(57)【要約】【課題】板金屋根に積もった雪を消雪する消雪装置を提供する。【解決手段】消雪装置１０は、板金屋根１に積もった雪を消雪する消雪装置であって、板金屋根の板金３に密着して設置される消雪パイプ１１と、消雪パイプに温水を流すポンプ１３とを備える。消雪パイプを流れる温水により温められた消雪パイプ及び板金の放射熱により板金屋根に積もった雪を消雪する。【選択図】図１
2019143403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板金屋根に積もった雪を消雪する消雪装置であって、
前記板金屋根の板金に密着して設置される消雪パイプと
前記消雪パイプに温水を流すポンプと、を備え、
前記消雪パイプを流れる温水により温められた前記消雪パイプ及び前記板金の放射熱により前記板金屋根に積もった雪を消雪する、消雪装置。
【請求項２】
前記温水は、前記ポンプにより地下から汲み上げられた地下水であり、前記消雪パイプに流れる前記地下水の流量を調整する流量調整バルブを備える、請求項１に記載の消雪装置。
【請求項３】
さらに、前記消雪パイプの下流側の端部に接続して前記消雪パイプから流出する温水を収集する収集用パイプと、
前記収集用パイプに取り付けられ、前記消雪パイプから流出する前記温水の量を調節して、前記消雪パイプにおける前記温水の水位を調節する水位調整バルブを備える、請求項２に記載の消雪装置。
【請求項４】
前記収集用パイプに設けられ、前記消雪パイプから流出する前記温水の温度を計測する温度センサーを備える、請求項３に記載の消雪装置。
【請求項５】
前記温度センサーからの温度情報を受け取り、前記温度情報に応じて前記水位調整バルブが流れる温水の流量を制御する制御装置を備える、請求項４に記載の消雪装置。
【請求項６】
さらに、前記板金屋根に積もった雪を検知する積雪検知装置を備え、
前記制御装置は、前記積雪検知装置からの検知信号に応じて、前記流量調整バルブが流れる流量を制御する、請求項５に記載の消雪装置。
【請求項７】
さらに、太陽熱を用いて前記温水を温める太陽熱温水器を備え、
前記消雪パイプは前記太陽熱温水器を経由して前記温水が前記板金上を循環するように配置される、請求項１に記載の消雪装置。
【請求項８】
さらに、地熱を用いて前記温水を温める地下水熱交換器を備え、
前記消雪パイプは前記地下水熱交換器を経由して前記温水が前記板金上を循環するように配置される、請求項１に記載の消雪装置。
【請求項９】
さらに、前記板金屋根に積もった雪を検知する積雪検知装置と、
前記積雪検知装置からの検知信号に応じて、前記ポンプの流量を制御する制御装置と、を備える、請求項７又は８に記載の消雪装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消雪装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋根の雪下ろし作業は、作業者の転落事故が発生する可能性があり危険な作業である。従来、雪国において舗装された道路及び駐車場では地下水を散水して消雪する地下水散水方式の消雪方法が用いられてきた（特許文献１参照）。しかしながら、道路及び駐車場が非舗装である場合、散水しても地表面に水が広がらず、雪が斑となって残るため消雪の効果は薄いという課題があった。
【０００３】
従来の地下水散水方式で散水するタイミングは（ア）降雪初期から散水する、（イ）積雪後に散水する、という二つのパターンがある。降雪初期から散水すると積雪しないため、（ア）の方式は公道及び２４時間駐車場等に用いられている。一方、（イ）の方式の場合は、駐車場等を使用する前に、短時間で消雪するよう一度に大量の散水をする必要があり、一度に多くの地下水を汲み上げるために高い能力のポンプが求められる。そして両者とも散水することから、消雪した後もしばらくは濡れた路面又は水溜まりが残り、気温が低い場合、それらがアイスバーン又はスケートリンクとなり、新たな危険要因となった。
【０００４】
舗装の路面に散水した水は、路面に極端な凹凸が無い限り、表面の粗にしみ込むため均一に広がることから面的な消雪効果が期待できた。しかしながら、従来の散水方式を、トタン屋等の板金屋根に適用した場合、板金屋根の表面は滑らかで散水された水は面的には広がらず、線となって流れてしまう。そのため十分な消雪効果が期待できず、面的に広がる散水ノズルを用いる必要がある。散水ノズルに十分な面的広がりをもたせるには、ある程度強い散水の水圧及び多くの水量が必要である。
【０００５】
散水方式の場合、散水する水量が不足して雪が屋根に残ると、残った雪は水を大量に含む雪となり、夜間の気温低下と共に凍りつき、さらに氷を融かすための熱量が加算されるため消しにくい雪氷塊となった。雪氷塊は水を多く含むため、その重量で屋根の支える柱又は梁の変形折損となり家屋に大きな損害を与える可能性がある。したがって、一度散水した場合には確実に屋根の全ての雪を消すために、十分な地下水量とそれを汲みあげるポンプの能力が必要であった。一方、散水に使用される地下水の多くは鉄分等の金属や塩分を含み、それらの成分はトタン等の板金を着色するかまたは錆等の腐蝕の進行を早める場合があり直接板金屋根に散水することは望ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−９５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
１つの側面では、板金屋根に積もった雪を、屋根に直接散水することなく低コストで消雪する装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの形態によれば、板金屋根に積もった雪を消雪する消雪装置であって、板金屋根の板金に密着して設置される消雪パイプと、消雪パイプに温水を流すポンプと、を備え、消雪パイプを流れる温水により温められた消雪パイプ及び板金の放射熱により板金屋根に積もった雪を消雪する、消雪装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
板金屋根に直接散水することなく低コストで消雪することが可能な消雪装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】開示する消雪装置の構成を示す図である。
【図２】消雪装置により、積もった雪の一部が消雪した状態を示す図である（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図３】消雪装置の第二実施形態の構成を示す図である。
【図４】消雪装置の第三実施形態の構成を示す図である。
【図５】消雪装置の第四実施形態の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。また、以下の実施の形態において同一又は類似の要素には共通の参照符号を付けて示し、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。
【００１２】
図１は、本実施形態の消雪装置１０を示す構成図であり、トタン屋根１を有する建物に消雪装置１０が設置された状態を示す。消雪装置１０はトタン屋根１に積もった雪を消雪する装置である。消雪装置１０は、トタン屋根１（板金屋根の一例）のトタン３（板金の一例）に密着して配置され、地下水が流れる複数の消雪パイプ１１と、消雪パイプ１１に地下水を流すよう、地下水を汲み上げる汲み上げ用ポンプ１３とを備える。消雪装置１０は、消雪パイプ１１の上流側端部１１ａと接続して、汲み上げられた地下水を消雪パイプ１１に分配する分配用パイプ１２と、消雪パイプ１１から排出された地下水を収集する収集用パイプを備える。分配用パイプ１２は、流量を調節する流量調整バルブ２２が設けられている。収集用パイプ１４には、消雪パイプ１１内の水位を調節するための水位調整バルブ１５が設けられている。
【００１３】
分配用パイプ１２には、水路分岐装置２１が設置されており、汲み上げ用ポンプ１３から汲み上げられた地下水は、必要に応じて宅内用パイプ２３に流れるようになっている。分配用パイプ１２には、凍結防止用の凍結防止逃しバルブ３６が設けられている。また、地下水は、汲み上げ用ポンプ１３により、地表面３１から地下水位３０まで掘られた井戸から汲み上げられ、図１の矢印Ａ方向に分配用パイプ１２を流れる。
【００１４】
汲み上げ用ポンプ１３により汲み上げられた地下水は、分配用パイプ１２によりトタン屋根１の尾根まで汲み上げられる。分配用パイプ１２の一部は尾根に沿って配置され、形成された孔１２ｂと複数の消雪パイプ１１の上流側端部１１ａと接続（図２（ａ）及び（図２（ｂ）参照）し、汲み上げられた地下水が分岐される。消雪パイプ１１は、可撓性を有するステンレス製のパイプであり、図１に示されるように蛇行するようトタン３と密着して配置される。消雪パイプ１１は、下流側端部１１ｂにおいて、トタン屋根１の軒に沿って設けられた収集用パイプ１４に接続する。消雪パイプ１１を流れた地下水は、収集用パイプ１４により収集され、矢印Ｂ方向に流れる。
【００１５】
消雪パイプ１１は、可撓性のある熱伝導率が比較的高い材料で作製されている。図２（ａ）に示すように消雪パイプ１１内に、地下水（通常、夏冬共に１３〜１５度の温度である）が流れることで、消雪パイプ１１及びトタン３を間接的に温め、その放射熱（図２（ｂ）の矢印Ｃ）により消雪パイプ１１及びトタン３に接している部分の雪が消雪される。この消雪方法では、上部に新雪が積もれば積もるほど、雪の保温効果により、消雪パイプ１１及びトタン３の温度は地下水の温度まで上がる。そのため、図２（ｂ）に示されるように、通常では最も圧縮されて重くなる古い積雪から溶けていくことになる。重量の重い部分がなくなるため、雪の重量により屋根に負担がかかる危険性が軽減される。そのため、積雪しているが雪下ろしが必要な程度に雪がトタン屋根１の上に残ることはない。散水方式では、トタン屋根１の積雪を全て消雪する必要があるが、雪下ろしが必要ない程度に消雪することにより、大量の地下水を必要としない。単位時間当たりの水量が少ないため低コストで消雪することができる。また、地下水を大量に汲み上げて雪を消雪する散水方法と異なり、地下水の掘削深度は浅くてよく、また地下水を汲み上げるためのポンプの能力も比較的低くてよい。
【００１６】
図１に示す消雪装置１０では、使用者が流量調整バルブ２２により、消雪パイプ１１に流れる地下水の流量が調節される。分配用パイプ１２と消雪パイプ１１の上流側端部１１ａとは、上流側端部１１ａから外気が取り入れられるよう隙間を空けて接続されている（図２（ｂ）参照）。また、消雪パイプ１１の下流側端部１１ｂと収集用パイプ１４とは密封して接続されている。これにより使用者は、水位調整バルブ１５を用いて、消雪パイプ１１内の水位（例えば図１の水位１５ａ、１５ｂ）を調節することが可能となる。消雪パイプ１１内を地下水で満たすことにより、地下水の持つ熱エネルギーを消雪パイプ１１全体に伝熱させることができ、トタン屋根１及び積雪へ伝える熱量を最適化及び効率化が可能になる。
【００１７】
消雪装置１０の収集用パイプ１４に温度センサー３４をさらに設け、使用者は消雪パイプ１１から排出された地下水の温度を確認しながら、消雪パイプ１１に流れる地下水の流量を調節してもよい。また、消雪パイプ１１及びトタン３が温まると、消雪パイプを流れ出てくる地下水の温度は限りなく、汲み取る前の地下水の温度に近づく。このような場合は、排出される地下水の流量と汲み上げる地下水の流量が略等しくなるよう調節する。
【００１８】
消雪に使用された地下水は、収集用パイプ１４を介して、浸透升等を経由して地下水に戻されてもよい。汲み上げた地下水を外部に散水することなく、収集用パイプ１４を通して戻すだけなので、地下水を過度に汲み上げることにより地盤沈下が発生を防止することが可能になる。収集用パイプ１４から排出された地下水は、駐車場等に積もった雪に散水して消雪するのに利用してもよい。
【００１９】
本実施形態による消雪装置１０は、トタン３が配置されたトタン屋根１を対象としているが、トタン屋根１に限定されず伝熱性のよい金属板であれば他の板金、鋼板による屋根に設置されてもよい。
【００２０】
図１に示される消雪装置１０の、消雪パイプ１１内に流れる地下水の流量調整は自動化されてもよい。図３に、地下水の流量調整を自動的に行う消雪装置１０ａの構成を示す。消雪装置１０ａは、図１に示す消雪装置１０と同様、トタン屋根１のトタン３と密着する消雪パイプ１１、分配用パイプ１２、収集用パイプ１４とを備える。汲み上げ用ポンプ１３により地下水が汲み上げられ、分配用パイプ１２を経由して消雪パイプ１１に地下水が流される。さらに、地下水の流量調整を自動化するために、消雪パイプから排出された地下水の温度を計測する温度センサー３４と、積雪の状態を計測する積雪検知装置１７を備える。そして、消雪装置１０ａは、温度センサー３４と積雪検知装置１７から受け取った温度情報及び積雪検知情報をもとに処理し、流量調整バルブ２２を制御する制御装置１６を備える。
【００２１】
積雪検知装置１７は、赤外線を利用した積雪を検知する装置である。例えば赤外線を尾根に対して平行に放射することにより、トタン屋根１に積雪しているか否かを検知する。積雪検知装置１７と制御装置１６は有線又は無線装置により接続されていて、積雪検知装置１７により積雪が検知された場合、制御装置１６の積雪検知部１８に検知結果が送られる。制御装置１６は積雪検知部１８が積雪情報を受け取ると、処理部１９が処理し流量調整バルブ２２を制御するよう制御信号を送る。積雪を検知しない状態では、地下水を流すことを止め、汲み上げポンプ１３による地下水の汲み上げを止める。また、制御装置１６は水位調整バルブ１５を制御し、水位調整バルブ１５を開くことで消雪パイプ１１内にある地下水を全て排出する。
【００２２】
温度センサー３４は、消雪パイプ１１から流出して収集された地下水の温度を計測する。温度センサー３４と制御装置１６とは有線により接続されているか又は無線装置により無線接続されていて計測結果が制御装置１６に送られる。制御装置１６は温度検知部３５により温度情報を受取り、処理部１９が処理することで、流量制御信号を流量調整バルブ２２に送る。例えば、源泉である地下水の温度と、計測した地下水の温度とが略等しい場合は、地下水を消雪パイプ１１に流すのを中止する。
【００２３】
本願発明の第３実施形態である消雪装置１０ｂを図４に示す。図１及び図３に示す消雪装置１０ａ、１０ｂが地下水を汲み上げて温水を消雪パイプ１１に流していたが、図４に示す消雪装置１０ｂは、太陽熱を用いた太陽熱温水器３３を設置し、温められた温水が消雪パイプ４０をインバータポンプ３７により循環させるよう構成される。消雪パイプ４０中を循環する温水は不凍液であることが望ましい。消雪パイプ４０は、図１と同様にトタン３と密着しており、太陽熱温水器３３により温められた不凍液により、消雪パイプ４０とトタン３とが温められ、消雪パイプ４０とトタン３からの放射熱により、積雪が消雪される。消雪パイプ４０内を通る不凍液を循環させるだけなので、地下水を使用することがなく、また、インバータポンプ３７の能力も従来の散水方式で用いるポンプと比べて小さくてすむ。また、熱源に太陽熱温水器３３を用いるため低コストで消雪可能である。
【００２４】
インバータポンプ３７の制御は、積雪の状況に応じて使用者により直接行われてもよいが、図４に示されるように、複数の積雪検知装置１７をトタン屋根１に取り付けて、制御装置１６により自動的に流速等が調節されてもよい。制御装置１６と積雪検知装置１７は有線又は無線により接続されていて、インバータポンプ３７は、制御装置１６からの流量制御信号により制御される。積雪検知装置１７により積雪を検知したとき、制御装置１６の積雪検知部１８がその信号を受取り処理部１９により処理されて、制御装置１６によりインバータポンプが稼働するよう制御信号が送られ、不凍液の循環が開始される。このように、積雪の状況により自動的に消雪装置１０ｂを稼働させることができる。
【００２５】
本願発明の第４実施形態である消雪装置１０ｃを図５に示す。図４に示す消雪装置１０ｂは、太陽熱を用いた太陽熱温水器３３により消雪パイプ４０の中を通る温水を温めていたが、図５に示す消雪装置１０ｃは、地熱を利用して循環する温水を温めている。具体的には、図５に示されるように、地表面３１よりも地下にある地下水位３０より下方に設置した熱交換器３８にまで消雪パイプ４１を伸ばし、消雪パイプ４１内の温水と地下水と熱交換する。天候の状態に拘わらず、循環する温水を温めることが可能となる。消雪装置１０ｃの場合、地表面か３１らトタン屋根１までの間４２の消雪パイプ４１は、放熱を防止するために、断熱材でカバーされるか、または、放熱のし難い材質を使用することが望ましい。消雪パイプ４１を流れる温水は、インバータポンプ３７により循環する。温水は不凍液が望ましく、低速で循環させることにより冬期における凍結を防止する。この場合、不凍液を消雪パイプ４１内に充填させるための不凍液充填弁３２が設けられる。
【００２６】
また、図４に示す消雪装置１０ｂと同様に、トタン屋根１に積雪検知装置１７を設けて、積雪の状態によりインバータポンプ３７を制御装置１６により制御してもよい。積雪検知装置１７がトタン屋根１に積雪していることを検知した後、検知信号を制御装置１６の積雪検知部１８が受け取り処理部１９により処理される。積雪がある場合は、制御装置１６は、制御信号をインバータポンプ３７に送ることで、インバータポンプ３７を稼働させ不凍液が消雪パイプ４１を循環して消雪が開始される。
【００２７】
以上、本出願を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明したが、本出願はこれらの実施の形態に限定されない。
【符号の説明】
【００２８】
１    板金屋根
２    雪
３    トタン
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ    消雪装置
１１、４０、４１    消雪パイプ
１２    分配用パイプ
１３    汲み上げ用ポンプ
１４    収集用パイプ
１５    水位調整バルブ
１６    制御装置
１７    積雪検知装置
１８    積雪検知部
１９    処理部
２１    水路分岐装置
２２    流量調整バルブ
２３    宅内用パイプ
３０    地下水位
３１    地表面
３２    不凍液充填弁
３３    太陽熱温水器
３４    温度センサー
３５    温度検知部
３６    凍結防止逃しバルブ
３７    インバータポンプ
３８    熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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