JPS5911835B2 - Method for manufacturing snow - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は人工雪の製造に関し、さらに詳細には水スプレ
ーをつくるための水圧エネルギーと、同じ出口ノズルを
通って出る圧縮気体とを使用してスプレーの中央に氷核
を生じさせ、過凍結包囲空気により過冷却された後のス
プレー水滴と作用させて雪をつくる新規な雪製造方法に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to the production of artificial snow, and more particularly to the production of ice nuclei in the center of the spray using hydraulic energy to create a water spray and compressed gas exiting through the same exit nozzle. The present invention relates to a novel snow-making method in which snow is produced by reacting with spray water droplets that have been supercooled by super-frozen surrounding air to make snow.

自然の降雪が不十分なとき、または自然の降雪が限定さ
れた地域での冬の間、過去１０年間はとんどのスキー場
は滑走性を向上させるため人工雪製造装置の使用にたよ
ることによって他の場合は不可能であるようなスキーの
ための雪を提供してきた。In the past decade, most ski resorts have resorted to the use of snowmaking equipment to improve skiability during winters when natural snowfall is insufficient or in areas with limited natural snowfall. has provided snow for skiing that would not otherwise be possible.

可能な限り０℃に近い過凍結温度で雪をつくることは有
利である。It is advantageous to make snow at superfreezing temperatures as close to 0°C as possible.

０℃以下の雰囲気の空気中に水の小滴を単に噴霧するだ
けで雪を製造することが不可能であるのは水の小滴が過
冷却し雪としてではなく液体として地上に落下してそこ
で雨氷として凍結してしまうからである。The reason why it is impossible to make snow by simply spraying water droplets into the air at temperatures below 0°C is because the water droplets become supercooled and fall to the ground as a liquid rather than as snow. This is because it freezes as rain ice there.

雪結晶を形成させるためには、過冷却効果に対抗する手
段が提供されねばならない。In order to form snowflakes, means must be provided to counteract supercooling effects.

全ての雪製造方法に使用されている基本的原理はピアス
（Ｐｉｅｒｃｅ）の米国特許第２６７６４７１号に記載
されている。The basic principles used in all snowmaking methods are described in Pierce, US Pat. No. 2,676,471.

この方法は加圧された水に混合された圧縮空気を利用し
、両者が水を霧化して小滴とし、これが″種″の役割を
果して、過凍結包囲空気（こさらされて過冷却された水
の小滴を結晶化させて雪状の粒子にする。This method utilizes compressed air mixed with pressurized water, both of which atomize the water into droplets, which act as "seeds" and allow the super-frozen surrounding air to become exposed and super-cooled. It crystallizes small droplets of water into snow-like particles.

ピアスの米国特許は、また、この方法が達成され得るノ
ズルにも関連している。The Pierce US patent also relates to a nozzle in which this method may be accomplished.

後に異なったタイプの装置が人工雪製造のために開発さ
れた。Later different types of equipment were developed for snowmaking.

最も広く使用されている種類は、ピアスの特許に記載さ
れたものと実質的に同様にして雪を製造する装置に関係
している。The most widely used type involves devices for making snow in a manner substantially similar to that described in the Pierce patent.

他のものの一部を示すと次の米国特許がきる； 第３０１０６６０号、第３２９８６１２号、第３３０１
４８５号、第３３９３５２９号、第３７６１０２０号お
よび第３７７４８４２号。Some of the others include the following US patents: No. 3010660, No. 3298612, No. 3301
No. 485, No. 3393529, No. 3761020 and No. 3774842.

これらの全ての特許に記載された方法は、比較的多量の
圧縮空気と冷圧縮水とを内部または外部的混合をして圧
縮空気で霧化した水小滴を過凍結雰囲気の空気中に放出
して氷の結晶すなわち雪をつくることを特徴としている
。The methods described in all of these patents involve internally or externally mixing a relatively large amount of compressed air with cold compressed water and releasing water droplets atomized by the compressed air into the air in a superfrozen atmosphere. It is characterized by the fact that it produces ice crystals, or snow.

他の種類の装置としては米国特許第３７０３９９１号、
第３７３３０２９号、第３５６７１１７号および第３７
７４８４２号がある。Other types of devices include U.S. Pat. No. 3,703,991;
No. 3733029, No. 3567117 and No. 37
There is No. 74842.

これらの米国特許に記載された方法は、氷核の形成のた
めに１つの帯域に配設したノズルおよび水スプレー粒子
を形成するために別の離れた帯域に配置された第２のノ
ズルの使用を特徴として、多量の凍結点以下の包囲空気
を水の小滴に対し通過させて水の小滴を過冷却した後に
第３の離れた別の帯域で混合しここで氷核が水の小滴を
雪にする。The methods described in these US patents involve the use of a nozzle located in one zone for ice nucleation and a second nozzle located in another separate zone to form water spray particles. characterized by passing a large amount of sub-freezing ambient air over the water droplet to supercool the water droplet and then mixing in a third separate zone where the ice nuclei are mixed with the water droplet. Turn the drops into snow.

使用されている他のタイプの装置が米国特許第３７６０
５９８号、第３５９６４７６号、および第３５６７１１
６号に記載されている。Another type of device that has been used is U.S. Pat.
No. 598, No. 3596476, and No. 356711
It is stated in No. 6.

これらの特許では、単一のノズルが氷核と水の小滴との
両者の生成のために使用されて雪が製造される。In these patents, a single nozzle is used to produce both ice kernels and water droplets to produce snow.

比較的少量の加圧圧縮された空気が、水中に小さな空気
泡を与えるように、霧化に先だって水路に注入される。A relatively small amount of pressurized compressed air is injected into the waterway prior to atomization to provide small air bubbles in the water.

水の小滴は空気圧縮霧化によって実質的に生成されそし
て空気の役割は必要とされる氷核を主に形成することで
ある。The water droplets are substantially produced by air compression atomization and the role of the air is primarily to form the required ice nuclei.

これら特許のそれぞれでは、はとんどの水圧霧化ノズル
の特徴である回転が接線方向出口あるいは角度を付けた
出口の使用によって水−気体混合物に与えられる。In each of these patents, the rotation characteristic of most hydraulic atomization nozzles is imparted to the water-gas mixture through the use of tangential or angled outlets.

この方法の欠点は、空気を水中へ注入するためには空気
圧を水圧より高くすることを必要とすることである。A disadvantage of this method is that injecting air into the water requires the air pressure to be higher than the water pressure.

ある特許はベンチュリノズルを使用してこの欠点をいく
らか緩和している。Certain patents use venturi nozzles to alleviate some of this drawback.

空気圧を実際的水準に保つためには、水のノズルは低水
圧で適切な寸法の小滴を与えるように選択されねばなら
ず多数の低能力ノズルが必要となる。In order to keep the air pressure at a practical level, the water nozzles must be selected to provide appropriately sized droplets at low water pressures, requiring a large number of low capacity nozzles.

このようなノズルの小さな水流路は詰まりを起しやすく
操作上の問題を生じる。The small water passages of such nozzles are prone to clogging, creating operational problems.

さらに、各ノズルに送られる少量の圧縮空気は凍結しや
すい制限空気流路または出口を必要としてさらに操作上
の問題を生ずる。Furthermore, the small amount of compressed air delivered to each nozzle requires restricted air passages or outlets that are susceptible to freezing, creating further operational problems.

改良された雪製造方法を提供することが本発明の目的で
ある。It is an object of the present invention to provide an improved snowmaking method.

さらに本発明は水圧力を使用して水を霧化して小滴とし
これを氷核と効果的に作用させて雪に効果的に変える新
規な雪製造方法を提供することを目的としている。A further object of the present invention is to provide a novel snowmaking method that uses water pressure to atomize water into droplets that effectively interact with ice kernels and convert them into snow.

本発明のさらにもう１つの目的は、水のほんの僅かの少
量部と相互に作用する、たとえば圧縮空気のような、圧
縮気体の使用により氷核を生成しこのため氷核をつくる
ために圧縮気体のほんの最少量消費を必要とするように
なる新規な装置と方法とを提供することである。Yet another object of the invention is to generate ice nucleates by the use of a compressed gas, such as compressed air, interacting with only a small portion of water, and thus to form ice nucleates. The object of the present invention is to provide a new device and method that requires the consumption of only a minimal amount of.

このようにして形成された氷核は付加的な小さな水滴と
作用して、より大きな水のスプレー水滴が過冷却されか
つ流れのパターンのため氷核が水滴中に分散されて効果
的に水滴に作用したとき、一度に水スプレーの中央部で
氷核の生長が起り、雪が生成される。The ice nuclei thus formed interact with additional small water droplets so that the larger water spray droplets are supercooled and because of the flow pattern the ice nuclei are dispersed within the water droplets, effectively turning them into water droplets. When acted upon, ice nucleation occurs in the center of the water spray at one time and snow is formed.

装置の好ましい形態においては、スプレー水滴水および
圧縮気体流の両者が、雪製造装置の同じ出口ノズルを通
過する。In a preferred form of the device, both the spray droplet water and the compressed gas stream pass through the same outlet nozzle of the snowmaking device.

本発明のさらにもう１つの目的は、水スプレーは中空円
錐パターンをもって形成されそして氷核が円錐スプレー
の形成に伴う水の少量と相互作用する高速空気流によっ
て形成されそのため中空円錐スプレーの軸線に沿って氷
核を形成、生長し、同時に水滴の過冷却を伴い、このた
め氷核が水滴と混合したとき雪が形成される新規な雪製
造方法を提供することである。Yet another object of the invention is that the water spray is formed with a hollow cone pattern and the ice nuclei are formed by a high velocity air stream interacting with a small amount of water accompanying the formation of the cone spray so that the water spray is formed with a hollow cone pattern along the axis of the hollow cone spray. To provide a novel method for making snow, in which ice nuclei are formed and grown, and water droplets are supercooled at the same time, so that snow is formed when the ice nuclei mix with water droplets.

本発明は、寸法が小さいこと、および、気体圧力が水圧
より非常に低くてもよいということに特徴がある。The invention is characterized by its small dimensions and by the fact that the gas pressure can be much lower than the water pressure.

このため、水圧とノズルの寸法とが所望の寸法の水滴を
生成する最適効果に対して選択され得てかつ圧縮気体の
圧力は氷核形成に必要とされる最低限度圧でよい。Thus, the water pressure and nozzle dimensions can be selected for optimal effectiveness in producing water droplets of the desired size, and the pressure of the compressed gas can be the minimum pressure required for ice nucleation.

典型的な例として、空気圧は使用されるノズルによって
、水圧の１１５〜１／３であってよい。Typically, air pressure may be 115 to 1/3 of water pressure, depending on the nozzle used.

本発明の他の新規な利点は、使用される圧縮空気の少量
を適当に調節するために必要とされる比較的小さな出口
が、水の移動中空管によって形成され従来のほとんどの
雪製造装置で使用される金属または他の固体材料ででき
た固体流路またはオリフィスでは凍結するであろうよう
には凍結したいことである。Another novel advantage of the present invention is that the relatively small outlet required to properly regulate the small amount of compressed air used is formed by a water transfer hollow tube, unlike most conventional snowmaking devices. It is desirable to freeze as solid channels or orifices made of metal or other solid materials used in would freeze.

好ましい形態においては、水は、水圧霧化に対して１０
０ Ｐｓｉｇ〜２００ Ｐｓｉｇの比較的低い圧力で与
えられて水圧エネルギーによって適当な大きさの小滴に
霧化される。In a preferred form, the water is 10
It is atomized into appropriately sized droplets by hydraulic energy applied at a relatively low pressure of 0 Psig to 200 Psig.

さらに低い水圧も使用され得るがノズルがあまりにも小
さくなり実用的でなく操作上問題がある。Even lower water pressures may be used, but the nozzles would become too small to be practical and operationally problematic.

水スプレーは出口ノズルの渦巻作用によって中空円錐形
をとり、水がノズルを通過する際、水に中空中央部を生
じさせる加圧下に発射される空気は出口ノズルの中空中
央部を貫通して噴出させられ、この際空気流は出口ノズ
ルを貫通する水の殻（５ｈｅｌｌ ）の円錐内壁によっ
て閉じ込められて限定される。The water spray takes the shape of a hollow cone due to the swirling action of the outlet nozzle, and when the water passes through the nozzle, the air ejected under pressure creates a hollow center in the water, which penetrates the hollow center of the outlet nozzle and ejects. The air flow is confined and limited by the conical inner wall of the water shell passing through the outlet nozzle.

出口ノズルを低速で貫通する圧縮空気が水の中空心を貫
通して高速で膨張するとき、こめ空気は、水のスプレー
の中空心の軸線に沿う氷核の形成に少なくとも必要な低
温度まで冷却される。When the compressed air passing through the outlet nozzle at low velocity expands at high speed through the hollow core of water, the compressed air cools to at least the low temperature required for the formation of ice nuclei along the axis of the hollow core of the water spray. be done.

以下本発明を添付の図面を参照してさらに詳細に説明す
る。The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

本発明による雪をつくるための方法と装置とは慣用のよ
うに加圧水源１０および加圧気体源１２（たとえば加圧
空気源）を使用する。The method and apparatus for making snow according to the present invention conventionally employs a source of pressurized water 10 and a source of pressurized gas 12 (eg, a source of pressurized air).

典型的には水圧は１５０ Ｐｓｉｇはとで空気圧は約５
０ Ｐｓｉｇであり相関容量は水１ガロン／分に対し空
気圧１立方フイ一ト／分またはこれ以下とする。Typically water pressure is 150 Psig and air pressure is approximately 5
0 Psig and the relative capacity is 1 cubic foot/minute of air pressure per gallon of water per minute or less.

本技術分野で公知であるように、雪を効果的につくる能
力は水温と大気の状態とに依存するので上記の数値より
いくらか大きい圧力を発生することができる圧力源を得
ることが好ましい、何故なら圧力は圧力装置の調整また
は弁１４．１６によって増減され、管１８を通って供給
される水の正確な圧力および管２０を通って供給される
空気または他の気体の正確な圧力が調節されてこのため
様々な状況下での最高限度の操作経済性が得られるから
である。As is known in the art, the ability to effectively make snow depends on water temperature and atmospheric conditions, so it is preferable to have a pressure source that can generate pressures somewhat greater than the above numbers. If the pressure is increased or decreased by a pressure device adjustment or valve 14.16, the exact pressure of the water supplied through the tube 18 and the exact pressure of the air or other gas supplied through the tube 20 is adjusted. This is because this leverage provides maximum operating economy under various circumstances.

第２．３，４図にも示される雪をつくる装置は、好都合
に得られる０℃付近の温度を有する水が通過する外側中
’２ｆＪｊｌ状チャンバ２４を実質的に含んでなる。The snow-making device, also shown in FIGS. 2.3 and 4, essentially comprises an outer chamber 24 through which water having a temperature of around 0 DEG C. is conveniently obtained.

水は、外側環状チャンバ２４から第４図に示されるよう
な輻射状の角度で中央領域へ一方向に向って延長する複
数の通路を通ってチャンバ２４７１）らノズル２６へ進
むので何ら作動部分を要することなく水に渦巻作用が与
えられる。The water passes from the outer annular chamber 24 through the chamber 2471) to the nozzle 26 through a plurality of passages extending in one direction at radial angles as shown in FIG. A swirling effect is given to the water without any need for it.

かくして水は渦巻中空心液体噴流となってノズル２６か
ら押し出される。The water is thus forced out of the nozzle 26 in a swirling hollow-core liquid jet.

中空水噴流が周囲の空気の中を通るとき衝撃波が生じ、
これがノズル面あるいはノズルの部近傍で薄シリンダ状
液体膜を小滴に粉砕する。When a hollow water jet passes through the surrounding air, a shock wave is created,
This breaks the thin cylindrical liquid film into droplets at or near the nozzle face.

このような装置は本技術分野で公知であり各方面から商
業的に入手可能である。Such devices are known in the art and commercially available from various sources.

中空円錐スプレーは、従来、小滴のほとんどが円錐パタ
ーンの外縁へ集中するスプレーとしてのものである。Hollow cone sprays are conventionally intended as sprays in which most of the droplets are concentrated on the outer edge of the cone pattern.

このパターンはノズルの軸線に関して対称的であり、は
っきりと画定されたスプレー角度を有している。This pattern is symmetrical about the nozzle axis and has a well-defined spray angle.

市場で入手可能なこのような装置のスプレー角度はノズ
ルおよび羽根（ｖａｎｅ）の形状および水圧と流速とに
依存して４５°ないし９０°の間で変る。The spray angle of such devices available on the market varies between 45° and 90° depending on the nozzle and vane geometry and the water pressure and flow rate.

雪をつくるためには、より大きな角度を使用することが
より微細でより均一なスプレーを生みだすので好ましい
が小さなスプレー角度のノズルでも雪はつくり出され得
る。For making snow, using a larger angle is preferred as it produces a finer, more uniform spray, but snow can also be made with a small spray angle nozzle.

本発明に従えば慣用の中空円錐水圧霧化スプレー装置が
たとえば金属のような材料からなる管３０の挿入によっ
て改良されており、この管３０の一端は加圧空気源１２
へ連結され他端３２は／グル２６近傍の位置で終端して
いる。In accordance with the present invention, a conventional hollow cone hydraulic atomizing spray device is modified by the insertion of a tube 30 made of a material such as metal, one end of which is connected to a source of pressurized air.
The other end 32 terminates at a position near the /glue 26.

管３０はノズル２６の軸線と軸方向に整合され、かつノ
ズル２６の直径に比較して十分に大きな直径を有してい
るので、装置が運転状態にあるときノズル２６に生ずる
渦巻水の環状層によって空気流量制限が与えられる。The tube 30 is axially aligned with the axis of the nozzle 26 and has a sufficiently large diameter compared to the diameter of the nozzle 26 so that the annular layer of swirling water that forms in the nozzle 26 when the device is in operation The air flow limitation is given by .

中空水円錐の渦巻内面は気体−水界面であり、これはノ
ズルを通過する気体の流れを制限する境界面として働き
、この結果気体を中空円錐の集中部で急速に加速する。The spiral inner surface of the hollow water cone is a gas-water interface, which acts as a boundary surface that restricts the flow of gas through the nozzle, thereby rapidly accelerating the gas in the concentrated portion of the hollow cone.

低温度気体流は、気体が出口ノズルの軸線に沿って前方
で膨張するとぎに生ずる。A cold gas flow occurs when the gas expands forward along the axis of the outlet nozzle.

十分な量の水がノズル２６の水の渦巻体の内面から取り
去られそして中空心水噴流の中央部に連行された小粒子
と結びつき氷核の生成に必要とされる水分を与える。Sufficient water is removed from the inner surface of the water volute of nozzle 26 and combines with the small particles entrained in the center of the hollow core water jet to provide the moisture needed for ice nucleation.

気体が出口ノズルを通り抜けて膨張する際の気体流の圧
縮を伴う気体温度降下は氷核の形成のために所望とされ
る以下の温度に達する。As the gas expands through the outlet nozzle, the gas temperature drop that accompanies the compression of the gas stream reaches a temperature below that desired for ice nucleation.

したがって気体の流れが水噴流の中空の中央を通り抜け
るとき水の小滴が結晶化して氷核を構成する。Thus, when the gas flow passes through the hollow center of the water jet, the water droplets crystallize and form ice nuclei.

生長している氷の結晶が、冷却された水の小滴を含む氷
点下雰囲気におかれると核形成は０．５℃より低い冷却
下で起ることが公知である。It is known that nucleation occurs at cooling below 0.5° C. when growing ice crystals are placed in a sub-zero atmosphere containing chilled water droplets.

類質同像核形成（ｉｓｏｍｏｒｐｈｉｃ ｎｕｃｌｅａ
ｔｉｏｎ ）として知られるこの現象は粗結晶の表面に
生長したデンドライトの分岐によって起こされると信じ
られている。isomorphic nucleus formation
This phenomenon, known as cation), is believed to be caused by the branching of dendrites that grow on the surface of coarse crystals.

類質同像核形成による氷核の形成はかく乱により増加す
ることも知られている。It is also known that the formation of ice nuclei by isomorphic nucleation is increased by disturbance.

したがってノズルを出た後も核形成に必要な全ての条件
が存在するので氷核形成と生長は水分を含む圧縮空気の
かく乱膨張噴流中で起り続ける。Therefore, after exiting the nozzle, ice nucleation and growth continue to occur in the agitated expanding jet of moist compressed air since all the conditions necessary for nucleation are present.

スプレーパターン中にある水小滴がノズル２６を数フィ
ート越えた大気中に放出されるまでに、水の小滴は小滴
の一部の蒸発により０℃以下に冷却され、氷核が多量に
スプレーの中央に形成されそして氷核の水スプレーとの
相互混合は水の小滴を結晶化して雪様の粒子を生ずる。By the time the water droplets in the spray pattern are ejected into the atmosphere several feet beyond the nozzle 26, the water droplets have cooled to below 0° C. due to evaporation of some of the droplets, and ice nuclei are abundant. The intermixing of ice nuclei formed in the center of the spray with the water spray crystallizes the water droplets to produce snow-like particles.

満足な質の雪をつくるためには、小滴を十分な時間過凍
結点にある雰囲気に保持して小滴の完全またはほぼ完全
な凍結をなさしめることである。To produce snow of satisfactory quality, the droplets are held in an atmosphere at the subfreezing point for a sufficient period of time to cause complete or near-complete freezing of the droplets.

第２，３図について説明すると、雪製造装置２２は外側
六辺面を有するボディ部材４０と、後方ねじ山付部分４
２とを含んでなる。2 and 3, the snowmaking device 22 includes a body member 40 having an outer hexagonal surface and a rear threaded portion 4.
2.

前方すなわちノーズ部分は、シリンダ状壁部４４および
テーパ付円錐後方部４６を含む出口ノズル２６を有して
いる。The forward or nose portion has an outlet nozzle 26 that includes a cylindrical wall portion 44 and a tapered conical rear portion 46 .

壁部４６の後端は壁４８によって画定されている中央シ
リンダ状孔と連通しており、この壁４８は水チャンバ２
４の外壁の役割を果している。The rear end of the wall 46 communicates with a central cylindrical bore defined by a wall 48, which is connected to the water chamber 2.
It plays the role of the outer wall of 4.

壁４８の後方部には雌螺子５０が設けられており、螺子
ピン５２の雄螺子と螺合している。A female screw 50 is provided at the rear portion of the wall 48 and is screwed into a male screw of a screw pin 52.

螺子ピン５２はシリンダ状壁５４によって画定される中
央貫通孔を有し前方部で開放している。The screw pin 52 has a central through hole defined by a cylindrical wall 54 and is open at the front.

外壁５６は環状チャンフグ２４の内壁部となる。The outer wall 56 becomes an inner wall portion of the annular pufferfish 24.

チャンバ２４は複数の孔５８を通じて螺子ピン５２の内
孔と連通している。Chamber 24 communicates with the inner bore of threaded pin 52 through a plurality of holes 58 .

螺子ピン５２の後端は第１図に示される導管１８、加圧
水源１０から水を搬送する管に都合よく連結している。The rear end of the threaded pin 52 conveniently connects to the conduit 18 shown in FIG. 1, a tube conveying water from the pressurized water source 10.

所望の水スプレーを発生させるために水分配部材６０が
設けられており、これは螺子ピン５２の内孔へ延長して
いる後部にボス６２を有している。A water distribution member 60 is provided to generate the desired water spray and has a boss 62 at the rear extending into the bore of the threaded pin 52.

水分配部材６０の前面６４は螺子ピン５２の締付けによ
って水路２８に沿ってボディ部材４０の後壁部に衝合し
ている。The front surface 64 of the water distribution member 60 abuts the rear wall of the body member 40 along the water channel 28 by tightening the screw pin 52.

第４図について述べると、水分配部材６０の前面は、Ｕ
字形状溝として形成された複数の流路を含んでおり、こ
のＵ字形状溝は内孔６Ｔの直径に対し接線をなす側壁６
６と、側壁６６と実質的に平行な側壁７０とを有してい
る。Referring to FIG. 4, the front surface of the water distribution member 60 is
The U-shaped groove includes a plurality of channels formed as grooves, and the U-shaped groove extends along the side wall 6 which is tangential to the diameter of the inner hole 6T.
6, and a side wall 70 substantially parallel to side wall 66.

水分配部材６０は前記したように、中空円錐スプレーを
与えるようにノズル製造業者によって提供される形状を
している。The water distribution member 60 is of the shape provided by the nozzle manufacturer to provide a hollow cone spray, as described above.

基本的な水圧霧化ノズルはデラバン製造社（Ｄｅｌ ａ
ｖａｎ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎい
からタイプＬ Ｄ Ａ （Ｔｙｐｅ ＬＤＡ ）として
入手可能でありノズル２６の直径の寸法は約０．１４〜
０．３８センチ（０，０５５〜０．１５０インチ）の範
囲で入手可能であり圧力は５００ Ｐｓｉｇ まで操作
可能である。The basic hydraulic atomization nozzle is manufactured by Delavan Manufacturing Co.
Van Manufacturing Company is available as Type LDA, and the diameter of the nozzle 26 is approximately 0.14~.
Available in a range of 0.38 centimeters (0.055 to 0.150 inches) and pressures can be operated up to 500 Psig.

雪の製造に対しては、１００ Ｐｓｉｇないし２００
Ｐｓｉｇの圧力が推奨され、最適圧力はノズルの寸法に
依存する。For snow production, 100 Psig to 200
A pressure of Psig is recommended, with the optimum pressure depending on the nozzle dimensions.

通則としては、ノズルが大きげれば大きい（ばど、適切
な寸法範囲の小滴を得るためにより高い圧力が必要とな
る。As a general rule, the larger the nozzle, the higher the pressure required to obtain droplets in the appropriate size range.

２００Ｐｓｉｇ以上の圧力はあまりにも細かい小滴をつ
くる傾向があり雪が形成されるべき面に落着せずに浮び
上ってしまう。Pressures above 200 Psig tend to create droplets that are too fine and cause the snow to float away instead of settling on the surface on which it should be formed.

より低い圧力はあまりにも大きな滴を正成し凍結困難と
なり、非常に小さなノズルを使用しないとベク雪（ｗｅ
ｔ ｓｎｏｗ） を生成することになり、また非常に
小さなノズルはノズルの小さな流路のため詰り、凍結、
および限定された流量能力の問題を生ずる。Lower pressures will form drops so large that they will be difficult to freeze, and unless a very small nozzle is used, snow will form.
t snow), and very small nozzles are prone to clogging, freezing, and
and the problem of limited flow capacity.

出口ノズル２６に空気を導入するために、内孔６７が水
分配部材６０に開けられていて、この内孔６７の直径は
、出口ノズル２６のシリンダー状壁部４４の直径とほぼ
同じになっている。In order to introduce air into the outlet nozzle 26 , a bore 67 is drilled in the water distribution member 60 , the diameter of which bore 67 is approximately the same as the diameter of the cylindrical wall 44 of the outlet nozzle 26 . There is.

たとえば銅のような適当な材料の管３０が水分配部材６
０の内孔に焼嵌めされて液密継手が与えられている。A tube 30 of a suitable material, such as copper, is used as the water distribution member 6.
It is shrink-fitted into the bore of 0 to provide a liquid-tight joint.

管３０の後端は、たとえば空気圧縮機のような加圧気体
源へ連通している。The rear end of tube 30 communicates with a source of pressurized gas, such as an air compressor.

管３０の前端３２は、好ましくは、管３０の壁がノズル
を通る水圧作用すなわち水の流れを干渉しない所まで前
方に位置決めされている。The forward end 32 of the tube 30 is preferably positioned so far forward that the wall of the tube 30 does not interfere with the hydraulic action or flow of water through the nozzle.

管３０を空気が流れない場合、前端３２は、空気の管３
０がないノズルのときと同じように、出口ノズル２６か
ら発生する中空円錐スプレーパターンまたは小滴の寸法
に認知されるほどの変化があってはならない。When no air flows through the tube 30, the front end 32 is connected to the air tube 3.
As with zero-free nozzles, there should be no appreciable change in the hollow cone spray pattern or droplet size emanating from the exit nozzle 26.

管３０の端３２が好ましい位置の後部に位置していても
、雪は製造され得るが高空気圧が必要とされる。Even if the end 32 of the tube 30 is located aft of the preferred location, snow may be produced but high air pressure is required.

、この）理由は、過背圧が水路のこの領；域に存在し、
中空円錐が完全には形成されないからであり、空気圧を
十分に高くしてこの圧力を克服して干渉水量を霧化しな
ければならないからである。The reason for this is that excessive backpressure exists in this region of the waterway;
This is because the hollow cone is not completely formed, and the air pressure must be high enough to overcome this pressure and atomize the interfering water volume.

もし管３０の端３２が出口ノズルのずっと前方に位置決
めされると、ノズルの水圧特性は干渉される。If the end 32 of tube 30 is positioned too far forward of the outlet nozzle, the hydraulic characteristics of the nozzle will be interfered with.

好ましい方法の形態は、空気管３０がノズルの水圧特性
を干渉することなしに限定隙間に物理的に適合するよう
にできるだけ大きいことと、端３２が、ノズル２６を通
る水の移動中空円錐を空気が貫通するとき最大膨張を起
すような十分な寸法であることである。The preferred method configuration is that the air tube 30 is as large as possible to physically fit into the confined gap without interfering with the hydraulic characteristics of the nozzle, and that the end 32 directs the air through the hollow cone of water movement through the nozzle 26. be of sufficient size to cause maximum expansion when penetrated.

管端３２を適正に位置させると、管３０内の圧力は、大
気に開放されると、水がノズルを通って流れているとき
、大気に対して僅かに正となるであろう。With the tube end 32 properly positioned, the pressure within the tube 30, when opened to the atmosphere, will be slightly positive relative to the atmosphere as water is flowing through the nozzle.

直径約０．２８センチ（約ｏ、ｉｉｏインチ）の出口ノ
ズル２６および外径的０．３１センチ（０，１２５イン
チ）の管３０を有する典型的な寸法の装置で環状チャン
バ２４の水圧が１５０ Ｐｓｉｇ、管３０内の空気圧が
約５０ Ｐｓｉｇでの、標準的な立方フィー１７分で表
わされる空気流は、直径開口的０．１５７センチ（約０
．０６２インチ）の制限で出口ノズル２６を通過する渦
巻噴流として好ましい態様として調節され、大きな直径
の管３０によってはもたらされない。In a typical sized device having an outlet nozzle 26 approximately 0.28 centimeters (approximately O,IIO inches) in diameter and a tube 30 having an outside diameter of 0.31 centimeters (0.125 inches), the water pressure in the annular chamber 24 is 150 mm. Psig, the air flow expressed in standard cubic feet of 17 minutes with an air pressure in tube 30 of about 50 Psig is approximately
．． 062 inches) limit and not provided by large diameter tubes 30.

圧力は氷がノズル２６を通過して出る際の水の渦巻作用
による水の流速に依存して僅かに正かまたは大気圧であ
る。The pressure may be slightly positive or atmospheric depending on the flow rate of the water due to the swirling action of the water as the ice exits through the nozzle 26.

壁４６に沿う水渦巻のシース（５ｈｅａｔｈ）はノズル
２６の直径の約１／４の厚さであり、ノズル２６の直径
の約１７２の最狭隆部で、ある直径を有して実質的開放
円形中央部を去る。The water swirl sheath (5heath) along wall 46 is about 1/4 the diameter of nozzle 26 thick and is substantially open at its narrowest ridge at about 172 diameters of nozzle 26. Leave the center of the circle.

開放中央領域の直径は小さな寸法のノズルのノズル直径
の約０．３から大きなノズルに対する０、７５を越える
ものまで変化する。The diameter of the open central region varies from about 0.3 of the nozzle diameter for small size nozzles to over 0.75 of the nozzle diameter for large nozzles.

直径はまた水圧によっても影響され特定のノズルに対す
る圧力が高くなればなるほど、開放上の直径は小さくな
る。The diameter is also influenced by water pressure; the higher the pressure for a particular nozzle, the smaller the diameter on the opening.

空気圧が管３０内で漸増すると、水のスプレー角度が漸
進的に狭くなる。As air pressure is progressively increased within tube 30, the water spray angle becomes progressively narrower.

出口ノズルの中空心を通る空気がない、約８０°のスプ
レー角度を有するノズルは、空気がたとえば５０ Ｐｓ
ｉｇで中空心を通って膨張させられると僅か約４５′の
スプレー角度を有するであろう。A nozzle with a spray angle of about 80°, with no air passing through the hollow core of the exit nozzle, will have a spray angle of about 80
When expanded through the hollow core at ig it will have a spray angle of only about 45'.

空気の影響は、空気が流れていないとき狭い角度のスプ
レーパターンを有するノズルにはほとんどないが全ての
場合、空気噴流はスプレー角度をいくらか減少するよう
に働く。The effect of air is less for nozzles that have a narrow angle spray pattern when no air is flowing, but in all cases the air jet acts to reduce the spray angle somewhat.

立方フィー１７分で表わされる空気の流速は管３０の直
径によってではなく、出口ノズル２６を通過する渦巻水
噴流の開口の領域によって制御される。The air flow rate, expressed in cubic feet, is controlled not by the diameter of the tube 30, but by the area of the opening of the swirling water jet passing through the outlet nozzle 26.

出口ノズルに生じる渦巻水の開口の直径によって決定さ
れる空気流量制限により最高限度空気速度と最低限度空
気温度とが、多数の非常に小さな水粒子が存在する領域
で達成される。Due to the air flow limitation determined by the diameter of the aperture of the swirling water created in the outlet nozzle, a maximum air velocity and a minimum air temperature are achieved in regions where a large number of very small water particles are present.

空気流に連行された微小粒子は氷核を形成するのに十分
な温度、少なくとも一１５℃（−４０℃にもなり得る）
、まで冷却されると、まず過冷却し、小さな氷の結晶の
核をつくり、空気が出口ノズルから出るとき、氷霧が生
じる。The microparticles entrained in the air stream reach a temperature sufficient to form ice nuclei, at least -15°C (can be as high as -40°C).
When the air is cooled to , it first supercools and nucleates small ice crystals, creating ice fog when the air exits the exit nozzle.

第１図を参照すると、中空円錐水スプレーの軸線に沿う
中央領域で高速空気流が生じ、これが十分な水粒子を運
び、１５ないし２０度の境界を有する円錐領域内に氷核
を形成する。Referring to FIG. 1, a high velocity air flow is generated in the central region along the axis of the hollow cone water spray, which carries sufficient water particles to form ice nuclei within the conical region having a 15 to 20 degree border.

スプレーの中央領域の状態は氷核生長を促す。Conditions in the central region of the spray encourage ice nucleation.

氷核が有効寸法と量とに増大すると、水スプレーの水粒
子は、雪の製造が可能なときの状態下で周囲大気への小
滴の一部の蒸発によって、同時的に過冷却される、すな
わち０℃以下の温度まで冷却される。As the ice nuclei increase in effective size and volume, the water particles of the water spray are simultaneously supercooled by evaporation of a portion of the droplets into the surrounding atmosphere under conditions when snow production is possible. , that is, it is cooled to a temperature of 0° C. or less.

出口ノズル２６の壁４４に沿う渦巻作用による回転速度
を与えられたスプレー小滴は水スプレーの水粒子に影響
を及ぼす乱膨張空気流中の生長しつつある氷核と混合す
る。The spray droplets given a rotational velocity by swirling along the wall 44 of the outlet nozzle 26 mix with the growing ice nuclei in the turbulent expanding air stream which affects the water particles of the water spray.

本技術分野で公知のように前記の工程が雪の形成に必要
な効果を生ずる。The foregoing steps, as known in the art, produce the effects necessary for snow formation.

１つのテストにおいて、本発明の方法および前記の装置
を使用して雪が製造され、この時の周囲空気温度は一２
℃で相対湿度は７５％であった。In one test, snow was produced using the method of the invention and the apparatus described above, and the ambient air temperature was -2.
℃ and the relative humidity was 75%.

この雪製造操作において水温は６℃で、ノズルでの圧縮
空気の温度は４℃であった。In this snowmaking operation, the water temperature was 6°C and the compressed air temperature at the nozzle was 4°C.

水圧は１５０Ｐｓｉｇで空気圧は５５ Ｐｓｉｇであっ
た。Water pressure was 150 Psig and air pressure was 55 Psig.

空気の水に対する比は、空気１立方フイートに対し水１
ガロン／分であった。The air to water ratio is 1 cubic foot of air to 1 water.
gallons per minute.

ノズル２６の直径は約０．２８センチ（０，１１０イン
チ）であり、改良する前の基本ノズルはデラバン製造社
の製品のモデル五ＬＤＡ−８０であった。The diameter of the nozzle 26 is approximately 0.28 centimeters (0.110 inches), and the basic nozzle before modification was a Model 5 LDA-80 manufactured by Delavan Manufacturing Company.

要約すると、本発明の雪製造装置は実際の使用の取付時
にノズルの位置での調整は不要である。In summary, the snowmaking device of the present invention does not require any adjustment in the nozzle position when installed in actual use.

装置の性質から水スプレー特性は、ハードウェア、ノズ
ルを通る水流速、出口ノズルの寸法、および加えられる
水圧によって定められ、このようなノズルは水の霧化と
計量機能とを固有に果す。Due to the nature of the device, the water spray characteristics are determined by the hardware, the water flow rate through the nozzle, the dimensions of the exit nozzle, and the applied water pressure; such nozzles inherently perform water atomization and metering functions.

氷核の形成は空気圧と、空気が通過する開口の寸法との
函数である圧縮空気の速度に関係し、流れる空気の量は
空気圧の函数である。Ice nucleation is related to the velocity of the compressed air, which is a function of the air pressure and the size of the aperture through which the air passes, and the amount of air flowing is a function of the air pressure.

特定の水流速の特定の寸法のノズ°ルに対しては空気流
路の直径は核形成により氷核をつくるのに要する十分な
低温を生じさせる十分大きな空気速度を発生するように
制定され、ノズルで適当な空気圧を保てばよいだけであ
る。For a particular sized nozzle at a particular water flow rate, the diameter of the air flow path is established to produce an air velocity large enough to produce a sufficiently low temperature to form ice nuclei by nucleation; All you have to do is maintain the appropriate air pressure at the nozzle.

空気量は他の点ではほとんど重要ではなく、圧縮空気の
消費は、水作動圧力が使われて空気が通過しなくてはな
らない比較的小直径中空心を展開するノズルを選択する
ことにより簡単に最低限度に保ち得る。Air volume is otherwise of little importance, and compressed air consumption is simplified by choosing a nozzle that deploys a relatively small diameter hollow core through which the water working pressure must be used and the air must pass. Can be kept to a minimum.

水の移動するシリンダー状シートによってつくられる制
限された空気流路は出口ノズルの壁によって制限され、
水が実質的に圧縮不能であるので、出口ノズルを通る空
気の計量を可能とする。The restricted air flow path created by the moving cylindrical sheet of water is restricted by the wall of the outlet nozzle,
Since water is substantially incompressible, it allows metering of air through the outlet nozzle.

このため空気流と水流の両者が、２つの流体を圧縮する
箇所で容易に制御されるシステム条件によって調整され
る。Both air flow and water flow are thus regulated by easily controlled system conditions at the point where the two fluids are compressed.

両流体のこの固有自調節特性は、共通ヘッダー（ｈｅａ
ｄｅｒ）によって給供される多数のノズルが通常の場合
使用されるであろうとき特に有利である。This inherent self-regulating property of both fluids is due to the common header (hea
This is particularly advantageous when a large number of nozzles supplied by the der) would normally be used.

ノズルを通る両流体の流れが安定であるのは、空気が実
質的に大気圧である箇所で導入されるのでかなり大きな
範囲にわたる水流の圧力変化が空気流に実質的影響を与
えないからである。The flow of both fluids through the nozzle is stable because the air is introduced at substantially atmospheric pressure, so pressure changes in the water stream over a fairly large range have no substantial effect on the air flow. .

同様にして、空気圧が広い範囲にわたって変化し得て、
水流またはスプレー特性に認知されるほど影響を与えず
水温の各種条件下での氷核を生ずるのに必要とされる流
量および流速の変化を確立する。Similarly, air pressure can vary over a wide range,
Establish the changes in flow rate and velocity required to produce ice nucleation under various conditions of water temperature without appreciably affecting water flow or spray characteristics.

本発明の主要な利点の１つは、氷核および雪にされる水
滴の両者の形成において、本発明は、ノズルでの空気圧
が供給される水圧より実質的に低い圧力を使用すること
である。One of the major advantages of the present invention is that in the formation of both ice kernels and water droplets that become snow, the present invention uses a pressure in which the air pressure at the nozzle is substantially lower than the water pressure supplied. .

また、使用される水の容量に対する使用される空気の容
量の比は、広く使用されている唯一の方法で必要とされ
るより実質的に少なくそしてそう広くは使われていない
他の新規な方法と比べて優るとも劣らないかまたは少な
い。Also, the ratio of the volume of air used to the volume of water used is substantially less than that required by the only widely used method and other novel methods that are not so widely used. Not as good as or less than.

氷核は中空粒子水スプレーパターンの内部で形成される
ので、十分な湿度と追加の水とが本質的に得られ形成さ
れた氷核が蒸発すなわち消散することなく数が増加しあ
る大きさになるであろうことが確実にし、したがって氷
核のより効果的生成があって、スプレー中の水圧で形成
された水滴をかなり効果的に雪に変える。Since ice nuclei form inside the hollow particle water spray pattern, sufficient humidity and additional water are essentially available to allow the formed ice nuclei to increase in number and to a certain size without evaporating or dissipating. This ensures that there will be more effective formation of ice nuclei, thus converting the water droplets formed by the water pressure in the spray into snow much more effectively.

水圧は水を霧化するために使用され、空気圧は氷核をつ
くるのに必要な範囲で使用されるだけであり、したがっ
て保守および操作上の問題がほとんどない簡易構造の小
さなユニットの使用を可能にする。Water pressure is used to atomize the water and air pressure is used only to the extent necessary to create ice kernels, thus allowing the use of small units of simple construction with few maintenance and operational issues. Make it.

雪を製造するのに適した寸法の水圧霧化ノズルは、雪結
晶の完全またはほぼ完全な凍結を可能とするのに必要な
時間、霧化された小滴を周囲の空気中に浮遊させるだけ
十分には射出しない。Hydraulic atomization nozzles sized appropriately for snow production simply suspend the atomized droplets in the surrounding air for the time necessary to allow complete or near-complete freezing of the snow crystals. It doesn't eject enough.

核形成のための十分低い温度を生じさせるほどの空気速
度を与えるに必要な空気は、十分な速度堕力を有し小滴
と、多量の過凍結周囲空気とを生起させ、小滴が地面に
落下する前にこの小滴を完全またはほぼ完全に凍結する
。The air required to provide air velocities that are low enough for nucleation has enough velocity-reducing force to generate droplets and a large amount of super-frozen ambient air, causing the droplets to fall to the ground. Freeze this droplet completely or almost completely before falling into the water.

このようにして、小滴を生じさせるため水圧霧化を使用
するほとんどの雪製造装置の場合のモーター駆動ファン
は本発明では不可欠なものではない。Thus, motor-driven fans, as in most snowmaking equipment that use hydraulic atomization to generate droplets, are not essential to the present invention.

しかしながら、形成される雪の分配をより確実に制御す
ることを所望とするならファンを使用してもよい。However, fans may be used if it is desired to better control the distribution of the snow that is formed.

以上本発明を特定の具体例について説明したが本発明は
図示し本明細書に詳述した具体例のみに限定されるもの
ではない。Although the present invention has been described above with reference to specific embodiments, the invention is not limited to the embodiments shown in the drawings and described in detail herein.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の雪製造方法の図式図である。 第２図は第１図のノズル装置の前端の図面である。 第３図は第２図のノズル装置の断面の立面図である。 第４図は水噴流が出口ノズルを通過するとき水噴流に中
空心すなわち中空円錐スプレーを与えるため水に回転運
動を付与する部材の前面図である。 １０・・・・・・加圧水源、１２・・・・・・加圧気体
源、２４・・・・・・中空環状チャンバ、２６・・・・
・・ノズル、２８・・・・・・水路、４０・・・・・・
ボディ部材、４６・・・・・・テーパを付けた円錐後方
部、６０・・・・・・水分配部材、６７・・・・・・内
子１FIG. 1 is a schematic diagram of the snow making method of the present invention. 2 is a view of the front end of the nozzle device of FIG. 1; FIG. 3 is a cross-sectional elevational view of the nozzle device of FIG. 2; FIG. FIG. 4 is a front view of a member that imparts rotational motion to the water to impart a hollow core or hollow cone spray to the water jet as it passes through the outlet nozzle. 10... Pressurized water source, 12... Pressurized gas source, 24... Hollow annular chamber, 26...
... Nozzle, 28 ... Waterway, 40 ...
Body member, 46... Tapered conical rear part, 60... Water distribution member, 67... Inner core 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 雪を製造する方法において、次の各段階；出口ノズ
ルと、該ノズルを通って水の渦巻流を発生させるための
装置とを有する雪製造装置を設げ；０℃以下の温度を有
する大気中に、該ノズルから、顕著な中空円錐状の水粒
子の流れをつくるような圧力および流量で、該装置へ０
℃以上で水を供給し； 実質的に気体流量を制限しないような充分大きな気体吐
出開口を有する気体供給通路を設け；該気体供給通路中
の開口の軸心を、該出口ノズルにおいて、渦巻水流の中
心近くへ位置させ、かつ、該中空円錐状の水粒子の流れ
の軸心の方向に沿って、実質的に該気体流量を向けるよ
うに通路の開口を指し向け、 ノズル中の渦巻水流の中心に向けて気体を高速に加速す
るように、充分な圧力および温度において、気体供給通
路へ気体を供給し、かくして、気体−水界面からの水粒
子を気体中に連行し、かつ連行された水粒子を結晶化し
；そして ノズルから、気体「連行され結晶化された水粒子および
液体水を吐出し、その際、結晶化された水粒子は円錐状
の水粒子の流れと相互作用して雪を発生することよりな
ることを特徴とする雪を製造する方法。[Claims] 1. A method for making snow, including the following steps: providing a snow making device having an outlet nozzle and a device for generating a swirling flow of water through the nozzle; 0 to the device at a pressure and flow rate that creates a pronounced hollow cone-shaped flow of water particles from the nozzle into an atmosphere having a temperature of
℃ or above; providing a gas supply passageway having a sufficiently large gas discharge opening so as not to substantially restrict the gas flow rate; and directing the axis of the opening in the gas supply passageway at the outlet nozzle to form a swirling water flow. and directing the opening of the passageway to direct the gas flow substantially along the axis of the flow of water particles in the hollow cone; Supplying gas to the gas supply passageway at sufficient pressure and temperature to accelerate the gas toward the center at a high velocity, thus entraining water particles from the gas-water interface into the gas and entraining them. crystallize the water particles; and expel gas-entrained crystallized water particles and liquid water from the nozzle, where the crystallized water particles interact with the conical stream of water particles to form snow A method of producing snow characterized by: generating snow.