JP5286131B2 - ミスト噴霧システム - Google Patents

Description

この発明は、液相または混相の液体をミストとして噴霧するミスト噴霧システムに関する。

従来の噴霧システムは、噴霧ノズルと、液体への加圧停止後に、噴霧ノズル内の圧力が所定圧力値まで降圧したときに開弁される排水弁と、噴霧ノズルのノズル噴霧孔の後方に配置され、所定圧力値未満であり、２．０ＭＰａ以上の圧力値で前記噴霧ノズルへの液体の供給を停止させるように作動するチェックバルブと、を少なくとも備える（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−６２１７号公報

ところで、噴霧を開始するに先だって元弁と排水弁を開放しておくとともにポンプを起動して主配水管に送水することにより、主配水管内に残っている空気を排水弁から水と一緒に押し出して送水の圧力が十分に昇圧してから排水弁を閉鎖して、主配水管内が均一な水圧が掛かるようにしている。また、噴霧を停止する際には、まず排水弁を開放し、ポンプを停止して送水を止め、迅速に水圧を低下させるようにしている。しかし、排水弁の２次側は開放状態のため空気であり、排水弁を閉鎖するときに主配水管内に空気が入り込む可能性がある。そして、噴霧を停止するために排水弁を開放して主排水管内の水圧を低下するときに配管内に空気があると空気の膨張により、排水弁の開放による減圧が低下しづらく噴霧ノズルからのボタ落ちが発生するおそれがあるという問題がある。

この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、均一な細かい水粒子であるミストを放出するシステムにおいて、ミストの噴霧を開始または停止したときに噴霧ノズルからのボタ落ちが発生しないミスト噴霧システムを得ることを目的とする。

この発明に係るミスト噴霧システムは、水を加圧して送り出すポンプと、該ポンプに元弁を介して接続される配水管と、該配水管からの水を噴霧する噴霧ノズルとを備え、対象の空間に水を噴霧するミスト噴霧システムにおいて、上記配水管から分岐された排水管と、上記排水管を開閉する排水弁と、上記排水弁の下流側を充水状態に維持する充水機構と、を備えるものである。

この発明に係るミスト噴霧システムによれば、排水管の出口に充水機構を配置することにより排水管を流れる水に均一な水圧が加わるようにしているので排水管内に空気が入り込んでおらず、排水弁を閉めても配水管内に空気がないので、噴霧を停止するために、排水弁を開けると配管全体の水圧が急激に低下し大きな粒径のミストが殆ど噴霧されることがないという効果を奏する。

この発明のミスト噴霧システムを実施するための形態を示す構成図である。 図１の噴霧ノズルの中心軸に沿った断面図である。 図１の加圧水供給装置を示す構成図である。 キャップに水が溜まった様子を示す図である。 ミストの噴霧のタイミングチャートである。 別の充水機構を配置した加圧水供給装置を示す構成図である。 別の充水機構を配置した加圧水供給装置を示す構成図である。

図１は、この発明のミスト噴霧システムを実施するための形態を示す構成図である。図２は、図１の噴霧ノズルの中心軸に沿った断面図である。図３は、図１の加圧水供給装置を示す構成図である。

この発明のミスト噴霧システム１は、図１に示すように、水を加圧して送水する加圧水供給装置５、加圧水供給装置５から送水された水が流れる枝管としての子配水管４ａ、子配水管４ｂ、子配水管４ａおよび子配水管４ｂの先端に設けられる噴霧ヘッド３を備える。なお、加圧水供給装置５には水道７から水が供給されている。
このミスト噴霧システム１は、降温用に用いられる場合であって、子配水管４ａ、４ｂは、地上から縦立している。そして、噴霧ヘッド３の設置高度は、例えば４ｍである。なお、噴霧ヘッド３の設置高度は、ミストが蒸散するように、ミストの平均粒径および最大粒径に依存して定められる。

噴霧ヘッド３は、子配水管４を通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。
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個であれば良い。

噴霧ノズル１０は、一例として、図２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から供給された水を受ける上流側の径が下流側の径より大きい２段の円柱状の加圧水受け空洞２０、２１、感圧逆止弁２２を収納し、加圧水受け空洞２１の径より大きく、一端が中心軸方向に突き出されたリブ２３により外縁部が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、加圧水受け空洞２０の径と等しい円柱状の空洞２６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が連なって設けられている。

そして、弁収納空洞２４には、加圧水受け空洞２１の開口２１ａを開閉する感圧逆止弁２２が挿入されている。
感圧逆止弁２２は、加圧水受け空洞２１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、加圧水受け空洞２０、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。

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３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、元弁４１の下流側に接続される主配水管４２、主配水管４２から分岐する中間配水管４３ａ、４３ｂおよび排水配管４４、主配水管４２内の水を排水する排水配管４４を開閉する排水弁４５、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４６ａおよび第２の選択弁４６ｂ、排水配管４４の排水弁４５の下流側を水で充たす充水機構を構成するキャップ４７、高圧ポンプ４０および各種弁を制御するミスト制御盤４８から構成されている。選択弁４６ａ、４６ｂ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４８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４６ａ、４６ｂとは、主配水管４２、中間配水管４３ａ、４３ｂで連通され、主配水管４２の途中から分岐する排水配管４４により排水弁４５が主配水管４２に連通されている。主配水管４２、排水配管４４、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４９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４６ａ、４６ｂ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。

排水配管４４の出口は下方に向いて開口している。
キャップ４７は、有底の円筒であり、排水配管４４の出口４４ａの下方に底を下に配置されている。そして、キャップ４７の上面４７ａは排水配管４４の出口４４ａの下端より上にある。排水弁４５が開放されて排水配管４４を水が出口４４ａに向かって流れると、水はキャップ４７に流れ込み、キャップ４７から溢れ出でる。
そして、排水弁４５を閉めるとキャップ４７の上面４７ａだけに大気圧が掛かって図４のように排水配管４４の下流側とキャップ４７の中が水に充たされた状態になる。

ミスト制御盤４８は、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、時間を計時するタイマを有している。このミスト制御盤４８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５は、ミストの噴霧のタイミングチャートである。
次に、水を加圧水供給装置５から供給するシーケンスについて図５を参照して説明する。
ミスト制御盤４８は、タイマがミストを放射するように予め設定された放射設定時間になると、元弁４１を開放すると同時に排水弁４５を開放する。なお、排水配管４４の排水弁４５の下流側は、排水配管４４の断面に均一な水圧が掛かっており排水配管４４内は水で充たされている。この時、排水弁４５の下流側は十分に充水されていて、空気が逆流することがない。
次に、ミスト制御盤４８は、高圧ポンプ４０をＯＮして、加圧水をブレードホース４９から主配水管４２に送水する。そうすると、主配水管４２、中間配水管４３ａ、４３ｂ内が均一な水圧が掛かるようになる。

次に、ミスト制御盤４８は、排水弁４５を閉じる。それにより、主配水管４２、中間配水管４３ａ、４３ｂ内の水圧が所望の水圧、例えば、６ＭＰａに達する。なお、排水配管４４内は水で充たされているので、排水弁４５を閉めるとき排水配管４４の排水弁４５の上流側には空気が入り込むことがなく、主配水管４２等内は充水されていて水圧上昇が迅速に行える。

次に、ミスト制御盤４８は、選択弁４６ａを開放し、加圧水が子配水管４ａを経由して噴霧ノズル１０に供給される。次に、ミスト制御盤４８は、選択弁４６ｂを開放し、加圧水が子配水管４ｂを経由して噴霧ノズル１０に供給される。
このときの加圧水受け空洞２０、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。

逆に、ミストの噴霧を終了するときには、ミスト制御盤４８は、まず排水弁４５を開放し、約３秒経過後高圧ポンプ４０をＯＦＦし、主配水管４２、中間配水管４３ａ、４３ｂ、子配水管４ａ、４ｂ内の水圧を減少させる。そうすると、加圧水受け空洞２０、２１の水圧が１ＭＰａ以下に低下するので、感圧逆止弁２２が閉まり、ミストの噴霧が終了される。ところで、排水弁４５を開放して排水配管４４から排水すると主配水管４２、中間配水管４３ａ、４３ｂ、子配水管４ａ、４ｂ内の水圧が減少するが、排水弁４５の開閉で空気が入り込まなかったので、水圧が急激に低下する。

そして、選択弁４６ａ、４６ｂを閉じる。その後、元弁４１と排水弁４５とを閉じる。

この発明のミスト噴霧システムにおいては、排水配管４４の出口にキャップ４７を載置することにより排水配管４４を流れる水に均一な水圧が加わるようにしているので排水配管４４内に空気が入り込んでおらず、排水弁４５を開閉しても主配水管４２、中間配水管４３ａ、４３ｂ、子配水管４ａ、４ｂ内に空気が進入しないので、排水弁４５を開けて噴霧を停止するとき管内全体の水圧が急激に低下し大きな粒径のミストが殆ど噴霧されることがない。
このように排水配管の出口に充水機構を配置することにより、排水弁の開閉の際に配管内に空気が入り込むことが防げて配管内の水の水圧を急激に減少させることが出来る。

また、主配水管４２、中間配水管４３ａ、４３ｂ内の水圧を所望の値に一旦安定したのち、子配水管４ａ、４ｂに給水することにより、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。
また、排水弁４５を開放すると主配水管４２、中間配水管４３ａ、４３ｂ、子配水管４ａ、４ｂ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。

上述の実施の形態では充水機構として排水配管４４の出口の下方にキャップ４７を載置して排水弁４５を閉めるときに排水配管４４の排水弁４５の上流側に空気が入り込まないようにしたが、図６に示すように、排水配管４４の出口側を立ち上がらせて排水配管４４の排水弁４５に対する下流側を水で充たしておいても良い。この排水配管４４の立ち上がり部分は排水弁４５の下流側すぐでも良く、また立ち上がり部分に排水弁４５を設けても良い。

また、図７のように排水配管４４に第１の排水弁４５と第２の排水弁５０を直列に配置しても良く、開放時は第１排水弁４５を開けてから、第２の排水弁５０を開け、また、閉鎖時は、第２の排水弁５０を閉めてから第１の排水弁４５を閉めることで、第１の排水弁４５の下流側を充水状態に保持できる。

ここで、この実施の形態で用いられているミスト制御盤４８は、タイマで起動するように説明したが、これに限らず、気象条件を判別して起動しても良く、単に手動でＯＮ／ＯＦＦするようにしても良い。すなわち、ミストを放出するシステムとして、用途を制限するものではなく、降温用や芳香用、加湿用、冷房用等、各種システムに用いることができる。

１ ミスト噴霧システム、３ 噴霧ヘッド、４、４ａ、４ｂ 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、１９ ハウジング、２０、２１、２４、２６、２７、２８ 空洞、２１ａ 開口、２２ 感圧逆止弁、２３ リブ、２４ 弁収納空洞、２５ 駒、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、４３ａ、４３ｂ 中間配水管、４４ 排水配管、４５ 排水弁、４６ａ、４６ｂ 選択弁、４７ キャップ、４８ ミスト制御盤、４９ ブレードホース、５０ 第２の排水弁。

Claims (4)

1. 水を加圧して送り出すポンプと、該ポンプに元弁を介して接続される配水管と、該配水管からの水を噴霧する噴霧ノズルとを備え、対象の空間に水を噴霧するミスト噴霧システムにおいて、
   上記配水管から分岐された排水管と、
   上記排水管を開閉する排水弁と、
   上記排水弁の下流側を充水状態に維持する充水機構と、
   を備えることを特徴とするミスト噴霧システム。
2. 上記充水機構は、内に溜まった水により上記排水管の出口が水により充水された状態を維持するキャップを含むことを特徴とする請求項１に記載のミスト噴霧システム。
3. 上記充水機構は、上記排水弁の下流側に位置する配管を立ち上がり配管で構成されることを特徴とする請求項１に記載のミスト噴霧システム。
4. 上記排水管は直列に２個の排水弁が介挿されることを特徴とする請求項１に記載のミスト噴霧システム。

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