JP5037141B2 - 混相ミスト噴霧システム - Google Patents
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Description
一方、オゾンを混合した高圧水の噴霧についても提案されており、高圧水とオゾン含有エアーをノズルへ送り、ノズルから高圧水の複数条の噴霧流れをそれぞれ独立に噴霧し、ノズル外で複数条の噴霧流れを合流している。また、その高圧水の噴霧流れの合流点に生じる負圧によりオゾン含有エアーを吸引してこれを高圧水の合流した噴霧流れに混合し、対象物に噴射して洗浄または殺菌する(例えば、特許文献1参照)。
また、ノズルの外でオゾン含有エアーを混合しても、ミストに多くのオゾンを含有することができないという問題がある。
また、高圧に加圧された液体を噴霧するとミストの粒子径は微細になり、蒸散するまでの時間が短時間で済むので、室内の壁や物を濡らすことがないということである。
図1は、この発明の実施の形態1に係わる混相ミスト噴霧システムの構成図である。図2は、この発明の実施の形態1に係わる加圧水供給装置の構成を示すブロック図である。図3は、この発明の実施の形態1に係わる制御装置の機能ブロック図である。図4は、この発明の実施の形態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、噴霧された混相ミストの粒度分布の測定結果を示す図である。図6は、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に係わるオゾン水ミスト噴霧システム1は、図1に示すように、オゾンガスを所定量含有する雰囲気に管理される空間を形成する部屋2の天井3に配設された噴霧ノズル4、噴霧ノズル4に供給される加圧水が配水される加圧水配水管5、加圧水配水管5を介して加圧水を供給する加圧水供給装置6および空間のオゾンガス濃度を測定して加圧水供給装置6に送信するオゾンガスセンサ8を備える。
加圧水供給装置6は、オゾンガスを発生するオゾンガス発生装置11、水を蓄える水槽12、オゾンガスのマイクロバブルを水槽12内の水中に発生するマイクロバブル発生装置13、マイクロバブルが混入された水を加圧して送水する加圧送水装置14、加圧水供給装置6を制御する制御装置16を備える。
マイクロバブル発生装置13は、一般的な高速旋回流方式のマイクロバブル発生装置であるが、径が50μm以下のマイクロバブルを発生するように制御される装置である。
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。
なお、高圧ポンプ40で加圧した後、一旦高圧貯蔵容器などに貯蔵してから加圧水配水管5に送水しても良い。
感圧逆止弁22は、加圧水受け空洞21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に当接し遮断球30に所定のバネ圧が掛けられるように撓んで他端がリブ23に固定されるバネ31から構成されている。所定のバネ圧は、加圧水受け空洞21における水圧が1MPaに達したときに遮断球30と加圧水受け空洞21の開口21aとが離間するようにバネ31のバネ定数が設定されている。なお、所定のバネ圧を低く設定すると、離間したとき高圧に達するまでに時間がかかり径の大きな水滴が噴霧されることになる。また、所定のバネ圧が噴霧水圧に近いと、遮断球30が開口21aから充分に離間できないので、水量に制約を受けてしまう。このような理由から所定のバネ圧は、0.4〜1.5MPaが好ましい。
加圧水受け空洞21に加圧水が注水され、水圧が所定の値に達すると、遮断球30を押して加圧水が弁収納空洞24内に流れ込む。
そして、リブ23の中央に形成された孔23aから加圧水が駒25の一方の端面を押して駒25が噴霧ノズル4の中心軸に沿って漏斗状の空洞27の方向に移動され、駒25の側面の溝32を通って加圧水が旋回されながら通過し、溝32の端部から噴流される。
この噴流が漏斗状の空洞27の内側面に衝突して、衝突噴流になりミストとしてオリフィス29から噴霧される。
実施の形態1で使用した噴霧ノズル4から噴霧水圧5MPaのときザウター平均粒径が図5に示すように20μmであった。なお、噴霧水圧が低いとミストの平均粒径が大きくなり、また、噴霧水圧が高いとミストの平均粒径が小さくなるとともに噴霧流量が多くなるが、高すぎると配管などに大きな衝撃波が加わり、安全上好ましくない。これらの理由から噴霧水圧は、2MPa〜10MPaの間が好ましい。さらに、ザウター平均粒径が20μm以下になるように噴霧水圧は5MPa〜10MPaの間が好ましい。
制御装置16の噴霧シーケンス制御手段51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51は、高圧ポンプ40をON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内が均一な水圧が掛かるようになる。
次に、噴霧シーケンス制御手段51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51は、噴霧ノズル4に連なる選択弁44を開放して、加圧水が加圧水配水管5を経由して噴霧ノズル4に供給される。このときの加圧水受け空洞21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1MPa以上になると、噴霧ノズル4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。
そして、排水弁43が開放されてから約3秒経過後高圧ポンプ40をOFFし、選択弁44を閉じる。その後、元弁41と排水弁43とを閉じる。
また、排水弁43を開放すると主配水管42内の水圧が急激に低下し、感圧逆止弁22が急激に閉められ、水圧の低い状態で噴霧される時間が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。
また、水を2MPa以上の高圧に加圧して噴霧するので、ミストの平均粒子径が30μm以下となり、蒸散速度が速く、部屋内の壁や物を濡らすことがなくなる。
また、水槽12内の水に径が50μm以下のオゾンガスのマイクロバブルを混入するので、大気圧の水中でもマイクロバブルは長時間に亘って浮遊し、噴霧される水に含有されるオゾンガスの濃度を高めることができる。このため、少ない水量でオゾンガスを空間に拡散させることができる。
図7は、この発明の実施の形態2に係わる混相ミスト噴霧システムの構成図である。図8は、この発明の実施の形態2に係わる制御装置の機能ブロック図である。
この発明の実施の形態2に係わるオゾン水ミスト噴霧システム1Bは、図7に示すように、実施の形態1に係わるオゾン水ミスト噴霧システム1に温湿度センサ18が追加され、それにともない制御装置16Bが異なっており、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説明は省略する。
実施の形態2に係わる制御装置16Bは、図8に示すように、温湿度センサ18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50B、オゾンガスセンサ8により計測されたオゾンガス濃度と算出された噴霧量に基づいてマイクロバブル発生装置13を制御してマイクロバブル含有濃度を調整するマイクロバブル発生制御手段52、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51、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。この制御装置16B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、給水量制御手段50Bは、相対湿度RHが90%以上の場合、ミストを噴霧しても相対湿度が高すぎることになるためミストの蒸散速度が遅くなるので、ミストの噴霧を行わない。逆に、相対湿度RHが90%未満の場合、ミストを噴射することにより充分な蒸散速度が得られるのでミストの噴霧を行う。
次に、給水量制御手段50Bは、相対湿度RH(%)に基づいて噴霧量を算出し、高圧ポンプ40からの給水量を制御する。
マイクロバブル発生制御手段52は、オゾンガスセンサ8からのオゾンガス濃度からオゾンガスの必要量を算出し、次に、給水量制御手段50Bにより算出された噴霧量とオゾンガスの必要量からマイクロバブル含有濃度を算出し、マイクロバブル発生装置13を制御してマイクロバブル発生量を調整する。
図9は、この発明の実施の形態3に係わる混相ミスト噴霧システムの構成図である。図10は、この発明の実施の形態3に係わる制御装置の機能ブロック図である。
この発明の実施の形態3に係わるオゾン水ミスト噴霧システム1Cは、図9に示すように、実施の形態1に係わるオゾン水ミスト噴霧システム1に風向風速計19と区画選択弁9a、9bが追加され、それにともない制御装置16Cが異なっており、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説明は省略する。
実施の形態3に係わる風向風速計19は、家畜飼育小屋10内の風向を測定して制御装置16Cに送信する。
実施の形態3に係わる加圧水配水管5には、2つの区画選択弁9a、9bが介設されており、区画選択弁9a、9bの下流には、それぞれ噴霧ノズル4が接続されている。
実施の形態3に係わる制御装置16Cは、図10に示すように、オゾンガスセンサ8により計測されたオゾンガス濃度に基づいて噴霧量を算出し、送水量を制御する送水量制御手段50、風向風速計19からの風向に従って区画選択弁9a、9bを選択するとともに、高圧ポンプ40および各種弁を制御して算出した噴霧量を噴霧する噴霧シーケンス制御手段51Cを有している。この制御装置16C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。
図11は、この発明の実施の形態4に係わる混相ミスト噴霧システムの構成図である。図12は、この発明の実施の形態4に係わる制御装置の機能ブロック図である。
この発明の実施の形態4に係わる混相ミスト噴霧システムは、気相が酸素ガスおよび液相が水で構成され、酸素ガスがマイクロバブルとして混入された混相ミストを噴霧する酸素水ミスト噴霧システム7である。そして、この酸素水ミスト噴霧システム7は、疲労回復またはリラクゼーションのための高濃度の酸素雰囲気の部屋を提供するシステムとして活用される。
実施の形態4に係わる酸素水ミスト噴霧システム7は、図11に示すように、実施の形態1に係わるオゾン水ミスト噴霧システム1とオゾンガス発生装置11の代わりに酸素ガス発生装置35、オゾンガスセンサ8の代わりに酸素ガスセンサ36、制御装置16の代わりに制御装置16D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。
酸素ガスセンサ36は、雰囲気の酸素ガス濃度を計測し制御装置16Dに伝送する一般的なセンサである。
実施の形態4に係わる制御装置16Dは、図12に示すように、実施の形態1に係わる制御装置16と送水量制御手段50D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説明は省略する。
送水量制御手段50Dは、酸素ガスセンサ36により計測された酸素濃度に基づいて噴霧量を算出し、高圧ポンプ40からの送水量を制御する。
また、水を2MPa以上の高圧に加圧して噴霧するので、ミストの平均粒子径が30μm以下となり、蒸散速度が速く、部屋内の壁や物を濡らすことがなくなる。
また、水槽12内の水に径が50μm以下の酸素ガスのマイクロバブルを混入するので、大気圧の水中でもマイクロバブルは長時間に亘って浮遊し、噴霧される水に含有される酸素ガスの濃度を高めることができる。このため、少ない水量で酸素ガスを空間に拡散させることができる。
図13は、この発明の実施の形態5に係わる混相ミスト噴霧システムの構成図である。図14は、この発明の実施の形態5に係わる制御装置の機能ブロック図である。
この発明の実施の形態5に係わる酸素水ミスト噴霧システム7Eは、図13に示すように、実施の形態4に係わる酸素水ミスト噴霧システム7に温湿度センサ18が追加され、それにともない制御装置16Eが異なっており、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説明は省略する。
実施の形態5に係わる制御装置16Eは、図14に示すように、温湿度センサ18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量を算出して、高圧ポンプ40からの給水量を制御する送水量制御手段50E、酸素ガスセンサ36により計測された酸素ガス濃度と算出された噴霧量に基づいてマイクロバブル発生装置13を制御してマイクロバブル含有濃度を調整するマイクロバブル発生制御手段52E、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51、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。この制御装置16E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。
マイクロバブル発生制御手段52Eは、酸素ガスセンサ36からの酸素ガス濃度から酸素ガスの必要量を算出し、次に、送水量制御手段50Eにより算出された噴霧量と酸素ガスの必要量からマイクロバブル含有濃度を算出し、マイクロバブル発生装置13を制御してマイクロバブル発生量を調整する。
図15は、この発明の実施の形態6に係わる混相ミスト噴霧システムの構成図である。図16は、この発明の実施の形態6に係わる制御装置の機能ブロック図である。
この発明の実施の形態6に係わる酸素水ミスト噴霧システム7Fは、図15に示すように、実施の形態4に係わる酸素水ミスト噴霧システム7に風向風速計19と区画選択弁9a、9bが追加され、それにともない制御装置16Fが異なっており、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説明は省略する。
実施の形態6に係わる風向風速計19は、実施の形態3に係わる風向風速計19と同様である。
実施の形態6に係わる加圧水配水管5には、2つの区画選択弁9a、9bが介設されており、区画選択弁9a、9bの下流には、それぞれ噴霧ノズル4が接続されている。
実施の形態6に係わる制御装置16Fは、図16に示すように、酸素ガスセンサ36により計測された酸素ガス濃度に基づいて噴霧量を算出し、送水量を制御する送水量制御手段50D、風向風速計19からの風向に従って区画選択弁9a、9bを選択するとともに、高圧ポンプ40および各種弁を制御して算出した噴霧量を噴霧する噴霧シーケンス制御手段51Fを有している。この制御装置16F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。
ここで、バブルを内包するミストを噴霧することを記載したが、バブルは必ずしもミストに内包されることに限らない。例えば、バブルの径が30μm、ミストの径が30μmの場合、バブルはミストに内包されずにミストの噴霧とともに放出されるので、効率良く酸素を空間内に供給することができる。
Claims (2)
- 気体のマイクロバブルを液体中に発生するマイクロバブル発生装置と、
上記マイクロバブルが混入された液体を噴霧水圧が2MPa〜10MPaになるように加圧する加圧送水装置と、
上記気体の濃度に従って上記加圧されたマイクロバブルが混入された液体を一流体方式でマイクロバブルが混入された平均粒径30μm以下で噴霧空間の壁や物を濡らすことがない微粒子ミストとして噴霧する噴霧装置と、
を備えることを特徴とする混相ミスト噴霧システム。 - 前記噴霧空間における風向を測定する風向風速計
をさらに備え、
前記噴霧装置は、前記噴霧空間内で2つに分けられた設置区画のそれぞれに対応して設けられた2カ所の噴霧ノズルを有し、前記風向風速計により測定された前記風向に応じて、前記2カ所の噴霧ノズルのうちの風向の上流側に位置する噴霧ノズルを選択して前記微粒子ミストを噴霧させるように切り替え制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の混相ミスト噴霧システム。
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