(57)【要約】【課題】水流路内の残留水を除去すること。【解決手段】噴霧装置が、ミストノズル９と、前記ミストノズル９に向かう水を流す水流路４０と、前記ミストノズル９に向かう空気を流す空気流路４１と、前記空気流路４１と前記水流路４０とを結び、前記空気流路４１から流入した空気を前記水流路４０へ流す連結流路４２と、前記空気流路４１を流れる空気と前記連結流路４２を流れる空気との間で熱交換を行う熱交換部３２と、前記連結流路４２の前記空気流路４１側の結合点と、前記熱交換部３２との間の前記空気流路４１に配置されており、前記空気流路４１を流れる空気を減圧する減圧部３４とを備えることにより、減圧部３４において低温低湿となった空気が、連結流路４２を流れる際に熱交換部３２において高温低湿となって水流路４０に流入し、水流路内の残留水を蒸発させる。【選択図】図１
2018130681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミストノズルと、
前記ミストノズルに向かう水を流す水流路と、
前記ミストノズルに向かう空気を流す空気流路と、
前記空気流路と前記水流路とを結び、前記空気流路から流入した空気を前記水流路へ流す連結流路と、
前記空気流路を流れる空気と前記連結流路を流れる空気との間で熱交換を行う熱交換部と、
前記連結流路の前記空気流路側の結合点と、前記熱交換部との間の前記空気流路に配置されており、前記空気流路を流れる空気を減圧する減圧部と、
を備える噴霧装置。
【請求項２】
前記水流路には、前記連結流路から流出した空気を流す少なくとも１つのバイパス流路と、前記水流路を流れた空気を排出する少なくとも１つの排気流路と、が設けられている、
請求項１に記載の噴霧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、霧を噴出して屋外空間を冷却する噴霧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。このような猛暑の暑熱対策として、ミストを噴出し、そのミストの気化熱冷却によって気体の乾球温度を低下させる噴霧装置が知られている。
【０００３】
噴霧装置は、稼働していないときは、内部に残った水（残留水）を除去する必要がある。残留水を除去する技術として、特許文献１に開示されている液だれ防止の技術を用いることが考えられる。
【０００４】
特許文献１には、図４に示すように、二流体ノズルからの噴霧を停止する際に、第１の電磁弁及び第２の電磁弁を閉止した状態で、加圧水供給系Ｗからの加圧純水ｗ及び圧縮空気供給系Ａからの圧縮空気ａの供給を停止すると共に、第３の電磁弁を開放し、加圧水供給系Ｗの配管内の加圧純水ｗをサイフォンの原理で引き込むことにより、二流体ミストノズルからの液だれを防止することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６００７２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、サイフォンの原理で水配管内の水を引き込もうとしても、水配管が長かったり、水配管が曲がっていたりする場合、引き込む位置から遠い部分や曲がっている部分に溜まった水を引き込めない。また、水タンクが存在する場合、水タンクの断面積は水配管の流路断面積よりも大きいため、水タンク内で空気流速が低下し、水を引き込めない。すなわち、上記の従来技術では、水流路内の残留水を十分に除去できないという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、水流路内の残留水を除去可能な噴霧装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明に係る噴霧装置は、ミストノズルと、前記ミストノズルに向かう水を流す水流路と、前記ミストノズルに向かう空気を流す空気流路と、前記空気流路と前記水流路とを結び、前記空気流路から流入した空気を前記水流路へ流す連結流路と、前記空気流路を流れる空気と前記連結流路を流れる空気との間で熱交換を行う熱交換部と、前記連結流路の前記空気流路側の結合点と、前記熱交換部との間の前記空気流路に配置されており、前記空気流路を流れる空気を減圧する減圧部とを備える。
【０００９】
上記構成によれば、減圧部において低温低湿となった空気が、連結流路を流れる際に熱交換部において高温低湿となって水流路に流入し、水流路内の残留水を蒸発させる。そして、その蒸発した残留水を含む空気が、ミストノズルから排出される。これにより、噴霧装置における水流路内の残留水を除去することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、噴霧装置における水流路内の残留水を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る噴霧装置の構成例を示す図
【図２】実施の形態１に係る空気条件を示す表
【図３】実施の形態２に係る噴霧装置の構成例を示す図
【図４】従来技術に係る液だれ防止を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、噴霧装置が、ミストノズルと、前記ミストノズルに向かう水を流す水流路と、前記ミストノズルに向かう空気を流す空気流路と、前記空気流路と前記水流路とを結び、前記空気流路から流入した空気を前記水流路へ流す連結流路と、前記空気流路を流れる空気と前記連結流路を流れる空気との間で熱交換を行う熱交換部と、前記連結流路の前記空気流路側の結合点と、前記熱交換部との間の前記空気流路に配置されており、前記空気流路を流れる空気を減圧する減圧部とを備えることにある。
【００１３】
この構成によれば、減圧部において低温低湿となった空気が、連結流路を流れる際に熱交換部において高温低湿となって水流路に流入し、水流路内の残留水を蒸発させる。そして、その蒸発した残留水を含む空気が、ミストノズルから排出される。これにより、噴霧装置における水流路内の残留水を除去することができる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明に係る前記水流路に、前記連結流路から流出した空気を流す少なくとも１つのバイパス流路と、前記水流路を流れた空気を排出する少なくとも１つの排気流路と、が設けられていることにある。
【００１５】
この構成によれば、連結流路を通って水流路に流入する高温低湿な空気が、水流路とバイパス流路とに分かれて流れるため、水流路内を通る空気の温度及び湿度が、その水流路内の全体においてほぼ均一となる。これにより、噴霧装置における流水路内の残留水を短時間で除去することができる。
【００１６】
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、これらの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１について説明する。
【００１８】
［噴霧装置の構成］
図１は、実施の形態１に係る噴霧装置の構成例を示す。図１において、噴霧装置１Ａは、圧縮部３１と、空気減圧部３４と、空気流路４１と、ポンプ３６と、水減圧部３７と、水流路４０と、第１の熱交換部３２と、第２の熱交換部３３と、ミストノズル９と、空気流路開閉部３５と、水流路開閉部３８と、連結流路開閉部３９と、連結流路４２とを備える。
【００１９】
圧縮部３１は、空気を圧縮して高温圧縮空気を生成し、空気流路４１へ供給する。空気流路４１は、最終的に、ミストノズル９に繋がっている。
【００２０】
空気流路開閉部３５は、空気流路４１のミストノズル９の手前に設けられており、空気流路４１からミストノズル９への空気の流入を開閉可能である。
【００２１】
ポンプ３６は、水を圧縮して高圧の水を生成し、水流路４０へ供給する。水流路４０は、最終的に、ミストノズル９に繋がっている。
【００２２】
水流路開閉部３８は、水流路４０のミストノズル９の手前に設けられており、水流路４０からミストノズル９への水の流入を開閉可能である。
【００２３】
連結流路４２は、空気流路４１と水流路４０とを結ぶ流路である。連結流路開閉部３９は、連結流路４２上に設けられており、当該連結流路４２を開閉可能である。
【００２４】
第１の熱交換部３２は、空気流路４１を流れる空気と連結流路４２を流れる空気との間で熱を交換させる装置である。
【００２５】
空気減圧部３４は、空気流路４１を流れる空気を減圧する装置であり、第１の熱交換部３２と連結流路４２の結合点との間に配置されている。
【００２６】
第２の熱交換部３３は、空気流路４１を流れる空気から熱を奪う（冷却する）装置であり、第１の熱交換部３２と空気減圧部３４との間に配置されている。空気を冷却させる媒体は、外気であっても良いし、水流路４０を流れる水であっても良い。なお、第２の熱交換部３３による冷却は、噴霧装置１Ａを構成する機器を高温から保護するために行っている。したがって、噴霧装置１Ａを構成する機器の耐熱性能が高い場合、第２の熱交換部３３は、設けられなくてもよい。
【００２７】
水減圧部３７は、水流路４０を流れる水を減圧する装置であり、ポンプ３６とミストノズル９との間に配置されている。
【００２８】
ミストノズル９は、水流路４０から流入した高圧の水を、空気流路４１から流入した高温圧縮空気によって粉砕してミストを噴出する。ミストノズル９は、例えば、二流体ミストノズルである。
【００２９】
［動作］
以上のように構成された噴霧装置１Ａの動作について、以下に説明する。
【００３０】
噴霧装置１Ａは、夏場の暑い時間帯（例えば９時〜１８時）は運転を行い、それ以外の時間帯は運転を停止する。又は、噴霧装置１Ａは、日毎の気象条件（気温、湿度、風速など）によって運転を行ったり、運転を停止したりする。
【００３１】
噴霧装置１Ａは、通常運転中、ミストを噴出する動作を行う。ミストの気化熱冷却によって被冷却空間を冷却し、外気温を下げるためである。これにより、例えば、夏場の暑い環境において、噴霧装置１Ａの周りにクールスポットが実現される。通常運転は、次のように行われる。なお、通常運転のとき、連結流路開閉部３９は閉じられ、水流路開閉部３８及び空気流路開閉部３５は開かれている。
【００３２】
圧縮部３１から供給され、空気流路４１を流れる圧縮空気は、第２の熱交換部３３において冷却され、空気減圧部３４において所望の圧力に減圧され、ミストノズル９に供給される。なお、連結流路開閉部３９が閉じられているので、第１の熱交換部３２における、空気流路４１を流れる空気に対する熱交換は行われない。
【００３３】
また、ポンプ３６から供給された高圧の水は、水減圧部３７において所定の圧力に減圧され、ミストノズル９に供給される。
【００３４】
ミストノズル９は、水流路４０から流入した高圧の水を空気流路４１から流入した圧縮空気によって粉砕してミストを生成し、被冷却空間に向かって噴出する。このミストは非常に微細（例えばミスト粒子径が１０〜５０μｍ）であるため、被冷却空間において蒸発し、気化熱冷却を行う。
【００３５】
噴霧装置１Ａは、運転を停止する直前、水流路４０内に残っている残留水を除去するための運転（「残留水除去運転」という）を行う。水流路４０内に残留水が残っていると、その残留水が劣化して、菌が繁殖したり、水流路４０を構成する機器が腐食したりする恐れがあるためである。残留水除去運転は、次のように行われる。なお、残留水除去運転のとき、連結流路開閉部３９及び水流路開閉部３８は開かれ、空気流路開閉部３５は閉じられている。
【００３６】
圧縮部３１から供給され空気流路４１を流れる空気は、連結流路開閉部３９が開かれ、空気流路開閉部３５が閉じられているので、連結流路４２へ流れ込む。したがって、空気流路４１を流れる空気は、第１の熱交換部３２において、連結流路４２を流れる空気と熱交換を行う。
【００３７】
連結流路４２へ流れ込んだ空気は、第２の熱交換部３３で冷却され、空気減圧部３４で減圧されているため、空気流路４１から第１の熱交換部３２へ流入する空気よりも低温である。よって、第１の熱交換部３２では、連結流路４２を流れる空気の温度が上がり、空気流路４１を流れる空気の温度が下がる。
【００３８】
連結流路４２は水流路４０に連結されているので、第１の熱交換部３２で温度が上がった空気は、水流路４０に流れ込む。そして、その水流路４０に流れ込んだ高温の空気が、その水流路４０内の残留水を蒸発させながら、ミストノズル９へ向かって流れる。これにより、水流路４０内の残留水が除去される。
【００３９】
図２は、実施の形態１における空気の状態変化の一例を示す。以下、上記構成における空気の温度と湿度と圧力の変化を、図２を参照しながら、さらに説明する。
【００４０】
ここで、飽和蒸気圧と空気減圧後の水蒸気圧の計算は、以下の式を用いて行う。
【００４１】
＜飽和水蒸気圧＞
Ｅ（ｔ）［ｋＰａ］＝０．６１１×１０＾（７．５×ｔ／（ｔ＋２７３．１５）
・・・Ｔｅｔｅｎｓの式
Ｅ（ｔ）：飽和水蒸気圧［ｋＰａ］
ｔ：空気温度［℃］
＜空気減圧時の水蒸気圧＞
Ｐｗ２［ｋＰａ］＝Ｐｗ１×Ｐ２／Ｐ１
Ｐｗ２：減圧後の水蒸気圧［ｋＰａ］
Ｐｗ１：減圧前の水蒸気圧［ｋＰａ］
Ｐ２  ：減圧後の空気圧力［ｋＰａ］
Ｐ１  ：減圧前の空気圧力［ｋＰａ］
【００４２】
圧縮部３１へ流入する空気の温度を３０℃、湿度を５０％、圧縮部３１の出口の空気温度を１００℃、圧力を０．６ＭＰａとする。
【００４３】
水流路４０へ流入する空気の温度は、残留水を蒸発させるためには、高温であるほど好ましい。しかし、水流路４０を構成する機器の耐熱温度を考慮すると、空気の温度は、５０℃程度が好ましい。空気圧力は、実運転条件を考慮すると、０．２５ＭＰａとなる。この空気圧力は、水流路４０の圧損を考慮しても十分にミストノズル９まで到達して外へ噴き出し可能な圧力である。
【００４４】
図２において、連結流路４２を流れる空気の温度は、第１の熱交換部３２の前後で３０℃から５０℃に変化する。つまり、２０℃上昇する。
【００４５】
空気の密度や比熱は、温度や圧力によって若干変化するが、これを一定と仮定すると、空気流路４１を流れる空気の温度も、第１の熱交換部３２の前後で２０℃変化する。よって、空気流路４１を流れる空気の温度は、第１の熱交換部３２の前後で１００℃から８０℃に変化する。
【００４６】
空気流路４１における第２の熱交換部３３から流出する空気の温度は、空気流路４１を構成する機器の耐熱温度を考慮して、４０℃とする。
【００４７】
以上の空気状態のもと、各部分における空気の湿度を計算すると、圧縮部３１の出口では１２％、空気流路４１における第１の熱交換部３２の出口では２６％、第２の熱交換部３３の出口では１００％、空気減圧部３４の出口では７２％、連結流路４２における第１の熱交換部３２の出口では２５％となる。
【００４８】
空気流路４１における第２の熱交換部３３の出口では、圧縮で露点温度が上昇している空気が露点以下に冷却されるため、圧縮空気中の水分がドレン水となって排出され、当該空気中の水分量が低下する。
【００４９】
その水分量が低下した空気が、空気減圧部３４において減圧され、露点が低下する。連結経路における第１の熱交換部３２には、このような空気が流入する。そして、このような空気が、第１の熱交換部３２において加熱され、例えば温度が５０℃、湿度が２５％の高温低湿の状態となって、水流路４０へ流入する。
【００５０】
このような高温低湿の空気が水流路４０を流れることにより、水流路４０内の残留水が蒸発し、ミストノズル９から排出される。すなわち、水流路４０内の残留水を除去することができる。
【００５１】
なお、上述では、、圧縮部３１に流入する空気の状態を、温度３０℃、湿度５０％としたが、湿度が比較的高い場合であっても同様の効果を得ることができる。
【００５２】
例えば、圧縮部３１に流入する空気の湿度が７０％〜８０％と比較的高くても、第２の熱交換部３３から流出する高圧で露点の高い空気は、４０℃に冷却されて飽和水蒸気圧が低下するため、湿度が１００％となる。よって、圧縮部３１から流出される空気は、上述同様、高温低湿の状態となる。
【００５３】
なお、水流路４０内の蒸発した残留水を含む空気の排気先は、ミストノズル９に限られない。例えば、水流路４０に所定の排気流路を設け、そこから排気されてもよい。
【００５４】
また、水流路４０内の残留水がほぼ蒸発するまでの時間は流路長などの違いによって異なるため、残留水除去運転の時間は、噴霧装置ごとに異なる時間に設定されてよい。
【００５５】
また、上述では、機器の耐熱性を考慮して第２の熱交換部３３において空気を冷却し、水流路４０に流入させる空気の温度を５０℃としているが、機器の耐熱性能が十分に高い場合は、水流路４０に流入させる空気の温度をさらに高くしてもよい。これにより、より短時間で残留水が蒸発するので、残留水除去運転の時間を短縮することができる。よって、圧縮部３１の運転時間を短縮することができ、その結果、消費電力量を低減することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と同じ構成要素については、同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００５７】
［噴霧装置の構成］
図３は、実施の形態２に係る噴霧装置１Ｂの構成例を示す。図３において、噴霧装置１Ｂは、圧縮部３１と、空気減圧部３４と、空気流路４１と、ポンプ３６と、水減圧部３７と、水流路４０と、第１の熱交換部３２と、第２の熱交換部３３と、ミストノズル９と、空気流路開閉部３５と、水流路開閉部３８と、連結流路開閉部３９と、連結流路４２と、バイパス流路４３と、排気流路４４と、排気流路開閉部４５とを備える。
【００５８】
バイパス流路４３は、水流路４０の途中から分岐して、また水流路４０に結合するように設けられる。バイパス流路４３は、ポンプ３６や水減圧部３７などの機器を迂回するように設けられる。ただし、バイパス流路４３は、どのように設けられても良いし、幾つ設けられてもよい。
【００５９】
排気流路４４は、水流路４０の途中に設けられている。排気流路４４は、バイパス流路４３が設けられている水流路４０の区間に設けられる。ただし、排気流路４４は、どのように設けられてもよいし、幾つ設けられてもよい。
【００６０】
排気流路開閉部４５は、排気流路４４上に設けられており、当該排気流路４４を開閉可能である。
【００６１】
［動作］
以上のように構成された噴霧装置１Ｂの残留水除去運転について、以下に説明する。
【００６２】
残留水除去運転のとき、連結流路開閉部３９、水流路開閉部３８及び排気流路開閉部４５は開かれ、空気流路開閉部３５は閉じられている。
【００６３】
実施の形態１の場合と同様、連結流路４２を通って高温の空気が水流路４０に流れ込む。
【００６４】
水流路４０に流れ込んだ高温の空気は、排気流路開閉部４５が開いているので、ミストノズル９からだけでなく、排気流路４４からも排出される。また、水流路４０の流れ込んだ高温の空気は、水流路４０だけでなく、バイパス流路４３にも流れる。
【００６５】
例えば、バイパス流路４３が設けられている水流路４０の区間に残留水が存在する場合、その水流路４０の区間を流れる高温の空気は、その残留水が蒸発するために湿度が高くなるが、その空気の少なくとも一部は、排気流路４４から排出される。
【００６６】
また、その水流路４０の区間に流入する前の低湿度の空気の少なくとも一部は、その残留水が存在している水流路４０の区間を通らず、バイパス流路４３を通って、下流の水流路４０へ流入する。
【００６７】
このようにして、水流路４０内を通る空気の温度及び湿度が、その水流路４０内の全体においてほぼ均一になる。すなわち、水流路４０の下流に行くほど水流路４０を流れる空気の湿度が高くなることを、抑制することができる。よって、水流路４０内の特定の場所（例えば水流路４０の下流）に残留水が残ることが生じにくくなる。
【００６８】
また、水流路４０内に分布している残留水を比較的短時間で蒸発させることができるので、残留水除去運転の時間を短縮することができる。よって、圧縮部３１の運転時間を短縮することができ、その結果、消費電力量を低減することができる。
【００６９】
上述した実施の形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲を実施の形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、ミストを屋外空間に噴き出して屋外空間を冷却する冷却装置、又は、工場などの屋内や半導体製造に用いられるクリーンルームを冷却する冷却装置に用いるのに好適である。
【符号の説明】
【００７１】
１Ａ、１Ｂ  噴霧装置
９  ミストノズル
３１  圧縮部
３２  第１の熱交換部
３３  第２の熱交換部
３４  空気減圧部
３６  ポンプ
３７  水減圧部
３９  連結流路開閉部
４０  水流路
４１  空気流路
４２  連結流路
【図１】
2018130681.tif 000003
【図２】
2018130681.tif 000004
【図３】
2018130681.tif 000005
【図４】
2018130681.tif 000006