(57)【要約】【課題】溶接や追加工によるリブの取り付けができない状況下においても、磁石を用いずに構造物の固有振動数をずらすことのできる構造物の振動抑制装置を得ることにある。【解決手段】上記構造物の振動抑制装置１０は、筒状の構造物１に対してこの構造物１の周囲に前記構造物１の固有振動数をずらすプレート２を接着剤６によって貼り付けて設置することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の構造物に対してこの構造物の周囲に前記構造物の固有振動数をずらすプレートを接着剤によって貼り付けて設置することを特徴とする構造物の振動抑制装置。
【請求項２】
前記接着剤は、金属用接着剤と同等の接着強度を有するエポキシ系もしくはアクリル系の樹脂とすることを特徴とする請求項１に記載の構造物の振動抑制装置。
【請求項３】
前記接着剤は、結合部に応力緩和性を持たせ、プレートに衝撃が加わった際に吸収し剥がれにくくする弾性接着剤とすることを特徴とする請求項１に記載の構造物の振動抑制装置。
【請求項４】
前記プレートは、厚さにより固有振動数を細かく調整することのできる薄いシート状としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の構造物の振動抑制装置。
【請求項５】
前記構造物と対向する前記プレートの表面は荒らし加工さ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１項に記載の構造物の振動抑制装置。
【請求項６】
筒状の構造物に対してこの構造物の一部または全周に複数の穴もしくはタップ穴を形成し、前記穴もしくはタップ穴と取り合う孔が形成されたプレートをボルトにより締結させて、前記構造物の周囲に前記構造物の固有振動数をずらすプレートを設置することを特徴とする構造物の振動抑制装置。
【請求項７】
筒状の構造物に対してこの構造物の一部または全周に複数のねじ棒を配設し、前記ねじ棒と取り合う孔が形成されたプレートをボルトにより締結させて、前記構造物の周囲に前記構造物の固有振動数をずらすプレートを設置することを特徴とする構造物の振動抑制装置。
【請求項８】
前記プレートはレンガ積みして積層されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の構造物の振動抑制装置。
【請求項９】
前記プレートは、前記構造物の周方向の一部に設置されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の構造物の振動抑制装置。
【請求項１０】
前記プレートは、比重の高い重金属または繊維強化プラスチックによって形成されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の構造物の振動抑制装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項記載の構造物の振動抑制装置を、超電導マグネットを収納した真空容器の外面に取り付けることを特徴とする超電導マグネット装置。
【請求項１２】
前記真空容器に配置された２本のリブ間に前記プレートが取り付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の超電導マグネット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、構造物に対して固有振動数をずらすことによって振動を抑制することのできる振動抑制装置および超電導マグネット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば固有振動数をずらすことで振動を抑制する装置として、予め定められた位置に重りを装着して固有振動数をシフトして傾斜磁場コイルの振動を低減させる超電導マグネット装置の一例である磁気共鳴イメージング装置がある。また、タンク等の構造物に対し、マグネットで鋼板ブロックを取り付けて固有振動数をシフトさせて振動を抑制させる電気機器の側板振動防止装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１-１０７７１１号公報
【特許文献２】特開２００２−２０００５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、構造物を設計する際には、想定される構造物の運転に対して共振を避けるように固有振動数を考慮した設計を行う。しかし、据付環境が複雑な構造物に関しては据付後にあらかじめ予期していない共振が発生することがある。このような場合、リブ等を溶接により取り付けることとなるが、据付先の状況や構造物の材料・形状等の制約で溶接を実施できない場合がある。
【０００５】
同様の技術に関して、タンクに対して固有振動数をシフトさせて振動を抑制させる振動抑制装置がある。これは構造物に対し、マグネットで鋼板ブロックを取り付けて固有振動数をシフトさせている。
【０００６】
しかしながら、この振動抑制装置ではオーステナイト系ステンレス鋼やＦＲＰ（繊維強化プラスチック）をはじめとする非磁性材から成る構造物や、磁力の発生の影響を受ける構造物等においては取り付けによって性能の影響が生ずるおそれがあった。また、永久磁石による接着力はせいぜい１ＭＰａ程度であり、より確実に振動の抑制を図る装置が求められていた。
【０００７】
本発明は溶接や追加工事によるリブの取り付けができない状況下においても、磁石を用いずに構造物の固有振動数をずらすことのできる構造物の振動抑制装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記実施形態に係る構造物の振動抑制装置は、筒状の構造物に対してこの構造物の周囲に前記構造物の固有振動数をずらすプレートを接着剤によって貼り付けて設置することを特徴とする。
【０００９】
さらに上記実施形態に係る超電導マグネット装置は、上記構造物の振動抑制装置を、超電導マグネットを収納した真空容器の外面に取り付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態は、構造物の固有振動数を容易にずらすことのできる構造物の振動装置および超電導マグネット装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】構造物の振動抑制装置の実施例におけるプレート配置を示す正面図。
【図２】構造物の振動抑制装置の実施例４におけるプレート配置を示す正面図。
【図３】図２のプレートを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図。
【図４】構造物の振動抑制装置の実施例５におけるプレート配置を示す正面図。
【図５】実施例５においてプレートを取り外した状態を示す構造物の振動抑制装置の正面図。
【図６】構造物の振動抑制装置の実施例６におけるプレート配置を示す正面図。
【図７】構造物の振動抑制装置の実施例７におけるプレート配置を示す正面図。
【図８】構造物の振動抑制装置の具体的な取り付け構造を示す超電導マグネット装置の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る構造物の振動抑制装置の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１３】
（実施例１）
本発明の実施例１について図１を参照して以下説明する。
【００１４】
図１は構造物の振動抑制装置１０の実施例におけるプレート配置を示す正面図である。
【００１５】
図１において、円筒、多角筒等の筒状の構造物１に対し、振動抑制装置となるプレート２を周状に取り付ける。このプレート２は鉛、タングステン等の比重の高い重金属またはフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステルなどが例示できるエンジニアリングプラスチック、耐熱温度が高いＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ、ＰＴＦＥ等のスーパーエンジニアリングプラスチック、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等のプラスチックで形成され、さらにこのプレート２はエポキシ樹脂系（例えば３Ｍ社、ＤＰ−１２５等）やアクリル樹脂系（例えば３Ｍ社、ＤＰ−８１０等）をはじめとする接着剤６によって構造物１に対して一体化するよう取り付けられ、構造物１が振動する際はプレート２も一緒に振動するように配置されている。
【００１６】
この接着剤６の接着強度は、一般的な金属用接着剤の接着強度（おおよそ１５ＭＰａ程度）より強く設定することで、構造物１にプレート２を一体化させて取り付けられている。
【００１７】
板厚の増加により、剛性および単位長さ当たりの質量が増加し、固有振動数を上昇させることができる。例えば円筒構造物で、固有振動数をリングの面内振動と近似できる場合、固有振動数は以下の式１で表せる。
【００１８】
（数１）
ｆ＝（２．６８／（２πＲ２））√（ＥＩｇ／ｒ）・・・（１）
【００１９】
ここでf：固有振動数、R：リング中心半径、E：ヤング率、I：面内の断面二次モーメント、g：重力加速度、γ：単位長さ当たりの重量である。このうち、構造物１にプレート２を一体化させて板厚ｔを大きくすることにより面内の断面二次モーメントＩおよび単位長さ当たりの重量γの値が影響を受け、結果として固有振動数ｆは板厚ｔに比例して上昇する。元の板厚ｔ０の時の固有振動数をｆ０とすると、ｔ１の板厚のプレートを取り付けた場合の固有振動数ｆ１は（ｔ０＋ｔ１）／ｔ０倍になる。
【００２０】
なお、上記実施例１において構造物１と対向するプレート２の表面をやすりやサンドペーパーにて荒らし加工することによって、アンカー効果により構造物１とプレート２の接着剤６に対する親和性を高くすることができる。
【００２１】
上述したように接着剤６でプレート２を取り付けることによって、従来例で示した磁石で取り付ける場合より強い力で取り付けが可能となり、プレート２の落下や位置ずれによる固有振動数の制御効果低減の可能性を低く抑えることができる。また、ステンレス鋼をはじめとする非磁性の材料にも問題なく取り付けることができる。
【００２２】
（実施例２）
本発明の実施例２について図１を参照して説明する。
【００２３】
本実施例２における構造物の振動抑制装置１０では、接着剤６を上記で述べた、硬化時に硬くて粘り強くなるアクリル樹脂系やエポキシ樹脂系の構造接着剤ではなく、硬化時にやわらかくて粘り強くなる特徴を有する弾性接着剤とし、例えばシリコーンや変成シリコーン、ウレタン等を主成分とする接着剤を用いることができる。そして実施例１と同様にプレート２と構造物１が一体に振動するように構成されている。
【００２４】
実施例２に示した構造物の振動抑制装置１０によれば、接着剤６を弾性接着剤とすることで、結合部に応力緩和性を持たせながら構造物１と一体化することができる。この場合、プレート２に対する衝撃を結合部の接着剤６で吸収することができ、振動や衝撃に強く剥がれにくくすることができる。
【００２５】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３について図１を参照して説明する。
【００２６】
本実施例３における構造物の振動抑制装置１０では、プレート２は図１に示すプレート２より薄く形状変形しやすい金属製もしくはプラスチック製シートとし、接着剤６で接着させながら複数回数巻きつける。よって、実施例１と同様に巻き付けたシートが構造物１と一体化させることができる。
【００２７】
実施例３の構造物の振動抑制装置によれば、薄いシート状にすることで、巻き付け回数でその厚みを調整することができる。そのため、例えば1次モードより高次の振動モードにて、運転振動の上下に固有振動数がある場合に、より最適な固有振動数を狙うことができ、より振動を抑制することができる。
【００２８】
そして、実施例１で記載したように、元の板厚ｔ０の時の固有振動数をｆ０とすると、ｔ１分の厚さのシートを取り付けた場合の固有振動数ｆ１は（ｔ０＋ｔ１）／ｔ０倍に設定することができる。
【００２９】
（実施例４）
次に、本発明の実施例４について図２および図３を参照して説明する。
【００３０】
図２は構造物の振動抑制装置１２の実施例４におけるプレート配置を示す正面図であり、図３はそのプレート２を示し、（a）は断面図、（ｂ）は平面図である。なお、図２および図３において図１と同一部分には同一符号を付してその構成の説明は省略する。
【００３１】
本実施例４における構造物の振動抑制装置１２では、上述した実施例１から実施例３の接着剤６の代わりにあらかじめ構造物１の一部または全周に等ピッチ配列で穴もしくはタップ穴７を形成しておき、この穴もしくはタップ穴７と同ピッチの孔８が形成されたプレート２を構造物１の穴７に合わせてボルト９にて取り付ける。実施例１と同様に取り付けたプレート２が構造物１と一体化させることができる。
【００３２】
この実施例４の構造物の振動抑制装置１２によれば、ボルト締結にすることで構造物１に対してプレート２がより一体化して強固に取り付けることが可能となる。また、取り外しが可能であり、運転状態の変更によるプレート２の取り外しまたは重さを変更したプレート２の取り付けも対応可能である。
【００３３】
（実施例５）
次に、本発明の実施例５について図４および図５を参照して説明する。
【００３４】
図４は構造物の振動抑制装置１３の実施例５におけるプレート配置を示す正面図であり、図５はそのプレート２を取り外した状態を示す正面図である。なお、図４および図５において図１と同一部分には同一符号を付してその構成の説明は省略する。
【００３５】
本実施例５における構造物の振動抑制装置１３では、上述した実施例４にて構造物１側にタップ穴を施工できない場合に、図５に示すようにタップ穴の代わりに等ピッチでねじ棒２０を取り付けておき、図４に示すように、このねじ棒２０と同ピッチの孔８が形成されたプレート２を構造物１のねじ棒２０に合わせてナット２１にて取り付ける。実施例４と同様に取り付けたプレート２が構造物１と一体化させることができる。
【００３６】
実施例５の構造物の振動抑制装置１３によれば、ボルト締結にすることで構造物１に対してプレート２がより一体化して取り付けられることとなり、より強固に取り付けることが可能となる。また、取り外しが可能であり、運転状態の変更によるプレート２の取り外しまたは重さを変更したプレート２の取り付けも対応可能である。また、構造物１側にタップ穴を施工できない場合においても容易にプレート２を取り付けることができる。
【００３７】
（実施例６）
次に、本発明の実施例６について図６を参照して説明する。
【００３８】
図６は構造物の振動抑制装置１４の実施例６におけるプレート配置を示す正面図である。なお、図６において図１と同一部分には同一符号を付してその構成の説明は省略する。
【００３９】
本実施例６における構造物の振動抑制装置１４では、実施例１から実施例５のように構造物１にプレート２を配置する場合で２段以上に積み重ねる場合において、プレート２をレンガ積みの要領で下段と上段のプレート２のつなぎ目が重ならないように上にプレート２を積層していく。
【００４０】
この実施例６の構造物の振動抑制装置１４によれば、レンガ積みにすることで構造物１に対してプレート２がより一体化して接着されることとなり、より剛性を向上させることが可能となる。
【００４１】
（実施例７）
次に、本発明の実施例７について図７を参照して説明する。
【００４２】
図７は構造物の振動抑制装置１５の実施例７におけるプレート配置を示す正面図である。なお、図７において図１と同一部分には同一符号を付してその構成の説明は省略する。
【００４３】
本実施例７では、実施例１から６のプレート２を、あらかじめ解析にて固有振動数をずらすために有効な取り付け場所を決めておき、全周ではなく周方向の一部のみ取り付ける構成としている。
【００４４】
実施例７の構造物の振動抑制装置１５によれば、あらかじめ解析を実施して振動を抑制できる。すなわち固有振動数をずらす効果的な取り付け位置を決めておくことで、またプレート２の取り付け後のサイズの制約のために全周にプレートを取り付けることができない場合にも、少ないプレート２によって効率的に実施例１から６と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
（実施例８）
次に、本発明の実施例８について図８を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付してその構成の説明は省略する。
【００４６】
図８は実施例８で示す構造物の振動抑制装置１１の具体的な取り付け構造を示す超電導マグネット装置２２の側面図である。
【００４７】
実施例８では、超電導マグネット装置２２は、実施例１から実施例７のいずれかのプレート２を、超電導マグネット３を収納したオーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性材から成る円筒状の真空容器５に配置された２本のリブ（強め輪）４の軸方向の間に取り付けている。このプレート２は実施例１から実施例７と同様に接着剤もしくはボルトまたはナットによりリブ及び真空容器と一体化するよう取り付けられている。
【００４８】
実施例８の超電導磁石装置１１によれば、リブ４間に対して合致するよう取り付けることで、実施例１から実施例７のように固有振動数がシフトするとともに、リブ間を渡すように貼り付けることでリブ間（節と節の間）の補強を行うことができ、超電導磁石装置２２の振動をより抑制することができる。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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】
【００５２】
１…構造物
２…プレート
３…超電導マグネット
４…リブ（強め輪）
５…真空容器
６…接着剤
７…タップ穴
８…孔
９…ボルト
１０、１１、１２、１３、１４、１５…構造物の振動抑制装置
２０…ねじ棒
２１…ナット
２２…超電導マグネット装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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