが、効果が不十分
である。除雪作業は今も変わらず屋根に上がった雪降ろ
しの人力作業である。道路等で使われる除雪機や重機は
近代的ではあるものの隅々までは困難で個人個人の工夫
で除雪している。

【００２７】上記温熱放射体１の取り付けを難しく考え
る必要はなく、道路でも屋敷でもタイル同様の施工方法
で温熱放射体１の取り付けができる。ただ電気関係工事
以外は問題は見られない。敷き終わった温熱タイルに雪
が降っても次々と暖かい放射体１によって雪が溶け、溶
けた雪の解け水は温かく、その温水は傾斜方向に流れ、
その過程で低い所の雪が再び溶けて広範囲を溶かす大き
な効果もある。

【００２８】溶解能力は積雪数メートルも溶かし、温熱
放射体１の加熱温度は１５０℃に設定するが、悪条件の
中では温熱を作り出すのが困難で、最高常時温度の１５
０℃を得るのが難しく、作り出された温熱も積雪に吸収
されてしまい放射体１の表面温度は５０〜７０℃程度し
か期待できない。しかし融雪機能は十分である。但し、
上記の条件は加熱スイッチＯＮの連続運転の場合を前提
とする。

【００２９】また大雪の時の温熱放射体１の表面温度の
５０℃の継続は難点も多く、加熱に用いる発熱ヒーター
３の組み込み付近の０．５ｍ２範囲で、温度維持には電
力消費も必要になってくる。小雪の場合は、表面温度は
最高の１００℃程度の維持は問題なく、前記構造のＯ
Ｎ，ＯＦＦの働きと鉱石放射体１の保温性で電力消費も
小さく省エネに役立ち、自然積雪の冷却からスイッチは
常時ＯＮの加熱作動にあり１５０℃の最高温度には届か
ない。上記表面温度保持が限界で、融雪には常時ＯＮの
セットを前提におくべきである。温度維持を補うため常
時コントローラ８は最強温度にセットしておき融雪効果
を確認した。

【００３０】経済単価については、面積の増幅関係なく
一般の土木工事と比較しても大差なく、追加費用として
防水材と断熱材の費用の他、温熱放射体加工と絶縁体の
モールド樹脂加工する石板の費用に限り追加負担もなく
設置可能の装置である。設置取り付け工事は、石張り工
事の際の下敷き素材セメントと川砂に少し水を差して攪
拌して、バサという下地１２及び接着剤を造り石張り用
の基礎として使う。

【００３１】一枚一枚を据え付け張りしていく作業の中
で温熱放射体１から延びる耐熱配線７を直接下地（バ
サ）１２の中に埋め込み、そのバサの上にセメントだけ
を水で溶かしたノロという固定するセメント液をかけて
固めて、配線の固定と安全を図りながら必要枚数を一枚
ずつ設置していく。以上のように本発明は耐久性と安全
性が追及され、道路から歩道そして、庭のアプローチ玄
関から軒先（犬走）の豪雪に対応し滑りを防ぎ、自在に
歩け、事故防止の環境作り対策に設ける上記功績温熱放
射体融雪工事システムを実現できる。

【００３２】さらにこの発明は、上記の構造で優れる機
能を応用して、放射体１を屋根瓦状に形成して融雪屋根
瓦にも用いることができる。そして効能追及から見た取
り付け面積は１ｍ２当たり瓦一枚の割合で敷くのが望ま
しく、３．３ｍ２に三枚を使えば十分な効果が見られ
る。例えば、平面にして１５０ｍ２であれば一般住宅の
屋根に対しては４５×４５枚程度を敷くだけで融雪可能
な枚数となる。

【００３３】従来の屋根瓦素材に使う粘土質は熱伝導と
保温性に欠ける関係で、従来の粘土素材に貴蛇紋石或い
は熱伝導と保温性に優れた鉱石の粉末を重量比で３０％
を混入し前提条件に近づけて効果の追及を行う。

【００３４】放射体瓦１を敷くに当たっての取り付け作
業は、一枚毎に配線をするが、使われるのは耐熱配線７
で取り付けた温熱瓦の裏側より耐熱配線７が引き出さ
れ、敷く毎に配線数は増していく増える耐熱配線を並瓦
を含めた屋根面積の中でまとめながら次の瓦を敷いて行
く。軒先に順次まとめた耐熱線は屋内の一角に集め、コ
ントローラにまとめて接続し操作する。

【００３５】尚、本明細書においては、図１〜５の説明
を通じ、技術的構成の各部で構造や機能が共通する部分
には共通の符号を用い、重ねて繰り返し構成や機能を説
明することを割愛しており、各図を通じ同一符号部分は
同一の構成と機能を表すものである。

【００３６】

【発明の効果】以上のように構成される本発明によれ
ば、噴水式やスプリンクラー又は温水融雪のように路面
下に給水や給湯の配管を行う必要がなく、低コストであ
るとともに、小型のヒーターと石材の熱伝導性や保温性
を利用した装置なので、設備コストや運転コストともに
低廉であるという利点を備えている。

【００３７】また給水の必要がないので、水量の乏しい
地域や取水の困難な地域での利用にも適し、取水や配水
のための水系の管理も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する放射体の斜視図である。

【図２】本発明に使用する放射体の断面図である。

【図３】放射体を利用した融雪装置の模型的な斜視図で
ある。

【図４】本発明を路面に応用した場合の斜視図である。

【図５】本発明を家屋の玄関周辺のアプローチ部分に応
用した斜視図である。

【図６】貴蛇紋石の４０．９℃における遠赤外線放射率
表である。

【符号の説明】

１ 放射体 ２ 収容部 ３ ヒーター

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱伝導性，保温性及び遠赤外線の放射性
   に優れた石材よりなるプレート状の放射体（１）の断面
   内又は裏面側にヒーター（３）を付設し、上記放射体
   （１）を床面，路面又は屋根面等の降雪面に沿って敷設
   した加熱放射体を用いた融雪装置。
2. 【請求項２】 放射体（１）が蛇紋石又は花崗岩その他
   の自然鉱石よりなる請求項１の加熱放射体を用いた融雪
   装置。
3. 【請求項３】 放射体（１）が粘土に熱伝導性，保温性
   及び遠赤外線の放射性に優れた自然鉱石の粉末を混入し
   て焼成した焼成物よりなる請求項１の加熱放射体を用い
   た融雪装置。
4. 【請求項４】 放射体（１）を煉瓦又はタイルとして床
   面に敷設した請求項１又は２又は３の加熱放射体を用い
   た融雪装置。
5. 【請求項５】 放射体（１）を瓦として屋根面に敷設し
   てなる請求項３の加熱放射体を用いた融雪装置。