JPH08291890A - 配管の振動抑制装置 - Google Patents

配管の振動抑制装置

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JPH08291890A
JPH08291890A JP11792795A JP11792795A JPH08291890A JP H08291890 A JPH08291890 A JP H08291890A JP 11792795 A JP11792795 A JP 11792795A JP 11792795 A JP11792795 A JP 11792795A JP H08291890 A JPH08291890 A JP H08291890A
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JP
Japan
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vibration
pipe
actuators
actuator
pair
Prior art date
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Pending
Application number
JP11792795A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahito Tano
雅人 田納
Shiketsu Kaku
士傑 郭
Yoichi Kanemitsu
陽一 金光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Publication of JPH08291890A publication Critical patent/JPH08291890A/ja
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/04Devices damping pulsations or vibrations in fluids

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pipe Accessories (AREA)
  • Pipeline Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配管の曲げ振動を、その加振源の近傍で能動
的に抑制することができる配管の振動抑制装置を提供す
る。 【構成】 加振源の近傍に位置する配管6の外側に取り
付けられる、配管6の振動抑制装置であって、一対のア
クチュエータ11,12と、一対のアクチュエータを両
端で支持するとともに、配管6に固定する支持部13,
14とからなり、一対のアクチュエータ11,12は、
互いに逆相となる方向で伸縮することにより、モーメン
ト力を発生し、支持部13,14を介して配管6に伝達
し、配管6の振動を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は配管の振動抑制装置に係
り、特に高層ビル等には、空調・衛生用等に多数の配管
が設けられているが、これらの配管の振動を抑制するの
に好適な配管の振動抑制装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば高層ビル等においては、空調用の
冷却水管は、地下に設置された冷凍機の近傍に配置され
たポンプから横引されて、パイプシャフト内に入ってか
ら曲がり管を通じて竪管になり、最上階まで延伸して最
上階で再び横引されて冷却塔に接続されている場合があ
る。このような配管においては、地下に設置されたポン
プからの圧力脈動により、曲がり管において竪管が加振
されていわゆる曲げ振動が起こる。
【0003】係る竪管の曲げ振動は、高層ビル内の多数
の事務室等の静粛であるべき空間に、騒音等として伝搬
する問題をもたらすこととなる。このため、係る竪管の
曲げ振動を吸収するため、従来は竪管の支持部に防振ゴ
ムを挿入するなどの受動的な対策が取られていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような防振ゴム等の挿入などでは、竪管の振動の吸収
効果が不十分であり、ビル配管の振動が静粛であるべき
事務室に伝搬することを抑制するのには、不十分である
場合があった。
【0005】本発明は上述した事情に鑑みて為されたも
ので、配管の曲げ振動を、その加振源の近傍で能動的に
抑制することができる配管の振動抑制装置を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の配管の振動抑制
装置は、加振源の近傍に位置する配管の外側に取り付け
られる、該配管の振動抑制装置であって、一対のアクチ
ュエータと、該一対のアクチュエータを両端で支持する
とともに、配管に固定する支持部とからなり、前記一対
のアクチュエータは、互いに逆相となる方向で伸縮する
ことにより、モーメント力を発生し、前記支持部を介し
て配管に伝達し、該配管の振動を抑制することを特徴と
する。
【0007】又、前記配管の振動を検出する振動検出手
段と、該振動検出手段の検出信号に基づいて、前記振動
抑制装置が取り付けられた配管の先に伝搬する波動を抑
制するように、前記一対のアクチュエータが伸縮するた
めの制御信号を発生するコントローラと、該コントロー
ラの制御信号を増幅して前記一対のアクチュエータに互
いに逆相の関係の伸縮を駆動するパワーアンプとを備え
たことを特徴とする。
【0008】又、前記アクチュエータは、圧電素子を利
用したものであって、該圧電素子に電圧を印加すること
により伸縮作用を行うものであることを特徴とする。
【0009】又、前記アクチュエータは、形状記憶合金
に電流を流すコイルを巻き、該コイルに流れる電流を制
御し、温度を変化させることによる前記形状記憶合金の
伸縮作用を利用するものであることを特徴とする。
【0010】又、前記アクチュエータは、油圧又は水圧
シリンダの往復運動を利用したアクチュエータであるこ
とを特徴とする。
【0011】又、前記アクチュエータは、電動式の加振
器又はボイスコイルモータを利用したアクチュエータで
あることを特徴とする。
【0012】
【作用】一対のアクチュエータを、それぞれが配管の軸
と平行な方向で逆位相の関係で伸縮することにより、一
対のアクチュエータを両端で支持する支持部には双方の
アクチュエータの逆位相の関係の伸縮作用により、モー
メント力が発生する。このモーメント力を配管の外側に
取り付けられた支持部を介して配管に伝搬させることに
より、配管の振動を能動的に抑制することができる。
【0013】又、本発明の配管の振動抑制装置は、配管
の振動の検出手段と、コントローラと、パワーアンプ等
を備えたことから、振動の吸収が可能となり、効率的な
振動の抑制が可能となる。
【0014】又、アクチュエータとして、圧電素子を用
いることにより、コンパクトな構造で、且つ比較的高い
周波数の振動の抑制も可能となる。
【0015】又、アクチュエータとして、形状記憶合金
の伸縮作用を利用することにより、比較的簡単な構成で
配管の振動を抑制することができる。
【0016】又、アクチュエータとして、油圧シリンダ
又は水圧シリンダの往復運動を利用することにより、比
較的大きなモーメントを配管に与えることができ、特に
長大な配管の大振幅の振動の抑制に有効である。
【0017】又、アクチュエータとして、電動式の加振
器又はボイスコイルモータを利用することにより、比較
的簡単に安価に振動抑制装置を構成することができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照しながら説明する。尚、各図中同一符号は同一又は
相当部分を示す。
【0019】図1は、本発明の一実施例の配管の振動抑
制装置を、設置する場所について説明するものである。
高層ビル1には、各事務室の空調に用いる冷却水の水管
2が配設されている。水管2は、地下に設置された冷凍
機3からポンプ4を通して横引きされてパイプシャフト
内に入ってから曲がり管5を通じて竪管6になり、屋上
で再び横引きされて冷却塔7に接続されている。この場
合、ポンプ4からの圧力脈動により曲がり管5において
竪管6が加振され曲げ振動がおきる。このため、加振源
であるポンプ4の近傍の曲がり管5の上部に振動抑制装
置8を設置する。
【0020】図2は、本発明の一実施例の振動抑制装置
の構成を示す。配管6には一対のアクチュエータ11,
12がそれぞれ配管6の外側の対称位置に支持部13を
介して取り付けられている。アクチュエータ11,12
は、それぞれ、配管の軸方向に伸縮する作用を行うもの
である。本実施例においては、アクチュエータ11,1
2は、圧電素子を用いた圧電アクチュエータであり、圧
電素子に電圧を印加することによりアクチュエータ1
1,12は配管6の軸方向に伸縮する。そしてアクチュ
エータ11,12は、それぞれ逆位相となる電圧が印加
される。
【0021】このため、アクチュエータ11が伸びた時
には、アクチュエータ12が縮み、アクチュエータ11
が縮んだ時にはアクチュエータ12は伸びる。従って、
支持部13A,14A間が伸びた時には支持部13B,
14B間が縮み、支持部13A,14A間が縮んだ時に
は、支持部13B,14B間が伸びる。従って、支持部
13A,13B、及び14A,14Bには配管6の外側
に対して曲げモーメント力が作用することになる。
【0022】このような振動抑制装置を加振源の近傍の
配管6に取り付けることにより、加振源からの波動が振
動抑制装置より先に伝搬することを抑制し、配管の振動
を小さくする。振動検出手段15は、変位検出器、又は
加速度検出器、又は歪ゲージであり、配管の振動である
半径方向の変位又は加速度を検出する。検出手段15で
検出された配管の振動信号は、センサアンプ16で増幅
され、コントローラ17に出力される。コントローラ1
7は、振動信号に基づいて、配管に取り付けられた振動
抑制装置(制御点)から先に伝搬する波動を抑制するよ
うに、アクチュエータが伸縮すべき出力信号を形成す
る。コントローラ17の出力信号は、パワーアンプ18
で増幅され、片方の信号が他方の信号に対して逆位相と
なる関係で、それぞれアクチュエータ11,12に印加
される。
【0023】ここで、コントローラ17は、波動制御法
を利用して、配管の振動を抑制する制御を行う。波動制
御法とは、振動の変位又は加速度の変化を波動の重ね合
わせとしてとらえ、制御点における波の反射特性を変化
させることにより、進行波のエネルギーを吸収しようと
する方法である。本実施例では、配管において加振源か
ら制御点に入射する波動から、制御点から先に伝搬する
波動への影響を最小限に抑えるように制御系を設定す
る。
【0024】この波動制御法を用いた制御系の一例を以
下に述べる。加振源から制御点に入射してくる波動ベク
トルをW1 、制御点から先に伝搬する波動ベクトルをW
2 、制御モーメントをM、センサの検出値をY、コント
ローラの制御関数をKとする。境界条件を利用するとこ
れらの関係は次のようになる。
【0025】
【数1】
【0026】ここで、W1 、W2 は、(2x1)行列で
ある。又、 M=KY (2) であり、ここで式(1)のYを、式(2)に代入する
と、 M=K(1−A22K)-1211 (3) 式(3)を、式(1)のW2 に代入すると、 W2 =[A11+A12K(1−A22K)-121]W1 (4) =SW1 ただし、S=A11+A12K(1−A22K)-121 ここでW1 (入射波)からW2 (透過波)への影響を抑
制するようにK(制御関数)を設計する。
【0027】図3は、本発明の一実施例の配管の振動抑
制装置の振動抑制効果を示すものである。図中破線は制
御なしで、実線は制御ありの場合を示す。図示するよう
に、制御なしの場合に比べて、本実施例の振動抑制装置
を取り付けることにより、実線で示すように振動のレベ
ルをはるかに小さく抑えることができる。このため、制
御点より先には、振動の伝搬が抑制されていることが分
かる。
【0028】尚、以上の実施例ではアクチュエータとし
て圧電素子を用いたもので説明したが、形状記憶合金に
電流を流すコイルを巻き、コイルに流れる電流値を制御
し、温度を変化させることにより形状記憶合金が伸縮す
る作用を利用したアクチュエータを用いてもよい。この
場合には、比較的簡単な構成のアクチュエータとなる。
【0029】又、伸縮動作するアクチュエータとして油
圧シリンダ又は水圧シリンダの往復運動を利用したアク
チュエータを用いてもよい。油圧シリンダ又は水圧シリ
ンダを用いることにより、大振幅のモーメントを発生す
ることができ、配管に強い振動の抑制力を与えることが
できる。
【0030】又、アクチュエータとして、電動式の加振
器又はボイスコイルモータを利用したものを用いるよう
にしてもよい。これらのアクチュエータの種類に応じ
て、コントローラの制御関数は、適宜変更する必要があ
る。これらの各種アクチュエータは、それぞれ長所短所
があり、振動抑制の対象となる配管の設置状況等に応じ
て、適宜選択すればよい。
【0031】
【発明の効果】以上に説明したように本発明は、ビル等
の衛生用或いは空調用の各種配管に取り付けて、その配
管に生じる振動を能動的に抑制するものである。従っ
て、配管固有の振動が抑制され、事務室等の静かな雰囲
気の場所に、配管の振動に基づく騒音が伝搬することが
防止できる。それ故、ビル等に適用して快適な居住空間
を作り出すことができる。特に高層ビル等においては、
配管が地下から最上階迄延びるような場合に、加振源の
近傍の1ヶ所に本発明の振動抑制装置を設置することに
より、配管全長の振動を抑制できるので効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の振動抑制装置の取付位置を
示す説明図。
【図2】本発明の一実施例の配管の振動抑制装置の説明
図。
【図3】上記振動抑制装置の振動抑制効果を示す線図。
【符号の説明】
6 配管 11,12 一対のアクチュエータ 13,14 支持部 15 振動検出器 16 センサアンプ 17 コントローラ 18 パワーアンプ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加振源の近傍に位置する配管の外側に取
    り付けられる、該配管の振動抑制装置であって、一対の
    アクチュエータと、該一対のアクチュエータを両端で支
    持するとともに、配管に固定する支持部とからなり、前
    記一対のアクチュエータは、互いに逆相となる方向で伸
    縮することにより、モーメント力を発生し、前記支持部
    を介して配管に伝達し、該配管の振動を抑制することを
    特徴とする配管の振動抑制装置。
  2. 【請求項2】 前記配管の振動を検出する振動検出手段
    と、該振動検出手段の検出信号に基づいて、前記振動抑
    制装置が取り付けられた配管の先に伝搬する波動を抑制
    するように、前記一対のアクチュエータが伸縮するため
    の制御信号を発生するコントローラと、該コントローラ
    の制御信号を増幅して前記一対のアクチュエータに互い
    に逆相の関係の伸縮を駆動するパワーアンプとを備えた
    ことを特徴とする請求項1記載の配管の振動抑制装置。
  3. 【請求項3】 前記アクチュエータは、圧電素子を利用
    したものであって、該圧電素子に電圧を印加することに
    より伸縮作用を行うものであることを特徴とする請求項
    1又は2記載の配管の振動抑制装置。
  4. 【請求項4】 前記アクチュエータは、形状記憶合金に
    電流を流すコイルを巻き、該コイルに流れる電流を制御
    し、温度を変化させることによる前記形状記憶合金の伸
    縮作用を利用するものであることを特徴とする請求項1
    又は2記載の配管の振動抑制装置。
  5. 【請求項5】 前記アクチュエータは、油圧又は水圧シ
    リンダの往復運動を利用したアクチュエータであること
    を特徴とする請求項1又は2記載の配管の振動抑制装
    置。
  6. 【請求項6】 前記アクチュエータは、電動式の加振器
    又はボイスコイルモータを利用したアクチュエータであ
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の配管の振動抑
    制装置。
JP11792795A 1995-04-19 1995-04-19 配管の振動抑制装置 Pending JPH08291890A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002334832A (ja) * 2001-02-13 2002-11-22 Carl Zeiss Semiconductor Manufacturing Technologies Ag 振動を緩衝させるためのシステム
KR101497658B1 (ko) * 2013-09-11 2015-03-02 삼성중공업 주식회사 자체발전이 가능한 신축성 배관조인트
KR20190124918A (ko) * 2018-04-27 2019-11-06 현대자동차주식회사 진동 감쇄가 가능한 차량의 컴프레서 및 이의 제어 방법

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