JP6304627B2 - 散水装置 - Google Patents

Description

本発明は、散水装置に係り、特に、冷凍機の熱交換器の風上に設置されたマットを有する装置に関する。

従来、冷凍機の熱交換器前に設置されたマットへ水を滴下することにより、水が蒸発する際に気化熱を奪い、凝縮負荷を低減する散水装置が知られている。この場合、散水は、測定している外気温度に応じて給水弁のＯＮ／ＯＦＦ周期を決定し、高外気温になるに従って給水量を増やすように制御されている（例えば、特許文献１参照）。散水はマットの上部から行ない、上から下へ流れる間に水を蒸発させている。

特開２００４−３８０６号公報

しかしながら、特許文献１によると、給水量の決定を外気温度でのみ行なっているため、蒸発仕切れずに排水される水があっても管理されず、必要以上に給水され、無駄に散水されてしまうという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、無駄な散水を抑制することのできる散水装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、冷凍機の熱交換器の風上に設置されたマットに給水弁を介して水を滴下することで、水の蒸発に伴い前記マットを通過する空気から気化熱を奪い、凝縮負荷を低減する散水装置において、外気温度を測定する外気温度センサと、前記熱交換器の風上の下部に設置され、前記マットを通過する空気の温度を測定する下部空気温度センサと、前記熱交換器の風上の上部に設置され、前記マットを通過する空気の温度を測定する上部空気温度センサと、前記外気温度センサで検知する温度と前記空気温度センサで検知する温度との温度差に基づいて前記給水弁を開閉する制御部と、を備え、前記制御部が、前記マットの濡れ状態を３以上の状態に分類して制御することを特徴とする。

この場合において、前記制御部が、前記上部空気温度センサの温度Ｔｕ＝前記外気温度センサの温度Ｔｏ＝前記下部空気温度センサの温度Ｔｄの場合を、前記マットが完全乾燥状態、前記Ｔｕ＜前記Ｔｄの場合を、散水途中状態、前記Ｔｕ＞前記Ｔｄの場合を、乾燥途中状態、前記Ｔｕ＝前記Ｔｄ＜前記Ｔｏの場合を、適正湿潤状態、に分類して制御してもよい。
また、前記制御部が、一の状態において、前記給水弁を閉じ、他の状態において、前記給水弁を開き、残りの状態において、前記給水弁を開時間内で間欠的に開閉する構成としてもよい。

本発明によれば、制御部が、マットの濡れ状態を３以上の状態に分類して制御することとなるため、マットの濡れ状態を詳細に検知でき、また、マットの濡れ状態に合わせた適切な散水量を制御でき、マットの濡れ効果を効率的に引き出すと同時に、無駄な散水を抑制することができる。

本実施の形態に係る散水装置を示す回路図である。 冷凍機の斜視図である。 散水マットの濡れ状態を説明する図である。 散水装置の処理手順を示すフローチャートである。 散水マット１０の温度変化を時間の経過とともに示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る冷凍機１を冷媒サイクル３０と共に説明する図である。また、図２は、本実施の形態に係る冷凍機１の略図である。
図１に示す冷媒サイクル３０は、圧縮機３７と、凝縮器３１と、膨張弁３３と、蒸発器３５とが、冷媒管３９により連結されている。冷凍機１は、凝縮器３１と、膨張弁３３と、蒸発器３５とを備えている。
冷凍機１は、図２に示すように、箱形の本体３を備え、本体１の下部には、図示は省略したが、凝縮器３１と、膨張弁３３などが収容されている。本体１の上部には、凝縮器３１が配置されている。凝縮器３１は、対向する二か所の面に配置され、凝縮器３１の風上には、それぞれ散水マット１０が、取付け具（不図示）により取付けられている。本体３の上面には、送風機（不図示）が配置されている。

散水マット１０は、冷却水がその落下に伴って飛び散ること、及び、送風機（不図示）によって吸引される空気に伴って流されることを避けるために設置するものであり、散水マット１０の素材の性状としては、空気通過時の抵抗が少なく、且つ落下する冷却水との熱交換が円滑で、耐久性があるものが好ましい。
空気を通し易い散水マットとして、例えば不織布状の繊維体が好ましい。また、散水マット１０は、資源の有効利用の観点から廃プラスチックをリサイクルして繊維状に再加工したものを使用することが好ましい。散水マット１０の形状は凝縮器３１における空気吸入面を略カバーする程度の形状が望ましく、厚みについては、その素材・形状にもよるが、数センチ程度のものでよい。また、散水マット１０は伸縮可能な素材を選択することで設置を容易にすることができる。

散水マット１０の上部には給水管５１が設けられている。散水マット１０の下部には、散水された水が排出される排水管（不図示）が接続されている。
かかる実施の形態によれば、冷却水は、給水管５１からすだれ状となって散水マット１０を伝って流下しつつ、凝縮器３１に向かって通過する空気を冷却する。凝縮器３１への吸込み空気を冷却した冷却水は、給水管５１を経て貯水槽（不図示）へ流下する。貯水槽の冷却水はポンプ（不図示）により再び循環用配水管を経て給水装置（不図示）により給水管に供給されると共に、再び給水管５１を経て貯水槽に流れ込む。冷却水はこのように凝縮器３１に流れ込む空気を冷却しながら循環する。
そして給水管５１は、給水装置の給水管から供給された冷却水を散水マット１０の上部分に均等に散水するものであり、その底部には、多数の散水孔が穿設され、該散水孔から略均一に冷却水を落下させるように形成されている。

散水マット１０の風上には、外気の温度を検知する外気温度センサ１３が設けられている。また、散水マット１０と、凝縮器３１との間には、凝縮器３１の風上の上部に設置され、散水マット１０を通過する空気の温度を測定する上部空気温度センサ１４が備えられている。また、凝縮器３１の風上の下部には、散水マット１０を通過する空気の温度を測定する下部空気温度センサ１５が備えられている。

上部空気温度センサ１４、および、下部空気温度センサ１５は、冷凍機制御基板５３に接続され、外気温度センサ１３は、温度センサユニット５４に接続されている。外気温度センサ１３と、上部空気温度センサ１４と、下部空気温度センサ１５とは、通信線５７により給水弁コントローラ５５に接続され、給水弁コントローラ５５は、同じく通信線５７によりマスターコントローラ５６に接続されている。

外気温度センサ１３の温度値は、温度センサユニット５４を介して、マスターコントローラ５６に送られる。また、上部空気温度センサ１４、および、下部空気温度センサ１５の温度値は、冷凍機制御基板５３を介して、マスターコントローラ５６に送られる。
マスターコントローラ５６は、外気温度センサ１３の温度（Ｔｏ）と、上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）と、下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）とに基づいて、後述のように、給水弁コントローラ５５を制御する。
給水弁コントローラ５５は、給水用電磁弁５８を開閉する。給水用電磁弁５８が開閉されることで、散水マット１０の上部に設けられている給水管５１が、水道水の断水／通水を行い、散水マット１０へ通水が行われる。

本構成では、マスターコントローラ５６によって、散水マット１０の濡れ状態が以下の４つの状態に分類されて制御される。
図３（Ａ）は、散水マット１０に通水がなされる前の散水マット１０が乾燥している状態を示す。図３（Ａ）の状態では、外気温度センサ１３の温度（Ｔｏ）＝上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）＝下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）、であり、散水マット１０は、ほぼ完全な乾燥状態にある。この完全乾燥状態においては、散水マット１０への通水が開始、継続される。

図３（Ｂ）は、散水マット１０の上半分の濡れ状態を示す。散水マット１０への通水は、散水マット１０の上部に設けられている給水管５１からなされるため、散水マット１０は、上部から浸水する。
図３（Ｂ）の状態では、上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）＜下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）、である。このとき、散水マット１０は散水途中状態にあり、全体が完全に濡れた状態ではなく、散水マット１０への通水は継続される。

図３（Ｃ）は、散水マット１０の全面濡れ状態を示す。散水マット１０の下部まで通水が完了すると、外気温度センサ１３の温度（Ｔｏ）＞上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）＝下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）、である。
このとき、散水マット１０は、適正湿潤状態となる。この適正湿潤状態では、散水マット１０の全体が濡れているため、マスターコントローラ５６の制御により、散水マット１０への通水が停止される。

図３（Ｄ）は、散水マット１０の下半分の濡れ状態を示す。図３（Ｃ）の状態で、散水マット１０への通水が停止されると、散水マット１０は、上側から乾燥が始まる。図３（Ｄ）の状態では、上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）＞下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）である。
このとき、散水マット１０は、乾燥途中状態にある。この乾燥途中状態においては、散水マット１０の全体が濡れているわけではない。したがって、散水マット１０への通水は継続される。

図４は、散水装置の処理手順を示すフローチャートである。
図４のフローで示される状態判定処理が、データ計測サイクルごとに実行され、散水マット１０の状態がリアルタイムに判定・変更される。
まず、状態判定処理が開始（Ｓ８０）されると、マスターコントローラ５６が、外気温度センサ１３の温度（Ｔｏ）、上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）、および、下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）、を取得する（Ｓ８１）。次に、マスターコントローラ５６により、外気温度センサ１３の温度（Ｔｏ）と、上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）と、下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）とが比較され、散水マット１０の状態が判定される（Ｓ８２）。

外気温度センサ１３の温度（Ｔｏ）＝上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）＝下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）、のとき、マスターコントローラ５６は、完全乾燥状態（図３（Ａ）の状態）と判定する（一の状態）。
このとき、マスターコントローラ５６は、給水弁コントローラ５５に開の指示を出力し、給水弁コントローラ５５により給水用電磁弁５８が開放され、散水マット１０への散水が連続して行われる（Ｓ８５）。

外気温度センサ１３の温度（Ｔｏ）＞上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）＝下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）、のとき、マスターコントローラ５６は、適正湿潤状態（図３（Ｃ）の状態）と判定する（他の状態）。
このとき、マスターコントローラ５６は、給水弁コントローラ５５に閉の指示を出力し、給水弁コントローラ５５により給水用電磁弁５８が閉じられ、散水マット１０への散水が停止される（Ｓ８４）。

上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）＜下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）、のとき、マスターコントローラ５６は、散水途中状態（図３（Ｂ）の状態）と判定する（残りの状態）。
また、上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）＞下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）、のとき、マスターコントローラ５６は、乾燥途中状態（図３（Ｄ）の状態）と判定する（残りの状態）。
これらの状態においては、マスターコントローラ５６は、給水弁コントローラ５５に間欠的な開閉指示を出力し、給水弁コントローラ５５により給水用電磁弁５８が一定時間ずつ間欠的に開閉される。したがって、散水マット１０へは間欠的な散水が実行される（Ｓ８３）。
Ｓ８１〜Ｓ８５はループ処理され、所定の条件にいたったときに、状態判定処理が終了する（Ｓ８６）。

図５は、散水マット１０の温度変化を時間の経過とともに示した図である。横軸は時間、縦軸は散水マット１０の温度を示している。
完全乾燥状態（図３（Ａ）の状態）では、外気温度センサ１３の温度（Ｔｏ）＝上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）＝下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）、である。完全乾燥状態で、散水マット１０への散水が開始されると、散水マット１０の上部より濡れ状態となる。そのため、一定時間の経過により、水が蒸発する際に、気化熱により熱が奪われて温度が低下する現象が生じる。これに伴って、まず上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）が下がり始める。

散水途中状態（図３（Ｂ）の状態）に至ると、間欠散水が開始、継続される。これに伴って、散水マット１０の下部も徐々に濡れ状態となり、下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）が下がり始める。
下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）、上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）がともに下がりきると、適正湿潤状態（図３（Ｃ）の状態）となる。適正湿潤状態となった後に、散水を停止すると、散水マット１０の上部から乾燥が始まる。そのため、上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）が上昇する。この乾燥途中状態では、間欠的な散水が実行されるが、やがて、散水マット１０の下部にまで乾燥が進み、下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）が上昇する。
上部空気温度センサ１４の温度（Ｔｕ）、および、下部空気温度センサ１５の温度（Ｔｄ）が、ともに外気温度センサ１３の温度（Ｔｏ）となったとき、散水マット１０は、完全乾燥状態となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば次の効果を奏する。
すなわち、本実施の形態によれば、散水装置１に設置された散水マット１０の濡れ状態を把握するために、外気温度センサ１３と、上部空気温度センサ１４と、下部空気温度センサ１５とを備えた。
そのため、散水マット１０の濡れ状態を散水マット１０の上部においても、下部においても把握することができ、マットが湿潤状態であるのか、乾燥状態であるのかの詳細を検知することができる。

また、本実施の形態によれば、散水マット１０の散水途中状態、および、乾燥途中状態において、マスターコントローラ５６の制御により、一定時間ずつ給水用電磁弁５８が開閉を繰り返す間欠散水を実施する。
そのため、散水マット１０の状態に合わせた適切な散水量を制御できる。適切な散水量を制御できるため、散水マット１０を湿潤状態に保つことができ、冷凍機１への冷却効果を高めることができるとともに、散水量を適切に管理でき、無駄な散水を抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、図４に示すフローにおける状態判定処理が、データ計測サイクルごとに実行され、散水マット１０の状態がリアルタイムに判定・変更されるため、不必要な給水が減り、節水が可能となる。

以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。あくまでも本発明の一実施の態様を例示するものであるから、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更、及び応用が可能である。

例えば、本実施の形態では、散水マット１０の風上に、外気温度センサ１３を設け、また、散水マット１０と凝縮器３１との間に、上部空気温度センサ１４と下部空気温度センサ１５とを備えた。
もっとも、散水マット１０と凝縮器３１の間のセンサは、上下の２点に限らず、例えば、上中下の３点に設けるなど、センサの数は複数であってもよい。

また、例えば、上記各温度センサの他に、外気の湿度を検知する湿度センサを設け、この外気の湿度の値が、所定湿度値よりも高くなり、外気に十分な湿度が認められるとき、図４の処理フローを停止してもよい。

また、例えば、マスターコントローラ５６での制御において、図４に示す処理フローに係わらず、負荷（蒸発器３５）が除霜運転に入り、或いは、サーモオフに入ったとき、冷凍機１の給水用電磁弁５８を強制的に閉じる制御を用いてもよい。

また、例えば、上記貯水槽（不図示）には、レジオネラ除菌剤を入れることにより、衛生・環境の向上を図ることができる。しかも、上記除菌剤を月に１回程度交換することにより、好ましい環境状況を維持できる。なお、貯水槽（不図示）の水温はセンサ（図示せず）により常時監視し、設定温度以上になった場合は貯水槽の冷却水を排水し、同時に新たに例えば水道水を貯水槽に供給するようにしてもよい。また、貯水槽（不図示）の冷却水は上記環境状態の維持のため１回／日強制排水してもよい。

また、例えば、別の形態として、図示は省略したが、散水マット１０は、例えば正面視長方形状とされ、所定厚みの保持枠に、複数枚の散水マット単体を積層させた状態で保持したものであってもよい。例えば、５ｍｍ厚さの散水マット単体を複数枚積層する仕様とし、これを、汚れに応じて最外層のゴミが付着した散水マット単体を順次分離して一枚ずつ剥がして取外すようにしてもよい。
このようにすることで、簡単に散水マット単体の更新が可能となり、目詰まりによる冷却効率の低下を防ぐことができる。
また、例えば、更なる変形例として、例えば３０ｍｍ程度の１枚の散水マット単体に対して、その室外側に取外し用の、例えば５ｍｍ厚さの散水マット単体を１枚以上重ねて設ける構成としてもよい。

１ 冷凍機
１０ 散水マット
１４ 上部空気温度センサ
１５ 下部空気温度センサ
３１ 凝縮器
３３ 膨張弁
３５ 蒸発器
３７ 圧縮機
５５ 給水弁コントローラ
５６ マスターコントローラ
５８ 給水用電磁弁

Claims (3)

1. 冷凍機の熱交換器の風上に設置されたマットに給水弁を介して水を滴下することで、水の蒸発に伴い前記マットを通過する空気から気化熱を奪い、凝縮負荷を低減する散水装置において、
   外気温度を測定する外気温度センサと、前記熱交換器の風上の下部に設置され、前記マットを通過する空気の温度を測定する下部空気温度センサと、前記熱交換器の風上の上部に設置され、前記マットを通過する空気の温度を測定する上部空気温度センサと、前記外気温度センサで検知する温度と前記空気温度センサで検知する温度との温度差に基づいて前記給水弁を開閉する制御部と、を備え、
   前記制御部が、前記マットの濡れ状態を３以上の状態に分類して制御することを特徴とする散水装置。
2. 前記制御部が、
   前記上部空気温度センサの温度Ｔｕ＝前記外気温度センサの温度Ｔｏ＝前記下部空気温度センサの温度Ｔｄの場合を、前記マットが完全乾燥状態、
   前記Ｔｕ＜前記Ｔｄの場合を、散水途中状態、
   前記Ｔｕ＞前記Ｔｄの場合を、乾燥途中状態、
   前記Ｔｕ＝前記Ｔｄ＜前記Ｔｏの場合を、適正湿潤状態、
   に分類して制御することを特徴とする、請求項１に記載の散水装置。
3. 前記制御部が、
   一の状態において、前記給水弁を閉じ、
   他の状態において、前記給水弁を開き、
   残りの状態において、前記給水弁を開時間内で間欠的に開閉することを特徴とする請求項１または２に記載の散水装置。

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