(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に対する設置物の変位を抑制する変位抑制装置であって、
前記構造物及び前記設置物の一方に固定される基体と、
前記構造物及び前記設置物の他方に一端側が固定される可撓性を有する長尺部材と、
前記基体に回転可能に支持され、前記長尺部材を他端側から巻き取り可能な巻き取り部材と、
前記長尺部材を巻き取る方向に前記巻き取り部材を付勢するばねと、
前記長尺部材を前記巻き取り部材から引き出す運動に対して摩擦抵抗を付与する摩擦装置と、
を有し、
前記摩擦装置は、
前記巻き取り部材の回転が伝達されて回転可能な回転部材と、
前記基体に対して固定され、前記回転部材に対して当接して前記回転部材との間で摩擦抵抗を生じる固定部材と、
有し、
前記巻き取り部材と前記回転部材との間には、前記巻き取り部材の前記長尺部材を引き出す方向への回転の前記回転部材への伝達を許容するとともに前記巻き取り部材の前記長尺部材を巻き取る方向への回転の前記回転部材への伝達を規制するワンウェイクラッチが設けられている
変位抑制装置。
【請求項２】
前記摩擦装置が生じる摩擦抵抗は、少なくとも前記長尺部材の巻き取りが完了した状態において前記ばねの復元力よりも大きい
請求項１に記載の変位抑制装置。
【請求項３】
前記ばねはぜんまいである
請求項１又は２に記載の変位抑制装置。
【請求項４】
支持構造物に対する免震対象物の変位を抑制する変位抑制装置であって、
前記支持構造物及び前記免震対象物の一方に固定される基体と、
前記支持構造物及び前記免震対象物の他方に一端側が固定される可撓性を有する長尺部材と、
前記基体に回転可能に支持され、前記長尺部材を他端側から巻き取り可能な巻き取り部材と、
前記長尺部材を巻き取る方向に前記巻き取り部材を付勢するばねと、
前記長尺部材を前記巻き取り部材から引き出す運動に対して摩擦抵抗を付与する摩擦装置と、
を有し、
前記摩擦装置は、
前記巻き取り部材の回転が伝達されて回転可能な回転部材と、
前記基体に対して固定され、前記回転部材に対して当接して前記回転部材との間で摩擦抵抗を生じる固定部材と、
有し、
前記巻き取り部材と前記回転部材との間には、前記巻き取り部材の前記長尺部材を引き出す方向への回転の前記回転部材への伝達を許容するとともに前記巻き取り部材の前記長尺部材を巻き取る方向への回転の前記回転部材への伝達を規制するワンウェイクラッチが設けられている
変位抑制装置。
【請求項５】
構造物の第１部位と第２部位との相対変位を抑制することにより前記構造物の変形を抑制する変位抑制装置であって、
前記第１部位に固定される基体と、
前記第２部位に一端側が固定される可撓性を有する長尺部材と、
前記基体に回転可能に支持され、前記長尺部材を他端側から巻き取り可能な巻き取り部材と、
前記長尺部材を巻き取る方向に前記巻き取り部材を付勢するばねと、
前記長尺部材を前記巻き取り部材から引き出す運動に対して摩擦抵抗を付与する摩擦装置と、
を有し、
前記摩擦装置は、
前記巻き取り部材の回転が伝達されて回転可能な回転部材と、
前記基体に対して固定され、前記回転部材に対して当接して前記回転部材との間で摩擦抵抗を生じる固定部材と、
有し、
前記巻き取り部材と前記回転部材との間には、前記巻き取り部材の前記長尺部材を引き出す方向への回転の前記回転部材への伝達を許容するとともに前記巻き取り部材の前記長尺部材を巻き取る方向への回転の前記回転部材への伝達を規制するワンウェイクラッチが設けられている
変位抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震等において、什器や機器等の設置物の変位（水平方向・回転方向等）を抑制するなどの変位抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
東北地方太平洋沖地震では、未曾有の大規模地震により甚大な被害が各地で発生した。また、東海地震や東南海、南海地震は、今後３０年内の発生確率が８７パーセントと言われている。従って、地震への対策は喫緊の課題である。
【０００３】
ここで、兵庫県南部地震等の直下型地震では、什器等の設置物による圧死者が犠牲者の１割を占めていたという報告がある。このような設置物の移動・転倒を防止する技術としては、Ｌ字型の金具により設置物を構造物に固定するものなどが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４８２４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、上記のような金具等の固定具では、地震力（加速度）が大きいときに、固定具自体、若しくは、設置物又は構造物の固定具が取り付けられた部分が破損し、固定具の機能が失われるおそれがある。例えば、兵庫県南部地震や東北地方太平洋沖地震では、設置物の自重の１倍乃至３倍程度の荷重を支持する固定具等が必要であったと考えられる。このような大きな荷重に耐える固定具等を作製することは困難である。
【０００６】
本発明の目的は、振動の加速度が大きいときにも変位を抑制する機能を維持できる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の変位抑制装置は、構造物に対する設置物の変位を抑制する変位抑制装置であって、前記構造物及び前記設置物の一方に固定される基体と、前記構造物及び前記設置物の他方に一端側が固定される可撓性を有する長尺部材と、前記基体に回転可能に支持され、前記長尺部材を他端側から巻き取り可能な巻き取り部材と、前記長尺部材を巻き取る方向に前記巻き取り部材を付勢するばねと、前記長尺部材を前記巻き取り部材から引き出す運動に対して摩擦抵抗を付与する摩擦装置と、を有する。
【０００８】
好適には、前記摩擦装置は、前記巻き取り部材の回転が伝達されて回転可能な回転部材と、前記基体に対して固定され、前記回転部材に対して当接して前記回転部材との間で摩擦抵抗を生じる固定部材と、有し、前記巻き取り部材と前記回転部材との間には、前記巻き取り部材の前記長尺部材を引き出す方向への回転の前記回転部材への伝達を許容するとともに前記巻き取り部材の前記長尺部材を巻き取る方向への回転の前記回転部材への伝達を規制するワンウェイクラッチが設けられている。
【０００９】
好適には、前記摩擦装置が生じる摩擦抵抗は、少なくとも前記長尺部材の巻き取りが完了した状態において前記ばねの復元力よりも大きい。
【００１０】
好適には、前記ばねはぜんまいである。
【００１１】
本発明の一態様の変位抑制装置は、支持構造物に対する免震対象物の変位を抑制する変位抑制装置であって、前記支持構造物及び前記免震対象物の一方に固定される基体と、前記支持構造物及び前記免震対象物の他方に一端側が固定される可撓性を有する長尺部材と、前記基体に回転可能に支持され、前記長尺部材を他端側から巻き取り可能な巻き取り部材と、前記長尺部材を巻き取る方向に前記巻き取り部材を付勢するばねと、前記長尺部材を前記巻き取り部材から引き出す運動に対して摩擦抵抗を付与する摩擦装置と、を有する。
【００１２】
本発明の一態様の変位抑制装置は、構造物の第１部位と第２部位との相対変位を抑制することにより前記構造物の変形を抑制する変位抑制装置であって、前記第１部位に固定される基体と、前記第２部位に一端側が固定される可撓性を有する長尺部材と、前記基体に回転可能に支持され、前記長尺部材を他端側から巻き取り可能な巻き取り部材と、前記長尺部材を巻き取る方向に前記巻き取り部材を付勢するばねと、前記長尺部材を前記巻き取り部材から引き出す運動に対して摩擦抵抗を付与する摩擦装置と、を有する変位抑制装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、振動の加速度が大きいときにも変位を抑制する機能を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る変位抑制装置の概要を説明する模式図。
【図２】図２（ａ）は変位抑制装置の外観を示す正面図、図２（ｂ）は変位抑制装置の外観を示す平面図。
【図３】図３（ａ）は図２のIIIa−IIIa線における断面を含む、容器を透視して示す変位抑制装置の正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のIIIb−IIIb線における断面図。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は変位抑制装置の動作を説明する断面図。
【図５】変位抑制装置に加えられる荷重の変化を比較例との比較において示す図。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は摩擦装置の変形例を示す図。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は変位抑制装置の取り付け態様の変形例を示す模式図。
【図８】図８（ａ）および図８（ｂ）は兵庫県南部地震を想定したシミュレーションの条件および結果を示す図。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は兵庫県南部地震を想定したシミュレーション結果を示す他の図。
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は東北地方太平洋沖地震を想定したシミュレーションの条件および結果を示す図。
【図１１】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は東北地方太平洋沖地震を想定したシミュレーション結果を示す他の図。
【図１２】図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は新潟県中越地震を想定したシミュレーションの条件および結果を示す図。
【図１３】図１３（ａ）および図１３（ｂ）は新潟県中越地震を想定したシミュレーション結果を示す他の図。
【図１４】変位抑制装置の他の応用例を示す図。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は変位抑制装置の更に他の応用例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本発明の実施形態に係る変位抑制装置１の概要を説明する模式図である。
【００１６】
図１（ａ）の例では、変位抑制装置１は、例えば、一端が構造物１０１に固定され、他端が設置物１０３に固定され、構造物１０１に対して設置物１０３の移動を規制している。
【００１７】
構造物１０１は、例えば、ビル、店舗、家屋である。設置物１０３は、例えば、什器や機器である。なお、什器は、箪笥等の家具等を指す場合と、商品陳列用の棚等を指す場合とがあるが、いずれであってもよい。また、機器は、例えば、医療機器や事務機器である。
【００１８】
設置物１０３は、キャスター１０４によって支持されており、水平方向に移動可能である。従って、図１（ｃ）に示すように、地震等が発生することにより、構造物１０１が水平方向に振動した場合には、設置物１０３は、慣性によってその場に残り、構造物１０１に対して水平方向に相対移動する。そこで、図１（ａ）に示すように、変位抑制装置１により設置物１０３の移動を規制する。
【００１９】
なお、変位抑制装置１は、構造物１０１及び設置物１０３の適宜な位置に取り付けられるが、好ましくは、設置物１０３の重心と同等の高さにおいて構造物１０１及び設置物１０３に固定される。図１（ａ）では、変位抑制装置１は、構造物１０１の壁に固定されている。
【００２０】
また、図１（ｂ）の例では、設置物１０５は、キャスター１０４が設けられおらず、構造物１０１に対して水平方向に移動不可能に支持されている。変位抑制装置１は、一端が設置物１０５の重心よりも上方側において設置物１０３に固定され、他端が構造物１０１の壁に固定されている。
【００２１】
図１（ｄ）に示すように、このような設置物１０５においては、地震等が発生することにより、構造物１０１が水平方向に振動した場合には、設置物１０５の下方は構造物１０１とともに移動し、上方は慣性によってその場に残るから、設置物１０５を転倒させようとするモーメントが生じる。そこで、図１（ｂ）に示すように、変位抑制装置１により設置物１０５の上方の移動を規制することにより、設置物１０５の転倒が防止される。
【００２２】
図２（ａ）は、変位抑制装置１の外観を示す正面図であり、図２（ｂ）は、変位抑制装置１の外観を示す平面図である。
【００２３】
変位抑制装置１は、概略、巻尺のような装置であり、容器３と、容器３からの引き出し及び容器３内への巻き込みが可能なストリング５とを有している。容器３には、構造物１０１及び設置物１０３（又は１０５。以下、１０５は省略する。）の一方に連結される連結部７が設けられている。ストリング５の先端には、構造物１０１及び設置物１０３の他方に固定される接合部９が設けられている。
【００２４】
容器３の形状は適宜に設定されてよいが、本実施形態では、薄型の直方体状に形成された場合を例示している。また、容器３の材料も適宜に選択されてよいが、金属やＦＲＰ等の強度の高い材料により形成されていることが好ましい。
【００２５】
ストリング５は、可撓性を有する長尺状の部材である。ストリング５の断面形状（長尺方向に直交する断面の形状）は適宜に設定されてよいが、本実施形態では、扁平な矩形状に形成された場合を例示している。ストリング５の材料・構造も適宜に選択されてよいが、強度が高く且つ可撓性を十分に確保できる材料・構造とされることが好ましい。例えば、ストリング５は、金属繊維からなる織布、若しくは、アラミド繊維などの強度の高い樹脂繊維からなる織布により構成されている。
【００２６】
連結部７は、例えば、一端が容器３に固定される可撓性部材１１と、可撓性部材１１の他端に設けられた接合部１３とを有している。
【００２７】
可撓性部材１１は、可撓性を有する長尺状の部材である。可撓性部材１１の断面形状、材料・構造は、適宜に設定されてよい。例えば、可撓性部材１１は、ピアノ線、ワイヤーロープ若しくはチェーンにより構成されてよい。
【００２８】
接合部１３及び９は、適宜な固定構造とされてよい。例えば、接合部１３及び９は、ねじ、若しくは、ボルト及びナットにより取り付けれるものであってもよいし、フック状の部材の係合により取り付けられるものであってもよいし、紐により縛り付けられるものであってもよい。接着や面ファスナー、粘着性材料（マット）でもよい。
【００２９】
図３（ａ）は、図２のIIIa−IIIa線における断面を含む、容器３を透視して示す変位抑制装置１の正面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のIIIb−IIIb線における断面図である。なお、各図において、一部の部材は模式的に示されている。
【００３０】
容器３内には、ストリング５を巻き取る巻き取り部材１５と、巻き取り部材１５をストリング５を巻き取る方向に回転させる付勢力を生じるばね１７と、ばね１７が連結される固定軸１９と、巻き取り部材１５の回転が伝達され、摩擦抵抗を生じる摩擦装置２３と、巻き取り部材１５から摩擦装置２３への回転の伝達を制御するクラッチ２１とが設けられている。
【００３１】
巻き取り部材１５は、例えば、ストリング５が巻かれる円筒状の筒部１５ａと、その端面に設けられた一対の円盤状の鍔部１５ｂとを有している。そして、巻き取り部材１５は、不図示の軸支機構により筒部１５ａの軸心回りに回転可能に容器３に支持されている。一対の鍔部１５ｂ間の距離は、ストリング５の幅よりも若干大きい程度とされている。
【００３２】
そして、ストリング５は、接合部９とは反対側の端部が筒部１５ａに固定されており、当該端部側から筒部１５ａに巻かれている。より具体的には、ストリング５は、一巻き毎に内側から外側へ積層されるように巻かれている。
【００３３】
ばね１７は、図３では模式的に示されているが、例えば、ぜんまい（渦巻きばね）により構成されている。ぜんまいは、非接触型でもよいし、接触型でもよいし、Ｓ字型でもよいし、定トルク型でもよいし、定荷重型でもよいし、長さ方向に直交する断面形状が扁平の帯状の素材を巻いたものであってもよいし、長さ方向に直交する断面形状が円形等の線状の素材を巻いたものであってもよい。また、ぜんまいの材料は、例えば、高炭素鋼、ステンレス等の金属である。
【００３４】
ばね１７は、一端側が固定軸１９を介して容器３に固定され、他端側が巻き取り部材１５に固定されている。そして、ばね１７は、巻き込まれた状態から伸びる方向へ復元力によって変形し、これにより巻き取り部材１５を回転させ、巻き取り部材１５にストリング５を巻き取らせる。ばね１７は、例えば、巻き取り部材１５によりストリング５を完全に巻き取り可能に十分に巻き込まれた状態とされている。なお、ストリング５を完全に巻き取った状態は、例えば、接合部９が容器３に到達して係合するなど、ストッパとして機能する部材が係合した状態である。
【００３５】
クラッチ２１は、入力側回転部材２５と、入力側回転部材２５の回転が伝達され若しくはその伝達が遮断される出力側回転部材２７と、入力側回転部材２５と出力側回転部材２７との間に介在する介在部材２６とを有している。
【００３６】
入力側回転部材２５は、例えば、クラッチ２１の内輪として構成され、概略円環状に形成されるとともに、巻き取り部材１５と一体的に回転可能に巻き取り部材１５に固定されている。
【００３７】
介在部材２６は、入力側回転部材２５の外周面に対して入出可能に構成されており、不図示のスプリングによって入力側回転部材２５の外側へ付勢されている。介在部材２６は、入力側回転部材２５の円周方向の一方側においては、円周方向に対する傾斜が大きく、他方側においては円周方向に対する傾斜が小さく形成されている。
【００３８】
出力側回転部材２７は、例えば、クラッチ２１の外輪として構成され、入力側回転部材２５の外周を囲む円環状に形成されている。その内周面には、複数の介在部材２６に対して円周方向において係合可能な複数のせん断キー２７ｂが形成されている。
【００３９】
入力側回転部材２５が矢印Ａ１（図３（ｂ））で示す方向に回転すると、介在部材２６がせん断キー２７ｂに係合して、入力側回転部材２５の回転が出力側回転部材２７に伝達される。一方、入力側回転部材２５が矢印Ａ２で示す方向に回転すると、介在部材２６とせん断キー２７ｂとの間に作用する力は介在部材２６を入力側回転部材２５に押し込む力に変換され（図４（ｂ）参照）、クラッチ２１は空転する。
【００４０】
摩擦装置２３は、出力側回転部材２７と、容器３に対して固定され、出力側回転部材２７に当接する固定部材２９とを有している。従って、出力側回転部材２７の回転に対しては、出力側回転部材２７と固定部材２９との間で摩擦抵抗が生じる。なお、本実施形態では、出力側回転部材２７は、摩擦装置２３と、クラッチ２１とに共用されている。
【００４１】
固定部材２９は、例えば、回転軸に平行な断面がＬ字の円環状に形成され、内周側の先端面が出力側回転部材２７の外周面に当接している。なお、本実施形態では、出力側回転部材２７の外周面には凹溝が形成されており、固定部材２９の内周側の先端は当該凹溝に嵌合している。これにより、出力側回転部材２７と固定部材２９との接触面積が大きくなっている。
【００４２】
出力側回転部材２７及び固定部材２９は、例えば、部材を構成する材料として一般的な材料（例えば金属）により構成されてよい。また、この場合において、これらの部材間には、摩擦係数を適宜な値とするために油が配置されてもよい。また、出力側回転部材２７及び固定部材２９の摺動面は、アラミド繊維等の適宜な部材が配置されて構成されてもよい。
【００４３】
また、出力側回転部材２７及び固定部材２９は、その全体若しくは摺動面が、自動車等の摩擦ブレーキに使用されている材料により構成されてもよい。このような材料は、例えば、セミメタリック材、ロースチール材、ＮＡＯ（Non-Asbestos Organic，ノンアスベスト摩擦材料）材である。
【００４４】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、変位抑制装置１の動作を説明する図３（ｂ）と同様の断面図である。
【００４５】
地震等が発生し、構造物１０１が振動すると、図１（ａ）および図１（ｃ）に例示したように、設置物１０３は、構造物１０１に対して相対的に振動する。より具体的には、設置物１０３は、構造物１０１の壁から離れる方向への移動と、構造物１０１の壁へ近づく方向への移動を繰り返そうとする。
【００４６】
設置物１０３が構造物１０１の壁から離れるときには、図４（ａ）において矢印Ｈ１で示すように、ストリング５は容器３から引き出される。ストリング５の引き出しに伴って、巻き取り部材１５は矢印Ｊ１で示す方向に回転する。また、入力側回転部材２５も矢印Ａ１で示す方向に回転する。このとき、介在部材２６はせん断キー２７ｂに係合し、出力側回転部材２７は矢印Ｂ１で示す方向に回転する。そして、出力側回転部材２７と固定部材２９とは摺動する。
【００４７】
ストリング５が引き出されて設置物１０３の移動が許容されることにより、設置物１０３を構造物１０１に対して金具により固定した場合に比較して、変位抑制装置１（金具）自体、及び、設置物１０３や構造物１０１の変位抑制装置１が取り付けられる部分に加えられる荷重は低減される。具体的には、ストリング５の引き出しに際しては、主としてばね１７の復元力と摩擦装置２３の摩擦力とからなる抵抗力がストリング５に付与され、当該抵抗力が変位抑制装置１等に加えられる荷重の最大値となる。
【００４８】
また、摩擦装置２３の摩擦力に抗してストリング５が引き出されることにより、当該引き出しに際して設置物１０３の振動エネルギーが消費され、設置物１０３の変位が抑制される。
【００４９】
一方、設置物１０３が構造物１０１の壁に近づくときには、図４（ｂ）において矢印Ｈ２で示すように、ストリング５の先端は容器３に近づく。このとき、ばね１７の付勢力により巻き取り部材１５は矢印Ｊ２で示す方向へ回転し、ストリング５は巻き取り部材１５に巻き取られて行く。また、入力側回転部材２５も、巻き取り部材１５とともに矢印Ａ２で示す方向に回転する。このとき、介在部材２６はせん断キー２７ｂにより入力側回転部材材２５の内部に押し込まれ、出力側回転部材材２７に回転を伝達しない。換言すれば、入力側回転部材材２５、さらには、入力側回転部材材２５に固定された巻き取り部材１５は、摩擦装置２３から抵抗力を受けない。従って、ストリング５の巻き取りが速やかに行われる。
【００５０】
なお、設置物１０３の水平移動を例にとって説明したが、設置物１０５（図１（ｂ）及び図１（ｄ））の回転移動についても、変位抑制装置１は同様に機能する。
【００５１】
上記の説明から理解されるように、巻き取り部材１５の巻き取り方向への回転に対しては、クラッチ２１の空転により摩擦装置２３の抵抗力は付与されず、また、設置物１０３の構造物１０１の壁側への復帰は設置物１０３の振動によりなされる。従って、ばね１７は、ストリング５の撓みを解消可能に巻き取り部材１５を回転させることができる程度の付勢力を発揮できればよい。ただし、それ以上の付勢力を発揮可能であってもよい。
【００５２】
摩擦装置２３の摩擦力は、適宜な大きさとされてよい。摩擦力が小さくても、振動エネルギーが消費され、設置物１０３の変位が抑制されることに変わりはない。逆に、摩擦力が大きくても、クラッチ２１によって巻き取り部材１５によるストリング５の巻き取りに対しては摩擦力は作用しないから、ストリング５の巻き取りに支障は生じない。
【００５３】
ばね１７の復元力及び摩擦装置２３の摩擦力は、好適には、想定している設置物の想定している地震における振動が最も抑制されるように、設置物の自重や外力等を考慮して、振動系の運動方程式を解いたり、シミュレーションを行ったりすることにより、設定されることが好ましい。もちろん、その過程においては、変位抑制装置１が種々の設置物等に対して汎用性を有するように、種々の自重や加速度に基づいてばね１７の復元力及び摩擦装置２３の摩擦力が設定されてもよい。
【００５４】
また、ストリング５は、その張力が、ばね１７の復元力及び摩擦装置２３の静止摩擦力を超えると、引き出しが開始される。換言すれば、ばね１７及び摩擦装置２３は、加速度の小さい振動においてはストリング５の引き出しを禁止する。従って、ばね１７の復元力及び摩擦装置２３の摩擦力は、設置物１０３の移動を完全に禁止する範囲と、設置物１０３の移動をある程度は許容する代わりに変位抑制装置１の破損を抑制する範囲との境界を適宜に設定するように設定されてもよい。
【００５５】
図５は、変位抑制装置１に加えられる荷重の変化を比較例との比較において示す図である。
【００５６】
比較例は、従来のＬ字型の金具のように、設置物１０３を構造物１０１の壁に対して完全に固定する固定具を想定している。図５において、横軸は設置物１０３の構造物１０１の壁からの移動量Ｄを示し、縦軸は変位抑制装置１及び比較例の固定具、若しくは、構造物１０１及び設置物１０３の変位抑制装置１等が固定される部分に加わる荷重Ｆを示している。
【００５７】
実線Ｌ１で示すように、比較例の場合においては、設置物１０３が構造物１０１の壁から若干移動しただけで、荷重Ｆは急激に上昇する。そして、地震力が大きいときには、固定具等の破断に至る。その結果、荷重Ｆは急激に減少し、換言すれば、設置物１０３の移動を規制する力は発揮されなくなり、壁からの移動量Ｄは大きくなっていく。
【００５８】
一方、実線Ｌ２に示すように、実施形態においては、設置物１０３が構造物１０１の壁から移動すると、当初は、荷重Ｆは急激に上昇する。しかし、荷重Ｆが、主としてばね１７の復元力及び摩擦装置２３の静止摩擦力からなる抵抗力を超えると、ストリング５が容器３から引き出され、設置物１０３の移動が許容される代わりに荷重Ｆの増加は緩和される。この移動の間においては、上述のように、摩擦抵抗によって振動エネルギーが消費される。そして、振動の半周期が過ぎて設置物１０３の移動方向が反転すると、荷重Ｆは急激に下がる。このように、上述した実施形態の作用・効果は、荷重と変位との関係を示すグラフにおいても現れる。
【００５９】
図６（ａ）は、摩擦装置の変形例を示す図３（ａ）と同様の正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のVIｂ−VIｂ線における断面図である。
【００６０】
変位抑制装置２０１の摩擦装置２２３は、出力側回転部材２２７、一若しくは複数の板材２２８及び固定部材２２９が積層されて構成されている。これらの部材は、ボルトなどの適宜な部材により積層方向により圧縮されるとともに、その間に油が配置されることなどにより、部材間の摩擦係数が適宜に設定されている。なお、板材２２８は、出力側回転部材２２７側から受ける摩擦力と、固定部材２２９側から受ける摩擦力との差分の力により回転する。
【００６１】
図７（ａ）〜図７（ｃ）は、変位抑制装置１（若しくは２０１。以下、２０１は省略）の取り付け態様の変形例を示す模式図である。
【００６２】
図７（ａ）の取り付け例では、変位抑制装置１は、構造物１０１側の端部は、設置具１０７を介して構造物１０１の壁と天井との隅角部に対して固定されている。このように、変位抑制装置１は、壁への固定に限られないとともに、他の部材を介して構造物１０１に固定されてもよい。
【００６３】
図７（ｂ）の取り付け例では、変位抑制装置１は、ストリング５が、設置具１０７を介して構造物１０１の壁と床との隅角部に対して固定されている。ここで、ストリング５は、設置物１０３の角部に当接されることにより屈曲しており、設置物１０３に対しては概ね水平方向の張力を付与可能であるとともに、設置具１０７からは、概ね鉛直方向において張力を受けている。
【００６４】
このように、変位抑制装置１は、ストリング５を設置物１０３若しくは構造物１０１の一部若しくはこれらに固定された部材により適宜に屈曲させて引き回すことにより、構造物１０３の任意の位置から受けた張力を設置物１０３の任意の方向へ付与することができる。すなわち、変位抑制装置１は、取り付けの自由度が極めて高いという効果も奏する。
【００６５】
図７（ｃ）は、設置具１０７の一例を示す模式図である。設置具１０７は、伸縮式のロッドを含んで構成され、ロッド両端は、摩擦力を受けつつ床や壁に対して移動可能に連結されている。
【００６６】
（効果の検証）
実際の地震動に基づいて、設置物１０３や変位抑制装置１の挙動に関するシミュレーションを行い、変位抑制装置１の効果を検証した。実際の地震動としては、兵庫県南部地震、東北地方太平洋沖地震及び新潟県中越地震の地震動を想定した。
【００６７】
（兵庫県南部地震の例）
この例では、図１（ａ）及び図１（ｃ）に示すように、キャスター付きの設置物１０３の壁に対する水平移動が変位抑制装置１により規制されている場合において兵庫県南部地震が発生したときの設置物１０３及び変位抑制装置１の挙動を計算した。
【００６８】
図８（ａ）は、シミュレーション条件である地震動の経時変化を示す図であり、横軸は時間を、縦軸は加速度を示している。
【００６９】
図８（ｂ）は、シミュレーション結果を示す図であり、横軸は時間を、縦軸は設置物１０３の壁からの移動量を示している。実線Ｌ５は本実施形態の対策が行われた（変位抑制装置１により設置物１０３が移動が規制された）場合の移動量を示し、点線Ｌ６は無対策の（変位抑制装置１も従来の固定具も使用されない）場合の移動量を示している。
【００７０】
この図に示されるように、変位抑制装置１により、設置物１０３の移動は効果的に抑制されている。例えば、無対策の場合の移動量の最大値は１．２ｍ程度であるのに対し、本実施形態の対策がなされた場合の移動量の最大値は０．２ｍ程度であり、人的被害が生じるような設置物１０３の移動が効果的に抑制されている。
【００７１】
図９（ａ）は、シミュレーション結果を示す他の図であり、横軸は、変位抑制装置１により水平移動が規制された設置物１０３の壁からの移動量を示し、縦軸は摩擦装置２３が生じた摩擦力（Ｆ）を設置物１０３の自重（ｍｇ）で除して正規化した値を示している。当該移動量及び摩擦力は、時間の経過に伴って、実線Ｌ７に沿って矢印で示す方向に変化していく。
【００７２】
図９（ａ）では、図５と類似した変化が読み取れる。すなわち、地震が発生し、設置物１０３の壁から離れる移動が開始されると（移動量が０の付近）、摩擦力は急激に上昇する。次に、摩擦力の上昇が頭打ちになるとともに、設置物１０３の壁からの移動量が増加する。そして、振動の半周期が過ぎて設置物１０３が壁側へ移動を開始すると、摩擦力はなくなり、その後、設置物１０３の壁からの移動量は小さくなる。この変化は繰り返し行われる。
【００７３】
そして、このような変化により描かれた実線Ｌ３に囲まれた領域の面積は、摩擦装置２３により消費された振動エネルギーに相当する。実線Ｌ３は概ね矩形を描いていることから、移動量（横軸）及び摩擦力（縦軸）に対して効果的に消費エネルギー（面積）が大きくされていることが分かる。
【００７４】
図９（ｂ）は、シミュレーション結果を示す更に他の図であり、横軸は変位抑制装置１により変位が規制された設置物１０３の速度を示し、縦軸は図９（ａ）の縦軸と同様に、摩擦装置２３が生じた摩擦力を設置物１０３の自重で除して正規化した値を示している。
【００７５】
摩擦力は、設置物１０３が壁に近づくとき（速度が負のとき）は０であり、且つ、設置物１０３が壁から離れるとき（速度が正のとき）は、たとえ設置物の速度が低くても大きい。従って、設置物１０３が壁に近づくときは速やかにストリング５の巻き取りが行われつつ、設置物１０３が壁から離れるときには速やかに抵抗力を付与できることが確認された。
【００７６】
（東北地方太平洋沖地震の例）
この例では、上記の兵庫県南部地震の例と同様に、キャスター付きの設置物１０３の壁に対する水平移動が変位抑制装置１により規制されている場合において東北地方太平洋沖地震が発生したときの設置物１０３及び変位抑制装置１の挙動を計算した。
【００７７】
図１０（ａ）〜図１１（ｂ）はそれぞれ、上述の図８（ａ）〜図９（ｂ）に対応している。図１０（ｂ）において実線Ｌ１１及び点線Ｌ１２は、図８（ｂ）の実線Ｌ５及びＬ６と同様に、本実施形態の対策をした場合と無対策の場合とに対応している。
【００７８】
これらの図においても、設置物１０３の移動量が効果的に抑制されていること（図１０（ｂ））、振動エネルギーが効果的に消費されていること（図１１（ａ））、摩擦力のＯＮ・ＯＦＦが好適に行われていること（図１１（ｂ））等が読み取れる。
【００７９】
（新潟県中越地震の例）
この例では、図１（ｂ）及び図１（ｄ）に示すように、設置物１０５の回転変位（転倒するような移動）が変位抑制装置１により規制されている場合において新潟県中越地震が発生したときの設置物１０５及び変位抑制装置１の挙動を計算した。
【００８０】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、シミュレーション条件である地震動の経時変化を示す図である。図１２（ａ）において、横軸は時間を、縦軸は加速度を示している。図１２（ｂ）において、横軸は時間を、縦軸は角加速度を示している。
【００８１】
図１２（ｃ）は、シミュレーション結果を示す図であり、横軸は時間を、縦軸は設置物１０５の平時の位置からの回転量を示している。実線Ｌ２１は本実施形態の対策が行われた（変位抑制装置１により設置物１０５の移動が規制された）場合の回転量を示し、点線Ｌ２２は変位抑制装置１からクラッチ２１を無くした場合の回転量を示し、点線Ｌ２３は無対策の（変位抑制装置１も従来の固定具も使用されない）場合の回転量を示している。
【００８２】
なお、変位抑制装置１からクラッチ２１を無くした場合においては、摩擦装置２３の摩擦抵抗がばね１７の復元力よりも大きい場合を想定した。すなわち、一度引き出されたストリング５が自動で巻き取り部材１５に巻き取られることはないものとした。
【００８３】
点線Ｌ２３で示すように、無対策の場合においては、設置物１０５の回転量は急激に増加し、図１２（ｃ）の範囲内で際限なく大きくなっている。これは、設置物１０５が転倒したことを意味している。
【００８４】
点線Ｌ２２で示すように、変位抑制装置１からクラッチ２１を無くした場合においては、初期の振動に対しては設置物１０５の回転を抑制する機能を果たすものの、ストリング５が巻き戻されず、設置物１０５の振動を抑制する機能が失われることから、無対策の場合に少し遅れて、無対策の場合と同様に設置物１０５が転倒する。
【００８５】
一方、点線Ｌ２１で示すように、本実施形態の対策が行われた場合においては、設置物１０５の回転が継続的に抑制され、その結果、転倒が防止されている。このように、変位抑制装置１が無対策の場合等に比較して設置物１０５の転倒を防止できることが確認された。
【００８６】
図１３（ａ）は、シミュレーション結果を示す、既に説明した図９（ａ）等に対応する図である。ただし、横軸は、設置物１０５の回転量を示し、縦軸は摩擦装置２３が生じた摩擦モーメントを示している。摩擦モーメントは、支点位置の設置物の慣性モーメントと重力加速度の積で除されて正規化されて示されている。
【００８７】
実線Ｌ２５は、本実施形態の対策が行われた場合を示し、点線Ｌ２６は、変位抑制装置１においてクラッチ２１が無い場合を示している。回転量及び摩擦モーメントは、時間の経過に伴って、実線Ｌ２５若しくは点線Ｌ２６に沿って矢印で示す方向に変化していく。
【００８８】
実線Ｌ２５では、図５や図９（ａ）等と類似した変化が読み取れる。すなわち、実線Ｌ２５は、概ね、原点（回転量０、摩擦モーメント０）を起点とする矩形を繰り返し描くように延びている。なお、実線Ｌ２５で囲まれた領域の面積は、図９（ａ）等と同様に、消費されたエネルギーに相当する。
【００８９】
一方、点線Ｌ２６では、ストリング５が巻き戻されないことから、２回目以降の矩形の起点（摩擦モーメントが上昇を開始する点）は、それ以前の矩形の右下端（摩擦モーメントが下降して０となった点）となっている。すなわち、設置物１０５の回転量が以前に生じた回転量に到達することにより摩擦モーメントが生じる。その結果、エネルギーの消費が十分でないうちに、回転量は大きくなっていく。
【００９０】
このように、クラッチ２１により、回転量を抑制しつつ、繰り返しエネルギーを消費できることが確認された。
【００９１】
図１３（ｂ）は、シミュレーション結果を示す、既に説明した図９（ｂ）等に対応する図である。この図においても、摩擦モーメントのＯＮ・ＯＦＦが好適に行われていることが読み取れる。
【００９２】
なお、以上の実施形態において、容器３は本発明の基体の一例であり、ストリング５は本発明の長尺部材の一例である。
【００９３】
（変位抑制装置の他の応用例）
図１４は、変位抑制装置１の他の応用例を示す模式的な断面図である。
【００９４】
図１４において、変位抑制装置１は、免震装置５０５の過大な変位を抑制する装置として利用されている。具体的には、免震装置５０５は、支持構造物５０１に対して免震対象物５０３を水平方向に移動可能に支持し、変位抑制装置１は、一端（接合部９又は１３）が支持構造物５０１に固定され、他端が免震対象物５０３に固定されている。
【００９５】
免震装置５０５は、転がり支承や滑り支承等の適宜な免震支承により構成されてよい。図１４では、転がり支承を例示している。支持構造物５０１及び免震対象物５０３は、例えば、家屋等の構造物及び当該構造物に支持された什器である。また、例えば、支持構造物５０１及び免震対象物５０３は、構造物の基礎部分及び当該基礎部分に支持される家屋等の構造物である。
【００９６】
免震装置５０５は、地震等において支持構造物１０１の振動が免震対象物５０３へ伝達されることを抑制する。しかし、長周期の地震が生じたときなどにおいては、免震対象物５０３の支持構造物１０１に対する相対変位が大きくなる。その結果、例えば、免震対象物５０３の破損防止に好ましくない状態が生じ得る。
【００９７】
一方、変位抑制装置１は、上述のように、ストリング５が引き出される運動に対して摩擦抵抗を作用させ、振動エネルギーを消費する。従って、免震対象物５０３の過大な変位が抑制される。なお、免震対象物５０３は、支持構造物５０１に対する移動が許容されているものであるから、この応用例においては、変位抑制装置１は、Ｌ字の金具等の固定具に代えて用いられるわけではなく、免震装置５０５に対して新たに付加されることになる。
【００９８】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、変位抑制装置１の更に他の応用例を示す模式的な断面図である。
【００９９】
図１５において、変位抑制装置１は、構造物６０１の耐震性を向上させる装置として利用されている。具体的には、変位抑制装置１は、構造物６０１の第１部位６０１ａ及び第２部位６０２ｂとに架け渡されるように設置され、これらの部位の相対変位を抑制することにより、構造物６０１の変形を抑制する。
【０１００】
構造物６０１は、例えば、家屋やビルである。構造物６０１の構造は、骨組構造や壁式構造等の適宜な構成とされてよい。また、構造物６０１の平面形状等も適宜な形状とされてよい。第１部位６０１ａ及び第２部位６０１ｂは、構造部６０１の変形に伴って相対変位が生じやすい部位であることが好ましい。
【０１０１】
図１５では、骨組構造の矩形の対角線上に変位抑制装置１が配置された場合を例示している。なお、対角線は、水平フレームの対角線（水平面に平行な矩形の対角線）であってもよいし、鉛直フレームの対角線（壁面等に平行な矩形の対角線）であってもよいし、立体フレームの対角線（直方体内部を通過する対角線）であってもよい。
【０１０２】
図１５（ａ）において矢印ｙ１で示すように強い地震力が加えられると、図１５（ｂ）において矢印ｙ２示すように、矩形の構造物６０１は菱形に変形する。このとき、矢印ｙ３で示すように、構造物６０１の対角線は延び、これに伴いストリング５が引き出される。従って、変位抑制装置１は、構造物６０１の変形を許容して過度の荷重が変位抑制装置１等に加わることを抑制しつつ、摩擦抵抗により変形のエネルギーを消費して、構造物６０１の変形を抑制することができる。
【０１０３】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１０４】
ワンウェイクラッチは設けられなくてもよい。この場合であっても、巻き取り部材を巻き取り方向に付勢するばねの付勢力が摩擦装置の摩擦力よりも大きければ、長尺部材（ストリング）を巻き取ることは可能である。
【０１０５】
ただし、共振による予期しない振動の増大を回避する観点からは、摩擦力がばねの付勢力よりも大きいことが好ましい。換言すれば、ワンウェイクラッチは、摩擦力がばねの付勢力よりも大きいときにその効果が顕著となる。なお、ばねの付勢力は、その構成によっては、長尺部材の引き出しに伴って増大する。摩擦力は、長尺部材が完全に引き出されるまで付勢力よりも大きいことが好ましいが、少なくとも巻き取りが完了した状態において付勢力よりも大きくてもよい。
【０１０６】
また、ワンウェイクラッチは、スプラグ型のものやローラ型のものなど、一般に広く用いられているものであってもよい。また、ワンウェイクラッチは、一方向の回転においては接続状態となり、他方向の回転においては半クラッチ状態となるものであってもよい。
【０１０７】
巻き取り部材を軸支する基体は、容器に限定されず、例えば、骨組構造のものであってもよい。換言すれば、長尺部材（ストリング）は、巻き取りが完了した状態において外部に露出していてもよい。
【０１０８】
長尺部材は、一巻き毎に積層される扁平なものに限定されない。長手方向に直交する断面が円形で乱巻きされるようなものであってもよい。また、長尺部材は、扁平に形成可能な織布に限定されず、ピアノ線、ワイヤーロープ若しくはチェーンであってもよい。
【０１０９】
実施形態では、基体（容器３）を構造物若しくは設置物に固定する構成として可撓性部材１１を含む固定部材を例示したが、固定部材は、他の構成とされてもよい。例えば、固定部材は、基体を構造物等に対して移動不可能に固定するものであってもよいし、可撓性部材に代えてユニバーサルジョイントによって基体の向きを変更可能に基体を固定するものであってもよい。
【０１１０】
なお、本実施形態からは、より上位概念化した以下の発明を抽出可能である。
（発明１）
構造物に対する設置物の変位を抑制する変位抑制装置であって、
前記構造物及び前記設置物の一方に固定される基体と、
前記構造物及び前記設置物の他方に一端側が固定される可撓性を有する長尺部材と、
前記基体に回転可能に支持され、前記長尺部材を他端側から巻き取り可能な巻き取り部材と、
前記長尺部材を巻き取る方向に前記巻き取り部材を回転させる駆動部と、
を有する変位抑制装置。
【０１１１】
上記の発明１においては、駆動部は、ばねに限定されず、例えば、モータやカウンターウェイトであってもよい。また、摩擦装置が無く、引き出しをばねの復元力により規制する態様が含まれてもよいし、摩擦装置に代えて、他の減衰装置（例えば、粘性流体の粘性抵抗を利用した装置、面ファスナーの剥離抵抗を利用した装置、シリンダからピストンを引抜くときに真空が形成されることによる抵抗を利用した装置）が用いられてもよい。
【０１１２】
（発明２）
構造物に対する設置物の変位を抑制する変位抑制装置であって、
前記構造物及び前記設置物の一方に固定される基体と、
前記構造物及び前記設置物の他方に一端側が固定される可撓性を有する長尺部材と、
前記基体に回転可能に支持され、前記長尺部材を他端側から巻き取り可能な巻き取り部材と、
前記長尺部材を巻き取り部材から引き出す運動に対して減衰抵抗を付与する減衰装置と、
を有する変位抑制装置。
【０１１３】
上記の発明２においては、ばねが無く、巻尺の一度の引き出しのみにおいて摩擦力を付与する態様が含まれてもよいし、ばねに代えて、モータやカウンターウェイトが用いられてもよい。また、減衰装置は、摩擦装置に限定されず、例えば、粘性流体の粘性抵抗を利用した装置、面ファスナーの剥離抵抗を利用した装置、シリンダからピストンを引抜くときに真空が形成されることによる抵抗を利用した装置であってもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１…変位抑制装置、３…容器（基体）、５…ストリング（長尺部材）、１５…巻き取り部材、１７…ばね、２３…摩擦装置、１０１…構造物、１０３…設置物。
【図１】
0005659090.tif 000002
【図２】
0005659090.tif 000003
【図３】
0005659090.tif 000004
【図４】
0005659090.tif 000005
【図５】
0005659090.tif 000006
【図６】
0005659090.tif 000007
【図７】
0005659090.tif 000008
【図８】
0005659090.tif 000009
【図９】
0005659090.tif 000010
【図１０】
0005659090.tif 000011
【図１１】
0005659090.tif 000012
【図１２】
0005659090.tif 000013
【図１３】
0005659090.tif 000014
【図１４】
0005659090.tif 000015
【図１５】
0005659090.tif 000016