JP7145378B2

JP7145378B2 - 免震台ユニット

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Publication number: JP7145378B2
Application number: JP2018193707A
Authority: JP
Inventors: 武志菊地
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Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2022-10-03
Anticipated expiration: 2038-10-12
Also published as: JP2020058718A

Description

本発明は、地震発生時に地震力を低減し、家具、設備、商品棚やその中に置かれた商品など、屋内／屋外にある物品の倒壊、損壊、落下を防ぎ、地震による被害を軽減させるための免震台ユニットに関する。

地震は建物自身の倒壊、損壊を招くのみならず、建物が倒壊に至らない場合にあっても、一般家屋の室内／室外にある家具、什器、備品等、事務所や工場の建屋内外にある機械、設備、用具等、商店等であれば店内外にある棚、商品、在庫品等（本明細書では、これらを総称して「家具等」という。）が倒壊、損壊に至ることがよく見られる。これらへの対策として従来から伝統的に行われてきた方法は、棚類を壁に対して固定する、天井との間で倒壊防止用バーを設置する、設備を床面に固定するなど、主に対象となる家具等を物理的に固定することであった。しかしながら、地震力は未定形の周期、加速度、速度、変位からなる波形から構成されるため、そのような地震力に対してこれらの転倒防止策では必ずしも万全ではなかった。このため、地震に伴う揺れが家具等に直接伝達されることを防ぐ技術、すなわち、床面と家具等の間に介在させて地震の揺れを吸収するための免震装置が、従来技術においても開示されている。

その一環として本願発明者らは先に、家具等の倒壊や棚等からの物品の落下を防ぐ手段となる免震台の発明を開示していた（特許文献１参照。）。図５はその一実施例を示すもので、中央で切断して表示された免震台２０は、第１の摺動シート１２と第２の摺動シート１３とを対向するよう配置し、各々の摺動シートをバックアップする第１のクッションシート１１と第２のクッションシート１４で挟んだ免震部材１０を緩衝材２３で囲んで枠体２１内にセットしたものである。地震発生時には枠体２１が床面（地面）と共に振動するが、上側に位置する第２の摺動シート及び第２のクッションシート１４は両摺動シート１２、１３間に生ずる滑りによって振動が直接には伝達されず、地震力を低減することによってその上にある支承板２２上に載置された家具類の倒壊や棚からの物品落下を防ぐものとしている。なお、図５では第１の摺動シート１２と第２の摺動シート１３とが区別し易いように便宜的に隙間を設けて表示されているが、実際には両摺動シート１２、１３は接触しており、地震時にはこの両者の間に生ずる滑りを利用して地震力を低減している。

図６は、同じく特許文献１に開示された他の免震台４０の実施例を示している。図６（ａ）において、上述した第１のクッションシート１１と第１の摺動シート１２（以下、クッションシートと摺動シートに関する符号は、図５の符号に対応。）からなる第１の摺動部材４１と、同じく第２の摺動シート１３と第２のクッションシート１４からなる第２の摺動部材４２が対向配置されている。これら両摺動部材４１、４２は、第１および第２の摺動シート１２、１３が対向するよう重ね合され、周囲４箇所に両摺動部材４１、４２をつなぐよう弾性連結部材４３ａ～４３ｄが固着されている。地震発生時には両摺動シート１２、１３の間の滑りによって両摺動部材４１、４２には相対的なずれが生じ、地震力を低減させるが、その際に図６（ｂ）に示すように周囲の弾性連結部材４３ａ～４３ｄに引張り力が生じ、地震後にこの引張り力が両摺動シート１２、１３の相対的ずれを解消するよう作用し、免震台４０を原点位置に復帰させる。

図５、図６に示す特許文献１の免震台２０、４０の例では、第１のクッションシート１１は直接又は間接（例えば、マット類などを介して）床面に接するよう敷設され、これによって床面の凹凸をクッションシート１１の柔軟性で吸収している。具体的には１．５ｍｍ厚のゴム系防水シートがクッションシート１１に使用されており、この他にもアスファルトシート、ゴムシート、ゴムマット（バラストマット）、プラスチックシートなど、床面の凹凸が吸収できる他の材料が使用されてもよいとされている。

同じく特許文献１では、第１と第２の摺動シートはできるだけ静摩擦係数の小さいものとして、０．０７５ｍｍ厚のフッ素樹脂シートが使用されており、この間の静摩擦係数は約０．２であるとしている。フッ素樹脂シートを構成するフッ素樹脂材料としては、テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化エチレンポリプロピレンコーポリマー（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン－エチレンポリマー（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテルコーポリマー（ＰＦＡ）などが挙げられており、他の代替シート材料として超高分子ポリエチレンシート（分子量１００万以上が好ましい）の利用も考えられている。

次に第２のクッションシート１４は、第１のクッションシート１１と同様に、追ってその上に載置される家具等の平面の凹凸を吸収するとともに、荷重を分散させる柔軟性が要求されている。具体的には、例えば第１のクッションシート１１と同様の板厚１．５ｍｍのゴム系シートが使用されている。

特許文献１ではさらに、図６に示す弾性連結部材４３ａ～４３ｄの材料として超低硬度ゴムの使用を挙げており、具体的には破断伸びが約１６００％との高い数値を示すゲル状シートであるスチレン・ブタジエン系エラストマ（ＴＰＳ）、ウレタン系エラストマ（ＴＰＵ）、ＥＰＤＭ系加硫ゴムなどが挙げられている。弾性連結部材４３の両端は、接着、融着などの適切な手段によって第１、第２の摺動部材４１、４２にそれぞれ接合されている。

特許第６１３２２２４号公報

特許文献１に開示された従来技術に係る免震台には未だ改善の余地があった。まず、図５に示す実施例では枠体２１が必要となってサイズ的にも大掛かりとなり、また表裏が決まるため裏返しにすると構成要素が分離、脱落する恐れがある。図６に示す実施例では、両クッションシート１１、１４が床面や家具等の凹凸を吸収する柔軟性を備えたものとしているが、摺動シート１２、１３をバックアップする機能が要求されるクッションシート１１、１４にこの柔軟性があることによって、逆に摺動シート１２、１３の平坦度要求を必ずしも満たすことができない状況も考えられた。また摺動シート１２、１３に切れが生じたり、異物を咬んだりした場合、両摺動部材に固着された弾性連結部材４３の存在がその取替えやメインテナンスの支障になっていた。そのたびに弾性連結部材４３を切断し、メインテナンス後に新たな弾性連結部材４３を貼り替えて再度これを固着する必要があった。したがって市場では、頑丈でありながら取扱いが容易でありできるだけハンディタイプの免震台ユニットが求められている。加えて、摺動シート１２、１３のフッ素樹脂シートの素材も、対向する両摺動シート間の静摩擦係数を最小化もしくは最適化するものが望まれている。

以上より、本願発明は、上述した特許文献１に示す免震台を改善して、摺動シートが具える低静摩擦係数を有効に引き出せる構成に改め、頑丈で取扱いやメインテナンスが容易であり、ユニットの各要素の組み合わせの変更も自在にでき、かつ静摩擦係数が用途に応じて最適となるような摺動シートの組み合わせの変更も容易となる免震台ユニットを提供することを目的としている。

本発明では、摺動作用を果たす少なくとも一対の対向した摺動シートの各々を剛性があって平坦度が維持可能な支承板に取り付け、また弾性連結材を取り外し可能に改善することで摺動部材の分解、メインテナンスを容易とした構造とすることにより上記課題を解決するもので、具体的には以下の内容を含む。

すなわち、本発明に係る１つの態様は、家具等の下に単数もしくは複数が配置され、摺動シート間の滑り作用によって地震発生時に地震力を低減させる免震台ユニットであって、該免震台ユニットが、摺動シート同士を対向させた状態で重ね合されて無端ベルト状の弾性材からなる結束バンドにより束ねられた一対の摺動部材から構成され、各々の摺動部材は、前記摺動シートを一方の表面に取り付けた硬質の剛性材からなる支承板と、前記支承板の他方の表面に配置されてこれをバックアップするクッションシートと、前記クッションシートの背後に接する保護シートもしくは硬質の剛性材からなる支承板のいずれかとから構成されていることを特徴とする免震台ユニットに関する。

本発明に係る他の態様は、前記一対の摺動部材の間に少なくとも１枚の第３の摺動部材がさらに配置され、当該第３の摺動部材が、クッションシートと、該クッションシートを両面からサンドイッチ状に挟む硬質の剛性材からなる一対の支承板と、該一対の支承板の前記クッションシートに接する表面とは反対側の表面にそれぞれ配置された一対の摺動シートとから構成されており、当該一対の摺動シートが、前記一対の摺動部材に配置されたそれぞれの摺動シート、もしくは少なくとも１枚追加配置された他の第３の摺動部材のいずれか一方の表面に配置された摺動シートと対向するよう配置されている免震台ユニットに関する。

前記結束バンドは、一対の摺動部材と少なくとも１枚の第３の摺動部材の内の隣接する摺動部材同士を束ねる複数の結束バンドから構成することができる。

前記摺動シートは、フッ素樹脂シートもしくは超高分子シートのいずれかから構成することができ、相互に対向するいずれか一方もしくは双方の摺動シートの表面にはエンボス処理や含侵処理による表面凹凸模様を施すことができる。

クッションシートと保護シートもしくは支承板とは、両者間の接合と分離とが容易となるよう、一方の面に粘着剤、他方の面に弱粘着剤を備えた両面テープにより接合されてもよい。

前記支承板は、金属、合板、パーチクルボード、硬質プラスチックのいずれかからなる硬質、高剛性の平坦な板材とすることができる。前記保護シートは、ゴム、軟質プラスチックからなる弾力性がある平坦な板材とすることができる。また前記クッションシートは、ゴムシート、アスファルトシート、バラストマット、プラスチックシートのいずれかから構成することができる。さらに前記結束バンドは、一対の帯状の超低硬度ゴムと一対の帯状の連結部材とを長手方向に交互につなぎ合わせて無端ベルト状とした結束バンドとすることができる。結束バンドは、家具等の摺動時の水平質量に応じて地震の卓越振動との共振を回避するよう諸元設定された拘束バンドとすることが好ましい。

本発明に係る免震台ユニットの実施により、従来技術のものに対して頑丈であり、摩擦抵抗をより小さくすることができ、構造が簡単、安価であり、設置、取扱い、管理も容易な摺動式の免震台ユニットを提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる免震台ユニットの全体概要と改善された弾性連結材（結束バンド）を示す斜視図である。図１（ａ）に示す実施の形態に係る免震台ユニットを示す側面断面図である。図１（ａ）、図２に示す免震台ユニットの内部構造を示す一部分解斜視図である。本発明の他の実施の形態に係る免震台ユニットの側面断面図である。従来技術に係る免震台の例を示す斜視図である。従来技術に係る他の免震台の例を示す斜視図である。

本発明の第１の実施の形態に係る免震台ユニットについて図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る免震台ユニット１の全体概要（ａ、ｂ）と、改善された弾性連結部材である結束バンドの構造（ｃ）を示している。まず図１（ａ）に示す形態では、第１の摺動部材５０と、第２の摺動部材６０とが重ね合され、これを無端ベルト状に改善されて着脱自在となった一対の結束バンド７０で十字状に束ねている。ここで第１と第２の摺動部材５０、６０は、図６に示す従来技術の第１と第２の摺動部材４１、４２に対応したもので、すなわち両摺動部材５０、６０は従来技術と同様に双方の摺動シート同士が対向するよう重ね合されており、地震の際にはこの両摺動シート間の滑りによって地震力を低減するよう構成されている。なお、図１（ａ）において結束バンド７０は各摺動部材５０、６０の端面部分のみ実線で他の主要部分が破線で示されているが、これは結束バンド７０が内部構造のクッションシートを束ねていることによるもので、この詳細に関してはさらに後述する。

図１（ｂ）は図１（ａ）の代替となる形態を示しており、第１と第２の摺動部材５０、６０は同様に重ね合される構成ながら、結束バンド７０は十字状ではなく、矩形形状の摺動部材５０、６０の主平面で対向する一対の頂角をたすき掛け状に止めることにより両摺動部材５０と６０を束ねている。煩雑さを避けるため、図１（ｂ）では便宜的に１つの結束バンド７０のみを表示しているが、残りの２つの頂角を同様にたすき掛け状に止める結束バンド７０を追加することで、方向性のない摺動部材の拘束が可能となる。端面を除いて主要部分が破線で示されているのは図１（ａ）で説明した通りである。なお、免震台ユニット１の平面形状は正方形、長方形に拘らず、多角形、円形、異形も可能であるが、その際の結束バンド７０の配置はズレによる引張り力がズレ方向に関係なくなるべく均等となるよう配置することが好ましい。

結束バンド７０は、結束する一対の摺動部材５０、６０の相対的摺動を許容するゴムバンドでよいが、本実施の形態では図１（ｃ）に示すような改善された弾性連結部材である結束バンド７０を使用している。当該結束バンド７０は、一対の伸縮部７１と一対の連結部７２とを長手方向に交互に連結した無端ベルト状に形成されている。この内、伸縮部７１にはゴムなどの弾性部材が使用され、なかでも従来技術の項で説明した超低硬度ゴムが使用されることが好ましい。他方の連結部７２は、伸縮性のない、もしくは伸縮部７２に対して伸縮率が僅かとなる例えば防水シート、ゴムシートやプラスチック材の使用が可能である。伸縮部７１と連結部７２とは接着により結合されており、この内伸縮部７１が図１（ａ）、（ｂ）の実線で示す摺動動部材５０、６０の端面に現れるよう配置することが好ましい。当該改善された結束バンド７０の作用・効果に関してはさらに後述する。

図２は、図１（ａ）に示す免震台ユニット１の側面断面図を示している。以下の説明では図１（ａ）に示す免震台ユニット１を対象にして続けるが、図１（ｂ）に示す形態、その他の形状となる免震台ユニットにおいても基本的に同様である。図２において、免震台ユニット１の下側に位置する第１の摺動部材５０は、下から支承板５１、クッションシート５２、支承板５３、摺動シート５４を重ねて構成されている。その上方に配置された第２の摺動部材６０の符号６１～６４で示す各要素は、それぞれ第１の摺動部材５０の要素５１～５４に面対称の関係で対応しており、この両者が各々の摺動シート５４、６４を対向させた状態で重ね合され、結束バンド７０によって束ねられている。

第１の摺動部材５０と第２の摺動部材６０の各構成要素５１～５４と６１～６４とが「対応する」としているが、これは各構成要素が基本的に同一であっても、例えば板厚なり後述する材質なりのスペックを異なったものとすることも可能であることを意味している。ただし、この両者を全く同一のスペックとすることでもよく、その場合には免震台ユニット１には表裏の関係がなくなり、いずれを上向きに置いても同一の構成となる。図示の例では、下側に位置する第１の摺動部材５０が床面（地面）に置かれ、上側に位置する第２の摺動部材６０の上に家具等が載置される。両摺動部材５０、６０はそれぞれの摺動シート５４、６４が対向して配置されているため、地震時には両摺動部材５０、６０間で相対的滑りが発生する。滑りの発生により地震後に摺動部材５０、６０の間にズレが生じている場合には、これによって伸ばされた状態にある結束バンド７０の引張り力により幾分かのズレを解消し、原点位置に向けて引き戻す作用を及ぼす。なお、図２の断面図では煩雑さを避けて視認性を高めるため、クッションシート５２、６２と結束バンド７０の断面ハッチングを便宜的に省略している。

図３は、図２に示す免震台ユニット１の内、上側に位置する第２の摺動部材６０の各要素を分解し、その構成と内部構造が分かるように表示している。図３において、本実施の形態に係る摺動部材６０は、最上層に支承板６１が配置されている。支承板６１は金属、合板、パーチクルボード、硬質プラスチックなどの硬くて剛性のある素材からなる平坦な板材で、その上面に載置される家具等の荷重を受けてそれを下に位置するクッションシート６２に均等に分散させ、集中荷重を回避する役割を果たす。本実施の形態では、支承板６１として塗装による防錆処理を施した０．８ｍｍ厚の鉄板（ＳＰＣＣ）を使用している。支承板６１は、家具等の荷重を家具等の荷重を免震台ユニットに均一分散させる役割を担うものであるため、鉄板の厚みは０．８ｍｍに限定されるものではない。

図３でその下に位置するクッションシート６２は、地震による上下方向の衝撃を減衰する役割を果たすもので、柔軟性を備えた防振性のあるゴムシート、アスファルトシート、ゴムマット（バラストマット）、プラスチックシートなどが利用可能である。本実施の形態に係る免震台ユニット１では主に屋内での使用を想定し、火災時の備えから難燃ゴムシートとしており、その板厚は３ｍｍとしている。これは目的に応じて防振性のある任意の材質、任意の厚さとすることができる。クッションシート６２の図の上側の表面には溝６２ａが十字状に掘られており、この溝６２ａの中に、図３では伸ばされた状態で一部を省略して描いている一対の結束バンド７０が縦横に嵌って重ね合された第１と第２の摺動部材５０、６０の両クッションシート５２、６２を束ねるものとなる。

ここで溝６２ａは、クッションシート６２全体を一体で型成型する際に同時に設けてもよく、あるいはクッションシート６２を、一枚物の平坦なクッション材を一段目とし、その上に二段目として溝６２ａ部分を避けて４個に分割された小物クッション材を貼り付けた上下二段構造としてもよい。あるいは極端には、この内の一枚物のクッション材を廃止し、４個の小物クッション材のみから分割されたクッションシート６２とし、これをその下に位置する支承板６３に接着や両面テープなどで直接貼り付けてもよい。その際には隣接する当該小物クッション材の間に溝６２ａが形成されるものとなり、結束バンド７０はクッション材５２、６２を介することなく、両支承板５３、６３を直接結束するものとなる。

クッションシート６２の図の上側表面で溝６２ａを除いた４箇所の平坦部分には粘着テープ６５が貼り付けられている。この粘着テープ６５は、上から被さる支承板６１をクッションシート６２に固着して保持する役割を果たす。粘着テープ６５は一種の両面テープではあるが、本実施の形態では支承板６１の着脱が容易にできるよう、クッションシート６２に対向する側の面（図の裏面）には粘着剤が塗られているが、支承板６１に対向する側の面（図の表面）には弱粘着剤が塗られていて、支承板６１を剥がす際には僅かな抵抗力しか示さない特殊な両面テープが使用されている。ただし、支承板６１の主平面と平行な方向（地震時に滑りが生ずる方向）に加わる外力に対しては強い抵抗力を示す。この種のテープは「はがせる両面テープ」として知られ、例えば東京都品川区に本社を置く株式会社ニトムズから入手可能である。弱粘着剤の面を表裏逆にして支承板６１の方に粘着テープ６５を固着するようにしても良い。必要に応じ、粘着テープ６５をクッションシート６２の図の裏側の面にも貼り付け、支承板６３とクッションシート６２とを固着してもよい。

粘着テープ６５としてこのような特殊なテープを使用することにより、支承板６１の着脱が容易となり、例えば結束バンド７０のメインテナンス（劣化、切れなどへの対応）、荷重に応じた所望の引張り力を具えた結束バンド７０への取り換え、クッションシート６２の取り換え、摺動部材６０の構成要素の組み合わせの変更などが極めて容易に実施できるようになる。なお、図３に示すように結束バンド７０は実際には第１と第２の摺動部材５０、６０の各クッションシート５２、６２間を束ねるようにしているが、粘着テープ６５が支承板５１、６１をそれぞれクッションシート５２、６２に固着するため、実質的には結束バンド７０が一対の摺動部材５０、６０を束ねて拘束しているものとなる。

次に、クッションシート６２の下側には、支承板６３と、その周囲に貼り付けられた摺動シート６４のサブアセンブリが配置されている。支承板６３のスペックは上述した支承板６１と同様の構成とすることでもよい。摺動シート６４は、下方に配置される第１の摺動部材５０の上面に対向するよう、支承板６３の下面（図面の裏側の表面）を全面的に覆うように取り付けられ、さらに支承板６３の上面まで四方から回り込んで図示のように支承板６３の上面で固着されている。固着は接着材が使用されてもよく、あるいは粘着テープを使用して摺動シート６４の折り返し部分を支承板６３に貼り付けるような対応も可能である。摺動シート６４の取り換えやスペックの変更が行い易いように、この固着は比較的容易に着脱可能とすることが好ましい。

摺動シート６４が剛性のある支承板６３の一面を覆ってこのようにバックアップされることで摺動シート６４自身の平坦度が確保され、同様に構成される他方の摺動部材５０の摺動シート５４との間の低摩擦係数が有効に引き出されることから、円滑で良好な摺動面を提供するものとなる。加えて、摺動部材６０を、一対の支承板６１、６３でクッションシート６２を挟んだサンドイッチ構造とすることにより、摺動部材６０そのものの剛性、強度を高めることとなり、これは他方の摺動部材５０も同様である。

摺動シート６４の材質に関しては後の実施の形態で詳述するが、本実施の形態では０．１ｍｍ厚のフッ素樹脂シートとしている。図３では下側に位置する第１の摺動部材５０は分解表示せずにアセンブリされたままの状態で示しているが、以上述べた第２の摺動部材６０の構成に示す材質や板厚などのスペックの変更が加えられるとしても、基本的には第１の摺動部材５０も同様である。この両者はそれぞれの摺動シート５４、６４を対向させた状態で結束バンド７０により束ねられ、ユニット化された免震台ユニット１が形成される。

ここで、本実施の形態に係る改善された結束バンド７０の作用・効果について説明する。まず結束バンド７０は図１（ｃ）に示すように無端ベルト状に形成され、重ね合された１対の摺動部材５０、６０に外部から周囲を束ねるようにはめてこれを拘束する。図６に示す従来技術に係る結束バンド４３ａ～ｄでは各摺動部材に接着して結合されるため、摺動シートの破れなどによる取り換えや異物の噛み込み等の際には弾性連結部材４３ａ～ｄを切断して対応せざるを得なかった。本実施の形態に係る結束バンド７０では、これを引っ張って摺動部材５０、６０から取り外すだけでよく、メインテナンスが容易になるだけでなく、再組立ての際には外した結束バンド７０の再利用が可能になるというメリットも得られる。

次に、結束バンド７０を図１（ｃ）に示すような構造とすることにより、結束バンド７０の設計が容易となる。すなわち、地震時に摺動部材５０、６０間の相対ずれによって生じる結束バンド７０の伸びは、一対の伸縮部７１に集中することになる。例えば兵庫県南部地震を想定して地震の振幅を２０ｃｍと仮定し、これに対応した摺動部材５０、６０間の相対ずれによる伸縮部７１の伸び率が１００％となるような仕様とするには、各伸縮部７１の実効長さ（接着箇所を除いた実際に伸びる部分の長さ）を２０ｃｍに設定すればよい。この際、伸縮部７１の伸びによって生ずる摺動部材５０、６０間の相対ずれを原点位置方向に引き戻す力（引張り力）は１００％モジュラス（Kg／cm^２）となる。なお、本実施の形態の結束バンド７０は超低硬度のシリコンゴムを使用しており、伸びは７５０％まで許容できる。

ただし、結束バンド７０の設計に当っての注意すべき点は、結束バンド７０が存在することによって地震の揺れに伴って生じ得る共振を回避すること、すなわち、地震の振動数と結束バンド７０により引張られる家具等の固有振動数が一致もしくは近接することを回避しなければならないことである。共振が発生した場合には家具等の揺れ量が大きくなり、家具との倒壊や破損を招く。家具等の固有振動数は以下の式により算出される。

上式において、ｆｒは固有振動数（Ｈｚ）、ｋは拘束バンド７０のばね定数（ｋｇ／ｃｍ）、ｍは家具等の摺動時の水平質量（ｋｇ／ｇ）となる。ｇは重力加速度である。
一般に地震の卓越振動数ｆは１０Ｈｚ～０．５Ｈｚ（卓越周期では０．１秒～２秒）といわれ、共振を回避するにはこの両者の比振動数比Ｎ＝ｆ/ｆｒが√２（１．４１）以上に設定することが望まれる。その結果振動倍率Ｔは共振領域を回避でき、1以下に設定できることになる。

結束バンド７０はまた、地震時に両摺動部材５０、６０間に生じるズレ量を抑制する作用を及ぼす。すなわち、拘束バンド７０が存在しない状態で地震時に両摺動部材５０、６０間の相対的ズレを制約するのは摺動シート５４、６４間の摩擦抵抗力（動摩擦抵抗力）のみとなってズレが拡大し易い傾向にあるが、結束バンド７０が存在することによってそのばね力が抵抗力として加わるため、ズレ量を抑制する効果を発揮する。この際のばね力は結束バンド７０の伸び量が大きくなればなるほど強くなるため、家具等のズレ量が大きくなるほどこれを原点位置に向けて引き戻す効果が大となる。

なお、図１（ｃ）に示す本実施の形態における結束バンド７０では伸縮部７１と連結部７２とを交互に結んだ構成としているが、特に小型サイズの免震台ユニットを構成する場合には伸縮部７１のみからなる結束バンド７０とすることでもよく、その際の材質を超低硬度ゴムとすることができる。

これまでの説明において、図面では理解容易化のため各摺動部材５０、６０の厚さを厚めに描いているが、実際には２枚の支承板０．８ｍｍ×２、一枚のクッションシート３ｍｍ、一枚の摺動シート０．１ｍｍの合計４．７ｍｍと、合計５ｍｍに満たず、免震台ユニット１全体としても１０ｍｍを越えない。したがって、取扱い、搬送も容易であり、家具等の下に敷いたとしてもそれによる違和感、影響度は僅かである。また免震台ユニット１の平面のサイズは任意であり、被害を回避したい機械装置や家具等の要求に応じて例えば約１ｍ×約１ｍさらにはこれより大きなサイズのものとすることができ、逆に約２０ｃｍ×約２０ｃｍさらにはこれより小さいサイズのものとすることも自在である。平面形状も図示の方形に限らず、円形、楕円形、多角形も可能であり、さらには家具等の形状に応じてＬ字状、Ｔ字状などとすることも任意である。この際の結束バンド７０の配置は、地震時の摺動部材５０、６０間の相対ずれに対する抗力にできるだけ方向性が生じないよう適切に配置することが望まれる。

使用時における免震台ユニット１の設置は、工場内の機械類が対象であれば大きな免震台ユニット１の上に機械類をそのまま載置してもよく、あるいは３本や４本の脚が付いた家具等であれば複数の小型の免震台ユニット１を各脚に１つずつ配置してもよい。一定以上のサイズであれば免震台ユニット１を２セット積み重ねて使用すればより減震効果を高め、移動ストロークを大きく取ることもできる。

以上のように構成された本実施の形態に係る免震台ユニット１の動作は、基本的に特許文献１に示した従来技術の免震台と同様である。すなわち、地震発生時にまず床面（地面）に接している下側に位置する第１の摺動部材５０に振動が伝わる。ここで両摺動部材５０、６０が接している双方の摺動シート５４、６４の間で滑りが発生し、地震の震動が減衰されて上側に位置する第２の摺動部材６０には地震力が低減されて伝播される。この免震効果によって第２の摺動部材６０の上に載置された家具等の振動が軽減され、家具等の倒壊、損壊を防ぎ、また物品の落下による被害を最小限に抑えるものとなる。

これまでの説明では、水平方向の震動に対する滑りによる免震効果に主体に述べてきたが、免震台ユニット１には計２層になるクッションシート５２、６２が設けられているため、地面に垂直な方向の震動に対しても振動吸収効果を生む。各クッションシートが一対の支承板によってサンドイッチ構造とされているため、上述したように荷重が支承板を介してクッションシートに均一に伝達されるので、垂直方向の震動吸収に関しても従来技術によるものよりも有利である。加えて、本実施の形態に係る免震台ユニット１にはオプションとして図２の破線で示す上下２層の吸振ゴム９１、９２のいずれか一方もしくは双方をさらに追加して重ねることができる。これらも同様に垂直方向の吸振効果を果たすが、さらに下側（地面側）に配置される吸振ゴム９１はコンクリートや砂利などの凹凸がある場合にこれを吸収し、設置面に対する支承板５１のガタツキを排除する効果を生む。また上側（家具等の側）に配置される吸振ゴム９２は、その上に載置される家具等と支承板６１との間の地震時の滑りを防ぐ効果をも奏する。

本実施の形態に掛かる免震台ユニット１の変形の態様として、上述した一対の支承板によりサンドイッチ構造とされた摺動部材５０、６０の代わりに、摺動シート５４、６４をバックアップして平坦度を確保するための一方の支承板５３、６３はそのまま残し、クッションシート５２、６２をバックアップする他方の側の支承板５１、６１を、例えばゴムシート、プラスチックシート、あるいは上記クッションシート５２、６２と同様な柔軟性のある材料からなる保護シートに代替することが考えられる。保護シートにした場合にはその上に載置される家具類の荷重をクッションシート５２、６２に均等に伝達する作用は減退するものの、他方の支承板５３、６３が残っていることから摺動シート５４、６４に対する均等荷重の負荷と平坦度の提供は確保することができる。保護シートをゴムシートやクッションシートとすることで上下方向の震動吸収能が向上するほか、載置される機械類や家具などとの滑りが回避され、また下側の摺動部材５０では地面などの凹凸を吸収する役割を果たし得る。なお、支承板５１、６１もしくはこの保護シートをもいずれも取り除き、クッションシート５２、６２が上下表面に現れる状態で使用することも不可能ではない。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る免震台ユニットについて図面を参照して説明する。図４は、図２に対応させた本実施の形態に係る免震台ユニット２の側面断面図を示している。本実施の形態に係る免震台ユニット２は、図２に示す免震台ユニット１の第１と第２の摺動部材５０、６０の中間に、第３の摺動部材８０を挿入させた三層の摺動部材５０、６０、８０から構成されていることを特徴とする。この内、第１と第２の摺動部材５０、６０の構成は、先の実施の形態で説明したものと同様のものでよい。これに対し、第３の摺動部材８０は、上下に配置される第１と第２の摺動部材との間で摺動を可能とするため、上下両面に支承板と摺動シートが配置されている。

具体的に、図４において第３の摺動部材８０は、下から摺動シート８１、支承板８２、クッションシート８３、支承板８４、そして最上面に位置する摺動シート８５から構成されている。これら各構成要素のそれぞれ個別のスペック、材質、各要素間の固着手段等は基本的に第１と第２の摺動部材５０、６０の構成要素と同様でよい。この内、一方の摺動シート８１は支承板８２の外表面に取り付けられて第１の摺動部材５０の摺動シート５４（図２参照）に対向し、他方の摺動シート８５は支承板８４の外表面に取り付けられて第２の摺動部材６０の摺動シート６４（同）に対向している。すなわち、第３の摺動部材８０の摺動シート８１、８５は、それぞれ平坦度が確保される剛性のある支承板８２、８４にバックアップされており、第１及び第２の摺動部材５０、６０との間で円滑な滑りが得られるよう構成されている。なお、図４においても視認性を高めるため支承板のみに断面ハッチングを付し、他の断面のハッチングは省略している。

３層の摺動部材５０、６０、８０を束ねる結束バンド７０は、先の実施の形態と同様に３層をまとめて一緒に束ねるものとしてもよいが、図４に示すように第１と第３の摺動部材５０、８０を一対の結束バンド７０ａで拘束し、第２と第３の摺動部材６０、８０を別の一対の結束バンド７０ｂでそれぞれ別々に拘束するよう構成することが好ましい。３層の摺動部材を一括して束ねる代わりにこのように一対ずつを個別の結束バンドで束ねることによって、地震時の各摺動部材５０、６０、８０相互間の滑り量を均等化し、地震後の原点位置方向への引き戻しをより円滑にする効果が得られる。

図４に示すように、平面矩形形状の摺動部材を３層とし、二層ずつを別々の結束バンドで十字状にクロスして配置する場合、組立ての都合上各摺動部材５０、６０、８０のクッションシート５２、６２、８３は、図３の符号６２に示すような一体に成型されたものではなく、先に説明したような分割配置された４個の小物クッション材のみから構成されている。これにより、各小物クッション材間に溝６２ａ（図３参照）が形成され、その溝６２ａに結束バンド７０ａ、７０ｂを嵌めることによって３層となっても免震台ユニット２の分解、組立てを可能にしている。

以上のように構成された本実施の形態に係る免震台ユニット２の動作も、基本的に先の実施の形態に係る免震台ユニット１と同様であるが、摺動箇所が２箇所となる点でより円滑な免震効果が得られ、全体での摩擦力を低減させるという特徴がある。摺動シート間の静摩擦係数を極小にしたとしても摩擦抵抗はいずれにせよ避けることはできず、その摩擦抵抗力を２つの摺動箇所に分散させることによって、一方の滑り面が摩擦抵抗で地震に追従できない場合でも他方の滑り面が滑ることにより有効に追従し、良好な免震効果を得ることができるようになる。また、３層の免震台ユニット２とすることで滑りによるずれ量を拡大することが可能となり、免震台ユニット1に比べ免震台ユニット２は摩擦係数が小さくなるため応答加速度を減少させる効果がある。例えば高層ビルの上層階で２次モード、３次モードによって揺れ幅が地震による地面の移動幅の数倍になる場合の適用に関してもより有効となる。なお、図４では摺動部材を３層としているが、中間層に配置される第３の摺動部材８０を複数にしてさらに追加してこれ以上の層を積み上げることも勿論可能である。複数の摺動部材８０同士の間においても各々の摺動シートが対向するよう配置される。その際の結束バンド７０の配置も、図４に示すように隣接する摺動部材間で個別に拘束するよう構成することが好ましい。また先の実施の形態で示したオプションの吸振ゴム９１、９２（図２参照）も同様に追加することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態にかかる免震台ユニットについて説明する。本実施の形態は、摺動シート５４、６４、８１、８５の材質に係るものであり、免震台ユニットの構造そのものは先の実施の形態に述べた図１～図３に示す免震台ユニット１、図４に示す免震台ユニット２と同様である。本願発明者らは特許文献１において、摺動シート材として可能性のあるフッ素樹脂シートと超高分子ポリエチレンシートを例として挙げていた。これらを使用した場合の静摩擦係数は、フッ素樹脂シート同士の組み合わせで０．１９～０．２５（荷重を変化させて測定）、超高分子ポリエチレンシート同士の組み合わせで０．４１～０．４３（同）、両者間の組み合わせでは０．２１～０．２５（同）との結果を示していた。

本願発明者らのその後の実験結果によれば、本発明にある剛性が高く円滑な摺動面が確保される免震台ユニットを使用することで静摩擦係数をより低減できることが分かったが、その一方において、極端に低い低摩擦係数では支障が出る場合も想定され得た。例えば屋内使用の場合はまだしも、商品の保管棚や型具置き場のパレットのように屋外で使用する場合には、静摩擦係数が低すぎると搬送の際や強風時に免震台ユニット１に滑りが発生して移動する事態も考えられた。さらにフッ素樹脂シートが高価であることを考慮すれば、最小の摩擦係数でなくても使用目的に応じた最適な摺動シートを選択することも必要と考えられた。

そこで本実施の形態では、本願発明者らが国内市場で入手可能なできるだけ多くの素材を組み合わせ、目的に応じた最適な摺動シートの組み合わせを見出したものである。テストに供した摺動シート材の候補を以下の表１に示す。以下、「*」マークは登録商標であることを示している。

上記計９種類の素材の全ての組み合わせである４４通りにつき、荷重６．１ｋｇ、９．６５ｋｇの２通り（受圧面積６０ｃｍ^２）、面圧では０．１０１７ｋｇ／ｃｍ^２（ＣＡＳＥ１）、０．１６０８ｋｇ／ｃｍ^２（ＣＡＳＥ２）の２通りの条件下で静摩擦係数、動摩擦係数の測定をした。その代表的な測定結果の一部を抜粋して以下の表２に示す。

以上の結果により、表面にガラスクロス含浸処理やエンボス処理が施されていないシート（以下「フラットシート」という。）同士の組合せによる動摩擦係数が０．１以上に対し、ガラス含浸処理、エンボス処理により表面凹凸模様を施したシート（以下「表面凹凸シート」という。）をフラットシートと組み合わせると０．１以下になることが分かった。また、アクリル変性塩ビ樹脂シートであっても、表面凹凸シートと組合わせることによって動摩擦係数を０．１以下にできることが分かった。上記表２から、４４通りの組み合わせの中で静摩擦係数が最も小さいと見られるものはＨＧＦ－５００－３（Ｃ－１）とｘＭＳＥ（Ｂ－１）の組み合わせ（０．０６９～０．０７１）、最も大きいと見られるものはタフビロン*（Ｅ－１）同士の組み合わせで（０．２３３～０．２３５）、あとはこの中間でばらつくという結果が得られた。

ｘＭＳＥ（Ｂ－１）はフッ素樹脂エンボス付きとあるが、これはシートの表面に微細なツブツブ状の凹凸が形成されるエンボス加工が施されたもので、メーカ情報によればこれによって剥離力が改善されるとある。このことから密着した状態にある免震台ユニットがずれる際の良好な剥離効果が摺動シートの摩擦力を低く抑える結果につながっていることが推測される。またＨＧＦ－５００－３（Ｃ－１）にあるガラスクロス含浸とは、布状に編み立てられたガラス繊維に特殊フッ素樹脂処理加工を施したもので、基礎となる布状の編み立て構造が表面に微細な凹凸を生み、エンボス加工と同様な効果を奏するものと考えられる。ｘＭＳＥ同士、ＨＧＦ－５００－３同士という同一素材の組み合わせでは必ずしも良好な摩擦係数が得られていないのは、表面に形成された凹凸状が対向する相手側の同一ピッチの凸と凹に嵌って僅かな抵抗が生じていることが原因の一つと想像される。実験結果では、凹凸が形成されていてもこのような現象が生じない異質のｘＭＳＥとＨＧＦ－５００－３との組み合わせが最高の結果を示している。ただし、同質のシートの組み合わせであっても凹凸のピッチが異なっていればそれなりの低い数値が得られる可能性はあるとみられる。なお、本明細書ではこのエンボス加工やガラスクロス含浸のようにシート表面に凹凸を形成された状態をまとめて「表面凹凸模様」と呼ぶものとする。

以上の結果から、屋内用の免震台ユニット1に使用する摺動シート５４、６４の組み合わせとしては、最も小さい動摩擦係数を示した表面シボ処理を含むＨＧＦ－５００－３とｘＭＳＥの組み合わせ（Ｂ－１×Ｃ－１）が最適であり、以下、ＵＨＰＥとｘＭＳＥの組み合わせ（Ｄ－１×Ｂ－１、静摩擦係数：０．０７１～０．０７４）、ＨＧＦ－５００－３（Ｃ－１）同士の組み合わせ（同：０．０７１～０．０７４）、ｘＭＳＥ（Ｂ－１）同士の組み合わせ（同：０．０７４～０．０８２）などがそれに続く。屋外用の免震台ユニット１に使用する摺動シート５４、６４の組み合わせとしては、これらよりやや静摩擦係数が大きくなるタフビロン*とｘＭＳＥの組み合わせ（Ｅ－１×Ｂ－１、同：０．０８２～０．０８３）、ＨＧＦ－５００－３とヨドフロン*の組み合わせ（Ｃ－１×Ａ－４、同：０．０８２～０．０８６）、ｘＭＳＥとヨドフロン*の組み合わせ（Ｂ－１×Ａ－４、同：０．０９０）辺りが適当と考えられる。総括として、屋内用には少なくとも一方、好ましくは双方にシボ処理が施されたフッ素樹脂からなる摺動シート同士の組み合わせが推奨され、屋外用としては超高分子シート同士の組み合わせ、もしくは超高分子シートとシボ処理のないフッ素樹脂シートの組み合わせが推奨され、その他の組み合わせはこの中間に位置するものとなる。

なお、以上のテストに供した摺動シートでは、超高分子シートにシボ処理を施したものは含まれていないが、シボ処理を施すことによる摩擦力の低減に関してはフッ素樹脂シートと同様な効果が超高分子シートにおいても得られるものと推察される。

以上、本発明の各実施の形態に係る免震台ユニットを説明したが、まとめとして本発明に係る摺動作用を利用した免震台ユニットと従来技術による免震台とを比較した場合、以下のような顕著な有利点が見られる。
１）摺動シートを剛性の高い支承板に取り付け、これをクッションシートでバックアップした一対の摺動部材を結束バンドで束ねた構造とすることにより、静摩擦係数をさらに低減させた構造簡単で剛性の高い安定した免震台ユニットが得られ、かつ垂直方向の免震効果も得ることができる。
２）結束バンドを無端ベルト状にして着脱自在とすることで各構成要素の分解とその後の再組立て容易であり、設置、撤去、要求に応じた各要素の組合せが極めて容易である。
３）一般家庭の机などの小物から工場の設備に至るまで、幅広い対象物に利用することができる。
４）単純な摺動であるため、機械的な故障がなく、摺動シートの耐久性が高く、長い年月にわたって安定使用が可能である。
５）ゴム、空気ばねを利用して支えられる家具等は、地震の周波数によっては共振により振動が増幅する恐れがあるが、摺動作用のためそのような現象は現れ難い。また、結束バンドの材質として少なくとも一部に超低硬度ゴムを使用して伸びをそこへ集中させることにより一般ゴムを使用した場合に比べて共振防止効果を高めることができる。但し、結束バンドによる共振現象を防止するする方法は上述した通りであるが、家具等の質量を考慮したバンドの事前設計が重要である。
６）同じフッ素樹脂シートであっても表面凹凸模様が施された摺動シートを使用することで摩擦力が軽減されてより良好な免震効果が得られる。

本発明に係る免震台ユニットは、免震部材の開発、製造、販売、利用を図る各産業分野において広く利用することができる。

１、２．免震台ユニット、５０．第１の摺動部材、５１．支承板、５２．クッションシート、５３．支承板、５４．摺動シート、６０．第２の摺動部材、６１．支承板、６２．クッションシート、６２ａ．溝、６３．支承板、６４．摺動シート、６５．粘着テープ、７０、７０ａ、７０ｂ．結束バンド、７１、伸縮部、７２、連結部、８０．第３の摺動部材、８１．摺動シート、８２．支承板、８３．クッションシート、８４．支承板、８５．摺動シート、９１、９２．吸震ゴム。

Claims

家具等の下に単数もしくは複数が配置され、摺動シート間の滑り作用によって地震発生時に地震力を低減させる免震台ユニットにおいて、
該免震台ユニットが、摺動シート同士を対向させた状態で重ね合されて無端ベルト状の弾性材からなる結束バンドにより束ねられた一対の摺動部材から構成され、
前記各々の摺動部材が、前記摺動シートを一方の表面に取り付けた硬質の剛性材からなる支承板と、前記支承板の他方の表面に配置されてこれをバックアップするクッションシートと、前記クッションシートの背後に接する保護シートもしくは硬質の剛性材からなる支承板のいずれかと、から構成されていることを特徴とする免震台ユニット。
前記一対の摺動部材の間に少なくとも１枚の第３の摺動部材がさらに配置され、
当該第３の摺動部材が、クッションシートと、該クッションシートを両面からサンドイッチ状に挟む硬質の剛性材からなる一対の支承板と、該一対の支承板の前記クッションシートに接する表面とは反対側の表面にそれぞれ配置された一対の摺動シートとから構成され、
当該一対の摺動シートが、前記一対の摺動部材に配置されたそれぞれの摺動シート、もしくは少なくとも１枚追加配置された他の第３の摺動部材のいずれか一方の表面に配置された摺動シートと対向するよう配置されている、請求項１に記載の免震台ユニット。
前記結束バンドが、前記一対の摺動部材と前記少なくとも１枚の第３の摺動部材の内の隣接する摺動部材同士を束ねる複数の結束バンドから構成されている、請求項２に記載の免震台ユニット。
前記摺動シートが、フッ素樹脂シートもしくは超高分子ポリエチレンシート、アクリル変性高衝撃塩ビシートのいずれかからなり、相互に対向するいずれか一方もしくは双方の摺動シートに表面凹凸模様が施されている、請求項１または請求項２に記載の免震台ユニット。
前記クッションシートと前記保護シートもしくは前記支承板とは、両者間の接合と分離とが容易となるよう、一方の面に粘着剤、他方の面に弱粘着剤を備えた両面テープにより接合されている、請求項１または請求項２に記載の免震台ユニット。
前記支承板が、金属、合板、パーチクルボード、硬質プラスチックのいずれかからなる硬質、高剛性の平坦な板材である、請求項１または請求項２に記載の免震台ユニット。
前記保護シートが、ゴム、軟質プラスチックからなる弾力性がある平坦な板材である、請求項１または請求項２に記載の免震台ユニット。
前記クッションシートが、ゴムシート、アスファルトシート、バラストマット、プラスチックシートのいずれかからなる、請求項１または請求項２に記載の免震台ユニット。
前記結束バンドが、全体が帯状の超低硬度ゴム、もしくは一対の帯状の超低硬度ゴムと一対の帯状の連結部材とを長手方向に交互につなぎ合わせて無端ベルト状とした結束バンドである、請求項１から請求項３のいずれか一に記載の免震台ユニット。
前記拘束バンドが、家具等の摺動時の水平質量に応じて地震の卓越振動との共振を回避するよう諸元設定された拘束バンドである、請求項９に記載の免震台ユニット。