(57)【要約】【課題】架台上に機器類を設置した後であっても共振を防ぐ調整が可能な防振架台を提供する。【解決手段】振動源となる機器又は構造物を少なくとも一つ含む２以上の機器類１０が空間１３を介してそれぞれ台板２２上に配置され、台板２２が弾性支持される防振架台２０であって、機器類１０の配列方向Ｘにおいて少なくとも空間１３に対応する台板部位に設けられ、配列方向Ｘに台板部位を挟む他の台板部位よりも剛性が低くなるように構成された低剛性部１７と、低剛性部１７に着脱自在に設けられ、剛性を調節する剛性調節部材２８とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動源となる機器又は構造物（以下、機器類と称する）を少なくとも一つ含む２以上の前記機器類が空間を介してそれぞれ台板上に配置され、前記台板が弾性支持される防振架台であって、
前記機器類の配列方向において少なくとも前記空間に対応する台板部位に設けられ、前記配列方向に前記台板部位を挟む他の台板部位よりも剛性が低くなるように構成された低剛性部と、
前記低剛性部に着脱自在に設けられ、前記剛性を調節する剛性調節部材とを備えることを特徴とする防振架台。
【請求項２】
前記台板に設けられ、前記配列方向に沿って延在する複数の補強部材をさらに備え、
少なくとも２つの前記補強部材が直線上に離間して配置され、前記２つの補強部材の間の間隙により前記低剛性部が構成されるとともに、前記間隙を介して前記２つの補強部材に架け渡される板状部材により前記剛性調節部材が構成され、
前記板状部材の厚さを変えることにより前記剛性が調節されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の防振架台。
【請求項３】
前記板状部材は前記２つの補強部材に対してそれぞれ複数の締結部材で取り付けられ、
前記複数の締結部材による締結領域を変えることにより前記剛性が調節されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の防振架台。
【請求項４】
前記補強部材が前記台板に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項２又は３に記載の防振架台。
【請求項５】
前記低剛性部が前記台板に形成された切欠部であり、
前記切欠部を介して前記台板に架け渡される板状部材により前記剛性調節部材が構成され、
前記板状部材の厚さを変えることにより前記剛性が調節されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の防振架台。
【請求項６】
前記振動源となる機器類がエンジンで、他の前記機器類が前記エンジンにエンジン出力軸で連結される発電機であり、
前記エンジン及び前記発電機の配列方向において少なくとも前記エンジン出力軸に対応した部位に前記低剛性部が設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の防振架台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンや発電機が載置される防振ベッド等のように振動源を含む機器又は構造物（以下、機器類と称する）を弾性支持する防振架台に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、振動源が上面に配置される防振架台は、他の構造物への振動の伝播を防止するために、バネやダンパ等の弾性部材によって弾性支持される。一例として、発電装置５０が載置される防振ベッド６０の構成例を図１２に示す。防振ベッド６０は、バネ等の弾性部材６４を介して床面２に弾性支持される台板６２を備える。台板６２上には、エンジン５２と、エンジン出力軸５６を介してエンジン５２に連結される発電機５４とが載置され、それぞれ台板６２に固定される。主にエンジン５２で発生した振動は台板６２に伝播して発電機５４ごと振動するが、この振動は弾性部材６４によって吸収される。
【０００３】
関連する技術として、特許文献１には、弾性支持部材を介してエンジンの底部を支持する基板上に側板を設けたベッド本体を有する防振エンジンベッドが開示されている。このベッドは、弾性部材を含む変位吸収継手を利用してエンジンを支持し、エンジンの振動が他の機器に伝播しないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３０５３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図１２に示されるように、弾性支持される台板上に２つ以上の機器類が離間して配置される場合の振動系には、図１３（Ａ）に示す剛体振動モードと、図１３（Ｂ）に示す弾性体振動モードとが含まれることが知られている。図１３（Ａ）の剛体振動モード（ピッチング振動）は、離間した２つの機器類（エンジン５２と発電機５４）が台板６２と一体化して振動するので予測は比較的容易である。ところが、図１３（Ｂ）の弾性体振動モードでは、台板６２が曲がることによって、離間した２つの機器類がそれぞれ別個に振動するので動作が複雑となり予測は難しい。弾性体振動モードの振動をＦＥＭ解析等によって正確に予測しようとしても全体の据付状況などの細部の境界条件が不明確なため、弾性体振動モードの振動を正確に予測することは極めて困難であった。
【０００６】
また、台板６２にリブ等の補強部材を設けることによって台板６２自体の剛性を高めて振動を低減することも考えられるが、曲げモードの共振が発生してしまうと、結果的に過大な振動が発生してしまう可能性があった。そこで、防振架台の設置条件として共振を防止可能な固有振動数に予め設定しておくことが望まれるが、上述したように弾性体振動モードにおける正確な振動予測は困難であったため、機器類の設置後に共振の発生が判明することもある。その場合、架台から機器類を取り除いて対策を講じなければならず非常に手間がかかっていた。特許文献１に開示される防振エンジンベッドは、主に弾性支持構造を採用したものであり、振動の外力成分への共振に対する対策については何ら言及されていない。
【０００７】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、上述の事情に鑑みて、架台上に機器類を設置した後であっても共振を防ぐ調整が可能な防振架台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】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る防振架台は、振動源となる機器又は構造物（以下、機器類と称する）を少なくとも一つ含む２以上の前記機器類が空間を介してそれぞれ台板上に配置され、前記台板が弾性支持される防振架台であって、前記機器類の配列方向において少なくとも前記空間に対応する台板部位に設けられ、前記配列方向に前記台板部位を挟む他の台板部位よりも剛性が低くなるように構成された低剛性部と、前記低剛性部に着脱自在に設けられ、前記剛性を調節する剛性調節部材とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記防振架台によれば、台板部位に設けられる低剛性部の剛性を剛性調節部材によって調節するようにしたので、架台上に機器類を設置した後であっても、機器類が載置された架台の固有振動数を調節することができる。そのため、曲げモードの共振を確実に防ぐことができ、大幅に振動値を低減させることが可能となる。具体的には、機器類が配置された防振架台の曲げモードの固有振動数が、振動源の外力成分と一致しない値となるように剛性を調節することで曲げモードの共振を防止できる。
さらに、２つの機器類の間のもともと剛性の低い空間位置に、さらに低剛性部を位置させるようにしたので、剛性の下限値をより低い値に設定することができる。剛性の上限値は容易に調節可能であるため、上記したように剛性の下限値をより低い値に設定することで剛性の調節範囲が広がり、固有振動数の調整幅を大きくすることができる。
【００１０】
一実施形態において上記防振架台は、前記台板に設けられ、前記配列方向に沿って延在する複数の補強部材をさらに備え、少なくとも２つの前記補強部材が直線上に離間して配置され、前記２つの補強部材の間の間隙により前記低剛性部が構成されるとともに、前記間隙を介して前記２つの補強部材に架け渡される板状部材により前記剛性調節部材が構成され、前記板状部材の厚さを変えることにより前記剛性が調節されるようにしてもよい。
このように、低剛性部が２つの補強部材間の隙間によって構成されるようにしたので、既存の防振架台にも容易に本構成を採用することが可能となる。また２つの補強部材の間に架け渡される板状部材によって剛性調節部材を構成し、この板状部材の厚さを変えることにより剛性が調節されるようにしたので、台板上に配置される機器類に応じて自在に固有振動数を調節可能となる。
【００１１】
一実施形態において上記防振架台は、前記板状部材は前記２つの補強部材に対してそれぞれ複数の締結部材で取り付けられ、前記複数の締結部材による締結領域を変えることにより前記剛性が調節されるようにしてもよい。
このように、締結部材による締結範囲を調整することで、板状部材の応力を調整してその剛性を容易に調節することが可能となる。
【００１２】
一実施形態において上記防振架台は、前記補強部材が前記台板に着脱自在に取り付けられるてもよい。
共振の可能性のある場合にのみ補強部材を取り付けるようにし、共振の可能性のない場合には補強部材を取り外すことによって、防振架台に載置される機器類の配置の自由度を向上させることができる。
【００１３】
一実施形態において上記防振架台は、前記低剛性部が前記台板に形成された切欠部であり、前記切欠部を介して前記台板に架け渡される板状部材により前記剛性調節部材が構成され、前記板状部材の厚さを変えることにより前記剛性が調節されるようにしてもよい。
このように、台板に切欠部を形成し、この切欠部を低剛性部とすることによって、部品点数を削減することが可能となる。
【００１４】
一実施形態において上記防振架台は、前記振動源となる機器類がエンジンで、他の前記機器類が前記エンジンにエンジン出力軸で連結される発電機であり、前記エンジン及び前記発電機の配列方向において少なくとも前記エンジン出力軸に対応した部位に前記低剛性部が設けられてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、架台上に機器類を設置した後であっても、機器類が載置された架台の固有振動数を調節することができ、よって、曲げモードの共振を確実に防ぐことができ、大幅に振動値を低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る防振架台を示す側面図である。
【図２】図１に示す防振架台のＡ−Ａ線断面図（Ｂ−Ｂ線断面図）である。
【図３】図１に示す防振架台のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】（Ａ）は補強部材及び板状部材の構成例を示す斜視図で、（Ｂ）は補強部材及び板状部材の他の構成例を示す斜視図である。
【図５】低剛性部の設置部位について説明する図である。
【図６】補強部材の構成例を示す斜視図である。
【図７】締結部材の締結領域を利用した剛性調節方法を説明する図である。
【図８】（Ａ）は比較例における防振架台を示す断面図で、（Ｂ）はその斜視図である。
【図９】比較例における防振架台の周波数応答曲線を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係る防振架台の周波数応答曲線を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施形態に係る防振架台の変形例を示す側面図である。
【図１２】従来例における防振架台の振動モードを説明する図であり、（Ａ）は剛体振動モードを示す図で、（Ｂ）は弾性体振動モードを示す図である。
【図１３】（Ａ）は剛体振動モードを説明する図で、（Ｂ）は弾性体振動モードを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、以下の実施形態では、発電装置が載置される防振架台を例示して説明するが、防振架台上に配置される機器又は構造物（以下、機器類と称する）は発電装置に限定されるものではない。
【００１８】
図１は本発明の実施形態に係る防振架台を示す側面図で、図２は図１に示す防振架台のＡ−Ａ線断面図（Ｂ−Ｂ線断面図）で、図３は図１に示す防振架台のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図１のＢ−Ｂ線断面図は、Ａ−Ａ線断面図と同一であるため省略する。また、図２及び図３において、防振架台の弾性部材は図示していない。
図１乃至図３に示すように、防振架台２０には複数の機器類からなる発電装置１０が載置されている。発電装置１０は、振動源となるエンジン１２と、発電機１４とが、エンジン出力軸１６によって連結された構成を有する。
【００１９】
防振架台２０は、エンジン１２及び発電機１４が配置される台板２２と、台板２２を床面２に対して弾性支持するバネ２４と、補強部材２６と、低剛性部（間隙２７）と、剛性調節部材（板状部材２８）とを備えている。
エンジン１２及び発電機１４は、台板２２に対してボルト締結等によって固定されている。これらの図においては台板２２を弾性支持する弾性部材としてバネ２４を例示したが、後述する図１１に示すように、本実施形態で用いられる弾性部材は、油圧や空気圧を用いたダンパ２５ｂのように他の部材であってもよいし、バネ２５ａとダンパ２５ｂとを組み合わせた弾性ユニット２５のように複数種類の弾性部材を組み合わせたユニットであってもよい。
【００２０】
一実施形態では、台板２２上には、少なくとも２つの補強部材２６，２６が設けられている。各補強部材２６は長尺に形成されていてもよく、例えばリブで構成されてもよい。また、少なくとも２つの補強部材２６，２６は、エンジン１２及び発電機１４の配列方向Ｘに沿って直線上に離間して配置される。２つの補強部材２６，２６の間には、低剛性部である間隙２７が設けられる。このとき、間隙２７が、配列方向Ｘにおいて少なくともエンジン１２及び発電機１４の間の空間１３に位置するように、これらの補強部材２６，２６が配置される。この構成により、配列方向Ｘにおいて、補強部材２６，２６が設けられる台板部位に比べて間隙（低剛性部）２７が位置する台板部位の方が剛性が低くなる。なお、少なくとも２つの補強部材２６，２６は、エンジン出力軸１６と平行になるように、エンジン１２及び発電機１４の側方に一対ずつ設けてもよい。また、補強部材２６は、配列方向Ｘに沿って直線上に３つ以上設けてもよい。
【００２１】
また、一実施形態では、間隙２７を介して２つの補強部材２６に架け渡されるように、剛性調節部材である板状部材２８が設けられる。板状部材２８は、２つの補強部材２６，２６に対してそれぞれ複数の締結部材３０（例えばボルト締結）によって着脱自在に取り付けられてもよい。この板状部材（剛性調節部材）２８は、配列方向Ｘにおける間隙２７に対応した台板部位の剛性を調節するものである。ここで台板部位の剛性とは、配列方向Ｘに対して板状部材２８が位置する部位における台板２２と板状部材２８を組み合わせた構造体の剛性である。この剛性は、例えば板状部材２８の厚さを変えることによって調節できる。剛性の調節方法は厚さの変更のみに限らず、例えば板状部材２８の材質を変更することによっても剛性を調節可能であり、こういった他の調節方法を採用してもよい。また、本実施形態では剛性調節部材として平板状の板状部材２８を例示しているが、棒状、円筒状、角柱状等の他の形状であってもよい。
【００２２】
ここで、補強部材２６への板状部材２８の取り付け例について説明する。図４（Ａ）は補強部材及び板状部材の構成例を示す斜視図で、（Ｂ）は補強部材及び板状部材の他の構成例を示す斜視図である。
図４（Ａ）、（Ｂ）に示す例では、補強部材２６は断面Ｌ字形で長尺に形成されている。そして補強部材２６のＬ字形の一端縁が台板２２に固定されている。補強部材２６は台板２２に溶接等のように着脱不可の固定手段により固定されてもよいし、ボルト締結等のように着脱可能な固定手段により固定されてもよいし、台板２２と補強部材２６とが一体成形されていてもよい。図４（Ａ）に示す例では、板状部材２８は、台板２２と平行になるように補強部材２６に取り付けられている。一方、図４（Ｂ）に示す例では、板状部材２８は、台板２２に対して垂直となるように補強部材２６に取り付けられている。
【００２３】
上記構成を有する防振架台２０において、エンジン１２及び発電機１４等の機器類を台板２２上に設置して固定した後、２つの補強部材２６，２６間に架け渡されるように板状部材２８を配置し、締結部材３０によって板状部材２８を各補強部材２６に固定する。ここで、補強部材２６に固定される前に板状部材２８は、発電装置１０が載置された防振架台２０の曲げモードの固有振動数が、エンジン１２の外力成分と一致しない値となるようにその厚さが調節されている。そのため、防振架台２０に機器類を設置した後であっても、曲げモードの共振を防ぐことができ、大幅に振動値を低減させることが可能となる。
【００２４】
さらに、図５に示すように、エンジン１２や発電機１４が配列される配列方向Ｘに対する曲げ剛性は、エンジン１２や発電機１４が配置されていない空間１３において最も小さくなる。この空間１３に、２つの補強部材２６，２６の間の隙間（低剛性部）１７が位置するようにし、厚さ調節された板状部材（剛性調節部材）２８をこの間隙２７に配置するようにしたので、板状部材２８による固有振動数の調整幅を大きくすることができる。すなわち、エンジン１２及び発電機１４の間の空間１３はもともと剛性が低く、この剛性の低い空間１３に、２つの補強部材２６，２６の間の間隙２７である低剛性部をさらに位置させることで、剛性の下限値をより低い値に設定することができる。ここで、剛性の上限値は板状部材２８の厚さ等によって自在に調節可能である。そのため、剛性の調節範囲が広がるので、固有振動数の調整幅も大きくできるものである。
【００２５】
上述の実施形態において、図６に示すように他の補強部材を用いてもよい。図６は補強部材の構成例を示す斜視図である。
図６（Ａ）に示す補強部材２６ａは、断面逆Ｖ字形で長尺に形成されている。そして、補強部材２６ａの両端縁が台板２２に固定されている。板状部材２８は、補強部材２６ａの傾斜した側面に取り付けられる。
図６（Ｂ）に示す補強部材２６ｂは、長尺な角筒状に形成されている。そして、補強部材２６ｂの一側面が台板２２に固定されている。板状部材２８は、補強部材２６ｂの他の側面に取り付けられる。
図６（Ｃ）に示す補強部材２６ｃは、断面Ｉ字形の長尺なリブで構成されている。そして、補強部材２６ｃの一側端縁が台板２２に固定されている。板状部材２８は、補強部材２６ｃの側面に取り付けられる。さらに、補強部材２６ｃは、Ｌ字型アングル３５によって台板２２に対して着脱自在となっている。具体的には、Ｌ字型アングル３５と台板２２はボルト３５ａにより着脱自在に固定され、Ｌ字型アングル３５と補強部材２６ｃはボルト３５ｂにより着脱自在に固定される。なお、台板２２及び補強部材２６ｃのいずれか一方は、着脱不可にＬ字型アングル３５と固定されてもよい。
【００２６】
また、上述の実施形態において、剛性調節部材による剛性調節に加えて、以下に示す方法によって剛性を調節してもよい。図７は締結部材の締結領域を利用した剛性調節方法を説明する図である。ここでは一例として、剛性調節部材として板状部材２８の他に補助板部材２９を設けた場合を示している。
図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、２つの補強部材２６，２６の間に架け渡されるようにして板状部材２８が取り付けられている。同様に、２つの補強部材２６，２６の間に架け渡されるようにして、補助板部材２９も取り付けられている。補助板部材２９の両端側にはそれぞれ複数のボルト穴３２が設けられており、このボルト穴３２の位置において、ボルト（締結部材）３１によって補助板部材２９が台板２２に固定されるようになっている。図７（Ａ）は全てのボルト穴３２において補助板部材２９と台板２２とがボルト締結される場合を示している。この場合、締結領域は全てのボルト穴３２を含む領域である。これに対して図７（Ｂ）では、図中に示す締結領域３４内に位置するボルト穴３２のみで補助板部材２９と台板２２とがボルト締結されている。なお、締結領域３４は、全てのボルト穴３２より少ないボルト穴３２を含む領域であり、全てのボルト穴３２を含む領域より面積が小さい。
【００２７】
このように、ボルト３１を固定する箇所を選択してボルト締結される締結領域を調整することによって、補助板部材２９の剛性を調節可能とする。具体的には、図７（Ｂ）に示すように、締結領域３４を小さくすると補助板部材２９の応力が低減し、補助板部材２９の有効剛性は低下する。一方、図７（Ａ）に示すように、締結領域３４を大きくすると補助板部材２９の応力が増大し、補助板部材２９の有効剛性は増加する。
このように、締結部材３０による締結範囲３４を調整することで、板状部材２８の応力を調整して剛性を容易に調節することが可能となる。
【００２８】
以上記載したように本実施形態によれば、防振架台２０上にエンジン１２や発電機１４等の機器類を設置した後であっても、機器類が載置された架台２０の固有振動数を調節することができ、よって、曲げモードの共振を確実に防ぐことができ、大幅に振動値を低減させることが可能となる。また、本実施形態の構成は、既存の防振架台にも容易に適用することが可能である。
【００２９】
ここで、図８乃至図１０を参照して、本実施形態に係る防振架台２０の防振効果について言及する。図８（Ａ）は比較例における防振架台を示す断面図で、（Ｂ）はその斜視図で、図９比較例における防振架台の周波数応答曲線を示すグラフで、図１０は本発明の実施形態に係る防振架台の周波数応答曲線を示すグラフである。
【００３０】
図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、比較例における防振架台４０は、台板４２の配列方向Ｘ（長手方向）に沿って、間隙を有することなく補強部材４４が延在している。補強部材４４には断面Ｌ字型のリブが用いられている。台板４２と補強部材４４との間には板状部材４６が介装されている。
この場合、図９のグラフに示すように、補強部材４４によって台板４２自体の曲げ剛性は大きくなるが、弾性体振動モードの振動成分が共振してしまった場合、振動は低減することなくより増大することとなる。
【００３１】
一方、図１に示す本実施形態に係る防振架台２０の場合、図１０に示すように、板状部材２８の厚さを調整することによって、固有振動数を共振する値からずらすことができるので、弾性体振動モードの振動成分が共振してしまうことを防ぎ、振動を抑制することが可能となる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【００３３】
上述の実施形態においては、低剛性部として２つの補強部材２６，２６の間の間隙２７を例示して説明したが、低剛性部の構成はこれに限定されるものではなく、他にも例えば以下の構成としてもよい。
図１１は本発明の実施形態に係る防振架台の変形例を示す側面図である。同図に示す防振架台２０の変形例では、発電装置１０が載置される台板２２と、台板２２を弾性支持する弾性ユニット２５とを備える。弾性ユニット２５は、バネ２５ａとダンパ２５ｂとが並列に組み合わされた構成となっている。また、台板２２には、低剛性部である切欠部３８が側面に形成されている。切欠部３８は、エンジン１２及び発電機１４の配列方向Ｘにおいて空間１３に対応した台板部位に形成されている。そして、切欠部３８に架け渡されるように板状部材２８が配置され、板状部材２８の両端が締結部材３０で固定されている。この板状部材２８の厚さを調節することによって台板部位の剛性を調節可能となっている。このように、台板２２に形成された切欠部３８により低剛性部を構成することで部品点数を削減できる。
また、図示は省略するが他の変形例として、台板２２から側方に張り出したフランジを設けて、このフランジに低剛性部である切欠部を形成してもよい。
【００３４】
なお、上述の実施形態では、エンジン１２及び発電機１４を含む発電装置１０が設置される防振架台（防振ベッド）２０を例に挙げて説明したが、本発明は、発電装置１０に替えて他の機器類が設置される防振架台にも適用可能である。
また、上述の実施形態において、機器は、例えばエンジンや発電機等であってもよい。また、構造物は、例えばプラントのファン（ＩＤＦ、ＦＤＦ、ＧＲＦ）のように主要な外力が回転数成分となる補機等であってもよい。すなわち、本実施形態において機器類は機器全般又は構造物全般を指すが、特に、回転数成分またはその倍数成分に強い加振力をもつ回転機器など、特定の振動数成分において卓越した加振力が発生する機器又は構造物であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
２        床面
１０      発電装置
１２      エンジン
１４      発電機
１６      エンジン出力軸
２０      防振架台（本実施形態）
２２      台板
２４      バネ
２５      弾性ユニット
２５ａ    バネ
２５ｂ    ダンパ
２６，２６ａ〜２６ｃ    補強部材
２７      間隙
２８      板状部材
２９      補助板部材
３０，３１    締結部材
３５      Ｌ字型アングル
３８      切欠部
４０      防振架台（比較例）
４２      台板
４４      補強部材
４６      板状部材
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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