JPH10185383A - 人工雪の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 観賞用に適した人工雪、すなわち、滞空時間
が長く、薄片状のひらひらと舞い降るような人工雪を効
率よく得ることができる人工雪の製造方法及び装置を提
供する。 【解決手段】 スノーホーン１の頭部１ｃに設けた液化
炭酸ガス噴出ノズル２から、スノーホーン１の本体部１
ｂの内面に沿って流れるように、液化炭酸ガスを放射状
に噴出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工雪の製造方法
及び装置に関し、詳しくは、各種イベントやアトラクシ
ョンに使用するのに好適な滞空時間の長い薄片状の人工
雪を製造するための方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】各種イ
ベントやアトラクション等における演出効果で人工的に
雪を降らせる場合は、視覚的に訴えられるように、でき
るだけ滞空時間が長いものであることが望ましく、ひら
ひらと舞い落ちるような性状の人工雪が望まれている。
しかし、従来の人工雪は、スキー場のゲレンデ等に雪を
堆積させることを主目的としているため、従来の人工雪
の製造技術では、ひらひらと舞い落ちるような観賞用の
人工雪を得ることはできなかった。このため、イベント
等で降雪状態を表現する場合には、例えばシャボン玉や
発泡スチロール，紙片等を雪の代用品として用いてい
た。

【０００３】一方、食品の凍結用等として、スノーホー
ン内に液化炭酸ガスを噴出させて断熱膨張させることに
より得られるスノー状ドライアイスが広く用いられてい
る。そして、このスノー状ドライアイスを効率良く得る
ために様々な構造の装置が提案されている。例えば、実
公昭５６−３３０９号公報及び実公昭５６−３３１０号
公報には、サイクロンと略同形状のスノーホーンを使用
し、該スノーホーンの接線方向から液化炭酸ガスを噴出
させる構造のものが、また、特開平６−２５７９３７号
公報には、スノーホーン内に突出したノズルから液化炭
酸ガスを旋回流で噴出させるものが、さらに、特開平６
−２９８５１３号公報には、スノーホーン内に突出した
噴出部に上下に対向するように配置したノズルから液化
炭酸ガスを噴出させるものがそれぞれ記載されている。

【０００４】しかし、これらのスノー状ドライアイスの
製造装置は、食品等を冷凍処理するために適した性状の
スノー状ドライアイスを得るためのものであって、スノ
ー状ドライアイスの収率向上や低騒音化等を目的として
いる。したがって、得られるスノー状ドライアイスは、
小さな粒状の、いわゆる粉雪状のものであって、これを
イベント等の人工雪として用いても視覚効果に乏しく、
滞空時間（存在時間）も短かいため、十分な演出効果を
得ることはできなかった。

【０００５】そこで本発明は、観賞用に適した人工雪、
すなわち、滞空時間が長く、薄片状のひらひらと舞い降
るような人工雪を効率よく得ることができる人工雪の製
造方法及び装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の人工雪の製造方法は、下端が開口し、頭部
内面を凹状曲面で形成した筒体内に液化炭酸ガスを噴出
させて断熱膨張させることにより、人工雪となるスノー
状ドライアイスを発生させる人工雪の製造方法であっ
て、前記液化炭酸ガスを、筒体頭部から筒体内面に沿う
ように放射状に複数方向に噴出させるとともに、筒体上
部では、前記液化炭酸ガスの各噴出流がそれぞれ独立し
て流れ、筒体下部で噴出流の一部が交わるようにするこ
とを特徴としている。

【０００７】さらに、本発明方法は、前記筒体の開口か
ら噴出する前記スノー状ドライアイスにガスを送風する
とともに、該送風するガスの風速を調節することにより
前記スノー状ドライアイスの大きさを調整することを特
徴としている。

【０００８】また、本発明の人工雪の製造装置は、下端
が開口し、頭部内面を凹状曲面で形成した筒体の頭部
に、該筒体内に液化炭酸ガスを噴出する液化炭酸ガス噴
出ノズルを設けるとともに、該液化炭酸ガス噴出ノズル
を、前記液化炭酸ガスが筒体頭部から筒体内面に沿うよ
うに放射状に噴出し、かつ、筒体上部では、前記液化炭
酸ガスの各噴出流がそれぞれ独立して流れ、筒体下部で
噴出流の一部が交わるように配置したことを特徴として
いる。

【０００９】さらに、本発明装置は、前記筒体の開口部
近傍に、風速を調節可能な送風手段を設けたこと、前記
送風手段が、前記液化炭酸ガス噴出ノズルに液化炭酸ガ
スを供給する経路に設けた気液分離器によって分離した
低温炭酸ガスを駆動源とする送風機を備えていること、
前記複数の液化炭酸ガス噴出ノズルを、前記筒体の頭部
内面に設けるとともに、前記液化炭酸ガスの噴出方向
を、頭部径方向に対して０〜９０度の角度に設定したこ
とを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面を参照して
さらに詳細に説明する。図１乃至図４は、本発明の第１
形態例を示すもので、図１は装置の全体構成を示す系統
図、図２は液化炭酸ガス噴出ノズルを筒体内部側から見
た正面図、図３は同じく液化炭酸ガス噴出ノズル部分を
示す縦断面図、図４は液化炭酸ガスの噴出流の状態を示
す説明図である。

【００１１】まず、図１に示すように、本形態例に示す
人工雪製造装置は、人工雪を発生させるための筒体（ス
ノーホーン）１と、該スノーホーン１内に液化炭酸ガス
を噴出する液化炭酸ガス噴出ノズル２と、液化炭酸ガス
の供給源である液化炭酸ガス貯槽３と、該液化炭酸ガス
貯槽３から前記液化炭酸ガス噴出ノズル２に至る液化炭
酸ガス供給経路４に設けた気液分離器５と、スノーホー
ン１の開口部１ａの側方に設けられた送風機６とを備え
ている。

【００１２】前記スノーホーン１は、円筒状の本体部１
ｂと、内面を凹状曲面で形成した頭部１ｃとからなるも
ので、前記液化炭酸ガス噴出ノズル２は、頭部１ｃの中
央に設けられている。この頭部１ｃの形状は、液化炭酸
ガス噴出ノズル２から噴出した液化炭酸ガスが、頭部１
ｃから本体部１ｂの内面に向かってスムーズに流れ、接
続部に生成したドライアイスが付着しないように、本体
部１ｂに接続する頭部１ｃの周縁部が円滑な曲面に形成
できる形状、例えば、半球状等のドーム形状にすること
が好ましい。

【００１３】前記液化炭酸ガス噴出ノズル２は、液化炭
酸ガスを噴出する噴出口２ａを９０度間隔で４個有する
ものであって、各噴出口２ａの方向は、該噴出口２ａか
ら噴出する液化炭酸ガスが、頭部１ｃの内面から本体部
１ｂの内面に沿って流れるように形成されている。さら
に、スノーホーン１と各噴出口２ａとは、図４にスノー
ホーン１の内面を展開した状態で示すように、各噴出口
２ａから噴出した液化炭酸ガスの噴出流Ａが、本体部１
ｂの上部では互いに独立した状態で流れ、本体部１ｂ下
部の開口部１ａの近傍で隣接する噴出流Ａの一部が交わ
って混合流Ｂを形成するように、それぞれの寸法や形状
が設定されている。

【００１４】上記構成の人工雪製造装置で人工雪を製造
する際には、まず、液化炭酸ガスの供給開始時に配管内
等でドライアイスが生成して閉塞することを防止するた
め、人工雪の製造運転に先立ち、液化炭酸ガス貯槽３の
蒸発ガス取出し弁３ａを開き、低温炭酸ガスを液化炭酸
ガス供給経路４や気液分離器５に供給し、これらを加圧
するとともに冷却する。次いで、液化炭酸ガス取出し弁
３ｂを開くとともに蒸発ガス取出し弁３ａを閉じ、液化
炭酸ガス貯槽３内の液化炭酸ガスの供給を開始する。

【００１５】液化炭酸ガス貯槽３から液化炭酸ガス供給
経路４に取出された液化炭酸ガスは、気液分離器５で蒸
発ガスを分離した後、保圧弁４ａで適当な圧力に減圧さ
れ、弁４ｂで流量調節されて前記液化炭酸ガス噴出ノズ
ル２に供給される。そして、液化炭酸ガス噴出ノズル２
からスノーホーン１の内部に噴出した液化炭酸ガスは、
断熱膨張により一部がスノー状ドライアイスとなり、ス
ノーホーン１の内面に沿って独立した整流状態で流れる
ことにより薄片状に成長する。さらに、開口部１ａの近
傍で隣接するスノー状ドライアイスの流れと交わって互
いに衝突し、より大きな薄片となって開口部１ａから噴
出し、モーター６ａで駆動される送風機６から送風され
た空気に乗って舞い落ちる。

【００１６】このように、スノーホーン１の内面に沿っ
て液化炭酸ガスを流すようにしたことにより、生成した
スノー状ドライアイスを落下の際の空気抵抗が大きい薄
片状に成長させることができ、滞空時間の長い人工雪を
得ることができる。

【００１７】また、スノーホーン１の近傍に送風機６を
設け、開口部１ａから噴出した薄片状のスノー状ドライ
アイス（人工雪）に送風することにより、開口部１ａ付
近の雰囲気の湿気とドライアイスの寒冷とにより発生す
る白煙を霧散させて消滅させることができ、白煙による
視界の悪化や見映えの低下を防止するとともに、噴出し
た人工雪を広範囲に飛散させることができる。

【００１８】さらに、送風機６からの風量や風速を調節
することにより、人工雪の雪片の大きさを、例えば８〜
６０ｍｍ程度の範囲で調整することができ、同時に人工
雪の飛散範囲も調整することができる。

【００１９】また、前記気液分離器５で蒸発ガスを分離
した液化炭酸ガスを液化炭酸ガス噴出ノズル２に供給す
ることにより、脈動を抑えて安定した状態で人工雪を製
造することができる。

【００２０】図５乃至図７は、本発明の第２形態例を示
すもので、図５は装置の全体構成を示す系統図、図６は
液化炭酸ガス噴出ノズルを筒体内部側から見た正面図、
図７は同じく液化炭酸ガス噴出ノズル部分を示す縦断面
図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例
装置における構成要素と同一の構成要素にはそれぞれ同
一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００２１】本形態例に示す人工雪製造装置は、前記同
様のスノーホーン１の頭部１ｃに複数の液化炭酸ガス噴
出ノズル２を設けたもので、この複数の液化炭酸ガス噴
出ノズル２は、頭部１ｃにおける同心円上に等間隔（９
０度間隔）で設けられている。また、各液化炭酸ガス噴
出ノズル２には、それぞれ１個の噴出口２ａが設けられ
ており、該噴出口２ａは、頭部１ｃの径方向に向けて液
化炭酸ガスを噴出するように設定されている。

【００２２】このように、液化炭酸ガス噴出ノズル２
は、該ノズル２に設けた噴出口２ａの数やスノーホーン
１の大きさなどに応じて、スノーホーン１の頭部１ｃに
複数個を配設することが可能であり、複数個の液化炭酸
ガス噴出ノズル２を設けた場合でも、液化炭酸ガスの噴
出流を、上述のようにスノーホーン１の内面に沿うよう
に形成することにより、人工雪に適した薄片状の雪片を
得ることができる。

【００２３】図８及び図９は、本発明の第３形態例を示
すもので、図８は液化炭酸ガス噴出ノズルを筒体内部側
から見た正面図、図９は同じく液化炭酸ガス噴出ノズル
部分を示す縦断面図である。本形態例では、前記第２形
態例と同様にスノーホーン１の頭部１ｃに４個の液化炭
酸ガス噴出ノズル２を設けるにあたり、対向配置された
２個の液化炭酸ガス噴出ノズル２の噴出口２ａの噴出方
向を、一方（図８において左右の噴出口２ａ）は前記同
様に頭部１ｃの径方向に配置し、他方（図８において上
下の噴出口２ａ）は頭部１ｃの径方向に対して所定角度
傾けて配置したものである。

【００２４】このように、一部の液化炭酸ガス噴出ノズ
ル２の噴出口２ａの噴出方向を、頭部１ｃの径方向に対
して所定角度傾けることにより、前記図４に示した液化
炭酸ガスの噴出流Ａの開口部１ａ近傍における混合流Ｂ
の状態を変化させることができ、スノーホーン１の形状
や液化炭酸ガスの噴出速度等に応じて噴出口２ａからの
液化炭酸ガスの噴出方向を調節することにより、最適な
状態で人工雪を製造することができる。

【００２５】また、頭部１ｃの径方向に対する噴出口２
ａの噴出方向の角度は、スノーホーン１の形状、特に本
体部１ｂの長さや径に、あるいは噴出口２ａから噴出す
る液化炭酸ガスの広がり角度等によって異なるが、通常
は、頭部１ｃの径方向に対して９０度以下、好ましくは
４５度以下にすることが望ましい。すなわち、径方向に
対する角度を大きくすると、噴出口２ａから開口部１ａ
までの液化炭酸ガスの流れの長さを長くでき、混合流Ｂ
におけるスノー状ドライアイスの成長も促進できるの
で、スノーホーン１の小型化を図ることができるが、角
度が大きくなり過ぎると、スノーホーン１内で液化炭酸
ガス（スノー状ドライアイス）の旋回流が顕著になりス
ノー状ドライアイスの成長を妨げることになる。

【００２６】したがって、前記角度は、複数の噴出口２
ａにおいて、それぞれ０〜４５度の範囲に設定すること
が好ましい。なお、全ての噴出口２ａを同方向に同角度
で設置することもでき、隣接する噴出口２ａ同士が向き
合うように傾けて設置することもできる。

【００２７】図１０は、本発明の第３形態例を示す系統
図である。本形態例は、前記送風機６の駆動源として、
前記気液分離器５で分離した低温炭酸ガスを駆動源とし
たものである。すなわち、気液分離器５から保圧弁５ａ
を介して放出される低温炭酸ガスの圧力を減圧弁５ｂで
適当な圧力に減圧した後、送風機６のファン６ｂを駆動
するエアーモーター６ｃに供給し、この低温炭酸ガスに
よりエアーモーター６ｃを介してファン６ｂを駆動する
ように形成したものである。

【００２８】また、図１１は、本発明の第４形態例を示
す系統図であって、前記送風機６を設けずに、前記気液
分離器５で分離した低温炭酸ガスを、減圧弁５ｂで適当
な圧力に減圧した後、スノーホーン１の開口部１ａから
噴出する人工雪に向けて吹出部６ｄから直接送風するよ
うに形成したものである。

【００２９】上記両形態例に示すように、気液分離器５
で分離した低温炭酸ガスを利用して送風することによ
り、電力を消費することなく送風することができ、装置
構成の簡略化と運転コストの低減が図れる。

【００３０】なお、前記スノーホーン１や気液分離器
５、送風機６等は、一つのケーシング内に収納するよう
にしてもよく、適当な支持部材を介して所定位置に設置
するようにしてもよい。また、スノーホーン１は、軸線
を鉛直方向にして設置することが好ましいが、適度に傾
斜させて設置することもできる。さらに、スノーホーン
１の本体部１ｂの形状は、図１に示すようなストレート
な円筒状のものに限らず、開口部１ａを絞った形状にす
ることもでき、開口部１ａを適度に絞ることにより、外
気の侵入、即ち熱侵入を抑えることができ、生成したド
ライアイスの昇華を効果的に抑制できる。

【００３１】また、前記液化炭酸ガス噴出ノズル２の噴
出口２ａの口径等は、人工雪の製造量等に応じて決定す
ることができる。さらに、複数の液化炭酸ガス噴出ノズ
ル２を設ける場合は、前述のように、これらを頭部１ｃ
の同心円上に等間隔で設けることが好ましいが、ランダ
ムに設けるようにしてもよく、噴出能力が異なるものを
組合わせて用いることも可能である。

【００３２】

【実施例】

実施例１ 前記第２形態例に示す構成の人工雪製造装置を用いて人
工雪の製造実験を行った。スノーホーンは、全長１００
０ｍｍ、外径２１５．３ｍｍであり、同心円上に９０度
間隔で配置した４個の液化炭酸ガス噴出ノズルには、直
径１ｍｍの噴出口を設け、噴出方向は頭部の径方向とし
た。なお、実験は、常温の室内で行った。

【００３３】各液化炭酸ガス噴出ノズルに、圧力２０ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 、温度−２０℃の液化炭酸ガスを全体で毎
分３ｋｇで供給したところ、薄片状で最大寸法が６０ｍ
ｍを超える極めて大きなスノー状ドライアイスが得られ
た。このスノー状ドライアイスからなる雪片は、滞空時
間が長く、ひらひらと舞い降るような状態で落下し、自
然降雪感に近いものであり、イベントやアトラクショ
ン、映画等の背景として用いるのに好適な観賞用人工雪
を得ることができた。

【００３４】また、スノーホーンの開口部からは、上記
人工雪と共に白煙が噴出したが、送風機６から毎秒５〜
８ｍの風速で送風することにより、白煙を略完全に消滅
させることができた。さらに、風速が毎秒５ｍのときの
雪片の最大寸法は６０ｍｍ、同様に、風速が毎秒６ｍで
は５２ｍｍ、毎秒７ｍでは４８ｍｍ、毎秒８ｍでは４３
ｍｍとなり、状況に応じた大きさの雪片を得ることがで
きた。また、風速に応じて降雪範囲も変化し、風速を高
めることにより、降雪範囲を拡大させることができた。

【００３５】実施例２ 全長５００ｍｍ、外径１３９．８ｍｍのスノーホーンを
用い、直径１ｍｍの噴出口を１個有する４個の液化炭酸
ガス噴出ノズル（実施例１と同じもの）を図８に示すよ
うにして配置し、液化炭酸ガスの噴出方向を、頭部の径
方向に対して０〜９０度まで変化させて実験を行った。
液化炭酸ガスは、前記同様に、圧力２０ｋｇｆ／ｃ
ｍ² 、温度−２０℃のものを毎分３ｋｇで供給した。

【００３６】その結果、角度が０度の場合（図６に相
当）の雪片の最大寸法は、約１５ｍｍであり、スノーホ
ーンの相違により、実施例１より小さなものしか得られ
なかった。しかし、角度を４５度にすると、最大６２ｍ
ｍの雪片が得られ、小型のスノーホーンを用いても十分
な大きさの雪片が得られることが確認できた。１度から
９０度まで適当な間隔で角度を変えて実験を行った結
果、１〜４５度範囲で大きな雪片が得られたが、４５度
を超えると得られる雪片が急速に小さくなり、９０度で
は最大１０ｍｍとなった。

【００３７】比較例 前記特開平６−２５７９３７号公報記載の構造の装置を
用いてスノー状ドライアイスを製造した。スノーホーン
の大きさや液化炭酸ガスの供給条件等は、実施例１と略
同じとした。その結果、得られたスノー状ドライアイス
は、小さな粒状のものであり、液化炭酸ガスの供給条件
等を変化させても最大寸法１０ｍｍを超えるものは得ら
れなかった。さらに、表面積が小さいために直線的に落
下してしまい、ひらひらと舞い降る状態は得られなかっ
た。さらに、常温の室内では昇華しやすく、噴出後数ｍ
落下した時点でほとんどが昇華してしまった。すなわ
ち、従来装置から得られるスノー状ドライアイスは、イ
ベント等における観賞用人工雪としては全く適していな
いことが確認できた。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各種イベントやアトラクションの背景等に使用するのに
好適な滞空時間の長い薄片状の人工雪を効率よく得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１形態例を示す系統図である。

【図２】 液化炭酸ガス噴出ノズルを筒体内部側から見
た正面図である。

【図３】 同じく液化炭酸ガス噴出ノズル部分を示す縦
断面図である。

【図４】 液化炭酸ガスの噴出流の状態を示す説明図で
ある。

【図５】 本発明の第２形態例を示す系統図である。

【図６】 液化炭酸ガス噴出ノズルを筒体内部側から見
た正面図である。

【図７】 同じく液化炭酸ガス噴出ノズル部分を示す縦
断面図である。

【図８】 本発明の第３形態例を示すもので、液化炭酸
ガス噴出ノズルを筒体内部側から見た正面図である。

【図９】 同じく液化炭酸ガス噴出ノズル部分を示す縦
断面図である。

【図１０】 本発明の第３形態例を示す系統図である。

【図１１】 本発明の第４形態例を示す系統図である。

【符号の説明】

１…スノーホーン（筒体）、１ａ…開口部、１ｂ…本体
部、１ｃ…頭部、２…液化炭酸ガス噴出ノズル、２ａ…
噴出口、３…液化炭酸ガス貯槽、４…液化炭酸ガス供給
経路、５…気液分離器、６…送風機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥海 誠 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 鈴木 俊康 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端が開口し、頭部内面を凹状曲面で形
   成した筒体内に液化炭酸ガスを噴出させて断熱膨張させ
   ることにより、人工雪となるスノー状ドライアイスを発
   生させる人工雪の製造方法であって、前記液化炭酸ガス
   を、筒体頭部から筒体内面に沿うように放射状に複数方
   向に噴出させるとともに、筒体上部では、前記液化炭酸
   ガスの各噴出流がそれぞれ独立して流れ、筒体下部で噴
   出流の一部が交わるようにすることを特徴とする人工雪
   の製造方法。
2. 【請求項２】 前記筒体の開口から噴出する前記スノー
   状ドライアイスにガスを送風するとともに、該送風する
   ガスの風速を調節することにより前記スノー状ドライア
   イスの大きさを調整することを特徴とする請求項１記載
   の人工雪の製造方法。
3. 【請求項３】 下端が開口し、頭部内面を凹状曲面で形
   成した筒体の頭部に、該筒体内に液化炭酸ガスを噴出す
   る液化炭酸ガス噴出ノズルを設けるとともに、該液化炭
   酸ガス噴出ノズルを、前記液化炭酸ガスが筒体頭部から
   筒体内面に沿うように放射状に噴出し、かつ、筒体上部
   では、前記液化炭酸ガスの各噴出流がそれぞれ独立して
   流れ、筒体下部で噴出流の一部が交わるように配置した
   ことを特徴とする人工雪の製造装置。
4. 【請求項４】 前記筒体の開口部近傍に、風速を調節可
   能な送風手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の
   人工雪の製造装置。
5. 【請求項５】 前記送風手段は、前記液化炭酸ガス噴出
   ノズルに液化炭酸ガスを供給する経路に設けた気液分離
   器によって分離した低温炭酸ガスを駆動源とする送風機
   を備えていることを特徴とする請求項４記載の人工雪の
   製造装置。
6. 【請求項６】 前記複数の液化炭酸ガス噴出ノズルを、
   前記筒体の頭部内面に設けるとともに、前記液化炭酸ガ
   スの噴出方向を、頭部径方向に対して０〜９０度の角度
   に設定したことを特徴とする請求項３記載の人工雪の製
   造装置。