(57)【要約】【課題】エネルギの無駄の少ない融雪方法を提供する。【解決手段】Ｓ２において日の出時刻データを基に、当日の融雪開始時刻を算出する。Ｓ３において融雪開始時刻となったらＳ４に進み融雪運転を開始し、融雪開始時刻に達していない場合にはＳ３に戻る。続いてＳ５に進み、光センサにより日射強度を検出し、日没時刻となったと判断したらＳ６に進み、日の出時刻データベースに日の出時刻を記憶した後に、Ｓ７に進み融雪運転を終了する。Ｓ５において日没時刻に達していない場合にはＳ４に戻り、融雪運転を継続する。Ｓ７において、１日の融雪運転が終了するとＳ２に進み、融雪運転のステップを繰り返す。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
日の出時刻算出手段又は日没時刻算出手段により算出した日の出時刻又は日没時刻を基に融雪装置の融雪開始時刻を算出し、該融雪開始時刻から前記融雪装置により積った雪を融雪する融雪運転を開始することを特徴とする融雪方法。
【請求項２】
前記融雪開始時刻は、前記日の出時刻算出手段により算出した前記日の出時刻に対し予め設定した所定時間を前後させることを特徴とする請求項１に記載の融雪方法。
【請求項３】
前記融雪開始時刻は、前記日没時刻算出手段により算出した前記日没時刻から所定時間を経過した後に融雪運転を開始することを特徴とする請求項１に記載の融雪方法。
【請求項４】
前記日の出時刻算出手段又は前記日没時刻算出手段は、過去の実測による日の出時刻を記憶した日の出時刻データベース又は過去の実測による日没時刻を記憶した日没時刻データベースのデータを基に前記融雪開始時刻を算出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の融雪方法。
【請求項５】
融雪を停止する融雪停止時刻は、前記日の出時刻算出手段又は日没時刻算出手段により算出した前記日没時刻を基に算出することを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の融雪方法。
【請求項６】
前記融雪停止時刻は前記融雪開始時刻に対し、予め設定した所定時間を経過した時刻とすることを特徴とする請求項５に記載の融雪方法。
【請求項７】
前記融雪装置は温水又は電気ヒータ又は太陽電池パネルの発熱を用いて前記融雪運転を行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つの請求項に記載の融雪方法。
【請求項８】
前記融雪装置は太陽電池パネルから成り、前記太陽電池パネルに電流を流し、前記太陽電池パネルを発熱することにより前記融雪運転を行い、前記太陽電池パネルに積雪がないときには、前記太陽電池パネルを用いて太陽光による太陽光発電を行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つの請求項に記載の融雪方法。
【請求項９】
前記日の出時刻算出手段及び前記日没時刻算出手段は、光センサの出力を基に算出する方法、テーブル表を用い算出する方法、緯度経度及び月日から算出する方法、過去の日の出時刻及び日没時刻から算出する方法、太陽電池パネルの出力電圧より算出する方法の何れかを用いることを特徴とする請求項１〜８の何れか１つの請求項に記載の融雪方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１つの請求項に記載の融雪方法を用いた融雪装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅等の屋根に降り積もった雪や道路に積もった雪を融雪する融雪方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、冬季の積雪の多い地方においては、住宅の屋根上に降り積もった雪や道路に積もった雪を融雪する種々の融雪装置が用いられている。融雪方法としては、温水を循環させたり、電気ヒータ又は太陽電池パネル等に電流を流すことにより発熱させることにより行うものがある。
【０００３】
上述の何れの方法においても、電気、灯油、ガス等のエネルギを用いて屋根を暖めることにより、屋根上に降り積った雪を融かし滑り落としたり、道路に積もった雪を溶解している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の融雪方法は人が手動で融雪装置のオンオフを操作したり、２４時間融雪装置を駆動させたり、或いはセンサを用いて屋根に積雪があると融雪装置を駆動したりしている。
【０００５】
しかし、外気温が低下する夜間に融雪することは、より多くのエネルギを必要とし効率が悪い。また、夜間に融雪をすると明け方の最も気温が低下する時間帯においては、融けた融雪水が再氷結することがあり、住宅構造に悪影響を及ぼす虞れがある。
【０００６】
更には、融雪装置の設置者は、通勤・通学時間帯には落雪の危険性もあることから、その時間帯には既に融雪を終了しておきたいという要望を持っている。
【０００７】
また、太陽電池パネルに電流を流して発熱させて融雪する場合には、早朝のなるべく早い時間帯に融雪を完了した方が、昼間の発電時間をより長く確保できることになる。
【０００８】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、大掛りな機器を追加することなく、安価な方法を用いてエネルギの無駄の少ない融雪方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するための本発明に係る融雪方法の技術的特徴は、日の出時刻算出手段又は日没時刻算出手段により算出した日の出時刻又は日没時刻を基に融雪装置の融雪開始時刻を算出し、該融雪開始時刻から前記融雪装置により積った雪を融雪する融雪運転を開始することにある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る融雪方法によれば、外気温の低い夜間においては融雪を行わず、日の出前後の時間帯から融雪を開始し、エネルギの無駄を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本実施例における例えば屋根上における融雪装置のブロック回路構成図を示している。温水、ヒータ等により融雪する融雪装置１には、演算を行い融雪方法を制御すると共に日の出時刻算出手段及び日没時刻算出手段としての機能を有する制御部２が接続されている。更にこの制御部２には、日射強度を測定する光センサ３、時計回路４、過去の日の出時刻データを蓄積する日の出時刻データベース、過去の日没時刻データを蓄積する日没時刻データベースを記憶する記憶回路５が接続されている。
【００１３】
図２は日の出検出手段、日没検出手段として光センサ３を用い、日射強度を測定したグラフ図を示している。日射強度を測定することにより、制御部２により日の出時刻、日没時刻を算出し、日中と夜間を区別することができる。
【００１４】
図３は制御部２による融雪方法のフローチャート図である。先ず、ステップＳ１において融雪運転フローをスタートし、ステップＳ２において記憶回路５に記憶されている過去の日の出時刻データを基に、制御部２で当日の日の出時刻を算出し、日の出時間より所定時間前後させた融雪開始時刻を算出する。本実施例においては、例えば日の出時刻よりも１時間前を融雪開始時刻とする。
【００１５】
そして、ステップＳ３において融雪開始時刻を時計回路４と比較し、融雪開始時刻となるとステップＳ４に進んで融雪運転を開始し、融雪開始時刻に達していない場合にはステップＳ３に戻る。
【００１６】
融雪中のステップＳ４においては、融雪装置１に温水を循環させたり、電気ヒータを作動させることにより融雪を行う。そして、融雪運転の途中でステップＳ５に進み、光センサ３の出力を用いて日没時刻を判断し、日没時刻となると融雪停止時刻と判断し、融雪運転を終了してステップＳ６に進む。記憶回路５に光センサ３による判断したその日の日の出時刻を記憶した後に、ステップＳ７に進み１日の融雪フローを終了する。また、ステップＳ５において日没時刻に達していない場合にはステップＳ４に戻り融雪運転を継続する。
【００１７】
なお、ステップＳ７において、１日の融雪運転が終了するとステップＳ２に進み、前日までの日の出時刻を蓄積した記憶回路５の日の出時刻データを基に翌日の融雪開始時刻を算出し、翌日になると図３の融雪運転フローを繰り返す。
【００１８】
なお、日の出時刻データとは、記憶回路５に蓄積されている光センサ３による実測を基とした日の出時刻のデータである。直近一週間程度の日の出時刻データの平均値を用いることにより、たとえ前日の悪天候により正確な日の出時刻を算出できなくとも、概略の日の出時刻を推定することができる。これにより、日々変化する日の出時刻にも対応することができる。
【００１９】
本実施例においては、日の出時刻の１時間前から融雪運転を開始するために、記憶回路５のデータを基に融雪開始時刻を算出したが、この融雪開始時刻は適宜に設定することができる。例えば、日の出と共に融雪運転を開始したり、日の出後の一定時間を経過した後に、融雪運転を開始してもよい。
【００２０】
図３のフローチャート図に示す融雪方法においては、日中はステップＳ４において融雪運転を続けるが、既に降り積もった雪が滑り落ちてしまった場合には、その後のステップＳ４による融雪エネルギは無駄となる。
【００２１】
図４はこのような場合の融雪方法の変形例のフローチャート図を示し、図３のフローチャート図と同一のステップ番号は同じ動作を行う。図４のフローチャート図においては、ステップＳ３とステップＳ４の間に、屋根の積雪の有無を判断するステップＳ４’が設けられている。このステップＳ４’においては、図示しない積雪センサ等を用いて屋根の積雪の有無を判断し、屋根に積雪がある場合にはステップＳ４に進み、積雪がない場合にはステップＳ４の融雪運転は行わずにステップＳ５に進む。
【００２２】
また、融雪装置は降雪のある時期しか使用しないため、積雪のない時期において融雪運転をする必要はなく、降雪時期となると手動で融雪装置の運転を開始するスイッチを入ればよい。また、図３、図４のフローチャート図に、月日、夜間の長さ等による融雪時期を判断するステップを設けることにより、スイッチによらない自動運転とすることも可能である。
【実施例２】
【００２３】
実施例２は融雪装置１として太陽電池パネルを用いており、図５は太陽電池パネル上に積雪がない状態における太陽電池パネルからの日中及び夜間の出力電圧を示したグラフ図である。太陽電池パネルの出力電圧に対し、日の出検出閾値、日没検出閾値を設定することにより、日の出時刻、日没時刻を算出することができ、太陽電池パネル自体を日の出検出手段、日没検出手段として使用することができ、太陽電池パネルを用いる本実施例２においては、実施例１において用いた光センサ３を省略することができる。
【００２４】
この方法により算出した日の出時刻、日没時刻を例えば過去数日程度の平均とすることにより、太陽電池パネルに雪が積っており、出力電圧が得られない日においても、概略の日の出時刻、日没時刻を算出することができる。また、太陽電池パネルは強制的に電流を流すと発熱するため、融雪装置１として用いることもできる。
【００２５】
図６は太陽電池パネルを用いた融雪及び太陽光発電のフローチャート図を示している。先ずステップＳ１１でスタートすると、ステップＳ１２において記憶回路５に記憶している日の出／日没時刻データベースの過去の日の出／日没時刻データを基に、日の出時刻及び日没時刻を算出し、融雪開始時刻及び融雪停止時刻を算出する。なお、本実施例２においても、融雪開始時刻は実施例１と同様に、日の出時刻よりも１時間前とする。また、融雪停止時刻は日没時刻とする。
【００２６】
ステップＳ１３において、時計回路４と比較し融雪開始時刻になったか否か判断し、融雪開始時刻になるとステップＳ１４に進み、太陽電池パネルに電源から電流を流し、太陽電池パネルを発熱させることにより融雪運転を行う。
【００２７】
続いて、ステップＳ１５において太陽電池パネルの出力電圧を計測し、日の出検出閾値を判断し、出力電圧が日の出検出閾値以上の場合には、太陽電池パネル上には積雪はないと判断し、融雪運転を停止しステップＳ１６に進み太陽光発電を行う。ステップＳ１６において太陽光発電を行った後に、ステップＳ１７に進み日没検出閾値により日没を判断する。
【００２８】
ステップＳ１７において出力電圧が日没検出閾値となるとステップＳ１８に進み、日の出検出閾値により判断したその日の日の出時刻、日没検出閾値により判断した日没時刻を記憶回路５に記憶し、ステップＳ２０に進み終了する。
【００２９】
また、ステップＳ１７において未だ日没になっていないと判断された場合にはステップＳ１５に戻る。このステップＳ１５に戻ることにより、ステップＳ１６の太陽光発電を開始した後に、天候が悪化し太陽電池パネルに雪が積ったとしても、ステップＳ１５において、再度太陽電池パネルの出力を判断することにより、ステップＳ２０を経由してステップＳ１４に戻り、融雪運転を行うこともできる。
【００３０】
つまり、ステップＳ１５において、日中であっても出力電圧が日の出検出閾値以下の場合には、太陽電池パネルに雪が積っていると判断し、ステップＳ２０に進み、ステップＳ１２において算出した融雪停止時刻か否かを判断し、未だ融雪停止時刻に達していない場合にはステップＳ１４に戻り、太陽電池パネルに電流を流し融雪運転をする。ステップＳ２０において、融雪停止時刻に達した場合にはステップＳ１８に進む。
【００３１】
なお、ステップＳ１８において、太陽電池パネル上に雪が積り、日の出時刻又は日没時刻を算出できなかった場合には、記憶回路５にはその日の日の出時刻及び日没時刻は記憶しない。
【００３２】
ステップＳ２０において融雪停止時刻か否かを判断することにより、ステップＳ１４の融雪運転中に融雪が終了せずに夜になってしまった際に、ステップＳ１４の融雪運転を継続することを防止している。本実施例２においては融雪停止時刻を日没時刻としたが、融雪開始時刻と同様に適宜に設定し、例えば日没前１時間とすることもできる。
【００３３】
図６に示す融雪及び太陽光発電のフローチャート図においては、ステップＳ１２〜Ｓ１５において、降雪のない時期においても融雪運転を行っておりエネルギを無駄に消費することになる。
【００３４】
図７はこのような場合の変形例のフローチャート図を示している。なお、図６のフローチャート図と同一のステップの説明は省略する。先ず、ステップＳ１１において運転をスタートすると、ステップＳ１１’に進み、融雪運転を必要とする時期か否かを判断し、融雪運転を必要とする時期の場合には、図６のフローチャート図と同様にステップＳ１２に進み同様の処理を行う。
【００３５】
なお、この融雪運転を必要とするか否かの判断方法としては、月日、外気温、夜間の長さ、運用する土地の過去の気象データ等により判断することができる。そして、ステップＳ１１’において融雪運転を必要しない時期には、ステップＳ１１''に進み太陽光発電を行う。続いて、ステップＳ１１'''において、日没検出閾値により日没を判断し、日没と判断されるとステップＳ１９に進んで１日の運転を終了する。ステップＳ１１'''において、未だ日没に達していないと判断されると、ステップＳ１１''に戻り太陽光発電を継続する。
【００３６】
実施例１、２おいては、日の出検出手段、日没検出手段として光センサ３、太陽電池パネルの出力電圧を用いたが、テーブル表を用い算出する方法、緯度経度及び月日から算出する方法により算出することもできる。
【００３７】
また、実施例１、２においては、日没検出手段として光センサ３、太陽電池パネルの出力電圧を用い日没時刻を判断することにより融雪を中止しているが、日没時刻は判断せずに融雪開始後一定時間が経過したり、予め設定した時刻となったら融雪を中止するようにしてもよい。
【００３８】
また、実施例１、２においては、過去の日の出時刻を基に日の出時刻を算出することにより、融雪開始時刻を算出しているが、過去の日没時刻を基に翌日の日の出時刻を算出することができる。
【実施例３】
【００３９】
実施例１、２においては、日の出時刻算出手段により日の出時刻を算出し、融雪開始時刻を算出をして融雪運転を行ったが、本実施例３においては日没を検出した後に、夜間時間算出手段により夜間時間を算出することにより、融雪運転禁止時間を設定し、この融雪運転禁止時間を経過した後に、日の出時刻近くで融雪運転を開始する。
【００４０】
図８は本実施例のフローチャート図を示している。先ず、ステップＳ３１において融雪運転フローをスタートし、ステップＳ３２において日没時刻算出手段により日没時刻を算出する。続いて、ステップＳ３３において、日没時刻を基に夜間時間算出手段により融雪運転禁止時間を求める。本実施例における融雪運転禁止時間は、例えば夜間時間より１時間短縮することとする。
【００４１】
ステップＳ３４においては、融雪運転禁止時間が経過したか否を判断し、融雪運転禁止時間が経過した場合にはステップＳ３５に進み、融雪運転を開始する。なお、融雪運転禁止時間が経過しなければ、ステップＳ３４に戻り、融雪運転禁止時間が経過するまで繰り返す。
【００４２】
ステップＳ３６においては日没時間検出手段により、日没を検出し、日没となったらステップＳ３７に進み、１日の融雪運転を終了し、未だ日没でないと判断されれば、ステップＳ３５に戻り融雪運転を行う。１日の融雪運転が終了するとステップＳ３３に進み、ステップＳ３６において検出した日没時刻を基に融雪運転禁止時間を算出し、次の日に融雪フローを繰り返す。
【００４３】
また、実施例１、２においては、日の出時刻算出手段又は日没時刻算出手段により融雪開始時刻を算出し、融雪開始時刻になると融雪を開始するように動作させているが、本実施例３においては日没時刻算出手段により算出した日没時刻を基に融雪運転禁止時間を算出し、融雪運転禁止時間が経過したら融雪を開始するようにすることもできる。この場合には、時計回路４は必要とせず、日没時刻からの経過時間を計時するタイマを有していればよい。
【００４４】
また、本実施例３においては融雪運転についてのみ説明したが、実施例２で説明したように、融雪運転を必要しないときは太陽光発電を行うこともできる。
【００４５】
なお、実施例１〜３は屋根の融雪装置を主に説明したが、道路の融雪装置にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】融雪装置のブロック回路構成図である。
【図２】日射強度のグラフ図である。
【図３】実施例１の融雪方法のフローチャート図である。
【図４】実施例１の変形例である融雪方法のフローチャート図である。
【図５】太陽電池パネルの出力電圧のグラフ図である。
【図６】実施例２の融雪及び発電方法のフローチャート図である。
【図７】実施例２の変形例である融雪及び発電方法のフローチャート図である。
【図８】実施例３の融雪方法のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  融雪装置
２  制御部
３  光センサ
４  時計回路
５  記憶回路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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