JP4122483B2 - 融雪用パネル、およびそれを利用した太陽熱給湯設備 - Google Patents
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Description
建築物の屋根に大量に降り積もった雪は、従前までであれば人海戦術による雪降ろし作業によって排雪する以外に特に有効な手段がなく、連日に渡って降り続く雪を次々に排除するための人手の確保や費用の捻出等に多大の負担を覚悟しなければならず、連日のように湿気を含んだ重い雪が大量に積もり続けると、雪降ろしが間に合わなくなって多数の家屋が倒壊の危機に曝されてしまうこととなり、さらに、屋根の雪降ろし作業中に転落してしまう事故等、人命に関わる問題も多く発生してしまうことから、雪降ろし作業を必要としない建築物の開発、実現化は、降雪地帯の予てからの重大関心事となっており、これまでにも多方面からの提案がなされてきている。
そうしたこれまでの経緯に対処すべくして、これまでにも井戸水を屋根に散布可能とする消雪パネルや、温水循環パイプ、電気ヒーターの敷設の外、屋根裏暖房によるもの、屋根裏に暖房空間を形成した二重構造屋根、太陽熱集熱板の設置等の提案、試作実験が盛んに行われてきており、例えば、特開平10−339055号公報の「温水循環式屋根消雪装置」発明や、特開平9−310453号公報に掲載の「融雪屋根構造」発明等として開示されている融雪技術を利用し、建築物の屋根に積もった雪を融雪する積雪対策が実際に取り入れられ、宣伝、普及も試みられようとしている程で、前者の温水循環式屋根消雪装置には、複数の箱型ユニットを組み合わせて消雪用放熱器を形成する技術が開示されており、巨大な消雪用放熱器を大型クレーンを使用して設置しなければならない不便を解消し、瓦搬送用の小型コンベア等による地上から屋根上への搬送を可能とすることができることから、既存の建築物に対して比較的簡単な作業によって設置可能となってきてはいるものの、箱形ユニットは、熱流体循環用の配管を蛇行状に装着する作業が非常に困難であるという欠点があり、また、後者の融雪屋根構造は、その施工に際し、新築あるいは既存に係わらず、建築物屋根構造が大掛かりなものとなって施主に多大の経済的負担を課してしまうという欠点を免れ得ないものであった。
このように、これまでに開発された建築物屋根上の融雪技術は、消雪用放熱器の設置における配管作業が困難であったり、屋根構造そのものを大幅に改造しなければならない等といった具合に設置作業にかなりの手間を要し、施工主に経済的に大きな負担を負わせてしまうばかりでなく、屋根重量の増加を招いて建築物自体の耐震強度を低下させてしまい、さらに、未だ屋根上積雪の滑落を確実に阻止できるという訳にはいかないものである等、様々な未解決部分を残したままとなっており、施工作業性の向上と工期の短縮化とを目的に、製造、設置は固よりのこと、その後の保守点検等を含む維持、管理をもより経済的なものとすることができる上、軽量化を進めて建築物への荷重負担を軽減することのできるようにした新たな消雪装置の開発が待ち望まれているというのが実情といえる。
そこで、この発明は、製造効率を高めると共に、建築物屋根上への設置作業の効率化を進めることができ、しかも軽量化が容易で屋根への荷重負担を軽減することができ、屋根上積雪の滑落による事故を確実に阻止可能とする上、高い消雪性能を確保することができる融雪装置の実現化を図り、合わせてそれら装置の降雪時期以外での応用はできないものかとの判断から、逸速くその開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験とを繰り返してきた結果、今回、遂に新規な構造の融雪用パネル、およびそれを利用した新規な構造の太陽熱給湯設備を実現化することに成功したものであり、以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構成を詳述することとする。
図面に示すこの発明を代表する実施例からも明確に理解されるように、この発明に包含される融雪用パネルは、基本的に次のような構成から成り立っている。
即ち、所定縦横寸法の矩形平面形とした繊維強化樹脂製薄肉平板状で、その裏面側には適宜間隔を置いて並行するようにした少なくとも2本の熱交換パイプを埋入状に横設した配管部が横方向全長に渡って夫々膨出状に一体形成されてなる熱交換板と、設置時に棟側となる端縁縦断面が嘴状で、それに連なる軒先き側端縁に至るまでの上面に所定勾配を付けて全体縦断面を扁平三角形状とし、所定縦横寸法の矩形平面形とした骨格枠部に対し、断熱材部が食み出すことなく組み合わされると共に、それら天面部で前記熱交換板裏面に膨出形成された配管部に対応する箇所には、当該配管部を受容する嵌合溝が横方向全長に渡って形成されてなる断熱基体とからなり、それら断熱基体天面部に対して熱交換板裏面が、その膨出状とした配管部を当該断熱基体天面部の嵌合溝に合致、受容されるよう添設、一体化され得るようにしてなるものとした構成を要旨とする融雪用パネルである。
上記した融雪用パネルに関連し、この発明には、それを利用した太陽熱給湯設備も包含している。
即ち、所定縦横寸法の矩形平面形とした繊維強化樹脂製薄肉平板状で、その裏面側には適宜間隔を置いて並行するようにした少なくとも2本の熱交換パイプを埋入状に横設した配管部が横方向全長に渡って夫々膨出状に一体形成されてなる熱交換板と、設置時に棟側となる端縁縦断面が嘴状で、それに連なる軒先き側端縁に至るまでの上面に所定勾配を付けて全体縦断面を扁平三角形状とし、所定縦横寸法の矩形平面形とした骨格枠部に対し、断熱材部が食み出すことなく組み合わされると共に、それら天面部で前記熱交換板裏面に膨出形成された配管部に対応する箇所には、当該配管部を受容する嵌合溝が横方向全長に渡って形成されてなる断熱基体とからなり、それら断熱基体天面部に対して熱交換板裏面が、その膨出状とした配管部を当該断熱基体天面部の嵌合溝に合致、受容されるよう添設、一体化され得るようにしてなる融雪用パネルの複数枚を、設置に所定の姿勢で並置して相対する熱交換パイプ相互を、順次循環路を形成するよう接続した上、該循環路両端の熱交換パイプに循環給湯可能とする給湯装置を接続し、さらに、当該循環路何れか一端の熱交換パイプには、開閉バルブを有して水を供給可能とする水道管路を接続すると共に、循環路何れか他端の熱交換パイプには給湯利用の蛇口類を接続してなるものとした、前記この発明の融雪用パネルを利用した太陽熱給湯設備である。
骨格枠部は、この発明の融雪用パネル自体を、屋根棟側から滑落してくる積雪を堰き止め状に保持可能とする程度の強度をもって建築物屋根面上に固定可能とするものであって、断熱材部の組み込みを可能にして安定に保持し、後述の熱交換パイプからの熱が下方の屋根面に逃げてしまわないようにすると共に、熱交換パイプを埋め込んだ熱交換板に加わる外圧を下側から支持し得る堅固な断熱基体を形成し、建築物屋根面上に強固に固定可能とすると共に、建築物屋根(既存か新設かを問わない。)の設置時に棟側となる端縁を屋根葺き板の下側に段差等を生じさせることなく潜り込ませ得るようにするという機能を果すものである。
以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述することとする。
以上のとおりの構成からなる実施例1の融雪用パネル1は、骨格枠部2と断熱材部3とからなる断熱基体および熱交換板4の夫々が、一人の作業員が容易に運搬できる程度の縦横寸法に設定され、しかも各部品の重量を従来型の消雪パネルに比較し、大幅に軽量化したものとなっており、屋根上H1への運搬および組立て等の高所作業性を大いに高めると共に、設置対象の家屋H屋根H1への荷重負担を軽減するものとなり、しかも複数枚を接続する際に、熱交換パイプ5,5の接続部51,51,……の夫々が、断熱基体2の各横方向端面から突出した状態に設けられているため、接続用スリーブ管52,52……を用いれば簡便に接続可能であり、効率的に設置作業を進めることができる上、断熱基体2をポリプロピレン成型品とし、断熱材部3を発泡スチロール製とし、熱交換板4を炭素繊維強化樹脂製としてあることから耐候性、耐水性および耐腐食性に秀れたものとなる。
しかも、天面に設置対象の屋根上面H1とは逆向きの勾配を持たせてあり、設置された屋根上面H1棟側から滑落してくる積雪を堰き止め状としながら融雪してしまうため、地上への落下を確実に阻止し、より迅速な消雪を可能にするものとなる。
以上のような構成からなる実施例1の融雪用パネル1は、前記この発明の効果の項で記載の特徴に加え、熱交換板4の下面適所に所定間隔を置いて配した2本の配管部41,41を、夫々骨格枠部2の横方向端面に開口するトンネル型に一体形成した上、熱交換パイプ5,5の略全長に渡り、炭素繊維強化樹脂によって包囲するよう固定、支持したものとなることから、熱交換板4と熱交換パイプ5,5との間で効率的に熱交換が行われ、しかも各配管部41,41は、骨格枠部2およびその内側に充填された軽量断熱材部によって高い断熱状態に保持され、熱交換パイプ5、5に供給された不凍液の熱を効率的に消雪に利用することができ、消雪の際の燃料消費量を大幅に削減することができるものとなるという効果が得られる。
叙述の如く、この発明の融雪用パネル、およびそれを利用した太陽熱給湯設備は、その新規な構成によって所期の目的を遍く達成可能とするものであり、しかも、工場で大量生産した融雪用パネルを使用するので設置作業も容易となり、従前からの屋根用の融雪装置に比較して廉価に製造、設置可能となり、遥かに経済的なものとすることができる上、設置作業の効率自体も大幅に高めることができることから、費用の削減と工期の短縮とを確実に達成可能にするものであり、除雪作業の労力と経済的な負担とを軽減できる融雪設備が求められる建築業界からは固よりのこと、何よりも降雪地帯に立地して除雪対策に頭を痛めている多くの一般住民から高く評価され、広範に渡って利用、普及していくものになると予想される。
2 骨格枠部
21 同 断熱材部用装着孔
22 同 設置時に棟側となる端縁
23 同 縦方向他方端縁
24 同 断熱基体上面
25 同 凹欠段差部
26 同 装着溝
27 同 取付け孔
28 同 連結孔
3 断熱材部
31 同 天面部
32 同 装着溝
4 熱交換板
41 同 配管部
42 同 隠蔽板
5 熱交換パイプ
51 同 接続部
52 同 接続用スリーブ管
6 太陽熱給湯設備
7 循環路
71 同 空気抜き弁
72 同 膨張タンク
73 同 水道管路
74 同 蛇口類
75 同 屋内給湯用切替えバルブ
8 給湯装置
81 同 消雪用の切替えバルブ
82 同 循環ポンプ
83 同 安全弁
9 上水道用給湯タンク
91 同 浄水加熱用配管
92 同 太陽熱用の切替えバルブ
93 同 安全弁
94 同 循環ポンプ
H 家屋
H1 同 屋根上面
H2 同 金属製葺き板
H3 同 固定金具
H4 同 被覆用葺き板
Claims (9)
- 所定縦横寸法の矩形平面形とした繊維強化樹脂製薄肉平板状で、その裏面側には適宜間隔を置いて並行するようにした少なくとも2本の熱交換パイプを埋入状に横設した配管部が横方向全長に渡って夫々膨出状に一体形成されてなる熱交換板と、設置時に棟側となる端縁縦断面が嘴状で、それに連なる軒先き側端縁に至るまでの上面に所定勾配を付けて全体縦断面を扁平三角形状とし、所定縦横寸法の矩形平面形とした骨格枠部に対し、断熱材部が食み出すことなく組み合わされると共に、それら天面部で前記熱交換板裏面に膨出形成された配管部に対応する箇所には、当該配管部を受容する嵌合溝が横方向全長に渡って形成されてなる断熱基体とからなり、それら断熱基体天面部に対して熱交換板裏面が、その膨出状とした配管部を当該断熱基体天面部の嵌合溝に合致、受容されるよう添設、一体化され得るようにしてなるものとしたことを特徴とする融雪用パネル。
- 所定縦横寸法の矩形平面形とした繊維強化樹脂製薄肉平板状で、その裏面側には適宜間隔を置いて並行するようにした少なくとも2本の熱交換パイプを埋入状に横設した配管部が横方向全長に渡って夫々膨出状に一体形成されてなる熱交換板と、設置時に棟側となる端縁縦断面が嘴状で、それに連なる軒先き側端縁に至るまでの上面に所定勾配を付けて全体縦断面を扁平三角形状とし、所定縦横寸法の矩形平面形とした骨格枠部に対し、断熱材部が食み出すことなく組み合わされると共に、それら天面部で前記熱交換板裏面に膨出形成された配管部に対応する箇所には、当該配管部を受容する嵌合溝が横方向全長に渡って形成されてなる断熱基体とからなり、それら断熱基体天面部に対して熱交換板裏面が、その膨出状とした配管部を当該断熱基体天面部の嵌合溝に合致、受容されるよう添設、一体化され得るようにしてなるものとし、設置箇所まで別体として搬入後、それら複数枚の断熱基体を並置して相対する熱交換パイプ相互を接続してから個々の断熱基体天面部上に所定の如く熱交換板を添設、一体化するか、予め設置箇所以外で双方を所定の如く添設、一体化してなるものの複数を設置箇所まで搬入、並置して相対する熱交換パイプ相互を接続するようにするかの何れかによるものとしたことを特徴とする融雪用パネル。
- 断熱基体は、骨格枠部が合成樹脂製で、それに組み合わされる断熱材部が発泡合成樹脂製によるものとした、請求項1または2何れか一項記載の融雪用パネル。
- 断熱基体の骨格枠部は、断熱材部を組み込むための断熱材部用装着孔を上下に貫通状のものとし、骨格枠部用資材使用量およびそれによる重量の軽減化を図るようにした、請求項1ないし3何れか一項記載の融雪用パネル。
- 熱交換板は、炭素繊維強化樹脂製またはガラス繊維強化樹脂製のものとし、耐候性と薄板化とが図れるようにした、請求項1ないし4何れか一項記載の融雪用パネル。
- 所定縦横寸法の矩形平面形とした繊維強化樹脂製薄肉平板状で、その裏面側には適宜間隔を置いて並行するようにした少なくとも2本の熱交換パイプを埋入状に横設した配管部が横方向全長に渡って夫々膨出状に一体形成されてなる熱交換板と、設置時に棟側となる端縁縦断面が嘴状で、それに連なる軒先き側端縁に至るまでの上面に所定勾配を付けて全体縦断面を扁平三角形状とし、所定縦横寸法の矩形平面形とした骨格枠部に対し、断熱材部が食み出すことなく組み合わされると共に、それら天面部で前記熱交換板裏面に膨出形成された配管部に対応する箇所には、当該配管部を受容する嵌合溝が横方向全長に渡って形成されてなる断熱基体とからなり、それら断熱基体天面部に対して熱交換板裏面が、その膨出状とした配管部を当該断熱基体天面部の嵌合溝に合致、受容されるよう添設、一体化され得るようにしてなる融雪用パネルの複数枚を、設置に所定の姿勢で並置して相対する熱交換パイプ相互を、順次循環路を形成するよう接続した上、該循環路両端の熱交換パイプに循環給湯可能とする給湯装置を接続し、さらに、当該循環路何れか一端の熱交換パイプには、開閉バルブを有して水を供給可能とする水道管路を接続すると共に、循環路何れか他端の熱交換パイプには給湯利用の蛇口類を接続してなるものとした、請求項1ないし5項何れか一項記載の融雪用パネルを利用した太陽熱給湯設備。
- 所定縦横寸法の矩形平面形とした繊維強化樹脂製薄肉平板状で、その裏面側には適宜間隔を置いて並行するようにした少なくとも2本の熱交換パイプを埋入状に横設した配管部が横方向全長に渡って夫々膨出状に一体形成されてなる熱交換板と、設置時に棟側となる端縁縦断面が嘴状で、それに連なる軒先き側端縁に至るまでの上面に所定勾配を付けて全体縦断面を扁平三角形状とし、所定縦横寸法の矩形平面形とした骨格枠部に対し、断熱材部が食み出すことなく組み合わされると共に、それら天面部で前記熱交換板裏面に膨出形成された配管部に対応する箇所には、当該配管部を受容する嵌合溝が横方向全長に渡って形成されてなる断熱基体とからなり、それら断熱基体天面部に対して熱交換板裏面が、その膨出状とした配管部を当該断熱基体天面部の嵌合溝に合致、受容されるよう添設、一体化され得るようにしてなる融雪用パネルの複数枚を、設置に所定の姿勢で並置して相対する熱交換パイプ相互を、順次循環路を形成するよう接続した上、該循環路両端の熱交換パイプに循環給湯可能とする給湯装置を接続し、さらに、当該循環路何れか一端の熱交換パイプには、開閉バルブを有して水を供給可能とする水道管路を接続すると共に、循環路何れか他端の熱交換パイプには、給湯利用の蛇口類を接続してなるものとし、積雪時に給湯装置からの循環給湯を受けて屋根上の消雪を可能とする一方、積雪時以外には、一年を通じて開閉バルブの開閉操作によって充填された水道水中に終日に渡る太陽光熱を蓄熱して給湯もしくは加温水の供給を可能となるようにした、請求項1ないし5項何れか一項記載の融雪用パネルを利用した太陽熱給湯設備。
- 所定縦横寸法の矩形平面形とした繊維強化樹脂製薄肉平板状で、その裏面側には適宜間隔を置いて並行するようにした少なくとも2本の熱交換パイプを夫々埋入状に横設した配管部が横方向全長に渡って夫々膨出状に一体形成されてなる熱交換板と、設置時に棟側となる端縁縦断面が嘴状で、それに連なる軒先き側端縁に至るまでの上面に所定勾配を付けて全体縦断面を扁平三角形状とし、所定縦横寸法の矩形平面形とした骨格枠部に対し、断熱材部が食み出すことなく組み合わされると共に、それら天面部で前記熱交換板裏面に膨出形成された配管部に対応する箇所には、当該配管部を受容する嵌合溝が横方向全長に渡って形成されてなる断熱基体とからなり、それら断熱基体天面部に対して熱交換板裏面が、その膨出状とした配管部を当該断熱基体天面部の嵌合溝に合致、受容されるよう添設、一体化され得るようにしてなる融雪用パネルの複数枚を、設置に所定の姿勢で並置して相対する熱交換パイプ相互を、順次循環路を形成するよう接続した上、該循環路両端の熱交換パイプに、循環ポンプを介在させて不凍液もしくは熱交換用油を加熱、循環可能とするよう給湯装置を接続し、さらに、当該循環路両端の熱交換パイプと給湯装置との間に、切替えバルブおよび循環ポンプを介して、水道管と給湯利用の蛇口類との間に設置した上水道用給湯タンク中の貯水と熱交換可能にする浄水加熱用配管の両端を接続してなるものとした、請求項1ないし5項何れか一項記載の融雪用パネルを利用した太陽熱給湯設備。
- 所定縦横寸法の矩形平面形とした繊維強化樹脂製薄肉平板状で、その裏面側には適宜間隔を置いて並行するようにした少なくとも2本の熱交換パイプを夫々埋入状に横設した配管部が横方向全長に渡って夫々膨出状に一体形成されてなる熱交換板と、設置時に棟側となる端縁縦断面が嘴状で、それに連なる軒先き側端縁に至るまでの上面に所定勾配を付けて全体縦断面を扁平三角形状とし、所定縦横寸法の矩形平面形とした骨格枠部に対し、断熱材部が食み出すことなく組み合わされると共に、それら天面部で前記熱交換板裏面に膨出形成された配管部に対応する箇所には、当該配管部を受容する嵌合溝が横方向全長に渡って形成されてなる断熱基体とからなり、それら断熱基体天面部に対して熱交換板裏面が、その膨出状とした配管部を当該断熱基体天面部の嵌合溝に合致、受容されるよう添設、一体化され得るようにしてなる融雪用パネルの複数枚を、設置に所定の姿勢で並置して相対する熱交換パイプ相互を、順次循環路を形成するよう接続した上、該循環路両端の熱交換パイプに、循環ポンプを介在させて不凍液もしくは熱交換用油を加熱、循環可能とするよう給湯装置を接続し、さらに、当該循環路両端の熱交換パイプと給湯装置との間に、切替えバルブおよび循環ポンプを介して、水道管と給湯利用の蛇口類との間に設置した上水道用給湯タンク中の貯水と熱交換可能とした浄水加熱用配管の両端を接続してなるものとし、積雪時に給湯装置およびその循環ポンプからの不凍液もしくは熱交換用油の循環供給を受けて屋根上の消雪を可能とし、また積雪時以外には、一年を通じ、切替えバルブの切替え操作とその循環ポンプの作動とによって太陽光熱を蓄熱した不凍液もしくは熱交換用油を、水道管から浄水の供給を受ける上水道用給湯タンク中の貯水と熱交換可能とした浄水加熱用配管中に強制、循環させ、上水道用給湯タンクに接続した給湯利用の蛇口類に給湯もしくは加温水の供給を可能となるようにした、請求項1ないし5項何れか一項記載の融雪用パネルを利用した太陽熱給湯設備。
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