JPS6127614B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、垂直支持された柱体の振動を制振す
るための制振装置に関する。

（従来の技術） 周知のように垂直支持されている柱体（管体を
含む）は外力が加わると振動し易い。振動を起こ
すと柱体を構成している材料に疲労を生ずるばか
りか、周辺への影響も表われる。したがつてこの
種の柱体を内蔵した装置では、上記振動を極端に
きらうものが多い。たとえばタンクに挿入されガ
ス体等を供給したり抜き出すためのパイプ、同じ
くタンク中に挿入され先端に圧力、温度などを測
定するセンサを取付けたものなどである。

上述の振動を抑えるために種々の方法が考えら
れる。

その１つとして、実開昭48−12483号公報の第
４図に示されるコイルばねと重りとを組合せた制
振装置がある。

この制振装置は、柱体配管である被制振体の外
周面に取り付け機構を設け、この取り付け機構に
コイルばねと重りとからなる制振要素を支持する
ようにしている。このような構成であると、柱体
の外周面の一部分に制振装置が外方に向けて張り
出した形態となる。したがつて、ダンピング定数
を大きくするために重りの質量を増加させようと
すると、重りの径を大きくする必要があるので外
方への張り出し量が一段と大きくなる。

又、このように柱体の外周面の一部分に制振装
置が外方に張り出した構造であると全体の重心位
置が変化し、この変化に伴うたわみ等が柱体に悪
影響を及ぼす。

又、実開昭48−12484号公報には、複数個のコ
イルばねを介して筒状の衝突体を柱体である配管
に設置し、コイルばねの圧縮を介して衝突体が柱
体に衝突することで振動を制振している。すなわ
ち、複数個のコイルばねを被制振体の周囲から放
射状に配置していることから、それぞれのコイル
ばねの径は小さいものとり、従つて、ばね定数が
結果的に大きくなり、低い周波数の振動の制振を
行うことが困難となる。更に複数個のコイルばね
を用いていることから一般に低い固有振動数であ
る柱体と共振するような共振点を見い出すことが
困難となる。又、衝突体が常にコイルばねに衝突
することからコイルばねの材質が限定される。

更に、特公昭51−47901号公報には、パイプと
ともに半径方向に動く可動円板をパイプの外側に
嵌挿し、この可動円板と固定円板との摩擦を利用
してパイプにダンピングを与える構造のダンパー
が記載されている。このような構成にあつては、
ダンピング効果を高めるためには、摩擦係数を高
め、かつ、摩擦を生じる距離を長くする必要があ
ることから、パイプの可動円板及び固定円板を直
径方向に長くする必要があり、更に、可動円板と
固定円板の摩擦力を増加させるために両者を押し
付ける装置が必要となる。

従つて、このダンパーは構造としても大形とな
り、かつ、機構としても複雑となるので、柱体の
振動を制振するダンパーが柱体の振動によつて損
壊するなどの故障が発生しやすいといつたことも
生じる。

又、以上の３件の従来の装置はいずれも構造が
複雑となることから、装置全体の重量が大きくな
る。従つてこれらの被制振体全体が重くなること
から、被制振体の固有振動数は低下することにな
る。従来の制振装置では、低い固有振動数を制振
できるものを得ること自体がむずかしく、かつ低
い固有振動数に合せることがむずかしいのにかか
わらず制振装置を取り付けることで被制振自体自
身の固有振動数がさらに下がることから、従来の
制振装置にあつては充分な制振効果を得ることは
困難であつた。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した如く、従来の柱体の制振装置におい
て、実開昭48−12483号公報にあつては、柱体の
外周面の一部分に制振装置が外方に張り出す構造
となることから制振装置の外形が大きくなる。更
に柱体の全体の重心位置が変化することからこの
変化に伴うたわみ等の変形が生じる。

又、実開昭48−12484号公報にあつては、複数
個のコイルばねを用い、かつコイルばねの径は小
さいものとなることから、柱体の固有振動数と共
振するような共振点を見出すのがむずかしく、
又、柱体のような低い周波数振動を制振すること
もむずかしい。

更に、特公昭51−47901号公報にあつては、可
動円板と固定円板の摩擦力を増すために両者を押
し付ける装置が必要となるなど、装置の大形化機
構の複雑化を伴ない、柱体の損傷を受ける等のメ
ンテナンスの点でも問題があつた。

更にこれらの制振装置においては、制振装置自
体が重くなることから被制振体の固有振動数を相
当下げることになり、制振効果を充分得ることが
できなかつた。

又、これらの制振装置にあつては、ある大きさ
の振幅を有する振動は制振できるが、微小な振幅
を有する振動をすばやく制振できず、充分な制振
効果を発揮することができなかつた。

そこで、本発明は、以上の欠点を除去するもの
で、その目的とするところは、簡単な構造で柱体
にたわみ等の悪影響を与えることなく、柱体の固
有振動数をそれ程下げることなく、柱体の低い固
有振動数を有効に制振でき、かつ柱体の大小の振
幅に対して優れた制振効果を発揮できる制振装置
を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、垂直支持される柱体の外周面との間
に環状の間隙を設けてコイルばねを同心的に嵌合
させ、かつ、コイルばねの軸方向の一端部を前記
柱体に固定し、更に、前記コイルばねの他端部に
よつて支持し、かつ前記柱体に遊嵌状態に同心的
に嵌合して前記柱体に衝突する環状の重りを設
け、この環状の重りを前記柱体の固有振動数とほ
ぼ等しい固有振動で振動するようにしたものであ
る。

（作 用） 本発明の制振装置は、次のように作用する。柱
体が振動を生じた場合、最初の大振幅の間は、環
状の重りが柱体に衝突して、制振効果を発揮し、
柱体の振幅は小さくなる。このとき環状の重りと
柱体は衝突しなくなる。次にこの柱体の残留微少
振幅時においては、柱体の固有振動数とコイルば
ねに支持された環状の重りの柱体の振動方向に対
する固有振動数がほぼ同一なので柱体の振動はコ
イルばね及び環状の重りの運動に変換されて消失
する。従つて、柱体の残留微小振幅の振動は制振
されることになる。

（実施例） 本発明の代表的実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図はこの発明の制振装置をガスタンクのガ
ス抜き管に利用したものである。図の中でタンク
１０の上蓋１２から気密のプツシング１４を通し
て、ガス抜き管１６が挿入されている。２０はこ
の発明の制振装置でガス抜き管４の適宜の位置に
取付けられている。

第１図では制振装置２０はガス抜き管１６の比
較的下方部分に取付けられている。これが、ガス
抜き管１６の上方部分が固定されていることから
下方部分に振動モードからみて、振動大なる部分
がくるからである。

第２図には制振装置２０の詳細が示されてい
る。図において制振装置２０のハウジング２１は
ガス抜き管１６に取付けられている。該ハウジン
グ２１内には、ガス抜き管１６の上記ハウジング
２１内に位置する部分に、上記ガス抜き管１６の
外周面との間に環状の間隙を存して嵌合する関係
にコイルばね２２が配置されており、このコイル
ばね２２の軸方向の一端部はハウジング２１を介
してガス抜き管１６に固定されている。また、ガ
ス抜き管１６のハウジング２１内に位置する部分
には、環状の重り、この実施例では円筒形の重り
２３が遊嵌状態に嵌合してあり、この重り２３は
コイルばね２２の他端部によつて支持されてい
る。

上記制振装置２０を取付けたガス抜き管１６が
振動すると、最初の振幅が大きい間は、重り２３
がガス抜き管１６に衝突して、ガス抜き管１６の
振動を制振する（いわゆるガタダンパー）。従つ
て振幅が小さくなり、重り２３はガス抜き管１６
と衝突しなくなる。

このような残留微小振幅に対しては、ガス抜き
管１６の固有振動数とほぼ同一の固有振動数に設
定されているコイルばね２２に支持された重り２
３が、ガス抜き管１６の振動と共振しガス抜き管
１６の振動はコイルばね２２と重り２３の運動に
変換されガス抜き管１６の振動エネルギーは消失
する（いわゆるダイナミツクダンパー）。これに
よりガス抜き管１６の残留微小振幅は迅速に制振
される。

また、本発明に係る制振装置２０は、ガス抜き
管１６に、このガス抜き管１６の外周面との間に
環状の間隙を存して嵌合されるとともに軸方向の
一端部がガス抜き管１６に固定されてなるコイル
ばね２２と、ガス抜き管１６に遊嵌状態に嵌合さ
れて上記コイルばね２２の他端部によつて支持さ
れた環状の重り２３とで構成されているので、制
振装置２０が設けられている部分の直径の増大化
を招くことなく重り２３の質量を増加させること
ができ、これによつて外部から振動入力が導入さ
れた時における振幅を十分小さな値に抑えること
ができる。すなわち、ガス抜き管１６に、この発
明に係る制振装置２０を取り付けた振動系は等価
的に第３図に示すように表わすことができる。

この場合のガス抜き管１６の振動方向は、ガス
抜き管１６の径方向である。

第３図において、ｍはガス抜き管１６の質量を
示し、ｋはガス抜き管１６のばね定数を示し、
mdは重り２３とコイルばね２２との合計質量を
示し、kdはコイルばね２２のばね定数を示して
いる。

このような振動系において、ｍとｋとからなる
一次振動系の固有振動数ωｏおよびkdとmdとか
らなる二次振動系の固有振動数ωｄはそれぞれ で表わされる。

このような振動系が外部から加えられた振動に
よつて振動した時の一次振動系の振幅A₁および
二次振動系の振幅A₂はそれぞれ A₁＝（ν^２−λ^２）／｛（１−λ^２）（ν^２−λ^２）−Ｒν^２λ^２） ……(1) A₂＝ν^２／｛（１−λ^２）（ν^２−λ^２）−Ｒν^２λ^２｝ ……(2) で表わされる。この両式において、λは外部から
加えられた振動数ωとωｏとの比、つまり、λ＝
ω／ωｏであり、νはν＝ωｄ／ωｏであり、Ｒ
はＲ＝md／ｍである。

今、最も厳しい条件をとり、λ＝１として振幅
A₁を求めると、A₁の絶対値は、 A₁＝（ν^２−１）／Ｒν^２ ……(3) となる。この３式より明らかなようにガス抜き管
１６の振幅A₁を十分小さな値に抑えるにはＲを
できるだけ大きくすること、つまり重り23の質量
をできるだけ大きくすることが望ましいことにな
る。このように、重り23の質量を大きくすると、
この重り23を取付ける部分の直径が大きくなる虞
れがある。しかし、本発明に係る制振装置２０の
ように、ガス抜き管１６、つまり被制振体の外周
に重り２３を遊嵌させる方式であると、他の方式
に比べて被制振体の外周面からの突出量を抑えた
状態で十分な質量の重りを装着でき、制振装置を
取り付けた部分の大径化を抑制することができ
る。また、コイルばね２２および重り２３はガス
抜き管１６、つまり被制振体に対して同心的に配
置されているので、被制振体が垂直に設けられて
いるガス抜き管のようなものの場合にはこの制振
装置２０を取り付けてもガス抜き管の重心線位置
が移動するようなことがなく、したがつて設計条
件等に影響を与えるようなこともない。

上記実施例はタンクに使用したガス抜き管に関
するものであるが、この発明はこれに限らず、各
種の一端固定、他端遊びもしくは両端固定の柱体
又は両端固定で中央が振動するビームに適用する
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明に係る制振装置によれば、コイルばねと
重りだけで構成していることから、従来技術に比
べ構造が簡単で軽量かつ堅牢となるので、被制振
体である柱体の振動によつて、制振体がこわれる
ことがなく、制振体の固有振動数を低下させるこ
とがない。又、コイルばねと重りを被制振体であ
る柱体に同心的に設けているので、柱体の垂直方
向における重心位置が変わらないので、柱体にた
わみ等の変形が生じることがない。更に、コイル
ばねと重りを柱体に同心的に設けているので、コ
イルばねの径が比較的大きくとれるので、柱体の
固有振動数が低い振動数であつても、簡単に共振
点を見出すことができる。そして、柱体の固有振
動数と、ほぼ等しい固有振動数でコイルばねに支
持される重りを振動するように設定することがで
きることから、大なる振幅から小なる振幅まで制
御効果を発揮できる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の制振装置をタンクのガス抜
き管に取り付けた状況を示す縦断面図、第２図は
この発明の制振装置の縦断面図、第３図は制振装
置の取り付けられた振動系の等価図である。 １６……ガス抜き管、２０……制振装置、２２
……コイルばね、２３……環状の重り。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 垂直支持される柱体の外周面との間に環状の
   間隙を存して同心的に嵌合されるとともに軸方向
   の一端部が前記柱体に固定されてなるコイルばね
   と、前記柱体に遊嵌状態に同心的に嵌合されて前
   記柱体に衝突可能に前記コイルばねの他端部によ
   つて支持されるとともに上記柱体の振動方向に一
   致する方向の固有振動数とほぼ等しい固有振動数
   で振動する環状の重りとを具備してなることを特
   徴とする制振装置。