JPH1144127A - ポールの制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体を容器に封入し、この容器をポールに取
り付け、ポールの固有振動数に略一致する揺動周波数を
具備させてなるポールの制振装置において、とくに地震
による外部振動に対して大きな制振効果を得ることがで
きるとともに、設置済みのポールに外付けられ、ポール
の外観を大きく損なうことのないポールの制振装置を提
供すること。 【解決手段】 容器をリング状に形成し、この容器をポ
ールに外嵌させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力配電柱、移動
電話用受発信柱、照明柱のようなポールの振動を抑制す
るポールの制振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ポール１は地震、風、交通振動
などの外力を受けて振動し、場合によっては組成変形を
生じたり、疲労破壊を生じたりすることがある。そこ
で、この種の振動を抑制する技術が従来より提案されて
いる。

【０００３】すなわち、ポール１の重量、形状、剛性を
適宜に設計することによってポール１の固有振動数を適
正化する技術と、制振効果を持つ制振装置をポール１に
取付けることによって、共振現象を緩和させる技術とが
ある。前者の技術としては、たとえばポール１の断面形
状（肉厚、径）をポール１の設置場所に応じて設定する
ことが考えられるが、設置場所ごとにポール１の設計値
をかけることになるから実用的ではない。したがって、
一般には後者の技術を適用する場合が多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示す
ように、制振装置としては、ポール１の内部に金属球の
ような重量体８を複数個配置しておき、ポール１の振動
を重量体８同士の衝突に変換し、振動を吸収するものが
考えられている。（実開平４−１３１８０６号公報）。
しかしながら、この構成では重量体８が衝突するもので
あるから、衝突音が生じたり、重量体８に傷が付くなど
の不都合があり、これらの不都合を解消するために別途
の対策が必要になる。

【０００５】また、図８に示すように、ポール１の内部
にシリコンオイル、水、砂、砂鉄のような流体２を封入
した容器３を設け、この容器３をポール１に結合するこ
とによってポール１の振動を抑制するものも考えられて
いる。（実開平２−６８３５号公報）この構成は、強風
時に生じるカルマン渦による振動を低減させることを主
な目的として粘性減衰を付加したものであるから、地震
による振動や交通振動のような不規則で振幅の大きい外
部振動によって生じるポール１の振動（第一次や第二次
の振動モードが卓越した大きな揺れになる応答）を十分
に抑制するという効果は期待できない。

【０００６】また、上記図７乃至図８の従来例では、制
振装置がポール１の内部に組み込まれており、設置当初
から制振が考慮されている。この場合は、外部から制振
装置が見えないため、制振装置の組み込みによってポー
ル１の外観が損なわれる事はない。しかしながら、設置
済みのポール１に制振装置を取付ける場合は、ポール１
の内部に制振装置を組み込むことができないため、外部
からが見える箇所に制振装置を取付なければならず、ポ
ール１の外観を損なうという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、従来技術では十分に抑制
することのできない外部振動、とくに地震による外部振
動に対して大きな制振効果を得ることができるととも
に、設置済みのポールに外付けられ、ポールの外観を大
きく損なうことのないポールの制振装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、流体２を容器３に封入し、
この容器３をポール１に取り付け、ポール１の固有振動
数に略一致する揺動周波数を具備させてなるポール１の
制振装置において、容器３をリング状に形成し、この容
器３をポール１に外嵌させてなることを特徴として構成
している。

【０００９】このようなポール１の制振装置では、ポー
ル１の振動に伴い容器３が振動しようとすると、容器３
内に封入された流体２が振動を打ち消す向きに揺動する
ことによって、ポール１の振動を抑制することができ
る。ここに揺動周波数とは、容器３内の流体２が揺動す
るときに流体２の重心が移動する周波数であり、ハウス
ナー（housner）の理論により理論的に導き出すことが
できる。そして、揺動周波数をポール１の固有振動数と
一致させると、ポール１の固有振動成分が減殺されるか
ら、ポール１の振動が大幅に低減されるのであって、ポ
ール１の塑性変形や破損を防止することができる。

【００１０】また、制振装置を構成する容器３がリング
状に形成され、ポール１に外嵌されているため、ポール
１の外観を大きく損なうことがない。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明において、容器３を略中央より縦分割してなる
ことを特徴として構成している。

【００１２】このようなポール１の制振装置では、リン
グ状の容器３を略中央より縦分割して、半リング状に形
成されているため、分割された一対の容器３をポール１
の両側から簡単に外嵌できる。設置済みのポール１に制
振装置を取付ける場合でも、簡単に取付けることができ
る。

【００１３】また、請求項３記載の発明は、請求項１乃
至２記載の発明において、略同形状の複数の容器３を積
み重ねてなることを特徴として構成している。

【００１４】このようなポール１の制振装置では、略同
形状の複数の容器３が積み重ねられているため、制振性
能が向上している。

【００１５】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の発明において、各容器３に封入する流体２の量を変
えてなることを特徴として構成している。

【００１６】このようなポール１の制振装置では、ポー
ル１に複数外嵌して積み重ねられた略同形状の容器３に
封入されている流体２の量がそれぞれ異なるため、各容
器３についてそれぞれ揺動周波数が異なり、これら各容
器３の揺動特性を合成して得られる制振装置の揺動特性
は、複数の揺動周波数のピークを有する特性を示す。し
たがって、ピークの揺動周波数に幅があるので、ポール
１の振動周波数が変化しても制振性能が低下しない。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のポールの制振装置
の実施の形態を図１乃至図６に基づいて説明する。

【００１８】図１は、本発明の実施の形態のポールの制
振装置を示し、（ａ）はポールの正面図、（ｂ）はポー
ルの制振装置の概観斜視図である。また、（ａ）におい
て、Ａはポールが振動していない状態を示し、Ｂはポー
ルが振動したときの最大振動状態を示す。

【００１９】図１に示すように、このポールの制振装置
では、地面５に立設された円柱状の道路照明用のポール
１の上端部が曲折され、先端に灯具７を具備している。
ポール１の中央部にリング状の容器３が外嵌されてい
る。

【００２０】このポール１は鋼管から形成され、上側ほ
ど細くなるテーパーを有している。容器３は内筒３ａと
外筒３ｂを同軸に設け、この内筒３ａと外筒３ｂの間の
リング状の空間を上下よりドーナツ板状の底板３ｄと蓋
板３ｃとで密閉させて形成されている。容器３内にはシ
リコンオイルなどの流体２が封入されている。容器３の
内径はポール１中央部の外径と略同一に形成されてい
る。

【００２１】このようなポール１の制振装置は、ポール
１先端の灯具７を外し、ポール１の細い先端から容器３
を外嵌させる。そして、容器３の内径と略一致する外径
を有するポール１中央部で固定される。

【００２２】このようなポール１の制振装置では、ポー
ル１の振動に伴い容器３が振動しようとすると、容器３
内に封入された流体２が振動を打ち消す向きに揺動する
ことによって、ポール１の振動を抑制することができ
る。そして、このポール１の制振装置の揺動周波数をポ
ール１の固有振動数と一致させると、ポール１の固有振
動成分が減殺されるから、ポール１の振動が大幅に低減
されるのであって、ポール１の塑性変形や破損を防止す
ることができる。

【００２３】また、制振装置を構成する容器３がリング
状に形成され、ポール１に外嵌されているため、ポール
１の外観を大きく損なうことがない。

【００２４】さらに、既に設置されているポール１に制
振装置を取付けることができるため、制振装置を具備し
たポール１へ取り替える必要がなく、施工が簡単であ
る。

【００２５】上記ポール１の制振装置の具体例としては
以下のように例示できる。ポール１のテーパー：１／１
００、ポール１の高さ：１２ｍ、灯具７の質量：２２．
５ｋｇ、容器３の内径：１３０ｍｍ、容器３の外径：２
２０ｍｍ、流体２の動粘度５００ｃｓ、流体２の液面２
ａ高さ：１００ｍｍ

【００２６】上記の条件において、ポール１の一次固有
振動数は約０．９Ｈｚ、二次固有振動数は約２．７Ｈ
ｚ、三次固有振動数は約７．０Ｈｚである。

【００２７】図２は、同上のポールの制振装置の制振性
能を示すグラフ図である。

【００２８】図２において、上記具体例のポールの制振
装置を水平方向に所定の加速度レベルでスイープ加振し
た場合の反力特性曲線を示す。

【００２９】図２に示すように、反力のピークが１．６
Ｈｚ近傍にあり、このピークの周波数が容器の揺動周波
数となる。

【００３０】図３は、同上のポールの制振装置におい
て、振動加速度の経時変化を示すグラフ図であり、
（ａ）はポールに制振装置を取付けない場合、（ｂ）は
ポールに制振装置を取付けた場合を示す。

【００３１】図３において、ポールの振動は、自動車、
トラックなどが橋脚上の継ぎ目部分を通過する際の衝撃
的な外力により地表のポール根元近傍が上下方向に振動
することによって引き起こされる。この交通振動では、
ポールの二次固有振動数は約２．７Ｈｚである。（ａ）
に示すように、ポールに制振装置を取付けない場合で
は、交通振動によりポールが大きく振動している。

【００３２】このポールに図２に示す具体例のポールの
制振装置を取付けた場合では、ポールの制振装置が１．
６Ｈｚの揺動周波数で揺動し、ポールの振動を打ち消す
ため、ポールの振動が減衰している。

【００３３】図４は、本発明の実施の形態の同上と異な
るポールの制振装置を示す分解斜視図である。

【００３４】図４において、このポール１の制振装置
は、リング状の容器３を略中央より縦分割して形成され
た半リング状の一対の容器３，３内にそれぞれシリコン
オイルなどの流体２を封入して形成されている。この一
対の容器３，３は、両端面がそれぞれ外方に延設された
固定片４を有し、この固定片４にはそれぞれボルト固定
用のボルト孔が設けられている。

【００３５】このようなポール１の制振装置では、この
一対の容器３，３をポール１中央部に両側から挟み込む
ように外嵌させ、対応する端面及び固定片４を当接させ
てボルト固定することにより、リング状の容器３を形成
して固定している。このリング状の容器３の内径は、容
器３がポール１の下方にずれ落ちないようポール１中央
部の外径と略同一に形成されており、ポール１の中央部
で固定されている。そして、このポール１の制振装置の
性能は図３に示す結果と同様である。

【００３６】このようなポール１の制振装置では、リン
グ状の容器３を略中央より縦分割して、半リング状の一
対の容器３，３から構成されているため、分割された一
対の容器３，３をポール１の両側から簡単に外嵌でき
る。設置済みのポール１に制振装置を取付ける場合で
も、制振装置を具備したポール１に取り替える必要がな
く、簡単に取付けることができる。

【００３７】図５は、本発明の実施の形態の同上と異な
るポールの制振装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は
この制振装置を具備したポールの振動加速度の経時変化
を示すグラフ図である。

【００３８】図５において、このポールの制振装置は、
略同形状の複数のリング状の容器３を積み重ねている。
容器３は図１で示した容器３と略同形状のものを用い、
ポールの中央部にポールの先端から外嵌されるものであ
る。

【００３９】このようなポールの制振装置では、略同形
状の複数の容器３が積み重ねられた状態でポールに外嵌
されているため、ポールの振動に対する反力が大きくな
り、図３に示す単数の容器３からなるポールの制振装置
よりも制振性能が向上している。

【００４０】図６は、本発明の実施の形態の同上と異な
るポールの制振装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は
この制振装置を具備したポールの振動加速度の経時変化
を示すグラフ図である。

【００４１】図６において、図５に示すように略同形状
の複数の容器３を積み重ねてポールに外嵌し、各容器３
に封入する流体２の量を変化させている。

【００４２】具体的に例示すると、図１に示すポールの
制振装置で用いたリング状の２個の容器３を用い、各容
器３に封入するシリコンオイルなどの流体２の液面２ａ
高さをそれぞれＨ１＝８０ｍｍ、Ｈ２＝１１０ｍｍとし
ている。この場合の各容器３の揺動周波数は、容器３に
封入された流体２の液面２ａ高さと略比例し、液面２ａ
の高さ８０ｍｍでは約１、４Ｈｚ、液面２ａの高さ１１
０ｍｍでは約１、７Ｈｚである。この揺動周波数の異な
る２個の容器３を積み重ねてポールに外嵌させると、こ
のポールの制振装置は、各容器３の反力特性を合成した
反力特性を示し、１．４Ｈｚ及び１．７Ｈｚの二つのピ
ークを有している。したがって、揺動周波数は１．４Ｈ
ｚ〜１．７Ｈｚの幅を有している。

【００４３】このようなポールの制振装置では、ポール
に外嵌して積み重ねられた略同形状の容器３に封入され
ている流体２の量がそれぞれ異なるため、各容器３につ
いてそれぞれ揺動周波数が異なり、これら各容器３の揺
動特性を合成して得られる制振装置の揺動特性は、揺動
周波数が幅を持つロバスト性がある。したがって、ポー
ル１の振動周波数が揺動周波数の幅内で変化しても制振
性能が低下しない。

【００４４】なお、図６において、図４に示すような縦
分割された半リング状の一対の容器３，３を用いて、ポ
ールの側方から外嵌してリング状の容器３に形成しても
よい。

【００４５】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、ポールの振動
に伴い容器が振動しようとすると、容器内に封入された
流体が振動を打ち消す向きに揺動することによって、ポ
ールの振動を抑制することができる。そして、揺動周波
数をポールの固有振動数と一致させると、ポールの固有
振動成分が減殺されるから、ポールの振動が大幅に低減
されるのであって、ポールの塑性変形や破損を防止する
ことができる。特に、地震や交通振動などの不規則で振
幅の大きい外部振動に対して効果的に制振することがで
きる。また、流体を用いた制振装置のため、衝突音やポ
ールの傷などの不都合が発生しない。また、制振装置を
構成する容器がリング状に形成され、ポールに外嵌され
ているため、ポールの外観を大きく損なうことがない。
さらに、設置済みのポールに先端から外嵌させることに
より取付けられるので省施工である。

【００４６】また、請求項２記載の発明では、リング状
の容器を略中央より縦分割して、半リング状に形成され
ているため、分割された一対の容器をポールの両側から
簡単に外嵌できる。設置済みのポールに制振装置を取付
ける場合でも、簡単に取付けることができる。

【００４７】また、請求項３記載の発明では、略同形状
の複数の容器が積み重ねた状態でポールに外嵌されてい
るため、制振性能が向上している。

【００４８】また、請求項４記載の発明では、ポールに
複数外嵌して積み重ねられた略同形状の容器に封入され
ている流体の量がそれぞれ異なるため、各容器について
それぞれ揺動周波数が異なり、これら各容器の揺動特性
を合成して得られる制振装置の揺動特性は、複数の揺動
周波数のピークを有する特性を示す。したがって、ピー
クの揺動周波数に幅があるので、ポールの振動周波数が
変化しても制振性能が向上している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のポールの制振装置を示
し、（ａ）はポールの正面図、（ｂ）はポールの制振装
置の概観斜視図である。

【図２】同上のポールの制振装置の制振性能を示すグラ
フ図である。

【図３】同上のポールの制振装置において、振動加速度
の経時変化を示すグラフ図であり、（ａ）はポールに制
振装置を取付けない場合、（ｂ）はポールに制振装置を
取付けた場合を示す。

【図４】本発明の実施の形態の同上と異なるポールの制
振装置を示す分解斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態の同上と異なるポールの制
振装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はこの制振装置
を具備したポールの振動加速度の経時変化を示すグラフ
図である。

【図６】本発明の実施の形態の同上と異なるポールの制
振装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）はこの制振装置
を具備したポールの振動加速度の経時変化を示すグラフ
図である。

【図７】従来のポールの制振装置の一例を示す横断面図
である。

【図８】従来の同上と異なるポールの制振装置を示し、
（ａ）は要部の縦断面図、（ｂ）は要部の横断面図、
（ｃ）は同上に用いる流体を封入した容器の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ポール ２ 流体 ２ａ 液面 ３ 容器 ３ａ 内筒 ３ｂ 外筒 ３ｃ 蓋板 ３ｄ 底板 ３ 容器 ４ 固定片 ５ 地面 ６ アーム ７ 灯具 ８ 重量体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を容器に封入し、この容器をポール
   に取り付け、ポールの固有振動数に略一致する揺動周波
   数を具備させてなるポールの制振装置において、前記容
   器をリング状に形成し、この容器をポールに外嵌させて
   なることを特徴とするポールの制振装置。
2. 【請求項２】 容器を略中央より縦分割してなることを
   特徴とする請求項１記載のポールの制振装置。
3. 【請求項３】 略同形状の複数の容器を積み重ねてなる
   ことを特徴とする請求項１乃至２記載のポールの制振装
   置。
4. 【請求項４】 各容器に封入する流体の量を変えてなる
   ことを特徴とする請求項３記載のポールの制振装置。