制震装置および制震モジュール
【課題】
省スペースで設置でき、幅広い要求荷重に対応でき、温度依存性や速度依存性が小さく、低コストで得ることができる制震装置を提供する。
【解決手段】シャフト１０１にコイルばね１０３を装着し、コイルばね１０３によりシャフト１０１が締め付けられた状態とする。コイルばね１０３の両端は、シリンダ１０２の内側において軸方向で動かないようにされている。シャフト１０１をシリンダ１０２に対して軸方向に動かすと、シャフト１０１がコイルばね１０３に対して滑り、その際の摩擦によって上記の動きを生じさせる力が吸収される。シャフト１０１を一方の建材に取り付け、シリンダ１０２を他方の建材に取り付けることで、地震等の震動に起因する２つの建材の間で生じる相対的な動きが吸収される。
省スペースで設置でき、幅広い要求荷重に対応でき、温度依存性や速度依存性が小さく、低コストで得ることができる制震装置を提供する。
【解決手段】シャフト１０１にコイルばね１０３を装着し、コイルばね１０３によりシャフト１０１が締め付けられた状態とする。コイルばね１０３の両端は、シリンダ１０２の内側において軸方向で動かないようにされている。シャフト１０１をシリンダ１０２に対して軸方向に動かすと、シャフト１０１がコイルばね１０３に対して滑り、その際の摩擦によって上記の動きを生じさせる力が吸収される。シャフト１０１を一方の建材に取り付け、シリンダ１０２を他方の建材に取り付けることで、地震等の震動に起因する２つの建材の間で生じる相対的な動きが吸収される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震等による構造物の震動を吸収する制震装置および制震モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震のエネルギーを吸収し、建物の震動を抑える目的で各数のダンパー装置が提案されている。例えば、特許文献１には、高減衰ゴムを用いた構成が記載されている。特許文献２には、オイルダンパーを用いた構成が記載されている。特許文献３には、ボルトにより接合した部分の摩擦抵抗により制震を行う制震構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８９１２１号公報
【特許文献２】特開２００９−２８１５５９号公報
【特許文献３】特開２００１−１６４７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のゴムを用いた構成は、剛性が弱く、充分な制震作用を得るには、大きなスペースを必要とする。また荷重の変更が容易でなく、多用な条件に合わせて柔軟に利用するには向いていない。特許文献２に記載のオイルダンパーを用いた構成は、構成が複雑であり、コスト高になる問題がある。また、オイルの粘性が温度や震動の速度（周期）に依存するので、安定した性能を発揮させる点で難点がある。特許文献３に記載のボルト結合部の摩擦力を利用した制震は、耐久性に不安があり、また摩擦力の経時変化が生じ易い問題がある。
【０００５】
このような背景において、本発明は、省スペースで設置でき、幅広い要求荷重に対応でき、温度依存性や速度依存性が小さく、低コストで得ることができる制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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、第１の建材に取り付け可能な柱状の部材と、第２の建材に取り付け可能で、前記柱状の部材を軸方向に移動可能な状態で内側に納めた筒状の部材と、前記柱状の部材を締め付け、前記筒状の部材に対する相対的な移動が規制されているばね部材とを備えることを特徴とする制震装置である。
【０００７】
請求項１に記載の発明においては、柱状の部材がばね部材により締め付けられている。このため、ばね部材に対して柱状の部材を相対的に軸方向に動かすと、ばね部材と柱状の部材との間に働く摩擦力により、抵抗が発生し、エネルギーが消費される。この原理によれば、柱状の部材に対するばね部材の相対的な移動に際して発生する両部材間における摩擦力を利用して、震動の低減が行われる。この摩擦力は、柱状の部材に対するばね部材の締め付け力によって発生するので、設定の精度が高く、また安定した値を得ることができる。なお、建材への取り付けは、直接であってもよいし、適当な部材を介しての間接的な取り付けであってもよい。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ばね部材は、コイルばねであり、前記柱状の部材は、前記コイルばねに圧入されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記コイルばねは複数に分割されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記コイルばねを構成する線材の断面の形状によって、制震特性が調整されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記柱状の部材を移動可能な状態で内側に収め、外側に雄螺子構造を備えた締め付け部材を備え、前記筒状の部材の内側には、前記雄螺子構造と噛み合う雌螺子構造が形成され、前記締め付け部材の前記雄螺子構造が前記筒状の部材の前記雌螺子構造にねじ込まれることで、前記締め付け部材が前記コイルばねの端部に接触し、前記コイルばねの前記筒状の部材に対する相対的な移動の規制が行われていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５に記載の制震装置を複数備え、前記柱状の部材の複数が接続され、前記第１の建材に取り付け可能な第１の接続部と、前記筒状の部材の複数が接続され、前記第２の建材に取り付け可能な第２の接続部とを備えることを特徴とする制震モジュールである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、省スペースで設置でき、幅広い要求荷重に対応でき、温度依存性や速度依存性が小さく、低コストで得ることができる制震装置が得られる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、組立が容易で、また柱状の部材とばね部材との接触が均等に生じるので、再現性の高い制震効果が得られる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、ばね部材の装着作業を容易にでき、製造コストを下げることができる。また、ばね部材の特性の制御性および再現性を高くできるので、求める性能を高い精度で得ることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、全体の寸法を変えずに制震特性を調整することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、ばね部材を軸方向における遊びのない状態で筒状の部材の内側に納めることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、より大きな負荷に対応できる制震技術が提供される。また、制振装置の数を調整することで、異なる負荷への対応が容易な制震技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の制振装置の断面図である。
【図２】実施形態におけるコイルばねの状態を示す側面図である。
【図３】実施形態の制振装置を利用した建築構造を示す構造図である。
【図４】実施形態の制震モジュールを示す一部断面図である。
【図５】実施形態の制震モジュールの一部を軸方向から見た正面図である。
【図６】実施形態の制震モジュールを利用した建築構造を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
１．第１の実施形態
（構成）
図１には、実施形態の制震装置１００が示されている。制震装置１００は、柱状の部材の一例であるシャフト１０１と筒状の部材の一例であるシリンダ１０２を備えている。シャフト１０１とシリンダ１０２は、金属製であり、シャフト１０１はシリンダ１０２の内側に軸方向における移動が可能な状態で収められている。シャフト１０１のシリンダ１０２から突出している側が一方の建材に直接または間接的に取り付けられる。シリンダ１０２のシャフト１０１が突出していない側が、他方の建材に直接または間接的に取り付けられる。建材は、柱、梁、壁、床、天井、その他建築構造物を構成する部材であれば、対象は限定されない。
【００２１】
シャフト１０１のシリンダ１０２に収まった部分には、コイルばね１０３が取り付けられている。図２（Ａ）に示すように、コイルばね１０３は、複数（この場合は、５個）のコイルばね１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅに分割され、それらがシャフト１０１に装着されている。コイルばね１０３ａ〜１０３ｅのそれぞれは、隙間無くシャフト１０１に装着されるように、両端が軸方向に対して垂直になるように研磨された構造とされている。この状態が図２（Ａ）に示されている。図２（Ａ）には、この垂直に切り落とされた構造が認識しやすいように、各コイルばね１０３ａ〜１０３ｅを軸方向ですこし離して位置させた状態が示されている。なお、実際の装着状態では、図２（Ｂ）に示されるようにコイルばね１０３ａ〜１０３ｅは、軸方向に密着した状態でコイルばね１０３となり、シャフト１０１に装着されている。
【００２２】
コイルばね１０３（１０３ａ〜１０３ｅ）の内径は、シャフト１０１のコイルばね１０３が装着される部分の外径よりも小さな寸法（例えば。０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度小さな寸法）とされている。このため、コイルばね１０３は、内径を広げた状態でシャフト１０１に装着され、シャフト１０１を自身のばねの弾性により締め付けた状態とされている。すなわち、シャフト１０１の外径より内径が小さいコイルばね１０３（１０３ａ〜１０３ｅ）の内側に、シャフト１０１を圧入した状態とされている。
【００２３】
コイルばね１０３の一方の端の部分（図１における右側の端の部分）は、シャフト１０１に取り付けられた円筒形状のかしめ軸受け部材１０４に接触している。かしめ軸受け部材１０４は、シャフト１０３をシリンダ１０２内で軸方向に移動可能な状態で保持する軸受けとして機能する。かしめ軸受け部材１０４は、金属製であり、かしめ部１０５において、シリンダ１０５が径方向に圧縮変形されることで、シャフト１０１およびシリンダ１０２に対して固定されている。かしめ軸受け部材１０４がシリンダ１０５にかしめられて固定されることで、コイルばね１０３がシリンダ１０２に対して相対的に図の右方向に移動しないように規制されている。つまり、かしめ軸受け部材１０４は、コイルばね１０３がシリンダ１０２に対して、図の右方向に移動しないように規制する規制部材としても機能している。
【００２４】
コイルばね１０３の他方の端の部分（図１における左側の端の部分）は、ねじ込み式軸受け部材１０６に接触している。図１（Ｂ）には、ねじ込みしき軸受け部材１０６とシリンダ１０２が示されている。ねじ込み式軸受け部材１０６は、シャフト１０３をシリンダ１０２内で軸方向に移動可能な状態で保持する軸受けとして機能する。ねじ込み式軸受け部材１０６は、金属性で円筒形状を有しており、外周に雄螺子構造１０６ａが形成されている。そしてシリンダ１０２端部の内周面には、上記雄螺子構造１０６ａに噛み合う雌螺子構造１０２ａが形成されている。ねじ込み式軸受け部材１０６をシャフト１０１に通した状態で、シリンダ１０２の図の左側の端部の内側にねじ込み、雄螺子構造１０６ａと雌螺子構造１０２ａとを噛み合わせることで、コイルばね１０３の図の左側の端部にねじ込み式軸受け部材１０６が図の右方向から接触する。この結果、構成部品の寸法や精度の誤差が吸収され、また分割されたコイルばね１０３ａ〜１０３ｅが互いに隙間なく密着する。また、シリンダ１０２内におけるコイルばね１０３の位置が決まる。また、ねじ込み式軸受け部材１０６は、コイルばね１０３がシリンダ１０２に対して、図の左方向に移動しないように規制する規制部材としても機能する。
【００２５】
（組立方法）
以下、制震装置１００の組立方法の一例を説明する。まず、シャフト１０１を用意し、シャフト１０１にかしめ作業を行う前の状態のかしめ軸受け部材１０４を取り付ける。次いで、コイルばね１０３ａ〜１０３ｅを順次シャフト１０１に取り付け（コイルばね１０３ａ〜１０３ｅにシャフト１０１を圧入し）、コイルばね１０３をシャフト１０１に装着した状態とする。この際、かしめ軸受け部材１０４にコイルばね１０３の端部が接触する状態とする。
【００２６】
次に、かしめ軸受け部材１０４およびコイルばね１０３が取り付けられたシャフト１０１をシリンダ１０２の内側に挿入し、シャフト１０１とシリンダ１０２の位置関係を決めた上で、かしめ部１０５の部分でかしめを行う。これにより、シャフト１０１およびシリンダ１０２に対するかしめ軸受け部材１０４の相対位置関係が固定される。
【００２７】
次に、ねじ込み式軸受け部材１０６をシャフト１０１が突出した側（図の左側）のシリンダ１０２の端部内側にねじ込み、図１に示す状態を得る。この際、コイルばね１０２の図の左側の端部にねじ込み式軸受け部材１０６を接触させ、構成部品の寸法や精度の誤差を吸収し、コイルばね１０２の密着性を確保する。また、コイルばね１０２のシリンダ１０２内での位置を固定する。その後、図示省略したかしめ、溶接、螺子止め等によりねじ込み式軸受け部材１０６をシリンダ１０２に固定する。こうして、シリンダ１０２に対して、コイルばね１０３が軸方向に移動しないようにされた構造を得る。
【００２８】
（施工例）
図３には、建築物の基本的な構造の一例が示されている。図３には、いずれも長手形状部材（例えば木材や鉄骨）により構成された上側の梁３０５、下側の梁３０６、下側の梁上で上側の梁３０５を支える２本の柱３０３、３０４が示されている。柱３０３の上部には、制震装置１００を取り付けるための取り付け部材３０１がボルト３０７によって取り付けられている。取り付け部材３０１の他方の端部には、図１の制震部材１００のシリンダ１０２の端部が固定されている。また、柱３０４の下部には、制震装置１００を取り付けるための取り付け部材３０２がボルト３０８によって取り付けられ、この取り付け部材３０２に制振装置１００のシャフト１０１が固定されている。
【００２９】
（制震機能）
図３に示す梁３０５、３０６、柱３０３、３０４によって構成される構造体に変形が生じる程度の地震が発生した場合を仮定する。この場合、図３に示す矩形の構造体には、形状を平行四辺形にしようとする力が作用する。この際、制震装置１００においてシャフト１０１がシリンダ１０２から引き出される、あるいはシャフト１０１がシリンダ１０２に押し込められようとする力が作用する。
【００３０】
ところで、図１に示されているように、コイルばね１０３の両端は、かしめ軸受け部材１０４とねじ込み式軸受け部材１０６とによって押さえられている。また、コイルばね１０３には、シャフト１０１が圧入された状態であり、コイルばね１０３は、シャフト１０１を締め付けている。よって、制震装置１００においてシャフト１０１がシリンダ１０２から引き出される、あるいはシャフト１０１がシリンダ１０２に押し込められようとする力が作用し、シャフト１０１とシリンダ１０２との間の軸方向における相対的な動きが生じると、コイルばね１０３の締め付け力に打ち勝ってコイルばね１０３に対して摩擦しながらシャフト１０１がシリンダ１０２に対して動くことになる。
【００３１】
この際に、コイルばね１０３とシャフト１０１との間に作用する摩擦力によって、上記の地震に起因する図３の構造体を変形させようとするエネルギーが消費される。つまり、地震による建物を変形させようとするエネルギーが制震装置１００で吸収される。これにより、図３の構造を備えた建物の揺れが押さえられ、建物の大きな変形や破壊が抑えられる。
【００３２】
（優位性）
以上述べたように、本実施形態では、シャフト１０１にコイルばね１０３を装着し、コイルばね１０３によりシャフト１０１が締め付けられた状態とする。コイルばね１０３の両端は、シリンダ１０２の内側において軸方向で動かないようにされている。シャフト１０１をシリンダ１０２に対して軸方向に動かすと、シャフト１０１がコイルばね１０３に対して滑り、その際の摩擦によって上記の動きを生じさせる力が吸収される。シャフト１０１を一方の建材に取り付け、シリンダ１０２を他方の建材に取り付けることで、地震等の震動に起因する２つの建材の間で生じる相対的な動きが吸収される。
【００３３】
ここで、制震装置１００は、細長い形状を有し、省スペースで設置することができる。また、コイルばね１０３の強さ（ばね定数）や内径、さらにコイルばね１０３の長さ（１０３ａ〜で示される分割されたコイルばねの数）を調整することで、幅広い要求荷重に対応できる。また、シャフト１０１に対するコイルばね１０３の締め付けによる摩擦力を利用して、制震を行うので、制震特性の温度依存性や速度依存性が小さく、安定した性能を得ることができる。例えば、温度の違いや震動の周期の違いに制震性能が影響を受け難い性能が得られる。また、図１に示すように部品点数も少なく、また特殊な部品や特殊な加工技術を必要としないので、低コストで得ることができる。
【００３４】
また、コイルばね１０３を符号１０３ａ〜１０３ｅと分割することで、コイルばね１０３のシャフト１０１への取り付けを分割しない場合に比較して、省力化できる。すなわち、コイルばね１０３の内径は、シャフト１０１の外径よりも小さいので、コイルばね１０３をシャフト１０１に装着する作業では、圧力を加える必要がある。この圧力は、コイルばね１０３を分割した場合、おおよそであるが１／分割数に減らすことができる。建物の制震装置の場合、上記のコイルばねのシャフトへの装着時の圧力にトン単位の力が必要な場合もある。よって、工作機械の負担を減らす点で、コイルばね１０３を上記の分割構造とすることは好ましい。また、上述したように、コイルばね１０３を分割構造とすることで、制震性能（負荷荷重特性）を簡単に調整できる優位性も得られる。
【００３５】
またコイルばねを分割すると、加工精度の高い巻き数の少ないコイルばねを製造することになるので、シャフトに対するコイルばねの締め付けの状態の再現性が高くなり、高い精度で狙った制震特性を再現することが容易となる。
【００３６】
ねじ込み式軸受け部材１０６をコイルばね１０３の端部に接触させることで、コイルばね１０３ａ〜１０３ｅを軸方向で隙間無く密集させ、またコイルばね１０３端部のかしめ軸受け部材１０４およびねじ込み式軸受け部材１０６に対する隙間のない確実な接触を確保できる。コイルばね１０３ａ〜１０３ｅに隙間があると、シャフト１０１のシリンダ１０２に対する遊びの部分が存在することになり、震動の吸収特性の立ち上がり部分で、摩擦力が発生しない特性（つまり制震特性の立ち上がりが遅れる特性）となる。
【００３７】
震動の発生当初に制震機能が働かない期間があることは、構造体の破損が生じる要因となるので好ましくない。上記のねじ込み式軸受け部材１０４をコイルばね１０３の端部に接触させ、上記の遊びの部分をなくすことで、震動の吸収特性の立ち上がりが遅れる現象を抑えることができる。
【００３８】
２．第２の実施形態
（構成）
図４には、実施形態の制震モジュール４００が示されている。図４は、一部断面図され、中身が一部で見える図面とされている。制震モジュール４００は、図１の制震装置１００を複数利用して、より大きな負荷荷重に対応できる構成とされている。図４に示す制震モジュール４００は、制震装置１００と同じ構造の制震装置４１０、４２０を備えている。
【００３９】
この例では、制震装置４１０、４２０は、図１の制震装置１００のシャフト１０１の先端部分の外周に雄螺子構造を形成した構成とされている。そして、この雄螺子部分を利用して、制震装置４１０のシャフト４１１は、固定板４３０にナット４１２によって取り付けられている。また、制震装置４２０のシャフト４２１は、固定板４０１にナット４２２によって取り付けられている。固定板４０１には、建材や建材に接続された部材に固定される接続部材４３１が固定されている。
【００４０】
制震モジュール４００は、円筒形状の筐体４３２を備えている。筐体４３２の一方の端面には、シャフト４１１と４２１が貫通する貫通孔が設けられており、そこからシャフト４１１と４２１が、軸方向に移動可能な状態で突出している。筐体４３２の内側には、制震装置４１０のシリンダ４１３、制震装置４２０のシリンダ４２３が収納されている。シリンダ４１３、４２３は、筐体４３２の内側に固定された位置決め板４３３に形成された貫通孔に通された状態で保持されている。
【００４１】
シリンダ４１３の他方の端部（図の右側の端部）は、ボルト４３４によって、筐体４３２に固定されている。すなわち、筐体４３２の他方の端部内側には、雌螺子部を備えたボルト固定部４３５が配置されており、筐体４３２の外部からボルト４３４を筐体４３２およびシリンダ４１３に設けられたボルト孔に通し、その先端をボルト固定部４３５の雌螺子部にねじ込むことで、図示するようにシリンダ４１３を筐体４３２に対して固定することができる。同様に、制振装置４２０のシリンダ４２３の他方の端部（図の右側の端部）は、ボルト４３６によって、筐体４３２およびボルト固定部４３５に固定されている。また、筐体４３２の他方の端面（図の右側の端面）には、建材や建材に接続された部材に固定される接続部材４３７が取り付けられている。
【００４２】
図５（Ａ）には、図４のＡ−Ａ’の視点から見た状態が示されている。図４および図５（Ａ）には、図１の制震装置１００を２つ用いた制震モジュールが例示されているが、使用する制震装置の数を更に増やし、より大きな負荷荷重に耐えるようにすることもできる。例えば、図５（Ｂ）には、図５（Ａ）と同じ視点から見た制震モジュール５００が示されている。図５（Ｂ）の制震モジュール５００は、図１と同様な構造の制震装置５０１、５０２、５０３、５０４を備えている。また、図５（Ｃ）には、更に制震装置の数を増やし、計１２個の制震装置を用いた制震モジュール６００が示されている。
【００４３】
このように制震モジュールが備えた制震装置の数を調整することで、必要とする負荷荷重に対応した構成を得ることができる。
【００４４】
図４に戻り、制震モジュール４００の使用に際しては、接続部材４３１を一方の建材に直接または間接に取り付け、接続部材４３７を他方の建材に直接または間接に取り付ける。そして、震動により一方の建材と他方の建材の間の距離が変化すると、制震装置４１０および４２０の変位を摩擦により吸収する機能が作用し、制震効果が発揮される。
【００４５】
（施工例）
図６には、図４に一例を示した制震モジュールを利用した制震構造の一例が示されている。図６には、建築物の制震構造の一例が示されている。図６には、柱６０１と梁６０２が示されている。柱６０１には、ボルト６０５により取り付け部材６０３の一端が取り付けられ、取り付け部材６０３の他端は制震モジュール５００に接続されている。ここで、制震モジュール５００は、図４に示す構成において、制震装置（図１を参照）を４個配置した構造（図５（Ｂ）参照）を有している。制震モジュール５００の他方の端部（図の右上側）は、取り付け部材６０４に接続され、取り付け部材６０４は、ボルト６０６によって梁６０２に取り付けられている。
【００４６】
図６に示す柱６０１、梁６０２を組み合わせた構造を有する建築物が地震等によって揺れ、図６の構造が歪む動きが生じると、制震モジュール５００の両端が引っ張られ、あるいは圧縮される力が作用する。この際、制震モジュール５００が備えた４本の制震装置（図１参照）の制震作用が働き、上記の制震モジュール５００の両端が引っ張られ、あるいは圧縮される力が吸収される。これにより、図６の構造を歪まそうとする力が吸収され、図６の構造を利用した建築物の制震が行われる。
【００４７】
（優位性）
図４に示す制震モジュールは、制震装置の数を調整することで、負荷荷重に応じた制震特性を得ることができる。この際、部品を共通化できるので、コスト増を招かずに要求される負荷荷重に応じた制震特性を選択することができる。また、一つの制震装置におけるコイルばねを分割し、さらに複数の制震装置を並列に組み合わせて用いることで、大きな負荷荷重が要求される場合でもコイルばねを無闇に大型化する必要がない。このため、低コスト化を追求できる。また、複数の制震装置を並列使用する構造とすることで、一部に不具合が出ても全体として大きな性能低下が生じない安全性が得られる。また、コイルを分割し、さらに一つの制震装置を大型化しないことで、性能のばらつきを小さくでき、結果、高い精度の制震特性を追求することができる。
【００４８】
（その他）
以上説明した実施の形態は、数々の変形や一部の構成を他の構成に置き換えることが可能である。以下、この点について説明する。まず、図１のシャフト１０１の断面形状は、円形に限定されず、楕円形状や多角形状であってもよい。シリンダ１０２に関しても、円筒に限定されず、断面形状が楕円形状や多角形状の筒構造が採用可能である。
【００４９】
コイルばね１０３を構成する線材の断面形状は、円形に限定されず、四角形状を含む多角形状、丸線を上下方向につぶしたつぶし形状、オーバル形状（卵型の形状）、楕円形状等とすることが可能である。コイルばね１０３を構成する線材の断面形状を変えることで、シャフト１０１とコイルばね１０３との接触面積が変わり、両者の間で作用する摩擦力を調整することができる。同様に、コイルばね１０３のばね定数や内径を調整することで、コイルばね１０３とシャフト１０１との間で作用する摩擦力を調整することもできる。また、コイルばね自体の軸方向から見た形状を円形からはずれた形状（楕円形状やつぶした形状）とすることも可能である。
【００５０】
コイルばねの代わりに、あるいはコイルばねに加えてスプリングワッシャーを用いることもできる。特に、コイルばねに加えてスプリングワッシャーを用いることで、コイルばねの軸方向の長さの調整、分割されたコイルばねの隙間の解消や調整、細かい制震特性の調整、といったことが可能となる。
【００５１】
コイルばねの代わりに、ばね性を有する板材を丸めた断面Ｃ型の板ばねを用い、この断面Ｃ型の板ばねの内側にシャフト１０１を圧入した状態とし、この板ばねの両端がかしめ軸受け部材１０４とねじ込み式軸受け部材１０６とに接触する構造とすることもできる。この場合も断面Ｃ型の板ばねを分割することで、コイルばねを分割する場合と同様の優位性を得ることができる。
【００５２】
図１の例では、コイルばね１０３の一端をかしめ軸受け部材１０４に接触させ、コイルばね１０３の他端をねじ込み式軸受け部材１０６に接触させた構造としているが、コイルばね１０３の両端をかしめ構造の軸受け部材に接触させる構造も可能である。また、コイルばね１０３の両端をねじ込み式の軸受け部材に接触させる構造も可能である。この部分の構造は、コイルばね１０３がシリンダ１０２に対して、軸方向に移動しないようにする構造であればよい。例えば、シリンダ１０２の内周にフランジ構造等の突出部を設け、そこにコイルばね１０３の端部が接触することで、コイルばね１０３のシリンダ１０２に対する軸方向の移動が規制される構造も可能である。
【００５３】
シャフト１０１の外径を軸方向で変化させることで、震動の吸収特性を調整することができる。例えば、シャフト１０１外形を徐々に太くすることで、初期に摩擦が小さめでその後摩擦が強く作用する制震特性に調整することができる。また、シャフト１０１の表面粗さ等を調整することで、制震特性を調整することも可能である。
【００５４】
本発明が適用可能な対象は、家屋やビルといった建物に限定されず、鉄塔や橋梁等の土木建築物であってもよい。また、要求される荷重特性が小さい場合は、コイルばねを分割せず、一つのコイルばねを用いる構成も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、建築物の制震技術に利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００…制震装置、１０１…シャフト、１０２…シリンダ、１０３…コイルばね、１０３ａ〜１０３ｅ…分割されたコイルばね、１０４…かしめ軸受け部材、１０５…かしめ部、１０６…ねじ込み式軸受け部材、３０１…取り付け部材、３０２…取り付け部材、３０３…柱、３０４…柱、３０５…梁、３０６…梁、３０７…ボルト、３０８…ボルト、４００…制震モジュール、４０１…固定版、４１０…制震装置、４１１…シャフト、４１２…ナット、４１３…シリンダ、４２０…制震装置、４２１…シャフト、４２２…ナット、４２３…シリンダ、４３１…接続部材、４３２…筐体、４３３…位置決め板、４３４…ボルト、４３５…ボルト固定部、４３６…ボルト、４３７…接続部材、５００…制震モジュール、５０１〜５０４…制震装置、６００…制震モジュール、６０１…柱、６０２…梁、６０３…取り付け部材、６０４…取り付け部材、６０５…ボルト、６０６…ボルト。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震等による構造物の震動を吸収する制震装置および制震モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震のエネルギーを吸収し、建物の震動を抑える目的で各数のダンパー装置が提案されている。例えば、特許文献１には、高減衰ゴムを用いた構成が記載されている。特許文献２には、オイルダンパーを用いた構成が記載されている。特許文献３には、ボルトにより接合した部分の摩擦抵抗により制震を行う制震構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８９１２１号公報
【特許文献２】特開２００９−２８１５５９号公報
【特許文献３】特開２００１−１６４７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のゴムを用いた構成は、剛性が弱く、充分な制震作用を得るには、大きなスペースを必要とする。また荷重の変更が容易でなく、多用な条件に合わせて柔軟に利用するには向いていない。特許文献２に記載のオイルダンパーを用いた構成は、構成が複雑であり、コスト高になる問題がある。また、オイルの粘性が温度や震動の速度（周期）に依存するので、安定した性能を発揮させる点で難点がある。特許文献３に記載のボルト結合部の摩擦力を利用した制震は、耐久性に不安があり、また摩擦力の経時変化が生じ易い問題がある。
【０００５】
このような背景において、本発明は、省スペースで設置でき、幅広い要求荷重に対応でき、温度依存性や速度依存性が小さく、低コストで得ることができる制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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、第１の建材に取り付け可能な柱状の部材と、第２の建材に取り付け可能で、前記柱状の部材を軸方向に移動可能な状態で内側に納めた筒状の部材と、前記柱状の部材を締め付け、前記筒状の部材に対する相対的な移動が規制されているばね部材とを備えることを特徴とする制震装置である。
【０００７】
請求項１に記載の発明においては、柱状の部材がばね部材により締め付けられている。このため、ばね部材に対して柱状の部材を相対的に軸方向に動かすと、ばね部材と柱状の部材との間に働く摩擦力により、抵抗が発生し、エネルギーが消費される。この原理によれば、柱状の部材に対するばね部材の相対的な移動に際して発生する両部材間における摩擦力を利用して、震動の低減が行われる。この摩擦力は、柱状の部材に対するばね部材の締め付け力によって発生するので、設定の精度が高く、また安定した値を得ることができる。なお、建材への取り付けは、直接であってもよいし、適当な部材を介しての間接的な取り付けであってもよい。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ばね部材は、コイルばねであり、前記柱状の部材は、前記コイルばねに圧入されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記コイルばねは複数に分割されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の発明において、前記コイルばねを構成する線材の断面の形状によって、制震特性が調整されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記柱状の部材を移動可能な状態で内側に収め、外側に雄螺子構造を備えた締め付け部材を備え、前記筒状の部材の内側には、前記雄螺子構造と噛み合う雌螺子構造が形成され、前記締め付け部材の前記雄螺子構造が前記筒状の部材の前記雌螺子構造にねじ込まれることで、前記締め付け部材が前記コイルばねの端部に接触し、前記コイルばねの前記筒状の部材に対する相対的な移動の規制が行われていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５に記載の制震装置を複数備え、前記柱状の部材の複数が接続され、前記第１の建材に取り付け可能な第１の接続部と、前記筒状の部材の複数が接続され、前記第２の建材に取り付け可能な第２の接続部とを備えることを特徴とする制震モジュールである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、省スペースで設置でき、幅広い要求荷重に対応でき、温度依存性や速度依存性が小さく、低コストで得ることができる制震装置が得られる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、組立が容易で、また柱状の部材とばね部材との接触が均等に生じるので、再現性の高い制震効果が得られる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、ばね部材の装着作業を容易にでき、製造コストを下げることができる。また、ばね部材の特性の制御性および再現性を高くできるので、求める性能を高い精度で得ることができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、全体の寸法を変えずに制震特性を調整することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、ばね部材を軸方向における遊びのない状態で筒状の部材の内側に納めることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、より大きな負荷に対応できる制震技術が提供される。また、制振装置の数を調整することで、異なる負荷への対応が容易な制震技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の制振装置の断面図である。
【図２】実施形態におけるコイルばねの状態を示す側面図である。
【図３】実施形態の制振装置を利用した建築構造を示す構造図である。
【図４】実施形態の制震モジュールを示す一部断面図である。
【図５】実施形態の制震モジュールの一部を軸方向から見た正面図である。
【図６】実施形態の制震モジュールを利用した建築構造を示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
１．第１の実施形態
（構成）
図１には、実施形態の制震装置１００が示されている。制震装置１００は、柱状の部材の一例であるシャフト１０１と筒状の部材の一例であるシリンダ１０２を備えている。シャフト１０１とシリンダ１０２は、金属製であり、シャフト１０１はシリンダ１０２の内側に軸方向における移動が可能な状態で収められている。シャフト１０１のシリンダ１０２から突出している側が一方の建材に直接または間接的に取り付けられる。シリンダ１０２のシャフト１０１が突出していない側が、他方の建材に直接または間接的に取り付けられる。建材は、柱、梁、壁、床、天井、その他建築構造物を構成する部材であれば、対象は限定されない。
【００２１】
シャフト１０１のシリンダ１０２に収まった部分には、コイルばね１０３が取り付けられている。図２（Ａ）に示すように、コイルばね１０３は、複数（この場合は、５個）のコイルばね１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ、１０３ｅに分割され、それらがシャフト１０１に装着されている。コイルばね１０３ａ〜１０３ｅのそれぞれは、隙間無くシャフト１０１に装着されるように、両端が軸方向に対して垂直になるように研磨された構造とされている。この状態が図２（Ａ）に示されている。図２（Ａ）には、この垂直に切り落とされた構造が認識しやすいように、各コイルばね１０３ａ〜１０３ｅを軸方向ですこし離して位置させた状態が示されている。なお、実際の装着状態では、図２（Ｂ）に示されるようにコイルばね１０３ａ〜１０３ｅは、軸方向に密着した状態でコイルばね１０３となり、シャフト１０１に装着されている。
【００２２】
コイルばね１０３（１０３ａ〜１０３ｅ）の内径は、シャフト１０１のコイルばね１０３が装着される部分の外径よりも小さな寸法（例えば。０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度小さな寸法）とされている。このため、コイルばね１０３は、内径を広げた状態でシャフト１０１に装着され、シャフト１０１を自身のばねの弾性により締め付けた状態とされている。すなわち、シャフト１０１の外径より内径が小さいコイルばね１０３（１０３ａ〜１０３ｅ）の内側に、シャフト１０１を圧入した状態とされている。
【００２３】
コイルばね１０３の一方の端の部分（図１における右側の端の部分）は、シャフト１０１に取り付けられた円筒形状のかしめ軸受け部材１０４に接触している。かしめ軸受け部材１０４は、シャフト１０３をシリンダ１０２内で軸方向に移動可能な状態で保持する軸受けとして機能する。かしめ軸受け部材１０４は、金属製であり、かしめ部１０５において、シリンダ１０５が径方向に圧縮変形されることで、シャフト１０１およびシリンダ１０２に対して固定されている。かしめ軸受け部材１０４がシリンダ１０５にかしめられて固定されることで、コイルばね１０３がシリンダ１０２に対して相対的に図の右方向に移動しないように規制されている。つまり、かしめ軸受け部材１０４は、コイルばね１０３がシリンダ１０２に対して、図の右方向に移動しないように規制する規制部材としても機能している。
【００２４】
コイルばね１０３の他方の端の部分（図１における左側の端の部分）は、ねじ込み式軸受け部材１０６に接触している。図１（Ｂ）には、ねじ込みしき軸受け部材１０６とシリンダ１０２が示されている。ねじ込み式軸受け部材１０６は、シャフト１０３をシリンダ１０２内で軸方向に移動可能な状態で保持する軸受けとして機能する。ねじ込み式軸受け部材１０６は、金属性で円筒形状を有しており、外周に雄螺子構造１０６ａが形成されている。そしてシリンダ１０２端部の内周面には、上記雄螺子構造１０６ａに噛み合う雌螺子構造１０２ａが形成されている。ねじ込み式軸受け部材１０６をシャフト１０１に通した状態で、シリンダ１０２の図の左側の端部の内側にねじ込み、雄螺子構造１０６ａと雌螺子構造１０２ａとを噛み合わせることで、コイルばね１０３の図の左側の端部にねじ込み式軸受け部材１０６が図の右方向から接触する。この結果、構成部品の寸法や精度の誤差が吸収され、また分割されたコイルばね１０３ａ〜１０３ｅが互いに隙間なく密着する。また、シリンダ１０２内におけるコイルばね１０３の位置が決まる。また、ねじ込み式軸受け部材１０６は、コイルばね１０３がシリンダ１０２に対して、図の左方向に移動しないように規制する規制部材としても機能する。
【００２５】
（組立方法）
以下、制震装置１００の組立方法の一例を説明する。まず、シャフト１０１を用意し、シャフト１０１にかしめ作業を行う前の状態のかしめ軸受け部材１０４を取り付ける。次いで、コイルばね１０３ａ〜１０３ｅを順次シャフト１０１に取り付け（コイルばね１０３ａ〜１０３ｅにシャフト１０１を圧入し）、コイルばね１０３をシャフト１０１に装着した状態とする。この際、かしめ軸受け部材１０４にコイルばね１０３の端部が接触する状態とする。
【００２６】
次に、かしめ軸受け部材１０４およびコイルばね１０３が取り付けられたシャフト１０１をシリンダ１０２の内側に挿入し、シャフト１０１とシリンダ１０２の位置関係を決めた上で、かしめ部１０５の部分でかしめを行う。これにより、シャフト１０１およびシリンダ１０２に対するかしめ軸受け部材１０４の相対位置関係が固定される。
【００２７】
次に、ねじ込み式軸受け部材１０６をシャフト１０１が突出した側（図の左側）のシリンダ１０２の端部内側にねじ込み、図１に示す状態を得る。この際、コイルばね１０２の図の左側の端部にねじ込み式軸受け部材１０６を接触させ、構成部品の寸法や精度の誤差を吸収し、コイルばね１０２の密着性を確保する。また、コイルばね１０２のシリンダ１０２内での位置を固定する。その後、図示省略したかしめ、溶接、螺子止め等によりねじ込み式軸受け部材１０６をシリンダ１０２に固定する。こうして、シリンダ１０２に対して、コイルばね１０３が軸方向に移動しないようにされた構造を得る。
【００２８】
（施工例）
図３には、建築物の基本的な構造の一例が示されている。図３には、いずれも長手形状部材（例えば木材や鉄骨）により構成された上側の梁３０５、下側の梁３０６、下側の梁上で上側の梁３０５を支える２本の柱３０３、３０４が示されている。柱３０３の上部には、制震装置１００を取り付けるための取り付け部材３０１がボルト３０７によって取り付けられている。取り付け部材３０１の他方の端部には、図１の制震部材１００のシリンダ１０２の端部が固定されている。また、柱３０４の下部には、制震装置１００を取り付けるための取り付け部材３０２がボルト３０８によって取り付けられ、この取り付け部材３０２に制振装置１００のシャフト１０１が固定されている。
【００２９】
（制震機能）
図３に示す梁３０５、３０６、柱３０３、３０４によって構成される構造体に変形が生じる程度の地震が発生した場合を仮定する。この場合、図３に示す矩形の構造体には、形状を平行四辺形にしようとする力が作用する。この際、制震装置１００においてシャフト１０１がシリンダ１０２から引き出される、あるいはシャフト１０１がシリンダ１０２に押し込められようとする力が作用する。
【００３０】
ところで、図１に示されているように、コイルばね１０３の両端は、かしめ軸受け部材１０４とねじ込み式軸受け部材１０６とによって押さえられている。また、コイルばね１０３には、シャフト１０１が圧入された状態であり、コイルばね１０３は、シャフト１０１を締め付けている。よって、制震装置１００においてシャフト１０１がシリンダ１０２から引き出される、あるいはシャフト１０１がシリンダ１０２に押し込められようとする力が作用し、シャフト１０１とシリンダ１０２との間の軸方向における相対的な動きが生じると、コイルばね１０３の締め付け力に打ち勝ってコイルばね１０３に対して摩擦しながらシャフト１０１がシリンダ１０２に対して動くことになる。
【００３１】
この際に、コイルばね１０３とシャフト１０１との間に作用する摩擦力によって、上記の地震に起因する図３の構造体を変形させようとするエネルギーが消費される。つまり、地震による建物を変形させようとするエネルギーが制震装置１００で吸収される。これにより、図３の構造を備えた建物の揺れが押さえられ、建物の大きな変形や破壊が抑えられる。
【００３２】
（優位性）
以上述べたように、本実施形態では、シャフト１０１にコイルばね１０３を装着し、コイルばね１０３によりシャフト１０１が締め付けられた状態とする。コイルばね１０３の両端は、シリンダ１０２の内側において軸方向で動かないようにされている。シャフト１０１をシリンダ１０２に対して軸方向に動かすと、シャフト１０１がコイルばね１０３に対して滑り、その際の摩擦によって上記の動きを生じさせる力が吸収される。シャフト１０１を一方の建材に取り付け、シリンダ１０２を他方の建材に取り付けることで、地震等の震動に起因する２つの建材の間で生じる相対的な動きが吸収される。
【００３３】
ここで、制震装置１００は、細長い形状を有し、省スペースで設置することができる。また、コイルばね１０３の強さ（ばね定数）や内径、さらにコイルばね１０３の長さ（１０３ａ〜で示される分割されたコイルばねの数）を調整することで、幅広い要求荷重に対応できる。また、シャフト１０１に対するコイルばね１０３の締め付けによる摩擦力を利用して、制震を行うので、制震特性の温度依存性や速度依存性が小さく、安定した性能を得ることができる。例えば、温度の違いや震動の周期の違いに制震性能が影響を受け難い性能が得られる。また、図１に示すように部品点数も少なく、また特殊な部品や特殊な加工技術を必要としないので、低コストで得ることができる。
【００３４】
また、コイルばね１０３を符号１０３ａ〜１０３ｅと分割することで、コイルばね１０３のシャフト１０１への取り付けを分割しない場合に比較して、省力化できる。すなわち、コイルばね１０３の内径は、シャフト１０１の外径よりも小さいので、コイルばね１０３をシャフト１０１に装着する作業では、圧力を加える必要がある。この圧力は、コイルばね１０３を分割した場合、おおよそであるが１／分割数に減らすことができる。建物の制震装置の場合、上記のコイルばねのシャフトへの装着時の圧力にトン単位の力が必要な場合もある。よって、工作機械の負担を減らす点で、コイルばね１０３を上記の分割構造とすることは好ましい。また、上述したように、コイルばね１０３を分割構造とすることで、制震性能（負荷荷重特性）を簡単に調整できる優位性も得られる。
【００３５】
またコイルばねを分割すると、加工精度の高い巻き数の少ないコイルばねを製造することになるので、シャフトに対するコイルばねの締め付けの状態の再現性が高くなり、高い精度で狙った制震特性を再現することが容易となる。
【００３６】
ねじ込み式軸受け部材１０６をコイルばね１０３の端部に接触させることで、コイルばね１０３ａ〜１０３ｅを軸方向で隙間無く密集させ、またコイルばね１０３端部のかしめ軸受け部材１０４およびねじ込み式軸受け部材１０６に対する隙間のない確実な接触を確保できる。コイルばね１０３ａ〜１０３ｅに隙間があると、シャフト１０１のシリンダ１０２に対する遊びの部分が存在することになり、震動の吸収特性の立ち上がり部分で、摩擦力が発生しない特性（つまり制震特性の立ち上がりが遅れる特性）となる。
【００３７】
震動の発生当初に制震機能が働かない期間があることは、構造体の破損が生じる要因となるので好ましくない。上記のねじ込み式軸受け部材１０４をコイルばね１０３の端部に接触させ、上記の遊びの部分をなくすことで、震動の吸収特性の立ち上がりが遅れる現象を抑えることができる。
【００３８】
２．第２の実施形態
（構成）
図４には、実施形態の制震モジュール４００が示されている。図４は、一部断面図され、中身が一部で見える図面とされている。制震モジュール４００は、図１の制震装置１００を複数利用して、より大きな負荷荷重に対応できる構成とされている。図４に示す制震モジュール４００は、制震装置１００と同じ構造の制震装置４１０、４２０を備えている。
【００３９】
この例では、制震装置４１０、４２０は、図１の制震装置１００のシャフト１０１の先端部分の外周に雄螺子構造を形成した構成とされている。そして、この雄螺子部分を利用して、制震装置４１０のシャフト４１１は、固定板４３０にナット４１２によって取り付けられている。また、制震装置４２０のシャフト４２１は、固定板４０１にナット４２２によって取り付けられている。固定板４０１には、建材や建材に接続された部材に固定される接続部材４３１が固定されている。
【００４０】
制震モジュール４００は、円筒形状の筐体４３２を備えている。筐体４３２の一方の端面には、シャフト４１１と４２１が貫通する貫通孔が設けられており、そこからシャフト４１１と４２１が、軸方向に移動可能な状態で突出している。筐体４３２の内側には、制震装置４１０のシリンダ４１３、制震装置４２０のシリンダ４２３が収納されている。シリンダ４１３、４２３は、筐体４３２の内側に固定された位置決め板４３３に形成された貫通孔に通された状態で保持されている。
【００４１】
シリンダ４１３の他方の端部（図の右側の端部）は、ボルト４３４によって、筐体４３２に固定されている。すなわち、筐体４３２の他方の端部内側には、雌螺子部を備えたボルト固定部４３５が配置されており、筐体４３２の外部からボルト４３４を筐体４３２およびシリンダ４１３に設けられたボルト孔に通し、その先端をボルト固定部４３５の雌螺子部にねじ込むことで、図示するようにシリンダ４１３を筐体４３２に対して固定することができる。同様に、制振装置４２０のシリンダ４２３の他方の端部（図の右側の端部）は、ボルト４３６によって、筐体４３２およびボルト固定部４３５に固定されている。また、筐体４３２の他方の端面（図の右側の端面）には、建材や建材に接続された部材に固定される接続部材４３７が取り付けられている。
【００４２】
図５（Ａ）には、図４のＡ−Ａ’の視点から見た状態が示されている。図４および図５（Ａ）には、図１の制震装置１００を２つ用いた制震モジュールが例示されているが、使用する制震装置の数を更に増やし、より大きな負荷荷重に耐えるようにすることもできる。例えば、図５（Ｂ）には、図５（Ａ）と同じ視点から見た制震モジュール５００が示されている。図５（Ｂ）の制震モジュール５００は、図１と同様な構造の制震装置５０１、５０２、５０３、５０４を備えている。また、図５（Ｃ）には、更に制震装置の数を増やし、計１２個の制震装置を用いた制震モジュール６００が示されている。
【００４３】
このように制震モジュールが備えた制震装置の数を調整することで、必要とする負荷荷重に対応した構成を得ることができる。
【００４４】
図４に戻り、制震モジュール４００の使用に際しては、接続部材４３１を一方の建材に直接または間接に取り付け、接続部材４３７を他方の建材に直接または間接に取り付ける。そして、震動により一方の建材と他方の建材の間の距離が変化すると、制震装置４１０および４２０の変位を摩擦により吸収する機能が作用し、制震効果が発揮される。
【００４５】
（施工例）
図６には、図４に一例を示した制震モジュールを利用した制震構造の一例が示されている。図６には、建築物の制震構造の一例が示されている。図６には、柱６０１と梁６０２が示されている。柱６０１には、ボルト６０５により取り付け部材６０３の一端が取り付けられ、取り付け部材６０３の他端は制震モジュール５００に接続されている。ここで、制震モジュール５００は、図４に示す構成において、制震装置（図１を参照）を４個配置した構造（図５（Ｂ）参照）を有している。制震モジュール５００の他方の端部（図の右上側）は、取り付け部材６０４に接続され、取り付け部材６０４は、ボルト６０６によって梁６０２に取り付けられている。
【００４６】
図６に示す柱６０１、梁６０２を組み合わせた構造を有する建築物が地震等によって揺れ、図６の構造が歪む動きが生じると、制震モジュール５００の両端が引っ張られ、あるいは圧縮される力が作用する。この際、制震モジュール５００が備えた４本の制震装置（図１参照）の制震作用が働き、上記の制震モジュール５００の両端が引っ張られ、あるいは圧縮される力が吸収される。これにより、図６の構造を歪まそうとする力が吸収され、図６の構造を利用した建築物の制震が行われる。
【００４７】
（優位性）
図４に示す制震モジュールは、制震装置の数を調整することで、負荷荷重に応じた制震特性を得ることができる。この際、部品を共通化できるので、コスト増を招かずに要求される負荷荷重に応じた制震特性を選択することができる。また、一つの制震装置におけるコイルばねを分割し、さらに複数の制震装置を並列に組み合わせて用いることで、大きな負荷荷重が要求される場合でもコイルばねを無闇に大型化する必要がない。このため、低コスト化を追求できる。また、複数の制震装置を並列使用する構造とすることで、一部に不具合が出ても全体として大きな性能低下が生じない安全性が得られる。また、コイルを分割し、さらに一つの制震装置を大型化しないことで、性能のばらつきを小さくでき、結果、高い精度の制震特性を追求することができる。
【００４８】
（その他）
以上説明した実施の形態は、数々の変形や一部の構成を他の構成に置き換えることが可能である。以下、この点について説明する。まず、図１のシャフト１０１の断面形状は、円形に限定されず、楕円形状や多角形状であってもよい。シリンダ１０２に関しても、円筒に限定されず、断面形状が楕円形状や多角形状の筒構造が採用可能である。
【００４９】
コイルばね１０３を構成する線材の断面形状は、円形に限定されず、四角形状を含む多角形状、丸線を上下方向につぶしたつぶし形状、オーバル形状（卵型の形状）、楕円形状等とすることが可能である。コイルばね１０３を構成する線材の断面形状を変えることで、シャフト１０１とコイルばね１０３との接触面積が変わり、両者の間で作用する摩擦力を調整することができる。同様に、コイルばね１０３のばね定数や内径を調整することで、コイルばね１０３とシャフト１０１との間で作用する摩擦力を調整することもできる。また、コイルばね自体の軸方向から見た形状を円形からはずれた形状（楕円形状やつぶした形状）とすることも可能である。
【００５０】
コイルばねの代わりに、あるいはコイルばねに加えてスプリングワッシャーを用いることもできる。特に、コイルばねに加えてスプリングワッシャーを用いることで、コイルばねの軸方向の長さの調整、分割されたコイルばねの隙間の解消や調整、細かい制震特性の調整、といったことが可能となる。
【００５１】
コイルばねの代わりに、ばね性を有する板材を丸めた断面Ｃ型の板ばねを用い、この断面Ｃ型の板ばねの内側にシャフト１０１を圧入した状態とし、この板ばねの両端がかしめ軸受け部材１０４とねじ込み式軸受け部材１０６とに接触する構造とすることもできる。この場合も断面Ｃ型の板ばねを分割することで、コイルばねを分割する場合と同様の優位性を得ることができる。
【００５２】
図１の例では、コイルばね１０３の一端をかしめ軸受け部材１０４に接触させ、コイルばね１０３の他端をねじ込み式軸受け部材１０６に接触させた構造としているが、コイルばね１０３の両端をかしめ構造の軸受け部材に接触させる構造も可能である。また、コイルばね１０３の両端をねじ込み式の軸受け部材に接触させる構造も可能である。この部分の構造は、コイルばね１０３がシリンダ１０２に対して、軸方向に移動しないようにする構造であればよい。例えば、シリンダ１０２の内周にフランジ構造等の突出部を設け、そこにコイルばね１０３の端部が接触することで、コイルばね１０３のシリンダ１０２に対する軸方向の移動が規制される構造も可能である。
【００５３】
シャフト１０１の外径を軸方向で変化させることで、震動の吸収特性を調整することができる。例えば、シャフト１０１外形を徐々に太くすることで、初期に摩擦が小さめでその後摩擦が強く作用する制震特性に調整することができる。また、シャフト１０１の表面粗さ等を調整することで、制震特性を調整することも可能である。
【００５４】
本発明が適用可能な対象は、家屋やビルといった建物に限定されず、鉄塔や橋梁等の土木建築物であってもよい。また、要求される荷重特性が小さい場合は、コイルばねを分割せず、一つのコイルばねを用いる構成も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、建築物の制震技術に利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１００…制震装置、１０１…シャフト、１０２…シリンダ、１０３…コイルばね、１０３ａ〜１０３ｅ…分割されたコイルばね、１０４…かしめ軸受け部材、１０５…かしめ部、１０６…ねじ込み式軸受け部材、３０１…取り付け部材、３０２…取り付け部材、３０３…柱、３０４…柱、３０５…梁、３０６…梁、３０７…ボルト、３０８…ボルト、４００…制震モジュール、４０１…固定版、４１０…制震装置、４１１…シャフト、４１２…ナット、４１３…シリンダ、４２０…制震装置、４２１…シャフト、４２２…ナット、４２３…シリンダ、４３１…接続部材、４３２…筐体、４３３…位置決め板、４３４…ボルト、４３５…ボルト固定部、４３６…ボルト、４３７…接続部材、５００…制震モジュール、５０１〜５０４…制震装置、６００…制震モジュール、６０１…柱、６０２…梁、６０３…取り付け部材、６０４…取り付け部材、６０５…ボルト、６０６…ボルト。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の建材に取り付け可能な柱状の部材と、
第２の建材に取り付け可能で、前記柱状の部材を軸方向に移動可能な状態で内側に納めた筒状の部材と、
前記柱状の部材を締め付け、前記筒状の部材に対する相対的な移動が規制されているばね部材と
を備えることを特徴とする制震装置。
【請求項２】
前記ばね部材は、コイルばねであり、
前記柱状の部材は、前記コイルばねに圧入されていることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
前記コイルばねは複数に分割されていることを特徴とする請求項２に記載の制震装置。
【請求項４】
前記コイルばねを構成する線材の断面の形状によって、制震特性が調整されていることを特徴とする請求項２または３に記載の制震装置。
【請求項５】
前記柱状の部材を移動可能な状態で内側に収め、外側に雄螺子構造を備えた締め付け部材を備え、
前記筒状の部材の内側には、前記雄螺子構造と噛み合う雌螺子構造が形成され、
前記締め付け部材の前記雄螺子構造が前記筒状の部材の前記雌螺子構造にねじ込まれることで、前記締め付け部材が前記コイルばねの端部に接触し、前記コイルばねの前記筒状の部材に対する相対的な移動の規制が行われていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の制震装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の制震装置を複数備え、
前記柱状の部材の複数が接続され、前記第１の建材に取り付け可能な第１の接続部と、
前記筒状の部材の複数が接続され、前記第２の建材に取り付け可能な第２の接続部と
を備えることを特徴とする制震モジュール。
【請求項１】
第１の建材に取り付け可能な柱状の部材と、
第２の建材に取り付け可能で、前記柱状の部材を軸方向に移動可能な状態で内側に納めた筒状の部材と、
前記柱状の部材を締め付け、前記筒状の部材に対する相対的な移動が規制されているばね部材と
を備えることを特徴とする制震装置。
【請求項２】
前記ばね部材は、コイルばねであり、
前記柱状の部材は、前記コイルばねに圧入されていることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
前記コイルばねは複数に分割されていることを特徴とする請求項２に記載の制震装置。
【請求項４】
前記コイルばねを構成する線材の断面の形状によって、制震特性が調整されていることを特徴とする請求項２または３に記載の制震装置。
【請求項５】
前記柱状の部材を移動可能な状態で内側に収め、外側に雄螺子構造を備えた締め付け部材を備え、
前記筒状の部材の内側には、前記雄螺子構造と噛み合う雌螺子構造が形成され、
前記締め付け部材の前記雄螺子構造が前記筒状の部材の前記雌螺子構造にねじ込まれることで、前記締め付け部材が前記コイルばねの端部に接触し、前記コイルばねの前記筒状の部材に対する相対的な移動の規制が行われていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の制震装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の制震装置を複数備え、
前記柱状の部材の複数が接続され、前記第１の建材に取り付け可能な第１の接続部と、
前記筒状の部材の複数が接続され、前記第２の建材に取り付け可能な第２の接続部と
を備えることを特徴とする制震モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２０２３５９（Ｐ２０１１−２０２３５９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６７８２０（Ｐ２０１０−６７８２０）
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【出願人】（０００００４６４０）日本発條株式会社 (1,048)
【Ｆターム（参考）】
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