JP2014055755A - サイクロン方式を利用した積雪方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉雪が搬送空気に乗って目標面まで達する一方、目標面に積もる粉雪を乱さないようにすることで、搬送空気により目標面上の積雪が巻き上がることなく、目標面に効率的に積雪させることが可能な積雪方法を提供する。
【解決手段】空気搬送により粉雪を目標面に供給して、目標面上に積雪させる方法において、粉雪を搬送空気に乗せて目標面まで到達させつつ、目標面に積もる粉雪を乱さない程度に、サイクロン方式により、搬送空気と粉雪とを一部分離することを特徴とする積雪方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、積雪方法に関し、より詳細には、粉雪が搬送空気に乗って目標面まで達する一方、搬送空気により目標面上の積雪が巻き上がることなく、目標面に効率的に積雪させることが可能な積雪方法に関する。

従来から、たとえば、特許文献１および特許文献２に開示されているように、サイクロン方式を利用して、空気搬送により雪を目標面に供給して、目標面上に積雪させる技術が用いられている。
特許文献１および特許文献２は、ともにスキー場のゲレンデに人工雪を効率よく、散布あるいは搬送する点を開示する点で共通である。

より詳細には、特許文献１によれば、空気搬送された氷片に対してサイクロン方式により、搬送空気と氷片とを分離し、分離された氷片をクラッシャーにより微粉砕して、氷雪として、散布ホースより散布している。
一方、特許文献２によれば、空気搬送された氷雪に対してサイクロン方式により、搬送空気と氷雪とを分離し、分離された氷雪を氷雪排出口より排出している。

しかしながら、従来のこのような積雪技術には、以下のような技術的問題点が存する。
すなわち、たとえば、タイヤの雪上試験に利用するのに、インナードラムの内周面に積雪させるような場合には、積雪面が凹凸なく一様に平坦である必要がある反面、インナードラムの内周面に効率的に積雪して試験を行うことが要求される。

この点、特許文献１においては、スキー場のゲレンデに人工雪を散布しさえすれば足り、サイクロン方式により氷片と搬送空気とを分離したうえで、別途ブロワにより発生させた高速空気により、微粉砕した氷片（氷雪）を散布しているに過ぎず、そもそも、氷雪を搬送する搬送空気を利用して、目標面に氷雪を供給する発想を開示するものでなく、ましてや、搬送空気を利用して氷雪を目標面に供給するとすれば、効率的な供給が可能になるものの、氷雪が高速で目標面に衝突したり、あるいは供給面に向かう搬送空気が積雪面を乱すことにより、一様に平坦な積雪面が形成困難であるという技術的課題について示唆すらするものでない。

それに対して、特許文献２においては、特許文献１と異なり、予め氷雪を準備したうえで、サイクロン方式により氷雪と搬送空気を分離しているが、特許文献１と同様に、スキー場のゲレンデに人工雪を散布しさえすれば足り、分離した搬送空気は搬送管に戻して氷雪が搬送中の摩擦熱で溶融するのを防止するのに利用されているに過ぎず、上記のような技術的課題について示唆するものでない。
以上のように、従来において、氷雪、特に搬送空気による影響を受けやすい粉雪を搬送空気を利用して目標面まで搬送する一方で、搬送空気により目標面の積雪面を乱さないようにするという技術的課題について、業界内において認識されていなかった。

特開平６−１５４６５８号 特開平６−３２３７１０号

以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、粉雪が搬送空気に乗って目標面まで達する一方、目標面に積もる粉雪を乱さないようにすることで、搬送空気により目標面上の積雪が巻き上がることなく、目標面に効率的に積雪させることが可能な積雪方法を提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明の積雪方法は、
空気搬送により粉雪を目標面に供給して、目標面上に積雪させる方法において、
粉雪を搬送空気に乗せて目標面まで到達させつつ、目標面に積もる粉雪を乱さない程度に、サイクロン方式により、搬送空気と粉雪とを一部分離する、構成としている。

以上の構成を有する積雪方法によれば、サイクロン方式により、空気搬送される粉雪に対して遠心力により旋回流を生じさせることで、搬送空気と粉雪とを一部分離し、粉雪が搬送空気に乗って目標面まで達する一方、目標面に積もる粉雪を乱さないようにすることで、搬送空気により目標面上の積雪が巻き上がることなく、目標面に効率的に積雪させることが可能である。

さらに、搬送管内で空気搬送により粉雪を搬送し、搬送管の下流側に連通して接続されたサイクロンの流出開口を目標面から所定距離に配置して、粉雪を流出口から搬送空気の噴流により、目標面まで到達させるのがよい。
さらにまた、粉雪は、乾き雪であり、粒径が０．2ミリないし０．３ミリであり、サイクロンの流出開口を目標面から１メートル以内に配置するのがよい。
加えて、目標面は、井桁状、格子状、あるいはメッシュ状であり、目標面の内部まで粉雪を到達させるのがよい。

さらに、目標面上の積雪をタイヤの雪上評価試験に利用するのがよい。
さらにまた、タイヤの雪上評価試験において、水平方向を中心に回転可能なインナードラムの内周面を目標面として、積雪させる段階を有するのがよい。
加えて、前記積雪段階において、インナードラムを水平方向を中心に回転させながら、インナードラムの内部に配置された搬送管の流出開口から粉雪を流出させるのがよい。
さらに、前記粉雪の粒子の大きさ、およびサイクロンにおける粉雪の旋回流の最大径に応じて、搬送空気の搬送速度を調整することにより、サイクロン方式により、搬送空気と粉雪とを一部分離するのがよい。

本発明に係る積雪ユニットおよび積雪方法の実施形態を図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。
以下では、本発明に係る積雪ユニットをタイヤの雪上試験に適用する場合を例として、詳細に説明する。
積雪ユニットにより積雪する雪は、人工雪、自然雪のどちらもでよく、また、雪質としては、乾き雪、湿り雪、シャーベット雪等含水率の低いものから高いものまで、任意に選択すればよい。
特に、人工雪の場合には、たとえば、製氷した氷片を砕氷して、所定粒径の氷粒として、それを積雪させてもよい。
一方、積雪する目標面は、水平方向を中心に回転可能なインサイドドラムの内周面であり、内周面に積雪した雪を利用して、積雪面に試験タイヤを当てて、インサイドドラムを水平方向を中心に回転させることにより、タイヤの雪上試験を行うようにしている。
より詳細には、積雪ユニット１０は、水平方向に回転可能なインサイドドラム１２の内部スペースに配置され、インサイドドラム１２の内周面１４に圧雪層Ｌを形成し、形成した圧雪層Ｌの上面２７にタイヤTを押し当てた状態で、インサイドドラム１２を水平方向を中心に回転させることにより、タイヤTの雪上試験を行うようにしている。

図１に示すように、タイヤ試験装置について、インサイドドラム１２は、円筒形状であり、ドラムを水平方向の軸線Ｐ１周りに回転可能に保持するドラム保持部２８と、ドラム保持部２８に付設したドラム回転駆動部３０と、ドラム本体３２の内周面１４に形成した圧雪路面１１に対して試験タイヤTの外周面を所要の荷重で接触させながら試験タイヤTを水平方向の軸線周りに回転可能に支持する試験タイヤ保持部３４と、タイヤ保持部に付設したタイヤ回転駆動部３６とを備えている。

ドラムは鋼製で、内周面１４が平滑面とされたドラム本体３２と、ドラム本体３２の一端面を閉鎖する円板形状の背面壁３８を備え、他端面は開口とし、開口の周縁に沿って内鍔部を設け、開口をたとえばビニルシート２５で覆い、インサイドドラム１２の内部を密閉スペース２０としている。
インサイドドラム１２の内部に構成される密閉空間が、密閉スペース２０を構成し、積雪ユニット１０は、密閉スペース２０内に配置される。
図２に示すように、積雪ユニット１０は、先端部にサイクロン部６６を付設した搬送管１７と、搬送管１７の噴出開口３３に対向して付設した拡散用斜板７５と、搬送管１７の噴出開口３３近傍に配置された水噴射ノズル４３とから、概略構成されている。

図２に示すように、搬送管１７の先端側には、サイクロン部６６を有し、雪粒を搬送空気に乗せて積雪予定面１１まで到達させつつ、積雪予定面１１に積もる雪粒を乱さない程度に、サイクロン方式により、搬送空気と雪粒とを一部分離する。

より詳細には、図２に示すように、サイクロン部６６の内部には、上下方向に伸延して固気分離する固気分離空間６８が形成されている。固気分離空間６８は、内部で旋回流を発生しやすいように氷雪排出口７２に向かって先細の、たとえば円錐形状をなし、サイクロン部６６には、固気分離空間６８が、搬送管１７の搬送空間を搬送空気により圧送されてくる氷雪から、搬送空気等の気体を、氷雪等の固体粒子と、遠心力により分離し得るように、それら固体粒子が旋回流を形成し得るように形成されている。また、サイクロン部６６の上方の側面には、搬送管１７に接続した流入口７０が形成されており、サイクロン部６６には、流入口７０が、搬送空気により圧送されてくる氷雪を搬送空気と共に、固気分離空間６８に取込み得るように設けられている。

サイクロン部６６の下方には、氷雪排出口７２が、下方（図中下方）に向けて開口する形で設けられており、即ち、サイクロン部６６には、氷雪排出口７２が、サイクロン部６６により分離された氷雪等の固体粒子を外部に排出し得るように設けられている。サイクロン部６６には、サイクロン部６６により分離された搬送空気等の気体を取り出す空気取出管６９が、サイクロン部６６の上部を、サイクロン部６６の中心を通って、貫通する形で設けられており、空気取出管６９の端部には、抽出口７１と給気口７３がそれぞれ形成されている。このうち空気取出管６９の抽出口７１は、サイクロン部６６の固気分離空間６８において、下方（図中下方）に向けて開口しており、また、抽出口７１は、サイクロン部６６の流入口７０よりも下方に形成されている。なお、空気取出管６９がサイクロン部６６を貫通した部分は、気密状態を保持する形で貫通して設けられている。

特に、空気取出管６９には、調整弁６７が設けられ、調整弁６７の開度を調整することにより、氷雪排出口７２から排出される搬送空気の割合を調整し、氷雪排出口７２から排出される氷粒と搬送空気とを一部分離することが可能となるようにしている。より詳細には、調整弁６７を全開とすれば、氷粒と搬送空気とが完全分離されるところ、それでは、氷雪排出口７２から排出される搬送空気を利用して、氷粒を積雪予定面１１に供給することが困難となる一方、調整弁６７を全閉とすれば、氷粒と搬送空気とがまったく分離されず、氷雪排出口７２から排出される搬送空気により、積雪予定面１１上の積雪が乱され、積雪面に凹凸が生じたりするところ、調整弁６７の開度を適宜調整することにより、積雪予定面１１上の積雪が乱されないようにしつつ、氷雪排出口７２から排出される搬送空気を利用して、氷粒を積雪予定面１１に供給することが可能となるように、氷粒と搬送空気とを一部分離するようにしている。

搬送管１７内で空気搬送により雪粒を搬送し、搬送管１７の下流側に連通して接続されたサイクロン部６６の流出開口を積雪予定面１１から所定距離に配置して、雪粒 を流出口から搬送空気の噴流により、積雪予定面１１まで到達させる。
雪粒が、乾き雪であり、粒径がたとえば、０．2ミリないし０．３ミリ（粒径分布において、重量割合での最頻度粒径）である場合、サイクロン部６６の流出開口を積雪予定面１１から１メートル以内に配置する。
雪粒の粒子の大きさ、およびサイクロン部６６における雪粒の旋回流の最大径に応じて、搬送空気の搬送速度を調整することにより、サイクロン方式により、搬送空気と雪粒とを一部分離する。

図３に示すように、拡散用傾斜板７５には、雪粒を下向きに圧送する搬送管１７の噴出開口３３に対して対向するように配置された傾斜面７４が設けられ、傾斜面７４は、噴出開口７１から噴出する雪粒の噴雪流が傾斜面７４に衝突することにより、噴雪流が噴出開口７１より下方レベルの圧雪形成面１１上に拡散して積雪するように、雪粒の噴出方向に対して所定角度α傾斜する向きとされる。
傾斜面７４は、所定角度α傾斜する向きとする際、噴出開口７１の雪粒の噴出方向への傾斜面７４への投影領域が、傾斜面７４内に包含されるような大きさを有する。これにより、噴出開口７１から噴出する雪粒のすべてが、傾斜面７４に衝突して確実に拡散するにしている。

噴出開口７１は、円形であり、傾斜面７４は、搬送管１７により支持された傾斜円板７５の上面２７が構成し、上面２７は、たとえばテフロン加工の難着雪性であり、噴出開口７１に向かって凹状の湾曲面部７６と、湾曲面の下端７８に連続的に滑らかに連なる平面部８０とを有し、湾曲面部７６から平面部８０に向かって下方に延びるように配置される。湾曲面部７６が設けられる側は、傾斜面７４により雪を拡散させながら飛散させる向きの遅れ側である。
特に、含水率が０％の乾き雪、約１〜２０％の湿り雪、約２１〜９５％のシャーベット雪、約９６％以上の雪水と分類した場合、乾き雪の場合には、図３（Ａ）に示すように、湾曲面部７６のない平面部８０だけの傾斜面７４でよく、一方、湿り雪あるいはシャーベット雪の場合には、図３（Ｂ）に示すように、湾曲面部７６と平面部８０とを有する傾斜面７４が好ましく、いずれにせよ、図３（Ｃ）に示すように、噴出開口３３から噴出する雪粒のすべてが傾斜面７４に衝突して確実に拡散し、圧雪形成面１１上に到達するまでに、さらに拡散して、圧雪形成面１１上での積雪エリアを拡げることが可能である。
図３（Ｄ）（図３（Ｃ）の線Ａ−Ａに沿う断面図）に示すように、拡散領域の厚みＤは、雪粒の初期噴出速度と、雪粒と搬送空気との混合比とにより大きく影響を受けるところ、特に、雪粒の初期噴出速度を所定速度以上に確保したうえで、混合比を調整することで所望の拡散効果を得ることが可能である。この場合、噴出開口３３と積雪予定面１１との間隔が近く、積雪予定面１１に対する搬送空気の影響が強く、積雪予定面１１上の積雪が乱される可能性がある場合には、サイクロン部６６により、調整弁６７の開度を上げることにより、氷雪排出開口７２から流出する搬送空気を低減すればよい。
拡散用傾斜板７５は、棒状部材８０を介して搬送管１７により支持される。棒状部材８０は、上端が、搬送管１７に連結され、搬送管１７の中心軸線上を延び、下端７８が傾斜円板７５の中心部に連結し、それにより、傾斜円板７５は、搬送管１７により支持される。これにより、雪粒が噴出開口３３から噴出する際、棒状部材８０により阻害されないようにしている。
なお、傾斜円板７５は、搬送管１７と同心状に配置され、拡散用傾斜板７５の中心を通る鉛直方向を中心に回転可能とされ、それにより、雪粒の噴雪流の目標積雪面に対する拡散領域８２が連続的に変更されるようにしてもよい。

図４（Ｃ）に示すように、搬送管１７の噴出開口３３から流出する微小氷粒に対して水を噴霧する水スプレー４３は、雪と水を均一に混合せしめ、先端から所要の含水率の雪粒として噴出せしめるものであり、噴出開口３３に対向して設ける拡散用斜板７５により雪が拡散しているところに、水を噴射するように水スプレー４３を配置している。
水スプレー４３は、傾斜面７４により拡散する雪粒に対して、目標積雪面に積雪する前に、水を雪粒の噴雪流に向かって拡散状に噴射し、それにより、目標積雪面の上方に、噴雪流と噴水流との混合空間が形成されるようにしている。

変形例として、図４（A）に示すように、搬送管１７の周方向に互いに間隔を隔てた適数個の水吹出管６０を、筒体軸線の延長線上に向けて筒体の外周に設け、筒体からの雪に噴射水を吹きつけて雪粒として噴出せしめるように構成してもよいし、図４（Ｂ）に示すように、搬送管１７の噴出開口３３のまわりに水スプレー４３を設けずに、噴出開口３３から噴出した雪に対して、水を噴射するように水スプレー４３を配置してもよい。

以上の構成を有する積雪ユニット１０について、その作用を以下に説明する。
まず、積雪に利用する雪を準備する。より詳細には、たとえば、製氷し、製氷した氷を破砕して所定粒径の微小氷とする。
次いで、積雪予定面を取り囲む密閉スペースを所定温度かつ所定湿度に管理する。雪粒径が、０．２ミリないし０．３ミリの場合、所定温度は、−３℃ないし０℃であり、所定湿度は、８０％以上である。

次いで、密閉スペース内に導かれる搬送管１７を介して、圧送空気により微小氷からなる雪粒を密閉スペース内まで搬送する。
この場合、搬送管１７の先端部のサイクロン部６６により、搬送空気と雪粒とを一部分離し、それにより、搬送空気により積雪予定面に積雪中の雪を乱すことがないようにしている。
具体的には、サイクロン方式により、空気搬送される雪粒に対して遠心力により旋回流を生じさせることで、搬送空気と雪粒とを一部分離し、雪粒が搬送空気に乗って積雪予定面１１まで達する一方、積雪予定面１１に積もる雪粒を乱さないようにすることで、搬送空気により積雪予定面１１上の積雪が巻き上がることなく、積雪予定面１１に効率的に積雪させることが可能である。

さらに、一部分離された雪粒が噴出開口３３から噴出する際、拡散用傾斜板７５に衝突させることにより、雪粒が噴出方向の横方向に拡散し、積雪予定面１１の広い範囲に亘って、偏りなく積雪させることが可能である。
具体的には、図２に示すように、搬送管１７内において搬送空気により噴出開口３３に向かって雪粒を下向きに圧送する場合、傾斜面７４を噴出開口３３に対して対向するように配置する際、傾斜面７４を雪粒の噴出方向に対して所定角度α傾斜する向きとしたうえで、傾斜面７４において、噴出開口３３の雪粒の噴出方向への傾斜面７４への投影領域が、傾斜面７４内に包含されるような大きさとすることにより、搬送管１７内を搬送空気により圧送される雪粒が噴出開口３３より噴出する際、雪粒の噴雪流が確実に傾斜面７４に衝突することにより、傾斜面７４の雪粒の噴出方向に対する傾斜角度αに応じて、雪粒は噴出開口３３より下方レベルの目標積雪面に到達するまでに拡散することから、雪を目標積雪面上に効率的かつ一様に積雪させることが可能である。

次いで、水スプレー４３により、所定の含水率で雪に含水させる。
具体的には、拡散した雪粒が積雪予定面１１に積雪する前に、水スプレー４３より水を雪粒に向かって拡散状に噴射することにより、雪粒の噴雪流を一様に含水することが可能であり、しかも搬送空気の圧送度に応じて水噴射の水圧を上げる必要もないので、所望の含水率の雪を生成することが可能であり、一様に含水した所望の含水率の雪を効率良く積雪することが可能である。

次いで、密閉スペース２０内で、温度および湿度管理された積雪予定面１１に含水した雪を供給して、雪を所定厚みにて積層させる。
この場合、含水段階および積層段階は、所定温度および所定湿度に管理された圧送空気を用いて、搬送管１７により微小氷を空気圧送しつつ、密閉スペース２０内で、搬送管１７の噴出口３３において、噴出口３３から流出する微小氷に対して水を噴霧させる。
さらに、積雪層に対して、たとえば上方から内周面に向かって圧雪することにより、インサイドドラム１２の回転により積雪層が内周面から剥離しないように処置をした後に、目標厚みに向かって形成中の圧雪層の表面に対してタイヤTを押し当てながら、タイヤTおよび/またはインサイドドラム１２を回転することにより、圧雪層の形成とオンラインでタイヤTの雪上試験に利用する。なお、試験タイヤT はホイールリムをつけて所要の空気圧を充填したタイヤTを用い、ホイールリムの軸孔に支持軸を挿入している。

以上の構成を有する積雪方法によれば、サイクロン方式により、空気搬送される粉雪に対して遠心力により旋回流を生じさせることで、搬送空気と粉雪とを一部分離し、粉雪が搬送空気に乗って目標面まで達する一方、目標面に積もる粉雪を乱さないようにすることで、搬送空気により目標面上の積雪が巻き上がることなく、目標面に効率的に積雪させることが可能である。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において、当業者であれば、種々の修正あるいは変更が可能である。
たとえば、本実施形態において、搬送管１７により積雪予定面１１に向かって雪を鉛直真下に噴出させる場合として説明したが、それに限定されることなく、斜め下方でもよい。
たとえば、本実施形態において、拡散用傾斜板７５の形状は、円形として説明したが、それに限定されることなく、搬送管１７の噴出開口３３の形状に応じて定めればよく、噴出開口２２の雪粒の噴出方向への傾斜面への投影領域が、傾斜面内に包含されるような大きさを有する限り、非円形でもよい。

たとえば、本実施形態において、積雪をタイヤの雪上試験に利用する場合として説明したが、それに限定されることなく、搬送空気の一部を粒の拡散噴出にほどよく利用する用途である限り、粉体関連について、食品加工ラインのベルトコンベヤ上の加工品に対して粉の拡散吹き付けに利用してもよく、特に、水噴射スプレーも組み合わせて、液体調味料（甘味料、果汁）を吹き付けてもよい。

たとえば、本実施形態において、拡散用斜板により雪を拡散後、雪に含水させるものとして説明したが、それに限定されることなく、乾き雪の積雪が必要な場合には、水噴射ノズルによる含水を省略してもよく、あるいは水噴射ノズルは、形成された積雪層の上面に対して水を供給することにより、上面を下地処理するのに用いたり、あるいは兼用してもよい。

本発明の実施形態に係る積雪ユニットを利用するタイヤ試験装置の概略図である。 本発明の実施形態に係る積雪ユニットの概略図である。 本発明の実施形態に係る積雪ユニットの拡散用傾斜板の部分詳細図である。 本発明の実施形態に係る積雪ユニットの水噴射ノズルの部分詳細図である。

Ｔ 試験タイヤ
Ｓ 雪粒
１０ 積雪ユニット
１１ 積雪予定面
１２ インサイドドラム
１４ 内周面
１７ 搬送管
２０ 密閉スペース
２８ ドラム保持部
３０ ドラム回転駆動部
３２ ドラム本体
３４ 試験タイヤ保持部
３６ タイヤ回転駆動部
３８ 背面壁
６６ サイクロン部
６７ 調整弁
６８ 固気分離空間
６９ 空気抜出管
７１ 抽出口
７３ 給気口
７４ 傾斜面
７５ 傾斜円板
７６ 湾曲面部
８０ 平面部
８０ 棒状部材
８２ 拡散領域

Claims (8)

1. 空気搬送により粉雪を目標面に供給して、目標面上に積雪させる方法において、
   粉雪を搬送空気に乗せて目標面まで到達させつつ、目標面に積もる粉雪を乱さない程度に、サイクロン方式により、搬送空気と粉雪とを一部分離することを特徴とする積雪方法。
2. 搬送管内で空気搬送により粉雪を搬送し、搬送管の下流側に連通して接続されたサイクロンの流出開口を目標面から所定距離に配置して、粉雪を流出口から搬送空気の噴流により、目標面まで到達させる、請求項１に記載の積雪方法。
3. 粉雪は、乾き雪であり、粒径が０．2ミリないし０．３ミリであり、サイクロンの流出開口を目標面から１メートル以内に配置する、請求項１または請求項２に記載の積雪方法。
4. 目標面は、井桁状、格子状、あるいはメッシュ状であり、目標面の内部まで粉雪を到達させる、請求項３に記載の積雪方法。
5. 目標面上の積雪をタイヤの雪上評価試験に利用する、請求項１または請求項２に記載の積雪方法。
6. タイヤの雪上評価試験において、水平方向を中心に回転可能なインナードラムの内周面を目標面として、積雪させる段階を有する、請求項５に記載の積雪方法。
7. 前記積雪段階において、インナードラムを水平方向を中心に回転させながら、インナードラムの内部に配置された搬送管の流出開口から粉雪を流出させる、請求項６に記載の積雪方法。
8. 前記粉雪の粒子の大きさ、およびサイクロンにおける粉雪の旋回流の最大径に応じて、搬送空気の搬送速度を調整することにより、サイクロン方式により、搬送空気と粉雪とを一部分離する、請求項１に記載の積雪方法。
   
   

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