(57)【要約】【課題】  環境に負荷を与えずに従来と同等以上の制振特性を有する免震装置を得る。【解決手段】  一対の連結板１２、１４の間に円筒状に形成されて弾性変形し得るゴム体１６が配置される。ゴム体１６の中心に存在する円形の穴部１６Ａに、円筒状に形成された制振材モジュール２６が嵌まり込むように配置される。この制振材モジュール２６に、双晶の金属材料で弾性変形可能な平面屈曲状の波形に線材２２Ａを曲げて形成された制振合金２２が内蔵される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性を有した弾性板と剛性を有した硬質板とが交互に積層されて弾性変形し得るゴム体と、
平面屈曲状の波形に線材を曲げて形成され且つゴム体内に挿入される制振合金と、
ゴム体の両端部に配置され且つ制振合金の両端部がそれぞれ連結される一対の連結板と、
を有したことを特徴とする免震装置。
【請求項２】
制振合金が、ゴム材により覆われた形とされることを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項３】
平板状に形成されると共に上面に制振合金を配置している生ゴムが円形に巻かれた状態で、この生ゴムを加硫して制振材モジュールを製作し、この制振材モジュールをゴム体に挿入したことを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項４】
一対の連結板に連結される中間板が設けられ、この中間板がキー穴を有し、キーをこのキー穴に挿入して、制振材モジュールの両端部から突出している制振合金の部分を一対の連結板に固定することを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項５】
制振材モジュールの両端部に中間板をそれぞれ配置すると共にこの両端部を中間板を介して圧縮して、中間板が制振材モジュールに固定されることを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項６】
制振合金が双晶の金属材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境に負荷を与えずに従来と同等以上の制振特性を有する免震装置に関し、特に橋梁や建築土台の免震に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地震の揺れを低減する為に、建築物とこの建築物を支持する地盤との間に配置される免震装置が知られている。そして、この免震装置には、弾性体とされるゴム体だけでなく、揺れに伴う振動を抑える為の制振合金が内蔵されていて、これらの部材の複合的な作用で地震の揺れを低減し、建築物側に地震の揺れを伝達し難くしていた。
【０００３】
しかし、従来の免震装置の制振合金として、制振特性の面から一般に鉛材が使用されていたが、環境面への配慮が近年重要視されるのに伴い、他の材料に置き換えることが検討されるようになった。
【０００４】
この為、圧縮コイルバネの伸び縮み時の減衰を利用することが考えられ、この圧縮コイルバネを制振合金として採用することが検討されるようになった。しかし、圧縮コイルバネを用いた場合であっても、伸縮変位による減衰が小さい為、圧縮コイルバネの数を増やす必要があり、圧縮コイルバネを多重に配置する結果として、構造が複雑となってしまう欠点を有していた。
【特許文献１】特開昭５８−４４１３７号公報
【特許文献２】特開昭６１−２００２７６号公報
【特許文献３】特開昭６３−１２５７４５号公報
【特許文献４】特開平８−２６０７５５号公報
【特許文献５】登録実用新案第３０３０２２８号公報
【特許文献６】特開平９−２６４０７９号公報
【特許文献７】特開平１０−５４４４１号公報
【特許文献８】特開平１０−２３８１６０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上より、免震装置に採用される制振合金として、圧縮コイルバネ以外で環境に負荷を与えずに従来の制振合金と同等以上の制振特性を有するものを開発する必要が生じていた。
本発明は上記事実を考慮し、環境に負荷を与えずに従来と同等以上の制振特性を有する免震装置を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る免震装置は、弾性を有した弾性板と剛性を有した硬質板とが交互に積層されて弾性変形し得るゴム体と、
平面屈曲状の波形に線材を曲げて形成され且つゴム体内に挿入される制振合金と、
ゴム体の両端部に配置され且つ制振合金の両端部がそれぞれ連結される一対の連結板と、
を有したことを特徴とする。
【０００７】
請求項１に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項によれば、平面屈曲状の波形に線材を曲げて形成される制振合金が、弾性を有した弾性板と剛性を有した硬質板とを交互に積層したゴム体内に挿入されているだけでなく、このゴム体の両端部に配置される一対の連結板に、この制振合金の両端部がそれそれ連結されている。
【０００８】
従って、本請求項では、平面屈曲状に線材が曲げられて、制振合金が波形のバネとされていることから、平面屈曲状の山谷部の曲げ歪みを有効に活かすことができ、少ない線材で制振合金を形成しても、地震の揺れを圧縮コイルバネと同等以上に減衰することが出来る。
【０００９】
これに伴い、本請求項に係る免震装置によれば、地震が生じた場合でも、弾性変形するゴム体とこのゴム体に挿入されて並列的に配置される制振合金との間の複合的な作用で地震の揺れを低減し、建築物側に地震の揺れが伝達し難くなる。
【００１０】
一方、本請求項の免震装置に用いられる制振合金は、平面屈曲状に線材を曲げて形成されて弾性変形可能なバネ状に形成されたことで、鉛材を用いずとも上記のように地震の揺れが低減されて、良好な制振特性を得られる。この為、本請求項の免震装置によれば環境に負荷を与えることもない。
【００１１】
請求項２に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、制振合金が、ゴム材により覆われた形とされるという構成を有している。つまり、制振合金がゴム材に覆われたことで、ゴム体の変形により近似した形で制振合金が変形するようになるのに伴い、免震装置の両端部から制振合金が離れることなく、より確実に地震の揺れを低減できるようになる。
【００１２】
請求項３に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、平板状に形成されると共に上面に制振合金を配置している生ゴムが円形に巻かれた状態で、この生ゴムを加硫して制振材モジュールを製作し、この制振材モジュールをゴム体に挿入したという構成を有している。
【００１３】
つまり、平面屈曲状の波形に形成された制振合金が上面に配置されている生ゴムを円形に巻いて加硫することで、制振合金をゴム材により覆われた形にできる結果、本請求項によってより確実に地震の揺れを低減できるようになる。
【００１４】
請求項４に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、一対の連結板に連結される中間板が設けられ、この中間板がキー穴を有し、キーをこのキー穴に挿入して、制振材モジュールの両端部から突出している制振合金の部分を一対の連結板に固定するという構成を有している。
【００１５】
つまり、一対の連結板に連結される中間板がそれぞれキー穴を有し、このキー穴にキーを挿入することで、制振材モジュールの両端部から突出している制振合金の部分にもキーが挿入されて、制振合金と一対の連結板とが中間板を介して一層確実に連結されるようになる。そしてこの結果として、免震装置の両端部から制振合金が離れることなく、より確実に地震の揺れを低減できるようになる。
【００１６】
請求項５に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、制振材モジュールの両端部に中間板をそれぞれ配置すると共にこの両端部を中間板を介して圧縮して、中間板が制振材モジュールに固定されるという構成を有している。
【００１７】
つまり、制振材モジュールの両端部に中間板をそれぞれ配置すると共にこの両端部を中間板を介して圧縮して、制振材モジュールの両端部に中間板をそれぞれ固定したことで、制振材モジュールと連結板との間が中間板を介して隙間無く密着できるようになる。そしてこの結果として、ゴム体の変形に一層近似した形で制振合金が変形するようになるのに伴い、免震装置の両端部から制振合金が離れることなく、より確実に地震の揺れを低減できるようになる。
【００１８】
請求項６に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、制振合金が双晶の金属材料で形成されたという構成を有している。つまり、本請求項の制振合金は、双晶の金属材料で弾性変形可能に形成されたことで、バネ定数が低くなると共に減衰係数が高くなり、従来の制振合金と同等以上の大きな制振特性を有するようになる結果、鉛材を用いずとも上記のような制振特性をより確実に得られるようになる。この為、一層確実に環境に負荷を与えることがなくなる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明の上記構成によれば、環境に負荷を与えずに従来と同等以上の制振特性を有する免震装置を提供できるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る免震装置の第１の実施の形態を、図１から図４に基づき説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る免震装置１０の上下部分をそれぞれ円板状に形成された連結板１２、１４が構成している。この内の下側の連結板１２が地盤と当接し、また上側の連結板１４が建築物の下部に当接するような構造になっている。
【００２１】
また、これら一対の連結板１２、１４の間には、中心部分に円形の穴部１６Ａを有しつつ円筒状に形成されたゴム体１６が配置されている。このゴム体１６は、リング状に形成されて弾性変形し得る弾性板であるゴム製のゴムリング１８と、リング状に形成されて剛性を維持する為の硬質板である金属製の金属リング２０とが、交互に複数枚ずつ積層されるように配置された形の構造になっている。
【００２２】
一方、これら一対の連結板１２、１４は、ゴム体１６の上下端にそれぞれ加硫接着されて取り付けられており、また、これら一対の連結板１２、１４の中心には、それぞれ途中に段部を有した円形の貫通穴１２Ａ、１４Ａが形成されている。但し、これら貫通穴１２Ａ、１４Ａを塞ぐ大きさの蓋材３０が、ボルト３２によるねじ止めによって、一対の連結板１２、１４にそれぞれ固定されることで、貫通穴１２Ａ、１４Ａがそれぞれ閉鎖されている。
【００２３】
このゴム体１６の中心に存在する円形の穴部１６Ａには、円筒状に形成された制振材モジュール２６が嵌まり込むように、配置されており、また、この制振材モジュール２６には、双晶の金属材料で弾性変形可能な平面屈曲状の波形に線材２２Ａを曲げて形成された制振合金２２が内蔵されている。つまり、制振合金２２の周囲にゴム材が加硫接着されて、このゴム材によって円筒状に形成された加硫ゴム部２４で制振合金２２が覆われた形とされている。
【００２４】
さらに、本実施の形態では、それぞれ金属製で制振材モジュール２６と同一径に形成された一対の中間板３４が、蓋材３０にボルト３２によりねじ止められることで、蓋材３０と制振材モジュール２６との間に配置されている。これら一対の中間板３４には、制振材モジュール２６の両端部から突出している制振合金２２の部分に対応した図示しない凹部を有すると共に、図１及び図４に示すキー穴３４Ａを有している。
【００２５】
そして、このキー穴３４Ａに挿入されたキー３６が、制振材モジュール２６の両端部から突出している制振合金２２の部分をも貫通することで、キー３６、中間板３４及び蓋材３０を介して、この制振合金２２の突出している線材２２Ａの部分が一対の連結板１２、１４に連結されて固定されている。
【００２６】
以上より、本実施の形態では、弾性変形し得るゴム体１６が、双晶の金属材料で弾性変形可能な平面屈曲状の波形に線材２２Ａを曲げて形成された制振合金２２と、並列的に配置され、この制振合金２２の両端部が一対の連結板１２、１４にそれぞれ連結された構造になっている。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る免震装置１０の製造を以下に説明する。
この免震装置１０を作製する際には、まず平面屈曲状の波形に線材２２Ａを曲げて制振合金２２を作製し、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金の場合は、８５０℃程度の温度で１時間程度保持した後、空冷により徐冷し、また、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｏ合金の場合は、９００℃程度の温度で５分間程度保持した後、急冷後再加熱し２００℃で１５分間程度保持した後、空冷することで、双晶の制振合金２２とすることができる。
【００２８】
さらに、図２に示すように平板状に形成されている生ゴム２４Ａの上面に、この平面屈曲状の制振合金２２を配置し、図３に示すようにこの生ゴム２４Ａを円形に巻いた状態で加硫することで、制振合金２２の周囲にゴム材である加硫ゴム部２４が配置された円筒状の制振材モジュール２６を製作する。
【００２９】
この後、制振材モジュール２６の両端部から突出している制振合金２２の線材２２Ａの部分に対応した凹部を有すると共に、キー穴３４Ａを有している一対の中間板３４を制振材モジュール２６の両端部に配置する。そして、キー３６をこのキー穴３４Ａに挿入すると共に、制振材モジュール２６の両端部から突出している制振合金２２の線材２２Ａの部分をも貫通させることで、このキー３６を介して、この制振合金２２の突出している部分を一対の中間板３４に連結する。
【００３０】
これとは別に、ゴムリング１８と金属リング２０とが積層されて形成されるゴム体１６を作製するが、この際に、ゴム体１６の上下に一対の連結板１２、１４を加硫接着してそれぞれ取り付けておくことにする。
【００３１】
この後、連結板１２、１４の貫通穴１２Ａ、１４Ａを通過させて、ゴム体１６の穴部１６Ａ内に中間板３４と一体的に制振材モジュール２６を挿入すると共に、これら連結板１２、１４に蓋材３０をそれぞれ取り付けてねじ止めすることにより、免震装置１０が完成される。この際、キー３６、中間板３４及び蓋材３０を介して、制振合金２２の突出している線材２２Ａの部分が一対の連結板１２、１４に連結されることになる。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る免震装置１０の作用を以下に説明する。
本実施の形態によれば、平面屈曲状の波形に線材２２Ａを曲げて形成される双晶の制振合金２２が、弾性を有したゴムリング１８と剛性を有した金属リング２０とを交互に積層したゴム体１６内に挿入されているだけでなく、このゴム体１６の両端部に配置される一対の連結板１２、１４に、この制振合金２２の両端部が連結された構造の免震装置１０となっている。
【００３３】
この際、平板状に形成されると共に上面に制振合金２２を配置している生ゴム２４Ａを円形に巻いた状態で、この生ゴム２４Ａが加硫されることで、加硫ゴム部２４により制振合金２２が覆われた形の制振材モジュール２６が製作されていて、この制振材モジュール２６がゴム体１６に挿入された形の構造ともなっている。
【００３４】
以上より、本実施の形態では、平面屈曲状に線材２２Ａが曲げられて、制振合金２２が波形のバネとされていることから、平面屈曲状の山谷部の曲げ歪みを有効に活かすことができ、少ない線材２２Ａで制振合金２２を形成しても、地震の揺れを圧縮コイルバネと同等以上に減衰することが出来る。
【００３５】
これに伴い、本実施の形態に係る免震装置１０によれば、地震が生じた場合でも、弾性変形するゴム体１６とこのゴム体１６に挿入されて並列的に配置される制振合金２２との間の複合的な作用で地震の揺れを低減し、建築物側に地震の揺れが伝達し難くなる。
【００３６】
一方、本実施の形態の免震装置１０に用いられる制振合金２２は、双晶の金属材料による線材２２Ａを曲げて平面屈曲状に形成されて弾性変形可能なバネ状に形成されたことで、鉛材を用いずとも上記のように地震の揺れが低減されて、良好な制振特性を得られる。これに伴い、本実施の形態の免震装置１０によれば、双晶の金属材料を採用したことで、環境に負荷を与えないだけでなく、使用温度範囲が広く且つ耐久性に優れることから、制振性能を常に発揮することが出来るようになる。
【００３７】
さらに、本実施の形態では、平面屈曲状の波形に形成された制振合金２２が図２及び図３に示すように上面に配置されている生ゴム２４Ａを円形に巻いて加硫されているので、制振合金２２をゴム材により覆われた形にできる。そしてこの結果、ゴム体１６の変形に一層近似した形で制振合金２２が変形するようになるのに伴い、免震装置１０の両端部から制振合金２２が離れることなく、より確実に地震の揺れを低減できるようになる。
【００３８】
また、本実施の形態では、一対の連結板１２、１４にそれぞれ連結される一対の中間板３４が設けられ、これら一対の中間板３４が、制振材モジュール２６の両端部から突出している制振合金２２の線材２２Ａの部分に対応した凹部をそれぞれ有するだけでなく、これら一対の中間板３４がそれぞれキー穴３４Ａを有している。
【００３９】
これに伴い、このキー穴３４Ａにキー３６を挿入することで、制振材モジュール２６の両端部から突出している制振合金２２の線材２２Ａの部分にもキー３６が挿入されて、制振合金２２を中間板３４及び蓋材３０を介して一対の連結板１２、１４に固定することで、制振合金２２と一対の連結板１２、１４とが一層確実に連結されるようになる。そしてこの結果として、免震装置１０の両端部から制振合金２２が離れることなく、より一層確実に地震の揺れを低減できるようになる。
【００４０】
次に、本発明に係る免震装置の第２の実施の形態を、図５に基づき説明する。尚、第１実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して重複した説明を省略する。図５に示すように、本実施の形態に係る免震装置１０に適用される制振材モジュール２６の上下部分にも、それぞれ円板状に形成された中間板４４が固定されて配置されている。
【００４１】
但し、本実施の形態では第１の実施の形態と異なり、生ゴム２４Ａを円形に巻いた形で金型４０内において加硫する際に、図５に示すように生ゴム２４Ａの上下部分に中間板４４をそれぞれ配置した状態で、加硫する。つまり、制振材モジュール２６となる部分の両端部に中間板４４がそれぞれ配置された状態で、この両端部を中間板４４を介して金型４０のピストン４２で圧縮することにより、一対の中間板４４が制振材モジュール２６にそれぞれ確実に固定される。
【００４２】
従って、制振材モジュール２６の両端部を中間板４４を介して圧縮して、制振材モジュール２６の両端部に中間板４４を固定したことで、制振材モジュール２６の端部から突出している制振合金２２の線材２２Ａにより存在する凹凸を有した場合であっても、制振材モジュール２６と連結板１２、１４との間がこの中間板４４を介して隙間無く密着できるようになる。そしてこの結果として、ゴム体１６の変形に一層近似した形で制振合金２２が変形するようになるのに伴い、免震装置１０の両端部から制振合金２２が離れることなく、より確実に地震の揺れを低減できるようになる。
【００４３】
次に、双晶とすることによる制振合金の変形のメカニズムを以下に説明する。
図６（Ａ）に示す金属の原子が均一に整列したマルテンサイト相に横方向から応力を加えることで、図６（Ｂ）に示すように変形が始まる。さらに、応力が加わり続けると図６（Ｃ）に示すような形に変形する。そして、この図６（Ｃ）に示す状態では寸法Ｓの変形量が生じたことになる。
【００４４】
これに対して、図７（Ａ）に示す一般的な金属では原子が均一に整列しているものの、横方向から応力を加えた場合、図７（Ｂ）に示すように原子の配列にずれが生じて、欠陥が発生する。つまり、一般的な金属において原子の配列にずれが生じると、塑性変形することになるので、図７（Ｂ）に示す状態に一旦成ると、図７（Ａ）に示す状態に戻ることはない。
【００４５】
以上より、一般的な金属と異なり、双晶の制振合金では、比較的小さな応力で変形が開始するものの、図６（Ｃ）に示す状態まで変形しても塑性変形することが無いので、応力を逆にかければ図６（Ａ）に示す状態に戻るようになる。更に、制振合金の断面積を小さくして全体へかかる応力が低い段階から変形が発生するようにすることで、全体へかかる応力歪み曲線におけるヒステリシスのバネ定数が上昇しないようになる。
【００４６】
尚、上記実施の形態で用いられる制振合金２２の線径、断面形状及び、制振合金２２を構成する線材２２Ａの屈曲の回数は問わないが、積層ゴムであるゴム体１６の横変位に十分追従できるような軸方向の全長を有する必要がある。また、上記実施の形態では、制振合金２２の周囲にゴム材を加硫接着したが、必要な特性が得られれば、ゴム材の替わりに合成樹脂で制振合金２２の周囲を覆っても良い。さらに、制振合金２２を構成する線材２２Ａの端部は、上記の説明以外に、例えば溶接、ロウ付け及びナット等の他の手段を用いて中間板３４に固定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る免震装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る免震装置の製造を説明する図であって、生ゴムの上面に制振合金を配置した状態を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る免震装置の製造を説明する図であって、生ゴムを円形に巻いた状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る免震装置の製造を説明する図であって、制振合金、加硫ゴム部、中間板及びキーの関係を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る免震装置を製造する金型の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る制振合金の原子配列を表す説明図であって、（Ａ）はマルテンサイト相を表す図であり、（Ｂ）はマルテンサイト相に変形が始まった状態を表す図であり、（Ｃ）はマルテンサイト相の変形が終わった状態を表す図である。
【図７】一般的な金属の原子配列を表す説明図であって、（Ａ）は原子が均一に整列した状態を表す図であり、（Ｂ）は原子の配列の一部にずれが生じた状態を表す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０      免震装置
１２      連結板
１４      連結板
１６      ゴム体
１８      ゴムリング（弾性板）
２０      金属リング（硬質板）
２２      制振合金
２２Ａ    線材
２４      加硫ゴム部
２６      制振材モジュール
３４      中間板
３４Ａ    キー穴
３６      キー
４４      中間板
【図１】
2006183711.tif 000003
【図２】
2006183711.tif 000004
【図３】
2006183711.tif 000005
【図４】
2006183711.tif 000006
【図５】
2006183711.tif 000007
【図６】
2006183711.tif 000008
【図７】
2006183711.tif 000009