WO2008075689A1 - 造雪促進装置及び造雪促進方法 - Google Patents

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WO2008075689A1
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air
making
water
desiccant rotor
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PCT/JP2007/074330
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Inventor
Tomoaki Akiyama
Original Assignee
Iceman Co., Ltd.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C3/00—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow
    • F25C3/04—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow for sledging or ski trails; Producing artificial snow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25C2303/046—Snow making by using low pressure air ventilators, e.g. fan type snow canons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25C2303/048—Snow making by using means for spraying water
    • F25C2303/0481—Snow making by using means for spraying water with the use of compressed air

Definitions

  • the present invention relates to a snow making promotion device and a snow making promoting method for dehumidifying and cooling air supplied to a spray device of a snow machine.
  • snow In a ski area, when sufficient snowfall cannot be obtained under natural conditions, snow is artificially generated by a snow machine (artificial snowfall machine) to form a snow surface.
  • the snow machine is equipped with a spraying device that mixes cooled water and compressed air to eject water droplets into the atmosphere.
  • the spraying device force and the sprayed water droplets change into a large amount of snow in a short time due to the cold atmosphere. .
  • a cold dry air having a temperature of 0 ° C or lower and a dew point of 0 ° C or lower is discharged into the atmosphere from the air nozzle and released into the atmosphere.
  • an invention relating to a method for snowfall of artificial snow, characterized by ejecting water droplets with a snow gun, is disclosed.
  • a hopper is provided below a thin ice piece discharge port of an ice making machine that manufactures flake-shaped thin ice pieces, and the thin ice pieces are placed on the opposite drum below the hopper.
  • An artificial ice making device that has an ice crusher that produces artificial snow by crushing or crushing with an ice, and an air conveyor that conveys the artificial snow from the ice crusher to a required location such as a slope is located below the ice crusher.
  • the invention is disclosed.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and snowmaking is possible not only when the outside air temperature is 3 ° C or less but also under outside air temperature up to about 5 ° C, and conventionally.
  • the purpose of the present invention is to provide a snow making promotion device and a snow making promoting method capable of significantly reducing power consumption compared to the above.
  • a snow making promotion device that meets the above-mentioned object is a snow making promoting device that dehumidifies and cools part or all of the air fed to a spray device of a snow machine, and is supplied from outside air.
  • a rotary desiccant rotor having an adsorption zone for adsorbing moisture contained in the air to be adsorbed and a dehydration zone for discharging moisture adsorbed in the adsorption zone to the outside is used as a dehumidifying means.
  • the air passing through the desiccant rotor is sucked by a fan or a blower and sent to the spraying device.
  • a fan or a blower As a result, since no compressor is used, power can be greatly reduced.
  • a refrigerator is provided in addition to the desiccant rotor, and the air passes through an adsorption zone of the desiccant rotor, and then the refrigerant of the refrigerator.
  • the air cooled by the evaporator and supplied to the dehydrating zone of the desiccant rotor is preferably heated or auxiliary heated by the refrigerant condenser of the refrigerator.
  • the air supplied to the dehydration zone of the desiccant rotor when necessary, it includes the case of heating with a heater (for example, an electric heater) and auxiliary heating with a refrigerant condenser of a refrigerator.
  • a heater for example, an electric heater
  • auxiliary heating with a refrigerant condenser of a refrigerator.
  • the air supplied to the spray device is dehumidified to an absolute humidity of 0.1 lg / m 3 or less by the desiccant rotor, and It is preferably cooled to 30 ° C or lower. This makes it possible to create snow even when the outside air temperature is between -3 ° C and 5 ° C.
  • the snow-making promotion method according to the second invention that meets the above-mentioned object is a snow-making promotion method for a snow machine provided with a spraying device for making snow by bringing sprayed mist water into contact with cold air, Using a desiccant rotor and a refrigerator, part or all of the air supplied to the spraying device is dehumidified to an absolute humidity of 0 lg / m 3 or less, cooled to -30 ° C or less, and then supplied to a fan or blower. The air is supplied to the spraying device.
  • the environment in which snow is made is under conditions where the outside air temperature is + 5 ° C or lower and the wet bulb temperature is 0 ° C or lower.
  • the cold air is AX (15-30) Nm 3 / min with respect to the amount of water Am 3 / min supplied to the spraying device. preferable. This makes it possible to make snow in the mist water supplied with a sufficient cold air source.
  • a simple method of changing water to ice is to lower the temperature of the water. If a freezer or the like is used, the water can be easily changed to ice.
  • the latent heat of freezing of water at 0 ° C is about 80 kcal per kg.
  • the heat of vaporization when water is vaporized is about 580 kcal per kg. Therefore, if the heat of vaporization can be used as a means for removing heat from the water droplets, the water droplets can be changed to snow in a short time.
  • the present invention uses air dehumidified to an absolute humidity of 0.1 lg / m 3 or less, and water that is ejected from the spray device of the snow machine. Bring the drop into air contact. As a result, the heat of vaporization is removed from the water droplets, and the water droplets are rapidly cooled and turned into snow.
  • the dehumidified air is preferably brought into air contact with water droplets ejected from the spraying device in a state cooled to ⁇ 30 ° C. or lower, desirably about ⁇ 40 ° C.
  • the wet-bulb temperature needs to be o ° c or less as an outside air condition.
  • the air supplied from the apparatus of the first invention acts on the fine mist floating on the outermost portion of the mist-like water sprayed from the snow machine, and this fine mist is instantly crystallized. This crystallized ice crystal is brought into contact with the main mist water sprayed from the snow machine, which promotes snowmaking.
  • the frost point temperature at an absolute humidity of 0.1 lg / m 3 is approximately -40 ° C.
  • frost does not occur if the temperature is above the frost point temperature.
  • untreated air there was a problem that the air flow path was blocked due to moisture freezing by cooling
  • the frost point temperature was lowered by dehumidification, so even when the dehumidified air was cooled to near the frost point temperature.
  • the air flow path will not be blocked by frost.
  • a desiccant rotor is used as a means for dehumidifying by sucking the atmosphere.
  • the desiccant rotor consists of a disc-shaped rotor formed of an adsorbent (desiccant) and a casing covering the rotor.
  • the desiccant rotor adsorbs the moisture contained in the air and adsorbs the adsorbent with the adsorbent zone. It is divided into a dehumidification zone (dehydration zone) that drains the moisture that has been removed.
  • the air pressure may be about atmospheric pressure. This eliminates the need for a compressor to compress the air, and reduces power consumption by using power S.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a snow machine to which a snow making promotion device according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram of the snow making promotion device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 4 is a 1/4 detail view of a desiccant rotor.
  • FIG. 5 is a detailed view around the spray device of the snow machine.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a snow machine according to another example to which the snow making promotion device according to one embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 7 (A) and (B) are detailed views around the spray device of the snow machine.
  • the snow machine 11 includes a spray device 12 that ejects mist water W into the atmosphere, a snow making promotion device 10 that supplies dehumidified cooling air to the spray device 12, and a high pressure to the spray device 12. It has a water tank 13 and a pressurized water pump 14 for feeding water. These are described in detail below.
  • the spraying device 12 and the snow making promotion device 10, and the spraying device 12 and the pressurized water supply pump 14 are connected by pipes 15 and 16, respectively.
  • a dust filter 18 is installed between the water storage tank 13 and the pressurized water supply pump 14 for removing dust mixed in the water to be supplied via a pipe 17.
  • the snow making promotion device 10 constitutes a dehumidifying means 19 for dehumidifying the air supplied to the spraying device 12 and a heat pump for cooling the air dehumidified by the dehumidifying means 19. And a refrigerator 20.
  • the dehumidifying means 19 includes a rotary desiccant rotor 21, a motor 22 that drives the desiccant rotor 21 that is rotatably supported by a bearing (not shown), a drive belt 23 that connects the desiccant rotor 21 and the motor 22, Fan 25 for sucking outside air into desiccant rotor 21, fan 26 for sending heated air to desiccant rotor 21, electric heater 27 for heating air sent to fan 26, and suction into desiccant rotor 21 And dust filter 28 to remove air To do.
  • the capacity of the fan 25 (or blower) is preferably, for example, ( ⁇ (15-30) Nm 3 / min when the amount of water supplied by the pressurized water pump 14 is Am 3 / min.
  • the disc-shaped desiccant rotor 21 is formed of an adsorbent (desiccant) such as silica gel zeolite, and these adsorbents are internally prepared in front view as shown in FIG.
  • the cut material 30 is divided into a lattice shape or a honeycomb shape, and is filled in a plurality of rooms 31 in which air does not move in the lateral direction.
  • the desiccant rotor 21 is separated into an adsorption zone 32 that adsorbs moisture contained in the air and a dehydration zone 33 that discharges moisture adsorbed by the adsorbent in the adsorption zone 32.
  • the adsorbent forming the desiccant rotor 21 repeats adsorption treatment and dehydration treatment alternately.
  • the fan 25 can continuously take in the dry low-humidity outside air.
  • the refrigerator 20 includes a compressor 35 and a refrigerant tank 36 for storing refrigerant, an expansion valve 37 connected to the refrigerant tank 36, and an evaporation connected to the expansion valve 37. And a condenser 39 connected to the compressor 35.
  • the condenser 39 also functions as a heat exchanger, and heats (or auxiliary heat) the air (outside air) sucked from the intake port 41 through the dust filter 40.
  • the outside air taken into the snow making promotion device 10 from the air inlet 42 by the fan 25 for sucking outside air passes through the dust filter 28 and is then introduced into the adsorption zone 32 of the desiccant rotor 21. Moisture in the outside air is adsorbed by the adsorbent when the outside air passes through the adsorption zone 32.
  • the dehumidified air that has passed through the adsorption zone 32 is cooled by the evaporator 38, becomes dehumidified cooling air, and is discharged out of the snow making promotion device 10 through the exhaust port 43.
  • the outside air taken into the snow making promotion device 10 from the air inlet 41 by the outside air suction fan 26 passes through the dust filter 40 and is then heated by the condenser 39.
  • the heated air heated by the condenser 39 is further heated by the electric heater 27 and then introduced into the dehydration zone 33 of the desiccant rotor 21.
  • the heated air absorbs moisture from the adsorbent.
  • the heated air that has absorbed the moisture is discharged out of the snow making promotion device 10 through the exhaust port 44.
  • the refrigerant liquid in the refrigerant tank 36 is reduced in pressure until it easily evaporates by passing through the expansion valve 37, and then in the evaporator 38, from the dehumidified air discharged from the adsorption zone 32 of the desiccant rotor 21. It absorbs heat and becomes low-temperature and low-pressure refrigerant gas.
  • the refrigerant gas is compressed by the compressor 35 to become a high-temperature and high-pressure refrigerant gas and sent to the condenser 39.
  • the refrigerant gas liquefies by releasing heat to the air fed to the dehydration zone 33 of the desiccant rotor 21.
  • the liquefied refrigerant liquid is stored in the refrigerant tank 36 through the refrigerant pipe 46.
  • the spray device 12 used in this embodiment is a fan-type spray device in which an air supply fan 49 is attached to the rear end portion of a cylindrical tube body 48 whose both ends in the axial direction are open. is there.
  • a high pressure water injection header 50 connected to a pipe 16 for supplying water from the water storage tank 13 is attached to the front end of the cylinder 48 along the outer periphery thereof. High-pressure water is jetted forward from a plurality of high-pressure water jet nozzles 51 provided along the front.
  • an outlet 52 of a pipe 15 for supplying the dehumidified cooling air prepared by the snow making promotion device 10 to the spraying device 12 is arranged close to the cylinder 48. The dehumidified cooling air is discharged from the front end of the cylinder 48 into the atmosphere by the air supply fan 49.
  • the snow making promotion device 10 The dehumidified cooling air that has been dehumidified to an absolute humidity of 0 lg / m 3 or less and cooled to -30 ° C or less, preferably -40 ° C or so is ejected from the spray device 12 into the atmosphere, and the spray device. High-pressure water is jetted from the 12 high-pressure water jet nozzles 51 toward the dehumidified cooling air to form mist water W. As a result, cold air comes into contact with the mist water W, heat of vaporization is taken away from the water droplets ejected from the spraying device 12, and the water droplets are rapidly cooled and changed to snow.
  • Absolute humidity 0 lg / m 3 is -40 ° C or less when converted to frost point temperature. If the cooling temperature is higher than this temperature, frost is not generated, so that the piping 16 from the evaporator 38 to the spraying device 12 is not blocked by frost. Even if a very small amount of water flows into the evaporator 38, frost does not occur because it sublimates. Therefore, the snow making promotion device 10 does not require defrosting operation. Continuous operation is possible.
  • the snow machine 55 includes a spray device 56 that spouts atomized water W into the atmosphere, a snow making promotion device 10 that supplies dehumidified cooling air to the spray device 56, and a high pressure to the spray device 56.
  • a water storage tank 13 and a pressurized water supply pump 14 for supplying water and a compressor 57 and a compressed air cooler 58 for supplying compressed air to the spraying device 56 are provided.
  • the snow making promotion device 10 and the spraying device 56, the water tank 13, the pressurized water pump 14 and the spraying device 56, the compressor 57, the compressed air cooler 58 and the spraying device 56 are connected by pipes 60 to 62, respectively.
  • a dust filter 63 force S is installed between the water storage tank 13 and the pressurized water supply pump 14, and an air filter 64 is installed between the compressor 57 and the compressed air cooler 58.
  • the spray device 56 is attached to the snow gun 66 via a mounting stay 67 and a cylindrical snow gun 66 for injecting the mist water W. It is composed of a ring-shaped dehumidified cooling air jet header 68 installed in front of!
  • the snow gun 66 is connected to a pipe 62 for supplying compressed air and a pipe 61 for supplying high-pressure water. In the snow gun 66, the compressed air and high-pressure water are mixed and sprayed as mist water W. It is.
  • a pipe 60 for supplying dehumidified cooling air is connected to the dehumidified cooling air jet header 68.
  • the power described in the embodiments of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
  • the dehumidifying means and the heat pump (refrigerator) may be integrated as a separate force.
  • a snow machine 11 fan type spraying device 12 was used. During the snowmaking test, the outside air temperature was 0.7 ° C, the relative humidity was 80%, and the outside air wet bulb temperature was 2.5 ° C. At this time, absolute humidity 0.08g / m 3 , temperature 32 ° C, produced by the snow-making promotion device, in the water pressure 1. IMPa, water amount of about 0.2m 3 / min. When dehumidified cooling air with a frost point temperature of 40 ° C was brought into contact with the air at 4.7 Nm 3 / min, all of the mist water turned into snow. Comparing this result with a conventional snow machine equipped with a refrigerator and a compressor, the power consumption of the snow making acceleration device is 11.8 kW compared to the power consumption of the refrigerator and compressor of 41.5 kW. The power consumption per machine is 1/3.
  • a snowmaking test was conducted using a fan-type spraying device 12 of Snow Machine 11 at an outside air temperature of 2.2 ° C and an outside air wet bulb temperature of 2 ° C.
  • the water pressure was 1. lMPa
  • the water volume was about 0.2 m 3 / min
  • the water temperature was 4 ° C
  • the absolute humidity 0. lg / m 3 prepared in Zoyuki acceleration device, gas-contacting feed temperature 40 ° C
  • the 5. 2 Nm 3 / min dehumidified cool air frost point temperature 45 ° C the water spray to be ejected As a result, it was confirmed that the mist water changed to snow in the vicinity of about 10m from the spraying device.
  • the desiccant rotor is used as a means for dehumidifying the air supplied to the snow machine spraying device in the snow making promotion device and the snow making promotion method according to the present invention, the air is compressed. This eliminates the need for a compressor and can greatly reduce power consumption.
  • the absolute humidity is dehumidified to 0 lg / m 3 or less, and the air cooled to 30 ° C or less is turned into water droplets (mist water) ejected from the spray device of the snow machine.
  • the air supply By contacting the air supply, it takes heat of vaporization from the water droplets, and the water droplets are rapidly cooled and turned into snow.
  • the outside temperature is 3 ° C or less.

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Abstract

外気を圧力損失の少ないデシカントローター（２１）の吸着ゾーン（３２）によって絶対湿度０．１ｇ／ｍ３以下に除湿した後、更に、冷凍機（２０）によって－３０°C以下の冷気にして、スノーマシン（１１）の噴霧装置（１２）に供給し、噴霧装置（１２）から放出される霧状水を雪に変える。これによって、外気温が－３°C以下の時だけでなく、５°C程度までの外気温下においても造雪が可能で、大幅に消費電力を低減させることが可能な造雪促進装置（１０）及び造雪促進方法を提供する。

Description

明 細 書
造雪促進装置及び造雪促進方法
技術分野
[0001] 本発明は、スノーマシンの噴霧装置に送給される空気を除湿冷却する造雪促進装置 及び造雪促進方法に関する。
背景技術
[0002] スキー場では、自然条件下で充分な降雪が得られない場合、スノーマシン (人工降 雪機）によって人工的に雪を生成して雪面を形成している。スノーマシンは、冷却した 水と圧縮空気を混合して大気中に水滴を噴出する噴霧装置を備えており、噴霧装置 力、ら噴出した水滴は、寒冷大気によって短時間に大量の雪に変化する。
ところ力 従来のスノーマシンの場合、外気温が 3°Cより高くなると、噴霧装置から 噴出する水滴の結晶化速度が低下するため、造雪が困難となる。近年、国内では、 多くのスキー場において 12月頃に 3°C以下の外気温になることが稀である。このた め、スノーマシンの稼働日が少なぐなかなか滑走可能な積雪量とすることができな い。
[0003] そこで、 日本国特開 2001— 201221号公報では、スノーガン (噴霧装置）に供給さ れる空気の加圧露点が o°c以下かつ温度が o°c以下となるように、該空気を冷却する 冷却'除湿装置を設けたことを特徴とする降雪装置の発明が開示されている。
[0004] また、 日本国特開 2001— 304732号公報では、温度 0°C以下かつ露点 0°C以下の 冷たい乾燥空気をエアーノズルから大気中に放出することによって作り出した降雪可 能空間中に、スノーガンで水滴を噴出させることを特徴とする人工雪の降雪方法に 関する発明が開示されている。
[0005] そして、 日本国特開 2003 65644号公報では、フレーク状の薄氷片を製造する製 氷機の薄氷片排出口の下方にホッパーを設け、このホッパーの下方に、薄氷片を対 向ドラムで破砕もしくは粉砕して人工雪を製造する砕氷機を設け、砕氷機の下方に は、砕氷機からの人工雪をゲレンデ等の所要場所へ搬送する空気搬送コンベアを配 してなる人工造雪装置の発明が開示されている。 [0006] 日本国特開 2001— 201221号公報及び日本国特開 2001— 304732号公報に記 載された発明では、圧縮空気の断熱膨張を利用して、大気中に放出される空気の温 湿度を低下させている。し力もながら、圧縮空気を作り出すためにコンプレッサーを 必要とし、コンプレッサーによって多大の電力が消費される。一方、 日本国特開 200 3— 65644号公報に記載された発明においても、製氷機が多大の電力を消費する。 このため、スノーマシンの使用頻度が増加しスキー客が増えたとしても、その利益の 大半は電気代に消費されることになるという問題がある。
[0007] 本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、外気温が 3°C以下の時だけでな ぐ 5°C程度までの外気温下においても造雪が可能で、しかも従来に比べて大幅に 消費電力を低減させることが可能な造雪促進装置及び造雪促進方法を提供すること を目的とする。
発明の開示
[0008] 前記目的に沿う第 1の発明に係る造雪促進装置は、スノーマシンの噴霧装置に送給 される一部又は全部の空気を除湿冷却する造雪促進装置であって、外気から供給さ れる前記空気に含まれる水分を吸着する吸着ゾーンと、該吸着ゾーンにて吸着した 水分を外部に排出する脱水ゾーンとを有する回転式のデシカントローターを除湿手 段に使用している。
ここで、この造雪促進装置において、デシカントローターを通過する空気はファン又 はブロワ一によつて吸引され、噴霧装置に送られているのが好ましい。これによつて、 コンプレッサーを使用しないので、動力を大幅に軽減することができる。
[0009] また、第 1の発明に係る造雪促進装置において、前記デシカントローターの他に冷凍 機が設けられ、前記空気は、前記デシカントローターの吸着ゾーンを通過した後、前 記冷凍機の冷媒の蒸発器によって冷却され、前記デシカントローターの脱水ゾーン に供給する空気は、前記冷凍機の冷媒の凝縮器によって加熱又は補助加熱されて いるのが好ましい。これによつて、冷凍機を効率的に使用でき、消費電力が低減され る。なお、デシカントローターの脱水ゾーンに供給する空気を必要な場合、ヒータ（例 えば、電熱ヒータ）によって加熱し、冷凍機の冷媒の凝縮器によって補助加熱する場 合も含む。 [0010] そして、第 1の発明に係る造雪促進装置において、前記噴霧装置に送給される空気 は、前記デシカントローターで絶対湿度 0. lg/m3以下に除湿され、前記冷凍機で — 30°C以下に冷却されているのが好ましい。これによつて、外気温度が— 3°C以上 で 5°C以下の場合であっても造雪可能となる。
[0011] 前記目的に沿う第 2の発明に係る造雪促進方法は、噴霧される霧状水を冷気に接触 させて造雪する噴霧装置を備えたスノーマシンの造雪促進方法であって、前記噴霧 装置に送給する空気の一部又は全部を、デシカントローター及び冷凍機を用いて、 絶対湿度 0. lg/m3以下に除湿し、—30°C以下に冷却して、ファン又はブロワ一で 送気して前記噴霧装置に供給する。
[0012] ここで、造雪を行う環境は、外気温度が + 5°C以下、湿球温度が 0°C以下の条件であ るのが好ましい。
また、第 2の発明に係る造雪促進方法において、前記噴霧装置に供給される水の量 Am3/分に対して、前記冷気は、 A X (15〜30) Nm3/分であるのが好ましい。これ によって、十分な冷気源を有して供給される霧状水の造雪が可能となる。
[0013] なお、本発明に係る造雪促進装置及び造雪促進方法の原理について詳細に説明 すると以下の通りである。
水を氷に変える簡便な方法は水の温度を下げることであり、冷凍庫等を利用すれば 、容易に水を氷に変えることができる。しかし、スノーマシンによって造雪する場合、 噴霧装置から噴出した水滴を短時間で雪に変化させる必要がある。即ち、短時間で 水滴から大きな熱量を奪い去る必要がある。因みに、 0°Cのときの水の凍結潜熱は 1 kg当たり約 80kcalである力 水が気化するときの気化熱は lkg当たり約 580kcalで ある。従って、水滴から熱量を奪い去る手段として気化熱が利用できれば、短時間で 水滴を雪に変化させることが可能となる。
[0014] 空気が乾燥しているほど蒸発が促進されるため、本発明では、絶対湿度 0. lg/m3 以下に除湿した空気を使用し、当該空気をスノーマシンの噴霧装置から噴出する水 滴に送気接触させる。これにより、水滴から気化熱が奪われ、水滴は急激に冷却され て雪に変化する。この際、除湿した空気は、— 30°C以下、望ましくは— 40°C程度に 冷却した状態で、噴霧装置から噴出する水滴に送気接触させることが好ましい。 なお、形成された雪が結晶のまま溶けないためには、外気条件として湿球温度が o°c 以下である必要がある。
[0015] 例えば、湿球温度が 1°Cで乾球温度が + 3°Cの場合、空気中に長時間水滴が漂 えば何れは雪となる力 通常のスノーマシンによる噴霧では、水滴が地面に落ちるま でに凍結せず、概ねミゾレ状態となる。この状態のとき、第 1の発明の装置から供給さ れる空気は、スノーマシンから噴霧される霧状水の最外部に漂う微細霧に作用して、 この微細霧を瞬時に結晶化させる。この結晶化した氷晶が、スノーマシンから噴霧さ れる主たる霧状水に接触することで造雪が促進される。
[0016] 凍結しない水滴に対して大気だけによる気化熱をもって全量凍結させるためには、 毎分数百リットルの霧状水に対して 5°Cに冷却された 2000Nm3/分程度の膨大 な空気量を必要とする。しかし、第 1の発明の装置から供給される空気によって、微 細な氷晶を発生させ、スノーマシンから噴霧される主たる霧状水に氷晶が接触するこ とで、通常では造雪できなレ、温度域にぉレ、て造雪が可能となるのである。
[0017] 絶対湿度 0. lg/m3における霜点温度は、およそ— 40°Cになる。気体を冷却する場 合、霜点温度以上であれば霜が発生しない。未処理の空気では、冷却による水分凍 結により空気流路が閉塞する問題があった力 本発明では、除湿によって霜点温度 を下げているので、霜点温度近くまで除湿空気を冷却した場合でも、空気流路が霜 によって閉塞することはない。仮に、冷却前に空気流路内に付着していた水分がある 場合でも、その水分はいずれ通過する除湿空気によって昇華されて消滅する。従つ て、本発明では、霜取り装置が不要となり、連続運転が可能である。
[0018] 大気を吸引して除湿する手段には、前記の通り、デシカントローターを使用する。デ シカントローターは、吸着剤（デシカント）で形成された円盤状のローターとローターを 覆うケーシングからなり、空気に含まれる水分を吸着する吸着ゾーンと、当該吸着ゾ ーンにて吸着剤に吸着した水分を排湿する排湿ゾーン (脱水ゾーン）に区画されて いる。デシカントローターを使用した場合、空気の圧力は大気圧程度でよい。このた め、空気を圧縮するためのコンプレッサーが不要となり、消費電力を大幅に低減する こと力 Sでさる。
図面の簡単な説明 [0019] [図 1]本発明の一実施例に係る造雪促進装置を適用したスノーマシンの概略構成図 である。
[図 2]同造雪促進装置のブロック図である。
[図 3]図 2における A— A矢視断面図である。
[図 4]デシカントローターの 1/4詳細図である。
[図 5]スノーマシンの噴霧装置周りの詳細図である。
[図 6]本発明の一実施例に係る造雪促進装置を適用した他の例に係るスノーマシン の概略構成図である。
[図 7] (A)、 (B)は同スノーマシンの噴霧装置周り詳細図である。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 続いて、添付した図面を参照しながら、本発明の一実施例に係る造雪促進装置 10を 用いたスノーマシン (人工降雪装置） 11につ!/、て説明する。
図 1に示すように、スノーマシン 11は、霧状水 Wを大気中に噴出する噴霧装置 12と、 噴霧装置 12に除湿冷却空気を送給する造雪促進装置 10と、噴霧装置 12に高圧水 を送水するための貯水槽 13及び加圧送水ポンプ 14とを有している。以下これらにつ いて詳しく説明する。
[0021] 噴霧装置 12と造雪促進装置 10、噴霧装置 12と加圧送水ポンプ 14とは、それぞれ配 管 15、 16で連結されている。また、貯水槽 13と加圧送水ポンプ 14との間には、配管 17を介して、送水される水に混在するゴミを除去するためのゴミフィルター 18が設置 されている。
[0022] 図 2に示すように、造雪促進装置 10は、噴霧装置 12に送給される空気の除湿を行う 除湿手段 19と、除湿手段 19によって除湿された空気を冷却するヒートポンプを構成 する冷凍機 20とを有する。除湿手段 19は、回転式のデシカントローター 21と、図示 しない軸受に回転自由に支持されたデシカントローター 21を駆動するモーター 22と 、デシカントローター 21とモーター 22とを連結する駆動ベルト 23に加えて、デシカン トローター 21に外気を吸引させるためのファン 25と、デシカントローター 21に加熱し た空気を送るためのファン 26と、ファン 26に送る空気を加熱するための電気ヒーター 27と、デシカントローター 21に吸い込まれる空気を除塵する塵埃フィルター 28とを有 する。なお、ファン 25 (又はブロア）の容量は、加圧送水ポンプ 14によって供給される 水量を Am3/分とした場合、例えば Α· (15〜30) Nm3/分とするのがよい。
[0023] 円盤状となったデシカントローター 21は、シリカゲルゃゼオライト等の吸着剤（デシ力 ント）から形成されており、これらの吸着剤は、図 4に示すように、正面視で内部が仕 切り材 30で、格子状又はハニカム状に区画されて、横方向に空気が移動しない複数 の部屋 31内に充填されている。また、図 3に示すように、デシカントローター 21は、空 気に含まれる水分を吸着する吸着ゾーン 32と、吸着ゾーン 32にて吸着剤に吸着し た水分を排出する脱水ゾーン 33に分離されており、一定速度で回転することにより、 デシカントローター 21を形成する吸着剤は吸着処理と脱水処理を交互に繰り返す。 これによつて、連続的にファン 25は乾燥した低湿度の外気を取り込むことができる。
[0024] また、図 2に示すように、冷凍機 20は、圧縮機 35及び冷媒を貯留する冷媒タンク 36 と、冷媒タンク 36に接続される膨張弁 37と、膨張弁 37に接続される蒸発器 38と、圧 縮機 35に接続される凝縮器 39とを有している。この凝縮器 39は熱交換器としても作 用し、塵埃フィルター 40を介して吸気口 41から吸引される空気（外気）の加熱（又は 補助加熱）を行っている。
[0025] 外気吸引用のファン 25によって吸気口 42から造雪促進装置 10内に取り込まれた外 気は、塵埃フィルター 28を通過した後、デシカントローター 21の吸着ゾーン 32に導 入される。外気中の水分は、外気が吸着ゾーン 32を通過する際に吸着剤に吸着す る。吸着ゾーン 32を通過した除湿空気は、蒸発器 38によって冷却され、除湿冷却空 気となって排気口 43から造雪促進装置 10外に排出される。
[0026] 一方、外気吸引用のファン 26によって吸気口 41から造雪促進装置 10内に取り込ま れた外気は、塵埃フィルター 40を通過した後、凝縮器 39によって加熱される。凝縮 器 39によって加熱された加熱空気は、電気ヒーター 27によって更に加熱された後、 デシカントローター 21の脱水ゾーン 33に導入される。脱水ゾーン 33では、加熱空気 が吸着剤から水分を吸収する。水分を吸収した加熱空気は、排気口 44から造雪促 進装置 10外に排出される。
[0027] ここで、空気の加熱及び冷却を行うヒートポンプである冷凍機 20の作用について説 明しておく。 冷媒タンク 36内の冷媒液は、膨張弁 37を通過することにより蒸発しやすい状態にな るまで減圧された後、蒸発器 38において、デシカントローター 21の吸着ゾーン 32か ら排出された除湿空気から熱を吸収して低温かつ低圧の冷媒ガスとなる。冷媒ガス は、圧縮機 35で圧縮されて高温かつ高圧の冷媒ガスとなり、凝縮器 39に送られる。 凝縮器 39において、冷媒ガスは、デシカントローター 21の脱水ゾーン 33に送給され る空気に放熱して液化する。液化した冷媒液は、冷媒配管 46を通って冷媒タンク 36 に蓄えられる。
[0028] この実施例に用いる噴霧装置 12は、図 5に示すように、軸方向両端が開いた円筒状 の筒体 48の後端部に送気ファン 49が取り付けられたファン方式噴霧装置である。筒 体 48の前端部には、その外周に沿って、貯水槽 13の水を供給する配管 16と接続さ れた高圧水噴射ヘッダー 50が装着されており、円環状の高圧水噴射ヘッダー 50に 沿って設けられた複数の高圧水噴射ノズル 51から前方に向けて高圧水が噴射され るようになっている。一方、送気ファン 49の後方には、造雪促進装置 10で調製された 除湿冷却空気を噴霧装置 12に送給するための配管 15の出口 52が筒体 48に向け て近接状態で配されており、除湿冷却空気は、送気ファン 49によって筒体 48の前端 部から大気中へ放出される。
[0029] 次に、以上の構成からなるスノーマシン 11を用いた造雪促進方法について説明する 外気温度が 5°C以下で、外気湿球温度が 0°C以下のとき、造雪促進装置 10を用いて 絶対湿度 0. lg/m3以下に除湿し、— 30°C以下、望ましくは— 40°C程度まで冷却 した除湿冷却空気を、噴霧装置 12から大気中に噴出させると共に、噴霧装置 12の 高圧水噴射ノズル 51から除湿冷却空気に向けて高圧水を噴射して霧状水 Wを形成 する。これにより、霧状水 Wに冷気が接触して、噴霧装置 12から噴射される水滴から 気化熱が奪われ、水滴は急激に冷却されて雪に変化する。
[0030] 絶対湿度 0. lg/m3は霜点温度に換算すると— 40°C以下になる。この温度以上の 冷却温度であれば霜が発生しないため、蒸発器 38から噴霧装置 12までの配管 16 に霜による閉塞が生じることはない。仮に蒸発器 38に微量な水分が流入しても昇華 するため霜は発生しない。従って、造雪促進装置 10では、霜取り運転が不要となり 連続運転が可能である。
[0031] スノーマシン単独（即ち、従来のスノーマシン）では、外気温が 3°C (相対湿度 80% 時、外気湿球温度 4°C)以下でなければ造雪することはできない。しかし、造雪促 進装置 10をスノーマシンに接続することにより、外気温が 5°C以下、外気湿球温度が 0°C以下であれば、造雪することが可能である。
[0032] 続いて、図 6、図 7を参照しながら、造雪促進装置 10を用いた他の例に係るスノーマ シン 55について説明する。
この実施例では、噴霧装置 56としてガン方式噴霧装置を使用する。図 6に示すように 、スノーマシン 55は、霧状水 Wを大気中に噴出する噴霧装置 56と、噴霧装置 56に 除湿冷却空気を送給する造雪促進装置 10と、噴霧装置 56に高圧水を送水するため の貯水槽 13及び加圧送水ポンプ 14と、噴霧装置 56に圧縮空気を送給するための コンプレッサー 57及び圧縮空気冷却器 58とを有している。造雪促進装置 10と噴霧 装置 56、貯水槽 13と加圧送水ポンプ 14及び噴霧装置 56、コンプレッサー 57と圧縮 空気冷却器 58及び噴霧装置 56とは、それぞれ配管 60〜62で接続されている。また 、貯水槽 13と加圧送水ポンプ 14との間にはゴミフィルター 63力 S、コンプレッサー 57と 圧縮空気冷却器 58との間にはエアーフィルター 64が設置されている。
[0033] 噴霧装置 56は、図 7 (A)、（B)に示すように、霧状水 Wを噴射する筒状のスノーガン 66と、スノーガン 66に取付ステー 67を介して取付けられ、スノーガン 66の前方に設 置されたリング状の除湿冷却空気噴射ヘッダー 68とから構成されて!/、る。スノーガン 66には、圧縮空気を送給する配管 62と高圧水を送水する配管 61とが接続されてお り、スノーガン 66内において圧縮空気と高圧水とが混合され、霧状水 Wとして噴射さ れる。一方、除湿冷却空気噴射ヘッダー 68には、除湿冷却空気を送給する配管 60 が接続されており、除湿冷却空気噴射ヘッダー 68に沿って設けられた除湿冷却空 気噴射ノズル 69から、霧状水 Wを囲繞するように除湿冷却空気 Dが噴射される。これ により、スノーガン 66から噴射される霧状水 Wから気化熱が奪われ、水滴は急激に 冷却されて雪に変化する。
[0034] 以上、本発明の実施例について説明した力 本発明は上記の実施例に限定されるも のではなぐその趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実 施例では、除湿手段とヒートポンプ (冷凍機）は一体物としている力 別体としてもよい
〇
[0035] [実験例 1]
スノーマシン 11のファン方式の噴霧装置 12を使用した。造雪試験時の外気は、気温 0. 7°C、相対湿度 80%、外気湿球温度 2. 5°Cであった。このとき、水圧 1. IMPa 、水量約 0. 2m3/分として噴霧装置から噴霧される霧状水に、造雪促進装置で作 製した絶対湿度 0. 08g/m3、温度 32°C、霜点温度 40°Cの除湿冷却空気 4. 7 Nm3/分を送気接触させると、霧状水は全て雪に変化した。この結果を、冷凍機とコ ンプレッサーとを備える従来のスノーマシンと比較すると、冷凍機とコンプレッサーの 消費電力 41. 5kWに対し、造雪促進装置の消費電力は 11. 8kWとなり、従来のスノ 一マシンに対して消費電力は 1/3. 5となる。
[0036] [実験例 2]
スノーマシン 11のファン方式の噴霧装置 12を使用し、外気温 2. 2°C、外気湿球温度 2°Cの状態で造雪試験を実施した。水圧 1. lMPa、水量約 0. 2m3/分、水温 4°C として、噴霧装置のみにより霧状水を噴霧すると、約 20m先の地面に落下した霧状 水は霧雨状態であった。一方、造雪促進装置で作製した絶対湿度 0. lg/m3、温度 40°C、霜点温度 45°Cの除湿冷却空気 5. 2Nm3/分を、噴出する霧状水に送 気接触させると、噴霧装置から 10m程度進んだ付近において霧状水が雪に変化し ているのが確認、できた。
なお、試験運転中、造雪促進装置内部から噴霧装置に至る経路上において、凍結 による閉塞は全く生じなかった。
[0037] [実験例 3]
ファン方式噴霧装置を使用し、外気温 2. 2°C、相対湿度 40%、外気湿球温度 1. 9°Cの状態で造雪試験を実施した。造雪促進装置で作製した絶対湿度 0. 04g/m3 (但し、計算による推測値である。）、温度 40°Cの除湿冷却空気 5. 2Nm3/分を、 噴出する霧状水に送気接触させると、噴霧装置から噴出した霧状水は直ちに雪とな つたが、除湿空気を冷却せずに、噴出する霧状水に送気接触させると、噴霧装置か ら 2〜3m先で雪となった。 産業上の利用可能性
本発明に係る造雪促進装置及び造雪促進方法にお!/、ては、スノーマシンの噴霧装 置に送給される空気を除湿する手段としてデシカントローターを使用するので、空気 を圧縮するためのコンプレッサーが不要となり、消費電力を大幅に低減することがで きる。
外気湿球温度が 0°C以下のとき、絶対湿度 0. lg/m3以下に除湿し、 30°C以下に 冷却した空気を、スノーマシンの噴霧装置から噴出する水滴 (霧状水）に送気接触さ せることにより、水滴から気化熱を奪うものであり、水滴は急激に冷却されて雪に変化 する。これにより、外気温が 3°C以下の時だけでなぐ 5°C以下の外気温下で造雪 が可能である。

Claims

請求の範囲
[1] スノーマシンの噴霧装置に送給される一部又は全部の空気を除湿冷却する造雪促 進装置であって、
外気から供給される前記空気に含まれる水分を吸着する吸着ゾーンと、該吸着ゾー ンにて吸着した水分を外部に排出する脱水ゾーンとを有する回転式のデシカント口 一ターを除湿手段に使用したことを特徴とする造雪促進装置。
[2] 請求項 1記載の造雪促進装置において、前記デシカントローターの吸着ゾーンを通 過する前記空気はファン又はブロワ一によつて吸引され、前記噴霧装置に送られて V、ることを特徴とする造雪促進装置。
[3] 請求項 1及び 2のいずれ力、 1項に記載の造雪促進装置において、前記デシカント口 一ターの他に冷凍機が設けられ、前記空気は、前記デシカントローターの吸着ゾー ンを通過した後、前記冷凍機の冷媒の蒸発器によって冷却され、前記デシカントロー ターの脱水ゾーンに供給する空気は、前記冷凍機の冷媒の凝縮器によって加熱又 は補助加熱されていることを特徴とする造雪促進装置。
[4] 請求項 3記載の造雪促進装置にお!/、て、前記噴霧装置に送給される空気は、前記 デシカントローターで絶対湿度 0. lg/m3以下に除湿され、前記冷凍機で 30°C 以下に冷却されていることを特徴とする造雪促進装置。
[5] 噴霧される霧状水を冷気に接触させて造雪する噴霧装置を備えたスノーマシンの造 雪促進方法であって、
前記噴霧装置に送給する空気の一部又は全部を、デシカントローター及び冷凍機を 用いて、絶対湿度 0. lg/m3以下に除湿し、—30°C以下に冷却して、ファン又はブ ロワ一で送気して前記噴霧装置に供給することを特徴とする造雪促進方法。
[6] 請求項 5記載の造雪促進方法において、外気温度が + 5°C以下、湿球温度が 0°C以 下の条件で造雪を行うことを特徴とする造雪促進方法。
[7] 請求項 5及び 6のいずれか 1項に記載の造雪促進方法において、前記噴霧装置に 供給される水の量 Am3/分に対して、前記冷気は、 A- (15〜30) Nm3/分であるこ とを特徴とする造雪促進方法。
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