免震装置
【課題】 周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震にも対応することができる免震装置の提供。
【解決手段】（１）皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿１３の上にボール１２を配置しその上方に免震台１１を配置した免震装置であって、受皿１３の上面を、皿中央部の曲率が皿外周部の曲率より小さい、互いに異なる曲率をもつ複数の湾曲面を受皿半径方向につないだ面から構成した免震装置。
（２）皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿の上にボールを配置しその上方に免震台を配置した免震装置であって、受皿１３の上面を、次数Ｎが２より大きいＮ次曲面から構成した免震装置。
（３）次数Ｎを、座標（Ｌ，Ｎ）にて、図６の複数の点を順次直線でつないだ閉領域内にある点のＮ値とした、（２）記載の免震装置。
【解決手段】（１）皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿１３の上にボール１２を配置しその上方に免震台１１を配置した免震装置であって、受皿１３の上面を、皿中央部の曲率が皿外周部の曲率より小さい、互いに異なる曲率をもつ複数の湾曲面を受皿半径方向につないだ面から構成した免震装置。
（２）皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿の上にボールを配置しその上方に免震台を配置した免震装置であって、受皿１３の上面を、次数Ｎが２より大きいＮ次曲面から構成した免震装置。
（３）次数Ｎを、座標（Ｌ，Ｎ）にて、図６の複数の点を順次直線でつないだ閉領域内にある点のＮ値とした、（２）記載の免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置に関し、とくに重力式免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歴史的遺品、美術工芸品、精密機械、等の耐震性が必要な貴重品を地震による破壊から保護するために、種々の免震装置が開発され、使用されている。その免震装置の大部分は重力式（たとえば、特開２００２−１６１９４２号公報に開示のもの等）で、図８〜図１８に示すように、ボール式片面皿（図８〜図１１）か、ボール式両面皿（図１２）か、線形ベアリング２段重ね式（図１３）かの何れかかからなる。
たとえば、ボール式片面皿（図８〜図１１）免震装置は、貴重品を載せる台（免震台）１をボール２の上に載せ、そのボール２を上面が球面３ａ（図８、図１０）または円錐面３ｂ（図９、図１１）の受皿３で支持することによって、免震台１が受皿３に対して横方向に変位し受皿上面に沿って上方に変位した時に重力による復元力を発生させ、いわゆる「振り子」の原理で、地震の際に免震台１とその上に載せられた貴重品にかかる加速度を緩やかにする仕掛けになっている。
【０００３】
従来の免震装置の免震作用を定量的に説明すると以下の通りである。
（イ）ボール式片面皿（図８〜図１１）
（Ａ）球面式（図８、図１０）
図８は受皿３が球面式である場合を示す。
図１０に示すように各寸法をとり、
Ｒ：球面半径
ｘ：免震台１と地面の相対移動量
ｈ：免震台１の上昇量
とすると、上昇量は、
ｈ＝Ｒ−｛Ｒ2 −（ｘ／２）2 ｝1/2
となる。
ｘが増えると、免震台１は上式に従って上昇する。この上昇分ｈが位置エネルギとなり、免震台１を元の位置（ｘ＝０の位置）に戻そうとする力を生む。
（Ｂ）円錐面式（図９、図１１）
図９は受皿３が円錐面式である場合を示す。
図１１に示すように各寸法をとり、
Ｌ：円錐底面半径
Ｈ：円錐高さ
ｘ：免震台１１と地面の相対移動量
ｈ：免震台１１の上昇量
とすると、上昇量は、
ｈ＝（Ｈ／（２Ｌ））・ｘ
となる。
ｘが増えると、免震台１は上式に従って上昇する。この上昇分ｈが位置エネルギとなり、免震台１を元の位置（ｘ＝０の位置）に戻そうとする力を生む。
【０００４】
（ロ）ボール式両面皿（図１２）
免震皿３をボール２の上下両側に配置したタイプで、免震台１と地面の相対移動量ｘに対して、以下に示すように、片面皿の場合の２倍の上昇量ｈがある。
（Ａ）両面皿球面式
ｈ＝２・〔Ｒ−｛Ｒ2 −（ｘ／２）2 ｝1/2 〕
（Ｂ）両面皿円錐面式
ｈ＝（Ｈ／Ｌ）・ｘ
【０００５】
（ハ）線形ベアリング２段重ね式（図１３）
円弧状にカーブした線形のベアリング４、５を直交させて、上下に２段重ねしたタイプで、円弧の半径が充分大きい場合にはベアリング上のベアリング上の免震台１は円運動をするので、「振り子」を形成する。
したがって、固有振動数を振り子の式から求めることができる。
すなわち、
Ｒ：線形ベアリング曲率
ｇ：重力加速度
ｆ：共振周波数
とすると、共振周波数ｆは、
ｆ＝｛１／（２π）｝・（ｇ／Ｒ）1/2
ただし、幾何学的関係から、
Ｒ＝｛Ｈ2 ＋（Ｄ／２）2 ｝／（２Ｈ）
【特許文献１】特開２００２−１６１９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の重力式免震装置に、以下の問題点がある。
（ｉ）共振点が高い
現在市販されているこの種の免震装置は、日本で起きた「神戸地震」のような周波数が比較的高い成分を多く含んだ地震に対しては充分免震を発揮できるが、アメリカで起きた大地震の一つである「El centro 地震」のような周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震に対しては免震が不十分であることが知られている。
免震装置の基本は、地震波よりも固有振動数を小さくして、高い周波数成分を吸収してしまうことにある。地震の振動は多くの周波数成分を含んでいるが、最も小さい周波数成分は０．１〜０．２Ｈｚである。ただし、地震によって異なる。
したがって、地震の振動をすべて吸収しようとすると、免震装置は０．１Ｈｚ以下の固有振動数をもっていなければならないが、上記（イ）、（ロ）、（ハ）の市販の免震装置について現状を調べてみると、下記のような固有振動数になっている。 （イ）、（ロ）の皿形の場合：
Ｌ＝１０５ｍｍ、Ｈ＝３ｍｍで、球面皿式の場合、シミュレーションによると、ｆ≒０．１３０Ｈｚである。
Ｌ＝１０５ｍｍ、Ｈ＝３ｍｍで、円錐皿式の場合、シミュレーションによると、ｆ≒０．１６５Ｈｚである。
（ハ）の線形ベアリングの場合：
Ｌ＝０．２１ｍ、Ｈ＝０．００３ｍで、故にＲ＝７．３５１５ｍの場合、周波数計算式によると、ｆ≒０．１８５Ｈｚである。
上記のモデルに、コンピュータ上で地震波として神戸地震変位波形、El centro 地震の東西方向（ＥＷ）変位波形をそれぞれ与えて、振動解析を行った結果（変位−時間の波形、ａ：元の波形、ｂ：免震台の動き、ｃ：相対移動量）を示すと、図１４、図１５のようになる。
図１４、図１５から、「神戸地震」のような周波数が比較的高い成分を多く含んだ地震に対しては、元の地震波より免震台の動きが穏やかで小であり、免震装置は免震機能を果たすが、「El centro 地震」のような周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震に対しては、元の地震波より免震台の動きが増幅され、免震装置は免震機能を果たせず、保護すべき貴重品の破損を招くおそれがある。ただし、加速度低減上は問題ない。速度と変位の低減が充分でないということである。
【０００７】
（ii）サイズが大きい
免震装置の固有振動数は、重力式の場合、ボール受皿の径Ｌ（線形ベアリングではベアリング長さ）と、その反り量（両端の持ち上がり高さＨ）によって決まる（図１６）。
現在実用化されているものは、Ｌ＝１０５ｍｍ（２段リニアベアリング式ではＤ＝２１０ｍｍ）、Ｈ＝３ｍｍ程度の諸元をとっている例が多い。これは、上記の共振周波数を得るために必要な寸法である。したがって、免震装置の幅は、１０５×４＝４２０ｍｍ以上の寸法となる。
さらに、免震台（上部）が動けるスペースを周辺に２Ｌ（上の例では２１０ｍｍ）の幅だけ空けておかねばならず、空きスペースを含めた全体としては、４２０＋２１０×２＝８４０ｍｍ以上という大きなサイズになってしまう。
Ｌを小さくすると共振点が上がってしまうので、このサイズは機能上縮小できない。
【０００８】
（iii)ボール飛び出しの懸念がある
ゆっくりした大きな揺れの地震では、ボールの動きが大きく、ボールが受皿からはみ出して飛び出してしまう懸念がある。図１７は、球面式免震装置のボール飛び出し懸念の解析図である。他の免震皿方式免震装置も同様の図となる。
図中のｚ／２が皿半径Ｌ以上になるとボールは皿をはみ出してしまう。故にｚ＜２Ｌがボールの飛び出さない条件になる。Ｌ＝０．１０５ｍの場合、その条件はｚ＜０．２１ｍである。
図１８に、円錐面式の、El centro 地震波に対するｚの変位値ｃを示し、図１５に球面式の、El centro 地震波に対するｚの変位値ｃを示す。図１８から、最初の１０秒間に、ｚ＞０．２１ｍとなる状況が発生し、ボールが飛び出してしまう条件になっていることがわかる。
【０００９】
本発明の目的は、周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震にも対応することができる免震装置を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震にも対応することができ、サイズを小型化でき、ボールの飛び出しを抑制できる免震装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿の上にボールを配置しその上方に免震台を配置した免震装置であって、前記受皿の上面を、皿中央部の曲率が皿外周部の曲率より小さい、互いに異なる曲率をもつ複数の湾曲面を受皿半径方向につないだ面から構成した免震装置。
（２） 皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿の上にボールを配置しその上方に免震台を配置した免震装置であって、前記受皿の上面を、次数Ｎが２より大きいＮ次曲面から構成した免震装置。
（３） 次数をＮ、受皿半径をＬとし、縦軸をＮ、横軸をＬｍｍとしたグラフにおいて、前記次数Ｎが、座標（Ｌ，Ｎ）にて、（７０，１９）、（７０，１５）、（８０，７）、（１００，４）、（１２０，３）、（１５０，２．２）、（１５０，６．５）、（１２０，７）、（１００，９）、（８０，１３）、（７０，１９）の複数の点を順次直線でつないだ閉領域内にある点のＮ値である、（２）記載の免震装置。
【発明の効果】
【００１１】
上記（１）、（２）、（３）の何れかの免震装置を用いれば、免震装置の共振点は０．０２５〜０．０８５Ｈｚと、従来の免震装置の１／２〜１／５の収まり、「神戸地震」のような周波数が比較的高い成分を多く含んだ地震に対しては充分免震を発揮できることは勿論、「El centro 地震」のような周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震に対しても充分免震性能を発揮できる。
【００１２】
また、サイズ（半径Ｌ）は、Ｌ＝７０ｍｍとなり、従来の市販品の皿の半径Ｌ＝１０５ｍｍの約２／３以下となり、コンパクト化をはかることができる。より詳しくは、皿の中央部の曲率を従来の球面に比べて小さくして装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚとし、ボール飛び出し防止上Ｈ＝３ｍｍを確保すると、従来装置の皿の半径は約２００ｍｍと非常に大きくなり、元の皿半径（Ｌ＝１０５ｍｍ）の約２倍になる。これに対し、本発明では、上記（１）では２つ以上の曲率をもつ面をつなぎ外周部の曲率を大きくする（立ち上がりが大）ことにより、上記（２）ではＮ＞２の次数の曲面を用いることにより（外周の立ち上がりが放物線より大）、装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚに、かつボール飛び出しを防止を維持したまま、皿半径をＬ＝７０ｍｍ程度にすることができ、従来の市販品の皿の半径Ｌ＝１０５ｍｍの約２／３以下とすることができる。
上記（３）は次数Ｎをシミュレーションにより求めると、２より大となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の免震装置を、図１〜図７を参照して、説明する。本発明の免震装置は、重力式免震装置である。図１、図２は本発明の実施例１と実施例２に共通に適用可能であり、図３は本発明の実施例１を示し、図４〜図６は本発明の実施例２を示す。本発明の実施例１、２に共通な部分には両実施例１、２にわたって同じ符号を付してある。
【００１４】
まず、本発明の実施例１、２に共通な部分の構成を図１、図２を参照して説明する。
図１、図２に示すように、本発明の免震装置１０は、皿中央部１３ａから皿外周部１３ｂに近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿１３の上にボール１２を配置しその上方に免震台１１を配置した重力式免震装置である。受皿１３と、１つの受皿１３に対して１つ設けられるボール１２は、１つの免震装置１０につき、水平面方向に複数（図示例では４個）設けられ、免震台１１は、１つの免震装置１０につき、１つ設けられる。
免震台１１とボール１２との間に上皿１４を設けてもよい。受皿１３は建物床に対して固定のベース１５に固定されて地面、建物床と同じ動きをする。保護対象の貴重品は免震台１１の上に載せられる。地震時には、受皿１３は地面、建物と同一の動きをし、免震台１１と貴重品は一体的に動き受皿１３に対して相対動する。
【００１５】
受皿１３の上面は、複数の弧（受皿中央部１３ａの弧は弧中心が受皿中心軸上にあり、受皿外周部１３ｂの弧の弧中心は受皿中心軸上から受皿外周部１３ｂ側に変位した位置にある）をつないだ面からなるか（本発明の実施例１）、または次数Ｎが２より大きいＮ次曲面からなる（本発明の実施例２）。
各受皿１３の上面が曲面（複数弧面をつないだもの、または次数Ｎが２より大きいＮ次曲面）となっている部分は、該曲面の深さをＨ、半径をＬとすると、縦軸がＨ、横軸がＬのグラフにおいて、単一の半径の弧で原点と点（Ｈ，Ｌ）を結んだ弧曲面からなる従来装置の受皿３上面よりも、受皿中央部１３ａでは、下側（横軸に近い側）にあり、中央部１３ａが従来装置に比べてフラットに近づけてある（ボールの原点復帰力が小さくなる側）。また、皿１３の外半径Ｌは、Ｈを従来装置のＨと合わせた場合、従来装置の皿３の外半径と等しいかそれより小である（径方向にコンパクトになる側）。Ｈは、同じ条件で比較するため本発明と従来装置で同じとする。
【００１６】
つぎに、本発明の各実施例に特有な構成を説明する。
本発明の実施例１では、図３に示すように、受皿１３の上面が、皿中央部１３ａの曲率が皿外周部１３ｂの曲率より小さい、互いに異なる曲率をもつ複数の湾曲面（弧面）１３ｃ、１３ｄ（１３ｃは１３ａの湾曲面、１３ｄは１３ｂの湾曲面）を受皿１３半径方向につないだ面から構成されている。皿中央部１３ａの曲率の中心は受皿中心軸上にあり、皿中央部１３ａの曲率半径Ｒ’は、従来装置の単一の半径の弧で原点と点（Ｈ，Ｌ）を結んだ弧曲面の曲率半径Ｒより大である（Ｒ’＞Ｒ）。皿外周部１３ｂの曲率の中心は受皿中心軸上から外れており、皿外周部１３ｂの曲率半径ｒは、皿中央部１３ａの曲率半径Ｒ’より小で、従来装置の単一の半径の弧で原点と点（Ｈ，Ｌ）を結んだ弧曲面の曲率半径Ｒより小である（ｒ＜Ｒ＜Ｒ’）。受皿１３の外半径Ｌは、Ｈを従来装置のＨと合わせた場合、従来装置の受皿３の外半径と等しいかそれより小である。たとえば、従来装置のＬを１０５ｍｍとし、Ｈを３ｍｍとした場合、本発明装置のＬは従来装置のＬの２／３以下（たとえば、７０ｍｍ）で、Ｈは３ｍｍである。
【００１７】
本発明の実施例２では、図４〜図６に示すように、受皿１３の上面が、次数Ｎが２より大きい（さらに具体的には、Ｎ＞２．２）Ｎ次曲面からなる。図４に示すように、曲面高さｙは、
ｙ＝（ｘ／Ｌ）N ×Ｈ
となり、お椀形となる。
ただし、ｘ：受皿中心からの距離
ｙ：受皿中心からの高さ
Ｌ：受皿半径
Ｈ：受皿端高さ
Ｎ：曲面次数
前実施例である実施例１では、お椀形は２つ以上の円弧をつないだ形状であったが、その場合は、接続点で、曲率の変化が非連続的になるおそれがあるという問題があったが、実施例２では単一のＮ次曲面からなるので曲率の変化が徐々に起こるので、曲率の変化が非連続的になるおそれはない。
図５は、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｈ＝３０ｍｍとした場合における、本発明のＮ＞２のＮ次曲面と、従来（円錐面と球面）との比較を示したものである。Ｎ＞２のＮ次曲面は従来（円錐面と球面）より下側にあり、皿中央付近でのボールの原点復帰力は本発明の方が従来装置に比べて小さくなり、重力式免震装置は低周波数化される。
【００１８】
次数Ｎをシミュレーションにて検討したところ、El centro 地震に対応可能なＮ次曲面は、受皿半径Ｌの大きさによって異なり、受皿径Ｌが小さいほど曲面の次数は大となる。次数Ｎは受皿端高さＨ（２〜７ｍｍ）によっても変わるが、その影響は小さい。具体的には、受皿径Ｌに対応して、図６の範囲、すなわち、縦軸をＮ、横軸をＬとしたグラフにおいて、座標（７０，１９）、（７０，１５）、（８０，７）、（１００，４）、（１２０，３）、（１５０，２．２）、（１５０，６．５）、（１２０，７）、（１００，９）、（８０，１３）、（７０，１９）をもつ複数の点を順次直線でつないだ閉折れ線で囲まれた領域内から、Ｎを選ぶと、El centro 地震に耐えうる性能の良い免震装置を得ることができる。図６から、具体的には、次数Ｎは、１９以下で、２．２以上としている。
【００１９】
復帰力が重力による皿中心向きの力Ｆ＝Ｍ×ｇ×ｓｉｎζ×ｃｏｓζの１質点系モデルを用いて動的応答計算が行われる。
加速度αは、
α＝ｄ2x/ ｄt2＝ｇ×（ｓｉｎζ×ｃｏｓζ＋ｓｉｎ（ｄｚ／ｄｔ）×２μ） である。加速度は質量Ｍと無関係である。これは、重力式では、加速度は台とその上に載せる貴重品の質量に無関係であり、質量に関係なく貴重品にかかる横方向加速度をとることができることを意味する。しかし、変位はまわりの固定物と衝突しない範囲に収まらなければならず、またボールが皿から飛び出さない範囲に収まらなければならないので、動的応答解析によって確認されなければならない。
地震波ｆ（ｔ）は時間の関数である。初期値はｆ（０）＝α（０）＝ｖ（０）＝ｘ（０）である。ｔの刻みをΔｔとして、逐次積分していって速度ｖ（ｔ）、変位ｘ（ｔ）を求めた。
【００２０】
実際の例として、Ｌ＝７０ｍｍ、Ｈ＝７ｍｍ、Ｎ＝１６．５について、El centro 地震への応答（変位応答（台の動き）ｘ、および台と元の地震波との相対移動量ｚ）を求めてみると、図７に示すようになった。変位応答ｘは元の地震波の変位とほぼ同じで増幅はほとんど認められず、ｚの動きから見て免震装置周囲に皿直径と同程度の空間を設けておけばよいことがわかる。
また、重力式免震装置の固有振動数も求めた。固有振動数は、シミュレーション式で、地震入力無し、初期変位を与えた後の自由振動波形から、観察によって求めることができる。本発明の免震装置では、実施例１でＲ’、ｒを適切に選定することにより、また実施例２でＮを図６の閉領域内に適切に選定することにより、免震装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚに設定することができる。これに対し、従来装置の共振点は、０．１３０Ｈｚ〜０．１８５Ｈｚである。このことから、本発明では共振点の低周波数化がはかられ、低周波数成分を多く含む地震波に対しても有効に免震性能を果たすことができることを意味している。
また、Ｌ＝７０ｍｍは、従来装置のＬ＝１０５ｍｍに比べて大幅な縮小化がはかられている。
図７では、相対移動量ｚも、ｚ＜２Ｌ＝０．１４ｍｍの条件（ボール飛び出し防止条件）内に収まっており、ボールが受皿をはみ出すことはない。
【００２１】
つぎに、本発明の作用・効果を説明する。
本発明の免震装置１０を用いれば、免震装置の共振点は０．０２５〜０．０８５Ｈｚと、従来の免震装置（従来装置の共振点は、０．１３０Ｈｚ〜０．１８５Ｈｚ）の１／２〜１／５の収まり、「神戸地震」のような周波数が比較的高い成分を多く含んだ地震に対しては充分免震を発揮できることは勿論、「El centro 地震」のような周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震に対しても充分免震性能を発揮できる。
【００２２】
これは、本発明の装置が皿の中央部で曲率が小さいため、ボールが原点から変位しても皿面によるボールの持ち上がり量が小さく、重力によるボールの原点復帰力が小さいためである。El centro 地震波は０．２Ｈｚ程度の比較的低い周波数成分を多量に含んでいるため、共振点が０．１３０Ｈｚ〜０．１８５Ｈｚにあった従来装置では共振点を地震波の主要共振点成分から十分な量外せず、疑似共振を起こしてしまって充分な免震性能を発揮できなかったが、本発明では、装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚと低周波数側にもってくることができるため、比較的低い周波数成分を多量に含んでいる地震波、たとえばEl centro 地震の地震波に対しても、主要周波数成分である０．２Ｈｚから１／２以上外すことができ（１／２以上外すことが理想、El centro 地震の地震波に対しては０．１Ｈｚ以下にすることが理想）、充分免震性能を発揮できる。
【００２３】
また、サイズ（半径Ｌ）は、Ｌ＝７０ｍｍとなり、従来の市販品の皿の半径Ｌ＝１０５ｍｍの約２／３以下となり、コンパクト化をはかることができる。
たとえば、皿の中央部の曲率を従来の球面に比べて小さくして装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚとし、ボール飛び出し防止上Ｈ＝３ｍｍを確保すると、従来装置の皿の半径は約２００ｍｍと非常に大きくなり、元の皿半径（Ｌ＝１０５ｍｍ）の約２倍になる。これに対し、本発明では、上記（１）では２つ以上の曲率をもつ面をつなぎ外周部の曲率を大きくする（立ち上がりが大）ことにより、上記（２）ではＮ＞２の次数の曲面を用いることにより（外周の立ち上がりが放物線より大）、装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚに、かつボール飛び出しを防止を維持したまま、皿半径をＬ＝７０ｍｍ程度にすることができ、従来の市販品の皿の半径Ｌ＝１０５ｍｍの約２／３以下とすることができる。
次数Ｎをシミュレーションにより求めると、２より大で、Ｎは２．２〜１９の範囲にある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の免震装置の平面図である。
【図２】本発明の免震装置の断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。
【図３】本発明の実施例１の受皿の上面の断面形状図、および従来の球面式受皿と円錐面式受皿の上面の断面形状図である。
【図４】本発明の実施例２の受皿の上面の断面形状を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２の受皿の上面のＮ次（たとえば、３次、５次、７次）曲面と従来の球面、円錐面の比較を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例２の受皿の上面のＮ次曲面の次数の選定範囲（閉領域内の部分からＮを選定）を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２（実施例１もほとんど同じ）の免震台（とそれに固定の貴重品）の、El centro 地震ＥＷ（東西方向）波形を入力した場合の、変位応答図（縦軸は変位ｍ、横軸は時間ｓｅｃを示す）である。
【図８】従来の受皿の、上面が球面である場合の、断面形状図である。
【図９】従来の受皿の、上面が円錐面である場合の、断面形状図である。
【図１０】従来の球面受皿免震台の持ち上げ量の演算用形状寸法図である。
【図１１】従来の円錐面受皿免震台の持ち上げ量の演算用形状寸法図である。
【図１２】従来の両面受皿免震装置の断面図である。
【図１３】従来の線形ベアリング２段重ね式免震装置の演算用形状寸法断面図である。
【図１４】従来の球面式受皿をもつ免震装置の、神戸地震波形を入力した場合の、免震台の応答図（縦軸は変位ｍ、横軸は時間ｓｅｃを示す）である。
【図１５】従来の球面式受皿をもつ免震装置の、El centro 地震ＥＷ（東西）方向波形を入力した場合の、免震台の応答図（縦軸は変位ｍ、横軸は時間ｓｅｃを示す）である。
【図１６】従来の球面式受皿をもつ免震装置の断面図でサイズが大となることを示す図である。
【図１７】従来の球面式受皿をもつ免震装置の断面図でボール飛び出しの懸念があることを示す図である。
【図１８】従来の球面式受皿をもつ免震装置の、El centro 地震ＥＷ（東西）方向波形を入力した場合の、免震台の応答図（縦軸は変位ｍ、横軸は時間ｓｅｃを示す）で、ｚ＞０．２１となる状況が発生しボールが飛び出すおそれがあることを示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０ 免震装置
１１ 免震台
１２ ボール
１３ 受皿
１３ａ 中央部
１３ｂ 外周部
１４ 上皿
１５ ベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置に関し、とくに重力式免震装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歴史的遺品、美術工芸品、精密機械、等の耐震性が必要な貴重品を地震による破壊から保護するために、種々の免震装置が開発され、使用されている。その免震装置の大部分は重力式（たとえば、特開２００２−１６１９４２号公報に開示のもの等）で、図８〜図１８に示すように、ボール式片面皿（図８〜図１１）か、ボール式両面皿（図１２）か、線形ベアリング２段重ね式（図１３）かの何れかかからなる。
たとえば、ボール式片面皿（図８〜図１１）免震装置は、貴重品を載せる台（免震台）１をボール２の上に載せ、そのボール２を上面が球面３ａ（図８、図１０）または円錐面３ｂ（図９、図１１）の受皿３で支持することによって、免震台１が受皿３に対して横方向に変位し受皿上面に沿って上方に変位した時に重力による復元力を発生させ、いわゆる「振り子」の原理で、地震の際に免震台１とその上に載せられた貴重品にかかる加速度を緩やかにする仕掛けになっている。
【０００３】
従来の免震装置の免震作用を定量的に説明すると以下の通りである。
（イ）ボール式片面皿（図８〜図１１）
（Ａ）球面式（図８、図１０）
図８は受皿３が球面式である場合を示す。
図１０に示すように各寸法をとり、
Ｒ：球面半径
ｘ：免震台１と地面の相対移動量
ｈ：免震台１の上昇量
とすると、上昇量は、
ｈ＝Ｒ−｛Ｒ2 −（ｘ／２）2 ｝1/2
となる。
ｘが増えると、免震台１は上式に従って上昇する。この上昇分ｈが位置エネルギとなり、免震台１を元の位置（ｘ＝０の位置）に戻そうとする力を生む。
（Ｂ）円錐面式（図９、図１１）
図９は受皿３が円錐面式である場合を示す。
図１１に示すように各寸法をとり、
Ｌ：円錐底面半径
Ｈ：円錐高さ
ｘ：免震台１１と地面の相対移動量
ｈ：免震台１１の上昇量
とすると、上昇量は、
ｈ＝（Ｈ／（２Ｌ））・ｘ
となる。
ｘが増えると、免震台１は上式に従って上昇する。この上昇分ｈが位置エネルギとなり、免震台１を元の位置（ｘ＝０の位置）に戻そうとする力を生む。
【０００４】
（ロ）ボール式両面皿（図１２）
免震皿３をボール２の上下両側に配置したタイプで、免震台１と地面の相対移動量ｘに対して、以下に示すように、片面皿の場合の２倍の上昇量ｈがある。
（Ａ）両面皿球面式
ｈ＝２・〔Ｒ−｛Ｒ2 −（ｘ／２）2 ｝1/2 〕
（Ｂ）両面皿円錐面式
ｈ＝（Ｈ／Ｌ）・ｘ
【０００５】
（ハ）線形ベアリング２段重ね式（図１３）
円弧状にカーブした線形のベアリング４、５を直交させて、上下に２段重ねしたタイプで、円弧の半径が充分大きい場合にはベアリング上のベアリング上の免震台１は円運動をするので、「振り子」を形成する。
したがって、固有振動数を振り子の式から求めることができる。
すなわち、
Ｒ：線形ベアリング曲率
ｇ：重力加速度
ｆ：共振周波数
とすると、共振周波数ｆは、
ｆ＝｛１／（２π）｝・（ｇ／Ｒ）1/2
ただし、幾何学的関係から、
Ｒ＝｛Ｈ2 ＋（Ｄ／２）2 ｝／（２Ｈ）
【特許文献１】特開２００２−１６１９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の重力式免震装置に、以下の問題点がある。
（ｉ）共振点が高い
現在市販されているこの種の免震装置は、日本で起きた「神戸地震」のような周波数が比較的高い成分を多く含んだ地震に対しては充分免震を発揮できるが、アメリカで起きた大地震の一つである「El centro 地震」のような周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震に対しては免震が不十分であることが知られている。
免震装置の基本は、地震波よりも固有振動数を小さくして、高い周波数成分を吸収してしまうことにある。地震の振動は多くの周波数成分を含んでいるが、最も小さい周波数成分は０．１〜０．２Ｈｚである。ただし、地震によって異なる。
したがって、地震の振動をすべて吸収しようとすると、免震装置は０．１Ｈｚ以下の固有振動数をもっていなければならないが、上記（イ）、（ロ）、（ハ）の市販の免震装置について現状を調べてみると、下記のような固有振動数になっている。 （イ）、（ロ）の皿形の場合：
Ｌ＝１０５ｍｍ、Ｈ＝３ｍｍで、球面皿式の場合、シミュレーションによると、ｆ≒０．１３０Ｈｚである。
Ｌ＝１０５ｍｍ、Ｈ＝３ｍｍで、円錐皿式の場合、シミュレーションによると、ｆ≒０．１６５Ｈｚである。
（ハ）の線形ベアリングの場合：
Ｌ＝０．２１ｍ、Ｈ＝０．００３ｍで、故にＲ＝７．３５１５ｍの場合、周波数計算式によると、ｆ≒０．１８５Ｈｚである。
上記のモデルに、コンピュータ上で地震波として神戸地震変位波形、El centro 地震の東西方向（ＥＷ）変位波形をそれぞれ与えて、振動解析を行った結果（変位−時間の波形、ａ：元の波形、ｂ：免震台の動き、ｃ：相対移動量）を示すと、図１４、図１５のようになる。
図１４、図１５から、「神戸地震」のような周波数が比較的高い成分を多く含んだ地震に対しては、元の地震波より免震台の動きが穏やかで小であり、免震装置は免震機能を果たすが、「El centro 地震」のような周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震に対しては、元の地震波より免震台の動きが増幅され、免震装置は免震機能を果たせず、保護すべき貴重品の破損を招くおそれがある。ただし、加速度低減上は問題ない。速度と変位の低減が充分でないということである。
【０００７】
（ii）サイズが大きい
免震装置の固有振動数は、重力式の場合、ボール受皿の径Ｌ（線形ベアリングではベアリング長さ）と、その反り量（両端の持ち上がり高さＨ）によって決まる（図１６）。
現在実用化されているものは、Ｌ＝１０５ｍｍ（２段リニアベアリング式ではＤ＝２１０ｍｍ）、Ｈ＝３ｍｍ程度の諸元をとっている例が多い。これは、上記の共振周波数を得るために必要な寸法である。したがって、免震装置の幅は、１０５×４＝４２０ｍｍ以上の寸法となる。
さらに、免震台（上部）が動けるスペースを周辺に２Ｌ（上の例では２１０ｍｍ）の幅だけ空けておかねばならず、空きスペースを含めた全体としては、４２０＋２１０×２＝８４０ｍｍ以上という大きなサイズになってしまう。
Ｌを小さくすると共振点が上がってしまうので、このサイズは機能上縮小できない。
【０００８】
（iii)ボール飛び出しの懸念がある
ゆっくりした大きな揺れの地震では、ボールの動きが大きく、ボールが受皿からはみ出して飛び出してしまう懸念がある。図１７は、球面式免震装置のボール飛び出し懸念の解析図である。他の免震皿方式免震装置も同様の図となる。
図中のｚ／２が皿半径Ｌ以上になるとボールは皿をはみ出してしまう。故にｚ＜２Ｌがボールの飛び出さない条件になる。Ｌ＝０．１０５ｍの場合、その条件はｚ＜０．２１ｍである。
図１８に、円錐面式の、El centro 地震波に対するｚの変位値ｃを示し、図１５に球面式の、El centro 地震波に対するｚの変位値ｃを示す。図１８から、最初の１０秒間に、ｚ＞０．２１ｍとなる状況が発生し、ボールが飛び出してしまう条件になっていることがわかる。
【０００９】
本発明の目的は、周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震にも対応することができる免震装置を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震にも対応することができ、サイズを小型化でき、ボールの飛び出しを抑制できる免震装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿の上にボールを配置しその上方に免震台を配置した免震装置であって、前記受皿の上面を、皿中央部の曲率が皿外周部の曲率より小さい、互いに異なる曲率をもつ複数の湾曲面を受皿半径方向につないだ面から構成した免震装置。
（２） 皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿の上にボールを配置しその上方に免震台を配置した免震装置であって、前記受皿の上面を、次数Ｎが２より大きいＮ次曲面から構成した免震装置。
（３） 次数をＮ、受皿半径をＬとし、縦軸をＮ、横軸をＬｍｍとしたグラフにおいて、前記次数Ｎが、座標（Ｌ，Ｎ）にて、（７０，１９）、（７０，１５）、（８０，７）、（１００，４）、（１２０，３）、（１５０，２．２）、（１５０，６．５）、（１２０，７）、（１００，９）、（８０，１３）、（７０，１９）の複数の点を順次直線でつないだ閉領域内にある点のＮ値である、（２）記載の免震装置。
【発明の効果】
【００１１】
上記（１）、（２）、（３）の何れかの免震装置を用いれば、免震装置の共振点は０．０２５〜０．０８５Ｈｚと、従来の免震装置の１／２〜１／５の収まり、「神戸地震」のような周波数が比較的高い成分を多く含んだ地震に対しては充分免震を発揮できることは勿論、「El centro 地震」のような周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震に対しても充分免震性能を発揮できる。
【００１２】
また、サイズ（半径Ｌ）は、Ｌ＝７０ｍｍとなり、従来の市販品の皿の半径Ｌ＝１０５ｍｍの約２／３以下となり、コンパクト化をはかることができる。より詳しくは、皿の中央部の曲率を従来の球面に比べて小さくして装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚとし、ボール飛び出し防止上Ｈ＝３ｍｍを確保すると、従来装置の皿の半径は約２００ｍｍと非常に大きくなり、元の皿半径（Ｌ＝１０５ｍｍ）の約２倍になる。これに対し、本発明では、上記（１）では２つ以上の曲率をもつ面をつなぎ外周部の曲率を大きくする（立ち上がりが大）ことにより、上記（２）ではＮ＞２の次数の曲面を用いることにより（外周の立ち上がりが放物線より大）、装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚに、かつボール飛び出しを防止を維持したまま、皿半径をＬ＝７０ｍｍ程度にすることができ、従来の市販品の皿の半径Ｌ＝１０５ｍｍの約２／３以下とすることができる。
上記（３）は次数Ｎをシミュレーションにより求めると、２より大となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の免震装置を、図１〜図７を参照して、説明する。本発明の免震装置は、重力式免震装置である。図１、図２は本発明の実施例１と実施例２に共通に適用可能であり、図３は本発明の実施例１を示し、図４〜図６は本発明の実施例２を示す。本発明の実施例１、２に共通な部分には両実施例１、２にわたって同じ符号を付してある。
【００１４】
まず、本発明の実施例１、２に共通な部分の構成を図１、図２を参照して説明する。
図１、図２に示すように、本発明の免震装置１０は、皿中央部１３ａから皿外周部１３ｂに近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿１３の上にボール１２を配置しその上方に免震台１１を配置した重力式免震装置である。受皿１３と、１つの受皿１３に対して１つ設けられるボール１２は、１つの免震装置１０につき、水平面方向に複数（図示例では４個）設けられ、免震台１１は、１つの免震装置１０につき、１つ設けられる。
免震台１１とボール１２との間に上皿１４を設けてもよい。受皿１３は建物床に対して固定のベース１５に固定されて地面、建物床と同じ動きをする。保護対象の貴重品は免震台１１の上に載せられる。地震時には、受皿１３は地面、建物と同一の動きをし、免震台１１と貴重品は一体的に動き受皿１３に対して相対動する。
【００１５】
受皿１３の上面は、複数の弧（受皿中央部１３ａの弧は弧中心が受皿中心軸上にあり、受皿外周部１３ｂの弧の弧中心は受皿中心軸上から受皿外周部１３ｂ側に変位した位置にある）をつないだ面からなるか（本発明の実施例１）、または次数Ｎが２より大きいＮ次曲面からなる（本発明の実施例２）。
各受皿１３の上面が曲面（複数弧面をつないだもの、または次数Ｎが２より大きいＮ次曲面）となっている部分は、該曲面の深さをＨ、半径をＬとすると、縦軸がＨ、横軸がＬのグラフにおいて、単一の半径の弧で原点と点（Ｈ，Ｌ）を結んだ弧曲面からなる従来装置の受皿３上面よりも、受皿中央部１３ａでは、下側（横軸に近い側）にあり、中央部１３ａが従来装置に比べてフラットに近づけてある（ボールの原点復帰力が小さくなる側）。また、皿１３の外半径Ｌは、Ｈを従来装置のＨと合わせた場合、従来装置の皿３の外半径と等しいかそれより小である（径方向にコンパクトになる側）。Ｈは、同じ条件で比較するため本発明と従来装置で同じとする。
【００１６】
つぎに、本発明の各実施例に特有な構成を説明する。
本発明の実施例１では、図３に示すように、受皿１３の上面が、皿中央部１３ａの曲率が皿外周部１３ｂの曲率より小さい、互いに異なる曲率をもつ複数の湾曲面（弧面）１３ｃ、１３ｄ（１３ｃは１３ａの湾曲面、１３ｄは１３ｂの湾曲面）を受皿１３半径方向につないだ面から構成されている。皿中央部１３ａの曲率の中心は受皿中心軸上にあり、皿中央部１３ａの曲率半径Ｒ’は、従来装置の単一の半径の弧で原点と点（Ｈ，Ｌ）を結んだ弧曲面の曲率半径Ｒより大である（Ｒ’＞Ｒ）。皿外周部１３ｂの曲率の中心は受皿中心軸上から外れており、皿外周部１３ｂの曲率半径ｒは、皿中央部１３ａの曲率半径Ｒ’より小で、従来装置の単一の半径の弧で原点と点（Ｈ，Ｌ）を結んだ弧曲面の曲率半径Ｒより小である（ｒ＜Ｒ＜Ｒ’）。受皿１３の外半径Ｌは、Ｈを従来装置のＨと合わせた場合、従来装置の受皿３の外半径と等しいかそれより小である。たとえば、従来装置のＬを１０５ｍｍとし、Ｈを３ｍｍとした場合、本発明装置のＬは従来装置のＬの２／３以下（たとえば、７０ｍｍ）で、Ｈは３ｍｍである。
【００１７】
本発明の実施例２では、図４〜図６に示すように、受皿１３の上面が、次数Ｎが２より大きい（さらに具体的には、Ｎ＞２．２）Ｎ次曲面からなる。図４に示すように、曲面高さｙは、
ｙ＝（ｘ／Ｌ）N ×Ｈ
となり、お椀形となる。
ただし、ｘ：受皿中心からの距離
ｙ：受皿中心からの高さ
Ｌ：受皿半径
Ｈ：受皿端高さ
Ｎ：曲面次数
前実施例である実施例１では、お椀形は２つ以上の円弧をつないだ形状であったが、その場合は、接続点で、曲率の変化が非連続的になるおそれがあるという問題があったが、実施例２では単一のＮ次曲面からなるので曲率の変化が徐々に起こるので、曲率の変化が非連続的になるおそれはない。
図５は、Ｌ＝１００ｍｍ、Ｈ＝３０ｍｍとした場合における、本発明のＮ＞２のＮ次曲面と、従来（円錐面と球面）との比較を示したものである。Ｎ＞２のＮ次曲面は従来（円錐面と球面）より下側にあり、皿中央付近でのボールの原点復帰力は本発明の方が従来装置に比べて小さくなり、重力式免震装置は低周波数化される。
【００１８】
次数Ｎをシミュレーションにて検討したところ、El centro 地震に対応可能なＮ次曲面は、受皿半径Ｌの大きさによって異なり、受皿径Ｌが小さいほど曲面の次数は大となる。次数Ｎは受皿端高さＨ（２〜７ｍｍ）によっても変わるが、その影響は小さい。具体的には、受皿径Ｌに対応して、図６の範囲、すなわち、縦軸をＮ、横軸をＬとしたグラフにおいて、座標（７０，１９）、（７０，１５）、（８０，７）、（１００，４）、（１２０，３）、（１５０，２．２）、（１５０，６．５）、（１２０，７）、（１００，９）、（８０，１３）、（７０，１９）をもつ複数の点を順次直線でつないだ閉折れ線で囲まれた領域内から、Ｎを選ぶと、El centro 地震に耐えうる性能の良い免震装置を得ることができる。図６から、具体的には、次数Ｎは、１９以下で、２．２以上としている。
【００１９】
復帰力が重力による皿中心向きの力Ｆ＝Ｍ×ｇ×ｓｉｎζ×ｃｏｓζの１質点系モデルを用いて動的応答計算が行われる。
加速度αは、
α＝ｄ2x/ ｄt2＝ｇ×（ｓｉｎζ×ｃｏｓζ＋ｓｉｎ（ｄｚ／ｄｔ）×２μ） である。加速度は質量Ｍと無関係である。これは、重力式では、加速度は台とその上に載せる貴重品の質量に無関係であり、質量に関係なく貴重品にかかる横方向加速度をとることができることを意味する。しかし、変位はまわりの固定物と衝突しない範囲に収まらなければならず、またボールが皿から飛び出さない範囲に収まらなければならないので、動的応答解析によって確認されなければならない。
地震波ｆ（ｔ）は時間の関数である。初期値はｆ（０）＝α（０）＝ｖ（０）＝ｘ（０）である。ｔの刻みをΔｔとして、逐次積分していって速度ｖ（ｔ）、変位ｘ（ｔ）を求めた。
【００２０】
実際の例として、Ｌ＝７０ｍｍ、Ｈ＝７ｍｍ、Ｎ＝１６．５について、El centro 地震への応答（変位応答（台の動き）ｘ、および台と元の地震波との相対移動量ｚ）を求めてみると、図７に示すようになった。変位応答ｘは元の地震波の変位とほぼ同じで増幅はほとんど認められず、ｚの動きから見て免震装置周囲に皿直径と同程度の空間を設けておけばよいことがわかる。
また、重力式免震装置の固有振動数も求めた。固有振動数は、シミュレーション式で、地震入力無し、初期変位を与えた後の自由振動波形から、観察によって求めることができる。本発明の免震装置では、実施例１でＲ’、ｒを適切に選定することにより、また実施例２でＮを図６の閉領域内に適切に選定することにより、免震装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚに設定することができる。これに対し、従来装置の共振点は、０．１３０Ｈｚ〜０．１８５Ｈｚである。このことから、本発明では共振点の低周波数化がはかられ、低周波数成分を多く含む地震波に対しても有効に免震性能を果たすことができることを意味している。
また、Ｌ＝７０ｍｍは、従来装置のＬ＝１０５ｍｍに比べて大幅な縮小化がはかられている。
図７では、相対移動量ｚも、ｚ＜２Ｌ＝０．１４ｍｍの条件（ボール飛び出し防止条件）内に収まっており、ボールが受皿をはみ出すことはない。
【００２１】
つぎに、本発明の作用・効果を説明する。
本発明の免震装置１０を用いれば、免震装置の共振点は０．０２５〜０．０８５Ｈｚと、従来の免震装置（従来装置の共振点は、０．１３０Ｈｚ〜０．１８５Ｈｚ）の１／２〜１／５の収まり、「神戸地震」のような周波数が比較的高い成分を多く含んだ地震に対しては充分免震を発揮できることは勿論、「El centro 地震」のような周波数が比較的低い成分を多く含んだ地震に対しても充分免震性能を発揮できる。
【００２２】
これは、本発明の装置が皿の中央部で曲率が小さいため、ボールが原点から変位しても皿面によるボールの持ち上がり量が小さく、重力によるボールの原点復帰力が小さいためである。El centro 地震波は０．２Ｈｚ程度の比較的低い周波数成分を多量に含んでいるため、共振点が０．１３０Ｈｚ〜０．１８５Ｈｚにあった従来装置では共振点を地震波の主要共振点成分から十分な量外せず、疑似共振を起こしてしまって充分な免震性能を発揮できなかったが、本発明では、装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚと低周波数側にもってくることができるため、比較的低い周波数成分を多量に含んでいる地震波、たとえばEl centro 地震の地震波に対しても、主要周波数成分である０．２Ｈｚから１／２以上外すことができ（１／２以上外すことが理想、El centro 地震の地震波に対しては０．１Ｈｚ以下にすることが理想）、充分免震性能を発揮できる。
【００２３】
また、サイズ（半径Ｌ）は、Ｌ＝７０ｍｍとなり、従来の市販品の皿の半径Ｌ＝１０５ｍｍの約２／３以下となり、コンパクト化をはかることができる。
たとえば、皿の中央部の曲率を従来の球面に比べて小さくして装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚとし、ボール飛び出し防止上Ｈ＝３ｍｍを確保すると、従来装置の皿の半径は約２００ｍｍと非常に大きくなり、元の皿半径（Ｌ＝１０５ｍｍ）の約２倍になる。これに対し、本発明では、上記（１）では２つ以上の曲率をもつ面をつなぎ外周部の曲率を大きくする（立ち上がりが大）ことにより、上記（２）ではＮ＞２の次数の曲面を用いることにより（外周の立ち上がりが放物線より大）、装置の共振点を０．０２５〜０．０８５Ｈｚに、かつボール飛び出しを防止を維持したまま、皿半径をＬ＝７０ｍｍ程度にすることができ、従来の市販品の皿の半径Ｌ＝１０５ｍｍの約２／３以下とすることができる。
次数Ｎをシミュレーションにより求めると、２より大で、Ｎは２．２〜１９の範囲にある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の免震装置の平面図である。
【図２】本発明の免震装置の断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。
【図３】本発明の実施例１の受皿の上面の断面形状図、および従来の球面式受皿と円錐面式受皿の上面の断面形状図である。
【図４】本発明の実施例２の受皿の上面の断面形状を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２の受皿の上面のＮ次（たとえば、３次、５次、７次）曲面と従来の球面、円錐面の比較を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例２の受皿の上面のＮ次曲面の次数の選定範囲（閉領域内の部分からＮを選定）を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例２（実施例１もほとんど同じ）の免震台（とそれに固定の貴重品）の、El centro 地震ＥＷ（東西方向）波形を入力した場合の、変位応答図（縦軸は変位ｍ、横軸は時間ｓｅｃを示す）である。
【図８】従来の受皿の、上面が球面である場合の、断面形状図である。
【図９】従来の受皿の、上面が円錐面である場合の、断面形状図である。
【図１０】従来の球面受皿免震台の持ち上げ量の演算用形状寸法図である。
【図１１】従来の円錐面受皿免震台の持ち上げ量の演算用形状寸法図である。
【図１２】従来の両面受皿免震装置の断面図である。
【図１３】従来の線形ベアリング２段重ね式免震装置の演算用形状寸法断面図である。
【図１４】従来の球面式受皿をもつ免震装置の、神戸地震波形を入力した場合の、免震台の応答図（縦軸は変位ｍ、横軸は時間ｓｅｃを示す）である。
【図１５】従来の球面式受皿をもつ免震装置の、El centro 地震ＥＷ（東西）方向波形を入力した場合の、免震台の応答図（縦軸は変位ｍ、横軸は時間ｓｅｃを示す）である。
【図１６】従来の球面式受皿をもつ免震装置の断面図でサイズが大となることを示す図である。
【図１７】従来の球面式受皿をもつ免震装置の断面図でボール飛び出しの懸念があることを示す図である。
【図１８】従来の球面式受皿をもつ免震装置の、El centro 地震ＥＷ（東西）方向波形を入力した場合の、免震台の応答図（縦軸は変位ｍ、横軸は時間ｓｅｃを示す）で、ｚ＞０．２１となる状況が発生しボールが飛び出すおそれがあることを示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０ 免震装置
１１ 免震台
１２ ボール
１３ 受皿
１３ａ 中央部
１３ｂ 外周部
１４ 上皿
１５ ベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿の上にボールを配置しその上方に免震台を配置した免震装置であって、前記受皿の上面を、皿中央部の曲率が皿外周部の曲率より小さい、互いに異なる曲率をもつ複数の湾曲面を受皿半径方向につないだ面から構成した免震装置。
【請求項２】
皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿の上にボールを配置しその上方に免震台を配置した免震装置であって、前記受皿の上面を、次数Ｎが２より大きいＮ次曲面から構成した免震装置。
【請求項３】
次数をＮ、受皿半径をＬとし、縦軸をＮ、横軸をＬｍｍとしたグラフにおいて、前記次数Ｎが、座標（Ｌ，Ｎ）にて、（７０，１９）、（７０，１５）、（８０，７）、（１００，４）、（１２０，３）、（１５０，２．２）、（１５０，６．５）、（１２０，７）、（１００，９）、（８０，１３）、（７０，１９）の複数の点を順次直線でつないだ閉領域内にある点のＮ値である、請求項２記載の免震装置。
【請求項１】
皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿の上にボールを配置しその上方に免震台を配置した免震装置であって、前記受皿の上面を、皿中央部の曲率が皿外周部の曲率より小さい、互いに異なる曲率をもつ複数の湾曲面を受皿半径方向につないだ面から構成した免震装置。
【請求項２】
皿中央部から皿外周部に近づくにつれて位置が高くなる上面をもつ受皿の上にボールを配置しその上方に免震台を配置した免震装置であって、前記受皿の上面を、次数Ｎが２より大きいＮ次曲面から構成した免震装置。
【請求項３】
次数をＮ、受皿半径をＬとし、縦軸をＮ、横軸をＬｍｍとしたグラフにおいて、前記次数Ｎが、座標（Ｌ，Ｎ）にて、（７０，１９）、（７０，１５）、（８０，７）、（１００，４）、（１２０，３）、（１５０，２．２）、（１５０，６．５）、（１２０，７）、（１００，９）、（８０，１３）、（７０，１９）の複数の点を順次直線でつないだ閉領域内にある点のＮ値である、請求項２記載の免震装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３２２４９５（Ｐ２００６−３２２４９５Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４５０２４（Ｐ２００５−１４５０２４）
【出願日】平成１７年５月１８日（２００５．５．１８）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１８日（２００５．５．１８）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
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