JP2892622B2

JP2892622B2 - ルーバダンパ

Info

Publication number: JP2892622B2
Application number: JP21573896A
Authority: JP
Inventors: 守出井
Original assignee: FUEROO KK
Current assignee: FUEROO KK
Priority date: 1996-08-15
Filing date: 1996-08-15
Publication date: 1999-05-17
Anticipated expiration: 2016-08-15
Also published as: JPH1062008A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はルーバダンパに関
し、特にダンパブレードのまわりの流体抵抗が小さく圧
力損失を低減可能な形状であって、封鎖流体とシールエ
アー又は外気との温度差による熱変形を削減可能な構造
のダンパブレードを用いたルーバダンパに関する。

【０００２】

【従来技術】空気、排ガス等の煙道ダクトに設置される
各種のダンパは、これら気体等の流量制御と遮断の目的
で幅広く利用される。ダンパブレードをスライドするこ
とよりダクトの開閉を行うギロチンダンパは、全閉時の
密閉性が高いものの、ブレードを収納するためのスペー
スが必要となり、その結果、装置が大掛かりなものとな
ってしまうため好ましくない。またこのギロチンダンパ
は、途中開状態（即ち、中間開度の状態）における流路
（ダクト等）通過時の流体の流れについても、偏流や大
規模な渦が発生することから、流量制御上好ましくない
という欠点がある。

【０００３】一般的に、装置の大型化に伴い流量制御を
主とする場合は、多翼弁（以下、「ルーバダンパ」とす
る。）が利用されているが、高温封鎖流体によるダンパ
ブレード（以下単に「ブレード」とも言う）の変形歪み
と、軸回動部分の漏洩隙間が発生することの構造上の制
約から、ある程度のリークは避けられないのが現状であ
る。

【０００４】例えば、火力発電所のコンバインドサイク
ルなどのプラントでは、高温のガスタービン排ガスが停
止中の廃熱ボイラへ逆流するのを防止したり、或いは熱
ロスを低減するなどのためにシールエアーによって流体
封鎖が行われているが、シールエアーとして使用される
空気温度によってブレードは高温側と冷温側の温度差に
より熱膨張差が発生してブレードを変形させ、シールエ
アーの供給量を大幅に増加しても遮断機能を十分発揮で
きないことがある。特に封鎖流体が高温になる程、或い
は封鎖流体とシールエアーとの温度差が大きい程この傾
向は強く、例えば高温側500℃に対して常温のシールエ
アーを使用した場合には、その温度差に比例したブレー
ドの熱伸び差が発生し著しく弁体（即ちブレード）を変
形させることは容易に予想できる。

【０００５】このことは、図11に示すような模式図によ
って、説明することができる。

【０００６】即ち、図11に示すように、ルーバダンパに
よって閉塞された高温側をａ、その冷温側をｅ、低温側
のブレード内温度をｂ、高温側のブレード内の温度を
ｄ、そしてシールエアーの温度をｃとした場合には、従
来採用されているダンパブレードのように、高温ガスを
締切り全閉状態で常温のシールエアーをダクト内に流入
させてダクト内の流体移動を遮断した場合には、ａ＞ｂ
＞ｃ≒ｄ≒ｅのような温度分布が発生し、その結果、Ａ
〜Ｃ間の温度差によって膨張差が生じブレードを変形さ
せ、シール効果が十分に発揮できないものとなってい
る。

【０００７】その他にも従来においては、一般にプラン
トの配管設計に際してダンパの圧力損失は送風機の能力
に影響することから、ダクト内に配置されるルーバダン
パにおいても、省エネルギー対策のために、いかに圧力
損失を小さく抑えるかが重要な問題になっている。

【０００８】またダクト内において流体を制御する場合
には、ダンパは全開及び全閉以外にも、中間開度の状態
で適宜流体の流量を調整するように使用される場合もあ
る。しかし従来のルーバダンパに用いられている略平板
状のブレードにおいては、実質的に中間開度の状態にお
けるブレード周りの流れの剥離を引き起こして圧力損失
を低減することができないものとなっている。

【０００９】このことは、図９のように模式的に示すこ
とができる。即ち、図９(b-1)のように、上下に配置さ
れたそれぞれのダンパブレードの背面同士もしくは正面
同士が向き合うように傾斜させてダクトの開放を行った
場合、及び図９(b-2)のように、それぞれのダンパブレ
ードを平行に傾斜させてダクトの開閉を行った場合にお
いては、ダンパブレード背面方向における流体の流れに
大規模な渦が発生することとなり、その結果、圧力損失
が大きいものとなっている。また、この渦の発生により
励振力が生じてルーバ（即ち、ダンパブレード）を振動
させ、該ブレードに強度上悪影響を与えることとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明において
は、気密性に優れ、高温度差でダンパブレードが熱変形
することによるシール効果の低減を排除し、更に省エネ
ルギー対策上、ダンパ固有の圧力損失をも低減すること
のできるルーバダンパを提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ダンパブレー
ドの揺動によりダクトの開閉動作を行うルーバダンパに
おいて、該ダンパブレードの羽根板１と羽根支持薄板２
とで構成された中空部内に、シールエアー、外気又は封
鎖流体を流入すると共に、羽根支持薄板２をより薄く形
成し、更に羽根フレーム３と羽根支持薄板２とを、それ
ぞれシャフト４延伸方向に伸縮自在に支持することによ
り、ダンパブレードの熱変形を低減したものであり、更
にこのダンパブレードに関して、該ダンパブレードをエ
アホイル(Airfoil)形状、即ちシャフト延伸方向に対し
鉛直方向の断面形状を略アーチ形状とし、該ダンパブレ
ードの湾曲面が流体の流れの背面方向に突出するように
回動させてダクトの開閉を行うことによって、ダンパの
中間開度の状態においても、ブレードの圧力損失を低減
することのできるダンパブレードを用いたルーバダンパ
である。

【００１２】本発明のルーバダンパにおけるダンパブレ
ードは、湾曲形状の羽根板１と、平板形状の羽根支持薄
板２とによってエアホイル形状とされている。

【００１３】即ち本発明は、流体入口又は排出口に設け
られる流量や流体流れ方向を調節するために使用される
ルーバダンパにおいて、ダンパブレードが、羽根板を固
定する羽根フレームに羽根支持薄板を支持し、羽根板と
羽根支持薄板との隙間にシールエアー又は外気を流入さ
せる如くしたダンパブレード及び該ダンパブレードをを
エアホイル形状としたルーバダンパである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明のルーバダンパにおいて
は、ダンパブレード以外、即ち図２においてケーシング
６やダンパブレード開閉手段７等、ルーバダンパの構造
上必要となる構造部材であってダンパブレード以外の構
成部材は公知のものを採用することができる。

【００１５】本発明のルーバダンパにおいて用いられる
ダンパブレードの構造は、大別して、羽根板１、羽根支
持薄板２、羽根フレーム３、シール機構５及びシャフト
４からなる。

【００１６】羽根支持薄板２にはシール機構５が設けら
れ、全閉状態においてダクトを閉塞することができる。
このシール機構５は、一般的には薄板金属の弾性を利用
したシールプレート５ａとシールスプリング５ｂ等から
なり、公知の手段が採用できる。この羽根支持薄板２
は、封鎖流体とシールエアー又は外気との温度差を受け
ることから、その膨張による変形を阻止するためにでき
るだけ薄板で軟材質で形成するのが良い。

【００１７】羽根板１は、略アーチ形状であって羽根フ
レーム３に固定される。この羽根フレーム３は略平板状
部材あり、その他にも、例えば断面形状を横向き「Ｔ」
字状として形成することも可能である。羽根板１と羽根
フレーム３は適宜強度部材で構成される必要がある。

【００１８】羽根板を固定した羽根フレーム３と羽根支
持薄板２とは、図５に示すように中心固定点９、軸方向
拘束点10及び周囲拘束点11で固定されている。これら各
点は、図５中、ダンパ全閉状態においてシャフト延伸方
向をｘ方向、羽根フレーム延伸方向をｙ方向、流体の流
れ方向をｚ方向とした場合に、中心固定点はｘ、ｙ、ｚ
方向を、軸方向拘束点はｙ、ｚ方向を、周囲拘束点はｚ
方向をそれぞれ拘束している。その結果、仮に羽根支持
薄板２の裏表で温度差があったとしても、熱伸びを逃が
すこととなり、ブレードの熱変形を一層低減することが
できる。

【００１９】この羽根フレーム３と羽根支持薄板２との
固定に際しては、その接合面にはスペーサ12を設け、羽
根フレーム３と羽根支持薄板２との間に所定間隔を確保
して隙間を形成する。その結果、これら両部材の全面密
着を避けて熱伝導を下げることができ、更にこの隙間か
ら、シールエアー、外気又は封鎖流体等の流体を羽根板
１と羽根支持薄板２との間に循環させることを可能とし
ている。その結果、ブレード内温度分布が均一となり、
前記の如く羽根支持薄板２をできるだけ薄い軟材質で形
成することとも相俟って、熱膨張によるダンパブレード
の変形を阻止することができる。

【００２０】ダンパブレードの回転軸となるシャフト４
は、複数のブレードを用いてダンパを形成した場合に
は、それぞれのブレード毎に設けられ、例えば、ダンパ
ブレードを上下に２つ配置した場合には、駆動側、従動
側のそれぞれのダンパブレード毎にシャフトが設けられ
る。

【００２１】上記の如く、羽根支持薄板２をできるだけ
薄い軟材質で形成し、更に羽根フレーム３と羽根支持薄
板２との間にスペーサで所定間隔の隙間を形成し、該隙
間からシールエアー、外気又は封鎖流体等の流体を羽根
板１と羽根支持薄板２との間に循環させることによりダ
ンパブレードの熱膨張による変形を阻止することができ
る。このことは、例えば、前述の図11を用いて説明する
ことができる。

【００２２】即ち、前記の如く羽根板１及び羽根支持薄
板２をできるだけ薄い軟材質で形成すると共に、ダンパ
ブレード内にシールエアー又は外気を循環させた場合に
は、前記した図11においてａ＞ｂ≒ｃ≒ｄ≒ｅの様な温
度分布が生じることとなる。その結果、ｂ〜ｃ間には温
度差がつかないため羽根板が変形することはなく、また
温度差のつくａ〜ｂ間では羽根支持薄板２をより薄い鋼
板で形成しているため温度差は微少となる。そこで、例
えば長孔形状のねじ孔を用いた軸方向拘束点10や、溝な
どで挟着する等の周囲拘束点11によって、それぞれの熱
伸びを逃がすように羽根フレーム３と羽根支持薄板２と
を取り付ければ、たとえＡ〜Ｃ間の温度差があってもダ
ンパブレードは変形せずシール性能が低下することはな
い。

【００２３】本発明のルーバダンパにおいて使用される
ダンパブレードは、図４に示すようなエアホイル形状で
ある。従って、ダンパの圧力損失が、殆ど羽根の形状と
流れの通過断面積による圧力損失係数に影響さるルーバ
ダンパにおいても、圧力損失を極力抑えることができる
こととなる。

【００２４】特に、ダンパブレードをエアホイル形状と
することにより、ダンパ全開時の圧力損失が低減される
ことは、図10により説明することができる。

【００２５】この図10において、(a)に示すような本発
明で用いられたエアホイル形状のダンパブレードとした
場合には、ダンパブレードの前縁、後縁で僅かに渦が発
生するものの、上部曲率と平板に添った流れが形成さ
れ、圧力損失は小さいものとなる。しかし(b)に示すよ
うな断面略菱形形状および、(c)に示すような平板部材
と円柱部材とを組み合わせた形状のダンパブレードとし
た場合には、ブレード形状が、流体流れ方向略中心部か
ら急変していることによって大規模に流線の剥離が起こ
り、ダンパブレードの形状が急変した後の流体の流れを
大きく乱して圧力損失を増大させる。また(d)に示すよ
うに翼形状、即ち流体流れ方向の断面形状が流線型のダ
ンパブレードとした場合には、ダンパ全開状態において
は、最も圧力損失が小さいものとなるが、このような形
状のダンパブレードとした場合には、迎え角が15゜以上
になった場合には(b)(c)のような形状のダンパブレード
の場合と同様に渦の発生が大きくなり、圧力損失も増大
することとなる。

【００２６】なお、ダンパブレードの製造に際して、本
発明のようにエアホイル形状のダンパブレードとした場
合には、その湾曲面はローラー等による加工で容易に形
成することができるため、製造上好都合なものとなる
が、(d)に示すような翼形状のダンパブレードとした場
合には、エアホイル形状のダンパブレードと異なり、湾
曲部の曲率が一定でないことから、単一のローラーによ
って加工することができず、その製造が困難であり、製
作コストの面からも現実的でないものとなる。

【００２７】一方、特に、前記図10(a)及び(b)に示した
ような形状のブレードで、ダンパ中間開度の状態とした
場合のダクト内の流体の流れは、図９のように示すこと
ができる。ダンパブレードを、本発明において用いられ
るようなエアホイル形状とし、図９(a-1)に示すよう
に、ダンパブレードを上下に配置し、それぞれの湾曲面
同士及び平面同士が向き合うように傾斜させてダクトの
開閉を行う場合には、湾曲部（即ち、羽根板１）同士を
向き合わせて傾斜させたブレード背面方向では、流体の
流れはダンパブレードの曲率に沿って流れるため後流渦
の発生が抑えられ、平面部（即ち、羽根支持薄板２）同
士を向き合わせて傾斜させたブレード背面方向において
は、ダンパブレード同士の間は略ノズル形状となり流体
の流れはその間から吹出され噴流となる。

【００２８】また、上下に配置されたエアホイル形状の
ダンパを、図９(a-2)に示すようにそれぞれのダンパブ
レードを略平行に傾斜させてダクトの開閉を行った場合
にも、湾曲面の背面方向の流体の流れが改善され、渦や
不安定な流れの発生を低減することができる。

【００２９】

【実施例】以下においては、本発明の種々の構成要素を
組み合わせた例示的な実施態様を示す。

【００３０】この実施例におけるルーバダンパは、図２
に示すように、ケーシング６内に、シャフト４が平行と
なるように前述のダンパブレードを上下に２つ配置して
形成されている。この上下に配置されたダンパブレード
は、その全縁にシール機構５が設けられ、このシール機
構５は、薄板金属の弾性を利用したシールプレート5aと
シールスプリング5bとにより構成されている。

【００３１】この実施例におけるダンパブレードは、図
２に示すように湾曲形状の羽根板１と、平板状の羽根支
持薄板２とによって、エアホイル形状に形成されてい
る。羽根板１の背面方向には、断面略横向きＴ字状の羽
根フレーム３が設けられており、羽根板１は、この羽根
フレーム３に固定されている。シャフト４は羽根フレー
ムに固定され、そして、この羽根フレーム３に、羽根支
持薄板２を、該シャフト４軸芯延伸方向の伸縮を拘束し
ないように中心固定点９、軸芯方向拘束点10及び周囲拘
束点11によって固定されている。

【００３２】軸方向拘束点10では、図５及び図８(イ)に
示すように、羽根支持薄板２に形成されるねじ孔をシャ
フト４延伸方向に長い略楕円形状とし、該ねじ孔で羽根
フレーム３と羽根支持薄板２とを固定しており、周囲拘
束点11では、図６に示すように、羽根支持薄板２にフラ
ンジ状部材14を設けて、シャフト４延伸方向に伸びた溝
を形成し、この溝に羽根フレーム３を挟着している。

【００３３】羽根フレーム３にはスペーサー12が設けら
れており、このスペーサー12によって羽根フレーム３と
羽根支持薄板２との間に所定間隔の隙間を形成してい
る。そして、この隙間からシールエアー又は外気又は封
鎖流体などを、羽根板１と羽根支持薄板２との間に循環
できるものとしている。

【００３４】ごく一般的なダンパブレードにおいては、
例えば、羽根板１は、その厚さを9.0mmで、曲率半径を
約415mmとし、羽根支持薄板２は、厚さを6.0mmとして形
成することができる。なお、この羽根板の曲率半径は、
流体特性に応じて適宜特定することができる。

【００３５】図１に示すように、この実施例において
は、ルーバダンパを流体流れ方向に２基配置しており、
各ルーバダンパは、それぞれのダンパブレードの湾曲
面、即ち羽根板１を、流体流れに対して背面方向となる
ように形成し、そして図１中波線で示しているように、
それぞれのダンパブレードが平行となるように傾斜して
開放動作を行うものとしている。

【００３６】この実施例におけるルーバダンパは全閉状
態とした場合において、上下に配置されたダンパブレー
ド同士、及び各ダンパブレードとケーシングとの隙間を
シール機構で閉塞することにより、ダクト内の流体流れ
を阻止することができる。

【００３７】また、ダクト閉塞状態においては、２基配
置されたルーバダンパ間にシールエアーが供給され、流
体流れ上流方向に配置されたルーバダンパのダンパブレ
ードの羽根板と羽根支持薄板との間には、隙間からシー
ルエアーを流入させるものとしている。

【００３８】この実施例における各ブレードの開閉動作
は、一方のダンパブレードの開閉操作を行うことによ
り、他方のダンパブレードが追従して開閉するようにリ
ンク部材によって連結されている。なお、本実施例にお
いては、ルーバダンパを流体流れ方向に２基併設し、そ
の間にシールエアーを供給することにより、より確実に
ダクト内の移動流体を閉塞することができるものとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に示すルーバダンパの閉塞状態を示す断
面略図である。

【図２】実施例に示すルーバダンパの正面略図である。

【図３】実施例に示すルーバダンパの左側面略図であ
る。

【図４】実施例に示すルーバダンパのダンパブレード形
状を示す斜視略図である。

【図５】実施例に示すルーバダンパのダンパブレード形
状を示す要部拡大透視略図である。

【図６】実施例に示すルーバダンパのダンパブレード形
状を示す要部拡大側面略図である。

【図７】羽根フレームと羽根支持薄板との固定状態を示
す要部断面略図である。

【図８】（イ）は、軸方向拘束点を示す平面断面図であ
り、（ロ）は、中心固定点を示す平面断面図である。

【図９】ダンパブレードの中間開度の状態における流体
の流れを示す断面略図である。

【図１０】ダンパブレードの全開状態における流体の流
れを示す断面略図である。

【図１１】ルーバダンパの全閉時における温度分布を示
す断面略図である。

【符号の説明】

１羽根板２羽根支持薄板３羽根フレーム４シャフト５シール機構 5a シールプレート 5b シールスプリング６ケーシング７ダンパブレード開閉手段８ダクト９中心固定点 10 軸方向拘束点 11 周囲拘束点 12 スペーサ 13 リンク部材 14 フランジ部材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】流体入口又は排出口に設けられる流量や流
体流れ方向を調節するために使用されるルーバダンパに
おいて、ダンパブレードが、羽根板と羽根支持薄板との
間にシールエアー、外気又は封鎖流体を流入するダンパ
ブレードであることを特徴とするルーバダンパ。
【請求項２】羽根板を固定する羽根フレームと羽根支持
薄板との間にスペーサーを設けて隙間を形成し、該隙間
から羽根板と羽根支持薄板との間にシールエアー、外気
又は封鎖流体を流入することを特徴とする請求項１に記
載のルーバダンパ。
【請求項３】羽根フレームで羽根板を固定し、該羽根フ
レームに羽根支持薄板を、シャフトの延伸方向に伸縮自
在に支持したことを特徴とする請求項１又は２の何れか
１項に記載のルーバダンパ。
【請求項４】羽根板の形状が凸状の湾曲形状であり、ダ
ンパブレードを、シャフト延伸方向に対する鉛直方向の
断面形状が略アーチ形状のエアホイル形状としたことを
特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のルーバダ
ンパ。
【請求項５】２以上のダンパブレードが、シャフト延伸
方向に対して平行に、上下に配置され、各ダンパブレー
ドは、ダクト内の流体の流れに対して背面方向にエアホ
イル形状の湾曲面が突出するように回動してダクトの開
閉動作を行うことを特徴とする請求項４に記載のルーバ
ダンパ。