JPH11241305A - 融雪装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全性が高く、省エネルギー性が大きく、
低ランニングコストであり、その上、長寿命を有する融
雪装置の提供。 【解決手段】自己温度制御機能を有するチタン酸バリウ
ムを主成分とするセラミックヒーター１を熱源として用
いる融雪装置。本発明の融雪装置は、屋根の表面に葺き
込まれた屋根部材１５の裏面に、自己温度制御機能を有
するセラミック製ヒーター１に均熱板が一体化された発
熱パネルを設置し、前記屋根部材１５の裏面側となる均
熱板の上面には屋根材が形成されるとともに、均熱板の
下面には保温材が形成される構造。個々のパネルヒータ
を接続ケーブルで連続的に接続して一連のヒータを形成
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋根部材等の裏
面、道路等に自己温度制御機能を有するセラミック製の
ヒーターを接触させて敷設した融雪装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】降雪地方の住宅等の屋根及び道路等にあ
っては、雪下ろし、除雪等の手間を省くため、種々の融
雪装置を設けたものがある。この融雪装置としては、散
水して雪を解かすもの、あるいは屋根部材を加熱して雪
を解かすものが提案されている。

【０００３】ところが、散水による融雪の場合には、装
置が大掛かりになり、コスト上昇を招くとともに、重大
な欠点として、瓦屋根などに用いた場合には逆水などに
よって水漏れ、凍結による使用不能が生じる等の問題が
あった。

【０００４】一方、加熱による融雪の場合には、上記散
水のような逆水の問題はなく、一般に発熱体などを屋根
部材の下側や上側に設けている。屋根部材の上側に発熱
体を施す方法では、既設の屋根への取り付けも簡単にで
きる利点があるものの、外部に常時暴露されていること
から、耐久性、美観を損ねる等の問題があり、かといっ
てオフシーズンに外すのは煩わしいといった問題点があ
る。

【０００５】これに対して、特開平８−１７７１７４号
公報に見られるように、屋根部材の下側に発熱体を設け
る方法では、新設の屋根などの場合には全く問題がな
く、既設の屋根にあっても、一度屋根部材を外すなどし
て施工し直せば、長期にわたって安定して発熱性能が得
られるなどの利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
屋根部材の下側に発熱体を設ける施工例をみると、次の
ような問題点があった。例えば、従来のこのような発熱
体として図１５に示したような面状発熱体４を設けるこ
とが多く、この面状発熱体４は樹脂を主成分としてお
り、帯状の発熱部の両縁部５ａ，５ｂよりに電極線を設
ける一方、この発熱部の上下を絶縁材６で被覆し、その
上面にはさらにアルミなどの均熱板７として設けた構造
となっている。そして、その施工にあたっては、例え
ば、図１６に示すように、屋根の野路板８などの板材上
に保温材１１を設けた後、面状発熱体４を敷設し、この
上に位置する瓦９などの屋根部材を加熱するようにして
ある。

【０００７】ところが、上記のような構造の面状発熱体
４の場合、発熱部の絶縁材６として耐熱性の樹脂シー
ト、例えばポリエステルフィルムを用い、この上にアル
ミの金属層７を設けるが、その際、金属層と樹脂シート
との密着性が悪く、使用中にボイドが発生し易く、金属
層の部分が均熱性を果たさなくなり、しかも、この発熱
部自体が自己温度制御機能を持たないため、上記ボイド
部分で過度の温度上昇が起こるようになり、遂には火災
に到る懸念もある。

【０００８】また、図１６に示すように、屋根部材が瓦
９のような場合、その下面が屋根の野路板８と平行でな
いため、均一な厚さの保温材１１を介して面状発熱体４
を敷設しても、面状発熱体４の金属層部分７が瓦９の下
面に良好に密着されず、一部に隙間１０が生じて十分な
熱の伝導が行なわれないという問題点もあった。この結
果、温度ムラによって融雪ムラが出来たり、無駄なエネ
ルギーロスを生じるといった問題があった。

【０００９】一方、自己温度制御機能を有する発熱体
は、従来、基本的には内部に導電性粉末、例えばカーボ
ン粉末や金属粉末が分散させてなる帯状の樹脂材料から
なっている。このような発熱体においては、図２に示す
ように、有機材料製の自己温度制御機能を有する発熱体
では、キュリー点（温度変化点）が明確でない。また、
夏場使用しないときにも屋根内部に設置されているた
め、内部温度がかなり高い環境下におかれ、長期信頼性
の面に不安がある。さらに、樹脂自体の熱伝導率が著し
く低いため、発生した熱が発散しにくく、集中するた
め、入電時に発生する突入電流が非常に大きくなり、無
駄な電気容量の設定が必要となっていた。一方、樹脂材
料といえども厳寒時の環境下では材料は脆化しており、
瓦と野路板が平行でないといった要因が重なることによ
り、降雪時のわずかの衝撃で破損することがあった。

【００１０】本発明は、このような現状に鑑みてなされ
たもので、安全性が高く、省エネルギー性が大きく、低
ランニングコストであり、その上、長寿命を有する融雪
装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の融雪装置は、自
己温度制御機能を有するチタン酸バリウムを主成分とす
るセラミックヒーターを熱源として用いることで、安全
性を高めると共に、省エネルギーが大きく、突入電流が
小さい特性の融雪装置が得られる。

【００１２】本発明の融雪装置は、屋根の表面に葺き込
まれた屋根部材の裏面に、自己温度制御機能を有するセ
ラミック製ヒーターに均熱板が一体化されたパネルヒー
ターを設置し、前記屋根部材の裏面側となる均熱板の上
面には屋根材が形成されるとともに、均熱板の下面には
保温材が形成される構造にすることで、発熱量が大きく
なるとともに、施工が容易になる構造とする。

【００１３】この融雪装置において、個々のパネルヒー
タを接続ケーブルで連続的に接続して一連のヒータを形
成することもできる。さらに、前記個々のパネルヒータ
内部において、一対の電極を有する複数の発熱体の対応
する電極同士が入力側接続ケーブルの両極に電気的に並
列接続され、次のパネルヒータに電力を供給するための
出力側接続ケーブルと前記入力側接続ケーブルとはバイ
パス線により接続された構成とすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るパネルヒータ
ーの第１実施例の外観図を示しており、図３は融雪装置
の屋根に関する一実施例を示したもので、融雪装置は屋
根部材として平面のルーフ材を用いた場合である。この
融雪屋根において、棟木１６によって支えられたたる木
１２などの上に敷設された野地材８、保温材１１、パネ
ルヒーター１の衝撃を緩和するためのクッション材１３
が順に積層され、クッション材１３の間にパネルヒータ
ー１が敷設され、ルーフ材１５が止めネジ１４によって
固定される。この固定によりパネルヒーター１より発生
した熱は、ルーフ材１５全体に均一に拡がるようになっ
ている。

【００１５】図１に示すように、自己温度制御機能を有
するセラミック製のパネルヒーター１は、接続ケーブル
として配線用のキャブタイヤケーブル２が出ており、先
端には接続用のコネクター３が接続されている。

【００１６】図３に示すように、屋根部材の裏面に、自
己温度制御機能を有するセラミック製のパネルヒーター
１が使用されるとともに、均熱板の機能を果たす金属放
熱板が一体化されたパネルヒーター１を設置している。
屋根部材の裏面側となる上面には屋根材に相当するルー
フ材１５が形成され、止め金１４で固定されて、降雪に
伴う位置ずれ等を防ぐ。このルーフ材１５は鉄系の鋼材
等からなり、表面は亜鉛メッキ、塗装などによって腐蝕
防止加工を施している。形状的にはパネルヒーター１の
発生した熱を効率的に伝えるために一部平滑な面が確保
されていることが望ましい。一方、反対側の下面には保
温材１１が形成され、自己温度制御機能を有するセラミ
ック製ヒーターに通電することによって発生する熱を逃
がさず、効率良く融雪目的に利用されるようにしてい
る。

【００１７】さらに、図４に示すように屈折されたルー
フ材１５を取り付けた際のルーフ材１５と野路板８とに
生じる空間１０（図３参照）にパネルヒーター１を設置
し、クッション材１３部分を足場とする構造とすること
が好ましい。このような構造においては、クッション材
１３が足場となるため、パネルヒーター１に対して直接
荷重がかからず、工事が簡便になるという利点がある。

【００１８】パネルヒーター１は、図１に示すように、
基本的にはパネル中央部にヒーターユニットを配設し、
中央部の熱を両側に拡げる構造になっている。中央部の
ヒーターユニットは自己温度制御機能を有するセラミッ
クの素子が数個入っている。この素子は、自己温度制御
機能を有するために周囲の温度変化に対して出力制御を
行なう。すなわち、周囲温度の低いときには出力上昇
し、周囲温度の高いときには出力抑制する機能を有して
いる。

【００１９】表１はキュリー点と外気温変化によるヒー
ター温度の影響を示すものである。キュリー点を５０〜
１１０℃に限定したのは、キュリー点が５０℃未満では
１０℃／−１０℃の電流比率、すなわち突入電流比が
１．５を超え、出力も小さいので適さない。一方、キュ
リー点が１１０℃を超えると、１０℃／−１０℃の比が
１．２以下で、消雪時の省エネルギー効果が小さく、断
熱材周辺の温度が上がりすぎ、安全性に問題がある。

【００２０】

【表１】

【００２１】ルーフ材１５とパネルとの熱接触を良好に
することが必要であり、両部材の間にグリース等を塗布
することが望ましい。屋根全体への取り付け方法は、図
５に示すように、パネルを順に配設し、各々のパネルを
コネクター３によって接続する。こうすることで、施工
が簡便になり、工事費の削減、工事時の事故を防止する
ことができる。また、このように屋根全体にパネルを配
設する方法もあるが、図７に示すように、屋根全体の幅
方向ｈに対して屋根の最下部から３分の１よりも下部に
設置することで融雪の電力を少なくすることができる。

【００２２】パネル１の結線については、パネル内部に
渡し線が内蔵されており、図６に示すように各々電気的
に並列接続される。一方、パネルのケーブル末端部２ａ
には、被覆部を形成したり、先端に終端キャップをはめ
込むとともに、内部にシリコン等の樹脂を充填して防水
処理してもよい。

【００２３】また、融雪屋根において、一般に屋根の頂
部に対して軒側の積雪が多くなる傾向にあるため、パネ
ルヒーター１は、図７に示すように、軒先側３分の１に
あたる部分に設置するほうがよい。このような構成によ
ると、積雪状態に対応した最適の融雪作用が得られ、無
駄のない効率的な熱利用が可能となる。この結果とし
て、より一層、ランニングコストの低減になる。

【００２４】前記第１実施例のパネルヒーターにおいて
は、図８及び図９に示すように各パネルヒーター１同士
を接続する接続ケーブル２の端部にオス部３ａとメス部
３ｂからなるコネクター３を用いているが、これらのコ
ネクター３による接続部は漏電などを考慮し、防水型の
コネクターを使用する必要がある。各コネクターの接続
は現場で作業員によって行われるため、確実な接続がな
されず、接触不良や浸水等に伴う異常発熱、発火等の重
大事故の発生のおそれもある。また、コネクター接続の
手間やコスト等がかかるといった問題点もある。

【００２５】図１０はこの問題を解消した本発明の第２
実施例の外観図で、パネルヒーター１はコネクターなし
に接続ケーブル２で連続的に接続されている。接続され
たヒータユニットの端末は電源及び配電盤等に接続し、
使用される。図１１はパネルヒータ１の裏側から見た構
造図で、パネルヒータの両側より引き出し線として接続
ケーブル２が取り出される。図中のヒータ部２１は、内
部構造が図１２に示されるようなヒータユニット２２と
リード線２４及びバイパス線２３が埋設される。

【００２６】また、図１３に示すような面状発熱体２５
を用いる場合には、図１１に示すような薄型のパネルで
はなく、面状発熱体２５全体を覆うような構造にするこ
とも考えられる。

【００２７】図１４は本発明の第２実施例のパネルヒー
ターを梱包状態を示した図であり、パネルヒータ１を各
々接続ケーブル２を境にして折り返すことによって、コ
ンパクトに収納することが可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る融雪装置によれば、次のような優れた効果が得ら
れる。

【００２９】（１）本発明に係る融雪屋根では、屋根部
材の裏面に自己温度制御機能を有するチタン酸バリウム
を主成分とするセラミック製のヒーターが埋め込まれた
発熱マットが接触して敷設され、かつ、その接触面には
均熱板となる発熱マットの金属層が位置するとともに、
反対側には保温材が位置するため、自己温度制御機能を
有するセラミック製のヒーターによって温調制御が簡単
で、安全性が高く、かつ、発熱マットの金属層によって
良好な屋根部材への熱伝達が行われ、さらに、保温材に
よって熱放散の少ない優れた保温効果が得られる。ま
た、発熱マットにおいて、ヒーター、金属層及び保温材
が一体化され、ヒー夕ー、金属層及び保温材を一度に施
工することができ、良好な作業性が得られる。

【００３０】（２）本発明に係る融雪屋根では、自己温
度制御機能を有するセラミック製のヒーター発熱マット
と屋根の板材との間にスペーサー部材が介在されている
ため、自己温度制御機能を有するセラミック製のヒータ
ー発熱マットが隙間なく安定して位置され、かつ、発熱
マットの金属層が屋根部材に密着するため、優れた熱伝
達が得られる。

【００３１】（３）本発明に係る融雪屋根では、発熱マ
ットの自己温度制御機能を有するヒーターの発熱量をそ
の埋設本数を増やすなどして、屋根の頂部先に対して軒
先側が多くなるようにしてあるため、屋根の積雪状態に
マッチした温度分布が得られ、効果的な融雪が行なわれ
る。

【００３２】（４）各パネルヒーター同士をコネクタで
はなく接続ケーブルで連続的に接続することにより、重
大事故発生の起点となりうるパネルヒータ間の接続を行
わずに済み、安全、確実にパネル相互間が接続されるよ
うにした。また、コネクター接続や電源配線接続による
手間がなくなり、工事費用が安価になると言った効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係るパネルヒーターの
外観図である。

【図２】 各発熱体の抵抗−温度特性を示した図であ
る。

【図３】 本発明における施工例の断面構造図である。

【図４】 本発明における別の施工例の断面構造図であ
る。

【図５】 屋根に施工した時のパネルヒーター配置外観
図である。

【図６】 パネルヒーターの電気接続図である。

【図７】 本発明に関して設置箇所を制限したパネルヒ
ーター配置図である。

【図８】 本発明の第１実施例の接続状態を示す斜視図
である。

【図９】 第１実施例のパネルヒータの接続を行うコネ
クターの例を示す斜視図である。

【図１０】 本発明の第２実施例の接続状態を示す斜視
図である。

【図１１】 第２実施例のパネルヒータの外観構造図で
ある。

【図１２】 ヒーターユニットを用いたときの内部配線
構造図である。

【図１３】 面状発熱体を用いたときの内部配線構造図
である。

【図１４】 第２実施例のパネルヒーターの梱包状態を
示す斜視図である。

【図１５】 従来の融雪屋根に使用された面状発熱体の
一例を示した部分欠截平面図である。

【図１６】 従来の面状発熱体を使用した融雪屋根を示
した縦断面図である。

【符号の説明】

１ パネルヒーター ２ 接続ケーブル ２ａケーブル末端部 ３ コネクター ３ａ コネクター（オス部） ３ｂ コネクター（メス部） ４ 面状発熱体 ５ａ，５ｂ 発熱部両縁部 ６ 絶縁材 ７ 金属層 ８ 野路板 ９ 瓦 １０ 隙間 １１ 保温材 １２ たる木 １３ クッション材 １４ 止めネジ １５ ルーフ材 １６ 棟木 １７ パネルヒーター設置部 １８ 空間 ２１ ヒーター部 ２２ ヒーターユニット ２３ バイパス線 ２４ リード線 ２５ 面状発熱体

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自己温度制御機能を有するチタン酸バリ
   ウムを主成分とするセラミック製のヒーターを熱源に用
   いたことを特徴とする融雪装置。
2. 【請求項２】 前記自己温度制御機能を有するチタン酸
   バリウムを主成分とするセラミック製のヒーターのキュ
   リー点が５０〜１１０℃であることを特徴とする請求項
   １記載の融雪装置。
3. 【請求項３】 屋根の表面に葺き込まれた屋根部材の裏
   面に、自己温度制御機能を有するセラミック製ヒーター
   に均熱板が一体化されたパネルヒーターを設置し、前記
   屋根部材の裏面側となる均熱板の上面には屋根材が形成
   されるとともに、均熱板の下面には保温材が形成されて
   いることを特徴とする請求項１又は２記載の融雪装置。
4. 【請求項４】 前記パネルヒーターを設置する個所を屈
   折された屋根材を取り付けた際の屋根材と屋根部材の空
   間とし、足場を設けたことを特徴とする請求項１、２又
   は３記載の融雪装置。
5. 【請求項５】 前記自己温度制御機能を有するセラミッ
   ク製のヒーターの設置位置が屋根全体に対して屋根の最
   下部から３分の１よりも下部に設置することを特徴とす
   る請求項１、２、３又は４記載の融雪装置。
6. 【請求項６】 個々のパネルヒータを接続ケーブルで連
   続的に接続して一連のヒータを形成したことを特徴とす
   る請求項３から５のいずれかの項に記載の融雪装置。
7. 【請求項７】 前記個々のパネルヒータ内部において、
   一対の電極を有する複数の発熱体の対応する電極同士が
   入力側接続ケーブルの両極に電気的に並列接続され、次
   のパネルヒータに電力を供給するための出力側接続ケー
   ブルと前記入力側接続ケーブルとはバイパス線により接
   続されていることを特徴とする請求項６記載の融雪装
   置。