JP6892229B2 - Flow control damper - Google Patents
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Description
本発明は、流量制御ダンパに関する。 The present invention relates to a flow control damper.
空調設備には各種のダンパが用いられている(例えば、特許文献1−2を参照)。 Various dampers are used in the air conditioning equipment (see, for example, Patent Document 1-2).
流量制御ダンパは、ダンパを通過する流体の流量に応じて開度を調整する。よって、流量が適正に測定されない場合、流量制御ダンパの開度調整が不安定になる。そこで、流量制御ダンパにおける流量測定の適正化が望まれるが、流量制御ダンパを通過する流体は、上流側のダクトの形状に起因する偏流や乱流、流量制御ダンパの羽根の角度に起因する気流の乱れ等を生じていることがある。この場合、差圧式流量計においてはダンパ前後の流路内壁面に設けた圧力測定口における圧力測定のばらつきが生じ、測定流量が不安定になる虞がある。特に流量制御ダンパの羽根の角度に起因する気流の乱れは、ダンパの開度が閉じられた状態に近づくにつれて著しくなり、全閉に近い状態では気流の乱れが顕著に現れる傾向にあるため、羽根の角度が頻繁に変化する流量制御ダンパにおけるこのような気流の乱れは制御特性に与える影響が大きい。 The flow rate control damper adjusts the opening degree according to the flow rate of the fluid passing through the damper. Therefore, if the flow rate is not measured properly, the opening degree adjustment of the flow rate control damper becomes unstable. Therefore, it is desired to optimize the flow rate measurement in the flow control damper, but the fluid passing through the flow control damper is a drift or turbulence due to the shape of the duct on the upstream side, and an air flow due to the angle of the blades of the flow control damper. May be disturbed. In this case, in the differential pressure type flow meter, the pressure measurement at the pressure measuring port provided on the inner wall surface of the flow path before and after the damper may vary, and the measured flow rate may become unstable. In particular, the turbulence of the airflow caused by the angle of the blades of the flow control damper becomes remarkable as the opening of the damper approaches the closed state, and the turbulence of the airflow tends to appear remarkably in the state close to the fully closed state. Such turbulence of the airflow in the flow control damper whose angle changes frequently has a great influence on the control characteristics.
そこで、本願は、上流側ダクトの形状や羽根の角度に起因する測定流量の変動を可及的に抑制する流量制御ダンパを開示する。 Therefore, the present application discloses a flow rate control damper that suppresses fluctuations in the measured flow rate due to the shape of the upstream duct and the angle of the blades as much as possible.
上記課題を解決するため、本願で開示する流量制御ダンパは、互いの間隔を増減させて流量を制御する一対の可動羽根の間に仕切りを設けることにした。 In order to solve the above problems, the flow rate control damper disclosed in the present application is provided with a partition between a pair of movable blades that control the flow rate by increasing or decreasing the distance between them.
詳細には、本願で開示する流量制御ダンパは、ダクトに接続されて流体の流路を形成するケーシングと、ケーシング内で互いの間隔を増減させて流量を制御する対向翼の羽根であり、前縁の断面形状が鋭角な一対の可動羽根と、一対の可動羽根の間の流路を何れか一方の可動羽根側と他方の可動羽根側とに分ける仕切りと、を備える。 Specifically, the flow control damper disclosed in the present application is a casing connected to a duct to form a fluid flow path, and blades of an opposing wing that controls the flow rate by increasing or decreasing the distance between each other in the casing. It is provided with a pair of movable blades having a sharp edge cross-sectional shape, and a partition that divides the flow path between the pair of movable blades into one movable blade side and the other movable blade side.
上記の流量制御ダンパであれば、一対の可動羽根の間を通過した流体は、可動羽根の角度に関わりなく、少なくとも中仕切りからは剥離せずに中仕切りの翼面沿いを流れる。また、上記の流量制御ダンパであれば、可動羽根の前縁の断面形状が鋭角なので、可動羽根の前縁において流体が可動羽根から速やかに剥離し、中仕切りの翼面沿いに流れやすい。よって、一対の可動羽根の間を通過する流体の気流は、中仕切りが無い場合よりも安定する。一対の可動羽根の間を通過する流体の気流が安定すれば、差圧式流量計の下流側の圧力を適正に検出することができる。したがって、上流側ダクトの形状や羽根の角度に起因する測定流量の変動が抑制されることになる。 With the above flow control damper, the fluid that has passed between the pair of movable blades flows along the blade surface of the partition without being separated from at least the partition, regardless of the angle of the movable blades. Further, in the above-mentioned flow control damper, since the cross-sectional shape of the front edge of the movable blade is an acute angle, the fluid is quickly separated from the movable blade at the front edge of the movable blade, and easily flows along the blade surface of the partition. Therefore, the flow of fluid passing between the pair of movable blades is more stable than when there is no partition. If the airflow of the fluid passing between the pair of movable blades is stable, the pressure on the downstream side of the differential pressure type flowmeter can be detected appropriately. Therefore, fluctuations in the measured flow rate due to the shape of the upstream duct and the angle of the blades are suppressed.
なお、上記の流量制御ダンパは、一対の可動羽根よりも上流側に配置されており、差圧式流量計の圧力測定に用いられる第1の圧力測定用の孔を更に備えるものであってもよい
。また、上記の流量制御ダンパは、仕切りの翼面に配置されており、差圧式流量計の圧力測定に用いられる第2の圧力測定用の孔を備えるものであってもよい。また、この場合、仕切りは、中空の部材で形成される板状の部材であり、第2の圧力測定用の孔は、仕切りの内外を連通するように形成されていてもよい。このような流量制御ダンパであれば、例えば、ケーシング面上に開設された細孔を通じて圧力を検出する場合よりも安定した測定流量を得ることができる。
The flow rate control damper may be arranged on the upstream side of the pair of movable blades, and may further include a first pressure measuring hole used for pressure measurement of the differential pressure type flow meter. .. Further, the flow rate control damper may be arranged on the blade surface of the partition and may be provided with a second pressure measurement hole used for pressure measurement of the differential pressure type flow meter. Further, in this case, the partition is a plate-shaped member formed of a hollow member, and the second pressure measurement hole may be formed so as to communicate with the inside and outside of the partition. With such a flow rate control damper, it is possible to obtain a more stable measured flow rate than, for example, when pressure is detected through pores formed on the casing surface.
また、仕切りは、上流側から下流側へ至るにつれて厚みが漸次薄くなっており、断面形状が翼型形状になっている翼型部を有するものであってもよい。この場合、仕切りは、翼型部の前縁から上流方向へ向けて突き出るように形成されたスラット部を有するものであってもよい。このような流量制御ダンパであれば、一対の可動羽根の間を通過する流体が仕切りの翼面に沿って流れやすいため、気流が安定する。 Further, the partition may have an airfoil portion having a wing shape in which the thickness gradually decreases from the upstream side to the downstream side and the cross-sectional shape is a wing shape. In this case, the partition may have a slat portion formed so as to protrude in the upstream direction from the front edge of the airfoil portion. With such a flow control damper, the fluid passing between the pair of movable blades easily flows along the blade surface of the partition, so that the airflow is stable.
上記の流量制御ダンパは、上流側ダクトの形状や羽根の角度に起因する測定流量の変動を可及的に抑制することができる。 The above-mentioned flow rate control damper can suppress fluctuations in the measured flow rate due to the shape of the upstream duct and the angle of the blades as much as possible.
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であり、本発明の技術的範囲を以下の形態に限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The embodiments shown below are examples of embodiments of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the following embodiments.
図1は、実施形態に係る流量制御ダンパを示した図である。また、図2は、実施形態に係る流量制御ダンパの内部構造を示した図である。 FIG. 1 is a diagram showing a flow rate control damper according to the embodiment. Further, FIG. 2 is a diagram showing an internal structure of the flow rate control damper according to the embodiment.
本実施形態の流量制御ダンパ1は、角型の空調ダクトに取り付け可能な空調用ダンパであり、角型のケーシング10を備える。ケーシング10は、略立方体の形態を呈する中空の筐体である。ケーシング10は、該筐体の一面を全面的に開放する開口部11Fと、開
口部11Fの反対側において該筐体の一面を全面的に開放する開口部11Rとを有しており、流路の方向に沿って見た場合に実質的に枠状の形態を呈する筐体である。ケーシング10には、開口部11F側に位置する空調ダクトと接続するためのフランジ12Fが開口部11Fの縁沿いに設けられている。また、ケーシング10には、開口部11R側に位置する空調ダクトと接続するためのフランジ12Rが開口部11Rの縁沿いに設けられている。空調ダクトの上流部分が開口部11Fに接続され、空調ダクトの下流部分が開口部11Rに接続されることにより、当該空調ダクトを流れる流体が開口部11Fを通ってケーシング10に流入し、開口部11Rを通ってケーシング10から流出することになる。
The flow
ケーシング10の内部には、可動羽根20a,20b、中仕切り30(本願でいう「仕切り」の一例である)、圧力検出管40a,40b、案内部材50aF,50aR,50bF,50bRが設けられている。また、ケーシング10の外側には、可動羽根20a,20bを動かす駆動装置60が設けられている。
可動羽根20aは、回転軸21aを中心にして回転する羽根であり、図2に示されるように、回転軸21aから扇状に広がるような形態を成す板状の側面部22aと、側面部22aの円弧部分に固定されて回転軸21aと平行な翼面を形成する羽根部23aとを有する。羽根部23aは、回転軸21aの方に平面を向ける平面24aを有する。また、羽根部23aは、扇状の側面部22aが有する円弧に沿って湾曲する湾曲面25aを平面24aの裏側に有する。羽根部23aの断面形状は、半月形状である。羽根部23aは、湾曲面25aと平面24aとが隣接する部分である前縁の断面形状が、当該前縁を通過した流体が平面24aから剥離しやすいように鋭角となっている。可動羽根20bも可動羽根20aと同様、回転軸21bを中心にして回転する羽根であり、可動羽根20aに対向する対向翼の羽根である。可動羽根20bも可動羽根20aと同様、平面24bや湾曲面25bを有する羽根部23bと、羽根部23bが固定される側面部22bとを有する。羽根部23bの断面形状は、羽根部23aと同様に半月形状である。そして、可動羽根20a,20bが回動して適当な角度に調整されることにより、ケーシング10内の流路への湾曲面25a,25bの露出量の大きさが変化し、ケーシング10内の流路の断面積が増減する。可動羽根20a,20bは、湾曲面25a,25bが気流の上流側に露出するように回転する。また、可動羽根20a,20bは、流路を閉じる際は、羽根部23a,23bの各前縁が中仕切り30に接近するように回転する。
The
案内部材50aFは、流量制御ダンパ1が全開の状態において気流が羽根部23aに衝突するのを防ぐ部材であり、開口部11Fからケーシング10内に流入した流体が全開状態の可動羽根20aの平面24aに沿って流れるように羽根部23aの上流側でケーシング10の内面から***する部材である。また、案内部材50aRは、流量制御ダンパ1が全開の状態において羽根部23aの下流側に乱流が生ずるのを防ぐ部材であり、平面24aを通過した流体が剥離せずに開口部11Rへスムーズに流れるように羽根部23bの下流側でケーシング10の内面から***する部材である。案内部材50bF,50bRも案内部材50aF,50aRと同様、流量制御ダンパ1が全開の状態において羽根部23bの前後に位置する部材である。案内部材50aFと50bFにはそれぞれ、ゴム等の弾性体からなるガスケット51aFと51bFが設けられている。ガスケット51aFと51bFは、可動羽根20aと20bが全閉位置と全開位置との間を移動する際に、その先端が可動羽根20aと20bに常時接触している。従って、気流が流量制御ダンパ1を通過する際に、可動羽根20aと案内部材50aFの間、及び可動羽根20bと案内部材50bFの間を通過することがないため、更に安定した圧力測定を行える。なお、ガスケット51aF,51bFは、流量制御ダンパ1を通過する流体によって腐食される可能性がある場合は、テフロン(登録商標)製とすることが好ましい。
The guide member 50aF is a member that prevents the airflow from colliding with the
圧力検出管40aと圧力検出管40bは、ケーシング10の開口部11F側に設けられ
ている中空の管である。圧力検出管40aと圧力検出管40bは、可動羽根20aと20bが全閉位置において可動羽根20aと20bの上流側に設けられている。さらに、圧力検出管40aと圧力検出管40bは、流路を横切る方向に沿って平行に配置されており、流量制御ダンパ1の上流方向へ向かって開口する複数の細孔41aF,41bF(本願でいう「第1の圧力測定の孔」の一例である)を管の長手方向に沿って等間隔にそれぞれ有する。圧力検出管40aの一端はケーシング10の側面に設けられたチューブ接続口42aFに連通し、圧力検出管40bの一端はケーシング10の側面に設けられたチューブ接続口42bFに連通している。そして、チューブ接続口42aFとチューブ接続口42bFには、流量制御ダンパ1を通過する流体の流量測定用の微差圧センサへ繋がるチューブが各々接続される。よって、圧力検出管40aと圧力検出管40bは、差圧式流量計の上流側圧力(全圧=動圧+静圧)を検出するための導管として機能する。また、圧力検出管40aは、複数ある細孔41aFから得られる圧力を平均化するヘッダとしても機能する。圧力検出管40bも圧力検出管40aと同様である。
The
中仕切り30は、板状の部材であり、可動羽根20aと可動羽根20bとの間の流路を可動羽根20a側と可動羽根20b側とに2分割するような状態でケーシング10内に配置されている。中仕切り30は、上流側から下流側へ至るにつれて厚みが漸次薄くなっており、断面形状が翼型形状になっている翼型部31を有する。中仕切り30は、上流側から下流側へ向かって厚みが漸次薄くなる傾斜面31Ra,31Rbが中仕切り30の上側と下側の両翼面に設けられている。中仕切り30が上流側から下流側へ向かってその厚みを漸次薄くなる傾斜面31Ra,31Rbを有しているので、気流の流速が大きくなっても圧力検出口を含む翼面上から剥離をしないような気流を中仕切り30の両翼面に沿って形成できる。また、翼型部31の上側と下側の前縁側は上流側から下流側へ向かって厚みが増大するように形成されている。羽根部23aと23bから剥離した気流はそれぞれ平面部24aと24bの方向に曲がるが、この翼型部31の増大面31Fa,31Fbに沿って流れるため、羽根部23aと羽根部23bから剥離した気流を中仕切り30に付着させやすくしている。また、中仕切り30は、翼型部31の前縁から上流方向へ向けて突き出るように形成されたスラット部32を有する。スラット部32の前縁は、流量制御ダンパ1が全閉の状態において羽根部23aの前縁と羽根部23bの前縁との隙間から上流側へ突き出るように製作されている。
The
図3は、中仕切り30の構造を示した図である。中仕切り30の翼型部31は中空になっており、上側と下側の両翼面の、上流側から下流側へ向かって厚みが漸次薄くなる傾斜面31Ra,31Rbの部分に複数の細孔33aR,33bR(本願でいう「第2の圧力測定用の孔」の一例である)が設けられている。中仕切り30の一端はケーシング10の側面に設けられた図示しないチューブ接続口に連通しており、該チューブ接続口に取り付けられたチューブを介して流量測定用の図示しない微差圧センサと繋がっている。細孔33aR,33bRが流体の流入方向に対し側方へ向かって開口する細孔なので、中仕切り30は、差圧式流量計の下流側圧力(静圧)を検出するための導管として機能する。また、中仕切り30は、複数ある細孔33aR,33bRの圧力を平均化するヘッダとしても機能する。
FIG. 3 is a diagram showing the structure of the
また、中仕切り30は、以下のような機能を奏する。図4は、中仕切り30が気流に与える影響を示した図である。流量制御ダンパ1が僅かでも開いていれば、ケーシング10内に流入した流体が羽根部23aの前縁と羽根部23bの前縁との隙間を通過する。流量制御ダンパ1が全開ではなく中間開度(例えば、数%から約70%程度の間)であれば、羽根部23aの前縁と羽根部23bの前縁との隙間を通過した流体は、羽根部23a,23bの平面24a,24bに沿って流れずに剥離するため、中仕切り30のような気流を制御する部材が無い場合には気流が安定しない。例えば、図4の(B)に示されるように、流速に偏りの無い整流状態の流体が流入する場合に、中仕切り30が無いと、後述する
ように2つの羽根部23a,23bの僅かな位置関係の相違により、羽根部23aの前縁と羽根部23bの前縁との隙間を通過した流体が予期せぬ方向へ流れる。また、図4の(D)に示されるように、羽根部23a側が羽根部23b側よりも速い偏流状態の流体が流入する場合に、中仕切り30が無いと、羽根部23aの前縁と羽根部23bの前縁との隙間を通過した流体が羽根部23bの後方へ流れる。一方、中仕切り30が設けられていれば、図4の(A)と(C)に示されるように、羽根部23aの前縁と羽根部23bの前縁との隙間を通過した流体が中仕切り30の翼面に沿って流れるので気流が安定する。特に本実施形態の流量制御ダンパ1においては、羽根部23a,23bの平面24a,24bから流体が剥離しやすいように、各羽根部23a,23bの前縁の断面形状が鋭角になっているので、各羽根部23a,23bの前縁において剥離した流体が中仕切り30の翼面に沿って流れやすい。
Further, the
羽根部23aの前縁と羽根部23bの前縁との間に流入する流体が偏流しているか否かに関わらず、同じ圧力が検出できるように気流が流れる。このように、羽根部23aの前縁と羽根部23bの前縁との隙間を通過した気体の流れが安定すると、差圧式流量計の下流側圧力(静圧)を適正に検出することができる。すなわち、羽根部23aの前縁と羽根部23bの前縁との隙間の下流側の適当な箇所に静圧を検出するための孔が設けられている場合に、羽根部23aの前縁と羽根部23bの前縁との隙間を通過した流体が安定して流れないと、当該孔を通じて検出される静圧も安定しない。一方、羽根部23aの前縁と羽根部23bの前縁との隙間を通過した流体の気流が安定していれば、当該孔を通じて検出される静圧も安定する。特に本実施形態の流量制御ダンパ1では、気流を安定させる中仕切り30の翼面に設けられた細孔33aR,33bRを通じて静圧を検出しているので、例えば、ケーシング10の内面に設けられた細孔を通じて静圧を検出する場合よりも安定した測定流量を得ることができる。流量制御ダンパ1の開度が変化しても差圧の検出値が安定的に得られれば、流量制御ダンパ1の開度と流量計の指示値との相関関係が一意的に定まるので、流量制御ダンパ1の適正な制御が可能である。
Regardless of whether or not drift fluid flowing within between the leading edge of the leading edge and the
なお、図4では偏流の一例として羽根部23a側が羽根部23b側よりも速い状態が示されていたが、中仕切り30は、このような偏流に対してのみ整流効果を発揮するものではない。図5は、偏流のバリエーションを示した図である。中仕切り30は、図5(A)に示されるような羽根部23a側が羽根部23b側よりも速い状態の偏流に対して整流効果を発揮する他、例えば、施工の都合等で流量制御ダンパ1の上下が反転した状態で設置されることにより、図5(B)に示されるような羽根部23b側が羽根部23a側よりも速い状態の偏流に対しても同様の整流効果を発揮する。よって、本実施形態の流量制御ダンパ1は、中仕切り30の翼面に設けられた細孔33aR,33bRを通じて検出される静圧が、上流側のダクト形状に対するダンパの設置方向によって異なることが無い。
Although FIG. 4 shows a state in which the
図6は、気流の解析結果を示した図である。例えば、ダクトのコーナー部分から流量制御ダンパへ気流が流れる場合(図6(A)(B)を参照)と、ダクトの分岐部分から流量制御ダンパへ気流が流れる場合(図6(C)(D)を参照)とを比較すると、流量制御ダンパの上流側(一次側)における偏流は、コーナー部分から流れ込む場合よりも分岐部分から流れ込む場合の方が大きい。しかし、中仕切りを有する流量制御ダンパの下流側(二次側)における偏流(図6(A)(C)を参照)は、中仕切りの無い流量制御ダンパの下流側における偏流(図6(B)(D)を参照)に比べて小さい。そして、中仕切りがある場合には気流が中仕切りに沿って流れるため、中仕切りに設けた圧力測定孔を使えば圧力検出が安定的に行え、流量制御ダンパの制御が安定する。 FIG. 6 is a diagram showing the analysis result of the air flow. For example, when the airflow flows from the corner portion of the duct to the flow rate control damper (see FIGS. 6A and 6B), and when the airflow flows from the branch portion of the duct to the flow rate control damper (FIGS. 6C and 6D). ), The drift on the upstream side (primary side) of the flow control damper is larger when flowing from the branch portion than when flowing from the corner portion. However, the drift on the downstream side (secondary side) of the flow control damper having a partition (see FIGS. 6 (A) and 6 (C)) is the drift on the downstream side of the flow control damper without a partition (FIG. 6 (B)). ) (See (D)). When there is a partition, the airflow flows along the partition. Therefore, if the pressure measuring hole provided in the partition is used, the pressure can be detected stably and the control of the flow rate control damper is stable.
ところで、上記実施形態の説明においては、中仕切り30の取り付け構造について言及しなかったが、中仕切り30は、例えば、以下のようにしてケーシング10に取り付けることができる。図7は、中仕切り30の取り付け部分の構造図である。また、図8は、取
り付け途中の中仕切り30の取り付け部分を示した図である。なお、図8では取り付け部分が見えやすいようにフランジ12Fの一部を切り欠いている。中仕切り30は、両端部が開口する中空の部材である。よって、中仕切り30の端部の取り付け部分に隙間があると、中仕切り30の端部からチューブ接続口36やチューブ等を通じて繋がる微差圧センサが、中仕切り30の翼面に設けられている細孔33aR,33bRの静圧を得られなくなる。そこで、例えば、図7に示されるように、中仕切り30の端部を覆う大きさの平らな板材34を用意し、板材34と中仕切り30との間に板材34よりも柔軟なガスケット35を挟むような恰好で中仕切り30の端部を板材34で覆うことにより、中仕切り30の端部の取り付け部分に隙間が生じる可能性を抑制することができる。
By the way, in the description of the above embodiment, the attachment structure of the
また、中仕切り30の断面形状よりもやや大きく、板材34よりも小さい取付穴13を、ケーシング10にある中仕切り30の取り付け部分に設けておき、当該取付穴13をガスケット35と板材34で塞ぐようにすれば、中仕切り30の取り付け部分においてケーシング10の内外へ通じる隙間が生じたり、中仕切り30の内部とケーシング10の内部とを連通する隙間が生じたりする可能性を可及的に抑制することができる。図9は、板材34と取付穴13との大きさの関係を示した図である。中仕切り30の断面形状より大きく、板材34より小さい取付穴13を、ケーシング10にある中仕切り30の取り付け部分に設け、当該取付穴13をガスケット35と板材34で塞げば、中仕切り30の取り付け部分においてケーシング10の内外へ通じる隙間が生じる可能性は殆ど無い。
Further, a mounting
なお、可動羽根20a,20bを動かす駆動装置60等の駆動系は、以下のような機構になっている。図10は、流量制御ダンパ1の制御系を表した図である。また、図11は、可動羽根20a,20bの動作を例示した図である。駆動装置60は、可動羽根20aの回転軸21aに直結されているステッピングモータ61を内蔵している。可動羽根20aの回転軸21aには、可動羽根20aの可動角度と同じ約90度の角度で扇状に広がる扇形のギア62aが固定されている。可動羽根20bの回転軸21bにもギア62aと同径の扇形のギア62bが固定されている。ギア62aとギア62bは互いに噛み合っている。よって、ステッピングモータ61が回転軸21aを回転させると、図11に示されるように、可動羽根20aと可動羽根20bが互い違いの回転方向に同じ角度で回動する。なお、本願でいう「回動」とは、回転軸を中心とする動きを意味するものであり、回転軸の周りを一周以上回る動きに限定解釈されるものではない。
The drive system of the
ステッピングモータ61は、図10に示されるように、流量制御ダンパ1の制御を司るコントローラ70から指令された角度θとなるように回転軸21aを動かす。コントローラ70は、流量制御ダンパ1の付近に設置される空調用の制御機器であり、流量制御ダンパ1が設置されている施設の空調設備全体の制御を司る上位装置や手元スイッチ等の指令装置から送られた風量設定値QSPと、圧力検出管40aの細孔41aFおよび圧力検出管40bの細孔41bFを通じて得られる全圧と中仕切り30の細孔33aR,33bRを通じて得られる静圧との差圧ΔPから求まる実風量値との差分を基に、コントローラ70へ指令する角度θを算定する。差圧ΔPは、各チューブ接続口36,42aF,42bFに接続されたチューブ36t、42tと繋がる微差圧センサ71から得られる。
As shown in FIG. 10, the stepping
本実施形態の流量制御ダンパ1は、上記のような駆動機構60を採用しているため、例えば、以下のような比較例に係る駆動機構を採用した場合に比べると、可動羽根20bの角度をより精密に調整することができる。図12は、比較例に係る駆動機構を採用した場合の可動羽根20a,20bの動作を例示した図である。例えば、回転軸21bをリンク機構で回転軸21aの動きに追従させる駆動機構の場合、リンクの長さや剛性、連結部分の工作精度にもよるが、可動羽根20bの角度を可動羽根20aの角度に一致させることは技術的に容易でない。よって、例えば、開度が全開で可動羽根20aの角度が90度であるにも関わらず、可動羽根20bの角度が例えば85度になってしまうことがある。
Since the flow
本実施形態の流量制御ダンパ1では、流量測定を適正化するために、可動羽根20aと可動羽根20bとの間の流路を二分する中仕切り30を採用しているので、2つの可動羽根20a,20bの開度が不一致だと、中仕切り30によって仕切られる2つの流路を流れる各気流がアンバランスになる虞がある。このような気流のアンバランスは、ダンパの開度が全閉に近い状態において著しい。可動羽根20aの角度が10度であるにも関わらず、例えば、可動羽根20bの角度が7度になっているような場合、以下のような気流のアンバランスが生じる。
In the flow
図13は、2つの可動羽根20a,20bの開度が不一致である場合の気流の状態を示した図である。また、図14は、2つの可動羽根20a,20bの開度が一致している場合の気流の状態を示した図である。例えば、図13に示されるように、ステッピングモータ61によって角度が調整される可動羽根20aに比べて、可動羽根20bの角度が僅かに小さい場合、可動羽根20bの前縁と中仕切り30との隙間が可動羽根20aの前縁と中仕切り30との隙間より狭くなり、可動羽根20b側を流れる流体の流量が、可動羽根20a側を流れる流体の流量よりも少なくなる。このような気流のアンバランスが生じると、細孔33aRを通る気体の圧力と細孔33bRを通る気体の圧力とにアンバランスが生じ、差圧式流量計における静圧の測定を不安定にする虞がある。気流のアンバランスにより生じる静圧の測定の不安定化は、ダンパの開度が全閉付近において顕著に現れる。一方、本実施形態に係る流量制御ダンパ1においては、可動羽根20bがギア62a,62bにより可動羽根20aの動きと追従するようになっており、角度のずれ量が比較例のリンク機構方式よりも小さい。よって、例えば、図14に示されるように、可動羽根20b側を流れる流体の流量が、可動羽根20a側を流れる流体の流量とほぼ一致する。このため、差圧式流量計における静圧の測定が安定する。
FIG. 13 is a diagram showing a state of airflow when the opening degrees of the two
本実施形態の流量制御ダンパ1では、圧力検出管40aの細孔41aFおよび圧力検出管40bの細孔41bFを通じて得られる全圧と中仕切り30の細孔33aR,33bRを通じて得られる静圧との差圧ΔPを用いているので、中仕切り30の細孔33aR,33bRを通じて得られる静圧を検出する位置を適切に設定することが重要である。
In the flow
図15は、流量制御ダンパの比較例を示した図である。比較例に係る流量制御ダンパ101A,101B,101C,101Dは、何れも上記実施形態に係る流量制御ダンパ1の可動羽根20a,20bと異なり、前縁の断面形状が鈍角な可動羽根120a,120bを備える。また、比較例に係る流量制御ダンパ101A,101B,101C,101Dは、上記実施形態に係る流量制御ダンパ1の中仕切り30と形状等の異なる中仕切り130A,130B,130C,130Dを備える。流量制御ダンパ101Aが備える中仕切り130Aは、断面形状が翼型形状ではない単なる板材である。また、流量制御ダンパ101Bが備える中仕切り130Bは、中仕切り30と同様の断面形状を有するが、前縁側から後縁側へ向けて漸次厚くなるように前後が逆向きになっており、可動羽根120a,120bより上流側に配置されている。また、流量制御ダンパ101Cが備える中仕切り130Cは、中仕切り30と同様の位置に配置されているが、前縁および後縁から中心部へ向けて漸次厚くなっており、中心部を境にして前縁側と後縁側とが対称な断面形状を有する。また、流量制御ダンパ101Dが備える中仕切り130Dは、中仕切り30と同様の位置に配置されているが、前縁および後縁から中心部へ向けて漸次厚くなっており、中仕切り30と同様の断面形状を有するが、前縁側から後縁側へ向けて漸次厚くなるように前後が逆向きとなっている。
FIG. 15 is a diagram showing a comparative example of the flow rate control damper. The flow
このような比較例に係る流量制御ダンパ101A,101B,101C,101Dについて解析したところ、何れの比較例においても検出される静圧が不安定であった。この解析結果より、本実施形態の流量制御ダンパ1のように、可動羽根20a,20bから流体
が剥離しやすいように羽根部23a,23bの前縁の断面形状を鋭角にし、更に、前縁側から後縁側へ向かうにつれて厚みが漸次薄くなる断面が翼型形状の中仕切り30を可動羽根20aと可動羽根20bとの間に設け、中仕切り30の翼面に設けた細孔41aF,41bFを通じて静圧を検出するようにすれば、比較例に係る流量制御ダンパ101A,101B,101C,101Dよりも安定して静圧を検出できることが判る。すなわち、本実施形態に係る流量制御ダンパ1のように、羽根部の前縁を剥離しやすい断面形状にし、中仕切りを翼型形状にし、その下流側で圧力を検出するようことで、安定して圧力を検出することができることが判る。但し、これらの比較例に係る流量制御ダンパ101A,101B,101C,101Dは、少なくとも中仕切りの無い流量制御ダンパよりは安定して圧力を検出することはできる。
When the
また、圧力測定用の孔の位置について検証を行ったので、検証結果を以下に説明する。図16は、圧力測定口の位置を示した図である。本検証においては、差圧式流量計の下流側圧力(静圧)を検出するための圧力測定口の位置の適否について検証しており、次の3カ所を検証対象にしている。すなわち、図16(A)の符号Aが示すように圧力測定口を中仕切り30より下流側のケーシング10の内壁面に左右対称で1つずつ設けた場合(以下、「パターンA」という)、図16(B)の符号C1が示すように圧力測定口を中仕切り30の上側と下側の両翼面の、上流側から下流側へ向かって厚みが漸次薄くなる傾斜面31Ra,31Rbの部分に設けた場合(上記実施形態の細孔33aR,33bRに相当し、以下、「パターンC1」という)、図16(B)の符号C2が示すように圧力測定口を中仕切り30の上側と下側の両翼面の、厚みが最も厚くなる部分に設けた場合(以下、「パターンC2」という)の3カ所である。そして、本検証においては、パターンA,C1,C2の3つの他に、図16(B)の符号C1と符号C2の両方に圧力測定口を設けてその平均値を採った場合(以下、「パターンC3」という)についても検証を行った。なお、パターンAについては、動圧を極力拾わないよう、内壁面の圧力測定口を覆うように下流側へ向かって開口するカバーが取り付けられている。
In addition, since the position of the hole for pressure measurement was verified, the verification result will be described below. FIG. 16 is a diagram showing the position of the pressure measuring port. In this verification, the suitability of the position of the pressure measurement port for detecting the downstream pressure (static pressure) of the differential pressure type flow meter is verified, and the following three points are targeted for verification. That is, when the pressure measuring ports are provided symmetrically on the inner wall surface of the
図17は、検証結果を示したグラフである。また、図18は、本検証における偏流のパターンを示した図である。図17のグラフにある「直管」とは、流量制御ダンパの上流側のダクトが真っすぐになっており、偏流が無い場合のデータである。また、図17のグラフにある「エルボ軸水平」とは、流量制御ダンパの上流側に右方向または左方向へ曲がるエルボがあり、図18の左図に示すように水平に軸が配置されていて、偏流が生じている場合のデータである。また、図17のグラフにある「エルボ軸垂直」とは、流量制御ダンパの上流側に上方向または下方向へ曲がるエルボがあり、図18の右図に示すように垂直に軸が配置されていて、偏流が生じている場合のデータである。各データは、圧力検出を100回行なった場合のデータである。各データは、その平均値を丸の位置で、その標準偏差2シグマを丸から伸びている腕の長さで示している。各パターンにおいて、丸の位置は直管とエルボ条件における圧力検出値の違い(違いが少ないほうが良い)を、標準偏差は検出圧力のばらつき(小さいほうが好ましい)を意味している。流量ダンパの上流側に設けられた給気ファンと流量ダンパとの間における背圧が400Paで制御風速が2m/sの条件で測定した。 FIG. 17 is a graph showing the verification results. Further, FIG. 18 is a diagram showing a pattern of drift in the present verification. The "straight pipe" in the graph of FIG. 17 is data when the duct on the upstream side of the flow control damper is straight and there is no drift. Further, "elbow axis horizontal" in the graph of FIG. 17 means that there is an elbow that bends to the right or left on the upstream side of the flow control damper, and the axes are arranged horizontally as shown in the left figure of FIG. Therefore, it is the data when the drift is generated. Further, "elbow axis vertical" in the graph of FIG. 17 means that there is an elbow that bends upward or downward on the upstream side of the flow control damper, and the axes are arranged vertically as shown in the right figure of FIG. Therefore, it is the data when the drift is generated. Each data is data when pressure detection is performed 100 times. Each data shows its mean value at the position of the circle and its standard deviation of 2 sigma by the length of the arm extending from the circle. In each pattern, the position of the circle means the difference in the pressure detection value between the straight pipe and the elbow condition (the smaller the difference is better), and the standard deviation means the variation in the detected pressure (the smaller the better). The measurement was performed under the conditions that the back pressure between the air supply fan provided on the upstream side of the flow rate damper and the flow rate damper was 400 Pa and the control wind speed was 2 m / s.
図17のグラフを見ると判るように、パターンC2およびパターンC3は、パターンAおよびパターンC1に比べると、検出される圧力が気流の状態によってばらついていることが判る。よって、流量制御ダンパの上流側のダクト形状による検出圧力の影響を抑制するには、パターンAまたはパターンC1が望ましいことが判る。そして、パターンAについては動圧を拾わないようにするためのカバーを設けていることに鑑みると、カバーが不要であり且つ中空の中仕切り30を均圧用のヘッダとしても活用できるパターンC1の方がパターンAより構造的に有利である。すなわち、圧力検出口は、上記実施形態の細孔33aR,33bRのように、中仕切り30の上側と下側の両翼面の、上流側から下流側へ
向かって厚みが漸次薄くなる傾斜面31Ra,31Rbの部分に設けるのが有利であることが判る。
As can be seen from the graph of FIG. 17, it can be seen that the detected pressures of the patterns C2 and C3 are different from those of the patterns A and C1 depending on the state of the air flow. Therefore, it can be seen that pattern A or pattern C1 is desirable in order to suppress the influence of the detected pressure due to the shape of the duct on the upstream side of the flow control damper. Considering that the pattern A is provided with a cover for preventing the dynamic pressure from being picked up, the pattern C1 which does not require a cover and can utilize the
なお、検証対象として考えられるその他のパターンとしては、例えば、パターンAのような圧力検出口をケーシング10の内壁面に多数設けておき、各圧力検出口からの圧力を均圧するヘッダ等を設けることも考えられるが、各圧力検出口を覆うカバーの設置に伴う圧損や、ケーシング10の外側面にある駆動装置60との干渉といった構造的な問題、製造コストの増大等が生じる。このため、圧力検出口は、上記実施形態の細孔33aR,33bRのように中仕切り30の翼面に設ける方が合理的である。
As another pattern that can be considered as a verification target, for example, a large number of pressure detection ports such as pattern A are provided on the inner wall surface of the
1,101A,101B,101C,101D・・流量制御ダンパ:10・・ケーシング:11F,11R・・開口部:12F,12R・・フランジ:13・・取付穴:20a,20b,120a,120b・・可動羽根:21a,21b・・回転軸:22a,22b・・側面部:23a,23b・・羽根部:24a,24b・・平面:25a,25b・・湾曲面:30,130A,130B,130C,130D・・中仕切り:31・・翼型部:31Fa,31Fb・・増大面:31Ra,31Rb・・傾斜面:32・・スラット部:33aR,33bR,41aF,41bF・・細孔:34・・板材:35・・ガスケット:36,42aF,42bF・・チューブ接続口:36t,42t・・チューブ:40a,40b・・圧力検出管:50aF,50aR,50bF,50bR・・案内部材:51aF,51bF・・ガスケット:60・・駆動装置:61・・ステッピングモータ:62a,62b・・ギア:70・・コントローラ:71・・微差圧センサ
1,101A, 101B, 101C, 101D ... Flow control damper: 10 ... Casket: 11F, 11R ... Opening: 12F, 12R ... Flange: 13 ... Mounting holes: 20a, 20b, 120a, 120b ... Movable blades: 21a, 21b ... Rotation axis: 22a, 22b ... Side surface: 23a, 23b ... Blades: 24a, 24b ... Flat surface: 25a, 25b ... Curved surface: 30, 130A, 130B, 130C, 130D ... Partition: 31 ... Flange type: 31Fa, 31Fb ... Increasing surface: 31Ra, 31Rb ... Inclined surface: 32 ... Slat part: 33aR, 33bR, 41aF, 41bF ... Pore: 34 ... Plate material: 35 ... Gasket: 36, 42aF, 42bF ... Tube connection port: 36t, 42t ... Tube: 40a, 40b ... Pressure detector tube: 50aF, 50aR, 50bF, 50bR ... Guide member: 51aF, 51bF ...・ Gasket: 60 ・ ・ Drive device: 61 ・ ・ Stepping motor: 62a, 62b ・ ・ Gear: 70 ・ ・ Controller: 71 ・ ・ Slight differential pressure sensor
Claims (3)
前記ケーシング内で互いの間隔を増減させて流量を制御する対向翼の羽根であり、前縁の断面形状が鋭角な一対の可動羽根と、
前記一対の可動羽根の間の流路を何れか一方の可動羽根側と他方の可動羽根側とに分け、気流安定効果を奏する仕切りと、
前記一対の可動羽根よりも上流側に配置され、差圧式流量計の圧力測定に用いられる第1の圧力測定用の孔と、
前記仕切りの翼面の、前記仕切りの断面形状が上流側から下流側へ向かって厚みが漸次薄くなる翼型部の翼型形状によって形成される傾斜面に配置され、前記差圧式流量計の圧力測定に用いられる第2の圧力測定用の孔と、を備え、
前記第2の圧力測定用の孔は、中空の部材で形成される板状の前記仕切りの上側と下側の両翼面の内外を連通するように形成されている、
流量制御ダンパ。 A casing that is connected to a duct to form a fluid flow path,
A pair of movable blades having an acute-angled front edge, which are blades of opposing blades that control the flow rate by increasing or decreasing the distance between them in the casing.
A partition that divides the flow path between the pair of movable blades into one of the movable blade sides and the other movable blade side, and exerts an airflow stabilizing effect .
A first pressure measuring hole arranged on the upstream side of the pair of movable blades and used for pressure measurement of a differential pressure type flow meter, and a hole for measuring pressure.
The pressure of the differential pressure type flow meter is arranged on the inclined surface of the airfoil surface of the partition, which is formed by the airfoil shape of the airfoil portion in which the cross-sectional shape of the partition gradually decreases from the upstream side to the downstream side. With a second pressure measuring hole used for measurement,
The second pressure measuring hole is formed so as to communicate with the inside and outside of both upper and lower wing surfaces of the plate-shaped partition formed of a hollow member.
Flow control damper.
請求項1に記載の流量制御ダンパ。 Than said pair of movable vanes is disposed in the tube transverse to the flow path on the upstream side, comprises a first hole for pressure measurement used in the pressure measurement equal pressure flowmeter,
The flow rate control damper according to claim 1.
請求項1または2に記載の流量制御ダンパ。 The partition has a slat portion formed so as to protrude in the upstream direction from the front edge of the airfoil portion.
The flow rate control damper according to claim 1 or 2.
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