(57)【要約】【課題】管状体の剛性を弱め、コイルスプリング本体の伸縮による内外径の変化に容易に追従できるコイルスプリング及びこれを用いた防振装置を提供する。【解決手段】コイルスプリング１６は、金属製のコイルスプリング本体１２及び当該コイルスプリング本体の端面に配置された環状ばね座１３の外周に、ゴム状弾性材からなる複数の管状体１４Ａ、１４Ｂを、分離配置すると共に摺動可能に密着させてなる。防振装置は、コイルスプリング１６の複数台を、防振対象物を載置する上フレーム２６と、床面に載置される下フレーム２８との間に並列配置してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のコイルスプリング本体及び当該コイルスプリング本体の端面に配置された環状ばね座の外周に、ゴム状弾性材からなる複数の管状体を、分離配置すると共に摺動可能に密着させてなることを特徴とするコイルスプリング。
【請求項２】
請求項１記載のコイルスプリングにおいて、
前記コイルスプリング本体の有効巻数起点部から有効巻数１周目にわたる外周に、前記複数の管状体のいずれかが配置されていることを特徴とするコイルスプリング。
【請求項３】
請求項１又は２記載のコイルスプリングにおいて、
前記コイルスプリング本体の端面に配置された環状ばね座の外周に、前記複数の管状体のいずれかが配置されていることを特徴とするコイルスプリング。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のコイルスプリングにおいて、
前記管状体は熱収縮性チューブであることを特徴とするコイルスプリング。
【請求項５】
防振対象物を載置する上フレームと、床面に載置される下フレームとの間に、請求項１〜４のいずれかに記載のコイルスプリングを複数台配設したことを特徴とする防振装置。
【請求項６】
請求項５記載の防振装置において、
前記複数台のコイルスプリングを、下カバーを介して前記下フレーム上に配置したことを特徴とする防振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、冷凍機、発電機、大型冷却搭、変圧器等の高周波振動を発生する産業設備の防振支持に好適する、サージング防止機能付きのコイルスプリング及びこれを用いた防振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製のコイルスプリングは、耐久性があり、大きな荷重を支持し得るため耐荷重範囲が大きいという利点があるが、図５のＡに示されるようなサージングと呼ばれる共振現象を発生し、防振性能を劣化させることがある。サージングが起こる周波数は、コイルスプリングの形状等によって決まるが、１００Ｈｚ（ヘルツ）以上の高周波領域で起こることが多い。このため、高周波振動を発生させる産業設備には、コイルスプリングを使用したもので、サージング防止機能のない防振装置を適用することができなかった。
【０００３】
コイルスプリングのサージング防止を行うために、従来からコイルスプリングに減衰材を付加させる方法が採用されている。例えば、（１）コイルスプリングの外周にゴム弾性体又は粘弾性体を配置し、これらの弾性体をコイルスプリングに常時接触するようにした圧縮コイルスプリングがある（特許文献１参照）。また、（２）コイルスプリングを全長にわたってゴム弾性材で包覆してなる防振装置がある（特許文献２参照）。また、（３）コイルスプリングを、重ね合わされた上部ケースと下部ケースの内部に収容すると共に、下部ケース内に、ゲル等の粘弾性剤を収容してコイルスプリングの下部を浸漬した構造の防振装置がある（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平８−２１０４３９号公報
【特許文献２】特開平８−１２１５３３号公報
【特許文献３】特開平８−１２１５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の技術には、次のような解決すべき課題があった。
コイルスプリングは、伸縮方向の変位に応じて内外径が変化する。すなわち、圧縮された状態では、外径、内径ともに寸法が増大する。従って、コイルスプリングに減衰力を付与する構造も、この外径等の変化に追随する必要がある。
【０００５】
上記（１）の圧縮コイルスプリングの場合は、ゴム弾性体又は粘弾性体を、コイルスプリングの外周に対して板ばね等で常時押圧することによりコイルスプリングの外径等の変化に対応している。しかし、板ばね及びこの板ばねを支持する部材を含む複雑な構造となっている。
【０００６】
また、上記（２）の防振装置の場合は、コイルスプリングの線間に位置するゴム弾性材の弾力によりコイルスプリングの外径等の変化に対応している。しかし、同ゴム弾性材によりコイルスプリングのしなやかな圧縮作用が妨げられ、コイルスプリング特有のばね特性が損なわれる。さらに、圧縮変形によりコイルスプリングの線間が狭くなり、挟まれたゴム弾性材に過大な応力が生じる。
【０００７】
また、上記（３）の防振装置の場合は、ゲル状の粘弾性剤によりコイルスプリングのサージング防止を行っているが、ゲル状の粘弾性剤を収容する構造が複雑になるという難点がある。
【０００８】
なお、本願出願人は、先に、上記難点を解消した発明をなし特許出願を行った（特願２００５−１９４５５１）。この発明はコイルスプリング本体の外周に管状体等の減衰材を付加させるもので、管状体をコイルスプリング本体の外周に、コイルスプリング本体全長の３分の１から３分の２の長さで密着配置することで、サージング現象は解消された。
【０００９】
しかし、コイルスプリング本体の全長が長い場合には、これに応じて管状体も長くする必要がある。管状体が長くなると、コイルスプリング本体のばね定数に対して（剛性の小さい管状体であっても）管状体の剛性が無視できなくなる。このため、コイルスプリング本体の伸縮による内外径の変化に管状体が追従しきれなくなる。従って、下記（１）式のように見かけ上、防振装置としてのばね定数がコイルスプリング本来のばね定数より大きくなってしまう。
【００１０】
防振性能は振動伝達率Ｔｒで表され、ばね定数Ｋと質量ｍによって定まる固有振動数ｆｎによって決まる。ばね定数Ｋが大きくなると振動伝達率Ｔｒは悪くなり、所望の防振装置の防振性能が得られなくなる問題が発生した。また、管状体の剛性分は計算通りの挙動が得られない場合があり、最適な設計にすることができなかった。
Ｋ＝Ｋｃ＋Ｋｔ  （１）
Ｋ：防振装置としてのばね定数
Ｋｃ：コイルスプリング本来のばね定数
Ｋｔ：管状体の剛性分
【００１１】
本発明は、以上の点に着目してなされたもので、管状体の剛性を弱め、コイルスプリング本体の伸縮による内外径の変化に容易に追従できるコイルスプリング及びこれを用いた防振装置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】
【００１２】
本発明は、複数の管状体を分離配置することで、個々の管状体を短尺化して剛性を弱め、コイルスプリング本体の伸縮による内外径の変化に容易に追従できるようにしたものである。その結果、管状体の剛性分Ｋｔを無視するレベルまで抑制することができ、コイルスプリング本来のばね定数Ｋｃが防振装置としてのばね定数Ｋとなり、所望の防振装置の防振性能が得られるようになる。
【００１３】
また、複数の管状体をコイルスプリング本体に最小限に密着配置させることにより、効率よくサージング対策を施すことができる。
【００１４】
本発明の各実施例においては、それぞれ次のような構成により上記の課題を解決する。
〈構成１〉
金属製のコイルスプリング本体及び当該コイルスプリング本体の端面に配置された環状ばね座の外周に、ゴム状弾性材からなる複数の管状体を、分離配置すると共に摺動可能に密着させてなることを特徴とするコイルスプリング。
【００１５】
複数の管状体を、コイルスプリング本体及び環状ばね座の外周に分離配置するので、分離配置しない一体型の管状体に比べて、管状体の剛性による影響が小さい。このため、複数の管状体がコイルスプリングの伸縮による内外径の変化に容易に追従できる。また、コイルスプリング特有のばね特性を損なわれることなく減衰作用が行われ、従来よりも優れた防振性能を発揮する。
【００１６】
〈構成２〉
構成１記載のコイルスプリングにおいて、上記コイルスプリング本体の有効巻数起点部から有効巻数１周目にわたる外周に、上記複数の管状体のいずれかが配置されていることを特徴とするコイルスプリング。
【００１７】
コイルスプリング本体の有効巻数起点部から有効巻数１周目にわたる部位に、大きなサージング現象の応力が現れる。このような部位に複数の管状体を必要最小限に密着配置させることにより、効率よく減衰してコイルスプリングのばね定数や固有振動数を増加させずにサージングを抑えることができる。
ここで、コイルスプリング本体の有効巻数起点部とは、非圧縮状態での環状ばね座と接触しているコイルスプリング本体の横断面直径の中心をいう。有効巻数とは、コイルスプリング本体のばねとして作動する巻き部分の巻数をいう。
【００１８】
〈構成３〉
構成１又は２記載のコイルスプリングにおいて、上記コイルスプリング本体の端面に配置された環状ばね座の外周に、上記複数の管状体のいずれかが配置されていることを特徴とするコイルスプリング。
【００１９】
コイルスプリング本体をその軸心を垂直にして配置したとき、複数の管状体のうち、最下の管状体を下側の環状ばね座の外周に配置することにより、その上に配置された別の管状体を支えてずれ落ちを防止できる。
【００２０】
〈構成４〉
構成１〜３のいずれかに記載のコイルスプリングにおいて、上記管状体は熱収縮性チューブであることを特徴とするコイルスプリング。
【００２１】
管状体は、熱収縮してコイルスプリング本体の外周面の湾曲面にそって密着するため、コイルスプリング本体と常時接触することになり、安定した減衰効果を奏する。分離配置される個々の管状体が短尺であるため、各管状体の取付け作業が容易になり低コスト化が図れる。
【００２２】
〈構成５〉
防振対象物を載置する上フレームと、床面に載置される下フレームとの間に、構成１〜４のいずれかに記載のコイルスプリングを複数台配設したことを特徴とする防振装置。
【００２３】
簡単な構成の防振装置を提供することができる。コイルスプリング本体と管状体との組合わせを防振仕様に応じて容易に構成でき、また、故障部品の取り替え等のメンテナンスが簡単である。
【００２４】
〈構成６〉
構成５記載の防振装置において、上記複数台のコイルスプリングを、下カバーを介して上記下フレーム上に配置したことを特徴とする防振装置。
【００２５】
下カバーを用いることにより、複数台のコイルスプリングの位置決めが容易であり、取付け作業が簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を実施例ごとに詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は実施例１のコイルスプリングを示す断面図である。
図１に示すコイルスプリング１６は、金属製のコイルスプリング本体１２と当該コイルスプリング本体の端面に配置された環状ばね座１３とゴム状弾性材からなる２つの管状体１４Ａ、１４Ｂとを備え、コイルスプリング本体１２及び環状ばね座１３の外周に、各管状体１４Ａ、１４Ｂを分離配置すると共に摺動可能に密着させてなるものである。
【００２８】
図１に示すように、コイルスプリング本体１２を、その軸心を垂直にして配置したとき、下側の管状体１４Ａは下側の環状ばね座１３の外周面を覆うように配置され、上側の管状体１４Ｂはコイルスプリング本体１２の有効巻数起点部１２Ａ付近から有効巻数１周目の横断面直径の中心１２Ｂ付近にわたる外周面を覆うように配置されている。
【００２９】
ここで、コイルスプリング本体の有効巻数起点部とは、非圧縮状態での環状ばね座１３と接触しているコイルスプリング本体の横断面直径の中心１２Ａをいう。有効巻数とは、コイルスプリング本体のばねとして作動する巻き部分の巻数をいう。
【００３０】
管状体１４Ａ、１４Ｂは、コイルスプリング本体１２の外周面にそって密着し、コイルスプリング本体１２に摺動可能に常時接触している。
管状体１４Ａ、１４Ｂの材料としては、ブチルゴム、ＥＰＤＭ（Ethylene Propylene Diene Methylene Linkage）、クロロプレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、ブタジェンゴム等の、比較的剛性の小さいゴム材料から選択されることが好ましい。なお、管状体１４Ａ、１４Ｂは熱収縮チューブでも構わない。
【００３１】
管状体の成型材料は、使用条件により自由に設計変更することができる。様々なコイルスプリング本体のサージング対策に適用可能とするために、サージング現象の応力の大小等に応じて配置位置ごとに個々の管状体を設計するようにしてもよい。
【００３２】
複数の管状体は、コイルスプリング本体１２及び環状ばね座１３の全外周にわたって覆う必要はない。すなわち、部分的に設けられてもよい。
管状体の剛性分を無視できる範囲であれば、管状体をコイルスプリング本体の有効巻数起点部から有効巻数１周目を越えて被せてもかまわない。
【００３３】
このように構成されたコイルスプリング１６は、使用時には、例えば、図１に示すように下プレート１８と上部架台２０との間に設置されて取付けられる。コイルスプリング本体１２に振動が生じると、コイルスプリング本体１２と管状体１４Ｂとの間に滑り摩擦が起こり、あるいは、管状体１４Ｂの屈曲変形によりコイルスプリング本体１２の振動を減衰させる作用が生じる。
【００３４】
下側の管状体１４Ａは、上側の管状体１４Ｂの直下に位置するので、上側の管状体１４Ｂを支えてずれ落ちを防止する。
【００３５】
図６は、実施例１のコイルスプリング１６で防振を行った場合の共振倍率と周波数との関係を示す線図である。
このコイルスプリング１６によれば、図６に示されるように、図５に示したようなサージング現象が発生せず、しかもコイルスプリング特有のばね特性を損なわれることもない。
【実施例２】
【００３６】
図２は実施例２の防振装置を示す断面図、図３は同平面図、図４は同正面図で、図１と共通する部分には同一符号を付している。
これらの図において、実施例２の防振装置は、図１のコイルスプリング１６と同一構成のコイルスプリング１６の４台を、防振対象物を載置する上フレーム２６と、床面に載置される下フレーム２８との間にセットしたものである。すなわち、上フレーム２６と下フレーム２８との間に、金属製のコイルスプリング本体１２の外周の一部に、ゴム状弾性材からなる複数の各管状体１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを分離配置すると共に摺動可能に密着させてなる、４台のコイルスプリング１６を配設したものである。
【００３７】
４台のコイルスプリング１６は、下フレーム２８上に、容器状の下カバー３４を介して適当間隔を置いて並列に配置されている。下カバー３４を用いることにより、複数台のコイルスプリング１６の位置決めと組立てが容易であり、取付け作業を簡略化できる。
【００３８】
上フレーム２６と下フレーム２８とはストッパボルト３２により着脱自在に連結されている。上フレーム２６と下フレーム２８とを解体することにより、コイルスプリング本体１２及び複数の各管状体１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの取付けあるいは取り替え等が容易にできる。なお、下フレーム２８の底面にラバーパット３０を貼着することにより、吸音効果を奏することができる。
【００３９】
本発明によれば、図２に示すように簡単な構成のコイルスプリング式防振装置を提供できる。また、コイルスプリング本体１２と複数の各管状体１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃとの組合わせを、防振仕様に応じて容易に構成でき、また、故障部品等の取り替え等のメンテナンスが簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例１のコイルスプリングを示す断面図である。
【図２】実施例２の防振装置を示す断面図である。
【図３】同防振装置の平面図である。
【図４】同防振装置の正面図である。
【図５】管状体を使わないでコイルスプリングのみで防振を行った場合の共振倍率と周波数との関係を示す線図である。
【図６】図１に示すコイルスプリングで防振を行った場合の共振倍率と周波数との関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００４１】
１２  コイルスプリング本体
１３  環状ばね座
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ  管状体
１６  コイルスプリング
１８  下プレート
２０  上部架台
２６  上フレーム
２８  下フレーム
３０  ラバーパット
３２  ストッパボルト
３４  下カバー
【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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