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技術 周期的な振動を発生する機器の防振支持方法

出願人 東京瓦斯株式会社
発明者 井関孝弥
出願日 1996年12月27日 (24年0ヶ月経過) 出願番号 1996-350870
公開日 1998年7月14日 (22年5ヶ月経過) 公開番号 1998-187250
状態 拒絶査定
技術分野 タービンの細部・装置 機械・装置等に特有でない一般的な支持体 圧縮機の細部 防振装置 機械的変量の制御(その他) 電動機、発電機の外枠
主要キーワード 支持個所 各支持具 垂直二等分線 対象振動 振動発生源 打消し 位相差π 支持構成
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年7月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

防振ゴム等を用いた振動絶縁による従来の防振方法では、低周波振動を効果的に防振するためには、支持剛性を低くしなければならず、静的たわみが大きくなって強度上に問題があると共に、機器自体が大きく振動してしまうというような課題がある。

解決手段

そこで本発明では、周期的な振動を発生する機器1を複数の支持具3a,3bにより基礎2に支持する際、防振する周波数に対応して基礎側における支持具の間隔を設定して、機器から各支持具を通して基礎に伝達する振動を所望方向において逆位相干渉させることにより、所望方向における振動伝達の低減を計るようにした。この方法では、従来の振動絶縁を合理的に併用することができる。

概要

背景

ポンプファンエンジン等のように振動を発生する機器建物の壁に設置する際、従来は、例えば図5に示すように、機器aを支持する支持具bと基礎cの間に防振ゴムd等を挟んで支持し、その振動絶縁効果により機器aの振動が基礎cを通して壁に伝達することを防止または低減している。

概要

防振ゴム等を用いた振動絶縁による従来の防振方法では、低周波の振動を効果的に防振するためには、支持剛性を低くしなければならず、静的たわみが大きくなって強度上に問題があると共に、機器自体が大きく振動してしまうというような課題がある。

そこで本発明では、周期的な振動を発生する機器1を複数の支持具3a,3bにより基礎2に支持する際、防振する周波数に対応して基礎側における支持具の間隔を設定して、機器から各支持具を通して基礎に伝達する振動を所望方向において逆位相干渉させることにより、所望方向における振動伝達の低減を計るようにした。この方法では、従来の振動絶縁を合理的に併用することができる。

目的

しかしながら防振ゴム等による振動絶縁効果は、図6に示すように固有振動数f0よりも高周波でないと得られない。固有振動数は、機器aを支持する支持具bの支持剛性を低く抑えれば小さくすることができるので、より低い周波数、そして広い周波数領域の防振を行うことができることになるが、支持剛性を低くすると静的たわみが大きくなるので、支持強度上の限界がある。従って防振ゴム等による振動絶縁は重量があり、発生する振動数が低い(例えば50Hzの電力系統地域における100Hzの振動)上述したような機器に対しては余り有効でなく、しかも振動絶縁によって機器自体がより大きく振動してしまう。本発明はこのような課題を解決することを目的とするものである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

周期的な振動を発生する機器を複数の支持具により基礎に支持する際、防振する周波数に対応して基礎側における支持具の間隔を設定して、機器から各支持具を通して基礎に伝達する振動を所望方向において逆位相干渉させることにより、所望方向における振動伝達の低減を計ることを特徴とする周期的な振動を発生する機器の防振支持方法

請求項2

機器からの、防振する周波数の振動が各支持具に対して同位相で伝達する場合において、各支持具間の間隔を、基礎を伝わる対象振動半波長またはその奇数倍の長さに設定することにより、各支持具を結ぶ直線方向の振動伝達の低減を計ることを特徴とする請求項1記載の周期的な振動を発生する機器の防振支持方法

請求項3

機器からの、防振する周波数の振動が各支持具に対して逆位相で伝達する場合において、各支持具間の間隔を、基礎を伝わる対象振動の半波長またはその奇数倍に設定することにより、各支持具を結ぶ直線の垂直二等分線方向の振動伝達の低減を計ることを特徴とする請求項1記載の周期的な振動を発生する機器の防振支持方法

請求項4

機器からの、防振する周波数の振動が各支持具に対して逆位相で伝達する場合において、各支持具間の間隔を、基礎を伝わる対象振動の波長またはその整数倍に設定することにより、各支持具を結ぶ直線方向の振動伝達の低減を計ることを特徴とする請求項1記載の周期的な振動を発生する機器の防振支持方法

請求項5

機器からの、防振する周波数の振動が各支持具に対して位相差Δで伝達する場合、下記の式を満たす双曲線の方向を、振動伝達の低減を計る方向として各支持具間の間隔及び位置を設定することを特徴とする請求項1記載の周期的な振動を発生する機器の防振支持機構記{(PA−PB)/λ}=−(Δ/2π)+n但し、A,B:支持具による支持位置の中心、PA,PB:線分の長さ、P:双曲線上の位置、λ:基礎を伝わる対象振動の波長、Δ:(Bに伝達する対象振動の位相)−(Aに伝達する対象振動の位相)、n:整数

請求項6

基礎は、少なくとも各支持具間の部分を音速の遅い材質で構成することを特徴とする請求項1〜6までのいずれか1項記載の周期的な振動を発生する機器の防振支持方法

請求項7

各支持具に振動絶縁手段を付加したことを特徴とする請求項1〜6までのいずれか1項記載の周期的な振動を発生する機器の防振支持機構

技術分野

b.干渉による防振前提として、これに防振ゴム等による振動絶縁を合理的に併用することができ、この場合には、前者によって振動低周波基本波の特定方向の防振を行えると共に、後者により振動の高調波成分の防振を効果的に行うことができる。

背景技術

0001

本発明は、例えばポンプファンエンジン等の周期的な振動を発生する機器の防振機構に関するものである。

発明が解決しようとする課題

0002

ポンプ、ファン、エンジン等のように振動を発生する機器を建物の壁に設置する際、従来は、例えば図5に示すように、機器aを支持する支持具bと基礎cの間に防振ゴムd等を挟んで支持し、その振動絶縁効果により機器aの振動が基礎cを通して壁に伝達することを防止または低減している。

課題を解決するための手段

0003

しかしながら防振ゴム等による振動絶縁効果は、図6に示すように固有振動数f0よりも高周波でないと得られない。固有振動数は、機器aを支持する支持具bの支持剛性を低く抑えれば小さくすることができるので、より低い周波数、そして広い周波数領域の防振を行うことができることになるが、支持剛性を低くすると静的たわみが大きくなるので、支持強度上の限界がある。従って防振ゴム等による振動絶縁は重量があり、発生する振動数が低い(例えば50Hzの電力系統地域における100Hzの振動)上述したような機器に対しては余り有効でなく、しかも振動絶縁によって機器自体がより大きく振動してしまう。本発明はこのような課題を解決することを目的とするものである。

0004

上述した課題を解決するために本発明では、周期的な振動を発生する機器を複数の支持具により基礎に支持する際、防振する周波数に対応して基礎側の支持具の間隔を設定して、機器から各支持具を通して基礎に伝達する振動を所望方向において逆位相で干渉させることにより、所望方向における振動伝達の低減を計る防振支持方法を提案する。

0005

そして本発明では、上記の構成において、機器からの、防振する周波数の振動が各支持具に対して同位相で伝達する場合において、各支持具間の間隔を、基礎を伝わる対象振動半波長またはその奇数倍の長さに設定することにより、各支持具を結ぶ直線方向の振動伝達の低減を計ることを提案する。

0006

また本発明では、上記の構成において、機器からの、防振する周波数の振動が各支持具に対して逆位相で伝達する場合において、各支持具間の間隔を、基礎を伝わる対象振動の半波長またはその奇数倍に設定することにより、各支持具を結ぶ直線の垂直二等分線方向の振動伝達の低減を計ることを提案する。

0007

また本発明では、上記の構成において、機器からの、防振する周波数の振動が各支持具に対して逆位相で伝達する場合において、各支持具間の間隔を、基礎を伝わる対象振動の波長またはその整数倍に設定することにより、各支持具を結ぶ直線方向の振動伝達の低減を計ることを提案する。

0008

また本発明では、上記の構成において、機器からの、防振する周波数の振動が各支持具に対して位相差Δで伝達する場合、下記の式を満たす双曲線の方向を、振動伝達の低減を計る方向として各支持具間の間隔及び位置を設定することを提案する。

{(PA−PB)/λ}=−(Δ/2π)+n
但し、A,B:支持具による支持位置の中心、PA,PB:線分の長さ、P:双曲線上の位置、λ:基礎を伝わる対象振動の波長、Δ:(Bに伝達する対象振動の位相)−(Aに伝達する対象振動の位相)、n:整数

0009

また本発明では、以上の構成において、基礎は、少なくとも各支持具間の部分を音速の遅い材質で構成することを提案する。

0010

また本発明では、以上の構成において、各支持具に振動絶縁手段を付加することを提案する。

0011

以上の本発明によれば、周期的な振動を発生する機器を複数の支持具により基礎に支持する際、支持具の間隔の設定によって、夫々の支持具を通して基礎に伝達する振動を所望方向において逆位相で干渉させることができ、こうしてこの所望方向への振動伝達の低減を計ることができる。

0012

上記振動伝達の低減を計るための支持具間の距離が長くなりすぎる場合には、少なくとも各支持具間の基礎の材質を、音速の遅い材質で構成することにより、上記距離を短くすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0013

また以上の干渉による防振と、上記振動絶縁とを併用すれば、前者では低周波の基本波の防振、そして後者では高調波成分の防振を計ることができる。

0014

次に本発明を、図に示す実施の形態と共に説明する。まず図1は本発明の第1の実施の形態を模式的に示すもので、上側に側面方向の模式図、下側に平面方向の模式図を一体に描いている。符号1は例えばポンプ、ファン、モーター、エンジン等のように周期的な振動を発生する機器を示すものであり、符号2は建物の壁に構成した基礎である。この実施の形態では機器1を2つの支持具3a,3bにより基礎2に支持する。符号4a,4bは基礎2における支持具による支持位置を示すものであり、それらの位置の中心間の距離をLとする。

0015

今、機器1が基礎を伝わる振動の波長がλである周波数で振動し、その振動の形態として、機器1の全ての部分、または少なくとも2つの支持具3a,3bの個所が同位相で振動するものとした場合、基礎2における支持位置4a,4bの中心間の距離Lを、半波長λ/2(またはその奇数倍)に設定すると、機器1から支持具3aを通して支持位置4aに伝わる振動と、機器1から支持具3bを通して支持位置4bに伝わった後、基礎2を通して支持位置4aに伝わる振動は位相差がπとなるので互いに干渉して打ち消しあう。同様に、支持位置4a,4bの中心を通る直線5上の各位置のうち、支持位置4a,4b間を除いた全ての位置についても位相差がπとなるので、互いに干渉して打消しあうことになり、従って、この直線5方向への振動の伝達が低減される。但し、直線5上の線分4a,4bの垂直2等分線6上では、位相差0で干渉するので、この垂直2等分線6方向では振動伝達はむしろ大きくなる。従って機器1は、上記直線5方向が、建物において振動を伝達させたくない方向と一致するように2つの支持具3a,3bにより支持するように設計する。直線5方向の振動の伝達の低減効果は、2つの支持具3a,3bの外側に、上記直線5に沿って半波長λ/2の間隔で他の支持具(図示省略)を増設する場合も同様に行われる。

0016

次に、上記と同様に機器1が基礎を伝わる振動の波長がλである周波数で振動しているが、その振動の形態としては上記と異なり、機器1の2つの支持具3a,3bの個所が逆位相で振動するものとした場合において、上記と同様に、基礎2における支持位置4a,4bの中心間の距離Lを半波長λ/2(またはその奇数倍)に設定すると、上記の場合とは逆に、直線5上の線分4a,4bの垂直2等分線6上では各支持具3a,3bを経た振動が位相差πで干渉するので互いに打ち消しあって、この垂直2等分線6方向への振動の伝達が低減される。逆に、直線5上では、位相差0で干渉するので、この垂直2等分線6方向では振動伝達はむしろ大きくなる。

0017

また、上記と同様に機器1が基礎を伝わる振動の波長がλである周波数で振動していて、その振動の形態として、機器1の2つの支持具3a,3bの個所が逆位相で振動するものとした場合において、上記と異なり、基礎2における支持位置4a,4bの中心間の距離Lを波長λ(またはその整数倍)に設定すると、上記の場合とは逆に、直線5上で位相差πで干渉するので互いに打ち消しあって、この直線5方向への振動の伝達が低減される。また直線5上の線分4a,4bの垂直2等分線6上では、位相差0で干渉するので、この垂直2等分線6方向では振動伝達はむしろ大きくなる。

0018

次に、上記各機器1における低周波の振動としては、例えば50Hzの電力系統地域における100Hzの振動があり、この周波数の振動を上記の2つの支持具3a,3bにより防振する場合の上記支持位置4a,4bの中心間の距離Lの例を求めると、例えば基礎2が鉄製の場合には、音速(横波)は3240m/secであるから、波長λは32.4m、従って半波長λ/2に設定する支持具3a,3b間の距離L=16.2mとなり、非常に広い間隔となる。

0019

このような場合において、基礎2を音速の遅い物質、例えば鉛で構成すると、鉛の音速(横波)は690m/secであるから波長λ=6.9mとなり、従って半波長λ/2に設定する支持具3a,3b間の距離L′=3.45mとなり、間隔を大幅に短くすることができる。この場合、音速の遅い物質は基礎2全体に設けず、少なくとも基礎2の支持具3a,3b間の部分7のみに設けることもできる。即ち、図2は、音速の遅い物質として、鉛を支持具3a,3bの間にのみ設けた例を示すもので、この例では、上述と同様に機器1は対象振動の波長が鉄においてλ(Fe)、鉛においてλ(Pb)である周波数で振動し、そしてその振動の形態は、機器1の全ての部分、または少なくとも2つの支持具3a,3bの個所が同位相で振動するものとしており、基礎2の音速の遅い物質の部分7における支持位置4a,4bの中心A,B間の距離Lを、鉛の音速における半波長λ/2に設定している。この状態において、支持位置4a,4bの中心A,Bを通る直線5上の任意の点PにA,Bから伝わる振動の位相差Δを求めると、次式の通りである。
Δ=2π[{PQ/λ(Fe)}+{QA/λ(Pb)}-{PQ/λ(Fe)}-{QB/λ(Pb)}]
=2π[{QA/λ(Pb)}-{QB/λ(Pb)}]
=2π{AB/λ(Pb)}
=π
上式で示すように、支持位置4a,4bの中心A,Bを通る直線5上の任意の点PにA,Bから伝わる振動の位相差Δ=πであるから、直線5上では、振動が位相差πで干渉するので互いに打ち消しあって、この直線5方向への振動の伝達が低減されることがわかる。尚、図2に示すように、基礎2の支持具3a,3b間の部分7のみを音速の遅い物質で構成する方法は、上記の各方法において、直線5方向に振動の伝達を低減する場合に適用できる。尚、図2において、図1の同様の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

0020

以上に説明した方法における機器1の振動の形態は、機器1の2つの支持具3a,3bの個所が同位相及び逆位相で振動するものであるが、図3はそれ以外の場合を説明するものである。即ち、2つの支持具3a,3bにより機器1を支持する場合において、機器1からの振動が各支持具3a,3bに対して任意の位相差Δで伝達する場合には、図3に示すように、下式を満たす双曲線(即ち、2定点からの距離の差が一定となる平面上の軌跡)の方向を、振動伝達の低減を計る方向、即ち、振動が位相差πで干渉する方向として各支持具3a,3b間の間隔及び位置を設定することができる。
{(PA−PB)/λ}=−(Δ/2π)+n
但し、A,B:支持具による支持位置の中心、PA,PB:線分の長さ、P:双曲線上の位置、λ:基礎を伝わる対象振動の波長、Δ:(Bに伝達する対象振動の位相)−(Aに伝達する対象振動の位相)、n:整数

0021

以上に説明した実施の形態では、2つの支持具3a,3bにより機器1を支持しているが、3つ以上の支持具を、同一直線状でなく平面上に配設して支持し、それらの位置関係を上述と同様に設定することにより所望方向への振動伝達を低減できる。

0022

図4は3つ以上の支持具を、同一直線状でなく平面上に配設して支持して特定方向への振動伝達を低減する実施の形態を示すものである。この実施の形態では、機器1が基礎を伝わる振動の波長がλである周波数で振動し、その振動の形態として、機器1の全ての部分が同位相で振動するものとし、機器1を、一辺の長さが半波長λ/2の正方形頂点上に配置した4つの支持具4a,4b,4c,4dにより基礎2に支持している。このような支持構成においては、x軸上の十分遠方では、支持位置4a,4cからの振動(合成波)と、支持位置4b,4dからの振動(合成波)が位相差πで干渉して互いに打ち消しあう。同様に、y軸上の十分遠方では、支持位置4a,4bからの振動(合成波)と、支持位置4c,4dからの振動(合成波)が位相差πで干渉して互いに打ち消しあう。従って上記の支持構成では、図中のx軸方向とy軸方向の両方向において、振動伝達を低減することができる。

0023

以上に説明した本発明の干渉による防振方法は、単独で適用することはもちろんであるが、従来の振動絶縁と併用することもできる。即ち、図示は省略するが、以上の説明における支持具3(3a,3b,3c,3d)と機器1間または基礎2間に防振ゴムを介装することができる。このような機器1の支持構成とすることにより、干渉による防振では低周波の基本波の特定方向の防振を行えると共に、振動絶縁では、振動の高調波成分の防振を効果的に行うことができる。このように、この際の振動絶縁は、高調波成分の防振を対象とすれば良いので、支持剛性を低く抑える必要はない。

0024

また以上に説明した実施の形態では、機器1は支持具3により天井の壁に吊持しているが、本発明は、機器1を支持具により床上に支持するものにも適用できることは勿論である。

図面の簡単な説明

0025

本発明は以上のとおりであるので、次のような効果がある。
a.本発明の干渉による防振は、基礎への機器の支持個所の間隔の設定だけで振動の、特定方向の伝達の低減を計るものであるから、防振ゴム等を用いた弾性支持のように静的たわみ等の支持強度上の問題がなく、また振動発生源である機器自体の振動を大きくしてしまうこともない。

--

0026

図1本発明の第1の実施の形態を模式的に示す説明図である。
図2本発明の第2の実施の形態を模式的に示す説明図である。
図3本発明の第3の実施の形態を模式的に示す説明図である。
図4本発明の第4の実施の形態を模式的に示す説明図である。
図5従来の振動絶縁による防振を計る機器の支持方法を説明する模式図である。
図6従来の振動絶縁による防振効果を示す説明図である。

0027

1機器
2基礎
3(3a,3b,3c,3d)支持具
4(4a,4b,4c,4d) 支持位置
5 直線
6 垂直2等分線
7音速の遅い物質の部分

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