JP5993300B2 - 建物用制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、建物用制振装置に関する。

建物用制振装置として、例えば、特許４８１４８５７号公報には、建物の壁部分の骨組として木製の角材を用いて形成された上下一対の横架材と左右一対の垂直材とからなる矩形架構の内側に面状部材を取り付けてなる制振耐力壁構造が開示されている。ここで開示される制振耐力壁構造は、矩形架構の内側を縦に２分割した形状に近似する略縦長矩形形状の左右一対の分割面状部材を矩形架構に設置した構造である。ここで、各分割面状部材は、縦方向分割線に沿った一方の側端面側の上端及び下端の角部分が切り欠かれている。分割面状部材の一方の側端面及び両側の側面には接合部補強金物が密着している。分割面状部材は、対向配置される一方の側端面同士が接合部補強金物の前面板の間に３〜５０ｍｍの厚さの制振ゴムを挟み込んで互いに接合された状態で、矩形架構の内側に取り付けられている。

また、特開２０１０−７０９０８号公報には、多層建物に適用される制振構造が提案されている。ここでは、多層建物を構成する構造体の任意の層間に回転慣性質量ダンパーと付加バネとを直列配置したＴＭＤ機構を設置し、その固有振動数を構造体の１次固有振動数に同調させている。また、構造体の他の任意の層間に振動遮断機構としての回転慣性質量ダンパーを設置して、その慣性質量と層剛性とにより定まる固有振動数を任意の遮断振動数に同調させている。さらに、ＴＭＤ機構および振動遮断機構を設置した層にオイルダンパー等の粘性ダンパーが設置されている。

上記のように建物の制振装置としては、制振ゴムを利用したもの、回転慣性質量ダンパーと付加バネとを直列配置したＴＭＤ機構を設置したもの、オイルダンパーなどの粘性ダンパーを利用したもの、さらにこれらを組み合わせたものなど、種々の提案がある。このうち回転慣性質量ダンパーは、特に、加速度が大きい変位に対して大きい抗力を発揮し得る。回転慣性質量ダンパーは、例えば、ねじの直動運動をボールナットの回転運動に変換するボールねじ機構のボールナットにフライホイールを固定した構造が提案されている。かかる構造では、フライホイールの回転慣性モーメントにより、実際の質量の数百倍以上の慣性質量効果を発揮しうるとされている。

特許４８１４８５７号公報 特開２０１０−７０９０８号公報

ところで、回転慣性質量ダンパーはボールねじ機構にフライホイールが連結されており、相当の収容スペースが必要である。これに対して、例えば、木造住宅の土台と上梁と柱で囲まれた骨組みを有する壁は、例えば、厚さが１００ｍｍ〜１２０ｍｍ程度であり、上記のようにボールねじ機構にフライホイールを連結した回転慣性質量ダンパーは収まらない。ここでは、回転慣性質量ダンパーの慣性質量効果に着目し、建物の矩形の枠組みに取り付けて回転慣性質量ダンパーとしての機能を具現化しうる新規な建物用制振装置を提案する。

ここで提案される建物用制振装置は、建物の下梁と、下梁に立てられた一対の柱と、一対の柱に架け渡された上梁とで囲まれた矩形の枠組み内に配置されている。この建物用制振装置であって、上側伝達部材と、下側伝達部材と、制振ユニットとを備えている。ここで、上側伝達部材は、建物の上梁に固定される上梁側固定部と、制振ユニットに固定される第１ユニット側固定部とを備えている。下側伝達部材は、建物の前記下梁に固定される下梁側固定部と、制振ユニットに固定される第２ユニット側固定部とを備えている。制振ユニットは、第１ラックギアと、第１ピニオンギアと、錘とを備えている。ここで、第１ラックギアは、第１ユニット側固定部と第２ユニット側固定部とのうち一方の固定部に横向きに取り付けられている。第１ピニオンギアは、第１ユニット側固定部と第２ユニット側固定部とのうち他方の固定部に取り付けられ、第１ラックギアに噛み合っている。錘は、第１ピニオンギアの回転に応じて回転するように、第１ピニオンギアに係合している。

この建物用制振装置によれば、建物の下梁と、下梁に立てられた一対の柱と、一対の柱に架け渡された上梁とで囲まれた矩形の枠組みに生じたせん断変位が、上側伝達部材と下側伝達部材とを介して、制振ユニットに伝達される。制振ユニットは、矩形の枠組みの上下の梁に生じたせん断変位に応じて第１ラックギアに第１ピニオンギアが噛み合い、第１ピニオンギアが回転する。そして、第１ピニオンギアの回転に応じて、第１ピニオンギアに係合した錘が回転する。このように、建物用制振装置は、建物の矩形の枠組みに取り付けて回転慣性質量ダンパーとしての機能を具現化する。つまり、建物の矩形の枠組みの上下の梁に生じるせん断変形に応じて錘が回転し、これによって質量効果を発揮して建物の揺れを小さく抑えることができる。

ここで、第１ラックギアは、上梁と平行になるように取り付けられていてもよい。

また、第１ラックギアは、第１ユニット側固定部と第２ユニット側固定部とのうち一方にピンリンクによって取り付けられていてもよい。この場合、第１ピニオンギアを第１ラックギアに押し当てる押し当て機構を備えているとよい。

ここで、押し当て機構は、例えば、第１ラックギアの背面側に設けられた第２ラックギアと、第２ラックギアに噛み合う第２ピニオンギアと、第２ピニオンギアと第２ラックギアとが噛み合い、かつ、第１ピニオンギアと第２ピニオンギアとが第１ラックギアと第２ラックギアとを挟むように、第１ピニオンギアに対して第２ピニオンギアを支持する支持部材とを備えていてもよい。

また、押し当て機構は、第１ラックギアの背面に押し当たるローラと、支持部材とを備えていてもよい。ここで、支持部材は、ローラと第１ピニオンギアとが、第１ラックギアを挟むように、第１ピニオンギアに対してローラを支持する部材であるとよい。

また、押し当て機構は、第１ラックギアに対する第１ピニオンギアの歯車軸の距離を一定にするように、ラックギアに対して第１ピニオンギアの歯車軸を案内するガイドを備えていてもよい。

また、錘は第１ピニオンギアの歯車軸に取り付けられていてもよい。また、第１ピニオンギアに対して錘の回転を増速させる増速機構を備えていてもよい。

ここで、増速機構は、例えば、第１ピニオンギアの回転に応じて回転する大径歯車と、大径歯車よりもピッチ円直径が小さく、錘に連結された小径歯車とを備えていてもよい。

また、この場合、大径歯車と小径歯車は、それぞれスプロケットであり、大径歯車と小径歯車とを連結するチェーンを備えていてもよい。さらに、この場合、大径歯車の歯車軸に揺動自在に取り付けたアームに取り付けられた２つのアイドルスプロケットと、２つのアイドルスプロケットのうち一方を大径歯車に連結する第１チェーンと、２つのアイドルスプロケットのうち他方を小径歯車に連結する第２チェーンとを備えていてもよい。

また、錘は、矩形の枠組みの表裏に対向するように２つ設けられていてもよい。さらに、錘の質量は、錘の回転軸から離れた位置に偏っていてもよい。

図１は、建物用制振装置が取り付けられた建物の壁の構造を示している。 図２は、建物用制振装置の変形例１００Ａを示している。 図３は、建物用制振装置の変形例１００Ｂを示している。 図４は、建物用制振装置の変形例１００Ｃを示している。 図５は、建物用制振装置の変形例１００Ｄを示している。 図６は、建物用制振装置の変形例１００Ｅを示している。 図７は、建物用制振装置の変形例１００Ｆを示している。 図８は、建物用制振装置の変形例１００Ｇを示している。 図９は、建物用制振装置の変形例１００Ｈを示している。 図１０は、建物用制振装置の変形例１００Ｉを示している。 図１１は、建物用制振装置の変形例１００Ｊを示している。 図１２は、建物用制振装置の変形例１００Ｋを示している。 図１３は、建物用制振装置の変形例１００Ｌを示している。 図１４は、建物用制振装置の制振ユニットの錘の取り付け構造を示している。 図１５は、制振ユニットの錘の変形例を示す図である。 図１６は、制振ユニットの錘の変形例を示す図である。 図１７は、制振ユニットの錘の変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る建物用制振装置を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、同じ作用を奏する部材または部位には、適宜に同じ符号を付している。また、各図面は模式的に描かれており、必ずしも実物を反映していない。また、各図面は、一例を示すのみであり、特に言及されない限りにおいて本発明を限定しない。

《建物１０》
図１は、建物用制振装置１００が取り付けられた建物１０の壁の構造を示している。ここで、建物１０は木造住宅である。建物用制振装置１００は、建物１０の下梁１１と柱１２、１３と上梁１４とで囲まれた矩形の枠組み２０内に取り付けられている。なお、ここで、建物用制振装置１００が取り付けられる上梁１４と下梁１１は、互いに上下に対向する梁（ここで、梁には土台が含まれる。）である。この実施形態では、建物用制振装置１００は、建物１０の１階に取り付けられている。ここでは、下梁１１は、具体的には、アンカーボルトによってコンクリート基礎３０に取り付けられた土台であり、以下、適宜に土台１１と称する。また、上梁１４は、具体的には、下梁としての土台１１に立てられた一対の柱１２、１３に架け渡された２階床梁あるいは胴差しであり、以下、ここでは、適宜に２階床梁１４と称する。

また、この実施形態では、柱１２、１３は、凡そ１００ｍｍ×１００ｍｍの角材であり、土台１１と、一対の柱１２、１３と、２階床梁１４（上梁）とで囲まれた矩形の枠組み２０の厚さは凡そ１００ｍｍである。

また、この実施形態では、柱１２、１３には、ホールダウン金物１５、１６が取り付けられている。柱１２、１３は、ホールダウン金物１５、１６をコンクリート基礎３０に埋め込まれたホールダウンボルト３１、３２に取り付けて固定されている。また、コンクリート基礎３０と土台１１との間には、厚さ２ｃｍ程度の基礎パッキン３４が取り付けられており、コンクリート基礎３０内の通気が確保されている。

《建物用制振装置１００》
建物用制振装置１００は、図１に示すように、建物１０の土台１１（下梁）と、土台１１に立てられた一対の柱１２、１３と、一対の柱１２、１３に架け渡された２階床梁１４（上梁）とで囲まれた矩形の枠組み２０内に配置されている。ここで、建物用制振装置１００は、上側伝達部材４０と、下側伝達部材５０と、制振ユニット６０とを備えている。

《上側伝達部材４０》
上側伝達部材４０は、建物１０の２階床梁１４（上梁）に固定される上梁側固定部４１と、制振ユニット６０に固定される第１ユニット側固定部４２とを備えている。図１に図示された例では、上側伝達部材４０は、建物１０の土台１１と柱１２、１３と２階床梁１４とで囲まれた矩形の枠組み２０内において、左側の柱１２と２階床梁１４とが交わった角部に沿って取り付けられる直角三角形状のトラスで構成されている。

ここでは、上側伝達部材４０を構成するトラスは、例えば、４０ｍｍ×４０ｍｍで、肉厚が３．２ｍｍ程度の角パイプで構築するとよい。なお、トラスを構成する角パイプのサイズは、これに限定されない。また、トラスを構成する材料として、ここでは角パイプを例示したが、トラスを構成する材料は角パイプに限定されない。

ここで、上側伝達部材４０を構成する直角三角形状のトラスは、横材４０ａと、縦材４０ｂと、斜め材４０ｃと、横架材４０ｄとを備えている。このうち、横材４０ａは、矩形の枠組み２０の２階床梁１４に沿って配置されている。図１では、縦材４０ｂは横材４０ａの左側端部に接続され、当該左側端部から矩形の枠組み２０の左側の柱１２に沿って矩形の枠組み２０の中間部まで延びている。斜め材４０ｃは、横材４０ａの他方の端部（図１では、右側の端部）と縦材４０ｂの先端（図１では、下端）との間に架け渡されている。横架材４０ｄは、縦材４０ｂと斜め材４０ｃの中間部に架け渡されている。横材４０ａと、縦材４０ｂと、斜め材４０ｃと、横架材４０ｄとは、それぞれ接合ピンによって接合されている。

上側伝達部材４０は、上述したように左側の柱１２と２階床梁１４とが交わった角部に沿って取り付けられる直角三角形状のトラスで構成されている。ここで、建物１０の上梁１４に固定される上梁側固定部４１は、上梁１４に取り付けられる横材４０ａに設けられている。また、制振ユニット６０に固定される第１ユニット側固定部４２は、直角三角形状のトラスの縦材４０ｂと斜め材４０ｃとが交わる頂部に設けられている。

《下側伝達部材５０》
下側伝達部材５０は、建物１０の土台１１（下梁）に固定される下梁側固定部５１と、制振ユニット６０に固定される第２ユニット側固定部５２とを備えている。ここで、図１に図示された例では、下側伝達部材５０は、矩形の枠組み２０内において、右側の柱１３と土台１１とが交わった角部に沿って取り付けられる直角三角形状のトラスで構成されている。ここでは、下側伝達部材５０を構成するトラスは、上側伝達部材４０を構成するトラストと同様に構成することができる。

ここで、下側伝達部材５０を構成する直角三角形状のトラスは、横材５０ａと、縦材５０ｂと、斜め材５０ｃと、横架材５０ｄとを備えている。このうち、横材５０ａは、矩形の枠組み２０の土台１１に沿って配置されている。図１では、縦材５０ｂは横材５０ａの右側端部に接続され、当該右側端部から矩形の枠組み２０の右側の柱１３に沿って矩形の枠組み２０の中間部まで延びている。斜め材５０ｃは、横材５０ａの他方の端部（図１では、左側の端部）と縦材５０ｂの先端（図１では、上端）との間に架け渡されている。横架材５０ｄは、縦材５０ｂと斜め材５０ｃの中間部に架け渡されている。横材５０ａと、縦材５０ｂと、斜め材５０ｃと、横架材５０ｄとは、それぞれ接合ピンによって接合されている。

下側伝達部材５０は、上述したように右側の柱１３と土台１１とが交わった角部に沿って取り付けられる直角三角形状のトラスで構成されている。ここで、建物１０の土台１１に固定される下梁側固定部５１は、土台１１に取り付けられる横材５０ａに設けられている。また、制振ユニット６０に固定される第２ユニット側固定部５２は、下側伝達部材５０の直角三角形状のトラスの縦材５０ｂと斜め材５０ｃとが交わる頂部に設けられている。

なお、図１に示す例では、上側伝達部材４０は矩形の枠組み２０の左上の角部に設けられ、下側伝達部材５０は矩形の枠組み２０の右下の角部に設けられている。上側伝達部材４０と下側伝達部材５０の配置は、これに限らない。上側伝達部材４０と下側伝達部材５０は、矩形の枠組み２０の２階床梁１４と土台１１とに固定されているとよい。上側伝達部材４０と下側伝達部材５０は、例えば、ラグスクリューなどの締結部材で、２階床梁１４と土台１１とに固定するとよい。

《制振ユニット６０》
次に制振ユニット６０を説明する。制振ユニット６０は、図１に示すように、第１ラックギア６１と、第１ピニオンギア６２と、錘６３とを備えており、回転慣性質量ダンパーを構成している。第１ラックギア６１は、第１ユニット側固定部４２と第２ユニット側固定部５２とのうち一方の固定部に横向きに取り付けられている。第１ピニオンギア６２は、第１ユニット側固定部４２と第２ユニット側固定部５２とのうち他方の固定部に取り付けられ、第１ラックギア６１に噛み合っている。

この実施形態では、第１ラックギア６１は、図１に示すように、下側伝達部材５０の第２ユニット側固定部５２に取り付けられている。この実施形態では、第１ラックギア６１と第１ピニオンギア６２とは、矩形の枠組み２０の中央部に配置されている。このため、下側伝達部材５０の第２ユニット側固定部５２の先端に、矩形の枠組み２０の中央部に延びたアーム５３を取り付け、当該アーム５３に第１ラックギア６１を取り付けている。ここで、アーム５３は、下側伝達部材５０の第２ユニット側固定部５２に接合ピンで取り付けられている。第１ラックギア６１は、歯面を上方に向けて、矩形の枠組み２０の中央部で凡そ横向きに取り付けられている。

他方、第１ピニオンギア６２の歯車軸６２ａは、上側伝達部材４０の第１ユニット側固定部４２に取り付けられている。この実施形態では、上側伝達部材４０の第１ユニット側固定部４２の先端に、矩形の枠組み２０の中央部に延びたアーム４３を取り付け、当該アーム４３の先端に第１ピニオンギア６２を取り付けている。なお、この実施形態では、歯車軸６２ａは、矩形の枠組み２０の法線方向に沿って取り付けられている。また、第１ユニット側固定部４２に取り付けたアーム４３と、第２ユニット側固定部５２に取り付けたアーム５３との間に適当な間隔を維持するため、バネ４５を伸張させた状態で取り付けている。かかるバネ４５の弾性反力によってアーム４３とアーム５３との間隔を維持し、第１ピニオンギア６２を第１ラックギア６１に確実に噛み合わせている。

なお、図示は省略するが、バネ４５に代えて、第１ユニット側固定部４２が取り付けられたアーム４３の揺動軸４３ａと、第２ユニット側固定部５２が取り付けられたアーム５３の揺動軸５３ａにバネを取り付けてもよい。そして、アーム４３とアーム５３が常に近づくように、アーム４３とアーム５３が回動する方向にバネの弾性反力を作用させてもよい。この場合、第１ピニオンギア６２と第１ラックギア６１とを確実に噛み合わせることができる。さらに、図示は省略するが、第１ユニット側固定部４２が取り付けられたアーム４３と、第２ユニット側固定部５２が取り付けられたアーム５３とのうち、一方のアームをユニット側固定部に固定し、他方のアームの揺動軸にバネを取り付け、当該バネの弾性反力によって、当該他方のバネを固定された一方のアームに向けて回動するようにユニット側固定部に取り付けてもよい。この場合でも、第１ピニオンギア６２と第１ラックギア６１とを確実に噛み合わせることができる。

次に、錘６３は、第１ピニオンギア６２の回転に応じて回転するように、第１ピニオンギア６２に係合させている。この実施形態では、錘６３は第１ピニオンギア６２の歯車軸に取り付けられた円盤状の錘で構成されている。これによって、第１ピニオンギア６２の回転に伴って錘６３を回転させることができる。

《建物用制振装置１００の動作》
大きな地震時に土台１１が揺れに伴い、慣性力を受けて、建物１０全体が揺れる。この際、土台１１に対して２階床梁１４が凡そ水平に触れ動く。このため、建物１０の土台１１と柱１２、１３と２階床梁１４とで囲まれた矩形の枠組み２０は、凡そ水平にせん断変形する。この建物用制振装置１００は、土台１１に下側伝達部材５０が取り付けられており、２階床梁１４に上側伝達部材４０が取り付けられている。このため、矩形の枠組み２０が、水平にせん断変形する。この際、建物用制振装置１００の制振ユニット６０には、建物用制振装置１００の土台１１と２階床梁１４との相対変位に応じて、上側伝達部材４０と下側伝達部材５０に相対的な変位が生じる。詳しくは、上側伝達部材４０の第１ユニット側固定部４２と、下側伝達部材５０の第２ユニット側固定部５２との距離が近づいたり離れたりする。

この実施形態では、上側伝達部材４０の第１ユニット側固定部４２に取り付けられたアーム４３には、第１ピニオンギア６２が取り付けられている。下側伝達部材５０の第２ユニット側固定部５２に取り付けられたアーム５３には、第１ラックギア６１が取り付けられている。第１ラックギア６１と第１ピニオンギア６２は噛み合っている。上側伝達部材４０の第１ユニット側固定部４２と、下側伝達部材５０の第２ユニット側固定部５２との距離が近づいたり離れたりすると、それに応じて第１ラックギア６１と第１ピニオンギア６２が相対的に動く。

この際、第１ピニオンギア６２は、第１ラックギア６１に噛み合っているので、第１ラックギア６１の上を転動する。そして、第１ピニオンギア６２が転動するのに応じて錘６３が回転する。この際、錘６３は円盤状であり、相当の慣性力を受ける。特に、建物１０が揺れる場合には、土台１１は凡そ水平に揺れる。第１ユニット側固定部４２と第２ユニット側固定部５２とは、近づいたり離れたりする。このため、第１ユニット側固定部４２に取り付けられた第１ピニオンギア６２は、第２ユニット側固定部５２に取り付けられた第１ラックギア６１の上を転がりながら左右に行ったり来たりする。

この際、錘６３は、回転を始める際に所要の抗力を生じさせる。このため、建物１０が揺れ出す際に抗力を生じさせる。つまり、小さな地震では、建物１０の揺れを小さく抑えることができる。また、錘６３は回転する方向に相当の慣性力を有している。このため、回転する方向が変わる際に所要の抗力が生じる。錘６３が回転する方向が変わるのは、土台１１に対する２階床梁１４の振幅（変位）が最大になる位置である。大きな振幅を生じる場合にも、相当の抗力を建物１０に生じさせる。この際、錘６３の回転慣性モーメントによって、錘６３の実際の質量よりも数倍〜数百倍以上の慣性質量効果が発揮される。錘６３の重量のわりに大きな効果が得られる。このため、建物１０に生じる揺れを小さく抑えることができる。

《質量効果（慣性質量Ｚ）》
ここで、質量効果（慣性質量Ｚ）は、慣性力Ｍａの質量成分Ｍである。回転慣性質量ダンパーでは、錘６３の実際の質量よりも重い質量に相当する慣性力が発揮されうる。この実施形態では、錘６３は円盤状の錘であり、質量効果（慣性質量Ｚ）の計算式は、以下の式による。
Ｚ＝０．５×（πβ／αδ）^２×γ

ここで、
Ｚ：慣性質量
α：第１ピニオンギア６２の歯数
β：錘６３の直径
δ：第１ラックギア６１のギアピッチ
γ：錘６３の質量
である。

このように、第１ピニオンギア６２の歯数αと、錘６３の直径βと、第１ラックギア６１のギアピッチδとを適切に調整することによって、錘６３の質量γよりも大きな質量効果（慣性質量Ｚ）を得ることができる。このように、この制振ユニット６０によれば、錘６３の重量のわりに大きな効果が得られる。

この際、建物の重量（例えば、建物の１階に建物用制振装置１００を取り付ける場合には、建物の２階の重量）をＭとすると、パルス振動が入力された時に、建物に生じる加速度（入力）をＭ／（Ｍ＋Ｚ）に減じることができる。また、建物に、質量効果がＺの建物用制振装置１００がｎ個取り付けられている場合には、パルス振動が入力された時に、建物に生じる加速度をＭ／（Ｍ＋ｎ×Ｚ）に減じることができる。このように、この建物用制振装置１００によれば、建物１０に生じる揺れを小さく抑えることができる。さらに、建物１０自体に揺れを減衰させる効果があるので、この建物用制振装置１００によって建物１０に生じる揺れが小さく抑えられることと合わせて、建物１０に生じる揺れを早期に減衰させることができる。

なお、質量効果（慣性質量Ｚ）の計算式は、錘の形状やその質量分布などによって変わる。本計算式は、装置構造を基に物理学により求まる式であり、この分野における技術者であれば装置構造に合った式を創出できる。

以上、図１に示した建物用制振装置１００を説明したが、ここで提案される建物用制振装置１００は上述した実施形態に限定されない。

例えば、第１ラックギア６１は、より好ましくは、図１に示すように、２階床梁１４と平行になるように取り付けられているとよい。これにより、土台１１と２階床梁１４の相対変位に応じた方向に第１ピニオンギア６２を転動させることができる。このため、建物１０に生じる揺れを小さく抑えることができる。

また、第１ラックギア６１は、第１ユニット側固定部４２と第２ユニット側固定部５２とのうち一方にピンリンクによって取り付けられていてもよい。この場合、第１ピニオンギア６２を第１ラックギア６１に押し当てる押し当て機構を備えているとよい。

また、上側伝達部材４０と下側伝達部材５０は、建物の下梁（ここでは、土台１１）と上梁（ここでは、２階床梁１４）の水平方向のせん断変位を制振ユニット６０のラックギアとピニオンギアに伝達しうる部材であるとよい。このため、上側伝達部材４０と下側伝達部材５０はそれぞれ上述した実施形態に限定されない。例えば、上側伝達部材４０と下側伝達部材５０の各部材は、それぞれピン接合で接合された例を例示したが、上側伝達部材４０と下側伝達部材５０の各部材は、溶接のように剛接合で接合してもよい。また、上側伝達部材４０と下側伝達部材５０は、面材などで補強し、さらに剛性を高くしてもよい。上側伝達部材４０と下側伝達部材５０の形状や構造も適宜変更できる。

《変形例１００Ａ，１００Ｂ》
ここで、図２と図３は、建物用制振装置の変形例１００Ａ，１００Ｂを示している。建物用制振装置１００Ａでは、例えば、図２に示すように、上側伝達部材４０Ａと下側伝達部材５０Ａは、それぞれ二等辺三角形のトラスで構成されている。つまり、上側伝達部材４０Ａと下側伝達部材５０Ａを構成する二等辺三角形状のトラスは、横材４０ａＡ、５０ａＡと、２本の斜め材４０ｂＡ、４０ｃＡ、５０ｂＡ、５０ｃＡとを備えている。

このうち、上側伝達部材４０Ａについて、横材４０ａＡは、矩形の枠組み２０の２階床梁１４に沿って配置されている。２本の斜め材４０ｂＡ、４０ｃＡは、２階床梁１４に取り付けられた横材４０ａＡの両側端部から矩形の枠組み２０の中央部までそれぞれ斜めに延びている。横材４０ａＡと、２本の斜め材４０ｂＡ、４０ｃＡとは、それぞれ接合ピンによって接合されている。

また、下側伝達部材５０Ａについて、横材５０ａＡは、矩形の枠組み２０の土台１１に沿って配置されている。２本の斜め材５０ｂＡ、５０ｃＡは、土台１１に取り付けられた横材５０ａＡの両側端部から矩形の枠組み２０の中央部までそれぞれ斜めに延びている。横材５０ａＡと、２本の斜め材５０ｂＡ、５０ｃＡとは、それぞれ接合ピンによって接合されている。

この場合、上側伝達部材４０Ａと下側伝達部材５０Ａとはそれぞれ二等辺三角形をなし、上側伝達部材４０Ａと下側伝達部材５０Ａの頂部は、矩形の枠組み２０の中央部で上下に対向している。第１ユニット側固定部４２と第２ユニット側固定部５２は、上下に対向した上側伝達部材４０Ａと下側伝達部材５０Ａの頂部に設けられている。

この場合、図２に示すように、上側伝達部材４０Ａに設けられる第１ユニット側固定部４２に第１ピニオンギア６２を取り付け、下側伝達部材５０Ａに設けられる第２ユニット側固定部５２に第１ラックギア６１を取り付けてもよい。また、図３に示すように、上側伝達部材４０Ａに設けられる第１ユニット側固定部４２に第１ラックギア６１を取り付け、下側伝達部材５０Ａに設けられる第２ユニット側固定部５２に第１ピニオンギア６２を取り付けてもよい。この場合、第１ラックギア６１に第１ピニオンギア６２が噛み合うことによって、第１ピニオンギア６２の歯車軸に取り付けられた錘６３が回転する。この際、錘６３の実際の質量よりも数倍〜数百倍以上の慣性質量効果が発揮され、建物１０に生じる揺れを小さく抑えることができる。

《変形例１００Ｃ〜１００Ｅ》
ここで、図４〜図６は、それぞれ建物用制振装置の変形例１００Ｃ〜１００Ｅを示している。

大きな地震時に、土台１１と柱１２、１３と２階床梁１４とで囲まれた矩形の枠組み２０に大きなせん断変形が生じると、厳密には、土台１１に対する２階床梁１４の高さが変動する。このため、図４〜図６に示すように、建物用制振装置は、矩形の枠組み２０に大きなせん断変形が生じても、第１ラックギア６１に第１ピニオンギア６２が押し当たることを保証しうる押し当て機構７０を備えているとよい。

《押し当て機構》
かかる押し当て機構７０としては、例えば、図１に示す形態において上述したバネ４５のようなものでもよい。ただし、押し当て機構７０は、これに限定されない。図４は、押し当て機構７０を備えた形態を例示している。押し当て機構７０は、例えば、図４に示すように、第２ラックギア７１と、第２ピニオンギア７２と、支持部材７３とを備えている。

《変形例１００Ｃ》
ここで、図４に示す建物用制振装置１００Ｃでは、上側伝達部材４０Ｃは、直角三角形の構造を備えており、建物１０の土台１１と柱１２、１３と２階床梁１４とで囲まれた矩形の枠組み２０の右上に配置され、２階床梁１４に固定されている。下側伝達部材５０Ｃは、直角三角形の構造を備えており、矩形の枠組み２０の左下に配置されており、土台１１に固定されている。そして、上側伝達部材４０Ｃの頂部に設けられた第１ユニット側固定部４２は、右側の柱１３の中間部近傍に位置しており、下側伝達部材５０Ｃの頂部に設けられた第２ユニット側固定部５２は、左側の柱１２の中間部近傍に位置している。ここでは、上側伝達部材４０Ｃおよび下側伝達部材５０Ｃの構造は、上述した建物用制振装置１００の上側伝達部材４０および下側伝達部材５０（図１参照）と同様の構造を採用できる。ここでは上側伝達部材４０Ｃおよび下側伝達部材５０Ｃについての詳しい説明は省略する。

この実施形態では、下側伝達部材５０Ｃの頂部に設けられた第２ユニット側固定部５２には、アーム５３がピン接合によって揺動自在に取り付けられている。第１ラックギア６１は、当該アーム５３に歯面を上に向けて取り付けられている。また、アーム５３の下側には、押し当て機構７０の第２ラックギア７１が歯面を下に向けて取り付けられている。また、上側伝達部材４０Ｃの頂部に設けられた第１ユニット側固定部４２には、押し当て機構７０の支持部材７３が取り付けられている。なお、アーム５３は第２ユニット側固定部５２に固定されていてもよい。

ここで、支持部材７３は、縦横に格子状に組まれた矩形のトラスであり、第２ユニット側固定部５２に取り付けられたアーム５３を上下に挟むように、上下の横材７３ａ、７３ｂが延びている。このうち、上側の横材７３ａには、アーム５３の上側に配置された第１ラックギア６１に噛み合う第１ピニオンギア６２が取り付けられている。当該第１ピニオンギア６２の歯車軸には、円盤状の錘６３が取り付けられている。また、下側の横材７３ｂには、アーム５３の下側に配置された第２ラックギア７１に噛み合う第２ピニオンギア７２が取り付けられている。ここで、第１ピニオンギア６２と第２ピニオンギア７２とが、第１ラックギア６１と第２ラックギア７１に常に噛み合うように、支持部材７３の上下の横材７３ａ、７３ｂの間隔が設定されている。

この実施形態では、押し当て機構７０を構成する第２ラックギア７１と、第２ピニオンギア７２と、支持部材７３とによって、回転慣性質量ダンパーの第１ピニオンギア６２が第１ラックギア６１に適切に噛み合うことが保障されている。つまり、大きな地震時に、土台１１と柱１２、１３と２階床梁１４とで囲まれた矩形の枠組み２０に大きなせん断変形が生じ、土台１１に対する２階床梁１４の高さが変動しても、回転慣性質量ダンパーの第１ラックギア６１に第１ピニオンギア６２が押し当たる。このため、大きな地震時に置いて、回転慣性質量ダンパーが適切に機能し、建物１０に生じる揺れを小さく抑えることができる。

《変形例１００Ｄ》
また、例えば、図５に示す建物用制振装置１００Ｄのように、支持部材７３は、第１ピニオンギア６２と第２ピニオンギア７２の歯車軸が取り付けられる、支持部材７３の上下の横材７３ａ、７３ｂの先端部に、縦材７３ｃを架け渡してもよい。これにより、上下の横材７３ａ、７３ｂの間隔（換言すれば、第１ピニオンギア６２と第２ピニオンギア７２の歯車軸の間隔）をより精度よく保持することができる。これにより回転慣性質量ダンパーをより適切に機能させることができる。

《変形例１００Ｅ》
また、例えば、図６に示す建物用制振装置１００Ｅでは、上側伝達部材４０Ｅは、二等辺三角形のトラス構造を備えており、下側伝達部材５０Ｅは、直角三角形のトラス構造を備えている。ここで、上側伝達部材４０Ｅの頂部に設けられた第１ユニット側固定部４２は、矩形の枠組み２０の中央部に位置しており、下側伝達部材５０Ｅの頂部に設けられた第２ユニット側固定部５２は、左側の柱１２の中間部近傍に位置している。ここでは上側伝達部材４０Ｅおよび下側伝達部材５０Ｅについての詳しい説明は省略する。

この実施形態では、下側伝達部材５０Ｅの頂部に設けられた第２ユニット側固定部５２には、アーム５３がピン接合によって揺動自在に取り付けられている。第１ラックギア６１は、当該アーム５３に歯面を上に向けて取り付けられている。アーム５３の下側には、押し当て機構７０の第２ラックギア７１が歯面を下に向けて取り付けられている。上側伝達部材４０Ｅの頂部に設けられた第１ユニット側固定部４２には、第１ラックギア６１に噛み合う第１ピニオンギア６２が取り付けられている。第１ピニオンギア６２の歯車軸に錘６３が取り付けられている。さらに、第１ピニオンギア６２の歯車軸に、押し当て機構７０の支持部材７３となる縦材が取り付けられている。支持部材としての縦材７３は、第１ラックギア６１の下側（アーム５３の下側）に延びており、第１ラックギア６１の背面（アーム５３の下側）に配設された第２ラックギア７１に噛み合う第２ピニオンギア７２を支持している。

このように、押し当て機構７０は、例えば、第２ラックギア７１と、第２ピニオンギア７２と、支持部材７３とを備えているとよい。この場合、第２ラックギア７１は、第１ラックギア６１の背面側に設けられているとよい。また、第２ピニオンギア７２は、第２ラックギア７１に噛み合うように設けられているとよい。支持部材７３は、第２ピニオンギア７２と第２ラックギア７１とが噛み合い、かつ、第１ピニオンギア６２と第２ピニオンギア７２とが第１ラックギア６１と第２ラックギア７１とを挟むように、第１ピニオンギア６２に対して第２ピニオンギア７２を支持しているとよい。図４〜図６に示すように、建物用制振装置１００Ｃ〜１００Ｅは、かかる押し当て機構７０によって、第１ラックギア６１に第１ピニオンギア６２が押し当たることが保証される。これにより、矩形の枠組み２０に大きなせん断変形が生じても、回転慣性質量ダンパーを適切に機能させることができる。

《変形例１００Ｆ》
なお、押し当て機構７０の構造は、かかる形態に限定されない。図７は、建物用制振装置の変形例を示している。図７に示す建物用制振装置１００Ｆでは、図６に示された建物用制振装置１００Ｅと、押し当て機構７０の構造が相違する。この実施形態では、押し当て機構７０は、ローラ７４と、支持部材７３とで構成されている。ローラ７４は、実質的に第１ラックギア６１の背面に押し当たっている。つまり、ここでは、第１ピニオンギア６２の歯車軸に取り付けられた、押し当て機構７０の支持部材となる縦材７３は、第１ラックギア６１の背面（アーム５３の下側）に配設されたローラ７４を支持している。そして、支持部材７３は、実質的にローラ７４と第１ピニオンギア６２とが第１ラックギア６１を挟むように、第１ピニオンギア６２に対してローラ７４を支持している。かかる建物用制振装置１００Ｆでは、ローラ７４と支持部材７３とで構成された押し当て機構７０によって、第１ラックギア６１に第１ピニオンギア６２が押し当たることが保証されている。これにより、矩形の枠組み２０に大きなせん断変形が生じても、回転慣性質量ダンパーを適切に機能させることができる。

《変形例１００Ｇ》
さらに、押し当て機構７０の変形例を示す。図８は、建物用制振装置の変形例を示している。図８に示す建物用制振装置１００Ｇでは、図６および図７に示された建物用制振装置１００Ｅ、１００Ｆと、押し当て機構７０の構造が相違する。この実施形態では、押し当て機構７０は、第１ラックギア６１に対する第１ピニオンギア６２の歯車軸６２ａの距離を一定にするように、第１ラックギア６１に対して第１ピニオンギア６２の歯車軸６２ａを案内するガイド７５を備えている。ここで、ガイド７５は、一端が第１ラックギア６１の側面に固定されており、第１ラックギア６１に噛み合う第１ピニオンギア６２の歯車軸６２ａの軌道に延びた板状の部材である。当該ガイド７５には、第１ピニオンギア６２の歯車軸６２ａの軌道に沿って、第１ピニオンギア６２の歯車軸６２ａを案内するガイド穴７５ａ（図示例では長穴）が形成されている。

かかるガイド７５によって、第１ラックギア６１に対する第１ピニオンギア６２の歯車軸６２ａの距離が一定に維持され、第１ラックギア６１に第１ピニオンギア６２が押し当たることが保証されている。これにより、矩形の枠組み２０に大きなせん断変形が生じても、回転慣性質量ダンパーを適切に機能させることができる。また、押し当て機構７０をかかるガイド７５で構成することによって、押し当て機構７０に要する部品点数を減らすことができる。

《変形例１００Ｈ》
なお、図９は、さらに建物用制振装置の変形例を示している。図９に示す建物用制振装置１００Ｈでは、図８に示された建物用制振装置１００Ｇに対して、下側伝達部材５０Ｈの構造が異なる。ここでは、下側伝達部材５０Ｈは、二等辺三角形のトラス構造を有している。下側伝達部材５０Ｈの頂部に設けられる第２ユニット側固定部５２は、矩形の枠組み２０の中央部、第１ユニット側固定部４２が設けられる上側伝達部材４０Ｅの頂部の下側に対向している。そして、当該第２ユニット側固定部５２に第１ラックギア６１が揺動自在に取り付けられている。このように、下側伝達部材５０は、二等辺三角形のトラス構造を採用してもよい。ここでは下側伝達部材５０Ｈについての詳しい説明は省略する。

《錘６３の取り付け構造》
上述した実施形態では、回転慣性質量ダンパーを構成する錘６３は、第１ピニオンギア６２の歯車軸６２ａに取り付けられているとよい。この場合、回転慣性質量ダンパーの構造は簡単である。これに対して、第１ピニオンギア６２に対して錘６３の回転を増速させる増速機構を備えていてもよい。

《変形例１００Ｉ》
図１０は、増速機構を備えた建物用制振装置の一例を示している。図１０に示す建物用制振装置１００Ｉは、増速機構８０が設けられている点で、図９に示された建物用制振装置１００Ｈと異なる。ここでは、上側伝達部材４０Ｉと下側伝達部材５０Ｉは、それぞれ二等辺三角形のトラス構造を有している。上側伝達部材４０Ｉの頂部と、下側伝達部材５０Ｉの頂部は、それぞれ矩形の枠組み２０の中央部で対向している。このうち、下側伝達部材５０Ｉの頂部に第１ラックギア６１が揺動自在に設けられており、上側伝達部材４０Ｉの頂部に第１ピニオンギア６２が取り付けられている。また、押し当て機構７０として、ガイド７５が第１ラックギア６１に取り付けられており、ガイド７５に設けられたガイド穴７５ａに第１ピニオンギア６２の歯車軸６２ａが挿通されている。

ここで、錘６３は、増速機構８０を介して第１ピニオンギア６２に取り付けられている。つまり、錘６３と第１ピニオンギア６２との間に増速機構８０が介在している。ここで増速機構８０は、大径歯車８１と、小径歯車８２とを備えている。ここで、大径歯車８１は、小径歯車８２よりもピッチ円直径が大きい。ここでは、大径歯車８１のピッチ円直径は、小径歯車８２よりも３倍程度大きい。大径歯車８１の歯車軸は、第１ピニオンギア６２の歯車軸６２ａに設けられている。小径歯車８２の歯車軸８２ａは、小径歯車８２が大径歯車８１に噛み合うように、上側伝達部材４０Ｉの中間位置（上下方向の中間位置）に回動自在に取り付けられている。ここで、大径歯車８１の歯車軸（６２ａ）と小径歯車８２の歯車軸８２ａは、それぞれ矩形の枠組み２０の法線方向に沿って取り付けられている。そして、回転慣性質量ダンパーの錘６３は、かかる小径歯車８２の歯車軸８２ａに取り付けられている。

この場合、大径歯車８１と小径歯車８２のピッチ円直径の比によって、増速機構８０の増速比が定まる。つまり、この場合、回転慣性質量ダンパーの錘６３を、第１ピニオンギア６２よりも早い回転速度で回転させることができる。ここで、回転慣性質量ダンパーによって得られる質量効果（慣性質量Ｚ）は、第１ピニオンギア６２の歯数と、第１ラックギア６１のギアピッチに依存するが、さらに増速機構８０の増速比εによって、質量効果（慣性質量Ｚ）をさらに大きくすることができる。

この実施形態では、質量効果（慣性質量Ｚ）の計算式は、以下の式による。
Ｚ＝０．５×（πεβ／αδ）^２×γ

ここで、
Ｚ：慣性質量
α：第１ピニオンギア６２の歯数
β：錘６３の直径
δ：第１ラックギア６１のギアピッチ
γ：錘６３の質量
ε：増速機構８０の増速比
である。

《変形例１００Ｊ》
このように、建物用制振装置１００は回転慣性質量ダンパーの錘６３の回転数を増速させる増速機構８０を備えていてもよい。かかる増速機構８０として、大径歯車８１と小径歯車８２を備えた構造を例示した。図１１は、増速機構８０の他の形態を例示するものであり、大径歯車８１と小径歯車８２をそれぞれスプロケットとし、離れた位置に配置し、これをチェーン８３で連結したものである。このように、増速機構８０の構造は、種々の構造を例示できる。

また、大きな地震時に、土台１１と柱１２、１３と２階床梁１４とで囲まれた矩形の枠組み２０に大きなせん断変形が生じた場合には、土台１１に対する２階床梁１４の高さが変動する。このため、上側伝達部材４０と下側伝達部材５０との相対的な距離も変動する。この際、図１１に示すように、単純に、増速機構８０の大径歯車８１と小径歯車８２とをそれぞれスプロケットとし、離れた位置に配置し、これをチェーン８３で連結した構造では、大径歯車８１と小径歯車８２との距離が変動することによって、チェーン８３が緩みうる。

《変形例１００Ｋ》
図１２は、増速機構８０の他の変形例を例示する。例えば、図１２に示すように、さらに大径歯車８１の歯車軸（ここでは、第１ピニオンギア６２の歯車軸６２ａ）に、揺動可能なアーム８５を取り付け、当該アーム８５の先端にアイドルスプロケット８６を取り付ける。ここで、アイドルスプロケット８６は、２つのスプロケットを重ねている。そして、かかるアイドルスプロケット８６の一方のスプロケットと大径歯車８１との間に第１チェーン８７を掛け回す。さらに、アイドルスプロケット８６の他方のスプロケットと小径歯車８２との間に第２チェーン８８を掛け回す。

これにより、下側伝達部材５０Ｉに取り付けられた大径歯車８１は、第１チェーン８７と、アイドルスプロケット８６と、第２チェーン８８を介して、上側伝達部材４０Ｉに取り付けられた小径歯車８２に連結されている。つまり、大径歯車８１の歯車軸６２ａに揺動自在に取り付けられたアーム８５にアイドルスプロケット８６が取り付けられている。この場合、大径歯車８１とアイドルスプロケット８６の距離は普遍である。また、大径歯車８１と小径歯車８２との距離が変動しても、アーム８５が揺動することによって、小径歯車８２とアイドルスプロケット８６との距離を一定に保つことができる。

このため、大きな地震が生じ、大径歯車８１と小径歯車８２との距離が変動しても、増速機構８０を適切に機能させ、回転慣性質量ダンパーの錘６３の回転速度を第１ピニオンギア６２に対して増速させることができる。また、アーム８５およびアイドルスプロケット８６は、第１チェーン８７および第２チェーン８８が緩むのを防止する。このため、例えば、アーム８５の揺動軸にバネ（図示省略）を取り付け、アーム８５が適当な揺動角に調整される構造としてもよい。

《変形例１００Ｌ》
なお、この場合、さらに、アイドルスプロケット８６に設けられる２つのスプロケットのギヤ比を変えることによって、回転慣性質量ダンパーの錘６３の回転速度を第１ピニオンギア６２に対してさらに増速させることができる。また、図１３は、他の変形例を例示する。図１３に示すように、増速機構８０の大径歯車８１と、アイドルスプロケット８６と、小径歯車８２とは、１つのチェーン８９を掛け回してもよい。

《錘６３の変形例》
錘６３は、図１４（図２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視図）に示すように、矩形の枠組み２０の表裏に対向するように２つ設けられていてもよい。

また、錘６３は、円盤形状を例示した。円盤形状の錘は、例えば、１００ｍｍ〜１２０ｍｍ程度の建物１０の壁に納めるのに好適である。この場合、外周縁に近い領域に質量を偏らせてもよい。図１５から図１７は、制振ユニット６０の錘６３の変形例を示す図である。この場合、例えば、図１５に示すように、リング状の錘１０１と、回転軸１０２と、リング状の錘１０１と回転軸１０２とを結ぶ、放射状に取り付けられた棒１０３（輻）とで構成してもよい。また、錘６３は、円盤形状に限定されず、任意の形状を取ることができる。例えば、図１６に示すように、錘６３は、棒状でもよい。さらに、図１７に示すように、錘６３は、両端に質量体１１１、１１２を取り付け、質量を両端に偏らせた棒１１３としてもよい。このように、錘６３の質量部分（例えば、質量体１１１、１１２）を、錘６３の回転軸１０２から離すことによって、より大きな質量効果（慣性質量Ｚ）が得られる。つまり、錘６３の質量は、錘６３の回転軸から離れた位置に偏っているとよい。

また、図１７に示すように、矩形の枠組み２０のうち、上側伝達部材４０と下側伝達部材５０を除く、隙間２０Ａに錘６３の質量体１１１、１１２を配置してもよい。これにより、建物用制振装置１００の省スペース化を図ることができる。上側伝達部材４０と下側伝達部材５０を除く、隙間２０Ａに錘６３の質量体１１１、１１２を配置できるので、矩形の枠組み２０の法線方向において、厚い質量体１１１、１１２を配置することができる。

以上、種々説明したが、建物用制振装置１００は、建物１０の下梁１１と、下梁１１に立てられた一対の柱１２、１３と、一対の柱１２、１３に架け渡された上梁１４とで囲まれた矩形の枠組み２０内に配置されている。

ここで、建物用制振装置１００は、図１に示すように、上側伝達部材４０と、下側伝達部材５０と、制振ユニット６０とを備えている。ここで、上側伝達部材４０は、建物１０の上梁１４に固定される上梁側固定部４１と、制振ユニット６０に固定される第１ユニット側固定部４２とを備えている。下側伝達部材５０は、建物１０の下梁１１に固定される下梁側固定部５１と、制振ユニット６０に固定される第２ユニット側固定部５２とを備えている。制振ユニット６０は、第１ラックギア６１と、第１ピニオンギア６２と、錘６３とを備えている。ここで、第１ラックギア６１は、第１ユニット側固定部４２と第２ユニット側固定部５２とのうち一方の固定部に横向きに取り付けられている。第１ピニオンギア６２は、第１ユニット側固定部４２と第２ユニット側固定部５２とのうち他方の固定部に取り付けられ、第１ラックギア６１に噛み合っている。錘６３は、第１ピニオンギア６２の回転に応じて回転するように、第１ピニオンギア６２に係合している。

この建物用制振装置１００によれば、建物１０の下梁１１と、一対の柱１２、１３と、上梁１４とで囲まれた矩形の枠組み２０の上下の梁１４、１１に生じたせん断変位が、上側伝達部材４０と下側伝達部材５０とを介して、制振ユニット６０に伝達される。制振ユニット６０は、矩形の枠組み２０の上下の梁１４、１１に生じたせん断変位に応じて第１ラックギア６１に第１ピニオンギア６２が噛み合い、第１ピニオンギア６２が回転する。そして、第１ピニオンギア６２の回転に応じて、第１ピニオンギア６２に係合した錘６３が回転する。このように、建物用制振装置１００は、建物１０の矩形の枠組み２０に取り付けて回転慣性質量ダンパーとしての機能を具現化する。つまり、建物１０の矩形の枠組み２０の上下の梁１４、１１に生じるせん断変形に応じて錘６３が回転し、これによって質量効果を発揮して建物１０の揺れを小さく抑えることができる。

以上のように、建物用制振装置１００は、建物１０の矩形の枠組み２０に取り付けることができ、建物１０に生じた振動を小さく抑える制振装置として好適である。本発明に係る建物用制振装置は、特に言及されない限りにおいて、上述された何れの実施形態およびその変形例にも限定されない。

例えば、上述した実施形態では、建物用制振装置１００は、建物１０の１階に取り付けた例を例示したが、建物用制振装置１００は、建物１０の２階以上の階に取り付けてもよい。また、建物用制振装置１００は、木造の建物だけでなく種々の建物に適用できる。例えば、鉄筋コンクリート製の建物や鉄骨構造の建物にも効果的に取り付けることができる。

上述したように、この建物用制振装置１００は、錘６３の重量のわりに大きな質量効果が得られ、建物１０に生じる揺れを小さく抑えることができる。建物１０の重量（例えば、建物の１階に建物用制振装置１００を取り付ける場合には、建物の２階の重量）をＭとすると、パルス振動が入力された時に、建物１０に生じる加速度（入力）をＭ／（Ｍ＋Ｚ）に減じることができる。また、建物に、質量効果がＺの建物用制振装置１００がｎ個取り付けられている場合には、パルス振動が入力された時に、建物に生じる加速度をＭ／（Ｍ＋ｎ×Ｚ）に減じることができる。

この場合、Ｍ／（Ｍ＋ｎ×Ｚ）が０．９程度であれば、建物１０に生じる揺れ（加速度）を９０％程度に低減させることができる。また、Ｍ／（Ｍ＋ｎ×Ｚ）が０．５程度であれば、建物１０に生じる揺れを５０％程度低減させることができる。また、Ｍ／（Ｍ＋ｎ×Ｚ）が０．３程度であれば、建物１０に生じる揺れを３０％程度に低減させることができる。また、Ｍ／（Ｍ＋ｎ×Ｚ）が０．１程度であれば、建物１０に生じる揺れを１０％程度に低減させることができる。

例えば、１００平方メートル（１００ｍｍ^２）の木造住宅の場合、２階部分の重量は、凡そ３０ｔｏｎ〜５０ｔｏｎ（ｔｏｎ＝Ｍｇ＝１０００ｋｇ）とされる。ここで、建物用制振装置１００を木造住宅の１階に取り付ける場合、２階部分の重量Ｍとすると、Ｍ／（Ｍ＋ｎ×Ｚ）が０．９よりも小さくなるように、建物用制振装置１００を設けるとよい。この場合、１つの建物用制振装置１００の質量効果Ｚが小さいと、建物用制振装置１００を建物１０に多く取り付ける必要がある。また、建物用制振装置１００の質量効果Ｚを大きくするには、建物用制振装置１００に用いる錘６３を重たくしたり、錘６３の直径を大きくしたりする必要が生じる。また、建物用制振装置１００から反力を受ける建物１０の矩形の枠組み２０を構造的に所要の強度を確保する必要が生じる。

このような観点から、１つの建物用制振装置１００の質量効果（慣性質量Ｚ）は、例えば、凡そ０．１Ｍｇ以上、好ましくは凡そ０．２Ｍｇ以上、また、１つの建物用制振装置１００の質量効果（慣性質量Ｚ）は、凡そ５．０Ｍｇ以下、好ましくは凡そ３．０Ｍｇ以下とし、適当な数の建物用制振装置１００を建物１０の適当な位置に取り付けるとよい。ここで、１つの建物用制振装置１００の質量効果（慣性質量Ｚ）が、０．１Ｍｇ未満では、建物の揺れを小さくする効果が十分に発揮されない場合がある。また、１つの建物用制振装置１００の質量効果（慣性質量Ｚ）が、５．０Ｍｇよりも大きいと、質量効果が大きすぎて、建物用制振装置１００自体が大きなものとなる。例えば、日本における木造住宅では、例えば、質量効果（慣性質量Ｚ）が０．１Ｍｇ≦Ｚ≦５．０Ｍｇ程度になるように、１つの建物用制振装置１００を構成するとよい。

建物用制振装置は、建物壁に収まるとよい。このため、建物用制振装置の厚さは、例えば、１２０ｍｍ以下、より好ましくは１１０ｍｍ以下、さらに好ましくは１００ｍｍ以下であるとよい。

１０ 建物
１１ 土台（下梁）
１２、１３ 柱
１４ ２階床梁（上梁）
１５、１６ ホールダウン金物
２０ 矩形の枠組み
２０Ａ 隙間
３０ コンクリート基礎
３１、３２ ホールダウンボルト
３４ 基礎パッキン
４０ 上側伝達部材
４１ 上梁側固定部
４２ 第１ユニット側固定部
４３ アーム
４５ バネ
５０ 下側伝達部材
５１ 下梁側固定部
５２ 第２ユニット側固定部
５３ アーム
６０ 制振ユニット
６１ 第１ラックギア
６２ 第１ピニオンギア
６２ａ 歯車軸（第１ピニオンギアの歯車軸）
６３ 錘
７０ 押し当て機構
７１ 第２ラックギア
７２ 第２ピニオンギア
７３ 支持部材
７４ ローラ
７５ ガイド
７５ａ ガイド穴
８０ 増速機構
８１ 大径歯車
８２ 小径歯車
８２ａ 歯車軸
８３ チェーン
８５ アーム
８６ アイドルスプロケット
８７ 第１チェーン
８８ 第２チェーン
８９ チェーン
１００ 建物用制振装置
１０１ 錘（リング状の錘）
１０２ 回転軸
１０３ 棒
１１１、１１２ 質量体
１１３ 棒

Claims (15)

1. 建物の下梁と、前記下梁に立てられた一対の柱と、前記一対の柱に架け渡された上梁とで囲まれた矩形の枠組み内に配置される、建物用制振装置であって、
   上側伝達部材と、
   下側伝達部材と、
   制振ユニットと
   を備え、
   前記上側伝達部材は、
   前記建物の前記上梁に固定される上梁側固定部と、
   前記制振ユニットに固定される第１ユニット側固定部と
   を備え、
   前記下側伝達部材は、
   前記建物の前記下梁に固定される下梁側固定部と、
   前記制振ユニットに固定される第２ユニット側固定部と
   を備え、
   前記制振ユニットは、
   前記第１ユニット側固定部と前記第２ユニット側固定部とのうち一方の固定部に横向きに取り付けられた第１ラックギアと、
   前記第１ユニット側固定部と前記第２ユニット側固定部とのうち他方の固定部に取り付けられ、前記第１ラックギアに噛み合う第１ピニオンギアと、
   前記第１ピニオンギアの回転に応じて回転するように、前記第１ピニオンギアに係合させた錘と
   を備えた、
   建物用制振装置。
2. 前記第１ラックギアは、上梁と平行になるように取り付けられている、請求項１に記載された建物用制振装置。
3. 前記第１ラックギアは、前記第１ユニット側固定部と前記第２ユニット側固定部とのうち一方にピンリンクによって取り付けられており、
   前記第１ピニオンギアを前記第１ラックギアに押し当てる押し当て機構を備えた、請求項１または２に記載された建物用制振装置。
4. 前記押し当て機構は、
   前記第１ラックギアの背面側に設けられた第２ラックギアと、
   前記第２ラックギアに噛み合う第２ピニオンギアと、
   前記第２ピニオンギアと第２ラックギアとが噛み合い、かつ、前記第１ピニオンギアと前記第２ピニオンギアとが前記第１ラックギアと第２ラックギアとを挟むように、前記第１ピニオンギアに対して前記第２ピニオンギアを支持する支持部材と
   を備えた、請求項３に記載された建物用制振装置。
5. 前記押し当て機構は、
   前記第１ラックギアの背面に押し当たるローラと、
   前記ローラと前記第１ピニオンギアとが、前記第１ラックギアを挟むように、前記第１ピニオンギアに対して前記ローラを支持する支持部材と
   を備えた、請求項３に記載された建物用制振装置。
6. 前記押し当て機構は、前記第１ラックギアに対する前記第１ピニオンギアの歯車軸の距離を一定にするように、前記ラックギアに対して前記第１ピニオンギアの歯車軸を案内するガイドを備えた、請求項３に記載された建物用制振装置。
7. 前記錘は前記第１ピニオンギアの歯車軸に取り付けられている、請求項１から６までの何れか一項に記載された建物用制振装置。
8. 前記第１ピニオンギアに対して前記錘の回転を増速させる増速機構を備えた、請求項１から７までの何れか一項に記載された建物用制振装置。
9. 前記増速機構は、前記第１ピニオンギアの回転に応じて回転する大径歯車と、
   前記大径歯車よりもピッチ円直径が小さく、前記錘に連結された小径歯車と、
   を備えた、請求項８に記載された建物用制振装置。
10. 前記大径歯車と小径歯車は、それぞれスプロケットであり、大径歯車と小径歯車とを連結するチェーンを備えた、請求項９に記載された建物用制振装置。
11. 前記大径歯車の歯車軸に揺動自在に取り付けたアームに取り付けられた２つのアイドルスプロケットと、
    前記２つのアイドルスプロケットのうち一方を大径歯車に連結する第１チェーンと、
    前記２つのアイドルスプロケットのうち他方を小径歯車に連結する第２チェーンと
    を備えた、請求項１０に記載された建物用制振装置。
12. 前記錘は、前記矩形の枠組みの表裏に対向するように２つ設けられている、請求項１から１１までの何れか一項に記載された建物用制振装置。
13. 前記錘の質量は、錘の回転軸から離れた位置に偏っている、請求項１から１２までの何れか一項に記載された建物用制振装置。
14. 慣性質量Ｚが、０．１Ｍｇ≦Ｚ≦５．０Ｍｇである、請求項１から１３までの何れか一項に記載された建物用制振装置。
15. 前記建物用制振装置は、厚さが１２０ｍｍ以下である、請求項１から１４までの何れか一項に記載された建物用制振装置。

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