Lesson 38 「表面結露」を科学してみよう。2

 

「結露防止技術の最前線」というコラムの中で、ガラス窓の下部にラジエータを設置する方法について紹介したのですが、もう少し詳しい情報が欲しいというご意見がありましたので、ここで補追しておこうと思います。

 

羽毛のようにフワフワと舞う、浮力噴流の魅力。

 

周囲より温度が高く密度が低い流体は、浮力が駆動力となって上昇を始めます。この流れを浮力噴流といいます。また、上昇し始めた時の運動量がほぼゼロの浮力噴流は、挙動の特徴から特別にプルーム(plume)と呼ばれています。

 

   

 <写真1>ガラス面に付着して上昇するプルーム

 

タバコの先から立ちのぼる紫煙はプルームの代表格。最初は筋状に立ちのぼる煙(層流)は、ある高さまで上昇すると渦ができ始め(乱流)周囲の空気を巻き込みながら温度差がなくなるまで上昇を続けます。喫煙習慣を肯定する意図はありませんが、観察してみるとタバコの煙も案外美しいものです。

 

Buriの形状母数との出会い。

 

浮力噴流がガラスの表面で冷却されて境界層内部に圧力差が生じるとき、噴流は上昇限界点に達して壁面から剥離することは理論的に予見できました。しかし乱流境界層の剥離現象に関する研究は非常に少なく、それからは剥離現象を説明する論文検索に明け暮れます。インターネットのなかったこの時代、図書館にこもって文献の検索をしていた時に、1931年にチューリッヒ大学に提出されたA.Buriの学位論文と出会います。これがBuriの形状母数:Γとの出会いです。拡大管流れの剥離現象に関するBuriの研究成果を参考に、プルームの剥離現象に関する理論解析を始めることになりました。

 

 

剥離高さをデザインして、システムを最適化するということ。

 

恩師がエアコンなどで生じた冷噴流の付着到達距離を理論的に解明した、この分野の権威であったことも私にとって大変な幸運でした。研究を開始してから2年後、剥離高さが下の母数:Λで表現できることをようやく突き止めたのです。

 

 

<写真2> ピクチャーウインドウに設置されたラジエータ

 

ライト・アーキテクチャーの勃興に伴ってますます隆盛を極めるガラス建築ですが、この研究成果が外皮性能に弱点をもつガラス建築の室内環境の改善に資することを心から願ってやみません。

 

■本ブログは抄録版です。

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