JP3542901B2 - 液体ダンパーの振動低減力増加方法及び強制渦流液体ダンパー - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に高層建築物や高塔などの振動しやすい構造物等に発生した振動を低減する、液体ダンパーの振動低減力増加方法及び強制渦流液体ダンパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高層建築物や高塔などの振動しやすい構造物等に発生した振動を低減するために、種々の制振装置が開発提供されている。その代表的な物がマスダンパーや、液体ダンパーである。
【０００３】
マスダンパーは、構造物に振動可能に設けられたマス（質量）を強制的に振動させることにより、液体ダンパーは容器内の自由液面を持つ液体ダンパーがスロッシングすることにより構造物の振動を低減しようとする物である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術には以下に掲げる問題点があった。
構造物等に発生した広い振動数帯域の振動を低減させようとすると、マスダンパーの場合には、マス（質量）の動きを制御する装置は大掛かりで高価なものになった。
【０００５】
他方、液体ダンパーの場合、振動エネルギーの吸収が液体の振動のみに依存するため、振動低減効果を上げるには当該振動数帯域に同調する多数の液体ダンパーを大量に設置しなければならなかった。
【０００６】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型で低廉な、液体ダンパーの振動低減力増加方法及び強制渦流液体ダンパー強制渦流液体ダンパーを提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の要旨は、容器内に液体を入れ、該液体のスロッシングにより構造物に発生した振動を低減する液体ダンパーの振動低減力増加方法であって、容器内の自由液面を持つ液体を、容器内に設けられた回転翼と、該回転翼を回転させる駆動手段とにより強制的に回転させて渦流を発生させることを特徴とする、液体ダンパーの振動低減力増加方法に存する。
請求項２記載の発明の要旨は、容器内に自由液面を持つように入れた液体のスロッシングにより構造物に発生した振動を低減する液体ダンパーであって、前記液体を回転させる液体回転手段を備え、前記液体回転手段は、容器内に設けられた回転翼と、該回転翼を回転させる駆動手段とを有することを特徴とする強制渦流液体ダンパーに存する。
請求項３記載の発明の要旨は、振動を感知すると前記駆動手段を回転させる感知信号を出力する振動感知手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の強制渦流液体ダンパーに存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る強制渦流液体ダンパーＡは、円筒形の容器１であり、容器１内には、自由液面を持つように水２が入れられている。容器１には、液体回転手段が設けられている。液体回転手段は、容器１の底面近傍に設けられた回転翼３と、この回転翼３を回転させる駆動手段とを備えている。回転翼は、容器１の中心に回転軸が位置するように設けられている。駆動手段は、電動モーター（図示略）であり、その出力軸に回転翼３が取り付けられている。この回転翼３を回転させると容器内に渦流が発生する。斯かる強制渦流液体ダンパーＡを用いて構造物の制振をするには、回転翼３を回転させておくだけで良い。なお、図１は回転翼３を静止させている状態の図である。
【０００９】
次に、強制渦流液体ダンパーＡの作用を説明する。
容器１内の自由液面を持つ水２を回転させることにより、当該水２の振動だけでなく、当該水２の回転慣性力も合わせて構造物等に発生した振動の低減のために利用することができる。回転慣性力は、回転するものの質量と回転数、回転半径に依存する。容器１内の自由液面を持つ水２を回転させた場合、その作用はちょうどジンバルに支えられたジャイロに近い性質を持つ。ジンバルに支えられたジャイロのことをジャイロ・スタビライザといい、姿勢制御に用いられている。ジャイロ・スタビライザの振動低減効果は、単に振動するマスを用いた装置や容器１内の自由液面を持つ単に振動する水２によるダンパーよりも広い振動数帯域に対して振動低減効果を発揮する。
【００１０】
図面を用いて説明すると、容器１内の自由液面を持つ水２を強制的に回転させると渦流が発生し、容器１内の水２は図２に示す状態となる。
【００１１】
図２の状態で水平方向に加速度αが作用すると、図３に示すように水２の慣性力によって、加速度αと反対方向に力ｆが発生する。
【００１２】
図２の状態にロッキング振動が作用すると、図４に示すように水２のジャイロ・スタビライザとしての振る舞いを呈し、ロッキング振動による加速度をα’を低減しようとする力ｆ’が発生する。なお、図２乃至図４においては回転翼３を省略している。
【００１３】
振動数Ｆに対する振動の低減効果の程度の１例を図５に示す。図５に示すグラフから、容器１内の自由液面を持つ水２を単に振動させるより、回転させたほうがより大きな効果が得られること、さらに、回転数が大きくなるほどその効果が大きくなることが分かる。また、従来技術に係る単独のダンパーよりも広い振動数帯域に対して振動低減効果を発揮する。斯かる二つの効果を奏するのは、単に液体の振動だけでなく、回転慣性力も合わせて利用できるからである。
【００１４】
実施の形態に係る強制渦流液体ダンパーＡは上記の如く極めて簡便な構造なので、従来技術に比べ小型で低廉な強制渦流液体ダンパーＡを提供することができる。
【００１５】
また、図５に示すグラフから分かるようにロバスト性を有し、広範囲の振動数に同調可能なので、１種類の強制渦流液体ダンパーＡを設置すれば構造物の広い振動数に同調して制振することができる。グラフにおけるＲは回転翼３の回転数である。
【００１６】
さらに、従来の円筒形の液体ダンパーでは、スロッシングせずに液体が回転すると制振効果が極めて低くなると言う問題があったが、本実施の形態に係る強制渦流液体ダンパーＡでは、強制的に液体２を回転させているので、振動による慣性力が液体２の回転力になるということはなく、スロッシングに変換され、制振効果を得ることができる。
【００１７】
なお、振動感知器を設け、感知信号に基づき回転翼３を回転させることもできる。
また、上記実施の形態においては液体として「水」を用いたが、本発明はそれに限定されることなく、不凍液、粘性流体等を用いることもできる。
【００１８】
また、浮遊物を入れて砕波を防止することができる。
また、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、容器と液体と液体を回転させる液体回転手段とにより構成されるので、従来技術に比べて極めて小型で低廉な制振装置（強制渦流液体ダンパー）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る強制渦流液体ダンパーの斜視図である。
【図２】図１に示す強制渦流液体ダンパーの中で回転している水の状態を示す概念縦断面図である。
【図３】図２に示す強制渦流液体ダンパーに水平力が作用した状態の水の状態を示す概念縦断面図である。
【図４】図２に示す強制渦流液体ダンパーにロッキング振動が作用した状態の水の状態を示す概念縦断面図である。
【図５】図１に示す強制渦流液体ダンパーの、各振動数に対する振動低減力比を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ 強制渦流液体ダンパー
１ 容器
２ 水（液体）
３ 回転翼
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に高層建築物や高塔などの振動しやすい構造物等に発生した振動を低減する、液体ダンパーの振動低減力増加方法及び強制渦流液体ダンパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高層建築物や高塔などの振動しやすい構造物等に発生した振動を低減するために、種々の制振装置が開発提供されている。その代表的な物がマスダンパーや、液体ダンパーである。
【０００３】
マスダンパーは、構造物に振動可能に設けられたマス（質量）を強制的に振動させることにより、液体ダンパーは容器内の自由液面を持つ液体ダンパーがスロッシングすることにより構造物の振動を低減しようとする物である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術には以下に掲げる問題点があった。
構造物等に発生した広い振動数帯域の振動を低減させようとすると、マスダンパーの場合には、マス（質量）の動きを制御する装置は大掛かりで高価なものになった。
【０００５】
他方、液体ダンパーの場合、振動エネルギーの吸収が液体の振動のみに依存するため、振動低減効果を上げるには当該振動数帯域に同調する多数の液体ダンパーを大量に設置しなければならなかった。
【０００６】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型で低廉な、液体ダンパーの振動低減力増加方法及び強制渦流液体ダンパー強制渦流液体ダンパーを提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の要旨は、容器内に液体を入れ、該液体のスロッシングにより構造物に発生した振動を低減する液体ダンパーの振動低減力増加方法であって、容器内の自由液面を持つ液体を、容器内に設けられた回転翼と、該回転翼を回転させる駆動手段とにより強制的に回転させて渦流を発生させることを特徴とする、液体ダンパーの振動低減力増加方法に存する。
請求項２記載の発明の要旨は、容器内に自由液面を持つように入れた液体のスロッシングにより構造物に発生した振動を低減する液体ダンパーであって、前記液体を回転させる液体回転手段を備え、前記液体回転手段は、容器内に設けられた回転翼と、該回転翼を回転させる駆動手段とを有することを特徴とする強制渦流液体ダンパーに存する。
請求項３記載の発明の要旨は、振動を感知すると前記駆動手段を回転させる感知信号を出力する振動感知手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の強制渦流液体ダンパーに存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る強制渦流液体ダンパーＡは、円筒形の容器１であり、容器１内には、自由液面を持つように水２が入れられている。容器１には、液体回転手段が設けられている。液体回転手段は、容器１の底面近傍に設けられた回転翼３と、この回転翼３を回転させる駆動手段とを備えている。回転翼は、容器１の中心に回転軸が位置するように設けられている。駆動手段は、電動モーター（図示略）であり、その出力軸に回転翼３が取り付けられている。この回転翼３を回転させると容器内に渦流が発生する。斯かる強制渦流液体ダンパーＡを用いて構造物の制振をするには、回転翼３を回転させておくだけで良い。なお、図１は回転翼３を静止させている状態の図である。
【０００９】
次に、強制渦流液体ダンパーＡの作用を説明する。
容器１内の自由液面を持つ水２を回転させることにより、当該水２の振動だけでなく、当該水２の回転慣性力も合わせて構造物等に発生した振動の低減のために利用することができる。回転慣性力は、回転するものの質量と回転数、回転半径に依存する。容器１内の自由液面を持つ水２を回転させた場合、その作用はちょうどジンバルに支えられたジャイロに近い性質を持つ。ジンバルに支えられたジャイロのことをジャイロ・スタビライザといい、姿勢制御に用いられている。ジャイロ・スタビライザの振動低減効果は、単に振動するマスを用いた装置や容器１内の自由液面を持つ単に振動する水２によるダンパーよりも広い振動数帯域に対して振動低減効果を発揮する。
【００１０】
図面を用いて説明すると、容器１内の自由液面を持つ水２を強制的に回転させると渦流が発生し、容器１内の水２は図２に示す状態となる。
【００１１】
図２の状態で水平方向に加速度αが作用すると、図３に示すように水２の慣性力によって、加速度αと反対方向に力ｆが発生する。
【００１２】
図２の状態にロッキング振動が作用すると、図４に示すように水２のジャイロ・スタビライザとしての振る舞いを呈し、ロッキング振動による加速度をα’を低減しようとする力ｆ’が発生する。なお、図２乃至図４においては回転翼３を省略している。
【００１３】
振動数Ｆに対する振動の低減効果の程度の１例を図５に示す。図５に示すグラフから、容器１内の自由液面を持つ水２を単に振動させるより、回転させたほうがより大きな効果が得られること、さらに、回転数が大きくなるほどその効果が大きくなることが分かる。また、従来技術に係る単独のダンパーよりも広い振動数帯域に対して振動低減効果を発揮する。斯かる二つの効果を奏するのは、単に液体の振動だけでなく、回転慣性力も合わせて利用できるからである。
【００１４】
実施の形態に係る強制渦流液体ダンパーＡは上記の如く極めて簡便な構造なので、従来技術に比べ小型で低廉な強制渦流液体ダンパーＡを提供することができる。
【００１５】
また、図５に示すグラフから分かるようにロバスト性を有し、広範囲の振動数に同調可能なので、１種類の強制渦流液体ダンパーＡを設置すれば構造物の広い振動数に同調して制振することができる。グラフにおけるＲは回転翼３の回転数である。
【００１６】
さらに、従来の円筒形の液体ダンパーでは、スロッシングせずに液体が回転すると制振効果が極めて低くなると言う問題があったが、本実施の形態に係る強制渦流液体ダンパーＡでは、強制的に液体２を回転させているので、振動による慣性力が液体２の回転力になるということはなく、スロッシングに変換され、制振効果を得ることができる。
【００１７】
なお、振動感知器を設け、感知信号に基づき回転翼３を回転させることもできる。
また、上記実施の形態においては液体として「水」を用いたが、本発明はそれに限定されることなく、不凍液、粘性流体等を用いることもできる。
【００１８】
また、浮遊物を入れて砕波を防止することができる。
また、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、容器と液体と液体を回転させる液体回転手段とにより構成されるので、従来技術に比べて極めて小型で低廉な制振装置（強制渦流液体ダンパー）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る強制渦流液体ダンパーの斜視図である。
【図２】図１に示す強制渦流液体ダンパーの中で回転している水の状態を示す概念縦断面図である。
【図３】図２に示す強制渦流液体ダンパーに水平力が作用した状態の水の状態を示す概念縦断面図である。
【図４】図２に示す強制渦流液体ダンパーにロッキング振動が作用した状態の水の状態を示す概念縦断面図である。
【図５】図１に示す強制渦流液体ダンパーの、各振動数に対する振動低減力比を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ 強制渦流液体ダンパー
１ 容器
２ 水（液体）
３ 回転翼
Claims (3)
- 容器内に液体を入れ、該液体のスロッシングにより構造物に発生した振動を低減する液体ダンパーの振動低減力増加方法であって、容器内の自由液面を持つ液体を、容器内に設けられた回転翼と、該回転翼を回転させる駆動手段とにより強制的に回転させて渦流を発生させることを特徴とする、液体ダンパーの振動低減力増加方法。
- 容器内に自由液面を持つように入れた液体のスロッシングにより構造物に発生した振動を低減する液体ダンパーであって、前記液体を回転させる液体回転手段を備え、
前記液体回転手段は、容器内に設けられた回転翼と、該回転翼を回転させる駆動手段とを有する
ことを特徴とする強制渦流液体ダンパー。 - 振動を感知すると前記駆動手段を回転させる感知信号を出力する振動感知手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の強制渦流液体ダンパー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05570398A JP3542901B2 (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 液体ダンパーの振動低減力増加方法及び強制渦流液体ダンパー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05570398A JP3542901B2 (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 液体ダンパーの振動低減力増加方法及び強制渦流液体ダンパー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11236941A JPH11236941A (ja) | 1999-08-31 |
| JP3542901B2 true JP3542901B2 (ja) | 2004-07-14 |
Family
ID=13006259
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP05570398A Expired - Fee Related JP3542901B2 (ja) | 1998-02-23 | 1998-02-23 | 液体ダンパーの振動低減力増加方法及び強制渦流液体ダンパー |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3542901B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103758028A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-04-30 | 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司 | 一种低频质量调谐减振装置及其调节方法 |
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| CN105179184B (zh) * | 2015-09-14 | 2017-11-17 | 明阳智慧能源集团股份公司 | 一种风力发电机组柔性塔架的自动阻尼调节控制方法 |
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1998
- 1998-02-23 JP JP05570398A patent/JP3542901B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103758028A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-04-30 | 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司 | 一种低频质量调谐减振装置及其调节方法 |
| CN103758028B (zh) * | 2014-01-07 | 2015-08-19 | 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司 | 一种低频质量调谐减振装置及其调节方法 |
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| JPH11236941A (ja) | 1999-08-31 |
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