JP2019015455A - 氷片作成装置および氷片作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】労力を費やさずに氷片を作成することができる氷片作成装置などを提供する。【解決手段】刃先が一方向に向けて並列に並べられ、氷板を切断する複数のアイスカッター１１０と、刃先よりも、移動方向に対し、後方に位置するように設置され、アイスカッター１１０に切断された氷板に力をかけて、切断部分の氷板を折り割る載荷治具１３０とを備え、人が砕氷作業などを行う労力を必要とせず、時間をかけずに、自動的に多くの氷片を作成することができるものである。【選択図】図２

Description

この発明は、たとえば、氷板から氷片を作成する氷片作成装置および氷片作成方法に関するものである。

たとえば、氷海域を航行する船舶が氷を砕いて推進するとき、船体に加わる砕氷抵抗に対して船首形状の与える影響などの試験が行われる。このとき、試験には、氷海水槽が用いられる。氷海水槽内に模型船を浮かべ、曳航装置で模型船を曳航して試験を行う。ここで、たとえば、氷海水槽の水面上に製氷された氷から、試験の際に用いる氷片を作成することができる（たとえば、特許文献１参照）。氷片の作成においては、まず、氷海水槽の水面上に氷板を製氷する。さらに、アイスカッターを用いて、氷板を短冊状に切断する。そして、短冊状に切断した氷板を砕いていき、氷片を作成する。

特許第４７７６４４９号公報

しかしながら、上述した特許文献１の氷片作成方法は、短冊状に切断した氷板を、人力によって砕いて作成するものであった。このため、人の労力が必要であった。また、人が落水する可能性があった。

そこで、上記のような問題点を解決し、人の労力を多く費やさなくとも氷片を作成することができる氷片作成装置および氷片作成方法を提供することを目的とする。

この発明に係る氷片作成装置は、刃先が一方向に向けて並列に並べられ、氷板を切断する複数のアイスカッターと、刃先よりも、移動方向に対し、後方に位置するように設置され、アイスカッターに切断された氷板に力をかけて、切断部分の氷板を折り割る載荷治具とを備えるものである。

この発明によれば、複数のアイスカッターが氷板を切断し、載荷治具が氷板を折り割って氷片を作成することができるので、人が氷板を割るなどして氷片を作成する必要がない。また、ほぼ一様な大きさの氷片を作成することができる。このため、氷片作成に人の労力を必要とせず、氷片作成装置を相対的に移動させることで、時間をかけずに氷片を作成することができる。このため、人が砕氷作業を行わなくてもよく、落水などを防ぐことができる。

この発明の実施の形態１に係る氷片作成装置１００が使用される氷海水槽１を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る前面側から見た氷片作成装置１００の概略を示す図である。 この発明の実施の形態１に係るアイスカッター１１０の間隔調整について説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る背面側から見た氷片作成装置１００の概略を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る載荷板１３４の前後載荷位置および角度設定について説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る氷片作成装置１００を用いた氷片の作成方法の手順を説明する図（その１）である。 この発明の実施の形態１に係る氷片作成装置１００を用いた氷片の作成方法の手順を説明する図（その２）である。 この発明の実施の形態１に係る氷片作成装置１００を用いた氷片の作成方法の手順を説明する図（その３）である。 この発明の実施の形態１に係る氷片作成装置１００を用いた氷片の作成方法の手順を説明する図（その４）である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る氷片作成装置１００が使用される氷海水槽１を示す図である。図１に示すように、氷海水槽１は、直方体形状（長方形）であるものとする。

さらに、氷海水槽１の長さ方向の側方両側において、氷海水槽１の開口部と略同じ高さの位置に、それぞれ曳引車用レール２が架設されている。曳引車３は、曳引車用レール２に沿って、氷海水槽１の長さ方向に走行可能な車である。

また、氷海水槽１には水槽水４が張られ、氷片作成装置１００が、曳引車３に取り付けられる。氷片作成装置１００は、曳引車３に曳かれて、氷海水槽１の長さ方向に進行することができる。以下、氷海水槽１の長さ方向のうち、氷片作成装置１００が曳引車３に曳かれて移動する移動方向を進行方向というものとする。

図２は、この発明の実施の形態１に係る前面側から見た氷片作成装置１００の概略を示す図である。ここでは、氷片作成時の進行方向において前側となる面を前面として説明する。氷片作成装置１００は、氷片を作成する際に、曳引車３に取り付けられる装置である。氷片作成装置１００は、切断具となる複数のアイスカッター１１０、固定部材１２０および載荷治具１３０を有している。

複数のアイスカッター１１０は、進行方向に一方向に刃先が向けられ、それぞれ、氷海水槽１の幅方向に、並列に並んだ状態で固定部材１２０に取り付けられる。以下、氷海水槽１の幅方向がアイスカッター１１０の並び方向であるものとして説明する。アイスカッター１１０は、曳引車３に曳引された氷片作成装置１００が氷海水槽１を移動することで、氷海水槽１の水面上に製氷した氷板を短冊状に切断し、複数に分割する切断具である。アイスカッター１１０を構成する材料は、特に限定するものではないが、たとえば、アルミニウムを用いる。

固定部材１２０は、曳引車３に対して、複数のアイスカッター１１０および載荷治具１３０が動かないように固定する部材である。固定部材１２０は、支持棒１２１とカラー１２２とを有している。固定部材１２０は、支持棒１２１を２本有している。支持棒１２１は梁となる。たとえば、２本の支持棒１２１をアイスカッター１１０が有する２つの貫通穴にそれぞれ通過させ、アイスカッター１１０が、進行方向および上下方向に動かないように支持する。載荷治具１３０も同様に支持される。

図３は、この発明の実施の形態１に係るアイスカッター１１０の間隔調整について説明する図である。実施の形態１における氷片作成装置１００は、アイスカッター１１０の並びについて、間隔調整を行うことができる。アイスカッター１１０を支持棒１２１に通過させる際に、少なくともアイスカッター１１０間に、管状のカラー１２２を通過させてアイスカッター１１０を挟んで固定する。カラー１２２は、アイスカッター１１０の並び方向に対して、アイスカッター１１０の幅を規定するストッパとなる。また、カラー１２２は、アイスカッター１１０間の間隔を調整することができる調整具となる。たとえば、長さが異なるカラー１２２を用意しておく。そして、作成したい氷片の幅に対応するカラー１２２をアイスカッター１１０間に挟むことで、アイスカッター１１０間の間隔および氷片の幅を調整することができる。ここで、すべてのカラー１２２の長さを同じにし、アイスカッター１１０間を等間隔にして氷板を切断する必要はない。また、アイスカッター１１０の間隔を規定することができれば、カラー１２２に限定するものではない。

図４は、この発明の実施の形態１に係る背面側から見た氷片作成装置１００の概略を示す図である。ここでは、氷片作成時における氷片作成装置１００の進行方向において、後側となる面を背面として説明する。載荷治具１３０は、アイスカッター１１０の刃先よりも進行方向に対して後方になるように設置される。載荷治具１３０は、アイスカッター１１０によって切断された氷板を、アイスカッター１１０の進行方向に対して交差する方向（たとえば、進行方向に対して直交する方向）に沿うように分割し、氷片を作成する治具である。このとき、載荷治具１３０は、切断された部分の氷板に対して、下方向（氷海水槽１の底部の方向）に力がかかるようにして、氷板を折り割って分割し、氷片を作成する。

載荷治具１３０は、取り付け部１３１、載荷位置設定部１３２、角度設定部１３３および載荷板１３４を有している。取り付け部１３１は、アイスカッター１１０と同様に、２つの貫通穴を有する。そして、支持棒１２１に通され、載荷治具１３０が進行方向および上下方向に動かないように取り付けられる。

載荷板１３４は、進行方向に対して、斜めになるような角度で固定された板である。ここで、載荷板１３４がなす角度は俯角となる。以下、載荷板１３４が、進行方向に対してなす俯角を角度として説明する。載荷板１３４の材料については、特に限定するものではないが、たとえば、ケミカルウッドなどの人工木材を用いる。

図５は、この発明の実施の形態１に係る載荷板１３４の前後載荷位置および角度設定について説明する図である。載荷板１３４には、角度設定部１３３が設置されている。角度設定部１３３は、たとえば、作業者などに設定された角度で載荷板１３４を固定する。角度設定部１３３は、留具を有する。留具を中心に載荷板１３４を回動させ、設定した角度で載荷位置設定部１３２の調整棒に留具を留めて載荷板１３４を固定する。角度設定部１３３において設定される載荷板１３４の角度により、氷片の長さを調整することができる。

載荷位置設定部１３２は、前後載荷位置を設定する。前後載荷位置が設定されることで、アイスカッター１１０の刃先（先端部分）と載荷板１３４との長さが設定される。載荷位置設定部１３２は、調整棒を有する。調整棒は、進行方向に並んだ複数の穴を有しており、角度設定部１３３の留具を留めさせることができる。留具を留めさせる穴の位置を調整することで、角度設定部１３３における前後載荷位置を変更できる。これにより、アイスカッター１１０の刃先（先端部分）と載荷板１３４との長さの設定を行うことができる。そして、載荷位置設定部１３２において設定されるアイスカッター１１０の刃先（先端部分）と載荷板１３４との長さにより、氷片の長さを調整することができる。ただし、調整方法については、この方法に限定するものではない。

載荷板１３４の角度については、特に限定するものではないが、ここでは、一例として、たとえば、進行方向とのなす角度が、１５０°となるように設定する。たとえば、角度が浅すぎるまたは深すぎると、下方向にかかる力が小さくなるなどして、氷板２００が折り割れにくくなる。また、たとえば、角度によって載荷板１３４の端部の水面からの深さが変わる。折り割れた氷片は、水中を、載荷板１３４の端部をくぐって、氷片作成装置１００の後側に流れていく。載荷板１３４の端部が、水面から深い位置にあると、折り割れた氷片が、載荷板１３４の端部を抜けることができずに、載荷板１３４に引っかかってしまい、載荷板１３４の後側に流れずに滞留するため、連続的な氷片の作成を阻害する可能性がある。したがって、載荷板１３４の角度は、浅深のバランスをとって設定した方がよい。このため、角度設定部１３３の角度設定よりも、載荷位置設定部１３２で前後載荷位置の設定をすることで、氷片の長さを調整する方がよい。

図６〜図９は、この発明の実施の形態１に係る氷片作成装置１００を用いた氷片の作成方法の手順を説明する図である。作成準備としては、氷片作成装置１００が曳引車３に取り付けられる。また、たとえば、氷海水槽１が設置された室内を冷却するなどして、水槽水４を凍らせる。そして、氷海水槽１の水面上に氷板２００を張る。特に限定するものではないが、氷板２００の厚さは、約１．５ｃｍとする。

そして、曳引車３が、進行方向（氷海水槽１の長さ方向）に移動する。図６に示すように、曳引車３の移動にともなって、氷片作成装置１００が進行方向に移動し、アイスカッター１１０が、氷海水槽１の水面上に製氷した氷板２００を、進行方向に沿って切断していく。氷板２００の先端は、氷片作成装置１００に対し、相対的に、氷片作成装置１００の進行方向とは反対の方向に移動することになる。

アイスカッター１１０による切断が進むと、図７に示すように、切断された氷板２００の先端が、載荷治具１３０の載荷板１３４と接触する。載荷板１３４は、氷板２００に対して、斜面を有しており、切断された氷板２００の先端は、載荷板１３４の斜面に沿って移動する。このとき、アイスカッター１１０の刃先の位置に対応する氷板２００の位置（氷板２００において切断された他端部分）が支点となり、氷板２００の先端部分が力点となって、氷板２００に、下方向に曲げの力が加わっていく。

氷板２００の先端が、載荷板１３４の斜面を移動するにつれて、下方向への力が大きくなり、曲がりが大きくなると、図８に示すように、氷板２００が支点部分から折り割れて、氷片が作成される。ここで、氷板２００には、下方向への力が均等となるようにかかる。このため、氷板２００の切断部分は、並び方向に沿うように折り割れ、作成される氷片の形は、ほぼ直方体となり、整った形状となる。以上の工程が連続すると、図９に示すように、氷片作成装置１００が進行方向に移動するのにともなって、連続して氷片を作成することができる。

以上のように、実施の形態１によれば、氷片作成装置１００が氷海水槽１を移動することで、アイスカッター１１０が進行方向に氷板２００を切断し、さらに、切断した氷板２００を載荷板１３４に沿わせていき、曲げの力を加えることで、氷板２００が並び方向に折り割れて氷片が作成されるので、作業者が割って氷片を作成しなくても、自動的に氷片を作成することができる。たとえば、氷板を落とすなどして衝撃を加えて氷片を作成するのではなく、切断することと折り割ることとで氷片を作成するので、形、寸法などがほぼ一様な大きさの氷片を作成することができる。

また、氷片作成装置１００は、載荷位置設定部１３２および角度設定部１３３を有するので、作成する氷片の長さを調整することができる。また、カラー１２２によりアイスカッター１１０の間隔を調整することで、作成する氷片の幅を調整することができる。

実施の形態２．
上述の実施の形態では、載荷板１３４は、平面状であるものとして説明した。下向きの力のかかり具合、折り割れた氷片の滞留防止などから、載荷板１３４が平面状である方が、都合がよいが、たとえば、載荷板１３４が曲面状であってもよい。

また、前述した実施の形態では、特に説明しなかったが、氷片作成装置１００による氷片作成を行っているときに、氷片作成装置１００および氷板２００の少なくとも一方が、上下方向に揺れることがある。上下方向の揺れにより、載荷板１３４と切断された氷板２００との位置関係が定まらず、氷板２００が折り割れるタイミングが異なるなどして氷片の長さが異なってしまう可能性がある。

そこで、たとえば、氷片作成装置１００に検知装置を設置し、上下方向について、氷板２００に対する氷片作成装置１００の位置を調整しながら、氷片作成装置１００を移動させるようにしてもよい。

上述の実施の形態では、氷片作成装置１００を移動させることで、自動的に、載荷治具１３０から氷板２００に曲げの力をかけることができた。これに限定せず、氷板２００を折り割る力を加えるように駆動する機器が氷片作成装置１００に設置されていてもよい。

また、上述の実施の形態では、ブラッシュ・アイス・チャンネル試験、ラブル・アイス試験に用いる氷片を作成することを想定して説明したが、この発明により作成される氷片の用途については限定するものではない。

１ 氷海水槽
２ 曳引車用レール
３ 曳引車
４ 水槽水
１００ 氷片作成装置
１１０ アイスカッター
１２０ 固定部材
１２１ 支持棒
１２２ カラー
１３０ 載荷治具
１３１ 取り付け部
１３２ 載荷位置設定部
１３３ 角度設定部
１３４ 載荷板
２００ 氷板

この発明に係る氷片作成装置は、刃先が一方向に向けて並列に並べられ、氷板を切断する複数のアイスカッターと、刃先よりも、移動方向に対し、後方に位置するように設置され、アイスカッターに切断された氷板に力をかけて、切断部分の氷板を折り割る載荷治具と、アイスカッター間の幅を調整する調整具とを備えるものである。

Claims (4)

1. 刃先が一方向に向けて並列に並べられ、氷板を切断する複数のアイスカッターと、
   前記刃先よりも、移動方向に対し、後方に位置するように設置され、前記アイスカッターに切断された前記氷板に力をかけて、切断部分の前記氷板を折り割る載荷治具と
   を備える氷片作成装置。
2. 前記載荷治具は、
   前記氷板が接触する載荷板と、
   前記刃先から前記載荷板が前記氷板に接触するまでの長さを設定する載荷位置設定部と
   を有する請求項１に記載の氷片作成装置。
3. 前記載荷治具は、
   前記氷板が接触する載荷板と、
   前記氷板が前記載荷板に接触する角度を設定する角度設定部とを有する請求項１または請求項２に記載の氷片作成装置。
4. 氷片作成装置を用いて氷海水槽の水面上に張られた氷板から氷片を作成する方法であって、
   前記氷片作成装置は、刃先が進行方向に向けて並列に並べられた複数のアイスカッターと、該アイスカッターに切断された前記氷板に力を加える載荷治具とを備えており、
   前記氷片作成装置が、前記氷海水槽を前記進行方向に移動することにより、前記アイスカッターが、前記氷板を切断する工程と、
   前記氷片作成装置が、前記氷海水槽を前記進行方向に移動することにより、前記載荷治具が、前記アイスカッターによって切断された前記氷板に接触して前記氷板の先端部分に力を加え、前記アイスカッターの進行方向に対して交差する方向に、前記氷板を折り割って氷片を作成する工程と
   を、連続して行う氷片作成方法。

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