JP5037142B2 - 混相ミスト噴霧システム - Google Patents
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Description
一方、オゾンを混合した高圧水の噴霧についても提案されており、高圧水とオゾン含有エアーをノズルへ送り、ノズルから高圧水の複数条の噴霧流れをそれぞれ独立に噴霧し、ノズル外で複数条の噴霧流れを合流している。また、その高圧水の噴霧流れの合流点に生じる負圧によりオゾン含有エアーを吸引してこれを高圧水の合流した噴霧流れに混合し、対象物に噴射して洗浄または殺菌する(例えば、特許文献1参照)。
また、高圧に加圧された液体を噴霧するとミストの粒子径は微細になり、蒸散するまでの時間が短時間で済むので、室内の壁や物を濡らすことがないということである。
図1は、この発明の実施の形態1に係わる混相ミスト噴霧システムの構成図である。図2は、この発明の実施の形態1に係わる加圧水供給装置の構成を示すブロック図である。図3は、この発明の実施の形態1に係わる制御装置の機能ブロック図である。図4は、この発明の実施の形態1に係わる噴霧ノズルの中心軸に沿った断面図である。図5は、噴霧された混相ミストの粒度分布の測定結果を示す図である。図6は、ミストの噴霧のタイミングチャートである。
実施の形態1に係わるオゾン水ミスト噴霧システム1は、図1に示すように、オゾンガスを所定量含有し且つ所定の湿度である雰囲気に管理される空間を形成する部屋2の天井3に配設された噴霧ノズル4、噴霧ノズル4に供給される加圧水が配水される加圧水配水管5、加圧水配水管5を介して加圧水を供給する加圧水供給装置6、空間のオゾンガス濃度を測定して加圧水供給装置6に送信するオゾンガスセンサ8、空間の湿度を測定して加圧水供給装置6に送信する温湿度センサ9を備える。
加圧水供給装置6は、オゾンガスを発生するオゾンガス発生装置11、オゾンガスのマイクロバブルを混入された水を蓄える水槽12、オゾンガスのマイクロバブルを水槽12内の水中に発生するマイクロバブル発生装置13、マイクロバブルが混入された水を加圧して送水する第1加圧送水装置14、水を加圧して送水する第2加圧送水装置15、加圧水供給装置6を制御する制御装置16を備える。
マイクロバブル発生装置13は、一般的な高速旋回流方式のマイクロバブル発生装置であるが、径が50μm以下のマイクロバブルを発生するように制御される装置である。
また、加圧水中に含まれる塵埃を取り除くために、高圧ポンプ40の出口に図示しない20μm角開口のフィルタが介在されている。
なお、高圧ポンプ40で加圧した後、一旦高圧貯蔵容器などに貯蔵してから加圧水配水管5に送水しても良い。
次に、液体噴霧量算出手段50は、相対湿度RHが所定の値以上の場合、水の噴霧量を零とし、逆に、相対湿度RHが所定の値未満の場合、相対湿度RH(%)に基づいて水の噴霧量を算出する。
第1送水量算出手段52は、オゾンガスの噴霧量に従って第1送水量を算出する。
第2送水量算出手段53は、水の噴霧量から第1送水量を減算して第2送水量を算出する。
例えば、オゾンガスの噴霧量がAグラムとし、オゾンガスのマイクロバブルの水に対する混入率をγとすると単位時間当たりA/γグラムの水を第1加圧送水装置14から送水し、水の噴霧量がBグラムとすると、(B−A/γ)グラムの水を第2加圧送水装置15から送水する。
また、オゾンガスの噴霧量が零グラムとすると、第2加圧送水装置15からBグラムの水を送水する。
感圧逆止弁22は、加圧水受け空洞21の下流側の開口21aに当接したとき、加圧水の流れを遮断する遮断球30、一端が遮断球30に当接し遮断球30に所定のバネ圧が掛けられるように撓んで他端がリブ23に固定されるバネ31から構成されている。所定のバネ圧は、加圧水受け空洞21における水圧が1MPaに達したときに遮断球30と加圧水受け空洞21の開口21aとが離間するようにバネ31のバネ定数が設定されている。なお、所定のバネ圧を低く設定すると、離間したとき高圧に達するまでに時間がかかり径の大きな水滴が噴霧されることになる。また、所定のバネ圧が噴霧水圧に近いと、遮断球30が開口21aから充分に離間できないので、水量に制約を受けてしまう。このような理由から所定のバネ圧は、0.4〜1.5MPaが好ましい。
加圧水受け空洞21に加圧水が注水され、水圧が所定の値に達すると、遮断球30を押して加圧水が弁収納空洞24内に流れ込む。
そして、リブ23の中央に形成された孔23aから加圧水が駒25の一方の端面を押して駒25が噴霧ノズル4の中心軸に沿って漏斗状の空洞27の方向に移動され、駒25の側面の溝32を通って加圧水が旋回されながら通過し、溝32の端部から噴流される。
この噴流が漏斗状の空洞27の内側面に衝突して、衝突噴流になりミストとしてオリフィス29から噴霧される。
実施の形態1で使用した噴霧ノズル4から噴霧水圧5MPaのときザウター平均粒径が図5に示すように20μmであった。なお、噴霧水圧が低いとミストの平均粒径が大きくなり、また、噴霧水圧が高いとミストの平均粒径が小さくなるとともに噴霧流量が多くなるが、高すぎると配管などに大きな衝撃波が加わり、安全上好ましくない。これらの理由から噴霧水圧は、2MPa〜10MPaの間が好ましい。さらに、ザウター平均粒径が20μm以下になるように噴霧水圧は5MPa〜10MPaの間が好ましい。
噴霧シーケンス制御手段54は、まず元弁41を開放する。同時に排水弁43を開放する。
次に、噴霧シーケンス制御手段54は、高圧ポンプ40をONして、加圧水をブレードホース47から主配水管42に送水する。そうすると、主配水管42内に残っている空気が排水弁43から水と一緒に押し出されて、主配水管42内が均一な水圧が掛かるようになる。
次に、噴霧シーケンス制御手段54は、排水弁43を閉じる。それにより、主配水管42内の水圧が所望の水圧、例えば、6MPaに達する。
次に、噴霧シーケンス制御手段54は、噴霧ノズル4に連なる選択弁44を開放して、加圧水が加圧水配水管5を経由して噴霧ノズル4に供給される。このときの加圧水受け空洞21に注水されて加わる水圧は4秒の間にほぼ0MPaから6MPaに達する。このように水圧が1MPa以上になると、噴霧ノズル4の感圧逆止弁22が開放されてミストの噴霧が開始される。
そして、排水弁43が開放されてから約3秒経過後高圧ポンプ40をOFFし、選択弁44を閉じる。その後、元弁41と排水弁43とを閉じる。
また、排水弁43を開放すると主配水管42内の水圧が急激に低下し、感圧逆止弁22が急激に閉められ、水圧の低い状態で噴霧される時間が短くすることができるので、水圧が低い状態で噴霧されたときにみられる大きな粒径のミストが殆ど噴霧されることがない。
また、オゾンガスを径が50μm以下のマイクロバブルにして水に混入させた後、水を2MPa以上の高圧に加圧してマイクロバブルの径を縮小したままミストにして噴霧するので、中にオゾンガスのマイクロバブルが混入したままのミストを噴霧することができる。
また、水を2MPa以上の高圧に加圧して噴霧するので、ミストの平均粒子径が30μm以下となり、蒸散速度が速く、部屋内の壁や物を濡らすことがなくなる。
また、水槽12内の水に径が50μm以下のオゾンガスのマイクロバブルを混入するので、大気圧の水中でもマイクロバブルは長時間に亘って浮遊し、噴霧される水に含有されるオゾンガスの濃度を高めることができる。このため、少ない水量でオゾンガスを空間に拡散させることができる。
図7は、この発明の実施の形態2に係わる混相ミスト噴霧システムの構成図である。図8は、この発明の実施の形態2に係わる制御装置の機能ブロック図である。
この発明の実施の形態2に係わる混相ミスト噴霧システムは、気相が酸素ガスおよび液相が水で構成され、酸素ガスがマイクロバブルとして混入された混相ミストと水だけの液相ミストを噴霧する酸素水ミスト噴霧システムである。そして、この酸素水ミスト噴霧システムは、疲労回復またはリラクゼーションのための高濃度の酸素雰囲気の部屋を提供するシステムとして活用される。
実施の形態2に係わる酸素水ミスト噴霧システム7は、図7に示すように、実施の形態1に係わるオゾン水ミスト噴霧システム1とオゾンガス発生装置11の代わりに酸素ガス発生装置35、オゾンガスセンサ8の代わりに酸素ガスセンサ36、制御装置16の代わりに制御装置16Bが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
酸素ガスセンサ36は、雰囲気の酸素ガス濃度を計測し制御装置16Bに伝送する一般的なセンサである。
実施の形態2に係わる制御装置16Bは、図8に示すように、実施の形態1に係わる制御装置16と気体噴霧量算出手段51Bおよび第1送水量算出手段52Bが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
気体噴霧量算出手段51Bは、酸素ガスセンサ36により計測された酸素濃度に基づいて酸素ガスの噴霧量を算出する。
第1送水量算出手段52Bは、酸素ガスの噴霧量に従って第1送水量を算出する。
また、酸素ガスを径が50μm以下のマイクロバブルにして水に混入させた後、水を2MPa以上の高圧に加圧してマイクロバブルの径を縮小したままミストにして噴霧するので、中に酸素ガスのマイクロバブルが混入したままのミストを噴霧することができる。
また、水を2MPa以上の高圧に加圧して噴霧するので、ミストの平均粒子径が30μm以下となり、蒸散速度が速く、部屋内の壁や物を濡らすことがなくなる。
また、水槽12内の水に径が50μm以下の酸素ガスのマイクロバブルを混入するので、大気圧の水中でもマイクロバブルは長時間に亘って浮遊し、噴霧される水に含有される酸素ガスの濃度を高めることができる。このため、少ない水量で酸素ガスを空間に拡散させることができる。
Claims (3)
- 気体のマイクロバブルを液体中に発生するマイクロバブル発生装置と、
上記マイクロバブルが混入された液体を加圧する第1加圧送水装置と、
液体を加圧する第2加圧送水装置と、
相対温度に基づく液体の噴霧量の算出と上記気体の濃度に基づく第2送水量の算出と上記液体の噴霧量から上記第2送水量を減じた第1送水量の算出とを行い、上記第1送水量に従った第1加圧送水装置の制御と上記第2送水量に従った第2加圧送水装置の制御とにより、噴霧ノズルへの加圧水の送水を制御する制御装置と、
上記送水された加圧水を一流体方式で微粒子ミストとして噴霧する噴霧装置と、
を備えることを特徴とする混相ミスト噴霧システム。 - 上記噴霧ノズルへの加圧水は、噴霧水圧が2MPa〜10MPaであることを特徴とする請求項1に記載の混相ミスト噴霧システム。
- 上記微粒子ミストは、噴霧する空間の壁や物を濡らすことがない平均粒径30μm以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の混相ミスト噴霧システム。
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