JP4523652B2 - 差圧保持ダンパ - Google Patents

Description

本発明は、高圧側から低圧側へ流通する空気量の変化に関係無く該両側間の差圧を一定に保持するための差圧保持ダンパに関する。

一般に、外部の汚染空気の流入を防ぐために室内を正圧に保持する必要のあるクリーンルームや、反対に、有害ガスや細菌等の外部への漏洩を防ぐために室内を負圧に保持する必要のある実験施設では、室内外の差圧を一定に保持するために差圧保持ダンパを設けている。

従来のこの種の差圧保持ダンパとしては、上端部を支点に揺動自在に設けられた遮蔽部材により隣室に面した開口部を覆う所謂スイング式と呼ばれるもの（例えば、特許文献１の図１０参照）と、傾斜して設けられたガイド軸に沿って摺動自在に設けられた羽根部材により隣室に面した開口部を覆う所謂スライド式と呼ばれるもの（例えば、特許文献１の図１１及び特許文献２参照）がよく知られている。

さらにまた、他のタイプの差圧保持ダンパとしては、フロート部材を使用した差圧保持ダンパが知られており、この差圧保持ダンパは、多数の小開口部が側面に形成された筒状部材の内部をフロート部材が鉛直方向に浮遊することにより空気が通過する小開口部の面積が増減し、設定した差圧をほぼ一定に保持するものである（例えば、特許文献１参照）。

また、差圧保持ダンパの開閉時に発生するハンチングを抑制する技術として、例えば、スライド式の差圧保持ダンパにおいて隣室同士を連通する連通口に気流の通過抵抗を調整する抵抗部材を設けたもの（例えば、特許文献３参照）や、スイング式やスライド式の差圧保持ダンパにおいて室の仕切り壁に形成された開口部を開閉する可動板のウェイトに減衰手段を設けて可動板の振動を抑制したもの（例えば、特許文献４参照）等が提案されている。
特開２０００−３１１０１８号公報 特公昭６３−３１７０７号公報（特開昭６０−１５５８４６号公報） 特開２００１−２６３７７７号公報 特開２００１−１６５３４０号公報（特許第３７９９４６９号公報）

しかしながら、上記した従来の差圧保持ダンパは、いずれも１００ｍ^３／ｈ以上の風量を処理対象としており、小部屋を有するクリーンルームや、製薬室や病院の個室等、換気回数の少ない処理風量の小さい場所には容易に適用できないといった問題があった。そのため、これらの換気回数の少ない場所に適用するには、複雑な自動制御設備を設ける必要があり、工事費用や保守管理費用が嵩むといった問題があった。

さらにまた、上記した従来のスイング式やスライド式の差圧保持ダンパにおいて、処理風量を小さくするためには、ダンパ本体の重量を軽くしなければならないが、ダンパ本体の重量を軽くすると、ハンチングが発生し易くなり、開閉動作の安定性が低下し、室間の差圧を一定に保持し難いといった問題もあった。

本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、処理風量が１〜数十ｍ^３／ｈ程度の小風量の場所にも容易に適用できると共に、ハンチングの発生を確実に抑制し、開閉動作の安定性を向上させ、室間の差圧を一定に保持することのできる差圧保持ダンパを提供することを目的とするものである。

本発明は、高圧側から低圧側へ流通する空気量の変化に関係無く該両側間の差圧を一定に保持するための差圧保持ダンパであって、前記高圧側に連通する下側開口から前記低圧側に連通する上側開口に向かって拡幅された筒状のテーパー管と、該テーパー管内に設けられたガイド棒に沿って上下方向に浮遊可能な浮き子とを備え、該浮き子の上下方向の浮遊によって該浮き子と前記テーパー管の内面との隙間の面積が変化することにより前記下側開口から前記上側開口へ前記テーパー管内を流通する空気量の変化に関係無く差圧を一定に保持可能なように構成されていることを特徴とする。

そして、前記浮き子は、上下に分離可能な２個の浮き子を備え、上側の浮き子は下側の浮き子より重量が軽くなるように構成されているのが好ましい。

また、前記上側の浮き子は前記ガイド棒に対して所定の滑り抵抗を有して設けられているのが好ましい。

さらに、前記浮き子が設定高さ以上に上方へ移動しようとすると該浮き子に接触して該浮き子の上方への移動を拘束する浮き子安定手段を備えていてもよい。

本発明によれば、小部屋を有するクリーンルームや、製薬室や病院の個室等、処理風量が１〜数十ｍ^３／ｈ程度の換気回数の少ない処理風量の小さい場所であっても差圧を一定に保持することができる。

また、差圧を一定に保持するために複雑な自動制御設備を設ける必要がなく、単純なシステムとなり、工事費用や保守管理費用の低減化を図ることができる。

さらに、浮き子を使用しているため、風量変化に対して応答性がよく、差圧を直ぐに安定させることができる。

さらにまた、浮き子を上下２個の浮き子で構成した場合には、外乱によるハンチング現象の発生を抑制することができ、安定した差圧を維持することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。

先ず、本発明の第１の実施の形態に係る差圧保持ダンパについて説明する。ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る差圧保持ダンパを示す断面図、図２は同差圧保持ダンパを高圧側の室と低圧側の室の間仕切壁に取り付けた状態を示す断面図、図３は同差圧保持ダンパを内部が加圧された生産装置に取り付けた状態を示す断面図である。

本発明の実施の形態に係る差圧保持ダンパ１０は、図１に示されているように、下側開口１１から上側開口１２に向かって拡幅された円筒状を成すテーパー管１３と、下側開口１１及び上側開口１２にそれぞれ水平に設けられた下側支持部材１４と上側支持部材１５との間に鉛直方向に渡設されたガイド棒１６と、該ガイド棒１６に沿って上下方向に浮遊可能な浮き子１７と、該浮き子１７の下方においてテーパー管１３の内面に水平に固定された円環状の閉鎖用リング部材１８と、該閉鎖用リング部材１８の下方においてガイド棒１６に固定された円盤状のストッパ部材１９とを備えて構成されている。

この差圧保持ダンパ１０は、例えば、図２に示されているように、高圧側の室と低圧側の室との間仕切壁２０の開口部２１に設けられたチャンバー２２を介して、テーパー管１３の下側開口１１が高圧側の室に連通するように取り付けられると共に上側開口１２が低圧側の室に連通するように取り付けられる。或いは、図３に示されているように、差圧保持ダンパ１０は、高圧に加圧された生産装置２３の開口部２４に設けられたチャンバー２５を介して、テーパー管１３の下側開口１１が生産装置２３の内部に連通するように取り付けられると共に上側開口１２が生産装置２３の外部に連通するように取り付けられる。

浮き子１７は、円盤状の羽根部材２６と、羽根部材２６の中心部に嵌合する錘部材２７とから構成されており、羽根部材２６は閉鎖用リング部材１８上に載置可能に形成されている。これにより、下側開口１１から上側開口１２への空気の流通を遮断できると共に、浮き子１７がテーパー管１３内を上下方向に浮遊する際に羽根部材２６とテーパー管１３の内面との隙間の面積が変化することにより下側開口１１から上側開口１２へ流通する空気量の変化に関係無く差圧を一定に保持できるようになっている。そして、高圧側と低圧側との間の設定差圧は、羽根部材２６の面積と浮き子１７の重量により決定される。

錘部材２７はガイド棒１６が挿通可能なように設けられ、羽根部材２６の上面に載置される円形の板状部２８と、板状部２８から羽根部材２６の中心部を貫通して下方に延出する棒状部２９とから構成されている。棒状部２９の長さは、羽根部材２６が閉鎖用リング部材１８上に載置された時に棒状部２９の下端とストッパ部材１９との間に僅かな隙間が形成されるように設定されている。

このように構成された差圧保持ダンパ１０において、高圧側からの空気は開口部２１又は２４からチャンバー２２又は２５に流入後、下側開口１１から上向きにテーパー管１３内に流入する。テーパー管１３内に流入した空気は、浮き子１７の羽根部材２６の下面側に当たり、浮き子１７を上昇させ、羽根部材２６とテーパー管１３の内面との隙間を通過し、上側開口１２から低圧側に流出する。その後、浮き子１７は上下方向に浮遊し、これにより、高圧側から低圧側へテーパー管１３内を流通する空気量の変化に関係無く高圧側と低圧側との間の差圧は一定に保持される。

図４は、差圧保持ダンパ１０に１〜５ｍ^３／ｈの風量を流通させた時の風量と保持差圧との関係を示す図、図５は差圧保持ダンパ１０に５〜２５ｍ^３／ｈの風量を流通させた時の風量と保持差圧との関係を示す図であり、両図共に、設定差圧を２０Pａと４０Pａとした場合の計測結果を示している。これらの計測結果から、本発明の実施の形態に係る差圧保持ダンパ１０によれば、処理風量が１〜数十ｍ^３／ｈ程度の小風量の場合でも高圧側と低圧側との間でほぼ一定の差圧を保持できることが分かる。

また、図６は、差圧保持ダンパ１０において、風量を４ｍ^３／ｈ以下で変化させた時の差圧の計測結果を示す図であり、この計測結果から、本発明の実施の形態に係る差圧保持ダンパ１０によれば、風量の変化に対しても差圧がほぼ一定の値を示し、差圧の追従性と安定性が良好となることが分かる。なお、この場合、閉鎖用リング部材１８を設置しなかったため、図６中の破線で囲んだ部分では、羽根部材２６とテーパー管１３の内面との間に僅かな隙間が生じて風量が１．０ｍ^３／ｈ以下となると共に、棒状部２９の下端がストッパ部材１９に当接し、浮き子１７が下降しなくなったため、差圧が減少している。

さらに、図７は差圧保持ダンパ１０において、処理風量が４．０ｍ^３／ｈ、３．０ｍ^３／ｈ、２．０ｍ^３／ｈ、１．０ｍ^３／ｈの時にそれぞれ試験装置内部（高圧側）の圧力を急激に高くして浮き子１７に外乱を与えた時の差圧のハンチング現象の発生状態を計測した結果を示す図である。この計測結果から、風量が４．０ｍ^３／ｈ、３．０ｍ^３／ｈ、２．０ｍ^３／ｈの時には、ハンチング現象が発生することが分かる。また、この場合、閉鎖用リング部材１８を設置しなかったため、風量が１．０ｍ^３／ｈの時には、棒状部２９の下端がストッパ部材１９に当接するため、ハンチングできず、ハンチング現象の発生が見られなかった。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る差圧保持ダンパについて説明する。ここで、図８は本発明の第２の実施の形態に係る差圧保持ダンパを示す断面図、図９は同差圧保持ダンパの上側の浮き子の短管を示す正面図、図１０は同差圧保持ダンパの上側の浮き子の短管を示す平面図である。なお、説明の簡略化のため、本実施の形態において、上記した第１の実施の形態と同等の構成については、図８中、図１と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本発明の実施の形態に係る差圧保持ダンパ３０では、浮き子３１が上下に分離可能な２個の浮き子３２，３３を備えており、各浮き子３２，３３はそれぞれガイド棒１６を貫通し、該ガイド棒１６に沿って上下に浮遊可能に設けられている。

下側の浮き子３３は、円盤状の羽根部材３４と、羽根部材３４の中心部に嵌合する錘部材３５とから構成されている。羽根部材３４は閉鎖用リング部材１８上に載置可能に形成されており、錘部材３５はガイド棒１６に挿通可能に設けられ、羽根部材３４の上面に載置される円形の板状部３６と、板状部３６から羽根部材３４の中心部を貫通する軸部３７とが一体に形成されて構成されている。

上側の浮き子３２は、下側の浮き子３３の羽根部材３４より薄く且つ該羽根部材３４の外径と同一の外径を有する円盤状の羽根部材３８と、羽根部材３８の中心部に嵌合する錘部材３９と、錘部材３９の下端から下方に延出する短管４０とを備えており、下側の浮き子３３より重量が軽くなるように構成されている。図９に良く示されているように、短管４０は円筒形状を成し、傾斜した姿勢で取り付けられ、短管４０の下端の一部分４４がガイド棒１６に接触することにより、上側の浮き子３２がガイド棒１６に対して所定の滑り抵抗を有するように構成されている。

なお、図１０及び図１１に示すように、短管４０の下端部には、例えば、平面視でＣ字状に曲成された弾力性を有する部材により構成された抵抗部４１を設け、この抵抗部４１がガイド棒１６を挟み込み、両側端部４２，４３がガイド棒１６に線接触することにより、上側の浮き子３２が上下に浮遊する際にガイド棒１６に対して所定の滑り抵抗を有するように構成してもよい。

このように構成された差圧保持ダンパ３０において、高圧側から下側開口１１を介してテーパー管１３内に流入した空気は、下側の浮き子３３の羽根部材３４及び上側の浮き子３２の羽根部材３８の各下面側に当たり、下側の浮き子３３と上側の浮き子３２を一緒に上昇させ、各羽根部材３４，３８とテーパー管１３の内面との隙間を通過し、上側開口１２から低圧側に流出する。その後、浮き子３１は、上昇する時は上下の浮き子３２，３３が一緒に移動し、下降する時は上下の浮き個３２，３３の重量の違いと短管４０の滑り抵抗の作用により上側の浮き子３２が下側の浮き子３３より少し遅れたタイミングで移動しながら浮遊する。

この時の上下の浮き子３２，３３の互いの浮遊動作のタイミングのずれにより、下側の浮き子３３は上側の浮き子３２によって上方から押え付けられ、ハンチング等の外乱が発生した場合でも、下側の浮き子３３のハンチングは抑制され、減衰し、上下の浮き子３２，３３は次第に停止する。
これらの浮き子３１、３２の浮遊動作により、高圧側から低圧側へテーパー管１３内を流通する空気量の変化に関係無く高圧側と低圧側との間の差圧は一定に保持される。

図１２は、差圧保持ダンパ３０において、風量を４ｍ^３／ｈ以下で変化させた時の差圧の計測結果を示す図であり、この計測結果から、本発明の実施の形態に係る差圧保持ダンパ３０によれば、風量の変化に対しても差圧がほぼ一定の値を示し、差圧の追従性と安定性が良好となることが分かる。なお、この場合、閉鎖用リング部材１８を設置しなかったため、図１２中の破線で囲んだ部分では、羽根部材３４とテーパー管１３の内面との間に僅かな隙間が生じて風量が１．０ｍ^３／ｈ以下となると共に、棒状部２９の下端がストッパ部材１９に当接し、浮き子１７が下降しなくなったため、差圧が減少している。

また、図１３は、差圧保持ダンパ３０において、処理風量が４．０ｍ^３／ｈ、３．０ｍ^３／ｈ、２．０ｍ^３／ｈ、１．０ｍ^３／ｈの時にそれぞれ試験装置内部（高圧側）の圧力を急激に高くして浮き子３１にそれぞれ２回程度の外乱を与えた時の差圧のハンチング現象の発生状態を計測した結果を示す図である。この計測結果から、風量が４．０ｍ^３／ｈの場合には、外乱を与えてもハンチングは発生せず、また、風量が３．０ｍ^３／ｈ及び２．０ｍ^３／ｈの時には、一旦ハンチングを開始するが、ハンチング現象には至らず自然停止することが分かる。また、この場合、閉鎖用リング部材１８を設置しなかったため、風量が１．０ｍ^３／ｈの時には、棒状部２９の下端がストッパ部材１９に当接するため、ハンチングできず、ハンチング現象の発生が見られなかった。

このように本発明の第１及び第２の実施の形態に係る差圧保持ダンパ１０，３０によれば、小部屋を有するクリーンルームや、製薬室や病院の個室等、処理風量が１〜数十ｍ^３／ｈ程度の換気回数の少ない処理風量の小さい場所であっても差圧を一定に保持することができる。

また、差圧を一定に保持するために複雑な自動制御設備を設ける必要がなく、単純なシステムとなり、工事費用や保守管理費用の低減化を図ることができる。

さらに、小型で軽量の浮き子１７，３１を使用しているため、風量変化に対して応答性がよく、差圧を直ぐに安定させることができる。

さらにまた、ハンチング現象の発生が避けられない場合は、浮き子３１を上下２個の浮き子３２，３３で構成することにより、外乱によるハンチング現象の発生を抑制することができ、安定した差圧を維持することができる。

なお、生産装置２３の場合等、風量設定変更時に所定の差圧が安定して保持できるようにしたい場合には、図１４に示すように、ガイド棒１６に沿って昇降可能な浮き子安定手段５０を設けてもよい。この浮き子安定手段５０は、上方からガイド棒１６に螺合する螺合部５１と、この螺合部５１の上端に設けられる円盤状の摘み部５２とから構成され、螺合部５１の下端が浮き子１７の上端に接触して浮き子１７の上方への移動を拘束可能となっている。また、この場合、テーパー管１３の周壁には事前に、所定の差圧にて、別途流量計で確認した設定風量の目盛り５３が表示されており、螺合部５１の下端を所望の風量の目盛りに合わせることにより、その風量と差圧の関係は維持され、さらに外乱に対する差圧の安定性を高めることもできる。なお、図１４は上記した本発明の第１の実施の形態に係る差圧保持ダンパ１０に浮き子安定手段５０を設けた例を図示しているが、この浮き子安定手段５０は上記した本発明の第２の実施の形態に係る差圧保持ダンパ３０に設けても良いことは言う迄もない。

本発明の第１の実施の形態に係る差圧保持ダンパを示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る差圧保持ダンパを高圧側の室と低圧側の室の間仕切壁に取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る差圧保持ダンパを内部が加圧された生産装置に取り付けた状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る差圧保持ダンパに１〜５ｍ^３／ｈの風量を流通させた時の風量と保持差圧との関係を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る差圧保持ダンパに５〜２５ｍ^３／ｈの風量を流通させた時の風量と保持差圧との関係を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る差圧保持ダンパにおいて風量を４ｍ^３／ｈ以下で変化させた時の差圧の計測結果を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る差圧保持ダンパにおいて処理風量が４．０ｍ^３／ｈ、３．０ｍ^３／ｈ、２．０ｍ^３／ｈ、１．０ｍ^３／ｈの場合にそれぞれ浮き子に外乱を与えた時の差圧のハンチング現象の発生状態を計測した結果を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る差圧保持ダンパを示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る差圧保持ダンパの上側の浮き子の短管を示す正面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る差圧保持ダンパの上側の浮き子の短管を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る差圧保持ダンパの上側の浮き子の短管の別の例を示す正面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る差圧保持ダンパにおいて風量を４ｍ^３／ｈ以下で変化させた時の差圧の計測結果を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る差圧保持ダンパにおいて処理風量が４．０ｍ^３／ｈ、３．０ｍ^３／ｈ、２．０ｍ^３／ｈ、１．０ｍ^３／ｈの場合にそれぞれ浮き子に外乱を与えた時の差圧のハンチング現象の発生状態を計測した結果を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る差圧保持ダンパに浮き子安定手段を設けた例を示す正面図である。

符号の説明

１０ 差圧保持ダンパ
１１ 下側開口
１２ 上側開口
１３ テーパー管
１６ ガイド棒
１７ 浮き子
３１ 浮き子
３２ 上側の浮き子
３３ 下側の浮き子
５０ 浮き子安定手段

Claims (3)

1. 高圧側から低圧側へ流通する空気量の変化に関係無く該両側間の差圧を一定に保持するための差圧保持ダンパであって、
   前記高圧側に連通する下側開口から前記低圧側に連通する上側開口に向かって拡幅された筒状のテーパー管と、
   該テーパー管内に設けられたガイド棒に沿って上下方向に浮遊可能な浮き子と、
   を備え、該浮き子は、上下に分離可能な２個の浮き子を備え、上側の浮き子は下側の浮き子より重量が軽くなるように構成されており、該浮き子の上下方向の浮遊によって該浮き子と前記テーパー管の内面との隙間の面積が変化することにより前記下側開口から前記上側開口へ前記テーパー管内を流通する空気量の変化に関係無く差圧を一定に保持可能なように構成されていることを特徴とする差圧保持ダンパ。
2. 前記上側の浮き子は前記ガイド棒に対して所定の滑り抵抗を有して設けられている請求項１に記載の差圧保持ダンパ。
3. 前記浮き子が設定高さ以上に上方へ移動しようとすると該浮き子に接触して該浮き子の上方への移動を拘束する浮き子安定手段を備えている請求項１又は２に記載の差圧保持ダンパ。

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