JPH04224335A - 構造物の制振装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビルとか船舶等の構造
物が地震とか波および強風により誘起される振動を、こ
の構造物に設置した液体収納槽内の液体の移動を利用し
て抑制する制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の制振装置としては、液体収納槽
内の液体が自然状態で揺動されるときの移動力を制振に
利用したパッシブ制振と、機械的手段を用いて液体収納
槽内の液体の移動を強制的に変化するようにしたアクテ
ィブ制振とが知られている。

【０００３】前者のパッシブ制振は従来一般に用いられ
、液体収納槽に収納した液体の運動周期を構造物の固有
振動数と略一致するように予め設定しておき、振動入力
時に液体収納槽内の液体が自然状態で揺動される時の移
動力で構造物の揺れを抑制できるようになっている。 また、後者のアクティブ制振は、構造物の振動周期に合
わせて液体収納槽内の液体の運動周期を積極的に調節す
ることができる。

【０００４】ところで、前記パッシブ制振とアクティブ
制振とを組み合わせた制振装置としては、例えば、特開
平１−６５４３５号公報（Ｆ１６Ｆ　９／０６）に開示
されたものがある。即ち、この制振装置は図７に示すよ
うに、密閉構造とされた２つのタンク１，２の底部を連
通してＵ字管状とした流体制振装置で、各タンク１，２
の上部空間部１ａ，２ａにそれぞれバルブ３，４を介し
て圧力空気源５を連通し、このバルブ３，４を交互に開
閉することにより、内部の気圧を強制的に調整し、もっ
て、底部に溜められた液体振動を制御する構造となって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の制振装置にあっては、圧力空気源５を用いてタン
ク１，２の内部気圧を調整するため、この圧力空気源５
に常時空気圧を発生させる必要があり、この空気圧を発
生するためのエネルギーを常に消費し、その維持費が高
く付いてしまう。そのため、パッシブ制振で行おうとす
ると、建物の制振では、建物の固有周期の見掛上の変動
が少ないが、現実のスケールでは建物の固有周期と制振
装置の液体固有周期との間に若干のずれを生じてしまい
、十分に制振することができなくなってしまうという課
題があった。

【０００６】そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑み
て、簡単な構造をもって周期調整を高精度に行うことが
できる構造物の制振装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の第１の構成は、構造物の適宜部位に所定間
隔をおいて水平方向に設置し、気密構造とした内部に上
方空間部を設けて液体を収納する複数の液体収納槽と、
これら複数の液体収納槽のそれぞれの底部を連通する液
体連通路と、これら複数の液体収納槽のそれぞれの上方
空間部を連通する気体連通路とを備え、前記液体連通路
を移動可能に隔成し、かつ、適宜な質量を有する仕切板
と、この仕切板と収納槽本体側との間に配置し、この仕
切板の移動に対して抵抗力を付与するばねとを設けてい
る。

【０００８】また、かかる目的を達成するための本発明
の第２の構成は、構造物の適宜部位に所定間隔をおいて
水平方向に設置し、気密構造とした内部に上方空間部を
設けて液体を収納する複数の液体収納槽と、これら複数
の液体収納槽のそれぞれの底部を連通する液体連通路と
、これら複数の液体収納槽のそれぞれの上方空間部を連
通する気体連通路とを備え、前記気体連通路を移動可能
に隔成する仕切板と、この仕切板と収納槽本体側との間
に配置し、この仕切板の移動に対して抵抗力を付与する
ばねとを設けている。

【０００９】更に、前記第１の構成および第２の構成に
おいて、仕切板には、これを強制的に振動する駆動装置
を設けることが望ましい。

【００１０】

【作用】以上の構成により本発明の第１の構成に示す構
造物の制振装置にあっては、構造物に振動が発生される
と、これに伴って複数の液体収納槽内の液体が液体連通
路を介して互いに移動する。このとき、この液体連通路
を隔成する仕切板も液体移動に伴って移動するが、この
仕切板にばねの抵抗力が付与されていることにより、こ
の仕切板の移動、延いては、液体の移動自体を規制する
。従って、仕切板に抵抗力を付与するばねの付勢力を、
構造物の特定の固有周期に応じて液体移動するように予
め調整しておくことにより、構造物の制振効果を著しく
向上することができる。また、仕切板により液体連通路
を通過する液体の流れを一定方向、つまり、液体連通路
の延設方向に整えることができ、他モードの振動を抑制
して制振効果を最大限に得ることができる。更に、仕切
板の質量が液体連通路の移動液体質量に加わるため、制
振に寄与する有効質量が増加して制振効果を更に増大す
ることができる。

【００１１】また、本発明の第２の構成に示す構造物の
制振装置にあっては、複数の液体収納槽の上方空間部を
それぞれ連通する気体連通路に仕切板を配置し、この仕
切板にばねの抵抗力を付与したもので、振動発生時の液
体移動により上部空間部内の圧力が変化した際に、気体
連通路を移動する気体流に抵抗を与えることができる。 即ち、このように気体連通路の気体流に抵抗を与えるこ
とによって上部空間部内の圧力を規制し、延いては、前
記ばねの付勢力を調整しておくことにより、液体連通路
を移動する液体の周期を調整して、構造物の制振効果を
著しく向上することができる。

【００１２】更に、前記第１の構成および第２の構成に
おいて、仕切板には、これを強制的に振動する駆動装置
を設けることにより、この駆動装置を介して仕切板を強
制振動すると、第１の構成では液体連通路の液体移動を
積極的に制御し、また、第２の構成では気体連通路の気
体移動を積極的に制御して、制振装置の液体移動周期を
構造物の振動周期に強制的に一致させることができ、特
に、振幅の大きな振動発生時に有効となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて詳細に
説明する。即ち、図１，図２は本発明の第１実施例を示
す制振装置１０で、この制振装置１０は例えばビルディ
ング等の構造物１２の屋上に設置され、水平方向に所定
間隔をおいて対向配置した一対の液体収納槽１４，１６
を備える。これら液体収納槽１４，１６は気密構造に形
成し、それぞれの底部を液体連通路１８を介して連通す
る。また、液体収納槽１４，１６内には上部空間部２０
，２２を設けて液体（水）を溜めておく。更に、上部空
間部２０，２２には気体（空気）を充填し、これら上部
空間部２０，２２間を気体連通路２４を介して連通する
。

【００１４】ここで、本実施例では前記液体連通路１８
内を仕切板２６で移動可能に隔成する。この仕切板２６
は適宜の質量を持っており、液体連通路１８内周との間
が液密構造となっている。また、この仕切板２６は図２
に示すように液体連通路１８の両側にこれの延設方向に
張架した一対のガイドロッド２８，２８ａに係合して案
内され、このガイドロッド２８，２８ａに沿って仕切板
２６が移動する。

【００１５】前記仕切板２６の中央部両側には液体連通
路１８の延設方向に延びるロッド３０，３０ａを固設し
、このロッド３０，３０ａを液体収納槽１４，１６の壁
面に液密に貫通する。そして、このロッド３０が液体収
納槽１４，１６を貫通した外側部分には、これら液体収
納槽１４，１６との間に適宜間隔をもってスプリングシ
ート３２，３２ａを設け、このスプリングシート３２，
３２ａと液体収納槽１４，１６との間にコイルスプリン
グ３４，３４ａを配置する。

【００１６】また、前記ロッド３０ａの端部をスプリン
グシート３２ａより更に延設し、この延設端部に駆動装
置３６を設ける。この駆動装置３６はロッド３０ａに固
設したピストン３６ａと、このピストン３６ａを収納す
るシリンダ３６ｂとをもってエアーシリンダとして構成
してある。

【００１７】以上の構成により本実施例の制振装置１０
にあっては、地震とか強風等により構造物１２に振動が
発生すると、この構造物１２と一体となって制振装置１
０が全体的に揺動する。すると、液体収納槽１４，１６
内の液体は液体連通路１８を介して移動し、液体収納槽
１４，１６の内側に衝突する。従って、この時の液体移
動周期を構造物の振動周期と一致させることにより、液
体が衝突するときの力と構造物１２の揺動力とを相殺し
て、構造物１２を制振（パッシブ制振）することができ
る。

【００１８】ところで、前記液体が移動する際に液体連
通路１８を隔成する仕切板２６も液体移動に伴って移動
するが、この仕切板２６にはコイルスプリング３４，３
４ａの付勢力が作用することから、この付勢力が仕切板
２６の抵抗力となって付与される。従って、仕切板２６
に抵抗力を付与するコイルスプリング３４，３４ａの付
勢力を、構造物１２の特定の固有周期に応じて液体が移
動するように予め調整しておくことにより、構造物１２
の制振効果を著しく発揮できる。

【００１９】また、仕切板２６を液体連通路１８内に配
置したことにより、液体連通路１８を通過する液体の流
れを一定方向、つまり、液体連通路１８の延設方向に整
えることができる。このため、液体連通路１８の延設方
向に対して傾斜する他モードの振動にあっても、液体連
通路１８内に液体の流れを十分に発生して、制振効果を
最大限に得ることができる。更に、仕切板２６が適宜な
質量を有していることにより、この仕切板２６の質量が
液体連通路１８を移動する液体質量に加わるため、制振
に寄与する有効質量が増加して制振効果を更に増大する
ことができる。

【００２０】更に、前記制振装置１０にはロッド３０ａ
に駆動装置３６を設けたことにより、この駆動装置３６
を介して仕切板２６を構造物１２の揺動周期に合わせて
強制振動することにより、アクティブ制振を行うことが
できる。特に、このアクティブ制振は振幅の大きな振動
発生時に使用することにより大きな効果を発揮すること
ができる。

【００２１】図２は本発明の第２実施例を示し、前記第
１実施例と同一構成部分に同一符号を付して重複する説
明を省略して述べる。即ち、この第２実施例では気体連
通路２４に仕切板２６を設け、この仕切板２６には第１
実施例と同様にロッド３０，３０ａが液体収納槽１４，
１６を貫通する部分に、スプリングシート３２，３２ａ
およびコイルスプリング３４，３４ａを設けると共に、
ロッド３２ａの一端部に駆動装置３６を設けてある。

【００２２】従って、この第２実施例では、振動発生時
に液体連通路１８内を液体が移動した際に、上部空間部
２０，２２内の圧力が変化して気体連通路２４内を気体
が移動するが、この時の気体流に伴って前記仕切板２６
も移動する。このとき、この仕切板２６にコイルスプリ
ング３４，３４ａの付勢力が移動抵抗力として作用する
ため、前記気体流に抵抗を与えることができる。即ち、
このように気体流に抵抗を与えることによって上部空間
部２０，２２内の圧力を規制し、延いては、液体連通路
１８内の液体移動を規制することができる。従って、前
記仕切板２６に抵抗力を付与するコイルスプリング３４
，３４ａの付勢力を予め調整しておくことにより、液体
の移動周期を調整して、構造物１２の制振効果を著しく
向上することができる。また、この第２実施例にあって
も駆動装置３６を用いてアクティブ制振を行うことがで
きる。

【００２３】図４から図６は本発明の第３実施例を示し
、前記実施例と同一構成部分に同一符号を付して重複す
る説明を省略して述べる。即ち、この第３実施例にあっ
てはロッド４０を仕切板２６の片側（図中右方）のみに
設け、このロッド４０が液体収納槽１６を貫通した部分
にコイルスプリング４２を設けてある。このコイルスプ
リング４２は一端部を液体収納槽１６に挿着したスプリ
ングシート４４に固定すると共に、コイルスプリング４
２の中間部をナット４６を介してロッド４０に支持する
。

【００２４】前記ナット４６は図５，図６に示すように
雌ねじ部４６ａを形成し、その周縁部に半円弧状のスプ
リング挿通穴４６ｂを形成する。そして、雌ねじ部４６
ａをロッド４０に形成した雄ねじ部４８に螺合し、スプ
リング挿通穴４６ｂに前記コイルスプリング４２を挿通
する。

【００２５】従って、この第３実施例にあっては、コイ
ルスプリング４２の一端部をスプリングシート４４を介
して液体収納槽１６側に固定し、かつ、その中間部をナ
ット４６を介してロッド４０に支持したので、これらス
プリングシート４４とナット４６との間がコイルスプリ
ング４２の有効な付勢力発生部分となる。そして、仕切
板２６が図中左方に移動する場合には、コイルスプリン
グ４２の圧縮力が抵抗力として作用し、かつ、仕切板２
６が図中右方に移動する場合は、コイルスプリング４２
の引っ張り力が抵抗力として作用する。

【００２６】ところで、この実施例では前記ナット４６
を回転することにより、このナット４６はコイルスプリ
ング４２の支持位置を変化しつつロッド４０に沿って移
動するため、コイルスプリング４２の付勢力を自在に調
節することができる。従って、前記ナット４６を微調整
することにより制振装置１０の液体移動周期を高精度に
調節して、構造物１２の制振効果を更に向上することが
できる。

【００２７】尚、この第３実施例では空気連通路２４に
仕切板２６を配置した制振装置１０に例をとって説明し
たが、液体連通路１８に仕切板２６を配置したものにあ
っても適用できることはいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
示す構造物の制振装置にあっては、複数の液体収納層の
底部を連通する液体連通路を、仕切板を介して移動可能
に隔成し、かつ、ばねにより仕切板の移動に対して抵抗
力を付与するようにしたので、このばねの付勢力を、構
造物の特定の固有周期に応じて液体移動するように予め
調整しておくことにより、構造物の制振効果を著しく向
上することができる。

【００２９】また、仕切板により液体連通路を通過する
液体の流れを一定方向に整えて、制振効果を最大限に得
ることができる。更に、仕切板に適宜質量を与えておく
ことにより、制振に寄与する有効質量を増加して制振効
果を更に増大することができる。

【００３０】また、本発明の請求項２に示す構造物の制
振構造にあっては、複数の液体収納槽の上方空間部を連
通する気体連通路を、仕切板を介して移動可能に隔成し
、かつ、ばねにより仕切板の移動に対して抵抗力を付与
するようにしたので、振動発生時の液体移動により上部
空間部内の圧力が変化するのを規制し、このときにばね
の付勢力を調整しておくことにより、液体連通路を移動
する液体の周期を調整して、構造物の制振効果を著しく
向上することができる。

【００３１】更に、本発明の請求項３にあっては、前記
請求項１又は請求項２に示す仕切板に、これを強制的に
振動する駆動装置を設けたので、この駆動装置によりア
クティブ制振を行って制振効果を更に向上することがで
きるという各種優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す断面正面図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す平面図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す断面正面図である。

【図４】本発明の第３実施例を示す断面正面図である。

【図５】本発明の第３実施例に用いられるスプリング支
持用ナットの断面図である。

【図６】本発明の第３実施例に用いられるスプリング支
持用ナットの側面図である。

【図７】従来の制振装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１０　　制振装置 １２　　構造物 １４　　液体収納槽 １６　　液体収納槽 １８　　液体連通路 ２０　　上部空間部 ２２　　上部空間部 ２４　　気体連通路 ２６　　仕切板 ３４　　コイルスプリング ３４ａ　　コイルスプリング ３６　　駆動装置 ４２　　コイルスプリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　構造物の適宜部位に所定間隔をおいて
   水平方向に設置し、気密構造とした内部に上方空間部を
   設けて液体を収納する複数の液体収納槽と、これら複数
   の液体収納槽のそれぞれの底部を連通する液体連通路と
   、これら複数の液体収納槽のそれぞれの上方空間部を連
   通する気体連通路とを備え、前記液体連通路を移動可能
   に隔成し、かつ、適宜な質量を有する仕切板と、この仕
   切板と収納槽本体側との間に配置し、この仕切板の移動
   に対して抵抗力を付与するばねとを設けたことを特徴と
   する構造物の制振装置。
2. 【請求項２】　　構造物の適宜部位に所定間隔をおいて
   水平方向に設置し、気密構造とした内部に上方空間部を
   設けて液体を収納する複数の液体収納槽と、これら複数
   の液体収納槽のそれぞれの底部を連通する液体連通路と
   、これら複数の液体収納槽のそれぞれの上方空間部を連
   通する気体連通路とを備え、前記気体連通路を移動可能
   に隔成する仕切板と、この仕切板と収納槽本体側との間
   に配置し、この仕切板の移動に対して抵抗力を付与する
   ばねとを設けたことを特徴とする構造物の制振装置。
3. 【請求項３】　　仕切板には、これを強制的に振動する
   駆動装置を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項
   ２に記載の構造物の制振装置。