喷雾冷却设备和喷雾方法
阅读：914发布：2020-05-12
专利汇可以提供喷雾冷却设备和喷雾方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且冷却 水 通过管被加压供给至安装在喷雾冷却区域(A)中的带电喷雾头，使从带电喷雾头喷射的水颗粒带电并雾化。从 电压 施加部向带电喷雾头施加带电电压，在水侧 电极 和感应电极之间施加电压而产生外部 电场 ，在喷射过程中向水施加该外部电场，从而使喷雾水带电而能够易于 吸附 于人体上。，下面是喷雾冷却设备和喷雾方法专利的具体信息内容。
1.一种喷雾冷却设备，该喷雾冷却设备包括：
冷却水供给设备，该冷却水供给设备用于通过管供给加压冷却水；
带电喷雾头，该带电喷雾头用于使由所述冷却水供给设备供给的加压冷却水的喷雾水带电并喷雾，所述带电喷雾头安装在目标冷却空间中；以及
电压施加部，该电压施加部用于向所述带电喷雾头施加电压。
2.根据权利要求1所述的喷雾冷却设备，其中：
所述带电喷雾头设置有：
喷雾喷嘴，该喷雾喷嘴用于通过将所述冷却水向外部空间喷射而将所述冷却水转化成水颗粒进行喷雾；
感应电极部，该感应电极部布置在所述喷雾喷嘴的喷射空间侧；以及
水侧电极部，该水侧电极部布置在所述喷雾喷嘴中并与所述冷却水进行接触；并且所述电压施加部通过在所述感应电极部和所述水侧电极部之间施加电压而产生外部电场，在所述喷雾喷嘴的喷射过程中将该外部电场施加至所述冷却水而使所述水颗粒带电。
3.根据权利要求2所述的喷雾冷却设备，其中，所述带电喷雾头的所述水侧电极部是利用导电材料制成的所述喷雾喷嘴的一部分，或者是利用导电材料制成的所述管的一部分。
4.根据权利要求2所述的喷雾冷却设备，其中，所述带电喷雾头的所述感应电极部是具有导电性的金属、具有导电性的树脂和具有导电性的橡胶中的任一种或者它们的复合体，并且具有环形形状、圆筒形状、竖直平板形状、平行板形状、线性形状和丝网状形状中的任一种形状。
5.根据权利要求2所述的喷雾冷却设备，其中，所述带电喷雾头使所述水侧电极部的电压为零伏，将该水侧电极部接地，并且从所述电压施加部向所述感应电极部施加预定的带电电压。
6.根据权利要求5所述的喷雾冷却设备，其中，所述电压施加部向所述感应电极部施加0.3千伏至20千伏的直流电压。
7.根据权利要求1所述的喷雾冷却设备，其中，所述带电喷雾头喷出平均粒径为100微米以下的喷雾水。
8.一种喷雾冷却设备的喷雾方法，该喷雾方法包括：
通过管将加压冷却水供给至安装在目标冷却空间中的带电喷雾头；以及
在喷出从所述带电喷雾头供给的加压冷却水的喷雾水时，使所述喷雾水带电并雾化。
9.根据权利要求8所述的喷雾冷却设备的喷雾方法，其中，
所述带电喷雾头设置有：
喷雾喷嘴，该喷雾喷嘴用于通过将所述冷却水向外部空间喷射而将所述冷却水转化成水颗粒进行喷雾；
感应电极部，该感应电极部布置在所述喷雾喷嘴的喷射空间侧；以及
水侧电极部，该水侧电极部布置在所述喷雾喷嘴中并与所述冷却水进行接触；并且在所述感应电极部和所述水侧电极部之间施加电压而产生外部电场，在所述喷雾喷嘴的喷射过程中向所述冷却水施加外部电场而使所述喷雾水带电。
10.根据权利要求9所述的喷雾冷却设备的喷雾方法，其中，所述带电喷雾头使所述水侧电极部的电压为零伏，将该水侧电极部接地，并且向所述感应电极部施加预定的带电电压。
11.根据权利要求10所述的喷雾冷却设备的喷雾方法，其中，向所述感应电极部施加
0.3千伏到20千伏的直流电压。
12.根据权利要求8所述的喷雾冷却设备的喷雾方法，其中，所述带电喷雾头喷出平均粒径为100微米以下的喷雾水。
喷雾冷却设备和喷雾方法
技术领域
背景技术
[0002] 传统上，已经公知喷雾冷却设备作为能够应用于人经过的开放空间和用于各种目的的空间的冷却设备，该喷雾冷却设备向冷却水加压并将冷却水供给至喷雾头以喷射被精细雾化的水并通过被精细雾化的水的蒸发热来冷却空间。
[0003] 这种喷雾冷却设备期望通过在从喷雾头喷射的被精细雾化的水在空间中蒸发时吸收蒸发潜热来降低空气的温度，并且通过在一些被精细雾化的水直接接触人体皮肤而立即在皮肤上蒸发时吸收蒸发热来提供清凉感。
发明内容
[0005] 待由本发明解决的问题
[0006] 然而，在这种传统的喷雾冷却设备中，由于水蒸气的摩尔重量约为空气的摩尔重量的60％，因此虽然由于外表上空气与精细雾化的水混合而使空气的比重增加，但是通过从喷雾头喷射的被精细雾化的水的蒸发而已经降低温度的空气在蒸发的水蒸气的浮力作用下倾向于向上散逸，而且当空气温度降低时高温空气会从周围空间流入。结果，所获得的冷却效果并不是很好，这就是问题所在。
[0007] 本发明的目的是提供一种能够通过喷雾水的喷雾而提供充分的清凉感的喷雾冷却设备和喷雾方法。
[0008] 解决问题的手段
[0009] 本发明提供了一种喷雾冷却设备，该喷雾冷却设备设置有：
[0010] 冷却水供给设备，该冷却水供给设备用于通过管供给加压冷却水；
[0011] 带电喷雾头，该带电喷雾头用于使由所述冷却水供给设备供给的加压冷却水的喷雾水带电并喷雾，所述带电喷雾头安装在目标冷却空间中；以及
[0013] 这里，所述带电喷雾头设置有：
[0018] 所述带电喷雾头的所述水侧电极部是利用导电材料制成的所述喷雾喷嘴的一部分，或者是利用导电材料制成的所述管的一部分。
[0019] 所述带电喷雾头的所述感应电极部是具有导电性的金属、具有导电性的树脂和具有导电性的橡胶中的任一种或者它们的复合体，并且具有环形形状、圆筒形状、竖直平板形状、平行板形状、线性形状和丝网状形状中的任一种形状。
[0020] 所述带电喷雾头使所述水侧电极部的电压为零伏，将该水侧电极部接地，并且从所述电压施加部向所述感应电极部施加预定的带电电压。所述电压施加部向所述感应电极部施加0.3千伏至20千伏的直流电压。所述带电喷雾头喷出平均粒径为100微米以下的喷雾水。
[0021] 本发明提供了一种喷雾冷却设备的喷雾方法，该喷雾方法包括：
[0022] 通过管将加压冷却水供给至安装在目标冷却空间中的带电喷雾头；以及[0023] 使从所述带电喷雾头供给的加压冷却水的喷雾水带电并喷雾。
[0024] 发明效果
[0025] 根据本发明，当来自所述带电喷雾头的喷雾水带电时，吸附到人体皮肤上的喷雾水的量在库仑力的作用下增大，因此能够增强清凉感。
[0026] 而且，由于喷向所述空间的各水颗粒均带电，因此，水颗粒之间作用排斥力，颗粒彼此碰撞并结合而生长并掉落的可能性小，停留在空间中的水颗粒的密度增加，与不带电的情况相比外表上混合喷雾水的空气的比重增加，从而抑制空气向上散逸的趋势。结果，增强了冷却效果。
[0028] 图1是示出了根据本发明的喷雾冷却设备的实施方式的说明图；
[0029] 图2是关注图1的喷雾冷却区域A的说明图；
[0030] 图3是示出了利用环状感应电极部的带电喷雾头的实施方式的说明图；
[0031] 图4是示出了利用圆筒状感应电极部的带电喷雾头的另一个实施方式的说明图；
[0032] 图5是示出了利用丝网状感应电极部的带电喷雾头的另一个实施方式的说明图；
[0033] 图6是示出了利用平行板感应电极部的带电喷雾头的另一个实施方式的说明图；
[0034] 图7是示出了利用针状感应电极部的带电喷雾头的另一个实施方式的说明图；
具体实施方式
[0035] 图1是示出了根据本发明的喷雾冷却设备的实施方式的说明图。在图1中，喷雾冷却区域A和B是诸如人经过的开放空间之类的目标冷却空间，根据本实施方式的带电喷雾头10安装在喷雾冷却区域A和B的上方的位置处，例如安装在不会干扰人经过的高度的位置处。
[0036] 从作为冷却水供给设备安装的泵单元12的排放侧，管16经由手动阀(闸阀)14和远程开闭阀22c连接至带电喷雾头10，并且管16被分支而经由远程开闭阀22a、22b连接至安装在喷雾冷却区域A和B中的带电喷雾头10。
[0037] 在喷雾冷却区域A和B中均安装有环境传感器18，其通过信号线连接至系统控制板20。环境传感器18测量喷雾冷却区域A或B的空气温度、湿度、降雨量、风速等，并将空气温度、湿度、降雨量、风速等传送至系统控制板20。
[0038] 另外，远程开闭阀22a至22d通过信号线连接至系统控制板20，并且能够被远程控制而被打开/关闭。在喷雾冷却设备停止时，系统控制板20使远程开闭阀22a至22c处于关闭状态，而打开远程控制阀22d。
[0039] 在启动喷雾冷却时，系统控制板20对排出侧的远程控制阀22d进行关闭控制，对远程控制阀22a至22c进行打开控制，同时启动泵单元12以对冷却水进行加压并将该冷却水供给到带电喷雾头10。
[0040] 图2是关注图1的喷雾冷却区域A的说明图。带电喷雾头10安装在喷雾冷却区域A的高处。图1中所示的来自泵单元12的管16经由远程开闭阀22a连接至带电喷雾头10。
[0041] 在各带电喷雾头10的上方安装有电压施加部15，从而如稍后说明所阐述的那样，分别向带电喷雾头10施加预定电压，使从带电喷雾头10喷射的喷雾水带电，并且将水喷成雾。
[0042] 图3示出了图1和图2所示的带电喷雾头10的实施方式，本实施方式的特征在于使用环状感应电极部。
[0044] 地线50从相对于水侧电极部40安装在上部处(如图2所示)的电压施加部15布线并连接至经由固定构件43安装在喷雾头主体36的内部的水侧电极部40。水侧电极部40的施加电压被置为0伏，并通过地线50的连接而通向大地侧。
[0046] 喷雾喷嘴38从落水管34接收从图1的泵单元12加压供给的冷却水的供给，并且在冷却水通过喷嘴主体38a并从喷嘴头部38b向外喷射时，喷雾喷嘴将冷却水转化成细微水颗粒并将颗粒喷雾。在本实施方式中，来自喷雾喷嘴38的喷雾水是平均粒径为100μm以下的喷雾水。
[0047] 利用绝缘材料制成的罩42经由固定构件43通过螺纹固定相对于喷雾喷嘴38固定。罩42是近似圆筒状的构件并通过止动环46的螺纹固定在位于下侧的开口部分中结合有环状感应电极部44。
[0048] 如在图3B中集中所示，环状感应电极部44在其环状主体的中央形成有开口44a，该开口允许来自喷雾喷嘴38的喷射颗粒从其通过。
[0049] 针对布置在罩42下方的环状感应电极部44，电压施加电缆48从位于图2所示的上部中的电压施加部15布线；并且电压施加电缆48穿透由绝缘材料构成的罩42连接至环状感应电极部44，从而可以向环状感应电极部44施加电压。
[0050] 此外，漏水防止阀45结合在落水管34的远端和水侧电极部40之间。如图3C和3D集中所示，漏水防止阀45是由橡胶制成的阀构件，并且在圆板状橡胶构件的中央形成狭缝45a。
[0051] 在冷却水喷雾时，漏水防止阀45的橡胶由于加压冷却水的供给而挠曲变形，由此打开狭缝45a而允许冷却水通过。另一方面，当冷却水的喷雾停止时，狭缝45a关闭，由此防止残留在管侧中的冷却水滴落。
[0052] 这里，在本实施方式的带电喷雾头10中使用的水侧电极部40和环状感应电极部44除了为具有导电性的金属之外，还可以是具有导电性的树脂、具有导电性的橡胶，或者是这些材料的组合。
[0053] 当要从带电喷雾头10喷雾冷却水时，图2中所示的电压施加部15通过来自图1所示的系统控制板20的控制信号操作，并且向环状感应电极部44施加在0.3千伏至20千伏之间的预定直流施加电压，同时水侧电极部40用作0伏的接地侧。
[0054] 当以这种方式在水侧电极部40和环状感应电极部44之间施加例如几千伏的电压时，通过该电压施加而在电极之间产生外部电场，喷射的颗粒通过从喷雾喷嘴38将冷却水转化成喷射颗粒的喷射过程而带电，并且带电的喷射颗粒能够被向外喷雾。
[0055] 接下来将说明图1的实施方式中的监控操作。当系统控制板20确定例如已经达到由定时器设定的冷却启动时间时，系统控制板20对排出侧的远程开闭阀22d进行关闭控制，对远程控制阀22a至22c进行打开控制，同时启动泵单元12，以将来自水源的冷却水加压供给至管16。
[0056] 除了定时器所设定的时间外，由系统监控板20进行的启动可以是例如由管理员进行的手动操作或当从测量数据获得预定启动条件时执行的自动启动，所述测量数据例如是由安装在喷雾冷却区域A或B中的环境传感器18测量的空气温度、湿度、降雨量和风速。
[0057] 在通过泵单元12的启动而加压供给冷却水的同时，系统控制板20向设置在图2中所示的带电喷雾头10处的电压施加部15传送启动信号。响应于该启动信号，电压施加部15向带电喷雾头10施加例如几千伏的直流施加电压。
[0058] 因此，在图3A中所示的带电喷雾头10中，当要从喷雾喷嘴38将加压冷却水通过喷射而转化成喷射颗粒并喷雾时，几千伏的电压被施加至连接至电压施加电缆48的环状感应电极部44侧，而连接至地线50的水侧电极部40为0伏。由该电压施加产生的外部电场能够被施加至处于喷射过程中的冷却水，在该喷射过程中，冷却水从喷雾喷嘴38喷射出并经过环状感应电极部44的开口44a，从而使通过喷射而转化成的喷射颗粒带电并喷雾。
[0059] 如图2中集中所示，从带电喷雾头10向喷雾冷却区域A喷雾的水颗粒带电。因此，水颗粒由于带电引起的库仑力而有效地附着至通过该区域的人的皮肤上，并且在吸附于皮肤并从皮肤蒸发时吸收蒸发热，由此获得高度的清凉感。
[0060] 另外，在图3A的带电喷雾头10中，例如当向环状感应电极部44施加正直流电压而水侧电极部40为0伏时，喷雾水颗粒仅仅带有负电荷。当这样仅带有负电荷的水颗粒被喷雾时，空中的带电水颗粒之间作用排斥力，由此降低水颗粒彼此碰撞并结合而生长并掉落的可能性，增加了停留在空中的水颗粒的密度，与不带电的情况相比增加了外表上混合喷雾水的空气的比重，从而抑制了空气向上散逸的趋势。结果，增强了冷却效果。
[0061] 另外，当来自带电喷雾头10的喷雾水带负电时，能够产生与据说在天然瀑布中产生的所谓雷纳德效应类似的状态，从而能够增加清凉感。
[0062] 图4A和图4B是示出了利用圆筒状感应电极部的带电喷雾头的另一个实施方式的说明图。在图4A中，在本实施方式的带电喷雾头10中，喷雾头主体36通过螺纹固定固定至落水管34的远端，水侧电极部40经由绝缘构件41布置在喷雾头主体36的内部，地线50从上侧连接至水侧电极部40。
[0063] 喷雾喷嘴38布置在水侧电极部40的下方，喷雾喷嘴38由喷嘴主体(转子)38a和喷嘴头部38b构成。利用绝缘材料制成的圆筒状罩56经由固定构件43附接至喷嘴头部38b的下部的外侧。圆筒状感应电极部52经由止动环58通过螺纹固定布置在罩56的下端的开口部分的内部中。
[0064] 如关注于此的图4B的平面图所示，在圆筒状感应电极部52的圆筒主体中形成有通孔54。电压施加电缆48穿过利用绝缘材料制成的罩56连接至圆筒状感应电极部52，由此供给用于带电的施加电压。
[0065] 漏水防止阀45结合在落水管34的远端和水侧电极部40之间，漏水防止阀45是由橡胶制成的阀构件，并且如集中于图3C和3D中所示，在圆板状的橡胶构件的中央形成有狭缝45a。
[0066] 另外，在利用圆筒状感应电极部52的带电喷雾头10中，当要从喷雾喷嘴38喷射加压冷却水以将水颗粒雾化时，向圆筒状感应电极部52施加例如几千伏的电压，而水侧电极部40为0伏。结果从喷雾喷嘴38排出的水颗粒在喷射过程中能够带电，在喷射过程中，水颗粒穿过圆筒状感应电极部52的通孔54的空间(在该空间中形成有由施加电压产生的外部电场)，并且可以将带电水颗粒喷雾。
[0067] 图5是示出了利用丝网状感应电极部的带电喷雾头的另一个实施方式的说明图。在图5A的带电喷雾头10中，喷雾头主体36通过螺纹固定固定至落水管34的下部，水侧电极部40经由绝缘构件41布置在喷雾头主体36中，并且地线50连接至水侧电极部40。利用绝缘材料制成的罩62经由固定构件43附接至喷雾喷嘴38的下侧，并且丝网状感应电极部60附接至罩62的内部的开口部分。
[0068] 丝网状感应电极部60具有如图5B集中所示的平面形状，并且使用由具有预定网孔的金属制成的丝网。罩62为绝缘材料，电压施加电缆48穿过罩62连接，使得可以向丝网状感应电极部60施加电压。
[0069] 漏水防止阀45结合在落水管34的远端和水侧电极部40之间，漏水防止阀45是由橡胶制成的阀构件，并且如图3C和3D集中所示，在圆板状橡胶构件的中央形成有狭缝45a。
[0070] 另外，在图5所示的实施方式中，当要从喷雾喷嘴38喷射冷却水并且冷却水转化成水颗粒时，向丝网状感应电极部60侧施加例如几千伏的直流电压，而水侧电极部40为0伏。结果，在来自喷雾喷嘴38的喷射的空间中产生外部电场，穿过该空间的喷射颗粒在其穿过丝网的开口部分时能够带电，从而可以将带电水颗粒喷雾。
[0071] 图6是示出了利用平行板感应电极部的带电喷雾头的实施方式的说明图。在图6A和图6B的带电喷雾头10中，喷雾喷嘴68通过螺纹固定固定在落水管34的下部处。在该实施方式中，水侧电极部利用落水管34本身。因此，落水管34使用连接环66直接连接地线50。
[0072] 利用绝缘材料制成的环保持件70通过螺纹固定而固定在喷雾喷嘴68的下部，并且一对板状保持件72a和72b平行地布置成这样的状态，其中该一对板状保持件在环保持件70的下侧呈悬臂状而悬置。平行板感应电极部74a、74b分别固定在保持件72a、72b的对置的内表面上。如图6B所示，在从其下侧所看的平面图中，平行板感应电极部74a、74b平行地布置。
[0073] 保持件72a、72b是绝缘材料，通过分支部76从电压施加电缆48分支出的分支电缆48a、48b穿透保持件72a、72b并且分别连接至平行板电极感应部74a、74b，从而供给例如几千伏的施加电压。
[0074] 漏水防止阀45结合在用作水侧电极部的落水管34的远端与水侧电极部40之间。漏水防止阀45是由橡胶制成的阀构件，并如图3C和3D集中所示，在圆板状橡胶构件的中央形成有狭缝45a。
[0075] 此外，在图6的带电喷雾头10中，当要从喷雾喷嘴68喷射冷却水并且冷却水被雾化成喷射颗粒时，在平行地布置在用作水侧电极部的落水管34的远端侧的平行板感应电极部74a、74b之间施加例如几千伏的电压。结果，能够在平行板感应电极部74a、74b之间夹持的空间中产生外部电场，从喷雾喷嘴68喷射出的喷射水颗粒能够在经过外部电场的过程中带电，并且带电的水颗粒能够被喷雾。
[0076] 图7是示出了利用针状感应电极部的带电喷雾头的另一个实施方式的说明图。在图7A的带电喷雾头10中，喷雾喷嘴68通过螺纹固定在用作水侧电极部的落水管34的远端处，连接环66附接至落水管34，从而电连接地线50。
[0077] 利用绝缘材料制成的环保持件80借助于固定构件43附接至喷雾喷嘴68的远端侧。针状感应电极部78附接至环保持件80的下部。针状感应电极部78弯曲成反L形状，并且具有其中远端朝向喷雾喷嘴68的开口部分倾斜地弯曲的针形，从其下侧看的平面图如图7B所示。
[0078] 电压施加电缆48电连接至附接于环保持件80的针状感应电极部78。
[0079] 漏水防止阀45结合在用作水侧电极部的落水管34的远端与水侧电极部40之间。漏水防止阀45是由橡胶制成的阀构件，并如图3C和3D集中所示，在圆板状橡胶构件的中央形成有狭缝45a。
[0080] 而且在该实施方式中，当要从喷雾喷嘴68喷射冷却水，将冷却水转化成水颗粒并喷雾时，在用作水侧电极部的落水管34与布置在喷嘴的远端侧的针状感应电极部78之间施加例如几千伏的直流电压。结果，能够在喷嘴开口部分与针状感应电极部78的远端之间的空间中产生外部电场，在水被转化成从喷雾喷嘴68喷射出的水颗粒的喷射过程中，喷射出的水颗粒能够在该外部电场中带电，从而水能够作为带电水颗粒被喷雾。
[0081] 上面描述的实施方式中所示的各种结构都可以应用于在本实施方式中使用的带电喷雾头10。然而，所述结构并不局限于此，可以采用具有任意结构的带电喷雾头。
[0082] 而且，在上述实施方式中，以向带电喷雾头施加直流带电电压的情况作为示例，然而，可以采用交流或脉冲带电电压。
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