JP2015525324A - 支持システム - Google Patents

Abstract

地盤の急激な動きから物体（１００）を実質的に分離するための支持システム（１）。支持システム（１）は、地盤に動作可能に取り付けられるフレーム（３）と、物体（１００）を支持するためのクレードル（１１）とを有する。また、支持システムは水平防振構成要素（５）および垂直防振構成要素（７）も有する。水平防振構成要素（５）は、地盤に対するフレーム（３）の動きを許容するとともに、地盤の急激な動きの最中に物体（１００）の水平方向の動きを抑制するように構成される。垂直防振構成要素はフレーム（３）とクレードル（１１）との間に動作可能に接続される。垂直防振構成要素は、フレーム（３）に対するクレードル（１１）の垂直方向の動きを許容するとともに、地盤の急激な動きの最中に物体（１００）の垂直方向の動きを抑制するように構成される。

Description

本発明は、急激な事象から物品を実質的に分離するための支持システムを提供する。物品がコンテナであってもよく、また、急激な事象が激震的事象であってもよい。当業者に明らかなように、システムは、他の構成要素および／または計器を振動または急激な力から保護するために使用することもできる。

多くの計器、コンピュータ、および、他の機器は、最近、壊れやすい、または非常に壊れやすいとして分類され得る。この機器は技術的には移動され得るが、その移動は注意して行われなければならない。これは、大きな力（例えば、落下、激しくぶつける、強打、振動、または、場合によっては激震的事象、例えば地震による揺れ）が内部構成要素を決定的に傷付ける可能性があり、それにより、計器またはコンピュータがもはや機能しなくなるからである。激震的事象により影響され得るそのような繊細な計器は、磁気計器や、繊細な較正計器および測定器具を伴う構成要素を含む。

コンピュータにより転送されて格納される全てのデータを受け入れるために、この１０−１５年間で、巨大なデータセンターが建てられてきた。これらのセンターは、コンピュータの効率を最適化する状態を注意深く維持しつつ、大型の一揃いのコンピュータを収容するとともに、可能な限り多くのコンピュータを格納するように設計される。コンピュータが過熱しないようにするために、環境が通常は冷却されるとともに、センターを通じた空気流が監視される。

最近、多くの会社がそれらのデータセンターをビル内の専用のフロアから改変されたコンテナ内へと移動させてきた。これらのコンテナの一部は、積荷を海洋にわたって移動させるために伝統的に使用されてきた改変された輸送コンテナであるかもしれない。しかしながら、益々多くの製造業者が特設の専用のコンテナ／運搬できるデータセンターを製造している。多くの大企業（主にＩＴ）は、これらの運搬できるデータセンター、本質的にはボックス状のデータセンターを製造する。データセンターは、それら自体の冷却源および電源を有する。この利点は以下の通りである。
電力消費量の減少（主張では最大で５０％）
運搬できる（輸送および設置が容易且つ迅速）
資本コストが低い（建設事業と比べて）

データセンターをこれらの運搬できるユニット内に置く更なる利点は、容易な拡張、密閉構造によって冷却がより効率的となり得ること、また、このとき、より安価な倉庫を有する領域および／または電力が易い場所にコンテナを配置できるという事実があること、を含む。コンテナ型データセンターを新たな場所へ移動させて比較的容易に接続することができる。

これらの製品は、現在のデータセンター内の空間を使い果たす会社にとって理想的であるとして販売されるとともに、災害復旧の一部として、および、遠隔ＩＴセットアップのためにも販売される。しかしながら、専用のビルからのデータセンターの移動は、コンテナ型データセンターが激震的事象に対して特に弱いことを意味する。地震の揺れの最中にビルの上階がかなり高いレベルの加速度を受けるという認識も存在してきた。コンテナ型データセンターは、基本的な倉庫内に格納される、または更には屋外に置かれると、単なる建物であり、大部分の先進工業国に存在するより厳しい建築基準に制約されない場合がある。データセンターは、火災、洪水、破壊行為、停電、振動、および、地震による損傷から防御する必要がある。これらの大部分は、地震を除き、容易に対処される。

地震の最中には、特に震央付近で、垂直加速度が水平加速度と同程度に高くなり得る。垂直地震アイソレータのための構造設計は殆ど存在しない。これは、建物の固有の強度に起因して垂直加速度が建物にとってそれほど脅威ではないからである。垂直加速度はデータセンターの中身にとっては脅威である。これは、過度の振動がディスクドライブやサーバに悪影響をもたらすからである。

繊細な構成要素、例えば、データセンター、壊れやすい機器、芸術品、または、他の繊細な物品は、火災、洪水、破壊行為、停電、振動、および、地震による損傷から保護される必要がある。これらの大部分は、地震を除き、容易に対処される。幾つかの既存の運搬できる解決策は、地震と関連する水平な動きから保護するアイソレータを使用する。しかしながら、我々は、大地震に関与するであろうレベルで水平および垂直の両方の動きからの分離を行う（したがって、保護を与える）任意の既存の製品に気付いていない。建物のための水平防振構成要素は知られているが、既存のモジュール筐体のための支持システムにおける水平防振、垂直防振の組み合わせは以前は知られていなかった。

激震的事象または他の振動をもたらす事象からの振動に敏感な物を保護する何らかの方法を有することは利点となる。他の振動に敏感な機器、例えば計器、磁気装置、および、他の壊れやすい機器、並びに、特定の用途における建物のようなかなり小さい構造物を大きな急激な力から保護できることが好ましい。

したがって、本発明の目的は、現在の防振技術に優る改良を与えるシステムを提供すること、および／または、少なくとも有用な選択を公衆に与えることである。

この明細書において、特許明細書、他の外部文書、または、他の情報源について言及された場合、これは、一般に、発明の特徴を論じるための文脈を与える目的である。特に別段に述べられなければ、そのような外部文書への言及は、いかなる管轄権においてもそのような文書またはそのような情報源が従来技術であるか、または当該技術分野における共通の一般知識の一部を成すという自白として解釈されるべきでない。

本発明の第１の態様によれば、地盤の急激な動きから物体を実質的に分離するための支持システムであって、該支持システムは、物体の水平方向の動きを抑制するように構成される水平防振構成要素と、物体の垂直方向の動きを抑制するように構成される垂直防振構成要素とを備え、垂直防振構成要素は、地盤に対する物体の少なくとも±１５０ｍｍの垂直方向の動きを抑制するように構成される、支持システムが提供される。

１つの実施形態において、支持システムは、物体を収容して支持するためのフレームを更に備える。

１つの実施形態において、フレームは、メインフレームと、物体を収容して支持するためのクレードルとを備え、垂直防振構成要素は、メインフレームおよび地盤の垂直方向の動きからクレードルおよび物体を制振する。

１つの実施形態では、支持システムが３つ以上の垂直防振構成要素を備える。

一実施形態において、垂直防振構成要素は、地盤の少なくとも±３００ｍｍの動きの地盤の垂直動作から前記物体を垂直方向で実質的に分離するように構成される。

先の請求項のいずれか一項に記載の支持システムであって、垂直防振構成要素が少なくとも１つのサスペンション要素を備える支持システム。

１つの実施形態では、サスペンション要素がトーションバーを備える。

１つの実施形態では、サスペンション要素が一対のアームを備え、アームは、各アームの一端が互いに回動可能に接続されるとともに、各アームの他端がトーションバーに固定される。

１つの実施形態において、サスペンション要素は、アームの第１の対、トーションバーのそれぞれの第１の対、アームの第２の対、および、トーションバーのそれぞれの第２の対を備え、アームの第１の対の各アームは、一端が互いに回動可能に接続されるとともに、他端がトーションバーの第１の対のそれぞれのトーションバーに固定され、アームの第２の対の各アームは、一端が互いに回動可能に接続されるとともに、他端がトーションバーの第２の対のそれぞれのトーションバーに固定され、アームの第１の対、トーションバーのそれぞれの第１の対、アームの第２の対、および、トーションバーのそれぞれの第２の対は、地盤の急激な動きの最中に物体の垂直方向の動きを抑制するように配置される。

１つの実施形態において、水平防振構成要素は、メインフレーム、クレードル、および、物体を地盤の水平方向の動きから分離するための免震要素を備える。

１つの実施形態では、支持システムが３つ以上の水平防振構成要素を備える。

１つの実施形態において、水平防振構成要素は、地面、床、または、他の地盤要素に固定される。

１つの実施形態において、水平防振構成要素は、地盤の少なくとも±５００ｍｍの水平方向の動きを抑制するように構成される。

１つの実施形態では、水平防振構成要素および垂直防振構成要素がほぼ同じ大きさの動きを抑制する。

１つの実施形態では、水平防振構成要素および垂直防振構成要素が当量の動きを抑制する。

１つの実施形態において、構成要素は、他の構成要素、計器、または、壊れやすい物品を保持してもよい筐体であってもよい。

急激な動きとは、振動または地震活動のことであってもよい。あるいは、急激な動きとは、構成要素または支持システムに作用する外力のことであってもよい。

１つの実施形態では、３つ以上の水平防振構成要素が存在する。

１つの実施形態において、水平防振構成要素は、地面、床、または、他の地盤要素に固定される。

１つの実施形態において、水平防振構成要素は、最大で±５００ｍｍの水平な動きを許容してもよい。

１つの実施形態において、サスペンション要素は、少なくとも３００ｍｍの変位の垂直な動きを抑制するように構成される。

１つの実施形態において、サスペンション要素は、少なくとも±３００ｍｍの垂直な動きを許容してもよい。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様に関して前述した支持システムと該支持システムにより支持される物体との組み合わせが提供される。

１つの実施形態では、物体が筐体を備える。１つの実施形態では、筐体がコンテナ型データセンターを備える。

１つの実施形態では、物体が建物を備える。

１つの実施形態では、モジュール筐体がコンテナ型データセンターである。あるいは、モジュール筐体は、任意の他の筐体、例えば繊細なデータ測定機器を収容する筐体であってもよい。

本発明の第３の態様によれば、地盤の急激な動きから物体を実質的に分離するための支持システムにおいて、該支持システムは、
地盤に動作可能に取り付けられるフレームと、
物体を支持するためのクレードルと、
地盤に対するフレームの動きを許容するとともに、地盤の急激な動きの最中に物体の水平方向の動きを抑制するように構成される水平防振構成要素と、
フレームとクレードルとの間に動作可能に接続される垂直防振構成要素であって、該垂直防振構成要素は、フレームに対するクレードルの垂直方向の動きを許容するとともに、地盤の急激な動きの最中に物体の垂直方向の動きを抑制するように構成される、垂直防振構成要素と、
を備える支持システムが提供される。

１つの実施形態において、垂直防振構成要素は、フレームに対するクレードルの少なくとも３００ｍｍの垂直方向の動きを許容して抑制するように構成される。

１つの実施形態では、支持システムが３つ以上の垂直防振構成要素を備える。

１つの実施形態では、垂直防振構成要素が少なくとも１つのサスペンション要素を備える。

１つの実施形態では、サスペンション要素がトーションバーを備える。

１つの実施形態では、サスペンション要素が一対のアームを備え、アームは、各アームの一端が互いに回動可能に接続されるとともに、各アームの他端がトーションバーに接続される。

１つの実施形態において、サスペンション要素は、アームの第１の対、トーションバーのそれぞれの第１の対、アームの第２の対、および、トーションバーのそれぞれの第２の対を備え、アームの第１の対の各アームは、一端が互いに回動可能に接続されるとともに、他端がトーションバーの第１の対のそれぞれのトーションバーに固定され、アームの第２の対の各アームは、一端が互いに回動可能に接続されるとともに、他端がトーションバーの第２の対のそれぞれのトーションバーに固定され、アームの第１の対、トーションバーのそれぞれの第１の対、アームの第２の対、および、トーションバーのそれぞれの第２の対は、地盤の急激な動きの最中に物体の垂直方向の動きを抑制するように配置される。

１つの実施形態において、水平防振構成要素は、メインフレーム、クレードル、および、物体を地盤の水平方向の動きから分離するための免震要素を備える。

１つの実施形態では、支持システムが３つ以上の水平防振構成要素を備える。

１つの実施形態において、水平防振構成要素は、地面、床、または、他の地盤要素に固定される。

１つの実施形態において、水平防振構成要素は、地盤に対するフレームの少なくとも±５００ｍｍの水平方向の動きを許容して抑制するように構成される。

１つの実施形態では、水平防振構成要素および垂直防振構成要素がほぼ同じ大きさの動きを抑制する。

１つの実施形態では、水平防振構成要素および垂直防振構成要素が当量の動きを抑制する。

１つの実施形態では、水平防振構成要素と垂直防振構成要素とが互いに独立に動作する。

本発明の第４の態様によれば、第３の態様に関して前述した支持システムと該支持システムにより支持される物体との組み合わせが提供される。

１つの実施形態では、物体が筐体を備える。１つの実施形態では、筐体がコンテナ型データセンターを備える。

この明細書中および特許請求の範囲の中で使用される用語「備えている」は、「少なくとも一部が〜から成る」を意味する。用語「備えている」を含むこの明細書中および特許請求の範囲の中の記述を解釈するときには、それぞれの記述中でこの用語により前置きされる特徴以外の他の特徴も存在し得る。関連する用語、例えば「備える」および「備えられる」も同様の態様で解釈されなければならない。

本明細書中に記載される数の範囲（例えば、１〜１０）への言及がその範囲内の全ての有理数（例えば、１，１．１，２，３，３．９，４，５，６，６．５，７，８，９，１０）への言及も組み入れ、また、その範囲内の有理数の任意の範囲（例えば、２〜８，１．５〜５．５、および、３．１〜４．７）、したがって、本明細書中に明確に開示される全ての範囲の全ての部分範囲もこれにより明確に開示されることが意図される。これらは具体的に意図されるものの例にすぎず、列挙された最低値と最高値との間の数値の全ての想定し得る組み合わせは、この出願において同様の態様で明確に述べられていると見なされるべきである。

本発明が関連する技術分野における当業者は、添付の特許請求の範囲に規定される発明の範囲から逸脱することなく、発明の構成および幅広く異なる実施形態や用途における多くの変更を想起し得る。本明細書中の開示および説明は、単なる例示にすぎず、いかなる意味においても限定しようとするものではない。この発明が関連する技術分野において公知の等価物を有する特定の整数が本明細書中で言及される場合、そのような公知の等価物は、あたかも個別に記載されるかのように本明細書中に組み入れられると見なされる。

本明細書中で使用される１つの名詞の後の用語「（ｓ）」は、その名詞の複数形および／または単数形を意味する。

本明細書中で使用される用語「および／または」は、「および」もしくは「または」、または文脈が許容する場合にはこれらの両方を意味する。

本発明は、前述したことに存し、また、以下で単なる一例が与えられるその構成を想起する。
ここで、添付図面を参照して、単なる一例として本発明を説明する。

支持システムの一実施形態を示す。 支持システムの防振構成要素の拡大図を示す。 輸送コンテナを伴う支持システムの第２の実施形態の斜視図を示す。 コンテナを伴わない図３の実施形態の斜視図を示す。 トーションバーとフレームとの間の接続の詳細図を示す。 水平防振ダンパの詳細図を示す。 中立位置における垂直防振ダンパの詳細な側面図を示す。 伸張位置における垂直防振ダンパの詳細な側面図を示す。 収縮位置における垂直防振ダンパの詳細な側面図を示す。 好ましい実施形態の支持システムのトーションバーとクレードルとの間の接続の詳細図を示す。 地震の最中における水平防振ダンパ５の水平変位を示す。 地震の最中における地面の動きと比べた支持システムの好ましい実施形態を示すコンピュータによる構造解析の結果を示すグラフである。

図１に示されるように、モジュール筐体１００が好ましい実施形態の支持システム１によって支持される。添付図面に示されるモジュール筐体は、繊細な機器、例えばコンピュータを収容するコンテナ型データセンターである。コンテナおよび中身の重量は約０．５〜約２０トンであってもよい。

支持システム１は、何らかの形態のモジュール筐体１００内、例えば互いに接続される1つ以上の輸送コンテナ内に格納される振動に敏感な機器を、地震による水平および垂直の地盤震動の有害な作用から保護する。本明細書中に記載される好ましい実施形態の支持システム１を使用することにより、世界中の任意の地震域で起こる最大想定地震の震動から保護することができる。

支持システム１は、例えば地震の最中に、筐体１００および該筐体内に収容される繊細な機器を地面または地盤の急激な動きから分離する。支持システム１は、フレームまたはフレーム要素３と、１つ以上の水平防振ダンパ５の形態を成す水平防振構成要素と、１つ以上の垂直防振ダンパ７の形態を成す垂直防振構成要素とを有する。

支持システムは、垂直方向および水平方向で防振がある場合には、三次元防振を行う。すなわち、支持システムは、収容された物体の加速度の観点では、モジュール筐体１００を垂直方向の動きおよび水平方向の動きから分離することが好ましい。垂直防振と水平防振は切り離されることが好ましい。すなわち、垂直方向または水平方向のいずれか一方の動きは、他方向の動きに大きな影響を与えない。

図１を参照すると、フレームは、メインフレーム９とクレードル１１とを有する。メインフレーム９は、図示のように、互いに固定される複数のバー９ａから略長方形状に形成される。また、メインフレームは、水平防振ダンパ５からバー９ａへと延びる脚９ｂも含む。

図２に詳しく示されるように、メインフレーム９は水平防振ダンパ５上に位置する。水平防振ダンパ５は水平方向で免震を行う。水平防振ダンパは地盤または地面の表面に固定される。

適した市販の水平防振ダンパの１つの例は、ニュージーランドのローアーハットのＲｏｂｉｎｓｏｎ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄにより製造されるＬｏＧｌｉｄｅｒダンパである。ＬｏＧｌｉｄｅｒは、弾性復元力を使用する複動滑り軸受を有する。ＬｏＧｌｉｄｅｒはプレートを有し、これらのプレート間に摺動パックが位置し、また、弾性復元力が弾性コードによって与えられる。ＬｏＧｌｉｄｅｒは、参照することにより本願に組み入れられるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＮＺ２００９／００００４３（ＷＯ２００９／１３９６４５として公開された）に記載される。別の水平防振ダンパは、参照することにより本願に組み入れられるＰＣＴ特許出願ＰＣＴ／ＮＺ２００４／００００４５（ＷＯ２００４／０７９１１３として公開された）に記載される。

水平防振ダンパ５は、地震により引き起こされる動きの水平成分に対して免震を行うことが好ましい。好ましくは、水平防振ダンパ５は、任意の水平方向の最大で少なくとも±５００ｍｍの地面の動きを抑制する。

クレードル１１は、モジュール筐体１００のベースを支持する。図示のように、クレードル１１は、互いに固定される複数のバー１１ａから略長方形状に形成される。クレードルは垂直支持バー１１ｂを有する。

支持システムは、モジュール筐体１００が地盤または地面の表面に対して上下動できるようにする１つ以上の垂直防振構成要素７を更に備える。垂直防振ダンパ７は、垂直の地面震動からモジュール筐体をほぼ分離する。すなわち、支持システムにより支持される物品の動きは、地盤の動きに直接に関連付けられない。むしろ、物品は、地盤の動きに追従するが、より小さい度合で、よりゆっくりと追従する。

垂直防振部材７／各垂直防振部材７は、フレーム９とクレードル１１との間に接続され、したがって、モジュール筐体のベースに接続される。制振要素として、これらの垂直防振部材は、地震の最中に振動を抑制し、また、モジュール筐体内の動き、例えば人の動きを吸収するのに役立ってもよい。

垂直防振構成要素の詳細図が図２に示される。垂直防振ダンパ７は、アーム１３ａ−１３ｄおよびトーションバー１５ａ−１５ｄの形態を成すサスペンション要素を備える。図示の好ましい実施形態では、フレームのそれぞれの角にもしくは角へ向けてアームおよびトーションバーの組が存在する。

それぞれの組には、アーム１３ａ，１３ｂの第１の組と、アーム１３ｃ，１３ｄの第２の組とが存在する。第１の組のアーム１３ａ，１３ｂは、ボルト１７によって一端が互いに回動可能に接続される。アームの他端はトーションバー１５ａ，１５ｂに固定される。一方のアーム１３ａは、メインフレーム９上の下側トーションバー１５ａに固定され、また、他方のアーム１３ｂは、クレードル上の下側トーションバー１５ｂに固定される。トーションバー１５ａ−１５ｄは、一端がメインフレーム９またはクレードル１１にクランプもしくは溶接されるとともに、他端がアーム１３ａ−１３ｄにクランプもしくは溶接される。アーム１３ｃ，１３ｄの第２の組は、それらがメインフレーム９上の上側トーションバー１５ｃに固定されるとともにクレードル１１上の上側トーションバー１５ｄに固定されることを除いて、アームの第１の組と同様の配置を有する。各垂直防振ダンパは、アームおよびトーションバーの同じ配置を有する。すなわち、図示の好ましい実施形態のそれぞれの角は、モジュール筐体１００に対して垂直の制振をもたらす４つのアームおよび４つのトーションバーを有する。

図１および図２を参照すると、トーションバーはフレーム部材の上下に位置される。特に、メインフレーム下側トーションバー１５ａはメインフレームバー９ａの下側に位置され、メインフレーム上側トーションバー１５ｃはメインフレームバー９ａの上側に位置され、クレードル下側トーションバー１５ｂはクレードルバー１１ａの下側に位置され、および、クレードル上側トーションバー１５ｄはクレードルバー１１ａの上側に位置される。

図２に見られるように、バーは、それぞれの支持点で独立に回動する。アーム・トーションバー系の動きに対する抵抗は、クレードルの変位が増大するにつれて増大する。その抵抗は、より小さい振動に対するより柔軟な応答を可能にしつつ、極端な事象における最大変位を制御する役目を果たす。

標準的な地震設計手法は、垂直な動きを水平な動きの２／３と見なす。断層線上または断層線の極近傍では、この比率が１により近くなるあるいはそれ以上になり得る。垂直構成要素は、少なくとも３００ｍｍの動きを制振するように構成される。少なくとも３００ｍｍの動きは、中立位置から±１５０ｍｍである。本明細書中に図面に関連して記載される支持システムは、好ましくは水平に±３００ｍｍ×垂直に±２００ｍｍ動くことができるシステムである。好ましい実施形態において、支持システムは、水平に約１０００ｍｍ（±５００ｍｍ）×垂直に６００ｍｍ（±３００ｍｍ）動くことができる。これは、振動に対して９００ｍｍ×５００ｍｍの補償を要すると計算される大地震において適正であることが分かってきた。好ましくは、支持システムは、この最大要件を上回る動きを制振する。好ましくは、提供される支持システムは、最大で水平に１．５ｍ×垂直に１ｍの範囲まで制振する。これは、好ましくは、輸送および場合によっては爆発によりもたらされる動きを含む、支持システムのための他の想定し得る適用を容易にする。

相互接続に起因して、メインフレーム９、クレードル１１、および、それぞれの防振構成要素を本発明の範囲から逸脱することなく変えることができることに留意すべきである。例えば、アーム１３ａ−１３ｄの長さ、トーションバー１５ａ−１５ｄの長さ、および、トーションバーの直径の全ては、システムにより支持されるモジュール筐体の所定の重量に関して制振効果が最適化されるように選択されあるいは設計され得る。すなわち、支持システム１は、角および他の場所に垂直支持体を有し、その場合、４つを超える垂直支持体が存在する。

これらの垂直支持体の高さは、不均一な重量分布を可能にするべく独立して調整できる。これらの高さは、コンテナに支柱を施すことにより、トーションバー固定を解除することにより、トーションバーにおけるねじれを増大させるあるいは減少させることにより、トーションバー固定を締め直すことにより、および、支柱を取り除くことにより調整できる。

地盤または地面に固定されてもよい水平防振ダンパが示される。垂直防振部材はフレームに取り付けられる。図示の好ましい実施形態において、これらの垂直防振部材は、サスペンションアームに接続される摩擦ダンパまたは粘性ダンパから形成される。図７〜図９を参照すると、粘性ダンパ２３は、一対のバー間で、または、フレームとクレードルとの間で延びてもよい。

図３〜図６を参照すると、支持システムの第２の実施形態が示される。第２の実施形態の構成要素および動作は、以下に記載されることを除き、先に示された第１の実施形態と同様である。同じ参照数字は、１００を付け加えて、先と同様に使用される。

第２の実施形態では、メインフレームが下側フレーム１０９の形態を成し、また、クレードルが上側フレーム１１１の形態を成す。上側フレームは、必要に応じて、モジュール筐体１００を支えるための構造的支持を与えるべく更なるバー１１１ｂを有する。上側フレームは、第１の実施形態の図１および図２に示される垂直支持体を有してもよい。

他の相違点は、垂直防振ダンパ１０７のアームが、上側フレームおよび下側フレームから、図１および図２に示されるように外側ではなく、内側に延びるという点である。また、トーションバー１５ａ−１５ｄは、第１の実施形態の場合のようにバーの上面および下面ではなく、フレームバー１１１ａの内面上に位置される。

好ましくは、支持システム１の構成要素のそれぞれは、強度のために高張力鋼から形成されてもよく、あるいは、用途の重量に応じてアルミニウム合金から形成されてもよい。部品の一部、特に、機構部分／ベアリング結合部における部分は、他の適した材料、例えば高密度プラスチックから形成されてもよい。例えば、トーションバーとブラケットとの間の結合部は、図１０に示されるように、高制振摩擦スリーブ２５を備えてもよい。

使用時、モジュール筐体１００の重量はクレードル１１によって支持され、また、クレードル１１は、図７に示される位置で、垂直防振ダンパ７のアームによって支持される。各アーム１３ａ−１３ｄの動きはそれぞれのトーションバー１５ａ−１５ｄによって制御される。トーションバー１５ａ−１５ｄはアームの動きを抑制するため、負荷がアームに沿ってメインフレーム９へ伝えられる。メインフレーム９は、システム剛性を保つとともに、負荷を水平防振ダンパ５へ伝え、また、水平防振ダンパ５は地盤パッドによって支持される。

地震の際、あるいは、地盤の他の急激な動きに際しては、地面が動くとともに、モジュール筐体１００が地面の動きに追従する。すなわち、モジュール筐体１００は、水平および垂直の両方向で振動する。地震の最中に、水平防振ダンパ５は、モジュール筐体１００の動きを水平方向で抑制する。図１１は、地震の最中の水平防振ダンパ５の水平変位を示す。「ｄ」の標示が付された距離は、急激な動きの最中のボトムプレートに対するトッププレートの最大変位である。同時に、アーム１３ａ−１３ｄおよびトーションバー１５ａ−１５ｄは、モジュール筐体１００の動きを垂直方向で抑制する。垂直防振ダンパは、図７〜図９に示される位置間で移動する。中立位置が図７に示されており、この場合、完全伸張位置が図８に示されるとともに、完全収縮位置が図９に示される。図７〜図９は、一対のアームと、フレームバーおよびクレードルバー９ａ，１１ａとを示す。明確にするために、他の構成要素が示されない。垂直防振ダンパの粘性ダンパは、モジュール筐体１００の垂直方向の振動の振幅を減少させる。モジュール筐体１００の動きは、与えられる制振に起因して、地面の動きよりも小さいとともに、地面の動きよりも遅い。すなわち、システム１は、地面の絶対的な動きに対するコンテナの絶対的な動きを減少させる。地震の後、トーションバー１５ａ−１５ｄは、モジュール筐体１００を元の中立位置へと戻す。

図１２を参照すると、あたかもウェリントンのビクトリア大学のケルバンキャンパスに位置されたかのようにシステムの一実施形態がモデル化された。「断層付近の」作用を伴う２つの記録を含む７つの地震記録が、予期される震動の１／５００年再現期間レベルにスケーリングされた。これは、現在の最新の商業ビルのための設計レベルである。

ＳＡＰ２０００を使用して、直接積分時間履歴方法を用いて解析が行われた。ＳＡＰ２０００は構造解析・設計ソフトウェアである。震動の３つの全ての寸法（水平および垂直）が明確にモデル化された。このモデルに関しては８トンの支持ペイロードが仮定された。

構造体で受けられる震動に対する性能を更に例示するために、典型的なコンクリートフレーム建物がモデル化され、また、加速度が比較された。コンクリートフレームは７．２ｍ×７．２ｍであり、床間が３．６ｍであった。支柱サイズは５００×５００ｍｍであり、また、梁サイズは５００×６００ｍｍであった。

図１０のグラフでは、モデル化された支持システムの実施形態に「Ｑｕａｋｅｓｕｒｆｅｒ」の標示が付される。モデル化された実施形態は、３つの全ての方向で摩擦ダンパを組み込むとともに、±３００ｍｍの水平移動および±２００ｍｍの垂直移動を超える能力を有する。図１０のグラフが示すように、減衰のレベルは、地面の動きに対して大きい。

防振されたデータセンターは、環太平洋火山帯の国であるＮＺ、フィリピン、インドネシア、日本、および、北、中央、南アメリカの西海岸を含む地震の危険が高い地域で使用され得る。好ましい実施形態の支持システム１によって支持される運搬できるデータセンターは、ウェリントン（または、カリフォルニア、マニラ、または、東京）のような地震活動地域においてはマグニチュード７−７．５の地震となる最大想定事象から繊細なまたは貴重な製品を保護できる。

好ましい実施形態に関連して本発明を説明してきたが、本発明がそれらの実施形態に限定されるように解釈されるべきでない。また、公知の材料および動作ステップが記載された場合、また、等価な材料およびステップが存在することが分かっている場合、そのような等価な材料およびステップは、あたかも具体的に記載されるように本願に組み入れられる。

提供される支持システム１の他の特徴は、以下を含んでもよい。すなわち、構造体は、筐体／コンテナの両方および／または上部が開いたプラットフォームを受け入れることができる；構造体は、質量中心の高さ／位置が様々な物体を支持できるとともに、揺動または水平移動と垂直移動との間の結合を防止するために対を成す支持アーム／トーションバー構成を支持できる；多くのシステムを可変の形態およびスケールで接続できる。調整可能なパラメータは、垂直防振ダンパのアームの長さ、トーションバーの直径、および、トーションバーの長さを含む。

添付図面に示される一実施形態において、支持システムは、２．５×６ｍまたは２．５×１２ｍ（標準的な輸送コンテナサイズ）のモジュール筐体を支持することができる。当業者であれば分かるように、所望の用途に応じて支持システムをスケールアップまたはスケールダウンすることができる。支持されるべき重量およびそれぞれのサイズにとって望ましい制振効果を得るために、それぞれのサイズごとに水平防振ダンパおよび垂直防振ダンパを調整する必要がある。

１つの実施形態では、支持システムが１２×１２ｍの筐体を支持できてもよい。

地震の作用から貴重な機器を保護する用途以外に、前述した支持システムのために想定される他の用途が存在する。例えば、壊れやすい機器、芸術品、または、繊細な物品である。

好ましい実施形態がトーションバーを有するように説明されてきた。代わりに、トーションバーが他の適した長い移動スプリングであってもよい。

Claims (36)

1. 地盤の急激な動きから物体を実質的に分離するための支持システムであって、該支持システムは、前記物体の水平方向の動きを抑制するように構成される水平防振構成要素と、前記物体の垂直方向の動きを抑制するように構成される垂直防振構成要素とを備え、前記垂直防振構成要素は、地盤に対する前記物体の少なくとも±１５０ｍｍの垂直方向の動きを抑制するように構成される、支持システム。
2. 前記支持システムは、前記物体を収容して支持するためのフレームを更に備える請求項１に記載の支持システム。
3. 前記フレームは、メインフレームと、前記物体を収容して支持するためのクレードルとを備え、前記垂直防振構成要素は、前記メインフレームおよび地盤の垂直方向の動きから前記クレードルおよび前記物体を制振する請求項２に記載の支持システム。
4. ３つ以上の前記垂直防振構成要素を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の支持システム。
5. 前記垂直防振構成要素は、地盤の少なくとも±３００ｍｍの垂直方向の動きから前記物体を垂直方向で実質的に分離するように構成される請求項４に記載の支持システム。
6. 前記垂直防振構成要素が少なくとも１つのサスペンション要素を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の支持システム。
7. 前記サスペンション要素がトーションバーを備える請求項６に記載の支持システム。
8. 前記サスペンション要素が一対のアームを備え、前記アームは、各アームの一端が互いに回動可能に接続されるとともに、各アームの他端が前記トーションバーに固定される請求項７に記載の支持システム。
9. 前記サスペンション要素は、前記アームの第１の対、前記トーションバーのそれぞれの第１の対、前記アームの第２の対、および、前記トーションバーのそれぞれの第２の対を備え、前記アームの前記第１の対の各アームは、一端が互いに回動可能に接続されるとともに、他端が前記トーションバーの前記第１の対のそれぞれのトーションバーに固定され、前記アームの前記第２の対の各アームは、一端が互いに回動可能に接続されるとともに、他端が前記トーションバーの前記第２の対のそれぞれのトーションバーに固定され、前記アームの第１の対、前記トーションバーのそれぞれの第１の対、前記アームの第２の対、および、前記トーションバーのそれぞれの第２の対は、地盤の急激な動きの最中に前記物体の垂直方向の動きを抑制するように配置される請求項８に記載の支持システム。
10. 前記水平防振構成要素は、前記メインフレーム、前記クレードル、および、前記物体を地盤の水平方向の動きから分離するための免震要素を備える請求項１から９のいずれか一項に記載の支持システム。
11. ３つ以上の前記水平防振構成要素を備える請求項１から１０のいずれか一項に記載の支持システム。
12. 前記水平防振構成要素は、地面、床、または、他の地盤要素に固定される請求項１から１１のいずれか一項に記載の支持システム。
13. 前記水平防振構成要素は、地盤の少なくとも±５００ｍｍの水平方向の動きを抑制するように構成される請求項１から１２のいずれか一項に記載の支持システム。
14. 前記水平防振構成要素および前記垂直防振構成要素がほぼ同じ大きさの動きを抑制する請求項１から１３のいずれか一項に記載の支持システム。
15. 前記水平防振構成要素および前記垂直防振構成要素が当量の動きを抑制する請求項１から１４のいずれか一項に記載の支持システム。
16. 前記水平防振構成要素と前記垂直防振構成要素とが互いに独立に動作する請求項１から１５のいずれか一項に記載の支持システム。
17. 請求項１から１６のいずれか一項に記載の支持システムと該支持システムにより支持される物体との組み合わせ。
18. 前記物体が筐体を備える請求項１７に記載の支持システム。
19. 前記筐体がコンテナ型データセンターを備える請求項１８に記載の支持システム。
20. 地盤の急激な動きから物体を実質的に分離するための支持システムにおいて、該支持システムは、
    地盤に動作可能に取り付けられるフレームと、
    前記物体を支持するためのクレードルと、
    地盤に対する前記フレームの動きを許容するとともに、地盤の急激な動きの最中に前記物体の水平方向の動きを抑制するように構成される水平防振構成要素と、
    前記フレームと前記クレードルとの間に動作可能に接続される垂直防振構成要素であって、該垂直防振構成要素は、前記フレームに対する前記クレードルの垂直方向の動きを許容するとともに、地盤の急激な動きの最中に前記物体の垂直方向の動きを抑制するように構成される、垂直防振構成要素と、
    を備える支持システム。
21. 前記垂直防振構成要素は、前記フレームに対する前記クレードルの少なくとも３００ｍｍの垂直方向の動きを許容して抑制するように構成される請求項２０に記載の支持システム。
22. ３つ以上の前記垂直防振構成要素を備える請求項２０から２１のいずれか一項に記載の支持システム。
23. 前記垂直防振構成要素が少なくとも１つのサスペンション要素を備える請求項２０から２２のいずれか一項に記載の支持システム。
24. 前記サスペンション要素がトーションバーを備える請求項２３に記載の支持システム。
25. 前記サスペンション要素が一対のアームを備え、前記アームは、各アームの一端が互いに回動可能に接続されるとともに、各アームの他端が前記トーションバーに接続される請求項２４に記載の支持システム。
26. 前記サスペンション要素は、前記アームの第１の対、前記トーションバーのそれぞれの第１の対、前記アームの第２の対、および、前記トーションバーのそれぞれの第２の対を備え、前記アームの前記第１の対の各アームは、一端が互いに回動可能に接続されるとともに、他端が前記トーションバーの前記第１の対のそれぞれのトーションバーに固定され、前記アームの前記第２の対の各アームは、一端が互いに回動可能に接続されるとともに、他端が前記トーションバーの前記第２の対のそれぞれのトーションバーに固定され、前記アームの第１の対、前記トーションバーのそれぞれの第１の対、前記アームの第２の対、および、前記トーションバーのそれぞれの第２の対は、地盤の急激な動きの最中に前記物体の垂直方向の動きを抑制するように配置される請求項２５に記載の支持システム。
27. 前記水平防振構成要素は、前記メインフレーム、前記クレードル、および、前記物体を地盤の水平方向の動きから分離するための免震要素を備える請求項２０から２６のいずれか一項に記載の支持システム。
28. ３つ以上の前記水平防振構成要素を備える請求項２０から２７のいずれか一項に記載の支持システム。
29. 前記水平防振構成要素は、地面、床、または、他の地盤要素に固定される請求項２０から２８のいずれか一項に記載の支持システム。
30. 前記水平防振構成要素は、地盤に対する前記フレームの少なくとも±５００ｍｍの水平方向の動きを許容して抑制するように構成される請求項２０から２９のいずれか一項に記載の支持システム。
31. 前記水平防振構成要素および前記垂直防振構成要素がほぼ同じ大きさの動きを抑制する請求項２０から３０のいずれか一項に記載の支持システム。
32. 前記水平防振構成要素および前記垂直防振構成要素が当量の動きを抑制する請求項２０から３１のいずれか一項に記載の支持システム。
33. 前記水平防振構成要素と前記垂直防振構成要素とが互いに独立に動作する請求項２０から３２のいずれか一項に記載の支持システム。
34. 請求項２０から３３のいずれか一項に記載の支持システムと該支持システムにより支持される物体との組み合わせ。
35. 前記物体が筐体を備える請求項３４に記載の支持システム。
36. 前記筐体がコンテナ型データセンターを備える請求項３５に記載の支持システム。

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