JPH0573990B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、雪の製造方法とその製造を行う装置
とに関する。

〔従来の技術〕

従来、スキーなどのウインタースポーツ用に微
細な氷粒の集合による人工雪を製造する装置が使
用されているが、これと異なり、最近、工業製品
や建築用資材として使用すり金属やプラスチツ
ク、ゴムなどの材料の自然環境下における耐久性
や劣化の状況を調査する耐候性試験に利用する本
物の雪を製造する装置として、例えば第２図に示
すような人工降雪装置が提供されている。

この人工降雪装置Ｊは、高さ12ｍの巨大なもの
で、６階建てビルデイングＢの２階に設置した耐
候試験室Ｒの天井Rtに、上層階の各床Ｆを打ち
抜いて立設されている。

その構成を述べると、四角な外筒Ｇ内に、雪を
作る高さ約10ｍの内筒Ｎが設けられており、該内
筒Ｎの頂面から最底部側面に連通し、中間に送風
機Faを有する降流管Npが付設してある。また、
内筒の底部側面に、３階に設置されたエアコンプ
レツサAcからの高圧空気を噴射するたねまきノ
ズルｎと、超音波加湿器Ｋからの水分を供給する
加湿管Kpとが上下に近接して接続されている。
さらに５階には、外筒Ｇ内の空気を冷却器ｃを介
し、冷気として再び送り込むブロワｂを有する冷
却装置Ｃが設置してある。

叙上の構成とした降雪装置Ｊにおいて雪を製造
するには、まず、空気を冷却することが必要なの
で、内筒Ｎの外周を冷やすことによつて、該内筒
Ｎ内の温度を低下させる。降雪装置Ｊ自体は、コ
ンピユータ制御によりプログラムされたとおりに
動くようになつているが、冷却装置Ｃを始動して
冷却した空気Ａを外筒Ｇと内筒Ｎとの間に循環さ
せ、該内筒Ｎが−15〜20℃ぐらいにまでなるよう
に冷却する。一方、内筒Ｎの中は、送風機Faに
より降流管Npを介して上昇気流ｆを発生させ、
内筒温度が前記−15〜20℃において均一になつた
ところで、超音波加湿器Ｋにより作つた雲ｋを送
り込むと、この雲ｋは上昇気流ｆに乗つて上方へ
昇つて行く。そこで、たねまきノズルｎから高圧
空気Ahを噴射すると、該空気Ahは断熱膨張作用
により無数の氷晶、すなわち、雪の種Stとなる。
その大きさは10〜18μ程度の極めて微細なもので
あるが、雲ｋが付き始めると次第に成長して六角
形の結晶構造を持つ110〜130μの雪Ｓとなる。さ
らに時間の経過に伴つて結晶の枝が伸び、大きさ
は400μにも達した雪片Spとなる。雪Ｓが成長し
て雪片Spともなると、前記下方からの上昇気流
ｆでは支え切れなくなつて、降雪装置Ｊの上部か
ら、次々に内筒Ｎ内を落下して耐候試験室Ｒ内の
試料を載置するターンテーブルＴ上に積る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の人工降雪装置
にあつては、内筒を、その外面を流れる冷却空気
により冷却して−15〜−20℃程度に温度低下させ
るに過ぎず、しかも、送風機を用いたほぼ等速度
の循環気流により、内筒内に上昇気流を発生さ
せ、該気流をもつて加湿器から送り込まれた雲を
上昇させつつたねまきノズルから噴射されて生ず
る氷晶とを結合させての雪の成長を図る方法を講
じているためその成長に時間を要するので、内筒
を長く、すなわち高くせざるを得ない。したがつ
て、これに伴つて外筒も12ｍの高さを必要とする
こととなり、外筒を収容する建造物も巨大になる
という難点がある。そのうえ等速循環気流を用い
る結果、できた雪も一部が降流管へ回り無駄にな
ることと、外部冷却に基づき着霜が発生するため
長時間の運転に支障を生ずることから、多量に雪
を得ることができないという問題点を有してい
る。

本発明は、上記のような問題点を解消するため
になされたもので、高さの低い内筒、外筒を用い
雪の成長を促進するだけでなく、着霜の惧れもな
く連続運転が可能であつて、結晶から成長した多
量の雪を製造することのできる方法とその装置を
得ることを目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る雪の製造方法としては、頂部に排
気孔を備え、断熱材で被覆した外筒内に下部に絞
り部を有する内筒を設け、該内筒の下方から極め
て低温の加圧空気を環状に配設した噴射ノズルか
らジエツト噴射させ、冷水を誘引して混合流体と
し、その断熱膨張により、いつそうの温度低下を
図つて冷水を雪の種に変えるとともに、内筒内上
半部における上昇気流を減速させて雪の種の浮遊
状態を作り、雪の種を雪に成長させる。同時に内
筒頂部の通気孔から出来た雪を吸出させずに外筒
頂部から吸引排気して内部を減圧させ、残存水分
の蒸発による蒸発潜熱を利用して低温化を促進
し、雪を雪片に成長させる。そして雪片が拡大す
ることにより上昇気流が支持できなくなり自重で
降下するので、案内筒を通して保冷装置に収容す
る方法を提供するものである。

また、上記方法を実施するための雪の製造装置
としては、断熱性の保冷装置上に連通して立設し
た断熱性の外筒、雪片の降下を導く案内筒を内設
した内筒、その内筒と案内筒との間の筒状空間へ
低温の加圧空気を上方へ向けて噴射する噴射ノズ
ル、冷水をジエツト噴流に誘引させるための給水
パイプを備えた人工降雪装置と、外部の空気を吸
入加圧し、冷却し、除湿して噴射ノズルに供給す
る給気装置と、冷水を噴射ノズル先端に近接して
供給する給水装置と、外筒頂部から吸気して加圧
空気と熱交換させて排出する排気装置と、加圧空
気、冷水、保冷装置を冷却する冷却装置とを組み
合わせて構成した装置を提供するものである。

〔作用〕

すなわち、本発明の雪の製造方法とその装置
は、前記の雪の製造方法で述べたように、人工降
雪装置において、供給された加圧空気と冷水とに
より混合流体を作るが、この混合流体は、ジエツ
ト射出のため上昇気流となつて雪の種を発生す
る。上昇気流によつて内筒内上半部に浮遊させら
れている間の雪の種は雪→雪片へと成長する。こ
の雪片は、拡大し増えた自重のために自然に降下
し、案内筒を通過して連続的に収容され積雪とな
る。これに先立つて混合流体の断熱膨張により上
昇気流は減速されるが、内筒と案内筒との間の筒
状空間の上方、すなわち内筒上半部の内側面近く
はジエツト噴流のため案内筒直上の中央部分より
も上昇力が強いので、重くなつた雪片は中央部分
に集まる形となり、無駄なく案内筒へ落下する。

また、人工降雪装置以外の各装置は、前記の雪
の製造装置で述べたような機能を発揮して人工降
雪装置に生ずる混合流体の圧力、温度、湿度など
の適切な要件を満たすようにするとともに、内部
冷却して雪片への成長を促進し、かつ出来上がつ
た雪片を冷却保有する協力装置である。

これによつて造雪作用は効率よく行われ、多量
の雪片を連続的に製造できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説
明する。

まず、雪の製造装置について述べる。

第１図は、雪の製造方法を具現するための雪製
造装置の概要を示す構成図である。

この雪製造装置は、雪を作る人工降雪装置１
と、その付属装置として該降雪装置１へ冷却され
た加圧空気を供給する給気装置２と、雪の種とな
る冷却水を給水装置３と降雪装置１内を減圧する
排気装置４と、前記加圧空気、冷水及び保冷装置
１３を冷却する冷却装置５とから主要構成されて
いる。

人工降雪装置１は、広口びんを倒立させたよう
な形状の、頂部１１ｃを閉鎖した外筒１１の内部
に、エジエクタ塔と称する、下部に絞り部１２ｓ
と頂部１２ｃに下方へ突出輪１２ｔを形成する通
気孔１２ａとを設けた内筒１２を設置し、また、
外筒１１の下部には、周囲をらせん状の冷却らせ
んパイプ１３ｐで囲まれ、できた雪片Spを収容
する断熱材１７被覆の保冷装置１３が設けられて
おり、さらに、内筒１２の絞り部１２ｓに臨んで
加圧空気Akの噴射ノズル１４複数個が、雪片Sp
の降下を保冷装置１３に導く案内筒１６を囲んだ
輪状パイプ１５に立設して構成されている。な
お、外筒１１の外面は断熱材１７により全面被覆
してある。

給気装置２は、外部の空気Ａを吸入して加圧空
気Akとするエアコンプレツサ２１から水冷却の
アフタークーラ２２、バイパス回路２３ｂを有す
る除湿器２３、排気Ｅと熱交換する熱回収クーラ
２４及び冷却装置５により冷却される空気用クー
ラ２５を経由して輪状パイプ１５に到達するよう
に空気パイプ２６によりそれぞれ連結して構成さ
れている。なお、２７は、オートドレーンであ
る。

給水装置３は、ボールタツプ３１を有する給水
タンク３２から給水ポンプ３３及び水冷却器３４
を介して噴射ノズル１４の加圧空気Akに合流す
るように給水パイプ３５を配設して構成してあ
る。

排気装置４は、外筒１１の頂部１１ｃ中央に穿
設された排気孔１１ａから熱回収クーラ２４を経
てルーツブロワ４１に排気パイプ４２が設けられ
てなる。なお、４３は、エアコンプレツサ２１の
吸入側空気パイプ２６にバルブ４４を介して接続
されるバイパス回路である。

冷却装置５は、冷凍機５１から凝縮器５２を介
して空気用クーラ２５、保冷装置１３の冷却らせ
んパイプ１３ｐ及び水冷却器３４をそれぞれ冷却
して循環するように冷却パイプ５３が配設されて
なる。

なお、５４は冷媒の膨張弁、５５は圧力調整弁
である。

次に、雪の製造方法について述べる。

例えば32℃の空気Ａを外部から吸入してエアコ
ンプレツサ２１で圧縮すると150℃、６Kg／cm²の
加圧空気Akとなるので、アフタークーラ２２に
より一次冷却してやると40℃に温度低下するが、
除湿器２３で水分を除去すると50℃に上昇する。
そこで、外筒１１から吸引した排気Ｅは、排気孔
１１ａを出たあたりでは−10℃であるので、これ
を利用した熱回収クーラ２４により二次冷却する
と、加圧空気Akは０℃ぐらいに温度低下するが、
さらに空気用クーラ２５を経由させて−20℃まで
下げた後、輪状に配置された噴射ノズル１４から
内筒１２の絞り部１２ｓ内において、上方へ向け
て内筒１２と案内筒１６との間の筒状空間へジエ
ツト噴射させる。このとき、給水タンク３２から
給水ポンプ３３により水冷却器３４に送られた水
Ｗは、０℃にまで温度低下して噴射ノズル１４に
到達しており、−20℃の加圧空気Akに合流し、雪
の種Stとなつて共に噴射される。

また、加圧空気Akのジエツト噴射に伴つて外
筒１１と内筒１２との空間を降下循環する空気
A₁₁は、絞り部１２ｓの下端から誘引されてジエ
ツト噴流に合流し、高速をもつて前記筒状空間を
通り内筒１２内の上半部で内側面近く上昇する
が、中央部に達するところは通過面積が著しく拡
大するので減速した上記気流ｆとなり、ジエツト
噴流とともに雪の種Stを内筒１２の上半部に浮遊
させる。なお、前記誘引によつて循環空気A₁₁
は、外筒１１と内筒１２との空間を降下するが、
その速度は極めて緩かなものである。

一方、ジエツト噴射された加圧空気Akは、断
熱膨張するので温度は−50℃にも低下するため、
前記雪の種Stは、浮遊中に氷晶の状態から次第に
成長して雪Ｓとなり雪片Spとなつていく。

なお、上記過程の間に外筒１１の排気孔１１ａ
から循環空気A₁₁が熱回収クーラ２４を介してル
ーツブロア４１により吸引され、前記クーラ２４
によつて40℃の排気Ｅとなつて外部へ排出される
ので、内、外筒１２，１１内は減圧されるため、
水分は過飽和状態となり蒸発するので、その蒸発
潜熱を奪われることにより温度低下が生じ雪Ｓの
成長はさらに促進されることとなる。

ところで、雪Ｓも雪片Spともなると重量も
400μにも増大するので、特に内筒１２の中央部
分において減速した。上昇気流ｆなどでは支え切
れなくなり、次第に降下して前記案内筒１６を通
り、冷却らせんパイプ１３ｐにより冷却されてい
る保冷装置１３に積り、収容されることとなる。

なお、本製造装置においては、従来例のような
冷却した空気Ａにより内筒Ｎを外部から冷却する
ものとは異なり、内筒１１内に噴射される乾燥し
た極めて低温の加圧空気Akによる内部冷却であ
るので着霜を発生することはない。

また、内筒１２の頂部１２ｃの中央に設けた通
気孔１２ａには、下方へ向けて突出した突出輪１
２ｔを形成したため、上昇気流ｆの低速であるこ
とから安定した浮遊状態を維持し得ることと相俟
つて、でき上つた雪片Spはいうまでもなく、雪
Ｓも通気孔１２ａから飛び出しにくくなつている
ので、無駄を生ずることがない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、断熱性の外筒内
に絞り部を形成した内筒を設け、該絞り部に極め
て低温の加圧空気をジエツト噴射させて冷水を合
流させ、断熱膨張と外筒頂部から吸気する筒内減
圧に基づく蒸発潜熱の奪取とにより内部冷却を行
ない雪片を作り保冷収容する構成としたため、外
筒の高さを３〜５ｍ程度に抑えることができるの
で、収容建造物が従来の半分以下のもので済むこ
とから設備費の大幅な節約となり、また、筒内に
着霜することがなく長時間の連続運転も可能であ
るばかりか、内筒内の上昇気流を緩やかにしてあ
るので、雪の浮遊状態も安定し内筒外への溢れ出
しも抑えられるため造雪作用も効率よく行われ、
多量の雪片を連続的に製造することができるとい
う顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の雪製造装置の概
要を示す構成図、第２図は、従来の人工降雪装置
の概要構成図である。 １……人工降雪装置、２……給気装置、３……
給水装置、４……排気装置、５……冷却装置、１
１……外筒、１１ｃ……頂部、１１ａ……排気
孔、１２……内筒、１２ｓ……絞り部、１２ｔ…
…突出輪、１２ａ……通気孔、１３……保冷装
置、１４……噴射ノズル、１５……輪状パイプ、
１６……案内筒、１７……断熱材、Ak……加圧
空気、Ｗ……水、Ｓ……雪、ｆ……上昇気流、１
２ｃ……絞り部、３５……給水パイプ、Ａ……空
気、Sp……雪片、St……雪の種。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 断熱性の保冷装置に連通して立設した断熱性
   外筒内に、下端部に雪降下用の案内筒を筒状空間
   を介して内設した絞り部を形成する内筒を設置し
   た人工降雪装置において、極めて低温の加圧空気
   に冷水を合流させて前記筒状空間へジエツト噴射
   し断熱膨張させるとともに、冷水を雪の種に変化
   させる過程と、ジエツト噴射のため生ずる上昇気
   流を前記断熱膨張により減速させて雪の種を内筒
   上半部に浮遊状態で保持する過程と、同時に前記
   断熱膨張により内筒内を零度以下の著しく低い温
   度に低下させる一方、内筒頂部の通気孔から雪の
   種を吸出させずに冷却装置用の外筒頂部から吸引
   排気して内部減圧により過飽和状態を作り、水分
   等の蒸発潜熱を利用して温度低下を促進し、雪の
   種を雪に変え、さらに雪片に成長させる過程と、
   成長して重量の増えた雪片が減速した上記気流に
   打ち勝つて降下するのを前記案内筒を通過させ保
   冷装置に収容する過程とにより、雪片を冷水から
   連続的に作ることを特徴とする雪の製造方法。 ２ 断熱材で全面被覆され、排気孔を穿設した頂
   部を有する外筒、その外筒の下端面に連通した断
   熱材被覆の保冷装置、その保冷装置の上方に、雪
   片の降下を導く案内筒を筒状空間を介して内設
   し、下端部に絞り部を形成する一方、頂部中央に
   下方へ突出した突出輪を形成するとともに、通気
   孔を穿設した内筒、前記案内筒の下端部に外嵌め
   された輪状パイプに立設され、極めて低温の加圧
   空気を前記絞り部と案内筒との筒状空間に上方へ
   向けてジエツト噴射させ給水パイプからの冷水を
   誘引して混合流体とする複数の噴射ノズルとから
   なる人工降雪装置に、外部の空気を吸入加圧し、
   除湿し、冷却して極めて低温の加圧空気に変えて
   前記噴射ノズルに供給する給気装置と、その噴射
   ノズルに近接して冷水を供給する給水パイプを備
   えた給水装置と、前記外筒の排気孔から吸気し、
   加圧空気との熱交換に利用して外部へ排出させる
   排気装置と、加圧空気、冷水および保冷装置を冷
   却する冷却装置とを組み合わして構成したことを
   特徴とする雪製造装置。