特開 2024-42373 融雪ヒータ、これを備えた屋根構造及び車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024042373

(43)【公開日】2024-03-28

(54)【発明の名称】融雪ヒータ、これを備えた屋根構造及び車両

(51)【国際特許分類】

   E04D 13/00 20060101AFI20240321BHJP

   E01H 5/10 20060101ALI20240321BHJP

   B62D 25/20 20060101ALI20240321BHJP

【ＦＩ】

E04D13/00 D

E01H5/10 Z

B62D25/20 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022147045

(22)【出願日】2022-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】522367355

【氏名又は名称】株式会社総伸

(74)【代理人】

【識別番号】100092727

【弁理士】

【氏名又は名称】岸本 忠昭

(74)【代理人】

【識別番号】100146891

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 ひろ美

(72)【発明者】

【氏名】中西 伸一

【テーマコード（参考）】

2D026

3D203

【Ｆターム（参考）】

2D026CL00

3D203BB02

3D203BB12

3D203CB31

(57)【要約】

【課題】耐久性に優れ、効率的に融雪可能な融雪ヒータを提供する。
【解決手段】 融雪ヒータ２は、長尺状の金属管２１と、金属管に収容保持された長尺状の発熱体２２と、金属管２１と発熱体２２の間に設けられたアルミ層２３と、を備え、発熱体２２から発せられた熱はアルミ層２３を介して金属管２１に伝わり、アルミ層２３はアルミ箔からなる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺状の金属管と、
前記金属管に収容保持された長尺状の発熱体と、
前記金属管と前記発熱体の間に設けられたアルミ層と、を備え、
前記発熱体から発せられた熱は前記アルミ層を介して前記金属管に伝わり、
前記アルミ層はアルミ箔からなる融雪ヒータ。

【請求項2】

前記金属管は長手方向端部に開口部を有し、
前記発熱体は、前記アルミ箔で巻かれた状態で前記開口部を介して前記金属管に挿入されたものである請求項１に記載の融雪ヒータ。

【請求項3】

前記発熱体は、線状又はベルト状のシリコンラバーヒータである請求項１又は２に記載の融雪ヒータ。

【請求項4】

前記発熱体の表面に配置された金属線を更に備える請求項１又は２に記載の融雪ヒータ。

【請求項5】

屋根と、
前記屋根に設けられた融雪ヒータと、を備え、
前記融雪ヒータは請求項１又は２に記載の融雪ヒータである屋根構造。

【請求項6】

前記屋根は、複数個のキャップを有する瓦棒葺き屋根であって、
前記融雪ヒータは前記キャップに収容され、
前記融雪ヒータと前記キャップの間には熱伝導層が設けられ、
前記熱伝導層はアルミ箔又は金属メッシュからなる請求項５に記載の屋根構造。

【請求項7】

車体と、
前記車体に装着された車輪と、
前記車体の下面に設けられた融雪ヒータと、を備え、
前記融雪ヒータは請求項１又は２に記載の融雪ヒータである車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、融雪ヒータ、これを備えた屋根構造及び車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、屋根から落下した雪塊が人に当たり怪我をするという事故が度々発生している。また、大量の降雪により車両のタイヤが雪に埋まり動けなくなり、除雪作業を余儀なくされることがあり、このようなトラブルは降雪時に車両を駐車しておいた場合に限らず、長時間に亘って渋滞に巻き込まれた場合等にも発生する。

【0003】

そこで、屋根や路面等における積雪を融雪するための融雪装置が提案されている。例えば、特許文献１には、複数個のＬＥＤチップを備える帯状の発熱体を屋根に施設し、ＬＥＤチップの発光に伴う発熱で屋根の雪を融雪する融雪方法が開示されている。また、特許文献２には、車両のエンジン廃熱により加温された湯を路面に落下させて路面の雪を融かす装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－２３３２４０

【特許文献2】特開２０１９－１２００４６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般的に、ＬＥＤへ投入される電気エネルギーのうち、３０％程度が可視光に変換され、残りの７０％程度は熱に変わると言われている。そうすると、特許文献１に開示の融雪方法では、投入される電気エネルギーのうち、可視光に変換される３０％は損失となり、電気エネルギーを有効に利用できないという問題があった。また、ＬＥＤは電源が投入されてから融雪可能な温度に達するまでには相当な時間を要し、実用性に乏しいという問題があった。

【0006】

更に、ＬＥＤチップは高温に弱く、高温に晒されると劣化が進む。真夏の炎天下では金属屋根の表面温度は１００℃を超えることもあり、ＬＥＤチップを熱源とする発熱体を恒常的に屋根に設置するには耐久性に問題がある。

【0007】

また、特許文献２に開示の融雪装置では、車両に水槽やポンプを設置する必要があり、構成が大がかりになると共に、水槽に水を補給する必要があり、手間がかかる。

【0008】

本発明は、耐久性に優れ、効率的に融雪可能な融雪ヒータ、当該融雪ヒータを備えた屋根構造及び車両の提供を目的とする。

【0009】

本発明は、廉価に製造可能な融雪ヒータ、当該融雪ヒータを備えた屋根構造及び車両の提供を他の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る融雪ヒータは、長尺状の金属管と、前記金属管に収容保持された長尺状の発熱体と、前記金属管と前記発熱体の間に設けられたアルミ層と、を備え、前記発熱体から発せられた熱は前記アルミ層を介して前記金属管に伝わり、前記アルミ層はアルミ箔からなる。

【0011】

本発明に係る屋根構造は、屋根と、前記屋根に設けられた上述の融雪ヒータと、を備え、また本発明に係る車両は、車体と、前記車体に装着された車輪と、前記車体の下面に設けられた上述の融雪ヒータと、を備える。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る融雪ヒータによれば、金属管と、アルミ箔からなるアルミ層を備えるので、融雪ヒータを容易に入手可能な材料を用いて廉価に製造できる。また、発熱体から発せられた熱はアルミ層を介して金属管に伝わるので、熱伝導率が良く、効率良く融雪することができる。

【0013】

また、本発明に係る屋根構造及び車両は、上述の融雪ヒータを備えるので、上述したのと同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】（ａ）は本発明の実施形態に係る融雪装置を示す構成図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ－Ｉｂ線断面図。

【図2】図１の融雪装置を備えた融雪散水システムの一例を示す構成図。

【図3】図１の融雪装置を備えた融雪散水システムの他の例を示す構成図。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ線断面図。

【図5】図１の融雪装置を備える車両の一例を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図。

【図6】図１に示す融雪装置が備える融雪ヒータの変形形態を示す図であって、（ｂ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＶＩｂ－ＶＩｂ線断面図であって、アルミ層を省略して示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る融雪ヒータを備える融雪装置について説明する。

【0016】

図１を参照して、融雪装置１は、長尺状の融雪ヒータ２と、融雪ヒータ２を制御するコントローラ３と、を備える。融雪ヒータ２は、熱伝導率の高い長尺円筒状の金属管２１と、金属管２１に収容された長尺状の発熱体２２と、金属管２１と発熱体２２の間に設けられた多孔性のアルミ層２３と、金属管２１の両端開口部２１ａ、２１ｂを覆う一対の蓋部材２３，２４と、を備える。金属管２１には例えば鉄管や銅管、ステンレス管等が用いられ、発熱体２２には線状又はベルト状のシリコンラバーヒータが用いられる。シリコンラバーヒータとは、２枚のシリコンゴムシートの間に発熱線が配線されて構成されたものである。アルミ層２３はアルミ箔からなり、発熱体２２から発せられた熱がアルミ層２３（アルミ箔）を介して金属管２１に伝わるようになっている。

【0017】

蓋部材２３，２４は金属管２１の両端に着脱自在に装着されて開口部２１ａ、２１ｂを覆う。蓋部材２３は例えばキャップ状であり、金属管２１の開口部２１ａを封止する。蓋部材２４は例えばキャップ状であり、蓋部材２４には挿通孔（図示せず）が設けられ、発熱体２２から延びるリード線２５が当該挿通孔（図示せず）を介してコントローラ３まで延びている。

【0018】

コントローラ３は、使用者の設定に応じて融雪ヒータ２（発熱体２２）をオン・オフ制御するものであり、リード線２５を介して発熱体２２に接続されている。コントローラ３の構成は公知であるので詳細な説明は省略する。

【0019】

融雪ヒータ２は次の様にして製造される。まず、発熱体２２の周囲を家庭用のアルミ箔できつく巻き、これを金属管２１の一方の開口部２１ｂから金属管２１内へ挿入する。このとき、アルミ箔で巻かれた発熱体２２を回転させながら金属管２１内へ挿入することで、発熱体２２を比較的スムーズに挿入することができる。その後、発熱体２２から延びるリード線２５を蓋部材２４の挿通孔（図示せず）に挿通し、蓋部材２３，２４を金属管２１の両端に装着する。リード線２５をコントローラ３に所要の通りに接続させる。

【0020】

かかる構成において、コントローラ３により発熱体２２がオンされると発熱体２２が発熱し、発熱体２２から発せられた熱はアルミ層２３を介して金属管２１に伝わり、対象箇所の雪を融雪する。

【0021】

本実施形態に係る融雪ヒータ２は、アルミ層２３で覆われた発熱体２２が金属管２１に収容されて構成されているので、発熱体２２からの熱を効率良く金属管２１に伝えて融雪することができる。また、既製品の金属管２１及び家庭用のアルミ箔を用いて製造できるので、融雪ヒータ２を廉価に製造できる。更に、発熱体２２にアルミ箔を巻くことでアルミ層２３を形成できるので、融雪ヒータ２の製造工程を簡素化できる。アルミ層２３は多孔性であるため空気（空気層）を含み、この空気が蓄熱層として機能し、これによっても良好に融雪できる。

【0022】

発熱体２２としてシリコンラバーヒータを用いるので発熱効率が良く、またシリコンラバーヒータの上限温度は２００℃程度と高いため融雪を効率良く行うことができる。なお、シリコンラバーヒータとしては、例えば株式会社ヤガミ製のシリコンベルトヒータ（１００Ｖ３０Ｗ又は２００Ｖ３０Ｗ）を用いることができ、またコントローラ３としては株式会社ヤガミ製のデジタル温度調節器ＹＤ２５Ｎを用いることができる。

【0023】

なお、金属管２１は必ずしも直線状である必要はなく、非直線状（例えば湾曲状）のものであっても構わない。そして、このように非直線状の金属管２１を用いた場合であっても、シリコンラバーヒータは可撓性を有するので、上述のようにアルミ箔で巻かれた発熱体（シリコンラバーヒータ）２２を金属管２１の開口部２１ｂから内部に容易に挿入させることができる。また、アルミ層２３を構成するアルミ箔もシリコンラバーヒータの可撓性（曲げ性）を阻害しないため、これによっても発熱体２２の金属管２１への挿入を容易にできる。

【0024】

また、融雪装置１が備える融雪ヒータ２の数は１個に限定されず、複数個の融雪ヒータ２を備えても良く、この場合には複数個の融雪ヒータ２が１個のコントローラ３に接続される。

【0025】

このように構成された融雪装置１は様々な場所で用いることができる。以下、融雪装置１の利用例について説明する。

【0026】

まず、融雪装置１は建築物の屋根に設置して利用することができ、融雪装置１を備える屋根構造及び融雪散水システムの実施形態について図２を参照して説明する。

【0027】

図２に示すように、本実施形態に係る融雪散水システム４は、建築物５と、融雪装置１と、散水システム６と、を備える。ここでは、建築物５として家屋を例に説明する。建築物５は、屋根５１と、屋根５１の下端に沿って設けられた雨樋５２と、を備え、融雪装置１が備える融雪ヒータ２は屋根５１に設置され、屋根５１と融雪装置１の組み合わせにより屋根構造が構成される。

【0028】

融雪ヒータ２は、屋根５１の下端近傍位置において、屋根５１の傾斜方向に垂直な水平方向に沿って延びように設置されている。融雪ヒータ２の屋根５１への設置は複数個のハゼ金具５３を用いて行われるのが好ましく、このようにハゼ金具５３を用いることで、融雪ヒータ２と屋根５１との間に僅かな隙間を設けることができる。

【0029】

なお、屋根５１に雪止め金具が設けられている場合には、融雪ヒータ２を複数個の雪止め金具に掛け渡すようにして設置しても良い。この場合であっても、融雪ヒータ２はハゼ金具５３を介して雪止め金具に固定するのが好ましい。

【0030】

散水システム６は、貯水タンク６１と、貯水タンク６１と雨樋５２とを接続するパイプ６２と、貯水タンク６１に貯められた水（融雪水）を散水するための散水手段（図示せず）と、を備える。

【0031】

かかる構成において、コントローラ３（図１）により発熱体２２がオンされると、発熱体２２が発熱し、発熱体２２から発せられた熱はアルミ層２３を介して金属管２１に伝わり、屋根５１上の雪を融雪する。より具体的に、屋根５１上の積雪のうち、融雪ヒータ２に接触する部分（屋根５１の傾斜方向下方部位）が融雪ヒータ２からの熱により融雪され、融雪水となって流下する。それに伴い、積雪は融雪された分だけ自重により屋根５１の勾配に沿って滑落する。このようにして滑落した積雪は融雪ヒータ２が堰となって屋根５１からの落下が防止され、融雪ヒータ２により融雪されて融雪水となって流下する。

【0032】

このように、融雪ヒータ２は屋根５１上の積雪を融雪させるのと同時に、屋根５１上の雪が雪塊となって屋根５１から落下するのを防止することから、屋根５１からの雪塊の落下による事故を効果的に防止することができる。

【0033】

そして、このようにしてして流下した融雪水は、雨樋５２及びパイプ６２を介して貯水タンク６１に貯められる。貯水タンク６１に貯められた融雪水は、散水手段（図示せず）によって所望の場所に散水される。例えば、玄関先に散水して融雪することができ、或いは庭に散水して庭木の水やりに利用することもでき、散水場所や散水目的に制限はない。

【0034】

なお、散水システムに６に加熱手段を設け、貯水タンク６１内の融雪水の温度が低すぎる場合に、これを加熱して散水することもできる。

【0035】

ここで、融雪ヒータ２を上述のような屋根構造に用いる場合には、金属管２１は円筒状であるのが好ましく、またその直径（外径）は２５ｍｍであるのが好ましく、更には鉄管又はステンレス管であるのが好ましい。円筒状の金属管２１を用いることにより、角筒状のものを用いた場合と比較して、金属管２１の表面温度を均一にできる。また、金属管２１の直径は２５ｍｍあれば十分な融雪効果が得られるが、小さすぎると効率的に融雪することができなくなる。金属管２１として鉄管を用いることで、融雪ヒータ２を廉価に製造することができるが、ステンレス管を用いることで錆に強くできる。

【0036】

また、融雪装置１（融雪ヒータ２）を用いた屋根構造としては、図２に示すものの他に、図３に示すものであっても構わない。図３に示す屋根構造は、瓦棒葺き屋根５４と融雪装置１とを備え、本例における融雪装置１は、単一のコントローラ３と、当該単一のコントローラ３に接続された複数個の融雪ヒータ２と、を備える。

【0037】

図４に示す様に、瓦棒葺き屋根５４は、複数枚の溝板５４ａと、隣合う溝板５４ａの間に設けられた吊子５４ｂと、溝板５４ａと吊子５４ｂを連結するキャップ５４ｃと、を備える。吊子５４ｂ及びキャップ５４ｃは、屋根５４の傾斜方向に沿って延び、融雪ヒータ２は各キャップ５４の内部に設置されて屋根５４の傾斜方向に沿って延びている。また、キャップ５４ｃと融雪ヒータ２の隙間Ｇには、図示しないアルミ箔又は鉄メッシュが詰め込まれ、当該アルミ箔又は鉄メッシュにより多孔性の熱伝導層が構成されている。

【0038】

かかる構成により、融雪ヒータ２からの熱は隙間Ｇを埋めるアルミ箔（又は鉄メッシュ）からなる熱伝導層（図示せず）を介して屋根材（溝板５４ａ、吊子５４ｂ、キャップ５４ｃ）に伝わり、屋根５４に積もった雪が融雪される。

【0039】

また、融雪装置１は、上述の様に屋根に設置して利用される他、車両に装着して用いることもでき、融雪装置１を備える車両の一例について図５を参照して説明する。なお、ここでは車両として自動車（四輪自動車）７を例に説明する。

【0040】

自動車７は、車体７０と、車体７０に装着された車輪８０を備え、車体７０の底面に融雪ヒータ２が装着されている。より具体的に、車輪８０には一対の前車輪８１及び一対の後車輪８２が含まれる。車体７０は、フロントバンパー７１と、リアバンパー７２と、前車輪８１と後車輪８２の間に位置する一対のサイドステップ７３と、を備え、これらフロントバンパー７１，リアバンパー７２，及び一対のサイドステップ７３の各々の底面に融雪ヒータ２が設けられている。以下、フロントバンパー７１，リアバンパー７２，及び一対のサイドステップ７３に対応して融雪ヒータ２を区別する必要がある場合には、融雪ヒータ２の符号の後にＡ，Ｂ，Ｃの文字を付して区別することとする。

【0041】

フロントバンパー７１の底面に設けられた融雪ヒータ２Ａは、自動車７の幅方向Ｗに沿って延び、一対の前車輪８１の前方に位置している。リアバンパー７２の底面に設けられた融雪ヒータ２Ｂは、自動車７の幅方向Ｗに沿って延び、一対の後車輪８２の後方に位置している。各サイドステップ７３の底面に設けられた融雪ヒータ２Ｃは、前車輪８１と後車輪８２の間を自動車７の前後方向Ｌに沿って延びるように配置されている。これらの融雪ヒータ２は、単一のコントローラ３（図１）に接続され、コントローラ３は自動車７のトランク内や助手席の足下などに設置される。

【0042】

融雪装置１の電源としては、家庭用の商用電源を用いるほか、自動車７のバッテリーを電源としてもよく、電源を任意に切替可能とするのが好ましい。

【0043】

かかる構成において、融雪ヒータ２（２Ａ～２Ｃ）をオンすることにより、自動車７の下方の積雪を融雪することができる。よって、長時間にわたって自動車７を屋外に駐車したことにより自動車７の前車輪８１や後車輪８２が雪で埋もれてしまっても、融雪ヒータ２をオンすることにより融雪することができ、これにより自動車７を比較的スムーズに発車させることができる。また、降雪時に渋滞にはまった場合等であっても、融雪ヒータ２をオンにしておけば、前車輪８１又は/及び後車輪８２が雪に埋まって立ち往生する危険性を軽減できる。更に、降雪時において融雪ヒータ２をオンにしたまま走行すれば、路面への積雪を軽減・防止することができる。

【0044】

なお、融雪装置１を上述の様にして車両に用いる場合には、金属管２１は銅管又はステンレス管であるのが好ましい。銅管は熱伝導性に優れることから、融雪ヒータ２の表面温度をより効率的に高温とすることができ、図５（ａ）に示す様に融雪対象となる雪と融雪ヒータ２との間にある程度の距離があっても効率良く融雪することができる。一方、ステンレス管であれば錆に強く、耐久性に優れる。

【0045】

次に、図６を参照して、上記実施形態の変形形態に係る融雪ヒータについて説明する。図６に示す融雪ヒータ１０２は、上述の融雪ヒータ２と略同一であるが、融雪ヒータ１０２は１本又は複数本の金属線２６を備える点で融雪ヒータ２と異なる。

【0046】

より具体的に、金属線２６は金属管２１の長手方向に沿って延び、発熱体２２の表面に配置されている。図６に示す例では、金属線２６は発熱体２２の両面に２本ずつ、間隔を空けて配置されている。金属線２６としては直径が２～３ｍｍ程度の銅線であるのが好ましく、このように金属線２６を設けることにより、発熱体２２からの熱をより効率的にアルミ層２３を介して金属管２１へ伝達させることができる。なお、図６（ｂ）においてアルミ層２３は省略している。

【0047】

このような融雪ヒータ１０２も融雪ヒータ１と同様にして製造できるが、融雪ヒータ１０２の場合には、発熱体２２の表面に金属線２６を配置し、これら発熱体２２及び金属線２６をアルミ箔で巻いて金属管２１に挿入すれば良い。

【0048】

このように構成された融雪ヒータ１０２を備えた融雪装置も、上記融雪ヒータ２（融雪装置１）と同様に屋根構造や車両に用いることができる。

【0049】

以上、本発明の実施形態に係る融雪装置、これを備えた屋根構造及び車両について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形、修正が可能である。

【0050】

例えば、上記実施形態においては建築物の例として家屋を例に説明したが、建築物は家屋に限定されず、工場や物置、畜舎、野菜栽培用のビニールハウスや温室等であっても構わない。また、車両は上述の自動車７に限定されず、バイクなどの二輪車両や鉄道車両であってもよい。

【0051】

図５に示す例では、上述の例では自動車７の下面に４個の融雪ヒータ２（２Ａ～２Ｃ）を設けたが、車両に設置する融雪ヒータ２の個数や配置は任意に選択可能であり、例えば、前車輪８１の前方に融雪ヒータ２Ａのみを設けたり、一対の融雪ヒータ２を各前車輪８１の前方位置に設けたりすることもできる。更に、融雪ヒータ２は直線状でなくても構わない。

【0052】

更に、上記実施形態にかかる融雪ヒータ２は、１本の金属管２１の中に１本の発熱体２２を収容した構成としているが、１本の金属管２１の中に複数本の発熱体２２を収容した構成であっても良く、この場合には複数本の発熱体２２の各々が個別にアルミ層２３で覆われた（即ち、各発熱体２２が個別にアルミ箔で巻かれた）構成とするのが好ましい。

【符号の説明】

【0053】

１ 融雪装置
２ 融雪ヒータ
３ コントローラ
５ 建築物
７ 車
２１ 金属管
２２ 発熱体
２３ アルミ層
５１ 屋根
７０ 車体
８０ 車輪

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】