JP4733780B1 - 免震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小規模地震等の際には安定的に載置物を静止させて支持し、中規模以上の地震等の際には載置物への影響を緩和する。
【解決手段】床面側に固定される下側板状部材１３と、載置物が固定される上側板状部材１１と、下側板状部材１３又は上側板状部材１１の対向面側に固定された、高さが同一の３個以上の凸部材を有する免震装置を提供する。凸部材にはプラスドライバー用溝を有する丸頭のねじ１２の頭部を好適に用いることができる。各ねじ１２の頭部と上側板状部材１１の静摩擦係数に応じ、各当接部１４において静摩擦力が働くため、小規模地震等の場合には上側板状部材１１の位置は変化しない。一方、中規模の地震等の場合には上側板状部材１１がスライドして載置物への影響を緩和する。振動中には各当接部１４において動摩擦力が働くため、慣性による上側板状部材１１及び載置物の過度な移動が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、地震等の振動の載置物への影響を軽減する免震装置に関する。特に、美術品、工芸品等を地震等の振動から保護するための免震装置に関する。

美術館や博物館、仏閣等における貴重な展示品は、地震等により破損、損傷すると取り返しのつかない損害を被る。このため、これらが地震の振動により倒れたりすることを防止するため、多種多様な機構を有する免震装置が考案されている。特に、地面に平行な方向の振動をスライド機構により吸収し、載置物に対する振動の影響を軽減する免震装置が数多く提案されている。

スライド機構を有する免震装置の一例として、特許文献１に記載の免震装置がある。この免震装置は、床面等に固定配置する下部架台と、載置物を搭載する上部架台と、それらの間に介在させた中間部架台とを有しており、下部架台と中間部架台の間、中間部架台と上部架台の間には互いに直交する方向にレール部が設けられている。このため、地震等の際には、中間部架台と上部架台がそれぞれ個別に直交する方向に自在に水平移動して振動を吸収し、載置物への振動の伝達を抑えることができる。

特開2000-346127号公報

特許文献１に記載の免震装置では、載置物に対して手を触れるなど、わずかな力を加えるだけで上部架台及び載置物が移動してしまい、地震等のない通常時でも載置物の位置が変わってしまう可能性がある。また、小規模な地震は高い頻度で生じているが、載置物はその程度の振動では倒れないにも拘わらず、その都度スライドして位置が変わってしまう可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、地震等のない通常時、あるいは、小規模地震等の際には安定的に載置物を静止させて支持し、中規模以上の地震等の際には載置物への影響を緩和する免震装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係る免震装置は、
a) 床面側に固定される下側板状部材と、
b) 載置物が固定される上側板状部材と、
c) 前記下側板状部材又は前記上側板状部材の対向面側に固定された、高さが同一の3個以上の凸部材と
を有し、
前記凸部材が、プラス又はマイナスのドライバー用溝を有し、下側板状部材又は上側板状部材の対向面側に固定されたねじ又はボルトの球面状の頭部であることを特徴とする。

本発明に係る免震装置では、前記下側板状部材及び上側板状部材のうち、前記凸部材が固定されていない方の板状部材（以下、これを平坦面側板状部材と呼ぶ）と複数の凸部材との各当接部において静摩擦力が働くため、手を触れる程度の力や、小規模地震により生じる力などが加えられても載置物及び上側板状部材の位置は変わらない。一方、中規模以上の地震の際には上側板状部材がスライドして地震等の載置物への影響を緩和する。静摩擦力は、静止している物体を動かそうとする際にそれを阻止する方向に働く力であり、物体の荷重及び静摩擦係数に比例する。なお、後述する動摩擦力は、物体が動いている際にその進行方向と逆の方向に働く力であり、物体の荷重及び動摩擦係数に比例する。静摩擦係数及び動摩擦係数は、摩擦を生じさせる物体の材質や表面状態によって変化する。

凸部材と平坦面側板状部材の間の静摩擦係数の大きさは、どの程度の大きさの振動（加速度）に対してまで載置物及び上側板状部材の静止状態を維持させるかに応じて設定する。具体的には、凸部材の頂部の形状と個数及び／又は凸部材と平坦面側板状部材の材料を適宜選択することにより調節することができる。

前記凸部材は、球面状の頂部を有する。このため、凸部材の平坦面側板状部材への弾性的・塑性的没入が生じやすくなり、静摩擦係数を大きくすることができる。また、その球面状の頂部を削って平坦としたり、頂部にプラスやマイナスの溝を形成することにより、平坦面側板状部材との当接部における静摩擦係数の大きさを調整する。そのようなものの例として、プラスやマイナスドライバー用の溝が設けられた丸頭ねじや丸皿ねじ、トラスねじ等を挙げることができる（これらの頭部が凸部材となる）。
平坦面側板状部材の表面の材質については、当接する凸部材の形状、個数、材質との組み合わせにより所望の静摩擦係数を得るように選択する。具体的には、凸部材として上記のような金属製ねじを用いる場合、平坦面側板状部材を金属製とすることにより、静摩擦係数を小さくすることができる。一方、平坦面側板状部材を木製又はプラスチック製とすることにより、金属製ねじのねじ頭が平坦面側板状部材に没入しやすくなり、静摩擦係数を大きくすることができる。なお、免震機構は長期間に亘って使用するものであるため、材質の選択にあたっては耐久性も考慮に入れておく必要がある。

本発明に係る免震装置では、平坦面側板状部材と複数の凸部材との各当接部において静摩擦力が働き、これが床面振動の初動に対する閾値となる。従って、本発明に係る免震装置の上側板状部材に固定された載置物に対して、手を触れる程度の力や、小規模地震により生じる力などが加えられても、その水平方向に働く力が上記の閾値を超えない限り、載置物及び上側板状部材の位置は変わらない。一方、中規模以上の地震等による振動により水平方向に働く力が閾値を超えると、上側板状部材がスライドして振動を吸収し、載置品への影響を軽減する。
なお、振動の最中も、各当接部においてスライド時に動摩擦力が働くため、慣性による載置物及び上側板状部材の過度な移動が抑制される。

本発明に係る免震装置の一実施例を示す上面図(a)及び側面図(b)。 本実施例の免震装置に仏像を載置した場合の動作を説明する側面図。 上側板状部材を凸部側板状部材とした場合の動作を説明する側面図。

本発明に係る免震装置の一実施例を図１により説明する。この実施例は仏像のためのものであって、上側板状部材に仏像を固定する。この免震装置は、床面側に固定される下側板状部材１３と、仏像が固定される上側板状部材１１と、下側板状部材１３上に格子点状に固定されたねじ１２からなる。下側板状部材１３と上側板状部材１１は、共に一辺60cm、厚さ6mmの正方形のステンレス板である。ねじ１２は、プラスのドライバー用溝が設けられ、ねじ頭の直径が10mmであるステンレス製の丸頭ねじである。下側板状部材１３には、各辺から2.5cm内側の位置を基準とし、縦横各5cm間隔で81本（縦9列×横9列）のねじ１２がねじ込まれている。ここで、各ねじ１２の頭部が、本発明における凸部材に相当する。図１(b)に示すように、各ねじ１２の頭部と上側板状部材１１の下面は当接しており、各当接部１４では上側板状部材１１と下側板状部材１３の水平方向の相対的移動に対する静摩擦力が働く。この静摩擦力の最大値（閾値）は、両者間の静摩擦係数と、上側板状部材及びそれに載置する載置物の重量により定まる。なお、ねじ１２の頭部に設けられているプラスのドライバー用溝の方向は、免震装置全体で特定の方向に偏らないように設けられている。免震装置の構造を分かりやすくするため、図１(a)の上面図では、上側板状部材１１を図示せず、ねじ１２及び下側板状部材１３のみを図示している。

図２に、本実施例の免震装置を用いて、仏像２１を地震等の振動から保護する動作を示す。床面に、ねじ１２を固定した下側板状部材１３を縦横各方向に3枚ずつ、計9枚固定し、仏像２１を固定した上側板状部材１１をその中央に載置する。

地震等による床面振動が生じた場合を考える。小規模の地震等の場合は、上側板状部材１１を水平方向にスライドさせようとする力よりも静摩擦力の方が大きいため、仏像２１を固定した上側板状部材１１はスライドせず、下側板状部材１３に対する位置は変化しない。すなわち、仏像は床面と一緒に振動する。しかし、この静摩擦力の閾値は、仏像が倒れない程度の値に設定されているため、このような小規模の地震では仏像が倒れることはない。
また、仏像２１に手を触れる程度の小さな力（閾値以下の力）が加えられた場合は、仏像の位置は全く変化しない。
一方、中規模以上の地震等の場合は、床面の振動の加速度が静摩擦係数を上回り、下側板状部材１３と上側板状部材１１の間でスライドが開始する。これにより、床面に固定された下側板状部材１３のみが床面と一緒に大きく移動する一方、仏像２１を固定した上側板状部材１１は慣性により元の位置に近い位置で静止を続けようとする。こうして、地震による振動が吸収され、大きな振動の仏像２１への影響が軽減される。
一旦スライドが開始した後、振動の最中には、各当接部１４において働く動摩擦力により上側板状部材１１及びそれに固定された仏像２１も床面の動きに引きずられて動くが、上下板状部材間のスライドにより、その動きの大きさ（振幅）は床面の動きよりは小さい。

下側板状部材１３の大きさは、対処予定の震度について予め想定されている振幅に応じて決めればよい。本実施例では、水平面内の各方向に対して、60cmの振動まで対応できるように、一辺60cmの正方板1枚からなる上側板状部材１１に対して、同じ大きさの下側板状部材１３を縦横各3枚ずつ、計9枚使用している。なお、予想される振幅がより小さい場合、下側板状部材１３の大きさは、より小さくても構わない。

上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜変形や修正を行うことが可能である。例えば、各部材の材料に関して、上記実施例は、仏像を地震等の振動から保護するための免震装置であり、免震機能と同時に、数百年といった長期間にわたる耐久性が求められるため、上側板状部材１１、下側板状部材１３、ねじ１２の材料として耐食性の強いステンレスを選択したが、ステンレス以外の金属であっても良い。また、上記実施例では上側板状部材１１、下側板状部材１３の形状を正方形にしたが、円形、楕円形、多角形等、載置物や周囲の状況に合わせた任意の形状にすることが可能である。
本発明に係る免震装置は、美術館や博物館における展示物、家庭における装飾品等、幅広い載置物を地震等の振動から保護する免震装置として用いることができる。例えば、上側板状部材１１やねじ１２に木製やプラスチック製のものを用いて当接部１４における静摩擦係数を適宜調節し、固定する載置物や免震装置を用いる状況に応じた静摩擦力を得ることができる。下側板状部材１３についても木製やプラスチック製のものを用いることができる。

各当接部１４における静摩擦係数の大きさは、上側板状部材１１とねじ１２の材料だけでなく、ねじ１２の頭部の形状や個数によっても調節することができる。例えば、上側板状部材１１を木製板、ねじ１２を丸頭を有する鋼製ねじにすれば、載置物の重量により当接部１４において上側板状部材１１を塑性変形させ、静摩擦係数を大きくすることができる。
静摩擦係数の大きさは、上側板状部材１１の当接面に表面加工（研磨、コーティング等）を行うことによっても変化させることができる。

上記実施例では、下側板状部材１３に凸部材を固定する構成としたが、凸部材を上側板状部材１１に固定しても良い（図３参照）。この場合には、上記実施例に比べて凸部材の数を減らすことができる。
床面を凸部材に当接させて適度な静摩擦係数が得られる場合、例えばフローリング床やリノリウム床などの場合には、床面側に固定する下側板状部材１３を別途用意せず、床面そのものを下側板状部材１３として利用することもできる。

本発明に係る免震装置は、美術館や博物館、仏閣等での使用が想定されることから、美観を向上させる装飾部材を設けても良い。例えば、免震装置全体を覆うような布やカーペット等を上側板状部材１１の上面に固定することにより、免震装置が外から見えないようにすることができる。このとき、周縁部が床面に達する大きさの布やカーペット等を使用すれば、免震装置を布やカーペット等と床面により形成される閉空間内に配置しておくことができる。これにより、免震装置への埃等の進入を防止し、凸部材と平坦面側板状部材の間の摩擦係数が変化することを防止できるため、免震装置の機能を長期間にわたって維持することができる。
上側板状部材１１を覆う箱型の装飾部材を上側板状部材１１の上面に固定し、その側面や上面に漆塗りや蒔絵等を施して豪華な飾台とすることにより、美観を向上させることもできる。この場合には、箱型状の装飾部材の下面の周縁部に下側板状部材１３の上面に達する長さのブラシ等を備えておけば、免震装置への埃等の侵入を軽減し、免震装置の機能性を長期間にわたって維持することができる。

１１…上側板状部材
１２…ねじ
１３…下側板状部材
１４…当接部
２１…仏像

Claims (3)

1. a) 床面側に固定される下側板状部材と、
   b) 載置物が固定される上側板状部材と、
   c) 前記下側板状部材又は前記上側板状部材の対向面側に固定された、高さが同一の3個以上の凸部材と
   を有し、
   前記凸部材が、プラス又はマイナスのドライバー用溝を有し、下側板状部材又は上側板状部材の対向面側に固定されたねじ又はボルトの球面状の頭部である
   ことを特徴とする免震装置。
2. 前記凸部材が固定されている側ではない方の板状部材の表面が金属製であることを特徴とする請求項１に記載の免震装置。
3. 前記凸部材が固定されている側ではない方の板状部材の表面が木製又はプラスチック製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の免震装置。

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