(57)【要約】【課題】柱状構造物に適用でき、水平２次元方向の制振機能と容易な同調機能を有し、耐環境性や耐久性にも優れた振動抑制装置を得る。【解決手段】円筒状のカバー８と、カバー内に配置されてカバーに取り付けられて部分的に固定され、カバーの軸方向に延び、振動減衰能の大きい材料で構成されたばね棒１と、ばね棒の固定部から軸方向に離れた位置でばね棒に取り付けられてカバーの内面との間に間隙をおいて配置されたおもり１１と、を有する振動抑制装置である。ばね棒の固定部とおもりの取り付け部の間の距離が調整可能に構成されている。【選択図】  図１
2005048791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のカバーと、
このカバー内に配置されてカバーに取り付けられて部分的に固定され、前記カバーの軸方向に延び、振動減衰能の大きい材料で構成されたばね棒と、
前記ばね棒の固定部から軸方向に離れた位置で前記ばね棒に取り付けられて前記カバーの内面との間に間隙をおいて配置されたおもりと、を有し、
前記ばね棒の前記固定部と前記おもりの取り付け部の間の距離が調整可能に構成されていること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項２】
請求項１に記載の振動抑制装置において、
前記ばね棒の軸方向位置調整可能に前記ばね棒を前記カバーに対して固定するばね棒固定具と、
前記ばね棒の軸方向位置調整可能に前記おもりを前記ばね棒に固定するおもり固定具と、をさらに有し、
前記ばね固定具は、前記ばね棒の軸方向に互いに一定の間隔をあけてそれぞれがばね棒を保持する複数のばね棒固定部材を具備すること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項３】
請求項１に記載の振動抑制装置において、前記おもりの外周面上で前記カバーの内面と半径方向に隙間を設けるように取り付けられた低剛性かつ低反発性を有する弾性部材をさらに有すること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項４】
請求項１に記載の振動抑制装置において、
前記おもりをはさんで前記ねじり棒に固定される１対のおもり固定部材をさらに有し、
前記おもりには前記ねじり棒が貫通する貫通穴が形成され、
前記おもり固定部材をねじり棒に固定することによって前記おもりが前記ねじり棒に対して相対的に固定されるように構成されていること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項５】
請求項１に記載の振動抑制装置において、前記ばね棒は、前記カバーに対して相対的に固定されるばね棒固定部分および前記おもりを取り付けるおもり固定部分が、ばね棒固定部分とおもり固定部分との間の部分よりも太く形成されていて、しかもばね棒の太さが変化する部分は滑らかに太さが変化するように構成されていること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項６】
請求項２に記載の振動抑制装置において、前記ばね棒固定具は、前記ばね棒に対向して前記おもりに近い軸方向の端部に面取りが施されていること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項７】
請求項２に記載の振動抑制装置において、前記おもり固定具は、前記ばね棒に対向して前記ばね棒固定具に近い軸方向の端部に面取りが施されていること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項８】
請求項１に記載の振動抑制装置において、前記おもりには前記ばね棒が貫通する貫通穴が設けられ、前記おもりの取り付け部の位置に対応するばね棒には膨出部が形成され、前記ばね棒の膨出部が前記おもりの貫通穴と係合することにより前記ばね棒とおもりが固定されていること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項９】
請求項１に記載の振動抑制装置において、前記ばね棒の表面には、軸方向に長さ単位の目盛りが表示されていること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の振動抑制装置において、前記ばね棒の表面に、ばね棒のばね棒固定具側に基準マークを付け、その基準マーク位置にばね棒固定具のばね部側端面を合わせてばね棒を固定した場合に、おもりのばね棒軸方向固定位置変更でばね棒ばね部長さが変わることにより変化する振動体の１次固有振動数に一致するおもりのばね棒位置の表面に、対応する振動数目盛りを付けたこと、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項１１】
請求項２に記載の振動抑制装置において、前記ばね棒の表面に、ばね棒のおもり固定具側に基準マークを付け、その基準マーク位置におもり固定具のばね部側端面を合わせてばね棒を固定した場合に、ばね棒固定具のばね棒軸方向固定位置変更でばね棒ばね部長さが変わることにより変化する振動体の１次固有振動数に一致するおもりのばね棒位置の表面に、対応する振動数目盛りを付けたこと、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項１２】
請求項２に記載の振動抑制装置において、
前記ばね棒固定具は、前記カバーに取り付けられて前記ばね棒を固定する第１のばね棒固定部材と、前記第１のばね棒固定部材よりも前記おもりに近い位置で前記カバーに取り付けられて前記ばね棒を固定する第２のばね棒固定部材とを有し、
第１のばね棒固定部材を前記カバーおよびばね棒に対して固定した状態で、前記第２のばね棒固定部材をばね棒およびカバーに対して相対的に移動し、その後に第２のばね棒固定部材をばね棒およびカバーに対して固定することによって、前記ばね棒の前記カバーへの取り付け部と前記おもりの取り付け部の間の距離が調整可能に構成されていること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の振動抑制装置において、
前記ばね棒の一部を前記カバーに対して固定するばね棒固定具と、
前記ばね棒固定具とおもりとの間で前記ばね棒の軸方向に選択可能な位置でばね棒の一部を前記カバーに対して固定する選択ばね棒固定具と、をさらに有すること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の振動抑制装置において、前記カバーの少なくとも上面および側面の外側を、前記カバーと隙間をおいて覆う補助カバーをさらに有すること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の振動抑制装置において、
前記カバーに固定されていて、前記ばね棒が貫通する貫通穴を有するばね棒固定具と、
前記ばね棒固定具をはさんで配置される１対のばね棒固定ナットと、をさらに有し、
前記ばね棒には、前記ばね棒固定ナットと螺合する雄ねじが形成され、ばね棒が前記ばね棒固定具およびばね棒固定ナットを貫通した状態でばね棒固定ナットを締め付けることにより前記ばね棒とばね棒固定具とが互いに固定されるように構成されていること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の振動抑制装置において、
前記おもりをはさんで前記ねじり棒に固定される１対のおもり固定ナットをさらに有し、
前記おもりには前記ねじり棒が貫通する貫通穴が形成され、
前記ばね棒には、前記おもり固定ナットと螺合する雄ねじが形成され、ばね棒が前記おもりおよびおもり固定ナットを貫通した状態でおもり固定ナットを締め付けることにより前記ばね棒とおもりとが互いに固定されるように構成されていること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の振動抑制装置において、
前記ばね棒の外側に焼き嵌めされて外側に雄ねじが形成された中空円筒と、
前記ばね棒固定具をはさんで配置され前記雄ねじと螺合する１対のばね棒固定ナットと、をさらに有し、
前記ばね棒には、前記ばね棒固定ナットと螺合する雄ねじが形成され、ばね棒が前記ばね棒固定具およびばね棒固定ナットを貫通した状態でばね棒固定ナットを締め付けることにより前記ばね棒とばね棒固定具とが互いに固定されるように構成されていること、を特徴とする振動抑制装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の振動抑制装置において、
前記ばね棒が貫通する貫通穴を有して前記カバー内でカバーに固定されたばね棒固定具をさらに有し、
前記ばね棒が前記ばね棒固定具の貫通穴を貫通する貫通部で焼き嵌めによって固定されていて
前記ばね棒は、前記貫通部と前記おもり取り付け部との間で、前記貫通部よりも細い部分を有すること、を特徴とする振動抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細長い柱状構造物の振動を抑制する振動抑制装置に関し、特に、動吸振器を有する振動抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２０を参照して柱状構造物の一般的な構成を説明する。例えば、高速道路などに設置される大型の照明灯や交通標識では、図２０（ａ）に示されるように、道路側面の地面に鋼管などの背の高い細長い柱状構造物３８が固定・設置され、その上部や先端に照明灯や標識などの設置設備５１が取り付けられている。このような構造においては、柔構造で揺れやすい構造となっている。このため、図２０（ｂ）に示されるように、車両の走行による路面振動５２や風５３などにより常に揺れている。また、比較的大きな地震などが発生すると、大きく揺れる。
【０００３】
このような揺れが継続的に続いていると、柱状構造物３８の根元には比較的高い発生応力により、疲労強度が低下し、根元の腐食などにより、材料強度が低下した場合には、折損することもある。また、先端部は、比較的高い加速度による慣性力が設置設備５１に繰り返し作用するので、設置設備の部品が破損する場合がある。さらに、大きな地震が発生すると柱状構造物はその揺れによる支持部の変形に耐え切れずに根元が破損・倒壊することもある。例えば、阪神・淡路大震災における高速道路や一般道の照明灯柱状構造物が多数、破損したり倒壊した。
【０００４】
これらの問題に対処するために、柱状構造物の揺れが比較的大きくなり、問題が生じる恐れがある場合には、揺れを低減するために、例えば、最も揺れる部分に動吸振器などの制振装置を設置することがある。
【０００５】
動吸振器は、「おもり」と「ばね」と「減衰装置」で構成される。振動が大きい制振対象構造物に動吸振器を取り付け、動吸振器の共振振動数を制振対象構造物に近づける（同調させる）と、動吸振器が共振するようになり、結果的に、制振対象構造物の振動エネルギーを、動吸振器のおもりの振動、すなわち、運動エネルギーとして移動させることができる。さらに、動吸振器の減衰装置により、動吸振器の振動エネルギーを消散させることができるので、制振対象構造物の振動エネルギーを吸収し、振動を減少させることができる。特に、制振対象物の共振を抑制したり、急な揺れによって引き起こされた自由振動を速やかに減衰させる場合に有効である。
動吸振器の原理は簡単であるが、その構造は目的に応じて異なる。
【０００６】
図２１は、板状や円柱棒状のばね材５４の一方の根元を固定し、その先端付近に振動体おもり５５を取り付け、固定した動吸振器である。ばね材５４が板状になっている場合は、面外方向のみの単一方向用動吸振器である。円柱棒状となっている場合は、円柱断面方向の２次元方向に対応する動吸振器となる。しかしながら、この構造には、減衰装置がないため、振動エネルギーを消散できないばかりか、振動が止まりにくいので、制振性能は低い。従って、このような構造の動吸振器は応急的に取り付けられることが多い（特許文献１参照）。
【０００７】
図２２は、カバー５６内部の上面の支持点５７から支持部材５８を吊り下げ、その下端に振動体おもり５０を取り付け、固定したものである。支持部材５８とカバー５６側部との間にばね材５４を取り付け、動吸振器としての基本振動体を構成している。さらに、支持部材５７とカバー５６側部との間に減衰装置５９を取り付け、固定している。ばね材は、板ばねやコイルばねなどが用いられる。設置スペースやコストに制限がなければ、動吸振器としての最適な設計条件を満たす構成（ばね、減衰）を実現することが可能なので、動吸振器としての性能は最も高い。カバーに覆われているので、耐環境性は優れている。
【０００８】
図２３は、図２１に示した、ばね材として板ばねを用いた動吸振器４体を固定具６０の横断面内において９０°間隔で４方向に配置した複数構成動吸振器の例である。ばね材５４は、最適減衰ではないが、鉄板と鉄板との間に樹脂をはさむ制振鋼板などの若干の減衰能を有する制振部材を用いてばねと減衰装置の機能を兼ねている。この複数構成動吸振器は、照明灯６１を取り付けた柱状構造物３８の先端に取り付けられる。このような構成では、柱状構造物３８の横断面方向、すなわち、水平面方向（２次元方向）の振動を低減することができる。
【０００９】
図２４は、密閉されたカバー５６の上下方向にコイルばね６２を設置し、カバー５６の上下端の固定具６３で固定されている。コイルばねの中間におもり５５を取り付け、基本振動体を構成している。さらに、カバー５６の内部に満たした高粘性流体６４の粘性抵抗により、おもり５５の振動に対して減衰力を発生させる。このような構成では、制振対象構造物の水平面方向（２次元方向）の振動を低減することができる。カバーに覆われているので、耐環境性は優れている。
なお、振動吸収材料として、例えば、特許文献２が知られている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−１１７４８５号公報
【特許文献２】
特許２８４９６９８号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来動吸振器の構成では、以下のような課題がある。
一般的に、細長い柱状構造物への動吸振器の適用は次のような要求条件を満たす必要がある。
【００１２】
（１）細長い柱状構造物は基礎から垂直に設置されているため水平２次元方向の振動が卓越するので、少なくとも水平２次元方向の振動低減を効率的に行うことが望まれている。
（２）このような柱状構造物は、細く、強度やスペースが限られるため、設置される動吸振器はスペースや質量に関して小型化が望まれている。
【００１３】
（３）屋外設置が多いため、耐環境性や耐久性にも優れた構成が望まれる。
（４）一般に構造物は、設計時に予想される固有振動数などの振動特性と、実際に設置された場合の振動特性でずれるのが通常である。それは、振動特性が、設置場所の基礎条件、構造物の固定方法、あるいは、構造物自体の製作精度などの影響を受けるからである。
【００１４】
このため、制振対象構造物に動吸振器を適用する場合は、実際に設置された制振対象構造物の固有振動数に合わせて、製作された動吸振器の固有振動数を同調させる必要がある。従って、動吸振器は、製作後あるいは設置時に、制振対象構造物の実際の振動特性に同調させるために、その固有振動数を容易に変更・調整できる冗長性のある機能が必要とされる。
【００１５】
（５）さらに、従来の動吸振器は小規模振動対策用であるため、大地震などの大きな揺れに対しては、大きく振動する動吸振器の振動体自体の破損を防ぎ、制振対象構造物へ悪影響を及ぼさないような機能が必要とされる。
【００１６】
図２１に示される構成においては、ばね材５４が板ばねの場合は、板ばねの面外方向の単一方向のみの制振効果しかないため、単体で制振対象構造物の２次元方向の振動を低減することができない。このため、板ばねを直行方向に少なくとも２体設置しなければならないため、設置スペースに課題がある。ばね材５４を円柱棒ばねに置き替えると２次元方向の制振が可能である。しかしながら、この構造には、減衰装置がないため、振動エネルギーを消散できず、振動が止まりにくいので、制振対象構造物に悪影響を及ぼす恐れや、ばね材の長期にわたる大きな振動における材料疲労によるばね材自体の破損の恐れがある。
【００１７】
また、比較的大きい地震が発生し、制振対象構造物が大きく揺れる場合は、動吸振器としての振動体に減衰がないために、非常に大きな振幅となり、ばね材５４が破損する恐れがある。破損した場合は、おもり５５やばね材５４が落下や周囲への飛散などの恐れもある。さらに、振動体がカバーなどで保護されておらず、屋外設置の場合は、周囲屋外環境による材料劣化などの恐れもあり、耐環境性、耐久性、安全性に問題がある。
【００１８】
図２２に示される構成においては、設置スペースやコストに制限がなければ、動吸振器としての最適な設計条件を満たす構成（ばね、減衰）を実現することが可能なので、動吸振器としての性能は最も高いが、実際には、設計条件を満たすためのばね材５４、減衰装置５９は大きなスペースを必要とする場合が多い。特に、減衰装置５９は、オイルダンパなど設計条件を満たす減衰定数を調整できるものが必要となるため、ボリュームがかさばり、スペースやコストに問題がある。このため、細長い柱状構造物への設置は、困難となったり、大型構造物に限定されるなど、制約条件が多い。
【００１９】
また、製作後、設置前には動吸振器の固有振動数を、正確に設計条件、すなわち、制振対象構造物の固有振動数近くに調整・同調する必要があるが、図２２の構造では、ばね材５４自体の変更やばね材の位置を調整できる構造となっていないので、振動数の最適同調が困難になり、動吸振器は、設計とおりの性能が発揮できなくなる恐れがある。さらに、具体的な制振対象構造物を対象に最適設計しており、動吸振器の構造変更が製作後には困難なことから、上記のように固有振動数の調整（同調）が困難であり、別の振動特性を持つ制振対象構造物への適用は、非常に難しく、振動数同調に関して冗長性がない。
【００２０】
図２３に示される構成においては、図２１に示した構成で、ばね材５４に板ばねを４体用い、水平２次元方向に動吸振器機能を持たせたものである。図２１の構成で問題であったことと同様に、設置スペースや耐環境性、耐久性、安全性に問題があることは明らかである。また、ばね材に、例えば、鉄板と鉄板との間に樹脂をはさむ制振鋼板などの減衰能を有する板ばねを用いており、動吸振器として最適減衰より小さいものの減衰機能は有しているが、屋外に直接、暴露するので、減衰機能を分担する樹脂の材料劣化などによる制振機能低下の恐れがある。さらに、強風や台風などの強風時には、ばね材５４としての板ばねやおもり５５が大きな風荷重を受け、振動体全体が大きく振動し、制振対象構造物に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００２１】
図２４に示された構成においては、ばね材５４としてコイルばねを用いており、その固有振動数は、具体的な制振対象構造物のみを対象に設計をした構造である。コイルばね自体は、ばね定数を容易に変化させることができないため、動吸振器自体の固有振動数を変更・調整するためには、おもり５５の質量自体を変える必要がある。高粘性流体６４中に設置されたおもり５５を交換あるいは追加することは難しく、また、高粘性流体６４の外部への漏れなど、環境的にも問題がある。すなわち、このような構造では、製作後には、制振対象構造物の実際の振動特性に合わせて、動吸振器の振動特性を調整・同調することが極めて困難であり、実質的に、制振性能は設計時と比べて非常に劣ることになる。
【００２２】
また、減衰力を発生させるための高粘性流体６４は、一般的に、オイルや金属材に比べて、その粘性は温度に大きく依存する性質を有しており、温度変化の大きい屋外では、減衰力に大きな誤差が生じるため、制振性能が大きく変動し、所定の制振性能が維持できなくなる恐れがある。さらに、コイルばねを用いているため、カバー５６、すなわち、収納スペースも大きくする必要があり、設置スペースに制約の大きい、細長い柱状構造物には設置が困難となる恐れがある。
【００２３】
以上のように、動吸振器を、屋外などに設置された細長い柱状構造物などに設置し、所定の制振性能を十分発揮するためには、（１）少なくとも水平２次元方向の制振機能、（２）小型化、（３）耐環境性や耐久性にも優れた構成、（４）容易な同調機能、（５）大振幅時の破損防止および制振対象構造物へ悪影響防止、などの対策、あるいは、機能を持つことが必要である。
【００２４】
本発明は上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、既存の細長い柱状構造物から新規のものまで容易に適用でき、小型で水平２次元方向の制振機能と容易な同調機能を有し、耐環境性や耐久性にも優れた構成で、大振幅時の破損を防止し、大振幅時も減衰機能を有することができる振動抑制装置を得ることを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的に沿うものであって、請求項１に記載の発明は、円筒状のカバーと、このカバー内に配置されてカバーに取り付けられて部分的に固定され、前記カバーの軸方向に延び、振動減衰能の大きい材料で構成されたばね棒と、前記ばね棒の固定部から軸方向に離れた位置で前記ばね棒に取り付けられて前記カバーの内面との間に間隙をおいて配置されたおもりと、を有し、前記ばね棒の前記固定部と前記おもりの取り付け部の間の距離が調整可能に構成されていること、を特徴とする振動抑制装置である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る振動抑制装置の種々の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、相互に共通または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００２７】
まず、図１において本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態の振動抑制装置の構成を示す図である。本実施の形態は、動吸振器としての振動体において、ばね材として、減衰能の大きい材料（減衰比１％以上が望ましい）、例えば、マンガン基合金材（マンガン（Ｍｎ）と銅（Ｃｕ）を主成分としたマンガン基合金材（特許文献２））などを用いた細長い円柱形状のばね棒１を用いる。このばね棒１の中心軸を振動体全体を覆う円筒カバー８の中心軸と一致させて鉛直向きに配置する。
【００２８】
円筒カバー８の上部の内面にばね棒を固定するばね棒固定部材６、７を固定するための補強材３を設置する。この補強材３に軸方向に沿って、２体のばね棒固定具４を設置・固定する。
【００２９】
ばね棒固定具４は、上部ばね棒固定具５と下部ばね棒固定具６によって構成されている。このばね棒固定具４は、円筒カバー中心軸に沿ってばね棒１の外径と同程度の内径を持つ貫通穴、また、補強材３と反対側に貫通穴から外側へ軸方向にスリット７０が施されている。
【００３０】
さらに、ばね棒固定具４の側部から水平方向にスリット７０に対して横断するようにねじ穴が施され、ばね棒固定具締め付けボルト７にてスリット７０が締め込まれる構成である。ばね棒１は、ばね棒固定具４すなわち上部ばね棒固定具５と下部ばね棒固定具６を貫通して、適切な軸方向位置に配置された後、ばね棒固定具締め付けボルト７にてスリット７０が締め込まれると同時に、貫通穴径も締まり、最終的に、ばね棒１はばね棒固定具４に締め付けられ、固定される。
【００３１】
ばね棒１の下部にはおもり１１が取り付けられる。おもり１１の中心軸は円筒カバー８の中心軸と一致して配置される。おもり１１の中心軸には、ばね棒１の外径より大きい内径を持つ貫通穴が施されている。ばね棒１はこのおもり１１の貫通穴を貫通し、適切な軸方向位置に配置された後、上部おもり固定具１２と下部おもり固定具１３により、おもり１１と連結・固定される。
【００３２】
図１（ｃ）に示すように、上部おもり固定具１２と下部おもり固定具１３は、半割のリングをボルトで締めこんだものである。この時、ばね棒１の長さは、上部ばね棒固定具５の上面から下部おもり固定具１３の下面までの長さより、長く加工されている。
【００３３】
おもり１１の側面には低剛性で低反発性を有する弾性体部材として、例えば、ウレタンゴム材などを用いた弾性体リング１５が設置されている。この弾性体リング１５は、弾性体リング１５の側面と円筒カバー８との隙間が周方向で所定の隙間となるように配置される。
【００３４】
最終的に、この振動体としてのおもり１１の固有振動数が所定の振動数になるよう、ばね棒１のばね部２の長さが調整された後、ばね棒１を固定するそれぞれの固定具を最終固定し、上部カバー９と下部カバー１０が円筒カバー８に取り付けられる。
【００３５】
このような構成であると、動吸振器として最も重要である振動体の固有振動数の同調（調整）は、上部ばね棒固定具５と下部ばね棒固定具６、あるいは、上部おもり固定具１２と下部おもり固定具１３のばね棒１の締め付けを緩め、ばね棒１を上げ下げし、ばね部２の長さを変えることにより可能となる。ばね棒１の長さは、上部ばね棒固定具５の上面から下部おもり固定具１３の下面までの長さより長いので、ばね部２の長さは、設計時に設定された長さに対して、短くも長くも調整できる。
【００３６】
図２に、上部ばね棒固定具５と下部ばね棒固定具６の側でばね棒１を上方向に長さＨ１だけ上げ、ばね部２の長さを短く調整して固定した例を示す。この時、ばね部２の長さＬ１は、ばね棒１を上げる前の長さをＬとすると、Ｌ１＝Ｌ−Ｈ１となり、ばね部２におけるばね定数は、Ｋ１＝３ＥＩ／（Ｌ１３）となる。ただし、Ｅは、ばね棒１の材料の縦弾性係数、Ｉは、ばね部２の断面２次モーメントである。式より、ばね部２を短くすると、ばね定数は大きくなり、結果的に振動体としての固有振動数は高くなる。ばね部２を長くすれば、固有振動数は低くなる。このように、ばね部２の長さを変え、ばね部のばね定数を変化させて、最終的に、振動体の固有振動数を目標の振動数に設定することが可能となる。
【００３７】
本実施の形態の構成では、上部ばね棒固定具５と下部ばね棒固定具６側、あるいは、上部おもり固定具１２と下部おもり固定具１３側のいずれか一方、または、両方にて、長さ調整が可能なので、実際に制振対象構造物に設置する直前でも長さ調整が容易であり、固有振動数を同調する場合の設定範囲が広く、冗長性が高い。
【００３８】
また、ばね棒固定具４として複数（ここでは、上部ばね棒固定具５と下部ばね棒固定具６の２体）を、一定の距離を置いて配置しているので、ばね棒１の固定部長さは、実質的に、上部ばね棒固定具５上面から下部ばね棒固定具６下面までとほぼ同じとなる。このような構成により、軽量でコンパクトな部材を用いて、十分な固定部長さを確保できるので、ばね棒１の固定部長さが短いことによる固定状態の不安定から来る、ばね部２全体としてのばね剛性低下などの問題が防げる。設計条件に近い固定条件に近づかせることにより、振動体を目標の固有振動数に設定する際の誤差を小さくすることができる。
【００３９】
また、ばね材として、金属材料としては減衰能が大きい材料、例えば、マンガン基合金材（マンガン（Ｍｎ）と銅（Ｃｕ）を主成分としたマンガン基合金材）を用いているので、ばね棒１は、ばねと減衰装置として機能させることができる。従って、動吸振器として、制振対象構造物の振動エネルギーを比較的効率よく吸収、消散することが可能である。さらに、このマンガン基合金材は、材料強度的にはアルミニウム合金より大きな材料強度を有しているため、振動による疲労強度は比較的高く、振動が伴う構造部材として用いることができるので、ばね部材として、また、おもり１１を支える支持部材として好適である。
【００４０】
また、ばね材として、細長い円柱形状のばね棒１を用いているので、ばね棒１の中心軸直交方向、すなわち、２次元方向ばねとして機能させることができる。従って、１本のばね棒１が２次元方向ばねとなるので、コンパクトなばねとして、動吸振器の小型化に寄与することができる。
【００４１】
さらに、このばね棒１の断面形状が円であれば、２次元方向に同じばね定数を有するばねとなるので、２次元方向の固有振動数が等しい制振対象構造物に適用できる。このばね棒１の断面形状が楕円であれば、２次元方向で固有振動数が異なる、すなわち、ばね定数に異方性を持つばねとなるので、２次元方向の固有振動数が異なる制振対象構造物に適用することができる。このように、ばね棒１の断面形状を必要に応じて変更することにより、２次元方向の固有振動数に異方性がある制振対象構造物まで、適用範囲を広げることができる。
【００４２】
また、おもり１１の側面には低剛性で低反発性を有する弾性部材として、例えば、ウレタンゴム材などを用いた弾性体リング１５が設置され、この弾性体リング１５と円筒カバー８との隙間が周方向で一定の隙間δとなるように配置されるので、振動体のおもり１１の位置で振動振幅が±δ範囲では、おもり１１は自由に振動し、通常の動吸振器として作用する。
【００４３】
さらに、制振対象構造物が、大きな振動入力、例えば、比較的大きい地震動などにより大きく振動する場合は、振動体は制振対象構造物の振動エネルギーを吸収するためにおもり１１は大きく振動し、その振幅は、上記隙間δを越える。この場合、振幅が隙間δを越えると弾性体リング１５と円筒カバーが接触し、おもり１１の振幅は接触による弾性体リング１５の変形程度の振幅増加に留まり、おもり１１の振動変位は抑制される。いわゆるストッパーとして機能する。
【００４４】
ここで、隙間δを、おもり１１位置における（δ＋弾性体リング１５の変形）の振幅によって生ずるばね棒１の固定部分に生じる応力が、ばね棒１の材料強度の許容範囲に収まるように設定することによって、ばね棒１は、過大な振動入力によって、大きな振動振幅が生じても破損することはない。さらに、弾性体リング１５は、低反発性の材料を用いているので、弾性体リング１５が円筒カバーに衝突し、変形し、反発する際に、小さな反発力しか生じない。いわゆる、緩衝装置として作用する。
【００４５】
従って、弾性体リング１５により、おもり１１は過大な衝突力を和らげられるとともに、おもり１１の振動エネルギーを減衰させることができるので、ばね棒１とおもり１１とを連結している上部おもり固定具１２からばね棒１に伝わる衝突荷重が緩和され、また、連結部分のばね棒１の変形も防ぐことができ、ばね棒１の連結部での破損を防ぐことができる。このように、弾性体リング１５は、緩衝・減衰装置として作用することにより、大振動入力時の減衰装置としての機能を果たすことができる。
【００４６】
最終的には、本実施の形態の振動抑制装置は、小振動入力時には、通常の動吸振器として作用し、大地震のような大振動入力時には、減衰装置として作用するので、小振動から大振動入力までの適用範囲広い振動抑制装置として機能することができる。
また、振動体は円筒カバー８、上部カバー９、下部カバー１０で覆われているので、周囲の環境の影響を抑えることができる。
【００４７】
上記のカバーがない場合は一般に次のような問題がある。すなわち、強風の場合は、振動体が風荷重による風特有の振動が発生し、制振対象構造物の風による振動を抑える機能が低下するとともに、その振動自体が制振対象構造物に悪影響を与える恐れがある。雨の場合は、雨に含まれる化学物質により、振動体を構成する材料の腐食の進行が早まり、動吸振器としての寿命を劣化させる恐れがある。
【００４８】
雪の場合は、振動体、特に、おもり１１への雪や氷の堆積によるおもり質量変化により、振動体の固有振動数変化が生じ、制振性能が悪化する恐れがある。直射日光は、材料表面を劣化させたり、腐食を進行させる恐れがある。さらに、大気問題では、塩分を多量に含む大気（塩害）や排気ガスなどの大気汚染ガスは振動体材料の腐食を早め、動吸振器としての寿命を劣化させる恐れがある。
【００４９】
このような問題に対して、本実施の形態の振動抑制装置は、振動体全体をカバーで覆っているので、上記に述べた周囲環境による影響を遮断し、動吸振器としての機能を最適に果たすことができるとともに、十分な耐久性を確保することができる。
【００５０】
図３は、図１に示した第１の実施の形態の第１の変形例を示す。図３の例では、ばね棒１を、ばね棒固定具４の固定範囲、すなわち、上部固定部１８、および、上部おもり固定具５から下部おもり固定具９までの固定範囲、すなわち、下部固定部１９において、ばね棒１の太さを、ばね部２の範囲の太さより太くし、太い部分と細い部分の境界部分をなだらかな直線状あるいは曲線状に勾配を付けて連続させて構成している。
【００５１】
一般的には、振動体のおもり１１が振動した場合、ばね棒１のばね部２は、ばね棒下部固定具６を固定点として変形し、この固定点付近のばね棒１の応力が最も大きくなる。動吸振器として常に振動しているため、この固定点付近のばね棒１には、繰り返しの高い応力が発生し続け、疲労強度は変形繰り返し数とともに低下し、ある、一定の強度限界に収斂する。しかしながら、ばね棒１の固定点付近にこの疲労強度限界を超えた変形が発生すると、ばね棒１は、この固定点付近で破損し、最終的には破断する恐れがある。
【００５２】
また、大振動入力により、おもり１１が大きく振動して、弾性体リング１５が円筒カバー８に繰り返し衝突すると、衝突力は、上部おもり固定具１２と下部おもり固定具１３を介して、ばね棒１に伝達される。この場合、上部おもり固定具１２のばね棒１の固定点付近が最も変形力を受け、上記と同様にばね棒１のこの部分に繰り返しの高い応力が発生し続け、最終的に疲労強度限界を超える変形や力が加わると、ばね棒１は破損し、破断する恐れがある。
【００５３】
本変形例の構成によると、これらのばね棒１の上部固定部１８と下部固定部１９の範囲を太くし、断面積を大きくしているので、同じ変形力が作用しても、各固定点で発生する応力を低減できる。従って、ばね棒１の疲労強度限界を超えることがなくなるので、ばね棒１が破損したり、破断することがなくなる。また、ばね棒１の各固定部の太い部分とばね部２の細い部分の境界部は、直線状あるいは曲線状のなだらかな勾配で連続しているので、ばね棒１の軸方向応力がこの境界部付近で、高い応力集中が発生することはなく、応力は連続的に分布することになる。従って、太さが不連続形状による高い応力集中は防げるので、この境界部分において、ばね棒１が破損したり破断することはなくなる。
【００５４】
図４は、図１に示した第１の実施の形態の第２の変形例を示す。図４の例では、上部ばね棒固定具５と下部ばね棒固定具６において、ばね棒１が振動によりたわむ側の貫通穴端面の角に円錐状あるいは曲面状の面取り部２１を設け、ばね棒１を固定した構成である。
【００５５】
このような構成により、ばね棒１とばね棒固定具５、６との境界面の交差角度を９０°以下に設定できるので、面取りをしない場合に、特に、ばね棒１と下部固定具６の境界面が直交している部分に生じる非常に高い応力集中を避け、ばね棒１の境界面での破損や破断を防ぐことができる。
【００５６】
一般に、部材が直交し、そのいずれかが変形力を受ける場合には、その直交している角部には理論的には無限大の応力集中が発生する。このような構造では、変形力が繰り返し発生すると、極めて少ない繰り返し変形回数で、材料は角部に亀裂が生じる。この構成例によれば、ばね棒１の固定部での応力集中を防止し、動吸振器としてのばね部材として、耐久性が大きく向上させることができるようになる。
【００５７】
図５は、図１に示した第１の実施の形態の第３の変形例を示す。図５の例では、上部おもり固定具１２と下部おもり固定具１３において、上部おもり固定具１２のばね棒１が振動によりたわむ側の貫通穴端面の角を円錐状あるいは曲面状の面取り部２２を設け、ばね棒１を固定した構成である。
【００５８】
このような構成により、ばね棒１と上部おもり固定具１２との境界面の交差角度を９０°以下に設定できるので、面取りをしない場合に、特に、ばね棒１と上部おもり固定具１２の境界面が直交している部分に生じる非常に高い応力集中を避け、ばね棒１の境界面での破損や破断を防ぐことができる。一般に、部材が直交し、そのいずれかが変形力を受ける場合には、その直交している角部には理論的には無限大の応力集中が発生する。このような構造では、変形力が繰り返し発生すると、極めて少ない繰り返し変形回数で、材料は角部に亀裂が生じる。従って、本実施の形態によれば、ばね棒１の上部おもり固定具１２の固定部での応力集中を防止し、動吸振器としてのばね部材として、耐久性が大きく向上させることができるようになる。
【００５９】
図６は、図１に示した第１の実施の形態の第４の変形例を示す。図６の例では、ばね棒１とおもり１１の連結構成に関して、ばね棒１のおもり側端部の太さを太くし、ばね棒１の細い部分との境界部分をなだらかな直線状の勾配を付けて連続させ、すなわち、円錐形状とし、さらに、ばね棒１が貫通するおもり１１の貫通穴の形状を、ばね棒おもり側端部の形状と同一形状として、ばね棒のおもり側端部とおもり貫通穴とを嵌め合わせ、また、上部おもり固定具１２によりばね棒１を固定した構成としている。
【００６０】
このような構成により、ばね棒１とおもり１１を軸中心を正確に一致させる調整が必要なく、ばね棒１をおもり１１の貫通穴に通すだけで、軸中心が正確に一致し、上部おもり固定具１２をばね棒１に固定するだけで、ばね棒１とおもり１１とは、正確に連結・固定されるようになる。従って、中心軸がずれることによるおもり１１の偏心によるおもり１１の振動挙動の乱れがなくなり、動吸振器としての性能が向上させることができる。また、本振動抑制装置の組み立て、調整が簡素化されるとともに、下部おもり固定具を省略できるので、装置としての小型化が図れる。
【００６１】
図７は、図１に示した第１の実施の形態の第５の変形例を示す。図７の例は、ばね棒１の表面に、軸方向に長さ単位の目盛りのマークを付けたものである。
ばね棒１を、ばね棒固定具４の部分で上下方向にずらしたり、あるいは上部・下部おもり固定具１２，１３部分でおもり１１を上下方向にずらして、ばね部２を変え、振動体としての固有振動数を同調させる調整に際して、ばね部長さを計測する必要があるが、本構成例によれば、下部ばね棒固定具６下部と上部おもり固定具１２上部のばね棒１の目盛りを読み取ることにより、ばね部２の長さを容易に確認できる。従って、ばね部２の長さ確認と調整が容易となる。また、各固定具との固定位置のマークとしても利用できるので、同調作業の大幅な効率化が期待できる。
【００６２】
図８は、図１に示した第１の実施の形態の第６の変形例を示す。図８の例では、ばね棒１の表面に、ばね棒１のばね棒固定具４側に基準マーク２６を付け、その基準マーク２６の位置と下部ばね棒固定具６の下面を合わせばね棒１を固定した場合に、おもり１１の固定位置を変えることにより変化する振動体の１次固有振動数に一致する、おもり１１の上部おもり固定具上面位置のばね棒１表面に、対応する振動数目盛り２７を付けたものである。
【００６３】
このような構成であると、基準マーク位置と下部ばね棒固定具６の下面を合わせばね棒を固定し、おもり１１を上下方向にずらして、振動体としての固有振動数を調整して制振対象構造物の固有振動数に同調させる場合、必要な同調固有振動数をばね棒１の表示目盛り２７から読み取って、この表示目盛り２７の位置と上部おもり固定具１２を合わせるように固定し、おもり１１を連結・固定すれば、簡単に固有振動数が設定できる。
【００６４】
通常、同調作業には、固有振動数を計測するためのセンサー、計測器を用いて計測する必要がある。本変形例によれば、この計測作業が省け、また、振動数調整のための固定位置調整は１回で済むので、同調作業の大幅な効率化が期待できる。また、計測のための専門家が調整作業に加わる必要がないため、調整コスト面においても大幅なコスト低減ができる。
【００６５】
図９は、図１に示した第１の実施の形態の第７の変形例を示す。図９の例では、ばね棒１の表面に、上部おもり固定具１２側に基準マーク１２６を付け、その基準マーク１２６の位置と上部おもり固定具１２の上面を合わせばね棒とおもり１１を固定・連結した場合に、ばね棒１をばね棒固定具４にて固定位置を変えることにより変化する振動体の１次固有振動数に一致する下部ばね棒固定具下面位置のばね棒１表面に、対応する振動数目盛り１２７を付けたものである。
【００６６】
このような構成であると、ばね棒１の基準マーク１２６の位置と上部おもり固定具１２の上面を合わせ、ばね棒をおもり１１と連結・固定し、ばね棒固定具４側でばね棒１を上下方向にずらして、振動体としての固有振動数を調整して制振対象構造物の固有振動数に同調させる場合、必要な同調固有振動数をばね棒１の表示目盛り１２７から読み取って、この表示目盛り１２７の位置と下部ばね棒固定具６の下面とを合わせるように固定し、ばね棒１をばね棒固定具４に固定すれば、簡単に固有振動数が設定できる。
【００６７】
通常、同調作業には、固有振動数を計測するためのセンサー、計測器を用いて計測する必要がある。本変形例によれば、この計測作業が省け、また、振動数調整のための固定位置調整は１回で済むので、同調作業の大幅な効率化が期待できる。また、計測のための専門家が調整作業に加わる必要がないため、調整コスト面においても大幅なコスト低減ができる。
【００６８】
図１０は、図１に示した第１の実施の形態の第８の変形例を示す。図１０の例では、ばね棒固定具４において、その一部である下部ばね棒固定具６を上下方向に移動・固定が可能とした構成である。
【００６９】
このような構成であると、振動体としての固有振動数を調整して制振対象構造物の固有振動数に同調させる場合、下部ばね棒固定具６のみを上下させることにより、ばね棒１のばね部２の長さを変更できるので、振動体としての固有振動数を簡単に調整することができる。
【００７０】
図１０では下部ばね棒固定具６を下方向にＨ２だけ下げた場合の例である。この時、ばね部２の長さは、下部ばね棒固定具６の位置を変える前のばね部２の長さをＬとすると、Ｌ２＝Ｌ−Ｈ２となり、ばね部２におけるばね定数は、Ｋ２＝３ＥＩ／（Ｌ２３）となる。ただし、Ｅは、ばね棒１の材料の縦弾性係数、Ｉは、ばね部２の断面２次モーメントである。式より、ばね部２を短くすると、ばね定数は大きくなり、結果的に振動体としての固有振動数は高くなる。長くすれば、固有振動数は低くなる。
【００７１】
このように、ばね部２の長さを変え、ばね部のばね定数を変化させて、最終的に、振動体の固有振動数を目標の振動数に設定することが可能となる。このような構成では、上部ばね棒固定具５およびおもり１１を固定した後であるので、全体を移動させなくとも、下部ばね棒固定具６のみを移動させるだけで、ばね部２の長さを容易に調整できる。また、ばね棒１の上端かから下端までの位置が固定され、全体を動かす必要がなく、カバー８にばね棒１の移動調整スペースが必要なくなるので、振動抑制装置の構造を小型化することができる。
【００７２】
図１１は、図１に示した第１の実施の形態の第９の変形例を示す。図１１の例では、円筒カバー８の内面に、円筒カバー８の外面から固定部材３０を円筒側部の長穴２９を通して固定でき、軸方向に容易に移動・固定できる上下方向移動具２８と、この上下方向移動具２８を円筒カバー８の外面からねじ穴を通して円筒カバー中心軸方向に垂直に貫通するばね棒押し付け具３１を４方向から設置した構成を示す図である。また、４体のばね棒押し付け具３１は、そのばね棒１側の先端が、曲面で構成され、ねじを回すことによって、ばね棒１の表面を点接触状態で接触させ、押し付け、円筒カバーに固定することのできる構成となっている。
【００７３】
このような構成であると、振動体としての固有振動数を調整して制振対象構造物の固有振動数に同調させる場合、４体のばね棒押し付け具３１を上下させることにより、ばね棒１の実質的に変形する部分、すなわち、ばね部２の長さを変更できるので、振動体としての固有振動数を簡単に調整することができる。
【００７４】
図１１では４体のばね棒押し付け具３１を下方向にＨ３だけ下げた場合の例である。この時、ばね部２の長さＬ３は、ばね部２の長さを変える前の長さをＬとすると、Ｌ３＝Ｌ−Ｈ３となり、ばね部２におけるばね定数は、Ｋ３＝３ＥＩ／（Ｌ３３）となる。ただし、Ｅは、ばね棒１の材料の縦弾性係数、Ｉは、ばね部２の断面２次モーメントである。式より、ばね部２を短くすると、ばね定数は大きくなり、結果的に振動体としての固有振動数は高くなる。長くすれば、固有振動数は低くなる。
【００７５】
このように、ばね部２の長さを変え、ばね部のばね定数を変化させて、最終的に、振動体の固有振動数を目標の振動数に設定することが可能となる。このような構成では、振動体全体を完全に固定した後で、ばね棒１やおもり１１の位置を動かすことなく、円筒カバー８の外側から、４体のばね棒押し付け具３１を上下方向に移動させるだけで、ばね部２の長さを調整できるので、振動体振動体としての固有振動数を簡単に調整することができる。また、ばね棒１の上端かから下端までの位置が固定され、全体を動かす必要がなく、カバーにばね棒１の移動調整スペースが必要なくなるので、振動抑制装置の構造を小型化することができる。
【００７６】
図１２は、図１に示した第１の実施の形態の第１０の変形例を示す。図１２の例では、円筒カバー８と上部カバー９の外側に一定の隙間を設け、側部補助カバー３４と上部補助カバー３５を設置した構成を示す図である。また、図中に柱状構造物に外側に設置する例として、円筒カバー８の上下２箇所に円筒カバー固定バンド３６を取り付け、連結部材３７介して、柱状構造物３８に固定した柱状構造物固定バンド３６と固定した例を示す。
【００７７】
このような構成であると、円筒カバー８と上部カバー９の周囲にある側部補助カバー３４と上部補助カバー３５との隙間の空気層と補助カバーが、断熱層として機能する。
【００７８】
例えば、本実施の形態の振動抑制装置を、屋外に直接設置した場合、真夏の直射日光による温度は、７０〜８０℃に達する。この場合、円筒カバー８と上部カバー９だけであると、これらカバーが直接、直射日光に熱せられるので、その放射熱が内部の振動体全体に伝わり、カバーと同程度に温度に熱せられる。この時、ばね棒１の部材の剛性や減衰能が変化し、振動体としての振動特性が変わると、最適に同調した振動特性からずれることになり、振動抑制装置としての性能が低下する恐れがある。また、雰囲気温度が高いと、腐食や材料劣化が早まる恐れがある。
【００７９】
また、冬季には、場所によって気温はマイナス数十度となるため、高温の場合と同様に、ばね棒１の部材の剛性や減衰能が変化し、振動体としての振動特性が変わると、最適に同調した振動特性からずれることになり、振動抑制装置としての性能が低下する恐れがある。
【００８０】
本実施の形態の側部補助カバー３４と上部補助カバー３５により、空気断熱層が設けられるので、直射日光による熱やマイナス数十度の低温による温度低下は、大幅に緩和され、振動体の温度変化の幅が小さくなり、温度が安定するため、ばね棒１の部材の剛性や減衰能の変化も小さくなり、安定した制振性能が得られるようになる。
【００８１】
以上説明した図１〜図１２に示す第１の実施の形態およびその変形例によれば、制振対象構造物に対し、小型で水平２次元方向の良好な制振機能を発揮することができ、ばね棒のばね部長さを容易に調整できる構造なので、制振対象構造物の固有振動数に同調するように振動体の固有振動数を調整することが容易にできる。また、大地震などの大振幅振動入力時にはおもりのカバーとの衝突により生ずる衝突減衰力により、振動体の破損を防ぐとともに、制振対象構造物の非常に大きな揺れを緩和できる。さらに、振動体全体がカバーで覆われているので、屋外に設置した場合の周囲の悪環境による劣化や性能変化を低減し、耐久性を向上させることができる振動抑制装置を提供することができる。
【００８２】
次に、図１３において本発明の第２の実施の形態を説明する。図１３は、第２の実施の形態の振動抑制装置の構成を示す図である。本実施の形態は、動吸振器としての振動体において、ばね材として、減衰能の大きい材料（減衰比１％以上が望ましい）、例えば、マンガン基合金材（マンガン（Ｍｎ）と銅（Ｃｕ）を主成分としたマンガン基合金材（特許文献２））などを用いた細長い円柱形状のばね棒１を用いる。上部および下部にねじ加工がなされたばね棒１の中心軸を、振動体全体を覆う円筒カバー８の中心軸と一致させて鉛直向きに配置する。
【００８３】
円筒カバー８の上部の内面にばね棒を固定するばね棒ねじ固定具４１を固定するための補強材３を設置する。この補強材３の上部に、その中心軸が円筒カバー８と一致するばね棒ねじ固定具４１を固定する。このばね棒ねじ固定具４１の中心軸には、ばね棒１のねじに対応するばね棒上部ねじ部３９が加工され、軸方向に貫通している。ばね棒１は、ばね棒上部ねじ部３９にねじ込まれ、ばね棒ねじ固定具４１と連結されている。また、ばね棒１には、ばね棒ねじ固定具４１をはさんで、上面と下面から、ばね棒固定ナット４２が組み込まれ、ばね棒１とばね棒ねじ固定具４１が締め付けられて固定されている。
【００８４】
さらに、ばね棒１の下部のねじ部には、その中心軸が円筒カバー中心軸と一致し、その中心軸に沿ってばね棒１のねじに対応するおもりねじ部４３が加工されたおもり１１がねじ込まれ、ばね棒１とおもり１１は連結されている。また、ばね棒１には、おもり１１をはさんで、その上面と下面から、おもり固定ナット４４が組み込まれ、ばね棒１とばおもり１１が締め付けられ、固定されている。この時、ばね棒１の長さは、上部ばね棒固定具５の上面から下部おもり固定具１３の下面までの長さより、長く加工されている。
【００８５】
さらに、おもり１１の側面には低剛性で低反発性を有する弾性体部材として、例えば、ウレタンゴム材などを用いた弾性体リング１５が設置されている。この弾性体リング１５は、弾性体リング１５の側面と円筒カバー８との隙間が周方向で所定の隙間δとなるように配置される。最終的に、この振動体としてのおもり１１の固有振動数が所定の振動数になるよう、ばね棒１のばね部２の長さが調整された後、ばね棒１を上部および下部にてそれぞれの固定具を最終固定する。そして、上部カバー９と下部カバー１０が円筒カバー８に取り付けられる。
【００８６】
このような構成であると、動吸振器として最も重要である振動体の固有振動数の同調（調整）は、ばね棒１の上部では、ばね棒固定ナット４２を緩め、ばね棒１を、ねじ固定具４１に対して上下方向にねじ調整してばね長さを変えることにより達成できる。また、ばね棒１の下部では、おもり固定ナット４４を緩め、おもり１１を、ばね棒１の下部に対して、上下方向にねじ調整して、おもり１１の位置、すなわち、ばね部２の長さを変えることにより、振動体の固有振動数の同調（調整）ができる。
【００８７】
これらの調整部分はねじで構成されているので、ばね部長さは微調整が可能であり、ばね部２の長さが微調整できるので、振動体の固有振動数は非常に精度よく調整ができるようになり、振動抑制装置としての性能の品質向上を図ることができる。さらに、調整後、それぞれの固定ナット４２、４４にて締め付け、固定されるので、振動による緩みがなく、長期間の稼動に対しても性能の変化がなく、性能が維持できる。また、固定機構にねじのみを用いているので、機構がシンプルで、構造の小型化や低コスト化を図ることができる。
【００８８】
また、ばね材として、金属材料としては減衰能が大きい材料、例えば、マンガン基合金材（マンガン（Ｍｎ）と銅（Ｃｕ）を主成分としたマンガン基合金材で減衰比３％以上）を用いているので、ばね棒１は、ばねと減衰装置として機能させることができる。従って、動吸振器として、制振対象構造物の振動エネルギーを比較的効率よく吸収、消散することが可能である。さらに、このマンガン基合金材は、材料強度的にはアルミニウム合金より大きな材料強度を有しているため、振動による疲労強度は比較的高く、振動が伴う構造部材として用いることができるので、ばね部材として、また、おもり１１を支える支持部材として好適である。
【００８９】
また、おもり１１の側面には低剛性で低反発性を有する弾性部材として、例えば、ウレタンゴム材などを用いた弾性体リング１５が設置され、この弾性体リング１５と円筒カバー８との隙間が周方向で一定の隙間δとなるように配置されるので、振動体のおもり１１の位置で振動振幅が±δ範囲では、おもり１１は自由に振動し、通常の動吸振器として作用する。
【００９０】
さらに、制振対象構造物が、大きな振動入力、例えば、比較的大きい地震動などにより大きく振動する場合は、振動体は制振対象構造物の振動エネルギーを吸収するためにおもり１１は大きく振動し、その振幅は、上記隙間δを越える。この場合、振幅が隙間δを越えると弾性体リング１５と円筒カバーが接触し、おもり１１の振幅は接触による弾性体リング１５の変形程度の振幅増加に留まり、おもり１１の振動変位は抑制される。いわゆるストッパーとして機能する。
【００９１】
ここで、隙間δを、おもり１１位置における（δ＋弾性体リング１５の変形）の振幅によって生ずるばね棒１の固定部分に生じる応力が、ばね棒１の材料強度の許容範囲に収まるように設定することによって、ばね棒１は、過大な振動入力によって、大きな振動振幅が生じても破損することはない。さらに、弾性体リング１５は、低反発性の材料を用いているので、弾性体リング１５が円筒カバーに衝突し、変形し、反発する際に、小さな反発力しか生じない。いわゆる、緩衝装置として作用する。
【００９２】
従って、弾性体リング１５により、おもり１１は過大な衝突力を和らげられるとともに、おもり１１の振動エネルギーを減衰させることができるので、ばね棒１とおもり１１とを連結している上部おもり固定具１２からばね棒１に伝わる衝突荷重が緩和され、また、連結部分のばね棒１の変形も防ぐことができ、ばね棒１の連結部での破損を防ぐことができる。このように、弾性体リング１５は、緩衝・減衰装置として作用することにより、大振動入力時の減衰装置としての機能を果たすことができる。
【００９３】
最終的には、本実施の形態の振動抑制装置は、小振動入力時には、通常の動吸振器として作用し、大地震のような大振動入力時には、減衰装置として作用するので、小振動から大振動入力までの適用範囲広い振動抑制装置として機能することができる。
また、振動体は円筒カバー８、上部カバー９、下部カバー１０で覆われているので、周囲の環境の影響を抑えることができる。
【００９４】
上記のカバーがない場合は一般に次のような問題がある。すなわち、強風の場合は、振動体が風荷重による風特有の振動が発生し、制振対象構造物の風による振動を抑える機能が低下するとともに、その振動自体が制振対象構造物に悪影響を与える恐れがある。雨の場合は、雨に含まれる化学物質により、振動体を構成する材料の腐食の進行が早まり、動吸振器としての寿命を劣化させる恐れがある。
【００９５】
雪の場合は、振動体、特に、おもり１１への雪や氷の堆積によるおもり質量変化により、振動体の固有振動数変化が生じ、制振性能が悪化する恐れがある。直射日光は、材料表面を劣化させたり、腐食を進行させる恐れがある。さらに、大気問題では、塩分を多量に含む大気（塩害）や排気ガスなどの大気汚染ガスは振動体材料の腐食を早め、動吸振器としての寿命を劣化させる恐れがある。
【００９６】
このような問題に対して、本実施の形態の振動抑制装置は、振動体全体をカバーで覆っているので、上記に述べた周囲環境による影響を遮断し、動吸振器としての機能を最適に果たすことができるとともに、十分な耐久性を確保することができる。
なお、この実施の形態ではばね棒１の直径ｄは全長にわたって一様である。
【００９７】
図１４は、図１３に示した第２の実施の形態の第１の変形例を示す。図１４の例では、ばね棒１の上部および下部のばね部を、ばね棒上部固定具４１の固定・ばね部長さ調整範囲、および、おもり１１の固定・ばね部長さ調整範囲において、ばね棒１の太さを、ばね部２の範囲の太さより太くし、ねじ加工している。また、太い部分と細い部分の境界部分をなだらかな直線状あるいは曲線状に勾配を付けて連続させて構成している。さらに、ばね棒上部固定具４１および固定ナット４２、おもり１１のおもりねじ部４３およびおもり固定ナット４４を、ばね棒１の太い径に加工されたねじ対応するねじを加工している。
【００９８】
一般的には、振動体のおもり１１が振動した場合、ばね棒１のばね部２は、ばね棒下部固定具６を固定点として変形し、この固定点付近のばね棒１の応力が最も大きくなる。動吸振器として常に振動しているため、この固定点付近のばね棒１には、繰り返しの高い応力が発生し続け、疲労強度は変形繰り返し数とともに低下し、ある、一定の強度限界に収斂する。しかしながら、ばね棒１の固定点付近にこの疲労強度限界を超えた変形が発生すると、ばね棒１は、この固定点付近で破損し、最終的には破断する恐れがある。
【００９９】
また、大振動入力により、おもり１１が大きく振動して、弾性体リング１５が円筒カバー８に繰り返し衝突すると、衝突力は、上部おもり固定具１２と下部おもり固定具１３を介して、ばね棒１に伝達される。この場合、上部おもり固定具１２のばね棒１の固定点付近が最も変形力を受け、上記と同様にばね棒１のこの部分に繰り返しの高い応力が発生し続け、最終的に疲労強度限界を超える変形や力が加わると、ばね棒１は破損し、破断する恐れがある。
【０１００】
本変形例のこのような構成によると、これらのばね棒１の上部固定部１８と下部固定部１９の範囲を太くし、断面積を大きくしているので、同じ変形力が作用しても、各固定点で発生する応力を低減できる。従って、ばね棒１の疲労強度限界を超えることがなくなるので、ばね棒１が破損したり、破断することがなくなる。さらに、ねじ部の山と谷部が切り欠きとなる構造においても、谷の部分の断面積をばね部２の断面積より大きくすることにより、固定部に発生する曲げ応力は、ばね部２の応力より小さく抑えることができる。
【０１０１】
また、ばね棒１の各固定部の太い部分とばね部２の細い部分の境界部は、直線状あるいは曲線状のなだらかな勾配で連続しているので、ばね棒１の軸方向応力がこの境界部付近で、高い応力集中が発生することはなく、応力は連続的に分布することになる。従って、太さが不連続形状による高い応力集中は防げるので、この境界部分において、ばね棒１が破損したり破断することはなくなる。
【０１０２】
図１５は、図１３に示した第２の実施の形態の第２の変形例を示す。図１５の例では、おもり１１において、その中心軸に沿って、ばね棒ねじ部外径より大きいおもり貫通穴４６が設置され、ばね棒１が、このおもり貫通穴４６を通して配置され、おもり１１は、おもり１１の上面および下面側のばね棒１ばね部に取り付けられた固定ナット４４により、ばね棒１と締め付け、連結された構成である。
【０１０３】
このような構成であると、おもり１１の中心軸部にねじを加工する必要がなくなるので、構造が簡素化され、コスト低減が図れる。また、おもり１１の位置を上下方向に調整する場合、下側のおもり固定ナット４４のみを用いて調整でき、その後、上側のおもり固定ナット４４を締めるだけで、ばね棒１とおもり１１の位置と連結・固定ができるので、おもり位置調整の作業の簡素化が可能になる。
【０１０４】
図１６は、図１３に示した第２の実施の形態の第３の変形例を示す。図１６の例では、ばね棒１の上部において、ばね棒１のばね棒上部固定部１８の部分に、外側が雄ねじで構成された中空円筒上の焼きばめねじ４７を焼き嵌めし、この焼き嵌めねじ４７をばね棒ねじ固定具４１のねじ部にねじ込み、ばね棒ねじ固定具４１の上面と下面側から焼き嵌めねじ４７にばね棒固定ナット４２を締め込み、ばね棒１をばね棒ねじ固定具４１に連結・固定した構成をしている。また、ここでは、焼き嵌めねじ４７下端とばね棒１の境界部で発生する可能性のある応力集中を避けるために、図４の構成で示したのと同様に焼き嵌めねじ４７の貫通穴の下端部に面取り部４８を設けている。この面取り部４８の立断面形状は、直線でも、内側に凸の曲線でもよい。
【０１０５】
このような構成であると、ばね棒１に直接ねじを加工する必要がないので、ばね棒１の振動変形により、ばね部２根元付近のねじ部の繰り返し応力によって発生するばね棒１自体の亀裂や破断を防ぐことができ、ばね棒１の耐久性が大幅に向上する。
【０１０６】
図１７は、図１３に示した第２の実施の形態の第４の変形例を示す。図１７の例では、ばね棒１の上部において、ばね棒１のばね棒上部固定部１８を、ばね部２の直径より太くし、この部分をばね棒焼き嵌め固定具４９の固定具貫通穴５０に焼き嵌めした構成としている。
【０１０７】
このような構成であると、ばね棒１や固定具に直接ねじを加工する必要がないので、構造や製作が簡素化され、確実な固定状態が達成できるので、ばね部２のばね特性の信頼性が向上する。さらに、ばね棒１にはねじ加工部がないので、ばね棒１の振動変形により、ねじ部の振動変形によるねじ部の亀裂や破断を防ぐことができ、ばね棒１の耐久性が大幅に向上する。
【０１０８】
以上説明した図１３〜図１７に示す第２の実施の形態およびその変形例によれば、制振対象構造物に対し、小型で水平２次元方向の良好な制振機能を発揮することができ、ばね棒あるいはおもりをねじ回すことにより、ばね棒のばね部長さを精密に調整できる構造なので、制振対象構造物の固有振動数に同調するように振動体の固有振動数を精密に調整することが容易にできる。また、大地震などの大振幅振動入力時にはおもりのカバーとの衝突により生ずる衝突減衰力により、振動体の破損を防ぐとともに、制振対象構造物の非常に大きな揺れを緩和できる。さらに、振動体全体がカバーで覆われているので、屋外に設置した場合の周囲の悪環境による劣化や性能変化を低減し、耐久性を向上させることができる振動抑制装置を提供することができる。
【０１０９】
図１８は、図１に示した第１の実施の形態の振動抑制装置６５を、柱状構造物３８の外部上部に、円筒カバーに取り付けた固定バンド３６、柱状構造物３８に取り付けた固定バンド３６および連結部材３７を用いて取り付けた場合の構成を示す。
【０１１０】
このような構成であると、既設の柱状構造物３８が振動している場合に、その対処策として、本実施の形態の振動抑制装置６５を、その柱状構造物３８が最も大きく揺れている場所付近に、円筒カバー固定バンド３６、柱状構造物固定バンド３６および連結部材３７を用いて、容易に取り付けることができる。
【０１１１】
図１９は、図１に示した第１の実施の形態の振動抑制装置６５を、柱状構造物３８内部の上部に、取り付けた場合の構成を示す。
このような構成であると、新設の柱状構造物３８に、あらかじめ、本実施の形態の振動抑制装置６５を、その柱状構造物３８が最も大きく揺れている場所付近の内部に、振動抑制装置６５の円筒カバー８上部のフランジ部を利用して、容易に取り付けることができる。
【０１１２】
従って、本実施の形態の振動抑制装置６５は、小型で高い制振性能を持つだけでなく、柱状構造物３８の振動に対応できる水平２次元方向の制振機能を持ち、制振対象構造物の振動数に同調することが容易で、大地震などの大きな振動入力に対しても振動抑制機能を持ち、耐環境性や耐久性にも優れた振動抑制装置といえる。
【０１１３】
図１８および図１９では、図１に示した第１の実施の形態の振動抑制装置６５を柱状構造物３８に取り付ける例を示したが、図２〜図１７に示した他の振動抑制装置を取り付ける場合も同様である。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明によれば、制振対象構造物に対し、小型で水平２次元方向の良好な制振機能を発揮することができ、ばね棒のばね部長さを容易に調整できる構造なので、制振対象構造物の固有振動数に同調するように振動体の固有振動数を調整することが容易にできる。また、振動体全体がカバーで覆われているので、屋外に設置した場合の周囲の悪環境による劣化や性能変化を低減し、耐久性を向上させることができる振動抑制装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視平断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視平断面図。
【図２】図１の振動抑制装置のおもりを上昇させた状態を示す立断面図。
【図３】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態の第１の変形例を示す立断面図。
【図４】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態の第２の変形例を示す図であって、（ａ）は全体立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大立断面図。
【図５】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態の第３の変形例を示す図であって、（ａ）は要部立断面図、（ｂ）は（ａ）のおもり付近の部分拡大立断面図。
【図６】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態の第４の変形例を示す立断面図。
【図７】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態の第５の変形例におけるばね棒を示す立面図。
【図８】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態の第６の変形例におけるばね棒付近を示す立面図。
【図９】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態の第７の変形例におけるばね棒付近を示す立面図。
【図１０】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態の第８の変形例を示す立断面図。
【図１１】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態の第９の変形例を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視平断面図。
【図１２】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態の第１０の変形例を示す立断面図。
【図１３】本発明に係る振動抑制装置の第２の実施の形態を示す図であって、（ａ）は立断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視平断面図。
【図１４】本発明に係る振動抑制装置の第２の実施の形態の第１の変形例におけるばね棒付近を示す立面図。
【図１５】本発明に係る振動抑制装置の第２の実施の形態の第２の変形例におけるおもり付近を示す立面図。
【図１６】本発明に係る振動抑制装置の第２の実施の形態の第３の変形例を示す立断面図であって、（ａ）はばね棒取り付け部付近を示す図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図。
【図１７】本発明に係る振動抑制装置の第２の実施の形態の第４の変形例におけるばね棒取り付け部付近を示す立面図。
【図１８】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態を柱状構造物に取り付けた状態を示す図であって、（ａ）は全体立面図、（ｂ）は（ａ）の要部立断面図。
【図１９】本発明に係る振動抑制装置の第１の実施の形態を柱状構造物に取り付けた状態の他の例を示す図であって、（ａ）は全体立面図、（ｂ）は（ａ）の要部立断面図。
【図２０】従来の柱状構造物などにおける振動を示す模式的立面図であって、（ａ）は静止状態を示す図、（ｂ）は振動状態を示す図。
【図２１】従来の動吸振器を示す立断面図。
【図２２】従来の他の動吸振器を示す立断面図。
【図２３】柱状構造物に従来技術による振動体おもりを取り付けた状態を示す図であって、（ａ）は立面図、（ｂ）は拡大平面図。
【図２４】従来の他の動吸振器を示す立断面図。
【符号の説明】
１…ばね棒、２…ばね部、３…補強部材、４…ばね棒固定具、５…上部ばね棒固定具、６…下部ばね棒固定具、７…ばね棒固定用締め付けボルト、８…円筒カバー、９…上部カバー、１０…下部カバー、１１…おもり、１２…上部おもり固定具、１３…下部おもり固定具、１４…おもり固定用締め付けボルト、１５…弾性体リング、１８…ばね棒上部固定部、１９…ばね棒下部固定部、２０…ばね棒と固定具との境界部、２１…ばね棒固定具面取り部、２２…おもり固定具面取り部、２３…ばね棒下部テーパ部、２４…おもりはめ合い部、２５…長さ目盛り、２６…ばね棒固定位置基準マーク、２７…振動数目盛り、２８…上下方向移動具、２９…長穴、３０…上下方向移動具固定部材、３１…ばね部材押し付け具、３２…ばね部材押し付け具ばね部、３４…側部補助カバー、３５…上部補助カバー、３６…固定バンド、３７…連結部材、３８…柱状構造物、３９…ばね棒上部ねじ部、４０…ばね棒下部ねじ部、４１…ばね棒ねじ固定具、４２…ばね棒固定ナット、４３…おもりねじ部、４４…おもり固定ナット、４５…段差勾配部、４６…おもり貫通穴、４７…中空焼き嵌めねじ、４８…焼き嵌めねじ中空部面取り部、４９…焼き嵌めねじ固定具、５０…焼き嵌めねじ固定具貫通穴、７０…スリット、１２６…おもり固定位置マーク、１２７…振動数目盛り。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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