JPH04166578A - 発熱ユニット及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、所謂表皮電流発熱管の基本的原理を応用して
具体化した発熱ユニット及びその使用方法に係り、詳し
くは、当該表皮電流発熱管の有する機能を十分に発揮さ
せると共に、これを利用して屋根の融雪を良好に行わせ
るための技術に関するものである。

〔従来の技術〕

近年においては、燃料重油のような常温では固化する物
質を加熱昇温しでパイプライン輸送する場合ツバイブラ
インの温度保持等を目的として、所謂表皮電流発熱管（
若しくは誘導電流発熱管）と称せられるものが使用され
るに至っている。

この表皮電流発熱管の基本的構成は、例えば電気学会編
「電気工学ハンドブ、りＪ　１９７８年版第１５７８頁
に記載されているように、鋼管（強磁性管）の内孔に一
本の絶縁電線を引き通し、且つこの鋼管と絶縁電線とを
商用周波の交流電源に直列に接続してなる回路を構成し
、この回路に例えば管長１ｍあたり０．３〜０．７ｖの
電圧を印加して、５０〜２５０Ａの電流が流れるように
構成したものである。

これによれば、交流電流の表皮効果に起因して、電流は
鋼管の内表皮に集中して流れ、これに伴って鋼管が発熱
すると共に、鋼管の外面には無視できる程度の僅かな電
流が流れるに留まる。従って、これを発熱管として利用
しても、アークの発生や感電等の不具合は生じないもの
である。

更に、上記の表皮電流発熱管を応用したものとして、複
数本例えば二本の鋼管を並列に配設し、この双方の鋼管
の両端を短絡すると共に、当該双方の鋼管の内孔に閉ル
ープをなす一本の絶縁電線を引き通し、且つ該絶縁電線
に交流電流を流すことにより上記と同様に表皮効果及び
発熱効果を得るようにした構成も公知のものである（詳
細については後述する）。

一方、プレハブ住宅等の建造物における屋根構造は、基
本的には、屋根組枠材（母屋）の上方に野地板を固設し
、且つ該野地板の上方に瓦やカラーベスト或いは成型鋼
板等でなる屋根葺材を敷設したものである。この種の屋
根構造の更なる詳細な具体的−例を述べると、登り梁の
直上方に屋根組枠材（母屋）を固設し、且つ該屋根組枠
材の直上方に野地板を貼り渡し、更に該野地板の直上方
にアスファルトルーフィング等を覆設して防水性を確保
し、このような状態で最上方に屋根葺材を敷設したもの
である。

そして、寒冷地等における要請に応じて上記の屋根構造
に保温効果を所有させるには、前述の野地板の上方或い
はアスファルトルーフィングの上方に断熱材を貼り渡す
といった手法を採用するのが一般的とされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来のように野地板の上方等に単に
断熱材を貼り渡すといった手法のみでは、一定限度の保
温効果が得られるに過ぎず、積極的な加熱作用は当然の
事ながら行い得ない。このため、多雪地域においては屋
根に多量の雪が積雪残留し、雪降ろし等の面倒且つ煩雑
な除雪作業を行わねば種々の弊害を招くことになる。

そして、上記例示の表皮電流発熱管を屋根の融雪や室内
暖房等に利用することは理論上可能ではあるものの、当
該建造物のいかなる箇所にどのような状態で表皮電流発
熱管を取り付ければ最適であるかという具体的解決手段
については、何ら見い出されていないのが実情である。

本発明は上記諸事情に鑑みてなされたものであり、表皮
電流発熱管を好適な構成を用いてユニット化することに
より運搬作業や取付作業を容易にし且つ被加熱部位に対
する放熱作用を効率良く行わせることを技術的課題とす
ると共に、屋根の融雪に確実に対処して多雪地域におけ
る雪による弊害を低減させることをも技術的課題とする
ものである。

【課題を解決するための手段〕

上記技術的課題を達成するための具体的手段とするとこ
ろは、複数の強磁性管を並列に配置せしめ、該複数の強
磁性管の内孔に一本の絶縁電線を引き通し、該一本の絶
縁電線に交流電流が流れるように構成すると共に、前記
複数の強磁性管の長手方向両端部を導電性を有する板材
に導通状態となるように固定し、且つ、前記複数の強磁
性管の長手方向中央部を熱伝導率の高い板材に固定した
ところにある。

この場合において、上記構成からなる発熱ユニットの具
体的使用方法としては、当該発熱ユニットを、建造物の
屋根に敷設された屋根葺材の下方に配設せしめると共に
、該発熱ユニットの絶縁電線に交流電流を流すことによ
り複数の強磁性管を発熱させ且つ熱伝導率の高い板材よ
り放熱を行わせて前記屋根葺材を暖めるようにすること
が好ましい。

〔作用〕

上記手段によると、並列に配置された複数の強磁性管の
長手方向両端部を、導電性を有する板材に導通状態に固
定したことにより、各強磁性管の両端部は短絡された状
態となり、従ってこのような状態で各強磁性管の内孔に
引き通された一本の絶縁電線に交流電流を流すことによ
り表皮効果が現れ、電流は各強磁性管の内表皮に集中し
て流れることになり、これに起因して、各強磁性管が発
熱すると共に、当該強磁性管の外面には電流が殆ど流れ
ず漏電の危険性等は全く生じないこととなる。そして、
前記複数の強磁性管の長手方向中央部は、熱伝導率の高
い（熱伝導性に優れた）板材に固定されているので、発
熱した強磁性管の作用によって当該熱伝導率の高い板材
に熱が均一に且つ効率良く伝導され、ひいては被加熱部
位に対して好適な放熱がなされ、従って被加熱部位は効
率良く暖められることとなる。

また、上記構成からなる発熱ユニットを屋根葺材の下方
に配設せしめる構成によれば、導電性を有する板材及び
熱伝導率の高い板材に複数の強磁性管が固定されてユニ
７ト化されていることにより、運搬や取扱が簡便となり
、更には配設取付作業も容易になると共に、当該発熱ユ
ニットから屋根葺材に効率良く放熱がなされて、屋根の
融雪が良好に行われることとなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図乃至第７図に基づいて説
明する。

先ず、第１図に基づいて、本発明に係る発熱ユニットを
使用してなる融雪屋根構造の概略構成を説明すると、当
該建造物の屋根１においては、複数枚のカラーベスト２
・・・２が屋根葺材として使用されており、これらのカ
ラーベスト２・・・２の下方には複数の発熱ユニット３
・・・３が貼り渡されている。そして、屋根ｌの一端側
に存する端子ａ、　　ｂ間に、コントロールユニット４
内の電源から所定の電圧（交流電圧）が印加されるよう
に構成されており、この電圧の印加により前記複数の発
熱ユニット３・・・３の絶縁電線（後述する）に所定の
電流（交流電流）が流れる構成とされている。

前記屋根１の細部にわたる構造を説明すると、第２図に
示すように、登り梁５に固設された屋根組枠材（母屋）
６・・・６の上方に野地板７が固着され、該野地板７の
上方にアスファルトルーフィング８を介して断熱材９が
貼り渡され、該断熱材９の上方に前述の複数の発熱ユニ
ット３・・・３が敷設サレ、このａ数の発熱ユニット３
・・・３の上方にカラーベスト２・・・２が配設されて
いるのである。尚、隣接する発熱ユ二フト３．３間には
、木質系板材１５が介設されている。

そして、前記発熱ユニット３の具体的構造は、第３図（
裏側より視た図）に示すように、並列に配置された複数
本の強磁性管（鋼管）１０・・・１０の内孔に一本の絶
縁電線１１が引き通されると共に、これらの複数本の強
磁性管１０・・・ＩＯの両端部が、導電性を有する第１
の板材（例えば鉄板）１２．１２に導通状態となるよう
に固定され、且つこれらの複数本の強磁性管１０・・・
１０の長手方向中央部が、熱伝導率の高い第２の板材（
例えばアルミ若しくはアルミ合金製板）１３に固定され
たものである。詳しくは、前記複数本の強磁性管１０・
・・１０の両端部については溶接により第１の板材１２
．１２に固定され、その中央部については第２の板材１
３に形成された係合突起１３ａ。

１３ａに嵌め込まれることにより該第２の板材１３に固
定されているのである。尚、前記第１の板材１２．１２
と第２の板材１３との間に形成される隙間Ｘ、Ｘの大き
さは適宜変更が可能である。

また、第４図に示すように、前記第２の板材１３の両側
縁部１３ｂ、１３ｂはコ字型に折曲され、且つその幅方
向中央部には一対の補強用リブ１３ｃ、１３ｃが形成さ
れていると共に、前記両側縁部１３ｂ、１３ｂの近傍と
一対の補強用リブ１３ｃ、１３ｃ間とには釘等の固着部
材１４・・・１４が打ち込まれるようになっている。そ
して、発熱ユニット３が屋根に敷設された状態の下にお
いては（第２図参照）、前記釘等の固着部材１４・・・
１４が野地板７まで打ち込まれるものである。

ここで、前記発熱ユニット３の基本的発熱原理を説明す
ると、第５図に示すように、強磁性管２０の内孔に一本
の絶縁電線２１を引き通し、且つこの強磁性管２０と絶
縁電線２１とを商用周波数の交流電源２２に直列に接続
してなる回路を構成し、この回路に対して、例えば管長
１ｍあたり０゜３〜０．７Ｖの電圧を加えるのである。

これにより、前記回路に５０〜２５０Ａの電流が流れる
ことになるが、交流電流の表皮効果のため、電流は強磁
性管２０の内表皮に集中して流れることになり、これに
伴って強磁性管２０が発熱すると共に、強磁性管２０の
外面には無視し得る程度の僅かな電圧が現れるに留まる
。尚、この僅かな電圧についても、必要ならば、強磁性
管２０の外面を何らかの方法で短絡することによって完
全に無視できる程度の電圧にすることが可能であり、従
って第５図に記載のものを発熱体として使用しても、ア
ークの発生や感電等の危険性はないものである。また、
第６図に示すように、絶縁電線２１を一次回路とし且つ
強磁性管２０を二次回路とする別方式を採用することも
可能である。この場合、前記第５図に示すものは直列表
皮電流発熱管と称せられ、第６図に示すものは誘導表皮
電流発熱管と称せられており、これらは電気学会編「電
気工学ハンドブックＪ　１９７８年版第１５７８頁に詳
しく記載されている。

更に、上述の構成に改良を加えたものとして、例えば特
公昭４６−５８８号公報によれば、第７図に示すように
、複数本（園側では二本）の強磁性管２０゜２０を並列
に配置せしめ、この双方の強磁性管２０．２０の両端間
Ａ、Ａを短絡すると共に、当該双方の強磁性管２０．２
０の内孔に閉ループをなす一本の絶縁電線２１を引き通
し、且つ該絶縁電線２１に電源２２より交流電流を流す
ことにより上記と同様に表皮効果及び発熱効果を得るよ
うにしたものが開示されている。

そして、上記公報に開示の原理に基づいて第３図に示す
発熱ユニット３が構成されており、従って第３図におけ
る絶縁電線１１に前述のコントロールユニット４から交
流電流を流すことにより、強磁性管１０・・・１０が発
熱し、且つこの熱は第２の板材１３より放熱されて、屋
根葺材であるカラーベスト２・・・２が暖められること
となり、屋根１の融雪が可能となるのである。この場合
、−個の発熱ユニット３に取り付けられる強磁性管１０
・・・ＩＯの本数は、偶数本であることが好ましい。

尚、前記コントロールユニット４内には、温度調節手段
が内蔵されており、この温度調節手段は、第１図に示す
端子ａ、ｂ間に印加する電圧値（或いは電流値）を変化
させるか、若しくは前記端子間に電圧を周期的に印加さ
せる構成とした場合にはこの周期を変化させるものであ
る。

この場合において、前記端子の個数及びその配設箇所や
コントロールユニット４０個数更には温度調節手段の有
無については、上記例示のものに限定されるものではな
く、適宜設計変更が可能である。

また、上記実施例は、屋根葺材としてカラーベスト２・
・・２を使用してなる屋根構造に本発明を通用したもの
であるが、これとは別に、瓦や連続成形鋼板等を使用し
てなる屋根構造についても同様に本発明を通用すること
が可能であることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明に係る融雪屋根構造は、上述の通り構成されてい
るので、以下に示す効果を奏する。

即ち、請求項（１１記載の発熱ユニットによれば、並列
配置してなる複数の強磁性管の内孔に一本の絶縁電線を
引き通すと共に、当該複数の強磁性管の長手方向中央部
を熱伝導率の高い板材に固定し、且つその両端部を導電
性を有する板材に導通状態となるように固定したから、
前記絶縁電線に交流電流を流すことにより表皮効果が現
れて、各強磁性管が発熱すると共に、この時に発生した
熱が熱伝導率の高い板材より効率良く放熱されることと
なり、その周囲に存する被加熱部材に対する加熱作用が
効率良く行われることとなる。また、このように、複数
の強磁性管、絶縁電線及び各板材をユニット化したこと
により、持ち運びや取扱が簡便となり、使用勝手に優れ
た発熱ユニットが実現されることとなる。

一方、請求項（２）記載の発熱ユニットの使用方法によ
れば、上記構成からなる発熱ユニットを屋根葺材の下方
に配設せしめ、且つ熱伝導率の高い板材から当該屋根葺
材に放熱を行わせるようにしたから、屋根葺材が効率良
く暖められて屋根の融雪が良好に行われると共に、上記
のユニット化に伴い屋根の施工に際して当該発熱ユニー
／　）の取付作業が容易になり、作業性及び作業能率の
向上が図られることとなる。

【図面の簡単な説明】 第１図乃至第７図は本発明の実施例を示すもので、第１
図は本発明に係る発熱ユニットを使用してなる融雪屋根
構造を示す建造物の一部破断斜視図、第２図は前記融雪
屋根構造を示す要部拡大縦断側面図、第３図は本発明に
係る発熱ユニットを示す単体斜視図、第４図は本発明に
係る発熱ユニットの拡大縦断側面図、第５図は本発明に
係る発熱ユニットに使用される発熱体の基本的発熱原理
の一例を示すための要部概略斜視図、第６図は本発明に
係る発熱ユニットに使用される発熱体の基本的発熱原理
の他の例を示すための要部概略斜視図、第７図は本発明
に係る発熱ユニットに使用される発熱体の実質的発熱原
理を示すための要部縦断正面図である。 １・・・屋根 ２・・・屋根葺材（カラーベスト） ３・−・発熱ユニット １０・・・強磁性管 １１・・・絶縁電線 １２・・・導電性を有する板材 １３・・・熱伝導率の高い板材 特許出願人　　積水ハウス株式会社 代　理　人　　弁理士　渡辺三彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の強磁性管を並列に配置せしめ、該複数の強
   磁性管の内孔に一本の絶縁電線を引き通し、該一本の絶
   縁電線に交流電流が流れるように構成すると共に、前記
   複数の強磁性管の長手方向両端部を導電性を有する板材
   に導通状態となるように固定し、且つ、前記複数の強磁
   性管の長手方向中央部を熱伝導率の高い板材に固定した
   ことを特徴とする発熱ユニット。
2. （２）請求項（１）記載の発熱ユニットを、建造物の屋
   根に敷設された屋根葺材の下方に配設せしめると共に、
   該発熱ユニットの絶縁電線に交流電流を流すことにより
   複数の強磁性管を発熱させ且つ熱伝導率の高い板材より
   放熱を行わせて前記屋根葺材を暖めるようにしたことを
   特徴とする発熱ユニットの使用方法。