De-icing
除氷は、表面から雪、氷、または霜を取り除くプロセスです。防氷とは、除氷だけでなく表面に残り、一定期間氷の再形成を遅らせ続ける、または氷の付着を防ぎ、機械的除去を容易にする化学物質の適用であると理解されています。
シェレメーチエヴォ国際空港で除氷されている
アエロフロート
エアバスA330。 2010年
ソルトレイクシティ空港でのスプレー除氷
コンテンツ
1 アプローチ
1.1 電車と鉄道のスイッチ
1.2 航空機
1.2.1 赤外線加熱除氷
1.3 空港の舗装
1.4 道路
1.5 化学除氷剤
1.6 流体の種類
2 飛行中の航空機の除氷
2.1 空気圧システム
2.2 電気システム
2.3 ブリードエアシステム
2.4 流体システム
3 環境への影響と緩和
4 も参照してください
5 参考文献
6 外部リンク
アプローチ
除氷は、機械的方法（削り取り、押し込み）によって行うことができます。熱の適用を通して; 水の凝固点を下げるように設計された乾燥または液体の化学物質（さまざまな塩または塩水、アルコール、グリコール）を使用する。またはこれらの異なる技術の組み合わせによって。
電車と鉄道のスイッチ
列車のブレーキに氷がたまると、ブレーキの効率が低下します。
北極圏の列車や鉄道の分岐器は、雪や氷の蓄積に関して重大な問題を抱えている可能性が機能性を確保するために、寒い日には一定の熱源が必要です。列車では、除氷のためにヒーターを必要とするのは主にブレーキ、サスペンション、カプラーです。レール上では、主に氷に敏感なスイッチです。強力な電気ヒーターは氷の形成を防ぎ、形成された氷を急速に溶かします。
ヒーターは、過熱してヒーターを破壊する可能性を回避するために、PTC材料、たとえばPTCゴムでできていることが好ましい。これらのヒーターは自己制限的であり、調整用の電子機器を必要としません。それらは過熱することができず、過熱保護を必要としません。
航空機
米国の
ガルフストリームG550は、2012年1月にアラスカを出発する前に
除氷されます
トロントでのウエストジェット737-700の除氷
地上では、凍結状態や降水量がある場合、航空機の除氷が一般的に行われています。凍結した汚染物質は、車両の空力特性を妨害します。さらに、氷が外れるとエンジンが損傷する可能性が
除氷液は通常、染料と金属表面を保護する薬剤を含むグリコール水溶液で構成されます。さまざまなグリコールが使用されています。増粘剤は、除氷剤が飛行機の機体に付着するのを助けるためにも使用されます。 ：43 エチレングリコール（EG）液は、プロピレングリコール（PG）よりも運用使用温度（LOUT）が低いため、世界の一部の地域で航空機の除氷に使用されています。ただし、PGはエチレングリコールよりも毒性が低いため、より一般的です。 ：2–29
適用すると、ほとんどの除氷液は航空機の表面に付着せず、地面に落下します。 ：101 の空港は通常、封じ込めシステムを使用して使用済みの液体を捕捉するため、地面や水路に浸透することはありません。PGは無毒に分類されていますが、分解時に大量の酸素を消費するため水路を汚染し、水生生物を窒息させます。（環境への影響と緩和を参照してください 。）
赤外線加熱除氷
航空機の除氷技術として、直接赤外線加熱も開発されています。この熱伝達メカニズムは、除氷液スプレーに対する空気の冷却効果により、従来の除氷（対流および伝導）で使用される従来の熱伝達モードよりも大幅に高速です。
1つの赤外線除氷システムでは、特別に構築された格納庫内で加熱プロセスを実行する必要がこのシステムは、格納庫のスペースと関連するロジスティック要件のために、空港運営者の間で限られた関心しかありませんでした。米国では、このタイプの赤外線除氷システムが、2つの大きなハブ空港と1つの小さな商業空港で限定的に使用されています。 ：80–81
別の赤外線システムは、格納庫を使用する必要のない、トラックに取り付けられた移動式の暖房ユニットを使用します。製造業者は、このシステムは固定翼航空機とヘリコプターの両方に使用できると主張していますが、民間航空機での使用例は引用され
空港の舗装
空港舗装（滑走路、誘導路、エプロン、誘導路橋）の除氷作業には、プロピレングリコール、エチレングリコール、その他の有機化合物など、いくつかの種類の液体および固体の化学製品が含まれる場合が塩化物ベースの化合物（塩など）は、航空機やその他の機器に腐食作用を及ぼすため、空港では使用され ：34–35
尿素混合物は、コストが低いため、舗装の除氷にも使用されています。ただし、尿素は適用後にアンモニアに分解するため、水路や野生生物の重大な汚染物質であり、米国の空港ではほとんど段階的に廃止されています。2012年、米国環境保護庁（EPA）は、ほとんどの商業空港での尿素ベースの除氷剤の使用を禁止しました。
道路
2013年には、推定1，400万トンの塩が北米の除氷道路に使用されました。
道路の除氷は、伝統的に塩で行われ、除雪車またはそれを広げるように設計されたダンプトラックによって広げられ、滑らかな道路では砂や砂利と混合されることがよく塩化ナトリウム（岩塩）は安価で大量に入手できるため、通常使用されます。ただし、塩水は-18°C（0°F）でも凍結するため、温度がこのポイントを下回った場合は役に立ちません。また、腐食を引き起こし、ほとんどの車両に使用されている鋼やコンクリート橋の鉄筋を錆びさせる傾向が濃度によっては、一部の植物や動物に有毒である可能性があり、その結果、一部の都市部は濃度から離れています。最近の製雪機では、塩化カルシウムや塩化マグネシウムなどの他の塩を使用しています。これらの塩は、水の凝固点をはるかに低い温度に下げるだけでなく、発熱反応も引き起こします。それらは歩道にとっていくらか安全ですが、それでも余分なものは取り除く必要が
より最近では、塩に関連する環境問題を軽減し、通常は塩水または固形物と組み合わせて道路に広がるときに、より長い残留効果を有する有機化合物が開発された。これらの化合物は、多くの場合、サトウキビの精製やエタノールを生成する蒸留プロセスなどの農業作業の副産物として生成されます。 他の有機化合物は、木灰と、道端の草や生ごみから作られたカルシウムマグネシウムアセテートと呼ばれる除氷塩です。さらに、一般的な岩塩をいくつかの有機化合物および塩化マグネシウムと混合すると、はるかに低い温度（-34°Cまたは-29°F）に効果的であるだけでなく、全体的な拡散速度が低い拡散可能な材料が得られます単位面積あたり。
ソーラーロードシステムは、道路の表面を水の凝固点より上に維持するために使用されてきました。路面に埋め込まれた一連のパイプは、夏に太陽エネルギーを収集し、熱をサーマルバンクに伝達し、冬に熱を道路に戻し、路面を0°C（32°F）以上に維持するために使用されます。この自動化された形式の再生可能エネルギーの収集、保管、および配送は、化学汚染物質を使用することによる環境問題を回避します。
2012年には、水をはじくことができる超疎水性表面を使用して、氷の蓄積が疎氷性につながるのを防ぐこともできることが示唆されました。ただし、すべての超疎水性表面が疎氷性であるとは限らず、この方法はまだ開発中です。
化学除氷剤
すべての化学除氷剤は、共通の動作メカニズムを共有しています。それらは、濃度に依存する特定の温度を超えて水分子が結合するのを化学的に防ぎます。この温度は、純水の凝固点である0°C未満です（凝固点降下）。時には、さらに強力な融解力を可能にする発熱 溶解反応が次のリストには、最も一般的に使用される除氷剤とその一般的な化学式が含まれています。
無機 塩 塩化ナトリウム（NaClまたは食卓塩;最も一般的な除氷剤）
塩化マグネシウム（MgCl2、しばしばその作業温度を下げるために塩に加えられます）
塩化カルシウム（CaCl2、しばしばその作業温度を下げるために塩に加えられます）
塩化カリウム（KCl）
有機化合物
カルシウムマグネシウムアセテート（CaMg2（CH3COO）6）。
酢酸カリウム（CH3クック）
ギ酸カリウム（CHO2K）
ギ酸ナトリウム（HCOONa）
ギ酸カルシウム（Ca（HCOO）2）。
尿素（CO（NH2）。2）、一般的な肥料
農業副産物（一般的に塩化ナトリウムへの添加物として使用されます）
アルコール、
ジオール、
ポリオール（これらは不凍剤であり、道路ではほとんど使用されていません）
メタノール（CH4O）
エチレングリコール（C2H6O2）。
プロピレングリコール（C3H8O2）。
グリセロール（C3H8O3）。
流体の種類
コペンハーゲン空港でオレンジ色の液体で
除氷されている航空機
バーミンガム空港でオレンジ色の防氷液で除
氷されている航空機
航空機の除氷液にはいくつかの種類があり、2つの基本的なカテゴリに分類されます。
除氷液：除氷および雪/霜の除去のために水で希釈された加熱グリコール。ニュートン流体とも呼ばれます（水と同様の粘性流のため）
防氷液：非ニュートン流体とも呼ばれる、濃縮された未加熱、未希釈のプロピレングリコールベースの液体（特徴的な粘性のある流れのため）、氷の将来の発達を遅らせるために適用されます。降雪やみぞれの蓄積を防ぐため。防氷液は、航空機が地上に静止している間、氷の形成に対するホールドオーバー保護を提供します。ただし、流体表面上の空気の流れなどのせん断力を受けると、航空機が離陸のために加速しているときに、流体のレオロジー全体が変化し、流体が大幅に薄くなり、流れ落ちて、翼にきれいで滑らかな空力表面を残します。
場合によっては、両方のタイプの流体が航空機に適用されます。最初に加熱されたグリコール/水混合物が汚染物質を除去し、次に航空機が離陸する前に氷が再形成されないように加熱されていない濃厚な流体が適用されます。これは「2段階の手順」と呼ばれます。
メタノール除氷液は、中小規模の一般的な航空機の小さな翼と尾の表面を除氷するために長年使用されており、通常、小型のハンドヘルドスプレーで塗布されます。メタノールは、飛行前に霜と軽い氷を取り除くことしかできません。
モノエチレン、ジエチレン、およびプロピレングリコールは不燃性の石油製品であり、同様の製品が自動車の冷却システムで最も一般的に見られます。グリコールは非常に優れた除氷特性を備えており、航空グレードはSAE / ISO / AEAタイプI（AMS1424またはISO11075）と呼ばれています。これは通常、華氏95度（35°C）の水で希釈された汚染された表面に、1，500〜2，000 USガロン（5，680〜7，570 L ; 1，250〜1，670インプガル）を含むトラックのチェリーピッカーを使用して、ランプ上または出発時に適用されます。滑走路エントリポイントアプリケーション。航空機が除氷剤の塗布を受けたことを目視で簡単に確認できるため、色染めの液体が好ましい。タイプIの液体の流出は、スラッシュをピンク色に変えるように見えるため、「ピンクの雪」という用語が使用されます。それ以外の場合、すべてのタイプIの液体はオレンジ色です。
飛行中の航空機の除氷
防氷システム
空気圧システム
ボーイングB-17フライングフォートレス。テール、スタビライザー、ウィングの前縁にある黒い帯は
、ゴム製の
防氷ブーツです。
飛行中の氷の堆積は、翼、尾翼、およびエンジン（プロペラまたはファンブレードを含む）の前縁で最も頻繁に発生します。低速の航空機は、飛行中の除氷のために、翼と尾翼の前縁に空気圧式防氷ブーツを頻繁に使用します。ゴムの覆いは定期的に膨らみ、氷が割れて剥がれ落ちます。パイロットがシステムを起動すると、膨張/収縮サイクルが自動的に制御されます。過去には、そのようなシステムは時期尚早に膨らまされた場合に打ち負かされる可能性があると考えられていました。パイロットがブーツを膨らませる前にかなり厚い氷の層を形成することを許可しなかった場合、ブーツは単に前縁と形成された氷の間に隙間を作るだけでした。最近の調査によると、現代のブーツでは「ブリッジング」は発生しません。
電気システム
一部の航空機は、翼と尾翼の前縁、プロペラの前縁、およびヘリコプターのローターブレードの前縁に接着されたゴムシートに埋め込まれた電気加熱抵抗要素を使用する場合もこの除氷システムは、1943年にUnited States Rubber Companyによって開発されました。このようなシステムは通常、継続的に動作します。氷が検出されると、それらは最初に除氷システムとして機能し、次に氷結状態で飛行を継続するための防氷システムとして機能します。一部の航空機は、翼の表面とプロペラブレードの根元にある小さな穴からアルコールやプロピレングリコールなどの不凍液を送り出し、氷を溶かし、表面を氷の形成に耐えられないようにする化学除氷システムを使用しています。NASAによって開発された4番目のシステムは、共振周波数の変化を感知することによって表面の氷を検出します。電子制御モジュールが氷が形成されたと判断すると、大きな電流スパイクがトランスデューサーにポンプで送られ、鋭い機械的衝撃が発生し、氷の層が割れて、スリップストリームによって剥がれます。
ブリードエアシステム
現代の民間固定翼輸送機の多くは、翼の前縁、エンジン入口、および抽気を使用する空気データプローブに氷結防止システムを使用しています。空気はターボプロップまたはジェットエンジンのコンプレッサーセクションから排出され、氷結防止のために表面下の空洞にダクトで送られます。暖かい空気が表面を0°C（32°F）より数度高く加熱し、氷の形成を防ぎます。システムは自律的に動作し、航空機が着氷状態に出入りするときにオンとオフを切り替えます。これらのシステムは大型航空機では一般的ですが、エンジンの性能と効率に悪影響を与えるため、小型航空機ではあまり一般的ではありません。
流体システム
一部の航空機には、翼、尾部、および/またはプロペラの小さな穴から飛行中の防氷液を分配するポンプが装備されています。これらのシステムは通常、防氷ブーツよりも空力的に効率的であり、抽気システムのエンジン関連の欠点に悩まされることはありませんが、航空機に重くて不要な可能性のある流体を運ぶ必要があるため、使用は減少しています。必要なときに液体を補給すること、およびストップオーバー中に液体を補充する必要性から生じるロジスティック上の問題。
環境への影響と緩和
塩化ナトリウムや塩化カルシウムなどの除氷塩は天然水に浸出し、塩分に強く影響します。
エチレングリコールとプロピレングリコールは、地表水での分解中に高レベルの生物化学的酸素要求量（BOD）を発揮することが知られています。このプロセスは、水生生物が生存するために必要な酸素を消費することにより、水生生物に悪影響を与える可能性が水柱内の大量の溶存酸素（DO）は、微生物集団がプロピレングリコールを分解するときに消費されます。 ：2–23
地表水中の十分な溶存酸素レベルは、魚、大型無脊椎動物、およびその他の水生生物の生存にとって重要です。酸素濃度が最小レベルを下回った場合、生物は可能であれば、より高い酸素レベルの領域に移住するか、最終的には死にます。この効果により、使用可能な水生生息地の量を大幅に減らすことができます。DOレベルの低下は、ボトムフィーダーの個体数を減少または排除したり、コミュニティの種プロファイルの変化に有利な条件を作り出したり、重要な食物網の相互作用を変化させたりする可能性が ：2–30
あるケースでは、 2002年1月初旬にアトランタで大雪が発生したため、このようなシステムがオーバーフローし、アトランタ空港の下流のフリント川が一時的に汚染されました。
一部の空港では、使用済みの除氷液をリサイクルし、水と固形汚染物質を分離して、他の用途での液体の再利用を可能にしています。他の空港には、敷地内に廃水処理施設があり、収集した液体を市の下水処理施設または商業廃水処理施設に送っています。 ：68–80
除氷液の毒性はもう1つの環境問題であり、毒性の低い（つまり非グリコールベースの）代替品を見つけるための研究が進行中です。
も参照してください
着氷性の霧
防氷システム
疎氷性
ピトー管
ピトー静圧系統
参考文献
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外部リンク
コモンズでの航空機の除氷に関連するメディア”