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JP7099790B2 - Operation control method for air volume adjustment damper - Google Patents
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Description

この発明は、ビル及び住宅等の空気調和システムの吹出しチャンバやダクト等に設置され、空気調和の対象領域へ供給する風量を調整する、ステッピングモータを動力源としたバタフライ型風量調整用ダンパの動作制御方法に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the operation of a butterfly type air volume adjusting damper powered by a stepping motor, which is installed in an outlet chamber or duct of an air conditioning system of a building or a house and adjusts the air volume supplied to a target area of air conditioning. Regarding the control method.

従来の一般的な風量調整ダンパ装置では、上流側に風量センサを備えており、その計測値が目標風量になるように、ダンパ開度を調整している。 The conventional general air volume adjusting damper device is provided with an air volume sensor on the upstream side, and the damper opening is adjusted so that the measured value becomes the target air volume.

風量センサを設置する場合には、部品点数が増えると共に配線も必要になり、さらに、風量センサの上流側に、整流機構または直管部を設けること、及び、風量センサと下流側のダンパとの間にも、それぞれが発生する流れの乱れによって、互いに影響を与えないような距離を設けること等の対策を採らなければならず、装置の大型化や重量の増加を招いてしまう。また、風量センサ及び整流機構等を設置することにより、通風路の断面積が部分的に狭くなるため、通風路における圧損や騒音が増加してしまう。 When installing the air volume sensor, the number of parts increases and wiring is required. Furthermore, a rectifying mechanism or a straight pipe section is provided on the upstream side of the air volume sensor, and the air volume sensor and the damper on the downstream side are installed. In the meantime, it is necessary to take measures such as providing a distance that does not affect each other due to the turbulence of the flow generated by each of them, which leads to an increase in size and weight of the device. Further, by installing the air volume sensor, the rectifying mechanism, and the like, the cross-sectional area of the ventilation path is partially narrowed, so that the pressure loss and noise in the ventilation path increase.

そこで、風量センサを設置せずに、空調機の発生静圧、ファンの回転数、同じ空調システムに接続されている各ダンパの開度情報等に基づいて、風量を推定して、ダンパ開度の制御を行うことも、実施されている。 Therefore, without installing an air volume sensor, the air volume is estimated based on the static pressure generated by the air conditioner, the number of rotations of the fan, the opening information of each damper connected to the same air conditioning system, and the damper opening. It is also carried out to control.

そして、このような、従来の風量調整ダンパ装置としては、例えば、特許文献1に開示されている。 As such a conventional air volume adjusting damper device, for example, Patent Document 1 discloses it.

特開平7-63404号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-63404

特にビル等で一般的に使用される空調機(エアハンドリングユニット)は、空調した空気を高静圧で供給することができるため、このような空調機を備える空調システムに、風量センサを有していない風量調整ダンパ装置を適用した場合においては、同じ空調システムに接続されている各ダンパの開度情報等に基づいて、空調機が発生すべき風量や静圧を計算してファンの回転数等を制御し、各ダンパの上流側に過大な静圧がかからないようにする。しかし、ほとんどのダンパが閉じている状態において、空調システムにおける制御上の何らかの不具合等により、ダンパの上流側に過大な静圧がかかってしまう可能性も考えられ、この状態において、さらに、空調システムにおける何らかの制御上の不具合等により、風量調整ダンパ装置が、閉じている状態のダンパ1台または数台に開動作を行わせると、当該ダンパに定格風量を超える過大風量を流してしまうおそれがある。また、このとき、風量調整ダンパ装置は、風量センサを有していないため、空調システムは、過大風量が流れていることを把握することができないという問題がある。 In particular, an air conditioner (air handling unit) generally used in a building or the like can supply conditioned air at a high static pressure. Therefore, an air conditioning system equipped with such an air conditioner has an air volume sensor. When an air volume adjustment damper device that is not installed is applied, the air volume and static pressure that the air conditioner should generate are calculated based on the opening information of each damper connected to the same air conditioning system, and the fan rotation speed is calculated. Etc. are controlled so that excessive static pressure is not applied to the upstream side of each damper. However, when most of the dampers are closed, there is a possibility that excessive static pressure will be applied to the upstream side of the damper due to some control malfunction in the air conditioning system. If one or several dampers in the closed state are opened by the air volume adjustment damper device due to some control problem in the above, there is a risk that an excessive air volume exceeding the rated air volume will flow to the damper. .. Further, at this time, since the air volume adjusting damper device does not have an air volume sensor, there is a problem that the air conditioning system cannot grasp that an excessive air volume is flowing.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、風量センサを設置することなく、バタフライ型のダンパのみで、過大風量が流れることを制限して、過大風量発生アラームを上位の空調制御システム等に出力することができる風量調整用ダンパの動作制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and limits the flow of excessive air volume only with a butterfly type damper without installing an air volume sensor, and raises the excessive air volume generation alarm. It is an object of the present invention to provide an operation control method of an air volume adjusting damper that can be output to an air conditioning control system or the like.

この発明に係る風量調整用ダンパの動作制御方法は、ステッピングモータの回転駆動によって開閉されることにより、通風路内を流れる空気の風量を調整するバタフライ型のダンパを備える風量調整用ダンパの動作制御方法であり、定格風量を超える過大風量がダンパの開動作によって発生したときに、その過大風量によって、閉方向への定格トルクを超えるトルクを、ダンパに発生させることにより、ダンパの開動作を停止させて、ステッピングモータを脱調させる脱調ステップと、ステッピングモータの脱調を検出する検出ステップと、ステッピングモータの脱調を検出した場合に、過大風量発生アラームを出力する出力ステップとを含むことを特徴とするものである。 The operation control method of the air volume adjusting damper according to the present invention is to control the operation of the air volume adjusting damper provided with a butterfly type damper that adjusts the air volume of the air flowing in the ventilation path by opening and closing by the rotational drive of the stepping motor. It is a method, and when an excessive air volume exceeding the rated air volume is generated by the opening operation of the damper, the opening operation of the damper is stopped by generating a torque exceeding the rated torque in the closing direction on the damper due to the excessive air volume. It includes a step of stepping out of stepping motor, a detection step of detecting stepping out of stepping motor, and an output step of outputting an excessive air volume generation alarm when stepping out of stepping motor is detected. It is characterized by.

この発明によれば、風量センサを設置することなく、バタフライ型のダンパのみで、過大風量が流れることを制限して、過大風量発生アラームを上位の空調制御システム等に出力することができる。 According to the present invention, it is possible to limit the flow of an excessive air volume with only a butterfly type damper without installing an air volume sensor, and output an excessive air volume generation alarm to a higher-level air conditioning control system or the like.

この発明の実施の形態1に係る風量調整用ダンパの動作制御方法が適用される風量調整ダンパ機構の構成を示した図である。図1Aはダンパの全閉状態を示した図である。図1Bはダンパの全開状態を示した図である。It is a figure which showed the structure of the air volume adjustment damper mechanism to which the operation control method of the air volume adjustment damper which concerns on Embodiment 1 of this invention is applied. FIG. 1A is a diagram showing a fully closed state of the damper. FIG. 1B is a diagram showing a fully open state of the damper. この発明の実施の形態2に係る風量調整用ダンパの動作制御方法が適用される風量調整ダンパ機構の構成を示した図である。図2Aはダンパの全閉状態を示した図である。図2Bはダンパの全開状態を示した図である。It is a figure which showed the structure of the air volume adjustment damper mechanism to which the operation control method of the air volume adjustment damper which concerns on Embodiment 2 of this invention is applied. FIG. 2A is a diagram showing a fully closed state of the damper. FIG. 2B is a diagram showing a fully open state of the damper. バタフライ型のダンパに対して閉方向へのトルクが発生する理由を説明するためのシミュレーション結果を示した図である。図3Aはダンパ周りの風速分布及び風速ベクトルを示した図である。図3Bはダンパ周りの圧力分布を示した図である。It is a figure which showed the simulation result for demonstrating the reason why the torque in a closing direction is generated for a butterfly type damper. FIG. 3A is a diagram showing a wind speed distribution and a wind speed vector around a damper. FIG. 3B is a diagram showing the pressure distribution around the damper.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1A及び図1Bは、実施の形態1に係る風量調整用ダンパの動作制御方法が適用される風量調整ダンパ機構の構成を示した図である。図1Aは、ダンパの全閉状態を示した図であり、図1Bは、ダンパの全開状態を示した図である。
Embodiment 1.
1A and 1B are views showing the configuration of an air volume adjusting damper mechanism to which the operation control method of the air volume adjusting damper according to the first embodiment is applied. FIG. 1A is a diagram showing a fully closed state of the damper, and FIG. 1B is a diagram showing a fully open state of the damper.

図1A及び図1Bに示すように、風量調整ダンパ機構は、空調機に接続される通風路30内に設けられている。この風量調整ダンパ機構は、ステッピングモータ14を動力源として、ダンパ11を開閉し、通風路30の開口面積を変えることにより、当該通風路30内を流れる空気の風量を調整するものである。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the air volume adjusting damper mechanism is provided in the ventilation passage 30 connected to the air conditioner. This air volume adjusting damper mechanism adjusts the air volume of the air flowing in the ventilation passage 30 by opening and closing the damper 11 and changing the opening area of the ventilation passage 30 by using the stepping motor 14 as a power source.

風量調整ダンパ機構は、ダンパ11、ベースブラケット12、ダンパブラケット13、ステッピングモータ14、及び、リンク機構15を備えている。 The air volume adjusting damper mechanism includes a damper 11, a base bracket 12, a damper bracket 13, a stepping motor 14, and a link mechanism 15.

ダンパ11は、円板状をなしており、所謂、バタフライ型のダンパである。このダンパ11は、通風路30内を流れる空気の風量を調整または遮断するものである。 The damper 11 has a disk shape and is a so-called butterfly type damper. The damper 11 adjusts or shuts off the air volume of the air flowing in the ventilation passage 30.

なお、ダンパ11の全閉状態とは、図1Aに示すように、ダンパ11の前面となるダンパ面が、空気の流れ方向に対して略直交するように配置された状態である。また、ダンパ11の全開状態とは、図1Bに示すように、ダンパ11のダンパ面が、空気の流れ方向と略平行になるように配置された状態である。 The fully closed state of the damper 11 is a state in which the damper surface on the front surface of the damper 11 is arranged so as to be substantially orthogonal to the air flow direction, as shown in FIG. 1A. Further, the fully open state of the damper 11 is a state in which the damper surface of the damper 11 is arranged so as to be substantially parallel to the air flow direction, as shown in FIG. 1B.

ベースブラケット12は、ダンパ11を開閉可能に支持するものであって、取付部12a,12b及び支持軸12cの受け部を有している。取付部12a,12bは、通風路30に固定されている。支持軸12cは、ベースブラケット12に形成された2つの受け部において、回転可能に保持されている。 The base bracket 12 supports the damper 11 so as to be openable and closable, and has mounting portions 12a and 12b and receiving portions for the support shaft 12c. The mounting portions 12a and 12b are fixed to the ventilation passage 30. The support shaft 12c is rotatably held by two receiving portions formed on the base bracket 12.

ダンパブラケット13は、ダンパ11の後面を支持するものであって、ベースブラケット12と同様に、支持軸12cの受け部を有しており、その支持軸12cを介して回動可能に支持されている。即ち、ダンパ11は、支持軸12cを回動中心として回動して、通風路30を開閉することにより、当該通風路30内を流れる空気の風量を調整可能になっている。 The damper bracket 13 supports the rear surface of the damper 11, and has a receiving portion of the support shaft 12c like the base bracket 12, and is rotatably supported via the support shaft 12c. There is. That is, the damper 11 rotates around the support shaft 12c as the center of rotation to open and close the ventilation passage 30, so that the air volume of the air flowing in the ventilation passage 30 can be adjusted.

ステッピングモータ14は、ダンパ11を開閉動作させるものである。即ち、ステッピングモータ14は、ダンパ11を開閉させるための回転駆動力(トルク)を、その回転軸に発生させるものである。このステッピングモータ14は、ベースブラケット12に設けられた、その回転軸の径よりも大きな径の孔に、その回転軸を通した状態で、ボルト等によって、ベースブラケット12に固定されている。 The stepping motor 14 opens and closes the damper 11. That is, the stepping motor 14 generates a rotational driving force (torque) for opening and closing the damper 11 on its rotary shaft. The stepping motor 14 is fixed to the base bracket 12 by bolts or the like while passing the rotating shaft through a hole having a diameter larger than the diameter of the rotating shaft provided in the base bracket 12.

リンク機構15は、ステッピングモータ14の回転軸とダンパブラケット13との間を繋いでおり、ステッピングモータ14の回転駆動力をダンパ11の開閉動作に変換するものである。このリンク機構15は、アーム15a,15b及び連結軸15cを有している。アーム15aの一端に設けられた孔には、ステッピングモータ14の回転軸が、貫通した状態で、ボルトや圧入等によって固定されている。アーム15bの一端は、ダンパブラケット13に回動可能に支持されている。そして、アーム15a,15bの他端同士は、連結軸15cを介して、互いに回動可能に連結されている。なお、アーム15a,15bは、樹脂製であることが多い。 The link mechanism 15 connects the rotation shaft of the stepping motor 14 and the damper bracket 13, and converts the rotational driving force of the stepping motor 14 into the opening / closing operation of the damper 11. The link mechanism 15 has arms 15a and 15b and a connecting shaft 15c. The rotation shaft of the stepping motor 14 is fixed to the hole provided at one end of the arm 15a by bolts, press-fitting, or the like in a state of being penetrated. One end of the arm 15b is rotatably supported by the damper bracket 13. The other ends of the arms 15a and 15b are rotatably connected to each other via the connecting shaft 15c. The arms 15a and 15b are often made of resin.

従って、ダンパ11を開動作させる場合には、風量調整ダンパ機構は、例えば、図1Aに示した状態から、ステッピングモータ14を正回転駆動させる。これにより、リンク機構15は、ステッピングモータ14の回転軸の正回転駆動に伴って、アーム15aが回動することにより、このアーム15aに連結軸15cによって連結されたアーム15bも回動する。この結果、アーム15bに引っ張られたダンパブラケット13は、ベースブラケット12に対して、倒れ込むように回動する。よって、図1Bに示すように、ダンパ11は、開方向に向けて回動し、最終的に、全開位置に位置決めされる。このように、ダンパ11が全開位置に位置決めされると、通風路30内を流れる空気の風量は、最大になる。 Therefore, when the damper 11 is opened, the air volume adjusting damper mechanism drives the stepping motor 14 in a forward rotation from the state shown in FIG. 1A, for example. As a result, in the link mechanism 15, the arm 15a rotates with the forward rotation drive of the rotation shaft of the stepping motor 14, so that the arm 15b connected to the arm 15a by the connecting shaft 15c also rotates. As a result, the damper bracket 13 pulled by the arm 15b rotates with respect to the base bracket 12 so as to fall down. Therefore, as shown in FIG. 1B, the damper 11 rotates in the opening direction and is finally positioned at the fully open position. When the damper 11 is positioned at the fully open position in this way, the air volume of the air flowing in the ventilation passage 30 becomes maximum.

また、ダンパ11を閉動作させる場合には、風量調整ダンパ機構は、例えば、図1Bの状態から、ステッピングモータ14を逆回転駆動させる。これにより、リンク機構15は、ステッピングモータ14の回転軸の逆回転駆動に伴って、アーム15aが回動することにより、このアーム15aに連結軸15cによって連結されたアーム15bも回動する。この結果、アーム15bに押されたダンパブラケット13は、ベースブラケット12に対して、起き上がるように回動する。よって、図1Aに示すように、ダンパ11は、閉方向に向けて回動し、最終的に、全閉位置に位置決めされる。このように、ダンパ11が全閉位置に位置決めされると、通風路30内を流れる空気の風量は、遮断、または、ダンパ11の外周と通風路30の内周面との間に隙間を設けている場合は、最低値に設定される。 Further, when the damper 11 is closed, the air volume adjusting damper mechanism drives the stepping motor 14 in the reverse rotation from the state shown in FIG. 1B, for example. As a result, in the link mechanism 15, the arm 15a rotates with the reverse rotation drive of the rotation shaft of the stepping motor 14, so that the arm 15b connected to the arm 15a by the connecting shaft 15c also rotates. As a result, the damper bracket 13 pushed by the arm 15b rotates with respect to the base bracket 12 so as to stand up. Therefore, as shown in FIG. 1A, the damper 11 rotates in the closing direction and is finally positioned at the fully closed position. When the damper 11 is positioned in the fully closed position in this way, the air volume of the air flowing in the ventilation passage 30 is blocked, or a gap is provided between the outer periphery of the damper 11 and the inner peripheral surface of the ventilation passage 30. If so, it is set to the lowest value.

更に、風量調整ダンパ機構は、ステッピングモータ14を回転駆動させることにより、ダンパ11を、全閉位置と全開位置との間において、ステッピングモータ14に与えたパルス数に応じて、任意の開度位置に位置決めすることができる。但し、リンク機構15のガタによる分に相当するわずかなずれ量が、ダンパ11の開度位置に生じる。また、ステッピングモータ14がギヤ付きモータである場合には、そのギヤのバックラッシによる分と、リンク機構15のガタによる分とを合わせた分に相当するずれ量が、ダンパ11の開度位置に生じる。 Further, the air volume adjusting damper mechanism rotates the stepping motor 14 to move the damper 11 to an arbitrary opening position between the fully closed position and the fully open position according to the number of pulses applied to the stepping motor 14. Can be positioned to. However, a slight amount of deviation corresponding to the amount of play caused by the backlash of the link mechanism 15 occurs at the opening position of the damper 11. Further, when the stepping motor 14 is a motor with a gear, a deviation amount corresponding to the sum of the backlash of the gear and the backlash of the link mechanism 15 is generated at the opening position of the damper 11. ..

次に、実施の形態1に係る風量調整用ダンパの動作制御方法における発明の着眼点について説明する。 Next, the point of view of the invention in the operation control method of the air volume adjusting damper according to the first embodiment will be described.

バタフライ型のダンパ11では、風量(風速)の大きさに応じて、閉方向へのトルクが発生する。また、ステッピングモータ14においては、回転中に、発生する動トルク以上のトルクがかかると、脱調して回転が停止し、脱調の検出については、駆動するためのパルス電圧または電流の特徴的な変化から検出する方法が実現されていることに着目した。 In the butterfly type damper 11, torque is generated in the closing direction according to the magnitude of the air volume (wind speed). Further, in the stepping motor 14, if a torque equal to or higher than the generated dynamic torque is applied during rotation, the stepping motor 14 is stepped out and the rotation is stopped. We focused on the fact that a method for detecting changes from various changes has been realized.

つまり、実施の形態1に係る風量調整用ダンパの動作制御方法では、定格風量を超える所定の風量において、ダンパ11の開方向への回動が停止して、ステッピングモータ14が脱調(ストール)するような動トルクのモータ及び駆動条件(動作周波数や、2相励磁や1-2相励磁等の励磁形態)を選定して使用することにより、所定の過大風量以上で、ダンパ11の開方向への回動が停止して、風量増加が制限される。また、実施の形態1に係る風量調整用ダンパの動作制御方法では、ステッピングモータ14の脱調を検出することにより、上位の空調制御装置に過大風量発生アラームを出力することができるという優れた機能を提供することができる。 That is, in the operation control method of the air volume adjusting damper according to the first embodiment, the rotation of the damper 11 in the opening direction is stopped at a predetermined air volume exceeding the rated air volume, and the stepping motor 14 is stepped out (stall). By selecting and using a motor with such a dynamic torque and driving conditions (operating frequency, excitation form such as 2-phase excitation or 1-2-phase excitation), the opening direction of the damper 11 is increased by a predetermined excessive air volume or more. The rotation to is stopped and the increase in air volume is limited. Further, in the operation control method of the air volume adjusting damper according to the first embodiment, an excellent function of being able to output an excessive air volume generation alarm to a higher-level air conditioning control device by detecting stepping-out of the stepping motor 14. Can be provided.

よって、過大風量発生アラーム信号を受け取った上位の空調制御装置は、ファンの回転数を落として、静圧や風量を下げたり、同系列のダクトに接続されている他のダンパを開動作させて、過大風量を速やかに解消することができる。 Therefore, the upper air-conditioning control device that received the excessive air volume generation alarm signal reduces the rotation speed of the fan, lowers the static pressure and air volume, and opens other dampers connected to the duct of the same series. , Excessive air volume can be quickly eliminated.

なお、風量によって発生するダンパ11のトルクは、必ず閉方向に作用するため、ステッピングモータ14は、過大風量時でも、閉方向に支障なく駆動可能であり、ダンパ11速やかに閉じて、更に風量を制限することもできる。 Since the torque of the damper 11 generated by the air volume always acts in the closing direction, the stepping motor 14 can be driven in the closing direction without any trouble even when the air volume is excessive, and the damper 11 is quickly closed to further increase the air volume. It can also be restricted.

また、ステッピングモータ14の脱調を検出する技術は、駆動電圧または駆動電流の変化を利用した公知の技術が種々あるため、その中から選択して、適切なものを使用すれば良い。 Further, since there are various known techniques for detecting step-out of the stepping motor 14 using changes in the drive voltage or the drive current, an appropriate technique may be selected from among them.

そこで、風量調整ダンパ機構は、ステッピングモータ14の脱調を検出することができる脱調検出手段を有している。この脱調検出手段は、ダンパ11が開動作している際に、ステッピングモータ14が脱調したことを検出する。 Therefore, the air volume adjusting damper mechanism has a step-out detecting means capable of detecting the step-out of the stepping motor 14. The stepping detection means detects that the stepping motor 14 has stepped out while the damper 11 is open.

なお、ステッピングモータ14及びその駆動条件は、ダンパ11の開動作時において、定格風量以下の風量によって発生する閉方向へのトルクに対しては、脱調せず、かつ、定格風量を超える過大風量によって発生する閉方向へのトルクに対しては、脱調する特性を、有している。ここで、定格風量を超える過大風量によって発生する閉方向へのトルク、つまり、ステッピングモータ14が脱調するトルクは、モータやドライバ回路の個体差や温度特性等により、モータの動トルクに、例えば、20~30%程度のばらつきがあることを考慮して、その中心値が決定される。また、実施の形態1に係る風量調整用ダンパ機構のように、アーム15a,15b等からなるリンク機構15を介してダンパ11を回動させる構成においては、アーム15a,15bの長さや回動軌道等の設定により、ダンパ11に発生するトルクと、ステッピングモータ14の回転軸に発生するトルクの間に比率を持たせることも可能であるが、この比率は、ほぼ1:1で、開度位置によるこの比率の変化が出来るだけ少なくなるように設定した方が、簡素で使用しやすい。 The stepping motor 14 and its driving conditions do not step out with respect to the torque in the closing direction generated by the air volume below the rated air volume when the damper 11 is open, and the excessive air volume exceeds the rated air volume. It has the characteristic of stepping out with respect to the torque in the closing direction generated by. Here, the torque in the closing direction generated by the excessive air volume exceeding the rated air volume, that is, the torque for the stepping motor 14 to step out, is, for example, the dynamic torque of the motor due to individual differences in the motor and driver circuit, temperature characteristics, and the like. , The center value is determined in consideration of the variation of about 20 to 30%. Further, in the configuration in which the damper 11 is rotated via the link mechanism 15 composed of the arms 15a, 15b and the like as in the damper mechanism for adjusting the air volume according to the first embodiment, the lengths and rotation trajectories of the arms 15a and 15b. It is possible to have a ratio between the torque generated in the damper 11 and the torque generated in the rotating shaft of the stepping motor 14 by setting such as, but this ratio is approximately 1: 1 and the opening position. It is simpler and easier to use if the change in this ratio is set to be as small as possible.

従って、風量調整用ダンパの動作制御方法は、ダンパ11が開動作している際に、そのダンパ11の開動作によって、過大風量が発生した場合には、ダンパ11は、その過大風量によって、閉方向への定格トルクを超えるトルクを、受ける。これにより、ステッピングモータ14が脱調し(脱調ステップ)、これに伴って、ダンパ11の開動作が停止する。この結果、風量調整ダンパ機構は、過大風量の風量増加を制限することができる。 Therefore, in the operation control method of the damper for adjusting the air volume, when the damper 11 is in the open operation and an excessive air volume is generated by the opening operation of the damper 11, the damper 11 is closed by the excessive air volume. Receives torque that exceeds the rated torque in the direction. As a result, the stepping motor 14 is stepped out (step out step), and the opening operation of the damper 11 is stopped accordingly. As a result, the air volume adjusting damper mechanism can limit the increase in the air volume due to the excessive air volume.

次いで、脱調検出手段は、ステッピングモータ14が脱調すると、当該ステッピングモータ14が脱調したことを検出する(検出ステップ)。そして、風量調整ダンパ機構は、脱調検出手段がステッピングモータ14の脱調を検出すると、過大風量発生アラームを上位の空調制御装置に送信する(出力ステップ)。 Next, the stepping detection means detects that the stepping motor 14 has stepped out when the stepping motor 14 has stepped out (detection step). Then, when the step-out detecting means detects the step-out of the stepping motor 14, the air volume adjusting damper mechanism transmits an excessive air volume generation alarm to a higher-level air conditioning control device (output step).

これに対して、過大風量発生アラームを受信した空調制御装置は、ファンの回転数を下げて、ダンパ11の上流側にかかっている静圧を小さくすると共に、通風路30内に供給される風量を少なくすることにより、当該ダンパ11における過大風量を速やかに解消することができる。また、空調制御装置は、通風路30と同系列のダクトに接続されている他の通風路内に設置された風量調整ダンパ機構において、そのダンパを開方向に回動させて、当該ダンパ11における過大風量を速やかに解消することができる。 On the other hand, the air conditioning control device that has received the excessive air volume generation alarm lowers the rotation speed of the fan to reduce the static pressure applied to the upstream side of the damper 11, and the air volume supplied to the ventilation passage 30. By reducing the amount of air, the excessive air volume in the damper 11 can be quickly eliminated. Further, the air conditioning control device is provided in the damper 11 by rotating the damper in the opening direction in the air volume adjusting damper mechanism installed in another ventilation passage connected to the duct of the same series as the ventilation passage 30. The excessive air volume can be quickly eliminated.

また、風量調整ダンパ機構は、脱調検出手段がステッピングモータ14の脱調を検出すると、過大風量発生アラームを出力すると共に、当該ダンパ11を閉方向に回動させることができる(風量抑制ステップ)。これにより、風量調整ダンパ機構は、過大風量が流れる状態を速やかに回避することができる。 Further, the air volume adjusting damper mechanism can output an excessive air volume generation alarm and rotate the damper 11 in the closing direction when the stepping detection means detects the stepping motor 14 to be out of step (air volume suppression step). .. As a result, the air volume adjusting damper mechanism can quickly avoid a state in which an excessive air volume flows.

更に、風量調整ダンパ機構は、過大風量が解消された場合に、脱調したステッピングモータ14の原点合わせを実施する(原点調整ステップ)。ステッピングモータ14の原点合わせは、公知の方法を用いて実施すればよい。例えば、ダンパ11が全閉位置または全開位置付近にあるとき、ステッピングモータ14の回転軸に連動して回動するアーム15aまたはダンパ11などの一部が、その回動の経路においてメカ的に当接する、原点位置決めストッパ機構を設ける。そして、ステッピングモータ14を回動させて、当該アーム15aまたはダンパ11などの一部を、当該原点位置決めストッパ機構に当接させることで、ステッピングモータ14の原点合わせを行うことができる。なお、原点位置決めストッパ機構の代わりに、リミットスイッチや光学式センサ等の公知の位置決め用センサを使用しても構わない。これにより、風量調整ダンパ機構は、ダンパ11の開度位置を、過大風量発生以前の正常な位置に再設定することができる。 Further, the air volume adjusting damper mechanism performs origin alignment of the stepping motor 14 that has been detuned when the excessive air volume is eliminated (origin adjustment step). The origin alignment of the stepping motor 14 may be performed by using a known method. For example, when the damper 11 is in the fully closed position or near the fully open position, a part of the arm 15a or the damper 11 that rotates in conjunction with the rotation axis of the stepping motor 14 mechanically hits in the rotation path. A contact origin positioning stopper mechanism is provided. Then, by rotating the stepping motor 14 and bringing a part of the arm 15a or the damper 11 into contact with the origin positioning stopper mechanism, the origin of the stepping motor 14 can be aligned. A known positioning sensor such as a limit switch or an optical sensor may be used instead of the origin positioning stopper mechanism. As a result, the air volume adjusting damper mechanism can reset the opening position of the damper 11 to the normal position before the occurrence of the excessive air volume.

以上より、実施の形態1に係る風量調整用ダンパの動作制御方法は、風量センサを設置することなく、バタフライ型のダンパ11のみで、過大風量が流れることを制限して、過大風量発生アラームを上位の空調制御システム等に出力することができる。 From the above, the operation control method of the air volume adjusting damper according to the first embodiment is to limit the flow of the excessive air volume only by the butterfly type damper 11 without installing the air volume sensor, and to issue an excessive air volume generation alarm. It can be output to a higher-level air conditioning control system or the like.

実施の形態2.
図2A及び図2Bは、実施の形態2に係る風量調整用ダンパの動作制御方法が適用される風量調整ダンパ機構の構成を示した図である。図2Aは、ダンパの全閉状態を示した図であり、図2Bは、ダンパの全開状態を示した図である。
Embodiment 2.
2A and 2B are views showing the configuration of an air volume adjusting damper mechanism to which the operation control method of the air volume adjusting damper according to the second embodiment is applied. FIG. 2A is a diagram showing a fully closed state of the damper, and FIG. 2B is a diagram showing a fully open state of the damper.

図2A及び図2Bに示すように、風量調整ダンパ機構は、ダンパ11の回転軸11aを、軸受16を介して、通風路30に回転可能に支持している。回転軸11aは、ダンパ11の中央を通り、通風路30を貫通するように配置されている。また、回転軸11aは、ステッピングモータ14の回転軸に接続されている。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the air volume adjusting damper mechanism rotatably supports the rotating shaft 11a of the damper 11 in the ventilation passage 30 via the bearing 16. The rotation shaft 11a is arranged so as to pass through the center of the damper 11 and pass through the ventilation passage 30. Further, the rotary shaft 11a is connected to the rotary shaft of the stepping motor 14.

従って、実施の形態2に係る風量調整ダンパ機構は、その構造や働きが、実施の形態1に係る風量調整ダンパ機構と基本的に同様であるため、上述した実施の形態1に係る風量調整ダンパ機構と同様の構成及び動作制御方法を適用することができる。 Therefore, since the structure and function of the air volume adjusting damper mechanism according to the second embodiment are basically the same as those of the air volume adjusting damper mechanism according to the first embodiment, the air volume adjusting damper according to the first embodiment described above is described. The same configuration and operation control method as the mechanism can be applied.

以上より、実施の形態2に係る風量調整用ダンパの動作制御方法は、風量センサを設置することなく、バタフライ型のダンパ11のみで、過大風量が流れることを制限して、過大風量発生アラームを上位の空調制御システム等に出力することができる。 From the above, the operation control method of the air volume adjusting damper according to the second embodiment is to limit the flow of the excessive air volume only by the butterfly type damper 11 without installing the air volume sensor, and to issue an excessive air volume generation alarm. It can be output to a higher-level air conditioning control system or the like.

次に、バタフライ型のダンパ11に、閉方向へのトルクが発生する理由について、図2Aから図3Bを用いて詳細に説明する。 Next, the reason why the torque in the closing direction is generated in the butterfly type damper 11 will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 3B.

先ず、図2A及び図2Bに示すように、ダンパ11における上流側面となるダンパ面は、回転軸11aを境にして、半円状をなすダンパ羽根11A,11Bに分けることができる。ダンパ羽根11Aは、ダンパ11が開動作するときに、回転軸11aを回動中心として、上流側に向けて突き出る面である。一方、ダンパ羽根11Bは、ダンパ11が開動作するときに、回転軸11aを回動中心として、下流側に向けて突き出る面である。 First, as shown in FIGS. 2A and 2B, the damper surface, which is the upstream side surface of the damper 11, can be divided into semicircular damper blades 11A and 11B with the rotation shaft 11a as a boundary. The damper blade 11A is a surface that protrudes toward the upstream side with the rotation shaft 11a as the rotation center when the damper 11 is opened. On the other hand, the damper blade 11B is a surface that protrudes toward the downstream side with the rotation shaft 11a as the rotation center when the damper 11 is opened.

そこで、図3Aは、シミュレーションにより求めた、ダンパ周りの空気の流れ(風速分布及び風速ベクトル)を示した図である。この図3Aに示すように、ダンパ羽根11Bの先端部分(II部)は、空気が当該ダンパ羽根11Bに沿ってほぼ平行に通過する。これに対して、ダンパ羽根11Aの先端部分(I部)は、空気が当該ダンパ羽根11Aに対してほぼ直交するように衝突する。 Therefore, FIG. 3A is a diagram showing the air flow (wind speed distribution and wind speed vector) around the damper obtained by simulation. As shown in FIG. 3A, the tip portion (second part) of the damper blade 11B allows air to pass substantially in parallel along the damper blade 11B. On the other hand, the tip portion (I portion) of the damper blade 11A collides with the air so as to be substantially orthogonal to the damper blade 11A.

また、図3Bは、シミュレーションにより求めた、ダンパ周りの圧力分布を示した図である。(カラー表示をそのままグレー表示に変換したので、分かりにくいが、)この図3Bに示すように、ダンパ羽根11Aの先端部分(III部)における圧力は、ダンパ羽根11Bの先端部分(IV部)における圧力よりも、高くなっている。 Further, FIG. 3B is a diagram showing the pressure distribution around the damper obtained by simulation. (It is difficult to understand because the color display is converted to gray display as it is.) As shown in FIG. 3B, the pressure at the tip portion (III part) of the damper blade 11A is at the tip portion (IV part) of the damper blade 11B. It is higher than the pressure.

よって、図3A及び図3Bから明らかなように、供給された空気の流れは、上流側に突き出したように位置するダンパ羽根11Aを、下流側に位置するダンパ羽根11Bよりも強く押すことになる。従って、開状態(全閉と全開の間における中間的な開度状態)のダンパ11は、供給された空気によって、閉方向へのトルクを受けることになる。 Therefore, as is clear from FIGS. 3A and 3B, the flow of the supplied air pushes the damper blade 11A located so as to protrude to the upstream side more strongly than the damper blade 11B located on the downstream side. .. Therefore, the damper 11 in the open state (intermediate opening state between fully closed and fully open) receives torque in the closing direction due to the supplied air.

そして、上述した、バタフライ型のダンパ11に対して閉方向へのトルクが発生する理由は、図1A及び図1Bで示した風量調整ダンパ機構のダンパ11にも適用される。図1A及び図1Bで示したダンパ11においても、ダンパ羽根11Aは、ダンパ11が開動作するときに、上流側に向けて突き出る面となる一方、ダンパ羽根11Bは、ダンパ11が開動作するときに、下流側に向けて突き出る面である。 The reason why the torque in the closing direction is generated with respect to the butterfly type damper 11 described above is also applied to the damper 11 of the air volume adjusting damper mechanism shown in FIGS. 1A and 1B. Also in the damper 11 shown in FIGS. 1A and 1B, the damper blade 11A is a surface that protrudes toward the upstream side when the damper 11 is opened, while the damper blade 11B is when the damper 11 is opened. In addition, it is a surface that protrudes toward the downstream side.

次に、ダンパ11に作用するトルクの特性は、ダンパ形状に応じて変化するが、その一例について、以下に説明する。 Next, the characteristics of the torque acting on the damper 11 change depending on the shape of the damper, and an example thereof will be described below.

ダンパ11の開度位置と、ダンパ11の閉方向へのトルクとの関係は、風量を一定にした条件において、開度位置が40°~50°程度でトルクが最大値となる、緩やかな放物線を描くような特性になる。また、このような特性を有するダンパ11は、その全閉位置付近及び全開位置付近においては、ダンパ羽根11A,11B部分における空気の流れの状態が殆ど同じになるため、ダンパ羽根11A,11Bに働く力がほぼバランスし、ダンパ11には、ほとんどトルクが発生しない。 The relationship between the opening position of the damper 11 and the torque in the closing direction of the damper 11 is a gentle parabola in which the torque becomes the maximum value when the opening position is about 40 ° to 50 ° under the condition that the air volume is constant. It becomes a characteristic that draws. Further, the damper 11 having such characteristics acts on the damper blades 11A and 11B because the air flow states in the damper blades 11A and 11B are almost the same in the vicinity of the fully closed position and the vicinity of the fully open position. The forces are almost balanced, and almost no torque is generated in the damper 11.

更に、ダンパ11の開度位置と、ダンパ11によって調整される風量との関係は、開度位置が全閉位置~20°付近においては、開度位置変化に対する風量変化が小さいが、開度位置が20°付近を超えると、当該風量変化が急激に大きくなり、開度位置が80°~全開位置付近では、また、当該風量変化が小さくなる。このとき、開度位置が20°~80°程度の中間部分の範囲内に限れば、風量は、開度位置(角度)の2乗にほぼ比例する。 Further, the relationship between the opening position of the damper 11 and the air volume adjusted by the damper 11 is such that when the opening position is in the vicinity of the fully closed position to 20 °, the change in air volume with respect to the change in the opening position is small, but the opening position. When the temperature exceeds about 20 °, the change in air volume sharply increases, and when the opening position is from 80 ° to near the fully open position, the change in air volume becomes small. At this time, the air volume is substantially proportional to the square of the opening position (angle) as long as the opening position is limited to the range of the intermediate portion of about 20 ° to 80 °.

一方、ダンパ11に作用するトルクは、風量の2乗にほぼ比例する。これにより、ダンパ11の上流側にかかる静圧の大きさがほぼ一定である場合には、ダンパ11に作用するトルクは、開度位置が20°~80°程度において、当該開度位置(角度)の4乗にほぼ比例して、急激に増大することになる。 On the other hand, the torque acting on the damper 11 is substantially proportional to the square of the air volume. As a result, when the magnitude of the static pressure applied to the upstream side of the damper 11 is almost constant, the torque acting on the damper 11 is the opening position (angle) when the opening position is about 20 ° to 80 °. ) Will increase sharply in proportion to the fourth power.

なお、本願発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは、各実施の形態における任意の構成要素の変形、もしくは、各実施の形態における任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment can be omitted. It is possible.

11 ダンパ
11a 回転軸
12 ベースブラケット
12a,12b 取付部
12c 支持軸
13 ダンパブラケット
14 ステッピングモータ
15 リンク機構
15a,15b アーム
15c 連結軸
16 軸受
30 通風路
11 Damper 11a Rotating shaft 12 Base bracket 12a, 12b Mounting part 12c Support shaft 13 Damper bracket 14 Stepping motor 15 Link mechanism 15a, 15b Arm 15c Connecting shaft 16 Bearing 30 Ventilation path

Claims (4)

ステッピングモータの回転駆動によって開閉されることにより、通風路内を流れる空気の風量を調整するバタフライ型のダンパを備える風量調整用ダンパの動作制御方法であり、
定格風量を超える過大風量が前記ダンパの開動作によって発生したときに、その過大風量によって、閉方向への定格トルクを超えるトルクを、前記ダンパに発生させることにより、前記ダンパの開動作を停止させて、前記ステッピングモータを脱調させる脱調ステップと、
前記ステッピングモータの脱調を検出する検出ステップと、
前記ステッピングモータの脱調を検出した場合に、過大風量発生アラームを出力する出力ステップとを含む
ことを特徴とする風量調整用ダンパの動作制御方法。
It is an operation control method of the air volume adjustment damper equipped with a butterfly type damper that adjusts the air volume of the air flowing in the ventilation path by opening and closing by the rotary drive of the stepping motor.
When an excessive air volume exceeding the rated air volume is generated by the opening operation of the damper, the excessive air volume causes the damper to generate a torque exceeding the rated torque in the closing direction to stop the opening operation of the damper. Then, the step-out step of stepping-out of the stepping motor and
A detection step for detecting step-out of the stepping motor, and
A method for controlling the operation of an air volume adjusting damper, which comprises an output step for outputting an excessive air volume generation alarm when a stepping-out of the stepping motor is detected.
前記ステッピングモータの脱調を検出すると、前記ダンパを閉方向に回動させる風量抑制ステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項1記載の風量調整用ダンパの動作制御方法。
The operation control method for an air volume adjusting damper according to claim 1, further comprising an air volume suppressing step for rotating the damper in the closing direction when a step-out of the stepping motor is detected.
脱調した前記ステッピングモータの原点合わせを実施する原点調整ステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の風量調整用ダンパの動作制御方法。
The operation control method for an air volume adjusting damper according to claim 1 or 2, further comprising an origin adjusting step for performing origin alignment of the stepping motor that has been detuned.
前記出力ステップは、
過大風量発生アラーム信号を、上位の空調制御装置に出力する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の風量調整用ダンパの動作制御方法。
The output step is
The operation control method for an air volume adjusting damper according to any one of claims 1 to 3, wherein an excessive air volume generation alarm signal is output to a higher-level air conditioning control device.
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