JP2004270735A - 気体ばね式除振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気体ばね式除振装置の除振性能を向上させるために、気体ばねの気体室に容積室を付加して気体ばねの固有振動数を低くするとともに、その容積室や気体室との間の通路等に生じる共振の影響を減少させる。
【解決手段】気体通路４１によって、アイソレータ２とは別体に設けた補助タンク容積室１３と気体ばねの気体室２６とを連通させるとともに、補助タンク容積室１３と気体ばねの気体室２６とを連通した効果が損なわれないように気体通路４１内の気体の移動を許容し、且つ、気体通路４１や補助タンク容積室１３に生じる共振の影響を最も減少させることができる吸音材４０を、気体ばねの気体室２６に臨む気体通路４１の出口に配設する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被支持体を気体ばねにより弾性的に支持するとともに、該気体ばねの気体室にその容積を増大させるための容積室を付加した気体ばね式除振装置に関し、特に、その容積室等に生じる気体の共振の影響を低減するための構造の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被支持体を弾性的に支持するとともに、床からの振動の伝達を防止する支持体として、気体ばねを用いた気体ばね式除振装置が知られている。例えば、特許文献１に記載のものでは、ダイヤフラム形の気体ばねを使用した除振装置のピストンにジンバル機構を組み込んで、被支持体と基礎との間の水平方向変位をピストンの揺動に変換することにより、上下方向のみならず、水平方向についても優れた除振性能が得られるようにしている。
【０００３】
前記のような気体ばね式除振装置において、気体ばねによる上下方向の除振性能を向上させるためには、その固有振動数を低くする必要があり、そのためには気体ばねの気体室の容積を増大させて、ばね定数を小さくすることが有効である。しかし、実際には、機器のスペースの関係上、気体ばね自身の気体室の容積を増大させることが難しい場合が多いため、気体室に連通する補助タンクや補助配管を別途設けることにより、気体室の容積を増大させて、気体ばねの除振性能を向上させている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６２−７４０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のように気体ばねに補助タンク等を接続した場合には、例えば、気体ばねの気体室と補助タンクとを連通している気体通路と、該補助タンクとによってヘルムホルツ型共鳴器が構成されることになり、その共振点付近で気体ばねの振動伝達率が悪影響を受けて、特にその反共鳴が気体ばねの除振性能向上の妨げになるという問題があった。
【０００６】
なお、気体通路を設けずに直接、気体室と容積室とを連通させた場合、その容積室の形状によっては気柱共鳴が生じることがあり、こうなると、前記ヘルムホルツ型共鳴器と同様に、気体ばねの除振性能を阻害する虞れがある。
【０００７】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、補助タンクや補助配管等の容積室を気体ばねの気体室に付加することにより気体ばねの固有振動数を低くするとともに、その容積室や気体通路において生じる共振の影響を減少させて、気体ばね式除振装置の性能を向上させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の解決手段では、気体ばねの気体室とこれに付加する容積室との間に、所定の吸音特性を有する吸音材を配設することにより、共振の影響を低減するようにした。
【０００９】
具体的には、請求項１の発明では、基礎に対して被支持体を気体ばねにより弾性的に支持するとともに、該気体ばねの気体室にその容積を増大させるための容積室を付加してなる気体ばね式除振装置において、
前記気体室と前記容積室との間に配設され、その間の気体の移動を許容するとともに、これに伴い少なくとも該容積室に生じる気体の共振を減衰させる吸音材を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、気体ばねの気体室に容積室を付加することにより、該気体室の容積を増大して、その気体ばねの固有振動数を低くすることができるとともに、少なくとも容積室に生じる共振の影響を吸音材により減少させることができ、これにより、共振による気体ばねの振動伝達率の増大を抑えて、その除振性能を向上させることができる。
【００１１】
請求項２の発明では、気体ばねの気体室と容積室とが気体通路により連通されている場合に、吸音材の吸音特性を、前記気体室と容積室とその間の気体通路とにより構成されるヘルムホルツ型共鳴器の共鳴周波数において、該共鳴器の反共鳴による気体ばねの振動伝達率の増加量を略２／３以下に抑えるように設定したことを特徴とする。
【００１２】
これにより、気体ばねの気体室、気体通路及び容積室におけるヘルムホルツ型共鳴の影響を吸音材によって十分に減少させ、該ヘルムホルツ型共鳴器の反共鳴による気体ばねの振動伝達率の増加量を略２／３以下に抑えることができる。そのため、請求項１の発明の作用効果がさらに高くなる。
【００１３】
請求項３の発明では、吸音材として穴あき板を用い、その吸音周波数ｆが、該吸音材の穴直径ｄと、開口率γと、厚さｔと、気体ばねの背後気体層の距離Ｚと、音速Ｃとを用いて
【００１４】
【数１】

【００１５】
と表される場合に、
前記吸音周波数ｆが、前記気体室と容積室とその間の気体通路とにより構成されるヘルムホルツ型共鳴器の共鳴周波数ｆ０と略等しくなるように、前記ｄ、γ、ｔ及びＺを設定したことを特徴とする。
【００１６】
これにより、吸音材である穴あき板による吸音効果の最も高い吸音周波数ｆが、ヘルムホルツ型共鳴器による振動エネルギーが最大になる共鳴周波数ｆ０と略等しくなるため、前記穴あき板はヘルムホルツ型共鳴による気体の振動エネルギーを最も効果的に吸収するようになる。つまり、ヘルムホルツ型共鳴器の共鳴周波数と吸音材の吸音周波数とが等しくなるように選定した吸音材を用いることにより、ヘルムホルツ型共鳴の影響を最大限に効果的に軽減することができる。
【００１７】
請求項４の発明では、気体ばねの気体室と容積室とが直接、連通されている場合に、吸音材の吸音特性を、前記容積室に生じる気柱共鳴の共鳴周波数において気体ばねの振動伝達率の増加量を略２／３以下に抑えるように設定したことを特徴とする。
【００１８】
このことにより、気体ばねの気体室に容積室を直接、連通させたものにおいて容積室に気柱共鳴が生じたとしても、気体室と容積室との間に所定の吸音材を配設することによって、気柱共鳴の影響を効果的に軽減できるという請求項２記載の発明と同様の作用効果が得られる。
【００１９】
請求項５の発明では、吸音材として穴あき板を用い、その吸音周波数ｆが、該吸音材の穴直径ｄと、開口率γと、厚さｔと、気体ばねの背後気体層の距離Ｚと、音速Ｃとを用いて
【００２０】
【数１】

【００２１】
と表される場合に、
前記吸音周波数ｆが、容積室に生じる気柱共鳴の共鳴周波数ｆ１と略等しくなるように、前記ｄ、γ、ｔ及びＺを設定したことを特徴とする。
【００２２】
これにより、気体ばねの気体室に容積室を直接、連通させた場合に該容積室に生じる気柱共鳴の影響に関しても、その共鳴周波数と吸音材の吸音周波数とが等しくなるような吸音材を選定することにより、請求項３記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００２３】
請求項６の発明では、前記請求項２又は３のいずれかの発明に係る気体ばね式除振装置において、吸音材を、気体室に臨む気体通路の開口端を塞ぐように配設するものとし、また、請求項７の発明では、前記請求項４又は５のいずれかの発明に係る気体ばね式除振装置において、吸音材を、気体室に臨む容積室の開口端を塞ぐように配設するものとする。
【００２４】
この構成によれば、気体室に臨む開口部を塞ぐように配設した吸音材によってヘルムホルツ型共鳴や気柱共鳴の影響をより効果的に軽減することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、本発明に係る気体ばね式除振装置Ａの一例を示し、この除振装置は、例えば、図示しない半導体製造装置、電子顕微鏡、光学式計測装置等の精密機器を搭載して、それらの機器を床からの振動と殆ど絶縁した状態で設置するためのものである。すなわち、前記除振装置Ａの概略構成は、図示の如く、気体ばね式のアイソレータ２と、このアイソレータ２とは別体に床面に設置された補助タンク部１と、前記アイソレータ２の上部に搭載された搭載盤３（被支持体）とにより表わされる。
【００２７】
前記補助タンク部１は、金属製管部材１６により該アイソレータ２の気体ばねの気体室２６に接続されて、気体ばねの気体容積を増大させるものである。詳しくは、補助タンク部１は、ベースプレート１０とトッププレート１１と筒状の周壁部１２とにより、例えば直方体形状のケースを構成し、このケース内に区画される気体室を容積室１３としたものであり、該周壁部１２の各面には通気口１４，１４，…（図には２つだけ示す）がそれぞれ設けられている。図の左側の通気口１４には、補助タンク部１の容積室１３と前記アイソレータ２の気体室２６とを連通するための金属製管部材１６の一方の端部が図示しないボルトにより締結されており、残りの３つの通気口１４，１４，１４には、図示しないボルトにより補助タンク周壁部１２に固定された通気口用蓋１５，１５，１５（図には１つだけ示す）が設けられている。
【００２８】
前記アイソレータ２は、ダイヤフラム形気体ばねのピストンにジンバル機構を組み込んで、水平方向のばね特性を上下方向と同様に非常に柔らかくしたものである。詳しくは、アイソレータ２は、床面上に設置されたケーシング２２と、このケーシング２２に対して気体ばねを介して取り付けられたトッププレート２３とからなる。前記ケーシング２２は、床面に設置されたベースプレート２１と、その上面に固定された筒状の周壁部２４と、該周壁部２４の上端に設置され、略中央部に凹部を有する盆状の天板２５とからなり、その天板２５の略中央部には鉛直方向の軸線Ｚと略直交するように矩形の開口部２５ａが形成されている。
【００２９】
前記周壁部２４には、図示の如く２つの通気口２７、２７が互いに対向するように設けられており、該通気口２７、２７の一方には、一方の端部が補助タンク部１に接続されている金属製管部材１６の他方の端部が、図示しないボルトにより締結されている。また、他方の通気口２７には、図示しないボルトにより周壁部２４に固定された通気口用蓋２８が設けられている。
【００３０】
すなわち、前記補助タンク部１の容積室１３とアイソレータ２の気体室２６とは、金属製管部材１６の内部の通路（気体通路）により連通されており、この気体通路４１の気体室２６側の開口部には、本発明の特徴部分として、詳しくは後述するが、所定の吸音特性を有する吸音材４０が配設されている。
【００３１】
また、前記ケーシング２２の天板２５の上方には、その上面から離間するようにドーナツ状のピストン本体２９が配置されており、このピストン本体２９の下端面から天板２５の凹部周縁までを閉塞するように環状のダイヤフラム３０が配設されている。すなわち、前記ダイヤフラム３０及びピストン本体２９によりケーシング２２の上端開口部が閉塞されて気体室２６が区画されており、ピストン本体２９の下端面が該気体室２６に臨んでその気体圧を受けることで、主に上下方向の荷重を支持する気体ばねが形成されている。
【００３２】
なお、前記ダイヤフラム３０は内周フランジ部３０ａがピストン本体２９の下端面に接着され、その下方からワッシャ３１によりピストン本体２９に対して強固に圧着されている。一方、外周フランジ部３０ｂは天板２５の上面に接着されて、その上部に配設された締付リング３２が図示しないボルトにより該天板２５に締結されることにより、該締付リング３２の下面と天板２５の上面との間に強固に挟持されている。
【００３３】
前記ピストン本体２９の下端面には、円筒状のピストンウエル３５がピストン本体２９の中心孔２９ａ内周側から略鉛直下方に向かって延びるように取り付けられていて、前記ケーシング２２の天板開口部２５ａを貫通している。また、前記ピストンウエル３５の中空部３５ａの上端はピストン本体２９の中心孔２９ａに連通する一方、該中空部３５ａの下端は円盤状のキャップ３６により閉止されている。
【００３４】
一方、前記ピストン本体２９の上方には、被支持体である搭載盤３及び搭載機器の荷重を上方から受けるように、トッププレート２３がピストン本体２９から離間して配置されている。前記トッププレート２３の下面略中央部には、略鉛直下方に延びるサポートロッド３７の上端部が締結され、このサポートロッド３７がピストン本体２９の中心孔２９ａ及びピストンウエル３５の中空部３５ａを貫通して略鉛直下方に延びていて、その下端部に配設された鋼球３８が前記キャップ３６に転動自在に当接している。つまり、前記トッププレート２３はサポートロッド３７を介してピストンウエル３５の底部に支持されており、これによりピストン本体２９に対して水平方向の任意の軸の周りに回動自在になっている。
【００３５】
上述の構成により、前記アイソレータ２は、トッププレート２３やピストン本体２９等からなるジンバルピストンが気体ばねにより支持されて、搭載盤３上の搭載機器に対する上下方向振動を略絶縁するとともに、ジンバルピストンの働きによって床からの水平方向振動も同様に略絶縁することができるようになっている。
【００３６】
なお、気体ばねとしては、上記のようにジンバルピストンを備えたものを用いることが特に好ましいが、通常のダイヤフラム形気体ばねやベローズ形気体ばね等を用いることもできる。また、気体ばねは上記のように基礎に対して垂直方向に配設した場合に限らず、水平方向に配設するようにしてもよい。
【００３７】
（補助タンク）
上記のように、金属製管部材１６により構成される気体通路４１によって、気体ばねの気体室２６と補助タンク容積室１３とを連通させることにより、気体の容積を増大させることができる。このことにより、以下の（１）式で表される気体ばねのばね定数Ｋは小さくなり、（２）式で表される気体ばねの固有振動数ｆｓが低くなる。したがって、気体ばねに補助タンク部１を接続することにより、低い周波数まで振動を減衰させることが可能な除振性能の高い気体ばねを実現することができる。
【００３８】
【数２】

【００３９】
【数３】

【００４０】
ここで、上記（１）、（２）式においては、ポリトリピック指数をγ、気体ばねの有効受圧面積をＡ１、気体ばねに作用する圧力をＰ、補助タンク容積室１３の容積と気体通路４１の容積とを含む気体ばねの気体室２６の容積をＶ１、トッププレート２３に搭載盤３やその上の機器の分担荷重を含めた振動系の質量をｍとする。
【００４１】
しかし、上記のように、気体通路４１によって気体ばねの気体室２６と補助タンク容積室１３とを連通させる場合には、気体通路４１と補助タンク容積室１３とにより図２（ａ）のようなヘルムホルツ型共鳴器４５が構成されることになる。一般的に、ヘルムホルツ型共鳴器は配管等に高圧空気を流す場合などにおいて、その管内に発生する脈動を減衰させる消音器として用いられるが、上記のように気体ばねの一部を構成する場合には、床からの微振動等により気体ばねの気体室２６内に生じる気体の振動が気体通路４１と補助タンク容積室１３とにより構成されるヘルムホルツ型共鳴器４５の影響によって増幅され、これにより特定の周波数域に生じる比較的大きな振動が気体ばねの気体室２６内の気体に伝達することによって、該気体ばねの振動伝達率を増大させる（図３参照）。
【００４２】
ここで、図２（ａ）に示すヘルムホルツ型共鳴器４５では、気体通路４１内にある気体を質量ｍｈの錘４７に、補助タンク容積室１３内の気体をばね定数Ｋｈのばね４８に、気体ばねの気体室２６内の気体をばね定数Ｋｔのばね４９にそれぞれ対応する図２（ｂ）のようなばね系４６と仮定することができ、ヘルムホルツ型共鳴器による共鳴は前記ばね系４６における共振と考えることができる。つまり、気体ばねの気体の振動がその気体室２６、気体通路４１及び容積室１３により構成されるヘルムホルツ型共鳴器４５に伝達された場合には、気体室２６と気体通路４１と容積室１３とによるばね系４６で共振が生じ、その共振により気体通路４１内の気体（錘４７）が激しく移動し、振動することになる。
【００４３】
以上より、補助タンクと接続した気体ばねにおいて、気体通路４１及び容積室１３に生じるヘルムホルツ型共鳴器による共振の影響を減少させるためには、吸音材等によって気体通路４１内の気体の振動エネルギーを吸収することが有効であると考えられる。しかし、吸音材によって気体通路４１内の気体の移動が制限されると、気体ばねの気体室２６と補助タンク容積室１３との間の気体の移動が阻害され、補助タンク部１による気体ばねの気体容積増大の効果が損なわれる恐れがある。
【００４４】
したがって、補助タンク部１を気体ばねに接続した効果が損なわれないように、気体通路４１内の気体の比較的ゆっくりとした移動を許容するとともに、ヘルムホルツ型共鳴器による共振のエネルギーを効果的に吸収できるような適当な吸音特性を有する吸音材を選定する必要がある。
【００４５】
（吸音材）
この実施形態では、上記アイソレータ２に使用している吸音材４０は、例えば、アルミ不織布やグラスウール、燒結金属などの多孔質材料または穴あき板であり、これを気体ばねの気体室２６と補助タンク容積室１３とを連通する気体通路４１に配設することによって、気体通路４１及び補助タンク容積室１３に生じる前記ヘルムホルツ型共鳴による気体の振動エネルギーを効果的に吸収して、共振の影響を減少させることができる。
【００４６】
一般的に、吸音材は図４に示すように、比較的広い周波数域において吸音効果を有するため、補助タンクの効果を阻害しない程度に適度に気体の移動を許容するような吸音材であれば、どのようなものでもヘルムホルツ型共鳴の影響をある程度減少させることができる。しかしながら、より効果的にヘルムホルツ型共鳴の影響を減少させるためには、以下に示すヘルムホルツ型共鳴の共鳴周波数ｆ０（（３）式）における振動伝達率の増加量が略２／３以下となるような、すなわち、前記図４に一例を示すように、共振による気体の振動エネルギーの略１／３以上を吸収することができる吸音材を選定する必要がある（図の例では振動エネルギーの略半分を吸収している）。
【００４７】
【数４】

【００４８】
ここで、Ｃは音速、Ａ２は気体通路４１の断面積、Ｖ３は補助タンク気体室の容積であり、Ｌは、気体通路４１の長さＬ０に補正値（０．８×（気体通路４１の等価直径））を加えたものとする。
【００４９】
なお、図４に示した吸音材の振動エネルギー吸収特性は、例えば穴あき板の吸音材を用いた場合の振動エネルギー吸収特性であり、吸音材にグラスウール等を用いた場合には、図５に示すような振動エネルギー吸収特性になる。この場合においても、ヘルムホルツ型共鳴の影響を効果的に減少させるためには、穴あき板を用いた場合と同様に、共鳴周波数における気体の振動エネルギーの略１／３以上を吸収することができる吸音材を選定するのが好ましい。
【００５０】
また、最も効果的にヘルムホルツ型共鳴の影響を減少させることができるのは、例えば穴あき板の場合について図６に示すように、以下の（４）式で表される吸音材の吸音周波数ｆが（３）式で表される共鳴周波数ｆ０に略等しくなるときである。ここで、γは吸音材の開口率であり、ｔは吸音材の厚さであり、ｄは吸音材の穴直径であり、Ｚは気体ばねの背後気体層の距離（図２参照）である。したがって、吸音材としては、吸音周波数ｆが共鳴周波数ｆ０に等しくなるように、その開口率γ、厚さｔ、穴直径ｄを気体ばねの背後気体層の距離Ｚに対応づけて設定するのが最も好ましい。
【００５１】
【数５】

【００５２】
図３に補助タンクを接続した気体ばねにおける吸音材の効果の一例を示す。吸音材なしで補助タンクを接続した場合の気体ばねの振動伝達率を点線で、吸音材ありの場合の振動伝達率を実線でそれぞれ示す。吸音材がない状態で補助タンクを接続した場合には、気体通路４１及び容積室１３においてヘルムホルツ型共鳴器により気体の共振を生じ、略２８Ｈｚ付近で振動伝達率を増大させている（略２３Ｈｚが共振点で、略２８Ｈｚが反共振点）。しかし、上述したような適当な吸音効果を有する吸音材４０を気体通路４１に配設することにより、共振の影響による振動伝達率の増大は見られなくなる。
【００５３】
以上より、この実施形態では、気体ばねの気体室２６に補助タンク容積室１３を連通させることにより、気体室２６の気体の容積を増大し、気体ばねの固有振動数を低くするとともに、補助タンクを気体ばねに接続した効果が損なわれない程度に気体の移動を許容する吸音材４０を気体通路４１に配設することにより、気体通路４１や補助タンク容積室１３に生じる共振の影響を減少させることができる。これにより、気体ばねの除振性能を向上させることができる。
【００５４】
（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２の概略構造を示し、この実施形態２の気体ばね式除振装置は実施形態１のもの（図１参照）と概ね同様に構成されていて、気体ばねの気体室２６の容積を増大させる容積室１３の構成が異なるだけなので、以下、同一の部分には同一の符号を付し、異なる部分だけを説明する。すなわち、この実施形態２では、容積室１３を形成する補助タンク部１をアイソレータ２とは別体に設けるのではなく、アイソレータ２の側方に延びるように設けた補助配管部４によって容積室１３を構成するようにしたものである。
【００５５】
詳しくは、前記補助配管部４は、筒状の金属製管部材５０の一方の端部を気体ばねの周壁部２４に接続して、該周壁部２４に設けた通気口２７により気体室２６に直接、連通させるとともに、該管部材５０の他方の端部を蓋部材５１により閉止したものである。したがって、金属製管部材５０と蓋部材５１とによって囲まれる空間が、気体ばねの気体室２６の容積を増大させる容積室１３になっている。
【００５６】
前記のような構成では、床からの微振動等により気体室２６内に生じる気体の振動が補助配管部４の容積室１３に伝達した場合、容積室１３内で気柱共鳴が生じ、該気体振動が増幅されるため、前記実施形態１記載のヘルムホルツ型共鳴と同様に、特定の周波数域に生じる比較的大きな振動が気体室２６内の気体に伝達することによって、気体ばねの振動伝達率を増大させる。すなわち、本実施形態における容積室１３の気柱共鳴は、前記実施形態１に記載しているヘルムホルツ型共鳴と共振のメカニズムは異なるが、共振により気体の振動エネルギーが増幅され、気体ばねの振動伝達特性が悪化するのは前記ヘルムホルツ型共鳴の場合とほぼ同じである。したがって、補助配管部４の気柱共鳴の影響を減少させるためには、前記ヘルムホルツ型共鳴と同様に、気体ばねの気体室２６に臨む容積室１３の出口側に吸音材４０を配設して、気体の振動エネルギーを減少させる必要がある。
【００５７】
その際、より効果的に前記気柱共鳴の影響を減少させるためには、前記実施形態１記載のヘルムホルツ型共鳴の場合と同様に、（５）式に示す気柱共鳴の共鳴周波数ｆ１における振動伝達率の増分が略２／３以下となるような吸音材を選定することが好ましい（図４参照）。
【００５８】
【数６】

【００５９】
ここで、Ｃは音速、Ｌは補助配管部４の気体室の長さ、ｎは所定の正の整数とする。
【００６０】
さらに、最も効果的に気柱共鳴の影響を減少させることができるのは、前記実施形態１記載のヘルムホルツ型共鳴の場合と同様に、前記（４）式で表される吸音材の吸音周波数ｆが（５）式で表される気柱共鳴の共鳴周波数ｆ１に略等しくなるときであり（図６参照）、その条件を満足するように吸音材の開口率γ、厚さｔ、穴直径ｄを気体ばねの背後気体層の距離Ｚに対応づけて設定するのが最も好ましい。
【００６１】
以上より、この実施形態では、補助配管部４を設けることによって、気体ばねの除振性能を高めるとともに補助配管部４に生じる気柱共鳴の影響を吸音材４０によって低減させることができる。
【００６２】
（他の実施形態）
尚、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態１では、補助タンク容積室１３と気体ばねの気体室２６とを金属製管部材１６によって連通するようにしているが、この金属製管部材１６はなくてもよい。すなわち、図８に一例を示すように、アイソレータ２とは別体に設けた補助タンク部１を、主として図示の如く３方向に開口する異形のケース（周壁部）１２からなるものとし、その開口部をベースプレート１０と２枚の蓋部材１７，１７とによって閉止する。そして、図の左側に示す蓋部材１７に、補助タンク部１の容積室１３を気体ばねの気体室２６に直接的に連通するための開口部１７ａを設けるとともに、開口部１７ａの気体室２６側の出口には吸音材４０を配設すればよい。
【００６３】
また、前記実施形態１では、補助タンク部１の容積室１３を１つとしているが、容積室１３は複数に分かれていてもよい。例えば、図９に一例を示すように、補助タンク部１を気体ばねの左右両側に分割して、右側を主に２個の筒状部材５３、５３により構成し、また、左側を主に１個の筒状部材５３により構成してもよい。この場合、図の右側の補助タンク部１は、気体ばねの気体室２６の右側に管部材５３により接続された筒状部材５２に対して、さらにもう１組の管部材５３及び筒状部材５２を接続し、その２つの筒状部材５２，５２内の空間（容積室１３）を２つの管部材５３、５３内の気体通路４１によって気体ばねの気体室２６に連通させている。また、気体ばねから遠い方の筒状部材５２の開放端は蓋部材５５により閉止している。
【００６４】
そのように、気体ばねに複数の筒状部材５２，５２，…を接続して補助タンク部１を構成する場合には、その筒状部材５２の個数を変更することで、補助タンク部１内の気体容量を変更することができるので、要求される気体ばねの除振性能に合わせて気体ばねの気体容量を容易に変更することができる。
【００６５】
また、前記図９に示す構成においても、気体ばねの気体室２６と容積室１３，１３，１３と気体通路４１，４１，４１とによりヘルムホルツ共鳴器が構成されると考えられるので、例えば、図示の如く、気体ばねの気体室２６に臨む左右の管部材５３，５３の開口部を塞ぐようにして、吸音材４０を配設するのが好ましい。或いは、図の右側の補助タンク部１において容積室１３，１３同士を連通している気体通路４１に吸音材４０を配設してもよい。
【００６６】
さらにまた、前記実施形態１では、補助タンク部１をアイソレータ２とは別体に設けるようにしているが、例えば図１０に示すように、アイソレータ２の周壁部２４の内部に気体通路４１や容積室１３を形成することも可能である。
【００６７】
また、前記実施形態２では、気体ばねの側方に直線状に延びる金属製管部材５０を接続しているが、例えば図１１に示すように、途中で屈曲する管部材５０を用いてもよい。こうすれば、アイソレータ２の周辺のスペースに応じて管部材５０を配設することができる。
【００６８】
また、前記各実施形態では、吸音材４０を、気体ばねの気体室２６に臨む気体通路４０や容積室１３の開口部を塞ぐように配設しているが、これに限らず、例えば実施形態１において吸音材４０を気体通路４１の途中に配設するなどのように、気体室２６と容積室１３との間のどこに配設してもよい。
【００６９】
また、前記各実施形態では、吸音材４０としてアルミ不織布や焼結金属等の多孔質材料または穴あき板を用いるようにしているが、これに限らず、例えば、石膏ボードや、ウレタンフォーム、ロックウールなどの繊維系材料などを用いるようにしてもよい。
【００７０】
さらに、前記各実施形態では、吸音材として、多孔質材料または穴あき板のどちらか一方を用いるようにしているが、２種類の吸音材を同時に用いるようにしてもよい。これにより、共振の影響をより効果的に低減することができる。
【００７１】
また、前記各実施形態では、補助タンクと気体ばねとを接続する管部材１６，５０として金属製のものを用いているが、この限りではなく、樹脂製またはゴム製のものなどを用いるようにしてもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る気体ばね式除振装置によると、気体ばねの気体室に容積室を連通させることにより、該気体ばねの固有振動数を低くして、気体ばねの除振性能を向上させることができるとともに、容積室を気体ばねに連通した効果が損なわれない程度に気体の移動を許容する吸音材によって、容積室等に生じる共振の影響を減少させることにより、気体ばねの振動伝達率の増大を低減することができる。
【００７３】
請求項２記載の発明によると、請求項１の気体ばね式除振装置において、ヘルムホルツ型共鳴器の反共鳴による振動伝達率の増大を略２／３以下に抑えるような吸音材を選定することにより、ヘルムホルツ型共鳴の悪影響を効果的に軽減できる。
【００７４】
請求項３記載の発明によると、請求項２の気体ばね式除振装置において、吸音材の効果が最も大きい吸音周波数ｆが、ヘルムホルツ型共鳴の振動エネルギーが最大になる共鳴周波数ｆ０と略等しくなるような穴あき板を吸音材に選定することにより、ヘルムホルツ型共鳴による影響を最大限に効果的に減少させることができる。
【００７５】
請求項４記載の発明によると、請求項１の気体ばね式除振装置において、気体室に直接、連通した容積室に生じる気柱共鳴による気体ばねの振動伝達率の増大を略２／３以下に抑えることで、気柱共鳴による悪影響を効果的に軽減できる。
【００７６】
請求項５記載の発明によると、請求項４の気体ばね式除振装置において、吸音材の効果が最も大きい吸音周波数ｆが、気柱共鳴による振動エネルギーが最大になる共鳴周波数ｆ１と略等しくなるような穴あき板を吸音材に選定することにより、気柱共鳴による影響を最大限に効果的に軽減することができる。
【００７７】
請求項６，７記載の発明によると、吸音材を、気体室に臨む開口部を塞ぐように配設することにより、該吸音材の吸音効果をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る気体ばね式除振装置Ａの構成を示す断面図である。
【図２】補助タンク容積室と気体通路からなるヘルムホルツ型共鳴器の概略構成図（ａ）と、その振動系のモデルを示す模式図（ｂ）である。
【図３】気体ばねの振動伝達特性を吸音材のある場合とない場合とで対比して示すグラフ図である。
【図４】ヘルムホルツ型共鳴または気柱共鳴の共鳴周波数において、吸音材により振動エネルギーの略半分を吸収する状態を示すイメージ図である。
【図５】吸音材にグラスウール等を用いた場合の図４相当図である。
【図６】ヘルムホルツ型共鳴または気柱共鳴の共鳴振周波数ｆ０またはｆ１と吸音材の吸音周波数ｆが略等しい場合の気体の振動エネルギー及び吸音材の吸音効果を示すイメージ図である。
【図７】補助配管部を気体ばねの側方に取り付けた実施形態２に係る図１相当図である。
【図８】補助タンク部を気体ばねに直接的に取り付けた他の実施形態に係る図１相当図である。
【図９】補助タンク部を気体ばねの左右に分割した他の実施形態に係る図１相当図である。
【図１０】アイソレータの周壁部内に容積室を形成した他の実施形態に係る図１相当図である。
【図１１】補助配管部を屈曲させた他の実施形態に係る図７相当図である。
【符号の説明】
Ａ 気体ばね式除振装置
１ 補助タンク部
２ アイソレータ（気体ばね）
３ 搭載盤（被支持体）
４ 補助配管部
１３ 容積室
２６ 気体室
４０ 吸音材
４１ 気体通路

Claims (7)

1. 基礎に対して被支持体を気体ばねにより弾性的に支持するとともに、該気体ばねの気体室にその容積を増大させるための容積室を付加してなる気体ばね式除振装置において、
   前記気体室と前記容積室との間に配設され、その間の気体の移動を許容するとともに、これに伴い少なくとも該容積室に生じる気体の共振を減衰させる吸音材を備えることを特徴とする気体ばね式除振装置。
2. 請求項１の気体ばね式除振装置において、
   気体ばねの気体室と容積室とが気体通路により連通され、
   吸音材の吸音特性が、前記気体室と容積室とその間の気体通路とにより構成されるヘルムホルツ型共鳴器の共鳴周波数において、該共鳴器の反共鳴による気体ばねの振動伝達率の増加量を略２／３以下に抑えるように設定されていることを特徴とする気体ばね式除振装置。
3. 請求項２の気体ばね式除振装置において、
   吸音材は穴あき板であり、その吸音周波数ｆは、該吸音材の穴直径ｄと、開口率γと、厚さｔと、気体ばねの背後気体層の距離Ｚと、音速Ｃとを用いて
   

   

   と表され、
   前記吸音周波数ｆが、気体室と容積室とその間の気体通路とにより構成されるヘルムホルツ型共鳴器の共鳴周波数ｆ０と略等しくなるように、前記ｄ、γ、ｔ及びＺを設定したことを特徴とする気体ばね式除振装置。
4. 請求項１の気体ばね式除振装置において、
   気体ばねの気体室と容積室とが直接、連通され、
   吸音材の吸音特性が、前記容積室に生じる気柱共鳴の共鳴周波数において気体ばねの振動伝達率の増加量を略２／３以下に抑えるように設定されていることを特徴とする気体ばね式除振装置。
5. 請求項４の気体ばね式除振装置において、
   吸音材は穴あき板であり、その吸音周波数ｆは、該吸音材の穴直径ｄと、開口率γと、厚さｔと、気体ばねの背後気体層の距離Ｚと、音速Ｃとを用いて
   

   

   と表され、
   前記吸音周波数ｆが、容積室に生じる気柱共鳴の共鳴周波数ｆ１と略等しくなるように、前記ｄ、γ、ｔ及びＺを設定したことを特徴とする気体ばね式除振装置。
6. 請求項２又は３のいずれかの気体ばね式除振装置において、吸音材を、気体室に臨む気体通路の開口端を塞ぐように配設したことを特徴とする気体ばね式除振装置。
7. 請求項４又は５のいずれかの気体ばね式除振装置において、吸音材を、気体室に臨む容積室の開口端を塞ぐように配設したことを特徴とする気体ばね式除振装置。

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