(57)【要約】【課題】木造建築等の一般家屋に採用され、強風等の外力には建築物の揺動を規制し、さらに地震時には免震装置の効果を十分に享受可能な揺動規制装置を提供することを課題とする。【解決手段】揺動規制装置１は、内部に密閉された貯液空間４及び凹状に湾曲した傾斜内底面１８を有する装置本体５と、貯液空間４と連通した第一連結管７及び第二連結管９と、第一連結管７及び第二連結管９とそれぞれ連結されたシリンダ本体１０、及びシリンダ本体１０に摺動可能に配設され、一端が建築物Ｈの一部と連結されたシリンダ１２を有するシリンダ機構部１１と、貯液空間４等に充填された１５と、貯液空間４の水１５の中に没入される閉塞球２と、水１５の流通方向を一方向に限定可能な逆流防止機構１６とを具備する。【選択図】図１
2009270294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略中央部に向かって擂り鉢状に傾斜した傾斜内底面を有し、外部から閉塞された貯液空間、前記貯液空間の前記傾斜内底面の最下位置から鉛直下方に向かって穿設された第一貫通孔部、前記貯液空間の上面及び側面のいずれか一方に穿設された第二貫通孔部を備え、地盤に固定された装置本体と、
前記第一貫通孔部と連結され、前記貯液空間と連通する第一連結管と、
前記第二貫通孔部と連結され、前記貯液空間と連通する第二連結管と、
前記第一連結管及び前記第二連結管とそれぞれ連結され、前記装置本体の前記貯液空間と連通したシリンダ内空間を有する筒状体からなるシリンダ本体、及び前記シリンダ本体の前記シリンダ内空間に沿って摺動可能に配設され、一端が建築物に連結されたシリンダを備えるシリンダ機構部と、
前記貯液空間に充填され、前記貯液空間、前記第一連結管、前記第二連結管、及び前記シリンダ内空間の間を流通可能な液状の充填液と、
前記貯液空間に貯液された前記充填液の中に没入され、擂り鉢状に傾斜した前記傾斜内底面に沿って転動することによって前記最下位置まで移動し、前記第一貫通孔部の孔縁を球表面の一部で閉塞し、前記貯液空間から前記第一連結管への前記充填液の流通を遮断し、前記建築物の揺動を規制する揺動規制位置、及び前記装置本体に前記地盤を通じて伝達された振動によって前記揺動規制位置から離間し、前記傾斜内底面に沿って遊動し、前記第二連結管から前記貯液空間への前記充填液の流通の遮断を解除し、前記建築物の揺動を可能とする揺動可能位置の間で変位する前記充填液よりも比重の大きな素材で形成された球状の閉塞球と、
前記第一連結管及び前記シリンダ本体の前記シリンダ内空間の間に介設され、前記シリンダ内空間の前記充填液が前記第一連結管を通して前記貯液空間に向かって逆流することを防ぐ第一逆止弁、及び前記貯液空間の前記充填液が前記第二連結管を通して前記シリンダ内空間に向かって逆流することを防ぐ第二逆止弁をそれぞれ備える逆流防止機構と
を具備し、
前記シリンダの一端と連結された前記建築物に対して加えられる外力を、前記揺動規制位置にある前記閉塞球によって前記充填液の流通を遮断し、前記シリンダの摺動を抑制することで、前記建築物の揺動を規制することを特徴とする揺動規制装置。
【請求項２】
前記第一連結管は、
前記シリンダのシリンダヘッドを介在させた二箇所の位置で前記シリンダ内空間とそれぞれ連通するための第一分岐部と、
前記第一分岐部から分岐され、前記シリンダ本体に連結される一対の第一分岐管部と
をさらに具備し、
前記第二連結管は、
前記シリンダの前記シリンダヘッドを介在させた二箇所の位置で前記シリンダ内空間とそれぞれ連通するための第二分岐部と、
前記第二分岐部から分岐され、前記シリンダ本体に連結される一対の第二分岐管部と
をさらに具備し、
前記第一逆止弁は、
前記第一分岐部及びそれぞれの前記第一分岐管部の間に介設され、
前記第二逆止弁は、
前記第二分岐管部及びそれぞれの前記第二分岐管部の間に介設されていることを特徴とする請求項１に記載の揺動規制装置。
【請求項３】
前記閉塞球は、
アルミニウムを利用し、真球状に加工して製作され、
前記充填液は、
前記アルミニウムよりも比重の小さい水が利用されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の揺動規制装置。
【請求項４】
前記貯液空間は、
前記傾斜内底面の前記最下位置から少なくとも１０ｃｍ以上の液深さになるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の揺動規制装置。
【請求項５】
前記シリンダ機構部の前記シリンダは、
摺動方向が略水平方向に対して斜めに傾斜するように前記建築物と連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の揺動規制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揺動規制装置に関するものであり、特に、一般住宅において採用可能に形成され、強風等によって該住宅が直接受ける外力に抗し、住宅の揺動を規制することが可能であり、かつ、免震装置と組合わせて使用可能な揺動規制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、地震による建築物の倒壊及び室内に設置された家具や大型家電製品等の転倒または移動による被害を未然に防止するために、各種の地震予防対策が行われている。ここで、これらの地震対策は、地震エネルギーに十分に抗することの可能な、すなわち、地震に耐えることのできる強度を建築物に持たせるために、耐震壁や耐震筋交い等の建築要素を建築物の内部に設置する耐震構造を持たせることが主に行われている。
【０００３】
さらに、近年においては、上述した耐震設計を施した耐震構造の建築物に加え、地震エネルギーが建築物に入力されないようにする、即ち「免震構造」を付与することも行われている。ここで、耐震構造の建築物は、それ自体が地震エネルギーを緩衝する作用を有するものではないため、地震エネルギーを直接受けることになる。そのため、建築物は地震エネルギーによって大きく揺れることになり、地震エネルギーが非常に大規模な大地震の場合には、倒壊などの危険性が高くなり、被害が発生しやすいことがデメリットとしてあげられている。
【０００４】
ここで、免震構造について、さらに詳細に説明すると、従来から用いられている免震構造或いは該原理を採用した免震装置には、以下のようなものが知られている。例えば、横方向（水平方向）に柔軟性を有し、かつ縦方向（鉛直方向）への硬度を有する複数のゴム板と、鋼板とをそれぞれ交互に積重して形成した積層ゴムを、地盤と建築物との間に設け、該ゴム板の弾性変形に応じて地震エネルギーの加速度を低減する免震装置がある。
【０００５】
また、本願出願人等は、新規な構造を有する免震装置として、複数のリング状の部材を束材で連結し、さらにこれらを鋼線によって支持することにより、地震による振動が建築物に伝達することを防止し、建築物の被害を抑えることができる技術を開発し、既に特許出願を行っている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特願２００７−０７９８４５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した一般的な免震装置、及び本願出願人等による新規な構造の免震装置は、以下のような不具合を生じることがあった。すなわち、免震装置は、その構造上、地盤及び建築物の間に介設され、地震による直接の振動が建築物に伝達されないようにするものであった。そのため、地震による直接の被害は防ぐことができるものの、地震が止まり、地震による振動がなくなった場合でも、免震装置に接続された建築物が慣性に従って暫くの間は横揺れ等の揺動が継続することがあった。
【０００８】
また、台風等の強風が発生し、建築物の壁などに係る風が当たった場合でも、地盤と絶縁された建築物は、該風によって容易に揺動することがあった。そのため、地震時以外にも頻繁に揺動する可能性があった。
【０００９】
そこで、例えば、水平方向に油圧ダンパ等を配設し、該油圧ダンパ等の緩衝機能及び吸収機能を利用し、強風等の外力に抗するような作用を建築物に生じさせる対策も施されている。しかしながら、これらの油圧ダンパ等の免震抑制機能を免震装置に付することは、製造コストを向上させ、さらに一般住宅に設置する際の設置スペース等の問題を生じることがあった。さらに、本当の地震が発生した場合には、上述した免震機能によって、免震装置本来が有する免震効果を相殺する結果となり、十分な免震効果を享受することができない場合があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上記実情に鑑み、木造建築等の一般家屋の建築物に採用可能であり、強風等の外力には建築物の揺動を規制し、さらに地震時には免震装置の効果を十分に享受可能な揺動規制装置の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するため、本発明の揺動規制装置は、「略中央部に向かって擂り鉢状に傾斜した傾斜内底面を有し、外部から閉塞された貯液空間、前記貯液空間の前記傾斜内底面の最下位置から鉛直下方に向かって穿設された第一貫通孔部、前記貯液空間の上面及び側面のいずれか一方に穿設された第二貫通孔部を備え、地盤に固定された装置本体と、前記第一貫通孔部と連結され、前記貯液空間と連通する第一連結管と、前記第二貫通孔部と連結され、前記貯液空間と連通する第二連結管と、前記第一連結管及び前記第二連結管とそれぞれ連結され、前記装置本体の前記貯液空間と連通したシリンダ内空間を有する筒状体からなるシリンダ本体、及び前記シリンダ本体の前記シリンダ内空間に沿って摺動可能に配設され、一端が建築物に連結されたシリンダを備えるシリンダ機構部と、前記貯液空間に充填され、前記貯液空間、前記第一連結管、前記第二連結管、及び前記シリンダ内空間の間を流通可能な液状の充填液と、前記貯液空間に貯液された前記充填液の中に没入され、擂り鉢状に傾斜した前記傾斜内底面に沿って転動することによって前記最下位置まで移動し、前記第一貫通孔部の孔縁を球表面の一部で閉塞し、前記貯液空間から前記第一連結管への前記充填液の流通を遮断し、前記建築物の揺動を規制する揺動規制位置、及び前記装置本体に前記地盤を通じて伝達された振動によって前記揺動規制位置から離間し、前記傾斜内底面に沿って遊動し、前記第二連結管から前記貯液空間への前記充填液の流通の遮断を解除し、前記建築物の揺動を可能とする揺動可能位置の間で変位する前記充填液よりも比重の大きな素材で形成された球状の閉塞球と、前記第一連結管及び前記シリンダ本体の前記シリンダ内空間の間に介設され、前記シリンダ内空間の前記充填液が前記第一連結管を通して前記貯液空間に向かって逆流することを防ぐ第一逆止弁、及び前記貯液空間の前記充填液が前記第二連結管を通して前記シリンダ内空間に向かって逆流することを防ぐ第二逆止弁をそれぞれ備える逆流防止機構とを具備し、前記シリンダの一端と連結された前記建築物に対して加えられる外力を、前記揺動規制位置にある前記閉塞球によって前記充填液の流通を遮断し、前記シリンダの摺動を抑制することで、前記建築物の揺動を規制する」ものから主に構成されている。
【００１２】
ここで、装置本体とは、例えば、ステンレス等の金属材料を用いて形成される略直方体形状のものを例示することができ、その内部に中空の空間が貯液空間として設けられているものである。ここで、貯液空間の傾斜内底面は擂り鉢状に形成されている。このとき、係る擂り鉢状の深さ、つまり、傾斜内底面の最上位置と最下位置との間の高さは、非常に僅かであってもよい。すなわち、後述する球状の閉塞球が、揺動規制位置の時に自重に従って転がって、最下位置に到達することができる程度の傾斜であれば構わない。そのため、該傾斜内底面を側方から観察するとほとんど略水平を保持するが如く確認され、略中央の最下位置に僅かに傾斜しているものであってもよい。
【００１３】
この傾斜内底面は、最上位置から最下位置を結ぶ線が直線的なものであっても、或いは最下位置に向かって凹状に湾曲して形成されているものであってよい。ここで、傾斜内底面の傾斜角度及び傾斜形状は、後述する揺動規制位置から閉塞球が揺動可能位置に振動によって変位するための容易性、或いは遊動した状態の閉塞球が再び揺動規制位置に自重に従って戻るまでの時間に依存するため、使用状態に応じて適宜その傾斜角度等を変更し、設計することが可能である。
【００１４】
一方、シリンダ機構部は、シリンダ本体及び該シリンダ本体に摺動可能なように挿入して配されたシリンダヘッド等を有するシリンダからなるものであり、シリンダ内空間が第一連結管及び第二連結管を通じて連通しているものである。そのため、シリンダがシリンダ本体に対して摺動すると、シリンダ内空間等に充填された水等の充填液は、シリンダ内空間から貯液空間に送出され、或いは貯液空間からシリンダ内空間に吸引されることとなる。
【００１５】
したがって、本発明の揺動規制装置によれば、貯液空間、第一連結管、第二連結管、及びシリンダ内空間がそれぞれ連通するように連結され、充填液でみたされている。そのため、上述したように、当該状態でシリンダがシリンダ本体に対して摺動すると、該空間等を充填液が自由に流通する作用が奏する。しかしながら、本発明の揺動規制装置は、貯液空間の充填液の中に閉塞球が没入され、かつ貯液空間の一部を構成する傾斜内底面が、第一連結管と連結された第一貫通孔部に向かって擂り鉢状に形成されている。そのため、没入された閉塞球は、傾斜内底面に沿って転がり、最終的には傾斜内底面の最下位置にある第一貫通孔部の孔縁を球表面の一部で閉塞することとなる。その結果、貯液空間から第一連結管に至る流路が閉塞球によって遮断され、充填された充填液の自由な流通が阻害される。また、この状態では各連結管は、逆流防止機構の第一逆止弁及び第二逆止弁によって一方向にしか充填液が流通しないように規制されている。すなわち、貯液空間から第一連結管を経て、シリンダ本体のシリンダ内空間に到達し、さらに該シリンダ内空間から第二連結管を通じて、再び貯液空間に戻る循環サイクルである。
【００１６】
そのため、逆止弁によって流通方向が規制された充填液、及び貯液空間に没入された閉塞球によって、充填液の流通（移動）が制限されることになる。その結果、シリンダの摺動も抑制される。これにより、シリンダに連結された建築物が強風等の外力によって移動しようとしても、シリンダの動きが規制されているため、建築物自体が動くことがない。そのため、閉塞球が最下位置（揺動規制位置）にある場合の建築物の揺動が規制される。この場合、閉塞球は充填液の中に没入され、かつ傾斜内底面に沿って転動し、傾斜内底面の最下位置にある第一貫通孔部の孔縁と密に接するために、充填液よりも比重の重い素材で形成され、真球状を呈する必要があり、さらに、予め規定したよりも小さな振動に対しては、揺動規制位置から容易に離間し、遊動することがないようにある程度の重量も必要である。
【００１７】
一方、地震等の大きな振動が発生し、地盤が揺れた場合には、閉塞球は揺動規制位置から離れ、傾斜内底面に沿って振動が継続する限り、遊動することが可能となる。そのため、充填された充填液は、貯液空間等を自由に流通することが可能となる。その結果、建築物に連結されたシリンダの摺動が可能となり、本発明の揺動規制装置とともに設置された免震装置による免震作用を十分に享受することができる。すなわち、本発明の揺動規制装置は、建築物に直接加わる強風等の外力に対しては、シリンダの摺動を抑制し、強風によって建築物自体が揺動することがない。これに対し、地震等の大きな振動に対しては、閉塞球が第一貫通孔部の孔縁から外れることによって、免震装置の免震作用を阻害することがなくなる。すなわち、振動の大小に応じて揺動規制を奏させるか、免震装置による免震作用を発揮させるか否かの判断を自動的に行えるようになる。
【００１８】
さらに、地震による振動が治まった場合には、傾斜内底面に沿って自由に遊動する閉塞球は、自重に従って再び最下位置に戻ろうとする作用が働く。なお、地震による振動が治まってから、該最下位置に戻り、第一貫通孔部を閉塞するまでに要する時間は、２０秒から３０秒以内になるように設定するものであってもよい。これにより、従来の免震装置において問題となっていた、地震発生後の建築物の揺動を短い時間で抑制することができる。なお、本発明の揺動規制装置１に利用される充填液の種類は特に限定されないが、例えば、閉塞球が金属等で製作された場合、係る金属の比重よりも軽い“水”が入手容易性等の点から好適と思われる。また、長期間に亘って安定的にその液性状を保持するために、該水に酸化防止剤や保存剤、或いは消泡剤等の添加剤を加えるものであっても構わない。また、水以外の充填液として、一般の油圧シリンダーに採用されている油系溶媒等、或いは長期間に亘って安定的な性状を呈するシリコーンオイル等を採用することも可能である。
【００１９】
さらに、本発明の揺動規制装置は、上記構成に加え、「前記第一連結管は、前記シリンダのシリンダヘッドを介在させた二箇所の位置で前記シリンダ内空間とそれぞれ連通するための第一分岐部と、前記第一分岐部から分岐され、前記シリンダ本体に連結される一対の第一分岐管部とをさらに具備し、前記第二連結管は、前記シリンダの前記シリンダヘッドを介在させた二箇所の位置で前記シリンダ内空間とそれぞれ連通するための第二分岐部と、前記第二分岐部から分岐され、前記シリンダ本体に連結される一対の第二分岐管部とをさらに具備し、前記第一逆止弁は、前記第一分岐部及びそれぞれの前記第一分岐管部の間に介設され、前記第二逆止弁は、前記第二分岐管部及びそれぞれの前記第二分岐管部の間に介設されている。
【００２０】
したがって、本発明の揺動規制装置によれば、第一連結管及び第二連結管がそれぞれ第一分岐部及び第二分岐部を有し、シリンダ機構部のシリンダ本体と、シリンダヘッドの摺動方向の前後二箇所の位置にそれぞれ連結されている。そのため、シリンダの摺動に応じて一方では充填液を送出するように作用し、他方では充填液を吸出すように作用することとなる。その結果、シリンダ内空間及び貯液空間では、全体として、充填された充填液の液量が変化することがない。また、貯液空間から第一連結部を通じてシリンダ内空間に充填液を吸込む作用に伴って揺動規制位置にある閉塞球は、さらに第一貫通孔部の孔縁に引寄せられることとなる。その結果、閉塞球による第一貫通孔部の閉塞がさらに安定し、充填液の流通がさらに遮断されることになる。
【００２１】
さらに、本発明の揺動規制装置は、上記構成に加え、「前記閉塞球は、アルミニウムを利用し、真球状に加工して製作され、前記充填液は、前記アルミニウムよりも比重の小さい水が利用される」ものであっても構わない。
【００２２】
したがって、本発明の揺動規制装置によれば、閉塞球の材質として軽金属のアルミニウムが利用され、一方、充填液として水が利用される。ここで、アルミニウムは、比重＝２．７である。これは、鉄の比重＝７．８、又は、銅の比重＝８．９と比べると約１／３であり、水の比重＝１に近いものである。しかしながら、水よりも比重が大きいため、没入すると沈むこととなる。そのため、静置時には速やかに最下位置に到達し、係る状態を維持するとともに、地震等によって装置本体自体及び充填された水が波立つように振動した場合には、傾斜内底面に沿って最下位置を離脱し、自在に遊動することができる。これに対し、鉄や銅等のその他の金属は、水に対する比重が大きいため、地震等の振動によっても最下位置からの離脱を容易に行うことができず、上述した揺動規制位置及び解除状態の違いによる揺動規制の十分な作用効果を奏することができない。そのため、アルミニウム及び水による組合わせは比重の点から特に好適と思われる。さらに、アルミニウムはその表面に不動態の酸化被膜を形成し、係る酸化被膜によって覆われることによって錆等の酸化に対する影響も小さい。その結果、長期間に亘って水に没入しても閉塞球自体が錆びたり、或いは変形または変質等の不具合を生じる可能性が小さい。
【００２３】
さらに、本発明の揺動規制装置は、上記構成に加え、「前記貯液空間は、前記傾斜内底面の前記最下位置から少なくとも１０ｃｍ以上の液深さになるように設定されている」ものであっても構わない。
【００２４】
したがって、本発明の揺動規制装置によれば、貯液空間に充填される充填液の液深さが少なくとも１０ｃｍ以上になるように設定されている。ここで、貯液空間は、全てが充填液で満たされている必要はなく、閉塞球の遊動が容易に可能な程度の液深さであればよい。しかしながら、液深さが浅いと最下位置に到達した閉塞球の一部が充填液の液面から突出するようになり、充填液による浮力の効果を十分に受けることがなく、閉塞球自体の遊動が困難となる。そこで、少なくとも１０ｃｍ以上の液深さを有することにより、閉塞球自体の遊動が容易となり、地震によって最下位置からの離脱も可能となる。
【００２５】
さらに、本発明の揺動規制装置は、上記構成に加え、「前記シリンダ機構部の前記シリンダは、摺動方向が略水平方向に対して斜めに傾斜するように前記建築物と連結されている」ものであっても構わない。
【００２６】
したがって、本発明の揺動規制装置によれば、シリンダの摺動方向が略水平方向に対して斜めに傾斜するように取付けられている。ここで、一般に、建築物の揺動は略水平方向に沿って行われるものであり、係る方向に沿ってシリンダの長手方向を取付けることにより、シリンダに連結された建築物の揺動を規制することができる。これに対し、建築物に対して斜め方向に外力が加えられた場合、略水平方向に設置されたシリンダでは十分な揺動規制効果を得ることが困難である。そのため、建築物に対して斜め方向にシリンダを取付けることにより、上述した建築物に加えられるあらゆる方向からの外力に対して抗することが可能となる。なお、所定角度の範囲を０°以上、９０°以下に設定することにより、一般的な略水平方向に配されるシリンダ機構部のシリンダに加え、略鉛直方向に沿ってシリンダを配することが可能となる。これにより、縦方向に建築物が揺動する場合の規制も可能となる。なお、本発明の揺動規制装置を建築物に対して複数設け、それぞれのシリンダの摺動方向を互いに直交するように取付けることにより、建築物に対して加えられる多方向からの外力に対して抗することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の揺動規制装置によれば、閉塞球によって貯液空間及びシリンダ内空間等を流通する充填液の流通を遮断し、シリンダの摺動を規制することによって建築物の揺動を規制することができる。一方、装置本体が接続された地盤が振動する場合、すなわち、地震が発生した場合、最下位置にある閉塞球が遊動し、充填液の流通を遮断した状態が解除される。その結果、シリンダは自由に摺動することができる。その結果、本発明の揺動規制装置とともに設置された免震装置の免震作用を阻害することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明の一実施形態である揺動規制装置１について、図１乃至図３に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の揺動規制装置１の概略構成を示す説明図であり、図２は閉塞球２が揺動可能位置にある揺動規制装置１の概略構成を示す説明図であり、図３は（ａ）揺動規制位置、（ｂ）揺動可能位置にある閉塞球２の状態を示す装置本体５を上方から見た説明図である。ここで、本実施形態の揺動規制装置１は、一般の木造家屋（建築物Ｈ）に採用されるものであって、装置本体５を地盤Ｇに固定し、シリンダ機構部１１（後述する）の一部を建築物Ｈに連結したものである。なお、係る建築物Ｈには、既に説明した既存の免震装置が本実施形態の揺動規制装置１とともに設置されている。そのため、強風等の外力によって建築物Ｈを揺動させようとするものについては、本実施形態の揺動規制装置１が抑制するものであり、一方、地震の発生によって地盤Ｇを介して建築物Ｈに伝達する振動については従前の免震装置によって免震効果を受けるものとする。
【００２９】
本実施形態の揺動規制装置１は、図１乃至図３に示すように、全体が略立方体形状を呈して構成され、内部に密閉された貯液空間４を有し、地盤Ｇにボルト及びナット等の周知の締結固定手段（図示しない）によって強固に固定された装置本体５と、該装置本体５の本体底面６の一部から延設され、貯液空間４と連通した管状（パイプ状）の第一連結管７と、装置本体５の本体側面８の一部から略水平方向に延設され、貯液空間４と連通した管状（パイプ状）の第二連結管９と、第一連結管７及び第二連結管９の一端とそれぞれ連結された筒状体からなるシリンダ本体１０、及びシリンダ本体１０に摺動可能に配設され、一端が建築物Ｈの一部と連結されたシリンダ１２を有するシリンダ機構部１１と、装置本体５の内部の貯液空間４、第一連結管７及び第二連結管９のそれぞれの管内空間１３、及びシリンダ本体１０のシリンダ内空間１４に充填され、これらの空間４等の間を自在に流通可能な水１５と、貯液空間４に充填された水１５の中に没入されるアルミニウムを素材として製作された真球状の閉塞球２と、第一連結管７及び第二連結管９にそれぞれ取付けられ、水１５の流通方向を一方向に限定可能な逆流防止機構１６とを主に具備して構成されている。ここで、水１５が本発明の充填液に相当する。
【００３０】
さらに詳細に説明すると、装置本体５は、図１等に示すように、内部に貯液空間４を備えるものであり、その貯液空間４の内底面は、装置本体５の底面中央部１７に向かって凹状に湾曲した傾斜内底面１８を有するものである。そして、傾斜内底面１８の最下位置１９（底面中央部１７に相当）からは、鉛直下方に向かって第一貫通孔部３が穿設されている。そして、係る第一貫通孔部３は、前述した第一連結管７と連結されている。このため、貯液空間４とシリンダ本体１０のシリンダ内空間１４は、第一連結管７を通じて接続され、水１５は両者の間を流通することが可能となる。
【００３１】
一方、貯液空間４の内側面２０から略水平方向に穿設された第二貫通孔部２１は、上述の第二連結管９と連結されている。なお、第二貫通孔部２１の位置は、貯液空間４に貯液された水１５の水面２２よりも下方になるように設けられている。すなわち、第二貫通孔部２１は水１５に埋没した状態になっている。そのため、第二連結管９の管内空間１３は常に水１５が満たされた状態となっている。
【００３２】
ここで、貯液空間４に貯液される水１５の水深は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、最低でも１０ｃｍ以上、さらに好ましくは１５ｃｍ以上になるように設定されている。なお、この水１５は精製された蒸留水等を用いることが可能である。また、建築物Ｈ及び地盤Ｇの間に一端取付けられた後は、永年に亘ってそのままの状態に置かれるため、長期に亘ってメンテナンスが不要なことが望ましい。そのため、充填される水１５の変質を防ぐための改質剤或いは添加剤等、或いは管内等を流通する際の気泡の発生を防ぐために消泡剤等を微量混合したものであっても構わない。また、図１及び図２等において、貯液空間４の上方に僅かな気体層２３が設けられているものを示しているが、係る気体層２３を無くし、貯液空間４全体が水１５で満たされるものであっても構わない。或いは、貯液空間４の水１５の水面２２の変化（図２参照）によって、後述する閉塞球２の遊動を容易にするために、上記気体層２３を残すもののいずれであってもよい。このとき、水１５の酸化による改質を防ぐため、該気体層２３を窒素或いはアルゴン等の不活性ガスで置換するものであってもよい。これにより、流通時における気泡の発生を防ぎ、かつ水１５の性状を長期間に亘って安定させることができる。
【００３３】
また、貯液空間４の傾斜内底面１８は、その傾斜角度が非常に緩やかになるように設計されている。なお、図１等においては、説明を簡略化するため、係る傾斜の図示を実際よりも若干誇張して表現している。そして、この緩やかな傾斜によって、水１５に没入された閉塞球２は、該傾斜に沿って転動することになる。さらに具体的に説明すると、水１５よりも比重の大きなアルミニウムを素材として形成された閉塞球２は、該水１５に没入されることによって、当然のことながら沈む。そして、傾斜内底面１８に到達した閉塞球２は、自重に従って傾斜内底面１８の傾斜に沿って転がりながら傾斜内底面１８の最下位置１９に移動（転動）する。係る最下位置１９には、前述したように、第一貫通孔部３が設けられている。
【００３４】
ここで、第一貫通孔部３の孔径は、本実施形態においては、約３ｃｍ程度の直径になるように設定されている。これに対し、アルミニウム製の真球状の閉塞球２の直径は約６ｃｍになるように設定されている。そのため、閉塞球２が第一貫通孔部３の管内空間１３を通過することはない。そして、最下位置１９に到達した閉塞球２は、その球表面２４の一部を第一貫通孔部３の孔縁２５に一致させるように、換言すれば、第一貫通孔部３の孔縁２５よりも閉塞球２の一部が下方に突出するようにして、第一貫通孔部３を閉塞することとなる。加えて、閉塞球２は重力が作用するため、この第一貫通孔部３の閉塞を継続しつづけようとする。なお、貯液空間４には水１５が充填されているため、傾斜内底面１８に沿って閉塞球２が最下位置１９に到達するのに要する時間は、該水１５の水圧によって影響を受け、水１５がない場合に比べて緩やかに行われる。
【００３５】
一方、第一連結管７は、その主たる構成として、第一貫通孔部３と一端が連結した一本の第一主連結管２６と、第一主連結管２６の他端から二方向に分岐した第一分岐部２７と、第一分岐部２７によって一対に分岐され、シリンダ機構部１１のシリンダ本体１０の前後二箇所、換言すれば、シリンダ１２のシリンダ内空間１４における摺動範囲よりさらに外側の二箇所の位置にシリンダ内空間１４と連通するように連結される一対の第一分岐管部２８ａ，２８ｂとを具備するものである。さらに、第一分岐部２７及び分岐された一対の第一分岐管部２８ａ，２８ｂの間には、前述した逆流防止機構１６の第一逆止弁２９がそれぞれ取付けられている。ここで、逆止弁は、流体（ここでは、水１５）を一方向に限定的に流通させる周知技術を利用したものであり、詳細な説明を省略するものとする。これにより、第一逆止弁２９によって、水１５の流通方向は、貯液空間４から第一連結管７（第一分岐管部２８ａ，２８ｂ）を介してシリンダ内空間１４に流れる方向の一方向に限定されることとなる。
【００３６】
一方、第二連結管９は、装置本体５に穿設された第二貫通孔部２１と一端が連結された一本の第二主連結管３０と、第一主連結管３０の他端から二方向に分岐した第二分岐部３１と、第二分岐部３１によって一対に分岐され、シリンダ機構部１１のシリンダ本体の前後二箇所、換言すれば、シリンダ１２のシリンダ内空間１４における摺動範囲よりさらに外側の二箇所の位置（前述の第一分岐管部２８ａ等の場合と略同位置）に連結される一対の第二分岐管部３２ａ，３２ｂとを具備するものである。さらに、第二分岐部３１及び分岐された一対の第二分岐管部２ａ，３２ｂの間には、逆流防止機構１６の第二逆止弁３３がそれぞれ取付けられている。これにより、第二逆止弁３３によって、水１５の流通方向は、シリンダ内空間１４から第二連結管９（第二分岐管部３２ａ，３２ｂ）を通り、第二主連結管３０で一つの流れとなった水１５が第二貫通孔部２１から貯液空間４に流れることとなる。
【００３７】
ここで、前述した第一連結管７及び第二連結管８等は、管状（パイプ状）のものであれば特に限定されないが、装置本体５及びシリンダ機構部１１との接続を容易とするため、自在に形状を変形可能なフレキシブルタイプの管状部材を用いることが好適である。また、連結管７等に使用される素材は、特に限定されないが、内部に充填された水１５の水圧を大きく受ける可能性があるため、係る水圧に十分抗することのできる素材であることが望ましく、例えば、樹脂製の管状部材よりも金属を一部に用い、耐久性及び耐圧性に優れた金属管製のものを使用することが好適と考えられる。
【００３８】
さらに、シリンダ機構部１１とは、既に周知の技術を利用するものであるため、特に、その詳細については、説明しないが、図１等に示すように、第一連結管７の第一分岐管部２８ａ，２８ｂ及び第二連結管９の第二分岐管部３２ａ，３２ｂとそれぞれシリンダ内空間１４の前後二箇所の位置で連通可能に連結された筒状体からなるシリンダ本体１０と、シリンダ本体１０のシリンダ内空間１４に沿って摺動可能であり、該シリンダ内空間１４のシリンダ内孔径（図示しない）と略同一孔径状を有し、シリンダ内壁面３４にヘッド外壁面３５を当接可能なシリンダヘッド３６、シリンダヘッド３６と一端が接続され、その一部がシリンダ本体１０から突出し、一端で揺動規制の対象となる建築物Ｈに連結されたシリンダ軸３７を備えるシリンダ１２とを主に具備して構成されている。
【００３９】
これにより、シリンダヘッド３６がシリンダ内空間１４の中でシリンダ軸３４方向に沿って摺動することにより、シリンダ内空間１４に存在する水１５は、シリンダ内空間１４の外に送出され、逆流防止機構１６によって貯液空間４に向かって流通する。一方、シリンダ内空間１４の外に存在する水１５は、逆流防止機構１６によって貯液空間４からシリンダ内空間１４に向かって吸い込まれることとなる。
【００４０】
次に、本実施形態の揺動規制装置１の使用方法の一例について、図１乃至図３に基づいて説明する。まず、前述したように、貯液空間４に充填された水１５の中にアルミニウム製の真球状の閉塞球２を没入させる。これにより、閉塞球２は貯液空間４の最下位置１９に到達する（詳細は既に説明したため省略する）。これにより、該閉塞球２は第一貫通孔部３を閉塞したこととなり、係る状態が本実施形態の揺動規制位置に相当する（図１参照及び図３（ａ）参照）。
【００４１】
上記のような揺動規制位置に閉塞球２が位置する場合、以下のような揺動規制作用を奏することとなる。すなわち、該閉塞球２によって貯液空間４及び第一連結管７と介して連通したシリンダ内空間１４の間の水１５の流通が遮断される。ここで、閉塞球２は自重によって傾斜内底面１８の最下位置１９に到達し、外力がない限り係る状態を維持し続けることになる。また、閉塞球２が閉塞した第一貫通孔部３は、シリンダ内空間１４とつながっているものの、係る両者における水１５の流通方向は、第一逆止弁２８ａ，２８ｂによって一方向（第一貫通孔部３→シリンダ内空間１４：図１参照）に規制されている。すなわち、貯液空間４からシリンダ内空間１４に水１５を吸込むような力が作用するだけであり、閉塞球２を浮き上がらせようとする力が作用するものではない。そのため、上記の状態が維持される。
【００４２】
その結果、閉塞球２に水１５の流通が遮断されることで、シリンダ機構部１１のシリンダ１２の摺動も規制されることになる。この状態で建築物Ｈの壁等に強風等の外力が作用した場合、建築物Ｈは、例えば、横方向（図１における矢印Ｃ参照）に揺れようとする力が働く。しかしながら、該建築物Ｈに連結したシリンダ軸３７を含むシリンダ１２は、上述のように閉塞球２によって水１５の流通が遮断（阻害）されているため、摺動方向に自由に動くことができない状態となる。そのため、従来から免震装置を設置した場合における不具合として指摘されていた、地震時以外にも建築物が揺動してしまう問題を本実施形態の揺動規制装置１は解消することができる。ここで、強風等の外力を建築物Ｈが受けたとしても、地盤Ｇに固定された装置本体５は、その影響を受けることがない。そのため、該装置本体５の内部に設置された閉塞球２が強風等の外力によって振動し、揺動規制位置から動くことがない。すなわち、通常の使用状態においては、閉塞球２は地盤Ｇから直接伝達される振動がないため、常に揺動規制位置に位置し、建築物Ｈに対する外力による揺動を規制することができる。
【００４３】
一方、地震が発生し、地盤Ｇが振動した場合、該地盤Ｇに直接固定された装置本体５も一緒に揺れることになる。このとき、非常に僅かな傾斜によって最下位置１９に到達するようにされた閉塞球２は、係る地震による動きによって、最下位置１９（揺動規制位置）から容易に離れることができる（図２参照）。すなわち、地震による振動で、閉塞球２は傾斜内底面１８に沿って転動（遊動）することとなる。このとき、図２に示すように、水１５の水面２２が僅かに波立つことにより、該最下位置１９からの離脱がさらに容易となる。
【００４４】
その結果、閉塞球２によって遮断してあった第一連結管７を介した貯液空間４及びシリンダ内空間１４の間の水１５の流通が容易となる。これによって、水１５の循環（貯液空間４→第一連結管７→シリンダ内空間１４→第二連結管９→貯液空間４）が可能となる。特に、第一逆止弁２９及び第二逆止弁３３によって係る水１５の流通方向が規定されているため、上記水１５の循環は安定して行われる。さらに、第一連結管７及び第二連結管９がそれぞれ分岐管２８ａ等を介してシリンダ本体１０と連結されているため、シリンダ１２の摺動によって貯液空間４から吸込んだ水１５の水量と、シリンダ内空間１４から送出した水１５の水量は理論的には同一である。そのため、貯液空間４に充填された水１５の水量及び水深は変化することがない。さらに、シリンダ内空間１４に存在する水１５の水量も変化しない（図２における矢印参照）。
【００４５】
そして、閉塞球２が揺動可能位置（換言すれば、傾斜内底面１８における最下位置１９以外の位置）に到達したことによって、シリンダ１２の摺動の規制が解除される。そのため、シリンダ本体１０に配設されたシリンダ１２は自在に摺動することができる。その結果、シリンダ１２と連結した建築物Ｈも本実施形態の揺動規制装置１に阻害されることがない。すなわち、建築物Ｈに取付けられた免震装置（図示しない）の本来の免震作用及び免震効果を享受することができ、地震に対する被害を最小限に抑えることができる。ここで、本実施形態の揺動規制装置１は、免震装置の機能及び作用とは、本質的に相対する機能及び作用を奏させるものであり、これらを双方採用することは、互いの利点を相殺し、建築物Ｈに十分な免震効果を発揮させることができない。しかしながら、本実施形態の揺動規制装置１のように、水１５に沈めた閉塞球２によって建築物Ｈだけに係る比較的弱い力に対しては、建築物Ｈ自体の揺動を規制し、地震発生のような大きな振動の場合には該建築物の揺動の規制を解除し、大きな地震に対する免震対策が施された免震装置の免震作用を十分に活かすようにすることができる。
【００４６】
その後、地震による振動が治まると、遊動している閉塞球２は、再び傾斜内底面１８を転動し、元の状態、すなわち、揺動規制位置まで戻ろうとする（図２及び図３（ｂ）における矢印Ｃ参照）。その結果、再び、閉塞球２によって水１５の流通が遮断されることになる。なお、地震による振動が治まってから、閉塞球２が再度最下位置１９まで到達するため要する時間は、およそ２０秒から３０秒以内になるように設計されている。これにより、地震が治まった場合でも、従来の免震装置のみを採用している建築物Ｈの場合、暫くの間、免震装置を採用した故の揺動が続くことを解消し、揺動規制装置１による免震装置に起因する建築物Ｈの要因を排除することが可能となる。
【００４７】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００４８】
すなわち、本実施形態の揺動規制装置１において、特に、図１及び図２において、シリンダ機構部１１をシリンダ１２の摺動方向が略水平方向になるように配設するものを示したが、係る図示はあくまでも一例であり、これに限定されるものではない。すなわち、シリンダ機構部１１の長手方向を斜めに傾斜するように配することも可能である。これにより、例えば、既存の免震装置を設置したその下方の位置に本発明の揺動規制装置１を設け、設置スペースの横方向に拡がりを防ぐことができる。この場合、建築物Ｈとは免震装置が連結し、揺動規制装置１は建築物Ｈの一部としての免震装置１と接続するものであってもよい。そして、免震装置の代わりに揺動規制装置１の装置本体５が地盤Ｇに固定されるものであってもよい。さらに、上記の上下関係を反転させるものであっても構わない。
【００４９】
加えて、本実施形態の揺動規制装置１は、一つの建築物Ｈに対して複数設置することが可能であり、例えば、建築物Ｈの揺動が発生しやする方向（揺動方向）に対応するように、シリンダ機構部１１のシリンダ１２の摺動方向を考慮して適宜設定することも可能である。例えば、四つの揺動規制装置１を使用し、四つのシリンダ機構部１１を十字形になるように配することで、あらゆる方向から発生した建築物Ｈに対する外力に抗し、揺動を規制することができる。なお、揺動規制装置１の数は上記に限定されないため、２つ乃至３つ以上の複数であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態の揺動規制装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】閉塞球が揺動可能位置にある揺動規制装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】（ａ）揺動規制位置、（ｂ）揺動可能位置にある閉塞球の状態を示す装置本体を上方から見た説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  揺動規制装置
２  閉塞球
３  第一貫通孔部
４  貯液空間
５  装置本体
６  本体底面
７  第一連結管
８  本体側面
９  第二連結管
１０  シリンダ本体
１１  シリンダ機構部
１２  シリンダ
１３  管内空間
１４  シリンダ内空間
１５  水（充填液）
１６  逆流防止機構
１８  傾斜内底面
１９  最下位置
２０  内側面
２１  第二貫通孔部
２９  第一逆止弁
３３  第二逆止弁
Ｇ  地盤
Ｈ  建築物
【図１】
2009270294.tif 000003
【図２】
2009270294.tif 000004
【図３】
2009270294.tif 000005