深層掘削機実験用 15m氷 柱の製作
高橋
修 平
北 見工 業大 学 亀 田
貴 雄
北 見工 業大 学
斎 藤
健
北 海道 陸別 町 しばれ技術 開発研 究所
1.は
じめ に本 実験 は 国 立極 地研 究所 よ り深 層掘 削 ドリルの 国 内実験 地 と して 陸別 町並び に北 海 道 陸別 町 しばれ技術 開発研 究 所 へ、 実験 用 氷柱及 び そ れ らに ともな う実験 設 備 製作 の依 頼 を
1992年
に引 き続 き サ ポー トす る こ と とな っ た。 この報 告 は、 実験 用 氷柱 の 製氷過 程 を記録・ 観 察 し、
水 が天 然結 氷 す る状 況 を把握 し、 今後起 こ りうる様 々な製 氷 を効 率 よ く結 氷 させ る技術 を得 る た め に ま とめ た もの で ある。 また これ らの一 貫 した技術 は、 北 見工 業大 学 よ り指導 を う けて い る。
2.製
氷期 間天然 製 氷
1993. 1. 1〜 1993. 1. 23
人工 製 氷
1993. 1. 24〜 1993. 1. 30 3.製
氷方法この
15m氷
柱 の製氷は、0・ 9mxO・ 9m,高
さ1・ 5mの
金属製水槽 を10個
用意 し、足寄郡陸別 町下陸別 に於て、 この地の自然環境を生か し野外での天然製氷を進めていた。
しか
し、 本年は例年にな く曖冬であ り、 やむなく冷凍庫での人工製氷にいたっている。今回の氷柱 は、 掘削 ドリルの動 きを確認できるように透明度 を高 くす るため水道水 を直接使用せず、 温水 ポ イラーに より水 を約
70℃
まで温めて水中内の酸素、 不純物をで きるだけ取 り除 いたのち再 び5° C〜 10℃に低下 させた水を使用 した。 この水を効率 よく結氷 させるため注水量は 当日の 外気温、 翌朝の予想外気温、過去のデー タを考慮 し、数時間毎に結氷状態を確認 しなが ら注水
した。 おもに夕方か ら深夜にかけての作 業になったが当日の状況により日中にも注水 している。
最終的 に高 さ
15mに
するには0・ 9mX0 9 1n,高
さ1・ 5mの氷が完成 後、 金属製水槽 と一体の ままクレー ン車で積み重ね接合部は氷を雪状 に削 り出 したアイスパ ウダー と水 を混合
‑31‑
し易 く、 高 い ときは結 氷 しず らい こ とが明 らか に知 る こ とが で きる。
20日
〜23日
にか けて外 気温 が低 いに も関 わ らず結 氷 量 が少 な いの は注 水 量 の誤 判 断 であ る。 この部 分 を判断 で き る デ ー タを求 め て い るの で ある。 グ ラフ
2は
、 積算 寒度 と氷厚 の関係 を示 した グ ラフ で あ る。 こ の グ ラ フ よ り氷厚4 0 0mmと
す るには、‑4, 000℃
・hour必 要 とな る。 こ こで外気 温 を 一20℃
と仮 定 す る と以 下 の よ うにな る。‑4, 000℃
。hour/‑20℃ =2 0 0hour
これ らか ら、 外気 温
‑20℃
が2 0 0hour継
続 す る と氷厚4 0 0mmと
な る こ とが予想 で き る.llir tor{}cr[[urq .in
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laruiryi-31.19!3
グラフ
1
800700 600 500 400
Rikubetsu:'■■uaヮ 1〜 31.1993
グ ラフ2
表厚 ＼♂♂
田 m● ♂
0 ° ∫
●
3
現 己 ︲ ︲ ︲ ⁚ ︲ ︲ ︲ ︱ ︱・
︵日
︶
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■ ８ 一
6 1 を 1 1 1 6
A∝umulated tempcrature(‐
・
C・hour)8
単 位・ 千
5。
ま とめ
自然 の外 気温 を有 効 に利用 す る とい う こ とは、 非常 に困難 な こ とを多 く含 ん で お り今 回の氷 柱 製作 の よ うに人 工 の 力 をか りる とい う こ とも常 に考 え られ る こ とで あ るが、 そ れ らを解 明す る とい うこ とも また重 要 な こ とで あ る。 今 回 の製 氷 につ いて のデ ー タは水 槽 とい う条件 が あ る が、 今 後 の 製氷 につ い て応用 の 可 能 なデ ー タが得 られて い る と考 え て い る。
