JPS6321071B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、鉛直方向に配されたいわゆる鉛直
管の防振装置に関し、更に詳しくは、配管内の流
体の流れ等により生ずる振動の防振、及び地震等
の急激な振動により配管系に生ずる振動応力の分
散に使用される鉛直管の防振装置に関する。

［従来の技術］ 従来の防振用配管支持装置（スエイブレイス）
として、ばね式防振器、油圧式防振器がある
が、のばね式防振器は比較的構造が簡単であ
り、容易に配管系全体の固有振動数を上げて外乱
による共振振動を避けることができる等の長所を
もつ反面、配管の熱膨張による伸縮を拘束する不
具合、あるいは大容量のものはばねの製作上の面
から制約を受ける等の欠点がある。また、の油
圧式防振器は共振振動を良好に減少することがで
き、配管の伸縮に対して殆ど拘束することなく自
由に追従することができるうえ、大容量のものが
比較的自由に製作することができる等の長所を有
する反面、微小な振動の振幅あるいは高い振動数
の振動に対しては応答が悪く効果が期待できない
うえ、シール材は絶えず内部応力を受けシール材
の破損が起こり易い等の欠点がある。また、これ
らの防振装置にあつては、配管の重量を同時に支
えるものであるため荷重調整の手間を要し、取付
け作業に不便である。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記実情に鑑み、二面間の隙間に介在
した粘性体の二面間の相対運動により生ずる粘性
せん断抵抗の振動吸収作用に着目して、上記従来
技術の欠点を解消した新規な鉛直間用の防振装置
を提供することを目的（技術的手段）とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の防振装置はこのため、次の構成（技術
的手段）を採る。すなわち、平板状の可動板
と、該可動板を収容する可動箱と、該可動箱を収
容する有底の固定箱とからなり、前記可動板は
配管系の鉛直管に連動して取り付けられるととも
に、粘性せん断抵抗を発揮するに足る微小間隙距
離を保持するスペーサを介して前記可動箱内に板
面方向に移動可能に収容され、前記可動箱は粘
性せん断抵抗を発揮するに足る微小間隙距離を保
持するスペーサを介して前記固定箱内に可動板の
板面と直角方向に移動可能に収容され、前記ス
ペーサにより形成される間隙部に高粘度の粘性流
体が充填されてなる、ことを特徴とする。

上記構成において、粘性せん断抵抗を発揮させ
るに足る微小間隙は、粘性流体の粘度によつて左
右されるが、少なくとも0.5mmに保持される。ま
た、粘性流体の粘度は高温状態の粘度低下におい
ても1000ポアズを下回らない高粘度を保持するも
のとされる。

［作用］ 鉛直管にこれを変位させる力が作用すると、該
鉛直管が管軸方向及び管軸直角方向のいずれの方
向に変位しても本装置は三軸方向へ移動可能とな
つており、この変位はスペーサを介在した間隙部
における二面間の相対運動となつてあらわれる。
しかるに、間隙部には粘性流体が充填されている
ので、ここに粘性せん断抵抗が働くことになる。

この粘性せん断抵抗力Ｆは、一般に、粘性流体
の粘性係数Ｕ、粘性流体を介して相対運動を行う
二面の面積Ｓ、その相対速度Ｖにそれぞれ比例
し、二面の微小間隙ｈに反比例するものである。
これを式で表すと、 Ｆ＝Ｕ×Ｓ×（Ｖ／ｈ）^m （ｍは使用する粘性流体の種類によつて決まる指
数） となる。

微小間隙の大きさは使用する粘性流体の粘度の
大小にも関係するが、上式からわかるように、そ
の距離を可及的に小さくすることにより大きな抵
抗力が得られる。しかしながら、抵抗板間の全面
にわたつて均一な微小間隙を保持するには、製作
上の困難性を加味すると少なくとも0.5mmまたは
それ以上とされる。

粘性流体は当該装置が設置される環境条件によ
つて適宜選択される。

すなわち、寒暖の変化の大きい環境条件下にお
いては、粘性流体の粘度変化が大きく、粘性せん
断抵抗力に多大な影響を与えるからである。通常
数百ポアズから数万ポアズの粘度を有する粘性流
体が使用されるが、温度による粘度変化の度合を
考慮に入れると、使用できる粘性流体の粘度は下
限として1000ポアズが限度である。

上述した間隙部に発生した粘性せん断抵抗力は
可動板ひいてはこれに連動する鉛直管の急激な運
動を直ちに拘束することになる。

［効果］ 本発明の鉛直管の防振装置は叙上の構成と機能
を有するので、従来のものに比べ、以下の種々優
れた効果を有する。

本装置は鉛直管の防振機構として簡単な構成
であり、経済的に製作でき、かつ、簡単な構成
であるにもかかわらず、優れた振動減衰機能を
発揮するものである。

本装置は移動が一方向のみに規制されず、移
動方向が自在にとれ、配管設計が大幅に自由に
なる。

本装置に伝わる振動変位は、粘性流体の有す
る良好な速度一抵抗力特性により円滑に吸収さ
れ、速やかに変位が止まる。特に微小な振動に
対しても早期に吸収されるので、この振動が配
管系の固有振動と一致する振動（共振振動）で
あつてもその応答値を減少することができる。

粘性せん断抵抗による抵抗は粘性流体内部の
圧力を高めることがなく、このため従来のオイ
ルダンパーに必要とするシール機構が不要であ
り、該シールの損傷による性能の低下がない。

配管系の熱膨張による緩慢な伸縮変化を移動
域によつて吸収することができ、鉛直管の変位
に自由に追従することができる。

本装置の設置に際し、水平及び鉛直方向への
位置調整が可能であり、その設置作業を容易に
行うことができる。

［実施例］ 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

第１図ないし第４図は本発明の防振装置Ｓの１
つの実施例（第１実施例）を示すものであつて、
第１図の分解斜視図によりその概略を示す。ここ
に、Ｐは鉛直に配された管（以下鉛直管という）
であつて、該鉛直管ＰにリブＲが固着張設され、
更に該リブに取付け板R′が取り付けられている。
R′aは取付け板R′に穿設されたボルト貫通孔であ
る。なお、Ｖは該ボルト貫通孔に挿通されるボル
トであつて、ナツト（図示せず）等により締め付
けられる。

１は平板状の可動板であつて、該可動板の取付
け板１１を介してリブＲの取付け板R′へ固定さ
れる。１１ａは取付け板１１に穿設されたボルト
貫通孔又はねじ孔である。該可動板１は十分に厚
みをもち、板面１ａに直角の力が作用しても撓む
ことのない剛性を有するものである。

２は直方体状の可動箱であつて、上下部が開口
し、内部空間を貫通して可動板１が収容される。

３は有底の固定箱であつて、上部が開口し、可
動箱２を収容する。該固定箱３はそれ自体が底を
有するものであるか、また無底の方形状の固定箱
の下部に底板３１を固定し底部を形成するもので
ある。３１ａは該底板３１に穿設されたボルト貫
通孔であり、架台Ｇとの取り付けに利用される。

この実施例に具現された本発明の特徴とする構
成は、可動板１と可動箱２と固定箱３との組立て
配置関係にあり、第２図及び第３図にその細部が
示されている。すなわち、可動板１にはスペーサ
４１が複数個、平板面１ａより突出して埋め込ま
れている。該スペーサ４１は可動箱２の内側面と
摺接し、容易に摩耗しない材料（通常は金属、好
ましくは高力黄銅）よりなり、可動板１の平板面
１ａよりの突出量は0.5〜１mm程度に設定される
（第２図）。しかして、可動板１は上下（鉛直）方
向（第１図Ｘ軸方向）には可動箱２の上下部が開
口しているので規制を受けることなく移動するこ
とができ、また、前後方向（第１図Ｙ軸方向）に
は移動空間Ａを存することにより自由に移動する
ことができる。そして、可動板１は横方向（第１
図Ｚ軸方向）にはスペーサ４１を介して可動箱２
の内側面に配されているので、可動板１は板面１
ａの作る方向（Ｘ−Ｙ軸方向、以下可動板の「板
面方向」という）に移動可能となつている。

また、可動箱２には前後外側面２ａに複数個の
スペーサ４２が該外側面２ａより突出して埋め込
まれている。該スペーサ４２は固定箱３の前後の
内側面と摺接し、その材質及び突出量はスペーサ
４１に準じる。そして、固定箱３には可動箱２と
摺接する側の前後内側面の上下に可動箱２の上下
部を摺動可能に挾むストツパー部材５が設けられ
る（第３図）。しかして、可動箱２は前後方向に
はスペーサ４２を介して固定箱３に挾着され、鉛
直方向にはストツパー部材５を介して固定箱に挾
着されているので、前後・鉛直方向には移動する
ことができず、ただ横方向には移動空間Ｂを存す
ることにより、可動箱２は横方向（以下可動板の
「板面直角方向」という）のみに移動可能となつ
ている。

この結果、可動板１及び可動箱２は固定箱３
（あるいはその他の静止系）に対し、３軸（Ｘ、
Ｙ、Ｚ軸）方向に移動自在となるものである。

そして、可動板１を可動箱２に、可動箱２を固
定箱３に組み込み、設置することにより、それぞ
れの摺接する部材の間にはスペーサ４１，４２の
突出量だけの間隙部６が生じることになる。

７は固定箱３内に注入された粘性流体であつ
て、上記の間隙部６に充填される。該粘性流体７
は通常の粘性体の外、特に後述の減衰特性を向上
させるために高粘度の粘性体、例えば、ポリイソ
ブチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ジメチ
ルポリシロキサンなどの高分子粘性体、あるいは
アスフアルト等が使用される。

本発明のこの実施例の防振装置Ｓの設置は次の
ようにして行われる。鉛直管Ｐの所定位置に取付
け板R′を有するリブＲを溶着等により固定する。
また、鉛直管Ｐの周りに架台Ｇを設け、該架台Ｇ
とリブＲとの間に本防振装置Ｓを介装させ、支持
板３１のボルト孔３１ａを通してボルトにより固
定箱３を架台Ｇに取り付けるか、あるいは直接溶
接により固定せしめる。しかる後、可動箱２中に
挿入しておいた可動板１を少しく引き上げて、該
可動板１の取付け板１１をリブＲの取付け板
R′に衝接させ、ボルト貫通孔R′a，１１ａ同士を
合致させた後、ボルト・ナツトにより固定せしめ
るかあるいは両者を溶接により固定せしめる。

この設置作業は容易に行われるものであり、か
つ、次の利点がある。設置作業中、架台Ｇとリブ
Ｒとの設置位置に水平方向に多少のずれがあつて
も固定箱３と可動箱２との移動域Ｂ、及び可動箱
２と固定板１との移動域Ａで吸収され、また、垂
直方向のずれに対しても可動板１を可動箱２中に
上下に出入りすることにより吸収され、位置調整
が行われるものである。なお、設置終了時、本装
置Ｓの固定箱３中の粘性流体７に塵等が混入する
のを防止するため、可動板１の取付け板１１（も
しくはリブの取付け板）と固定箱３の上縁部とに
防塵用のカバーを取り付けることもできる。

本発明装置Ｓの設置の態様は、鉛直管Ｐに対し
て単独に設けられることも、また、他の支持装置
（例えばばねサポートＱ）と組み合わせて同一架
台Ｇ上に設けられることも、あるいは、それらの
組合せによることも適宜自由である（第４図参
照）。

しかして、第１実施例に具現された本発明の防
振装置Ｓの鉛直管Ｐの変位（振動並びに移動）に
対する応答についてみると、鉛直管Ｐが管軸及び
管軸直角（半径）方向のいずれの方向へ変位して
も、本装置Ｓは３軸方向へ移動可能となつてお
り、この変位はスペーサ４１，４２を介在した間
隙部６における二面間の相対運動となつてあらわ
れる。しかるに、間隙部６には粘性流体７が充填
されているので、ここに粘性せん断抵抗が働くこ
とになる。すなわち、粘性せん断による抵抗力は
一般に、粘性体の粘性係数、粘性体を介して相対
運動を行う二面の面積及びその相対速度にそれぞ
れ比例し、二面の間隙距離に反比例するものであ
るので、本装置Ｓのこれらの諸元に応じて、可動
箱２及び可動板１ひいてはこれに連動する鉛直管
Ｐの運動を止める方向に抵抗力が作用するもので
ある。しかして、間隙部６はその距離が極めて小
さく、かつ板面による相対面積が大きいので、二
面間に働く抵抗力は極めて大きく、鉛直管Ｐの運
動を直ちに制止することになる。

そして、粘性流体７に高粘度の高分子粘性体を
用いるとき、この傾向は一層顕著になる。すなわ
ち、この粘性体は非ニユートン流体特性、即ち擬
塑性流体特性（流体の速度が大きくなる程高粘度
から低粘度に変化して流動し易くなり、抵抗力の
増加の度合が小さくなる現象。抵抗力は速度のほ
ぼ0.5〜0.6乗に比例する。）を示し、その抵抗力
の発生は同一速度であれば変位振幅、振動数によ
らず一定であり、一定速度が与えられると該抵抗
力は矩形波的な立上りを示すので、振動に対して
きわめて敏感であり、即答性に優れた特長を有す
る。この結果、鉛直管Ｐの運動エネルギーは速や
かに吸収され、かつ、本防振装置Ｓの各構成部材
に振動によつて生じる有害な応力等を生じさせる
ことがない。

第５図及び第６図に本発明の他の実施例（第２
実施例）を示す。第１実施例のものと同じ機能を
奏する部材については同一の符号を付してある。
第１実施例のものと相違する構成の特徴点は、可
動箱２を有底のものとし、その底部２１を平板状
となし、該底部２１の下面２１１にスペーサ４２
を埋設し、該可動箱２を固定箱３の内側底面上に
載置したことである。また、底部２１の前後方向
（Ｙ方向）の側面２１２はすべり面に形成される
とともに、固定箱３のすべり面に形成された内側
面に拘束され、摺動のみ可能となつている。更
に、底部２１の横方向（Ｚ方向）の側面２１３は
移動域Ｂを存して固定箱３の内側面に対設してい
る。しかして、可動箱２と固定箱３とは、可動箱
の下面２１１と固定箱３の内底面との二面がスペ
ーサ４２の突出量だけの間隙６を隔てて横方向
（Ｚ方向）のみに相対運動可能に設置されること
になる。

また、粘性流体７は可動箱２及び固定箱３にそ
れぞれ分離して充填されるので、第１実施例のも
のに比べて粘性流体の量は少なくてすむ。

本発明は上記２つの実施例の構成に限定される
ものではなく、本発明の基本的技術思想の範囲内
で種々設計変更が可能である。すなわち、 ○イ 可動板１、可動箱２及び固定箱３の配置は、
例えば可動板１を鉛直管Ｐの半径方向に合致さ
せる必要はなく、鉛直でさえあれば自由な位置
に設定することができ、それぞれが協働して３
軸方向に移動することができるので、本装置Ｓ
の設置方向は自由である。

○ロ また、スペーサ４１，４２の埋込み設置を叙
上の実施例以外の態様、例えば、スペーサ４１
を可動箱２の内側面に、あるいはスペーサ４２
を固定箱３の内底面に埋込み設置する態様を採
ることは自由であり、要は、スペーサ４１，４
２により可動板１、可動箱２及び固定箱３の粘
性抵抗面に好適な間隙を保持するものであれば
よい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の鉛直管の防振装置を示し、第１
図はその一実施例の分解斜視図、第２図及び第３
図は要部の拡大断面図、第４図は使用例図であ
り、第５図及び第６図は他の実施例の要部断面図
である。 Ｓ……防振装置、１……可動板、１ａ……可動
板面、２……可動箱、３……固定箱、４１，４２
……スペーサ、６……間隙部、７……粘性流体、
８……鉛直管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平板状の可動板１と、該可動板１を収容する
   可動箱２と、該可動箱２を収容する有底の固定箱
   ３とからなり、 前記可動板１は配管系の鉛直管Ｐに連動して取
   り付けられるとともに、粘性せん断抵抗を発揮す
   るに足る微小間隙距離を保持するスペーサ４１を
   介して前記可動箱２内に板面１ａ方向に移動可能
   に収容され、 前記可動箱２は粘性せん断抵抗を発揮するに足
   る微小間隙距離を保持するスペーサ４２を介して
   前記固定箱３内に可動板１の板面１ａと直角方向
   に移動可能に収容され、 前記スペーサ４１，４２により形成される間隙
   部６に高粘度の粘性流体７が充填されてなる、 ことを特徴とする鉛直管の防振装置。 ２ スペーサ４１，４２は高力黄銅である特許請
   求の範囲第１項に記載の鉛直管の防振装置。 ３ スペーサ４１は可動板１の板面１ａに固着さ
   れている特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   の鉛直管の防振装置。 ４ スペーサ４２は可動箱２の外側面２ａ又は底
   面２１１に固着されている特許請求の範囲第１項
   又は第２項に記載の防振装置。