JP6793620B2 - 降雪装置 - Google Patents

Description

本発明は、降雪装置に関する。

従来、特許文献１に開示されるように、低温の室内に噴霧された水を凍らせることにより、人工的に雪を作って降らせる降雪装置について知られている。特許文献１に開示される降雪装置は、人工雪を作るための雪発生室と、その下側に位置する降雪室と、を備えるとともに、この雪発生室内において、水を噴霧するノズルと、氷晶捕捉体と、弾性殴打体と、がそれぞれ配置されている。この降雪装置では、ノズルから噴霧された水が雪発生室内において凍ることにより氷晶が発生し、この氷晶が氷晶捕捉体によって捕捉されることにより雪層が形成される。そして、弾性殴打体によって当該雪層を氷晶捕捉体から剥離させることにより、降雪室に雪を降らせることができる。

実公平１−２４５４０号公報

特許文献１に開示される降雪装置では、雪層が形成される氷晶捕捉体が上下方向に沿って配置されるとともに、弾性殴打体が当該氷晶捕捉体に沿って上下移動するように構成されている。このため、弾性殴打体を上下移動させて氷晶捕捉体から雪を剥離させても、降雪室において雪を降らすことができるのはごく限られた範囲（氷晶捕捉体の下側のみ）に留まる。したがって、従来の降雪装置では、室内の狭い範囲でしか降雪環境を作ることができないという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、室内の広い範囲に亘って視覚的に自然な降雪環境を作ることが可能な降雪装置を提供することである。

本発明の一局面に従った降雪装置は、室内に雪を降らせるための降雪装置である。この降雪装置は、降雪部と、前記降雪部よりも上側に位置するとともに、雪を作るための雪生成部と、前記雪生成部の天井面に沿って配置された天井部材と、前記天井部材に向けて前記雪生成部内に水を噴霧する噴霧部と、前記雪生成部内の温度を氷点下に調節する温度調節機構と、前記天井部材の表面に付着した雪が剥がれ落ちるように前記天井部材を揺らす振動を発生する振動機構と、を備えている。

この降雪装置では、温度調節機構により氷点下の温度に調節された雪生成部内に噴霧部から水を噴霧することにより、当該雪生成部内において水を過冷却状態にすることができる。過冷却状態となった水は、天井部材の表面に付着し、この表面において雪が作られる。そして、振動機構が発生する振動が天井部材に伝わって当該天井部材が揺れることにより、当該天井部材の表面で作られた雪が剥がれ落ちるため、室内に雪を降らせることができる。

この降雪装置によれば、雪生成部の天井面に沿って配置された天井部材を揺らして当該天井部材の表面に付着した雪を剥がれ落とすことにより、室内の広い範囲に亘って降雪環境を作ることができる。しかも、天井部材の揺れによって雪を剥がれ落とすことにより、天井部材の表面で作られた雪が自重のみによって落ちる場合と異なり、視覚的に自然な降雪環境を作ることができる。

上記降雪装置において、前記振動機構は、圧縮気体を噴射する噴射口が設けられた配管を有し、前記圧縮気体の噴射による振動を前記天井部材へ伝達可能なように構成してもよい。

この構成によれば、大掛かりな加振装置などを設けなくても天井部材を揺らすことができるため、降雪装置の構成を簡素化することができる。

上記降雪装置において、前記振動機構は、前記圧縮気体を前記噴射口から間欠的に噴射するように前記圧縮気体の噴射タイミングを調整するタイミング調整部をさらに有していてもよい。

この構成によれば、圧縮気体の噴射を停止している間（つまり、天井部材が揺れない間）に天井部材の表面において一定量の雪を作り、その後、圧縮気体を噴射して天井部材を揺らすことにより、天井部材の表面にたまった雪を室内に降らせることができる。つまり、圧縮気体を噴射するタイミングを調整することにより、室内に雪を降らせるタイミングを容易に調整することが可能である。

上記降雪装置において、前記天井部材は、波状に形成されたシート材であって、前記噴霧部から噴霧された水が付着する表面を含む前記シート材を有していてもよい。

この構成によれば、薄いシート材を振動機構が発生する振動によって簡単に揺らすことができるため、シート表面で作られる雪を簡単に剥離させることができる。またシート材を波状に形成することにより、シート材を平坦な構成とする場合に比べて、着雪面積を広く確保することができる。このため、室内への降雪量を多く確保することが可能になる。

上記降雪装置において、前記温度調節機構は、前記雪生成部に送られる氷点下の温度に調節された空気を生成する空調装置により構成されていてもよい。上記降雪装置は、前記雪生成部において前記天井面に向かう前記空気の上昇流が発生するように構成されていてもよい。

この構成によれば、雪生成部内において空調空気の上昇流を発生させることにより、噴霧部から雪生成部内に噴霧された霧状の水が降雪部へ落下するのを防止することができる。これにより、室内で降雪環境下における様々な試験を行う場合において、噴霧水が室内に落下して試験に影響を及ぼすのを防ぐことができる。また室内が霧によって白くなるのを防ぐことにより、視覚的な降雪環境を確保することが可能になる。

上記降雪装置は、前記降雪部から前記雪生成部に向かう前記上昇流を発生させるように構成されていてもよい。

この構成によれば、降雪部内を温調するための温度調節機構と雪生成部内を温調するための温度調節機構とを兼用することができるため、降雪装置の構成をより簡素化することが可能になる。

上記降雪装置において、前記噴霧部は、二流体ノズルにより構成されていてもよい。上記降雪装置は、前記二流体ノズルに気体を供給する気体供給部と、前記二流体ノズルに水を供給する水供給部と、をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、二流体ノズルを用いることにより、微粒化された水滴を噴霧することができるため、噴霧後の水を過冷却状態にするために必要な熱交換量が少なくなる。したがって、噴霧後の水滴を速やかに過冷却状態にすることができる。これにより、噴霧部と天井部材との間の距離が短くなるように装置を設計した場合でも、過冷却状態になった後の水を天井部材の表面に確実に付着させることが可能であり、装置を小型化することができる。

上記降雪装置において、前記水供給部は、前記二流体ノズルに供給される前の水を冷却する水冷却部を有していてもよい。前記気体供給部は、前記二流体ノズルに供給される前の気体を冷却する気体冷却部を有していてもよい。

この構成によれば、二流体ノズルからの噴霧前に水および気体を予め冷却することができるため、噴霧された水滴を速やかに過冷却状態にすることができる。これにより、上述のように噴霧部と天井部材との間の距離を短くして装置を小型化した場合でも、過冷却状態になった後の水を天井部材の表面に確実に付着させることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、室内の広い範囲に亘って視覚的に自然な降雪環境を作ることが可能な降雪装置を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る降雪装置の構成を模式的に示す図である。 上記降雪装置が備える気体供給部および水供給部の構成を模式的に示す図である。 本発明の実施形態２に係る降雪装置の構成を模式的に示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る降雪装置について詳細に説明する。

（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１に係る降雪装置１の構成について、図１および図２を参照して説明する。本実施形態に係る降雪装置１は、試験室３内に雪１００を降らせるための装置である。この降雪装置１によって、年中を通して雪が降らない地域や雪が降らない季節においても、試験室３内において降雪環境を再現することができる。これにより、例えば、周囲の気象環境を監視する車載センサーの動作試験など、降雪環境が必要な様々な試験を行うことができる。なお、降雪装置１の使用用途はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、降雪装置１は、降雪部１０および雪生成部２０を有する試験室３を備えている。雪生成部２０は、降雪部１０よりも上側に位置する。また降雪装置１は、雪生成部２０の天井面２３に沿って配置された天井部材３０と、雪生成部２０内に水を噴霧する噴霧部４０と、雪生成部２０内の温度を氷点下に調節する温度調節機構５０と、天井部材３０を揺らす振動を発生する振動機構９０と、を主に備えている。以下、これらの構成要素についてそれぞれ詳細に説明する。なお、図１は、本実施形態に係る降雪装置１が備える主要な構成要素のみを示しており、降雪装置１は、図１に示されていない他の構成要素を備え得る。

降雪部１０は、空間Ｓ１が内部に形成された筐体からなる。図１に示すように、降雪部１０は、水平方向に延びる底壁１１と、この底壁１１の端部から上側に延びる側壁１４と、この側壁１４の上端部から水平方向内向きに延びる上壁１５と、を有している。空間Ｓ１は、底壁１１、側壁１４および上壁１５により囲まれるとともに、上向きに開放されている。

底壁１１の一方の端部側（図１中の左側）には、降雪部１０内の空間Ｓ１に空気を供給するための供給口１２が設けられている。また底壁１１の他方の端部側（図１中の右側）には、降雪部１０内の空気を吸い込んで当該降雪部１０の外に排出するための下側吸込口１３が設けられている。これらの供給口１２および下側吸込口１３は、底壁１１を貫通するとともに、水平方向に間隔を空けて設けられている。

雪生成部２０は、試験室３内に降らせる雪１００を作るための部分である。図１に示すように、雪生成部２０は、降雪部１０よりも水平方向の幅が小さく、且つ、降雪部１０の上部から上側に張り出すように設けられている。なお、雪生成部２０が上側に張り出さず、降雪部１０と同空間に設けられていてもよい。

雪生成部２０は、降雪部１０の上壁１５の内端部から上側に延びる側壁２１と、この側壁２１の上端部に接続されるとともに水平方向に延びる天井壁２２と、を有している。天井壁２２は、雪生成部２０内を向く天井面２３を含み、且つ、試験室３の底壁１１と上下方向に対向している。また側壁２１には、雪生成部２０内の空気を吸い込んで当該雪生成部２０の外に排出するための上側吸込口２４が設けられている。

雪生成部２０は、空間Ｓ２が内部に形成された筐体からなる。この空間Ｓ２は、側壁２１および天井壁２２により囲まれるとともに、下向きに開放されている。図１に示すように、雪生成部２０は、降雪部１０とともに一つの筐体として構成されており、降雪部１０の空間Ｓ１と雪生成部２０の空間Ｓ２とは互いに連通している。

雪生成部２０の空間Ｓ２には、天井部材３０、噴霧部４０および振動機構９０がそれぞれ配置されている。これらの天井部材３０、噴霧部４０および振動機構９０によって、雪生成部２０内で雪１００を人工的に作るとともに、当該雪１００を試験室３に降らせることができる。

温度調節機構５０は、本実施形態においては空調装置により構成されている。この空調装置によって、氷点下の温度（例えば−１０℃以下、好ましくは−２０℃以下）に調節された空調空気を降雪部１０および雪生成部２０の両空間内に送ることができる。これにより、降雪部１０内の空間Ｓ１および雪生成部２０内の空間Ｓ２の温度を、ともに氷点下（例えば−１０℃以下、好ましくは−２０℃以下）に調節することができる。図１に示すように、温度調節機構５０は、冷却器５１と、送風ファン５２と、空調ケーシング５３と、給気ダクト５６と、第１および第２還気ダクト５４，５５と、を主に有している。なお、温度調節機構５０は、加熱器をさらに有していてもよい。

冷却器５１は、冷凍サイクルが構成された冷凍機の蒸発器によって構成されており、空調ケーシング５３内に収容されている。この冷却器５１は、空調ケーシング５３内に取り込まれた空気を冷媒との熱交換によって氷点下の温度まで冷却する。送風ファン５２は、空調ケーシング５３内において冷却器５１の下流側（空気の流れ方向の下流側）に配置されている。冷却器５１としては、例えば、フィン＆チューブ式熱交換器などを用いることができるが、特に限定されるものではない。

送風ファン５２は、冷却器５１を通過した冷却後の空気を吸い込み、昇圧した後、下流側に向けて吹き出す。送風ファン５２としては、例えば、シロッコファンなどの遠心送風機を用いることができるが、特に限定されるものではない。

空調ケーシング５３は、冷却器５１および送風ファン５２をそれぞれ収容している。図１に示すように、空調ケーシング５３においては、当該空調ケーシング５３内に空気を取り込むための第１および第２取込口５３Ａ，５３Ｂが冷却器５１よりも上流側に設けられるとともに、当該空調ケーシング５３から空気を送り出すための送出口５３Ｃが送風ファン５２よりも下流側に設けられている。

第１還気ダクト５４は、雪生成部２０の上側吸込口２４と空調ケーシング５３の第１取込口５３Ａとを接続するように設けられている。上側吸込口２４を通じて雪生成部２０内から吸い込まれた空気を、第１還気ダクト５４を介して空調ケーシング５３内に導くことができる。また第２還気ダクト５５は、降雪部１０の下側吸込口１３と空調ケーシング５３の第２取込口５３Ｂとを接続するように設けられている。下側吸込口１３を通じて降雪部１０内から吸い込まれた空気を、第２還気ダクト５５を介して空調ケーシング５３内に導くことができる。

図１に示すように、第１および第２還気ダクト５４，５５の下流端近傍には、モーター駆動式のダンパー（第１還気ダンパー５４Ａおよび第２還気ダンパー５５Ａ）がそれぞれ配置されている。これらのダンパーの開度を調節することにより、各ダクト内を流れる空気の流量を調節し、また各ダクト内における空気の流れを遮断することができる。

給気ダクト５６は、空調ケーシング５３の送出口５３Ｃと降雪部１０の供給口１２とを接続するように設けられている。送風ファン５２により吹き出された空調空気を、給気ダクト５６を介して降雪部１０内に供給することができる。また図１に示すように、給気ダクト５６の上流端近傍には、モーター駆動式の給気ダンパー５６Ａが配置されている。この給気ダンパー５６Ａの開度を調節することにより、給気ダクト５６内を流れる空気の流量を調節し、また当該給気ダクト５６内における空気の流れを遮断することができる。本実施形態に係る降雪装置１においては、第１および第２還気ダクト５４，５５ならびに給気ダクト５６を用いることにより、空調ケーシング５３と降雪部１０および雪生成部２０との間で空調空気を循環させることができる。

噴霧部４０は、例えば、水および圧縮空気（気体）を混合して噴霧する二流体ノズルにより構成されている。二流体ノズルを用いることによって、圧縮空気により微粒化された水滴を雪生成部２０内の空間Ｓ２に噴霧することができる。

図１に示すように、噴霧部４０は、雪生成部２０内の空間Ｓ２において複数配置されるとともに、水平方向において互いに間隔を空けて配置されている。また各噴霧部４０は、水および圧縮空気を混合して噴霧する噴霧口を有しており、当該噴霧口が上向きとなる姿勢で配置されている。これにより、各噴霧部４０から天井部材３０に向けて微粒化された水滴を噴霧することができる。

雪生成部２０内の空間Ｓ２は、上述の通り、低温の空調空気によって氷点下の温度（例えば−１０℃以下）に調節されている。一方、各噴霧部４０から噴霧される水の温度は、例えば０℃以上５℃以下の範囲に調節されている。このため、噴霧部４０から雪生成部２０内の空間Ｓ２に水滴が噴霧されると、当該水滴が空調空気と熱交換することによって冷却され、過冷却状態となる。

図２は、二流体ノズル（噴霧部４０）に水および圧縮空気（気体）をそれぞれ供給するための水供給部７０および気体供給部６０の各構成を示している。図２に示すように、水供給部７０は、冷水チラー７１（水冷却部）と、この冷水チラー７１に接続された水供給経路７２と、を主に有している。

冷水チラー７１は、例えば空冷式または水冷式の冷凍機を有しており、低温冷媒との熱交換によって水を冷却する。この冷水チラー７１によって、二流体ノズル（噴霧部４０）に供給される前の水を冷却することができる。本実施形態においては、冷水チラー７１は、二流体ノズルに供給される前の水を０℃以上５℃以下の温度まで冷却する。水の温度を０℃以上に保つことにより、水供給経路７２内において水が凍結するのを防止することができる。

水供給経路７２は、冷水チラー７１において冷却された水を二流体ノズル（噴霧部４０）に導くための経路である。水供給経路７２は、一端が冷水チラー７１の出口に接続されるとともに（図２）、他端が側壁２１を貫通するとともに雪生成部２０内の空間Ｓ２において水平に延びている（図１）。図１に示すように、水供給経路７２の他端側は複数の経路に分岐しており、各分岐経路が二流体ノズル（噴霧部４０）に接続されている。これにより、各分岐経路に分流した冷水を二流体ノズルに導くことができる。

図２に示すように、水供給経路７２は、タンク８０内を通過するように設けられている。水供給経路７２において冷水チラー７１とタンク８０との間に位置する部位Ｐ１には、分岐経路７３が接続されている。分岐経路７３は、水供給経路７２の部位Ｐ１からタンク８０の上側開放部８１まで延びるように設けられており、且つ、その延出端にバルブ７４が配置されている。このバルブ７４を開くことにより、冷水チラー７１で冷却された水を、水供給経路７２および分岐経路７３を通じてタンク８０内に供給することができる。これにより、タンク８０内に冷水Ｌを貯めることができる。また図２に示すように、タンク８０内の冷水Ｌの温度を測定するための温度センサー８２を配置し、この温度センサー８２の検出値に基づいて、水温が所定の範囲（例えば０℃以上５℃以下）となるように冷水チラー７１の動作を制御してもよい。

気体供給部６０は、空気圧縮装置６１と、この空気圧縮装置６１に接続された空気供給経路６２と、を主に有している。空気圧縮装置６１は、空気を所定の圧力（例えば０．６ＭＰａ）まで圧縮するとともに、当該圧縮空気を吐出する。

空気供給経路６２は、空気圧縮装置６１から吐出される圧縮空気を二流体ノズル（噴霧部４０）に導くための経路である。この空気供給経路６２は、一端が空気圧縮装置６１の吐出口に接続されるとともに（図２）、他端が側壁２１を貫通するとともに雪生成部２０内の空間Ｓ２において水平に延びている（図１）。図１に示すように、空気供給経路６２の他端側は複数の経路に分岐しており、各分岐経路が二流体ノズル（噴霧部４０）に接続されている。これにより、各分岐経路に分流した圧縮空気を二流体ノズルに導くことができる。

なお、図１では、図面の便宜上、水供給経路７２と空気供給経路６２とが異なる高さ位置に配置されているが、両経路が同じ高さ位置に配置されていてもよい。

図２に示すように、空気供給経路６２は、タンク８０内を通過するように設けられており、当該タンク８０内の冷水Ｌに接触する。これにより、空気供給経路６２内を流れる圧縮空気を、タンク８０内の冷水Ｌによって冷却することができる。したがって、二流体ノズル（噴霧部４０）の噴霧口において圧縮空気を吹き付けて水を微粒化する際に、水温が上がるのを防止することができる。つまり、タンク８０は、二流体ノズルに供給される前の圧縮空気（気体）を冷却する気体冷却部として機能し、気体供給部６０の一部を構成している。本実施形態においては、空気供給経路６２内の圧縮空気は、冷水Ｌによって０℃以上５℃以下の範囲に温調される。

図１に示すように、天井部材３０は、天井面２３に当接した状態で当該天井面２３に固定された板部材３１と、この板部材３１の表面（天井面２３に当接する表面と反対側の表面）に固定されるとともに波状に形成されたシート材３２と、を有している。図１に示すように、板部材３１は、天井面２３のほぼ全面に亘って配置されている。またシート材３２は、複数の山部３２Ａおよび谷部３２Ｂが水平方向に並ぶように、板部材３１の表面に沿って波状に曲げられている。

噴霧部４０から噴霧された水滴は、上述のように雪生成部２０の空間Ｓ２において空調空気との熱交換により過冷却状態となった後、シート材３２の表面に付着する。そして、シート材３２の表面において当該水滴が凍結することにより雪１００の層が形成される。

シート材３２としては、雪層を剥がれ易くするため、摩擦係数が低い表面を有するものを用いることが好ましい。シート材３２の好ましい一形態としては、テフロン（登録商標）シートが挙げられる。またテフロン（登録商標）シート以外にも、例えば、表面の摩擦係数が低い金属製のシートなどを用いることもできる。さらに、シート材３２は、単一の材料からなるものに限定されず、任意のシート基材と、当該シート基材上に形成されるとともに摩擦係数が低い材料からなるコーティング層と、を有するものであってもよい。なお、シート材３２としては、過冷却状態の水が付着しても凍結しない材質からなるものを用いることが好ましい。

図１に示すように、シート材３２は、波形状の山部分３２Ａを下側に向けるとともに、波形状の谷部分３２Ｂにおいてネジなどにより板部材３１の表面に固定されている。本実施形態のように、シート材３２を天井面２３に沿った波形状にすることにより、シート材３２を平坦状に貼り付ける場合に比べて、シート材３２における着雪面積を広く確保することができる。

振動機構９０は、シート材３２の表面に付着した雪１００が剥がれ落ちるように天井部材３０を揺らす振動を発生するものである。図１に示すように、振動機構９０は、雪生成部２０内の空間Ｓ２を水平方向に延びる配管９１と、この配管９１を板部材３１から吊り下げる複数の吊り部材９４と、配管９１と空気供給経路６２とを接続する接続経路９２（図２）と、この接続経路９２の途中に設けられたバルブ９３（図２）と、を主に有している。配管９１は、噴霧部４０よりも上側で且つシート材３２よりも下側に位置している。

図２に示すように、接続経路９２は、一端が空気供給経路６２における空気圧縮装置６１とタンク８０との間の部位Ｐ２に接続されるとともに、他端が配管９１の一端に接続されている。これにより、空気圧縮装置６１から吐出される圧縮空気を部位Ｐ２において接続経路９２内に流入させ、当該圧縮空気を接続経路９２を通じて配管９１に導くことができる。バルブ９３は、接続経路９２内における圧縮空気の流通および遮断を切り替える。

図１に示すように、配管９１には、圧縮空気（圧縮気体）を噴射する複数の噴射口９１Ａが当該配管９１の延設方向に間隔を空けて設けられている。これにより、空気圧縮装置６１（図２）から供給される圧縮空気を、噴射口９１Ａから雪生成部２０内の空間Ｓ２に向けて噴射することができる。

噴射口９１Ａから圧縮空気が噴射されると、配管９１の振動が起こり、この振動は吊り部材９４を介して配管９１から板部材３１に伝達される。これにより、板部材３１が振動し、当該板部材３１の表面に固定されたシート材３２が揺れる。このシート材３２の揺れによって、当該シート材３２の表面から雪層を剥離させることが可能となり、図１に示すように降雪部１０に向かって雪１００を降らせることができる。すなわち、本実施形態に係る降雪装置１においては、圧縮空気の噴射時の衝撃によってシート材３２を揺らすことにより、天井面２３側から降雪部１０に向かって雪１００を降らせることができる。このため、配管９１の噴射口９１Ａからシート材３２の表面に形成された雪層に向かって直接圧縮空気を吹き付けることは必須ではなく、噴射口９１Ａが下向きまたは横向きとなる姿勢で配管９１が配置されていてもよい。

振動機構９０は、バルブ９３を所定のインターバルで開閉する制御を行う開閉制御部９５をさらに有している。この開閉制御部９５からの指令によって、バルブ９３を所定のインターバルで開閉させることにより、圧縮空気を噴射口９１Ａから間欠的に噴射させることができる。つまり、バルブ９３および開閉制御部９５は、圧縮空気を噴射口９１Ａから間欠的に噴射するように圧縮空気の噴射タイミングを調整するタイミング調整部を構成している。本実施形態においては、２秒に１回のインターバルでバルブ９３を開くことにより、同じインターバルで圧縮空気を噴射口９１Ａから噴射することができる。

次に、上記の通り説明した構成を有する降雪装置１の動作について説明する。

まず、温度調節機構５０によって雪生成部２０内の空間Ｓ２が雪１００の生成に必要な低温に調節される。図１中の一点鎖線の矢印は、降雪部１０内の空間Ｓ１および雪生成部２０内の空間Ｓ２における空調空気の流れを示している。ここでは、第１および第２還気ダンパー５４Ａ，５５Ａの両方が開いている場合について説明する。

まず、送風ファン５２が駆動すると、当該送風ファン５２から吹き出された空調空気が供給口１２を通じて降雪部１０内に供給される。一方、送風ファン５２の駆動によって、雪生成部２０の上側吸込口２４および降雪部１０の下側吸込口１３を通じて両空間内の空気を吸い込む力が発生する。

これにより、供給口１２から上側吸込口２４および下側吸込口１３のそれぞれに向かって空調空気が流れる。その結果、図１に示すように、降雪部１０から雪生成部２０に向かう空調空気の上昇流１０１（供給口１２から上側吸込口２４に向かう空気流）を発生させることができるとともに、降雪部１０内の空間Ｓ１のみにおいて空調空気が流れる空気流１０２（供給口１２から下側吸込口１３に向かう空気流）を発生させることができる。図１に示すように、上昇流１０１は、雪生成部２０内において天井面２３に向かって流れる。

このように、冷却器５１によって氷点下（例えば−１０℃以下）に温調された空調空気を降雪部１０内の空間Ｓ１および雪生成部２０内の空間Ｓ２の両方に送ることにより、両空間内の温度を氷点下に調節することができる。また本実施形態においては、一つの空調装置で発生させた空調空気が降雪部１０および雪生成部２０の両空間内に送られる。つまり、降雪部１０内を温調するための空調装置と雪生成部２０内を温調するための空調装置とが兼用されている。なお、温度調節機構５０は、長時間運転による着霜に備えてデフロスト機能を有していてもよい。

次に、噴霧部４０から雪生成部２０内の空間Ｓ２に向けて微粒化された水滴が噴霧される。具体的には、冷水チラー７１において冷却された水が水供給経路７２を通じて噴霧部４０に供給されるとともに、空気圧縮装置６１において発生させた圧縮空気が空気供給経路６２を通じて噴霧部４０に供給される。そして、圧縮空気によって微粒化された水滴が噴霧部４０から雪生成部２０内の空間Ｓ２に噴霧される。噴霧された水滴は、当該空間Ｓ２内に導入された低温の空調空気と熱交換することによって冷却され、過冷却状態となる。そして、過冷却状態となった水滴がシート材３２の表面に付着し、当該表面において着雪が起こる。

次に、開閉制御部９５（図２）によってバルブ９３を所定のインターバルで開閉し、空気圧縮装置６１から接続経路９２を通じて配管９１に導かれた圧縮空気を、噴射口９１Ａから間欠的に噴射する。この圧縮空気の噴射により生じる配管９１の振動が吊り部材９４を介して板部材３１に伝わり、当該板部材３１に固定されたシート材３２が揺れる。このシート材３２の揺れによって、当該シート材３２の表面に付着した雪１００を当該表面から剥離させることができるため、試験室３において雪１００を降らせることができる。

ここで、上記の通り説明した実施形態１に係る降雪装置１の特徴および作用効果について列記する。

降雪装置１は、試験室３内に雪１００を降らせるための装置である。この降雪装置１は、降雪部１０と、降雪部１０よりも上側に位置するとともに、雪１００を作るための雪生成部２０と、雪生成部２０の天井面２３に沿って配置された天井部材３０と、天井部材３０に向けて雪生成部２０内に水を噴霧する噴霧部４０と、雪生成部２０内の温度を氷点下に調節する温度調節機構５０と、天井部材３０の表面に付着した雪が剥がれ落ちるように天井部材３０を揺らす振動を発生する振動機構９０と、を備えている。

この降雪装置１では、温度調節機構５０により氷点下の温度（例えば−１０℃以下）に調節された雪生成部２０内の空間Ｓ２に噴霧部４０から微粒化された水滴を噴霧することにより、雪生成部２０内において水滴を過冷却状態にすることができる。過冷却状態となった水滴は、天井部材３０の表面に付着し、この表面において雪１００が作られる。そして、振動機構９０が発生する振動が天井部材３０に伝わって天井部材３０が揺れることにより、天井部材３０の表面に付着した雪１００が剥がれ落ちるため、試験室３内に雪１００を降らせることができる。

この降雪装置１によれば、雪生成部２０の天井面２３に沿って配置された天井部材３０を揺らして天井部材３０の表面に付着した雪１００を剥がれ落とすことにより、試験室３内の広い範囲に亘って降雪環境を作ることができる。しかも、天井部材３０の揺れによって雪１００を剥がれ落とすことにより、天井部材３０の表面で作られた雪１００が自重のみによって落ちる場合と異なり、視覚的に自然な降雪環境を作ることができる。また、従来の降雪装置のように弾性殴打体を上下移動させて雪を剥離させるものに比べて、コスト面やメンテナンス面においても、本実施形態に係る降雪装置１は優れている。

この降雪装置１において、振動機構９０は、圧縮空気を噴射する噴射口９１Ａが設けられた配管９１であって、圧縮空気の噴射による振動を天井部材３０へ伝達可能なように吊り部材９４を介して天井部材３０に接続された配管９１を有している。これにより、大掛かりな加振装置などを設けなくても天井部材３０を揺らすことができるため、降雪装置１の構成を簡素化することができる。

この降雪装置１において、振動機構９０は、圧縮空気を噴射口９１Ａから間欠的に噴射するように圧縮空気の噴射タイミングを調整するバルブ９３および開閉制御部９５（タイミング調整部）を有している。これにより、圧縮空気の噴射を停止している間に天井部材３０の表面において一定量の雪を作り、その後、圧縮空気を噴射して天井部材３０を揺らすことにより、天井部材３０の表面にたまった雪１００を試験室３内に降らせることができる。つまり、噴射口９１Ａから圧縮空気を噴射するタイミングを調整することにより、雪１００を試験室３内に降らせるタイミングを容易に調整することが可能である。

この降雪装置１において、天井部材３０は、波状に形成されたシート材３２であって、噴霧部４０から噴霧された水滴が付着する表面を含むシート材３２を有している。これにより、薄いシート材３２を振動機構９０によって簡単に揺らすことができるため、シート表面で作られる雪１００を簡単に剥離させることができる。またシート材３２を波状に形成することにより、シート材３２を平坦な構成とする場合に比べて、着雪面積を広く確保することができる。このため、試験室３への降雪量を多く確保することが可能になる。

この降雪装置１において、温度調節機構５０は、雪生成部２０に送られる氷点下の温度に調節された空調空気を生成する空調装置により構成されている。この降雪装置１は、雪生成部２０において天井面２３に向かう当該空調空気の上昇流１０１が発生するように構成されている。これにより、噴霧部４０から雪生成部２０内に噴霧された霧状の水が降雪部１０へ落ちるのを防止することができる。これにより、試験室３内で降雪環境下における様々な試験を行う場合において、噴霧水が降雪部１０内に落ちて試験に影響を及ぼすのを防ぐことができる。また試験室３内が霧によって白くなるのを防ぐことにより、視覚的な降雪環境を確保することが可能になる。

この降雪装置１は、降雪部１０から雪生成部２０に向かう上昇流１０１を発生させるように構成されている。これにより、降雪部１０内を温調するための空気と雪生成部２０内を温調するための空気とを兼用することができるため、降雪装置１の構成をより簡素化することが可能になる。

この降雪装置１において、噴霧部４０は、二流体ノズルにより構成されている。この降雪装置１は、二流体ノズルに圧縮空気を供給する気体供給部６０と、二流体ノズルに水を供給する水供給部７０と、を備えている。二流体ノズルを用いることによって、微粒化された水滴を噴霧することができるため、噴霧後の水滴を過冷却状態にするために必要な熱交換量が少なくなる。したがって、噴霧後の水滴を速やかに過冷却状態にすることができる。これにより、噴霧部４０と天井部材３０との間の高さ距離が小さくなるように降雪装置１を設計した場合でも（例えば、当該高さ距離が１．５ｍ以下）、過冷却状態になった後の水滴を天井部材３０の表面に確実に付着させることが可能であり、装置を小型化することができる。

この降雪装置１において、水供給部７０は、二流体ノズルに供給される前の水を冷却する冷水チラー７１（水冷却部）を有している。また気体供給部６０は、二流体ノズルに供給される前の圧縮空気（気体）を冷却するタンク８０（気体冷却部）を有している。これにより、二流体ノズルからの噴霧前に水および圧縮空気を予め冷却することができるため、氷点下の温度に調節された雪生成部２０の空間Ｓ２内に噴霧された水滴を速やかに過冷却状態にすることができる。これにより、上述のように噴霧部４０と天井部材３０との間の高さ距離を小さくして降雪装置１を小型化した場合でも、過冷却状態になった後の水滴を天井部材３０の表面に確実に付着させることができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る降雪装置２について、図３を参照して説明する。実施形態２に係る降雪装置２は、基本的に上記実施形態１に係る降雪装置１と同様の構成を備えているが、上記実施形態１においては一台の空調装置（温度調節機構５０）によって降雪部１０および雪生成部２０の両空間内を温調する構成であるのに対し、実施形態２では降雪部１０および雪生成部２０のそれぞれに専用の空調装置が設けられている点で異なっている。以下、上記実施形態１に係る降雪装置１と異なる点についてのみ説明する。

図３に示すように、雪生成部２０の側壁２１には、当該雪生成部２０内に空調空気を供給するための上側供給口１７と、雪生成部２０内の空気を吸い込んで当該雪生成部２０の外に排出するための上側吸込口１６と、がそれぞれ設けられている。また降雪装置２は、雪生成部２０内の温度を氷点下に調節する温度調節機構５０（以下、この実施形態において「第１温度調節機構５０」と称する）と、降雪部１０内の温度を所定の試験温度に調節する第２温度調節機構１２０と、を備えている。

第１温度調節機構５０は、雪生成部２０に専用の空調装置として設けられたものである。この第１温度調節機構５０は、本発明の「温度調節機構」の一例であって、上記実施形態１で説明した温度調節機構５０と基本的に同じ構成を備えている。すなわち、第１温度調節機構５０は、第１還気ダクト５６と、給気ダクト５４と、空調ケーシング５３と、当該空調ケーシング５３内に収容された冷却器５１および送風ファン５２と、を備えている。なお、実施形態２の第１温度調節機構５０においては、上記実施形態１で説明した「第２還気ダクト５５」の構成は省略されている。図３に示すように、実施形態２においては、給気ダクト５４の一端が雪生成部２０の上側供給口１７に接続されており、且つ、第１還気ダクト５６の一端が雪生成部２０の上側吸込口１６に接続されている。

この構成によれば、給気ダクト５４および第１還気ダクト５６を介して、空調ケーシング５３と雪生成部２０との間で空調空気を循環させることができる。すなわち、冷却器５１によって氷点下の温度に調節された空調空気を、給気ダクト５４を介して雪生成部２０内に供給するとともに、雪生成部２０内から第１還気ダクト５６を介して空調ケーシング５３に空気を戻すことができる。これにより、上記実施形態１と同様に、雪生成部２０内において天井面２３に向かう空気の上昇流が発生すると共に、当該雪生成部２０内の温度を氷点下に調節することができる。なお、雪生成部２０内において空気の上昇流が発生しなくてもよい。

第２温度調節機構１２０は、降雪部１０専用の空調装置として設けられたものであって、基本的に第１温度調節機構５０と同様に構成された空調装置である。第２温度調節機構１２０は、還気ダクト１２２と、給気ダクト１２１と、空調ケーシング１２３と、当該空調ケーシング１２３内に収容された冷却器１２４および送風ファン１２５と、を備えている。

図３に示すように、給気ダクト１２１の一端は降雪部１０の供給口１２に接続されており、且つ、還気ダクト１２２の一端は降雪部１０の下側吸込口１３に接続されている。これにより、給気ダクト１２１および還気ダクト１２２を介して、空調ケーシング１２３と降雪部１０との間で空調空気を循環させることができる。すなわち、冷却器１２４により所定の温度に調節された空調空気を、給気ダクト１２１を介して降雪部１０内に供給するとともに、降雪部１０内から還気ダクト１２２を介して空調ケーシング１２３に空気を戻すことができる。これにより、降雪部１０内の温度を所定の試験温度に調節することができる。

このように、実施形態２に係る降雪装置２によれば、降雪部１０および雪生成部２０のそれぞれに専用の空調装置（第１温度調節機構５０および第２温度調節機構１２０）を設けることにより、両部内の温度をそれぞれ独立して制御することが可能になる。すなわち、第１温度調節機構５０によって雪生成部２０内の温度を雪１００の生成に必要な低温に調節するとともに、第２温度調節機構１２０によって降雪部１０内の温度を試験に必要な温度に調節することが可能になる。

（その他実施形態）
最後に、本発明のその他実施形態について説明する。

上記実施形態１においては、配管９１の噴射口９１Ａから圧縮空気を噴射し、その噴射による振動によって天井部材３０（シート材３２）を揺らして雪１００を降らせる場合について説明したが、本発明における「振動機構」の構成はこれに限定されない。例えば、本発明における「振動機構」として、動電型、油圧型またはアンバランスマス型の振動発生装置を採用し、これを板部材３１の表面に設置してもよい。この場合、これらの振動発生装置が発生する振動によってシート材３２が揺れ、シート材３２の表面に付着した雪１００が剥がれ落ちることにより、試験室１０内に雪１００を降らせることができる。また天井部材３０全体を揺らす構成に限定されず、圧縮空気などによりシート材３２のみを揺らす構成でもよい。

上記実施形態１においては、圧縮空気を噴射口９１Ａから間欠的に噴射するように振動機構９０が構成される場合について説明したがこれに限定されず、圧縮空気を噴射口９１Ａから常時噴射するように振動機構が構成されていてもよい。

上記実施形態１では、空気供給経路６２の途中（部位Ｐ２）から取り出した圧縮空気を噴射口９１Ａから噴射する場合について説明したがこれに限定されず、配管９１に導入される圧縮気体を作る気体圧縮装置（図示しない）が、空気圧縮装置６１とは別に設けられてもよい。そして、この気体圧縮装置が発生させた圧縮気体を、接続経路９２を通じて配管９１に導入し、噴射口９１Ａから噴射させてもよい。この場合、圧縮気体は圧縮空気に限定されず、雪生成部２０内における雪１００の生成に悪影響を及ぼさない他の種類の圧縮気体を用いることも可能である。

上記実施形態１においては、天井部材３０が板部材３１およびシート材３２を有する場合について説明したがこれに限定されず、シート材３２が雪生成部２０の天井面２３に直接貼り付けられていてもよい。この場合、振動機構９０によってシート材３２を直接揺らす構成とすることができる。またシート材３２が波状に形成された場合に限定されず、シート表面が水平になるようにシート材３２が配置されていてもよい。

上記実施形態１においては、温度調節機構５０が空調装置により構成される場合について説明したがこれに限定されず、低温の空調空気を供給する以外の手段で雪生成部２０内の温度を氷点下に調節するように温度調節機構が構成されていてもよい。

上記実施形態１においては、噴霧部４０が二流体ノズルにより構成される場合について説明したがこれに限定されず、噴霧部が水のみを噴霧する一流体ノズルにより構成されていてもよい。この場合、気体供給部６０の構成を省略することができる。

上記実施形態１においては、水供給部７０が冷水チラー７１（水冷却部）を備える場合について説明したが、これに限定されない。例えば、冷水チラー７１に代えて、水の冷却機能を持たない貯水タンクを配置し、この貯水タンクから水供給経路７２を通じて噴霧部４０に水を供給してもよい。

上記実施形態１においては、二流体ノズルに供給される前の圧縮空気を冷却する気体冷却部としてタンク８０が機能する場合について説明したが、これに限定されない。気体冷却部は、冷水チラー７１で作られた冷水Ｌによって圧縮空気を冷却する構成に限定されず、他の任意の冷却媒体や冷却手段を用いて圧縮空気を冷却するように構成されていてもよい。また気体冷却部は、本発明の降雪装置において必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。この場合、上記実施形態１において、タンク８０ならびに当該タンク８０内に冷水Ｌを導くための分岐経路７３およびバルブ７４が省略されてもよい。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１，２ 降雪装置
３ 試験室
１０ 降雪部
２０ 雪生成部
３０ 天井部材
３２ シート材
４０ 噴霧部
５０ 温度調節機構
６０ 気体供給部
７０ 水供給部
７１ 冷水チラー（水冷却部）
８０ タンク（気体冷却部）
９０ 振動機構
９１ 配管
９１Ａ 噴射口
９３ バルブ（タイミング調整部）
９５ 開閉制御部（タイミング調整部）
１００ 雪
１０１ 上昇流

Claims (13)

1. 室内に雪を降らせるための降雪装置であって、
   降雪部と、
   前記降雪部よりも上側に位置するとともに、雪を作るための雪生成部と、
   前記雪生成部の天井面に沿って配置された天井部材と、
   前記天井部材に向けて前記雪生成部内に水を噴霧する噴霧部と、
   前記雪生成部内の温度を氷点下に調節する温度調節機構と、
   前記天井部材の表面に付着した雪が剥がれ落ちるように前記天井部材を揺らす振動を発生する振動機構と、を備え、
   前記振動機構は、圧縮気体を噴射する噴射口が設けられた配管と、前記配管を前記天井部材から吊り下げる吊り部材と、を有し、
   前記圧縮気体の噴射による振動を、前記吊り部材を介して前記天井部材へ伝達する、降雪装置。
2. 前記振動機構は、前記圧縮気体を前記噴射口から間欠的に噴射するように前記圧縮気体の噴射タイミングを調整するタイミング調整部をさらに有する、請求項１に記載の降雪装置。
3. 前記振動機構は、前記噴射口から前記天井部材の表面に向かって前記圧縮気体を吹き付ける、請求項１又は２に記載の降雪装置。
4. 前記天井部材は、シート材と、前記シート材が表面に固定された板部材と、を有し、
   前記配管は、前記板部材から吊り下げられ、
   前記振動機構は、前記振動を前記板部材に伝達して前記シート材を揺らす、請求項１〜３のいずれか１項に記載の降雪装置。
5. 室内に雪を降らせるための降雪装置であって、
   降雪部と、
   前記降雪部よりも上側に位置するとともに、雪を作るための雪生成部と、
   前記雪生成部の天井面に沿って配置された天井部材と、
   前記天井部材に向けて前記雪生成部内に水を噴霧する噴霧部と、
   前記雪生成部内の温度を氷点下に調節する温度調節機構と、
   前記天井部材の表面に付着した雪が剥がれ落ちるように前記天井部材を揺らす振動を発生する振動機構と、を備え、
   前記天井部材は、シート材と、前記シート材が表面に固定された板部材と、を有し、
   前記振動機構が前記板部材を振動させることで前記シート材を揺らす、降雪装置。
6. 室内に雪を降らせるための降雪装置であって、
   降雪部と、
   前記降雪部よりも上側に位置するとともに、雪を作るための雪生成部と、
   前記雪生成部の天井面に沿って配置された天井部材と、
   前記天井部材に向けて前記雪生成部内に水を噴霧する噴霧部と、
   前記雪生成部内の温度を氷点下に調節する温度調節機構と、
   前記天井部材の表面に付着した雪が剥がれ落ちるように前記天井部材を揺らす振動を発生する振動機構と、を備え、
   前記振動機構は、圧縮気体を噴射する複数の噴射口が設けられた配管を有し、前記複数の噴射口から前記天井部材の表面に向かって前記圧縮気体を吹き付ける、降雪装置。
7. 前記天井部材は、シート材を有する、請求項６に記載の降雪装置。
8. 室内に雪を降らせるための降雪装置であって、
   降雪部と、
   前記降雪部よりも上側に位置するとともに、雪を作るための雪生成部と、
   前記雪生成部の天井面に沿って配置された天井部材と、
   前記天井部材に向けて前記雪生成部内に水を噴霧する噴霧部と、
   前記雪生成部内の温度を氷点下に調節する温度調節機構と、
   前記天井部材の表面に付着した雪が剥がれ落ちるように前記天井部材を揺らす振動を発生する振動機構と、を備え、
   前記天井部材は、シート材を有し、
   前記シート材は、前記天井面側が固定されると共に、当該固定された部分から下方に吊り下げられるものであり、
   前記振動機構は、前記シート材が固定された部材を振動させることで前記シート材を揺らす、降雪装置。
9. 前記シート材は、波状に曲げられて山部および谷部が形成されたものである、請求項４、５、７又は８に記載の降雪装置。
10. 前記温度調節機構は、前記雪生成部に送られる氷点下の温度に調節された空気を生成する空調装置により構成されており、
    前記降雪装置は、前記雪生成部において前記天井面に向かう前記空気の上昇流が発生するように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の降雪装置。
11. 前記降雪部から前記雪生成部に向かう前記上昇流を発生させるように構成されている、請求項１０に記載の降雪装置。
12. 前記噴霧部は、二流体ノズルにより構成されており、
    前記二流体ノズルに気体を供給する気体供給部と、
    前記二流体ノズルに水を供給する水供給部と、をさらに備えた、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の降雪装置。
13. 前記水供給部は、前記二流体ノズルに供給される前の水を冷却する水冷却部を有し、
    前記気体供給部は、前記二流体ノズルに供給される前の気体を冷却する気体冷却部を有する、請求項１２に記載の降雪装置。

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