(57)【要約】【課題】起伏ゲートや交通標識柱などにも設置できるようにする。【解決手段】円筒状の柱１７の内部に設置する制振装置１１である。密閉の円筒容器１２の中心軸上に設けた軸受部１５を介して、円筒容器１２に充填される流体１４内を回転機構１３が回転自在なように構成する。回転機構１３は、円筒容器１２の内部に回転軸１３ａの軸方向に等間隔を存して配設される３枚の円形平板１３ｂ〜１３ｄによって形成される２つの空間のそれぞれに、回転軸１３ａから径方向外方に突出すべく２個の径方向平面部１３ｅを設けた構成である。径方向平面部１３ｅは、円形平板１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄ間に挟まれて固定されるフィン１３ｅａと、このフィン１３ｅａの径方向外側縁に設けられる錘１３ｅｂとからなる。【効果】振り子運動に起因する回転振動により振動エネルギーを吸収するので、振動方向の長さが短くなって設置場所が限定されなくなる。【選択図】図１
2007127210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の柱を有する構造物の内部に設置する制振装置であって、
密閉された円筒容器と、
この円筒容器の中心軸上に設けられる軸受部と、
前記円筒容器内に収容され、前記軸受部を介して回転自在に設けられる回転機構と、
前記円筒容器内の前記回転機構を収容した空隙に充填される流体とからなり、
前記回転機構は、
前記軸受部に回転自在に設けられる回転軸と、前記円筒容器の内部に２つの空間を形成すべく、回転軸の軸方向に等間隔を存して配設される３枚の円形平板と、これら３枚の円形平板によって形成される２つの空間のそれぞれに、回転軸から径方向外方に突出すべく設けられる２個の径方向平面部とから構成され、
前記径方向平面部は、
回転軸から径方向外方に突出し、かつ円形平板間に挟まれて固定されるフィンと、このフィンの径方向外側縁に設けられる錘とからなることを特徴とする円筒型制振装置。
【請求項２】
円筒状の柱を有する構造物の内部に設置する制振装置であって、
所定の間隔を存して配される、密閉された上部円筒容器及び下部円筒容器と、
両円筒容器の間に配置され、一方を上部円筒容器に、他方を下部円筒容器に嵌めた軸受部と、
前記両円筒容器内にそれぞれ収容される上部回転機構及び下部回転機構と、前記軸受部に回転自在に設けられ、前記両回転機構を連結固定する回転軸を有する回転機構と、
両円筒容器の前記それぞれの回転機構を収容した空隙に充填される流体とからなり、
前記上部回転機構及び下部回転機構は、
それぞれが前記軸受部に回転自在に設けられ、かつ前記回転軸と同一断面形状をした容器内回転軸と、
上部円筒容器及び下部円筒容器のそれぞれの両端に配され、かつ容器内回転軸上に設けられた２枚の円形平板と、
それぞれの容器内回転軸から径方向外方に突出した上部側径方向平面部及び下部側径方向平面部とからなり、
両方の径方向平面部は、
容器内回転軸から径方向外方に突出し、かつ円形平板間に挟まれて固定されるフィンと、このフィンの径方向外側縁に設けられる錘とからなることを特徴とする円筒型制振装置。
【請求項３】
前記回転機構に前記径方向平面部の初期位置保持機構を設置し、上部に位置する径方向平面部のフィンの径方向外側縁に設ける錘を省略したことを特徴とする請求項１又は２に記載の円筒型制振装置。
【請求項４】
前記２つの径方向平面部がなす角度が１６０〜１７０度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の円筒型制振装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の円筒型制振装置を柱内に設置したことを特徴とする構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状をした柱を有する構造物に備えさせる振り子式の円筒型制振装置及びこの制振装置を備えた構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば一般的なシリンダー式のダンパーなどのような従来の制振装置１は、振動エネルギーを直線方向で吸収する構造を有しているので、図１２に示すように、振動方向に横長の形状となっている。
【特許文献１】日本機械学会編、「機械工学便覧」、新版、社団法人日本機械学会、昭和６２年４月１５日、Ｂ１−１４９〜１５１
【０００３】
このような従来の制振装置１は、図１３に示すように、構造物２の側面に取り付けることで、風や波などの外力によって起こる構造物２の揺れのエネルギーを吸収して、構造物２の振動の低減を図っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の制振装置では、構造物の機能や設置スペースなどの制約がある。
たとえば津波や高潮のような潮位の上昇から港湾を護るために設置される起伏ゲートの場合、ゲートが基端側を支点として起伏するという機能上の関係から、振動エネルギーを直線方向で吸収する構造の従来の制振装置を設置することが困難である。また、交通標識柱などのポールの場合は、設置スペースの制約などから従来の制振装置の取付けは困難である。
【０００５】
本発明が解決しようとする問題点は、振動エネルギーを直線方向で吸収する構造の従来の制振装置は、設置できる構造物が限定されるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の円筒型制振装置は、
設置場所を限定せず、起伏ゲートや交通標識柱などのポールであっても設置できるようにするために、
円筒状の柱を有する構造物の内部に設置する制振装置であって、
密閉された円筒容器と、
この円筒容器の中心軸上に設けられる軸受部と、
前記円筒容器内に収容され、前記軸受部を介して回転自在に設けられる回転機構と、
前記円筒容器内の前記回転機構を収容した空隙に充填される流体とからなり、
前記回転機構は、
前記軸受部に回転自在に設けられる回転軸と、前記円筒容器の内部に２つの空間を形成すべく、回転軸の軸方向に等間隔を存して配設される３枚の円形平板と、これら３枚の円形平板によって形成される２つの空間のそれぞれに、回転軸から径方向外方に突出すべく設けられる２個の径方向平面部とから構成され、
前記径方向平面部は、
回転軸から径方向外方に突出し、かつ円形平板間に挟まれて固定されるフィンと、このフィンの径方向外側縁に設けられる錘とからなることを最も主要な特徴としている。
【０００７】
また、本発明の第２の円筒型制振装置は、
前記本発明の第１の円筒型制振装置における振動低減効果をより大きくするために、２つの空間を分離した構造で、
円筒状の柱を有する構造物の内部に設置する制振装置であって、
所定の間隔を存して配される、密閉された上部円筒容器及び下部円筒容器と、
両円筒容器の間に配置され、一方を上部円筒容器に、他方を下部円筒容器に嵌めた軸受部と、
前記両円筒容器内にそれぞれ収容される上部回転機構及び下部回転機構と、前記軸受部に回転自在に設けられ、前記両回転機構を連結固定する回転軸を有する回転機構と、
両円筒容器の前記それぞれの回転機構を収容した空隙に充填される流体とからなり、
前記上部回転機構及び下部回転機構は、
それぞれが前記軸受部に回転自在に設けられ、かつ前記回転軸と同一断面形状をした容器内回転軸と、
上部円筒容器及び下部円筒容器のそれぞれの両端に配され、かつ容器内回転軸上に設けられた２枚の円形平板と、
それぞれの容器内回転軸から径方向外方に突出した上部側径方向平面部及び下部側径方向平面部とからなり、
両方の径方向平面部は、
容器内回転軸から径方向外方に突出し、かつ円形平板間に挟まれて固定されるフィンと、このフィンの径方向外側縁に設けられる錘とからなることを最も主要な特徴としている。
【０００８】
前記本発明の円筒型制振装置においては、２つの径方向平面部がなす角度が小さい場合には、径方向平面部が受ける慣性力が小さくなって、本来の機能が得られなくなる場合もあるため、前記角度は１６０〜１７０度とすることが望ましい。
【０００９】
前記本発明の円筒型制振装置では、振動によって慣性力を受ける、下部に位置する錘と上部に位置する錘で、振り子運動の中心からの半径が異なるので、円筒内部の機構が回転振動してフィンが流体を回転させ、運動エネルギーが消費され、振動エネルギーを吸収することになる。
【００１０】
前記本発明の円筒型制振装置において、前記回転機構に前記径方向平面部の初期位置保持機構を設置し、上部に位置する径方向平面部のフィンの径方向外側縁に設ける錘を省略した場合も、前記と同様の作用が得られる。
【００１１】
前記何れかの本発明の円筒型制振装置を柱内に設ける場合は、設置場所を限定せずに制振装置を設置できる。これが本発明の構造物である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、振動エネルギーを直線方向で吸収するのではなく、振り子運動に起因する回転振動により振動エネルギーを吸収するので、振動方向の長さが短くなって設置場所が限定されなくなり、起伏ゲートや交通標識柱などのポールにも設置できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための各種の形態と共に最良の形態を、図１〜図１１を用いて詳細に説明する。
本発明の第１の円筒型制振装置を図１〜図３を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１の円筒型制振装置を縦断面して示した全体図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３（ａ）は第１の円筒型制振装置を構成する円筒容器の斜視図、（ｂ）は第１の円筒型制振装置を構成する回転機構の斜視図である。
【００１５】
１１は本発明の第１の円筒型制振装置であって、図３（ａ）に示すような密閉された円筒容器１２内に、図３（ｂ）に示すような回転機構１３を収容し、この回転機構１３を収容した前記円筒容器１２の空隙を流体１４、例えば油圧工具等に利用される一般的な油で満たした構造である。
【００１６】
前記回転機構１３は、円筒容器１２の中心軸上に設けられた軸受部１５を介して円筒容器１２内に回転自在に設けられ、次のような構成となっている。
１３ａは前記軸受部１５を介して回転自在に設けられる回転軸であり、前記円筒容器１２の内部に２つの空間を形成すべく、回転軸１３ａの軸方向に等間隔を存して３枚の円形平板１３ｂ〜１３ｄを配設している。
【００１７】
そして、これら３枚の円形平板１３ｂ〜１３ｄによって形成される２つの空間のそれぞれに、回転軸１３ａから径方向外方に突出する２個の径方向平面部１３ｅを設けている。
【００１８】
これら２個の径方向平面部１３ｅは、回転軸１３ａから径方向外方に突出し、かつ円形平板１３ｂと１３ｃ、１３ｃと１３ｄの間に挟まれて固定されるフィン１３ｅａと、このフィン１３ｅａの径方向外側縁に設けられる錘１３ｅｂとから構成されている。
【００１９】
そして、これら２個のフィン１３ｅａは、重量バランスを確保するために、例えば同じ高さｈとなされ、また、後述する本発明の機能を果たすために、上方から見た場合、例えば図２に示すように、２つのフィン１３ｅａがなす角度θが１６０〜１７０度の、ハの字状となるような位置に取り付けられている。
【００２０】
このような構成の第１の円筒型制振装置１１が振動エネルギーを吸収する原理について説明する。
先ず、フィン１３ｅａが１枚だけの場合の動作を、図４を用いて説明する。
【００２１】
図４のように、１枚のフィン１３ｅａを備えた制振装置を糸１６で吊るし、糸１６の上端を持って紙面左右方向に振動させる。
フィン１３ｅａが振動方向の法線方向（紙面前後方向）に向けて位置している状態で（ａ図）、制振装置を紙面右方向に振り始める。
【００２２】
そうすれば、フィン１３ｅａについている錘１３ｅｂは慣性力を受け、錘１３ｅｂが紙面右方向と反対向きの力を働かせるようになり、フィン１３ｅａが振動方向に対して水平になる（ｂ図）。
【００２３】
フィン１３ｅａが振動方向に対して水平になっている状態で、右方向に運動していた制振装置が折り返して紙面左方向に運動すると、錘１３ｅｂが紙面左方向と反対向きの力を働かせるが、フィン１３ｅａが振動方向に対して水平の状態になっているので、フィン１３ｅａは回転しない（ｃ，ｄ図）。
【００２４】
すなわち、フィン１３ｅａが１枚の場合は、制振装置が左右方向に振動しても、フィン１３ｅａは回転しない。
これに対して、本発明のように、２枚のフィン１３ｅａを上下に設けた場合には、振動している間中、フィン１３ｅａが回転して振動エネルギーを吸収する。
【００２５】
以下、２枚のフィン１３ｅａを上下に設けた本発明の振動装置１１の原理を、図５を用いて説明する。
図５のように、２枚のフィン１３ｅａを上下に備えた制振装置１１を糸１６で吊るし、糸１６の上端を持って紙面左右方向に振動させる。
【００２６】
フィン１３ｅａが振動方向の法線方向（紙面前後方向）に向けてハの字型に位置している状態で（ａ図）、制振装置１１を紙面右方向に振り始める（ｂ図）。
そうすれば、フィン１３ｅａについている２つの錘１３ｅｂは慣性力を受け、錘１３ｅｂが紙面右方向と反対向きの力を働かせるようになり、上側のフィン１３ｅａが振動方向と同じ方向を向き、下側のフィン１３ｅａが振動方向と同じ方向を向いていない状態になる。
【００２７】
フィン１３ｅａがｂ図のような位置関係になっている状態で、紙面右方向に運動していた制振装置１１が折り返して紙面左方向に運動しようとすると、錘１３ｅｂが紙面左方向と反対向きの力を働かせるようになり、下側のフィン１３ｅａが振動方向と同じ方向を向き、上側のフィン１３ｅａが振動方向と同じ方向を向いていない状態になる（ｃ図）。振動方向と同じ方向を向いていない上側のフィン１３ｅａは、上側の錘１３ｅｂの慣性力によって回転するので、下側のフィン１３ｅａは追従し、回転が止まるのを防ぐ。
【００２８】
フィン１３ｅａがｃ図のような位置関係になっている状態で、紙面左方向に運動していた制振装置１１が折り返して紙面右方向に運動しようとすると、錘１３ｅｂが紙面右方向と反対向きの力を働かせるようになり、上側のフィン１３ｅａが振動方向と同じ方向を向き、下側のフィン１３ｅａが振動方向と同じ方向を向いていない状態になる。振動方向と同じ方向を向いていない下側のフィン１３ｅａは、下側の錘１３ｅｂの慣性力によって回転するので、上側のフィン１３ｅａは追従し、回転が止まるのを防ぐ。
【００２９】
このようにして、制振装置１１が振動するのにしたがって、２枚のフィン１３ｅａが回転する。下側の錘１３ｅｂは上側の錘１３ｅｂと比較して振り子運動の中心からの半径が大きいため、大きな慣性力を受ける。これによって、下側の錘１３ｅｂによる慣性力が支配的になり、円筒容器１２内部の回転機構１３は回転振動する。
【００３０】
つまり、本発明では、下側の錘１３ｅｂは慣性力が大きく、上側の錘１３ｅｂは慣性力が小さいので、その慣性力の差を利用して制振するのである。すなわち、回転力の大きい下側に対して、回転力の小さい上側は大きなブレーキとなる。内部に流体１４が入っているので、回転機構１３が回転運動をすると、フィン１３ｅａが流体１４を回転させ、運動エネルギーが消費される。
【００３１】
以上の本発明の円筒型制振装置１１は、図６に示したような、円筒状の柱１７を有する構造物を対象としているが、この円筒状の柱１７のどの位置に設置するかは自由である。
図６に示したような、円筒状の柱１７の内部に設置した場合、回転機構１３が回転するための力は、上部のフィン１３ｅａと下部のフィン１３ｅａとの慣性力の差（＝ｘ−ｙ）によって発生する。従って、制振装置１１の大きさ（高さ）が決まれば、柱１７の内部のどのような高さ位置に設置しても、性能は変化しない。なお、設置方法としては、制振装置１１の円筒容器１２の外周面と柱１７の内周面を互いに面合せをして固定し、円筒容器１２内の回転機構１３が自由に回転できるようにすればよい。
【００３２】
ところで、柱１７に対する制振装置１１の大きさ（高さ）は、構造的に可能な範囲で、できるだけ大きくしたほうが、制振効果が大きくなることは言うまでもない。よって、設計上、可能であれば、柱１７の内部がすべて、制振装置１１ということでも良い。
【００３３】
しかしながら、構造的に柱１７の内部に十分な大きさの装置を設置するために必要な空間を確保できない場合は、図７に示したように、制振装置１１の上部構造と下部構造を分離しても良い。これが本発明の第２の円筒型制振装置２１である。
【００３４】
この第２の円筒型制振装置２１は、第１の円筒型制振装置１１の円筒容器１２を、図８（ａ）のように、上部円筒容器２２ａと下部円筒容器２２ｂに分け、これら両円筒容器２２ａ，２２ｂの間に、一方を上部円筒容器２２ａに、他方を下部円筒容器２２ｂに嵌めた軸受部２３を設けて、図８（ｂ）に示すような回転機構２４を流体１４内で回転自在に設けたものである。
【００３５】
そして、この回転機構２４は、前記両円筒容器２２ａ，２２ｂ内にそれぞれ収容した、上部回転機構２４ａ及び下部回転機構２４ｂを回転軸２４ｃで連結固定し、前記軸受部２３に回転自在に設けたものである。
【００３６】
また、前記上部回転機構２４ａ及び下部回転機構２４ｂは、それぞれが前記軸受部２３に回転自在に設けられ、かつ前記回転軸２４ｃと同一断面形状をした容器内回転軸２４ｄと、上部円筒容器２４ａ及び下部円筒容器２４ｂのそれぞれの両端に配され、かつ容器内回転軸２４ｄ上に設けられた２枚の円形平板２４ｅ，２４ｆと、それぞれの容器内回転軸２４ｄから径方向外方に突出した上部側径方向平面部２４ｇ及び下部側径方向平面部２４ｈとで構成している。
【００３７】
なお、両方の径方向平面部２４ｇ，２４ｈは、径方向平面部１３ｅと同様、容器内回転軸２４ｄから径方向外方に突出し、かつ円形平板２４ｅ，２４ｆ間に挟まれて固定されるフィン２４ｇａ，２４ｈａと、このフィン２４ｇａ，２４ｈａの径方向外側縁に設けられる錘２４ｇｂ，２４ｈｂとから構成されている。そして、これら上部側径方向平面部２４ｇと下部側径方向平面部２４ｈは、第１の円筒型制振装置１１と同様、同一平面上に無いように設けられている。
【００３８】
このような制振装置１１の上部構造と下部構造を分離した、本発明の第２の円筒型制振装置２１では、ｘ−ｙの距離を長くできるので、慣性力の差が大きくなり、振動低減効果をより大きくすることができる。
【００３９】
なお、設置方法としては、制振装置２１の上部円筒容器２２ａと下部円筒容器２２ｂのそれぞれの外周面と柱１７の内周面を互いに面合せをして固定し、上部円筒容器２２ａと下部円筒容器２２ｂのそれぞれの内部で上部回転機構２４ａと下部回転機構２４ｂが自由に回転できるようにすればよい。
【００４０】
以上の本発明の円筒型制振装置１１，２１の用途は、円筒状の柱を有する構造物を対象としている。
例えば、図９に示したような、港湾や河川などに設置するフラップ式起伏ゲート２ａに取り付ける円柱状の主桁２ａａの内部に設置し、波浪による揺れを低減する。
【００４１】
なお、図９中の２ａｂは扉体、２ａｃは扉体２ａｂの高さ方向に等間隔に取り付けられたリブであり、前記主桁２ａａはこのリブ２ａｃ上に設置する。このような起伏ゲート２ａに本発明の円筒型制振装置１１，２１を取り付ける場合は、円筒容器１２，２２ａ，２２ｂの内部に充填する流体１４は、外部に流出した場合の環境への負荷を考慮して、海水を使用することが望ましい。
【００４２】
また、図１０に示したような交通標識柱２ｂや、照明柱、信号柱などの筒状柱の内部に本発明の円筒型制振装置１１，２１を設置した場合は、風による揺れを低減できる。
これらが、本発明の構造物である。
【００４３】
本発明は、前述の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範囲内において、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００４４】
図１１のように、例えば巻きばね３１等の弾性体を用いてフィン１３ｅａの初期位置を振動方向に対して直角に保てるものであれば、フィン１３ｅａ（２４ｇａ，２４ｈａ）に角度を設ける必要はなく、また、バランスをとるための上部の錘１３ｅｂ（２４ｇｂ，２４ｈｂ）も必要としないなどである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は，振り子のように一点を固定した往復運動だけでなく，全体が平行移動する往復運動に対しても利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の円筒型制振装置を縦断面して示した全体図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】（ａ）は第１の円筒型制振装置を構成する円筒容器の斜視図、（ｂ）は第１の円筒型制振装置を構成する回転機構の斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、１枚のフィンからなる円筒型制振装置が振動エネルギーを吸収する原理について順を追って説明する図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、２枚のフィンからなる本発明の円筒型制振装置が振動エネルギーを吸収する原理について順を追って説明する図である。
【図６】円筒状の柱を有する構造物に本発明の第１の円筒型制振装置を設置した例を示す図である。
【図７】円筒状の柱を有する構造物に本発明の第２の円筒型制振装置を設置した例を示す図である。
【図８】（ａ）は第２の円筒型制振装置を構成する円筒容器の斜視図、（ｂ）は第２の円筒型制振装置を構成する回転機構の斜視図である。
【図９】本発明の円筒型制振装置をフラップ式起伏ゲートに取り付けた場合の図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図１０】本発明の円筒型制振装置を交通標識柱に取り付けた場合の図である。
【図１１】巻きばねを用いてフィンの初期位置を振動方向に対して直角に保つ場合の本発明の第１の円筒型制振装置の例を説明する図で、（ａ）は縦断面して示した全体図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】従来の制振装置の概略説明図である。
【図１３】従来の制振装置を構造物の側面に取り付ける場合を説明する図である。
【符号の説明】
【００４７】
２ａ    起伏ゲート
２ｂ    交通標識柱
１１    第１の円筒型制振装置
１２    円筒容器
１３    回転機構
１３ａ    回転軸
１３ｂ〜１３ｄ    円形円板
１３ｅ    径方向平面部
１３ｅａ    フィン
１３ｅｂ    錘
１４    流体
１５    軸受部
１７    柱
２１    第２の円筒型制振装置
２２ａ    上部円筒容器
２２ｂ    下部円筒容器
２３    軸受部
２４    回転機構
２４ａ    上部回転機構
２４ｂ    下部回転機構
２４ｃ    回転軸
２４ｄ    容器内回転軸
２４ｅ，２４ｆ    円形円板
２４ｇ    上部側径方向平面部
２４ｇａ    フィン
２４ｇｂ    錘
２４ｈ    下部側径方向平面部
２４ｈａ    フィン
２４ｈｂ    錘
【図１】
2007127210.tif 000003
【図２】
2007127210.tif 000004
【図３】
2007127210.tif 000005
【図４】
2007127210.tif 000006
【図５】
2007127210.tif 000007
【図６】
2007127210.tif 000008
【図７】
2007127210.tif 000009
【図８】
2007127210.tif 000010
【図９】
2007127210.tif 000011
【図１０】
2007127210.tif 000012
【図１１】
2007127210.tif 000013
【図１２】
2007127210.tif 000014
【図１３】
2007127210.tif 000015