(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根等の建物上部から伝わる水が再凍結して氷柱が生成するのを防止する建物の軒先構造であって、
この水が建物から離れる部位となる水切りと、
この水切りに包含配置されるヒータと、
ヒータを水切りに圧接するとともに水切り以外へのヒータからの放熱を抑える断熱材と、を備えており、
水切りが、断面凹状の薄板でなり、凹形状を形成する最下点となる底面と、底面の一方端から立ち上がり建物に連なる表側壁と、底面の他方端から立ち上がり前記建物からは離間している裏側壁とを有し、軒先の下部に設置されるものであり、
ヒータがＰＴＣ線状発熱体であって、そのヒータを少なくとも水切りの底面と表側壁とに圧接して設けている軒先構造。
【請求項２】
屋根等の建物上部から伝わる水が再凍結して氷柱が生成するのを防止する建物の軒先構造であって、
この水が建物から離れる部位となる水切りと、
この水切りに包含配置されるヒータと、を備えており、
水切りが、断面凹状の薄板でなり、凹形状を形成する最下点となる底面と、底面の一方端から立ち上がり建物に連なる表側壁と、底面の他方端から立ち上がり前記建物からは離間している裏側壁とを有し、軒先の下部に設置されるものであり、
ヒータがＰＴＣ線状発熱体であって、そのヒータを水切りの底面と表側壁とに圧接して設けている軒先構造。
【請求項３】
ヒータをさらに水切りの裏側壁にも圧接している請求項１または請求項２記載の軒先構造。
【請求項４】
水切りの底面全体にヒータを圧接している請求項１〜請求項３何れか１項記載の軒先構造。
【請求項５】
ヒータを水切りに圧接するための押圧部材を備える請求項１〜請求項４何れか１項記載の軒先構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に寒冷地域の建物に採用することで、屋根に積もった雪が再凍結して軒先に氷柱が生成するのを防止する技術に関し、屋根等の建物上部から伝わる水が再凍結して氷柱が生成するのを防止する建物の軒先構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
主に寒冷地では、積雪によって屋根上に積もった雪の除雪作業の軽減のため、屋根にヒータを配設することにより、屋根上の雪を溶かす技術が知られている。
屋根から溶け出した雪水は、軒先端縁から地上へ滴下するのが通常であるが、気候条件によっては滴下せずに再び氷結し、軒先に氷柱が生成し成長することがある。氷柱が成長すると危険であり、軒先での再凍結を防ぐ必要がある。
そのため、例えば特開平９−４９２９６号公報（特許文献１）には、屋根の軒先端縁に面状発熱体を敷設する技術が開示されている。この技術によれば、軒先の端縁で雪水が再凍結することを少なくして、軒先の先端縁をまたぐような雪庇の形成や、氷柱の成長を軽減する効果を望むものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−４９２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特開平９−４９２９６号公報（特許文献１）に記載の技術では、屋根の表層の下側に面状発熱体を設けたとはいえ、屋根の裏側などで再凍結の懸念を残しており、一旦、再凍結が起こると氷柱が生成される可能性も排除できない。
【０００５】
本発明はこうした背景のもとでなされたものであり、建物の軒先に氷柱が生じないように軒先での雪水の再凍結をし難くする技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく本発明は以下のように構成される。
屋根等の建物上部から伝わる水が再凍結して氷柱が生成するのを防止する建物の軒先構造であって、この水が建物から離れる部位となる水切りと、この水切りに包含配置されるヒータと、ヒータを水切りに圧接するとともに水切り以外へのヒータからの放熱を抑える断熱材と、を備えており、水切りが、断面凹状の薄板でなり、凹形状を形成する底面と、底面の一方端から立ち上がり建物に連なる表側壁と、底面の他方端から立ち上がり前記建物からは離間している裏側壁とを有し、ヒータがＰＴＣ線状発熱体であって、そのヒータを少なくとも水切りの底面と表側壁とに圧接して設けている軒先構造である。
【０００７】
そしてまた、屋根等の建物上部から伝わる水が再凍結して氷柱が生成するのを防止する建物の軒先構造であって、この水が建物から離れる部位となる水切りと、この水切りに包含配置されるヒータと、を備えており、水切りが、断面凹状の薄板でなり、凹形状を形成する底面と、底面の一方端から立ち上がり建物に連なる表側壁と、底面の他方端から立ち上がり前記建物からは離間している裏側壁とを有し、ヒータがＰＴＣ線状発熱体であって、そのヒータを水切りの底面と表側壁とに圧接して設けている軒先構造である。
【０００８】
屋根等の建物上部から伝わる水が再凍結して氷柱が生成するのを防止する建物の軒先構造であって、この水が建物から離れる部位となる水切りと、この水切りに包含配置されるヒータと、を備えているため、水切りが熱せられて水切りでの雪水の再凍結を起こしにくくしている。
そして、ヒータを水切りに圧接するとともに水切り以外へのヒータからの放熱を抑える断熱材を設ければ、ヒータの熱が水切り以外に発散することを抑制するとともに、ヒータと水切りとの圧接を確実にして密着力を高めるため、ヒータの熱を効率的に水切りに伝えることができる。
そして、水切りが、断面凹状の薄板でなり、凹形状を形成する底面と、底面の一方端から立ち上がり建物に連なる表側壁と、底面の他方端から立ち上がり前記建物からは離間している裏側壁とを有しているため、建物の屋根から流れる水は、水切りに表側壁を伝わって流れ、その底面で建物から離れて地面へと落下する。また、水量が多い時など、底面で落ちきらずに、さらに裏側壁に水が伝わる場合であっても、裏側壁が建物から離れているため、再び建物に水が流れ込むことがない。そのため、再び建物に流れ込んだ水が再凍結するおそれがなく、水切り以外の軒先からの氷柱の発生も防止することができる。
【０００９】
ヒータがＰＴＣ線状発熱体であるため柔軟性のあるヒータである。そのため、水切りの底面に凹凸があっても、その水切りの形状に添って柔軟に追随し圧接することができる。そのためヒータをまんべんなく水切りに圧接することができる。
また、そのヒータを水切りの底面と表側壁とに圧接して設けているため、屋根から流れる水が建物から離れる部分である水切りの底面と表側壁とを効果的に暖めることができる。そのため、水切りから離れずに水切りに付着した水滴が再凍結することを防ぐことができる。
【００１０】
また、ヒータをさらに水切りの裏側壁にも圧接して設けることができる。ヒータを水切りの裏側壁に圧接して設けたため、裏側壁で再凍結することも防ぎ、より確実に水切りでの再凍結を防止することができる。
【００１１】
あるいはまた、水切りが前記建物からは離間している底面と、その底面の一方端から立ち上がり建物に連なる表側壁とを有し、水切りの最下点となるこの底面にヒータを圧接して設けている軒先構造とすることができる。
水切りが、前記建物からは離間している底面と、その底面の一方端から立ち上がり建物に連なる表側壁とを有するため、建物から表側壁を通じて流れ込む水が底面を通じて再び建物伝わることがない。そのため、水切り以外の軒先部分で再凍結を生じさせてしまうような不測の事態を防止し、氷柱の生成を防ぐことができる。
少なくとも水切りの最下点となる底面にヒータを圧接して設けたため、建物から表側壁を通じて流れ込む水が、水切りから落ちずに留まりやすい最下点となる底面にヒータが圧接されている。したがって、水が留まりやすい部分がヒータで熱せられるため、落ちきらずに水切りに残った水を暖めることができ、この水が再凍結するのを防止することができる。
【００１２】
そして、水切りの底面へのヒータの圧接は、底面の一部だけでなく、底面全体にヒータを圧接している軒先構造とすることができる。水切りの底面全体にヒータを圧接したため、ヒータの熱を水が留まりやすい底面全体にまんべんなく伝えることができ、屋根から伝わる水の再凍結をより確実に抑制することができる。
【００１３】
ヒータを水切りに圧接するためにさらに押圧部材を設けることができる。ヒータを水切りに圧接するための押圧部材を備えることで、ヒータと水切りとの密着状態をより確かなものとすることができる。また、水切りや屋根裏などの建物の形状が変わっても、押圧部材を設けることでヒータを水切りに圧接させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の軒先構造によれば、屋根等の建物上部から伝わる水が、その建物から離れる水切り部分で再凍結するのを防ぎ、水切り部分での氷柱の発生を防止することができる。また、その水切り部分からさらに建物に水が伝わることを防ぎ、建物に伝わったその水が再凍結して氷柱を生成することも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態である軒先構造の断面図である。
【図２】図１の水切り部分の変形例であり、分図２（Ａ）は水切りが垂直に設けられた態様、分図２（Ｂ）は水切りが建物とは反対側に傾いた態様をそれぞれ示す断面図である。
【図３】ＰＴＣ線状発熱体の断面図である。
【図４】図３のＰＴＣ線状発熱体の平面図である。
【図５】図１の水切り部分の別の変形例を示す断面図である。
【図６】図１の水切り部分に押圧部材を設けた変形例の断面図である。
【図７】図１の水切り部分に押圧部材を設けた別の変形例の断面図である。
【図８】実験例で採用した水切り部分の種々の態様であって、分図８（Ａ）はヒータを横置きにした態様、分図８（Ｂ）はヒータを縦置きにした態様、分図８（Ｃ）はヒータを横置きにして断熱材を設けた態様、分図８（Ｄ）はヒータを縦置きにして断熱材を設けた態様をそれぞれ示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を、図面を参照して以下に説明する。
図１は、屋根の軒先構造の断面図である。屋根１の軒先２には、屋根１からの水が建物８から離れ落ちる水切り３が設けられている。この水切り３には、屋根１から落ちる水の再凍結防止のために水切り３を暖めるヒータ４が設けられている。ヒータ４は断熱材５で水切り３に圧接されている。
【００１７】
屋根１は、一般的な戸建て家屋や、マンション、その他住居以外の目的に供される建物、例えば、工場、店舗など種々の建物を対象とした屋根１であって、特定の建物や構造をした屋根に限定されない。図１で示す屋根１には、屋根１に積もった雪を融かす屋根上ヒータ７が設けられている。
水切り３は、屋根１のような建物８の上部から伝わって流れる水が、その建物８から流れ落ち、そして建物から離れる部位であり、本実施形態では、断面が凹形状となる薄板で形成されている。断面が凹形状となる薄板は、その最下点となる底面３ａと、底面３ａの一方端（建物から遠い端）から立ち上がり屋根１に連なっている表側壁３ｂと、底面３ａの他方端（建物から近い端）から上方に屈曲して立ち上がり上記建物８からは離間している裏側壁３ｃとを有する。
そして、凹形状に形成された内部空間３ｄ内に、ヒータ４を設けている。より具体的には、ヒータ４は、本実施形態では後述するＰＴＣ線状発熱体４であり、断熱材５で水切り３の底面３ａと表側壁３ｂ、および裏側壁３ｃに圧接されている。
【００１８】
水切り３は、図１で示すように、建物８に面する側に傾いて設けているが、施工の状態によって図２（Ａ）で示すように、地面に対して垂直（底面３ａが地面に対して水平）に設けたり、図２（Ｂ）で示すように、建物８とは反対側に傾けて設けたりしても良く、水切り３の敷設状況によらずに水切り３の作用を奏することができる。
【００１９】
水切り３は薄板に成形可能な種々の金属材を用いて形成することができ、例えば、亜鉛鉄板やアルミ合金板、ＳＵＳ板などが例示されるが、熱伝導性を考慮するとアルミ合金板などの良熱伝導性を有する金属材が好ましい。
また、水切り３の厚みは、費用、熱電導性、加工性等の要求からできるだけ薄い方が好ましいが、ヒータ４を保持できる程度の強度が要求される。そのため、金属材の材質によるが、０．３ｍｍ〜数ｍｍ程度が好ましい。
【００２０】
図３は、ヒータ４であるＰＴＣ線状発熱体４の断面図であり、図４は、ＰＴＣ線状発熱体４の平面図である。
図３で示すように、ＰＴＣ線状発熱体４は、複数個のＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）素子４１を備え、その両端が金属端子４２に保持され、これら両端の金属端子４２がそれぞれ給電線４３ａ，４３ｂに固定されている。そして、ＰＴＣ素子４１の金属端子４２が当接する部分には電極４４が形成されている。
また、図４で示すように、複数個のＰＴＣ素子４１は、長手方向に沿って対向配置された一対の給電線４３ａ，４３ｂの間に一定の間隔を開けて接続されており、全体としてはしご状の構造物を形成している。このはしご状の構造物は、電気絶縁性を有し柔軟な軟質塩化ビニル系樹脂などの合成樹脂からなる被覆部材４５によって被覆されている。被覆部材４５は、ＰＴＣ素子４１と給電線４３ａ，４３ｂを内包して絶縁封止している。被覆部材４５には、金属網体４６を介在させておりＰＴＣ線状発熱体４の均一な発熱に寄与している。
【００２１】
ＰＴＣ素子４１は、たとえばチタン酸バリウムなどを主原料としたもので、室温からキュリー温度（抵抗急変温度）までは低抵抗であるが、キュリー温度を越えると急に抵抗値が増大する特性を有する感熱素子である。この特性により、ＰＴＣ素子４１は、キュリー温度を下回る温度下において電圧が印加されると、最初は低温であるために抵抗値が小さいので大電流が流れ、ＰＴＣ素子４１の温度が急激に上昇する。そして、ＰＴＣ素子４１の温度がキュリー温度を越えると、抵抗値が急に増大するために電流量が減少し、その結果、ＰＴＣ素子４１の発熱量は減少する。そのため、ＰＴＣ素子４１は、一定温度以上に温度が上がることがなく、ある温度で安定して熱平衡状態を保つ。すなわち、ＰＴＣ素子４１は自己温度制御機能を有している。
【００２２】
発熱体として自己温度制御機能を有するＰＴＣ素子４１が用いられているので、このヒータ４は、発熱温度を制御するためにサーモスタットやサーミスタなどを含む発熱温度制御回路が不要であり、装置のコストを低減することができる。また、ＰＴＣ素子４１は一定温度以上には発熱しないので、その発熱温度を適切に設定しておけば、ＰＴＣ素子４１の発熱で断熱材５が変形したり劣化するおそれが少ないため、過熱防止回路などを別途設ける必要がない。
【００２３】
断熱材５は、ヒータ４を水切りに圧接する弾性のある部材であり、ヒータ４からの熱を効率的に水切り３に伝えるべく熱容量が小さい材質であることが好ましい。また、夏場に高温下にさらされることから耐熱性、耐候性に優れた材質であることが好ましい。
こうしたことから、断熱材５には発泡体を用いることが好ましく、オレフィンを含む発泡樹脂やシリコーンゴムスポンジなどが挙げられるが、長期耐久性等を考慮するとシリコーンゴムスポンジはより好ましい材質である。
【００２４】
水切り３へのヒータ４の圧接は、水切り３の内部空間３ｄにヒータ４のみならず断熱材５を詰めることで行っている。もちろん、粘着材や粘着テープを水切り３とヒータ４との間に設けて両者の密着性を高めることもできる。
【００２５】
水切り３の軒先２への取付けは、ネジ留め、接着剤での固定など適当な接続手段で行えば良く、軒先２に水切り３が既設であれば、それにヒータ４を取付ければ良い。
また、水切り３の取り付け箇所は、屋根の軒先部分であるが、ここでいう屋根には、建物の上部を覆う構造物という狭義の屋根である場合の他、その屋根に設けた樋や、垂木、鼻隠し等であっても良い。さらには、屋根の上に取り付けられ屋根から張り出した構造物である看板や太陽電池などであっても良い。
【００２６】
本実施形態の軒先構造では、ヒータ４が水切り３の底面３ａだけでなく、表側壁３ｂおよび裏側壁３ｃに対しても圧接されているため、屋根から流れ落ちる水の再凍結を極めて良好に防止することができる。即ち、水切り３の設置状況によっては図１や図２で示したように、水切り３の取付角度が変わることが起きうるが、何れの場合であっても水切り３の最下点を含みその近傍を暖めることが可能となるからである。
【００２７】
水切り３の表側壁３ｂは屋根裏に接続されている一方で、裏側壁３ｃは建物８からは離して設けている。そのため、水切り３を流れる水は、水切り３から離れ建物８の外に垂れ落ちる。表側壁３ｂから底面３ａを伝わり、さらに裏側壁３ｃへ回り込む場合も同様である。これに対し、裏側壁３ｃが建物８に連なる構造の場合は、裏側壁３ｃへ回り込んだ水は再び建物８に伝わるおそれがある。そのため、水切り３以外の場所で再凍結し、予期せぬ場所で氷柱が生成する可能性があり、氷柱の生成を効果的に防止することができない。
【００２８】
ヒータ４にＰＴＣ線状発熱体を用いたため、外側が柔軟な樹脂材で形成されることで非常に曲げやすいヒータ４であり、水切り３との密着程度を高くすることができる。そのため、建物８の大きさに合わせて長手方向に長く伸びる底面３ａの広範な部分でヒータ４と底面３ａや表側壁３ｂとの密着性を高く施工することができ、再凍結を極めて良好に防止することができる。
これに対し、樹脂に導電性カーボンを分散させてなるヒータ等を用いる場合は、ヒータ自体が硬くなり曲げにくいヒータとなる。そのため、水切り３の底面３ａの形状変化に追随させてヒータを適宜曲げることが困難であり、水切り３に圧接し難いヒータ４となる。
【００２９】
上記実施形態の変形例として以下に示す態様とすることも可能である。
まず、断熱材５を備えない構成とすることができる。ヒータ４を水切り３に圧接することが最低限必要だからである。
ヒータ４の水切り３への圧接法として、ヒータ４と水切り３との間に粘着材や粘着テープを設けることが挙げられる。
【００３０】
また、ヒータ４の水切り３への圧接法として、押圧部材９を用いることも挙げられる。押圧部材９を用いる場合は、ヒータ４や断熱材５と、水切り３や屋根裏との隙間に押圧部材９を嵌め込むことでヒータ４を水切り３に圧接できる。より具体的には、水切り３の内部空間３ｄにヒータ４とともに押圧部材９を嵌め入れることで、押圧部材９が表側壁３ｂや裏側壁３ｃ、あるいは屋根裏に圧接されてヒータ４を押圧することができる。
押圧部材９には、バネやスペーサ等の弾性がある部材を用いることできるが、熱を遮断する観点からは断熱性の高い材質であることが好ましい。
こうした押圧部材９を用いた一の実施形態を図６に示す。断熱材５はヒータ４の上面を押さえながら水切り３の内部空間３ｄ内に収容している。また、断熱材５と屋根裏との間に押圧部材９であるバネを設けて、バネの押圧力で、水切り３の底面３ａの全体にヒータ４を密着させている。また、押圧部材９を用いた別の実施形態として、図７には、ヒータ４と屋根裏との間に押圧部材９である樹脂製のスペーサ９を設けて、水切り３の底面３ａの全体にヒータ４を密着させている。但し、ヒータ４に断熱材５を介さずに押圧部材９を設ける場合は、押圧部材９自体が断熱性の高いものであることが好ましい。
【００３１】
ヒータ４には、水切り３との密着性が劣ることを許容すればＰＴＣ線状発熱体以外のヒータ４を用いることも可能である。
水切り３は、断面凹状としたが、図５で示すような裏側壁３ｃの無い断面がレ状となる構成であっても良い。
さらに、上述の種々の変形は、互いに矛盾が生じない限度で適宜組み合わせて形成することができる。
【実施例】
【００３２】
以下に実験例を示して本発明をさらに説明する。
図８に示す断面形状を有し亜鉛鉄板で形成した水切り３に、ＰＴＣ線状発熱体４を設置し、場合によってオレフィンを含む発泡樹脂でなる断熱材５を取り付けて水切り３の底面３ａの温度を測定した。
より具体的には、図８（Ａ）で示す軒先構造は、ヒータ４を横置きにして水切り３の底面３ａ、表側壁３ｂ、および裏側壁３ｃに圧接して設置した。これを試料Ａとした。図８（Ｂ）で示す軒先構造は、ヒータ４を縦置きにして水切り３の底面３ａと表側壁３ｂに圧接して設置した。これを試料Ｂとした。図８（Ｃ）で示す軒先構造は、図８（Ａ）と同様にヒータ４を横置きにするとともに断熱材５でヒータ４の上面を押さえて水切り３の内部空間３ｄ内に収容した。これを試料Ｃとした。図８（Ｂ）で示す軒先構造は、図８（Ｂ）と同様にヒータ４を縦置きにするとともにヒータ４と裏側壁３ｃの隙間を断熱材５で埋めた。これを試料Ｄとした。
【００３３】
０℃に設定した恒温槽内に試料Ａ〜試料Ｄを設置し、ヒータ４をＯＮにして経時における水切り３の底面３ａの温度を温度センサーで計測した。その結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
0005576206.tif 000002
【００３５】
表１で示すように断熱材５を設けた試料Ｃ及び試料Ｄは、断熱材５を設けない試料Ａ及び試料Ｂと比較して水切り３の底面３ａの温度が高くなった。これより、断熱材５を用いた場合の方が用いない場合に比べて再氷結防止効果に優れることがわかる。
また、試料Ａより試料Ｃの方が、そして試料Ｂより試料Ｄの方が、即ち、ヒータ４を縦置きにするよりも横置きにする方が底面温度が高くなった。これより、底面３ａ全体にヒータ４を密着させる方が底面３ａの一部にヒータを密着させるよりも再凍結し難くなることがわかる。
【符号の説明】
【００３６】
１    屋根
２    軒先
３    水切り
３ａ  底面
３ｂ  表側壁
３ｃ  裏側壁
３ｄ  内部空間
４    ヒータ（ＰＴＣ線状発熱体）
４１  ＰＴＣ素子
４２  金属端子
４３ａ，４３ｂ  給電線
４４  電極
４５  被覆部材
４６  金属網体
５    断熱材
７    屋根上ヒータ
８    建物
９    押圧部材
【図１】
0005576206.tif 000003
【図２】
0005576206.tif 000004
【図３】
0005576206.tif 000005
【図４】
0005576206.tif 000006
【図５】
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【図６】
0005576206.tif 000008
【図７】
0005576206.tif 000009
【図８】
0005576206.tif 000010