JP2629468B2 - 流体式制振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地震、強風などによ
って生じるビルや船舶などの振動を抑制するための制振
装置に関し、特に、タンク内に収納した液体の動揺を利
用して振動を抑制する流体式制振装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の流体式制振装置として図１に示
すような構成が提案されている。これは、水などの液体
１で満たされたほぼ直方体形状の下部タンク２と、この
下部タンク２の四隅部分の上面に立設されてタンク２と
連通し、途中まで前記液体１が入り込んでいる４本の管
状体３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから構成されるもので、二
方向液柱管ダンパと称されている。二次元的な振動がこ
の装置に加わると、内部の液体１が動揺し、管状体３ａ
〜３ｄの液位が上下する。この動きでもってビルや船舶
などの構造物の振動エネルギーを吸収する。

【０００３】前記の二方向液柱管ダンパ方式の制振装置
は、例えば特公昭５２−１６３２０号（Ｅ６３Ｂ ３９
／０３）公報のＵ字形タンクを用いた一方向タイプの制
振装置に比べ、比較的コンパクトな装置でもって二方向
の振動に対して効果的であるという優れた特徴を有して
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の二方向
液柱管ダンパ方式の制振装置は下部タンク２と管状体３
ａ〜３ｄからなる容器に液体１を入れただけの構成なの
で、容器の大きさと液体の量とを適宜に設定すること
で、制振しようとする構造物の固有周期に合わせた特性
を実現しなければならない。そのため適用しようとする
構造物に合わせて特性を簡単に微調整することができな
かった。また容器内で液体が動揺することによってのみ
振動エネルギーを吸収しているが、これはあまり効率的
ではなく、相当大型の装置にしないと十分な制振効果は
得られない。

【０００５】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、二方向液柱管ダンパ方式の
制振装置を改良し、限られた大きさでできるだけ大きな
制振効果を得られるようにするとともに、適用しようと
する構造物の固有振動数に合わせてその特性を簡単に調
整することができるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の流体式制振装
置は、流体で満たされたほぼ直方体形状の下部タンク
と、この下部タンクの四隅部分の上面に立設されて該タ
ンクと連通し、途中まで前記液体が入り込んでいる４本
の管状体と、前記下部タンク内においてほぼ垂直に配置
されて板厚方向に移動可能な２枚の仕切板を主体とし、
その２枚の仕切板が互いの移動を所定範囲内で妨げない
ように十字型に組み合された整流機構と、前記仕切板の
移動に対して制動力を付与する制動手段を備えたもので
ある。

【０００７】

【作用】前記の構成の流体式制振装置では、４本の管状
体の上部空間が前記ダクトで連通されているので、内部
の液体が動揺して管状体内の液が上下動すると、ダクト
内の空気が流動する。前記タンク内の液体が流動する
と、その流れの方向によって前記整流機構の仕切板が移
動するが、仕切板の変位に対しては前記制動手段によっ
て制動力が加えられるので、このダンパによっても振動
エネルギーを吸収する効果が得られる。しかも制動手段
による制動力は簡単に変えることができ、これによって
制振装置の特性を容易に可変調整することができる。

【０００８】

【実施例】図１〜図８に本発明の一実施例による流体式
制御装置構成を示している。この装置の本体容器は、ほ
ぼ直方体形状の下部タンク４と、下部タンク４の四隅部
分の上方に立設されてタンク４と連通した４本の管状体
５と、４本の管状体５の上端部分を下部タンク４の辺に
沿う方向に水平に結んで各管状体５を連通させる正方形
の４辺に相当するダクト６とからなる。下部タンク４は
完全に水が満たされており、その水は管状体５のほぼ中
央の高さまで入り込んでいる。管状体５の上端側からダ
クト６には水が入っておらず、この部分は空気の入った
閉じた空間になっている。

【０００９】地震になどによって装置本体の容器が動揺
すると、内部の水が流動し、各管状体５の水位が変動す
る。したがって各管状体５の上方空間の空気は各ダクト
６を通じて流動する。この実施例の装置においては、ダ
クト６内の空気の流動を抑制する手段と、下部タンク４
内の水の流動を抑制する手段とを備えており、これら全
体として振動エネルギーを吸収する。

【００１０】まずダクト６内の空気の流動を抑制する手
段について説明する。４個の管状体５を水平方向に結ぶ
４個のダクト６のそれぞれに、図５に示すようにダンパ
軸７が水平に取り付けられている。ダンパ軸７はダクト
６内を通って、その両端がダクト６の壁面を貫通してお
り、ダクト６内の気密性を保った状態でダンパ軸７が軸
方向に摺動自在になっている。このダンパ軸７の中間部
分に仕切板８が固着されており、ダクト６内の空間が仕
切板８によって分割されている。したがってダクト６内
の空気が前記のように流動すると、その空気の圧力を受
けて仕切板８がダンパ軸７とともに軸方向に移動する。

【００１１】前記の仕切板８の移動に対して制動力を付
与するために、図２、図５に示すように、ダンパ軸７の
突出端に板バネからなるダンパバネ９を取付けている。
ダンパバネ９の一端側はダンパ軸７に止着され、ダンパ
バネ９の他端側はバネホルダ１０を介して下部タンク４
の側面に固定されている。ダクト６内を流れる空気の圧
力を受けて仕切板８がダンパ軸７を伴って摺動変位する
と、ダンパバネ９がその変位に伴って撓み、バネ力でも
って仕切板８の動きを制動する。ダンパバネ９の強さや
長さ、それに取付け位置などを調整することで、仕切板
８に付与する制動力を簡単に調整・変更することができ
る。

【００１２】次に下部タンク４内の水の流動を抑制する
手段について説明する。この実施例においては、下部タ
ンク４内に図８に示す整流機構１１の十字型仕切板を内
蔵している。

【００１３】整流機構１１は、十字型に一体的に組み合
わされている４枚の羽根１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２
ｄを有している。各羽根１２ａ〜１２ｄの先端側にはそ
れぞれ二重羽根１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄがナイ
フケースのような形で被さっている。このうち同一平面
をなす羽根１２ａと１２ｂ、それにこれらに係合する二
重羽根１３ａと１３ｂとがＸ方向仕切板である。また残
る羽根１２ｃと１２ｄおよび二重羽根１３ｃと１３ｄは
Ｙ方向仕切板である。

【００１４】Ｘ方向仕切板１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１
３ｂの上方にはこれと平行のＸ方向シャフト１５ａが配
設されており、二重羽根１３ａ、１３ｂはアーム１４を
介してシャフト１５ａに固着されている。同様にＹ方向
仕切板１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３ｄの上方にはこれ
と平行のＹ方向シャフト１５ｂが配設されており、二重
羽根１３ｃ、１３ｄはアーム１４を介してシャフト１５
ｂに固着されている。

【００１５】羽根１２ａ〜１２ｄと二重羽根１３ａ〜１
３ｄの係合は非常に緩く、羽根の面方向および厚み方向
のいずれにも充分に大きな余裕がある。そのためＸ方向
シャフト１５ａを軸回りにある範囲内で回動させると、
これに一体になっている二重羽根１３ａと１３ｂがシャ
フト１５ａを中心に回動する。二重羽根１３ａと１３ｂ
の回動がある程度大きくなると、二重羽根１３ａ、１３
ｂが羽根１２ａ、１２ｂに当接してこれを回動させる。
しかし羽根１２ｃ、１２ｄと二重羽根１３ｃ、１３ｄの
係合関係はＸ方向シャフト１５ａを中心とした前記の動
きの妨げにはならない。まったく同様にして、Ｙ方向シ
ャフト１５ｂを軸回りに所定範囲内で回動させると、二
重羽根１３ｃと１３ｄがシャフト１５ｂと一体に回動
し、羽根１２ａ〜１２ｄもある程度これに伴って動く
が、羽根１２ａ、１２ｂと二重羽根１３ａ、１３ｂの係
合関係は前記の動きを妨げない。つまり、Ｘ方向シャフ
ト１５ａを中心としたＸ方向仕切板１２ａ、１２ｂ、１
３ａ、１３ｂの動きと、Ｙ方向シャフト１５ｂを中心と
したＹ方向仕切板１２ｃ、１２ｄ、１３ｃ、１３ｄの動
きとが互いに干渉しないようになっている。

【００１６】前記の整流機構１１における羽根１２ａ〜
１２ｄと二重羽根１３ａ〜１３ｄが下部タンク４に内蔵
され、Ｘ方向シャフト１５ａおよびＹ方向シャフト１５
ｂはダクト６の上面部分の軸受１６に支持されている。
なお、羽根とシャフトを結ぶアーム１４はスリット状側
溝１７部分を通っている。そして、下部タンク４内の水
が振動によって流動すると、水の圧力を受けて１２ａ〜
１２ｄおよび二重羽根１３ａ〜１３ｄがシャフト１５
ａ、１５ｂを中心として直交二方向に振子のように揺動
する。

【００１７】前述した整流機構１１の動きを制動するた
めに、スリット状側溝１７の内側に粘性ダンパ１８を設
け、そのダンパアーム１９をシャフト１５ａ、１５ｂに
連結している。つまり羽根１２ａ〜１２ｄおよび二重羽
根１３ａ〜１３ｄが水の流動圧を受けて揺動し、シャフ
ト１５ａ、１５ｂが回転すると、シャフトに取付けられ
ているダンパアーム１９が粘性ダンパ１８内で動き、羽
根の動きに対して制動力を加える。この制動力はダンパ
アーム１９の大きさや粘性ダンパ１８の粘度などを変更
することで簡単に調整することができる。

【００１８】また本装置をアクティブ方式で動作させる
ために、整流機構１１のシャフト１５ａ、１５ｂを積極
的に回動駆動する機構を設けている。つまりダクト６の
上面部分おいて、シャフト１５ａ、１５ｂの軸端にそれ
ぞれモータを動力源とする駆動装置２０を設けており、
この駆動装置２０によって適宜な周期でシャフト１５
ａ、１５ｂを往復回動させ、下部タンク４内の羽根１２
ａ〜１２ｄおよび二重羽根１３ａ〜１３ｄを揺動させる
ことができる。これにより実際に生じた振動を打ち消す
ように整流機構１１を積極的に駆動させ、アクティブ制
振を行なうことができる。

【００１９】

【発明の効果】この発明の流体式制振装置では、いわゆ
る二方向液柱管ダンパ方式の装置において、２枚の仕切
板が互いの移動を所定範囲内で妨げないように十字型に
組み合された整流機構を下部タンク内に設けて、前記仕
切板の移動に対して制動力を付与する制動手段を設けた
ので、下部タンク内の液体の動きだけでなく、それに伴
う仕切板の動きを利用して制振効果を発揮するので、よ
り小型でより大きな制振効果が得られる。また仕切板に
付与する制動力を変えることで非常に簡単に制振装置の
特性を調整することができ、制振しようとするビルや船
舶などの具体的な対象物の固有振動数に簡単かつ確実に
特性を合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の二方向液柱管ダンパ方式の制振装置の概
略斜視図。

【図２】本発明の一実施例による流体式制振装置の斜視
図。

【図３】同上実施例装置の平面図。

【図４】図３におけるｃ−ｃ断面図。

【図５】図３におけるａ−ａ断面図。

【図６】図３におけるｂ−ｂ断面図。

【図７】図４におけるｄ−ｄ断面図。

【図８】同上実施例装置における整流機構の詳細な斜視
図。

【符号の説明】

４ 下部タンク ５ 管状体 ６ ダクト ７ ダンパ軸 ８ 仕切板 ９ ダンパバネ １１ 整流機構 １２ａ〜１２ｄ 羽根 １３ａ〜１３ｄ 二重羽根 １５ａ Ｘ方向シャフト １５ｂ Ｙ方向シャフト １８ 粘性ダンパ ２０ 駆動装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体で満たされたほぼ直方体形状の下部
   タンクと、この下部タンクの四隅部分の上面に立設され
   て該タンクと連通し、途中まで前記液体が入り込んでい
   る４本の管状体と、前記下部タンク内においてほぼ垂直
   に配置されて板厚方向に移動可能な２枚の仕切板を主体
   とし、その２枚の仕切板が互いの移動を所定範囲内で妨
   げないように十字型に組み合された整流機構と、前記仕
   切板の移動に対して制動力を付与する制動手段を備えた
   ことを特徴とする流体式制振装置。