ダイナミックダンパによる機械・建物の制振とその未来。

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ダイナミックダンパによる機械・建物の制振とその未来。

2021.05.01

提供:愛知工科大学

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ダイナミックダンパによる機械・建物の制振とその未来。

機械や建物の振動を吸収して、その振動を抑制する働きを持つ「ダイナミックダンパ」。100年以上前に起源を発するこの機械は、特に建物の耐震効果の分野において、東日本大震災以降は大きな注目を集めています。愛知工科大学 工学部 機械システム工学科の村上新先生はこのダイナミックダンパの研究を続け、現在はその形状をさらに効率的なものにできないか、研究を重ねています。ダイナミックダンパの働きを応用することで、将来的には発電に利用できる可能性も。『振動』とそれを制御する研究について話を聞きました。

この記事をまとめると

  • ダイナミックダンパは機械や建物の振動を抑えるための装置。
  • 東日本大震災以降、建物の耐震を補強し、“制振”する働きで注目。
  • 将来的には振動を活用した発電などの可能性も。

機械の動作による振動や地震による建物の振動を抑える。

ダイナミックダンパは動吸振器やTMD(チューンド・マス・ダンパ)とも言われる装置で、動作に振動を伴う工業機械や自動車各部の振動を低減したり、地震による建物の崩壊・損傷を防いだりする役割を担います。この装置の研究を続けているのが、愛知工科大学工学部機械システム工学科の村上新先生です。
「世の中のあらゆる機械の動作には大なり小なり『振動』が伴います。この『振動』は騒音の原因となったり、機械の故障を招いたりといった問題を引き起こします。また、ご存知のように地震の揺れは建物の損傷や倒壊を招きます。こうした『振動』をどのように抑えるか、ということを工学の知識を用いて考えていくのが私たちの研究です」(村上先生)。
ダイナミックダンパは振動する機械や建物に応じた質量を持つ物体(おもりのようなもの)が機械や建物の代わりに振動することで共振現象を防ぎ、振動を吸収して「制振」する働きを持ちます。

想定外の地震の発生を期に、建設分野で注目が集まる。

ダイナミックダンパの歴史は古く、その基本的な発想は100年以上前にさかのぼります。現在は幅広く機械や建築に応用されていますが、東日本大震災以降、特に建築の分野において注目を集めるようになりました。
「それまで建物の耐震の研究は進んでおり、ある程度の耐震基準を満たした建築が行われていたのですが、東日本大震災の地震は予測を上回るものでした。すでに耐震構造がなされている建物に何らかの追加的な改善を行う必要に迫られたとき、活用できるのがダイナミックダンパです」(村上先生)。
たとえば、すでに耐震を考慮して建てられた建物の制振効果をさらに高めたい場合、建物の上層階にダイナミックダンパを追加することで、その建物の耐震効果を高めることができます。高層ビルはもちろん、橋などの大きな建造物や、高速道路などに設置された大型の道路標識にも対応し、地震の揺れや風、通行する車の振動などから構造物を守っています。

新たな形状、そして応用に向けての可能性を求めて。

村上先生の研究室では、ダイナミックダンパの新たな形態を模索中です。
「現在の高層ビルで広く使用されている振り子の原理を利用したダイナミックダンパは、どうしても装置の縦幅が長くなる、という欠点があります。これを解決するため、いわゆる“やじろべえ”の原理を応用したもの、金属のボウルの中で球体を転がすものなど、新たな形態で『振動』をとらえる装置を開発中です」(村上先生)。
また、将来的にはこんな応用に向けた方向性も。
「街頭や道路標識は常に風や車などの影響を受けて振動していますが、ダイナミックダンパを介してこの振動を発電などに利用できないか、というアイデアがあります。また自動車のエンジンなど各所で起きる振動も何らかの方法で活用できないかということも考えています」。
振動を“抑える”技術から“活かす”技術へ。これから先も村上先生は新たな可能性の追求を続けます。

【広告企画】提供 : 愛知工科大学

この記事のテーマ
工学・建築」を解説

工業技術や建築技術の発達は、私たちの生活を快適で安全なものに変えてきました。先人たちが生み出した知恵に新しい技術をプラスすることで、技術はいまも進歩し続けています。インフラの整備や災害に強い街作り、エネルギー効率の高い動力機械やロボット開発など、暮らしを豊かにする先端技術を学びます。

「工学・建築」について詳しく見る

この記事で取り上げた
「機械工学」
はこんな学問です

生活と産業に使われる機械類の仕組みを研究し、新しい機械を創造するための学問。目的に適した原理を力学的に研究する「設計工学」のほか、機械の安全・安定性を研究する「計測・制御工学」、空気や水の中で働く力について研究する「流体力学」、材料加工をテーマに研究する「加工工学」「材料工学」など研究分野はさまざま。このほかにも「精密工学」「熱力学」など、機械工学といっても、その研究範囲は多岐にわたっている。

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