(57)【要約】【課題】  簡単な装置でかつ安価に人工的に降水させる方法と装置を提供する。【解決手段】二酸化炭素または不活性ガスの少なくともいずれか一方のガス分子を水分子の作るカゴの中に収めた結晶構造のガスハイドレートを雲Ａの比較的低部に噴霧して多数の氷晶を発生させ、この多数の氷晶を氷晶群Ｂとして、上昇気流Ｃにより上昇させる過程で増粒させ、上昇気流Ｃの弱い箇所から落下させる。【選択図】      図４
2005224151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雲の低部に、二酸化炭素または不活性ガスの少なくともいずれか一方のガス分子を水分子の作るカゴの中に収めた結晶構造のガスハイドレートを噴霧して氷晶群を発生させ、該氷晶群を上昇気流にのせて大気中の水蒸気を吸収させて成長させながら前記雲の上部まで上昇させ、該成長した氷晶群を前記上昇気流の弱い領域から落下させるようにした人工降水方法。
【請求項２】
雲の低部で、かつ０℃以下の温度となる領域に、二酸化炭素または不活性ガスの少なくともいずれか一方のガス分子を水分子の作るカゴの中に収めた結晶構造のガスハイドレートを噴霧して、該ガスハイドレートをガスと水とに分離して氷晶群を発生させ、該氷晶群を上昇気流にのせて大気中の水蒸気を吸収させて成長させながら前記雲中を上昇させ、該成長した氷晶群を前記上昇気流の弱い領域から落下させるようにした人工降水方法。
【請求項３】
噴霧されるガスハイドレートの温度が０℃〜５℃となるように調整される請求項１または２に記載された人工降水方法。
【請求項４】
二酸化炭素または不活性ガスの少なくともいずれか一方のガスと水とを接触させてガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造装置と、前記ガスハイドレートを貯蔵する貯蔵タンクと、該貯蔵タンクに貯蔵されたガスハイドレートを移送する移送タンクと、該移送タンクから雲の所定位置にガスハイドレートを噴霧する噴霧装置と、からなる人工降水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工降水方法及び装置、より詳しくは、雨不足などにより水が不足したときに、人工的に雨を降らせるようにした人工降水方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然環境の変化などで、異常気象がしばしば発生し、雨不足による干ばつや大洪水が起こり、人の生活に悪影響を及ぼしている。特に、雨不足は、人の食生活に影響するものであり早急にその対策を講じることが望まれている。そのため、海水から淡水を製造する造水装置が建設されている。しかしながら、この造水装置は、建設費が高いばかりでなく、完全な淡水とはならないため、その用途が制限されるという問題がある。
【０００３】
そこで、人工的に降水させる方法が検討され、提案されている。たとえば、ジェット気流を上方に向けて噴射して、上昇気流を発生させ、地上側の湿気をおびた空気を上昇させて上空に高湿度の空気層を形成させ人工雨を生じさせるとともに、この効果を促進させるため雨滴促成物質としてヨウ化銀を用いることが提案されている（特許文献１）。しかしながら、この人工降水方法によれば、ジェット流を発生させるための装置が大型になりその製作費が高くなるばかりでなく降水が必要となる場所への輸送が困難になるという問題がある。加えて、雨滴促成物質としてヨウ化銀を使用すると環境汚染が生じる恐れがある。
【０００４】
また、自然降水が雲や霧中に発生する氷晶に起因することに着目した他の人工降水方法が提案されている（特許文献２）。この人工降水方法によれば、この氷晶を発生させる強冷剤として、ドライアイスや液体炭素または液体プロパンなどを用いるとされているが、これらの強冷剤は通常、取り扱いが容易でなく、しかも雲や霧中への散布装置が複雑で高価なものとなってくる。そのため、実用的に問題がある。
【特許文献１】特開２００３―８８２５７号
【特許文献２】特開平９―３１３０５１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記したような問題点を解決するものであって、その目的は、比較的安価でかつ容易な手段により人工的な降水を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の人工降水方法は、雲の低部に、二酸化炭素または不活性ガスの少なくともいずれか一方のガス分子を水分子の作るカゴの中に収めた結晶構造のガスハイドレートを噴霧して氷晶群を発生させ、該氷晶群を上昇気流にのせて大気中の水蒸気を吸収させて成長させながら前記雲の上部まで上昇させ、該成長した氷晶群を前記上昇気流の弱い領域から落下させるようにしたものである。
【０００７】
請求項２に記載の人工降水方法は、雲の低部で、かつ０℃以下の温度となる領域に、二酸化炭素または不活性ガスの少なくともいずれか一方のガス分子を水分子の作るカゴの中に収めた結晶構造のガスハイドレートを噴霧して、該ガスハイドレートをガスと水とに分離して氷晶群を発生させ、該氷晶群を上昇気流にのせて大気中の水蒸気を吸収させて成長させながら前記雲中を上昇させ、該成長した氷晶群を前記上昇気流の弱い領域から落下させるようにしたものである。
【０００８】
請求項３に記載の人工降水方法は、請求項１または２に記載された人工降水方法において、噴霧されるガスハイドレートの温度を０℃〜５℃となるように調整したものである。
【０００９】
請求項４に記載の人工降水装置は、二酸化炭素または不活性ガスの少なくともいずれか一方のガスと水とを接触させてガスハイドレートを製造するガスハイドレート製造装置と、前記ガスハイドレートを貯蔵する貯蔵タンクと、該貯蔵タンクに貯蔵されたガスハイドレートを移送する移送タンクと、該移送タンクから雲の所定位置にガスハイドレートを噴霧する噴霧装置と、からなるものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の人工降水方法では、雲の低部に噴霧されたガスハイドレートが、この低部でガス分子と水分子とに分離され、より多数の氷晶を発生させることができる。
その後、多く発生した氷晶を含む空気は、太陽熱や氷晶生成時に生じる熱により上昇流となって雲中を上昇してゆくことになるが、この上昇過程において、周囲の水滴と合体して成長する。そして、上昇して成長した氷晶は上昇気流の弱い所から雨滴となって落下することになる。
このように、複雑で大規模な装置を用いることがなく、容易にかつ安価に、効果的な降水量を得ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の人工降水方法によれば、雲の低部で、かつ０℃以下の温度となる領域に、所定のガスハイドレートを噴霧するので、雰囲気温度が低く、氷晶を効果的に発生させることができる。
即ち、容易にかつ安価に、効果的な降水を得ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の人工降水方法では、ガスハイドレートの温度を０℃〜５℃になるように調整しているので、雲の温度が０℃以上の比較的高い温度であっても、ガスハイド      レートが低温なのでガス分子と水分子とに分離し、氷晶の発生を促進することができる。この方法でも、容易にかつ安価に、効果的な降水を得ることができる。
【００１３】
請求項４に記載の人工降水装置は、ガスハイドレート製造装置と、貯蔵タンクと、移送タンクと、噴霧装置とから構成される。
このような、人工降水装置では、ガスハイドレート製造装置と、製造されたガスハイドレートを貯蔵する貯蔵タンクを地上の所定区域に設置し、必要に応じてこの貯蔵タンクからガスハイドレートを移送タンクに充填して噴霧位置へ移送することができるため、人工降水装置を小型化することができる。また、装置が複雑とならず、コストも少なくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図１〜図４に基づき本発明による人工降水方法及び装置の実施例を説明する。
図１は、本発明による人工降水方法を実施するための装置の説明図である。ガスハイドレートＨは、ガスハイドレート製造装置１によって製造され、製造されたガスハイドレートＨは、ラインＬを経て貯蔵タンク２に貯蔵され、必要ならばスクリューコンベアなどの供給装置３により移送タンク４に移送されて充填される。
【００１５】
具体的には、ガスハイドレート製造装置１は、図２に示されるように耐圧容器からなるタンク本体５と、このタンク本体５内にガスＧを所定の圧力で供給するコンプレッサー６と、水Ｗを冷却する冷却器７と、により構成されている。そして、例えば、冷却器７で５℃以下に冷却されてタンク本体１内に供給された水Ｗと、コンプレッサー６により１．２ＭＰａに加圧されたガスＧが、このタンク本体１内で接触してガスハイドレートＨが製造される。
【００１６】
この場合、ガスＧとしては、二酸化炭素や窒素などが利用できるが、環境問題から窒素を用いるのがよい。その他、不活性ガスとして、例えば、アルゴン、ヘリウムを用いることができる。
【００１７】
このガスハイドレート製造装置１により製造されたガスハイドレートＨは、ガス分子を水分子の作るカゴに収めた結晶構造であり、非常に微細な粉体状であるが、タンク本体１から排出されるときは、シャーベット状となっている。このシャーベット状のガスハイドレートＨを脱水して粉体状のガスハイドレートＨとして貯蔵タンク２に貯蔵する。そして、この貯蔵タンク２内は、ガスハイドレートＨを粉体状に保つために、例えば、温度が０〜５℃で、圧力が１．２ＭＰａ程度となるように保持されるとともに図示しない攪拌装置により適宜攪拌されている。
【００１８】
このガスハイドレート製造装置１と貯蔵タンク２とは、地上の所定区域Rに設置されている。貯蔵タンク２に貯蔵された粉体状のガスハイドレートＨは、降水が必要になったとき、搬送可能な移送タンク４に充填される。この場合、ガスハイドレートＨは、圧力が１．２ＭＰａで、好ましくは温度が０〜５℃となるように充填される。
圧力によって、最適温度が異なるが、圧力はあまり高すぎると移送タンク４の重量化、コストアップとなるので、おおよそ１．２ＭＰａとしている。
【００１９】
この移送タンク４は、例えば、小型の航空機などの移送体Mに搭載され、降水が望まれる地域に移送され、その地域上空に発生している雲Ａの低部Ａ１にコンプレッサー８を作動させて図３に示すように噴霧ノズル９からガスハイドレートＨを噴霧する。
この場合、氷晶を発生しやすくするために、雲Ａの低部Ａ１周辺領域の温度が、０℃以下の領域を選択するのが好ましい。この領域は、気象衛星などからの情報により選ばれる。
また、標高の高い山の斜面から雲Ａの低部Ａ１に向かって、ガスハイドレートＨを噴霧することもできる。
【００２０】
つぎに、雨滴が発生するしくみを図４に基づいて説明する。
雲Ａの低部Ａ１に噴霧されたガスハイドレートＨは、低部Ａ1でガス分子と水分子とに分離され、この水分子と雲中に存在している微小な水滴などにより多数の氷晶が発生する。この多数の氷晶は、氷晶群Ｂとなって、太陽熱と氷晶発生時に生じる熱とにより周囲の空気に上昇気流Ｃを発生させる。
【００２１】
ここで、ガスハイドレートＨを粉体状として形成し、雲Ａの中に噴霧すれば、雲Ａの中でのガス分子と水分子との分離が早急になされるため、より効果的に氷晶を発生させることができる。
【００２２】
氷晶は、この上昇気流Ｃにより雲中を上昇するが、この過程で周囲に存在する微小な水滴と合体して成長する。次第に成長し、氷晶の径が例えば１００μｍ程度の大きさになると１ｍ／ｓ程度の落下速度で上昇気流Ｃの弱い（少ない）領域から図４に点線で示すように地上に落下する。即ち、雨や雪となって地上に達するのである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による人工降水方法を実施するための装置の実施例の説明図である。
【図２】本発明による人工降水方法を実施するためのガスハイドレート製造装置の説明図である。
【図３】本発明による人工降水方法の実施により雲の中にガスハイドレートを噴霧した時の作用説明図である。
【図４】本発明による人工降水方法により雲の中の氷晶の動きの説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ガスハイドレート製造装置      ２    貯蔵タンク        ３  供給装置
４  移送タンク            ５  タンク本体              ６  コンプレッサー
７  冷却器                ８  コンプレッサー                ９  噴霧ノズル
Ａ  雲          Ｂ  氷晶群        Ｃ  上昇気流        Ｇ  ガス    
Ｈ  ガスハイドレート      Ｗ  水
【図１】
2005224151.tif 000003
【図２】
2005224151.tif 000004
【図３】
2005224151.tif 000005
【図４】
2005224151.tif 000006