JP6601975B2

JP6601975B2 - 融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造

Info

Publication number: JP6601975B2
Application number: JP2017118100A
Authority: JP
Inventors: 和也森下
Original assignee: 有限会社森下商会
Priority date: 2017-06-15
Filing date: 2017-06-15
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2037-06-15
Also published as: JP2019002207A

Description

本発明は、融雪屋根パネルブロック毎に水蒸気の供給経路を切り替えることができる融雪屋根パネルブロック毎の切り替え弁、及び融雪屋根パネルブロック毎に水蒸気を供給する配管構造に関する。さらに言えば、一般家屋の屋根ではなく、工場等の大規模な建造物の屋根のように、屋根自体の面積が大きくなり融雪屋根パネルの設置面積が大きくなった際、従来のような融雪屋根パネル毎に水蒸気経路を切り替える方式に加えて、融雪屋根パネルブロック毎に水蒸気経路を切り替えることができる、融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造に関する。

冬場において雪国では、屋根に降り積もった雪の雪下ろし作業に多くの労働力（危険を伴う作業でもある）が費やされるという問題、さらに、雪下ろし作業に必要な労働力が不足しているという問題があった。上記問題を解決すべく、出願人らは、屋根内部に水蒸気を通過させることで、屋根に降り積もった雪を解かすことができる融雪機能を備えた融雪屋根パネルを開発した。

出願人らが開発した融雪機能を備えた融雪屋根パネルにおいては、融雪屋根パネルに供給される水蒸気の熱エネルギーを有効に利用するための仕組みとして、融雪が完了した融雪屋根パネルに流れる水蒸気の流路を変えて、水抜き用の配管に水蒸気が流れるようにするための融雪屋根パネル毎の切り替え弁が開発されている。要するに、融雪が完了した融雪屋根パネルには、水蒸気が供給されないようにし、融雪が完了していない融雪屋根パネルにのみ水蒸気を供給させるような仕組みを開発した。

特許文献１には、「融雪屋根パネルに供給する水蒸気の流れを自動的に切り替えることができる熱感知式切り替え弁を提供する。」ことを課題として、「感知した温度に応じて熱膨張、収縮を繰り返す部材と、感知した温度に応じて熱膨張、収縮を繰り返す部材の熱膨張、収縮に起因する動きに連動して直線往復運動するように設置された押し出し部材２０と、押し出し部材２０と接続したラックギア３０、及びラックギア３０と噛み合うように設置されたピニオンギア４０と、ピニオンギア４０の回転中心に設置された回転軸と連結しており、ピニオンギア４０の回転に連動して回動する蓋部材を備える熱感知式切り替え弁とした（特許文献１：解決課題）。」が開示されている。即ち、一枚の融雪屋根パネルに設置する熱感知式切り替え弁（特許文献１：発明の名称）が開示されている。

特開２０１７−２０１９８号公報

特許文献１に係る熱感知式切り替え弁（特許文献１：発明の名称）であれば、水蒸気の流れを切り替えることにより、融雪が完了した融雪屋根パネルには、水蒸気を供給せず、融雪が完了していない融雪屋根パネルに水蒸気を供給させることができる。しかしながら、一般家屋の屋根ではなく、例えば、工場の屋根のように屋根自体の面積が大きくなった場合、融雪屋根パネル毎に水蒸気の流れを切り替える方式のみを採用していたのでは、即ち、融雪屋根パネル毎に切り替え弁を設置するだけでは、相変わらず融雪が完了した融雪屋根パネルに設置した水抜き用配管（バイパス）に水蒸気が流れてしまう分、水蒸気の熱エネルギーが無駄に使われてしまい好ましく無い。このため、屋根自体の面積が大きくなった場合であっても、水蒸気の熱エネルギーを効率的に利用できるような配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造が望まれていた。

本発明の目的は、工場の屋根のように屋根自体の面積が大きくなった場合であっても、従来の融雪屋根パネル毎の切り替え弁に加え、融雪屋根パネルブロック毎に供給する水蒸気経路を切り替えることで、水蒸気の熱エネルギーを有効に利用することができる、融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、融雪屋根パネルブロック毎にボイラーから供給された水蒸気を送り込むための配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造であって、ボイラーから融雪屋根パネルブロックに水蒸気を供給するための主配管と、前記主配管の途中に配置する複数の配管分岐部と、前記配管分岐部から融雪屋根パネルブロックに水蒸気を供給するための分岐配管を備えており、前記融雪屋根パネルブロックの下端に位置する一枚の融雪屋根パネルに設置した融雪完了時感知部材と、前記配管分岐部に設置した切り替え部材を備えており、前記融雪完了時感知部材と前記切り替え部材は、前記融雪完了時感知部材と前記切り替え部材を連動させるための線条部材により連結されていることを特徴とする融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造であることを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１において、前記融雪完了感知部材は、弾性体により反転を阻止する方向に付勢されており中心付近に押出部材を備えたダイヤフラム部材と、前記ダイヤフラム部材の反転する動きに連動して回動するように設置された連結部材を備えており、前記水蒸気経路切り替え部材は、回動自在に設置された切り替え部材を備えている融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造であることを特徴とするものである。

本発明によれば、ボイラーから融雪屋根パネルブロックに水蒸気を供給するための主配管と、主配管の途中に配置する複数の配管分岐部と、配管分岐部から融雪屋根パネルブロックに水蒸気を供給するための分岐配管を備えている。そして、融雪屋根パネルブロックの下端に位置する一枚の融雪屋根パネルに設置した融雪完了時感知部材と、配管分岐部に設置した切り替え部材を備えている。

さらに、融雪完了時感知部材と切り替え部材は線条部材により連結されているので、融雪屋根パネルブロック毎に融雪完了時に線条部材により切り替え部材を作動させて水蒸気を分岐配管（要するに融雪が完了した融雪屋根パネルブロック）に流さずに主配管側（融雪が完了していない融雪屋根パネルブロック）に流れるようにすることができるようになった。従って、一般家屋の屋根ではなく、工場の屋根のように屋根自体の面積が大きくなった場合、融雪屋根パネル本体を水蒸気が流れることは無いが、融雪屋根パネル毎に設置した水抜き用の配管（バイパス）には流れることになるため、その分、水蒸気の熱エネルギーが無駄に使われていたのであるが、従来の融雪屋根パネル毎の切り替え弁に合わせて融雪屋根パネルブロックという一定の単位（固まり）毎に切り替え弁を設置することにより、水蒸気等の熱エネルギーを有効に利用することができるようになった。

本実施例に係る融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造を説明するための全体図である。融雪完了時感知部材の設置位置、及び構造を説明するための図である。切り替え部材の設置位置、及び構造を説明するための図である。融雪屋根パネルブロックの融雪時、及び融雪完了時における作動状態を説明するための図である。変更例に係る融雪完了時感知構造を説明するための全体概略図である。

＜融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造＞
以下、本発明に係る融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造の一実施形態について、図１〜図３に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施例に係る融雪屋根パネルブロック１０の配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造を説明するための全体図である。図２は、融雪完了時感知部材５０の設置位置（図中Ａと表示）、及び構造を説明するための図である。図３は、切り替え部材６０の設置位置（図中矢印で表示）、及び構造を説明するための図である。

従来型の切り替え弁においては、融雪屋根パネル毎に切り替え弁を設置し、融雪屋根パネル毎に融雪が完了することにより作動し、水蒸気の経路を切り替える仕組みになっており、融雪が完了した融雪屋根パネルの水抜き用の配管（バイパス）にも水蒸気が流れてしまう。工場の屋根のように屋根自体の面積が大きい場合は、その分量が膨大になるため、水蒸気の熱エネルギーが無駄になってしまう。そこで、本発明においては、従来の切り替え弁（融雪屋根パネル毎に設置）に加え、融雪屋根パネルブロック１０（複数枚の融雪屋根パネル）という単位毎に、融雪が完了することにより作動し、水蒸気の経路を切り替える仕組みを構成したことに特徴がある。

図１に記載したように、本実施例に係る融雪屋根パネルブロック１０の配管構造は、ボイラーから送り出された水蒸気が主配管２０を流れて、配管分岐部３０（配管分岐部３０，３０，・・・・・）から分岐配管４０（分岐配管４０，４０，・・・）を流れて、融雪屋根パネルブロック１０（融雪屋根パネルブロック１０，１０，・・・・・）に供給されるように配管されている。そして、本実施例に係る水蒸気経路切り替え構造は、融雪屋根パネルブロック１０の下端に位置する一枚の融雪屋根パネルの水蒸気排出口側に、融雪完了時感知部材５０が設置されており（「ここに５０を設置する」と記載）、融雪屋根パネルブロック１０に水蒸気を供給する側である配管分岐部３０に切り替え部材６０が設置されている（「ここに６０を設置する」と記載）。さらに、融雪完了時感知部材５０と切り替え部材６０は線条部材７０により連結されている。

図２に記載したように、本実施例に係る融雪屋根パネルブロック１０の下端（Ａと記載された位置）に位置する一枚の融雪屋根パネルの水蒸気排出口側に設置した融雪完了時感知部材５０には、弾性体により反転を阻止する方向に付勢されており中心付近に棒状の押出部材８０を備えたダイヤフラム部材９０と、ダイヤフラム部材９０の反転する動き（直接的には、棒状の押出部材８０の下方向への動き）に連動して回動するように設置された連結部材１００を備えている。連結部材１００は、回動軸を中心にしたV字（回動軸を基準中心として７０°〜９０°の角度）型の形状をしており、V字の一端側の先端がダイヤフラム部材９０の押出部材８０と連結されており、V字の他端側の先端が線条部材７０（ワイヤー）と連結している。

図３に記載したように、融雪屋根パネルブロック１０に水蒸気を供給する側である配管分岐部３０には、回動自在に設置された切り替え部材６０が設置されている（切り替える前の状態）。水蒸気を供給する側の配管分岐部３０に設置した切り替え部材６０と、融雪屋根パネルブロック側に設置した連結部材１００（図２参照）は、線条部材７０（ワイヤー）により連結しており、連結部材１００が回動する動きに切り替え部材６０の回動する動きを連動させている。（連結部材１００が回動する動きに切り替え部材６０の回動する動きを連動させる詳細については図４にて説明する。）

＜融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造の作動状態＞
図４は、本実施例に係る融雪屋根パネルブロック１０の配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造の融雪時、及び融雪完了時における作動状態を説明するための図である。図４に記載したように、融雪屋根パネルブロック１０における融雪中は、融雪完了時感知部材５０（Ａと記載された位置に設置）であるダイヤフラム部材９０は、融雪屋根パネル内部を通過する水蒸気の熱エネルギーが融雪という仕事に費やされ、十分に温度が上昇しないため、水蒸気排出側においても水蒸気供給口から供給される蒸気圧が弱い。このため、ダイヤフラム部材９０が弾性体（つるまきバネ）の弾性力により、上に凸の状態になっている（下側左拡大図参照）。一方、切り替え部材６０（Ｂと記載された位置に設置）は主配管２０を塞いだ状態（上側左拡大図参照）になっているので、水蒸気は分岐配管４０を通過して融雪屋根パネルブロック１０に供給されるようになっている。

そして、融雪屋根パネルブロック１０における融雪が完了すると、水蒸気の熱エネルギーが融雪という仕事に費やされることが無くなり十分に温度が上昇する。このため、ダイヤフラム部材９０は、水蒸気排出口側においても水蒸気供給口から供給される蒸気圧が高くなるので下に凸の状態に反転する（下側右拡大図参照）。ダイヤフラム部材９０の反転する動き（直接的には、棒状の押出部材８０の下方向への動き）に連動して回動するように設置された連結部材１００が左側に回動することにより、線条部材７０が引っ張られる。線条部材７０が引っ張られることにより、切り替え部材６０が反時計回りに回動することになるため（上側右拡大図参照）、水蒸気は主配管２０側に流れ、次の融雪屋根パネルブロック１０に供給されるようになっている。

＜融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造の効果＞
本実施例においては、融雪屋根パネルブロック１０毎に融雪完了時に、線条部材７０により切り替え部材６０を作動させて水蒸気を分岐配管４０に流れずに主配管２０に流れるようにすることができる。一般家屋の屋根ではなく、工場の屋根のように屋根自体の面積が大きくなった際、融雪屋根パネル本体を水蒸気が流れることは無いが、融雪屋根パネル毎に設置した水抜き用の配管（バイパス）には流れることになるため、その分、水蒸気の熱エネルギーが無駄に使われていた。本発明においては、従来の融雪屋根パネル毎の切り替え弁に合わせて融雪屋根パネルブロックという一定の単位（固まり）毎に切り替え弁を設置することにより、融雪が完了した融雪屋根パネルの水抜き用配管（バイパス）にも水蒸気が一切流れないようにできるので、水蒸気の熱エネルギーを有効に利用することができるようになった。

＜融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造の変更例＞
本発明に係る融雪屋根パネルの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造は、上記した各実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、主配管、配管分岐部、分岐配管、融雪完了時感知部材、水蒸気経路切り替え部材、線条部材等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

一例として、図５に変更例に係る融雪完了時感知構造を説明するための全体概略図を記載する。融雪完了時感知部材は実施例の構成に限定されることは無く、本発明に係る融雪完了時感知部材の構成を以下に記載するように変更することもできる。即ち、図５に記載したように、下方向から上方向に向かって、つるまきバネ等により付勢され、上下方向に移動自在に設置した蒸気圧調整弁と、つるまきバネにより反転を阻止する方向に付勢されており、供給された水蒸気による蒸気圧により反転するダイヤフラム部材と、ダイヤフラム部材の反転する動きに連動して動く連結部材を備えており、さらに、融雪屋根パネルブロック側の連結部材と配管分岐部側に設置した切り替え部材を連動させるためのワイヤー部材を備えている構成にしても良い。

本発明に係る融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造は、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、融雪機能を備えた融雪屋根パネルの分野における、融雪屋根パネルの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造として好適に用いることができる。

１０・・・融雪屋根パネルブロック
２０・・・主配管
３０・・・配管分岐部
４０・・・分岐配管
５０・・・融雪完了時感知部材
６０・・・切り替え部材
７０・・・線条部材
８０・・・押出部材
９０・・・ダイヤフラム部材
１００・・連結部材

Claims

融雪屋根パネルブロック毎にボイラーから供給された水蒸気を送り込むための配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造であって、
ボイラーから融雪屋根パネルブロックに水蒸気を供給するための主配管と、
前記主配管の途中に配置する複数の配管分岐部と、
前記配管分岐部から融雪屋根パネルブロックに水蒸気を供給するための分岐配管を備えており、
前記融雪屋根パネルブロックの下端に位置する一枚の融雪屋根パネルに設置した融雪完了時感知部材と、
前記配管分岐部に設置した切り替え部材を備えており、
前記融雪完了時感知部材と前記切り替え部材は、前記融雪完了時感知部材と前記切り替え部材を連動させるための線条部材により連結されていることを特徴とする融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造。
前記融雪完了感知部材は、弾性体により反転を阻止する方向に付勢されており中心付近に押出部材を備えたダイヤフラム部材と、前記ダイヤフラム部材の反転する動きに連動して回動するように設置された連結部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の融雪屋根パネルブロックの配管構造、及び水蒸気経路切り替え構造。