(57)【要約】【課題】散水にかかるエネルギーを削減できる散水システム等を提供する。【解決手段】空冷チラー５０の周辺に、温度計３１および風向計３３と、複数の散水ノズル６０（６０ａ〜６０ｆ）を設置する。制御部４０は、温度計３１および風向計３３からのデータを得て、温度データが所定の温度を超えた場合、風向データを方角データに変換し、方角データに応じて電磁弁２０を制御し、空冷チラー５０の風上側の散水領域に、該散水領域に対応する散水ノズル６０から散水を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空冷式熱交換器に適用される散水システムであって、
散水ノズルと、
風向計測装置と、
前記風向計測装置により計測された風向に応じて、前記空冷式熱交換器の風上側の領域に前記散水ノズルから散水を行うように制御する制御部と、
を有することを特徴とする散水システム。
【請求項２】
前記散水ノズルが前記空冷式熱交換器を取り囲むように複数設けられ、
前記制御部は、複数の前記散水ノズルのうち、前記風向に応じた前記散水ノズルから、前記空冷式熱交換器の風上側の領域に散水を行うように制御することを特徴とする請求項１記載の散水システム。
【請求項３】
温度計測装置を更に有し、
前記制御部は、前記温度計測装置により計測された温度が所定の温度よりも高い場合に、散水を行うように制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の散水システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記空冷式熱交換器が稼働していることが検出される場合に、散水を行うように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の散水システム。
【請求項５】
空冷式熱交換器に適用される散水方法であって、
風向計測装置により風向を計測する風向計測ステップと、
制御部により、前記風向計測ステップで計測された風向に応じて、前記空冷式熱交換器の風上側の領域に散水ノズルから散水を行うように制御する散水制御ステップと、
を有することを特徴とする散水方法。
【請求項６】
前記散水ノズルが前記空冷式熱交換器を取り囲むように複数設けられ、
前記散水制御ステップでは、複数の前記散水ノズルのうち、前記風向に応じた前記散水ノズルから、前記空冷式熱交換器の風上側の領域に散水を行うように制御することを特徴とする請求項５記載の散水方法。
【請求項７】
温度計測装置により温度を計測する温度計測ステップを更に有し、
前記制御部は、前記温度計測ステップで計測された温度が所定の温度よりも高い場合に、前記散水制御ステップで散水を行うように制御することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の散水方法。
【請求項８】
前記制御部は、前記空冷式熱交換器が稼働していることが検出される場合に、前記散水制御ステップで散水を行うように制御することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の散水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、散水システム、散水方法に関する。より詳しくは、空冷式熱交換器に適用される散水システム、散水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空冷式の熱交換器の一種である空冷チラーは、周囲から外気を取り込んで、外気と冷媒の熱交換により水を冷却する冷凍機である。空冷チラーは、例えば、印刷工場等において印刷機に用いる冷却水の冷却に用いられる。
【０００３】
空冷チラーは、取り込む外気の温度が低いと熱効率が向上するが、夏季等に外気の温度が上昇すると熱効率が低下し、消費電力が増大する。これを防ぐための方法として、空冷チラーへの散水を行うことが知られている。
【０００４】
特許文献１には、空冷式の熱交換器である室外機の周囲を循環する給水ラインを設けて、室外機に対して散水し、これを冷却する方法について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４３１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、夏季等に工場等でヒートアイランド現象が発生すると、工場敷地内のコンクリート表面が５０℃程度まで上昇し、それ以外の箇所、例えば敷地中心部より３℃程度高くなることがある。
【０００７】
そして、ヒートアイランド現象のように広範囲で温度が上昇した場合では、空冷チラーの熱効率向上のために散水を行う際、水や電気等のエネルギーを必要以上に消費するケースが考えられる。
例えば、空冷チラーは周囲の外気を取り込んで熱交換を行うが、この際、風上側の外気が主に取り込まれる。従って、風下側への散水を行ってもそれほど効果がなく、このような場合には散水の際にエネルギーを無駄に消費していることになる。
【０００８】
従来の散水方法は、熱交換器に対し散水を行いこれを冷却するものであるが、このように広範囲に温度が上昇した場合に、効率よく散水を行い熱交換器の熱効率を向上させるものではなかった。
【０００９】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、散水にかかるエネルギーを削減できる散水システム等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】
【００１０】
前述した目的を達するために第１の発明は、空冷式熱交換器に適用される散水システムであって、散水ノズルと、風向計測装置と、前記風向計測装置により計測された風向に応じて、前記空冷式熱交換器の風上側の領域に前記散水ノズルから散水を行うように制御する制御部と、を有することを特徴とする散水システムである。
【００１１】
かかる構成により、風向に応じて、空冷チラーなどの空冷式熱交換器の風上側の領域に散水が行われるので、空冷式熱交換器が主に取り込む風上側の外気のみ、温度を低下させることが可能になり、散水に使用するエネルギーを削減しつつ、空冷式熱交換器の熱効率を向上させることができる。また、空冷式熱交換器の周辺で主に散水を行い、空冷式熱交換器が取り込む外気の温度を低下させるので、ヒートアイランド現象のように広範囲に温度が上昇した場合に、効果的に空冷式熱交換器の熱効率を向上させることができる。
【００１２】
また、前記散水ノズルが前記空冷式熱交換器を取り囲むように複数設けられ、前記制御部は、複数の前記散水ノズルのうち、前記風向に応じた前記散水ノズルから、前記空冷式熱交換器の風上側の領域に散水を行うように制御することが望ましい。
かかる構成により、複数の散水ノズルを設置することで、空冷式熱交換器の周辺の大規模な範囲で散水の制御が行えるようになり、ヒートアイランド現象のように、広範囲で気温が上昇するケースに特に適したものとなる。
【００１３】
また、第１の発明の散水システムは、温度計測装置を更に有し、前記制御部は、前記温度計測装置により計測された温度が所定の温度よりも高い場合に、散水を行うように制御することが好ましい。
これにより、外気の温度が所定の温度より高い場合にのみ散水を行い、散水に使用するエネルギーを削減しつつ、効果的に空冷式熱交換器の熱効率を向上させることができる。
【００１４】
また、前記制御部は、前記空冷式熱交換器が稼働していることが検出される場合に、散水を行うように制御するようにしてもよい。
これにより、空冷式熱交換器が稼働している場合にのみ散水を行い、散水に使用するエネルギーを削減することができる。
【００１５】
第２の発明は、空冷式熱交換器に適用される散水方法であって、風向計測装置により風向を計測する風向計測ステップと、制御部により、前記風向計測ステップで計測された風向に応じて、前記空冷式熱交換器の風上側の領域に散水ノズルから散水を行うように制御する散水制御ステップと、を有することを特徴とする散水方法である。
【００１６】
前記散水ノズルが前記空冷式熱交換器を取り囲むように複数設けられ、前記散水制御ステップでは、複数の前記散水ノズルのうち、前記風向に応じた前記散水ノズルから、前記空冷式熱交換器の風上側の領域に散水を行うように制御することが望ましい。
また、第２の発明の散水方法は、温度計測装置により温度を計測する温度計測ステップを更に有し、前記制御部は、前記温度計測ステップで計測された温度が所定の温度よりも高い場合に、前記散水制御ステップで散水を行うように制御することが望ましい。
さらに、前記制御部は、前記空冷式熱交換器が稼働していることが検出される場合に、前記散水制御ステップで散水を行うように制御するようにしてもよい。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明の散水システムにおける散水方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、散水にかかるエネルギーを削減できる散水システム等を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る散水システム１の概略構成図
【図２】散水システム１の処理の流れを示すフローチャート
【図３】散水システム１による散水を説明する図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る散水システム１ａの概略構成図
【図５】散水システム１ａによる散水を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
［第１の実施形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る散水システム１について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る散水システム１の概略構成図である。
【００２２】
本実施形態の散水システム１は、散水を行うことにより、空冷チラー５０が取り込む外気の温度を低下させ、空冷チラー５０の熱効率を向上するものである。
空冷チラー５０は、空冷式（空気冷却式）の熱交換器であり、例えば、印刷工場等の印刷機等で使用される冷却水を外気と冷媒の熱交換により冷却する。
【００２３】
図に示すように、この散水システム１は、給水部１０、電磁弁２０、温度計３１、風向計３３、制御部４０、複数の散水ノズル６０（６０ａ〜６０ｆ）、流路７０、７５（７５ａ〜７５ｆ）等で構成される。
【００２４】
給水部１０は、散水に用いる水を給水するものであり、配管等の流路７０を介して電磁弁２０に接続する。
【００２５】
電磁弁２０は、配管等の流路７５ａ〜７５ｆのそれぞれに接続し、制御部４０の制御に従って、流路７０から各流路７５ａ〜７５ｆへ至る流路を個々に開閉する。
【００２６】
散水ノズル６０（６０ａ〜６０ｆ）は、空冷チラー５０の周辺に、空冷チラー５０を取り囲むように複数設置される。各散水ノズル６０ａ〜６０ｆは、それぞれ、流路７５ａ〜７５ｆを介して電磁弁２０と接続され、空冷チラー５０の周辺の所定の散水領域に散水して、空冷チラー５０が取り込む外気の温度を低下させる。
散水ノズル６０は、所定の散水領域への散水が可能なものであればよく、シャワーヘッドタイプのもののように周囲の領域を同時に散水するものや、スプリンクラーのような回転式ノズルタイプのものであって周囲の領域を回転しながら順番に散水するものなど、種々のものが考えられる。
【００２７】
温度計３１は、空冷チラー５０の周辺の温度を計測するための温度計測装置である。また、風向計３３は、空冷チラー５０の周辺の風向を計測するための風向計測装置である。風向計３３や温度計３１としては、従来のものを適宜使用することができる。
温度計３１と風向計３３は制御部４０に接続され、温度計３１や風向計３３で測定された温度データや風向データが、制御部４０に入力される。
【００２８】
制御部４０は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等であり、温度計３１や風向計３３から取得した外気の温度や風向に基づき、電磁弁２０の開閉制御を前記したように行う。
これにより、各散水ノズル６０ａ〜６０ｆへの水の供給が個々に制御され、給水部１０から送られる水が、風向に応じた所定の散水ノズル６０から散水される。
なお、空冷チラー５０が太陽光にさらされて熱せられる場合には、前記風向に応じた散水に加えて更に空冷チラー５０自体を散水ノズル６０にて散水し、冷却するようにしてもよい。
【００２９】
次に、散水時の散水システム１の動作について、図２を参照しながら説明する。図２は、散水時の制御部４０の処理の流れを示すフローチャートである。
【００３０】
図に示すように、制御部４０は、まず、温度計３１から温度データを取得し、予め定めた所定の温度と比較する（Ｓ１０１）。この所定の温度は予め設定しておき、例えば、３０℃とする。
【００３１】
制御部４０は、温度データが所定の温度を上回ると（Ｓ１０１；Ｎｏ）、次に、風向計３３から風向データを取得する（Ｓ１０２）。風向データは、基準に対する角度（０〜３６０°）のデータとして、風向計３３から制御部４０に入力される。
【００３２】
次に、制御部４０は、風向データを方角データに変換する（Ｓ１０３）。例えば、基準となる角度０°を方角データ「西」として、風向データの角度が２４０°であった場合、これを方角データ「南南東」に変換するなど、データ間の変換関係は予め定めておく。即ち、この場合は風向データの角度が２１０°から２７０°の範囲であった場合、これを方角データ「南南東」に変換する。なお、この方角データは、個々の散水ノズル６０に対応するように、各散水ノズル６０の（空冷チラー５０に対する）配置に近いものを便宜的に定めているもので、必ずしも実際の方角と一致するものとは限らない。
【００３３】
そして、制御部４０は、Ｓ１０３で変換された方角データに応じて、所定の散水ノズル６０（６０ａ〜６０ｆ）で散水されるよう、電磁弁２０を開放する（Ｓ１０４）。
これに伴い、開放された電磁弁２０を経て、所定の散水ノズル６０へと給水部１０からの水が供給され、この散水ノズル６０からの散水が実施される。
【００３４】
本実施形態では、空冷チラー５０に対して風上側に設置された散水ノズル６０で散水が行われるように、方角データと散水ノズル６０（６０ａ〜６０ｆ）との対応関係を予め設定しておく。
これに基づく電磁弁２０の制御により、Ｓ１０４において、空冷チラー５０の風上側に設置された散水ノズル６０の流路７５に水が流れ、この散水ノズル６０から、空冷チラー５０の風上側の散水領域に散水が行われる。
なお、上記の処理では、各散水ノズル６０（６０ａ〜６０ｆ）は、それぞれ対応する風向データの一定の範囲を受け持つようにして、一度の散水をどれか１つの散水ノズル６０から行うようにしているが、風向に応じて、これに対応する複数の散水ノズル６０から、必要に応じて異なる散水量で、散水を行うようにしてもよい。具体的には、電磁弁２０により各散水ノズル６０へ供給する水の量を個別に調整可能なものを使用して、例えば、風向計３３により計測される風向が、２つの散水ノズル６０ｄ、６０ｆに対応する風向の間で、散水ノズル６０ｄに対応する風向寄りの向きにある場合、散水ノズル６０ｄから大量の水を散水し、同時に散水ノズル６０ｆからは少量の水を散水するようにして、風向が２つの散水ノズル６０の間にある場合に対応させるようにしてもよい。
【００３５】
制御部４０は、このようにしてＳ１０４で散水を行った後、またはＳ１０１で温度データが所定の温度以下であった場合（Ｓ１０１；Ｙｅｓ）、引き続き、Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理を繰り返す。
【００３６】
図３は、散水システム１による散水の例について説明する図である。
図３は、２つの建物（工場の建屋等）８０ａ、８０ｂの間に空冷チラー５０（５０ａ〜５０ｃ）が南北に一列に設置されている場合を示している。この列の南側（図の下側）に温度計３１、風向計３３、および散水ノズル６０ｂが設けられ、北側（図の上側）に散水ノズル６０ａが設けられている。なお、図３では、給水部１０、電磁弁２０、制御部４０、流路７０、７５等の図示は省略した。
【００３７】
散水ノズル６０ａは、空冷チラー５０ａ〜５０ｃの北側の散水領域６５ａに散水し、散水ノズル６０ｂは、空冷チラー５０ａ〜５０ｃの南側の散水領域６５ｂに散水する。
【００３８】
この例では、温度計３１で計測される温度が所定の温度を上回り、かつ風向計３３により南からの風が吹いていることが計測される場合には、前記のＳ１０４で、空冷チラー５０ａ〜５０ｃの南側の散水領域６５ｂに、散水ノズル６０ｂからの散水を行う。
南から風が吹いている場合、空冷チラー５０ａ〜５０ｃは南側の外気を多く吸い込むことになるので、このように南側の散水領域６５ｂに散水して温度を下げておく。北側の外気は空冷チラー５０ａ〜５０ｃにそれほど吸い込まれないので、散水領域６５ａには散水しない。
【００３９】
一方、温度計３１で計測される温度が所定の温度を上回り、かつ風向計３３により北からの風が吹いていることが計測される場合には、前記のＳ１０４で、散水ノズル６０ａから北側の散水領域６５ａに散水することになる。
なお、前記したように、これらの散水領域に空冷チラー５０も含まれるようにし、空冷チラー５０にも散水するようにしてもよい。
【００４０】
このように、本実施形態によれば、温度計３１により計測した温度が所定の温度を超えた場合に、風向計３３で計測した風向に応じて空冷チラー５０の風上側の領域に散水を行うことで、空冷チラー５０が主に取り込む風上側の外気のみ、温度を低下させることが可能になり、散水に使用する水や電気などのエネルギーを削減しつつ、空冷チラー５０の熱効率を向上させることができる。
また、空冷チラー５０の周辺で主に散水を行い、空冷チラー５０が取り込む外気の温度を低下させるので、ヒートアイランド現象のように広範囲に温度が上昇した場合に、効果的に空冷チラー５０の熱効率を向上させることができる。
【００４１】
また、本実施形態では、散水ノズル６０を複数設け、このうち、風向に応じた散水ノズル６０から、空冷チラー５０の風上側の領域に散水を行うので、空冷チラー５０の周辺の大規模な範囲で散水の制御が行えるようになり、ヒートアイランド現象のように、広範囲で温度が上昇するケースに特に適している。
【００４２】
なお、以上に説明した処理の流れでは、Ｓ１０３で風向データを方角データに変換して制御を行ったが、方角データは、個々の散水ノズル６０に対応しこれらを識別可能なものであれば他のデータでもよい。さらに、Ｓ１０３の処理を省略して、風向データに基づき電磁弁２０の制御を行うことも可能である。
また、Ｓ１０１により温度が所定の温度を超えた場合に散水を行ったが、温度による散水の制御はこれに限るものではなく、さまざまな方法が考えられる。例えば、空冷チラー５０周辺の温度と、工場外部など別の箇所の温度を測定し、その差が所定の値を超えている場合にＳ１０２以降の散水の制御を行うようにしてもよい。あるいは、空冷チラー５０周辺の温度と、空冷チラー５０内の水温との差が所定の値よりも小さくなった場合に、Ｓ１０２以降の散水の制御を行うようにしてもよい。
【００４３】
また、空冷チラー５０の稼働状況に応じて、散水の制御を行うようにしてもよい。この場合、Ｓ１０１に先だって、空冷チラー５０の稼働状況のデータを制御部４０が取得し、これにより空冷チラー５０が稼働していると判定される場合に、Ｓ１０１以降の処理を行うようにすればよい。空冷チラー５０が稼働している場合にのみ散水を行うことで、散水にかかるエネルギーを削減することができる。
例えば、空冷チラー５０の電源部に電力計を設け、使用電力量が所定の値を超えた場合や、空冷チラー５０の制御部から、空冷チラー５０が稼働中であることを示す信号が取得できる場合に、制御部４０によって、Ｓ１０１以降の処理を行って散水を行うようにすればよい。
【００４４】
また、本実施形態では温度計３１と風向計３３を１個ずつ設け、温度計３１で計測した温度が所定の温度以上である場合に、風向計３３で計測した風向に応じた散水領域に散水したが、複数の散水領域のそれぞれに対応するように、温度計３１と風向計３３を複数設けてもよい。
【００４５】
この場合では、個々の散水領域に対応する温度計３１と風向計３３で計測した温度データと風向データから、個々の散水領域への散水を制御することも可能である。
例えば図３の例で、北側の散水領域６５ａに対応する位置に温度計３１、風向計３３を設け、温度計３１で計測した温度が所定の温度以上であり、かつ風向計３３で北から風が吹いていることが計測される場合に、該散水領域６５ａに散水を行うようにすることが可能である。南側の散水領域６５ｂについても同様の散水制御が可能である。このように、個々の散水領域において、温度と風向に応じて散水の可否を判定することで、より細かい散水の制御が行えるようになる。
【００４６】
さらに、本実施形態の散水システム１では、複数の散水ノズル６０（６０ａ〜６０ｆ）のうち、風向に応じた散水ノズル６０から散水を行うようにしたが、風向に応じた散水方法はこれに限ることはない。以下、散水方法の別の例について、第２の実施形態として説明する。
【００４７】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係る散水システム１ａの概略構成図である。この散水システム１ａが第１の実施形態と異なる点は、制御部４０と散水ノズル６０を接続し、風向に合わせて散水ノズル６０の散水方向を制御する点である。ここで用いる散水ノズル６０は回転式ノズルであり、制御部４０からの方角データに応じてパルスモーターにより所望の方角に回転可能になっている。その他の構成は、第１の実施形態と略同様であるので説明を省略する。
【００４８】
第２の実施形態に係る散水システム１ａでは、前記のＳ１０４で、制御部４０が、風向データから変換した方角データに応じて、散水ノズル６０の散水方向を制御するとともに、電磁弁２０を開き散水ノズル６０へ水を供給する。
【００４９】
図５は、散水システム１ａによる散水の例について説明する図である。
図５では、空冷チラー５０の上方に散水ノズル６０、温度計３１、風向計３３が設けられており、風向に応じて、散水ノズル６０の散水方向が制御される。なお、図３と同様、給水部１０、電磁弁２０、制御部４０、流路７０、７５等の図示は省略した。
【００５０】
図では、上側が北、下側が南、右側が東、左側が西であり、風向計３３で計測された風向に応じて、空冷チラー５０の風上側の方角の散水領域６５（６５ａ〜６５ｄ）に散水が行われる。例えば、南から風が吹いている場合、Ｓ１０４で散水ノズル６０の散水方向を南にして空冷チラー５０の南側の散水領域６５ｂに散水する。
【００５１】
本実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、少数の散水ノズルを用いて多数の散水領域に散水可能であるので、散水ノズル６０の設置コストが低減可能である利点がある。
一方、第１の実施形態では、多くの散水ノズルを用いてより大規模な範囲で散水の制御が行える利点がある。どのように散水システムを構築するかは、制御する空冷チラーの規模等、散水を制御する範囲に応じて定めればよい。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記の実施形態では、空冷式の熱交換器の例として、冷却水の冷却を行う空冷チラー５０の例を示したが、同様の空冷式の熱交換器として、例えば、冷房時に工場内に吹き出す空気の冷却を行う室外機などにも適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１、１ａ………散水システム
１０………給水部
２０………電磁弁
３１………温度計
３３………風向計
４０………制御部
５０………空冷チラー
６０………散水ノズル
７０、７５………流路
【図１】
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【図２】
2013113539.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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