(57)【要約】  【課題】  広い周波数領域で制振性能を発揮することができるダンパー装置を提供すること。  【解決手段】  ピストン部材１１とワッシャ部材９との間には、メッシュ部材１０が配設されている。メッシュ部材１０は、複数本の線状部材１０ａ，１０ｂを格子状に連結して構成されるものであり、少なくとも前記貫通孔１１ａ，９ａの開口部に対応する位置に配設されている。その結果、本発明のダンパー装置によれば、第１及び第２液室１０５，１０６間を流動するオイルがメッシュ部材１０から流動抵抗を受けることで、広い周波数領域で制振性能を発揮することができる。  【選択図】        図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイル等の粘性流体が封入される液室を形成する外筒部材と、その外筒部材内の液室を第１及び第２液室に仕切るピストン部材と、そのピストン部材に穿設され前記第１及び第２液室を連通する貫通孔と、その貫通孔の開口部に配設されるメッシュ部材とを備え、そのメッシュ部材が複数の線状部材から格子状に構成されていることを特徴とするダンパー装置。
【請求項２】
前記外筒部材が金属材料から構成される共に、前記ピストン部材の外周部の少なくとも一部に磁石が配設されていることを特徴とする請求項１記載のダンパー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダンパー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
木造家屋では、仕口部（柱と梁との接合部）を完全な剛接合とすることが困難であり、地震時に大きく変形することが避けられない。従来は、仕口部を補強金物で固定することで、耐震強度を確保していた。しかしながら、仕口部を補強金物で余りに強固に固定すると、逆に柱や梁に損傷を与えるという不具合があった。
【０００３】
そこで、地震による振動エネルギーを吸収する制振ダンパーを用いて、地震時の揺れと柱や梁の損傷とを共に抑制する技術が種々開発されている。制振ダンパーとしては、鋼材を用いた鋼材系の制振ダンパー、粘弾性体を用いた粘弾性ダンパー、オイルを用いたダンパー装置、弾塑性体を用いた弾塑性ダンパー、亜鉛・アルミニウム合金等の超塑性合金を用いた制振装置などがある（特許文献１乃至１０）。
【特許文献１】特開２００２−２３５４５６号公報
【特許文献２】特開２００２−２３５４５７号公報
【特許文献３】特開２０００−１６０６８３号公報
【特許文献４】特開２００１−２９５５０６号公報
【特許文献５】特開２０００−２１３２０２号公報
【特許文献６】特開２００１−００３５９７号公報
【特許文献７】特開平５−０２６２７４号公報
【特許文献８】特開平５−０２６２７５号公報
【特許文献９】特開２００２−２４２９８８号公報
【特許文献１０】特開２００２−２５０１４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、いずれの制振ダンパーも、特定の周波数領域でしか制振性能を発揮することができないという問題点があった。
【０００５】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、広い周波数領域で制振性能を発揮することができるダンパー装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、請求項１記載のダンパー装置は、オイル等の粘性流体が封入される液室を形成する外筒部材と、その外筒部材内の液室を第１及び第２液室に仕切るピストン部材と、そのピストン部材に穿設され前記第１及び第２液室を連通する貫通孔と、その貫通孔の開口部に配設されるメッシュ部材とを備え、そのメッシュ部材が複数の線状部材から格子状に構成されている。
【０００７】
請求項２記載のダンパー装置は、請求項１記載のダンパー装置において、前記外筒部材が金属材料から構成される共に、前記ピストン部材の外周部の少なくとも一部に磁石が配設されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のダンパー装置によれば、広い周波数領域で制振性能を発揮することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態におけるダンパー装置の取付け状態を示す斜視図である。本発明のダンパー装置は、図１に示すように、木造家屋の仕口部に取付けられ、地震による震動を吸収する。
【００１０】
図２は、ダンパー装置の分解図である。なお、図２中では、メッシュ部材１０等の各構成部材が模式的に図示されている。ダンパー装置は、図２に示すように、オイルダンパーとして構成される本体部１００と、金属材料から断面略Ｌ字状の板状部材として構成される第１から第３取付け金具１０１〜１０３とを主に備える。
【００１１】
図３は、本体部１００の断面図であり、図４は、本体部１００の構成部品図である。なお、図３中では、メッシュ部材１０等の各構成部材が模式的に図示されている。また、図２、図３、図８及び図９中の符号１〜２０は、図４の「ＮＯ」欄に記した符号１〜２０に対応する。また、「Ｎａｍｅ」欄は、各構成の英語表記を表し、「Ｍａｔｅｒｉａｌ」欄は、各構成部材の材質を表している。
【００１２】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ第１取付け金具１０１の上面図及び側面図であり、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、ぞれぞれ第２取付け金具１０２の上面図及び側面図である。なお、図５中には、第１及び第２取付け金具１０１，１０２の寸法をミリ単位で記載した。
【００１３】
これら第１及び第２取付け金具１０１，１０２は、図５に示すように、対称形状に構成される。また、これら第１及び第２取付け金具１０１，１０２には、板厚方向に穿設された複数個（本実施の形態では、それぞれ５個ずつ）の挿通孔１０１ａ，１０２ａが分散配置されている。
【００１４】
図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）は、それぞれ第３取付け金具１０３の上面図、側面図及び正面図である。なお、図６（ａ）、図６（ｂ）及び図６（ｃ）中には、第３取付け金具１０３の寸法をミリ単位で記載した。
【００１５】
第３取付け金具１０３には、図６に示すように、板厚方向に穿設された複数個（本実施の形態では、５個）の挿通孔１０３ａが分散配置されている。
【００１６】
図６（ｄ）及び図６（ｅ）は、それぞれ本体部１００の上面図及び側面図である。なお、図６（ｄ）及び図６（ｅ）中には、本体部１００の寸法をミリ単位で記載した。
【００１７】
図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）は、それぞれねじ部材１０４の正面図、側面図及び断面図である。なお、図７（ａ）、図７（ｂ）及び図７（ｃ）中には、ねじ部材１０４の寸法をミリ単位で記載した。
【００１８】
ねじ部材１０４は、図７に示すように、第１から第３取付け金具１０１〜１０３の各挿通孔１０１ａ〜１０３ａに挿通され、柱や梁に螺合される。なお、ねじ部材１０４の首部は、頭部側ほど大径となるテーパ状に形成されている。また、ねじ部材１０４のおねじ部は、ねじ山の高さが互いに異なる２条ねじとされている。
【００１９】
図８は、本体部１００の部分拡大断面図である。なお、図８中の２点鎖線は、ピストン部材１１が往復移動する際のオイル（図示せず）の流動経路を模式的に示している。
【００２０】
外筒部材２内には、オイルが封入される液室が形成されており、その液室は、図８に示すように、ピストン部材１１によって、第１液室１０５と第２液位室１０６との２室に仕切られている。これら第１及び第２液室１０５，１０６は、ピストン部材１１及びワッシャ部材９に穿設された貫通孔１１ａ，９ａを介して、互いに連通されている。
【００２１】
なお、貫通孔１１ａ，９ａは、断面円形に形成され、これらは互いに略同一の直径に形成されると共に、互いに対応する位置（本体部１００の軸芯方向視において一致する位置）に配設されている。
【００２２】
但し、貫通孔１１ａ，９ａの断面形状を円形とは異なる形状（例えば、楕円形や多角形など）に形成しても良い。また、貫通孔１１ａに対する貫通孔９ａの配設位置を周方向にずらして配置しても良い。
【００２３】
更に、貫通孔１１ａ，９ａの配設個数は、任意であり、本実施の形態では、ピストン部材１１及びワッシャ部材９にそれぞれ４個の貫通孔１１ａ，９ａが周方向等間隔に配設されている。
【００２４】
ピストン部材１１とワッシャ部材９との間には、図８に示すように、メッシュ部材１０が配設されている。メッシュ部材１０は、複数本の線状部材１０ａ，１０ｂを格子状に連結して構成されるものであり、少なくとも前記貫通孔１１ａ，９ａの開口部に対応する位置に配設されている。
【００２５】
その結果、本発明のダンパー装置によれば、第１及び第２液室１０５，１０６間を流動するオイルがメッシュ部材１０から流動抵抗を受けることで、広い周波数領域で制振性能を発揮することができる。
【００２６】
ピストン部材１１の外周部には、凹溝が凹設されており、その凹溝には、磁石１０７が埋設されている。なお、外筒部材２は、磁性材料から構成されている。これにより、本発明のダンパー装置によれば、ピストン部材１１が往復移動する際には、外筒部材２と磁石１０７との間に発生する磁性力により、低い周波数（低速）領域においても、制振性能を発揮することができる。
【００２７】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、メッシュ部材１０，１１０の正面図であり、本体部１００の軸芯方向視に対応する。
【００２８】
メッシュ部材１０は、上述したように、複数本の線状部材１０ａを格子状に連結して構成されている。本実施の形態では、図９（ａ）に示すように、貫通孔１１ａ，９ａの開口面積内に縦横各１本（合計２本）の線状部材１０ａ，１０ｂが位置するようにメッシュ部材１０が構成されている。
【００２９】
但し、線状部材１０ａ，１０ｂの交差間隔は任意である。例えば、図９（ｂ）に示すメッシュ部材１１０のように、貫通孔１１ａ，９ａの開口面積内に縦横各２本（合計４本）の線状部材１１０ａ，１１０ｂが位置するように構成しても良い。
【００３０】
なお、本実施の形態では、線状部材１０ａ，１０ｂの断面形状を円形に構成したが（図８参照）、円形とは異なる形状（例えば、楕円形や多角形など）で構成しても良い。これら種々の形状の線状部材を組み合わせてメッシュ部材１０を構成しても良い。
【００３１】
また、本実施の形態では、図９に示すように、線状部材１０ａ，１０ｂ，１１０ａ，１１０ｂの交差角を略９０度に設定したが、他の交差角に設定しても良い。種々の交差角を組み合わせてメッシュ部材１０を構成しても良い。
【００３２】
更に、本実施の形態では、図９に示すように、線状部材１０ａ，１０ｂ，１１０ａ，１１０ｂの延設方向形状を直線状に構成したが、他の形状（例えば、波形や鋸歯状など）に構成しても良い。これら種々の形状の線状部材を組み合わせてメッシュ部材１０を構成しても良い。
【００３３】
これら各変形例（例えば、断面形状、交差角、延設方向形状）を組み合わせてメッシュ部材１０，１１０を構成しても良い。
【００３４】
なお、本実施の形態では、ピストン部材１１とワッシャ部材９との間に１個のメッシュ部材１０，１１０を配設したが、２個以上のメッシュ部材１０，１１０を重ね合わせて配設しても良い。２個以上のメッシュ部材１０，１１０は、互いに同じ形状に構成されるものであっても良く、異なる形状に構成されるものであっても良い。
【００３５】
図１０から図２３は、ダンパー装置の斜視図である。
【００３６】
次いで、本発明のダンパー装置、ガルコン及び仕口ダンパーを用いて行った定常加振試験について説明する。図２４から図２６は、それぞれダンパー装置、ガルコン及び仕口ダンパーの斜視図である。なお、本発明のダンパー装置には、特性違い品として、２種類の試験体（図２７から図３１中では、ダンパー試験体４０ｋｇｆ＊４及び５６ｋｇｆ＊７と称す。）を用いた。
【００３７】
ガルコンは、一対の鋼板を、弾性力の強いばね（金属材料など）と、振動を熱に変換して拡散する粘弾性体（ジエン系などの高分子材料）とで連結して構成される制振ダンパーであり、仕口ダンパーは、一対の鋼板を粘弾性体で連結して構成される制振ダンパーである。これらは、一方の鋼板が柱に、他方の鋼板が梁に、それぞれねじ部材で締結固定されることで仕口部に取り付けられる。
【００３８】
定常加振試験は、図２４から図２６に示すように、本発明のダンパー装置、ガルコン及び仕口ダンパーを、仕口部（柱及び梁）を模した鉄骨製の取付け治具に締結固定して行った。
【００３９】
取付け治具の回転中心から加力位置までの離間距離は略３００ｍｍに、回転中心から各試験体の取付け位置までの離間距離は略２００ｍｍに、本発明のダンパー装置の取付け角度は略４５°に、それぞれ設定した。
【００４０】
また、加力は、１／４８０ｒａｄ，１／２４０ｒａｄ，１／１２０ｒａｄ，１／６０ｒａｄ，１／３０ｒａｄ、かつ、０．５Ｈｚ，１．０Ｈｚ，２．０Ｈｚ，３．０Ｈｚ，５．０Ｈｚで行った。
【００４１】
図２７は、基本性能曲線図であり、（ａ）は、１／１２０ｒａｄかつ３Ｈｚでの、（ｂ）は、１／６０ｒａｄかつ１Ｈｚでの、（ｃ）は、１／３０ｒａｄかつ１Ｈｚでの、加振条件における回転角−抵抗モーメント曲線をそれぞれ示している。また、（ａ）〜（ｃ）は、横軸が回転角（ｒａｄ）を、縦軸がモーメント抵抗力（ｋＮ・ｍ）を、それぞれ示している。
【００４２】
図２７に示すように、「本発明のダンパー装置（ダンパー試験体４０ｋｇｆ＊４及び５６ｋｇｆ＊７）」では、楕円系の履歴を示している。一方、「ガルコン」は、振幅により形状が変化し、「仕口ダンパー」は、傾いた紡錘形を示している。
【００４３】
（ｄ）の模式図に示したように、図中の最大変位点におけるモーメントが試験体の剛性を示し、面積が吸収エネルギーを示す。図２７に示す結果より、「本発明のダンパー装置」は剛性がほとんど無いこと、「ガルコン」は剛性が大きいこと、「本発明のダンパー装置」「ガルコン」「仕口ダンパー」は履歴性状（復元力機構）が異なること、が確認される。
【００４４】
図２８は、１ループあたりの履歴吸収エネルギーの変化図である。図２８より、いずれの試験体にも振幅依存性が見られる。しかし、「本発明のダンパー装置」では、振動数依存性が顕著に見られるのに対し、「ガルコン」「仕口ダンパー」では、振動数依存性が見られない。
【００４５】
図２９は、１ループあたりの履歴吸収エネルギーの変化図であり、代表変位・振動数における各試験体の履歴吸収エネルギーを示す。図２９からも、「本発明のダンパー装置」が「ガルコン」「仕口ダンパー」よりも優れた特性であることが確認される。
【００４６】
仕口部に取り付けられる制振ダンパー（仕口系制振装置）としての目標性能は、次に示す２点である。第１の目標性能は、木材との接合部に加わる力が５００ｋｇｆ程度であること（５００ｋｇｆを越える引き抜き力には耐えられない可能性が高いためである）。これは、仕口部のモーメント抵抗に換算すると１．５ｋＮ・ｍ程度である。第２の目標性能は、軸組木造住宅を対象とする場合の変形性能が１／３０ｒａｄを越えること。伝統木材を対象とする場合の変形性能が１／１５ｒａｄを越えること。
【００４７】
これら２点の目標性能から考察すると、「本発明のダンパー装置」のうちのダンパー試験体５６ｋｇｆ＊７がほぼ妥当な性能を有していると判断される。
【００４８】
図３０及び図３１は、各試験体の性能図である。
【００４９】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定される物ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５０】
例えば、上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施の形態におけるダンパー装置の取り付け状態を示す斜視図である。
【図２】ダンパー装置の分解図である。
【図３】本体部の断面図である。
【図４】本体部の構成部品図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ第１取付け金具の上面図及び側面図であり、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ第２取付け金具の上面図及び側面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ第３取付け金具の上面図、側面図及び正面図であり、（ｄ）及び（ｅ）は、本体部の上面図及び側面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれねじ部材の正面図、側面図及び断面図である。
【図８】本体部の部分拡大断面図である。
【図９】メッシュ部材の正面図である。
【図１０】ダンパー装置の斜視図である。
【図１１】ダンパー装置の斜視図である。
【図１２】ダンパー装置の斜視図である。
【図１３】ダンパー装置の斜視図である。
【図１４】ダンパー装置の斜視図である。
【図１５】ダンパー装置の斜視図である。
【図１６】ダンパー装置の斜視図である。
【図１７】ダンパー装置の斜視図である。
【図１８】ダンパー装置の斜視図である。
【図１９】ダンパー装置の斜視図である。
【図２０】ダンパー装置の斜視図である。
【図２１】ダンパー装置の斜視図である。
【図２２】ダンパー装置の斜視図である。
【図２３】ダンパー装置の斜視図である。
【図２４】ダンパー装置の斜視図である。
【図２５】ガルコンの斜視図である。
【図２６】仕口ダンパーの斜視図である。
【図２７】基本性能曲線図である。
【図２８】１ループあたりの履歴吸収エネルギーの変化図である。
【図２９】１ループあたりの履歴吸収エネルギーの変化図である。
【図３０】各試験体の性能図である。
【図３１】各試験体の性能図である。
【符号の説明】
【００５２】
２                  外筒部材
９                  ワッシャ部材
９ａ                貫通孔
１１                ピストン部材
１１ａ              貫通孔
１０，１１０        メッシュ部材
１０ａ，１０ｂ      線状部材
１１０ａ，１１０ｂ  線状部材
１００              本体部
１０１              第１取付け金具
１０１ａ            挿通孔
１０２              第２取付け金具
１０２ａ            挿通孔
１０３              第３取付け金具
１０３ａ            挿通孔
１０４              ねじ部材
１０５              第１液室
１０６              第２液室
１０７              磁石
【図２】
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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２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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