緩勾配折半屋根の散水熱交換方法

【課題】屋根凹凸面に対する熱媒体の斜め方向への散布では尾根が遮蔽物になって濡れムラができやすく、また粒子が外気中を飛翔するため大気への放熱ロスが大きい。
【解決手段】緩勾配の折半屋根の尾根の上側表面を塑性変形させて窪み１を形作り、この窪みを熱媒体の流れる流水路とする一方、窪みの底面から窪みの側壁２を乗り越え周囲の尾根の傾斜側面４に至る尾根の表面には熱媒体を含浸する吸水材Ａが接着され、散水手段から放出され流下路内を流れる熱媒体は側壁を越流し、また吸水材の持つ毛細管作用により前記側壁を越えて流出させ、傾斜側面に沿って流下させて折半屋根の谷部５に集め勾配に沿って流すことで折半屋根表面と熱媒体の熱交換を行なう。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、折半形式をした緩勾配屋根の散水熱交換方法、より具体的には緩勾配折半屋根の散水融雪方法および／または散水冷却方法に係る。豪雪地では、冬期に融雪目的のために利用し夏期には屋根冷却に用いることができる。
本明細書中では、説明の便宜上、融雪を事例とした説明がされている。
【背景技術】
【０００２】
１０分の１から１００分の１といった緩勾配の凹凸折半屋根は屋根構造が単純で耐圧性に優れているため、規模の大きな建物に多く見られる屋根形式である。積雪量が２．５ｍ程度までの耐雪屋根構造体として豪雪地域では汎用されている。
こうした大型の緩勾配折半屋根の融雪には地下水の散水方式が一般的であり、散水にはスプリンクラや噴射ノズル等の散布器を使用する事例が多く見られる。スプレイ散水は広範囲に拡散させることができるので、散布器を点在させておけば大規模な屋根面であっても想定される平均的積雪量の範囲内であればこれに対処することができる。
【０００３】
しかし、長時間わたり多量の雪が降り続くと融雪が追いつかず、屋根凹凸面に対する熱媒体の斜め方向への散布では尾根が遮蔽物になって濡れムラができやすく、また粒子が外気中を飛翔するため大気への放熱ロスが大きい。
また風雪が強くてスプレイ水が飛ばされてしまうときには散水の効果が失われる。このような状況下では雪溜りが拡大し残雪がつながって屋根表面を広範囲に雪が被り、下側にトンネルが形成され、やがては屋根全面が雪で覆われ積雪が拡大していく。降雪量は軽微な年と甚だしい年の差が大きく、また記録的な大豪雪に見舞われる可能性もあって予測困難なのが実態である。
【０００４】
設備能力に余力を持たせるために、散布器の設置間隔を狭めたり散水量を多くするなど熱の投入量を増やす方法にも限界がある。豪雪地帯での散水量として１平米あたり毎分０．５リットル程度なら多いとは言えないが、この水量でも５千平米の屋根では毎分２トン以上が消費される。１物件あたりの消費量としては１時間あたり１２０トン以上、日量では約３０００トンにもなり、これが数日も続けばその水量は尋常ではなく、大型屋根での地下水利用は恒常的な設備にはなりにくい。
【０００５】
豪雪地に大型工場を誘致する場合、この課題は大きな障害である。新たに井戸を掘削するには規制があって許可がされないこともある。ボイラー加熱方式を採用するには有資格者の管理する大型ボイラーの導入と高額の燃費を覚悟しなければならない。
【０００６】
この解決策として、屋根上に平板を設置し平坦面を形成して融雪する方法につき評価してきた。この方法は、平坦面であるから融雪性能には優れていはいるものの、事実上、屋根の葺きなおしに相当し工事費の嵩む難点がある。
【特許文献１】特開２００４−１４９７８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、折半屋根の頂上部を跨がって敷設する平板はそれ自体が耐雪強度を備えた軽量な部材要素であって、しかも風圧対策を考慮に入れて屋根の支保構造に安定的に固定しておかなければならないので設置費用が高額になり、大型の折半屋根に採用するには費用対効果の観点から採用が難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、熱媒体を屋根面に広く均一に分布させるために、多く雪を被る尾根の上側表面に投入初期の熱媒体を滞留させながら、尾根頂上部の融雪と周辺への散水を同時に行ない屋根全面を融雪することを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
屋根の尾根の表面積は小さいので供給される熱媒体の水量が少なくても尾根の上側表面には熱媒体の溜りを確実に形成でき、頂上部に積もった雪を溶かしながら熱媒体を尾根の傾斜側面に流下させることができる。
並列する長細い尾根を用いるため、結果的に１つの広い融雪面を規則性を持たせて配置した少ない散水量に見合う小面積の融雪面に小分けしたことに相当し、これら融雪面から周辺の裾野の傾斜側面に均等に熱媒体を分配するため散水は凹凸全面にわたり分散され、効率よく短時間で融雪を行える。けじめよく散水をきりあげられるから熱媒体を無駄に流さなくてすむ。限られた量の熱媒体を有効に利用できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
熱媒体をムラなく散布するのが困難な凹凸屋根面に熱媒体を広く拡散させて確実に融雪するという目的を、屋根の様式を変更せずそのままの形態で行なう手順の下で実現した。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の散水熱交換方法を示す簡略説明図である。
緩勾配の折半屋根の尾根の頂上部または上側表面は窪み１を形成している。この窪み１は、流動する熱媒体を溜め置きながら流す流水路の役割を果している。流水路である窪み１は尾根の上側表面を塑性変形させて形作られており、尾根に沿った縦方向の勾配を備えている。
尾根の上側表面に形成された窪み１は隔壁２ｂにより縦方向に仕切り、複数の流水路を形成するようにしてもよい。図２はそうした例を示している。
【００１２】
窪み１の底面から窪みの側壁２を乗り越え周囲の尾根の傾斜側面４に至る尾根の表面には熱媒体を含浸する吸水材Ａが接着されている。吸水材Ａは、黒板塗料のような微粒子を含有した吸水性のある塗料、あるいは織布のような繊維素材が使用される。
図１に示す吸水材Ａは窪みから傾斜側面の裾野まで延びている。図２の吸水材Ａは谷部５の表面を覆っている。また、図４に示す吸水材Ａは傾斜側面４の途中で終わっている。屋根勾配が比較的大きければ谷部の熱媒体の流れは急なので雪シャーベットの流動はスムーズであり、傾斜側面から滑り落ちる雪を円滑に流動させて除去することができる。図４はそうした場合に適している。
【００１３】
窪み１の上流側に供給される熱媒体は尾根勾配に沿って移動し窪み１を流れながら側壁を越流し、また吸水材の持つ毛細管作用により前記側壁を越えて流出していく。
窪み１は上向きに開放されているので貯水された熱媒体は降る雪に接触し、また窪み内に積もってしまった雪は熱媒体の流入により急速に溶解する。
側壁を越えて流出した熱媒体は尾根の傾斜側面を流下し、流下側面に付着した雪を洗い流しながら溶かしていく。流れ落ちた熱媒体は尾根と尾根の間の谷部５に集まり屋根の勾配に沿って移動していく。
【００１４】
窪み１内への熱媒体の供給は、例えば、散水手段６を用いて行われる。図３に示すように、散水手段６は窪みの上流側に位置している。窪み内に供給された熱媒体は尾根の勾配に沿って流水路を下流側に向かって移動していく。
流水路は下流側に止水壁２ａを備えている。この止水壁２ａは窪み１を仕切っている。止水壁で仕切られた流水路の縦方向長さは、投入される熱媒体の温度にもよるが、例えば、投入される熱媒体が摂氏３０度の温水２リットルとすれば約３．８メートル程である。窪みの止水壁２ａに近接して位置する開口３は窪みの排水孔として機能し、散水手段６からの給水を停止すれば、窪み末端の残水はやがて排水孔３を通じて排出され、窪み内に熱媒体が残留しないようにしている。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
緩勾配の積雪面を比較的少量の熱媒体で融雪処理および／または冷却できるため、井戸施設またはボイラー設備を使用して、工場、駅舎、公共施設のような数万平米におよぶ長尺大型折半屋根にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の散水熱交換方法の一例を示す簡略説明図である。
【図２】図１の変更例を示している。
【図３】本発明の方法を実施する折半屋根の一例を示す平面図である。
【図４】図１の他の変更例を示している。
【符合の説明】
【００１７】
１窪み
２側壁
２ｂ隔壁
３排水孔
４傾斜側面
５谷部
６散水手段

【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩勾配の折半屋根の尾根の上側表面を塑性変形させて窪みを形作り、この窪みを熱媒体の流れる流水路とする一方、窪みの底面から窪みの側壁を乗り越え周囲の尾根の傾斜側面に至る尾根の表面には熱媒体を含浸する吸水材が接着され、散水手段から放出され流下路内を流れる熱媒体は側壁を越流し、また吸水材の持つ毛細管作用により前記側壁を越えて流出させ、傾斜側面に沿って流下させて折半屋根の谷部に集め勾配に沿って流すことで折半屋根表面と熱媒体の熱交換を行なう緩勾配折半屋根の散水熱交換方法。
【請求項２】
請求項１に記載された緩勾配折半屋根の散水熱交換方法において、前記窪みは隔壁により仕切られ、複数の流水路が並列して形成されている緩勾配折半屋根の散水熱交換方法。

【図１】