JP2015113968A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
高さ方向の寸法が小さく、配置性に優れると共に、メンテナンスし易い免震装置を提供すること。
【解決手段】
本発明の免震装置は、上記課題を解決するために、震対象機器を支持すると共に、上下方向に可動する免震フレームと、該免震フレームに接続され、該免震フレームに作用する上下方向の地震力を伝達する可撓性を有する荷重伝達材と、該荷重伝達材に一端が接続されて前記免震フレームが該荷重伝達材を介して吊るされ、他端が固定床に接続されている復元力を有する復元材と、前記荷重伝達材を支持し、前記固定床に固定されている滑車固定台に回転可能に支持されている回転ダンパとを備え、前記荷重伝達材と前記回転ダンパ及び前記復元材が前記免震フレームの外側に配置され、かつ、前記免震フレームと前記固定床との間に部材の存在しない空間が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は免震装置に係り、特に、機器類の地震応答低減に使用されるものに好適な免震装置に関する。

機器類の耐震性能を向上させる１つの方策として、免震構造の適用が挙げられる。通常、免震構造では、対象となる機器が免震装置を介して固定されており、地震時には免震装置の変形によって地震エネルギーが吸収され、これにより、機器に入力される地震荷重が低減される。

近年、コンピュータ等の重要機器を地震から守る機器免震の開発が行われており、水平方向の地震動のみならず、上下方向にも免震化して地震応答を低減する上下免震装置が検討されている。

このような上下免震装置の一例として、例えば、特許文献１及び２に記載されたものがある。

特許文献１には、機器を積載する上下免震フレームの下部に、機器及び上下免震フレームの重量を支持し復元力を付与するコイルばね、上下方向以外への変位を制約するリニアガイド、上下方向の運動を円盤の水平方向回転運動に変換することで振動を低減させる運動変換機構が設置されていることが記載されている。

また、特許文献２には、滑車によって荷重方向が変換されることで、コイルばねの引張り力により機器及び上下免震フレームの重量を支持すると共に、復元力が付与され、上下免震フレームの下部に設置されるオイルダンパによって減衰力を得る上下免震装置が記載されている。

上述した従来構造の上下免震装置の詳細について、図１及び図２を用いて説明する。

図１に示す如く、従来構造の上下免震装置は、免震対象機器１が免震床パネル２上に配置され、この免震床パネル２が免震床高さ調整座３を介して上下免震フレーム４に支持されている。上下免震フレーム４は、可撓性を有する荷重伝達材６を介してコイルスプリングなどの復元力を有する復元材７の一方の端部（一端）に吊るされており、復元材７のもう一方の端部（他端）が固定床８に接続されている。上述した荷重伝達材６は、滑車固定台９に支持される滑車１５によって、荷重伝達方向が上下方向から斜め方向に変換される。

また、滑車固定台９の上下免震フレーム４の側面と対向する高さ位置には振れ止めローラ１０を有しており、この振れ止めローラ１０の回転部分は、上下免震フレーム４の側面に接している。

更に、上下免震フレーム４の下面には、この下面と上下免震フレーム４の下面に対向する固定床８との間に減衰力を付与するオイルダンパ１３及び上下免震フレーム４の傾きを防止する水平保持機構１４が接続され、配置されている。また、免震範囲となる免震パネル２の周辺には、免震対象機器１へアクセスするためのアクセスフロア１２が配置されており、このアクセスフロア１２は、アクセスフロア固定座１１を介して固定床８に固定されている。

このような従来構造の上下免震装置は、地震が発生していない静止状態では、復元材７に免震対象機器１及び上下免震フレーム４の重量による引張り力が作用している。

一方、地震時には、免震対象機器１に作用する地震荷重が荷重伝達材６を介して復元材７に伝達されるが、その際、荷重伝達材６が滑車１５の外周部に沿って配置されていることで、上下方向から斜め方向に荷重方向が変換され、下向きに地震荷重が作用する場合には復元材７が伸び、上向きに荷重が作用する場合には復元材７が縮む。

なお、静止時にも復元材７には、免震対象機器１及び上下免震フレーム４の重量に相当する引張り力が作用しているため、復元材７は伸長した状態であり、地震時には、この伸長した状態を起点として振動が開始するため復元材７が圧縮状態となることは無く、座屈は生じない。

また、振れ止めローラ１０は回転自由であり、上下免震フレーム４の上下方向への動作を阻害することなく、免震対象機器１及び上下免震フレーム４に作用する水平方向地震力を滑車固定台９を介して固定床8に伝達することで、上下免震フレーム４の横揺れを防ぐことができる。

また、水平保持機構１４を備えていることによって、水平方向地震力による転倒モーメントに対して上下免震フレーム４の下面と固定床８が平行を保つことができ、上下免震フレーム４が傾くことを防いでいる。

更に、オイルダンパ１３は、図２に示す如く、シリンダ１３Ａとピストン１３Ｂから成り、地震時には上下免震フレーム４の動作に追従してピストン１３Ｂが伸縮し、シリンダ１３Ａ内の内部流体の抵抗によって減衰力が付与されるものである。

特開２０１１−７３２３号公報 特開平２−９１３５４号公報

しかしながら、上述した従来の上下免震装置では、免震対象機器１の下部に上下免震フレーム４を設け、上下免震フレーム４の下部に、オイルダンパ１３及び水平保持機構１４といった免震要素を配置しているため、機器単体を設置する場合と比べて高さ寸法が増大する。即ち、従来構造の上下免震装置では、免震対象機器１の下部に上下免震フレーム４、免震要素（オイルダンパ１３及び水平保持機構１４）及び地震時に免震応答変位分の空間が必要となり、高さ寸法が増大してしまう。

特に、図２に示す如く、オイルダンパ１３は、免震応答による片側変位量（シリンダ１３Ａ内におけるピストン１３Ｂの移動可能量）をｄ１とすると、シリンダ１３Ａの高さＨｓは、上下両方向の振幅分の２×ｄ１以上が必要であり、静止時には中立位置にあるため、片側変位量ｄ１分ピストン１３Ｂが突き出た状態であるので、オイルダンパ１３を設置する場合の高さ寸法Ｈｄは、免震応答変位量ｄ１の３倍以上が必要となる。

更に、免震要素（オイルダンパ１３及び水平保持機構１４）の配置が、免震対象機器１及び上下免震フレーム４の下部であるため、免震要素へアクセスしにくく免震要素の保守、点検及び交換等の作業性は良くないという問題がある。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、高さ方向の寸法が小さく、配置性に優れると共に、メンテナンスし易い免震装置を提供することにある。

本発明の免震装置は、上記目的を達成するために、免震対象機器を支持すると共に、上下方向に可動する免震フレームと、該免震フレームに接続され、該免震フレームに作用する上下方向の地震力を伝達する可撓性を有する荷重伝達材と、該荷重伝達材に一端が接続されて前記免震フレームが該荷重伝達材を介して吊るされ、他端が固定床に接続されている復元力を有する復元材と、前記荷重伝達材を支持し、前記固定床に固定されている滑車固定台に回転可能に支持されている回転ダンパとを備え、前記荷重伝達材と前記回転ダンパ及び前記復元材が前記免震フレームの外側に配置され、かつ、前記免震フレームと前記固定床との間に部材の存在しない空間が形成されており、前記荷重伝達材が前記回転ダンパの外周部に沿わせて設置されることで荷重方向を上下方向から斜め方向に変換すると共に、前記荷重伝達材の動作に追従して前記回転ダンパが回転することで減衰力が発揮されることを特徴とする。

また、本発明の免震装置は、上記目的を達成するために、免震対象機器を支持すると共に、上下方向に可動する免震フレームと、該免震フレームに接続され、該免震フレームに作用する上下方向の地震力を伝達する可撓性を有する荷重伝達材と、該荷重伝達材に一端が接続されて前記免震フレームが該荷重伝達材を介して吊るされ、他端が水平免震フレームに接続されている復元力を有する復元材と、前記荷重伝達材を支持し、滑車固定台に回転可能に固定されている回転ダンパと、前記水平免震フレームと前記滑車固定台のそれぞれと固定床の間に設置され、前記水平免震フレームと前記滑車固定台のそれぞれを支持する水平免震装置とを備え、前記荷重伝達材、前記回転ダンパ、前記復元材及び前記水平免震装置が前記免震フレームの外側に配置され、かつ、前記免震フレームと前記固定床との間に部材の存在しない空間が形成されており、前記荷重伝達材が前記回転ダンパの外周部に沿わせて設置されることで荷重方向を上下方向から斜め方向に変換すると共に、前記荷重伝達材の動作に追従して前記回転ダンパが回転することで減衰力が発揮されることを特徴とする。

本発明によれば、高さ方向の寸法が小さく、配置性に優れると共に、メンテナンスし易い免震装置を得ることができる。

従来構造の上下免震装置を示す側面図である。 従来構造の上下免震装置に採用されるオイルダンパの断面図である。 本発明の免震装置の実施例１を示す側面図である。 本発明の免震装置の実施例１を示す平面図である。 本発明の免震装置の実施例１に採用される荷重伝達材の１例を示す断面図である。 本発明の免震装置の実施例２である荷重伝達材の他の例を示す断面図である。 本発明の免震装置の実施例３を示す側面図である。

以下、図示した実施例に基づいて、本発明の免震装置を説明する。なお、従来と同一のものは同符号を使用し、各実施例において同一構成部品には同符号を使用する。

図３及び図４に、本発明の免震装置の実施例１を示す。該図に示す如く、本実施例の免震装置は、図１に示した従来の上下免震装置と同様に、免震対象機器１が免震床パネル２上に配置され、この免震床パネル２が免震床高さ調整座３を介して上下免震フレーム４に支持されている。上下免震フレーム４は、可撓性を有する荷重伝達材６を介してコイルスプリングなどの復元力を有する復元材７の一方の端部（一端）に吊るされており、復元材７のもう一方の端部（他端）が固定床８に接続されている。また、免震パネル２の周辺には、アクセスフロア１２が配置されており、このアクセスフロア１２は、アクセスフロア固定座１１を介して固定床８に固定されている。

そして、本実施例では、荷重伝達材６と回転ダンパ５及び復元材７が上下免震フレーム４の外側に配置され、しかも、上下免震フレーム４と固定床８との間には、部材（従来のオイルダンパ１３や水平保持機構１４等）が何も存在しない空間が形成されている。

また、本実施例に係る上下免震装置では、荷重伝達材６は固定床８に固定されている滑車固定台９に支持される回転ダンパ５によって、荷重方向が上下方向から斜め方向に変換されると共に、荷重伝達材６の動作に追従して回転ダンパ５は滑ることなく回転し、回転時の回転ダンパ５によって減衰力が発揮される。

また、本実施例では、荷重伝達材６の回転ダンパ５と接触する面に凹凸が設けられ、回転ダンパ５の外周部には、荷重伝達材６の凹凸と噛み合う凹凸が形成されており、荷重方向の素早い変化に対しても、荷重伝達材６の凹凸と回転ダンパ５の外周部の凹凸が噛み合うことで、滑ることなく回転ダンパ５が回転し、安定した減衰力の発揮が可能となる。

また、上下免震フレーム４の側面には、振れ止めローラ１０が高さ方向に複数個（本実施例では２個）配置されている。この振れ止めローラ５のローラ部分は、回転自由で滑車固定台９の側面に接しており、地震時には上下免震フレーム４の上下方向の動作を阻害することなく、免震対象機器１及び上下免震フレーム４に作用する水平方向地震力を、滑車固定台９を介して固定床８に伝達することで横揺れを防いでいる。

更に、上下免震フレーム４の転倒モーメントに対しても、転倒方向の上部に配置された振れ止めローラ１０を支点として、転倒方向と反対側の下部に配置された振れ止めローラ１０が反力を生じるため、上下免震フレーム４の傾きを防止することができる。また、上下免震フレーム４の側面に、振れ止めローラ１０を高さ方向に複数個設置することで、振れ止めローラ１０の高さ方向の移動幅が、図１に示した従来の滑車固定台９に振れ止めローラ１０を設置する構造に比べて大きく取れるので、その分、上下免震フレーム４を小さくできる効果がある。

図５に、本発明の免震装置の実施例１に採用される荷重伝達材６の１例を示す。

該図に示す如く、本実施例では、荷重伝達材６の具体例としてチェーン１７（金属製）を用いている。そして、回転ダンパ５は、外周部にチェーン１７のピッチに応じた凹凸を有しており、このチェーン１７の荷重を受けて滑車固定台９に固定される軸１６を中心として回転し、減衰力を生じる。即ち、チェーン１７の荷重を受けて滑車固定台９に固定されている軸１６を中心として回転ダンパ５が回転する際の回転ダンパ５に対する軸１６の抵抗で減衰力が生じる。

このように、本実施例の免震装置は、回転ダンパ５を用いることですべての免震要素（復元材７及び回転ダンパ５）を上下免震フレーム４の外周に配置できる。それによって、上下免震フレーム４の下部には、免震要素の設置分の高さが不要で、片側変位量の高さを確保すればよいため、高さ寸法が小さくなり配置性が向上する。

特に、既存の建物内に上下免震装置を追設する場合には、高さに制限が有るため有効な対応と言える。更に、回転ダンパ５は減衰力を生じる構造であるので、設計時に変位の制約を受けなくなるため、設計が容易となる。

また、振れ止めローラ１０が高さ方向に複数個配置されることで、免震対象機器１の水平方向地震力による横揺れだけでなく、上下免震フレーム４の転倒モーメントに対しても反力を生じることができるので、上下免震フレーム４の転倒防止のための水平保持機構が不要となる。

更に、免震要素が、免震対象機器１及び上下免震フレーム４の外側に配置されることで、アクセスが容易となり、免震要素の保守、点検、交換の作業性が向上する。

また、荷重伝達材６としてチェーン１７を用いることで、免震対象機器１の重量が大きい場合にも適用可能である。

このような本実施例の構成とすることにより、高さ方向の寸法が小さく、配置性に優れると共に、上下免震フレーム４の外周部に免震要素が配置されることで、免震対象機器１及び上下免震フレーム４を取り外すことなくメンテナンスが行えるので、メンテナンスし易い免震装置を得ることができる。

図６に、本発明の免震装置の実施例２である荷重伝達材６の他の例を示す。荷重伝達材６の構成以外は、実施例１と同様である。

該図に示す如く、本実施例では、荷重伝達材６の具体例として凹凸が形成されているゴム製のタイミングベルト１８を用いたものであり、更に、回転ダンパ５の外周部にタイミングベルトの凹凸に対応する凹凸を設け、この両者の凹凸が噛み合うことで、タイミングベルト１８と回転ダンパ５間で滑ることなく、地震時の荷重を伝達することができる。

このような本実施例の構成であっても、その効果は実施例１と同様であり、更に、ゴム製のタイミングベルト１８を用い、回転ダンパ５をアルミ製とすることで、免震要素を軽量化することができ、施工が容易となる効果がある。

図７に、本発明の免震装置の実施例３を示す。該図に示す本実施例では、本発明の実施例１又は実施例２で説明した免震装置を水平免震上に配置することで、免震対象機器１は３次元（Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向）で免震され、アクセスフロア１２も水平２方向で免震される。

即ち、実施例３では、復元材７の一端が、荷重伝達材６に接続されて上下免震フレーム４が荷重伝達材６を介して吊るされ、復元材７の他端が水平免震フレーム１９に接続されており、この水平免震フレーム１９と滑車固定台９のそれぞれと固定床８の間に積層ゴムなどから成る水平免震装置２０Ａ、２０Ｂが設置され、水平免震フレーム１９及び滑車固定台９を固定床８に支持している。

そして、本実施例では、荷重伝達材６、回転ダンパ５、復元材７及び水平免震装置２０Ａ、２０Ｂが上下免震フレーム４の外側に配置され、かつ、上下免震フレーム４と固定床８との間に部材の存在しない空間が形成されている。

また、回転ダンパ５と復元材７及びアクセスフロア固定座１１は、水平免震フレーム１９に固定されている。他の構成は実施例１と同様である。

このような本実施例とすることにより、実施例１と同様な効果が得られることは勿論、水平免震フレーム１９は水平免震装置２０Ａを介して固定床８に接続されており、上下免震フレーム４の下部には、免震要素やそれら免震要素の反力を受けるための床面が不要なため、高さ寸法が小さい３次元免震装置となる。

このように、ころがり支承、すべり支承、リニアガイド等の公知の水平免震床に組み込むことにより効果的な３次元免震装置を提供することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…免震対象機器、２…免震床パネル、３…免震床高さ調節座、４…上下免震フレーム、５…回転ダンパ、６…荷重伝達材、７…復元材、８…固定床、９…滑車固定台、１０…振れ止めローラ、１１…アクセスフロア固定座、１２…アクセスフロア、１３…オイルダンパ、１３Ａ…シリンダ、１３Ｂ…ピストン、１４…水平保持機構、１５…滑車、１６…軸、１７…チェーン、１８…タイミングベルト、１９…水平免震フレーム、２０Ａ、２０Ｂ…水平免震装置。

Claims (11)

1. 免震対象機器を支持すると共に、上下方向に可動する免震フレームと、該免震フレームに接続され、該免震フレームに作用する上下方向の地震力を伝達する可撓性を有する荷重伝達材と、該荷重伝達材に一端が接続されて前記免震フレームが該荷重伝達材を介して吊るされ、他端が固定床に接続されている復元力を有する復元材と、前記荷重伝達材を支持し、前記固定床に固定されている滑車固定台に回転可能に支持されている回転ダンパとを備え、
   前記荷重伝達材と前記回転ダンパ及び前記復元材が前記免震フレームの外側に配置され、かつ、前記免震フレームと前記固定床との間に部材の存在しない空間が形成されており、前記荷重伝達材が前記回転ダンパの外周部に沿わせて設置されることで荷重方向を上下方向から斜め方向に変換すると共に、前記荷重伝達材の動作に追従して前記回転ダンパが回転することで減衰力が発揮されることを特徴とする免震装置。
2. 請求項１に記載の免震装置において、
   前記免震フレームの側面に、振れ止めローラが高さ方向に複数個設置されていることを特徴とする免震装置。
3. 請求項１又は２に記載の免震装置において、
   前記荷重伝達材の前記回転ダンパと接触する面に凹凸を設けると共に、前記回転ダンパの外周部に前記荷重伝達材の凹凸と噛み合う凹凸が形成されていることを特徴とする免震装置。
4. 請求項３に記載の免震装置において、
   前記振れ止めローラのローラ部分は、回転自由で前記滑車固定台の側面に接し、かつ、地震時には前記免震フレームの上下方向の動作を阻害することなく、前記免震対象機器及び前記免震フレームに作用する水平方向地震力を、前記滑車固定台を介して前記固定床に伝達することを特徴とする免震装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の免震装置において、
   前記荷重伝達材としてチェーンを用い、前記回転ダンパの外周部に前記チェーンの間隔に合わせた凹凸が形成されていることを特徴とする免震装置。
6. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の免震装置において、
   前記荷重伝達材として凹凸が形成されているタイミングベルトを用い、前記回転ダンパの外周部に前記タイミングベルトの凹凸に対応する凹凸が形成されていることを特徴とする免震装置。
7. 請求項６に記載の免震装置において、
   前記タイミングベルトはゴム製で、かつ、前記回転ダンパはアルミ製であることを特徴とする免震装置。
8. 免震対象機器を支持すると共に、上下方向に可動する免震フレームと、該免震フレームに接続され、該免震フレームに作用する上下方向の地震力を伝達する可撓性を有する荷重伝達材と、該荷重伝達材に一端が接続されて前記免震フレームが該荷重伝達材を介して吊るされ、他端が水平免震フレームに接続されている復元力を有する復元材と、前記荷重伝達材を支持し、滑車固定台に回転可能に固定されている回転ダンパと、前記水平免震フレームと前記滑車固定台のそれぞれと固定床の間に設置され、前記水平免震フレームと前記滑車固定台のそれぞれを支持する水平免震装置とを備え、
   前記荷重伝達材、前記回転ダンパ、前記復元材及び前記水平免震装置が前記免震フレームの外側に配置され、かつ、前記免震フレームと前記固定床との間に部材の存在しない空間が形成されており、前記荷重伝達材が前記回転ダンパの外周部に沿わせて設置されることで荷重方向を上下方向から斜め方向に変換すると共に、前記荷重伝達材の動作に追従して前記回転ダンパが回転することで減衰力が発揮されることを特徴とする免震装置。
9. 請求項８に記載の免震装置において、
   前記水平免震装置は、積層ゴムから成ることを特徴とする免震装置。
10. 請求項８又は９に記載の免震装置において、
    前記免震フレームの側面に、振れ止めローラが高さ方向に複数個設置されていることを特徴とする免震装置。
11. 請求項８乃至１０のいずれか1項に記載の免震装置において、
    前記荷重伝達材の前記回転ダンパと接触する面に凹凸を設けると共に、前記回転ダンパの外周部に前記荷重伝達材の凹凸と噛み合う凹凸が形成されていることを特徴とする免震装置。

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