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角ダンパーにおける羽根構造(対向翼及び平行翼)と風量制御性比較

1.角ダンパーの羽根構造

1.角ダンパーの羽根構造

2.風の流れの可視化

コンピュータによる流れの解析がネット上で出来るようになり、視覚的・直感的に概要を把握することができます。よく利用させていただいているネット上のソフトとして、有限会社熱解析創研様のCanvaSStorm(www.netukaiseki.co.jp/default.htm)がありますので御紹介します。
このソフトは、羽根構造・羽根の枚数・羽根角度などを簡単に自由に設定することが可能で、かつ、風の流れを粒子として見ることができ、風速・圧力・渦度など専門的な解析も可能です。このソフトで解析した一例を述べます。
2.風の流れの可視化1
次に、羽根周りの風速分布の1シーンを図5,6に示します。
赤い濃い色が流れが速く、青い濃い色が風速の低いところです。
2.風の流れの可視化2
上の図から明らかなように、同じ羽根開度でも対向翼と平行翼では大きな違いがあり、この解析条件では対向翼の方が圧損が大きく、流れが遅い(風量が小さい)ことがわかります。

3.対向翼と平行翼の風量制御性の比較

次に、対向翼と平行翼の風量制御性について解析した文献を御紹介します。新電気2002年1月号付録『空調自動制御の基礎マスター(前)』千坂武敏様著、オーム社発行の内容のうちダンパー選定の項で、図7のようにダクト系におけるダンパーの圧力損失と制御性の間には密接な関係があると述べられています。
装置全体の圧力損失をHとし、ダンパーの圧力損失をHdとした場合、Hd/Hの比をパラメータとしてダンパーの開度と風量が決まるとし、対向翼と平行翼のダンパー別に図7のとおり風量特性が記載されています。
3.対向翼と平行翼の-図6
下図7の風量特性はパラメータHd/Hの大きさを次のとおり定義してあります。
パラメータ A B C D E F G
Hd/H 1% 2% 5% 10% 20% 50% 100%
3.対向翼と平行翼の-図7
これらの図から、著者は対向翼ダンパーの方が騒音・圧力損失の面で有利であるとし、ダンパーの圧力損失Hdは装置全体の圧力損失Hの20%以上であることが望ましく、正しいダンパーサイズを選択することは良好な制御をするうえで大切であると結論づけられています。(送風機の圧力を一定とする。)
ダンパーを全開にしたとき ダンパーの圧力効果が全圧力降下の何%を示すかと述べられていますので、パラメータHd/HのHdはダンパー全開時の圧損と解釈しますので、通常のダンパーであればダンパー径はダクト系とほぼ同じですので、Hd/Hの値としてはA〜C(1%〜5%)程度と考えられ、それ以上Hdを大きくするためにはレジューサでダンパー径をわざと絞る等の手段をとらないと実現できないと思います。
制御性のため圧損を増やすことと、省エネ・ファンの能力とは相反する面が多くあり制御風量の必要精度・制御風量の絶対値・コントローラの能力・ファンの能力を総合的に考慮してダンパーの羽根形状を決定する必要があります。
上図の縦軸は%風量で表示されていますので同じ%でも送風機の圧力を一定とした場合、風量絶対値は異なることを加味する必要があります。

4.結論

弊社の角ダンパーは対向翼を標準仕様としていますが、実際に制御する風量範囲、ダクト系全体の圧損と送風機の能力に合わせ、実情にあった羽根構造を採用する必要があると考えます。
円管式のダンパーは一般的には1枚羽根(単翼)となりますので、角ダンパーの多翼のように隣合わせの羽根の向きによる開口面積への影響はありませんので、角ダンパーの対向翼式に近い制御特性となります。
 
 
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