(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水性および可撓性を有する膜状またはシート状の吸水性部材を上下に垂らし、その下部を、氷結層を作製すべき被氷結作製面に接触させ、
前記吸水性部材の上部から水を前記吸水性部材に供給し、
重力および毛細管現象により水を前記吸水性部材の下方へ移動させ、
前記被氷結作製面または吸水性部材のうちの少なくとも一方を移動させることで、前記吸水性部材の下部により前記被氷結作製面を濡らして前記被氷結作製面上に薄い水膜を作り、
雰囲気の温度で前記水膜を氷結するようにした、
氷上摩擦試験機における製氷方法。
【請求項２】
前記吸水性部材の上部に供給される水の量と、前記吸水性部材の下部から前記被氷面へ受け渡される水の量と同一である、
請求項１記載の氷上摩擦試験機における製氷方法。
【請求項３】
前記被氷結作製面に接触させる面と反対側の前記吸水性部材の面を、可撓性を有する膜状またはシート状の断熱性部材で覆う、
請求項１または２記載の氷上摩擦試験機における製氷方法。
【請求項４】
水の前記吸水性部材への供給は、水供給孔が長手方向に間隔をおいて複数形成された水供給管により行われ、
前記吸水性部材の上部は前記水供給管に巻回され、
前記巻回された前記吸水性部材の箇所を断熱性部材で覆う、
請求項１乃至３に何れか１項記載の氷上摩擦試験機における製氷方法。
【請求項５】
前記吸水性部材は、前記垂れ下がれた方向に延在する長さと、前記長さ方向と直交する方向の幅とを有し、
前記吸水性部材の下端で前記被氷結作製面に接触させる面と反対側の前記吸水性部材の面に、直線状に延在する剛性を有する直線状部材を前記幅方向に沿って取着する、
請求項１乃至４に何れか１項記載の氷上摩擦試験機における製氷方法。
【請求項６】
吸水性および可撓性を有する膜状またはシート状の吸水性部材と、
前記吸水性部材の幅方向が水平方向に延在し、前記吸水性部材の長さ方向が上下に延在するように前記吸水性部材の長さ方向の端部を支持して前記吸水性部材を垂れ下げ、前記吸水性部材の下部を、移動可能な被氷結作製面に接触させる支持手段と、
前記吸水性部材の上部に水を供給する水供給手段と、
を備える氷上摩擦試験機における製氷装置。
【請求項７】
前記被氷結作製面に接触させる面と反対側の前記吸水性部材の面を覆う可撓性を有する膜状またはシート状の断熱性部材を設けた、
請求項６記載の氷上摩擦試験機における製氷装置。
【請求項８】
水供給手段は、水供給孔が長手方向に間隔をおいて複数形成された水供給管を含んで構成され、
前記吸水性部材の上部は前記水供給管に巻回され、
前記水供給管は前記支持手段を構成している、
請求項６または７記載の氷上摩擦試験機における製氷装置。
【請求項９】
前記巻回された前記吸水性部材の箇所を覆う断熱性部材が設けられている、
請求項８記載の氷上摩擦試験機における製氷装置。
【請求項１０】
前記吸水性部材の下端で前記被氷結作製面に接触させる面と反対側の前記吸水性部材の面に、直線状に延在する剛性を有する直線状部材が前記吸水性部材の幅方向に沿って取着されている、
請求項６乃至９に何れか１項記載の氷上摩擦試験機における製氷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、氷の層または圧縮された雪の層（以下、氷結層という）にタイヤなどの試料を接触させ、試料と氷結面との間に相対的摩擦を生じさせて試料の摩擦試験を行う氷上摩擦試験機における製氷方法および製氷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、氷上摩擦試験機がインサイドドラム式の場合、氷盤路面を作製する際、回転ドラムの内周面に水を溜めて、ドラムをゆっくり廻しながら、ドラムが１回転する間に表面の水を凍らせて製氷する貯留方式（非特許文献１、非特許文献２）、或いは水をスプレーノズルから直接噴射するスプレーノズル方式（特許文献１）で行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２０８０９５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】１９９８年寒地技術シンポジウム論文報告集
【非特許文献２】表面科学  Ｖｏｌ．２７,Ｎｏ２,ｐｐ．１１６−１１９,２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、貯留方式では、水を貯めるために内周面の幅方向の両側に側壁を起立させる必要があり、そのためドラムが重量化し、また、側壁よりも高い厚さの氷結層を作ることができない不都合がある。
また、スプレーノズル方式では、内周面の幅方向に万遍無く一様に噴霧することができないため、表面凹凸が大きくなって早く凍るところと遅く凍るところが生じ、氷質にむらのある氷盤になってしまう不都合がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明は、水をためるための側壁を不要とし、さらに、氷質にむらのない氷盤を製作する上で有利な氷上摩擦試験機における製氷方法および製氷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明の氷上摩擦試験機における製氷方法は、吸水性および可撓性を有する膜状またはシート状の吸水性部材を上下に垂らし、その下部を、氷結層を作製すべき被氷結作製面に接触させ、前記吸水性部材の上部から水を前記吸水性部材に供給し、重力および毛細管現象により水を前記吸水性部材の下方へ移動させ、前記被氷結作製面または吸水性部材のうちの少なくとも一方を移動させることで、前記吸水性部材の下部により前記被氷結作製面を濡らして前記被氷結作製面上に薄い水膜を作り、雰囲気の温度で前記水膜を氷結するようにしたことを特徴とする。
また、本発明の氷上摩擦試験機における製氷装置は、吸水性および可撓性を有する膜状またはシート状の吸水性部材と、前記吸水性部材の幅方向が水平方向に延在し、前記吸水性部材の長さ方向が上下に延在するように前記吸水性部材の長さ方向の端部を支持して前記吸水性部材を垂れ下げ、前記吸水性部材の下部を、移動可能な被氷結作製面に接触させる支持手段と、前記吸水性部材の上部に水を供給する水供給手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来の貯留式製氷装置のように、水を貯めるための互いに対向する一対の側壁は不要となり、回転ドラムの軽量化を図れる。
また、水を貯める必要がないので、側壁よりも高い高さの氷結層を作製することも可能となり、吸水性部材の幅を適宜変更することにより、氷結層を所望の最小限の幅で作製できる。
また、吸水性部材の下部がその幅方向において同時に被氷結作製面に接触して薄い水膜を作るので、従来のスプレーノズル式製氷装置のように、氷質にむらが生じることはなく、氷質が均一の路盤を作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】製氷装置の斜視図である。
【図２】製氷装置の側面図である。
【図３】水供給管の正面図である。
【図４】製氷装置の側面図である。
【図５】製氷装置の側面図である。
【図６】製氷装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の製氷方法、製氷装置をインサイドドラム式の氷上摩擦試験機に適用した実施の形態について説明する。
図１、図２に示すように、氷上摩擦試験機１０は、回転ドラム１２、回転ドラム１２の回転駆動機構、製氷装置１４を含んで構成されている。
回転ドラム１２は筒状の内周面１２０２を有しており、この内周面１２０２が、氷結層が作製されるべき被氷結作製面１２０２でもある。
回転駆動機構は、回転ドラム１２をその軸心を水平方向に延在させて回転可能に支持すると共に回転ドラム１２を回転駆動するものであり、従来公知の様々な構造が採用可能である。
【００１０】
製氷装置１４は、吸水性部材２０と、支持手段２２と、水供給手段２４とを含んで構成されている。
吸水性部材２０は、吸水性および可撓性を有し膜状またはシート状を呈している。このような吸水性部材２０として、布や、スポンジ、海綿体など、吸水性および可撓性を有する従来公知の様々な材料が使用可能である。
【００１１】
支持手段２２は、吸水性部材２０の幅方向を水平方向に延在させ、吸水性部材２０の長さ方向を上下に延在するように吸水性部材２０の長さ方向の端部を支持し、内周面１２０２の上方で吸水性部材２０を垂れ下げ、吸水性部材２０の下部を内周面１２０２上に接触させるものである。
この場合、内周面１２０２の移動方向（回転方向）において吸水性部材２０と内周面１２０２とが接触する長さＬは、水膜を作製する上で、１ｃｍ以上１０ｃｍ以下が望ましい。
本実施の形態では、支持手段２２は、後述する水供給管２６、支柱２８を含んで構成されている。
【００１２】
水供給手段２４は、吸水性部材２０の上部に水を供給するものである。
水供給手段２４は、図３に示すように、水供給孔２６０２が長手方向に間隔をおいて複数形成された水供給管２６、水供給管２６に連結された水供給用のホース３０を含んで構成され、図１に示すように、水供給管２６は支柱２８で支持されている。
吸水性部材２０の上部は水供給管２６に巻回され水供給管２６に取着されている。したがって、本実施の形態では、水供給管２６は、水供給手段２４を構成するとともに支持手段２２も構成している。
支柱２８は高さ調節可能であり、したがって、支持手段２２は高さ調節可能に吸水性部材２０の上部を支持している。
ホース３０の他端は弁を介して水供給源に接続され、弁の開閉により水の供給、停止が行なわれ、また、水の供給量の調節が行なわれる。
なお、使用される水の水質（ｐＨ）は任意に調節される。
【００１３】
次に、製氷装置１４により氷結層を作製する手順について説明する。
氷上摩擦試験機１０が設置された試験室内の温度を、例えば、−１０℃以上−５℃以下に設定する。
また、水供給管２６に供給する水温を２℃以上１０℃以下に設定する。
また、水供給管２６に供給する水量と、吸水性部材２０から内周面１２０２へ受け渡される水量とが同じくらいになるように弁を開く。
そして、回転ドラム１２を回転させる。
なお、水供給管２６に供給する水量が少ない場合には、吸水性部材２０を降下する間に水が凍ってしまい、また、水量が多い場合には、薄い水膜を作ることができない。
【００１４】
ホース３０から水供給管２６に流れた水は、水供給孔２６０２から吸水性部材２０の上部に供給され、この水は、重力および毛細管現象により吸水性部材２０の上部から下方へ移動していき、下部に至る。
そして、吸水性部材２０の下部は被氷結作製面１２０２に接触しているため、被氷結作製面１２０２である内周面１２０２は濡らされ、図１、図２に示すように、内周面１２０２上に薄い水膜３２が作られる。
この水膜３２は、内周面１２０２が回転している間に氷結し、氷結面となる。
なお、内周面１２０２が濡れていく状態を視認し、水供給管２６に供給する水量と、吸水性部材２０から内周面１２０２へ受け渡される水量とが同じになるように弁を調節する。
内周面１２０２の回転が進むと、今度は、吸水性部材２０の下部は内周面１２０２から氷結面に接触し、氷結面が濡らされ、氷結面上に薄い水膜３２が作られる。したがって、今度は、被氷結作製面１２０２が氷結面となり、氷結面の上に作られた水膜３２は、内周面１２０２が回転している間に氷結して氷結面となる。
このようにして、氷結面が順次積層されていくことで氷結層が作製される。
【００１５】
本実施の形態によれば、吸水性部材２０の上部に水を供給し、吸水性部材２０の下部を被氷結作製面１２０２に接触させ、被氷結作製面１２０２を濡らすことで薄い水膜３２を作り、この水膜３２を凍らせるようにしたので、従来の貯留式製氷装置１４のように、水を貯めるための互いに対向する一対の側壁は不要となり、回転ドラム１２の軽量化を図れ、回転ドラム１２の回転駆動機構の消費電力を低減することが可能となる。
また、水を貯める必要がないので、側壁よりも高い高さの氷結層を作製することも可能となる。
また、吸水性部材２０の幅を適宜変更することにより、氷結層を所望の最小限の幅で作製でき、使用する水や消費電力の無駄をなくせる。
また、吸水性部材２０の下部がその幅方向において同時に被氷結作製面１２０２に接触するので、従来のスプレーノズル式製氷装置１４のように、表面凹凸により早く凍るところと遅く凍るところが生じることはなく、氷質が均一の路盤を作製することが可能となる。
【００１６】
次に、図４〜図６を参照して別の実施の形態について説明する。
図４の実施の形態では、被氷結作製面１２０２に接触させる面と反対側の吸水性部材２０の面を、可撓性を有する膜状またはシート状の断熱性部材４０で覆ったものである。
断熱性部材４０としては、従来公知の様々な材用が使用可能である。
このように吸水性部材２０の面を断熱性部材４０で覆うと、水の温度の管理を行なう上で有利となり、均等な厚さの薄い水膜３２を作製する上で有利となる。
なお、被氷結作製面１２０２に接触させることなく、吸水性部材２０の両面を断熱性部材４０で覆うようにすると、均等な厚さの薄い水膜３２を作製する上でより一層有利となる。
【００１７】
図５の実施の形態では、水供給管２６に巻回された吸水性部材２０の箇所を、断熱性部材４２で覆ったものである。
断熱性部材４２としては、従来公知の様々な材用が使用可能である。
このように水が供給される吸水性部材２０の箇所を断熱性部材４２で覆うと、水の温度の管理を行なう上で有利となり、均等な厚さの薄い水膜３２を作製する上で有利となる。
【００１８】
図６の実施の形態では、吸水性部材２０の下端で被氷結作製面１２０２に接触させる面と反対側の吸水性部材２０の面に、直線状に延在する剛性を有する直線状部材４４を吸水性部材２０の幅方向に沿って取着したものである。
直線状部材４４の材質は、合成樹脂、木材、金属などを問わず、吸水性部材２０の下端（下縁）を直線状に保つに足る剛性を有するものであればよく、断面は、円や四角形など任意である。
直線状部材４４を設けることにより、吸水性部材２０の下端に幅方向に延在するあたかも芯が存在することになり、吸水性部材２０の下端が波状に変形することはなく直線状に維持され、吸水性部材２０の下部をその幅方向の全域にわたり同時に被氷結作製面１２０２に接触させる上で有利となり、氷質が均一の路盤を作製する上で有利となる。
【００１９】
なお、被氷結作製面１２０２が撥水性を有する場合には、従来公知の様々な親水性処理を施しておくと、薄い水膜３２を作る上で有利となる。
また、本実施の形態では、氷上摩擦試験機１０がインサイドドラム式である場合について説明したが、本発明の対象となる氷上摩擦試験機１０は、回転ドラム１２の外周面に氷結層を形成するアウトサイドドラム式や、鉛直な軸心を中心として回転するターンテーブル式など、インサイドドラム式に限定されず、本発明は従来公知の様々な方式の氷上摩擦試験機１０に広く適用される。
【符号の説明】
【００２０】
１２……回転ドラム、１２０２……内周面、被氷結作製面、１４……製氷装置、２０……吸水性部材、２２……支持手段、２４……水供給手段、２６……水供給管、４０、４２……断熱性部材、４４……直線状部材。
【図１】
0005571483.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0005571483.tif 000005
【図５】
0005571483.tif 000006
【図６】
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