JP2014214754A - 制振サポート及び制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機器、配管などの構造物に対して、温度変化による構造物の熱膨張などのような比較的ゆっくりした振動に対して構造物を柔構造で支持することができ、機械振動や地震などの振動に対しては構造物を剛構造で支持する制振サポートを提供する。
【解決手段】ピストン１２で画成された二つの圧力室１１ａと圧力室１１ｂとの間は、第１流路として構成したシリンダー１１の外側に配したバイパス管１３と、第２流路として構成したピストン１２内に形成したオリフィス１５と、によって連通されている。長周期の振動に対してはオリフィス１５における圧力損失に役割を分担させ、短周期の振動に対しては管路長を長く構成したバイパス管１３における付加減衰に役割を分担させている。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、振動を緩衝する制振サポート及び制振サポートを用いた制振装置に関する。

一般に発電用プラントなどでは、温度変化の大きい運転条件下や環境の下で使用されている機器、配管などの構造物は、温度変化に伴う構造物の熱膨張を緩和できるようにするため、柔構造によって支持されている。一方、このような柔構造で支持されている構造物に対しては、耐震性に対する備えを持たせておくことが必要になる。これを解決するためのものとして、通常は柔構造で支持しているが、地震時にはこれらの構造物を剛構造で支持することができ、地震時に発生する構造物に作用する応力を抑制できる制振サポートが提案されている。

このような柔構造と剛構造とに切り替わって構造物を支持できる制振サポートとしては、例えば、配管などに適用されているメカニカルスナバを挙げることができる。メカニカルスナバは、機械要素を用いることによって支持方向の変位を回転運動に変換するなど複雑な機構になっている。このため、機械要素が固着して、支持方向の変位を吸収することができなくなることが懸念されている。

そのため、メカニカルスナバを、例えば、インターナルポンプの耐震支持装置に適用する際には、機械要素が固着することによって過大な荷重がメカニカルスナバに加わった場合の対応策が求められている。

また、制振サポートとしては、流路内を流れる作動流体の慣性抵抗や粘性抵抗を利用した構成も提案されている。この種の構成では、流路内を流れる作動流体の慣性抵抗や粘性抵抗によって、振動を減衰させる減衰力を生じさせている。また、配管などの制振サポートとしては、作動流体を封入したシリンダー内において、ピストンによって画成された圧力室間をバイパス管で連通した構成などがある。

この構成では、振動による作用を受けたピストンは、シリンダー内を摺動することになり、ピストンが摺動することによって、二つの圧力室間には圧力差が生じる。この圧力差によって、作動流体は高圧側の圧力室からバイパス管内を高加速度状態で移動して、低圧側の圧力室に流入する。このときバイパス管内を移動する作動流体を利用して、作動流体の慣性抵抗に基づく制振効果を得るとともに、バイパス管路内での粘性抵抗により振動減衰効果を得ている。

また、シリンダー内の圧力室間をバイパス管で連通させた構成としては、シリンダーに設けたバイパス管内を移動する作動流体として、磁性流体を使用した構成も用いられている。この構成では、バイパス管路に磁力を加えることによって、バイパス管路内を移動する磁性流体に対して見かけ上の粘度を制御している。そして、粘性抵抗を制御することによって、振動を減衰させる減衰力の制御を行っている。

特開平７−１２９８１号公報 特開平１１−１０８０９９号公報 特開２０１１−１５８０１５号公報

このように従来から、機器、配管などの構造物を柔構造で支持することにより、温度変化による構造物の熱膨張を許容し、機械等の振動発生源から伝わる振動や地震などからの振動に対しては、構造物を剛構造で支持することのできる制振サポートが各種提案されている。

しかし、メカニカルスナバを用いた構成では、メカニカルスナバとしての信頼性を高めておくためには、万一の場合に備えて、機械要素が固着してしまうという問題に対して安全対策を講じておくことが必要となる。その上、機械要素に固着を生じさせないようにするためには、十分なメンテナンスが必要になる。

また、流路内を流れる作動流体の慣性抵抗や粘性抵抗を利用した構成では、バイパス管内を移動する作動流体の慣性抵抗によって、制振サポートの支持反力を得ていても、同時に発生する粘性抵抗が大きくなる。しかも、制振サポートの伸縮速度が大きい場合には、流動抵抗が過大になってしまい、制振サポートや制振対象物に対して損傷を与えてしまう懼れがある。特に、作動流体における速度依存の抵抗力を自在に設計しておくことは、困難なことであった。

本発明の実施形態は、上述した従来技術における問題点を解決することを目的になされたものであって、機器、配管などの多様な構造物の支持構造に係わることができる。しかも、温度変化によって構造物に生じた熱膨張などのように、振動の周期が長周期で振動数が低い変位挙動に対しては、低反力で減衰を行って構造物を柔構造の状態で支持することができ、機械等の振動発生源から伝わる振動や地震などに対しては、高反力となって減衰を行わせることができ、制振サポートや制振対象物に対して損傷を与えるのを防止して、構造物を剛構造の状態で支持できる制振サポート及びこの制振サポートを用いた制振装置の提供を課題にしている。

本発明の実施形態によれば、二つの構造物間を制振状態で連結する制振サポートであって、シリンダー及び前記シリンダー内を摺動するピストンと、前記シリンダー内に充填された作動流体と、を備え、
前記ピストンによって仕切られた前記シリンダーの圧力室間が、少なくとも２つの流路によって連通され、前記少なくとも２つの流路は、振動に対する減衰力が、振動数に依存して変化する第１流路と、前記振動数に依存せずに略一定になる第２流路と、から構成されていることを最も主要な特徴としている。
また、本発明の実施形態に係る制振サポートを用いて、二つの構造物間に少なくとも一つ配設した制振装置を他の最も主要な特徴としている。

本発明の実施形態に係る制振サポートでは、長周期の振動には低反力となって、制振対象物を柔構造で支持することができ、高振動数領域の振動に対しては、制振サポートや制振対象物に対して損傷を与えるのを防止して、剛構造の状態で制振対象物を支持することができる。

制振サポートの平面図である。（実施形態１） 制振サポートの断面図である。（実施形態１） 配管への適用に係わる正面図である。（実施形態１） 制振サポートの減衰特性図である。（実施形態１） 管摩擦抵抗Ｆ_Ｄ１と管路出入口部での圧力損失Ｆ_Ｄ２との比と、管路長さＬと内径Ｄとの比との関係を示すグラフである。（実施形態１乃至３） 制振サポートの断面図である。（実施形態２） 制振サポートの断面図である。（実施形態３） 制振サポートの減衰特性図である。（実施形態３） 制振サポートの断面図である。（実施形態４） 配管への適用に係わる正面図である。（実施形態４） 制振サポートの断面図である。（実施形態５） 制振サポートの断面図である。（実施形態６） 制振サポートの断面図である。（実施形態７）

以下、本発明に係る制振サポートの実施形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
本発明に係る制振サポートの実施形態１について、図１から図５を用いて説明する。図１と図２（ａ）は、制振サポート１０の正面図と断面図である。図２（ｂ）には、図２（ａ）において丸で囲った部分の拡大図を示している。図１、図２（ａ）に示すように、作動流体が充填されたシリンダー１１内には、ピストン１２が摺動自在に配設されている。ピストン１２の外周面には、シリンダー１１の内周面との間をシールするシール部材を設けておくことも、ピストン１２の外周面にメカニカルシールを施しておくこともできる。

シリンダー１１内は、ピストン１２によって二つの圧力室１１ａと圧力室１１ｂとが画成されており、ピストン１２には、ピストンロッド１２ａが設けられている。そして、ピストンロッド１２ａの端部には、クレビス１６が回動自在に設けられている。また、クレビス１６の配置側とは反対側になるシリンダー１１の部位には、シリンダー１１に設けた連結ロッド１７を介して回動自在に取付金具１８が設けられている。

二つの圧力室１１ａと圧力室１１ｂとの間は、第１流路と第２流路との二つの流路によって連通されている。第１流路は、シリンダー１１の外側に配したバイパス管１３によって構成されており、第２流路は、オリフィス１５を内蔵してピストン１２に形成した貫通孔１４によって構成されている。

バイパス管１３は、管路長が十分に長く形成されており、例えば、バイパス管１３の内径に対して管路長が約３０倍以上の長さ寸法となるように構成されている。そして、シリンダー１１の外部に導き出されたバイパス管１３は、シリンダー１１の外周を螺旋状に巻き回されており、バイパス管１３の両端部は、シリンダー１１内に開口した一対の出入口部１３ａによって、圧力室１１ａと圧力室１１ｂとにそれぞれ連通している。

また、図２（ｂ）に示すように、オリフィス１５は、内径がｄの寸法を有し、絞り部長さとしてｌの寸法を有する形状に構成されている。そして、絞り部長さｌの寸法は、十分に短く構成されており、例えば、オリフィス１５の内径ｄの寸法に対して約１倍以下の長さ寸法に構成されている。

このように構成されたシリンダー１１、ピストン１２、バイパス管１３、オリフィス１５、クレビス１６及び取付金具１８によって制振サポート１０が構成されている。図３に示すように、配管５０と基礎５１との間に制振サポート１０を配することができる。例えば、制振サポート１０のクレビス１６を基礎５１に固定し、配管５０に設けた連結部材５２に取付金具１８を取り付けることで、配管５０の制振装置として構成することができる。

このように、制振サポート１０で配管５０を支持することによって、配管５０に生じる振動のうちで、温度変化に伴う配管５０の熱膨張などの長周期の振動に対しては、柔構造で防振することができ、機械振動や地震等の短周期の振動に対しては、剛構造で防振することができる。

次に、図４、図５を用いて、柔構造と剛構造とで作用する制振サポート１０について説明を行う。
一般に、作動流体における流体慣性が振動系に対して質量として付加されるとともに、付加減衰を発生させることが知られている。付加減衰としては、管摩擦抵抗における圧力損失によって生じる。流路の出入口部でも付加減衰は生じるが、流路の長さが流路断面に比べて十分に短い出入口部では、流体慣性も小さくなるので付加減衰は無視できるほど小さくなる。そして、流路の出入口では、付加減衰よりも出入口部での圧力損失による影響の方が大きくなる。

出入口における圧力損失は、振動数に依存しない特性を示し、管摩擦抵抗における圧力損失による付加減衰は、振動数に依存する特性を示すことが知られている。

本実施形態では、流路断面が流路の長さ方向に対して十分に短い構成の出入口部における圧力損失と、管摩擦抵抗における圧力損失と、を用いて制振サポートを構成している。そして、振動数に依存しない特性を有する出入口部での圧力損失を得るため、管路長が管路内径に比べて十分に短くなる構成として、例えば、オリフィス１５を用いた構成にしている。

また、管摩擦抵抗における圧力損失による付加減衰は、振動数に依存する特性を示すので、この付加減衰を得るため、管路長が管路内径に比べて十分に長い構成として、例えば、バイパス管１３を設けた構成にしている。そして、バイパス管１３を用いることによって、管路内径に比べて管路長を十分に長く構成することができ、管路長を調整することによって、管摩擦抵抗の大きさを所望の大きさとなるように設計することができる。そして、付加減衰の効果をより大きく奏させることが可能になる。

図３において、配管５０が制振サポート１０の軸方向に変位した場合には、ピストン１２によって仕切られた上部の圧力室１１ａと下部の圧力室１１ｂとの間において容積変動が発生する。そして、バイパス管１３あるいは貫通孔１４に形成したオリフィス１５を通って、作動流体が圧力室１１ａと圧力室１１ｂとの間を流れることになる。

このときバイパス管１３とオリフィス１５とにおける流路では、それぞれ流動抵抗が発生することになるが、その大きさが異なることになるので、バイパス管１３の流路又はオリフィス１５を設けた流路のうちで流動抵抗が小さい方の流路に多くの作動流体が流れることになる。

図４に戻って説明を行うと、バイパス管１３のような管路長が管路内径に比べて十分に長い管路構成では、付加減衰を生じさせるバイパス管１３の減衰係数Ｃ_２は、幅の細い点線で示すように、振動数に対して比例して増加する振動数依存性を有することが知られている。

また、オリフィス１５では、絞り部長さｌの寸法が、内径ｄの寸法に比べて十分に短く構成されているので、オリフィス１５を流れる作動流体の流体慣性は小さくなり、付加減衰も無視できるほど小さくなる。そのため、オリフィス１５での減衰係数Ｃ_１は、幅の広い点線で示すように、振動数に依存せず略一定となる。

この関係を図示すると、横軸に振動数（Ｈｚ）、縦軸に減衰係数Ｃを示した図４のようになる。図４に示すように、振動数が低い場合には、バイパス管１３の減衰係数Ｃ_２は、オリフィス１５の減衰係数Ｃ_１に比べて小さくなっている。これにより、バイパス管１３側での流動抵抗が低くなるため、作動流体は主にバイパス管１３側を通って低圧側の圧力室１１ａ又は圧力室１１ｂに流れることになる。そして、制振サポート１０の減衰係数Ｃ_３としては、実線で示すように振幅依存性を持つ形となる。

また、振動数が高くなると、バイパス管１３側の減衰係数Ｃ_２は、略一定状態になっているオリフィス１５の減衰係数Ｃ_１に比べて増加する。そして、作動流体は、主にオリフィス１５側を流れることになる。このときにおける制振サポート１０の減衰係数Ｃ_３としては、実線で示すように振幅依存性を持たずに振動数に対して略一定になっていく。
減衰係数Ｃ_１、減衰係数Ｃ_２及び減衰係数Ｃ_３における関係としては、（１／Ｃ_３）＝（１／Ｃ_１）+（１／Ｃ_２）のような関係として表すことができる。

このように本実施形態では、例えば、配管５０に発生した振動が、低振動数領域での振動であるときには、制振サポート１０での減衰抵抗を小さくすることができ、柔構造の状態で配管５０を支持することができる。高振動数領域での振動であるときには、制振サポート１０での減衰抵抗を大きくすることができ、振動数に依存せず略一定の減衰係数になって、剛構造の状態で配管５０を支持することができるようになる。

図５は、バイパス管１３の管摩擦抵抗Ｆ_Ｄ１と出入口部１３ａでの圧力損失Ｆ_Ｄ２との比であるＦ_Ｄ１／Ｆ_Ｄ２と、バイパス管１３の長さＬと内径Ｄとの比であるＬ／Ｄと、の関係を示している。この関係から分かるように、Ｌ／Ｄの関係はレイノルズ数Ｒｅに依存し、臨界レイノルズ数付近である約２０００前後では、バイパス管の長さＬと内径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が３０以上、即ち、バイパス管の長さＬが内径Ｄの３０倍以上になると、管摩擦抵抗Ｆ_Ｄ１が出入口部１３ａでの圧力損失Ｆ_Ｄ２よりも大きくなる。その結果、バイパス管１３での付加減衰が支配的となる。

また、オリフィス１５における絞り部長さｌの寸法と、オリフィス１５の内径ｄの寸法との比（ｌ／ｄ）の関係を、バイパス管１３における長さＬと内径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）を用いて表すと、図５における比（Ｌ／Ｄ）、即ち、比（ｌ／ｄ）を１倍以下に構成すれば、オリフィス１５の絞り部における出入口部での圧力損失Ｆ_Ｄ２に比べて、絞り部での管摩擦抵抗Ｆ_Ｄ１を無視できるほど小さくすることができる。このときオリフィス１５では、振動数に依存しない減衰抵抗が支配的となる。

このように、バイパス管１３やオリフィス１５における出入口部での圧力損失Ｆ_Ｄ２と管摩擦抵抗Ｆ_Ｄ１とを、図５で示したバイパス管１３の長さＬと内径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）に基づいて設定すれば、制振サポート１０の構成としては、振動数に対して自在な減衰特性を持たせた構成にすることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、配管５０に生じた熱変形などの長周期の振動に対しては、制振サポート１０の減衰係数Ｃ_３を低く設定することができる。そして、制振サポート１０は、長周期の振動に対しては低反力となって柔構造で支持することができる。また、所定の振動数以上の高振動数領域での振動が配管５０に生じたときには、制振サポート１０における減衰係数Ｃ_３を略一定に設定することができるので、制振サポート１０は振動数に依存せずに安定した減衰力を得ることができ、剛構造で支持することができる。

なお、オリフィス１５は貫通孔１４内部における絞り部分として形成されるだけでなく、ピストン１２の厚みを上述した絞り部長さｌとし、貫通孔１４の径を上述したオリフィスの内径ｄとして、貫通孔１４自体をオリフィス１５として構成する場合を含めることができる。

本発明の実施形態に係る制振サポート１０で使用する作動流体としては、水などの低粘性の流体を用いることも、一般のオイルダンパーにて使用される粘性流体を用いることもできる。また、作動流体の粘性によって制振サポート１０の減衰係数の特性を変化させたりする構成にしておくことも、バイパス管１３の長さ、内径やオリフィス１５の大きさや形状などを適宜組み合わせることによって、制振サポート１０の減衰係数Ｃ_３の特性を変化させることができ、制振サポート１０に所定の振動数特性を持たせることができる。

（実施形態２）
次に、本発明に係る制振サポート１０の実施形態２について、図６を用いて説明する。なお、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。

実施形態１ではバイパス管１３をシリンダー１１の外部に設けた構成について説明を行ったが、実施形態２では、バイパス管１３をピストン１０の内部に螺旋状に形成している。ピストン１０の内部に形成したバイパス管１３を、ピストン１０の外周側に形成しておくことで、螺旋状に形成したバイパス管１３の管路長を長く構成しておくことができる。
そして、オリフィス１５は、実施形態１と同様にピストン１０に穿設した貫通孔１４内に形成しておくことができる。

なお、以下では、バイパス管１３をピストン１０内に形成した構成について説明を行うが、バイパス管１３をピストン１０の外周面に形成した螺旋状の溝として形成しておくことも、また、シリンダー１１の内周面に形成した螺旋状の溝として形成しておくこともできる。そして、バイパス管１３をシリンダー１１の内周面に形成した場合には、ピストン１０の摺動範囲を超えてシリンダー１１の内周面に形成しておくことが望ましい構成になる。

このように、制振サポート１０を構成することにより、実施形態１の構成と同様に、制振サポート１０が伸縮変位した場合には、圧力室１１ａと圧力室１１ｂとの間で容積変動が発生して、バイパス管１３あるいは貫通孔１４のオリフィス１５を通って作動流体が、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間を移動することになる。

このときバイパス管１３とオリフィス１５には流動抵抗が発生し、流動抵抗の小さい流路に多くの作動流体が流れることになる。このときに生じる流動抵抗の特性は、実施形態１の構成の場合と同様になる。

実施形態２においても、実施形態１の場合と同様に、図３に示すような配管５０に生じた熱変形などによる長周期の振動に対しては、制振サポート１０の減衰係数Ｃ_３を低く設定することができる。そして、このときには、制振サポート１０は長周期の振動に対しては低反力となって、例えば配管５０を柔構造で支持することができる。

高振動数領域での振動が配管５０に生じたときには、制振サポート１０での減衰抵抗を大きくすることができ、振動数に依存せず略一定の減衰係数になって、例えば配管５０を剛構造の状態で支持することができるようになる。

また、バイパス管１３がシリンダー１１の内部に配置される構成になるため、制振サポート１０の取り扱いが容易になるとともに、バイパス管１３が外部に露呈しない構成になるので、制振サポート１０の構成としては、コンパクトな設計が可能となる。さらに、バイパス管１３とシリンダー１１との接続部がなくなり、より堅固な構成となる。

（実施形態３）
次に、本発明に係る制振サポート２０の実施形態３について、図７及び図８を用いて説明する。なお、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。

実施形態３では、図７に示すように、上部シリンダー２１と下部シリンダー２２とを上下二段にして直列に連接した構成になっている。上部シリンダー２１内には上部ピストン２３が摺動自在に配設されており、上部ピストン２３によって上部シリンダー２１内は二つの圧力室２１ａ、２１ｂに画成されている。下部シリンダー２２内には下部ピストン２４が摺動自在に配設されており、下部ピストン２４によって下部シリンダー２２内は、二つの圧力室２２ａ、２２ｂに画成されている。

そして、上部ピストン２３と下部ピストン２４とは、ピストンロッド２３ａによって連結されており、一体的に摺動することができる。また、下部ピストン２４には、ピストンロッド２４ａが設けられており、ピストンロッド２４ａの端部には、クレビス１６が回動自在に設けられている。また、クレビス１６の配置側とは反対側になる上部シリンダー２１の部位には、上部シリンダー２１に設けた連結ロッド１７を介して回動自在に取付金具１８が設けられている。

上部シリンダー２１における二つの圧力室２１ａと圧力室２１ｂとの間は、第１流路として構成したバイパス管１３によって連通されている。バイパス管１３は、上部シリンダー２１の外部において螺旋状に巻かれた構成になっている。図７では、バイパス管１３を上部シリンダー２１の外部に配設した構成を示しているが、バイパス管１３を実施形態２で説明したように、上部ピストン２３の内部や外周面に形成しておくことも、上部シリンダー２１の内周面に形成しておくこともできる。

また、下部シリンダー２２における二つの圧力室２２ａと圧力室２２ｂとの間は、第２流路として構成した貫通孔１４によって連通しており、貫通孔１４内には、オリフィス１５が配されている。
なお、上部シリンダー２１にバイパス管１３を配設し、下部シリンダー２２にオリフィス１５を設けた構成について説明を行ったが、上部シリンダー２１にオリフィス１５を設け、下部シリンダー２２にバイパス管１３を設けた構成にしておくこともできる。また、直列に配した上部シリンダー２１と下部シリンダー２２の組を、複数組用いて直列に配した構成にしておくことも、複数組を並列に配した構成にしておくこともできる。

このように構成することによって、例えば、図３で示す配管５０が制振サポート２０の軸方向に変位した場合には、上部ピストン２３によって画成された二つの圧力室２１ａと圧力室２１ｂとの間で容積変動が発生し、バイパス管１３を通って作動流体が二つの圧力室２１ａ、２１ｂ間を移動することになる。同時に、下部シリンダー２２では、下部ピストン２４によって画成された二つの圧力室２２ａと圧力室２２ｂとの間で容積変動が発生し、貫通口１４に形成したオリフィス１５を通って作動流体が、二つの圧力室２２ａ、２２ｂ間を移動することになる。

実施形態１の場合と同様に、このときには、バイパス管１３とオリフィス１５には流動抵抗が発生する。流動抵抗は、上部シリンダー２１と下部シリンダー２２とにおいて別々に発生する。上部ピストン２３と下部ピストン２４とが、ピストンロッド２３ａによって直列的に連結された構成になっているので、両ピストンは一体となって軸方向に摺動することになる。

そして、バイパス管１３とオリフィス１５におけるそれぞれの流動抵抗が加算されて、制振サポート２０の反力となる。バイパス管１３における付加減衰の減衰係数Ｃ_２は、振動数に対して、例えば比例するように増加する振動数依存性を有し、またオリフィス１５での減衰係数Ｃ_１は、振動数に依存せずに略一定となる。

これにより、制振サポート２０の減衰係数Ｃ_３としては、図８に示すように、幅の広い点線で示した減衰係数Ｃ_１と、幅の細い点線で示した減衰係数Ｃ_２との和として、実線で示すようになる。このように、制振サポート２０としては、振動数が低い場合にも任意の減衰を生じさせることができ、振動数の増加に従って減衰係数Ｃ_３が上昇するように設定することが可能となる。

実施形態３によれば、実施形態１と同様に、例えば、図３で示した配管５０の熱変形など長周期の振動に対しては、制振サポート２０の減衰係数Ｃ_３を低く設定することができる。即ち、低振動数領域においては、制振サポート２０における減衰係数Ｃ_３は、オリフィス１５での減衰係数Ｃ_１の影響を大きく受けることになるので、特に、オリフィス１５の内径ｄと絞り部長さｌを調整することにより、所望の減衰係数Ｃ_３を制振サポート２０に持たせておくことができる。そして、制振サポート２０は、長周期の振動には低反力となって、例えば配管５０を所定の減衰係数Ｃ_１以上を持った柔構造で支持することができる。

また、例えば、配管５０に発生した振動が高振動数領域の振動であるときには、制振サポート２０における減衰係数Ｃ_３は、バイパス管１３での減衰係数Ｃ_２の影響を大きく受けることになるので、制振サポート２０での減衰抵抗をバイパス管１３での減衰係数Ｃ_２の増大に伴って大きくすることができる。そして、所望の減衰係数Ｃ_３を制振サポート２０に持たせることができるので、例えば配管５０を剛構造の状態で支持することができるようになる。

（実施形態４）
本発明に係る制振サポート３０の実施形態４について、図９乃至図１１を用いて説明する。また、以下で説明する実施形態４乃至７では、実施形態１乃至３において構成したバイパス管１３及びオリフィス１５の構成に加えて、更に第２バイパス管３１、３２、３８、３９を設けた構成になっている。そのため、実施形態４乃至７の構成を示す図９乃至図１３においては、実施形態１乃至３におけるバイパス管１３及びオリフィス１５の構成の図示を省略している。更に、実施形態１と同様の構成については同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。

図９に示すように、作動流体を充填したシリンダー１１は、ピストン３３によって二つの圧力室１１ａと圧力室１１ｂとに画成されている。ピストン３３の摺動時の液密性を高めるため、ピストン３３の外周面には、シール部材３７が設けられている。シール部材３７を設ける代わりに、ピストン３３の外周面にメカニカルシールを施しておくこともできる。

ピストン３３には、一端側に延びたピストンロッド３３ａと他端側に延びたピストンロッド３３ｂとが設けられており、ピストンロッド３３ａとピストンロッド３３ｂとは、一体に構成しておくことも、別体に構成しておくこともできる。ピストンロッド３３ａの端部には、回動自在にクレビス１６が取り付けられており、ピストンロッド３３ｂは、シリンダー１１に連結された連結金具３６によって形成された収納空間３６ａ内に挿入されている。そして、連結金具３６には、取付金具１８が回動自在に取り付けられている。

二つの圧力室１１ａ、１１ｂの間は、一対の第２バイパス管３１、３２によって連通している。一対の第２バイパス管３１、３２は、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間を連通する第３流路を構成している。

なお、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間を連通する第１流路は、実施形態１乃至３における図示せぬバイパス管１３によって構成され、第２流路は、実施形態１乃至３における図示せぬオリフィス１５によって構成されてもいる。

図９に戻ると、一方の第２バイパス管３２には、許容する流れ方向を矢印で示すように両方向リリーフ弁３５が配設されており、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間で所定圧以上の圧力差が生じたときには、両方向リリーフ弁３５によって高圧側の圧力室から低圧側の圧力室に圧力を逃がすことができる。

図１０における制振サポート３０で示すように、図９に示した両方向リリーフ弁３５を用いる代わりに、一対の第２バイパス管３８、３９にそれぞれリリーフ弁４０、４１を配設した構成にしておくこともできる。図１０において、許容する流れ方向を矢印で示しているように、リリーフ弁４０とリリーフ弁４１とにおける圧力を逃がす方向を逆向きに構成している。図９では、第２バイパス管３２に両方向リリーフ弁３５を配した構成を示しているが、第２バイパス管３１にも両方向リリーフ弁３５を配した構成にしておくこともできる。

図１０に示すように、配管５０と基礎５１との間に複数の制振サポート３０を配することができる。例えば、制振サポート３０のクレビス１６を基礎５１に固定し、取付金具１８を配管５０に設けた連結部材５２に取り付けることで、配管５０の制振装置を構成することができる。

このように構成された実施形態４では、例えば、図１０で示す配管５０において熱膨張などの影響によって長周期の振動が発生したり、地震等によって短周期の振動が発生して、制振サポート３０が長手方向に往復運動した場合には、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間において容積変動が発生する。そして、実施形態１乃至３で示した図示せぬバイパス管１３とオリフィス１５及び実施形態４以降における第２バイパス管３１，３２又は第２バイパス管３８、３９を通って、作動流体が二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間を移動することになる。

図示せぬバイパス管１３とオリフィス１５を作動流体が移動することに伴って制振サポート３０で生じる減衰特性については、実施形態１乃至３での説明を用いることでその説明を省略し、ここでは、第２バイパス管３１、３２又は第２バイパス管３８、３９における作用について説明を行う。

地震などの短周期の振動が発生した場合には、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間では、シリンダー１１とピストン３３との間での相対加速度に比例した振動圧が、流体と構造物との間での連成力として発生する。この連成力によって、制振サポート３０の伸縮に伴う相対加速度に対して、配管５０を支持する支持反力を得ることができる。

また、第２バイパス管３２に設けた両方向リリーフ弁３５に作用する圧力や第２バイパス管３８、３９にそれぞれ設けたリリーフ弁４０、４１に作用する圧力が、所定の圧力を超えたときには、両方向リリーフ弁３５やリリーフ弁４０、４１が作動して、高圧側の圧力を低圧側に逃がすことになる。これによって、作動流体の圧力が調整される。

「発明が解決しようとする課題」の欄において上述したように、流路内を流れる作動流体の慣性抵抗や粘性抵抗を利用する構成として、制振サポートに単にバイパス管を設けただけの構成では、バイパス管内を移動する作動流体の慣性抵抗によって、制振サポートの支持反力を得ていても、同時に発生する粘性抵抗が大きくなってしまう。しかも、制振サポートの伸縮速度が大きい場合には、流動抵抗が過大になってしまい、制振サポートや制振対象物に対して損傷を与えてしまうことになる。

これに対して、本実施形態４では、制振サポート３０として上述した構成を備えているので、例えば、配管５０を例に挙げて説明を続ければ、配管５０に生じた熱変形など長周期の振動に対しては柔構造で配管５０を支持して、配管５０の変位を吸収することができる。また、機械等の振動源や地震などによって配管５０が振動した場合などでは、流体と構造物との間での連成力によって、配管５０を剛構造で支持することができる。

しかも、第２バイパス管３２や第２バイパス管４１、４１には、両方向リリーフ弁３５やリリーフ弁４０、４１をそれぞれ設けているので、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間で過大な圧力差が発生した場合には、制振サポート３０が完全なる剛構造になってしまうのを防止できる。
即ち、両方向リリーフ弁３５やリリーフ弁４０、４１によって高圧側の圧力を開放する構成になっているので、制振サポート３０や制振対象物である配管５０が破損するような過大な反力の発生を防止できる。

（実施形態５）
本発明に係る制振サポート３０の実施形態５について、図１１を用いて説明する。なお、実施形態４と同様の構成については、同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。実施形態５の構成は、実施形態４の図９に示した両方向リリーフ弁３５、あるいは図１０に示した一対のリリーフ弁４０、４１の代わりに、ピストン３３の内部にチェック弁４２、４３を組み込んだ構成になっている。他の構成は、実施形態４における構成と同様の構成になっている。
なお、図１０に用いた一対のリリーフ弁４０、４１の代わりに、図１１で示すようなチェック弁４２、４３を用いた構成にしておくこともできる。

このように構成された実施形態４では、実施形態４と同様に、例えば、図１０に示すような配管５０に対する制振サポート３０として用いた場合には、配管５０に熱膨張などによる長周期の変位変動が発生して、制振サポート３０が支持方向に往復運動した場合には、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間において容積変動が発生し、第２バイパス管３１を通って作動流体は、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間を容易に移動できる。

これによって、地震などの短周期の振動が発生した場合には、実施形態４で説明したように、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間では、シリンダー１１とピストン３３との間での相対加速度に比例した振動圧が、流体と構造物との間での連成力として発生する。この連成力によって、制振サポート３０の伸縮に伴う相対加速度に対して、例えば、配管５０を剛構造で支持する支持反力を得ることができる。

そして、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間での圧力差が所定の圧力差以上となったときには、チェック弁４２又はチェック弁４３の一方が開いて、高圧側の圧力を低圧側に逃がすことができる。これによって、作動流体の圧力が異常な高圧状態になるのを防止できる。チェック弁４２、４３における設定圧力は、弁体４２ａ、４３ａを押圧しているバネ４２ｂ、４３ｂのバネ力を調整することによって、任意の設定圧にすることができる。

このように、実施形態５の制振サポート３０は、上述した構成を備えているので、実施形態４と同様に、例えば、配管５０を例に挙げて説明を続ければ、配管５０に生じた熱変形など長周期の振動に対しては、柔構造で配管５０を支持することができ、配管５０の変位を吸収できる。また、機械等の振動源や地震などによって配管５０が振動した場合などでは、流体と構造物との間での連成力によって、配管５０を剛構造で支持することができる。

しかも、ピストン３３の内部に一対のチェック弁４２、４３を備えているので、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間で過大な圧力差の発生を防止でき、制振サポート３０が完全なる剛構造になってしまうのを防止できる。そして、制振サポート３０や制振対象物である配管５０が破損するような過大な反力の発生を防止できる。

（実施形態６）
本発明に係る制振サポート３０の実施形態６について、図１２を用いて説明する。なお、実施形態４と同様の構成については、同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。実施形態６の構成は、第２バイパス管３１に短絡管４５を配設した構成になっている。他の構成は、実施形態４と同様の構成になっている。

短絡管４５は、シリンダー１１と第２バイパス管３１との連結部位に対して近い位置に配設されており、第２バイパス管３１の管路長を短絡する形で配設されている。短絡管４５には、両方向リリーフ弁３５が配設されている。そして、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間における圧力差が、所定の圧力差以上になったときには、両方向リリーフ弁３５によって高圧側の圧力を低圧側に逃がすことができる。

そして、実施形態４の場合と同様に、例えば、配管５０を例に挙げて説明を続ければ、配管５０に生じた熱変形などの長周期の振動に対しては、制振サポート３０によって柔構造で配管５０を支持することができ、配管５０の変位を吸収することができる。また、機械等の振動源や地震などによって配管５０が振動した場合などでは、流体と構造物との間での連成力によって、配管５０を剛構造で支持することができる。

しかも、第２バイパス管３１には、両方向リリーフ弁４０を備えた短絡管４５が設けられているので、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間で過大な圧力差が発生するのを防止でき、制振サポート３０が完全なる剛構造になってしまうのを防止できる。そして、制振サポート３０や制振対象物である配管５０が破損するような過大な反力の発生を防止できる。

（実施形態７）
本発明に係る制振サポート３０の実施形態７について、図１３を用いて説明する。なお、実施形態４と同様の構成については、同一の符号を付すことで、重複する説明は省略する。実施形態７の構成では、実施形態４における図１０で示した一対の第２バイパス管３８、３９におけるそれぞれの管の内径を異ならせた構成になっている。

図１３では、第２バイパス管３９における管内径が、第２バイパス管３８における管内径よりも大径に構成されており、第２バイパス管３９は大口径バイパス管として構成されている。各第２バイパス管３８、３９には、それぞれ許容する流れ方向を逆向きに配設したリリーフ弁４０、４１が設けられている。他の構成は、実施形態４と同様の構成になっている。

そして、実施形態４の場合と同様に、例えば、配管５０を例に挙げて説明を続ければ、配管５０に生じた熱変形などの長周期の振動に対しては、制振サポート３０によって柔構造で配管５０を支持することができ、配管５０の変位を吸収することができる。また、機械等の振動源や地震などによって配管５０が振動した場合などでは、流体と構造物との間での連成力によって、配管５０を剛構造で支持することができる。

しかも、第２バイパス管３８は小口径バイパス管として構成され、第２バイパス管３９は大口径バイパス管として構成されており、バイパス管としての内径が異なるため、制振サポート３０の伸縮方法によって、第２バイパス管３８と第２バイパス管３９とでは、異なる振動圧が流体と構造物との間での連成力としてそれぞれ発生する。

これによって、制振サポート３０の伸縮方法によって、異なる流体付加質量が制振対象物である、例えば配管５０に与えられることとなり、制振サポート３０の伸縮方法によって制振対象物の共振振動数が変動することとなる。このため、振動系の共振振動数が振動中に変化し共振応答が卓越しないため、地震時などのように応答抑制効果を大いに改善することができる。

上述した説明では、第２バイパス管３８、３９におけるそれぞれの管内径を異ならせた構成について、説明を行ったが、第２バイパス管３８、３９におけるそれぞれの管路長を異ならせた構成にしても、同様の効果を奏することができる。また、第２バイパス管３８、３９にそれぞれリリーフ弁４０、４１を設けた構成について説明を行ったが、リリーフ弁４０、４１の代わりに、両方向リリーフ弁を設けた構成にしておくこともできる。

このように、二つの圧力室１１ａ、１１ｂ間で過大な圧力差が発生するのを防止でき、制振サポート３０が完全なる剛構造になってしまうのを防止できる。そして、制振サポート３０や制振対象物である配管５０が破損するような過大な反力の発生を防止できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、組み合わせ、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

本発明は、本発明の技術思想を適用することができる制振サポートに対しては、本発明の技術思想を好適に適用することができる。

１…制振装置、１０…制振サポート、１１…シリンダー、１２…ピストン、１３…バイパス管、１３ａ…出入口部、１５…オリフィス、２０…制振サポート、２１…上部シリンダー、２２…下部シリンダー、２３…上部ピストン、２４…下部ピストン、３０…制振サポート、３１，３２…バイパス管、３３…ピストン、３５…両方向リリーフ弁、３８，３９…バイパス管、４０，４１…リリーフ弁、４２，４３…チェック弁、４５…短絡管。

Claims (13)

1. 二つの構造物間を制振状態で連結する制振サポートであって、
   シリンダー及び前記シリンダー内を摺動するピストンと、
   前記シリンダー内に充填された作動流体と、
   を備え、
   前記ピストンによって仕切られた前記シリンダーの圧力室間が、少なくとも２つの流路によって連通され、
   前記少なくとも２つの流路は、振動に対する減衰力が、振動数に依存して変化する第１流路と、前記振動数に依存せずに略一定になる第２流路と、から構成されていることを特徴とする制振サポート。
2. 前記第１流路が、前記シリンダーの外部に設けられたバイパス管路であり、
   前記第２流路が、前記ピストンに形成されオリフィスを有する貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の制振サポート。
3. 前記第１流路が、前記ピストンに形成したバイパス管路であり、
   前記第２流路が、前記ピストンに形成されオリフィスを有する貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の制振サポート。
4. 前記バイパス管路の管路長が、前記バイパス管路内径の約３０倍以上に形成され、
   前記オリフィスの絞り部長さが、前記オリフィス内径の約１倍以下に形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の制振サポート。
5. 前記圧力室間を連通する流路として、前記第１流路及び前記第２流路以外に第３流路を更に備え、
   前記第３流路にリリーフ弁が配設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の制振サポート。
6. 前記リリーフ弁が、両方向リリーフ弁であることを特徴とする請求項５に記載の制振サポート。
7. 前記第３流路に、前記第３流路を短絡する短絡流路が形成され、
   前記リリーフ弁が前記短絡流路に配設されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の制振サポート。
8. 前記第３流路が、少なくとも２つのバイパス管路を備え、
   前記少なくとも２つのバイパス管路に、それぞれ許容する流れの方向を異ならせたリリーフ弁又はチェック弁を配設し、
   前記二つのリリーフ弁又はチェック弁によって、前記両方向リリーフ弁を構成していることを特徴とする請求項６又は７に記載の制振サポート。
9. 前記少なくとも２つのバイパス管路が、それぞれ前記ピストンに形成されていることを特徴とする請求項８に記載の制振サポート。
10. 前記少なくとも２つのバイパス管路が、それぞれの管路断面積及び／又は管路長さを異ならせて構成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の制振サポート。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の制振サポートを用いて、二つの構造物間に前記制振サポートを少なくとも一つ配設したことを特徴とする制振装置。
12. 前記制振サポートを直列に配した組が、少なくとも一組以上配設されていることを特徴とする請求項１１に記載の制振装置。
13. 前記直列に配した制振サポートにおける各シリンダーには、前記第１流路、あるいは、前記第２流路、のうちいずれかの流路が構成され、
    前記第１流路を備えた前記シリンダーと、前記第２流路を備えた前記シリンダーとが、直列に配されていることを特徴とする請求項１２に記載の制振装置。

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