JP4984664B2 - Shutter mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、主に換気扇やポンプなどによって管路を流れる流体の逆流防止に用いられるシャッター機構に関するものである。 The present invention relates to a shutter mechanism used for preventing a backflow of fluid flowing through a pipe line mainly by a ventilation fan or a pump.
従来、この種のシャッター機構は、管路の内部に回動軸を中心に回動可能に平板状のシャッター板を取り付けたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of shutter mechanism is known in which a flat shutter plate is attached to the inside of a pipeline so as to be rotatable about a rotation axis (see, for example, Patent Document 1).
以下、そのシャッター機構について図12を参照しながら説明する。 The shutter mechanism will be described below with reference to FIG.
図12に示すように、通風口として用いられる筒体101の内部には平板状のシャッター板102が回動軸103を中心に回動可能に取り付けられており、また回動する角度を制限するための係止片104を備えている。回動軸103は、シャッター板102が回動するために要するトルクを低減するため、筒体101の中心付近に位置している。
As shown in FIG. 12, a
上記構成において、シャッター板102は筒体101の上流105からの送風空気106の風圧により筒体101を開放する状態(以下シャッター開の状態と称する)に回動する。また送風が無いときは、自重により筒体101を閉鎖する状態(以下シャッター閉の状態と称する)に回動し、筒体101を逆流してくる外風の風圧を受けてもシャッター板102が係止片104により回動が制限されるため、上流105への逆流が防止される。
一般に管路を流れる流体は、管路の外壁の摩擦力により、中心部の流速が最も早く、外壁に近づくほど流速が遅くなるような流速の分布になっており、このような従来のシャッター機構では、シャッター板102の回動軸103が筒体101の中心付近に位置することにより、シャッター板102が開の状態時に回動軸103より上流となるシャッター板102の上流領域107が筒体101の中心付近に位置するため、シャッター板102へ流速が速い流体が衝突して流体に対する抵抗が増加し、流体の流量の減少や、流れを生じさせる流体機械の負荷の増加が起こるという課題があり、流体に対する抵抗を少なくすることが要求されている。
In general, the fluid flowing through the pipeline has a flow velocity distribution such that the flow velocity at the center is the fastest due to the frictional force of the outer wall of the pipeline, and the flow velocity becomes slower as it approaches the outer wall. In this case, since the rotation shaft 103 of the
また、シャッター板102が流速の速い領域に位置するため、流体がシャッター板102に衝突するときに大きな流れの乱れが発生し、乱れに起因する騒音や振動が発生するという課題があり、流れの乱れを少なくすることが要求されている。
Further, since the
また、流体に流れを発生させる流体機械である送風機やポンプにも適用可能で、複雑な機構を必要とせず、低コストで製造が可能で、逆流を防ぐために閉塞性が良いシャッター機構が要求されている。 It can also be applied to blowers and pumps, which are fluid machines that generate a flow in the fluid, does not require a complicated mechanism, can be manufactured at low cost, and requires a shutter mechanism with good blockage to prevent backflow. ing.
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、流体に対する抵抗や流れの乱れによる騒音や振動を抑制し、閉塞性が良く、低コストで製造可能で、送風機などの流体機械に適用可能なシャッター機構を提供することを目的としている。 The present invention solves such a conventional problem, suppresses noise and vibration due to fluid resistance and flow disturbance, has good blockage, can be manufactured at low cost, and can be manufactured in a fluid machine such as a blower. An object is to provide an applicable shutter mechanism.
本発明のシャッター機構は上記目的を達成するために、外壁に囲まれた円筒状の管路内に設けられ、回動軸を中心に回動可能で、管路を塞ぐ閉の状態と、開ける開の状態に位置取ることができ、開の状態時に管路を面積が大きい表流路と小さい裏流路の二つの流路に分割するシャッター板を備え、シャッター開の状態時、管路軸と垂直な任意平面での断面上で、表流路の断面積が、回動軸を任意平面に垂直投影した回動軸投影線で分割された管路の断面積の大きい方の面積より大きくなるようにし、前記シャッター板のうち、シャッター開の状態時に前記回動軸よりも上流側となる部分を上流領域、下流側となる部分を下流領域としたとき、この下流領域の前記管路軸と垂直な任意平面での断面外周形状は円弧形状となっており、前記管路の内径の70%より前記外壁側の範囲に、前記上流領域の外周が位置し、前記管路軸を全て通る任意平面でのシャッター板の断面形状が前記シャッター板の上流領域の断面形状が、下流領域の断面形状と円弧あるいは複数円弧で滑らかに結ぶ形状であるシャッター機構としたものである。 In order to achieve the above object, the shutter mechanism of the present invention is provided in a cylindrical pipe line surrounded by an outer wall, can be rotated around a rotation axis, and can be opened and closed. A shutter plate that can be positioned in the open state and divides the pipe into two channels, a front channel with a large area and a small back channel when in the open state. The cross-sectional area of the surface channel is larger than the larger area of the cross-sectional area of the pipe divided by the rotation axis projection line obtained by projecting the rotation axis perpendicularly to the arbitrary plane. In the shutter plate, when the shutter is in the opened state, when the upstream portion is the upstream region and the downstream portion is the downstream region, the pipe shaft in the downstream region The outer peripheral shape of the cross section in an arbitrary plane perpendicular to the arc is an arc shape, The outer periphery of the upstream region is located in a range on the outer wall side from 70% of the diameter, and the sectional shape of the shutter plate in an arbitrary plane passing through all the pipe axes is the sectional shape of the upstream region of the shutter plate. The shutter mechanism has a shape that smoothly connects the cross-sectional shape of the region with an arc or a plurality of arcs .
この手段により、シャッター開の状態時に、流速が速い中心部を含む流路の面積を増加させることでシャッター板の上流領域の外周が管路の外壁に近づくため、流速の早い流体がシャッター板の上流領域の外周に衝突することを回避して、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。またこの手段により、シャッター開の状態時に、シャッター板の上流領域から下流領域に滑らかに流体を導くことができ、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。 By this means, when the shutter is in the open state, the outer periphery of the upstream region of the shutter plate approaches the outer wall of the pipeline by increasing the area of the flow path including the central portion where the flow velocity is fast, so that the fluid with a high flow velocity is A shutter mechanism can be obtained in which collision with the outer periphery of the upstream region can be avoided and flow disturbance can be suppressed, and resistance to fluid and noise and vibration caused by the disturbance can be reduced. In addition, by this means, when the shutter is open, the fluid can be smoothly guided from the upstream region to the downstream region of the shutter plate, the flow disturbance can be suppressed, the resistance to the fluid, the noise caused by the disturbance, A shutter mechanism that can reduce vibration is obtained.
また他の手段は、シャッター開の状態時に回動軸より下流となるシャッター板の下流領域が、シャッター開の状態時に、管路軸と垂直な任意平面での断面上で、断面外周が管路と所定の距離で略平行なシャッター機構としたものである。 Another means is that the downstream area of the shutter plate, which is downstream from the rotation axis when the shutter is open, is on a cross section in an arbitrary plane perpendicular to the pipe axis when the shutter is open, and the outer periphery of the cross section is the pipe line. And a shutter mechanism substantially parallel at a predetermined distance.
この手段により、シャッター開の状態時に、シャッター板が流速が一番遅い管路の外壁付近に位置することができるため、流速の早い流体がシャッター板の上流領域の外周に衝突することを回避して、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。 By this means, when the shutter is open, the shutter plate can be positioned near the outer wall of the pipeline with the slowest flow velocity, so that the fluid with a high flow velocity can avoid colliding with the outer periphery of the upstream region of the shutter plate. Thus, it is possible to obtain a shutter mechanism that can suppress flow disturbance and reduce resistance to fluid and noise and vibration caused by the disturbance.
また他の手段は、シャッター閉の状態時に、シャッター板の下流領域の外周が管路と所定の距離で一定であるシャッター機構としたものである。 Another means is a shutter mechanism in which the outer periphery of the downstream region of the shutter plate is constant at a predetermined distance from the pipe line when the shutter is closed.
この手段により、シャッター閉の状態時に、管路を塞ぐシャッター板の下流領域の面積を増加させることができ、閉塞性を向上することができるシャッター機構が得られる。 By this means, when the shutter is in the closed state, the area of the downstream region of the shutter plate that closes the pipe line can be increased, and a shutter mechanism that can improve the closing property is obtained.
また他の手段は、シャッター開の状態時に回動軸より上流となるシャッター板の上流領域の外周が、シャッター閉の状態時に、管路と所定の距離で一定であるシャッター機構としたものである。 Another means is a shutter mechanism in which the outer periphery of the upstream region of the shutter plate that is upstream from the rotation shaft when the shutter is open is constant at a predetermined distance from the pipe line when the shutter is closed. .
この手段により、シャッター閉の状態時に、管路を塞ぐシャッター板の上流領域の面積を増加させることができ、閉塞性を向上することができるシャッター機構が得られる。 By this means, when the shutter is closed, the area of the upstream region of the shutter plate that closes the pipe line can be increased, and a shutter mechanism that can improve the closing property is obtained.
また他の手段は、シャッター板の上流領域外周に剥離防止肉厚をもつシャッター機構としたものである。 Another means is a shutter mechanism having an anti-separation thickness on the outer periphery of the upstream region of the shutter plate.
この手段により、シャッター開の状態時に、シャッター板の上流領域に衝突する流体の剥離を抑制して、流体を滑らかにシャッター板に導くことができ、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。 By this means, when the shutter is open, the separation of the fluid colliding with the upstream region of the shutter plate can be suppressed, the fluid can be smoothly guided to the shutter plate, the flow disturbance can be suppressed, A shutter mechanism capable of reducing noise and vibration due to resistance and disturbance can be obtained.
また他の手段は、円筒状の管路に用いられ、シャッター閉の状態時、管路軸に垂直な投影用平面へのシャッター板の外周の垂直投影形状が円形であるシャッター機構としたものである。 Another means is a shutter mechanism that is used for a cylindrical pipe line, and when the shutter is closed, the vertical projection shape of the outer periphery of the shutter plate to the projection plane perpendicular to the pipe axis is circular. is there.
この手段により、ポンプや送風機の配管として一般に用いられる円管に対しても、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。 By this means, it is possible to suppress the disturbance of the flow even for a circular pipe generally used as a pipe of a pump or a blower, and to reduce the resistance to the fluid and the noise and vibration caused by the disturbance. Is obtained.
また他の手段は、流体の流れがないときに、シャッター板が自身の重さで閉の状態に回動するシャッター機構としたものである。 Another means is a shutter mechanism in which the shutter plate rotates to its closed state by its own weight when there is no fluid flow.
この手段により、シャッター板を回動するための部品が不要にすることができ、コストを低減することができるシャッター機構が得られる。 By this means, a part for rotating the shutter plate can be eliminated, and a shutter mechanism that can reduce the cost can be obtained.
また他の手段は、シャッター板が機械的外力により回動し、流体の圧力の状態に関わらず開の状態や閉の状態の位置を保持できるシャッター機構としたものである。 Another means is a shutter mechanism in which the shutter plate is rotated by a mechanical external force so that the position of the open state or the closed state can be maintained regardless of the fluid pressure state.
この手段により、シャッター板を常に最適な位置に確実に保持することができ、また流体の圧力が変動した場合にシャッター板がばたついて騒音や振動が発生することを抑制でき、またシャッター機構の設置方向によらず確実にシャッター板を回動できるため、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるシャッター機構が得られる。 By this means, the shutter plate can be securely held at the optimum position at all times, and when the fluid pressure fluctuates, the shutter plate can be prevented from fluttering and generating noise and vibration. Since the shutter plate can be reliably rotated regardless of the installation direction, it is possible to obtain a shutter mechanism that can reduce resistance to fluid and noise and vibration caused by disturbance.
また他の手段は、管路のシャッター機構を含む部分が水平に設置され、回動軸が水平面に対し所定の角度をもつシャッター機構としたものである。 Another means is a shutter mechanism in which a portion including a shutter mechanism of a pipe line is horizontally installed and a rotation axis has a predetermined angle with respect to a horizontal plane.
この手段により、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができるため、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるシャッター機構が得られる。 This means that the torque required to rotate the shutter plate can be reduced, so that when the shutter plate is rotated by the pressure of the fluid, the shutter plate can be rotated at a lower pressure. When the shutter plate is mechanically rotated, a shutter mechanism that can suppress energy required for rotation is obtained.
また他の手段は、管路を複数の分割管路の集合とみなして、分割管路それぞれにシャッター機構としたものである。 The other means regards the pipe line as a set of a plurality of divided pipe lines and uses a shutter mechanism for each of the divided pipe lines.
この手段により、シャッター板の大きさを小さくすることができ、かつ管路内の流速が速い領域のシャッター板のみを回動させることができるため、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるシャッター機構が得られる。 By this means, the size of the shutter plate can be reduced, and only the shutter plate in the region where the flow velocity in the pipeline is fast can be rotated, so that the torque necessary to rotate the shutter plate can be obtained. When the shutter plate is rotated by the pressure of the fluid, it can be rotated by a smaller pressure, so that the resistance to the fluid can be reduced and the shutter plate is mechanically rotated. In this case, a shutter mechanism that can suppress energy required for rotation is obtained.
また他の手段は、裏流路に流体が流れないようにシャッター板の上流に管路からの突出部を設けたシャッター機構としたものである。 Another means is a shutter mechanism in which a protruding portion from the pipe line is provided upstream of the shutter plate so that fluid does not flow in the back channel.
この手段により、流体がシャッター板の上流領域に衝突してシャッター開の状態への回動と逆方向の力が働くことを抑制できるため、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるシャッター機構が得られる。 By this means, it is possible to suppress the fluid from colliding with the upstream region of the shutter plate and applying a force in the direction opposite to the rotation to the shutter open state, so that the torque required to rotate the shutter plate is reduced. When the shutter plate is rotated by the pressure of the fluid, since it can be rotated at a smaller pressure, the resistance to the fluid can be reduced, and when the shutter plate is mechanically rotated, A shutter mechanism capable of suppressing energy required for rotation is obtained.
また他の手段は、シャッター閉の状態時に、シャッター板の管路に面する外周の全部が、管路から所定の高さで突出する内周壁と接触するシャッター機構としたものである。 Another means is a shutter mechanism in which when the shutter is in a closed state, the entire outer periphery of the shutter plate facing the pipe line is in contact with the inner wall protruding at a predetermined height from the pipe line.
この手段により、内周壁とシャッター板との隙間がなくなり、閉塞性を向上することができるシャッター機構が得られる。 By this means, there is no gap between the inner peripheral wall and the shutter plate, and a shutter mechanism that can improve the closing property is obtained.
本発明によれば、流体に対する抵抗や流れの乱れによる騒音や振動を抑制し、閉塞性が良く、低コストで製造可能なシャッター機構を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a shutter mechanism that suppresses noise and vibration due to resistance to fluid and flow disturbance, has good blockage, and can be manufactured at low cost.
本発明の請求項1 記載の発明は、外壁に囲まれた円筒状の管路内に設けられ、回動軸を中心に回動可能で、管路を塞ぐ閉の状態と、開ける開の状態に位置取ることができ、開の状態時に管路を面積が大きい表流路と小さい裏流路の二つの流路に分割するシャッター板を備え、シャッター開の状態時、管路軸と垂直な任意平面での断面上で、表流路の断面積が、回動軸を任意平面に垂直投影した回動軸投影線で分割された管路の断面積の大きい方の面積より大きくなるようにし、前記シャッター板のうち、シャッター開の状態時に前記回動軸よりも上流側となる部分を上流領域、下流側となる部分を下流領域としたとき、この下流領域の前記管路軸と垂直な任意平面での断面外周形状は円弧形状となっており、前記管路の内径の70%より前記外壁側の範囲に、前記上流領域の外周が位置し、前記管路軸を全て通る任意平面でのシャッター板の断面形状が前記シャッター板の上流領域の断面形状が、下流領域の断面形状と円弧あるいは複数円弧で滑らかに結ぶ形状であるシャッター機構としたものであり、シャッター開の状態時に、流速が速い中心部を含む流路の面積を増加させることでシャッター板の上流領域の外周が管路の外壁に近づくため、流速の早い流体がシャッター板の上流領域の外周に衝突することを回避して、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。また、シャッター開の状態時に、シャッター板の上流領域から下流領域に滑らかに流体を導くことができ、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。
The invention according to
また、シャッター開の状態時に回動軸より下流となるシャッター板の下流領域が、シャッター開の状態時に、管路軸と垂直な任意平面での断面上で、断面外周が管路と所定の距離で略平行なシャッター機構としたものであり、シャッター開の状態時に、シャッター板が流速が一番遅い管路の外壁付近に位置することができるため、流速の早い流体がシャッター板の上流領域の外周に衝突することを回避して、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。 In addition, when the shutter is open, the downstream area of the shutter plate, which is downstream of the rotation axis, is on a cross section in an arbitrary plane perpendicular to the pipe axis when the shutter is open, and the outer periphery of the cross section is a predetermined distance from the pipe. Since the shutter plate can be positioned near the outer wall of the pipe with the slowest flow velocity when the shutter is open, fluid with a high flow velocity is located in the upstream region of the shutter plate. The collision with the outer periphery can be avoided, the flow disturbance can be suppressed, and the resistance to the fluid and the noise and vibration caused by the disturbance can be reduced.
また、シャッター閉の状態時に、シャッター板の下流領域の外周が管路と所定の距離で一定であるシャッター機構としたものであり、シャッター閉の状態時に、管路を塞ぐシャッター板の下流領域の面積を増加させることができ、閉塞性を向上することができるという作用を有する。 In addition, the shutter mechanism is such that the outer periphery of the downstream area of the shutter plate is constant at a predetermined distance from the pipeline when the shutter is closed, and the downstream area of the shutter plate that closes the pipeline when the shutter is closed. The area can be increased and the blockage can be improved.
また、シャッター開の状態時に回動軸より上流となるシャッター板の上流領域の外周が、シャッター閉の状態時に、管路と所定の距離で一定であるシャッター機構としたものであり、シャッター閉の状態時に、管路を塞ぐシャッター板の上流領域の面積を増加させることができ、閉塞性を向上することができるという作用を有する。 Further, the outer periphery of the upstream region of the shutter plate that is upstream from the rotation shaft when the shutter is open is a shutter mechanism that is constant at a predetermined distance from the pipe line when the shutter is closed. In the state, the area of the upstream region of the shutter plate that closes the pipe line can be increased, and the blockage can be improved.
また、シャッター板の上流領域外周に剥離防止肉厚をもつシャッター機構としたものであり、シャッター開の状態時に、シャッター板の上流領域に衝突する流体の剥離を抑制して、流体を滑らかにシャッター板に導くことができ、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。 In addition, the shutter mechanism has an anti-separation thickness on the outer periphery of the upstream area of the shutter plate, and when the shutter is open, the fluid that collides with the upstream area of the shutter plate is suppressed and the fluid is smoothed. It can be guided to the plate, can suppress the turbulence of the flow, and has an effect that the resistance to the fluid and the noise and vibration caused by the turbulence can be reduced.
また、円筒状の管路に用いられ、シャッター閉の状態時、管路軸に垂直な投影用平面へのシャッター板の外周の垂直投影形状が円形であるシャッター機構としたものであり、ポンプや送風機の配管として一般に用いられる円管に対しても、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。 Further, it is used for a cylindrical pipe line, and when the shutter is closed, a shutter mechanism in which the vertical projection shape of the outer periphery of the shutter plate to the projection plane perpendicular to the pipe axis is a circle is used. Even for a circular pipe generally used as a pipe of a blower, the disturbance of the flow can be suppressed, and the resistance to the fluid and the noise and the vibration caused by the disturbance can be reduced.
また、流体の流れがないときに、シャッター板が自身の重さで閉の状態に回動するシャッター機構としたものであり、シャッター板を回動するための部品が不要にすることができ、コストを低減することができるという作用を有する。 In addition, when there is no fluid flow, the shutter plate is a shutter mechanism that rotates in its closed state by its own weight, and parts for rotating the shutter plate can be made unnecessary. It has the effect that the cost can be reduced.
また、シャッター板が機械的外力により回動し、流体の圧力の状態に関わらず開の状態や閉の状態の位置を保持できるシャッター機構としたものであり、シャッター板を常に最適な位置に確実に保持することができ、また流体の圧力が変動した場合にシャッター板がばたついて騒音や振動が発生することを抑制でき、またシャッター機構の設置方向によらず確実にシャッター板を回動できるため、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができるという作用を有する。 In addition, the shutter plate is rotated by mechanical external force, and a shutter mechanism that can maintain the open or closed position regardless of the fluid pressure state ensures that the shutter plate is always in the optimal position. It is possible to prevent the shutter plate from flapping and generating noise and vibration when the fluid pressure fluctuates, and the shutter plate can be reliably rotated regardless of the installation direction of the shutter mechanism. Therefore, it has the effect that the resistance to the fluid and the noise and vibration caused by the disturbance can be reduced.
また、管路のシャッター機構を含む部分が水平に設置され、回動軸が水平面に対し所定の角度をもつシャッター機構としたものであり、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができるため、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるという作用を有する。 In addition, the part including the shutter mechanism of the pipeline is installed horizontally, and the rotation axis is a shutter mechanism having a predetermined angle with respect to the horizontal plane, and the torque required to rotate the shutter plate is reduced. Therefore, when the shutter plate is rotated by the pressure of the fluid, it can be rotated at a smaller pressure, so that the resistance to the fluid can be reduced, and the shutter plate is mechanically rotated. , It has the effect | action that the energy which rotation requires can be suppressed.
また、管路を複数の分割管路の集合とみなして、分割管路それぞれにシャッター機構としたものであり、シャッター板の大きさを小さくすることができ、かつ管路内の流速が速い領域のシャッター板のみを回動させることができるため、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるという作用を有する。 In addition, the pipeline is regarded as a set of a plurality of divided pipelines, and each of the divided pipelines has a shutter mechanism, and the size of the shutter plate can be reduced and the flow velocity in the pipeline is fast. Since only the shutter plate can be rotated, the torque required to rotate the shutter plate can be reduced, and when the shutter plate is rotated by the fluid pressure, it is rotated with a smaller pressure. Therefore, the resistance to the fluid can be reduced, and when the shutter plate is mechanically rotated, the energy required for the rotation can be suppressed.
また、裏流路に流体が流れないようにシャッター板の上流に管路からの突出部を設けたシャッター機構としたものであり、流体がシャッター板の上流領域に衝突してシャッター開の状態への回動と逆方向の力が働くことを抑制できるため、シャッター板を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、流体の圧力によってシャッター板が回動する場合、より小さな圧力で回動することができるため、流体に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板が機械的に回動する場合、回動に要するエネルギーを抑制することができるという作用を有する。 In addition, the shutter mechanism is provided with a protruding part from the pipeline upstream of the shutter plate so that fluid does not flow in the back channel, and the fluid collides with the upstream region of the shutter plate and the shutter is opened. Therefore, the torque required to rotate the shutter plate can be reduced, and when the shutter plate rotates due to the pressure of the fluid, a smaller pressure can be used. Since it can be rotated, the resistance to the fluid can be reduced, and when the shutter plate is mechanically rotated, the energy required for the rotation can be suppressed.
また、シャッター閉の状態時に、シャッター板の管路に面する外周の全部が、管路から所定の高さで突出する内周壁と接触するシャッター機構としたものであり、内周壁とシャッター板との隙間がなくなり、閉塞性を向上することができるという作用を有する。 Further, when the shutter is closed, the entire outer periphery of the shutter plate facing the pipe line is a shutter mechanism that comes into contact with the inner peripheral wall projecting at a predetermined height from the pipe line. This has the effect of eliminating the gap and improving the blockage.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1〜3に示すように、断面が内直径100mmの円筒状の外壁1に囲まれた管路2が直線状の管路軸3を持って水平に設置され、一端が送風機4の吐出口5に連通されており、管路2内面にはシャッター板6に設けられた取付穴7に差し込まれてシャッター板6を保持する2つのピン8が同一直線上に設けられてシャッター板6の回動軸9を成し、またシャッター板6の回動を制限するためのストッパー10を備え、シャッター板6が管路2を塞ぐ閉の状態(以下シャッター閉の状態と称する)と、送風機4からの気流11を通過させるために管路2を開ける開の状態(以下シャッター開の状態と称する)に回動可能となっており、管路2の他端からの逆流12を防ぐシャッター機構を成している。回動軸9を管路2の円形断面へ投影した回動軸投影線13は、円形断面上の水平な中心線14より上方に30度の角度θを持ち、また円形断面の中心と外壁1を結ぶ線分15の垂直二等分線となっている。
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 1 to 3, a
シャッター板6の外周16は、シャッター閉の状態時に、外壁1と2mmの距離で一定であり、管路軸3に垂直な投影用平面へのシャッター板6の外周16の垂直投影形状は円形となっている。
The
またシャッター板6のうち、シャッター開の状態時に回動軸9よりも上流側となる部分を上流領域17、下流側となる部分を下流領域18としたとき、下流領域18の管路軸3と垂直な任意平面での断面外周形状は外壁1と2mmの距離を保った円弧形状となっており、そのとき管路軸3を通る任意平面での断面で、シャッター板6の上流領域17の断面と下流領域18の断面とが円弧で滑らかに結ばれた形状となっている。
Further, in the
上記構成において、シャッター板6は下流領域18の面積の方が大きいため、送風機4が運転を始めると下流領域18の方が上流領域17より大きな風圧を受けるため開の状態に回動し、運転が止まると下流領域18に働く重力により閉の状態に回動するが、シャッター開の状態においては、シャッター板6により管路2は面積の大きい表流路19と、面積の小さい裏流路20の二つの流路に分割される。
In the above configuration, since the
一般に筒状の管路2を流れる気流11は、管路2の外壁1の摩擦力により、カルマン・プラントルの1/7乗べきの法則と呼ばれる以下の式に表される速度分布があることが知られている。またその速度分布を図4に示す。
In general, the air flow 11 flowing through the
u/umax=(y/r)^(1/7)
ここでrは円管の半径、yは円管の外壁から中心方向への距離で0≦y≦rであり、uはyにおける流速、umaxは最大の流速である。
u / umax = (y / r) ^ (1/7)
Here, r is the radius of the circular tube, y is the distance from the outer wall of the circular tube toward the center, 0 ≦ y ≦ r, u is the flow velocity at y, and umax is the maximum flow velocity.
この式からも分かるように、管路2内の気流11は中心部の流速が最も早く、外壁1に近づくほど流速が遅くなるような流速分布になるが、上記構成により表流路19の断面積が、回動軸9を任意平面に垂直投影した回動軸投影線13で分割された管路2の断面積の大きい方の面積より大きくなるので、上流領域17の外周16が流体の流速が速い範囲に位置せず、流速が遅い領域に位置することができるため、流速の早い気流11がシャッター板6の上流領域17の外周16に衝突することを回避して、気流11の乱れを抑制することができ、気流11に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
As can be seen from this equation, the air flow 11 in the
なお具体的には、図に示すように流速が遅い領域として円形の管路2の内径の70%より外壁1側の範囲に、上流領域17の外周16が位置すれば効果を得られる。
More specifically, as shown in the drawing, the effect can be obtained if the
また、管路軸3を通る任意平面での断面で、シャッター板6の上流領域17の断面と下流領域18の断面が円弧で滑らかに結ばれた形状となっているため、シャッター板6の上流領域17から下流領域18に滑らかに気流11を導くことができ、気流11の乱れを抑制することができ、気流11に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
Further, since the cross section in an arbitrary plane passing through the
なお、円弧でなく、滑らかに導くような形状にすれば同様の効果を得る。 It should be noted that the same effect can be obtained if the shape is such that it is guided smoothly instead of an arc.
またシャッター閉の状態時においては、シャッター板6の外周16はシャッター板6がホコリや油分によって外壁1と固着することを防ぐのに必要かつ最小程度の2mmの距離で外壁1と離れており、また外壁1と平行となっているので、シャッター板6の面積を最大限増加させることができ、閉塞性を向上することができる。
Further, when the shutter is closed, the
また、回動軸9を管路2の円形断面へ投影した回動軸投影線13は、円形断面上の水平な中心線14より上方に30度の角度θを持っているため、シャッター板6の下流領域18にかかる重力が低減され、シャッター板6を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、気流11に対する抵抗を低減させることができる。
Further, since the rotation
また回動軸9を管路2の円形断面へ投影した回動軸投影線13は円形断面の中心と外壁を結ぶ線分15の垂直二等分線となっているため、シャッター開の状態で表流路19の面積を増加させかつシャッター閉の状態時に管路2を塞ぐのに必要なシャッター板6の外形が最小となるため、シャッター板6の材料の量や製作用金型の厚みを低減し、製品コストを低減することができる。
Further, the rotation
また管路軸3に垂直な投影用平面へのシャッター板6の外周16の垂直投影形状は円形であるため、ポンプや送風機の配管として一般に用いられる円管に対しても、流れの乱れを抑制することができ、流体に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
Further, since the vertical projection shape of the
また、シャッター機構部での抵抗を抑制して送風機4への負荷を低減できるため、送風機4が要する回転を低減することができ、送風機4の電力や送風機4から発生する騒音を低減することができる。
Moreover, since resistance in the shutter mechanism unit can be suppressed and the load on the
(実施の形態2)
図5に示すように、シャッター板6の上流領域17の外周16に肉厚21が付加された構成となっている。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 5, a thickness 21 is added to the
上記構成において、シャッター開の状態時に、シャッター板6の上流領域17に衝突する気流11の剥離を抑制して、気流11を滑らかにシャッター板6に導くことができ、気流11の乱れを抑制することができ、気流11に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
In the above configuration, when the shutter is open, the separation of the airflow 11 that collides with the
(実施の形態3)
図6に示すように、管路2の外側にシャッター板6を回動させる電動機22を備える構成となっている。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 6, an electric motor 22 that rotates the
上記構成において、シャッター板6が電動機22により開の状態や閉の状態の位置に回動し、シャッター板6が気流11から受ける圧力の状態に関わらずシャッター板6を常に最適な位置に確実に保持することができ、また気流11の圧力が変動した場合にシャッター板6がばたついて騒音や振動が発生することを抑制でき、またシャッター機構の設置方向によらず確実にシャッター板6を回動できるため、気流11に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
In the above configuration, the
なお、電動機22とはステッピングモーター、ギアモーターであり、またソレノイド等の機械的な外力によっても同様の効果を売る。 The electric motor 22 is a stepping motor or a gear motor, and the same effect is sold by a mechanical external force such as a solenoid.
(実施の形態4)
図7に示すように、シャッター機構の上流側で二つの気流11が合流する上向きの管路2に、二つのシャッター板6がそれぞれ二つの気流11に対応する位置に重なりを持たないように設けられており、シャッター板6は互いに自由に回動するように構成されている。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 7, the two
上記構成において、二つのシャッター板6が管路2を二分した面積の流路をそれぞれ開閉することができるため、シャッター板6の大きさを小さくすることができ、かつ管路2内の流速が速い領域のシャッター板6のみを回動させることができるため、シャッター板6を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、より小さな気流11の圧力によってシャッター板6が回動することができるため、気流11に対する抵抗を低減させることができる。
In the above configuration, since the two
(実施の形態5)
図8に示すように、管路2の外壁1の、シャッター開の状態時に裏流路20を塞ぐ位置に、突出部23を設けた構成となっており、突出部23は管路軸3を通る平面での断面において、上流から下流に向かって13度の角度で暫時突出高さが増加する形状となっている。
(Embodiment 5)
As shown in FIG. 8, the
上記構成において、気流11がシャッター板6の上流領域17に衝突してシャッター開の状態への回動に対して逆方向の力が働くことを抑制できるため、シャッター板6を回動させるために必要なトルクを小さくすることができ、より小さな気流11の圧力によってシャッター板6が回動することができるため、気流11に対する抵抗を低減させることができ、またシャッター板6が機械的に回動する場合も、回動に要するエネルギーを抑制することができる。
In the above configuration, the air flow 11 can be prevented from colliding with the
また、突出部23は上流から下流に向かって暫時突出高さが増加する形状となっているため、突出部23から表流路19に滑らかに気流11を導くことができ、気流11に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
Further, since the protrusion 23 has a shape in which the protrusion height increases for a while from the upstream to the downstream, the airflow 11 can be smoothly guided from the protrusion 23 to the
(実施の形態6)
図9に示すように、管路2の外壁1に備えられ、外壁1とシャッター板6の外周16との距離2mmよりも大きな3mmの高さを持つ内周壁24で、シャッター閉の状態時に、シャッター板6の外周16が接触するようにした内周壁24を備えた構成となっている。
(Embodiment 6)
As shown in FIG. 9, the inner
上記構成において、下流からの逆流12によりシャッター板6に圧力が付加された場合でも、内周壁24とシャッター板6の外周16が接触して隙間がなくなるため、閉塞性を向上することができる。
In the above configuration, even when pressure is applied to the
なお、管路軸3に垂直な投影用平面に投影した内周壁24とシャッター板6の投影図が重なっていれば、シャッター板6の外周16と内周壁24の一部が接触する構成であっても同様の効果を得ることができ、さらに内周壁24とシャッター板6がホコリや油分によって固着することを防ぐことができる。
If the projections of the inner
(参考の形態1)
図10に示すように、天井裏に設置される送風機4で、円形のダクト25を介して室内の空気を室外に排出するための送風機4は、送風機4の長方形の吐出口5と円形のダクト25とを接続するアダプタ26を備え、アダプタ26の内部にシャッター機構が設けられた構成となっている。
( Reference form 1 )
As shown in FIG. 10, the
上記構成において、シャッター機構を送風機4と一体化することができるため、管路2途中にシャッター機構を設ける必要がなく、低コストで設置の容易な送風用管路を構築することができる。
In the above configuration, since the shutter mechanism can be integrated with the
(参考の形態2)
図11に示すように、管路軸3と垂直な投影用平面への裏流路20の垂直投影図が送風機4の吐出口5の垂直投影図と重ならない構成となっている。
( Reference form 2 )
As shown in FIG. 11, the vertical projection of the
上記構成において、送風機4の吐出口5からの気流11のほとんどを表流路19に流入させることができ、シャッター板6の上流領域17への気流11の衝突を抑制して、気流11に対する抵抗や、乱れに起因する騒音や振動を低減させることができる。
In the above configuration, most of the air flow 11 from the
本発明は流体に対する抵抗や流れの乱れによる騒音や振動を抑制し、閉塞性が良く、低コストで製造可能なシャッター機構を提供するものである。 The present invention provides a shutter mechanism that suppresses noise and vibration due to fluid resistance and flow disturbance, has good blockage, and can be manufactured at low cost.
1 外壁
2 管路
3 管路軸
4 送風機
5 吐出口
6 シャッター板
7 取付穴
8 ピン
9 回動軸
10 ストッパー
11 気流
12 逆流
13 回動軸投影線
14 中心線
θ 角度
15 線分
16 外周
17 上流領域
18 下流領域
19 表流路
20 裏流路
21 肉厚
22 電動機
23 突出部
24 内周壁
25 ダクト
26 アダプタ
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