(57)【要約】【課題】本発明は免震システムの構成を簡略化して製造コストを安価に抑えることを課題とする。【解決手段】減衰力切換免震システム１０は、複数の油圧ダンパ２０（２０１〜２０ｎ）と、減衰力切換用電磁弁３０（３０１〜３０ｎ）と、低加速度用感震器４０と、高加速度用感震器５０と、制御回路６０と、電源７０とを有する。低加速度用感震器４０が所定値より低い加速度を検知すると、制御回路６０は各減衰力切換用電磁弁３０に対して出力される電磁弁切換信号をオンにする。各減衰力切換用電磁弁３０は、各ダンパ２０の減衰係数を低い減衰係数ＣＬに切換える。この高加速度用感震器５０が所定値より高い加速度を検知すると、制御回路６０は各減衰力切換用電磁弁３０に対して電磁弁切換信号をオフに切換える。各減衰力切換用電磁弁３０は、各油圧ダンパ２０の減衰係数を高い減衰係数ＣＨに切換える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に入力された加速度を減衰させる減衰力を発生させるダンパと、
前記ダンパの減衰力を切換える減衰力切換用電磁弁と、
地震による振動が所定の振動状態になったときに地震検知信号を出力する感震器と、
前記感震器より地震検知信号が入力されると、前記減衰力切換用電磁弁を切換える切換信号を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする減衰力切換免震システム。
【請求項２】
前記感震器は、第１の振動状態となったときに第１の地震検知信号を出力する第１の感震器と、前記第１の振動状態より大きな第２に振動状態となったきに、第２の地震検知信号を出力する第２の感震器とを有し、
前記出力手段は、前記第１の地震検知信号が入力された際には前記ダンパに低い減衰力を発生させる第１の切換信号を出力し、前記第２の地震検知信号が入力された際には前記ダンパに前記低い減衰力より高い減衰力を発生させる第２の切換信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の減衰力切換免震システム。
【請求項３】
前記減衰力切換用電磁弁は、非通電時に減衰力がハード状態となり、通電時に前記ハード状態より低い減衰力を発生するソフト状態となり、
前記感震器は、前記所定の振動状態より大きな第２の振動状態となったとき、前記ダンパへの通電を遮断する電源スイッチ切換手段を有することを特徴とする請求項１に記載の減衰力切換免震システム。
【請求項４】
構造物に入力された加速度を減衰させる減衰力を発生させるダンパと、
前記ダンパに設けられ、非通電時には減衰力をハード状態とし、通電時には前記ハード状態より低い減衰力を発生するソフト状態とする減衰力切換用電磁弁と、
地震による振動が第１の振動状態になったときに通電する第１の感震器と、
地震による振動が前記第１の振動状態より大きな第２の振動状態となったときに通電を遮断する第２の感震器と、
を備えたことを特徴とする減衰力切換免震システム。
【請求項５】
前記感震器は、重力により錘が落下することで、スイッチを切換える重力式の感震器であることを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の減衰力切換免震システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は減衰力切換免震システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、建物の免震装置としては、基礎と建物との間に介装されて地震動に対して建物への応答を抑制するボールアイソレータ（免震手段）と、基礎及び建物間に介装されたダンパと、ダンパの減衰力を切換える切換用電磁弁と、基礎上に設置されて地震動を検知する地震検知器と、基礎と建物との相対位置を検出するリミットスイッチ（位置検出手段）と、地震検知器とリミットスイッチからの各信号に基づいて減衰力を高めるように切換用電磁弁を切換えるための制御信号を演算してダンパの減衰力を制御する装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６４３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の免震装置は、地震検知器とリミットスイッチからの各信号に基づいて減衰力を高めるように切換用電磁弁を切換えるための制御信号を演算することになるため、演算処理が複雑になり、制御回路における演算の負担が増大すると共に、地震検知器やリミットスイッチ等の複数の検出手段が必要であるので、製造コストが高価になり、且つ各機器との信号線の配線作業に手間がかかるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した減衰力切換免震システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
【０００７】
本発明は、構造物に入力された加速度を減衰させる減衰力を発生させるダンパと、
前記ダンパの減衰力を切換える減衰力切換用電磁弁と、
地震による振動が所定の振動状態になったときに地震検知信号を出力する感震器と、
前記感震器より地震検知信号が入力されると、前記減衰力切換用電磁弁を切換える切換信号を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、感震器より地震検知信号が入力されると、減衰力切換用電磁弁を切換える切換信号を出力するため、制御手段の演算処理の負担が軽減されると共に、各検出手段が不要になって構成の簡略化が図れるのに伴って製造コストを安価にでき、且つ各機器との信号線の配線作業も簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による減衰力切換免震システムの実施形態１を示す図である。
【図２】実施形態１の免震制御処理１を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明による減衰力切換免震システムの実施形態２を示す図である。
【図４】実施形態２の免震制御処理２を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明による減衰力切換免震システムの実施形態３を示す図である。
【図６】実施形態３の免震制御の手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００１１】
〔実施形態１〕
図１は本発明による減衰力切換免震システムの実施形態１を示す図である。図１に示されるように、減衰力切換免震システム１０は、例えば、建物（構造物）を地震の震動から免震するシステムであり、複数の油圧ダンパ２０（２０１〜２０ｎ）と、減衰力切換用電磁弁３０（３０１〜３０ｎ）と、低加速度用感震器（第１の感震器）４０と、高加速度用感震器（第２の感震器）５０と、制御回路（出力手段）６０と、電源７０とを有する。
【００１２】
各油圧ダンパ２０は、それぞれ建物の梁や壁面などの地震による加速度によって相対変位する箇所に取り付けられる。また、各油圧ダンパ２０は、内部に作動油が充填されたシリンダ２２と、外部から入力される加速度に応じて往復動するピストンロッド２４とを有する。また、ピストンロッド２４の端部には、シリンダ２２内を摺動するピストンが取り付けられており、当該ピストンには作動油が通過する絞りにより減衰力を発生させる減衰力発生部が設けられている。
【００１３】
各減衰力切換用電磁弁３０は、地震検知信号が入力されるとシリンダ２２に連通する流路を切換えるノーマルクローズ型電磁弁からなり、制御回路６０と信号線６２（６２１〜６２ｎ）を介して電気的に接続されている。そのため、各減衰力切換用電磁弁３０は、制御回路６０からの切換信号のオン・オフにより、低い減衰力を発生させる免震モードと、高い減衰力を発生させる制振モードとに切り替わる。各減衰力切換用電磁弁３０は、各油圧ダンパ２０に設けられ、非通電時に減衰力がハード状態となり、通電時にハード状態より低い減衰力を発生するソフト状態となる。
【００１４】
低加速度用感震器４０は、予め設定された所定の低い加速度（第１の振動状態）を検知する感震器であり、例えば１２Ｇａｌ程度の加速度でその接点を閉じると共に第１の地震検知信号を出力する構成になっている。ここで、１２Ｇａｌの加速度とは、気象庁震動階級の震度３の目安である８．０〜２５Ｇａｌ相当の範囲に相当する加速度である。この低加速度用感震器４０が所定値より低い加速度を検知して地震検知信号を制御回路６０に出力すると、制御回路６０は各減衰力切換用電磁弁３０に対して出力される電磁弁切換信号をオンにする。これにより、各減衰力切換用電磁弁３０は、各ダンパ２０の減衰力を小さくするように減衰係数を低い減衰係数ＣＬに切り換える。
【００１５】
なお、上記所定の低い加速度は、体感可能な程度の小さな加速度に設定してもよい。この場合、低加速度用感震器４０は連続的に検知が可能な自動復帰型の感震器であることが望ましい。
【００１６】
高加速度用感震器５０は、前述の所定の低い加速度より高い、予め設定された所定の高い加速度（第２の振動状態）を検知する感震器であり、例えば１５０Ｇａｌ程度の加速度でその接点を閉じる構成になっている。ここで、１５０Ｇａｌの加速度とは、気象庁震動階級の震度５の目安である８０〜２５０Ｇａｌ相当の範囲に相当する加速度である。この高加速度用感震器５０が所定値より高い加速度を検知して第２の地震検知信号を制御回路６０に出力すると、制御回路６０は各減衰力切換用電磁弁３０に対して電磁弁切換信号をオフに切換える。すなわち、各減衰力切換用電磁弁３０は、各油圧ダンパ２０の減衰力を高い状態に維持するように減衰係数を高い減衰係数ＣＨに切り換える（ＣＨ＞ＣＬ）。
【００１７】
尚、上記検知可能な加速度は、１５０Ｇａｌに限らず、例えば震度階級の震度６の加速度２５０〜４００Ｇａｌに対応するように、３００Ｇａｌ程度に設定することも可能である。
【００１８】
上記各感震器４０、５０は、重力により錘が落下することで、スイッチを切換える重力式の感震器がコスト面から望ましい。
【００１９】
ここで、制御回路６０が実行する免震制御処理１について説明する。
【００２０】
図２は実施形態１の免震制御処理１を説明するためのフローチャートである。図２に示されるように、制御回路６０は、Ｓ１１で電源７０の電源スイッチがオンに操作されると、Ｓ１２に進み、各減衰力切換用電磁弁３０への通電をオフにして油圧ダンパ２０の減衰係数を高い減衰係数ＣＨに設定する。すなわち、各減衰力切換用電磁弁３０に対する通電せず（電磁弁切換信号を出力せず）、高い減衰力を発生させる高減衰モード状態を維持する。
【００２１】
これにより、建物が風により振動してしまうことを防止する。
【００２２】
次のＳ１３では、低加速度用感震器４０が予め設定された所定の低い加速度（例えば、１２Ｇａｌ）を検知（地震検知信号を出力）したか否かをチェックする。Ｓ１３において、低加速度用感震器４０が予め設定された所定の低い加速度（例えば、１２Ｇａｌ）を検知しない場合（ＮＯの場合）、Ｓ１２の処理に戻り、Ｓ１２、Ｓ１３の処理を繰り返す。従って、通常は、低加速度用感震器４０が予め設定された所定値より低い加速度（例えば、１２Ｇａｌ）を検知したか否かを監視しており、油圧ダンパ２０の減衰係数を高い減衰係数ＣＨによる制振モードに保つ。
【００２３】
また、Ｓ１３において、低加速度用感震器４０が予め設定された所定の低い加速度（例えば、１２Ｇａｌ）を検知した場合（ＹＥＳの場合）、建物と基礎との相対変位が大きくなり、許容変位を超える可能性があるので、Ｓ１４に進む。
【００２４】
Ｓ１４では、タイマＴ１（例えば、タイマカウント時間１８０秒）を起動して計時開始する。Ｓ１４において、タイマカウント時間１８０秒が未経過の場合（ＮＯの場合）、Ｓ１５に進み、各減衰力切換用電磁弁３０への通電をオンにして油圧ダンパ２０の減衰係数を低い減衰係数ＣＬに設定する。尚、上記タイマＴ１は、油圧ダンパ２０の減衰係数を低い状態のまま所定時間（タイマカウント時間１８０秒）維持する。すなわち、Ｓ１５では、低い加速度（例えば、１２Ｇａｌ）の地震の場合、油圧ダンパ２０の減衰係数を低い減衰係数ＣＬに切換えて免震効果を高めると共に、低加速度用感震器４０からの第１の地震検知信号が出力されてから当該所定時間が経過するまでの間は各減衰力切換用電磁弁３０に通電（電磁弁切換信号を出力）し、低い減衰力を発生させる免震モードを維持する。
【００２５】
また、Ｓ１４において、タイマカウント時間１８０秒が経過した場合（ＹＥＳの場合）、さらに地震が続く可能性が小さいので、Ｓ１２の処理に戻り、油圧ダンパ２０の減衰係数を高い減衰係数ＣＨに戻してＳ１２以降の処理を行う。
【００２６】
次のＳ１６では、高加速度用感震器５０が予め設定された所定の高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）を検知したか否かをチェックする。Ｓ１６において、高加速度用感震器５０が予め設定された所定の高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）を検知しない場合（ＮＯの場合）、Ｓ１４の処理に戻り、Ｓ１４〜Ｓ１６の処理を繰り返す。また、Ｓ１６において、高加速度用感震器５０が予め設定された所定の高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）を検知した場合（ＹＥＳの場合）、建物の相対変位（振幅）が許容変位以上に増幅するおそれがあるので、Ｓ１７の処理に進む。
【００２７】
Ｓ１７では、タイマＴ２（例えば、タイマカウント時間６０秒）を起動して計時開始する。Ｓ１７において、タイマカウント時間６０秒が未経過の場合（ＮＯの場合）、Ｓ１８に進み、油圧ダンパ２０の減衰係数を高い減衰係数ＣＨに設定する。すなわち、高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）の地震の場合、油圧ダンパ２０の減衰係数を高い減衰係数ＣＨに切換えて建物と基礎との相対変位（振幅）が許容範囲（限界値）を超えないように抑制すると共に、高加速度用感震器５０からの第２の地震検知信号が出力されてから当該所定時間（タイマカウント時間６０秒）が経過するまでの間は各減衰力切換用電磁弁３０に対して通電せず（電磁弁切換信号を出力せず）、高い減衰力を発生させる制振モードを維持する。その後は、Ｓ１７の処理に戻る。また、Ｓ１７において、タイマカウント時間６０秒が経過した場合（ＹＥＳの場合）、高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）の地震が収束している可能性が高いので、上記Ｓ１３の処理に戻り、Ｓ１３以降の処理を行う。
【００２８】
一般的に免震システムを備えた建物は、油圧ダンパ２０の減衰力が低いほうが、地面の加速度が建物に伝達しにくくなるので、振動の伝達低減効果が高いが、基礎（地盤）と建物との相対変位を生じやすくなる。一方、油圧ダンパ２０の減衰力が高いと、基礎（地盤）と建物との相対変位を抑えられるが、地震の加速度が建物に伝わりやすく、振動の伝達低減効果は得にくくなる傾向がある。
【００２９】
すなわち、中規模程度（例えば、気象庁震度階級の震度３）の地震においては、加速度の低減を優先しても基礎（地盤）と建物との相対変位は、許容範囲（通常、積層ゴムの最大振幅）を超えることが無い。しかし、大規模な地震（例えば、気象庁震度階級の震度６以上）の地震においては、加速度の低減を優先した場合、基礎（地盤）と建物との相対変位は、許容範囲を超えてしまうことがあり、仮に、許容範囲を超えるような振動の場合、許容範囲直前でストッパやダンパにより変位を抑制するため、その際に、大きな加速度が建物に伝わることになる。そのため、免震システムを開発する際は、大規模な地震（例えば、気象庁震度階級の震度５以上）を想定して基礎（地盤）と建物との許容変位量と建物に必要な減衰力の大きさを設定することが必要になるので、中規模程度（例えば、気象庁震度階級の震度３）の地震においては、十分な免震効果は得られない。
【００３０】
しかし、本実施の形態においては、中規模以下、すなわち、所定の低い加速度（例えば、１２Ｇａｌ）までの地震においては、油圧ダンパ２０の減衰力を高く設定し、風等による建物の揺れを防止し、所定の低い加速度（例えば、１２Ｇａｌ）を超える地震においては、油圧ダンパ２０の減衰力を低く設定し、建物への振動の伝達を効果的に抑え、大規模地震など加速度が大きくなったときには、油圧ダンパ２０の減衰力を大きくできるように切換えることで、振幅を許容範囲に納めつつ、振動の伝達を抑えた免震システムを構築できる。
【００３１】
また、従来のように、コンピュータを用いて各センサからの信号に基づいて演算を行ってから各油圧ダンパ２０の減衰係数を切換える方式よりも演算処理の負担が軽減され、安価なコンピュータで構成できるので、製造コストも大幅に軽減できる。
【００３２】
〔実施形態２〕
図３は本発明による減衰力切換免震システムの実施形態２を示す図である。図３において、図１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図３に示されるように、減衰力切換免震システム１０Ａは、複数の油圧ダンパ２０（２０１〜２０ｎ）と、減衰力切換用電磁弁３０（３０１〜３０ｎ）と、低加速度用感震器４０と、地震感震器付きブレーカ（電源スイッチ切換手段）８０と、制御回路６０と、電源７０とを有する。
【００３４】
地震感震器付きブレーカ８０は、制御回路６０と電源７０との間に設けられ、予め設定された所定値より高い加速度を検知する感震器と、当該感震器の地震検知により電源７０から各減衰力切換用電磁弁３０に対する電源供給を遮断するノーマルクローズ型の電源スイッチとを組み合わせた機器である。尚、地震感震器付きブレーカ８０に搭載された感震器は、高加速度用感震器５０と同じレベルで地震検知を行う。
【００３５】
ここで、制御回路６０が実行する免震制御処理２について説明する。
【００３６】
図４は実施形態２の免震制御処理２を説明するためのフローチャートである。図４において、Ｓ２１〜Ｓ２５は前述したＳ１１〜Ｓ１５と同じ処理を行うため、説明を省略する。
【００３７】
制御回路６０は、Ｓ２６において、地震感震器付きブレーカ８０の感震器が予め設定された所定の高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）を検知した場合（ＹＥＳの場合）、Ｓ２７の処理に進む。
【００３８】
Ｓ２７では、地震感震器付きブレーカ８０が電源７０からの電源供給を遮断するため、油圧ダンパ２０の減衰係数を高い減衰係数ＣＨに設定する。すなわち、高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）の地震の場合、油圧ダンパ２０の減衰係数を高い減衰係数ＣＨに切換えて建物と基礎との相対変位（振幅）が許容範囲（限界値）を超えないように抑制する。また、地震感震器付きブレーカ８０は、予め設定された所定値より高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）を検知して電源供給を遮断した後、地震感震器を手動操作によりリセットする。
【００３９】
〔実施形態３〕
図５は本発明による減衰力切換免震システムの実施形態３を示す図である。図５において、前述した図１、図３と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
減衰力切換免震システム１０Ｂは、複数の油圧ダンパ２０（２０１〜２０ｎ）と、減衰力切換用電磁弁３０（３０１〜３０ｎ）と、地震感震器付きブレーカ８０と、電源７０とを有する。尚、本実施形態３では、低加速度用感震器４０及び制御回路６０及びタイマが削減されているため、設置作業が容易に行えると共に、製造コストも安価に抑えられる。
【００４１】
地震感震器付きブレーカ８０は、電源７０と各減衰力切換用電磁弁３０との間に設けられ、信号線８２（８２１〜８２ｎ）を介して各減衰力切換用電磁弁３０と電気的に接続されている。従って、地震感震器付きブレーカ８０は、通常、電源７０からの電流を直接各減衰力切換用電磁弁３０に供給しており、各減衰力切換用電磁弁３０に対する通電（電磁弁切換信号を出力）し、低い減衰力を発生させる状態を維持する。
【００４２】
また、地震感震器付きブレーカ８０に搭載された感震器は、高加速度用感震器５０と同じレベルで地震検知を行うため、所定の高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）の地震検知により地震感震器付きブレーカ８０が電源７０から各減衰力切換用電磁弁３０に対する電源供給を遮断する。そのため、油圧ダンパ２０の減衰係数は、高い減衰係数ＣＨに設定される。すなわち、高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）の地震の場合、油圧ダンパ２０の減衰係数を高い減衰係数ＣＨに切換えて建物と基礎との相対変位（振幅）が許容範囲（限界値）を超えないように抑制する。
【００４３】
図６は実施形態３の免震制御の手順を説明するためのフローチャートである。尚、実施形態３では、制御回路が存在しないため、地震感震器付きブレーカ８０の切換え動作の手順を説明する。
（手順１）電源スイッチをオンにする。
（手順２）地震感震器付きブレーカ８０を介して各減衰力切換用電磁弁３０に通電する。
（手順３）地震感震器付きブレーカ８０が予め設定された所定の高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）を検知しない場合（ＮＯの場合）、手順２で地震感震器付きブレーカ８０を介して各減衰力切換用電磁弁３０に通電する。また、地震感震器付きブレーカ８０が予め設定された所定の高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）を検知した場合（ＹＥＳの場合）、手順４に移る。
（手順４）地震感震器付きブレーカ８０が電源７０から各減衰力切換用電磁弁３０に対する電源供給を遮断する。そのため、油圧ダンパ２０の減衰係数は、高い減衰係数ＣＨに設定される。すなわち、高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）の地震の場合、油圧ダンパ２０の減衰係数を高い減衰係数ＣＨにして建物と基礎との相対変位（振幅）が許容範囲（限界値）を超えないように抑制する。また、地震感震器付きブレーカ８０は、予め設定された所定値より高い加速度（例えば、１５０Ｇａｌ）を検知して電源供給を遮断した後、手動操作により地震感震器をリセットする。
【００４４】
尚、上記実施形態１〜３では、各減衰力切換用電磁弁３０がノーマルクローズ型電磁弁からなる場合について説明したが、これに限らず、上記とは逆のノーマルオープン型電磁弁を用いて各減衰力切換用電磁弁３０への通電オンにより油圧ダンパ２０の減衰係数を高い減衰係数ＣＨに設定し、各減衰力切換用電磁弁３０への通電オフにより油圧ダンパ２０の減衰係数を低い減衰係数ＣＬに設定することも可能である。
【００４５】
また、地震感震器付きブレーカ８０の電源スイッチは、ノーマルクローズ型の電源スイッチでも良いし、ノーマルオープン型の電源スイッチでも良い。
【００４６】
また、上記実施形態１〜３では、各減衰力切換用電磁弁３０が各油圧ダンパ２０に設けられた構成を用いて説明したが、これに限らず、各減衰力切換用電磁弁３０と各油圧ダンパ２０とが別個に設けられた構成のものでも良い。
【００４７】
なお、上記各実施の形態は、コンピュータを用いた例を示したが、これに限らず、感震器が振動を検知した際に、感震器のスイッチにより減衰力切換用電磁弁３０に必要な電流を流すように回路構成することで、コンピュータを用いない更なるコストを低減したシステムを構築できる。このシステムにさらに上記地震感震器付きブレーカ８０を用いることもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ  減衰力切換免震システム
２０（２０１〜２０ｎ）  油圧ダンパ
２２  シリンダ
２４  ピストンロッド
３０（３０１〜３０ｎ）  減衰力切換用電磁弁
４０  低加速度用感震器
５０  高加速度用感震器
６０  制御回路
６２（６２１〜６２ｎ）、８２（８２１〜８２ｎ）  信号線
７０  電源
８０  地震感震器付きブレーカ
【図１】
2014167331.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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