JP4016830B2 - 融雪装置用の面状発熱体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として降雪地域で用いられる融雪装置用の面状発熱体に関するもので、一般家庭や店舗の敷地内の雪を効率的に融雪するようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、積雪の多い寒冷地においては、公共の道路はもとより、一般家庭や店舗の敷地の、特に歩道から一般家庭の玄関、車庫あるいは駐車スペースまでのアプローチの除雪作業が、積雪期の日常生活での大きな問題とされてきている。
【０００３】
これを解決するためのものとしては、発熱体として電熱線や温水パイプ等を敷地内の地面に埋設して、路面の加熱を行うことで融雪を行う融雪装置がある。電熱線は通電することでジュール熱によって発熱するものであり、温水パイプは灯油ボイラーの燃焼で加熱した温水（実際は不凍液）を熱媒として循環することで発熱するものである。これらの加熱によって路面温度を上昇させて、路面上の雪を融雪することが一般的である（例えば、特許文献１参照）。このような融雪装置は、ロードヒーティング装置、あるいはロードヒーティングとも呼ばれる。
【０００４】
図７に具体例を示したように、発熱体としての電熱線３０は、路床部３１の上面に金属メッシュとともに敷設されて、コンクリート路盤部３２、アスファルト舗装部３３にて埋設されている。もちろん、電熱線３０の位置に温水パイプを埋設したものもあるが、その埋設部の基本的な構成は同様である。
【０００５】
このような融雪装置３４は、降雪３５を検知するために、降雪センサー、気温センサー、地温センサー、水分センサー（センサー類の図示は省略）を備えて、各センサーからの信号に応じて自動運転を行なうか、あるいは使用者の判断で手動運転するための制御装置を備えている。
【０００６】
また、玄関先や階段といった、主として人の通行が行われる場所には、単に置くだけでよいマット状の発熱体もある（例えば、特許文献２参照）。これは一般には、加熱手段をその内部に一体に成形したゴムシート状クッション材であって、降雪時に通電すれば、比較的速やかに表面の雪を融雪できるものである。このようなものは融雪マットあるいは発熱マットとも呼ばれる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３３６０３８号公報
【特許文献２】
実開平０２−１０８２９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の埋設方式の場合、発熱体である電熱線３０や温水パイプを地表から約１００ｍｍの地中に埋設しているので、降雪３５をセンサーが検知して、ただちに自動運転を開始、または手動による運転を開始しても、しばらくの間は、発熱体である電熱線３０はその上部の地面を加熱することで、融雪装置３４全体の温度を上昇させるために、運転時間と電気エネルギーを必要として、降雪３５によって地表に堆積する雪をただちに融雪するには至らない。このように、融雪までに時間がかかる。
【０００９】
また、降雪３５は、通常、２４時間連続的に発生することは少なくて、間欠的に降雪することが多い。したがって、融雪装置３４の運転も、間欠的であることが多くて、その都度、低温度の外気によって、融雪装置３４の温度は低下する。そこで、次回の降雪時には、一度冷却した路面全体を再度加温するために時間が必要である。このような原因によっても、電気あるいは灯油の消費量が多くなるので、ランニングコストが高くなる。
【００１０】
このように、埋設型の融雪装置３４は、駐車スペースに設置するのに耐久的に十分な構造であるが、その融雪性能は、積雪期全体を通じて考えると、融雪装置３４自体の温度上昇のために使用されるエネルギーの割合が大きく、また間欠的な運転によるエネルギーの損失も大きい。また、土木工事によって、地中に発熱体を埋設する融雪装置の場合、その施工には長時間の工期が必要で、そのための工事費も高い。
【００１１】
一方、複数の融雪マットを設置するものでは、加熱手段に融雪用熱量を供給するには、２つの手段がある。第１の手段は、各々の融雪マットに、融雪用熱量を供給する電線を設け、直接、融雪用熱量を供給するものである。この場合、結線作業を一ヵ所で行うことも可能であるが、供給電線が多くなり、その収納が複雑になる。第２の手段としては、面状発熱体の加熱手段同士を電気的に接続するものである。この場合、接続部を設けなければならず、その接続部は、絶縁防水構造にしなければならない。
【００１２】
また、地表面に設置するので、表面プレートからの荷重が直接、接続部にかかるので、駐車スペースに設置する装置としては、耐久的に問題があるといえる。したがって、融雪マットは、駐車スペースに設置するには、耐久的に十分とはいえない。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するために、融雪用熱量を効果的に融雪に利用するとともに駐車スペースにも設置可能な融雪装置用の面状発熱体を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の融雪装置用の面状発熱体は、加熱手段上に設けて加熱される表面プレートを、下面端縁部を支持する複数の枠部と、下面中央部を支持する複数の補強枠部とで支持するとともに、複数の枠部同士を連結する連結枠部を枠部に対して着脱自在とし、その下部に加熱手段への熱量供給経路を形成したものである。
【００１５】
これにより、加熱手段への熱量供給経路に、直接、表面プレート上部から荷重がかかることがなく、また、加熱手段の設置時には、連結枠部を取り外せば簡単に施工できる。したがって、この面状発熱体は、融雪用熱量を効果的に融雪に利用するとともに駐車スペースにも設置可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、融雪用熱量を供給する加熱手段と、この加熱手段上に設けて加熱される表面プレートと、表面プレートの下面端縁部を支持する複数の枠部と、この複数の枠部同士を連結する連結枠部と、表面プレートの下面中央部を支持する複数の補強枠部とを有し、前記連結枠部は枠部に対して着脱自在とするとともにその下部に加熱手段への熱量供給経路を形成した融雪装置用の面状発熱体とすることにより、加熱手段への熱量供給経路に、直接、表面プレート上部から荷重がかかることがなく、また、加熱手段の設置時には、連結枠部を取り外せば簡単に施工できる。したがって、この面状発熱体は、融雪用熱量を効果的に融雪に利用するとともに駐車スペースにも設置可能となる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、連結枠部はその片側の端部に、隣接する他の面状発熱体の枠部間を連結する複数の嵌合部を有し、他側の端部には、少なくとも一つの嵌合部を有する請求項１に記載の融雪装置用の面状発熱体とすることにより、隣接する面状発熱体の枠部を含む少なくとも３ヶ所の枠部を連結でき、面状発熱体にかかる水平方向の荷重に対しても強度を有するものである。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、連結枠部に保護部材を設けた請求項１または２に記載の融雪装置用の面状発熱体とすることにより、施工時、枠部端面で加熱手段や供給用電線を傷つけることなく、簡単に施工できるものである。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、複数の面状発熱体間の加熱手段を電気的に接続する絶縁防水部を連結枠部の熱量供給経路に設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の融雪装置用の面状発熱体とすることにより、表面プレート上面からの荷重に対して絶縁防水部を保護でき、駐車スペースに設置できることで、効率よく熱量を融雪に利用できるものである。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、絶縁防水部を保護部材に内装した請求項４に記載の融雪装置用の面状発熱体とすることにより、面状発熱体を構成する部材の端面で、絶縁防水部を傷つけることがなく、駐車スペースに設置できる強度を保持するものである。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１〜図５は本発明の実施例１における融雪装置用の面状発熱体を示すものである。
【００２３】
本実施例においては、図１に示すように、面状発熱体１を、路盤部３上の舗装部２の上面に複数枚設置して、降雪４を融雪する融雪装置５とするものであって、降雪地域の家庭や店舗において、歩道から玄関及び駐車スペースに至るアプローチを含めた融雪装置敷設部を形成するものである。この融雪装置は、降雪４を検知する降雪センサー、気温センサー、地温センサー（センサー類の図示は省略）を備えて、センサーからの信号に応じて自動運転する、あるいは使用者の判断で手動運転するための制御装置６を備えている。
【００２４】
次に、図２〜図４に基づいて一つの面状発熱体１の内部構成を説明する。７は加熱手段であって、通電することで発熱する電熱線７ａを所定の間隔で支持板７ｂ上に設けて構成している。支持板７ｂには複数の嵌合孔７ｃが設けられている。８は加熱手段７により加熱され発熱する金属等の材料よりなる表面プレートで、加熱手段７の上部に配置されている。表面プレート８上には、塗料や、シートまた凹凸等を設けて、滑り止め処理を施している。９は複数の突部９ａで表面プレート８を支持し、加熱手段７を保護している複数の補強枠部で、表面プレート９の中央部下部に位置し、面状発熱体１にかかる荷重を支えている。複数の突部９ａは支持板７ｂの嵌合孔７ｃを通して、表面プレート９の中央部下部を支えているものである。１０、１１は補強枠部９と同様に表面プレート８の下部に位置し、全周の端縁部を支持する複数の枠部で、枠部１１には表面プレート８を固定するための雌ネジ部等の固定部１１ａを有している。
【００２５】
なお、枠部１０にも同様な固定部を設けるようにしてもよい。補強枠部９と枠部１０は、爪と係合孔等で互いに係合している。１２は片側の端部に、隣接する他の面状発熱体の枠部１１、１１間を連結する複数の嵌合部１４を有し、他側の端部には、枠部１０を連結する少なくとも一つの嵌合部１５を有する連結枠部で、その下部には、加熱手段７への融雪用熱量を供給する熱量供給経路１３が形成されている。嵌合部１４、１５は相手の係合孔に嵌合する爪等よりなっている。そして、この連結枠部１２はステンレスや防錆塗装等を施した防錆材料で構成されている。１５は表面プレート８を枠部１１に固定する固定ボルトで、固定部１１ａにネジ込んでいる。これも連結枠部１２と同様、ステンレスや防錆塗装等を施した防錆材料で構成されている。
【００２６】
次に、融雪装置５の施工方法及び運転方法ついて説明する。施工者は、ある程度平面な設置面に、枠部１０、１１を仮置きする。次に、隣接する枠部１０に補強枠部９を爪と係合孔等で係合固定する。次に、加熱手段７をその嵌合孔７ｃと補強枠部９の突部９ａで位置決めし、水平方向に固定するものである。その状態で、融雪用熱量を供給する熱量供給電線と加熱手段７を接続する、または、複数の加熱手段７を接続するものである。
【００２７】
融雪熱量供給電線及び加熱手段７は、枠部１０、枠部１１内部の空間を通過させ、その上から連結枠部１２を枠部１０、１１に嵌合させて、熱量供給経路１３を保護するとともに、枠部１０、１１を連結させる。連結枠部１２の高さは、嵌合した状態では、枠部１０、１１より低く設計されている。次に、表面プレート８を上部から設置し、枠部１０、１１によりその端縁部が、また、補強枠部９で中央部が支持されるので、加熱手段７に表面プレート８からの荷重が直接かからなくなっている。最後に、枠部１１に設けられた固定部１１ａに固定ボルト１５施すことにより表面プレート８を固定する。
【００２８】
また、図示していないが、サーミスタ等の温度検知手段を表面プレート８の下部に設け、バネ材等で表面プレート下部に温度検知手段を附勢しているものである。
【００２９】
次に、運転方法について説明する。分かりやすくするために、使用者自身で降雪４があることを判断して、運転を開始した場合を想定する。制御装置６は加熱手段７に通電を開始して表面プレート８を加熱する。この表面プレート８の熱容量は小さく、且つ舗装部２の表面に設置されているので、所定の消費電力量にて、短時間で表面プレート８の温度が上昇する。引き続いて供給される熱量は、降雪４が面状発熱体１の表面に堆積するとすぐに、これを融雪水にするための融解熱として使用されて、短時間で融雪が行われる。
【００３０】
また、使用者は降雪４が停止したと判断すれば、直ちに運転を停止すれば良いものである。もちろん、センサーの信号に基づいて自動運転もできる。いずれにせよ、従来の埋設型の融雪装置に比べて、短時間で融雪することができ、したがって少ない消費電力量で融雪ができる。
【００３１】
また、実際の降雪４は、２４時間連続的に発生することは少なくて、夜間から早朝にかけて間欠的に降って、かつ日中は降らないといったように、間欠的に降雪することが多い。すなわち、融雪装置５の運転も間欠的であることが多くなる。
【００３２】
したがって、その都度、面状発熱体１は一度冷却されるものの、再度の加温は短時間で行える。そのためにも、面状発熱体１の消費電力量が少なくても良く、融雪装置５のランニングコストも安価である。
【００３３】
以上のように、本実施例においては、表面プレート８を地表面に設置できるため、熱量を有効に表面プレート８上の積雪や降雪に与えることができる。更に、熱量供給経路１３に加熱手段７や供給電線を配してから連結枠部１２を嵌合できるので、施工が簡単になるものである。
【００３４】
したがって、降雪時に加熱手段７に通電すれば、上部の表面プレート８に融雪用熱量が供給され、表面プレート８の温度が速やかに上昇し、融雪効果を発揮するので、短時間に融雪が行えるものである。
【００３５】
なお、本実施例では、加熱手段７が電熱線や温水パイプの場合には、加熱手段７は、表面プレート８に接触した状態である。加熱手段７を直接表面プレート８にテープや接着剤でつけても良い。テープや接着剤は、防水タイプのものであるのは言うまでもない。また、対候性のあるＰＰやＰＥ等の樹脂等に張り付けたり、成形しての電線の装着溝を作り、装着させてもよい。
【００３６】
なおまた、加熱手段７に高周波電流を通電して、金属製の表面プレート８を誘導加熱して発熱体としても良い。この場合、磁性体の表面プレート８を直接的に誘導加熱で発熱させるので、きわめて高速に面状発熱体１の表面温度を上昇させて、短時間で融雪することができるものである。もちろん、誘導加熱であるので、表面プレート８と加熱手段７の間に空隙や部材が存在しても、つまり表面プレート８と加熱手段７が密着していなくても、表面プレート８を直接加熱できることは言うまでもない。
【００３７】
また、連結枠部１２はその片側の端部に複数の嵌合部１４と、一方の端部にも嵌合部１５とを有した構成であるため、隣接する面状発熱体１との共用部材にすると、隣接する面状発熱体１の枠部１１間と枠部１０との３ヶ所で連結でき、複数の面状発熱体１が一体化され、面状発熱体１にかかる水平方向の荷重に対しても強度を有するものである。また、加熱手段７設置時には、連結枠部１２を取り外せばよく、簡単に施工できる。駐車スペースに設置でき、効率よく融雪を行うことができる。
【００３８】
また、図５に示したように、連結枠部１２に保護部材１６を設けているものである。保護部材１６は、ゴムやエラストマー等の弾性体や、樹脂製のもので、連結枠部１２を覆う構成となっている。面状発熱体１の上部からの荷重に対して、表面プレート８及び連結枠部１２が弾性変形しても、保護部材１６が連結枠部１２を内包しているので加熱手段７や熱量供給電線を保護することができる。また、施工時にも、枠部端面による破損を防ぐことができる。いずれにせよ、車等に対する強度を持ち、施工も簡単である面状発熱体１は、地表面に設置でき、効果的に融雪できる構成になっている。
【００３９】
（実施例２）
次に、図６は本発明の実施例２における融雪装置用の面状発熱体を示すものである。基本構成は実施例１と同様であり、同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
本実施例は、図に示すように、複数の加熱手段７を電気的に接続する絶縁防水部１７を有し、この絶縁防水部１７が連結枠部１２の下部に固定されて設けられている点で、実施例１と異なる。
【００４１】
複数の面状発熱体１の加熱手段７を電気的に接続する絶縁防水部１７は、加熱手段７同士、もしくは、加熱手段７と融雪熱量供給電線１８とを圧着端子等で接続し、その接続部を絶縁防水して内装しているものである。この絶縁防水部１７を有しているので、複数の加熱手段７を連結でき、駐車スペース等の広範囲な設置面に対しても、融雪エネルギーを供給できるものである。
【００４２】
絶縁防水部１７は、シリコン等で接続部を固めてから、ブチルテープで分厚く巻き付けてもよいし、凹部に絶縁防水部１７を固定した後、ウレタン系等のポッティング材を使用してよい。また、複数の加熱手段７を接続したかしめ部をケースに内装し、加熱手段７の電線部はゴム状の弾性体で締め付け、ケースの中には外部から水分が侵入しないようにし、更に、ゴムをケース端面に押し付けるようにケースの蓋をするようにしてもよい。
【００４３】
連結枠部１２には、面状発熱体１の外部へ加熱手段７及び融雪熱量供給電線１８が通過する熱量供給経路１３を有しており、この経路１３に、絶縁防水部１７を担時する固定部を有することで、絶縁防水部１７は、表面プレート８と連結枠部１２により保護される。更に、絶縁防水部１７の位置決めが容易になり、施工が簡単になるものである。
【００４４】
また、絶縁防水部１７を保護部材に内装した構成としてもよい。保護部材は、あらかじめ、樹脂製の保護チューブ等を、１つの加熱手段７側に差し込んでおき、加熱手段７同士もしくは、加熱手段７と融雪熱量供給電線１８を接続し、接続部を絶縁防水部１７に内装した後、絶縁防水部１７を保護してもよい。また、接続後、スパイラルチューブ等で絶縁防水部１７の外部を保護してもよいものである。電線等の加熱手段７の破損を防ぐことができ、更に、絶縁防水部１７に保護部材を設けることで、施工時にも、連結枠部１２端面による破損を防ぐことができ、効率よく設置作業ができ、施工時間も短縮するものである。
【００４５】
したがって、いずれにせよ絶縁防水部１７が枠部１０、１１と表面プレート８と連結枠部１２により保護されているため、地表面に設置できる耐久強度を有し、表面プレート８の温度を速やかに上昇させて、少ない消費電力量で、優れた融雪性能を実現する融雪装置５とすることが可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の融雪装置用の面状発熱体は、加熱手段上に設けて加熱される表面プレートを、下面端縁部を支持する複数の枠部と、下面中央部を支持する複数の補強枠部とで支持するとともに、複数の枠部同士を連結する連結枠部を枠部に対して着脱自在とし、その下部に加熱手段への熱量供給経路を形成したものであり、加熱手段への熱量供給経路に、直接、表面プレート上部から荷重がかかることがなく、また、加熱手段の設置時には、連結枠部を取り外せば簡単に施工できる。したがって、この面状発熱体は、融雪用熱量を効果的に融雪に利用するとともに駐車スペースにも設置可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における融雪装置用の面状発熱体の斜視図
【図２】同面状発熱体の断面図
【図３】同面状発熱体の要部断面図
【図４】同面状発熱体の分解斜視図
【図５】（ａ）同面状発熱体に用いる連結枠部の平面図
（ｂ）同面状発熱体に用いる連結枠部の側面図
【図６】本発明の実施例２における融雪装置用の面状発熱体を切欠いて示す平面図
【図７】従来の融雪装置の設置構造を示す要部断面図
【符号の説明】
１ 面状発熱体
５ 融雪装置
７ 加熱手段
８ 表面プレート
９ 補強枠部
１０、１１ 枠部
１２ 連結枠部
１３ 熱量供給経路
１６ 保護部材
１７ 絶縁防水部
１８ 融雪熱量供給電線

Claims (5)

1. 融雪用熱量を供給する加熱手段と、この加熱手段上に設けて加熱される表面プレートと、表面プレートの下面端縁部を支持する複数の枠部と、この複数の枠部同士を連結する連結枠部と、表面プレートの下面中央部を支持する複数の補強枠部とを有し、前記連結枠部は枠部に対して着脱自在とするとともにその下部に加熱手段への熱量供給経路を形成した融雪装置用の面状発熱体。
2. 連結枠部はその片側の端部に、隣接する他の面状発熱体の枠部間を連結する複数の嵌合部を有し、他側の端部には、少なくとも一つの嵌合部を有する請求項１に記載の融雪装置用の面状発熱体。
3. 連結枠部に保護部材を設けた請求項１または２に記載の融雪装置用の面状発熱体。
4. 複数の面状発熱体間の加熱手段を電気的に接続する絶縁防水部を連結枠部の熱量供給経路に設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の融雪装置用の面状発熱体。
5. 絶縁防水部を保護部材に内装した請求項４に記載の融雪装置用の面状発熱体。

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