JP2007162910A

JP2007162910A - 吊り下げ型振動低減装置

Info

Publication number: JP2007162910A
Application number: JP2005363614A
Authority: JP
Inventors: Ryuta Inoue; 竜太井上; Yoshiyuki Hashimoto; 嘉之橋本; Takayuki Abe; 隆之阿部; Hirokazu Yoshioka; 宏和吉岡
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】コンパクトな動吸振器を備えた吊り下げ型の振動低減装置を実現することにより、従来技術と比して、高い振動低減効果を発揮することができる、経済性に優れた吊り下げ型振動低減装置を提供することにある。
【解決手段】天井スラブ等の上部構造体１の下方に、配管、ダクト等の被吊り部材２を吊り支持する振動低減装置１０であって、前記上部構造体１及び被吊り部材２の質量より小さい質量体３と、同質量体３の上部及び下部にそれぞれ設けた防振材４、５と、各防振材４、５を介して前記質量体３に一端を連結された上下の連結材６、７と、前記質量体３に設けた動吸振器１３とから成り、前記上側の連結材６の他端は上部構造体１へ連結され、前記下側の連結材７の他端は被吊り部材２へ連結されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、静粛性が要求される建物の天井スラブ等の上部構造体の下方に設けて、配管、ダクト類の空調設備等の被吊り部材に作用する振動を低減するように吊り支持する吊り下げ型振動低減装置の技術分野に属し、更に云えば、本出願人による先願２００４−３６５３３５に係る防振支持構造のメカニズムを吊り防振構造に応用した技術である。

振動低減対策としては、図１１に示したように、静粛性が要求される建物の天井スラブ等の上部構造体１の下方に設け、配管、ダクト類の空調設備等の被吊り部材（質量要素）２に作用する振動を低減するように所謂防振ハンガー等の吊り下げ型防振装置ａで吊り支持して振動系を構成する防振構造が公知である（例えば、特許文献１〜３を参照）。理論上では、前記吊り下げ型防振装置ａに使用する防振材５に応じて、図１３に示したような防振効果を発揮させることができる。ちなみに、図１１中の符号３は鋼製枠体を示し、符号６、７は上下の吊りボルトを示し、符号１４はナットを示し、符号１５はダブルナットを示している。また、図１２は、図１１に示した吊り防振構造を簡略化したモデル図である。

前記図１３に示したいずれのラインも、ピークの振動数は異なるものの、曲線の形状はほぼ同様であり、高い防振効果を得るためには、ピーク振動数を低く設定する以外の方法がないのが現状である。しかしながら、ピーク振動数を低く設定できる材料（例えば、空気バネ、コイルスプリング）ほど、高い防振効果または除振効果を発揮することができる反面、コストが嵩むという問題点があった。

そこで従来、上記問題点を補うべく、上部構造体１等に動吸振器を設置することで、振動低減を図る技術が開示されている（例えば、特許文献４〜６）。

特開平６−５８３７１号公報特開平８−１４４４２３号公報特開平８−２６１２８４号公報特開平４−２１３６５０号公報特開平１１−１０１３０１号公報特開平８−２６１２８４号公報

上記特許文献４〜６に係る技術は、振動源である上部構造体１を防振支持する技術であり、所謂吊り防振技術に適用したものではない。また、特許文献４〜６に係る技術は、本出願人が先に出願した特願２００４−３６５３３５に係る明細書の段落[0009]〜[0014]（発明が解決しようとする課題の項）に列挙したように、効率よく振動低減効果を発揮できない、コストが嵩む等、種々の問題がある。よって、これらの技術を吊り防振技術に適用したとしても、依然として、効率よく振動低減効果を発揮できないことは明らかである。

本発明の目的は、コンパクトな動吸振器を備えた吊り下げ型の振動低減装置を実現することにより、従来技術（上記特許文献１〜３）と比して、高い振動低減効果を発揮することができる、経済性に優れた吊り下げ型振動低減装置を提供することにある。また、従来技術（上記特許文献４〜６）と比して小さな質量の動吸振器を使用してより高い振動低減効果を発揮することができる、経済性及び振動低減性能に優れた吊り下げ型振動低減装置を提供することである。

上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る吊り下げ型振動低減装置１０は、図１と図２に示したように、天井スラブ等の上部構造体１の下方に、配管、ダクト等の被吊り部材２を吊り支持する振動低減装置１０であって、前記上部構造体１及び被吊り部材２の質量より小さい質量体３と、同質量体３の上部及び下部にそれぞれ設けた防振材４、５と、各防振材４、５を介して前記質量体３に一端を連結された上下の連結材６、７と、前記質量体３に設けた動吸振器１３とから成り、前記上側の連結材６の他端は上部構造体１へ連結され、前記下側の連結材７の他端は被吊り部材２へ連結されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した吊り下げ型振動低減装置において、図８に示したように、質量体３に設けた動吸振器１３は、少なくとも２種以上の固有振動数が設定されていることを特徴とする。

本発明に係る吊り下げ型振動低減装置によれば、下記する効果を奏する。
１）動吸振器１３を、上部構造体１等ではなく、振動源の直接的な伝搬経路である吊り支持部材に相当する部分に設けた質量体３に設置して実施できるので、被吊り部材２の振動源の作用点位置に一切左右されることなく、防振による理論上の曲線以上の振動低減効果を効率よく発揮することができる。すなわち、図１３に示したピーク振動数が比較的高い防振材（例えば、ゴムパッド、防振ゴム）で実施しても、ピーク振動数が低い防振材（例えば、空気ばね、コイルスプリング）とほぼ同様の高い防振効果を発揮できるようになり、防振材に要するコストを削減することができる。
２）上部構造体１及び被吊り部材２の質量より小さい質量体３に動吸振器１３を設置して実施するので、マス比を大きくとることができ、より軽い質量の動吸振器１３で高い振動低減効果を得ることができる。よって、経済性及び振動低減性能に大変優れている。

本発明に係る吊り下げ型振動低減装置は、上述した発明の効果を奏するべく、以下のように実施される。

図１は、請求項１に記載した吊り下げ型振動低減装置の実施形態を示している。図２は、図１の枢要部を示している。この吊り下げ型振動低減装置１０は、天井スラブ等の上部構造体１の下方に、配管、ダクト等の被吊り部材２を吊り支持する振動低減装置１０であり、前記上部構造体１及び被吊り部材２の質量より小さい質量体３と、同質量体３の上部及び下部にそれぞれ設けた防振材４、５と、各防振材４、５を介して前記質量体３に一端を連結された上下の連結材６、７と、前記質量体３に設けた動吸振器１３とで構成され、前記上側の連結材６の他端は上部構造体１へ連結され、前記下側の連結材７の他端は被吊り部材２へ連結されている（請求項１記載の発明）。前記動吸振器１３は、動吸振器系弾性体１１と動吸振器系質量体１２とから構成されている。ちなみに、図１中の符号２ａはダクトを示し、符号２ｂはダクト２ａを支持するアングル材を示し、符号８はインサートアンカーボルトを示し、符号９はダブルナットを示している。

なお、図示例に係る吊り下げ型振動低減装置１０は、ダクト２ａを設置したアングル材２ｂを吊り支持して実施しているが、これに限定されず、ダクト２ａを直接吊り支持して実施することもできる。即ち、前記被吊り部材２は、振動源であるダクト２ａとこれを支持するアングル材（支持部材）２ｂで実施する場合もあるし、振動源であるダクト２ａのみで実施する場合もある。また、前記ダクト２ａに限定されるものでもなく、配管など、振動源となるすべての部材に対して実施可能である。

前記吊り下げ型振動低減装置１０の構成は、上板３ａと下板３ｂと側板３ｃとを一体成形して成る中空の質量体（鋼製枠体）３の上板３ａ下面と下板３ｂ上面にそれぞれ、中央に中空部を有する防振材４、５が配設されている。前記上板３ａと下板３ｂのほぼ中央部には、鉛直方向に一致するボルト通し孔が穿設されている。また、建物の天井スラブ（上部構造体）１から吊り下げられた吊りボルト（上側の連結材）６は、前記質量体３の上部に、防振材４を介して連結されている。一方、ダクト２ａを支持しているアングル材２ｂに定着された吊りボルト（上側の連結材）７は、前記質量体３の下部に、防振材５を介して連結されている。そして、前記質量体３の下面には、前記動吸振器１３が固定して設けられている。この動吸振器１３は、下側の吊りボルト７に接することなく質量体３の動きに追従する構造で実施することに留意する。前記上下の連結材６、７の位置決め及び固定手段についてはダブルナット１５で締め付けて実施することが安全上好ましい。

なお、図示例に係る前記防振材４、５及び動吸振器系弾性体１１は防振ゴムで実施しているがこれに限定されず、図３に示したようなコイルスプリングでも実施できるほか、空気ばね、エラストマー、ゲル、ばねにゴムを巻き付けたもの、及び、ばねとオイルダンパ等の減衰材を並列したものなど、剛性要素・減衰要素として用いるすべての材料を対象とし、低減させる振動性状に応じて材料を選定するものとする。勿論、前記防振材４、５を防振ゴムで実施し、前記動吸振器系弾性体１１をコイルスプリングで実施するなど、異なる種類の防振材を任意に組合わせて実施することもできる。

また、前記質量体３の構造は、勿論、図示例に限定されるものではなく、図４に示したように、コ字形状に折り曲げ成形した１組の薄鋼板を溶接等の接合手段で一体化して実施することもできる。要するに、前記質量体３は、前記上部構造体１及び被吊り部材２の質量より小さい質量で、且つ上下の連結材６、７を防振材４、５を介して連結でき、前記動吸振器１３を連動するように取り付けて実施することができれば、形状等は特に限定されない。

上記構成の吊り下げ型振動低減装置１０は、振動系モデルで表すと図５に示したようになる。図５中の符号Ｋ１は、ダクト２ａに該当する主振動系質量に作用させる加振力を示し、符号Ｋ２は、上部構造体１に伝達される加振力を示している。この振動系モデルを基に、Ｋ２／Ｋ１（伝達される加振力／作用する加振力）から伝達率、即ち、前記加振力Ｋ１が何倍になって上部構造体２に伝達するかを求めた結果を図６に示す。図６中の符号Ｘラインは、従来技術（図１１参照）で実施した場合の振動伝達率−振動数をプロットしたグラフを示し、符号Ｙラインは、図１と図２で実施した場合の振動伝達率−振動数をプロットしたグラフを示している。本発明に係る防振ゴム４、５に用いたゴムの硬さは、従来技術に係る防振ゴム５と同等の硬さのものを用いた。

前記図６より明らかなように、本発明に係るＹラインが、従来技術に係るＸラインよりも大きく下回っていることから、同程度の硬さのゴムを用いているにも拘わらず、従来技術よりも曲線の勾配を急にすることができ、大幅に振動を低減できていることが分かる。したがって、従来技術によると、ゴムより高価なコイルスプリング等を用いなければ達成できなかった低減効果を、本発明に係る防振技術では、安価なゴムで実現することができるので、非常に優れた振動低減効果を発揮できると共に、非常に経済的である。また、動吸振器１３を設けて実施することにより、本来、例えば３０Ｈｚの箇所にもピークが生じるところ、本発明に係る吊り防振技術によってなだらかなラインに低減される等、広範囲にわたって振動低減効果を発揮していることが分かる。

また、上部構造体１及び被吊り部材２の質量より小さい質量体３に動吸振器１３を設置して実施するので、マス比を大きくとることができ、より軽い質量の動吸振器１３で高い振動低減効果を得ることができる。

図７は、請求項１に係る吊り下げ型振動低減装置１０の異なる実施例を示している。この実施例２に係る振動低減装置２０は、図２に係る上記実施例１と比して、動吸振器１３の設置部位のみ相違する。具体的に、この実施例２は、実施例１に係る動吸振器１３が質量体３の下部に設けられているのに対し、質量体３の上部に設けて実施している。ちなみに、図７中の質量体３、吊りボルト６、７等の構成要素は、実施例１で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。

したがって、この実施例２に係る吊り下げ型振動低減装置２０もまた、上記実施例１とほぼ同様の作用効果を奏するのである（段落[0018]、[0019]参照）。なお、図示例では、防振材４、５及び動吸振器系弾性体１１は防振ゴムで実施しているがこれに限定されず、図１０Ａに示したように、コイルスプリングでもほぼ同様に実施できる。

図８は、請求項１に係る吊り下げ型振動低減装置１０の異なる実施例を示している。この実施例３に係る振動低減装置３０は、上記実施例１、２と比して、動吸振器１３の設置部位のみ相違する。具体的に、この実施例３は、実施例１、２に係る動吸振器１３が質量体３の上部又は下部に設けられているのに対し、質量体３の両側面に設けて実施している。ちなみに、図８中の質量体３、吊りボルト６、７等の構成要素は、実施例１で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。

したがって、この実施例３に係る吊り下げ型振動低減装置３０もまた、上記実施例１、２とほぼ同様の作用効果を奏する（段落[0018]、[0019]参照）。さらに、この実施例３に係る振動低減装置３０によれば、左右の動吸振器１３、１３の固有振動数を異なるように設定して実施することができるので（請求項２記載の発明）、複数の振動数を低減したり、ある一つの振動ピークに対してさらなる振動低減効果を発揮することができるのである。また、図示例では、前記質量体３の左右に１体ずつ計２体の動吸振器１３を設けて実施しているがこれに限定されず、左右に２体ずつ計４体の動吸振器１３を設けて各動吸振器１３の固有振動数を異なるように設定して実施する等、適宜増減可能である。なお、図示例では、防振材４、５は防振ゴムで実施しているがこれに限定されず、図１０Ｂに示したように、コイルスプリングでもほぼ同様に実施できる。

図９は、請求項１に係る吊り下げ型振動低減装置１０の異なる実施例を示している。この実施例４に係る振動低減装置４０は、上記実施例１〜３と比して、主に動吸振器１３の構成が相違する。具体的に、この実施例４に係る動吸振器１３は、動吸振器系質量体１２を板ばね１１、１１で両端支持して実施している。ちなみに、図９中の質量体３、吊りボルト６、７等の構成要素は、実施例１で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。

したがって、この実施例４に係る吊り下げ型振動低減装置４０もまた、上記実施例１、２とほぼ同様の作用効果を奏する（段落[0018]、[0019]参照）。さらに、実施例４に係る振動低減装置４０によれば、板ばね１１の剛性または質量を適宜増減したり、動吸振器系質量体１２の取り付け部位を上下にずらして実施することにより、異なる固有振動数に設定することができる。よって、上記実施例３と同様に、複数の振動数を低減したり、ある一つの振動ピークに対してさらなる振動低減効果を発揮することができるのである。なお、図示例では、防振材４、５は防振ゴムで実施しているがこれに限定されず、図１０Ｃに示したように、コイルスプリングでもほぼ同様に実施できる。

その他、この実施例４に係る振動低減装置４０は、上記実施例１〜３と比して、動吸振器１３を質量体３の内部に収容して実施することができるので、よりコンパクト化することができる。配管等を吊る場所によっては、数多くの配管やダクトが錯綜するケースがあり、防振部材に他の配管の吊りボルト等が接触することは防振の観点から望ましくないため、寸法をコンパクト化できることは非常にメリットが大きい。

以上、上記実施例１〜４を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施例の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。

実施例１に係る吊り下げ型振動低減装置を使用した吊り防振構造を示した全体図である。実施例１に係る吊り下げ型振動低減装置を示した断面図である。実施例１に係る吊り下げ型振動低減装置のバリエーションを示した正面図である。実施例１に係る吊り下げ型振動低減装置の質量体の構造のバリエーションを示した正面図である。実施例１に係る振動系モデルを示している。従来技術と実施例１に係る技術について振動低減効果を対比して示したグラフである。実施例２に係る吊り下げ型振動低減装置を示した断面図である。実施例３に係る吊り下げ型振動低減装置を示した断面図である。実施例４に係る吊り下げ型振動低減装置を示した断面図である。Ａ〜Ｃはそれぞれ、吊り下げ型振動低減装置のバリエーションを示した正面図である。従来技術の吊り下げ型振動低減装置を示した断面図である。従来技術に係る振動系モデルを示している。防振材の種類に応じて振動低減効果を対比して示したグラフである。

符号の説明

１上部構造体
２被吊り部材
２ａダクト
２ｂアングル材
３質量体
４防振材
５防振材
６吊りボルト（連結材）
７吊りボルト（連結材）
８インサートアンカーボルト
９、１５ダブルナット
１１動吸振器系弾性体
１２動吸振器系質量体
１３動吸振器
１４ナット
１０、２０、３０、４０振動低減装置

Claims

天井スラブ等の上部構造体の下方に、配管、ダクト等の被吊り部材を吊り支持する振動低減装置であって、
前記上部構造体及び被吊り部材の質量より小さい質量体と、同質量体の上部及び下部にそれぞれ設けた防振材と、各防振材を介して前記質量体に一端を連結された上下の連結材と、前記質量体に設けた動吸振器とで構成され、前記上側の連結材の他端は上部構造体へ連結され、前記下側の連結材の他端は被吊り部材へ連結されていることを特徴とする、吊り下げ型振動低減装置。
質量体に設けた動吸振器は、少なくとも２種以上の固有振動数が設定されていることを特徴とする、請求項１に記載した吊り下げ型振動低減装置。