(57)【要約】【課題】  環境に負荷を与えずに従来と同等以上の制振特性を有する免震装置を得る。【解決手段】  弾性変形し得るゴムリング１８と、剛性を維持する為の金属リング２０とが、交互に複数枚ずつ配置されて外側積層体１６が形成される。断面形状をそれぞれ長方形とした線材２２Ａ、２４Ａを弾性変形可能な螺旋状に形成するものの相互に外径が異なったコイルバネ２２、２４が、外側積層体１６内に配置される。コイルバネ２２、２４の対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴４０が、各金属リング２０にそれぞれ設けられ、これに伴いコイルバネ２２、２４の全体形状に対応した螺旋穴４２が外側積層体１６の中央部に存在する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性を有した外側弾性板と剛性を有した外側硬質板とが交互に積層された形の外側積層体と、
外側積層体内に配置される金属製のコイルバネと、
を有する免震装置であって、
各外側弾性板及び各外側硬質板にコイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴をそれぞれ設けて、コイルバネの全体形状に対応した螺旋状の穴部が外側積層体に存在していることを特徴とする免震装置。
【請求項２】
コイルバネが、線材の断面形状をそれぞれ四角形とすると共に相互に外径が異なった複数のコイルバネとされることを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項３】
複数のコイルバネが同軸状に組み合わされて外側積層体内に配置されたことを特徴とする請求項２記載の免震装置。
【請求項４】
各コイルバネを構成する線材の断面形状が、コイルバネの径方向を長辺とする長方形とされたことを特徴とする請求項２記載の免震装置。
【請求項５】
コイルバネを構成する線材が双晶の金属材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項６】
Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｍｇ−Ｚｒ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ａｌ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｃｏ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｏ合金、Ｃｕ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｔｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ａｌ合金、ＳＵＳ３０４の内の何れかを双晶の金属材料として使用したことを特徴とする請求項５記載の免震装置。
【請求項７】
外側積層体の端部に支持部材が配置され、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の溝部が、この支持部材に形成されることを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項８】
外側積層体に設けられた螺旋状の穴部内に、外側弾性板より硬質の拘束用部材が充填されることを特徴とする請求項１記載の免震装置。
【請求項９】
剛性を有した外側硬質板を、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴が設けられつつ、複数枚作製し、
次に、外側硬質板の貫通穴をコイルバネの形とされる螺旋状の穴部が存在する形に配置するように、外側硬質板と外側弾性板になり得る弾性素材とを交互に複数枚ずつ積層して外側積層体を形成し、
この後、コイルバネを螺旋状の穴部に沿って外側積層体内に挿入することを特徴とする免震装置の製造方法。
【請求項１０】
コイルバネを外側積層体の螺旋状の穴部に沿って挿入した後に、弾性素材を加硫成形して、この弾性素材を外側弾性板としたことを特徴とする請求項９記載の免震装置の製造方法。
【請求項１１】
コイルバネを外側積層体の螺旋状の穴部に沿って挿入した後に、弾性素材を加硫成形して、この弾性素材を外側弾性板とすると共に、外側弾性板より硬質の拘束用部材を螺旋状の穴部内のコイルバネとの間の隙間に充填することを特徴とする請求項９記載の免震装置の製造方法。
【請求項１２】
剛性を有した外側硬質板を、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴が設けられつつ、複数枚作製し、
次に、コイルバネの周囲に、外側硬質板と外側弾性板になり得る弾性素材とを交互に複数枚ずつ積層して、コイルバネを内蔵した形の外側積層体を形成することを特徴とする免震装置の製造方法。
【請求項１３】
コイルバネを内蔵した形の外側積層体を形成した後に、弾性素材を加硫成形して、弾性素材を外側弾性板としたことを特徴とする請求項１２記載の免震装置の製造方法。
【請求項１４】
コイルバネを内蔵した形の外側積層体を形成した後に、弾性素材を加硫成形して、弾性素材を外側弾性板とすると共に、外側弾性板より硬質の拘束用部材を外側積層体内のコイルバネとの間の隙間に充填することを特徴とする請求項１２記載の免震装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境に負荷を与えずに従来と同等以上の制振特性を有する免震装置及びこのような免震装置を製造する免震装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地震の揺れを低減する為に、建築物とこの建築物を支持する地盤との間に配置される免震装置が知られている。そして、この免震装置は、ゴム板と積層板とを積層した積層ゴムだけでなく、揺れに伴う振動を抑える為の制振合金をも構成部材としていて、これらの部材の複合的な作用で地震の揺れを低減し、建築物側に地震の揺れを伝達し難くしていた。
【０００３】
しかし、従来の免震装置の制振合金として、制振特性の面から一般に鉛材が使用されていたが、環境面への配慮が近年重要視されるのに伴い、他の材料に置き換えることが検討されるようになった。
【０００４】
この為、鉛材による制振合金の替わりに、十分な制振効果を得られるように例えば線材の断面形状が円形とされる通常のコイルバネを積層ゴム内に入れて、減衰力を生じさせる構造とした下記の特許文献１の免震装置が考えられるようになった。
【特許文献１】特開平１１−２７０６２１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上より、免震装置に採用される制振合金として、環境に負荷を与えずに従来の制振合金と同等以上の制振特性を有するものを開発する必要が生じていた。しかし、線材の断面形状が円形とされる通常のコイルバネを採用した特許文献１の免震装置では、必要な大きさの減衰量が十分には得られなかった。
【０００６】
従って、減衰量を大きくする為にコイルバネの線材の径である線径を大きくすることが考えられるが、単純に線径を大きくした場合には剛性が高くなり過ぎて、積層ゴムの構成部品としてコイルバネの外周側に配置される積層板を破壊する虞を有していた。この為、コイルバネの線径を単に大きくするという手法は採用できなかった。
【０００７】
この一方、通常のコイルバネを採用した場合には、水平方向の変位が免震装置に加わるのに伴いコイルバネが変形するが、例えば初回の大きな変位において、積層ゴム内で回転力が発生してコイルバネが潰れてしまう虞があった。つまり、大きな変位により免震装置内でコイルバネが潰れて倒れた場合には、免震装置により生じる減衰力が低下し、この結果として、安定した制振性能を維持できず、十分な制振効果が得られない欠点を有していた。
本発明は上記事実を考慮し、環境に負荷を与えずに従来と同等以上の制振特性を有する免震装置及び免震装置の製造方法を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る免震装置は、弾性を有した外側弾性板と剛性を有した外側硬質板とが交互に積層された形の外側積層体と、
外側積層体内に配置される金属製のコイルバネと、
を有する免震装置であって、
各外側弾性板及び各外側硬質板にコイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴をそれぞれ設けて、コイルバネの全体形状に対応した螺旋状の穴部が外側積層体に存在していることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項の免震装置によれば、弾性を有した外側弾性板と剛性を有した外側硬質板とが交互に積層された形の外側積層体内に、金属製のコイルバネが配置されている。但し、各外側弾性板及び各外側硬質板に、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴がそれぞれ設けられているのに伴い、上記の外側積層体にコイルバネの全体形状に対応した螺旋状の穴部が存在する構成となっている。
【００１０】
つまり、本請求項では、免震装置に水平方向の変位が入力されるのに伴い、外側積層体及び金属製のコイルバネが変位の入力に合わせて変形するものの、この際に、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴が各外側弾性板だけでなく、各外側硬質板にもそれぞれ設けられていることで、コイルバネの線材が各外側硬質板の貫通穴の内周面によって拘束されて、コイルバネの倒れをこの外側硬質板により防止できるようになる。
【００１１】
この結果、免震装置に大きな水平方向の変位が加わっても、コイルバネが潰れることが確実になくなるので、繰り返し変位後においても安定した制振性能を発揮して、制振性を安定的に保つことができる。従って、本請求項に係る免震装置によれば、地震が生じた場合でも、相互に並列的に配置されてそれぞれ弾性変形する外側積層体とコイルバネとの間の複合的な作用で確実に地震の揺れを低減し、建築物側に地震の揺れが伝達され難くなる。
【００１２】
以上より、本請求項に係る免震装置は、金属製のコイルバネを単に外側積層体内に配置するだけでなく、各外側硬質板の貫通穴の内周面によってこのコイルバネの線材が拘束されて、コイルバネの動きを拘束し得るようになっている。従って、鉛材を用いずとも上記のような制振特性を得られるようになる為、環境に負荷を与えずに従来の免震装置と同等以上の制振特性を有するようになった。
【００１３】
請求項２に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、コイルバネが、線材の断面形状をそれぞれ四角形とすると共に相互に外径が異なった複数のコイルバネとされるという構成を有している。
【００１４】
つまり、本請求項では、免震装置に水平方向の変位が入力されるのに伴い、線材の断面形状を四角形として相互に外径が異なった複数のコイルバネそれぞれが変位の入力に合わせて変形するものの、この際に、断面形状を四角形とした線材の隣り合った面同士が接触するので、互いの線材が拘束仕合うようになる。この為、互いの線材が拘束仕合ってコイルバネの動きを拘束するので、コイルバネの倒れを自己防止できるようになる。
【００１５】
この結果、免震装置に大きな水平方向の変位が加わっても、コイルバネが潰れることが一層確実になくなるので、繰り返し変位後においてもより安定した制振性能を発揮して、制振性を安定的に保つことができる。
【００１６】
以上より、本請求項に係る免震装置によれば、コイルバネを線材の断面形状を四角形とした相互に外径が異なった複数のコイルバネとしたことで、確実に地震の揺れが低減されて建築物側に地震の揺れが伝達され難くなる効果が増して、請求項１による作用を一層確実に奏するようになる。
【００１７】
請求項３に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項２と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、複数のコイルバネが同軸状に組み合わされて外側積層体内に配置されたという構成を有している。つまり、複数のコイルバネが相互に同軸状に組み合わされて外側積層体内に配置されることから、外側積層体内の小さな空間であっても、ばね定数が比較的大きなコイルバネを空間を最大限利用して複数配置できるようになり、これに伴って同一体積の空間内により多くのコイルバネを配置できるようになる。
【００１８】
そして、複数のコイルバネが同軸状に組み合わされて配置されることから、１本当たりのコイルバネの長さが短くなるのに伴って、各コイルバネのばね定数が上昇するようになる。さらに、コイルバネの重ね合わされる本数の変更により、必要な減衰力に合わせて、各コイルバネのばね定数を加え合わせた形の見かけのばね定数を容易に調節できるようにもなる。
【００１９】
請求項４に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項２と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、コイルバネを構成する線材の断面形状が、コイルバネの径方向を長辺とする長方形とされたという構成を有している。
【００２０】
つまり、線材の断面形状を四角形の内の特にコイルバネの径方向を長辺とする長方形としたことで、断面形状を長方形とした線材の隣り合った面同士がより確実に接触するので、複数のコイルバネの互いの線材が拘束仕合って、コイルバネの倒れを一層確実に自己防止できるようになる。
【００２１】
請求項５に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、コイルバネを構成する線材が双晶の金属材料で形成されたという構成を有している。つまり、本請求項では、弾性変形可能な螺旋状のコイルバネを構成する線材が双晶の金属材料により形成されるのに伴い、このコイルバネを構成する双晶の金属材料に予歪みが与えられることになるので、引張力や剪断力が加わった際に、単純な双晶の合金と比較してもばね定数が低くなると共に減衰係数が高くなり、従来の制振合金と同等以上の大きな制振特性を有するようになる。
【００２２】
請求項６に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項５と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｍｇ−Ｚｒ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ａｌ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｃｏ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｏ合金、Ｃｕ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｔｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ａｌ合金、ＳＵＳ３０４の内の何れかを双晶の金属材料として使用するという構成を有している。
【００２３】
つまり、これらの金属の内の何れかが、コイルバネを構成する線材を形成する為の双晶の金属材料として使用されることで、環境に負荷を与えずに従来と同等以上の制振特性を有するコイルバネがより確実に得られるようになる。
【００２４】
請求項７に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、外側積層体の端部に支持部材が配置され、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の溝部が、この支持部材に形成されるという構成を有している。
【００２５】
つまり、コイルバネの端部とこの端部に対向する免震装置の部分である支持部材との間が拘束されていない場合、コイルバネの変形が免震装置の変位に適切に追従できないおそれが生じる。この結果、応力歪み曲線のヒステリシスが充分な大きさにならず、高い減衰特性が得られないことが考えられた。
【００２６】
従って、本請求項では、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の溝部に、コイルバネの端部を挿入して支持部材に固定することで、コイルバネの端部を機械的に支持部材に拘束して、免震装置の変位にコイルバネの変形を強制的に追従させるようにした。この結果として、本請求項の免震装置によれば、コイルバネの動きをより確実に拘束することで、より一層高い減衰特性が得られるようになった。
【００２７】
請求項８に係る免震装置の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、外側積層体に設けられた螺旋状の穴部内に、外側弾性板より硬質の拘束用部材が充填されるという構成を有している。
【００２８】
つまり、本請求項では、外側弾性板より硬質の拘束用部材を螺旋状の穴部内に充填したことで、螺旋状の穴部内に配置されるコイルバネと穴部との間の隙間がこの拘束用部材により埋まるだけでなく、この拘束用部材を外側弾性板より硬質にしたことで、この穴部内でのコイルバネのがたつきが確実に無くなり、コイルバネの変形を免震装置の変位により確実に追従させることが可能となった。この結果として、本請求項の免震装置でも、より一層高い減衰特性が得られるようになった。
【００２９】
請求項９に係る免震装置の製造方法は、剛性を有した外側硬質板を、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴が設けられつつ、複数枚作製し、
次に、外側硬質板の貫通穴をコイルバネの形とされる螺旋状の穴部が存在する形に配置するように、外側硬質板と外側弾性板になり得る弾性素材とを交互に複数枚ずつ積層して外側積層体を形成し、
この後、コイルバネを螺旋状の穴部に沿って外側積層体内に挿入することを特徴とする。
【００３０】
請求項９に係る免震装置の製造方法の作用を以下に説明する。
本請求項の免震装置の製造方法によれば、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴が設けられた外側硬質板を複数枚作製した後、外側硬質板と外側弾性板になり得る弾性素材とを交互に複数枚ずつ積層して外側積層体を形成する。更にこの後、コイルバネを螺旋状の穴部に沿って外側積層体内に挿入することで、免震装置が完成される。
【００３１】
そして、本請求項では、外側硬質板と外側弾性板になり得る弾性素材とを交互に複数枚ずつ積層する際に、外側硬質板の貫通穴をコイルバネの形とされる螺旋状の穴部が存在する形に、配置することにした。従って、完成された免震装置に水平方向の変位が入力された場合、外側積層体及び金属製のコイルバネが変位の入力に合わせて変形するものの、この際に、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴が各外側硬質板にそれぞれ設けられている為、コイルバネの線材が各外側硬質板の貫通穴の内周面によって拘束されて、コイルバネの倒れをこの外側硬質板により防止できるようになる。
【００３２】
以上より、本請求項により完成された免震装置は、請求項１と同様に各外側硬質板の貫通穴の内周面によってコイルバネの線材が拘束されて、コイルバネの動きを拘束し得るようになる。従って、鉛材を用いずとも請求項１と同様の制振特性を得られるようになる為、環境に負荷を与えずに従来の免震装置と同等以上の制振特性を有する免震装置となる。
【００３３】
請求項１０に係る免震装置の製造方法の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項９と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、コイルバネを外側積層体の螺旋状の穴部に沿って挿入した後に、弾性素材を加硫成形して、この弾性素材を外側弾性板としたという構成を有している。つまり、本請求項では、例えば外側弾性板をゴム材により形成する場合には、未加硫のゴム材が加硫成形されて、外側弾性板として確実に機能するようになる。
【００３４】
請求項１１に係る免震装置の製造方法の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項９と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、コイルバネを外側積層体の螺旋状の穴部に沿って挿入した後に、弾性素材を加硫成形して、この弾性素材を外側弾性板とすると共に、外側弾性板より硬質の拘束用部材を螺旋状の穴部内のコイルバネとの間の隙間に充填するという構成を有している。
【００３５】
つまり、本請求項では、免震装置の製造の最終段階において、外側弾性板より硬質の拘束用部材を螺旋状の穴部内に充填したことで、この製造方法により製造された免震装置では、請求項８と同様により一層高い減衰特性が得られるようになった。
【００３６】
請求項１２に係る免震装置の製造方法は、剛性を有した外側硬質板を、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴が設けられつつ、複数枚作製し、
次に、コイルバネの周囲に、外側硬質板と外側弾性板になり得る弾性素材とを交互に複数枚ずつ積層して、コイルバネを内蔵した形の外側積層体を形成することを特徴とする。
【００３７】
請求項１２に係る免震装置の製造方法の作用を以下に説明する。
本請求項の免震装置の製造方法によれば、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴が設けられた外側硬質板を複数枚作製した後、コイルバネの周囲に、この剛性を有した外側硬質板と外側弾性板になり得る弾性素材とを交互に複数枚ずつ積層することで、免震装置が完成される。
【００３８】
そして、本請求項では、コイルバネの周囲に外側硬質板と外側弾性板になり得る弾性素材とを交互に複数枚ずつ積層することで、コイルバネの形とされる螺旋状の穴部が存在する形に、外側硬質板の貫通穴が配置されつつ、コイルバネが内蔵された外側積層体が形成されることになる。
【００３９】
従って、完成された免震装置に水平方向の変位が入力された場合、外側積層体及び金属製のコイルバネが変位の入力に合わせて変形するものの、この際に、コイルバネの対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴が各外側硬質板にそれぞれ設けられている為、コイルバネの線材が各外側硬質板の貫通穴の内周面によって拘束されて、コイルバネの倒れをこの外側硬質板により防止できるようになる。
【００４０】
以上より、本請求項により完成された免震装置は、請求項１と同様に各外側硬質板の貫通穴の内周面によってコイルバネの線材が拘束されて、コイルバネの動きを拘束し得るようになる。従って、請求項１０と同様に環境に負荷を与えずに従来の免震装置と同等以上の制振特性を有する免震装置となる。
【００４１】
請求項１３に係る免震装置の製造方法の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１２と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、コイルバネを内蔵した形の外側積層体を形成した後に、弾性素材を加硫成形して、弾性素材を外側弾性板としたという構成を有している。つまり、本請求項では、請求項１０と同様に例えば外側弾性板をゴム材により形成する場合には、未加硫のゴム材が加硫成形されて、外側弾性板として確実に機能するようになる。
【００４２】
請求項１４に係る免震装置の製造方法の作用を以下に説明する。
本請求項では請求項１２と同様の構成を有して同様に作用するが、さらに、コイルバネを内蔵した形の外側積層体を形成した後に、弾性素材を加硫成形して、弾性素材を外側弾性板とすると共に、外側弾性板より硬質の拘束用部材を外側積層体内のコイルバネとの間の隙間に充填するという構成を有している。
【００４３】
つまり、本請求項では、免震装置の製造の最終段階において、外側弾性板より硬質の拘束用部材を外側積層体内に充填したことで、この製造方法により製造された免震装置でも、請求項８と同様により一層高い減衰特性が得られるようになった。
【発明の効果】
【００４４】
以上説明したように本発明の上記構成によれば、環境に負荷を与えずに従来と同等以上の制振特性を有する免震装置及び免震装置の製造方法を提供できるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明に係る免震装置及びその製造方法の第１の実施の形態を図１から図６に基づき説明する。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る免震装置１０の上下部分をそれぞれ円板状に形成された連結板１２、１４が構成している。この内の下側の連結板１２が地盤と当接し、また上側の連結板１４が建築物の下部に当接するような構造になっている。
【００４６】
この免震装置１０の中央部には、双晶の金属材料により断面形状を長方形とした線材２２Ａを弾性変形可能な螺旋状のコイルスプリングの形に形成したコイルバネ２２及び、同じく双晶の金属材料により断面形状を長方形とした線材２４Ａを弾性変形可能な螺旋状のコイルスプリングの形に形成したコイルバネ２４が、相互に同軸状に組み合わされて、配置されている。但し、これらコイルバネ２２とコイルバネ２４とは、相互に外径が異なっていて、コイルバネ２２の外径が、コイルバネ２４の外径より大きくされている。
【００４７】
つまり、本実施の形態では、これら２つのコイルバネ２２、２４をそれぞれ構成する線材２２Ａ、２４Ａの断面形状が、四角形の内のコイルバネ２２、２４の径方向Ｒを長辺とする長方形とされている。尚、この線材２２Ａ、２４Ａのヤング率は、例えば４７ＧＰａ程度とされていて、これら２つのコイルバネ２２、２４のピッチは、相互にほぼ同一とすることが考えられるが、相互に異ならせても良い。
【００４８】
また、これら一対の連結板１２、１４の間には、円筒状に形成された外側積層体１６が配置されている。そして、この外側積層体１６は、弾性変形し得る外側弾性板であるゴム製のゴムリング１８と、剛性を維持する為の外側硬質板である鋼板等の金属製の金属リング２０とが、交互に複数枚ずつ配置された形の構造になっている。
【００４９】
但し、各ゴムリング１８及び各金属リング２０には、コイルバネ２２、２４の対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴３８、４０がそれぞれ設けられており、これに伴って、これらコイルバネ２２、２４の全体形状に対応した螺旋状の穴部である螺旋穴４２が、この外側積層体１６の中央部に積層方向（図１の矢印Ｙ方向）に沿って存在している。
【００５０】
すなわち、各金属リング２０の中央部には、図４に示すように相互に同軸状に形成された大径部４０Ａと小径部４０Ｂとが存在する貫通穴４０が、それぞれ形成されている。そして、各ゴムリング１８の中央部にも、相互に同軸状に形成された大径部３８Ａと小径部３８Ｂとが存在する貫通穴３８が、それぞれ形成されることになる。以上の結果として、本実施の形態では、図１に示すように外側積層体１６の内周面が、これら複数である二つのコイルバネ２２、２４の外周面側形状に合わせて凹凸状に形成された構造となっている。
【００５１】
一方、上記した一対の連結板１２、１４は、図１に示すように、外側積層体１６の上下端にそれぞれ加硫接着されて取り付けられており、また、これら一対の連結板１２、１４の中心には、それぞれ途中に段部を有した円形の貫通穴１２Ａ、１４Ａが形成されている。但し、これら貫通穴１２Ａ、１４Ａに対応した大きさであって外周側にフランジを有した蓋材３２が、ボルト３４によるねじ止めによって、一対の連結板１２、１４にそれぞれ固定されることで、貫通穴１２Ａ、１４Ａがそれぞれ閉鎖されている。
【００５２】
また、これら２つのコイルバネ２２、２４の内側の中空部２８内には、各コイルバネ２２、２４の動きを外側積層体１６の変形に沿う形に拘束し得る硬質ウレタン製の弾性部材２６が、配置されている。
【００５３】
以上より、本実施の形態に係る免震装置１０では、弾性変形し得る外側積層体１６が、双晶の金属材料により弾性変形可能となるように螺旋状に形成されたコイルバネ２２、２４と、並列的に配置された構造になっている。そして、コイルバネ２２、２４の自由な状態での高さは、外側積層体１６の高さより高くされており、これに伴って、図１に示す外側積層体１６内にコイルバネ２２、２４が組み付けられた状態では、コイルバネ２２、２４が圧縮されて予歪みがこのコイルバネ２２、２４に与えられた形になる。
【００５４】
尚、図２に示すように、免震装置１０に組み込まれた状態のコイルバネ２２、２４の高さＨは例えば６５ｍｍとされ、コイルバネ２２の外径Ｄ１が例えば６３ｍｍとされ、コイルバネ２４の外径Ｄ１が例えば４４ｍｍとされているが、これら二つのコイルバネ２２、２４の外径比は、５：４〜５：２．５程度の範囲が適当と考えられる。また、コイルバネ２２、２４を構成する線材２２Ａ、２４ＡのピッチＰはそれぞれ例えば１２ｍｍとされ、線材２２Ａ、２４Ａの板厚寸法Ｔはそれぞれ例えば４ｍｍとされ、線材２２Ａの板幅寸法Ｄは例えば１６ｍｍとされ、線材２４Ａの板幅寸法Ｄは例えば１２ｍｍとされている。
【００５５】
これに伴って、コイルバネ２２、２４に水平方向Ａの予想される最大変位量が生じた場合でも、コイルバネ２２の線材２２Ａの面とこの線材２２Ａに隣り合ったコイルバネ２４の線材２４Ａの面とが接触して、線材２２Ａ、２４Ａが互いに拘束仕合うようになる。
【００５６】
次に、本実施の形態に係る免震装置１０の製造方法の手順を以下に説明する。
この免震装置１０を作製する際には、まず断面形状をそれぞれ長方形とした線材２２Ａ、２４Ａでそれぞれ螺旋状で相互に外径の異なる２つのコイルバネ２２、２４をそれぞれ作製し、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金の場合は、８５０℃程度の温度で１時間程度保持した後、空冷により徐冷し、また、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｏ合金の場合は、９００℃程度の温度で５分間程度保持した後、急冷後再加熱し２００℃で１５分間程度保持した後、空冷することで、双晶のコイルバネ２２、２４とすることができる。
【００５７】
この一方、剛性を有した金属リング２０をプレス加工等により複数枚作製するが、この際、図４（Ａ）に示すように、コイルバネ２２、２４の対応する部分の形状に合わせた形とされる相互に同軸状に形成された大径部４０Ａと小径部４０Ｂとが存在する貫通穴４０を金属リング２０の中央部にそれぞれ設けておくことにする。同様にゴムリング１８になり得る弾性素材１８Ａを複数枚作製するが、この際にも、図４（Ｂ）に示すように、大径部３８Ａと小径部３８Ｂとが存在する貫通穴３８を弾性素材１８Ａの中央部にそれぞれ設けておくことにする。
【００５８】
次に、図５に示すように、金属リング２０とゴムリング１８になり得る弾性素材１８Ａとを交互に複数枚ずつ積層して外側積層体１６を形成するが、この際には、金属リング２０の貫通穴４０及び弾性素材１８Ａの貫通穴３８をコイルバネ２２、２４の形とされる螺旋穴４２が存在する形になるように積層する。すなわち、貫通穴４０、３８の向きが順次ずれるように、各金属リング２０と各ゴムリング１８を順次旋回して配置しつつ、これら金属リング２０及び弾性素材１８Ａを積層する。そして、外側積層体１６の上下に一対の連結板１２、１４をそれぞれ取り付けるようにする。
【００５９】
この後、上記のコイルバネ２２、２４の線材２２Ａ、２４Ａ間に他方のコイルバネの線材を互いに入り込ませるように、コイルバネ２２の線材２２Ａ間にこのコイルバネ２２より外径の小さいコイルバネ２４の線材２４Ａをねじ込むように組み合わせ、これら組み合わされた状態のコイルバネ２２、２４を連結板１２の貫通穴１２Ａを通過させて、外側積層体１６の中心に存在する螺旋状の螺旋穴４２に沿ってねじ込むように挿入する。
【００６０】
更に、外側積層体１６の上下に一対の連結板１２、１４を加硫接着するだけでなく、弾性素材１８Ａを加硫成形して弾性素材１８Ａをゴムリング１８とする。但しこの際、外側積層体１６の高さをコイルバネ２２、２４の高さより低くするように、この外側積層体１６を作製する。
【００６１】
そして、連結板１２に蓋材３２をねじ止めして取り付けた状態で、弾性部材２６をコイルバネ２２、２４内に入れて、コイルバネ２２、２４の内周側の隙間を埋めた状態でこの弾性部材２６を配置してから、連結板１４に蓋材３２をねじ止めして取り付けることで、免震装置１０が完成される。このとき、外側積層体１６の高さより高く形成されているコイルバネ２２、２４が、ゴムリング１８の弾性力によって外側積層体１６と同じ高さとなるように圧縮されることで、圧縮されて予歪みがこのコイルバネ２２、２４に与えられた状態となる。
【００６２】
次に、本実施の形態に係る免震装置１０の作用を以下に説明する。
本実施の形態の免震装置１０によれば、弾性を有したゴムリング１８と剛性を有した金属リング２０とが交互に積層された形の外側積層体１６の中心部分に、双晶の金属材料で弾性変形可能な螺旋状にそれぞれ形成されて相互に外径が異なった二つのコイルバネ２２、２４が、相互に同軸状の形で配置されている。尚、図１及び図２に示すように、これらコイルバネ２２、２４をそれぞれ構成する線材２２Ａ、２４Ａの断面形状は、四角形の内のコイルバネ２２の径方向Ｒを長辺とする長方形とされている。
【００６３】
但し、各ゴムリング１８及び各金属リング２０には、これら二つのコイルバネ２２、２４の対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴３８、４０がそれぞれ設けられているのに伴い、外側積層体１６にコイルバネ２２、２４の全体形状に対応した螺旋状の螺旋穴４２が存在する構造となっている。
【００６４】
つまり、本実施の形態では、免震装置１０に水平方向Ａの変位が入力されるのに伴い、外側積層体１６の各ゴムリング１８が弾性変形するだけでなく、線材２２Ａ、２４Ａの断面形状を長方形とした金属製のコイルバネ２２、２４が変位の入力に合わせてそれぞれ変形するものの、この際に、図３に示すように断面形状を長方形とした線材２２Ａと線材２４Ａの隣り合った面同士が接触するので、互いの線材２２Ａ、２４Ａが拘束仕合うようになる。
【００６５】
さらに、コイルバネ２２、２４の対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴３８、４０が各ゴムリング１８や各金属リング２０にそれぞれ設けられていることで、コイルバネ２２、２４の線材２２Ａ、２４Ａが各金属リング２０の貫通穴４０の内周面によって拘束されて、コイルバネ２２、２４の倒れをこの金属リング２０により防止できるようになる。また、二つのコイルバネ２２、２４の内側に配置された弾性部材２６が各コイルバネ２２、２４の動きを外側積層体１６の変形に沿う形に拘束するようにもなる。
【００６６】
この結果として、免震装置１０に大きな水平方向Ａの変位が加わっても、コイルバネ２２、２４が潰れることがなくなるので、繰り返し変位後であっても安定した制振性能を発揮して、制振性を安定的に保つことができる。従って、本実施の形態に係る免震装置１０によれば、地震が生じた場合でも、相互に並列的に配置されてそれぞれ弾性変形する外側積層体１６とコイルバネ２２、２４との間の複合的な作用等で確実に地震の揺れを低減し、建築物側に地震の揺れが伝達され難くなる。
【００６７】
以上より、本実施の形態に係る免震装置１０は、金属製のコイルバネ２２、２４を外側積層体１６内に配置するだけでなく、各金属リング２０の貫通穴４０の内周面によってこのコイルバネ２２、２４の線材２２Ａ、２４Ａが拘束されて、コイルバネ２２、２４の動きを拘束し得ることで、鉛材を用いずとも上記のような制振特性を得られるようになる為、環境に負荷を与えずに従来の免震装置と同等以上の制振特性を有するようになった。
【００６８】
さらに、本実施の形態では、二つのコイルバネ２２、２４が相互に同軸状に組み合わされて外側積層体１６内に配置されていることから、外側積層体１６の中心部分の中空部２８内の小さな空間であっても、ばね定数が比較的大きなコイルバネ２２、２４を空間を最大限利用して配置できるようになる。そして、これら二つのコイルバネ２２、２４が同軸状に組み合わされて配置されることから、コイルバネ２２、２４の螺旋状に形成されている１本当たりの線材長さが短くなるのに伴い、各コイルバネ２２、２４のばね定数が上昇するようにもなる。
【００６９】
一方、本実施の形態では、弾性変形可能な螺旋状のコイルバネ２２、２４を構成する線材２２Ａ、２４Ａが双晶の金属材料により形成されるのに伴い、これら線材２２Ａ、２４Ａを構成する双晶の金属材料に予歪みが与えられることになるので、単純な双晶の合金と比較して、引張力や剪断力が加わった際に、ばね定数が低くなると共に減衰係数が高くなり、従来の制振合金と同等以上の大きな制振特性を有するようになる。
【００７０】
つまり、外部から応力がこのコイルバネ２２、２４に付与された場合、予歪みが与えられていて図６の応力歪み曲線中における双晶の変形が生じる領域Ｆ１内の点Ｐまで既に変形されているこのコイルバネ２２、２４が、さらに双晶の変形を大きくする形或いは、双晶の変形を小さくする形で、双晶の変形が生じる領域Ｆ１内において、矢印Ｅのように変形することになる。
【００７１】
このことから、双晶のコイルバネ２２、２４に予歪みを与えたことにより、ばね定数の低減が図られ、図６の応力歪み曲線中の領域Ｆ１を含んでいるヒステリシス線Ｆで囲まれた範囲をより大きくできるようになる。そして、これに伴う効果的で良好な制振特性が得られるようになった。
【００７２】
次に、本発明に係る免震装置及びその製造方法の第２の実施の形態を図７に基づき説明する。尚、第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施の形態の免震装置１０は第１の実施の形態のものと同一構造とされるが、製造方法の手順が第１の実施の形態のものと相違する。つまり、この免震装置１０を作製する際には、第１の実施の形態と同様に断面形状をそれぞれ長方形とした線材２２Ａ、２４Ａにより、それぞれ螺旋状で相互に外径の異なる２つの双晶のコイルバネ２２、２４をそれぞれ作製する。そして、第１の実施の形態と同様にコイルバネ２２、２４の対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴４０、３８を有した形に、金属リング２０及び弾性素材１８Ａもそれぞれ複数枚作製する。
【００７３】
但しこの次に、図７に示すように、２つのコイルバネ２２、２４を相互に同軸状に組み合わせた状態としておいて、これら２つのコイルバネ２２、２４の周囲に、貫通穴４０、３８の位置関係をこれらコイルバネ２２、２４に合わせつつ、金属リング２０と弾性素材１８Ａとを交互に複数枚ずつ積層して、コイルバネ２２、２４を内蔵した形の外側積層体１６を形成する。
【００７４】
このようにコイルバネ２２、２４を内蔵した形の外側積層体１６を形成した後に、連結板１２、１４や蓋材３２を取り付けると共に、弾性素材１８Ａを加硫成形して弾性素材１８Ａをゴムリング１８とし、更に弾性部材２６を配置することで、免震装置１０が完成される。
【００７５】
次に、本実施の形態に係る免震装置１０及びその製造方法の作用を以下に説明する。
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に完成された免震装置１０に水平方向Ａの変位が入力された場合、外側積層体１６及び金属製のコイルバネ２２、２４が変位の入力に合わせて変形するものの、コイルバネ２２、２４の対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴４０が各金属リング２０にそれぞれ設けられていることから、以下のようになる。
【００７６】
つまり、第１の実施の形態と同様に、コイルバネ２２、２４の線材２２Ａ、２４Ａが各金属リング２０の貫通穴４０の内周面によって拘束されて、コイルバネ２２、２４の倒れをこの金属リング２０により防止できるようになる。その他、第１の実施の形態と同様の作用をも本実施の形態では奏するようになる。
【００７７】
次に、本発明に係る免震装置及びその製造方法の第３の実施の形態を図８及び図９に基づき説明する。尚、第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施の形態の免震装置１０によれば、第１の実施の形態と同様に双晶の金属材料で断面形状を長方形とした線材２２Ａにより形成されたコイルバネ２２が、図８に示すように、外側積層体１６の中心部分に配置されている。但し、本実施の形態では、第１の実施の形態と異なってコイルバネ２４が無い構造とされている。
【００７８】
さらに、各ゴムリング１８及び各金属リング２０にそれぞれ設けられた貫通穴４８、５０が、図９に示すように、コイルバネ２２の対応する部分の形状に合わせた形の円弧形状になっている。これに伴って、このコイルバネ２２の全体形状に対応した螺旋状の螺旋穴５２が、この外側積層体１６の中央部に積層方向（図８の矢印Ｙ方向）に沿って存在している。但し本実施の形態では、貫通穴４８、５０が円弧形状とされることから、このコイルバネ２２の内側には、硬質ウレタン製の弾性部材２６は配置されておらず、この替わりにコイルバネ２２の内周面側にも貫通穴４８、５０が対向して位置する構造になっている。 
【００７９】
次に、本実施の形態に係る免震装置１０及びその製造方法の作用を以下に説明する。
本実施の形態によれば、免震装置１０に水平方向Ａの変位が入力されるのに伴い、外側積層体１６の各ゴムリング１８が弾性変形するだけでなく、線材２２Ａの断面形状を長方形とした金属製のコイルバネ２２が変位の入力に合わせてそれぞれ変形するようになる。
【００８０】
但し、コイルバネ２２の対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴４８、５０が各ゴムリング１８や各金属リング２０にそれぞれ設けられていることで、コイルバネ２２の線材２２Ａが各金属リング２０の貫通穴５０の内周面によって拘束されて、コイルバネ２２の倒れをこの金属リング２０により防止できるようになる。
【００８１】
以上より、本実施の形態に係る免震装置１０によれば、金属製のコイルバネ２２を外側積層体１６内に配置するだけでなく、このコイルバネ２２の螺旋形状に合わせて外側積層体１６内に螺旋穴５２を形成したことで、コイルバネ２２と螺旋穴５２を形成する金属リング２０の貫通穴４０の内周面とが噛み合って、コイルバネ２２が拘束される結果、建築物側に地震の揺れが伝達され難くなる。この為、第１の実施の形態と同様に、鉛材を用いずとも上記のような制振特性を得られるようになる為、環境に負荷を与えずに従来の免震装置１０と同等以上の制振特性を有するようになった。
【００８２】
次に、本発明に係る免震装置及びその製造方法の第４の実施の形態を図１０に基づき説明する。尚、第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施の形態の免震装置１０によれば、第１の実施の形態と同様に双晶の金属材料で断面形状を長方形とした線材２２Ａ、２４Ａにより形成されたコイルバネ２２、２４が、図１０に示すように、外側積層体１６の中心部分に配置されており、外側積層体１６の上下端部に配置される形で、蓋材３２を含んで円板状とされる連結板１２、１４が免震装置１０の上下部分をそれぞれ構成している。
【００８３】
但し、本実施の形態では、第１の実施の形態と異なって、金属製の支持部材であるこれら連結板１２、１４それぞれのコイルバネ２２、２４と対向する部分となる蓋材３２の部分には、コイルバネ２２、２４の対応する部分の形状に合わせて螺旋状とされた形の螺旋状溝部６２が、それぞれ形成されており、これに合わせて第１の実施の形態よりコイルバネ２２、２４が若干長く形成された構造とされている。
【００８４】
さらに、外側積層体１６に設けられた螺旋状の螺旋穴４２内及び螺旋状溝部６２内には、ゴムリング１８より硬質の例えば硬質ウレタン等のゴム材によって形成された拘束用部材６４が充填された構造とされている。つまり、従来の一般的なゴム材であるゴムリング１８等のＪＩＳのＡ硬度が４０程度とされているのに対して、この拘束用部材６４を構成するゴム材のＪＩＳのＡ硬度は９０程度になっていて、拘束力が強化されている。
【００８５】
次に、本実施の形態に係る免震装置１０の製造方法の手順を以下に説明する。
この免震装置１０を作製する際には、第１の実施の形態とほぼ同様の手順を実行するが、まず螺旋状溝部６２を蓋材３２に機械加工等により形成しておくことにする。さらに、組み合わされた状態のコイルバネ２２、２４を連結板１２の貫通穴１２Ａを通過させて、外側積層体１６の中心に存在する螺旋状の螺旋穴４２に沿ってねじ込むように挿入する際に、コイルバネ２２、２４の上下端部を外側積層体１６から若干突出させた状態とする。
【００８６】
そして、弾性素材１８Ａを加硫成形して弾性素材１８Ａをゴムリング１８とすると共に、第１の実施の形態で用いた弾性部材２６の替わりに、固化した状態でゴムリング１８より硬質となるゴム材をコイルバネ２２、２４の両端部周りに充填するだけでなく、螺旋状の螺旋穴４２内のコイルバネ２２、２４との間の隙間にも充填する。
【００８７】
この後、コイルバネ２２、２４が螺旋状溝部６２内にねじ込まれる形でそれぞれ蓋材３２を連結板１２、１４に取り付けて、それぞれねじ止めする。この結果として、硬質のゴム材により形成された拘束用部材６４が螺旋穴４２内及び螺旋状溝部６２内のコイルバネ２２、２４との間の隙間に充填された構造になっている免震装置１０が完成される。
【００８８】
次に、本実施の形態に係る免震装置１０及びその製造方法の作用を以下に説明する。
本実施の形態では、免震装置１０に水平方向Ａの変位が入力されるのに伴い、第１の実施の形態と同様に、外側積層体１６の各ゴムリング１８が弾性変形するだけでなく、金属製のコイルバネ２２、２４が変位の入力に合わせてそれぞれ変形して、線材２２Ａと線材２４Ａの隣り合った面同士が接触することで、互いの線材２２Ａ、２４Ａが拘束仕合うようになる。
【００８９】
さらに、コイルバネ２２、２４の対応する部分の形状に合わせた形の貫通穴３８、４０が各ゴムリング１８や各金属リング２０にそれぞれ設けられると共に、コイルバネ２２、２４の対応する部分の形状に合わせて螺旋状とされた形の螺旋状溝部６２が、連結板１２、１４のそれぞれコイルバネ２２、２４と対向する部分に形成されていて、これに合わせてコイルバネ２２、２４の長さが第１の実施の形態と比較して若干長く形成されている。
【００９０】
以上の構造より、コイルバネ２２、２４の線材２２Ａ、２４Ａが各金属リング２０の貫通穴４０の内周面によって拘束されるだけでなく、コイルバネ２２、２４の対応する部分の形状に合わせた形の螺旋状溝部６２に、コイルバネ２２、２４の端部を挿入して蓋材３２に固定したことで、コイルバネ２２、２４の端部が機械的に蓋材３２に拘束されて、免震装置１０の変位にコイルバネ２２、２４の変形を強制的に追従させるようにもした。
【００９１】
また、ゴムリング１８より硬質のゴム材により形成された拘束用部材６４が、外側積層体１６の螺旋穴４２内及び螺旋状溝部６２内に充填されているので、この拘束用部材６４によっても各コイルバネ２２、２４の動きを外側積層体１６の変形に沿う形に拘束するようになる。
【００９２】
つまり、螺旋状の螺旋穴４２内に配置されるコイルバネ２２、２４とこの螺旋穴４２との間の隙間が拘束用部材６４により埋まるだけでなく、この拘束用部材６４をゴムリング１８より硬質にしたことで、螺旋穴４２内でのコイルバネ２２、２４のがたつきが確実に無くなり、コイルバネ２２、２４の変形を免震装置１０の変位により確実に追従させることが可能となった。
【００９３】
この結果として、本実施の形態の免震装置１０によれば、コイルバネ２２、２４の倒れを金属リング２０により防止できる等の第１の実施の形態と同様の作用を奏するだけでなく、コイルバネ２２、２４の動きをより確実に拘束することで、より一層高い減衰特性が得られるようになった。
【００９４】
他方、本実施の形態の別の製造方法として、第２の実施の形態と同様の手順を採用する際には、コイルバネ２２、２４を内蔵した形の外側積層体１６を形成する手順までは、第２の実施の形態と同様とする。但しこの後に、連結板１２、１４や蓋材３２を取り付けると共に、弾性素材１８Ａを加硫成形して弾性素材１８Ａをゴムリング１８とするだけでなく、弾性部材２６をコイルバネ２２、２４内に配置する替わりに、ゴムリング１８より硬質の拘束用部材６４を螺旋状の螺旋穴４２内のコイルバネ２２、２４との間の隙間に充填する形とする。
【００９５】
つまり、本実施の形態の別の製造方法では、免震装置１０の製造の最終段階において、ゴムリング１８より硬質の拘束用部材６４を外側積層体１６の螺旋状の螺旋穴４２内に充填したことで、この製造方法により製造された免震装置１０でも、第４の実施の形態における前述の手順も含めて、より一層高い減衰特性が得られるようになった。
【００９６】
次に、本発明に係る免震装置及びその製造方法の第５の実施の形態を図１１に基づき説明する。尚、第１、第３の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
本実施の形態の免震装置１０によれば、第３の実施の形態と同様に双晶の金属材料で断面形状を長方形とした線材２２Ａにより形成されたコイルバネ２２が、図１１に示すように、外側積層体１６の中心部分に配置されており、外側積層体１６の上下端部に配置される形で、蓋材３２を含んで円板状とされる連結板１２、１４が免震装置１０の上下部分をそれぞれ構成している。
【００９７】
但し、本実施の形態では、第３の実施の形態と異なって、支持部材であるこれら連結板１２、１４それぞれのコイルバネ２２と対向する部分となる蓋材３２の部分には、コイルバネ２２の対応する部分の形状に合わせて螺旋状とされた形の螺旋状溝部６２が、それぞれ形成されており、これに合わせて第３の実施の形態よりコイルバネ２２が若干長く形成された構造とされている。
【００９８】
さらに、外側積層体１６に設けられた螺旋状の螺旋穴５２内及び螺旋状溝部６２内には、ゴムリング１８より硬質のゴム材によって形成された拘束用部材６４が充填された構造とされている。以上より、本実施の形態の免震装置１０では第４の実施の形態とほぼ同様の螺旋状溝部６２及び拘束用部材６４を有した構造ともなっているが、コイルバネが１本であるという相違を有している。
【００９９】
従って、本実施の形態の免震装置１０では、第３の実施の形態の基本構造と同様の構造に、第４の実施の形態で説明した螺旋状溝部６２及び拘束用部材６４をも有した構造となっていることから、これら第３、第４の実施の形態と同様な作用を奏することになる。
【０１００】
次に、各実施の形態に係る免震装置及びその製造方法による水平変位に対する損失係数であるｔａｎδの値の変化を図１２のグラフに示し、以下、このグラフに基づき説明する。尚、このグラフにおいて、水平変位の１００％とは、免震装置の高さ方向（図１の矢印Ｙ方向）の寸法分と同じだけ水平に変位することを意味する。
【０１０１】
ここでまず、図１２（Ａ）に示す特性曲線Ａは、第４の実施の形態に係る図１０の構造の免震装置１０の特性を表し、同じく特性曲線Ｂは、第１の実施の形態に係る図１の構造の免震装置１０の特性を表している。つまり、これら免震装置１０は共にコイルバネが２本の構造である。
【０１０２】
また、図１２（Ｂ）に示す特性曲線Ｃは、第５の実施の形態に係る図１１の構造の免震装置１０の特性を表し、同じく特性曲線Ｄは、第３の実施の形態に係る図８の構造の免震装置１０の特性を表している。つまり、これら免震装置１０は共にコイルバネが１本の構造である。
【０１０３】
図１２（Ａ）に示すグラフから、特性曲線Ａは特性曲線Ｂよりもｔａｎδの値の変化が大きくなり、大きな減衰を発生することが分かり、また、図１２（Ｂ）に示すグラフから、特性曲線Ｃは特性曲線Ｄよりもｔａｎδの値の変化が大きくなり、大きな減衰を発生することが分かる。従って、これらのグラフより支持部材の螺旋状溝部及び拘束用部材による効果が確認されたことになる。
【０１０４】
一方、上記各実施の形態では、例えば、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｍｇ−Ｚｒ合金、Ｍｎ−Ｃｕ合金、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｎｉ合金、Ａｌ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｃｏ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｏ合金、Ｃｕ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｔｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ａｌ合金、ＳＵＳ３０４の内の何れかを双晶の金属材料として使用することが考えられる。
【０１０５】
つまり、これらの金属の内の何れかが、コイルバネ２２、２４を構成する線材２２Ａ、２４Ａを形成する為の双晶の金属材料として使用されることで、環境に負荷を与えずに従来と同等以上の制振特性を有するコイルバネがより確実に得られるようになる。
【０１０６】
例えば、Ｍｎ−Ｃｕ合金、Ｍｎ−Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ合金等のマンガン系の合金を使用した場合、８００℃〜９３０℃の温度で０．５時間から２時間程度の時間保持して、１０時間から２０時間程度の時間をかけて徐冷することで、双晶の金属材料が得られる。
【０１０７】
また、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｃｏ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｏ合金、Ｃｕ−Ｓｉ合金等の銅系の合金を使用した場合、約９００℃の温度で５分から１時間程度の時間保持し、急冷した後、約２００℃の温度に再加熱して１５分から３０分程度の時間保持することで、双晶の金属材料が得られる。
【０１０８】
次に、双晶とすることによるコイルバネ２２、２４を構成する線材２２Ａ、２４Ａの変形のメカニズムを以下に説明する。
図１３（Ａ）に示す金属の原子が均一に整列したマルテンサイト相に横方向から応力を加えることで、図１３（Ｂ）に示すように変形が始まる。さらに、応力が加わり続けると図１３（Ｃ）に示すような形に変形する。そして、この図１３（Ｃ）に示す状態では寸法Ｓの変形量が生じたことになる。
【０１０９】
これに対して、図１４（Ａ）に示す一般的な金属では原子が均一に整列しているものの、横方向から応力を加えた場合、図１４（Ｂ）に示すように原子の配列にずれが生じて、欠陥が発生する。つまり、一般的な金属において原子の配列にずれが生じると、塑性変形することになるので、図１４（Ｂ）に示す状態に一旦成ると、図１４（Ａ）に示す状態に戻ることはない。
【０１１０】
以上より、一般的な金属と異なり、双晶の金属材料では、比較的小さな応力で変形が開始するものの、図１３（Ｃ）に示す状態まで変形しても塑性変形することが無いので、応力を逆にかければ図１３（Ａ）に示す状態に戻るようになる。更に、双晶の金属材料の断面積を小さくして全体へかかる応力が低い段階から変形が発生するようにすることで、全体へかかる応力歪み曲線におけるヒステリシスのばね定数が上昇しないようになる。
【０１１１】
次に、上記実施の形態の免震装置１０を水平方向に変位させる予測試験を行った結果を以下に説明する。ここで、相互に外径が異なる二つのコイルバネ２２、２４が内蔵されている第１の実施の形態の構造及び、一つのコイルバネ２２が内蔵されている第３の実施の形態の構造を、それぞれ予測試験用の免震装置１０とした。
【０１１２】
まず、第１の実施の形態の構造に関しては、第１実施例から第３実施例までの３種類のサンプルを想定した。つまり、各サンプルともに、コイルバネ２２、２４の高さＨを６５ｍｍとし、コイルバネ２２の外径Ｄ１を６３ｍｍとし、コイルバネ２４の外径Ｄ１を４４ｍｍとし、線材２４Ａの板幅寸法Ｄを１２ｍｍとし、線材２２Ａ、２４Ａの板厚寸法Ｔを４ｍｍとした。但し、第１実施例では線材２２Ａの板幅寸法Ｄを１６ｍｍとし、第２実施例では線材２２Ａの板幅寸法Ｄを１８ｍｍとし、第３実施例では線材２２Ａの板幅寸法Ｄを２０ｍｍとした。
【０１１３】
この一方、第３の実施の形態の構造に関しては、第４実施例とされる１種類のサンプルを想定した。つまり、コイルバネ２２の高さＨを６５ｍｍとし、コイルバネ２２の外径Ｄ１を６３ｍｍとし、線材２２Ａの板幅寸法Ｄを２０ｍｍとし、線材２２Ａの板厚寸法Ｔを４ｍｍとした。
【０１１４】
また、これらサンプルとされる免震装置１０を１００％及び２５０％の変位量でそれぞれ水平変位させてｔａｎδの変化を予測した結果、第１実施例において１００％で０．５６５、２５０％で０．４５０であり、第２実施例において１００％で０．６１８、２５０％で０．５０３であり、第３実施例において１００％で０．６７３、２５０％で０．５５７であり、第４実施例において１００％で０．５７８、２５０％で０．４４５であった。尚この際、コイルバネの高さ寸法と同一量の水平変位を１００％の変位量とした。
【０１１５】
そして、この予測試験結果から、ロス特性の目標とされるｔａｎδの値が０．５５を各実施例の１００％の変位量時にともに満たし、各実施例はｔａｎδの値が高いだけでなく、さらに１００％と２５０％の変位量との間で、ｔａｎδの値の変化が少ないことが確認できた。つまり、このようにｔａｎδの値が高く且つ変化が少ないことから、各実施例は、耐久性の高い免震装置１０といえることになる。また、第１の実施の形態の構造では、３種類のサンプルともにロス特性の目標を満足していることからコイルバネを二重にした効果も確認することができた。
【０１１６】
尚、上記各実施の形態ではコイルバネの数を一つ或いは二つとしたが、コイルバネを三つ以上としても良い。さらに、上記実施の形態では、コイルバネを構成する線材の材質として双晶の金属材料を採用したが、バネ材として一般的な他の金属材料を採用しても良い。
【０１１７】
また、上記各実施の形態では、複数のコイルバネが相互に同軸状に組み合わされて外側積層体１６内に配置されていることから、ばね定数が比較的大きなコイルバネを空間を最大限利用して複数配置できるようになる結果、同一体積の空間内により多くのコイルバネを配置できるようになる。さらに、コイルバネの重ね合わされる本数の変更により、必要な減衰力に合わせて、各コイルバネのばね定数を加え合わせた形の見かけのばね定数を容易に調節できるようにもなる。
【０１１８】
一方、上記各実施の形態では、コイルバネを構成する線材の断面形状を四角形の内のコイルバネの径方向を長辺とする長方形としたが、本発明の作用効果を満足すれば、コイルバネの径方向を短辺とする長方形としても良く、また、線材の断面形状を正方形としても良い。さらに、コイルバネを構成する線材の断面形状を四角形としたことで、コイルバネの歪み量が最も大きくなると考えられる最内径部分の断面積が、円形断面より増えてコイルバネの強度が向上することにもなる。
【０１１９】
また、上記各実施の形態に係る免震装置では、コイルバネを上下から蓋材により押さえつける構造とされていたが、この替わりにネジ等の固定具を用いて蓋材にコイルバネの上下端を固定するような構造として、免震装置の変位にコイルバネをより確実に追従させるような構造を採用しても良い。さらに、上記実施の形態に係る免震装置では、コイルバネ内の弾性部材を硬質ウレタン製としたが、この弾性部材の材質はゴム材等の他のものを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る免震装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る免震装置のコイルバネの要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る免震装置に変位が加わった状態におけるコイルバネの要部を拡大して示す要部拡大図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る免震装置に適用される部材の平面図であって、（Ａ）は金属リングの平面図であり、（Ｂ）はゴムリングの平面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る免震装置の組み立てを説明する斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るコイルバネの応力歪み曲線を表すグラフの図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る免震装置の組み立てを説明する斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る免震装置の断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る免震装置に適用される部材の平面図であって、（Ａ）は金属リングの平面図であり、（Ｂ）はゴムリングの平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る免震装置の断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態に係る免震装置の断面図である。
【図１２】免震装置の水平変位に対するｔａｎδの値の変化を表すグラフを示す図であって、（Ａ）は第４の実施の形態の免震装置と第１の実施の形態の免震装置の特性を表す図であり、（Ｂ）は第５の実施の形態の免震装置と第３の実施の形態の免震装置の特性を表す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係るコイルバネの原子配列を表す説明図であって、（Ａ）はマルテンサイト相を表す図であり、（Ｂ）はマルテンサイト相に変形が始まった状態を表す図であり、（Ｃ）はマルテンサイト相の変形が終わった状態を表す図である。
【図１４】一般的な金属の原子配列を表す説明図であって、（Ａ）は原子が均一に整列した状態を表す図であり、（Ｂ）は原子の配列の一部にずれが生じた状態を表す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０      免震装置
１２      連結板（支持部材）
１４      連結板（支持部材）
１６      外側積層体
１８      ゴムリング（外側弾性板）
１８Ａ    弾性素材
２０      金属リング（外側硬質板）
２２      コイルバネ
２２Ａ    線材
２４      コイルバネ
２４Ａ    線材
３２      蓋材（支持部材）
４０      貫通穴
４２      螺旋穴（螺旋状の穴部）
５０      貫通穴
５２      螺旋穴（螺旋状の穴部）
６２      螺旋状溝部（溝部）
６４      拘束用部材
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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