(57)【要約】【課題】振り子の原理と転動原理を融合して、コンパクトで長期振動による大振幅発生時にも常に一定の振動数を保つ高性能な制振装置を提供する。【解決手段】転動子２０と、該転動子２０を転動可能に支持する支持体３０とを備えて成り、支持体３０は、水平面に対して下方へ凹む湾曲断面に形成されて、転動子２０が転動するための支持面４０を有し、支持面４０は、その中央の最下部から両側方向に遠ざかるにつれて、前記湾曲断面を規定する湾曲線の曲率半径が漸次短縮すると共に、該曲率半径の中心が前記最下部を通る鉛直線上を漸次下降する形状に設定される。【選択図】図１
2009293693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動子と、該転動子を転動可能に支持する支持体とを備えて成り、構造物に設置された状態で、前記支持体に対する前記転動子の転動により構造物の揺れを抑制する制振装置において、
前記支持体は、水平面に対して下方へ凹む湾曲断面に形成されて、前記転動子が転動するための支持面を有し、
前記支持面は、その中央の最下部から両側方向に遠ざかるにつれて、前記湾曲断面を規定する湾曲線の曲率半径が漸次短縮すると共に、該曲率半径の中心が前記最下部を通る鉛直線上を漸次下降する形状に設定されたことを特徴とする制振装置。
【請求項２】
前記支持体は、その正面に沿って延在する上端縁より下方へ凹む前記支持面を有し、前記正面同士を互いに平行に間隔を置いて配置した一対が組を成し、
前記各々の支持体の支持面間に、円形断面に形成されて、その中心軸線の周りで転動する前記転動子を架け渡した状態に支持したことを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
前記支持体の一対の組を２つ両側方向に一列に並べて配置し、
前記各々の組における転動子を、互いに錘を介して同期して転動する状態に連結したことを特徴とする請求項２に記載の制振装置。
【請求項４】
前記支持体の上端側に前記支持面の上部開口を塞ぐ水平板を配置し、
前記支持体を設置面上に複数並べて配置して、各々の支持体上の前記水平板を同一平面上に連続させたことを特徴とする請求項１または２に記載の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転動子と、該転動子を転動可能に支持する支持体とを備えて成り、構造物に設置された状態で、前記支持体に対する前記転動子の転動により構造物の揺れを抑制する制振装置に関する。特に、吊り形式橋梁や高層建築物に代表されるスレンダーな構造物等で、地震発生時や強風時に１ヘルツ程度以下の比較的ゆっくりした振動を抑制する制振装置に関するものである。特に、吊り橋形式長大橋の主塔や高層建築物に代表されるスレンダーな土木建築構造物等で、地震発生時や強風時に１ヘルツ程度以下のゆっくりした振動から数ヘルツまでの振動を抑制する制振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、吊り橋形式長大橋の主塔や高層建築物に代表される構造物には、風揺れや地震対策として様々な制振装置が検討されてきた。これらの制振装置としては、例えば、図１８（ａ）に示すように、水槽を使用した液体のスロッシング減衰作用を利用したスロッシングダンパ、同図（ｂ）に示すように、支持線に錘を下げたり、バネやオイルダンパを付加した振り子式、その他、図示省略したが、積層ゴム上に錘を載置した同調質量ダンパ等が知られている。
【０００３】
さらに、道路上に設置されている門型構造設備に適用される制振装置として、転動子を円形内周面内で転動させる転動型制振装置（TRMD）が知られている。この種の転動型制振装置の発展させたものとして、本願発明者らにより、例えば、下記特許文献１に記載されている同調クレイドル型制振装置も既に提案されている。ここで同調とは、構造物の固有振動数と転動子のそれとを合わせることであり、構造物の振動と同時にこの同調をもたらすことで、振動エネルギーを吸収することが可能となる。
【０００４】
しかしながら、前述した従来の技術においては、特にスロッシングダンパや振り子式、および同調質量ダンパの場合、装置の機械的な構造が複雑になると共に、装置全体が大型化し、また、所望する制振性能を発揮させるため頻繁に保守点検を行う必要があり、常時作動可能な状態に維持するのは容易でないという問題があった。
【０００５】
また、前述した従来の技術は、何れも構造物の比較的短い周期の共振対策を念頭に置いて構成されたものであり、周期の長い長周期振動による共振対策は施されていなかった。そのため、十勝沖地震による石油タンク炎上や、新潟中越沖地震・能登半島沖地震等による高層ビルエレベーター損傷の主原因として知られている数秒に１回揺れる長周期振動が数分間以上継続して高層建築物が共振で大振幅の発生するような事態には、実質的に対応することができないという問題があった。
【０００６】
これらの問題に着目して、さらに本願発明者らは、下記特許文献２に記載されているように、構成を簡易化して保守点検を容易とし、特に低次（例えば１Ｈｚ以下）の振動に対しても同調できる同調クレイドル型制振装置を提案している。これは、円弧状支持面の中心軸線の延在方向と交差する方向に支持体が揺れると、２本の転動ローラを介して支持体の円弧状支持面で２点支持された２つの揺動子が同調して揺動すると共に、それら２本の転動ローラが同調して転動し、支持体の振動エネルギーを吸収するように構成したものである。
【０００７】
しかしながら、この同調クレイドル型制振装置について、本願発明者が研究を進めたところ、制振装置の円弧状支持面は一定曲率半径の円弧状であることから、大きな振動に対して揺動子の振動周期が変化してしまうということが判明した。すなわち、一般に振り子は、微小な振動であればほぼ一定の周期で揺れるが、振動が大きくなると、その大きさに応じて周期が遅れるように変化し、その結果、制振性能が低下する虞があることが判明した。かかる虞は、前記特許文献１に記載された同調クレイドル型制振装置についても同様のことが言える。
【０００８】
このような問題に着目して、本願発明者らは、長周期振動に対応する装置について、さらに研究を進めた結果、下記特許文献３に記載されているように、振幅が大きい振動に対しても制振性能を充分に発揮できる同調クレイドル型制振装置も提案している。これは、凹曲面を成す支持面を持つ支持体と、該支持体の幅方向両外側に位置する２つの揺動子と、各々前記支持面上でその支持面に沿って転動可能に支持されると共に、両端部を前記２つの揺動子にそれぞれ回転自在に結合され、それらの揺動子を支持する２つの転動ローラとを備え、前記２つの支持面の凹曲面が、最下部から遠ざかるにつれて曲率半径が小さくなるものである。
【０００９】
【特許文献１】特許第３６９６７２４号公報
【特許文献２】特開２００５−８３４９９号公報
【特許文献３】特開２００７−２４２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述したような特許文献３に記載された従来の同調クレイドル型制振装置においても、その後の本願発明者らの鋭意研究により、以下の改善すべき課題が明らかとなった。すなわち、支持体における凹曲面としての支持面を転動する２つの転動ローラと、これらに回転自在に結合された２つの揺動子が必須の構成要素となっており、部品点数が多くコストアップの要因となる虞があった。ここで揺動子を省いて、転動ローラに相当の重量を持たせることが可能であることが、その後の研究で判明した。
【００１１】
また、前記支持面の凹曲面を、最下部から遠ざかるにつれて曲率半径が小さくなるように変化させることで、転動ローラの振れ角度が増大しても常に一定の周期を保つことができるが、このような凹曲面の形状であれば、最低限必要となる転動距離を得るためにも、上下（鉛直）方向における充分な高さを確保することが必要となる。そのため、よりいっそう装置全体をコンパクトに構成することが難しかった。
【００１２】
本発明は、以上のような従来の技術の有する問題点に着目してなされたものであり、振り子の原理と転動原理を融合して、長期振動による大振幅の発生時にも常に一定の振動数を保つことができ、しかも、構成の簡易化が可能でありコストダウンを実現できるだけでなく、装置全体をいっそうコンパクトに構成することができる、極めて商品価値の高い高性能な制振装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存する。  
先ず、請求項１に記載の本発明は、
転動子（２０，１２０，２２０）と、該転動子（２０，１２０，２２０）を転動可能に支持する支持体（３０，１３０，２３０）とを備えて成り、構造物に設置された状態で、前記支持体（３０，１３０，２３０）に対する前記転動子（２０，１２０，２２０）の転動により構造物の揺れを抑制する制振装置（１０，１１０，２１０）において、
前記支持体（３０，１３０，２３０）は、水平面に対して下方へ凹む湾曲断面に形成されて、前記転動子（２０，１２０，２２０）が転動するための支持面（４０，１４０，２４０）を有し、
前記支持面（４０，１４０，２４０）は、その中央の最下部から両側方向に遠ざかるにつれて、前記湾曲断面を規定する湾曲線の曲率半径が漸次短縮すると共に、該曲率半径の中心が前記最下部を通る鉛直線上を漸次下降する形状に設定されたことを特徴とする制振装置（１０，１１０，２１０）である。
【００１４】
また、請求項２に記載の本発明は、
前記支持体（３０，１３０，２３０）は、その正面に沿って延在する上端縁より下方へ凹む前記支持面（４０，１４０，２４０）を有し、前記正面同士を互いに平行に間隔を置いて配置した一対が組を成し、
前記各々の支持体（３０，１３０，２３０）の支持面（４０，１４０，２４０）間に、円形断面に形成されて、その中心軸線の周りで転動する前記転動子（２０，１２０，２２０）を架け渡した状態に支持したことを特徴とする請求項１に記載の制振装置（１０，１１０，２１０）である。
【００１５】
また、請求項３に記載の本発明は、
前記支持体（１３０）の一対の組を２つ両側方向に一列に並べて配置し、
前記各々の組における転動子（１２０）を、互いに錘を介して同期して転動する状態に連結したことを特徴とする請求項２に記載の制振装置（１１０）である。
【００１６】
さらに、請求項４に記載の本発明は、
前記支持体（２３０）の上端側に前記支持面（２４０）の上部開口を塞ぐ水平板（２６０）を配置し、
前記支持体（２３０）を設置面上に複数並べて配置して、各々の支持体（２３０）上の前記水平板（２６０）を同一平面上に連続させたことを特徴とする請求項１または２に記載の制振装置（２１０）である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１に記載の制振装置によれば、支持体がその両側方向に振動すると、この振動に同調して、支持体の湾曲断面に形成された支持面上に支持されている転動子が転動し、支持体の振動エネルギーを吸収する。このように、支持体と転動子という最低限２つの構成要素だけで極めて簡易に構成可能であり、コストダウンを実現できるだけでなく、装置全体をいっそうコンパクトに構成することができる。
【００１８】
特に、前記支持面は、その中央の最下部から両側方向に遠ざかるにつれて、湾曲断面を規定する湾曲線の曲率半径が漸次短縮するから、振り子の原理として振幅が大きくなるに従い振動周期が遅れるという不都合を解消することができ、振動の大きさに関わらず転動子の振動周期を常に一定にすることができるから、長期振動による大振幅の発生時にも制振性能を充分に発揮することができる。
【００１９】
しかも、前記支持面は、その中央の最下部から両側方向に遠ざかるにつれて、前記曲率半径が漸次短縮するばかりでなく、この曲率半径の中心が、支持面の最下部を通る鉛直線上を漸次下降する形状であるから、前述したように振動周期を常に一定に維持しつつも、上下方向における寸法を極力抑えることも可能となり、よりいっそう小型化してコンパクトに構成することができる。
【００２０】
また、本発明の請求項２に記載の制振装置によれば、前記支持体は、その正面同士を互いに平行に間隔を置いて配置した一対が組を成し、各々の支持体の支持面間に、円形断面に形成された転動子を架け渡した状態に支持したから、比較的長尺で重量のある転動子を安定して揺動可能な状態に確実に支持することができ、制振効果をより高めることができると共に、各支持面上に一つだけ転動子が支持されるので、支持面を支持体の正面に沿う方向に長く使い得て、より振幅が大きい振動に対して制振性能を充分に発揮することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項３に記載の制振装置によれば、前記支持体の一対の組を２つ両側方向に一列に並べて配置し、前記各々の組における転動子を、互いに錘を介して同期して転動する状態に連結したから、振り子の原理と転動原理とがより密接に融合されることになり、転動子の大きさ・寸法に依存することなく、転動子の重量を錘によって間接的に重くすることができると共に、錘の揺動距離を大きくとることができ、特に低次（例えば１Ｈｚ以下）の振動に対して効果的に同調させることが可能となる。
【００２２】
さらに、本発明の請求項４に記載の制振装置によれば、前記支持体の上端側に前記支持面の上部開口を塞ぐ水平板を配置し、前記支持体を設置面上に複数並べて配置して、各々の支持体上の前記水平板を同一平面上に連続させたから、既存の構造物に対して後付けで施工することができ、フロアスペースを占有することなくフロア上を有効に活用することができ、さらに複数並べて配置したことにより、制振効果をよりいっそう高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて本発明を代表する各種実施の形態を説明する。  
図１および図２は、本発明の第１実施の形態を示している。  
図１は、本実施の形態に係る制振装置１０を示す正面図であり、図２は、同制振装置１０を示す平面図である。
【００２４】
図１および図２に示すように、制振装置１０は、転動子２０と、該転動子２０を転動可能に支持する支持体３０とを備えて成り、構造物に設置された状態で、支持体３０に対する転動子２０の転動により構造物の揺れを抑制するための装置である。このような制振装置１０は、構造物の屋上ないし各フロアにおける床または壁に、そのまま載置したり、あるいは埋め込むように設置することで、予め設定された重量ないし寸法に基づき、構造物の振動に同調して振動エネルギーを吸収し、結果として構造物の揺れを抑制する。
【００２５】
支持体３０は、水平面に対して下方へ凹む湾曲断面に形成されて、前記転動子２０が転動するための支持面４０を有している。詳しく言えば支持体３０は、所定の厚さを備えた元々は矩形状の板材から加工されたものであり、その正面同士を互いに平行に間隔を置いて配置した一対が組を成している。支持体３０の材質は、一般構造用圧延鋼や銅・アルミニウム等の金属材の他、硬質ゴムやプラスティック等の高分子物質、その他の材質を用いることができる。
【００２６】
各支持体３０は、それぞれ正面に沿って延在する上端縁より下方へ凹む所定の湾曲線を象るように厚さ方向に切り欠かれ、この切り口が板厚の幅に亘って湾曲して延びる支持面４０を成している。あるいは、前記湾曲線を象る切り口（湾曲断面）に沿って、フランジ状で細幅に拡がるレールを一体に取り付け、このレール上面をそのまま支持面４０としても良い。
【００２７】
図１に示すように、支持面４０は、その中央の最下部４１から両側方向に遠ざかるにつれて、前記湾曲断面を規定する湾曲線の曲率半径が漸次短縮すると共に、該曲率半径の中心が前記最下部４１を通る仮想の鉛直線Ｌ上を漸次下降する形状に設定されている。なお前記湾曲線の詳細やその計算方法等については後述する。また、図１中において、比較のために想像線（２点破線）で示した湾曲線Ａは、曲率半径が一定である上向き円弧状の従来の支持面を規定するものである。
【００２８】
転動子２０は円形断面に形成されて、その中心軸線の周りで転動するものであり、前記各支持体３０の支持面４０間に架け渡された状態に支持されている。ここで転動子２０は、中実で円柱状であるが、他に例えば、中空の円筒状にすれば質量重心が転動子外周に近寄り、より良好な慣性質量分布を形成し回転性能の向上につながる。転動子２０は、構造物の制振ターゲット振動モードにおける有効質量（揺れる重さ）の１％程度の質量を有していれば良く、構造物の固有振動数で共振して転動する。転動子２０は、前記支持面４０上で構造物の動きと反対方向に転動して振動を抑制する。
【００２９】
何れにせよ転動子２０は、これ自体の質量や外周面における曲率半径、あるいは前記支持面４０における曲率半径や、転動子２０の外周面と支持面４０との摩擦力等を適宜設定することにより、支持体３０の支持面４０に対してスリップを生じることなく、円滑に転動することができるように構成されるものである。なお、支持体３０の支持面４０の材質は、レール状の一般構造用圧延鋼や銅、アルミニウム等の金属や、ゴム、プラスティック等の高分子物質、その他の材質を用いることができる。
【００３０】
また、転動子２０の両端面部には、転動子２０と同径で円形断面の永久磁石からなる磁気ダンパ２１が装着されている。磁気ダンパ２１は、全て永久磁石で構成しても良いが、例えば、転動子２０と同径の合成樹脂製の円盤の中央に、永久磁石を埋め込むようにして構成しても良い。
【００３１】
さらに、図１中では図示省略したが、図２に示すように、各支持体３０の外側には、前記転動子２０の両端面部にある磁気ダンパ２１にそれぞれ隙間をあけて対向する銅やアルミニウム等の非鉄金属板５０が、各支持体３０と平行に対向する状態で一対立設されている。これにより、構造物が振動して転動子２０が転動する際、転動子２０の磁気ダンパ２１から出る磁力線が非鉄金属板５０で遮られつつ移動するから、この電磁力により転動子２０が制動されて適正な減衰を得ることができる。
【００３２】
次に、第１実施の形態に係る制振装置１０の作用を説明する。  
図１および図２に示す制振装置１０によれば、設置している構造物が風・交通振動や地震等により振動し、これに伴い支持体３０がその両側方向に振動すると、該支持体３０の振動に同調して、支持体３０の支持面４０上に支持されている転動子２０が構造物の揺れと反対方向に転動し、支持体３０の振動エネルギーを吸収する。
【００３３】
これにより、風や地震等で発生する構造物の振動を減衰させることができる。かかる本実施の形態に係る制振装置１０は、支持体３０と転動子２０という最低限２つの構成要素だけで極めて簡易に構成可能であり、コストダウンを実現できるだけでなく、装置全体をいっそうコンパクトに構成することができる。
【００３４】
図１に示すように、前記支持面４０は、その中央の最下部４１から両側方向に遠ざかるにつれて、湾曲断面を規定する湾曲線の曲率半径が漸次短縮するから、振り子の原理として振幅が大きくなるに従い振動周期が遅れるという不都合を解消することができ、振動の大きさに関わらず、転動子２０の振動周期（最下部４１上を両側方向に揺動する周期）を常に一定にすることができる。
【００３５】
これにより、構造物の固有振動モードの中で、非常にゆっくりした１秒以上の固有振動周期を持つ高層建築物等の大変位を伴う振動に対しても、該振動により発生する振動エネルギーを吸収することが可能となる。従って、長期振動による大振幅の発生時にも制振性能を充分に発揮することができる。
【００３６】
特に、前記支持面４０は、その中央の最下部４１から両側方向に遠ざかるにつれて、前記湾曲線の曲率半径が漸次短縮するばかりでなく、この曲率半径の中心が、支持面４０の最下部４１を通る鉛直線Ｌ上を漸次下降する形状であるから、前述したように振動周期を常に一定に維持しつつ、上下方向における寸法を極力抑えることも可能となり、よりいっそう小型化してコンパクトに構成することができる。
【００３７】
また、図２に示すように、転動子２０の磁気ダンパ２１が非鉄金属板５０に対向しているので、磁気ダンパ２１の磁束が非鉄金属板５０を貫通する。かかる状態で、転動子２０の揺動に伴い非鉄金属板５０に対して磁気ダンパ２１が相対的に移動すると、非鉄金属板５０において、磁気ダンパ２１に近づく部分では貫通する磁束が多くなり、遠ざかる部分では貫通する磁束が少なくなる。これにより、電磁誘導が生じて、非鉄金属板５０には磁束の変化を打ち消すように渦電流が流れる。
【００３８】
すなわち、非鉄金属板５０において、転動子２０の磁気ダンパ２１に近づく部分では反発する磁界が生じ、一方、遠ざかる部分では引き合う磁界が生ずる。これらの作用によって転動子２０が制動されるため、制振効果をより高めることができる。なお、転動子２０および支持体３０の材質を適宜に選択して、材料特有の粘弾の性質を有効に利用することで、構造物の振動減衰速度を速めることもできる。このことは、後述する各種実施の形態についても同様である。
【００３９】
以上のように、振り子の原理と転動原理とを融合させた制振装置１０は、構造的に比較的簡易で低コストであるばかりでなく、保守点検の必要なしに制振機能を充分に発揮させることができ、特に設置スペースも小さくて済む。従って、都市部の小さな敷地に林立する１０階建程度のペンシルビル等は１Ｈｚ程度の固有値を持っており、先ずこのような構造物に対して制振装置１０を最適に設置することが望まれる。
【００４０】
図３〜図９は、本発明の第２実施の形態を示している。  
図３は、本実施の形態に係る制振装置１１０の主として支持体１３０を示す斜視図であり、図４は、一対の転動子１２０，１２０と、これらを連結支持する台車１６０と重錘１６１を示す斜視図であり、図５は、さらに装着カバー１６２を備えた構造を示す斜視図である。図６は、装着カバー１６２に磁気ダンパ１７０を装着した制振装置１１０を示す斜視図であり、図７は、さらに非鉄金属板１５０を備えた構造を示す斜視図である。また、図８は、制振装置１１０の平面図であり、図９は、制振装置１１０の正面図である。
【００４１】
本実施の形態に係る制振装置１１０は、支持体１３０の一対の組を、２つ両側方向に一列に並べて配置し、各々の組における転動子１２０を、錘となる台車１６０および重錘１６１を介して、互いに同期して転動する状態に連結して成る。ここで支持体１３０の一対の組は、図３に示す例では、両側方向に連なる一枚の板材上に一体に連なるように設けられているが、分離したもの、すなわち第１実施の形態で説明した支持体３０を、両側方向に２つ並べるように構成しても良い。
【００４２】
各々の組における支持体３０を構成する一対の板材は、所定の厚さを備え元々は両側方向に長尺に延びる矩形状のものを加工して成り、それぞれ正面同士が互いに平行に間隔を置いた状態で、略水平に載置されたベース板１１１上に立設されている。ここでベース板１１１と板材との間には、補強用のリブ１１２が複数箇所に固定されている。それぞれの板材における片側の略半分同士が、一方の同じ組の一対の支持体１３０を成し、もう片側の略半分同士が、他方の同じ組の一対の支持体１３０を成している。
【００４３】
個々の支持体１３０自体の構成は、前記第１実施の形態における支持体３０と基本的には同様であり、各支持体１３０は、それぞれ正面に沿って延在する上端縁より下方へ凹む所定の湾曲線を象るように、厚さ方向に２つの支持面１４０が切り欠かれている。この切り口（湾曲断面）に沿って、フランジ状で細幅に拡がるレール１１３が一体に取り付けられており、正確にはレール１１３の上面が支持面１４０となっている。なお、支持面１４０を象る湾曲線の具体的な形状は、前記第１実施の形態の支持面４０と同一であり、ここでは重複した説明は省略する。
【００４４】
転動子１２０は、円形断面に形成され、その中心軸線の周りで転動するものであり、前記各支持体１３０の支持面１４０間に架け渡された状態に支持されている。かかる転動子１２０は、前記第１実施の形態の転動子２０のように、全長に亘り同一の円形断面に形成されたものではない。詳しく言えば転動子１２０は、図４に示すように、一対の転動子本体１２１，１２１と、各転動子本体１２１間を連結するための車軸１２２とから構成されている。
【００４５】
支持面１４０上を転動する転動子本体１２１の直径は、構造物の固有振動数に鑑みて設定される。各転動子本体１２１間を連結する車軸１２２は、転動子１２０とは別に重錘１６１等から適正な回転慣性力を得る質量を有することができるため、例えば、図示したように細径に形成することができる。すなわち、転動子１２０は、重錘１６１の質量と合わせて、構造物の一次振動モードにおける有効質量の１％程度の質量を有していれば良い。
【００４６】
図４に示すように、各々の組における転動子１２０，１２０は、互いに台車１６０の車輪を構成するように、台車１６０の転動方向の前後位置に、それぞれ回転自在に前記車軸１２２を介して軸支されている。なお、転動子本体１２１にて車軸１２２が連結する面側には、前記支持面１４０上を安定して転動させるために、前記レール１１３の縁に当接して外れ止めとなる回転フランジ１２３が一体に設けられている。
【００４７】
台車１６０は、角型鋼管を連結して構成されているが、その中央部分は、下方に段状に凹むように成形されている。かかる凹部に、主として錘の役目を果たす重錘１６１が載置するように取り付けられている。重錘１６１の重量は、構造物の有効質量に応じて材質ともども適宜定めると良い。図５に示すように、台車１６０には、転動子１２０の転動を阻害しない範囲で全体を覆うように、装着カバー１６２が装着されている。
【００４８】
図６に示すように、装着カバー１６２の両端面部には、磁気ダンパ１７０が装着されている。磁気ダンパ１７０は永久磁石からなり、装着カバー１６２の上面に架け渡される細幅状の上板１７１の両端に連結され、各支持体１３０の正面と平行となる取付板１７２の表面上に、多数が密に並ぶように配設されている。
【００４９】
また、図７に示すように、各支持体１３０の外側には、前記一対の転動子１２０，１２０上に支持された装着カバー１６２の両端面部にある磁気ダンパ１７０に対して、それぞれ隙間をあけて対向する非鉄金属板１５０が各支持体１３０と平行に対向する状態で一対立設されている。これにより、構造物が振動して転動子１２０が転動する際、磁気ダンパ１７０から出る磁力線が非鉄金属板１５０で遮られつつ移動するから、この電磁力により転動子１２０の転動と、これに伴う台車１６０および重錘１６１の揺動が制動される。
【００５０】
次に、第２実施の形態に係る制振装置１１０の作用を説明する。  
本制振装置１１０によれば、前述した第１実施の形態の場合と同様に、支持体１３０がその両側方向に振動すると、該支持体１３０の振動に同調して、互いに異なる２本の軸線上の一対の転動子１２０，１２０が、各支持体１３０の支持面１４０上に沿って構造物の揺れと反対方向に転動し、さらに、各転動子１２０上に一体に支持されている台車１６０および重錘１６１も、各転動子１２０が転動する方向に同期して揺動する。
【００５１】
これにより、有効質量がより大きな構造物にも適用可能となり、支持体１３０の振動エネルギーを充分に吸収して、風や地震等で発生する構造物の振動を確実に減衰させることができる。特に、適正な回転慣性力を有する転動子１２０の大きさ・寸法に依存することなく、転動子１２０の重量を台車１６０や重錘１６１によって間接的に重くすることができると共に、錘全体としての揺動距離を大きくとることができ、特に低次（例えば１Ｈｚ以下）の振動に対して効果的に同調させることが可能となる。
【００５２】
しかも、前記第１実施の形態と同様に、支持体１３０の支持面１４０は、その中央の最下部から両側方向に遠ざかるにつれて、湾曲断面を規定する湾曲線の曲率半径が漸次短縮する形状であるから、長期振動による大振幅の発生時にも常に一定の振動数を保つことができる。従って、振幅が小さい振動のみならず振幅が大きい振動に対しても、制振性能を充分に発揮することが可能となり、構造物を地震や風等によってもたらされる振動から有効に保護することができる。
【００５３】
さらに、前記第１実施の形態と同様に、前記支持面１４０は、その中央の最下部から両側方向に遠ざかるにつれて、前記湾曲線の曲率半径が漸次短縮するばかりでなく、この曲率半径の中心が、支持面１４０の最下部を通る鉛直線上を漸次下降する形状であるから、多少構造が複雑化しても、上下方向における寸法を極力抑えることができ、なるべくコンパクトに構成することができる。
【００５４】
図１０〜図１４は、本発明の第３実施の形態を示している。  
図１０は、本実施の形態に係る制振装置２１０の一ユニットを成す支持体２３０および転動子２２０を示す斜視図であり、図１１は、転動子２２０を分解して示す斜視図である。図１２は、一ユニットを成す支持体２３０および転動子２２０を示す平面図であり、図１３は、一ユニットを成す支持体２３０および転動子２２０を示す側面図である。図１４は、制振装置２１０の設置状態を示す斜視図である。
【００５５】
本実施の形態に係る制振装置２１０は、支持体２３０および転動子２２０からなるユニットをフロア（設置面）上に複数並べて配置し、各々の支持体２３０上に配置された水平板である歩床兼用蓋２６０を同一平面上に連続させたものである。ここでユニットは、第１実施の形態に係る制振装置１０を小型化したものであり、全体の高さは約３０ｃｍ程度に設定され、ユニット毎の重量を１００ｋｇ／ｍ２程度に設定して、オフィススラヴのフロア耐荷重が３００ｋｇｆ／ｍ２程度に対応できるように構成し新築・既存にかかわらず適用可能とした。
【００５６】
図１０に示すように、支持体２３０は、第１実施の形態の支持体３０と同様に、所定の厚さを備えた元々は矩形状の板材から加工されたものであり、その正面同士を互いに平行に間隔を置いて配置した一対が組を成している。支持体２３０を構成する一対の板材は、それぞれ正面同士が互いに平行に間隔を置いた状態で、略水平に載置されたベース板２１１上に立設されている。ここでベース板２１１と支持体２３０との間には、補強用のリブ２１２が両端にそれぞれ固定されている。
【００５７】
各支持体２３０は、それぞれ正面に沿って延在する上端縁より下方へ凹む所定の湾曲線を象るように厚さ方向に切り欠かれ、この切り口（湾曲断面）に沿って、フランジ状に拡がるレール２１３が一体に取り付けられており、このレール２１３の上面が支持面２４０となっている。支持面２４０を象る湾曲線の具体的な形状は、前述した支持面４０や支持面１４０と同一であり、ここでは重複した説明は省略する。なお、ベース板２１１、支持体２３０、レール２１３等の材質は、一般構造用圧延鋼や銅、アルミニウム等の金属や、ゴム、プラスティック等の高分子物質、その他の材質を用いると良い。
【００５８】
図１１に示すように、転動子２２０は、円形断面に形成され、その中心軸線の周りで転動するものであり、前記各支持体２３０の支持面２４０間に架け渡された状態に支持される。詳しく言えば転動子２２０は、一対の回転子本体２２１，２２１と、各回転子本体２２１の内側に配置される回転フランジ２２２と、各回転フランジ２２２の内側に適宜配置される周期調整用円盤２２３と、両側のこれらを連結するための中央軸２２４と、各回転子本体２２１の外側に装着される磁気ダンパ２２５から成る。
【００５９】
回転子本体２２１は、支持面２４０上を転動する部位であり、その直径は構造物の固有振動数に鑑みて設定される。回転フランジ２２２は、支持面２４０上において回転子本体２２１の安定した軌道を確保するための部位であり、前記レール２１３の縁に当接して外れ止めとなる。周期調整用円盤２２３は、複数の円盤を同軸上に積層させて成り、円盤数を増減して転動子２２０全体の周期を微調整する。中央軸２２４は、転動子２２０全体の重量を適正に確保するための部位である。磁気ダンパ２２５は、回転子本体２２１と同径の合成樹脂製の円盤の中央に永久磁石を埋め込むように構成すると良い。
【００６０】
図１２および図１４に示すように、各支持体２３０の外側には、前記転動子２２０の両端面部にある磁気ダンパ２２５に対して、それぞれ隙間をあけて対向する非鉄金属板２５０が各支持体２３０と平行に対向する状態で一対立設されている。これにより、構造物が振動して転動子２２０が転動する際、磁気ダンパ２２５から出る磁力線が非鉄金属板２５０で遮れられつつ移動するから、この電磁力により転動子２２０の転動が制動される。これは、前述した磁気ダンパ２１，１７０と非鉄金属板５０，１５０の関係と同一である。
【００６１】
図１４に示すように、制振装置２１０の各ユニット毎に、各々の支持体２３０上に歩床兼用蓋２６０が配置されている。ここで各々の歩床兼用蓋２６０は、同一平面上に連続してフロア面を成している。本実施の形態では、アジャスタ２６１を介して歩床兼用蓋２６０を、各々の支持体２３０上に水平な状態に支持したが、各々の支持体２３０の上端縁に歩床兼用蓋２６０を直接載置するように構成しても良い。
【００６２】
次に、第３実施の形態に係る制振装置２１０の作用を説明する。  
本制振装置２１０によれば、前述した第１、第２実施の形態の場合と同様に、支持体２３０がその両側方向に振動すると、該支持体２３０の振動に同調して、支持体２３０の支持面２４０上に支持されている転動子２２０が構造物の揺れと反対方向に転動し、支持体２３０の振動エネルギーを吸収する。
【００６３】
これにより、風や地震等で発生する構造物の振動を確実に減衰させることができる。特に本実施の形態では、支持体２３０と転動子２２０とを１つずつ含んでなるユニットを、図１４に示すように、制振対象振動モードの有効質量（揺れる重さ）の１％を満たす転動子個数以上の装置を配置することにより、制振効果を充分に高めることができる。
【００６４】
また、前記第１、第２実施の形態と同様に、支持体２３０の支持面２４０は、その中央の最下部から両側方向に遠ざかるにつれて、湾曲断面を規定する湾曲線の曲率半径が漸次短縮する形状であるから、長期振動による大振幅の発生時にも常に一定の振動数を保つことができる。従って、振幅が小さい振動のみならず振幅が大きい振動に対しても、制振性能を充分に発揮することが可能となり、構造物を地震や風等によってもたらされる振動から有効に保護することができる。
【００６５】
さらに、前記第１、第２実施の形態と同様に、前記支持面２４０は、その中央の最下部から両側方向に遠ざかるにつれて、前記湾曲線の曲率半径が漸次短縮するばかりでなく、この曲率半径の中心が、支持面２４０の最下部を通る鉛直線上を漸次下降する形状であるから、多少構造が複雑化しても、上下方向における寸法を極力抑えることができ、なるべくコンパクトに構成することができる。本実施の形態では、次述するようにフロアスペースの有効利用の観点から、制振装置２１０全体の高さを約３０ｃｍ程度に抑えている。
【００６６】
しかも、各々の支持体２３０上に歩床兼用蓋２６０が配置され、各々の歩床兼用蓋２６０は、同一平面上に連続するフロア面を成している。従って、制振装置２１０の設置スペースに干渉されることなく、制振装置２１０上を一般のフロアと同等に使用することが可能となり、フロアスペースを有効に使うことができる。このように、制振装置２１０を小型化することにより、フロア下に設置することができ、フロアスペースを縮小することなく、地震、風等によってもたらされる振動を抑制し、構造物の内部の人達を安全に保護することができる。
【００６７】
図１５は、構造物の一例として、１０階程度の高さを有するスレンダーな高層建築物Ｂについて、本実施の形態に係る制振装置を設置する状況を示す説明図である。同図（ａ）は、高層建築物Ｂを模式的に示す正面図であり、同図（ｂ）は、制振装置の取り付け位置を示す正面図である。同図（ｃ）は、高層建築物Ｂにおける一次モード（振動方向；前後）を示す説明図であり、同図（ｄ）は、高層建築物Ｂにおける二次モード（振動方向；左右）を示す説明図である。
【００６８】
図１５（ｂ）に示すように、高層建築物Ｂの一次モードに対応させて、高層建築物Ｂの屋上に制振装置として、前記第２実施の形態に係る制振装置１１０を設置し、また、高層建築物Ｂの二次モードに対応させて、高層建築物Ｂの中間階に制振装置として、前記第３実施の形態に係る制振装置２１０を設置している。ここで屋上の制振装置１１０は、一次モードの固有振動数にほぼ等しい固有振動数に設定され、中間階の制振装置２１０は、二次モードの固有振動数にほぼ等しい固有振動数に設定されている。
【００６９】
このような制振装置の設置により、高層建築物Ｂの一次モードの振動に対しては、制振装置１１０が主として制振機能を発揮することになり、また、高層建築物Ｂの二次モードの振動に対しては、制振装置２１０が主として制振機能を発揮することになる。従って、高層建築物Ｂは一次モードと二次モードの双方の振動に対して、確実かつ効果的に制振されることになる。
【００７０】
図１６は、前述した第１〜第３実施の形態に係る制振装置１０，１１０，２１０において、それぞれの支持面４０，１４０，２４０の湾曲断面を規定する湾曲線の一例を示す説明図である。また、図１７は、図１６に示す湾曲線を求める計算方法の各係数を示す説明図である。以下、制振装置１０を代表して説明する。
【００７１】
図１６に示すように、従来の転動型制振装置（TRMD）における曲率半径が一定の円弧状の湾曲線Ａで設計した場合、その外郭となる支持体と転動子２０との直径の差が大きくなる。このように、転動子２０が小さくなり、逆に装置の外郭が大きくなると、実用的ではなくなる。また、曲率半径が一定であるため、揺れ幅が大きくなるに従って、揺れがゆっくりとなり、構造物の振動周期と合わなくなってしまう。
【００７２】
そこで、本制振装置１０では、支持面４０の湾曲断面を規定する湾曲線４０’を、前述したように、その中央の最下部から両側方向に遠ざかるにつれて、湾曲線４０’の曲率半径が漸次短縮すると共に、該曲率半径の中心が前記最下部を通る鉛直線上を漸次下降する形状に設定した。これにより、大幅にコンパクト化することを可能とし、長期振動による大振幅の発生時にも常に一定の振動数を保つことができる。
【００７３】
このような湾曲線４０’に設定された制振装置１０における固有周期を求めるには、例えば次式を用いることができる。  
【数１】
2009293693.tif 000003
【００７４】
すなわち、このような計算方法では、Ｔｅは固有周期である。また、図１７に示した転動子の自由物体図の記号を参照して、ｋ＝Ｒ−ｒ、gは重力加速度、θmaxは最大振れ角である。また、転動子として円柱体を仮定してある。ここで、Ｔｅが一定と考えると、前記数１の式をｋについて解けば、最大振れ角θmaxについてｋ＝Ｒ−ｒ曲率を求めることができる。
【００７５】
図１６に示す湾曲線４０’は、θmaxの値を変化させて、曲率を求め、それらを結んで曲線にしたものである。ここで図１７において、ｍtは転動子の質量、θは転動子重心の振れ角、Ｆは支持面から受ける摩擦力、Ｎは垂直抗力である。また、Ｉは転動子の慣性モーメント、βは下記数２の式で計算される転動子の回転角加速度である。また、装置の減衰として、転動子と支持面との接触面でのクーロン摩擦減衰および粘性減衰を考慮し、これらの減衰力の合力をＦdとしてある。
【数２】
2009293693.tif 000004
【００７６】
このように計算されるエンドレスに連続するハート形の湾曲線を、そのまま支持面４０の環状面として形成しても良いが、制振装置１０においては、転動子２０の最大振幅を許容できる支持面４０で足りるため、前記ハート形の環状面の上部を切り欠いて支持面４０を形成している。これにより、制振装置１０をよりいっそう小型に構成することができる。なお、具体的な支持面４０を象る湾曲線は、転動子２０の直径と振動周期で決定されるため、適用できる振動周期の幅が大きく、構造物の固有振動数に簡単かつ容易に一致させることができる。
【００７７】
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は前述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、安全対策として、支持面ないしレールの曲率を、両端部分でさらに変化させる等して、転動子が脱輪しないように配慮したり、あるいは許容範囲以上の揺れが生じた場合等、危険な状況下での転動子の転動の停止機能等も必要に応じて付加すると良い。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る制振装置を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る制振装置を示す平面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態に係る制振装置の主として支持体を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２実施の形態に係る制振装置の一対の転動子と、これらを連結支持する台車と重錘を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２実施の形態に係る制振装置の台車上を装着カバーで被覆した状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施の形態に係る制振装置の装着カバーに磁気ダンパを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２実施の形態に係る制振装置が非鉄金属板を備えた状態を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２実施の形態に係る制振装置を示す平面図である。
【図９】本発明の第２実施の形態に係る制振装置を示す正面図である。
【図１０】本発明の第３実施の形態に係る制振装置の一ユニットを成す支持体および転動子を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第３実施の形態に係る制振装置の転動子を分解して示す斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施の形態に係る制振装置の一ユニットを成す支持体および転動子を示す平面図である。
【図１３】本発明の第３実施の形態に係る制振装置の一ユニットを成す支持体および転動子を示す側面図である。
【図１４】本発明の第３実施の形態に係る制振装置の設置状態を示す斜視図である。
【図１５】構造物の一例として１０階程度の高さを有するスレンダーな高層建築物を示す説明図である。
【図１６】湾曲断面を規定する湾曲線の一例を示す説明図である。
【図１７】湾曲線を求める計算方法の各計数を示す説明図である。
【図１８】従来の各種の制振装置を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０…制振装置
２０…転動子
２１…磁気ダンパ
３０…支持体
４０…支持面
４１…最下部
５０…非鉄金属板
１１０…制振装置
１１１…ベース板
１１２…リブ
１１３…レール
１２０…転動子
１２１…転動子本体
１２２…車軸
１２３…回転フランジ
１３０…支持体
１４０…支持面
１５０…非鉄金属板
１６０…台車
１６１…重錘
１６２…装着カバー
１７０…磁気ダンパ
１７１…上板
２１０…制振装置
２１１…ベース板
２１２…リブ
２１３…レール
２２０…転動子
２２１…回転子本体
２２２…回転フランジ
２２３…周期調整用円盤
２２４…中央軸
２２５…磁気ダンパ
２３０…支持体
２４０…支持面
２５０…非鉄金属板
２６０…歩床兼用蓋
２６１…アジャスタ
【図１】
2009293693.tif 000005
【図２】
2009293693.tif 000006
【図３】
2009293693.tif 000007
【図４】
2009293693.tif 000008
【図５】
2009293693.tif 000009
【図６】
2009293693.tif 000010
【図７】
2009293693.tif 000011
【図８】
2009293693.tif 000012
【図９】
2009293693.tif 000013
【図１０】
2009293693.tif 000014
【図１１】
2009293693.tif 000015
【図１２】
2009293693.tif 000016
【図１３】
2009293693.tif 000017
【図１４】
2009293693.tif 000018
【図１５】
2009293693.tif 000019
【図１６】
2009293693.tif 000020
【図１７】
2009293693.tif 000021
【図１８】
2009293693.tif 000022