JP5117781B2 - 高圧水噴霧設備及びその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気中に撒布された微細な水滴の蒸発潜熱を利用して、雰囲気温度の低下を促すための高圧水噴霧設備及びその使用方法に関するものである。

近年、６ＭＰａ前後に加圧した水を噴霧ノズルに送り、粒径が１０〜３０μｍの微細な水粒を、屋外の集客施設、もしくは大型機器などの発熱源が存在し得る建屋に撒布して、ミストの蒸散に伴う潜熱により、雰囲気温度を低下させることが行われている（例えば、特許文献１参照）。

図６、図７は従来の高圧水噴霧設備の一例であって、水槽１から水を得て加圧する高圧ポンプ２と、当該高圧ポンプ２の吐出口に取り付けた逆止弁３と、当該逆止弁３の出側に通水方向上流端が連なる送水管路４と、当該送水管路４に取り付けた複数の噴霧ノズル５と、高圧ポンプ２の吐出口に取り付けた安全弁６と、送水管路４の通水方向下流端に取り付けたエア抜２１とを備えている。

噴霧ノズル５は、噴霧孔７が穿設してあるハウジング８、高圧ポンプ２からの送出水の圧力に応じて作動する感圧逆止弁９、当該感圧逆止弁９を通過した送出水を旋回流とするための螺旋状の溝１０が外周面に形作られている駒１１、及び噴霧孔７とは反対側に位置するようにハウジング８に取り付けたフィルタ１２などによって構成されている。

感圧逆止弁９は送出水遮断用の金属球１３とスプリング１４を要素とし、送水管路４の圧力が１ＭＰａを下回っている場合には送出水をハウジング８内へ流入させず、送水管路４の圧力が１ＭＰａを超えるとハウジング８内へ送出水を流入させる。

すなわち、高圧ポンプ２を起動させて、噴霧ノズル５の入口側における圧力が１ＭＰａになると感圧逆止弁９が開き、送出水の圧力上昇に応じて噴霧孔７からミストが撒布されはじめ、ミストの蒸散に伴う潜熱により、雰囲気温度が低下する。

この後、高圧ポンプ２を停止させると、圧力下降に応じてミストが撒布されなくなり、噴霧ノズル５の入側での圧力が１ＭＰａを下回ると感圧逆止弁９が閉じる。
特開２００６−１７７５７５号公報

上述した高圧水噴霧設備においては、高圧ポンプ２の吐出流量は安定運転時の流量で選定されており、その起動後に送水管路４の圧力が初期圧力（０．２ＭＰａ）から６ＭＰａに達するのには、送水管路４（特に高圧ホース）の容積が膨張するため、図５の左側に破線で描くように若干の時間を要し、高圧ポンプ２を停止させた後、送水管路４の圧力が初期圧力に戻るのには、膨張した送水管路４（特に高圧ホース）に蓄えられた水が噴霧ノズル５より排出される動作を伴うために、図５の右側に破線で描くように若干の時間を要する。

高圧ポンプ２の起動時に、送水管路４の圧力が１ＭＰａを少し上回った時点では、噴霧ノズル５の感圧逆止弁９は開くものの、噴霧孔７から噴出する水の圧力が低く量が少ないため、定格の噴霧状態とは異なりミスト状になって撒布されるのには至らず、高圧ポンプ２を停止させた後、送水管路４の圧力が１ＭＰａを下回る直前では、前記感圧逆止弁９が完全に閉じておらず、微小な量の水が流れる。

このため、高圧ポンプ２の起動時や停止時には、噴霧ノズル５から水が液滴として落下することになり、高圧ポンプ２を停止させた後も、送水管路４の圧力が完全に１ＭＰａを下回らないうちは、水の滴下が収まらない。

本発明は、設備の起動時及び停止時に、噴霧ノズルからの水の滴下を抑止できるようにすることを目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、スプリングの押圧力で圧力が１ＭＰａを上回ると噴霧孔へ送出水を送り出す感圧逆止機能を有する噴霧ノズルを取り付けた送水管路と、当該送水管路の通水方向上流端と噴霧ノズル取付個所との間に自動制御可能な第１のバルブを介して分岐管に接続した与圧タンクと、第２のバルブが組み込んであり且つ一端を送水管路の通水方向上流端に接続したバイパス管路とを要素とする撒布系統を形成し、
水を加圧して送出する高圧ポンプの吸引口に、水道配管を逆止弁を介して上流に繋げる給水管路を接続し、逆止弁を組み込んだ基幹管路の入側を高圧ポンプの吐出口に接続し、
撒布系統の送水管路の上流端を基幹管路の出側に接続し、撒布系統のバイパス管路の他端を戻り管路を介して給水管路に接続し、戻り管路に送水管路からの戻り水の圧力を吸収し得るアキュムレータとしての膨張タンクを連通させ、
当初始動時に、高圧ポンプの運転により送水管路に加圧水を行き渡らせ、送水管路と同圧力に前記与圧タンクの内部を加圧した後に第１のバルブを閉止し前記加圧水を前記与圧タンク内に封じ込めて噴霧に臨むようにしている。

つまり、ミストの撒布を開始する際に、第２のバルブを閉じて第１のバルブを開くと、予め与圧タンクに蓄えた送水管路が６ＭＰａのときに膨張するのに必要な量の送出水が、瞬時に送水管路に流れ込んで送水管路の圧力を上昇させ、ミストの撒布を完了する際に、第１のバルブを閉じて第２のバルブを開くと、膨張した送水管路の収縮による送水管路からの戻り水が、瞬時に膨張タンクに吸収されて送水管路の圧力が低下する。

請求項２に記載の発明は、複数の撒布系統を有し、基幹管路の出側と各撒布系統を形成している送水管路の送水方向上流端との間に第３のバルブを介在させた構成を採り、第３のバルブの開閉によって稼動すべき撒布系統を選択する。

請求項３に記載の発明は、逆止弁の出側と戻り管路との間に圧力調整弁を介在させたを介在させた構成を採り、稼動状態の撒布系統が減ったときの過剰な送出水を、圧力調整弁により給水管路へと戻す。

請求項４に記載の発明は、戻り管路に複数の膨張タンクを間隔を置いて連通させた構成を採り、送水管路からバイパス管路を経てくる戻り水の圧力を撒布系統に近いところで吸収する。

請求項５に記載の発明は、設備の当初始動時に、第２のバルブを閉止し且つ第１のバルブを開放した状態で、高圧ポンプを起動させて送出水を送水管路に行き渡らせ、噴霧ノズルから定格状態のミスト撒布を行い、送水管路、並びに与圧タンクの内部を加圧し、次に、第１のバルブを閉止し、高圧ポンプを停止させると同時に第２のバルブを開放して、送水管路内の水の一部を膨張タンク内へ逃がして噴霧ノズルの逆止機構を作動させ、設備の実運用に際しては、第２のバルブを閉止した後、高圧ポンプを起動させるのと同時に第１のバルブを開放して、噴霧ノズルからミスト撒布を行い、更に、第１のバルブを閉止し、高圧ポンプを停止させるのと同時に第２のバルブを開放して、送水管路内の水の一部を膨張タンク内へ逃がして噴霧ノズルの逆止機構を作動させる。

請求項６に記載の発明は、設備の当初始動時に、全ての撒布系統の第２のバルブを閉止し且つ第１、第３のバルブを開放した状態で、高圧ポンプを起動させて送出水を送水管路に行き渡らせ、噴霧ノズルから定格状態のミスト撒布を行い、全ての撒布系統の送水管路、並びに与圧タンクの内部を加圧し、次に、全ての撒布系統の第１、第３のバルブを閉止し、高圧ポンプを停止させると同時に全ての撒布系統の第２のバルブを開放して、送水管路内の水の一部を膨張タンク内へ逃がして噴霧ノズルの逆止機構を作動させ、設備の実運用に際しては、高圧ポンプを継続運転し、ミスト撒布を行う撒布系統の第２のバルブを閉止した後、第１、第３のバルブを開放して、噴霧ノズルからミスト撒布を行い、更に、ミスト撒布を終えるべき撒布系統の第１、第３のバルブを閉止し、第２のバルブを開放して、送水管路内の水の一部を膨張タンク内へ逃がして噴霧ノズルの逆止機構を作動させる。

本発明の高圧水噴霧設備及びその使用方法によれば、下記のような優れた効果を奏し得る。

（１）第２のバルブを閉じた状態で第１のバルブを開くと、予め与圧タンクに蓄えてある送出水の圧力が瞬時に送水管路に働くので、ミストの撒布開始時に噴霧ノズルから水が滴下することを抑止できる。このとき、膨張タンクの圧力は、水道圧と同じ圧力に保たれる。

（２）第１のバルブを閉じた状態で第２のバルブを開くと、送水管路からの戻り水の圧力が瞬時に膨張タンクに吸収されるので、ミスト撒布完了時に噴霧ノズルから水が滴下することを抑止できる。このとき、与圧タンクの圧力は、運転時と同じ圧力に保たれる。

（３）複数の撒布系統ごとに第３のバルブを、送水管路の第１のバルブ接続個所と高圧ポンプに付帯している逆止弁の出側との間に介在させれば、第３のバルブの開閉によって稼動すべき撒布系統を選択することができる。

（４）高圧ポンプに付帯している逆止弁の出側と膨張タンクとの間に圧力調整弁を介在させた構成を採ったならば、稼動状態の撒布系統が減ったときの過剰な送出水を、圧力調整弁により給水管路へと戻せる。

（５）バイパス管路の一端と第２のバルブが組み込んである個所との間に、複数の膨張タンクを間隔を置いて連通させた構成を採ったならば、送水管路からバイパス管路を経てくる戻り水の圧力を撒布系統に近いところで吸収でき、ミスト撒布完了時に噴霧ノズルから水が滴下することを確実に防げる。

（６）水を加圧して送出する高圧ポンプの吸引口に、水道配管を逆止弁を介して上流に繋げる給水管路を接続しているので、送水管路からの戻り水が水道配管に影響を及ぼすことがなく、膨張タンクの圧力を水道圧と同じ一定圧力に保つことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１、図２は本発明の高圧水噴霧設備の第１の例であって、図中、図６、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

感圧逆止機能を有する噴霧ノズル５を取り付けた送水管路４と、当該送水管路４の通水方向上流端と噴霧ノズル５取付個所との間に第１のバルブSV１を介して接続した与圧タンクET１と、第２のバルブSV２が組み込んであり且つ一端を送水管路４の通水方向上流端に接続したバイパス管路１５とを要素とする撒布系統Ｌ１を形成し、送水管路４の通水方向下流端にエア抜２１を取り付けており、与圧タンクET１は、高圧ポンプ２からの送出水の圧力を蓄え得るアキュムレータとしての役割を担う。

水を加圧して送出する高圧ポンプ２の吸引口に給水管路１６を接続し、安全弁６と逆止弁３を直列に組み込んだ基幹管路２４の入側を高圧ポンプ２の吐出口に接続し、撒布系統Ｌ１の送水管路４の上流端を基幹管路２４の出側に接続し、撒布系統Ｌ１のバイパス管路１５の他端を戻り管路２３を介して給水管路１６に接続している。

前記撒布系統Ｌ１は、高圧ポンプ２、第１のバルブSV１、及び第２のバルブSV２を操作するためのコントローラ１７を有し、このコントローラ１７は、一定温度以下、あるいは一定湿度以上で高圧ポンプ２を停止する機能、並びにタイマによってスケジュール運転を行う機能を具備している。

更に、前記戻り管路２３に、送水管路４からの戻り水の圧力を吸収し得るアキュムレータとしての膨張タンクET２を連通させ、給水管路１６の通水方向上流端に低圧配管保護用の逆止弁１８を介して水道配管１９を接続している。

コントローラ１７は、ミストの撒布を開始するのに際しては、図２の左側に描くように第２のバルブSV２に対する閉止指令を送信した直後に、高圧ポンプ２の起動指令と第１のバルブSV１に対する開放指令とを同時に発信し、ミストの撒布を完了するのに際しては、図２の右側に描くように第１のバルブSV１に対する閉止指令を送信した直後に、高圧ポンプ２の停止指令と第２のバルブSV２に対する開放指令とを同時に発信する。

高圧水噴霧設備の当初始動時には、送水管路４、並びに与圧タンクET１のいずれも内部の水圧が高くなっていないので、噴霧ノズル５から滴下する水を回収する手段を仮設しておき、第２のバルブSV２を閉止し且つ第１のバルブSV１を開放した状態で、高圧ポンプ２を起動させて送出水を送水管路４に行き渡らせ、噴霧ノズル５から定格状態のミスト撒布を行い、送水管路４、並びに与圧タンクET１の内部を６ＭＰａ前後に加圧する。つまり、設備の当初始動時は、与圧タンクET１の内圧が高くないので、噴霧ノズル５から滴下する水を回収するための手段を用意する必要があるものの、上述したような手立てにより与圧タンクET１の内部が加圧されれば、噴霧ノズル５からの水の滴下を抑えることができる。

次いで、送水管路４、並びに与圧タンクET１の内部が６ＭＰａ前後に加圧された状態で、第１のバルブSV１を閉止して、送水管路４と同程度の圧力を与圧タンクET１に封じ込め、その後、高圧ポンプ２を停止させると同時に第２のバルブSV２を開放して、送水管路４の内部の圧力が急激に下がるように、送水管路４からある程度の水量（高圧ポンプ２の定格圧力と噴霧ノズル５の感圧逆止弁９の設定圧力と差分圧に見合う送水管路４内の水量）を膨張タンクET２内へ逃がし、待機状態とする。

高圧水噴霧設備の実運用に際し、第２のバルブSV２を閉止した後、高圧ポンプ２を起動させるのと同時に、第１のバルブSV１を開放すると、既に与圧タンクET１に蓄えられている送出水の６ＭＰａ前後の圧力が、図５の左側に実線で描くように瞬時に送水管路４に働き、感圧逆止弁９（図７参照）が開くのと同時に噴霧ノズル５からミストが撒布されはじめ、これにより、ミスト撒布開始時の水の滴下を抑止でき、しかも、与圧タンクET１はアキュムレータの機能を兼ねて、高圧ポンプ２の脈動を和らげる役割を担う。

また、第１のバルブSV１を閉止したうえ、高圧ポンプ２を停止させるのと同時に、第２のバルブSV２を開放すると、送水管路４からある程度の水量が膨張タンクET２内へ逃げることによって、送水管路４からの戻り水の圧力が、図５の右側に実線で描くように瞬時に膨張タンクET２に吸収され、感圧逆止弁９（図７参照）が閉じ、これにより、ミスト撒布完了時の水の滴下を抑止できる。

これに加えて、給水管路１６と水道配管１９との間に逆止弁１８を介在させてあるので、水道配管１９が送水管路４からの戻り水の影響を受けない。

図３、図４は本発明の高圧水噴霧設備の第２の例であって、図中、図１、図２と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

送水管路４、噴霧ノズル５、第１のバルブSV１、与圧タンクET１、バイパス管路１５、及び第２のバルブSV２を要素とする複数の撒布系統Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎを有し、基幹管路２４と各撒布系統Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎを形成している送水管路４の送水方向上流端との間に、それぞれ第３のバルブSV３を介在させている。

撒布系統Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎは、高圧ポンプ２、第１のバルブSV１、第２のバルブSV２、及び第３のバルブSV３を操作するためのコントローラ２０を有し、このコントローラ２０は、一定温度以下、あるいは一定湿度以上で第３のバルブSV３を閉止する機能、並びにタイマによってスケジュール運転を行う機能を具備している。

逆止弁３の出側と戻り管路２３との間に圧力調整弁Ｖを介在させ、当該戻り管路２３の撒布系統Ｌ２から離れた他の撒布系統Ｌｎ付近にも、別の膨張タンクET２を連通させている。

コントローラ２０は、ミストの撒布を開始するのに際しては、図４の左側に描くように第２のバルブSV２に対する閉止指令を送信した直後に、第１のバルブSV１に対する開放指令、及び第３のバルブSV３に対する開放指令を同時に発信し、ミストの撒布を完了するのに際しては、図４の右側に描くように第１のバルブSV１に対する閉止指令を送信した直後に、第２のバルブSV２に対する開放指令、及び第３のバルブSV３に対する閉止指令を同時に発信する。また、各コントローラ２０からの信号を受け、全ての撒布系統Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎによるミストの撒布が完了したときに高圧ポンプ２を停止させるコントローラ２２が別に設けてある。

高圧水噴霧設備の実運用にあたっては、ミストの撒布時と同様に撒布系統Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎのうちのいずれかの第２のバルブSV２を閉止し且つ第１のバルブSV１、第３のバルブSV３を開放させ、与圧タンクET１に蓄えられた水を送水管路４に送るとともに、高圧ポンプ２からの送出水を送水管路４に行き渡らせる。

次いで、第１のバルブSV１を閉止して、６ＭＰａ前後に加圧された送出水の圧力を与圧タンクET１に蓄え、第２のバルブSV２を開放し且つ第３のバルブSV３を閉止して待機状態とする。

ミストを撒布すべき撒布系統Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎのうちのいずれかの第２のバルブSV２を閉止した後、その同じ系統の第１のバルブSV１、第３のバルブSV３を開放すると、既に与圧タンクET１に蓄えられている送出水の６ＭＰａ前後の圧力が、図５の左側に実線で描くように瞬時に送水管路４に働き、感圧逆止弁９（図７参照）が開くのと同時に噴霧ノズル５からミストが撒布されはじめ、これにより、ミスト撒布開始時の水の滴下を抑止でき、しかも、与圧タンクET１はアキュムレータの機能を兼ねて、高圧ポンプ２の脈動を和らげる役割を担う。

また、ある系統の第１のバルブSV１を閉止したうえ、第２のバルブSV２を開放し且つ第３のバルブSV３を閉止すると、送水管路４からの戻り水の圧力が、図５の右側に実線で描くように瞬時に膨張タンクET２に吸収され、感圧逆止弁９（図７参照）が閉じ、これにより、ミスト撒布完了時の水の滴下を抑止できる。

複数の撒布系統Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎを形成した場合、そのいずれかがミストを撒布していれば、高圧ポンプ２は継続運転されることになる。

稼動状態の撒布系統Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎが減り、高圧ポンプ２の送出水が過剰になると、当該送出水は、圧力調整弁Ｖを経て給水管路１６へ戻され、全ての撒布系統Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎによるミストの撒布が完了したときには高圧ポンプ２が停止する。

また、膨張タンクET２が戻り管路２３の適宜離れた個所にあるので、送水管路４からバイパス管路１５を経てくる戻り水の圧力を、撒布系統Ｌ２，Ｌ３，…Ｌｎに対し、圧力伝搬に有利な近場で瞬時に吸収でき、ミスト撒布完了時に噴霧ノズル５から水が滴下することを確実に防げる。

なお、本発明の高圧水噴霧設備及びその使用方法は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。

本発明の高圧水噴霧設備及びその使用方法は、様々な場所の雰囲気温度の低下を促すための手立てに適用することができる。

本発明の高圧水噴霧設備の第１の例を示す管路系統図である。 図１に関連する高圧ポンプの作動やバルブの開閉などのタイミングチャートである。 本発明の高圧水噴霧設備の第２の例を示す管路系統図である。 図３に関連する高圧ポンプの作動やバルブの開閉などのタイミングチャートである。 管路圧力の変化を表わす線図である。 従来の高圧水噴霧設備の一例を示す管路系統図である。 図６に関連する噴霧ノズルの構造図である。

符号の説明

２ 高圧ポンプ
３ 逆止弁
４ 送水管路
５ 噴霧ノズル
９ 感圧逆止弁（感圧逆止機能）
１５ バイパス管路
１６ 給水管路
１８ 逆止弁
１９ 水道配管
２３ 戻り管路
２４ 基幹管路
Ｌ１ 撒布系統
Ｌ２ 撒布系統
Ｌ３ 撒布系統
Ｌｎ 撒布系統
Ｖ 圧力調整弁
ET１ 与圧タンク
ET２ 膨張タンク
SV１ 第１のバルブ
SV２ 第２のバルブ
SV３ 第３のバルブ

Claims (6)

1. スプリングの押圧力で圧力が１ＭＰａを上回ると噴霧孔へ送出水を送り出す感圧逆止機能を有する噴霧ノズルを取り付けた送水管路と、当該送水管路の通水方向上流端と噴霧ノズル取付個所との間に自動制御可能な第１のバルブを介して分岐管に接続した与圧タンクと、第２のバルブが組み込んであり且つ一端を送水管路の通水方向上流端に接続したバイパス管路とを要素とする撒布系統を形成し、
   水を加圧して送出する高圧ポンプの吸引口に、水道配管を逆止弁を介して上流に繋げる給水管路を接続し、逆止弁を組み込んだ基幹管路の入側を高圧ポンプの吐出口に接続し、
   撒布系統の送水管路の上流端を基幹管路の出側に接続し、撒布系統のバイパス管路の他端を戻り管路を介して給水管路に接続し、戻り管路に送水管路からの戻り水の圧力を吸収し得るアキュムレータとしての膨張タンクを連通させ、
   当初始動時に、高圧ポンプの運転により送水管路に加圧水を行き渡らせ、送水管路と同圧力に前記与圧タンクの内部を加圧した後に第１のバルブを閉止し前記加圧水を前記与圧タンク内に封じ込めて噴霧に臨むことを特徴とする高圧水噴霧設備。
2. 複数の撒布系統を有し、基幹管路の出側と各撒布系統を形成している送水管路の送水方向上流端との間に第３のバルブを介在させた請求項１に記載の高圧水噴霧設備。
3. 逆止弁の出側と戻り管路との間に圧力調整弁を介在させた請求項２に記載の高圧水噴射設備。
4. 戻り管路に複数の膨張タンクを間隔を置いて連通させた請求項２あるいは請求項３のいずれかに記載の高圧水噴霧設備。
5. 設備の当初始動時に、第２のバルブを閉止し且つ第１のバルブを開放した状態で、高圧ポンプを起動させて送出水を送水管路に行き渡らせ、噴霧ノズルから定格状態のミスト撒布を行い、送水管路、並びに与圧タンクの内部を加圧し、次に、第１のバルブを閉止し、高圧ポンプを停止させると同時に第２のバルブを開放して、送水管路内の水の一部を膨張タンク内へ逃がして噴霧ノズルの逆止機構を作動させ、設備の実運用に際しては、第２のバルブを閉止した後、高圧ポンプを起動させるのと同時に第１のバルブを開放して、噴霧ノズルからミスト撒布を行い、更に、第１のバルブを閉止し、高圧ポンプを停止させるのと同時に第２のバルブを開放して、送水管路内の水の一部を膨張タンク内へ逃がして噴霧ノズルの逆止機構を作動させる請求項１に記載の高圧水噴霧設備の使用方法。
6. 設備の当初始動時に、全ての撒布系統の第２のバルブを閉止し且つ第１、第３のバルブを開放した状態で、高圧ポンプを起動させて送出水を送水管路に行き渡らせ、噴霧ノズルから定格状態のミスト撒布を行い、全ての撒布系統の送水管路、並びに与圧タンクの内部を加圧し、次に、全ての撒布系統の第１、第３のバルブを閉止し、高圧ポンプを停止させると同時に全ての撒布系統の第２のバルブを開放して、送水管路内の水の一部を膨張タンク内へ逃がして噴霧ノズルの逆止機構を作動させ、設備の実運用に際しては、高圧ポンプを継続運転し、ミスト撒布を行う撒布系統の第２のバルブを閉止した後、第１、第３のバルブを開放して、噴霧ノズルからミスト撒布を行い、更に、ミスト撒布を終えるべき撒布系統の第１、第３のバルブを閉止し、第２のバルブを開放して、送水管路内の水の一部を膨張タンク内へ逃がして噴霧ノズルの逆止機構を作動させる請求項３に記載の高圧水噴霧設備の使用方法。

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