(57)【要約】      （修正有）【課題】上階の人が跳躍したり、重量物を床（制振対象）に落下させた場合に発生する重量衝撃音を階下に伝わりにくくする衝撃振動吸収方法およびその装置を提供する。【解決手段】床４（制振対象）を床スラブ２（支持構造物）上に固定され防振機構で支持すると共に、制振対象から運動量を伝達されると制振対象から分離して運動することのできる錘６（制振質量）を制振対象の下面に接触して設けた衝撃振動吸収装置１を用い、防振機構は低い固有周波数を有して制振対象の運動量が制振質量に伝達されるのを妨げないように制振対象を支持し、制振対象加えられた運動量を制振質量に移動して吸収する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造物上に支持された制振対象に衝撃的外乱が付加された際に、前記制振対象に接触して設置された制振質量が前記制振対象から運動量を伝達されて前記制振対象から分離して運動することにより前記制振対象の振動を抑制し、前記制振対象に次の衝撃的外乱が付加される前に前記制振質量を前記制振対象に接触させる位置に復帰させる衝撃振動吸収方法であって、
衝撃的外乱が付加された際に前記制振対象が前記制振質量に運動量を伝達するのを妨げない固有周波数の範囲内で前記制振対象を弾性的に支持することを特徴とする衝撃振動吸収方法。
【請求項２】
前記制振対象は固有周波数２０Ｈｚ越えないように弾性的に前記支持構造物上に支持されることを特徴とする請求項１に記載の衝撃振動吸収方法。
【請求項３】
支持構造物上に支持された制振対象に制振質量が接触して設置されており、前記制振質量は前記制振対象から運動量が伝達された際に前記制振対象から分離して運動することができ、運動により運動量を消費した前記制振質量を前記制振対象に接触する位置に復帰させる復元機構を含んでなる衝撃振動吸収装置であって、
前記支持構造物と前記制振対象との間に配置され、衝撃的外乱が付加された際に前記制振対象が前記制振質量に運動量を伝達するのを妨げない固有周波数の範囲内で前記制振対象を弾性的に支持する防振機構を備えることを特徴とする衝撃振動吸収装置。
【請求項４】
前記復元機構はバネと減衰機構を備え、前記制振質量が前記制振対象から離れる瞬間に対する減衰が、その後の前記制振質量の運動に対する減衰より小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の衝撃振動吸収装置。
【請求項５】
前記防振機構は、その固有周波数が２０Ｈｚを越えないように設定されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の衝撃振動吸収装置。
【請求項６】
前記制振対象と制振質量との接触部の剛性が２００〜４０００Ｎ／ｍｍ以内に設定されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の衝撃振動吸収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高層建築物の衝撃振動吸収に関し、詳細には上階の人が跳躍したり、重量物を床に落下させた場合に発生する重量衝撃音が下階に伝播しにくくする衝撃振動吸収方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活環境を快適にしようという意識の高まりに伴い、住居やオフィスに限らずあらゆる建築物の個々に区分された生活空間が、互いに他から干渉されないようにする要求が強くなっている。特に一般の人が休息時間の多くを過ごす住居が集合した集合住宅ではこの傾向が強い。集合住宅では上階の音が天井（上階の床に相当）を介して階下に伝わり易く、これを如何に防ぐかが集合住宅設計上の大きな課題となっているが、中でも上階の人が跳躍したり、重量物を床に落下させた場合に発生する重量衝撃音を階下に伝わりにくくする技術は改善の余地が大きい。
【０００３】
一般に、集合住宅の遮音性を高める床構造は、床の下地コンクリート（床スラブ）上に防振手段を施した支持脚を設けて、その上に床を支持する２層構造が用いられている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この構造では重量衝撃音に対する遮音性の改善効果は小さい。
また、床に衝撃があった場合に床の変位をセンサーで検出して、変位を抑える機能が作動するように構成された床の遮音方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、この方法は多くのセンサー、制御装置、部品等から構成された極めて複雑なシステムが必要であり、現状ではコスト面から現実的でない。
【０００４】
また、床に加えられた衝撃（運動量）を錘に伝達し、錘を床から切り離して除振する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。この方法による遮音効果を測定すると、従来の技術では有効な対策の無かった１２５Ｈｚ以下の低周波である重量衝撃音に対しても遮音効果が認められる場合がある。しかし、居住者が遮音効果を実感できる安定した遮音効果を得るまでには至っていない。
【特許文献１】特開２００１−１５９２０８号公報
【特許文献２】特開２００２−３９２６１号公報
【特許文献３】特開平１０−１１０７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記のように集合住宅等の高層建築物における遮音が不十分である現状の問題点に鑑み、上階の人が跳躍したり、重量物を床に落下させた場合に発生する低周波の音（重量衝撃音）を階下に伝わりにくくする衝撃振動吸収方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために請求項１の衝撃振動吸収方法は、支持構造物（床スラブ）上に支持された制振対象（床）に衝撃的外乱が付加された際に、前記制振対象に接触して設置された制振質量（錘）が前記制振対象から運動量を伝達されて前記制振対象から分離して運動することにより前記制振対象の振動を抑制し、前記制振対象に次の衝撃的外乱が付加される前に前記制振質量を前記制振対象に接触させる位置に復帰させる衝撃振動吸収方法であって、
衝撃的外乱が付加された際に前記制振対象が前記制振質量に運動量を伝達するのを妨げない固有周波数の範囲内で制振対象を弾性的に支持することを特徴とする。
【０００７】
また請求項２の衝撃振動吸収方法は、請求項１に記載の衝撃振動吸収方法であって、更に前記制振対象は固有周波数２０Ｈｚ越えないように弾性的に前記支持構造物上に支持されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の衝撃振動吸収装置は、支持構造物上に支持された制振対象に制振質量が接触して設置されており、前記制振質量は前記制振対象から運動量が伝達された際に前記制振対象から分離して運動することができ、運動により運動量を消費した前記制振質量を前記制振対象に接触する位置に復帰させる復元機構を含んでなる衝撃振動吸収装置であって、
前記支持構造物と前記制振対象との間に配置され、衝撃的外乱が付加された際に前記制振対象が前記制振質量に運動量を伝達するのを妨げない固有周波数の範囲内で前記制振対象を弾性的に支持する防振機構を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４の衝撃振動吸収装置は、請求項３に記載の衝撃振動吸収装置であって、更に前記復元機構はバネと減衰機構を備え、前記制振質量が前記制振対象から離れる瞬間に対する減衰が、その後の前記制振質量の運動に対する減衰より小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５の衝撃振動吸収装置は、請求項３又は４に記載の衝撃振動吸収装置であって、更に前記防振機構はその固有周波数が２０Ｈｚを越えないように設定されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６の衝撃振動吸収装置は、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の衝撃振動吸収装置であって、更に前記制振対象と制振質量との接触部の剛性が２００〜４０００Ｎ／ｍｍ以内に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の衝撃振動吸収方法によれば、建築物の床に加えられた衝撃（運動量）を床に接触して設けた錘に伝達し、この錘を床と切り離してその運動量を吸収することにより衝撃振動を吸収するが、その際、床から錘への運動量の伝達が妨げられないように床を支持しているので、錘の運動量吸収効果が十分に発揮される。
また、本発明の衝撃振動吸収装置は、床を固有周波数の低い柔らかい防振機構で弾性的に支持しているので、人が跳躍したり、重量物を床に落下させた場合に発生する１２５Ｈｚ以下の低周波重量衝撃が錘に伝達され易く、低周波重量衝撃音の吸収効果が大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明に係る衝撃振動吸収方法およびその装置を説明する。
図１は、本発明に係る衝撃振動吸収装置を説明するための断面模式図である。
衝撃振動吸収装置１は支持構造物２上に固定され、制振対象４を支持する防振機構３と、制振対象４の下面に接触して設置されており、制振対象４から接触部５を介して運動量を伝達されると、制振対象４の下面から離れて制振対象４に対して略垂直に運動することのできる制振質量６と、制振質量６に接続されて制振質量６の運動量を消費し、制振質量６を再び制振対象４の下面に接触させる復元機構７を含んで構成される。
【００１４】
復元機構７は制振質量６の運動量を主として消費する減衰機構８と、運動量を消費した制振質量６を制振対象４の下面に付勢するバネ９から構成される。
減衰機構８は制振質量６が制振対象４から離れて下降（矢印１０の方向）する方向では減衰が小さく、逆方向で減衰が大きくなる、片方向ダッシュポット等を用いることが好ましい。減衰機構８の減衰特性をこのようにすることにより、制振質量６が制振対象４から離れて運動量を消費した後、制振対象４に再接触する際の衝撃を無くすことができる。減衰機構８の形態は、特に規定するものではない。図１では回転型の片方向ダッシュポットを示している。
【００１５】
制振対象４と制振質量６が接触する部分の特性は、制振対象４から制振質量６にどれだけの運動量が伝達するかを決める重要な特性であり、実験の結果では接触部５の剛性が２００〜４０００Ｎ／ｍｍの範囲とすることが好ましく、接触部５は硬質ゴム等材料が用いられる。
【００１６】
制振質量６を備えない従来の技術においては、防振機構３は制振対象４と接する唯一の部材であり、制振対象４に付加された衝撃的外乱は防振機構３にのみ伝達可能であるので、防振機構３は衝撃振動吸収の役割を全面的に担っている。しかし、本発明では制振対象４に加えられた衝撃による運動量を制振質量６に移動して衝撃吸収することを意図しているので、防振機構３の役割は従来の技術の場合と異なっており、要求される特性も異なる。
本発明においても防振機構３が制振対象４を支持しているので、制振対象４に加えられた衝撃による運動量の一部は防振機構３でも消費され、防振機構３が衝撃振動振動吸収の一部を担っていることは言うまでもないが、本発明において防振機構３に要求される特性は、制振対象４に加えられた衝撃による運動量が制振質量６に移動するのを妨げない固有周波数の範囲内で弾性的に制振対象４を支持することが重要である。
防振機構３の固有周波数と衝撃振動吸収装置１の衝撃振動吸収効果は密接に関係しており、以下、実験結果に基いて説明する。
【００１７】
図２はＡ、Ｂ、Ｃ３種類の防振機構の周波数スペクトルである。
図３は図２にその周波数スペクトルを示したＡ、Ｂ、Ｃ３種類の防振機構を用いた衝撃振動吸収装置の衝撃振動吸収特性を、制振質量が有る場合と無い場合を比較して示す。制振質量が有る場合が本発明の衝撃振動吸収装置の構成であり、無い場合が防振機構が全面的に衝撃吸収の役割を担う従来技術の衝撃振動吸収装置の構成に対応する。縦軸の衝撃音レベルは図１における支持構造物２の下方に騒音計を設置して測定したもので、衝撃音レベルが低い方が衝撃振動吸収効果が大きいことを示す。また、周波数１２５Ｈｚ付近より低い周波数における衝撃音レベルが重量衝撃音の衝撃振動吸収効果を示す。
【００１８】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ防振機構Ａ、Ｂ、Ｃの周波数スペクトル（周波数と伝達率の関係）を示す。防振機構Ａ、Ｂ、Ｃの固有周波数（伝達率のピークとなる周波数）はそれぞれ７．８Ｈｚ、１６．５Ｈｚ、７８．８Ｈｚである。
【００１９】
図３に示すように制振質量「有り」の場合で比較すると、防振機構Ａ、Ｂ、Ｃの順に、即ち固有振動数の低い順に衝撃振動吸収効果が大きい。
防振機構Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて制振質量「有り」「無し」の場合を比較すると、固有周波数の高い防振機構Ｃでは制振質量「有り」「無し」の差が殆ど無く、制振質量を設けてもその機能が活用されてない。これに対し固有周波数の低い防振機構Ａ、Ｂでは、制振質量「有り」が「無し」より衝撃振動吸収効果が大きく、制振質量の機能が活用されている。制振質量の機能を作用させるためには防振機構の固有周波数を低くする必要があり、２０Ｈｚを越えないことが好ましい。
制振質量「無し」の場合で比較すると、制振質量「有り」の場合と同様に、防振機構Ａ、Ｂ、Ｃの順に、即ち固有振動数の低い順に衝撃吸収効果が大きい。即ち、効果は限定的であるが防振機構自体の衝撃吸収効果も固有周波数を低くすると大きくなる。
【００２０】
上記のように、制振対象に加えられた衝撃を制振対象に接して設けた制振質量に移動して衝撃吸収を行おうとする場合に、制振対象から制振質量に運動量を移動するためには制振対象を支持している防振機構の固有周波数を低くすることが必須である。
更に、防振機構の固有周波数を低くすると防振機構自体の衝撃振動吸収効果も大きくなり、衝撃振動吸収装置全体としての衝撃振動吸収効果をより大きくすることができる。但し、防振機構は制振対象を支持するという重要な機能を有しており、この点も考慮して固有周波数を決定しなければならないことは言うまでもない。
【００２１】
次に、図１示した衝撃振動吸収装置１で重量衝撃音を吸収する方法を説明する。
支持構造物２上に固定され防振機構３に支持された制振対象４に、人が跳躍したり、重量物を落下させた場合に発生する衝撃振動（重量衝撃音）が付加されると、その衝撃振動の運動量を制振対象４に接触して設置された制振質量６に移動し、制振質量６を制振対象４から分離して運動させる。このように制振対象４は制振質量６に運動量を移動して運動量を減少させることにより衝撃振動を吸収する。
【００２２】
制振対象４から制振質量６に移動した運動量は、復元機構７を構成する減衰機構８で吸収する。次の衝撃振動が付加される前に、運動量が無くなった制振質量６をバネ９で制振対象４に再び接触する初期の位置戻す。衝撃振動吸収装置１は衝撃振動の待機状態に戻る。このように、制振質量６は運動量を消費してから制振対象４に再接触するので、一旦制振対象４から制振質量６に移動した運動量が、再び制振対象４に戻ることはない。
【００２３】
制振対象４は、制振対象４に衝撃振動が付加された際に、運動量を制振対象４から制振質量６に移すのを妨げないように支持する。即ち、制振対象４を支持する防振機構３の固有周波数は低くする。具体的には、２０Ｈｚ以下であることが好ましい。
【００２４】
次に、本発明の実施例を示す。
図４は本発明に係る衝撃振動吸収装置の一例を説明するための斜視図である。
図４に示すように制振対象（図示せず）は、支持構造物２上に固定された４個の防振機構３により、枠１１を介して支持される。枠１１は制振対象を均一に支持するために設けたものである。制振質量６は枠１１の中央部に備えられ、復元機構７は制振質量６の下方に備えられており図示していない。制振質量６の質量の一例をあげれば、制振対象の面積１×１ｍ２に対して制振質量６の質量は２５Ｋｇである。
【００２５】
防振機構３は円筒形のケーシングに高粘度樹脂とオリフィス機構組み合わせたダンパーとコイルバネを組み込んで一体にしたもので、低い固有周波数を実現できる。図２、３の防振機構Ａはこのタイプに属している。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
制振対象に加えられた運動量を制振対象から制振質量に移して吸収する際に、制振対象から制振質量に運動量が移動するのを妨げないように、制振対象を固有周波数の低い支持脚で支持する、という本発明の技術的思想は、集合住宅に限らず工場、オフィス、劇場等あらゆる建築物の衝撃振動吸収に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る衝撃振動吸収装置を説明するための断面模式図である。
【図２】（ａ）防振機構Ａの周波数スペクトルである。（ｂ）防振機構Ｂの周波数スペクトルである。（ｃ）防振機構Ｃの周波数スペクトルである。
【図３】図２にその周波数スペクトルを示した防振機構Ａ、Ｂ、Ｃを用いた衝撃振動吸収装置の衝撃吸収特性である。
【図４】本発明に係る衝撃振動吸収装置の一例を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    衝撃振動吸収装置
２    支持構造物（床スラブ）
３    防振機構
４    制振対象（床）
５    接触部
６    制振質量（錘）
７    復元機構
８    減衰機構
９    バネ
１１  枠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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