JP6445498B2 - 融雪屋根構造体及び融雪屋根構造 - Google Patents

Description

本発明は例えば家屋等の建築物や構築物の金属板葺き屋根に用いられる融雪屋根構造体及び融雪屋根構造に関するものである。

従来、この種の融雪屋根構造体として、金属板葺き用の金属屋根材の上面に太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールが固着され、その金属屋根材の底面に発熱ヒータが固着され、金属屋根材、太陽電池モジュール及び発熱ヒータの三部材を一体に形成したものが知られている。

特許第３４１８７８１号

しかしながら上記従来構造の場合、金属板葺き用の金属屋根材、太陽電池モジュール及び発熱ヒータの三部材が接着手段等で一体に形成された融雪屋根構造体であるから、新設の場合は必要ないが、既設の屋根構造に適用施工する場合、金属屋根材の張り替え工事及び葺き直し工事が必要となり、このため、新設に比較して設備費を含む張り替え工事及び葺き直し工事費が別途必要となり、施工作業の融通性及び経済性の低下が生ずることがあるという不都合を有している。

本発明はこのような不都合を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の発明は、金属板葺き屋根の金属屋根材の上面に配設される融雪屋根構造体であって、屋根勾配方向に延びる長尺状の金属製のパネル部材の上面に軽量かつフレキシブルな太陽電池セルが用いられた太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールが固着され、該パネル部材の底面に面状の発熱ヒータの上面が配置され、該発熱ヒータの底面にはシート状の断熱材が配置され、予め工場において、該パネル部材、該発熱ヒータ及び該断熱材の三部材は上記パネル部材と上記断熱材の底面に配置された金属製の保持部材との二つの部材で挟着して一体に形成され、かつ、予め工場において、該パネル部材の表面に上記太陽電池モジュールが接着手段により接着固定され、該太陽電池モジュール、該パネル部材、該発熱ヒータ及び該断熱材の四部材は予め工場において層状に一体に形成されて上記金属屋根材の上面に接着手段により配設されることを特徴とする融雪屋根構造体にある。

又、請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の融雪屋根構造体は、上記金属板葺き屋根用の金属屋根材の上面に配設されたことを特徴とする融雪屋根構造にある。

本発明は上述の如く、請求項１又は２記載の発明にあっては、融雪屋根構造体は、屋根勾配方向に延びる長尺状の金属製のパネル部材の上面に軽量かつフレキシブルな太陽電池セルが用いられた太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールが固着され、パネル部材の底面に面状の発熱ヒータの上面が配置され、発熱ヒータの底面にはシート状の断熱材が配置され、予め工場において、該パネル部材、発熱ヒータ及び断熱材の三部材は上記パネル部材と上記断熱材の底面に配置された金属製の保持部材との二つの部材で挟着して一体に形成され、かつ、予め工場において、パネル部材の表面に上記太陽電池モジュールが接着手段により接着固定され、太陽電池モジュール、パネル部材、発熱ヒータ及び断熱材の四部材は予め工場において層状に一体に形成され、上記金属屋根材の上面に接着手段により配設されるから、複数個の融雪屋根構造体を接着手段により金属屋根材上に敷設することで融雪屋根工事を行うことができ、建築現場における融雪屋根構造体の敷設作業を容易に行うことができて融雪屋根工事を容易かつ能率的に行うことができ、新設の場合のみならず、既設の屋根構造にも適用施工することができ、金属屋根材の張り替え工事及び葺き直し工事が不要となり、このため、施工作業の融通性及び経済性を向上することができ、既存の屋根をそのまま使用することができ、屋根工事を少なくして設備費を軽減することができ、既存屋根の各金属屋根材のすべて又は選択した金属屋根材或いは金属屋根材に部分的にその表面に融雪屋根構造体を敷設することができ、融雪屋根構造体を必要な箇所に敷設することができ、いわゆる部分融雪も可能となって設備費及び維持費を低減することができ、かつ、長尺状のパネル部材の上面に太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールが固着され、パネル部材の底面に発熱ヒータの上面が配置されているので、発熱ヒータとパネル部材との密着性が高まり、発熱ヒータの熱のパネル部材への伝熱性が高まり、太陽電池モジュール上の積雪の融雪効率を向上することができ、さらに、発熱ヒータの底面には断熱材が配置されているから、発熱ヒータの熱が下方の金属屋根材に無駄に伝達されることを防ぐことができ、それだけ、太陽電池モジュール上の積雪を一層効率的に融かすことができ、積雪による太陽電池モジュールによる電気エネルギーの変換効率の低下を防ぐことができ、又、更に、太陽電池モジュールはパネル部材に固着され、融雪屋根構造体は金属屋根材の上面に配設されるから、太陽電池モジュールを取り付けるための特別な架台が不要となると共に家屋としての美観を損ねることを防ぐことができる。

本発明の実施の形態例の部分切欠斜視図である。 本発明の実施の形態例の全体横断面図である。 本発明の実施の形態例の分離斜視図である。 本発明の実施の形態例の分離横断面図である。 本発明の実施の形態例の使用状態の横断面図である。 本発明の実施の形態例の使用状態の説明図である。 本発明の実施の形態例の使用状態の平面図である。

図１乃至図７は本発明の実施の形態例であって、図１乃至図４は金属瓦棒葺き屋根に適用した融雪屋根構造体の実施の形態例、図５乃至図７は金属瓦棒葺き屋根の融雪屋根構造の実施の形態例である。尚、本発明は金属瓦棒葺き屋根に限らずに、その他の金属板葺き屋根に適用されるものである。

図１乃至図４において、図１、図２、図３、図４の如く、この融雪屋根構造体Ｍは、屋根勾配方向に延びる長尺状の金属製のパネル部材１の上面に軽量かつフレキシブルな太陽電池セル２ａが用いられた太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュール２が固着され、パネル部材１の底面に面状の発熱ヒータ３の上面が配置され、発熱ヒータ３の底面にはシート状の断熱材４が配置され、予め工場において、パネル部材１、発熱ヒータ３及び断熱材４の三部材はパネル部材１と保持部材５とで挟着状態で一体に形成され、太陽電池モジュール２、パネル部材１、発熱ヒータ３及び断熱材４の四部材は層状に一体に形成されてなるものである。尚、上記パネル部材１、発熱ヒータ３及び断熱材４の三部材を相互に接着手段により接着接合することもある。

この場合、金属屋根材Ｒは、亜鉛メッキ鉄板、カラー鉄板、ガルバリウム鋼板（登録商標）などからなり、長手方向左右辺縁にハゼ接合用の立ち上げ部分Ｒａが形成されている。

又、上記パネル部材１及び保持部材５は、金属性の板材、例えば、厚さ０．４ｍｍ程度のガルバリウム鋼板（登録商標）により形成されている。

又、太陽電池モジュール２は、この場合、例えば、全体は軽量かつフレキシブルであって、厚さ約２０ｍｍ程度、幅３７ｃｍ程度、長さ２．５ｍ程度のものが用いられ、銅Ｃｕ、インジウムＩｎ、ガリウムＧａ、セレンＳｅの４種類の元素を原料として生成された化合物半導体からなるＣＩＧＳ太陽電池セル２ａが用いられており、一枚の金属屋根材Ｒの長さに応じて一個又は複数個固着され、図１、図３の如く、端部にそれぞれ端子２ｂ・２ｂが突設され、太陽電池モジュール２を、予め工場内において、パネル部材１の表面にブチルゴム系接着剤やその他の接着剤を用いた接着手段Ｓにより接着固定するように構成している。勿論、薄いステンレス基板上にアモルファスシリコン膜を積層してなる太陽電池セル２ａ、その他の構造のものを用いることもできる。

又、上記発熱ヒータ３は、この場合、面状のヒータが用いられ、アルミ箔からなる薄膜状の電熱材を透明ポリエチレン樹脂からなる絶縁材で被覆して全体として厚さが０．２ｍｍ乃至０．５ｍｍ程度の長尺シート状に形成され、図１、図３の如く、端部にそれぞれ端子３ａ・３ａが突設されている。尚、上記電熱材として、例えば、アルミ箔、アルミ薄板、銅箔、銅薄板、ステンレス薄板等の薄膜状の電熱材を可撓変形性を有する合成樹脂からなる絶縁材で被覆された厚さ０．２ｍｍ乃至０．５ｍｍ程度のシート状の発熱ヒータ３を採用することもあり、また、発熱ヒータ３の表面にフッ素樹脂加工を施したりすることもある。

又、上記断熱材４としては、厚さ２０ｍｍ程度のウレタンフォーム、発泡材、石膏ボード等からなるシート状のものが用いられる。

又、上記保持部材５は、この場合、図３、図４の如く、左右一対の保持部材５・５が用いられ、予め工場において、パネル部材１、発熱ヒータ３及び断熱材４の三部材をパネル部材１と保持部材５とで挟着して一体に形成し、これにより、上記太陽電池モジュール２、上記パネル部材１、上記発熱ヒータ３及び上記断熱材４の四部材は層状に一体に形成されて融雪屋根構造体Ｍが製作されることになる。

この実施の形態例の融雪屋根構造体Ｍは上記構成であるから、図１、図２の如く、予め工場において、長尺状の金属製のパネル部材１の上面に軽量かつフレキシブルな太陽電池セル２ａが用いられた太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュール２が固着され、パネル部材１の底面に面状の発熱ヒータ３の上面が配置され、発熱ヒータ３の底面にシート状の断熱材４が配置され、パネル部材１、発熱ヒータ３及び断熱材４の三部材はパネル部材１と保持部材５とで挟着状態で一体に形成され、しかして、太陽電池モジュール２、パネル部材１、発熱ヒータ３及び断熱材４の四部材は層状に一体に形成した融雪屋根構造体Ｍを製作しておくことができ、図５、図６の如く、予め工場において製作された複数個の融雪屋根構造体Ｍ・・は建物Ｄの金属屋根材Ｒ・Ｒ・・に接着手段Ｓにより屋根勾配方向に亘って接着固定され、太陽電池モジュール２及び発熱ヒータ３を融雪制御手段Ｑに電気的に接続することにより融雪屋根工事を行うことができ、太陽電池モジュール２は太陽光を電気エネルギーに変換し、その太陽電池モジュール２からの発電電力により発熱ヒータ３が発熱し、発熱ヒータ３の熱はパネル部材１を介して太陽電池モジュール２上の積雪を融かして除去することになる。

したがって、融雪屋根構造体Ｍは、太陽電池モジュール２、パネル部材１、発熱ヒータ３及び断熱材４の四部材が層状に一体に形成されているから、複数個の融雪屋根構造体Ｍ・・を接着手段Ｓにより金属屋根材Ｒ上に敷設することで融雪屋根工事を行うことができ、建築現場における融雪屋根構造体Ｍ・・の敷設作業を容易に行うことができて融雪屋根工事を容易かつ能率的に行うことができ、新設の場合のみならず、既設の屋根構造にも適用施工することができ、金属屋根材の張り替え工事及び葺き直し工事が不要となり、このため、施工作業の融通性及び経済性を向上することができ、既存の屋根をそのまま使用することができ、屋根工事を少なくして設備費を軽減することができ、既存屋根の各金属屋根材Ｒ・Ｒ・・のすべて又は選択した金属屋根材Ｒ・Ｒ或いは金属屋根材Ｒ・Ｒに部分的にその表面に融雪屋根構造体Ｍ・Ｍ・・を敷設することができ、融雪屋根構造体Ｍを必要な箇所に敷設することができ、いわゆる部分融雪も可能となって設備費及び維持費を低減することができ、かつ、長尺状のパネル部材１の上面に太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュール２が固着され、パネル部材１の底面に発熱ヒータ３の上面が配置されているので、発熱ヒータ３とパネル部材１との密着性が高まり、発熱ヒータ３の熱のパネル部材１への伝熱性が高まり、太陽電池モジュール２上の積雪の融雪効率を向上することができ、さらに、発熱ヒータ３の底面には断熱材４が配置されているから、発熱ヒータ３の熱が下方の金属屋根材Ｒに無駄に伝達されることを防ぐことができ、それだけ、太陽電池モジュール２上の積雪を一層効率的に融かすことができ、積雪による太陽電池モジュール２による電気エネルギーの変換効率の低下を防ぐことができ、又、更に、太陽電池モジュール２はパネル部材１に固着され、融雪屋根構造体Ｍは金属屋根材Ｒの上面に配設されるから、太陽電池モジュール２を取り付けるための特別な架台が不要となると共に家屋としての美観を損ねることを防ぐことができる。

図５乃至図７は金属瓦棒葺き屋根に適用した融雪屋根構造の実施の形態例であって、この場合、図５、図７の如く、屋根構成部材としてのたる木６上に釘打ちされた野地板７上にアスファルトフェルト等の防水シート材８を敷設し、防止シート材８の上に金属屋根材Ｒ・Ｒ・・が複数個並列状に配置され、隣り合う金属屋根材Ｒ・Ｒ・・の立ち上げ部分Ｒａはハゼ接合されて瓦棒部分Ｋ・Ｋ・・を有する金属瓦棒葺き屋根工事が行われ、各金属屋根材Ｒ・Ｒ・・のすべて又は選択した金属屋根材Ｒ・Ｒ或いは金属屋根材Ｒ・Ｒに部分的にその表面に融雪屋根構造体Ｍ・Ｍ・・を接着手段Ｓにより接着固定した構造としている。

しかして、例えば、図６の如く、上記融雪屋根構造体Ｍ・Ｍ・・を家屋等の建築物や構築物などの建物Ｄの屋根の金属屋根材Ｒ・・に配置し、建物Ｄに融雪制御手段Ｑとしての制御盤を配置し、かつ、建物Ｄの近傍位置に蓄電池Ｃ及び発電機Ｇを設置し、各太陽電池モジュール２・・及び各発熱ヒータ３・・は直列又は並列状態に電気的に接続され、各々の融雪屋根構造体Ｍ・Ｍ・・の太陽電池モジュール２・２・・と蓄電池Ｃとを電気的に接続し、発電機Ｇと蓄電池Ｃとを電気的に接続すると共に発電機Ｇ及び蓄電池Ｃを融雪制御手段Ｑに電気的に接続し、融雪制御手段Ｑの制御回路部と発熱ヒータ３・３・・とを電気的に接続することになる。

この場合、上記蓄電池Ｃは大容量の蓄電池Ｃ、例えば、リチウムイオン充電池が用いられ、又、上記発電機Ｇは据置型の非常用ＬＰガス発電機が用いられている。勿論、その他の構造のものを用いることもできる。

したがって、この実施の形態例の融雪屋根構造においては、上記融雪屋根構造体Ｍを用いているので、上記同様な作用効果を得ることができる。

さらに、この場合、太陽電池モジュール２及び発熱ヒータ３を制御可能な融雪制御手段Ｑが配設され、融雪制御手段Ｑに発電機Ｇ及び蓄電池Ｃが電気的に接続されているから、太陽電池モジュール２による電気エネルギーを蓄電池Ｃに蓄積することができると共に太陽電池モジュール２からの発電電力が曇りや雨の天候時、夜間等において不足の場合には蓄電池Ｃ或いは発電機Ｇにより発熱ヒータ３に電力供給を行うことができ、商用電力を使用しない、いわゆる自立型の住宅エネルギーシステムを得ることができる。

尚、本発明は上記実施の形態例に限られるものではなく、金属瓦棒葺き屋根に限らず、他の金属板葺き屋根にも適用することができ、勿論横葺きや縦葺き屋根にも適用でき、又、太陽電池モジュール２及び発熱ヒータ３との固着手段は適宜選択され、例えば両面接着テープを用いたりすることもでき、その他、大きさや形態等は適宜変更して設計される。

以上、所期の目的を充分達成することができる。

Ｍ 融雪屋根構造体
Ｒ 金属屋根材
Ｓ 接着手段
１ パネル部材
２ 太陽電池モジュール
３ 発熱ヒータ
４ 断熱材
５ 保持部材

Claims (2)

1. 金属板葺き屋根の金属屋根材の上面に配設される融雪屋根構造体であって、屋根勾配方向に延びる長尺状の金属製のパネル部材の上面に軽量かつフレキシブルな太陽電池セルが用いられた太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールが固着され、該パネル部材の底面に面状の発熱ヒータの上面が配置され、該発熱ヒータの底面にはシート状の断熱材が配置され、予め工場において、該パネル部材、該発熱ヒータ及び該断熱材の三部材は上記パネル部材と上記断熱材の底面に配置された金属製の保持部材との二つの部材で挟着して一体に形成され、かつ、予め工場において、該パネル部材の表面に上記太陽電池モジュールが接着手段により接着固定され、該太陽電池モジュール、該パネル部材、該発熱ヒータ及び該断熱材の四部材は予め工場において層状に一体に形成されて上記金属屋根材の上面に接着手段により配設されることを特徴とする融雪屋根構造体。
2. 上記請求項１記載の融雪屋根構造体は、上記金属板葺き屋根用の金属屋根材の上面に配設されたことを特徴とする融雪屋根構造。