(57)【要約】  【課題】  高周波から低周波まで広範囲に周波数が変動する振動にも有効に対応できるとともに振動の方向にも左右されない制振装置及び制振性に優れた立設部材を提供する。  【解決手段】    内部に吊り下げ部材が吊り下げられている垂直中空体１０からなる制振装置１であって、吊り下げ部材は単位長さ当たりの質量が大きい上部部材８と小さい下部部材１１からなることを特徴とする制振装置と制振性に優れた立設部材。  制振性に優れた立設部材には、制振装置を立設部材の外部又は内部に取り付けることによって制振性を付与する場合と、立設部材たる垂直中空体の内部に直接吊り下げ部材を吊り下げることによって、立設部材そのものに制振性を付与する場合とがある。  【選択図】図１
2006226466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に吊り下げ部材が吊り下げられている垂直中空体からなる制振装置であって、吊り下げ部材の軸心と垂直中空体の軸心が一致するとともに、吊り下げ部材は単位長さ当たりの質量が大きい上部部材と小さい下部部材からなることを特徴とする制振装置。
【請求項２】
吊り下げ部材のうち、上部部材が金属体を複数個つなぎ合わせたものからなり、そして、下部部材が金属製のチェーン又はワイヤーからなることを特徴とする、請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
垂直中空体が金属製の管であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の制振装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかに記載の制振装置が外部又は内部に取り付けられていることを特徴とする制振性に優れた垂直立設部材。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれかに記載の制振装置が外部に取り付けられていることを特徴とする制振性に優れた傾斜立設部材。
【請求項６】
垂直に立設された管状の垂直立設部材であって、その内部に垂直立設部材の軸心と一致する軸心を有する吊り下げ部材が吊り下げられており、かつ、吊り下げ部材は単位長さ当たりの質量が大きい上部部材と小さい下部部材からなることを特徴とする制振性に優れた垂直立設部材。
【請求項７】
吊り下げ部材のうち、上部部材が金属体を線状に複数個つなぎ合わせたものからなり、そして、下部部材が金属製のチェーン又はワイヤーからなることを特徴とする、請求項５に記載の制振性に優れた垂直立設部材。
【請求項８】
垂直立設部材が金属製の管であることを特徴とする、請求項５又は６に記載の垂直立設部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振装置及び制振性に優れた立設部材に関する。詳細には、道路や橋梁などに立設される、照明柱、標識柱、信号柱などの立設部材に用いられる制振装置及び制振性に優れた立設部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路や橋梁などに立設された、照明柱、標識柱、信号柱などの立設部材は、風、地震や車両走行に伴う路面振動などに起因する共振現象によって、揺れが生じることがある。これらの立設部材に揺れが生じると、揺れによって立設部材の損傷が起きやすく、また、その損傷が促進される。また、発生する振動により、立設部材に取り付けられた器具の寿命が短くなる問題があり、さらに、照明柱の場合には、照明光が揺れて人に違和感を与える問題もある。
【０００３】
このような共振現象に起因する立設部材の揺れを防止するために、
(a)立設部材の重量、形状及び剛性を変更して、その固有振動数を変更する方法、
(b)立設部材の内部に物理振り子及び当接具を設けて、振動時に物理振り子を当接具に衝突させることによって制振効果を持たせる方法、
が、それぞれ、すでに提案されている。
【０００４】
しかしながら、上記(a)の方法では、特定の振動数に対しては制振効果があるものの、風による揺れのように、励振周期や振動数が様々に変動する揺れには対応できないだけでなく、立設部材の材料設計の自由度を減じることになる。また、上記(b)の方法では、励振周期や振動数が様々に変動する揺れには対応できないことに加えて、制振効果を上げるためには、物理振り子及び当接具を一定以上の大きさにする必要がある。そのために収納スペースが必要となるが、これも、立設部材の装置設計の自由度を減じる結果となる。
【０００５】
特許文献１には、このような従来技術の問題点を踏まえて、振動数の変動に対応した制振装置が記載されている。
【０００６】
すなわち、垂直中空体の内部に、非固定の自由振動部を持たせて鋼製チェーンまたはワイヤーを吊り下げ、かつこの鋼製チェーンまたはワイヤーと垂直中空体の内壁との間隔を等価に維持してなる制振装置であり、この制振装置を垂直立設部材の外部又は内部に取り付けることによって、垂直立設部材に加えられた揺れによる振動を減衰させるものである。
【０００７】
図３に、特許文献１に記載の制振装置の一例を示す。(a)は制振装置の軸心を通る一つの縦断面図であり、(b)は(a)に対して９０°回転した方向の縦断面図である。
【０００８】
制振装置１は、円形鋼管からなる垂直中空体１０と、その内部に吊り下げられた鋼製チェーン１１の吊り下げ部材からなる。この鋼製チェーン１１の上端は、垂直中空体１０の上部に設置された蓋板１２に固定して取り付けられた固定フック１５によって支持されている。したがって、鋼製チェーンは上端を除いて非固定の自由振動部を形成している。
【０００９】
ここで、鋼製チェーンは円形鋼管の中心部において垂直に吊り下げられているため、振動のない状態では、鋼製チェーン１１の外面と垂直中空体１０の内面との間隔ｄは、円形鋼管の内部において等価に維持されている。
【００１０】
この制振装置１に、風、地震や車両走行に伴う路面振動などに起因する共振現象によって生じた揺れが伝わり、励振が起こる。そのとき、垂直中空体１０と鋼製チェーン１１はともに振動するが、鋼製チェーン１１の自由振動部は垂直中空体１０とは異なった態様で振動するため、鋼製チェーン１１の自由振動部が垂直中空体１０の内壁面に衝突する。その結果、垂直中空体１０の振動エネルギーが散逸するので、垂直中空体１０の振動が急速に減衰し、振動が制止される。
【００１１】
このように、垂直中空体１０の内部に鋼製チェーン１１を吊り下げることで、垂直中空体に加わった振動を減衰し、制止することができる制振装置を形成することができる。
【００１２】
そして、立設部材が中空の垂直部材である場合には、この制振装置１をその垂直立設部材の外部又は内部に取り付けることによって、垂直立設部材に加えられた揺れによる振動を、制振装置を構成する垂直中空体に伝播させ、そして、その垂直中空体においてその振動を減衰させて、制止することができるのである。
【００１３】
他方、立設部材が中空体ではない場合や中空体であっても傾斜している場合には、上記の制振装置を、立設部材の外部に取り付けることによって、立設部材に制振性を付与することができる。
【００１４】
なお、立設部材自体が垂直中空体であるとき、すなわち、図３に示される垂直中空体１０が、それ自体立設部材を構成するときは、立設部材となる垂直中空体の内部に直接鋼製チェーンを吊り下げることによって、立設部材そのものに制振性を付与することもできる。
【００１５】
【特許文献１】特公平０４−２６００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
照明柱、標識柱、信号柱などの立設部材に、上記の特許文献１に記載の制振装置を組み込んでも、風、地震や車両走行に伴う路面振動などに起因する共振現象によって立設部材に揺れが生じることがあった。そして、これらの立設部材に揺れが生じると、発生する振動により、立設部材に取り付けられた器具の寿命が短くなり、さらに、照明柱の場合には、照明光が揺れて人に違和感を与える。
【００１７】
その原因は、風、地震や車両走行に伴う路面振動などに起因する振動の場合は、振動数範囲が広いために、垂直中空体の内部に単に鋼製チェーンを吊り下げるだけの制振装置では、全振動数範囲の振動に対応できないためであることが分かった。特に、２〜３Ｈｚの低周波の振動に対する制振効果が不充分であることが判明した。
【００１８】
本発明の目的は、高周波から低周波まで広範囲に周波数が変動する振動にも高い減衰性能を有し、かつ振動の方向にも左右されない制振装置及び制振性に優れた立設部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明者らは、種々検討の結果、高周波振動では吊り下げ部材が頻繁に垂直中空体に衝突することから、振動エネルギーを減衰させることができるが、低周波振動では、垂直中空管の振動周期と、吊り下げ部材における振動がその吊り下げ部材の支持点から先端まで伝播される時間とがともに大きくて、吊り下げ部材の振動モードと垂直中空体の振動モードとの間に有意差が生じないため、吊り下げ部材と垂直中空体の衝突頻度が少なくなり、吊り下げ部材が垂直中空部材の内壁に衝突することによる振動エネルギーの減衰がされにくいためであると考えた。
【００２０】
そして、低周波振動の制振性を高めるために、吊り下げ部材と垂直中空体の衝突頻度がそのままであっても吊り下げ部材の質量を大きくすれば、衝突時のエネルギーが大きくなることから、吊り下げ部材の一部を質量の大きい部材に置き換えることによって、低周波振動の際にも制振性を発揮できるのではないかとの着想の下に、吊り下げ部材の単位長さ当たりの質量を、上部部材を大きく、そして、下部部材を小さくすることを見いだした。
【００２１】
これによって、高周波振動においては、質量の小さい下部部材が頻繁に垂直中空体に衝突することから振動エネルギーを減衰させることができるとともに、低周波振動においては質量の大きい上部部材が垂直中空体に衝突する頻度は変わらないものの衝突１回当たりの減衰エネルギーが大きくなることから、振動エネルギーを減衰させることができるので、高周波から低周波まで広範囲に周波数が変動する振動にも高い減衰性能を有する制振装置を提供できたのである。
【００２２】
また、内部に吊り下げる吊り下げ部材の軸心と垂直中空体の軸心を一致させることによって、振動の方向にも左右されない制振装置を提供できる。
【００２３】
本発明にかかる制振装置および制振性に優れた立設部材は、これらの知見と着想に基づいて完成されたものである。なお、制振性に優れた立設部材には、制振装置を立設部材の外部又は内部に取り付けることによって制振性を付与する場合と、立設部材それ自体を制振装置の一部に用いる場合の両方がある。
【００２４】
そして、その要旨は、次の(1)〜(3)の制振装置及び(4)〜(8)の制振性に優れた立設部材である。以下、これらを総称して本発明装置又は本発明部材ということもある。
【００２５】
(1)内部に吊り下げ部材が吊り下げられている垂直中空体からなる制振装置であって、吊り下げ部材の軸心と垂直中空体の軸心が一致するとともに、吊り下げ部材は単位長さ当たりの質量が大きい上部部材と小さい下部部材からなることを特徴とする制振装置。
【００２６】
(2)  吊り下げ部材のうち、上部部材が金属体を線状に複数個つなぎ合わせたものからなり、そして、下部部材が金属製のチェーン又はワイヤーからなることを特徴とする、上記(1)の制振装置。
【００２７】
(3)垂直中空体が金属製の管であることを特徴とする、上記(1)または(2)の制振装置。
【００２８】
(4)上記(1)〜(3)のいずれかの制振装置が外部又は内部に取り付けられていることを特徴とする制振性に優れた垂直立設部材。
【００２９】
(5)上記(1)〜(3)のいずれかの制振装置が外部に取り付けられていることを特徴とする制振性に優れた傾斜立設部材。
【００３０】
(6)垂直に立設された管状の垂直立設部材であって、その内部に垂直立設部材の軸心と一致する軸心を有する吊り下げ部材が吊り下げられており、かつ、吊り下げ部材は単位長さ当たりの質量が大きい上部部材と小さい下部部材からなることを特徴とする制振性に優れた垂直立設部材。
【００３１】
(7)吊り下げ部材のうち、上部部材が金属体を線状に複数個つなぎ合わせたものからなり、そして、下部部材が金属製のチェーン又はワイヤーからなることを特徴とする、上記(5)の制振性に優れた垂直立設部材。
【００３２】
(8)垂直立設部材が金属製の管であることを特徴とする、上記(5)又は(6)の垂直立設部材。
【発明の効果】
【００３３】
本発明により、高周波から低周波まで広範囲に周波数が変動する振動にも有効に対応する制振装置及び制振性に優れた立設部材を得ることができる。また、内部に吊り下げ部材が吊り下げられている垂直中空体からなる制振装置であるから、振動の方向にも左右されないものが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、図面に基づいて、本発明を説明する。
【００３５】
図１に、本発明に係る制振装置の一例を示す。(a)は制振装置の軸心を通る一つの縦断面図であり、(b)は(a)に対して９０°回転した方向の縦断面図である。
【００３６】
制振装置１は、円形鋼管からなる垂直中空体１０と、その内部に線状に吊り下げられた、上部吊り下げ部材と下部吊り下げ部材からなる。上部吊り下げ部材は金属球８を複数個つなぎ合わせたものからなり、そして、下部吊り下げ部材は鋼製チェーン１１からなる。この鋼製チェーン１１の上端は、垂直中空体１０の上部に設置された蓋板１２に取り付けられた固定フック１５によって、支持されている。
【００３７】
この例の制振装置を構成する垂直中空体は、外径７６．３ｍｍ、肉厚４．２ｍｍ、内径６７．９ｍｍ、長さ１．６ｍ、重量１１．９５ｋｇの断面円形の鋼管である。また、上部吊り下げ部材は、直径５６ｍｍの７２１ｇからなる鋼球の７個を、長さ４２ｍｍ、外径４ｍｍの鋼線材でつなぎ合わせて用いた。そして、下部吊り下げ部材は、チェーン径１６ｍｍ、１リンクの寸法として長さ８０ｍｍ×幅５６ｍｍの鋼製リンクの１４個からなる、全長７０．４ｃｍ、全重量３８７９ｇの鋼製チェーンを用いた。吊り下げ部材の単位長さ当たりの質量は、それぞれ、上部部材が７．５１ｇ／ｍｍ、そして、下部吊り下げ部材が５．５６ｇ／ｍｍであった。
【００３８】
さらに、吊り下げ部材の外面と垂直中空体の内面との間隔ｄは、上部吊り下げ部材においても、下部吊り下げ部材においても、いずれも５．９５ｍｍであった。
【００３９】
このように、垂直中空体の内部に吊り下げる吊り下げ部材が、単位長さ当たりの質量が大きい上部部材と小さい下部部材から構成されている場合には、高周波振動の場合の高い制振性能を保持した上で、低周波振動であっても衝突１回当たりの減衰エネルギーが大きくなることから、振動方向に関わりなく、高周波から低周波までの広範囲に振動数が変動する振動にも高い減衰性能を有する制振装置及び制振性に優れた立設部材を提供することができる。
【００４０】
垂直中空体の形状は、上記の形状に限定するものではなく、例えば、外径３４．０〜１１４．３ｍｍ、内径２７．６〜１０７．３ｍｍ、肉厚２．３〜４．５ｍｍ、長さ１．０〜２．４ｍ、重量１．８〜２９ｋｇのものを用いることができる。
【００４１】
そして、垂直中空体の材料としては、鋼管のほか、ステンレス鋼管、アルミニウム管などの金属管を用いてもよい。強度及び耐久性の観点からは鋼管が好ましい。防錆性の観点からはステンレス鋼管を用いるか、又は、鋼管に溶融亜鉛めっきや塗装等の防錆処理を施して用いるのが好ましい。
【００４２】
また、垂直中空体の断面形状は、特に限定するものではなく、円形のほか、八角形や六角形などの多角形でもよい。すべての方向の揺れに対しても制振効果が必要な場合には、円形の断面を採用するのが好ましい。
【００４３】
上部吊り下げ部材は、直径２１〜９９ｍｍの金属球の２〜３０個を、長さ１５〜７４ｍｍ、外径２．６〜９ｍｍの鋼線材でつなぎ合わせることで形成することができる。また、球形状に限定するものではなく、球以外の形状の金属体を複数個つなぎ合わせたものを用いることができる。金属体の材料としては、鋼のほか、ステンレス鋼やアルミニウムを用いることができる。
【００４４】
下部吊り下げ部材は、上記の鋼製チェーンの形状に限定するものではなく、チェーン径６〜２５ｍｍ、１リンクの寸法として長さ３０〜１２５ｍｍ×幅２１〜８８ｍｍ、全長４０〜１１０ｃｍ、全重量３００〜１５０００ｇの鋼製チェーンを用いることができる。なお、鋼製チェーンのほか、ステンレス鋼チェーンを用いても良い。強度及び耐久性の観点からは、鋼製チェーンが好ましい。防錆性の観点からはステンレス鋼チェーンを用いるか、又は、鋼製チェーンに溶融亜鉛めっき等の防錆処理を施して用いるのが好ましい。また、チェーンの替わりに、ワイヤーロープを用いてもよい。
【００４５】
金属製の垂直中空体と金属製の吊り下げ部材を用いると、相互の衝撃音が大きくなるが、この衝撃音を抑制したいときは垂直中空体及び／又は吊り下げ部材の表面をゴム等の弾性体でライニング又は被覆するのが好ましい。
【００４６】
吊り下げ部材の単位長さ当たりの質量は、上記の数値に限定するものではなく、それぞれ、上部部材が１．０〜２７ｇ／ｍｍ程度、そして、下部吊り下げ部材が０．７〜１５ｇ／ｍｍ程度であればよい。上部部材と下部部材の単位長さ当たりの質量の差は、０．３〜１３ｇ／ｍｍ程度あるのが好ましい。
【００４７】
吊り下げ部材の外面と垂直中空体の内面との間隔ｄは、上記の数値に限定するものではなく、３〜１５ｍｍ程度であればよい。また、上部吊り下げ部材と下部吊り下げ部材とで、間隔ｄは同じであっても良いし、異なっていても良い。
【００４８】
以上、制振装置自体の説明をしてきたが、立設部材が垂直中空体であるとき、すなわち、図１に示される垂直中空体１０が、それ自体立設部材の一部を構成するときは、立設部材たる垂直中空体の内部に直接吊り下げ部材を吊り下げることによって、立設部材そのものに制振性を付与することができる。
【００４９】
これに対して、立設部材が中空体ではない場合や中空体であっても傾斜している場合には、上記の制振装置を、立設部材の外部又は内部に取り付けることによって、立設部材に制振性を付与することができる。もちろん、立設部材が垂直中空体の場合であっても、立設部材の外部又は内部に別途制振装置を取り付けることによって、立設部材に制振性を付与することができることは言うまでもない。
【００５０】
立設部材に大きな制振性を付与するためには、立設部材が最大変位振幅を示す部位に制振装置を取り付けるか、又は、立設部材が垂直中空体であるときは立設部材自体を制振装置の一部として構成することによって、制振性を付与するのが良い。また、各次振動モードに対処するためには、制振装置を立設部材の複数位置に取り付けることが好ましい。
【００５１】
本発明に係る制振装置を取り付ける適用対象は、振動によって揺れが生じる立設部材であり、照明柱、標識柱、信号柱のほか、吊り橋における吊り塔部材にも適用することができる。
【００５２】
図２は、本発明に係る制振装置１を立設部材の外部の２個所に取り付けたときの一例を示す。
【００５３】
この立設部材は、照明灯７を張出部材５の先端に取り付けてなる照明柱２であり、基礎３の上に断面円形の鋼管４が立設され、断面円形の鋼管４の最上部からほぼ水平に張出部材５が張り出しており、その張出部材を支える補強ステー６が設けられている。そして、上記の制振装置１が断面円形の鋼管４の外周の上部と中部の２個所にボルト（図示せず）によって取り付けられている。
【００５４】
風、地震や車両走行に伴う路面振動などに起因する共振現象によって、照明柱２の断面円形の鋼管に揺れが生じると、その揺れが照明柱に取り付けられた制振装置１に伝わり、励振が起こる。そのとき、垂直中空体と吊り下げ部材からなる制振装置１が作動するが、単位長さ当たりの質量の大きい上部吊り下げ部材と小さい下部吊り下げ部材とは、低周波振動の際も高周波振動の際も、垂直中空体１０の内壁面に衝突して、振動エネルギーを十分に減衰させることができる。したがって、垂直中空体の振動エネルギーが散逸し、立設部材である照明柱２の振動が制止される。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明により、高周波から低周波まで広範囲に周波数が変動する振動にも有効に対応する制振装置及び制振性に優れた立設部材を得ることができる。また、内部に吊り下げ部材が吊り下げられている垂直中空体からなる制振装置であるから、振動の方向にも左右されないものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明にかかる制振装置の一例を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係る制振装置１を立設部材の外部の２個所に取り付けたときの一例を示す図である。
【図３】特許文献１に記載の従来の制振装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  制振装置
２  照明柱
３  基礎
４  断面円形の鋼管
５  張出部材
６  補強ステー
７  照明灯
８  金属球
１０  垂直中空体
１１  鋼製チェーン
１２  蓋板
１５  固定フック
ｄ    吊り下げ部材の外面と垂直中空体の内面との間隔
【図１】
2006226466.tif 000003
【図２】
2006226466.tif 000004
【図３】
2006226466.tif 000005