(57)【要約】【課題】本発明の目的は、簡単な構成で免振性能の向上を図ることのできる免振装置を提供することにある。【解決手段】基礎１２と免振対象１４とを水平方向に相対変位自在とし、該基礎１２から該免振対象１４に伝わる水平方向の揺れを減衰する水平力減衰機構１６と、該基礎１２と該免振対象１４とを鉛直方向に相対変位自在とし、該基礎１２から該免振対象１４に伝わる鉛直方向の揺れを減衰する鉛直力減衰機構１８と、該基礎１２と該免振対象１４との相対変位を水平方向及び鉛直方向の許容範囲内に制限する復元機構２０と、を備えたことを特徴とする免振装置１０。【選択図】      図１
2006125140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎と免振対象との間に設けられ、該基礎の揺れが該免振対象に伝わるのを低減する免振装置において、
前記基礎と前記免振対象とを水平方向に相対変位自在とし、該基礎から該免振対象に伝わる水平方向の揺れを減衰する水平力減衰機構と、
前記基礎と前記免振対象とを鉛直方向に相対変位自在とし、該基礎から該免振対象に伝わる鉛直方向の揺れを減衰する鉛直力減衰機構と、
前記基礎と前記免振対象との相対変位を水平方向及び鉛直方向の許容範囲内に制限する復元機構と、
を備えたことを特徴とする免振装置。
【請求項２】
請求項１記載の免振装置において、
前記水平力減衰機構は、転がり支承手段を備え、該転がり支承手段は、前記免振対象に設けられた本体、該本体下部に水平方向に転がり自在に設けられた球体、及び該基礎に設けられ、該球体を水平方向に転がり自在とする球体受板を含み、該球体受板に対し該球体を水平方向に転がり自在とすることにより、前記基礎に対し前記免振対象を支承しながら該基礎から該免振対象に伝わる水平方向の揺れを減衰し、
前記鉛直力減衰機構は、ばね中心軸を鉛直方向に向けて設けられている減衰用コイルばねを含み、該減衰用コイルばねの鉛直方向への伸縮により、該基礎から該免振対象に伝わる鉛直方向の揺れを減衰し、
前記復元機構は、前記基礎と前記免振対象との間にて、該基礎と該免振対象との相対位置が基準位置の状態で、ばね中心軸を鉛直方向に向けて設けられている復元用コイルばねを含み、該基礎と該免振対象との相対変位による該復元用コイルばねの水平方向ないし鉛直方向への反力により、該基礎と該免振対象との相対変位を水平方向及び鉛直方向の許容範囲内に制限することを特徴とする免振装置。
【請求項３】
請求項２記載の免振装置において、
複数の前記復元機構間に複数の前記転がり支承手段を配置し、
また前記各転がり支承手段本体間にて鉛直方向に向けて設けられた板面を持ち、該各転がり支承手段を連結する連結板を備えたことを特徴とする免振装置。
【請求項４】
請求項１記載の免振装置において、
前記水平力減衰機構は、転がり支承手段を備え、該転がり支承手段は、前記免振対象に設けられた本体、該本体下部に水平方向に転がり自在に設けられた球体、及び該基礎に設けられ、該球体を水平方向に転がり自在とする球体受板を含み、該球体受板に対し該球体を水平方向に転がり自在とすることにより、前記基礎に対し前記免振対象を支承しながら該基礎から該免振対象に伝わる水平方向の揺れを減衰し、
前記鉛直力減衰機構は、ばね中心軸を鉛直方向に向けて設けられている減衰用コイルばねを含み、該減衰用コイルばねの鉛直方向への伸縮により、該基礎から該免振対象に伝わる鉛直方向の揺れを減衰し、
前記復元機構は、渦巻方向を水平方向に向けて該渦巻が間隔をおいて巻かれた渦巻ばねを含み、該渦巻ばね略内周端寄りが前記転がり支承手段本体の外周に固定され、且つ該渦巻ばね略外周端寄りが前記基礎に固定され、
前記復元機構は、前記基礎と前記免振対象との水平方向ないし鉛直方向への相対変位による該渦巻ばねの水平方向ないし鉛直方向への反力により、該基礎と該免振対象との相対変位を水平方向ないし鉛直方向の許容範囲内に制限することを特徴とする免振装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の免振装置において、
前記鉛直力減衰機構は、前記支承手段本体と前記免振対象との間に設けられていることを特徴とする免振装置。
【請求項６】
基礎と免振対象との間に設けられ、該基礎の揺れが該免振対象に伝わるのを低減する免振装置において、
前記基礎と前記免振対象との間に渦巻方向を水平方向に向けて、該渦巻が間隔をおいて巻かれた渦巻ばねを含み、該渦巻ばね上部略内周端寄りが該免振対象に固定され且つ該渦巻ばね下部略外周端寄りが該基礎に固定され、又は該渦巻ばね下部略内周端寄りが該基礎に固定され且つ該渦巻ばね上部略外周部寄りが該免振対象に固定された減衰・復元機構を備え、
前記減衰・復元機構は、前記渦巻ばねの上部及び下部により前記基礎に対し前記免振対象を支承しながら、該渦巻ばねの水平方向への伸縮により該基礎から該免振対象に伝わる水平方向の揺れを減衰し、ないし該該基礎と該免振対象との水平方向の相対変位による該渦巻ばねの水平方向への反力により該基礎と該免振対象との水平方向の相対変位を許容範囲内に制限することを特徴とする免振装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれかに記載の免振装置において、
前記渦巻ばねを水平方向に複数配置し、該渦巻ばね全体としてのばね特性が水平方向において均等となるように、該各渦巻ばねを配置したことを特徴とする免振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は免振装置、特にその減衰機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物は、地震の揺れを受け止める耐震構造を持つものが注目されていたが、最近、耐震構造に加えて、地震の揺れを受け流す免振構造を持つのものが注目されている。
免振装置は、基礎と建物本体との間に設けられ、従来は、例えば積層ゴム等が用いられる（例えば、特許文献１）。
従来の免振装置は、地震時の基礎の水平方向の揺れを受け流し、建物自体の揺れを低減することにより、建物を静止状態に保とうとするものである。
【特許文献１】特開２０００−５５１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記従来の免振装置にあっても、更なる免振性能の向上が望まれている。
ここで、従来は、免振性能の向上のため、複雑な構成の免振装置を設けることが考えられる。しかしながら、複雑な構成の免振装置を設けただけでは、コストが高くなったり、免振装置が大型化したり、免振装置の重量が重くなったりするわりには、満足のゆく免振性能の向上が図られないことがある。
このため免振装置においては、簡単な構成で免振性能の向上を図ることのできる技術の開発が強く望まれているものの、従来は、これらの両立を図ることのできる適切な技術が存在しなかった。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、簡単な構成で免振性能の向上を図ることのできる免振装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者が免振性能の向上と構成の簡略化との両立について鋭意検討を重ねた結果、複雑な構成の免振装置を設けても、水平力の減衰を行うだけでは、振動によっては建物の揺れが増幅されてしまう、ないし建物の揺れを充分に低減することができないことがあることがわかった。
これに対し、本発明者は、簡単な構成でも、以下に示されるような水平力減衰機構、鉛直力減衰機構、及び復元機構を組み合わせることにより、免振性能の向上が充分に図られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
前記目的を達成するために本発明にかかる免振装置は、基礎と免振対象との間に設けられ、該基礎の揺れが該免振対象に伝わるのを低減する免振装置において、水平力減衰機構と、鉛直力減衰機構と、復元機構と、を備えることを特徴とする。
ここで、前記水平力減衰機構は、前記基礎と前記免振対象とを水平方向に相対変位自在とし、該基礎から該免振対象に伝わる水平方向の揺れを減衰する。
また前記鉛直力減衰機構は、前記基礎と前記免振対象とを鉛直方向に相対変位自在とし、該基礎から該免振対象に伝わる鉛直方向の揺れを減衰する。
前記復元機構は、前記基礎と前記免振対象との相対変位を水平方向及び鉛直方向の許容範囲内に制限する。
【０００６】
なお、本発明において、前記水平力減衰機構は、転がり支承手段を備える。該転がり支承手段は、前記免振対象に設けられた本体、該本体下部に水平方向に転がり自在に設けられた球体、及び該基礎に設けられ、該球体を水平方向に転がり自在とする球体受板を含む。該転がり支承手段は、該球体受板に対し該球体を水平方向に転がり自在とすることにより、前記基礎に対し前記免振対象を支承しながら該基礎から該免振対象に伝わる水平方向の揺れを減衰する。前記鉛直力減衰機構は、ばね中心軸を鉛直方向に向けて設けられている減衰用コイルばねを含む。該鉛直力減衰機構は、該減衰用コイルばねの鉛直方向への伸縮により、該基礎から該免振対象に伝わる鉛直方向の揺れを減衰する。前記復元機構は、前記基礎と前記免振対象との間にて、該基礎と該免振対象との相対位置が基準位置の状態で、ばね中心軸を鉛直方向に向けて設けられている復元用コイルばねを含む。該復元機構は、該基礎と該免振対象との相対変位による該復元用コイルばねの水平方向ないし鉛直方向への反力により、該基礎と該免振対象との相対変位を水平方向及び鉛直方向の許容範囲内に制限することが好適である。
【０００７】
また本発明において、前記鉛直力減衰機構は、前記支承手段本体と前記免振対象との間に設けられていることが好適である。
【０００８】
本発明においては、複数の前記復元機構間に複数の前記転がり支承手段を配置し、また連結板を備えることが好適である。
ここで、前記連結板は、前記各転がり支承手段本体間にて鉛直方向に向けて設けられた板面を持ち、該各転がり支承手段を連結する。
【０００９】
渦巻ばねによる復元機構
なお、本発明において、前記水平力減衰機構は、転がり支承手段を備える。該転がり支承手段は、前記免振対象に設けられた本体、該本体下部に水平方向に転がり自在に設けられた球体、及び該基礎に設けられ、該球体を水平方向に転がり自在とする球体受板を含む。該球体受板に対し該球体を水平方向に転がり自在とすることにより、前記基礎に対し前記免振対象を支承しながら該基礎から該免振対象に伝わる水平方向の揺れを減衰する。前記鉛直力減衰機構は、ばね中心軸を鉛直方向に向けて設けられている減衰用コイルばねを含み、該減衰用コイルばねの鉛直方向への伸縮により、該基礎から該免振対象に伝わる鉛直方向の揺れを減衰する。前記復元機構は、渦巻方向を水平方向に向けて、渦巻が間隔をおいて巻かれた渦巻ばねを含み、該渦巻ばね略内周端寄りが前記転がり支承手段本体外周に固定され且つ、該渦巻ばね略外周端寄りが前記基礎に固定される。そして、前記復元機構は、前記基礎と前記免振対象との水平方向ないし鉛直方向への相対変位による該渦巻ばねの水平方向ないし鉛直方向への反力により、該基礎と該免振対象との水平方向ないし鉛直方向への相対変位を許容範囲内に制限することが好適である。
【００１０】
また本発明において、前記鉛直力減衰機構は、前記支承手段本体と前記免振対象との間に設けられていることが好適である。
【００１１】
渦巻ばねによる減衰・復元機構
また前記目的を達成するために本発明にかかる免振装置は、基礎と免振対象との間に設けられ、該基礎の揺れが該免振対象に伝わるのを低減する免振装置において、渦巻ばねを含み、該渦巻ばね上部略内周端寄りが該免振対象に固定され且つ該渦巻ばね下部略外周端寄りが該基礎に固定され、又は該渦巻ばね下部略内周端寄りが該基礎に固定され且つ該渦巻ばね上部略外周部寄りが該免振対象に固定された減衰・復元機構を備える。前記減衰・復元機構は、前記渦巻ばね上部及び下部により前記基礎に対し前記免振対象を支承しながら、前記渦巻ばねの水平方向への伸縮により前記基礎から前記免振対象に伝わる水平方向の揺れを減衰し、ないし該基礎と該免振対象との相対変位による該渦巻ばねの水平方向への反力により該基礎と該免振対象との相対変位を水平方向の許容範囲内に制限することを特徴とする。
ここで、前記渦巻ばねは、前記基礎と前記免振対象との間に渦巻方向を水平方向に向けて該渦巻が間隔をおいて巻かれる。
【００１２】
また本発明においては、前記渦巻ばねを水平方向に複数配置し、該渦巻ばね全体としてのばね特性が水平方向において均等となるように、該各渦巻ばねを配置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかる免振装置によれば、前記水平力減衰機構と、鉛直力減衰機構と、復元機構とを組み合わせることとしたので、簡単な構成で免振性能の向上が図られる。
【００１４】
また本発明においては、水平力減衰機構が転がり支承手段を含み、鉛直力減衰機構が減衰用コイルばねを含み、復元機構がばね中心軸を鉛直方向に向けて設けられた復元用コイルばねを含むことにより、免振性能と構成の簡略化との両立が、より確実に図られる。
【００１５】
本発明においては、複数の復元手段間に複数の転がり支承手段を配置し、該各転がり支承手段を連結する連結板を設けることにより、免振性能と構成の簡略化との両立が、より確実に図られる。
【００１６】
渦巻ばね
また本発明にかかる免振装置によれば、渦巻ばねによる復元機構を備えることとしたので、簡単な構成で免振性能の向上が図られる。
【００１７】
本発明においては、鉛直力減衰機構が支承手段本体と免振対象との間に設けられることにより、免振性能と構成の簡略化との両立が、より確実に図られる。
【００１８】
また本発明にかかる免振装置によれば、渦巻ばねによる減衰・復元機構を備えることとしたので、簡単な構成で免振性能の向上が図られる。
【００１９】
本発明においては、前記渦巻ばねを水平方向に複数配置し、該渦巻ばね全体としてのばね特性が水平方向において均等とすることにより、免振性能と構成の簡略化との両立が、より確実に図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
第一実施形態
図１には本発明の第一実施形態にかかる免振装置の概略構成が示されている。同図（Ａ）は本実施形態にかかる免振装置を側方より見た図、同図（Ｂ）は本実施形態にかかる免振装置を下方より見た図である。
同図（Ａ）に示す免振装置１０は、基礎１２と免振対象１４との間に設けられ、水平力減衰機構１６と、鉛直力減衰機構１８と、復元機構２０とを備える。
ここで、前記水平力減衰機構１６は、基礎１２と免振対象１４とを水平方向に相対変位自在とし、基礎１２から免振対象１４に伝わる水平方向の揺れを減衰する。
また前記鉛直力減衰機構１８は、基礎１２と免振対象１４とを鉛直方向に相対変位自在とし、基礎１２から免振対象１４に伝わる鉛直方向の揺れを減衰する。
前記復元機構２０は、基礎１２と免振対象１４との相対変位を、水平方向及び鉛直方向の許容範囲内に制限する。
【００２１】
このようにして本実施形態にかかる免振装置１０を構成することにより、基礎１２の揺れが免振対象１４に伝わるのを低減している。
なお、本実施形態においては、免振対象１４が、建物本体であり、土台となる建物底部枠２２と、柱２４と、を含み、建物底部枠２２の下部に免振装置１０が設けられ、建物底部枠２２の上部に柱２４が設けられている。
【００２２】
本実施形態において特徴的なことは、免振性能の向上と構成の簡略化との両立のため、水平力減衰機構１６と、鉛直力減衰機構１８と、復元機構２０とを組み合わせたことである。
【００２３】
また本実施形態においては、免振性能の向上と構成の簡略化との両立を確実に図るため、水平力減衰機構１６、鉛直力減衰機構１８、復元機構２０として、以下に示されるような種類ないし配置を選択することも非常に重要である。
【００２４】
＜水平力減衰機構＞
本実施形態においては、水平力減衰機構１６として、数ある種類の中から、免振性能、構成の簡略化に優れた転がり支承を選択している。
すなわち、転がり支承手段３０は、免振対象１４に設けられた球体保持器（本体）３２と、球体３４と、及び球体受板３６とを含む。
ここで、球体３４は、球体保持器３２の下部に水平方向に転がり自在に設けられる。
球体受板３６は、基礎１２に設けられ、球体３４を水平方向に転がり自在とする。
そして、転がり支承手段３０は、球体受板３６に対し球体３４を水平方向に転がり自在とすることにより、基礎１２に対し免振対象１４を支承しながら、基礎１２から免振対象１４に伝わる水平方向の揺れを減衰する。
【００２５】
なお、本実施形態においては、同図（Ｃ）に示されるように、球体受板３６の上面には緩やかな逆円錐状の勾配が設けられており、球体３４が球体受板３６の中心位置で安定して止まるように構成されている。このため、地震時でない時は、免振対象の静止状態を良好に保つことができる。
【００２６】
＜鉛直力減衰機構＞
本実施形態においては、免振性能の向上と構成の簡略化との両立を確実に図るため、鉛直力減衰機構１８として、数ある種類の中から、ばね特性の設計の容易性により鉛直方向の免振特性のチューニング性に優れ、また構成の簡略化に優れたコイルばねを選択している。
すなわち、鉛直力減衰機構１８は、ばね中心軸を鉛直方向に向けて設けられている減衰用コイルばね３８を含む。そして、鉛直力減衰機構１８は、減衰用コイルばね３８の鉛直方向への伸縮により、基礎１２から免振対象１４に伝わる鉛直方向の揺れを減衰している。
【００２７】
＜復元機構＞
本実施形態においては、免振性能の向上と構成の簡略化との両立を確実に図るため、復元機構２０として、数ある種類の中から、ばね特性の設計の容易性により水平方向及び鉛直方向の復元特性のチューニング性に優れ、また構成の簡略化に優れたコイルばねを選択している。
すなわち、復元機構２０は、復元用コイルばね４０を含む。また復元用コイルばね４０は、基礎１２と免振対象１４との間にて、基礎１２と免振対象１４との相対位置が基準位置の状態で、ばね中心軸を鉛直方向に向けて設けられている。
また復元機構２０は、上部ばね受け部４２と、下部ばね受け部４４とを備え、上部ばね受け部４２と下部ばね受け部４４との間に復元用コイルばね４０を設けている。
そして、復元機構２０は、基礎１２と免振対象１４との相対変位による復元用コイルばね４０の水平方向ないし鉛直方向への反力により、基礎１２と免振対象１４との相対変位を水平方向及び鉛直方向の許容範囲内に制限している。
【００２８】
＜配置＞
ここで、本実施形態においては、免振性能の向上と構成の簡略化との両立を確実に図る
ため、各減衰機構を同じ鉛直軸上に配置することも重要であり、鉛直力減衰機構１８を、球体保持器３２と免振対象１４との間に設けている。
このために本実施形態においては、転がり支承手段３０が、さらに建物底部枠２２の下部に設けられたばね受け部４５とを備え、ばね受け部４５と球体保持器３２の上部との間に、減衰用コイルばね３８を設けている。
【００２９】
また本実施形態においては、免振性能の向上と構成の簡略化との両立を確実に図るため、
複数の復元機構２０間に複数の転がり支承手段３０を配置し、また連結板４６を備えることも好適である。
ここで、前記連結板４６は、各転がり支承手段３０の球体保持器３２の間に、鉛直方向に向けて設けられた板面を持ち、各転がり支承手段３０を連結している。
【００３０】
次に本実施形態において特徴的な水平力減衰機構１６、鉛直力減衰機構１８及び復元機構２０の組み合わせの作用について説明する。
図２（Ａ）には、地震時ではなく免振装置が静止している状態（基礎と免振対象との相対位置が基準位置の状態）が示されており、復元用コイルばね４０は、その中心軸が鉛直方向を向いている。
【００３１】
＜水平力減衰＞
そして、地震時に同図（Ｂ）に示されるような図中右方（水平方向）への横揺れ５０が生じると、転がり支承手段３０が基礎１２上を転がることにより、免振対象１４に対し基礎１２を図中右方に変位させている。このようにして転がり支承手段３０が基礎１２の図中右方への横揺れ５０を受け流すことにより、免振対象１４に図中右方の横揺れ５０が伝わるのを低減する。
また同時に、復元用コイルばね４０には、反力５２が生じるので、同図（Ｂ）に示されるような基礎１２と免振対象１４との相対変位を許容範囲内に制限している。
【００３２】
一方、地震時に同図（Ｃ）に示されるような図中左方（水平方向）への横揺れ５４が生じると、転がり支承手段３０が基礎１２上を転がることにより、免振対象１４に対し基礎１２を図中左方に変位させている。このようにして転がり支承手段３０は、基礎１２の図中左方への横揺れ５４を受け流すことにより、免振対象１４に図中左方の横揺れ５４が伝わるのを低減する。
また同時に、復元用コイルばね４０には、反力５６が生じるので、同図（Ｃ）に示されるような基礎１２と免振対象１４との相対変位を許容範囲内に制限している。
このようにして本実施形態においては、地震時に水平方向の揺れが生じても、免振対象１４の静止状態に保とうとする。
【００３３】
＜鉛直力減衰＞
次に地震時に図３（Ａ）に示されるような図中上方（鉛直方向）への縦揺れ５８が生じると、減衰用コイルばね３８は、図中上方に縮むことにより、基礎１２と転がり支承手段３０との設置状態を良好に保ちながら、免振対象１４に対し基礎１２を図中上方に変位させる。このようにして減衰用コイルばね３８は、基礎１２の図中上方への縦揺れ５８を受け流すことにより、免振対象１４に図中上方の縦揺れ５８が伝わるのを低減する。
また同時に復元用ばね４０には反力６０が生じるので、同図（Ａ）に示されるような基礎１２と免振対象１４との相対変位を許容範囲内に制限している。
【００３４】
一方、地震時に同図（Ｂ）に示されるような図中下方（鉛直方向）への縦揺れ６２が生じると、減衰用コイルばね３８は、図中下方に延びることにより、基礎１２と転がり支承手段３０との設置状態を良好に保ちながら、免振対象１４に対し基礎１２を図中下方に変位させる。このようにして減衰用コイルばね３８は、基礎１２の図中下方への縦揺れ６２を受け流すことにより、免振対象１４に図中下方の縦揺れ６２が伝わるのを低減している。
また同時に、復元用コイルばね４０には反力６４が生じるので、同図（Ｂ）に示されるような基礎１２と免振対象１４との相対変位を許容範囲内に制限している。  
このようにして本実施形態においては、地震時に鉛直方向の揺れが生じても、免振対象１４を静止状態に保とうとする。
【００３５】
＜水平力減衰及び鉛直力減衰＞
次に地震時に同図（Ｃ）に示されるような図中右下方への揺れ６６が生じると、減衰用コイルばね３８は、図中下方に延びることにより、免振対象１４に対し基礎１２を図中下方に変位させ、基礎１２の揺れ６６の図中下方成分を受け流すのは勿論、地震時ないし変位時に転がり支承手段３０と基礎１２とが離れることなく、これらの接触状態（設置状態）を常に良好に保つ。このようにして減衰用コイルばね３８により転がり支承手段３０と基礎１２との接触状態を常に良好に保ちながら、転がり支承手段３０が基礎１２上を転がり、免振対象１４に対し基礎１２を図中右方に変位させることにより、基礎１２の揺れ６６の図中右方成分を受け流している。
この時、復元用コイルばね４０には反力（図中左方成分６８、図中上方成分７０）が生じるので、基礎１２と免振対象１４との相対変位を、水平方向及び鉛直方向の許容範囲内に制限する。これにより復元用コイルばね４０は、転がり支承手段３０と基礎１２との接触状態を常に良好に保つ。またどのような地震時であっても、常に水平方向及び鉛直方向の免振性能が発揮されるように、転がり支承手段３０及び減衰用コイルばね３８を良好に作動することのできる水平方向及び鉛直方向の許容範囲内に迅速に戻すことができる。
【００３６】
一方、地震時に同図（Ｄ）に示されるような図中左上方への揺れ７２が生じると、減衰用コイルばね３８は、図中上方に縮むことにより、免振対象１４に対し基礎１２を図中上方に変位させ、基礎１２の揺れ７２の図中上方成分を受け流すのは勿論、転がり支承手段３０と基礎１２との押圧力（設置状態）を常に適切に保つ。このようにして減衰用コイルばね３８により、転がり支承手段３０と基礎１２との押圧力を常に適切に保ちながら、転がり支承手段３０が基礎１２上を転がり、免振対象１４に対し基礎１２を図中左方に変位させ、基礎１２の揺れ７２の図中左方成分を受け流す。
この時、復元用コイルばね４０には反力（図中左方成分７４、図中下方成分７０）が生じ、基礎１２と免振対象１４との相対変位を、水平方向及び鉛直方向の許容範囲内に制限する。これにより転がり支承手段３０と基礎１２との押圧力を常に適切に保つ。またどのような地震時であっても、常に水平方向及び鉛直方向の免振性能が発揮されるように、転がり支承手段３０及び減衰用コイルばね３８を良好に作動することのできる水平方向及び鉛直方向の許容範囲内に迅速に戻すことができる。
このようにして本実施形態においては、地震時に水平方向成分及び鉛直方向成分を含む揺れが生じても、免振対象１４を静止状態に保とうとする。
【００３７】
このように本実施形態にかかる免振装置によれば、水平力減衰機構と、鉛直力減衰機構と、復元機構とを組み合わせることとしたので、簡単な構成で免振性能の向上が図られる。
【００３８】
すなわち、通常は、縦揺れは横揺れに比較し、建物の損傷、倒壊等に及ぼす影響があまり大きくないと考えられており、横揺れが抑えられていれば、縦揺れが発生しても特に問題はないと考えられていたため、従来の免振装置では、主に水平力の減衰のみが行われていた。
これに対し、本発明者が免振性能の向上と構成の簡略化との両立について鋭意検討を重ねた結果、縦揺れは横揺れに比較し、建物の損傷、倒壊等に及ぼす影響はそれほど大きくなくても、地震時に水平力減衰機構の設置状態に大きな影響を及ぼす可能性があることがあることがわかった。そして、本発明者により、いくら免振性能に優れた複雑な構成の免振装置を設けても、水平力の減衰だけでは、振動によっては建物の揺れが増幅されてしまう、ないし建物の揺れを充分に低減することができないことがあることがわかった。
【００３９】
すなわち、従来の免振装置では、主に水平力の減衰のみが行われていたため、上向きの鉛直力が加わると、基礎と免振対象との間で転がり支承手段が圧縮を受けて転がり支承手段の転がりが難くなる。これにより転がり支承手段の性能を充分に発揮することができないことがある。一方、下向きの鉛直力が加わると、転がり支承手段が基礎上より離れてしまうことがあるので、転がり支承手段の性能を充分に発揮することができないことがある。
【００４０】
また地震時の基礎と免振対象との相対位置によっては、例えば基礎と免振対象との相対位置が、水平力減衰機構ないし鉛直力減衰機構の許容範囲の境界付近にある時に、さらに地震動が連続することがある。この時に、地震動の方向によっては、基礎と免振対象との相対位置が水平力減衰機構ないし鉛直力減衰機構の良好な免振が行える許容範囲限界に達し、地震は続いているにもかかわらず、その免振が一時的にもストップしてしまうことがある。
【００４１】
これらを解決するためには、地震時の水平力減衰機構の設置状態の向上、地震時に水平力減衰機構と鉛直力減衰機構との相対位置の許容範囲内への迅速な復元が重要であり、このためには各減衰機構及び復元機構を、実際の免振対象や想定地震動などに応じて、適切にチューニングすることが重要である。
すなわち、たとえ免振性能に優れた免振装置を設けても、地震時に減衰機構の設置状態が不充分になるもの、ないし実際の免振対象や想定地震動などに応じて免振特性の適切なチューニングのなされていない状態では、その性能を充分に発揮することができないからである。
【００４２】
そこで、本実施形態においては、簡単な構成でも、特に水平力減衰機構の設置状態の向上、免振特性のチューニングのしやすさに着目して、以下に示されるような水平力減衰機構に対して、鉛直力減衰機構及び復元機構を組み合わせることにより、免振性能の向上を充分に図るものである。
【００４３】
すなわち、本実施形態においては、水平力減衰機構１６、鉛直力減衰機構１８、復元機構２０として、以下に示されるものを用いることにより、免振性能の向上と構成の簡略化との両立を、より確実に図ることができる。
【００４４】
＜種類の選択＞
すなわち、本実施形態においては、まず水平力減衰機構として、簡単な構成であり、また地震時に基礎と免振対象との水平方向への相対変位に優れている転がり支承手段を採用している。
次に鉛直力減衰機構の選択であるが、通常は、これを設けることが少なく、またこれを設けても建物の縦揺れを減衰するために用いられると考えられる。
これに対し、本実施形態において、鉛直力減衰機構は、前記一般的な機能を有するのは勿論、特に地震時の水平力減衰機構の設置状態の向上のために減衰用コイルばねを採用している。
そして、復元機構の選択であるが、通常は、地震時でない時に風などにより免振対象が水平方向に移動してしまうのを防ぐことを目的としている。
これに対し、本実施形態においては、復元機構は、前記一般的な機能を有するのは勿論、特に地震時に基礎と免振対象との相対位置を、水平力減衰機構及び鉛直力減衰機構が良好に作動する許容範囲内に常に位置させておくために復元用コイルばねを用いている。
すなわち、コイルばねは、他のばねに比較し、ばね特性の制御が容易であり、免振対象の重さ等に応じて適切な免振性能（変位量）を最適に調節することができる。このようなコイルばねを用いて鉛直力減衰機構の特性及び復元機構の特性を最適に調節することにより、鉛直力減衰機構及び復元機構は、基礎及び免振対象に生じるであろう揺れに対して迅速に及び確実に対応することができる。
前述のような水平力減衰機構、鉛直力減衰機構及び復元機構の種類の選択によっても、免振性能と構成の簡略化との両立が、より確実に図られる。
【００４５】
＜減衰機構の配置＞
本実施形態においては、特に水平力に加えて鉛直力が発生しても、水平力減衰機構の設置状態を常に良好に保つことのできる点から、水平力減衰機構及び鉛直力減衰機構を同じ鉛直軸上に設けることが好ましい。
また水平力減衰機構及び鉛直力減衰機構を同じ鉛直軸上に設けることにより、これらを異なる鉛直軸上に設けるものに比較し、構成の簡略化も更に図られる。
【００４６】
＜復元機構の配置＞
本実施形態においては、復元機構として、数ある種類の中から、ばね特性の設計の容易性、構成の簡略性に優れた復元用コイルばねを選択しているが、その配置も重要である。
すなわち、従来の免振装置においても、地震時でない時に風などにより免振対象が水平方向に移動してしまうのを防ぐためコイルばねを設けることも考えられる。しかしながら、従来は、水平方向の減衰のみを考慮していたため、このようなコイルばねを設けても、ばね中心軸を水平方向に向けて設けることが一般的であると考えられる。
これに対し、本実施形態においては、特に縦揺れ及び横揺れを含む地震時の水平力減衰機構の設置状態の向上と、地震時に水平力減衰機構と鉛直力減衰機構との相対位置の水平方向及び鉛直方向の許容範囲内への迅速な復元との両立のため、復元用コイルばねを、ばね中心軸を水平方向に向けるのではなく、基礎に対する免振対象の位置が基準位置にて、ばね中心軸を鉛直方向に向けて設けている。
この結果、本実施形態においては、復元用コイルばねの中心軸を水平方向に向けて設けるものに比較し、特に水平力減衰機構の設置状態を高めることができる。また本実施形態においては、地震時に基礎と免振対象との相対位置を水平力減衰機構及び鉛直力減衰機構が充分に機能することのできる許容範囲内に迅速に及び確実に戻すことができる。
したがって、本実施形態において特徴的な目的に基づき復元機構の種類及び配置を選択することにより、常に水平力減衰機構及び鉛直力減衰機構の性能を充分に発揮させることができるので、転がり支承、コイルばねという簡単な構成で、免振性能が更に向上される。
【００４７】
＜連結板＞
また本実施形態においては、前述のようにして複数の復元手段間に複数の転がり支承手段を配置することにより、転がり支承手段に作用する鉛直力が水平方向において略均等となるので、地震時に転がり支承手段の設置状態を良好に保つことができる。
また本実施形態においては、各転がり支承手段を連結する連結板を設けているので、転がり支承手段の取り付け剛性が向上する。特に本実施形態においては、連結板の板面を鉛直方向に向けることにより、板面を鉛直方向に向けたものに比較し、鉛直方向の取り付け剛性が更に向上するので、地震時の水平力減衰機構の設置状態を、設計通りの良好なものとすることができる。
このようにして地震時の水平力減衰機構の設置状態を改善することにより、水平力減衰機構の性能を十分に発揮することができるので、減衰機構及び復元機構の複数配置、ないし連結板という簡単な構成でも、免振性能が更に向上される。
【００４８】
以上のように本実施形態においては、転がり支承手段、コイルばねという簡単な構成を用いても、これらの特性を充分に最適化し、地震時の水平力減衰機構の設置状態を大幅に改善し、ないし地震時に基礎と免振対象との相対位置を各減衰機構の性能を充分に引き出すことのできる位置に常にしておくことにより、免振性能の向上が図られる。
【００４９】
第二実施形態
本実施形態において特徴的なことは、免振性能の向上と構成の簡略化の両立のため、前記復元機構として渦巻ばねを用いたことである。
また本実施形態においては、復元機構としてコイルばねを用いた場合は、基準位置で該ばねに引張力をかけておくことが好ましいのに対し、復元機構として渦巻ばねを用いた場合は、基準位置で該ばねに圧縮力又は引張力をかけておく必要がなく、例えば免振対象への負担が少ない等の点で好ましい。
【００５０】
図４には本発明の第二実施形態にかかる免振装置の概略構成が示されている。同図（Ａ）は本実施形態にかかる免振装置を側方より見た図、同図（Ｂ）は本実施形態において特徴的な渦巻ばねの要部拡大図である横断面図を上方より見た図である。前記第一実施形態と対応する部分には符合１００を加えて示し説明を省略する。
同図に示す免振装置１１０は、復元機構１２０として、前記コイルばねに代えて、基礎１１２と免振対象１１４との間に渦巻方向を水平方向に向けて、該渦巻が間隔をおいて巻かれた渦巻ばね１７８を用いている。
渦巻ばね１７８は、その略内周端寄り１７８ａが転がり支承手段１３０の球体保持器（本体）１３２外周に固定され、且つその略外周端寄り１７８ｂが基礎１１２に支柱１７９を介して固定されている。
また渦巻ばね２７８は、基準位置で、圧縮力や引張力をかけていない状態とする。
そして、復元手段１２０は、基礎１１２と免振対象１１４との水平方向ないし鉛直方向への相対変位による渦巻ばね１７８の水平方向ないし鉛直方向への反力により、基礎１１２と免振対象１１４との相対変位を水平方向ないし鉛直方向の許容範囲内に制限する。
すなわち、本実施形態においては、前述のように渦巻ばね１７８を設けているので、基礎１１２と免振対象１１４との水平方向への相対変位により渦巻ばね１７８には水平方向への反力が生じることにより基礎１１２と免振対象１１４との相対変位を水平方向の許容範囲内に制限することができるのは勿論、基礎１１２と免振対象１１４との鉛直方向への相対変位によっても渦巻ばね１７８には鉛直方向への反力が生じるので、基礎１１２と免振対象１１４との相対変位を鉛直方向の許容範囲内にも制限することができる。  
この結果、本実施形態においては、渦巻ばね１７８という簡単な構成で、前記第一実施形態と同様、免振性能の向上が図られる。
【００５１】
第三実施形態
本実施形態において特徴的なことは、免振性能の向上と構成の簡略化の両立のため、水平力の減衰効果及び水平位置の復元効果を併せ持つ渦巻ばねを用いたことである。
また本実施形態においては、基礎と免振対象との間に、ばね変位方向を水平方向に向けることにより地震時でも減衰機構の設置状態を充分に保つことができる点、ないしばね特性のチューニングが容易であり、実際の免振対象や想定地震動などに応じて免振特性、復元特性の適切なチューニングが容易な点からも、減衰・復元機構として渦巻ばねの選択は非常に好ましい。
【００５２】
図５には本発明の第三実施形態にかかる免振装置の概略構成が示されている。同図（Ａ）は本実施形態にかかる免振装置を側方より見た図、同図（Ｂ）は本実施形態において特徴的な渦巻ばねを上方より見た図である。前記第一実施形態と対応する部分には符合２００を加えて示し説明を省略する。
同図に示す免振装置２１０は、減衰・復元機構２８０を備える。減衰・復元機構２８０は、渦巻ばね２８２は、基礎２１２と免振対象２１４との間に渦巻方向を水平方向に向けて、該渦巻が間隔をおいて巻かれた渦巻ばね２８２を含む。このようにして渦巻ばね２７８を、任意の水平方向に変位自在としている。
また同図において渦巻ばね２７８は、その上部略内周端寄り２７８ａが免振対象２１４に固定され、またその下部略外周端寄り２７８ｂが基礎２１２に固定されている。
そして、減衰・復元機構２８０は、渦巻ばね２７８の上部及び下部により基礎２１２に対し免振対象２１４を支承しながら、渦巻ばね２７８の水平方向への伸縮により基礎２１２から免振対象２１４に伝わる水平方向の揺れを減衰する。また減衰・復元機構２８０は、渦巻ばね２７８のばね反力により、基礎２１２と免振対象２１４との相対変位を水平方向の許容範囲内に制限する。
この結果、本実施形態においては、渦巻ばね２７８という簡単な構成で、免振性能の向
上が図られる。
【００５３】
また本実施形態においても、免振性能の向上と構成の簡略化との両立を、より確実に図
るため、減衰・復元機構２８０に加えて、鉛直力減衰機構２１８ないし復元機構２２０を設けることも重要である。
【００５４】
前記鉛直力減衰機構２１８は、基礎２１２と免振対象２１４とが鉛直方向に相対変位自在となるように、渦巻ばね２７８と免振対象２１４との間に設けられ、基礎２１２から免振対象２１４に伝わる鉛直方向の揺れを減衰する。
前記復元機構２２０は、基礎２１２と免振対象２１４との相対変位時に、基礎２１２と免振対象２１４との相対位置を少なくとも鉛直方向の基準位置に戻す反力を発生することにより、基礎２１２と免振対象２１４との相対変位を少なくとも鉛直方向の許容範囲内に制限する。
【００５５】
ここで、本実施形態においては、鉛直力減衰機構２１８がばね中心軸を鉛直方向に向けて設けられている減衰用コイルばね２３８を含む。そして、減衰用コイルばね２３８の鉛直方向への伸縮により、基礎２１２から免振対象２１４に伝わる鉛直方向の揺れを減衰する。
また本実施形態においては、復元機構２２０が、基礎２１２と免振対象２１４との間にて、基礎２１２と免振対象２１４との相対位置が基準位置の状態で、ばね中心軸を鉛直方向に向けて設けられている復元用コイルばね２４０を含む。そして、基礎２１２と免振対象２１４との相対変位による復元用コイルばね２４０の鉛直方向ないし水平方向への反力により、基礎２１２と免振対象２１４との相対変位を鉛直方向ないし水平方向の許容範囲内に制限する。
【００５６】
以下に、本実施形態において特徴的な渦巻ばね２７８の作用について、図６を参照しつつ具体的に説明する。
同図（Ａ）には、地震時ではなく免振装置が静止している状態（基礎２１２と免振対象２１４との相対位置が基準位置の状態）が示されており、渦巻ばね２７８は、その上部略内周端寄り２７８ａが免振対象２１４に固定され、その下部略外周端寄り２７８ｂが基礎２１２に固定されている。また渦巻ばね２７８は、任意の水平方向に変位自在とするため、渦に間隔を設けている。
【００５７】
このため、地震時に例えば同図（Ｂ）に示されるような図中右方への横揺れ２９０が生じると、渦巻ばね２７８は、その下部略外周端寄りが図中右方に伸びることにより、免振対象２１４に対し基礎２１２を図中右方に変位させる。このようにして渦巻ばね２７８は、基礎２１２の図中右方への横揺れ２９０を受け流し、免振対象２１４に図中右方の横揺れ２９０が伝わるのを低減する。
また同時に、渦巻ばね２７８には反力２９２も生じることにより、同図（Ｂ）に示されるような基礎２１２と免振対象２１４との相対変位を許容範囲内に制限する。
【００５８】
一方、地震時に例えば同図（Ｃ）に示されるような図中左方への横揺れ２９４が生じると、渦巻ばね２７８は、その下部略外周端寄りが図中左方に縮むことにより、免振対象２１４に対し基礎２１２を図中左方に変位させる。このようにして渦巻ばね２７８は、基礎２１２の図中左方への横揺れ２９４を受け流し、免振対象２１４に図中左方の横揺れ２９４が伝わるのを低減する。
また同時に、渦巻ばね２７８には反力２９６も生じることにより、同図（Ｃ）に示されるような基礎２１２と免振対象２１４との相対変位を許容範囲内に制限する。  
このようにして本実施形態においては、一の渦巻ばね２７８で免振対象２１４を静止状態に保とうとし、同時に基礎２１２と免振対象２１４との相対変位を許容範囲内に制限する。
【００５９】
以上のように本実施形態にかかる免振装置２１０によれば、一の渦巻ばね２７８が水平方向の揺れの減衰効果と水平位置の復元効果とを併せ持つ減衰・復元機構２８０を備えるので、これらを別個に設けたものに比較し、より簡単な構成で、免振性能の向上が図られる。
また本実施形態においては、さらに減衰用コイルばね２３８による鉛直力減衰機構２１８ないし復元用コイルばね２４０による復元機構２２０を設けることにより、一の渦巻ばね２７８による減衰・復元機構２８０の性能を充分に発揮させることができるので、免振性能と構成の簡略化との両立が、より確実に図られる。
【００６０】
なお、同図においては、渦巻ばね２７８の上部略内周端寄り２７８ａを免振対象２１４に固定し、その下部略外周端寄り２７８ｂを基礎２１２に固定した例について説明したが、渦巻ばね２７８の下部略内周端寄りを基礎２１２に固定し、その上部略外周部寄りを免振対象２１４に固定することもできる。
また同図では、鉛直力減衰機構２１８を、渦巻ばね２７８と免振対象２１４との間に設
けた例について説明したが、渦巻ばね２７８と基礎２１２との間に設けることもできる。
また本実施形態においては、鉛直力減衰機構２１８ないし復元機構２２０を設けることが特に好ましいが、渦巻ばねのみを用いることもできる。
【００６１】
図７には、渦巻ばね２７８の好適な配置を渦巻ばね２７８及び基礎２１２の上方より見た図が示されている。
同図においては、渦巻ばね２７８を水平方向に複数配置しているが、渦巻ばね全体としてのばね特性が水平方向において均等となるように、それぞれ配置角度を工夫している。同図においては、四の渦巻ばね２７８を、水平方向において、それぞれ９０度づつ回転させた状態で配置している。
この結果、同図では、渦巻ばね全体のばね特性、つまり免振装置全体としての減衰特性を、水平方向において、より均等に制御することができるので、渦巻ばねという簡単な構成を用いて、任意の水平方向において免振性能の向上を更に図ることができる。
【００６２】
なお、第二実施形態の渦巻ばね１７８も、同図に示される渦巻ばね２７８と同様、渦巻ばねを水平方向に複数配置し、渦巻ばね全体としてのばね特性が水平方向において均等となるように、例えば各渦巻ばね１７８の配置角度を工夫することが、より好ましい。
【００６３】
また、本発明の免振装置は、建物に適用することが特に好ましいが、構成の簡略化と免振性能との両立に優れているのは勿論、ばね特性等による免振特性の設計の自由度も優れているので、建物以外の免振対象への適用も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる免振装置の概略構成の説明図である。
【図２】図１に示した免振装置の作用の説明図である。
【図３】図１に示した免振装置の作用の説明図である。
【図４】本発明の第二実施形態にかかる免振装置の概略構成の説明図である。
【図５】本発明の第三実施形態にかかる免振装置の概略構成の説明図である。
【図６】図５に示した免振装置の作用の説明図である。
【図７】前記渦巻ばねの好適な配置の説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，１１０，２１０  免振装置
１６，１１６  水平力減衰機構
１８，１１８，２１８  鉛直力減衰機構
２０，１２０  復元機構
１７８，２７８  渦巻ばね
２８０  減衰・復元機構
【図１】
2006125140.tif 000003
【図２】
2006125140.tif 000004
【図３】
2006125140.tif 000005
【図４】
2006125140.tif 000006
【図５】
2006125140.tif 000007
【図６】
2006125140.tif 000008
【図７】
2006125140.tif 000009