免震装置
【課題】被支持体の重量変化があっても適切に免震効果を得ることの可能な免震装置を得る。
【解決手段】可変部材は、水平用積層ゴム体１２に対して積層方向Ｂに直列的に配置され、被支持体の荷重に応じて弾性変形して積層方向Ｂに伸縮する。規制部材３０は、可変部材の積層方向Ｂの伸縮長に応じて、側方からみて可変部材よりも水平用積層ゴム体１２側へ突出可能とされ、該突出した突出部３４により突出長に応じて水平用積層ゴム体１２の水平方向のせん断変形を阻止する。
【解決手段】可変部材は、水平用積層ゴム体１２に対して積層方向Ｂに直列的に配置され、被支持体の荷重に応じて弾性変形して積層方向Ｂに伸縮する。規制部材３０は、可変部材の積層方向Ｂの伸縮長に応じて、側方からみて可変部材よりも水平用積層ゴム体１２側へ突出可能とされ、該突出した突出部３４により突出長に応じて水平用積層ゴム体１２の水平方向のせん断変形を阻止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震等の振動から建築物、構造物を保護するため、従来から免震装置が用いられている。例えば、免震装置として、弾性板と金属板を相互に積層した積層体で構造物を支持するものが知られている。このような免震装置では、主に弾性板のせん断変形により、水平方向の振動が免震されている。（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
ところで、免震装置の免震特性は、支持する構造体の重量によって変化するため、支持の対象となる被支持体から受ける荷重を考慮して、所定の免震特性が得られるように設計されている。
【０００４】
しかしながら、支持の対象となる被支持体の重量が変化する場合、例えば、タンクや貯水槽などの内容物の量によって重量の変化する被支持体では、免震特性を維持することが難しく、所望の免震効果を得ることが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４７９９３
【特許文献２】特表２００６−５１４１８１
【特許文献３】登録実用新案３１２１１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記事実を考慮して成されたものであり、支持の対象となる被支持体の重量変化があっても適切に免震効果を得ることの可能な免震装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る免震装置は、弾性板と剛性金属板とが交互に積層され、積層方向の一端が基部または被支持体の一方に固定された積層ゴム体と、前記積層ゴム体に対して前記積層方向に直列的に配置され、前記積層方向の一端が基部または被支持体の他方に固定されると共に前記積層方向の他端が前記積層ゴム体の前記積層方向の他端に固定され、被支持体の荷重に応じて弾性変形して前記積層方向に伸縮する可変部材と、前記積層方向の一端が基部または被支持体の他方に固定され、前記可変部材の前記積層方向の伸縮長に応じて、側方からみて前記可変部材よりも前記積層ゴム体側へ突出可能とされ、該突出により突出長に応じて前記積層ゴム体の水平方向のせん断変形を阻止する、規制部材と、を備えている。
【０００８】
請求項１の免震装置は、積層ゴム体を有している。積層ゴム体は、積層方向の一端が基部または被支持体の一方に固定されている。ここで、被支持体とは、免震装置によって支持される構造物を意味している。また、基部は、免震装置が設置される土台、基礎を意味している。ここでの固定は、直接的な固定でもよいし、取付プレートなどの他の部材を介しての間接的な固定でもよい。
【０００９】
積層ゴム体に対して積層方向に直列的に可変部材が配置されている。可変部材は、積層方向の一端が基部または被支持体の他方に固定されると共に前記積層方向の他端が前記積層ゴム体の前記積層方向の他端に固定されている。すなわち、可変部材は、積層ゴム体と被支持体の間、または、積層ゴム体と基部の間、に配置されている。なお、ここでの固定も、直接的な固定でもよいし、取付プレートなどの他の部材を介しての間接的な固定でもよい。可変部材は、免震装置で支持される被支持体の荷重に応じて弾性変形し積層方向に伸縮する。
【００１０】
規制部材は、積層方向の一端が基部または被支持体の他方に固定され、可変部材の積層方向の伸縮長に応じて、側方からみて可変部材よりも積層ゴム体側へ突出可能とされている。すなわち、規制部材の一端は、可変部材の一端と同じ側の基部または被支持部に固定され、側方からみて可変部材よりも積層ゴム体側へ突出可能とされている。なお、ここでの固定も、直接的な固定でもよいし、取付プレートなどの他の部材を介しての間接的な固定でもよい。規制部材は、該突出した突出部により、突出長に応じて積層ゴム体の水平方向のせん断変形を阻止する。
【００１１】
上記構成の免震装置では、被支持体の荷重が大きいときには、可変部材が圧縮するように弾性変形して、可変部材の積層方向が縮んで長さが短くなり、規制部材の積層ゴム体側への突出長は長くなる。したがって、積層ゴム体において、水平方向にせん断変形する部分の高さが大きく規制され、水平方向にせん断変形可能な部分の高さは短くなる。
【００１２】
ここで、免震装置の免震特性を考えると、免震周期Ｔ、被支持体からの荷重ｍ、及び、積層ゴム体の水平方向のバネ定数ｋｈの関係は、式（１）のようになる。
【００１３】
【数１】
【００１４】
したがって、荷重ｍが変化する場合、所望の免震周期ｆを確保するためには、被支持体からの荷重ｍの増加と共に積層ゴム体の水平方向のバネ定数ｋｈを高くすればよい。
【００１５】
請求項１の免震装置によれば、前述のように、被支持体の荷重が大きくなると積層ゴム体の水平方向にせん断変形する部分の高さは短くなるので、積層ゴム体全体の水平方向のバネ定数は大きくなる。したがって、積層ゴム体の水平方向のばね定数が一定の場合と比較して、免震特性を維持することができる。
【００１６】
請求項２に係る免震装置は、前記積層ゴム体には、前記積層方向に前記突出部が挿入される挿入孔が構成され、前記突出部は前記可変部材の伸縮に応じで前記挿入孔への挿入量が変化すること、を特徴とする。
【００１７】
このように、積層ゴム体に挿入孔を構成し、規制部材を挿入孔へ挿入することにより、簡易な構成で、挿入量に応じて積層ゴム体の水平方向へのせん断変形可能部分の高さを変化させることができる。
【００１８】
請求項３に係る免震装置は、前記可変部材の前記積層方向のバネ定数が、前記積層ゴム体の前記積層方向のバネ定数よりも小さいこと、を特徴とする
【００１９】
このように、可変部材のバネ定数を積層ゴム体のバネ定数より小さくすることにより、積層ゴム体の積層方向の剛性を確保しつつ、可変部材を伸縮させて免震装置の免震特性を維持することができる。
【００２０】
請求項４に係る免震装置は、前記可変部材が、ゴム体を含んで構成されていること、を特徴とする。
【００２１】
このように、可変部材をゴム体を含んで構成することにより、積層ゴム体と一体的に形成することができ、製造を容易にすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明の免震装置によれば、支持の対象となる被支持体の重量変化があっても適切に免震効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る免震装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る免震装置を被支持体（軽量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る免震装置を被支持体（軽量時）の動作状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る免震装置を被支持体（重量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る免震装置を被支持体（重量時）の動作状態を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例に係る免震装置を被支持体（軽量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の他の変形例に係る免震装置の斜視図である。
【図８】本発明の第１実施形態の他の変形例に係る免震装置を被支持体（軽量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る免震装置を被支持体（軽量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る免震装置を被支持体（軽量時）の動作状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る免震装置を被支持体（重量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る免震装置を被支持体（重量時）の動作状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１実施形態］
【００２５】
以下、本発明の第１実施形態に係る免震装置１０について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１及び図２には、本発明の実施形態に係る免震装置１０が示されている。免震装置１０は、図２に示すように、免震装置１０の支持対象である被支持体と、免震装置１０が設置される基部５４の間に配置されている。本実施形態の免震装置１０は、特に、重量の変化が予め想定されている、タンク、貯水槽などの免震用として、好適に用いることができる。本実施形態では、貯水槽５６を被支持体として支持する場合を例に説明する。免震装置１０は、本発明の積層ゴム体としての水平用積層ゴム体１２、及び、本発明の可変部材としての鉛直用積層ゴム体２０を備えている。
【００２７】
水平用積層ゴム体１２は、複数枚の円板状の水平用金属板１８と、複数枚の円板状の水平用ゴム１６とを厚み方向（矢印Ｂ方向、図２参照）に交互に積層した積層体とされている。水平用金属板１８と水平用ゴム１６とは、加硫接着により強固に一体化されている。このように、水平用ゴム１６だけでなく、水平用金属板１８を使用してこれらを交互に積層したことで、鉛直方向（矢印Ｂ方向）の荷重に対しては所定の剛性を有し、水平方向（矢印Ｅ方向）の荷重に対しては、ばね機能を発揮すると共に所定の変形量を確保することが可能になっている。
【００２８】
水平用金属板１８の外径は、水平用積層ゴム体１２の外径よりも小さくされており、水平用金属板１８の外縁には、円筒状に被覆ゴム１９が配置されている。この被覆ゴム１９によって水平用金属板１８が覆われており、水平用金属板１８が外部へ露出せず劣化が防止されている。
【００２９】
水平用積層ゴム体１２の厚み方向（矢印Ｂ方向）の両端側には、取付プレート１４Ａ、１４Ｂが固着されている。取付プレート１４Ａ、１４Ｂは、肉厚の円環状の鋼板で構成されている。
【００３０】
取付プレート１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、地盤に設置される基部５４、及び、鉛直用積層ゴム体２０の後述する取付プレート２２Ｂに固定される。この状態で、地盤（及び基礎）と貯水槽５６とが水平方向に相対移動すると、この相対移動の振動エネルギーが、水平用積層ゴム体１２のせん断変形によって一部吸収されるようになっている。
【００３１】
水平用積層ゴム体１２及び取付プレート１４Ａの円中心部分には、水平用積層ゴム体１２を厚み方向（矢印Ｂ方向）に沿った挿入孔２１が形成されている。挿入孔２１には、後述する規制部材３０が挿入される。
【００３２】
鉛直用積層ゴム体２０は、複数枚の円板状の鉛直用金属板２４と、複数枚の円板状の鉛直用ゴム２６とを厚み方向（矢印Ｂ方向）に交互に積層した積層体とされている。鉛直用ゴム２６は、水平用ゴム１６よりも厚みが厚く、鉛直用積層ゴム体２０の積層方向Ｂのバネ定数は、水平用積層ゴム体１２の積層方向Ｂのバネ定数よりも小さくなっている。鉛直用金属板２４と鉛直用ゴム２６とは、加硫接着により強固に一体化されている。このように、鉛直用積層ゴム体２０の積層方向Ｂのバネ定数を、水平用積層ゴム体１２の積層方向Ｂのバネ定数よりも小さくすることにより、水平用積層ゴム体１２の積層方向Ｂの剛性を確保しつつ、鉛直用積層ゴム体２０の積層方向Ｂの伸縮量αを、貯水槽５６からの荷重に応じて比較的大きくすることが可能になっている。
【００３３】
鉛直用積層ゴム体２０の厚み方向（矢印Ｂ方向）の両端側には、取付プレート２２Ａ、２２Ｂが固着されている。取付プレート２２Ａ、２２Ｂは、肉厚の円環状の鋼板で構成されている。
【００３４】
鉛直用金属板２４の外径は、鉛直用積層ゴム体２０の外径よりも小さくされており、鉛直用金属板２４の外縁には、円筒状に被覆ゴム２５が配置されている。この被覆ゴム２５によって鉛直用金属板２４が覆われており、鉛直用金属板２４が外部へ露出せず劣化が防止されている。取付プレート２２Ａ、２２Ｂはそれぞれ、貯水槽５６、及び、水平用積層ゴム体１２の取付プレート１４Ａに固定される。
【００３５】
鉛直用積層ゴム体２０及び取付プレート２２Ｂの円中心部分には、鉛直用積層ゴム体２０を厚み方向（矢印Ｂ方向）に貫通する貫通孔２８が形成されている。貫通孔２８には、後述する規制部材３０が挿入される。
【００３６】
規制部材３０は、円柱状とされ、一端が取付プレート２２Ａに固定されている。規制部材３０は、貫通孔２８に挿入され、取付プレート２２Ａに固定された基端部３２から水平用積層ゴム体１２へ向かって延出されている。規制部材３０の先端側は、取付プレート２２Ｂ及び鉛直用積層ゴム体２０の下面から突出され、水平用積層ゴム体１２の挿入孔２１に挿入されている。以下、取付プレート２２Ｂ及び鉛直用積層ゴム体２０の下面から突出されて、水平用積層ゴム体１２の挿入孔２１に挿入されている部分を「突出部３４」という。規制部材３０は、貫通孔２８を構成する鉛直用積層ゴム体２０の内壁及び挿入孔２１を構成する水平用積層ゴム体１２の内壁とは非接着とされている。
【００３７】
突出部３４の突出長３４Ａ（挿入量）は、貯水槽５６からの荷重に応じて変化する鉛直用積層ゴム体２０の積層方向Ｂの伸縮量αに応じて変化する。すなわち、鉛直用積層ゴム体２０がα短くなると、突出長３４Ａはα長くなり、鉛直用積層ゴム体２０がα長くなると、突出長３４Ａはα短くなる。
【００３８】
規制部材３０の突出部３４は、側方からみて水平用積層ゴム体１２と重なり合っている部分、すなわち突出長３４Ａ（図２、３参照）部分において、水平用積層ゴム体１２のせん断変形を阻止する。したがって、水平用積層ゴム体１２が水平方向にせん断変形可能な高さＨ１は、水平用積層ゴム体１２の積層方向Ｂの全長と突出部３４の突出長３４Ａとの差分に相当し、突出長３４Ａに応じて変化する。
【００３９】
規制部材３０は、鉛直用積層ゴム体２０、及び、突出部３４が挿入された部分の水平用積層ゴム体１２の水平方向のせん断変形を阻止できるように、十分な剛性を有している。規制部材３０は、一般構造用圧延鋼材／ＳＳ４００、溶接構造用圧延鋼材／ＳＭ４９０などの、剛性の高い金属材料で構成することができる。
【００４０】
次に、免震装置１０の作用について説明する。
【００４１】
免震装置１０に対して、鉛直方向の荷重が作用していない場合（貯水槽５６を支持していない場合）には、鉛直用積層ゴム体２０は圧縮変形されず、伸縮量α＝０である。このとき、規制部材３０の先端は挿入孔２１に挿入されず、取付プレート１４Ａの下面と略面一の高さに維持されている。
【００４２】
貯水槽５６の重量が最も軽い場合、すなわち、貯水槽５６内の貯水量がほぼゼロである場合には、免震装置１０は、貯水槽５６からの荷重Ｍにより主として鉛直用積層ゴム体２０が弾性変形し、鉛直用積層ゴム体２０の伸縮量はα１となる。このとき、規制部材３０の先端は挿入孔２１に挿入され、突出部３４の突出長３４Ａは、α１となる（図２参照）。
【００４３】
この状態で、地震などの振動入力により、基部５４と貯水槽５６が水平方向に相対移動すると、図３に示すように、高さＨ１分の水平用積層ゴム体１２がせん断変形し、振動エネルギーの一部が吸収され、免震効果を発揮することができる。
【００４４】
貯水槽５６の重量が最も重い場合、すなわち、貯水槽内の貯水量が満水の場合には、免震装置１０は、貯水槽５６からの荷重ａＭにより鉛直用積層ゴム体２０が更に大きく弾性変形し、鉛直用積層ゴム体２０の伸縮量はα２となる。このとき、規制部材３０の先端は挿入孔２１にさらに挿入され、突出部３４の突出長３４Ａは、α２となる（図４参照）。
【００４５】
この状態で、地震などの振動入力により、基部５４と貯水槽５６が水平方向に相対移動すると、図５に示すように、高さＨ２分の水平用積層ゴム体１２がせん断変形し、振動エネルギーの一部が吸収され、免震効果を発揮することができる。
【００４６】
ここで、免震装置１０の免震特性を考えると、免震周期Ｔ、被支持体からの荷重ｍ、及び、積層ゴム体の水平方向のバネ定数ｋｈの関係は、式（１）のようになる。
【００４７】
【数２】
【００４８】
したがって、荷重ｍが変化する場合、所望の免震周期Ｔとなるように、被支持体からの荷重ｍの増加と共に積層ゴム体の水平方向のばね定数ｋｈが高くなるように、突出長３４Ａが変化するように設計すればよい。
【００４９】
本実施形態の免震装置１０によれば、前述のように、貯水槽５６からの荷重ｍが大きくなると水平用積層ゴム体の水平方向にせん断変形する部分の高さは短くなるので、水平方向用積層ゴム体１２全体の水平方向のバネ定数ｋｈは大きくなる。したがって、水平用積層ゴム体１２の水平方向のバネ定数ｋｈが一定の場合と比較して、免震特性を維持することができる。
【００５０】
なお、本実施形態のように、荷重ｍ＝０のときの突出長３４Ａを０とすると、以下のようにして、鉛直用積層ゴム体２０の鉛直バネ定数ｋｖを決定することができる。水平用ゴム１６の外径をＤ、水平用積層ゴム体１２の有効断面積をＡ、水平用ゴム１６の１層の厚さをｔｒ、水平用金属板１８の１層の厚さをｔｓ、水平用積層ゴム体１２の総高さをｈ、水平用積層ゴム体１２のせん断弾性率をＧ、貯水槽５６からの荷重をｍ、重力加速度をｇ、鉛直用積層ゴム体２０の鉛直バネ定数をｋｖ、水平用積層ゴム体１２の水平バネ定数をｋｈ、所望の免震周期をＴ、とする。
【００５１】
まず、水平バネ定数ｋｈは、式（２）のようになる。
【００５２】
【数３】
【００５３】
貯水槽５６からの荷重がＭからａＭに変化した場合、鉛直用積層ゴム体２０の縮み量は、Ｍｇ／ｋｖからａｍ／ｋｖに変化する。これにより、規制部材３０の突出長３４ＡもＭｇ／ｋｖからａＭ／ｋｖに変化する。したがって、水平バネ定数ｋｈは、式（３）から式（４）へ変化する。
【００５４】
【数４】
【００５５】
【数５】
【００５６】
したがって、免震装置１０の免震周期Ｔも、Ｔ(Ｍ)「式（５）」から、Ｔ(aＭ)「式（６）」へ変化する。
【００５７】
【数６】
【００５８】
【数７】
【００５９】
よって、想定される被支持体からの荷重変動の範囲が、Ｍ＜ｍ＜ａＭ、である場合、
Ｔ(Ｍ)＝Ｔ(ａＭ)となるようにｋｖを設計すれば、被支持体の質量が変化しても、免震周期Ｔの変動を抑制することができる。鉛直バネ定数ｋｖが（式７）を満たせば、Ｔ(Ｍ)＝Ｔ(ａＭ)が満たされる。なお、このときの免震周期Ｔ(ｍ)は、（式８）となる。
【００６０】
【数８】
【００６１】
【数９】
【００６２】
例えば、荷重ｍが、Ｍ＜ｍ＜２Ｍ、の間で変動する場合に、得られる効果について考察する。被支持体からの荷重に応じて水平用積層ゴム体１２のせん断変形可能な高さが変化しない場合、免震周期Ｔは、荷重２Ｍのときに最大値（２Ｍ／ｋｈ）１／２となり、荷重Ｍのときに最小値（Ｍ／ｋｈ）１／２となる。最小値に比べて最大値は、４１％程度大きくなる。
【００６３】
一方、本実施形態の免震装置１０において、鉛直バネ定数ｋｖを（式７）のように設定すると、免震周期Ｔは（式８）より、ｍ＝３Ｍ／２のときに最大値（式９）をとり、ｍ＝Ｍ、２Ｍのときに最小値（式１０）をとる。
【００６４】
【数１０】
【００６５】
【数１１】
【００６６】
最小値に比べて最大値は、６％程度の変化になり、免震周期Ｔを所望の範囲に維持することができることがわかる。
なお、水平ばね定数ｋｈと鉛直ばね定数ｋｖの比ｋｈ／ｋｖは、等価せん断弾性率と面圧の比程度となる。
【００６７】
本実施形態では、鉛直方向の荷重が作用していない場合（貯水槽５６を支持していない場合）の規制部材３０の先端位置を、取付プレート１４Ａの下面と略面一の高さに設定したが、必ずしもこの位置に設定する必要はなく適宜変更可能である。例えば、貯水槽５６の重量が最も軽い場合に、規制部材３０の先端位置を取付プレート１４Ａの下面と略面一の高さに設定してもよい。
【００６８】
また、本実施形態では、水平用積層ゴム体１２を基部５４へ固定し、鉛直用積層ゴム体２０を貯水槽５６へ固定したが、図６に示すように、水平用積層ゴム体１２を貯水槽５６へ固定し、鉛直用積層ゴム体２０を基部５４へ固定してもよい。
【００６９】
また、本実施形態では、規制部材３０を１本のみとしたが、２本以上、３本、４本など、複数本で構成してもよい。この場合には、貫通孔２８、挿入孔２１も、対応するように複数構成する。
【００７０】
また、本実施形態では、可変部材として鉛直用積層ゴム体２０を用いたが、金属板を積層せずにゴム材料のみで可動部材を構成することもできる。また、必ずしも可変部材としてゴム体を用いる必要はなく、空気バネ（図示省略）を用いてもよいし、図７に示されるように、コイルバネ３６を可変部材として用いることもできる。この場合には、規制部材３０の外周にコイルバネ３６を配置し、コイルバネ３６の一端を取付プレート２２Ａに固定し、他端を取付プレート２２Ｂに固定すればよい。
【００７１】
また、本実施形態では、水平用積層ゴム体１２と鉛直用積層ゴム体２０とを、取付プレート１４Ａ、２２Ｂを介して積層する例について説明したが、図８に示すように、取付プレート１４Ａ、２２Ｂを省略し、水平用積層ゴム体１２と鉛直用積層ゴム体２０とを一体的に構成してもよい。このように構成することにより、水平用積層ゴム体１２と鉛直用積層ゴム体２０の加硫を１回で行うことができ、製造工程を簡略化することができる。
【００７２】
[第２実施形態]
【００７３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
図９に示すように、本実施形態の免震装置４０は、水平用積層ゴム体１２及び鉛直用積層ゴム体２０を有している。水平用積層ゴム体１２及び鉛直用積層ゴム体２０には、挿入孔２１、貫通孔２８が構成されておらず、さらに、取付プレート１４Ａ、２２Ｂを有していない点が、第１実施形態と異なっている。
【００７５】
取付プレート２２Ａには、外周規制部材４２が固定されている。外周規制部材４２は、鉛直用積層ゴム体２０の径方向外側に周方向に沿って等間隔に複数本（３本以上）配置されている。外周規制部材４２は、円柱状とされ、一端が取付プレート２２Ａに固定されている。外周規制部材４２は、取付プレート２２Ａに固定された基端部４３から水平用積層ゴム体１２へ向かって延出されている。外周規制部材４２の先端側は、鉛直用積層ゴム体２０の下面から突出され、側方からみて水平用積層ゴム体１２と重なり合うように突出されている。以下、鉛直用積層ゴム体２０の下面から突出されて、水平用積層ゴム体１２へ突出されている部分を「突出部４４」という。
【００７６】
突出部４４の突出長４４Ａは、貯水槽５６からの荷重に応じて変化する鉛直用積層ゴム体２０の積層方向Ｂの伸縮量αに応じて変化する。
【００７７】
外周規制部材４２の突出部４４は、側方からみて水平用積層ゴム体１２と重なり合っている部分、すなわち突出長４４Ａにおいて、水平用積層ゴム体１２のせん断変形を阻止する（図１０参照）。したがって、水平用積層ゴム体１２が水平方向にせん断変形可能な部分の高さＨ１は、水平用積層ゴム体１２の積層方向Ｂの全長と突出部４４の突出長４４Ａとの差分に相当し、突出長４４Ａに応じて変化する。
【００７８】
外周規制部材４２は、鉛直用積層ゴム体２０、及び、突出部４４が突出された部分の水平用積層ゴム体１２の水平方向のせん断変形を阻止できるように、十分な剛性を有している。外周規制部材４２は第１実施形態と同様に、一般構造用圧延鋼材／ＳＳ４００、溶接構造用圧延鋼材／ＳＭ４９０などの、剛性の高い金属材料で構成することができる。
【００７９】
次に、免震装置４０の作用について説明する。
【００８０】
免震装置４０に対して、鉛直方向の荷重が作用していない場合（貯水槽５６を支持していない場合）には、鉛直用積層ゴム体２０は弾性変形されず、伸縮量α＝０である。このとき、外周規制部材４２の先端は水平用積層ゴム体１２へ突出されず、鉛直用積層ゴム体２０の下面と略面一の高さに維持されている。
【００８１】
貯水槽５６の重量が最も軽い場合、すなわち、貯水槽内の貯水量がほぼゼロである場合には、免震装置４０は、貯水槽５６からの荷重Ｍにより主として鉛直用積層ゴム体２０が圧縮されて弾性変形し、鉛直用積層ゴム体２０の伸縮量はα１となる。このとき、外周規制部材４２の先端は水平用積層ゴム体１２側へ突出され、突出部４４の突出長４４Ａは、α１となる（図９参照）。
【００８２】
この状態で、地震などの振動入力により、基部５４と貯水槽５６が水平方向に相対移動すると、図１０に示すように、高さＨ１の水平用積層ゴム体１２がせん断変形し、振動エネルギーの一部が吸収され、免震効果を発揮することができる。
【００８３】
貯水槽５６の重量が最も重い場合、すなわち、貯水槽内の貯水量が満水の場合には、免震装置１０は、貯水槽５６からの荷重ａＭにより鉛直用積層ゴム体２０が更に圧縮されて大きく弾性変形し、鉛直用積層ゴム体２０の伸縮量はα２となる。このとき、外周規制部材４２の先端は水平用積層ゴム体１２側へさらに突出され、突出部４４の突出長４４Ａは、α２となる（図１１参照）。
【００８４】
この状態で、地震などの振動入力により、基部５４と貯水槽５６が水平方向に相対移動すると、図１２に示すように、高さＨ２の水平用積層ゴム体１２がせん断変形し、振動エネルギーの一部が吸収され、免震効果を発揮することができる。
【００８５】
本実施形態の免震装置４０によっても、貯水槽５６からの荷重ｍが大きくなると水平用積層ゴム体の水平方向にせん断変形する部分の高さは短くなるので、水平方向用積層ゴム体１２全体のバネ定数ｋｈは大きくなる。したがって、水平用積層ゴム体１２の水平方向のバネ定数ｋｈが一定の場合と比較して、免震特性を維持することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 免震装置
１２ 水平用積層ゴム体（積層ゴム体）
１６ 水平用ゴム
１８ 水平用金属板
２０ 鉛直用積層ゴム体（可変部材）
２１ 挿入孔
２４ 鉛直用金属板
２６ 鉛直用ゴム
２８ 貫通孔
３０ 規制部材
３４ 突出部
３４Ａ 突出長
４０ 免震装置
４２ 外周規制部材
４４Ａ 突出長
４４ 突出部
５４ 基部
５６ 貯水槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震等の振動から建築物、構造物を保護するため、従来から免震装置が用いられている。例えば、免震装置として、弾性板と金属板を相互に積層した積層体で構造物を支持するものが知られている。このような免震装置では、主に弾性板のせん断変形により、水平方向の振動が免震されている。（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
ところで、免震装置の免震特性は、支持する構造体の重量によって変化するため、支持の対象となる被支持体から受ける荷重を考慮して、所定の免震特性が得られるように設計されている。
【０００４】
しかしながら、支持の対象となる被支持体の重量が変化する場合、例えば、タンクや貯水槽などの内容物の量によって重量の変化する被支持体では、免震特性を維持することが難しく、所望の免震効果を得ることが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４７９９３
【特許文献２】特表２００６−５１４１８１
【特許文献３】登録実用新案３１２１１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記事実を考慮して成されたものであり、支持の対象となる被支持体の重量変化があっても適切に免震効果を得ることの可能な免震装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る免震装置は、弾性板と剛性金属板とが交互に積層され、積層方向の一端が基部または被支持体の一方に固定された積層ゴム体と、前記積層ゴム体に対して前記積層方向に直列的に配置され、前記積層方向の一端が基部または被支持体の他方に固定されると共に前記積層方向の他端が前記積層ゴム体の前記積層方向の他端に固定され、被支持体の荷重に応じて弾性変形して前記積層方向に伸縮する可変部材と、前記積層方向の一端が基部または被支持体の他方に固定され、前記可変部材の前記積層方向の伸縮長に応じて、側方からみて前記可変部材よりも前記積層ゴム体側へ突出可能とされ、該突出により突出長に応じて前記積層ゴム体の水平方向のせん断変形を阻止する、規制部材と、を備えている。
【０００８】
請求項１の免震装置は、積層ゴム体を有している。積層ゴム体は、積層方向の一端が基部または被支持体の一方に固定されている。ここで、被支持体とは、免震装置によって支持される構造物を意味している。また、基部は、免震装置が設置される土台、基礎を意味している。ここでの固定は、直接的な固定でもよいし、取付プレートなどの他の部材を介しての間接的な固定でもよい。
【０００９】
積層ゴム体に対して積層方向に直列的に可変部材が配置されている。可変部材は、積層方向の一端が基部または被支持体の他方に固定されると共に前記積層方向の他端が前記積層ゴム体の前記積層方向の他端に固定されている。すなわち、可変部材は、積層ゴム体と被支持体の間、または、積層ゴム体と基部の間、に配置されている。なお、ここでの固定も、直接的な固定でもよいし、取付プレートなどの他の部材を介しての間接的な固定でもよい。可変部材は、免震装置で支持される被支持体の荷重に応じて弾性変形し積層方向に伸縮する。
【００１０】
規制部材は、積層方向の一端が基部または被支持体の他方に固定され、可変部材の積層方向の伸縮長に応じて、側方からみて可変部材よりも積層ゴム体側へ突出可能とされている。すなわち、規制部材の一端は、可変部材の一端と同じ側の基部または被支持部に固定され、側方からみて可変部材よりも積層ゴム体側へ突出可能とされている。なお、ここでの固定も、直接的な固定でもよいし、取付プレートなどの他の部材を介しての間接的な固定でもよい。規制部材は、該突出した突出部により、突出長に応じて積層ゴム体の水平方向のせん断変形を阻止する。
【００１１】
上記構成の免震装置では、被支持体の荷重が大きいときには、可変部材が圧縮するように弾性変形して、可変部材の積層方向が縮んで長さが短くなり、規制部材の積層ゴム体側への突出長は長くなる。したがって、積層ゴム体において、水平方向にせん断変形する部分の高さが大きく規制され、水平方向にせん断変形可能な部分の高さは短くなる。
【００１２】
ここで、免震装置の免震特性を考えると、免震周期Ｔ、被支持体からの荷重ｍ、及び、積層ゴム体の水平方向のバネ定数ｋｈの関係は、式（１）のようになる。
【００１３】
【数１】
【００１４】
したがって、荷重ｍが変化する場合、所望の免震周期ｆを確保するためには、被支持体からの荷重ｍの増加と共に積層ゴム体の水平方向のバネ定数ｋｈを高くすればよい。
【００１５】
請求項１の免震装置によれば、前述のように、被支持体の荷重が大きくなると積層ゴム体の水平方向にせん断変形する部分の高さは短くなるので、積層ゴム体全体の水平方向のバネ定数は大きくなる。したがって、積層ゴム体の水平方向のばね定数が一定の場合と比較して、免震特性を維持することができる。
【００１６】
請求項２に係る免震装置は、前記積層ゴム体には、前記積層方向に前記突出部が挿入される挿入孔が構成され、前記突出部は前記可変部材の伸縮に応じで前記挿入孔への挿入量が変化すること、を特徴とする。
【００１７】
このように、積層ゴム体に挿入孔を構成し、規制部材を挿入孔へ挿入することにより、簡易な構成で、挿入量に応じて積層ゴム体の水平方向へのせん断変形可能部分の高さを変化させることができる。
【００１８】
請求項３に係る免震装置は、前記可変部材の前記積層方向のバネ定数が、前記積層ゴム体の前記積層方向のバネ定数よりも小さいこと、を特徴とする
【００１９】
このように、可変部材のバネ定数を積層ゴム体のバネ定数より小さくすることにより、積層ゴム体の積層方向の剛性を確保しつつ、可変部材を伸縮させて免震装置の免震特性を維持することができる。
【００２０】
請求項４に係る免震装置は、前記可変部材が、ゴム体を含んで構成されていること、を特徴とする。
【００２１】
このように、可変部材をゴム体を含んで構成することにより、積層ゴム体と一体的に形成することができ、製造を容易にすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明の免震装置によれば、支持の対象となる被支持体の重量変化があっても適切に免震効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る免震装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る免震装置を被支持体（軽量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る免震装置を被支持体（軽量時）の動作状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る免震装置を被支持体（重量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る免震装置を被支持体（重量時）の動作状態を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例に係る免震装置を被支持体（軽量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態の他の変形例に係る免震装置の斜視図である。
【図８】本発明の第１実施形態の他の変形例に係る免震装置を被支持体（軽量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る免震装置を被支持体（軽量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る免震装置を被支持体（軽量時）の動作状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る免震装置を被支持体（重量時）と基部との間に配置した状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る免震装置を被支持体（重量時）の動作状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１実施形態］
【００２５】
以下、本発明の第１実施形態に係る免震装置１０について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１及び図２には、本発明の実施形態に係る免震装置１０が示されている。免震装置１０は、図２に示すように、免震装置１０の支持対象である被支持体と、免震装置１０が設置される基部５４の間に配置されている。本実施形態の免震装置１０は、特に、重量の変化が予め想定されている、タンク、貯水槽などの免震用として、好適に用いることができる。本実施形態では、貯水槽５６を被支持体として支持する場合を例に説明する。免震装置１０は、本発明の積層ゴム体としての水平用積層ゴム体１２、及び、本発明の可変部材としての鉛直用積層ゴム体２０を備えている。
【００２７】
水平用積層ゴム体１２は、複数枚の円板状の水平用金属板１８と、複数枚の円板状の水平用ゴム１６とを厚み方向（矢印Ｂ方向、図２参照）に交互に積層した積層体とされている。水平用金属板１８と水平用ゴム１６とは、加硫接着により強固に一体化されている。このように、水平用ゴム１６だけでなく、水平用金属板１８を使用してこれらを交互に積層したことで、鉛直方向（矢印Ｂ方向）の荷重に対しては所定の剛性を有し、水平方向（矢印Ｅ方向）の荷重に対しては、ばね機能を発揮すると共に所定の変形量を確保することが可能になっている。
【００２８】
水平用金属板１８の外径は、水平用積層ゴム体１２の外径よりも小さくされており、水平用金属板１８の外縁には、円筒状に被覆ゴム１９が配置されている。この被覆ゴム１９によって水平用金属板１８が覆われており、水平用金属板１８が外部へ露出せず劣化が防止されている。
【００２９】
水平用積層ゴム体１２の厚み方向（矢印Ｂ方向）の両端側には、取付プレート１４Ａ、１４Ｂが固着されている。取付プレート１４Ａ、１４Ｂは、肉厚の円環状の鋼板で構成されている。
【００３０】
取付プレート１４Ａ、１４Ｂはそれぞれ、地盤に設置される基部５４、及び、鉛直用積層ゴム体２０の後述する取付プレート２２Ｂに固定される。この状態で、地盤（及び基礎）と貯水槽５６とが水平方向に相対移動すると、この相対移動の振動エネルギーが、水平用積層ゴム体１２のせん断変形によって一部吸収されるようになっている。
【００３１】
水平用積層ゴム体１２及び取付プレート１４Ａの円中心部分には、水平用積層ゴム体１２を厚み方向（矢印Ｂ方向）に沿った挿入孔２１が形成されている。挿入孔２１には、後述する規制部材３０が挿入される。
【００３２】
鉛直用積層ゴム体２０は、複数枚の円板状の鉛直用金属板２４と、複数枚の円板状の鉛直用ゴム２６とを厚み方向（矢印Ｂ方向）に交互に積層した積層体とされている。鉛直用ゴム２６は、水平用ゴム１６よりも厚みが厚く、鉛直用積層ゴム体２０の積層方向Ｂのバネ定数は、水平用積層ゴム体１２の積層方向Ｂのバネ定数よりも小さくなっている。鉛直用金属板２４と鉛直用ゴム２６とは、加硫接着により強固に一体化されている。このように、鉛直用積層ゴム体２０の積層方向Ｂのバネ定数を、水平用積層ゴム体１２の積層方向Ｂのバネ定数よりも小さくすることにより、水平用積層ゴム体１２の積層方向Ｂの剛性を確保しつつ、鉛直用積層ゴム体２０の積層方向Ｂの伸縮量αを、貯水槽５６からの荷重に応じて比較的大きくすることが可能になっている。
【００３３】
鉛直用積層ゴム体２０の厚み方向（矢印Ｂ方向）の両端側には、取付プレート２２Ａ、２２Ｂが固着されている。取付プレート２２Ａ、２２Ｂは、肉厚の円環状の鋼板で構成されている。
【００３４】
鉛直用金属板２４の外径は、鉛直用積層ゴム体２０の外径よりも小さくされており、鉛直用金属板２４の外縁には、円筒状に被覆ゴム２５が配置されている。この被覆ゴム２５によって鉛直用金属板２４が覆われており、鉛直用金属板２４が外部へ露出せず劣化が防止されている。取付プレート２２Ａ、２２Ｂはそれぞれ、貯水槽５６、及び、水平用積層ゴム体１２の取付プレート１４Ａに固定される。
【００３５】
鉛直用積層ゴム体２０及び取付プレート２２Ｂの円中心部分には、鉛直用積層ゴム体２０を厚み方向（矢印Ｂ方向）に貫通する貫通孔２８が形成されている。貫通孔２８には、後述する規制部材３０が挿入される。
【００３６】
規制部材３０は、円柱状とされ、一端が取付プレート２２Ａに固定されている。規制部材３０は、貫通孔２８に挿入され、取付プレート２２Ａに固定された基端部３２から水平用積層ゴム体１２へ向かって延出されている。規制部材３０の先端側は、取付プレート２２Ｂ及び鉛直用積層ゴム体２０の下面から突出され、水平用積層ゴム体１２の挿入孔２１に挿入されている。以下、取付プレート２２Ｂ及び鉛直用積層ゴム体２０の下面から突出されて、水平用積層ゴム体１２の挿入孔２１に挿入されている部分を「突出部３４」という。規制部材３０は、貫通孔２８を構成する鉛直用積層ゴム体２０の内壁及び挿入孔２１を構成する水平用積層ゴム体１２の内壁とは非接着とされている。
【００３７】
突出部３４の突出長３４Ａ（挿入量）は、貯水槽５６からの荷重に応じて変化する鉛直用積層ゴム体２０の積層方向Ｂの伸縮量αに応じて変化する。すなわち、鉛直用積層ゴム体２０がα短くなると、突出長３４Ａはα長くなり、鉛直用積層ゴム体２０がα長くなると、突出長３４Ａはα短くなる。
【００３８】
規制部材３０の突出部３４は、側方からみて水平用積層ゴム体１２と重なり合っている部分、すなわち突出長３４Ａ（図２、３参照）部分において、水平用積層ゴム体１２のせん断変形を阻止する。したがって、水平用積層ゴム体１２が水平方向にせん断変形可能な高さＨ１は、水平用積層ゴム体１２の積層方向Ｂの全長と突出部３４の突出長３４Ａとの差分に相当し、突出長３４Ａに応じて変化する。
【００３９】
規制部材３０は、鉛直用積層ゴム体２０、及び、突出部３４が挿入された部分の水平用積層ゴム体１２の水平方向のせん断変形を阻止できるように、十分な剛性を有している。規制部材３０は、一般構造用圧延鋼材／ＳＳ４００、溶接構造用圧延鋼材／ＳＭ４９０などの、剛性の高い金属材料で構成することができる。
【００４０】
次に、免震装置１０の作用について説明する。
【００４１】
免震装置１０に対して、鉛直方向の荷重が作用していない場合（貯水槽５６を支持していない場合）には、鉛直用積層ゴム体２０は圧縮変形されず、伸縮量α＝０である。このとき、規制部材３０の先端は挿入孔２１に挿入されず、取付プレート１４Ａの下面と略面一の高さに維持されている。
【００４２】
貯水槽５６の重量が最も軽い場合、すなわち、貯水槽５６内の貯水量がほぼゼロである場合には、免震装置１０は、貯水槽５６からの荷重Ｍにより主として鉛直用積層ゴム体２０が弾性変形し、鉛直用積層ゴム体２０の伸縮量はα１となる。このとき、規制部材３０の先端は挿入孔２１に挿入され、突出部３４の突出長３４Ａは、α１となる（図２参照）。
【００４３】
この状態で、地震などの振動入力により、基部５４と貯水槽５６が水平方向に相対移動すると、図３に示すように、高さＨ１分の水平用積層ゴム体１２がせん断変形し、振動エネルギーの一部が吸収され、免震効果を発揮することができる。
【００４４】
貯水槽５６の重量が最も重い場合、すなわち、貯水槽内の貯水量が満水の場合には、免震装置１０は、貯水槽５６からの荷重ａＭにより鉛直用積層ゴム体２０が更に大きく弾性変形し、鉛直用積層ゴム体２０の伸縮量はα２となる。このとき、規制部材３０の先端は挿入孔２１にさらに挿入され、突出部３４の突出長３４Ａは、α２となる（図４参照）。
【００４５】
この状態で、地震などの振動入力により、基部５４と貯水槽５６が水平方向に相対移動すると、図５に示すように、高さＨ２分の水平用積層ゴム体１２がせん断変形し、振動エネルギーの一部が吸収され、免震効果を発揮することができる。
【００４６】
ここで、免震装置１０の免震特性を考えると、免震周期Ｔ、被支持体からの荷重ｍ、及び、積層ゴム体の水平方向のバネ定数ｋｈの関係は、式（１）のようになる。
【００４７】
【数２】
【００４８】
したがって、荷重ｍが変化する場合、所望の免震周期Ｔとなるように、被支持体からの荷重ｍの増加と共に積層ゴム体の水平方向のばね定数ｋｈが高くなるように、突出長３４Ａが変化するように設計すればよい。
【００４９】
本実施形態の免震装置１０によれば、前述のように、貯水槽５６からの荷重ｍが大きくなると水平用積層ゴム体の水平方向にせん断変形する部分の高さは短くなるので、水平方向用積層ゴム体１２全体の水平方向のバネ定数ｋｈは大きくなる。したがって、水平用積層ゴム体１２の水平方向のバネ定数ｋｈが一定の場合と比較して、免震特性を維持することができる。
【００５０】
なお、本実施形態のように、荷重ｍ＝０のときの突出長３４Ａを０とすると、以下のようにして、鉛直用積層ゴム体２０の鉛直バネ定数ｋｖを決定することができる。水平用ゴム１６の外径をＤ、水平用積層ゴム体１２の有効断面積をＡ、水平用ゴム１６の１層の厚さをｔｒ、水平用金属板１８の１層の厚さをｔｓ、水平用積層ゴム体１２の総高さをｈ、水平用積層ゴム体１２のせん断弾性率をＧ、貯水槽５６からの荷重をｍ、重力加速度をｇ、鉛直用積層ゴム体２０の鉛直バネ定数をｋｖ、水平用積層ゴム体１２の水平バネ定数をｋｈ、所望の免震周期をＴ、とする。
【００５１】
まず、水平バネ定数ｋｈは、式（２）のようになる。
【００５２】
【数３】
【００５３】
貯水槽５６からの荷重がＭからａＭに変化した場合、鉛直用積層ゴム体２０の縮み量は、Ｍｇ／ｋｖからａｍ／ｋｖに変化する。これにより、規制部材３０の突出長３４ＡもＭｇ／ｋｖからａＭ／ｋｖに変化する。したがって、水平バネ定数ｋｈは、式（３）から式（４）へ変化する。
【００５４】
【数４】
【００５５】
【数５】
【００５６】
したがって、免震装置１０の免震周期Ｔも、Ｔ(Ｍ)「式（５）」から、Ｔ(aＭ)「式（６）」へ変化する。
【００５７】
【数６】
【００５８】
【数７】
【００５９】
よって、想定される被支持体からの荷重変動の範囲が、Ｍ＜ｍ＜ａＭ、である場合、
Ｔ(Ｍ)＝Ｔ(ａＭ)となるようにｋｖを設計すれば、被支持体の質量が変化しても、免震周期Ｔの変動を抑制することができる。鉛直バネ定数ｋｖが（式７）を満たせば、Ｔ(Ｍ)＝Ｔ(ａＭ)が満たされる。なお、このときの免震周期Ｔ(ｍ)は、（式８）となる。
【００６０】
【数８】
【００６１】
【数９】
【００６２】
例えば、荷重ｍが、Ｍ＜ｍ＜２Ｍ、の間で変動する場合に、得られる効果について考察する。被支持体からの荷重に応じて水平用積層ゴム体１２のせん断変形可能な高さが変化しない場合、免震周期Ｔは、荷重２Ｍのときに最大値（２Ｍ／ｋｈ）１／２となり、荷重Ｍのときに最小値（Ｍ／ｋｈ）１／２となる。最小値に比べて最大値は、４１％程度大きくなる。
【００６３】
一方、本実施形態の免震装置１０において、鉛直バネ定数ｋｖを（式７）のように設定すると、免震周期Ｔは（式８）より、ｍ＝３Ｍ／２のときに最大値（式９）をとり、ｍ＝Ｍ、２Ｍのときに最小値（式１０）をとる。
【００６４】
【数１０】
【００６５】
【数１１】
【００６６】
最小値に比べて最大値は、６％程度の変化になり、免震周期Ｔを所望の範囲に維持することができることがわかる。
なお、水平ばね定数ｋｈと鉛直ばね定数ｋｖの比ｋｈ／ｋｖは、等価せん断弾性率と面圧の比程度となる。
【００６７】
本実施形態では、鉛直方向の荷重が作用していない場合（貯水槽５６を支持していない場合）の規制部材３０の先端位置を、取付プレート１４Ａの下面と略面一の高さに設定したが、必ずしもこの位置に設定する必要はなく適宜変更可能である。例えば、貯水槽５６の重量が最も軽い場合に、規制部材３０の先端位置を取付プレート１４Ａの下面と略面一の高さに設定してもよい。
【００６８】
また、本実施形態では、水平用積層ゴム体１２を基部５４へ固定し、鉛直用積層ゴム体２０を貯水槽５６へ固定したが、図６に示すように、水平用積層ゴム体１２を貯水槽５６へ固定し、鉛直用積層ゴム体２０を基部５４へ固定してもよい。
【００６９】
また、本実施形態では、規制部材３０を１本のみとしたが、２本以上、３本、４本など、複数本で構成してもよい。この場合には、貫通孔２８、挿入孔２１も、対応するように複数構成する。
【００７０】
また、本実施形態では、可変部材として鉛直用積層ゴム体２０を用いたが、金属板を積層せずにゴム材料のみで可動部材を構成することもできる。また、必ずしも可変部材としてゴム体を用いる必要はなく、空気バネ（図示省略）を用いてもよいし、図７に示されるように、コイルバネ３６を可変部材として用いることもできる。この場合には、規制部材３０の外周にコイルバネ３６を配置し、コイルバネ３６の一端を取付プレート２２Ａに固定し、他端を取付プレート２２Ｂに固定すればよい。
【００７１】
また、本実施形態では、水平用積層ゴム体１２と鉛直用積層ゴム体２０とを、取付プレート１４Ａ、２２Ｂを介して積層する例について説明したが、図８に示すように、取付プレート１４Ａ、２２Ｂを省略し、水平用積層ゴム体１２と鉛直用積層ゴム体２０とを一体的に構成してもよい。このように構成することにより、水平用積層ゴム体１２と鉛直用積層ゴム体２０の加硫を１回で行うことができ、製造工程を簡略化することができる。
【００７２】
[第２実施形態]
【００７３】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００７４】
図９に示すように、本実施形態の免震装置４０は、水平用積層ゴム体１２及び鉛直用積層ゴム体２０を有している。水平用積層ゴム体１２及び鉛直用積層ゴム体２０には、挿入孔２１、貫通孔２８が構成されておらず、さらに、取付プレート１４Ａ、２２Ｂを有していない点が、第１実施形態と異なっている。
【００７５】
取付プレート２２Ａには、外周規制部材４２が固定されている。外周規制部材４２は、鉛直用積層ゴム体２０の径方向外側に周方向に沿って等間隔に複数本（３本以上）配置されている。外周規制部材４２は、円柱状とされ、一端が取付プレート２２Ａに固定されている。外周規制部材４２は、取付プレート２２Ａに固定された基端部４３から水平用積層ゴム体１２へ向かって延出されている。外周規制部材４２の先端側は、鉛直用積層ゴム体２０の下面から突出され、側方からみて水平用積層ゴム体１２と重なり合うように突出されている。以下、鉛直用積層ゴム体２０の下面から突出されて、水平用積層ゴム体１２へ突出されている部分を「突出部４４」という。
【００７６】
突出部４４の突出長４４Ａは、貯水槽５６からの荷重に応じて変化する鉛直用積層ゴム体２０の積層方向Ｂの伸縮量αに応じて変化する。
【００７７】
外周規制部材４２の突出部４４は、側方からみて水平用積層ゴム体１２と重なり合っている部分、すなわち突出長４４Ａにおいて、水平用積層ゴム体１２のせん断変形を阻止する（図１０参照）。したがって、水平用積層ゴム体１２が水平方向にせん断変形可能な部分の高さＨ１は、水平用積層ゴム体１２の積層方向Ｂの全長と突出部４４の突出長４４Ａとの差分に相当し、突出長４４Ａに応じて変化する。
【００７８】
外周規制部材４２は、鉛直用積層ゴム体２０、及び、突出部４４が突出された部分の水平用積層ゴム体１２の水平方向のせん断変形を阻止できるように、十分な剛性を有している。外周規制部材４２は第１実施形態と同様に、一般構造用圧延鋼材／ＳＳ４００、溶接構造用圧延鋼材／ＳＭ４９０などの、剛性の高い金属材料で構成することができる。
【００７９】
次に、免震装置４０の作用について説明する。
【００８０】
免震装置４０に対して、鉛直方向の荷重が作用していない場合（貯水槽５６を支持していない場合）には、鉛直用積層ゴム体２０は弾性変形されず、伸縮量α＝０である。このとき、外周規制部材４２の先端は水平用積層ゴム体１２へ突出されず、鉛直用積層ゴム体２０の下面と略面一の高さに維持されている。
【００８１】
貯水槽５６の重量が最も軽い場合、すなわち、貯水槽内の貯水量がほぼゼロである場合には、免震装置４０は、貯水槽５６からの荷重Ｍにより主として鉛直用積層ゴム体２０が圧縮されて弾性変形し、鉛直用積層ゴム体２０の伸縮量はα１となる。このとき、外周規制部材４２の先端は水平用積層ゴム体１２側へ突出され、突出部４４の突出長４４Ａは、α１となる（図９参照）。
【００８２】
この状態で、地震などの振動入力により、基部５４と貯水槽５６が水平方向に相対移動すると、図１０に示すように、高さＨ１の水平用積層ゴム体１２がせん断変形し、振動エネルギーの一部が吸収され、免震効果を発揮することができる。
【００８３】
貯水槽５６の重量が最も重い場合、すなわち、貯水槽内の貯水量が満水の場合には、免震装置１０は、貯水槽５６からの荷重ａＭにより鉛直用積層ゴム体２０が更に圧縮されて大きく弾性変形し、鉛直用積層ゴム体２０の伸縮量はα２となる。このとき、外周規制部材４２の先端は水平用積層ゴム体１２側へさらに突出され、突出部４４の突出長４４Ａは、α２となる（図１１参照）。
【００８４】
この状態で、地震などの振動入力により、基部５４と貯水槽５６が水平方向に相対移動すると、図１２に示すように、高さＨ２の水平用積層ゴム体１２がせん断変形し、振動エネルギーの一部が吸収され、免震効果を発揮することができる。
【００８５】
本実施形態の免震装置４０によっても、貯水槽５６からの荷重ｍが大きくなると水平用積層ゴム体の水平方向にせん断変形する部分の高さは短くなるので、水平方向用積層ゴム体１２全体のバネ定数ｋｈは大きくなる。したがって、水平用積層ゴム体１２の水平方向のバネ定数ｋｈが一定の場合と比較して、免震特性を維持することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０ 免震装置
１２ 水平用積層ゴム体（積層ゴム体）
１６ 水平用ゴム
１８ 水平用金属板
２０ 鉛直用積層ゴム体（可変部材）
２１ 挿入孔
２４ 鉛直用金属板
２６ 鉛直用ゴム
２８ 貫通孔
３０ 規制部材
３４ 突出部
３４Ａ 突出長
４０ 免震装置
４２ 外周規制部材
４４Ａ 突出長
４４ 突出部
５４ 基部
５６ 貯水槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性板と剛性金属板とが交互に積層され、積層方向の一端が基部または被支持体の一方に固定される積層ゴム体と、
前記積層ゴム体に対して前記積層方向に直列的に配置され、前記積層方向の一端が前記基部または前記被支持体の他方に固定されると共に前記積層方向の他端が前記積層ゴム体の前記積層方向の他端に固定され、被支持体の荷重に応じて弾性変形して前記積層方向に伸縮する可変部材と、
前記積層方向の一端が前記基部または前記被支持体の他方に固定され、前記可変部材の前記積層方向の伸縮長に応じて、側方からみて前記可変部材よりも前記積層ゴム体側へ突出可能とされ、該突出した突出部により突出長に応じて前記積層ゴム体の水平方向のせん断変形を阻止する、規制部材と、
を備えた免震装置。
【請求項２】
前記積層ゴム体には、前記積層方向に前記突出部が挿入される挿入孔が構成され、前記突出部は前記可変部材の前記伸縮に応じで前記挿入孔への挿入量が変化すること、を特徴とする請求項１に記載の免震装置。
【請求項３】
前記可変部材の前記積層方向のバネ定数は、前記積層ゴム体の前記積層方向のバネ定数よりも小さいこと、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の免震装置。
【請求項４】
前記可変部材は、ゴム体を含んで構成されていること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震装置。
【請求項１】
弾性板と剛性金属板とが交互に積層され、積層方向の一端が基部または被支持体の一方に固定される積層ゴム体と、
前記積層ゴム体に対して前記積層方向に直列的に配置され、前記積層方向の一端が前記基部または前記被支持体の他方に固定されると共に前記積層方向の他端が前記積層ゴム体の前記積層方向の他端に固定され、被支持体の荷重に応じて弾性変形して前記積層方向に伸縮する可変部材と、
前記積層方向の一端が前記基部または前記被支持体の他方に固定され、前記可変部材の前記積層方向の伸縮長に応じて、側方からみて前記可変部材よりも前記積層ゴム体側へ突出可能とされ、該突出した突出部により突出長に応じて前記積層ゴム体の水平方向のせん断変形を阻止する、規制部材と、
を備えた免震装置。
【請求項２】
前記積層ゴム体には、前記積層方向に前記突出部が挿入される挿入孔が構成され、前記突出部は前記可変部材の前記伸縮に応じで前記挿入孔への挿入量が変化すること、を特徴とする請求項１に記載の免震装置。
【請求項３】
前記可変部材の前記積層方向のバネ定数は、前記積層ゴム体の前記積層方向のバネ定数よりも小さいこと、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の免震装置。
【請求項４】
前記可変部材は、ゴム体を含んで構成されていること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の免震装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１６３１９４（Ｐ２０１２−１６３１９４Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６２７２（Ｐ２０１１−２６２７２）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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