JP2001104842A - 複数流体ノズル - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
- F25C3/00—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow
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- F25C2303/048—Snow making by using means for spraying water
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Abstract
を減らして効率を低下させ、逆に、降雪に条件が整って
いる場合は、降雪量を増やしてより効率的で大量な降雪
を行う降雪機を提供する。 【解決手段】 ノズル本体10の、水圧送路部11と空
気圧送路部12との合流部位より下流側に拡径混合室3
1を設け、略ノズル本体10の内径に一致する衝突板3
2を収納する。この衝突板32の周縁にはノズル本体1
0の上流側に向かう周壁部33を突設しする。そして、
上記ノズル本体10の噴射側先端部10aをエンドプ
レート21で閉塞し、このエンドプレート21には、ノ
ズル本体10の流路中心軸より偏心した位置に噴射口2
0を設ける。そして、拡径混合室31の上流側段状拡径
内面31aと該衝突板32の周壁部33の先端との間隙
を調整する衝突板移動手段40を設けてなる。
Description
する二流体ノズルで代表される、複数流体ノズルに関す
るものである。
799号(以下、先願という。)として降雪機を提案し
た。この、降雪機はスノーガン方式で、噴霧する水と空
気との気液混合効率を高め、噴霧液滴を微小化すると共
に噴射方向を、複雑な乱流として、降雪効率を高めたも
ので、従来0℃以上のプラスの外気温度では不可能とさ
れていた条件下(例えば外気温4℃程度)でも良質な降
雪(造雪)が可能となしたものである。
試験を繰り返したところ、0℃乃至2℃でも雪ができな
いこともあった。この原因は、主として湿度によるもの
であることが経験上明らかとなっているが、湿度が高く
ても造雪したいとの要望から、気液混合効率を可変とす
る必要性が生じた。
の降雪機の場合は、温度や湿度が高くて造雪しにくい場
合は、大きな動力消費を伴っても混合効率を高め、造雪
を可能とし、造雪が容易な場合は、混合効率を低めて消
費動力を少なくすることが合理的である。なお、一般的
に混合効率は高いほどよいとされているが、必ずしもそ
のようなことは無く、次工程に合わせて混合効率を設定
することが望ましかったり、他の条件に対応して混合効
率を調整する必要性も生ずるものである。
に鑑み、複数の流体を、混合効率を変更可能と成して噴
射できる複数流体ノズルを提供することを課題としたも
のである。
め、本発明は、圧送される第一流体と第二流体とを噴射
口20より噴霧するノズル本体10の、第一流体圧送路
部11と第二流体圧送路部12との合流部位より下流側
に拡径混合室31を設け、該拡径混合室31内には略ノ
ズル本体10の内径に一致する衝突板32を収納し、こ
の衝突板32の周縁にはノズル本体10の上流側に向か
う周壁部33を突設し、上記ノズル本体10の噴射側先
端部10aを該ノズル本体10と略同径となすかまたは
拡径し、この噴射側先端部10aの先端をエンドプレー
ト21で閉塞し、このエンドプレート21には、ノズル
本体10の流路中心軸より偏心した位置に噴射口20を
設け、前記衝突板32には、拡径混合室31の上流側段
状拡径内面31aと該衝突板32の周壁部33の先端と
の間隙を調整する衝突板移動手段40を設けてなる技術
的手段を講じたものである。
口20より噴射される際、断熱冷却され、水滴が氷結し
て造雪できる作用を呈するのは従来のスノーガンと同じ
作用である。
で、気液混合効率が向上し、噴霧液滴が凍り易い微小液
滴とすることが、小さな動力で可能となる作用を呈する
のは先願と同じ作用である。
をエンドプレート21で閉塞し、このエンドプレート2
1には、ノズル本体10の流路中心軸より偏心した位置
に非円形形状の噴射口20を設けたので、噴射口20よ
り噴射される噴射方向が整然とした放射方向に限定され
ず、場所によって、一部乱れた方向に噴射され、噴射さ
れた液滴を撹拌し、一部氷結した水滴を核に別の水滴を
付着して雪を成長させる作用を呈するのも先願と同じ作
用である。
側段状拡径内面31aと該衝突板32の周壁部33の先
端との間隙を調整可能となしてあるので、この間隙を広
く設定すると圧力損失が少なく、効率的に気液の混合が
なされる作用を呈する。そして、上流側段状拡径内面3
1aと周壁部33の先端との間隙を狭く設定すると、圧
力損失は増し、動力はその分多く必要となるが、気液の
混合効率はさらに向上し、造雪条件の悪化に対処できる
作用を呈する。
20より噴射すると、圧縮空気圧縮流体の圧力が開放さ
れ、ノズル内圧7kg/cm2で、−40℃程度に冷却
できるもので、このノズル内圧を保つと共に、気液混合
率を高めると、高温・多湿での降雪が可能となる作用を
呈するものであった。
る水と空気とを噴射口20より噴霧するノズル本体10
の、水圧送路部11と空気圧送路部12との合流部位よ
り下流側に拡径混合室31を設け、該拡径混合室31内
には略ノズル本体10の内径に一致する衝突板32を収
納し、この衝突板32の周縁にはノズル本体10の上流
側に向かう周壁部33を突設し、上記ノズル本体10の
噴射側先端部10aを該ノズル本体10と略同径となす
かまたは拡径し、この噴射側先端部10aの先端をエン
ドプレート21で閉塞し、このエンドプレート21に
は、ノズル本体10の流路中心軸より偏心した位置に噴
射口20を設け、前記衝突板32には、拡径混合室31
の上流側段状拡径内面31aと該衝突板32の周壁部3
3の先端との間隙を調整する衝突板移動手段40を設
け、さらに、水圧送量調整装置51と空気圧送量調整装
置52とを設けてなる技術的手段を講じたものである。
加え、水圧送量調整装置51と空気圧送量調整装置52
とで、圧送する空気または水の量を調整できる。空気の
量を多くし水の量を控えると造雪効率運転エネルギー量
に対する造雪量は低下するも、空気が増えることで断熱
冷却が増し、大きな断熱冷却で少ない水滴を冷却するの
で、高温・多湿条件での造雪が可能となる作用を呈し、
水の量を多くし空気の量を控えると、造雪量が多くな
り、自然条件よっては、より効率的な降雪が実施できる
作用を呈する。
る水と空気とを噴射口20より噴霧するノズル本体10
の、水圧送路部11と空気圧送路部12との合流部位よ
り下流側に拡径混合室31を設け、該拡径混合室31内
には略ノズル本体10の内径に一致する衝突板32を収
納し、この衝突板32の周縁にはノズル本体10の上流
側に向かう周壁部33を突設し、上記ノズル本体10の
噴射側先端部10aを該ノズル本体10と略同径となす
かまたは拡径し、この噴射側先端部10aの先端をエン
ドプレート21で閉塞し、このエンドプレート21に
は、ノズル本体10の流路中心軸より偏心した位置に噴
射口20を設け、前記衝突板32には、拡径混合室31
の上流側段状拡径内面31aと該衝突板32の周壁部3
3の先端との間隙を調整する衝突板移動手段40を設け
て、さらに、水圧送量調整装置51と空気圧送量調整装
置52と、外気温度計53と、外気湿度計54とを設
け、さらに、該外気温度計53と外気湿度計54との測
定値で、衝突板移動手段40と水圧送量調整装置51と
空気圧送量調整装置52とを制御する制御盤50を設け
てなる技術的手段を講じたものである。
加えて、外気温度計53と外気湿度計54との測定値
で、衝突板移動手段40と水圧送量調整装置51と空気
圧送量調整装置52とを自動制御可能となす作用を呈す
るものである。
る。図中、10が本発明降雪機の主要部をなすノズル本
体である。このノズル本体10は、一端図右端を水圧送
路部11と空気圧送路部12との二又に分岐し、水圧送
路部11には圧力水供送ホース11a「図2」参照を、
空気圧送路部12には図示しない空気圧縮装置の吐き出
し口に連結する圧力空気供送ホース12a同じく「図
2」参照を連結するようになしてあるのは従来のスノー
ガンと同じである。
送路部12とは、特に区別することは必要なく、水圧送
路部11と空気圧送路部12とを逆に使用して、水圧送
路部11に圧縮空気を供送し、空気圧送路部12に水を
圧送しても差し支えないものである。
気圧送路部12との合流部位より下流側に拡径混合室3
1を設け、該拡径混合室31内には略ノズル本体10の
内径に一致する衝突板32を収納し、この衝突板32の
周縁にはノズル本体10の上流側に向かう周壁部33を
突設してある。
装置は、混合は確実であるが、流体が衝突板32に衝突
する際に大きなエネルギーを消費し、圧力損失が高いと
されている。しかし、本発明では、この衝突板32を拡
径混合室31内に収納することで圧力損失を巧みに低減
したものである。
交方向に衝突させると、その時の衝突エネルギーは衝突
速度にもよるが相当に大きなものとなる。しかし、本発
明は、気液混合流体を衝突板32に衝突させ、衝突によ
る反射飛散で水と空気とを混合するのではなく、この衝
突板32に気液混合流体の流れ方向変換機能図示例では
流れ方向反転機能及び流れ方向の変換に伴う乱流による
撹拌機能を求めたものである。
10より拡径した拡径混合室31内に配することで、流
路径をその部位で狭窄することなく、逆に拡径もできる
ことで、円滑で圧力損失の少ない流れ方向の変換による
圧力損失の少ない効率的な気液混合をも可能となすもの
である。
状に構成され、外周部位には所定の高さで流れの上流方
向に向く「図1」右側に向く周壁33を突設してある。
また、該衝突板32の流れの上流方向面には多数の凹部
34,34,34・・・を設けてある。また、上記衝突
板32は周壁33の外周面に放射状に連結する連結板3
5,35,35・・・を設け、この連結板35,35,
35・・・の先端が拡径混合室31の内周面に接するよ
うになし必要に応じ、該拡径混合室31の内周面に流れ
方向のキー溝を設けて、このキー溝に嵌め込んで、該拡
径混合室31内に同心位置に該衝突板32が気液混合流
体の流れと直交状態に位置するようになしてある。
反転し、それに伴う乱流を発生させるためのもので、
「図3」に矢印P1で示した気液混合流体は、衝突板3
2に衝突した後、矢印P2に示す該衝突板32に沿う放
射方向の流れとなり、次に、周壁33の近くに達すると
この周壁33を乗り越えるために、その内周面に沿って
矢印P3の向流方向の流れとなり、流れ方向が一時反転
するもので、このように流れ方向を変換するとその逆流
部位では激しい乱流の発生が伴うものである。
円盤に代え、中心側が流れ方向図左側に膨出する曲面形
状とすることで、上記衝突板32と周壁33とが一体化
したものと見做すことも可能である。
は、さらに乱流・渦流を発生させるためのもので、断面
半球凹部形状等(凹部であれば特に形状は限定されな
い。)となしておくことで、その内面に衝突した流れが
小さな渦流を局所的に多数発生させて気液混合効率をさ
らに高めるものである。
「図3」の矢印P4に示すように、周壁33の外周面と
拡径混合室31の内周面との間を通り、衝突板32の裏
側下流側で矢印P5で示すように合流する。したがっ
て、拡径混合室31内では流れ方向が複雑に変化して渦
流・乱流が発生して気液が確実に混合されるものであ
る。
部10aを該ノズル本体10と略同径となすかまたは拡
径し、この噴射側先端部10aの先端をエンドプレート
21で閉塞し、このエンドプレート21には、ノズル本
体10の流路中心軸より偏心した位置に噴射口20を設
けてある。
流路の中心軸と同心の円形とするのが通常であるが、本
発明は、上記噴射口20を単なる噴出口としてでなく、
該噴射口20に付近を衝突板方式と同様な混合装置とし
て利用し、かつ、噴射が噴射口20より放射方向ではな
く該噴射口20の噴出近傍部位で偏った乱流本願では
「偏乱流P7」という。が発生するようなしたものであ
る。
して、拡径混合室31で混合され、次いでエンドプレー
ト21に衝突することになる。
本体10の噴射側先端部10aを閉塞すると圧送される
水と空気とは、無論噴出できないので、該エンドプレー
ト21には、ノズル本体10の流路中心軸より偏心した
位置に噴射口20を設けてある。
心位置であればその形状、数等は特に問題としないが、
エンドプレート21にシャワーノズルのようにあまりに
多くの数の噴射口を設けると、衝突板としての機能、及
び大きな偏乱流の発生がなくなるので、1〜数個の噴射
口20にとどめておくことが望ましい。
に、エンドプレート21の周部に円弧状の欠部を設け、
ノズル本体10の噴射側先端部10aの周部とで正面形
状が凸レンズの断面形状となる噴射口20を設けたが、
その他に、該噴射口20は、「図5」に示すように各種
のものが想定できる。「図5」Aはエンドプレート21
の周部に噴射口20としてV字状の欠部を設けたもの、
「図5」Bはエンドプレート21の周部に噴射口20と
して逆台形の欠部を設けたもの、「図5」Cは噴射口2
0としてエンドプレート21の周部を弦方向に切り取っ
たもの、「図5」Dはエンドプレート21の周部に噴射
口20として一対の円弧状の欠部を設けたもの、「図
5」Eは、噴射口20としてエンドプレート21の周部
に縦長の長円状孔を設けたもので、これらの、実施形態
は実験の結果、効率的な造雪が可能となり、使用圧縮空
気の量が半減可能であった。
偏心部位に円形窓孔の噴射孔20を、「図5」Gはエン
ドプレート21の周偏心位置に楕円形窓孔の噴射孔20
を、「図5」Hはエンドプレート21の中心と同心円径
部位に沿って複数の円形窓孔の噴射孔20,20,20
・・・を設けたもので、これらは、「図5」A〜Eのも
のよりは造雪効率はやや低下するも、従来の降雪機より
は2〜5割程度の圧縮空気の低減が可能であった。
ドプレート21に衝突した気液混合流体は該エンドプレ
ート21の内面に沿って「図3」に矢印P6に示すよう
に噴射口20に向かうことになるので、流れ方向を代え
る際にエンドプレート21の内面側で乱流が発生し気液
の混合がなされる。
に沿って噴射口20に向かう流れは、従来の同心噴出口
とは異なり、噴射後も今までの方向性(エンドプレート
21に沿った流れ方向)を維持しようとしているので、
他の噴出流と衝突し、前記したように「図3」に矢印で
示す偏乱流P7を発生し、微小液滴どうしの激しい衝突
・撹拌を行う。特に、噴出直後に断熱冷却域にあって微
小水滴が冷却された微小水滴と衝突すると、相互に付着
し氷の粒子が成長する蓋然性が向上することになる。
が望ましい。すなわち、非円形形状の噴射口20はその
各部位で噴出条件に差が生じ、局所的に複雑な条件で噴
射が行なわれ混合効率を高めるものである。また、上記
噴射口20の偏心量が大きいほど、エンドプレート21
の内面側で撹拌能力が大きく、また、噴射直後の偏乱流
7を起こし易い。そこで、最も偏心量を大きくするため
噴射側先端部10aの内周に内接して該噴射口20を設
けるのも望ましいものである。
31の上流側段状拡径内面31aと該衝突板32の周壁
部33の先端との間隙を調整する衝突板移動手段40を
設けてなる。
径内面31aと周壁部33の先端との間隙を調整できる
ものであれば、適宜な構成を利用すればよいが、「図
1」例では、衝突板32の下流側に操作棒41を植設
し、この操作棒41の周面には螺子状42を削成してあ
る。そして、この操作棒41はエンドプレート21を貫
通し、この貫通に際してエンドプレート21に螺合させ
て、操作棒41を螺進退することで、上記調整ができる
ようになしてある。
3の先端との間隙の調整は、10〜0mm等とすればよ
いが、密着は避けるようにするのが望ましい、なお、図
示していないが、密着した場合も溝等で多少の流路が確
保できるように成しておくことも有益である。上流側段
状拡径内面31aと周壁部33の先端との間隙を小さく
すると圧力損失は大きくなり水や空気を圧送するための
動力はその分余分に必要となるが、水と空気の混合率が
向上して、この間隙を小さくすると外気温が比較的高く
ても雪を降らすことが可能となるものであった。
的に知られていた、外気温が高い場合は、噴射水量を減
らし、噴射空気量を増やすことで雪質を維持できるとい
う事実を本発明に応用したもので、「請求項1」の発明
に、水圧送量調整装置51と空気圧送量調整装置52と
を設けてなるものである。
面31aと周壁部33の先端との間隙と、水の圧送量
と、空気の圧送量との3者を調整することで降雪地区の
雰囲気にあった降雪を行おうというものである。
と空気圧送量調整装置52とは、便宜上、単にバルブで
図示しているが、圧縮機の回転数を上げる等の従来公知
な手段で圧送量を調整するのは無論である。
合は、上流側段状拡径内面31aと周壁部33の先端と
の間隙を広くし、水の圧送量多く、空気の圧送量を少な
く設定すると、この種、スノーガンで最も大きな動力を
消費するのは空気の圧送であるので、少ない動力で大量
の降雪ができ効率的である。しかし、外気温が高く容易
に降雪できない場合は、上位とは逆に調整する。する
と、大きな動力が必要となり降雪量は少なくなるが、外
気温2〜4℃程度まで降雪が可能となるものである。
を自動化せんとしたもので、外気の湿度が高いと良質な
雪が得られ難くなることにも着目し、「請求項2」の発
明に、水圧送量調整装置51と空気圧送量調整装置52
と、外気温度計53と、外気湿度計54とを設け、さら
に、該外気温度計53と外気湿度計54との測定値で、
衝突板移動手段40と水圧送量調整装置51と空気圧送
量調整装置52とを制御する制御盤50を設けてなるも
のである。
は図示例では操作棒41を回動駆動する装置を使用し、
制御盤50よりの信号で、衝突板移動手段40と水圧送
量調整装置51と空気圧送量調整装置52とが駆動され
て、最適な降雪を行うようになしてある。なお、制御法
は経験則によることが多く、本実施例では過去の多くの
経験則を数値化したものを記憶させ、実際の気温と湿度
とに近似した過去の例と対比させて最適な条件を探し出
す方法を使用したが、調整条件を求める所定の計算式を
見出すことも可能である。
み限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
〜3記載の降雪機によれば、外気の条件に合わせて確実
に降雪できるという優れた効果を奏し得る。
る。
ある。
の正面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 圧送される第一流体と第二流体とを噴射
口(20)より噴霧するノズル本体(10)の、第一流
体圧送路部(11)と第二流体圧送路部(12)との合
流部位より下流側に拡径混合室(31)を設け、該拡径
混合室(31)内には略ノズル本体(10)の内径に一
致する衝突板(32)を収納し、この衝突板(32)の
周縁にはノズル本体(10)の上流側に向かう周壁部
(33)を突設し、 上記ノズル本体(10)の噴射側先端部(10a)を該
ノズル本体(10)と略同径となすかまたは拡径し、こ
の噴射側先端部(10a)の先端をエンドプレート(2
1)で閉塞し、このエンドプレート(21)には、ノズ
ル本体(10)の流路中心軸より偏心した位置に噴射口
(20)を設け、 前記衝突板(32)には、拡径混合室(31)の上流側
段状拡径内面(31a)と該衝突板(32)の周壁部
(33)の先端との間隙を調整する衝突板移動手段(4
0)を設けてなる複数流体ノズル。 - 【請求項2】 圧送される第一流体と第二流体とを噴射
口(20)より噴霧するノズル本体(10)の、第一流
体圧送路部(11)と第二流体圧送路部(12)との合
流部位より下流側に拡径混合室(31)を設け、 上記拡径混合室(31)内には略ノズル本体(10)の
内径に一致する衝突板(32)を収納し、この衝突板
(32)の周縁にはノズル本体(10)の上流側に向か
う周壁部(33)を突設し、この周壁部(33)外周に
は先端が拡径混合室(31)内周面に当接する位置保持
板(35,35,35・・・)を放射状に突設し、 上記ノズル本体(10)の噴射側先端部(10a)を該
ノズル本体(10)と略同径となすかまたは拡径し、こ
の噴射側先端部(10a)の先端をエンドプレート(2
1)で閉塞し、このエンドプレート(21)には、ノズ
ル本体(10)の流路中心軸より偏心した位置に噴射口
(20)を設け、 前記衝突板(32)には、拡径混合室(31)の上流側
段状拡径内面(31a)と該衝突板(32)の周壁部
(33)の先端との間隙を調整する衝突板移動手段(4
0)を設けてなる複数流体ノズル。 - 【請求項3】 圧送される第一流体と第二流体とを噴
射口(20)より噴霧するノズル本体(10)の、第一
流体圧送路部(11)と第二流体圧送路部(12)との
合流部位より下流側に拡径混合室(31)を設け、 上記拡径混合室(31)内には略ノズル本体(10)の
内径に一致する衝突板(32)を収納し、この衝突板
(32)の周縁にはノズル本体(10)の上流側に向か
う周壁部(33)を突設し、この周壁部(33)外周に
は先端が拡径混合室(31)内周面に当接する位置保持
板(35,35,35・・・)を放射状に突設し、 上記ノズル本体(10)の噴射側先端部(10a)を該
ノズル本体(10)と略同径となすかまたは拡径し、こ
の噴射側先端部(10a)の先端をエンドプレート(2
1)で閉塞し、このエンドプレート(21)には、ノズ
ル本体(10)の流路中心軸より偏心した位置に噴射口
(20)を設け、 前記衝突板(32)には、拡径混合室(31)の上流側
段状拡径内面(31a)と該衝突板(32)の周壁部
(33)の先端との間隙を調整する衝突板移動手段(4
0)を設け、 さらに、上流側段状拡径内面(31a)に周壁部(3
3)の先端が当接した際のこの周壁部(33)の内外を
連通する凹欠部(61)を設けるか、周壁部(33)の
先端に内周側より外周側に達する溝(62)を設けてな
る複数流体ノズル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28257899A JP4331836B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 複数流体ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
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