JP2016169902A

JP2016169902A - 散水装置

Info

Publication number: JP2016169902A
Application number: JP2015049988A
Authority: JP
Inventors: 誠横塚; Makoto Yokozuka; 三原　一彦; Kazuhiko Mihara; 一彦三原; 柴田　勲男; Isao Shibata; 勲男柴田; 森　徹; Toru Mori; 徹森
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2016-09-23
Anticipated expiration: 2035-03-12
Also published as: JP6481936B2

Abstract

【課題】必要以上に給水され、水を排出してしまうことのない散水装置を提供する。
【解決手段】外気湿度Ｈｏを検知する外気湿度センサ１２と、外気温度Ｔｏを検知する外気温度センサ１３と、熱交換器の風下に設置され、散水マット１０を通過する空気の空気温度Ｔｄを検知する空気温度センサ１５と、を備え、外気温度センサで１３検知する外気温度Ｔｏと空気温度センサ１５で検知する空気温度Ｔｄとの温度差Ｔｄｉｆｆ、および、外気湿度センサ１２で検知する外気湿度Ｈｏに基づいて給水弁５８を開閉する制御部５６を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、散水装置に係り、特に、冷凍機の熱交換器の風上に設置されたマットを有する装置に関する。

従来、冷凍機の熱交換器前に設置されたマットへ水を滴下することにより、水が蒸発する際に気化熱を奪い、凝縮負荷を低減する散水装置が知られている。この場合、散水は、検知している外気温度に応じて給水弁のＯＮ／ＯＦＦ周期を決定し、高外気温になるに従って給水量を増やすように制御されている（例えば、特許文献１参照）。散水はマットの上部から行ない、上から下へ流れる間に水を蒸発させている。

特開２００４−３８０６号公報

しかしながら、特許文献１によると、給水量の決定を外気温度でのみ行なっているため、蒸発仕切れずに排水される水があっても管理されず、必要以上に給水され、水を排出してしまうという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、必要以上に給水され、水を排出してしまうことのない散水装置を提供することを目的とする。

本発明は、冷凍機の熱交換器の風上に設置された散水マットに給水弁を介して水を滴下することで、前記散水マットを通過する空気から水の蒸発に伴い気化熱を奪い、凝縮負荷を低減する散水装置において、外気湿度Ｈｏを検知する外気湿度センサと、外気温度Ｔｏを検知する外気温度センサと、前記熱交換器の風下に設置され、前記散水マットを通過する空気の空気温度Ｔｄを検知する空気温度センサと、を備え、前記外気温度センサで検知する外気温度Ｔｏと前記空気温度センサで検知する空気温度Ｔｄとの温度差Ｔｄｉｆｆ、および、前記外気湿度センサで検知する外気湿度Ｈｏに基づいて、前記給水弁を開閉する制御部を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、前記制御部は、前記外気温度Ｔｏと前記外気湿度Ｈｏに基づいて最大温度差Ｔｍａｘを算出し、前記温度差Ｔｄｉｆｆが前記最大温度差Ｔｍａｘに近づくにつれて散水量を減少させてもよい。

本発明によれば、外気温度センサで検知する外気温度Ｔｏと空気温度センサで検知する空気温度Ｔｄとの温度差Ｔｄｉｆｆ、および、外気湿度センサで検知する外気湿度Ｈｏに基づいて、給水弁を開閉する制御部を備えたため、散水マットへの水の供給量を抑制でき、節水が可能となる。

本実施の形態に係る散水装置を示す回路図である。散水装置の処理手順を示すフローチャートである。最大温度差Ｔｍａｘを説明する図である。Ａ〜Ｃは、散水マットの濡れ状態を説明する図である。散水マットが乾燥している状態から散水を開始したときの、当システムの温度推移を示す図である。散水マットが十分に濡れている状態から散水を開始したときの、当システムの温度推移を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る冷凍機１を冷媒サイクル３０と共に説明する図である。
図１に示す冷媒サイクル３０は、冷凍機１と、ショーケース１００と、これらをつなぐユニット間配管１０１とから構成されている。冷凍機１には、圧縮機３７と、凝縮器３１と、送風機３２とが内蔵されている。ショーケース１００には、膨張弁３３と、蒸発器３５とが内蔵されている。３９は、冷媒管である。凝縮器３１の風上には、散水マット１０が、取付け具（不図示）により取付けられている。

散水マット１０は、冷却水がその落下に伴って飛び散ること、及び、送風機３２によって吸引される空気に伴って流されることを避けるために設置するものであり、散水マット１０の素材の性状としては、空気通過時の抵抗が少なく、且つ落下する冷却水との熱交換が円滑で、耐久性があるものが好ましい。
空気を通し易い散水マットとして、例えば不織布状の繊維体が好ましい。また、散水マット１０は、資源の有効利用の観点から廃プラスチックをリサイクルして繊維状に再加工したものを使用することが好ましい。散水マット１０の形状は凝縮器３１における空気吸入面を略カバーする程度の形状が望ましく、厚みについては、その素材・形状にもよるが、数センチ程度のものでよい。また、散水マット１０は伸縮可能な素材を選択することで設置を容易にすることができる。

散水マット１０の上部には給水管５１が設けられている。散水マット１０の下部には、散水された水が排出される排水管５２が接続されている。
本実施の形態によれば、冷却水は、給水管５１からすだれ状となって散水マット１０を伝って流下しつつ、凝縮器３１に向かって通過する空気Ｋを冷却する。凝縮器３１への吸込み空気Ｋを冷却した冷却水は、排水管５２を経て貯水槽６１へ流下する。貯水槽６１の冷却水は、ポンプ６２により再び循環用配水管６３を経て、給水用電磁弁５８を開くことにより給水管５１に供給され、散水マット１０の上部に供給される。冷却水はこのように凝縮器３１に流れ込む空気Ｋを冷却しながら循環する。
給水管５１の先端にはヘッダ５１Ａが設けられている。ヘッダ５１Ａは、冷却水を散水マット１０の上部分に均等に散水するものであり、その底部には、多数の散水孔が穿設され、該散水孔から略均一に冷却水を落下させる。

散水マット１０の風上には、外気の湿度を検知する外気湿度センサ１２と、外気の温度を検知する外気温度センサ１３が設けられている。また、散水マット１０と、凝縮器３１との間には、散水マット１０の下部に位置させて、散水マット１０を通過する空気の温度を検知する空気温度センサ１５が設けられている。
空気温度センサ１５は、冷凍機制御基板５３に接続され、外気湿度センサ１２および外気温度センサ１３は、センサユニット５４に接続されている。外気湿度センサ１２、外気温度センサ１３および空気温度センサ１５は、通信線５７により給水弁コントローラ５５に接続され、給水弁コントローラ５５は、同じく通信線５７によりマスターコントローラ（制御部）５６に接続されている。

外気湿度センサ１２の湿度値および外気温度センサ１３の温度値は、センサユニット５４を介して、マスターコントローラ５６に送られ、空気温度センサ１５の温度値は、冷凍機制御基板５３を介して、マスターコントローラ５６に送られる。
マスターコントローラ（制御部）５６は、外気湿度センサ１２の湿度と、外気温度センサ１３の温度と、空気温度センサ１５の温度とに基づいて、後述のように、給水弁コントローラ５５を制御する。給水弁コントローラ５５は、給水用電磁弁５８を開閉する。給水用電磁弁５８が開閉されることで、散水マット１０の上部のヘッダ５１Ａへの水道水の断水／通水が行われて、散水マット１０への通水が行われる。

図２は、散水マット１０へ断水／通水の処理手順を示すフローチャートである。
図２のフローで示される状態判定処理が、データ計測サイクルごとに実行され、散水マット１０の状態がリアルタイムに判定・変更される。
まず、弁制御処理が開始（Ｓ７０）されると、マスターコントローラ５６が、外気温度センサ１３の外気温度Ｔｏ、外気湿度センサ１２の外気湿度Ｈｏ、および、空気温度センサ１５の空気温度Ｔｄを取得する（Ｓ７１）。
次に、マスターコントローラ５６により、外気温度Ｔｏと外気湿度Ｈｏとにより最大温度差Ｔｍａｘが算出される。
また、外気温度センサで検知する外気温度Ｔｏと空気温度センサで検知する空気温度Ｔｄとの温度差Ｔｄｉｆｆが算出される（Ｓ７２）。

図３は、本システムの温度推移を示し、最大温度差Ｔｍａｘを説明する図である。
散水マット１０に十分な水が供給されたとすると、それ以上に、散水マット１０に水が供給されたとしても、空気温度センサ１５で検知する空気温度Ｔｄは低下しない。この状態に至ったときの、外気温度センサ１３で検知する外気温度Ｔｏと、空気温度センサ１５で検知する空気温度Ｔｄとの温度差を、最大温度差Ｔｍａｘとして定義し、最大温度差Ｔｍａｘは、湿り空気線図に基づいて、外気温度Ｔｏと外気湿度Ｈｏとにより求まる。
本実施の形態では、マスターコントローラ５６により、外気温度Ｔｏと外気湿度Ｈｏとにより、そのときの最大温度差Ｔｍａｘが、リアルタイムに算出される。
図３中で、空気温度センサ１５で検知する空気温度Ｔｄが、点Ａから低下しつづけて点Ｂに近づくと、外気温度センサで検知する外気温度Ｔｏと空気温度センサで検知する空気温度Ｔｄの温度差が、最大温度差Ｔｍａｘと一致する。
この状態では、それ以上に、散水マット１０に水が供給されたとしても、空気温度センサ１５で検知する空気温度Ｔｄは低下しない。

本実施形態では、図２に示すように、外気温度Ｔｏおよび外気湿度Ｈｏから算出された最大温度差Ｔｍａｘと、外気温度Ｔｏおよび空気温度Ｔｄの温度差Ｔｄｉｆｆと、に基づいて、散水マット１０に供給される散水量が決定される（Ｓ７３）。
すなわち、図３に示すように、外気温度Ｔｏおよび空気温度Ｔｄの温度差Ｔｄｉｆｆが、最大温度差Ｔｍａｘに近づくと、それ以上の給水が無駄になる。
そのため、上記決定した散水量に基づいて、給水弁コントローラ５５により、給水用電磁弁５８の弁開度が絞られ、散水マット１０への散水量が減じられる。もちろん、温度差Ｔｄｉｆｆが、最大温度差Ｔｍａｘから離れると、それ以上の給水が必要となるため、再度、散水量を決定し、この散水量に基づいて、給水用電磁弁５８の弁開度が調整される（Ｓ７４）。図３中左方向では散水量を多くし、図３中右方向では散水量を少なくする。これにより弁制御処理を終了する（Ｓ７５）。
最大温度差Ｔｍａｘは、外気温度Ｔｏおよび外気湿度Ｈｏから算出し、あらかじめテーブルとして記憶することが望ましい。

図４は、散水マット１０の濡れ／渇き状態に基づき、散水マット１０へ断水／通水が行われる際の状態を示した図である。
図４（Ａ）は、散水マット１０に通水がなされる前の散水マット１０が乾燥している状態を示す。図４（Ａ）の状態では、外気温度センサ１３の温度（Ｔｏ）と空気温度センサ１５の温度の温度差Ｔｄｉｆｆが殆どなく、温度差Ｔｄｉｆｆが最大温度差Ｔｍａｘから離れており、散水マット１０は乾燥状態にある。この乾燥状態において、散水マット１０へ通水が開始される。

図４（Ｂ）は、散水マット１０の上半分の濡れ状態を示す。散水マット１０への通水は、散水マット１０の上部に設けられている給水管５１からなされるため、散水マット１０は、上部から浸水する。図４（Ｂ）の状態では、散水マット１０の下半分が乾いているため、散水マット１０への通水は継続される。
図４（Ａ）（Ｂ）では、散水マット１０が乾燥している状態から散水が開始される。図５は、散水マット１０が乾燥している状態から散水を開始したときの、当システムの温度推移を示している。このときには、図５に示すように、最初は散水量が多くなり、空気温度センサ１５で検知する空気温度Ｔｄが急激に低下し、その後に、外気温度センサ１３の温度（Ｔｏ）と空気温度センサ１５との温度差Ｔｄｉｆｆが、徐々に、最大温度差Ｔｍａｘに近づく。ヘッダ５１Ａからの散水は継続し、温度差Ｔｄｉｆｆがさらに最大温度差Ｔｍａｘに近づき、点Ｃのあたりでは、温度差Ｔｄｉｆｆが最大温度差Ｔｍａｘとほぼ一致する。点Ｃのあたりでは、給水用電磁弁５８の弁開度が大きく絞られ、一旦、空気温度センサ１５で検知する空気温度Ｔｄが上昇し、再び、ヘッダ５１Ａからの給水を受けて、空気温度センサ１５で検知する空気温度Ｔｄが反転下降し、これを繰り返す。

図４（Ｃ）は、散水マット１０の全面濡れ状態を示す。散水マット１０の下部まで通水が完了すると、空気温度センサ１５の温度は低くなる。
図６は、散水マット１０が十分に濡れている状態から散水を開始したときの、当システムの温度推移を示している。このときには、すでに上述の温度差Ｔｄｉｆｆが最大温度差Ｔｍａｘに近づいている。したがって、図５の点Ｃ以降の温度の推移となる。実際には、図６に示すように、外気温度センサ１３で検知する外気温度Ｔｏと、空気温度センサ１５で検知する空気温度Ｔｄとが、交互に上下を繰り返しながら温度が推移することになる。
図４（Ｃ）の状態では、マスターコントローラ５６の制御により、給水用電磁弁５８の弁開度が大きく絞られた状態で制御されるため、給水の無駄が少なくなる。

本実施の形態によれば、外気温度Ｔｏおよび空気温度Ｔｄの温度差Ｔｄｉｆｆが、最大温度差Ｔｍａｘに近づくと、給水弁コントローラ５５により、給水用電磁弁５８の弁開度が絞られ、散水マット１０への散水量が減じられる。
また、温度差Ｔｄｉｆｆが、最大温度差Ｔｍａｘから離れると、それ以上の給水が必要となるため、再度、散水量が決定されて、この散水量に基づき給水用電磁弁５８の弁開度が開かれ、散水マット１０への散水量が多く調整される。
したがって、本実施の形態によれば、散水マット１０への給水量の細かい制御が可能になり、より節水の効果が高められる。
また、本実施の形態によれば、空気温度センサ１５を、散水マット１０の下部に備えたため、給水開始後、散水マット１０全体が濡れるまで給水用電磁弁５８を開くことができ、散水効果を最大限に引き出すことが可能となる。
また、本実施の形態によれば、図４に示すフローにおける状態判定処理が、データ計測サイクルごとに実行され、散水マット１０の状態がリアルタイムに判定・変更されるため、不必要な給水が減り、節水が可能となる。

以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。あくまでも本発明の一実施の態様を例示するものであるから、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更、及び応用が可能である。
例えば、マスターコントローラ５６による制御において、図４に示す処理フローに係わらず、負荷（蒸発器３５）が除霜運転に入り、或いは、サーモオフに入ったとき、冷凍機１の給水用電磁弁５８を強制的に閉じてもよい。
また、例えば、上記貯水槽６１には、レジオネラ除菌剤を入れることにより、衛生・環境の向上を図ることができる。しかも、上記除菌剤を月に１回程度交換することにより、好ましい環境状況を維持できる。なお、貯水槽６１の水温はセンサ（図示せず）により常時監視し、設定温度以上になった場合は貯水槽の冷却水を排水し、同時に新たに例えば水道水を貯水槽に供給するようにしてもよい。
また、貯水槽６１の冷却水は環境状態の維持のため１回／日強制排水してもよい。水道水を直接散水マット１０に流してもよい。

別実施の形態として、図示は省略したが、散水マット１０は、例えば正面視長方形状とされ、所定厚みの保持枠に、複数枚の散水マット単体を積層させた状態で保持したものであってもよい。
また、例えば、５ｍｍ厚さの散水マット単体を７枚積層する仕様とし、これを、汚れに応じて最外層のゴミが付着した散水マット単体を順次分離して一枚ずつ剥がして取外すようにしてもよい。
このようにすることで、簡単に散水マット単体の更新が可能となり、目詰まりによる冷却効率の低下を防ぐことができる。
また、例えば、更なる変形例として、３０ｍｍ程度の１枚の散水マット単体に対して、その室外側に取外し用の、例えば５ｍｍ厚さの散水マット単体を１枚以上重ねて設ける構成としてもよい。

１冷凍機
１０散水マット
１２外気湿度センサ
１３外気温度センサ
１５空気温度センサ
３０冷媒サイクル
３１凝縮器
３３膨張弁
３５蒸発器
３７圧縮機
５５給水弁コントローラ
５６マスターコントローラ
５８給水用電磁弁
Ｔｏ外気温度
Ｈｏ外気湿度
Ｔｄ空気温度
Ｔｍａｘ最大温度差
Ｔｄｉｆｆ温度差

Claims

冷凍機の熱交換器の風上に設置された散水マットに給水弁を介して水を滴下することで、前記散水マットを通過する空気から水の蒸発に伴い気化熱を奪い、凝縮負荷を低減する散水装置において、
外気湿度Ｈｏを検知する外気湿度センサと、
外気温度Ｔｏを検知する外気温度センサと、
前記熱交換器の風下に設置され、前記散水マットを通過する空気の空気温度Ｔｄを検知する空気温度センサと、を備え、
前記外気温度センサで検知する外気温度Ｔｏと前記空気温度センサで検知する空気温度Ｔｄとの温度差Ｔｄｉｆｆ、および、前記外気湿度センサで検知する外気湿度Ｈｏに基づいて、前記給水弁を開閉する制御部を備えたことを特徴とする散水装置。
前記制御部は、前記外気温度Ｔｏと前記外気湿度Ｈｏに基づいて最大温度差Ｔｍａｘを算出し、前記温度差Ｔｄｉｆｆが前記最大温度差Ｔｍａｘに近づくにつれて散水量を減少させることを特徴とする請求項１記載の散水装置。