(57)【要約】本発明は霧及び／又は雲を消散するための方法に関する。霧の消散及び／又は雲からの降水の形成を迅速かつ効果的に環境にやさしく行う方法を開発するという発明の課題は次のようにして解決される。即ち氷粒（固体Ｈ2Ｏ）を約１０ｍ／ｓ〜約３００ｍ／ｓ、とりわけ１００ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓの初速度で霧及び／又は雲に送り込み、その際粒径を水滴の直径より大きく選定し、こうして霧を消散させ及び／又は雲から降水を形成するのである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
氷を使用して霧を消散させ且つ／又は雲から降水を形成させるための方法であって、氷粒（固体Ｈ2Ｏ）を約１０ｍ／ｓ〜約３００ｍ／ｓ、好ましくは約１００ｍ／ｓ〜約２００ｍ／ｓの初速度で霧及び／又は雲に送り込み、その際水滴の直径より大きい粒径を選定することを特徴とする方法。
【請求項２】
霧の消散及び／又は雲からの降水の形成を促進する補助化学物質で氷粒を包み、且つ／又はこの補助化学物質と氷粒とを混合することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
氷粒の昇華過程を遅らせ、それによって氷粒の到達範囲を拡大する補助物質で氷粒を包み、且つ／又はこの補助物質と氷粒とを混合することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
圧縮機が発生する空気流又はガス流によって氷粒を霧及び／又は雲に送り込むことを特徴とする請求項１〜３に記載の方法。
【請求項５】
圧力容器から供給される空気流又はガス流によって氷粒を霧及び／又は雲に送り込むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
氷が入った容器を霧及び／又は雲の中で破裂させて、氷粒を霧及び／又は雲に送り込むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
霧及び／又は雲の中で爆発及び／又は高いガス圧により氷を破裂させて、氷粒を霧及び／又は雲に送り込むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
氷粒を定置式装置から霧及び／又は雲に送り込むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
氷粒を移動式装置から霧及び／又は雲に送り込むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
氷粒を地上車から霧及び／又は雲に送り込むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
氷粒を航空機から霧及び／又は雲に送り込むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
氷粒を船舶から霧及び／又は雲に送り込むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
氷粒を鉄道車両から霧及び／又は雲に送り込むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
氷粒を携帯式装置から霧及び／又は雲に送り込むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
氷粒を装置に充填することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
氷粒を装置内で製造することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは０℃を超える温度で、霧を消散させ且つ／又は雲から降水を形成させるための、請求項１の記載に基づく方法に関する。
【０００２】
応用分野はとりわけ空港及び道路、さらには生産設備、屋外及びスポーツ行事の際の霧の消散、ならびに防衛技術での使用、農業及び飲用水供給のための雲からの降雨である。
【背景技術】
【０００３】
航空、道路及び船舶交通において、位置測定システム、例えば衛星航法、無線位置測定及び特殊な照明設備がほぼ完成の域に達しているにもかかわらず、霧の場合には視界が限られるため、極めて大きな経済的負担および安全上の危険がある。交通事故はもちろんのこと、運休、遅延、及び交通の流れのやむを得ない変更により生じるコストははかり知れない。それは全世界で年間約１０億ユーロにのぼる。しかも事故は重傷や死亡を伴うことが多い。最近５〜１０年間に約２５％に及ぶ航空交通量の伸びが報告されている。近代的位置測定システムにかかわらずカテゴリーＩ−ＣＡＯ  ＩＩ及びＩＩＩの気象条件でも、５０％に及ぶ着陸回数の遅滞を我慢しなければならない。霧の条件での業務管理のために、全世界で地域条件に適応させた霧予測モデルが開発されている。そこで効果的な霧消散法がますます重要になっている。
【０００４】
霧は屋外及びスポーツ行事、例えば冬期スポーツ競技、特にスキーのレース及びジャンプ競技、スタジアム行事、とりわけフットボールゲームの実施を妨げる。競技者、審判員、観客及びテレビ視聴者にとって視界が不良なため、しばしば中止や時間の遅延を招き、あるいは視界状態が不良にかかわらず行事を実施する場合は安全技術上、スポーツ上の被害をもたらす。テレビ及び広告の権利に基づく経済的損失も生じる。
【０００５】
また建設現場や生産設備の区域、例えば露天掘りに霧が発生すると、生産量及び収益の損失が生じる。
【０００６】
以上の理由から、霧を迅速かつ効果的に消散する方法に大きな経済的、安全技術的関心が寄せられる。
【０００７】
ところで霧発生の統計解析が示すところでは、最も頻繁に現われるのは温霧（Ｔ＞０℃）であり、その消散のためには冷霧（Ｔ＜０℃）の消散の場合と一部異なる物理的原理を利用しなければならない。
【０００８】
地球の多くの地域は年間降水量が僅かである。特にこうした地域の人口が密であれば、飲用水の充足や効果的な農業の経営のための降水が十分でない。そこで計画的に雲から雨を降らせる方法に大きな経済的な、死活にかかわる利害が存在する。
【０００９】
また飲用水の供給源の地域的窮迫に関連して、飲用水の製造技術に対する切実な需要が世界的に存在する。
【００１０】
冷霧を、効率的に、即ち迅速かつ安価に除去することができるドライアイス噴射による、これまで利用されたことのない冷霧消散の原理（核形成衝突法(Nukleationskollision))）がドイツ特許出願公開第１０００５８９８号公報で紹介された。
【００１１】
しかしこの方法は温霧の除去には適さない。なぜなら霧に噴射されるドライアイス粒子は極めて急速に蒸発し、他方では局部的過冷（露点の引下げ）によりＴ＞０℃で多数の余分な水滴が形成されるので、霧がむしろ増強するからである。
【００１２】
滴の凝縮成長、即ち局部的凍結によって温霧を消散することはできない。
【００１３】
従来知られている唯一の物理的原理は、例えば霧を含む空気を熱するか又はこの空気とたいてい周辺区域から採取される不飽和空気とを混合することによって滴を蒸発させ、霧粒を除去し（例えば機械的原理又は化学反応により）、あるいは滴のサイズを強制的に成長させて（合体）、ある大きさから沈降により地上に降らせるものである（降雨）。
【００１４】
この原理を利用する最も古い特許の１つは、爆発による一過性の圧力を雲に送り込むことにより雷雨及び雹の発生を防止しようとするノイズメーカー、気象用大砲及びロケット（ドイツ特許第１０７７０６号）に関するものである。
【００１５】
これまでに知られているすべての方法はあまりに低い効率、環境を損なう化学物質の使用又はあまりに高い設備費又は操業費の理由から、試運転を超えて実用化することができなかった。
【００１６】
すでに１９４０年代にロンドン空港でバーナ（１日当り数千トンの油を燃やした）を用いることにより温霧の消散に成功していた。この実験は様々な国で、使い古しの航空機エンジンを使って１９６０年代まで継続された。高いコストと環境汚染のため、この方法が普及することはなかった。
【００１７】
いずれも標準コンテナに納めて飛行機に格納したバーナと通風機で空気を僅か約５〜１０℃だけ入念に熱することにより温霧を消散する熱運動法も提案された（Ａ．Ａ．Ｃｈｅ−ｒｎｉｋｏｖ，Ｍ．Ｎ．Ｋｈａｉｋｉｎｅ及びＢ．Ｐａｎｉ：「電気沈降装置を使用したヴェニス・トリエステ街道での温霧の消散」霧及び霧捕集に関する第２回国際会議、Ｓｔ．Ｊｏｈｎ’ｓ（Ｃａｎａｄａ）、２０００年７月１５〜２０日）。
【００１８】
種々の方法で滴に静電気を帯電させ、又は例えば放電により、またイオン、高分子電解質及び／もしくは特殊な水溶性ポリマーの添加により滴の表面特性を変化させて、合体を促進し（Ｈ．−Ｒ．Ｐｒｕｐｐａｃｈｅｒ及びＤ．Ｋｌｅｔｔ、雲及び降水の微小物理学、Ｄ．Ｒｅ−ｉｄｅｌ  Ｐｕｂｌ．Ｃｏｍｐ．，Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ，１９７８年）、小滴を衝突及び合体させることによって温霧の滴の成長を達成することができる。
【００１９】
この方法も霧の消散又は雲からの降水の形成に実際に適用するにはあまりにも緩慢であるため、効率が低い。
【００２０】
また古くから知られている滴の静電気帯電の原理も応用され、これによって滴の成長の促進が得られる。この方法は定置式でしか使用できず、小さな面積しか扱えない。さらに高電圧の適用は多数の安全対策を必要とする（Ａ．Ａ．Ｃｈｅｒｎｉｋｏｖ，Ｍ．Ｎ．Ｋｈａｉｋｉｎｅ及びＢ．Ｐａｎｉ：「電気沈降装置を使用したヴェニス・トリエステ街道での温霧の消散」霧及び霧捕集に関する第２回国際会議、Ｓｔ．Ｊｏｈｎ’ｓ（Ｃａｎａｄａ）、２０００年７月１５〜２０日）。
【００２１】
滴の帯電はすでに１９２２年に提案された（ドイツ特許第３８１２１７号）。その場合電荷を直接に又は荷電粒子を介して送り込むことによって、滴の凝集を促進することができるとのことであった（ドイツ特許第８３４６１３号）。
【００２２】
飽和蒸気圧を下回るまでの大気の相対湿度の引下げを様々な方法で行うことができる。その場合、吸湿性物質の送り込み（ドイツ特許第４８８４７９号）、霧を含む空気の例えばバーナ、赤外線放射器、加熱式滑走路又は道路、送風機を用いた、一般に熱ガス噴流による直接加熱だけでなく、送風機及び通風機、タービンエンジンによる霧を含む空気と周囲の霧のない不飽和空気の強制混合によって、又は車の自家熱を利用し又は乾燥器を使用して相対湿度の引下げが行われる。上記の方法は高いエネルギー消費、即ち高い操業費と大きな所要場所及び技術的に複雑な装置、すなわち高い設備費を必要とする。
【００２３】
霧粒の直接消散のための方法は、例えば液滴分離器による機械的方式又は静電気方式に基づくか、又は送入される物質（例えば金属炭化物）と水滴が反応して、水滴をガス状反応生成物に変える化学反応により行われる。上記の方法もコストがかさみ、効率が低く、環境汚染を生じる。空気組成の主成分のほかに化学薬品を使用する方法は原則としてすべて環境を損なうものとみなされる。これらの方法の多くは、飛行機で物質を上から霧又は雲の上に分配しなければならないという欠点がある。このことは、当該の飛行機を発進できることが前提である。従ってこれらの方法は特に飛行場の霧除去には不適当である。
【００２４】
温暖な季節に０℃〜＋５℃の水、寒冷の季節に沸騰水を雲（又は霧）に送り込んで降雨を生じさせることも試みられた（ドイツ特許第５７８６０４号）。
【００２５】
ドイツ特許出願公開第４３１９８５０号公報では、液状の水をノズルから噴霧することによって、飛散した水と霧粒の衝突により霧を消散するという解決策が記載されている。大変コストがかかり、しかも大量の水を消費する定置式の大規模設備が提案されている。
【００２６】
要約すると、従来知られているすべての方法は以下に列挙する欠点の少なくとも１つ、たいていは幾つかの欠点の組合せを有することが認められる：
・低い効率及び／又は緩慢なプロセス
・主として有毒物質の使用による環境汚染
・高い設備費及び／又は操業費。
【発明の開示】
【００２７】
そこで発明の課題は、特に温霧の消散及び／又は雲からの降水の形成を迅速かつ効果的に、環境にやさしく行う方法を提供することである。
【００２８】
この課題は請求項１の特徴によって解決される。本発明は、氷粒（固体Ｈ2Ｏ）を約１０ｍ／ｓ〜約３００ｍ／ｓ、好ましくは約１００ｍ／ｓ〜約２００ｍ／ｓの初速度で霧及び／又は雲に送り込み、その際水滴の直径より大きい粒径を選定することを特徴とする。
【００２９】
送り込まれた固体氷粒は多数の水滴と衝突する。この効果は衝突機構と呼ばれる（Ｇ．Ｓｕｍｎｅｒ、降水、過程と分析、１９８８年、Ｊ．Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、４５５頁）。
【００３０】
固体水は０℃以下の温度を有するから、霧粒と凝集体を作る。気温が０℃以下であれば（冷たい又は過冷された霧／雲）、霧粒は凍結し（氷の核の形成）、環境温度によっては地上に積もる大きな氷晶が形成され得る。
【００３１】
気温が０℃以上であれば（温かい霧／雲）、融解が生じ、降水する大きな水滴が発生する（降水(nasse deposition)）。
【００３２】
ドイツ特許出願公開第１０００５８９８号公報ですでに提案されたドライアイス粒（−７８℃の温度を有する）の噴射と異なり、氷粒は環境温度との温度差が著しく小さいので、霧を含む空気中にはるかに長い期間存在するであろう。０℃を超える霧の場合は、この氷が氷の核を生じさせず、よって凝縮物の成長が起こることはない。
【００３３】
しかしながら、雲物理学で周知の、自然のシーダー−フィーダー（Ｓｅｅｄｅｒ−Ｆｅｅｄｅｒ）作用を降水発生に利用してもよい。それによれば高い層から氷核(eiskerne)を雨雲に落下させ、衝突によって合体に基づく滴の成長を生じさせ、最終的に降水要素を形成させる（降雨）のである。
【００３４】
同様に、霧又は雲に氷を噴射している間、強制的な合体と滴の急速な成長が起こり、このため水滴を降雨させ、それとともに霧の消散（又は雲からの降水の形成）をもたらす。さらにその噴射によって生じた一過性の圧力により、強制対流を生じ、この強制対流が氷粒の直接到達範囲外の区域へ効果を拡大する（霧を含む空気とすでに霧を除去した空気の混合、それによる一層の霧除去）。
【００３５】
この方法は前述の方法と比較して次の利点を有する。
１．氷粒は水中又は地中に蓄積される環境に有害な残留物を残さない。
２．氷粒を上から霧又は雲に送り込むことができるだけでなく、例えば圧縮機により発生される空気流又はガス流により地上からも送り込むことができる。粒の質量により、空気流によって氷粒に伝達される衝撃の大きさは、氷粒を霧又は雲に垂直又は水平に数十メートル送入するのに十分である。
３．霧の消散又は雲からの降水の形成の過程ははなはだ急速で、即ち数分以内に過程が終了し、冷霧でも温霧でも有効である。
４．この方法は移動式で使用できるから、滑走路、道路、港湾などの交通管理の領域並びに屋外及びスポーツ行事において、多額の設備費及び操業費をかけずに適用可能である。
【００３６】
本発明の方法の効率の向上のために、霧の消散過程又は雲からの降水形成を促進する補助化学物質で氷粒を包むか又はこの化学物質と氷粒とを混合することができる。この化学物質は、凝縮核の形成又は凝縮によって生じた不飽和による滴の蒸発を促進する作用を有する。さらに氷の昇華過程を遅らせ、それによって氷粒の到達範囲を拡大する補助物質で氷粒を包んだり、かかる補助物質と氷粒とを混合することができる。
【００３７】
発明のその他の有利な実施態様が従属形式の請求項に記載されている。
【００３８】
次に霧の消散及び雲からの降水の形成について各々実施例によって説明する。
【００３９】
霧除去のためにスクリューコンプレッサを車両に搭載し、垂直上向きにジェットノズルを設ける。
【００４０】
氷は、市販の棒形氷を特殊な砕氷機で粉砕するか、またはすでに粉砕された氷（砕氷）として供給される。粉砕された氷を、計量システム内の回転板上の供給容器から圧縮空気流に送り、ジェットノズルから空気流が出る前に０．５〜５ｍｍの大きさにさらに粉砕する。
【００４１】
氷粒はジェットノズルで空気流により約２００ｍ／ｓの初速度に加速される。
【００４２】
次いで車両を霧発生区域でゆっくりと走行させ、氷粒を霧に吹き込む。
【００４３】
上記の過程に基づき数分以内に霧が消散される。
【００４４】
冷霧（−４℃）の場合は目に見える氷晶が形成され、急速に地面に沈降する。
【００４５】
このさらなる氷の沈降は地面の状態を実質的に変化させない。なぜなら、このタイプの霧は地面の霜及び白霜とすでに関連しているからである。
【００４６】
温霧（＋６℃）の場合は滴のサイズの増大のため視程が急速に増大し、降雨（霧雨）が生じる。垂直に２０ｍの霧層から沈降する水量はわずか５〜１５ｇ／ｍ2であり、送り込まれる氷量は霧を含む空気１ｍ３につき１ｇ未満である（比較のために：自然の霧雨は１００〜２００ｇ／ｍ2ｈ）。
【００４７】
貯蔵容器に貯蔵する代わりに、氷を設備内で直接製造することもできる。＋１〜＋１０℃の温度、とりわけ＋４℃の断熱した貯水槽内に水（１ｍ３以下）を保持する。複数の弁制御された液滴出口チャネルから水を連続する水滴の形態で地面上に散布し、水滴を冷却した漏斗型スペース内に滴下し、それによって水滴を凍結させる（その水滴の大きさは任意に制御される）。回転スクレーパーにより壁面への水滴の固着を防止する。生じた氷粒は容器の先細の部分に落下し、続いて計量装置により空気ジェットに送られる。一方では一層温度を低下させるため、他方では氷粒の固着を防止するために、生じた氷粒にドライアイスペレットを供給することができる。
【００４８】
雲の消散と降水の形成のために、小型飛行機（例えば農業用飛行機）に氷タンクを含むコンパクトな氷噴射設備を取り付けることができ、この場合、ジェットは飛行機後部に下向きになるようにして取り付けられる。飛行機は最低速度（約１２０ｋｍ／ｈ）で雲の上面を気団移動方向に飛行し、氷粒を雲に吹き込む。目的の降水形成作用をより大きな領域に拡大するために、雲の広がりに応じて蛇行パターンで飛行することができる。数分以内に大きな水滴が形成され、次いで降水が生じる（シーダー−フィーダー作用）。
【国際公開パンフレット】
2004535524.tif 000002
2004535524.tif 000003
2004535524.tif 000004
2004535524.tif 000005
2004535524.tif 000006
2004535524.tif 000007
2004535524.tif 000008
2004535524.tif 000009
2004535524.tif 000010
2004535524.tif 000011
2004535524.tif 000012
2004535524.tif 000013
2004535524.tif 000014
2004535524.tif 000015
【国際調査報告】
2004535524.tif 000016
2004535524.tif 000017
2004535524.tif 000018
2004535524.tif 000019