JP5599252B2 - 積層式ダンパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、地震その他の振動を吸収するための積層式ダンパ装置に関する。

従来から、地震や風その他の振動原因により建築構造物に生じる振動エネルギーを吸収するために、各種のダンパ装置が提案されている。このダンパ装置にはオイルの粘性を利用したオイルダンパや鋼材の弾性を利用した鋼材ダンパなどさまざまな形式のものがある。これらのダンパは建築構造物の柱や梁に付設されたり柱と梁の間に架設されるブレースに組み込まれたりして、建築構造物に生じる振動を吸収するようになっている。この種のダンパ装置は例えば特許文献１、２などに開示されている。

特開２００３−２２７２４３公報 特開平１１−３２４３９９号公報

ところで、本願発明者らは、近時、被加圧物の加圧面全体に均一な加圧力を作用させるために、平面状のシート部材と、このシート部材の片面の全体にわたって、当該片面から立ち上がって設けられた複数の三角錐形状の突起とからなり、三角錐形状の突起の内部は中空に形成されているトラスコア、及びこのトラスコアを２枚、それぞれ突起が設けられた面を対向させ、且つ一方のシート部材の突起の頂点と他方のシート部材の突起の頂点とがオフセットとなるように重ね合わせてなるトラスコア組立体、並びにこのトラスコア組立体を押え板部材で挟持してなる加圧マガジンを開発し、特許出願をしたところである。そして、本願発明者らは、このトラスコア組立体の特性、すなわち、シート部材に対して面に対して垂直方向の巨大な外力を受けて、一方の突起が変形（撓み変形）しようとしても、突起の稜線が相接する部位において他方の突起が相対する位置で反対方向に撓み変形しようとして互いに相手の変形を阻止ないしは抑止する作用を及ぼすことになり、巨大な外力であっても押しつぶされることなく耐えながら弾性変形する耐圧特性を他の技術へ利用することを目的として、鋭意研究の結果、トラスコアにオリフィスを設け、弾性材からなるフレキシブル袋の中にトラスコア組立体を組み込み、このフレキシブル袋の中に液体を入れることで、この袋の中でトラスコア組立体が衝撃を吸収する挙動を採ることを見出し、これを用いて、オイルダンパや鋼材ダンパなどと同様に、建築構造物や各種機械に生じる振動エネルギーを吸収し得る新たな積層式ダンパ装置を創案するに至った。

本発明は、上記トラスコア組立体を用いた新たな積層式ダンパ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の積層式ダンパ装置は、平面状のシート部材と、このシート部材の片面の略全体に亘って、当該片面から立ち上がって設けられた複数の三角錐形状の突起とからなり、前記三角錐形状の突起の内部は中空に形成されているトラスコアを２枚、それぞれ突起が設けられた面を対向させ、且つ一方のシート部材の突起の頂点と他方のシート部材の突起の頂点とがオフセットとなるように重ね合わせてなるトラスコア組立体と、前記トラスコア組立体の両面にそれぞれ対接して配置された平板形状の保持部材とからなる第１のトラスコア複合体と、前記トラスコア組立体が前記各トラスコアに複数のオリフィスが形成されて、弾性材からなる密封可能なフレキシブル袋内に組み込まれ、当該袋内に液体が収容されてなる第２のトラスコア複合体とを備え、前記第１、第２のトラスコア複合体が前記各トラスコアの前記シート部材の面を相互に向き合せて並列に積層されて構成される、ことを要旨とする。
また、この積層式ダンパ装置は、所要のダンパ力を発現するために、複数の第１、第２のトラスコア複合体が並列に積層されて構成される。
また、この場合、第１、第２のトラスコア複合体はそれぞれ、略同じ又は異なる外形の平板形状に形成されることが好ましい。

本発明では、第１のトラスコア複合体が、平面状のシート部材と、このシート部材の片面の略全体にわたって、当該片面から立ち上がって設けられた複数の三角錐形状の中空の突起とからなるトラスコアを２枚、それぞれ突起が設けられた面を対向させ、且つ一方のシート部材の突起の頂点と他方のシート部材の突起の頂点とがオフセットとなるように重ね合わせてなるトラスコア組立体と、このトラスコア組立体を挟持する平板形状の保持部材とからなり、第２のトラスコア複合体が、第１のトラスコア複合体と同様のトラスコア組立体の各トラスコアに複数のオリフィスが形成されて、これを弾性材からなるフレキシブル袋内に組み込み、当該袋内に液体を収容してなり、これら第１、第２のトラスコア複合体が並列に積層されて、これら第１、第２のトラスコア複合体で各トラスコア組立体の面に対して垂直の振動エネルギーを受けるようにしたので、これら第１、第２のトラスコア複合体が押圧されると、第１のトラスコア複合体の保持部材で第２のトラスコア複合体が押圧され、第２トラスコア複合体は、第１のトラスコア複合体の保持部材の面全体にわたって均一な力を受けて、フレキシブル袋の圧縮変形とともに、このフレキシブル袋の中でトラスコア組立体が押圧され、各トラスコア間が圧縮されて、各トラスコア間の液体が各トラスコアのオリフィスを通じて徐々に各トラスコアの両側へ排出され、またトラスコア組立体の周囲に回り、フレキシブル袋の中で移動することにより、このフレキシブル袋の中でトラスコア組立体が押圧力を吸収する挙動を採り、また反対に、これら第１、第２のトラスコア複合体に引張り力が作用すると、第１のトラスコア複合体により第２のトラスコア複合体が引張られることで、第２トラスコア複合体は、フレキシブル袋の中で圧縮された各トラスコア間に液体が各トラスコアのオリフィスを通じて、また各トラスコアの周囲から、徐々に吸入されて、フレキシブル袋が引張り変形し、トラスコア組立体が各トラスコアが引き離される方向に変形する挙動を採り、このようにして振動エネルギーが続く間、この挙動が繰り返し行われ、これら第１、第２のトラスコア複合体で受けた各トラスコア組立体の面に対して垂直の振動エネルギーを吸収するダンパ力が働くことになる。そして、これら第１、第２のトラスコア複合体への押圧が解除されると、第１のトラスコア複合体による第２のトラスコア複合体の押圧が解除されることで、第２トラスコア複合体は、フレキシブル袋の中で圧縮された各トラスコア間に液体が各トラスコアのオリフィスを通じて、また各トラスコアの周囲から、徐々に吸入されて、フレキシブル袋及びトラスコア組立体が元の状態に弾性復帰することになる。

本発明の一実施の形態に係る積層式ダンパ装置を示す概略側面図 同ダンパ装置の第１のトラスコア複合体を示す概略分解斜視図 同ダンパ装置の第１のトラスコア複合体の特にトラスコア組立体を示す一部省略斜視図 同ダンパ装置の第１のトラスコア複合体の特にトラスコア組立体を示す一部省略断面図 同ダンパ装置の第２のトラスコア複合体を示す概略分解斜視図 同ダンパ装置の第２のトラスコア複合体の特にトラスコア組立体を示す一部省略斜視図 同ダンパ装置の第２のトラスコア複合体の特にトラスコア組立体、フレキシブル袋及び液体を示す一部省略断面図 同ダンパ装置を建築構造物に適用する場合の建築構造物用ダンパ装置を示す概略側面図 同ダンパ装置を建築構造物の特にブレースに組み込んだ状態を示す側面図

次に、この発明の一実施の形態について、図１乃至図７を用いて説明する。図１に示すように、積層式ダンパ装置Ｄは、複数の第１のトラスコア複合体１と複数の第２のトラスコア複合体２とを備え、これら第１、第２のトラスコア複合体１、２が並列に積層されて構成される。

図２に示すように、第１のトラスコア複合体１はそれぞれ、トラスコア組立体１４と、このトラスコア組立体１４の両面にそれぞれ対接して配置された平板形状の保持部材１５とからなる。トラスコア組立体１４は、図３及び図４に示すように、矩形の平面状のシート部材１１と、このシート部材１１の片面の略全体に亘って、当該片面から立ち上がって設けられた複数の三角錐形状の突起１２とからなり、三角錐形状の突起１２の内部は中空に形成されているトラスコア１３を２枚、それぞれ突起１２が設けられた面を対向させ、且つ一方のシート部材１１の突起１２の頂点と他方のシート部材１１の突起１２の頂点とがオフセットとなるように重ね合わせてなる。保持部材１５は、図２に示すように、トラスコア組立体１４に対接する面である内側面が全体的に平坦面からなり、当該平坦面にトラスコア組立体を位置決め保持するための突状のガイド１６が設けられる。なお、ここでは、突状のガイド１６がトラスコア組立体の外形に合せて四角形の枠状に形成されているが、この形状はトラスコア組立体１４の外形に応じて適宜変更されるものである。また、この場合、トラスコア組立体１４に対接する面にトラスコア組立体１４が嵌合可能な凹部を形成して、この凹部をトラスコア組立体１４を位置決め保持するためのガイドとしてもよい。また、この保持部材１５は、トラスコア組立体１４の対接面と反対側の面である外側面が全体的に平坦面からなり、当該平坦面に第２のトラスコア複合体２を位置決め保持するための突状のガイド１７が設けられる。なお、ここでは、突状のガイド１７が第２のトラスコア複合体２の外形に合せて一対の略コ字形になっているが、この形状は第２のトラスコア複合体２の外形に応じて適宜変更されるものである。また、この場合、第２のトラスコア複合体２に対接する面に第２のトラスコア複合体２が嵌合可能な凹部を形成して、この凹部を第２のトラスコア複合体２を位置決め保持するためのガイドとしてもよい。このようにして第１のトラスコア複合体１は全体が略矩形の平板形状をなす。

図５に示すように、第２のトラスコア複合体２はそれぞれ、既述のトラスコア組立体１４が各トラスコア１３に複数のオリフィス２０が形成されて、弾性材からなる密封可能なフレキシブル袋２１内に組み込まれ、当該袋２１内に液体２２が収容されてなる。この場合、各トラスコア１３は第１のトラスコア複合体１の各トラスコア１３よりも外形が少し小さい略同じ矩形状に形成され、図６及び図７に示すように、オリフィス２０は各三角錐形状の突起１２の頂点に形成される。また、フレキシブル袋２１は、図５に示すように、ゴムなどの弾性材により、トラスコア組立体１４を組み入れ可能に、第１のトラスコア複合体１の保持部材１５よりも少し小さい略同じ矩形状の袋に形成され、その一部に液体注入口２１０が密閉可能に設けられる。また、この場合、液体２２は油が採用され、油２２はトラスコア組立体１４が組み込まれたフレキシブル袋２１内に、このフレキシブル袋２１内で油２２が移動して袋２１が収縮可能に例えば８分目程度まで収容される。このようにして第２のトラスコア複合体２は全体が第１のトラスコア複合体１よりも少し小さい略矩形の平板形状をなす。

このようにして第１、第２のトラスコア複合体１、２が形成され、ダンパ装置Ｄは、図１に示すように、複数の第１、第２のトラスコア複合体１、２が、第１のトラスコア複合体１と第２のトラスコア複合体２が交互に、各トラスコア複合体１、２のトラスコア１３のシート部材１１の面を相互に向き合せて、並列に、積層されて一体的に組み立てられる。

図８にこのダンパ装置Ｄを建築構造物に適用する場合の建築構造物用ダンパ装置Ｄ１を示している。図８に示すように、この建築構造物用ダンパ装置Ｄ１は既述のダンパ装置Ｄの組立体とこのダンパ装置Ｄの組立体の両端に配設される加圧板３とからなり、加圧板３の中心に取付軸３１が突設される。図９にこのダンパ装置Ｄ１を建築構造物の特にブレース４に組み込んだ状態を示している。この場合、ダンパ装置Ｄ１を取付軸３１を介してブレース４の中間に連結する。このようにして複数の第１、第２のトラスコア複合体１、２で各トラスコア組立体１４の面に対して垂直の振動エネルギーを受けるようにしている。この場合、ブレース４に振動エネルギーを受けて、これら第１、第２のトラスコア複合体１、２が押圧されると、第１のトラスコア複合体１では、図４を参照すると、各トラスコア１３のシート部材１１に対して面に対して垂直方向の巨大な外力を受けて、一方の突起１２が変形（撓み変形）しようとしても、突起１２の稜線が相接する部位において他方の突起１２が相対する位置で反対方向に撓み変形しようとして互いに相手の変形を阻止ないしは抑止する作用を及ぼすことになり、巨大な外力であっても押しつぶされることなく耐えながら弾性変形する。そして、図８を参照すると、この第１のトラスコア複合体１の保持部材１５で第２のトラスコア複合体２が押圧され、第２トラスコア複合体２は、第１のトラスコア複合体１の保持部材１５の面全体にわたって均一な力を受け、フレキシブル袋２１の圧縮変形とともに、このフレキシブル袋２１の中でトラスコア組立体１４が押圧され、図７を参照すると、各トラスコア１３間が圧縮されて、各トラスコア１３間の油２２が各トラスコア１３のオリフィス２０を通じて徐々に各トラスコア１３の両側へ排出され、またトラスコア組立体１４の周囲に回り、フレキシブル袋２１の中で移動することにより、このフレキシブル袋２１の中でトラスコア組立体１４が押圧力を吸収する挙動を採る。また反対に、これら第１、第２のトラスコア複合体１、２に引張り力が作用すると、第１のトラスコア複合体１により第２のトラスコア複合体２が引張られることで、第２トラスコア複合体２は、フレキシブル袋２１の中で圧縮された各トラスコア１３間に油２２が各トラスコア１３のオリフィス２０を通じて、また各トラスコア１３の周囲から、徐々に吸入されて、フレキシブル袋２１が引張り変形し、トラスコア組立体１４が各トラスコア１３が引き離される方向に変形する挙動を採る。このようにして振動エネルギーが続く間、これらの挙動が繰り返し行われ、これら第１、第２のトラスコア複合体１、２で受けた各トラスコア組立体１４の面に対して垂直の振動エネルギーを吸収するダンパ力が働くことになる。そして、これら第１、第２のトラスコア複合体１、２への押圧が解除されると、第１のトラスコア複合体１による第２のトラスコア複合体２の押圧が解除されることで、第２トラスコア複合体２は、フレキシブル袋２１の中で圧縮された各トラスコア１３間に油２２が各トラスコア１３のオリフィス２０を通じて、また各トラスコア１３の周囲から、徐々に吸入されて、フレキシブル袋２１及びトラスコア組立体１４が元の状態に弾性復帰する。

以上説明したように、このダンパ装置Ｄ１では、平面状のシート部材１１と、このシート部材１１の片面の略全体に亘って、当該片面から立ち上がって設けられた複数の三角錐形状の突起１２とからなり、三角錐形状の突起１２の内部は中空に形成されているトラスコア１３を２枚、それぞれ突起１２が設けられた面を対向させ、且つ一方のシート部材１１の突起１２の頂点と他方のシート部材１１の突起１２の頂点とがオフセットとなるように重ね合わせてなるトラスコア組立体１４と、トラスコア組立体１４の両面にそれぞれ対接して配置された平板形状の保持部材１５とからなる複数の第１のトラスコア複合体１と、トラスコア組立体１４が各トラスコア１３に複数のオリフィス２０が形成されて、弾性材からなる密封可能なフレキシブル袋２１内に組み込まれ、当該袋２１内に油２２が収容されてなる複数の第２のトラスコア複合体２とを備え、これら第１、第２のトラスコア複合体１、２を各トラスコア１３のシート部材１１の面を相互に向き合せて並列に積層して構成し、これら第１、第２のトラスコア複合体１、２で各トラスコア組立体１４の面に対して垂直の振動エネルギーを受けるようにしたので、これら第１、第２のトラスコア複合体１、２が押圧されると、第１のトラスコア複合体１の保持部材１１で第２のトラスコア複合体２が押圧され、第２のトラスコア複合体２は、第１のトラスコア複合体１の保持部材１５の面全体にわたって均一な力を受けて、フレキシブル袋２１の圧縮変形とともに、このフレキシブル袋２１の中でトラスコア組立体１４が押圧され、各トラスコア１３間が圧縮されて、各トラスコア１３間の油２２が各トラスコア１３のオリフィス２０を通じて徐々に各トラスコア１３の両側へ排出され、またトラスコア組立体１４の周囲に回り、フレキシブル袋２１の中で移動することにより、このフレキシブル袋２１の中でトラスコア組立体１４が押圧力を吸収する挙動を採り、また反対に、これら第１、第２のトラスコア複合体１、２に引張り力が作用すると、第１のトラスコア複合体１により第２のトラスコア複合体２が引張られることで、第２トラスコア複合体２は、フレキシブル袋２１の中で圧縮された各トラスコア１３間に油２２が各トラスコア１３のオリフィス２０を通じて、また各トラスコア１３の周囲から、徐々に吸入されて、フレキシブル袋２１が引張り変形し、トラスコア組立体１４が各トラスコア１３が引き離される方向に変形する挙動を採り、このようにして振動エネルギーが続く間、これらの挙動が繰り返し行われて、これら第１、第２のトラスコア複合体１、２で受けた各トラスコア組立体１４の面に対して垂直の振動エネルギーを確実に吸収することができる。

なお、この実施の形態では、第１のトラスコア複合体１の各トラスコア１３及び保持部材１５をそれぞれ略矩形状に形成したが、これらの形状を略円形、略三角形、略五角形以上の多角形など任意の形状に変更することができる。また、トラスコア１３と保持部材１５は同じ形状であってもよく、異なる形状であってもよい。このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、この実施の形態では、第２のトラスコア複合体２の各トラスコア１３及びフレキシブル袋２１をそれぞれ略矩形状に形成したが、これらの形状を略円形、略三角形、略五角形以上の多角形など任意の形状に変更することができる。さらに、トラスコア１３とフレキシブル袋２１は同じ形状であってもよく、異なる形状であってもよい。また、この第２のトラス複合体２においては、オリフィス２０をトラスコア１３の三角錐形状の突起１２の頂点に形成したが、これらのオリフィス２０を各突起１２上の他の箇所や各突起１２間の平坦面に形成してもよい。このようにしても上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

Ｄ 積層式ダンパ装置
１ 第１のトラスコア複合体
１１ シート部材
１２ 突起
１３ トラスコア
１４ トラスコア組立体
１５ 保持部材
１６ ガイド
１７ ガイド
２ 第１のトラスコア複合体
２０ オリフィス
２１ フレキシブル袋
２１０ 液体注入口
２２ 油（液体）
Ｄ１ 建築構造物用ダンパ装置
３ 加圧板
３１ 取付軸
４ ブレース

Claims (3)

1. 平面状のシート部材と、このシート部材の片面の略全体に亘って、当該片面から立ち上がって設けられた複数の三角錐形状の突起とからなり、前記三角錐形状の突起の内部は中空に形成されているトラスコアを２枚、それぞれ突起が設けられた面を対向させ、且つ一方のシート部材の突起の頂点と他方のシート部材の突起の頂点とがオフセットとなるように重ね合わせてなるトラスコア組立体と、前記トラスコア組立体の両面にそれぞれ対接して配置された平板形状の保持部材とからなる第１のトラスコア複合体と、
   前記トラスコア組立体が前記各トラスコアに複数のオリフィスが形成されて、弾性材からなる密封可能なフレキシブル袋内に組み込まれ、当該袋内に液体が収容されてなる第２のトラスコア複合体と、
   を備え、
   前記第１、第２のトラスコア複合体が前記各トラスコアの前記シート部材の面を相互に向き合せて並列に積層されて構成される、
   ことを特徴とする積層式ダンパ装置。
2. 複数の第１、第２のトラスコア複合体が並列に積層されて構成される請求項１に記載の積層式ダンパ装置。
3. 第１、第２のトラスコア複合体はそれぞれ、略同じ又は異なる外形の平板形状に形成される請求項１又は２に記載の積層式ダンパ装置。

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