JP2011038632A - 微振動制御構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲から伝わる微振動を消去する微振動制御構造体を提供する。
【解決手段】微振動制御構造体は、外部構造体と、内部構造体と、緩衝手段とを備える。外部構造体は反作用力付与面を備え、内部構造体は外部構造体内に収容されており、緩衝手段は内部構造体と反作用力付与面との間に配設されるとともに、外部構造体から伝わる微振動を吸収する。
【選択図】 図５

Description

本発明は微振動制御構造体に関し、より詳細には、本発明は、周囲の微振動を消去または低減するための微振動制御構造体に関する。

一般的には、建築物または自動二輪車、自動四輪車などの乗り物には緩衝装置が設けられているが、使用方式が異なることにより、各種異なる基本的な形態がある。このうち、扉、家具、収納家具などの構造体に用いられる緩衝装置は通常、通路を有する外側管と、通路内において外側管に対して軸方向に往復摺動するように設けられているピストンと、ピストンに連動するように取付けられているコンロッドとを備えている。扉が閉じると、コンロッドおよびピストンが外側管に対して摺動するとともに外側管内の液体を流動させることで、緩衝装置の設計により、構造体は先に速めに閉じるとともに、構造体が完全に閉じる直前では、構造体が遅めに閉じるようにすることで微振動制御の作用を達成している。

しかしながら、市場には形態および機能の異なる様々な緩衝装置があるものの、約３Ｈｚの微振動を消去可能な緩衝装置はない。このため、設計が合理的であり、かつこのような微振動を効果的に改善する緩衝装置が求められている。

本発明の目的は、周囲から伝わる微振動を消去する微振動制御構造体を提供することにある。
本発明の別の目的は、精密実験装置の設置に供される微振動制御構造体を提供することにある。

本発明の微振動制御構造体は、外部構造体と、内部構造体と、緩衝手段とを備えている。外部構造体は反作用力付与面を備え、内部構造体は外部構造体内に収容されている。緩衝手段は内部構造体と反作用力付与面との間に配設されており、このうち緩衝手段は反作用力付与面により反作用力を受けて、内部構造体を支持するとともに、外部構造体から伝わって来る微振動を吸収する。また、緩衝手段が受ける反作用力で、垂直方向の外力により生じる微振動を相殺することができる。

微振動制御構造の実施例を示す概略図。 微振動制御構造の別の実施例を示す概略図。 微振動制御構造の変形実施例を示す概略図。 微振動制御構造の別の変形実施例を示す概略図。 微振動制御構造体の実施例を示す概略図。 微振動制御構造体の別の実施例を示す概略図。 下部コンクリート構造体の変形実施例を示す概略図。 下部コンクリート構造体の別の実施例を示す概略図。 微振動制御構造体の実施例を示す平面図。

図１に示す実施例において、本発明の微振動制御構造体１は、内部構造体２と、外部構造体３と、緩衝手段４とを備えている。図１に示す実施例のように、外部構造体３は、反作用力付与面３５を備える。反作用力付与面３５は、反作用力を付与する面であって、具体的には、一種の擬似的な表面であって、この表面の位置は反作用力を受ける標的物の位置が変われば変わるものであり、そして別の実施例においては、反作用力付与面３５の位置もいくらか異なってくる。緩衝手段４は内部構造体２と反作用力付与面３５との間に配設される。具体的には、緩衝手段４はエアクッション４１であり、エアクッション４１はエアクッション支柱により支えられている。そしてこの場合、エアクッション支柱はエアクッション４１からの延出部分に当たるため、緩衝手段４はエアクッション４１とエアクッション支柱とを含むことになり、よって反作用力付与面３５はエアクッション４１およびエアクッション支柱の下方に位置することになる。エアクッション４１はＯ字状のエアバッグであることが好ましいが、異なる実施例および設計方式に応じてエアクッション４１の形状および構造を調整してもよい。具体的には、エアクッション４１は支持フレームとその他エアクッション部品を備える。エアクッション４１内部の気圧は約１〜１０ｂａｒ（約０．１〜１ＭＰａ）前後とすることができ、さらにはエアクッション４１を複数個重ねて反作用力を調整してもよい。図１に示す実施例ではエアクッション４１は二重であるが、別の実施例においては、エアクッション４１を重ねる数はこれに限定されない。この実施例においては、エアクッション４１は気体密度およびエアクッションの張力により反作用力を発生させて内部構造体２を支持し、ひいては外部構造体３から伝わってくる微振動を吸収している。具体的には、本発明ではエアクッション４１の空気充てん量を調節することで、垂直方向の外力により生じる微振動を吸収する。図１に示す実施例においては、内部構造体２は、実験室、貴重な計器類の設置場所、手術室、半導体製造工程の核心部分などといった約３〜１００Ｈｚの微振動を回避する必要のある建築構造体とすることができる。

図２に示す実施例においては、微振動制御構造体１は、内部構造体２の周囲の圧力を緩和するための緩衝パッド３３１をさらに備えている。この実施例において、緩衝パッド３３１は、内部構造体２の底面２２上に配設されている。しかしながら別の実施例においては、緩衝パッド３３１は内部構造体２の側面または反作用力付与面３５上に配設されて、内部構造体２の影響を低減してもよい。緩衝パッド３３１の材料は、振動を吸収できる発泡体および発泡スチロールまたはその他衝撃吸収能力のある材料とすることができる。緩衝パッド３３１の形状は正四角柱であることが好ましいが、別の実施例においては、緩衝パッド３３１の形状はその他の幾何学形状を有していてもよい。

図３の実施例においては、微振動制御構造体１は支脚３３をさらに備えている。緩衝パッド３３１は支脚３３の底面３３２に配設され、そして支脚３３の最上面３３３は内部構造体２の底面２２に取付けられている。しかしながら別の実施例（図示しない）においては、内部構造体２の反作用力付与面３５に対する衝撃を緩和するために、支脚３３が反作用力付与面３５に取付けられ、緩衝パッド３３１が支脚３３の最上面３３３に配設されてもよい。

図４に示す実施例においては、内部構造体２は外部構造体３内に収容されており、緩衝手段４が液体であって、液体は水であることが好ましいものの、その他の飽和液体または非飽和液体としてもよい。この実施例においては、外部構造体３は、反作用力付与面３５から上方に延在するとともに、反作用力付与面３５とともに収容タンク２１１を画定するタンク壁面２１１１をさらに備えており、緩衝手段４および内部構造体２の一部は収容タンク２１１内に収容されている。具体的には、緩衝手段４（例えば水）が内部構造体２の一部を囲むことで、内部構造体２に垂直方向の外力により生じる微振動を吸収する反作用力を提供している。図４に示すように、微振動制御構造体１は少なくとも一つのフロート３４をさらに備えており、フロート３４は収容タンク２１１内における内部構造体２の側壁２３とタンク壁面２１１１との間に配設されて、仮に緩衝手段４（例えば水）が大量に流出してしまい、人が内部構造体２内に立ち入るときに、不注意により内部構造体２と収容タンク２１１との間の空間内に転落することを防止する。フロート３４は単層で緩衝手段４上に配設されて、フロート３４の間は鎖またはその他金属製の連結部材で連結されることが好ましい。別の実施例においては、フロート３４は二層で互いに重なり合うように緩衝手段４上に配設されてもよい。フロート３４の材料は熱可溶性の発泡樹脂であることが好ましい。しかし別の実施例においては、フロート３４の材料はその他の合成樹脂であってもよい。

図４に示すように、内部構造体２は、台座２４と、台座２４に結合する下部コンクリート構造体２５とを備えている。下部コンクリート構造体２５は、収容室３２１１と、空気室３２１２とを備えており、収容室３２１１および空気室３２１２は互いに連通して、下部コンクリート構造体２５および内部構造体２の重心のバランスをとることで、内部構造体２の水平位置を保っている。例えば、空気室３２１２内の気体密度が収容室３２１１内の重心位置に影響することで、上記目的を達成することができる。別の実施例においては、下部コンクリート構造体２５は異なる設計構造およびバランス原理に応じて、異なる機構設計に調整してもよい。

図４に示すように、下部コンクリート構造体２５は、少なくとも収容室３２１１と、空気室３２１２とを備えており、収容室３２１１は緩衝手段４（例えば水）の導入または排出に供され、内部構造体２の水平度または重心位置を調整することで、周囲から伝わってくる微振動を吸収し、精密実験機器を設置するための用途を達成している。言い換えれば、緩衝手段４（例えば水）は収容室３２１１内に導入または排出可能であるということである。この実施例においては、収容室３２１１は、第１の収容室３９１１と第２の収容室３９１２とを備えており、第１の収容室３９１１と第２の収容室３９１２とは逆止弁３７１を介して連通している。逆止弁３７１を設けることにより、下部コンクリート構造体２５は、第１の収容室３９１１および第２の収容室３９１２に貯留する緩衝手段４（例えば水）の比率を精密に調節し、下部コンクリート構造体２５または内部構造体２の重心または水平度を調整する。しかしながら、別の実施例においては、収容室の数はこれに限定されない。また、空気室３２１２は内部気体を導入または排出できることで、下部コンクリート構造体２５または内部構造体２の重心または水平度を調整できる。

図４に示すように、微振動制御構造体１は、収容タンク２１１内の内部構造体２に配設されている第１の斥力手段６１と、第１の斥力手段６１に対向するタンク壁面２１１１に配設されている第２の斥力手段６２とを備えており、第１の斥力手段６１と第２の斥力手段６２との相対的な距離をタンク壁面２１１１と内部構造体２との相対的な距離以下とすることで、内部構造体２の空間位置を維持している。この実施例においては、第２の斥力手段６２はタンク壁面２１１１から突出する構造になっている。しかし、別の実施例においては、第２の斥力手段６２の形状または構造はこれに限定されるものではなく、タンク壁面２１１１に嵌め込まれてタンク壁面２１１１と同一平面をなすように構成されていてもよい。また、第１の斥力手段６１と第２の斥力手段６２との間に一定強さの反発する斥力が生じて、内部構造体２の空間中における相対的な位置を維持している。具体的には、第１の斥力手段６１は長尺状磁石６１’であり、第２の斥力手段６２は磁石６２’であって、磁石６２’および長尺状磁石６１’を同磁極とすることで、横方向の斥力を提供して、内部構造体２の空間中における相対的な位置を維持している。

図５に示す実施例においては、微振動制御構造体１は、内部構造体２と、外部構造体３と、緩衝手段４とを備えている。外部構造体３は住宅用家屋、別荘、宿舎、ホテル、旅館、民宿、オフィスビル、工場建築物、病院の病室、駅、空港またはその他の形態の複合式建築物とすることができる。図５に示すように、外部構造体３は収容タンク２１１を備えており、この実施例においては、収容タンク２１１は外部構造体３が構築されている場所の地下に設置されている。しかしながらその他の実施例においては、異なる建築強度要求に応じて地上面以上に調節して設置してもよく、また外部構造体３の覆蓋範囲の内側に限定されなくてもよい。図５に示す収容タンク２１１はタンク壁面２１１１と反作用力付与面３５とを備える。図９に示すように、タンク壁面２１１１と反作用力付与面３５とにより画定される収容タンク２１１は、断面がリング状をなしているが、断面形状はこの形状に限定されるものではなく、例えば正方形、三角形および楕円形といった各種の簡単な幾何学形状であってもよい。

図５の実施例に示すように、下部コンクリート構造体２５は、収容室３２１１と、空気室３２１２とを備えており、空気室３２１２は収容室３２１１に連通し、空気室３２１２は内部気体を導入または排出することで、収容室３２１１内の緩衝手段４（例えば液体）の体積または蒸気圧を変化させて、内部構造体２の重心位置を調整することにより、周囲から伝わってくる微振動を吸収し、精密実験機器を設置するための用途を達成している。具体的には、異なる区画に分けることができる収容室３２１１は水タンクであり、各区画の収容室３２１１の液体（例えば水）の注入および排出が調節されて、内部構造体２または（下部コンクリート構造体２５）の水平度を調整するか、または重心位置を調整している。また、図９に示すように、実施例における外部構造体３および内部構造体２は断面形状がリング状をなしているが、この形状に限定されず、各種の簡単な幾何学形状を有するように構成されて両者の間に空間を形成してもよく、そして間に空間を有するコンクリート構造として、一連の精密機器設置の運転または生産用として用いられてもよい。この実施例においては、フロート３４、支脚３３、緩衝手段４および緩衝パッド３３１の設置形態および機能は上記実施例に示すものと同じである。この実施例においては、磁石６２’は内部構造体２に対向するタンク壁面２１１１から突出した一端に配設されており、タンク壁面から突出した端に対応して内部構造体２には長尺状磁石６１’が配設されており、磁石６２’および長尺状磁石６１’の磁極が同じであることから、反発する斥力が生じて、本発明の目的を達成している。具体的には、もし磁石６２’の磁極がＮ極であるときには、長尺状磁石６１’の磁極もＮ極となる。したがって、収容タンク２１１および内部構造体２は磁極が同じ磁石６２’および長尺状磁石６１’により、水平方向の微振動を吸収するとともに内部構造体２の水平位置を維持することができる。しかしながら、別の実施例においては、磁石６２’の磁極と長尺状磁石６１’の磁極とが異なってもよい。この場合でも、微振動制御構造体１は対向する磁石６２’と長尺状磁石６１’との間の吸引力を受けることで、一定の水平位置を維持するとともに、水平方向の微振動を吸収することができる。

図６の実施例に示すように、緩衝手段４はエアクッション４１である。この実施例においては、エアクッション４１はエアクッション支柱４２により支持されることが好ましく、エアクッション支柱４２は反作用力付与面３５と内部構造体２との間に配設されることが好ましい。しかしながら、別の実施例（図示しない）においては、エアクッション支柱４２がタンク壁面２１１１または内部構造体２の側壁２３に配設され、エアクッション４１がその中に配設されることで水平せん断力の分力を調整するとともに、ひいては磁石６２’および長尺状磁石６１’の上記実施例における機能を補助するようにしてもよい。エアクッション４１はその他装置（電気制御の通気口）（図示しない）により各エアクッション４１の空気量を調節して、内部構造体２の水平度を調整するか、またはその重心位置を調節するとともに、同時に微振動を吸収してもよい。別の実施例（図示しない）においては、緩衝手段４は、磁極が同じ磁力装置（磁力装置は内部構造体２の底面２２および反作用力付与面３５にそれぞれ配設される）とすることで、安定した反作用力を提供して、周囲の垂直方向の微振動による内部構造体２への影響を吸収してもよい。この実施例においては、微振動制御構造体１は、可撓性および吸振性を持つ少なくとも一本のロープ状物７０をさらに備えており、ロープ状物７０は内部構造体２と収容タンク２１１との間に連結される。このとき、ロープ状物７０は例えば発泡体、熱可溶性の発泡合成樹脂などといった同じような効果を提供できる衝撃および微振動を吸収可能な材料とすることができる。

図７の実施例に示すように、内部構造体２は、外部構造体３の地下に設置してもよい。この実施例においては、磁石６２’および長尺状磁石６１’の数量は一般的な実施例よりも多いため、微振動制御構造体１の全体的な免震度は図５の実施例の免震度よりも高く、しかも内部構造体２の位置も比較的安定しているため、下部コンクリート構造体２５を省略することで微振動制御構造体１のコストを節減できる。図８の実施例では、下部コンクリート構造体２５は、少なくとも一つの収容室３２１１と空気室３２１２とを備えており、この実施例では面積の広い下部コンクリート構造体２５により、内部構造体２の水平度および重心位置を調節している。

図９に示す実施例においては、内部構造体２と外部構造体３とが直に結合されておらず、しかも内部構造体２と外部構造体３との間における磁力の斥力により、微振動による影響を吸収している。内部構造体２は収容タンク２１１内に収容されており、この実施例においては、外部構造体３の外部構造部はその位置を表示していない。言い換えれば、図中には円形断面を有する収容タンク２１１が、間に空間を形成するように内部構造体２をその中に収容可能であることのみが表されている。しかしながら別の実施例においては、収容タンク２１１および内部構造体２を楕円形、三角形または多角形の断面形状を有するように設計して、内部構造体２が自由に回転することを防止してもよい。図９はこの実施例中に示されており、磁石６２’および長尺状磁石６１’の相対的構造はフック形状としてもよく、これにより内部構造体２と外部構造体３との相対的な位置が回転によって変化してしまうことはない。なお、磁石６２’および長尺状磁石６１’の相対的構造はフック形状に限定されない。別の実施例においては、その他の形状（例えば楕円形、三角形）に設計して、内部構造体２と外部構造体３とが相対的に回転しないようにしてもよい。

本発明は上記関連する実施例によりすでに説明されているが、上記実施例は単に本発明を実施する範例に過ぎない。言及すべきは、開示されている実施例は本発明の範囲を限定するものではないということである。反対に、特許請求の範囲の技術的思想および範囲に含まれる修正された構成および均等な構成はいずれも、本発明の範囲内に含まれるものである。

１…微振動制御構造体、２…内部構造体、２１１…収容タンク、２１１１…タンク壁面、２２…底面、２３…側壁、２４…台座、２５…下部コンクリート構造体、３…外部構造体、３２１１…収容室、３２１２…空気室、３３…支脚、３３１…緩衝パッド、３３２…底面、３３３…最上面、３４…フロート、３５…反作用力付与面、３７１…逆止弁、３９１１…第１の収容室、３９１２…第２の収容室、４…緩衝手段、４１…エアクッション、４２…エアクッション支柱、６１…第１の斥力手段、６１’…長尺状磁石、６２…第２の斥力手段、６２’…磁石、７０…ロープ状物。

Claims (16)

1. 反作用力付与面を有する外部構造体と、
   前記外部構造体内に収容されている内部構造体と、
   前記内部構造体と前記反作用力付与面との間に配設されている緩衝手段とを備えた微振動制御構造体であって、
   前記緩衝手段は前記反作用力付与面により反作用力を受けて、前記内部構造体を支持するとともに、前記外部構造体から伝わる微振動を吸収することを特徴とする微振動制御構造体。
2. 前記外部構造体は、前記反作用力付与面から上方に延在するとともに、前記反作用力付与面とともに収容タンクを画定するタンク壁面をさらに備えており、前記緩衝手段および前記内部構造体は収容タンク内に収容されていることを特徴とする、請求項１に記載の微振動制御構造体。
3. 前記収容タンク内の前記内部構造体内に配設されている第１の斥力手段と、前記第１の斥力手段に対向して前記タンク壁面に配設されている第２の斥力手段とを備えており、前記第１の斥力手段と前記第２の斥力手段との相対的な距離を前記タンク壁面と前記内部構造体との相対的な距離以下とすることで、前記内部構造体の空間位置を維持することを特徴とする、請求項２に記載の微振動制御構造体。
4. 前記第１の斥力手段が長尺状磁石であり、前記第２の斥力手段が磁石であって、前記磁石および長尺状磁石の磁極が同じであることを特徴とする、請求項３に記載の微振動制御構造体。
5. 可撓性および吸振性を有する少なくとも一本のロープ状物をさらに備えており、前記ロープ状物は内部構造体と収容タンクとの間に連結されることを特徴とする、請求項２に記載の微振動制御構造体。
6. 前記内部構造体が、台座と、前記台座に結合する下部コンクリート構造体とを備えることを特徴とする、請求項２に記載の微振動制御構造体。
7. 前記内部構造体に対向する前記タンク壁面から突出した一端に配設されている磁石をさらに備えており、前記タンク壁面から突出した端に対応して、前記内部構造には長尺状磁石が配設されており、前記磁石および前記長尺状磁石の磁極が同じであることを特徴とする、請求項６に記載の微振動制御構造体。
8. 前記下部コンクリート構造体が、互いに連通する収容室と空気室とを備えたことを特徴とする、請求項６に記載の微振動制御構造体。
9. 収容室は第１の収容室と第２の収容室とを備えており、前記第１の収容室と前記第２の収容室との間は逆止弁を介して連通していることを特徴とする、請求項８に記載の微振動制御構造体。
10. 前記緩衝手段は、前記収容室に流入でき、または前記収容室から排出できることを特徴とする、請求項８に記載の微振動制御構造体。
11. 前記空気室が内部気体を導入または排出できることを特徴とする、請求項８に記載の微振動制御構造体。
12. 前記内部構造体の底面上に配設されている少なくとも一つの緩衝パッドをさらに備えたことを特徴とする、請求項１に記載の微振動制御構造体。
13. 少なくとも一つの支脚をさらに備え、前記緩衝パッドが前記支脚の底面に配設されており、前記支脚の最上面が前記内部構造体の前記底面に取付けられていることを特徴とする、請求項１２に記載の微振動制御構造体。
14. 前記収容タンク内における前記内部構造体の側壁と前記タンク壁面との間に配設されている少なくとも一つのフロートをさらに備えたことを特徴とする、請求項２に記載の微振動制御構造体。
15. 前記緩衝手段が液体またはエアクッションのいずれかから選択されるものであることを特徴とする、請求項１に記載の微振動制御構造体。
16. 前記液体が水、飽和液体または非飽和液体のいずれかから選択されるものであることを特徴とする、請求項１５に記載の微振動制御構造体。