(57)【要約】【課題】空気ばねを、上部構造を免震支持するための鉛直免震装置として利用する場合に、鉛直免震装置としての必要時にのみ有効に空気ばねを機能させる。【解決手段】互いに分離した上部構造１と下部構造２が鉛直方向に対向する空間に、上部構造１の鉛直荷重を負担し得る油圧シリンダ３、４と鉛直空気ばね５を並列状態で設置する。平常時に油圧シリンダ３、４が上部構造１の鉛直荷重を負担した状態を維持し、地震の発生時に油圧シリンダ３、４の負担を解除し、油圧シリンダ３、４に代わって鉛直空気ばね５上部構造１の鉛直荷重を負担する状態に移行させる。  圧力の上昇時に油圧シリンダ３、４を収縮させる側の収縮側油圧室３ｂ、４ｂに接続された流路３ｄ、４ｄが切換バルブ１４にそれを開放の向きに押す側に接続し、圧力の上昇時に油圧シリンダ３、４を伸長させる側の伸長側油圧室３ａ、４ａに接続された流路３ｃ、４ｃが切換バルブ１４にそれを閉鎖の向きに押す側に接続する。【選択図】図１
2010203537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに分離した上部構造と下部構造が鉛直方向に対向する空間に、前記上部構造の鉛直荷重を負担し得る油圧シリンダと鉛直空気ばねが並列状態で設置され、平常時に前記油圧シリンダが前記上部構造の鉛直荷重を負担した状態を維持し、地震の発生時に前記油圧シリンダの負担が解除され、前記油圧シリンダに代わって前記鉛直空気ばねが前記上部構造の鉛直荷重を負担する状態に移行することを特徴とする免震構造物。
【請求項２】
圧力の上昇時に油圧シリンダを収縮させる側の収縮側油圧室に接続された流路が切換バルブにそれを開放の向きに押す側に接続され、圧力の上昇時に油圧シリンダを伸長させる側の伸長側油圧室に接続された流路が切換バルブにそれを閉鎖の向きに押す側に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の免震構造物。
【請求項３】
前記油圧シリンダは前記上部構造に揺れが生じたときに圧縮力を負担する一方の油圧シリンダと引張力を負担する他方の油圧シリンダとで対になり、前記一方の油圧シリンダの前記伸長側油圧室に接続された流路と、前記他方の油圧シリンダの前記収縮側油圧室に接続された流路とは前記切換バルブ内で互いに連通可能な状態にあり、前記一方の油圧シリンダの前記収縮側油圧室に接続された流路と、前記他方の油圧シリンダの前記伸長側油圧室に接続された流路とは前記切換バルブ内で互いに連通可能な状態にあることを特徴とする請求項２に記載の免震構造物。
【請求項４】
前記上部構造と前記下部構造が水平方向に対向する空間に、前記下部構造に対する前記上部構造の水平方向の相対移動を抑制する水平空気ばねが設置され、前記上部構造の回転変形の中心に関して互いに反対側に位置する前記鉛直空気ばねと前記水平空気ばねが連通していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の免震構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気ばねを免震装置として利用し、上部構造を支持した免震構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気ばねはゴム製の袋（容器）内に空気を注入して使用されることで、取り扱いが容易であることから、上部構造を長周期化するための免震装置としての利用可能性が増している（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
但し、空気ばねが鉛直方向の免震装置として使用される場合、空気ばねは常に上部構造の鉛直荷重を負担した状態に置かれるため、荷重支持能力を発揮し続けるには内部の空気圧が一定値以上に維持されることが必要である。
【０００４】
空気ばねは上部構造の鉛直荷重を負担しながら、鉛直方向の振動を遮断するために使用されるが、外部から圧力を受けた状態では内部の空気が時間の経過と共に徐々に漏れていく特性があるため、上部構造の鉛直荷重を常時、負担した状態では内部の空気圧の監視が不可欠であり、空気圧の低下が生じたときには補給を必要とする。
【０００５】
またゴムの内部に注入される加圧空気によりゴムが長時間、伸長状態に置かれたときにはクリープによってゴムの強度が低下する可能性があるため、外部からの加圧状態が継続することは空気ばねの性能を低下させる原因になり、強度低下が著しい場合には空気ばね自体の交換を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２７１８６９号公報（段落００１８、図１）
【特許文献２】特開２００４−６９０６７号公報（段落００１２〜００１４、００２６〜００２８、００１５３〜０１５４、図２１、図３１）
【特許文献３】特開２００８−１２１３２８号公報（請求項１、段落００１３〜００２５、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って空気ばねを上部構造の鉛直方向の振動を吸収する鉛直免震装置としての機能を有効に発揮させるには、空気ばねが常時、鉛直荷重を負担した状態にならず、鉛直荷重を負担すべき地震時にのみ、鉛直荷重を負担するようにすることが適切である。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献を含め、従来は空気ばねを常時、鉛直荷重を負担する状態で使用しているため、鉛直免震装置としての機能を有効に引き出した使用方法とは言えない。
【０００９】
本発明は上記背景より、空気ばねを鉛直免震装置としての必要時にのみ有効に機能させることを可能にする免震構造物を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明の免震構造物は、互いに分離した上部構造と下部構造が鉛直方向に対向する空間に、前記上部構造の鉛直荷重を負担し得る油圧シリンダと鉛直空気ばねが並列状態で設置され、平常時に前記油圧シリンダが前記上部構造の鉛直荷重を負担した状態を維持し、地震の発生時に前記油圧シリンダの負担が解除され、前記油圧シリンダに代わって前記鉛直空気ばねが前記上部構造の鉛直荷重を負担する状態に移行することを構成要件とする。
【００１１】
上部構造と下部構造が鉛直方向に対向する空間に、上部構造の鉛直荷重を負担し得る油圧シリンダと鉛直空気ばねが並列状態で設置され、平常時に油圧シリンダが上部構造の鉛直荷重を負担した状態を維持することで、鉛直空気ばねは平常時に鉛直荷重を負担することから解放される。この結果、免震構造物が地震を受けるまでの待機期間中に、鉛直空気ばねが常時、鉛直荷重を負担することに起因して内圧が低下する事態がなくなるため、内圧の低下は空気の自然な漏れによってのみ発生することになる。
【００１２】
従って待機期間中には自然な空気の漏れによる内圧の低下の有無を定期的に監視すればよいため、常時の空気圧の監視が不要になり、空気の補給は内圧の低下が認められたときに行われれば足りる。また鉛直空気ばねが常時、内圧を維持することに起因するクリープによる強度低下もなくなるため、待機期間中には鉛直空気ばねの交換の必要性が発生せず、鉛直空気ばねに対する維持管理が簡略化（軽減）される。待機期間中の空気ばねの圧力は最終的には大気圧でもよい。
【００１３】
平常時に油圧シリンダが上部構造の鉛直荷重を負担した状態は、複数本、集合することにより上部構造の鉛直荷重を圧縮力として負担する能力を有する油圧シリンダが上部構造の周囲に分散して配置され、全油圧シリンダのピストンを挟んだ両側の油圧室内の油を密封状態に保つことにより得られる。油圧シリンダの両油圧室の油を密封状態に保つこと、すなわち両圧力が平衡し、ピストンがいずれの側にも移動しない状態は油圧シリンダがロックされた状態に相当し、油圧シリンダがロック状態を維持する限り、鉛直空気ばねは「平常時」（待機中）の状態にある。
【００１４】
「平常時」の状態は地震の発生により上部構造が下部構造に対して水平方向、もしくは鉛直方向に相対移動し、相対移動によって油圧シリンダのピストンを挟んだ両側の油圧室の圧力に差が生じるまで持続する。両側の油圧室の圧力差が均衡を保たなくなった時点が上下の揺れが大きくなったことを示し、上部構造の鉛直荷重を負担する主体が油圧シリンダから鉛直空気ばねに移行する地震の発生時となる。
【００１５】
この時点で、ピストンロッドが油圧シリンダ内を自由に移動可能になり、ロック状態ではなくなるため、油圧シリンダは上部構造の鉛直荷重を負担しなくなる。同時に鉛直空気ばねが油圧シリンダに代わって上部構造の鉛直荷重を負担する。以下、圧力の上昇時に油圧シリンダを伸長させる（ピストンロッドを突出させる）側の油圧室を伸長側油圧室と、油圧シリンダを収縮させる（ピストンロッドを没入させる）側の油圧室を収縮側油圧室と呼称する。
【００１６】
免震構造物が地震を受け、上部構造が下部構造に対して水平方向、もしくは鉛直方向に相対移動したときには、ピストンがいずれかの側に移動することにより伸長側油圧室と収縮側油圧室のいずれか一方の圧力が他方の圧力を上回り、油圧シリンダの伸長側油圧室と収縮側油圧室の均衡が解除される。伸長側油圧室と収縮側油圧室のいずれか一方の圧力が他方の圧力を上回る状況が水平方向の相対移動時であるか、鉛直方向の相対移動時であるかは、設置状態にある油圧シリンダの軸の方向による。
【００１７】
油圧シリンダの軸が鉛直方向を向いている場合には鉛直方向の相対移動時に均衡が解除され、水平方向を向いている場合には水平方向の相対移動時に均衡が解除される。鉛直方向と水平方向に対して傾斜している場合には、鉛直方向と水平方向のいずれか、もしくは両方向の相対移動時に均衡が解除される。
【００１８】
油圧シリンダが上部構造の鉛直荷重を負担しなくなり、油圧シリンダのピストンロッドがシリンダ内を自由に移動可能になったときには、上部構造が下部構造に対して鉛直方向に相対移動するため、油圧シリンダが上部構造を支持していた時点より上部構造が降下したときに上部構造が鉛直空気ばね上に軟着陸する形で、鉛直空気ばねに支持される。
【００１９】
平常時に油圧シリンダが上部構造の鉛直荷重を負担する状態は、例えば伸長側油圧室と収縮側油圧室のそれぞれに接続された流路に切換バルブが接続され、両側の油圧室内の油が密封状態である限り、切換バルブが切り換え不能な状態を維持することで実現される。油圧シリンダが上部構造の鉛直荷重を静的荷重として負担している限り、油圧シリンダの伸長側油圧室内の圧力は収縮側油圧室内の圧力より高い値を保つから、切換バルブはロック状態を維持する。
【００２０】
伸長側油圧室内と収縮側油圧室内の圧力差を保つ限り、切換バルブが切り換え不能な状態を維持することは、具体的には収縮側油圧室に接続された流路を切換バルブの開放側（切換バルブを開放の向きに押す側）に接続する一方、上部構造の鉛直荷重を負担することで、平常時に収縮側油圧室より相対的に高い圧力の状態にある伸長側油圧室に接続された流路を切換バルブの閉鎖側（切換バルブを閉鎖の向きに押す側）に接続することで、可能になる（請求項２）。
【００２１】
平常時、すなわち地震の発生時以前には油圧シリンダの両側の油圧室の油が密封状態を保った状態（ロック状態）にあり、上部構造の鉛直荷重は伸長側油圧室の圧油で支持されているから、収縮側油圧室内の圧力より相対的に伸長側油圧室内の圧力が大きい。
【００２２】
このことから、油圧シリンダ両側の圧油の圧力差を利用して切換バルブを閉鎖状態に維持する上では、請求項２のように伸長側油圧室の圧力を、切換バルブを閉鎖状態に維持するために利用することが合理的である。すなわち、油圧シリンダの油圧室間の油圧差を利用して切換バルブを閉鎖状態に維持する上では、収縮側油圧室に接続された流路を切換バルブの開放側に接続し、伸長側油圧室に接続された流路を切換バルブの閉鎖側に接続することが適切であり、切換バルブの閉鎖状態での安定性が高い。
【００２３】
但し、切換バルブの閉鎖状態を電磁シリンダ等の加力装置によって維持することができる場合には、必ずしも伸長側油圧室の圧力を利用する必要はないため、収縮側油圧室の圧力を切換バルブの閉鎖状態を維持するために利用することもある。
【００２４】
加力装置が電磁シリンダ等の場合、電磁シリンダはＯＦＦの状態でも切換バルブの移動を阻止する程度の抵抗を持つため、地震に至らない程度の振動に起因して油圧シリンダの伸長側油圧室と収縮側油圧室内の圧力に差が生じることがあっても、切換バルブが閉鎖状態から開放状態に移動することは想定されない。只、切換バルブが閉鎖状態から開放状態へ移動することを阻止するために、図３−（ａ）に示すように切換バルブに閉鎖状態の側から開放状態の側へ復元力を発揮した状態を維持するトグルばね等の付勢部材１８が電磁シリンダ側に配置されることもある。
【００２５】
伸長側油圧室に接続された流路を切換バルブの閉鎖側に接続し、収縮側油圧室に接続された流路を切換バルブの開放側に接続すること（請求項２）は、具体的には図１、図２に示すように上部構造を支持している複数の油圧シリンダ３、４の内、上部構造に揺れ（振動）が発生したときに圧縮力を負担する油圧シリンダ３（４）と引張力を負担する油圧シリンダ４（３）の、いずれか２本の油圧シリンダ３、４を一組（一対）としたとき、この一組の油圧シリンダ３、４の内、いずれか一方の油圧シリンダ３（４）の伸長側油圧室３ａ（４ａ）に接続された流路３ｃ（４ｃ）と、収縮側油圧室３ｂ（４ｂ）に接続された流路３ｄ（４ｄ）を切換バルブに接続することにより行われる。
【００２６】
上部構造に揺れ（振動）が発生したときに圧縮力を負担する油圧シリンダ３（４）と引張力を負担する油圧シリンダ４（３）を一組とする理由は、後述のように圧縮力を負担する油圧シリンダ３（４）の伸長側油圧室３ａ（４ａ）と引張力を負担する油圧シリンダ４（３）の収縮側油圧室４ｂ（３ｂ）を連通させ、圧縮力を負担する油圧シリンダ３（４）の収縮側油圧室３ｂ（４ｂ）と引張力を負担する油圧シリンダ４（３）の伸長側油圧室４ａ（３ａ）を連通させることで（請求項３）、一組、２本の油圧シリンダを上部構造のロッキング振動を抑制するために利用することが可能になるためである。
【００２７】
この理由から、平常時に上部構造の鉛直荷重を負担する複数の油圧シリンダは上部構造と下部構造の間に、上部構造に揺れが生じたときに圧縮力を負担する油圧シリンダ３（４）と引張力を負担する油圧シリンダ４（３）の組み合わせを一組（対）として複数組、配置される。この対になる一組、２本の油圧シリンダ３、４は平常時には共に上部構造の鉛直荷重を圧縮力として負担しているから、伸長側油圧室３ａ（４ａ）の圧力が収縮側油圧室３ｂ（４ｂ）の圧力より高い状態にある点では互いに同等である。従って伸長側油圧室３ａ（４ａ）と収縮側油圧室３ｂ（４ｂ）の圧力差を切換バルブの切換のために利用する上では、いずれか一方の油圧シリンダ３（４）が使用されればよく、図面では左側の油圧シリンダを使用している。
【００２８】
伸長側油圧室３ａに接続され、切換バルブ１４の閉鎖側（切換バルブ１４を閉鎖状態に維持する側）に接続される流路３ｃは図２に示すように切換バルブ１４内のパイロット弁に接続され、それに連続するパイロット管路１５を通じて切換バルブ１４に流れ込む状態に置かれる。パイロット弁に接続された伸長側油圧室３ａからの流路３ｃはパイロット管路１５を経由して切換バルブ１４の閉鎖側（図２中、切換バルブ１４の左側）に通じ、平常時には圧油によって切換バルブ１４を閉鎖状態になる向き（右向き）に押している。
【００２９】
対になる２本の油圧シリンダ３、４は後述のように上部構造のロッキング振動抑制のために利用可能であることから、図面では一方（左側）の油圧シリンダ３の伸長側油圧室３ａに接続された流路３ｃと収縮側油圧室３ｂに接続された流路３ｄを二股に分け（２本に分岐させ）、それぞれの一方の流路を切換バルブ１４の開放と閉鎖のために利用している。この関係で、一方（左側）の油圧シリンダ３の伸長側油圧室３ａに接続され、２本に分岐した流路３ｃの内の一方を切換バルブ１４の閉鎖側（のパイロット弁）に接続し、他方を切換バルブ１４の入口側、もしくは出口側（図２中、上側）のポートに接続している。
【００３０】
同様に一方（左側）の油圧シリンダ３の収縮側油圧室３ｂに接続され、２本に分岐した流路３ｄの内の一方は切換バルブ１４の開放側（切換バルブ１４を開放状態に維持する側）に接続され、他方は切換バルブ１４の出口側、もしくは入口側（図２中、下側）のポートに接続される。切換バルブ１４の開放側（右側）に接続された流路３ｄからの圧油は地震の発生によりその圧力が伸長側油圧室３ａの圧油の圧力を超えたときに切換バルブ１４を開放状態となる向き（左向き）に押し、図３−（ａ）、図４のように切換バルブ１４を開放させることになる。
【００３１】
対になる２本の油圧シリンダ３、４の内、他方（右側）の油圧シリンダ４の伸長側油圧室４ａに接続された流路４ｃは分岐することなく、一方の油圧シリンダ３と同様に切換バルブ１４の入口側、もしくは出口側（図２中、上側）のポートに接続され、収縮側油圧室４ｂに接続された流路４ｄも分岐することなく、一方の油圧シリンダ３と同様に切換バルブ１４の出口側、もしくは入口側（図２中、下側）のポートに接続される。
【００３２】
これら切換バルブ１４の上側のポートに接続された伸長側油圧室３ａ、４ａからの流路３ｃ、４ｃと、切換バルブ１４の下側のポートに接続された収縮側油圧室３ｂ、４ｂからの流路３ｄ、４ｄは切換バルブ１４が閉鎖状態を維持する限り、遮断された状態にあり、圧油が切換バルブ１４内を移動（通過）することはない。図３−（ａ）に示すように切換バルブ１４が開放状態に移行（移動）したときには、切換バルブ１４の上側のポートに接続された流路３ｃ、４ｃと下側のポートに接続された流路３ｄ、４ｄが互いに連通し、圧油が自由に行き来可能な状態になる。
【００３３】
結局、図３−（ａ）に示すように一方（左側）の油圧シリンダ３の伸長側油圧室３ａに接続された流路３ｃと、他方（右側）の油圧シリンダ４の収縮側油圧室４ｂに接続された流路４ｄとは切換バルブ１４内で互いに連通可能な状態にあり、一方の油圧シリンダ３の収縮側油圧室３ｂに接続された流路３ｄと、他方の油圧シリンダ４の伸長側油圧室４ａに接続された流路４ｃとは切換バルブ１４内で互いに連通可能な状態にある（請求項３）。
【００３４】
請求項３の場合、上部構造が下部構造に対して鉛直方向に相対移動を開始すれば、収縮側油圧室内の圧力が伸長側油圧室内の圧力を上回ることが起こり、その時点で、切換バルブを閉鎖状態に維持している伸長側油圧室からの流路内の圧力を収縮側油圧室からの流路内の圧力が超えるため、この収縮側油圧室の圧力が図２において切換バルブを開放側（左側）へ押し出し、開放状態にする。収縮側油圧室の圧力が伸長側油圧室の圧力を超えることは、上部構造が下部構造に対して鉛直方向上向きに相対移動したときに得られる。
【００３５】
請求項３では切換バルブ１４の入口側、もしくは出口側（上側）のポートに接続された一方（左側）の油圧シリンダ３の伸長側油圧室３ａに接続された流路３ｃと、出口側、もしくは入口側（下側）のポートに接続された他方（右側）の油圧シリンダ４の収縮側油圧室４ｂに接続された流路４ｄが互いに連通可能な状態にあることで、図３−（ａ）に示すように切換バルブ１４が開放状態になったときに、一方の油圧シリンダ３の伸長側油圧室３ａ内の圧油と、他方の油圧シリンダ４の収縮側油圧室４ｂ内の圧油が自由に行き来可能な状態になる。
【００３６】
また切換バルブ１４の出口側、もしくは入口側（下側）のポートに接続された一方（左側）の油圧シリンダ３の収縮側油圧室３ｂに接続された流路３ｄと、入口側、もしくは出口側（上側）のポートに接続された他方（右側）の油圧シリンダ４の伸長側油圧室４ａに接続された流路４ｃが互いに連通可能な状態にあることで、切換バルブ１４が開放状態になったときに、一方の油圧シリンダ３の収縮側油圧室３ｂ内の圧油と、他方の油圧シリンダ４の伸長側油圧室４ａ内の圧油が自由に行き来可能な状態になる。
【００３７】
このように図２に示すように一方の油圧シリンダ３の伸長側油圧室３ａに接続された流路３ｃが他方の油圧シリンダ４の収縮側油圧室４ｂに接続された流路４ｄと連通可能な状態にあり、一方の油圧シリンダ３の収縮側油圧室３ｂに接続された流路３ｄが他方の油圧シリンダ４の伸長側油圧室４ａに接続された流路４ｃと連通可能な状態にあることで、図４に示すように切換バルブ１４が開放状態になったときに、互いに圧力を相殺し合う一方の油圧シリンダ３の油圧室と他方の油圧シリンダ４の油圧室間での圧油の行き来が自由になるため、上部構造１のロッキング振動を抑制しつつ、上下並進運動することが可能になる。
【００３８】
すなわち、図２に示すように一方（左側）の油圧シリンダ３の伸長側油圧室３ａに接続され、切換バルブ１４の（入口側）ポートに接続された流路３ｃは図３−（ａ）に示すように切換バルブ１４が開放状態になったときに、図４に示すように他方（右側）の油圧シリンダ４の収縮側油圧室４ｂに接続され、切換バルブ１４の（出口側）ポートに接続された流路４ｄに連通し、双方の圧油が自由に行き来可能になる。同様に一方（左側）の油圧シリンダ３の収縮側油圧室３ｂに接続された流路３ｄは切換バルブ１４の（出口側）ポートに接続され、他方（右側）の油圧シリンダ４の伸長側油圧室４ａに接続され、切換バルブ１４の（入口側）ポートに接続された流路４ｃに連通し、双方の圧油が自由に行き来可能になる。
【００３９】
図４に示すように切換バルブ１４が開放側へ移動し、対になる一方と他方の２本の油圧シリンダ３、４が切換バルブ１４を通じて互いに連通可能な状態にあるときに、例えば一方（左側）の油圧シリンダ３のピストンがシリンダ内を上昇し、収縮側油圧室３ｂ内の圧力が上昇したときには、その圧油が他方（右側）の油圧シリンダ４の伸長側油圧室４ａ内に流れ込む。この圧油は他方の油圧シリンダ４のピストンを上昇させようとするため、２本の油圧シリンダ３、４間を移動する圧油は上部構造１のロッキング振動を抑制すると共に、上下並進運動ができるように作用する。
【００４０】
逆に他方（右側）の油圧シリンダ４のピストンがシリンダ内を上昇し、収縮側油圧室４ｂ内の圧力が上昇したときには、その圧油が一方（左側）の油圧シリンダ３の伸長側油圧室３ａ内に流れ込み、その一方の油圧シリンダ３のピストンを上昇させようとするため、２本の油圧シリンダ３、４間を移動する圧油は上部構造１のロッキング振動を抑制すると共に、上下並進運動ができるように作用する。
【００４１】
一旦、上部構造１が地震を受けて下部構造２に対して相対移動を開始し、上部構造１の鉛直荷重を油圧シリンダ３、４が負担した状態から鉛直空気ばね５が負担した状態に移行し、鉛直空気ばね５が鉛直免震装置としての機能を果たした後には、図３−（ｂ）に示すように切換バルブ１４が地震前の状態に復帰させられることにより再度、地震に対する備えが整った態勢に復元する。
【００４２】
具体的には切換バルブ１４を強制的に閉鎖状態に復帰させる電磁シリンダ等の加力装置１７を切換バルブ１４に接続しておき、コンプレッサー８からの圧縮空気を、上下位置調整バルブ１０を通して鉛直空気ばね５に供給等することにより、上部構造１を所定の高さ（レベル）にまで上昇させた後、加力装置１７により切換バルブ１４を復帰させることで、油圧シリンダ３、４の収縮側油圧室３ｂ、４ｂと伸長側油圧室３ａ、４ａの圧力が元の状態に復帰するため、油圧シリンダ３、４が上部構造１の鉛直荷重を負担した状態に復帰する。
【００４３】
上部構造の鉛直荷重が油圧シリンダに支持された状態から鉛直空気ばねに支持された状態に移行した後には、上部構造は水平方向及び鉛直方向に振動し得る状態にあるから、上部構造の安定性を確保する目的から、上部構造と下部構造が水平方向に対向する空間には、下部構造に対する上部構造の水平方向の相対移動を抑制する水平空気ばねが設置される（請求項４）。
【００４４】
水平空気ばねは上部構造と下部構造が水平方向に対向する空間に設置されることで、上部構造が下部構造に対して水平方向に相対移動しようとするときに上部構造の一定量を超える相対移動を制限すると共に、上部構造が下部構造に対して鉛直方向に相対移動（回転変形）しようとするときに上部構造の一定量を超える回転変形を制限する働きをする。
【００４５】
上部構造の下部構造に対する回転変形（ロッキング振動）は上部構造が水平方向を向く回転中心の回りに回転しようとする変形であるが、この回転変形時には上部構造の沈み込みを生じようとする側、または浮き上がりを生じようとする側が下部構造に衝突することが想定される。そこで、上部構造の回転変形の中心に関して互いに反対側に位置する鉛直空気ばねと水平空気ばねを連通させることで（請求項４）、この上部構造の回転変形を抑制することが可能になる。
【００４６】
図５に示すように上部構造１が下部構造２に対して浮き上がろうとする側（図５の左側）に位置する水平空気ばね６は上部構造１と下部構造２との間に挟み込まれることで、圧縮されようとし、その内部の空気が水平空気ばね６から押し出されようとする。図５は上部構造１が回転中心に関して右側に回転変形（ロッキング振動）しようとしている状況を示している。
【００４７】
このとき、水平空気ばね６から押し出される（排出される）空気がその水平空気ばね６に連通している反対側の鉛直空気ばね５内に送り込まれることで、鉛直空気ばね５が膨張しようとし、その鉛直空気ばね５が上部構造１の沈み込もうとする側を押し上げようとするため、上部構造１の回転中心に関して互いに反対側に位置する鉛直空気ばね５と水平空気ばね６が連通することで、上部構造の回転変形（ロッキング振動）が阻止（抑制）されることになる。
【００４８】
上部構造１の下部構造２に対する回転変形（ロッキング振動）時に、上部構造１の回転変形の中心に関して互いに反対側に位置する鉛直空気ばね５と水平空気ばね６を連通させることによって上部構造１の回転変形を抑制することは、図５に示すように水平空気ばね６が上部構造１の回転中心に関して下側に位置する場合に有効である。水平空気ばね６が上部構造１の回転中心に関して上側に位置する場合には、上部構造１が下部構造２に対して浮き上がろうとする側に位置する水平空気ばね６は引張力を受け、その同一側に位置する鉛直空気ばね５は伸長しようとするため、この場合には上部構造１の回転変形の中心に関して同一側に位置する鉛直空気ばね５と水平空気ばね６を連通させることにより上部構造１の回転変形を抑制することが可能になる。
【００４９】
上記のように上部構造は地震発生後のある時点では、平常時から沈み込みを生じようとする側と浮き上がりを生じようとする側とに区分され、それぞれの状態は交互に繰り返されるが、「上部構造の回転変形の中心に関して互いに反対側」とは、ある時点での沈み込みを生じようとする側と、浮き上がりを生じようとする側の関係を指す。このある時点で沈み込みを生じようとする側に位置する水平空気ばねと、その反対側に位置する鉛直空気ばね、または浮き上がりを生じようとする側に位置する水平空気ばねと、その反対側に位置する鉛直空気ばねが互いに連通させられることになる。
【００５０】
上部構造１の回転中心に関して互いに反対側に位置する鉛直空気ばね５と水平空気ばね６が連通することで上部構造１の回転変形が阻止されることは、上部構造１が浮き上がろうとする側と同様、下部構造２に対して沈み込もうとする側（図５の右側）においても発生する。図５において上部構造１が沈み込みを生じようとする側に位置する右側の水平空気ばね６は上部構造１と下部構造２との間で引張力を受けることで、内部が負圧状態になろうとするため、水平空気ばね６にはそれに連通している鉛直空気ばね５から空気が流れ込もうとする。同時にその鉛直空気ばね５の内部から水平空気ばね６に空気が流入することで、鉛直空気ばね５は収縮しようとし、上部構造１を鉛直方向下方へ引き寄せようとするため、結果として上部構造１の浮き上がりが阻止され、上部構造２の回転変形が抑制される。
【００５１】
水平空気ばね６が上部構造１の回転中心に関して上側に位置する場合には、上部構造１が沈み込みを生じようとする側に位置する水平空気ばね６が圧縮力を受け、その同一側に位置する鉛直空気ばね５も圧縮されようとするため、この両者が互いに連通させられることにより、圧縮力を受ける水平空気ばね６からその側に位置する鉛直空気ばね５に排出された空気が供給されることになる。
【発明の効果】
【００５２】
上部構造と下部構造が鉛直方向に対向する空間に、上部構造の鉛直荷重を負担し得る油圧シリンダと鉛直空気ばねを並列状態で設置し、平常時に上部構造の鉛直荷重を油圧シリンダに負担させた状態を維持することで、平常時に鉛直空気ばねが鉛直荷重を負担する必要をなくすため、常時、鉛直荷重を負担することに起因して内圧が低下する事態を解消することができる。また鉛直空気ばねが常時、内圧を維持することに起因するクリープによる強度低下もなくなるため、待機期間中には鉛直空気ばねに対する交換の必要性が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】上部構造と下部構造間に上部構造の鉛直荷重を負担し得る油圧シリンダと鉛直空気ばねが並列状態で設置され、平常時に油圧シリンダが上部構造の鉛直荷重を負担した状態を維持する免震構造物の例を示した立面図である。
【図２】図１に示す１対の油圧シリンダの各油圧室と切換バルブとの接続状態を示した配線図であり、切換バルブが閉鎖状態にあるときの様子を示している。
【図３】（ａ）は図２に示す切換バルブの開放状態に移行したときの様子を示した図２の拡大図、（ｂ）は切換バルブを閉鎖状態に復帰させたときの様子を示した図２の拡大図である。
【図４】切換バルブが開放状態にある図３−（ａ）のときの切換バルブと１対の油圧シリンダとの関係を示した配線図である。
【図５】図１に示す上部構造がその回転中心に関して右側に回転したときの様子を示した立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００５５】
図１は互いに分離した上部構造１と下部構造２が鉛直方向に対向する空間に、上部構造１の鉛直荷重を負担し得る油圧シリンダ３、４と鉛直空気ばね５が並列状態で設置され、平常時に油圧シリンダ３、４が上部構造１の鉛直荷重を負担した状態を維持する免震構造物の一例を示す。地震の発生時には油圧シリンダ３、４の負担が解除され、油圧シリンダ３、４に代わって鉛直空気ばねが５上部構造１の鉛直荷重を負担する状態に移行する。
【００５６】
油圧シリンダ３、４は免震構造物全体で上部構造１の鉛直荷重を負担可能な本数、配置されるが、図面では簡略化のため、互いに対になった状態で上部構造１を支持し、上部構造１の揺れ（ロッキング振動）を抑制するように作用する２本の油圧シリンダ３、４に全油圧シリンダを代表させている。
【００５７】
鉛直空気ばね５は上部構造１の鉛直荷重を負担しながら、下部構造２に対する上部構造１の鉛直方向の相対移動（鉛直方向の振動）を吸収（遮断）する鉛直免震装置として機能する。但し、下部構造２に対する上部構造１の水平方向の相対移動時（水平方向の振動）を吸収（遮断）するようには機能しないため、鉛直空気ばね５は下部構造２に対する上部構造１の水平方向の相対移動時を吸収する水平免震装置（水平空気ばね６）と併用される。
【００５８】
水平免震装置には積層ゴム支承、転がり支承、滑り支承等の免震装置が使用可能であるが、図面では鉛直空気ばね５の沈み込み時に、その内部に他の鉛直空気ばね５を含む空気ばねから空気を送り込むことができるよう、水平免震装置として鉛直空気ばね５と同様の構造の水平空気ばね６を使用し、鉛直空気ばね５と水平空気ばね６の内部を互いに連通させている。鉛直空気ばね５と水平空気ばね６の内部を互いに連通させることは、後述のように上部構造１のロッキング振動（傾斜）を抑制する目的で行われる。
【００５９】
上部構造１と下部構造２との間に水平免震装置としての水平空気ばね６を介在させている関係で、上部構造１と下部構造２との間には鉛直方向に加え、水平方向にも免震装置設置のための空間（ピット７）を確保している。上部構造１と下部構造２との間の水平方向の空間は上部構造１の下部構造２に対する水平方向の相対移動を許容し、下部構造２との衝突を回避する意味も持つ。この場合、下部構造２は上部構造１と鉛直方向に対向しながら、上部構造１の周囲を包囲し、上部構造１との間にピット７を形成した状態で構築される。
【００６０】
鉛直空気ばね５は上部構造１の鉛直荷重を均等に分担し、いずれかの鉛直空気ばね５に鉛直荷重が集中しないよう、複数個、分散して配置され、水平空気ばね６も同様の理由から上部構造１の周囲に均等に分散して配置される。
【００６１】
上部構造１が下部構造２に対して水平方向に（水平面内において）相対移動しようとするときには、鉛直空気ばね５が水平方向に変形することにより上部構造１の下部構造２に対する相対移動に追従することが可能である。但し、急激な相対移動に対する追従性を確保するために、鉛直空気ばね５と上部構造１の下面（底面）との間には両者間の相対移動を発生し易くする四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）製のシート、ステンレスシート等を使用した滑り支承や、回転体等を使用した転がり支承等の支承材５１が介在させられる。図面では滑り支承や転がり支承等の支承材６１を水平空気ばね６と上部構造１の側面との間にも介在させている。
【００６２】
鉛直空気ばね５と水平空気ばね６が併用される場合には、全鉛直空気ばね５と全水平空気ばね６を上部構造１の回転変形の中心に関して互いに反対側に位置する鉛直空気ばね５と水平空気ばね６単位に区分（分類）することができる。全鉛直空気ばね５と全水平空気ばね６は上部構造１が回転変形を生じたときに圧縮力を受ける側の組と引張力を受ける側の組とに区分される。水平空気ばね６は上部構造１を水平２方向の振動に対し、安定させて支持するよう、上部構造１と下部構造２が水平方向に対向する２方向の空間に配置される。すなわち水平空気ばね６は上部構造１の周囲に、上部構造１を２方向から包囲するように配置される。
【００６３】
上部構造１の回転中心に関して区分され、互いに反対側に位置する鉛直空気ばね５と水平空気ばね６の組毎に、それぞれに圧縮空気を供給する圧送管５２、６２を互いに連通させておくことで、鉛直空気ばね５と水平空気ばね６のいずれか一方が圧縮力を受けたときに、他方を膨張させ、あるいは内部圧力を上昇させ、圧縮力を受けた空気ばねの変形を阻止するために利用することが可能である。なお、全鉛直空気ばね５と全水平空気ばね６には同一のコンプレッサー８から圧縮空気を送り込むことができる。
【００６４】
例えば図示するように上部構造１と下部構造２との間の鉛直方向に対向する空間に鉛直空気ばね５を配置し、水平方向に対向する空間に水平空気ばね６を配置したときに、上部構造１の回転変形の中心に関して互いに反対側に位置する鉛直空気ばね５と水平空気ばね６を連通させ、内部の空気が双方の空気ばね間を自由に行き来できるようにしておくことで、上部構造１の水平軸回りの回転（揺動）を抑制するように機能させることが可能である。鉛直空気ばね５と水平空気ばね６を連通させることは、鉛直空気ばね５の圧送管５２と水平空気ばね６の圧送管６２を連結バルブ９によって連結することにより可能になる。
【００６５】
上部構造１が例えば下部構造２に対して鉛直方向の揺れを伴う相対移動を生じ、水平面に対して傾斜しようとしたとき、すなわち図５に示すようにいずれかの側が沈み込もうとし、他方の側が浮き上がりを生じようとしたとき、沈み込もうとする側に位置する右側の鉛直空気ばね５と、その回転中心に関して反対側に位置する左側の水平空気ばね６は平常時より高い軸方向圧縮力を受けることで、それぞれ鉛直方向と水平方向に収縮しようとする。浮き上がり側に位置する左側の鉛直空気ばね５と、その反対側に位置する右側の水平空気ばね６は軸方向に引張力を受けることでそれぞれ鉛直方向と水平方向に浮き上がろうとする。
【００６６】
連結バルブ９は図１に示すように上部構造１が地震の発生時に水平面（下部構造２）に対して回転変形しようとするときに沈み込もうとする側、あるいは浮き上がろうとする側に位置する鉛直空気ばね５に接続された圧送管５２と、その反対側の水平空気ばね６に接続された圧送管６２を互いに連結する。すなわち上部構造１の回転変形の中心に関して反対側に位置する鉛直空気ばね５と水平空気ばね６が連通するようにそれぞれの圧送管５２、６２が連結バルブ９によって連結される。
【００６７】
具体的には図１に示すように上部構造１が立面上、例えば４個の鉛直空気ばね５に支持され、片側に１個、計２個の水平空気ばね６に支持されている場合に、立面上の中心に関して片側に位置する２個の鉛直空気ばね５に同一の圧送管５２が接続され、それと反対側に位置する１個の水平空気ばね６に１本の圧送管６２が接続された場合、これら立面上の中心に関して片側に位置する鉛直空気ばね５に接続された圧送管５２と水平空気ばね６に接続された圧送管６２が連結バルブ９によって連結される。
【００６８】
この場合、図５に示すように例えば上部構造１の右側が下部構造２に対して沈み込もうとするとき、上部構造１の左側に位置する水平空気ばね６が圧縮され、その水平空気ばね６内の空気が押し出され、圧送管６２から連結バルブ９側へ流入しようとする。連結バルブ９が開放していれば、水平空気ばね６からの空気は連結バルブ９に接続されている圧送管５２に入り込み、それに接続されている右側の鉛直空気ばね５内に流入しようとし、その鉛直空気ばね５を膨張させようとする。鉛直空気ばね５が膨張しようとし、その内部圧力が上昇することで、その鉛直空気ばね５が上部構造１を押し上げようとする。
【００６９】
水平空気ばね６からの空気がそれと反対側に位置する鉛直空気ばね５の内部に流れ込む空気の動きは瞬間的に生ずる。この結果、上部構造１が水平面に対して回転変形しようとし、沈み込み側の反対側に位置する水平空気ばね６が圧縮されることで、同時に鉛直空気ばね５が上部構造１を押し上げ、沈み込みを阻止するように作用するため、上部構造１の回転変形が抑制されることになる。
【００７０】
逆に、上部構造１が下部構造２に対して浮き上がりを生じようとする側では、その反対側に位置する水平空気ばね６が引張力を受けることで一時的に内部が負圧になるため、その水平空気ばね６に接続されている他の空気ばねからの空気が流れ込もうとし、膨張しようとする。この水平空気ばね６に接続されている圧送管６２は連結バルブ９を介してその側に位置する鉛直空気ばね５に接続された圧送管５２に接続されているため、水平空気ばね６にはそれと同一側に位置する鉛直空気ばね５内の空気が流れ込もうとする。
【００７１】
この結果、その鉛直空気ばね５の内部圧力が低下し、収縮しようとするため、鉛直空気ばね５はそれが接続されている上部構造１を下部構造２側へ引き寄せ、浮き上がろうとする上部構造１を引き下げようとする。すなわち鉛直空気ばね５は上部構造１の浮き上がりを阻止するように作用するため、上部構造１の回転変形が抑制されることになる。
【００７２】
圧送管５２、６２は鉛直空気ばね５と水平空気ばね６毎に接続されることもできるが、図面では圧送管５２、６２の数が過剰にならないよう、１本の圧送管５２、６２を複数に分岐させることにより２本の圧送管５２によって全鉛直空気ばね５を連結し、２本の圧送管６２によって全水平空気ばね６を連結している。
【００７３】
鉛直空気ばね５に接続された圧送管５２とコンプレッサー８とは上下位置調整バルブ１０を介して接続され、水平空気ばね６に接続された圧送管６２とコンプレッサー８とは水平位置調整バルブ１１を介して接続されており、鉛直空気ばね５用の圧送管５２と水平空気ばね６用の圧送管６２が互いに連結バルブ９によって連結されている。上下位置調整バルブ１０は全鉛直空気ばね５の高さ（水平面に対する傾斜）を調整することで、上部構造１の水平状態を調整し、水平位置調整バルブ１１は全水平空気ばね６の高さ（下部構造２と上部構造２との間の距離）を調整することで、上部構造１の下部構造２に対する位置を調整する。
【００７４】
鉛直空気ばね５と水平空気ばね６へのコンプレッサー８からの圧縮空気の供給は主としてコントローラ１２からの指令を受けたモータ１３の駆動によって実施されるが、免震構造物の完成時にはいつでも油圧シリンダ３、４に代わって上部構造１の鉛直荷重を負担可能なように鉛直空気ばね５と水平空気ばね６には圧縮空気が注入される。免震構造物が一旦、使用状態に置かれた後に圧縮空気の漏れ分を補うときには、補助的に鉛直空気ばね５と水平空気ばね６への圧縮空気の補給も行われる。
【００７５】
上部構造１の鉛直荷重は平常時には複数本の油圧シリンダ３、４によって負担されるが、複数本の油圧シリンダ３、４は鉛直荷重を支持しながら、自らの転倒防止のために、上部構造１の周囲に分散して配置される。またローラ等により可動状態で、例えば鉛直荷重の負担に応じて傾斜可能に下部構造２に支持される。複数本の油圧シリンダ３、４は上部構造１と下部構造２との間において、鉛直空気ばね５及び水平空気ばね６と干渉しない領域に配置されればよいが、図面ではピット７内に鉛直空気ばね５と水平空気ばね６を配置している関係で、ピット７以外の領域に油圧シリンダ３、４を設置している。
【００７６】
図面では特に上部構造１の下部構造２に対する相対移動時に、上部構造１と油圧シリンダ３、４との干渉が生じないよう、上部構造１の外周面から周囲に張出部材１ａを突設しているが、必ずしもその必要はなく、上部構造１に凹部等の空間を形成し、この空間に油圧シリンダ３、４を配置することも可能である。
【００７７】
油圧シリンダ３、４は張出部材１ａと下部構造２との間に架設され、その両端であるシリンダの端部とピストンロッドの端部は上部構造１の下部構造２に対する相対移動時に曲げモーメントを負担しないよう、張出部材１ａと下部構造２に直接、もしくは間接的に回転可能な状態で連結される。
【００７８】
より詳細には油圧シリンダ３、４の両端はその本体に捩じりモーメントを加えないよう、任意の水平軸の回りに回転自在に張出部材１ａと下部構造２に連結されることが適切である。図面では油圧シリンダ３、４の軸を平常時に鉛直方向に向け、鉛直荷重の負担状態、あるいは上部構造の回転変形に応じて傾斜自在に配置しているが、鉛直成分を持った状態であれば、軸の向きは任意である。軸が鉛直方向と水平方向に対して傾斜した状態にあれば、油圧シリンダ３、４は上部構造１の鉛直方向の相対移動と水平方向の相対移動時に機能することになる。実際には上部構造１の鉛直荷重の支持と同時に、転倒防止のために、図１に破線で示すように複数の油圧シリンダ３、４がそれぞれの軸の向きを変えて配置される。
【００７９】
油圧シリンダ３、４は原則として上部構造１の周方向に均等に分散して配置されるが、図面では前記のように便宜的に対になる２本の油圧シリンダ３、４を上部構造１と下部構造２との間に設置した様子を示している。以下、図中、左側の油圧シリンダ３を一方の油圧シリンダ３、右側の油圧シリンダ４を他方の油圧シリンダ４と呼ぶ。また油圧シリンダ３、４のピストンを挟んだ両側の内、油圧の上昇によりピストンが上昇し、油圧シリンダ３、４が伸長する側の油圧室を伸長側油圧室３ａ、４ａと言い、油圧の上昇によりピストンが降下し、油圧シリンダ３、４が収縮する側の油圧室を収縮側油圧室３ｂ、４ｂと言う。
【００８０】
各油圧シリンダ３、４の伸長側油圧室３ａ、４ａと収縮側油圧室３ｂ、４ｂのそれぞれには圧油が移動する伸長側流路３ｃ、４ｃと収縮側流路３ｄ、４ｄが接続され、伸長側流路３ｃ、４ｃと収縮側流路３ｄ、４ｄは平常時にロック状態を維持し、地震時に解除される切換バルブ１４に接続される。切換バルブ１４はスプールの移動により平常時に伸長側流路３ｃ、４ｃと収縮側流路３ｄ、４ｄを遮断した状態（閉鎖状態）に維持し、地震時に自由に圧油が移動可能な状態（開放状態）に維持する。閉鎖状態ではパイロット弁が伸長側流路３ｃ、４ｃからの圧油を取り込み、切換バルブ１４を閉鎖状態に維持するために利用される。
【００８１】
図２に示すようにいずれかの油圧シリンダ３（４）の伸長側流路３ｃ（４ｃ）は二経路に分かれ、その内の一方の経路が切換バルブ１４の一方の（出口、もしく入口）ポートに接続され、他方の経路が切換バルブ１４のパイロット弁に接続される。
【００８２】
油圧シリンダ３、４は前記のように一方の油圧シリンダ３と他方の油圧シリンダ４とで対になるが、切換バルブ１４の開放と閉鎖を切り換えるための圧力としてはいずれの油圧シリンダ３、４を使用しても同等であるため、いずれか一方の油圧シリンダ３の伸長側油圧室３ａと収縮側油圧室３ｂの圧力を利用すればよい。このため、図面では切換バルブ１４を閉鎖状態と開放状態とに切り換える上で、一方（左側）の油圧シリンダ３の伸長側流路３ｃを二経路に分け、その一方の経路を切換バルブ１４の一方のポートに接続し、他方の経路を切換バルブ１４のパイロット弁に接続している。
【００８３】
パイロット弁に流れ込んだ圧油はパイロット管路１５を経由して切換バルブ（スプール）１４を閉鎖の向きに押す側へ回り込む。切換バルブ（スプール）１４を開放の向きに押す側へは前記油圧シリンダ３（４）の収縮側流路３ｄ（４ｄ）が接続される。平常時は上部構造１の鉛直荷重を圧縮力として負担している油圧シリンダ３（４）の伸長側油圧室３ａ（４ａ）内の圧力が高いことから、伸長側流路３ｃ（４ｃ）からの圧油の圧力が収縮側流路３ｄ（４ｄ）からの圧油の圧力より高いため、切換バルブ１４は閉鎖の向きに押されている。
【００８４】
切換バルブ１４の出口ポートと入口ポートのいずれか一方（入口ポート）には図２に示すように一方と他方の油圧シリンダ３、４の伸長側流路３ｃ、４ｃが接続され、他方（出口ポート）には一方と他方の油圧シリンダ３、４の収縮側流路３ｄ、４ｄが接続されている。この状態では、切換バルブ（スプール）１４が開放側へ移動したときに、図３−（ａ）に示すように一方の油圧シリンダ３（４）の伸長側流路３ｃ（４ｃ）が他方の油圧シリンダ４（３）の収縮側流路４ｄ（３ｄ）と連通可能となっている。
【００８５】
切換バルブ（スプール）１４が開放側へ移動したときには、図３−（ａ）、図４に示すように一方の油圧シリンダ３（４）の伸長側流路３ｃ（４ｃ）（伸長側油圧室３ａ（４ａ））と他方の油圧シリンダ４（３）の収縮側流路４ｄ（３ｄ）（収縮側油圧室４ｂ（３ｂ））が連通すると同時に、一方の油圧シリンダ３（４）の収縮側流路３ｄ（４ｄ）（収縮側油圧室３ｂ（４ｂ））と他方の油圧シリンダ４（３）の伸長側流路４ｃ（３ｃ）（伸長側油圧室４ａ（３ａ））が連通する。
【００８６】
従って図４に示すように例えば上部構造１の一方の油圧シリンダ３（４）側が鉛直方向上方へ相対移動し、それに伴って一方の油圧シリンダ３（４）内のピストンが上昇し、収縮側油圧室３ｂ（４ｂ）内の圧力が上昇すれば（イ）、それに連通する他方の油圧シリンダ４（３）の伸長側油圧室４ａ（３ａ）内の圧力が上昇する（ロ）。その結果、他方の油圧シリンダ４（３）内のピストンが上昇し、上部構造１の他方の油圧シリンダ４（３）側を押し上げようとすることで、上部構造１に発生した鉛直方向の揺れを相殺するように作用するため、上部構造１の揺動（ロッキング振動）が抑制され、上部構造１は上下並進運動を生じ易くなる。
【００８７】
上部構造１が下部構造２に対して相対移動を生じていない図１の状態において、地震の発生により上部構造１が下部構造２に対して鉛直方向に相対移動したとき、一方と他方のいずれかの油圧シリンダ３（４）のピストンがシリンダに対して上昇し、その油圧シリンダ３（４）の収縮側油圧室３ｂ（４ｂ）内の圧力が伸長側油圧室３ａ（４ａ）内の圧力を上回ろうとする。ここで、収縮側油圧室３ｂ（４ｂ）内の圧力と伸長側油圧室３ａ（４ａ）内の圧力との差が一定値を超えたとき、図２において収縮側油圧室３ｂ（４ｂ）に接続されている収縮側流路３ｄ（４ｄ）からの圧油が切換バルブ１４のスプールを開放側へ押し出すため、切換バルブ１４は図３−（ａ）に示す開放状態へ移行する。
【００８８】
この図３−（ａ）の状態では一方の油圧シリンダ３（４）の収縮側流路３ｄ（４ｄ）と伸長側流路３ｃ（４ｃ）がそれぞれ他方の油圧シリンダ４（３）の伸長側流路４ｃ（３ｃ）と収縮側流路４ｄ（３ｄ）と連通し、圧油が自由に行き来できる状態になるため、両油圧シリンダ３、４は上部構造１を支持する状態から解放され、同時に鉛直空気ばね５が上部構造１を支持する状態に移行する。
【００８９】
上部構造１を構築し、最初に油圧シリンダ３、４に支持させるときには、油圧シリンダ３、４の伸長側流路３ｃ（４ｃ）と収縮側流路４ｄ（３ｄ）が接続された切換バルブ１４を開放状態に維持したまま、コンプレッサー８から鉛直空気ばね５に圧縮空気を注入することが行われる。この状態では切換バルブ１４は開放状態にある。鉛直空気ばね５への圧縮空気の注入に伴い、油圧シリンダ３、４も次第に伸長する。上部構造１が下部構造２から一定距離、隔てた位置にまで上昇したことは張出部材１ａが接触する位置に、リミットスイッチ等の位置検出センサ１６を設置しておくことによって可能になる。
【００９０】
この場合、位置検出センサ１６が張出部材１ａを検出した時点で、上部構造１が一定高さにまで上昇したことが判明するため、上部構造１の上昇作業が停止させられる。このときの位置検出センサ１６の検出信号はコントローラ１２に送信され、コントローラ１２からモータ１３に、鉛直空気ばね５に対する圧縮空気の供給を停止させるための指令が送信される。
【００９１】
同時に、切換バルブ１４を閉鎖状態で静止させるために、コントローラ１２からは電磁シリンダ等のリセット用シリンダ１７（加力装置）に電源を投入（ＯＮ）するための指令が送信され、リセット用シリンダ１７によって切換バルブ１４が閉鎖状態にセットされる。電磁シリンダの場合にはコイルへの励磁によってシリンダが切換バルブ１４を閉鎖側へ押し出す。
【００９２】
図１は上部構造１が平常時（地震を受ける前）の状態にあるときに上部構造１の鉛直荷重を油圧シリンダ３、４が支持しているときの様子を示しているが、この状態が継続する限り、鉛直空気ばね５は上部構造１の鉛直荷重を負担しないが、鉛直空気ばね５の容器内には圧縮空気が注入された状態にあるため、圧縮空気は次第に容器から漏れていることが想定される。
【００９３】
空気の漏れに伴い、上部構造１を油圧シリンダ３、４が支持した状態から鉛直空気ばね５が支持した状態に移行したときに、上部構造１の落下距離が増加する可能性がある。但し、鉛直空気ばね５への空気の補給は定期的な検査時に行えるため、自然な漏れは上部構造１の支持が油圧シリンダ３、４から鉛直空気ばね５に移行したときに上部構造１の落下が問題にならない程度であれば、放置される。上部構造１が鉛直空気ばね５上に落下する可能性があるような場合には、予め漏れ分が補給される。
【００９４】
図１に示す平常時の状態から上部構造１が地震を受けて上下成分（鉛直成分）を含む方向に下部構造２に対して相対移動し、ピストンがシリンダに対して上昇したときには、上記のように油圧シリンダ３、４の収縮側油圧室３ｂ（４ｂ）内の圧力が伸長側油圧室３ａ（４ａ）内の圧力より上昇し、図２において切換バルブ１４を閉鎖側に押す力より開放側へ押す力が勝るため、図３−（ａ）、図４に示すように切換バルブ１４は開放状態に移行する。
【００９５】
切換バルブ１４が開放状態に移行したときには、図４に示すように一方の油圧シリンダ３の伸長側油圧室３ａ（伸長側流路３ｃ）と他方の油圧シリンダ４の収縮側油圧室４ｂ（収縮側流路４ｄ）とが連通し、双方の圧油が自由に行き来可能になり、一方の油圧シリンダ３の収縮側油圧室３ｂ（収縮側流路３ｄ）と他方の油圧シリンダ４の伸長側油圧室４ａ（収縮側流路４ｃ）とが連通し、双方の圧油が自由に行き来可能になる。
【００９６】
この状態で図４において図５に示すように上部構造１の左側が上昇し、右側が降下する揺れ（回転）が生じたときには、前記のように一方の油圧シリンダ３のピストンが上昇し、収縮側油圧室３ｂ内の圧力が増大する（＋になる）（イ）。このため、収縮側油圧室３ｂ内の圧油は白抜きの矢印で示すように収縮側流路３ｄを通じ、開放状態にある切換バルブ１４を経由して他方の油圧シリンダ４の伸長側流路４ｃに流れ込み、この他方の油圧シリンダ４の伸長側油圧室４ａ内の圧力を増大させる（＋にする）（ロ）。
【００９７】
この結果、他方の油圧シリンダ４のピストンが上方へ押されて収縮側油圧室４ａの圧力が増大し（＋になり）（ハ）、他方の油圧シリンダ４が上部構造１の右側を押し上げようとするため、他方の油圧シリンダ４は上部構造１の揺れ（回転）を相殺するように作用し、上部構造１の揺れが抑制され、上部構造１は上下並進運動することになる。
【００９８】
地震の終息後には、開放状態にある切換バルブ１４が前記したリセット用シリンダ１７の電源を投入する（ＯＮになる）ことによって図３−（ｂ）に示すように閉鎖状態に復帰させられる。
【符号の説明】
【００９９】
１……上部構造、１ａ……張出部材、２……下部構造、
３……（一方の）油圧シリンダ、３ａ……伸長側油圧室、３ｂ……収縮側油圧室、３ｃ……伸長側流路、３ｄ……収縮側流路、
４……（他方の）油圧シリンダ、４ａ……伸長側油圧室、４ｂ……収縮側油圧室、４ｃ……伸長側流路、４ｄ……収縮側流路、
５……鉛直空気ばね、５１……支承材、５２……圧送管、
６……水平空気ばね、６１……支承材、６２……圧送管、
７……ピット、
８……コンプレッサー、９……連結バルブ、
１０……上下位置調整バルブ、１１……水平位置調整バルブ、
１２……コントローラ、１３……モータ、
１４……切換バルブ、１５……パイロット管路、
１６……位置検出センサ、１７……リセット用シリンダ（加力装置）、１８……付勢部材。
【図１】
2010203537.tif 000003
【図２】
2010203537.tif 000004
【図３】
2010203537.tif 000005
【図４】
2010203537.tif 000006
【図５】
2010203537.tif 000007