JP2004036306A - トリガー機構 - Google Patents

Abstract

【目的】電気制御用等の常用電源が不要であり、トリガー作動後にトリガー部品の交換を要することなく再セット可能なトリガー機構を提供する。
【解決手段】基礎面１と構造物２との間に設置された免震部材の揺動を抑制するトリガー機構である。基礎面もしくは構造物のいずれか一方に、ロッド部材７を往復動させる作動装置６が設置されている。基礎面もしくは構造物のいずれか他方にはロッド部材７を挿脱自在に嵌入させる係止部８が設けられている。
また、外界に設置された風力計１０により一定以上の風力が感知されたとき設定信号を出力するコントローラ１１と、作動装置６に電力を供給するバッテリ９と、作動装置６とバッテリ９との間の電気回路に設けられ、コントローラ１１からの設定信号を受信したとき電気回路を開閉するスイッチ１２とが設けられている。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に戸建て住宅等の比較的軽量な構造物と基礎面との間に配設された免震部材の近傍に設置されて、中小地震や強風によって構造物が揺動するのを抑止するトリガー機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤、床面等の基礎部と建物等の構造物との間に設けられる免震構造は、同構造物の剛性に比べて遙かに低い水平剛性を有する免震部材を設けることで構成されている。特に軽量構造物の免震システムとしては、すべり始めてからの剛性がほぼゼロのすべり支承（転がり支承を含む）と、積層ゴム又は防振ゴムからなり、すべり支承を原点復帰させる機能を有する復元ゴムとを組み合わせて設置した免震システムがある。
【０００３】
すべり支承には、すべり材の一面に、ゴム状弾性体と金属板を交互に積層した積層ゴムを直列に配してなる弾性すべり支承と、すべり材のみ又は薄いゴム状弾性体を直列に配してなる剛すべり支承がある。いずれのすべり支承も、地盤等の基礎部と戸建て住宅等の軽量構造物とに、互いに摺動可能に設けられたすべり板及びすべり材を備えている。特殊な用途でない戸建て住宅等の軽量構造物には、積層ゴム部のない剛すべり支承の方が経済的にも適している。
【０００４】
すべり支承は、通常時にはすべり材が戸建て住宅等の軽量構造物の荷重を支え、地震時にはすべり材がすべり板上を摺動し、動摩擦係数により発生した水平力（鉛直荷重×動摩擦係数）により地震エネルギーを熱エネルギーとして吸収する。地震時に水平移動した同軽量構造物は復元ゴムによってほぼ原点（通常時の構造物位置）に復帰される。
【０００５】
すべり材は静止摩擦係数を超えた水平力が加わるとすべり板上を摺動する。すべり始めてからのすべり支承の剛性は、ほぼゼロになるため、復元ゴムの剛性を任意に設定することで免震層の長周期化が可能となる。
【０００６】
なお、すべり材としては古くから四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）が用いられているが、近年、ＰＴＦＥよりも高強度で摩耗性に優れ、経済的なナイロン等のポリアミド系樹脂が用いられるようになった。すべり板はステンレス鋼板やフッ素樹脂等がコーティングされたステンレス鋼板が用いられている。
【０００７】
軽量構造物の免震部材としてすべり支承体を使用する場合は、構造物が強風時に動かないように、すべり支承体の降伏荷重を中小地震や強風等の荷重より大きくする必要がある。このためには構造物の重量を大きくしてすべり支承体の降伏荷重を大にする方法があるが、この方法は構造物を重量化するコストがかかる。
またすべり支承体の２部材間の摩擦係数を大にしてすべり支承体の降伏荷重を大にする方法もあるが、この方法は部材間の摩擦係数が大になることにより大地震時の免震効果を低減させるという問題点がある。
従って、一般的には一定以下の外力に対して免震作用を阻止するトリガー機構を設置することが考えられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術におけるこの種のトリガー機構としては、例えば特開平９―２２１９３５号公報に示されるように、建物上に風速計を設置して設定値以上の風速が計測されたとき、風力計からの信号を受け、家庭用電源で作動する電磁弁によりダンパ装置をロックするものがあるが、これは強風時（台風時、暴風時）に起こり勝ちな停電時に作動しないという事態が生じる可能性がある。
また、免震部材を設置した構造物の住人が、強風時に構造物から基礎面へロッド部材（鋼製等の剛性丸棒）を嵌入する方法があるが、住人がロッド部材を嵌入し忘れて構造物の揺動抑止効果を発揮することができないというおそれがある。
【０００９】
そこで、例えば特開平１１―２４７９２３号公報に示されるように、地盤と建物との間に設置された免震部材の近傍に、円柱状の弾塑性体（鉛柱）を鉛直に配置すると共に、その弾塑性体の両端部をそれぞれ地盤と建物に固定した構造のものが案出された。これは、弾塑性体が水平方向の振動エネルギが所定値未満では弾性変形し、所定値以上では塑性破断することを利用しており、上記の欠点を補うものであるが、一度トリガー機構が作動すると、例えば破断した弾塑性体（鉛柱）を交換する必要がある。つまり、トリガー部品を再使用することができない。また、２０００年６月の建築基準法改正により対象とする風力が大きくなり、鉛柱からなる丸棒を太くする必要があり、装置全体が重く大きくなるため、施工およびメンテナンスに有効でないという難点がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、電気制御やロッド部材動作用等の常用電源が不要であり、トリガー作動後にトリガー部品の交換を要することなく再セット可能なトリガー機構を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の目的を達成するため、次の構成を採用する。
【００１２】
〈構成１〉
基礎面と構造物との間に設置された免震部材の揺動を抑制するトリガー機構であって、上記基礎面もしくは上記構造物のいずれか一方に配設され、ロッド部材を往復動させる作動装置と、上記基礎面もしくは上記構造物のいずれか他方に設けられて上記ロッド部材を挿脱自在に嵌入させる係止部と、上記作動装置に電力を供給するバッテリと、外界に設置された風力計により一定以上の風力が感知されたとき設定信号を出力するコントローラと、上記作動装置と上記バッテリとの間の電気回路に設けられ、上記コントローラからの設定信号を受信したとき、上記電気回路を開閉するスイッチとを備えたことを特徴とするトリガー機構。
【００１３】
〈構成２〉
構成１に記載のトリガー機構において、上記作動装置として電動シリンダが使用され、上記電動シリンダのピストンが上記ロッド部材に連結されていることを特徴とするトリガー機構。
【００１４】
〈構成３〉
構成１に記載のトリガー機構において、上記作動装置として上記ロッド部材を吸着できる電磁石が使用されていることを特徴とするトリガー機構。
【００１５】
〈構成４〉
構成３記載のトリガー機構において、上記電磁石は上記ロッド部材を常時吸着し、上記スイッチが作動したとき上記ロッド部材を上記電磁石から離間させるものであることを特徴とするトリガー機構。
【００１６】
〈構成５〉
構成１に記載のトリガー機構において、上記作動装置として電動シリンダが使用され、上記電動シリンダの先端にくさび形状をなす可動子を配設し、上記可動子の傾斜面に直交しかつ摺動して往復移動するロッド部材を配設したことを特徴とするトリガー機構。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例を用いて説明する。なお、以下に述べる各実施例の図面には共通する部分に同一符号を付している。
図１は本発明の実施の一形態による免震部材及びそのトリガー機構全体の概念図を示している。同図において、基礎面１と建物２との間に、免震部材３、復元ゴム４及びその近傍にトリガー機構５がそれぞれ設置されている。
免震部材３は、基礎面１上に配置されたすべり板３ａと、すべり板３ａ上を摺動する摺動部材３ｂと、建物２の底部に固定されて摺動部材３ｂを保持する保持体３ｃとからなる周知のすべり支承であるが、転がり支承でもよい。
【００１８】
復元ゴム４は、ゴム板と金属板とを交互に積層してなる周知の積層ゴム体であり、すべり支承３のすべり板３ａと摺動部材３ｂの水平移動後の相対位置を復元させる役割を有している。
【００１９】
トリガー機構５は、基礎面１に固設された作動装置６、この作動装置６に連結されたロッド部材７、建物２の底部に設けられてロッド部材７を挿脱自在に嵌入させる凹部からなる係止部８、作動装置６に電力を供給して駆動させるバッテリ９、建物２の屋根上に設置された風力計１０、この風力計１０により一定以上の風力が感知されたとき設定信号を出力するコントローラ１１、作動装置６とバッテリ９との間の電気回路に設けられ、コントローラ１１からの設定信号を受信したとき開閉動作するスイッチ１２をそれぞれ備えている。
【００２０】
バッテリ９は、充電器１３を介して家庭用電源に接続され、あるいは建物２の屋根上に設置された風力発電機１４およびソーラ発電機１５の一方あるいは両方に接続されている。
符号１６は風力発電機１４およびソーラ発電機１５を制御するコントローラを示している。
【００２１】
上記構成において、コントローラ１１は、例えば風力計１０が風速２０ｍ／秒以上を計測したときスイッチ１２をＯＮし、それ以外はスイッチ１２をＯＦＦすることが予め設定され、必要に応じてその設定信号を出力する。また、コントローラ１１では設定信号を自動出力だけではなく、マニュアル出力操作も行うことができるようにすることが好ましい。
【００２２】
このようにすることにより、風力計１０が設定値以上の風力を感知したとき、コントローラ１１から設定信号が出力されスイッチ１２をＯＮさせる。そして、作動装置６が駆動しロッド部材７を係止部８内に移動するという一連の動作が行われ、建物２が基礎面１にロックされる。
【００２３】
また、風力計１０が設定値以上の状態から設定値未満の風力になったことを感知したとき、コントローラ１１から設定信号を出力してスイッチ１２がＯＦＦすることにより作動装置６のピストンが逆方向に移動してロッド部材７を係止部８内から離間させ、建物２と基礎面１とのロックが解除される。
【００２４】
作動装置６を駆動するバッテリ９の充電は、家庭用電源で可能であり、仮に停電により家庭用電源が使用できなくても１〜２日の作動装置６の作動が可能である。しかしながら、非常用の設備であることを考慮すると、風力発電機１４、ソーラ発電機１５から充電器１３を充電する完全分離型が望ましい。また非常用設備のため、風力計１０を複数個設けることが望ましい。
【００２５】
なお、例えば平面形状がほぼ四辺形の軽量構造物を、８体の剛すべり支承の左右対称に４体ずつ配置すると共に４体の復元ゴムを四辺の各中央部に１体ずつ配置して支承した場合、トリガー機構５の作動装置６、ロッド部材７および係止部８を、１箇所以上の任意の場所に設置してもよいが、風力による建物２の揺動が常に並進するとは限らないので、対向する２辺に２箇所ずつ、計４箇所に設置することが望ましい。
【００２６】
また、総重量が３９２ｋＮ（４０ｔｏｎｆ）程度の戸建住宅の場合、ロッド部材７の直径は３０乃至５０ｍｍ程度でよく、長さを２００ｍｍとしてもロッド部材７１本の重量は１乃至２ｋｇ程度で非常に軽量かつコンパクトなトリガー機構５とすることが可能である。
【００２７】
図２は、作動装置６として電動シリンダ６Ａを使用した実施例を示している。図２において、基礎面１に突出部２０が設けられ、この突出部２０の上面中央部に取付け孔２１が設けられている。そして、取付け孔２１に対向する建物２の底部に、凹部２２が設けられている。取付け孔２１の内部に、電動シリンダ６Ａが設置され、さらに電動シリンダ６Ａのピストン２３に連結されたロッド部材７が配置されている。凹部２２はロッド部材７を挿脱自在に嵌入する係止部８である。
符号２４は、電動シリンダ６Ａとバッテリ９等とを電気的につなぐ配線を示している。
【００２８】
上記実施例では、通常時は建物２とロッド部材７上端面との間には数ｍｍから数十ｍｍの隙間があるが、強風時にはバッテリ９との通電により電動シリンダ６Ａが作動し、ロッド部材７を上昇させ建物２の底部に設けた係止部８に嵌入されて建物２が基礎面１にロックされる。風がおさまれば、バッテリ９からの通電が解除されるので、ロッド部材７が元の位置に復帰され、地震時の免震効果を発揮する状態となる。
【００２９】
ロッド部材７としては鋼製の丸棒が好ましく、また係止部８との嵌合の際、スムーズな挿入ができるように、外周面にフッ素樹脂等によりコーティングが施されている。
また、非常時の設備につき、風力計のコントローラ１１からのマニュアル操作による定期的なトリガー機構５の作動チェックを行うことが望ましい。
【００３０】
図３は、作動装置６として電動シリンダ６Ａを使用した実施例を示している。図２との違いは、電動シリンダ６Ａを建物２側に、係止部８を基礎面１側にそれぞれ配設したことである。
図２と図３の動作原理は同様であるので、その重複説明を省略するが、基礎面１および建物２の構造等により適宜使い分けられる。
【００３１】
図４は、作動装置６として電磁石６Ｂを使用した実施例を示している。
図４において、突出部２０の取付け孔２１の内部に、ロッド部材７が配置され、凹部２２の奥部には電磁石６Ｂが設置されている。
凹部２２の開口部はロッド部材７を挿脱自在に嵌入する係止部８である。電磁石６Ｂにはバッテリ９等とを電気的につなぐ配線２４が接続されている。
この実施例は、通常時には建物２とロッド部材７上端面との間には数ｍｍから数十ｍｍの隙間がある。強風時にはバッテリ９からの通電により電磁石６Ｂが駆動し、ロッド部材７を吸着して建物２の底部に設けた係止部８に嵌入させ、建物２が基礎面１にロックされる。風がおさまれば、バッテリ９からの通電が解除されるので、ロッド部材７が電磁石６Ｂから離間して元の位置に復帰され、地震時の免震効果を発揮する状態となる。
【００３２】
ロッド部材７は、鋼製の丸棒が好ましく、また係止部８との嵌合の際、スムーズな挿入を行うことができるように、外周面にフッ素樹脂等によりコーティングが施されていることが望ましい。またロッド部材７の復帰をスムーズに行うために、ロッド部材７の下端部をテーパ形状とすることが望ましい。また、非常時の設備につき風力計のコントローラ１１からのマニュアル操作による定期的なトリガー機構５の作動チェックを行うことが望ましい。
【００３３】
図５は、作動装置６として電磁石６Ｂを使用した実施例を示しているが、図４との違いはロッド部材７の上部を電磁石６Ｂのコアと兼用したことである。すなわち、ロッド部材７の上部は電磁石６Ｂの中心孔内にばね２５を介して挿入されている。
この実施例においては、常時が通電状態で電磁石６Ｂがロッド部材７を吸引した状態であって基礎面１と建物２が非ロック状態であり、非通電状態になったときロッド部材７が下降して凹部２２に嵌入しロック状態となる。
【００３４】
図６は、作動装置６として電磁石６Ｂを使用した実施例を示している。
図６において、基礎面１に突出部２０が設けられ、突出部２０に対向する建物２の底部に凹部２２が設けられている。突出部２０に、電磁石６Ｂおよび電磁石６Ｂにばね２５を介して連結されたロッド部材７が設置されている。凹部２２はロッド部材７を挿脱自在にロックする係止部８である。ばね２５はクッション効果を奏するものである。
【００３５】
この実施例では、電磁石６Ｂが常時吸着タイプであり、強風時に通電ＯＦＦとされて電磁石６Ｂの磁力から開放されたロッド部材７が上昇して建物２と基礎面１とをロック状態とする。
但し、風がおさまった後に、ロッド部材７を電磁石６Ｂに再セットする。
図４乃至６に示した実施例は、基本原理が同様であり、電磁石の構造や構造物、基礎面の構造により適宜使い分けることができる。
【００３６】
図７は、作動装置６として電動シリンダ６Ａを使用し、ロッド部材７が電動シリンダ６Ａのピストンに直結していないトリガー機構５の実施例を示している。図７において、風荷重による建物２の水平変形に耐え得る平板状のベース３０とこの上に置かれた鋼管３１とが溶接で固定され、これらが鉄筋等を有するコンクリートの躯体２０に埋設されている。
【００３７】
鋼管３１内に電動シリンダ６Ａが設置され、さらに電動シリンダ６Ａの上方に、円筒状のホルダ３３が嵌入されている。ホルダ３３の内径はロッド部材７の外径とほぼ同じで、その外径は鋼管３１の内径とほぼ同じである。ホルダ３３にロッド部材７が挿脱自在に挿入されている。凹部２２の奥部にはゴム板等のクッション材３４が配設されている。
【００３８】
ホルダ３３の少なくとも内周面とロッド部材７の外周面には摺動時の摩擦抵抗を低減するために、フッ素系または二硫化モリブデン系のコーティングが施されている。建物２の底部に、ロッド部材７を受け入れる鋼製凹部２２が設けられているが、この凹部２２は水平変形時の荷重に耐え得るように鉄筋等を有するコンクリート躯体内に設けられた構造とされている。
【００３９】
建物２の構造により凹部２２の内径をロッド部材７の外径より２〜２０ｍｍ程度大きくし、凹部２２とロッド部材７の軸心がほぼ一致するようにされる。
通常時および地震時は、図７に示されるように電動シリンダ６Ａが作動しないのでロッド部材７は静止状態を保っている。強風時には電動シリンダ６Ａが作動してロッド部材７が上昇し凹部２２に嵌入されて建物２と基礎面１とはロック状態となる。風がおさまれば、ロッド部材７が下降して通常時の状態に戻る。
【００４０】
図８は電動シリンダ６Ａとロッド部材７が直結され、かつ電動シリンダ６Ａを建物２の底部側に配設した実施例を示している。
この実施例ではロッド部材７が自重で下降しないように、ロッド部材７を電動シリンダ６Ａのピストンに固定している。凹部２２の奥部にはゴム板等のクッション材３４が配設されている。
【００４１】
図９は電動シリンダ６Ａとロッド部材７が直結されてなく、かつ電動シリンダ６Ａを建物２の底部側に設置した例を示している。
この実施例ではロッド部材７が自重で下降しないように、コイルスプリングでロッド部材７を固定している。
【００４２】
図７乃至９に示した実施例の基本構成は、電動シリンダ６Ａとロッド部材７の動作方向を同軸上にし、電動シリンダ６Ａの駆動によりロッド部材７を上下に移動するものである。
ロッド部材７は、横断面が円形であることがよく、上下移動を円滑にするため、上下端部をテーパ形状とされている。またロッド部材７は、やや大きめの内径を有する凹部２２に嵌合される。凹部２２の奥部にはロッド部材７の衝突を緩和するゴムシートあるいはコイルスプリング等のクッション材３４が配設されることが望ましい。
【００４３】
図１０は電動シリンダ６Ａを横置きにした場合のトリガー機構５の要部を示している。この実施例では電動シリンダ６Ａのピストンの先端にくさび形状をなす可動子４０が連結され、可動子４０の傾斜面と、直交するロッド部材７の下端面とが摺動するものである。
この可動子４０の水平移動により、直交するロッド部材７が上下移動する構造とされている。この実施例は電動シリンダ６Ａを横置きにしなければならない場合に好適する。
【００４４】
【発明の効果】
以上、本発明のトリガー機構によれば、電気制御やロッド部材動作用等の常用電源が不要であり、またトリガー作動後にトリガー部品の交換を要することなく再セット可能であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るトリガー機構の実施の形態を示す概念図である。
【図２】同トリガー機構で使用される作動装置の説明図である。
【図３】本発明に係るトリガー機構の第２の実施例を示す説明図である。
【図４】本発明に係るトリガー機構の第３の実施例を示す説明図である。
【図５】本発明に係るトリガー機構の第４の実施例を示す説明図である。
【図６】本発明に係るトリガー機構の第５の実施例を示す説明図である。
【図７】本発明に係るトリガー機構の第６の実施例を示す説明図である。
【図８】本発明に係るトリガー機構の第７の実施例を示す説明図である。
【図９】本発明に係るトリガー機構の第８の実施例を示す説明図である。
【図１０】本発明に係るトリガー機構の第９の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１　基礎面
２　建物
３　免震部材
４　復元ゴム
５　トリガー機構
６　作動装置
６Ａ　電動シリンダ
６Ｂ　電磁石
７　ロッド部材
８　係止部
９　バッテリ
１０　風力計
１１　コントローラ
１２　スイッチ
１３　充電器
１４　風力発電機
１５　ソーラ発電機
２０　突出部
２１　取付け孔

Claims (5)

1. 基礎面と構造物との間に設置された免震部材の揺動を抑制するトリガー機構であって、
   前記基礎面もしくは前記構造物のいずれか一方に配設され、ロッド部材を往復動させる作動装置と、
   前記基礎面もしくは前記構造物のいずれか他方に設けられて前記ロッド部材を挿脱自在に嵌入させる係止部と、
   前記作動装置に電力を供給するバッテリと、
   外界に設置された風力計により一定以上の風力が感知されたとき設定信号を出力するコントローラと、
   前記作動装置と前記バッテリとの間の電気回路に設けられ、前記コントローラからの設定信号を受信したとき、前記電気回路を開閉するスイッチと
   を備えたことを特徴とするトリガー機構。
2. 請求項１記載のトリガー機構において、
   前記作動装置として電動シリンダが使用され、前記電動シリンダのピストンが前記ロッド部材に連結されていることを特徴とするトリガー機構。
3. 請求項１記載のトリガー機構において、
   前記作動装置として前記ロッド部材を吸着できる電磁石が使用されていることを特徴とするトリガー機構。
4. 請求項３記載のトリガー機構において、
   前記電磁石は前記ロッド部材を常時吸着し、前記スイッチが作動したとき前記ロッド部材を前記電磁石から離間させるものであることを特徴とするトリガー機構。
5. 請求項１記載のトリガー機構において、
   前記作動装置として電動シリンダが使用され、前記電動シリンダの先端にくさび形状をなす可動子を配設し、前記可動子の傾斜面に直交しかつ摺動して往復移動するロッド部材を配設したことを特徴とするトリガー機構。

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