123_092-009AP-TW
發佈日期 :
2009-04-30
| 發明專利說明書 | |
| ※申請案號： | |
| ※申請日期： ※ＩＰＣ分類： | |
| 一、發明名稱：(中文/英文) | |
| 磁力抗震方法及其裝置(全文下載) | |
| 二、申請人：共 人 | |
| 指定為應受送達人 | |
| 三、發明人： | |
| ◎專利代理人： | |
| 四、聲明事項 | |
| □主張專利法第二十七條第一項國際優先權： | |
| □主張專利法第二十九條第一項國內優先權： | |
| □ 主張專利法第二十六條微生物： | |
| □ 熟習該項技術者易於獲得，不須寄存 | |
| 五、中文發明摘要： | |
| 一種磁力抗震方法及其裝置，針對一擺放於一建物之樓板上的可移動室內物提供抗震保護，該抗震方法包含：(A)水平固定一鐵板於所述建物之樓板上；(B)固 設至少一磁性元件於所述室內物之底面；及(C)將所述室內物移置於該鐵板上方。該磁性元件與鐵板對應產生一用以提高所述室內物穩固性之磁吸力，當所述室內 物受外力而相對於該樓板產生一垂直該磁吸力方向的位移時，藉由該磁性元件與該鐵板間摩擦剪力具有之遲滯性質而消耗大量外力能量。 |
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| 六、英文發明摘要： | |
| 七、指定代表圖： | |
| （一）本案指定代表圖為： | |
| （二）本代表圖之元件代表符號簡單說明： | |
| 1．．．鐵板 11．．．滑動區 12．．．止滑區 2．．．固定座 21．．．基板 22．．．固定板 23．．．框套 24．．．螺桿 3．．．磁性元件 4．．．室內物 |
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| 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： | |
| 九、發明說明： | |
| [發明所屬之技術領域] 本發明是有關於一種抗震方法及其裝置，特別是指一種利用磁力與摩擦剪力之遲滯性質達到抗震功效之磁力抗震方法及磁力抗震裝置。 [先前技術] 在地震發生頻繁的地區，關於建物設施的隔震、抗震、耐震，以及擺放於建物內之可移動室內物，例如展示櫃、儀器設備等之抗震研究及發展一向特別受到重視。 以往民眾或機關組織對於地震伴隨帶來的經濟財物損失，尤其針對可移動室內物方面如家用櫥櫃器品掉落、博物館展示櫃及展示物翻覆損壞、救災指揮中心 之機電系統、醫院醫療設備功能喪失等，多半未採用任何應變措施，或是使用以下列幾種方式進行抗震保護：一、將該室內物以錨定方式固定於該建物之一樓板上， 如此不但容易造成該樓板板面之破壞，且該室內物一旦固定完成則難以再作移動，造成使用上不便。此外，當地震發生時，因該室內物與該建物間同時承受振動力且 無法消散此能量，而最終導致該室內物本身或位於其中之零件、器物等內容物故障或損壞。 二、將重物堆置於該室內物下部，則該室內物重心下移，藉此改變其震動型態--當地震發生時，該室內物將較不易擺動或翻覆，而偏向於呈現滑動狀態。但如此則使該室內物總質量增加，也就是提高了慣性力，因此當發生大 地震時，反而是造成更嚴重之破壞。 由上述可知，以往對於室內物的抗震保護無法適當發揮有效之抗震作用，因此針對該可移動室內物之抗震保護，亟待進一步研究發展。 [發明內容] 因此，本發明之目的，是針對可移動之室內物提供一種經濟有效之磁力抗震方法，以及一種適合用於一建物之樓板與一置於該樓板上之可移動室內物間的磁力抗震裝置。 於是，本發明之磁力抗震裝置包含一水平固定於所述建物之樓板上之鐵板，及至少一固定於所述室內物底面之磁性元件。 而本發明之磁力抗震方法包含：(A)水平固定一鐵板於所述建物之樓板上；(B)固設至少一磁性元件於所述室內物之底面；及(C)將所述室內物移置 於該鐵板上方，並使該磁性元件與鐵板對應產生一用以提高所述室內物穩固性之磁吸力，當所述室內物受外力而相對於該樓板產生一垂直該磁吸力方向的位移時，會 藉由該磁性元件與該鐵板間摩擦剪力具有之遲滯性質而大量消耗外力之能量。 本發明之功效能充分利用磁吸力以及摩擦剪力之遲滯性質提供所述可移動室內物有效之抗震保護。 [實施方式] 有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之二較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的明白。 參閱圖1與圖2，本發明磁力抗震裝置之第一較佳實施例適合應用於一建物之樓板51與一置於該樓板51上之可移動室內物4間。該磁力抗震裝置包含一 水平黏設固定於所述建物之一樓板51上之鐵板1、四分別焊接固定於所述室內物4底面四角落之固定座2，及四分別套設於該等固定座2內並與該鐵板1對應相吸 之磁性元件3。 該鐵板1是利用一黏者物10固定於該樓板51上，  本 實施例中，該黏著物10是採用雙面膠帶，當然亦可使用其他黏著物達到固定功效。而該磁性元件3在此是採用電磁鐵，亦可視需要改由一般永久磁鐵代替，或是使 用藉由一信號控制器控制產生電流而自動生磁、消磁之省電型電磁鐵。所述可移動室內物4在本實施例中是以一展示櫃作說明。 每一固定座2皆包括一與該室內物4底部焊接結合之直立基板21、一上一下分別固定於該基板21內面之一水平固定板22與一供該磁性元件3套設之 矩形框套23，及四直立且上下分別與該固定板22及該磁性元件3固結連接之螺桿24。藉此，該磁性元件3在水平方向與垂直方向上分別受該框套23與該等螺 桿24框限固結而定位。 配合參閱圖3，該鐵板1在與每一磁性元件3接觸之區塊及由此區塊向外延伸一預定範圍的表面作磨光處理，形成一低摩擦係數之滑動區11，在本實施 例中，每一滑動區 11為一30cm×30cm之正方形。同時，在該等滑動區11外圍之表面上作打粗處理，形成二平行間隔且具高摩擦係數之止滑區12。該等滑動區11可容許 該等磁性元件3當外力施加時在平行於鐵板1板面之方向上發生小量位移，而該止滑區12是為使該磁性元件3之位移量控制在該滑動區11容許範圍內，其作用原 因及詳細原理容後說明。而該鐵板1之厚度選擇是以使該磁性元件3發揮本身具有之最大正向磁吸力為標準。在本實施例中，當該鐵板1厚度設計為6mm即可使該 磁性元件3達到其最大正向磁吸力120kgf。 該四磁性元件3分別藉相對應之固定座2固定於該室內物4底面四角落，而該抗震裝置中之每一磁性元件3與該鐵板1對於所述室內物4之作用說明如 下：一、每一固設於該室內物4之磁性元件3與該固定於樓板51上之鐵板1對應產生一用以提高該室內物4穩固性之磁吸力，在本實施例中，磁力方向是垂直於該 鐵板1。該磁吸力可發揮相當於將該室內物4錨定於該樓板51上之功效。 二、配合參閱圖4，圖中橫軸代表該磁性元件3相對於該鐵板1在垂直磁力方向上，也就是平行該鐵板1方向上之位移量，縱軸代表該磁性元件3在位移 過程中與該鐵板1間之摩擦剪力。圖中顯示，該磁性元件3與該鐵板1間之位移量與摩擦剪力之關係曲線是呈現一飽滿之矩形遲滯迴圈，而其所包圍的面積即為該磁 性元件3受外力而往復位移一次所消耗之能量。其中，迴圈之飽滿程度，是由摩擦 剪力之範圍決定，而摩擦剪力可藉由該鐵板1與磁性元件3間之磁吸力以及該鐵板1表面之摩擦係數控制。其中，磁吸力之大小因不同厚度之鐵板1而異，而摩擦係 數可藉由表面磨光及打粗處理調整。 由以上作用及原理可知，在地震產生時，一旦該室內物4受到較大之震動力並克服該磁性元件3與該鐵板1間之磁吸力時，該室內物4連同該磁性元件3開始相對於該鐵板1產生在平行鐵板1平面方向上產生位移滑動，並藉由該磁性元件3與鐵板1間摩擦剪力具有之飽滿的遲滯  圈性質，在該室內物4往復位移過程中則可不斷消耗掉大量的地震震動能量，達到抗震保護之功效。 以下為本發明磁力抗震裝置之較佳實施例進行測試實驗之部分結果。參閱圖5~7，圖中橫軸皆代表實驗中對於固設有該鐵板1之樓板51施加之地震力， 單位為千分之一重力加速度(gal)，圖5之縱軸代表在該室內物4中一平台上測得之水平加速度，單位為重力加速度(g)，圖6之縱軸代表垂直加速度，圖7 之縱軸則代表該室內物4之水  滑移量，單位為公厘(mm)。其中，水平加速度大小是直接關係到該室內物4是否傾倒之重要指標。圖中曲線61與曲線62分別代表本實施例裝設有該磁力抗震裝置與一般未裝設該磁力抗震裝置之室內物4在地震力作用下反應出之加速度關係曲線。 當地震力增加到300gal時，圖5及圖6中曲線62顯示一般未裝設該磁力抗震裝置之系統中所測得水平加速度 及垂直加速度皆開始遽增，而此遽增現象是來自於該室內物4左右劇烈搖晃；但曲線61顯示，本實施例裝設有該磁力抗震裝置之系統所測得水平加速度一直保持在小於1g的範圍內，而垂直加速度在地震力800gal時發生突增，但數值仍較曲線62小許多。 而在水平滑移量方面，圖7中曲線62約在地震力大於200gal時即開始產生滑移現象，而曲線61則約在350gal後才開始滑移。 歸納上述，本實施例中，裝設有該磁力抗震裝置之  統 在地震中發揮以下功效：(1)設置時不會造成樓板51之破壞，裝設完成後仍可視需要而將該室內物4搬動移位；(2)輕微地震時，對該室內物4之四個角落發 揮類似錨定之功效，而使其固定於該樓板51上；(3)在較強烈之地震中，該室內物4產生之運動行為由原本較常發生的傾擺晃震模式，改變成為滑動模式，不但 有效避免該室內物4及其內物品傾倒，同時可消耗大量地震能量；(4)該裝置中之元件材料取得容易且成本低。由上述可知，該磁力抗震装置不但方便經濟，且在 地震中發揮顯著功效，確實可達到本發明之目的。 如圖8所示，本發明磁力抗震裝置之第二較佳實施例與第一較佳實施例不同處在於：該磁力抗震裝置更包含一利用該黏著物10平行固定於所述建物之一 直立牆面52上之附加鐵板71，及四固定裝設於所述室內物4貼靠該牆面52之一側面上之附加磁性元件72。該附加磁性元件72與 該附加鐵板71對應產生一提高所述室內物4穩固性之磁吸力，當所述室內物4受外力而相對於該牆面52產生一平行於該牆面52方向的小量位移時，會藉由該附 加磁性元件72與該附加鐵板71間摩擦剪力具有之遲滯性質而大量消耗外力能量，以發揮更穩固有效之作用，達到本發明之目的。 此外，該附加鐵板71與該附加磁性元件72亦可在未裝設鐵板1與磁性元件3之情況下，單獨應用設置於所述建物之直立牆面52以及該室內物4靠牆之側面上。同時，本發明磁力抗震裝置更可應用於家庭櫥櫃、醫院或公司  房之精密儀器設備，甚至醫院內之病床等。 參閱圖1、2本發明磁力抗震方法之較佳實施例是針對一擺放於一建物之樓板51上的可移動室內物4如展示櫃提供抗震保護，該抗震方法是包含：(A)水平固定一鐵板1於所述建物之樓板51上。 (B)藉四分別焊接固定於該室內物4底面四角落之固定座2固定套設四磁性元件3。每一固定座2皆包括一與該室內物4底部焊接結合之直立基板21、 一上一下分別固定於該基板21內面之一水平固定板22與一供該磁性元件3套設之矩形框套23，及四直立且上下分別與該固定板22及該磁性元件3固結連接之 螺桿24。藉此，該磁性元件3在水平方向與垂直方向上分別受該框套23與該等螺桿24框限固結而定位。 (C)配合參閱圖3，將該室內物4移置於該鐵板1上方 之前，將該鐵板1預計與每一磁性元件3接觸之區塊以及由此區塊向外延伸一預定範圍的表面作磨光處理，形成一低摩擦係數之滑動區11，在本實施例中每一滑動 區11為一30cm×30cm之正方形；同時，在該等滑動區11外圍之表面上作打粗處理，形成二平行間隔且具高摩擦係數之止滑區12。 (D)將該室內物4移置於該鐵板1上方，並使該磁性元件3與鐵板1對應產生一提高該室內物4穩固性之磁吸力。且當該室內物4受外地震力而相對於該  板51產生一在平行該鐵板1方向上往復進行的小量位移時，會藉由如圖4所示該磁性元件3與該鐵板1間摩擦剪力形成的遲滯迴圈性質而大量消耗地震力之能量。 該磁力抗震方法相較於以往之抗震方法，不但使用之材料取得容易且成本低、裝設中不破壞樓板51、裝設後該室內物4仍具機動性，且地震發生時具有消耗大量地震能量並避免該室內物4及其中物品傾倒之功能，因此確實可達到本發明之目的。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及新型說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。 [圖式簡單說明] 圖1是本發明磁力抗震裝置之第一較佳實施例與一室 內物結合之立體圖；圖2是一說明該第一較佳實施例正面之設置狀態示意圖；圖3是該第一較佳實施例之一鐵板之俯視示意圖；圖4是該第一較佳實施例中一電磁鐵 與一鐵板間位移與摩擦剪力關係圖，呈現一矩形之遲滯迴圈；圖5是該第一較佳實施例測試實驗結果，有關施加地震力與該展示櫃水平加速度之曲線圖；圖6是類似 於圖5之曲線圖，說明有關施加地震力  該展示櫃垂直加速度之關係曲線；圖7是類似於圖5之曲線圖，說明有關施加地震力與該展示櫃水平滑移量之關係曲線；及圖8是本發明第二較佳實施例設置狀態之側面示意視圖。 |
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| 十、申請專利範圍： | |
| 1.一種磁力抗震方法，針對一擺放於一建物之樓板上的可移動室內物提供抗震保護，該抗震方法包含：(A)水平固定一鐵板於所述建物之樓板上；(B)固 設至少一磁性元件於所述室內物之底面；及(C)將所述室內物移置於該鐵板上方，並使該磁性元件與鐵板對應產生一提高所述室內物穩固性之磁吸力，當所述室內 物受外力而相對於該樓板產生一垂直該磁吸力方向的小量位移時，會藉由該磁性元件與該鐵板間摩擦剪力具有之遲滯性質而大量消耗外力之能量。 2.根據申請專利範圍第1項之磁力抗震方法，其中，該步驟(A)更包括固定一附加鐵板於所述建物之一牆面上，該附加鐵板平行於該牆面；該步驟(B)更 包括固定至少一附加磁性元件於所述室內物貼靠該牆面之一側面，因此，該步驟(C)中，該附加磁性元件與該附加鐵板對應產生一提高所述室內物穩固性之磁吸 力，當所述室內物受外力而相對於該牆面產生一平行該牆面方向的小量位移時，會藉由該附加磁性元件與該附加鐵板間摩擦剪力具有之遲滯性質而大量消耗外力能 量。 3.根據申請專利範圍第1項之磁力抗震方法，更包含步驟(D)，將該鐵板在與該磁性元件接觸之區塊以及由此區塊向外延伸一預定範圍的表面作磨光處理；並在該鐵板磨光處理範圍外圍之表面作打粗處理。 4.根據申請專利範圍第1項所述之磁力抗震方法，其中， 該步驟(B)中提及之磁性元件是採用一電磁鐵。 5.根據申請專利範圍第1項所述之磁力抗震方法，其中，該步驟(B)中提及之磁性元件是藉由一信號控制器控制產生電流而自動生磁、消磁之省電型電磁鐵。 6.根據申請專利範圍第1項所述之磁力抗震方法，其中，該步驟(B)是利用一固定座將該磁性元件固定裝設於該室內物底面，該固定座包括一與該室內物底 部焊接結合之直立基板、一上一下分別固定於該基板內面之一水平固定板與一供該磁性元件套設之矩形框套，及四直立且上下分別與該固定板及該磁性元件固結連接 之螺桿。 7.一種磁力抗震裝置，適合用於一建物之樓板與一擺放於所述樓板上的可移動室內物間，該抗震裝置包含：一鐵板，水平固定於所述建物之樓板上；及至少一 磁性元件，固定於所述室內物底面，並與該鐵板對應產生一提高所述室內物穩固性之磁吸力，當所述室內物受外力而相對於該樓板產生一垂直該磁吸力方向的小量位 移時，會藉由該磁性元件與該鐵板間摩擦剪力具有之遲滯性質而大量消耗外力能量。 8.根據申請專利範圍第7項之磁力抗震裝置，更包含一附加鐵板及至少一附加磁性元件，該附加鐵板是平行固定於所述建物之一直立牆面上，而該附加磁性元 件是固定裝設於所述室內物貼靠該牆面之一側面，並與該附加鐵板對應產生一提高所述室內物穩固性之附加磁吸力，當所述室內物受外力而相對於該牆面產生一垂直 該附加磁 吸力方向的小量位移時，會藉由該附加磁性元件與該附加鐵板間摩擦剪力具有之遲滯性質而大量消耗外力能量。 9.根據申請專利範圍第7項之磁力抗震裝置，其中，該鐵板包括至少一位於該鐵板與該磁性元件之接觸表面並向外延伸一預定範圍的滑動區，及至少一位於該滑動區外圍之止滑區。 10.根據申請專利範圍第7項所述之磁力抗震裝置，其中，該磁性元件是一電磁鐵。 11.根據申請專利範圍第7項所述之磁力抗震裝置，其中，該磁性元件是藉由一信號控制器控制產生電流而自動生磁、消磁之省電型電磁鐵。 12.根據申請專利範圍第7項所述之磁力抗震裝置，更包含至少一用以供該磁性元件固定裝設於該室內物底面之固定座，每一固定座包括一與該室內物底部焊 接結合之直立基板、一上一下分別固定於該基板內面之一水平固定板與一供該磁性元件套設之矩形框套，及四直立且上下分別與該固定板及該磁性元件固結連接之螺 桿。 |
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| 十一、圖式： | |
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