(57)【要約】【課題】  重量及び寸法を小さくすると共に設計及び調整を容易にする。【解決手段】  制振対象構造物８０に固定されているＸ方向復元機構２が、付加質量体に含まれているＹ方向復元機構３をＸ方向にのみ変位可能な吊り下げ式の板バネ４で支持している動吸振器となっている。Ｙ方向復元機構３が、メイン付加質量体をＸ方向に直交するＹ方向にのみ変位可能な吊り下げ式の板バネ３５で支持していると共に、サブ付加質量体をメイン付加質量体に固定されつつＹ方向にのみ変位可能な吊り下げ式の板バネ７４で支持している直列二重動吸振器となっている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振対象構造物に固定されると共に、第１の付加質量体及びこれを支持しつつ第１の方向にのみ変位させる第１の弾性機構を含む１又は直列及び並列のいずれかに構成された複数の第１の動吸振器を有する第１の復元機構を備えており、
前記第１の復元機構に含まれている第１の付加質量体の１つが、第２の付加質量体及びこれを支持しつつ第２の方向にのみ変位させる第２の弾性機構を含む１又は直列及び並列のいずれかに構成された複数の第２の動吸振器を有する第２の復元機構を含んでおり、
前記第１及び第２の弾性機構の少なくともいずれか１つが前記第１及び第２の付加質量体を吊り下げた状態で支持する吊り下げ式の板バネを含んでいることを特徴とする制振装置。
【請求項２】
前記第１の方向と前記第２の方向とが水平平面と平行な面に含まれてい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】
前記第１の方向と前記第２の方向とが鉛直平面と平行な面に含まれていることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項４】
前記第２の動吸振器の数が、前記第１の動吸振器の数よりも多くなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通荷重あるいは風によって励起される住宅や高速道路などの振動を抑制するために用いられる制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動吸振器（ＤＶＡ：Dynamic Vibration Absorber）を有する制振装置は、主系システム（Main system）としての制振対象構造物に付加された付加質量体を有するものであって、主系システムとなる住宅や高速道路などの多くの構造物の振動を抑制するために用いられている。一般に用いられている動吸振器は、主系システムとしての制振対象構造物に、バネ、ダンパ及びこれを介して接続された付加質量体からなる付加系を付加したものである。
【０００３】
係る動吸振器は、自己が有するバネ及びダンパが作用する方向の振動を抑制するものである。したがって、制振対象構造物の２方向の振動を抑制する場合には、１方向のみの振動を抑制する２つの動吸振器を、各方向の振動を抑制するようにそれぞれ設置することが考えられる。しかしながら、例えば、住宅用の動吸振器の場合でも動吸振器の総重量は５００ｋｇ程度であり、動吸振器を２つ設置すると制振対象構造物に大きな負荷を与えることになる。また、制振装置の設置にかかるコストも大きくなる。そこで、積層ゴム（弾性機構）など２方向に変位するバネ及びダンパで１つの付加質量体を支持する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術によると、当該付加質量体及び弾性機構が２方向の振動を抑制するように作用するため、動吸振器を２つ設置する場合と比較して制振装置全体の重量や寸法を小さくすることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３９３２３号公報（図２７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
各方向の振動を効率よく抑制するためには、制振対象構造物の各方向の固有振動数に基づいて付加質量体の重量や弾性機構のバネ係数及び減衰係数を設計及び調整する必要がある。上述した技術においては、付加質量体及び弾性機構が両方向の振動を抑制するように作用するため、付加質量体及び弾性機構の設計及び調整結果が両方向の作用に影響することになる。そのため、付加質量体及び弾性機構が各方向において最適に作用するように、付加質量体の重量や弾性機構のバネ係数及び減衰係数の最適解を導出することは極めて困難である。
【０００６】
そこで、本発明の主たる目的は、重量及び寸法が小さく、設計及び調整が容易な制振装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
本発明の制振装置は、制振対象構造物に固定されると共に、第１の付加質量体及びこれを支持しつつ第１の方向にのみ変位させる第１の弾性機構を含む１又は直列及び並列のいずれかに構成された複数の第１の動吸振器を有する第１の復元機構を備えている。そして、前記第１の復元機構に含まれている第１の付加質量体の１つが、第２の付加質量体及びこれを支持しつつ第２の方向にのみ変位させる第２の弾性機構を含む１又は直列及び並列のいずれかに構成された複数の第２の動吸振器を有する第２の復元機構を含んでいる。さらに、前記第１及び第２の弾性機構の少なくともいずれか１つが前記第１及び第２の付加質量体を吊り下げた状態で支持する吊り下げ式の板バネを含んでいる。
【０００８】
本発明によると、第２の復元機構が第１の付加質量体に含まれているため、各方向の振動を抑制する独立した動吸振器を並列に配置する場合と比較して制振装置の重量及び寸法が小さくなる。これにより、制振対象構造物に対する重量的な負荷が小さくなると共に制振装置の搬送及び設置が容易となる。また、第１の復元機構及び第２の復元機構の変位方向が独立しているため、第１の復元機構及び第２の復元機構の振動抑制作用が互いに干渉しにくい。このため、付加質量体の重量、弾性機構のバネ係数及び減衰係数の最適解が導出しやすくなり、制振装置の設計や調整が容易になる。さらに、制振装置の構造が簡素化されるため、制振装置の製造コストを低減することができると共に制振装置の故障も少なくなる。加えて、吊り下げ式の板バネは、温度変化により板バネの全長が多少変化しても板バネ自身の剛性が大きく変化しないため、弾性機構のバネ係数や減衰係数も大きく変化せず高い温度特性を有している。これにより、制振装置の温度特性を向上させることができる。加えて、吊り下げ式の板バネは、コイル式のバネなどと比較して変位方向のクリアランスを小さくすることができるため、制振装置を一層小さくすることができる。また、板バネは厚み方向にのみ変位するため異方性が強い。このため、第１の復元機構及び第２の復元機構の振動抑制作用が互いに干渉しにくい。
【０００９】
本発明においては、前記第１の方向と前記第２の方向とが水平平面と平行な面に含まれていることが好ましい。これによると、制振対象構造物における水平平面の振動を抑制することができる。
【００１０】
または、前記第１の方向と前記第２の方向とが鉛直平面と平行な面に含まれていることが好ましい。これによると、制振対象構造物における鉛直平面の振動を抑制することができる。
【００１１】
さらに、本発明においては、前記第１の動吸振器の数が、前記第２の動吸振器の数よりも多くなっていることが好ましい。これによると、第１の復元機構の制振効果と第２の復元機構の制振効果との差を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る好適な実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の上面図である。図２は図１に示す矢印IIの方向から見た制振装置１の側面図である。図３は図１に示す矢印IIIの方向から見た制振装置１の側面図である。制振装置１は、制振対象構造物８０に設置されることにより、設置平面（水平面）と平行な面に含まれるＸ方向及びＸ方向と直交するＹ方向のそれぞれにおいて、制振対象構造物８０の振動を抑制するものである。図１、図２及び図３に示すように、制振装置１は、制振対象構造物８０のＸ方向の振動を抑制するＸ方向復元機構２を有している。
【００１４】
Ｘ方向復元機構２は、制振対象構造物８０のＹ方向の振動を抑制するＹ方向復元機構３と、Ｙ方向復元機構３を支持しつつ、Ｙ方向復元機構３をＸ方向にのみ変位させる４つの吊り下げ式の板バネ４と、Ｙ方向復元機構３のＸ方向の変位を減衰させるダンパ５と、４つの吊り下げ式の板バネ４及びダンパ５を支持すると共に制振対象構造物８０に固定されるフレーム６とを有している。Ｘ方向復元機構２は、Ｙ方向復元機構３を付加質量体の一部として作用させる一重の動吸振器となっており、これにより制振対象構造物８０のＸ方向の振動を抑制する。このとき、付加質量体の質量、板バネ４のバネ係数及びダンパ５の減衰係数を調整してこれらで構成される動吸振器の固有振動数を最適な値に設定する。各動吸振器に設定される固有振動数は、制振対象構造物８０におけるＸ方向の振動特性により決定される。
【００１５】
フレーム６は、矩形状の枠体であり、上面から見たとき、その枠内６ａにＹ方向復元機構３が位置している。フレーム６におけるＸ方向両側面には２つの板バネ４がそれぞれ固定されている。また、フレーム６におけるＹ方向両端部の中央にはダンパ５がそれぞれ固定されている。板バネ４は一方向に延在した矩形状を有する金属製の板部材であり、その長手方向が鉛直方向に沿うように配置されており、その上端側がフレーム６に、その下端側がＹ方向復元機構３の有するフレーム３１のＸ方向の両側面にそれぞれ固定されている。つまり、Ｙ方向復元機構３は、計４つの板バネ４によりＸ方向両側から支持されつつ、フレーム６から吊り下げられている。そして、板バネ４は、Ｘ方向にのみ変位可能となっている。
【００１６】
ここで、図４を参照して板バネ４について説明する。図４は板バネ４の外観図である。図４（ａ）は、板バネ４の平面図であり、図４（ｂ）は板バネ４の側面図である。図４に示すように、板バネ４は、矩形状の板部材である板バネ本体４ａと、板バネ本体４ａの両側に配置されて板バネ本体４ａを固定する押え板４ｂとを有している。板バネ本体４ａはその厚み方向（図１の場合はＸ方向）にのみ変位可能となっている。板バネ本体４ａにおける押え板４ｂの固定位置を調整することにより、板バネ４のバネ係数を調整することができる。
【００１７】
このような吊り下げ式の板バネ４は、両端支持の板バネのように支持位置間の距離が固定されていないため、周辺雰囲気の温度変化によって板バネ４自身が膨張又は収縮を起しても、内部応力の変化が小さくバネ係数や減衰係数の変化も小さい。つまり、吊り下げ式の板バネ４は温度特性に優れている。また、コイル式のバネなどと比較して変位方向のクリアランスを小さくすることができる。
【００１８】
図１、図２及び図３に戻って、ダンパ５は、その一側面に粘弾性体層５ａが形成されている。粘弾性体層５ａは、Ｙ方向復元機構３におけるフレーム３１のＹ方向の両側面にそれぞれ接している。粘弾性体層５ａとフレーム３１との側面との間に発生する相対変位により粘弾性体層５ａが変形し、これによる粘弾性体層５ａの内部エネルギー損失により、フレーム６とＹ方向復元機構３との間におけるＸ方向の振動が減衰する。粘弾性体層５ａの大きさを変更することでダンパ５の減衰係数を調整することができる。このように、４つの板バネ４及びダンパ５が、Ｙ方向復元機構３をＸ方向に変位させる弾性機構を形成している。
【００１９】
Ｙ方向復元機構３の詳細について説明する。Ｙ方向復元機構３は、Ｘ方向復元機構２の付加質量体として作用すると共に、設置平面と平行な面に含まれるＹ方向の振動を抑制するものである。Ｙ方向復元機構３は、フレーム３１と、２つのメイン付加質量体３４と、２つのメイン付加質量体３４を連結する連結部材３４ａ及び２つの連結部材３４ｂと、メイン付加質量体３４を支持すると共にメイン付加質量体３４をＹ方向にのみ変位させる４つの吊り下げ式の板バネ３５と、サブ付加質量体７３と、サブ付加質量体７３を支持すると共にサブ付加質量体７３をＹ方向に変位させる２つの吊り下げ式の板バネ７４と、サブ付加質量体７３のＹ方向の変位を減衰させるダンパ７５とを有している。
【００２０】
フレーム３１は、矩形状の枠体である。フレーム３１の下方には、２つのメイン付加質量体３４が、互いに離隔した状態でＸ方向に沿って配列されている。板バネ３５は板バネ４と実質的に同一のものであり、その長手方向が鉛直方向に沿うように配置されており、その上端側がフレーム３１の側面に、その下端側がメイン付加質量体３４のＹ方向両端の各側面にそれぞれ固定されている。連結部材３４ａ、３４ｂは、互いに離隔している２つのメイン付加質量体３４を連結している板部材である。連結部材３４ａは、後述するように、連結部材３４ａの中央は下方に凸となっており、その底部がダンパ７５の構成要素の１つである減衰板３７となっている（図６参照）。連結部材３４ｂは一方向に延在したＬ字断面を有する部材である。連結部材３４ａ、３４ｂにより、２つのメイン付加質量体３４が一体となり、１つの付加質量体として作用する。つまり、連結部材３４ａ、３４ｂにより一体となっている２つのメイン付加質量体３４が、４つの板バネ３５によりＹ方向両側から支持されつつフレーム３１から吊り下げられている。板バネ３５は厚み方向であるＹ方向にのみ撓むため、連結された２つのメイン付加質量体３４が一体となってＹ方向にのみ変位可能となっている（矢印参照）。
【００２１】
図５及び図６をさらに参照しつつサブ付加質量体７３、板バネ７４及びダンパ７５について説明する。図５は、図１に示すV−V線における断面図である。図６は、図５に示すVI−VI線における断面図である。図５及び図６に示すように、サブ付加質量体７３は、２つのメイン付加質量体３４同士の間に配置されている。サブ付加質量体７３の上面中央にはダンパ７５が配置されている。板バネ７４は板バネ４と実質的に同一のものであり、その長手方向が鉛直方向に沿うように配置されており、その上端側が連結部材３４ｂに、その下端側がサブ付加質量体７３のＹ方向の両側面にそれぞれ固定されている。つまり、サブ付加質量体７３は、２つの板バネ７４によりＹ方向両側から支持されつつ連結部材３４ｂ（メイン付加質量体３４）から吊り下げられている。板バネ７４は厚み方向であるＹ方向にのみ撓むため、サブ付加質量体７３がＹ方向にのみ変位可能となっている（図５矢印参照）。
【００２２】
ダンパ７５は、所定の粘度を有するシリコンオイル７５ｂを収容するオイルカップ７５ａと、オイルカップ７５ａ内をＹ方向に移動可能な減衰板３７とを含んでいる。オイルカップ７５ａはサブ付加質量体７３の上面中央に固定されている。減衰板３７は、上述したように、連結部材３４ａの中央において下方に向かって凸となっている底部である。そして、減衰板３７の底面がオイルカップ７５ａ内に配置されている。このとき、減衰板３７の底面は、所定のクリアランスを保ちつつオイルカップ７５ａの底面と平行になっている。サブ付加質量体７３がＹ方向に変位して減衰板３７がオイルカップ７５ａ内を移動するときに発生するシリコンオイル７５ｂの流動抵抗により、メイン付加質量体３４とサブ付加質量体７３との間におけるＹ方向の振動が減衰する。減衰板３７の底面の面積、減衰板３７の底面とオイルカップ７５ａの底面との間のクリアランス及びシリコンオイル７５ｂの粘度を調整することでダンパ７５の減衰係数を調整することができる。このように、２つの板バネ７４及びダンパ７５により、サブ付加質量体７３をＹ方向に変位させる弾性機構を形成している。
【００２３】
このように、Ｙ方向復元機構３は、メイン付加質量体３４及び板バネ３５を含む動吸振器と、サブ付加質量体７３、板バネ７４及びダンパ７５を含む動吸振器とが直列に構成された直列二重動吸振器となっている。Ｙ方向復元機構３は、Ｘ方向復元機構２を介して制振対象構造物８０に接続されているため、制振対象構造物８０のＹ方向の振動を抑制する。このとき、メイン付加質量体３４の質量及び板バネ３５のバネ係数を調整してこれらで構成される動吸振器の固有振動数を最適な値に設定すると共に、サブ付加質量体７３の質量、板バネ７４のバネ係数及びダンパ７５の減衰係数を調整してこれらで構成される動吸振器の固有振動数を最適な値に設定する。各動吸振器に設定される固有振動数は、制振対象構造物８０におけるＹ方向の振動特性により決定される。直列二重動吸振器は、２つの動吸振器が同調することにより、一重の動吸振器と比較して効率よく制振対象物の振動を抑制することができる。
【００２４】
次に、図７及び図８を参照して制振装置１の動作について説明する。図７は、制振装置１におけるＸ方向成分の動作、言い換えればＸ方向復元機構２の動作を示す運動モデル図である。図８は、制振装置１におけるＹ方向成分の動作、言い換えればＹ方向復元機構３の動作を示す運動モデル図である。図７に示すように、Ｘ方向においては、制振対象構造物（質量Ｍ）８０は、Ｘ方向（変位ｘ）に振動可能な状態でバネ（ばね定数Ｋｘ）及びダンパ（減衰係数Ｃｘ）を介して地面に支持されている。また、付加質量体となっているＹ方向復元機構３（質量ｍ１ｘ）は、Ｘ方向（変位ｘ１）に振動可能な状態で板バネ４及びダンパ５からなる弾性機構の成分であるバネ（ばね定数ｋ１ｘ）及びダンパ（減衰係数ｃ１ｘ）を介して制振対象構造物８０に支持されている。主系システムに働く外力はｆｘと表される。
【００２５】
図８に示すように、Ｙ方向においては、制振対象構造物（質量Ｍ）８０は、Ｙ方向（変位ｙ）に振動可能な状態でバネ（ばね定数Ｋｙ）及びダンパ（減衰係数Ｃｙ）を介して地面に支持されている。また、メイン付加質量体３４（質量ｍ１ｙ）は、Ｙ方向（変位ｙ１）に振動可能な状態で弾性機構である板バネ３５の成分であるバネ（ばね定数ｋ１ｙ）及びダンパ（減衰係数ｃ１ｙ）を介して制振対象構造物８０に支持されており、サブ付加質量体７３（質量ｍ２ｙ）は、Ｙ方向（変位ｙ２）に振動可能な状態で板バネ７４及びダンパ７５からなる弾性機構の成分であるバネ（ばね定数ｋ２ｙ）及びダンパ（減衰係数ｃ２ｙ）を介してメイン付加質量体３４に支持されている。つまり、２つの動吸振器が制振対象構造物８０に対して直列２重に接続された構成になっている。ここで、主系システムに働く外力はｆｙと表される。
【００２６】
動吸振器の設計は、付加質量体の質量、弾性機構のバネ定数及び減衰係数の値であるパラメータを制振対象構造物の固有振動数に基づいて決定することである。具体例としては、図７及び図８に示すような運動モデル図から主系システム及び動吸振器の運動方程式を求め、さらに運動方程式から主系システムの変位を出力とする伝達関数を導出し、導出された伝達関数に基づいて主系システムの変位が最も小さくなるように、特に固有振動数における制振対象構造物の変位を抑制するように各パラメータを選択的に決定する方法が知られている。
【００２７】
制振装置１においては、制振対象構造物８０におけるＸ方向の固有振動に基づいてＸ方向復元機構２のパラメータが決定されていると共に、制振対象構造物８０におけるＹ方向の固有振動に基づいてＹ方向復元機構３のパラメータが決定されている。Ｘ方向復元機構２及びＹ方向復元機構３は異方性の強い板バネを含んでいるため、その振動抑制作用が互いに干渉しない。これにより、Ｘ方向復元機構２のパラメータ及びＹ方向復元機構３のパラメータの調整結果が互いのパラメータに影響しない。
【００２８】
図９及び図１０を参照しつつ制振装置１の制振効果を検証する。図９は、制振装置１を取り付けた制振対象構造物８０のＸ方向の振動特性を示した図である。図１０は、制振装置１を取り付けた制振対象構造物８０のＹ方向の振動特性を示した図である。なお、縦軸は、地面加速度から主系加速度までの伝達率（Transmissibility）を、横軸は主系システムの振動周波数（Frequency）をそれぞれ示している。また、比較のため、制振装置１を取り付けていない制振対象構造物８０の振動特性を合わせて示している。制振対象構造物８０及び制振装置１の仕様を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
図９及び図１０に示すように、制振装置１が取り付けられていない制振対象構造物８０において、４Ｈｚ（制振対象構造物８０の固有振動数）付近の振動の伝達率がＸ方向及びＹ方向ともに２８ｄＢとなっているが、制振装置１を取り付けた制振対象構造物８０においては、４Ｈｚ付近の振動の伝達率がＸ方向及びＹ方向ともに１５ｄＢに抑制されている。特に、Ｙ方向復元機構３は直列二重動吸振器となっているため、Ｙ方向における４Ｈｚ付近の振動の伝達率が効率よく抑制されている。
【００３１】
以上、説明した第１の実施の形態によると、Ｙ方向復元機構３がＸ方向復元機構２の付加質量体に含まれているため、各方向の振動を抑制する別個の動吸振器を並列に配置する場合と比較して制振装置１の重量及び寸法を小さくすることができる。これにより、制振対象構造物８０に対する重量的な負荷が小さくなると共に制振装置１の搬送及び設置も容易となる。また、Ｘ方向復元機構２及びＹ方向復元機構３の振動抑制作用が互いに干渉することなく、これらを個別に設計及び調整することができるため、付加質量体の重量、弾性機構のバネ係数及び減衰係数の最適解を導出しやすくなり、制振装置１の設計や調整が容易になる。さらに、制振装置１の構造か簡素化されるため、制振装置１の製造コストを低減することができると共に制振装置１の故障も少なくなる。
【００３２】
加えて、Ｘ方向復元機構２及びＹ方向復元機構３における弾性機構が各付加質量体を吊り下げた状態で支持する吊り下げ式の板バネ４、３５、７４を含んでいるため、周辺雰囲気の温度変化に対してバネ係数や減衰係数が変化しにくく、制振装置１の温度特性が向上する。加えて、吊り下げ式の板バネはコイル式のバネなどと比較して変位方向のクリアランスを小さくすることができるため、制振装置を一層小さくすることができる。また、板バネは厚み方向にのみ変位するため異方性が強い。このため、Ｘ方向復元機構２及びＹ方向復元機構３の振動抑制作用が互いに干渉しにくい。
【００３３】
また、Ｘ方向復元機構２がＸ方向の振動を抑制し、Ｙ方向復元機構３がＹ方向の振動を抑制するため、制振装置１におよりＸ方向及びこれに直交しているＹ方向を含む水平面の振動をすべて抑制することができる。
【００３４】
さらに、Ｘ方向復元機構２におけるダンパ５のシリコンゲル層５１の粘度を調整することにより、ダンパ５の減衰係数を調整することができると共に、Ｙ方向復元機構３におけるダンパ７５の減衰板３７の底面の面積、減衰板３７の底面とオイルカップ７５ａの底面との間のクリアランス及びシリコンオイル７５ｂの粘度を調整することでダンパ７５の減衰係数を調整することができるため、制振装置１を設置した後に制振対象構造物８０の固有振動が変化したときであってもパラメータの調整を容易に行うことができる。
【００３５】
また、Ｙ方向復元機構３がＸ方向復元機構２より多数の動吸振器で構成される直列二重動吸振器となっているため、Ｘ方向復元機構２より付加質量体の質量が小さいＹ方向復元機構３においてもＸ方向復元機構２と同等の振動抑制効果を得ることができる。これにより、Ｘ方向及びＹ方向の制振効果をバランスよく設定することができる。
【００３６】
本実施の形態においては、Ｘ方向及びＹ方向を含む平面が水平平面となっている設置平面と平行となるように制振装置１を制振対象構造物８０に設置する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、制振装置１を水平平面に対して任意の角度で設置する構成であってもよい。例えば、Ｘ方向及びＹ方向の一方が重力方向であり、他方が重力方向に直交するように制振装置１を制振対象構造物８０に設置する構成でもよい。このとき、鉛直方向に作用する復元機構には板バネの代わりにコイルバネ等を用いることが好ましい。これにより、Ｘ方向及びＹ方向を含む平面が鉛直平面となっているため、制振装置１により制振対象構造物８０の鉛直平面の振動をすべて抑制することができる。
【００３７】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係る制振装置について図面を参照しつつ説明する。なお、第１の実施の形態と実質的に同じ部材については、同一の番号を付して説明を省略する。図１１は、制振装置１０１の上面図である。制振装置１０１は、制振対象構造物８０に設置されることにより、設置平面（水平面）と平行な面に含まれるＸ方向及びＸ方向と直交するＹ方向のそれぞれにおいて、制振対象構造物８０の振動を抑制するものである。図１１に示すように、制振装置１０１は、制振対象構造物８０のＸ方向の振動を抑制するＸ方向復元機構１０２を有している。
【００３８】
Ｘ方向復元機構１０２は、制振対象構造物８０のＹ方向の振動を抑制するＹ方向復元機構１０３と、Ｙ方向復元機構１０３を支持しつつ、Ｙ方向復元機構１０３をＸ方向にのみ変位させる４つの吊り下げ式の板バネ４と、Ｙ方向復元機構１０３のＸ方向の変位を減衰させるダンパ５と、４つの板バネ４及びダンパ５を支持すると共に制振対象構造物８０に固定されるフレーム６とを有している。
【００３９】
Ｙ方向復元機構１０３の詳細について説明する。Ｙ方向復元機構１０３は、Ｘ方向復元機構１０２の付加質量体として作用すると共に、設置平面と平行な面に含まれるＹ方向の振動を抑制するものである。Ｙ方向復元機構１０３は、Ｙ方向付加質量体１３４Ａ、１３４Ｂと、Ｙ方向付加質量体１３４Ａを支持すると共に各Ｙ方向付加質量体１３４ＡをＹ方向にのみ変位させる２つの吊り下げ式の板バネ１３５Ａと、Ｙ方向付加質量体１３４Ｂを支持すると共に各Ｙ方向付加質量体１３４ＢをＹ方向にのみ変位させる２つの吊り下げ式の板バネ１３５Ｂと、Ｙ方向付加質量体１３４ＡのＸ方向の変位を減衰させるダンパ１７５Ａと、Ｙ方向付加質量体１３４ＢのＸ方向の変位を減衰させるダンパ１７５Ｂと、板バネ１３５Ａ、１３５Ｂを支持するフレーム１３１とを有している。
【００４０】
フレーム１３１は枠体であり、Ｘ方向に隣接する２つの空間１３１ａＡ、１３１ａＢが画定されている。空間１３１ａＡ内にはＹ方向付加質量体１３４Ａが、空間１３１ａＢ内にはＹ方向付加質量体１３４Ｂがそれぞれ配置されている。フレーム１３１のＹ方向の両側面においては、空間１３１ａＡの両側に板バネ１３５Ａが、空間１３１ａＢの両側に１３５Ｂがそれぞれ固定されている。板バネ１３５Ａ、１３５Ｂは板バネ４と実質的に同一のものであり、その長手方向が鉛直方向に沿うように配置されており、その上端側がフレーム１３１の側面に固定され、下端側が対向するＹ方向付加質量体１３４Ａ、１３４ＢのＹ方向の両面にそれぞれ固定されている。つまり、Ｙ方向付加質量体１３４Ａは、２つの板バネ１３５Ａによりフレーム１３１から吊り下げられた状態で支持されており、Ｙ方向付加質量体１３４Ｂは、２つの板バネ１３５Ｂによりフレーム１３１から吊り下げられた状態で支持されている。板バネ１３５Ａ、１３５Ｂは厚み方向であるＹ方向にのみ撓むため、Ｙ方向付加質量体１３４Ａ、１３４Ｂがそれぞれ独立してＹ方向にのみ変位可能となっている（矢印参照）。
【００４１】
ダンパ１７５ＡはＹ方向付加質量体１３４Ａ上のＸ方向両端に、ダンパ１７５ＢはＹ方向付加質量体１３４Ｂ上のＸ方向両端にそれぞれ固定されている。また、ダンパ１７５Ａの外側面には粘弾性体層１７５ａが、ダンパ１７５Ｂの外側面には粘弾性体層１７５ｂがそれぞれ形成されている。ダンパ１７５Ａの各粘弾性体層１７５ａは、空間１３１ａＡにおけるＹ方向の両内壁面と接しており、ダンパ１７５Ｂの各粘弾性体層１７５ｂは、空間１３１ａＢにおけるＹ方向の両内壁面と接している。粘弾性体層１７５ａ、１７５ｂと各空間１３１ａＡ、１３１ａＢの内壁面との間に発生する相対変位により粘弾性体層１７５ａ、１７５ｂが変形し、これによる粘弾性体層１７５ａ、１７５ｂの内部エネルギー損失により、フレーム１３１とＹ方向付加質量体１３４Ａ、１３４Ｂとの間におけるＹ方向の振動が減衰する。粘弾性体層１７５ａ、１７５ｂの大きさを変更することでダンパ１７５Ａ、１７５Ｂの減衰係数を調整することができる。Ｙ方向付加質量体１３４Ａに対応する２つの板バネ１３５Ａ及び２つのダンパ１７５Ａが、Ｙ方向付加質量体１３４ＡをＹ方向に変位させる弾性機構を形成している。Ｙ方向付加質量体１３４Ｂに対応する２つの板バネ１３５Ｂ及び２つのダンパ１７５Ｂが、Ｙ方向付加質量体１３４ＢをＹ方向に変位させる弾性機構を形成している。
【００４２】
このように、Ｙ方向付加質量体１３４Ａ、板バネ１３５Ａ及びダンパ１７５Ａが１つの動吸振器を構成している。また、Ｙ方向付加質量体１３４Ｂ、板バネ１３５Ｂ及びダンパ１７５Ｂが１つの動吸振器を構成している。そして、Ｙ方向復元機構１０３は、これらが並列に構成された並列二重動吸振器となっている。Ｙ方向復元機構１０３は、Ｘ方向復元機構１０２を介して制振対象構造物８０に接続されているため、制振対象構造物８０のＹ方向の振動を抑制する。このとき、Ｙ方向付加質量体１３４Ａの質量、板バネ１３５Ａのバネ係数及びダンパ１７５Ａの減衰係数を調整してこれらで構成される動吸振器の固有振動数を最適な値に設定すると共に、Ｙ方向付加質量体１３４Ｂの質量、板バネ１３５Ｂのバネ係数及びダンパ１７５Ｂの減衰係数を調整してこれらで構成される動吸振器の固有振動数を最適な値に設定する。各動吸振器に設定される固有振動数は、制振対象構造物８０におけるＹ方向の振動特性により決定される。並列二重動吸振器は、２つの動吸振器が同調することにより、一重の動吸振器と比較して効率よく制振対象物の振動を抑制することができる。
【００４３】
以上、説明した第２の実施の形態によると、Ｙ方向復元機構１０３がＸ方向復元機構１０２の付加質量体に含まれているため、各方向の振動を抑制する別個の動吸振器を並列に配置する場合と比較して制振装置１０１の重量及び寸法を小さくすることができる。これにより、制振対象構造物８０に対する重量的な負荷が小さくなると共に制振装置１０１の搬送及び設置も容易となる。また、Ｘ方向復元機構１０２及びＹ方向復元機構１０３の振動抑制作用が互いに干渉することなく、これらを個別に設計及び調整することができるため、付加質量体の重量、弾性機構のバネ係数及び減衰係数の最適解を導出しやすくなり、制振装置１０１の設計や調整が容易になる。さらに、制振装置１０１の構造か簡素化されるため、制振装置１０１の製造コストを低減することができると共に制振装置１０１の故障も少なくなる。
【００４４】
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものでなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更が可能なものである。例えば、第１の実施の形態においては、Ｘ方向復元機構２が一重の動吸振器であり、Ｙ方向復元機構３が直列二重動吸振器であり、第２の実施の形態においては、Ｘ方向復元機構１０２が一重の動吸振器であり、Ｙ方向復元機構１０３が並列二重動吸振器であるが、Ｘ方向復元機構及びＹ方向復元機構の構成はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ方向復元機構が直列二重動吸振器であってもよい。また、Ｘ方向復元機構及びＹ方向復元機構の少なくともいずれかにおいてが一重の動吸振器又は三重以上の直列動吸振器であってもよい。さらに、Ｘ方向復元機構が、複数の動吸振器が並列に接続された並列動吸振器であってもよい。いずれの場合においても、Ｘ方向復元機構が有する付加質量体の１つがＹ方向復元機構となっていればよい。
【００４５】
加えて、上述の実施の形態においては、Ｘ方向復元機構２が振動を抑制する方向と、Ｙ方向復元機構３が振動を抑制する方向とが直交する構成であるが、Ｘ方向復元機構２が振動を抑制する方向及びＹ方向復元機構３が振動を抑制する方向は任意のものであってよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る制振装置の上面図である。
【図２】図１に示す矢印IIから見た制振装置の側面図である。
【図３】図２に示す矢印IIから見た制振装置の側面図である。
【図４】図１に示す板バネの外観図である。
【図５】図１に示すV−V線における断面図である。
【図６】図５に示すVI−VI線における断面図である。
【図７】図１に示す制振装置におけるＸ方向成分の動作を示す運動モデル図である。
【図８】図１に示す制振装置におけるＹ方向成分の動作を示す運動モデル図である。
【図９】図１に示す制振装置を取り付けた制振対象構造物のＸ方向の振動特性を示した図である。
【図１０】図１に示す制振装置を取り付けた制振対象構造物のＹ方向の振動特性を示した図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る制振装置の上面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１     制振装置
２     Ｘ方向復元機構
３     Ｙ方向復元機構
４     板バネ
５     ダンパ
６     フレーム
３１   フレーム
３４   メイン付加質量体
３５   板バネ
５１   シリコンゲル層
７３   サブ付加質量体
７４   板バネ
７５   ダンパ
８０   制振対象構造物
【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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