(57)【要約】【課題】例えば建築物等に伝達される地震等の振動エネルギーを減少させるエネルギー吸収材料およびそれを用いたエネルギー吸収装置に係り、低温でも機械的性質が変化せず、減衰力が大きく、また常温で再結晶して疲労の蓄積が無く、さらには鉛と同等もしくはそれ以上の伸びを有し、繰返し耐久性も高く、しかも容易・安価に製造できるようにする。【解決手段】本発明によるエネルギー吸収材料は、純度９９重量％以上の錫を主体とし、ビスマス、カドミウム、金、銀、アンチモンの中からいずれか１種または２種以上の金属を添加金属として添加して合金化した弾塑性材料よりなり、その弾塑性材料に対する上記添加金属の割合が４０重量％以下であり、かつ上記弾塑性材料の伸び量が２０％以上であることを特徴とする。また本発明によるエネルギー吸収装置は、上記のエネルギー吸収材料をエネルギー吸収体として用いることを特徴とする。【選択図】  図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震等の振動エネルギーを吸収するためのエネルギー吸収材料であって、純度９９重量％以上の錫を主体とし、これにビスマス、カドミウム、金、銀、アンチモンの中から選択したいずれか１種または２種以上の金属を添加金属として添加して合金化した弾塑性材料よりなり、その弾塑性材料に対する上記添加金属の割合が４０重量％以下であり、かつ上記弾塑性材料の伸び量が２０％以上であることを特徴とするエネルギー吸収材料。
【請求項２】
上記弾塑性材料に対する上記添加金属の割合が１０重量％以下であり、かつ上記弾塑性材料の伸び量が４０％以上である請求項１に記載のエネルギー吸収材料。
【請求項３】
上記弾塑性材料に対する上記添加金属の割合が５重量％以下であり、かつ上記弾塑性材料の伸び量が５０％以上である請求項１に記載のエネルギー吸収材料。
【請求項４】
上記錫の純度を９９．９重量％以上とした請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー吸収材料。
【請求項５】
上記錫の純度を９９．９９重量％以上とした請求項１〜３のいずれかに記載のエネルギー吸収材料。
【請求項６】
純度９９．９重量％以上の錫に、ビスマス、アンチモン、鉛のいずれかまたはこれらの合金を０．０１〜４．０重量％添加したことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー吸収材料。
【請求項７】
鋼板等の硬質板とゴム等の弾性体とを上下方向に交互に複数積層してなる積層体に、上下方向に貫通する中空部を設け、その中空部内に地震等の振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収体を収容配置したエネルギー吸収装置において、上記エネルギー吸収体を上記請求項１〜６のいずれかに記載のエネルギー吸収材料により形成したことを特徴とするエネルギー吸収装置。
【請求項８】
筒状のシリンダ内に進退ロッドを同心状に且つ軸線方向に相対移動可能に設け、そのシリンダ内の進退ロッドの周囲にエネルギー吸収体を収容し、上記シリンダまたは進退ロッドに設けた凸部等の抵抗部が、地震等による振動発生時に上記エネルギー吸収体内を相対移動することによって振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収装置において、上記エネルギー吸収体を上記請求項１〜６のいずれかに記載のエネルギー吸収材料により形成したことを特徴とするエネルギー吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば地震発生時に建築物や土木構造物等に伝達される振動エネルギーを減少させるためのエネルギー吸収材料およびそれを用いたエネルギー吸収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のような振動エネルギーの吸収材料としては、延性の高さ或いは再結晶温度の低さから、鉛が用いられてきた。しかしながら、昨今の環境意識の高まりによって、鉛フリーハンダ等のように鉛の使用を控える可能性も考えられる。
【０００３】
鉛代替品としては、鉛と同様な延性の高さ或いは再結晶温度の低さを持つ錫（Ｓｎ）が考えられ、錫は無害であるので食料品工業や装置および家庭用食器などにも用いられ用途が広い。
【０００４】
しかしながら、錫は１８℃付近に同素変態点があり（下記の非特許文献１参照）、通常は高温型のβ−Ｓｎであるが、激しい寒さにあると低温型のα−Ｓｎに変態する恐れがある。α−Ｓｎは固くて脆いので、同素変態が起こると機械的性質が変化し、エネルギー吸収性能が安定しないという問題がある。またβ相からα相に相変態するとき膨張し、砂状に崩壊することが一般的に知られている。このため、錫を低温でエネルギー吸収材として使用するのが難しいという問題点がある。
【０００５】
上記のような同素変態を抑制するために、錫にビスマス、カドミウム、金、銀、アンチモンを添加し合金化する方法があるが、添加物によって錫の純度が低下し、延性の低下あるいは再結晶温度が上昇するという問題があった。
【０００６】
一方、従来たとえば地震発生時に建築物や土木構造物等に伝達される振動エネルギーを減少させるエネルギー吸収装置として下記特許文献１，２が提案されている。図１５はその一例を示すもので、本例のエネルギー吸収装置Ａは、鋼板等の硬質板１とゴム等の弾性体２とを上下方向に交互に複数積層してなる積層体３の中心部に、上下方向に貫通する中空部３ａを設け、その中空部３ａ内に地震等の振動エネルギーを吸収する鉛等の弾塑性材料よりなるエネルギー吸収体４を収容配置した構成である。なお上記図１５において、硬質板１と弾性体２およびエネルギー吸収体４のハッチング（断面を表す斜線）は煩雑を避けるため省略した。
【０００７】
上記積層体３およびエネルギー吸収体４の上下両端部には、図１５に示すようにそれぞれ基板５を介して取付板６が一体的に取付けられ、その取付板６を不図示のボルト等で建築物や土木構造物等に取付ける構成である。具体的には、例えば図１６に示すようなビル等の建築物にあっては、その建築物等の上部構造体Ｂと、その土台等の下部構造体Ｃとの間に、また図１７に示すような橋梁等の土木構造物にあっては、橋桁等の上部構造体Ｂと橋脚等の下部構造体Ｃとの間に、それぞれ上記のエネルギー吸収装置Ａを１つ若しくは複数個配置し、その各エネルギー吸収装置Ａの上下の取付板６に形成した上記取付孔（不図示）にボルト等を挿通して上記各構造体Ｂ、Ｃに取付けるものである。
【０００８】
上記のようにして上下の構造体Ｂ，Ｃ間に配置したエネルギー吸収装置Ａは、建築物等を安定に支持しながら地震発生時には水平方向に変形して地震エネルギーを減少させるもので、従来のいわゆる免震アイソレータと免震ダンパーとの両方の機能を併せ持った働きをする。その結果、上記アイソレータとダンパーとを各々別々に配置した場合に比べて、設置スペースを削減できると共に、施工性も向上するという利点がある。
【０００９】
ところで、前記特許文献２においては、前述のようなエネルギー吸収装置を製造する際に、弾塑性材料よりなるエネルギー吸収体に、その剪断降伏応力と同等もしくはそれ以上の静水圧を印加することが提案されている。これはエネルギー吸収体を積層体と一体化させるために必要な処置であり、これによりエネルギー吸収体と積層体は一体的に変形することで地震等の振動エネルギーを吸収可能になるとされている。すなわち、エネルギー吸収体が地震等により変形を受けると、エネルギー吸収体は長さ方向へは延び縮み、長さ方向と直交する方向には径の縮小、拡大という塑性変形をすることで振動エネルギーを吸収することになる。
【００１０】
しかしながら、エネルギー吸収体の外周部付近は積層ゴム中空部表面の摩擦力もしくはエネルギー吸収体の積層体への食い込みにより、いわば固着されている状態になっているため実際には、エネルギー吸収体が地震等により繰返し変形を受けると、次第にエネルギー吸収体の隅部では角部のダレ、エネルギー吸収体の端部付近では径の膨出、エネルギー吸収体の中央部付近では径の収縮が起こる。これは、エネルギー吸収体の端部付近と中央部付近でのエネルギー吸収体の変化状態が異なることにより引き起こされるものであり、主に摩擦力もしくはエネルギー吸収体の食い込みに影響を受けるエネルギー吸収体の外周部と、エネルギー吸収体内部との変形の違いにより生じているものと考えられる。
【００１１】
この結果、エネルギー吸収体の両端部付近と中央部付近とではエネルギー吸収体の変形方向や変形量が異なるために、上記角部のダレや径の膨収縮の他、最悪エネルギー吸収体にヒビが入る等の問題が起こるおそれがある。またエネルギー吸収体が上記のような状態になると所定のエネルギー量が安定的に吸収できないだけでなく、耐久性も悪くなるという問題点がある。
【００１２】
一方、より大きな減衰力を持つエネルギー吸収装置を得るには、積層体内のエネルギー吸収体の径をより大きくするか、エネルギー吸収装置の設置個数を増す必要があり、エネルギー吸収体の径を大きくすれば、製作時により大きな力でエネルギー吸収体をプレス等で積層体の中空部内に挿入する必要があり、大規模な設備が必要となるだけでなく、エネルギー吸収体と積層体の中空部内面の摩擦力と食い込みが大きくなることにより、前述の問題点が更に深刻化する。また、むやみにエネルギー吸収装置の設置個数を増すことは建設時に多大な設置スペースと施工コストが必要となって必ずしも現実的ではない。
【００１３】
【非特許文献１】雑誌「金属」１９８７年ｖｏｌ．５７（７月号）株式会社アグネ技術センター発行（「錫の物性」）
【特許文献１】特公昭６１−１７９８４号公報
【特許文献２】特許第３３６０８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記の問題点に鑑みて提案したもので、錫へ添加する金属の添加量を調整することで、低温でも機械的性質が変化せず、また径が小さくとも減衰力が大きく、地震などの振動を吸収するエネルギー吸収材料およびそれを用いたエネルギー吸収装置を容易・安価に提供することを目的とする。また添加量を制限することで、常温で再結晶し疲労の蓄積のないエネルギー吸収材料およびそれを用いたエネルギー吸収装置を提供することを目的とする。さらに添加量を制限することで、鉛と同等以上の伸び（延性）を有し、エネルギー吸収性能が安定しており繰返し耐久性も高いエネルギー吸収材料およびそれを用いたエネルギー吸収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために本発明によるエネルギー吸収材料は、以下の構成としたものである。すなわち、地震等の振動エネルギーを吸収するためのエネルギー吸収材料であって、純度９９重量％以上の錫を主体とし、これにビスマス、カドミウム、金、銀、アンチモンの中から選択したいずれか１種または２種以上の金属を添加金属として添加して合金化した弾塑性材料よりなり、その弾塑性材料に対する上記添加金属の割合が４０重量％以下であり、かつ上記弾塑性材料の伸び量が２０％以上であることを特徴とする。
【００１６】
なお、好ましくは上記弾塑性材料に対する上記添加金属の割合が１０重量％以下であり、かつ上記弾塑性材料の伸び量が４０％以上であるとよく、さらに好ましくは上記弾塑性材料に対する上記添加金属の割合が５重量％以下であり、かつ上記弾塑性材料の伸び量が５０％以上であるとよい。また上記錫の純度は９９．９重量％以上がより好ましく、９９．９９重量％以上のものは更に好ましい。さらに純度９９．９重量％以上の錫にビスマス、アンチモン、鉛のいずれかまたはこれらの合金を０．０１〜４．０重量％添加して合金化し、伸び量が５０％以上であるものは最も好ましい。
【００１７】
また本発明によるエネルギー吸収装置は、鋼板等の硬質板とゴム等の弾性体とを上下方向に交互に複数積層してなる積層体に、上下方向に貫通する中空部を設け、その中空部内に地震等の振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収体を収容配置したエネルギー吸収装置において、上記エネルギー吸収体を前記のようなエネルギー吸収材料により形成したことを特徴とする。
【００１８】
さらに本発明による他のエネルギー吸収装置は、筒状のシリンダ内に進退ロッドを同心状に且つ軸線方向に相対移動可能に設け、そのシリンダ内の進退ロッドの周囲にエネルギー吸収体を収容し、上記シリンダまたは進退ロッドに設けた凸部等の抵抗部が、地震等による振動発生時に上記エネルギー吸収体内を相対移動することによって振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収装置において、上記エネルギー吸収体を前記のようなエネルギー吸収材料により形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によるエネルギー吸収材料およびそれを用いたエネルギー吸収装置は、上記のような構成としたことにより、低温でも機械的性質が変化せず、径が小さくとも減衰力が大きく、また常温で再結晶し疲労の蓄積がなく、さらには鉛と同等以上の伸びを有する。そのため、エネルギー吸収性能が安定しており、繰返し耐久性も高いエネルギー吸収材料およびそれを用いたエネルギー吸収装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明によるエネルギー吸収材料およびそれを用いたエネルギー吸収装置を具体的に説明する。
【００２１】
一般に地震等の振動を吸収するエネルギー吸収装置では、建物等の地震などの変位量から、概ね免震材料に対して２０％以上、望ましくは４０％以上追従することが好ましいとされている。然るに自ずとエネルギー吸収材料も２０％以上、望ましくは４０％以上の伸びが確保できることが望ましい性能となる。
【００２２】
そこで、本発明においては、地震等の振動エネルギーを吸収するためのエネルギー吸収材料であって、純度９９重量％以上の錫を主体とし、これにビスマス、カドミウム、金、銀、アンチモンの中からいずれか１種または２種以上の金属を添加金属として添加して合金化した弾塑性材料よりなり、その弾塑性材料に対する上記添加金属の割合が４０重量％以下であり、かつ上記弾塑性材料の伸び量が２０％以上となるようにしたものである。
【００２３】
図１は弾塑性材料の主体として純度９９重量％の錫を用い、それに添加金属としてビスマスを混合して合金化したときの混合割合（重量％）と、その合金で形成した弾塑性材料である試験片を用いてＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に基づく引張り試験を行ったときの破断するまでの最大引張り伸び量（％）を示したものである。なお、上記引張り試験の試験片としては、上記の合金を図２に示すような大きさ形状に形成したものを用い、２０℃の温度下で、５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で実施した。図２中の寸法の単位はｍｍである。また試験体のバラツキを考慮して試験体数Ｎ＝３にて試験を実施した。後述する試験についても同様である。さらに上記ビスマスの混合量は、０．２重量％〜５０重量％の範囲内で適宜変更した。また参考までに、純度９９重量％の錫のみ（ビスマスの混合量０重量％）の場合も同図内に示した。
【００２４】
その結果、弾塑性材料としての純度９９重量％の錫にビスマスを混合して合金化した場合では、ビスマスの混合量を次第に増していくと最大伸び量は減少していく。しかしながら、その減少割合は混合量０〜１０重量％位までは急激に減少するが、その後は混合量４０重量％程度まで伸び量で４０％から２０％に比較的ゆっくり減少し、混合量４０重量％を超えるとまた急激に伸び量が減少していくことが分かる。
【００２５】
また上記図１からも明らかなようにビスマスの添加量（混合量）を１０重量％以下とすれば、伸び量は４０％以上となり、ビスマスの添加量を１重量％以下とすれば、６０％以上の伸び量が得られることが分かる。
【００２６】
図３は上記図１で行った引張り試験の引張強度（破断するまでの引張り強さ）を、純度９９重量％の錫のみで上記と同様の試験片を形成して引張り試験を行ったときの引張強度に対する比（引張強さ比）を示したものである。その結果、金属の混合量を増していくと引張強度は増加していくことが分かる。しかしながらその増加率は混合量が４０重量％程度を境にして下がってくる。つまり、混合量が４０重量％程度以下に抑えることが引張強度を向上させる上で効率が良い混合範囲となる。
【００２７】
また上記の結果は、金属の混合量により引張強度を自在に変化させることができることを示している。つまり、例えば約３倍の耐力をもつ積層ゴム積層体を望むときには、弾塑性材料の主体に添加金属を約１０重量％添加した弾塑性材料をエネルギー吸収体（コア体）として使用すれば良いということである。以上を総合すると、混合量で４０重量％程度以下に抑えることで、伸び量と、引張強さのバランスが最も良い範囲に収まることが分かる。
【００２８】
次に、純度９９．９重量％の錫を用いた試験について説明する。下記表１に示す試験体を用い、添加物が機械的性質や再結晶温度に与える影響や効果を確認した。添加物としては、代表例としてビスマスを用いた。また、比較のために、純度９９．９９重量％の鉛についても同様な試験を実施した。さらに純度９９．９９重量％〜９９重量％の錫を用い、純度が機械的性質に与える影響や効果も確認した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
図４は純度依存性試験での引張り強さを示す。すなわち、上記表１の試験体である純錫（１）〜（３）の引っ張り試験の結果を示すグラフであり、更に詳しくは上記各試験体を上記の速度で引っ張るのに要する荷重の大きさを示すグラフである。当該試験においては、いずれの錫も鉛よりも高い引張り強さを有しており、９９．９９重量％〜９９．９重量％錫では高い再現性が見られた。
【００３１】
図５は純度依存性試験での伸びを示す。すなわち、上記表１の試験体である純錫（１）〜（３）を上記の速度で引っ張ったときの伸び率（％）を示すグラフである。当該試験においては、錫の純度にかかわらず、伸びはほぼ一定となっていた。
【００３２】
図６は添加物依存性試験での引張り強さを示す。すなわち、上記表１の試験体である錫合金（１）、つまり純度９９．９重量％の錫に添加物としてビスマスを所定量加えた錫合金を、上記図４と同様の要領で引っ張り試験を行った結果を示すグラフである。当該試験においては、添加物量の増加に伴い、引張り強さが増加した。何れの添加量においても、鉛よりも引張り強さが高いことが確認できる。
【００３３】
図７は添加物依存性試験での伸びを示す。すなわち、上記表１の試験体である錫合金（１）に添加物としてビスマスを所定量加えた錫合金を、上記図５と同様の要領で引っ張ったときの伸び率（％）を示すグラフである。当該試験においては添加物量の増加に伴い伸びが減少するが、本試験から得られた近似曲線より、添加物５．０重量％以内では９９．９９重量％鉛の伸びと同等であり、添加物４．０重量％以内では９９．９９重量％鉛の伸びよりも大きくなることが分かる。
【００３４】
次に、常温付近での再結晶の有無を確認するために、純度９９．９重量％の錫にビスマスを５．０重量％添加した試験体の引張り試験前後の断面組織を顕微鏡観察した。なお、再結晶が起こらない場合、結晶粒は引張り試験によって軸方向に伸ばされた形状となるが、再結晶が起こると結晶粒は小さくほぼ円形の形状となる。また引張り試験前後の断面組織観察によって、２０℃における再結晶がどの程度の添加量まで起こるか確認することが可能である。
【００３５】
図８は純度９９．９重量％の錫にビスマスを５．０重量％添加したときの試験前の断面組織の顕微鏡写真、図９はその試験２日後の断面組織の顕微鏡写真である。図８の試験前の結晶粒と比較して、図９の試験２日後の粒径は小さくなり形状も円形に近くなっていることが分かる。その結果、少なくとも５．０重量％以内であれば、２０℃で再結晶することが確認できた。
【００３６】
なお、実施形態は弾塑性材料の主体として純度９９重量％〜９９．９重量％の錫を用いたが、それよりも純度の高い、例えば純度９９．９９重量％の錫を用いてもよい。また主体となる上記錫に添加する添加金属としては、ビスマスに限らず、カドミウム、金、銀、アンチモンの中からいずれか１種または２種以上を混合して使用してもよく、それらの合金にあっても上記とほぼ同様の効果が得られる。
【００３７】
さらに、添加金属を４０重量％以下とすることで、低温でも機械的性質が変化せず、径が小さくとも減衰力が大きくなるが、添加金属を１０重量％以下にすれば弾塑性材料の伸びは４０％以上となり、添加金属を５重量％以下にすれば常温での再結晶が期待できる。さらに添加金属を４．０重量％以下にすれば鉛と同等もしくはそれ以上の伸びが得られ、振動エネルギーの吸収を目的とした材料として良好に使用できることが明らかとなった。また上記添加金属の添加量を変化させることで強度を変更することも可能となるため、ダンパの性能も自由に調整可能である。
【００３８】
図１０および図１１は上記のようにして作製したエネルギー吸収材料をエネルギー吸収体として用いたエネルギー吸収装置の一実施形態を示すもので、図１０は斜視図、図１１はその縦断図である。なお、前記従来例と同様の機能を有する部材には同一の符号を付して説明する。
【００３９】
本実施形態のエネルギー吸収装置Ａは、前記従来例と同様に鋼板等の硬質板１とゴム等の弾性体２とを上下方向に交互に複数積層して接着剤等で一体化してなる積層体３の中心部に、上下方向に貫通する中空部３ａを設け、その中空部３ａ内に地震等の振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収体４を収容配置した構成である。
【００４０】
そのエネルギー吸収体４としては、本実施形態においては、純度９９重量％以上の錫に、ビスマスを上記錫に対して４０重量％以下の割合で混合して合金化し、その合金の引張り試験で破断するまでの伸び量が２０％以上であるエネルギー吸収材料によって形成したものを用いた。
【００４１】
また上記積層体３を構成する硬質板１として本実施形態においては炭素鋼板を用いたものであるが、ステンレス鋼板や他の金属板もしくは硬質の合成樹脂板等を用いることもできる。また弾性体２として本実施形態においては天然ゴムを用いたが、合成ゴムや軟質の合成樹脂等でもよい。なお図１１の縦断面図においても、硬質板１と弾性体２およびエネルギー吸収体４のハッチングは省略した。
【００４２】
上記のように構成された積層体３およびエネルギー吸収体４の上下両端部には、前記従来例と同様に基板５を介して取付板６がボルト７等で一体的に取付けられ、その取付板６に取付孔６ａが形成されている。そして、前記図１６および図１７の従来例と同様に建築物や構築物等の上部構造体Ｂと、その土台等の下部構造体Ｃとの間に、上記のエネルギー吸収装置Ａを１つ若しくは複数個配置して、その各エネルギー吸収装置Ａに設けた上記取付孔６ａにボルト８等を挿通して上記各構造体Ｂ、Ｃに取付けるものである。
【００４３】
上記のようにして上下の構造体Ｂ、Ｃ間に配置されるエネルギー吸収装置Ａのエネルギー吸収体４として純度９９重量％以上の錫に、ビスマスを上記錫に対して４０重量％以下の割合で混合して合金化し、その合金の引張り試験で破断するまでの伸び量が２０％以上であるエネルギー吸収材料を用いたから地震等の振動を効率よく吸収することができた。
【００４４】
図１２は上記実施形態のエネルギー吸収装置を試験体として４サイクルの変位試験を行った際の５０％変形時の変位履歴曲線図（Ｐ−δ線図）であり、エネルギー吸収性能が良く、繰り返し耐久性も良いことが容易に推察することができる。また上記の試験後その試験体を半割としエネルギー吸収体を観察した結果、ひび割れ、破断などは一切見られなかった。
【００４５】
図１３および図１４は前記のエネルギー吸収材料をエネルギー吸収体として用いたエネルギー吸収装置の他の実施形態を示すもので、図１３はエネルギー吸収装置の縦断面図、図１４はそのエネルギー吸収装置をビル等の建築物における免震装置もしくは制振装置等として適用した例を示すものである。
【００４６】
本実施形態のエネルギー吸収装置Ａ１は、図１３に示すように筒状のシリンダ１１内に進退ロッド１２を同心状に且つ軸線方向に相対移動可能に設け、そのシリンダ１１内の進退ロッド１２の周囲に、前記のエネルギー吸収材料よりなるエネルギー吸収体１３を収容し、上記シリンダ１１または進退ロッド１２に設けた凸部等の抵抗部１２ｃが、地震等による振動発生時に上記エネルギー吸収体１３内を相対移動することによって振動エネルギーを減衰もしくは吸収する構成である。図中、１４は上記進退ロッド１２を受ける軸受、１５，１６は上記進退ロッド１２のガイド筒を兼ねるシリンダ閉塞用キャップで、その両キャップ１５，１６はシリンダ１１の両端部にねじ結合されている。
【００４７】
前記図１４は上記のように構成されたエネルギー吸収装置Ａ１を、ビル等の建築物の上部構造体Ｂと、その土台等の下部構造体Ｃとの間に配置すると共に、上記進退ロッド１２の一端１２ａをブラケット１７を介して上部構造体Ｂに、シリンダ１１のキャップ１６側の端部をブラケット１８を介して下部構造体Ｃにそれぞれ連結した構成である。なお図示例は上記のエネルギー吸収装置Ａ１と前記のエネルギー吸収装置Ａとを併用したものであるが、エネルギー吸収装置Ａ１のみを単独で使用したり、他のエネルギー吸収装置と併用することもできる。
【００４８】
そして上記いずれの場合にも上部構造体Ｂと下部構造体Ｃとの間にエネルギー吸収装置Ａ１を配置したことによって地震等で上部構造体Ｂと下部構造体Ｃとが水平方向に相対移動したとき、それに対応してエネルギー吸収装置Ａ１のシリンダ１１と進退ロッド１２とが相対移動し、シリンダ１１または進退ロッド１２に設けた前記凸部等の抵抗部１２ｃがエネルギー吸収体１３内を移動する際の抵抗で振動エネルギーを減衰もしくは吸収することができるものである。
【００４９】
実際、上記図１３および図１４に示すエネルギー吸収装置Ａ１のエネルギー吸収体１３として、前記図１０および図１１のエネルギー吸収装置Ａのエネルギー吸収体４と同様に、純度９９重量％以上の錫に、ビスマスを上記錫に対して４０重量％以下の割合で混合して合金化し、その合金の引張り試験で破断するまでの伸び量が２０％以上であるエネルギー吸収材料を用いたところ地震等の振動を効率よく吸収することができた。
【００５０】
また上記エネルギー吸収体４およびエネルギー吸収体１３として、純度９９重量％以上の錫に、それに対する上記ビスマスの混合割合を１０重量％以下とし、上記伸び量が約４０％以上であるエネルギー吸収材料を用いた場合、および上記ビスマス混合割合を５重量％以下とし、上記伸び量が５０％以上であるエネルギー吸収材料を用いた場合にも前記と同様もしくはそれ以上の好結果が得られた。また上記各実施形態における錫の純度を９９．９重量％以上、さらには９９．９９重量％以上とした場合には更に良好な結果が得られた。
【００５１】
なお、上記実施形態においては、錫に添加して合金化する添加金属としてビスマスを用いたが、これに限らず、ビスマスを含めてカドミウム、金、銀、アンチモンの中からいずれか１種または２種以上を混合して使用することも可能であり、前記と同様の結果が得られる。
【００５２】
また上記エネルギー吸収体４およびエネルギー吸収体１３として、純度９９．９重量％以上の錫にビスマス、アンチモン、鉛またはこれらの合金を０．０１〜４．０重量％の範囲内で添加して合金化した場合にも前記と同様もしくはそれ以上の好結果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように本発明によれば、前記のような構成としたことにより、低温でも機械的性質が変化せず、また径が小さくとも減衰力が大きく、さらには常温で再結晶し疲労の蓄積が無く、鉛と同等もしくはそれ以上の伸びを有するエネルギー吸収材料およびそれを用いたエネルギー吸収装置を提供することができるもので、前記以外にも、例えば本出願人が先に提案した特開２０００−２４０３２３号公報のような鉛ダンパに代わる錫ダンパとして、または特開２０００−１０４７８７号公報のような免震装置や制振装置もしくは減衰機構等として、或いはそれらに用いるエネルギー吸収材料や、エネルギー吸収体としても使用可能であり、それらの設計および材料の選択の自由度が増し産業上の利用可能性を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明によるエネルギー吸収材料の引張試験による伸び量を示すグラフ。
【図２】引張り試験で用いた試験片の大きさ形状を示す説明図。
【図３】上記エネルギー吸収材料の引張試験による引張強さ比を示すグラフ。
【図４】純度依存性試験での引張り強さを示すグラフ。
【図５】純度依存性試験での伸びを示すグラフ。
【図６】添加物依存性試験での引張り強さを示すグラフ。
【図７】添加物依存性試験での伸びを示すグラフ。
【図８】引張り試験前の断面組織の顕微鏡写真。
【図９】引張り試験２日後の断面組織の顕微鏡写真。
【図１０】本発明によるエネルギー吸収装置の一実施形態を示す斜視図。
【図１１】上記エネルギー吸収装置の縦断面図。
【図１２】上記エネルギー吸収装置に変位特性を示す履歴曲線図。
【図１３】本発明によるエネルギー吸収装置の他の実施形態を示す縦断面図。
【図１４】上記のエネルギー吸収装置を建築物に用いた例の説明図。
【図１５】従来のエネルギー吸収装置の一例を示す縦断面図。
【図１６】上記従来のエネルギー吸収装置を建築物に用いた例の説明図。
【図１７】上記従来のエネルギー吸収装置を土木構築物に用いた例の説明図。
【符号の説明】
【００５５】
１  硬質板
２  弾性体
３  積層体
４  エネルギー吸収体
５  基板
６  取付板
７、８  ボルト
Ａ、Ａ１  エネルギー吸収装置
Ｂ  上部構造体
Ｃ  下部構造体
【図１】
2006274441.tif 000004
【図２】
2006274441.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006274441.tif 000008
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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