(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板体中央部に嵌合孔を介してゴム板等の弾性体を嵌着し，その弾性体を囲む板体周縁部の位置に係合孔を介して木質系炭素材料のウッドセラミックスからなる複数個の摺動摩擦体を嵌着するとともに，上下の板体間に微間隙を配するべく前記各摺動摩擦体の上面部分を係合孔より上方外部に突出せしめた金属プレート複数枚を，その上下の板体相互が接触する前記複数個の摺動摩擦体を介して摺動可能に積載し、この積載した各金属プレートをその中央部に挿嵌した中心軸を介して相互に重合連結させ、その最上段と最下段の金属プレートは夫々建物と基礎コンクリートとに或いは機械器具装置類と床面とに固定する取り付けフランジに嵌合連結させて用いることを特徴とする無潤滑免震用アイソレーター。
【請求項２】
板体中央部に嵌合孔を介してゴム板等の弾性体を嵌着し，その弾性体を囲む板体周縁部の位置に係合孔を介して木質系炭素材料のウッドセラミックスからなる複数個の摺動摩擦体を嵌着するとともに，上下の板体間に微間隙を配するべく前記各摺動摩擦体の上面部分を係合孔より上方外部に突出せしめた金属プレート複数枚を，その上下の板体相互が接触する前記複数個の摺動摩擦体を介して摺動可能に且つ前記ゴム板等の弾性体同志が交互に対面接触するように積載し、この積載した各金属プレートをその中央部に挿嵌した中心軸を介して相互に重合連結させ、その最上段と最下段の金属プレートは夫々建物と基礎コンクリートとに或いは機械器具装置類と床面とに固定する取り付けフランジに嵌合連結させて用いることを特徴とする無潤滑免震用アイソレーター。
【請求項３】
金属プレートとして、ウッドセラミックスからなる摺動摩擦体の保有する摩擦特性をより有効に発揮させ，且つ設置環境からの腐食に対する耐蝕性を増大させるべく、ＳＵＳ３０４等のステンレス系の特殊鋼を用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の無潤滑免震用アイソレーター。
【請求項４】
金属プレートと摺動自在に接触係合する摺動摩擦体として、木質系以外の植物の多孔質炭素材料を素材としウッドセラミックスと同様な製法で得られるその他の植物性セラミックスを用いたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の無潤滑免震用アイソレーター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、地震の横揺れを吸収し且つそれにより生じた建物の位置ずれを徐々に元位置に復元して免震装置の免震性を高めるために，建物と基礎コンクリートとの間に挟んで用いられる免震用アイソレーターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の斯かる免震用アイソレーターとしては、一般にゴム，金属，ばねを組み合わせた隔離物を建物と基礎コンクリートとの間に挟んで用いるものがあった。
しかしこの場合には、素材と構造の関係でビル等の重量建築物しか充分にその免震機能を発揮することができず、一戸建て住宅等の軽量建築物や軽量の機械器具装置類に対する使用には不適切であった。
また，構成素材のゴム板の外気との接触による経年変化（劣化）や火災時の熱による焼損を防止することができないとともに、耐摩耗性や耐蝕性にも優れず耐久性に乏しく、使用環境にも制約が伴う等の難点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、構成部材である積層する各金属プレートを，地震発生時に低摩擦で摩擦振動抑制機能を有し耐久性にも優れるウッドセラミックス等の摺動摩擦体を介して水平方向にゆっくりと反復摺動せしめるようになすとともに、ゴム板の配設と金属プレートの素材に工夫を施すことによって、従来困難であった一戸建て住宅等の軽量建築物や軽量の機械器具装置類に対しても効果的に使用することができ、前記従来技術の有する諸難点を一掃し、地震で大きな被害を引き起こすとされている横揺れに対し絶大なる免震効果を発揮することができる免震用アイソレーターを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の種々の目的を達成するために、次の手段を採っている。
【０００５】
即ち，先ず基本的には、金属プレートの板体中央部に嵌合孔を介してゴム板等の弾性体を嵌着し，その弾性体外部の周縁部に相当する位置即ちその弾性体を囲む板体周縁部の位置には係合孔を介して木質系炭素材料のウッドセラミックスからなる複数個の摺動摩擦体を嵌着するとともに，上下の板体間に微間隙を配するべく前記各摺動摩擦体の上面部分を係合孔より上方外部に突出せしめた金属プレート複数枚を，その上下の板体相互が接触する前記複数個の摺動摩擦体を介して摺動可能に積載し、この積載した各金属プレートをその中央部に挿嵌した中心軸を介して相互に重合連結させ、その最上段と最下段の金属プレートは夫々建物と基礎コンクリートとに或いは機械器具装置類と床面とに固定する取り付けフランジに嵌合連結させて用いるものである。
また，前記金属プレート複数枚を、前記ゴム板等の弾性体同志が交互に対面接触するように積載せしめる場合もある。
【０００６】
積層された各金属プレートは、地震発生時に接触しているウッドセラミックスからなる複数個の摺動摩擦体を介して水平方向にゆっくりと反復摺動する。
ウッドセラミックスは後記に説明するように、静摩擦及び動摩擦係数が共に小さく安定し，摩擦振動抑制機能にも優れているので、小さな動作エネルギーで円滑・安定した軽快な摺動を繰り返し行うことができ、ゴム板の位置ずれ復元作用と相まって地震の横波の揺れを吸収し振動を減衰させることができる。  従って，従来困難とされていた一戸建て住宅のような軽量建築物や軽量の機械器具装置類に対する免震をも的確に図ることができる。
【０００７】
ゴム板の外気との接触による経年変化や火災時の熱による焼損を防止するために、金属プレートに形成した嵌合孔の中にゴム板を埋設固定せしめるようになしている。
【０００８】
ウッドセラミックスからなる摺動摩擦体の保有する優れた摩擦特性をより有効に発揮させて免震効果の一層の向上を図るとともに，設置環境からの腐食に対する耐蝕性を増して長寿命化を図るために、金属プレートとしてＳＵＳ３０４等のステンレス系の特殊鋼を用いるようになす。
【０００９】
摺動摩擦体としては、前記のウッドセラミックスに代えて、木質系以外の植物の多孔質炭素材料たとえば竹，籾殻，米糠等を素材としウッドセラミックスと同様な製法で得られるその他の植物性セラミックスを用いる場合もある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
別紙図面の図1乃至図12に基づき、本発明の具体的実施形態の一例について説明する。
【００１１】
図1は、本発明の一実施形態に係る免震用アイソレーターの縦断面図である。
ゴム板と摺動摩擦体を夫々嵌合孔と係合孔に嵌着してなる金属プレートを複数枚積み重ねて用いるものであるが、１ａはそのうち最下段に位置する円板状の金属プレートで、裏面側中央部に嵌合孔２が，表面側周縁部には嵌合孔２の外周に相当する位置の外側に12個の係合孔３が形成されており、嵌合孔2内には円板状のゴム板等の弾性体４ａが，係合孔3内にはウッドセラミックスからなる円板状の摺動摩擦体５が夫々嵌着されている。また金属プレート１ａの表面側には更にその中心部に中心軸挿通孔６と，そしてそれを囲むように４個のピン挿入孔７が嵌合孔２に接続して形成されている。  ４個のピン挿入孔７には基礎コンクリートに固定される取り付けフランジ８に突出形成されている係合ピン９が挿嵌される。  ゴム板等の弾性体４ａには、係合ピン９を挿嵌する４個のピン挿入孔１０が形成されている。
【００１２】
１ｂは下から２段目に積載された金属プレートで、最下段のものとは嵌合孔２，中心軸挿通孔６，ピン挿入孔７の板体の表裏における形成位置が逆になっているだけであり、その他の構造は同一である。  板体裏面のピン挿入孔７内にはフランジ８の係合ピン９の先端部が挿嵌される。  またその板体内の嵌合孔２に嵌着されるゴム板等の弾性体４ｂには中心部に中心軸挿通孔１１が形成されている。
【００１３】
１ｃは、３段目以降順次上に積み重ねられていく中間の金属プレートであり、下から２段目のものとはピン挿入孔７を有しないだけで、その他の構造は同一である。  ただ上から２段目のものは、板体の嵌合孔２内に嵌着するゴム板等の弾性体４ｃには中心部に中心軸挿通孔１１とその周囲を囲む位置に４個のピン挿入孔１０が形成されている。
【００１４】
１ｄは、最上段に位置する金属プレートで、板体の表面側中央部にゴム板等の弾性体４ａを嵌着する嵌合孔２が，裏面側には中心部の中心軸挿通孔６とそれを囲む４個のピン挿入孔７が嵌合孔２に接続して形成されている。  この最上段の金属プレート１ｄは、最下段の１ａとは対照的に配置されて建物の基礎に固定される取り付けフランジ８にその突出係合ピン９を介して嵌合連結される。その係合ピン９の先端部は、上から２段目のゴム板等の弾性体４ｃ内にまで突出している。  なおこの金属プレート１ｄには、ウッドセラミックスからなる摺動摩擦体５は付設されていない。
【００１５】
前記順次上に積載された複数の金属プレート１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、その中心部に設けた中心軸挿通孔６と嵌合孔２内に嵌着したゴム板等の弾性体中心部に形成した中心軸挿通孔１１を通して鉛材等からなるレッドプラグの中心軸１２を挿通嵌合させることによって相互に重合連結されている。
【００１６】
ウッドセラミックスからなる摺動摩擦体５を金属プレート１ａ，１ｂ，１ｃに形成した係合孔３内に嵌着する場合には、図１０で示す要領により行う。ウッドセラミックスの摺動摩擦体５を接着剤等により係合孔３内に嵌着するが、図示のように摺動摩擦体５の厚さＨ寸法の方が係合孔３の深さ寸法Ｌより大に設定しているので、嵌着した時には摺動摩擦体５の上面部分が係合孔３の上方外部に突出する状態となり、グラインダーの研磨加工によりその突出寸法をα寸法に調整する。  すると複数の金属プレート１を順次上に積み重ねたとき、各金属プレート１間にはα寸法の微間隙が形成されることとなる。  この間隙はおよそ０．１５〜０．２ｍｍ程度であるが、特にその量的制限はない。  従って積み重ねられた各金属プレート１は、このウッドセラミックスからなる摺動摩擦体５と接触しそれを介して摺動可能となっている。
【００１７】
しかして，上記実施形態に係る免震用アイソレーターを建物と基礎との間に配設して取り付ける場合には、図２で示す要領にて行う。  即ち，基礎コンクリート１３の上には取り付けベース１４が溶接した固定金具１５を介して固定配設されており、その両側端部上方外部には基礎コンクリート１３に埋設固定したアンカーボルト１６の先端部が突出している。  従ってこのアンカーボルト１６の突出先端部に上記複数の金属プレート１を積載重合連結してその下段に位置する取り付けフランジ８に形成したボルト挿通孔１７を相通し、ナット１８にて緊締して取り付けフランジ８を，取り付けベース１４を介して基礎コンクリート１３に固定する。  積層した金属プレートの最上段に位置する取り付けフランジ８はボルトを介して建物の基礎部分に固定し、図示の如く建物の重量Ｇが矢印方向鉛直に作用する状況で使用する。
積層する金属プレート１は、ゴム板等の弾性体４を嵌着する嵌合孔２の形成位置を板体の表裏において異にするものを交互に順次上に積み重ねるようになしている。  そのため上下方向に隣接する各金属プレート１間においては、図１の場合と異なりゴム板等の弾性体４同志が交互に対面接触する状態となっており、それだけ揺れの吸収と振動の減衰と位置ずれの復元作用が効果的に発揮される。
前記建物の重量の荷重Ｇは、ウッドセラミックスの摩擦体５と金属プレート１との各摺動面である１９の位置に平均化されて垂直方向に分散して加えられる。
摩擦体５は各金属プレート１に上記の如く１２個配設されているので、１個のウッドセラミックスの摩擦体５には１／１２Ｇの荷重がかかることとなる。
ここで用いているウッドセラミックスの摩擦体５は、木材等の木質系多孔質炭素材料にフェノール樹脂を含浸させた硬質ガラス状炭素を約３０%以上含有させ、これを８００度Ｃ以上の温度にて焼成したものであり、耐摩耗性，摩擦振動抑制機能，耐久性に優れ、軽量で強靭で摩擦抵抗が極めて小さく摩擦変動も小さく安定している等優れた摩擦特性を有している。
そして金属プレート１は、ＳＵＳ３０４等のステンレス系特殊鋼を用いているので、ウッドセラミックスの摩擦体が保有する優れた摩擦特性を一層有効に発揮させることができ、腐食に対する耐蝕性にも極めて富んでいるものである。
【００１８】
従って地震発生時に基礎コンクリート１３が水平方向に揺れた場合、各金属プレート１はウッドセラミックスの摩擦体５との各摺動面１９の位置で軽快に且つゆっくりと水平方向に摺動動作を繰り返すため、ゴム板等の弾性体による位置ずれを元位置に戻す復元力と横揺れの減衰作用と相まって地震による横揺れは充分に吸収され、建物への地震の影響を極めて小さく抑えることができる。
【００１９】
図３は、上記実施形態に係る免震用アイソレーターを一戸建て住宅の軽量建築物に実施した場合の説明図であり、その免震用アイソレーターＡを一戸建て住宅Ｂと基礎コンクリートＣとの間に挟んで適宜数配設した状態を示している。
この場合、地震発生により地面従って基礎コンクリートＣが水平方向にＳの量だけ揺れたとすると、上記免震用アイソレーターＡの発揮する横揺れの吸収・減衰作用と元位置復帰の復元力による免震効果によって建物Ｂの受ける揺れ量Ｋは前記Ｓのおよそ１／３〜１／５の量に減少される。
【００２０】
図１１と図１２は、ウッドセラミックスの摩擦体を用いた本発明に係る免震用アイソレーターの摺動機構部とスチールボール等の転がり摺動を用いた従来の免震装置の摺動機構部との摩擦特性の比較説明図である。
同図から分かるように、潤滑油を必要とする従来装置では起動時及び運転時を通して摩擦係数が比較的高く，振幅の大きな且つ小刻みな摩擦変動があり安定性に欠けるのに対し、潤滑油を必要としない本発明装置においては低摩擦で摩擦変動も小さく安定している。  これはウッドセラミックスがそれ自体自己潤滑作用を有し，摩擦係数が極めて小さい摩擦特性を持っているからである。  また，図１２から明らかなように、本発明装置では摩擦速度（摺動速度）が増加するにつれて摩擦係数が僅かづつ増加する特性を示しており、そのため従来装置と異なり摺動速度の増加に伴う摩擦振動（スティック・スリップ現象）を抑制する機能にも充分に優れている。  更にウッドセラミックスの材質上，耐摩耗性，耐久性にも優れている。
斯かる低摩擦で摩擦変動が少なく安定している、摩擦振動の抑制機能にも優れているという特性上、小さな動作エネルギーで円滑・安定した軽快な摺動を繰り返し行うことができ、地震の横波の揺れと建物の揺れとの共振現象の発生を防止して建物の揺れを極力小さく抑えることができ、そのため従来困難とされていた一戸建て住宅のような軽量建築物の免震をも的確に図ることができる。
【００２１】
また，本発明に係る免震用アイソレーターは、建築物のみならず軽量機械器具装置類に対しても有効に使用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は上記の構成となしたので、上述の従来技術の有する諸難点を解消し、次の特有な効果を奏する。
【００２３】
請求項１及び４に係る発明においては、板体中央部に嵌合孔を介してゴム板等の弾性体を嵌着し，その弾性体を囲む板体周縁部の位置に係合孔を介して木質系炭素材料のウッドセラミックスからなる複数個の摺動摩擦体を嵌着するとともに，上下の板体間に微間隙を配するべく前記各摺動摩擦体の上面部分を係合孔より上方外部に突出せしめた金属プレート複数枚を，その上下の板体相互が接触する前記複数個の摺動摩擦体を介して摺動可能に積載し、免震用アイソレーターの摺動機構部に低摩擦で摩擦振動の抑制機能にも優れるウッドセラミックス又はそれと同等のその他の植物性セラミックスからなる摺動摩擦体を用いたので、金属プレートと摺動摩擦体並びに金属プレートとゴム板等の弾性体とのゆっくりとした水平方向の摺動動作の繰り返しによる地震の揺れの吸収とゴム板等の弾性体の振動減衰と位置ずれの復元作用と相まって、従来困難とされていた軽量建築物或いは軽量機械器具装置類の免震を的確に且つ簡潔な構造により経済的に図ることができる。  また、摩擦摺動部材として用いたウッドセラミックスからなる摺動摩擦体は、従来に比し低摩擦で摩擦係数の変動も小さく安定しているのみならず、摩擦速度（摺動速度）が増加するにつれて摩擦係数が僅かづつ増加する特性を有しているので、従来と異なり摩擦速度の増加に伴う摩擦振動（スティック・スリップ現象）の抑制機能にも優れている。
そして，ウッドセラミックスの自己潤滑作用により、無潤滑でも軽快で安定した反復使用をなすことができ、給油に対する手間と経費の節減を図ることができるとともに、そのためのメンテナンスも不要となすことができる。
また，ゴム板等の弾性体を金属プレート内に嵌合孔を介して埋設固定して外気に触れる度合いを極力少なくしたので、従来と異なり外気との接触によるゴム板の経年変化と火災時の熱による焼損を的確に防止することができる。
【００２４】
請求項2に係る発明においては、板体中央部に嵌合孔を介してゴム板等の弾性体を嵌着し，その弾性体を囲む板体周縁部の位置に係合孔を介して木質系炭素材料のウッドセラミックスからなる複数個の摺動摩擦体を嵌着するとともに，上下の板体間に微間隙を配するべく前記各摺動摩擦体の上面部分を係合孔より上方外部に突出せしめた金属プレート複数枚を，その上下の板体相互が接触する前記複数個の摺動摩擦体を介して摺動可能に且つゴム板等の弾性体同志が交互に対面接触するように積載せしめたので、それによって一層揺れの吸収と振動の減衰と位置ずれの復元作用並びに摩擦振動の抑制機能が効果的に発揮される。
【００２５】
請求項３に係る発明においては、前記請求項１又は請求項２の構成に伴う効果に加えて金属プレートの素材により、ウッドセラミックスの有する優れた摩擦特性をより有効に発揮させることができ免震機能の向上と装置の長寿命化を図ることができ、また腐食に対する耐蝕性が大きいので屋外での使用に耐え、設置環境を選ばず使用上好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施の一形態に係る免震用アイソレータの縦断面図である。
【図２】同上のアイソレータの軽量住宅への実施説明図である。
【図３】同じく一戸建て住宅への配設説明図である。
【図４】取り付けフランジの平面図である。
【図５】最下段の金属プレートの平面図である。
【図６】最上段の金属プレートの平面図である。
【図７】最下段と最上段におけるゴム板等の弾性体の平面図である。
【図８】中段部の金属プレートの平面図である。
【図９】中段部におけるゴム板等の弾性体の平面図である。
【図10】金属プレートに対するウッドセラミックスの摩擦体の取り付け説明図である。
【図11】ウッドセラミックスとスチールボール等との摩擦特性の比較実験説明図である。
【図12】同じく同上の摩擦特性の比較実験説明図である。
【符号の説明】
１ａ    最下段の金属プレート
２      嵌合孔
３      係合孔
４ａ    ゴム等の弾性体
５      ウッドセラミックスからなる摺動摩擦体
６      中心軸挿通孔
７      ピン挿入孔
８      取り付けフランジ
９      係合ピン
１０    ピン挿入孔
１ｂ    下から2段目の金属プレート
４ｂ    ゴム板等の弾性体
１１    中心軸挿通孔
１ｃ    下から３段目以降中段の金属プレート
４ｃ    ゴム板等の弾性体
１ｄ    最上段の金属プレート
１２    中心軸（レッドプラグ）
１３    基礎コンクリート
１４    取り付けベース
１５    固定金具
１６    アンカーボルト
１７    ボルト挿通孔
１８    ナット
１９    ウッドセラミックスの摩擦体５と金属プレート１との各摺動面
Ａ      免震用アイソレータ
Ｂ      一戸建て住宅
Ｃ      基礎コンクリート
Ｓ      地震による地面の揺れの量
Ｋ      住宅の受ける揺れの量
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003716667.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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