JP4072537B2 - 振動減衰装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項の前提部で定義した種類の振動減衰装置、及びかかる装置の使用方法に関する。

例えば鉄道に起因する地盤振動の伝播を防止することは公知であり、かかる振動に続いて生じる例えば近接する建造物に対する損傷もまた、地中に鉛直のスロット状の溝あるいはタテ坑を、適切な深さ（例えば１０メートル）まで掘り下げ、かかるタテ坑（溝）の長さ方向表面を、振動源および振動に抗して被保護対象との間の方向に直角に設置させることで防止可能なことも公知である。かかるタテ坑の中に、概略タテ坑と同一の寸法の可撓壁を有するコンテナが挿入される。該コンテナは、適宜ガスで加圧されることで、タテ坑の壁を支持するように構成されている。コンテナ内で加圧されたガスは、音響伝達を減衰あるいは反射する。こうした技術を用いれば、加圧ガスに加えて、発泡プラスチック等をコンテナ内に含ませることが可能である。例えばタテ坑を硬化・固化性の大量の液塊で満たし、その中にコンテナを沈め、次いで液塊を硬化させることで、コンテナで形成されたスクリーンを、タテ坑の所定位置にしっかりと嵌めることが可能である。

コンテナの大きい方の表面を、例えばコンテナと同一寸法及び面積を有するコンクリート製のプレートに取り付け／固定することによって、スロット状のタテ坑内の液状塊へ振動減衰スクリーンを挿入することが容易になる。また、振動減衰スクリーンを、フレーム構造に嵌め込んでも良い。この場合、液状塊の中でスクリーン／コンテナに浮力が働くが、該フレーム構造はその浮力に抗してスクリーンを沈めるのに役立つ。さらに、スクリーン／コンテナの下端を、充填されたコンテナをシャフト内の液状塊の中に引き入れるのに十分な大きさを有した重い水平の棒に接合してもよい。勿論、最初にスクリーン形成用コンテナを膨張させ密封した状態でシャフトの中に挿入し、その後硬化性の液状塊をシャフトに注入してもよい。

また別な方法として、もちろん膨張及び加圧させない状態でスクリーンをシャフト内に配置してもよく、その後硬化性液状塊の存在下（あるいは不存在下）で、スクリーンを膨張／加圧してもよい。

しかしながら、可撓性振動減衰スクリーンが作動状態にあるときは、その内部が高圧ガス圧力を受け、そしてコンテナは振動の影響を受けながら長期間にわたり密封された状態を保つことが期待される。この場合コンテナが受ける振動の伝播はスクリーンによって反射あるいは吸収されねばならない。

それ故、コンテナには、不浸透性が強く要求される。この種のスクリーン状のコンテナは通常薄いプラスチックシート、金属被覆シート、あるいは可撓性を有し機械的強度に優れたプラスチックラミネートシートで、効果的に溶着可能な材料で製作される。溶着の継目は勿論重要であり、上述のコンテナを制作する工場で溶着し、現場で製作しないことが望ましい。

従って、従来のこの種の振動減衰スクリーンは、溶着・密封済の状態で、かかる使用目的に適合させたガス充填を施して加圧された状態で納入されている。別の方法として、振動減衰スクリーンは、使用される場所においてコンテナを膨張させるための膨張バルブを取付けておいてもよい。膨張バルブを閉め、あるいはコンテナを密封してから、最終的にこの装置を地中、又は液状塊における使用位置に設置する。

膨張済のコンテナを工場から使用場所までの輸送費は高くつき、またコンテナの取り扱い上問題が生じやすい。また輸送における損傷の危険もある。更に、実際のところ、スクリーン状コンテナをガス未充填のままタテ坑（溝）に降ろすことの可能性も考慮されていない。

従って、本発明の一つの目的は振動減衰あるいは振動反射スクリーンを水中または地層中で形成する為の可撓性コンテナを提供することである。かかるコンテナは、水中や地層中で加圧ガスが存在しない状態で製作されているので、コンテナを膨張させていない状態で、例えば巻回またはコイル状にして、スクリーン状コンテナを設置する場所まで輸送することが可能であり、またその場所において、前述のタテ坑／使用場所にコンテナを挿入する前、挿入中、または挿入後に、コンテナを侵襲しない方法でコンテナを所定のガス量で加圧することが可能である。

上記目的は、本発明によって完全にあるいは部分的に達成される。

本発明は、請求の範囲で定義されている。

本発明のその他の実施形態については、独立項に従属する請求の範囲にて明らかにされる。

本発明は、コンテナ中にガス発生装置を設置すること及びそれに関連する同コンテナの製作と永久密封することに基づいている。ガス発生装置は、コンテナ壁面を貫通することなく機能させることが可能である。例えば、本発明の一実施形態によると、ガス発生装置は二つの空間に分割された密閉プラスチックフィルムを含んでもよい。一対の空間は、互いに一枚の膜で分離され、この膜はコンテナの壁およびクッションの壁を介して機械的に外力を加えることで破裂可能である。クッション中に設けられた二つの空間は、夫々適宜化学物質を内蔵させることができ、同化学物質が混合されると所定の量のガスが発生されることによって、クッション・パッキングを破裂させて、コンテナ内に注入されたガスによって、コンテナを所定の容積まで加圧する。尚、発生されるガスの所定量は、使用する化学物質の性質および量によって異なる。また本発明の別の実施形態によれば、例えば断熱材によって形成されたコンテナを、固体または液体状のガスを入れて、クッションの中に配置する。断熱材料の目的は、クッション内のガスの固相から気相への転移を遅らせることである。特定の場合においては、断熱材料を、バルブ手段または閉鎖手段を備えた気密性コンテナで囲うことも可能であり。なおこれら手段は、遠隔制御でバルブを開くようにしてもよいし、あるいはガス圧力が所定のレベルに到達した時に、ガス圧力で自動的にバルブが開かれるようにしてもよい。コンテナ閉鎖中はガスの消失をほとんど無視でき、ガス発生装置のコンテナを実質的に閉鎖するための十分な時間が得られ、（液体または固体の）所定のガス量を容易に測定できる。更に、コンテナを膨張させる前に、ガス発生装置を所定位置に置くための時間を確保できる。

勿論、その他のガス発生装置の実施形態も考えられる。例えば、ガスタンク、ガスフラスコなどの適宜の材料からなり、外部からコンテナの壁を貫通することなく開閉可能な加圧コンテナでもよい。ガス発生装置は、勿論、機械仕掛け、加熱、あるいは無線によって所定時間の遅延を生じるように遠隔操作で起動可能な構成としてもよい。

本発明により、振動減衰スクリーン用の可撓性コンテナを、内部遊離ガスが実質存在しない状態下で永久密閉された状態で製作することができる。かかる可撓性の壁部材によって、コンテナは保管時と輸送時にごく小さな空間しか必要とせず、コンテナを折りたたむことが可能であり、また輸送しやすく、取り扱いも容易な形状にして、コンテナを振動減衰スクリーンに形成する場所まで輸送することが可能である。本発明によるコンテナによれば、コンテナの使用場所でガス発生装置を使って、細長い隙間状のタテ坑即（溝）にコンテナを挿入する前後に、またはタテ坑を浮揚性の硬化性物質で任意に満たす前後に膨張させることができる。コンテナは、外部に向けて張力を加えられた状態で維持する構造物で支持してもよいし、重い物体を例えばコンテナの底の端部面に結合させて、非硬化性液状の塊の中にコンテナを膨張させた状態で維持するようにしてもよい。

本発明の一実施形態によれば、本発明のコンテナを、コンクリート製の構造物（例えば、概略コンテナと同一面積を有するコンクリート製プレート）の少なくとも片側に取付けて、コンテナをスロット状のタテ坑（溝）の中に容易に挿入できるようにし、かかる状態を維持しておきながら、振動減衰スクリーンを最終施行位置に設置するようにしている。

本発明に係るスクリーン・コンテナ装置の製作に使用できる薄いプラスチックシートとしては、食品業界における真空包装に一般的に使われる種類のラミネートあるいは金属被覆ホイルがある。

本発明は、地震技術において、水飽和した砂地での繰返荷重の影響を軽減あるいは除去することに適用可能である。水飽和した砂地での繰返荷重の場合では、間隙水圧が生じて流砂現象（液状化）を助長される。水飽和した砂地は、次第にその強度を失い、その結果基礎と杭の支持力が大きく減少するか、あるいは斜面崩壊に至る。間隙水の過剰圧力のビルドアップは、水飽和した砂地の中で少量の気体（１％以下）ですでに減少していることは公知である。この効果は地下水面より下の地層でガス充填した可撓性コンテナ（クッション）を設置することで達成可能である。地層が繰返荷重を受けると、間隙水過剰圧力はクッション内部のガス体積の減少により（クッションは圧縮されて）、緩衝装置の場合に見られるように、埋め合わされる。

かかる適用例では、円筒形あるいは球状のコンテナ（クッション）がタテ坑、狭い溝、あるいは事前に開けられた穴の中に設置される。タテ坑またはドリルで開けられた穴は、適当なコンテナ保護材料で充填することができる。コンテナが地中に埋設されるとき、コンテナがもたらす効果は、コンテナを排水手段と組み合わせることで高めることが可能である。ある特定の場合では、クッションを既成の部材（杭や板）に固定させるのも意義がある。これら部材に、コンテナの近傍の地下水の量を減少させる既知の排水手段を備えてもよい。

その他の実施形態では、衝撃波の伝播を減少させるために震動減衰装置を水塊に配置する。適用された技術は、断熱スクリーンを地中に設置する場合に用いられるものと同類のものであるが、スクリーンは壁に固定させるか、あるいはその外の何らかの設備に定着させることで、振動の影響に対して保護されるようにしている。

図１は、概略平行６面体形状で、可撓性のガス不浸透性ホイルシートによって封着接続されることで密閉処理を施したコンテナ１を示している。コンテナ１は、高さＡメートル、幅Ｂメートル、厚さ又は直径がＣセンチメートルである。

コンテナは、ホイル材料２枚を重ねて置き、溶着継目を設けて双方を接合して製作することができる。コンテナ１は、内蔵されたガス発生装置２を除けば、閉じた状態で概略中身が空であるので、該コンテナを巻き取ったり、折りたたんだり等できるので、製作場所から使用場所への輸送が容易となる。図２に示されるように、ガス発生装置２の一実施形態には、コンテナ１よりも容積が大幅に小さな、密閉プラスチックホイルクッション２１を含む。該クッション２１は、膜２２によって二つの空間２３、２４に分割されており、かかる空間には第１の化学物質（例えば、酸）２５と、第２の化学物質（例えば、塩）２６がそれぞれ入れてある。膜２２は、コンテナ壁面を介して加えられた外力Ｆがクッション２１に加えられると破裂する。その結果、第１の化学物質が、第２の化学物質に接触してクッション２１内でガスが発生する。クッション２１が、所定のガス圧力によって徐々に破裂され、ガスがコンテナ１の内部へと流れ出していくことで、コンテナ１の内部がガスで充満される。発生するガスの量は、各化学物質を適切量に予め設定することで、コンテナ１の使用条件に適合する所定のガス充填量が決定される。

コンテナ１は、地盤５の中に作られたスロット状のタテ坑、または細い溝の中に挿入するために、例えばコンテナ１の主要図と同じ面積を有するコンクリート製スラブ３のような支持物に適宜取付けることが可能である。主要面の夫々にコンテナ１を有する支持物３を細い溝の中に降ろすことが可能であり、 硬化させることが可能である。コンテナ１は、支持物３をタテ坑（溝）４の中に配置する前又は後に、所定のガス量で加圧されると想定される。タテ坑（溝）４の深さは、例えば１０メートルである。液塊６は、液塊６の深さ、密度に応じた圧力をコンテナ１に及ぼす。液塊６は、その圧力平衡状態で硬化する。コンテナ２中の加圧ガスは、通常Ｘ方向に伝播する振動を効果的に遮蔽／減衰し、コンテナ１の伸張平面に対して正方向に広がるものと想定できる。

図４は、地中に作られたスロット状のタテ坑、又は溝４内の液塊bの中に鋳造されたコンテナを伴う一連の支持物３を示している。

地震の恐れがある地域では、コンクリート製シートまたはスラブ３は柱状の部材（杭あるいは配水管）に替えることができ、コンテナ１はスロット４あるいはドリルホール中に直接設置することが可能となる。場合によっては、液塊bを、排水材料と交換してもよい。

図５は、圧力ガス容器１２１を含むその他の採りうるガス発生装置２を示している。該容器１２１には、外部設置されたオペレータ制御可能な送信機１２５からの信号を受信可能な受信機によって駆動される駆動部１２３によって開くことができるエンプティバルブ１２２を含む。

図６は、液状あるいは固体のガス１２６を含む、さらに別の採りうるガス発生装置２を示している。特定の場合においては、このガスを、自身が耐ガス構造を有するか、又は耐ガス構造の容器１２８を囲う断熱ケーシング１２７内に入れることができる。耐ガス構造の容器１２８に、バルブ装置１２９を具備させることができ、その場合バルブは所定の過剰圧力で起動し、コンテナ１をガスで満たす。断熱材１２７によって、液状あるいは固体状のガス量が適宜の方法で容易に調整され、また冷却された液体あるいは固体ガスが比較的長い十分な時間維持されて、ケーシング１２７が容器１２８と共に十分な余裕をもってコンテナ１に挿入される。このことは多量のガスがケーシング１２７または容器１２８から放出されるのに要する時間が切れる前に起こる。さらに、断熱材１２７、又は適宜のバルブ手段１２９を選び、コンテナ１の実際の膨張時間を選択された時間に遅らせることによって、コンテナ１を輸送するための十分な時間が得られ、かつコンテナ１をガスで膨らませる前に、使用位置に挿入するのに十分な時間が得られる。バルブ手段１２９は遠隔操作で開くことができる。

ガス発生装置は、ガス発生装置の起動に続くガス発生を遅延させるための周知の手段を含んでもよい。

本発明に係るコンテナの概要図である。 図１のII-IIに沿った断面図である（図１の誤りを参照）である。 地中に埋設したスロット状タテ坑の断面図であって、タテ坑内部にコンテナが挿入されており、そのコンテナは支持構造物に取付けられて、タテ坑の中の硬化した塊に取付けられている。 図３のＩＶ-ＩＶ線に沿った図である。 図２に対応する一変形例である。 図２に対応する別の変形例である。

Claims (13)

1. 地中あるいは水中に配置される振動減衰装置であって、
   使用場所及び使用時にガスによって膨張される可撓性コンテナ（１）から構成され、
   前記コンテナは、前記コンテナに連通されるとともに、前記コンテナへのガス供給を遅らせるガス発生装置（２）を含むことを特徴とする振動減衰装置。
2. 請求項１記載の装置であって、前記ガス供給・発生装置を含み、閉じられた状態の前記コンテナを実質非膨張状態で使用場所に設置し、前記使用場所で前記ガス発生装置が前記コンテナを完全に膨張するために、前記ガス発生装置（２）は、前記コンテナ（１）に前記ガスが徐々に放出することを特徴とする装置。
3. 請求項１または２記載の装置であって、前記ガス発生装置（２）には液体または固体の状態、望ましくは冷却された状態の所定量のガスが入っており、前記コンテナ（１）は、所定量のガスが前記コンテナに注入された後、望ましくは溶着によって閉じることができるガス注入開口を含み、前記所定量のガスが気相に転移するまでに所定の時間を要することを特徴とする装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項記載の装置であり、前記コンテナ（１）は構造物（３）で支持され、前記構造物とともに前記コンテナ（２）が地中に形成されたタテ坑または水塊に取り付け可能であることを特徴とした装置。
5. 請求項４記載の装置であって、前記構造物（３）は前記コンテナ近傍の地盤の水を排水することを特徴とする装置。
6. 請求項４または５記載の装置であって、前記コンテナ（２）は地中に埋設された排水材で囲まれていることを特徴とする装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項記載の装置であって、前記構造物（３）は、該構造物に膨張された状態で連結された前記コンテナが、該コンテナ及び前記構造物が設置されている地中に形成されたタテ坑内の液体から浮き上がるのを防止するだけの質量を有することを特徴とする装置。
8. 請求項７記載の装置であって、前記構造物（３）はシート状であり、伸張され、且つ振動減衰スクリーンを形成する為のスロット状タテ坑に配置された前記コンテナを支持することを特徴とする装置。
9. 請求項８記載の装置であって、前記タテ坑内の液体は硬化性塊であり、コンテナ（１）は前記シート状構造物（３）の両側面に配置されることを特徴とする装置。
10. 請求項３記載の装置であって、前記液体または固体のガス量が断熱材で包まれ、前記断熱材が前記液体または固体のガス量が気相へ転移するのを遅らせることを特徴とする装置。
11. 請求項１または２記載の装置であって、前記ガス発生装置（２）が、密閉された前記コンテナ（１）に連結され、任意に選択された時刻においてガス発生動作することを特徴とする装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項記載の装置であって、前記コンテナ（１）近傍の地盤中の水を排水するための排水手段を有することを特徴とする装置。
13. 地震に起因して、地盤に繰返圧力の変動が生じた場合に、含水地盤／土壌における流砂現象を軽減する方法であって、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の装置を用いることを特徴とする方法。

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