JP2020106248A

JP2020106248A - 防火ダンパ

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Publication number: JP2020106248A
Application number: JP2018247552A
Authority: JP
Inventors: 基広西山; Motohiro Nishiyama
Original assignee: Astem Corp
Current assignee: Astem Corp
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2038-12-28
Also published as: JP7133848B2

Abstract

【課題】簡単な構成で、地震による影響が少なく、軽量で、強度の大きい遮蔽機能を有する防火ダンパを提供する。【解決手段】防火ダンパは、筒形状のケーシングと、ケーシング内に設けられたダンパ軸と、ダンパ軸に設けられ、ダンパ軸の回転に応じてケーシング内の流路を開閉自在な開閉羽根と、開閉羽根を開状態から閉状態とする駆動部とを有する。ダンパ軸は中空構造の回転軸である、及び／又は開閉羽根は中空構造である。また、ダンパ軸は、軸方向に直交する断面形状が四角形状、多角形状、又は円形状であることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、防火ダンパに関する。

空調ダクトにおいて、火災時の延焼防止や熱い空気の噴出を防止するために、ダクトの中間に設けられる空調ダクト用防火ダンパが知られている（例えば、特許文献１参照）。一般的な空調ダクト用防火ダンパは、ケーシング内に複数のダンパ軸が設けられ、そのダンパ軸に開閉羽根が設けられている。

特開２０１５−１１４０９０号公報

しかしながら、一般的な空調ダクト用ダンパでは、地震による振動の影響を受けて、ダンパ軸が共振して大きく歪み、開閉羽根とケーシングの間や、隣接する開閉羽根の間に隙間が生じて、熱い空気等の流れを遮断することができない場合がある。

また、地震による振動の影響を受け難いように、ダンパ軸の共振周波数を上げるために、例えば、単純に比較的太い直径のダンパ軸を採用して、ダンパ軸の強度（剛性）を向上させた場合、重量も増加してしまうため、必ずしも共振周波数の向上とならない虞がある。
あるいは、比較的細い直径のダンパ軸を採用して、ダンパ軸を軽量化した場合、ダンパ軸の強度（剛性）が低下し、風圧が大きい場合にダンパ軸に歪みが生じる虞がある。

また、振動の大きい地震が発生した場合であっても、高い遮炎性、遮煙性を有する防火ダンパが望まれている。

本発明の防火ダンパは、少なくとも以下の構成を具備するものである。
防火ダンパは、筒形状のケーシングと、
前記ケーシング内に設けられたダンパ軸と、
前記ダンパ軸に設けられ、前記ダンパ軸の回転に応じて前記ケーシング内の流路を開閉自在な開閉羽根と、
前記開閉羽根を開状態から閉状態とする駆動部と、を有し、
前記ダンパ軸は中空構造の回転軸である、及び／又は前記開閉羽根は中空構造であることを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で、地震の振動による影響が少なく、軽量で、強度が大きい遮蔽機能を有する防火ダンパを提供することができる。
また、振動の大きい地震が発生した場合であっても、高い遮炎性、遮煙性を有する防火ダンパを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る防火ダンパの一例を示す図、図１（ａ）は開閉羽根が開状態の防火ダンパの平面図であり、図１（ｂ）は正面図である。図２（ａ）は図１（ｂ）に示した開閉羽根が開状態の防火ダンパの側面図、図２（ｂ）は開状態の開閉羽根、ダンパ軸、及び連結部材の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係る防火ダンパの開閉羽根及びダンパ軸の一例を示す断面概念図である。開閉羽根が閉状態の防火ダンパの一例を示す図、図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は正面図である。図５（ａ）は開閉羽根が閉状態の防火ダンパの側面図、図５（ｂ）は閉状態の開閉羽根、ダンパ軸、及び連結部材の一例を示す図である。比較例のダンパ軸及び開閉羽根を示す図である。本発明の一実施形態に係る防火ダンパを説明するための概念図、図７（ａ）は中空構造の開閉羽根を備える防火ダンパの一例を示す断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す防火ダンパの開閉羽根とダンパ軸の斜視図である。本発明の一実施形態に係る防火ダンパを説明するための概念図、図８（ａ）は中空構造の開閉羽根と中空構造のダンパ軸を有する防火ダンパの一例を示す断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す開閉羽根とダンパ軸の斜視図である。本発明の一実施形態に係る防火ダンパの一例を示す図、図９（ａ）は回転軸であるダンパ軸が中空構造であり開閉羽根が中空構造である防火ダンパの一例を示す図、図９（ｂ）は補強部を備えたダンパ軸を有する防火ダンパの一例を示す図である。

本発明の一実施形態に係る防火ダンパは、筒形状のケーシングと、ケーシング内に設けられたダンパ軸と、ダンパ軸に設けられ、ダンパ軸の回転に応じてケーシング内の流路を開閉自在な開閉羽根と、開閉羽根を開状態から閉状態とする駆動部とを有し、ダンパ軸は中空構造の回転軸である、及び／又は前記開閉羽根は中空構造である。
なお、本発明に係る防火ダンパは、例えば、空調用ダンパや流体用ダンパ等に適用してもよい。空調用ダンパとしては、例えば空調ダクト用ダンパ等を含んでもよい。流体用ダンパとしては、例えば、液体用ダンパ、気体用ダンパ、燃料用ダンパ、空気用ダンパ等を挙げることができる。

以下、本発明の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。なお、実施形態を説明する図面では、原則として同一の構成要素に同一の符号を付し繰り返しの説明を省略する。

＜開状態＞
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る防火ダンパ１０の平面図であり、図１（ｂ）は防火ダンパ１０の正面図である。図２（ａ）は図１（ｂ）に示した開閉羽根が開状態の防火ダンパの側面図、図２（ｂ）は開状態の開閉羽根、ダンパ軸、及び連結部材の一例を示す図である。

図１に示した本発明の一実施形態に係る防火ダンパ１０は、ケーシング１１、検査口１１ｋ、ダンパ軸１２（支軸）、開閉羽根１３、駆動部１４、軸受部材１５、連結部材１６、温度ヒューズ１７等を有する。

ケーシング１１は、筒形状に形成されている。ケーシング１１は、耐火能を有する材料、例えば、金属材、セラミック等により形成されている。金属材としては、例えば、鋼板、詳細には溶融亜鉛めっき鋼板等を挙げることができる。ケーシング１１は、例えば、断面矩形状、断面円形状など任意の形状であってもよい。本実施形態では、ケーシング１１は、四角筒形状（断面矩形状）に形成されている。ケーシング１１の側板１１ａの略中央部には検査口１１ｋが形成されている。検査口１１ｋには開閉式の蓋が設けられている。ケーシング１１は、検査口１１ｋを介してケーシング１１内に配置された開閉羽根１３の開閉状態などを視認可能に構成されている。
また、ケーシング１１は、周囲に所定の幅のフランジ１１ｆが形成されており、フランジ１１ｆには所定の間隔で複数の取付用孔１１ｆｈが形成されている。
また、ケーシング１１は、下部の内側面に、開閉羽根１３の動きを規制する規制部材１１ｓ（羽根ストッパー）を有する。詳細には、ダンパ軸１２が回転し、開閉羽根１３が開状態から閉状態となった場合、ダンパ軸１２がそれ以上回転しないように、閉状態の開閉羽根１３に当接する位置に、規制部材１１ｓ（羽根ストッパー）が設けられている。

ケーシング１１内には、１つ又は複数のダンパ軸１２が配置され、ダンパ軸１２の両端部付近が、金属製の軸受部材１５を介してケーシング１１に回転自在に軸支されている。ダンパ軸１２は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属部材により形成されている。

図３に示すように、ダンパ軸１２は、中空構造の回転軸である。ダンパ軸１２は、軸方向に直交する断面形状が四角形状、多角形状、円形状等の形状であることが好ましい。本実施形態では、ダンパ軸１２は、断面形状が四角形状で、中空構造である。ダンパ軸１２の形状や厚みは、ダンパ軸１２の共振周波数や、強度（剛性）の観点から適宜規定される。

ダンパ軸１２には、開閉羽根１３が設けられている。開閉羽根１３は、ダンパ軸１２の回転に応じてケーシング１１内の流路を開閉可能に構成されている。
開閉羽根１３は、耐火能を有する材料、例えば、金属材、セラミック等により形成されている。金属材としては、例えば、鋼板、詳細には溶融亜鉛めっき鋼板等を挙げることができる。本実施形態では、開閉羽根１３は、略板状に形成されており、中央部にダンパ軸１２に対応した屈曲部が形成され、端部に半円弧状等の所定の形状の凸形状部１３ｔ及び凹形状部１３ｕが形成されている。
また、取付部材１３１により、開閉羽根１３がダンパ軸１２に取り付けられている。この取付部材１３１は、ダンパ軸１２に対する補強部として機能する。また、この取付部材１３１は、例えば、ダンパ軸１２の外形に対応した屈曲部を有する。また、開閉羽根１３はダンパ軸１２（回転軸）付近に、ダンパ軸１２（回転軸）の外形に対応した屈曲部を有する。つまり、補強部としての取付部材１３１と開閉羽根１３とによりダンパ軸１２（回転軸）が挟持された構造を有しているので、撓み方向（図３の上下方向（Ｚ方向））への強度が大きい。
また、本実施形態では、ダンパ軸１２は、断面矩形状に形成されており、且つ中空構造となっている。また、図３に示すダンパ軸１２は、断面矩形状の頂点を通る２つの対角線のうちＺ方向に沿った対角線が、Ｚ方向に沿って配置されている。つまり、ダンパ軸１２のＺ方向（撓み方向）への撓みを低減することができる。
また、図３に示したように、ダンパ軸１２は断面矩形状、且つ中空構造となっているので、軽量、且つ断面二次モーメントが比較的大きい。
また、複数の開閉羽根１３が閉状態の場合、開閉羽根１３の凸形状部１３ｔと、その開閉羽根１３に隣接する開閉羽根１３の凹形状部１３ｕとが重なるように、複数の開閉羽根１３が配置されている。

また、複数の開閉羽根１３の端部には、略棒形状又はフラットバー等の連結部材１６が設けられており、この連結部材１６により、複数の開閉羽根１３が連動するように構成されている。詳細には、連結部材１６は、連結部材１６の本体部１６ａが屈曲部材１６ｂを介して開閉羽根１３に接続されている。連結部材１６は、耐火能を有する材料、例えば、金属材、セラミック等により形成されている。金属材としては、例えば、鋼板、詳細には溶融亜鉛めっき鋼板等を挙げることができる。

図１、図２に示すように、ダンパ軸１２には、駆動装置（駆動部１４）が設けられている。
駆動装置（駆動部１４）は、所定の条件を満たした場合、ダンパ軸１２に設けられた開閉羽根１３を開状態から閉状態とする。詳細には、本実施形態では、駆動装置（駆動部１４）は、１つのダンパ軸１２の一端部に設けられたハンドル１４ａを有し、ハンドル１４ａを操作することにより、ダンパ軸１２を回転させることができるとともに、ダンパ軸１２に設けられた開閉羽根１３を開状態又は閉状態とすることができる。

また、本実施形態では、駆動装置（駆動部１４）には、温度ヒューズ１７、係止ピン（１７ｐ）、付勢バネ（不図示）が設けられている。温度ヒューズ１７の本体部は、ケーシング１１内に位置するように配置されている。
通常時には、ダンパ軸１２の端部に設けられたハンドル１４ａの一方の端部に設けられた係止部１４ｋと、温度ヒューズ１７の本体部から突出している係止ピン１７ｐとが係止することで、ダンパ軸１２に設けられた開閉羽根１３が開状態に保持されている。通常時には、係止ピン１７ｐは、付勢バネにより温度ヒューズ１７側に付勢されている。
なお、駆動装置（駆動部１４）は、上述した実施形態に限られるものではなく、例えば、作動ガスの圧力に連動して、開閉羽根１３を開状態から閉状態としてもよい。また、駆動装置（駆動部１４）は、管理装置（コンピュータ）や個別のコンピュータ等の制御により、開閉羽根１３を開状態又は閉状態としてもよい。また、駆動装置（駆動部１４）は、防火ダンパから離れた位置に設けられた温度センサ、ガスセンサ、圧力センサ等の検知装置により、正常とは異なる異常状態が検知された場合に、開閉羽根１３を開状態から閉状態としてもよい。

＜閉状態＞
図４は開閉羽根が閉状態の防火ダンパの一例を示す図である。詳細には、図４（ａ）は防火ダンパの平面図であり、図４（ｂ）は正面図である。
図５（ａ）は開閉羽根が閉状態の防火ダンパの側面図であり、図５（ｂ）は閉状態の開閉羽根、ダンパ軸、及び連結部材の一例を示す図である。

温度ヒューズ１７は、例えば火災発生時など、所定の設定温度以上、例えば７２℃以上で、温度ヒューズ１７の本体部の可溶部分が溶断し、係止ピン１７ｐが付勢バネにより温度ヒューズ１７本体部側に没入する。そして、係止ピン１７ｐがハンドル１４ａの係止部１４ｋと非係止状態となり、ダンパ軸１２が付勢部（不図示）の付勢力により、開閉羽根１３が閉状態となる方向に回転することで、連結部材１６により連結された複数の開閉羽根１３が閉状態となり、ケーシング１１内の流路が遮断される。

本願発明者は、本発明の一実施形態に係る防火ダンパを実際に作製し、防火ダンパによる効果を確認した。
詳細には、加振試験としては、周波数５〜３３Ｈｚ、さらに３３〜６０Ｈｚの範囲について行った。加振方法は、３軸同時加振（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）である。加振の加速度は２Ｇの印加を開始とし、以降３Ｇ、３．５Ｇ、４Ｇに加速度を大きくした。それぞれの加振時間は約２分間である。また、印加波形は正弦波である。なお、１Ｇは９．８ｍ／ｓ²である。
確認事項としては、以下に挙げるものである。
（１）試験中、ダンパが作動（閉）しないこと。（試験前の状態を維持していること）
（２）試験後、ダンパが正常に作動すること。
（３）試験後、ダンパ本体に著しい破損がないこと。
（４）試験後、外観および寸法に著しい問題がないこと。
（５）試験後、ダンパが閉動作の状態において、ＵＬ５５５で規程された各部位の寸法を測定し問題がないこと。

加振試験の結果、本発明の一実施形態に係る防火ダンパは、上述した確認事項に対して全て満たしていることを確認することができた。
また、本発明の一実施形態に係る防火ダンパは、防火ダンパの漏煙量が、加振試験の前後共に建築基準法等で定められた漏煙量（１９．６Ｐａにおいて５ｍ³／ｍｉｎ・ｍ²）以下であることを確認することができた。

また、本発明の一実施形態に係る防火ダンパは、共振周波数が３８Ｈｚを超えることを確認することができ、地震の振動による影響が少なく、ダンパ軸が中空構造なので、軽量で、強度が大きい。比較例として、図６に示すように、非中空の金属製のダンパ軸１２ｍ（丸鋼等）に設けられた開閉羽根１３ｍ及び取付部材１３１ｍを備えた防火ダンパ（比較例）では、共振周波数は約１９Ｈｚであり、地震の振動による影響が大きい虞がある。

また、本発明の一実施形態に係る防火ダンパは、共振点探索試験により、共振周波数が３８Ｈｚを超えて、約４０Ｈｚ〜４５Ｈｚであり、地震の振動による影響が少なく、ダンパ軸が断面矩形状の中空構造であるので、軽量で、断面二次モーメントが比較的大きく、強度が比較的大きいことを確認することができた。

以上、説明したように、本発明の一実施形態に係る防火ダンパ１０は、筒形状のケーシング１１と、ケーシング１１内に設けられたダンパ軸１２と、ダンパ軸１２に設けられ、ダンパ軸１２の回転に応じてケーシング１１内の流路を開閉自在な開閉羽根１３と、開閉羽根１３を開状態から閉状態とする駆動部１４とを有し、このダンパ軸１２は中空構造の回転軸である。
すなわち、防火ダンパ１０では、耐圧力性と耐振性を両立させるために、ダンパ軸１２を中空構造とすることで軽量化しつつ、断面形状により断面二次モーメントが大きい断面形状を実現することができる。
また、詳細には、開閉羽根１３が設けられたダンパ軸１２は、共振周波数が比較的高くなるように、詳細には共振周波数が約３８Ｈｚ以上６０Ｈｚ以下、好ましくは３８Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下、より好ましくは３８Ｈｚ以上４１Ｈｚ以下に規定することで、地震動に対して共振し難い構造となる。地震動は例えば約０．３Ｈｚ〜１０Ｈｚでのパワースペクトル密度が大きい。
つまり、開閉羽根１３を備えたダンパ軸１２が、地震動に対して共振し難く、高い剛性を有し、破損し難い、防火ダンパ１０を提供することができる。
また、ダンパ軸１２が中空構造を有する回転軸であり、強度が比較的大きく、耐風圧性を有する防火ダンパ１０を提供することができる。
つまり、ダンパ軸の断面形状と中空構造による軽量化により共振周波数を上げることにより地震動に対して共振し難く、且つ、強度（耐風圧）の大きい防火ダンパ１０を提供することができる。すなわち、簡単な構成で、地震の振動による影響が少なく、軽量で、強度が大きい遮蔽機能を有する防火ダンパ１０を提供することができる。

また、本発明の一実施形態に係る防火ダンパ１０のダンパ軸１２は、軸方向に直交する断面形状が四角形状、多角形状、円形状などの形状であることが好ましい。
すなわち、ダンパ軸１２の断面形状が四角形状、多角形状、円形状などの形状に形成されているので、開閉羽根１３を備えたダンパ軸１２が簡単な構造で、強度が大きく、且つ共振周波数が高い、防火ダンパを提供することができる。

また、本発明の一実施形態に係る防火ダンパは、ダンパ軸１２の外周が開閉羽根１３と補強部としての取付部材（１３１，１３１ｐ等）とにより挟持された構造となっている。すなわち、補強部としての取付部材（１３１，１３１ｐ等）と、開閉羽根１３がダンパ軸１２の外形に対応して屈曲部を有し、回転軸に対して開閉羽根１３と補強部（取付部材）とが密着するように、開閉羽根１３と補強部（取付部材）とにより回転軸を挟持しているので、簡単な構造で、強度が大きく、且つ共振周波数が高い、防火ダンパを提供することができる。

また、防火ダンパ１０は、上述した実施形態に限られるものではなく、例えば、防火ダンパ１０は、筒形状のケーシング１１と、ケーシング１１内に設けられたダンパ軸１２と、ダンパ軸１２に設けられ、ダンパ軸１２の回転に応じてケーシング１１内の流路を開閉自在な開閉羽根１３と、開閉羽根１３を開状態から閉状態とする駆動部１４とを有し、ダンパ軸１２は中空構造の回転軸である、及び／又は開閉羽根１３は中空構造であってもよい。

詳細には、例えば、図７に示すように、防火ダンパは、中空構造の開閉羽根１３ｐを有していてもよい。詳細には、開閉羽根１３ｐには補強部としての取付部材１３１ｐが設けられており、開閉羽根１３ｐと補強部（取付部材１３１）の中央部が外方向に向かって凸形状に形成されており、内部が中空構造となっている。また、図７に示す防火ダンパは、回転軸としてのダンパ軸１２が、開閉羽根１３ｐの左右の両端部のみに設けられており、開閉羽根１３ｐの中央には回転軸が設けられていない構造となっている。すなわち、図７に示す防火ダンパは、開閉羽根１３ｐが中空構造となっているので、軽量であり、且つ強度が比較的大きく、地震動に対して共振し難い構造となっている。

また、図８に示す防火ダンパは、中空構造の開閉羽根１３ｐを有し、この開閉羽根１３ｐの左右両端部及び中央部にもダンパ軸１２が設けられている。このダンパ軸１２は、中空構造であってもよいし、非中空構造であってもよい。すなわち、図８に示す防火ダンパは、軽量であり、且つ強度がさらに大きく、地震動に対して共振し難い構造となっている。

また、中空構造のダンパ軸の代わりに、図９（ａ）に示すように、中空構造の開閉羽根（１３ｐ、１３１ｐ）の中空内に、非中空のダンパ軸１２ｐ（丸鋼等）を設けた構造であってもよい。すなわち、耐圧力性と耐振性を両立させるために、開閉羽根（１３ｐ、１３１ｐ）を中空構造として軽量化しつつ、断面二次モーメントが大きい断面形状を実現することができる。

また、防火ダンパ１０のダンパ軸１２は、上述した実施形態に限られるものではなく、例えば、図９（ｂ）に示すように、ダンパ軸１２の中空内に補強部１２１（リブ）が設けられていてもよい。補強部１２１は、例えばダンパ軸１２が断面四角形状の中空構造に形成されている場合、モーメント方向（開閉羽根１３の平面と直交する方向）の対角線上に、リブ等が設けられていてもよい。また、補強部１２１のリブは棒形状、板形状など各種形状に形成されていてもよい。
すなわち、ダンパ軸１２に補強部１２１が設けられているので、ダンパ軸１２の強度が大きく、耐風圧性を有する防火ダンパを提供することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１０…防火ダンパ（耐震性防火ダンパ）
１１…ケーシング
１１ｋ…検査口
１２…ダンパ軸
１３…開閉羽根（羽根）
１４…駆動部（駆動装置）
１５…軸受部材
１６…連結部材
１７…温度ヒューズ
１２１…補強部

Claims

筒形状のケーシングと、
前記ケーシング内に設けられたダンパ軸と、
前記ダンパ軸に設けられ、前記ダンパ軸の回転に応じて前記ケーシング内の流路を開閉自在な開閉羽根と、
前記開閉羽根を開状態から閉状態とする駆動部と、を有し、
前記ダンパ軸は中空構造の回転軸である、及び／又は前記開閉羽根は中空構造である
ことを特徴とする防火ダンパ。
前記ダンパ軸は、軸方向に直交する断面形状が四角形状、多角形状、又は円形状であることを特徴とする請求項１に記載の防火ダンパ。
前記ダンパ軸は、補強部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の防火ダンパ。
前記ダンパ軸の外周が前記開閉羽根と補強部とにより挟持された構造を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の防火ダンパ。