JP6849170B2

JP6849170B2 - 流量制御ダンパ

Info

Publication number: JP6849170B2
Application number: JP2016131965A
Authority: JP
Inventors: 慎一仲村; 青山　剛士; 剛士青山; 柴田　克彦; 克彦柴田; 憲湯浅; 上野　武司; 武司上野; 重松　拓也; 拓也重松; 森　陽司; 陽司森; 寿雄占部; 健太郎関; 直道井川
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2036-07-01
Also published as: JP2018004168A

Description

本発明は、流量制御ダンパに関する。

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）。また、ダンパの駆動機構には、羽根の回転軸に直結するギアを用いたものがある（例えば、特許文献３−５を参照）。

特開２０１４−１７０５２９号公報特開２０１５−２１６５２号公報米国特許第５５８０３０７号明細書実開昭５９−１３６５４７号公報特開平１−１８９４５５号公報

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、例えば、複数枚の羽根をクランク機構で同時に動かす場合、クランクの長さや強度、連結部分の工作精度等が原因で、ダンパが全開から全閉までの何れの状態においても各羽根の角度を互いに精度よく一致させることは技術的に容易でない。各羽根の角度が互いに精度よく一致しない場合、同じダンパ開度へ調整されているにも関わらず調整の度に各羽根の角度が僅かに相違し得る。よって、例えば、差圧式流量計のようにダンパの下流側に設けた圧力測定口を使って流量を測る場合において、各羽根の角度がダンパの開度調整毎に相違すると、各羽根の間を通過する流体の気流のばらつきが原因で測定流量が不安定になる虞がある。

よって、各羽根の角度の相違に起因する測定流量の不安定化を抑制するために、クランク機構よりも高精度な角度調整が可能なギア方式のダンパを流量制御に用いることが考えられるが、ギア方式のダンパの多くは、例えば特許文献３−５に開示されているように羽根の中心を通る回転軸に直結されたギアを駆動する方式なので、基本的に各羽根の両側、換言すると羽根同士の隙間および羽根とケーシングとの隙間を流体が流れる構造となっている。このように流体が通過する隙間を複数個形成するダンパにおいては、各隙間を通過した流体が十分に交じり合って層流となる箇所に差圧式流量計の圧力測定口を設置することになる。圧力測定口をダンパのユニットと別体にすると、圧力測定口の取付位置が現場毎に異なってしまうので、ダンパに流量計用の圧力測定口を一体化した流量制御ダンパに比べて制御特性の調整が難しい。

そこで、本願は、流量を制御する羽根の角度を精度よく調整可能で精度良く流量測定を行なえる流量制御ダンパを開示する。

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、流入した流体が一対の可動羽根の間を通るようにし、可動羽根が固定されている回転軸を動かすギアで一対の可動羽根の互いの間隔を増減させることにした。

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、対向翼である一対の可動羽根と、一対の可動羽根の各回転軸に直結されているギアを駆動する駆動装置と、ケーシング内に設けられる圧力測定用の孔と、を備える。

上記の流量制御ダンパであれば、流入した流体が一対の可動羽根の間を通過する。よって、流体が複数の隙間から通過する場合のように、各隙間を通過した流体が十分に交じり合って層流となるようなダンパから離れた下流の箇所に差圧式流量計の圧力測定口を設置する必要が無くなり、圧力測定口をダンパのユニットと一体化することが可能となる。これにより、流量制御ダンパの部品点数を削減でき、低コスト化が可能となる。そして、各可動羽根の角度は回転軸に直結されたギアを駆動する駆動装置によって調整されるので、例えば、クランク機構に比べて羽根の角度を精度よく調整可能である。

なお、各可動羽根は、回転軸を円弧の中心とする回転軸と平行な湾曲面を形成する羽根部を有しており、駆動装置は、互いに直接噛み合っている各回転軸のギアを駆動するものであってもよい。この場合、駆動装置は、各回転軸から扇状に形成されているギアを駆動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、流量制御を司る一対の可動羽根の角度をギアで適正に調整することができる。

また、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を更に備えるものであってもよい。この場合、上記流量制御ダンパは、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の圧力測定用の孔と、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の圧力測定用の孔と、を備え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した流体は、可動羽根の角度の変化に関わりなく、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。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、羽根の角度の変化に起因する測定流量の変動が抑制されることになる。

上記の流量制御ダンパは、流量を制御する羽根の角度を精度よく調整可能で精度良く流量測定を行うことが可能である。

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。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。図３は、中仕切りの構造を示した図である。図４は、中仕切りが気流に与える影響を示した図である。図５は、偏流のバリエーションを示した図である。図６は、気流の解析結果を示した図である。図７は、中仕切りの取り付け部分の構造図である。図８は、取り付け途中の中仕切りの取り付け部分を示した図である。図９は、板材と取付穴との大きさの関係を示した図である。図１０は、流量制御ダンパの制御系を表した図である。図１１は、可動羽根の動作を例示した図である。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の動作を例示した図である。図１３は、２つの可動羽根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。図１４は、２つの可動羽根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。図１５は、流量制御ダンパの比較例を示した図である。図１６は、圧力測定口の位置を示した図である。図１７は、検証結果を示したグラフである。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。

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。

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。

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。

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。

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の内面から隆起する部材である。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の内面から隆起する部材である。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｑ_ＳＰ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。

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。

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。

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。

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。

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１
０１Ａ，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。

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。

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。

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。

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。

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。

なお、上記実施形態に係る流量制御ダンパ１には中仕切り３０が備わっていたが、中仕切り３０は省略されていてもよい。また、上記実施形態に係る流量制御ダンパ１では流量測定に用いる圧力検出用の孔が圧力検出管４０ａ，４０ｂや中仕切り３０に形成されていたが、圧力検出用の孔はケーシング１０の内面或いはその他の箇所に設けられていてもよい。

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

Claims

ダクトに接続されて流体の流路を形成する角型のケーシングと、
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、断面形状が半月形状で、前縁の断面形状が鋭角な対向翼である一対の可動羽根と、
前記一対の可動羽根の各回転軸に直結されているギアを駆動する駆動装置と、
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る、前縁側から後縁側に向かうにつれて厚みが漸次薄くなる翼型形状の仕切りと、
前記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の圧力測定用の孔と、
前記仕切りの翼面であって、その前縁側から後縁側へ向かって厚みが漸次薄くなる傾斜面に配置されており、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、
可動羽根の開度を精度よく一致させ、流量測定を適正化する、
流量制御ダンパ。
前記各可動羽根は、前記回転軸を円弧の中心とする前記回転軸と平行な湾曲面を形成する羽根部を有しており、
前記駆動装置は、互いに直接噛み合っている前記各回転軸のギアを駆動する、
請求項１に記載の流量制御ダンパ。
前記駆動装置は、前記各回転軸から扇状に形成されているギアを駆動する、
請求項１または２に記載の流量制御ダンパ。
前記仕切りの前縁に、前記一対の可動羽根が全閉の状態において可動羽根の前縁の隙間から上流側へ突き出るように形成されたスラット部を備える、
請求項１〜３のうちいずれか１項記載の流量制御ダンパ。