(57)【要約】【課題】凝縮水が空気経路に溜まり流路を塞いでしまうこと。【解決手段】空気で水を粉砕してミストを噴霧する噴霧ノズル１と、噴霧ノズル１に圧縮空気を送るエアコンプレッサ２と、圧力タンク３と、エアコンプレッサ２と圧力タンク３を接続し、内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度以下となるような経路で構成された第一の空気経路４と、圧力タンク３と噴霧ノズル１を接続する第二の空気経路５と、第一の空気経路４上に設けられ、内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度以下となるような経路で構成された空気を冷却する冷却器６と、第二の空気経路５上に設けられ、噴霧ノズル１に供給する空気の量を調整する流体制御装置７と、噴霧ノズル１に水を供給し、供給水量を調整することができる水駆動系８とを設けた。【選択図】図１
2019120463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気で水を粉砕してミストを噴霧する噴霧ノズルと、
前記噴霧ノズルに圧縮空気を送るエアコンプレッサと、
前記エアコンプレッサで圧縮した空気を貯める圧力タンクと、
前記エアコンプレッサと前記圧力タンクを接続し、内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度以下となるような経路で構成された第一の空気経路と、
前記圧力タンクと前記噴霧ノズルを接続する第二の空気経路と、
前記第一の空気経路上に設けられ、内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度以下となるような経路で構成された空気を冷却する冷却器と、
前記第二の空気経路上に設けられ、前記噴霧ノズルに供給する空気の量を調整する流体制御装置と、
前記噴霧ノズルに水を供給し、供給水量を調整することができる水駆動系と、
前記噴霧ノズルと前記水駆動系を接続する水経路と、
を備えた冷却装置。
【請求項２】
吸気口と排気口を設けた筐体と、
前記噴霧ノズルを除く冷却装置が前記筐体内に設置され、
前記吸気口の近傍に前記水駆動系が配置された、
請求項１に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は噴霧ノズルを備えた冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷却装置は、水を高圧の空気で粉砕する二流体噴霧ノズルを用いて、微細なミストを噴霧している（例えば特許文献１）。
【０００３】
図３は、特許文献１に記載された従来の冷却装置を示すものである。従来の冷却装置は、図３に示すように、微細なミストを噴霧する多数の噴霧ノズル１０１と、噴霧ノズル１０１に高圧の空気を供給する空気経路１０２と、噴霧ノズル１０１に水を供給する水経路１０３と、噴霧ノズル１０１に送る空気の供給を入り切りする空気流体制御装置１０４と、噴霧ノズル１０１に送る水の供給を入り切りする水流体制御装置１０５と、水流体制御装置１０５と水供給源１０７の間の経路に設けられた、供給する水の量を調整する比例制御弁１０８と、噴霧ノズル１０１に送る高圧の空気を生成する空気供給源１０６と、噴霧ノズル１０１に送る水を生成する水供給源１０７を有する。
【０００４】
これにより、ノズル供給する水量を一つの比例制御弁１０８で制御することで、高精度かつ安価に噴霧量の調整を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２０８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の構成において、空気供給源１０６にエアコンプレッサを用いて屋外で使用する場合、雨や風等の外乱による機器の故障を防ぐために空気供給源１０６及び空気流体制御装置１０４、水供給源１０７、水流体制御装置１０５は筐体に収められ路上に設置される。
【０００７】
このため、噴霧したミストが混合された空気や、ミストが蒸発したことで湿度が高くなった空気が自然風等の外乱によって筐体の周囲環境に流れる状況では、高湿空気を吸い込むことになり、空気供給源１０６のエアコンプレッサが高湿空気を圧縮することになるので、空気および水の流体制御装置を高温高圧の空気から保護することを目的として空気圧縮後に冷却を行った場合、凝縮水が多量に発生しＵ字管等の内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度より大きい、すなわち、内部流体が上方に進行する経路において凝縮水が溜まり流路を塞いでしまう課題が生じていた。
【０００８】
これにより起動時に空気圧縮が生じ負荷が増加することで発生するエアコンプレッサの不具合や、流路が縮小され経路圧損の増加によるエアコンプレッサの消費電力増加等の問題が生じる可能性がある。
【０００９】
本発明は、従来の課題を解決するもので、空気圧縮後の空気経路に内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度より大きい、すなわち、内部流体が上方に進行する経路をなくし、凝縮水の空気経路の流路の塞ぎを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来の課題を解決するために、本発明の冷却装置は、空気で水を粉砕してミストを噴霧
する噴霧ノズルと、噴霧ノズルに圧縮空気を送るエアコンプレッサと、エアコンプレッサで圧縮した空気を貯める圧力タンクと、エアコンプレッサと圧力タンクを接続し、内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度以下となるような経路で構成された第一の空気経路と、圧力タンクと噴霧ノズルを接続する第二の空気経路と、第一の空気経路上に設けられ、内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度以下となるような経路で構成された空気を冷却する冷却器と、第二の空気経路上に設けられ、噴霧ノズルに供給する空気の量を調整する流体制御装置と、噴霧ノズルに水を供給し、供給水量を調整することができる水駆動系と、噴霧ノズルと水駆動系を接続する水経路を備えている。
【００１１】
これにより、高湿の空気はエアコンプレッサに供給され、圧縮後に冷却器に流入する。圧縮後の空気の露点温度が空気経路周辺の空気温度よりも低いため、冷却器に流入するまでの間に外気と熱交換を行い経路上に凝縮水が発生するが、エアコンプレッサ吐出口よりも冷却器入口が相対的に低い位置か同じ位置にあり、かつ経路上に内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度より大きい、すなわち、内部流体が上方に進行する経路がないため凝縮水は経路上に溜まらず冷却器に流入する。冷却器に流入した高温、高湿の空気は冷却され、凝縮水を含む低温の空気となり冷却器から流出する。その後、冷却器から圧力タンクまでの経路では冷却器出口よりも圧力タンク入口が相対的に低い位置あるいは同じ高さに位置し、かつ経路上に内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度より大きい、すなわち、内部流体が上方に進行する経路が生じないため凝縮水が経路に溜まることなく圧力タンクに流入する。圧力タンクに流入した凝縮水を含む低温の空気は凝縮水が圧力タンク底部に下部に溜まり空気から分離される。凝縮水が分離した低温の空気は流体制御装置を通り噴霧ノズルに供給される。
【００１２】
また、本発明の冷却装置は、冷却装置が筐体内に設置され、筐体には吸気口と排気口が設けられており、吸気口の近傍には水駆動系を配置している。
【００１３】
これにより、特に環境温度が高く、筐体に流入する空気の湿球温度が水駆動系の水配管を流れる水温よりも高い場合において水駆動系を吸気口に最も近い位置に配置することで高湿の空気が流入した場合、低温の水が通る水配管を通ったときに配管表面で結露が生じ空気の湿度を下げることになり、結果としてエアコンプレッサが吸込む空気の湿度が下がる。これにより配管経路内部の凝縮水の発生量は減少する。
【発明の効果】
【００１４】
凝縮水が圧力タンクに流れるようになり凝縮水による空気経路の流路の塞ぎを防止することができる。
【００１５】
これにより、凝縮水の経路の塞ぎで起動時に空気圧縮が生じ負荷が増加することにより、エアコンプレッサが起動しないことを防止できる。また、凝縮水が空気流路を塞ぐことによって生じる経路圧損の増加を抑え、噴霧に必要な空気圧力を低くすることができ、コンプレッサの消費電力を低下させることができる。
【００１６】
また、凝縮水が空気経路の空気と同じ流速で流れ、折り曲げ部に衝突することによって生じる配管内部の潰食を防ぐことができる。
【００１７】
また、凝縮水が経路上に長期間溜まり、レジオネラ菌等の人体に重大な被害を及ぼす雑菌が発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における冷却装置を示す図。
【図２】本発明の実施の形態２における冷却装置を示す図。
【図３】特許文献１に記載された従来の冷却装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
第１の発明は、空気で水を粉砕してミストを噴霧する噴霧ノズルと、噴霧ノズルに圧縮空気を送るエアコンプレッサと、エアコンプレッサで圧縮した空気を貯める圧力タンクと、エアコンプレッサと圧力タンクを接続し、内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が必ず９０度以下となるような経路で構成された第一の空気経路と、圧力タンクと噴霧ノズルを接続する第二の空気経路と、第一の空気経路上に設けられ、内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が必ず９０度以下となるような経路で構成された空気を冷却する冷却器と、第二の空気経路上に設けられ、噴霧ノズルに供給する空気の量を調整する流体制御装置と、噴霧ノズルに水を供給し、供給水量を調整することができる水駆動系と、噴霧ノズルと前記水駆動系を接続する水経路とを備えた冷却装置である。
【００２０】
これにより、高湿の空気がエアコンプレッサに供給され圧縮後，冷却器に流入する。冷却器に流入するまでの間に外気と熱交換を行い経路上に凝縮水が発生するが、エアコンプレッサ吐出口よりも冷却器入口が相対的に低い位置か同じ位置にあり、かつ経路上に内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度より大きい、すなわち、内部流体が上方に進行する経路がないため凝縮水は経路上に溜まらず冷却器に流入する。
【００２１】
冷却器に流入した高温、高湿の空気は冷却され、凝縮水を含む低温の空気となり冷却器出口から流出する。その後、冷却器から圧力タンクまでの経路では冷却器出口よりも圧力タンク入口が相対的に低い位置あるいは同じ高さに位置しかつ経路上に内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度より大きい、すなわち、内部流体が上方に進行する経路が生じないため凝縮水が経路に溜まることなく圧力タンクに流入する。圧力タンクに流入した凝縮水を含む低温の空気は凝縮水が圧力タンク底部に下部に溜まり空気から分離される。
【００２２】
凝縮水が分離した低温の空気は流体制御装置を通り噴霧ノズルに供給される。
【００２３】
よって、凝縮水が圧力タンクに流れるようになり凝縮水による空気経路の流路の塞ぎを防止することができる。
【００２４】
これにより、エアコンプレッサ再起動時に必要な起動トルクに経路の塞ぎによって生じる経路内の空気圧縮に起因した圧縮仕事が付加されることを防ぎ、再起動時の必要トルクがエアコンプレッサを駆動するモーターの起動時の許容トルクを上回り、エアコンプレッサが駆動しないことを防止できる。
【００２５】
また、凝縮水が空気流路を塞ぐことによって生じる経路圧損の増加を抑え、噴霧に必要な空気圧力を低くすることができ、コンプレッサの消費電力を低下させることができる。
【００２６】
また、凝縮水が空気経路の空気と同じ流速で流れ、折り曲げ部に衝突することによって生じる配管内部の潰食を防ぐことができる。
【００２７】
また、凝縮水が経路上に長期間溜まり、レジオネラ菌等の人体に重大な被害を及ぼす雑菌が発生することを防止できる。
【００２８】
第二の発明は、特に第一の発明の冷却装置の噴霧ノズルを除く部分を、吸気口と排気口を設けた筐体に搭載し、吸気口の近傍に水駆動系を配置することで、高湿の空気が流入した場合、低温の水が通る水配管を通ったときに配管表面で結露が生じ空気の湿度を下げることになり、結果としてエアコンプレッサが吸込む空気の湿度が下がる。
【００２９】
よって環境温度が高く、筐体に流入する空気の湿球温度が水駆動系の水配管を流れる水温よりも高い場合において、凝縮水が空気経路上に留まることを防ぎ、凝縮水による空気経路の流路の塞ぎを防止することができる。
【００３０】
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。
（実施の形態１）
図１を参照しながら、本発明の第１の実施の形態における冷却装置について説明する。
【００３１】
図１は本発明の第１の実施の形態における冷却装置を示すものである。
【００３２】
図１において、第一の実施の形態の冷却装置は、空気で水を粉砕してミストを噴霧する噴霧ノズル１と、噴霧ノズル１に圧縮空気を送るエアコンプレッサ２と、エアコンプレッサ２で圧縮した空気を貯める圧力タンク３と、エアコンプレッサ２と圧力タンク３を接続し、内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が必ず９０度以下となるような経路で構成された第一の空気経路４と、圧力タンク３と噴霧ノズル１を接続する第二の空気経路５と、第一の空気経路４上に設けられ、内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が必ず９０度以下となるような経路で構成された空気を冷却する冷却器６と、第二の空気経路５上に設けられ、噴霧ノズル１に供給する空気の量を調整する流体制御装置７と、噴霧ノズル１に水を供給し、供給水量を調整することができる水駆動系８と、噴霧ノズル１と水駆動系８を接続する水経路９で構成されている。
【００３３】
以上のように構成された冷却装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００３４】
高湿の空気はエアコンプレッサ２に供給され圧縮後，冷却器６に流入する。冷却器６に流入するまでの間に外気と熱交換を行い経路上に凝縮水が発生するが、エアコンプレッサ２の吐出口よりも冷却器６の入口が相対的に低い位置か同じ位置にあり、かつ経路上に内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度より大きい、すなわち、内部流体が上方に進行する経路がないため凝縮水は経路上に溜まらず冷却器６に流入する。
【００３５】
冷却器６に流入した高温、高湿の空気は冷却され、凝縮水を含む低温の空気となり冷却器６の出口から流出する。その後、冷却器６から圧力タンク３までの経路では冷却器６の出口よりも圧力タンク３の入口が相対的に低い位置あるいは同じ高さに位置しかつ経路上に内部流体の進行方向と鉛直下方方向のなす角が９０度より大きい、すなわち、内部流体が上方に進行する経路が生じないため凝縮水が経路に溜まることなく圧力タンク３に流入する。圧力タンク３に流入した凝縮水を含む低温の空気は凝縮水が圧力タンク３の底部に下部に溜まり空気から分離される。凝縮水が分離した低温の空気は流体制御装置７を通り噴霧ノズル１に供給される。
【００３６】
よって、凝縮水が圧力タンク３に流れるようになり凝縮水による第一の空気経路４の流路の塞ぎを防止することができる。
【００３７】
これにより、エアコンプレッサ２再起動時に必要な起動トルクに経路の塞ぎによって生じる経路内の空気圧縮に起因した圧縮仕事が付加されることを防ぎ、再起動時の必要トルクがエアコンプレッサ２を駆動するモーターの起動時の許容トルクを上回り、エアコンプレッサ２が駆動しないことを防止できる。
【００３８】
また、凝縮水が空気流路を塞ぐことによって生じる経路圧損の増加を抑え、噴霧に必要な空気圧力を低くすることができ、コンプレッサの消費電力を低下させることができる。
【００３９】
また、凝縮水が空気経路の空気と同じ流速で流れ、折り曲げ部に衝突することによって生じる配管内部の潰食を防ぐことができる。
【００４０】
また、凝縮水が経路上に長期間溜まり、レジオネラ菌等の人体に重大な被害を及ぼす雑菌が発生することを防止できる。
【００４１】
尚、冷却器６を水によって空気を冷却する二重管熱交換器を用いることで、噴霧ノズル１に供給する水を冷却に利用できる。また、噴霧ノズル１に供給する水は、高温であるほど噴霧後に蒸発しやすくなるため、気中に噴霧された際の空気の温度低下量が大きくなり、冷却効果が増大する。
【００４２】
尚、第一の空気経路４の管径は太いほうが望ましい。管径を太くすることで凝縮した水が経路を塞ぎにくくなり、経路が塞がる際に生じる経路圧損の増加によるエアコンプレッサの性能低下および、凝縮水が経路内を通る空気の流速と同じ速度で経路内を流れ折れ曲がり区間に衝突することで生じる管の潰食を防止することができる。
【００４３】
尚、圧縮空気の生成にコンデンサ誘導型のモーターを用いたコンプレッサを使用した場合は、起動時の許容トルクが小さいため、本冷却装置の構成に加えて、第一の空気経路４の冷却器６の下流から分岐させた開放弁を有する排気経路を設け、起動時に一定時間開放弁を開放して駆動することが望ましい。
（実施の形態２）
実施の形態２の冷却装置は、図２のように、特に実施の形態１の冷却装置のエアコンプレッサ２と、圧力タンク３、第一の空気経路４、第二の空気経路５、冷却器６、流体制御装置７、水駆動系８、水経路９を、吸気口１１と排気口１２を設けた筐体１０に搭載し、吸気口１１の近傍に水駆動系８を配置することで、高湿の空気が流入した場合、低温の水が通る水駆動系８の水配管を通ったときに配管表面で結露が生じ空気の湿度を下げ、エアコンプレッサ２が吸込む空気の湿度を下げている。
【００４４】
よって環境温度が高く、筐体１０に流入する空気の湿球温度が水駆動系８の水配管を流れる水温よりも高い場合において、凝縮水が空気経路上に留まることを防ぎ、凝縮水による空気経路の流路の塞ぎを防止することができる。
【００４５】
尚、吸気口１１は筐体１０の側面下部に設け、排気口１２は筐体１０の側面上部に設けることが望ましい。
【００４６】
これにより、熱気が上昇する特性に反することなく流路を形成でき、筐体１０内部の滞留を防止し効率的に熱を排気することができる。
【００４７】
尚、流体制御装置７及びエアコンプレッサ２は、筐体１０内の水駆動系８の上部に配置されることが望ましい。
【００４８】
これにより、水駆動系８から水漏れが生じても水駆動系８の下部は筐体１０の下部以外設けられていないため、水濡れによって故障する流体制御装置７やエアコンプレッサ２に水がかからず機器故障のリスクを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる構成は、空気経路の凝縮水による流路の塞ぎを防止することが可能となるので、圧縮空気で駆動するアクチュエータを使用する工場等の環境における空気供給系の消費電力低減の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  噴霧ノズル
２  エアコンプレッサ
３  圧力タンク
４  第一の空気経路
５  第二の空気経路
６  冷却器
７  流体制御装置
８  水駆動系
９  水経路
１０  筐体
１１  吸気口
１２  排気口
１０１  噴霧ノズル
１０２  空気経路
１０３  水経路
１０４  空気流体制御装置
１０５  水流体制御装置
１０６  空気供給源
１０７  水供給源
１０８  比例制御弁
【図１】
2019120463.tif 000003
【図２】
2019120463.tif 000004
【図３】
2019120463.tif 000005