JPS63500526A - 人工雪の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 人工雪の製造方法 生光囲生分立 本発明は人工雪の製造方法、およびそのような雪を使用するスキー場に関する。

先丘肢血五聚肌 世界中でいくつかのスキーリゾートにおいて、人ニスキー場が多種の異なる技術 によってつ（られる。

一つの方法は、微粒化した水および圧縮空気（または他の気体）を氷点下の大気 ヘスプレーし、雪の毛布を形成する機械を使用して人工雪を形成することである 。空気の断熱膨張は微粒化した水から熱を吸収し、粒子は雪フレークを形成する ように凍結する。この機械は設置および作動が高価であり、圧縮空気の大量を必 要とし、そして雪が融けるのを防止するため空気および大地温度が０℃以下であ る時スキー可能な雪を製造することができるのみである。多大な投資および運転 コストにもかかわらず、そのような機械はある種のリゾートにあってはスキーシ ーズンを１月延長することができるので、そのような機械が現在使用されている 。

このタイプの技術を使用する雪を製造するための基本的方法は、米国特許第２， ６７６．４７１　（Ｐｉｅｒｃｅ）に開示された。この技術の改良方法および装 置は、米国特許１１ｍ　３，７１６．１９０　（Ｌｆｎｄｌｏｆ　）　；３．０ １０．６６０（Ｂａｒｎｅｔｔ　）　；３．３０１，４８５　（Ｔｒｏｐｅａｎ ｏ）　；３．２９８，６１２　（Ｔｏｒｒｅｎｓ　）　；３．７６１．０２０　 （Ｔｒｏｐｅｎｏ　ｅｔ　ａｌ　）　；３＋７７４Ｊ４３　（Ｒｉｃｅ）　：３ ．７７４．８４２（Ｈｏｗｅｌｌ）　；３．９４５．５６７　（Ｒａｍｂａｃｈ 　）　；４，００４．７３２　（ｆｌａｎｓｏｎ）　；４．０８３，４９２　Ｃ Ｄｅｗｅｙ　）　；４．１０５．１６１　（Ｋｉｒｃｈｅｒ　ｅｔ　ａｌ　）　 ；３，７３３．０２（Ｅｕｓｔｉｓ　ｅｔ　ａｔ）　＋およびオーストラリア特 許出１ｆｉＴｈ　７７９５６／７５　（ｇｕｒｎｓｓ）および１２５３４／８３ 　（Ａｌｂｅｒｔｓｏｎ　）に開示されている。

微粒化しされた水粒子はファンによって発生させた空気流中に供給され（例えば 米国特許Ｎ１１３．７６０，５９８　（Ｊａｋｏｂ　ｅｔ　ａｌ　）および２゜ ９６８．１６４　（Ｒａｎｓｏｎ）に示されているように）、そして雪フレーク または結晶の形成は氷結晶（米国特許＋ｔｈ　３，５９６．４７６　（Ｊａｋｏ ｂ　ｅｔ　ａｌ　）を見よ）およびバクテリア（米国特許ｔｌｈ　４，２００， ２２８　（Ｗｏｅｒｐｅｌ　）を見よ）のような造核剤を接種することによって 促進される。

人工雪が融けるのを防止するため、米国特許ｍ　３，８９３，５０７　（Ｍａｃ −Ｃｒａｃｋｅｎ　ｅｔ　ａｌ　）およびオーストラリア特許Ｎａ　３６３．９ ６２　（Ｍｉｃｈａｅｌｉｓ　）は、スケートリンクのためおよび採鉱において 使用されているタイプの冷凍システムを使用する、大地を凍結または冷却する方 法を開示する。これら方法は雪フレークが空気中で融ける問題を克服せず、そし て例えばＰｉｅｒｃｅ法によって生成した雪の定常的冷凍は、雪の上の空気から 熱が雪を介して冷凍へ吸収される時、スキーに不適な氷のかゆへ最終的に変わる であろう。

もっと暖かい地帯においては、人ニスキー場は合成材料のマット、剛毛またはカ ーペットを使用して開発された。そのようなスロープは“Ｄｅｎｄｅｘ”、“Ｄ ｅｌｔａ　”および“Ｄｒｉ−３ｎｏ　”なる商標で販売され・そして米国特許 ＰｌｋＬ３，４００．６４３　（Ｈｏｌｌｅｙ）　、　３，７３１．９２３　（ Ｇｒｉｅｖｅ）およびオーストラリア特許出願Ｎｕ　７１４９９／７４　（Ｓｎ ｏｗ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｉｎｃ、）の対象となっている。これらスロープは特 別のスキーおよびボールを必要とし、そして真に雪で覆われたスロープを形成す ることばできない。

本発明の目的は、比較的簡単で安価な人工雪を製造する方法を提供することであ る。

本発明の好ましい目的は、これまで可能であると考えられながっさらに好ましい 目的は、雪を、例えば粉雪および固く詰まった雪を再現するため種々の結晶寸法 の層に敷くことができる方法を提供することである。

さらに好ましい目的は、雪を必要に応じ回収し、再使用し、または再処理できる 方法を提供することである。

さらに好ましい目的は、本発明方法によって製造した雪を含んでいるスキー場を つくることである。

他の好ましい目的は以下の説明から明らかになるであろう。

−面において、本発明は、 （ａ）　水と水で膨潤し得る材料を該材料の最大保水能力以下において混合し、 山）　混合物を曝気し、 （ｅ）　混合物を雪結晶を形成するように冷凍する工程を含む人工雪の製造方法 に存する。

好ましくは水で膨潤し得る材料は、水溶液中において強いゲル強度をもって膨潤 することができるすべてのポリマー、コポリマーおよびターポリマーを含む、こ れらはアクリルアミド、アクリル酸、ポリアクリル酸塩、ビニルオキサゾリジノ ン、メタクリル酸塩、スチレン、ビニルエーテルおよびスチレンスルホン酸の塩 のポリマーおよびコポリマーと、それにセルロース繊維のポリマーおよびコポリ マーを含んでいる。適当なポリマーは米国特許隘３．２４７，１７１　（Ｗａｌ ｋｅｒ　ｅｔ　ａｌ）　；　３．０２２，２７９　（Ｐｒｏｆｆｉｔｔ）　：　 ３．０２２．２８０　（Ｓｈｕｋｙｓ）　。

３．２５１．１９４　ｉ英国特許出１１１ＮＩ　２１１２７１００５　（Ｃｈｅ ａ＋１ｃａｌ　Ｄｉｓｃｏｖｅｒｉｅｓ　Ａｓ　）およびオーストラリア特許Ｎ ａ　４６４＋０７７　（Ｔｈｅ　Ｄｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ） に記載されている。

該ポリマーは、良好なゲル強度、最小蒸発量および減少した浸透性を提供するた め、水中でその自重の約３０〜１００倍を吸水することが最も好ましい。

好ましくは、硬い雪のため水で膨潤し得るポリマーはその最高保水能力の３０〜 ８５％、もっと好ましくは５０〜７０％で水と混合される。これは例えば水５０ 部：ポリマー１部（重量）の性質でよい。好ましくは微細な粉雪については、該 ポリマーはその最高保水能力の５〜５０％、もっと好ましくは５〜１５％におい て水と混合される。そのような混合物は水５〜１５部：ポリマー１部（重量）含 むことができる。

水の表面張力を減じ、そして蜂の巣効果を発生させるように雪結晶のマトリック ス内に微小泡を発生させるため、混合物へ界面活性剤を添加することができる。

適当な界面活性剤は石鹸および洗剤、直鎖もしくは分枝アルキルベンゼンスルホ ネート、硫酸化脂肪族または芳香族アルコール、アルキルアレンスルホネート、 ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホネート、および陰イオ ン、陽イオンおよび非イオン界面活性剤を含む、陽イオンまたは陰イオン界面活 性剤を使用するときは、ポリマーは陽イオン性または陰イオン性となり、雪結晶 は互いに排斥するようになる。

混合物はノズルからスプレーすることにより、または混合室内において機械的か きまぜまたは泡立てによって曝気されることができる。

混合物は０℃またはそれ以下において凍結することができ、氷の硬度は各結晶内 の追加の水が凍結されるので、温度の低下につれて増加する。（ポリマー内に含 まれる水の約５％が氷に変わる時言結晶が生成することが観察された。）実際的 な最低温度は約−２０℃である。

雷は凍結した床上にスキースロープを形成するように７５〜２００ｍ、もっと好 ましくは１２５〜１５０Ｍの深さに敷かれる。好ましくは、雪は天然雪に類似の 態様に数層に敷かれる。冷凍した床はアイススケートリンク床に用いられるタイ プのものでよ（、適当な例はオーストラリア特許！ｌｈ　３６３．９６２　（Ｍ ｉｃｈａｅｌｉｓ　）　；米国特許Ｎ１３゜８９３．５０７　：　３，３７９， ０３１：　２，８７８．６５１および３，７５１．９３５に、そしてアメリカ合 衆国ミネソタ州セントボールのＨｏ１ｓｓｔｅｎ　Ｉｃｅ　Ｒｉｎｋｓ　Ｉｎｃ 。

販売の′″Ｈｏ１ｍ５ｔｅｎ　Ｒｉｎｋｍａｓｔｅｒ　”に記載されている。

雪が融けた時環境汚染の可能性を制御するため、床は好ましくは側壁で囲まれる 。

雪を凍結に維持するための冷凍トンは環境気温に依存するであろう、雪結晶の表 層はスロープから掻き落とされ、結晶はゲルへ融けて戻り、そして異物は再凍結 およびスロープ上へ再撒布する前に口過して除去される。

第二の面において、本発明は上記方法によってつくった人工雪を含むスキー場に 存する。

図ｊムλＮ屋１０４咀 本発明を完全に理解することを可能とするため、添付図面を参照して好ましい具 体例をこれから記載する。

第１図は、スキー場の一部断面一部概略図である。

第２図は別の雪結晶製造設備の概略レイアウトである。

しい　の　な 水と混合し、雪結晶を製造するため凍結される水膨潤性ポリマーは、例えば以下 の成分から形成することができる。

水１０〇− アクリルアミドモノマー　２０威 テトラメチルエチレンジアミン　１献 ７％過硫酸アンモニウム　４献 メチレンビスアクリルアミド（０，００２〜ｏ、ｏｏｓ％）　０〜４ｇ洗剤界面 活性剤１０〜５０就（任意） これら成分は良く混合され、そしてその自重の５０〜１００倍の水を保水するこ とができる高度に架橋されたポリマーマトリックスを生成するように発熱的に反 応することが許容される。得られるゲルは乾燥され、粉末に粉砕されるか、また はフレークもしくは顆粒に成形される。

ポリアクリルアミド粉末を使用するスキー場の製造をこれから第１図を参照して 記載する。

スキースロープ１０はダウンヒル滑走を提供するように山または岡の斜面につく られる。

該スロープは、雪結晶が融けた場合水／ポリマー混合物の流出を制御する側壁１ １によって囲まれる。これは周囲の環境に対する損害の可能性を回避する。

可撓性の冷凍パイプ１２が地下ベース１４上の砂ベッド１３中に敷かれる。冷凍 パイプは、凍結ユニット１６へ接続されたそれぞれのマニホールド１５へ接続さ れる。バイブ１２からの冷凍液は、例えばブラインは熱交換器１７を通過し、ブ ラインポンプ１８を介して返還される。冷凍液からの熱は熱交換器１７および冷 凍塔１９を通ってポンプ２０によって循環する液体によって発散させられる。

供給タンク２１からの水と、供給ホンパー２２からのポリアクリルアミド粉末と は、水５０重量部：ポリマー１重量部の割合で混合室２３中へ供給され、そして ポリマーがその最高保水能力の約５０％へ水を吸収するように混合される。

得られるゲルは空気圧縮機２５によってその中へ空気が注入されるライン２４を 通ってポンプ送りされる。空気圧縮機から、曝気されたゲルはライン２６を通っ て冷凍パイプ１２および砂ベッド１３によって形成された冷凍フロア２８上に曝 気したゲルをスプレーする離れて配列されたノズルの列へ接続したマニホールド ２７中へライン２６を通って送られる。

床の上の空気が０℃以下であるので、ノズルからスプレーされたポリマー粒子中 の水が凍結し始め、水の５％が凍結するや否や雪結晶が生成され、この水がポリ マー粒子中に吸収された水の残余のまわりの凍結したシェルを形成する。ポリマ ーは高度に架橋されているので、ポリマー粒子中のボアは非常に小さく、そして 氷が存在するため、結晶間の架橋は少ししか発生しない、雷結晶の層は、雷が約 １２５〜１５ＯＮの厚さになるまで一回約２５鶴の厚さに敷かれる。これらの層 の雪は天然の硬くつまった雪の性質を有する。

細かい粉雪の例えば６〜１２０厚みの薄い層がすでに敷かれた雪の表面に形成さ れる。水ポリマー比は水５〜ｂへ減らされる。高ポリマー含量のため、雪は環境 空気からの熱の吸収に対する絶縁材として作用し、そしてＣ０−ＮＨ２側鎖はＵ Ｖ線を吸収する。もし雨が降れば、ポリマーはスキー場表面を損傷することなく いくらかの水を吸収することができる。

テストは、温度を例えば、−２０’Ｃへ下げることにより、凍結するポリマー中 に吸収された水のパーセントは例えば８５％へ増加し、そしてもし温度が例えば −２℃へ上昇することが許されれば、凍結した氷シェル中の氷は、雪結晶が破壊 され、ゲルを再生することなく融けることを示した。しかしながら、温度が下が るにつれ、結晶は高い水含量のため硬くなる。

この現象は冷凍ユニット１６の運転コストの有意な節約へ導く。

夜間環境空気温度が低い時、冷凍ユニットは雪結晶温度を例えば−１８℃を下げ るように運転することができる０日中高い環境空気温度は結晶を熱するが、しか し雪温度が例えば−１，８℃をこえない限り、雪には影響しない、かりにもし環 境温度が例えば５〜１０℃に比較的高（なれば、冷凍ユニットは雪温度が例えば −１，８℃の臨界温度以下を保つように短時間運転するのみでよい、（この臨界 温度は一部使用した特定ポリマーに依存するであろう、）例えばプラスチック材 料の絶縁カバーがスキーヤ−を保護するための耐候障壁として作用するように（ そして環境空気から雪による熱吸収を減らすため）スロープの上に支持される。

スキー表面を維持するため、薄い層を削り取り、スロープ１ｏの側部に沿ったサ イド排水溝２９へ入れることができる。雪は融け、そしてパイプ３０を通ってフ ィルターユニット３１へ引かれ、そこで異物、例えばほこりが除去される。（高 度に架橋されたポリマー粒子は小さいボア寸法を持っているので、異物は少しし か粒子へ入らない、）今やきれいになったゲルはスロープへ返還のため混合室２ ３へ返還され、細かい粉雪層中の現存する雪の上にスプレーされる。（必要な水 ／ポリマー比を維持することが必要であろう、）スロープを下ってセクションと して冷凍パイプ１２を敷くことにより、スロープの長さおよび幅は一年中変える ことができる０例えば、夏から秋へ変わり、そして環境空気温度が下がる時、ス ロープの追加セクションを冬まで人工雪で提供することができ、スロープは例え ば４００〜５００ｍの長さとすることができる。春が暖かい環境温度をもたらし 、自然の降雪が減った時、追加の人工雪がスロープを最大長さに保つためにつく られ、そして平常のスキーシーズンを例えば３０日延長することができる０次に 春から夏に変われば、スロープのセクションを閉鎖することができる。

コストを節約するため、融けた雪は排水され、ゲルを次のシーズンために貯蔵す ることができる。（もし好ましいならば、ポリマーを乾燥し、粉末形で貯蔵する ことができる。）本発明の修正具体例（第２図を見よ）においては、水およびポ リマーはこれまで記載したように混合室２３中で混合されるが、しかし曝気した ゲルは液体窒素を使って冷凍ユニット３４中で瞬間的に凍結される。得られる雪 結晶は次にスロープ１０へひろげ、所望の深さに層を形成することができる。

当業者には、記載した具体例は例証実施例のみであることが容易に自明であろう 、特に、記載した範囲内で水対ポリマー比を変えることにより、そして雪を冷凍 する温度を変えることにより、雪結晶の特性を変えることができる。この特性は またポリマーの架橋度、結晶寸法および使用した特定のポリマーに依存するであ ろう。

記載した具体例に対し、請求の範囲から逸脱することなく種々の変更および修飾 を加えることができる。

国際調査報告

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．（３）水と水膨潤性材料とを、該材料の最大保水能力以下において混合する 工程、 （ｂ）混合物を曝気する工程、 （ｃ）混合物を冷凍して雪結晶をつくる工程とを含むことを特徴とする人工雪の 製造方法。
2. ２．水膨潤性材料は、水溶液中において高いゲル強度を持って膨潤し得るポリマ ー、コポリマーまたはターポリマーである第１項の方法。
3. ３．水膨潤性材料は水中でその自重の約１０〜１００倍を吸収する第２項の方法 。
4. ４．水膨潤性材料は、アクリルアミド、アクリル酸、ポリアクリル酸塩、ビニル オキサゾリジノン、メタクリル酸塩、スチレン、ビニルエーテルおよびスチレン スルホン酸塩のポリマーおよびコポリマーを含んでいる第２項の方法。
5. ５．ポリマーおよびコポリマーはセルロース繊維と共重合される第４項の方法。
6. ６．硬い雪のため、水膨潤性材料はその最大保水能力の３０〜８５％において水 と混合される第１項の方法。
7. ７．水膨潤性材料はその最大保水能力の５０〜７０％において水と混合される第 ６項の方法。
8. ８．微細な粉雪のため、水膨潤性材料はその最大保水能力の５〜５０％において 水と混合される第１項の方法。
9. ９．水膨潤性材料はその最大保水能力の５〜１５％において水と混合される第８ 項の方法。
10. １０．水膨潤性材料は水中においてその自重の１００倍を吸収し、そして硬い雪 のため、水と水膨潤性材料とは重量で水５０部対水膨潤性材料１部の比で混合さ れる第２項の方法。
11. １１．水膨潤性材料は水中においてその自重の１００倍を吸収し、そして微細な 粉雪のため、水と水膨潤性材料とは重量で水５〜１５部対水膨潤性材料１部の比 で混合される第２項の方法。
12. １２．混合物は機械的かきまぜまたは圧縮空気もくしはガスによって曝気される 第１項の方法。
13. １３．混合物は一２０℃ないし０℃の温度範囲において凍結される第１項の方法 。
14. １４．ポリマー、コポリマーおよびターポリマ一中に吸収された水の少なくとも ５％が氷に変化する時雪結晶が形成され、それぞれの結晶間には架橋が少ししか 発生しない第４項または第５項の方法。
15. １５．水の表面張力を減らし、そして雪結晶内に蜂の巣効果を発生させるため微 細気泡を生成するように界面活性剤が添加される第１項の方法。
16. １６．界面活性剤は、石鹸、洗剤、硫酸化脂肪族もしくは芳香族アルコール、直 鎖もしくは分枝鎖アルキルベンゼンスルホネート、アルキルアレンスルホネート 、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルスルホネート、および陰イ オン、陽イオンおよび非イオン界面活性剤を含んでいる第１５項の方法。
17. １７．雪結晶は冷凍した床の上に７５〜２００ｍｍの深さにスプレーまたは敷か れる第１項の方法。
18. １８．冷凍した床と、該床を覆う第１項ないし第１７項のいずれかの方法によっ てつくられた雪結晶の層とを含んでいるスキー場。