JP5771888B1 - 圧雪層の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】所望のかさ密度、所望の硬度および所望の表面状態の圧雪層を効率的に形成可能な圧雪層の形成方法を提供する。【解決手段】製氷片を破砕して人工雪を準備する段階と、圧雪層の形成予定面を所定温度かつ湿度に管理する段階と、氷粒を空気圧送し、流出する氷粒に対して水を噴霧させて含水させる段階と、温度および湿度管理された圧雪層の形成予定面に、氷粒を供給し、所定厚みにて積層させる段階と、積層した雪の上面を押圧し、水分を氷結させて雪を圧雪する段階とを有する圧雪層の形成方法であって、圧雪層に要求される表面粗さに応じて、粒径を設定し、圧雪層に要求されるかさ密度に応じて、氷粒の単位時間、単位面積当たりの供給量を設定し、圧雪層に要求される硬度に応じて、含水率、押圧力、密閉スペース内の温度および湿度を設定し、それにより、圧雪層の形成開始前に所望雪質に応じたパラメータ設定段階を有することを特徴とする圧雪層の形成方法。【選択図】図１１
Description
本発明は、圧雪層の形成方法に関し、より詳細には、所望のかさ密度あるいは所望の硬度の圧雪層を効率的に形成可能な圧雪層の形成方法に関する。
従来から、たとえばタイヤの雪上評価試験用に、雪状路を模擬した試験が行われている。
特許文献１は、雪を制御下に製造する方法および装置に関し、タイヤ評価試験を行うのに、温度制御した環境室内において、環境室の床上に氷の基盤層を設け、基盤層の上に、所定厚さの雪層を設け、この雪層を圧雪し、圧雪した雪層の表面に水を散布し、雪面を整備し、雪の有効厚さが得られるまで、圧雪工程、水散布工程および雪面整備工程を繰り返す点を開示する。
特許文献１は、雪を制御下に製造する方法および装置に関し、タイヤ評価試験を行うのに、温度制御した環境室内において、環境室の床上に氷の基盤層を設け、基盤層の上に、所定厚さの雪層を設け、この雪層を圧雪し、圧雪した雪層の表面に水を散布し、雪面を整備し、雪の有効厚さが得られるまで、圧雪工程、水散布工程および雪面整備工程を繰り返す点を開示する。
しかしながら、上述のような従来の雪状路の形成方法には、以下のような技術的問題点が存する。
第１に、所望の雪質、特に所望のかさ密度、所望の硬度および所望の表面状態の圧雪層を効率的に形成することが困難な点である。
より詳細には、特許文献１は、水噴射用ノズルを用いて、空気中に水を噴射することにより、空気中に氷結晶を生成することにより、人工雪を模擬していることから、氷結晶の粒径の調整と、含水率の調整とを独立に行うことが困難であり、たとえば積雪した路面上を車が繰り返し通過することにより形成されるような圧雪路、換言すれば、所望のかさ密度あるいは所望の硬度の圧雪層を形成するのは困難である。
この点、特許文献２には、ドラム本体内周面に形成される圧雪路面は、ドラムを所要の回転数で回転させながら、スノーガンのノズルより雪を内周面に噴射させるとともに、圧雪ローラで圧雪することにより形成し、スノーガンに供給する水の温度および試験室の室温を制御することにより、圧雪路面の雪質を所望に制御すると記載されている。
しかしながら、第２の技術的問題点として、特許文献２による圧雪技術では、圧雪層が圧雪層形成予定面から剥がれたり、圧雪層に亀裂、割れが生じたりして、円滑なタイヤ試験を行うのが困難となる。
より詳細には、特許文献１は、水噴射用ノズルを用いて、空気中に水を噴射することにより、空気中に氷結晶を生成することにより、人工雪を模擬していることから、氷結晶の粒径の調整と、含水率の調整とを独立に行うことが困難であり、たとえば積雪した路面上を車が繰り返し通過することにより形成されるような圧雪路、換言すれば、所望のかさ密度あるいは所望の硬度の圧雪層を形成するのは困難である。
この点、特許文献２には、ドラム本体内周面に形成される圧雪路面は、ドラムを所要の回転数で回転させながら、スノーガンのノズルより雪を内周面に噴射させるとともに、圧雪ローラで圧雪することにより形成し、スノーガンに供給する水の温度および試験室の室温を制御することにより、圧雪路面の雪質を所望に制御すると記載されている。
しかしながら、第２の技術的問題点として、特許文献２による圧雪技術では、圧雪層が圧雪層形成予定面から剥がれたり、圧雪層に亀裂、割れが生じたりして、円滑なタイヤ試験を行うのが困難となる。
より詳細には、所定温度管理のもとで圧雪ローラで圧雪することにより、噴射されて積雪した雪から空気を追い出することにより、かさ密度を所望に調整することは可能であるが、ドラム本体内周面に向かって圧雪するのみでは、ドラム本体内周面と雪および雪粒同士が十分にくっ付かず、たとえば、ドラムの回転中、圧雪路面が天井面の位置となる際、重力により内周面から剥離したり、圧雪層に亀裂あるいは割れが生じたりして、円滑なタイヤ試験を行うのが困難となる。一方で、たとえば、湿り雪、シャーベット状の雪のように水分含有率が大きい場合、圧雪荷重を大きくすることにより、このような剥離、亀裂あるいは割れをある程度抑制可能であるが、所望のかさ密度を達成するのが困難である。
この点、自然雪が路面に降雪して、たとえば、自重により、あるいは車の往来により圧雪路が形成される場合には、かさ密度が増大するとともに、焼結（焼成）作用が徐々に進行して、雪層の硬度が長時間経過後に形成され、この場合には、雪層のかさ密度と雪層の硬度との関係はほぼ比例し、全体として雪質が形成されるのであり、所望のかさ密度と所望の硬度とを互いに独立に、効率的に圧雪路を模擬することが業界内で要望されている。
なお、特許文献１において、圧雪層に対して水を散布する点が開示されているが、これは、タイヤ評価試験に際し、雪面に適切なせん断強度を与えることにより、雪面の品質を確保するために行われており（特許文献５、
この点、自然雪が路面に降雪して、たとえば、自重により、あるいは車の往来により圧雪路が形成される場合には、かさ密度が増大するとともに、焼結（焼成）作用が徐々に進行して、雪層の硬度が長時間経過後に形成され、この場合には、雪層のかさ密度と雪層の硬度との関係はほぼ比例し、全体として雪質が形成されるのであり、所望のかさ密度と所望の硬度とを互いに独立に、効率的に圧雪路を模擬することが業界内で要望されている。
なお、特許文献１において、圧雪層に対して水を散布する点が開示されているが、これは、タイヤ評価試験に際し、雪面に適切なせん断強度を与えることにより、雪面の品質を確保するために行われており（特許文献５、
ないし
）、圧雪層同士の接着性を確保したり、圧雪層内における焼結作用を増大させる点については、開示はおろか示唆すらなされておらず、ましてや、回転ドラムの内周面に圧雪層を形成するに際し、圧雪層のドラムの内周面からの剥離という技術的課題については、なんら指摘されていない。
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、所望のかさ密度、所望の硬度および所望の表面状態の圧雪層を効率的に形成可能な圧雪層の形成方法を提供することにある。
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、自然界の圧雪状態を効率的に模擬可能な圧雪層の形成方法を提供することにある。
以上の技術的問題点に鑑み、本発明の目的は、自然界の圧雪状態を効率的に模擬可能な圧雪層の形成方法を提供することにある。
上記課題を達成するために、本発明の圧雪層の形成方法は、
製氷した氷片を破砕して所定粒径の氷粒とすることにより、圧雪層の形成に利用する人工雪を準備する段階と、
圧雪層の形成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段階と、
圧送空気を用いて、圧送管により氷粒を空気圧送しつつ、前記密閉スペース内で、圧送管の流出口において、流出口から流出する氷粒に対して水を噴霧させることにより、所定の含水率で氷粒に含水させる段階と、
密閉スペース内で、温度および湿度管理された圧雪層の形成予定面に、含水した氷粒を供給することにより人工雪を模擬して、氷粒を所定厚みにて積層させる段階と、
積層した雪の上面から圧雪層の形成予定面に向かって所定の押圧力で面圧しつつ、含水する水分を氷結させることにより、積層した雪を圧雪する段階とを有する圧雪層の形成方法であって、
圧雪層の上面に要求される表面粗さに応じて、所定粒径を設定し、圧雪層に要求されるかさ密度に応じて、設定した所定粒径に基づいて、氷粒の単位時間当たり、単位面積当たりの供給量を設定し、圧雪層に要求される硬度に応じて、設定した氷粒の単位時間当たり、単位面積当たりの供給量に基づいて、所定の含水率を設定し、設定した所定の含水率に基づいて、所定の押圧力を設定し、設定した所定の押圧力に基づいて、密閉スペース内の所定温度および所定湿度を設定し、それにより、圧雪層の形成開始前に、圧雪層の所望雪質に応じたパラメータ設定段階を有する、構成としている。
製氷した氷片を破砕して所定粒径の氷粒とすることにより、圧雪層の形成に利用する人工雪を準備する段階と、
圧雪層の形成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段階と、
圧送空気を用いて、圧送管により氷粒を空気圧送しつつ、前記密閉スペース内で、圧送管の流出口において、流出口から流出する氷粒に対して水を噴霧させることにより、所定の含水率で氷粒に含水させる段階と、
密閉スペース内で、温度および湿度管理された圧雪層の形成予定面に、含水した氷粒を供給することにより人工雪を模擬して、氷粒を所定厚みにて積層させる段階と、
積層した雪の上面から圧雪層の形成予定面に向かって所定の押圧力で面圧しつつ、含水する水分を氷結させることにより、積層した雪を圧雪する段階とを有する圧雪層の形成方法であって、
圧雪層の上面に要求される表面粗さに応じて、所定粒径を設定し、圧雪層に要求されるかさ密度に応じて、設定した所定粒径に基づいて、氷粒の単位時間当たり、単位面積当たりの供給量を設定し、圧雪層に要求される硬度に応じて、設定した氷粒の単位時間当たり、単位面積当たりの供給量に基づいて、所定の含水率を設定し、設定した所定の含水率に基づいて、所定の押圧力を設定し、設定した所定の押圧力に基づいて、密閉スペース内の所定温度および所定湿度を設定し、それにより、圧雪層の形成開始前に、圧雪層の所望雪質に応じたパラメータ設定段階を有する、構成としている。
以上の圧雪層の形成方法によれば、所定厚さの積雪層を何層か積み重ねることにより圧雪層を形成する際、氷粒に水分を含有させ、圧雪するまで含有させた水分を凍結しないように密閉スペースの温度および湿度を調整して凍結速度を調整することにより、各層における氷粒同士の接着性、および層同士の接着性を確保するだけでなく、さらに積極的に、氷粒の水分含有率に着目し、所定温度および所定湿度のもとで積雪を圧雪にするときの押圧力の値と押圧のタイミングと、氷粒の水分含有率との関係を調整することにより、圧雪全体に亘って圧雪のかさ密度および硬度それぞれを独立に所望に達成可能とするものである。
また、前記積層段階は、圧雪層が目標厚さに達するまで、圧雪層ごとに、氷粒の粒径の調整と氷粒の含水率の調整とを連動させながら、前記積層段階および前記圧雪段階を繰り返し、それにより、圧雪層を形成するのがよい。
さらに、前記積層段階は、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、圧送管により含水済の氷粒を空気圧送するのがよい。
加えて、互いに平行に外周面を対向させて所定の間隔を隔てて配置され、上方から最狭部に向かう向きに回転可能である一対の破砕ドラムであって、該一対の破砕ドラムの間の前記最狭部より上のスペースに、投入される氷片を受けることが可能なように配置された一対の破砕ドラムを設け、前記最狭部の間隔を調整することにより、破砕される氷粒の粒径を調整するのがよい。
さらに、圧雪層は、水平方向を中心に回転可能なインナードラムの内周面に形成され、
インナードラムの内部に構成される密閉空間が、前記密閉スペースを形成するのでもよい。
さらにまた、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を押し当てながら、タイヤおよび/またはインナードラム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の雪上試験に利用するのがよい。
加えて、目標厚みの圧雪層を形成した後に、圧雪層の表面に対してタイヤを押し当てながら、タイヤおよび/またはインナードラムを回転することにより、圧雪層の形成とオフラインでタイヤの雪上試験に利用するのでもよい。
さらに、前記積層段階は、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、圧送管により含水済の氷粒を空気圧送するのがよい。
加えて、互いに平行に外周面を対向させて所定の間隔を隔てて配置され、上方から最狭部に向かう向きに回転可能である一対の破砕ドラムであって、該一対の破砕ドラムの間の前記最狭部より上のスペースに、投入される氷片を受けることが可能なように配置された一対の破砕ドラムを設け、前記最狭部の間隔を調整することにより、破砕される氷粒の粒径を調整するのがよい。
さらに、圧雪層は、水平方向を中心に回転可能なインナードラムの内周面に形成され、
インナードラムの内部に構成される密閉空間が、前記密閉スペースを形成するのでもよい。
さらにまた、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を押し当てながら、タイヤおよび/またはインナードラム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の雪上試験に利用するのがよい。
加えて、目標厚みの圧雪層を形成した後に、圧雪層の表面に対してタイヤを押し当てながら、タイヤおよび/またはインナードラムを回転することにより、圧雪層の形成とオフラインでタイヤの雪上試験に利用するのでもよい。
上記課題を達成するために、本発明の圧雪層の形成方法は、
製氷した氷片を破砕して所定粒径の氷粒とすることにより、圧雪層の形成に利用する人工雪を準備する段階と、
圧雪層の形成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段階と、
圧送空気を用いて、圧送管により氷粒を空気圧送しつつ、前記密閉スペース内で、圧送管の流出口において、流出口から流出する氷粒に対して水を噴霧させることにより、所定の含水率で氷粒に含水させる段階と、
密閉スペース内で、温度および湿度管理された圧雪層の形成予定面に、含水した氷粒を供給することにより人工雪を模擬して、氷粒を所定厚みにて積層させる段階と、
積層した雪の上面から圧雪層の形成予定面に向かって所定の押圧力で面圧しつつ、含水する水分を氷結させることにより、積層した雪を圧雪する段階とを有する圧雪層の形成方法であって、
圧雪層の雪の所望かさ密度が３００ｋｇ／m3以下、かつその所望硬度が80ｋｇ／cm2以上である場合に、所望かさ密度に基づいて、所定含水率を設定し、所望硬度に基づいて、密閉スペース内の所定温度および所定湿度を設定することにより、圧雪層の形成予定面に積層した氷粒の再凍結速度を調整しつつ、積雪内の空気が押し出されないように、圧雪層の形成予定面に積層した氷粒が再凍結してから、所定の押圧力で圧雪する、構成としている。
製氷した氷片を破砕して所定粒径の氷粒とすることにより、圧雪層の形成に利用する人工雪を準備する段階と、
圧雪層の形成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段階と、
圧送空気を用いて、圧送管により氷粒を空気圧送しつつ、前記密閉スペース内で、圧送管の流出口において、流出口から流出する氷粒に対して水を噴霧させることにより、所定の含水率で氷粒に含水させる段階と、
密閉スペース内で、温度および湿度管理された圧雪層の形成予定面に、含水した氷粒を供給することにより人工雪を模擬して、氷粒を所定厚みにて積層させる段階と、
積層した雪の上面から圧雪層の形成予定面に向かって所定の押圧力で面圧しつつ、含水する水分を氷結させることにより、積層した雪を圧雪する段階とを有する圧雪層の形成方法であって、
圧雪層の雪の所望かさ密度が３００ｋｇ／m3以下、かつその所望硬度が80ｋｇ／cm2以上である場合に、所望かさ密度に基づいて、所定含水率を設定し、所望硬度に基づいて、密閉スペース内の所定温度および所定湿度を設定することにより、圧雪層の形成予定面に積層した氷粒の再凍結速度を調整しつつ、積雪内の空気が押し出されないように、圧雪層の形成予定面に積層した氷粒が再凍結してから、所定の押圧力で圧雪する、構成としている。
本発明に係る圧雪層の形成装置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、本発明に係る圧雪層の形成装置１０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。
以下では、本発明に係る圧雪層の形成装置１０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。
図１および図２に示すように、圧雪層形成装置１０は、雪を生成する雪生成ユニット１６と、生成された雪に所定含水率の水分を含水する含水ユニット１８と、圧雪が完了するまで含水させた雪中の水分が凍結しないように、圧雪層形成面１１を取り囲む密閉スペース２０を所定温度および所定湿度に制御する温度湿度制御ユニット２２と、含水した雪を密閉スペース２０内で、圧雪層形成面１１に向かって圧送する雪圧送ユニット２４と、圧雪層形成面１１に積層した積雪の上面２７から圧雪層形成面１１に向かって所定の押圧力で面圧する圧雪ユニット２６と、圧雪層形成面１１と圧雪ユニット２６との間で相対移動を行う相対移動ユニット１９と、から概略構成されている。
圧雪層形成面１１は、長手方向に延びる直線状であり、圧雪層形成装置１０により、上面に雪を積雪し、圧雪するようにしてあり、圧雪層形成装置１０は、圧雪層形成面１１の上面を上方から覆うように配置されるケーシング２１を有し、ケーシング２１は、下向きに開放する開口を有し、ケーシング２１の内部において、圧雪層形成面１１に雪を積雪し、圧雪するように構成している。
より詳細には、圧雪層形成装置１０は、たとえば、油圧あるいは電動モータが駆動源である相対移動ユニット１９により、自走式であり、各ユニットはケーシング２１に連結され、あるいは固定され、ケーシング２１はローラー１２により、相対移動ユニット１９により、圧雪層形成面１１に対して圧雪層形成面１１の長手方向に相対移動可能に構成され、ケーシング２１は移動しながら、その内部において圧雪層形成面１１に雪を積雪し、圧雪するようにしている。
より詳細には、圧雪層形成装置１０は、たとえば、油圧あるいは電動モータが駆動源である相対移動ユニット１９により、自走式であり、各ユニットはケーシング２１に連結され、あるいは固定され、ケーシング２１はローラー１２により、相対移動ユニット１９により、圧雪層形成面１１に対して圧雪層形成面１１の長手方向に相対移動可能に構成され、ケーシング２１は移動しながら、その内部において圧雪層形成面１１に雪を積雪し、圧雪するようにしている。
ケーシング２１の圧雪層形成面１１の長手方向の前後面それぞれの下部には、カーテン２３が圧雪層形成面１１をなでるように設けられ、ケーシング２１の内部をより密閉化するようにしている。
ケーシング２１の上面には、後に説明する雪生成ユニット１６の搬送管、含水ユニット１８の水供給管、および温度湿度制御ユニット２２の空調用空気供給管それぞれが貫通し、この貫通部により、それぞれの管が固定支持されており、これらの管は、可撓性を有する管であり、圧雪層形成装置１０が圧雪層形成面１１の長手方向に移動する際、圧雪層形成装置１０の移動に支障のないように、それぞれ余裕のある長さを有する。
ケーシング２１の上面には、後に説明する雪生成ユニット１６の搬送管、含水ユニット１８の水供給管、および温度湿度制御ユニット２２の空調用空気供給管それぞれが貫通し、この貫通部により、それぞれの管が固定支持されており、これらの管は、可撓性を有する管であり、圧雪層形成装置１０が圧雪層形成面１１の長手方向に移動する際、圧雪層形成装置１０の移動に支障のないように、それぞれ余裕のある長さを有する。
図２に示すように、ケーシング２１はビニールシート２５により上方から覆いかぶせておくことにより、ケーシング２１の内部スペースを略密閉空間として、後に説明する温度湿度制御ユニット２２により、内部スペースを所定温度および所定湿度に保持しやすくしてあり、それにより、後に説明するように、所望の雪質の圧雪層を効率的に圧雪層形成面１１に形成することが可能となるようにしてあり、それとともに圧雪層形成装置１０が位置する前後それぞれの方向の圧雪層形成面１１をビニールシート２５で覆うことにより、温度湿度を保持しやすいようにしている。
図３に示すように、雪生成ユニット１６は、氷粒の破砕装置１２６を備え、破砕装置１２６の下部には雪供給手段であるフィーダを設けて、フィーダには先端に噴出ノズル４３を有する可撓性の雪用の搬送管１７０を接続してあり、搬送管１７０にはインバータにより送風量が制御される空気圧送手段であるブロワ４６からの風によりフィーダ内の雪が送り込まれ、搬送空気により雪が噴出ノズル４３まで搬送されるようにしている。
図１２に示すように、破砕装置１２６は、主に、上部に配置されたロータリーフィーダー４６と、下部に配置された一対の破砕ドラム１０６とからなり、氷片をロータリーフィーダー４６により分量化して一対の破砕ドラム１０６に供給し、一対の破砕ドラム１０６により破砕して、所定粒径の氷粒として供給するようにしている。
氷片の破砕装置２６は、氷片を内部に投入する開口部１０２を有するケーシング１０４と、ケーシング１０４内に配置される一対の破砕ドラム１０６とを有する。
氷片の破砕装置２６は、氷片を内部に投入する開口部１０２を有するケーシング１０４と、ケーシング１０４内に配置される一対の破砕ドラム１０６とを有する。
ロータリーフィーダー４６は、従来既知のタイプであり、その詳しい説明は省略するが、ロータリーシャフト（図示せず）が水平に配置され、上方から投入される粉粒化すべき材料を分量化して回転式に下方に供給するように構成される。
より詳細には、ロータリーフィーダー４６は、複数枚の回転羽根（図示せず）を放射状に配設したロータがケーシング１０４内で回転する際、ホッパー等から落下する粉粒体を隣設する羽根間にためて回転し、下側の排出口から落とすようにしている。より具体的には、ロータにおいて、複数の回転羽根を、ケーシング１０４を介して支持されたロータリーシャフトを中心に放射状に配設し、隣設する回転羽根の間に粉粒体を詰めるためのロータポケットを形成しており、たとえば、駆動モータ（図示せず）によりロータリーシャフとを駆動するようしている。
より詳細には、ロータリーフィーダー４６は、複数枚の回転羽根（図示せず）を放射状に配設したロータがケーシング１０４内で回転する際、ホッパー等から落下する粉粒体を隣設する羽根間にためて回転し、下側の排出口から落とすようにしている。より具体的には、ロータにおいて、複数の回転羽根を、ケーシング１０４を介して支持されたロータリーシャフトを中心に放射状に配設し、隣設する回転羽根の間に粉粒体を詰めるためのロータポケットを形成しており、たとえば、駆動モータ（図示せず）によりロータリーシャフとを駆動するようしている。
図１２および図１３に示すように、一対の破砕ドラム１０６は、ケーシング１０４内で、互いに平行に外周面１０８を対向させて所定の間隔を隔てて配置され、上方から最狭部１１０に向かう向きに回転可能なように、ケーシング１０４の内表面１１６に対して非接触形態で支持される。
このために、図１３に示すように、一対の破砕ドラム１０６の水平投影上の外輪郭とケーシング１０４の内表面１１６との間には、必然的に隙間が形成され、氷片が一対の破砕ドラム１０６に供給される際、氷片には最狭部１１０を通らずにこの隙間を介してバイパスしようとするものがある。特に、一対の破砕ドラム１０６の間において、最狭部１１０の上方にスパイラル式振り分けローラー（図示せず）が設けられる場合には、それにより、一対の破砕ドラム１０６の間の最狭部１１０より上のスペースに受けられる氷片は、一対の破砕ドラム１０６のドラム軸線方向に振り分けられるようにしている。このため、最狭部１１０より上のスペースに溜まる氷片は、ドラム軸線方向に均されるものの、一対の破砕ドラム１０６それぞれのドラム軸線方向の端面１１８とケーシング１０４の内表面１１６との間からよりバイパスしやすくなる。
一対の破砕ドラム１０６は、一対の破砕ドラム１０６の間の最狭部１１０より上のスペースに、投入される氷片を受けることが可能なように配置される。最狭部１１０の間隔は、氷片を破砕して氷粒にするのに必要な粒径がどれぐらいであるかにより決定される。
このために、図１３に示すように、一対の破砕ドラム１０６の水平投影上の外輪郭とケーシング１０４の内表面１１６との間には、必然的に隙間が形成され、氷片が一対の破砕ドラム１０６に供給される際、氷片には最狭部１１０を通らずにこの隙間を介してバイパスしようとするものがある。特に、一対の破砕ドラム１０６の間において、最狭部１１０の上方にスパイラル式振り分けローラー（図示せず）が設けられる場合には、それにより、一対の破砕ドラム１０６の間の最狭部１１０より上のスペースに受けられる氷片は、一対の破砕ドラム１０６のドラム軸線方向に振り分けられるようにしている。このため、最狭部１１０より上のスペースに溜まる氷片は、ドラム軸線方向に均されるものの、一対の破砕ドラム１０６それぞれのドラム軸線方向の端面１１８とケーシング１０４の内表面１１６との間からよりバイパスしやすくなる。
一対の破砕ドラム１０６は、一対の破砕ドラム１０６の間の最狭部１１０より上のスペースに、投入される氷片を受けることが可能なように配置される。最狭部１１０の間隔は、氷片を破砕して氷粒にするのに必要な粒径がどれぐらいであるかにより決定される。
より具体的には、図１６に示すように、一対の破砕ドラム１０６のドラム軸はそれぞれ、ドラムの軸線方向に間隔を隔てたケーシング１０４の対向面によって軸受（図示せず）を介して回転可能に支持され、軸受のうち、少なくとも一方のドラムを回転可能に支持する軸受の軸受ケース１５０には、一方のドラムのドラム軸のまわりに、一方のドラムの軸線Ｐ１と偏心する中心点Ｐ３を中心に、互いに円周方向に所定角度間隔を隔てた複数の円弧状開口部１５４が設けられる。
対向面には、円弧状開口部１５４と対応する位置に、その外表面から非貫通のボルト穴（図示せず）が設けられるとともに、搬送路１７０と対応する位置に開口部（図示せず）が設けられ、円弧状開口部１５４および対応するボルト穴に対して、外部よりボルト１５２を締結することにより、軸受ケース１５０を対応する対向面の外表面に対して固定可能であり、一方、ボルト１５２を弛めることにより、軸受ケース１５０が円弧状開口部１５４を介してボルト１５２に支持されつつ、中心点Ｐ３を中心に回転可能であり、それにより一対の破砕ドラム１０６の所定間隔Ｄを調整可能である、構成としている。
以上の構成を有する破砕機によれば、一対の破砕ドラム１０６をケーシング１０４て外部より回転可能に支持する軸受ケース１５０をドラム軸と偏心するように配置するとともに、軸受けケース１５０を偏心した軸線を中心に回転可能に支持することから、軸受けケース１５０を回転することにより、一対の破砕ドラム１０６の所定間隔Ｄを調整可能であり、所望粒径に簡易に調整可能である。
また、円弧状開口部１５４の互いに対向する円弧状縁部は、ボルト１５２の案内部を構成するのがよい。
さらに、開口部は、搬送路１７０の断面形状と一致するように、最狭部１１０に向かって上方に先細に形成されるのがよい。加えて、軸受ケース１５０の中心点Ｐ３の一方のドラムの軸線からの偏心量は、一方のドラムと他方のドラムとの間の所定間隔Ｄに要求される変動幅に応じて決定され、それに応じて、円弧状開口部１５４の開口長さが決定されるのがよい。
さらに、開口部は、搬送路１７０の断面形状と一致するように、最狭部１１０に向かって上方に先細に形成されるのがよい。加えて、軸受ケース１５０の中心点Ｐ３の一方のドラムの軸線からの偏心量は、一方のドラムと他方のドラムとの間の所定間隔Ｄに要求される変動幅に応じて決定され、それに応じて、円弧状開口部１５４の開口長さが決定されるのがよい。
一対の破砕ドラム１０６は、高速回転の破砕ドラム１０６と、低速回転の送りドラム１１２とを有する。破砕装置１２６は、従来既知のタイプであり、その詳しい説明は省略するが、両ドラムで氷片をクラッシュして人工雪とするようにしてあり、破砕装置１２６のケーシング１０４内に設けた一対のドラムについて、各ドラムの外周には、三角錐状の突歯が円周方向に形成された突歯列をドラムの回転軸線方向全体に亘って複数列形成してある。各ドラムは、たとえば、駆動モータ（図示せず）によって反対方向に回転させられ、ドラム間に落下させられた氷片を最狭部１１０において破砕して人工雪を形成するようにしている。
突歯は、三角錐の底面が二等辺三角形をなし、長辺からなる二等辺がドラム円周方向に、短辺がドラムの円周方向と直角をなすように、ドラムの外周面上に形成されている。特に、短辺と三角錐の頂点が形成する三角形状の切削面は、回転方向に対して例えば６°程度後退させてドラムの外周面に形成されるのが好ましい。
突歯は、三角錐の底面が二等辺三角形をなし、長辺からなる二等辺がドラム円周方向に、短辺がドラムの円周方向と直角をなすように、ドラムの外周面上に形成されている。特に、短辺と三角錐の頂点が形成する三角形状の切削面は、回転方向に対して例えば６°程度後退させてドラムの外周面に形成されるのが好ましい。
これらの三角錐形状の突歯が、ドラムの外周面上で連設されて突歯列を形成し、一方の破砕ドラム１０６において、突歯列は、ドラムの回転軸線方向に互いに数ｍｍの間隔を開けて複数列形成され、同様の構造をした送りドラム１１２とで一対をなし、互いに反対方向に同期回転することでフレーク状氷片を砕氷化し、人工雪を生成する。
一対の破砕ドラム１０６により破砕された氷粒は、ケーシング１０４内に設けられた搬送管１７０により噴出ノズル４３に向かって搬送されるようにしてある。
より詳細には、搬送管１７０は、ケーシング１０４内において、一対の破砕ドラム１０６の最狭部１１０の下方に、ドラム軸方向に延びる向きに形成され（図１３において、表裏方向）、ケーシング１０４のドラム軸を回転可能に支持する両側面にはそれぞれ、搬送管１７０を密封可能に貫通する開口１７２が設けられる。
図１２に示すように、搬送管１７０は、一対の破砕ドラム１０６それぞれの最狭部１１０より下方レベルの外周面１０８がその内壁面の一部を形成するように設けられる。より具体的には、搬送管１７０は、一対の破砕ドラム１０６の最狭部１１０に向かって、最狭部１１０より下方レベルの外周面１０８を覆うように下方から設けられる細長プレート１５０により、形成される。
より詳細には、搬送管１７０は、ケーシング１０４内において、一対の破砕ドラム１０６の最狭部１１０の下方に、ドラム軸方向に延びる向きに形成され（図１３において、表裏方向）、ケーシング１０４のドラム軸を回転可能に支持する両側面にはそれぞれ、搬送管１７０を密封可能に貫通する開口１７２が設けられる。
図１２に示すように、搬送管１７０は、一対の破砕ドラム１０６それぞれの最狭部１１０より下方レベルの外周面１０８がその内壁面の一部を形成するように設けられる。より具体的には、搬送管１７０は、一対の破砕ドラム１０６の最狭部１１０に向かって、最狭部１１０より下方レベルの外周面１０８を覆うように下方から設けられる細長プレート１５０により、形成される。
細長プレート１５０は、断面が湾曲形状、たとえば半円状であり、搬送管１７０の閉断面は、細長プレート１５０が一対の破砕ドラム１０６それぞれの外周面を覆うことにより形成されるようにしている。
このように、一対の破砕ドラム１０６の外周面１０８を利用して、搬送管１７０を形成することにより、搬送管１７０を一対の破砕ドラム１０６の直下方に設けることが可能であり、それにより、ケーシング１０４内において、破砕された氷粒の及ぶ領域を制限することが可能であり、ケーシング１０４内での氷粒の付着のリスクを低減することができる。
このように、一対の破砕ドラム１０６の外周面１０８を利用して、搬送管１７０を形成することにより、搬送管１７０を一対の破砕ドラム１０６の直下方に設けることが可能であり、それにより、ケーシング１０４内において、破砕された氷粒の及ぶ領域を制限することが可能であり、ケーシング１０４内での氷粒の付着のリスクを低減することができる。
図１３に示すように、一対の破砕ドラム１０６のドラム軸方向の各端部には、ケーシング１０４の内表面１１６と一対の破砕ドラム１０６の対応する端面１１８との間の隙間Ｃを塞ぐように、一対の破砕ドラム１０６の間の最狭部１１０より下に配置されたバイパス防止板材１２０が最狭部１１０まわりに設けられる。
両バイパス防止板材１２０は、その構造は同じであるので、一方について、以下説明する。
両バイパス防止板材１２０は、その構造は同じであるので、一方について、以下説明する。
バイパス防止板材１２０は、ケーシング１０４の内表面１１６と一対の破砕ドラム１０６の対応する端面１１８との間隔以上の厚みを有する樹脂製、たとえばポリウレタンエラストマー製、あるいはフッ素樹脂であり、それにより、一対の破砕ドラム１０６の回転とともに、バイパス防止板材１２０の厚みが間隔に適合するようにされる。より詳細には、一対の破砕ドラム１０６の回転を通じて、時間経過とともに、端面１１８に当接するバイパス防止板材１２０の面が摩耗して、バイパス防止板材１２０の厚みがケーシング１０４の内表面１１６と一対の破砕ドラム１０６の対応する端面１１８との間隔と同じになり、これにより、バイパス防止板材１２０により隙間を完全に塞ぐことが可能である。
バイパス防止板材１２０は、開口部１６０を有し、開口部１６０が搬送管１７０に連通するように配置される。
バイパス防止板材１２０は、開口部１６０を有し、開口部１６０が搬送管１７０に連通するように配置される。
含水ユニット１８は、水タンク５８を備えており、タンク内の水がポンプ５９によって給水管６１から噴出ノズル４３に供給されるようになっている。含水ユニット１８は、含水率制御ユニット５０をさらに有し、含水率制御ユニット５０は、圧雪層Ｌの層厚さ検出手段５２と、圧雪層Ｌの硬度検出手段５４と、検出した層厚さおよび硬度に応じて水分の供給量を調整する供給量調整手段５６とを有し、供給量調整手段５６は、給水管６１に設けた流量計６３により、ノズルへの水の供給量をポンプ５９を制御することにより調節する。
なお、図１において、２本の搬送管１７０を設けているが、いずれも図３の構成により、生成した雪、およびこの雪に含水させる水を供給している。
ちなみに、水の圧送をポンプ５９ではなく、圧縮空気で行ってもよい。この場合、密閉水タンク５８の気相部へ圧縮機から圧力空気を供給して水をノズルに送るようにして、水の供給量調節は圧送用空気の圧力を調節して行なうのがよい。
なお、図１において、２本の搬送管１７０を設けているが、いずれも図３の構成により、生成した雪、およびこの雪に含水させる水を供給している。
ちなみに、水の圧送をポンプ５９ではなく、圧縮空気で行ってもよい。この場合、密閉水タンク５８の気相部へ圧縮機から圧力空気を供給して水をノズルに送るようにして、水の供給量調節は圧送用空気の圧力を調節して行なうのがよい。
図４（Ｃ）に示すように、搬送管１７０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。
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１７０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１７０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。
図１において、水スプレー４８は、水スプレー４３と異なり、搬送管１７０から流出する雪粒に対して水を噴射するものでなく、圧雪層形成面１１に積雪する雪の上面に向かって水を噴射するものであり、これにより、後に説明するように、圧雪層形成面１１上に形成した所定厚みの圧雪層の上にさらに所定厚みの圧雪層を形成する際、これらの圧雪層間の接合性を確保するようにしている。
なお、後に説明するサイクロン部６６をこれらの水スプレー４３の上流側に設けてもよい。
変形例として、一流体ノズルである水スプレー４８によれば、水滴径が大きくなり、それにより雪質にむらが生じる可能性があるところ、一流体ノズルの代わりに、加圧水とともに加圧空気を混合した二流体ノズルとしてもよく、これによると、微小なミスト（水滴）が生成可能であり、水垂れが少なく、しかも水滴径および噴霧量を空気圧と水圧との組み合わせにより調整可能であるという技術利点がある。
なお、後に説明するサイクロン部６６をこれらの水スプレー４３の上流側に設けてもよい。
変形例として、一流体ノズルである水スプレー４８によれば、水滴径が大きくなり、それにより雪質にむらが生じる可能性があるところ、一流体ノズルの代わりに、加圧水とともに加圧空気を混合した二流体ノズルとしてもよく、これによると、微小なミスト（水滴）が生成可能であり、水垂れが少なく、しかも水滴径および噴霧量を空気圧と水圧との組み合わせにより調整可能であるという技術利点がある。
圧送空気の温度および湿度を調整するための圧送空気温度湿度制御部（図示せず）がさらに設けられ、密閉スペース２０内に流入する圧送空気により、密閉スペース２０内の温度湿度が乱されないようにしており、これにより、温度湿度制御ユニット２２による密閉スペース２０内の温度湿度の制御を容易にしている。
図５に示すように、雪圧送ユニット２４は、雪粒を空気圧送する搬送管１７０の先端側に、サイクロン部６６を有し、雪粒を搬送空気に乗せて圧雪層形成面１１まで到達させつつ、圧雪層形成面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うにしている。
より詳細には、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、旋回流を発生しやすいように、下方に向かって先細の形状、たとえば円錐形状を有し、サイクロン部６６には、固気分離空間６８が、搬送管１７０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１７０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、氷粒を圧雪層形成面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、圧雪層形成面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、圧雪層形成面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、氷粒を圧雪層形成面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１７０内で空気搬送により雪粒を搬送し、搬送管１７０の下流側に連通して接続されたサイクロン部６６の流出開口を圧雪層形成面１１から所定距離Ｈに配置して、雪粒を流出口から搬送空気の噴流により、圧雪層形成面１１まで到達させる。
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。
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６に示すように、内部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搬送管１７０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３３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３３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を有する。これにより、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するにしている。これにより、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、水噴射ノズル４３により雪粒の噴雪流に向かって水を拡散状に噴射することにより、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。
図６(Ｂ）に示すように、噴出開口３３は、円形であり、傾斜面７４は、搬送管１７０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３３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。
図６（Ｄ）（図６（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と圧雪形成面１１との間隔が近く、圧雪形成面１１に対する搬送空気の影響が強く、圧雪形成面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。
図６(A）に示すように、傾斜円板７５は、棒状部材８０を介して搬送管１７０により支持される。棒状部材８０は、上端が、搬送管１７０に連結され、搬送管１７０の略中心軸線上を延び、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１７０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１７０と、同心状に配置され、傾斜円板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。
また、変形例として、上述のように、一定方向に雪を飛散させつつ拡散させるのでなく、傾斜円板７５により放射状に雪を拡散したい場合には、たとえば傾斜円板７５の代わりに、円錐面を設けてもよい。
図６(A）に示すように、傾斜円板７５は、棒状部材８０を介して搬送管１７０により支持される。棒状部材８０は、上端が、搬送管１７０に連結され、搬送管１７０の略中心軸線上を延び、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１７０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１７０と、同心状に配置され、傾斜円板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。
また、変形例として、上述のように、一定方向に雪を飛散させつつ拡散させるのでなく、傾斜円板７５により放射状に雪を拡散したい場合には、たとえば傾斜円板７５の代わりに、円錐面を設けてもよい。
図７および図８に示すように、圧雪ユニット２６は、圧雪荷重板８５を有し、この圧雪荷重板８５は、ケーシング２１により支持され、圧雪層形成面１１に積層した積雪の上面２７に面接触可能な面接触部８４と、面接触部８４を圧雪層形成面１１に向かって押圧する押圧部８６とを有する。
面接触部８４は、プレート状であり、巾はケーシング２１の幅より若干狭く、圧雪層Ｌに接触する接触面は、難着雪性の材質あるいは表面加工され、さらに、面接触部８４の圧雪層形成面１１に対するレベル決め手段８８が設けられる。
面接触部８４は、プレート状であり、巾はケーシング２１の幅より若干狭く、圧雪層Ｌに接触する接触面は、難着雪性の材質あるいは表面加工され、さらに、面接触部８４の圧雪層形成面１１に対するレベル決め手段８８が設けられる。
面接触部８４は、圧雪層形成面１１の形状に沿って形成された圧雪部９０と、レベル決め手段８８により面接触部８４を圧雪層形成面１１に対してレベル決めした際、接触面と、圧雪層形成面１１との間隔が圧雪部９０に向かって徐々に狭まるように湾曲し、かつ圧雪部９０の一端に対して連続的に滑らかに連結した案内部９２とを有する。
図７に示すように、圧雪部９０は、圧雪層形成面１１の形状に沿って形成され、図７（Ａ）に示すように、圧雪層形成面１１が平面状の場合は、平面状、図７（Ｂ）に示すように、圧雪層形成面１１が凹状の場合は、凹状、図７（Ｃ）に示すように、圧雪層形成面１１が凸状の場合は、凸状である。
さらに、押圧部８６は、図１に示すようなバネ８７により、圧雪部９０を圧雪層形成面１１に向かって付勢するように構成され、それにより、レベル決め手段８８により圧雪層形成面１１に対してレベル決めされた面接触部８４を用いて、相対移動ユニット１９により、圧雪層形成面１１上に積層した雪を案内部９２に通して、案内部９２により案内されながら、圧雪部９０により積層した雪を圧雪する。
図７に示すように、圧雪部９０は、圧雪層形成面１１の形状に沿って形成され、図７（Ａ）に示すように、圧雪層形成面１１が平面状の場合は、平面状、図７（Ｂ）に示すように、圧雪層形成面１１が凹状の場合は、凹状、図７（Ｃ）に示すように、圧雪層形成面１１が凸状の場合は、凸状である。
さらに、押圧部８６は、図１に示すようなバネ８７により、圧雪部９０を圧雪層形成面１１に向かって付勢するように構成され、それにより、レベル決め手段８８により圧雪層形成面１１に対してレベル決めされた面接触部８４を用いて、相対移動ユニット１９により、圧雪層形成面１１上に積層した雪を案内部９２に通して、案内部９２により案内されながら、圧雪部９０により積層した雪を圧雪する。
案内部９２は、積層した雪を圧雪部９０に円滑に案内することが可能な湾曲形状および/または材質および/またはプレート厚みであり、少なくとも圧雪部９０より柔軟な材質である。
図８に示すように、面接触部８４は、プレート部の接触面と反対側に中実本体部９４をさらに有し、中実本体部９４は、案内部９２から圧雪部９０まで徐々に硬度が増大するようにしてある。そのために、中実本体部９４について、たとえば、案内部９２については、案内部９２から圧雪部９０に向かって、スポンジ製、ゴム製とし、一方圧雪部９０を金属製の材質で構成してもよい。
湾曲形状は、谷部および山部を含む１波長分の正弦波状であるのがよい。
図８に示すように、面接触部８４は、プレート部の接触面と反対側に中実本体部９４をさらに有し、中実本体部９４は、案内部９２から圧雪部９０まで徐々に硬度が増大するようにしてある。そのために、中実本体部９４について、たとえば、案内部９２については、案内部９２から圧雪部９０に向かって、スポンジ製、ゴム製とし、一方圧雪部９０を金属製の材質で構成してもよい。
湾曲形状は、谷部および山部を含む１波長分の正弦波状であるのがよい。
図９に示すように、さらに、密閉スペース２０内を氷点以下の温度に保持した状態で、形成した圧雪層Ｌの上面２７に凹凸を形成して、次の圧雪層Ｌが絡みやすいようにする手段を設ける。具体的には、回転ブラシ１０１と、回転ブラシ１０１のレベル決めをするのに圧雪層Ｌの上面２７を検知する検知手段１０３を設け、検知手段１０３と、回転ブラシ１０１とを連結することにより、回転ブラシ１０１の回転により、圧雪層Ｌの上面２７に凹凸を形成し、形成された圧雪層Ｌの表面に対して、次の圧雪層Ｌが絡みやすいようにしている。
図１０に示すように、圧雪層形成面１１の延び方向への圧雪層Ｌの滑りを防止する機械的絡み合い部９８が設けられる。具体的には、図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、それぞれ上端部にフック部を設けた多数の細長突起部材を圧雪層形成面１１に設けたり、図１０（Ｃ）に示すように、圧雪層形成面１１の表面をその長手方向と、交差する向きに延びる凹凸部を設けたりするのが好ましい。これにより、圧雪層形成面１１上の積雪を圧雪荷重板８５により圧雪する際、圧雪層Ｌの下面と、圧雪層形成面１１と、の間に滑りが発生するのを防止し、積雪が確実に圧雪荷重板８５に案内されるようにしている。細長突起部材あるいは凹凸部の高さｈは、この観点より、定めればよい。
図１０に示すように、圧雪層形成面１１の延び方向への圧雪層Ｌの滑りを防止する機械的絡み合い部９８が設けられる。具体的には、図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、それぞれ上端部にフック部を設けた多数の細長突起部材を圧雪層形成面１１に設けたり、図１０（Ｃ）に示すように、圧雪層形成面１１の表面をその長手方向と、交差する向きに延びる凹凸部を設けたりするのが好ましい。これにより、圧雪層形成面１１上の積雪を圧雪荷重板８５により圧雪する際、圧雪層Ｌの下面と、圧雪層形成面１１と、の間に滑りが発生するのを防止し、積雪が確実に圧雪荷重板８５に案内されるようにしている。細長突起部材あるいは凹凸部の高さｈは、この観点より、定めればよい。
さらに、インサイドドラム１２の内部温度を調整するに内部温度調整手段（図示せず）をさらに有し、それにより圧雪層Ｌが形成される内周面１４の温度を調整する。
以上の構成を有する圧雪層形成装置を用いた圧雪層の形成方法について、タイヤの雪上試験を説明しながら、以下に図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、圧雪層形成面１１に圧雪層を形成するために、以下の工程を行う。
まず、圧雪層形成面１１に圧雪層を形成するために、以下の工程を行う。
図１２に示すように、圧雪層の形成方法は、圧雪用の雪の造雪工程（ステップ１）、造雪した雪を積雪するスぺースの温度湿度管理工程（ステップ２）、造雪した雪をスペース内の圧雪層形成予定面に圧送する圧送工程（ステップ３）、造雪した雪を積雪する前に含水させる含水工程（ステップ４）、含水した雪をインサイドドラムへ積雪させる積雪工程（ステップ５）、積雪した雪を圧雪する圧雪工程（ステップ６）、圧雪層が所望厚みに達したかを判断して、達していない場合には、圧送工程、含水工程、積雪工程、圧雪工程を繰り返することにより、所望厚みの圧雪層を形成し、形成した圧雪層の上面を表面処理する表面処理工程（ステップ７）と、から概略構成される。
各ステップごとに、以下、詳細に説明する。なお、圧雪層形成装置１０は、相対移動ユニット１９により、圧雪層形成面１１の長手方向に沿って移動させながら、圧送工程、含水工程、積雪工程、および圧雪工程を行うようにしており、移動速度はこの観点から決定すればよい。
各ステップごとに、以下、詳細に説明する。なお、圧雪層形成装置１０は、相対移動ユニット１９により、圧雪層形成面１１の長手方向に沿って移動させながら、圧送工程、含水工程、積雪工程、および圧雪工程を行うようにしており、移動速度はこの観点から決定すればよい。
本圧雪層の形成方法は、所定厚さの積雪層を何層か積み重ねることにより圧雪層を形成する際、氷粒に水分を含有させ、圧雪するまで含有させた水分を凍結しないように密閉スペース２０の温度および湿度を調整して凍結速度を調整することにより、各層における氷粒同士の接着性、および層同士の接着性を確保するだけでなく、さらに積極的に、氷粒の水分含有率に着目し、所定温度および所定湿度のもとで積雪を圧雪にするときの押圧力の値と押圧のタイミングと、氷粒の水分含有率との関係を調整することにより、圧雪全体に亘って圧雪のかさ密度および硬度それぞれを独立に所望に達成可能とするものである。
ここに、積雪の密度（単位体積当たりの重量）は、積雪から一定の体積を切り出す道具として、従来既知の密度サンプラーを用いて、測定すればよい。
積雪の硬度Ｒは、ばねの先に取り付けられた面積Ｓの円柱を雪面に垂直に押し付け、雪面を破壊し貫入させるときの積雪の反抗力Ｆを測定することにより、Ｒ＝Ｆ／Ｓで定義され、その際、従来既知のプッシュプルゲージを用いればよい。
積雪の硬度Ｒは、ばねの先に取り付けられた面積Ｓの円柱を雪面に垂直に押し付け、雪面を破壊し貫入させるときの積雪の反抗力Ｆを測定することにより、Ｒ＝Ｆ／Ｓで定義され、その際、従来既知のプッシュプルゲージを用いればよい。
自然雪が路面に積雪する場合、雪の種類に応じて、粒径およびかさ密度は、以下のように分類される。
新雪は、密度が１００前後（ｋｇ／ｍ３）であり、こな雪は、粒径が、０．０５ないし０．３ミリ、密度が２７０ないし４１０（ｋｇ／ｍ３）であり、つぶ雪は、粒径が、０．３ミリ以上、密度が２８０ないし５００（ｋｇ／ｍ３）であり、圧雪は、粒径が、０．０５ないし０．３ミリ、密度が４５０ないし７５０（ｋｇ／ｍ３）であり、氷膜は、厚さが１ミリ以下であり、氷板は、厚さが１ミリ以上、密度が７５０以上（ｋｇ／ｍ３）であり、水べた雪は、含水率が約３０％以上、粒径が、１ミリ以上、密度が８００ないし９６０（ｋｇ／ｍ３）である。なお、ここに、粒径は、粒径分布で表した際に、重量割合での最頻度粒径を意味する。
新雪は、密度が１００前後（ｋｇ／ｍ３）であり、こな雪は、粒径が、０．０５ないし０．３ミリ、密度が２７０ないし４１０（ｋｇ／ｍ３）であり、つぶ雪は、粒径が、０．３ミリ以上、密度が２８０ないし５００（ｋｇ／ｍ３）であり、圧雪は、粒径が、０．０５ないし０．３ミリ、密度が４５０ないし７５０（ｋｇ／ｍ３）であり、氷膜は、厚さが１ミリ以下であり、氷板は、厚さが１ミリ以上、密度が７５０以上（ｋｇ／ｍ３）であり、水べた雪は、含水率が約３０％以上、粒径が、１ミリ以上、密度が８００ないし９６０（ｋｇ／ｍ３）である。なお、ここに、粒径は、粒径分布で表した際に、重量割合での最頻度粒径を意味する。
本明細書において、積雪の硬度として、６０ｋｇ／ｃｍ２以下を低、６０ｋｇ／ｃｍ２ないし８０ｋｇ／ｃｍ２を中、８０ｋｇ／ｃｍ２以上を高と分類し、積雪のかさ密度として、３００ｋｇ／ｍ３以下を小、３００ｋｇ／ｍ３ないし６００ｋｇ／ｍ３を中、６００ｋｇ／ｍ３以上を大と分類し、積雪面の表面粗さの分類として、０．１ｍｍ以下を滑らか、０．１ｍｍないし０．４ｍｍ以下を中、０．４ｍｍ以上を粗いものと分類している。
本発明による圧雪層の形成方法によれば、各工程（造雪工程、砕氷工程、温度湿度管理工程、搬送工程、含水工程、積雪工程、および圧雪工程）における各種パラメータを適切に設定することにより、上述のあらゆる雪の種類の圧雪層を形成することが可能であり、硬度とかさ密度とは、ほぼ比例関係にあるところ、後に詳述するように、特に、新雪の上を車両が往来することにより圧雪が形成される場合のように、かさ密度が小さく、硬度が高い雪も人工雪として模擬することが可能である。
本発明による圧雪層の形成方法によれば、各工程（造雪工程、砕氷工程、温度湿度管理工程、搬送工程、含水工程、積雪工程、および圧雪工程）における各種パラメータを適切に設定することにより、上述のあらゆる雪の種類の圧雪層を形成することが可能であり、硬度とかさ密度とは、ほぼ比例関係にあるところ、後に詳述するように、特に、新雪の上を車両が往来することにより圧雪が形成される場合のように、かさ密度が小さく、硬度が高い雪も人工雪として模擬することが可能である。
より具体的には、まず、圧雪層の形成開始前に、各工程において、所望の雪質に応じて、各種パラメータを設定する。図１４に示すように、たとえば、かさ密度が小さく、硬度が高い雪質を所望する場合、まず、雪粒の粒度分布を設定する。これは、破砕機の一対の破砕ドラム１０６同士の隙間を調整することにより行う。次いで、設定した粒度分布に基づいて、単位時間、単位面積当たりの破砕された氷粒の供給量を小さく設定する。具体的には、圧送空気の流量を調整するとともに、拡散用斜板７５の傾斜角度を調整して、拡散面積を調整する。この場合、圧送空気の流量を低く、一方拡散面積を小さく設定するか、または圧送空気の流量を高く、一方拡散面積を大きく設定することにより、単位時間、単位面積当たりの破砕された氷粒の供給量を小さく設定することが可能であるが、どちらにするかは、たとえば、破砕機による氷片の破砕処理速度、および形成すべき圧雪面の所望面積に応じて、決定すればよく、破砕機による氷片の破砕処理速度が大きく、形成すべき圧雪面の所望面積が狭い場合には、圧送空気の流量を高く、一方拡散面積を小さく設定し、一方、破砕機による氷片の破砕処理速度が小さく、形成すべき圧雪面の所望面積が広い場合には、圧送空気の流量を低く、一方拡散面積を大きく設定すればよい。次いで、設定した単位面積、単位面積当たりの破砕氷粒の供給量に基づいて、含水率を低く設定する。これは、噴出ノズル４３からの水の流量調整により行う。含水率の調整により、水分を含んだ氷粒が再凍結する際のかさ密度を変えることが可能である。
次いで、設定した含水率に基づいて、押圧力を調整する。より具体的には含水率を大きくすれば、かさ密度は大きくなり、含水率を小さくすると、かさ密度は小さくなる。
次いで、設定した含水率に基づいて、押圧力を調整する。より具体的には、荷重板８５による押圧力値を小さく設定する一方、押圧力負荷のタイミングを遅く設定する。これにより、フワッとした態様で積雪させた積雪層をそのままの状態に保持することができる。したがって、押圧力を小さくしながら、密閉スペース２０の周囲温度をおよび周囲湿度をそれぞれ低く設定することにより、押圧力負荷のタイミングを遅くし、再凍結した後に押圧力負荷すれば、かさ密度が小さく、高硬度の雪質となり、一方押圧力負荷のタイミングを早くし、再凍結する前に押圧力負荷すれば、かさ密度が大きく、それに応じて高硬質の雪質となり、より含水率を大きくすれば、更にかさ密度の大きい雪質を実現することが可能である。一方含水率を小さくし、押圧力負荷を小さくし、押圧力のタイミングを遅くして、更に密閉スペース２０の周囲温度および周囲湿度をより高く設定することによって、かさ密度が小さく低硬度の雪質も実現することが可能である。
次いで、設定した含水率に基づいて、押圧力を調整する。より具体的には、荷重板８５による押圧力値を小さく設定する一方、押圧力負荷のタイミングを遅く設定する。これにより、フワッとした態様で積雪させた積雪層をそのままの状態に保持することができる。したがって、押圧力を小さくしながら、密閉スペース２０の周囲温度をおよび周囲湿度をそれぞれ低く設定することにより、押圧力負荷のタイミングを遅くし、再凍結した後に押圧力負荷すれば、かさ密度が小さく、高硬度の雪質となり、一方押圧力負荷のタイミングを早くし、再凍結する前に押圧力負荷すれば、かさ密度が大きく、それに応じて高硬質の雪質となり、より含水率を大きくすれば、更にかさ密度の大きい雪質を実現することが可能である。一方含水率を小さくし、押圧力負荷を小さくし、押圧力のタイミングを遅くして、更に密閉スペース２０の周囲温度および周囲湿度をより高く設定することによって、かさ密度が小さく低硬度の雪質も実現することが可能である。
図１５に示すように、以上のように設定した各パラメータ値に基づいて、氷片の氷粒への破砕工程、圧送空気および拡散用斜板７５を利用した氷粒の供給工程、水スプレーによる供給された氷粒への含水工程、含水した氷粒による積雪工程、積雪層を押圧することによる圧雪工程を各層ごとに繰り返し行う。このような調整を積雪層ごとに個別に行うが、パラメータ値の設定値は、上下方向に隣接する積雪層間の接着性が確保可能である限り、積雪層間で共通でよい。
なお、形成した圧雪層の表面粗さも調整する場合には、圧雪層の頂面を構成することになる最終層を形成する際、表面粗さを粗くする場合には、それに応じて破砕機の一対の破砕ドラム１０６同士の隙間を大きく設定し、一方表面粗さを滑らかにする場合には、それに応じて破砕機の一対の破砕ドラム１０６同士の隙間を小さく設定すればよい。
この場合、正確には、一対の破砕ドラム１０６による氷粒の破砕により、所定の粒度分布が生じるところ、一対の破砕ドラム１０６同士の隙間を調整することにより、生じる粒度分布のピークにおける粒径を増減させることが可能である。
この場合、正確には、一対の破砕ドラム１０６による氷粒の破砕により、所定の粒度分布が生じるところ、一対の破砕ドラム１０６同士の隙間を調整することにより、生じる粒度分布のピークにおける粒径を増減させることが可能である。
このように、本発明は、小さいかさ密度と、高い硬度という一見すると両立性の困難な雪質でさえ、氷粒を利用して圧雪を形成する場合の種々のパラメータ間の関係調整により、達成可能とするものである。
以上のように、所望の雪質、特にかさ密度と硬度とを独立に調整可能とすることにより、単に自然雪が降雪した直後の状態だけでなく、たとえば、自然雪の積雪層上に繰り返し車両が通過して、圧雪される場合、自然雪の積雪層上に車両がアイドリング状態で長時間通過して、積雪面が融雪する場合等圧雪状態をきめ細かく模擬した試験を行うことが可能である。
以上のように、所望の雪質、特にかさ密度と硬度とを独立に調整可能とすることにより、単に自然雪が降雪した直後の状態だけでなく、たとえば、自然雪の積雪層上に繰り返し車両が通過して、圧雪される場合、自然雪の積雪層上に車両がアイドリング状態で長時間通過して、積雪面が融雪する場合等圧雪状態をきめ細かく模擬した試験を行うことが可能である。
以上により設定した各種パラメータに基づいて、以下のように、各工程を行う。
ステップ１において、雪生成ユニットにより、圧雪層の形成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（０．２ミリないし０．３ミリ）の微小氷とする。
この場合、軸受ケース１５０を中心点Ｐ３を中心に所望角度に亘って回転させることにより、一対の破砕ドラム１０６間の最狭部１１０の間隔を調整することにより、粒径を調整する。
ステップ２において、圧雪層形成面１１を取り囲む密閉スペース２０を所定温度かつ所定湿度に管理する。所定温度は、−１０℃ないし０℃であり、所定湿度は、６０％以上であり、より好ましくは、−３℃ないし０℃、８０％以上である。
ステップ１において、雪生成ユニットにより、圧雪層の形成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（０．２ミリないし０．３ミリ）の微小氷とする。
この場合、軸受ケース１５０を中心点Ｐ３を中心に所望角度に亘って回転させることにより、一対の破砕ドラム１０６間の最狭部１１０の間隔を調整することにより、粒径を調整する。
ステップ２において、圧雪層形成面１１を取り囲む密閉スペース２０を所定温度かつ所定湿度に管理する。所定温度は、−１０℃ないし０℃であり、所定湿度は、６０％以上であり、より好ましくは、−３℃ないし０℃、８０％以上である。
ステップ３において、密閉スペース２０内に導かれる搬送管１７０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２０内まで搬送する。
この場合、搬送管１７０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、搬送空気により圧雪層形成面１１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圧雪層形成面１１まで達する一方、圧雪層形成面１１に積もる雪粒を乱さないようにすることで、搬送空気により圧雪層形成面１１上の積雪が巻き上がることなく、圧雪層形成面１１に効率的に積雪させることが可能である。
この場合、搬送管１７０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、搬送空気により圧雪層形成面１１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圧雪層形成面１１まで達する一方、圧雪層形成面１１に積もる雪粒を乱さないようにすることで、搬送空気により圧雪層形成面１１上の積雪が巻き上がることなく、圧雪層形成面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、圧雪層形成面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、搬送管１７０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１７０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。
具体的には、搬送管１７０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１７０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。
ステップ４において、含水ユニット１８により、所定の含水率で雪に含水させる。
ステップ５において、密閉スペース２０内で、温度および湿度管理された圧雪層の形成面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。１工程の積層段階における所定の積雪層の厚みは、３ミリないし５ミリであり、これを繰り返して、所定厚みを形成する。
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１７０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１７０の噴出口３３において、噴出口３３から流出する氷粒に対して水を噴霧させる。
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１７０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１７０の噴出口３３において、噴出口３３から流出する氷粒に対して水を噴霧させる。
ステップ６において、積層した雪の上面から圧雪層形成面１１に向かって所定の押圧力で面圧しつつ、含水する水分を氷結させることにより、積層した雪を圧雪する。圧雪段階は、圧雪層の硬度を検出して、目標硬度に対して押圧力をフィードバック制御する。
この場合、中実本体部９４は、案内部９２から圧雪部９０まで徐々に硬度が増大するようにしてあるとともに、案内部９２について圧雪層形成面１１との間隔が圧雪部９０に向かって徐々に狭まるように湾曲してあるので、積層した雪は、相対移動ユニット１９により案内部９２と圧雪層形成面１１との間に達する際、圧雪層形成面１１との間で滑りを生じたり、案内部９２が抵抗となることなく、圧雪部９０に向かって円滑に案内される。
この場合、中実本体部９４は、案内部９２から圧雪部９０まで徐々に硬度が増大するようにしてあるとともに、案内部９２について圧雪層形成面１１との間隔が圧雪部９０に向かって徐々に狭まるように湾曲してあるので、積層した雪は、相対移動ユニット１９により案内部９２と圧雪層形成面１１との間に達する際、圧雪層形成面１１との間で滑りを生じたり、案内部９２が抵抗となることなく、圧雪部９０に向かって円滑に案内される。
その際、圧雪が完了するまでは、含水させた水分が凍結しないように制御するのに、 たとえば、非接触温度センサー（赤外線放射温度計）により、圧雪プレート出口部の雪表面温度を測定し、ここの温度が-1〜0℃になるように 空気温度を制御する。後述の接触式の測定空間が点であるのに対し、非接触式は、直径数百ミリの円の面平均温度となるので、非接触式の方が雪面全体の雪質むらをおさえられる。 あるいは、接触式温度センサーを用いると精度が低下するが、安価である。さらには、誘電率測定による方法もある。誘電率式は雪中の水分量に応じた誘電変化から含水率を測る方法で、これによると凍結が完了しているか判断可能である。なお、圧雪出口において完全に凍結していなくともよく、再積雪させるまでに含水させた水分が凍結していればよい。
この場合、圧雪層形成面１１には、形成予定面の延び方向への圧雪層の滑りを防止する機械的絡み合いが設けられることから、圧雪層は、滑りを生じることなく、圧雪荷重板８５と、圧雪層形成面１１との間に案内され、圧雪荷重板８５により面圧されることにより、圧雪層内から空気を追い出し、圧雪層のかさ密度を増大するとともに、焼結作用を積極的に促進することにより、含水させた水を圧雪層形成面１１と雪粒、および雪粒同士の接着に利用することが可能である。
圧雪層が目標厚さに達するまで、圧雪層形成装置１０を相対移動ユニット１９により、再度初期位置まで戻すことにより、積層段階および圧雪段階を繰り返し、それにより、圧雪層を形成する。積層段階および圧雪段階を繰り返す際、積層段階により次の圧雪層を形成する前に、直前の圧雪段階により形成された圧雪層の表面に対して、次の圧雪層が絡みやすいように、回転ブラシ１０１により、凹凸を形成しておくとともに、水スプレー４８により、圧雪層の表面に水を散布して、次の圧雪層が付着しやすいようにする。
なお、回転ブラシ１０１による凹凸の形成および/または水スプレー４８による水の散布は、圧雪層形成装置１０を初期位置に戻す間に行ってもよい。
圧雪層が目標厚さに達するまで、圧雪層形成装置１０を相対移動ユニット１９により、再度初期位置まで戻すことにより、積層段階および圧雪段階を繰り返し、それにより、圧雪層を形成する。積層段階および圧雪段階を繰り返す際、積層段階により次の圧雪層を形成する前に、直前の圧雪段階により形成された圧雪層の表面に対して、次の圧雪層が絡みやすいように、回転ブラシ１０１により、凹凸を形成しておくとともに、水スプレー４８により、圧雪層の表面に水を散布して、次の圧雪層が付着しやすいようにする。
なお、回転ブラシ１０１による凹凸の形成および/または水スプレー４８による水の散布は、圧雪層形成装置１０を初期位置に戻す間に行ってもよい。
ステップ７において、密閉スペース２０内を氷点以下の温度に保持した状態で、形成した圧雪層の上面を上面に平行な向きに研磨するように表面処理する。これにより、たとえば、いわゆるつるつる路面の摩擦係数をほぼ再現した路面を模擬することが可能である。
以上で、圧雪層の形成が完了する。
以上で、圧雪層の形成が完了する。
この場合において、圧雪層形成ユニット１０をビニールシート２５により上方から覆いかぶせておくことにより、圧雪層形成ユニット１０内の密閉スペース２０を一定温度および一定湿度の保持することが容易となるとともに、相対移動ユニット１９により、圧雪層形成ユニット１０を自走式に圧雪層形成面１１に対して圧雪層形成面１１の長手方向に沿って相対移動させるとしても、ビニールシート２５の可撓性ゆえに、移動中の圧雪層形成ユニット１０まわりのビニールシート２５の部分だけが盛り上がり、それ以外のビニールシート２５の部分は、略平らとなり、この盛り上がり部が、円滑に移動することが可能であるとともに、圧雪層形成ユニット１０が位置する長手方向前後方向の圧雪層形成面１１もビニールシート２５で覆うことが可能であり、総じて、圧雪層形成ユニット１０を圧雪層形成面１１の長手方向に沿って相対移動させつつ、圧雪層形成面１１への積雪および圧雪を完了することが可能である。
以上の工程により、圧雪層が形成されたら、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を押し当てながら、タイヤおよび/またはインナードラム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の雪上試験に利用する。なお、試験タイヤ 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を用い、ホイールリムの軸孔に支持軸を挿入している。
この場合、インナードラムの内部温度を調整することにより、圧雪層が形成される内周面の温度を調整する。
なお、ロードセル（図示せず）で検出した計測データは演算処理装置（図示せず）へ出力され、ここで計測データが記憶回路に取り込まれて演算処理されることにより、種々の条件下でのスリップ率、摩擦係数μ などを算出するとよく、また演算処理装置 には、演算処理した結果を表示する計測結果表示手段（図示せず）を付設してもよい。
この場合、インナードラムの内部温度を調整することにより、圧雪層が形成される内周面の温度を調整する。
なお、ロードセル（図示せず）で検出した計測データは演算処理装置（図示せず）へ出力され、ここで計測データが記憶回路に取り込まれて演算処理されることにより、種々の条件下でのスリップ率、摩擦係数μ などを算出するとよく、また演算処理装置 には、演算処理した結果を表示する計測結果表示手段（図示せず）を付設してもよい。
以上の圧雪層の形成方法によれば、製氷した氷を破砕して所定粒径の微小氷とする一方、圧送管により微小氷を空気圧送しつつ、圧送管の流出口において、流出口から流出する微小氷に対して水を噴霧させることにより、所定の含水率で雪に含水させることにより、微小氷の粒径の調整と微小氷の含水率の調整とを独立に行いながら、互いに連動させて、圧雪層ごとに所望の雪質の圧雪層を形成可能としつつ、流出する微小氷に対して水を噴霧させたうえで、凍結させることにより、上下方向に隣接する圧雪層同士の接着と、各圧雪層内の微小氷同士の焼結を確保可能とし、以て、所望のかさ密度および／または所望の硬度の圧雪層を効率的に形成可能である。
特に、圧雪層の雪の所望かさ密度が３００ｋｇ／m3以下、かつその所望硬度が80ｋｇ／cm2以上である場合に、所望かさ密度に基づいて、所定含水率を設定し、所望硬度に基づいて、密閉スペース２０内の所定温度および所定湿度を設定することにより、圧雪層の形成予定面に積層した氷粒の再凍結速度を調整しつつ、積雪内の空気が押し出されないように、圧雪層の形成予定面に積層した氷粒が再凍結してから、所定の押圧力で圧雪する。
特に、圧雪層の雪の所望かさ密度が３００ｋｇ／m3以下、かつその所望硬度が80ｋｇ／cm2以上である場合に、所望かさ密度に基づいて、所定含水率を設定し、所望硬度に基づいて、密閉スペース２０内の所定温度および所定湿度を設定することにより、圧雪層の形成予定面に積層した氷粒の再凍結速度を調整しつつ、積雪内の空気が押し出されないように、圧雪層の形成予定面に積層した氷粒が再凍結してから、所定の押圧力で圧雪する。
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、圧雪層の形成装置をタイヤの雪上試験に適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、圧雪層の雪質、すなわち硬度、かさ密度、場合により表面状態が重視される限り、滑り摩擦試験関係としては、冬用の靴の滑り防止試験、スキー、スノーボートの滑走性試験、あるいは寒冷地における「そり」を利用した移動体の試験、圧雪工程がなく含水した雪を敷き詰める技術として利用する場合には、含水状態の積雪用途として、鉄道車両が走行した際に、線路上の含水した雪が巻き上げられる現象があり、巻き上げられた雪が車両に付着し、この付着した雪が はがれて後部に衝突したり、線路に敷き詰めた石に衝突すると石がはじかれて 石が後部を損傷したり、石が対抗車に衝突する雪害が生じる（バラスト現象という）ところ、この試験用に利用できる可能性がある。
たとえば、本実施形態において、圧雪層の形成装置をタイヤの雪上試験に適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、圧雪層の雪質、すなわち硬度、かさ密度、場合により表面状態が重視される限り、滑り摩擦試験関係としては、冬用の靴の滑り防止試験、スキー、スノーボートの滑走性試験、あるいは寒冷地における「そり」を利用した移動体の試験、圧雪工程がなく含水した雪を敷き詰める技術として利用する場合には、含水状態の積雪用途として、鉄道車両が走行した際に、線路上の含水した雪が巻き上げられる現象があり、巻き上げられた雪が車両に付着し、この付着した雪が はがれて後部に衝突したり、線路に敷き詰めた石に衝突すると石がはじかれて 石が後部を損傷したり、石が対抗車に衝突する雪害が生じる（バラスト現象という）ところ、この試験用に利用できる可能性がある。
たとえば、本実施形態において、圧雪層形成装置１０は、相対移動ユニット１９により、圧雪層形成面１１の長手方向に沿って移動させながら、圧送工程、含水工程、積雪工程、および圧雪工程を行う場合を説明したが、それに限定されることなく、圧雪層形成装置１０が相対移動ユニット１９により圧雪層形成面１１の長手方向所定位置に達したら、そこでいったん停止して、圧送工程、含水工程、積雪工程、および圧雪工程を行い、これらの工程が完了したら、圧雪層形成装置１０の移動を開始し、これを繰り返してもよい。
たとえば、本実施形態において、氷粒等の人工雪を利用して、圧雪層の形成に利用する場合を説明したが、それに限定されることなく、自然雪を利用してもよいし、結晶の人工雪を利用してもよい。
たとえば、本実施形態において、単一の圧雪荷重板８５をインサイドドラム１２の内部に設けるものとして説明したが、それに限定されることなく、インサイドドラム１２の内周面に沿って、互いに所定角度間隔を隔てて複数の圧雪荷重板８５を設け、それぞれの圧雪荷重板８５により積雪を圧雪してもよい。
たとえば、本実施形態において、目標厚みの圧雪層Ｌを形成した後に、圧雪層Ｌの表面に対してタイヤを押し当てながら、タイヤおよび/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Ｌの形成と、オフラインでタイヤの雪上試験に利用するものとして説明したが、それに限定されることなく、圧雪層Ｌの形成と、オンラインでタイヤの雪上試験に利用してもよい。
たとえば、本実施形態において、単一の圧雪荷重板８５をインサイドドラム１２の内部に設けるものとして説明したが、それに限定されることなく、インサイドドラム１２の内周面に沿って、互いに所定角度間隔を隔てて複数の圧雪荷重板８５を設け、それぞれの圧雪荷重板８５により積雪を圧雪してもよい。
たとえば、本実施形態において、目標厚みの圧雪層Ｌを形成した後に、圧雪層Ｌの表面に対してタイヤを押し当てながら、タイヤおよび/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Ｌの形成と、オフラインでタイヤの雪上試験に利用するものとして説明したが、それに限定されることなく、圧雪層Ｌの形成と、オンラインでタイヤの雪上試験に利用してもよい。
Ｐ１ 一方の破砕ドラムのドラム軸の回転中心位置
Ｐ２ 他方の破砕ドラムのドラム軸の回転中心位置
Ｐ３ 軸受けケースの回転中心位置
Ｔ 試験タイヤ
Ｌ 圧雪層
Ｓ 雪粒
１０ 圧雪層形成装置
１１ 圧雪層形成面
１２ インサイドドラム
１３ ローラー
１４ 内周面
１６ 雪生成ユニット
１７ 搬送管
１８ 含水ユニット
１９ 相対移動ユニット
２０ 密閉スペース
２１ ケーシング
２２ 温度湿度制御ユニット
２３ カーテン
２４ 雪圧送ユニット
２５ 破砕機
２６ 圧雪ユニット
２７ 上面
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
４０ 雪ホッパー
４２ フィーダ
４３ 噴出ノズル
４４ ホース
４５ インバータ
４６ ブロワ
５０ 含水率制御ユニット
５２ 層厚さ検出手段
５４ 硬度検出手段
５６ 水供給量調整手段
５８ 水タンク
５９ ポンプ
６３ 流量計
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
８５ 圧密用荷重板
８７ 付勢手段
８８ レベル調整手段
９０ 圧雪部
９１ バネ
９３ 雪面検出部
９２ 湾曲案内部
９４ 中実本体部
９６ 機械的絡み合い部
９８ 下地処理手段
１０２ 開口部
１０４ ケーシング
１０６ 一対の破砕ドラム
１０８ 外周面
１１０ 最狭部
１１２ 送りドラム
１１４ スパイラル式振り分けローラー
１１６ 内表面
１１８ 端面
１２０ バイパス防止板材
１５０ 軸受けケース
１５２ ボルト
１５４ 円弧状開口
Ｐ２ 他方の破砕ドラムのドラム軸の回転中心位置
Ｐ３ 軸受けケースの回転中心位置
Ｔ 試験タイヤ
Ｌ 圧雪層
Ｓ 雪粒
１０ 圧雪層形成装置
１１ 圧雪層形成面
１２ インサイドドラム
１３ ローラー
１４ 内周面
１６ 雪生成ユニット
１７ 搬送管
１８ 含水ユニット
１９ 相対移動ユニット
２０ 密閉スペース
２１ ケーシング
２２ 温度湿度制御ユニット
２３ カーテン
２４ 雪圧送ユニット
２５ 破砕機
２６ 圧雪ユニット
２７ 上面
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
４０ 雪ホッパー
４２ フィーダ
４３ 噴出ノズル
４４ ホース
４５ インバータ
４６ ブロワ
５０ 含水率制御ユニット
５２ 層厚さ検出手段
５４ 硬度検出手段
５６ 水供給量調整手段
５８ 水タンク
５９ ポンプ
６３ 流量計
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
８５ 圧密用荷重板
８７ 付勢手段
８８ レベル調整手段
９０ 圧雪部
９１ バネ
９３ 雪面検出部
９２ 湾曲案内部
９４ 中実本体部
９６ 機械的絡み合い部
９８ 下地処理手段
１０２ 開口部
１０４ ケーシング
１０６ 一対の破砕ドラム
１０８ 外周面
１１０ 最狭部
１１２ 送りドラム
１１４ スパイラル式振り分けローラー
１１６ 内表面
１１８ 端面
１２０ バイパス防止板材
１５０ 軸受けケース
１５２ ボルト
１５４ 円弧状開口
Claims (8)
- 製氷した氷片を破砕して所定粒径の氷粒とすることにより、圧雪層の形成に利用する人工雪を準備する段階と、
圧雪層の形成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段階と、
圧送空気を用いて、圧送管により氷粒を空気圧送しつつ、前記密閉スペース内で、圧送管の流出口において、流出口から流出する氷粒に対して水を噴霧させることにより、所定の含水率で氷粒に含水させる段階と、
密閉スペース内で、温度および湿度管理された圧雪層の形成予定面に、含水した氷粒を供給することにより人工雪を模擬して、氷粒を所定厚みにて積層させる段階と、
積層した雪の上面から圧雪層の形成予定面に向かって所定の押圧力で面圧しつつ、含水する水分を氷結させることにより、積層した雪を圧雪する段階とを有する圧雪層の形成方法であって、
圧雪層の上面に要求される表面粗さに応じて、所定粒径を設定し、圧雪層に要求されるかさ密度に応じて、設定した所定粒径に基づいて、氷粒の単位時間当たり、単位面積当たりの供給量を設定し、圧雪層に要求される硬度に応じて、設定した氷粒の単位時間当たり、単位面積当たりの供給量に基づいて、所定の含水率を設定し、設定した所定の含水率に基づいて、所定の押圧力を設定し、設定した所定の押圧力に基づいて、密閉スペース内の所定温度および所定湿度を設定し、それにより、圧雪層の形成開始前に、圧雪層の所望雪質に応じたパラメータ設定段階を有する、ことを特徴とする、圧雪層の形成方法。 - 前記積層段階は、圧雪層が目標厚さに達するまで、圧雪層ごとに、氷粒の粒径の調整と氷粒の含水率の調整とを連動させながら、前記積層段階および前記圧雪段階を繰り返し、それにより、圧雪層を形成する、請求項１に記載の圧雪層の形成方法。
- 前記積層段階は、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、圧送管により含水済の氷粒を空気圧送する、請求項１または請求項２に記載の圧雪層の形成方法。
- 互いに平行に外周面を対向させて所定の間隔を隔てて配置され、上方から最狭部に向かう向きに回転可能である一対の破砕ドラムであって、該一対の破砕ドラムの間の前記最狭部より上のスペースに、投入される氷片を受けることが可能なように配置された一対の破砕ドラムを設け、前記最狭部の間隔を調整することにより、破砕される氷粒の粒径を調整する、請求項１に記載の圧雪層の形成方法。
- 圧雪層は、水平方向を中心に回転可能なインナードラムの内周面に形成され、
インナードラムの内部に構成される密閉空間が、前記密閉スペースを形成する、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の圧雪層の形成方法。 - 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を押し当てながら、タイヤおよび/またはインナードラム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の雪上試験に利用する、請求項５に記載の圧雪層の形成方法。
- 目標厚みの圧雪層を形成した後に、圧雪層の表面に対してタイヤを押し当てながら、タイヤおよび/またはインナードラムを回転することにより、圧雪層の形成とオフラインでタイヤの雪上試験に利用する、請求項５に記載の圧雪層の形成方法。
- 製氷した氷片を破砕して所定粒径の氷粒とすることにより、圧雪層の形成に利用する人工雪を準備する段階と、
圧雪層の形成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段階と、
圧送空気を用いて、圧送管により氷粒を空気圧送しつつ、前記密閉スペース内で、圧送管の流出口において、流出口から流出する氷粒に対して水を噴霧させることにより、所定の含水率で氷粒に含水させる段階と、
密閉スペース内で、温度および湿度管理された圧雪層の形成予定面に、含水した氷粒を供給することにより人工雪を模擬して、氷粒を所定厚みにて積層させる段階と、
積層した雪の上面から圧雪層の形成予定面に向かって所定の押圧力で面圧しつつ、含水する水分を氷結させることにより、積層した雪を圧雪する段階とを有する圧雪層の形成方法であって、
圧雪層の雪の所望かさ密度が３００ｋｇ／m3以下、かつその所望硬度が80ｋｇ／cm2以上である場合に、所望かさ密度に基づいて、所定含水率を設定し、所望硬度に基づいて、密閉スペース内の所定温度および所定湿度を設定することにより、圧雪層の形成予定面に積層した氷粒の再凍結速度を調整しつつ、積雪内の空気が押し出されないように、圧雪層の形成予定面に積層した氷粒が再凍結してから、所定の押圧力で圧雪する、ことを特徴とする、圧雪層の形成方法。
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| JP2014064891A JP5771888B1 (ja) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | 圧雪層の形成方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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