JP5279774B2 - 降温用噴霧システム - Google Patents
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Description
また、相対湿度が高すぎる場合、ミストが蒸散しつくさず、噴霧ノズルの下を通行してい る人を濡らしてしまうという問題がある。
また、ミストが空気中で蒸散する所定の相対湿度以下のとき、ミストが噴霧されるので 、噴霧ノズルの下を通行している人を濡らしてしまうことがない。
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、噴霧を開始する水圧が異なる噴霧ノズルからのミストの粒度分布図である。図6は、噴霧ノズルからミストが噴霧される様子を表す図である。図7は、加圧水供給装置の構成図である。図8は、ミスト制御盤の機能ブロック図である。図9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。
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。
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。
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°下方に傾いている。
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。
そして、バネ圧が大きくなるに従い、径の大きなミストが少なくなり、図5に示すようにバネ圧が0.6MPaの噴霧ノズル10から噴霧されるミストは、90%累積体積占有粒径D(90)が160μm以下になり、大きな径の液滴が落下して通行人を濡らすことがなくなる。
さらに、バネ圧が1.0MPaの噴霧ノズル10から噴霧されるミストは、90%累積体積占有粒径D(90)が60μm以下となり、ミストが通行人に当たることもなくなる。
また、所定のバネ圧が噴霧水圧に近い1.8MPaの噴霧ノズル10では、遮断球30が開口21aから充分に離反できないので、噴霧量に制約を受けてしまい、バネ圧が1.5MPaの噴霧ノズル10では、噴霧量の制約は見られない。このような理由から所定のバネ圧は、0.6MPa以上、1.5MPa以下が好ましい。
加圧水受け空洞20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10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10から噴霧水圧6MPaのときザウター平均粒径が20μmであった。なお、噴霧水圧が2MPa未満であるとミストの平均粒径が大きくなるとともに噴霧量が少なくなり、冷却効果が小さくなってしまう。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、噴霧水圧が10MPaを越えると配管などに大きな水撃が加わり、安全上好ましくない。これらの理由から噴霧水圧は、2MPa以上で10MPa以下が好ましい。なお、ミストの平均粒径として、レーザ回折粒径測定器を用いて測定しているが、他にドプラー位相粒径測定器などを用いて測定してもよい。このとき、測定器の種類により、平均粒径が異なるので、同一条件で噴霧したミストを測定して対比することが必要である。
この噴霧領域34は、オリフィス29の形状を調整することにより噴角35を調整することができる。噴角35を小さくすると、ミストを遠くまで飛ばすことができるし、噴角35を大きくすると、ミストが噴霧ノズル10の近くに漂うことになる。通常、噴角35を45°くらいにすることが好ましいが、45°に限るものではない。
このように噴角35を調整することにより、噴霧領域34がオリフィス29を横切る水平面の下方に位置することができる。
一方、地面に水平の風が吹いているとき、ミストは下降しながら風の方向に流されていく。しかし、噴霧ヘッダ11の下側の端面を含む水平面より下方に噴霧外縁36が位置するので、ミストが水平に流されても、噴霧ヘッダ11に当たることがない。
また、噴霧領域34が柱2や子配水管4からみてオリフィス29の先端から離れており、そのオリフィス29の先端が延長配管12により柱2や子配水管4から離れているので、ミストが水平方向に流されても、延長配管12の長さだけ移動する間に拡散や蒸散してしまうので、ミストが柱2や子配水管4に当たることがない。
また、延長配管12が下向きに彎曲しているので、上向きの風が吹かないとミストが延長配管12に当たることが防がれる。
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4、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。
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内に均一な水圧の水で満たされる。
次に、噴霧シーケンス制御手段52は、排水弁43を閉じる。これにより主配水管42内の水圧が所望の噴霧水圧、例えば、6MPaに達する。
次に、噴霧シーケンス制御手段52は、噴霧を行う噴霧ヘッド3に連なる選択弁44を開放して、加圧水が子配水管4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。このようにして水圧が1MPa以上になると、噴霧ノズル10の感圧逆止弁22により開口21a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の作動を停止し、選択弁44を閉じる。その後、元弁41と排水弁43とを閉じる。このようにすることにより、噴霧の終了後、噴霧ヘッド3や子配水管4内から水が抜かれるので、スケールの沈積を防止できる。
また、排水弁43を開放することにより、主配水管42内の水圧が急激に低下し、噴霧ノズル10に供給されている加圧水の水圧が数秒の間で6MPaから0MPaに変化する下降圧力波を発生することができる。そして、感圧逆止弁22により開口21aが急激に閉鎖され、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。
なお、前提として噴霧されたミストは少なくとも1分間で蒸散される。延長配管12の長さを15cmとし、噴霧ノズル10から噴霧されたミストは、1m3内に存在しているとして、噴霧量を定める。
噴霧判断手段50は、温湿度計6から入力される乾球温度DT(℃)および湿球温度WT(℃)から湿り空気線図に基づき相対湿度RH(%)を算出する。例えば、図10に示すように、乾球温度DTが30℃、湿球温度WTが20℃であった場合、湿り空気線図の横軸に表されている20℃から縦軸方向に延ばして相対湿度100%の線と交わる露点DPを求める。その露点DPから横軸方向に延ばして絶対湿度AH(kg/kg’)を求める。図10に示される例では、絶対湿度AHが0.015kg/kg’である。さらに、露点DPから横軸方向に延ばされた線と湿り空気線図の横軸の30℃から縦軸方向に延ばされた線との交点Bを求める。そして、交点Bの相対湿度RH(kg/kg’)を求める。図10の場合、相対湿度RHは65%である。
また、水圧が所定の値以下になると噴霧ノズル10が閉鎖されるので、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、水だけを加圧して噴霧するので消費エネルギーが少なく、冷却エネルギー効率が良好である。
また、噴霧ヘッダ11に予め延長配管12および噴霧ノズル10を工場で取り付けておき、現地で噴霧ヘッド3を子配水管4に接続すれば良いので、現場での作業を簡略化することができる。
24 弁収納空洞、25 駒、28 噴流生成空洞、29 オリフィス、30 遮断球、31 バネ、32 溝、34 噴霧領域、35 噴角、36 噴霧外縁、40 高圧ポンプ、41 元弁、42 主配水管、43 排水弁、44 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 (3)
- 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、
周囲の相対湿度に基づいて、水をミストとして噴霧する噴霧ノズルより噴霧された所定の粒径のミストが前記粒径に依存して定められた前記噴霧ノズルの設置高度を下降する途中で蒸散しつくすように、前記噴霧ノズルにおける噴霧の可否を判断する噴霧判断手段を備えることを特徴とする降温用噴霧システム。
- 周囲の温度に対し一つ以上の閾値を設定し、前記周囲の温度が前記閾値を超えた場合に、超えた閾値によって給水量を制御する給水量制御手段を備えることを特徴とする請求項1 に記載の降温用噴霧システム。
- 前記噴霧ノズルの中心軸を水平面に対して、前記噴霧ノズルの噴角の半分以上、下方に傾けることを特徴とする請求項1または2に記載の降温用噴霧システム。
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