JPH08272329A - 人工虹の発生方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 公園や遊園地などの広場において憩いや安ら
ぎを求めて集う人々に、幻想的な雰囲気をかもし出し、
人々の心により一層の安らぎを与える虹という自然現象
を人工的に現出する方法及び装置に関する。 【構成】 太陽電池発電により回転駆動される電動機で
空気圧縮機を作動させ、発生した圧縮空気により蓄力さ
れた圧力水を水滴発生装置から空中に広角度に微細水滴
として散布させて水滴膜を形成し、この水滴膜に太陽光
線を反射させることにより虹を発生させる方法と、この
方法を実施する装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、公園や遊園地などの
広場において憩いや安らぎを求めて集う人々に、幻想的
な雰囲気をかもし出し、人々の心により一層の安らぎを
与える虹という自然現象を人工的に現出する方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】虹が出現するには、太陽光線と、空中に
ある粒度の水滴とが存在することが必要であることは知
られている。虹が現出するための水滴を人工的に発生さ
せる装置としては、特公昭５３−２４８７４号公報に人
工虹を現出し得る装置の発明（以下従来技術という）が
提案されている。

【０００３】この従来技術には、水滴を空中に散布する
装置として、原動機及び該原動機に連動するポンプを台
車上に配設すると共に、該ポンプに吸入ホ−ス及び吐出
ホ−スを設け、かつ、吐出ホ−スの先部を支持杆の方向
舵に取り付け、該吐出ホ−スを通して放出する噴射水の
飽和噴霧水滴を太陽光線に分散し、光の屈折によつて人
工虹を現出し得る装置が記載されているが、この装置で
は水滴をある範囲の空中に散布するには方向舵をスウイ
ング操作することが必要であり、またより美しい虹を発
生させるための水滴の粒度は開示されていない。

【０００４】更に上記従来技術では、ポンプを駆動する
動力源として、内燃機関などが示されているが、公園や
遊園地などでは、騒音や排気ガスの発生は環境保全上望
ましくない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記従来技
術とは異なり、太陽光エネルギを太陽電池により電気エ
ネルギに変換して電力を発生させ、この電力を水滴噴射
の動力源として、地球に優しい環境保全型人工虹の発生
方法及び装置を提供しようとするものである。

【０００６】請求項１記載の人工虹の発生方法では、太
陽電池発電により回転駆動される電動機で空気圧縮機を
作動させ、発生した圧縮空気により蓄力された圧力水を
水滴発生装置から空中に広角度に微細水滴として散布さ
せて水滴膜を形成し、この水滴幕に太陽光線を反射させ
ることにより虹を発生させる。

【０００７】請求項２記載の人工虹の発生方法では、請
求項１記載の方法において、太陽光線を後方から受け
て、前方の虹視角高度12゜〜32゜の範囲に、前記空気圧
縮機により加圧した圧力水を１mm〜２mmの粒度の水滴と
して散布させて水滴幕を形成し、この水滴幕に太陽光線
を反射させて人工虹を発生させる。

【０００８】請求項３記載の人工虹の発生装置では、太
陽電池を含む太陽光発電システムと、この太陽光発電シ
ステムによつて発生した電力により作動される電動機
と、この電動機により作動される空気圧縮機と、この空
気圧縮機からの圧縮空気が供給されて内部の水に圧力を
付加される蓄水タンクと、多数のスプレイノズルを具え
前記蓄水タンク内の圧力水をこれらスプレイユニツトか
ら空中に広角度に微細水滴として散布するスプレイユニ
ツトとからなる。

【０００９】請求項４記載の人工虹の発生装置では、請
求項３記載の装置において、前記太陽光発電システムと
電動機との間に蓄電装置を介在させてなる。

【００１０】請求項５記載の人工虹の発生装置では、請
求項３記載の装置において前記スプレイユニツトに俯仰
手段及び／又は旋回手段を付加してなる。

【００１１】

【作用】請求項１記載の人工虹の発生方法において、太
陽電池発電により発生した電力で電動機を回転駆動さ
せ、この電動機で作動される空気圧縮機によつて散布す
べき水に圧力に与圧し、この圧力水を水滴発生装置で空
中に微細水滴として広角度に散布して水滴幕を形成さ
せ、この水滴幕に太陽光線を反射させる。

【００１２】請求項２記載の人工虹の発生方法におい
て、請求項１記載の方法の実施に当つて、太陽光線を後
方から受けるようにして、前方の虹視角高度12゜〜32゜
の範囲に加圧した圧力水を散布させて１mm〜２mmの粒度
の水滴幕を形成し、この水滴幕に太陽光線を反射させ
る。

【００１３】請求項３記載の人工虹の発生装置は、上記
方法を実施すべく、太陽光発電システムと、電動機と、
空気圧縮機と、蓄水タンクと、スプレイユニツトとから
成る。

【００１４】請求項４記載の人工虹の発生装置では、前
記太陽光発電システムと電動機との間に蓄電装置を介在
させることで、人工虹に適しない又は人工虹を発生させ
ない時間帯に電力を蓄えさせ、電気電動機の回転駆動の
安定性を高め、延いてスプレイノズルユニツトからの水
滴散布の確実性を保証する。

【００１５】請求項５記載の人工虹の発生装置では、前
記スプレイユニツトを俯仰及び／又は旋回させることに
より、太陽の高度及び方向に応じて、人工虹の発生に最
適な向きにスプレイノズルユニツトを設定する。

【００１６】

【実施例】人工虹を発生させる具体的な方法及び装置の
説明に先立つて、人工虹を発生させるための各種の問題
点について考察する。第１の問題点としては、太陽高度
が35゜以上になると虹視角高度が低く、また虹の弧角度
も小さくなるので、虹の観察には適さない（幻想的でな
い）。したがつて太陽高度30゜〜10゜（虹視角高度12゜
〜32゜）が観察しやすいと考えられ、これは東京に例を
とると、夏季では16時以降、春季、秋季では15時以降
で、冬季では南中時付近を除いた時刻である（出典昭4
5．９．１小学館発行、百科事典ジヤポニカ第13巻）。

【００１７】上記条件を満たすために適当な粒度（１mm
〜２mm)の水滴を視角度12゜〜32゜の空中に均等散布可
能であるかどうか、すなわちどのようなスプレイノズル
をどのようにレイアウトするか、またスプレイノズルに
対する供給水の圧力、流量をどのように設定するかが問
題である。

【００１８】第２の問題点としては、上記第１の問題点
で述べたように、空中に水滴を高く散布すると、風が強
い時には、水滴が風力により、虹を発生させたい位置か
らずれて散布されたり、風向きによつては落下する水滴
が虹観察者の位置まで飛散し、水滴をかぶらせてしまう
ことがある。

【００１９】この問題点を解決するためには、風力、風
向きに応じてスプレイノズルの水滴散布方向を制御する
必要があり、そのためにはスプレイノズルを装備したス
プレイユニツトを俯仰できるようにすればよい。また太
陽の方向や高度に応じて前記スプレイユニツトの俯仰に
加えて旋回できるようにすることも考慮に入れることが
肝要である。

【００２０】第３の問題点として、水滴散布のための圧
力水を発生させる必要性がある。これにはポンプで圧力
水を製造する方法（従来技術）や、高圧ガス容器に高圧
ガスを蓄圧（アキユムレ−タ）し、その圧力で圧力水を
製造するなどの方法が考えられる。

【００２１】先ずポンプで圧力水を製造する際の動力源
としては、内燃機関又は電動機が考えられるが、内燃機
関は前述したように環境的に好ましくない。また電動機
によるものは、電力源として２種類が考えられる。すな
わち電力会社からの買電と自家発電とである。買電は元
来化石燃料又は原子力エネルギによるものであるからこ
の発明の意図するところに反する。

【００２２】一方、自家発電には、内燃機関動力、風力
発電、太陽電池等があるが、ここで内燃機関は前述の理
由により好ましくない。風力発電には建設費が高くつ
き、実用的でない。また太陽電池で直接ポンプの電動機
を駆動するには、時間当りの仕事量すなわち仕事率ＫＷ
数が大きく、したがつて太陽電池パネル設置枚数が多く
なり、風力発電と同様に建設費が高くつくという問題が
ある。

【００２３】次に高圧ガス容器に高圧ガスを蓄圧してそ
の圧力で圧力水を製造する方法について考察する。すで
に述べたように、太陽光線による虹発生には時間帯の制
限があるので、長時間連続して水滴を散布する必要はな
い。

【００２４】この観点から、虹発生に適していない時間
帯に太陽光エネルギを圧縮空気に変換蓄積しておき、虹
発生条件が整つた時間帯に、蓄積しておいた圧縮空気を
水容器内に作用させ、圧力水を製造すればよい。この方
法において圧縮空気の製造に太陽電池駆動の小型圧縮機
を用いれば、太陽電池の仕事率は低くて済み、太陽電池
パネル設置枚数が少なく実用的なものが提供できる。

【００２５】以上の諸問題点を踏まえて、以下にこの発
明の方法を実施すべき装置の一例を添付図面にしたがつ
て詳細に説明する。図１はこの発明の装置の概要を示す
図である。この図において、１は多数の太陽電池をモジ
ユ−ル構造とした太陽電池パネルであつて、地域に応じ
て最も集光効率のよい角度及び向きに設置される。この
太陽電池パネル１とインバ−タ２とを含む太陽光発電シ
ステム３によつて発生した電力は、２系統に分かれてそ
れぞれ電動機４と電動機５を回転駆動する。

【００２６】前記一方の電動機４は、空気圧縮機６を駆
動し、これによつて発生した圧縮空気は管路７を介して
蓄水タンク８に供給され、この蓄水タンク８内に収容さ
れている水９を加圧する。すなわち前記蓄水タンク８内
は圧縮空気溜層１０内と圧力水層１１とに分かれる。図
に１２は圧力計であり、その設定値によつて、前記圧縮
空気溜層１０内の圧力を適正に保つべく前記電動機４の
発停制御を行なう。なお１３はベント弁、１４は安全弁
である。

【００２７】前記他方の電動機５はこの発明において副
次的に考えられるものであるが、吸水ポンプ１５を駆動
して水源１６からフイルタ１７を介して管路１８により
吸引した水を、管路１９から管路２０を経て前記蓄水タ
ンク８内に供給する。前記管路１９にはまた上水道から
の管路２１も接続されており、弁２２及び２３の開閉操
作により、前記吸水ポンプ１５からと上水道からの水を
選択供給するようになつている。

【００２８】前記電動機５は前記蓄水タンク８内の上限
及び下限の水位を検出するレベルスイツチ２４ａ，２４
ｂに応じて発停するように回路構成されている。

【００２９】ドレン弁２５に連通する前記管路２０から
分岐構成される管路２６は圧力調整弁２７及びフイルタ
２８を介して、水滴発生装置２９に連通され、前記蓄水
タンク８内の圧力水をこの水滴発生装置２９のスプレイ
ユニツト３０へ供給するのである。

【００３０】図２によつて前記水滴発生装置２９の構成
を説明すると、この水滴発生装置２９は、台座３１を有
する支柱３２と、この支柱３２上に旋回可能に支承され
るスプレイユニツト３０の受座３３と、この受座３３上
に俯仰可能に装着されるスプレイユニツト３０とから構
成される。

【００３１】前記受座３３の支柱３２上での旋回運動
は、前記支柱３２に対して軸受３４を介して回動可能と
される前記受座３３の中心軸３５に歯車３６を装着し、
この歯車３６と噛合う小歯車３７を電動機３８によつて
回転駆動することによつて行なわせる。

【００３２】また前記受座３３上でのスプレイユニツト
３０の俯仰運動は、前記スプレイユニツト３０の枠体３
９から左右方向に突出する支軸４０を、それぞれ前記受
座３３上に突設した軸受部材４１に回動可能に支承さ
せ、前記支軸４０の一方の端部に結合した電動機４２の
駆動により実施する。

【００３３】前記スプレイユニツト３０を構成する多数
のスプレイノズル４３は、前記枠体３９の円弧状の頂部
部材４４に沿つて扇形に配設され、各スプレイノズル４
３には、前記管路２７に連通する分水部４５から導出さ
れる各供給管４６がそれぞれ調整弁４７を介して接続さ
れる。

【００３４】図１において４８は蓄電装置であつて、こ
の蓄電装置４８は太陽光発電システム３と電動機４，５
との間に介在され、人工虹に適しない又は人工虹を発生
させない時間帯に電力を蓄えるために使用されるが、人
工虹に適しない又は人工虹を発生させない時間帯に、前
記太陽光発電システム２によつて電動機４，５を駆動し
て必要とする水位と圧力とを前記蓄水タンク８内に確保
しておくようにすれば、前記蓄電装置４８を省略するこ
とができる。

【００３５】上記構成からなるこの発明の装置による人
工虹の発生状況を次に説明する。前記太陽電池パネル１
に入射された太陽光により発電される太陽光発電システ
ム３の作用で、一方においては前記電動機４を駆動して
空気圧縮機６により所定の圧力の圧縮空気を蓄水タンク
８に装入しておき、必要に応じて前記圧力調整弁２７を
開いて蓄水タンク８内の水を管路２６を介して水滴発生
装置２９のスプレイユニツト３０に送り、各スプレイノ
ズル４３から水滴として散布して扇状の水滴幕４９を形
成させ、この水滴幕４９に太陽光線を当てて、人工虹５
０を発生させるのである。

【００３６】実際上は図１に示すように前記支柱３２が
設置される場所の周囲には池５１を構成しておき、飛散
した水滴が虹観察者５２にかからないように配慮するこ
とが必要である。

【００３７】実用上、前記した１mm〜２mmの水滴を噴出
させる方法の一例としては次の諸元が考慮される。すな
わち、ノズルユニツトのノズル径ф0.8mm×16個のノズ
ルを20個円弧状に配設し、噴射水量を圧力５Kg/cm²Gで3
20 l/minとし、噴射距離を垂直方向５ｍ、水平方向10ｍ
とすると、水はノズルからの噴射距離約２ｍで１mm〜２
mmの水滴となつた。

【００３８】

【発明の効果】この発明によれば、太陽光エネルギと水
のみを使用するので、地球に優しい環境保全型の装置に
よつて人工虹の現出が可能であり、また太陽光線の条件
さえ整えば、自動的に虹を現出できるので実施が極めて
容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法を実施する装置の一例の構成図
である。

【図２】この発明の水滴発生装置の一部省略しかつ一部
断面で示す拡大側面図である。

【符号の説明】

１ 太陽電池パネル ２ 太陽光発電システム ３ 電動機 ６ 空気圧縮機 ８ 蓄水タンク ２７ 圧力調整弁 ２９ 水滴発生装置 ３０ スプレイユニツト ４３ スプレイノズル

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池発電により回転駆動される電動
   機で空気圧縮機を作動させ、発生した圧縮空気により加
   圧された圧力水を水滴発生装置から空中に広角度に微細
   水滴として散布させて水滴幕を形成し、この水滴幕に太
   陽光線を反射させることにより虹を発生させる人工虹の
   発生方法。
2. 【請求項２】 太陽光線を後方から受けて、前方の虹視
   角高度12゜〜32゜の範囲に、前記空気圧縮機により加圧
   した圧力水を１mm〜２mmの粒度の水滴として散布させて
   水滴幕を形成し、この水滴幕に太陽光線を反射させて人
   工虹を発生させる請求項１記載の人工虹の発生方法。
3. 【請求項３】 太陽電池を含む太陽光発電システムと、
   この太陽光発電システムによつて発生した電力により作
   動される電動機と、この電動機により作動される空気圧
   縮機と、この空気圧縮機からの圧縮空気が供給されて内
   部の水に圧力を付加される蓄水タンクと、多数のスプレ
   イノズルを具え前記蓄水タンク内の圧力水をこれらスプ
   レイユニツトから空中に広角度に微細水滴として散布す
   るスプレイユニツトとからなる人工虹の発生装置。
4. 【請求項４】 前記太陽光発電システムと電動機との間
   に蓄電装置を介在させてなる請求項３記載の人工虹の発
   生装置。
5. 【請求項５】 前記スプレイユニツトに俯仰手段及び／
   又は旋回手段を付加してなる請求項３記載の人工虹の発
   生装置。