JP2008151305A - 切り換え装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調・排気排煙等に用いるダクトの切り換え装置において、簡易な構成にて気密性を向上する。
【解決手段】内部を気流が流通するダクト２の分岐部３又は途上部に、駆動手段１４により回動される弁体１３を配置し、前記ダクト２の開口部２ａに該弁体１３を押し付けて、該開口部２ａの流通を遮断又は開放することで流路の切り換え又は遮断を行う開閉ダンパー装置又は三方切り換えダンパー装置６において、前記弁体１３は、駆動手段１４により回動されるアーム１６と、該アーム１６の先端に配置され、略中心が該アーム１６の先端に固定され、弾性を有する板体１５と、を備える三方切り換えダンパー装置１０。
【選択図】図３

Description

本発明は、内部を気流が流通するダクトの分岐部に、駆動手段により回動される弁体を配置し、二つの開口部のいずれか一方に弁体を押し付けて、ダクトの流通を遮断、又は開放させる切り換え装置の技術に関する。

ダクトは、空調・排気排煙等に用いる建築設備の一つとしてよく用いられている。従来、このダクト内の気流を制御する手法として、ダクトの途上又は端部において簡易な構成でダクトを開閉・遮断する開閉ダンパー（切り換え）装置の技術は公知となっている。また、ダクトの分岐点において、この開閉ダンパーを用いて分岐の切り換えを行う三方切り換えダンパー装置の技術も公知である。例えば、特許文献１は、バイパス流路と排気主流路の分岐部に弁体を配置して、アクチュエーターにより流路を切り換える排ガス浄化装置を開示している。
特開平９−７２２１０号公報

通常、弁体とダクトとの間の気密性を保つためには、弁体の当接部分にバルブシートが配置されている。このバルブシートは口径が小さい場合には、加工が容易であり、安価に製造できる。しかし、例えば煙突のように大口径のダクトの分岐部にバルブシートを設置することは、製造が困難であり、かつ密着部分の加工が難しく高価となる。また、大口径のダクト内を高温の排気ガスが通過するときに、弁体が熱変形するおそれがある。このような背景もあり、バルブシートは、大口径のダクトの分岐部には、現実にはほとんど採用されていない。
そこで、解決しようとする課題は、空調・排気排煙等に用いるダクトの切り換え装置において、簡易な構成にて気密性を向上することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、内部を気流が流通するダクトの分岐部又は途上部に、駆動手段により回動される弁体を配置し、前記ダクトの開口部に該弁体を押し付けて、該開口部の流通を遮断又は開放することで流路の切り換え又は遮断を行う切り換え装置において、前記弁体は、駆動手段により回動されるアームと、該アームの先端に配置され、略中心が該アームの先端に固定され、弾性を有する板体と、を備えるものである。

請求項２においては、前記板体は、少なくとも前記ダクトの開口部と当接する外周側を剛体で構成するものである。

請求項３においては、内部を気流が流通するダクトの分岐部又は途上部に、駆動手段により回動される弁体を配置し、前記ダクトの開口部に該弁体を押し付けて、該開口部の流通を遮断又は開放することで流路の切り換え又は遮断を行う切り換え装置において、前記弁体は、駆動手段により回動されるアームと、該アームの先端に配置され、略中心が該アームの先端に可動支持される板体を備えるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、流路の切り換え又は遮断が行われ、弁体の中央に押し付け力が付加されるときに、板体が弾性変形して、ダクト開口部周囲に均等に押し付け力が分散することができる。また、弁体は、押し付け方向に弾性を有するため、ダクト遮断時にダクト開口部の寸法公差を吸収できる。つまり、簡易な構成にて、切り換え装置のガス漏れを減少できる。

請求項２においては、請求項１の効果に加え、外周側のみ剛体で構成し、ダクト内径の一部分のみが弾性変形する構成としたため、機能（漏れ防止）、強度、剛性及び軽量化の面から部材の構成を最適化できる。例えば、口径の大きなダクトであってもダクト内径の一部分のみが弾性変形するため、頑丈に弁体を構成できる。すなわち、弁体の耐久性を向上できる。
また、ダクトを通過する流体に合わせて外周側のみを取り替えることが可能となる。
さらに、メンテナンス時には、外周側のみ交換可能なため、コストが低減できる。

請求項３においては、流路の切り換え又は遮断が行われ、板体が開口部に押し付けられたときに、安定して押し付けられる位置又は角度に移動できるため、遮断時の密閉度を高めることができる。また、ダクト開口部の端面が多少傾斜していても、切り換え時に押し付け板が傾くため、ダクト開口部に押し付け板を密着させることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の切り換え装置（開閉ダンパー装置）を備えるダクトの側面図、図２は同じく切り換え装置（三方切り換えダンパー装置）を備える分岐ダクトの側面図、図３は本発明の実施例１の切り換え装置（三方切り換えダンパー装置）を示す構成断面図である。
図４は同じく実施例２の切り換え装置（三方切り換えダンパー装置）を示す構成断面図、図５は同じく実施例３の切り換え装置（三方切り換えダンパー装置）を示す構成断面図、図６は同じく実施例４の切り換え装置（三方切り換えダンパー装置）を示す構成断面図である。
図７は本発明の切り換え装置を備える排気ガス逆流防止装置を示す構成断面図である。

本発明は、内部を気流が流通するダクトに適用される切り換え装置の構成に関する発明である。ダクトは、空調・排気排煙等、多種多様に用いられるが、本実施例では、ディーゼルエンジン発電機の排気ガスの排気流路（ダクト）に接続される黒煙除去装置において、切り換え装置として開閉ダンパー又は三方切り換え装置を設けることを想定して説明する。しかし、本発明の切り換え装置は、本実施例の黒煙除去装置に使用が限定されるものではない。

まず、図１を用いて、ダクト２及び開閉ダンパー装置５について簡単に説明する。
図１に示すように、ダクト２は、円筒または角筒形状の部材を組み合わせ、空気の流れ道とする管である。部材の材質は、本実施例では特に限定しない。一般には、部材は、亜鉛めっき鉄板が多く用いられ、ステンレス鋼板、塩ビ塗装鋼板等の場合もある。部材の断面は、本実施例では円形としているが、特に限定する必要はない。一般には、断面は、矩形や楕円形をしたダクトもある。
一方、開閉ダンパー装置５は、ダクト２の途中に設けられている。開閉ダンパー装置５は、駆動手段（アクチュエーター）７によって弁体８を回動することで、ダクト開口部２ａを開閉する装置である。駆動手段７は、本実施例では限定しない。一般に駆動手段７は、ステッピングモーター等の電動機による駆動、油圧駆動、空圧駆動による場合が多い。駆動手段７は、コントローラ９に接続され、他の開閉ダンパー装置５と共に集中コントロールされている。
このような構成とすることで、開閉ダンパー装置５は、ダクト２内部の気流の通過・遮断を制御できる。

次に、図２を用いて、分岐ダクト４及び三方切り換えダンパー装置６について簡単に説明する。
図２に示すように、分岐ダクト４は、あるダクト２の分岐部３から別のダクト２が分岐しているダクト構成をいう。
一方、三方切り換えダンパー装置６は、分岐ダクト４において、分岐部３に設けられている。また、三方切り換えダンパー装置６は、上述の開閉ダンパー装置５と同じ構成とされている。つまり、開閉ダンパー装置５は、分岐部３において、三方切り換えダンパー装置６としても用いることができる。
このような構成とすることで、例えば、三方切り換えダンパー装置６は、ダクト２ｒを遮断したときにはダクト２ｐ・２ｑが連通され、ダクト２ｑを遮断したときにはダクト２ｐ・２ｒが連通される。
このようにして、三方切り換えダンパー装置６すなわち開閉ダンパー装置５は、分岐ダクト４において経路を切り換えることができる。

以下に、本発明に係わる開閉ダンパー装置５及び三方切り換えダンパー装置６について４つの実施例、並びに１つの適用実施例について説明する。なお、上述したように、開閉ダンパー装置５と三方切り換えダンパー装置６とは構成・作用は同一であり、設ける場所が異なるだけである。そのため、以下の実施例では、切り換え装置として、分岐ダクト４に設けられる三方切り換えダンパー装置６について説明する。

まず、図３を用いて、実施例１の三方切り換えダンパー装置１０について、詳細に説明する。
図３に示すように、三方切り換えダンパー装置１０は、分岐部３に設けられている。３本のダクト２ｐ・２ｑ・２ｒは、分岐部３において、ダクト開口部２ａを内部に向けて貫設されている。
三方切り換えダンパー装置１０は、駆動手段１４と弁体１３とから構成されている。また、弁体１３は、板体１５ａ・１５ｂ及びアーム１６から構成されている。本実施例の特色として、板体１５ａ・１５ｂは、鋼板等を材質として弾性を有する薄板で形成される円板である。板体１５は、切り換え時に遮断すべき側に向けてそれぞれ設けられている。板体１５ａ・１５ｂは、ダクト開口部２ａの形状に合わせた形状として、少なくともダクト開口部２ａの外周面積より大きい面積にて形成されている。なお、ダクト２ｑとダクト２ｒの口径又は形状が異なるときは、板体１５ａ・１５ｂは、その口径又は形状に合わせて一回り大きく形成され、同一形状に限定されるものではない。また、板体１５ａ・１５ｂは、その略中心部をアーム１６先端に形成したボス部１６ａに固設されている。このため、板体１５ａ・１５ｂは、固設された中心部以外は支持されるものがない（自由端）。

アーム１６は、先端のボス部１６ａ、ロッド状の連結部１６ｂ、基部側ボス１６ｃから構成されている。ここで、基部側ボス１６ｃは、駆動手段１４の出力軸上に固設されている。基部側ボス１６ｃの軸心、連結部１６ｂの軸心、ボス部１６ａの軸心は、それぞれ直交方向に配設される。ボス部１６ａの長手方向中央側面に連結部１６ｂの先端が固定され、ボス部１６ａの長さは板体１５ａ・１５ｂが最大たわみ時に連結部１６ｂと当接しない長さとしている。つまり、ボス部１６ａの両側に等距離離れて、板体１５ａ・１５ｂが平行に配置される。また、ボス部１６ａの軸心は切り換えた位置において、ダクト２ｑ・２ｒの中心（軸心）と略一致するように配設される。

駆動手段１４は、上述したように本実施例では特に限定しないが、ステッピングモーター等の電動機による駆動、シリンダーやモータを用いる油圧駆動または空圧駆動によるものとする。駆動手段１４は、コントローラ（図示略）に接続されている。駆動手段１４の出力軸１４ａはダクト２の軸心に対して直交方向に分岐ダクト４に横架して配設され、ダクト２ｑ・２ｒの開口部２ａ・２ａと等距離の位置で、分岐ダクト４内で基部側ボス１６ｃを固設している。つまり、遮蔽しようとする開口部２ａ・２ａの中間に出力軸１４ａが配置され、該出力軸１４ａからアーム１６が開口部２ａの中心近傍まで延設される。

このような構成とすることで、三方切り換えダンパー装置１０は、ダクト２ｑを開放かつダクト２ｒを遮断、又はダクト２ｑを遮断かつダクト２ｒを開放の切り換えができる。
このとき、アーム１６は、板体１５ａの中心部に押し付け力を付加する。そのため、板体１５ａの外周は、均等に分散された押し付け力によって、ダクト開口部２ａに押し付けられる。具体的には、駆動手段１４の手前側の押し付け力Ｐｉと対向側の押し付け力Ｐｏは等しい大きさとなる（図３参照）。
他方、板体１５ａは、ダクト開口部２ａの遮断時にたわみを生じる。そのため、弁体１３は、ダクト開口部２ａの寸法公差を吸収して密着することができてダクト開口部２ａを遮断（密閉）することができる。
このようにして、簡易な構成にて、三方切り換えダンパー装置１０の遮断時におけるガス漏れを低減することができる。

次に、図４を用いて、実施例２の三方切り換えダンパー装置２０について、詳細に説明する。実施例２は、実施例１の板体１５をダクトの開口部２ａと当接する外周側のみを剛体であるシート材２７で構成する実施例である。
図４に示すように、三方切り換えダンパー装置２０は、分岐部３に設けられている。分岐部３の構成は、実施例１と同様であり、説明を省略する。
三方切り換えダンパー装置２０は、駆動手段２４と弁体２３とから構成されている。また、本実施例の特色として、弁体２３は、薄板２５と、その外周のシート材２７にて形成されている。薄板２５は円板状、シート材２７はリング状にて形成されている。薄板２５及びシート材２７は、切り換え時に遮断すべき側に向けてそれぞれ設けられている。薄板２５の面積はダクト開口部２ａの面積よりも小さくしてダクト開口部２ａ内に入り当接しないようにされている。また、シート材２７の内周は薄板２５の外周よりも小さくして重複させて固定代を設けボルト等により着脱可能に取り付け、シート材２７の外周は少なくともダクト開口部２ａの外周より大きいものとされている。また、薄板２５は、その中心をアーム２６に固設されている。
アーム２６及び駆動手段２４の構成は、実施例１と同様であり、説明を省略する。

このような構成とすることで、三方切り換えダンパー装置２０は、ダクト２ｑを開放かつダクト２ｒを遮断、又はダクト２ｑを遮断かつダクト２ｒを開放の切り換えができる。
本実施例の作用及び効果は実施例１と同様である。
本実施例は、薄板体２５ａ・ｂに弾性を持たせ、ダクト開口部２ａの遮断時に生じる弁体２３の周囲に形成されたシート材２７は剛体として構成されている。そのため、薄板２５のたわみによって、ダクト開口部２ａの寸法交差を吸収してダクト開口部２ａを遮断することができる。
このようにして、簡易な構成にて、三方切り換えダンパー装置２０の遮断時におけるガス漏れを低減することができる。また、外周側のみ剛体のシート材２７で構成するので、口径の大きなダクト２であっても、ダクト開口部２ａ内径の一部分のみが弾性変形するため、頑丈に弁体２３を構成できる。すなわち、弁体の耐久性を向上できる。さらに、ダクト２を通過する流体に合わせて外周側を取り替えることが可能となる。
また、メンテナンス時には、シート材２７のみ交換可能なため、コストが低減できる。さらに、シート材２７は、ダクト２内を通過する流体に合わせて密閉可能な材質に交換できる。

次に、図５を用いて、実施例３の三方切り換えダンパー装置３０について、詳細に説明する。
図５に示すように、三方切り換えダンパー装置３０は、分岐部３に設けられている。分岐部３の構成は、実施例１と同様であり、説明を省略する。
三方切り換えダンパー装置３０は、駆動手段３４と弁体３３とから構成されている。また、弁体３３の中心は、アーム３６と、ボールジョイント３７を介してアーム３６に固定されている押し付け板３５ａ・３５ｂとから構成されている。ボールジョイント３７はボス部１６ａ（実施例１参照）の代わりに設けるものである。ボールジョイント３７は、可動部として球面がアーム３６の先端に当接するように、揺動自在に取り付けられる。押し付け板３５は、切り換え時に遮断すべき側に向けてそれぞれ設けられている。押し付け板３５の面積は、少なくともダクト開口部２ａの面積より大きいものとされ、外周から所定半径の間、ダクト開口部２ａ側が中心側よりも厚さが薄く形成されているのは、該部分だけ機械加工により面を仕上げガス漏れを少なくするためである。また、押し付け板３５は、たわみを伴わない剛体である。
駆動手段３４の構成は、実施例１と同様であり、説明を省略する。

このような構成とすることで、三方切り換えダンパー装置３０は、ダクト２ｑを開放かつダクト２ｒを遮断、又はダクト２ｑを遮断かつダクト２ｒを開放の切り換えができる。
本実施例の作用及び効果は実施例１と同様である。
本実施例は、押し付け板３５ａ・３５ｂがボールジョイント３７によって押し付け方向に対し約±数度傾くため、ダクト開口部２ａの寸法公差を吸収してダクト開口部２ａを遮断することができる。つまり、ダクト開口部２ａの端面が多少傾斜していても、切り換え時に押し付け板３５ａ・３５ｂが傾いてダクト開口部２ａに密着させることができる。
このようにして、簡易な構成にて、三方切り換えダンパー装置３０の遮断時におけるガス漏れを低減することができる。

次に、図６を用いて、実施例４の三方切り換えダンパー装置４０について、詳細に説明する。
図６に示すように、三方切り換えダンパー装置４０は、分岐部３に設けられている。分岐部３の構成は、実施例１と同様であり、説明を省略する。
三方切り換えダンパー装置４０は、駆動手段４４と弁体４３とから構成されている。また、弁体４３は、アーム４６と、アーム４６に対し軸方向に回動自在に取り付けられている押し付け板４５ａ・４５ｂとから構成されている。押し付け板４５は、切り換え時に遮断すべき側に向けてそれぞれ設けられている。押し付け板４５の面積は、少なくともダクト開口部２ａの面積より大きいものとされている。また、それぞれの押し付け板４５ａ・４５ｂとアームとの間には、バネ機構４７が介されている。そして、押し付け板４５の中心に開口した取り付け孔を、アーム４６先端に取り付けた軸の直径よりも若干大きくして、押し付け板４５が回転可能に取り付けている。また、押し付け板４５は、たわみを伴わない剛体である。
駆動手段４４の構成は、実施例１と同様であり、説明を省略する。

このような構成とすることで、三方切り換えダンパー装置４０は、ダクト２ｑを開放かつダクト２ｒを遮断、又はダクト２ｑを遮断かつダクト２ｒを開放の切り換えができる。
本実施例の作用及び効果は実施例１と同様である。
本実施例は、押し付け板４５ａ・４５ｂが回転可能な構成とされている。そのため、ダクト開口部２ａの遮断時において、ダクト開口部２ａの寸法交差があっても、押し付け板４５ａ・４５ｂが少しでも回転し、かつバネ機構４７によって軸方向の衝撃を吸収すると同時に、押し付け方向に傾くことができ、その寸法交差を吸収してダクト開口部２ａを遮断することができる。
このようにして、簡易な構成にて、三方切り換えダンパー装置４０の遮断時におけるガス漏れを低減することができる。

ここで、図７を用いて、実施例１乃至４三方切り換えダンパー装置１０・２０・３０・４０の適用例として排気ガス逆流防止装置５０について、詳細に説明する。
排気ガス逆流防止装置５０は、例えばディーゼルエンジンを複数台備えたディーゼルエンジンシステムに適用される。第一排気ダクト５８と第二排気ダクト５９は、それぞれ別のディーゼルエンジン（図示略）の排気口に接続されている。排気ガス逆流防止装置５０は、第一排気ダクト５８よりの排気と第二排気ダクト５９よりの排気を主排気ダクト５７に合流する役目を担う。また、一方のエンジンが停止しているときには、停止側のエンジンの排気ダクトを塞いで、運転している他のエンジンの排気が逆流しないようにする。
図７に示すように、排気ガス逆流防止装置５０は、例えば三方切り換えダンパー装置１０を適用した装置である。
三方切り換えダンパー装置１０の、構成・作用・効果は実施例１と同様である。ただし、本適用例の三方切り換えダンパー装置１０は、位置センサー５５を有し、中立の姿勢位置を維持できるものとしている（図７参照）。

このような構成とすることで、三方切り換えダンパー装置１０は、第一排気ダクト開口部５８ａを遮断したときには、第二排気ダクト５９の排気のみを主排気ダクト５７に送ることができる。また、第二排気ダクト開口部５９ａを遮断したときには、第一排気ダクト５８の排気のみを主排気ダクト５７に送ることができる。さらに、中立の姿勢位置を維持しているときは、第一排気ダクト５８及び第二排気ダクト５９の排気を主排気ダクト５７に送ることができる。
そして、実施例１の効果が排気ガス逆流防止装置５０に適用される。つまり、停止しているエンジンの排気ダクトを遮断時に、運転しているエンジンの排気逆流を低減することができる。なお、他の実施例の三方切り換えダンパー装置２０・３０・４０を適用しても、同様の効果が得られる。

以上、三方切り換えダンパー装置６の本発明の実施例として、三方切り換えダンパー装置１０・２０・３０・４０及び排気ガス逆流防止装置５０について説明した。上述したが、これら三方切り換えダンパー装置１０・２０・３０・４０は、開閉ダンパー装置５（図１参照）にも同様に適用できる。このとき、作用・効果は本実施例と同様であるため、説明は省略する。

本発明の切り換え装置（開閉ダンパー装置）を備えるダクトの側面図。 同じく切り換え装置（三方切り換えダンパー装置）を備える分岐ダクトの側面図。 本発明の実施例１の切り換え装置（三方切り換えダンパー装置）を示す構成断面図。 同じく実施例２の切り換え装置（三方切り換えダンパー装置）を示す構成断面図。 同じく実施例３の切り換え装置（三方切り換えダンパー装置）を示す構成断面図。 同じく実施例４の切り換え装置（三方切り換えダンパー装置）を示す構成断面図。 本発明の切り換え装置を備える排気ガス逆流防止装置を示す構成断面図。

符号の説明

２ ダクト
２ａ ダクト開口部
３ 分岐部
４ 分岐ダクト
１０ 三方切り換えダンパー装置
１３ 弁体
１４ 駆動手段
１５ 板体
１６ アーム

Claims (3)

1. 内部を気流が流通するダクトの分岐部又は途上部に、駆動手段により回動される弁体を配置し、前記ダクトの開口部に該弁体を押し付けて、該開口部の流通を遮断又は開放することで流路の切り換え又は遮断を行う切り換え装置において、
   前記弁体は、駆動手段により回動されるアームと、該アームの先端に配置され、略中心が該アームの先端に固定され、弾性を有する板体と、を備えることを特徴とする切り換え装置。
2. 前記板体は、少なくとも前記ダクトの開口部と当接する外周側を剛体で構成することを特徴とする請求項１に記載の切り換え装置。
3. 内部を気流が流通するダクトの分岐部又は途上部に、駆動手段により回動される弁体を配置し、前記ダクトの開口部に該弁体を押し付けて、該開口部の流通を遮断又は開放することで流路の切り換え又は遮断を行う切り換え装置において、
   前記弁体は、駆動手段により回動されるアームと、該アームの先端に配置され、略中心が該アームの先端に可動支持される板体を備えることを特徴とする切り換え装置。

Images