(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸及びそれに回転支持された回転体を少なくとも含む回転軸系のふれ回り振動を制振する装置であって、
径方向が前記回転軸と実質的に直交するように前記回転軸を囲み、前記回転軸系のふれ回り振動が伝達するが、回転はしないように設けられた少なくとも１つの非回転包囲体と、
ふれ回り振動を抑制する振動抑制手段とを備え、この振動抑制手段は、
前記非回転包囲体の外周面との間に所定の範囲のクリアランスをもって延在し、前記回転軸系のふれ回り振動を抑制するように、予圧を与えて圧縮した少なくとも１つの弾性体と、
この弾性体の作動限界を規定する規制手段とを含む装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記非回転包囲体が前記回転軸を軸支する軸受である装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の装置において、前記クリアランスの所定の範囲が前記弾性体、又は前記弾性体と前記規制手段との組み合わせにより設定される装置。
【請求項４】
回転軸及びそれに回転支持された回転体を少なくとも含む回転軸系のふれ回り振動を制振する装置であって、
径方向が前記回転軸と実質的に直交するように前記回転軸を囲み、前記回転軸系のふれ回り振動が伝達するが、回転はしないように設けられた第１の非回転包囲体と、
この第１の非回転包囲体の外側に所定の範囲のクリアランスをもって設けられた第２の非回転包囲体と、
ふれ回り振動を抑制する振動抑制手段とを備え、この振動抑制手段は、第２の非回転包囲体の径方向外側から前記回転軸系のふれ回り振動を抑制するように、予圧を与えて圧縮した弾性体と、
この弾性体の作動限界を規定する規制手段とを含む装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置において、前記振動抑制手段は、第１の非回転包囲体の振れが前記所定の範囲を超えるときは、所定の大きさ以上の復元力を前記回転軸へ与へると共に、第１の非回転包囲体の振れが前記所定の範囲を超えないときは、復元力を回転軸に全く付与しない装置。
【請求項６】
請求項４記載の装置において、前記クリアランスは、その内周プロファイルと外周プロファイルとが同心円をなさない装置。
【請求項７】
請求項４，５又は６の何れか一項に記載の装置において、第１の非回転包囲体が前記回転軸を軸支する軸受である装置。
【請求項８】
請求項４乃至６の何れか一項に記載の装置において、第２の非回転包囲体がリング形状である装置。
【請求項９】
請求項４乃至８の何れか一項に記載の装置において、前記振動抑制手段が複数個所に配置されている装置。
【請求項１０】
請求項９記載の装置において、一つの前記振動抑制手段の前記弾性体の剛性と他の前記振動抑制手段の前記弾性体の剛性とに方向差を与えることにより、前記ふれ回り振動の抑制に寄与する力を生じさせる装置。
【請求項１１】
請求項４乃至１０の何れか一項に記載の装置において、前記クリアランスに方向差を与えることにより、前記ふれ回り振動の抑制に寄与する力を生じさせる装置。
【請求項１２】
請求項９，１０又は１１の何れか一項に記載の装置において、前記弾性体の各々は、板ばねアセンブリである装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の装置において、前記板ばねアセンブリの各々は、一枚の板ばねであるか又は複数の板ばねを積層させた積層板ばねである装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、少なくとも１つの前記板ばねアセンブリと他の前記板ばねアセンブリとは、前記板ばねの枚数が異なる装置。
【請求項１５】
請求項４乃至１４の何れか一項に記載の装置において、前記規制手段は機械的又は電気的に前記弾性体の作動限界を規定する装置。
【請求項１６】
請求項4乃至１５の何れか一項に記載の装置において、前記クリアランスの大きさ、前記弾性体の復元力、前記弾性体を圧縮する予圧には、それぞれ所定の大きさが与えられており、前記振動抑制手段は所定の位置に配置されている装置。
【請求項１７】
請求項４乃至１６の何れか一項に記載の装置において、前記回転体が、非定常回転しながら振動する装置。
【請求項１８】
請求項４乃至１７の何れか一項に記載の装置において、前記回転軸系が回転機械に組み込まれている装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、前記回転機械が洗濯機又は遠心分離機である装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の装置において、前記洗濯機が洗濯槽とモータとを含み、前記回転軸系が前記洗濯槽と前記モータの回転軸とが連結された軸に取り付けられている装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置において、第１の非回転包囲体の位置が、前記洗濯槽の下方、前記洗濯槽に接触する直下若しくは前記洗濯槽の側方、前記洗濯槽に接触する直近の何れかに設けられている装置。
【請求項２２】
回転軸及びそれに回転支持された回転体を少なくとも含む回転軸系のふれ回り振動を制振する方法であって、
径方向が前記回転軸と実質的に直交するように前記回転軸を囲み、前記回転軸系のふれ回り振動が伝達するが、回転はしないように第１の非回転リングを設け、
第１の非回転リングの外周に所定の範囲のクリアランスをもって同軸に第２の非回転リングを設け、
予圧を与えて圧縮した補助ばねを前記回転軸系のふれ回り振動の大きさに応じて第１の非回転リングの外周に接触又は非接触するように、第１の非回転リングの近傍に設け、
前記回転軸系の振動特性は、前記補助ばねが第１の非回転リングと接触するか否かによって、
ｒ≦δのときは、前記補助ばねのばね定数ｋが小さく、ω=√（ｋ／ｍ）で共振する第１の特性をとり、
r≧δのときには、前記補助ばねのばね定数ｋ２の剛性が加わるために、ω=√｛（ｋ＋ｋ２）／ｍ｝で共振する第２の特性をとり、
ここでωは前記回転体の回転速度、δは前記クリアランスの前記非回転包囲体の径方向に沿った幅、ｍは前記回転体と前記包囲体との質量、rは前記回転体の変位
である方法。
【請求項２３】
回転軸及びそれに回転支持された回転体を少なくとも含む回転軸系のふれ回り振動を制振する方法であって、
径方向が前記回転軸と実質的に直交するように前記回転軸を囲み、前記回転軸系のふれ回り振動が伝達するが、回転はしないように第１の非回転リングを設け、
第１の非回転リングの外周に所定の範囲のクリアランスをもって同軸に第２の非回転リングを設け、
予圧を与えて圧縮したばねを前記回転軸系のふれ回り振動の大きさに応じて第２の非回転リングの外周に接触又は非接触するように、第２の非回転リングの近傍に設け、
前記回転軸のふれ回り振動を、前記回転軸が前記クリアランスの外延端に達する前の小さな変位に対しては第１の復元力で抑制し、前記回転軸が前記クリアランスの外延端に達した後の大きな変位に対しては第１の復元力よりも大きな第２の復元力で抑制し、第１のの復元力と第２の復元力とは、共に大きさが不連続な力である方法。
【請求項２４】
請求項１乃至２１の何れか一項に記載の装置において、更に回転体のエネルギを連続的に減衰させる装置を少なくとも1つ加えた回転軸系のふれ回り振動を制振する装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の装置において、前記回転体のエネルギを連続的に減衰させる装置は、回転軸に複数の板ばねを接触させてなる装置。
【請求項２６】
請求項２２又は２３の回転軸系のふれ回り振動を制振する方法において、前記回転体のエネルギを連続的に減衰させる方法を同時に使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、回転軸系その振動を制振する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  回転機械においては、回転軸系の不釣り合いに起因して主危険速度付近で大きな振動が発生する。この振動を抑制するには、先ず、回転軸系を平衡させて、振動の原因である不釣り合いを消去する。【０００３】  しかしながら、回転軸系の釣り合いをとった後でも共振が起きる場合には、何らかの制振法が必要となる。回転軸系の制振法として、これまで以下のようなものが提案されている。【０００４】  最も簡単な方法として用いられているのは、軸受部を弾性体で弾性支持して減衰を与える方法である。この方法では、その弾性体として、例えばＴａｌｌｉａｎ，Ｔ．Ｅ．，ａｎｄ  Ｇｕｓｔａｆｓｓｏｎ，Ｏ．Ｇ．，ＡＳＬＥ  Ｔｒａｎｓ．，Ｖｏｌ．８，３（１９６５），１９５に示されたように防振ゴムを用いるか、或いは伊藤  制儀「機械設計」６，１２（１９６２），３０に示されたように板ばねを用いている。【０００５】  Ｋｉｒｋ，Ｒ．Ｇ．，ａｎｄ  Ｇｕｎｔｅｒ，Ｅ．Ｊ．，Ｊ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，２（１９７２），２２１及びＯｔａ，Ｈ．，ａｎｄ  Ｋａｎｂｅ，Ｙ．，Ｊ．Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．９８，１（１９７６），１４４は、弾性支持した系に動吸振器理論を適用した場合の制振効果を教示している。【０００６】  岩田、野波、機論、４９−４４６，１０（１９８３），１８９７は、動吸振器理論により定まる最適パラメータの値を能動制御により実現している。【０００７】  一方、航空機用ガスタービンエンジンでは、振動を抑えるため、スクイズフィルムダンパ軸受が広く用いられている。これは例えば、Ｍｏｒｔｏｎ，Ｐ．Ｇ．，Ｐｒｏｃ．Ｉｎｓｔｎ．Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇ．，１８０（１９６５），２９５及びＥｈｒｉｃｈ，Ｆ．，ａｎｄ  Ｃｈｉｌｄｓ，Ｄ．，Ｍｅｃｈ．Ｅｎｇ．５（１９８４），６６に説明されている。【０００８】  最近では、磁気軸受で支持した回転軸系において、様々な制御理論を用いて能動的に制振する方法が研究されている。これは例えば特開２００３−１６６５３５号公報に説明されている。【０００９】  特に、遠心分離機おける制振法では、以下のような制振技術例が開発されて実施されている。【００１０】（１）分離胴を振り子状に回転自在にして、回転軸に油圧ダンパとゴムダンパとを組み合わせた緩衝装置を用いる例（特開平０７−０８８４０１号公報）
（２）回転軸を中心とした円筒内に複数のボールを内蔵し、そのボールの移動によって自動的に釣り合いを調整するボールバランサを用いる例（特開平１０−１８０１４７号公報）。【００１１】（３）ロータが接続された駆動軸が振動検知器に接触した場合に、モータの回転を停止させる手段を設けた例（特開２００３−１４４９７７号公報）
更に、洗濯機における制振法では、以下のような制振方法が開発されて実施されている。【００１２】  （１）洗濯槽を支持したサスペンションの減衰力を洗濯槽の振動を検知する振動センサの出力により可変にする減衰力可変手段を備えた構造の制振方法（特開平０５−１３１０７５号公報）。【００１３】  （２）洗濯槽を吊り棒、上部摺動要素と摺動筒からなる防振装置にて吊り下げる構造で、摺動筒内周面にはチキソトロピー特性を有する粘弾性体を塗布した構造の制振方法（特開平１１−２０７０８２号公報）。【００１４】  しかしながら、上述した従来の制振装置及び方法には、次のような不都合がある。【００１５】（１）防振ゴムは弾性定数の経年変化、気温による変化が著しく、パラメータの値を精度よく調整して維持することが困難である。【００１６】（２）軸受部を弾性支持構造にすることは、制振対象の回転機械の構造を変更する必要があるので、その構造を複雑化し、また回転機械の安全性を低下させる虞がある。【００１７】（３）動吸振器理論に基づいて最適値を求めても、特に減衰係数などの値をその最適値に調整することは困難である。【００１８】（４）スクイズフィルムダンパ軸受を用いる方法や、様々な制御理論を適用する方法は、複雑で大型な装置を必要とするので、一般の回転機械に利用するにはコストが嵩む。【００１９】（５）従来の制振方法の多くは定常振動の制振を意図して制振効果を期待しているので、非定常振動に対する効果は未知である。【００２０】  従って、パラメータの微調整が不要であり、また、簡単な機構で回転軸系の振動を容易に制振する装置及び方法が要請される。【００２１】［発明の概要］
本明細書において、用語「回転軸系」とは、回転軸及びそれに回転支持された回転体とを少なくとも含む系を意味する。また用語「回転機械」とは、回転軸系を包含する機構を意味し、これは様々な分野で使用される機械、装置、及びシステム、或いはそれらのユニットを含むものとする。但し、本発明の適用対象はそれらに限定されるものではない。【００２２】  本明細書において、回転軸系のふれ回り振動を抑制するように、予圧を与えて圧縮した弾性体とは、弾性体の復元力を非連続に生じさせるために与圧を加えた弾性体である。このような弾性体は、本明細書においてはしばしば「補助ばね」とも称する。この用語「補助ばね」とは、回転体系の「固有のばね」と区別するために、「補助」と称するばねであり、上述の弾性体をモデル的に表現したものである。【００２３】  本明細書において、用語「不連続ばね」とは、復元力が連続していないばねを意味する。【００２４】  本発明の目的は、回転軸及びそれに回転支持された回転体を少なくとも含む回転軸系のふれ回り振動を制振する装置及び方法を与えることである。【００２５】  本発明の１つの局面による上述のような制振装置は、径方向が回転軸と実質的に直交するように回転軸を囲み、回転軸系のふれ回り振動が伝達するが、回転はしないように設けられた少なくとも１つの非回転包囲体と、ふれ回り振動を抑制する振動抑制手段とを備える。その振動抑制手段は、非回転包囲体の外周面との間に所定の範囲のクリアランスをもって延在し、回転軸系のふれ回り振動を抑制するように、予圧を与えて圧縮した少なくとも１つの弾性体と、この弾性体の作動限界を規定する規制手段とを含む。【００２６】  クリアランスの所定の範囲は、弾性体によって設定してもよく、又は弾性体と規制手段との組み合わせにより設定してもよい。【００２７】  本発明による他の局面による制振装置は、径方向が回転軸と実質的に直交するように回転軸を囲み、回転軸系のふれ回り振動が伝達するが、回転はしないように設けられた第１の非回転包囲体と、この第１の非回転包囲体の外側に所定の範囲のクリアランスをもって設けられた第２の非回転包囲体と、ふれ回り振動を抑制する振動抑制手段とを備える。この振動抑制手段は、第２の非回転包囲体の径方向外側から回転軸系のふれ回り振動を抑制するように、予圧を与えて圧縮した弾性体と、この弾性体の作動限界を規定する規制手段とを含む。【００２８】  本発明において、非回転包囲体は、回転軸を弾性体又は第２非回転リングに直接に接触させない機能を有していれば、その形状や構成は問わない。例えば、幾つかの実施形態では、軸受を用いることがあるが、本発明の軸受は、荷重を支えるという軸受の通常の機能を果たすために使用されるものではない。【００２９】  非回転包囲体は、同軸な第１非回転リング及び第２非回転リングとしてもよい。この場合、所定の範囲のクリアランスは、第２非回転リングの外周面と弾性体との間に形成される。例えば、第１非回転リングとして回転軸を軸支する既製の軸受を用いた場合、第２非回転リングを設けることにより、所望の大きさのクリアランスを設定することが容易になる。【００３０】  弾性体の作動限界を規定する規制手段は、機械式でも電気式でもよい。また、規制手段は弾性体に与圧を維持する役目をする。与圧を維持することにより、弾性体に不連続ばね特性を付与することができる。【００３１】  弾性体と規制手段とを含む振動抑制手段は、複数個を設けてもよい。この場合、弾性体又はクリアランスの大きさ、或いはその両者には、方向差をもたせることができる。【００３２】  第１の非回転包囲体と第２の非回転包囲体との間のクリアランスは、予め設定されたギャップ空間であり、このクリアランスを用いることにより、ふれ回り振動を抑制する復元力を不連続に付与できることになる。【００３３】  尚、本発明の回転軸系の制振装置及び方法は、回転軸系のふれ回り振動を抑制するものであって、往復運動を抑制するものではない。【００３４】  本発明の上述及びその他の目的と利点とは、添付図面を参照する以下の更なる説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
[図１Ａ]  図１Ａは本発明を説明するための理論モデルの正面図である。
[図１Ｂ]  図１Ｂは図１Ａの理論モデルの平面図である。
[図２]  図２は不連続ばねの復元力特性を示すグラフである。
[図３]  図３は図１Ａの理論モデルにおいて、補助ばねに予圧がない場合の主危険速度付近で発生する振動を数値計算した結果を示すグラフである。
[図４]  図４は、補助ばねに予圧のある場合の調和振動成分の共振曲線を示すグラフである。
[図５]  図５は、補助ばねに予圧のある場合の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
[図６]  図６は、図５と同様なシミュレーション結果を減衰係数c2を変化させて示すグラフである。
[図７]  図７は、補助ばねに剛性の方向差を与えた場合の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
[図８]  図８は、非定常振動の数値計算結果を示すグラフである。
[図９Ａ]  図９Ａは本発明の一実施形態に使用する実験装置を模式的に示す図である。
[図９Ａ]  図９Ｂは図９Ａの装置の制振機構を示し、その制振機構部を部分的に破断して示す模式的な平面図である。
[図１０]  図１０は図９Ａの装置を用い、補助ばねがない場合の共振曲線を示すグラフである。
[図１１]  図１１は図９Ａの装置を用い、予圧を与えた補助ばねを設置した場合の共振曲線を示すグラフである。
[図１２]  図１２は図９Ａの装置を用い、補助ばねの板ばねの枚数を変更した場合の共振曲線を示すグラフである。
[図１３]  図１３は予圧を与えた補助ばねに図９Ｂの装置とは異なる方向差をもたせた制振機構を示す基本的な概念図である。
[図１４Ａ]  図１４Ａは図１３の制振機構からリングを外し、予圧をかけない場合の概念図である
[図１４Ｂ]  図１４Ｂは図１３の制振機構からリングを外し、予圧をかけた場合の概念図である。
[図１５]  図１５は図１３の制振機構のばね数を変化させた場合の概念図である。
[図１６]  図１６は図１３の制振機構のばね数を変化させた別の場合の概念図である。
[図１７]  図１７は軸心を移動し、クリアランスを変化させた場合の数値シミュレーション結果を示すグラフである。
[図１８]  図１８は従来の洗濯機を模式的に示す図である。
[図１９Ａ]  図１９Ａは本発明の制振装置を適用した洗濯機の実施形態を模式的に示す図である。
[図１９Ｂ]  図１９Ｂは図１９Ａの洗濯機の制振機構を示し、その制振機構部を部分的に破断して示す模式的な平面図である。
[図１９Ｃ]  図１９Ｃは図１９Ａの洗濯機の制振機構を示し、その制振機構の詳細を示す模式的な平面図である。
[図１９Ｄ]  図１９Ｄは図１９Ａとは異なる位置に制振機構を設けた実施形態を模式的に示す平面図である。
[図１９Ｅ]  図１９Ｅは図１９Ｄの洗濯機の制振機構を示し、その制振機構を部分的に破断して示す模式的な平面図である。
[図２０Ａ]  図２０Ａは本発明の制振装置を適用した洗濯機の実施形態を模式的に示す図である。
[図２０Ｂ]  図２０Ｂは図２０Ａの洗濯機の制振機構を示し、その制振機構部を部分的に破断して示す模式的な平面図である。
[図２１Ａ]  図２１Ａは本発明の制振装置を適用した洗濯機の実施形態を模式的に示す図である。
[図２１Ｂ]  図２１Ｂは図２１Ａの洗濯機の制振機構を示し、その制振機構部を部分的に破断して示す模式的な平面図である。
[図２２]  図２２は図２１Ａの洗濯機を部分的に破断して示す模式的な側面図である。
[図２３Ａ]  図２３Ａは本発明の制振装置を適用した洗濯機の実施形態を模式的に示す図である
[図２３Ｂ]  図２３Ｂは図２３Ａの洗濯機の制振機構を示し、その制振機構部を部分的に破断して示す模式的な平面図である。
[図２４]  図２４は本発明の制振装置を適用した遠心焼結装置の実施形態を一部破断して模式的に示す図である。
[図２５]  図２５は本発明の制振装置を適用した遠心分離機の実施形態を一部破断して模式的に示す図である。
[図２６]  図２６は図２５のＩ−Ｉ矢視図である。
[図２７]  図２７は本発明を適用前の自励振動の振動曲線を示すグラフである。
[図２８]  図２８は本発明を適用後の自励振動の振動曲線を示すグラフである。
[図２９]  図２９は本発明の制振装置を適用した遠心分離機の実施形態を一部破断して模式的に示す図である。
[図３０]  図３０は図２９の部分拡大図である。
[図３１Ａ]  図３１Ａは従来の制振機構の一例を示す模式的な縦断面図である。
[図３１Ｂ]  図３１Ｂは図３１ＡのＶ−Ｖ矢視図である。
【００３６】［好適実施形態の詳細な説明］
本発明の回転軸系の制振装置及び方法の原理、実験、応用について、添付図面を参照する実施形態と共に説明する。【００３７】  第１実施形態
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の回転軸系の制振装置の理論モデルの平面図及び上面図を示す。この理論モデルを用いる本発明の原理的な第１の実施形態について説明する。【００３８】  図１Ａ及び図１Ｂにおいて、回転軸Ｒに回転支持されて回転速度ωで回転する回転体１はジェフコットロータである。回転軸Ｒとジェットコフロータ１とで回転軸系を構成している。円筒型の非回転ケーシング（包囲体）２はジェットコフロータ１を囲み、回転軸系のふれ回り振動が伝達するが、回転はしないように設けられている。この非回転ケーシング２の外周からクリアランス又はクリアランスδだけ離間させて環状部材（中間部材）３を設け、その外側に複数の補助ばね（弾性体）４と、補助ダンパ５とを設置してある。【００３９】  ここで回転軸Ｒは鉛直であるとし、重力の影響は考慮しない。回転軸Ｒは複数の軸受Ｂにより軸支されている。【００４０】  いま、最上部と最下部との軸受Ｂの中心を結ぶ法線をｚ軸、このｚ軸に対して図１Ａの紙面に沿って直交する軸をｘ軸、ｘ軸及びｚ軸に直交する軸をｙ軸とする直交座標系Ｏ−ｘｙｚを設定する。回転軸Ｒが振れまわる平面は、ｘ−ｙ平面である。ジェットコフロータ１の形心をＭ（ｘ，ｙ）とする。非回転ケーシング２は、その径方向（ｘ軸方向）が回転軸Ｒと実質的に直交している。【００４１】  補助ばね４は、これを圧縮させる予圧を与えておくことにより、不連続ばね特性を有する。このばね４は、本実施形態では非回転ケーシング２の外周にｘ軸及びｙ軸に沿って４本設けられている。補助ばね４は、自然長からδだけ縮んだ状態で環状部材３に接している。補助ばね４はストッパ６（規制手段）により作動限界が規制されており、更に収縮することはできるが、伸張はできないようにしてある。例えば、ｘの正の方向（図１Ａ及び図１Ｂの右側）にジェットコフロータ１が移動すると、ｘ＝δで非回転ケーシング２が環状部材３に接触し、これを押す。この環状部材３を押す力が補助ばね４の与圧の大きさｋ２δを越すと、環状部材３が移動して、右側の補助ばね４は縮み、一方、左側の補助ばね４は長さが不変で環状部材３から離れる。【００４２】  補助ばね４の復元力特性を図２に示す。与圧のため、ばね特性はこのように不連続になる。【００４３】  本実施形態の理論モデルでは、ジェットコフロータの変位ｒ｛＝√（ｘ２＋ｙ２）｝に依存して、系の特性が、ｒ＞δの状態と、０＜ｒ＜δの状態とに切り替わる。即ち、δｒ＝を境として、柔らかいばね系（ｒ＞δの状態）と硬いばね系（０＜ｒ＜δの状態）とに切り替わる。【００４４】  尚、例えば、ジェットコフロータ１が一定半径ｒで振れまわり運動をしているときには、図２のばね特性の一点のみを利用することになる。これは往復振動系と異なる性質であり、本明細書で提案している制振法が、回転軸系でのみ有効であることを意味している。【００４５】  いま、補助ばね４のばね定数をｋ２ｘ、ｋ２ｙとし、同様に補助ダンパ５の減衰係数をｃ２ｘ、ｃ２ｙとする。回転軸Ｒが変位したとき、補助ばね４及び補助ダンパ５によるばね力と減衰力は次のように記述される。
【数１】
0003984630.tif 000002
【００４６】  補助ばねに方向差がない場合には、ｋ２ｘ＝ｋ２ｙ（＝ｋ２）、ｃ２ｘ＝ｃ２ｙ（＝ｃ２）とおく。続いて運動方程式を説明する。非回転ケーシング２が環状部材３に接触していない場合（０＜ｒ＜δ）は、ジェットコフロータ１の運動方程式を得る。仮にジェットコフロータ１を水平に支持したとき生じる静撓みｅｓｔを用いて無次元量を次式のように定義する。
【数２】
0003984630.tif 000003
【００４７】  ここでｍはジェフコットロータ１と非回転ケーシング２との質量、ｅはジェフコットロータ１の静的な不安定な釣り合い、ｃ１を減衰係数、ｋ１を軸のばね定数、ωを回転速度とする。【００４８】  その結果、ジェフコットロータ１の無次元の運動方程式は、
【数３】
0003984630.tif 000004
【００４９】である。（無次元量の’は省略した）。【００５０】  一方、非回転ケーシング２が環状部材３に接触している場合（ｒ≧δ）は、式（１）で定義した力が加わるので、運動方程式は、
【数４】
0003984630.tif 000005
【００５１】である。【００５２】  上述の原理的実施形態について、補助ばねに与圧がない場合とある場合の数値シミュレーションについて説明する。【００５３】  補助ばねに与圧がない場合、補助ばね４は、実施形態１におけるそれよりも長さがδだけ短く、補助ばね４のストッパ６は用いていない。従って補助ばね４は自然長の状態で補助リング３に接するので、予圧は与えられない。【００５４】  この場合、ばね定数は不連続であるが、復元力は連続となる。このとき、Ｆ２ｘ、Ｆ２ｙ、Ｄ２ｘ及びＤ２ｙは次のように記述される。
【数５】
0003984630.tif 000006
【００５５】  式（５）を用いて数値計算をなし、主危険速度付近で発生する振動を調べた結果を図３に示す。図３の共振曲線は次の特徴をもつ。【００５６】（１）ｒ＜δのときは共振点ω＝１．０付近で共振するが、ｒ＞δとなると、補助ばね４も合わせたときの共振点ω＝１．５付近で共振する。【００５７】（２）共振曲線は全体として漸硬形となる。【００５８】（３）主危険速度付近の振動に対して補助ばね４は制振効果がない。【００５９】  次に、予圧がある場合について説明する。これは実施形態１の図２で示した状態であり、ジェフコットロータ１のロータ復元力は不連続特性を示す。尚、補助ばね４には方向差がないと仮定する。【００６０】  ここでロータ復元力の基礎式を誘導する。主危険遠度付近の共振現象に注目する。Ｏ（εｏ）の調和振動解を次式のように仮定する。
【数６】
0003984630.tif 000007
【００６１】  式（１）を式（４）に代入し、振動数ωの項について両辺の係数をＯ（ε）の精度で等置すると、振幅Ｒと位相角βに関する次式を得る。
【数７】
0003984630.tif 000008
【００６２】  ここで、ｒｆ＝ｃ２２＋４ω２、ｒｂ＝Ｒ（ｃ２２＋４ω２）であり、Ｇ（ω）＝１＋ｋ２−ω２である。【００６３】  式（１・７）で、左辺の時間微分を０とすることにより定常解を求める。また、解の安定性はＲｏｕｔｈ−Ｈｕｒｗｉｔｚの安定判別法を適用して調べる。【００６４】  図４は調和振動成分の共振曲線を示す。この図４を参照して共振曲線の特徴と制振効果について説明する。本例の系は、非回転ケーシング２が補助ばね４と接触するか否かによって２つの状態に切り替わる。【００６５】  即ち、ｒ≦δのときは、補助ばね４のばね定数が小さいので、ω＝√（ｋ／ｍ）で共振する（この状態にある系を「系１」と称する）。一方、ｒ≧δのときは、補助ばね４の剛性が加わるために、ω＝√｛（ｋ１＋ｋ２）／ｍ｝で共振する（この状態にある系を「系２」と称する）。【００６６】  図４においては、これら系１及び系２の共振曲線を重ねて描いてあるが、実際に存在する共振曲線は実線で示された部分である。図４の実線部分は、安定判別の結果、安定であることが確認できる。図４の破線部分は、実際には存在しない共振曲線である。即ち、この系は、振幅が小さい範囲では系１の共振曲線、大きい範囲では系２の共振曲線を用いることになる。補助ばね４を用いた結果、共振曲線の上部が高速側に移動した形状を持つようになった。【００６７】  今、この状態で低速側から徐々に回転速度を上げていくと、ＡＢの間では、ｒ≦δとなるので、共振曲線ＡＢで与えられる振幅を持つ。回転速度がＢ点を越えると、仮に振幅がδより大きくなるならば、系２になるので、曲線ＧＨに収束しようとして振幅が減少する。一方、仮に振幅がδより小さくなるならば、系１になるので、曲線ＢＣ又は曲線ＤＥに収束しようとして振幅が増大すると予想される。その結果、点Ｂと点Ｅを結ぶ線の付近に漂うものと考えられる。そして回転速度がＥ点を越えると、安定な共振曲線ＥＦをたどって振幅が変化すると予想される（これを「振幅変化予想」と称する）。【００６８】  与圧がある場合の応答について数値シミュレーションを用いて説明する。尚、振動を抑える目的から、補助ダンパ５の減衰を大きくして、高速側（系２）の共振のピークを小さくした。図５は数値シミュレーションの計算結果を示す。理論解も重ねて描いてある。計算に用いたクリアランスはδ＝０．０７とした。理論解析の結果と数値積分の結果はよく一致している。但し、ＢＥ間では、前段落の「振幅変化予想」の通り、ほぼδ＝０．０７の振幅の大きさで概周期運動（振幅の変動範囲を記号・で示す）が起きているが、この振動が図４のＥ点を越えても持続しており、その後、Ｈ点からは高速側の共振曲線（系２）に移っている。その後、系２の共振曲線がクリアランスδの値になると、小振幅の系１の共振曲線に跳躍した。【００６９】  実際聞題として、系１（原系）のパラメータは設定あるいは調整が難しく、系２（付加系）のばね剛性と減衰の大きさは任意に与えると仮定する。図５の結果では、系１の振幅が非常に大きくほぼ１であるが、それがほぼ０．１程度に抑えられているので、本手法の効果が認められるのである。しかし、概周期運動がＥ点を超えても持続して高速側の共振曲線のピークに捕まるというこ���は、制振の目的からは望ましくなく、また「振幅変化予想」により期待された挙動からも逸脱する。【００７０】  パラメータの影響を説明する。振動を小さく抑えるため、減衰係数ｃ２を更に大きくして、高速側のピークをクリアランスδより小さくすることを考える。計算結果を図６に示す。しかし、この結果は、概周期運動の発生範囲が著しく広くなることを示している。本来小振幅の調和振動に収まるべき速度で概周期運動が存在するということは、制振の目的からは好ましくない現象である。【００７１】  補助ばねの剛性に方向差がある系を説明する。高速まで広い範囲で発生する概周期運動から脱出するため、円軌道を崩すことを考えて、補助ばね４に剛性の方向差を与える。方向差としてｋ２ｘ／ｋ２ｙ＝１．７を与えたときの計算結果を図７に示す。方向差のため概周期運動は途中で消え、小振幅の安定解に跳躍できることがわかる。【００７２】  非定常振動について説明する。主危険速度付近の共振点を一定角加速度で通過する場合を調べる。この場合、次式に示す条件で式（４）を数値計算する。
【数８】
0003984630.tif 000009
【００７３】  ここで、λは加速度、ψはｘ軸から測った不釣り合いの方向角である。ω０は加速開始の回転速度、ψ０は加速度開始ときの動不釣り合いの角位置を表す。この計算結果の一例を図８に示す。また、初期値ωｏ＝０．５、ψｏ＝０である。【００７４】  この例に対応する定常振動の共振曲線は図５である。非定常振動の場合も、この制振法は効果があることが分かる。【００７５】  第２実施形態
本発明の回転軸系の制振装置の第２実施形態について、その実験例と共に説明する。図９Ａ及び図９Ｂは実験に用いた制振装置の概要を示す。全体的に符号１００で示す本発明の回転軸系の制振装置において、弾性体のオーバーハング軸２２は、その上端を上部軸受２０で、その下端部付近を下部軸受２３でそれぞれ支持してある。オーバーハング軸２２の上部軸受２０と下部軸受２３との間であって、且つ下部軸受２３近傍には、円板２１を同軸に装着してある。下部軸受２３の外輪は、実施形態１に示した理論モデルの非回転ケーシング２に相当する。下部軸受２３の外輪の外側には、所定のクリアランスδを介してリング２４を同軸に設けてある。このリング２４のふれ回り振動を抑制するように、リング２４の外側の４点の固定位置に基端を接続された４組の板ばね（弾性体）２５をリング２４の外周に接触するように延出させてある。従って、各板ばね２５とリング２４との間の乾性摩擦により、板ばね２５に減衰が与えられる。４組の板ばね２５は所定の与圧を与えて圧縮してある。４組の板ばね２５の各々の遠端には、その作動範囲を規制するストッパ２６を設けて、その与圧を維持するようにしてある。【００７６】  この実験例におけるオーバーハング軸２２は、長さｌ＝７００ｍｍ、直径ｄ＝１２ｍｍ、円板２１は、直径２６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍである。オーバーハング軸２２は円板２１より下方に約６０ｍｍだけ延伸しており、そこに、下部軸受２３として玉軸受（＃６２０５）を嵌合させてある。下部軸受２３の外輸とリング２４との間のクリアランスはδ＝２ｍｍである。【００７７】  上述のような制振装置１００を用いて、条件を変えて実験をなした結果について説明する。【００７８】  比較のために、この制振装置１００において板ばね２５（及びストッパ２６）を外した場合の共振曲線を図１０に示す。この図１０から、主危険速度付近で大きな共振現象が発生していることが解る。安全性の観点から、振幅の大きさ７ｍｍで実験を中止した。【００７９】  本発明の板ばね２５（及びストッパ２６）を有する制振装置１００については、板ばね２５に方向差がない場合とある場合とについて実験をなした。【００８０】  先ず板ばね２５に方向差がない場合に得られた共振曲線を図１１に示す。図１０において８ｍｍ以上あった主危険速度付近の振動が約２ｍｍ程度にまで小さく抑えられていることが解る。また、振幅は主危険速度付近から高速側に向かい、クリアランスδ程度の大きさの概周期運動が広い領域で発生している。この実験結果は上述の理論解析の図６と定性的によく一致している。尚、安全性の観点から、実験に用いるωの上限はω≒８００ｒｐｍ付近とした。【００８１】  次に、ｘ方向及びｙ方向の板ばね２５の枚数を変えて、板ばね２５に方向差を与えた場合に得られた共振曲線を図１２に示す。共振点を超えた付近で概周期運動は消え、高速側の小振幅の安定な共振曲線（調和振動の定常解）に跳躍し、概周期運動の発生範囲が大幅に狭くなっている。また、振幅も２ｍｍ程度に小さくなっており、制振効果が確認できる。この実験結果は上述の理論解析の図７とよく一致している。従って、パラメータの細かい調整が不要であり、また、クリアランスを変えることによ��、ふれ回り振動の振幅の大きさも任意の希望する値に制限できた。【００８２】  また、本実施形態においては、補助ばねとして板ばね２５を採用し、板ばねの枚数をｘ方向とｙ方向とで変えて補助ばねに方向差を作り実験をおこなったが、他の手法によっても方向差を与えることができる。但し、板ばねは半径方向のスペースが少なくてすみ、また、板ばねを重ねることで摩擦が作られ、大きなダッシュポットを必要としないなど優れた効果がある。【００８３】  本発明においては、弾性体（上述の実施形態では板ばね）又はクリアランスの大きさ、或いはその両者に、方向差をもたせることができる。方向差をもたせることにより、概周期運動（ふれ回り）を早く収束させるように制御する際に、円軌道での振動を早く抑制できる。ここで、方向差をもたせることは、ふれ回り軌道のプロファイルを崩すということであるから、例えば、弾性体又はクリアランス、或いはその両者によって実現することができる。弾性体に方向差を持たせるには、例えば、（１）複数の弾性体の強さを異ならせる、（２）弾性体の延在する方向（例えば直交する二方向）によって、配置された弾性体の数を異ならせる、及び（３）非回転包囲体の外周からの距離（クリアランスの大きさ）を異ならせるように複数の弾性体を配置することにより実現が可能である。【００８４】  クリアランスに方向差を与えるには、例えば、クリアランスの内周と外周とのプロファイルが同心円にならないように形成する。例えば、第１非回転リングとして、外輪が円形断面の軸受を用い、この軸受が第２非回転リングに対して偏心するならば、クリアランスの円形をなす内周プロファイル（即ち軸受の外輪の外周）とクリアランスの外周プロファイル（即ち第２非回転リングの内周）とが非同心円をなすので、クリアランスに方向差ができる。また、クリアランスの外周プロファイルを円として、内周プロファイルを楕円形状とすることでも方向差をもたせることができる。方向差をもたせる手法はこれらの例に限定されない。【００８５】  第２実施形態の変形例として、それとは異なる方法で補助ばねに方向差を与えた例について説明する。基本的概念図を図１３、図１４Ａ及び図１４Ｂ、図１５、及び図１６に平面図で示す。【００８６】  図１３の配置構成は補助ばねに予圧がある例を示す。図において、回転軸３０の外周を軸受３１で支持し、この軸受３１の外輪の外側にクリアランスδ＝１ｍｍを介してリング３２を同軸に配置してある。リング３２のふれ回り振動を抑制するように、リング３２の外側の１点の固定位置に基端を固定された１組の板ばね３３を、リング３２の外周に接触するようにｘ方向（図示では水平方向）に沿って延出させてある。板ばね３３には与圧を与えてある。板ばね３３の遠端には、その作動範囲を規制する１個のストッパ２６を設け、与圧を維持するようにしてある。【００８７】  図１４ａの配置構成においては、図１３の例からリング３２を外し、更に板ばね３３のストッパ３４も外すことにより、板ばね３３が予圧をもたない例である。軸受３１の外輪の外側とリング３２との間のクリアランスδ＝１ｍｍが、板ばね３２上の点Ａにおいて発生する。【００８８】  図１４Ｂの配置構成は、図１４Ａの例の板ば��３３の遠端にストッパ３４を設け、板ばね３３に予圧を与えた状態を示す。【００８９】  図１５及び図１６は、図１３のｘ方向の板ばね３３に加えて、同様な板ばね３３をｙ方向（図示では垂直方向）にも追加して予圧を与え、且つ板ばね３３の枚数も変化させて方向差を与えた例である。【００９０】  図１５の例では、板ばね３３をｘ方向に２枚、ｙ方向に４枚重ねてあり、ｘ方向とｙ方向とで板ばね３３の方向差を持たせてある。【００９１】  図１６は板ばね３３をｘ方向に３枚、ｙ方向にも３枚重ねてある。従って、板ばね３３にはｘ方向とｙ方向との方向差はないが、軸３０の軸心が移動すると、軸３０の外周に設けられた軸受３１の外輪がリング３２の内面に接触する。このように回転軸３０の軸心が移動し、軸受３１の外輪とリング３２とのクリアランスが異なる場合においても、図１７に示すように、実験結果は図７に示す理論解析に近似する。【００９２】  第３実施形態
本発明を洗濯機に応用した実施形態について、従来例と比較して説明する。【００９３】  図１８に模式的に示す従来の洗濯機においては、洗濯槽４０が回転運動を伝える回転軸４１及び減速機等（図示しない）を介してモータ４２に連結されている。洗濯槽４０の外側には洗濯槽４０からの排水を受ける外槽４３があり、洗濯槽４０は外槽４３の内部で回転運動を行う。また、防振のため、外槽４３はその側面下部とキャビネット４４側面上部とをワイヤ４５で連結することにより、キャビネット４４に懸架されている。【００９４】  図１９Ａ、図１９Ｂ、図１９Ｃ、図１９Ｄ及び図１９Ｅは、本発明を洗濯機に応用した実施形態を示す。図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃにおいて、図１８の従来例と同様に洗濯槽４０が回転運動を伝える回転軸４１及び減速機等（図示せず）を介してモータ４２に連結されている。本実施形態においては、モータ４２のケース下部に取り付けられ、下方に更に延伸した軸４６が設けられている。この軸４６はモータ４２のケースに取り付けられているため、回転しない。この軸４６の外側にはクリアランスδだけ離間させてリング４７を同軸に配置してある。リング４７の外側には、補助ばね（弾性体）４８と、補助ダンパ（減衰体）４９とを設置する。補助ばね４８にはストッパ（規制手段）５０が設けられている。【００９５】  図１９Ｄ及び図１９Ｅは、制振機構を図１９Ａとは異なる位置である外槽４３の外側に配置した実施形態を示す。図１９Ｄ及び図１９Ｅにおいて、洗濯機の外槽４３の外側にクリアランスδだけ離間させてリング５１を同軸に配置してある。リング５１の外側には、補助ばね（弾性体）４８と、補助ダンパ（減衰体）４９の働きを兼ねる複数の板ばね５２が設置されている。板ばね５２にはストッパ（規制手段）５３が設けられている。また、リング５１はワイヤ５４にてキャビネット４４の上部より懸架されている。【００９６】  なお、本実施形態では板ばね５２がリング５１の外周８カ所に均等配置されているが、これは適宜複数箇所に配置すればよい。【００９７】  外槽４３、キャビネット４４及びワイヤ４５の構成は図１８に示す従来例と同様である。【００９８】  本実施形態によれば、簡単な構造で、洗濯機の洗濯槽の停止時におけるふれ回り振動を抑制することができる。尚、モータ４２の回転軸４１の廻りの構造を小型化するために、大きなダッシュポットを設けることなく、複数の板ばねにより、弾性体と減衰体を兼ねることができる。【００９９】  第４実施形態
次に、本発明を洗濯機に応用した別の実施形態を説明する。図２０Ａにおいて、洗濯機は洗濯槽６０が回転運動を伝える回転軸６１及び減速機等を介してモータ６２に連結されている。洗濯槽６０の外側には洗濯槽６０からの排水を受ける外槽６３があり、洗濯槽６０は外槽６３の内部で回転運動を行う。また、防振のため外槽６３はキャビネット６４側面上部から外槽６３側面下部に連結されたワイヤ６５にて吊されている。【０１００】  図２０Ａ及び図２０Ｂにおいて、洗濯槽６０が回転運動を伝える回転軸６１及び減速機等を介してモータ６２に連結されている。その回転軸６１の途中に軸受６６がはめられている。この軸受６６の外輪が、第１実施形態に示した理論モデルの非回転ケーシング２に相当する。この外輪の外側にリング６７を設ける。軸受６６の外輪からクリアランスδだけ離れてリング６７を設け、リング６７の外側には、補助ばね（弾性体）６８と、補助ダンパ（減衰体）６９を設置する。補助ばね６８にはストッパ（規制手段）７０が設けられている。なお、洗濯槽６０、回転軸６１、モータ６２、外槽６３、軸受６６、リング６７、補助ばね６８、補助ダンパ６９及びストッパ７０は、キャビネット６４底面から上方に向かって設置されている複数の保持ばね７１にて支持されている。【０１０１】  本実施形態によれば、簡単な構造で、洗濯機の洗濯槽の停止時におけるふれ回り振動を抑制することができる。【０１０２】  なお、モータ６２に連結されている回転軸６１の廻りをコンパクトにするため、大きなダッシュポットを設けず、複数の板ばねにより、弾性体と減衰体を兼ねることができる。【０１０３】  第５実施形態
次に、本発明を洗濯機に応用した別の実施形態を説明する。図２１Ａ及び図２２において、洗濯機は外槽８０内で設置面と水平方向を軸として回転する洗濯槽８１が回転運動を伝える回転軸８２及び減速機等を介してモータ８３に連結されている。外槽８０は洗濯槽８１からの排水を受ける。また、防振のため外槽８０はキャビネット８４上内面から外槽８０上面に連結された複数のばね８５にて吊され、さらに、外槽８０はキャビネット８４の下内面から複数のダンパ８６にて支持されている。【０１０４】  図２１Ａ及び図２１Ｂにおいて、洗濯槽８１が回転運動を伝える回転軸８２及び減速機等を介してモータ８３に連結されている。その回転軸８２の途中に軸受８７がはめられている。この軸受８７の外輪が、第１実施形態に示した理論モデルの非回転ケーシング２に相当する。この外輪の外側にリング８８を設ける。軸受８７の外輪からクリアランスδだけ離れてリング８８を設け、リング８８の外側には、補助ばね（弾性体）８９と、補助ダンパ（減衰体）９０を設置する。補助ばね８９にはストッパ（規制手段）９１が設けられている。なお、補助ばね８９、補助ダンパ９０及びストッパ９１は、キャビネット８４一側面から側方に向かって設置されている支持体９２にて支持されている。【０１０５】  本実施形態によれば、簡単な構造で、洗濯機の洗濯槽の停止時におけるふれ回り振動を抑制することができる。【０１０６】  尚、モータ８３に連結されている回転軸８２の廻りをコンパクトにするため、大きなダッシュポットを設けず、複数の板ばねにより、弾性体と減衰体を兼ねることができる。【０１０７】  第６実施形態
次に、本発明を洗濯機に応用した別の実施形態を説明する。図２３Ａにおいて、洗濯機は外槽１００内で設置面に対し傾斜した軸を中心として回転する洗濯槽１０１が回転運動を伝える回転軸１０２及び減速機等を介してモータ１０３に連結されている。外槽１００は洗濯槽１０１からの排水を受ける。また、防振のため外槽１００はキャビネット１０４上内面から外槽１００上面に連結された複数のばね１０５にて吊され、更に、外槽１００はキャビネット１０４の下内面から複数のダンパ１０６にて支持されている。【０１０８】  図２３Ａ及び図２３Ｂにおいて、洗濯槽１０１が回転運動を伝える回転軸１０２及び減速機等を介してモータ１０３に連結されている。その回転軸１０２の途中に軸受１０７が嵌合されている。この軸受１０７の外輪が、第１実施形態に示した理論モデルの非回転ケーシング２に相当する。この外輪の外側にリング１０８を設ける。軸受１０７の外輪からクリアランスδだけ離れてリング１０８を設け、リング１０８の外側には、補助ばね（弾性体）１０９と、補助ダンパ（減衰体）１１０を設置する。補助ばね１０９にはストッパ（規制手段）１１１が設けられている。なお、補助ばね１０９、補助ダンパ１１０及びストッパ１１１は、キャビネット１０４の一側面から側方に向かって設置されている支持体１１２にて支持されている。【０１０９】  本実施形態によれば、簡単な構造で、洗濯機の洗濯槽の停止時におけるふれ回り振動を抑制することができる。【０１１０】  尚、モータ１０３に連結されている回転軸１０２の廻りをコンパクトにするため、大きなダッシュポットを設けず、複数の板ばねにより、弾性体と減衰体を兼ねることができる。【０１１１】  第７実施形態
次に、本発明を遠心焼結装置に応用した実施形態について説明する。遠心焼結装置とは、高速回転するワークに焼結をなすべき試料を載置し、この試料表面に遠心力が付与できるようにして、加熱により緻密な膜及び焼結体を得る装置である。その遠心力により生ずる力は、好ましくは１０〜７００，０００Ｇの範囲であり、更に好ましくは１，０００〜１０，０００Ｇの範囲である。【０１１２】  例えば高速回転する円盤の半径を８ｃｍとし、その円盤の円周付近に試料を置いた場合、試料表面に働く遠心力は、回転数５００ｒｐｍでは２２Ｇ、１，０００ｒｐｍでは８９Ｇ、１，５００ｒｐｍでは２０１Ｇ、２，０００ｒｐｍでは３５７Ｇ、３，０００ｒｐｍでは８０４Ｇ、５，０００ｒｐｍでは２，２３６Ｇ、１０，０００ｒｐｍでは８，９４４Ｇ、２０，０００ｒｐｍでは３５，７７６Ｇ、及び５０，０００ｒｐｍでは２２３，６００Ｇである。これらの力は、通常のホットプレス焼結に加わる力に比べて大きく、セラミックス前駆体膜、及びセラミックス又は金属粉体からなる成形体の緻密化に有効であることが理論的にも解明されている。この結果、遠心力は、粒子の最密充填化の促進、更には物質内の拡散を活発化させることによる焼結における塑性変形、粘性流動、液相が存在する場合の溶解−析出等の緻密化機構に寄与する。このためセラミックス又は金属の緻密化の促進や低温焼結化を可能とする。加熱温度については特に限定されないが、好ましくは３００〜１，８００℃の範囲であり、更に好ましくは５００〜１，５００℃の範囲である。その理由は、５００℃以下では物質拡散が起こりにくく、１，５００℃以上では物質の拡散速度は急激に増加するので遠心力の効果が発揮されにくいためである。【０１１３】  図２４は上述のような遠心焼結装置に本発明の制振装置を応用した一例を示す。本実施形態の焼結装置において、その上部蓋１２０の下面から下方へ延出して取り付けられた棒状体１２０ａの端面には制振軸受１２１が設けられている。この制振軸受１２１から下方へ向かって、焼結対象物１２２を取り付けるロータ１２３、下部軸受１２４、及びモータ１２６のロッド先端に連結された回転継手１２５が順次に共軸に配置されている。本実施形態における回転軸をなす回転シャフト１２７は、制振軸受１２１、下部軸受１２４、及び回転継手１２５に装架されて、ロータ１２３の中心を回転支持している。ロータ１２３は加熱容器により密封されている。加熱容器１２８の外周面近傍には、焼結対象物１２２を加熱するための加熱ヒーター１２９、及びその外周の断熱体１３０とが設けられている。【０１１４】  本実施形態において、回転シャフト１２７は、軸径が３φ、軸長さが７５ｍｍ、軸材質はピアノ線（ＳＷＰ−Ｂ）である。ロータ１２３は窒化ケイ素セラミックス製であり、ロータ外径が１８０φである。これらの材料及び寸法は単なる例示であり、本発明はそれに限定されるものではない。【０１１５】  ロータ１２３の重量が１．４ｋｇの場合、共振回転数は５７０ｒｐｍであった。また、制振軸受をロータ上部に採用することにより、共振回転数５７０ｒｐｍのときでさえも、ふれ回り振動が発生せず、円滑な起動が可能となった。これは例えば、回転数を次第に上げたり、下げたりするような非定常状態で振動する場合に有効である。【０１１６】  第８実施形態
図２５及び図２６は本発明を遠心分離機に応用した実施形態を示す。概略的に示す遠心分離機は、ベース部Ａと、その上部に固設されたチャンバ部１４０とを含む。【０１１７】  チャンバ部１４０の内部には、分離処理すべき試料を納めるロータ１４１と、ロータ１４１の回転に伴い発生する振動を抑制するように、チャンバ部１４０内の下方に設置された制振機構Ｓとが配置されている。チャンバ部１４０の上方の開口は、稼働時には上部蓋１４２により密閉される。ロータ１４１の下面中心には回転軸の一端が連結され、この回転軸１４３の他端はベース部Ａの下部に設置されたモータ１４４に連結されており、モータ１４４の駆動によりロータ１４１が回転駆動される。回転軸１４３はベース部Ａ内で上下の支持軸受１４５ａ，１４５ｂに装架されている。また、これら支持軸受１４５ａ，１４５ｂの位置決めをなすためのカラー１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃ，１４７ａ，及び１４７ｂが、支持軸受１４５ａ，１４５ｂの内輪及び外輪に接触して設けられている。【０１１８】  制振機構Ｓは、回転軸１４３を支持する軸受１４８と、この軸受１４８の外輪（第１非回転リング）の外側にクリアランスを介して共軸に設けられたリング１４９（第２非回転リング）とを含む。制振機構Ｓは、更に、リング１４９の外側の４点の固定位置に一端を固定されて延出した４組の板ばねアセンブリ１５０と、その各々の自由端側に配置されて板ばねアセンブリ１５０の作動範囲を規制する４個のストッパ１５１とを含む。各板ばねアセンブリ１５０は、一枚の板ばね又は積層した複数の板ばねからなり、リング１４９のふれ回り振動が生じた場合に、この振動を外側から抑制するように予圧が与えられている。板ばねアセンブリ１５０とストッパ１５１との組み合わせ体は振動抑制手段を構成している。このような制振機構Ｓの平面図は、図２６に示すように、図９Ｂを参照して説明した構成と同様である。【０１１９】  ４組の板ばねアセンブリ１５０は、その弾性係数とクリアランスの方向の大きさとの何れか一方又は両方において方向差を与えてある。【０１２０】  軸受１４８、リング１４９、板ばね１５０の取り付け部（固定位置）、及びストッパ１５１は、チャンバ部１４０の底面上の基盤１５２板上に装着されている。また基盤１５２には、これをチャンバ部１４０の底面に取り付けるための取付孔１５３が設けられている。【０１２１】  このように構成された本発明による遠心分離機の回転軸系の制振機構において、軸受１４８の外輪（第１非回転リング）がクリアランスの所定の範囲を超えたときは、振動抑制手段（即ち板ばねアセンブリ１５０及びストッパ１５１）から所定の大きさ以上の復元力が回転軸１４３に付与される。一方、第１非回転リングがクリアランスの所定の範囲を超えないときは、振動抑制手段からの復元力は回転軸１４３に全く付与されない。従って、非常に狭い振動範囲に振動を抑制できる。【０１２２】  本実施形態において、板ばねアセンブリ１５０として積層板ばねを用いた場合には、不連続ばねによる自励振動が発生しても、クリアランスの小振幅で自励振動の成長が停止するという付加的な効果もある。その機構を概略的に述べれば、積層板ばねの減衰が非常に大きいので，結果として自励振動が抑制されるということである。【０１２３】  図２７は本発明を適用しない場合の自励振動の振動曲線を示し、図２８は本発明を適用した場合の自励振動の振動曲線を示す。図２７から明らかなように、自励振動が発生する速度に到達すると、瞬間的に振幅が無限大に大きくなる。対照的に、本発明を適用した場合は、図２８から明らかなように、自励振動が発生する速度に達しても、振幅の増加が抑制され、自励振動が抑制される。特に、積層バネを使用すると、ばね間の相互の摩擦によりエネルギーを吸収できるので、制振機構Ｓが小型で単純になる。【０１２４】  本実施形態によれば、（１）共振振幅を任意の大きさ（クリアランスの所定の大きさの範囲内）に抑制でき、（２）自励振動も同様にクリアランスの所定の大きさの範囲内に抑えることができる。【０１２５】  図２５乃至図２８を参照して説明した第７実施形態では、制振機構を遠心分離機のチャンバ部１４０の下方に設けたが、これに代えて、図２９及び図３０を参照して以下に説明するように、制振機構を遠心分離機のチャンバ部１４０の下方に設けてもよい。【０１２６】  第９実施形態
図２９及び図３０は本発明を遠心分離機に応用した他の実施形態を示す。図において、図２５の遠心分離機の実施形態に示した構成要素と同様なものについては同様な符号を付して示し、その説明は省略する。【０１２７】  チャンバ部１４０の内部において、ロータ１４１の上部開口には、これを密閉する蓋１６０が嵌合されている（図２５の実施形態においては、この蓋１６０はなく、ロータ１４１の上部が開口している）。制振機構Ｓ’は、チャンバ部１４０の上部蓋１４２の下面に装着されている（図２５の実施形態においては、制振機構Ｓはチャンバ部１４０の下部に位置している）。ロータ１４１の蓋１６０の上面には、制振機構Ｓ’に接続する軸１６１が固設されている。【０１２８】  制振機構Ｓ’は、軸１６１を支持する軸受１６２と、この軸受１６２の外輪（第１非回転リング）の外側にクリアランスを介して設けられたリング（第２非回転リング）１６３とを含む。制振機構Ｓ’は、更に、リング１６３の外側の４点の固定位置に一端を固定されて延出した４組の板ばねアセンブリ１６４と、その各々の自由端側に配置されて板ばねアセンブリ１６４の作動範囲を規制する４個のストッパ（図示しないが、図２５の実施形態のストッパ１５１と同様である）とを含む。各板ばねアセンブリ１６４は、一枚の板ばね又は積層した複数の板ばねからなり、リング１６３のふれ回り振動が生じた場合に、この振動を外側から抑制するように予圧が与えられている。板ばねアセンブリ１６４とストッパとの組み合わせ体は振動抑制手段を構成している。このような制振機構Ｓ’の平面的な配置は例えば図９Ｂを参照して説明した構成と同様である。【０１２９】  ４組の板ばねアセンブリ１６４は、その弾性係数とクリアランスの方向の大きさとの何れか一方又は両方において方向差を与えてある。【０１３０】  本実施形態の制振機構Ｓ’の機能は前述の実施形態の制振機構Ｓと同様である。従って第９施形態においても、第８実施形態と同様に、簡単な構造で、遠心分離機の共振振動を抑制することができる。【０１３１】  第８実施形態（図２５乃至図２８）及び第９実施形態（図２９及び図３０）は、図示の構成に限定されるものではない。例えば、回転軸１４３とモータ１４４とが直結した駆動伝達機構を図示してあるが、両者の間にベルトを介した伝達機構においても、本発明の回転軸系のふれ回り振動を抑制する装置及び方法を適用可能であることは勿論である。また、遠心分離機のロータ１４１は、回転軸１４３の先端に設けられているが、例えば回転軸１４３の途中に設けてもよく、その取付け位置は問わない。遠心分離機のモータ１４４は、図示ではロータ１４１の下方に設置されているが、例えばロータ１４１の上方に設置してもよく、その設置位置は問わない。また、モータ１４４としては、例えば電動モータ、空圧モータ、油圧モータその他を用いることができ、その種類は問わない。制振機構の取り付け位置としては、チャンバ部１４０の底面（第８実施形態の制振機構Ｓ）、又は上部蓋１４２の底面（第９実施形態の制振機構Ｓ’）を示したが、必ずしもこれらに限定されるものではなく、他の取り付け位置、例えばベース部Ａ上又はベース部Ａ内部に取り付けてもよい。所望により、複��の制振機構を設けてもよい。遠心分離機のロータ１４１は、例えば液体中の浮遊不純物を除去、回収する形式、脱水等の直接処理物を回転容器内に投入する形式、試料を収めた試料容器を回転容器に挿入して試料の分離をなす形式など、その形態は問わない。【０１３２】
従来技術
図３１Ａ及び図３１Ｂは、参考として例えば特開平６−３０７４３４号公報に開示されたような従来の制振機構を示す。
【０１３３】
従来の制振機構Ｔにおいては、回転軸１７０の外側にクリアランスを介して設けられた軸受１７１と、この軸受１７１を内包して回転軸１７０と同軸に配置されたリング１７２とを含む。制振機構Ｔは、更に、リング１７２の外側の４つのフレーム１７３の固定位置に一端を固定されて延出した４組の板ばねアセンブリ１７４と、その各々の自由端側に配置されて板ばねアセンブリ１７４の作動範囲を規制する４個のストッパ１７５とを含む。板ばねアセンブリ１７４は、積層した複数の板ばねからなり、この例においては水平（ｘ）方向の２組は板ばねを３枚積層し、垂直（ｙ）方向の２組は板ばねを２枚積層させてある。各板ばねアセンブリ１７４は、リング１７２のふれ回り振動が生じた場合に、この振動を外側から抑制するように予圧が与えられている。板ばねアセンブリ１７４とストッパ１７５との組み合わせ体は振動抑制手段を構成している。
【０１３４】  ４組の板ばねアセンブリ１７４は、その弾性係数とクリアランスの方向の大きさとの何れか一方又は両方において方向差を与えてある。【０１３５】  このように構成された制振機構Ｔにおいては、回転軸１７０がクリアランスの所定の範囲を超えて振れた場合には、振動抑制手段が所定の大きさ以上の復元力を回転軸に付与し、回転軸１７０の振れがクリアランスの所定の範囲を超えないときは、振動抑制手段からの復元力は回転軸１７０に全く付与されない。即ち、振動を非常に狭い振動範囲内に抑制することができる。【０１３６】
第１０実施形態
本実施形態では、回転体のエネルギを連続的に減衰させる装置（自励振動減衰ユニット）を、図３１の不連続ばねによる装置（共振振動[減衰ユニット）と組み合わせた例を説明する。自励振動減衰ユニットは、回転エネルギを連続的に減衰させる装置であれば、その構成は問わないが、板ばねを積層させることによりコンパクトな装置になる。なお、自励振動減衰ユニットと共振振動減衰ユニットの組み合わせの数は問わない。
【０１３７】  以下、図３２を用いて本実施形態の作用を説明する。図３２は、図４において、自励振動減衰ユニットを加えたときの作用を説明する図である。図４において、予圧を与えた補助ばねを利用した共振振動減衰ユニットにより，クリアランスδの大きさと同程度の大きさまでをロータの振動を抑制することができることは既に説明した。自励振動減衰ユニットを加えると、回転体のエネルギを連続的に減衰させることになり、振幅のピークが小さくなる。エネルギの減衰が（ａ）より（ｂ）が大きくなっている。更に、大きな減衰をさせると振幅のピークがクリアランスδより小さくなる場合が生じる（ｃ）。【０１３８】  回転系が正常な運転をしていれば、この系は安定し必ずしも共振振動減衰ユニットは必要ではない。【０１３９】  しかし、回転途中でタービンの羽根の一つが破損した場合や、試験管をロータに挿入して用いる遠心分離機において試験管を忘れて回転させた場合など、回転系のワーク重心のアンバランスやロータのアンバランスが生じたりする場合には、大きな振幅が生じる。共振振動減衰ユニットはここで有効に作動することになる。つまり、不釣り合いに起因して主危険速度付近で大きな振動が発生することになった場合、しかも、即座に振動の原因である不釣り合いを取り除くことができないときには、前述した図４の作用により共振振動減衰ユニットによりクリアランスδの大きさと同程度の大きさまでをロータの振動を抑制することができるのである。【０１４０】  この結果、アンバランスを検知して停止をする必要がないため、回転を継続できることになる。この結果、異常検知器も省くことも可能になる。更に、回転系の一部のアンバランスが回転系全体に伝播することがないので、本実施形態は、回転機械の安全装置として広く活用が可能になる。【０１４１】  本発明における回転軸系のふれ回り振動を抑制する装置及び方法は、遠心分離機、洗濯機、脱水機、扁平軸、液体容器、ボールバランサ等の回転軸系のふれ回り振動を抑制する機構に利用できる。また、自動車、航空機、船舶などエンジンの駆動に用いる回転軸系のふれ回り振動の抑制にも適用し得る。更に、磁気軸受のバックアップ機構として使用することも可能である。【０１４２】  加えて、本発明における回転軸系のふれ回り振動を抑制する装置は、回転途中でタービン羽根の１つが破損した場合や、試験管を用いる遠心分離機において、試験管を忘れて回転させた場合や、回転系のワークに重心のアンバランスやロータのアンバランスがある場合など、回転途中の異常に有効である。つまり、振動を検知して停止することなく、回転中でもふれ周りを簡単に制御できるからである。【０１４３】  更に、本発明における回転軸系のふれ回り振動を抑制する装置は、一体型のユニットとすることができ、且つ回転軸系に対し着脱可能なユニットとすることができる。【０１４４】  当業者には、本発明は添付の請求項に規定された本発明の目的及び要旨を逸脱することなく様々な変更や変形をなせることが明らかである。例えば、本発明を適用すべき回転軸系の回転軸は、実施形態においては垂直軸として示したが、これに限定されるものではなく、水平に設計してもよい。更に、本発明を適用すべき空間的位��の選定にも高い自由度（例えば、回転軸の上部、途中、下部など）がある。【０１４５】  本発明の装置及び方法は、上述以外にも様々な回転機械に適用でき、特にその機械のユニットに適用されることが多かろうが、そのような用途に限定されるものではない。
【図１Ａ】
0003984630.tif 000010
【図１Ｂ】
0003984630.tif 000011
【図２】
0003984630.tif 000012
【図３】
0003984630.tif 000013
【図４】
0003984630.tif 000014
【図５】
0003984630.tif 000015
【図６】
0003984630.tif 000016
【図７】
0003984630.tif 000017
【図８】
0003984630.tif 000018
【図９Ａ】
0003984630.tif 000019
【図９Ｂ】
0003984630.tif 000020
【図１０】
0003984630.tif 000021
【図１１】
0003984630.tif 000022
【図１２】
0003984630.tif 000023
【図１３】
0003984630.tif 000024
【図１４Ａ】
0003984630.tif 000025
【図１４Ｂ】
0003984630.tif 000026
【図１５】
0003984630.tif 000027
【図１６】
0003984630.tif 000028
【図１７】
0003984630.tif 000029
【図１８】
0003984630.tif 000030
【図１９Ａ】
0003984630.tif 000031
【図１９Ｂ】
0003984630.tif 000032
【図１９Ｃ】
0003984630.tif 000033
【図１９Ｄ】
0003984630.tif 000034
【図１９Ｅ】
0003984630.tif 000035
【図２０Ａ】
0003984630.tif 000036
【図２０Ｂ】
0003984630.tif 000037
【図２１Ａ】
0003984630.tif 000038
【図２１Ｂ】
0003984630.tif 000039
【図２２】
0003984630.tif 000040
【図２３Ａ】
0003984630.tif 000041
【図２３Ｂ】
0003984630.tif 000042
【図２４】
0003984630.tif 000043
【図２５】
0003984630.tif 000044
【図２６】
0003984630.tif 000045
【図２７】
0003984630.tif 000046
【図２８】
0003984630.tif 000047
【図２９】
0003984630.tif 000048
【図３０】
0003984630.tif 000049
【図３１Ａ】
0003984630.tif 000050
【図３１Ｂ】
0003984630.tif 000051
【図３２】
0003984630.tif 000052