(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ等の振動発生源に接続された第１配管に他の配管及び継手類が直列に接続されている配管系の振動を低減させる方法であって、
配管系の中の第１配管以外の配管経路上の任意の位置に２個以上の防振継手を相互に離間して設置し、
当該配管系の上で、振動発生源に最も近い防振継手よりもさらに振動発生源に近い第１の位置、又は振動発生源から最も遠い防振継手よりもさらに振動発生源から遠い第２の位置に、重量付加機構を設置し、
所定の振動評価位置における配管の振動が極小となるように前記重量付加機構の位置を当該配管系上で前後に調整する、ことを特徴とする配管系の振動低減方法。
【請求項２】
前記重量付加機構は配管の外周に密接して摺動可能に配置される構造体である請求項１記載の振動低減方法。
【請求項３】
前記構造体は分割可能な部材で構成され、配管を外すことなく配管の外周に取り付け可能である請求項２記載の振動低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ等の振動発生源に接続された配管系に、振動防止用の防振継手（フレキシブル継手）を挿入するとともに、それでもなお発生する振動を低減するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
設備配管系の振動現象は、配管単独としてのみならず、躯体などへの振動伝搬、いわゆる固体伝搬音として問題となることが多い。このような問題を未然に防止するため、防振継手や防振支持など種々の方策がとられている。
【０００３】
従来は、配管系の任意の位置、特に振動源であるポンプに近接した個所に防振継手を設置するのが普通であり、防振継手は１個だけの場合が多かった。しかしながら、防振継手は共振を伴う振動特性を有するので、単独の使用では、防振継手の挿入設置によりかえって管壁振動が増幅することがあった。また、その設置位置に関しては、配管系の管壁振動特性を考慮していないので、防振継手の振動低減効果は限定されたものにすぎなかった。
【０００４】
本発明者等は、実験配管系を設置してインパクトハンマーによる打撃実験及び加振器による加振実験を行うと共に、伝達剛性係数法を適用した数値解析を行ってきた。これは、空気調和・衛生工学会の平成１５年度学術講演会論文集（２００３年９月発行）に「配管系の振動低減に関する研究」として発表された。その後の研究の結果、実際の配管系での振動特性と数値解析による振動特性とを利用すれば防振継手の設置位置を最適化できることが判明した。
【０００５】
そこで、本発明者等は平成１６年１０月２２日に「配管系における防振継手の設置位置決定方法」という特許出願を行い、特開２００６−１１８６４０号として公開された。しかしながら、この発明では、
ａ  配管振動の振幅が極大又は極小の位置に防振継手を設置する必要がある。
ｂ  ２本目以降の防振継手設置では、１本目の防振継手設置後の配管振動特性をあらためて調べる必要があり、配管振動低減対策を行う上で効率が悪い、などの欠点があり、実用化に難点があった。本発明はそれを改良する発明である。
【０００６】
本発明と関連する配管防振技術の従来例として次のようなものがある。
【特許文献１】実公平４−４９４２６「防振構造」では、配管の途中に複数の防振継手を直列に挿入し、防振継手間の配管部分を重量物に連結し、この重量物を基礎に設置している。すなわち配管系を基礎に固定する方法であり、基礎に固定できないような高い位置にある配管系には適用することができない。
【特許文献２】特開平９−２８７６９１「配管用制振装置」には、配管支持部材のアームに重錘とばねを取り付けて、配管振動の卓越周波数と配管用制振装置単体の固有周波数とをマッチングさせることにより、高周波から低周波までの振動の振幅を減少させ、建物に流体配管の振動が伝わらないようにする技術（動吸振器）が記載されている。
【特許文献３】特開２００２−１７４２９０「配管の振動低減方法」では、配管の外表面に対し隙間をあけて環状の錘を取り付け、この錘を覆うカバーを設けた振動低減構造が提案されている。しかしながら、錘を配管の外表面に衝突させて振動エネルギを滑り摩擦や衝突エネルギとして損失させる方法は、衝突時に騒音が大きくなり実用化するには困難を伴う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主たる目的は、ポンプ配管系の固体伝搬音を減少させるために挿入される防振継手の効果をさらに改良する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、防振継手の効果を改良する手段を簡単に設置して、振動低減効果を最大限に発揮させる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前出した課題を解決するため、本発明は、ポンプ等の振動発生源に接続された第１配管に他の配管及び継手類が直列に接続されている配管系の振動を低減させる方法であって、配管系の中の第１配管以外の配管経路上の任意の位置に２個以上の防振継手を相互に離間して設置し、当該配管系の上で、振動発生源に最も近い防振継手よりもさらに振動発生源に近い第１の位置、又は振動発生源から最も遠い防振継手よりもさらに振動発生源から遠い第２の位置に、重量付加機構を設置し、所定の振動評価位置における配管の振動が極小となるように前記重量付加機構の位置を当該配管系上で前後に調整する、ことを特徴とする配管系の振動低減方法を提供する。
前記重量付加機構は配管の外周に密接して摺動可能に配置される部材で構成することができる。また、この部材は容易に分割できる構成にすれば、配管を外すことなく配管の外周に取り付けることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
かかる方法を用いて振動を低減させることにより、
ａ  任意の位置に防振継手を設置できるので、継手設置位置を決めるための手順が省略でき、振動低減対策が効率的に実施できる。
ｂ  継手設置後に設置する重量付加機構は、動吸振器のような共振周波数の調整を行う必要がなく、その設置位置も評価位置における配管振動が極小となるように配置するだけでよいため、対策が簡素化できる。
ｃ  重量付加機構を分割可能な部材で構成すれば、製作が容易であり、配管を外すことなく配管の外周に取り付けることができて、その設置位置を前後にずらして最適位置を探索する操作も簡単に実行することができる、などの利点が得られる。
【００１０】
後述するように、実験装置を用いて振動低減効果を測定したところ、十分な振動低減効果が得られることが判明した。これは、重量付加機構の取り付けにより、配管系の振動特性が変化することによって、任意の位置に設置した防振継手による振動低減効果が改善して、振動が低減するものと推定される。
【００１１】
以下、添付図面の実施態様を参照しながら、本発明による防振継手設置位置決定方法についてさらに説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明による振動低減方法の流れ図を表しており、
工程１０：開始
工程１１：配管系の任意の位置に２個以上の防振継手を設置する
工程１２：当該配管系の上で、振動発生源に最も近い防振継手よりもさらに振動発生源に近い第１の位置、又は振動発生源から最も遠い防振継手よりもさらに振動発生源から遠い第２の位置に、重量付加機構を設置する
工程１３：所定の振動評価位置における配管の振動が極小となるように前記重量付加機構の位置を当該配管系上で前後に調整する
工程１４：配管系の振動低減方法の完了、となる。
重量付加機構は、例えば配管の外周に密接して摺動可能に配置される構造体とする。
【００１３】
すなわち、本発明の特徴として、任意の位置に２個以上の防振継手を設置したポンプ配管系に、任意の形状の重量物を設置する。この重量物設置位置は、当該配管系の上で、振動発生源に最も近い防振継手よりもさらに振動発生源に近い第１の位置、又は振動発生源から最も遠い防振継手よりもさらに振動発生源から遠い第２の位置とする。ここで、所定の振動評価位置における配管の振動が極小となるように重量付加機構の位置を当該配管系上で前後に調整する。
【００１４】
本発明の効果を検証するために、直線状配管を対象として実験と数値解析の両面からその有効性について検討した。
実験方法
図２は実験配管系の概略図であり、図に記載していない仕様は次の通り。
配管材質：配管用炭素鋼鋼管（ＳＧＰ）、支持方法：ボルト（１０ｍｍ径）吊り。
【００１５】
１  第１配管〜第４配管までの配管４本を直線状に接合し、加振点Ｐから応答点Ｒまでの全長が１０４００ｍｍの直線状配管を対象とする
２  水平面内曲げ振動を対象とする。配管の支持条件はすべて自由支持であり、吊り下げポイント１５，１６，１７，１８，１９の５点で支持されている
３  各配管は右側から順に第１配管〜第４配管（２１，２２，２３，２４）と呼ぶ
４  ２個の継手３１，３２はいずれも第２配管２２内に設置するが、継手の設置位置は任意である
５  継手を設置する第２配管より右側を上流側、左側を下流側と呼ぶ
６  付加円板３３は継手より上流側の第１配管内に設置する
７  加振実験では、右端に加振器を設置して配管を水平方向に強制加振する。加振信号は５０〜５００Ｈｚに周波数域を制限したホワイトノイズである
８  防振対象とする振動数帯域は１００〜２５０Ｈｚとする
９  打撃実験では、加振源と同じ位置を打撃点とする
１０  振動応答の測定点は、下流側は左端（応答点ａ）と、左端から右に５００ｍｍの位置（応答点ｂ）、上流側は第１配管と第２配管の接合部（応答点ｃ）とする
【００１６】
振動低減実験系：
図３の第２配管拡大図に示すように、２個の継手３１，３２を第２配管２２上の図示の位置、すなわち第２支持ポイント１６から下流側への距離Ｌ1 ＝１９７３ｍｍの位置に第１継手３１を設置し、第１継手３１から上流側への距離Ｌ２＝１０００ｍｍの位置に第２継手３２を設置した。
【００１７】
まず、継手を設置していない場合と継手を設置した場合とで打撃実験を行い、伝達関数を測定した。得られた結果を図４に示す。継手を設置することによって対象とする周波数域ではかなり振動が減少しているが、下流側（応答点ａ）では２１７Ｈｚ付近にピーク値の高い卓越周波数が存在している。この結果から、２段継手を設置した場合でも、その設置位置によっては十分な振動低減効果が得られないことが確認できる。
【００１８】
次に、本発明が特徴とする重量付加機構である付加円板３３を、図２に示す実験系の第１配管２１上の図示の位置、すなわち第２支持ポイント１６から上流側への距離Ｌ３の位置に設置した。設置位置は、第１配管２１の左端から右端にかけて１００ｍｍずつずらしながら固定して、それぞれの位置で加振実験を行い、応答点ａ，ｂでの振動加速度レベルＶＡＬを測定した。得られた結果を図５に示す。この結果から、付加円板を適切な位置に設置した場合には振動低減効果が２５ｄＢ程度改善していることがわかる。
【００１９】
そこで、図５の結果をもとに、付加円板３３の位置をＬ３＝１７００ｍｍに固定して、打撃試験及び加振実験を行った。得られた結果を図６及び図７に示す。どちらも２１７Ｈｚにあった卓越周波数のピーク値が付加円板３３を設置したことによって２５ｄＢ程度低減している。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、第１配管以外の任意の位置に防振継手を設置できるので、継手設置位置を決めるための手順が省略でき、振動低減対策が効率的に実施できる。継手設置後に設置する重量付加機構は、動吸振器のような共振周波数の調整を行う必要がなく、その設置位置も評価位置における配管振動が極小となるように配置するだけでよいため、対策が簡素化できる。重量付加機構を分割可能な部材で構成すれば、製作が容易であり、配管を外すことなく配管の外周に取り付けることができて、その設置位置を前後にずらして最適位置を探索する操作も簡単に実行することができる、などの利点が得られ、その技術的効果にはきわめて顕著なものがある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による振動低減方法の流れ図。
【図２】振動低減実験装置の概要を表す概略図。
【図３】第２配管を拡大して示す概略図。
【図４】打撃試験の結果を伝達関数で表すグラフ。
【図５】付加円板設置時の振動加速度レベルを表すグラフ。
【図６】打撃試験の結果を伝達関数で表すグラフ。
【図７】加振実験の結果を振動加速度レベルで表すグラフ。
【符号の説明】
【００２２】
１０〜１４  工程        １５〜１９  支持ポイント
２１〜２４  配管        ３１，３２  継手
３３  付加円板
【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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