(57)【要約】【課題】積層体の内部温度の上昇を抑え、積層体の力学的特性の低下を抑制することができる免震装置を提供することを目的とする。【解決手段】軟質板４０と硬質板４１を交互に積層したせん断変形可能な積層体４が、その積層方向の両側にそれぞれ配設された一対の端板２、３の間に介在されている免震装置１において、積層体４に、複数の軟質板４０及び硬質板４１をそれぞれ貫通して積層方向に延在する孔部４３が形成されており、孔部４３の少なくとも一端部が、積層体４の積層方向の一端面において開口されており、孔部４３の内側に、流動性を有する熱媒体５が充填されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質板と硬質板を交互に積層したせん断変形可能な積層体が、その積層方向の両側にそれぞれ配設された一対の端板の間に介在されている免震装置において、
前記積層体に、複数の前記軟質板及び前記硬質板をそれぞれ貫通して前記積層方向に延在する孔部が形成されており、
該孔部の少なくとも一端部が、前記積層体の積層方向の一端面において開口されており、
前記孔部の内側に、流動性を有する熱媒体が充填されていることを特徴とする免震装置。
【請求項２】
請求項１に記載の免震装置において、
前記硬質板から前記熱媒体へ流出する熱量が、前記硬質板から前記軟質板へ流出する熱量よりも大きいことを特徴とする免震装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の免震装置において、
前記孔部の内側に前記硬質板の一部が突出されていることを特徴とする免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層体を備えた免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の免震装置として、従来、例えば下記特許文献１に記載されているような、高減衰ゴムを用いた積層体（積層ゴム）を備えた免震装置が知られている。上記した積層体は、高減衰ゴムからなる軟質板と鋼板などの硬質板とを交互に積層した構成からなる。高減衰ゴムは、ゴム材料に樹脂やカーボン等を混合して減衰性能を向上させたゴム体である。また、上記した積層体は、その積層方向の両側にそれぞれ配設された一対の端板の間に介在されている。そして、これら一対の端板のうちの下側の端板を基礎等の下部構造に固定させると共に上側の端板を建物等の上部構造に固定させることで、下部構造と上部構造との間に免震装置が介装される。
【０００３】
上記した免震装置では、積層体の鉛直剛性が大きいため、上部構造の荷重を受けても積層体の沈み込みが小さく抑えられ、上部構造を長期的に安定支持することができる。また、地震動が入力されると、積層体が水平方向にせん断変形するため、上部構造の固有周期が長くなり、上部構造が受ける地震応力が緩和される。またこのとき、上記した高減衰ゴムからなる積層体の軟質板によって、地震動に対する上部構造の応答振動を減衰させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来の免震装置では、長周期地震動によって、積層体が長時間に亘って比較的に大きく繰り返し変形すると、吸収エネルギーにより上記した軟質板の内部が発熱する場合がある。特に、上記した高減衰ゴムを用いた積層体では、高減衰ゴムからなる軟質板に内部発熱が発生しやすい。一般的にゴムは熱伝導率が低いため、軟質板において発生した熱は、上部構造や下部構造まで伝達されずに積層体の内部に留まる。その結果、積層体の内部温度が上昇して積層体のばね性能や減衰性能などの力学的特性が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、積層体の内部温度の上昇を抑え、積層体の力学的特性の低下を抑制することができる免震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】
【０００７】
本発明に係る免震装置は、軟質板と硬質板を交互に積層したせん断変形可能な積層体が、その積層方向の両側にそれぞれ配設された一対の端板の間に介在されている免震装置において、前記積層体に、複数の前記軟質板及び前記硬質板をそれぞれ貫通して前記積層方向に延在する孔部が形成されており、該孔部の少なくとも一端部が、前記積層体の積層方向の一端面において開口されており、前記孔部の内側に、流動性を有する熱媒体が充填されていることを特徴としている。
【０００８】
このような特徴により、一方の端板を下部構造に固定すると共に他方の端板を上部構造に固定することで、上記した免震装置が下部構造と上部構造との間に介装される。そして、地震動等の外力が入力されると、積層体が積層方向に直交する方向にせん断変形し、これにより、上部構造の固有周期が長くなり、上部構造が受ける地震応力が緩和される。このとき、孔部の内側に充填された熱媒体は流動性を有しているので、熱媒体が孔部内で流動しながら積層体のせん断変形に追随し、積層体のせん断変形が阻害されない。
【０００９】
また、上記した積層体のせん断変形に伴い積層体の内部が発熱すると、その熱が、熱媒体を介して端板に伝達され、端板から免震装置の外部に放出される。すなわち、積層体のせん断変形に伴い軟質板において発熱が生じると、その熱は積層体の孔部内の熱媒体に伝達される。これにより、熱媒体の一部が熱せられて熱媒体の温度分布が不均一となり、孔部内において熱媒体の対流が生じる。また、積層体のせん断変形に伴う攪拌作用によって孔部内の熱媒体に回流が生じる。これら熱媒体の対流や回流に伴い孔部の開口端まで熱輸送され、その開口端の位置で熱媒体から端板に熱が伝達され、さらに、その端板に伝達された熱が上部構造や下部構造に伝達される。
【００１０】
また、本発明に係る免震装置は、前記硬質板から前記熱媒体へ流出する熱量が、前記硬質板から前記軟質板へ流出する熱量よりも大きいことが好ましい。
これにより、積層体の内部で発生した熱が熱媒体に伝達されやすくなる。すなわち、積層体のせん断変形に伴い軟質板において発生した熱が、その軟質板に積層された硬質板に伝達されたとき、その硬質板に伝達された熱が、その硬質板に積層された軟質板に伝達されずに孔部内の熱媒体に伝達される。
【００１１】
また、本発明に係る免震装置は、前記孔部の内側に前記硬質板の一部が突出されていることが好ましい。
これにより、孔部内の熱媒体に接触する硬質板の面積が大きくなり、硬質板から熱媒体に熱が伝達されやすくなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る免震装置によれば、積層体のせん断変形に伴い積層体の内部に発生した熱が熱媒体を介して端板に伝達され、端板から免震装置の外部に放出されるので、積層体の内部の熱が外部に放出されやすい。これにより、積層体の内部温度の上昇を抑えることができ、積層体の力学的特性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための免震装置の縦断面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ間の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態を説明するための積層体の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る免震装置の実施の形態について、図面に基いて説明する。
なお、本実施の形態では、後述する積層体４の中心軸線を「軸線Ｏ」とし、その軸線Ｏに沿った方向を「軸方向」とし、軸線Ｏに直交する方向を「径方向」とし、軸線Ｏ周りの方向を「周方向」とする。また、上記した「軸方向」は、本発明における「積層方向」に相当する。また、軸方向の一方側（図１における上側）を「上方」とし、軸方向の他方側（図１における下側） を「下方」とする。
【００１５】
図１に示す免震装置１は、基礎等の下部構造１０と建物本体等の上部構造１１との間に介装され、上部構造１１を下部構造１０に対して相対的に水平移動可能に支持する装置である。この免震装置１の概略構成としては、下部構造１０に固定される下側端板２（本発明の端板に相当する。）と、上部構造１１に固定される上側端板３（本発明の端板に相当する。）と、下側端板２と上側端板３の間に介在された積層体４と、を備えている。
【００１６】
下側端板２及び上側端板３は、例えば平面視円形の鋼板であり、上下に対向して配置されている。また、下側端板２及び上側端板３は、それぞれ積層体４の断面形状よりも大径に形成されていると共に、積層体４の軸方向両側にそれぞれ配設されており、これら下側端板２及び上側端板３の各外周部は、全周に亘って積層体４の径方向外側に向けて突出されている。また、下側端板２及び上側端板３は、例えばアンカーボルト等を介して下部構造や上部構造に固定されるプレートであり、下側端板２及び上側端板３の各外周部には、周方向に間隔をあけて複数のボルト孔２０、３０が形成されている。
【００１７】
積層体４は、複数の軟質板４０と硬質板４１とが交互に積層された積層構造の柱状体であり、水平方向にせん断変形可能な略円柱形状の積層体である。この積層体４の外周部には、上記した軟質板４０及び硬質板４１の外周を被覆する被覆ゴム４２が全周に亘って形成されている。軟質板４０と被覆ゴム４２とは、一体に形成された弾性変形可能な加硫ゴムからなり、上記した複数の硬質板４１と共に未加硫の軟質板４０及び被覆ゴム４２を加硫させることで、軟質板４０及び被覆ゴム４２と複数の硬質板４１とが加硫接着されている。また、上記した軟質板４０及び被覆ゴム４２は、ゴム材料に樹脂やカーボン等を混合して減衰性能を向上させた高減衰ゴムからなる。上記した構成の積層体４は、鉛直剛性が高くて鉛直方向に沈みにくく、且つ水平剛性が低くて水平方向にせん断変形しやすい。
なお、上記した軟質板４０及び被覆部４２は高減衰ゴム以外であってもよく、例えばカーボン等が混合されない通常のゴムや軟質樹脂で形成することも可能である。また、上記した硬質板４１は、鋼板以外であってもよく、例えば硬質樹脂からなる板材であってもよい。
【００１８】
また、上記した積層体４には、複数の軟質板４０及び硬質板４１をそれぞれ貫通して軸方向に延在する複数の孔部４３が形成されている。この孔部４３は、積層体４の全長に亘って延在して積層体４の上端面および下端面においてそれぞれ開口された貫通孔であり、孔部４３の下端は下側端板２で閉塞され、孔部４３の上端は上側端板３で閉塞されている。また、図２に示すように、複数の孔部４３は、積層体４の中央部分に均等に配設されている。具体的に説明すると、孔部４３は、積層体４の軸線Ｏ上に配設されていると共に軸線Ｏの周りに等間隔に複数配設されている。
【００１９】
また、図３に示すように、上記した孔部４３の内側には、複数の硬質板４１の一部がそれぞれ突出されている。つまり、後述する硬質板孔４３ｂの円環状の外周部分（円環部４１ａ）が孔部４３の内側に軸方向に並設されており、これら複数の円環部４１ａが孔部４３内においてフィン状に形成されている。詳しく説明すると、孔部４３は、複数の軟質板４０にそれぞれ形成された孔（軟質板孔４３ａ）と、複数の硬質板４１にそれぞれ形成された孔（硬質板孔４３ｂ）と、が軸方向に連設された構成からなる。そして、上記した硬質板孔４３ｂの内径Ｄ２が軟質板孔４３ａの内径Ｄ１よりも小径であり、硬質板４１の硬質板孔４３ｂの外周部分（円環部４１ａ）が全周に亘って軟質板孔４３ａの内周面の径方向内側に突出されている。
【００２０】
図１〜図３に示すように、上記した複数の孔部４３の内側には、流動性を有する熱媒体５が充填されている。この熱媒体５は、液体、気体または半固体の流体であり、例えばシリコーンオイル等を用いることができる。また、硬質板４１から熱媒体５へ流出する熱量が、硬質板４１から軟質板４０へ流出する熱量よりも大きくなっている。
なお、下側端板２及び上側端板３のうちの何れか一方に、孔部４３内に熱媒体５を注入するための図示せぬ注入口が形成されており、この注入口は、熱媒体５の注入後に図示せぬ栓体等で閉塞される。なお、積層体４（軟質板４０及び被覆ゴム４２）に注入口を形成することも可能である。
【００２１】
次に、上記した構成からなる免震装置１の作用について説明する。
【００２２】
上記した構成の免震装置１は、下側端板２を下部構造１０に固定すると共に、上側端板３を上部構造１１に固定することで、下部構造１０と上部構造１１との間に介装され、上部構造１１が免震装置１を介して下部構造１０上に支持される。このとき、積層体４の鉛直剛性が大きいため、上部構造１１の荷重を受けても積層体４の沈み込みが小さく抑えられ、上部構造１１を長期的に安定支持することができる。
【００２３】
そして、上記した下部構造１０に地震動が入力されると、積層体４が水平方向にせん断変形する。これにより、上部構造１１の固有周期が長くなり、上部構造１１が受ける地震応力が緩和される。このとき、孔部４３の内側に充填された熱媒体５は流動性を有しているので、熱媒体５が孔部４３内で流動しながら積層体４のせん断変形に追随する、したがって、熱媒体５が積層体４のせん断変形を阻害することはない。
【００２４】
また、上述しように積層体４がせん断変形すると、積層体４の内部の軟質板４０で発熱が生じる場合がある。特に、上記した積層体４の軟質板４０が高減衰ゴムからなるので、積層体４のせん断変形に伴う発熱が生じやすい。この場合、図３に示すように、積層体４の内部の軟質板４０で発生した熱は、まず、その軟質板４０に積層された直上及び直下の硬質板４１に伝達される。ここで、硬質板４１から熱媒体５へ流出する熱量が、硬質板４１から軟質板４０へ流出する熱量よりも大きくなっているので、熱伝導率の高い硬質板４１に伝達された熱は、硬質板４１の硬質板孔４３ｂから孔部４３内の熱媒体５に伝達される。このとき、硬質板４１の円環部４１ａ（硬質板孔４３ｂの外周部分）が孔部４３の内側に突出されているので、孔部４３内の熱媒体５に接触する硬質板４１の面積が大きく、硬質板４１から熱媒体５に熱が伝達されやすい。
【００２５】
また、上述したように硬質板４１から熱媒体５に熱が伝達されると、孔部４３内の熱媒体５の一部が熱せられて熱媒体５の温度分布が不均一となり、その結果、孔部４３内において熱媒体５の対流が生じる。また、積層体４のせん断変形に伴う攪拌作用によって孔部４３内の熱媒体５に回流が生じる。これにより、硬質板４１から熱媒体５に伝達された熱は、上記した熱媒体５の対流や回流に乗って孔部４３の上下端（開口端）まで熱輸送され、その上下端の位置で熱媒体５から下側端板２や上側端板３に伝達される。そして、その熱は、下側端板２を介して下部構造１０に伝達されたり、上側端板３を介して上部構造１１に伝達されたりし、免震装置１の外部に放出される。
【００２６】
上記した免震装置１によれば、積層体４のせん断変形に伴い積層体４の内部に発生した熱が熱媒体５を介して下側端板２や上側端板３に伝達され、下側端板２や上側端板３から免震装置１の外部に放出されるので、積層体４の内部の熱が外部に放出されやすい。これにより、積層体４の内部温度の上昇を抑え、積層体４の力学的特性の低下を抑制することができる。
【００２７】
また、硬質板４１から熱媒体５へ流出する熱量が、硬質板４１から軟質板４０へ流出する熱量よりも大きくなっており、積層体４の内部の熱が熱媒体５に伝達されやすいので、積層体４の内部温度の上昇を効率的に抑えることができ、積層体４の力学的特性の低下を確実に抑制することができる。
【００２８】
さらに、孔部４３の内側に硬質板４１の一部（円環部４１ａ）が突出されており、硬質板４１から熱媒体５に熱が伝達されやすいので、積層体４の内部温度の上昇を特に効率的に抑えることができ、積層体４の力学的特性の低下をより確実に抑制することができる。
【００２９】
以上、本発明に係る免震装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記した実施の形態では、孔部４３が積層体４の上端面から下端面まで延在する貫通孔となっているが、本発明は、非貫通の孔部であってもよい。すなわち、孔部の一端が積層体４の何れか一方の端面において開口され、他端が軟質板４０や硬質板４１などによって閉塞された構成であってもよい。
【００３０】
また、上記した実施の形態では、孔部４３が積層体４の軸方向に沿って延設されているが、本発明は、孔部が積層体４の軸線Ｏに対して斜めに延在されていてもよい。
また、本発明は、孔部の位置や数、断面形状は適宜変更可能であり、例えば、孔部を積層体４の中心部分（軸線Ｏ上）に１つだけ形成してもよく、或いは、断面形状楕円形や矩形の孔部を形成してもよい。
【００３１】
また、上記した実施の形態では、硬質板４１の一部（円環部４１ａ）が孔部４３の全周に亘って孔部４３の内側に向けて突出されており、孔部４３内に突出した硬質板４１の一部（円環部４１ａ）が平面視円環形状に形成されているが、本発明は、硬質板４１の一部が孔部４３の全周に亘って突出されていなくてもよく、孔部４３の内周面の周方向の一部分に硬質板４１の一部が突設された構成であってもよく、孔部４３内に突出した硬質板４１の一部が円環形状以外の形状に形成されていてもよい。例えば、孔部のうちの軟質板孔が楕円形状に形成され、孔部のうちの硬質板孔が真円形状（径が軟質板孔の短径よりも大きくて軟質板孔の長径よりも小さい円）に形成されることで、孔部４３内に突出した硬質板４１の一部が平面視三日月形状に形成される。
さらに、本発明は、硬質板４１の一部が孔部４３の内側に向けて突出されていない構成にすることも可能であり、全長に亘って直筒形状の孔部であってもよい。
【００３２】
また、本発明は、積層体が斜めに傾けて設置され、積層体が水平面に対して傾斜した方向にせん断変形する構成であってもよい。
その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  免震装置
２  下側端板（端板）
３  上側端板（端板）
４  積層体
５  熱媒体
４０  軟質板
４１  硬質板
４３  孔部
【図１】
2011141002.tif 000003
【図２】
2011141002.tif 000004
【図３】
2011141002.tif 000005