(57)【要約】【課題】冷却効率の高い冷却システムを提供すること。【解決手段】冷却システムは、冷媒が通る配管と、冷媒の冷却能力を増加させる触媒と、を備える。配管は、第１領域と、流入熱量が第１領域よりも多い第２領域と、を含む。触媒は、冷却能力が第１領域よりも第２領域の方で高くなるように設けられている。【選択図】図１
2014105917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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
冷却システム。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却システムであって、
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。
【請求項３】
燃焼室と、
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。
【請求項４】
請求項３に記載の飛しょう体であって、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４１４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
冷媒（３）は、燃焼室（１１）に供給される燃料（１３）であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る冷却システムの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態による作用・効果を説明するための概念図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る冷却システムの変形例を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る冷却システムの他の変形例を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る冷却システムが適用された飛しょう体を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【符号の説明】
【００３１】
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
【図１】
2014105917.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014105917.tif 000005
【図４】
2014105917.tif 000006
【図５】
2014105917.tif 000007