JPH05133432A - 除振装置及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動に弱い除振対象物をその外部の振動から
安全に保護し、特に、この除振対象物の内部の固有振動
数と略等しい振動が与えられた非常時に効果的な除振を
行う。 【構成】 振動部材であるトラックの荷台８６と、除振
対象物であるクライオスタット１０の真空容器２０との
間に、ばね機構及びダンパ機構を兼ね備えた制振部材７
０を介在させる。そして、上記クライオスタット２０及
び制振部材７０よりなる系の固有振動数をクライオスタ
ット１０の内部の固有振動数に合致させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クライオスタットをは
じめとする除振対象物をトラックの荷台等の振動から保
護するための除振装置及びその使用方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、超電導マグネットが核磁気共鳴分
析装置（ＭＲＳ装置）や医療診断用各磁気共鳴コンピュ
ータ断層撮影装置（ＭＲＩ装置）等に応用されるに伴
い、上記超電導マグネットを液体ヘリウムで冷却するた
めのクライオスタット等の開発が急速に進められてい
る。このクライオスタットでは、一般に、真空容器内に
液体ヘリウム槽が収容されるとともに、この液体ヘリウ
ム槽から上方に延設された首管の上端部が上記真空容器
に固定されている。このため、上記液体ヘリウム槽は上
記首管の上端部を支点にして宙吊りの状態となってお
り、振動に対しては非常に弱い構造となっている。

【０００３】このようなクライオスタットを始めとす
る、耐振動性の低い精密機器等を輸送する場合、この機
器等を輸送用トラック等の搬送手段にそのまま載せたの
では、この機器等に直接振動が伝わり、機器等を破損に
至らせるおそれがある。

【０００４】そこで従来は、上記クライオスタット等の
一部を施工して補強を行い、十分に強固にした状態で搬
送するといったことが行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような補強のた
めの施工を行う場合、機器の種類によっては、その施工
が困難であったり、上記施工、及び施工後の機器の立ち
上げに膨大な時間を要したりすることがある。例えば上
記クライオスタットの場合には、補強のための施工を行
う際に液体ヘリウム槽内を一旦大気温度まで昇温し、か
つ真空容器を大気圧まで昇圧しなければならないので、
逆に輸送後は、上記真空容器内を大気圧から再び真空排
気し、かつ液体ヘリウム槽内の超電導マグネットを常温
から液体ヘリウムにより極低温状態まで冷却しなければ
使用を開始することができず、その立ち上げに膨大な時
間を要することになる。このため、このようなクライオ
スタットへの振動伝達を効果的に抑制してその安全を確
保し、クライオスタット等の補強の必要性をなくすため
の除振手段の出現が強く要望されている。

【０００６】なお、現在までには、精密機器等を振動か
ら保護するための除振台なるものが開発されるに至って
いるが、このような除振台は一般に数μｍ程度の振幅を
もつ振動を取り除くためのものであり、荷台が数ｃｍ程
度も変位する輸送用トラックに上記クライオスタット等
を載せる場合に適用することは極めて困難である。

【０００７】また、上記クライオスタット等とトラック
の荷台等との間に図１５に示すような防振ゴム９０を有
するマウントを介在させることにより、多少の振動抑制
を図ることは可能であるが、以下に記す理由により、こ
のようなマウントを用いても十分な防振を行うことは難
しい。

【０００８】図１６は、上記防振ゴム９０における振動
数に対する振動倍率（すなわち、防振ゴムに入力される
振動の振幅に対する、防振ゴムから出力される振動の振
幅の比）の特性を示したものである。一般の防振ゴムは
全て、概ねこのような曲線を描く。この図から明らかな
ように、上記防振ゴム９０を用いただけでは、振動数が
√２ｆｏＨｚ以下の領域で振動が増幅され、特に振動数
が固有振動数ｆｏＨｚ近傍の領域では振動が非常に大き
な倍率で増幅されてしまうことになる。従って、トラッ
クの荷台から伝わる振動の低振動数成分が大きい場合、
これを除振するには、上記周波数√２ｆｏが上記低振動
数よりも小さいような防振ゴム、すなわち、剛性が低く
て柔らかなゴムを用いる必要があるが、このようなゴム
は耐荷重におとるため、現実の使用は不可能である。こ
のため、上記低振動数成分を効果的に除振することは事
実上困難となっている。

【０００９】さらに、外部から伝達される振動が何らか
の要因でクライオスタット等の固有振動数と合致した場
合、このクライオスタット等の共振を効果的に抑えるこ
とは困難である。特に、除振対象物が上記クライオスタ
ット等のように振動に対する内部減衰が小さいものであ
る場合には、小さな加振力でも内部に大きな振動が発生
することとなり、その破損は免れ得ない。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑み、クライ
オスタット等のような振動に弱い除振対象物をトラック
の荷台等の振動部材の振動から安全に保護し、特に、こ
の除振対象物の固有振動数と略等しい振動が与えられる
非常時に効果的な除振を行うことができる装置及びその
使用方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の部材に
対して第２の部材が振動可能な除振対象物を振動部材の
振動から保護するための除振装置であって、上記振動部
材と除振対象物の第１の部材との間に介在し、ばね機構
及びダンパ機構の双方を有する制振手段を備えるととも
に、上記除振対象物及び制振部材よりなる系の固有振動
数を、上記除振対象物における第１の部材と第２の部材
とからなる系の固有振動数と合致させたものである（請
求項１）。

【００１２】また本発明は、第１の部材に対して第２の
部材が振動可能な除振対象物を振動部材の振動から保護
するための除振装置であって、上記振動部材と接触する
除振装置本体と、この除振装置本体に対して変位可能に
取付けられ、上記除振対象物が載置される変位部材と、
この変位部材と上記除振対象物の第１の部材との間に介
在し、ばね機構及びダンパ機構の双方を有する制振手段
とを備えるとともに、上記除振対象物、上記制振手段、
及び上記変位部材よりなる系の固有振動数を、上記除振
対象物における第１の部材と第２の部材とからなる系の
固有振動数と合致させたものである（請求項２）。

【００１３】この装置を種々の構造をもつ除振対象物に
適用する場合には、上記除振対象物の構造に応じて変位
部材の重量を変えることにより、上記除振対象物、上記
制振手段、及び上記変位部材よりなる系の固有振動数
を、上記除振対象物における第１の部材と第２の部材と
からなる系の固有振動数と合致させることが有効である
（請求項３）。

【００１４】

【作用】まず、請求項１記載の装置によれば、バネ機構
だけでなく、ダンパ機構をも備えた制振手段を振動部材
と除振対象物との間に介在させているので、これにより
上記振動部材から除振対象物へ伝達される振動を減衰さ
せることができ、バネ機構のみの除振手段よりも効果的
な除振を行うことができる。

【００１５】しかも、上記除振対象物及び制振部材より
なる系の固有振動数が、上記除振対象物における第１の
部材と第２の部材とからなる系の固有振動数（以下、除
振対象物の内部の固有振動数と称する。）と合致してい
るので、除振対象物に加えられる振動の振動数が何らか
の要因でその固有振動数に合致するような非常時（共振
時）には、除振対象物及び制振部材よりなる系も共振す
るために、上記第１の部材と振動部材との相対変位量が
最大となり、これにより、制振手段におけるダンパ機能
が最大限に活かされ、共振時の振動振幅の減衰が効果的
に行われる。

【００１６】さらに、請求項２記載の装置によれば、制
振部材が直接振動部材に設置されるのではなく、この振
動部材に設置された除振装置本体に対して変位可能な変
位部材に設置されているので、上記制振部材による振動
減衰効果に加え、上記除振装置本体と変位部材の相対変
位による除振効果をも得ることができる。しかも、上記
除振対象物、上記制振手段、及び上記変位部材よりなる
系の固有振動数が、上記除振対象物の内部の固有振動数
と合致しているので、請求項１記載の装置と同様に、除
振対象物が共振する非常時には、除振対象物、上記制振
手段、及び上記変位部材よりなる系も共振することによ
り、制振手段におけるダンパ機能が最大限に活かされ
る。

【００１７】ここで、上記第１の部材、上記制振手段、
及び上記変位部材よりなる系の固有振動数は、変位部材
の重量で変化するので、請求項３記載の方法のように、
変位部材の重量を調整することにより上記固有振動数を
除振対象物の振動数に合致させることができる。

【００１８】

【実施例】本発明の第１実施例を図１〜図７に基づいて
説明する。

【００１９】図３は、本発明の除振対象物の一例として
クライオスタット１０を示したものである。このクライ
オスタット１０は、超電導マグネット１２及び液体ヘリ
ウム１３を収容するドーナツ状の液体ヘリウム槽１４、
ドーナツ状輻射熱シールド板１６、ドーナツ状液体窒素
槽１８、及び真空容器２０を備え、中央に試料挿入用の
中空部１１が形成されるとともに、液体ヘリウム槽１４
が輻射熱シールド板１６内に、輻射熱シールド板１６が
液体窒素槽１８の内周部に、液体窒素槽１８が真空容器
２０内にそれぞれ収容され、液体窒素槽１８の外周部に
形成された容器内に液体窒素１９が収容されている。

【００２０】上記液体ヘリウム槽１４及び液体窒素槽１
８の上部からは首管１４ａ，１８ａがそれぞれ上方に延
設され、これら首管１４ａ，１８ａと対応して真空容器
２０の上部にも管部２１，２２が延設されており、上記
首管１４ａ，１８ａが各管部２１，２２内に挿入された
状態で首管１４ａ，１８ａの上端部が管部２１，２２の
上端部に溶接で固定されることにより、液体ヘリウム槽
１４は真空容器２０内で首管１４ａの上端との接合部２
７を支点にして宙吊り状態で支持されている。また、輻
射熱シールド板１６及び液体窒素槽１８の上端部は上記
首管１４ａの中腹部に固定されている。首管１４ａは液
体ヘリウム槽１４内で蒸発したヘリウムガスを大気に放
出し、同様に首管１８ａは液体窒素槽１８内で蒸発した
窒素ガスを大気に放出するものであり、各首管１４ａ，
１８ａは比較的熱伝導率の低いステンレス鋼等で形成さ
れるとともに、その断面積は極力小さく設定され、かつ
上下長さは極力大きく設定されている。

【００２１】液体ヘリウム槽１４の底部における複数個
所にはナット３６が固定され、これに対応する輻射シー
ルド板１６の側壁下部にもナット３８が固定されてお
り、両ナット３６，３８に支持棒４１の両端が固定され
ることにより、この支持棒４１を介して液体ヘリウム槽
１４の底部と輻射シールド板１６の側壁下部とが連結さ
れている。同様にして、輻射熱シールド板１６の底部複
数個所が複数本の支持棒４３を介して液体窒素槽１６の
側壁下部に連結されており、液体窒素槽１８の底部複数
個所が複数本の支持棒４２を介して真空容器２０の側壁
下部に連結されている。

【００２２】上記各支持棒４１，４２，４３の材質とし
ては、熱伝導率が低く、かつある程度の強度を有するも
の、例えばＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）やＧ
ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）、ＡＬＦＲＰ
（アルミナ繊維強化プラスチック）等が選ばれている。

【００２３】さらに、液体ヘリウム槽１４の上面にも、
その複数個所にナット３６が固定され、これに対応する
輻射シールド板１６の側壁上部にナット３８が固定され
ており、両ナット３６，３８に前記と同様にして支持棒
５１の両端部が固定されることにより、この第１の上側
支持棒５１を介して上記液体ヘリウム槽１４の上面と輻
射シールド板１６とが連結されている。同様にして、輻
射シールド板１６の上面が支持棒５３を介して液体窒素
槽１８の側壁上部に連結されており、この液体窒素槽１
８の上面が複数本の支持棒５２を介して真空容器２０の
側壁上部に固定されている。

【００２４】すなわち、上記液体ヘリウム槽（第２の部
材）１４は、上記各支持棒４１〜４３，５１〜５３の伸
縮により、真空容器（第１の部材）２０に対して微小範
囲で揺動可能となっている。具体的に、この図３に示す
構造では、この液体ヘリウム槽１４と真空容器２０とか
らなる系の固有振動数（以下、クライオスタット１０の
内部の固有振動数と称する）は約１０Ｈｚとなってい
る。

【００２５】次に、本発明の一実施例における除振装置
を図１，２に基づいて説明する。

【００２６】図１において、８６は上記クライオスタッ
ト１０が載置されるトラック等の荷台（振動部材）であ
り、この荷台８６とクライオスタット１０との間に複数
の制振部材７０が介設されている。この制振部材７０
は、いわゆるビスカスマウントからなり、図２に示され
るように、ハウジング７４、弾性部材７５、及び振動伝
達部材７６で構成されている。

【００２７】ハウジング７４は、薄肉板で形成され、そ
の下部には、粘度の高い高粘性液７３を収容する容器部
７４ａを有している。この容器部７４ａの上側には、容
器部７４ａよりも小径の小径部７４ｂが形成され、この
外径部７４ｂの上端にフランジ部７４ｃが設けられてい
る。

【００２８】弾性部材７５は、ゴム等の弾性材で形成さ
れ、その下部に小径部７５ａを有するとともに、中央に
上下方向の貫通孔７５ｂを有している。そして、上記小
径部７５ａがハウジング７４の小径部７４ｂに嵌着され
た状態で、この弾性部材７５により上記容器部７４ａ内
の高粘性液７３が密封されている。

【００２９】振動伝達部材７６は、上下方向に延びるロ
ッド７６ａと、このロッド７６ａの上下端にそれぞれ設
けられた円板上の載置板７６ｂ及び排除板７６ｃとを有
している。そして、上記ロッド７６ａが上記弾性部材７
５の中央貫通孔７５ｂに挿通された状態で、上記載置板
７６ｂが弾性部材７５の上面に接触し、排除板７６ｃが
高粘性液７３内に浸漬されており、上記弾性部材７５の
弾性変形によりハウジング７４と振動伝達部材７６とが
相対変位すると、排除板７６ｃが粘度の高い高粘性液７
３を掻き回すことにより、ダンピング効果が得られるよ
うになっている。

【００３０】すなわち、この制振部材７０は、弾性復元
力をもつ弾性部材７５からなるバネ機構を備えるととも
に、高粘性液７３及び振動伝達部材７６とからなって上
記弾性部材７５及び振動伝達部材７６の振動振幅を減衰
させるダンパ機構を兼ね備えている。

【００３１】さらに、この装置の特徴として、上記のよ
うに荷台８６上に制振部材７０を介してクライオスタッ
ト１０が載置された時の制振部材７０及びクライオスタ
ット１０からなる振動系の固有振動数が、上記クライオ
スタット１０の内部の固有振動数と合致するように制振
部材７０のばね定数及び重量が設定されている。

【００３２】次に、この除振装置の作用を説明する。

【００３３】上記状態でトラックを走行させると、その
荷台８６から制振部材７０を介してクライオスタット１
０の真空容器２０に振動が伝達されるが、この制振部材
７０はバネ機構とダンパ機構の双方を兼ね備えているの
で、バネ機構のみの単なる防振ゴムを振動吸収材として
用いる場合に比べ、クライオスタット１０への振動伝達
をより効果的に抑制することができる。しかも、制振部
材７０及びクライオスタット１０からなる振動系の固有
振動数がクライオスタット１０の内部の固有振動数に合
致しているので、上記クライオスタット１０に伝達され
る振動の振動数がその内部の固有振動数に近づくクライ
オスタット１０の共振時には、制振部材７０及びクライ
オスタット１０からなる振動系も共振することになり、
これによって制振部材７０における弾性部材７５の変形
量が最大となって制振部材７０のダンパ機能が最大限に
活かされ、液体ヘリウム槽１４の共振による振動が効果
的に抑制されることとなる。

【００３４】この本実施例装置による作用・効果を、従
来技術との比較に基づき、図４〜図６を利用してさらに
詳しく説明する。

【００３５】まず、上記のような制振部材７０を用い
ず、クライオスタット１０の真空容器２０とトラックの
荷台８６との間に前記図１５に示すようなマウントを単
に介在させただけの場合、上記マウントは防振ゴム９０
によるバネ機構しかもたず、トラックの荷台８６の振動
は図１６に示す√２ｆｏ以下の振動数で増幅されてクラ
イオスタット１０へ伝達される。従って、液体ヘリウム
槽１４の振動を効果的に抑制することができない。

【００３６】これに対し、上記マウントに代え、バネ機
構及びダンパ機構を兼ね備えた上記制振部材７０をトラ
ックの荷台８６と真空容器２０との間に介在させた場合
には、上記制振部材７０のダンパ機能により、図１６に
おける√２ｆｏ以下の振動数での増幅が効果的に抑えら
れることにより、除振効果がより高められることとな
る。具体的に、上記制振部材７０における振動数に対す
る振動倍率の特性は図７に示されるようになり、前記図
１６の特性曲線と比較しても明らかなように、除振率は
大幅に高められる。しかしながら、このような系におい
ても、制振部材７０及びクライオスタット１０からなる
振動系の固有振動数が、上記クライオスタット１０の内
部の固有振動数と大きく異なっていると、上記真空容器
２０に伝達される振動の振動数がクライオスタット１０
の内部の固有振動数と合致して、クライオスタット１０
が共振状態した際、その液体ヘリウム槽１４の振動を安
全な程度まで抑制することは困難となる。

【００３７】図４（ａ）〜（ｃ）は、上記のように制振
部材７０及びクライオスタット１０からなる振動系の固
有振動数が上記クライオスタット１０の内部の固有振動
数と大きく異なっている場合において、荷台８６から伝
達される振動の振動数が制振部材７０及びクライオスタ
ット１０からなる振動系の固有振動数に合致した時の状
態をモデル化して示したものである。この時には、上記
制振部材７０及びクライオスタット１０からなる振動系
が共振するために荷台８６と真空容器２０の相対変位量
（すなわち制振部材７０の変形量）は最大となるが、真
空容器２０に対する液体ヘリウム槽１４の変位、すなわ
ちクライオスタット１０の内部振動は僅かである。

【００３８】また、荷台８６から伝達される振動の振動
数がクライオスタット１０の内部の固有振動数と合致し
た場合には、図５（ａ）〜（ｃ）に示すようになる。こ
の場合、クライオスタット１０が共振するため、その真
空容器２０に対する液体ヘリウム槽１４の相対変位量が
大きく、警戒すべき状態となるが、制振部材７０及びク
ライオスタット１０からなる振動系は共振状態にないの
で、制振部材７０の変形量が少なく、よってそのダンパ
機能による振動減衰効果を最大限に得ることができな
い。

【００３９】すなわち、ダンパ機能を備えた制振部材７
０をせっかく用いても、制振部材７０及びクライオスタ
ット１０からなる振動系の固有振動数が上記クライオス
タット１０の内部の固有振動数と大きく異なっている場
合には、クライオスタット１０が共振する最も警戒すべ
き状態で上記ダンパ機能を有効に活かすことができず、
共振を効果的に抑えることができないことになる。

【００４０】これに対し、上記制振部材７０及びクライ
オスタット１０からなる振動系の固有振動数が上記クラ
イオスタット１０の内部の固有振動数と合致している場
合には、荷台８６から伝達される振動の振動数がクライ
オスタット１０の内部の固有振動数と合致した時、図６
（ａ）〜（ｃ）に示すような状態になる。すなわち、ク
ライオスタット１０が共振すると同時に、上記制振部材
７０及びクライオスタット１０からなる振動系も共振し
て制振部材７０の変形量が最大となるので、最も警戒す
べきクライオスタット１０の共振時に制振部材７０のダ
ンパ機能を最大限に活かすことが可能となり、これによ
って、共振状態にある液体ヘリウム槽１４の振動を最も
効果的に抑制し、その安全性を保証することができるの
である。

【００４１】次に、第２実施例を図８に示す。ここで
は、本発明における制振手段として、図８に示すような
液体封入マウントからなる制振部材８０を用いている。

【００４２】この制振部材８０は、高粘性液７３を収容
する容器状のハウジング８１を備え、このハウジング８
１内には水平な仕切り板８２が設けられている。この仕
切り板８２の中央には小径のノズル８２ａが貫設され、
このノズル８２ａを通じてのみ、その上下の室間の高粘
性液７３の出入りが可能となっている。ハウジング８１
の上端には上下一対の取付リング８１ａ，８１ｂが径方
向内側に傾斜状態で突設されており、両取付リング８１
ａ，８１ｂ間に、キャップ状の弾性部材８３の外周部８
３ａが嵌着され、この弾性部材８３によって上記高粘性
液７３が密封されている。

【００４３】このような制振部材８０も、弾性復元力を
有する弾性部材８３からなるバネ機構と、上記弾性部材
８３の変位に伴う高粘性液７３の移動を制限するダンパ
機構とを兼ね備えており、本発明の除振装置に適用する
ことができる。このように、本発明における制振部材は
その具体的な構造を問わず、ばね機構とダンパ機構とを
兼ね備えた種々の部材を用いることができる。

【００４４】次に、第３実施例を図９〜１３に基づいて
説明する。

【００４５】ここに示す除振装置６０は、フレーム（除
振装置本体）６２を備えている。このフレーム６２は、
上下方向に延びる４本の柱６２ａと、これらの柱６２ａ
の上端部同士及び下端部同士を連結する上枠６２ｂ及び
下枠６２ｃとを有し、前後一対（図１０では上下一対）
の上枠６２ｂ同士の間には、図２に示すような左右一対
の梁６２ｄが設けられている。

【００４６】各梁６２ｄの前後部には、図９に示すよう
な自在継手６４を介して振り子棒６６の上端が結合され
ており、これら４本の振り子棒６６の下端には自在継手
６４を介して振り子台（変位部材）６８が水平状態で結
合されている。すなわち、これら振り子棒６６及び振り
子台６８からなる振り子部材は、振り子台６８が水平状
態を保ったまま揺動可能となっている。

【００４７】上記振り子台６８の周囲においてこの振り
子台６８に近接する位置には、第１の衝撃吸収材７１お
よび第２の衝撃吸収材７２からなる衝撃吸収手段が配設
されている。各衝撃吸収材７１，７２は、一般に振動吸
収材として用いられる材料、例えばシリコンゲルやシリ
コンゴム等の弾性材料で形成されており、上記フレーム
６０における下枠６２ｃの内側面に固定されている。

【００４８】図９に示すように、上記第１の衝撃吸収材
７１は、全体が柱状をなし、図１０に示すように、その
平面形状は略放物線状となっている。そして、この放物
線の頂点部分７１ａが上記振り子台６８の方を向く状態
で、この頂点部分７１ａの反対側となる面が取付面７１
ｂとして下枠６２ｃの内側面に接合されている。第２の
衝撃吸収材７２も、第１の衝撃吸収材７１と同等の形状
を有しているが、上記頂点部分から取付面までの寸法が
第１の衝撃吸収材７１よりも小さく設定されている。す
なわち、下枠６２ｃから振り子台６８へ向けての突出量
は、第１の衝撃吸収材７１の方が第２の衝撃吸収材７２
よりも大きくなっている。このような衝撃吸収材７１，
７２により、上記振り子台６８の揺動範囲が規制される
とともに、この振り子台６８とフレーム６２とが直接的
に衝突することが防がれている。

【００４９】そして、この除振装置６０の第１の特徴と
して、上記フレーム６２がトラックの荷台上に配置され
るとともに、上記振り子台６８上の１または複数の個所
に前記実施例における制振部材７０が配置され、この制
振部材７０の上にクライオスタット１０が載置されてい
る。すなわち、制振部材７０は直接トラックの荷台上に
配置されるのではなく、荷台側のフレーム６２に対して
変位可能に構成された振り子台６８上に配置されてい
る。さらに、この除振装置６０の第２の特徴として、上
記振り子台６８にクライオスタット１０が載置された時
の振り子台６８、制振部材７０、及びクライオスタット
１０からなる振動系の固有振動数が、上記クライオスタ
ット１０の内部の固有振動数と合致するように、振り子
台６８の重量が設定されている。

【００５０】次に、この除振装置６０の作用を説明す
る。

【００５１】上記のように、クライオスタット１０の真
空容器２０と振り子台６８との間に制振部材７０が介在
し、かつ振り子台６８、制振部材７０、及びクライオス
タット１０からなる振動系の固有振動数がクライオスタ
ット１０の内部の固有振動数に合致した状態でトラック
を走行させると、その荷台からフレーム６２に振動が伝
達され、振り子台６８が揺動し、この振り子台６８から
制振部材７０を介してクライオスタット１０の真空容器
２０に振動が伝達されるが、この制振部材７０は上述の
ようにバネ機構とダンパ機構の双方を兼ね備えているの
で、クライオスタット１０への振動伝達が効果的に抑制
される。しかも、振り子台６８、制振部材７０、及びク
ライオスタット１０からなる振動系の固有振動数がクラ
イオスタット１０の内部の固有振動数に合致しているの
で、前記実施例と同様に、上記クライオスタット１０に
伝達される振動の振動数がその固有振動数に近づく共振
時には、制振部材７０における弾性部材７５の変形量が
最大となって制振部材７０のダンパ機能が最大限に活か
され、液体ヘリウム槽１４の共振による振動が効果的に
抑制されることとなる。

【００５２】この本実施例装置による作用・効果を、図
１１，１２を利用してさらに詳しく説明する。

【００５３】図１１（ａ）〜（ｃ）は、上記振り子台６
８、制振部材７０、及びクライオスタット１０からなる
振動系の固有振動数が、上記クライオスタット１０の内
部の固有振動数と大きく異なっている場合において、振
り子台６８から伝達される振動の振動数が振り子台６
８、制振部材７０、及びクライオスタット１０からなる
振動系の固有振動数に合致した時の状態をモデル化して
示したものである。この時には、上記振り子台６８、制
振部材７０、及びクライオスタット１０からなる振動系
が共振するために振り子台６８と真空容器２０の相対変
位量（すなわち制振部材７０の変形量）は最大となる
が、真空容器２０に対する液体ヘリウム槽１４の変位、
すなわちクライオスタット１０の内部振動は僅かであ
る。

【００５４】また、荷台８６から伝達される振動の振動
数がクライオスタット１０の内部の固有振動数と合致し
た場合には、図１２（ａ）〜（ｃ）に示すようになる。
この場合、クライオスタット１０が共振するため、その
真空容器２０に対する液体ヘリウム槽１４の相対変位量
が大きく、警戒すべき状態となるが、振り子台６８、制
振部材７０、及びクライオスタット１０からなる振動系
は共振状態にないので、制振部材７０の変形量が少な
く、よってそのダンパ機能による振動減衰効果を最大限
に得ることができない。従って、ダンパ機能を備えた制
振部材７０を用いても、クライオスタット１０が共振す
る最も警戒すべき状態で上記ダンパ機能を有効に活かす
ことができず、共振を効果的に抑えることができない。

【００５５】これに対し、上記振り子台６８、制振部材
７０、及びクライオスタット１０からなる振動系の固有
振動数が上記クライオスタット１０の内部の固有振動数
と合致している場合には、荷台８６から伝達される振動
の振動数がクライオスタット１０の内部の固有振動数と
合致した時、クライオスタット１０が共振すると同時
に、上記振り子台６８、制振部材７０、及びクライオス
タット１０からなる振動系も共振して制振部材７０の変
形量が最大となるので、最も警戒すべきクライオスタッ
ト１０の共振時に制振部材７０のダンパ機能を最大限に
活かすことができ、これによって、共振状態にある液体
ヘリウム槽１４の振動を最も効果的に抑制し、その安全
性を保証することができる。

【００５６】しかも、図１１，１２と前記図４〜６とを
比較して明らかなように、制振部材７０は荷台８６に直
接設置されるのではなく、荷台８６側のフレーム６２に
対して変位する振り子台６８上に設置されているので、
この振り子台６８とフレーム６２との相対変位による除
振効果をも得ることが可能となる。

【００５７】なお、上記振り子台６８上に互いに異なる
種々の除振対象物を載せる場合には、この除振対象物の
重量及び固有振動数を予め求めておき、振り子台６８、
制振部材７０、及びクライオスタット１０からなる振動
系の固有振動数が除振対象物の固有振動数に合致するよ
うに、振り子台６８上にウエイトを載せる等してその重
量を適宜調節し、さらに必要があれば制振部材７０の剛
性を調節するようにすればよい。すなわち、振り子台６
８、制振部材７０、及びクライオスタット１０よりなる
振動系の固有振動数は、振り子台６８の重量及び制振部
材７０の剛性により変化するので、この振り子台６８の
重量及び制振部材７０の剛性を調節することにより、除
振対象物の構造にかかわらず上記両固有振動数を合致さ
せることができるのである。

【００５８】ここで、制振部材７０の剛性を変える場合
には、構造の異なる制振部材７０を新たに製造する必要
があるのに対し、振り子台６８の重量を調節する場合
は、この振り子台６８に対して適当なウエイトを積み降
ろしするだけでよいので、特に、固有振動数の微調整を
行う場合には、振り子台６８の重量を変えることがより
有効な手段となる。

【００５９】ただし、図１３に示すように振り子台６８
の重量を真空容器２０や液体ヘリウム槽１４よりも極端
に小さくした場合には、振り子台６８、制振部材７０、
及びクライオスタット１０よりなる振動系の固有振動数
はより大きくなり、また、振り子台６８が軽くなること
によって振り子台６８が振動し易くなるため、結果とし
て制振部材７０の変形量は小さくなり、ダンピング効果
も小さくなる。

【００６０】なお、本発明はこのような実施例に限定さ
れるものでなく、例として次のような態様をとることも
可能である。

【００６１】(1) 上記実施例では、本発明における振動
部材がトラックの荷台８６である例を示したが、本発明
はこれに限らず、振動部材から除振対象物への振動伝達
を抑制したい場合に広く適用できるものであり、例えば
鉄道等にも適用できるものである。

【００６２】(2) 本発明における変位部材は、除振装置
本体に対して変位可能に取付けられたものであればよ
く、例えば図１４に示すように、荷台（振動部材と除振
装置本体とを兼用）８６上に積層ゴム構造のマウント８
４を介して載置板（変位部材）８８を装着し、この載置
板８８の上に制振部材７０を介してクライオスタット１
０等の除振対象物を載置するようにしてもよい。この場
合、上記マウント８４にはなるべくバネ定数の小さなも
のを用い、載置板８８が荷台８６に対して容易に変位で
きるようにすることが極めて好ましい。上記マウント８
４による載置板８８の拘束力が大きくなると、この拘束
力が載置板８８、制振部材７０、及びクライオスタット
１０からなる系の振動特性へ与える影響が大きくなり、
その分、共振時の振動減衰効果が削減されるからであ
る。

【００６３】また、除振装置本体をトラックの荷台８６
と別体に構成してこれに連結固定し、かつ上記除振装置
本体に上記マウント８４を介して載置板８８を設置する
ようにしてもよい。

【００６４】(3) 本発明では、除振装置に載置される除
振対象物の種類を問わず、上記クライオスタットの他、
第１の部材に対して第２の部材が振動可能な、耐振動性
の低い種々の除振対象物に対して適用することが可能で
ある。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば次のよう
な効果を得ることができる。

【００６６】まず、請求項１記載の装置は、振動部材と
除振対象物の第１の部材との間に、ばね機構及びダンパ
機構を兼ね備えた制振手段を介在させるとともに、上記
除振対象物及び制振手段よりなる系の固有振動数を上記
除振対象物の内部の固有振動数に合致させたものである
ので、上記制振手段のダンパ機構によって、除振対象物
への振動伝達を効果的に抑制することができるととも
に、外部から与えられる振動の振動数が上記除振対象物
の内部の固有振動数と合致して除振対象物が共振する状
態で、上記振動部材に対する第１の部材の相対変位量を
最大にして上記制振手段のダンパ機能を最大限に発揮さ
せることができ、これにより共振時の安全性を飛躍的に
高めることができる効果がある。

【００６７】さらに、請求項２記載の装置は、除振装置
本体に対して変位可能な変位部材を備え、この変位部材
と上記除振対象物の第１の部材との間に上記と同様の制
振手段を介在させるとともに、上記除振対象物、上記制
振手段、及び上記変位部材よりなる系の固有振動数を上
記除振対象物の内部の固有振動数に合致させたものであ
るので、上記請求項１記載の装置と同様に、除振対象物
への振動伝達を効果的に抑制し、特に共振時の安全性を
飛躍的に高めることができるとともに、除振装置本体と
変位部材との相対変位による除振効果も得ることができ
る。しかも、請求項３記載の方法のように、上記変位部
材の重量を調節するだけの簡単な作業で、除振対象物の
構造にかかわらず、その固有振動数と上記除振対象物、
上記制振手段、及び上記変位部材よりなる系の固有振動
数とを合致させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における除振装置の正面図
である。

【図２】上記除振装置に用いられる制振部材の断面図で
ある。

【図３】上記除振装置に載置されるクライオスタットの
断面正面図である。

【図４】（ａ)(ｂ)(ｃ）は制振部材及びクライオスタッ
トよりなる振動系の固有振動数がクライオスタットの固
有振動数と異なる場合において荷台から伝達される振動
の振動数が上記振動系の固有振動数に合致した時の振動
状態を示すモデル図である。

【図５】（ａ)(ｂ)(ｃ）は上記場合において荷台から伝
達される振動の振動数が上記クライオスタットの固有振
動数に合致した時の振動状態を示すモデル図である。

【図６】（ａ)(ｂ)(ｃ）は上記制振部材及びクライオス
タットよりなる固有振動数がクライオスタットの固有振
動数と合致している場合において荷台から伝達される振
動の振動数が上記両固有振動数に合致した時の振動状態
を示すモデル図である。

【図７】上記制振部材における振動数に対する振動倍率
の特性を示すグラフである。

【図８】第２実施例における制振部材の断面図である。

【図９】本発明の第３実施例における除振装置の正面図
である。

【図１０】上記除振装置の平面図である。

【図１１】（ａ)(ｂ)(ｃ）は上記除振装置における振り
子台、制振部材、及びクライオスタットよりなる振動系
の固有振動数がクライオスタットの固有振動数と異なる
場合において荷台から伝達される振動の振動数が上記振
動系の固有振動数に合致した時の振動状態を示すモデル
図である。

【図１２】（ａ)(ｂ)(ｃ）は上記場合において荷台から
伝達される振動の振動数がクライオスタットの固有振動
数に合致した時の振動状態を示すモデル図である。

【図１３】（ａ)(ｂ)(ｃ）は上記振り子台の重量が液体
ヘリウム槽や真空容器の重量よりも極端に小さい状態を
示すモデル図である。

【図１４】上記除振装置の他の例を示す正面図である。

【図１５】防振ゴムを備えたマウントの一例を示す断面
正面図である。

【図１６】上記マウントにおける振動数に対する振動倍
率の特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０ クライオスタット（除振対象物） １４ 液体ヘリウム槽（第２の部材） ２０ 真空容器（第１の部材） ６０ 除振装置 ６８ 振り子台（変位部材を構成） ７０，８０ 制振部材 ８６ トラックの荷台（振動部材） ８８ 載置板（変位部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｆ 15/08 Ｘ 9138−3Ｊ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の部材に対して第２の部材が振動可
   能な除振対象物を振動部材の振動から保護するための除
   振装置であって、上記振動部材と除振対象物の第１の部
   材との間に介在し、ばね機構及びダンパ機構の双方を有
   する制振手段を備えるとともに、上記除振対象物及び制
   振部材よりなる系の固有振動数を、上記除振対象物にお
   ける第１の部材と第２の部材とからなる系の固有振動数
   と合致させたことを特徴とする除振装置。
2. 【請求項２】 第１の部材に対して第２の部材が振動可
   能な除振対象物を振動部材の振動から保護するための除
   振装置であって、上記振動部材と接触する除振装置本体
   と、この除振装置本体に対して変位可能に取付けられ、
   上記除振対象物が載置される変位部材と、この変位部材
   と上記除振対象物の第１の部材との間に介在し、ばね機
   構及びダンパ機構の双方を有する制振手段とを備えると
   ともに、上記除振対象物、上記制振手段、及び上記変位
   部材よりなる系の固有振動数を、上記除振対象物におけ
   る第１の部材と第２の部材とからなる系の固有振動数と
   合致させたことを特徴とする除振装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の除振装置において、上記
   除振対象物の構造に応じて変位部材の重量を変えること
   により、上記除振対象物、上記制振手段、及び上記変位
   部材よりなる系の固有振動数を、上記除振対象物におけ
   る第１の部材と第２の部材とからなる系の固有振動数と
   合致させることを特徴とする除振装置の使用方法。