JP4648370B2 - 外気冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷熱源からの冷風と共に、水道水をミスト状に噴霧して外気を冷却する装置に関するものである。

近年、都市部では自動車の排熱やアスファルト舗装やビル表面の蓄熱、クーラーの排熱などにより夏場のヒートアイランド現象が進行して平均気温が上昇し、これに対応してクーラーの電力消費量も増加することから、更にこの排熱により気温が上昇するという悪循環が続いている。

このため、ビルの屋上など高所に噴霧装置を設置し、地下貯水槽に貯めた水を屋上に汲み上げて、噴霧装置から空気中にミスト状に噴霧して外気やビル外壁を冷却するシステム（特許文献１）が提案されている。

しかしながらこのシステムは太陽光発電により発電された電気によりポンプと噴霧装置を駆動させるため、ポンプにより水を屋上まで汲み上げる電気エネルギーが多く消費され、しかも地下水などをそのまま大気中に噴霧するため、地下水に含まれる鉄分や石灰分が建物や道路に付着する問題があり実用的なシステムではない。

また通路に沿って上方に配管して、ここに所定の間隔で多数の噴射ノズルを取付け、噴射ポンプから高圧水を送って噴射ノズルからマイクロミストを噴射させて、その気化熱により通路全体を冷却する装置も開発されている。しかしながら、この装置では設備費が高く、限られた空間しか設置できない問題があった。
特開２００６−３２８９２５

本発明は上記問題を改善し、小型の装置で設備費も安く、移動も容易で効率よく外気や建物を冷却することができる外気冷却装置を提供するものである。

本発明の請求項１記載の外気冷却装置は、前後が開口し、後部に吸込口を、前部に吹出口を形成したケーシングの内側にファンとこれを駆動させるモーターを設けた送風機の、前記吸込口または／および吹出口に、冷熱源からの冷水が通水する熱交換器を取付けると共に、水道水を噴霧する噴射ポンプの噴霧ノズルを、前記送風機の吹出口のケーシング周囲に、吹出方向に沿って取付け、且つ前記送風機をスタンドに上下方向に回動自在に支持して構成され、前記吸込口から吸引した外気を熱交換器で熱交換した冷風と共に前記噴霧ノズルから水道水を冷風に沿って噴射してミスト状にし、噴霧されたミストの気化熱により屋外の空気を冷却するようにしたことを特徴とするものである。

本発明の請求項２記載の外気冷却装置は、請求項１において、冷熱源からの冷水が地下水であることを特徴とするものである。

本発明に係る請求項１記載の外気冷却装置によれば、噴射ポンプの噴霧ノズルと、熱交換器を取付けた送風機とを組合せて、送風機から吹き出された冷風と共にミストを噴霧することにより長い距離まで噴霧することができ、また空中に噴霧されたミストは、水蒸気となって気化する時の気化熱によって、空気中の熱が奪われ温度が低下すると共に、冷風との相乗作用によって広い範囲にわたって空気を冷却することができる。またミスト状に噴射するのは水道水を使用し、冷風を作る冷熱源は地下水や河川水、湖水、海水などを使用できるので、ここに含まれる鉄分や石灰分、塩分などによる建物や道路などへの付着がなく周辺環境への影響が少ない。また送風機をスタンドに回動自在に取付けて、噴射角度を調整するようにしたので、噴射角度を任意にして離れた場所からミストや冷風を噴射することができる。

また請求項２記載の外気冷却装置によれば、冷熱源からの冷水として年間を通じて１６℃程度の地下水を用いているので、熱交換器での冷却効果に優れていると共に、冷水を作る設備が不要で安価である。

以下本発明の実施の一形態を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。図において１は送風機で、前後が開口した円筒型のケーシング２の内側にファン３とこれを駆動させるモーター４が設けられている。この送風機１の前後の吹出口１１と吸込口１０に、熱交換器５、５が取付けられている。この熱交換器５は図２に示すように銅管６を蛇行して配置したもので、ホース７で汲み上げポンプ８に接続されている。この汲み上げポンプ８は、地下水を地下から汲み上げて、前記熱交換器５、５に通水するようになっている。

また前記送風機１の吹出口１１の上部のケーシング２の周囲に、冷風の吹出方向に沿って噴霧ノズル９が取付けられている。この噴霧ノズル９はホース７でプランジャー型の動力噴射ポンプ１２に接続されている。更にこの動力噴射ポンプ１２はホース７でタンク１３からの水道水を吸引するようになっており、このタンク１３には水道栓１４からの水道水が貯められている。また前記送風機１はスタンド１６に回動自在に支持され、ストッパー１７により傾斜角度を固定できるようになっている。

上記構成の外気冷却装置は、先ず水道栓１４からホース７でタンク１３に水道水を貯めておく。また図３に示すように工場の建家１８から離れた位置に、送風機１を設置し、図１に示すようにケーシング２を建家１８の上方に向けて傾けて、ストッパー１７により傾斜角度を固定する。この後、汲み上げポンプ８を駆動させて、冷熱源である地下水を組み上げて熱交換器５、５に通水する。

次に、送風機１のファン３を回転させると共に、動力噴射ポンプ１２を駆動させる。送風機１のファン３を回転させると、外気が吸込口１０から吸引されて吹出口１１から排出され、この時に熱交換器５、５により温度が１６℃程度の地下水と熱交換されて、冷風となって吹き出される。また熱交換器５の銅管６の表面で結露して空気中の水分が除湿される。

一方、動力噴射ポンプ１２が駆動すると、タンク１３に貯められた水道水が吸引されて、圧力を加えられて噴霧ノズル９から冷風の吹出方向に沿って噴射される。この場合、噴射された水道水は高圧で噴射された冷風と共に飛散しながらミスト２０となって長い距離まで噴霧することができる。

つまり、動力噴射ポンプ１２を単独で噴霧すると１０ｍ程度の距離しか噴霧できないが、送風機１の冷風と共に、これに沿って噴射すると３０ｍ程度の距離まで噴霧することができる。従って、ミスト２０は冷風と共に噴射され、空中で水蒸気となって気化する時の気化熱によって、空気中の熱が奪われ温度が低下すると共に、冷風との相乗作用によって広い範囲にわたって空気を冷却することができる。またミスト状に噴射するのは水道水を使用し、冷風は地下水を使用してこれから熱交換したものであるので、地下水に含まれる鉄分や石灰分が建物や道路に付着する問題がない。

また本発明の外気冷却装置は、構造が小型で、設備費が安く、しかも移動も容易であるので、イベント会場など一時的に多くの人が集まる場所にも、簡単に設置することができる。

また冷風を得る冷熱源としては、年間を通じて１６℃程度の地下水の他、地下受水槽に貯めた水や水道水、池の水、河川水、湖水、海水などを使用しても良い。また外気冷却装置を設置する場所は、工場の敷地内に限らず、公園や、歩道、ビルの近傍や屋上、駅のホームの屋根などに設置し、また空中に噴霧するだけでなくビルや工場の建家の壁面に直接噴霧するようにしても良い。なお上記説明では、送風機１の前後の吸込口１０と吹出口１１に熱交換器５、５を取付けた場合について示したが、何れか一方に取付けた構造でも良い。また気温が２８℃程度の時には、熱交換器５を止めて、動力噴射ポンプ１２だけ駆動させてミスト２０だけを噴射して運転しても良い。

図４は本発明の異なる他の実施の形態を示すもので、ターボファンタイプの送風機１の吸込口１０に熱交換器５を取付け、ケーシング２の吹出口１１に、吹出方向に沿って３本に分岐した噴霧ノズル９を取付けたものである。この場合、汲み上げポンプ８や動力噴射ポンプ１２、タンク１３は図１と同様であるのでその説明は省略する。

送風機１として、直径５００ｍｍ、長さ４００ｍｍの円筒形のケーシング２にファン３とモーター４を取付けた三相０．７５ＫＷのものを用い、動力噴射ポンプ１２として、電圧２００Ｖ用、ポンプ圧１４ＭＰａのプランジャーポンプを用い、水温１６℃の地下水を熱交換器５に通水し、送風機１の傾斜角度を４５度に設定して、工場の建家１８から１５ｍ離れた場所に設置した。建家１８内の温度を測定したところ３２℃であった。この状態で、外気冷却装置を運転したところ、冷風と共にミスト２０が建家１８の上方まで達して、ここで気化熱を奪いながら空気を冷却し、建家全体を包んだ状態となり、運転開始から３０分経過後には建家１８内の温度は２９℃まで低下した。

本発明の実施の一形態による外気冷却装置の側面図である。 図１に示す送風機の正面図である。 図１に示す外気冷却装置を設置して工場の建家を冷却している状態を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態による送風機を示す正面図である。

１ 送風機
２ ケーシング
３ ファン
４ モーター
５ 熱交換器
６ 銅管
７ ホース
８ 汲み上げポンプ
９ 噴霧ノズル
１０ 吸込口
１１ 吹出口
１２ 動力噴射ポンプ
１３ タンク
１４ 水道栓
１６ スタンド
１７ ストッパー
１８ 建家
２０ ミスト

Claims (2)

1. 前後が開口し、後部に吸込口を、前部に吹出口を形成したケーシングの内側にファンとこれを駆動させるモーターを設けた送風機の、前記吸込口または／および吹出口に、冷熱源からの冷水が通水する熱交換器を取付けると共に、水道水を噴霧する噴射ポンプの噴霧ノズルを、前記送風機の吹出口のケーシング周囲に、吹出方向に沿って取付け、且つ前記送風機をスタンドに上下方向に回動自在に支持して構成され、前記吸込口から吸引した外気を熱交換器で熱交換した冷風と共に前記噴霧ノズルから水道水を冷風に沿って噴射してミスト状にし、噴霧されたミストの気化熱により屋外の空気を冷却するようにしたことを特徴とする外気冷却装置。
2. 冷熱源からの冷水が地下水であることを特徴とする請求項１記載の外気冷却装置。