(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱により積雪を融かす融雪部と、ベース部と、このベース部上に後端側が固定され先端が自由端である片持ち梁の状態で支持され撓みが一定以上となった時に撓み信号を出力して前記融雪部を作動させる撓み部と、この撓み部の後端側に後端側が固定されて片持ち梁の状態で支持され上面の積雪による撓みで自由端である先端が前記撓み部の先端を押し下げるトップ部と、このトップ部に設けられこのトップ部の表面および裏面の温度差で発電するペルチェ素子とを含むことを特徴とする融雪装置。
【請求項２】
発熱により積雪を融かす融雪部と、ベース部と、このベース部上に後端側が固定され先端が自由端である片持ち梁の状態で支持され撓みが一定以上となった時に撓み信号を出力して前記融雪部を作動させる撓み部と、この撓み部の後端側に後端側が固定されて片持ち梁の状態で支持され上面の積雪による撓みで自由端である先端が前記撓み部の先端を押し下げるトップ部と、このトップ部に設けられこのトップ部の表面および裏面の温度差で発電するペルチェ素子と、このペルチェ素子により発電された電力を充電し前記融雪部に電力を供給するバッテリーとを含むことを特徴とする融雪装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、融雪装置に関し、特に家屋の屋根に積もる雪を検出し、一定以上の積雪がある時にのみ融雪の機能を作動させる融雪装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
屋根に積もる雪の重量は、降雪量が増えるに従い増加していく。それは相当の重力エネルギーを保持しているが、雪の重さで家屋が損壊してしまうのを防ぐために屋根に雪が積もれば除雪作業を余儀なくされている。
【０００３】
従来の融雪装置は、電力によるヒータや地下水の温度利用で融雪するか、積雪に直接流水を加えて雪を融かし流し去るものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の融雪装置は、電力または地下水の温度等を利用するものであり、雪自体からは何のエネルギーも得ていないという非効率さがあった。また、人が積雪状態を見て融雪装置を起動、停止させるもので降雪量に応じた効率のよい融雪が難しいという問題点があった。
【０００６】
本発明の融雪装置は、発熱により積雪を融かす融雪部（図２の４）と、ベース部（図１の６）と、このベース部上に後端側が固定され先端が自由端である片持ち梁の状態で支持され撓みが一定以上となった時に撓み信号を出力して前記融雪部を作動させる撓み部（図１の３）と、この撓み部の後端側に後端側が固定されて片持ち梁の状態で支持され上面の積雪による撓みで自由端である先端が前記撓み部の先端を押し下げるトップ部（図１の２）と、このトップ部に設けられこのトップ部の表面および裏面の温度差で発電するペルチェ素子（図１の１）とを含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の融雪装置は、発熱により積雪を融かす融雪部（図２の４）と、ベース部（図１の６）と、このベース部上に後端側が固定され先端が自由端である片持ち梁の状態で支持され撓みが一定以上となった時に撓み信号を出力して前記融雪部を作動させる撓み部（図１の３）と、この撓み部の後端側に後端側が固定されて片持ち梁の状態で支持され上面の積雪による撓みで自由端である先端が前記撓み部の先端を押し下げるトップ部（図１の２）と、このトップ部に設けられこのトップ部の表面および裏面の温度差で発電するペルチェ素子（図１の１）と、このペルチェ素子により発電された電力を充電し前記融雪部に電力を供給するバッテリー（図１の５）とを含むことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態の融雪装置の斜視図である。
【００１３】
ベースプレート６は、屋根に取り付けられる。圧電素子プレート３の後端側の部分がベースプレート６の上面に固定され、圧電素子プレート３の先端は自由端となっている。トッププレート２は、後端側が比較的厚く、先端部が次に厚く突起をなし、先端側の残りの部分が薄くなるように裏面に段差が形成され、後端側の厚い部分の裏面が圧電素子プレート３の後端側の上面に固定され、先端が自由端となっている。
【００１４】
トッププレート２の表面のほぼ全面にはペルチェ素子１が取り付けられ、ペルチェ素子１の表面と裏面との温度差により発電する。ペルチェ素子とは材質の異なる２種類の抵抗を直列につないだ時、それぞれの抵抗を通過する電流の大きさは等しいが自由電子が運ぶ運動エネルギーの合計に差があるため、抵抗の繋ぎ目において熱の発生／吸収が起き、このことにより表面／裏面で温度差が生じる現象が起こる。この現象とは逆にペルチェ素子１では、表面／裏面の温度差を起電力の発生に利用するものである。
【００１５】
従って、ベースプレート６を介して屋根に取り付けられたトッププレート２は、裏面には屋根裏からの熱が伝えられ、表面は、積雪が有れば雪により冷やされ、積雪がなくても冷たい外気に触れ、ペルチェ素子１の表面の温度が裏面より低くなり、発電が可能である。ペルチェ素子１で発電された電力は、ベースプレート６に備えられたバッテリーパック５に蓄えられる。
【００１６】
トッププレート２の表面に雪が積もると、先端が撓み、圧電素子プレート３の先端に当接して、これを押し下げ、圧電素子プレート３の先端も撓み、曲げ歪を生じる。圧電素子プレート３は、曲げ歪により圧電素子に生じる起電力を生じ、この起電力でトッププレート２上の積雪を検出する。
【００１７】
図２は、屋根の上における図１に示す融雪装置の配置を示す斜視図である。
【００１８】
トッププレート２、圧電素子プレート３およびベースプレート６を組み立てたユニット７は、四角形の平面形状をしており、屋根の上に縦横に並べられて固定される。各ユニット７の間の碁盤の目をなす部分には熱線４が張りめぐらされて固定されている。
【００１９】
図３は、本実施の形態の融雪装置の動作を説明する流れ図である。
【００２０】
積雪等により、ペルチェ素子１は表面と裏面で温度差を感知し、発電を開始する（ステップＳ１）。発電された電力は、バッテリーパック５に蓄積される（ステップＳ２）。
【００２１】
曲げ歪により生じる圧電素子プレート３が発生する起電力は、熱線４への電力供給用の図示していないスイッチを制御する。圧電素子プレート３が一定以上の歪を感知している間、すなわちトッププレート２上の積雪の重みを検出している間は、圧電素子プレート３の起電力は、バッテリーパック５から熱線４へ電力供給するようにスイッチを制御し（ステップＳ３、ステップＳ４）、熱線４により融雪が行われる（ステップＳ５）。
【００２２】
積雪がなく圧電素子プレート３が歪による起電力を生じない間は、熱線４への電力供給は停止するようにスイッチを制御する（ステップＳ３）。
【００２３】
積雪がなくても、外気温度等によりペルチェ素子１の表面と裏面との間に温度差があればペルチェ素子１は温度差を感知して発電し、バッテリーパック５へ充電を行う。
【００２４】
なお、ペルチェ素子１の代わりに、表面温度差を利用して発電を行うものであれば、いずれの方法を用いてもよい。
【００２５】
また、積雪の自重により歪を感知することでスイッチングの制御を行うものであれば、圧電素子に限らず抵抗線歪計等を用いた重み感知センサ等を積雪の検出に用いてもよい。
【００２６】
雪を融かす融雪部としては、熱線４に限らず面状発熱体やヒーティングパイプ等他の各発熱手段でもよい。
【００２７】
ペルチェ素子１で充電するバッテリーパック５の電力により、熱線４の電流を制御するスイッチ、制御回路等を駆動するようにしてもよいことは、言うまでもない。
【００２８】
ペルチェ素子１による発電では熱線４を作動させるのに十分ではない場合は、別途に設ける補助バッテリーまたは商用電力を併用するようにすることもできる。
【００２９】
なお、図２には屋根を覆うようにユニット７を敷き詰めた例を示したが、熱線４は、屋根のほぼ全域に渡って張りめぐらすが、ユニット７は屋根の一部のみに設置するようにしてもよい。また、圧電素子プレート３がなく、ペルチェ素子１を有するトッププレート２（形状は図１に示すものに限らない）のみを有するユニットを製作し、発電量を十分にするためにトッププレート２のみを有するユニットは、屋根の積雪を融かす必要がある部分のほぼ全面に敷き詰め、圧電素子プレート３も有するユニット７は、適当な範囲ごとに１ユニットずつ設け、積雪を検出するようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の融雪装置は、融雪部のオン／オフの制御が雪の自重によるスイッチングの為、積雪が無い時は融雪部が自動的にオフされ融雪部のオン状態が無駄に継続されることがなく、一定以上の積雪があれば必ず融雪部がオンされ、積雪量を可能な限り少なくでき、融雪に対する効率が高い。自動的に融雪されるため、除雪作業が不要となるほか、常に積雪状態に注意していなければならないというようなこともなくなる。
【００３１】
また、基本的に積雪（または外気温度）によるペルチェ素子の表面温度差により発電を行う為、電力供給効率がよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の融雪装置のベースプレート６、圧電素子プレート３およびトッププレート２を組み立てたユニット７の斜視図である。
【図２】図１に示すユニット７を屋根の上に並べた融雪装置の部分斜視図である。
【図３】図１に示す融雪装置の動作を示す流れ図である。
【符号の説明】
１    ペルチェ素子
２    トッププレート
３    圧電素子プレート
４    熱線
５    バッテリーパック
６    ベースプレート
７    ユニット
【図１】
0003612514.tif 000002
【図２】
0003612514.tif 000003
【図３】
0003612514.tif 000004