JP2000017890A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 荷重支持性能を確保し、かつ、粘性流体の単
独使用により破損や破断による耐久性の低下をなくしな
がら、非常に高い減衰効果が発揮できるようにする。 【解決手段】 上下面板２，３間に、剛性を有する硬質
板４ａと弾性板４ｂとを交互に配置して複数段に積層し
てなる複合積層体４を設け、この複合積層体４の中央部
に該複合積層体を積層方向に貫通させて形成した円筒状
中空部５内に粘性流体６を封入・充填すると共に、中空
部５内に、複合積層体４の変形時に粘性流体６の流れに
抵抗を付与するオリフィス孔８を持った筒部材７を設け
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は免震装置に関し、特
に、戸建て・一般住宅のような軽量構造物に好適に使用
しうる免震装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の免震装置においては、鋼板など
の剛性を有する硬質板とゴムなどの弾性板とを交互に配
して複数段に積層してなる複合積層体を用いるのが一般
的である。しかし、このような複合積層体を単体使用す
るだけでは、上部構造体の荷重支持性能を確保する上
で、ゴムなどの弾性板として、ばね剛性の比較的大きい
高弾性材料が用いられるために、該複合積層体自体のエ
ルネギー吸収能力、すなわち、減衰（免震）効果は小さ
いものになってしまう。

【０００３】そこで、従来においては、複合積層体によ
る免震効果にダンピング性能を付加する手段として、例
えば特開平９−１７７３６７号公報、特開平９−１７７
３６８号公報、特開平９−１７７３６９号公報、特開平
９−２４２３７７号公報などに開示されているように、
複合積層体の中央部に該複合積層体を積層方向に貫通す
る中空部を形成して、その中空部にガラスビーズ、鉄
球、銅球などの金属球、砂、石英粉、サンドブラスト用
砂など球状、紡錘状、不定形状の硬質粒状物を充填させ
ることにより、地震発生などに伴い複合積層体が変形す
るとき、その変形に合わせて移動する硬質粒状物の粒子
表面同志の摩擦力によるダンピング性能によって減衰効
果を発揮させるようにしたものが多く提案されている。

【０００４】また、特開平７−８４８１５号公報などに
開示されているように、上記した複合積層体の中空部
に、液体、ゴム、樹脂等の粘性体と共に金属、セラミッ
ク、ガラス、プラスチック、高硬度ゴム、木材、岩石等
の球状あるいは柱状の固体物質を封入することにより、
粘性体と中空部の内壁面との接触に加えて、粘性体と固
体物質との接触も確保して総接触面積の増大化によって
大きな減衰効果を発揮させるようにしたものも提案され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の免震装置のうち、複合積層体の中空部に硬質粒
状物を充填させるものでは、硬質粒状物の粒子表面同志
の接触面積が小さいために、それらの摩擦力によって得
られる減衰効果も十分でない。一方、複合積層体の中空
部に粘性体と固体物質の両方を封入するものでは、複合
積層体の変形に伴って発生する粘性体と固定物質とのズ
リ変形時の摩擦力によるダンピングで減衰させようとす
るものであるから、硬質粒状物を単独に充填してそれら
硬質粒状物の粒子表面同志の摩擦力によるダンピングに
比べても、総接触面積が大きくなるだけで、摩擦力の増
大は望めず、したがって、摩擦力によって得られる減衰
効果も小さい。

【０００６】その上、上記従来の免震装置ではいずれ
も、複合積層体の中空部に、硬質粒状物や固体物質が充
填あるいは封入されるものであるから、地震発生などに
伴い複合積層体が変形した場合、特に、大きく変形した
時にそれら硬質の充填あるいは封入物によって複合積層
体を構成するゴムなどの弾性板を傷付けて、複合積層体
の破断、破損などを引き起こし易く、地震発生などによ
る変形後も継続使用されることが要望される免震装置全
体の耐久性の面でも不十分であった。

【０００７】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、荷重支持性能を確保し、かつ、粘性流体の単
独使用によって破損や破断による耐久性の低下をなくし
ながら、非常に高い減衰効果を発揮させることができる
免震装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る免震装置は、上下の面板間に、剛性を
有する硬質板と弾性板とを交互に配置して複数段に積層
してなる複合積層体を設け、この複合積層体の中央部に
該複合積層体を積層方向に貫通する中空部を形成してな
る免震装置であって、上記複合積層体の中空部内に粘性
流体を封入状態に充填すると共に、上記中空部内の少な
くとも１箇所に、複合積層体の変形時に上記粘性流体の
流れに抵抗を付与するオリフィスを持った部材を設けて
いることを特徴とするものである。

【０００９】上記のような構成の本発明によれば、複合
積層体とその中空部に充填した粘性流体とにより十分な
荷重支持性能を確保しつつ、地震発生などに伴って複合
積層体が変形したとき、その中空部に封入・充填されて
いる粘性流体の粘性抵抗だけでなく、中空部内を移動す
る粘性流体の流れに対してオリフィス効果により抵抗が
付与されることによるダンピング性能によって大きな減
衰効果を発揮させることが可能となる。また、粘性流体
の単独使用により、地震発生時に複合積層体の弾性板な
どが傷付けられる恐れがなく、地震発生後の長期に亘る
継続使用に際しても、所定の減衰効果を確保し、装置全
体の耐久性の増進が図れる。

【００１０】上記構成の免震装置において、請求項２に
記載したように、上記複合積層体の中空部内に、該複合
積層体の一定以上の変形を阻止するストッパーを設ける
と共に、このストッパーと一方の面板との間には、地震
時の水平力が所定値以下の場合は上記複合積層体の変位
を規制し、かつ、上記水平力が所定値を越えた場合は上
記複合積層体の変位を許容するトリガー機構を設けるこ
とによって、地震発生などに伴って複合積層体が過大に
変形して座屈することを防止できるとともに、通常時に
は風などの影響を受けて上部構造体に揺れが発生し、そ
の結果、居住者が船酔い状態になるなどの居住性の悪化
を抑制することができる。

【００１１】また、上記構成の免震装置において、複合
積層体における弾性板としては、請求項３に記載したよ
うに、高減衰ゴムを使用することが好ましい。

【００１２】なお、本発明において、複合積層体の中空
部に封入・充填する粘性流体としては、アマニ油、大豆
油、なたね油、オリーブ油、ひまし油等の植物油系軟化
剤；アロマ系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系
オイル等の鉱物油系軟化剤；シリコン油等の低分子量オ
イル；液ゴム等の低分子ゴムなどが好適であり、これ
に、可塑剤として、ＤＨＰ、ＤＯＰ、ＤＮＰなどのエス
テル、滑剤として、流動パラフィン、フルオロカルボ
ン、ポリグリコール、脂肪酸ポリグリコールエステルな
どの適量を添加することによって、粘性流体の粘性や滑
性、剛性などを調整して減衰効果をより向上させること
が可能である。

【００１３】また、上記粘性流体の物性変化を抑えるた
めに、各種の老化防止剤、酸化防止剤、安定剤、難燃剤
などを混入することも有効である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態に
係る免震装置を示す縦断面図であり、この免震装置１
は、フランジ状の上下の面板（鉄板）２，３間に、図２
に明示するように、鋼板などの剛性を有する硬質板４ａ
とゴムなどの弾性板４ｂとを交互に配置して複数段に積
層してなる複合積層体４が固定されている。

【００１５】ここで、硬質板４ａとしては、鋼板が最適
であるが、これ以外に、金属、セラミックス、ＦＲＰな
どの硬質プラスチックス、木材、スレート板、化粧板な
どを用いてもよい。また、弾性板４ｂとしては、各種の
加硫ゴム、未加硫ゴム、ウレタンゴム、熱可塑ゴムなど
を用いてもよいが、特に、高減衰ゴムの使用が好まし
い。さらに、これら硬質板４ａ及び弾性板４ｂの形状は
円形に限らず、方形、多角形としてもよい。

【００１６】上記複合積層体４の中央部には、該複合積
層体４をその積層方向に貫通する円筒状の中空部５が形
成されており、この円筒状中空部５内に上述した粘性流
体６を封入状態に充填するとともに、円筒状中空部５内
でその半径方向の略２分の１に相当する同一円周上の等
間隔置きの複数箇所には、筒部材７がそれらの上端を上
面板２に固定し、かつ、下端を下面板３より僅かに離し
た状態で垂直姿勢に配設されている。これら複数の筒部
材７のそれぞれには、その筒軸心方向（上下方向）に間
隔を隔てて径方向に貫通するオリフィス孔８…が形成さ
れており、これによって、地震発生などに伴う上記複合
積層体４の変形時において、中空部５内を移動する粘性
流体６の一部がオリフィス孔８…を通過する際に生起さ
れるオリフィス効果により粘性流体６の流れに抵抗を付
与するようになしている。

【００１７】なお、上記複合積層体４に形成する円筒状
中空部５の大きさは、免震装置１の適用場所などに応じ
て適宜に決定されるが、一般的には、円筒状中空部５の
横断面積Ａと免震装置１全体の横断面積Ｂとの比（Ａ／
Ｂ）において、 ０．７≦Ａ／Ｂ≦０．８５ の範囲とするのが好適である。この比（Ａ／Ｂ）が０．
８５を越える場合は、複合積層体４の機能（復元力機
能、減衰機能など）を十分に発揮できない。また、０．
７０未満では中空部５の大きさが小さくなり、粘性流体
６による十分な効果が期待できない。

【００１８】また、上記筒部材７の設置本数、大きさ
（径）およびオリフィス孔８…の数、孔径も、免震装置
１の適用場所や粘性流体６の容積、粘性などに応じてオ
リフィス効果によって所定の減衰効果を達成するように
適宜に決定される。

【００１９】図３は本発明の第２の実施形態に係る免震
装置、図４は本発明の第３の実施形態に係る免震装置を
示す縦断面図であり、これら免震装置１は上記第１の実
施形態に係る免震装置と基本的に同一の構成を有してい
るので、該当部分に同一の符号を付してそれらの詳しい
説明は省略する。

【００２０】この第２の実施形態および第３の実施形態
に係る免震装置１は上記第１の実施形態に係る免震装置
の構成に加えて、複合積層体４の円筒状中空部５内の中
心部に、該複合積層体４が一定以上に変形したとき、上
記筒部材７に当接してそれ以上の変形を阻止するストッ
パー９が下面板３から上方へ向けて固定突設されている
とともに、このストッパー９の上端部と上面板２との間
には、地震時の水平力が所定値以下の場合は上記複合積
層体４の変位を規制し、かつ、上記水平力が所定値を越
えた場合は複合積層体４の変位を許容するトリガー機構
１０が介設されたものである。

【００２１】上記トリガー機構１０として、第２の実施
形態では、上下中間部が最も細径部１１ａに形成された
略瓢箪形状の単一金属体１１をストッパー９の上端部と
上面板２との間に固定連結してなるものを用い、第３の
実施形態では、上面板２の中心部に下向きに開口する凹
部１２を形成するとともに、この凹部１２に球体１３を
スプリング１４を介して弾性的に嵌合付勢させてなるも
のを用いている。

【００２２】上記のようなストッパー９およびトリガー
機構１０を備えた第２の実施形態及び第３の実施形態に
係る免震装置１においては、地震発生のない通常時、あ
るいは、地震発生してもその水平力が所定値以下のとき
はトリガー機構１０の働きにより風などの影響を受けて
上部構造体に揺れが発生することを防止して、居住者が
船酔い状態になるなどの居住性の悪化を抑制することが
可能であるとともに、水平力が所定値を越えたときはト
リガー機構１０のトリガーが自動解除されることで複合
積層体４の変位が許容されて所定の免震機能を発揮す
る。また、この免震機能時においては、ストッパー９が
筒部材７に当接することによって、複合積層体４が過大
に変形して座屈を生じることを防止できる。

【００２３】なお、上記各実施形態において、複合積層
体４の中空部５に粘性流体６を封入・充填するにあたっ
ては、その粘性流体６を直接封入しても良いが、粘性流
体による硬質板４ａの腐食や複合積層体４における硬質
板４ａと弾性板４ｂの接着剥離、さらには粘性流体６の
外部への漏れ出しなどを考慮すると、複合積層体４とは
別個な封入用パックを作り、このパックを中空部５内に
挿入する形態とすることが望ましい。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複合積
層体とその中空部に充填した粘性流体とにより十分な荷
重支持性能を確保しつつ、地震発生などに伴って複合積
層体が変形したとき、その中空部に封入・充填されてい
る粘性流体の粘性抵抗だけでなく、中空部内を移動する
粘性流体の流れに抵抗を付与するオリフィス効果による
ダンピング性能によって大きな減衰効果を発揮させるこ
とができる。しかも、粘性流体を単独に使用するもので
あるから、硬質粒状物や固体物質を使用するあるいは粘
性流体と併用するもののように、地震発生時に複合積層
体の弾性板などが傷付けられる恐れがなく、地震発生後
の長期に亘る継続使用に際しても、所定の減衰効果を確
保し、装置全体の耐久性を増進することができるという
効果を奏する。

【００２５】特に、請求項２のように、ストッパーとト
リガー機構を併設する場合は、地震発生などに伴って複
合積層体が過大に変形して座屈することを防止できると
ともに、通常時に風などの影響を受けて上部構造体に揺
れが発生して、居住者が船酔い状態になるなどの居住性
の悪化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る免震装置を示す
縦断面図である。

【図２】同上第１の実施形態における要部の拡大図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る免震装置を示す
縦断面図である。

【図４】本発明の第３の実施形態に係る免震装置を示す
縦断面図である。

【符号の説明】

１ 免震装置 ２ 上面板 ３ 下面板 ４ 複合積層体 ５ 円筒状中空部 ６ 粘性流体 ７ 筒部材 ８ オリフィス孔 ９ ストッパー １０ トリガー機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下の面板間に、剛性を有する硬質板と
   弾性板とを交互に配置して複数段に積層してなる複合積
   層体を設け、この複合積層体の中央部に該複合積層体を
   積層方向に貫通する中空部を形成してなる免震装置であ
   って、 上記複合積層体の中空部内に粘性流体を封入状態に充填
   すると共に、 上記中空部内の少なくとも１箇所に、複合積層体の変形
   時に上記粘性流体の流れに抵抗を付与するオリフィスを
   持った部材を設けていることを特徴とする免震装置。
2. 【請求項２】 上記複合積層体の中空部内に、該複合積
   層体の一定以上の変形を阻止するストッパーが設けられ
   ていると共に、 このストッパーと一方の面板との間には、地震時の水平
   力が所定値以下の場合は上記複合積層体の変位を規制
   し、かつ、上記水平力が所定値を越えた場合は上記複合
   積層体の変位を許容するトリガー機構が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
3. 【請求項３】 上記複合積層体における弾性板が、高減
   衰ゴムから構成されていることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の免震装置。