| 【発明の名称】 |
制振装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】修理 英幸
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| 【要約】 |
【課題】橋梁等の被制振構造物の振動を低減するために、被制振構造物に粘弾性材を密着させる制振装置において、周囲の温度が変化しても制振性能が低下せず、所定の制振性能を維持することを可能にする。
【解決手段】制振装置１は、振動エネルギーを吸収する粘弾性材４と、粘弾性材４の温度を検出する温度検出器６と、粘弾性材４の温度を調節する加熱冷却装置７と、制御装置１３とで構成されている。制御装置１３は温度検出器６で検出された温度に応じて加熱冷却装置７を作動させ、これにより、粘弾性材４は、周囲の温度変化に影響されず、所定の温度に維持される。このため、常時、所定の制振性能を維持することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 被制振構造物の振動を低減するために被制振構造物に装着される制振装置であって、振動エネルギーを吸収する粘弾性材から成りかつ上記被制振構造物に密着する制振体と、上記粘弾性材の温度を検出する温度検出器と、上記粘弾性材の温度を調節する温度調節手段と、制御装置とが具備され、上記制御装置は、温度検出器で検出された温度に応じて温度調節手段を作動させることを特徴とする制振装置。
【請求項2】 制振体は、粘弾性材と、被制振構造物の曲げ振動に伴う粘弾性材の伸縮を拘束する拘束材とで構成されており、上記粘弾性材は被制振構造物と拘束材との間に位置することを特徴とする請求項１記載の制振装置。
【請求項3】 拘束材は複数設けられ、これら拘束材間に粘弾性材が設けられていることを特徴とする請求項２記載の制振装置。
【請求項4】 粘弾性材と被制振構造物との間にスペーサーを介在させたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の制振装置。
【請求項5】 温度調節手段として、加熱冷却装置が用いられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の制振装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、船舶や海洋構造物あるいは橋梁等において、機器の振動や流体による励振または自動車や鉄道車両等の通過時の振動を低減するために被制振構造物（制振の対象となる構造物）に装着される制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、橋梁等の被制振構造物（制振の対象となる構造物）の振動を低減するために被制振構造物に装着される制振装置としては、例えば、非拘束型の制振装置と拘束型の制振装置とが挙げられる。図２８，図２９に示すように、上記非拘束型の制振装置５１は、被制振構造物５２の表面に貼り付けられる粘弾性材５３によって構成されている。これによると、被制振構造物５２の曲げ振動で生じる粘弾性材５３の伸縮変形によって、振動エネルギーが粘弾性材５３に吸収され、振動が低減される。
【０００３】また、図３０，図３１に示すように、上記拘束型の制振装置５１は粘弾性材５３と拘束材５４とで構成され、上記粘弾性材５３の片面が被制振構造物５２の表面に貼り付けられ、粘弾性材５３の反対側の片面に上記拘束材５４が設けられている。これによると、被制振構造物５２の曲げ振動で生じる粘弾性材５３の伸縮を上記拘束材５４で拘束するために粘弾性材５３に生じるせん断変形によって、振動エネルギーが吸収され、振動が低減される。さらに、図３２に示すように、拘束材５４を複数設け、これら拘束材５４間に粘弾性材５３を設けた多層拘束型の制振装置５１においても、同様な作用で振動が低減される。
【０００４】尚、上記粘弾性材５３には、ニトリルゴム等のゴム系やプラスチック系あるいはアスファルト系の混合材料が用いられる。また、上記拘束材５４には鋼板等のようなヤング係数の高い部材が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従来形式では、粘弾性材５３の制振性能は使用温度によって大幅に変化してしまうといった問題点があり、特に制振装置５１を屋外で使用する場合、夏期の高気温時あるいは冬期の低気温時において、制振装置５１の制振性能が所定の制振性能よりも低下してしまうといった問題が生じた。
【０００６】本発明は、周囲の温度が変化しても、制振性能が低下せず、所定の制振性能を維持することが可能な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】上記問題を解決するために本第１発明における制振装置は、被制振構造物の振動を低減するために被制振構造物に装着される制振装置であって、振動エネルギーを吸収する粘弾性材から成りかつ上記被制振構造物に密着する制振体と、上記粘弾性材の温度を検出する温度検出器と、上記粘弾性材の温度を調節する温度調節手段と、制御装置とが具備され、上記制御装置は、温度検出器で検出された温度に応じて温度調節手段を作動させるものである。
【０００８】これによると、温度検出器で検出された温度に応じて制御装置が温度調節手段を作動させることにより、粘弾性材は、周囲の温度変化に影響されず、所定の温度に維持される。したがって、粘弾性材の制振性能が周囲の温度変化によって大幅に変化してしまうことはなく、所定の制振性能を維持することができる。本第２発明における制振装置は、制振体は、粘弾性材と、被制振構造物の曲げ振動に伴う粘弾性材の伸縮を拘束する拘束材とで構成されており、上記粘弾性材は被制振構造物と拘束材との間に位置するものである。
【０００９】本第３発明における制振装置は、拘束材は複数設けられ、これら拘束材間に粘弾性材が設けられているものである。本第４発明における制振装置は、粘弾性材と被制振構造物との間にスペーサーを介在させたものである。本第５発明における制振装置は、温度調節手段として、加熱冷却装置が用いられているものである。
【００１０】これによると、温度検出器で検出された温度が所定温度より低下した場合、制御装置は、温度検出器で検出される温度が所定温度に達するまで、加熱冷却装置によって粘弾性材を加熱する。また、温度検出器で検出された温度が所定温度より高い場合、制御装置は、温度検出器で検出される温度が所定温度に達するまで、加熱冷却装置によって粘弾性材を冷却する。これにより、粘弾性材は、周囲の温度変化に影響されず、所定の温度に維持される。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。１は橋梁等の被制振構造物２の振動を低減するために被制振構造物２に装着される制振装置である。この制振装置１の構成を以下に説明する。上記制振装置１はシート状の制振体３を有する非拘束型のものであり、上記制振体３は被制振構造物２の振動エネルギーを吸収する粘弾性材４から構成されている。尚、上記粘弾性材４には、ニトリルゴム等のゴム系やプラスチック系あるいはアスファルト系の混合材料が用いられる。上記粘弾性材４の片面４ａは上記被制振構造物２の表面に密着して貼り付けられている。また、粘弾性材４の内部には、粘弾性材４の温度を検出する温度検出器６が設けられている。さらに、制振装置１には、粘弾性材４の温度を調節する加熱冷却装置７（温度調節手段の一例）と、制御装置１３とが備えられている。
【００１２】上記加熱冷却装置７は、粘弾性材４の内部に挿入された複数の温冷媒管８と、これら温冷媒管８の入口側に接続された入口側配管９と、上記温冷媒管８の出口側に接続された出口側配管１０と、上記入口側配管９から温冷媒管８内を経て出口側配管１０へ流れた温冷媒１４を入口側配管９へ循環させるポンプ１１と、上記ポンプ１１に加熱または冷却した温冷媒１４を供給する供給部１２とで構成されている。尚、温冷媒１４としては温水・冷水が使用され、上記温水と冷水のいずれか一方が選択されて供給部１２からポンプ１１に供給される。
【００１３】尚、上記温冷媒管８は、上記被制振構造物２の表面に対して平行な平行面上に並列に配置されている。また、各温冷媒管８には、柔軟性を有するチューブ等が使用されている。また、上記制御装置１３は、温度検出器６で検出された温度に応じて、ポンプ１１を作動させ、さらに、切換弁等を介して温冷媒１４を温水と冷水とのいずれかに切換えて供給部１２からポンプ１１へ供給するものである。
【００１４】上記構成における作用を以下に説明する。例えば冬期の低気温時において、温度検出器６で検出された温度が所定温度よりも低下した場合、制御装置１３は、温冷媒１４を温水に切換え、ポンプ１１を作動させる。これにより、温水が、入口側配管９から各温冷媒管８内に流れ込み、各温冷媒管８内から出口側配管１０へ流出し、再びポンプ１１から入口側配管９を経て各温冷媒管８内へ供給されて繰り返し循環する。これにより、粘弾性材４が温水で加熱されて粘弾性材４の温度が上昇し、温度検出器６で検出される温度が所定温度に達すると、制御装置１３がポンプ１１を停止し、温水の供給がストップする。
【００１５】また、例えば夏期の高気温時において、温度検出器６で検出された温度が所定温度よりも高くなった場合、制御装置１３は、温冷媒１４を冷水に切換え、ポンプ１１を作動させる。これにより、冷水が、入口側配管９から各温冷媒管８内に流れ込み、各温冷媒管８内から出口側配管１０へ流出し、再びポンプ１１から入口側配管９を経て各温冷媒管８内へ供給されて繰り返し循環する。これにより、粘弾性材４が冷却されて粘弾性材４の温度が低下し、温度検出器６で検出される温度が所定温度まで下がると、制御装置１３がポンプ１１を停止し、冷水の供給がストップする。
【００１６】上記のような制御装置１３による制御によって、粘弾性材４は、周囲（環境）の温度変化に影響されず、所定の温度（制振性能が最大に発揮される温度）に維持される。このため、粘弾性材４の制振性能が周囲の温度変化によって大幅に変化してしまうことはなく、常時、所定の制振性能を維持することができる。上記第１の実施の形態では、複数の温冷媒管８を全て同方向に向けて並列に配置しているが、第２の実施の形態として、図４，図５に示すように、一方向に向けて並列に配置された複数の一方の温冷媒管８ａに加えて、これら一方の温冷媒管８ａに対して複数の他方の温冷媒管８ｂを直交方向に向けて並列に配置してもよい。
【００１７】次に、本発明の第３の実施の形態を図６〜図９に基づいて説明する。制振装置１は拘束型のものであり、制振装置１の制振体３は、粘弾性材４と、被制振構造物２の曲げ振動に伴う粘弾性材４の伸縮を拘束する拘束材１７とで構成されている。上記粘弾性材４の片面４ａは被制振構造物２の表面に密着して貼り付けられている。また、上記拘束材１７は粘弾性材４の反対側の片面４ｂに設けられている。尚、拘束材１７には鋼板等のようなヤング係数の高い部材が用いられている。
【００１８】また、加熱冷却装置７は、拘束材５内に形成された複数の温冷媒通路１８と、これら温冷媒通路１８の入口側に接続された入口側配管９と、上記温冷媒通路１８の出口側に接続された出口側配管１０と、上記入口側配管９から温冷媒通路１８内を経て出口側配管１０へ流れた温冷媒１４を入口側配管９へ循環させるポンプ１１と、上記ポンプ１１に加熱または冷却した温冷媒１４を供給する供給部１２とで構成されている。
【００１９】尚、上記温冷媒通路１８は、被制振構造物２の表面に対して平行な平行面上に並列に配置されている。また、図８，図９に示すように、上記拘束材１７の片面は平坦に形成されているが、反対側の片面には、上記各温冷媒通路１８に沿って、外側へ突出する円弧状の凸部１９が形成されている。そして、拘束材１７は、上記凸部１９が形成されている方の面を粘弾性材４に向けて設けられている。尚、上記円弧状の凸部１９は温冷媒通路１８を流れる温冷媒１４の温度を粘弾性材４に均一に伝達するためのものである。尚、上記凸部１９は、円弧状に限らず、平坦な面から成る四角形または多角形に形成されているものでもよい。
【００２０】これによると、温度検出器６で検出された温度が所定温度よりも低下した場合、制御装置１３は、温冷媒１４を温水に切換え、ポンプ１１を作動させる。これにより、温水が、入口側配管９から各温冷媒通路１８内に流れ込み、各温冷媒通路１８内から出口側配管１０へ流出し、再びポンプ１１から入口側配管９を経て各温冷媒通路１８内へ供給されて繰り返し循環する。これにより、粘弾性材４が温水で加熱されて粘弾性材４の温度が上昇し、温度検出器６で検出される温度が所定温度に達すると、制御装置１３がポンプ１１を停止し、温水の供給がストップする。
【００２１】また、温度検出器６で検出された温度が所定温度よりも高くなった場合、制御装置１３は、温冷媒１４を冷水に切換え、ポンプ１１を作動させる。これにより、冷水が、入口側配管９から各温冷媒通路１８内に流れ込み、各温冷媒通路１８内から出口側配管１０へ流出し、再びポンプ１１から入口側配管９を経て各温冷媒通路１８内へ供給されて繰り返し循環する。これにより、粘弾性材４が冷却されて粘弾性材４の温度が低下し、温度検出器６で検出される温度が所定温度まで下がると、制御装置１３がポンプ１１を停止し、冷水の供給がストップする。
【００２２】上記第３の実施の形態では、拘束材１７は粘弾性材４の反対側の片面４ｂ（すなわち被制振構造物２に密着した面４ａの反対側の面）に単層のみ設けられているが、以下の第４の実施の形態における制振装置１は、図１０〜図１２に示すように、上記拘束材１７と被制振構造物２との間に中間の拘束材１７ａが設けられた多層拘束型のものである。
【００２３】この際、粘弾性材４は、拘束材１７と中間の拘束材１７ａとの間ならびに中間の拘束材１７ａと被制振構造物２との間に設けられる。また、温度検出器６は中間の拘束材１７ａと被制振構造物２との間の粘弾性材４の内部に設けられている。また、温冷媒通路１８は上記両拘束材１７，１７ａ内にそれぞれ複数形成されており、これら温冷媒通路１８に入口側配管９と出口側配管１０とが接続されている。また、上記中間の拘束材１７ａの表裏両面には、上記各温冷媒通路１８に沿って、外側へ突出する円弧状の凸部１９ａが形成されている。そして、中間の拘束材１７ａは、凸部１９ａが形成されている両面をそれぞれの粘弾性材４に向けて設けられている。尚、上記円弧状の凸部１９ａは温冷媒通路１８を流れる温冷媒１４の温度を粘弾性材４に均一に伝達するためのものである。尚、上記凸部１９ａは、円弧状に限らず、平坦な面から成る四角形または多角形に形成されているものでもよい。
【００２４】上記第４の実施の形態では、拘束材１７と被制振構造物２との間に中間の拘束材１７ａを単数設けているが、複数設けてもよい。また、上記第１〜第４の実施の形態では粘弾性材４を被制振構造物２に直接密着させているが、以下の第５の実施の形態として、図１３，図１４に示すように、粘弾性材４と被制振構造物２との間にシート状のスペーサー２５を介在させてもよい。この際、スペーサー２５内にも、複数の温冷媒通路１８が並列に配列されて形成されている。また、図９で示した上記拘束材１７と同様に、上記スペーサー２５の片面は平坦に形成されているが、反対側の片面には、上記各温冷媒通路１８に沿って、外側へ突出する円弧状の凸部１９ｂが形成されている。そして、スペーサー２５は、上記凸部１９ｂが形成されている方の面を粘弾性材４に向けて設けられている。
【００２５】上記第５の実施の形態において、拘束材１７の温冷媒通路１８と中間の拘束材１７ａの温冷媒通路１８とスペーサー２５の温冷媒通路１８とを全て同方向に向けて設けているが、上記各温冷媒通路１８を互いに異なった方向（例えば互いに直交する方向）に向けて設けてもよい。上記第５の実施の形態において、拘束材１７またはスペーサー２５を中間の拘束材１７ａと同形状に形成してもよい。また、中間の拘束材１７ａを拘束材１７またはスペーサー２５と同形状に形成してもよい。
【００２６】上記第１〜第５の実施の形態では、温冷媒の一例として温水・冷水を用いたが、水に限ったものではなく、水以外の他の流体を用いてもよい。また、上記第１〜第５の実施の形態では、温度調節手段の一例として、温水または冷水を循環させる加熱冷却装置７を用いたが、以下の第６〜第１１の実施の形態で示すように、伝熱装置３１を用いたものであってもよい。
【００２７】以下、第６の実施の形態の構成を図１５〜図１７に基づいて説明する。すなわち、制振装置１が非拘束型のものである場合、上記伝熱装置３１は、粘弾性材４の内部に挿入された複数の伝熱管３５と、これら伝熱管３５に電力を供給する電源３６と、電源３６から各伝熱管３５への電力の供給をオンオフするスイッチ３７とで構成されている。尚、上記伝熱管３５は、通電により発熱するものであり、被制振構造物２の表面に対して平行な平行面上に並列に配置されている。また、制御装置１３は、温度検出器６で検出された温度に応じて、スイッチ３７のオンオフを切換えるものである。
【００２８】これによると、温度検出器６で検出された温度が所定温度よりも低下した場合、制御装置１３はスイッチ３７をオンに切換える。これにより、電力が電源３６から各伝熱管３５へ供給され、粘弾性材４が各伝熱管３５で加熱されて粘弾性材４の温度が上昇し、温度検出器６で検出される温度が所定温度に達すると、制御装置１３がスイッチ３７をオンからオフに切換える。これにより、電源３６から各伝熱管３５への電力供給が遮断され、各伝熱管３５での加熱が停止される。
【００２９】上記のような制御装置１３による制御によって、粘弾性材４は、周囲（環境）の温度変化に影響されず、所定の温度（制振性能が最大に発揮される温度）に維持される。このため、粘弾性材４の制振性能が周囲の温度変化によって大幅に変化してしまうことはなく、常時、所定の制振性能を維持することができる。尚、上記伝熱管３５を用いた伝熱装置３１では、粘弾性材４の加熱はできるが冷却はできないため、第６の実施の形態の制振装置１は、主に、冷却の必要のない寒冷地で使用されるものである。これとは逆に、主に、加熱の必要のない温暖地で使用される場合は、制振装置１に、粘弾性材４を冷却する冷却装置のみを設けてもよい。
【００３０】さらに、上記第６の実施の形態において、上記伝熱管３５の材料にガラス繊維等を用いた場合、上記粘弾性材４とガラス繊維とによって複合材を構成することができ、これにより、粘弾性材４の弾性特性を調整することができる。また、第７の実施の形態は、図１８，図１９に示すように、複数の伝熱管３５を互いに直交方向に交差させて並列に配置したものである。
【００３１】また、第８の実施の形態は、図２０，図２１に示すように、単層の拘束材１７を備えた拘束型の制振装置１であり、上記複数の伝熱管３５が拘束材１７の内部に設けられている。また、第９の実施の形態は、図２２，図２３に示すように、拘束材１７と中間の拘束材１７ａとを備えた多層拘束型の制振装置１であり、複数の伝熱管３５が拘束材１７と中間の拘束材１７ａとにそれぞれ設けられている。
【００３２】また、第１０の実施の形態は、図２４，図２５に示すように、スペーサー２５を有する制振装置１であり、複数の伝熱管３５が拘束材１７と中間の拘束材１７ａとスペーサー２５とにそれぞれ設けられている。また、第１１の実施の形態は、図２６，図２７に示すように、伝熱管３５の代りに、通電によって発熱する複数の伝熱板３８を用いたものであり、これら伝熱板３８は粘弾性材４の内部に挿入されている。
【００３３】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、温度検出器で検出された温度に応じて制御装置が温度調節手段を作動させることにより、粘弾性材は、周囲の温度変化に影響されず、所定の温度に維持される。したがって、粘弾性材の制振性能が周囲の温度変化によって大幅に変化してしまうことはなく、常時、所定の制振性能を維持することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１１９
【氏名又は名称】日立造船株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年３月３１日（１９９９．３．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０８７
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 義弘
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２８３２２３（Ｐ２０００−２８３２２３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−９０３６９ |
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