JP2011137630A - Cooling method of structure, cooling device, and structure including the cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物の外表面における被冷却領域に対し親水性の層を形成し、該被冷却領域に対し冷却水を供給して該被冷却領域全域に亘って薄膜状の水膜を常時形成させ、この水膜での蒸発に伴う潜熱により構造物を冷却する構造物の冷却方法、冷却装置、及び、その冷却装置を備えた構造物に関する。 The present invention forms a hydrophilic layer on the cooled region on the outer surface of the structure, supplies cooling water to the cooled region, and constantly forms a thin water film across the cooled region. The present invention relates to a structure cooling method, a cooling device, and a structure provided with the cooling device, wherein the structure is cooled by latent heat accompanying evaporation in the water film.
コンクリート建築物が多い都市部では、建築物の屋根や壁などが直射日光や高層建築物の多重反射などにより加熱されてしまう。このようにして建築物に昼間蓄積された熱は夜間外気に放出されるため、夜間であっても外気温は低下することがなく、外気温が上昇したまま翌日を迎えるという悪循環を引き起こす。また、昼間に加熱された建築物は、室内まで熱が伝達し室内が高温となる。したがって、室内の温度を快適に保とうと冷房設備を過度に使用してしまうため、その冷房設備から外気への排熱量が上昇してしまい、結果として外気温を上昇させてしまう。これらの外気温の上昇が、都市部と郊外との間で温度差を生じさせる、いわゆるヒートアイランド現象を引き起こす一因となっている。 In urban areas where there are many concrete buildings, the roofs and walls of the buildings are heated by direct sunlight and multiple reflections of high-rise buildings. Since the heat accumulated in the daytime in the building in this way is released to the outside air at night, the outside air temperature does not decrease even at night, causing a vicious circle in which the next day is reached with the outside air temperature rising. In addition, in a building heated in the daytime, heat is transferred to the room and the room becomes hot. Therefore, if the indoor temperature is kept comfortable, the cooling equipment is excessively used, and the amount of heat exhausted from the cooling equipment to the outside air increases, resulting in an increase in the outside air temperature. These rises in outside air temperature contribute to the so-called heat island phenomenon that causes a temperature difference between urban areas and suburbs.
一方、建築物の屋根などに設置されている太陽光発電システムでは、太陽電池が高温状態となると発電効率が低下してしまうという問題も生じている。 On the other hand, in the solar power generation system installed on the roof of a building, there is a problem that the power generation efficiency is lowered when the solar cell is in a high temperature state.
そこで、建築物や太陽電池などの冷却を目的として、建築物の屋根、壁、及び、太陽電池などに散水して冷却する装置や方法が種々提案されている(例えば、特許文献1)。 In view of this, various apparatuses and methods have been proposed to cool buildings and solar cells by spraying water on the roofs, walls, and solar cells of buildings (for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載されている太陽光発電システムは、瓦に埋め込まれた瓦発電部と、瓦表面に散水する散水手段と、瓦表面の温度を検出する温度センサと、温度センサからの温度が所定温度を越えた際に散水手段によって散水を行わせる散水制御部とを備えている。この太陽光発電システムでは、散水によって瓦発電部を冷却することができるため、発電効率の低下を抑制することができる。 The photovoltaic power generation system described in Patent Document 1 includes a tile power generation unit embedded in a roof tile, water sprinkling means for spraying water on the roof surface, a temperature sensor that detects the temperature of the roof tile surface, and a temperature from the temperature sensor. A watering control unit that sprays water with watering means when the temperature exceeds a predetermined temperature. In this solar power generation system, since the tile power generation unit can be cooled by watering, a decrease in power generation efficiency can be suppressed.
ところで、この太陽光発電システムでは、主に水の顕熱を利用した冷却が行われている。この顕熱冷却は、低温の水が被冷却部材に接触することで、熱の移動が生じ冷却されるというもので、水が相変化を起こさない冷却方法である。そして、顕熱冷却では、水の比熱である1cal/g相当の冷却効果しか期待できないので、顕熱冷却で被冷却部材を冷却するには大量の水を使用することとなる。 By the way, in this solar power generation system, cooling mainly using sensible heat of water is performed. This sensible heat cooling is a cooling method in which low-temperature water comes into contact with the member to be cooled and heat is transferred and cooled, and the water does not cause a phase change. In sensible heat cooling, only a cooling effect equivalent to 1 cal / g, which is the specific heat of water, can be expected. Therefore, a large amount of water is used to cool the member to be cooled by sensible heat cooling.
この顕熱冷却より効率のよい冷却方法としては潜熱冷却があげられる。この潜熱冷却は、蒸発といった水の相変化を利用したもので、水が蒸発する際の蒸発潜熱によって周囲の熱を奪わせて冷却させるというものであり、540〜580cal/g程度の冷却効果を見込むことができる。このような潜熱冷却を行うためには、被冷却部材表面に略均一に連続した状態で薄い水膜を形成することが有効であり、その膜厚は200μm以下に形成するのが好ましい。しかしながら、上記した構成の太陽光発電システムのように水を散水しただけでは、瓦発電部表面に薄い水膜が形成されないため、潜熱冷却を行うことができない。 As a cooling method more efficient than this sensible heat cooling, there is latent heat cooling. This latent heat cooling uses a phase change of water such as evaporation, and cools by taking away the surrounding heat by latent heat of evaporation when water evaporates, and has a cooling effect of about 540 to 580 cal / g. I can expect. In order to perform such latent heat cooling, it is effective to form a thin water film on the surface of the member to be cooled in a substantially uniform state, and the film thickness is preferably 200 μm or less. However, only by spraying water as in the solar power generation system having the above-described configuration, a thin water film is not formed on the surface of the tile power generation unit, so that latent heat cooling cannot be performed.
そこで、親水化処理された被冷却領域に水を供給することで薄い水膜を形成させ、潜熱冷却によって被冷却領域を冷却する冷却方法が特許文献2に提案されている。この冷却方法は、屋根や壁面の表面に親水性の層を形成して、その親水層表面に散水を行って水膜を形成させ、その水膜での蒸発に伴う潜熱によって屋根や壁面を冷却するといった方法である。この冷却方法では、潜熱冷却によるものであることから、上記したように高い冷却効果が見込め、その結果、水の使用量を顕熱冷却に比して抑制することができる。 Therefore, Patent Document 2 proposes a cooling method in which a thin water film is formed by supplying water to a cooled region that has been subjected to a hydrophilic treatment, and the cooled region is cooled by latent heat cooling. In this cooling method, a hydrophilic layer is formed on the surface of the roof or wall surface, water is sprayed on the surface of the hydrophilic layer to form a water film, and the roof or wall surface is cooled by latent heat accompanying evaporation in the water film. It is a method of doing. Since this cooling method is based on latent heat cooling, a high cooling effect can be expected as described above, and as a result, the amount of water used can be suppressed compared to sensible heat cooling.
しかしながら、潜熱冷却を行うには親水層表面に薄い水膜を形成することが必須であるにもかかわらず、特許文献2では、その具体的な方法については全く記載されていない。例えば、特許文献2に記載されている散水機構は、横送水管から複数の散水ノズルが突出した構造であり、このような構成の散水ノズルから連続して水を流下させると、水は単に親水層表面を複数本のスジ状となって流れ落ちていくだけであり、水膜は形成されない。また、水膜を形成しようとして散水ノズルからの流量を多くすると、スジ状の水は隣接するもの同士が親水層表面で合流し水膜を形成するが、水の流量を多くした分親水層表面に形成される水膜は潜熱冷却を行うには厚過ぎて、結局は潜熱冷却を利用した高い冷却効果が得られにくくなるとともに、水の使用量が多くなってしまうものであった。 However, although it is essential to form a thin water film on the surface of the hydrophilic layer in order to perform latent heat cooling, Patent Document 2 does not describe any specific method. For example, the watering mechanism described in Patent Document 2 has a structure in which a plurality of watering nozzles protrude from a horizontal water pipe, and when water continuously flows down from such a watering nozzle, the water is simply hydrophilic. The surface of the layer simply flows down in the form of a plurality of lines, and no water film is formed. In addition, when the flow rate from the watering nozzle is increased in order to form a water film, streaky water joins together at the hydrophilic layer surface to form a water film, but the hydrophilic layer surface is increased by increasing the water flow rate. The water film thus formed is too thick to perform latent heat cooling, and eventually, it becomes difficult to obtain a high cooling effect using latent heat cooling, and the amount of water used is increased.
また、このような構成の散水機構では、突出した散水ノズルの外観上の見栄えがよくないというだけでなく、突出した散水ノズルが親水層表面に影をつくってしまいその部分で水が蒸発しないという問題があった。 In addition, in the watering mechanism having such a configuration, not only does the appearance of the protruding watering nozzle not look good, but the protruding watering nozzle creates a shadow on the surface of the hydrophilic layer, and water does not evaporate in that portion. There was a problem.
そこで、親水層表面に薄い水膜を形成でき、散水ノズルを有しない冷却装置が特許文献3に提案されている。 Therefore, Patent Document 3 proposes a cooling device that can form a thin water film on the surface of the hydrophilic layer and does not have a watering nozzle.
この冷却装置は、多孔質素材からなるホースと、このホースを掛止するためのホース取付部と、ホース取付部に設けられた通水部材と、光触媒で親水化処理を施した光触媒面とを備えている。そして、ホースから吐出した水をスポンジなどの通水部材から光触媒面に滲出させることで、光触媒面に薄い水膜を形成させるというものである。 The cooling device includes a hose made of a porous material, a hose attachment portion for hooking the hose, a water passage member provided in the hose attachment portion, and a photocatalyst surface that has been hydrophilized with a photocatalyst. I have. Then, the water discharged from the hose is leached from the water-permeable member such as a sponge onto the photocatalyst surface, thereby forming a thin water film on the photocatalyst surface.
しかしながら、上記冷却装置は、ホースに多孔質素材が用いられているとともに、通水部材にスポンジ等が用いられており、通常、それらのものは目が細かいため、水垢などによってそれらの目が詰まってしまうという虞がある。 However, in the above cooling device, a porous material is used for the hose and a sponge or the like is used for the water passing member. Usually, since these items are fine in eyes, the eyes are clogged with scales or the like. There is a risk that.
一方、この目詰まりを防ぐために、仮にホースや通水部材の目を粗くした場合、過剰の水が光触媒面に供給されてしまうため、薄い水膜が形成されなくなってしまう。 On the other hand, in order to prevent this clogging, if the eyes of the hose and the water passage member are roughened, excessive water is supplied to the photocatalyst surface, so that a thin water film is not formed.
本発明は係る実情に鑑みてなされたもので、その目的は、親水化処理された被冷却領域に薄膜状の水膜を良好に形成させることができ、また、冷却の際に使用される水量を抑制することができる構造物の冷却方法、冷却装置、及び、その冷却装置を備えた構造物を提供することにある。 The present invention has been made in view of the actual situation, and the object thereof is to make it possible to satisfactorily form a thin-film water film in a cooled region that has been subjected to a hydrophilic treatment, and to use an amount of water used for cooling. The present invention provides a cooling method for a structure, a cooling device, and a structure including the cooling device.
上記課題を解決するため、本発明の構造物の冷却方法は、構造物の外表面における被冷却領域に対し親水化処理を施して該被冷却領域全域に亘って水膜を保持可能な親水性の層を形成するとともに、この親水性の層が形成された被冷却領域に対し冷却水の吐出と冷却水の吐出停止とを交互に繰り返し行うことにより、被冷却領域の全域に亘って薄膜状の水膜を常時形成し、この水膜での蒸発に伴う潜熱により構造物を冷却することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the cooling method for a structure according to the present invention is a hydrophilic property capable of retaining a water film over the entire area to be cooled by applying a hydrophilic treatment to the area to be cooled on the outer surface of the structure. In addition, the cooling water discharge and the cooling water discharge stop are alternately and repeatedly performed on the cooling area in which the hydrophilic layer is formed, thereby forming a thin film over the entire cooling area. A water film is always formed, and the structure is cooled by latent heat accompanying evaporation in the water film.
このような本発明によると、被冷却領域全域に亘って親水性の層を形成するとともに、被冷却領域に対し冷却水の吐出と冷却水の吐出停止とを交互に繰り返し行うものであるから、断続的に吐出された冷却水は被冷却領域に少量ずつ供給され、親水性を有する被冷却領域で広がりながら、緩やかな速度で流れ落ちていく。これにより、被冷却領域全域に亘って薄膜状の水膜が常時形成され、潜熱冷却が安定的に行われ、構造物を効果的に冷却することができる。 According to the present invention, a hydrophilic layer is formed over the entire area to be cooled, and the cooling water discharge and the cooling water discharge stop are alternately and repeatedly performed on the cooling area. The cooling water discharged intermittently is supplied to the cooled area little by little and flows down at a moderate speed while spreading in the cooled area having hydrophilicity. Thereby, a thin film-like water film is always formed over the whole area to be cooled, latent heat cooling is stably performed, and the structure can be cooled effectively.
また、被冷却領域に冷却水を連続して吐出する従来の方法とは異なり、少量の冷却水を断続的に吐出するものであるから、冷却水の使用量を抑制することができる。 Further, unlike the conventional method in which cooling water is continuously discharged to the cooled region, a small amount of cooling water is discharged intermittently, so that the amount of cooling water used can be suppressed.
また、前記冷却水の吐出は0.1〜5秒間行い、前記冷却水の吐出停止は3〜15秒間行うのが薄膜状の水膜を常時形成するうえで好ましい。 Further, it is preferable that the cooling water is discharged for 0.1 to 5 seconds and the cooling water discharge is stopped for 3 to 15 seconds in order to always form a thin water film.
冷却水の吐出時間が0.1秒未満であると、被冷却領域への冷却水の供給量が不足して被冷却領域の全域に冷却水が行き渡らなくなる。また、冷却水の吐出時間が5秒を超えると、被冷却領域への冷却水の供給量が過剰となって被冷却領域に形成される水膜が厚くなってしまう。 When the cooling water discharge time is less than 0.1 seconds, the amount of cooling water supplied to the cooled area is insufficient, and the cooling water does not spread over the entire area to be cooled. In addition, when the cooling water discharge time exceeds 5 seconds, the amount of cooling water supplied to the cooled region becomes excessive, and the water film formed in the cooled region becomes thick.
また、冷却水の吐出停止時間が3秒未満であると、被冷却領域に対して吐出される冷却水量が多くなってしまい、形成される水膜が厚くなってしまうため、水膜による潜熱冷却を生じさせることが困難となってしまう。また、冷却水の吐出停止時間が15秒を超えると、被冷却領域への冷却水の供給量が水膜を常時形成するのに必要な量に達しないため、水膜を形成している冷却水が被冷却領域から流れ落ちてしまい、被冷却領域において水膜が部分的に途切れてしまうことが発生する。しかしながら、冷却水の吐出停止時間の下限値を3秒とすると、吐出される冷却水量が適正量となり、被冷却領域に薄膜状に水膜が良好に形成されることとなる。また、冷却水の吐出停止時間の上限値を15秒とすると、水膜を常時形成するのに必要な供給量を確保することができ、被冷却領域全域に亘って良好に水膜を形成することができる。 In addition, if the cooling water discharge stop time is less than 3 seconds, the amount of cooling water discharged to the cooled region increases and the formed water film becomes thick. It becomes difficult to generate. Also, if the cooling water discharge stop time exceeds 15 seconds, the amount of cooling water supplied to the region to be cooled does not reach the amount necessary to constantly form a water film. Water may flow down from the cooled region, and the water film may be partially interrupted in the cooled region. However, when the lower limit value of the cooling water discharge stop time is 3 seconds, the amount of cooling water discharged becomes an appropriate amount, and a water film is favorably formed in a thin film shape in the cooled region. Further, when the upper limit value of the cooling water discharge stop time is 15 seconds, it is possible to secure a supply amount necessary for constantly forming the water film, and to form the water film well over the entire area to be cooled. be able to.
また、前記水膜はその最薄部分の膜厚を10〜100μmとするのが好ましい。 The water film preferably has a thickness of 10 to 100 μm at its thinnest portion.
水膜の最薄部分の膜厚が10μm未満であると水膜が部分的に途切れてしまい、100μmを超えると、被冷却領域の全域に亘って水膜が潜熱冷却には適さない厚みとなって所望の冷却効果が得られにくくなるといったことがない。 If the film thickness of the thinnest part of the water film is less than 10 μm, the water film is partially interrupted, and if it exceeds 100 μm, the water film has a thickness that is not suitable for latent heat cooling over the entire area to be cooled. Thus, it is not difficult to obtain a desired cooling effect.
また、前記冷却水の吐出は、前記被冷却領域の上流端部においてその幅方向に沿って10〜50mmの間隔で配した口径が0.3〜1.5mmの複数の吐出口より行うのが好ましい。 The cooling water is discharged from a plurality of discharge ports having a diameter of 0.3 to 1.5 mm arranged at intervals of 10 to 50 mm along the width direction at the upstream end of the cooled region. preferable.
吐出口の口径が0.3mm未満であると、水膜を形成するのに必要な吐出量を確保するうえで各吐出口における吐出圧を高める必要が生じてしまう。そして、この高い吐出圧を実現するためには、吐出口への冷却水の供給圧を上げなければならず、そのためには、高い供給圧に設定できるような高価なポンプなどが必要となるため、設備コストが上がってしまうという問題がある。また、吐出口の口径が1.5mmを超えると、各吐出口における吐出圧が不均一となり吐出口の位置の違いによって冷却水の吐出量が異なってしまうことが発生し、被冷却領域に均一な水膜が形成されなくなることがある。しかしながら、吐出口の口径の下限値を0.3mmとすると、上記したような高い供給圧にする必要がなくなり、設備コストを抑えることができるとともに、吐出口が小さすぎて水垢等によって吐出口が短時間で閉塞してしまうといったことがない。また、吐出口の口径の上限値を1.5mmとすると、各吐出口においける吐出圧がほぼ一定となるため、どの吐出口においても冷却水の吐出量は一定となり、被冷却領域に均一な水膜を形成することができる。 When the diameter of the discharge port is less than 0.3 mm, it is necessary to increase the discharge pressure at each discharge port in order to secure the discharge amount necessary for forming the water film. In order to realize this high discharge pressure, it is necessary to increase the supply pressure of the cooling water to the discharge port, which requires an expensive pump that can be set to a high supply pressure. There is a problem that the equipment cost increases. In addition, if the diameter of the discharge port exceeds 1.5 mm, the discharge pressure at each discharge port becomes non-uniform, and the amount of cooling water discharged varies depending on the position of the discharge port, and is uniform in the area to be cooled. A water film may not be formed. However, if the lower limit value of the diameter of the discharge port is 0.3 mm, it is not necessary to make the supply pressure as high as described above, and the equipment cost can be suppressed, and the discharge port is too small and the discharge port is caused by dirt or the like. There will be no blockage in a short time. Further, if the upper limit value of the diameter of the discharge port is 1.5 mm, the discharge pressure at each discharge port is almost constant, so the discharge amount of cooling water is constant at any discharge port and is uniform in the region to be cooled. A water film can be formed.
また、吐出口の口径が0.3〜1.5mmの範囲である場合に、吐出口同士の間隔が10mm未満であると、各吐出口における吐出圧が不均一となり吐出口の位置の違いによって冷却水の吐出量が異なってしまうことが発生し、被冷却領域に均一な水膜が形成されなくなることがある。吐出口の口径が0.3〜1.5mmの範囲である場合に、吐出口同士の間隔が50mmを超えると、被冷却領域に対して吐出された冷却水が横に広がりきれずに、水膜が形成されにくくなる。特に、隣接する吐出口から吐出された冷却水同士が、被冷却領域の上方において合流できずに水膜が途切れた状態となってしまう。しかしながら、吐出口同士の間隔の下限値を10mmとすると、どの吐出口においても冷却水の吐出量は一定となり、被冷却領域に均一な水膜を形成することができる。また、吐出口同士の間隔の上限値を50mmとすると、隣接する吐出口から吐出された冷却水同士が被冷却領域の上方においても合流することができ、被冷却領域に水膜が良好に形成される。 Further, when the diameter of the discharge port is in the range of 0.3 to 1.5 mm, if the interval between the discharge ports is less than 10 mm, the discharge pressure at each discharge port becomes non-uniform, and the difference in the position of the discharge port The discharge amount of the cooling water may be different, and a uniform water film may not be formed in the cooled region. When the diameter of the discharge port is in the range of 0.3 to 1.5 mm, if the interval between the discharge ports exceeds 50 mm, the cooling water discharged to the region to be cooled cannot be spread sideways, It becomes difficult to form a film. In particular, the cooling water discharged from the adjacent discharge ports cannot be merged above the region to be cooled, and the water film is interrupted. However, if the lower limit value of the interval between the discharge ports is 10 mm, the discharge amount of the cooling water is constant at any discharge port, and a uniform water film can be formed in the cooled region. Further, when the upper limit value of the interval between the discharge ports is 50 mm, the cooling water discharged from the adjacent discharge ports can be merged even above the cooled region, and a water film is formed well in the cooled region. Is done.
また、前記被冷却領域において幅1m当たりの1分間の冷却水の平均吐出量を0.01〜1.00L(リットル)とするのが好ましい。 Moreover, it is preferable that the average discharge amount of the cooling water for 1 minute per 1 m width is 0.01 to 1.00 L (liter) in the cooled region.
冷却水の平均吐出量が0.01L未満であると、被冷却領域の全域に亘って水膜が薄くなり部分的に途切れてしまう。また、冷却水の平均吐出量が1.00Lを超えると、被冷却領域への冷却水の供給量が過剰となり被冷却領域に水膜が薄膜状に形成されにくくなる。 When the average discharge amount of the cooling water is less than 0.01 L, the water film becomes thin over the entire area to be cooled and is partially interrupted. Further, if the average amount of cooling water discharged exceeds 1.00 L, the amount of cooling water supplied to the region to be cooled becomes excessive, and it becomes difficult to form a water film in the region to be cooled.
また、本発明の構造物の冷却装置は、構造物の外表面における被冷却領域に対し親水化処理を施して該被冷却領域全域に亘って水膜を保持可能な親水性の層を形成させ、該被冷却領域に対し冷却水の吐出と冷却水の吐出停止とを交互に繰り返し行うことにより、被冷却領域の全域に亘って薄膜状の水膜を常時形成させ、この水膜での蒸発に伴う潜熱により構造物を冷却させる冷却装置であって、所定間隔を隔てて列設された複数の冷却水の吐出口を有し、前記被冷却領域の上流端部にその幅方向に亘って配設される冷却水吐出手段と、この冷却水吐出手段に冷却水を供給する冷却水供給手段と、この冷却水供給手段による冷却水の供給量、冷却水の吐出時間、及び、冷却水の吐出停止時間を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。 Further, the cooling device for a structure according to the present invention forms a hydrophilic layer capable of holding a water film over the entire area to be cooled by applying a hydrophilic treatment to the area to be cooled on the outer surface of the structure. By alternately repeating cooling water discharge and cooling water discharge stop to the cooled region, a thin water film is always formed over the entire cooled region, and evaporation in this water film is performed. A cooling device that cools the structure by latent heat accompanying the cooling water, having a plurality of cooling water discharge ports arranged at predetermined intervals, and extending in the width direction at the upstream end of the cooled region. Cooling water discharge means, cooling water supply means for supplying cooling water to the cooling water discharge means, supply amount of cooling water by the cooling water supply means, discharge time of cooling water, and cooling water And a control means for controlling the discharge stop time.
また、前記制御手段により前記冷却水の吐出時間が0.1〜5秒に設定されるとともに、前記冷却水の吐出停止時間が3〜15秒に設定されたものであってもよい。 The cooling water discharge time may be set to 0.1 to 5 seconds by the control means, and the cooling water discharge stop time may be set to 3 to 15 seconds.
また、前記制御手段には、前記被冷却領域に形成された水膜の膜厚を測定する膜厚測定手段が接続され、この膜厚測定手段による測定値に基づいて前記被冷却領域全域に形成される水膜の最薄部分の膜厚が10〜100μmとなるように前記制御手段により前記冷却水供給手段が制御されるものであってもよい。 The control means is connected to a film thickness measuring means for measuring the film thickness of the water film formed in the cooled area, and is formed over the entire cooled area based on the measurement value by the film thickness measuring means. The cooling water supply means may be controlled by the control means so that the film thickness of the thinnest portion of the water film is 10 to 100 μm.
この場合、前記制御手段に前記膜厚測定手段が接続されたことにより、水膜の最薄部分の膜厚を10〜100μmとする制御がより正確に行える。 In this case, since the film thickness measuring unit is connected to the control unit, the film thickness of the thinnest portion of the water film can be controlled more accurately to 10 to 100 μm.
また、前記吐出口の口径が0.3〜1.5mmとされるとともに、前記吐出口同士の間隔が10〜50mmとされたものであってもよい。 Further, the diameter of the discharge ports may be 0.3 to 1.5 mm, and the interval between the discharge ports may be 10 to 50 mm.
また、前記被冷却領域において幅1m当たりの1分間の冷却水の平均吐出量が0.01〜1.00Lとなるように前記制御手段により前記冷却水供給手段が制御されるものであってもよい。 Moreover, even if the said cooling water supply means is controlled by the said control means so that the average discharge amount of the 1 minute cooling water per 1 m width | variety may become 0.01-1.00L in the said to-be-cooled area | region. Good.
また、本発明の構造物は、上記いずれか1つに記載の冷却装置と、前記構造物の外表面において親水化処理を施された前記被冷却領域とを備えたことを特徴とする。 Moreover, the structure of this invention was equipped with the cooling device as described in any one of the said, and the said to-be-cooled area | region to which the hydrophilization process was performed in the outer surface of the said structure.
このような本発明によると、上記いずれか1つに記載の冷却装置と、親水化処理された被冷却領域とを備えたものであるから、構造物の被冷却領域に薄膜状の水膜を良好に形成することができる。 According to the present invention, since the cooling device according to any one of the above and a region to be cooled that has been subjected to a hydrophilic treatment are provided, a thin water film is formed on the region to be cooled of the structure. It can be formed well.
従って、薄膜状の水膜の蒸発に伴う潜熱を利用して構造物全体を冷却することができるため、ヒートアイランド現象の一因であった加熱された構造物の夜間における放熱や、冷房設備からの排熱量を抑えることができる。 Therefore, since the entire structure can be cooled by using the latent heat accompanying evaporation of the thin water film, heat dissipation from the heated structure, which contributed to the heat island phenomenon, and cooling equipment The amount of exhaust heat can be reduced.
本発明の構造物の冷却方法、冷却装置、及び、その冷却装置を備えた構造物は、親水化処理された被冷却領域に薄膜状の水膜を良好に形成させることができ、また、冷却の際に使用される水量を抑制することができるといった効果を奏する。 The structure cooling method, the cooling device, and the structure provided with the cooling device of the present invention can form a thin film-like water film satisfactorily in a region to be cooled that has been subjected to a hydrophilic treatment, and cooling. There is an effect that the amount of water used at the time can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施の形態1]
図1は、本実施の形態における冷却装置を備えた構造物を示す模式図であり、また、図2は、冷却装置の冷却水吐出手段付近を示す部分拡大図であり、さらに、図3は、冷却水吐出手段を示す斜視図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic view showing a structure provided with a cooling device in the present embodiment, FIG. 2 is a partially enlarged view showing the vicinity of a cooling water discharge means of the cooling device, and FIG. It is a perspective view which shows a cooling water discharge means.
本実施の形態の構造物50は、被冷却領域52と、冷却装置10とを備えている。
The
ここで、図1に示す構造物50の壁面53の上端部には、壁面53から奥に退避した位置に後述する冷却水吐出手段20を設置することができる構造となっており、図2に示すように、冷却水吐出手段20から吐出された冷却水が壁面53に向かって流れるように、構造物50の退避部分の上面54には緩やかな傾斜が形成されている。これにより、構造物50の壁面53に冷却水吐出手段20を突出させた状態で設置する必要がなくなり、冷却水吐出手段20により構造物50の外観を損ねることがなく、また、冷却水を壁面53に沿って流すことを容易に行うことができる。
Here, at the upper end portion of the
上記被冷却領域52は、構造物50の壁や屋根などの外表面のうち冷却が行われる対象領域である。被冷却領域52は、親水化処理が施され被冷却領域52全域に亘って水膜60を保持可能な親水性の層が形成されている。これにより、被冷却領域52は、冷却水が供給されると、冷却水はその親水性により、水滴状とはならず一様な膜となって流下するようになる。その結果、冷却水が風によって飛散することがなく、且つ、水膜60にムラが生じにくくなり、光を浴びると均等かつ効率的に冷却水が蒸発するようになり、蒸発に伴う潜熱によって構造物50を効果的に冷却できる。
The to-
親水化処理に用いられる材料としては、接触角10°以下となるような親水性を形成できるものであれば特に限定するものではなく、例えば、TiO2、ZnO、SrTiO3、WO3、Bi2O3、Fe2O3、SnO2等の光触媒の他、多孔質のシリカ(Si02)や水ガラス等の高度の親水性を持つ材料などがあげられる。 The material used for the hydrophilization treatment is not particularly limited as long as it can form hydrophilicity with a contact angle of 10 ° or less. For example, TiO 2 , ZnO, SrTiO 3 , WO 3 , Bi 2 can be used. In addition to photocatalysts such as O 3 , Fe 2 O 3 , and SnO 2 , highly hydrophilic materials such as porous silica (SiO 2 ) and water glass can be used.
また、被冷却領域52の親水化処理を光触媒材料によって行う場合、被冷却領域52の表面を活性化するための手法としては、特に限定するものではなく、例えば、コロナ放電処理などがあげられる。
Moreover, when performing the hydrophilic treatment of the to-be-cooled area |
上記冷却装置10は、冷却水吐出手段20と、冷却水供給手段30と、制御手段40とを備えている。
The
上記冷却水吐出手段20は、被冷却領域52に冷却水を吐出するためのものである。冷却水吐出手段20は、図1および2に示すように、被冷却領域52の上流端部にその幅方向に亘って配設されたものであり、図3に示すように、所定間隔を隔てて列設された複数の冷却水の吐出口21を有している。
The cooling water discharge means 20 is for discharging cooling water to the cooled
冷却水吐出手段20は、一般的に用いられる合成樹脂管であった場合、内径が13〜16mmの範囲のものを用いるのが好ましく、これにより、内径が小さすぎて冷却水吐出手段20への通水抵抗が大きくなるといったことがなく、また、内径が大きすぎて冷却水吐出手段20に通水した際に自重や熱などによる撓みが大きくなるといったことがない。 When the cooling water discharge means 20 is a generally used synthetic resin tube, it is preferable to use a pipe having an inner diameter in the range of 13 to 16 mm. There is no increase in water flow resistance, and there is no increase in deflection due to its own weight or heat when water is passed through the cooling water discharge means 20 because the inner diameter is too large.
吐出口21としては、形状を特に限定するものではなく、例えば、円形、方形、及び、多角形のものなどがあげられる。
The shape of the
なお、吐出口21の口径が0.3〜1.5mmとされるとともに、冷却水吐出手段20における吐出口21同士の間隔が10〜50mmとされることが好ましい。
In addition, it is preferable that the diameter of the
吐出口21の口径が0.3mm未満であると、水膜60を形成するのに必要な吐出量を確保するうえで各吐出口21における吐出圧を高める必要が生じてしまう。そして、この高い吐出圧を実現するためには、吐出口21への冷却水の供給圧を上げなければならず、そのためには、高い供給圧に設定できるような高価なポンプなどが必要となるため、設備コストが上がってしまうという問題がある。また、吐出口21の口径が1.5mmを超えると、各吐出口21における吐出圧が不均一となり吐出口21の位置の違いによって冷却水の吐出量が異なってしまうことが発生し、被冷却領域52に均一な水膜60が形成されなくなることがある。しかしながら、吐出口21の口径の下限値を0.3mmとすると、上記したような高い供給圧にする必要がなくなり、設備コストを抑えることができるとともに、吐出口21が小さすぎて水垢等によって吐出口21が短時間で閉塞してしまうといったことがない。また、吐出口21の口径の上限値を1.5mmとすると、各吐出口21においける吐出圧がほぼ一定となるため、どの吐出口21においても冷却水の吐出量は一定となり、被冷却領域52に均一な水膜を形成することができる。
If the diameter of the
また、吐出口21の口径が0.3〜1.5mmの範囲である場合に、吐出口21同士の間隔が10mm未満であると、各吐出口21における吐出圧が不均一となり吐出口21の位置の違いによって冷却水の吐出量が異なってしまうことが発生し、被冷却領域52に均一な水膜60が形成されなくなることがある。吐出口21の口径が0.3〜1.5mmの範囲である場合に、吐出口21同士の間隔が50mmを超えると、被冷却領域52に対して吐出された冷却水が横に広がりきれずに、水膜60が形成されにくくなる。特に、隣接する吐出口21から吐出された冷却水同士が、被冷却領域52の上方において合流できずに水膜60が途切れた状態となってしまう。しかしながら、吐出口21同士の間隔の下限値を10mmとすると、どの吐出口21においても冷却水の吐出量は一定となり、被冷却領域52に均一な水膜60を形成することができる。また、吐出口21同士の間隔の上限値を50mmとすると、隣接する吐出口21から吐出された冷却水同士が被冷却領域52の上方においても合流することができ、被冷却領域52に水膜60が良好に形成される。
Further, when the diameter of the
上記冷却水供給手段30は、冷却水吐出手段20に冷却水を供給するためのものである。冷却水供給手段30としては、特に限定するものではなく、例えば、図1に示すように、冷却水を蓄える貯水槽32と、貯水槽32と冷却水吐出手段20とを繋ぎ冷却水の送水経路である供給経路33と、貯水槽32の冷却水を冷却水吐出手段20に供給するポンプ31と、供給経路33の冷却水の流量を測定する流量計34と、供給経路33の所定位置の開閉を行う電磁弁35とを備えたものなどが用いられる。
The cooling water supply means 30 is for supplying cooling water to the cooling water discharge means 20. The cooling water supply means 30 is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1, a
上記制御手段40は、冷却水供給手段30による冷却水の供給量、冷却水の吐出時間、及び、冷却水の吐出停止時間を制御するためのものである。この制御手段40により、親水化処理された被冷却領域52に対し冷却水の吐出と冷却水の吐出停止とを交互に繰り返し行う制御が行われる。
The control means 40 is for controlling the amount of cooling water supplied by the cooling water supply means 30, the cooling water discharge time, and the cooling water discharge stop time. The control means 40 performs control to alternately and repeatedly discharge the cooling water and stop discharging the cooling water with respect to the cooled
なお、制御手段40により冷却水の吐出時間が0.1〜5秒に設定されるとともに、冷却水の吐出停止時間が3〜15秒に設定されることが好ましい。 In addition, it is preferable that the discharge time of the cooling water is set to 0.1 to 5 seconds by the control means 40 and the discharge stop time of the cooling water is set to 3 to 15 seconds.
冷却水の吐出時間が0.1秒未満であると、被冷却領域52への冷却水の供給量が不足して被冷却領域52の全域に冷却水が行き渡らなくなる。また、冷却水の吐出時間が5秒を超えると、被冷却領域52への冷却水の供給量が過剰となって被冷却領域52に形成される水膜60が厚くなってしまう。
If the discharge time of the cooling water is less than 0.1 seconds, the amount of cooling water supplied to the cooled
また、冷却水の吐出停止時間が3秒未満であると、被冷却領域52に対して吐出される冷却水量が多くなってしまい、形成される水膜60が厚くなってしまうため、水膜60による潜熱冷却を生じさせることが困難となってしまう。また、冷却水の吐出停止時間が15秒を超えると、被冷却領域52への冷却水の供給量が水膜60を常時形成するのに必要な量に達しないため、水膜60を形成している冷却水が被冷却領域52から流れ落ちてしまい、被冷却領域52において水膜60が部分的に途切れてしまうことが発生する。しかしながら、冷却水の吐出停止時間の下限値を3秒とすると、冷却水量が適正量となり、被冷却領域52に薄膜状の水膜60が良好に形成されることとなる。また、冷却水の吐出停止時間の上限値を15秒とすると、水膜60を常時形成するのに必要な供給量を確保することができ、被冷却領域52全域に亘って良好に水膜60を形成することができる。
Further, if the cooling water discharge stop time is less than 3 seconds, the amount of cooling water discharged to the cooled
また、制御手段40には、被冷却領域52に形成された水膜60の膜厚を測定する膜厚測定手段41が接続され、この膜厚測定手段41による測定値に基づいて被冷却領域52全域に形成される水膜60の最薄部分の膜厚が10〜100μmとなるように制御手段40により冷却水供給手段30が制御されることが好ましい。
The control means 40 is connected to a film thickness measuring means 41 for measuring the film thickness of the
この場合、制御手段40に膜厚測定手段41が接続されたことにより、水膜60の最薄部分の膜厚を10〜100μmとする制御がより正確に行える。
In this case, since the film thickness measuring means 41 is connected to the control means 40, the control of making the film thickness of the thinnest part of the
また、水膜60の最薄部分の膜厚が10μm未満であると水膜60が部分的に途切れてしまい、100μmを超えると、被冷却領域52の全域に亘って水膜60が潜熱冷却には適さない厚みとなって所望の冷却効果が得られにくくなるといったことがない。
Further, if the thickness of the thinnest part of the
また、被冷却領域52において幅1m当たりの1分間の冷却水の平均吐出量が0.01〜1.00Lとなるように制御手段40により冷却水供給手段30が制御されることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the cooling water supply means 30 is controlled by the control means 40 so that the average discharge amount of cooling water per 1 m width per 1 m in the cooled
冷却水の平均吐出量が0.01L未満であると、被冷却領域52の全域に亘って水膜60が薄くなり部分的に途切れてしまう。また、冷却水の平均吐出量が1.00Lを超えると、被冷却領域52への冷却水の供給量が過剰となり被冷却領域52に水膜60が薄膜状に形成されにくくなる。
When the average discharge amount of the cooling water is less than 0.01 L, the
次に、本実施の形態の冷却方法について、上記した冷却装置10を備えた構造物50の例を用いて説明する。
Next, the cooling method of the present embodiment will be described using an example of the
まず、構造物50の外表面における被冷却領域52に対し親水化処理を施して被冷却領域全域52に亘って水膜60を保持可能な親水性の層を形成する。親水化処理方法としては、特に限定するものではなく、例えば、予めスパッタリングなどで表面に親水化処理した外装部材を構造物50に設けることなどで行われる。これにより、被冷却領域52は、冷却水が供給される場合、冷却水はその親水性により、水滴状とはならず一様な膜となって流下するようになる。その結果、冷却水は風によって飛散することはなく、且つ、水膜60にムラが生じにくくなり、光を浴びると均等かつ効率的に冷却水が蒸発するようになり、蒸発に伴う潜熱によって構造物50を効果的に冷却できる。
First, the hydrophilic region is applied to the cooled
次に、親水性の層が形成された被冷却領域52に対し冷却水の吐出と冷却水の吐出停止とを交互に繰り返し行う。
Next, the cooling water discharge and the cooling water discharge stop are alternately and repeatedly performed on the cooled
上記冷却装置10において、貯水槽32に貯蓄された冷却水をポンプ31によって供給経路33を介して冷却水吐出手段20まで送る。続けて、冷却水吐出手段20に供給された冷却水が吐出口21から吐出され、吐出された冷却水は構造物50の退避部分の上面54に設けられた緩やかな傾斜によって被冷却領域52へと流れ落ちる。
In the
その際、予め制御手段40で設定された冷却水の吐出時間及び吐出停止時間によって、供給経路33に設置された電磁弁35の開閉動作が行われる。これにより、被冷却領域52に対し冷却水の吐出と冷却水の吐出停止とが交互に繰り返し行われるため、少量ずつ吐出された冷却水が被冷却領域52で広がり、隣接する冷却水と合流しながら流れ落ちていき、薄膜状の水膜60が形成されていく。
At that time, the opening and closing operation of the
一方、供給経路33に設置された流量計34によって冷却水の流量が測定され、また、膜厚測定手段41によって水膜60の最薄部分の膜厚が測定される。その際、制御手段40は、上記測定された流量と、上記測定された膜厚とから、ポンプ31の送水量が適正量となるように制御する。
On the other hand, the flow rate of the cooling water is measured by the
以上のようにして、被冷却領域52の全域に亘って薄膜状の水膜60が常時形成され、この水膜60での蒸発に伴う潜熱により構造物50が冷却されることとなる。
As described above, the
表1は、本実施の形態の冷却装置10を用いて、被冷却領域52に水膜60を形成した際の実施例及び従来例をそれぞれ示している。
Table 1 shows an example and a conventional example when the
従来例においては、冷却水の吐出を連続して行っているため、従来例2のように吐出する水量が少ないと、冷却水は被冷却領域52を複数本のスジ状になって流れていく。このスジ状の冷却水の流れは、被冷却領域52の下方においても合流することがなく、被冷却領域52の全域において水膜60が良好に形成されなかった。また、吐出させる冷却水の水量を多くするにしたがって、被冷却領域52の下方から順にスジ状の冷却水の流れが合流していくが、従来例1のように吐出量を多くしないと、スジ状の冷却水の流れは被冷却領域52の上方で合流しなかった。さらに、従来例1では、水膜60の膜厚が最薄部分であっても160μmと厚く形成されてしまったため、潜熱冷却が良好に行われないだけでなく、冷却水の使用量が多くなってしまった。
In the conventional example, since the cooling water is continuously discharged, when the amount of water discharged is small as in the conventional example 2, the cooling water flows in a plurality of streaks in the cooled
これに対し、全ての実施例においては、被冷却領域52に対し冷却水の吐出と冷却水の吐出停止とが交互に繰り返し行われたことで、吐出された冷却水が被冷却領域52で広がりながら流れ落ちたため、被冷却領域52の全域において水膜60が途切れることがなく、良好に形成された。
On the other hand, in all the embodiments, the cooling water discharge and the cooling water discharge stop are alternately and repeatedly performed on the cooled
図4及び5は、それぞれ実施例3及び4の被冷却領域52の各地点における水膜60の最薄膜厚の経時変化を示すグラフである。ここで、図4及び5において、細線は被冷却領域52における吐出口21の下から5cmの位置、また、太線は160cmの位置での水膜60の膜厚を示している。
4 and 5 are graphs showing changes with time of the thinnest film thickness of the
図4及び図5において示されるように、本実施の形態の冷却装置10は、冷却水の吐出と吐出停止とが繰り返し交互に行われているため、水膜60の膜厚は時間とともに変化するが、冷却水が吐出停止された際にも水膜60が途切れるといったことは発生していない。また、実施例3及び4のいずれの場合においても、冷却水の吐出と吐出停止とが繰り返し交互に行われているため、吐出された冷却水が広がりながら流れ落ちていき、被冷却領域52における吐出口21の下から160cmの位置での水膜60の膜厚は、時間の経過にかかわらず略一定を保ち、良好な水膜60が形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the
[実施の形態2]
図6は、本実施の形態における冷却装置を用いた構造物を示す模式図であり、また、図7〜9は、冷却装置の冷却水吐出手段をそれぞれ示している。
[Embodiment 2]
FIG. 6 is a schematic view showing a structure using the cooling device in the present embodiment, and FIGS. 7 to 9 show cooling water discharge means of the cooling device, respectively.
本実施の形態の構造物50は、被冷却領域52と、冷却装置10とを備えている
なお、本実施の形態の構造物50は、前述した実施の形態1のものと冷却装置10の冷却水吐出手段20を除いて同じ構成であるので、同一部材には同一符号を付してその説明を省略し、相違点である冷却水吐出手段20についてのみ説明する。
The
ここで、本実施の形態の冷却装置10の冷却水吐出手段20は、構造物50の壁面53に実施の形態1のような退避部分を形成できない場合に用いることができ、図6に示すように、冷却水吐出手段20は壁面53に突出した状態で配設される。
Here, the cooling water discharge means 20 of the
上記冷却水吐出手段20は、被冷却領域52に冷却水を吐出するためのものである。冷却水吐出手段20は、図6〜9に示すように、冷却水を噴出する散水管22と、散水管カバー23とを備えている。また、冷却水吐出手段20は、構造物50の壁面53から突出した状態で配設されるが、この突出量をできるだけ少なくすることが好ましく、これにより、冷却水吐出手段20によって遮られる光が少なくなり、被冷却領域52の表面で形成される影の量を少なくすることができる。従って、被冷却領域52に形成された水膜60において、光が当たる面積を増やすことができ、水膜60が蒸発できる領域を増加させ、構造物50の冷却効果を向上させることができる。
The cooling water discharge means 20 is for discharging cooling water to the cooled
上記散水管22は、図6〜 図9に示すように、内部に内部空間22bを有する合成樹脂製または金属製等の中空のパイプ材からなり、壁面53の上部に水平で且つ壁面53と所定の間隔を有するように固定されている。散水管22には、内部空間22bと散水管22の外部とを連通するように、複数の噴出口22aが散水管22の長手方向に所定の間隔を有して形成されている。各噴出口22aは、壁面53側で且つ斜め下向きに形成されている。
As shown in FIGS. 6 to 9, the
上記散水管カバー23は、例えば合成樹脂から所定の長さに一体的に成形された長尺状のもので、散水管22に保持される取付部24と、上カバー部25と、受け部26とからなる。
The sprinkling
上記取付部24は筒状を呈し、その内径は、散水管22の外径よりも若干小さく形成され、取付部24には、開口部24aが長手方向全長に亘って形成されている。この開口部24aの円周方向の長さは、取付部24の全周長よりも小さく設定されている(取付部24の周方向の長さは、円周長の1/2 よりも大きく設定されている)。従って、取付部24を拡径する方向に弾性変形させることにより、取付部24を開口部24aから散水管22に着脱自在に嵌合装着させることができ、不用意に外れることはない。また、開口部24aを介して散水管22の一部及び各噴出口22aが露出されるようになっている。
The mounting
上記上カバー部25は、取付部24の全長に亘って設けられ、取付部24の背面から上方向きに延設された連結片部25aと、取付部24及び散水管22の上方を覆うように、この連結片部25aから壁面53方向に延設されたカバー片部25bとからなる。このカバー片部25bの先端部は、壁面53の表面に当接しており、ゴミ等の異物が取付部24と壁面53との間に上方から混入しないようになっている。
The
上記受け部26は、取付部24の下部に設けられている。この受け部26は、噴出口22aの下方に位置するように、取付部24から斜め下向きに延設されたガイド片部26aを備えている。このガイド片部26aの先端部は、壁面53に押圧当接されており、その当接部分の形状は、凹凸状に形成されている。この当接部分は壁面53と当接されることで、冷却水吐出手段20の長手方向に壁面53に沿って複数の冷却水の吐出口21が形成される。吐出口21としては、形状を特に限定するものではなく、例えば、円形、方形、及び、多角形のものなどがあげられる。
The receiving
なお、吐出口21の口径が0.3〜1.5mmとされるとともに、冷却水吐出手段20における吐出口21同士の間隔が10〜50mmとされることが好ましい。
In addition, it is preferable that the diameter of the
吐出口の口径が0.3mm未満であると、水膜を形成するのに必要な吐出量を確保するうえで各吐出口における吐出圧を高める必要が生じてしまう。そして、この高い吐出圧を実現するためには、吐出口への冷却水の供給圧を上げなければならず、そのためには、高い供給圧に設定できるような高価なポンプなどが必要となるため、設備コストが上がってしまうという問題がある。また、吐出口の口径が1.5mmを超えると、各吐出口における吐出圧が不均一となり吐出口の位置の違いによって冷却水の吐出量が異なってしまうことが発生し、被冷却領域に均一な水膜が形成されなくなることがある。しかしながら、吐出口の口径の下限値を0.3mmとすると、上記したような高い供給圧にする必要がなくなり、設備コストを抑えることができるとともに、吐出口が小さすぎて水垢等によって吐出口が短時間で閉塞してしまうといったことがない。また、吐出口の口径の上限値を1.5mmとすると、各吐出口においける吐出圧がほぼ一定となるため、どの吐出口においても冷却水の吐出量は一定となり、被冷却領域に均一な水膜を形成することができる。 When the diameter of the discharge port is less than 0.3 mm, it is necessary to increase the discharge pressure at each discharge port in order to secure the discharge amount necessary for forming the water film. In order to realize this high discharge pressure, it is necessary to increase the supply pressure of the cooling water to the discharge port, which requires an expensive pump that can be set to a high supply pressure. There is a problem that the equipment cost increases. In addition, if the diameter of the discharge port exceeds 1.5 mm, the discharge pressure at each discharge port becomes non-uniform, and the amount of cooling water discharged varies depending on the position of the discharge port, and is uniform in the area to be cooled. A water film may not be formed. However, if the lower limit value of the diameter of the discharge port is 0.3 mm, it is not necessary to make the supply pressure as high as described above, and the equipment cost can be suppressed, and the discharge port is too small and the discharge port is caused by dirt, etc. There will be no blockage in a short time. Further, if the upper limit value of the diameter of the discharge port is 1.5 mm, the discharge pressure at each discharge port is almost constant, so the discharge amount of cooling water is constant at any discharge port and is uniform in the region to be cooled. A water film can be formed.
また、吐出口の口径が0.3〜1.5mmの範囲である場合に、吐出口同士の間隔が10mm未満であると、各吐出口における吐出圧が不均一となり吐出口の位置の違いによって冷却水の吐出量が異なってしまうことが発生し、被冷却領域に均一な水膜が形成されなくなることがある。吐出口の口径が0.3〜1.5mmの範囲である場合に、吐出口同士の間隔が50mmを超えると、被冷却領域に対して吐出された冷却水が横に広がりきれずに、水膜が形成されにくくなる。特に、隣接する吐出口から吐出された冷却水同士が、被冷却領域の上方において合流できずに水膜が途切れた状態となってしまう。しかしながら、吐出口同士の間隔の下限値を10mmとすると、どの吐出口においても冷却水の吐出量は一定となり、被冷却領域に均一な水膜を形成することができる。また、吐出口同士の間隔の上限値を50mmとすると、隣接する吐出口から吐出された冷却水同士が被冷却領域の上方においても合流することができ、被冷却領域に水膜が良好に形成される。 Further, when the diameter of the discharge port is in the range of 0.3 to 1.5 mm, if the interval between the discharge ports is less than 10 mm, the discharge pressure at each discharge port becomes non-uniform, and the difference in the position of the discharge port The discharge amount of the cooling water may be different, and a uniform water film may not be formed in the cooled region. When the diameter of the discharge port is in the range of 0.3 to 1.5 mm, if the interval between the discharge ports exceeds 50 mm, the cooling water discharged to the region to be cooled cannot be spread sideways, It becomes difficult to form a film. In particular, the cooling water discharged from the adjacent discharge ports cannot be merged above the region to be cooled, and the water film is interrupted. However, if the lower limit value of the interval between the discharge ports is 10 mm, the discharge amount of the cooling water is constant at any discharge port, and a uniform water film can be formed in the cooled region. Further, when the upper limit value of the interval between the discharge ports is 50 mm, the cooling water discharged from the adjacent discharge ports can be merged even above the cooled region, and a water film is formed well in the cooled region. Is done.
10 冷却装置
20 冷却水吐出手段
21 吐出口
30 冷却水供給手段
40 制御手段
41 膜厚測定手段
50 構造物
52 被冷却領域
60 水膜
DESCRIPTION OF
Claims (11)
所定間隔を隔てて列設された複数の冷却水の吐出口を有し、前記被冷却領域の上流端部にその幅方向に亘って配設される冷却水吐出手段と、
この冷却水吐出手段に冷却水を供給する冷却水供給手段と、
この冷却水供給手段による冷却水の供給量、冷却水の吐出時間、及び、冷却水の吐出停止時間を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする構造物の冷却装置。 Hydrophilic treatment is performed on the cooled region on the outer surface of the structure to form a hydrophilic layer capable of holding a water film over the entire cooled region, and cooling water is discharged to the cooled region. A cooling device that continuously forms a thin water film over the entire area to be cooled by alternately and repeatedly stopping cooling water discharge, and cools the structure by latent heat accompanying evaporation in this water film. There,
A cooling water discharge means having a plurality of cooling water discharge ports arranged at predetermined intervals, and disposed in the width direction at the upstream end of the cooled region;
Cooling water supply means for supplying cooling water to the cooling water discharge means;
A cooling device for a structure, comprising: a control means for controlling a cooling water supply amount, a cooling water discharge time, and a cooling water discharge stop time by the cooling water supply means.
この膜厚測定手段による測定値に基づいて前記被冷却領域全域に形成される水膜の最薄部分の膜厚が10〜100μmとなるように前記制御手段により前記冷却水供給手段が制御されることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の構造物の冷却装置。 The control means is connected to a film thickness measuring means for measuring the film thickness of the water film formed in the cooled region,
The cooling water supply means is controlled by the control means so that the thickness of the thinnest portion of the water film formed in the entire area to be cooled is 10 to 100 μm based on the measurement value by the film thickness measuring means. The structure cooling apparatus according to claim 6 or 7, wherein the structure cooling apparatus is provided.
前記構造物の外表面において親水化処理を施された前記被冷却領域とを備えたことを特徴とする構造物。 The cooling device according to any one of claims 6 to 10,
The structure comprising the cooled region that has been subjected to a hydrophilic treatment on the outer surface of the structure.
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