JPWO2016103291A1 - 免震支持装置 - Google Patents

Abstract

免震支持装置１は、床２上で支持すべき什器３の鉛直方向Ｖの荷重を受けるべく、什器３の外函４に固定されるようになっていると共に断面円弧凸外面７を有した支持体８と、断面円弧外面９で支持体８の断面円弧凸外面７に中心Ｏ１を中心としてＲ方向に摺動自在であって回転自在に接触する一方、床２の平坦面１０に中心Ｏ２を中心として断面円弧凸外面１１で転がり自在に接触するようになっていると共に支持体８を介する什器３の鉛直方向Ｖの荷重を支持体８と共に受ける回転体１２とを具備している。

Description

本発明は、偏芯転がり振り子型の免震支持装置に関する。

陳列台等の什器、書棚等を免震支持するには、滑り板若しくは滑り面を用いた滑り免震支持装置又は転がり部材を用いた転がり免震支持装置等が用いられている。

特開平７−３１０４５９号公報

ところで、滑り免震支持装置及び転がり免震支持装置等には、復元力がなく、震動後においては、什器、書棚等を人手により押して元の位置に戻す復帰作業が必要となる。

斯かる煩雑であって力の掛かる復帰作業をなくすべく、例えば、特許文献１に記載の振り子型の免震装置が提案されているが、本提案の免震装置では、凹部の中心部の周囲の周辺部が回転体の下面の曲面より緩やかな曲率に形成されて、この下面の曲面の曲率半径により免震装置の周期が決定されるようになっている。

しかしながら、特許文献１に記載の振り子型の免震装置では、凹部をもった支持基盤を必要とするために、陳列台等の什器、書棚等が設置される建物床等を免震装置に直接利用し難く、しかも、長周期地震に対応すべく、斯かる振り子型の免震装置の長周期化を図るには、大きな支持基盤を必要する結果、設置対象が限定されることになる。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的は、陳列台等の什器、書棚等の免震支持対象物が設置される建物床等をそのまま利用して設置でき、しかも、容易に長周期化を図り得る免震支持装置を提供すことにある。

本発明による免震支持装置は、地盤又は基台上で支持すべき免震支持対象物の荷重を受けるべく、当該地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの一方に固定されるようになっていると共に断面円弧外面を有した支持体と、この支持体の断面円弧外面に相補的な形状の断面円弧外面を有すると共に当該支持体の断面円弧外面に相補的な形状の断面円弧外面で支持体の断面円弧外面に摺動自在に接触する一方、地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの他方における平坦面に転がり自在に断面円弧凸外面で接触するようになっていると共に支持体と共に免震支持対象物の荷重を受ける回転体とを具備しており、回転体の断面円弧凸外面は、回転体の断面円弧外面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有しており、静止状態において、回転体の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧外面の曲率中心に対して鉛直方向において地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの一方の側に偏芯して位置している。

本発明による免震支持装置によれば、回転体が地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの他方における平坦面に転がり自在にその断面円弧凸外面で接触するようになっていると共に、静止状態において、回転体の断面円弧凸外面の曲率中心が回転体の断面円弧外面の曲率中心に対して鉛直方向において地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの一方の側に偏芯して位置している結果、陳列台等の什器、書棚等が設置される建物床等をそのまま利用して設置できて、しかも、振動周期を、静止状態における回転体の断面円弧凸外面の曲率中心と回転体の断面円弧外面の曲率中心との鉛直方向の偏芯量で決定できるために、容易に長周期化を図り得る。

本発明では、支持体の断面円弧外面は、断面円弧凸面であり、回転体の断面円弧外面は、断面円弧凹面であってもよく、これに代えて、支持体の断面円弧外面は、断面円弧凹面であり、回転体の断面円弧外面は、断面円弧凸面であってもよい。

本発明では、回転体は、支持体の断面円弧外面の曲率中心を中心として回転自在であればよく、この場合、免震支持装置の静止状態（支持する免震支持対象物が地盤又は基台に対して水平方向に相対的に振動していなく、免震支持装置が免震機能を発揮していない状態）では、支持体の断面円弧外面の曲率中心と回転体の断面円弧凸外面の曲率中心とは、同一の鉛直線上に位置しているとよい。

回転体は、本発明では、その全体が剛性部材からなっていてもよいが、断面円弧外面を有した剛体と、この剛体に固着されていると共に断面円弧凸外面を有した弾性体とを具備していてもよく、これとは反対に、断面円弧外面を有した弾性体と、この弾性体に固着されていると共に断面円弧凸外面を有した剛体とを具備していてもよく、このように支持体と平坦面との間に弾性体が介在するようにすると、弾性体により地盤又は基台の鉛直方向の振動をも吸収できる上に、免震支持装置の静止状態における弾性体の多少の弾性変形でトリガ作用を得ることができ、更に、断面円弧凸外面を有した弾性体を回転体が具備している場合には、平坦面と接触する断面円弧凸外面での意図しない平坦面に対する滑りを防止し得て、確実に回転体の回転、転動を行うことができ、また、斯かる弾性体を支持体に適用して、支持体の弾性体の弾性変形で地盤又は基台の鉛直方向の振動をも吸収できるようにしてもよい。

本発明では、支持体は、免震支持対象物に固定されるようになっていてもよく、この場合、回転体は、その断面円弧凸外面で地盤又は基台の平坦面に転がり自在に接触するようになっており、回転体の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧外面の曲率中心に対して鉛直方向の上方に偏芯して位置していればよく、これとは逆に、支持体は、地盤又は基台に固定されるようになっていてもよく、この場合には、回転体は、その断面円弧凸外面で免震支持対象物の平坦面に転がり自在に接触するようになっており、回転体の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧外面の曲率中心に対して鉛直方向の下方に偏芯して位置していればよい。

本発明による他の免震支持装置は、地盤又は基台上で支持すべき免震支持対象物の荷重を受けるべく、当該地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの一方に固定されるようになっていると共に第一の断面円弧凸外面を有した支持体と、この支持体の第一の断面円弧凸外面に摺動自在に接触する断面円弧凹外面を有する一方、地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの他方における平坦面に第二の断面円弧凸外面で転がり自在に接触するようになっていると共に、支持体と共に免震支持対象物の荷重を受ける回転体とを具備しており、回転体は、支持体に対して、回転体の断面円弧凹外面の曲率中心を中心として回転自在であり、回転体の第二の断面円弧凸外面は、当該回転体の断面円弧凹外面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有しており、静止状態において、回転体の第二の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧凹外面の曲率中心に対して鉛直方向において地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの一方の側に偏芯して位置している。

斯かる本発明による他の免震支持装置によれば、地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの他方における平坦面に転がり自在に接触するようになっている断面円弧凸外面を回転体が有すると共に、回転体が支持体に対して、回転体の断面円弧凹外面の曲率中心を中心として回転自在であり、回転体の第二の断面円弧凸外面が当該回転体の断面円弧凹外面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有しており、静止状態において、回転体の第二の断面円弧凸外面の曲率中心が回転体の断面円弧凹外面の曲率中心に対して鉛直方向において地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの一方の側に偏芯して位置している結果、陳列台等の什器、書棚等が設置される建物床等をそのまま利用して設置できて、しかも、振動周期を、静止状態における回転体の断面円弧凸外面の曲率中心と回転体の断面円弧凹外面の曲率中心との鉛直方向の偏芯量で決定できるために、容易に長周期化を図り得る。

本発明の他の免震支持装置の好ましい例では、支持体の第一の断面円弧凸外面は、回転体の断面円弧凹外面の曲率半径と同一の曲率半径を有しており、この場合、支持体の第一の断面円弧凸外面と回転体の断面円弧凹外面との曲率中心は、同一の位置に位置しているとよく、他の例では、支持体の第一の断面円弧凸外面は、回転体の断面円弧凹外面の曲率半径よりも小さな曲率半径を有している。

斯かる他の免震装置では、その静止状態において、支持体の第一の断面円弧凸外面並びに回転体の断面円弧凹外面及び第二の断面円弧凸外面の曲率中心は、同一の鉛直線上に位置しているとよい。

本発明の他の免震支持装置では、回転体は、その全体が剛性部材からなっていてもよいが、断面円弧凹外面を有した剛体と、この剛体に固着されていると共に第二の断面円弧凸外面を有した弾性体とを具備していてもよく、これとは反対に、断面円弧凹外面を有した弾性体と、この弾性体に固着されていると共に第二の断面円弧凸外面を有した剛体とを具備していてもよく、このように支持体と平坦面との間に弾性体が介在するようにすると、弾性体により地盤又は基台の鉛直方向の振動をも吸収できる上に、静止状態における弾性体の多少の弾性変形でトリガ作用を得ることができ、更に、第二の断面円弧凸外面を有した弾性体を回転体が具備している場合には、平坦面と接触する第二の断面円弧凸外面での意図しない平坦面に対する滑りを防止し得て、確実に回転体の回転、転動を行うことができ、また、斯かる弾性体を支持体の本体部と摺動部とのうちの少なくとも一方に適用して、支持体の弾性体の弾性変形で地盤又は基台の鉛直方向の振動をも吸収できるようにしてもよい。

本発明の他の免震支持装置では、支持体は、免震支持対象物に固定されるようになっていてもよく、この場合、回転体は、第二の断面円弧凸外面で地盤又は基台の平坦面に転がり自在に接触するようになっており、回転体の第二の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧凹外面の曲率中心に対して鉛直方向の上方に偏芯して位置していればよく、これに代えて、支持体は、地盤又は基台に固定されるようになっていてもよく、この場合、回転体は、第二の断面円弧凸外面で免震支持対象物の平坦面に回転自在に接触するようになっており、回転体の第二の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧凹外面の曲率中心に対して鉛直方向の下方に偏芯して位置していればよい。

本発明において、支持すべき免震支持対象物としては、商店等の陳列台等の什器、事務所、図書館若しくは一般家屋等の書棚、事務機器、工場の機械類及び機械類が搭載されたベッド、病院の検査、診断機器、小型の倉庫等を挙げることができるが、本発明は、これらに限定されなく、また、基台としては、地盤に構築された基礎床、商店、事務所、図書館若しくは一般家屋、病院、倉庫等の構造物の床等を挙げることができるが、本発明は、これらに限定されない。

摺動面となる支持体の断面円弧外面及び回転体の断面円弧外面は又は第一の断面円弧凸外面及び回転体の断面円弧凹外面は、トリガ機能（一定以下の振動加速度では摺動が生じなく、一定以上の振動加速度では当該摺動が生じる機能）及び振動減衰機能（摺動において振動を熱とし放散して摺動の起因となる振動エネルギーを吸収する機能）を求めない場合には、摩擦係数の極めて小さい面からなっているとよく、これに対して、トリガ機能及び振動減衰機能を求める場合には、適度の大きさの摩擦係数をもった面からなっているとよい。トリガ機能を有していると、地盤又は基台の小さな振動加速度及び免震支持対象物への小さな振動加速度の付与による免震支持対象物の不必要であって過敏な相対振動を避けることができ、振動減衰機能を有していると、地盤又は基台に対して一旦相対振動した免震支持対象物を早期に静止状態に復帰させることができる。

一方、転がり面となる回転体の断面円弧凸外面は、水平方向の地震の震動において、地盤若しくは基台又は免震支持対象物の平坦面に対して容易に滑らないで転がるように、適度の大きさの摩擦係数を有しているのが好ましい。

本発明における支持体の断面円弧外面並びに回転体の断面円弧外面及び断面円弧凸外面又は支持体の第一の断面円弧凸外面並びに回転体の断面円弧凹外面及び第二の断面円弧凸外面は、円筒面の一部からなっていても、円球面の一部からなっていてもよく、円筒面の一部からなっている場合には、免震効果に方向性をもたせることができ、円球面の一部からなっている場合には、水平面の全方向の振動に対して免震効果を発揮できる。免震効果に方向性をもたせる場合、支持体の断面円弧外面並びに回転体の断面円弧外面及び断面円弧凸外面の全て又は支持体の第一の断面円弧凸外面並びに回転体の断面円弧凹外面及び第二の断面円弧凸外面の全てを円筒面の一部から構成する必要はなく、いずれかを円筒面の一部から構成すればよい。

いずれの弾性体も、天然ゴム、合成ゴム又は弾性を有する合成樹脂材料からなっていてもよく、斯かる弾性体は、それが天然ゴム又は合成ゴムからなる場合には、剛体に加硫接着により固着されていてもよいが、その他の接着剤を用いて剛体に固着されてもよい。

本発明による免震支持装置は、支持体の断面円弧外面の曲率中心を中心とした回転体の回転において又は支持体に対する回転体の断面円弧凹外面の曲率中心を中心とした回転において、当該回転体の衝突でその一定以上の回転を禁止して支持体からの回転体の離脱を防止する離脱防止機構を更に具備していてもよく、斯かる離脱防止機構は、支持体に取付けられていると共に回転体を囲繞している囲繞体を具備していてもよく、この場合、囲繞体は、支持体の断面円弧外面の曲率中心を中心とした回転体の一定以上の回転において又は支持体に対する回転体の断面円弧凹外面の曲率中心を中心とした一定以上の回転において、当該回転体が接触する内面を有していてもよい。

離脱防止機構を具備している免震支持装置では、意図しない大きな震動で回転体が大きく回転されようとしても、回転体の一定以上の回転を禁止して支持体からの回転体の離脱を防止し得る結果、免震支持対象物の転倒等を防ぐことができ、地震による被害を最小限にし得る。

本発明によれば、陳列台等の什器、書棚等の免震支持対象物が設置される建物床等をそのまま利用できて設置でき、しかも、容易に長周期化を図り得る免震支持装置を提供すことができる。

図１は、本発明による好ましい実施態様の一例の側面説明図である。 図２は、図１に示す例の動作説明図である。 図３は、本発明による好ましい実施態様の他の例の側面説明図である。 図４は、本発明による好ましい実施態様の更に他の例の側面説明図である。 図５は、図４に示す例の動作説明図である。 図６は、本発明による好ましい実施態様の他の例の側面説明図である。 図７は、図６に示す例の動作説明図である。 図８は、本発明による好ましい実施態様の更に他の例の側面説明図である。 図９は、本発明による好ましい実施態様の更に他の例の側面説明図である。 図１０は、本発明による好ましい実施態様の更に他の例の側面説明図である。 図１１は、図１０に示す例の動作説明図である。

次に本発明を、図に示す好ましい実施の形態の例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。

図１において、本例の免震支持装置１は、地盤又は基台である商店の床２上で支持すべき免震支持対象物である商店の陳列台等の什器３の鉛直方向Ｖの荷重を受けるべく、当該什器３の外函４の下部に螺子５等により取付具６を介して固定されるようになっていると共に曲率中心である中心Ｏ１をもった断面円弧凸外面７を有した支持体８と、支持体８の断面円弧凸外面７に相補的な形状であって中心Ｏ１と同一の位置に曲率中心をもつ断面円弧凹外面９を有すると共に断面円弧凹外面９で支持体８の断面円弧凸外面７に中心Ｏ１を中心としてＲ方向に摺動自在であって回転自在に接触する一方、床２の平坦面１０に曲率中心である中心Ｏ２をもった断面円弧凸外面１１で中心Ｏ２を中心としてＲ方向に回転自在に接触、即ち、中心Ｏ２を中心として転がり自在に接触するようになっていると共に支持体８を介する什器３の鉛直方向Ｖの荷重を支持体８と共に受ける回転体１２とを具備している。

支持体８は、上部に螺子部２１を下部に括れ部２２を夫々有する円柱状の本体２３と、本体２３の括れ部２２に一体的に設けられた部分円球部２４とを有しており、螺子部２１に螺合されたナット２５により鉛直方向Ｖに関して位置調整可能に当該螺子部２１において取付具６に固定されており、断面円弧凸外面７は、円球面の一部としての部分円球部２４の部分円球凸面２６からなっている。

回転体１２は、円球面の一部としての部分円球凹面３１からなっている断面円弧凹外面９と、円球面の一部としての部分円球凸面３２からなっている断面円弧凸外面１１と、一方では、断面円弧凹外面９に連接し、他方では、断面円弧凸外面１１に連接した截頭円錐外面又は截頭四角錐外面等を含む截頭多角錐外面、本例では、截頭円錐外面３３とを具備しており、支持体８の断面円弧凸外面７に対して、支持体８の断面円弧凸外面７の曲率中心であって回転体１２の断面円弧凹外面９の曲率中心でもある中心Ｏ１を中心として、Ｒ方向に回転自在であり、回転体１２の断面円弧凸外面１１の曲率中心である中心Ｏ２は、免震支持装置１の静止状態（図１に示す状態）において、回転体１２の断面円弧凹外面９の曲率中心である中心Ｏ１に対して鉛直方向Ｖにおいて什器３の側である上方に偏芯量δをもって偏芯して位置しており、支持体８の断面円弧凸外面７の曲率中心である中心Ｏ１と回転体１２の断面円弧凸外面１１の曲率中心である中心Ｏ２とは、免震支持装置１の静止状態において、同一の鉛直線３５上に位置しており、回転体１２の断面円弧凸外面１１は、免震支持装置１の静止状態において当該断面円弧凸外面１１が床２の平坦面１０に接触する位置Ｐと中心Ｏ１との間の距離ｄよりも大きな曲率半径ｒ２を有しており、而して、偏芯量δは、ｒ２−ｄとなっている。

什器３の外函４の下部に複数個、少なくとも３個配される前述の免震支持装置１の夫々は、地震による水平方向Ｈの震動が床２に加わらない場合は、図１に示す静止状態にあって、床２上で什器３の荷重を分担して当該什器３を支持しており、地震による水平方向Ｈの震動が床２に加わると、各免震支持装置１の回転体１２は、図２に示すように、床２の平坦面１０上で部分円球部２４に対して中心Ｏ１を中心としてＲ方向に転がって回転し、この回転により各免震支持装置１は、床２に加わる水平方向Ｈの震動の什器３への伝達を阻止して、而して、什器３を免震支持する一方、中心Ｏ１と中心Ｏ２との偏芯量δに起因する断面円弧凸外面１１の曲率半径ｒ２と距離ｄとの相違により、Ｒ方向の回転と共に什器３を鉛直方向Ｖに持ち上げるようになっている回転体１２には、回転体１２の各回転位置で静止状態への復帰モーメントＭ＝Ｗ・δ・ｓｉｎθ（但し、Ｗは、回転体１２に加わる荷重、δは、偏芯量δ＝（ｒ２−ｄ）、θは、回転体１２の回転角である）が生じ、この復帰モーメントＭにより、所謂、周期Ｔをもった振り子運動を行う回転体１２は、地震による水平方向Ｈの床２の震動の消滅後、断面円弧凸外面７に対する断面円弧凹外面９の滑り摩擦及び床２の平坦面１０に対する回転体１２の転がり摩擦による震動エネルギーの消散による振り子運動の収斂と共に静止状態における回転位置に復帰されて、什器３を地震震動前の元の位置に戻すようになっている。

回転体１２の振り子運動の周期Ｔは、式（１）で表され、θが小さい場合には、θ／ｓｉｎθ≒１となる結果、周期Ｔは、式（２）で表されて、断面円弧凸外面１１の曲率半径ｒ２と距離ｄとの差である偏芯量δ（＝ｒ２−ｄ）が小さければ小さい程、長くなり、逆に、偏芯量δ（＝ｒ２−ｄ）が大きければ大きい程、短くなる。

ここで、ｇは、重力加速度である。

以上の免震支持装置１では、回転体１２が床２の平坦面１０にその断面円弧凸外面１１で転がり回転自在に接触するようになっていると共に、静止状態において、断面円弧凸外面１１の曲率中心である中心Ｏ２が断面円弧凹外面９の曲率中心である中心Ｏ１に対して鉛直方向Ｖの上方に偏芯量δだけ偏芯している結果、床２の平坦面１０をそのまま利用して設置できて、しかも、回転体１２の振り子運動の周期Ｔを距離ｄと断面円弧凸外面１１の曲率半径ｒ２との差である偏芯量δで決定できるために、容易に長周期化を図り得る上に、断面円弧凸外面７が部分円球凸面２６からなっていると共に断面円弧凹外面９が部分円球凹面３１からなって、しかも、断面円弧凸外面１１が部分円球凸面３２からなっているために、即ち、夫々が円球面からなっているために、水平方向Ｈに関しての全方向の地震の震動に対して什器３を免震支持でき、加えて、螺子部２１及びナット２５により支持体８の取付具６への取付位置を調整できるようになっているために、鉛直方向Ｖに関する任意の位置で什器３を免震支持できる。

ところで、図１に示す免震支持装置１では、回転体１２を剛性体からの一体物で形成したが、これに代えて、例えば、図３に示すように、回転体１２は、断面円弧凹外面９、截頭円錐外面３３及び部分円球凸面４１を有した剛体４２と、剛体４２の部分円球凸面４１に加硫接着により固着されていると共に断面円弧凸外面１１を有した天然ゴム製の弾性体４３とを具備していてもよく、このように回転体１２が剛体４２に対する被覆層として弾性体４３を具備していると、水平方向Ｈに関しての全方向の地震の震動に対して什器３を免震支持できる上に、弾性体４３の弾性変形で、床２に加わる鉛直方向Ｖの地震による震動に対しても什器３を免震支持できて、什器３自体及び什器３内の物品をも保護でき、加えて、静止状態において鉛直方向Ｖの荷重を受ける弾性体４３の部分の部分的弾性変形による当該部分の凹みに起因する断面円弧凸外面１１の平坦化でトリガ作用を得ることができることになる。

図１及び図３に示す免震支持装置１では、回転体１２の大きな回転角θを伴う地震の震動において、回転体１２が支持体８から外れる虞れが生じ得るが、図４に示すように、免震支持装置１は、支持体８の断面円弧凸外面７の曲率中心である中心Ｏ１を中心とした回転体１２のＲ方向の回転において当該回転体１２の衝突でその一定以上の回転を禁止して支持体８からの回転体１２の離脱を防止する離脱防止機構５１を更に具備していてもよく、離脱防止機構５１は、支持体８に取付けられていると共に回転体１２を囲繞している囲繞体５２を具備している。

囲繞体５２は、取付具６及びナット２５に挟持されて支持体８の螺子部２１に固着された円盤状の天井部５５と、天井部５５の外周縁に上端で一体となって回転体１２を周りから取り囲んだ円筒部５６と、円筒部５６の下端に一体となって当該円筒部５６の下端から水平方向Ｈ外方に突出していると共に環状下面５７で床２の平坦面１０に接触した環状外側鍔部５８と、環状外側鍔部５８に上方において円筒部５６に一体となって当該円筒部５６の円筒内面５９から水平方向Ｈの内方に突出していると共に回転体１２が回転し得る開口６０を規定した円筒状の内周面６１を有した環状内側鍔部６２とを具備している。

斯かる離脱防止機構５１を具備した免震支持装置１では、図５に示すように、支持体８の断面円弧凸外面７の曲率中心である中心Ｏ１を中心とした回転体１２の大きな回転角θを伴う水平方向Ｈの地震の震動による回転体１２の一定以上のＲ方向の回転において、回転体１２は、囲繞体５２の内面である天井部５５の下面６３に衝突して接触し、それ以上の回転が禁止されるようになっており、而して、支持体８の断面円弧凸外面７の曲率中心である中心Ｏ１を中心とした回転体１２の一定以上の回転において、当該回転体１２が接触する内面である天井部５５の下面６３を有している囲繞体５２は、支持体８の部分円球部２４からの回転体１２の離脱を防止するようになっている。

離脱防止機構５１を具備した免震支持装置１によれば、意図しない大きな水平方向Ｈの震動で回転体１２が大きく回転されようとしても、回転体１２の一定以上の回転を禁止して支持体８からの回転体１２の離脱を防止し得る結果、什器３の転倒等を防ぐことができ、地震による被害を最小限にし得る。

囲繞体５２を有した離脱防止機構５１では、免震支持装置１の静止状態で、環状下面５７で平坦面１０に接触した環状外側鍔部５８を具備しているために、免震支持装置１の静止状態での囲繞体５２の内部６５を外部に対して密閉でき当該内部６５への塵埃の侵入を防ぐこともでき、塵埃による免震支持装置１の動作不良を回避できる。尚、環状下面５７に、弾性体４３と同様の弾性板を貼着等により設けることにより、又は環状下面５７と平坦面１０との間に弾性体４３の厚み程度の隙間を設けることにより、図３に示す回転体１２の弾性体４３の機能を好ましく得ることができる。

以上の免震支持装置１では、支持体８を什器３の外函４に固定し、回転体１２をその断面円弧凸外面１１で床２の平坦面１０に転がり自在に接触させたが、これに代えて、支持体８を螺子部２１で床２に固定し、回転体１２の断面円弧凸外面１１を什器３の外函４の下面である平坦面７１に回転自在に接触させてもよく、換言すれば、支持体８と回転体１２との組み合わせ体を天地逆にしてもよく、斯かる天地逆にした免震支持装置では、回転体１２の断面円弧凸外面１１の曲率中心である中心Ｏ２は、免震支持装置の静止状態において、回転体１２の断面円弧凹外面９の曲率中心である中心Ｏ１に対して鉛直方向Ｖにおいて床２の側である下方に偏芯量δをもって偏芯して位置されるとよい。

図６に示す他の例の免震支持装置１ａは、床２上で支持すべき什器３の鉛直方向Ｖの荷重を受けるべく、当該什器３の外函４の下部に螺子５等により取付具６を介して固定されるようになっていると共に曲率中心である中心Ｏ１をもった断面円弧凸外面７ａを有した支持体８ａと、支持体８ａの断面円弧凸外面７ａに相補的な形状であって中心Ｏ１と同一の位置に曲率中心をもつ断面円弧凹外面９ａを有すると共に断面円弧凹外面９ａで断面円弧凸外面７ａに中心Ｏ１を中心としてＲ方向に摺動自在であって回転自在に接触する一方、床２における平坦面１０に曲率中心である中心Ｏ２をもった断面円弧凸外面１１ａで中心Ｏ２を中心としてＲ方向に回転自在に接触、即ち、中心Ｏ２を中心として転がり自在に接触するようになっていると共に支持体８ａと共に什器３の支持体８ａを介する鉛直方向Ｖの荷重を受ける回転体１２ａとを具備している。

支持体８ａは、上部に螺子部２１ａを有する円柱状の本体２３ａと、本体２３ａの下部に一体的に形成されていると共に円球面の一部としての部分円球凸面２６ａからなっている断面円弧凸外面７ａを有して、本体２３ａ及び回転体１２ａ間に配された摺動部２７ａとを具備しており、本体２３ａは、螺子部２１ａに螺合されたナット２５により鉛直方向Ｖに関して位置調整可能に当該螺子部２１ａにおいて取付具６に固定されて、斯かる取付具６を介して什器３の外函４の下部に固定されるようになっており、摺動部２７ａは、本体２３ａの下部に一体的に形成されている円盤部２２ａと、円盤部２２ａに一体的に形成されていると共に部分円球凸面２６ａを有した部分円球部２４ａとを具備している。

回転体１２ａは、円球面の一部としての部分円球凹面３１ａからなっている断面円弧凹外面９ａと、円球面の一部としての部分円球凸面３２ａからなっている断面円弧凸外面１１ａと、内周縁では断面円弧凹外面９ａに連接し、外周縁では断面円弧凸外面１１ａに連接した円環状端面３３とを具備しており、支持体８ａの断面円弧凸外面７ａに対して、回転体１２ａの断面円弧凹外面９ａの曲率中心でもある中心Ｏ１を中心として、Ｒ方向に摺動回転自在であり、断面円弧凸外面１１ａは、回転体１２ａの断面円弧凹外面９ａの曲率半径ｒ１よりも大きな曲率半径ｒ２を有しており、回転体１２ａの断面円弧凸外面１１ａの曲率中心である中心Ｏ２は、免震支持装置１ａの静止状態（図６に示す状態）において、回転体１２ａの断面円弧凹外面９ａの曲率中心である中心Ｏ１に対して鉛直方向Ｖにおいて什器３の側である上方に偏芯量δ（＝ｒ２−ｒ１）をもって偏芯して位置しており、支持体８ａの断面円弧凸外面７ａ及び回転体１２ａの断面円弧凹外面９ａの曲率中心である中心Ｏ１と回転体１２ａの断面円弧凸外面１１ａの曲率中心である中心Ｏ２とは、免震支持装置１ａの静止状態において、同一の鉛直線３５上に位置しており、而して、支持体８ａの断面円弧凸外面７ａは、回転体１２ａの断面円弧凹外面９ａの曲率半径ｒ１と同一の曲率半径ｒ１を有しており、支持体８ａの断面円弧凸外面７ａと回転体１２ａの断面円弧凹外面９ａとの曲率中心である中心Ｏ１は、同一の位置に位置している。

什器３の外函４の下部に複数個、少なくとも３個配される前述の免震支持装置１ａの夫々は、地震による水平方向Ｈの震動が床２に加わらない場合は、図６に示す静止状態にあって、床２上で什器３の荷重を分担して当該什器３を支持しており、地震による水平方向Ｈの震動が床２に加わると、各免震支持装置１ａの回転体１２ａは、図７に示すように、断面円弧凸外面７ａに対する断面円弧凹外面９ａの摺動を伴って、床２の平坦面１０上において断面円弧凸外面１１ａで部分円球部２４ａに対して中心Ｏ１を中心としてＲ方向に転がって回転し、この回転により各免震支持装置１ａは、床２に加わる水平方向Ｈの震動の什器３への伝達を阻止して、而して、什器３を免震支持する一方、中心Ｏ１と中心Ｏ２との偏芯量δに起因する断面円弧凸外面１１ａの曲率半径ｒ２と断面円弧凹外面９ａの曲率半径ｒ１との相違により、Ｒ方向の回転と共に什器３を鉛直方向Ｖに持ち上げるようになっている回転体１２ａには、回転体１２ａの各回転位置で静止状態への復帰モーメントＭ＝Ｗ・δ・ｓｉｎθ（但し、Ｗは、回転体１２ａに加わる荷重、δは、偏芯量δ＝（ｒ２−ｒ１）、θは、鉛直線３５に対する回転体１２ａの回転角である）が生じ、この復帰モーメントＭにより、所謂、周期Ｔをもった振り子運動を行う回転体１２ａは、地震による水平方向Ｈの床２の震動の消滅後、断面円弧凸外面７ａに対する断面円弧凹外面９ａの滑り摩擦及び床２の平坦面１０に対する回転体１２ａの断面円弧凸外面１１ａでの転がり摩擦による震動エネルギーの消散による振り子運動の収斂と共に静止状態における回転位置に復帰されて、什器３を地震震動前の元の位置に戻すようになっている。

回転体１２ａの振り子運動の周期Ｔは、式（１）で表され、θが小さい場合には、θ／ｓｉｎθ≒１となる結果、周期Ｔは、式（２）で表されて、断面円弧凸外面１１ａの曲率半径ｒ２と断面円弧凹外面９ａの曲率半径ｒ１との差である偏芯量δ（＝ｒ２−ｒ１）が小さければ小さい程、長くなり、逆に、偏芯量δ（＝ｒ２−ｒ１）が大きければ大きい程、短くなる。

以上の免震支持装置１ａでも、床２の平坦面１０に転がり回転自在に接触するようになっている断面円弧凸外面１１ａを回転体１２ａが有すると共に、静止状態において、断面円弧凸外面１１ａの曲率中心である中心Ｏ２が断面円弧凹外面９ａの曲率中心である中心Ｏ１に対して鉛直方向Ｖの上方に偏芯量δだけ偏芯している結果、床２の平坦面１０をそのまま利用して設置できて、しかも、回転体１２ａの振り子運動の周期Ｔを断面円弧凹外面９ａの曲率半径ｒ１と断面円弧凸外面１１ａの曲率半径ｒ２との差である偏芯量δで決定できるために、容易に長周期化を図り得る上に、断面円弧凸外面７ａが部分円球凸面２６ａからなっていると共に断面円弧凹外面９ａが部分円球凹面３１ａからなって、しかも、断面円弧凸外面１１ａが部分円球凸面３２ａからなっているために、即ち、夫々が円球面からなっているために、水平方向Ｈに関しての全方向の地震の震動に対して什器３を免震支持でき、加えて、螺子部２１ａ及びナット２５により支持体８ａの取付具６への取付位置を調整できるようになっているために、鉛直方向Ｖに関する任意の位置で什器３を免震支持できる。

ところで、図６に示す免震支持装置１ａでは、回転体１２ａを剛性体からの一体物で形成したが、これに代えて、例えば、図８に示すように、回転体１２ａは、断面円弧凹外面９ａからなっている部分円球凹面３１ａ、円環状端面３３ａ及び部分円球凸面４１ａを有した剛体４２ａと、剛体４２ａの部分円球凸面４１ａに加硫接着により固着されていると共に断面円弧凸外面１１ａからなっている部分円球凸面３２ａを有した天然ゴム製の弾性体４３ａとを具備していてもよく、このように回転体１２ａが剛体４２ａに対する被覆層として弾性体４３ａを具備していると、水平方向Ｈに関しての全方向の地震の震動に対して什器３を免震支持できる上に、弾性体４３ａの弾性変形で、床２に加わる鉛直方向Ｖの地震による震動に対しても什器３を免震支持できて、什器３自体及び什器３内の物品をも保護でき、加えて、静止状態において鉛直方向Ｖの荷重を受ける弾性体４３ａの部分の部分的弾性変形による当該部分の凹みに起因する断面円弧凸外面１１ａの平坦化でトリガ作用を得ることができることになる。

図６及び図８に示す免震支持装置１ａでは、支持体８ａの断面円弧凸外面７ａは、回転体１２ａの断面円弧凹外面９ａの中心Ｏ１の位置と同一の位置に中心Ｏ１をもって、しかも、回転体１２ａの断面円弧凹外面９ａの曲率半径ｒ１と同一の曲率半径ｒ１を有しているが、これに代えて、例えば、図９に示すように、支持体８ａの断面円弧凸外面７ａは、回転体１２ａの断面円弧凹外面９ａの中心Ｏ１の位置と鉛直方向Ｖに関して異なる位置であって同一の鉛直線３５上に中心Ｏ３をもって、回転体１２ａの断面円弧凹外面９ａの曲率半径ｒ１よりも小さな曲率半径ｒ３を有していてもよく、この場合には、図６及び図８に示す免震支持装置１ａの断面円弧凸外面７ａと断面円弧凹外面９ａとの摺動自在な面接触と比較して、断面円弧凸外面７ａと断面円弧凹外面９ａとの摺動自在な略点接触となる。

以上の免震支持装置１ａでは、回転体１２ａの大きな回転角θを伴う地震の震動において、回転体１２ａが支持体８ａから外れる虞れが生じ得るが、図１０に示すように、免震支持装置１ａは、支持体８ａに対する断面円弧凹外面９ａの曲率中心である中心Ｏ１を中心とした回転体１２ａのＲ方向の回転において当該回転体１２ａの衝突でその一定以上の回転を禁止して支持体８ａからの回転体１２ａの離脱を防止する上記の離脱防止機構５１を更に具備していてもよく、離脱防止機構５１において、囲繞体５２は、回転体１２ａを囲繞しており、円筒部５６は、回転体１２ａを周りから取り囲んでおり、開口６０で回転体１２ａが回転し得るなっている。

斯かる離脱防止機構５１を具備した免震支持装置１ａでは、図１１に示すように、支持体８ａの断面円弧凸外面７ａの曲率中心である中心Ｏ１を中心とした回転体１２ａの大きな回転角θを伴う水平方向Ｈの地震の震動による回転体１２ａの一定以上のＲ方向の回転において、回転体１２ａは、天井部５５の下面６３に衝突して接触し、それ以上のＲ方向の回転が禁止されるようになっており、而して、支持体８ａの断面円弧凸外面７ａの曲率中心である中心Ｏ１を中心とした回転体１２ａの一定以上の回転において、当該回転体１２ａが接触する内面である天井部５５の下面６３を有している囲繞体５２は、前記と同様に、支持体８ａの摺動部２７ａからの回転体１２ａの離脱を防止するようになっている。

離脱防止機構５１を具備した免震支持装置１ａによれば、上記と同様に、意図しない大きな水平方向Ｈの震動で回転体１２ａが大きく回転されようとしても、回転体１２ａの一定以上の回転を禁止して支持体８ａからの回転体１２ａの離脱を防止し得る結果、什器３の転倒等を防ぐことができ、地震による被害を最小限にし得る。

免震支持装置１ａに対する離脱防止機構５１でも、免震支持装置１ａの静止状態で、環状下面５７で平坦面１０に接触した環状外側鍔部５８を具備しているために、免震支持装置１ａの静止状態での囲繞体５２の内部６５を外部に対して密閉でき当該内部６５への塵埃の侵入を防ぐこともでき、塵埃による免震支持装置１ａの動作不良を回避できる。本例の免震支持装置１ａでも、環状下面５７に弾性板を設け、又は環状下面５７と平坦面１０との間に隙間を設けてもよい。

以上の免震支持装置１ａでは、支持体８ａを什器３の外函４に固定し、回転体１２ａの断面円弧凸外面１１ａを床２の平坦面１０に転がり自在に接触させたが、これに代えて、免震支持装置１と同様に、支持体８ａを螺子部２１ａで床２に固定し、回転体１２ａの断面円弧凸外面１１ａを什器３の外函４の下面である平坦面７１に回転自在に接触させてもよく、換言すれば、支持体８ａと回転体１２ａとの組み合わせ体を天地逆にしてもよく、斯かる天地逆にした免震支持装置では、回転体１２ａの断面円弧凸外面１１ａの曲率中心である中心Ｏ２は、免震支持装置の静止状態において、回転体１２ａの断面円弧凹外面９ａの曲率中心である中心Ｏ１に対して鉛直方向Ｖにおいて床２の側である下方に偏芯量δをもって偏芯して位置されるとよい。

１、１ａ 免震支持装置
２ 床
３ 什器
４ 外函
５ 螺子
６ 取付具
７、７ａ、１１、１１ａ 断面円弧凸外面
８、８ａ 支持体
９、９ａ 断面円弧凹外面
１０ 平坦面
１２、１２ａ 回転体
Ｏ１、Ｏ２ 中心
ｄ 距離
ｒ１ 曲率半径
ｒ２ 曲率半径

Claims (28)

1. 地盤又は基台上で支持すべき免震支持対象物の荷重を受けるべく、当該地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの一方に固定されるようになっていると共に断面円弧外面を有した支持体と、この支持体の断面円弧外面に相補的な形状の断面円弧外面を有すると共に当該支持体の断面円弧外面に相補的な形状の断面円弧外面で支持体の断面円弧外面に摺動自在に接触する一方、地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの他方における平坦面に転がり自在に断面円弧凸外面で接触するようになっていると共に支持体と共に免震支持対象物の荷重を受ける回転体とを具備しており、回転体の断面円弧凸外面は、回転体の断面円弧外面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有しており、静止状態において、回転体の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧外面の曲率中心に対して鉛直方向において地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの一方の側に偏芯して位置している免震支持装置。
2. 支持体の断面円弧外面は、断面円弧凸面であり、回転体の断面円弧外面は、断面円弧凹面である請求項１に記載の免震支持装置。
3. 支持体の断面円弧外面は、断面円弧凹面であり、回転体の断面円弧外面は、断面円弧凸面である請求項１に記載の免震支持装置。
4. 支持体の断面円弧外面並びに回転体の断面円弧外面及び断面円弧凸外面は、円筒面の一部からなる請求項１から３のいずれか一項に記載の免震支持装置。
5. 支持体の断面円弧外面並びに回転体の断面円弧外面及び断面円弧凸外面は、円球面の一部からなる請求項１から３のいずれか一項に記載の免震支持装置。
6. 回転体は、支持体に対して、支持体の断面円弧外面の曲率中心を中心として、回転自在である請求項１から５のいずれか一項に記載の免震支持装置。
7. 静止状態において、支持体の断面円弧外面の曲率中心と回転体の断面円弧凸外面の曲率中心とは、同一の鉛直線上に位置している請求項６に記載の免震支持装置。
8. 回転体は、断面円弧外面を有した剛体と、この剛体に固着されていると共に断面円弧凸外面を有した弾性体とを具備している請求項１から７のいずれか一項に記載の免震支持装置。
9. 回転体は、断面円弧外面を有した弾性体と、この弾性体に固着されていると共に断面円弧凸外面を有した剛体とを具備している請求項１から７のいずれか一項に記載の免震支持装置。
10. 支持体は、免震支持対象物に固定されるようになっており、回転体は、その断面円弧凸外面で地盤又は基台の平坦面に転がり自在に接触するようになっており、回転体の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧外面の曲率中心に対して鉛直方向の上方に偏芯して位置している請求項１から９のいずれか一項に記載の免震支持装置。
11. 支持体は、地盤又は基台に固定されるようになっており、回転体は、その断面円弧凸外面で免震支持対象物の平坦面に転がり自在に接触するようになっており、回転体の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧外面の曲率中心に対して鉛直方向の下方に偏芯して位置している請求項１から９のいずれか一項に記載の免震支持装置。
12. 支持体の断面円弧外面の曲率中心を中心とした回転体の回転において当該回転体の衝突でその一定以上の回転を禁止して支持体からの回転体の離脱を防止する離脱防止機構を更に具備している請求項１から１１のいずれか一項に記載の免震支持装置。
13. 離脱防止機構は、支持体に取付けられていると共に回転体を囲繞している囲繞体を具備しており、囲繞体は、支持体の断面円弧外面の曲率中心を中心とした回転体の一定以上の回転において、当該回転体が接触する内面を有している請求項１２に記載の免震支持装置。
14. 地盤又は基台上で支持すべき免震支持対象物の荷重を受けるべく、当該地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの一方に固定されるようになっていると共に第一の断面円弧凸外面を有した支持体と、この支持体の第一の断面円弧凸外面に摺動自在に接触する断面円弧凹外面を有する一方、地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの他方における平坦面に第二の断面円弧凸外面で転がり自在に接触するようになっていると共に、支持体と共に免震支持対象物の荷重を受ける回転体とを具備しており、回転体は、支持体に対して、回転体の断面円弧凹外面の曲率中心を中心として回転自在であり、回転体の第二の断面円弧凸外面は、当該回転体の断面円弧凹外面の曲率半径よりも大きな曲率半径を有しており、静止状態において、回転体の第二の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧凹外面の曲率中心に対して鉛直方向において地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの一方の側に偏芯して位置している免震支持装置。
15. 支持体の第一の断面円弧凸外面及び回転体の断面円弧凹外面は、円筒面の一部からなる請求項１４に記載の免震支持装置。
16. 支持体の第一の断面円弧凸外面及び回転体の断面円弧凹外面は、円球面の一部からなる請求項１４に記載の免震支持装置。
17. 支持体は、地盤又は基台及び免震支持対象物のうちの一方に固定されるようになっている本体部と、この本体部に一体的に形成されていると共に前記第一の断面円弧凸外面を有して、本体部及び回転体間に配された摺動部とを具備している請求項１４から１６のいずれか一項に記載の免震支持装置。
18. 支持体の第一の断面円弧凸外面は、回転体の断面円弧凹外面の曲率半径と同一の曲率半径を有している請求項１４から１７のいずれか一項に記載の免震支持装置。
19. 支持体の第一の断面円弧凸外面と回転体の断面円弧凹外面との曲率中心は、同一の位置に位置している請求項１８に記載の免震支持装置。
20. 支持体の第一の断面円弧凸外面は、回転体の断面円弧凹外面の曲率半径よりも小さな曲率半径を有している請求項１４から１７のいずれか一項に記載の免震支持装置。
21. 静止状態において、回転体の断面円弧凹外面及び第二の断面円弧凸外面の曲率中心は、同一の鉛直線上に位置している請求項１４から２０のいずれか一項に記載の免震支持装置。
22. 静止状態において、支持体の第一の断面円弧凸外面並びに回転体の断面円弧凹外面及び第二の断面円弧凸外面の曲率中心は、同一の鉛直線上に位置している請求項１４から２１のいずれか一項に記載の免震支持装置。
23. 回転体は、断面円弧凹外面を有した剛体と、この剛体に固着されていると共に第二の断面円弧凸外面を有した弾性体とを具備している請求項１４から２２のいずれか一項に記載の免震支持装置。
24. 回転体は、断面円弧凹外面を有した弾性体と、この弾性体に固着されていると共に第二の断面円弧凸外面を有した剛体とを具備している請求項１４から２３のいずれか一項に記載の免震支持装置。
25. 支持体は、免震支持対象物に固定されるようになっており、回転体は、第二の断面円弧凸外面で地盤又は基台の平坦面に転がり自在に接触するようになっており、回転体の第二の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧凹外面の曲率中心に対して鉛直方向の上方に偏芯して位置している請求項１４から２４のいずれか一項に記載の免震支持装置。
26. 支持体は、地盤又は基台に固定されるようになっており、回転体は、第二の断面円弧凸外面で免震支持対象物の平坦面に回転自在に接触するようになっており、回転体の第二の断面円弧凸外面の曲率中心は、回転体の断面円弧凹外面の曲率中心に対して鉛直方向の下方に偏芯して位置している請求項１４から２５のいずれか一項に記載の免震支持装置。
27. 支持体に対する回転体の断面円弧凹外面の曲率中心を中心とした回転において当該回転体の衝突でその一定以上の回転を禁止して支持体からの回転体の離脱を防止する離脱防止機構を更に具備している請求項１４から２６のいずれか一項に記載の免震支持装置。
28. 離脱防止機構は、支持体に取付けられていると共に回転体を囲繞している囲繞体を具備しており、囲繞体は、支持体に対する回転体の断面円弧凹外面の曲率中心を中心とした一定以上の回転において、当該回転体が接触する内面を有している請求項２７に記載の免震支持装置。
    

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