(57)【要約】【課題】  冷房を広範囲に且つ効果的に行うことができるミスト冷房装置を提供する。【解決手段】  ミスト冷房装置を、液体供給源１と、液体供給源１から液体を取り出す液体取出流路２と、圧縮気体供給源３と、圧縮気体供給源３から圧縮気体を取り出す圧縮気体取出流路４と、液体取出流路２を流れる液体と圧縮気体取出流路４を流れる圧縮気体とを混合してミスト状で噴出するミスト噴出ノズル６と圧縮気体取出流路４から分岐された分岐路５と、熱分離ノズル５０とを備えたものとし、分岐路５を熱分離ノズル５０の気体導入部５１に接続するとともに、熱分離ノズル５０及びミスト噴出ノズル６の向きを、熱分離ノズル５０から噴出される冷気３２とミスト噴出ノズル６から噴出されるミスト３０とが交じり合うように設定した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を導入するための気体導入部と、
気体導入部から導入された気体の流れを螺旋状の流れへと変換する螺旋流発生部と、
螺旋流発生部の後方に移動してきた気体を小容積部分に導入することにより高温にする気体高温化部と、
気体高温化部で高温になった気体（以下「熱気」という。）を後方に排出する熱気排出部と、
熱気排出部から後方に排出されることなく気体高温化部から前方に返されて低温になり、螺旋流発生部の中心部を通って螺旋流発生部の前方に移動してきた気体（以下「冷気」という。）を前方に噴出するための冷気噴出部と
を備えたことを特徴とする熱分離ノズル。
【請求項２】
熱気排出部から後方に排出されることなく気体高温化部から前方に返されて低温になり、螺旋流発生部の中心部を通って螺旋流発生部の前方に移動してくる冷気を、その周囲の螺旋流から区画するための冷気区画管が、螺旋流発生部の中心部に設けられた請求項１記載の熱分離ノズル。
【請求項３】
請求項１又は２記載の熱分離ノズルと、
液体供給源と、
液体供給源から液体を取り出す液体取出流路と、
圧縮気体供給源と、
圧縮気体供給源から圧縮気体を取り出す圧縮気体取出流路と、
液体取出流路を流れる液体と圧縮気体取出流路を流れる圧縮気体とを混合してミスト状で噴出するミスト噴出ノズルと
圧縮気体取出流路から分岐された分岐路と
を備え、
前記分岐路が熱分離ノズルの気体導入部に接続されるとともに、
熱分離ノズル及びミスト噴出ノズルの向きが、熱分離ノズルから噴出される冷気と、ミスト噴出ノズルから噴出されるミストとが交じり合うように設定された
ミスト冷房装置。
【請求項４】
ミスト噴出ノズルに対する熱分離ノズルの向きが調節可能とされた請求項３記載のミスト冷房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体を熱気と冷気とに分離する熱分離ノズルと、この熱分離ノズルを用いたミスト冷房装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
夏期の工場は、温度が非常に高くなりやすい。特に、製鉄工場等、火を使う工場では、室内であるにもかかわらず、室温が４０℃を超えることも珍しくない。このような高温環境下で作業員に作業させると、作業員が熱中症になるおそれがあるだけでなく、作業員の集中力が低下して思わぬ事故を招くおそれもある。このため、工場に冷房装置を設置することも行われている。しかし、工場は、大空間であるため、冷房が効きにくい。このため、夏期の工場の室温を下げることは、必ずしも容易ではない。
【０００３】
このような実状に鑑みてか、ミスト（液体の微小な飛沫）を噴霧し、そのミストが気化する際の吸熱作用（気化熱の吸収作用）を利用して工場等を冷房することも行われている。ミストにより冷房を行うミスト冷房装置としては、液体を微小な孔から噴出させることによって液体の微粒子化を行うもの（以下において「一流体式のミスト冷房装置」と呼ぶことがある。）と、液体を気体と混合して剪断することによって液体の微粒子化を行うもの（以下において「二流体式のミスト冷房装置」と呼ぶことがある。）との２種類に大別される。
【０００４】
二流体式のミスト冷房装置は、一流体式のミスト冷房装置よりも、液体を微粒子化でき、気化しやすい状態のミストを発生させることができ、気温を効率的に低下させることができる。このため、工場等を冷房する用途では、近年、二流体式のミスト冷房装置が用いられることが多くなっている。二流体式のミスト冷房装置は、特許文献１の図１０に示される二流体微粒子化ノズルのように、別経路で供給される液体と空気とをノズル内又はその噴出口近くで混合する構造のものが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９７５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上述した従来のミスト冷房装置は、その冷房作用を、専ら、ミストが気化する際の吸熱作用に頼るものであった。また、ノズルから噴出されたミストが遠くまで届きにくかった。このため、従来のミスト冷房装置では、冷房対象箇所の冷房を効果的に行うことができず、冷房対象箇所の温度を思ったように低下させることができなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、冷房を広範囲に且つ効果的に行うことができるミスト冷房装置を提供するものである。具体的には、ミストが気化する際の吸熱作用で冷却するだけでなく、ミスト自体も低温とすることができるミスト冷房装置を提供することを目的とする。また、このミスト冷房装置に好適に用いることができる熱分離ノズルを提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、
気体を導入するための気体導入部と、
気体導入部から導入された気体の流れを螺旋状の流れへと変換する螺旋流発生部と、
螺旋流発生部の後方に移動してきた気体を小容積部分に導入することにより高温にする気体高温化部と、
気体高温化部で高温になった気体（以下「熱気」という。）を後方に排出する熱気排出部と、
熱気排出部から後方に排出されることなく気体高温化部から前方に返されて低温になり、螺旋流発生部の中心部を通って螺旋流発生部の前方に移動してきた気体（以下「冷気」という。）を前方に噴出するための冷気噴出部と
を備えたことを特徴とする熱分離ノズル
を提供することによって解決される。
【０００９】
本発明の熱分離ノズルは、それに導入された気体を熱気と冷気とに分離し、熱気を後方に排出し、冷気を前方に噴出することができるものとなっている。このため、後述するように、この熱分離ノズルをミスト冷房装置に組み込み、冷気噴出部から噴出される冷気をミストに接触させるようにすると、ミスト冷房装置で発生するミスト自体を冷却することが可能になる。よって、冷房を効果的に行うことが可能になる。
【００１０】
具体的には、ミスト冷房装置を、
上述した本発明の熱分離ノズルと、
液体供給源と、
液体供給源から液体を取り出す液体取出流路と、
圧縮気体供給源と、
圧縮気体供給源から圧縮気体を取り出す圧縮気体取出流路と、
液体取出流路を流れる液体と圧縮気体取出流路を流れる圧縮気体とを混合してミスト状で噴出するミスト噴出ノズルと
圧縮気体取出流路から分岐された分岐路と
を備えたものとし、
前記分岐路を熱分離ノズルの気体導入部に接続するとともに、
熱分離ノズル及びミスト噴出ノズルの向きを、熱分離ノズルから噴出される冷気と、ミスト噴出ノズルから噴出されるミストとが交じり合うように設定する
ようにする。
【００１１】
このように、熱分離ノズルから噴出される冷気（より具体的には熱分離ノズルの冷気噴出部から噴出される冷気）と、ミスト噴出ノズルから噴出されるミストとを接触させることによって、ミスト自体も低温とすることができる。また、ミスト噴出ノズルから噴出されたミストを、熱分離ノズルから噴出された冷気で遠くまで飛ばすことも可能になる。特に、本発明の熱分離装ノズルでは、冷気は、螺旋状に渦を巻いた状態で冷気噴出部から噴出されるため、より遠くまで届くようになる。したがって、広範囲で冷房を行うこともできる。
【００１２】
本発明のミスト冷房装置においては、ミスト噴出ノズルに対する熱分離ノズルの向きを調節可能とすることが好ましい。これにより、熱分離ノズルから噴出される冷気と、ミスト噴出ノズルから噴出されるミストとが交じり合う箇所を、冷房対象箇所の広さ等に応じて調節することが可能になる。具体的には、冷房対象箇所が広く、ミストを遠くまで飛ばしたいときには、熱分離ノズルから噴出される冷気と、ミスト噴出ノズルから噴出されるミストとが、ノズルから離れた箇所で交じり合うようにする一方、冷房対象箇所が広くなく、ミストを遠くまで飛ばす必要がないときには、熱分離ノズルから噴出される冷気と、ミスト噴出ノズルから噴出されるミストとが、ノズルの近くで交じり合うようにすることが可能になる。
【００１３】
本発明の熱分離ノズルにおいては、熱気排出部から後方に排出されることなく気体高温化部から前方に返されて低温になり、螺旋流発生部の中心部を通って螺旋流発生部の前方に移動してくる冷気を、その周囲の螺旋流から区画するための冷気区画管が、螺旋流発生部の中心部に設けることも好ましい。
【００１４】
というのも、本発明の熱分離ノズルにおいて、螺旋流発生部は、その周部に近い箇所では、高温の気体が前方から後方に移動し、その中心部に近い箇所では、低温の気体が後方から前方に移動するようになるところ、螺旋流発生部の周部と中心部とで熱交換が行われてしまうと、螺旋流発生部の中心部付近を後方から前方に流れる気体の温度が上昇し、冷気噴出部から噴出される冷気が冷たくなりにくくなるおそれがある。この点、上記のように冷気区画管を螺旋流発生部に設けることによって、高温の気体と低温の気体とが螺旋流発生部で直接的に接触しないようにし、螺旋流発生部の周部と中心部とで熱交換が行われにくくすることができる。したがって、より冷たい状態の冷気を冷気噴出部から噴出させることが可能になるからである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によって、冷房を広範囲に且つ効果的に行うことができるミスト冷房装置を提供することが可能になる。具体的には、ミストが気化する際の吸熱作用で冷却するだけでなく、ミスト自体も低温とすることができるミスト冷房装置を提供することが可能になる。また、このミスト冷房装置に好適に用いることができる熱分離ノズルを提供することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るミスト冷房装置を示したフロー図である。
【図２】図１のミスト冷房装置における熱分離ノズルを、その中心線を含む平面で切断した状態を示した断面斜視図である。
【図３】図１のミスト冷房装置における熱分離ノズルを、その中心線を含む平面で切断した状態を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
１．  ミスト冷房装置の概要
本発明に係るミスト冷房装置の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。図１は、本発明に係るミスト冷房装置を示したフロー図である。本実施態様のミスト冷房装置は、図１に示すように、液体供給源１と、液体取出流路２と、圧縮気体供給源３と、圧縮気体取出流路４と、分岐路５と、ミスト噴出ノズル６と、熱分離ノズル５０とを備えている。
【００１８】
このミスト冷房装置は、液体供給源１から供給される液体を、圧縮気体供給源３から供給される気体と混合することによってミスト３０とし、そのミスト３０をミスト噴出ノズル６から噴出させる一方、圧縮気体供給源３から供給される一部の気体から熱（熱気３１）を取り除いて冷気３２とし、その冷気３２を熱分離ノズル５０における冷気噴出部５５から噴出させるものとなっている。ミスト噴出ノズル６から噴出されるミスト３０と、冷気噴出部５５から噴出される冷気３２は、ミスト噴出ノズル６の前方で交じり合う（互いに接触する）ようになっている。
【００１９】
このため、このミスト冷房装置では、ミスト３０が気化する際の吸熱作用（気化熱の吸収作用）で冷房を行うだけでなく、冷気３２でも冷房を行うことができ、冷房をより効果的に行うことができるようになっている。加えて、ミスト３０を、冷気３２によって、ミスト噴出ノズル６から遠く離れた箇所まで飛ばすこともできる。このため、より広い範囲を冷房することもできるようになっている。
【００２０】
以下、ミスト冷房装置を構成する各部（液体供給源１、液体取出流路２、圧縮気体供給源３、圧縮気体取出流路４、分岐路５、ミスト噴出ノズル６及び熱分離ノズル５０）について順に詳しく説明する。
【００２１】
２．  液体供給源
液体供給源１は、冷却媒体の一つである液体をミスト冷房装置に供給するものとなっている。液体供給源１で供給する液体の種類は、冷房用のミスト３０の原料として使用し得るものであれば特に限定されないが、通常、水とされる。本実施態様のミスト冷房装置においても、液体供給源１は、水を供給するものとなっている。水は、安価で入手しやすいだけでなく、人体や環境に対する害もないために、ミスト冷房装置の冷却媒体として好適に用いることができる。
【００２２】
液体供給源１で供給する液体を水とする場合、液体供給源１は、水道（水道の蛇口等）とすることができる。また、液体供給源１は、水を貯留したボトルやタンク等とすることもできる。本実施態様のミスト冷房装置では、冷房対象箇所の広さ等にもよるが、液体供給源１を５００ｍＬの水を入れたボトル（ペットボトル等）とした場合でも、１時間程度は冷房を行うことが可能である。
【００２３】
３．  液体取出流路
液体取出流路２は、液体供給源１から液体（水）を取り出すための流路となっている。液体取出流路２は、ゴムホース等、可撓性を有する素材で形成することもできるが、通常、剛性を有するパイプ（金属製パイプや樹脂製パイプ等）によって形成される。液体取出流路２の一端（上流端）は、液体供給源１に接続され、他端（下流端）側は、後述するミスト噴出ノズル６に接続される。
【００２４】
本実施態様のミスト冷房装置においては、液体取出流路２に第一の弁１１を設けている。第一の弁１１としては、開状態（液体取出流路２に液体が流れる状態）と閉状態（液体取出流路２に液体が流れない状態）とを二値的に切り替えるものを用いることもできるが、液体取出流路２を流れる液体（水）の流量を連続的に調節できるものであることが好ましい。このような機能を有する弁としては、流量調整弁が挙げられる。これにより、ミスト噴出ノズル６から噴出されるミスト３０に含まれる水分の量を調節することが可能になる。
【００２５】
また、本実施態様のミスト冷房装置においては、液体取出流路２における一端側（上流端側）に液体用フィルター７を設けている。このため、液体供給源１から取り出す液体（水）から塵等の異物を除去し、液体取出流路２を流れる液体（水）を清浄にすることが可能となっている。液体取出流路２を流れる液体（水）を清浄にすることによって、ミスト３０を清浄なものとするだけでなく、第一の弁１１やミスト噴出ノズル６に詰まりや劣化が生じにくくすることもできる。
【００２６】
４．  圧縮気体供給源
圧縮気体供給源３は、冷却媒体の一つである気体を高圧に圧縮してミスト冷房装置に供給するものとなっている。圧縮気体供給源３で供給する気体の種類は、冷房用のミスト３０を形成できるものであれば特に限定されないが、通常、空気とされる。本実施態様のミスト冷房装置においても、圧縮気体供給源３は、空気を供給するものとなっている。空気は、ミスト冷房装置の周囲に自然に存在しており、容易に入手できるだけでなく、人体や環境に対する害もないために、ミスト冷房装置の冷却媒体として好適に用いることができる。
【００２７】
圧縮気体供給源３で供給する気体を空気とする場合、圧縮気体供給源３は、エアコンプレッサーやファン等とされる。なかでも、エアコンプレッサーは、空気を高圧まで高めることができ、ミスト噴出ノズル６から噴出されるミスト３０や、熱分離ノズル５０の冷気噴出部５５から噴出される冷気３２を高圧として、ミスト３０や冷気３２を遠くまで飛ばすことができるため、圧縮気体供給源３として好適に用いることができる。加えて、後述する熱分離ノズル５０の内部で螺旋流を効果的に生じさせ、熱分離ノズル５０において空気から熱気３１を取り出しやすくすることも可能である。
【００２８】
５．  圧縮気体取出流路
圧縮気体取出流路４は、圧縮気体供給源３から気体（空気）を取り出すための流路となっている。圧縮気体取出流路４は、ゴムホース等、可撓性を有する素材で形成することもできるが、通常、剛性を有するパイプ（金属製パイプや樹脂製パイプ等）によって形成される。圧縮気体取出流路４の一端（上流端）は、圧縮気体供給源３に接続され、他端（下流端）側は、後述するミスト噴出ノズル６に接続される。
【００２９】
本実施態様のミスト冷房装置においては、圧縮気体取出流路４に第二の弁１２を設けている。第一の弁１１と同様、第二の弁１２としては、開状態（圧縮気体取出流路４に気体が流れる状態）と閉状態（圧縮気体取出流路４に気体が流れない状態）とを二値的に切り替えるものを用いることもできるが、圧縮気体取出流路４を流れる気体（空気）の流量を連続的に調節できるものであることが好ましい。このような機能を有する弁としては、流量調整弁が挙げられる。これにより、ミスト噴出ノズル６から噴出されるミスト３０に含まれる気体の量を調節することが可能になる。
【００３０】
また、本実施態様のミスト冷房装置においては、圧縮気体取出流路４における一端側（上流端側）に気体用フィルター８を設けている。このため、圧縮気体供給源３から取り出す気体（空気）から埃等の異物を除去し、圧縮気体取出流路４を流れる気体（空気）を清浄にすることが可能となっている。圧縮気体取出流路４を流れる気体（空気）を清浄にすることによって、ミスト３０を清浄なものとするだけでなく、第二の弁１２やミスト噴出ノズル６に詰まりや劣化が生じにくくすることもできる。
【００３１】
６．  分岐路
分岐路５は、圧縮気体取出流路４から分岐され、圧縮気体取出流路４を流れる気体（空気）の一部を後述する熱分離ノズル５０に導入するためのものとなっている。分岐路５は、ゴムホース等、可撓性を有する素材で形成することもできるが、通常、剛性を有するパイプ（金属製パイプや樹脂製パイプ等）によって形成される。分岐路５の一端（上流端）は、圧縮気体取出流路４の中途部分に接続され、他端（下流端）側は、後述する熱分離ノズル５０の気体導入部５１に接続される。
【００３２】
本実施態様のミスト冷房装置においては、分岐路５に第三の弁１３を設けている。第一や第二の弁１１，１２と同様、第三の弁１３としては、開状態（分岐路５に気体が流れる状態）と閉状態（分岐路５に気体が流れない状態）とを二値的に切り替えるものを用いることもできるが、分岐路５を流れる気体（空気）の流量を連続的に調節できるものであることが好ましい。このような機能を有する弁としては、流量調整弁が挙げられる。これにより、熱分離ノズル５０の冷気噴出部５５から噴出される冷気３２の流量を調節することが可能になる。
【００３３】
７．  ミスト噴出ノズル
ミスト噴出ノズル６は、液体取出流路２を流れる液体（水）と圧縮気体取出流路４を流れる気体（空気）とを混合してミスト状とし、それにより生成されたミスト３０を噴出するものとなっている。ミスト噴出ノズル６から噴出されるミスト３０に触れると、瞬間的に濡れたように感じることがあるものの、水浸しになることはなく、速やかに乾いた状態となる。このミスト３０は、それが気化する際の吸熱作用（気化熱の吸収作用）で温度を低下させるだけでなく、適度な湿度を維持することも可能とする。工場等の屋内の湿度を適度に維持できれば、粉塵が空気中を舞いにくくすることもできる。
【００３４】
ミスト噴出ノズル６としては、液体と気体とを混合してミスト３０を噴出できるものであれば特に限定されない。従来のミスト冷房装置で採用されているものを使用することができる。本実施態様のミスト冷房装置においては、図１に示すように、液体取出流路２を流れる液体（水）と圧縮気体取出流路４を流れる気体（空気）は、ミスト噴出ノズル６よりも上流側で混合されるようになっているが、液体取出流路２の下流端と圧縮気体取出流路４の下流端とを独立してミスト噴出ノズル６に接続し、液体取出流路２を流れる液体（水）と圧縮気体取出流路４を流れる気体（空気）とがミスト噴出ノズル６で混合されるようにしてもよい。
【００３５】
８．  熱分離ノズル
熱分離ノズル５０は、圧縮気体供給源３から、圧縮気体取出流路４及び分岐路５を通じて導入された気体を、熱気３１と冷気３２とに分離し、熱気３１を後方に排出する一方、冷気３２を前方に噴出するものとなっている。既に述べたように、冷気３２は、ミスト３０に接触されてミスト３０を冷却するとともに、ミスト３０をミスト噴出ノズル６から前方に遠く離れた箇所まで飛ばす機能を有している。本発明のミスト冷房装置は、この熱分離ノズル５０を備えていることが最大の特徴となっている。
【００３６】
この熱分離ノズル５０についてより詳しく説明する。図２は、図１のミスト冷房装置における熱分離ノズル５０を、その中心線Ｌを含む平面で切断した状態を示した断面斜視図である。図３は、図１のミスト冷房装置における熱分離ノズル５０を、その中心線Ｌを含む平面で切断した状態を示した断面図である。熱分離ノズル５０は、図２及び図３に示すように、気体導入部５１と、螺旋流発生部５２と、気体高温化部５３と、熱気排出部５４と、冷気噴出部５５とを備えている。
【００３７】
以下、熱分離ノズル５０を構成する各部（気体導入部５１、螺旋流発生部５２、気体高温化部５３、熱気排出部５４及び冷気噴出部５５）について順に詳しく説明する。
【００３８】
８．１  気体導入部
気体導入部５１は、熱分離ノズル５０の内部（螺旋流発生部５２）に気体（空気）を導入するための部分となっている。この気体導入部５１は、上述した分岐路５（図１）に接続される。気体導入部５１は、図３における傾斜角度θで示されるように、熱分離ノズル５０の中心線Ｌに対して後方に傾斜した状態に設けられている。これにより、気体導入部５１から螺旋流発生部５２に気体が傾斜した向きで導入されるようになり、螺旋流発生部５２に螺旋状の気体の流れ（螺旋流）が発生しやすくすることができる。
【００３９】
気体導入部５１の傾斜角度θ（図３）は、特に限定されないが、小さすぎる（０°に近すぎる）と、気体導入部５１から螺旋流発生部５２に導入される気体の速度の中心線Ｌに平行な成分が大きくなりすぎて（中心線Ｌに垂直な成分が小さくなりすぎて）、螺旋流発生部５２に螺旋流が発生しにくくなるおそれがある。このため、気体導入部５１の傾斜角度θは、１０°以上とすることが好ましい。気体導入部５１の傾斜角度θは、２０°以上とすることが好ましく、３０°以上とすることがより好ましい。
【００４０】
一方、気体導入部５１の傾斜角度θが大きすぎる（９０°に近すぎる）と、気体導入部５１から螺旋流発生部５２に導入される気体の速度の中心線Ｌに平行な成分が小さくなりすぎて（中心線Ｌに垂直な成分が大きくなりすぎて）、螺旋流発生部５２に螺旋流が発生しにくくなるおそれがある。このため、気体導入部５１の傾斜角度θは、８０°以下とすることが好ましい。気体導入部５１の傾斜角度θは、７０°以下とすることが好ましく、６０°以下とすることがより好ましい。
【００４１】
ところで、図２に示した例では、管状の気体導入部５１が、螺旋流発生部５２における円筒状の内周面に対して交差する向きに設けられているが、この環状の気体導入部５１を、螺旋流発生部５２の円筒状の内周面に滑らかに接するように設けると、螺旋流発生部５２に螺旋流がさらに生じやすくすることができる。
【００４２】
８．２  螺旋流発生部
螺旋流発生部５２は、気体導入部５１から導入された気体の流れを螺旋状の流れ（螺旋流）へと変換するための部分となっている。既に述べたように、螺旋流発生部５２は、円筒状の内周面を有する部分（空洞部）となっている。本実施態様のミスト冷房装置において、剛性を有するパイプ（金属製パイプや樹脂製パイプ）を加工したものを螺旋流発生部５２として用いている。
【００４３】
螺旋流発生部５２の寸法は、冷房対象箇所の広さ等によっても異なり、特に限定されない。しかし、螺旋流発生部５２の長さ（熱分離ノズル５０の中心線Ｌに平行な方向の長さ。以下同じ。）は、通常、２０〜２００ｍｍの範囲とされ、好ましくは、３０〜１００ｍｍとされる。また、螺旋流発生部５２の直径（内径）は、通常、１０〜１００ｍｍとされ、好ましくは、２０〜５０ｍｍとされる。
【００４４】
螺旋流発生部５２には、複数の内向きフランジ部５６を設けている。この内向きフランジ部５６は、螺旋流発生部５２を形成するパイプの内側にワッシャを収容して固定すること等により設けることができる。このように、螺旋流発生部５２に内向きフランジ部５６を形成することによって、螺旋流発生部５２の周部に螺旋流がより生じやすくすることができる。内向きフランジ部５６の個数は、螺旋流発生部５２の長さ等によっても異なり、特に限定されないが、通常、１０〜２０ｍｍ毎に、計１〜１０個程度（好ましくは３〜６個程度）とされる。図２及び図３に示す例では、４個の内向きフランジ部５６を設けている。
【００４５】
螺旋流は、主に、螺旋流発生部５２の周部に近い箇所（円筒状の内周面に近い箇所）で発生する。螺旋流発生部５２で生じた螺旋流は、螺旋流発生部５２の内部における後向き壁面（上述した内向きフランジ部５６の後面等）に跳ね返される等して、螺旋流発生部５２の週部を概ね後方に移動する。螺旋流発生部５２の後方に移動してきた螺旋流（気体）は、前方に跳ね返されて、冷気３２となり（この気体が冷気３２となる理由については後述する。）、螺旋流発生部５２の中心部を前方に移動し、後述する冷気噴出部５５から前方に噴出される。
【００４６】
本実施態様のミスト冷房装置においては、螺旋流発生部５２の中心部に、熱分離ノズル５０の中心線Ｌに沿って冷気区画管５７を設けている。この冷気区画管５７によって、螺旋流発生部５２の周部付近を後方に移動する螺旋流と、螺旋流発生部５２の中心部を前方に移動する気体（冷気３２）とを区画できるようにしている。これにより、螺旋流発生部５２の中心部を後方に移動する冷気３２が、螺旋流発生部５２の周部付近を後方に移動する暖かい気体に接触しないようにし、冷気噴出部５５から噴出される冷気３２の温度を低く保つことが可能となっている。
【００４７】
８．３  気体高温化部
気体高温化部５３は、螺旋流発生部５２よりも容積が小さい小容積部分（熱分離ノズル５０の中心線Ｌに垂直な断面が螺旋流発生部５２よりも小さい部分）となっており、螺旋流発生部５２の後方に移動してきた気体（螺旋流）の圧力を高めて高温にする部分となっている。この気体高温化部５３は、螺旋流発生部５２と連続した状態で螺旋流発生部５２の後方に設けられる。
【００４８】
気体高温化部５３の断面積（Ｓ１とする。場所によって断面積が異なる場合は、その平均値。以下同じ。）は、螺旋流発生部５２の断面積（Ｓ２とする。）よりも小さければ、その寸法は、特に限定されないが、螺旋流発生部５２の断面積Ｓ２に対する断面積Ｓ１の比Ｓ１／Ｓ２が０．９以下となる範囲で設定することが好ましい。比Ｓ１／Ｓ２は、０．７以下であることがより好ましく、０．５以下であることがさらに好ましい。比Ｓ１／Ｓ２の下限は、特に限定されないが、比Ｓ１／Ｓ２が小さすぎると、気体高温化部５３に気体が導入されにくくなるおそれがある。このため、比Ｓ１／Ｓ２は、０．１以上の範囲で設定することが好ましい。
【００４９】
本実施態様のミスト冷房装置では、気体高温化部５３は、螺旋流発生部５２よりも直径（内径）の小さな円筒状に形成しているが、気体高温化部５３をテーパー状（螺旋流発生部５２側の直径が大きく、熱気排出部５４側の直径が小さいテーパー状）に形成してもよい。これにより、螺旋流発生部５２から気体高温化部５３に気体がスムーズに導入されるようにすることができると考えられる。気体高温化部５３の長さ（熱分離ノズル５０の中心線Ｌに平行な方向の長さ）は、特に限定されないが、通常、５〜５０ｍｍ程度、好ましくは、１０〜３０ｍｍ程度とされる。
【００５０】
８．４  熱気排出部
熱気排出部５４は、気体高温化部５３で高温になった気体（熱気３１）を後方に排出するための部分となっている。これにより、熱分離ノズル５０の内部から熱気３１を取り出すことができる。熱気排出部５４から後方に排出されることなく気体高温化部５３から前方に返されて螺旋流発生部５２の中心部を通って前方に移動する気体は、温度が低下した冷気３２となる。本実施態様のミスト冷房装置においては、熱気排出部５４と気体高温化部５３との間に第四の弁１４を設けており、この第四の弁１４を開状態としたときに気体高温化部５３から熱気３１が排出されるようにしている。
【００５１】
８．５  冷気噴出部
冷気噴出部５５は、熱気排出部５４から後方に排出されることなく気体高温化部５３から前方に返されて低温になり、螺旋流発生部５２の中心部を通って螺旋流発生部５２の前方に移動してきた冷気３２を前方に噴出するためのノズル状（細長い筒状）の部分となっている。冷気噴出部５５から噴出される冷気３２は、ミスト噴出ノズル６から噴出されるミスト３０よりも低温となっており、この冷気３２をミスト３０に接触させることにより、ミスト３０の温度を低下させることができる。
【００５２】
冷気噴出部５５の直径（内径）は、螺旋流発生部５２の直径（内径）よりも小さければ特に限定されない。しかし、冷気噴出部５５の内径を大きくしすぎる（螺旋流発生部５２の内径に近づけすぎる）と、螺旋流発生部５２の周部付近の螺旋流（温度が低下される前の気体）がそのまま冷気噴出部５５に入り込み、冷気噴出部５５から噴出される冷気３２の温度があまり下がらなくなるおそれがある。
【００５３】
このため、冷気噴出部５５の内径ｄ１は、螺旋流発生部５２の内径ｄ２に対する比ｄ１／ｄ２が０．５以下となる範囲で設定することが好ましい。比ｄ１／ｄ２は、０．４以下とすることがより好ましく、０．３以下とすることがさらに好ましい。比ｄ１／ｄ２の下限は、特に限定されないが、比ｄ１／ｄ２が小さすぎると、冷気噴出部５５を冷気３２が通りにくくなるおそれがある。このため、比ｄ１／ｄ２は、通常、０．１以上とされる。また、冷気噴出部５５の長さ（熱分離ノズル５０の中心線Ｌに平行な方向の長さ）も特に限定されないが、通常、５〜２０ｃｍの範囲とされ、好ましくは、１０〜１５ｃｍの範囲とされる。
【００５４】
９．  その他
ミスト噴出ノズル６からのミスト３０の噴出方向と、熱分離ノズル５０の冷気噴出部５５からの冷気３２の噴出方向は、平行にしても、ミスト３０や冷気３２は拡散するため、ミスト３０と冷気３２とが互いに接触し、ミスト３０を冷気３２で冷却することや、ミスト３０を冷気３２で飛ばすことができる。このため、ミスト３０の噴出方向と冷気３２の噴出方向は、平行としてもよいが、ミスト３０が冷気３２によってより冷却されやすくし、より遠くに飛ばされるようにするためには、非平行とすることが好ましい。
【００５５】
ただし、ミスト３０の噴出方向に対する冷気３２の噴出方向の角度は、冷房対象箇所の広さ等によっても異なる。このため、ミスト噴出ノズル６に対する熱分離ノズル５０の向き（冷気噴出部５５の向き）を調節可能とすることが好ましい。このような構造は、例えば、分岐路５の中途部分や、分岐路５と圧縮気体取出流路４との接続部分等に角度調節可能なヒンジ構造を設けること等によって実現することができる。
【００５６】
１０．  実験
本発明のミスト冷房装置の冷房効果を検証するため、図１に示すミスト冷房装置を、自社工場に設置し、室温を測定する実験を行った。ミスト冷房装置は、横幅が１５ｍで奥行が２０ｍで天井高が６０ｍの作業空間における床面から２ｍ程度の高さに２台を設置し、ミスト３０を略水平方向に噴出した。室温は、人が作業する高さ（床面から１．２ｍ程度の高さ）で測定した。
【００５７】
また、圧縮気体供給源３からは、５ｋｇ/ｃｍ２の圧力の空気を供給し、気体導入部５１（図３）を通じて螺旋流発生部５２に導入される空気の圧力も５ｋｇ/ｃｍ２となるようにした。熱分離ノズル５０は、気体導入部５１の傾斜角度θが約６０°、螺旋流発生部５２の長さが５５ｍｍ、螺旋流発生部５２の直径（内径）が４０ｍｍ、内向きフランジ部５６の内径が１６ｍｍ、気体高温化部５３の長さが２０ｍｍ、気体高温化部５３の直径（内径）が２０ｍｍ、冷気噴出部５５の長さが１２０ｍｍ、冷気噴出部５５の内径が９．４ｍｍのものを使用した。
【００５８】
すると、圧縮気体供給源３では、そのときの室温（４０℃）と同じ温度の空気を供給したにもかかわらず、熱分離ノズル５０の冷気噴出部５５からは、２２〜２４℃の冷気が噴出されていることが確認できた。本発明のミスト冷房装置をしばらく駆動し続けると、４０℃あった室温は、２８℃まで低下した。このことから、本発明のミスト冷房装置は、冷房対象箇所を効果的に冷房できるものであることが確認できた。
【００５９】
また、冷房時の熱分離ノズル５０を手で触ってみると、螺旋流発生部５２の前側部分はひんやりと冷たい状態となっているものの、気体高温化部５３や螺旋流発生部５２の後側部分は、手で掴むことができない程度に高温となっていることも確認できた。このことから、本発明の熱分離ノズル５０を用いると、圧縮空気を熱気３１と冷気３２とに効率的に分離できることも確認できた。
【００６０】
１１．  用途
本発明のミスト冷房装置は、冷房を行う必要がある各種用途で用いることができる。本発明のミスト冷房装置は、工場や倉庫等の建物の屋内の冷房を行う用途だけではなく、マラソン大会やイベント会場等において、屋外の冷房を行う用途でも好適に用いることができる。本発明のミスト冷房装置は、電力（圧縮気体供給源３を駆動する電力）と水さえあれば、使用できるため、様々な場所で使用することができる。また、本発明のミスト冷房装置は、シンプルな構造で故障等も生じにくいため、過酷な環境での使用にも適している。
【符号の説明】
【００６１】
１    液体供給源
２    液体取出流路
３    圧縮気体供給源
４    圧縮気体取出流路
５    分岐路
６    ミスト噴出ノズル
７    液体用フィルター
８    気体用フィルター
１１    第一の弁
１２    第二の弁
１３    第三の弁
１４    第四の弁
３０    ミスト
３１    熱気
３２    冷気
５０    熱分離ノズル
５１    気体導入部
５２    螺旋流発生部
５３    気体高温化部
５４    熱気排出部
５５    冷気噴出部
５６    内向きフランジ部
５７    冷気区画管
【図１】
2020159656.tif 000003
【図２】
2020159656.tif 000004
【図３】
2020159656.tif 000005