(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体窒素等の低温液化ガスをパルス的に供給する低温液化ガス供給手段と、水又は温水供給手段と、低温液化ガス供給手段に接続された液化ガス噴霧ノズル及び水又は温水供給手段に接続された水噴霧ノズルとが配設された接触槽と、
この接触槽に接続され、接触槽の空間断面積よりも小さい空間断面積を有する円筒状の白煙リング形成ノズルとを備え、
接触槽の空間断面積（Ｘ）と白煙リング形成ノズルの空間断面積（Ｙ）との比を、Ｙ／Ｘ＝０．１〜０．６としたことを特徴とする白煙リング発生装置。
【請求項２】
低温液化ガス供給手段が、低温液化ガス貯槽と、該貯槽から供給される低温液化ガスの気相を分離する気液分離器と、該気液分離器と接触槽内に配設された液化ガス噴霧ノズルとをつなぐ管路に介在された電磁弁とを備えたことを特徴とする請求項１記載の白煙リング発生装置。
【請求項３】
液体窒素等の低温液化ガスと水又は温水とを接触槽内で接触させて形成した白煙を、該接触槽の空間断面積よりも小さい空間断面積を有する円筒状の白煙リングノズルから噴出する際に、
低温液化ガスの供給を０．０２〜０．５秒／１回とし、かつ接触槽の空間断面積（Ｘ）と白煙リング形成ノズルの空間断面積（Ｙ）との比を、Ｙ／Ｘ＝０．１〜０．６として行うことにより、得られる膨張圧によって該接触槽内に充満した白煙を白煙リング形成ノズル先端からリング状に放出させることを特徴とする白煙リング形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、低温液化ガスと水（熱水）とを接触させて白煙を形成する白煙発生装置で得られる白煙をリング状にして放出する白煙リング発生装置に関する。白煙リングは各種のショーやイベント、或いは映像製作等において演出効果を高めるために利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種のショーやイベント、或いは映像製作等において、白煙（スモーク）を舞台等に流すことによって演出効果を高めることが行われている。
従来の白煙の形成方法は、低温物質（ドライアイスや液化ガスなど）を温水と接触させ、生じた白煙をホースで導き、これを放出するものであり、白煙は整流状態でホースから放出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した各種のショーやイベント、映像製作等においては、常に新しい演出効果を創作することが求められている。そして、従来の整流状態で放出される白煙に加え、面白味のある形状、例えばリング状の白煙を形成するための装置の提供が求められているが、現段階では、十分に目視可能な白煙濃度を有する白煙リングを形成する技術は提供されていない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、十分に目視可能な白煙濃度を有する白煙リングを容易に作製することのできる装置の提供を目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、液体窒素等の低温液化ガスをパルス的に供給可能な低温液化ガス供給手段と、水又は温水供給手段と、低温液化ガス供給手段に接続された液化ガス噴霧ノズル及び水又は温水供給手段に接続された水噴霧ノズルとが配設された接触槽と、該接触槽に接続され、接触槽の空間断面積よりも小さい空間断面積を有する円筒状の白煙リング形成ノズルとを備え、接触槽の空間断面積（Ｘ）と白煙リング形成ノズルの空間断面積（Ｙ）との比を、Ｙ／Ｘ＝０．１〜０．６としたことを特徴とする白煙リング発生装置である。
また、請求項２の発明は、上記白煙リング発生装置において、低温液化ガス供給手段が、低温液化ガス貯槽と、該貯槽から供給される低温液化ガスの気相を分離する気液分離器と、該気液分離器と接触槽内に配設された液化ガス噴霧ノズルとをつなぐ管路に介在された電磁弁とを備えたことを特徴としている。
さらに、請求項３の発明は、液体窒素等の低温液化ガスと水又は温水とを接触槽内で接触させて形成した白煙を、該接触槽の空間断面積よりも小さい空間断面積を有する円筒状の白煙リングノズルから噴出する際に、低温液化ガスの供給を０．０２〜０．５秒／１回とし、かつ接触槽の空間断面積（Ｘ）と白煙リング形成ノズルの空間断面積（Ｙ）との比を、Ｙ／Ｘ＝０．１〜０．６として行うことにより、得られる膨張圧によって該槽内に充満した白煙を白煙リング形成ノズル先端からリング状に放出させることを特徴とする白煙リング形成方法である。
【０００５】
【作用】
請求項１に係る白煙リング発生装置では、接触槽内に低温液化ガスを瞬時に注入した時に得られる膨張圧によって接触槽及び白煙リング形成ノズル内に充満した白煙を、白煙リング形成ノズル先端からリング状に放出することができる。このように形成したリング状の白煙は、十分に目視可能な白煙濃度を有している。
また、請求項２の白煙リング発生装置では、液化ガス噴霧ノズルから噴射される低温液化ガス中に気相が混入して低温液化ガス（液相）が減量することが防止でき、極く短時間の液化ガス注入においても確実に所定量の液化ガスを接触槽内に注入することができる。
また、請求項３に係る白煙リング形成方法では、得られる膨張圧によって該槽及び白煙リング形成ノズル内に充満した白煙を白煙リング形成ノズル先端からリング状に放出させるようにしたことにより、十分に目視が可能な白煙濃度を有する白煙リングを確実に形成することができる。
白煙リング形成ノズルは垂直方向のみならずノズルをエルボ等で水平方向に向けることにより水平方向へも出すことができる。また白煙リング形成ノズルは、先端を複数に分岐させても白煙リングを形成可能であり、例えばノズル先端を３つに分岐すれば、同時に３つの白煙リングを発生させることが可能である。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明に係る白煙リング発生装置の一実施例を示すものであり、この白煙リング発生装置１は、液体窒素供給手段２と、温水供給手段３と、液体窒素噴霧ノズル４及び温水噴霧ノズル５を配設した接触槽６と、該接触槽６の上部に接続された円筒状の白煙リング形成ノズル７とを備えて構成されている。
【０００７】
液体窒素供給手段２は、液体窒素８を収容した液体窒素貯槽９と該貯槽９から供給される液体窒素８の気相を分離する気液分離器１０と、この気液分離器１０と接触槽６内に配設された液化ガス噴霧ノズル４とをつなぐ管路１１に介在された電磁弁１２とを備えて構成されている。
液体窒素貯槽９と気液分離器１０とを結ぶ管路１３には、液体窒素８の流れを制御する電磁弁１４が設けられ、管路１３から分岐した管路１８には、液体窒素を気化させる蒸発器１９と気化したガス窒素の流れを制御する電磁弁２０が設けられている。
また、気液分離器１０には内圧を一定に保持するために保圧弁が設けられており、気液分離器１０内には、液体窒素８の液位が所定のレベル内にあることを検知する液位センサー１５が設けられ、この液位センサー１５は液量制御装置１６に接続されている。
この液量制御装置１６は、液位センサー１５によって気液分離器１０内の液体窒素８の液位が所定の液位の上限に達したことを検知すると、液体窒素貯槽９と気液分離器１０とを結ぶ管路１３に介在された電磁弁１４を閉じて気液分離器１０への液体窒素８の供給を停止し、気液分離器１０内の液体窒素８の液位が所定の液位の下限に達したことを検知すると、電磁弁１４を開けて、気液分離器１０内に液体窒素８を供給するようになっている。なお、液体窒素８が減じる時、気液分離器１０の内圧が低下するのを防ぐために電磁弁１４が閉止状態のとき、電磁弁２０を開いてガス窒素を気液分離器の気相部に供給するようになっている。
【０００８】
上記温水供給手段３は、接触槽６の底部に一端を配し、該接触槽６内に配置された複数の温水噴霧ノズル５に接続された温水管路２２と、この温水管路２２に介在されたポンプ２３とを有している。この温水供給手段３は、ポンプ２３を駆動することにより、接触槽６内で好ましくは４０〜６０℃程度に加熱された温水２４を、接触槽６底部から温水管路２２を通して温水噴霧ノズル５に供給し、該ノズル５から温水を噴出するようになっている。
【０００９】
上記接触槽６には、槽内に低い液位で収容された温水２４を加熱するためのヒータ２５が設けられている。また、接触槽６には、槽内の温水２４を補給するための給水管２６が付設されている。
この接触槽６の上部には、接触槽６の空間断面積よりも小さい空間断面積を有する円筒状の白煙リング形成ノズル７が接続されている。接触槽６の空間断面積（Ｘ）と白煙リング形成ノズル７の空間断面積（Ｙ）との比は、Ｙ／Ｘ＝０．１〜０．６となるように設定されている。Ｙ／Ｘの値が上記範囲以外であると、白煙リング２７が形成され難くなり、また白煙リング２７が生じてもリング形状の継続時間が短くなるなどの不都合が生じる。この白煙リング形成ノズル７は、合成樹脂管のようなフレキシブルチューブを用いて構成することも可能である。又、この白煙リング形成ノズル７は垂直方向のみならずノズルをエルボ等で水平方向に向けることにより水平方向へも出すことができる。またこのノズルは、先端を複数に分岐させても白煙リング２７を形成可能であり、例えばノズル先端を３つに分岐すれば、同時に３つの白煙リング２７を発生させることが可能である。
【００１０】
このように構成された白煙リング発生装置１を用い、白煙リング２７を形成するには、ヒータ２６によって接触槽６内の温水の温度を好ましくは４０〜６０℃程度とし、温水供給手段３のポンプ２３を駆動して、接触槽６内に配置した複数の温水噴霧ノズル５から噴出する。
そして、液体窒素供給手段２の電磁弁１２を、１回０．０２秒〜０．５秒間開放し、管路１１を通して気液分離器１０内の液体窒素８を接触槽６内に配設した液体窒素噴霧ノズル４からパルス的に噴出させる。
【００１１】
液体窒素噴霧ノズル４から噴出した液体窒素８は瞬間的に膨張して周囲温度を低下させて窒素ガスとなり、接触槽６に充満していた水蒸気が凝結し白煙となって窒素ガスとともに接触槽６の上部開口から白煙リング形成ノズル７を通って外部に噴出する。この時、液体窒素８の供給を０．０２〜０．５秒／１回の短い間で行うこと、及び接触槽６の空間断面積よりも小さい空間断面積を有する円筒状の白煙リング形成ノズル７を設けたことにより、接触槽６内にパルス的に供給された液体窒素８が気化する際にパルス的な膨張圧が発生し、このパルス的な膨張圧によって接触槽６及びノズル７内に充満した白煙がリング状となって白煙リング形成ノズル７先端から放出され、白煙リング２７が形成される。
温水噴霧ノズル５から温水２４を継続的に噴出しつつ、電磁弁１２をパルス的に開放（０．０２〜０．５秒／１回）することにより、白煙リング２７を次々に形成することができる。また、電磁弁１２の開放時間を調整することにより、白煙リング２７の吐出速度を０．１〜２５ｍ／秒程度の範囲で調整することができる。さらに、白煙リング２７の外径は白煙リング形成ノズル７の内径によって決まり、内径寸法の異なる複数のノズル７を交換使用することによって異なる大きさの白煙リング２２を形成することが可能であり、ノズル７を水平方向に向けることにより白煙リング２７を水平に出すことも可能である。この場合、曲げてから水平方向に１〜２ｍの余長を設けることが望ましい。
【００１２】
液体窒素８の使用に従い、気液分離器１０内の液体窒素８の液位が低下し、気液分離器１０内の液位センサ１５が液位の下限を検知し、液量制御装置１６が作動して管路１３に設けられた調整弁１４を開とし、液体窒素貯槽８から液体窒素８が気液分離器１０に供給され、気液分離器１０内の液位が所定レベルの上限となると電磁弁１４を閉とすることで、気液分離器１０内の液位は所定の範囲内に保たれ、液体窒素８が供給、保留された気液分離器１０では、保圧弁１７の設定圧力以上の場合、窒素ガス（Ｎ２）を分離器上部から排気し、一定圧力に保ち、管路１１を経て送られる液体窒素８中への窒素ガスの混入を防止する構成としている。これにより、管路１１と電磁弁１２を経て液体窒素噴霧ノズル４から接触槽６内に噴出する液体窒素８の目減りを防止し、電磁弁１２の開放時間に見合った量の液体窒素８を供給することができ、短い供給時間（電磁弁１４の開放時間）でも確実に液体窒素８をノズル４から噴出することが可能となる。
【００１３】
なお上記の例では、温水１９と液体窒素８とを噴霧状態で接触される場合を示したが、このような方法に限定されるものではなく、単に接触せしめるだけでも十分な白煙が形成されることは勿論である。
また、温水噴霧ノズル５と液体窒素噴霧ノズル４とのそれぞれの開口の配置は特に限定されることなく、例えばそれぞれの開口を対向して配置したり、温水１９と液体窒素８とを並流としたり、或いは一方の噴霧流中に他方の噴霧流を角度をもって合流させるように各ノズル４，５を配置してもよい。
さらに、上記の例では低温液化ガスとして液体窒素８を使用した例で説明したが、液体窒素に限定されることなく、液化炭酸ガス、液化アルゴン、液体空気等、低温液化ガスであるならば使用し得る。
【００１４】
（実験例）
図１に示す白煙リング発生装置を試作し、白煙リングの発生条件を調べた。その条件は下記の通りであった。
・液体窒素注入圧力……３〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２
・水温……３０〜８０℃
・電磁弁開時間……０．０２〜０．５秒間／１回
・接触槽の空間断面積と長さ……８００ｃｍ２、７００ｍｍ
・白煙リング形成ノズルの空間断面積と長さ……８０〜４８０ｃｍ２、５００〜２０００ｍｍ
・液体窒素注入量……１０ｇ〜５０ｇ／１回。
この条件内であれば、十分に目視可能な白煙濃度を有する白煙リングが形成可能であった。なお、白煙リング形成ノズルの空間断面積（Ｙ）は、使用する接触槽の空間断面積（Ｘ）に対し、Ｙ／Ｘ＝０．１〜０．６の範囲であれば白煙リングが形成可能であり、接触槽の空間断面積を変更した場合であっても、白煙リング形成ノズルの空間断面積が上記関係を満たしていれば、白煙リングの形成が可能であった。
特に良好に白煙リングを形成させるための条件は次の通りであった。
・液体窒素注入圧力……５〜８ｋｇｆ／ｃｍ２
・水温……４０〜６０℃
・電磁弁開時間……０．０５〜０．１秒間／１回
・液体窒素注入量……２０ｇ〜４０ｇ／１回
・白煙リング形成ノズルの空間断面積と長さ……８０〜３１４ｃｍ２、１０００〜２０００ｍｍ。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る白煙リング発生装置にあっては、接触槽内に低温液化ガスを瞬時に注入した時に得られる膨張圧によって接触槽及び白煙リング形成ノズル内に充満した白煙を、白煙リング形成ノズル先端からリング状に放出することができる。このように形成したリング状の白煙は、十分に目視可能な白煙濃度を有しており、従来に無い新規な演出効果を得ることができる。
また、液化ガス噴霧ノズルから噴射される低温液化ガス中に気相が混入して低温液化ガス（液相）が減量することが防止でき、極く短時間の液化ガス注入においても確実に所定量の液化ガスを接触槽内に注入することができる。
また、本発明に係る白煙リング形成方法にあっては、液化低温ガスが接触槽内に供給され瞬時に膨張して得られる膨張圧によって、該槽内に充満した白煙を白煙リング形成ノズル先端からリング状に放出させることができ、十分に目視が可能な白煙濃度を有する白煙リングを確実に形成することができ、しかも多数の白煙リングを連続して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による白煙リング発生装置の一実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１……白煙リング発生装置、２……液体窒素供給手段、３……温水供給手段、４……液体窒素噴霧ノズル、５……温水噴霧ノズル、６……接触槽、７……白煙リング形成ノズル、８……液体窒素、９……液体窒素貯槽、１０……気液分離器、１１……管路、１２……電磁弁、１３……管路、１４……電磁弁、１５……液位センサ、１６……液量制御装置、２２……温水管路、２３……ポンプ、２４……温水、２５……ヒータ、２６……給水管、２７……白煙リング。
【図１】
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