JPS58225241A

JPS58225241A - 構造物の制振装置

Info

Publication number: JPS58225241A
Application number: JP10632982A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Tanabe; 田辺　裕
Original assignee: Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Corp; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1982-06-21
Filing date: 1982-06-21
Publication date: 1983-12-27
Also published as: JPH0118307B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、種々の構造物の振動を減衰させるために用い
る割振装置に関し、特に建物、橋梁、塔等の建造物の地
震等による振動を抑制したシ、コングレッサのような振
動を生じる装置の振動を抑制したり、化学グランドの配
管の振動を抑制したりするのに好適な制振装置に関する
ものである。

本明細書において「構造物」なる語は最も広義に解釈す
るものとし、外力によってまたは内的要因によって撮動
を生じるあらゆる構造物を意味するものとする。

従来、地震等による振動から構造物を保護するため、ク
ーロン摩擦減衰、粘性減衰等を利用した各種の制振装置
が提案されているが、従来提案された制振装置はいずれ
も振幅及び周期が略一定の振動に対してのみ有効であり
、地震のように振幅及び周期が不確定に変化する撮動に
対しては役に立たなかった。例えば支持台に支持した振
子の上端部付近をリンクを介して構造物の床部等に結合
し、振子と梃子の作用により構造物の振動を吸収しよう
とする割振装置が知られている。しかじながらこの割振
装置が有効なのは或特定の範囲の振幅及び周期の振動に
対してのみでちゃ、設定した範囲外の振動が起った場合
には充分な制振効果を得ることができない。またこの制
振装置では、吸収し得る振動エネルギを増大させるため
に装置を　　　□大形化すると、構造物に停滞振動が生
じ、がえ−　　　いて構造物に悪影響を及はす結果にな
ることが多かった〇本発明の目的は、振動力の大きさに略比例した減衰効果
を生じさせて、充分な割振効果が得られる撮動の範囲を
従来よりも大幅に広げることができるようにした構造物
の割振装置を提供することにある。

本顆第１の発明は、構造物と振動系を異にする基体と、
機械的変位に応じて発電する発電装置と、構造物の撮動
により該構造物と前記基体との間に生じる相対的な変位
を前記発電装置に伝達する機械変位伝達機構と、前記発
電装置が発生する電気エネルギにより駆動されて前記相
対的な変位に機械的に制動をかける制動装置とにより構
成される。

また本願第２の発明は、上記第１の発明の構成に加えて
更に前記発電装置が発生する電気エネルギを消費させる
抵抗器を設けたものである。

以下図面を参照して本発明をその実施例とともに詳細に
説明する。

ｔＥ１図は本発明の一実施例を示したもので、同図にお
いて１は基礎２の上に構築されたフレーム、：ｌｊｌ、
７レーＡＩの上に支持された石油タンク等の構造物であ
る。４はフレーム１の内側に配置されて基礎２の上に固
定された基体で、この基体４は実質的に剛体とみなすこ
とができる程度に十分強固に構成されている。この基体
４はフレーム１及び構造物３とは振動系を異にするよう
に設けられており、基礎２に地震等の撮動が与えられた
場合、または構造物３自体が振動した場合、構造物３と
基礎２との間に相対的な変位が生じるようになっている
。本実施例では地震により構造物３と基体４との間に図
示の矢印Ａ　、　Ａ’方向の往復変位が相対的に生じる
ものとする。

基体４の上には、発電装置５が取付けられ、また基体４
に固定されたブラケット６に、略扇形の回動板７が、そ
の略中央部においてピン８により回動自在に支持されて
いる。回動板７の下部には円弧状のラック９が設けられ
、このう、り９は発電装置５の回転軸に取付けられたビ
ニオン歯車１０に噛合されている。回動板゛７の上部に
はピン１１が固定され、このピン１１は構造物３の床部
または該床部を支えるフレーム１の梁１ａに固定された
結合部材１２に設けられた逆Ｕ字状の溝１３に係入され
ている。そして構造物３が正規の位置に静止していると
きにビニオン歯車１０がラック９の中央部に噛み合うよ
うに各部が位置決めされている。結合部材１２．ビン１
３１回動板７及びビニオン歯車１０により、構造物３と
基体４との間の相対的な変位を発電装置５に伝達する機
械変位伝達機構が構成されている。

基体４の上にはまた、発電装置５の回転軸に対して対称
な位置に位置させて、１対の支柱１４゜１４が固定され
、これらの支柱には、発電装置５の出力により駆動され
て構造物３と基体４との間に相対的な変位に機械的に制
動をかける制動装置１５が取付けられている。図示の制
動装置１５は、回動板７の板面にブレーキ／９ツドを押
当てることによ９回動板７に制動をかける制動機構を備
えたもので、ブレーキパッドを押当てる力を与える駆動
源としては例えば電磁石の如き電磁駆動装置が用いられ
る。第２図には、この制動装置の構成を概略的に示して
あり、同図において１６　、１６’は回動板７を介して
相対向するように配置された制動板、１７　、１７’は
制動板１６　、１６’の回動［７に対向する面に貼着さ
れたブレーキ／４ツドである。

制動板１６　、１６’は、図示しないバネにより付勢さ
れて、常時はブレーキ・やラド１７　、１７’を回動板
７から離間させる位置に保持されている。また発電装置
５の出力はリード線ｌｌ　、ｌ！を介して電磁石１９に
供給され、発電装置５の出力により該電磁石が励磁され
ると制動板１６　、１６’に貼着された！レーキノクツ
ド１７　、１７’が回動板７に押当てられて回動板７に
機械的な制動がかけられるようになっている。

第３図は上記制動装置の原理を示したもので、同図にお
いて制動板１６　、１６’はそれぞれの一端がプラタン
）　１４　、１４’に枢支され、他端にブレーキ／４ツ
ド１７　、１７’が貼着されている。制動板１６　、１
６’はバネ１８　、１８’によυ付勢されて、；１回動板７からブレーキ／’Ｐ　ラド１７　、１７’を離
間させた状態に保持されている。制動板１６　、１６’
の側方には電磁石１９が配置され、この電磁石１９のコ
イルの両端に抵抗器２０を通して発電装置５の出力が印
加されている。発電装置５が発電すると、電磁石１９の
コイルに電流が流れてこの電磁石１９が励磁されるため
制動板１６　、１６’が吸引され、この吸引力によりプ
レーキノ９ツド１７．１７’が回動板７に押当てられて
回動板７に制動がかけられる。この場合回動板７にかけ
られる制動力は発電装置５の出力に略比例して自動的に
増減する。

また第３図に示した例では、電磁石のコイルと直列にエ
ネルギ消費手段として抵抗器２ｏが接続されているため
、発電装置５が発生する電気エネルギの一部が抵抗器２
ｏによシ消費される。

上記実施例において地震等により構造物３と基体４との
間にＡ　、　Ａ’力方向相対的な変位が生じると、回動
板７が第１図の矢印Ｂ　、　Ｂ’力方向回動し、発電装
置５が駆動される。これにょシ構造物３の振動エネルギ
が電気エネルギに変換される。この電気エネルギの一部
は抵抗器２ｏにより消費されるため、構造物３の振動エ
ネルギの一部が消費されることになる。また上記電気エ
ネルギの他の部分は制動装置１５を駆動するために用い
られ、この制動装置１５により回動板７に制動がかけら
れる。これらにより構造物３の振動エネルギは急速に失
なわれ、振動は急速に減衰していく。

周知のように、発電装置５の起電力は、発電装置の電機
子コイルと鎖交する磁束の時間的な変化率に比例するた
め、振動の減衰効果は構造物３の振動の大きさに比例し
て自動的に増減する。即ち、振動が小さい場合には、抵
抗器２０により消費されるエネルギの量が少なく、制動
装置１５による制動効果も小さいが、振動が大きくなる
につれて抵抗器２０により消費されるエネルギの量が増
大し、制動装置１５による制動効果も増大する。したが
って広範囲の振幅の振動に対して常に適切な減衰効果を
得ることができ、構造物に停滞振動が生じることもない
。また本発明の割損装置では、振動エネルギを直接電気
エネルギに変換し、この電気エネルギで制動装置を駆動
するので、別個のエネルギ源を必要とせず、停電になっ
た場合でも使用できる。

上記実施例のように、制動装置１５を設けるとともに発
電装置の出力を消費させる抵抗器２０を設けると、撮動
の減衰効果を増大させて短時間で振動を減衰させること
ができる。また抵抗器２０の抵抗値を変えることにより
制振効果を種々調整することができる。この場合、抵抗
器を複数個用意しておいて、切換スイッチにより該複数
の抵抗器を適宜に選択して発電装置の出力端に接続し得
るようにしておけば、割振効果の調整を容易に行なうこ
とができる。

上記のように、発電装置が発生する電気エネルギの一部
を消費させるために抵抗器を設けると種種の利点が得ら
れるが、この抵抗器は必要に応じて設ければよく、電磁
的に駆動される機械的な制動装置のみによって振動エネ
ルギを減衰させるようにしてもよい。尚抵抗器を省略し
た場合にも発１　　　電装室０内部抵抗に１す”ネ″ｗ
ｏ一部が消費される。

本発明で用いる発電装ｆ５は、可動側磁極の機械的変位
に応じて電気エネルギを発生するものであれば如何なる
形式のものでもよく、交流発電機または直流発電機の如
何を問わない。

構造物の振動を発電装置に云えるための機械変位伝達機
構は、構造物と基体との間の相対的な変位（上記の例で
は往復運動）を発電装置を駆動するのに適した変位（上
記の例では回転運動）に変換する機構を含むものであれ
ばよく、上記実施例のものに限定されるものではない。

第４図は本発明の他の実施例を示したもので、この実施
例では基礎２の上に設置された基台４０１と、上端が１
個所で交わるように斜めに配置されて下端が基台４０１
に固定された複数本の支柱４０２とにより基体４′が構
成されている。複数本の支柱４０２の上端は構造物３の
床部付近まで延びていて適宜の結合具により相互に結合
され、これらの支柱４０２の上端に一ン２２により梃子
２３の上端部寄り０部分力゛枢支さｔ″′Ｃ′″６・梃
子　　　１１２３の上端にはリンク２４の一端が枢支さ
れ、リンク２４の他端は構造物３の床部またはフレーム
１の上部梁１ａに固定されえブラケット２５に枢支され
ている。そして構造物３が正規の位置に静゛止している
状態にあるときに、梃子２３が鉛直方向に垂下するよう
にリンク２４の長さが設定されている。したがって地震
等により構造物３が基体４′に対して相対的に矢印Ａ　
、　Ａ’力方向往り移動すると梃子２３が鉛直面内で矢
印Ｂ　、　Ｂ’力方向回動し、梃子２３の下端には構造
物３と基体４′との間の相対的な変位が拡大されて現わ
れる。

梃子２３の下端には発電装置５が固定されている。発電
装置５は、その回転軸を、梃子２３の回動方向と直交す
る向きに向けて取付けられ、この発電装置の回転軸にビ
ニオン歯車２６が取付けられている。一方基体４′の基
台４０１上には、上記歯車２６の回動の軌跡と平行な円
弧に沿って多数の歯を配列したラック２７が設けられて
いる。上記ビニオン歯車２６はラック２７に噛合され、
構造物３の振動に伴って梃子２３が往復回動すると、ビ
ニオン歯車２６が回転して発電装置５を駆動する。本実
施例では、リンク２４．梃子２３．−ニオン歯車２６及
びラック２７により、構造物３と基体４′との間に生じ
る相対的な変位を発電装ｇｔ、５に伝達する機械的変位
伝達機構が構成されている。

また発電装置５０回転軸に回転円板２８が取付けられ、
この回転円板２８の回転に機械的に制動をかける制動装
置２９が発電装置５のノ・ウジングに固定されている。

この制動装置２９は回転円板２８をブレーキ・臂ツドで
挾んで制動をかけるもので、発電装置５の出力により駆
動されるものである。

第５図は本発明の更に他の実施例を示したものでこの実
施例では第４図の実施例と同様に設けられた梃子２３の
下端に円弧状のラック３０が取付けられ、基台４０１上
に固定された発電装置５の回転軸に取付けたビニオン歯
車３１が上記ラック３０に噛合されている。基台４０１
上には１対の支柱３２．３２が固定されていてこれらの
支柱の上端に、ラック３０をブレーキＡ？ッドで挾んで
構造物３と基体４′との間の相対的変位に制動をかける
制動装置１５’が取付けられている。この制動装置１５
’は第１図及び第２図に示した実施例の制動装置１５と
同様のものである。

上記の各実施例では、構造物３の床部に本発明の制振装
置を結合しているが、構造物の床部以外の部分に本発明
の制振装置を結合することもできる。例えば第６図は基
礎２の上に設置された構造物３の側壁３ａに本発明の制
振装置を結合した例を示したもので、この例では、基礎
２の上に設置された基体４〃の上部にピン３３により梃
子２３が枢支され、この梃子２３の上端は、構造物３の
側壁３ａに固定された結合部材３７にリンク２４を介し
て結合されている。基体４１の下部には歯車３９．３９
’が横方向に間隔をあけて取付けられ、これらの歯車に
ラック４０が噛合されている。そしてラック４０の中央
部に設けられた孔に梃子２３の下端が係入され、梃子２
３の回動に伴ってラック４０が水平方向に往復動するよ
うになっている。またラック４０をガイドするため、該
ラグｊ　　　　り４０の上面に係合するガイドローラ４
１．４１’が基体４＃に取付けられている。そして歯車
３９゜３９′の少なくとも一方に発電装置（図示せず。

）の回転軸が結合されている。この例では、構造物３に
矢印Ａ　、　Ａ’方向の振動が生じた際に梃子２３がぎ
ン３５を支点にして往復回動し、これによりラック４０
が水平方向に往復動して歯車３９．３９’を回転させる
。歯車３９　、３９’の少なくとも一方は発電装置の回
転軸に結合されているので該発電装置が発電し、その発
電エネルギが消費されることにより振動が減衰させられ
る。そして図示してないがこの発電装置には第４図に示
した例と同様の制動装置が取付けられている。

第６図に示した例において、梃子２３を用いずに、ラッ
ク４０を直接構造物３の側壁３ａに結合することもでき
る。また第６図の例において同様の制振装置を構造物３
の両側に配設することもできる。

上記の各実施例では制動装置を電磁石のみにより駆動す
るようにしたが、電磁石により油圧装置を介して制動装
置を駆動するように構成すること　　　；１もできる。

第７図は電磁石によｐ油圧装置を介して駆動する制動装
置の原理図で、同図において制動板１６はその一端がブ
ラケット１４に枢支され、他端にブレーキノフッド１７
が固定されている。この制動板１６はバネ１８により付
勢されて常時は回動板７から離間した状態に保持されて
いる。発電装置５の出力は抵抗２０を通して電磁石１９
のコイルに印加され、電磁石１９の出力が油圧装置５１
を介して制動板１６に与えられている。第７図において
発電装置５が発電すると、電磁石１９のコイルに電流が
流れてこの電磁石１９が励磁され、この電磁石１９の出
力は油圧装置５１によシ増幅されて制動板１６に伝えら
れる。したがって電磁石１９のみによって制動装置を駆
動する場合に比べて、発電装置５の同じ出力でより強力
な制動力を得ることができる。

第８図は、第１図及び第２図の実施例の制動装置に油圧
装置を用いた実施例を示したもので、この実施例では基
体４に制動装置支持枠５２　、５２’が設けられている
。一方の支持枠５２には、回動板７の両側周辺部に向っ
て延びる１対のレバー５３．５３が枢支され、これらの
レバーの一端に制動板５４．５４が固定されている。各
制動板にはブレーキ／やラド（図示せず。）が貼着され
、これらの制動板がブレーキノフッドを介して回動板７
の周辺部を挾むことにより回動板７に制動をかけるよう
になっている。レバー５３．５３の他端部は油田シリン
ダ５５のピストンロッドに結合されている。この例では
レバー５３．５３と制動板５４．５４とにより制動機構
が構成されている。

発電装置５の出力は電磁石１９のコイルに印加され、こ
の電磁石１９の出力アームはマスクシリンダ５６に結合
されている。マスクシリンダ５６から送出される圧力油
は送油バイグ５７を介して油圧シリンダ５５に供給され
、発電装置５が出力を発生して電磁石１９が励磁される
と、この電磁石の駆動力がマスクシリンダ５６及び油圧
シリンダ５５からなる油圧装置により増幅されて制動板
５４．５４に伝達されるようになっている。他方の支持
枠５２′にもレバー５３’、５３’と制動板５４′。

５４〃とからなる制動機構と、この制動機構を駆動する
油圧シリンダ５５′とが取付けられ、前記マスタシリン
ダ５６から送油・母イグ５７′を介して油圧シリンダ５
５′に圧力油が供給されている。

したがって第８図に示した例では、構造物３（第８図に
は図示せず。）と基体４との間に相対的な変位が生じて
回動板７が回動し、発電装置５が出力を発生すると、電
磁石１９がマスクシリンダ５６及び油圧シリンダ５５　
、５５’を介して制動板５３　、５３’を回動板７側に
変位させ、回動板７に制動をかける。この場合回動板７
に作用する制動力は第１図及び第２図の実施例で得られ
る制動力に比して大きなものとなシ、構造物３の振動は
急速に減衰する。

上記の各実施例の割振装置は、構造物と基体との間に生
じる相対的変位の方向と一致する方向の振動を最も効果
的に減衰させることができるが、構造物と基体との間の
変位の方向に対して角度をもった方向の振動が生じた際
にもその分力によって構造物と基体との間に変位を生じ
させることができるので振動減衰効果を得ることができ
る。一般に最低２台の制振装置を構造物と基体との間に
生じさせる変位の方向を異ならせて設置することによシ
、あらゆる方向の振動を減衰させることができる。また
構造物をＸ、Ｙテーブルの如き基体に対して互いに直交
する２方向に変位自在な支持台上に支持して、該支持台
の基体に対するＸ方向及びＹ方向の変位をそれぞれ伝達
機構を介して異なる発電装置に伝達するように構成する
こともできる。

上記の説明では、発電装置として回転形のものを用いた
が、リニアモータと同様に固定側及び可動側の磁極を直
線的にまたは円弧に沿って配列して両者を相対的に変位
させる形式の発電装置を用いることもできる。

第１図、第２図及び第４図乃至第６図に示した基体の構
成、機械変位伝達機構の構成、割振装置と構造物との結
合構造及び制動装置の構造等はあくまでも一例を示した
ものであり、保護すべき構　　　□造物の形状、構造や
、発電装置の構造、或いは振　　　１１動の姿態等に応
じて各部に種々の変形を加えることができるのは勿論で
ある。

尚発電装置は、構造物と基体との間に生じる相対変位に
応じて発電するように設ければよく、例えば発電装置を
構造物側に支持するようにしてもよい。また本発明で用
いる機械的変位伝達機構は、構造物と基体との間に生じ
る相対的変位を発電装置を駆動するのに通した形にして
発電装置に伝達するものであればよく、その構成は任意
である。

本発明において、構造物が大形化した場合、発電装置も
大形になることが考えられるが、本発明で用いる発電装
置は損失が多く、効率が低いもので良いので、発電装置
が大形化す２場合でも比較的安価に製作することができ
る。

本発明の制振装置は、振動を短時間で減衰させることが
必要な場合に広く適用でき、建物やタンク、或いは種々
の機械装置等を地震から保護する目的の外、化学グラン
ドの配管の脈動による振動を除去する目的で使用するこ
とができる。また原子力発電所等の特に重要な構造物を
地震等の振動から保護する場合等にも有用である。

以上のように、本発明によれば、振動エネルギを電気エ
ネルギに変換してこの電気エネルギによジ制動装置を駆
動することにより撮動の大きさに見合った制動力を得て
振動を減衰させるので、撮動の振幅が一定し身い場合で
も充分々制振効果を得ることができる。また振動の振幅
に略比例して撮動エネルギの減衰量が変化するので、常
に適切な割振効果を得て、構造物に停滞振動が生じるの
を防ぐことができる利点がある。

また特に本願特許請求の範囲第４項の発明によれば、発
電装置が発生する電気エネルギで制動装置を駆動して構
造物と基体との間の相対的な変位に機械的に制動をかけ
ると同時に、該電気エネルギの一部をエネルギ消費手段
で消費させることにより電気的に制動をかけるようにし
たので、構造物の振動を短時間で減衰させることができ
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
第１図の実施例の要部の構成を示す拡大断面図、第３図
は本発明で用いる制動装置の原理を説明するための接続
図、第４図乃至第２図はそれぞれ本発明の他の異なる実
施例の概略構成図である。３・・・構造物、４　＋　４’　ｔ　４’・・・基体、
５・・・発電装置、７・・・回動板、９・・・ラック、
１０・・・ビニオン歯車、１５　、１５’・・・制動装
置、２３・・・梃子、２４・・・リンク、２６・・・ビ
ニオン歯車、２７・・・ラック、２８・・・回転板、２
９・・・制動装置、３０・・・ラック、３１・・・ビニ
オン歯車、３９・・・ビニオン歯車、４０・・・ラック
。手続補正書（自発）昭和５７年７　月１６日特許庁長官若　杉　和　夫殿１、事件の表示特願昭５７−１０６５２９号２、発明の名称構造物の制振装置（３２８）千代田化工建設株式会社４、代　理　人　〒１０５東＋１・都港区新橋４丁目３
１番６号　文山ビル６階明細書の図面の簡単な説明の欄６、抽圧の内容明細書第２５頁第１行〜同第５行の「接続図・・・であ
る。」を下記の通り訂正する。明の他の異なる実施例の概略構成図、第７図は本発明で
用いる他の制動装置の原理を説明する説明図、第８図は
本発明の他の実施例の要部を示す斜視図である。」以上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）構造物の振動を減衰させる割振装置において、前
記構造物と振動系を異にする基体と、機械的変位に応じ
て発電する発電装置と、前記構造物の振動により該構造
物と前記基体との間に生じる相対的な変位を前記発電装
置に伝達する機械変位伝達機構と、前記発電装置が発生
する電気エネルギにより駆動されて前記相対的な変位に
機械的に制動をかける制動装置とを具備したことを特徴
とする構造物の制振装置。
（２）前記制動装置は前記機械変位伝達機構の一部を構
成する可動部材、または該機構により変位が伝達される
可動部材に機械的に制動をかける制動機構と、前記発電
装置により励磁されて前記制動機構に制動力を与える電
磁駆動装置とからなっている特許請求の範囲第１項に記
載の構造物の割振装置。
（３）前記制動装置は、前記機械変位伝達機構の一部を
構成する可動部材または該機構により変位が伝達される
可動部材に機械的に制動をかける制動機構と、前記発電
装置により励磁される電磁駆動装置と、前記電磁駆動装
置の駆動出力を増幅して前記制動機構に制動力として与
える油圧装置とからなっている特許請求の範囲第１項に
記載の構造物の割振装置。
（４）構造物の振動を減衰させる制振装置において、前
記構造物と振動系を異にする基体と、機械的変位に応じ
て発電する発電装置と、前記構造物の振動によシ該構造
物と前記基体との間に生じる相対的な変位を前記発電装
置に伝達する機械変位伝達機構と、前記発電装置が発生
する電気エネルギにより駆動されて前記相対的な変位に
機械的に制動をかける制動装置と、前記発電装置が発生
する電気エネルギを消費させるエネルギ消費手段とを具
備したことを特徴とする構造物の割振装置。
（５）前記制動装置は前記機械変位伝達機構の一部を構
成する可動部材、または該機構により変位が伝達される
可動部材に機械的に制動をかける制動機構と、前記発電
装置に−よジ励磁されて前記制動機構に制動力を与える
電磁駆動装置とからなって込る特許請求の範囲第４項に
記載の構造物の制振装置。
（６）前記制動装置は、前記機械変位伝達機構の一部を
構成する可動部材または核機構により変位が伝達される
可動部材に機械的に制動をかける制動機構と、前記発電
装置により励磁される電磁駆動装置と、前記電磁駆動装
置の駆動出力を増幅して前記制動機構に制動力として与
える油圧装置とからなっている特許請求の範囲第４項に
記載の構造物の制振装置。