融雪装置及びその制御方法
【課題】
構造物の屋根に設置する融雪装置及びその制御方法において、ヒータ等に必要となる電力コストを抑制し、建造物に設置する際の設置コストを抑制した融雪装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】
融雪装置が、屋根の上面に設置した平板状の融雪モジュールと、融雪モジュール上に積もった雪の高さである積雪高さを検知する積雪センサと、制御装置を有しており、積雪センサで、予め設定した積雪高さを超える雪を融雪モジュール上で検知した場合、ヒータをオンとし、積雪センサで、雪が予め設定した積雪高さ以下となった場合、ヒータをオフとする制御を行う。
構造物の屋根に設置する融雪装置及びその制御方法において、ヒータ等に必要となる電力コストを抑制し、建造物に設置する際の設置コストを抑制した融雪装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】
融雪装置が、屋根の上面に設置した平板状の融雪モジュールと、融雪モジュール上に積もった雪の高さである積雪高さを検知する積雪センサと、制御装置を有しており、積雪センサで、予め設定した積雪高さを超える雪を融雪モジュール上で検知した場合、ヒータをオンとし、積雪センサで、雪が予め設定した積雪高さ以下となった場合、ヒータをオフとする制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家屋等の構造物の屋根に設置する融雪装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積雪の多い地域では、家屋等の屋根から堆積した雪を降ろす雪下ろし作業が必要となる。この雪下ろし作業は、重労働となり、更に危険が伴う。この雪下ろし作業を不要とするために、屋根にヒータを設置し、雪を融かす融雪装置が使用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、屋根の瓦の下面に自己温度制御型ヒータを設置する融雪装置が記載されている。この融雪装置は、ヒータで発生させた熱を、瓦を介して屋根上の雪に伝達し、雪を融かす。この構成により、雪下ろし作業が不要となる。このような融雪装置のヒータのオンオフは、サーモスタットで自動制御するものが多い。また、手動で行うものもある。
【０００４】
しかしながら、上記の融雪装置はいくつかの問題点を有している。第１に、ヒータ等に必要となる電力コストが多大であるという問題を有している。これは、サーモスタットによるヒータのオンオフ制御では、ヒータの熱が雪の融解にほとんど使われずに、大気中に放射してしまう場合が発生し得るためである。つまり、融雪の必要性の有無、及び積雪の状態を正確に把握していないため、無駄な加熱を行う場合がある。また、ヒータで発生した熱が、屋根を伝わり加熱する必要のない場所（例えば軒や屋根の頂部）から大気中に放熱されてしまうため、エネルギー効率が低下してしまう。更に、ヒータで発生した熱が屋根の瓦等を介して雪に伝達する構成のため、屋根を温めるためのエネルギーが必要となってしまう。
【０００５】
第２に、屋根に融雪装置を設置するためのコストが多大であるという問題を有している。上記の融雪装置を既に建築されている家屋等に設置する場合、屋根の瓦を取り除いてから融雪装置を設置しなくてはならないため、設置コストが多大となる。
【０００６】
第３に、メンテナンス性が低いという問題を有している。融雪装置を瓦の下方に設置する構造により、融雪装置に故障が発生した場合は、瓦を取り除いてから修理又は交換を行わなくてはいけないからである。また、上記のように融雪装置は、修理又は交換が困難となるため、長期間の安定動作を実現しなければならない。これにより、製造コストが増大してしまうという問題も有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３４９７９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、構造物の屋根に設置する融雪装置及びその制御方法において、ヒータ等に必要となる電力コストを抑制し、建造物に設置する際の設置コストを抑制した融雪装置及びその制御方法を提供することである。また、メンテナンス性の高い融雪装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明に係る融雪装置は、平板状の筐体内に、断熱材と、前記断熱材上に配置したヒータと、前記ヒータ上に配置した均熱層を有した融雪モジュールを有する融雪装置において、前記融雪装置が、屋根の上面に設置した平板状の融雪モジュールと、前記融雪モジュール上に積もった雪の高さである積雪高さを検知する積雪センサと、制御装置を有しており、前記積雪センサで、予め設定した積雪高さを超える雪を前記融雪モジュール上で検知した場合、前記ヒータをオンとし、前記積雪センサで、前記雪が前記予め設定した積雪高さ以下となった場合、前記ヒータをオフとする制御を行うように構成したことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、融雪モジュールが消費するエネルギーのコストを抑制することができる。これは、融雪モジュール上の雪が、融雪モジュールから大気への放熱を抑制し、エネルギー効率が向上するためである。
【００１１】
上記の融雪装置において、前記融雪モジュールが、下面に支持部材を有しており、前記融雪モジュールが、前記融雪モジュールと前記屋根の間に空間である空気層を形成していることを特徴とする。この構成により、融雪モジュールが消費するエネルギーのコストを抑制することができる。これは、融雪モジュールで発生する熱が、屋根及び屋根を介して大気中に拡散しないためである。
【００１２】
上記の融雪装置において、前記積雪センサが、赤外線により積雪高さを測定する赤外線センサ、又は、前記融雪モジュールにかかる雪の重量から積雪高さを推定する圧力センサの少なくとも１つを有していることを特徴とする。この構成により、積雪高さを正確に計測又は推定することができる。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明に係る融雪装置の制御方法は、平板状の筐体内に、断熱材と、前記断熱材上に配置したヒータと、前記ヒータ上に配置した均熱層を有した融雪モジュールを有し、前記融雪装置が、屋根の上面に設置した平板状の融雪モジュールと、前記融雪モジュール上に積もった雪の高さである積雪高さを検知する積雪センサと、制御装置を有した融雪装置の制御方法であって、前記積雪センサで、前記融雪モジュール上の雪の積雪高さを検知し、前記積雪高さと予め設定した積雪高さと比較するステップと、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に前記ヒータをオンとするステップと、前記積雪センサで、前記融雪モジュール上の雪の積雪高さを検知し、前記積雪高さと予め設定した積雪高さと比較するステップと、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとするステップを有することを特徴とする。この構成により、前述と同様の作用効果を得ることができる。
【００１４】
上記の融雪装置の制御方法において、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に前記ヒータをオンとするステップが、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に第１タイマーのカウントを開始するステップと、前記第１タイマーの時間が予め設定した第１設定時間を経過した後に、前記ヒータをオンとするステップを有することを特徴とする。
【００１５】
この構成により、ヒータのスイッチをオンオフする回数を抑制することができる。つまり、十分な積雪があり、融雪装置が一定時間以上作動することが確実な場合のみ、融雪装置が作動する。これにより、ヒータのエネルギー消費量を抑制することができる。
【００１６】
上記の融雪装置の制御方法において、前記融雪装置がツララ防止ヒータを有しており、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとするステップが、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとし、第２タイマーのカウントを開始するステップと、外気温度が０℃以下であり
、且つ、前記第２タイマーの時間が予め設定した第２設定時間を経過した後に、前記ツララ防止ヒータをオンとするステップを有することを特徴とする。
【００１７】
ツララ防止ヒータ４を融雪モジュール２と共に制御する構成により、ツララが発生する条件下でのみ、確実にツララ防止ヒータ４を作動することができる。そのため、ツララ防止ヒータ４のエネルギー効率を向上することができる。特に、外気温度が０℃以下であっても、水の不存在によりツララが発生しない条件下では、ツララ防止ヒータ４が動作しない制御としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る融雪装置及びその制御方法によれば、構造物の屋根に設置する融雪装置及びその制御方法において、ヒータ等に必要となる電力コストを抑制し、建造物に設置する際の設置コストを抑制した融雪装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施の形態の融雪装置の設置状態を示した斜視図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の融雪装置の設置状態を示した側面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の融雪装置の平面を示した図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の融雪装置の一部を示した透視図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の融雪装置の制御フローである。
【図６】本発明に係る実施の形態の融雪装置の制御フローである。
【図７】本発明に係る実施の形態の融雪装置の制御フローである。
【図８】家屋の屋根等への積雪状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施の形態の融雪装置について、図面を参照しながら説明する。図１に、融雪装置１を、家屋５の屋根６に設置した場合の斜視図を示す。この融雪装置１は、平板状の融雪モジュール２と、積雪センサ３と、図示しない制御装置を有している。融雪モジュール２は、加熱ヒータを内蔵しており、このヒータの発熱により雪を融かすように構成している。
【００２１】
積雪センサ３は、融雪モジュール２上に積もった雪の高さ（以下、積雪高さという）を検知することができる。この積雪センサ３は、赤外線センサ等を利用して構成することができる。また、積雪センサ３は、外気温度を測定することができる。上記の融雪装置１に、ツララ防止ヒータ４を加えてもよい。このツララ防止ヒータ４は、軒（屋根６の端部）に設置する。
【００２２】
なお、この融雪装置１は、積雪高さが高くなりやすい軒側に設置することが望ましい。ただし、豪雪地帯では、頂部を含む屋根全体に、融雪装置１を設置してもよい。また、積雪センサ３は、圧力センサを利用して構成してもよい。この圧力センサは、融雪モジュール２にかかる雪の圧力（重量）から積雪高さを推定するように構成する。この圧力センサは、融雪モジュールの複数個所に設置することが望ましい。更に、積雪センサ３を、赤外線センサ及び圧力センサを併用する構成としてもよい。この構成により、積雪高さの測定精度を向上することができる。
【００２３】
図２に、融雪装置１を屋根６に設置した場合の側面図を示す。融雪装置１は、融雪モジュール２と、融雪モジュール２の下面に設置した複数の支持部材９と、積雪センサ３と、ツララ防止ヒータ４を有している。この融雪装置１は、雪止め７を介して屋根６（詳しくは瓦８）に固定している。また、支持部材（例えば支持金具）９は、融雪モジュール２が瓦８上でたわまないように設置している。更に、この支持部材９により、融雪モジュール
２は、屋根６（瓦８）との間に空気層（Ａｉｒｓｐａｃｅ）Ａｓを形成している。ここで、ｈ１は、積雪センサ３が検知する積雪高さを示している。
【００２４】
次に、融雪装置１の動作について説明する。融雪装置１は、屋根６上の積雪高さ（雪の高さ）が、予め設定した積雪高さ（設定積雪高さｈ１）を超えた場合、発熱し、雪を融かす作業を開始する。そして、融雪装置１は、積雪高さが設定積雪高さｈ１以下となった場合に、動作を停止する。つまり、融雪モジュール２上には、常に、一定の高さ（ｈ１）以上の雪が存在するように制御する。
【００２５】
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、融雪モジュール２上の雪を全て融かさない制御により、融雪モジュールのエネルギー効率を向上することができる。これは、融雪モジュール２上の雪が、融雪モジュール２から大気への放熱を抑制するためである。つまり、融雪モジュール２上の雪を断熱層として利用することができる。従って、融雪モジュール２は、熱のロスがほとんどない状態で、融雪を行うことができる。
【００２６】
第２に、融雪モジュール２を屋根６の上面に設置する構成により、融雪装置１の設置コストを低減することができる。これは、融雪モジュール２の設置が、屋根６上に融雪モジュール２を載置し、雪止め７に固定するのみで完了するからである。つまり、瓦８を取り除き、再度敷設する作業が不要となる。
【００２７】
第３に、融雪モジュール２が、屋根６との間に断熱効果のある空気層Ａｓを有する構成により、融雪モジュール２で発生した熱が、瓦８を伝わることを抑制できる。これにより、融雪モジュール２で発生した熱のほとんどを、雪の融解のみに使用することが可能となる。つまり、融雪モジュール２で発生した熱が、屋根全体に逃げることを防止することができる。従って、融雪モジュール２のエネルギー効率を向上することができる。なお、融雪装置１は、瓦８のない建造物であっても、雪止め７や、アングル等を介して設置することができる。
【００２８】
図３に、融雪装置１の平面図を示す。融雪装置１は、融雪モジュール２及び積雪センサ３を有している。融雪モジュール２は、内部に配置した線状のヒータ２０を有している。この線状ヒータ２０は、融雪モジュール２上に降り積もる雪に対して、均一な面として熱を加えられるように配置している。また、融雪モジュール２は、側部に線状ヒータ２０のコネクタ部２１を有している。
【００２９】
このヒータ２０は、自己温度制御型ヒータとすることが望ましい。自己温度制御型ヒータとは、例えばカーボン等の導電性粉末を分散して混入して成型した樹脂材料に、２つの電極線を埋め込んで線状に成型したものである。この自己温度制御型ヒータは、電極線間に電気が流れて発熱する。この温度が所定の温度以上になると、電極線間（樹脂材料及び導電性粉末）の電気抵抗が増大し、流れる電気量が減少し、温度上昇を抑制する機能を有している。
【００３０】
なお、図３では融雪モジュール２の有する加熱装置（ヒータ）として、線状のヒータ２０を示しているが、これは、面状に形成した面状ヒータ等を使用してもよい。面状ヒータであっても、自己温度制御型ヒータとして構成することができる。
【００３１】
図４に、図３に示した融雪装置１のＡＡ透視図を示す。融雪モジュール２は、内部に空洞を有する平板状の筐体２２内に、断熱材２３を配置している。この断熱材２３の上部に、ヒータ（例えば線状ヒータ）２０を配置している。更に、このヒータ２０の上部に均熱層２４を設けている。また、ヒータ２０を設置した層の他の部分には、断熱材２３ａを配
置している。融雪モジュール２は、屋根６に設置した雪止め７に固定している。また、融雪モジュール２は、下面に支持部材９を有している。更に、融雪モジュール２は、屋根６との間に空気層Ａｓを形成している。
【００３２】
線状のヒータ２０は、前述の自己温度制御型ヒータで構成している。２５は、電極線を示している。断熱材２３、２３ａは、断熱効果を有する材料であればあらゆる材料を使用することができる。例えばポリウレタンフォーム、押出法ポリスチレンフォーム等を使用することが望ましい。均熱層２４は、熱伝導率の高い金属板等を使用することができる。この均熱層２４は、融雪モジュール２の上面の温度を場所によらず均一にするために設置している。熱が一部に集中し、その部分の雪のみが融け、空洞が形成されることを防止するためである。この均熱層２４には、例えばアルミ板等を使用することができる。また、アルミ等の金属繊維を充填して均熱層２４として構成することもできる。
【００３３】
融雪モジュール２の大きさは、屋根等の一般的なサイズに合わせて、任意に決定することができる。例えば、１８００ｍｍ×７２０ｍｍ程度とするとよい。これは、一般家屋の屋根サイズに合わせて、融雪装置の敷設作業を容易にするためである。また、融雪装置１を屋根に合わせて配置しやすくするためである。
【００３４】
次に、融雪装置１の制御について説明する。図５に、融雪装置１の制御フローを示す。制御開始（Ｓ００）後、まず、第１タイマーをリセットする（Ｓ０１）。次に、積雪センサ３で積雪高さｈｘを測定又は推定し、予め設定した積雪高さｈ１との比較を行う（Ｓ０２）。この設定積雪高さｈ１は、例えば１０〜１００ｃｍ、望ましくは１０〜５０ｃｍ、更に望ましくは２０ｃｍとする。
【００３５】
屋根６上の積雪高さｈｘが、設定積雪高さｈ１を超えた場合、第１タイマーのカウントを開始する（Ｓ０３）。そして、第１タイマーの時間Ｔｘが、予め定めた時間（第１設定時間Ｔ１）を超えた場合（Ｓ０４）、融雪モジュール２のヒータ２０のスイッチをオンとする（Ｓ０５）。この第１設定時間Ｔ１は、１０〜１２０分、望ましくは３０〜９０分、更に望ましくは６０分とする。
【００３６】
次に、積雪センサ３で測定等を行った積雪高さｈｘと、設定積雪高さｈ１の比較を行う（Ｓ０６）。積雪高さｈｘが、設定積雪高さｈ１以下となった場合、融雪モジュール２のヒータ２０のスイッチをオフとする（Ｓ０７）。最後に、第２タイマーをリセットし、カウントを開始する（Ｓ０８）。なお、この第２タイマーは、後述するツララ防止ヒータ４の制御に利用する。
【００３７】
以上を繰り返し、融雪装置１の制御を自動的に行う。ここで、第１設定時間Ｔ１は、短すぎるとヒータ２０のスイッチのオンオフが頻繁となり、エネルギー効率が低下する。また、第１設定時間Ｔ１が長すぎると、積雪高さｈｘが高くなりすぎ、雪の滑落事故や、家屋への荷重増加を引き起こす。
【００３８】
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、融雪装置１上には、常に一定の厚さ（ｈ１）以上の雪が積もった状態となるため、融雪モジュール２から大気中への放熱を、抑制することができる。これは、雪が断熱層として働くためである。これにより、融雪装置１のエネルギー効率が向上し、融雪装置１のエネルギー消費量（電力消費量）を抑制することができる。
【００３９】
第２に、家屋内の熱が、屋根６を介して大気中に放射されることを抑制できる。例えば２０ｃｍの積雪高さを有する雪が、家屋全体の断熱層として作用するためである。これにより、暖房費を抑制することができる。
【００４０】
第３に、積雪高さｈｘが設定積雪高さｈ１を超えて、更に一定時間（第１設定時間Ｔ１）後に、融雪装置１による融雪を開始する構成により、ヒータ２０のスイッチをオンオフする回数を抑制することができる。つまり、十分な積雪があり、融雪装置１が一定時間以上作動することが確実な場合のみ、融雪装置１が作動する。ヒータ２０は、雪を融かす前に、ヒータ自身、均熱層及び筐体等の加熱のために一定量のエネルギーを消費している。そのため、ヒータ２０が均熱層等を加熱する回数が減ると、ヒータ２０のエネルギー消費量（電力消費量）を抑制することができる。融雪モジュールの電力消費量は、従来は１ｍ２あたり３００〜４００Ｗ程度であったが、本発明の融雪モジュールでは、１ｍ２あたり１５０Ｗとなることが実験でわかった。つまり、本発明の融雪モジュールは、電力消費量を従来品の半分とすることができる。
【００４１】
なお、第１設定時間Ｔ１の変更により、融雪を開始する際の積雪高さを変更することができる。つまり、例えば２０ｃｍの積雪高さを検出することができる積雪センサ（赤外線センサ）で、３０ｃｍの積雪高さを推定することができる。これは、単位時間当たりの積雪量から推定する。
【００４２】
次に、ツララ防止ヒータ４の制御について説明する。なお、ツララ防止ヒータ４は、融雪モジュール２に使用するヒータ２０と同様のものを使用することができる。図６に、ツララ防止ヒータ４の第１制御（融雪モジュールとの協働制御）の制御フローを示す。この第１制御は、融雪モジュールの動作により、雪が融け、これによりツララが発生することを防止するための制御である。つまり、ツララ防止ヒータ４が、融雪モジュール２と協働するように制御することを特徴としている。
【００４３】
制御開始（Ｓ１０）後、ます、外気温度Ｔａを測定し、０℃以下であることを確認する（Ｓ１１）。外気温度Ｔａが０℃以下であることが、ツララ発生の条件の１つだからである。次に、第１タイマーの経過時間Ｔｘが、予め定めた時間（第２設定時間Ｔ２）を超えた場合（Ｓ１２）、融雪装置１のツララ防止ヒータ４のスイッチをオンとする（Ｓ１３）。この第２設定時間Ｔ２は、例えば４０〜１４０分、望ましくは６０〜１２０分、更に望ましくは９０分とする。融雪装置１の動作等により発生した水の存在が、ツララ発生の条件の１つだからである。
【００４４】
その後、融雪装置１のヒータ停止後からカウントしている第２タイマーの経過時間Ｔｙ（図５参照）が、予め定めた時間（第３設定時間Ｔ３）を超えた場合（Ｓ１４）、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオフとする（Ｓ１６）この第３設定時間Ｔ３は、例えば７０〜１７０分、望ましくは９０〜１５０分、更に望ましくは１２０分とする。融雪装置１の動作が停止して一定時間経過した後は、ツララ発生の条件である水が発生しないためである。また、ツララ防止ヒータ４の動作中であっても、外気温度Ｔａが０℃を超えた場合（Ｓ１５）、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオフとする（Ｓ１６）。
【００４５】
以上を繰り返し、ツララ防止ヒータ４の制御を、融雪装置１の制御と協働させて自動的に行う。ここで、第２設定時間Ｔ２が短すぎると、ツララが形成される前にツララ防止ヒータ４のスイッチがオンとなるため、熱は大気中に放射され、エネルギー効率が低下する。この第２設定時間Ｔ２が長すぎると、ツララが大きく成長した後にツララ防止ヒータで加熱することになるため、大きなツララ片が落下する危険性がある。
【００４６】
また、第３設定時間Ｔ３が短すぎると、ツララ防止ヒータ４の停止後であっても、融雪モジュール２により融かされた雪の水が流れ、ツララを形成する可能性がる。この第３設定時間Ｔ３が長すぎると、ツララの発生条件を満たさない状態（水の不存在）で、ツララ防止ヒータ４が作動するため、エネルギー効率が低下する。
【００４７】
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、ツララが発生する条件となった場合のみ、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオンとするため、ツララ防止ヒータ４のエネルギー効率が向上し、エネルギー消費量を抑制することができる。
【００４８】
第２に、ツララ防止ヒータ４を融雪モジュール２と共に制御しているため、ツララが発生する条件下でのみ、確実にツララ防止ヒータ４を作動することができる。そのため、ツララ防止ヒータ４のエネルギー効率を向上することができる。特に、外気温度が０℃以下であっても、水の不存在によりツララが発生しない条件下では、ツララ防止ヒータ４が動作しない制御としている。
【００４９】
なお、ツララ防止ヒータ４を制御するために使用する外気温度は、積雪センサ３内に設置した温度計、又は、ツララ防止ヒータ４の上方の軒付近に設置することができる。望ましくは、雪と接触する屋根６の表面温度を計測できるように、温度計を設置する。
【００５０】
図７に、ツララ防止ヒータ４の第２制御（一般制御）の制御フローを示す。この第２制御は、外気温度により雪が融け、これによりツララが発生することを防止する制御である。つまり、一定温度以上の外気温度が続き、雪が融け、その後外気温度が０℃以下となった場合に、ツララ防止ヒータ４をオンとすることを特徴としている。
【００５１】
制御開始（Ｓ２０）後、まず、外気温度Ｔａを測定し、予め定めた温度（第１設定温度Ｔａ１）以上であることを確認する（Ｓ２１）。この第１設定温度Ｔａ１は、例えば１〜３℃、望ましくは２℃とする。次に、第３タイマーをリセットした後、カウントを開始する（Ｓ２２）。次に、外気温度Ｔａが、第１設定温度Ｔａ１以上に維持され（Ｓ２３）、この状態が予め定めた時間（第４設定時間Ｔ４）以上継続されたことを確認する（Ｓ２４）。この第４設定時間Ｔ４は、例えば１３０〜２３０分、望ましくは１５０〜２１０分、更に望ましくは１８０分とする。
【００５２】
その後、外気温度Ｔａが０℃以下となった場合（Ｓ２５）、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオンとする（Ｓ２６）。次に、第４タイマーで時間を計測し、予め定めた時間（第５設定時間Ｔ５）を経過後（Ｓ２７）に、ツララ防止ヒータ４をオフとする制御を行う（Ｓ２８）。この第５設定時間Ｔ５は、例えば７０〜１７０分、望ましくは９０〜１５０分、更に望ましくは１２０分とする。
【００５３】
以上を繰り返し、ツララ防止ヒータ４の制御を自動的に行う。ここで、第４設定時間Ｔ４が短すぎると、外気温度により雪が融け、ツララを形成する十分な水が存在しない状態で、ツララ防止ヒータ４のスイッチがオンとなる。そのため、熱エネルギーは大気中に放射され、エネルギー効率が低下する。この第４設定時間Ｔ４が長すぎると、ツララを形成する十分な水が存在しているにもかかわらず、ツララ防止ヒータ４のスイッチがオンとならない。そのため、ツララが形成されてしまう。
【００５４】
また、第５設定時間Ｔ５が短すぎると、ツララ防止ヒータ４の停止後であっても、外気温度により融かされた雪の水が流れ、ツララを形成する可能性がある。この設定時間Ｔ５が長すぎると、ツララの発生条件を満たさない状態（水の不存在）で、ツララ防止ヒータ４が作動するためエネルギー効率が低下する。
【００５５】
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、ツララが発生する条件となった場合のみ、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオンとするため、ツララ防止ヒータ４のエネルギー効率が向上し、エネルギー消費量を抑制することができる。なお、ツララ防止ヒータにおける第１制御及び第２制御は、同時平行で行うことができる。つまり、
第１制御（図６参照）又は第２制御（図７参照）の少なくとも一方で、ツララ防止ヒータ４をオンとする条件が揃った場合に、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオンとする。
【００５６】
図８に家屋における積雪状態を示す。図８Ａに、融雪装置を設置していない場合の積雪状態を示す。図８Ｂに、融雪装置１を設置し、作動した場合の積雪状態を示す。本発明の融雪装置１は、従来の融雪装置と異なり、一定の積雪高さを有するように融雪を行うことを特徴としている。屋根６全体を雪１０が覆うため、断熱効果を得ることができ、家屋から大気中に放出される熱を抑制することができる。これにより、家屋の暖房効果を向上することができる。家屋内における消費電力量も抑制することができる。
【００５７】
なお、前述の融雪装置１は、家屋５の屋根６に限らず設置し、使用することができる。具体的には、アーケード等の屋根や、駐輪場の屋根、ビルの屋上等に適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 融雪装置
２ 融雪モジュール
３ 積雪センサ
４ ツララ防止ヒータ
９ 支持部材
２０ ヒータ
２２ 筐体
２３ 断熱材
２４ 均熱層
Ａｓ 空気層
ｈ１ 設定積雪高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家屋等の構造物の屋根に設置する融雪装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積雪の多い地域では、家屋等の屋根から堆積した雪を降ろす雪下ろし作業が必要となる。この雪下ろし作業は、重労働となり、更に危険が伴う。この雪下ろし作業を不要とするために、屋根にヒータを設置し、雪を融かす融雪装置が使用されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、屋根の瓦の下面に自己温度制御型ヒータを設置する融雪装置が記載されている。この融雪装置は、ヒータで発生させた熱を、瓦を介して屋根上の雪に伝達し、雪を融かす。この構成により、雪下ろし作業が不要となる。このような融雪装置のヒータのオンオフは、サーモスタットで自動制御するものが多い。また、手動で行うものもある。
【０００４】
しかしながら、上記の融雪装置はいくつかの問題点を有している。第１に、ヒータ等に必要となる電力コストが多大であるという問題を有している。これは、サーモスタットによるヒータのオンオフ制御では、ヒータの熱が雪の融解にほとんど使われずに、大気中に放射してしまう場合が発生し得るためである。つまり、融雪の必要性の有無、及び積雪の状態を正確に把握していないため、無駄な加熱を行う場合がある。また、ヒータで発生した熱が、屋根を伝わり加熱する必要のない場所（例えば軒や屋根の頂部）から大気中に放熱されてしまうため、エネルギー効率が低下してしまう。更に、ヒータで発生した熱が屋根の瓦等を介して雪に伝達する構成のため、屋根を温めるためのエネルギーが必要となってしまう。
【０００５】
第２に、屋根に融雪装置を設置するためのコストが多大であるという問題を有している。上記の融雪装置を既に建築されている家屋等に設置する場合、屋根の瓦を取り除いてから融雪装置を設置しなくてはならないため、設置コストが多大となる。
【０００６】
第３に、メンテナンス性が低いという問題を有している。融雪装置を瓦の下方に設置する構造により、融雪装置に故障が発生した場合は、瓦を取り除いてから修理又は交換を行わなくてはいけないからである。また、上記のように融雪装置は、修理又は交換が困難となるため、長期間の安定動作を実現しなければならない。これにより、製造コストが増大してしまうという問題も有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３４９７９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、構造物の屋根に設置する融雪装置及びその制御方法において、ヒータ等に必要となる電力コストを抑制し、建造物に設置する際の設置コストを抑制した融雪装置及びその制御方法を提供することである。また、メンテナンス性の高い融雪装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明に係る融雪装置は、平板状の筐体内に、断熱材と、前記断熱材上に配置したヒータと、前記ヒータ上に配置した均熱層を有した融雪モジュールを有する融雪装置において、前記融雪装置が、屋根の上面に設置した平板状の融雪モジュールと、前記融雪モジュール上に積もった雪の高さである積雪高さを検知する積雪センサと、制御装置を有しており、前記積雪センサで、予め設定した積雪高さを超える雪を前記融雪モジュール上で検知した場合、前記ヒータをオンとし、前記積雪センサで、前記雪が前記予め設定した積雪高さ以下となった場合、前記ヒータをオフとする制御を行うように構成したことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、融雪モジュールが消費するエネルギーのコストを抑制することができる。これは、融雪モジュール上の雪が、融雪モジュールから大気への放熱を抑制し、エネルギー効率が向上するためである。
【００１１】
上記の融雪装置において、前記融雪モジュールが、下面に支持部材を有しており、前記融雪モジュールが、前記融雪モジュールと前記屋根の間に空間である空気層を形成していることを特徴とする。この構成により、融雪モジュールが消費するエネルギーのコストを抑制することができる。これは、融雪モジュールで発生する熱が、屋根及び屋根を介して大気中に拡散しないためである。
【００１２】
上記の融雪装置において、前記積雪センサが、赤外線により積雪高さを測定する赤外線センサ、又は、前記融雪モジュールにかかる雪の重量から積雪高さを推定する圧力センサの少なくとも１つを有していることを特徴とする。この構成により、積雪高さを正確に計測又は推定することができる。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明に係る融雪装置の制御方法は、平板状の筐体内に、断熱材と、前記断熱材上に配置したヒータと、前記ヒータ上に配置した均熱層を有した融雪モジュールを有し、前記融雪装置が、屋根の上面に設置した平板状の融雪モジュールと、前記融雪モジュール上に積もった雪の高さである積雪高さを検知する積雪センサと、制御装置を有した融雪装置の制御方法であって、前記積雪センサで、前記融雪モジュール上の雪の積雪高さを検知し、前記積雪高さと予め設定した積雪高さと比較するステップと、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に前記ヒータをオンとするステップと、前記積雪センサで、前記融雪モジュール上の雪の積雪高さを検知し、前記積雪高さと予め設定した積雪高さと比較するステップと、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとするステップを有することを特徴とする。この構成により、前述と同様の作用効果を得ることができる。
【００１４】
上記の融雪装置の制御方法において、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に前記ヒータをオンとするステップが、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に第１タイマーのカウントを開始するステップと、前記第１タイマーの時間が予め設定した第１設定時間を経過した後に、前記ヒータをオンとするステップを有することを特徴とする。
【００１５】
この構成により、ヒータのスイッチをオンオフする回数を抑制することができる。つまり、十分な積雪があり、融雪装置が一定時間以上作動することが確実な場合のみ、融雪装置が作動する。これにより、ヒータのエネルギー消費量を抑制することができる。
【００１６】
上記の融雪装置の制御方法において、前記融雪装置がツララ防止ヒータを有しており、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとするステップが、前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとし、第２タイマーのカウントを開始するステップと、外気温度が０℃以下であり
、且つ、前記第２タイマーの時間が予め設定した第２設定時間を経過した後に、前記ツララ防止ヒータをオンとするステップを有することを特徴とする。
【００１７】
ツララ防止ヒータ４を融雪モジュール２と共に制御する構成により、ツララが発生する条件下でのみ、確実にツララ防止ヒータ４を作動することができる。そのため、ツララ防止ヒータ４のエネルギー効率を向上することができる。特に、外気温度が０℃以下であっても、水の不存在によりツララが発生しない条件下では、ツララ防止ヒータ４が動作しない制御としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る融雪装置及びその制御方法によれば、構造物の屋根に設置する融雪装置及びその制御方法において、ヒータ等に必要となる電力コストを抑制し、建造物に設置する際の設置コストを抑制した融雪装置及びその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る実施の形態の融雪装置の設置状態を示した斜視図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の融雪装置の設置状態を示した側面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の融雪装置の平面を示した図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の融雪装置の一部を示した透視図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の融雪装置の制御フローである。
【図６】本発明に係る実施の形態の融雪装置の制御フローである。
【図７】本発明に係る実施の形態の融雪装置の制御フローである。
【図８】家屋の屋根等への積雪状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施の形態の融雪装置について、図面を参照しながら説明する。図１に、融雪装置１を、家屋５の屋根６に設置した場合の斜視図を示す。この融雪装置１は、平板状の融雪モジュール２と、積雪センサ３と、図示しない制御装置を有している。融雪モジュール２は、加熱ヒータを内蔵しており、このヒータの発熱により雪を融かすように構成している。
【００２１】
積雪センサ３は、融雪モジュール２上に積もった雪の高さ（以下、積雪高さという）を検知することができる。この積雪センサ３は、赤外線センサ等を利用して構成することができる。また、積雪センサ３は、外気温度を測定することができる。上記の融雪装置１に、ツララ防止ヒータ４を加えてもよい。このツララ防止ヒータ４は、軒（屋根６の端部）に設置する。
【００２２】
なお、この融雪装置１は、積雪高さが高くなりやすい軒側に設置することが望ましい。ただし、豪雪地帯では、頂部を含む屋根全体に、融雪装置１を設置してもよい。また、積雪センサ３は、圧力センサを利用して構成してもよい。この圧力センサは、融雪モジュール２にかかる雪の圧力（重量）から積雪高さを推定するように構成する。この圧力センサは、融雪モジュールの複数個所に設置することが望ましい。更に、積雪センサ３を、赤外線センサ及び圧力センサを併用する構成としてもよい。この構成により、積雪高さの測定精度を向上することができる。
【００２３】
図２に、融雪装置１を屋根６に設置した場合の側面図を示す。融雪装置１は、融雪モジュール２と、融雪モジュール２の下面に設置した複数の支持部材９と、積雪センサ３と、ツララ防止ヒータ４を有している。この融雪装置１は、雪止め７を介して屋根６（詳しくは瓦８）に固定している。また、支持部材（例えば支持金具）９は、融雪モジュール２が瓦８上でたわまないように設置している。更に、この支持部材９により、融雪モジュール
２は、屋根６（瓦８）との間に空気層（Ａｉｒｓｐａｃｅ）Ａｓを形成している。ここで、ｈ１は、積雪センサ３が検知する積雪高さを示している。
【００２４】
次に、融雪装置１の動作について説明する。融雪装置１は、屋根６上の積雪高さ（雪の高さ）が、予め設定した積雪高さ（設定積雪高さｈ１）を超えた場合、発熱し、雪を融かす作業を開始する。そして、融雪装置１は、積雪高さが設定積雪高さｈ１以下となった場合に、動作を停止する。つまり、融雪モジュール２上には、常に、一定の高さ（ｈ１）以上の雪が存在するように制御する。
【００２５】
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、融雪モジュール２上の雪を全て融かさない制御により、融雪モジュールのエネルギー効率を向上することができる。これは、融雪モジュール２上の雪が、融雪モジュール２から大気への放熱を抑制するためである。つまり、融雪モジュール２上の雪を断熱層として利用することができる。従って、融雪モジュール２は、熱のロスがほとんどない状態で、融雪を行うことができる。
【００２６】
第２に、融雪モジュール２を屋根６の上面に設置する構成により、融雪装置１の設置コストを低減することができる。これは、融雪モジュール２の設置が、屋根６上に融雪モジュール２を載置し、雪止め７に固定するのみで完了するからである。つまり、瓦８を取り除き、再度敷設する作業が不要となる。
【００２７】
第３に、融雪モジュール２が、屋根６との間に断熱効果のある空気層Ａｓを有する構成により、融雪モジュール２で発生した熱が、瓦８を伝わることを抑制できる。これにより、融雪モジュール２で発生した熱のほとんどを、雪の融解のみに使用することが可能となる。つまり、融雪モジュール２で発生した熱が、屋根全体に逃げることを防止することができる。従って、融雪モジュール２のエネルギー効率を向上することができる。なお、融雪装置１は、瓦８のない建造物であっても、雪止め７や、アングル等を介して設置することができる。
【００２８】
図３に、融雪装置１の平面図を示す。融雪装置１は、融雪モジュール２及び積雪センサ３を有している。融雪モジュール２は、内部に配置した線状のヒータ２０を有している。この線状ヒータ２０は、融雪モジュール２上に降り積もる雪に対して、均一な面として熱を加えられるように配置している。また、融雪モジュール２は、側部に線状ヒータ２０のコネクタ部２１を有している。
【００２９】
このヒータ２０は、自己温度制御型ヒータとすることが望ましい。自己温度制御型ヒータとは、例えばカーボン等の導電性粉末を分散して混入して成型した樹脂材料に、２つの電極線を埋め込んで線状に成型したものである。この自己温度制御型ヒータは、電極線間に電気が流れて発熱する。この温度が所定の温度以上になると、電極線間（樹脂材料及び導電性粉末）の電気抵抗が増大し、流れる電気量が減少し、温度上昇を抑制する機能を有している。
【００３０】
なお、図３では融雪モジュール２の有する加熱装置（ヒータ）として、線状のヒータ２０を示しているが、これは、面状に形成した面状ヒータ等を使用してもよい。面状ヒータであっても、自己温度制御型ヒータとして構成することができる。
【００３１】
図４に、図３に示した融雪装置１のＡＡ透視図を示す。融雪モジュール２は、内部に空洞を有する平板状の筐体２２内に、断熱材２３を配置している。この断熱材２３の上部に、ヒータ（例えば線状ヒータ）２０を配置している。更に、このヒータ２０の上部に均熱層２４を設けている。また、ヒータ２０を設置した層の他の部分には、断熱材２３ａを配
置している。融雪モジュール２は、屋根６に設置した雪止め７に固定している。また、融雪モジュール２は、下面に支持部材９を有している。更に、融雪モジュール２は、屋根６との間に空気層Ａｓを形成している。
【００３２】
線状のヒータ２０は、前述の自己温度制御型ヒータで構成している。２５は、電極線を示している。断熱材２３、２３ａは、断熱効果を有する材料であればあらゆる材料を使用することができる。例えばポリウレタンフォーム、押出法ポリスチレンフォーム等を使用することが望ましい。均熱層２４は、熱伝導率の高い金属板等を使用することができる。この均熱層２４は、融雪モジュール２の上面の温度を場所によらず均一にするために設置している。熱が一部に集中し、その部分の雪のみが融け、空洞が形成されることを防止するためである。この均熱層２４には、例えばアルミ板等を使用することができる。また、アルミ等の金属繊維を充填して均熱層２４として構成することもできる。
【００３３】
融雪モジュール２の大きさは、屋根等の一般的なサイズに合わせて、任意に決定することができる。例えば、１８００ｍｍ×７２０ｍｍ程度とするとよい。これは、一般家屋の屋根サイズに合わせて、融雪装置の敷設作業を容易にするためである。また、融雪装置１を屋根に合わせて配置しやすくするためである。
【００３４】
次に、融雪装置１の制御について説明する。図５に、融雪装置１の制御フローを示す。制御開始（Ｓ００）後、まず、第１タイマーをリセットする（Ｓ０１）。次に、積雪センサ３で積雪高さｈｘを測定又は推定し、予め設定した積雪高さｈ１との比較を行う（Ｓ０２）。この設定積雪高さｈ１は、例えば１０〜１００ｃｍ、望ましくは１０〜５０ｃｍ、更に望ましくは２０ｃｍとする。
【００３５】
屋根６上の積雪高さｈｘが、設定積雪高さｈ１を超えた場合、第１タイマーのカウントを開始する（Ｓ０３）。そして、第１タイマーの時間Ｔｘが、予め定めた時間（第１設定時間Ｔ１）を超えた場合（Ｓ０４）、融雪モジュール２のヒータ２０のスイッチをオンとする（Ｓ０５）。この第１設定時間Ｔ１は、１０〜１２０分、望ましくは３０〜９０分、更に望ましくは６０分とする。
【００３６】
次に、積雪センサ３で測定等を行った積雪高さｈｘと、設定積雪高さｈ１の比較を行う（Ｓ０６）。積雪高さｈｘが、設定積雪高さｈ１以下となった場合、融雪モジュール２のヒータ２０のスイッチをオフとする（Ｓ０７）。最後に、第２タイマーをリセットし、カウントを開始する（Ｓ０８）。なお、この第２タイマーは、後述するツララ防止ヒータ４の制御に利用する。
【００３７】
以上を繰り返し、融雪装置１の制御を自動的に行う。ここで、第１設定時間Ｔ１は、短すぎるとヒータ２０のスイッチのオンオフが頻繁となり、エネルギー効率が低下する。また、第１設定時間Ｔ１が長すぎると、積雪高さｈｘが高くなりすぎ、雪の滑落事故や、家屋への荷重増加を引き起こす。
【００３８】
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、融雪装置１上には、常に一定の厚さ（ｈ１）以上の雪が積もった状態となるため、融雪モジュール２から大気中への放熱を、抑制することができる。これは、雪が断熱層として働くためである。これにより、融雪装置１のエネルギー効率が向上し、融雪装置１のエネルギー消費量（電力消費量）を抑制することができる。
【００３９】
第２に、家屋内の熱が、屋根６を介して大気中に放射されることを抑制できる。例えば２０ｃｍの積雪高さを有する雪が、家屋全体の断熱層として作用するためである。これにより、暖房費を抑制することができる。
【００４０】
第３に、積雪高さｈｘが設定積雪高さｈ１を超えて、更に一定時間（第１設定時間Ｔ１）後に、融雪装置１による融雪を開始する構成により、ヒータ２０のスイッチをオンオフする回数を抑制することができる。つまり、十分な積雪があり、融雪装置１が一定時間以上作動することが確実な場合のみ、融雪装置１が作動する。ヒータ２０は、雪を融かす前に、ヒータ自身、均熱層及び筐体等の加熱のために一定量のエネルギーを消費している。そのため、ヒータ２０が均熱層等を加熱する回数が減ると、ヒータ２０のエネルギー消費量（電力消費量）を抑制することができる。融雪モジュールの電力消費量は、従来は１ｍ２あたり３００〜４００Ｗ程度であったが、本発明の融雪モジュールでは、１ｍ２あたり１５０Ｗとなることが実験でわかった。つまり、本発明の融雪モジュールは、電力消費量を従来品の半分とすることができる。
【００４１】
なお、第１設定時間Ｔ１の変更により、融雪を開始する際の積雪高さを変更することができる。つまり、例えば２０ｃｍの積雪高さを検出することができる積雪センサ（赤外線センサ）で、３０ｃｍの積雪高さを推定することができる。これは、単位時間当たりの積雪量から推定する。
【００４２】
次に、ツララ防止ヒータ４の制御について説明する。なお、ツララ防止ヒータ４は、融雪モジュール２に使用するヒータ２０と同様のものを使用することができる。図６に、ツララ防止ヒータ４の第１制御（融雪モジュールとの協働制御）の制御フローを示す。この第１制御は、融雪モジュールの動作により、雪が融け、これによりツララが発生することを防止するための制御である。つまり、ツララ防止ヒータ４が、融雪モジュール２と協働するように制御することを特徴としている。
【００４３】
制御開始（Ｓ１０）後、ます、外気温度Ｔａを測定し、０℃以下であることを確認する（Ｓ１１）。外気温度Ｔａが０℃以下であることが、ツララ発生の条件の１つだからである。次に、第１タイマーの経過時間Ｔｘが、予め定めた時間（第２設定時間Ｔ２）を超えた場合（Ｓ１２）、融雪装置１のツララ防止ヒータ４のスイッチをオンとする（Ｓ１３）。この第２設定時間Ｔ２は、例えば４０〜１４０分、望ましくは６０〜１２０分、更に望ましくは９０分とする。融雪装置１の動作等により発生した水の存在が、ツララ発生の条件の１つだからである。
【００４４】
その後、融雪装置１のヒータ停止後からカウントしている第２タイマーの経過時間Ｔｙ（図５参照）が、予め定めた時間（第３設定時間Ｔ３）を超えた場合（Ｓ１４）、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオフとする（Ｓ１６）この第３設定時間Ｔ３は、例えば７０〜１７０分、望ましくは９０〜１５０分、更に望ましくは１２０分とする。融雪装置１の動作が停止して一定時間経過した後は、ツララ発生の条件である水が発生しないためである。また、ツララ防止ヒータ４の動作中であっても、外気温度Ｔａが０℃を超えた場合（Ｓ１５）、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオフとする（Ｓ１６）。
【００４５】
以上を繰り返し、ツララ防止ヒータ４の制御を、融雪装置１の制御と協働させて自動的に行う。ここで、第２設定時間Ｔ２が短すぎると、ツララが形成される前にツララ防止ヒータ４のスイッチがオンとなるため、熱は大気中に放射され、エネルギー効率が低下する。この第２設定時間Ｔ２が長すぎると、ツララが大きく成長した後にツララ防止ヒータで加熱することになるため、大きなツララ片が落下する危険性がある。
【００４６】
また、第３設定時間Ｔ３が短すぎると、ツララ防止ヒータ４の停止後であっても、融雪モジュール２により融かされた雪の水が流れ、ツララを形成する可能性がる。この第３設定時間Ｔ３が長すぎると、ツララの発生条件を満たさない状態（水の不存在）で、ツララ防止ヒータ４が作動するため、エネルギー効率が低下する。
【００４７】
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、ツララが発生する条件となった場合のみ、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオンとするため、ツララ防止ヒータ４のエネルギー効率が向上し、エネルギー消費量を抑制することができる。
【００４８】
第２に、ツララ防止ヒータ４を融雪モジュール２と共に制御しているため、ツララが発生する条件下でのみ、確実にツララ防止ヒータ４を作動することができる。そのため、ツララ防止ヒータ４のエネルギー効率を向上することができる。特に、外気温度が０℃以下であっても、水の不存在によりツララが発生しない条件下では、ツララ防止ヒータ４が動作しない制御としている。
【００４９】
なお、ツララ防止ヒータ４を制御するために使用する外気温度は、積雪センサ３内に設置した温度計、又は、ツララ防止ヒータ４の上方の軒付近に設置することができる。望ましくは、雪と接触する屋根６の表面温度を計測できるように、温度計を設置する。
【００５０】
図７に、ツララ防止ヒータ４の第２制御（一般制御）の制御フローを示す。この第２制御は、外気温度により雪が融け、これによりツララが発生することを防止する制御である。つまり、一定温度以上の外気温度が続き、雪が融け、その後外気温度が０℃以下となった場合に、ツララ防止ヒータ４をオンとすることを特徴としている。
【００５１】
制御開始（Ｓ２０）後、まず、外気温度Ｔａを測定し、予め定めた温度（第１設定温度Ｔａ１）以上であることを確認する（Ｓ２１）。この第１設定温度Ｔａ１は、例えば１〜３℃、望ましくは２℃とする。次に、第３タイマーをリセットした後、カウントを開始する（Ｓ２２）。次に、外気温度Ｔａが、第１設定温度Ｔａ１以上に維持され（Ｓ２３）、この状態が予め定めた時間（第４設定時間Ｔ４）以上継続されたことを確認する（Ｓ２４）。この第４設定時間Ｔ４は、例えば１３０〜２３０分、望ましくは１５０〜２１０分、更に望ましくは１８０分とする。
【００５２】
その後、外気温度Ｔａが０℃以下となった場合（Ｓ２５）、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオンとする（Ｓ２６）。次に、第４タイマーで時間を計測し、予め定めた時間（第５設定時間Ｔ５）を経過後（Ｓ２７）に、ツララ防止ヒータ４をオフとする制御を行う（Ｓ２８）。この第５設定時間Ｔ５は、例えば７０〜１７０分、望ましくは９０〜１５０分、更に望ましくは１２０分とする。
【００５３】
以上を繰り返し、ツララ防止ヒータ４の制御を自動的に行う。ここで、第４設定時間Ｔ４が短すぎると、外気温度により雪が融け、ツララを形成する十分な水が存在しない状態で、ツララ防止ヒータ４のスイッチがオンとなる。そのため、熱エネルギーは大気中に放射され、エネルギー効率が低下する。この第４設定時間Ｔ４が長すぎると、ツララを形成する十分な水が存在しているにもかかわらず、ツララ防止ヒータ４のスイッチがオンとならない。そのため、ツララが形成されてしまう。
【００５４】
また、第５設定時間Ｔ５が短すぎると、ツララ防止ヒータ４の停止後であっても、外気温度により融かされた雪の水が流れ、ツララを形成する可能性がある。この設定時間Ｔ５が長すぎると、ツララの発生条件を満たさない状態（水の不存在）で、ツララ防止ヒータ４が作動するためエネルギー効率が低下する。
【００５５】
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、ツララが発生する条件となった場合のみ、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオンとするため、ツララ防止ヒータ４のエネルギー効率が向上し、エネルギー消費量を抑制することができる。なお、ツララ防止ヒータにおける第１制御及び第２制御は、同時平行で行うことができる。つまり、
第１制御（図６参照）又は第２制御（図７参照）の少なくとも一方で、ツララ防止ヒータ４をオンとする条件が揃った場合に、ツララ防止ヒータ４のスイッチをオンとする。
【００５６】
図８に家屋における積雪状態を示す。図８Ａに、融雪装置を設置していない場合の積雪状態を示す。図８Ｂに、融雪装置１を設置し、作動した場合の積雪状態を示す。本発明の融雪装置１は、従来の融雪装置と異なり、一定の積雪高さを有するように融雪を行うことを特徴としている。屋根６全体を雪１０が覆うため、断熱効果を得ることができ、家屋から大気中に放出される熱を抑制することができる。これにより、家屋の暖房効果を向上することができる。家屋内における消費電力量も抑制することができる。
【００５７】
なお、前述の融雪装置１は、家屋５の屋根６に限らず設置し、使用することができる。具体的には、アーケード等の屋根や、駐輪場の屋根、ビルの屋上等に適用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ 融雪装置
２ 融雪モジュール
３ 積雪センサ
４ ツララ防止ヒータ
９ 支持部材
２０ ヒータ
２２ 筐体
２３ 断熱材
２４ 均熱層
Ａｓ 空気層
ｈ１ 設定積雪高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の筐体内に、断熱材と、前記断熱材上に配置したヒータと、前記ヒータ上に配置した均熱層を有した融雪モジュールを有する融雪装置において、
前記融雪装置が、屋根の上面に設置した平板状の融雪モジュールと、前記融雪モジュール上に積もった雪の高さである積雪高さを検知する積雪センサと、制御装置を有しており、
前記積雪センサで、予め設定した積雪高さを超える雪を前記融雪モジュール上で検知した場合、前記ヒータをオンとし、
前記積雪センサで、前記雪が前記予め設定した積雪高さ以下となった場合、前記ヒータをオフとする制御を行うように構成したことを特徴とする融雪装置。
【請求項２】
前記融雪モジュールが、下面に支持部材を有しており、前記融雪モジュールが、前記融雪モジュールと前記屋根の間に空間である空気層を形成していることを特徴とする請求項１に記載の融雪装置。
【請求項３】
前記積雪センサが、赤外線により積雪高さを測定する赤外線センサ、又は、前記融雪モジュールにかかる雪の重量から積雪高さを推定する圧力センサの少なくとも１つを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の融雪装置。
【請求項４】
平板状の筐体内に、断熱材と、前記断熱材上に配置したヒータと、前記ヒータ上に配置した均熱層を有した融雪モジュールを有し、前記融雪装置が、屋根の上面に設置した平板状の融雪モジュールと、前記融雪モジュール上に積もった雪の高さである積雪高さを検知する積雪センサと、制御装置を有した融雪装置の制御方法であって、
前記積雪センサで、前記融雪モジュール上の雪の積雪高さを検知し、前記積雪高さと予め設定した積雪高さと比較するステップと、
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に前記ヒータをオンとするステップと、
前記積雪センサで、前記融雪モジュール上の雪の積雪高さを検知し、前記積雪高さと予め設定した積雪高さと比較するステップと、
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとするステップ
を有することを特徴とする融雪装置の制御方法。
【請求項５】
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に前記ヒータをオンとするステップが、
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に第１タイマーのカウントを開始するステップと、
前記第１タイマーの時間が予め設定した第１設定時間を経過した後に、前記ヒータをオンとするステップを有することを特徴とする請求項４に記載の融雪装置の制御方法。
【請求項６】
前記融雪装置がツララ防止ヒータを有しており、
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとするステップが、
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとし、第２タイマーのカウントを開始するステップと、
外気温度が０℃以下であり、且つ、前記第２タイマーの時間が予め設定した第２設定時間を経過した後に、前記ツララ防止ヒータをオンとするステップを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の融雪装置の制御方法。
【請求項１】
平板状の筐体内に、断熱材と、前記断熱材上に配置したヒータと、前記ヒータ上に配置した均熱層を有した融雪モジュールを有する融雪装置において、
前記融雪装置が、屋根の上面に設置した平板状の融雪モジュールと、前記融雪モジュール上に積もった雪の高さである積雪高さを検知する積雪センサと、制御装置を有しており、
前記積雪センサで、予め設定した積雪高さを超える雪を前記融雪モジュール上で検知した場合、前記ヒータをオンとし、
前記積雪センサで、前記雪が前記予め設定した積雪高さ以下となった場合、前記ヒータをオフとする制御を行うように構成したことを特徴とする融雪装置。
【請求項２】
前記融雪モジュールが、下面に支持部材を有しており、前記融雪モジュールが、前記融雪モジュールと前記屋根の間に空間である空気層を形成していることを特徴とする請求項１に記載の融雪装置。
【請求項３】
前記積雪センサが、赤外線により積雪高さを測定する赤外線センサ、又は、前記融雪モジュールにかかる雪の重量から積雪高さを推定する圧力センサの少なくとも１つを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の融雪装置。
【請求項４】
平板状の筐体内に、断熱材と、前記断熱材上に配置したヒータと、前記ヒータ上に配置した均熱層を有した融雪モジュールを有し、前記融雪装置が、屋根の上面に設置した平板状の融雪モジュールと、前記融雪モジュール上に積もった雪の高さである積雪高さを検知する積雪センサと、制御装置を有した融雪装置の制御方法であって、
前記積雪センサで、前記融雪モジュール上の雪の積雪高さを検知し、前記積雪高さと予め設定した積雪高さと比較するステップと、
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に前記ヒータをオンとするステップと、
前記積雪センサで、前記融雪モジュール上の雪の積雪高さを検知し、前記積雪高さと予め設定した積雪高さと比較するステップと、
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとするステップ
を有することを特徴とする融雪装置の制御方法。
【請求項５】
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に前記ヒータをオンとするステップが、
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも大きい場合に第１タイマーのカウントを開始するステップと、
前記第１タイマーの時間が予め設定した第１設定時間を経過した後に、前記ヒータをオンとするステップを有することを特徴とする請求項４に記載の融雪装置の制御方法。
【請求項６】
前記融雪装置がツララ防止ヒータを有しており、
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとするステップが、
前記積雪高さが、前記予め設定した積雪高さよりも小さい場合に前記ヒータをオフとし、第２タイマーのカウントを開始するステップと、
外気温度が０℃以下であり、且つ、前記第２タイマーの時間が予め設定した第２設定時間を経過した後に、前記ツララ防止ヒータをオンとするステップを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の融雪装置の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−９２５２９（Ｐ２０１２−９２５２９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９１９５（Ｐ２０１０−２３９１９５）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（５０１１３８２３１）独立行政法人防災科学技術研究所 (29)
【出願人】（５１０２８４６４６）環境ソリューションズ株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（５０１１３８２３１）独立行政法人防災科学技術研究所 (29)
【出願人】（５１０２８４６４６）環境ソリューションズ株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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