JP2001221272A - 磁気粘性流体流動型制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な構成でコストの低廉化及び信頼
性の向上を図ると共に、極めて緩慢な変位を許容し、他
の振動に対して適切な減衰効果を得る磁気粘性流体流動
型制振装置を提供すること。 【解決手段】 制振装置を、シリンダ１、ピストンロッ
ド２、ピストン３、連通管４、リザーバ５で構成する。
シリンダ１及び連通管４には磁気粘性流体を充填し、リ
ザーバ５には磁気粘性流体を収容する。ピストン３の極
めて緩慢な変位による磁気粘性流体の流通は、ポペット
弁１０の開閉動作によりリザーバ５側で行い、配管等の
熱変位を許容する。それ以外のピストン３の変位による
磁気粘性流体の流通は、オリフィス１１を介した連通管
４側で行い、永久磁石１５によるオリフィス１１での磁
界で流体の粘度を高めて、風や地震などによる振動を減
衰させる。オリフィス１１は、間隔を変更可能に設けた
相対向する一対の永久磁石１５，１５によって形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界がかかると粘
度が増して流動抵抗が高まる特性を有する磁気粘性流体
を用いて、振動に伴うピストンの移動により磁気粘性流
体を磁界中に流通させてその流動抵抗により振動を減衰
させる磁気粘性流体流動型制振装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、支持体又は被支持体の一方にシリ
ンダが連結され、他方にこのシリンダに出入り自在に挿
入されるピストンロッドが連結され、このピストンロッ
ドに、シリンダ内を第１及び第２の隔室に区画するピス
トンが固定され、シリンダの内部に磁気粘性流体が充填
される。ピストンには電磁石が固定され、シリンダとの
隙間を通じて隔室間を磁気粘性流体が流通するようにな
っている。そして、振動に伴うピストンの往復動により
磁気粘性流体が流動するが、電磁石の磁界により流動抵
抗が増して、振動が減衰する。この場合、電磁石により
磁界の強さを変化させることにより制振対象の振動に応
じて減衰特性を変えることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の制振装置に
おいては、シリンダ内に電磁石を設けるので、外部から
可動部に電力を供給しなければならないし、振動の程度
に応じて磁界を調整するための制御部も必要となり、装
置の構成が複雑になり、コストや信頼性の面で難があ
る。

【０００４】これに対して、電磁石に代えて永久磁石を
用いることとすれば、低速域の振動に対しても定格に近
い減衰荷重が働いてしまい、例えば制振対象として発電
所の配管等に適用すると、熱変化による極めて緩やかな
変位をも阻止して配管等の破損を招いてしまう。また、
設置状況に応じて減衰特性を変えることができない。

【０００５】さらに、電磁石の通電による発熱でシリン
ダ内に熱がこもり易く、磁気粘性流体の特性劣化をもた
らす。しかも、磁気粘性流体が劣化すると、基油と鉄粉
に分離し、液面付近に基油が上澄みとなって現れる現象
が生じて、装置の性能に悪影響を及ぼす。

【０００６】そこで、本発明は、比較的簡単な構成でコ
ストの低廉化及び信頼性の向上を図ると共に、配管の熱
変位のような極めて緩慢な変位を許容するが、風や地震
などの振動を適切に減衰し、また設置状況に応じた減衰
特性を簡単に調整でき、さらに磁気粘性流体の劣化を防
止する一方、劣化の影響を少なく抑える磁気粘性流体流
動型制振装置を提供することを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第１の発明においては、支持体又は被支持体の一方
にシリンダ１を連結して、その内部に磁気粘性流体を充
填し、他方にピストンロッド２を連結してシリンダ１に
出入り自在に挿入し、このピストンロッド２にシリンダ
１内を軸線方向に移動可能なピストン３を固定してシリ
ンダ１内を第１及び第２の隔室８，９に区画し、第１及
び第２の隔室８，９に連通する連通路４に磁気粘性流体
を流通させ、この連通路４の途上に狭隘部１１を設け、
連通路４に磁界を形成して磁気粘性流体に流動抵抗を与
える永久磁石１５を固定し、また隔室８，９にピストン
３の緩慢な相対変位による磁気粘性流体の流通を許容す
るポペット弁１０を介して磁気粘性流体を収容したリザ
ーバ５を連通させ、ピストン３の極めて緩慢な相対変位
をリザーバ５側への磁気粘性流体の流通により許容する
が、他の速度の相対変位に対して連通路４側への磁気粘
性流体の流通により抵抗を付与して振動を減衰するよう
に磁石粘性体流動型制振装置を構成した。第２の発明に
おいては、狭隘部１１を、間隔を変更可能な一対の永久
磁石１５，１５を対向させてオリフィス１１で形成し
た。第３の発明においては、狭隘部２２を連通路１６上
に位置する一又は磁気粘性流体の流れ方向に並ぶ複数の
着脱可能な環状の永久磁石１９の内側又は外側に形成し
た。第４の発明においては、連通路４をシリンダ１より
下方に配置し、狭隘部１１が常時磁気粘性流体に没する
ように構成した。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図面を参
照して説明する。図１は本発明に係る磁気粘性流体流動
型制振装置の平面図、図２は図１のII−II断面図、図３
は図２のIII−III断面図である。図１乃至図３におい
て、制振装置は、シリンダ１と、このシリンダ１に軸線
方向へ出入り自在に挿入されたピストンロッド２と、ピ
ストンロッド２上に固定されたピストン３と、シリンダ
１の下部に設けられた連通路である連通管４と、シリン
ダ１の上部に設けられたリザーバ５とを備えている。シ
リンダ１は図示しない構築物のような支持体又は配管の
ような被支持体の一方に引手６を介して連結され、ピス
トンロッド２は他方に引手７を介して連結される。シリ
ンダ１の内部はピストン３によって隔室８，９に仕切ら
れる。シリンダ１及び連通管４の内部には磁気粘性流体
が充填されている。

【０００９】リザーバ５は、ポペット弁１０を介してシ
リンダ１の隔室８，９に夫々連通しており、その内部に
磁気粘性流体が収容されている。ポペット弁１０は、ピ
ストン３の極めて緩慢な相対変位による磁気粘性流体の
流れのみを許容するように開閉動作を行う。即ち、ポペ
ット弁１０は、側部に流通孔を有する弁体がばねによっ
て弁座から離れる方向に押されて構成されており、常時
は開放状態が維持されて僅かな流れを許容するが、ばね
力より高い圧力で弁を閉じる。

【００１０】連通管４の両端は、シリンダ１の隔室８，
９に連通している。連通管４はシリンダ１の下方に位置
し、略矩形の非磁性体で構成され、長手方向に断面円形
の流通路が貫通する。連通管４はその長手方向のほぼ中
央に狭隘部であるオリフィス１１を備えている。オリフ
ィス１１は、連通管４に横方向から挿入された対向する
一対の磁性体１２，１２によって形成されている。磁性
体１２は、シリンダ１に固定された取付片１４へのナッ
トの締め込みによるボルト１３の固定位置によってオリ
フィス１１の間隔を調整できる。

【００１１】連通管４には、オリフィス１１に磁界を形
成する永久磁石１５が固定されている。即ち、永久磁石
１５は磁性体１２，１２の対向する端部に夫々固着され
ている。永久磁石１５，１５は両者間に間隔方向の磁界
を形成するように異なる磁極が対向するように配置され
ている。

【００１２】この制振装置は、例えば発電設備の配管の
支持に適用される。配管に熱変位が生じると、ピストン
３がシリンダ１に対して極めて緩慢に相対移動する。ピ
ストン３が移動すると隔室８，９の容積が変化するか
ら、その内部の磁気粘性流体がシリンダ１を出入りす
る。図２においてピストン３が左行（又は右行）する
と、ポペット弁１０を通じて磁気粘性流体がピストン３
で隔室８（又は９）からリザーバ５側に押し出されると
共に、不足分がリザーバ５側から隔室９（又は８）に流
れ込む。従って、ピストン３の極めて緩慢な移動は妨げ
られず、減衰力を働かせることなく制振対象の変位が許
容される。

【００１３】一方、風や地震などにより制振対象に振動
が加わると、先の例より速い移動速度でピストン３が左
行（又は右行）し、磁気粘性流体がピストン３で隔室８
（又は９）から押し出される。このとき、ポペット弁１
０が閉じるので、磁気粘性流体はリザーバ５側を流れ
ず、連通管４内を流通する。この磁気粘性流体はオリフ
ィス１１で流れが絞られると共に、永久磁石１５の磁界
により粘度が増すので流動抵抗が高まり、自由な流れが
妨げられる。従って、ピストン３の移動に抵抗が生じて
振動を減衰させる。磁気粘性流体の流動抵抗は、オリフ
ィス１１の間隔や、オリフィス１１における磁界強度に
よって変化するので、減衰荷重は磁性体１２，１２の固
定位置を調整したり、適切な磁界強度の永久磁石１５の
選択により調整することが可能である。特に、オリフィ
ス１１の間隔は、ナットの締め込みによるボルト１３の
固定位置によって自由に変更することができるので、隙
間を微調整するような部材の精密な仕上げ加工や組込み
作業を必要としない。

【００１４】他の実施形態を図４に示す。この実施形態
においては、連通路を図２における連通管４に代えて連
通管１６で構成した。即ち、シリンダ１の隔室８，９に
連通管１６の両端部を連通させている。連通管１６は、
先の例と同様にシリンダ１の下方に配置される。連通管
１６は、円筒状の管体１７の中心に軸１８が固定されて
いる。この軸１８上には、軸線方向に一列に５個の永久
磁石１９が並んで互いに隙間なく密着して固定されてい
る。各永久磁石１９は環状を成し、軸１８に対して止め
金２０と、軸１８に螺合するナット２１とで着脱可能で
あり、必要数を取り付けることができる。永久磁石１９
は軸線方向の両端部及び中間部に径方向へ突出した環状
の磁極１９ａを有する。磁極１９ａは隣り合うものが異
極を成す。磁極１９ａと管体１７の内面との間に狭隘部
を成す隙間２２が形成される。

【００１５】この実施形態においても、配管の熱変位に
よるピストン３の極めて緩慢な相対移動を許容する一
方、風や地震などによる振動を永久磁石１９による隙間
２２での磁界で、流動抵抗を増して振動減衰作用を発揮
する。また、磁気粘性流体の流動抵抗は、永久磁石１９
の取付数により変更することができ、減衰力を調整でき
る。

【００１６】なお、本実施形態においては、狭隘部２２
を環状の永久磁石１９の外側に形成したが、これに代え
て環状の永久磁石の内側に形成してもよい。即ち、管体
の内周に複数の環状の永久磁石を着脱可能に設け、この
永久磁石の内側に小径管状の流通路を形成したり、ある
いはこの永久磁石の内側にさらに円筒体を固定して断面
環状の流通路を形成する。そして永久磁石の内周に磁極
を突設して狭隘部を形成する。この場合も、磁気粘性流
体の流れを絞る狭隘部に磁界が形成されるし、この永久
磁石の取付数を変更できるので、先と同様な作用を行
う。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、第１の発明においては、
ピストンと磁石とを別体にしてシリンダ外に磁気粘性流
体を流通させるので、比較的簡単な構成により、全体的
にコストの低廉化を図ることができるし、例えば配管等
の熱変化による極めて緩慢なピストンの相対変位を無理
なく許容して機器の破損を防止するが、風や地震などに
よる振動を確実に減衰させることができ、性能、信頼性
の向上を図ることができる。また、狭隘部の磁界を永久
磁石で形成するので、電磁石に必要であった外部からの
電力供給や磁界を変化させるための制御部が不要とな
り、装置の構成が簡易化し、さらにコストを低減化でき
るし信頼性を向上させることができる。しかも、発熱に
よる磁気粘性流体の特性劣化を防止することができる。
第２の発明においては、オリフィスの間隔を簡単に変更
することができるので、高精度の部材の仕上げ加工や組
立を必要とせず、装置の品質の向上を図ることができる
し、簡単な手作業によって設置状況に応じた減衰特性を
調整することができ、性能の向上を図ることができる。
第３の発明においては、取り付ける磁石の数を適宜変更
して磁気粘性流体の流動抵抗を調整することにより簡単
な作業で設置状況に応じた減衰特性を調整することがで
きる。第４の発明においては、磁気粘性流体が劣化して
液面付近で基油と鉄粉に分離しても、狭隘部が磁気粘性
流体中に常時没しているので、装置への悪影響を回避す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気粘性流体流動型制振装置の平
面図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】図２のIII−III断面図である。

【図４】他の磁気粘性流体流動型制振装置の連通管の縦
断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ ピストンロッド ３ ピストン ４ 連通管 ５ リザーバ ８ 隔室 ９ 隔室 １０ ポペット弁 １１ オリフィス １２ 磁性体 １３ ボルト １５ 永久磁石 １６ 連通管 １９ 永久磁石 ２０ 止め金 ２１ ナット ２２ 隙間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体又は被支持体の一方に連結され、
   内部に磁気粘性流体を充填したシリンダと、 他方に連結され、前記シリンダに出入り自在に挿入され
   たピストンロッドと、 このピストンロッドに固定され、前記シリンダ内を第１
   及び第２の隔室に区画し、シリンダ内を軸線方向に移動
   可能なピストンと、 前記シリンダの第１及び第２の隔室に、ピストンの緩慢
   な相対変位による磁気粘性流体の流通を許容するポペッ
   ト弁を介して連通し、磁気粘性流体を収容したリザーバ
   と、 内部に磁気粘性流体を充填して第１及び第２の隔室に連
   通して磁気粘性流体を流通させる連通路と、 この連通路の途上に形成される狭隘部と、 この狭隘部に磁界を形成する永久磁石とを具備し、 前記ピストンの極めて遅い相対変位を許容するが、他の
   速度の相対変位に抵抗を付与して振動を減衰することを
   特徴とする磁石粘性体流動型制振装置。
2. 【請求項２】 前記狭隘部が、相互の間隔を変更可能な
   相対向する一対の永久磁石で形成されたオリフィスであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の磁気粘性体流動型
   制振装置。
3. 【請求項３】 前記狭隘部が、連通路上に位置する一又
   は磁気粘性流体の流れ方向に並ぶ複数の着脱可能な環状
   の永久磁石の内側又は外側に形成されることを特徴とす
   る請求項１に記載の磁気粘性体流動型制振装置。
4. 【請求項４】 前記連通路はシリンダより下方に位置
   し、狭隘部が常時磁気粘性流体に没していることを特徴
   とする請求項１に記載の磁気粘性体流動型制振装置。