JP2022122260A

JP2022122260A - 免震装置

Info

Publication number: JP2022122260A
Application number: JP2022009772A
Authority: JP
Inventors: 許丁友; Ting-Yu Hsu; 汪向榮; Shiang-Jung Wang
Original assignee: National Taiwan University of Science and Technology NTUST
Current assignee: National Taiwan University of Science and Technology NTUST
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2022-01-26
Publication date: 2022-08-22
Anticipated expiration: 2042-01-26
Also published as: CN114908893A; JP7199119B2; US11821234B2; TW202231969A; TWI737569B; US20220251863A1

Abstract

【課題】免震装置を提供する。
【解決手段】上板及び下板を有している免震サポートと、及び免震サポートの側辺に設置されていると共に下板の側辺まで延伸されている回転ロッド及び回転ロッドを連動するためのフライホイールを有している慣性ユニットと、を備えている。本発明が地震の水平力の作用を受けて上板及び下板が相対変位すると、慣性ユニットが変位応答を低下させる慣性係数を提供し、これにより好ましい免震効果を提供している。
【選択図】図２

Description

本発明は、免震装置に関し、より詳しくは、慣性ユニット（ｉｎｅｒｔｅｒ）を利用した免震装置に関する。

地震が発生すると、建築物に亀裂が入る、傾斜する、装飾品が倒れる、精密機械設備が損壊する、更には人が死傷する等、多くの財産が失われる。

地震に伴う上述の多くの問題を軽減するため、市場には傾斜ローリングタイプアイソレーター（ｓｌｏｐｅｄｒｏｌｌｉｎｇ－ｔｙｐｅｉｓｏｌａｔｏｒ、ＳＲＩ）が登場し、前述の動産や不動産を支え、地震が発生した際に、水平力が引き起こす影響を低減させている。前述の傾斜ローリングタイプアイソレーターは主に伝達加速度を大幅に低下させて安定値にし、地震により干渉されて共振し難くし、良好な自律復位能力を更に備え、地震後に免震サポートが初期状態に戻るようにしている。

しかしながら、前述したＳＲＩが速度パルスを有している地震に遭うと、変位応答が過大になり、ＳＲＩの内部構造が衝突していた。即ち、ＳＲＩが大きな地表面加速度（即ち、大きな地震が発生させる加速度）の作用を受けると、ＳＲＩの最大変位応答が容易に設計範囲を超えて衝突が発生し、保護すべき設備が損壊していた。

免震サポートが前述の問題を回避するための既知の方法として、内設されている滑動摩擦ダンパーを増設することで、地震の水平力がもたらす変位応答を抑制する方法がある。しかし、この方法では過大な加速反応が伝送されるのを避けられず、地震後に残留変位が生じるという問題があった。

また、建築物に同調質量ダンパー（ＴｕｎｅｄＭａｓｓＤａｍｐｅｒ、略称ＴＭＤ）を増設する方法もある。ＴＭＤは質量ブロック、バネ、及びダンパーシステムで構成され、一般的には建築構造の違いに基づいて、建築物に支持または懸装し、建築物の振動エネルギーをＴＭＤに転移して建築物本体の振動を低下させている。しかしながら、従来のＴＭＤは巨大な質量を持つ質量ブロックにより制動作用を実現しているため、質量ブロックの質量は建築構造全体の数％にもなり、価格も高かった。また、１０１ビルディングのように建築室内の広い空間を占拠してしまった。なお、水／氷の貯蔵ボックスを質量ブロックとすることもあった。

そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に至った。

本発明は、上記問題点に鑑みて本発明者の鋭意研究により成されたものであり、その目的は、従来のＳＲＩの変位応答が過大であり、従来のＴＭＤには大質量で体積も大きい質量ブロックが必要である等の問題を改善し、加速反応及び変位応答を緩和する免震装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の免震装置は、上板及び下板を含む免震サポートと、回転ロッド及びフライホイールを含み、前記回転ロッドは前記上板の側辺に設置されていると共に上端及び下端を有し、前記回転ロッドの下端は前記下板の側辺まで延伸され、前記回転ロッドの上端は前記フライホイールを連動させ、前記上板及び前記下板が相対的変位すると、変位応答を低下させるための慣性係数を提供する慣性ユニットと、を備えている。

また、本発明に係る免震装置において、前記慣性ユニットは前記回転ロッドの下端に設置されているギアを更に備え、前記免震サポートは前記下板の側辺に設置されていると共に前記ギアに噛合しているラックを更に備えている。前記ギアは前記回転ロッドの下端に設置されていると共に前記ラックに噛合し、前記ギア組立部材は前記回転ロッドを介して前記電磁ダンパーと連動し、前記電磁ダンパーは前記回転ロッドを介して前記フライホイールと連動している。

また、本発明に係る免震装置において、前記ギア部材は変速ギア部材であり、前記電磁ダンパーは発電用モーターである。

また、本発明に係る免震装置において、前記免震サポートは、前記上板と前記下板との間に位置している少なくとも１つのローラーと、前記上板の側辺に設置されているベアリングと、前記ベアリングを前記上板の側辺に固定するための取付金具と、を更に備え、これにより前記回転ロッドを前記ベアリング中に貫設している。

また、本発明に係る免震装置において、前記下板の上面には少なくとも１つの下部リセット溝を有し、前記上板の下面には前記下部リセット溝に対応する少なくとも１つの上部リセット溝を有し、前記少なくとも１つのローラーは前記上部リセット溝と前記下部リセット溝との間に位置している。

また、本発明に係る免震装置において、第二慣性ユニットを更に備え、前記免震サポートは天板及び少なくとも１つのローラーを更に含み、前記天板は前記上板の上方に設置され、前記ローラーは前記天板と前記上板との間に設置されている。前記第二慣性ユニットは前記天板及び前記上板の側辺に設置され、前記天板及び前記上板が相対的に変位すると、変位応答を低下させるための他の慣性係数を提供する。前記天板及び前記上板が発生させる相対的変位の方向は、前記上板及び前記下板が発生させる相対的変位の方向とは異なっている。

また、本発明に係る免震装置において、前記フライホイールは可変慣性機構を備えたフライホイールであり、前記可変慣性機構を備えたフライホイールは前記回転ロッドの回転速度の違いに従って異なる慣性係数を提供する。

また、本発明に係る免震装置において、前記可変慣性機構を備えたフライホイールは少なくとも２つのガイドロッドと、２つの質量ブロックと、２つのバネと、を備えている。前記各ガイドロッドの一端は前記回転ロッドに固定され、前記２つのバネは前記２つのガイドロッドにそれぞれ覆設されている。前記２つのガイドロッドは前記２つの質量ブロックをそれぞれ貫通し、前記各質量ブロックが前記各バネの一端に連結されている。前記各ガイドロッドの他端はバッフルを有し、前記各バネの他端は前記回転ロッド及び前記バッフルのうちの何れか１つに選択的に固定されている。

また、本発明に係る免震装置において、前記免震サポートの前記下板は床スラブの上方に設置され、前記上板の上面には高床が設置されている。

また、本発明に係る免震装置において、前記慣性ユニットの数量は少なくとも２つであり、共に前記免震サポートの同じ側辺に設置されている第一慣性ユニット及び第二慣性ユニットを含む。前記第一慣性ユニットは第一クラッチ及び第一フライホイールを備え、前記第二慣性ユニットは第二クラッチ及び第二フライホイールを備えている。前記上板が前記下板に対し第一方向に変位すると、前記第一クラッチが前記第一フライホイールを反時計回りに回転するように連動すると同時に前記第二フライホイールを静止させる。前記上板が前記下板に対し第二方向に変位すると、前記第二クラッチが前記第二フライホイールを時計回りに回転するように連動すると同時に前記第一フライホイールを静止させる。

以上の通り、本発明に係る免震装置は主に免震サポートが上板及び下板の間で相対的変位すると、慣性ユニットの回転ロッド及び回転ロッドと連動しているフライホイールを駆動させ、これにより慣性係数を提供し、上板及び下板が発生させる相対的変位の反応程度を減少させ、免震サポートが衝突して免震効果に影響するのを回避し、好ましい免震効果を提供する目的を達成する。
また、本発明に係る免震装置が天板及び第二慣性ユニットを更に備えている場合、異なる方向からの相対的変位の反応程度を減少させ、更に好ましい免震効果を提供する。本発明に係る免震装置に可変慣性機構を増設した後、免震装置の反応が大きい場合に、慣性係数を大幅に増加するように制御することで、免震装置の変位及び速度反応を大幅に低下させ、且つ加速反応を免震装置を装設していないときよりも小さくする。

本発明の第１実施例に係る免震装置を示す概略構成図である。本発明の第１実施例に係る免震装置の使用状態を示す概略図である。本発明の免震装置の地震時の状態を示す概略図である。本発明の第２実施例に係る免震装置を示す概略構成図である。従来技術による傾斜ローリングタイプアイソレーター（ｓｌｏｐｅｄｒｏｌｌｉｎｇ－ｔｙｐｅｉｓｏｌａｔｏｒ）の変位と加速度との関係を示す概略図である。本発明に係る免震装置の変位と加速度との関係を示す概略図である。本発明の第３実施例に係る免震装置を示す概略構成図である。本発明の第４実施例に係る免震装置の側面構成と地震時の状態を示す概略図である。本発明の第４実施例に係る免震装置を示す上面図である。本発明の可変慣性機構を備えたフライホイールが低速な状態の上面図である。本発明の可変慣性機構を備えたフライホイールが高速な状態の上面図である。本発明に係る免震装置が免震床スラブを形成するために適用される概略図である。本発明のクラッチを備えた免震装置の概略側面図である。本発明のクラッチとそのラチェット、デテントと上板間の動作関係を上から見た概略図である。

以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

本明細書に添付する図面に描写されている構造、比率、大きさ等は、全て明細書に記載の内容に対応させ、この技術に習熟する者に閲読させて理解を促すためにすぎず、本発明の可能な実施条件を限定するものではない。よって、技術的に実質的な意義はなく、あらゆる構造の修飾、比率に関する改変、大きさの調整も、本発明が発生させる効果及び達成する目的に影響を与えなければ、全て本発明に記載の技術内容の範囲内に含まれる。また、本明細書で引用する「上」及び「側」等の用語は、説明を明確にするために用いているにすぎず、本発明の実施可能な範囲を限定するものではなく、その相対的な関係の改変や調整も、技術内容を実質的に変更しないものであれば、本発明の実施可能な範囲に含まれる。

図１は本発明の第１実施例に係る免震装置を示す概略構成図である。図２は本発明の第１実施例に係る免震装置の使用状態を示す概略図である。図３は本発明の免震装置の地震時の状態を示す概略図である。
図２に示すように、本発明に係る免震装置１００は、物３０を積載するための免震サポート１０及び免震サポート１０の側辺に設置されている慣性ユニット２０を備え、地震が発生した際に、地表の水平力により免震サポート１０内部で相対的に変位し、慣性ユニット（ｉｎｅｒｔｅｒ）２０が動作するように連動し、慣性係数（ｉｎｅｒｔａｎｃｅ）を提供する。

以下、本発明に係る免震装置を図１～図１１Ｂに基づいて説明する。免震サポート１０は上板１１と、下板１２と、上板１１と下板１２との間に位置している少なくとも１つのローラー１３と、を備えている。下板１２の上面には下部リセット溝１２１が更に形成され、ローラー１３が下部リセット溝１２１中に設置されている。また、上板１１の下面には下部リセット溝１２１に対応する上部リセット溝１１１が形成されている。一実施例において、下部リセット溝１２１はＶ型溝であり、上部リセット溝１１１は逆Ｖ型溝である。但し、下部リセット溝１２１及び上部リセット溝１１は例えば半楕円形等でもよく、本発明はこれに限定されない。これにより、上部リセット溝１１１と下部リセット溝１２１との間に位置限定空間が形成されている。
ローラー１３が上部リセット溝１１１と下部リセット溝１２１との間に形成されている位置限定空間中に設置され、地震が発生した際に、免震サポート１０の下板１２が地表の水平力により押動されて免震サポート１０が水平方向に変位し、ローラー１３が転動し、上板１１と下板１２との間に相対的変位が生じる。本実施例では、ローラー１３、上部リセット溝１１１、及び下部リセット溝１２１の数量は各々２つ設置されているが、但しこれに限られない。

免震サポート１０には慣性ユニット２０を設置するためのベアリング１４、及びベアリング１４を上板１１の側辺に固定するための取付金具１５が更に設置されている。慣性ユニット２０はベアリング１４及び取付金具１５により免震サポート１０の側辺に回転可能に設置されている。また、免震サポート１０は下板１２の側辺にラック１６が更に横設されている。

慣性ユニット２０は、ベアリング１４により上板１１の側辺に回転可能に設置されている回転ロッド２１、及び回転ロッド２１の上端と連動するフライホイール２２を備えている。回転ロッド２１の下端は下方に向けて下板１２箇所まで延伸されている。具体的には、慣性ユニット２０の回転ロッド２１は免震サポート１０のベアリング１４中に設置され、回転ロッド２１がベアリング１４の助けを借りてスムーズに回転し、これにより回転過程で発生する摩擦力を減少させることで、回転ロッド２１の回転が不順になって上板１１と下板１２との間の変位過程で詰まってしまい、上板１１が積載している物３０が受ける力が不均一になって損壊することがないようにしている。また、慣性ユニットの耐用年数も延長している。

回転ロッド２１の下端には免震サポート１０のラック１６に対応するギア２３が更に設置されている。回転ロッド２１は下端に設置されたギア２３により免震サポート１０のラック１６と噛合するように接触している。これにより、図３に示すように、下板１２が受力して変位すると、ラック１６が下板１２の変位に従ってギア２３を連動させ、ギア２３が回転することにより回転ロッド２１が駆動され、回転ロッド２１と連動しているフライホイール２２が連動する。
これにより、免震サポート１０の上板１１と下板１２との間に相対的な変位が発生すると、慣性係数を提供する。慣性係数は慣性ユニット２０中で慣性力と上板１１及び下板１２との間の相対加速度の比率であり、上板１１と下板１２との間の変位応答を大幅に低下させ、変位応答過程で摩擦により減衰振動が過大になって地震後に残留変位が生じる問題を更に回避している。

図４は本発明の第２実施例に係る免震装置を示す概略構成図である。図４に示すように、本実施例の免震装置１００Ａは第１実施例の構造と略同じであり、異なる箇所は、慣性ユニット２０’がギア組立部材２４及び電磁ダンパー２５を更に備えている点である。以下、差異について詳述し、技術内容が同じであるものについては説明を省略する。

ギア組立部材２４は上板１１または側辺に固定され、且つ回転ロッド２１を介してフライホイール２２と連動している。本実施例では、ギア部材２４はギアボックス（Ｇｅａｒｂｏｘ）のような変速ギア部材であり、回転ロッド２１がフライホイール２２に伝送する回転速度を変換する効果を達成しているが、本発明はこれに限定されない。
上板１１と下板１２との間に相対的な水平変位が存在する場合、ラック１６は下板１２の変位に従って同時にギア２３を回転させ、ギア２３により回転ロッド２１を回転するように連動する。ギア組立部材２４が回転ロッド２１の回転速度を速めることで、フライホイール２２の回転速度も追随して速くなり、例えば、数倍または数十倍に速めると、上板１１と下板１２との間の水平な相対的変位が僅かとなっても、フライホイール２２は高速な回転速度で回転する。これにより、微少な質量のフライホイール２２で構成されているシステムが上板１１及び下板１２が相対的に変位すると、大きな慣性係数を提供し、上板１１と下板１２との間の変位応答を低下させ、上板１１と下板１２との間の変位が過大になって衝突する問題を回避し、免震サポート１０に積載された物３０が衝突により毀損するのを更に回避している。

電磁ダンパー２５はギア組立部材２４と連動する。具体的には、電磁ダンパー２５は発電用モーターであり、即ち、フライホイール２２とギア部材２４との間に電磁ダンパー２５が更に設置されることにより、回転が発生させるエネルギーを消散させ、免震サポートの最大変位応答を低下させる効果を更に達成し、摩擦減衰が過大で地震後に残留変位が生じる問題を改善している。よって、本発明は免震サポート１０が衝突するのを回避する効果を達成している。
また、慣性ユニット２０’に設置されている電磁ダンパー２５が発電用モーターであるため、部分的な回転エネルギーを電気エネルギーに変換する目的を更に達成している。

以上を総合すると、本発明は免震サポート１０の上板１１及び下板１２に慣性ユニット２０，２０’を設置することにより、上板１１と下板１２との間で相対的に変位した場合、慣性ユニット２０，２０’が慣性係数を提供する。これにより、本発明が大きな地震の作用を受けた際に、免震サポート１０の最大変位応答が設計範囲を超えて衝突が生じないようにしている。即ち、本発明は慣性ユニット２０，２０’が提供する慣性係数により、免震サポート１０が大きな地震を受けて生じる最大変位応答を低下させ、同時に免震サポート１０が地震を受けて発生する加速度の反応が過剰にならないようにしている。
換言すれば、本発明は慣性ユニット２０，２０’を増設する方式により、免震サポート１０の上板１１及び下板１２が相対的に変位するか、免震サポート１０が加速度の影響を受けた場合に、慣性ユニット２０，２０’が発生させる慣性係数により比率に応じて対応する慣性力を増加させることで、加速度が免震サポート１０に与える影響を低下させている。また、本発明は慣性ユニット２０，２０’を設置することにより、変位が僅かに増えるだけで、フライホイールが高速回転し、慣性係数が大幅に増加する。よって、本発明は好ましい免震効果を提供し、免震サポートが衝突して免震効果に影響が出るのを回避する目的を達成している。

図５と図６を参照する。図５から分かるように、従来のＳＲＩは、ある地震では最大変位が８０ｃｍを超えていたが、図６から分かるように、本発明は同じ地震において最大変位が僅か４０ｃｍであった。これは本発明が従来のＳＲＩよりもより好ましい免震効果を確実に有していることを十分に証明している。

図７は本発明の第３実施例に係る免震装置を示す概略構成図である。図７に示すように、本実施例は第１実施例の構造と略同じであり、異なる箇所は、免震サポート１０が天板１７と、別途設置されている少なくとも１つのローラー１３”及び慣性ユニット２０”とを備えている点である。以下、差異のある箇所について詳述し、第１実施例と同じである残りの技術内容については説明を省略する。

本実施例では、天板１７は上板１１の上方に設置され、且つ天板１７は少なくとも１つの上部リセット溝１７１を有している。上板１１は上部リセット溝１１１を有している以外、上部リセット溝１１１がある表面の反対の表面には少なくとも１つの下部リセット溝１１２を更に有している。下部リセット溝１１２及び上部リセット溝１１１の延伸方向は異なっている（例えば、９０度の差がある）。天板１７と上板１１との間にある上部リセット溝１７１及び下部リセット溝１１２中には少なくとも１つのローラー１３”が設置されている。

また、本実施例では、天板１７及び上板１１の側辺には慣性ユニット２０”が設置され、下部リセット溝１１２及び上部リセット溝１１１の延伸方向が異なっているため、慣性ユニット２０”、回転ロッド２１”、フライホイール２２”、ギア２３”、ベアリング１４”、取付金具１５”、及びラック１６”に設置されている上板１１／天板１７の側辺が、慣性ユニット２０、回転ロッド２１、フライホイール２２、ギア２３、ベアリング１４、取付金具１５、及びラック１６に設置されている上板１１／下板１２の側辺とは異なっている（例えば、２つの慣性ユニット２０及び２０”が９０度で隣接するように設置されている）。
これにより、天板１７及び上板１１が相対的に変位すると、慣性ユニット２０”が変位応答を低下させるために慣性係数を提供し、且つ天板１７及び上板１１が発生させる相対的変位の方向が、上板１１及び下板１２が発生させる相対的変位の方向とは異なっている。よって、前述の第１実施例では単一の方向の相対的変位の反応程度のみが減少したのに比べ、本実施例では、異なる方向からの相対的変位の反応程度も更に減少し、更に好ましい免震効果を提供している。
以上は２つの慣性ユニット及び上板、下板、及び天板の組合せを例として説明しているが、本発明はこれに限定されず、本発明は複数の慣性ユニット及び対応する免震サポートの個数により複数の異なる方向からの相対的変位の反応程度を同時に減少させることも可能である。また、本実施例は需要に応じて前述の第２実施例の電磁ダンパー及びギア部材を増設してもよい。

ある実施例では、上述の第１実施例、第２実施例、または第３実施例のフライホイール２２，２２”を可変慣性機構を備えたフライホイール２２Ａに改変し、慣性ユニット２０，２０’，２０”が可変慣性システム２０Ａを形成するようにしてもよい。

図８Ａは本発明の第４実施例に係る免震装置の側面構成と地震時の状態を示す概略図である。図８Ｂは本発明の第４実施例に係る免震装置を示す上面図である。図に示すように、本実施例は第２実施例のフライホイール２２を可変慣性機構を備えたフライホイール２２Ａに改変し、慣性ユニット２０’が可変慣性システム２０Ａを形成するようにしている。
可変慣性システム２０Ａを免震サポート１０の側面に増設し、両者を組み合わせた免震装置は新規の可変慣性同調質量ダンパー２００（Ｔｕｎｅｄｍａｓｓｄａｍｐｅｒｗｉｔｈｖａｒｙｉｎｇｉｎｅｒｔｅｒ、略称ＴＭＤＶＩ）となる。残りは第２実施例と同じ技術内容であるため、その説明を省略する。また、上述の第１実施例及び第３実施例のフライホイール２２及び２２”も可変慣性機構を備えたフライホイール２２Ａに置換してもよい。

図９Ａは本発明の可変慣性機構を備えたフライホイール２２Ａが低速での上面図である。図９Ｂは本発明の可変慣性機構を備えたフライホイール２２Ａが高速での上面図である。
本実施例の可変慣性機構は２つのガイドロッド２２１，２２１”と、２つの質量ブロック２２２，２２２”と、２つのバネ２２３，２２３”と、を備えている。各ガイドロッド２２１，２２１”の一端は回転ロッド２１に固定され、他端はバッフル２２４，２２４”を有している。各ガイドロッド２２１，２２１”は１つのバネ２２３，２２３”及び１つの質量ブロック２２２，２２２”を対応するように貫通し、２つのバネ２２３，２２３”を２つのガイドロッド２２１，２２１”の外面にそれぞれ覆設させている。各バネ２２３，２２３”の一端は１つの質量ブロック２２２，２２２”に連結され、バネ２２３，２２３”の他端は回転ロッド２１またはバッフル２２４，２２４”に選択的に固定されている。これにより、バネ２２３，２２３”の最大変形量が回転ロッド２１及びバッフル２２４，２２４”の間隔に制限され、同時に質量ブロック２２２，２２２”及び回転ロッド２１の最長距離も制限されている。

このように、質量ブロック２２２，２２２”は回転ロッド２１が低速回転すると、回転ロッド２１に近接し、この際の慣性係数が小さくなる。回転ロッド２１が高速回転すると、質量ブロック２２２，２２２”が回転ロッド２１から離間し、この際に慣性係数が大幅に増加し、速度及び変位応答が大幅に低下する。その後、速度が低下した後、質量ブロック２２２，２２２”がバネ２２３，２２３”の弾力により回転ロッド２１に近接する位置に戻され、慣性係数が小さい状態に回復し、加速反応が過大になる状況を回避している。
以上は２つのガイドロッド２２１，２２１”、２つの質量ブロック２２２，２２２”、及び２つのバネ２２３，２２３”を組み合わせた例について説明しているが、これはガイドロッド、質量ブロック、及びバネの個数を制限するものではない。

図１０は前述のＴＭＤＶＩ２００を建築物の床板に装設して免震床板構造を形成している。本発明のＴＭＤＶＩ２００は可変慣性機構により従来のＴＭＤの巨大な質量ブロックを代替しており、ＴＭＤＶＩ２００の反応が大きい場合、慣性係数が大幅に増加するように制御することで、ＴＭＤＶＩ２００の変位及び速度反応を大幅に低下させ、且つ加速反応はＴＭＤＶＩ２００が装設されていないよりも小さくしている。
これにより、このＴＭＤＶＩ２００の免震サポート１０の下板１２が建築物の主構造の床スラブ４０の上方に安置され、且つ免震サポート１０の上板１１の上面に高床４１が安置されることにより、ＴＭＤＶＩ２００及び高床４１の両者が免震床板を構成し、同調質量ダンパー床板と呼んでもよい。この免震床板は必要に応じ、例えば、回転を低下させ、離調効果（ｄｅｔｕｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔ）を回避する等の異なる需要に応じ、異なる位置または異なる階層にそれぞれ装設することが可能である。

従来のＴＭＤと本発明とを比較すると、従来のＴＭＤは建築物内で一定容量の空間、例えば、１０１ビルディングのダンパーでは５階を占拠し、１つの巨大な質量ブロックか、複数の分散した小さい質量ブロックかによらず、全て十分な総質量に達する必要があるため、空間の浪費が避けられなかった。また、従来のＴＭＤの質量ブロックの振動反応は大きいため、その上に高床を安置することもできず、高床を設置すると高床の上方の反応が過大になり、快適性が低くなるという問題があった。

以上の実施例では、免震サポート１０の同じ側辺に２つまたは更に多くのフライホイールを設置し、免震サポート１０の上板１１が異なる方向に変位する際に、異なるフライホイールが異なる方向に回転するように連動している。図１１Ａに示すように、免震サポート１０の同じ側辺に２つの慣性ユニット２０Ｌ及び２０Ｒを設置している。慣性ユニット２０Ｌ／２０Ｒはフライホイール２２Ｌ／２２Ｒ、モーター２５Ｌ／２５Ｒ及びギアボックス２４Ｌ／２４Ｒ等の部材をそれぞれ有している以外、ギアボックス２４Ｌ／２４Ｒの下方にクラッチ２６Ｌ／２６Ｒを更にそれぞれ増設している。クラッチ２６Ｌ及び２６Ｒはラチェット２６１Ｌ／２６１Ｒと、デテント２６２Ｌ／２６２Ｒと、回転ベース２６３Ｌ／２６３Ｒと、をそれぞれ備えている。
左方のクラッチ２６Ｌを例にすると、ラチェット２６１Ｌは棘状辺縁を有しているフライホイールである。デテント２６２Ｌの一端は回転ベース２６３Ｌに連結され、他端はラチェット２６１Ｌの棘状辺縁に係止している。回転ベース２６３Ｌは、上板１１の側辺に固定されていると共に下方のピニオン２３Ｌに回転可能に設置されているシャフト２６４Ｌを備えている。ラチェット２６１Ｌは回転ロッド２１Ｌを介してその上方にあるフライホイール２２Ｌ、モーター２５Ｌ、及びギアボックス２４Ｌに連結されている。ちなみに、回転ロッド２１Ｌと回転ベース２６３Ｌのシャフト２６４Ｌとの間は直接連結されていない。

図１１Ｂではフライホイール２２Ｌ／２２Ｒ、モーター２５Ｌ／２５Ｒ、及びギアボックス２４Ｌ／２４Ｒ等の部材を省略し、ラチェット２６１Ｌ／２６１Ｒ及びデテント２６２Ｌ／２６２Ｒと上板１１との作動関係のみを重点的に描写している。図１１Ｂのラチェット２６１Ｌ／２６１Ｒ及びデテント２６２Ｌ／２６２Ｒの配置方式により、左方のクラッチ２６Ｌのデテント２６２Ｌが反時計回り方向にのみラチェット２６１Ｌに対し力を付勢する。右方のクラッチ２６Ｒのデテント２６２Ｒは時計回り方向にのみラチェット２６１Ｒに対し力を付勢する。

図１１Ａと図１１Ｂを参照する。上板１１が下板１２に対し右に変位すると同時にピニオン２３Ｌ及び２３Ｒを反時計回りに回転するように連動すると、左方の慣性ユニット２０Ｌが先にピニオン２３Ｌからクラッチ２６Ｌのシャフト２６４Ｌを経て回転ベース２６３Ｌを反時計回りに回転するように連動する。この際、ラチェット２６１Ｌの回転速度が回転ベース２６３Ｌ及びそのデテント２６２Ｌの同じ方向の回転速度よりも遅い場合、デテント２６２がラチェット２６１を反時計回りに回転するように連動し、これにより最上方にあるフライホイール２２Ｌを反時計回りに回転するように連動している。しかしながら、反時計回りに回転する場合、右方のクラッチ２６Ｒのデテント２６２Ｒはラチェット２６１Ｒに対し力を付勢せず、このため、右方のラチェット２６１Ｒは連動されない。換言すれば、上板１１が下板１２に対し右変に位した場合、右方のピニオン２３Ｒはクラッチ２６Ｒの回転ベース２６３Ｒを回転させるが、回転ベース２６３Ｒが右方ラチェット２６１Ｒを更に回転させることはない。

同様に、上板１１が下板１２に対し左に変位した場合、右方のラチェット２６１Ｒがデテント２６２Ｒにより連動されるように変化し、これにより右方のフライホイール２２Ｒを時計回りに回転するように連動するが、左方のフライホイール２２Ｌは連動されずに静止を保持する。これにより、連動されたフライホイール２２Ｌ（または２２Ｒ）の回転エネルギーがモーター２５Ｌ（または２５Ｒ）を押動して回転させた後に消散し、モーター２５Ｌ（または２５Ｒ）が回転により電気エネルギーを発生させ、これにより提供される減衰振動力が回転速度に従って増加する。また、平行移動方向が各自異なる場合、何れか１つのフライホイール２２Ｌ（または２２Ｒ）のみが受力して回転し、同時に建築構造物に反作用力を提供し、これにより、建築構造物の反応を効果的に減少している。

他の実施例では、上述のラチェットデテント形式のクラッチ２６Ｌ／２６Ｒは、ローラークラッチ（ｒｏｌｌｅｒｃｌｕｔｃｈ）、オーバーランニングクラッチ（ｆｏｒｍｓｐｒａｇｏｖｅｒｒｕｎｎｉｎｇｃｌｕｔｃｈ）のような他の形式のクラッチにより代替してもよい。

また、ある実施例では、上述の可変慣性システム２０Ａが粘性減衰液が充満した容器内部に装設され、同時に減衰振動を提供し、且つ減衰振動は慣性係数の増加に従って増大する。

以上を総合すると、本発明は従来技術と比較して下記利点を有している。
１．各バネを調整することで異なる最大伸縮長さを有し、慣性係数を段階的に表現し、大きさの異なる振動が入力される状況を制御している。
２．従来の同調質量ダンパー（ＴＭＤ）には大質量の質量ブロックが必要であるという問題を改善し、小質量の質量ブロックを有している慣性システムにより代替している。
３．従来の定慣性係数の同調質量ダンパー（ＴＭＤＩ）が加速反応及び変位応答を兼ね備えることができないという問題を改善している。
４．従来のＴＭＤと比較し、本発明のＴＭＤＶＩは振動反応を大幅に低下させているため、高床に応用でき、同調質量ダンパー床板を形成し、同時に従来の質量ブロックは巨大な空間を占拠するという問題を解決している。
５．各免震階層の周期を小幅に調整することにより、免震床板の周期が主構造の周期と僅かに異なることで離調効果（ｄｅｔｕｎｉｎｇ）が発生することがないようにしている。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施例に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００免震装置
１００Ａ免震装置
１０免震サポート
１１上板
１７１上部リセット溝
１１１上部リセット溝
１２下板
１１２下部リセット溝
１２１下部リセット溝
１３ローラー
１３” ローラー
１４ベアリング
１４” ベアリング
１５取付金具
１５” 取付金具
１６ラック
１６” ラック
１７天板
２００可変慣性係数の同調質量ダンパー
２０慣性ユニット
２０’ 慣性ユニット
２０” 慣性ユニット
２０Ｌ慣性ユニット
２０Ｒ慣性ユニット
２０Ａ可変慣性システム
２１回転ロッド
２１” 回転ロッド
２１Ｌ回転ロッド
２２フライホイール
２２” フライホイール
２２Ｌフライホイール
２２Ｒフライホイール
２２Ａ可変慣性機構を備えたフライホイール
２２１ガイドロッド
２２１” ガイドロッド
２２２質量ブロック
２２２” 質量ブロック
２２３バネ
２２３” バネ
２２４バッフル
２２４” バッフル
２３ギア
２３” ギア
２３Ｌピニオン
２３Ｒピニオン
２４ギア組立部材
２４Ｌギアボックス
２４Ｒギアボックス
２５電磁ダンパー
２５Ｌモーター
２５Ｒモーター
２６Ｌクラッチ
２６Ｒクラッチ
２６１Ｌラチェット
２６１Ｒラチェット
２６２Ｌデテント
２６２Ｒデテント
２６３Ｌ回転ベース
２６３Ｒ回転ベース
２６４Ｌシャフト
３０物
４０床スラブ
４１高床

Claims

上板及び下板を含む免震サポートと、
回転ロッド及びフライホイールを含み、前記回転ロッドは前記上板の側辺に設置されていると共に上端及び下端を有し、前記回転ロッドの下端は前記下板の側辺まで延伸され、前記回転ロッドの上端は前記フライホイールを連動させ、前記上板及び前記下板が相対変位すると、変位応答を低下させるための慣性係数を提供する慣性ユニットと、を備えていることを特徴とする、
免震装置。
前記免震サポートは前記下板の側辺に設置されているラックを更に備え、前記慣性ユニットはギアと、ギア組立部材と、電磁ダンパーと、を更に含み、前記ギアは前記回転ロッドの下端に設置されていると共に前記ラックに噛合し、前記ギア組立部材は前記回転ロッドを介して前記電磁ダンパーと連動し、前記電磁ダンパーは前記回転ロッドを介して前記フライホイールと連動していることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
前記ギア組立部材は変速ギア部材であり、前記電磁ダンパーは発電用モーターであることを特徴とする請求項２に記載の免震装置。
前記免震サポートは、前記上板と前記下板との間に位置している少なくとも１つのローラーと、前記上板の側辺に設置されているベアリングと、前記ベアリングを前記上板の側辺に固定するための取付金具と、を更に備え、これにより前記回転ロッドを前記ベアリング中に貫設していることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
前記下板の上面には少なくとも１つの下部リセット溝を有し、前記上板の下面には前記下部リセット溝に対応する少なくとも１つの上部リセット溝を有し、前記少なくとも１つのローラーは前記上部リセット溝と前記下部リセット溝との間に位置していることを特徴とする請求項４に記載の免震装置。
第二慣性ユニットを更に備え、前記免震サポートは天板及び少なくとも１つのローラーを更に含み、前記天板は前記上板の上方に設置され、前記少なくとも１つのローラーは前記天板と前記上板との間に設置され、前記第二慣性ユニットは前記天板及び前記上板の側辺に設置され、前記天板及び前記上板が相対変位すると、変位応答を低下させるための他の慣性係数を提供し、前記天板及び前記上板が発生させる相対変位の方向は前記上板及び前記下板が発生させる相対変位の方向とは異なっていることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
前記フライホイールは可変慣性機構を備えたフライホイールであり、前記可変慣性機構を備えたフライホイールは前記回転ロッドの回転速度の違いに従って異なる慣性係数を提供することを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
前記可変慣性機構を備えたフライホイールは少なくとも２つのガイドロッドと、２つの質量ブロックと、２つのバネと、を備え、前記各ガイドロッドの一端は前記回転ロッドに固定され、他端はバッフルを有し、前記２つのバネは前記２つのガイドロッドにそれぞれ覆設され、前記２つのガイドロッドは前記２つの質量ブロックをそれぞれ貫通し、前記各質量ブロックが前記各バネの一端に連結され、前記各バネの他端は前記回転ロッド及び前記バッフルのうちの何れか１つに選択的に固定されていることを特徴とする請求項７に記載の免震装置。
前記免震サポートの前記下板は床スラブの上方に設置され、前記上板の上面には高床が設置されていることを特徴とする請求項８に記載の免震装置。
前記慣性ユニットの数量は少なくとも２つであり、共に前記免震サポートの同じ側辺に設置されている第一慣性ユニット及び第二慣性ユニットを含み、前記第一慣性ユニットは第一クラッチ及び第一フライホイールを備え、前記第二慣性ユニットは第二クラッチ及び第二フライホイールを備え、前記上板が前記下板に対し第一方向に変位すると、前記第一クラッチが前記第一フライホイールを反時計回りに回転するように連動すると同時に前記第二フライホイールを静止させ、前記上板が前記下板に対し第二方向に変位すると、前記第二クラッチが前記第二フライホイールを時計回りに回転するように連動すると同時に前記第一フライホイールを静止させることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。