(57)【要約】【課題】外力が対象物に加わって振動したときに、対象物の振動を減衰させることができる減衰付加技術を提供する。【解決手段】減衰付加装置１は、振動減衰の対象となる対象物２または床面３の一方に固定される第１部１１と、第１部１１が固定されたもの以外の他方に固定される第２部１２と、第１部１１および第２部１２の一方を他方に押し付けて互いの接触面３０，３１に押付力を生じさせる押付力発生部３３と、外力に基づく対象物２の振動で接触面３３，３１同士が摺動されたときに第１部１１と第２部１２との互いの位置を復元する復元力を生じさせる復元力発生部３４とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動減衰の対象となる対象物または床面の一方に固定される第１部と、
前記第１部が固定されたもの以外の他方に固定される第２部と、
前記第１部および前記第２部の一方を他方に押し付けて互いの接触面に押付力を生じさせる押付力発生部と、
外力に基づく前記対象物の振動で前記接触面同士が摺動されたときに前記第１部と前記第２部との互いの位置を復元する復元力を生じさせる復元力発生部と、
を備える減衰付加装置。
【請求項２】
前記押付力を調整する押付力調整部を備える請求項１に記載の減衰付加装置。
【請求項３】
前記第１部は、前記対象物または前記床面の一方に固定される滑動ブロックを有し、
前記第２部は、前記滑動ブロックが固定されたもの以外の他方に固定され、前記滑動ブロックが摺動可能に接触される摺動盤を有し、
前記押付力発生部が前記滑動ブロックと前記摺動盤とを互いに連結する棒ねじを有し、
前記接触面が前記滑動ブロックと前記摺動盤とが接触される部分である請求項１または請求項２に記載の減衰付加装置。
【請求項４】
前記棒ねじが前記滑動ブロックに連結される部分と前記摺動盤との間に空間を形成するチェンバを備える請求項３に記載の減衰付加装置。
【請求項５】
前記棒ねじの外周面の少なくとも一部と前記滑動ブロックとの間に空間を形成するチェンバを備える請求項３または請求項４に記載の減衰付加装置。
【請求項６】
前記摺動盤の前記接触面の少なくとも一部が前記摺動盤の縁部にゆくに従ってせり上がる傾斜面となっている請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の減衰付加装置。
【請求項７】
前記復元力発生部は、前記滑動ブロックと前記摺動盤のそれぞれに固定される棒ばねを有する請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の減衰付加装置。
【請求項８】
前記押付力発生部と前記復元力発生部とが同一部材により形成される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の減衰付加装置。
【請求項９】
前記対象物の振動を検出する振動検出センサと、
前記振動検出センサの振動の検出に基づいて前記押付力を変化させる押付力制御部と、
を備える請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の減衰付加装置。
【請求項１０】
前記第１部と前記第２部と前記押付力発生部と前記復元力発生部とにより減衰付加ユニットが形成され、
水平方向に加わる外力に対応する前記減衰付加ユニットと垂直方向に加わる外力に対応する前記減衰付加ユニットとを組み合わせて前記対象物を支持する請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の減衰付加装置。
【請求項１１】
振動減衰の対象となる対象物または床面の一方に第１部を固定するステップと、
前記第１部が固定されたもの以外の他方に第２部を固定するステップと、
前記第１部および前記第２部の一方を他方に押し付けて互いの接触面に押付力を生じさせるステップと、
外力に基づく前記対象物の振動で前記接触面同士が摺動されたときに前記第１部と前記第２部との互いの位置を復元する復元力を生じさせるステップと、
を含む減衰付加方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、減衰付加装置および減衰付加方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力発電所の貯蔵プールに保管される核燃料貯蔵ラックでは、地震発生時の転倒または破損を防止する必要がある。例えば、核燃料貯蔵ラックの下面が貯蔵プールの床面上を滑動する構造とし、この床面に傾斜を設けることで、重力により元の位置に戻す復元力を得る技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６１０９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
核燃料貯蔵ラックの固定方法には、核燃料貯蔵ラックを貯蔵プールの床面に固定する固定式と、核燃料貯蔵ラックを貯蔵プールの床面に置くだけの自立式との二種類がある。近年、基準地震動の見直しが行われ、想定される地震荷重が大きく見積もられるようになった。今後、地震荷重がさらに大きくなると、固定式の核燃料貯蔵ラックの場合は、床面に固定されたラックの脚部に大きな力が加わり耐震性が厳しくなる可能性がある。また、自立式の核燃料貯蔵ラックの場合は、上下方向に大きな地震力が加わるとラックが浮き上がり、落下時に大きな衝撃力が加わり耐震性が厳しくなる可能性がある。さらに、水平方向に大きな地震力が加わるとラック同士が衝突することも考えられる。
【０００５】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、外力が対象物に加わって振動したときに、対象物の振動を減衰させることができる減衰付加技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係る減衰付加装置は、振動減衰の対象となる対象物または床面の一方に固定される第１部と、前記第１部が固定されたもの以外の他方に固定される第２部と、前記第１部および前記第２部の一方を他方に押し付けて互いの接触面に押付力を生じさせる押付力発生部と、外力に基づく前記対象物の振動で前記接触面同士が摺動されたときに前記第１部と前記第２部との互いの位置を復元する復元力を生じさせる復元力発生部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態により、外力が対象物に加わって振動したときに、対象物の振動を減衰させることができる減衰付加技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の減衰付加装置を示す正面図。
【図２】第１実施形態の減衰付加ユニットを示す断面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】振動に関する解析モデルを示す概念図。
【図５】入力加速度と減衰比の関係を示すグラフ。
【図６】固有振動数比と減衰比の関係を示すグラフ。
【図７】減衰付加方法を示すフローチャート。
【図８】変形例の減衰付加ユニットを示す断面図。
【図９】第２実施形態の減衰付加ユニットを示す断面図。
【図１０】第３実施形態の減衰付加ユニットを示す断面図。
【図１１】第４実施形態の減衰付加ユニットを示す断面図。
【図１２】第４実施形態の押付力制御部を示すブロック図。
【図１３】第４実施形態の押付力制御処理を示すフローチャート。
【図１４】第５実施形態の減衰付加装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態の減衰付加装置について図１から図７を用いて説明する。
【００１０】
図１の符号１は、減衰付加装置である。この減衰付加装置１は、対象物２を支持するとともに、地震発生時に対象物２に生じる振動を減衰させるために用いられる。第１実施形態では、振動減衰の対象となる対象物２として、原子力発電所で用いられる核燃料貯蔵ラックを例示する。
【００１１】
原子力発電所では、原子炉の炉心において所定期間使用した使用済の燃料集合体が炉心から取り出される。この燃料集合体は、核燃料貯蔵ラック２（対象物）に装荷される。この核燃料貯蔵ラック２は、原子炉建屋内の貯蔵プールの水中に設置される。燃料集合体は、貯蔵プールの水で冷却されることで崩壊熱が除去される。
【００１２】
本実施形態では、貯蔵プールの底部の水平な床面３に固定される固定式の核燃料貯蔵ラック２を例示する。床面３には、核燃料貯蔵ラック２が載置される板状を成すコモンベース４が配置される。このコモンベース４は、基礎ボルトを用いて床面３に固定されている。
【００１３】
核燃料貯蔵ラック２は、金属製の角管で構成される複数本のセル５と、これらのセル５の下部に設けられるラックベース６とを備える。それぞれのセル５は、直立して設けられて互いに溶接され、セル５の下端はラックベース６に溶接されている。なお、燃料集合体は、セル５の上方の開口から出し入れされる。この核燃料貯蔵ラック２は、箱状に形成された装置である。
【００１４】
核燃料貯蔵ラック２のラックベース６とコモンベース４との間には、減衰付加装置１を構成する複数の減衰付加ユニット７が設けられる。核燃料貯蔵ラック２は、減衰付加ユニット７を介して床面３に支持される。なお、核燃料貯蔵ラック２は、平面視で四角形状を成す。
【００１５】
複数の減衰付加ユニット７は、平面視で縦方向と横方向に均等に並んで配置される。例えば、平面視で縦方向に４列、横方向に４列ずつ、マトリクス状に配置される。１列には、４個の減衰付加ユニット７が並ぶ。なお、ラックベース６の周縁に沿ってのみ、複数の減衰付加ユニット７を並べても良い。つまり、減衰付加ユニット７を平面視で四角形状に並べても良い。
【００１６】
図２および図３に示すように、減衰付加ユニット７は、対象物２に固定される第１部１１と、床面３に固定される第２部１２とを備える。
【００１７】
なお、「第２部１２が床面３に固定される」という用語は、第２部１２が床面３に直接固定される態様のみならず、第２部１２が所定の部材を介して床面３に固定される態様を含む。本実施形態では、第２部１２は、床面３にコモンベース４を介して固定されている。さらに、本実施形態では、第１部１１が対象物２に直接固定されているが、第１部１１が所定の部材を介して対象物２に固定されていても良い。
【００１８】
第１部１１は、ラックベース６の下面に固定される第１盤１３と、この第１盤１３下面に固定される滑動ブロック１４とを有する。
【００１９】
第１盤１３は、平面視で円盤状を成す。この第１盤１３の周縁には、複数のボルト挿通孔１５が形成される。これらのボルト挿通孔１５に挿通されたボルト１６が、ラックベース６の下面の雌ネジ部１７に螺合されることで、第１盤１３がラックベース６の下面に固定される。
【００２０】
滑動ブロック１４は、円柱形状を成すブロック状の部材である。なお、滑動ブロック１４は、平面視で円形状を成す。この滑動ブロック１４の上部には、フランジ１８が形成されている。このフランジ１８には、複数のボルト挿通孔１９が形成される。これらのボルト挿通孔１９に挿通されたボルト２０が、第１盤１３の下面の雌ネジ部２１に螺合されることで、滑動ブロック１４が第１盤１３の下面に固定される。
【００２１】
第２部は、床面３に固定される円盤状を成す第２盤２２と、滑動ブロック１４が載置される円盤状を成す摺動盤２３とを有する。
【００２２】
第２盤２２は、平面視で円盤状を成す。この第２盤２２の周縁には、複数のボルト挿通孔２４が形成される。これらのボルト挿通孔２４に挿通されたボルト２５が、床面３の雌ネジ部２６に螺合されることで、第２盤２２が床面３に固定される。
【００２３】
摺動盤２３は、平面視で円盤状を成す。この摺動盤２３は、第２盤２２よりも小さい直径を成し、第２盤２２の上面に固定される。この摺動盤２３の周縁には、複数のボルト挿通孔２７が形成される。これらのボルト挿通孔２７に挿通されたボルト２８が、第２盤２２の上面の雌ネジ部２９に螺合されることで、摺動盤２３が第２盤２２に固定される。
【００２４】
また、摺動盤２３の上面は、水平な平滑面となっている。この摺動盤２３の上面に滑動ブロック１４が水平方向に摺動可能な状態で載置される。地震発生時に、核燃料貯蔵ラック２が揺れた場合に、滑動ブロック１４の下面が摺動盤２３の上面を摺動する。なお、滑動ブロック１４と摺動盤２３とが接触される部分が、本実施形態の接触面３０，３１となっている。つまり、滑動ブロック１４において、その下面が接触面３０である。また、摺動盤２３において、その上面が接触面３１である。
【００２５】
地震発生時には、滑動ブロック１４の下面が摺動盤２３の上面を摺動するときに生じる摩擦力（動摩擦力）により、核燃料貯蔵ラック２の振動が減衰される。つまり、地震時の振動エネルギーが摩擦力により吸収される。
【００２６】
第１盤１３と滑動ブロック１４と摺動盤２３と第２盤２２のそれぞれの中心は、減衰付加ユニット７の中心軸Ｑと一致している。また、第１盤１３と滑動ブロック１４と摺動盤２３と第２盤２２のそれぞれは、鉄またはステンレスなどの金属材料で形成される。なお、これらの部材の一部を樹脂などの他の部材で形成しても良い。
【００２７】
滑動ブロック１４の内部には、１本の棒ばね３２と４本の棒ねじ３３とが設けられている。１本の棒ばね３２が中心軸Ｑに沿って配置される。その周囲に４本の棒ねじ３３が配置される。また、棒ねじ３３の上部には、押付力調整ナット３４と皿ばね３５とが設けられる。      
【００２８】
また、滑動ブロック１４の内部には、棒ばね３２が配置される棒ばね用チェンバ３６と、棒ねじ３３の下部が配置される棒ねじ用チェンバ３７と、押付力調整ナット３４が配置される調整用チェンバ３８とが形成されている。
【００２９】
棒ばね３２の下部は、摺動盤２３に形成された下部嵌合部３９に嵌合されている。棒ばね３２の下部は、下部嵌合部３９に嵌合されることで、摺動盤２３に対して水平方向に拘束される。また、棒ばね３２の上部は、滑動ブロック１４に形成された上部嵌合部４０に嵌合されている。棒ばね３２の上部は、上部嵌合部４０に嵌合されることで、滑動ブロック１４に対して水平方向に拘束される。
【００３０】
地震発生時には、滑動ブロック１４の下面が摺動盤２３の上面を摺動しても、棒ばね３２の付勢力により、滑動ブロック１４と摺動盤２３との互いの位置が復元される。つまり、第１実施形態では、棒ばね３２が、第１部１１と第２部１２との互いの位置を復元する復元力を生じさせる復元力発生部となっている。
【００３１】
それぞれの棒ねじ３３は、滑動ブロック１４と摺動盤２３とを互いに連結する。なお、滑動ブロック１４の棒ねじ用チェンバ３７と調整用チェンバ３８との間には、仕切部４１が設けられる。この仕切部４１には、棒ねじ３３が挿通されるねじ挿通孔４２が形成されている。
【００３２】
棒ねじ３３は、ねじ挿通孔４２に挿通された状態で、その下部が、摺動盤２３に形成された雌ネジ部４３に嵌合される。棒ねじ３３の上部は、ねじ挿通孔４２に挿通されることで、滑動ブロック１４に対して水平方向に拘束される。一方、棒ねじ３３の下部は、摺動盤２３の雌ネジ部４３に螺合されることで、摺動盤２３に対して水平方向に拘束される。また、雌ネジ部４３に螺合された棒ねじ３３を、摺動盤２３に溶接するなどして緩み止めを施した構造としてもよい。
【００３３】
棒ねじ３３の上部には、押付力調整ナット３４が螺合される。押付力調整ナット３４と仕切部４１との間には、皿ばね３５が設けられる。押付力調整ナット３４と仕切部４１とに皿ばね３５が挟まれている。この皿ばね３５の付勢力により、押付力調整ナット３４と仕切部４１とが離れる方向に力が生じる。この力により、滑動ブロック１４が摺動盤２３に押し付けられる。つまり、第１実施形態では、棒ねじ３３と皿ばね３５とが、第１部１１を第２部１２に押し付けて互いの接触面３０，３１に押付力を生じさせる押付力発生部となっている。
【００３４】
押付力調整ナット３４の位置、つまり、押付力調整ナット３４の締め具合を調整することで、滑動ブロック１４が摺動盤２３に押し付けられる押付力を調整することができる。第１実施形態では、押付力調整ナット３４が押付力調整部となっている。このようにすれば、想定される対象物２の振動に応じて、第１部１１と第２部１２との互いの接触面３０，３１に生じる摩擦力を調整することができる。そのため、最適な減衰力を対象物２に与えることができる。
【００３５】
なお、押付力調整ナット３４を締める場合には、例えば、トルクレンチを用いても良い。そして、予め設定されたトルク値で押付力調整ナット３４を締め付けるようにしても良い。
【００３６】
地震発生時には、滑動ブロック１４と摺動盤２３との間に生じる摩擦力により、振動エネルギーが吸収される。このときに生じる摩擦力を押付力調整ナット３４の締め具合により調整することができる。例えば、対象物２が有する固有振動数に応じて想定される地震動での対象物２の共振応答レベルを求め、最適な摩擦力が生じるように押付力調整ナット３４の締め具合を調整する。
【００３７】
棒ねじ用チェンバ３７は、棒ねじ３３が滑動ブロック１４に連結される部分と摺動盤２３との間に空間を形成する。このようにすれば、対象物２が振動されたときに、棒ねじ３３がその下部を支点として揺れることができる。そのため、滑動ブロック１４が摺動盤２３に対して充分に摺動され、互いの接触面３０，３１に生じる摩擦力により対象物２の振動を減衰させることができる。なお、「棒ねじ３３が滑動ブロック１４に連結される部分」とは、ねじ挿通孔４２が設けられた仕切部４１の部分である。
【００３８】
棒ねじ用チェンバ３７は、棒ねじ３３の外周面の少なくとも一部と滑動ブロック１４との間に空間を形成する。このようにすれば、地震発生時に対象物２が振動され、滑動ブロック１４の揺れとともに棒ねじ３３がその下部を支点として揺れたときに、棒ねじ３３の外周面が滑動ブロック１４（棒ねじ用チェンバ３７の内周面）と接触しないようにできる。
【００３９】
棒ねじ３３により滑動ブロック１４と摺動盤２３とが連結されるので、地震発生時に核燃料貯蔵ラック２の浮き上がりを抑制することができる。
【００４０】
また、滑動ブロック１４が摺動盤２３の上面で移動しても、棒ばね３２の復元力により、滑動ブロック１４が元の位置に戻る。なお、この復元力を予め調整しておく。例えば、核燃料貯蔵ラックの支持剛性（固有振動数）を予め求める。そして、断面形状または断面寸法が異なる複数本の棒ばね３２を予め用意しておく。これらの棒ばね３２のうち、核燃料貯蔵ラックの支持剛性に対応する棒ばね３２を選び、減衰付加ユニット７に適用する。このようにすれば、棒ばね３２の選別または交換により復元力を調整することができる。
【００４１】
このように、復元力発生部は、滑動ブロック１４と摺動盤２３のそれぞれに着脱自在に固定される棒ばね３２を有する。このようにすれば、想定される対象物２の振動に応じて、適した付勢力の棒ばね３２を用いることで、第１部１１と第２部１２との互いの位置を復元する復元力を調整することができる。
【００４２】
次に、減衰付加装置１の作用効果について図４から図６を用いて説明する。本実施形態では、減衰付加装置１のばね定数と摩擦力を調整することができる。そのため、地震時に対象物２に加わる加速度に応じて、応答抑制効果の調整および最適化が可能となる。
【００４３】
図４の解析モデルにおいて、Ｗ１は、対象物２の重量である。なお、第１実施形態において、対象物２の質量という用語には、核燃料貯蔵ラックとこれに保管される燃料集合体の質量が含まれる。ｋ１は、対象物２の剛性（ばね定数）である。Ｃ１は、対象物２の減衰係数である。Ｗ２は、複数の減衰付加ユニット７で構成される減衰付加装置１の重量である。ｋ２は、減衰付加装置１の剛性（ばね定数）である。Ｆｒ２は、減衰付加装置１の摩擦力である。
【００４４】
図５のグラフにおいて、横軸は対象物２の入力加速度（Ｇａｌ）であり、縦軸は減衰比である。黒丸印の実線のグラフは、剛性比：ｋ２／ｋ１＝０．２５であり、摩擦力／重量：Ｆｒ２／Ｗ１＝０．３である。黒三角印の実線のグラフは、剛性比：ｋ２／ｋ１＝０．２５であり、摩擦力／重量：Ｆｒ２／Ｗ１＝０．５である。黒四角印の実線のグラフは、剛性比：ｋ２／ｋ１＝０．２５であり、摩擦力／重量：Ｆｒ２／Ｗ１＝０．８である。白丸印の点線のグラフは、剛性比：ｋ２／ｋ１＝１．００であり、摩擦力／重量：Ｆｒ２／Ｗ１＝０．３である。白三角印の点線のグラフは、剛性比：ｋ２／ｋ１＝１．００であり、摩擦力／重量：Ｆｒ２／Ｗ１＝０．５である。白四角印の点線のグラフは、剛性比：ｋ２／ｋ１＝１．００であり、摩擦力／重量：Ｆｒ２／Ｗ１＝０．８である。
【００４５】
図６のグラフにおいて、横軸は対象物２の固有振動数比（減衰付加後／減衰付加前）であり、縦軸は減衰比である。なお、減衰比は振幅依存性があるためピーク時の最大値に基づいてグラフを作成している。
【００４６】
図４に示すように、対象物２および減衰付加装置１の解析モデルでは、対象物２をばね要素（ｋ１）と減衰要素（Ｃ１）によりモデル化しいる。また、減衰付加装置１をばね要素（ｋ２）と摩擦要素（Ｆｒ２）によりモデル化している。そして、対象物２と減衰付加装置１とを連結した解析モデルを構成している。
【００４７】
本実施形態では、減衰付加装置１のばね剛性（ｋ２）と摩擦力（Ｆｒ２）を自在に調整することが可能である。そのため、これらのパラメータを変化させた場合の対象物２の減衰比の変化を、図５および図６のグラフにまとめる。対象物２自体が本来有している減衰比を４％に設定し、減衰付加装置１を用いた減衰付加方法により、どの程度、減衰比が増加するか、その制振性能を評価する。
【００４８】
対象物２の共振振動数域を充分にカバーする振動数範囲で正弦スイープ波入力を行った。図５のグラフに、そのときの減衰比と入力加速度の関係を示す。ここで、減衰比は顕著な振幅依存性を示し、入力加速度の増加に伴い減衰比が増大しているのが分かる。なお、１００Ｇａｌの超えた付近で減衰比がピークを迎え、以降徐々に低下する。しかし、いずれの入力加速度の場合も、減衰付加装置１を設置する前の減衰比４％を大きく上回る結果となっている。
【００４９】
ピーク時の減衰比は、減衰付加装置１の摩擦力（Ｆｒ２）に影響を受けず、減衰付加装置１のばね剛性（ｋ２）が低いと大きくなる傾向を示す。また、減衰付加装置１の摩擦力（Ｆｒ２）が増加すると減衰比のピーク（減衰特性曲線）が高加速度側にシフトする傾向を示す。
【００５０】
図６のグラフは、前述の結果を再整理したものである。減衰付加装置１のばね剛性（ｋ２）の低下に伴う対象物２の固有振動数の低下と減衰比の関係を示すものである。
【００５１】
減衰付加装置１のばね剛性（ｋ２）を低下させるに従って、ピーク時の減衰比が増大する傾向を示す。本解析条件では、当初４％の減衰比が最大２７％程度まで上昇する結果となった。
【００５２】
例えば、本実施形態の減衰付加装置１を設置することで、対象物２の固有振動数の低下を０．５倍〜０．９倍に設定することができる。本解析例では、減衰付加前の対象物２の減衰比は４％としているので、減衰付加装置１の設置により減衰比をさらに約３％〜２３％程度付加することができる。また、通常の溶接構造で対象物２を固定した場合の減衰比は１％程度である。それと比較した場合に、本実施形態の減衰付加装置１が非常に大きな減衰を対象物２に与えることが分かる。
【００５３】
また、従来の摺動型の免震機構を用いた振動抑制技術は、地震動の主成分である振動数域を避けて対象物２の固有振動数（一般に免震の固有振動数と呼ぶ）を、例えば、０．３Ｈｚ程度の非常に低い振動数に設定する。この場合、長周期地震動では、変位が大きくなる可能性がある。
【００５４】
本実施形態の減衰付加装置１では、例えば、対象物２の固有振動数の低下を０．５倍〜０．９倍に設定することができる。ここで、核燃料貯蔵ラックのような構造物の場合、減衰付加装置１が無い状態では、その固有振動数は１０Ｈｚ〜３０Ｈｚ程度となる。このため、減衰付加装置１をこれらの対象物２に設置した場合に、その固有振動数は最低でも５Ｈｚ以上となる。この場合、免震機構と減衰付加装置１の固有振動数比は約１７倍となる。両者の応答加速度が同じであると考えた場合、応答変位は振動数比の二乗分の一となるから、減衰付加装置１の応答変位は免震機構の数百分の一となり、極めて小さいことがわかる。
【００５５】
また、免震機構を採用する場合には、応答変位が大きいため、周辺構造物との衝突を避けるために配置面積を大きくする必要がある。本実施形態の減衰付加装置１は、免震機構に比べ応答変位が極めて小さいため、配置設計が容易である。
【００５６】
このように、本実施形態の減衰付加装置１では、対象物２の振動特性または振動入力条件に応じて、減衰付加装置１のばね定数（ｋ２）と摩擦力（Ｆｒ２）を調整することで、対象物２に最適な減衰力を付加させることができる。これらは地震入力など様々な振動入力に対して同様な効果が得られる。また、核燃料貯蔵ラック２以外にも原子力施設の電気盤または配管など様々な機器に対して、それぞれの振動特性に合致した調整を行うことにより対象物２に最適な減衰力を付加させることができる。
【００５７】
次に、本実施形態の減衰付加方法について図７のフローチャートを用いて説明する。この減衰付加装置１の動作によって受動的に生じる作用を含めて説明する。
【００５８】
図７に示すように、まず、ステップＳ１１において、減衰付加装置１を設計する設計者は、対象物２である核燃料貯蔵ラックの固有振動数を特定する。ここで、所定のコンピュータを用いてシミュレーションを行い、対象物２の固有振動数を求めても良い。そして、対象物２の固有振動数に応じて、最適な減衰付加ユニット７を設計する。例えば、棒ばね３２および棒ねじ３３のばね定数を適宜設定する。
【００５９】
次のステップＳ１２において、減衰付加装置１の設置作業を行う作業者は、減衰付加ユニット７の第２盤２２を床面３にボルト２５で固定する。なお、摺動盤２３を第２盤２２の上面にボルト２８で固定する。
【００６０】
次のステップＳ１３において、作業者は、摺動盤の上面に滑動ブロック１４を配置する。ここで、滑動ブロック１４に、棒ばね３２をセットするとともに棒ねじ３３をセットする。棒ばね３２の寸法、例えば、直径または長さは棒ばね３２の軸直角方向のばね剛性に影響を与え、かつ対象物２の固有振動数に影響を与えるので、想定される地震応答の変位または付与される付加減衰の大きさに基づいて、棒ばね３２の寸法が選定され、棒ばね３２の剛性が調整される。
【００６１】
次のステップＳ１４において、作業者は、押付力調整ナット３４の締め付け具合を調整することで、滑動ブロック１４が摺動盤２３に押し付けられる押付力を調整する。押付力調整ナット３４の締め付け具合は、滑動ブロック１４と摺動盤２３との間で滑りを開始する力、言い換えれば滑りを開始する加速度に影響を与えるので、対象物２において想定される地震応答に基づいて調整される。
【００６２】
次のステップＳ１５において、作業者は、第１盤１３を滑動ブロック１４の上面にボルト２０で固定する。
【００６３】
次のステップＳ１６において、作業者は、床面３に並べられた減衰付加ユニット７の上に、対象物２である核燃料貯蔵ラックを設置する。そして、第１盤１３を対象物２にボルト１６で固定する。ここで、減衰付加装置１の設置作業が終了する。
【００６４】
ステップＳ１７以降は、ステップＳ１１からステップＳ１６によって設置された減衰付加装置１について、地震発生時（ステップＳ１７）に受動的に生じる作用効果の説明である。ステップＳ１７において、地震が発生する。
【００６５】
次のステップＳ１８において、地震による加速度の入力（外力）により所定の振動数で対象物２が振動される。
【００６６】
次のステップＳ１９において、滑動ブロック１４と摺動盤２３との接触面３０，３１に生じる摩擦力により、対象物２である核燃料貯蔵ラックの振動が減衰される。
【００６７】
次のステップＳ２０において、地震発生中において、滑動ブロック１４が摺動盤２３の上を摺動したときに、棒ばね３２の付勢力（復元力）により、滑動ブロック１４と摺動盤２３との互いの位置が復元される。また、地震終了後には、棒ばね３２の付勢力により、滑動ブロック１４が元の位置に戻る。
【００６８】
なお、本実施形態では、減衰付加ユニット７において、第１部１１が対象物２に固定され、第２部１２が床面３に固定されているが、その他の態様であっても良い。例えば、第１部１１が床面３に固定され、第２部１２が対象物２に固定されても良い。つまり、図２の減衰付加ユニット７の構成が上下逆であっても良い。
【００６９】
変形例の減衰付加ユニット７として、例えば、図８に示すように、皿ばね３５に代えてばねの作用のない一般の座金３５ａを用いても良い。この場合、押付力を皿ばね３５ではなく、棒ねじ３３の軸方向のばね力（伸び変形ばね）によって発生させる。
【００７０】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の減衰付加ユニット７Ａについて図９を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００７１】
図９に示すように、第２実施形態の摺動盤２３Ａの上面、つまり、接触面３１の一部が摺動盤２３Ａの縁部にゆくに従ってせり上がる傾斜面３１Ａとなっている。この傾斜面３１Ａは、中心軸Ｑから離れるに連れて高くなる。なお、摺動盤２３Ａの上面において、通常時に滑動ブロック１４の下面が接触している部分は、水平な平滑面となっている。
【００７２】
第２実施形態では、対象物２が振動されたときに、滑動ブロック１４が傾斜面３１Ａに沿ってせり上がり、接触面３１に生じる摩擦力を増加させて対象物２の振動を減衰させることができる。つまり、地震による振動の振幅が増加し、滑動ブロック１４が中心軸Ｑにおいて図面の上方向に変位することになり、棒ねじ３３が軸方向に伸ばされ、第１部１１を第２部１２に押し付ける押付力を増加させることができる。
【００７３】
前述の図５のグラフを用いて説明したように、減衰付加装置１の摩擦力（Ｆｒ２）が増加すると減衰比のピーク（減衰特性曲線）が高加速度側にシフトする傾向を示す。第２実施形態では、振幅増加に伴い押付力が増加して摩擦力が増加し、減衰ピークが高加速度側（大振幅側）に振動中にシフトさせる。そのため、高加速度側での減衰低下を抑えることができる。これによって広い振幅領域において高減衰を得ることが可能になる。
【００７４】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の減衰付加ユニット７Ｂについて図１０を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００７５】
前述の第１実施形態では、押付力発生部が棒ねじ３３と皿ばね３５で形成され、復元力発生部が棒ねじ３３で形成されている。つまり、押付力発生部と復元力発生部とが異なる部材で形成される。第３実施形態では、押付力発生部と復元力発生部とが同一部材により形成される。
【００７６】
図１０に示すように、第３実施形態の減衰付加ユニット７Ｂには、棒ばねが設けられていない。その替りに、棒ねじ３３が、棒ねじ３３の軸直角方向に対して所定のばね剛性を有している。つまり、棒ねじ３３が押付力発生部と復元力発生部との機能を有する。地震発生時には、滑動ブロック１４の下面が摺動盤２３の上面を摺動しても、棒ねじ３３の付勢力により、滑動ブロック１４と摺動盤２３との互いの位置が復元される。
【００７７】
第３実施形態では、押付力発生部と復元力発生部の構造を簡素化して棒ねじ３３のみを設けるようにし、棒ばねを設ける必要がないので、減衰付加ユニット７Ｂの部品点数を減らすことができる。
【００７８】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の減衰付加ユニット７Ｃついて図１１から図１３を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００７９】
図１１および図１２に示すように、棒ねじ３３の上部には、押付力を調整する油圧ユニット４４が設けられる。油圧ユニット４４は、棒ねじ３３の上部に固定されたピストン４５と、このピストン４５を収容するシリンダ４６とを備える。
【００８０】
なお、棒ねじ３３が油圧ユニット４４のピストンロッドとなっている。さらに、仕切部４１のねじ挿通孔４２は、棒ねじ３３の直径よりも大きく形成され、棒ねじ３３が遊嵌されている。シリンダ４６は、仕切部４１に固定されている。つまり、シリンダ４６は、滑動ブロック１４に対して固定されている。一方、棒ねじ３３は摺動盤２３に対して固定されている。
【００８１】
ピストン４５の位置、つまり、シリンダ４６の油圧を調整することで、棒ねじ３３が上下動される。特に、この第４実施形態では、地震発生中に、対象物２の振動レベルに応じて、滑動ブロック１４が摺動盤２３に押し付けられる押付力を変化させることができる。
【００８２】
例えば、シリンダ４６の内部において、ピストン４５の下方側の油圧を高めると、棒ねじ３３に引張力が発生じ、滑動ブロック１４が摺動盤２３に押し付けられる押付力が増加する。一方、ピストン４５の上方側の油圧を高めと、棒ねじ３３に生じる引張力が弱められ、滑動ブロック１４が摺動盤２３に押し付けられる押付力が低下する。つまり、滑動ブロック１４と摺動盤２３の互いの接触面３０，３１に生じる押付力が変化する。なお、油圧ユニット４４は、押付力制御部４７により制御される。
【００８３】
次に、押付力制御部４７のシステム構成を図１２に示すブロック図を参照して説明する。この押付力制御部４７は、振動検出センサ４８とメイン制御部４９と油圧制御部５０と設定記憶部５１とを備える
【００８４】
振動検出センサ４８は、対象物２に生じる振動を検出する。この振動検出センサ４８は、対象物２に取り付けられる。メイン制御部４９は、油圧制御部５０を制御する。油圧制御部５０は、油圧ユニット４４の油圧を制御する。設定記憶部５１は、対象物２に生じる振動の値と、それぞれの振動の値に対応する油圧ユニット４４の油圧値との対応関係を記憶する。この対応関係は、対象物２の振動と油圧ユニット４４の動作を予めシミュレーションすることで取得する。
【００８５】
本実施形態の押付力制御部４７は、プロセッサおよびメモリなどのハードウェア資源を有し、ＣＰＵが各種プログラムを実行することで、ソフトウェアによる情報処理がハードウェア資源を用いて実現されるコンピュータで構成される。
【００８６】
次に、押付力制御部４７が実行する押付力制御処理について図１３のフローチャートを用いて説明する。なお、図１２に示すブロック図を適宜参照する。この処理は、一定時間毎に繰り返される処理である。この処理が繰り返されることで、押付力制御部４７で押付力変更方法が実行される。なお、押付力制御部４７が他のメイン処理を実行中に、この処理を割り込ませて実行しても良い。
【００８７】
図１２に示すように、まず、ステップＳ２１において、メイン制御部４９は、振動検出センサ４８から入力される検出信号に基づいて、地震に基づく振動を検出したか否かを判定する。ここで、地震に基づく振動を検出していない場合（ステップＳ２１がＮＯ）は、処理を終了する。一方、地震に基づく振動を検出した場合（ステップＳ２１がＹＥＳ）は、ステップＳ２２に進む。
【００８８】
次のステップＳ２２において、メイン制御部４９は、振動検出センサ４８から入力される検出信号に基づいて、対象物２に生じている振動振幅を計測する。なお、メイン制御部４９は、振幅または振動方向などの他の情報を計測しても良い。
【００８９】
次のステップＳ２３において、メイン制御部４９は、設定記憶部５１に記憶された情報を参照し、対象物２に生じている振動の値に対応する油圧ユニット４４の油圧値を取得する。そして、この油圧値を油圧制御部５０に設定する。
【００９０】
次のステップＳ２４において、油圧制御部５０は、設定された油圧値に基づいて油圧を供給し、油圧ユニット４４を動作させる。そして、処理を終了する。
【００９１】
第４実施形態では、対象物２の振動に応じて最適な押付力にして対象物２の振動を減衰させることができる。
【００９２】
また、振動検出センサ４８による振動の検出に基づいて、油圧ユニット４４を制御することで、滑動ブロック１４の滑り振幅の増減または対象物２の振動レベルに応じて、接触面３０，３１の摩擦力を制御することができる。
【００９３】
前述の図５のグラフを用いて説明したように、減衰比が振動振幅（入力加速度または応答加速度）に応じて増減したり、減衰付加装置１の摩擦力（Ｆｒ２）が増加したりすると、減衰比のピーク（減衰特性曲線）が高加速度側にシフトする傾向を示す。第４実施形態では、想定する振動振幅に最適な摩擦力を、地震発生中に設定することができる。そして、油圧ユニット４４の制御によって、接触面３０，３１の摩擦力を制御することができるので、減衰比が常に高い状態に最適化することが可能となる。これによって広い振動振幅領域において高減衰を得ることが可能になる。
【００９４】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態の減衰付加装置１について図１４を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００９５】
図１４に示すように、第５実施形態では、振動減衰の対象となる対象物２Ａとして、原子力発電所で用いられる配管を例示する。この第５実施形態では、床面３にベースプレート５２が固定される。このベースプレート５２の上面側の端部近傍には、固定ブロック５３が固定される。また、ベースプレート５２の上方位置に連結ブロック５４が設けられ、さらにその上方位置に配管連結部材５５が設けられる。配管連結部材５５は、配管２Ａの下面側に固定されている。
【００９６】
連結ブロック５４の上面と配管連結部材５５の下面との間には、配管２Ａに水平方向に加わる外力に対応する複数の第１減衰付加ユニット７Ｄが設けられる。なお、第１減衰付加ユニット７Ｄの詳細な構造は、前述の図２の減衰付加ユニット７と同様である。これら第１減衰付加ユニット７Ｄは、第１部１１が配管連結部材５５の下面に固定され、第２部１２が連結ブロック５４の上面に固定される。
【００９７】
固定ブロック５３の内側面と連結ブロック５４の外側面との間には、配管２Ａに垂直方向に加わる外力に対応する複数の第２減衰付加ユニット７Ｅが設けられる。なお、第２減衰付加ユニット７Ｅは、前述の図２の減衰付加ユニット７を横倒しにして用いている。これら第２減衰付加ユニット７Ｅは、第１部１１が固定ブロック５３の内側面に固定され、第２部１２が連結ブロック５４の外側面に固定される。つまり、第１部１１が固定ブロック５３およびベースプレート５２を用いて床面３に固定される。
【００９８】
第５実施形態では、第１減衰付加ユニット７Ｄと第２減衰付加ユニット７Ｅとを組み合わせて対象物２Ａを支持する。このようにすれば、３次元的な揺れに対して対象物２Ａが揺れたときに、水平方向の揺れと垂直方向との揺れのいずれに対しても振動を減衰させることができる。
【００９９】
本実施形態に係る減衰付加装置を第１実施形態から第５実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。
【０１００】
例えば、第１実施形態の押付力調整ナット３４などの部材を用いて作業者が手動で押付力を調整する押付力調整部の機能を、第５実施形態の油圧ユニット４４に設けても良い。
【０１０１】
なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。
【０１０２】
なお、本実施形態では、対象物２が振動する原因となる加速度を地震による加速度としているが、その他の態様であっても良い。例えば、ポンプまたはモータなどの装置が発する機械振動の加速度、車両の走行時の振動加速度、航空機などの飛翔体が所定の施設に衝突したときの衝撃加速度、または工作機械が発する衝撃加速度などにより対象物２が振動するものでも良い。
【０１０３】
なお、本実施形態では、対象物２として核燃料貯蔵ラック２または配管２Ａを例示しているが、その他の態様であっても良い。例えば、対象物２が電気盤などの固定式構造物であっても良い。
【０１０４】
なお、本実施形態では、滑動ブロック１４と摺動盤２３とを金属材料で形成しているが、その他の態様であっても良い。例えば、滑動ブロック１４の下端にナイロンなどの樹脂で形成されたリング状のパッドを設けても良い。そして、滑動ブロック１４と摺動盤２３との間の摩擦係数を低くして、滑動ブロック１４を滑り易くしても良い。
【０１０５】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、第１部および第２部の一方を他方に押し付けて互いの接触面に押付力を生じさせる押付力発生部を備えることにより、外力が対象物に加わって振動したときに、対象物の振動を減衰させることができる。
【０１０６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０７】
１…減衰付加装置、２…対象物（核燃料貯蔵ラック）、２Ａ…対象物（配管）、３…床面、４…コモンベース、５…セル、６…ラックベース、７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）…減衰付加ユニット、７Ｄ…第１減衰付加ユニット、７Ｅ…第２減衰付加ユニット、１１…第１部、１２…第２部、１３…第１盤、１４…滑動ブロック、１５…ボルト挿通孔、１６…ボルト、１７…雌ネジ部、１８…フランジ、１９…ボルト挿通孔、２０…ボルト、２１…雌ネジ部、２２…第２盤、２３（２３Ａ）…摺動盤、２４…ボルト挿通孔、２５…ボルト、２６…雌ネジ部、２７…ボルト挿通孔、２８…ボルト、２９…雌ネジ部、３０，３１…接触面、３１Ａ…傾斜面、３２…棒ばね、３３…棒ねじ、３４…押付力調整ナット、３５…皿ばね、３５ａ…座金、３６…棒ばね用チェンバ、３７…棒ねじ用チェンバ、３８…調整用チェンバ、３９…下部嵌合部、４０…上部嵌合部、４１…仕切部、４２…ねじ挿通孔、４３…雌ネジ部、４４…油圧ユニット、４５…ピストン、４６…シリンダ、４７…押付力制御部、４８…振動検出センサ、４９…メイン制御部、５０…油圧制御部、５１…設定記憶部、５２…ベースプレート、５３…固定ブロック、５４…連結ブロック、５５…配管連結部材、Ｑ…中心軸。
【図１】
2020085158.tif 000003
【図２】
2020085158.tif 000004
【図３】
2020085158.tif 000005
【図４】
2020085158.tif 000006
【図５】
2020085158.tif 000007
【図６】
2020085158.tif 000008
【図７】
2020085158.tif 000009
【図８】
2020085158.tif 000010
【図９】
2020085158.tif 000011
【図１０】
2020085158.tif 000012
【図１１】
2020085158.tif 000013
【図１２】
2020085158.tif 000014
【図１３】
2020085158.tif 000015
【図１４】
2020085158.tif 000016