JP7012202B2

JP7012202B2 - 冷却装置

Info

Publication number: JP7012202B2
Application number: JP2018047424A
Authority: JP
Inventors: 航太木村; 修小川; 康之桑木; 遼黒田; 陽介小林
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2022-02-14
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: JP2019158272A

Description

本発明は、ミストを噴出して屋外空間を冷却する冷却装置に関する。

夏場の気温が高いとき、路面からの照り返しによって路面付近の温度が非常に高くなることがある。この場合、通行者の体感温度が上昇し、通行者の不快感が増大する。

このような不快感を軽減するため、本体と、本体の周囲に設置され外方に向かって水をミスト状に噴霧する少なくとも１つの噴霧ノズルと、この噴霧ノズルの上方に設置され、気流を噴霧ノズルから噴霧されるミストに向けて吹き出す通気孔とを備えた冷却装置がある。係る冷却装置では、噴霧ノズルから噴霧されるミストを包み込む気流空間で形成される環境を、ミストの気化熱による冷却作用を利用して効率的に環境を冷却することができる。しかしながら、外気温が高い日などには通気孔から吹き出す気流の温度が上昇するため、噴霧ノズルから噴霧されるミストを包み込む気流空間で形成される環境の温度低下量が小さい。そこで、外気温が高い日中等であっても、通気孔から吹き出す気流の温度上昇を抑制するため、ミストの蒸発効果によって冷却された空間の空気を循環させて効率的に環境を冷却することができる。このとき、蒸発しきれず残存するミストが凝結した液滴が、循環風路へ浸入すると風路内の電気部品へ悪影響を与えてしまう。それを防止するため、図４に示すように、特許文献１には、強制対流下における気水分離に関する技術が開示されている。これによれば、ボイラで発生した湿り蒸気は、蒸気導入口３から気水分離器に流入し、第１段バッフル８に衝突して、底部と第１段バッフル８の間の空間を中央部に向かって向きを変えながら流れ、飽和水を分離する。左右から流入した湿り蒸気は中央部で衝突合流し、第１段バッフル８の中央に設けた蒸気通過隙間の開口部９を通って第２段バッフル１１に衝突し、左右に分岐する。ここでも蒸気同士の衝突と流れ方向の変化により飽和水の分離が効果的に行われる。分岐した蒸気は、左右の側板２に衝突して第２段バッフル１１の両側に設けた蒸気通過通路の開口部１０を通って向きを変えて流れ、再び合流してケーシング１の中央の上部に設けた蒸気出口６より、乾き度の高い蒸気となって排出さる。

特開平９－１３７９０５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術のように、空気と水の比重差による衝突と遠心力を利用して気水分離をさせるために水平板を互い違いに組み合わせた構成を循環風路に設けた場合、気体から分離したミストがバッフル上部に溜まる。加えて、バッフル上部は気流の流れが非常に遅い淀み空間なっているため、バッフル上部にたまった水は蒸発せずに留まることになる。

これにより、長期に渡って運転をした場合、蒸発せずに溜まった水に細菌が発生するという課題があった。本発明は、上述の従来の課題を解決するもので、空気中から分離したミストを風路内の流速が速い箇所に誘導し蒸発を促進することで長期間水が留まることによって生じる細菌の発生を防止する冷却装置を提供することを目的とする。

従来の課題を解決するために、本発明の冷却装置は、空気が流入する複数の供給口と、供給口から流入した空気を吹出ダクトまで供給する供給ダクトと、吹出ダクトに設けられ空気が流出する吹出口と、
供給ダクトまたは前記吹出ダクトに配置した送風機と、吹出ダクトに設けられており、吹出口から吹き出す空気流によって自然風を遮断する空間に向かって、ミストを噴出する噴霧ノズルとを備え、供給ダクト内面に水平に設置された底板と、底板に設けられた第一の開口と、供給ダクトを水平に分断したときに形成される断面の面積中心を通り、供給ダクトを鉛直方向に分断する境界面と、第一の開口の面積中心を含み、境界面と供給ダクト内面で構成された第一の空間と、供給ダクトから第一の空間を除いたときに形成される第二の空間と、底板の上部に第一の空間から第二の空間に向かって設置高さが低くなるような斜面を連続的に形成し、第二の空間に面積中心がある第二の開口を持つ、供給ダクト内面にＮ≧１個設けられた第一の衝突板と、第一の衝突板との上部に第一の空間から第二の空間に向かって設置高さが高くなるような斜面を連続的に形成し、第一の空間に面積中心がある第三の開口を持つ、供給ダクト内面にＮ－１またはＮ個設けられた第二の衝突板を設けたものである。

これによって、噴霧ノズルから噴霧されたミストは、吹出口から吹き出された気流が生成するエアーカーテンにより、自然風から遮断された空間から外に流出することなく、エアーカーテンで遮断された空間内部で蒸発し、当該空間内の空気は冷却される。

供給口はエアーカーテンで遮断された空間内に存在するため、当該空間内のミストを含む混合空気は、供給口から供給ダクト内部に流入する。

供給ダクトから流入したミストを含む混合空気は第一の開口を通り第一の衝突板下面に慣性衝突し混合空気に含まれるミストは一部分離される。その後、混合空気は第二の開口を通り第二の衝突板下面に再び衝突し混合空気に含まれるミストは再度分離される。上記の衝突を、２Ｎまたは２Ｎ－１回繰り返し混合空気からミストは完全に分離し、ミストが分離された空気は送風機へ流入する。

このように衝突板の下面に衝突して分離したミストは堆積して水滴となり、重力により衝突板の下面を伝い衝突板の最下端に達した後落下し、下方に配置された衝突板の上面に落下する。
同様に衝突板上面に落下した水滴は重力により下方へ流れ、下方に配置された衝突板上面に落下する。

その後、水滴は最終的に底板の上面に溜まる。
また、底板上面近傍は第一の衝突板と底板が形成する流路により縮流となるため流速が速い流速分布となる。

これにより、底板上面に溜まった水は、空気の界面で水の気化が盛んに行われ蒸発する。

本発明の冷却装置は、長期的に衝突板上面に水が溜まることを防ぎ、長期運転時の細菌の発生を防止することができる。

実施の形態１に係る冷却装置１０Ａの構成を示す側面断面図。実施の形態１に係る冷却装置１０Ａの構成を示す正面図。実施の形態１に係る冷却装置１０Ａの構成を示す正面断面図。特許文献１に記載された従来の気水分離器を示す図

第１の発明は、空気が流入する複数の供給口と、前記供給口から流入した空気を吹出ダクトまで供給する供給ダクトと、前記吹出ダクトに設けられ空気が流出する吹出口と、前記供給ダクトまたは前記吹出ダクトに配置した送風機と、前記吹出ダクトに設けられており、前記吹出口から吹き出す空気流によって自然風を遮断する空間に向かって、ミストを噴出する噴霧ノズルとを備え、前記供給ダクト内面に水平に設置された底板と、前記底板に設けられた第一の開口と、前記供給ダクトを水平に分断したときに形成される断面の面積中心を通り、前記供給ダクトを鉛直方向に分断する境界面と、前記第一の開口の面積中心を含み、前記境界面と前記供給ダクト内面で構成された第一の空間と、前記供給ダクトから前記第一の空間を除いたときに形成される第二の空間と、前記底板の上部に前記第一の空間から前記第二の空間に向かって設置高さが低くなるような斜面を連続的に形成し、前記第二の空間に面積中心がある第二の開口を持つ、前記供給ダクト内面にＮ≧１個設けられた第一の衝突板と、前記第一の衝突板との上部に前記第一の空間から前記第二の空間に向かって設置高さが高くなるような斜面を連続的に形成し、前記第一の空間に面積中心がある第三の開口を持つ、前記供給ダクト内面にＮ－１またはＮ個設けられた第二の衝突板と、を設けたことにある。

当該構成によれば、噴霧ノズルから噴霧されたミストは、吹出口から吹き出された気流が生成するエアーカーテンにより、自然風から遮断された空間から外に流出することなく、エアーカーテンで遮断された空間内部で蒸発し、当該空間内の空気は冷却される。

よって、衝突板上面に水が溜まることを防ぎ、長期運転時の細菌の発生を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１から図３は、実施の形態１に係る冷却装置１０Ａの構成を示す図である。図１は、冷却装置１０Ａの側面の断面図である。図２は、冷却装置１０Ａの正面図である。図３は、冷却装置１０Ａの正面の断面図である。

図１から図３において、冷却装置１０Ａは、空気が流入する複数の供給口２０と、供給口２０から流入した空気を吹出ダクト２３まで供給する供給ダクト２２と、吹出ダクト２３に設けられ空気が流出する吹出口２４と、供給ダクト２２または吹出ダクト２３に配置した送風機３０と、吹出ダクト２３に設けられており、吹出口２４から吹き出す空気流によって自然風を遮断する空間に向かって、ミストを噴出する噴霧ノズル２６とを備え、供給ダクト２２内面に水平に設置された底板４０と、底板４０に設けられた第一の開口４１と、供給ダクト２２を水平に分断したときに形成される断面の面積中心を通り、供給ダクト２２を鉛直方向に分断する境界面４６と、第一の開口４１の面積中心を含み、境界面４６と供給ダクト２２内面で構成された第一の空間４７と、供給ダクト２２から第一の空間４７を除いたときに形成される第二の空間４８と、底板４０の上部に第一の空間４７から第二の空間４８に向かって設置高さが低くなるような斜面を連続的に形成し、第二の空間４８に面積中心がある第二の開口４３を持つ、供給ダクト２２内面にＮ≧１個設けられた第一の衝突板４２と、第一の衝突板４２との上部に第一の空間４７から第二の空間４８に向かって設置高さが高くなるような斜面を連続的に形成し、第一の空間４７に面積中心がある第三の開口４５を持つ、供給ダクト２２内面にＮ－１またはＮ個設けられた第二の衝突板４４を設けたものである。

当該構成によれば、噴霧ノズル２６から噴霧されたミストは、吹出口２４から吹き出された気流が生成するエアーカーテンにより、自然風から遮断された空間から外に流出することなく、エアーカーテンで遮断された空間内部で蒸発し、当該空間内の空気は冷却される。

供給口２０はエアーカーテンで遮断された空間内に存在するため、当該空間内のミストを含む混合空気は、供給口２０から供給ダクト２２内部に流入する。

供給ダクト２２から流入したミストを含む混合空気は第一の開口４１を通り第一の衝突板４２下面に慣性衝突し混合空気に含まれるミストは一部分離される。その後、混合空気は第二の開口４３を通り第二の衝突板４４下面に再び衝突し混合空気に含まれるミストは再度分離される。上記の衝突を、２Ｎまたは２Ｎ－１回繰り返し混合空気からミストは完全に分離し、ミストが分離された空気は送風機３０へ流入する。

その後、水滴は最終的に底板４０の上面に溜まる。
また、底板４０上面近傍は第一の衝突板４２と底板４０が形成する流路により縮流となるため流速が速い流速分布となる。

これにより、底板４０上面に溜まった水は、空気の界面で水の気化が盛んに行われ蒸発する。

尚、供給口２０の開口部における流入垂直方向角度は自由に設定することができる。例えば図１に示すように、供給口２０を水平方向に開口させることで、雨天時などに供給口２０から雨水が侵入することを防止できる。

尚、吹出口２４の断面形状は矩形であるが、円形や、楕円形、多角形であってもよい。また、複数個設けても良い。これにより、吹出口からでた気流によって形成されるエアーカーテンの形状を変えることができ、環境に対して最適な冷却空間を形成できる。

尚、吹出ダクト２３の下面に設けられている噴霧ノズルは複数設けても良い。これによりミストを広範囲に渡り分散することができ吹出口２４によって形成された冷却空間の温度分布の偏りをなくすことができる。

尚、供給口２０は吹出口２４の開口面積よりも大きい事が望ましい。これにより、供給口２０で生じる圧力損失を低減することができ吹出口２４からの風量の低減を防止できる。

上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、ミストを屋外および半屋外空間に噴き出して屋外および半屋外空間を冷却する冷却装置に用いるのに好適である。

１０Ａ冷却装置
２０供給口
２２供給ダクト
２３吹出ダクト
２４吹出口
２６噴霧ノズル
３０送風機
４０底板
４１第一の開口
４２第一の衝突板
４３第二の開口
４４第二の衝突板
４５第三の開口
４６境界面
４７第一の空間
４８第二の空間

Claims

空気が流入する複数の供給口と、
前記供給口から流入した空気を吹出ダクトまで供給する供給ダクトと、
前記吹出ダクトに設けられ空気が流出する吹出口と、
前記供給ダクトまたは前記吹出ダクトに配置した送風機と、
前記吹出ダクトに設けられており、前記吹出口から吹き出す空気流によって自然風を遮断する空間に向かって、ミストを噴出する噴霧ノズルとを備え、
前記供給ダクト内面に水平に設置された底板と、
前記底板に設けられた第一の開口と、
前記供給ダクトを水平に分断したときに形成される断面の面積中心を通り、前記供給ダクトを鉛直方向に分断する境界面と、
前記第一の開口の面積中心を含み、前記境界面と前記供給ダクト内面で構成された第一の空間と、
前記供給ダクトから前記第一の空間を除いたときに形成される第二の空間と、
前記底板の上部に前記第一の空間から前記第二の空間に向かって設置高さが低くなるような斜面を連続的に形成し、前記第二の空間に面積中心がある第二の開口を持つ、前記供給ダクト内面にＮ≧１個設けられた第一の衝突板と、
前記第一の衝突板の上部に前記第一の空間から前記第二の空間に向かって設置高さが高くなるような斜面を連続的に形成し、前記第一の空間に面積中心がある第三の開口を持つ、前記供給ダクト内面にＮ－１またはＮ個設けられた第二の衝突板と、
を設けたことを特徴とする冷却装置。