融雪装置
【課題】装置の運用に必要な電力を大幅に削減できるとともに、環境に対して十分に配慮する。
【解決手段】貯水槽１１から供給された融雪用水をピストン１５で押圧することにより屋根３０まで送水する動力槽１４を設け、雪受け部１３で、降った雪を受けてヒータで溶かして得られた水を、ピストン１５を押し下げるための動力用水として動力槽１４へ供給し、動力用水の供給によりピストン１５がトリガー位置まで押し下げられた際に、排水口１６によりピストン１５を押し下げていた動力用水を動力槽１４から排水し、給水制御部１２により、動力用水の供給によりピストン１５がトリガー位置まで押し下げられた際に、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給を開始し、動力槽１４への融雪用水の供給に応じたピストン１５の上昇に応じて、動力槽１４への融雪用水の供給を停止する。
【解決手段】貯水槽１１から供給された融雪用水をピストン１５で押圧することにより屋根３０まで送水する動力槽１４を設け、雪受け部１３で、降った雪を受けてヒータで溶かして得られた水を、ピストン１５を押し下げるための動力用水として動力槽１４へ供給し、動力用水の供給によりピストン１５がトリガー位置まで押し下げられた際に、排水口１６によりピストン１５を押し下げていた動力用水を動力槽１４から排水し、給水制御部１２により、動力用水の供給によりピストン１５がトリガー位置まで押し下げられた際に、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給を開始し、動力槽１４への融雪用水の供給に応じたピストン１５の上昇に応じて、動力槽１４への融雪用水の供給を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の屋根に積もった雪を屋根に登るという危険な行為をせずとも，流水によって融かすことのできる融雪技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
降雪量の多い地域では、毎年、建物の屋根に雪が降り積もる。屋根の雪下ろしの作業は、一般的には人の手によってなされているが、転落事故など危険が伴う作業である。そこで、特許文献１に示すような人力を使わない融雪機が提案されている。
特許文献１に示されている融雪機は、油と薪の両炊きの温水をセットし、揚水ポンプを通して屋根上のパイプに送り、パイプの放水噴射用の穴より温水を噴射して屋根に積もった雪を融かす。そして融かして流れた水を軒先に設置した水受桶にて貯場温水器に貯めて、また揚水ポンプにて屋根のパイプに送り、放水するといった循環式の融雪機である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１３２６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の融雪機によると、屋根に積もる雪を水および温水を使い、雪の積もるのを事前に流すことができるという利点が認められる。しかしながら、従来の融雪機では、凍結防止のために温水を常時噴出して水を止めない構成であり、揚水ポンプ運転時や温水を保温するためには常時電力が必要とされる。また、油や薪などの燃料を用いて温水を生成するため、少なからずとも煙や二酸化炭素が放出されることになる。このため、装置の運用に多くの電力が必要とされるとともに、環境への配慮が十分ではないという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、装置の運用に必要な電力を大幅に削減できるとともに、環境に対して十分に配慮した融雪装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するために、本発明にかかる融雪装置は、屋根に放水するための融雪用水を貯水する貯水槽と、貯水槽から供給された融雪用水をピストンで押圧することにより屋根まで送水する動力槽と、動力槽から送水された融雪用水を、放水孔から屋根へ放水することにより、当該屋根に積もった雪を溶かす放水パイプと、降った雪を受けてヒータで溶かして得られた水を、ピストンを押し下げるための動力用水として動力槽へ供給する雪受け部と、動力用水の供給によりピストンが予め定めたトリガー位置より下に下降した場合に、当該ピストンを押し下げていた当該動力用水の排水を開始する排水口と、動力用水の供給によりピストンがトリガー位置より下に下降した場合に、貯水槽から動力槽への融雪用水の供給を開始し、動力用水の排水によりピストンがトリガー位置より上に上昇した場合に、動力槽への融雪用水の供給を停止する給水制御部とを備えている。
【０００６】
この際、給水制御部に、上下に移動することにより開閉して、貯水槽から動力槽への融雪用水の供給の開始・停止を行うバルブと、定滑車を介してバルブと連結されて、ピストンがトリガー位置より下に下降した場合に下降してバルブを開き、ピストンがトリガー位置より上に上昇した場合に上昇してバルブを閉じるトリガーとを設けてもよい。
【０００７】
また、屋根の端部に設けられた水受け部と、この水受け部で集められた水を貯水槽へ供給する給水パイプとをさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、屋根に積もった雪を除雪に人の手を使わず、融雪用水を屋根に放水することで雪を融かすことができ、これにより、除雪作業中の転落事故などを防ぐ事ができる。さらに、雪を融かして得られた動力用水の重みを利用して、融雪用水を屋根まで揚水することができ、装置の運用に必要なエネルギーを削減することができる。また、油や薪などの燃料を用いる必要もない。したがって、本実施の形態にかかる融雪装置によれば、従来の融雪機の課題であった消費電力や環境配慮といった点を、大いに改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明にかかる融雪装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる融雪装置の外観図である。
【図３】動力部の構成を示す説明図である。
【図４】動力部の構成を示す平面図である。
【図５】本発明にかかる融雪装置の揚水動作を示す説明図である。
【図６】本発明にかかる融雪装置のバルブ開閉動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１〜図４を参照して、本実施の形態にかかる融雪装置１００について説明する。図１は、本発明にかかる融雪装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明にかかる融雪装置の外観図である。図３は、動力部の構成を示す説明図である。図４は、動力部の構成を示す平面図である。
【００１１】
この融雪装置１００は、建物の屋根３０から融雪用水を放水することにより、屋根３０に積もった雪を融かす装置である。本実施の形態では、融雪用水を屋根３０まで持ち上げるための動力として、雪を融かして得た水からなる動力用水の重みを利用するようにしたものである。
【００１２】
融雪装置１００には、主な構成として、動力部１０、送水パイプ２２、放水パイプ２４、水受け部２５、および給水パイプ２６が設けられている。また、必要に応じて、揚水ポンプ２１やヒータ２３を追加してもよい。
また、動力部１０には、主な構成として、貯水槽１１、給水制御部１２、雪受け部１３、および動力槽１４、ピストン１５、および排水口１６が設けられている。また、給水制御部１２には、主な構成として、バルブ１２Ａ、定滑車１２Ｂ、トリガー１２Ｃ、およびワイヤ１２Ｄが設けられている。
【００１３】
貯水槽１１は、屋根３０に放水するための融雪用水を貯水する機能を有している。
動力槽１４は、貯水槽１１から供給された融雪用水をピストン１５で押圧することにより屋根３０まで送水する機能を有している。
放水パイプ２４は、動力槽１４から送水された融雪用水を、放水孔２４Ａから屋根３０へ放水することにより、屋根３０に積もった雪を溶かす機能を有している。
雪受け部１３は、降った雪を受けてヒータで溶かして得られた水を、ピストン１５を押し下げるための動力用水として動力槽１４へ供給する機能を有している。
【００１４】
排水口１６は、動力用水の供給によりピストン１５が予め定めたトリガー位置より下に下降した場合に、動力槽１４内のピストン１５上部から動力槽１４の外部へ、ピストン１５を押し下げていた動力用水の排水を開始する機能を有している。
給水制御部１２は、動力用水の供給によりピストン１５がトリガー位置より下に下降した場合に、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給を開始し、動力用水の排水によりピストン１５がトリガー位置より上に上昇した場合に、動力槽１４への融雪用水の供給を停止する機能を有している。
【００１５】
バルブ１２Ａは、上下に移動することにより開閉して、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給の開始・停止を行う機能を有している。
トリガー１２Ｃは、定滑車１２Ｂを介してバルブ１２Ａと連結されて、ピストン１５がトリガー位置より下に下降した場合に下降してバルブ１２Ａを開き、ピストン１５がトリガー位置より上に上昇した場合に上昇してバルブ１２Ａを閉じる機能を有している。
【００１６】
動力部１０は、雪受け部１３により雪を融かして得た動力用水の重量を利用して、融雪用水を屋根３０まで揚水する。動作前の状態において、動力槽１４および貯水槽１１内には、予め融雪用水（または融雪剤を溶かした溶液）が入っており、バルブ１２Ａは閉じている。
動力槽１４には、動力槽１４の内部を滑らかに上下動するピストン１５が設置されており、ヒータを内蔵した雪受け部１３によって雪を融かして得た動力用水の重みによりピストン１５に荷重がかかると、ピストン１５が押し下げられて、ピストン１５により密閉された動力槽１４内の融雪用水が、送水パイプ２２に送り出される仕組みとなっている。
【００１７】
このような仕組みで、雪を融かして得た動力用水の重みを利用して揚水する機能が構成されている。これにより、従来の融雪装置のように、融雪時に電力駆動の揚水ポンプを常時用いるのではなく、雪を融かした水の重さといった自然の力を利用することで、常時、電力を用いたポンプを必要としないため、消費電力を削減することができる。
【００１８】
また、動力部１０は、使用した融雪用水および雪解け水を循環させる機能を有している。この循環機能は、動力部１０に設けられた貯水層１１と動力槽１４の２つの槽と、両槽間に設けられた給水制御部１２とから構成される。
給水制御部１２には、バルブ１２Ａ、定滑車１２Ｂ、トリガー１２Ｃ、およびワイヤ１２Ｄが設けられている。
【００１９】
この循環機能では、雪を融かして得た動力用水の重みでピストン１５が、トリガー位置まで押し下げられた場合、ピストン１５の下端がトリガー１２Ｃに当接して、トリガー１２Ｃが押し下げられる。この際、定滑車１２Ｂを介してトリガー１２Ｃとワイヤ１２Ｄで連結されたバルブ１２Ａが引き上げられる。これにより、貯水槽１１に貯められた融雪用水が、動力槽１４に供給されるという仕組みとなっている。
【００２０】
このとき、貯水槽１１から動力槽１４へ流れる融雪用水の抵抗を受けて、バルブ１２Ａが自重により下降して速度が低下する。これにより、ピストン１５の下端からトリガー１２Ｃが離れ、トリガー位置の上昇に遅れてトリガー１２Ｃが上昇し、トリガー１２Ｃがトリガー位置まで上昇した時点でバルブ１２Ａが閉じて、動力槽１４への融雪用水の供給が停止される。
【００２１】
この遅れにより、十分な量の融雪用水が動力槽１４へ供給される。なお、トリガー１２Ｃが上昇して定滑車１２Ｂが元に戻る方向へ回転する動作に抵抗をかけるなどの工夫を施して、バルブ１２Ａが閉じるタイミングを、ピストン１５の上昇にくらべて遅らせるようにしてもよい。
【００２２】
また、動力部１０に揚水ポンプ２１を設けて、屋根３０に積雪する前から揚水ポンプ２１を利用して、動力槽１４の融雪用水を屋根３０から放水することで、事前に屋根３０への積雪を軽減することができる。この揚水ポンプ２１をピストン１５による揚水の補助として使用してもよい。揚水ポンプ２１の能力は、動力槽１４の容積によって決まる。また、動力部１０にヒータ２３を設けて、屋根３０から放水する融雪用水を温めることにより、融雪効果を高めるようにしてもよい。動力部１０のうち、これら揚水ポンプ２１、ヒータ２３、これら電気機器への電源を供給する電源装置を収納する収納部１７については、浸水を避けるため、その上部が密閉されている。
【００２３】
また、融雪装置１００には、送水パイプ２２、放水パイプ２４、給水パイプ２６の３種類のパイプが設置されている。これらの機能は以下の通りである。
送水パイプ２２は、動力槽１４から送り出された融雪用水を、屋根３０に設置された放水パイプ２４に供給する機能を有している。放水パイプ２４は、屋根３０の上部に設置されて、屋根３０に向けて放水孔２４Ａが空けられており、送水パイプ２２から供給された融雪用水を屋根３０に放水する機能を有している。給水パイプ２６は、屋根３０を流れてきた融雪用水または雪解け水を、屋根３０の軒先に設置した水受け部２５を通じて受け取り、貯水槽１１へ供給する機能を有している。これら各パイプには逆流防止弁を設置し、凍結防止のために断熱材を巻きつけるなどの対策を施してもよい。
【００２４】
［揚水の原理］
次に、本実施の形態かかる融雪装置１００の揚水の原理について説明する。
融雪装置１００の動力は、ピストン１５が融雪用水を押圧する押圧面積Ｓｐと送水パイプ２２の断面積Ｓｔの比で決まる。ピストン１５にかかる力をＦｕとし、ピストン１５による力をＦｐとし、送水パイプ２２にかかる力をＦｔとすると、パスカルの原理より、次の式（１）が成立する。
Ｆｐ／Ｆｔ＝Ｓｐ／Ｓｔ …（１）
【００２５】
この式（１）において、Ｆｐ＝Ｆｕとすると、式（１）は次の式（２）のように表される。
Ｆｕ／Ｆｔ＝Ｓｐ／Ｓｔ …（２）
【００２６】
一方、水の密度をρとし、ピストン１５上部の動力用水が溜まる部分の底面積をＳｕとし、ピストン１５上部上に溜まった動力用水の水位をＨｕとし、送水パイプ２２内の水の水位をＨｔとし、重力加速度をｇとすると、ピストン１５にかかる力Ｆｕは、次の式（３）で求められ、送水パイプ２２にかかる力Ｆｔは、次の式（４）で求められる。
Ｆｕ＝ρ×Ｓｕ×Ｈｕ×ｇ …（３）
Ｆｔ＝ρ×Ｓｔ×Ｈｔ×ｇ …（４）
【００２７】
したがって、これら式（３）および式（４）を式（２）に代入すると、ピストン１５上部上に溜まった動力用水の水位Ｈｕは、次の式（５）で求められる。
Ｈｕ＝Ｓｐ／Ｓｕ×Ｈｔ …（５）
【００２８】
この式（５）において、ピストン１５上部の動力用水が溜まる部分の底面積Ｓｕ：押圧面積ＳｐをＸ：１とし、ピストン１５上部上に溜まった動力用水の水位Ｈｔ＝５ｍとすると、Ｈｕ＝５／Ｘ［ｍ］となる。
【００２９】
ここで、例えば、底面積Ｓｕ＝５０×５０ｃｍ2で押圧面積Ｓｐ＝５０ｃｍ2に相当するＸ＝５０の場合、Ｈｔ＝１０ｃｍとなる。この場合、動力用水の体積は２５０００ｃｍ3となるため、雪の密度を水の半分とすると、これは雪の体積の５００００ｃｍ3に相当する。この雪の体積は、雪受け部１３の面積が１００×１００ｃｍ2である場合、積雪量５ｃｍに相当する。したがって、この例では、５ｃｍ程度の積雪量があれば、融雪用水を屋根３０へ揚水することができる。なお、雪受け部１３の雪受け面積の大きさを調整することで、融雪用水の揚水に必要な積雪量を調整することができる。
【００３０】
本実施の形態にかかる融雪装置１００と従来装置との違いは、従来装置は電動ポンプのみで屋根に設置したパイプまで水を汲み上げていたのに対し、本実施の形態にかかる融雪装置１００では、主な動力として雪を融かして得られた動力用水の重みを利用する点である。これにより、電動ポンプを常時稼動させる必要はなくなり、無駄な電力消費を抑えることができる。
【００３１】
ただし、揚水ポンプ２１をピストン１５による放水の補助として設置することも可能である。雪が降る前に揚水ポンプ２１を起動させておくことで、より効果的な融雪が見込めると考えられる。
【００３２】
また、水循環型の融雪装置の課題となる凍結防止に関しては、ヒータを使った温水による対応だけではなく、予め動力槽１４や貯水槽１１内の融雪用水に、融雪剤（塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなど）を溶かして凝固点を下げておくことで、凍結を防ぐようにしてもよい。融雪剤の利用により、凍結防止のために常時水を循環させるポンプの常時運転の必要がなくなり、温水を常時保温するといったヒータの過度な使用を避けることができる。これにより、消費電力を削減することが可能になる。
【００３３】
ただし、さらに厳しい気象条件で、融雪剤を投与しても凍結の恐れが見込まれる場合にはヒータ２３を使用して凍結を防止することも可能である。また、水のみでの融雪が見込めない場合は、融雪用水として温水を用いる。温水を生成する際、油や薪を用いて排煙を放出するような環境負荷の高い方法ではなく、電気で駆動するヒータを用いて温水を生成するといった環境負荷の低い方法を採用する点が従来装置と異なる点である。
上記の凍結対策のほかにも、送水パイプ２２、放水パイプ２４、給水パイプ２６に、断熱材を巻きつけるなどの対策を施し、外気からの影響を緩和してもよい。
【００３４】
［揚水動作］
次に、図５を参照して、本実施の形態にかかる融雪装置１００の揚水動作について説明する。図５は、本発明にかかる融雪装置の揚水動作を示す説明図である。
【００３５】
動力部１０には、送水パイプ２２、放水パイプ２４、給水パイプ２６が接続されている。それぞれのパイプには逆支弁を設置し、水の逆流を防止するようにしてもよい。放水パイプ２４には、放水孔２４Ａが空けられており、動力部１１から送り出された融雪用水が、送水パイプ２２と放水パイプ２４を通り、放水孔２４Ａから屋根３０に対して放水される。
【００３６】
屋根３０に放水された融雪用水は、屋根３０に積もった雪を融かし、水受け部２５に到達する。水受け部２５から給水パイプ２６に向けて、わずかな傾きが設けられており、水受け部２５に到達した融雪用水や雪解け水は、貯水槽１１へ導かれる。貯水槽１１の大きさは、雪解け水による水量の増加を考慮して、動力槽１４よりも大きめに設計する。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、降雪が始まって、雪受け部１３に雪が積もり、雪受け部１３に溜まった雪が、内蔵されたヒータによって融かされて動力用水となり、ピストン１５上部に溜まって荷重がかかる。
ピストン１５に十分な荷重がかかると、ピストン１５は押し下げられ、上部に溜まった動力用水の増加とともにピストン１５は下降する。動力槽１４内に予め満たしていた融雪用水は、ピストン１５により押し下げされ、押し下げられた分だけ送水パイプ２２へと送りこまれ、送水パイプ２２内の水位が上昇する。
【００３８】
この後、図５（ｂ）に示すように、ピストン１５の下降が続くと、送水パイプ２２内は融雪用水で十分満たされ、その水位は屋根３０に設置された放水パイプ２４まで達する。したがって、放水パイプ２４に融雪用水が次第に満たされると、放水パイプ２４に空けられた放水孔２４Ａから融雪用水が屋根３０上に向けて放水される。
この放水により、屋根３０に降り積もった雪は融かされて、放水された融雪用水と共に軒先に設置された水受け部２５へたどり着き、給水パイプ２６へと流れ込む。これら雪解け水および融雪用水は、給水パイプ２６を介して貯水槽１１へ溜められる。
【００３９】
次に、図５（ｃ）に示すように、ピストン１５がトリガー位置より下に下降した場合、貯水槽１１と動力槽１４の間に設置されているバルブ１２Ａが開くため、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給が開始される。
また、ピストン１５がトリガー位置より下に下降した場合、排水口１６よりピストン１５の上部に溜まった動力用水の排水も開始される。
【００４０】
したがって、図５（ｄ）に示すように、排水口１６から動力槽１４外部への動力用水の排水により、ピストン１５を下方に押下していた動力用水の重みが減っていくため、ピストン１５の浮力と動力用水の重みとが釣り合う位置まで、ピストン１５が下降する。
この後、排水により動力用水の重みがさらに減少するため、ピストン１５が自身の浮力により上昇を開始する。また、動力槽１４内の液面も、貯水槽１１からの融雪用水の供給により、貯水槽１１と動力槽１４内の液面が釣り合う位置まで上昇する。
【００４１】
このようにして、ピストン１５の上昇に連れてトリガ１２Ｃも上昇し、ピストン１５がトリガー位置より上に上昇した場合に、バルブ１２Ａが閉じられるため、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給が停止される。したがって、ピストン１５上部に十分な動力用水が溜まれば、前述した図５（ａ）の状態となって、再び融雪用水の揚水および放水を行う過程へと戻ることになる。
【００４２】
［バルブ開閉動作］
次に、図６を参照して、本実施の形態にかかる融雪装置１００のバルブ開閉動作について説明する。図６は、本発明にかかる融雪装置のバルブ開閉動作を示す説明図である。
【００４３】
図６に示すように、貯水槽１１と動力槽１４との間には、バルブ１２Ａが設置されており、動力槽１４内のピストン１５の上下動と連動して、バルブ１２Ａが開閉する仕組みとなっている。このバルブ開閉の仕組みには滑車の原理を利用する。
定滑車１２Ｂに懸架されたワイヤ１２Ｄには、その両端にバルブ１２Ａとトリガー１２Ｃが取り付けられている。バルブ１２Ａの重さはトリガー１２Ｃよりも重いため、トリガー１２Ｃに対してピストン１５から外力がかからない状態では、バルブ１２Ａは閉じた状態を保つ。
【００４４】
図６（ａ）に示すように、まず雪を融かして得られた動力用水の重みで下降してきたピストン１５が、動力槽１４内のトリガー位置まで降下すると、ピストン１５がトリガー１２Ｃを押し下げていく。
この後、図６（ｂ）に示すように、トリガー１２Ｃとバルブ１２Ａとは、定滑車１２Ｂを介するワイヤ１２Ｄで連動しているため、トリガー１２Ｃがピストン１５により下降するに従って、滑車の原理により、バルブ１２Ａが上昇し、バルブ１２Ａが開かれる。
【００４５】
このようにして、図６（ｃ）に示すように、バルブ１２Ａが開くと、貯水槽１１に貯められた融雪用水が動力槽１４へと流れ込む。このバルブ開放時に、動力槽１４から貯水槽１１への水の逆流を防止するために、バルブ１２Ｃに逆支弁を設置してもよい。また、ピストン１５がトリガー位置より下に下降した状態で、ピストン１５上部と動力槽１４の外部とを連通させる排水口１６が、動力槽１４の壁部に設けられている。
【００４６】
したがって、ピストン１５がトリガー位置より下に下降すると、ピストン１５上部の動力用水が、排水口１６から外部へ排水される。これにより、ピストン１５にかかる動力用水の重さが減少するとともに、動力槽１４へ融雪用水が流入することで、押し下げられていたピストン１５が、自身の浮力により上昇を開始し、貯水槽１１と動力槽１４の水位が釣り合う位置まで押し上げられる。
【００４７】
ここで、ピストン１５は、水（動力用水）より軽く、浮力を伴う軽い素材（プラスチックなど）が使用されているため、動力槽１４内の水位上昇による浮力を受けて、上昇しやすい状態となる。
これに対して、バルブ１２Ａは自重により下降して閉じる方向へ移動するものの、貯水槽１１から動力槽１４へ融雪用水が流れているため、この融雪用水の抵抗を受けている。このため、バルブ１２Ａは、ピストン１５が上昇する速度よりも、ゆっくりと下降して、元の閉鎖位置に戻るものとなる。
【００４８】
このバルブ閉鎖の遅れにより、貯水槽１１から動力槽１４へ、十分な量の融雪用水が供給される。この際、定滑車１２Ｂにバルブ１２Ａが閉じる方向に、ばねなどを用いて抵抗を掛けておくことにより、バルブ１２Ａの閉鎖を遅らせることもできる。
【００４９】
この後、図６（ｄ）に示すように、ピストン１５が釣り合いの位置まで上昇するとともに、バルブ１２Ａが閉鎖した後、再びピストン１５に雪受け部１３から動力用水が供給されて荷重がかかり、ピストン１５の下降が始まり、図６（ａ）の放水過程に移ることになる。
【００５０】
［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、屋根３０に放水するための融雪用水を貯水する貯水槽１１と、貯水槽１１から供給された融雪用水をピストン１５で押圧することにより屋根３０まで送水する動力槽１４とを設け、放水パイプ２４により、動力槽１４から送水された融雪用水を、放水孔２４Ａから屋根３０へ放水することにより、屋根３０に積もった雪を溶かすようにしたものである。
【００５１】
また、この際、雪受け部１３で、降った雪を受けてヒータで溶かして得られた水を、ピストン１５を押し下げるための動力用水として動力槽１４へ供給し、動力用水の供給によりピストン１５が予め定めたトリガー位置より下に下降した場合に、排水口１６によりピストン１５を押し下げていた動力用水を動力槽１４から排水し、給水制御部１２により、動力用水の供給によりピストン１５が予め定めたトリガー位置より下に下降した場合に、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給を開始し、動力用水の排水によりピストン１５が予め定めたトリガー位置より上に上降した場合に、動力槽１４への融雪用水の供給を停止するようにしたものである。
【００５２】
これにより、屋根３０に積もった雪を除雪に人の手を使わず、融雪用水を屋根３０に放水することで雪を融かすことができ、これにより、除雪作業中の転落事故などを防ぐ事ができる。さらに、雪を融かして得られた動力用水の重みを利用して、融雪用水を屋根３０まで揚水することができ、装置の運用に必要なエネルギーを削減することができる。また、油や薪などの燃料を用いる必要もない。したがって、本実施の形態にかかる融雪装置１００によれば、従来の融雪機の課題であった消費電力や環境配慮といった点を、大いに改善することができる。
【００５３】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００…融雪装置、１０…動力部、１１…貯水槽、１２…給水制御部、１２Ａ…バルブ、１２Ｂ…滑車、１２Ｃ…トリガー、１２Ｄ…ワイヤ、１３…雪受け部、１４…動力槽、１５…ピストン、１６…排水口、１７…収納部、２１…揚水ポンプ、２２…送水パイプ、２３…ヒータ、２４…放水パイプ、２４Ａ…放水孔、２５…水受け部、２６…給水パイプ、３０…屋根。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の屋根に積もった雪を屋根に登るという危険な行為をせずとも，流水によって融かすことのできる融雪技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
降雪量の多い地域では、毎年、建物の屋根に雪が降り積もる。屋根の雪下ろしの作業は、一般的には人の手によってなされているが、転落事故など危険が伴う作業である。そこで、特許文献１に示すような人力を使わない融雪機が提案されている。
特許文献１に示されている融雪機は、油と薪の両炊きの温水をセットし、揚水ポンプを通して屋根上のパイプに送り、パイプの放水噴射用の穴より温水を噴射して屋根に積もった雪を融かす。そして融かして流れた水を軒先に設置した水受桶にて貯場温水器に貯めて、また揚水ポンプにて屋根のパイプに送り、放水するといった循環式の融雪機である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１３２６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の融雪機によると、屋根に積もる雪を水および温水を使い、雪の積もるのを事前に流すことができるという利点が認められる。しかしながら、従来の融雪機では、凍結防止のために温水を常時噴出して水を止めない構成であり、揚水ポンプ運転時や温水を保温するためには常時電力が必要とされる。また、油や薪などの燃料を用いて温水を生成するため、少なからずとも煙や二酸化炭素が放出されることになる。このため、装置の運用に多くの電力が必要とされるとともに、環境への配慮が十分ではないという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、装置の運用に必要な電力を大幅に削減できるとともに、環境に対して十分に配慮した融雪装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するために、本発明にかかる融雪装置は、屋根に放水するための融雪用水を貯水する貯水槽と、貯水槽から供給された融雪用水をピストンで押圧することにより屋根まで送水する動力槽と、動力槽から送水された融雪用水を、放水孔から屋根へ放水することにより、当該屋根に積もった雪を溶かす放水パイプと、降った雪を受けてヒータで溶かして得られた水を、ピストンを押し下げるための動力用水として動力槽へ供給する雪受け部と、動力用水の供給によりピストンが予め定めたトリガー位置より下に下降した場合に、当該ピストンを押し下げていた当該動力用水の排水を開始する排水口と、動力用水の供給によりピストンがトリガー位置より下に下降した場合に、貯水槽から動力槽への融雪用水の供給を開始し、動力用水の排水によりピストンがトリガー位置より上に上昇した場合に、動力槽への融雪用水の供給を停止する給水制御部とを備えている。
【０００６】
この際、給水制御部に、上下に移動することにより開閉して、貯水槽から動力槽への融雪用水の供給の開始・停止を行うバルブと、定滑車を介してバルブと連結されて、ピストンがトリガー位置より下に下降した場合に下降してバルブを開き、ピストンがトリガー位置より上に上昇した場合に上昇してバルブを閉じるトリガーとを設けてもよい。
【０００７】
また、屋根の端部に設けられた水受け部と、この水受け部で集められた水を貯水槽へ供給する給水パイプとをさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、屋根に積もった雪を除雪に人の手を使わず、融雪用水を屋根に放水することで雪を融かすことができ、これにより、除雪作業中の転落事故などを防ぐ事ができる。さらに、雪を融かして得られた動力用水の重みを利用して、融雪用水を屋根まで揚水することができ、装置の運用に必要なエネルギーを削減することができる。また、油や薪などの燃料を用いる必要もない。したがって、本実施の形態にかかる融雪装置によれば、従来の融雪機の課題であった消費電力や環境配慮といった点を、大いに改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明にかかる融雪装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明にかかる融雪装置の外観図である。
【図３】動力部の構成を示す説明図である。
【図４】動力部の構成を示す平面図である。
【図５】本発明にかかる融雪装置の揚水動作を示す説明図である。
【図６】本発明にかかる融雪装置のバルブ開閉動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１〜図４を参照して、本実施の形態にかかる融雪装置１００について説明する。図１は、本発明にかかる融雪装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明にかかる融雪装置の外観図である。図３は、動力部の構成を示す説明図である。図４は、動力部の構成を示す平面図である。
【００１１】
この融雪装置１００は、建物の屋根３０から融雪用水を放水することにより、屋根３０に積もった雪を融かす装置である。本実施の形態では、融雪用水を屋根３０まで持ち上げるための動力として、雪を融かして得た水からなる動力用水の重みを利用するようにしたものである。
【００１２】
融雪装置１００には、主な構成として、動力部１０、送水パイプ２２、放水パイプ２４、水受け部２５、および給水パイプ２６が設けられている。また、必要に応じて、揚水ポンプ２１やヒータ２３を追加してもよい。
また、動力部１０には、主な構成として、貯水槽１１、給水制御部１２、雪受け部１３、および動力槽１４、ピストン１５、および排水口１６が設けられている。また、給水制御部１２には、主な構成として、バルブ１２Ａ、定滑車１２Ｂ、トリガー１２Ｃ、およびワイヤ１２Ｄが設けられている。
【００１３】
貯水槽１１は、屋根３０に放水するための融雪用水を貯水する機能を有している。
動力槽１４は、貯水槽１１から供給された融雪用水をピストン１５で押圧することにより屋根３０まで送水する機能を有している。
放水パイプ２４は、動力槽１４から送水された融雪用水を、放水孔２４Ａから屋根３０へ放水することにより、屋根３０に積もった雪を溶かす機能を有している。
雪受け部１３は、降った雪を受けてヒータで溶かして得られた水を、ピストン１５を押し下げるための動力用水として動力槽１４へ供給する機能を有している。
【００１４】
排水口１６は、動力用水の供給によりピストン１５が予め定めたトリガー位置より下に下降した場合に、動力槽１４内のピストン１５上部から動力槽１４の外部へ、ピストン１５を押し下げていた動力用水の排水を開始する機能を有している。
給水制御部１２は、動力用水の供給によりピストン１５がトリガー位置より下に下降した場合に、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給を開始し、動力用水の排水によりピストン１５がトリガー位置より上に上昇した場合に、動力槽１４への融雪用水の供給を停止する機能を有している。
【００１５】
バルブ１２Ａは、上下に移動することにより開閉して、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給の開始・停止を行う機能を有している。
トリガー１２Ｃは、定滑車１２Ｂを介してバルブ１２Ａと連結されて、ピストン１５がトリガー位置より下に下降した場合に下降してバルブ１２Ａを開き、ピストン１５がトリガー位置より上に上昇した場合に上昇してバルブ１２Ａを閉じる機能を有している。
【００１６】
動力部１０は、雪受け部１３により雪を融かして得た動力用水の重量を利用して、融雪用水を屋根３０まで揚水する。動作前の状態において、動力槽１４および貯水槽１１内には、予め融雪用水（または融雪剤を溶かした溶液）が入っており、バルブ１２Ａは閉じている。
動力槽１４には、動力槽１４の内部を滑らかに上下動するピストン１５が設置されており、ヒータを内蔵した雪受け部１３によって雪を融かして得た動力用水の重みによりピストン１５に荷重がかかると、ピストン１５が押し下げられて、ピストン１５により密閉された動力槽１４内の融雪用水が、送水パイプ２２に送り出される仕組みとなっている。
【００１７】
このような仕組みで、雪を融かして得た動力用水の重みを利用して揚水する機能が構成されている。これにより、従来の融雪装置のように、融雪時に電力駆動の揚水ポンプを常時用いるのではなく、雪を融かした水の重さといった自然の力を利用することで、常時、電力を用いたポンプを必要としないため、消費電力を削減することができる。
【００１８】
また、動力部１０は、使用した融雪用水および雪解け水を循環させる機能を有している。この循環機能は、動力部１０に設けられた貯水層１１と動力槽１４の２つの槽と、両槽間に設けられた給水制御部１２とから構成される。
給水制御部１２には、バルブ１２Ａ、定滑車１２Ｂ、トリガー１２Ｃ、およびワイヤ１２Ｄが設けられている。
【００１９】
この循環機能では、雪を融かして得た動力用水の重みでピストン１５が、トリガー位置まで押し下げられた場合、ピストン１５の下端がトリガー１２Ｃに当接して、トリガー１２Ｃが押し下げられる。この際、定滑車１２Ｂを介してトリガー１２Ｃとワイヤ１２Ｄで連結されたバルブ１２Ａが引き上げられる。これにより、貯水槽１１に貯められた融雪用水が、動力槽１４に供給されるという仕組みとなっている。
【００２０】
このとき、貯水槽１１から動力槽１４へ流れる融雪用水の抵抗を受けて、バルブ１２Ａが自重により下降して速度が低下する。これにより、ピストン１５の下端からトリガー１２Ｃが離れ、トリガー位置の上昇に遅れてトリガー１２Ｃが上昇し、トリガー１２Ｃがトリガー位置まで上昇した時点でバルブ１２Ａが閉じて、動力槽１４への融雪用水の供給が停止される。
【００２１】
この遅れにより、十分な量の融雪用水が動力槽１４へ供給される。なお、トリガー１２Ｃが上昇して定滑車１２Ｂが元に戻る方向へ回転する動作に抵抗をかけるなどの工夫を施して、バルブ１２Ａが閉じるタイミングを、ピストン１５の上昇にくらべて遅らせるようにしてもよい。
【００２２】
また、動力部１０に揚水ポンプ２１を設けて、屋根３０に積雪する前から揚水ポンプ２１を利用して、動力槽１４の融雪用水を屋根３０から放水することで、事前に屋根３０への積雪を軽減することができる。この揚水ポンプ２１をピストン１５による揚水の補助として使用してもよい。揚水ポンプ２１の能力は、動力槽１４の容積によって決まる。また、動力部１０にヒータ２３を設けて、屋根３０から放水する融雪用水を温めることにより、融雪効果を高めるようにしてもよい。動力部１０のうち、これら揚水ポンプ２１、ヒータ２３、これら電気機器への電源を供給する電源装置を収納する収納部１７については、浸水を避けるため、その上部が密閉されている。
【００２３】
また、融雪装置１００には、送水パイプ２２、放水パイプ２４、給水パイプ２６の３種類のパイプが設置されている。これらの機能は以下の通りである。
送水パイプ２２は、動力槽１４から送り出された融雪用水を、屋根３０に設置された放水パイプ２４に供給する機能を有している。放水パイプ２４は、屋根３０の上部に設置されて、屋根３０に向けて放水孔２４Ａが空けられており、送水パイプ２２から供給された融雪用水を屋根３０に放水する機能を有している。給水パイプ２６は、屋根３０を流れてきた融雪用水または雪解け水を、屋根３０の軒先に設置した水受け部２５を通じて受け取り、貯水槽１１へ供給する機能を有している。これら各パイプには逆流防止弁を設置し、凍結防止のために断熱材を巻きつけるなどの対策を施してもよい。
【００２４】
［揚水の原理］
次に、本実施の形態かかる融雪装置１００の揚水の原理について説明する。
融雪装置１００の動力は、ピストン１５が融雪用水を押圧する押圧面積Ｓｐと送水パイプ２２の断面積Ｓｔの比で決まる。ピストン１５にかかる力をＦｕとし、ピストン１５による力をＦｐとし、送水パイプ２２にかかる力をＦｔとすると、パスカルの原理より、次の式（１）が成立する。
Ｆｐ／Ｆｔ＝Ｓｐ／Ｓｔ …（１）
【００２５】
この式（１）において、Ｆｐ＝Ｆｕとすると、式（１）は次の式（２）のように表される。
Ｆｕ／Ｆｔ＝Ｓｐ／Ｓｔ …（２）
【００２６】
一方、水の密度をρとし、ピストン１５上部の動力用水が溜まる部分の底面積をＳｕとし、ピストン１５上部上に溜まった動力用水の水位をＨｕとし、送水パイプ２２内の水の水位をＨｔとし、重力加速度をｇとすると、ピストン１５にかかる力Ｆｕは、次の式（３）で求められ、送水パイプ２２にかかる力Ｆｔは、次の式（４）で求められる。
Ｆｕ＝ρ×Ｓｕ×Ｈｕ×ｇ …（３）
Ｆｔ＝ρ×Ｓｔ×Ｈｔ×ｇ …（４）
【００２７】
したがって、これら式（３）および式（４）を式（２）に代入すると、ピストン１５上部上に溜まった動力用水の水位Ｈｕは、次の式（５）で求められる。
Ｈｕ＝Ｓｐ／Ｓｕ×Ｈｔ …（５）
【００２８】
この式（５）において、ピストン１５上部の動力用水が溜まる部分の底面積Ｓｕ：押圧面積ＳｐをＸ：１とし、ピストン１５上部上に溜まった動力用水の水位Ｈｔ＝５ｍとすると、Ｈｕ＝５／Ｘ［ｍ］となる。
【００２９】
ここで、例えば、底面積Ｓｕ＝５０×５０ｃｍ2で押圧面積Ｓｐ＝５０ｃｍ2に相当するＸ＝５０の場合、Ｈｔ＝１０ｃｍとなる。この場合、動力用水の体積は２５０００ｃｍ3となるため、雪の密度を水の半分とすると、これは雪の体積の５００００ｃｍ3に相当する。この雪の体積は、雪受け部１３の面積が１００×１００ｃｍ2である場合、積雪量５ｃｍに相当する。したがって、この例では、５ｃｍ程度の積雪量があれば、融雪用水を屋根３０へ揚水することができる。なお、雪受け部１３の雪受け面積の大きさを調整することで、融雪用水の揚水に必要な積雪量を調整することができる。
【００３０】
本実施の形態にかかる融雪装置１００と従来装置との違いは、従来装置は電動ポンプのみで屋根に設置したパイプまで水を汲み上げていたのに対し、本実施の形態にかかる融雪装置１００では、主な動力として雪を融かして得られた動力用水の重みを利用する点である。これにより、電動ポンプを常時稼動させる必要はなくなり、無駄な電力消費を抑えることができる。
【００３１】
ただし、揚水ポンプ２１をピストン１５による放水の補助として設置することも可能である。雪が降る前に揚水ポンプ２１を起動させておくことで、より効果的な融雪が見込めると考えられる。
【００３２】
また、水循環型の融雪装置の課題となる凍結防止に関しては、ヒータを使った温水による対応だけではなく、予め動力槽１４や貯水槽１１内の融雪用水に、融雪剤（塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウムなど）を溶かして凝固点を下げておくことで、凍結を防ぐようにしてもよい。融雪剤の利用により、凍結防止のために常時水を循環させるポンプの常時運転の必要がなくなり、温水を常時保温するといったヒータの過度な使用を避けることができる。これにより、消費電力を削減することが可能になる。
【００３３】
ただし、さらに厳しい気象条件で、融雪剤を投与しても凍結の恐れが見込まれる場合にはヒータ２３を使用して凍結を防止することも可能である。また、水のみでの融雪が見込めない場合は、融雪用水として温水を用いる。温水を生成する際、油や薪を用いて排煙を放出するような環境負荷の高い方法ではなく、電気で駆動するヒータを用いて温水を生成するといった環境負荷の低い方法を採用する点が従来装置と異なる点である。
上記の凍結対策のほかにも、送水パイプ２２、放水パイプ２４、給水パイプ２６に、断熱材を巻きつけるなどの対策を施し、外気からの影響を緩和してもよい。
【００３４】
［揚水動作］
次に、図５を参照して、本実施の形態にかかる融雪装置１００の揚水動作について説明する。図５は、本発明にかかる融雪装置の揚水動作を示す説明図である。
【００３５】
動力部１０には、送水パイプ２２、放水パイプ２４、給水パイプ２６が接続されている。それぞれのパイプには逆支弁を設置し、水の逆流を防止するようにしてもよい。放水パイプ２４には、放水孔２４Ａが空けられており、動力部１１から送り出された融雪用水が、送水パイプ２２と放水パイプ２４を通り、放水孔２４Ａから屋根３０に対して放水される。
【００３６】
屋根３０に放水された融雪用水は、屋根３０に積もった雪を融かし、水受け部２５に到達する。水受け部２５から給水パイプ２６に向けて、わずかな傾きが設けられており、水受け部２５に到達した融雪用水や雪解け水は、貯水槽１１へ導かれる。貯水槽１１の大きさは、雪解け水による水量の増加を考慮して、動力槽１４よりも大きめに設計する。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、降雪が始まって、雪受け部１３に雪が積もり、雪受け部１３に溜まった雪が、内蔵されたヒータによって融かされて動力用水となり、ピストン１５上部に溜まって荷重がかかる。
ピストン１５に十分な荷重がかかると、ピストン１５は押し下げられ、上部に溜まった動力用水の増加とともにピストン１５は下降する。動力槽１４内に予め満たしていた融雪用水は、ピストン１５により押し下げされ、押し下げられた分だけ送水パイプ２２へと送りこまれ、送水パイプ２２内の水位が上昇する。
【００３８】
この後、図５（ｂ）に示すように、ピストン１５の下降が続くと、送水パイプ２２内は融雪用水で十分満たされ、その水位は屋根３０に設置された放水パイプ２４まで達する。したがって、放水パイプ２４に融雪用水が次第に満たされると、放水パイプ２４に空けられた放水孔２４Ａから融雪用水が屋根３０上に向けて放水される。
この放水により、屋根３０に降り積もった雪は融かされて、放水された融雪用水と共に軒先に設置された水受け部２５へたどり着き、給水パイプ２６へと流れ込む。これら雪解け水および融雪用水は、給水パイプ２６を介して貯水槽１１へ溜められる。
【００３９】
次に、図５（ｃ）に示すように、ピストン１５がトリガー位置より下に下降した場合、貯水槽１１と動力槽１４の間に設置されているバルブ１２Ａが開くため、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給が開始される。
また、ピストン１５がトリガー位置より下に下降した場合、排水口１６よりピストン１５の上部に溜まった動力用水の排水も開始される。
【００４０】
したがって、図５（ｄ）に示すように、排水口１６から動力槽１４外部への動力用水の排水により、ピストン１５を下方に押下していた動力用水の重みが減っていくため、ピストン１５の浮力と動力用水の重みとが釣り合う位置まで、ピストン１５が下降する。
この後、排水により動力用水の重みがさらに減少するため、ピストン１５が自身の浮力により上昇を開始する。また、動力槽１４内の液面も、貯水槽１１からの融雪用水の供給により、貯水槽１１と動力槽１４内の液面が釣り合う位置まで上昇する。
【００４１】
このようにして、ピストン１５の上昇に連れてトリガ１２Ｃも上昇し、ピストン１５がトリガー位置より上に上昇した場合に、バルブ１２Ａが閉じられるため、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給が停止される。したがって、ピストン１５上部に十分な動力用水が溜まれば、前述した図５（ａ）の状態となって、再び融雪用水の揚水および放水を行う過程へと戻ることになる。
【００４２】
［バルブ開閉動作］
次に、図６を参照して、本実施の形態にかかる融雪装置１００のバルブ開閉動作について説明する。図６は、本発明にかかる融雪装置のバルブ開閉動作を示す説明図である。
【００４３】
図６に示すように、貯水槽１１と動力槽１４との間には、バルブ１２Ａが設置されており、動力槽１４内のピストン１５の上下動と連動して、バルブ１２Ａが開閉する仕組みとなっている。このバルブ開閉の仕組みには滑車の原理を利用する。
定滑車１２Ｂに懸架されたワイヤ１２Ｄには、その両端にバルブ１２Ａとトリガー１２Ｃが取り付けられている。バルブ１２Ａの重さはトリガー１２Ｃよりも重いため、トリガー１２Ｃに対してピストン１５から外力がかからない状態では、バルブ１２Ａは閉じた状態を保つ。
【００４４】
図６（ａ）に示すように、まず雪を融かして得られた動力用水の重みで下降してきたピストン１５が、動力槽１４内のトリガー位置まで降下すると、ピストン１５がトリガー１２Ｃを押し下げていく。
この後、図６（ｂ）に示すように、トリガー１２Ｃとバルブ１２Ａとは、定滑車１２Ｂを介するワイヤ１２Ｄで連動しているため、トリガー１２Ｃがピストン１５により下降するに従って、滑車の原理により、バルブ１２Ａが上昇し、バルブ１２Ａが開かれる。
【００４５】
このようにして、図６（ｃ）に示すように、バルブ１２Ａが開くと、貯水槽１１に貯められた融雪用水が動力槽１４へと流れ込む。このバルブ開放時に、動力槽１４から貯水槽１１への水の逆流を防止するために、バルブ１２Ｃに逆支弁を設置してもよい。また、ピストン１５がトリガー位置より下に下降した状態で、ピストン１５上部と動力槽１４の外部とを連通させる排水口１６が、動力槽１４の壁部に設けられている。
【００４６】
したがって、ピストン１５がトリガー位置より下に下降すると、ピストン１５上部の動力用水が、排水口１６から外部へ排水される。これにより、ピストン１５にかかる動力用水の重さが減少するとともに、動力槽１４へ融雪用水が流入することで、押し下げられていたピストン１５が、自身の浮力により上昇を開始し、貯水槽１１と動力槽１４の水位が釣り合う位置まで押し上げられる。
【００４７】
ここで、ピストン１５は、水（動力用水）より軽く、浮力を伴う軽い素材（プラスチックなど）が使用されているため、動力槽１４内の水位上昇による浮力を受けて、上昇しやすい状態となる。
これに対して、バルブ１２Ａは自重により下降して閉じる方向へ移動するものの、貯水槽１１から動力槽１４へ融雪用水が流れているため、この融雪用水の抵抗を受けている。このため、バルブ１２Ａは、ピストン１５が上昇する速度よりも、ゆっくりと下降して、元の閉鎖位置に戻るものとなる。
【００４８】
このバルブ閉鎖の遅れにより、貯水槽１１から動力槽１４へ、十分な量の融雪用水が供給される。この際、定滑車１２Ｂにバルブ１２Ａが閉じる方向に、ばねなどを用いて抵抗を掛けておくことにより、バルブ１２Ａの閉鎖を遅らせることもできる。
【００４９】
この後、図６（ｄ）に示すように、ピストン１５が釣り合いの位置まで上昇するとともに、バルブ１２Ａが閉鎖した後、再びピストン１５に雪受け部１３から動力用水が供給されて荷重がかかり、ピストン１５の下降が始まり、図６（ａ）の放水過程に移ることになる。
【００５０】
［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、屋根３０に放水するための融雪用水を貯水する貯水槽１１と、貯水槽１１から供給された融雪用水をピストン１５で押圧することにより屋根３０まで送水する動力槽１４とを設け、放水パイプ２４により、動力槽１４から送水された融雪用水を、放水孔２４Ａから屋根３０へ放水することにより、屋根３０に積もった雪を溶かすようにしたものである。
【００５１】
また、この際、雪受け部１３で、降った雪を受けてヒータで溶かして得られた水を、ピストン１５を押し下げるための動力用水として動力槽１４へ供給し、動力用水の供給によりピストン１５が予め定めたトリガー位置より下に下降した場合に、排水口１６によりピストン１５を押し下げていた動力用水を動力槽１４から排水し、給水制御部１２により、動力用水の供給によりピストン１５が予め定めたトリガー位置より下に下降した場合に、貯水槽１１から動力槽１４への融雪用水の供給を開始し、動力用水の排水によりピストン１５が予め定めたトリガー位置より上に上降した場合に、動力槽１４への融雪用水の供給を停止するようにしたものである。
【００５２】
これにより、屋根３０に積もった雪を除雪に人の手を使わず、融雪用水を屋根３０に放水することで雪を融かすことができ、これにより、除雪作業中の転落事故などを防ぐ事ができる。さらに、雪を融かして得られた動力用水の重みを利用して、融雪用水を屋根３０まで揚水することができ、装置の運用に必要なエネルギーを削減することができる。また、油や薪などの燃料を用いる必要もない。したがって、本実施の形態にかかる融雪装置１００によれば、従来の融雪機の課題であった消費電力や環境配慮といった点を、大いに改善することができる。
【００５３】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００…融雪装置、１０…動力部、１１…貯水槽、１２…給水制御部、１２Ａ…バルブ、１２Ｂ…滑車、１２Ｃ…トリガー、１２Ｄ…ワイヤ、１３…雪受け部、１４…動力槽、１５…ピストン、１６…排水口、１７…収納部、２１…揚水ポンプ、２２…送水パイプ、２３…ヒータ、２４…放水パイプ、２４Ａ…放水孔、２５…水受け部、２６…給水パイプ、３０…屋根。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根に放水するための融雪用水を貯水する貯水槽と、
貯水槽から供給された前記融雪用水をピストンで押圧することにより前記屋根まで送水する動力槽と、
前記動力槽から送水された前記融雪用水を、放水孔から前記屋根へ放水することにより、当該屋根に積もった雪を溶かす放水パイプと、
降った雪を受けてヒータで溶かして得られた水を、前記ピストンを押し下げるための動力用水として前記動力槽へ供給する雪受け部と、
前記動力用水の供給により前記ピストンが予め定めたトリガー位置より下に下降した場合に、当該ピストンを押し下げていた当該動力用水の排水を開始する排水口と、
前記動力用水の供給により前記ピストンが前記トリガー位置より下に下降した場合に、前記貯水槽から前記動力槽への前記融雪用水の供給を開始し、前記動力用水の排水により前記ピストンが前記トリガー位置より上に上昇した場合に、前記動力槽への前記融雪用水の供給を停止する給水制御部と
を備えることを特徴とする融雪装置。
【請求項２】
請求項１に記載の融雪装置において、
前記給水制御部は、
上下に移動することにより開閉して、前記貯水槽から前記動力槽への前記融雪用水の供給の開始・停止を行うバルブと、
定滑車を介して前記バルブと連結されて、前記ピストンが前記トリガー位置より下に下降した場合に下降して前記バルブを開き、前記ピストンが前記トリガー位置より上に上昇した場合に上昇して前記バルブを閉じるトリガーと
を有することを特徴とする融雪装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の融雪装置において、
前記屋根の端部に設けられた水受け部と、
この水受け部で集められた水を前記貯水槽へ供給する給水パイプと
をさらに備えることを特徴とする融雪装置。
【請求項１】
屋根に放水するための融雪用水を貯水する貯水槽と、
貯水槽から供給された前記融雪用水をピストンで押圧することにより前記屋根まで送水する動力槽と、
前記動力槽から送水された前記融雪用水を、放水孔から前記屋根へ放水することにより、当該屋根に積もった雪を溶かす放水パイプと、
降った雪を受けてヒータで溶かして得られた水を、前記ピストンを押し下げるための動力用水として前記動力槽へ供給する雪受け部と、
前記動力用水の供給により前記ピストンが予め定めたトリガー位置より下に下降した場合に、当該ピストンを押し下げていた当該動力用水の排水を開始する排水口と、
前記動力用水の供給により前記ピストンが前記トリガー位置より下に下降した場合に、前記貯水槽から前記動力槽への前記融雪用水の供給を開始し、前記動力用水の排水により前記ピストンが前記トリガー位置より上に上昇した場合に、前記動力槽への前記融雪用水の供給を停止する給水制御部と
を備えることを特徴とする融雪装置。
【請求項２】
請求項１に記載の融雪装置において、
前記給水制御部は、
上下に移動することにより開閉して、前記貯水槽から前記動力槽への前記融雪用水の供給の開始・停止を行うバルブと、
定滑車を介して前記バルブと連結されて、前記ピストンが前記トリガー位置より下に下降した場合に下降して前記バルブを開き、前記ピストンが前記トリガー位置より上に上昇した場合に上昇して前記バルブを閉じるトリガーと
を有することを特徴とする融雪装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の融雪装置において、
前記屋根の端部に設けられた水受け部と、
この水受け部で集められた水を前記貯水槽へ供給する給水パイプと
をさらに備えることを特徴とする融雪装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２３８７５（Ｐ２０１３−２３８７５Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８７０８（Ｐ２０１１−１５８７０８）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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