(57)【要約】【課題】小型且つ簡単な構造のトリガー機構及び軽量構造物用免震装置を得ること、及び施工や整備等の作業性の高い軽量構造物用免震装置を得ること。【解決手段】トリガー機構１１２は、隔壁１２８、中間筒体１３０、ゴム筒体１３８及び取り付け板１２０で囲まれた充填空間１４０に粘性流体１４２が充填される。隔壁１２８の中央には、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２とを相対的に接近させる入力がが所定値を超えない場合には破断されず、所定値を超えると破断される破断部１４４が形成される。従来の空隙や充填材が不要となる。トリガー機構１１２は戸建住宅の側壁１０８Ｓに配置されるので、施工や整備等の作業の作業性が高くなる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が封入され、支持部材と軽量構造物との間で略水平方向に伸縮可能に配置されるシリンダー部材と、
前記シリンダー部材と支持部材又は軽量構造物との間に配置され、シリンダー部材の伸縮を入力が一定値以下の場合には制限し、一定値を超えると許容する制限手段と、
を有することを特徴とするトリガー機構。
【請求項２】
前記制限手段が、前記流体を収容する収容部の一部を構成し、流体の内圧上昇によって破断して流体を流出させる破断部が形成された開口板、
であることを特徴とする請求項１に記載のトリガー機構。
【請求項３】
前記制限手段が、前記流体を収容する収容部の一部を構成すると共に、流体の内圧によって移動可能な移動部材と、
前記移動部材が所定位置から移動すると所定位置へ復元させる復元力を作用させる弾性部材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のトリガー機構。
【請求項４】
支持部材上で軽量構造物を水平方向に相対移動可能に支持すると共に、この水平方向への相対移動によって弾性変形する変形部材と、
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のトリガー機構と、
を有することを特徴とする軽量構造物用免震装置。
【請求項５】
前記トリガー機構が、前記軽量構造物の側壁に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の軽量構造物用免震装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トリガー機構及び軽量構造物用免震装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
支持部材に対し、軽量構造物（被支持部材）を免震して支持する免震装置が知られている。このような免震装置では、想定される地震よりも弱い力（例えば強風など）で軽量構造物と支持部材とが不用意に相対移動しないように、トリガー機構が設けられることがある。図１０には、トリガー機構の一例が示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このトリガー機構１２では、上部構造物１４と下部構造物１６とにそれぞれアンカーボルト１８を介して上部ベースプレート２０及び下部ベースプレート２２が固定され、さらに、これらのベースプレート２０、２２に、上部受け金物２４及び下部受け金物２６が固定されている。また、上部受け金物２４と下部受け金物２６との間には、破断部３０が設けられたトリガー材２８が設置されている。さらに、トリガー材２８と下部受け金物２６の孔３２の周壁との間には空隙３４が形成され、この空隙に充填材３６が充填されている。
【０００４】
このトリガー機構１２では、上部構造物１４と下部構造物１６との微小変位を空隙３４によって吸収することができる。これに対し、大地震など、速度の早い荷重に対しては、充填材３６（粘性体や粘弾性体）の剛性が大きくなるのでトリガー材２８に水平せん断力が作用する。そして、この荷重が所定値を超えると、トリガー材２８が破断部３０において破断し、上部構造物１４が移動する。
【０００５】
このように、従来のトリガー機構１２では、上部構造物１４と下部構造物１６との微小変位を吸収するために空隙３４を設け、さらに、速度の早い荷重ではトリガー材２８にせん断力を作用させるために充填材３６を充填する等の必要があり、構造が複雑になったり、大型になったりしていた。
【０００６】
また、このトリガー機構１２を採用した免震装置では、トリガー機構１２が上部構造物１４と下部構造物１６との間に配置されているので、施工作業や整備作業等をこれら構造物の間で行わなければならず、作業性が悪かった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２７９９５２公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、小型且つ簡単な構造のトリガー機構及び軽量構造物用免震装置を得ることを第１の課題とする。また、施工や整備等の作業性の高い軽量構造物用免震装置を得ることを第２の課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、内部に流体が封入され、支持部材と軽量構造物との間で略水平方向に伸縮可能に配置されるシリンダー部材と、前記シリンダー部材と支持部材又は軽量構造物との間に配置され、シリンダー部材の伸縮を入力が一定値以下の場合には制限し、一定値を超えると許容する制限手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のトリガー機構では、支持部材と軽量構造物とが水平方向に相対移動しようとし、シリンダー部材に対しこれを伸縮させる力が入力されると、この入力が一定値以下の場合には、制限手段によってシリンダー部材の伸縮が制限される。これにより、支持部材と軽量構造物との相対移動に対し流体の抵抗が作用するので、たとえば強風等で軽量構造物が支持部材に対して微振動しようとした場合には、この微振動が吸収される。
【００１１】
入力が一定値を超えると、制限手段はシリンダー部材の伸縮を許容するので、シリンダー部材が伸縮し、支持部材と軽量構造物とは水平方向に相対移動する。
【００１２】
このように、本発明のトリガー機構では、内部に流体が封入されたシリンダー部材を備え、入力が一定値以下の場合にはシリンダー部材の伸縮を制限手段によって制限しているので、従来のように、空隙を形成したり、充填材を充填したりする必要がない。このため、小型且つ簡単な構造とすることが可能になる。
【００１３】
制限部材としては、例えば、請求項２に記載のように、前記流体を収容する収容部の一部を構成し、流体の内圧上昇によって破断して流体を流出させる破断部が形成された開口板、であるように構成してもよいし、請求項３に記載ように、前記制限手段が、前記流体を収容する収容部の一部を構成すると共に、流体の内圧によって移動可能な移動部材と、前記移動部材が所定位置から移動すると所定位置へ復元させる復元力を作用させる弾性部材と、を有するように構成してもよい。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、支持部材上で軽量構造物を水平方向に相対移動可能に支持すると共に、この水平方向への相対移動によって弾性変形する変形部材と、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のトリガー機構と、を有することを特徴とする。
【００１５】
この軽量構造物用免震装置では、支持部材上で、変形部材が軽量構造物を水平方向に相対移動可能に支持している。そして、相対移動によって変形部材が弾性変形すると、弾性力が、軽量構造物を支持部材に対し初期位置に戻す復元力として作用する。
【００１６】
また、この軽量構造物用免震装置では、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のトリガー機構を有しており、小型且つ簡単な構造のトリガー機構とすることができる。これにより、軽量構造物用免震装置としても、簡単な構造とすることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前記トリガー機構が、前記軽量構造物の側壁に取り付けられていることを特徴とする。
【００１８】
このように、トリガー機構を軽量構造物の側壁に取り付けることで、軽量構造物と支持部材との間で作業をする必要がなくなり、作業性に優れる。
【００１９】
なお、ここでいう「支持部材」とは、支承を介して軽量構造物を支持するものであればよく、例えば、一般的な戸建住宅の基礎、土台、地盤等を含む。また、「軽量構造物」としては、例えば、戸建て住宅、仮設住宅、小型プラント、実験設備等の諸設備、実験装置等の諸装置などが挙げられる。これらの軽量構造物の重量としては、２００トン以下が好ましく、１００トン以下がより好ましい。軽量構造物の設置面積としては、５００ｍ２以下が好ましく、３００ｍ２以下がより好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の第１実施形態の軽量構造物用免震装置１０２を、支持部材の一例である建物基礎１０６（地盤）と、軽量構造物の一例である戸建住宅１０４の鉄骨架台１０８（あるいはＰＣ板）との間に配置した状態が示されている。軽量構造物用免震装置１０２は、復元部材１１０と、トリガー機構１１２と、で構成されている。建物基礎１０６には凹部１０６Ｄが形成されており、この凹部１０６Ｄ内に、戸建住宅１０４の下部（鉄骨架台１０８の周囲）が収容されている。
【００２１】
復元部材１１０は、鉄骨架台１０８に固定される上フランジ１１４と、建物基礎１０６に固定される下フランジ１１６とを有しており、これらのフランジの間に、積層ゴム体１１８が配置され、固定されている。
【００２２】
積層ゴム体１１８は、板状のゴムと、同じく板状の金属板とが厚み方向に交互に積層されて構成されており、戸建住宅１０４の荷重を支持すると共に、水平方向へのせん断力によって弾性変形し、弾性力を発揮するようになっている。したがって、たとえば地震等によって戸建住宅１０４が建物基礎１０６に対して水平方向に相対移動すると、積層ゴム体１１８がせん断変形し、戸建住宅１０４と建物基礎１０６との当初の相対位置に戻す復元力を作用させる。
【００２３】
積層ゴム体１１８は、建物基礎１０６と戸建住宅１０４の間に複数配置されており、戸建住宅１０４の荷重を、それぞれの積層ゴム体１１８で略均等に支持できるようになっている。なお、図１では積層ゴム体１１８を２つのみ示しているが、４つ以上とすることことが好ましい。
【００２４】
トリガー機構１１２は、図２に詳細に示すように、戸建住宅１０４の側壁１０８Ｓに、図示しないボルト等で取り付けられる取り付け板１２０と、建物基礎１０６の凹部１０６Ｄの内側面１０６Ｓに、同じく図示しないボルト等で取り付けられる有底円筒状の取り付け筒体１２２と、を有している。取り付け筒体１２２の筒部１２４には連通孔１２６が形成されており、取り付け筒体１２２の内部を空気が出入り可能となっている。
【００２５】
取り付け筒体１２２には、隔壁１２８を介して、円筒状の中間筒体１３０がボルト１３２により固定されている。中間筒体１３０の中間部には内フランジ１３４が形成されており、内フランジ１３４の中央の穴部がオリフィス１３６となっている。
【００２６】
内フランジ１３４と取り付け板１２０との間には、円筒状のゴム筒体１３８が配置され、内フランジ１３４と取り付け板１２０に固着されている。そして、隔壁１２８、中間筒体１３０、ゴム筒体１３８及び取り付け板１２０で囲まれた空間が充填空間１４０とされ、この充填空間１４０に粘性流体１４２（あるいは、粘性体や粘弾性体など所定の粘性を有する流体）が充填されている。
【００２７】
隔壁１２８の中央には、この隔壁１２８に厚みを局所的に薄くした破断部１４４が形成されている。隔壁１２８に対し、粘性流体１４２から作用する圧力が所定値を超えると破断部１４４が破断されるように、破断部１４４の強度が設定されている。取り付け板１２０と取り付け筒体１２２とを相対的に接近させる入力が作用した場合に、この入力が所定値を超えない場合には、図３に示すように、破断部１４４は破断されない。このとき、ゴム筒体１３８が僅かに膨らみ、充填空間１４０の容積は一定に保たれる。
【００２８】
これに対し、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２とを相対的に接近させる入力が所定値を超えた場合には、粘性流体１４２の内圧が高くなるので、図４に示すように破断部１４４が破断され、粘性流体１４２が取り付け筒体１２２の内部に流出する。これにより、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２との相対的な接近に対して抵抗が生じなくなり、これらの接近が許容される。
【００２９】
なお、トリガー機構１１２は、戸建住宅１０４を平面視したときに周囲を取り囲むように複数配置されており、建物基礎１０６と戸建住宅１０４との相対移動の方向に関わらず、上記の作用を奏するようになっている。図１ではトリガー機構１１２を２つのみ示しているが、たとえば平面視にて略四角形の戸建住宅では、少なくとも４つのトリガー機構１１２を、戸建住宅の４つの側壁に対し、それぞれ直交する方向に配置することが好ましい。
【００３０】
このような構成とされた第１実施形態の軽量構造物用免震装置１０２では、積層ゴム体１１８が、建物基礎１０６上で、戸建住宅１０４の鉄骨架台１０８を支持している。
【００３１】
地震や風などによって、建物基礎１０６に対し戸建住宅１０４を水平方向に相対移動させようとする力が作用することがある。ここで、例えば強風や、極めて弱い地震等の場合には、建物基礎１０６に対し戸建住宅１０４が微振動しようとする。これにより、戸建住宅１０４が建物基礎１０６の特定の凹部１０６Ｄの内側面１０６Ｓに対し接近しようとするので、対応するトリガー機構１１２に、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２とを相対的に接近させる力が入力される。この力が所定値以下の場合には、破断部１４４は破断されない。取り付け板１２０と取り付け筒体１２２との接近は制限され、入力も吸収されるので、この制限された範囲で、建物基礎１０６と戸建住宅１０４との微振動も吸収される。
【００３２】
これに対し、たとえば比較的大きな地震等、建物基礎１０６に対し戸建住宅１０４を水平方向に相対移動させようとする力が大きい場合、すなわち、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２とを相対的に接近させる入力が所定値を超えた場合には、粘性流体１４２の内圧上昇によって破断部１４４が破断され、粘性流体１４２が取り付け筒体１２２の内部に流出する。このとき、取り付け筒体１２２内の空気が連通孔１２６から外部に流出するので、粘性流体１４２はスムーズに取り付け筒体１２２の内部に流入する。取り付け板１２０と取り付け筒体１２２との相対的な接近に対して抵抗が生じなくなり、これらの接近が許容されるので、建物基礎１０６と戸建住宅１０４との水平方向への相対移動も許容される。これにより、積層ゴム体１１８が弾性変形し、戸建住宅１０４と建物基礎１０６との当初の相対位置に戻す復元力を作用させると共に、相対移動のエネルギーを吸収する。
【００３３】
このように、本実施形態のトリガー機構１１２では、入力が一定値以下の場合の入力の吸収を行うために、従来のように空隙を設けたり、充填材を充填したりする必要がない。このため、トリガー機構１１２として小型且つ簡単な構造とすることが可能になる。軽量構造物用免震装置１０２としても、簡単な構造とすることが可能になる。
【００３４】
また、本実施形態の軽量構造物用免震装置１０２では、トリガー機構１１２が、戸建住宅１０４の側壁１０８Ｓと、建物基礎１０６の凹部１０６Ｄの内側面１０６Ｓとの間に配置されている。従来のように、戸建住宅１０４の底部と建物基礎１０６との間に配置されていないので、施工や整備等の作業の作業性が高くなる。
【００３５】
図５には、本発明の第２実施形態に係るトリガー機構１５２が示されている。以下、第１実施形態のトリガー機構１１２と同一の構成要素、部材等については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第２実施形態のトリガー機構１５２を備えた軽量構造物用免震装置も、第１実施形態の軽量構造物用免震装置１０２において、トリガー機構１１２を第２実施形態のトリガー機構１５２に代えて構成されているので、その詳細な説明及び図示を省略する。
【００３６】
このトリガー機構１５２では、第１実施形態の取り付け筒体１２２と中間筒体１３０とが一体化されており、その筒部１２４の内部に、第１実施形態の隔壁１２８に変えて、ピストン１５４が配置されている。ピストン１５４の周囲にはシール材１５６が固着されており、取り付け筒体１２２の内面との密着状態を維持しつつ、軸方向に移動するようになっている。ピストン１５４、中間筒体１３０、ゴム筒体１３８及び取り付け板１２０で囲まれた空間が充填空間１４０とされている。
【００３７】
取り付け筒体１２２の底板１２２Ｂとピストン１５４との間には、コイルスプリング１５８が配置されている。コイルスプリング１５８は、ピストン１５４を所定位置に維持している。そして、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２とを相対的に接近させる入力が所定値を超えない場合には、図５に示すように、弾性によってピストン１５４に復元力を作用させ、ピストン１５４の移動が極めて僅かとなる（実質的に殆ど移動しない）ように取り付け板１２０に向かって付勢する。このとき、第１実施形態のトリガー機構１１２と同様に、ゴム筒体１３８が僅かに膨らみ、充填空間１４０の容積は一定に保たれる。
【００３８】
これに対し、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２とを相対的に接近させる入力が所定値を超えた場合には、粘性流体１４２の内圧によってピストン１５４が押され、コイルスプリング１５８がこの内圧に抗して、ピストン１５４の底板１２２Ｂ方向への移動を許容する。これにより、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２との相対的な接近が許容される。
【００３９】
したがって、第２実施形態のトリガー機構１５２においても、第１実施形態のトリガー機構１１２と同様に、地震や風などで、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２とを相対的に接近させる力が入力されると、この力が所定値以下の場合には、図６に示すように、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２との接近は制限され、入力も吸収されるので、この制限された範囲で、建物基礎１０６と戸建住宅１０４との微振動も吸収される。この入力が所定値を超えた場合には、図７に示すように、粘性流体１４２の内圧上昇によってピストン１５４が移動され、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２との相対的な接近が許容されるので、建物基礎１０６と戸建住宅１０４との水平方向への相対移動も許容される。これにより、積層ゴム体１１８が弾性変形し、戸建住宅１０４と建物基礎１０６との当初の相対位置に戻す復元力を作用させると共に、相対移動のエネルギーを吸収する。
【００４０】
このように、第２実施形態のトリガー機構１５２も、小型且つ簡単な構造とすることが可能になり、軽量構造物用免震装置としても、簡単な構造とすることが可能になる。
【００４１】
また、第２実施形態のトリガー機構１５２では、作動時に破断する部材がないので、繰り返し作動させることができる。
【００４２】
図８には、第３実施形態のトリガー機構１７２が示されている。第３実施形態においても、第１実施形態のトリガー機構１１２と同一の構成要素、部材等については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第３実施形態のトリガー機構１７２を備えた軽量構造物用免震装置も、第１実施形態の軽量構造物用免震装置１０２において、トリガー機構１１２を第２実施形態のトリガー機構１７２に代えて構成されているので、その詳細な説明及び図示を省略する。
【００４３】
このトリガー機構１７２では、第１実施形態の内フランジ１３４及びゴム筒体１３８に代えて、ロッド１７４及びピストン１７６が設けられている。ロッド１７４は、その一端が取り付け板１２０に固着され、中間筒体１３０に形成された貫通孔１７８を貫通して、他端がピストン１７６に固着されている。ピストン１７６には、粘性流体１４２を流動可能とする流動孔１８０が形成されている。なお、貫通孔１７８とロッド１７４との間はシール材１８２によってシールされており、ロッド１７４の軸方向の移動を許容しつつ、粘性流体１４２の漏出を防止している。
【００４４】
したがって、第３実施形態のトリガー機構１７２においても、第１実施形態のトリガー機構１１２と同様に、地震や風などで、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２とを相対的に接近させる力が入力されると、この力が所定値以下の場合には、破断部１４４は破断されない。取り付け板１２０と取り付け筒体１２２との接近は制限され、入力も吸収されるので、この制限された範囲で、建物基礎１０６と戸建住宅１０４との微振動も吸収される。この入力が所定値を超えた場合には、粘性流体１４２の内圧上昇によって破断部１４４が破断され、取り付け板１２０と取り付け筒体１２２との相対的な接近が許容されるので、建物基礎１０６と戸建住宅１０４との水平方向への相対移動も許容される。これにより、積層ゴム体１１８が弾性変形し、戸建住宅１０４と建物基礎１０６との当初の相対位置に戻す復元力を作用させると共に、相対移動のエネルギーを吸収する。
【００４５】
このように、第３実施形態のトリガー機構１７２も、小型且つ簡単な構造とすることが可能になり、軽量構造物用免震装置としても、簡単な構造とすることが可能になる。
【００４６】
上記説明では、本発明の軽量構造物用免震装置を構成する変形部材として、軽量構造物（戸建住宅１０４）の荷重を支持する作用と、軽量構造物と支持部材（建物基礎１０６）との相対移動に対する復元力を発揮する作用と、の２つの作用を備えた積層ゴム体１１８を例に挙げたが、上記した２つの作用をそれぞれ備えた２種類の部材を配置してもよい。たとえば、軽量構造物の荷重を支持するために支承（すべり支承や転がり支承など）と、復元力を発揮するための復元部材（ゴム体）のように、２種類の異なる作用を奏する部材を設けてもよい。この構成では、復元部材に軽量構造物の荷重が作用しないので、より効果的に復元力を発揮させることが可能になる。
【００４７】
また、積層ゴム体１１８や、トリガー機構１１２、１５２、１７２の数及び配置も、上記したものに限定されない。すなわち、これらの数や配置を適切にすることで、これらに求められる最適な特性を比較的容易に得ることができる。
【００４８】
また、トリガー機構１１２（又はトリガー機構１５２、１７２）を図９に示すように配置してもよい。図９に示した例では、建物基礎１０６に凹部１０６Ｄ（図１参照）を設ける代わりに、戸建住宅１０４の外側に取り付け用ブロック１８４を設置し、この取り付け用ブロック１８４と戸建住宅１０４の間に、トリガー機構１１２を取り付けている。取り付け用ブロック１８４は、トリガー機構１１２を配置する位置にのみ設置すればよく、凹部１０６Ｄを形成する必要もないので、施工がより容易になる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、小型且つ簡単な構造のトリガー機構及び軽量構造物用免震装置を得ることができる。また、施工や整備等の作業性の高い軽量構造物用免震装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の軽量構造物用免震装置が用いられた戸建住宅を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態のトリガー機構を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態のトリガー機構を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態のトリガー機構を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態のトリガー機構を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態のトリガー機構を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態のトリガー機構を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態のトリガー機構を示す断面図である。
【図９】本発明の軽量構造物用免震装置におけるトリガー機構の配設構造の別の例を示す正面図である。
【図１０】従来のトリガー機構を示す断面図である。
【符号の説明】
１０２　　軽量構造物用免震装置
１０４　　戸建住宅（軽量構造物）
１０６　　建物基礎（支持部材）
１０８　　鉄骨架台（軽量構造物）
１１０　　復元部材（変形部材）
１１２　　トリガー機構
１２８　　隔壁（開口板）
１３０　　中間筒体（シリンダー部材）
１３８　　ゴム筒体（シリンダー部材）
１４２　　粘性流体（流体）
１４４　　破断部
１５２　　トリガー機構
１５４　　ピストン（移動部材）
１５８　　コイルスプリング（弾性部材）
１７２　　トリガー機構
【図１】
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【図２】
2004100929.tif 000004
【図３】
2004100929.tif 000005
【図４】
2004100929.tif 000006
【図５】
2004100929.tif 000007
【図６】
2004100929.tif 000008
【図７】
2004100929.tif 000009
【図８】
2004100929.tif 000010
【図９】
2004100929.tif 000011
【図１０】
2004100929.tif 000012