JP6151751B2 - 翼構造体の着氷防止方法 - Google Patents
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Description
図3に示すように、円柱状の基材に棒状の支持体を固設したものを3つ用意し、それぞれの基材表面に対して、ポリウレタン塗料(艶消し)、ポリウレタン塗料(艶あり)、および超撥水性塗料(Anti Icing Surface ,富士重工業)を塗布して3種類のサンプルを作製した。以下、ポリウレタン塗料(艶消し)、ポリウレタン塗料(艶あり)、および超撥水性塗料(AIS)を、それぞれ、サンプル1、サンプル2、およびサンプル3として参照する。図4は、各サンプルの塗装表面について測定した算術平均粗さRa[μm]を示す。上述した手順で作製した各サンプルの塗装表面に対し、動的に着氷を成長させた上で、各塗装表面における着氷の付着強度を評価した。以下、その詳細について説明する。
本発明者は、大気中の過冷却水滴が高速で物体に衝突して起こる着氷を再現するために、図5に示す動的着氷成長装置100を作製した。本実験においては、動的着氷成長装置100に形成された空気流路102内を、氷点下の低温環境に保持した上で、紙面右手から整流された空気を一定の風速で送風した。一方、動的着氷成長装置100内の上流側に噴霧器104を配設し、その下流側に回転軸106を配置した。図3に示した円柱状の各サンプルを回転軸106に固定し、その塗装面が気流の流下方向に対して垂直になるようにセットした。上記構成において、サンプルを回転させるとともに、噴霧器104からミストを噴霧した。なお、各サンプルは、モータ108を使用して全て同じ回転数で回転させた。
上記各試験条件下で成長した着氷について、その着氷の付着強度を図6に示す測定治具を使用して定量化した。具体的には、まず、各サンプルの円柱状基材の外周にリング状に成長した着氷のサイズに合致する大きさの開口を有するリング状部材110を用意し、当該着氷部分の外周面にその内周面が当接するようにリング状部材110を嵌合する。これは、サンプル表面に成長した氷111が、その界面においてせん断剥離する前に、割れによって破壊されることを防止するためである。
Claims (8)
- 速度を持った過冷却の水滴に曝露される環境下では表面粗さが大きい撥水性領域よりも、表面粗さが小さい非撥水性領域の方が着氷付着強度が小さくなるという性質に基づいて、翼の表面において、過冷却状態の水滴が速度を持って前記翼に衝突する場合に着氷が発生し得る翼前縁部を、水滴の接触角が90°未満となる非撥水性領域として形成し、
前記性質に基づいて、該翼前縁部から翼弦方向に延在する領域を撥水性領域として形成し、
前記非撥水性領域を加熱手段を用いて加熱する、翼構造体の着氷防止方法。 - 前記翼前縁部から翼弦方向に延在する領域は、前記翼前縁部から翼中央部に至るまでの領域である、請求項1記載の翼構造体の着氷防止方法。
- 前記撥水性領域を、撥水性塗料の塗布膜によって形成する、請求項1又は2記載の翼構造体の着氷防止方法。
- 前記撥水性領域を、撥水性フィルムの貼付によって形成する、請求項1又は2記載の翼構造体の着氷防止方法。
- 前記非撥水性領域の算術平均粗さRaを1μm以下とすることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の翼構造体の着氷防止方法。
- 前記撥水性領域の算術平均粗さRaを2μm以上とすることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の翼構造体の着氷防止方法。
- 前記翼は航空機の翼である請求項1〜6のいずれか1項に記載の翼構造体の着氷防止方法。
- 前記翼は風力タービンブレードである請求項1〜6のいずれか1項に記載の翼構造体の着氷防止方法。
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