(57)【要約】【課題】ノズルから吐出した氷粒子のスラリー化を抑制できる高効率な降雪システムを提供する。【解決手段】筒状部と、水を吐出するように構成された水吐出部とを含み、前記筒状部に流入した気体と前記水吐出部から吐出された前記水とを混合して前記水を氷粒子に相変化させるように構成されたノズルと前記ノズルから吐出された前記氷粒子及び前記気体が流入するように配置されたタービンと、を備え、前記タービンの出口から前記気体とともに前記氷粒子を人工雪として吐出するように構成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状部と、水を吐出するように構成された水吐出部とを含み、前記筒状部に流入した気体と前記水吐出部から吐出された前記水とを混合して前記水を氷粒子に相変化させるように構成されたノズルと、
前記ノズルから吐出された前記氷粒子及び前記気体が流入するように配置されたタービンと、
を備え、
前記タービンの出口から前記気体とともに前記氷粒子を人工雪として吐出するように構成された、降雪システム。
【請求項２】
前記タービンの出口に設けられ、前記氷粒子の移動を案内する案内部を更に備える、請求項１に記載の降雪システム。
【請求項３】
前記案内部は、下流側に向かうにつれて流路面積が拡大するように構成された、請求項２に記載の降雪システム。
【請求項４】
前記降雪システムは、前記案内部の流路面積を調節可能な流路面積調節部を更に備える、請求項２又は３に記載の降雪システム。
【請求項５】
前記タービンの回転数を調節するためのタービン回転数調節部を更に備える、請求項１乃至４の何れか１項に記載の降雪システム。
【請求項６】
前記タービンに連結され、前記タービンの動力を回収可能な被駆動機を更に備える、請求項１乃至５の何れか１項に記載の降雪システム。
【請求項７】
前記被駆動機は、プロペラを含む、請求項６に記載の降雪システム。
【請求項８】
前記筒状部は、下流側に向かうにつれて流路面積が縮小する先細部を含む、請求項１乃至７の何れか１項に記載の降雪システム。
【請求項９】
前記筒状部は、前記先細部の下流側に、下流側に向かうにつれて流路面積が拡大する末広部を含む、請求項８に記載の降雪システム。
【請求項１０】
前記水吐出部に前記水を送るためのポンプを更に備える、請求項１乃至９の何れか１項に記載の降雪システム。
【請求項１１】
前記気体を圧縮するための圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記気体を冷却するための冷却器と、
前記冷却器における前記気体の出口と前記ノズルとを接続する冷却気体供給ラインと、
を更に備える、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の降雪システム。
【請求項１２】
前記圧縮機は、前記ノズルの出口における前記気体の流速が選音速以上となるように前記気体を圧縮するように構成された、請求項１１に記載の降雪システム。
【請求項１３】
前記ノズルは、
下流側に向かうにつれて流路面積が縮小する先細部と、
下流側に向かうにつれて流路面積が拡大する末広部と、
を含む先細末広形状を有しており、
前記圧縮機は、前記ノズルの出口における前記気体の流速が超音速となるように前記気体を圧縮するように構成された、請求項１２に記載の降雪システム。
【請求項１４】
前記圧縮機は、大気を吸気するように構成された、請求項１１乃至１３の何れか１項に記載の降雪システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、降雪システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水を氷に相変化させる技術として、冷凍サイクルを用いた冷凍システムが知られている。特許文献１には、空気の循環路に、空気圧縮機、この圧縮機で得られた圧縮空気を系外の熱媒を用いて冷却する圧縮空気冷却器、この冷却器を通過した空気を膨張させて低温空気を得るための空気膨張装置、およびこの膨張装置を通過した低温空気を用いて製氷するための製氷用熱交換器が空気流れの順に配置された、空気式製氷装置が開示されている。この装置は、熱媒やブラインを用いないで氷利用施設の製氷をより効率よく行うために、空気膨張装置に入る前の空気と製氷用熱交換器を通過した空気とを熱交換するための熱回収用熱交換器をさらに備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２６８１４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、高速に製氷又は製雪を行うニーズに対して、ノズルでの気体の膨張及び気体の流れの高速化に伴う静温低下を利用した手法が有効である。
【０００５】
しかしながら、この手法は、ノズルから吐出された後で気体が拡散して減速するため、全温回復に向かって温度が上昇して氷粒子が溶けやすく、氷粒子がスラリー化しやすい。また、ノズル入口の温度を下げることにより氷粒子のスラリー化を抑制することも考えられるが、冷却のための動力が増加してサイクル効率が低下してしまう。
【０００６】
この点、特許文献１には、ノズルから吐出した氷粒子のスラリー化の抑制とサイクル効率の低下の抑制とを両立するための知見については何ら開示されていない。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ノズルから吐出した氷粒子のスラリー化を抑制できる高効率な降雪システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る降雪システムは、
筒状部と、水を吐出するように構成された水吐出部とを含み、前記筒状部に流入した気体と前記水吐出部から吐出された前記水とを混合して前記水を氷粒子に相変化させるように構成されたノズルと、
前記ノズルから吐出された前記氷粒子及び前記気体が流入するように配置されたタービンと、
を備え、
前記タービンの出口から前記気体とともに前記氷粒子を人工雪として吐出するように構成される。
【０００９】
上記（１）に記載の降雪システムによれば、ノズルで生成される高速の空気流れの運動エネルギー及び氷粒子の運動エネルギー（ノズルが氷粒子及び空気に加えて氷化されなかった水滴を吐出する場合には、ノズルから吐出された氷粒子の運動エネルギー、空気の運動エネルギー及び水滴の運動エネルギー）をタービン動翼を介してタービンの回転エネルギーに変換してエネルギーを回収することにより、降雪システムのシステム効率を向上させることができる。
【００１０】
また、ノズルから吐出された高速の空気流れの運動エネルギーをタービン動翼で回収することによって、全温回復を抑制して空気流れの低温状態を維持できるため、ノズルから吐出された氷粒子のスラリー化を抑制することができる。さらに、タービンの排気の残存運動量を利用して氷粒子を遠方に降雪させることが可能となる。なお、タービンには、ノズルから吐出された氷粒子及び気体に加えて、水吐出部から吐出されて氷粒子に相変化しなかった水が流入してもよく、この場合、タービンは、ノズルから吐出された氷粒子、水及び気体の運動エネルギーを回収することができる。
【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の降雪システムにおいて、
前記タービンの出口に設けられ、前記氷粒子の移動を案内する案内部を更に備える。
【００１２】
上記（２）に記載の降雪システムによれば、タービンから吐出された氷粒子の移動方向や降雪範囲を案内部によって設定することができる。
【００１３】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の降雪システムにおいて、
前記案内部は、下流側に向かうにつれて流路面積が拡大するように構成される。
【００１４】
上記（３）に記載の降雪システムによれば、また、案内部がディフューザとして機能してタービン効率を向上することができるとともに、タービンの排気の流速を低減して近傍へ降雪させることが可能となる。
【００１５】
（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）に記載の降雪システムにおいて、
前記降雪システムは、前記案内部の流路面積を調節可能な流路面積調節部を備える。
【００１６】
上記（４）に記載の降雪システムによれば、案内部の流路面積を小さくすると、降雪システムの降雪距離を大きくすることができ、降雪範囲を狭い範囲に集中することができる。また、案内部の流路面積を大きくすると、降雪システムの降雪距離を小さくすることができ、降雪範囲を広い範囲に拡大することができる。したがって、降雪システムを移動させることなく降雪範囲及び降雪距離を調節することができ、雪の性状の悪化を抑制しつつシステム効率を向上することができる。
【００１７】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかに記載の降雪システムにおいて、
前記タービンの回転数を調節するためのタービン回転数調節部を更に備える。
【００１８】
タービンに供給する空気の温度や圧力を圧縮機によって調節することでも降雪システムの降雪距離を調整することが可能であるが、この場合、雪の性状に与える影響が大きくなりやすい。この点、上記（５）のようにタービンの回転数を調節することにより、雪の性状に与える影響を低減しつつ、高い応答速度で降雪距離を変更することができる。また、降雪システムを移動させることなく降雪距離を調節することができる。
【００１９】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか１項に記載の降雪システムにおいて、
前記タービンに連結され、前記タービンの動力を回収可能な被駆動機を更に備える。
【００２０】
上記（６）に記載の降雪システムによれば、タービンの動力を被駆動機の動力として利用することにより、高効率な降雪システムを実現することができる。
【００２１】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載の降雪システムにおいて、
前記被駆動機は、プロペラを含む。
【００２２】
上記（７）に記載の降雪システムによれば、降雪システムのタービンにプロペラを連結してドローンを構成することにより、プロペラが生成する下降流による送気がタービンの排気に加わって、タービンから排出された氷粒子を効果的に拡散することができる。このため、降雪システムの降雪距離及び降雪範囲を効果的に広げることができる。
【００２３】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかに記載の降雪システムにおいて、
前記筒状部は、下流側に向かうにつれて流路面積が縮小する先細部を含む。
【００２４】
上記（８）に記載の降雪システムによれば、気体の流れを加速して上述の気液混合による水滴の微細化の効果を高めて、水滴の氷化を促進することができる。
【００２５】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の降雪システムにおいて、
前記筒状部は、前記先細部の下流側に、下流側に向かうにつれて流路面積が拡大する末広部を含む。
【００２６】
上記（９）に記載の降雪システムによれば、末広部で気体を膨張させて気体の温度を低下させるとともに、ノズルの出口における気体流れの速度を効率よく遷音速又は超音速とすることができる。したがって、気液混合によって水滴を効果的に微細化して、水吐出部から吐出された水滴の評価を促進することができる。
【００２７】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかに記載の降雪システムにおいて、
前記水吐出部に前記水を送るためのポンプを更に備える。
【００２８】
上記（１０）に記載の降雪システムによれば、水を加圧することによって、ノズルから吐出される水滴の微細化を促進し、水滴の表面積の総和を増加させて水滴の氷化を促進するとともに良好な性状の氷粒子を生成することができる。
【００２９】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れかに記載の降雪システムにおいて、
前記気体を圧縮するための圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された前記気体を冷却するための冷却器と、
前記冷却器における前記気体の出口と前記ノズルとを接続する冷却気体供給ラインと、
を更に備える。
【００３０】
上記（１１）に記載の降雪システムによれば、圧縮機で圧縮された空気は、冷却器で冷却された後に、冷却気体供給ラインを通ってノズルに供給される。これにより、高圧で低温の気体をノズルに供給することができるため、水の氷化を効果的に促進することができる。
【００３１】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）に記載の降雪システムにおいて、
前記圧縮機は、前記ノズルの出口における前記気体の流速が選音速以上となるように前記気体を圧縮するように構成される。
【００３２】
上記（１２）に記載の降雪システムによれば、水吐出部から吐出された水滴と遷音速以上の流速を有する気体との気液混合によって水滴を微細化し、効率的に氷粒子に相変化させることができる。
【００３３】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）に記載の降雪システムにおいて、
前記ノズルは、
下流側に向かうにつれて流路面積が縮小する先細部と、
下流側に向かうにつれて流路面積が拡大する末広部と、
を含む先細末広形状を有しており、
前記圧縮機は、前記ノズルの出口における前記気体の流速が超音速となるように前記気体を圧縮するように構成される。
【００３４】
上記（１３）に記載の降雪システムによれば、水吐出部から吐出された水滴と超音速の流速を有する気体との気液混合によって水滴を微細化し、効率的に氷粒子に相変化させることができる。
【００３５】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１１）乃至（１３）の何れかに記載の降雪システムにおいて、
前記圧縮機は、大気を吸気するように構成される。
【００３６】
上記（１４）に記載の降雪システムによれば、大気を用いたシンプルな製雪サイクルを実現することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、ノズルから吐出した氷粒子のスラリー化を抑制できる高効率な降雪システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一実施形態に係る降雪システム２の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示した降雪システム２の具体的な構成例を説明するための模式図である。
【図３】流路面積調節部３０の構成例を説明するための模式図である。
【図４】他の実施形態に係る降雪システム２の概略構成を示す模式図である。
【図５】被駆動機５６の具体的な構成の一例を示す図である。
【図６】被駆動機５６の具体的な構成の一例を示す図である。
【図７】被駆動機５６の具体的な構成の一例を示す図である。
【図８】被駆動機５６の具体的な構成の一例を示す図である。
【図９】被駆動機５６の具体的な構成の一例を示す図である。
【図１０】被駆動機５６の具体的な構成の一例を示す図である。
【図１１】他の実施形態に係る降雪システム２の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００４０】
図１は、一実施形態に係る降雪システム２の概略構成を示す模式図である。
図１に示す降雪システム２は、空気（気体）を圧縮するための圧縮機４と、圧縮機４で圧縮された空気を冷却するための冷却器６と、水を氷粒子（雪）に相変化させて吐出するように構成されたノズル８と、ノズル８から吐出された氷粒子及び空気が流入するように配置されたタービン１０と、を備える。圧縮機４で圧縮された空気は、圧縮空気供給ライン１２（圧縮気体供給ライン）を通って冷却器６に導かれ、熱交換器として構成された冷却器６で空気、水又はその他の冷媒との熱交換により冷却された後、冷却空気供給ライン１３（冷却気体供給ライン）を通ってノズル８の空気入口１６に導かれる。なお、本明細書では、「氷粒子」、「雪」及び「人工雪」は同義である。
【００４１】
図示する形態では、ノズル８は、筒状部１４と、水を筒状部１４内に吐出するように構成された水吐出部１５とを含み、冷却空気供給ライン１３から筒状部１４に流入した空気と水吐出部１５から吐出された水とを混合して、水吐出部１５から吐出された水を氷粒子に相変化させるように構成される。水吐出部１５は、筒状部１４内で水を噴霧するように構成されており、水吐出部１５から吐出された水滴は、筒状部１４内の高速の空気流れで気流せん断による気液混合が促進されて微細化し、水滴の表面積の総和が増加する。これにより、水吐出部１５から吐出された水と空気入口１６から供給された空気とがノズル８内で直接熱交換を行い、水吐出部１５から吐出された水滴の氷化が促進される。なお、ノズル８は、氷粒子及び空気のみを吐出してもよいし、氷粒子及び空気に加えて、氷化されなかった水滴を吐出してもよい。
【００４２】
タービン１０は、ノズル８から吐出された氷粒子の運動量及び空気の運動量を回収するための複数のタービン動翼１８を含み、タービン１０の出口１０ａから空気とともに氷粒子を人工雪として吐出するように構成される。ノズル８が氷粒子及び空気に加えて氷化されなかった水滴を吐出する場合には、タービン１０は、ノズル８から吐出された氷粒子の運動量、空気の運動量及び水滴の運動量をタービン動翼１８を介して回収する。図示する形態では、タービン動翼１８の圧力面１８ａがノズル８の出口１０ａを向いており、タービン動翼１８の圧力面１８ａが氷粒子から受け取る運動量の総量が、タービン動翼１８の負圧面１８ｂが氷粒子から受け取る運動量の総量よりも大きくなるように、タービン動翼１８が配置されている。
【００４３】
かかる構成によれば、ノズル８で生成される高速の空気流れの運動エネルギー及び氷粒子の運動エネルギー（ノズル８が氷粒子及び空気に加えて氷化されなかった水滴を吐出する場合には、ノズル８から吐出された氷粒子の運動エネルギー、空気の運動エネルギー及び水滴の運動エネルギー）をタービン動翼１８を介してタービン１０の回転エネルギーに変換してエネルギーを回収することにより、降雪システム２のシステム効率を向上させることができる。
【００４４】
また、ノズル８から吐出された高速の空気流れの運動エネルギーをタービン動翼１８で回収することによって、全温回復を抑制して空気流れの低温状態を維持できるため、ノズル８から吐出された氷粒子のスラリー化を抑制することができる。さらに、タービン１０の排気の残存運動量を利用して氷粒子を遠方に降雪させることが可能となる。
【００４５】
幾つかの実施形態では、例えば図１に示すように、筒状部１４は、下流側に向かうにつれて流路面積が縮小する先細部２０を含む。これにより、空気流れを加速して上述の気液混合による水滴の微細化の効果を高めて、水滴の氷化を促進することができる。
【００４６】
幾つかの実施形態では、例えば図１に示すように、ノズル８は、先細部２０の下流側に、下流側に向かうにつれて流路面積が拡大する末広部２２を含む。図示する形態では、ノズル８は、先細末広形状を有するラバールノズルとして構成されている。これにより、末広部２２で空気を膨張させて空気の温度を低下させるとともに、ノズル８の出口における空気流れの速度を効率よく遷音速又は超音速とすることができる。したがって、気液混合による水滴の微細化の効果を高めて、水吐出部１５から吐出された水滴の氷化を促進することができる。
【００４７】
幾つかの実施形態では、圧縮機４は、ノズル８の出口２６における空気の流速が遷音速以上、好ましくは超音速となるように、空気を圧縮するように構成される。これにより、上述の気液混合による水滴の微細化の効果を高めて、水吐出部１５から吐出された水滴の氷化を促進することができる。
【００４８】
幾つかの実施形態では、圧縮機４は、大気を吸気するように構成される。例えば、圧縮機４で昇圧されて昇温した大気（空気）を冷却器６で他の大気と熱交換して冷却することにより、シンプルな製雪サイクルを実現することができる。
【００４９】
この場合、圧縮機４は、例えば０．１ＭＰａの大気を昇圧し、冷却器６は、昇圧された高温の空気を他の０．１ＭＰａの昇温されていない大気と熱交換して冷却してもよい。本願発明者の試算によれば、例えば０．１ＭＰａ，１０℃の大気を圧縮機４によって０．２５ＭＰａ，１０８℃まで昇温し、昇温した空気を冷却器６で０．１ＭＰａ，１０℃の大気と熱交換して冷却することによって０．２５ＭＰａ，１５℃とした場合において、水吐出部１５から１０℃，数μｍ〜数十μｍ程度の水滴を噴霧してノズル８内で−４５℃の超音速の空気流れと混合した場合、タービン動翼１８を通過して０．１ＭＰａまで圧力が低下した空気は、−１℃の低温状態を維持することが期待できる。なお、他の実施形態では、冷却器６は、低温熱源（例えば、液化天然ガス、液化窒素又は液化水素など）を利用して圧縮機４の吐出空気を冷却してもよいし、冷凍機が付加されてもよい。
【００５０】
図２は、図１に示した降雪システム２の具体的な構成の例を説明するための模式図である。以降の説明において、図１に示した降雪システム２の各構成と共通の符号は、特記しない限り図１に示した降雪システム２の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。なお、図２において、ノズル８の詳細構成は図示していないが、ノズル８の詳細構成は、図１を用いて説明したノズル８の詳細構成と同一である。また、図２に示す降雪システム２において、ノズル８は、タービン１０の周方向に間隔を空けて複数配置されており、タービン動翼１８に向けて氷粒子及び空気を吐出する。
【００５１】
幾つかの実施形態では、例えば図２に示すように、降雪システム２は、タービン１０の出口１０ａに設けられて氷粒子の移動を案内する筒状の案内部２８を備える。案内部２８は、下流側に向かうにつれて流路面積が拡大するように構成され、ディフューザとして機能する。
【００５２】
かかる構成によれば、タービン１０から吐出された氷粒子の移動方向や降雪範囲を案内部２８によって設定することができる。また、案内部２８をディフューザとして機能させることにより、タービン効率を向上することができるとともに、タービン１０の排気の流速を低減して近傍へ降雪させることが可能となる。
【００５３】
幾つかの実施形態では、例えば図２に示すように、降雪システム２は、タービン１０の回転数を調節するためのタービン回転数調節部３２を備える。
【００５４】
タービン１０に供給する空気の温度や圧力を圧縮機４によって調節することでも降雪システム２の降雪距離Ｄ（氷粒子の飛距離）を調整することが可能であるが、この場合、雪の性状に与える影響が大きくなりやすい。この点、上記のようにタービン１０の回転数を調節することにより、雪の性状に与える影響を低減しつつ、高い応答速度で降雪距離Ｄを変更することができる。また、降雪システム２を移動させることなく降雪距離Ｄを調節することができる。タービン回転数調節部３２は、例えばタービン１０が不図示の発電機に連結されている場合には、発電機の負荷を変更することによってタービン１０の回転数を調節してもよい。
【００５５】
幾つかの実施形態では、例えば図３に示すように、降雪システム２は、案内部２８の流路面積を調節可能な流路面積調節部３０を備える。図示する形態では、流路面積調節部３０は、案内部２８の内側に設けられた筒状部材であり、タービン１０と流路面積調節部３０との距離を調節することによって案内部２８の流路面積を調節できるように構成されている。また、図示する形態では、流路面積調節部３０の内面３０ａとタービン１０の回転軸線Ｌに平行な方向とのなす角度θ１は、案内部２８の内面２８ａとタービン１０の回転軸線Ｌに平行な方向とのなす角度θ２よりも小さい。タービン１０と流路面積調節部３０との距離を小さくするほど案内部２８の流路面積が小さくなりタービン１０と流路面積調節部３０との距離を大きくするほど案内部２８の流路面積が大きくなる。
【００５６】
かかる構成によれば、流路面積調節部３０をタービン１０に近づけて案内部２８の流路面積を小さくすると、降雪システム２の降雪距離Ｄ（図２参照）を大きくすることができ、降雪範囲Ｓ（図２参照）を狭い範囲に集中することができる。また、流路面積調節部３０をタービン１０から遠ざけて案内部２８の流路面積を大きくすると、降雪システム２の降雪距離Ｄを小さくすることができ、降雪範囲Ｓを広い範囲に拡大することができる。したがって、降雪システム２を移動させることなく降雪範囲Ｓ及び降雪距離Ｄを調節することができ、雪の性状の悪化を抑制しつつシステム効率を向上することができる。
【００５７】
幾つかの実施形態では、例えば図４に示すように、水吐出部１５は、加圧された水を吐出するように構成される。図に示す例示的形態では、降雪システム２は、水吐出部１５に水を送るためのポンプ５４を備える。他の実施形態では、水吐出部１５は、加圧された水道水等を吐出するように構成されていてもよい。
【００５８】
かかる構成によれば、水を加圧することによって、ノズル８から吐出される水滴の微細化を促進し、水滴の表面積の総和を増加させて水滴の氷化を促進するとともに良好な性状の氷粒子を生成することができる。
【００５９】
幾つかの実施形態では、例えば図２に示すように、降雪システム２は、タービン１０に回転軸５５を介して連結された、タービン１０の動力を回収可能な被駆動機５６を備える。この場合、被駆動機５６は、例えば、図５に示すようにタービン１０に連結された発電機５８であってもよいし、図６に示すようにタービン１０に連結された空気冷却ファン６０であってもよいし、図７に示すようにタービン１０に連結された水ポンプ６２であってもよい。また、被駆動機５６は、図８に示すように、圧縮機４を駆動するためのモータ６４であってもよい。図８に示す形態では、タービン１０はモータ６４に連結されてモータ６４をアシストするように構成される。また、被駆動機５６は、図９に示すように、変速機６６を介してタービン１０に連結された、空気冷却ファン６０及び水ポンプ６２であってもよい。また、被駆動機５６は、図１０に示すように、タービン１０に連結されたプロペラ６８であってもよい。
【００６０】
図６〜図１０に示すようにタービン１０の動力を発電機を介さずに被駆動機５６の動力として利用することにより、高効率でタービン１０の動力を回収することができる。また、発電機が不要なため、低コスト化が可能である。また、本願発明者の試算によれば、空気容量を２ｋｇ／ｓとして空気に対して１０％の水を混合した場合を想定すると、およそ２０％〜７０％程度の動力回収が期待できる。例えば、吸気や給水の温度が高い場合には約２０％の動力回収が期待でき、気温が０℃以下で過冷却で顕熱が必要ない場合には約６５％の動力回収が期待できる。
【００６１】
また、図１０に示すように、上述した降雪システム２のタービン１０にプロペラ６８を連結してドローン７０を構成することにより、プロペラ６８が生成する下降流による送気がタービン１０の排気に加わって、タービン１０から排出された氷粒子を効果的に拡散することができる。このため、降雪システム２の降雪距離Ｄ（図２参照）及び降雪範囲Ｓ（図２参照）を効果的に広げることができる。また、タービン１０をプロペラ６８を駆動するための主機または補機として使用することにより、タービン１０の動力をドローン７０のプロペラ６８の駆動力として回収してシステム効率を高めることができる。なお、タービン１０の回転軸はプロペラ６８に直接連結されていてもよいし、プロペラ６８を駆動する不図示のモータを介してプロペラ６８に連結されて該モータによるプロペラ６８の駆動をアシストしてもよい。
【００６２】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００６３】
例えば上述した実施形態では、降雪システムの一例として、水を低温空気（気体）との熱交換により氷粒子（雪）に相変化させる降雪システム２を例示したが、気体は空気に限定されない。
【００６４】
また、例えば、上述した幾つかの実施形態では、ノズル８の構成は、先細末広形状のラバールノズルを例に説明したが、ノズル８は、例えば図１１に示すように、下流側に向かうにつれて流路面積が縮小する先細部２０のみによって構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
２  降雪システム
４  圧縮機
６  冷却器
８  ノズル
１０  タービン
１２  圧縮空気供給ライン
１３  冷却空気供給ライン
１４  筒状部
１５  水吐出部
１６  空気入口
１８  タービン動翼
１８ａ  圧力面
１８ｂ  負圧面
２０  先細部
２２  末広部
２６  出口
２８  案内部
２８ａ  内面
３０  流路面積調節部
３０ａ  内面
３２  タービン回転数調節部
５４  ポンプ
５５  回転軸
５６  被駆動機
５８  発電機
６０  空気冷却ファン
６２  水ポンプ
６４  モータ
６６  変速機
６８  プロペラ
７０  ドローン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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