JPS63161377A - 人工雪製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〈産業上の利用分野〉 本発明は、人工雪製造装置に関し、種々の性状を有する
雪を季節を問わず簡便且つ大量に製造できるものを提供
する。 〈従来技術及びその問題点〉 人工雪製造装置の従来技術としては、例えば、特開昭５
７−４１５６０号公報に示すように、人工雪発生室を空
気冷却機で冷却し、人工雪発生室内或いは冷風導入口付
近に設けたスクリーンに水のミストを吹き付けてその表
面に氷を結氷させ、これをブラシで掻き落として人工雪
を得るフンパクシな装置がある。 しかしながら、本装置では、冷却機能に限界のある空気
冷却機を使用するうえ、二次面のス、クリーン上に氷を
結氷させるために、人ニスキー場に供給し得るような大
量の雪を製造するには適していない。 しかも、当該空気冷却機は冷媒を圧縮・膨張させる形式
であるため、例えば−５０°Ｃ以下の低温に室温を降下
させる場合に時間を要するうえ、室温の微妙な調整が容
易でなく、人工雪の製造操作か煩雑になる。 また、例えば、人工雪発生室内に棒状の給水ヘッダの全
体を突入させるような場合には（本公報第３図参照）、
発生室内の冷気によって給水ヘッダが凍結して水の噴霧
ができなくなる虞れが大きい。 一方、最近、超音波ミスト発生方式によって磯ｆ戒的に
雪を製造できる装置が開発された。 本装置は、人工雪発生塔内に超音波加湿器により水のミ
ストの雲を創り出し、空気冷却機で冷却された人工雪発
生基に雪の結晶の母核となる微細な氷の結晶を補填して
人工雪を製造するものである。 しかしながら、この装置では、やはり空気冷却機で装置
内を冷却するために、人工雪の製造量に制限があるうえ
、人工雪発生塔内の冷却及び調整がスムーズにいかない
。 また、人工雪発生塔内に補填する氷の結晶は１０μ単位
の微細なものであってこれを創り出すことも容易ではな
い。 本発明は、様々な性状の雪を簡便且つ大量に製造するこ
とを技術的課題とする。 〈問題点を解決するための手段〉 本発明者は、液化ガスを噴射した室内に水を撒布すると
、その落下過程において純正な雪を生成することを新た
に見い出し、本発明を完成したものである。 即ち、本発明は、人工雪発生室１に液噴霧手段２と液化
ガス噴射ノズル３を設け、液噴霧手段２を液供給ライン
４を介して液供給源５に接続し、液化ガス供給ライン６
を介して液化ガス噴射ノズル３を液化ガス供給源８に接
続し、噴射直後の液化ガスが液噴霧手段２から外れるよ
うに液化ガス噴射ノズル３を人工雪発生室１内に方向付
け、液噴霧手段２により人工雪発生室１内に噴霧されて
自然落下する液のミストを液化ガス噴射／ズル３から噴
射された液化ガスに接触させて雪を生成させるようにし
たことを特徴とするものである。 上記液供給源５に収容される液は、水、果汁等を指し、
生成された人工雪は、水分子から成る純粋な「雪」のみ
ならず、果汁等を組成とすると雪状物をも含む。 上記果汁は、グレー１、オレンジ、パイン、ストロベリ
ー、ビーチ、アップル、グレープフルーツ等の天然果汁
１００％或いは水で薄めたもの、これにレモンエキス、
ミント、丁子、バニラ・エツセンス等の天然香料、リキ
ュール、ワイン等の香りを添えるアルコール類、ノープ
ルシロップ、〃ムシロ７プ、ハチミツ等の甘味を増量す
るシロップ類、粉ゼラチン等を補填したもの、或いは、
緑茶、紅茶、まっ茶、ウーロン茶、又は、天然果汁に代
えて合成香料を水に溶かした合成果汁等の広義のものを
指す。 また、人工雪は、六角形の頂点方向に枝を延ばした大方
品系のいわゆる「雪の結晶」を代表例として、氷と空気
の混合物であって通気性が大きく、水蒸気が昇華凝結し
たものを意味する「雪」から、六角形の角ばった部分が
なく全体に丸味を帯びた「氷の結晶」を代表例として、
水の凍結によって生成し、空気が孤立した気泡となって
氷の内部に閉じこめられて通気性のなくなったものを意
味する「氷」までを含む広義のものを指す。 従って、新雪、しまり雪、ざらめ雪、霜ざらめ雪等のあ
らゆる性状の「雪」を初め、現に降りつつある雪から降
り積もったのちに経時変化を起こしている途上のもの、
或いは、氷状物、あられ状物、みぞれ状物までの全てを
、本発明では人工雪と呼ぶ。 液化ガスは、液化窒素、液化アルゴン、液化炭酸ガス、
液体空気、又は液化パーハロゲン化炭化水素（例えば、
液化四７）化炭化水素等の液化パー７７化炭化水素）等
を指し、実際的には安＃Ｊな液化窒素が好ましい。 液噴霧手段２°は、液供給ライン４の一端に接続された
撒液ノズル１０と当該ライン４の中途部に介装された圧
送ポンプ１２とがら構成されたもの、或いは、超音波ミ
スト発生８１（具体的には、超音波加湿機）等を指す。 尚、前者において、液供給ライン４が予め所定の液圧を
保持しているときには（例えば、液供給源６が水道栓で
あるときには）、圧送ポンプ１２を省略することができ
る。 液化ガス噴射ノズル３から噴射された直後の液化ガスが
、撒液ノズルや超音波ミスト発生機等の液噴霧手段２に
吹きかけられると、当該噴霧手段２が凍結して液の噴霧
ができなくなるので、液化ガス噴射ノズル３はこの噴霧
手段２がら外れるように方向付けられる。 但し、例えば、人工雪発生室の対向壁同士に液噴霧手段
２と液化ガス噴射ノズル３とを設けた場合には、液化ガ
ス噴射ノズル３から噴射された液化ガスの一部は、人工
雪発生室を横切って拡散されたのちに液噴霧手段２に達
するので（即ち、噴射直後に吹き付けられるのではない
ので）、当該手段２を凍結させてしまうこともなく、従
って、この場合にまで液噴霧手段２を対向壁からＵ外し
て」配置することを要求するものではない。 〈作　用〉 以下、水を噴霧液の例にとって説明する６人工雪発生室
１に液化ガス噴射ノズル３がら噴射された液化ガスは直
ちに気化しながら、当該発生室１内を例えば−２０〜−
８０℃に冷却する。 水噴霧手段２がら人工雪発生室１内に噴霧された水のミ
ストは、液化ガスの気流で撹拌されながら自然落下して
ゆくうちに、発生室内の微細な塵埃などを母核として次
第に雪に成長してゆき、人工雪発生室の床面に人工雪と
なって堆積する。 この場合、噴射する液化ガスの量、ミストの落下時間、
噴霧されるミストの粒径等の調整によって、サラサラと
した粉雪状からソフトなボタン雪状まで種々の性状の雪
を創り出せる。 〈発明の効果〉 （１）従来技術のように、空気冷却機による温度降下や
温度調整の緩慢さがなく、また、結晶核になる微細な氷
晶を創り出すだめの煩雑さをも要せず、液化ガス量、噴
霧液ミストの粒径、液ミストの落下時間等の調整によっ
て、種々の性状の雪を季節を問わず簡便、迅速に創り出
すことができる。 （２）従来技術では、空気冷却機による冷却機能の限界
や２次面のスクリーン上で氷を結氷させるなどのために
雪の生成量に制限があったのに対し、本発明では液の供
給量と液化ガスの噴射量によって生成量を簡単に１！！
整できるので、雪を大量に製造できる。 （３）人工雪発生室に液噴霧手段と液化ガス噴射ノズル
とを設けて、これらを各々の供給源に接続するだけの簡
単な構造なので、装置全体の製造コストを低減でき、も
って、人工雪を安価に製造できる。 〈実　施　例〉 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明し、本製造装
置を用いて人工雪を製造した場合の実験例を併せて述べ
る。 第１図は本発明の第１実施例を示す人工雪製造装置の概
略正面図、第２図は同装置の平面図、第３図は同装置の
液化ガス噴射ノズル及び撒水ノズルを示す斜視図であっ
て、人工雪製造装置は人工雪発生室１に水供給ライン４
と液化窒素供給ライン６とを接続して構成される。 人工雪発生室１は小径円筒状の上部冷却槽１５に大径円
筒状の下部冷却槽１６を組み合わせた縦長な塔体であり
、その肉壁には硬質発泡ウレタンの断熱材が埋設される
とともに、その底部にパケット１７を出し入れ自在に設
けて堆積した人工雪を取り出せるよ）にしである。 符号１８は、人工雪発生室１の繰作盤であり、水流量表
示計、温度調節計、手・自動切換スイッチ、電源等が装
備される。 人工雪発生室１の上壁１ａに例えば、オリフィス直径１
　、１　ａｍ、コア番号２２５（ノズルＮｏ、６）の−
流体微噴霧ノズルからなる撒水ノズル１０を取付けて、
その噴霧口を上部冷却槽１５に若干突入させるようにし
、前記水供給ライン４の一端を撒水ノズル１０に、また
その他端を流量調整弁１４及ゾ圧送ポンプ１２を介して
水供給源５に各々接続する。 尚、水供給源５として水道栓を用いる場合には、圧送ポ
ンプ１２を省略することができる。 人工雪発生室１の上部及び中途部に２個のリング状噴射
ノズル３ａ・３ｂを設けて、液化窒素噴射ノズル３とす
る。 即ち、人工雪発生室１の上壁１ａに近接するように一方
のリング状噴射ノズル３ａを配置し、リングの周方向に
複数空けた噴射口２０を斜め下方でリングの中心軸Ａに
向かうように各々方向付け、当該リングの若干上方で、
且つ、中心軸Ａに沿うように上記撒水ノズル１０を位置
付ける。 また、人工雪発生室１の中途部、具体的には上部冷却槽
１５の下部に他方のリング状噴射ノズル３ｂを配置し、
リングの各噴射口２１を斜め上方でリングの中心軸Ｂに
向かうように各々方向付ける（本実施例では、第３図に
示すように、中心軸ＡとＢは一致する）。 前記液化窒素供給ライン６の一端を二股状に分岐して、
その一方を上部リング状ノズル３ａに、その他方を下部
リング状ノズル３ｂに各々開閉弁２２（２３）及１流量
調整弁２４（２５）を介して接続し、当該供給ライン６
の他端を調圧弁７及び開閉弁２５を介して液化窒素ボン
ベ８に接続する。 上記液化窒素供給ライン６のうち、調圧弁７の下流側に
安全弁２７を付設して、ラインの圧力が所定安全限界圧
力を越えようとすれば、安全弁２７から液化窒素を逃が
すように構成しである。 人工雪発生室１の上壁１ａに排気口２６を空け、発生室
内に噴出した液化窒素の一部を逃がすようにし、特に、
この排気口２６を発生室１の上方に位置させることで、
噴霧さ八た水と熱交換を終えて軽くなったガス状の液化
窒素が放出され易くなる。 尚、排気口２６を水供給源５に予冷ライン２８で接続し
て、放出されるガス状の液化窒素を水供給源５に接触さ
せて、水を予め０℃付近に冷却すれば、廃棄されるべき
液化窒素の冷却エネルギーを有効に利用できる（第１図
の仮想線参照）。 また、発生室の上部冷却槽１５の側壁１５ａに温度セン
サー３０を付設し、この温度センサー３Ｏを液化窒素供
給ライン６の二股部に介装した流量調整弁２４・２５に
連動連結しである。 従って、繰作盤１８の切換スイッチを自動側にセットす
れば、発生室１内の室温を自動的にフントロールするこ
とができる。 即ち、発生室１の実際の室温が所定の設定温度（例えば
−５０℃）より降下すれば流量調整弁２４・２５を絞っ
て液化窒素の噴射量を低減し、逆に所定温度より上昇す
れば流量調整弁２４・２５を開いて液化窒素の噴射量を
増加するのである。 本実施例のリングノズル３ａ・３ｂのうち、上方のノズ
ル３ａは、 （１）人工雪発生室１の上方より噴霧された水の微細な
ミストな急速に冷却或いは氷結させて、雪の性状をキメ
細かなものにすること、 （２）室温の均一化を図ること を目的とする。 また、下方のノズル３Ｉ］は、上方に向けて液化窒素を
噴射することにより、 （１）　自然落下しようとする水のミストの攪拌を強化
して、発生室１の滞留時間を増し、当該ミストが雪に成
長するのを促進すること、 （２）雪質の均一化を図ること、 （３）室温の均一化をより促進することを目的とする。 因みに、撒水ノズル１０の口径とその噴霧圧によって発
生するミストの粒径は変化し、例えば、ノズル口径が一
定のとき、その噴霧圧（具体的には、水供給ライン４に
介装される圧送ポンプ１２の圧カニ例えば０．１〜７０
ｋｇ／ｃ論２）が大きいと、ノズルから噴霧されるミス
ト粒径は小さくなりキメの細かな雪を生成できる。 また、噴霧圧が一定のとき、ノズル口径が細いとやはり
ミスト粒径は小さくなる。 一方、人工雪発生室１内に水噴霧手段２としての超音波
加湿器を設置すると、さらに微細な水のミストを発生さ
せることができる。 この場合には、人工雪発生室１の中央部に液化窒素のリ
ング状噴射ノズルを配置するだけで良く、ノズルの吹上
刃によってミストの滞留時間を調整することができる。 人工雪発生室１の室温が−５０〜−８０℃と低い場合に
は粉雪状になり、室温が−３０〜−２０°Ｃと高い場合
にはベタついた濡れ雪状になる。 撒水ノズル１０から噴霧された水のミストは液化窒素の
噴射流によって攪拌されるが、滞留時間をかせぎ、ミス
トを雪にまで成長させるに足るように、発生室１の高さ
を調整することが肝要である。 第４図は本発明の第２実施例を示し、上記実施例１にお
いて２個のリングノズル３ａ・３ｂのうち上方のノズル
３ａを省略したもので、リングノズル３の噴射口を斜め
上方でリングの中心軸Ｂ−二向かうように方向付け、撒
水ノズル１０を人工雪発生室１の上方で当該中心軸Ｂに
沿うように配置しである。 第５図は本発明の第３実施例を示し、撒水ノズル１０を
人工雪発生室１の上方に、液化窒素噴射ノズル３を当該
発生室１の下方に各々対向状に配置したものである。 第６図は本発明の第４実施例を示し撒水ノズル１０を人
工雪発生室１の一側壁１ｂの上方に配置するとともに、
液化窒素噴射ノズル３を棒状に形成して、人工雪発生室
１の上記一側壁１ｂに対向する側壁１ｃに寄った底壁１
ｄ付近に配置したものである。 次に、上記実施例１及び２の製造装置を使用して、実際
に人工雪の製造実験を行なった。

【実験例１】 実施例２の製造装置を用い、液化窒素を７ｋＨ／ｃ＋ｎ
２の圧力で人工雪発生室〕に噴射して発生室の上部を−
７７〜−８０°Ｃ１その中央部を−６７〜−６８℃、そ
の下部を−６２〜−６３℃に保持し、水温１８°Ｃの水
を既述したノズルＮ０１６の撒水ノズル１０から３３０
ｇ／ｌｌ１ｎの噴ｎ量で１０分間噴霧したところ、以下
の結果を得た。 尚、この場合、液化窒素の使用量は１０分間で１２ｋｇ
になるように流量弁を調整した。 （１）雪の生成量　　３．１２ｋｇ （２）雪の品温　　　−３７℃ （３）雪の性状　　　サラサラとした粉雪状雪の生成量
が１０分間における水の使用量である３、３ｋｇに満た
ないのは、撒水ノズル１０がら噴霧された水のミストの
一部が発生室１の側壁等に氷結したためである。 尚、本実験例により人工雪発生室に堆積した雪の様子を
第７図に示す。

【実験例２】 液化窒素の使用量を９ｋｇとし、発生室１の上部を一５
０℃、その中央部を−３３〜−３４℃、その下部を−３
５〜−３６℃に各々保持し、その他を全て上記実験例１
と同じ条件に設定して実験を行ない、以下の結果を得た
。 （１）雪の生成量　　２．８１ｋｇ （２）雪の品温　　　−１７℃ （３）雪の性状　　　サラサラとしているがやや水っぽ
い濡れ雪状 発生室の室温は、実験例１の場合よりも高いので、雪の
性状は粉雪状から濡れ雪状に移行し始めている。 ｒ実験例３】 実施例１の製造装置を用い（即ち、２本のリングノズル
を用い）、液化窒素の使用量を９．５ｋｇとし、発生室
１の上部を−４７〜−６０℃、その下部を−３０〜−４
７°Ｃに保持し、その他を実験例１と同じ条件に設定し
て実験を行ない、以下の結果を得た。 （１）雪の生成量　　２．９７ｋｇ （２）雪の品温　　　−２７℃ （３）雪の性状　　　実施例１よりキメの細かいサラサ
ラとしたアスピリン ・スノー状 人工雪発生室１の上部及び中央部に２個の液化窒素噴射
リングノズルを設けると、中央部に１つしか設けなかっ
た実験例１に比較して、液化窒素の使用量が少ないにも
拘らず（１２ｋｇ→９　、５　ｋｇ）、よりキメの細か
い雪を生成でき、雪の性状を良好にできる。

【実験例４】 液化窒素の使用量を７　、５　ｋｇとし、発生室１の上
部を一３０℃、その下部を−２０〜−２１°Ｃに保持し
、その他を全て実験例３と同じ条件に設定して実験を行
ない、以下の結果を得た。 （１）雪の生成量　　２．３４ｋｇ （２）雪の品温　　　−１１，５℃ （３）雪の性状　　　多少べとついた濡れ雪状雪の性状
は多少べとついた濡れ雪状にやや近くなるものの、液化
窒素の使用量が上記実験例１〜３に比べて最も少ないに
も拘らず、雪が生成できることが判る。

【実験例５】 グレーグの２０％天然果汁に少量のメープルシロップを
添加した果汁溶液を、ノズルＮＯ，３（第１７フイス直
径０．７１ａｍ、）７番号２２０）の撒液ノズル１０か
ら噴霧し、その他の全ての条件を上記実験例１と同じに
設定して実験を行ない、以下の結果を得た。 （１）雪の生成量　　３．０６ｋｇ （２）雪の品温　　　−３１℃ （３）雪の性状　　　サラサラとした粉雪状で、若干明
るく白っぽいワイン カラーを呈した 水に代えて果汁溶液を人工雪発生室内に噴射すると、果
汁を組成とする雪状物の生成が確認できた。 但し、原果汁溶液は赤紫色を呈していたが、雪状物にな
ると光の屈折率の関係で、明るいが色のさめたような白
っぽいワインカラーとなった。

【実験例６】 本実験例では、実験例２の製造装置を用い、撒液ノズル
１０により水をスプレーする上記実験例１〜５とは異な
り、超音波ミスト発生器により水の微細なミストを人工
雪発生室１の上方より発生させ、当該発生室１の中央部
に配置した噴射ノズル３からの液化窒素の吹上流により
、この微細なミストを攪拌して発生室空間内での滞留時
間を調整した。 但し、液化窒素の噴射圧力、人工雪発生室の上・中・下
部の室温等の他の条件は実験例１と同様に設定した。 生成した雪の大きさはランダムであり、結晶もいびつに
なったものが多く認められたが、雪の性状は全体として
いわば息を吹きかければフワフワと舞い上がる綿状を呈
していた。 尚、第８図は、本実験例で得た雪の拡大図（中央の大き
な雪片は直径が略０．８ｎｏａである）である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の実施例を示し、第１図は第１
実施例を示す人工雪製造装置の概略正面図、第２図は同
装置の平面図、第３図は同装置の液化ガス噴射ノズル及
び撒水ノズルを示す斜視図、第４図は第２実施例を示す
人工雪製造装置の概略正面図、第５図は第３実施例を示
す第４図相当図、第６図は第４実施例を示す第４図相当
図、第７図は実験例１により人工雪発生室に堆積した雪
を示す図、第８図は本実験例６で得た雪の拡大図である
。 １・・・人工雪発生室、　　１ａ・・・１の上壁、１ｂ
・・・１の一側壁、　　１ｃ・・・１ｂの対向壁、１ｄ
・・・１の底壁、　　２・・・液噴霧手段、　　３・・
・液化ガス噴射ノズル、　３ａ・３ｂ・・・リング状噴
射ノズル、　　４・・・液供給ライン、　　５・・・液
供給源、６・・・液化〃大供給ライン、　訃・・液化ガ
ス供給源。 １０・・・撒液ノズル、　　　１２・・・圧送ポンプ、
１４・・・流量調整弁、　　　Ａ・・・３ａの中心軸、
Ｂ・・・３ｂの中心軸。 特許出願人　　千葉イワタニ興産株式会社同　　岩谷産
業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、人工雪発生室１に液噴霧手段２と液化ガス噴射ノズ
   ル３を設け、液噴霧手段２を液供給ライン４を介して液
   供給源５に接続し、液化ガス供給ライン６を介して液化
   ガス噴射ノズル３を液化ガス供給源８に接続し、噴射直
   後の液化ガスが液噴霧手段２から外れるように液化ガス
   噴射ノズル３を人工雪発生室１内に方向付け、液噴霧手
   段２により人工雪発生室１内に噴霧されて自然落下する
   液のミストを液化ガス噴射ノズル３から噴射された液化
   ガスに接触させて雪を生成させるようにしたことを特徴
   とする人工雪製造装置 ２、液噴霧手段２が液供給ライン４の一端に接続された
   撒液ノズル１０と、当該ライン４の中途部に介装された
   圧送ポンプ１２及び流量調整弁１４とから構成されたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の人工雪製
   造装置 ３、液噴霧手段２が超音波ミスト発生機であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の人工雪製造装置 ４、液化ガス噴射ノズル３をリング状に形成して人工雪
   発生室１の上下方向の中途部に配置し、当該リング状噴
   射ノズル３の噴射口を斜め上方でリングの中心軸Ｂに向
   かうように方向付け、撒液ノズル１０を人工雪発生室１
   の上方で当該中心軸Ｂに沿うように配置したことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の人工雪製造装置 ５、液化ガス噴射ノズル３を２個のリング状噴射ノズル
   ３ａ・３ｂから構成し、その一方のノズル３ａを人工雪
   発生室１の上方に、また、その他方のノズル３ｂを人工
   雪発生室１の中途部に各々配置し、上方のリング状噴射
   ノズル３ａの噴射口を斜め下方でリングの中心軸Ａに向
   かうように方向付け、このリング状噴射ノズル３ａに近
   づく上方で当該中心軸Ａに沿う位置に撒液ノズル１０を
   配置するとともに、下方のリング状噴射ノズル３ｂの噴
   射口を斜め上方でリングの中心軸Ｂに向かうように方向
   付けたことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   人工雪製造装置 ６、撒液ノズル１０を人工雪発生室１の上方に、液化ガ
   ス噴射ノズル３を人工雪発生室１の下方に各々対向状に
   配置したことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   の人工雪製造装置 ７、撒液ノズル１０を人工雪発生室１の一側壁１ｂの上
   方に配置し、液化ガス噴射ノズル３を棒状に形成して人
   工雪発生室１の上記一側壁１ｂに対向する側壁１ｃに寄
   った底壁１ｄ付近に配置したことを特徴する特許請求の
   範囲第２項に記載の人工雪製造装置 ８、液化ガスが液化窒素、液化アルゴン、液化炭酸ガス
   又は液体空気等であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１〜７項のいずれか１項に記載の人工雪製造装置 ９、液供給源５に収容する液が、水、果汁等であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１〜８項のいずれか１項
   に記載の人工雪製造装置