JP6265471B2 - 噴霧システム - Google Patents

Description

本発明は、道路、競技場やドライブインあるいは学校等の各種建造物の内部や周囲、公園、神社仏閣等の通路上の空間に霧（ミスト）を噴出し、空間の冷却を図る噴霧システムに関する。

近年、たとえば東京での真夏日、猛暑日の日数が増加しており、夏季において最高気温が体温並みの３６℃を超えることが珍しくなくなってきている。このような猛暑下でスポーツなどの屋外活動を行った場合、熱中症などの健康被害の可能性が高くなる。このため、高温下でのスポーツを避けることが推奨されている。また、屋内競技場や、学校の体育館等においても、夏季にスポーツや演劇等の活動を行うに際しては、大きなエネルギーを要するクーラーを必要とする。

ところで、２０２０年に開催することが決定した東京オリンピックでは、夏季にマラソン競技が予定されており、暑さ対策として早朝スタートが考えられている。しかし、最近、早朝においてもマラソン競技には適切とは言いがたい気温、たとえば約２８℃を記録することが多くなっている。

道路の路面温度を低減させる目的で、貯水槽に蓄えた雨水を高速道路の路面に散水するものが特許文献１に開示されている。しかし、継続的な冷却効果を期待する場合には、大量な水を必要とし、蓄えられた雨水でまかなえない可能性がある。また、自動車の走行の場合はともかく、人為的な散水により著しく濡れていたり、蒸発により乾いていたりといった状態が激しく変化する路面上の走行をランナーに強いることは、選手にとって新たな負担ともなりかねない。また、いつの時点で路面に散水すべきかは、オリンピック競技において求められる公平性の見地から、その決定が困難である。

特開２０１２−１３２２４０号公報

諸般の事情により、道路を使用するマラソンなどの競技が夏季に行われる場合、あるいは屋内競技場で各種競技が行われる場合等にも、高温による競技者への負担を軽減すると共に、クーラーに要する膨大なエネルギーをも軽減することが望ましい。また、競技者のパフォーマンスへの影響を最小化することが望ましい。

本発明による噴霧システムは、通路の側部に沿って間隔を空けて複数設けられ、通路側部の内側（通路がたとえば道路の場合は歩道）および／または外側（通路がたとえば道路の場合は車道）に向かって霧を噴出する噴霧ノズルと、この噴霧ノズルに給水する給水装置と、通路上の物体の通過を検出する物体通過検出器と、この物体通過検出器からの少なくとも物体通過検出の開始時と終了時の間の時間信号により物体進行方向の少なくとも次の噴霧ノズルによる噴霧を制御するコントローラを有することを特徴とする。

このような構成とすることにより、噴霧ノズルからの噴霧によって、通路上の空間の冷却を図ることができる。また、通路上の物体通過検出により、通過する物体に噴霧が過剰にかからないようにすることができ、物体への噴霧の影響を低減することができる。物体が車両である場合あるいはマラソンランナーである場合、運転者またはランナーの視界を確保することができる。テレビ中継が行われる場合、撮影への影響も低減することができる。

給水装置は、通路地下に埋設された雨水枡および／または水道設備からの水を噴霧ノズルに供給可能に構成することができる。
このような構成とすることにより、蓄えた雨水を有効に活用するとともに、雨水を使い終わったときには水道水を使用して、噴霧による冷却を継続できる。

噴霧ノズルは、たとえば車道上をランナーが走行する場合に、その空間の冷却に適した範囲に噴霧するよう構成することができる。
このような構成とすることにより、角度を適切に設定し、適切な範囲の噴霧によって、走行するランナーに影響を与える範囲の路面上空間を効率よく冷却するとともに、路面を過剰に濡らすことを避けることができる。噴霧に使用する水の節約となるとともに、ランナーのパフォーマンスに影響を与えることを防止することができる。

また、ランナーが噴霧ノズルの近くに到達していない場合、第１の設定角度で所定範囲に噴霧することにより冷却を行う。一方、ランナーがその噴霧ノズルの近くに到達するとき、路面方向に向かって下向きに第２の設定角度で噴霧するか、噴霧を停止することで、噴霧がランナーに直接かからないようにする。このようにすることによっても、ランナーのパフォーマンスへの影響を低減することができる。

本発明によれば、効率よく通路上の空間を冷却する噴霧システムを提供することができる。また、マラソンコースに設置することで、競技が夏季に行われる場合にも、競技者のパフォーマンスに影響を与えることなく、高温による負担を軽減する噴霧システムを提供することができる。
さらには、屋内競技場や体育館等の建造物内の各種催し物会場内の通路に設置することで、クーラーに要する膨大なエネルギーを大幅に軽減することができるし、これらの建造物の外側周囲の通路に設置することで、来訪者に対しても心地よい空間を提供することができる。
勿論、公園や神社仏閣の境内、あるいはドライブインの入口等に設置することで、良好な環境を提供することができる。

本発明の一実施形態による噴霧システムの道路への設置例の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態による噴霧システムの構成を示す図である。 本発明の一実施形態による噴霧システムの制御を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による噴霧システムの制御を示すフローチャートである。

図１および２を参照して、本発明の一実施形態による噴霧システムの構成を説明する。この実施形態では、中央分離帯の設けられた道路に設置される例を示す。たとえば、道路をマラソンコースとして使用する場合に好適である。

図１において、車道１の側部の地中に透水性コンクリート蓋を有する雨水枡１０が設置されており、降雨時に雨水を蓄えるようになっている。上り車線の車道１は、縁石２により歩道３と隔てられており、下り車線の車道４とは、中央分離帯５により隔てられている。噴霧ノズル１１は、歩道３の側部（この例では縁石２近傍）に、車道の走行方向に間隔をおいて複数個設けられている（噴霧ノズル１１ｎ、１１ｎ＋１、１１ｎ＋２、．．．．）。

図１には、噴霧ノズル１１として、２個の噴霧ノズル１１ｎおよび１１ｎ＋１のみを示している。図２に示すように、複数の噴霧ノズル１１（噴霧ノズル１１ｎ、１１ｎ＋１、１１ｎ＋２、．．．．）は、配水管１２、流量計１３、ポンプ１４、電磁バルブ１５、フィルタ装置１６、採水管１７を介して雨水枡１０に連結されている。

フィルタ装置１６は、雨水枡１０に蓄えられた雨水中の塵、埃などを除去し、噴霧ノズル１１から噴出される霧に塵、埃などが含まれないようにするために設けられている。また、ポンプ１４は、電磁バルブ１８および送水管１９を介して図示しない上水道設備に連結されている。

この実施形態では、配水管１２、流量計１３、ポンプ１４、電磁バルブ１５、フィルタ装置１６、採水管１７、雨水枡１０、電磁バルブ１８および送水管１９が、噴霧ノズル１１への給水を行う給水装置として機能する。複数の噴霧ノズル１１（噴霧ノズル１１ｎ、１１ｎ＋１、１１ｎ＋２、．．．．）は、配水管１２によって互いに連結されており、雨水枡１０または上水道設備からの給水を受ける。

検出器設置ポール２０は、車道１の側部（この例では歩道３の縁石２近傍）に所定間隔で設けられている（検出器設置ポール２０ｎ、２０ｎ＋１、２０ｎ＋２、．．．．）。図１には、検出器設置ポール２０として、２個の検出器設置ポール２０ｎおよび２０ｎ＋１のみを示している。検出器設置ポール２０の所定高さの位置（たとえば地上約１５０ｃｍの位置）に、温度センサ２１および湿度センサ２２を設ける。また、検出器設置ポール２０の車道側を向いた面の地上約５０ｃｍの位置に、光電検出器２３を設ける。中央分離帯５上の対応する位置に検出器設置ポール２０ｎ′(図示省略)を設置し、光電検出器２３の受光部２３−１(図示省略)を歩道３上の検出器設置ポール２０ｎに、光電検出器２３の発光部２３−２(図示省略)を中央分離帯５上の検出器設置ポール２０ｎ′(図示省略)に、対向させて設ける。光電検出器２３は、物体の通過を検出する物体通過検出器として機能する。なお、この実施形態のような特別なポールを設けることもできるが、既設の電柱などがある場合、これらを検出器設置ポール２０として利用することもできる。もちろん、ノズル１１の設置も、電柱などの既設の設備を利用して行うことができる。

マラソンコースには、その走行方向に、検出器設置ポール２０ｎ、２０ｎ＋１、２０ｎ＋２、．．．．の順序で設置されている。マラソンランナー（あるいは先導車、テレビ中継車）は、まず検出器設置ポール２０ｎの横を通過し、次に検出器設置ポール２０ｎ＋１、２０ｎ＋２の順に通過する。

コントローラ３０は、所定長さの一区間にある温度センサ２１（２１ｎ、２１ｎ＋１、２１ｎ＋２、．．．．）および湿度センサ２２（２２ｎ、２２ｎ＋１、２２ｎ＋２、．．．．）からの信号、光電検出器２３（２３ｎ、２３ｎ＋１、２３ｎ＋２、．．．．）からの信号を受けて、噴霧ノズル１１（１１ｎ、１１ｎ＋１、１１ｎ＋２、．．．．）を制御するようになっている。また、流量計１３の流量測定値が、コントローラ３０に入力され、電磁バルブ１５、１８が制御されるようになっている。

コントローラ３０は、温度センサ２１および湿度センサ２２により測定された気温および湿度に基づき、ポンプ１３の起動、停止を制御する。たとえば、マラソン競技時には、温度センサ２１により測定された気温が設定値、たとえば２０℃以上で、ポンプ１３を動作させ、２０℃を下回るとポンプ１３を停止させる。

以上述べたように、ポンプ１３の動作により、雨水枡１０や上水道設備からの水が噴霧ノズル１１に送られるように構成されている。噴霧ノズル１１は、コントローラ３０からの指令により、マラソンコースの進行方向に前後１８０度にわたって首振りするように噴出方向を順次変化させることができ、また道路を横切る方向に路面から上下に０度から１８０度付近まで噴出方向を変化させることができるようになっている。また、噴霧ノズル１１は、コントローラ３０からの指令により、噴霧を停止するように構成することも可能である。

物体（車両またはランナー）が光電検出器２３ｎ発光部と受光部との間の光をさえぎると、コントローラ３０に物体通過検出信号が送られ、次の検出器設置ポール２０ｎ＋１近くに設置された噴霧ノズル１１ｎ＋１の噴出方向が下向き、たとえば路面方向に向くように変更される。また、システム電源スイッチ４０が設けられ、コントローラ３０、ポンプ１４、電磁バルブ１５、１８などへの必要な電力の供給または停止がなされるようになっている。なお、図１には示していないが、中央分離帯５にも噴霧ノズルその他の機器を設けることもできる。

次に、図３および図４を参照して、本実施形態による噴霧システムの作用を説明する。マラソン競技開始により、図３中のステップＳ１００において、システム電源スイッチ４０を閉状態にして、噴霧システムを起動する。なお、噴霧システムは、マラソン競技のスタートにより起動してもよいし、スタート数時間前に起動するようにしてもよい。ステップＳ１０１において、温度センサ２１により測定された気温が設定温度Ｔａ、たとえば２０℃以上の場合、ステップ１０２に進み、ポンプ１４を動作させ、バルブ１５を開状態とし、雨水枡１０に蓄えられた雨水が採水管１７、フィルタ装置１６を通して、噴霧ノズル１１に送られる。

噴霧ノズル１１は、車道１の進行方向に対して前後方向に１８０度首振りしながら、設定角度で霧を車道１の上方空間に噴出する。たとえば、上方向の噴霧設定角度を４０度とし、液圧７Ｍｐａで噴霧すると、路面からの高さ３ｍ、道路の幅方向に１０ｍ、道路の進行方向前後にそれぞれ１０ｍの範囲に霧がいきわたる。これらの例示したパラメータは、車道１の幅、噴霧ノズル１１の設置間隔などにより設定し、適切な空間が霧で覆われるようにすればよい。これにより、車道１上の空間が、その気化熱により冷却される。なお、噴霧の程度は、路面が激しく濡れず、ランナーのパフォーマンスに影響が無いように調整される。
雨水枡１０に蓄えられた雨水が少なくなり、ステップＳ１０４において、流量計１３による測定流量が設定値ＦＬを下回ると、ステップＳ１０５において、バルブ１４を閉状態とし、バルブ１８を開状態として、上水道設備からの水を使用して噴霧を継続する。

次に、図４を参照して、物体（マラソンランナー、車両等）の通過による噴霧ノズル１１からの噴霧方向の制御について説明する。図４中のステップＳ１００において、噴霧冷却システムが起動されており、本実施形態による噴霧冷却システムの設置区間にランナーが到達していないとき、ステップＳ２０１において、そのすべての噴霧ノズル１１ｎ、１１ｎ＋１、１１ｎ＋２、．．．．から霧が第１の角度、たとえば４０度で噴出されており、それぞれの設定噴霧範囲に霧がいきわたっている。仮に、マラソンランナーが常にこのような噴霧の中を走ることになれば、ランナーの視界をかなりの程度遮ることになり、そのパフォーマンスに影響を与える可能性がある。また、ランナーが常に霧の中を走っていることになると、テレビ中継にも支障がある。

そこで、マラソンランナーが１番目の検出器設置ポール２０ｎの横を通過すると、ステップ２０２において、光電検出器２３ｎによる物体通過検出信号がコントローラ３０に送られ、ステップ２０３において、コントローラ３０が次の噴霧ノズル１１ｎ＋１の噴出角度を第２の角度に変更する。たとえば、路面の方向へ噴出する角度に変更する。これにより、噴霧ノズル１１ｎ＋１からの霧は、路面近く、すなわちランナーに直接かからない方向に噴出される。また、この際に、コントローラ３０が噴霧ノズル１１ｎ＋１の噴出を一時停止する制御を行うこともできる。

このようにすれば、ランナーが検出器設置ポール２０ｎの横を通過した時、噴霧ノズル１１ｎ＋１の噴出角度を路面方向に変更しているので、ランナーがその設定噴霧範囲に入った時には、先に噴出されていた霧がある程度収まっており、ランナーは霧の影響をあまり受けることなく走行することができ、ランナーを撮影するテレビ中継にとっても支障は無い。

ステップ２０２において、光電検出器２３ｎによる物体通過検出信号がコントローラ３０に送られると、ステップＳ２０４において、設定時間（たとえば１０秒間）をカウントするタイマーが起動する。光電検出器２３ｎにより、物体通過検出信号が出力されてから、設定時間ｔｓ（たとえば１０秒）の間、次の物体通過検出信号が出力されないとき、ランナーが集団で走っていないものとして、ステップＳ２０１において、噴霧ノズル１１ｎ＋１の噴出角度を第１の角度に戻し、噴霧による空間冷却を再開する。なお、光電検出器２３ｎによる物体通過検出信号がコントローラ３０に送られる度に、タイマーはリセットされ、新たにカウントが開始される。すなわち、ランナーが次々に通過していく場合には、噴霧ノズル１１ｎ＋１の噴出角度を第２の角度に維持する。

また、タイマーの設定時間ｔｓは、競技開始からの経過時間に応じて、順次長く変化させることもできる。先頭グループのランナーに比べて、後方を走るランナーは、２つの検出器設置ポール間の通過に長い時間がかかると予測されるからである。電検出器２３ｎによる物体通過検出信号がコントローラ３０に送られた時、噴霧ノズル１１ｎ＋１の噴出角度を変更して足元方向への噴霧とするまでの時間を、競技開始からの経過時間に応じて、長くすることもできる。後方を走るランナーが次の噴霧ノズルの噴霧範囲に到達するのに時間がかかることが予測されるからである。

噴霧ノズル１１ｎは、検出器設置ポール２０ｎよりもコース手前の区間に設置された光電検出器（すなわち、２３ｎ−１）の検出結果によりその噴霧の制御を行うことができる。なお、噴霧ノズル１１ｎは、ランナーの通過の有無にかかわらず常時噴霧させることもできる。マラソンコースのある限られた部分で、ランナーが霧を浴びても大きな影響はないからである。

コントローラ３０は、たとえばマイクロコンピュータで構成することができ、図３および４に示した制御は、そのソフトウエアで実行することができる。上記の実施形態では、物体通過検出を光電検出器により行っているが、これに代えてビデオカメラを使用し、その撮影画像からコントローラにより物体通過を判別するように構成することもできる。また、シート状の検出器を車道１を横切るように敷設して、その上を通過する物体（ランナー、車両）を検出することも可能である。
上記の例では、道路の所定部分の冷却を行う噴霧システムを説明したが、マラソンコース全体を複数区間に区切って必要な数の噴霧システムを設置することができる。

また、噴霧システムをマラソンコースに設置する例を示したが、これに限定されることなく、一般道路、高速道路を通行する車両の運転者にとっての環境を改善する目的にも使用することができる。この場合、運転の妨げにならないよう、噴霧が制御される。また、高速道路のパーキングエリア、サービスエリアに本発明の噴霧システムを設置することもできる。さらには、各種建造物内外の通路や、公園、神社仏閣の境内等にも設置することができる。

なお、湿度センサ２２により測定された湿度が設定値以下となったとき、噴霧ノズルから噴霧し、乾燥した環境を改善することができる。また、噴霧により空気清浄効果も期待することができる。

１ 車道
２ 縁石
３ 歩道
４ 車道
５ 中央分離帯
１０ 雨水枡
１１ 噴霧ノズル
１２ 配水管
１３ 流量計
１４ ポンプ
１５ 電磁バルブ
１６ フィルタ装置
１７ 採水管
１８ 電磁バルブ
１９ 送水管
２０ 検出器設置ポール
２１ 温度センサ
２２ 湿度センサ
２３ 光電検出器
３０ コントローラ
４０ システム電源スイッチ

Claims (3)

1. 通路の側部に沿って間隔を空けて複数設けられ、該通路側部の内側および／または外側に向かって霧を噴出する噴霧ノズルと、
   この噴霧ノズルに給水する給水装置と、
   前記通路上の物体の通過を検出する物体通過検出器と、
   この物体通過検出器からの少なくとも物体通過検出の開始時と終了時の間の時間信号により物体進行方向の少なくとも次の前記噴霧ノズルによる噴霧を制御するコントローラを有することを特徴とする噴霧システム。
2. 前記給水装置は、通路地下に埋設された雨水枡および／または水道設備からの水を前記噴霧ノズルに供給可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の噴霧システム。
3. 前記噴霧ノズルは、前記通路上をランナー、車、その他の物体が走行する場合に、その空間の冷却に適した範囲に噴霧するよう構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の噴霧システム。