(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平な設置面に免震支承を介して設置される第１の架台と、
前記第１の架台の上に空気バネを介して設置され、設備機器を搭載する第２の架台と、
前記第１の架台と前記第２の架台の水平方向の相対的な変位を制限する変位リミッタと、前記第１の架台と前記第２の架台の間に設けられ、これらの相対的な振動を減衰させる減衰装置と、
前記設置面と前記第１の架台の間に設けられ、前記設置面に対する前記第１の架台の水平方向の相対的な移動を復元する復元機構とを有する防振減震装置であって、
前記変位リミッタが、前記第１の架台から上方に突出する衝突部材と、前記第２の架台から下方に突出する突出部材を有し、前記衝突部材と前記突出部材が、隙間を介して配置され、前記第１の架台と第２の架台との相対的な変位を前記隙間の距離以下に制限する変位リミッタであり、
前記免震支承が、前記設置面に固定された板材と、前記第１の架台から下方に延びる支柱と、前記支柱の下面に取り付けられた滑り部材を有し、前記板材と前記滑り部材との当接部で前記支柱を支える滑り支承から構成され、
前記復元機構が、前記設置面と前記第１の架台との間に取り付けられ、水平方向に延在する伸縮バネ、あるいは、前記設置面と前記第１の架台との間に取り付けられた積層ゴムであることを特徴とする防振減震装置。
【請求項２】
前記空気バネ用の作動流体としての空気を溜めるエアタンクと、該エアタンクと前記空気バネとの間の空気の出入を制御する制御弁と、該制御弁を介し空気の出入方向変更あるいは前記制御弁の閉塞状態を切り替えるレバー部を備えたバルブ部と、前記レバー部と前記第２の架台を接続した連結軸が設けられ、
前記第１の架台と前記第２の架台の鉛直距離が適正距離の場合に前記連結軸が前記レバー部を水平に支持して前記制御弁を閉塞状態とし、
前記第１の架台と前記第２の架台の鉛直距離が適正距離から接近した場合に前記連結軸が前記レバー部先端を下降させて前記エアータンクから前記空気バネ側に空気を送る状態に切り替え、
前記第１の架台と前記第２の架台の鉛直距離が適正距離から離間した場合に前記連結軸が前記レバー部先端を上昇させて前記空気バネから空気抜く状態に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の防振減震装置。
【請求項３】
前記変位リミッタが、前記第１の架台と前記第２の架台の水平方向に沿うＸ方向の相対移動を制限するＸ方向リミッタと、Ｙ方向の相対移動を制限するＹ方向リミッタと、上下方向の移動を制限するＺ方向リミッタからなり、前記Ｘ方向リミッタと前記Ｙ方向リミッタと前記Ｚ方向リミッタに設けられている各々の隙間の距離が、前記第２の架台上に設置される設備機器の運転時の振動により前記第２の架台に生じる水平方向振幅および上下方向振幅より大きくされたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の防振減震装置。
【請求項４】
前記滑り支承において、前記板材と前記滑り部材との間の静摩擦力が、震度１〜震度４の地震の震動による力では滑動しない大きさに、かつ、震度５以上の地震の震動による力で滑動する大きさに設定されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の防振減震装置。
【請求項５】
前記第１の架台が平面視矩形枠状の架台であり、前記第１の架台の４つの角部にそれぞれ前記免震支承が設けられ、前記第２の架台がＸ方向に延びる複数のフレーム部材とＹ方向に延びる複数のフレーム部材を井桁状に組み付けて構成され、前記第２の架台の４隅のコーナー部分のそれぞれに前記免震支承の前記支柱に支持された前記空気バネが設置されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の防振減震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、防振減震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発電設備、変圧設備、又は屋外空調機等の機器（以下、「設備機器」という。）を載置することにより、当該設備機器の稼動による振動が設置面に伝わることを抑制する防振架台が種々提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
設備機器のなかでも、大型の設備機器は、建築物の地上階や地下に設けられることが一般的である。しかしながら建築物の地上階や地下は、津波等の水害時に被害を受けやすく、水害が発生した際には、設備機器が水没し、使用不可能となる虞があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２６６１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水害時の水没を防ぐためには、設備機器を建築物の中層階に設置することが求められる。
上述したように、設備機器は、運転時の振動が他の階へ伝わることを抑制する為に、防振架台を設ける。一般的な設備機器が発する振動を効果的に抑制するためには、固有振動数が１Ｈｚ〜１５Ｈｚの防振架台を用いることが求められる。しかしながら、このような固有振動数を有する防振架台は、地震が発生した際の設置面の揺れに共振する虞がある。防振架台が地震の揺れと共振すると、設備機器と防振架台が地震の揺れを増幅し、設備機器の転倒のリスクが増す。特に、設備機器が中層階に設けられている場合には、増幅された揺れが建築物に伝わり、建築物の倒壊につながる虞がある。
【０００６】
本発明は以上の点に鑑みなされたものであって、設備機器の稼動による振動が設置面に伝わることを抑制し、しかも地震発生時には揺れを増幅させることがなく減震の効果を奏することができる防振減震装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明の防振減震装置は、水平な設置面に免震支承を介して設置される第１の架台と、前記第１の架台の上に防振部材を介して設置され、設備機器を搭載する第２の架台と、前記第１の架台と前記第２の架台の水平方向の相対的な変位を制限する変位リミッタと、前記第１の架台と前記第２の架台の間に設けられ、これらの相対的な振動を減衰させる減衰装置と、前記設置面と前記第１の架台の間に設けられ、前記設置面に対する前記第１の架台の水平方向の相対的な移動を復元する復元機構とを有する防振減震装置であって、前記変位リミッタが、前記第１の架台から上方に突出する衝突部材と、前記第２の架台から下方に突出する突出部材を有し、前記衝突部材と前記突出部材が、隙間を介して配置され、前記第１の架台と第２の架台との相対的な変位を前記隙間の距離以下に制限する変位リミッタであり、前記免震支承が、前記設置面に固定された板材と、前記第１の架台から下方に延びる支柱と、前記支柱の下面に取り付けられた滑り部材を有し、前記板材と前記滑り部材との当接部で前記支柱を支える滑り支承から構成され、前記復元機構が、前記設置面と前記第１の架台との間に取り付けられ、水平方向に延在する伸縮バネ、あるいは、前記設置面と前記第１の架台との間に取り付けられた積層ゴムであることを特徴とする。
【０００８】
また、上記の防振減震装置は、前記防振部材が空気バネであり、前記空気バネ用の作動流体としての空気を溜めるエアタンクと、該エアタンクと前記空気バネとの間の空気の出入を制御する制御弁と、該制御弁を介し空気の出入方向変更あるいは前記制御弁の閉塞状態を切り替えるレバー部を備えたバルブ部と、前記レバー部と前記第２の架台を接続した連結軸が設けられ、前記第１の架台と前記第２の架台の鉛直距離が適正距離の場合に前記連結軸が前記レバー部を水平に支持して前記制御弁を閉塞状態とし、前記第１の架台と前記第２の架台の鉛直距離が適正距離から接近した場合に前記連結軸が前記レバー部先端を下降させて前記エアータンクから前記空気バネ側に空気を送る状態に切り替え、前記第１の架台と前記第２の架台の鉛直距離が適正距離から離間した場合に前記連結軸が前記レバー部先端を上昇させて前記空気バネから空気抜く状態に切り替えるものであっても良い。
【０００９】
また、上記の防振減震装置は、前記変位リミッタが、前記第１の架台と前記第２の架台の水平方向に沿うＸ方向の相対移動を制限するＸ方向リミッタと、Ｙ方向の相対移動を制限するＹ方向リミッタと、上下方向の移動を制限するＺ方向リミッタからなり、前記Ｘ方向リミッタと前記Ｙ方向リミッタと前記Ｚ方向リミッタに設けられている各々の隙間の距離が、前記第２の架台上に設置される設備機器の運転時の振動により前記第２の架台に生じる水平方向振幅および上下方向振幅より大きくされたものであっても良い。
【００１０】
また、上記の防振減震装置は、前記滑り支承において、前記板材と前記滑り部材との間の静摩擦力が、震度１〜震度４の地震の震動による力では滑動しない大きさに、かつ、震度５以上の地震の震動による力で滑動する大きさに設定されたものでも良い。
【００１１】
また、上記の防振減震装置は、前記第１の架台が平面視矩形枠状の架台であり、前記第１の架台の４つの角部にそれぞれ前記免震支承が設けられ、前記第２の架台がＸ方向に延びる複数のフレーム部材とＹ方向に延びる複数のフレーム部材を井桁状に組み付けて構成され、前記第２の架台の４隅のコーナー部分のそれぞれに前記免震支承の前記支柱に支持された前記空気バネが設置されたものでも良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の防振減震装置は、第１の架台の上に防振部材を介して第２の架台が設置されて、第２の架台に設備機器が搭載されていることで、設備機器の振動を防振部材で吸収し、設置面に伝えることがない。
また、防振減震装置は、第１の架台が免震支承を介して設置面に設置されていることで、第１の架台が水平面上を自由に移動する。さらに、第１の架台と第２の架台の相対的な変位を抑制する変位リミッタが設けられているために、地震による振動が発生した際に、第１の架台と第２の架台とが、変位リミッタによる変位の制限の限界に達した後に一体となり動作する。変位リミッタにより一体となることで、第１の架台と第２の架台との間の空気バネは、固有振動数で振動することがない。したがって、地震の揺れに対して慣性力を生じて地震の揺れを増幅することがなく、設備機器の転倒を防ぎ、さらに建築物に損傷を与えることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る防振減震装置を示す平面図である。
【図２】一実施形態に係る防振減震装置を示す正面図である。
【図３】一実施形態に係る防振減震装置を示す側面図である。
【図４】一実施形態に係る防振減震装置を示す底面図である。
【図５】図４に示す底面図において、防振減震装置が第１の架台が＋Ｘ方向に変位した状態を示す。
【図６】一実施形態に係る防振減震装置に採用可能な復元装置を示す正面図である。
【図７】一実施形態に係る防振減震装置のレベリングバルブの正面図である。
【図８】一実施形態に係る防振減震装置のＸ方向変位リミッタの斜視図である。
【図９】一実施形態に係る防振減震装置のＹ方向変位リミッタの斜視図である。
【図１０】一実施形態に係る防振減震装置に地震が発生しその振動が設置面から防振減震装置に伝わった場合の動作について説明する図であり、図１０（ａ）は、地震発生前（定常状態）の防振減震装置を示し、図１０（ｂ）は、小中規模の地震が発生した際の防振減震装置を示し、図１０（ｃ）は、大規模の地震が発生した際の防振減震装置を示す。
【図１１】一実施形態に係る防振減震装置に、東日本大震災の地震モデルを入力した試験結果を示す図であり、図１１（ａ）は入力した地震の時間に対する加速度を示す波形であり、図１１（ｂ）は、第２の架台の時間に対する加速度を示す波形である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、一実施形態に係る防振減震装置１について図面を用いて詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
また、各図には、必要に応じて水平方向がＸ−Ｙ平面となるＸ−Ｙ−Ｚ座標系を記載した。本明細書においては、これらの座標系に沿って各方向を定め説明を行う。
【００１７】
図１〜図４に、本実施形態の防振減震装置１を、それぞれ平面図、正面図、側面図、底面図として示す。
防振減震装置１は、設置面Ｇの上に設置されており、第１の架台１０と第２の架台２０と滑り支承（免震支承）３０と復元機構４０と、空気バネ（防振部材）５０と、変位リミッタ６０、７０と減衰装置８０と、を有している。
防振減震装置１は、設置面Ｇから順に上方に向かって、第１の架台１０と第２の架台２０とが積み重ねられた構造を有している。防振減震装置１は、建築物の２階以上の床面を設置面Ｇとして設置される。また、第２の架台２０には、発電機や変圧器などの設備機器Ｍが搭載される。
以下に、本実施形態の防振減震装置１の各部について詳細に説明する。
【００１８】
＜第１の架台＞
図４に示すように、第１の架台１０は、平面視で矩形枠状の部材であり、角部に配置された４つの架台支柱（支柱）１１と、各架台支柱１１同士を架け渡し接合された４本のフレーム部材１２とを備えている。フレーム部材１２は、フランジが上下となるように配置されたＨ型鋼である。
【００１９】
架台支柱１１の下部にはそれぞれ滑り支承３０が設けられている。また、架台支柱１１の上部には、それぞれ空気バネ５０が取り付けられている。
架台支柱１１の内部空間は、密閉された空洞となっており、高圧の空気が貯留されたエアタンクとなっている。このエアタンクは、図示しないチューブにより空気バネ５０と連結され、空気バネ５０に高圧の空気を供給できる。
【００２０】
＜第２の架台＞
図１に示すように、第２の架台２０は、Ｘ軸と平行に延びる３本のフレーム部材２１と、Ｙ軸と平行に延びる４本のフレーム部材２１とが組み合わされ接合された形状を有している。フレーム部材２１は、第１の架台１０のフレーム部材１２と同様に、フランジが上下となるように配置されたＨ型鋼である。
【００２１】
第２の架台２０は、４つの空気バネ５０を介し第１の架台１０上に支持されている。
第２の架台２０には、設備機器Ｍを搭載可能な載置面２０ａが形成されている。設備機器Ｍは載置面２０ａにボルト等で固定されて搭載される。設備機器Ｍは、例えば発電機器であり、動力源であるエンジンの回転に伴う振動を生じる。第２の架台２０は、設備機器Ｍと固定されていることで設備機器Ｍと共に振動する。
【００２２】
第１の架台１０を構成するフレーム部材１２、並びに第２の架台２０を構成するフレーム部材２１は、防錆処理型鋼やＦＲＰ材を矩形に枠組みして形成されたものからなる。本実施形態において特に説明がない場合は、第１、第２の架台２０を構成する各フレーム部材１２、２１は、防錆処理型Ｈ鋼であるものとする。
なお、各フレーム部材１２、２１の材質、形状、第１の架台１０、第２の架台２０を構成する部材数等は、第２の架台２０に固定される設備機器Ｍの重量や当該設備機器Ｍの振動特性に従って適宜決定することが望ましい。
【００２３】
＜滑り支承（免震支承）＞
図２、図３に示すように、設置面Ｇと第１の架台１０との間には滑り支承３０が設けられ、滑り支承３０によって、設置面Ｇ上で第１の架台１０が支持されている。
設置面Ｇは、建築物の床スラブである。設置面Ｇには、アンカーボルト（図示略）などで鋼板（板材）２が固定され、鋼板２に滑り支承３０が搭載されている。鋼板２は、例えばステンレス鋼からなる板材である。鋼板２の上面であって、滑り支承３０が搭載される領域は平滑であり、かつ塗装が施されていない。これにより、滑り支承３０の当接部である滑り部材３２との摩擦係数が低減されている。
【００２４】
滑り支承３０は、台座部３１と、台座部３１に固定された滑り部材３２とを有する。
台座部３１は、第１の架台１０から鉛直下方に延びる４本の架台支柱１１の下部にそれぞれ設けられている。
【００２５】
図４に示すように、それぞれの台座部３１の下面には、滑り部材３２を取り付けるための３つの取付孔３１ａがそれぞれ設けられている。
滑り部材３２は、円柱形状を有し、台座部３１の取付孔３１ａから若干突出するように嵌め込まれている。滑り部材３２は、鋼板２との摩擦係数が低い材料からなり、一例としてナイロンなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。
滑り部材３２は、台座部３１の下面と鋼板２との間に介在し台座部３１より上方の構成部材を支持している。滑り部材３２は、台座部３１の取付孔３１ａによって固定されており、鋼板２とは固定されていない。したがって、滑り部材３２は、鋼板２上を滑動し、台座部３１より上方の構成部材と共に移動することができる。
【００２６】
第１の架台１０は、設置面Ｇ上の鋼板２に対して、滑り支承３０を介し支持されているため、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に容易に滑動することができる。したがって、地震が発生した場合には、設置面ＧのＸ−Ｙ方向の移動を免除して、第１の架台１０に地震の揺れが伝わりにくくなる。
【００２７】
本実施形態の防振減震装置１は、免震支承として滑り支承３０が採用されているが、設置面Ｇに対して第１の架台１０を低抵抗でＸ−Ｙ平面方向に移動させることができる免震支承であれば、その構成に限定されない。一例として、滑り支承３０に代えて転がり支承を採用しても良い。転がり支承を採用する場合は、台座部３１の下面と鋼板２との間に、単数又は複数の鋼球を介在させて、この鋼球の転動に応じて台座部３１より上方の構成部材を移動させる。
【００２８】
＜復元機構＞
復元機構４０は、設置面Ｇと第１の架台１０との間に設けられている。復元機構４０は、設置面Ｇから上方に延びる柱体４２と、第１の架台１０に固定された４つのバネ保持部材４３と、柱体４２とバネ保持部材４３との間を接続する８本の伸縮バネ４１と、を有する。
【００２９】
柱体４２は、設置面Ｇに固定された鋼板２の平面視中央から上方に突出して形成されている。柱体４２は、第１の架台１０とは直接的に固定されておらず、伸縮バネ４１によって、第１の架台１０と接続されている。
【００３０】
バネ保持部材４３は、第１の架台１０の下部に４つ設けられており、下方に突出するように固定されている。各バネ保持部材は、柱体４２を中心に９０°間隔で柱体４２の周囲を囲むように配置されている。
【００３１】
伸縮バネ４１は、鋼板２と第１の架台１０との間で水平方向に延在して配置されている。伸縮バネ４１は、並列に並べた２本を一対として柱体４２とバネ保持部材４３との間を接続するように設けられている。したがって、４対の伸縮バネ４１は、平面視で柱体４２を中心に４方向に放射状に延びるように配置されている。
【００３２】
復元機構４０は、滑り支承３０の働きにより、第１の架台１０が設置面Ｇ上の鋼板２に対して移動（変位）した際に、変位と反対方向の力（復元力）を与え基の位置に復元させる役割を有する。
また、復元機構４０は、第１の架台１０と設置面Ｇとをバネ保持部材４３を介して接続することにより、第１の架台１０の設置面Ｇに対する水平方向の最大変位量を制限するという役割を有している。
【００３３】
図５は、図４に対応し、第１の架台１０が設置面Ｇに対し＋Ｘ方向に移動した場合の、防振減震装置１の下面図を示す。
図５に示すように、第１の架台１０が＋Ｘ方向に移動すると、設置面Ｇに固定された鋼板２と第１の架台１０との間に設けられた複数の伸縮バネ４１のうち、柱体４２に対し＋Ｘ側に配置された伸縮バネ４１が圧縮され、柱体４２に対し−Ｘ側に配置された伸縮バネ４１が伸長して、第１の架台１０に−Ｘ方向の復元力を与える。
【００３４】
このように、第１の架台１０と設置面Ｇの間に滑り支承３０と復元機構４０が設けられていることで、滑り支承３０の機能によって第１の架台１０が設置面Ｇに対して相対的に移動させて、地震の振動を第１の架台１０に伝えにくくすると共に、復元機構４０によって第１の架台１０に移動距離（変位）に応じた復元力を与えてもとに姿勢に復元させることができる。
【００３５】
なお、図５では、第１の架台１０が設置面Ｇに対し＋Ｘ方向に移動した場合を例示したが、同様の作用により、−Ｘ方向、＋Ｙ方向、若しくは−Ｙ方向に第１の架台１０が移動した場合においても、変位に応じた復元力を与えることができる。
【００３６】
防振減震装置１に採用される復元装置は、本実施形態の様にコイル状の伸縮バネを有する復元機構４０に代えて、図６に示す復元機構１４０を採用しても良い。
復元機構１４０は、所謂積層ゴムであり、薄いゴム層と鋼板を交互に積層された積層部１４１と、上下に固定されたフランジ１４２、１４３を有している。
図６に示すように、復元機構１４０の下方のフランジ１４２は、設置面Ｇに固定された鋼板２に固定されている。また、上方のフランジ１４３は、第１の架台１０に固定されている。
【００３７】
復元機構１４０は、設置面Ｇに対する第１の架台１０の変位量に応じた復元力を第１の架台１０に与え、第１の架台１０を基の位置に復帰させる。また、復元機構１４０は、第１の架台１０の設置面Ｇに対する水平方向の最大変位量を制限する。加えて、積層ゴムからなる復元機構１４０は、水平方向の振動の減衰効果が高く、第１の架台１０の振動を効果的に減衰できる。
【００３８】
第１の架台１０が設置面Ｇ上の鋼板２に対し相対的に移動した場合には、復元機構１４０の上方のフランジ１４３と下方のフランジ１４２とが、相対的に移動する。このとき復元機構１４０は、第１の架台１０に相対的な移動とは反対方向に復元力を与える。
復元機構としては、第１の架台１０の移動に応じた復元力を与える機構であればその形態を限定するものではなく、復元機構４０、復元機構１４０に限らず様々な復元機構を採用できる。
【００３９】
また、復元機構４０、１４０に代えて、第１の架台１０の設置面Ｇに対する最大変位量を制限する変位制限機構を設けても良い。このような変位制限機構は、復元機構４０と比較して、第１の架台１０の位置も基の位置に復元する効果を有していない。
地震の振動として長周期地震動を想定する場合は、水平方向の復元機構を設けない方が、免震構造として有利になる場合がある。このような場合には、上述した変位制限機構を設けることが好ましい。
【００４０】
＜空気バネ（防振部材）＞
図２、図３に示すように、空気バネ５０は、第１の架台１０の４つの角部である架台支柱１１上に設けられ、第２の架台２０を支持している。本実施形態において空気バネ５０の作動流体は空気であるが、これに限るものではない。
【００４１】
空気バネ５０が搭載される架台支柱１１には、作動流体である高圧の空気が満たされたエアタンクが備えられている。また、架台支柱１１の側面には、空気バネ５０に作動流体である空気の流動を制御するレベリングバルブ５１が設けられている。空気バネ５０とレベリングバルブ５１、並びにレベリングバルブ５１と架台支柱１１内部のエアタンクは、図示しないチューブにより連結されている。したがって、空気バネ５０と架台支柱１１のエアタンクとは、レベリングバルブ５１を介し接続されている。
【００４２】
図７にレベリングバルブ５１の正面図を示す。
レベリングバルブ５１は、空気バネ５０と架台支柱１１のエアタンクとの間の空気の流動を制御する制御弁を備えたバルブ部５２と、バルブ部５２から水平方向に延びるレバー部５３と、当該レバー部の先端から鉛直上方に延びて反対側の先端が第２の架台２０に取り付けられた連結軸５４と、を有する。連結軸５４の両端は回転可能なリンク機構となっており、第１の架台１０と第２の架台２０との距離が変わるとそれに応じて、連結軸５４が上下しレバー部５３がバルブ部５２を中心に回転する。
【００４３】
初期状態においては、レバー部５３は、水平となっている。レバー部５３が水平となった状態では、バルブ部５２の内部の制御弁は閉塞されている。
第１の架台１０と第２の架台２０との鉛直距離が近づくと、連結軸５４が下方に下がり、それに伴いレバー部５３が図７に示す正面視で右下に傾いた状態となる。これにより、バルブ部５２の内部において、エアタンクから空気バネ５０に供給する空気の制御弁が開放される。空気バネ５０に空気が供給されることで第２の架台２０が上昇し、同時に連結軸５４が上昇してレバー部５３が徐々に左回転する。レバー部５３は、第１の架台１０との距離が所定の範囲内となった段階で水平となり、バルブ部５２の制御弁が自動的に閉塞される。
【００４４】
第１の架台１０と第２の架台２０との鉛直距離が所定の距離より離れている場合には、連結軸５４により、レバー部５３が図７に示す正面視で右上に傾いた状態となる。このとき、バルブ部５２において、空気バネ５０から空気を抜くように制御弁が開放される。空気バネ５０から空気が抜かれることで、第２の架台２０は下降し同時に連結軸５４が下降してレバー部５３が徐々に右回転する。レバー部５３は、第１の架台１０との距離が所定の範囲内となった段階で水平となり、バルブ部５２の制御弁が自動的に閉塞される。
【００４５】
レベリングバルブ５１は、第１の架台１０と第２の架台２０との距離の変化に連動して空気バネ５０に対し空気を給排する。これにより、空気バネ５０の空気圧を調節して、第１の架台１０と第２の架台２０との距離を一定に保つ。
【００４６】
空気バネ５０は、設備機器Ｍの振動に伴う第２の架台２０の全方向の振動（即ち、鉛直方向と水平方向の振動）を第１の架台１０に伝えないような特性に設定される。より具体的には、空気バネ５０は、鉛直方向、水平方向ともに、固有振動数を１Ｈｚ以上、１５Ｈｚ以下とすることが好ましい。これにより、設備機器Ｍの振動は、第１の架台１０には、ほとんど伝わることがない。
【００４７】
防振減震装置１は、空気バネ５０に代わる防振部材として、弾性を有する他の構造を備えたものを採用しても良い。例えば、空気バネ５０に代えて、鉛直方向に伸縮するコイルバネや、ゴム等の弾性部材からなる支柱を採用しても良い。
第２の架台２０を支持する防振部材は、第２の架台２０上の設備機器Ｍの運転時の振動が第１の架台１０に伝えないように、弾性係数や減衰係数が適切な防振部材を採用することが好ましい。
【００４８】
＜減衰装置＞
図２に示すように、減衰装置８０は、ロッドとシリンダからなる油圧ダンパーである。減衰装置８０は、防振減震装置１の上面視周縁において、４箇所に設けられている。減衰装置８０は、第１の架台１０と第２の架台２０とを繋ぐように鉛直方向に配置されている。減衰装置８０は、下方端部８１が第１の架台１０に接続され、上方端部８２が第２の架台２０に接続されている。下方端部８１及び上方端部８２は、第１、第２の架台１０、２０に対して回転可能な連結がなされている。これにより、減衰装置８０は、第１の架台１０と第２の架台２０とが、鉛直方向、又は水平方向に相対的な移動しようとする際に、移動速度に応じた反力を生じさせる。これにより、減衰装置８０は、第１の架台１０と第２の架台２０との間の振動を減衰させる。
【００４９】
地震が発生し防振減震装置１に大きな振動が加わった場合には、減衰装置８０は、第１の架台１０と第２の架台２０との相対的な移動速度に応じて第２の架台２０に加わる振動を減衰する。
また減衰装置８０は、設備機器Ｍが運転される際に生じる振動に対しても、この振動を減衰させて、第１の架台１０に振動が伝播することを抑制できる。
なお、空気バネ５０は、設備機器Ｍの振動を減衰させる効果を有するため、減衰装置８０は省略することができる。
【００５０】
＜変位リミッタ＞
Ｘ方向変位リミッタ（変位リミッタ）６０、並びにＹ方向変位リミッタ（変位リミッタ）７０は、第１の架台１０と第２の架台２０との間に設けられており、それぞれ、第１の架台１０と第２の架台２０のＸ方向の相対的な移動と、Ｙ方向の相対的な移動を規制する。
【００５１】
Ｘ方向変位リミッタ６０は、衝突部材６１と突出部材６２とから構成され、第１の架台１０と第２の架台２０との間に４つ配置されている。衝突部材６１は、第１の架台１０のＸ軸と平行なフレーム部材１２に設けられ、突出部材６２は、第２の架台２０のＸ軸と平行なフレーム部材２１に設けられている。
【００５２】
図８に、同軸上に配置された２つのＸ方向変位リミッタ６０（規制セット６５）を斜視図として示す。
衝突部材６１は、第１の架台１０から上方に向かって突出して設けられている。衝突部材６１は、Ｌ字状に組み合わされた固定板６１ａと立設板６１ｂと、固定板６１ａと立設板６１ｂとの間に接合された補強リブ６１ｄと、立設板６１ｂに固定された衝撃緩衝板６１ｅと、固定用のボルト６１ｃと、を有する。
固定板６１ａには、貫通孔が設けられボルト６１ｃによって、第１の架台１０のフレーム部材１２に固定されている。
立設板６１ｂは、突出部材６２と対向して配置されている。立設板６１ｂの突出部材６２と対向する側の面には、衝撃緩衝板６１ｅが接着固定されている。
【００５３】
突出部材６２は、第２の架台２０から下方に突出する角柱である。突出部材６２の４つの側面のうちの１つは、衝突部材６１の立設板６１ｂと対向する対向面６２ａである。
【００５４】
衝突部材６１の立設板６１ｂに固着された衝撃緩衝板６１ｅと突出部材６２の対向面６２ａとの間には、Ｘ軸方向に距離ＷＸの隙間６９が設けられている。
４つのＸ方向変位リミッタ６０は、Ｘ軸と平行な軸上に配置された２つのＸ方向変位リミッタ６０同士で、図８に示す１組の規制セット６５を構成する。規制セット６５の各Ｘ方向変位リミッタ６０同士は、Ｘ軸に沿って突出部材６２と衝突部材６１の位置が逆転して配置されている。したがって、第１の架台１０と第２の架台２０が＋Ｘ方向に相対移動した場合であっても、−Ｘ方向に相対移動した場合であっても、いずれかのＸ方向変位リミッタ６０が作動し、相対的な移動を制限できる。
【００５５】
Ｙ方向変位リミッタ７０は、第１の衝突部材７１Ａ、第２の衝突部材７１Ｂと、突出部材７２とから構成され、第１の架台１０と第２の架台２０との間に２つ配置されている。
図９にＹ方向変位リミッタ７０の斜視図を示す。
第１、第２の衝突部材７１Ａ、７１Ｂは、それぞれ第１の架台１０のＹ軸と平行なフレーム部材１２に設けられ、第２の架台２０側（即ち上方）に突出している。突出部材７２は、第２の架台２０のＹ軸と平行なフレーム部材２１に設けられ、第１の架台１０側（即ち下方）に突出している。
第１の衝突部材７１Ａと第２の衝突部材７１Ｂとは、突出部材７２を挟んで互いに向かい合って配置されている。
【００５６】
Ｙ方向変位リミッタ７０の第１、第２の衝突部材７１Ａ、７１Ｂは、Ｘ方向変位リミッタ６０と同様の構造を有しており、Ｌ字状に組み合わされた固定板７１ａと立設板７１ｂと、固定板７１ａと立設板７１ｂとの間に接合された補強リブ７１ｄと、立設板７１ｂに固定された衝撃緩衝板７１ｅと、ボルト７１ｃと、を有する。
また、Ｙ方向変位リミッタ７０の突出部材７２は、Ｘ方向変位リミッタ６０と同様に、第２の架台２０から下方に突出する角柱である。突出部材７２の４つの側面のうちの互いに反対側の２つの側面は、第１の衝突部材７１Ａの立設板７１ｂと対向する第１の対向面７２ａと、第２の衝突部材７１Ａの立設板７１ｂと対向する第２の対向面７２ｂである。
【００５７】
第１の衝突部材７１Ａと突出部材７２の第１の対向面７２ａとの間には、Ｙ軸方向に隙間７９Ａが設けられている。同様に第２の衝突部材７１Ｂと突出部材７２の第２の対向面７２ｂとの間には、Ｙ軸方向の隙間７９Ｂが設けられている。隙間７９Ａ、７９Ｂの大きさは、Ｙ軸方向に距離ＷＹである。
Ｙ方向変位リミッタ７０は、１つの突出部材７２の互いの反対側の面である第１、第２の対向面７２ａ、７２ｂ側にＹ軸方向の隙間７９Ａ、７９Ｂを介して、衝突部材７１Ａ、７１Ｂが配置されている。したがって、第１の架台１０と第２の架台２０が＋Ｙ方向に相対移動した場合であっても、−Ｙ方向に相対移動した場合であっても相対的な移動を制限できる。
【００５８】
Ｘ方向変位リミッタ６０の隙間６９の距離ＷＸと、Ｙ方向変位リミッタ７０の隙間７９Ａ、７９Ｂの距離ＷＹとは、同じ大きさとすることができる。
距離ＷＸ、及び距離ＷＹは、設備機器Ｍの運転による振動のＸ軸方向、及びＹ軸方向の振幅より大きい。これによって、第２の架台２０が設備機器Ｍの振動とともに、振動した場合であっても、この振動がＸ方向変位リミッタ６０、Ｙ方向変位リミッタ７０を介して第１の架台１０に伝わることがない。
また、距離ＷＸ、及び距離ＷＹは、取り付けの簡易性を担保する範囲で極力小さくすることが好ましく、少なくとも想定される地震の振動のＸ軸方向の振幅より小さい。これによって、地震による振動が第１の架台１０に入力された場合に、Ｘ方向変位リミッタ６０の衝突部材６１と突出部材６２とが衝突するか、若しくはＹ方向変位リミッタ７０の衝突部材７１Ａ、７１Ａと突出部材７２とが衝突する。これによって、第１の架台１０と第２の架台２０とが一体となって運動する。第１の架台１０と第２の架台２０とが一体となることで、第１、第２の架台１０、２０の間の相対的な運動が抑制されて、振動を増幅することがない。
さらに、距離ＷＸ、及び距離ＷＹは、空気バネ５０の座屈を防ぐ目的で、空気バネ５０の座屈が生じうるＸ軸方向、Ｙ軸方向の振幅より小さくすることが好ましい。
【００５９】
Ｘ方向変位リミッタ６０の隙間６９のＸ軸方向の距離ＷＸとＹ方向変位リミッタ７０の隙間７９Ａ、７９ＢのＹ軸方向の距離ＷＹは、一例として共に５ｃｍとすることができる。
設備機器Ｍの振動の振幅は、一般的に水平方向（Ｘ−Ｙ平面方向）に１ｃｍ以下である。５ｃｍ程度であれば、調整が容易であり、十分な防振効果を得ることができる。なお、これらの隙間６９、７９Ａ、７９Ｂの距離ＷＸ、ＷＹは、設計段階で想定する地震の大きさに従い決定すればよい。
【００６０】
Ｘ方向変位リミッタ６０の衝撃緩衝板６１ｅ、並びにＹ方向変位リミッタ７０の衝撃緩衝板７１ｅは、弾性と減衰性を合わせ持つ材料からなる。例えば、減衰ゴムや、高減衰性熱可塑性エラストマー樹脂等の材料を適用することができる。地震等により鉛直方向に大きな振動が加わった際には、これらの衝撃緩衝板６１ｅ、７１ｅを介して衝突部材６１、７１Ａ、７１Ｂが、突出部材６２、７２と衝突し、地震の衝撃を和らげるとともに、地震のエネルギーを減衰させることができる。
【００６１】
＜その他の構成＞
本実施形態の防振減震装置１は、図２に示すように、鉛直方向変位リミッタ９０を有している。鉛直方向変位リミッタ９０は、防振減震装置１の上面視周縁において、４箇所に設けられている。
鉛直方向変位リミッタ９０は、第２の架台２０から下方に垂下する垂下軸９１と、垂下軸９１の下端に設けられた係止端部９２と、第１の架台１０に設けられ垂下軸９１が挿通する挿通孔が設けられた係止片９３と、を有する。
鉛直方向変位リミッタ９０は、第１の架台１０と第２の架台２０とが、鉛直方向に互いに離間しすぎないように配置されている。
【００６２】
また、防振減震装置１は、設置面Ｇと第１の架台１０との間に、鋼棒ダンパー（図示略）を有していても良い。この場合に鋼棒ダンパーは、鋼製の棒であり、一端が第１の架台１０に固定され、他端が設置面Ｇに固定され、水平方向に延びている。
地震が発生し第１の架台１０が設置面Ｇに対して水平方向に振動を始めると、鋼棒ダンパーが塑性変形を繰り返し、第１の架台１０の振動を減衰させる。
【００６３】
＜作用＞
次に、この防振減震装置１の作用について説明を行う。
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に、地震が発生しその振動が設置面Ｇから防振減震装置１に伝わった場合の、動作について説明を行う。
【００６４】
図１０（ａ）は、地震発生前（定常状態）の防振減震装置１を示す図である。防振減震装置１の変位リミッタ６０は、衝突部材６１と突出部材６２との間に隙間６９が形成された状態となっている。
なお、変位リミッタ（Ｘ方向変位リミッタ）６０と、平面視で直交して配置されるＹ方向変位リミッタ７０は、図１０において図示されていない。しかしながら、Ｙ方向変位リミッタ７０は、変位リミッタ６０と同様に、その衝突部材７１Ａ、７１Ｂと突出部材７２との間に隙間７９Ａ、７９Ｂが形成された状態となっている。
以下の説明において、Ｙ方向変位リミッタ７０についての説明は省略するが、Ｙ軸方向における振動に対して、変位リミッタ６０と同様の動作を行う。
【００６５】
変位リミッタ６０の衝突部材６１と突出部材６２との間に隙間６９が設けられていることで、変位リミッタ６０において、第１の架台１０と第２の架台２０とが切り離された状態となっている。即ち、第２の架台２０は、第１の架台１０上に空気バネ５０のみで支持された状態となっている。
したがって、第２の架台２０上に搭載される設備機器Ｍの振動は、空気バネ５０を介して第１の架台１０に伝わる。空気バネ５０において振動が吸収されることで、第１の架台１０並びに第１の架台１０が搭載される設置面Ｇには、設備機器Ｍの振動がほとんど伝わらない。
【００６６】
次に、地震が発生した場合の防振減震装置１の挙動について説明する。
図１０（ｂ）は、例えば震度１〜震度４程度の小規模、又は中規模の地震が発生し、防振減震装置１に設置面Ｇに対して＋Ｘ方向の慣性力が加わった場合の動作について示す図である。
【００６７】
地震の規模が小さい（即ち、入力される振動の加速度が小さい）場合には、設置面Ｇに固定された鋼板２と滑り支承３０の滑り部材３２との間の静摩擦力が、地震の振動による力より大きくなり、滑り支承３０は滑動しない。この場合には、第１の架台１０は、設置面Ｇに対して移動しない。
また第２の架台２０は、第１の架台１０に対して距離Ｘ１だけ移動している。この距離Ｘ１は、Ｘ方向変位リミッタ６０の衝突部材６１と突出部材６２との隙間６９の大きさである距離ＷＸ（図８参照）より小さい。したがって、Ｘ方向変位リミッタ６０が衝突することがない。
【００６８】
このような状態では、地震による振動は、第１の架台１０と第２の架台２０の間に設けられた空気バネ５０に横剛性で揺れを抑制する。したがって、第２の架台２０に振動が大きな加速度の振動が伝わりにくく設備機器Ｍの破損や転倒を防止できる。また、地震による鉛直方向、水平方向の振動は、空気バネ５０及び減衰装置８０の減衰効果によって、減衰させる。
【００６９】
なお、地震による揺れが大きい場合には、第１の架台１０に対する第２の架台２０の振幅が多くなり、Ｘ方向変位リミッタ６０の衝突部材６１と突出部材６２とが衝突すると、この衝撃により、滑り支承３０が滑動し、後段に説明する図１０（ｃ）の状態となる。
【００７０】
図１０（ｃ）は、例えば震度５以上の大規模な地震が発生し、防振減震装置１に設置面Ｇに対して＋Ｘ方向の慣性力が加わった場合の動作について示す図である。
【００７１】
滑り支承３０の働きによって、第１の架台１０は、設置面Ｇに対して＋Ｘ方向にＸ２だけ移動する。
また、第２の架台２０は、第１の架台１０に対して＋Ｘ方向に相対的に移動する。第２の架台２０が、第１の架台１０に対して、Ｘ方向変位リミッタ６０の衝突部材６１と突出部材６２との隙間６９の大きさである距離ＷＸだけ移動することで、規制セット６５のうちの一方の変位リミッタ６０（図１０（ｃ）における右方の変位リミッタ６０）が作動し、衝突部材６１と突出部材６２とが当接する。これによって、第２の架台２０の第１の架台１０に対する相対移動は制限され、第２の架台２０は、第１の架台１０と一体となって＋Ｘ方向に移動する。
【００７２】
第２の架台２０が第１の架台１０との相対的な移動を制限するように、変位リミッタ６０が作動することで、空気バネ５０が座屈することがなく、第２の架台２０が第１の架台１０から滑落することを防止できる。
また、第１の架台１０が第２の架台２０と一体となった動作するため、防振減震装置１に搭載された設備機器Ｍは、滑り支承３０による免震効果を得ることができる。したがって、設置面Ｇの＋Ｘ方向の振動は、隙間６９に対応する小さな振幅の振動と、変位リミッタ６０の衝突部材６１と突出部材６２の衝突時の振動が伝わるのみとなる。大きな振動は滑り支承３０によって、受け流されて、設備機器Ｍに影響を与えない。これにより、設備機器Ｍが転倒するリスクを大幅に軽減できる。
【００７３】
加えて、設備機器Ｍと設置面Ｇは、滑り支承３０により分離されているため、設備機器Ｍの重量とその振動により、建築物の振動が増幅されることがない。
さらに、地震による鉛直方向の振動は、空気バネ５０の弾性効果、並びに、減衰装置８０の減衰効果によって、減衰させる。
【００７４】
この防振減震装置１及び設備機器Ｍは、建築物の中層階に設けられていてもよい。
一般的に、地震時の中層階における揺れは、地上での地震の揺れより大きい。これは、中層階において建築物自身の固有振動数により揺れが増幅されるためである。一例として、１Ｇの地震は、中層階では２Ｇ〜３Ｇの揺れに増幅される。
【００７５】
このような事情から、中層階に大重量の設備機器Ｍを設置すると大きな揺れにより転倒しやすいことが知られている。また、中層階に大きな重量があることで、建築物が地震の揺れをさらに増幅しやすく、増幅された揺れと設備機器Ｍの重量とにより建築物が地震の揺れに耐えきれなくなり倒壊するリスクが高まることが知られている。
【００７６】
これに対して、本実施形態の防振減震装置１に設備機器Ｍを搭載することで、地震の揺れを増幅することがないため、設備機器Ｍを建築物の中層階に設置することが可能となる。中層階に設置することで、津波等の水害が発生した場合であっても、設備機器Ｍが水没することを防ぐことができる。
【００７７】
＜地震の入力に対する効果＞
図１１（ａ）に、平成２３年３月１１日の東日本大震災における東北地方での地震をモデル化した地震波のＸ方向の加速度の波形を示す。また、図１１（ｂ）にこの地震波を、本実施形態の防振減震装置１に入力試験を行った際の、第２の架台２０の加速度の波形を示す。なお、第２の架台２０には、設備機器Ｍに見立てて６０００ｋｇの錘を積載し固定した。図１１（ａ）、（ｂ）に示すグラフの縦軸の加速度の単位はＧａｌであり、「ｃｍ／ｓ２」と書き表すことができる。
なお、ここでは、図示を省略するがＹ方向においても、入力に対して類似の波形が観察された。
【００７８】
図１１（ｂ）に示す波形において、局所的に加速度が立ち上がった部分（例えば、図１１（ｂ）における符号αにしめす部分等）は、Ｘ方向変位リミッタ６０が動作し、衝突部材６１と突出部材６２が衝突した瞬間に観察される加速度である。また、上述した突発的に大きな加速度が生じる以外の時間には、ほとんど加速度が生じていない。
このように、第２の架台２０には、衝突時に突発的に大きな加速度が生じるものの、連続して振動する加速度が抑制されている。図即ち、防振減震装置１に搭載された設備機器Ｍには、連続的な揺れが生じない。第２の架台２０上の設備機器Ｍが地震の振動を増幅することがない。
したがって、突発的に加わる大きな加速度に対して、第２の架台２０と設備機器Ｍとが強固に固定されていれば、この振動が増幅されずに、設備機器Ｍの転倒を抑止できる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態およびその変形例について説明したが、これらの各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本発明は本実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００８０】
１…防振減震装置、２…鋼板（板材）、１０…第１の架台、１１…架台支柱（支柱）、１２…フレーム部材、２０…第２の架台、２０ａ…載置面、２１…フレーム部材、３０…滑り支承（免震支承）、３１…台座部、３１ａ…取付孔、３２…滑り部材、４０…復元機構、４１…伸縮バネ、４２…柱体、４３…バネ保持部材、５０…空気バネ（防振部材）、５１…レベリングバルブ、５２…バルブ部、５３…レバー部、５４…連結軸、６０…Ｘ方向変位リミッタ（変位リミッタ）、６１、７１Ａ、７１Ｂ…衝突部材、６１ａ、７１ａ…固定板、６１ｂ、７１ｂ…立設板、６１ｃ、７１ｃ…ボルト、６１ｄ、７１ｄ…補強リブ、６１ｅ、７１ｅ…衝撃緩衝板、６２、７２…突出部材、６２ａ、７２ａ、７２ｂ…対向面、６５…規制セット、６８、６９、７９Ａ、７９Ｂ…隙間、７０…Ｙ方向変位リミッタ（変位リミッタ）、８０…減衰装置、８１…下方端部、８２…上方端部、９０…鉛直方向変位リミッタ、９１…垂下軸、９２…係止端部、９３…係止片、１４０…復元機構、１４１…積層部、１４２、１４３…フランジ、Ｇ…設置面、Ｍ…設備機器、ＷＸ、ＷＹ、Ｘ１、Ｘ２…距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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１０】
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【図１１】
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