JP2007205594A

JP2007205594A - 降温用噴霧システム

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Publication number: JP2007205594A
Application number: JP2006022264A
Authority: JP
Inventors: Katsumasa Inamura; 勝正稲村
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2026-01-31
Also published as: JP4832909B2

Abstract

【課題】冷却エネルギー効率が良く、噴霧が短時間で再開でき、他の噴霧区画での噴霧に悪影響を与えることのない降温用噴霧システムを提供する。
【解決手段】降温用噴霧システムは、水をミストとして噴霧して対象の空間の温度を低下し、水をミストとして噴霧する複数の噴霧ヘッドと、水を加圧して送り出すポンプと、ポンプに元弁を介して接続される主配水管と、主配水管にそれぞれ選択弁を介して接続され、主配水管と各噴霧ヘッドとを連通する複数の子配水管と、主配水管に排水弁を介して接続され、主排水管内の水を排水する排水配管と、ポンプ、元弁、選択弁および排水弁を制御するミスト制御盤と、を備え、ミスト制御盤は、噴霧している噴霧ヘッドに引き続いて噴霧を開始する他の噴霧ヘッドに接続される子配水管の選択弁を所定の時間開放作動してから一旦所定の時間閉鎖作動し、その後開放作動に切り換えて開放する。
【選択図】図７

Description

この発明は、博覧会のパビリオンなど集客施設に設けられ、ミストの蒸散による潜熱による冷却作用を用いる降温用噴霧システムに関する。

従来の降温用噴霧システムは、集客施設などの入口またはその付近に設置された噴霧ノズル、その噴霧ノズルに加圧水を供給するポンプ、ポンプから噴霧ノズルに加圧水が導水される配水管から構成されている。そして、冷却を停止するときには、選択弁により閉じられる二次側配管の水を排水することにより一部または全部が空になるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−１０９３４１号公報

しかし、１つまたは複数の噴霧区画を有する降温用噴霧システムでは、噴霧の停止操作を行うとき、選択弁の二次側配管は水の排水により一部または全部が空になるので、噴霧を再開するときに配管内を水で満たすための時間がかかり、ノズルからすぐに噴霧しないという遅延問題がある。
また、複数の選択弁が設けられているときには、選択弁毎の開閉タイミングが異なっているため、後で開く選択弁は、その二次側配管内を水で満たされるまで大気開放となるので、先に噴霧している区画の圧力を低下し、該当する区画のノズルは所定噴霧圧力に達せず、大粒径の水滴を噴霧してしまうという問題がある。

この発明の目的は、冷却エネルギー効率が良く、噴霧が短時間で再開でき、他の噴霧区画での噴霧に悪影響を与えることのない降温用噴霧システムを提供することである。

この発明に係わる降温用噴霧システムは、水をミストとして噴霧して対象の空間の温度を低下する降温用噴霧システムにおいて、水をミストとして噴霧する複数の噴霧ヘッドと、水を加圧して送り出すポンプと、上記ポンプに元弁を介して接続される主配水管と、上記主配水管にそれぞれ選択弁を介して接続され、上記主配水管と各上記噴霧ヘッドとを連通する複数の子配水管と、上記ポンプ、上記元弁および上記選択弁を制御するミスト制御盤と、を備え、上記ミスト制御盤は、噴霧している上記噴霧ヘッドに引き続いて噴霧を開始する他の上記噴霧ヘッドに接続される上記子配水管の上記選択弁を所定の時間開放作動してから一旦所定の時間閉鎖作動し、その後開放作動に切り換えて開放する。

この発明の係わる降温用噴霧システムの効果は、既に噴霧している噴霧ヘッドに引き続いて噴霧を開始する他の噴霧ヘッドに水を供給するとき、噴霧を開始する噴霧ヘッドに接続された子配水管を開閉する選択弁の開放作動を開始し、その選択弁の開口度が所定の値に達したとき、逆にその選択弁の開口度を減少するようにすることにより、既に高圧が加わって噴霧ヘッドが噴霧している子配水管の水圧が水滴が大きくなる程度までは減少しないので、大きな水滴が垂れるという事態を防げる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる降温用噴霧システムの構成図である。図２は、実施の形態１に係わる噴霧ヘッドの平面図である。図３は、実施の形態１に係わる噴霧ヘッドの断面図である。図４は、実施の形態１に係わる噴霧ノズルの中心軸に沿った断面図である。図５は、加圧水供給装置の構成図である。図６は、ミスト制御盤の機能ブロック図である。図７は、ミストの噴霧のタイミングチャートである。
なお、図２は、噴霧ヘッドを図３のＢＢ断面から下方に見た一部断面図である。また、図３は、噴霧ヘッドを図２のＡＡ断面から水平方向に見た断面図である。

実施の形態１に係わる降温用噴霧システム１は、図１に示すように、地上から縦立された２本の柱２の先端にそれぞれ設けられた噴霧ヘッド３、噴霧ヘッド３に供給される加圧水が配水される子配水管４ａ、４ｂ、子配水管４ａ、４ｂを介して加圧水を供給する加圧水供給装置５、周囲の温度と湿度を測定して加圧水供給装置５に送信する温湿度計６が備えられている。加圧水供給装置５に水道７から水が供給されている。なお、２本の柱２を例に挙げて説明するが、冷却する施設の大きさに従って適宜柱２の本数を定めればよい。
また、噴霧ヘッド３は、地上から縦立されている柱の先端に設けられたことを記載したが、天井から吊り下げられていてもよい。

噴霧ヘッド３は、図２に示すように、子配水管４ａ、４ｂを介して配水された加圧水を６個の噴霧ノズル１０に均等に圧力が掛かるよう分配する噴霧ヘッダ１１、噴霧ヘッダ１１から噴霧ノズル１０を所定の距離離すために設けられる６本の延長配管１２、加圧水をミストにして噴霧する６個の噴霧ノズル１０から構成されている。そして、噴霧ノズル１０の設置高度は、４ｍである。なお、噴霧ノズル１０の設置高度は、ミストの平均粒径および最大粒径に依存して定めることができる。
ここで、６個の噴霧ノズル１０を噴霧ヘッド３に設けることを記載したが、これに限定されず、噴霧ノズル１０は１個からＮ個であればよい。

噴霧ヘッダ１１は、図２、図３に示すように、中心軸が鉛直方向に配された６角柱状の空洞１５が内部に形成されている６角柱である。そして、６角柱の下側の端面の中心に子配水管４ａ、４ｂが連結される孔１６が設けられ、子配水管４ａ、４ｂと６角柱状の空洞１５とが連通されている。また、６角柱の各側面の中心に延長配管１２が連結される孔１７が設けられ、延長配管１２と６角柱状の空洞１５とが連通されている。加圧水は片方の端面の孔１６から注水され、６個の側面の孔１７から延長配管１２に給水されていく。噴霧ヘッダ１１は、ステンレスからできている。

延長配管１２は、図３に示すように、円筒管であり、噴霧ヘッダ１１の側面に垂直に一方の端部が取り付けられ、長手方向に下向きに彎曲し、他方の端部では、噴霧ヘッダ１１の下側の端面を含む水平面から円筒管の中心軸が２２．５度お辞儀するように傾いている。延長配管１２は、ステンレスからできている。
その延長配管１２の他方の端部には、直管１８が取り付けられ、そこに噴霧ノズル１０が嵌合されている。なお、１つの直管１８に分岐して圧力変換器（株式会社共和電業製、型式ＰＶＤ−１００ｋａ、測定レンジ０〜１０ＭＰａ）１４が取り付けられて、噴霧ノズル１０の加圧水受け空洞２０に掛かる水圧を計測し、それを噴霧水圧としている。通常は、この噴霧水圧と高圧ポンプ４０の出力水圧との関係を予め求めておいて、高圧ポンプ４０の出力水圧を管理することにより、噴霧水圧を管理する。なお、水圧の測定には、ブルドン管圧力計などを用いてもよい。また、直管１８は、ステンレスからできている。
このように直管１８に嵌合された噴霧ノズル１０の中心軸は、噴霧ヘッダ１１の下側の端面を含む水平面から２２．５度下方に傾いている。

噴霧ノズル１０は、図４に示すように、略円筒状のハウジング１９を有している。そして、円筒状のハウジング１９の中心軸に沿って、延長配管１２を介して供給された加圧水を受ける断面が円形の加圧水受け空洞２０、加圧水受け空洞２０の下流側に位置し、断面が加圧水受け空洞２０の径より小さい円形の空洞２１、感圧逆止弁２２を収納し、断面が空洞２１の径より大きい円形であり、下流側の端面の外縁部が中心方向に突き出されたリブ２３により仕切られた弁収納空洞２４、駒２５を収納し、リブ２３の下流側に位置し、断面が加圧水受け空洞２０の径と等しい円形の空洞２６およびその空洞２６に連なる漏斗状の空洞２７からなる噴流生成空洞２８、漏斗状の空洞２７の先端に連なるオリフィス２９が連なるようにして設けられている。

そして、弁収納空洞２４には、空洞２１の下流側の開口２１ａを閉鎖／開放する感圧逆止弁２２が挿入されている。
感圧逆止弁２２は、空洞２１の下流側の開口２１ａに当接したとき、加圧水の流れを遮断する遮断球３０、一端が遮断球３０に当接し、他端がリブ２３に固定され、遮断球３０に所定のバネ圧が掛けられるように撓んでいるバネ３１から構成されている。
そして、空洞２１の水圧が所定のバネ圧を越えたとき、遮断球３０と空洞２１の開口２１ａとが離反して、その隙間から弁収納空洞２４に水が流れ込む。ここで、遮断球３０が開口２１ａに当接しているときのバネ圧が、０．６ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下に設定されている。

さらに、噴流生成空洞２８では、加圧水を旋回噴流として噴出し、漏斗状の空洞２７の内側面に衝突させるための駒２５が円柱状の空洞２６の内側面に接しながら噴霧ノズル１０の中心軸方向に摺動しながら移動する。駒２５には、側面に螺旋状の溝３２が掘られ、その溝３２と円柱状の空洞２６の内側面とにより加圧水を旋回して噴出する旋回流路が形成される。

加圧水供給装置５は、図５に示すように、高圧ポンプ４０、高圧ポンプ４０の下流側に配設された元弁４１、主配水管４２内の水を排水する流路を開閉する排水弁４３、各噴霧ヘッド３への加圧水の供給を選択する第１の選択弁４４ａおよび第２の選択弁４４ｂ、高圧ポンプ４０および各種弁を制御するミスト制御盤４５から構成されている。選択弁４４ａ、４４ｂは、子配水管４ａ、４ｂがそれぞれ接続されている。ミスト制御盤４５に、温湿度計６で計測された乾球温度および湿球温度が入力される。

そして、元弁４１と選択弁４４ａ、４４ｂとは、主配水管４２で連通され、主配水管４２の途中から分岐する排水配管４６により排水弁４３が主配水管４２に連通されている。主配水管４２、排水配管４６、子配水管４ａ、４ｂはそれぞれステンレスからできている。また、高圧ポンプ４０と元弁４１とは、ゴム製のブレードホース４７により連通され、容積式の高圧ポンプ４０により発生する脈動を平滑化している。
また、加圧水中に含まれる塵埃を取り除くために、高圧ポンプ４０の出口に図示しない２０μｍ角開口のフィルタが介在されている。
また、主配水管４２、子配水管４ａ、４ｂ、噴霧ヘッド３にスケールが沈積しないように、金属イオンの少ない加圧水を供給するために、高圧ポンプ４０に図示しない軟水器から軟水化された水道水が供給されている。

選択弁４４ａ、４４ｂは、電動機駆動弁であり、弁が閉鎖状態にあるとき電動機に弁を開放するように電流を流してから開閉時間（約１２秒）経過すると弁が開放状態に変化する。また、弁が開放状態にあるとき電動機に弁を閉鎖するように電流を流してから開閉時間経過すると弁が閉鎖状態に変化する。弁が閉鎖状態にあるときから弁を開放するように電動機に電流を流し始めると、弁の開口度は次第に大きくなり、開口度１００％に達する。弁を開放するように電動機に電流を流し始めてから開閉時間の途中で電動機に逆に弁を閉鎖するように電流を流すと開口度が減少してゆく。

ミスト制御盤４５は、図６に示すように、温湿度計６により計測された乾球温度および湿球温度に基づいて噴霧の可否を判断する噴霧判断手段５０、噴霧可の場合、噴霧量を算出して、高圧ポンプ４０からの給水量を制御する給水量制御手段５１、高圧ポンプ４０および各種弁を制御する噴霧シーケンス制御手段５２、湿り空気線図が記憶されている空気線図データベース５３を有している。このミスト制御盤４５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、インタフェース回路を有するコンピュータから構成されている。

次に、加圧水を高圧ポンプ４０から供給するシーケンスについて図７を参照して説明する。
ミスト制御盤４５の噴霧シーケンス制御手段５２は、まず元弁４１を開放する。同時に排水弁４３を開放する。
次に、噴霧シーケンス制御手段５２は、高圧ポンプ４０の作動を開始して、加圧水をブレードホース４７から主配水管４２に送水する。そうすると、主配水管４２内に残っている空気が排水弁４３から水と一緒に押し出されて、主配水管４２内に均一な水圧が掛かるようになる。また、元弁４１と排水弁４３が開いているので電動機始動時の負荷が低減される。
次に、噴霧シーケンス制御手段５２は、排水弁４３を閉じる。それにより、主配水管４２内の水圧が所望の水圧、例えば、６ＭＰａに達する。
次に、噴霧シーケンス制御手段５２は、最初に噴霧を行う噴霧ヘッド３に連なる第２選択弁４４ｂを開放して、加圧水が第２子配水管４ｂを経由して上昇圧力波として伝搬し、噴霧ヘッド３に水が供給される。このときの加圧水受け空洞２０に注水されて加わる水圧は４秒の間にほぼ０ＭＰａから６ＭＰａに達する。このように水圧が０．６ＭＰａ以上になると、噴霧ノズル１０の感圧逆止弁２２が開放されてミストの噴霧が開始される。

次に、２番目に噴霧を行う噴霧ヘッド３に連なる第１選択弁４４ａの電動機に第１選択弁４４ａが開放するように電流を流し、３秒経過後第１選択弁４４ａを閉鎖するように電流を流し、１秒経過後、また第１選択弁４４ａが開放するように電流を流す。または、３秒経過後その開度を所定時間維持し、その後開放する。

ここで、２番目に噴霧を行う噴霧ヘッド３に水の供給を開始するときに、途中で一旦弁を閉鎖する動作を追加した場合の管内圧力の推移を図８を参照して説明する。
最初に第２選択弁４４ｂが開放されてから１秒以内で第２子配水管４ｂの圧力がバネ３１のバネ圧を超える。
次に、第１選択弁４４ａの開放を開始すると、第２子配水管４ｂ内の水圧の低下が始まる。しかし、３秒後に第１選択弁４４ａを一旦閉鎖方向に動作すると、第２子配水管４ｂ内の水圧の低下が停止し、逆に上昇する。一方、第１子配水管４ａ内の水圧は上昇開始から例えば７秒以内に６ＭＰａに達する。また、ミストの径が６０μｍ以下になる水圧１ＭＰａ以上に２．５秒以内に達するので、径の大きな水滴が垂れるということはない。

このように後続して噴霧を開始する噴霧ヘッド３に水を供給するときに、一旦子配水管４ａに水を流し込み、弁の開口度が所定の値に達したとき、逆に第１選択弁４４ａの開口度を減少するようにすることにより、既に高圧が加わっている第２子配水管４ｂの水圧が水滴が大きくなる程度までは減少しないので、大きな水滴が垂れるという事態を防げる。

実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係わるミストの噴霧のタイミングチャートである。
実施の形態２に係わる降温用噴霧システムは、実施の形態１に係わる降温用噴霧システム１とミストの噴霧終了のシーケンスが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態２に係わる噴霧のシーケンスは、噴霧を開始するときには選択弁４４ａ、４４ｂを順次開放動作する。
そして、実施の形態２に係わる噴霧のシーケンスの特徴は、図９に示すように、噴霧を停止するときのシーケンスにある。
ミストの噴霧を終了するときには、噴霧シーケンス制御手段５２は、選択弁４４ａ、４４ｂの電動機に弁が閉鎖するように電流を流す。そして、選択弁４４ａ、４４ｂの開口度が６分の１位減少する２秒経過する時点で排水弁４３を開放して主配水管４２内の水圧を低下する。その時点から２秒経過する時点で高圧ポンプ４０の動作を停止し、さらに４秒経過する時点で元弁４１と排水弁４３を閉じる。

このように選択弁４４ａ、４４ｂを閉じ始めてから２秒経過する時点、すなわち、まだ完全に選択弁４４ａ、４４ｂが閉じていない状態で排水弁４３を開放するので下降圧力波が子配水管４内を伝搬し、噴霧ノズル１０の加圧水受け空洞内の水圧が１ＭＰａ以下に低下するので、感圧逆止弁２２が閉まり、ミストの噴霧が停止される。
しかし、高圧ポンプ４０から水が流し込まれているので、子配水管４ａ、４ｂ内には感圧逆止弁２２は閉じている位の水圧の水で充填される。そして、高圧ポンプ４０の作動が停止する前に選択弁４４ａ、４４ｂが閉鎖されるので、子配水管４ａ、４ｂ内は水圧が加わった水で充填されている。

次に、噴霧を停止したときに子配水管４ａ、４ｂに水が圧力を掛けて残されている場合、噴霧を再開するときの様子を図１０を参照して説明する。
第１子配水管４ａに水が圧力を掛けた状態で充填されているときでも、第１選択弁４４ａの開放動作を開始すると、第２子配水管４ｂ内の圧力の低下が起こるが、第１子配水管４ａ内の圧力が開放動作開始時にすでに０．２ＭＰａになっているので、第１子配水管４ａの水圧が４秒以内で６ＭＰａに達し、ミストの径が液滴がぼた落ちにならない程度の水圧１Ｍｐａ以上に２秒以内に達する。その結果、第２子配水管４ｂ内の水圧が２Ｍｐａ位までしか低下しないので、大きな水滴が垂れることがなくなる。
一方、噴霧を停止するときに子配水管４ａ、４ｂ内を空にすると、図１１に示すように、第２子配水管４ａ内の水圧が０．２Ｍｐａ以下にまで低下し、棒状放水や大きな水滴の垂れが発生する。

このように、主配水管４２内の水圧を所望の値に一旦安定したのち、子配水管４に給水することにより、図１０に示すように、噴霧ノズル１０に給水される加圧水の水圧が数秒の間で０ＭＰａから６ＭＰａに変化することができる。そして、感圧逆止弁２２が急激に開放され、水圧の低い状態で噴霧される時間を短くすることができるので、水圧が低い状態で噴霧されたときにみられる大きな粒径のミストが殆ど噴霧されることがない。

この発明の実施の形態１に係わる降温用噴霧システムの構成図である。この発明の噴霧ヘッドの一部横断面図である。この噴霧ヘッドの断面図である。噴霧ノズルの中心軸に沿った断面図である。実施の形態１に係わる加圧水供給装置の構成図である。実施の形態１に係わるミスト制御盤の機能ブロック図である。実施の形態１の加圧水供給装置により制御されたミストの噴霧のタイミングチャートである。実施の形態１において子配水管に加わる水圧の変化の様子を示す図である。実施の形態２の加圧水供給装置により制御されたミストの噴霧のタイミングチャートである。実施の形態２において子配水管に加わる水圧の変化の様子を示す図である。子配水管が空になった状態から噴霧を再開するときの子配水管に加わる水圧の変化の様子を示す図である。

符号の説明

１降温用噴霧システム、２柱、３噴霧ヘッド、４ａ、４０ｂ子配水管、５加圧水供給装置、６温湿度計、７水道、１０噴霧ノズル、１１噴霧ヘッダ、１２延長配管、１５空洞、１６、１７孔、１８直管、１９ハウジング、２０、２１空洞、２１ａ開口、２２感圧逆止弁、２３リブ、２４弁収納空洞、２５駒、２６、２７空洞、２８噴流生成空洞、２９オリフィス、３０遮断球、３１バネ、３２溝、４０高圧ポンプ、４１元弁、４２主配水管、４３排水弁、４４ａ、４４ｂ選択弁、４５ミスト制御盤、４６排水配管、４７ブレードホース、５０噴霧判断手段、５１給水量制御手段、５２噴霧シーケンス制御手段、５３空気線図データベース。

Claims

水をミストとして噴霧して対象の空間の温度を低下する降温用噴霧システムにおいて、
水をミストとして噴霧する複数の噴霧ヘッドと、
水を加圧して送り出すポンプと、
上記ポンプに元弁を介して接続される主配水管と、
上記主配水管にそれぞれ選択弁を介して接続され、上記主配水管と各上記噴霧ヘッドとを連通する複数の子配水管と、
上記ポンプ、上記元弁および上記選択弁を制御するミスト制御盤と、
を備え、
上記ミスト制御盤は、噴霧している上記噴霧ヘッドに引き続いて噴霧を開始する他の上記噴霧ヘッドに接続される上記子配水管の上記選択弁を所定の時間開放作動してから一旦所定の時間閉鎖作動し、その後開放作動に切り換えて開放することを特徴とする降温用噴霧システム。
上記主配水管に排水弁を介して接続され、上記主配水管内の水を排水する排水配管を備え、
上記ミスト制御盤は、噴霧を停止するとき、上記ポンプを作動しながら上記選択弁の閉鎖作動を開始し、上記選択弁が完全に閉鎖する前に、上記排水弁を開放し、引き続き上記ポンプの作動を停止することを特徴とする請求項１に記載する降温用噴霧システム。