JP7442807B2 - 突起構造制御装置および突起構造制御方法 - Google Patents
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Description
(突起構造制御装置)
図1は、本発明の第一実施形態に係る突起構造制御装置100の斜視図である。突起構造制御装置100は、主に、基材101と、温度制御手段106と、を備える。
突起構造制御装置100を側壁に備えた移動体において、次の手順で、突起構造の形成および除去を制御することができる。
図3は、本発明の第二実施形態に係る突起構造制御装置200の斜視図である。図4は、図3の突起構造制御装置200において、ボルテックスジェネレータ状の突起構造108を形成した状態を示す図である。突起構造制御装置200では、ボルテックスジェネレータ型の突起構造を形成することを想定し、第一領域102が楕円状であり、第二領域103が第一領域102以外の領域を埋めるように配置される。その他の構成は、第一実施形態の突起構造制御装置100と同様であり、突起構造制御装置100と対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。本実施形態の突起構造制御装置200では、第一実施形態の突起構造制御装置100と同様に、突起構造の形成・除去を容易に制御できるという効果を得ることができる。
冷却した状態の基材の表面に水を供給した。基材としては、温度制御手段となるペルチェ素子を内部に備え、接触角が異なる二つの領域が表面に設けられていない、未加工のものを用いた。供給する水の量、ペルチェ素子に印加する電流および電圧、ペルチェ素子の放熱面に対する冷却方法等の条件を調整し、冷却(製氷)に要する時間、製氷される突起構造の高さを調べた。その結果を表1に示す。なお、ここでの水冷は、200mm×140mm×10mmの金属製容器に精製水を満たし、そこに基材を浸漬して行った。また、ここでの空冷は、基材の底面(突起構造が形成されていない面)側および側面側に、電動ファンを設置して行った。
基材として、温度制御手段となるペルチェ素子を内部に備え、上記実施形態のように、接触角が異なる二つの領域(第一領域、第二領域)が表面に並んで設けられているものを用い、冷却した状態の基材の表面に水を供給した。第一領域に対しては、超親水加工剤(AD-TECH COAT、株式会社トレードサービス製)を塗布して親水加工した。第二領域に対しては加工を行わなかった。第一領域の幅を1mmとし、第二領域の幅を10mmとした。ペルチェ素子に印加する電流および電圧、冷却方法等の条件を調整し、冷却(製氷)に要する時間、製氷される突起構造の高さを調べた。その結果を表2に示す。
第一領域の幅を5mmとし、第二領域の幅を10mmとし、その他の条件は実施例1と同様として、ペルチェ素子に印加する電流および電圧、冷却方法等の条件を調整し、冷却に要する時間、製氷される突起構造の高さを調べた。その結果を表3に示す。
第一領域の幅を10mmとし、第二領域の幅を10mmとし、その他の条件は実施例1と同様として、ペルチェ素子に印加する電流および電圧、冷却方法等の条件を調整し、冷却に要する時間、製氷される突起構造の高さを調べた。その結果を表4に示す。
101・・・基材
101a・・・基材の一面
102・・・第一領域
102a・・・第一領域の幅
103・・・第二領域
103a・・・第二領域の幅
104・・・親和性塗膜
105・・・非親和性塗膜
106・・・温度制御手段
107・・・液体供給源
108・・・突起構造
108a・・・突起構造の高さ
L・・・液体
Claims (7)
- 少なくとも一面に、接触角が異なる第一領域と第二領域が設けられた基材と、
前記第一領域および前記第二領域の温度を制御する温度制御手段と、を備え、
前記第一領域は、供給される液体を集め、集まった前記液体を凍らせて突起構造を形成する位置に設けられ、
前記第二領域は、前記第一領域より接触角が大きく、前記第一領域の周囲に設けられていることを特徴とする突起構造制御装置。 - 前記第一領域および前記第二領域に、液体を供給する液体供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の突起構造制御装置。
- 前記液体が水であることを特徴とする請求項2に記載の突起構造制御装置。
- 前記第一領域に、前記液体と親和性を有する材料を主成分とする親和性塗膜が形成されていることを特徴とする請求項2または3のいずれかに記載の突起構造制御装置。
- 前記第二領域に、前記液体と非親和性を有する材料を主成分とする非親和性塗膜が形成されていることを特徴とする請求項2~4のいずれか一項に記載の突起構造制御装置。
- 前記突起構造が、ボルテックスジェネレータまたはリブレットを構成するものであることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の突起構造制御装置。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の突起構造制御装置を側壁に備えた移動体において、突起構造の形成および除去を制御する突起構造制御方法であって、
前記移動体が所定の速度域で移動しているときに、前記第一領域および前記第二領域に液体を供給する液体供給工程と、
前記移動体が前記速度域で移動しているときに、前記第一領域および前記第二領域の温度を、前記液体が凍って固体になるように制御する第一温度制御工程と、
前記移動体が前記速度域以外の速度域で移動しているときに、前記第一領域および前記第二領域の温度を、前記固体が溶けて前記液体に戻るように制御する第二温度制御工程と、を有することを特徴とする突起構造制御方法。
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