JPH0353502B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、建物、設備、配管等の構造物に作
用する地震動におけるような急激な振動を吸収す
る構造物用防振装置（振動減衰装置、ダンパーと
もいう。）に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の防振装置としては、例えば、
ばね式防振装置、油圧式防振装置、などがある
が、は比較的構造が簡単で、容易に構造物全体
の固有振動数を上げて外乱による共振振動を避け
ることができるなどの長所を有する反面、大容量
のものはばねの製作上の面から制約を受ける欠点
がある。また、は共振振動を良好に減衰するこ
とができ、緩慢な変位、例えば建物においては風
圧等、配管においては温度変化による伸縮等に対
してはほとんど拘束することなく自由に追従する
ことができるうえ、大容量のものが比較的自由に
製作することができるなどの長所を有する反面、
微小な振幅の振動あるいは高い振動数の振動に対
しては応答が悪く効果が期待できないうえ、シー
ル材は絶えず内部応力あるいは摩擦力を受け、シ
ール材の破損が起りやすいなどの欠点がある。

［本発明の技術的課題］ 本発明は上記実情に鑑み、ばね式防振装置の長
所を活かしつつ、粘性流体の粘性せん断抵抗によ
る振動減衰機能に着目して油圧式防振装置の欠点
を解消した新規な防振装置を提供することをその
目的（技術的課題）とする。

［本発明の構成及び作用］ 本発明の防振装置は、上述した技術的課題を達
成するため、次の構成（技術的手段）を採る。す
なわち、筒状体の一端には円孔を備えた蓋体
が、その他端には挿通孔を備えた蓋体がそれぞれ
固定され、前記筒状体内には、一端に複数個の
貫通孔を有するピストンを固定したロツドがその
他端を前記蓋体の挿通孔において密封性の軸受を
介して支持されて、前記筒状体の外部に突出して
配され、前記ピストンと前記挿通孔を備えた蓋
体との間には前記ロツドを覆つて、一端が該ピス
トンまたはロツドに固定され、他端が蓋体側に固
定されたベローズが配され、前記ピストンには
前記筒状体の内周面と微小な環状隙間をもつて筒
状抵抗体が固定され、前記円孔を備えた蓋体に
は該円孔を囲んで前記筒状体内に突出する保護円
筒体が固定され、前記保護円筒体内には開口部
を備えたベローズが該開口部を前記円孔に開口
し、底部を前記ピストン側に向けて該円孔の一方
の開口部を閉塞して配され、前記筒状体内には
粘性体が充填され、前記ロツドの外周には、一
端が該ロツドに固定され、他端が前記筒状体に反
力をとる部材に固定されたコイルばねが配されて
なる、ことを特徴とする防振装置。

しかして、上述した構成からなる防振装置にお
いて、構造物の荷重（死荷重、動荷重を含む）は
該防振装置に組み込まれたコイルばねによつて支
持される。すなわち、配管においては配管自体の
荷重及び該配管を流れる流体の荷重を支える。ま
た、構築物にあつては、すじかい、斜材等に介装
され構築物の荷重を支持する。

また、地震動におけるように常時の荷重以外の
急激な振動荷重が作用し、筒状体とロツドとの間
に相対変位が生じた場合、この変位は筒状体の内
周面とピストンに固定された円筒抵抗体の外周面
との微小な環状隙間における二面間の相対運動と
なつてあらわれる。しかるに、微小な環状隙間に
は粘性体が介在しているので、ここに粘性せん断
抵抗力が働くことになる。すなわち、粘性せん断
抵抗力は一般に、粘性体の粘性係数、粘性体を介
して相対運動を行う二面の面積およびその相対速
度にそれぞれ比例し、二面間の隙間距離に反比例
するものであるので、これに連動する構造物の運
動を止める方向に抵抗力が作用するものである。

上記構成における隙間距離は微小隙間に形成さ
れ、かつ筒状体内周面と円筒抵抗体外周面との相
対面積は大きく形成されているので、二面間に働
く抵抗力は極めて大きく、急激な運動は直ちに拘
束される。

また、筒状体とロツドとの相対変位が微小変位
あるいは緩慢な変位である場合、二面間に働く抵
抗力も極めて小さいか、あるいは無視し得る程度
であるため、当該変位に対しては何ら抵抗するこ
となくこれを許容する。

ここで、筒状体内に充填される粘性体は、通常
の粘性体、例えばシリコン油などのほか、特に減
衰特性の向上を図るため高粘土の粘性体、例えば
ポリイソブチレン、ポリプロピレン、ポリブテ
ン、ジメチルポリシロキサンなどの高分子粘性体
あるいはアスフアルトなどが使用される。

特に、粘性体に高粘土の高分子粘性体を用いる
ときは、上記特性は一層顕著になる。すなわち、
この粘性体は非ニユートン流体特性、すなわち擬
塑性流体特性（流体の速度が大きくなるほど高粘
土から低粘土に変化して流動し易く、抵抗力の増
加の度合が小さくなる特性。抵抗力は速度のほぼ
0.5〜0.6乗に比例する。）を示し、その抵抗力の
発生は同一速度であれば変位振幅、振動数によら
ず一定であり、一定速度が与えられると該抵抗力
は矩形波的な立上りを示すので、振動に対して極
めて敏感であり、即答性に優れる特長を有する。
この結果、運動エネルギーは速やかに吸収され、
かつ本装置の各構成部材に対して振動によつて生
ずる有害な応力等が生じることはない。

本装置においては、筒状体とロツドとの間に相
対変位が生じた際、筒状体内にピストンによつて
２室に区画された各室の容積は変化するが、この
容積変化は筒状体の一方の端部に固定された蓋体
の円孔に開口して配されたベローズの伸縮によつ
て許容されるため、筒状体内に充填された粘性体
に内圧が発生することはない。また粘性体の温度
変化による体積変化も同様にベローズの伸縮によ
つて許容される。

更に、本装置においては、前述した従来技術の
油圧式防振装置におけるＯリング等のシール材を
使用することなく、筒状体内に充填された粘性体
を密封しているので、上記粘性体に内圧の発生が
ないことと相まつて粘性体の漏れはなく、粘性体
の漏れに起因する性能の低下は起らず、また粘性
体の劣化は全く起らない。

そして、本防振装置は構造物に組み込まれた
り、別途適宜方法によつて取り付けられるが、通
常はピストン・シリンダーの取付け方法、すなわ
ちクレビス型あるいはトラニオン型取付け方法が
採用される。

［本発明の効果］ 本発明の防振装置は叙上の構成と機能を有する
もので、従来のものに比べて、以下の種々優れた
効果を有する。

本装置によれば、本装置に組み込まれたコイ
ルばねにより配管等の構造物を支持することが
でき他の支持装置が不要であるとともに、該コ
イルばねの緩衝作用と粘性せん断抵抗による緩
衝作用とが相まつて効果的な緩衝作用を果すこ
とができる。

特に、地震動におけるような急激な振動変位
が作用するときには、筒状体内側面と円筒抵抗
体外側面との微小な環状間隙に介在する粘性体
に粘性せん断抵抗力を生起させ、この粘性体の
有する良好な速度一抵抗力特性により、該振動
変位は円滑に吸収され、かつ速やかに該振動は
阻止される。また、振動変位が緩慢な変位であ
るときには、該変位を許容し、装置自体並びに
構造物に有害な応力を発生させることがない。

筒状体内に充填された粘性体の温度変化によ
る体積変化、および筒状体とロツドとの相対変
位によつて生ずる筒状体内の容積変化は、筒状
体の蓋体の円孔に開口して配されたベローズの
伸縮によつて許容されるので、粘性体には内圧
が発生せず、このため、本装置の各構成部材の
過大な応力による破損が生じない。

上記の効果と相まつて、粘性体は完全に密
封されているので、筒状体からの漏れはなく、
該漏れに起因する性能の低下は起こらないばか
りでなく、粘性体の劣化は全く生じない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図及び第２図は本防振装置の一実施例（第
１実施例という）の内部構造を示す。

図において、１は筒状体であつて、１Ａ，１Ｂ
は該筒状体１の両端部のフランジである。２は該
筒状体１の一方の端部のフランジ１Ａに固定され
た蓋体であり、該蓋体２にはその中央部に円孔２
Ａが形成されている。

３は該筒状体１の他方の端部のフランジ１Ｂに
固定された蓋体であり、該蓋体３はその中央部に
挿通孔３Ａが形成されている。

４は該筒状体１内に配されたロツドであり、該
ロツド４の一端は前記蓋体３の挿通孔３Ａにおい
て密封性の軸受５を介して支持され、外部に突出
している。

６は筒状体１内において、該ロツド４の端部に
ナツト７をもつて固定された円板上のピストンで
あり、該ピストン６にはその板面を貫通する複数
個の孔６Ａが円周方向等間隔に穿設されている。
該孔６Ａはその径を充分に大きくかつ多数設けら
れているのでピストン６が移動するとき、後述の
粘性体の抵抗を生じさせない。そして、該ピスト
ン６により筒状体１内は室Ａ・Ｂの２室に区画さ
れている。

８は筒状体１内の室Ａ内にあつて、ピストン６
と蓋体３との間に配されたベローズである。該ベ
ローズ８はロツド４の外周面を覆つて、その一端
がロツド４の中間位置に固定され、他端が蓋体３
のボス部（又は内面）に固定されている。

９はベローズ８の外周に配されたコイルばねで
あつて、ベローズ８と同様に筒状体１内の室Ａ内
にあつてピストン６と蓋体３との間に配される。
該コイルばね９はその一端がロツド４の中間位置
に穿設した鍔体１０に固定され、他端が蓋体３の
ボス部（又は内面）に固定されている。

１１は筒状体１内に配され、ピストン６の外周
面に固定された筒状抵抗体であり、該筒状抵抗体
１１の外周面と筒状体１の内周面とは微小な環状
間隙Ｓをもつて配されている。

１２は筒状抵抗体１１の両端部外周面に固定さ
れた所定の厚みを有するスペーサーであり、該ス
ペーサー１２は前記微小な環状間隙Ｓを確保して
いる。

１３は両端が開口した保護円筒体であり、該保
護円筒体１３は前記蓋体２の円孔２Ａを囲んで該
蓋体２に固定されるとともに筒状体１内の室Ａに
突出して配されている。

１４は該保護円筒体１３内に配されたベローズ
であり、該ベローズ１４は一端に開口部１４Ａを
備え、他端に底部１４Ｂを備えている。該ベロー
ズの開口部１４Ａは蓋体２の円孔２Ａに開口し、
該開口部１４Ａの周縁において蓋体２に固定され
て該円孔２Ａの一方の開口部を閉塞している。

１５は筒状体１内に充填された粘性体である。

本実施例ではコイルばね９が筒状体１内に配さ
れ、かつ粘性体１５に常時浸漬されているので、
錆が発生することなく、かつ、装置全体をコンパ
クトなものとすることができる。

上述した構成からなる本（第１）実施例の防振
装置は次のように作用する。

筒状体１とロツド４との間に相対変位が生じた
場合、この変位は筒状体１の内周面とピストン６
に固定された筒状抵抗体１１の外周面との微小な
環状隙間Ｓにおける二面間の相対運動となつて現
われる。そして、この微小な環状隙間Ｓには粘性
体１５が介在しているので、ここに粘性せん断抵
抗力が働くことになる。

ここで、当該変位が地震動におけるような急激
な変位である場合は、二面間の相対運動も急激に
起るので、粘性体１５に生起される抵抗力は極め
て大きく、急激な変位に対しては、これに抵抗し
て当該変位を直ちに阻止する。このとき、筒状体
１内のピストン６によつて区画された室Ａ・Ｂに
は容積変化が起るが、この容積変化は蓋体２の円
孔２Ａに開口して設けられたベローズ１４の伸縮
によつて逃がされるため、筒状体１内に充填され
た粘性体１５には内圧が生じない。

また、当該変位が緩慢な変位（風圧、温度変化
などによつて生ずる変位）である場合は、二面間
の相対運動も緩やかに起るので、粘性体１５に生
起される抵抗力も極めて小さいか、あるいは無視
し得る程度であるため、緩慢な変位に対しては何
ら抵抗することなくこれを許容する。なお、粘性
体１５の温度変化により生じる体積変化も上記同
様ベローズ１４の伸縮によつて逃がされる。

第３図は本防振装置の他の実施例（第２実施例
という）の内部構造を示す。

第１実施例と相違する特徴点はコイルばねを筒
状体の外部に配した点になる。本実施例におい
て、第１実施例と同等の機能をもつ部材には同一
の符号が付してある。

図において、２０は延長筒であつて、筒状体１
の蓋３側に延長して設けられる。すなわち、該延
長筒２０の一方の端部のフランジ２０Ａを筒状体
１の蓋３に衝接し、筒状体１のフランジ１Ｂ、蓋
３及び該延長筒２０のフランジ２０Ａのそれぞれ
のボルト挿通孔を介してボルト・ナツト（図示せ
ず）をもつて固定される。

２１は外蓋であつて、延長筒２０の他方の端部
に固定される。該外蓋２１の中央の孔２１Ａには
ロツド４が軸受２２を介して摺動自在に挿通され
る。

２３はコイルばねであつて、ロツド４を遊嵌状
に抱持して延長筒２０内に配される。該コイルば
ね２３はその一端をロツド４に固定された鍔２４
に圧接し、その他端を調整ねじ２５の先端部に支
持されたバツクアツプリング２６に圧接してい
る。

調整ねじ２５は外蓋２１に円周方向に複数箇所
にわたつて穿設されたねじ孔２１Ｂに貫通状に螺
入されてなる。

本実施例においては、コイルばね２３が筒状体
１の外部にあるので該ばね２３の弾力の調整が可
能であり、外部温度に適応した温度補正ができ、
常時最適な緩衝作用を奏することができる。ま
た、コイルばね２３は筒状体１の大きさに制約さ
れないので大きさを自由に選択することができ、
設計上有利となる。

第４図ないし第８図は第１実施例の本防振装置
の取付け態様を例示するもので、構造物として配
管を例にとり、配管に本防振装置を取り付けた例
を示す。

第４図および第５図は、本防振装置Ｈを配管に
クレビス型取付け方法により取り付けたものであ
る。

図において、３１は一端を筒状体１より突出し
て配されたロツド４の先端に固定された中空棒体
からなる支持部材であり、該支持部材３１の先端
には偏平部３２が形成されているとともにそこに
取付孔３２Ａが設けられている。

３３は筒状体１の端部に固定された蓋体２の円
孔２Ａに嵌合され、かつ固定された中空棒体から
なる支持部材であり、該支持部材３３の先端には
偏平部３４が形成されているとともにそこに取付
孔３４Ａが設けられている。３３１は該支持部材
３３に設けられた孔で、該孔３３１はベローズ１
４の内部と連通しており、該ベローズ１４の伸縮
にともなう空気の流出入路となる。

３５，３５は配管Ｐの外周面に所定の間隔をも
つて固定された取付台である。

３６，３６は該取付台３５，３５にそれぞれ固
定された相対向する係合腕３７を備えた連結金具
である。

該連結金具３６，３６の係合腕３７間に前記一
方の支持部材３１の先端偏平部３２が挿入される
とともに該偏平部３２の取付孔３２Ａにピン３８
が挿入され、該ピン３８が係合腕３７に固定され
ることによつて、該支持部材３１は取付台３５に
対しピン３８まわりに回転可能に連結されてい
る。

３９，３９は配管Ｐに隣接した架構Ｃに固定さ
れたブラケツトであり、該ブラケツト３９には相
対向する係合腕４０を備えた連結金具４１，４１
がピン４２によつて該ピン４２まわりに回転可能
に連結されている。そして、該連結金具４１の係
合腕４０間に前記他方の支持部材３３の偏平部３
４が挿入されるとともに該偏平部３４の取付孔３
４Ａにピン４３が挿入され、該ピン４３が係合腕
４０に固定されることによつて、該支持部材３３
は該ピン４３まわりに回転可能に連結されてい
る。

第６図ないし第８図は、本防振装置Ｈを配管に
トラニオン型取付け方法により取り付けたもので
ある。

図において、５１，５１は筒状体１の外周面に
相対向して設けられた固定台であり、該固定台５
１にはピン５２，５２がそれぞれ立設されてい
る。

５３は該ピン５２，５２に係合する相対向する
支持腕５４を備えた連結部材である。５５，５５
は配管Ｐの外周面に設けられた取付台であり、該
取付台５５に前記連結部材５３が固定される。

５６は筒状体１より突出して配されたロツド４
の先端に固定された中空棒体からなる支持部材で
あり、該支持部材５６の先端には偏平部５７が形
成されているとともにそこに取付孔５７Ａが設け
られている。

５８，５８は配管Ｐに隣接した架台Ｄに固定さ
れたブラケツトであり、該ブラケツト５８には相
対向する係合腕５９を備えた連結金具６０，６０
がピン６１，６１によつて該ピン６１まわりに回
転可能に結合されている。

該連結金具６０の係合腕５９間に前記支持部材
５６の偏平部５７が挿入されるとともに該偏平部
５７の取付孔５７Ａにピン６２，６２が嵌挿さ
れ、該ピン６２が係合腕５９に固定されることに
よつて、該支持部材５６はピン６２まわりに回転
可能に連結されている。

上述の第４図ないし第８図に示す取付け方法に
おいては、配管Ｐに生ずる温度変化等による緩慢
な変位（配管の伸縮）に対しては、筒状体１が該
筒状体１に固定された支持部材において、それぞ
れピン軸まわりに回転可能に連結されているの
で、当該変位はこのピン軸まわりの回転によつて
許容される。

第９図は本防振装置を建築物の架構に取り付け
た例を示す。

すなわち、本防振装置Ｈは、柱Ｉ、梁Ｊからな
る建築物（通常は高層建築物）の斜材Ｋの間に介
装される。しかして、建築物に地震による急激な
水平振動が加わつたとき、斜材Ｋにはその軸線に
沿つた引張、圧縮応力が生じ、それに伴つて斜材
Ｋに伸縮変位が生起する。本防振装置Ｈはこの伸
縮変位を装置内の粘性体に伝えてその抵抗力によ
り斜材の振動ひいては建築物の急激な振動を吸収
する。

本発明の構造物用防振装置は構造物の種類並び
にその構造に応じて適宜の取付け態様により取り
付けられるものであり、斜上の取付け態様に限定
されるものでない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の防振装置の実施例を示すもの
で、第１図はその一実施例（第１実施例）の防振
装置の縦断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線横断
面図、第３図は他の実施例（第２実施例）の縦断
面図、第４図は本防振装置の取付け態様を示す縦
断面図、第５図は本防振装置を構造物に取付けた
態様を示す側面図、第６図は本防振装置の他の取
付け態様を示す縦断面図、第７図は防振装置を構
造物に取り付けた他の態様を示す側面図、第８図
は第７図の部分拡大横断面図、第９図は防振装置
を他の構造物に取り付けた態様を示す側面図であ
る。 １…筒状体、２，３…蓋体、２Ａ…円孔、３Ａ
…挿通孔、４…ロツド、５…軸受、６…ピスト
ン、８…ベローズ、９…（内部）コイルばね、１
１…円筒抵抗体、１３…保護円筒体、１４…ベロ
ーズ、１５…粘性体、２３…（外部）コイルば
ね、Ｓ…環状隙間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 筒状体１の一端には円孔２Ａを備えた蓋体２
   が、その他端には挿通孔３Ａを備えた蓋体３がそ
   れぞれ固定され、 前記筒状体１内には、一端に複数個の貫通孔６
   Ａを有するピストン６を固定したロツド４がその
   他端を前記蓋体３の挿通孔３Ａにおいて密封性の
   軸受５を介して支持されて、前記筒状体１の外部
   に突出して配され、 前記ピストン６と前記挿通孔３Ａを備えた蓋体
   ３との間には前記ロツド４を覆つて、一端が該ピ
   ストン６またはロツド４に固定され、他端が蓋体
   ３側に固定されたベローズ８が配され、 前記ピストン６には前記筒状体１の内周面と微
   小な環状隙間Ｓをもつて筒状抵抗体１１が固定さ
   れ、 前記円孔２Ａを備えた蓋体２には該円孔２Ａを
   囲んで前記筒状体１内に突出する保護円筒体１３
   が固定され、 前記保護円筒体１３内には開口部１４Ａを備え
   たベローズ１４が該開口部１４Ａを前記円孔２Ａ
   に開口し、底部１４Ｂを前記ピストン側６に向け
   て該円孔２Ａの一方の開口部を閉塞して配され、 前記筒状体１内には粘性体１５が充填され、 前記ロツド４の外周には、一端が該ロツド４に
   固定され、他端が前記筒状体１に反力を取る部材
   に固定されたコイルばねが配されてなる、 ことを特徴とする防振装置。 ２ コイルばね９は筒状体１の内部においてベロ
   ーズ８の外周に配されてなる特許請求の範囲第１
   項に記載の防振装置。 ３ コイルばね２３は筒状体１の外部に配されて
   なる特許請求の範囲第１項に記載の防振装置。