JP2014105917A - Cooling system and flying object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却システム、及びその冷却システムを適用した飛しょう体等に関する。 The present invention relates to a cooling system and a flying object to which the cooling system is applied.
エンジンの燃焼室、パワープラントの反応炉、化学プラントの化学反応器等を冷却するために、冷却システム(冷却機構)が使用されている。典型的な冷却システムは、冷媒が通る配管を備えており、配管に冷媒を供給することにより周囲を冷却する。 Cooling systems (cooling mechanisms) are used to cool engine combustion chambers, power plant reactors, chemical plant chemical reactors, and the like. A typical cooling system includes a pipe through which a refrigerant passes, and cools the surroundings by supplying the refrigerant to the pipe.
また、冷媒による冷却能力を向上させるために、触媒が用いられる場合もある(例えば、特許文献1参照)。具体的には、冷媒に対して触媒を適用することにより、吸熱反応を伴う化学変化を生じさせる。これにより、冷媒の冷却能力が増加する。 Moreover, in order to improve the cooling capacity by a refrigerant, a catalyst may be used (for example, refer patent document 1). Specifically, a chemical change accompanied with an endothermic reaction is caused by applying a catalyst to the refrigerant. This increases the cooling capacity of the refrigerant.
冷却対象から配管に流入する熱量の分布が不均一な場合を考える。この場合、流入熱量の小さい領域では過剰な冷却がなされる一方で、流入熱量の大きい領域では冷却能力が不足する可能性がある。冷却能力の不足を補うには、供給する冷媒の量を不必要に増加させる必要があり、非効率的である。 Consider a case where the distribution of the amount of heat flowing into the pipe from the object to be cooled is uneven. In this case, excessive cooling is performed in the region where the inflow heat amount is small, while the cooling capacity may be insufficient in the region where the inflow heat amount is large. In order to compensate for the lack of cooling capacity, it is necessary to increase the amount of refrigerant to be supplied unnecessarily, which is inefficient.
本発明の1つの目的は、冷却効率の高い冷却システムを提供することにある。 One object of the present invention is to provide a cooling system with high cooling efficiency.
以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用される番号・符号を用いて、[課題を解決するための手段]を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 [Means for Solving the Problems] will be described below using the numbers and symbols used in [Best Mode for Carrying Out the Invention]. These numbers and symbols are added in parentheses in order to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Best Mode for Carrying Out the Invention]. However, these numbers and symbols should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].
本発明の1つの観点において、冷却システム(1)が提供される。その冷却システム(1)は、冷媒(3)が通る配管(2)と、冷媒(3)の冷却能力を増加させる触媒(4)と、を備える。配管(2)は、第1領域(RA)と、流入熱量が第1領域(RA)よりも多い第2領域(RB)と、を含む。触媒(4)は、冷却能力が第1領域(RA)よりも第2領域(RB)の方で高くなるように設けられている。 In one aspect of the invention, a cooling system (1) is provided. The cooling system (1) includes a pipe (2) through which the refrigerant (3) passes and a catalyst (4) that increases the cooling capacity of the refrigerant (3). The pipe (2) includes a first region (RA) and a second region (RB) having an inflow heat amount larger than that of the first region (RA). The catalyst (4) is provided such that the cooling capacity is higher in the second region (RB) than in the first region (RA).
冷媒(3)の流れ方向において、第1領域(RA)は上流側に位置し、第2領域(RB)は下流側に位置していてもよい。あるいは、第1領域(RA)は下流側位置し、第2領域(RB)は上流側に位置していてもよい。 In the flow direction of the refrigerant (3), the first region (RA) may be located on the upstream side, and the second region (RB) may be located on the downstream side. Alternatively, the first region (RA) may be located on the downstream side, and the second region (RB) may be located on the upstream side.
本発明の他の観点において、飛しょう体(10)が提供される。その飛しょう体(10)は、燃焼室(11)と、燃焼室(11)の壁(15)内部に設けられ、その中を冷媒(3)が通る配管(2、12)と、冷媒(3)の冷却能力を増加させる触媒(4)と、を備える。配管(2、12)は、第1領域(RA)と、流入熱量が第1領域(RA)よりも多い第2領域(RB)と、を含む。触媒(4)は、冷却能力が第1領域(RA)よりも第2領域(RB)の方で高くなるように設けられている。 In another aspect of the present invention, a flying object (10) is provided. The flying body (10) is provided inside the combustion chamber (11), the wall (15) of the combustion chamber (11), pipes (2, 12) through which the refrigerant (3) passes, and refrigerant ( And a catalyst (4) for increasing the cooling capacity of 3). The pipes (2, 12) include a first region (RA) and a second region (RB) having a larger amount of inflow heat than the first region (RA). The catalyst (4) is provided such that the cooling capacity is higher in the second region (RB) than in the first region (RA).
冷媒(3)は、燃焼室(11)に供給される燃料(13)であってもよい。 The refrigerant (3) may be fuel (13) supplied to the combustion chamber (11).
本発明によれば、冷却効率の高い冷却システムが実現される。 According to the present invention, a cooling system with high cooling efficiency is realized.
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1.冷却システム
図1は、本実施の形態に係る冷却システム(冷却機構)1の構成を示す概略図である。冷却システム1は、冷媒3が通る配管2を備えており、配管2に冷媒3を供給することにより周囲を冷却する。
1. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a cooling system (cooling mechanism) 1 according to the present embodiment. The cooling system 1 includes a
また、本実施の形態では、冷媒3による冷却能力を向上させるために、触媒4が用いられる。冷媒3に対して触媒4を適用することにより、吸熱反応を伴う化学変化を生じさせる。これにより、冷媒3の冷却能力が増加する。図1に示される例では、冷媒4は、配管2の内壁に塗布されている。
In the present embodiment, the
冷媒3の例として、C12H24等の炭化水素が挙げられる。触媒4の例として、白金族(Pt,Rh,Pd)をドープしたH−ZSM−5をはじめとするゼオライト触媒が挙げられる。これら冷媒3と触媒4の組み合わせの場合、「C12H24→C6H12×2」という吸熱反応が発生する。
Examples of the refrigerant 3 include hydrocarbons such as C 12 H 24 . Examples of the
ここで、冷却対象から配管2に流入する熱量の分布が不均一な場合を考える。例えば図1において、配管2は、第1領域RAと第2領域RBを含んでいる。第1領域RAへの流入熱量は比較的小さく、第2領域RBへの流入熱量は比較的大きいとする。つまり、第2領域RBへの流入熱量は、第1領域RAへの流入熱量よりも多い。
Here, a case where the distribution of the amount of heat flowing into the
この場合、触媒4は、冷媒3の冷却能力が第1領域RAよりも第2領域RBの方で高くなるように設けられる。つまり、本実施の形態によれば、流入熱量分布に応じて触媒4の配分が調整される。図1の例では、第1領域RAには触媒4は設けられておらず、第2領域RBにだけ触媒4が設けられている。その結果、第2領域RBにおける冷却能力が、第1領域RAにおける冷却能力よりも高くなる。
In this case, the
図2を参照して、本実施の形態の作用及び効果を説明する。図2には、配管2の温度分布が示されている。
With reference to FIG. 2, the operation and effect of the present embodiment will be described. FIG. 2 shows the temperature distribution of the
まず、比較例として、配管2に触媒4が均一に設けられる場合を考える。比較例の場合の温度分布は、破線で示されている。比較例の場合、触媒4が均一に設けられるため、流入熱量の小さい第1領域RAでは必要以上に冷却が行われる一方、流入熱量の大きい第2領域RBでは必要な冷却が行われない可能性がある。第1領域RAにおける過剰冷却は、触媒4を無駄に消費していることを意味する。また、第2領域RBにおける温度が、配管材料の耐熱温度の上限値T1を超えると、配管2の破損等を招き、危険である。特に、図2に示されるように、触媒3の流れ方向において第1領域RAが上流側、第2領域RBが下流側に位置している場合、第2領域RBにおける温度上昇は顕著になる。何故なら、第1領域RAにおいても触媒4によって吸熱反応が発生しており、その分だけ、冷媒3の冷却能が消費されてしまっているからである。つまり、低温の上流側で冷媒3の冷却能が無駄に消費された結果、高温の下流側で冷却が十分に行われなくなる恐れがある。
First, as a comparative example, consider a case where the
次に、本実施の形態の場合を考える。本実施の形態の場合の温度分布は、実線で示されている。本実施の形態の場合、流入熱量の小さい第1領域RAには触媒4が設けられない。そのため、第1領域RAにおいて過剰冷却は発生せず、触媒4の無駄な消費が防止される。また、第1領域RAにおいて吸熱反応がほとんど発生しないため、冷媒3の冷却能は無駄に消費されることなく残る。よって、高温の第2領域RBが第1領域RAよりも下流側に位置している場合であっても、冷媒3はその冷却能力を十分に発揮することができる。その結果、同じ量の触媒4が用いられていても、第2領域RBの温度は、比較例の場合よりも低下する。
Next, consider the case of this embodiment. The temperature distribution in the present embodiment is indicated by a solid line. In the case of the present embodiment, the
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、冷却効率の高い冷却システム1が実現される。その結果、必要な冷媒3及び触媒4の量を減らすことも可能である。また、これらの作用・効果は、配管2の物理的構造を変えることなく実現可能であり、好適である。
As described above, according to the present embodiment, the cooling system 1 with high cooling efficiency is realized. As a result, it is possible to reduce the amount of refrigerant 3 and
2.変形例
図1で示された例では、第1領域RAには触媒4は設けられておらず、第2領域RBにだけ触媒4が設けられていた。しかし、触媒4の配分方法は、これに限られない。触媒4は、冷媒3の冷却能力が第1領域RAよりも第2領域RBの方で高くなるように設けられていればよい。例えば、図3に示されるように、第2領域RBに設けられる触媒4の密度が、第1領域RAに設けられる触媒4の密度より高くてもよい。
2. In the example shown in FIG. 1, the
また、図1で示された例では、冷媒4は、配管2の内壁に塗布されていた。しかし、冷媒4の配置方法は、これに限られない。例えば、図4に示されるように、粒状の触媒4のかたまりが配管2中の流路に配置されてもよい。この場合、触媒4全体としての表面積が増加するため、冷却能力が更に高くなる。
In the example shown in FIG. 1, the
3.応用例
本実施の形態に係る冷却システム1は、例えば、エンジンの燃焼室、パワープラントの反応炉、化学プラントの化学反応器等の冷却に適用可能である。以下、一例として、本実施の形態に係る冷却システム1を飛しょう体のエンジンの冷却に適用する場合を説明する。
3. Application Example The cooling system 1 according to the present embodiment is applicable to cooling of a combustion chamber of an engine, a reaction furnace of a power plant, a chemical reactor of a chemical plant, and the like, for example. Hereinafter, as an example, a case where the cooling system 1 according to the present embodiment is applied to cooling a flying engine will be described.
図5は、本実施の形態に係る飛しょう体10を概略的に示している。飛しょう体10は、燃焼室11、燃料管12、及び燃料タンク14を備えている。燃料タンク14には燃料13が格納されており、燃料管12を通して燃焼室11に供給される。
FIG. 5 schematically shows the flying
ここで、燃料管12は、燃焼室11の壁15内部において、燃焼室11に沿って延在するように形成されている。これは、燃焼室11に噴射される前の燃料13を燃焼室11の冷却に用いるためである。つまり、図5の構成において、燃料管12は配管2に相当し、燃料13は冷媒3に相当している。C12H24等の炭化水素は、燃料13としても冷媒3としても利用可能なのである。
Here, the fuel pipe 12 is formed so as to extend along the combustion chamber 11 inside the
このような構成に対して、本実施の形態に係る冷却システム1を適用可能である。燃焼室11の温度分布は不均一であり、高温領域と低温領域が存在するため、その温度分布に応じて触媒4の配分が調整されるとよい(図1、図2参照)。
The cooling system 1 according to the present embodiment can be applied to such a configuration. Since the temperature distribution of the combustion chamber 11 is non-uniform and there are a high temperature region and a low temperature region, the distribution of the
以上、本発明の実施の形態が添付の図面を参照することにより説明された。但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
1 冷却システム
2 配管
3 冷媒
4 触媒
10 飛しょう体
11 燃焼室
12 燃料管
13 燃料
14 燃料タンク
15 壁
RA 第1領域
RB 第2領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記冷媒の冷却能力を増加させる触媒と
を備え、
前記配管は、
第1領域と、
流入熱量が前記第1領域よりも多い第2領域と
を含み、
前記触媒は、前記冷却能力が前記第1領域よりも前記第2領域の方で高くなるように設けられている
冷却システム。 Piping through which refrigerant passes;
A catalyst for increasing the cooling capacity of the refrigerant,
The piping is
A first region;
A second region having a larger inflow heat amount than the first region;
The catalyst is provided such that the cooling capacity is higher in the second region than in the first region.
前記冷媒の流れ方向において、前記第1領域は上流側に位置し、前記第2領域は下流側に位置する
冷却システム。 The cooling system according to claim 1,
The cooling system, wherein the first region is located upstream and the second region is located downstream in the flow direction of the refrigerant.
前記燃焼室の壁内部に設けられ、その中を冷媒が通る配管と、
前記冷媒の冷却能力を増加させる触媒と
を備え、
前記配管は、
第1領域と、
流入熱量が前記第1領域よりも多い第2領域と
を含み、
前記触媒は、前記冷却能力が前記第1領域よりも前記第2領域の方で高くなるように設けられている
飛しょう体。 A combustion chamber;
A pipe provided inside the wall of the combustion chamber, through which a refrigerant passes;
A catalyst for increasing the cooling capacity of the refrigerant,
The piping is
A first region;
A second region having a larger inflow heat amount than the first region;
The said catalyst is provided so that the said cooling capacity may become higher in the said 2nd area | region than the said 1st area | region.
前記冷媒は、前記燃焼室に供給される燃料である
飛しょう体。 The flying body according to claim 3,
The refrigerant is a fuel supplied to the combustion chamber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Citations (4)
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2012
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