(57)【要約】  【課題】  減衰特性を変化させることが可能な流体圧回路を提供することである。【解決手段】  伸縮体１に接続される流体圧回路Ｃにおいて、伸縮体１とリザーバタンクＴとを接続する主流路中１０に設けた主減衰力発生要素２５と、伸縮体１とリザーバタンクＴとを接続する少なくとも１つ以上の副流路１１と、該副流路１１中に設けられる開閉弁４０および副減衰力発生要素２６とを備え、上記開閉弁４０は、一端側から附勢されて常開型に設定されるとともに、他端側に副流路１１の上記開閉弁４０より上流側の圧力をパイロット圧として導くパイロット流路４２が接続されてなることを特徴とする。【選択図】        図１
2006010015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮体に接続される流体圧回路において、伸縮体とリザーバタンクとを接続する主流路中に設けた主減衰力発生要素と、伸縮体とリザーバタンクとを接続する少なくとも１つ以上の副流路と、該副流路中に設けられる開閉弁および副減衰力発生要素とを備え、上記開閉弁は、一端側から附勢されて常開型に設定されるとともに、他端側に副流路の上記開閉弁より上流側の圧力をパイロット圧として導くパイロット流路が接続されてなることを特徴とする流体圧回路。
【請求項２】
副流路が主流路の伸縮体と主減衰力発生要素との間に接続され、該主流路の副流路より上流側に伸縮体の伸縮の可不可を制御するロック機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載の流体圧回路。
【請求項３】
伸縮体とリザーバタンクとを接続するリリーフ流路を設け、該リリーフ流路中にリリーフ弁を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の流体圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体圧回路に関し、特に免震装置や大型機器に適用される伸縮体に適する流体圧回路の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、免震装置等にあっては、たとえば、ボールアイソレータ等の免震機構に油圧シリンダ等の伸縮体を並列させるものがあり、このとき、伸縮体に接続されて伸縮体の伸縮を制御する回路たる流体圧回路は、伸縮体をロックさせるためのロック弁を有しており、具体的には、平常時にはロック弁を閉じておき伸縮体を伸縮不能、いわゆるロック状態に維持し、対して地震時にはロック弁を開放動作させて伸縮体を伸縮させ減衰力を発生させるようにしている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
したがって、上記免震装置にあっては、平常時には、伸縮体をロック状態に維持して風等で建築物が振動することを防止するとともに、地震時には、伸縮体を伸縮可能にして免震機構の作動で建築物が破壊等されことを防止するとともに伸縮体の発生減衰力で建築物の振動を早期に終息させるとしている。
【特許文献１】特開平１１−２０１２２１号公報（第３頁右欄第３３行目から４５行目まで、第４頁左欄第１行目から同第１４行目まで、同第２９行目から第３３行目まで，図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した流体圧回路は、免震装置等に適するものではあるが、以下の不具合があると指摘される可能性がある。
【０００５】
すなわち、上記した流体圧回路においては、伸縮体が伸縮可能な状態に維持されたときには、作動油がロック弁に内設の絞りを通過するときに生じる圧力損失に見合った減衰力を伸縮体に発生させるようにしているので、地震、振動の大きさによらず、常に同一の減衰特性しか発生できない。
【０００６】
他方、特に免震装置にあっては、近年、微弱な地震に対しては伸縮体の発生減衰力を小さく、ある程度大きな地震に対しては発生減衰力を大きくすることが好ましいとされ、換言すれば、伸縮体の発生減衰力の減衰特性をいわゆる二乗特性に近似したものとすることが望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、減衰特性を変化させることが可能な流体圧回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明の課題解決手段は、伸縮体に接続される流体圧回路において、伸縮体とリザーバタンクとを接続する主流路中に設けた主減衰力発生要素と、伸縮体とリザーバタンクとを接続する少なくとも１つ以上の副流路と、該副流路中に設けられる開閉弁および副減衰力発生要素と、伸縮体とリザーバタンクとを接続するリリーフ流路中に設けたリリーフ弁とを備え、上記開閉弁は、一端側から附勢されて常開型に設定されるとともに、他端側に副流路の上記開閉弁より上流側の圧力をパイロット圧として導くパイロット流路が接続されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、伸縮体の発生減衰力の減衰特性を特別な制御をすることなしに自動的に切換えることができる。
【００１０】
また、開閉弁を、たとえば、電気的方法を使用して切換える必要も無く、伸縮体内等の圧力を検出するセンサや変位を検出するセンサ等を使用して圧力、変位に基づいて開閉弁の開閉を制御するといった特別な制御をする必要も無いので、流体圧回路の製造コストが安価であり、開閉弁の誤動作の危険もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明する。図1は、一実施の形態における流体圧回路を示す回路図である。図２は、流体圧回路が適用された免震装置が建築物に装備された状態を示す概略図である。図３は、一実施の形態における流体圧回路を適用した伸縮体における減衰特性を示す図である。
【００１２】
一実施の形態における流体圧回路Ｃは、図１に示すように、伸縮体たる液圧式のシリンダ１に接続されている。そして、このシリンダ１は、図２に示すように、地盤Ｇと建築物Ａとの間に並行となるように介装されており、また、地盤Ｇと建築物Ａとの間には、複数のボールアイソレータＢが介装され、このシリンダ１と流体圧回路ＣとボールアイソレータＢとで免震装置が構成されている。
【００１３】
なお、免震装置は、図示するところでは、建築物Ａを地盤Ｇに対し転がり支承するためにボールアイソレータＢを採用しているが、免震機能を損なうことなく建築物Ａを支承することができればよいので、おおよそこの種免震装置で使用されている他の公知の支承部材を採用すればよく、具体的にたとえば、ボールアイソレータＢに換えて積層ゴム等の柔軟支承部材で建築物Ａを支承してもよい。
【００１４】
そして、この本実施の形態では流体圧回路Ｃは、免震装置に具現化されているが、本発明の流体圧回路が免震装置以外にも他の機器に適用することが可能なことは言うまでもない。
【００１５】
また、伸縮体たるシリンダ１は、シリンダ本体２と、シリンダ本体２内に摺動自在に挿入されたピストン３と、ピストン３に連結されるロッド４とで構成されており、シリンダ本体２内は、上記ピストン３により２つの油室Ｒ１，Ｒ２に区画され、当該油室Ｒ１，Ｒ２内には、流体たる作動油が充填されている。ここでは、流体は作動油というということとなるが、他の流体を使用してもよく、また、錆等の弊害がなければ水を使用しても差し支えない。
【００１６】
さらに、上記油室Ｒ１，Ｒ２は、管路５で連通されるとともに、管路５の途中には、油室Ｒ１から油室Ｒ２への作動油の移動を許容するとともに油室Ｒ２から油室Ｒ１への作動油の移動を阻止する逆止弁６が設けられており、シリンダ１は、いわゆる、ユニフロー型のシリンダとされている。
【００１７】
なお、本実施の形態では、伸縮体を油圧式のシリンダ１としているが、流体の出入りにより伸縮するものであればよいので、免震装置や他の機器に適用するにあたり強度等の不具合がなければ、たとえば、該シリンダ以外にも流体の出入りにより伸縮可能な容器を使用しても差し支えない。
【００１８】
つづいて、流体圧回路Ｃは、基本的には、シリンダ１の油室Ｒ２とリザーバタンクＴとを接続する主流路１０中に設けた主減衰力発生要素たる減衰弁２５と、シリンダ１の油室Ｒ２とリザーバタンクＴとを接続する副流路１１中に設けた開閉弁４０および副減衰力発生要素たる減衰弁２６と、シリンダ１の油室Ｒ２とリザーバタンクＴとを接続するリリーフ流路中１２に設けたリリーフ弁３０と、で構成されている。
【００１９】
以下、詳細に説明すると、主流路１０には、そのシリンダ１と減衰弁２５との間に副流路１１が分岐して接続されており、この主流路１０と副流路１１とはシリンダ１とリザーバタンクＴに対して並列に配置されている。
【００２０】
さらに、シリンダ１の油室Ｒ１とリザーバタンクＴとは管路１４で接続されており、この管路１４の途中には、リザーバタンクＴから油室Ｒ１への作動油の移動を許容するとともに油室Ｒ１からリザーバタンクＴへの作動油の移動を阻止する逆止弁７が設けられている。
【００２１】
したがって、油室Ｒ２内の作動油は、主流路１０もしくは副流路１１によってリザーバタンクＴへ排出可能とされるとともに、油室Ｒ１で作動油が不足する場合にはリザーバタンクＴから供給可能であり、作動油が過剰となる場合には管路５を介して油室Ｒ２へ移動するので、シリンダ１は主流路１０および副流路１１が連通された状態では伸縮することができる。
【００２２】
また、主流路１０中に設けられた減衰弁２５は、流路１０の上流側の油圧をパイロット圧として流路面積を変化する減衰力可変弁であって、上流側の油圧が高まるにつれ流路面積を増加するように設定されており、副流路１１に設けられた減衰弁２６も、減衰弁２５と同様の構成である。
【００２３】
したがって、減衰弁２５と減衰弁２６とはシリンダ１に対し並列に配置されており、基本的には、後述の開閉弁４０が開いた状態では、シリンダ１は、両方の減衰弁２５，２６で減衰力を発生し、他方、開閉弁４０が閉じた状態では、減衰弁２５のみで減衰力を発生することとなる。
【００２４】
なお、減衰弁２５と減衰弁２６における各自の減衰特性は、これを同じにする必要は無く、この流体圧回路Ｃが適用される伸縮体たるシリンダ１に最適となるように任意に設定すればよい。
【００２５】
そして、開閉弁４０は、副流路１１を開放する連通ポジション４１と副流路１１を遮断する遮断ポジション４２と、一端側に設けた附勢バネＳと、他端側に副流路１１の上記開閉弁４０より上流側の圧力をパイロット圧として導くパイロット流路４３とで構成され、パイロット圧が所定値に達するまでは、上記附勢バネＳにより附勢されて連通ポジション４１を採る常開型に設定されている。
【００２６】
他方、該開閉弁４０は、パイロット流路４３から供給されるパイロット圧が所定値に達すると切換動作して、副流路１１を閉じるようになっている。
【００２７】
そして、上記所定値を、この免震装置の場合、たとえば、地震がある程度の大きさに達するときの圧力の値としておけば、開閉弁４０は地震が微弱である場合に開いた状態に維持され、シリンダ１は減衰弁２５のみならず減衰弁２６によっても減衰力を発生することとなり、地震がある程度の大きさとなるときには開閉弁４０は閉じた状態に切換えられ、シリンダ１は減衰弁２５のみよって減衰力を発生することなる。
【００２８】
したがって、この流体圧回路Ｃでは、副流路１１の開閉弁４０より上流側の圧力が所定値となると、伸縮体たるシリンダ１における減衰特性は、特別な制御をすることなしに自動的に切換えられることとなる。
【００２９】
すなわち、開閉弁４０を、たとえば、ソレノイド等の電気的方法を使用して切換える必要も無く、シリンダ１内等の圧力を検出するセンサやシリンダ１の変位を検出するセンサ等を使用して圧力、変位に基づいて開閉弁の開閉を制御するといった特別な制御をする必要も無いので、流体圧回路Ｃの製造コストが安価であり、開閉弁４０の誤動作の危険もない。
【００３０】
また、開閉弁４０は、パイロット圧で切換えられるのでその応答性もよく、減衰特性の切換が速やかに行われるという利点もある。
【００３１】
そして、このとき、減衰弁２５のみならず減衰弁２６も機能する場合には、流路面積がその分大きくなるので、そのシリンダ１の減衰特性は、図３中直線Ｘに示すがごとくとなり、シリンダ１の伸縮速度に対し発生される減衰力は比較的低くなり、開閉弁４０が閉じた状態となるときには、減衰弁２５のみが機能するので、そのシリンダ１の減衰特性は、図３中直線Ｙに示すがごとくとなる。
【００３２】
すなわち、伸縮体たるシリンダ１における減衰特性は、いわゆる二乗特性に近似されることとなり、これにより、この流体圧回路Ｃは、免震装置に最適な減衰力をシリンダ１に発生させることができるのである。
【００３３】
なお、上記所定値の設定方法であるが、附勢バネＳのイニシャル荷重や開閉弁４０の弁体におけるパイロット圧を受ける受圧面積の変更により、さらには、パイロット流路４３の途中に絞りを設けるなどして設定することが可能であり、減衰特性の切換点、すなわち、図３中点Ｖの位置は、シリンダ１が適用される装置、機器に最適となるように設定されればよい。
【００３４】
また、本実施の形態では、開閉弁４０の附勢バネＳが設けられている一端側には、副流路１１の開閉弁４０より下流側に通じる通路４４が設けられているが、これは、開閉弁４０の切換動作を速やかに行わせるために設けられているものであるが、この通路４４はリザーバタンクＴに接続されるとしても差し支えなく、この場合、開閉弁４０の下流側の圧力を積極的に開閉弁４０の一端側に負荷することによって、所定値の設定を調整する機能を果たさせることも可能である。
【００３５】
転じて、主流路１０の副流路１１との分岐点より上流、すなわち、シリンダ１側には、リリーフ流路１２が接続され、さらに、このリリーフ流路１２と副流路１１との間には、ロック機構２０が設けられている。
【００３６】
このロック機構２０は、ロック弁２１と、ロック弁２１を開閉制御する切換弁２２とで構成されている。このロック弁２１は、具体的には、弁体たるポペット２１ａを有しており、ポペット２１ａは、流路１０中に形成される弁座２１ｄに附勢されて着座されている。
【００３７】
また、ポペット２１ａには、上記弁座２１ｄよりも上流側の油圧をポペット２１ａの背面側に導く通路２１ｂが設けられており、この通路２１ｂの途中には絞り２１ｃが設けられている。さらに、ポペット２１ａの背面側、図１中では右端面側、に通過する作動油は、途中切換弁２２を介してリザーバタンクＴに排出されるようにしてある。
【００３８】
他方、切換弁２２は、スプリングオフセットの電磁式２位置切換弁として構成され、非通電時に作動油のリザーバタンクＴ側への移動を阻止しその逆方向への移動を許容する遮断ポジション２２ａと、通電時に作動油の通過を許容する連通ポジション２２ｂとを備えている。
【００３９】
そして、この切換弁２２が遮断ポジション２２ａを採るときには、ポペット２１ａの背面側に通過する作動油はリザーバタンクＴへ排出されないので、ポペット２１ａは、上記弁座２１ｄから離座しえずロック弁２１は閉じたままとなり、逆に、連通ポジション２２ｂを採る場合には、ポペット２１ａの背面側に通過する作動油はリザーバタンクＴへ排出されるので、絞り２１ｃによりポペット２１ａの前面側と背面側との間に圧力差が生じ、これによりポペット２１ａが後退、すなわち図１中右方に移動せしめられて、ロック弁２１は開放される。
【００４０】
すなわち、ロック弁２１の開閉は、弁体たるポペット２１ａの背面に作用する作用力（この場合、油圧力）の制御によって弁体の進退が制御され、作用力の制御が上記切換弁２２により行われることとなる。
【００４１】
したがって、ロック弁２１が閉じられた場合には、シリンダ１の油室Ｒ２内の作動油は、リザーバタンクＴへの流入が阻止されるので、シリンダ１は、伸縮不能な状態、いわゆるロック状態に維持されることとなる。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、ロック弁２１がポペット２１ａを有するとしているが、これに換えて弁体をスプールとしても差し支えない。
【００４３】
そして、この免震装置にあっては、通常時からシリンダ１を伸縮可能な状態に維持しておいて突然の地震によっても地震初期から免震効果を発現可能なようにされる一方で強風が建築物Ａに作用するときにはロック状態とする等、建築物Ａに最適なロック機構２０に対する制御が採択されるが、地震による振動が建築物Ａに作用する場合には、基本的には、ロック弁２１は開放されることとなり、この状態で、シリンダ１が伸縮すると、その伸縮速度により、上記開閉弁４０が上記切換動作をするので、上述のごとくの減衰特性を発現することとなる。
【００４４】
なお、シリンダ１の伸縮作動時の動作については以上のとおりであるが、リリーフ流路１２の途中にはリリーフ弁３０が設けてあり、このリリーフ弁３０については、従来公知の構成のものである。そして、このリリーフ弁３０は、リリーフ流路１２が所定のクラッキング圧に達すると開放動作して、作動油をリザーバタンクＴへ排出できるようにしてある。
【００４５】
つまり、通常時にシリンダ１を伸縮させる外力が作用してシリンダ１内の圧力が異常に高まった場合、たとえば、非常に大きな地震により建築物Ａが振動する場合には、リリーフ弁３０が開放動作して、シリンダ１の減衰特性を図３中直線Ｚに示すがごとくとして、シリンダ１が発生する減衰力が大きくならないようにする。
【００４６】
したがって、このリリーフ弁３０の開放動作により、建築物Ａの柱や梁に塑性変形を及ぼすような大きな応力を与えないようにして、建築物Ａの破壊を防止することが可能である。
【００４７】
また、流体圧回路Ｃに何らかの事情、たとえば、コンタミネーション等でロック機構２０、開閉弁４０や減衰弁２５，２６等が機能を発揮できないようなフェール時には、このリリーフ弁３０が開放動作してシリンダ１の伸縮動作を許容して、流体圧回路Ｃひいてはシリンダ１の損傷、破裂等を防止することができる。
【００４８】
なお、上述のロック機構２０については、シリンダ１の伸縮の制御のみを考えた場合には、流路１０の途中に、上記した切換弁２２を設けるのみでも実現できるが、特に、伸縮体たるシリンダ１が本実施の形態のように免震装置に適用されたり、特に大きな荷重等が作用する大型機器に適用されたりする場面にあっては、流量が多くなるので切換弁２２のみ使用するとソレノイドを含めた切換弁全体が大型化し結果的に流体圧回路が大きくなってしまうので、切換弁２２でロック弁２１を開閉制御するほうが流体圧回路全体を小型化することが可能である利点があるとともに、本実施の形態では切換弁２２には大きな油圧が作用しないので切換動作に必要なソレノイドの吸引力は小さくて済むが、切換弁２２のみを使用するとソレノイドに大きな吸引力を発生させなくてはならないことを勘案すると省電力で済むという利点もある。
【００４９】
さらに、上記構成のロック機構２０を採用したので、ロック弁２１を電磁式で開閉制御する場合に比較して、大量の流量の通過をも許容できるので、シリンダ１における伸縮最大速度の低下を招くことが無い。すなわち、ロック弁２１を電磁式にする場合には、流量が多くなると弁体に油圧が作用するのでソレノイドの吸引力では弁体を移動させることができない場合があるが、上記ロック機構２０切換弁２１にはさほど大きな油圧が作用せず、また、ロック弁２１の弁体は油圧で駆動するから電磁式で生じるおそれのある上記不具合がないのである。
【００５０】
ちなみに、上述したところでは、開閉弁４０と減衰弁２６とを備えた副流路１１を１つ設けているが、主流路１０とリザーバタンクＴとの間に、並列的に複数もうけて、より細かに減衰特性を変化させること可能としてもよい。
【００５１】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】一実施の形態における流体圧回路を示す回路図である。
【図２】流体圧回路が適用された免震装置が建築物に装備された状態を示す概略図である。
【図３】一実施の形態における流体圧回路を適用した伸縮体における減衰特性を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１    伸縮体たるシリンダ
２    シリンダ本体
３    ピストン
４    ロッド
５，１４    管路
６，７    逆止弁
１０  主流路
１１  副流路
１２  リリーフ流路
２０  ロック機構
２１  ロック弁
２１ａ  弁体たるポペット
２１ｂ，４４  通路
２１ｃ，４３  絞り
２１ｄ  弁座
２２  切換弁
２２ａ，４２  遮断ポジション
２２ｂ，４１  連通ポジション
２５  主減衰力発生要素たる減衰弁
２６  副減衰力発生要素たる減衰弁
３０  リリーフ弁
４０  開閉弁
４３  パイロット流路
Ａ    建築物
Ｂ    ボールアイソレータ
Ｃ  流体圧回路
Ｇ    地盤
Ｒ１，Ｒ２  油室
Ｓ  附勢バネ
Ｔ    リザーバタンク
【図１】
2006010015.tif 000003
【図２】
2006010015.tif 000004
【図３】
2006010015.tif 000005