(57)【要約】【課題】  地震動や建造物に応じて適切な振動抑制効果が得られる制振壁を提供しようとする。【解決手段】  従来の制振壁にかわって、構造物の上階構造と下階構造との間に設けられる制振壁であって、下階構造に固定され貯留空間を形成する壁体である外壁体と、上階構造に固定され前記貯留空間に下部を入れる壁体である内壁体と、前記貯留空間に貯留される粘性体と、前記貯留空間に位置して前記粘性体に浸かり前記粘性体を冷却できる冷却板と、を備え前記内壁体の少なくとも一部が前記粘性体に浸かり、地震があるとき冷却板を冷却する、ものとした。【選択図】    図１
2018091077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の上階構造と下階構造との間に設けられる制振壁であって、
下階構造に固定され貯留空間を形成する壁体である外壁体と、
上階構造に固定され前記貯留空間に下部を入れる壁体である内壁体と、
前記貯留空間に貯留される粘性体と、
前記貯留空間に位置して前記粘性体に浸かり前記粘性体を冷却できる冷却板と、
を備え、
前記内壁体の少なくとも一部が前記粘性体に浸かっている、
ことを特徴とする制振壁。
【請求項２】
上部構造と前記内壁体との間に設けられる積層ゴム部材と第一電気回路とを有する第一制振機構と、
を備え、
前記積層ゴム部材は複数の金属製の板状部材である複数の金属板部材と複数の弾性体製の板状部材である複数の弾性板部材と板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配列される複数の圧電素子を持つ部材である第一圧電素子部材とが上下方向に積層される部材であり、
前記第一圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に水平方向の剪断変形が発生すると前記第一圧電素子部材の複数の前記圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、
前記第一電気回路が前記第一圧電素子部材の複数の前記圧電素子の一対の端子に電気的に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の制振壁。
【請求項３】
第一壁体に支持されるアクチエータと該アクチエータに水平方向に押されて第二壁体の前記第一壁体に対向する面に押付けられて摺動可能な摺動部材とを有する第二制振機構と、
を備え、
前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、
前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である、
ことを特徴とする請求項２に記載の制振壁。
【請求項４】
前記第二制振機構が第二電気回路を有し、
前記アクチエータが前記第一部材に固定される複数の圧電素子を含む板状の輪郭を形成する第二圧電素子部材を持ち、
前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電圧を印加するときに前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子は前記摺動部材が前記第二壁体に接近する向きに伸長しまたは離間する向きに縮小する、
前記第二電気回路が前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電圧を印加できる、
ことを特徴とする請求項３に記載の制振壁
【請求項５】
前記第一壁体の前記第二壁体に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配置される複数の圧電素子を有する第三圧電素子部材と前記圧電素子部材に固定される板状の部材である第三金属板部材と第三電気回路とを有する第三制振機構と、
を備え、
前記第三金属板部材の板状の面が前記粘性体に接し、
前記第三圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに前記第三圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、
前記第三電気回路が前記第三圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続される、
前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、
前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である、
ことを特徴とする請求項４に記載の制振壁。
【請求項６】
第一壁体の第二壁体に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配置される複数の圧電素子を持つ第四圧電素子部材と前記圧電素子部材に固定される板状の部材である第四金属板部材と第四電気回路とを有する第四制振機構と、
を備え、
前記第四金属板部材の板状の面が前記粘性体に接し、
前記第四圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面とが離間または接近する様に伸縮変形が発生するときに前記第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、
前記第四電気回路が前記第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続され、
前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、
前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である、
ことを特徴とする請求項５に記載の制振壁。
【請求項７】
前記圧電素子の一対の端子の間に生じた電位差により流れる電流が前記冷却板を冷却するエネルギーとして用いられる、
ことを特徴とする請求項６に記載の制振壁。
【請求項８】
前記冷却板が前記第三金属板部材または前記第四金属板部材に固定される、
ことを特徴とする請求項７に記載の制振壁。
【請求項９】
前記外壁体と前記内壁体とに挟まれる第五制振機構と
を備え、
前記第五制振機構が前記外壁体と前記内壁体とに挟まれる板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配置される複数の圧電素子を持つ第五圧電素子部材と第五電気回路とを有し、
前記第五圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに前記第五圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、
前記第五電気回路が前記第五圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続され、
ことを特徴とする請求項８に記載の制振壁。
【請求項１０】
構造物の上階構造と下階構造との間に設けられる制振壁であって、
下階構造に固定され貯留空間を形成する壁体である外壁体と、
上階構造に固定され前記貯留空間に下部を入れる壁体である内壁体と、
前記貯留空間に貯留される粘性体と、
前記貯留空間に位置して前記粘性体に浸かり前記粘性体を冷却できる冷却板と、
上部構造と前記内壁体との間に設けられる積層ゴム部材と第一電気回路とを有する第一制振機構と、
を備え、
前記内壁体の少なくとも一部が前記粘性体に浸かり、
前記積層ゴム部材は複数の金属製の板状部材である複数の金属板部材と複数の弾性体製の板状部材である複数の弾性板部材と板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配列される複数の圧電素子を持つ部材である第一圧電素子部材とが上下方向に積層される部材であり、
前記第一圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に水平方向の剪断変形が発生すると前記第一圧電素子部材の複数の前記圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、
前記第一電気回路が前記第一圧電素子部材の複数の前記圧電素子の一対の端子に電気的に接続される、
ことを特徴とする制振壁。
【請求項１１】
構造物の上階構造と下階構造との間に設けられる制振壁であって、
下階構造に固定され貯留空間を形成する壁体である外壁体と、
上階構造に固定され前記貯留空間に下部を入れる壁体である内壁体と、
前記貯留空間に貯留される粘性体と、
前記貯留空間に位置して前記粘性体に浸かり前記粘性体を冷却できる冷却板と、
第一壁体に支持されるアクチエータと該アクチエータに水平方向に押されて第二壁体の前記第一壁体に対向する面に押付けられて摺動可能な摺動部材とを有する第二制振機構と、
を備え、
前記内壁体の少なくとも一部が前記粘性体に浸かり、
前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、
前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である、
ことを特徴とする制振壁。
【請求項１２】
前記第二制振機構が第二電気回路を有し、
前記アクチエータが前記第一部材に固定される複数の圧電素子を含む板状の輪郭を形成する第二圧電素子部材を持ち、
前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電圧を印加するときに前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子は前記摺動部材が前記第二壁体に接近する向きに伸長しまたは離間する向きに縮小する、
前記第二電気回路が前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電圧を印加できる、
ことを特徴とする請求項１１に記載の制振壁
【請求項１３】
構造物の上階構造と下階構造との間に設けられる制振壁であって、
下階構造に固定され貯留空間を形成する壁体である外壁体と、
上階構造に固定され前記貯留空間に下部を入れる壁体である内壁体と、
前記貯留空間に貯留される粘性体と、
前記貯留空間に位置して前記粘性体に浸かり前記粘性体を冷却できる冷却板と、
第一壁体の第二壁体に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し該輪郭の中に板状の上面に沿って配置される複数の圧電素子を有する第三圧電素子部材と前記圧電素子部材に固定される板状の部材である第三金属板部材と第三電気回路とを有する第三制振機構と、
を備え、
前記内壁体の少なくとも一部が前記粘性体に浸かり、
前記第三金属板部材の面が前記粘性体に接触し、
前記第三圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに前記第三圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、
前記第三電気回路が前記第三圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続され、
前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、
前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である、
ことを特徴とする制振壁。
【請求項１４】
構造物の上階構造と下階構造との間に設けられる制振壁であって、
下階構造に固定され貯留空間を形成する壁体である外壁体と、
上階構造に固定され前記貯留空間に下部を入れる壁体である内壁体と、
前記貯留空間に貯留される粘性体と、
前記貯留空間に位置して前記粘性体に浸かり前記粘性体を冷却できる冷却板と、
第一壁体の第二壁体に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し該輪郭の中に板状の上面に沿って配置される複数の圧電素子を持つ第四圧電素子部材と前記圧電素子部材に固定される板状の部材である第四金属板部材と第四電気回路とを有する第四制振機構と、
を備え、
前記内壁体の少なくとも一部が前記粘性体に浸かり、
前記第四金属板部材の面が前記粘性体に接触し、
前記第四圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面とが離間または接近する様に伸縮変形が発生するときに前記第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、
前記第四電気回路が前記第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続され、
前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、
前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である、
ことを特徴とする制振壁。
【請求項１５】
前記圧電素子の一対の端子の間に生じた電位差により流れる電流が前記冷却板を冷却するエネルギーとして用いられる、
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４のうちのひとつに記載の制振壁。
【請求項１６】
前記冷却板が前記第三金属板部材または前記第四金属板部材に固定される、
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４のうちのひとつに記載の制振壁。
【請求項１７】
構造物の上階構造と下階構造との間に設けられる制振壁であって、
下階構造に固定され上方に立ち上がる形状を形成する壁体である外壁体と、
上階構造に固定され下方に立ち下げる形状を形成する壁体である内壁体と、
第五制振機構と
を備え、
前記第五制振機構が前記外壁体と前記内壁体とに挟まれ板状の輪郭を形成し該輪郭の中に板状の上面に沿って配置される複数の圧電素子を持つ第五圧電素子部材と第五電気回路とを有し、
前記第五圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに前記第五圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、
前記第五電気回路が前記第五圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続される、
ことを特徴とする制振壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直動変位に対応して反力を発生する制振壁に係る。特に、地震の態様の変化に対応できる制振壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震が発生すると、建物、構造物等の対象構造物が水平、垂直に揺すられる。
地震等による加速度レベルが大きいと、対象構造物が損傷をうけたり、対象構造物の中にあるものが予想を越えて加速度を受けたり、予想を超える変位をうけたりする。
そこで、基礎から対象構造物へ伝達する振動エネルギーを減少させて振動を免震する免震装置、または対象構造物が振動した際に振動エネルギーを吸収し振動レベルを小さくして振動を制振する制振装置として各種の構造の装置が試されている。
構造とその構造を構成する要素の諸元を適正に設定することにより、所望の免震性能や制振性能を発揮できる。
例えば、粘性ダンパーがその目的で用いられる。
【０００３】
粘性ダンパーとして、オイルダンパーや粘性材の剪断抵抗を使用した装置が知られている。後者の事例として、壁型の制振壁がある。制振壁は主に外壁、内壁、粘性材で構成される。外壁は下層に、内壁は上層にそれぞれフランジ接合され、粘性材が外壁に充填される。
建造物に層間変形が生じると、粘性材の剪断抵抗により建造物の振動を抑制する。振動エネルギーは熱エネルギーに変換されるため、粘性材の温度が上昇する。粘性材は温度依存性、振動数依存性を有しており、同じ振幅幅に対して温度が高くなるほど、振動数が低くなるほそ抵抗力が小さくなる特性を持っている。
近年、長周期地震動の発生が懸念されており、これらの粘性ダンパーが長時間振動により揺すられると、温度に伴う抵抗力の低下により、十分な振動抑制効果が得られないという不具合があった。
また、長周期地震動は長い周期成分を多く含む波長のため（低振動数）、大きな抵抗力が得られないという不具合があった。
【０００４】
特許文献１、特許文献２には、粘性制振壁が開示される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、地震動や建造物に応じて適切な振動抑制効果が得られる制振壁を提供しようとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る構造物の上階構造と下階構造との間に設けられる制振壁を、構造物の上階構造と下階構造との間に設けられる制振壁であって、下階構造に固定され貯留空間を形成する壁体である外壁体と、上階構造に固定され前記貯留空間に下部を入れる壁体である内壁体と、前記貯留空間に貯留される粘性体と、を備え前記内壁体の少なくとも一部が前記粘性体に浸かっている、ものとした。
【０００７】
上記本発明の構成により、外壁体は、下階構造に固定され貯留空間を形成する壁体である。内壁体は、上階構造に固定され前記貯留空間に下部をいれる壁体である。粘性体は、前記貯留空間に貯留される。前記内壁体の少なくとも一部が前記粘性体に浸かっている、
その結果、構造物が揺れると上部構造と下部構造が相対移動して粘性体に発生した粘性抵抗が外壁体と内壁体との間に作用し、構造物の揺れを抑制できる。
【０００８】
以下に、本発明の実施形態に係る制振壁を説明する。本発明は、以下に記載した実施形態のいずれか、またはそれらの中の二つ以上が組み合わされた態様を含む。
【０００９】
本発明の実施形態に係る制振壁は、前記貯留空間に位置して前記粘性体に浸かり前記粘性体を冷却できる冷却板と、を備える。
上記本発明に係る実施形態の構成により、冷却板は前記貯留空間に位置して前記粘性体に浸かり前記粘性体を冷却できる。
その結果、粘性体の温度上昇を抑制して、粘性体の粘性抵抗の低下を抑制できる。
【００１０】
本発明の実施形態に係る制振壁は、上部構造と前記内壁体との間に設けられる積層ゴム部材と第一電気回路とを有する第一制振機構と、を備え、前記積層ゴム部材は複数の金属製の板状部材である複数の金属板部材と複数の弾性体製の板状部材である複数の弾性板部材と板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配列される複数の圧電素子を持つ部材である第一圧電素子部材とが上下方向に積層される部材であり、前記第一圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に水平方向の剪断変形が発生すると前記第一圧電素子部材の複数の前記圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、前記第一電気回路が前記第一圧電素子部材の複数の前記圧電素子の一対の端子に電気的に接続される。
上記本発明に係る実施形態の構成により、第一制振機構の積層ゴム部材は、上部構造と前記内壁体との間に設けられる積層ゴム部材と第一電気回路とを有する。前記積層ゴム部材は複数の金属板部材と複数の弾性板部材と第一圧電素子部材とが上下方向に積層される部材である。金属板部材は、金属製の板状部材である。弾性板部材は、弾性体製の板状部材である。第一圧電素子部材は、板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配列される複数の圧電素子を持つ部材である。前記第一圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に水平方向の剪断変形が発生すると前記第一圧電素子部材の複数の前記圧電素子の一対の端子間に電位差を生じる。前記第一電気回路が前記第一圧電素子部材の複数の前記圧電素子の一対の端子に電気的に接続される。
その結果、地震等で構造物が揺れて上階構造と下階構造とに相対移動が生じると、前記第一圧電素子部材に水平方向の剪断変形が生じ、複数の前記圧電素子の一対の端子間に電位差が発生し、電流が第一電気回路に流がれ、構造物の揺れを抑制できる。
【００１１】
本発明の実施形態に係る制振壁は、第一壁体に支持されるアクチエータと該アクチエータに水平方向に押されて第二壁体の前記第一壁体に対向する面に押付けられて摺動可能な摺動部材とを有する第二制振機構と、を備え、前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である。
上記本発明に係る実施形態の構成により、第二制振機構は、アクチエータと摺動部材とを有する。アクチエータは、第一壁体に支持される。摺動部材は、該アクチエータに水平方向に押されて第二壁体の前記第一壁体に対向する面に押付けられて摺動可能な部材である。ここで、前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である。
その結果、地震等で構造部が揺れて上階構造と下階構造が相対移動すると、摺動部材が第二壁体に押付けられて摺動するので、揺れを抑制できる。
【００１２】
本発明の実施形態に係る制振壁は、前記第二制振機構が第二電気回路を有し、前記アクチエータが前記第一部材に固定される複数の圧電素子を含む板状の輪郭を形成する第二圧電素子部材を持ち、前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電圧を印加するときに前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子は前記摺動部材が前記第二壁体に接近する向きに伸長しまたは離間する向きに縮小する、前記第二電気回路が前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電圧を印加できる。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記アクチエータは、第二圧電素子部材を持つ。第二圧電素子部材は、前記第一部材に固定される複数の圧電素子を含む板状の輪郭を形成する部材である。前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電圧を印加するときに前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子は前記摺動部材が前記第二壁体に接近する向きに伸長しまたは離間する向きに縮小する。前記第二電気回路が前記第二圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電圧を印加できる。
その結果、地震等で構造部が揺れて上階構造と下階構造が相対移動すると、摺動部材が第二壁体に押付けられて摺動するので、揺れを抑制できる。
【００１３】
本発明の実施形態に係る制振壁は、前記第一壁体の前記第二壁体に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配置される複数の圧電素子を有する第三圧電素子部材と前記圧電素子部材に固定される板状の部材である第三金属板部材と第三電気回路とを有する第三制振機構と、を備え、前記第三金属板部材の面が前記粘性体に接触し、前記第三圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに前記第三圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じる。前記第三電気回路が前記第三圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続され、前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である。
上記本発明に係る実施形態の構成により、第三制振機構は、第三圧電素子部材と第三金属板部材と第三電気回路とを有する。第三圧電素子部材は、前記第一壁体の前記第二壁体に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配置される複数の圧電素子を有する部材である。第三金属板部材は、前記圧電素子部材に固定される板状の部材である。前記第三金属板部材の面が前記粘性体に接触する。前記第三圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに前記第三圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じる。
前記第三電気回路が前記第三圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続される。ここで、前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である。
その結果、地震等で建造物が揺れて上階構造と下階構造との間に相対変位が生ずると、外壁体と内壁体とが相対変位し、粘性体の動きにより第三金属板部材を介して第三圧電素子部材に剪断変位が生じて、複数の圧電素子の一対の端子間に電位差が生じ、電流が第三電気回路に流れて、揺れを抑制できる。
【００１４】
また、第一壁体の第二壁体に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配置される複数の圧電素子を有する第四圧電素子部材と前記圧電素子部材に固定される板状の部材である第四金属板部材と第四電気回路とを有する第三制振機構と、を備え、前記第四金属板部材の面が前記粘性体に接触し、前記第四圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面とが離間または接近する様に伸縮変形が発生するときに前記第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、前記第四電気回路が前記第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続される。前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である。
上記本発明に係る実施形態の構成により、第四制振機構は、第四圧電素子部材と第四金属板部材と第四電気回路とを有する。第四圧電素子部材は、第一壁体の第二壁体に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配置される複数の圧電素子を有する部材である。第四金属板部材は、前記圧電素子部材に固定される板状の部材である。前記第四金属板部材の面が前記粘性体に接触する。前記第四圧電素子部材の複数の圧電素子が板状の前記輪郭の中に配列される。前記第四圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面とが離間または接近する様に伸縮変形が発生するときに前記第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じる、前記第四電気回路が前記第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続される。ここで、前記第一壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの一方であり、前記第二壁体が前記外壁体または前記内壁体のうちの他方である、
その結果、地震等で建造物が揺れて上階構造と下階構造との間に相対変位が生ずると、外壁体と内壁体とが相対変位し、粘性体の動きにより第四金属板部材を介して第三圧電素子部材に伸縮変位が生じて、複数の圧電素子の一対の端子間に電位差が生じ、電流が第三電気回路に流れて、揺れを抑制できる。
【００１５】
また、本発明の実施形態に係る制振壁は、前記圧電素子の一対の端子の間に生じた電位差により流れる電流が前記冷却板を冷却するエネルギーとして用いられる。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記圧電素子の一対の端子の間に生じた電位差により流れる電流が前記冷却板を冷却するエネルギーとして用いられる。
その結果、地震等で建造物が揺れて上階構造と下階構造との間に相対変位が生ずると、揺れを抑制する粘性体の温度上昇を抑制して粘性体の粘性抵抗の低下を抑制できる。
【００１６】
また、本発明の実施形態に係る制振壁は、前記冷却板が前記第三金属板部材または前記第四金属板部材に固定される。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記冷却板が前記第三金属板部材または前記第四金属板部材に固定される。
その結果、地震等で建造物が揺れて上階構造と下階構造との間に相対変位が生ずると、揺れを抑制する粘性体の温度上昇を抑制して粘性体の粘性抵抗の低下を抑制できる。
【００１７】
また、本発明の実施形態に係る制振壁は、前記外壁体と前記内壁体とに挟まれる第五制振機構とを備え、前記第五制振機構が前記外壁体と前記内壁体とに挟まれる板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配置される複数の圧電素子を持つ第五圧電素子部材と第五電気回路とを有し、前記第五圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに前記第五圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、前記第五電気回路が前記第五圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続される。
上記本発明に係る実施形態の構成により、前記第五制振機構が第五圧電素子部材と第五電気回路とを有する。第五圧電素子部材は、前記外壁体と前記内壁体とに挟まれる板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配置される複数の圧電素子を有する。前記第五圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに前記第五圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じる。前記第五電気回路が前記第五圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続される。
その結果、地震等で建造物が揺れて上階構造と下階構造との間に相対変位が生ずると、外壁体と内壁体とが相対変位し、第五圧電素子部材に剪断変位が生じて、複数の圧電素子の一対の端子間に電位差が生じ、電流が第三電気回路に流れて、揺れを抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明に係る制振壁は、その構成により、以下の効果を有する。
上階構造に固定される内壁体の下部を下階構造に固定され外壁体が形成する貯留空間に入れて、前記内壁体の少なくとも一部が貯留空間に貯留される前記粘性体に浸かっている様にしたので、構造物が揺れると上部構造と下部構造が相対移動して粘性体に発生した粘性抵抗が外壁体と内壁体との間に作用し、構造物の揺れを抑制できる。
また、前記貯留空間に位置して前記粘性体に浸かる冷却板が前記粘性体を冷却する様にしたので、粘性体の温度上昇を抑制して、粘性体の粘性抵抗の低下を抑制できる。
また、板状の輪郭を形成し輪郭の中に配列される複数の圧電素子を有する第一圧電素子部材と複数の金属製部材と複数の弾性板部材とを上下方向に積層される積層ゴム部材を上部構造と内壁体との間に設け、前記第一圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に水平方向の剪断変形が発生すると前記第一圧電素子部材の複数の前記圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、第一電気回路が複数の前記圧電素子の一対の端子に電気的に接続される様にしたので、地震等で構造物が揺れて上階構造と下階構造とに相対移動が生じると、前記第一圧電素子部材に水平方向の剪断変形が生じ、複数の前記圧電素子の一対の端子間に電位差が発生し、電流が第一電気回路に流がれ、構造物の揺れを抑制できる。
また、前記アクチエータが第一壁体に支持されて前記摺動部材を水平方向に押して第二壁体の前記第一壁体に対向する面に押付けられて摺動する様にしたので、地震等で構造部が揺れて上階構造と下階構造が相対移動すると、摺動部材が第二壁体に押付けられて摺動するので、揺れを抑制できる。
また、一対の端子に印加される前記前記圧電素子が第一壁体に支持され前記摺動部材を水平方向に押して第二壁体の前記第一壁体に対向する面に押付けて摺動する様にしたので、地震等で構造部が揺れて上階構造と下階構造が相対移動すると、摺動部材が第二壁体に押付けられて摺動するので、揺れを抑制できる。
また、第一壁体の側面に支持され板状の輪郭の中に複数の圧電素子が第三金属板部材を固定し、前記第三圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに前記第三圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、第三電気回路が前記第三圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続される様にしたので、地震等で建造物が揺れて上階構造と下階構造との間に相対変位が生ずると、外壁体と内壁体とが相対変位し、粘性体の動きにより第三金属板部材を介して第三圧電素子部材に剪断変位が生じて、複数の圧電素子の一対の端子間に電位差が生じ、電流が第三電気回路に流れて、揺れを抑制できる。
また、第一壁体の側面に支持され板状の輪郭の中に配列される複数の圧電素子が第四金属板部材を固定し、前記第四圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに前記第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、第四電気回路が前記第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続される様にしたので、地震等で建造物が揺れて上階構造と下階構造との間に相対変位が生ずると、外壁体と内壁体とが相対変位し、粘性体の動きにより第四金属板部材を介して第四圧電素子部材に伸縮変位が生じて、複数の圧電素子の一対の端子間に電位差が生じ、電流が第四電気回路に流れて、揺れを抑制できる。
また、前記圧電素子の一対の端子の間に生じた電位差により流れる電流が前記冷却板を冷却するエネルギーとして用いられる様にしたので、地震等で建造物が揺れて上階構造と下階構造との間に相対変位が生ずると、揺れを抑制する粘性体の温度上昇を抑制して粘性体の粘性抵抗の低下を抑制できる。
また、前記冷却板が前記第三金属板部材または前記第四金属板部材に固定される様にしたので、地震等で建造物が揺れて上階構造と下階構造との間に相対変位が生ずると、揺れを抑制する粘性体の温度上昇を抑制して粘性体の粘性抵抗の低下を抑制できる。
また、板状の輪郭を形成し該輪郭の中に配置される複数の圧電素子を有する第五圧電素子部材を外壁材と内壁材とに挟み、前記第五圧電素子部材の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに前記第五圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じ、第五電気回路を複数の圧電素子の一対の端子間に電気的に繋ぐ様にしたので、地震等で建造物が揺れて上階構造と下階構造との間に相対変位が生ずると、外壁体と内壁体とが相対変位し、第五圧電素子部材に剪断変位が生じて、複数の圧電素子の一対の端子間に電位差が生じ、電流が第五電気回路に流れて、揺れを抑制できる。
従って、簡易な構造により動特性または振動特性を調整できる制振壁を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る制振壁の概念図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係る第一制振機構の概念図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る第二制振機構の概念図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る第三制振機構の概念図である。
【図５】本発明の第一の実施形態に係る圧電素子部材その１の概念図である。
【図６】本発明の第一の実施形態に係る圧電素子部材その２の概念図である。
【図７】本発明の第一の実施形態に係る圧電素子部材その３の概念図である。
【図８】本発明の第一の実施形態に係る第四制振機構の概念図である。
【図９】本発明の第一の実施形態に係る圧電素子部材その４の概念図である。
【図１０】本発明の第一の実施形態に係る第五制振機構の概念図である。
【図１１】本発明の第一の実施形態に係る圧電素子部材その５の概念図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る制振壁の等価質点系の概念図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る制振壁の作用図である。
【図１４】地震波の概念図である。
【図１５】従来の制振壁の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
本発明は、構造物の上階構造Ｒと下階構造Ｆとの間に設けられる制振壁にかかるものである。
説明の便宜のため、制振壁を建物に取り付ける場合を例に説明する。
上階構造Ｒは、建物の一つの層の上部の梁構造である。
下階構造Ｆは、建物の一つの層の下部の梁構造である。
【００２１】
最初に、本発明の第一実施形態に係る制振壁を、図を基に、説明する
図１は、本発明の第一の実施形態に係る制振壁の概念図である。図２は、本発明の第一の実施形態に係る第一制振機構の概念図である。図３は、本発明の第一の実施形態に係る第二制振機構の概念図である。図４は、本発明の第一の実施形態に係る第三制振機構の概念図である。図５は、本発明の第一の実施形態に係る圧電素子部材その１の概念図である。図６は、本発明の第一の実施形態に係る圧電素子部材その２の概念図である。図７は、本発明の第一の実施形態に係る圧電素子部材その３の概念図である。図８は、本発明の第一の実施形態に係る第四制振機構の概念図である。図９は、本発明の第一の実施形態に係る圧電素子部材その４の概念図である。図１０は、本発明の第一の実施形態に係る第五制振機構の概念図である。図１１は、本発明の第一の実施形態に係る圧電素子部材その５の概念図である。
【００２２】
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００とで構成される。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と連結ボルト３５０とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と冷却板４００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と第一制振機構５００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と複数の第一制振機構５００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と第二制振機構６００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と複数の第二制振機構６００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と第三制振機構７００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と複数の第三制振機構７００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と第四制振機構８００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と複数の第四制振機構８００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と第五制振機構９００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と複数の第五制振機構９００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と第五制振機構９００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と複数の第五制振機構９００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と連結ボルト３５０と冷却板４００と第一制振機構５００と第二制振機構６００と第三制振機構７００と第四制振機構８００と第五制振機構９００とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００といくつかの制振機構とで構成されてもよい。
制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００といくつかの制振機構とで構成されてもよい。
図１には、制振壁は、外壁体１００と内壁体２００と粘性体３００と連結ボルト３５０と冷却板４００と第一制振機構５００と第二制振機構６００と第三制振機構７００と第四制振機構８００とで構成される様子を示す。
【００２３】
外壁体１００は、下階構造Ｆに固定され貯留空間Ｈを形成する壁体である構造体である。
貯留空間Ｈは、液体を貯留可能な空間である。
外壁体１００は、一対の外壁側面板１１０と一対の外壁端面板１２０と外壁フランジ板１３０とで構成される。
貯留空間Ｈは、上から見て略長方形の開口をもち、所定の深さをもつ空間である。
一対の外壁側面板１１０は、上から見て貯留空間Ｈの一対の長辺を形成する板部材である。
一対の外壁側面板１２０は、上から見て貯留空間Ｈの一対の短辺を形成する板部材である。
外壁フランジ板１３０は、一対の外壁側面板１１０の底辺と一対の外壁端面板１２０の底辺に固定され、貯留空間Ｈの底を形成する板部材である。
外壁フランジ板１３０は、下部構造Ｆである梁構造に固定される。
【００２４】
内壁体２００は、上階構造Ｒに固定され貯留空間Ｈに下部を入れる壁体である。
内壁体２００は、内壁側面板２１０と内壁フランジ板２２０とで構成される。
内壁側面板２１０は、貯留空間Ｈの中に垂下する板部材である。
内壁フランジ板２２０は、内壁側面板２１０の上辺に固定される底板材である。
内壁フランジ板２２０は、上部構造Ｒである梁構造に固定される。
【００２５】
粘性体３００は、貯留空間Ｈに貯留されるものである。
粘性体３００は、粘性流体であってもよい。
粘性体３００は、高粘度をもつ粘性流体であってもよい。
内壁体２００の少なくとも一部が、粘性体３００に浸かっている。
例えば、内壁側面板２１０の一部が、粘性体３００に浸かっている。
【００２６】
連結ボルト３５０は、外壁体１００と内壁体２００とを貫通するボルトである。
連結ボルト３５０は、一対の外壁側面板１１０と内壁側面板２１０とを貫通して、一対の外壁側面板１１０に固定されてもよい。
連結ボルト３５０は、金属製であってもよい。
例えば、連結ボルト３５０は、鋼製である。
【００２７】
冷却板４００は、貯留空間Ｈに位置して粘性体３００に浸かり粘性体３００を冷却できる。
地震が発生したとき冷却板４００を冷却する。
例えば、冷却板４００はヒートポンプを用いて冷却される。
例えば、冷却板４００はベルティエ素子を用いて冷却される。
冷却された冷却板４００は、粘性体３００から熱を奪う。
地震が発生しないとき冷却板４００を冷却ぜず、地震が発生したとき冷却板４００を冷却してもよい。
後述する圧電素子の一対の端子の間に生じた電位差により流れる電流が冷却板４００を冷却するエネルギーとして用いられてもよい。
冷却板４００は、貯留空間Ｈの底部に位置しても良い。
冷却板４００が吸収した熱を外壁体１００に伝達してもよい。
冷却板４００が吸収した熱を外壁フランジ板１３０に伝達してもよい。
冷却板４００が後述する第三金属板部材７２０または第四金属板部材８２０に固定されてもよい。
冷却板４００が吸収した熱は外壁体１００または内壁体２００に伝達されてもよい。
冷却板４００が吸収した熱は外壁側面板１１０または内壁側面板２１０に伝達されてもよい。
冷却板４００が後述する第三金属板部材７２０または第四金属板部材８２０の粘性体３００に接する側に固定されてもよい。
例えば、第三金属板部材７２０または第四金属板部材８２０が内壁側面板２１０に固定され、冷却板４００が後述する第三金属板部材７２０または第四金属板部材８２０の粘性体３００に接する側に固定されるとき、冷却板４００が吸収した熱を内壁側面板２１０に伝達される。
例えば、第三金属板部材７２０または第四金属板部材８２０が外壁側面板１１０に固定され、冷却板４００が後述する第三金属板部材７２０または第四金属板部材８２０の粘性体３００に接する側に固定されるとき、冷却板４００が吸収した熱を外壁側面板１１０に伝達される。
図１は、冷却板４００は、貯留空間Ｈの底部に位置する様子を示す。
【００２８】
第一制振機構５００を、図を基に、説明する。
図２は、第一制振機構５００の概念図である。
第一制振機構５００は、積層ゴム部材５１０と第一電気回路５２０とで構成される。
積層ゴム部材５１０は、上部構造Ｒと内壁体２００との間に設けられる。
積層ゴム部材５１０は、上部構造Ｒと内壁フランジ板２２０との間に設けられる。
積層ゴム部材５１０は、複数の金属板部材５１１と第一圧電素子部材５１４とで構成される。
積層ゴム部材５１０は、複数の金属板部材５１１と複数の弾性板部材５１２と第一圧電素子部材５１４とで構成されてもよい。
積層ゴム部材５１０は、複数の金属板部材５１１と複数の弾性板部材５１２と外周被覆材５１３と第一圧電素子部材５１４とで構成されてもよい。
積層ゴム部材５１０は、複数の金属板部材５１１と複数の弾性板部材５１２と外周被覆材５１３と第一圧電素子部材５１４と一対のフランジ５１５と剪断キー５１６で構成されてもよい。
【００２９】
複数の金属板部材５１１は、最上位金属板部材５１１ａと複数の金属板部材５１１と最下位金属部材５１１ｂとで構成されてもよい。
金属板部材５１１は、金属製の板状部材である。
金属板部材５１１は、上から見て円形の外周をもつ金属製の板状部材であってもよい。
最上位金属板部材５１１ａは、最も上位に位置する金属板部材５１１である。
最下位金属板部材５１１ｂは、最も下位に位置する金属板部材５１１である。
【００３０】
弾性板部材５１２は、弾性体製の板状部材である。
弾性板部材５１２は、上から見て略円形の外周をもつ弾性体製の板状部材であってもよい。
【００３１】
第一圧電素子部材５１４は、複数の圧電素子５１４ａを有し板状の輪郭をもつ部材である。
第一圧電素子部材５１４は、複数の圧電素子５１４ａと上下一対の仕切り板５１４ｂ、５１４ｂとで構成されてもよい。
複数の圧電素子５１４ａは、上下一対の仕切り板５１４ｂに挟まれる。
【００３２】
第一圧電素子部材５１４は、複数の圧電素子５１４ａで構成される。
複数の圧電素子５１４ａが板状の輪郭の中に整列される。
複数の圧電素子５１４ａが板状の輪郭の中に水平に沿って整列される。
第一圧電素子部材５１４は、複数の圧電素子５１４ａと一対の仕切り板５１４ｂとで構成されてもよい。
複数の圧電素子５１４ａは、一対の仕切り板５１４ｂに挟まれ水平方向に配列される。
一対の上仕切り板５１４ｂは、図示しない構造により水平方向に相対移動自在に支持されてもよい。
上の仕切り板５１４ｂの上面は、第一圧電素子部材５１４の板状の輪郭の上面を形成する。
下の仕切り板５１４ｂの下面は、第一圧電素子部材５１４の板状の輪郭の下面を形成する。
第一圧電素子部材５１４の板状の輪郭の上面と下面との間に水平方向の剪断変形が発生すると第一圧電素子部材５１４の複数の圧電素子５１４ａの一対の端子間に電位差を生じる。
第一圧電素子部材５１４の板状の輪郭の上面と下面との間に水平方向の剪断変形が発生すると複数の圧電素子５１４ａに剪断歪み、伸縮歪み、または曲げ変形による歪みが生じる。
複数の圧電素子５１４ａに歪みが生じると一対の端子間に電位差を生ずる。
【００３３】
複数の金属板部材５１１と複数の弾性板部材５１２と第一圧電素子部材５１４が上下方向に交互に積層される。
複数の金属板部材５１１と複数の弾性板部材５１２と単数または複数の第一圧電素子部材５１４とが上下方向に交互に積層され、接着されていてもよい。
【００３４】
外周被覆材５１３は、複数の金属板部材５１１と複数の弾性板部材５１２と単数または複数の第一圧電素子部材５１４とが積層されたものの外周を被覆する部材である。
外周被覆材５１３は、弾性体製である。
【００３５】
一対のフランジ５１５は上フランジ５１５ｕと下フランジ５１５ｄとで構成されてもい。
【００３６】
上フランジ５１５ｕは、積層ゴム部材５１０の上部に配されるフランジである。
上フランジ５１５ｕは、フランジ部材と剪断キー５１６とで構成されてもよい。
フランジ部材は、上部構造Ｒの下部に当接する上に向いたフランジ面を形成する。
フランジ部材は、上部構造Ｒの下部に固定されるためのボルト孔を形成されてもよい。
剪断キー５１６は、フランジ部材と最上位金属板部材５１１ａ、５１１ｂとの間で剪断力を伝達する機械要素である。
【００３７】
第一電気回路５２０は、第一圧電素子部材５１４の複数の圧電素子５１４ａの一対の端子に電気的に接続される。
第一電気回路５２０は、複数の圧電素子５１４ａの一対の端子間に電気的に接続されるコンデンサを有していてもよい。
第一電気回路５２０は、複数の圧電素子の一対の端子間に電気的に接続される静電容量を可変にできるコンデンサを有していてもよい。
第一電気回路５２０は、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏ、センサで構成される電気機器である。
センサは、地震を検知できる。
センサは、地震波を評価できる。
第一電気回路５２０は、圧電素子５１４ａを制御するソフトウエアがインストールされる。
ソフトウエアは、第一電気回路５２０に圧電素子を制御する機能を実現させる。
【００３８】
第二制振機構６００を、図を基に、説明する。
図３は、第二制振機構６００の概念図である。
第二制振機構６００は、アクチエータ６１０と摺動部材６２０で構成される。
第二制振機構６００は、アクチエータ６１０と摺動部材６２０と駆動回路とで構成されてもよい。
駆動回路は、第二電気回路６３０で構成されてもよい。
アクチエータ６１０は、第一壁体に支持される。
摺動部材６２０は、アクチエータ６１０に水平方向に押されて第二壁体の第一壁体に対向する面に押付けられて摺動可能な部材である。
ここで、第一壁体が外壁体または内壁体のうちの一方であり、第二壁体が外壁体または内壁体のうちの他方である。
図３は、アクチエータ６１０が内壁側面板２１０に支持され、摺動部材６２０がアクチエータ６１０に水平方向に押されて外壁側面板１１０の内壁側面板２１０に対向する面に押付けられる様子を示している。
【００３９】
アクチエータ６１０は、第二圧電素子部材６１１で構成されてもよい。
第二圧電素子部材６１１は、第一部材に固定される複数の圧電素子６１１ａを含む板状の輪郭を形成する。
第二圧電素子部材６１１は、複数の圧電素子６１１ａと仕切り板６１１ｂとで構成されてもよい。
第二圧電素子部材６１１は、複数の圧電素子６１１ａと一対の仕切り板６１１ｂとで構成されてもよい。
複数の圧電素子６１１ａは、一対の仕切り板６１１ｂに挟まれてもよい。
複数の圧電素子６１１ａは、板状の輪郭の中に配列される。
複数の圧電素子６１１ａは、板状の輪郭の中に板状の上面に沿って配列される。
【００４０】
第二圧電素子部材６１１の複数の圧電素子６１１ａの一対の端子に電圧を印加すると、第二圧電素子部材６１１の複数の圧電素子６１１ａは摺動部材６２０が第二壁体に接近する向きに伸長しまたは離間する向きに縮小してもよい。
【００４１】
第二電気回路６３０が第二圧電素子部材６１１の複数の圧電素子６１１ａの一対の端子に電圧を印加できる。
【００４２】
第三制振機構７００を、図を基に、説明する。
図４は、第三制振機構７００の概念図である。
第三制振機構７００は、第三圧電素子部材７１０と第三金属板部材７２０と第三電気回路７３０とで構成される。
第三圧電素子部材７１０は、複数の圧電素子で構成される。
複数の圧電素子は、第一壁体の第二壁体に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し輪郭の中に配置される。
複数の圧電素子は、第一壁体の第二壁体に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し輪郭の中に板状の上面に沿って配置される。
第三金属板部材７２０は、圧電素子部材に固定される板状の部材である。
第三金属板部材７２０の面が粘性体３００に接する。
ここで、第一壁体が外壁体または内壁体のうちの一方であり、第二壁体が外壁体または内壁体のうちの他方である。
図４は、第三圧電素子部材７１０が、内壁側面板２１０の外壁側面板１１０に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し輪郭の中に板状の上面に沿って配置される複数の圧電素子で構成される様子を示す。
第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに第三圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じる。
第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに第三圧電素子部材の複数の圧電素子に剪断歪み、伸縮歪み、または曲げ変形による歪みが生ずる。
複数の圧電素子に剪断歪み、伸縮歪み、または曲げ変形による歪みが生ずると、複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じる。
第三電気回路７３０は、第三圧電素子部材７１０の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続される。
第三電気回路７３０は、第三圧電素子部材７１０の複数の圧電素子の一対の端子に電気的に接続されるコンデンサを有していてもよい。
【００４３】
以下に、本発明の実施形態にかかる制振壁の第一乃至第三制振機構に採用される第一乃至第三圧電素子部材の詳細を、第一制振機構に採用される第三圧電素子部材を代表して、説明する
【００４４】
図５は、本発明の実施形態に係る圧電素子部材その１の概念図である。
第三圧電素子部材７１０は、複数の圧電素子７１０ａで構成される。
複数の圧電素子７１０ａが板状の輪郭の中に整列される。
複数の圧電素子７１０ａが板状の輪郭の中に水平面に沿って整列される。
第三圧電素子部材７１０は、複数の圧電素子７１０ａと一対の仕切り板７１０ｂとで構成されてもよい。
複数の圧電素子７１０ａは、一対の仕切り板７１０ｂに挟まれ水平方向に配列される。
一対の上仕切り板７１０ｂは、図示しない構造により水平方向に相対移動自在に支持されてもよい。
上の仕切り板７１０ｂの上面は、第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面を形成する。
下の仕切り板７１０ｂの下面は、第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の下面を形成する。
第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面と下面との間に水平方向の剪断変形が発生すると複数の圧電素子７１０ａに剪断歪みが生じる。
複数の圧電素子７１０ａに剪断歪みが生じると一対の端子間に電位差を生ずる。
図５は、第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面と下面との間にＸ軸方向の剪断変形が発生すると、複数の圧電素子７１０ａに剪断歪みが生じる様子を示す。
図５は、視線を水平にしてみたときに、複数の圧電素子７１０ａに剪断歪みが生じる様子を示す。
視線を垂直にしてみたときに、複数の圧電素子７１０ａに剪断歪みが生じる様にしてもよい。
圧電素子７１０ａは、剪断変形により一対の端子間に電位差を生ずる圧電素子である。
図５は、複数のユニットが、側面に沿って水平に配列される。
ユニットは、複数の圧電素子７１０ａが側面に直交する向きに積層されたものである。
圧電素子７１０ａ水平方向に剪断変形すると、一対の端子間に電位差を生ずる。
【００４５】
図６は、本発明の実施形態に係る第三圧電素子部材その２の概念図である。
第三圧電素子部材７１０は、複数の圧電素子７１０ａとで構成される。
複数の圧電素子７１０ａが板状の輪郭の中に水平面に沿って整列される。
第三圧電素子部材７１０は、複数の圧電素子７１０ａと一対の仕切り板７１０ｂとで構成されてもよい。
複数の圧電素子７１０ａは一対の上仕切り板７１０ｂに挟まれ水平方向に配列される。
一対の上仕切り板７１０ｂは、図示しない構造により水平方向に相対移動自在に支持されてもよい。
上の仕切り板７１０ｂの上面は、第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面を形成する。
下の」仕切り板７１０ｂの下面は、第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の下面を形成する。
第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面と下面との間に水平方向の剪断変形が発生すると複数の圧電素子７１０ａに伸縮歪みが生じる。
複数の圧電素子７１０ａに伸縮歪みが生じると一対の端子間に電位差を生ずる。
図６は、第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面と下面との間にＸ軸方向の剪断変形が発生すると複数の圧電素子７１０ａに伸縮歪みが生じる様子を示す。
図６は、視線を水平にしてみたときに、複数の圧電素子７１０ａに水平方向に伸縮歪みが生じる様子を示す。
圧電素子７１０ａは、伸縮変形により一対の端子間に電位差を生ずる圧電素子である。
図６は、複数のユニットが、側面に沿って水平に配列される。
ユニットは、複数の圧電素子７１０ａが側面に沿って水平方向に積層されたものである。
圧電素子７１０ａが水平方向に伸縮すると、一対の端子間に電位差を生ずる。
【００４６】
図７は、本発明の実施形態に係る第三圧電素子部材その３の概念図である。
第三圧電素子部材７１０は、複数の圧電素子７１０ａとで構成される。
複数の圧電素子７１０ａが板状の輪郭の中に整列される。
複数の圧電素子７１０ａが板状の輪郭の中に水平面に沿って整列される。
第三圧電素子部材７１０は、複数の圧電素子７１０ａと一対の上仕切り板７１０ｂとで構成されてもよい。
複数の圧電素子７１０ａは一対の上仕切り板７１０ｂに挟まれ水平方向に配列される・
一対の上仕切り板７１０ｂは、図示しない構造により水平方向に相対移動自在に支持されてもよい。
上の仕切り板７１０ｂの上面は、第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面を形成する。
下の仕切り板７１０ｂの下面は、第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の下面を形成する。
第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面と下面との間に水平方向の剪断変形が発生すると複数の圧電素子７１０ａに曲げによる歪みが生じる。
複数の圧電素子７１０ａに曲げによる歪みが生じると一対の端子間に電位差を生ずる。
図７は、第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面と下面との間にＸ軸方向の剪断変形が発生すると複数の圧電素子７１０ａに曲げによる歪みが生じる様子を示す。
図７は、視線を水平にしてみたときに、複数の圧電素子７１０ａに曲げによる歪みが生じる様子を示す。
視線を垂直にしてみたときに、複数の圧電素子７１０ａに曲げによる歪みが生じる様にしてもよい。
圧電素子７１０ａは、曲げによ歪みにより一対の端子間に電位差を生ずる圧電素子である。
図７は、複数のユニットが、側面に沿って水平に配列される。
ユニットは、複数の圧電素子７１０ａが側面に沿って水平方向に積層されたものである。
圧電素子７１０ａが水平方向に曲げられると、一対の端子間に電位差を生ずる。
【００４７】
第四制振機構８００を、図を基に、説明する。
図８は、第四制振機構８００の概念図である。
図９は、第四制振機構８００に採用される第四圧電素子部材の概念図である。
第四制振機構８００は、第四圧電素子部材８１０と第四金属板部材８２０と第四電気回路８３０とで構成される。
第四圧電素子部材８１０は、第一壁体の第二壁体に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し複数の圧電素子を持つ部材である。
複数の圧電素子は、輪郭の中に配置される。
複数の圧電素子は、輪郭の中に板状の上面に沿って配置される。
第四金属板部材８２０は、圧電素子部材８１０に固定される板状の部材である。
第四金属板部材８２０の板状の面が粘性体３００に接する。
ここで、第一壁体が外壁体または内壁体のうちの一方であり、第二壁体が外壁体または内壁体のうちの他方である。
図８に、第四圧電素子部材８１０が、外壁端面板１２０の内壁側面板２１０の端部に対向する側面に支持され板状の輪郭を形成し、輪郭の中に板状の上面に沿って配置される複数の圧電素子を持つ様子をしめす。
第四圧電素子部材８１０の板状の輪郭の上面と下面とが離間または接近する様に伸縮変形が発生するときに第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じる。
言い換えると、第四圧電素子部材８１０の板状の輪郭の上面と下面との間に面外方向へ伸縮変形が発生するときに第四圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じる。
第四圧電素子部材８１０の板状の輪郭の上面と下面との間に面外方向へ伸縮変形が発生するときに第四圧電素子部材８１０の複数の圧電素子８１０ａに圧縮歪み、剪断歪み、または曲げ変形による歪みが生ずる。
圧電素子８１０ａに圧縮歪み、剪断歪み、または曲げ変形による歪みが生ずると、圧電素子８１０ａの一対の端子間に電位差を生じる。
図９は、第四圧電素子部材８１０の板状の輪郭の上面と下面との間に面外方向へ伸縮変形が発生するときに第四圧電素子部材８１０の複数の圧電素子８１０ａに圧縮歪み、が生ずる様子を示す。
第四電気回路８３０が第四圧電素子部材８１０の複数の圧電素子８１０ａの一対の端子に電気的に接続される。
第四電気回路８３０が第四圧電素子部材８１０の複数の圧電素子８１０ａの一対の端子に電気的に接続されるコンデンサを有していてもよい。
【００４８】
第五制振機構９００を、図を基に、説明する。
図１０は、第五制振機構９００の概念図を示す。
図１１は、第五制振機構９００に採用される第五圧電素子部材９１０の概念図を示す。
第五制振機構９００は、第五圧電素子部材９１０と第五電気回路９２０とで構成される。
第五圧電素子部材９１０は、外壁体と内壁体とに挟まれる板状の輪郭を形成し複数の圧電素子９１０ａで構成される。
例えば、第五圧電素子部材９１０の上面が外壁体に接し、第五圧電素子部材９１０の下面が内壁体に接する。
第五圧電素子部材９１０は、複数の圧電素子９１０ａと弾性板材９１０ｂとで構成される。
第五圧電素子部材９１０は、圧電ゴム製であってもよい。
圧電ゴムは、弾性素材のなかに圧電素子が配列されたものである。
複数の圧電素子９１０ａは、輪郭の中に配置される。
複数の圧電素子９１０ａは、輪郭の中に板状の上面に沿って配置される。
弾性板材９１０ｂは、外壁体と内壁体とに挟まれる板状の輪郭を形成する板状の部材でらる。
複数の圧電素子９１０ａは弾性板材９１０ｂの中に配列されていてもよい。
複数の圧電素子９１０ａと弾性板材９１０ｂとが板状の厚み方向に多層に積層されていてもよい。
第五圧電素子部材９１０の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに第五圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じる。
第五圧電素子部材９１０の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに、第五圧電素子部材の複数の圧電素子に伸縮歪みまたは剪断歪みが生ずる。
第五圧電素子部材９１０の複数の圧電素子９１０ａに伸縮歪みまたは剪断歪みが生ずると、第五圧電素子部材の複数の圧電素子の一対の端子間に電位差を生じる。
第五電気回路９２０が第五圧電素子部材９１０の複数の圧電素子９１０ａの一対の端子に電気的に接続される。
第五電気回路９２０が第五圧電素子部材９１０の複数の圧電素子９１０ａの一対の端子に電気的に接続されるコンデンサを有する。
【００４９】
以下に、制振機構の振動特性を、図を基に、説明する。
図１２は、本発明の実施形態に係る制振壁の等価質点系の概念図である。
制振壁は、ばね要素と粘性要素とが直列に接続される質点系に置き換えることができる。
図１２は、基礎に正弦波の振動が入力されたときに、ばね要素と粘性要素とをつうかしたときの振動の様子を示す。
【００５０】
以下に、制振壁を建造物に導入する様子を示す。
図１３は、本発明の実施形態に係る制振壁の作用図である。    
図１３は、制振壁と粘性マスダンパーとＴＭＤが建物に導入される様子を示す。
図１３には、制振壁が建物の上梁と下梁との間に設けられる様子が示される。
図１３には、上梁に固定される間柱と下梁に固定される間柱との間に設けられる様子が示される。
【００５１】
本願発明の制振壁を採用すると、従来の粘性ダンパーの課題であった振動数依存性や温度依存性を任意に変化させることができるとととも、入力される位相を調整できるようになるので、様々な特性を建造物に付与できるようになる。
【００５２】
また、以上説明したように、本発明に係る制振壁は、その構成により、以下の効果を有する。
上階構造Ｒに固定される内壁体２００の下部を下階構造Ｆに固定され外壁体１００が形成する貯留空間Ｈに入れて、内壁体２００の少なくとも一部が貯留空間Ｈに貯留される粘性体３００に浸かっている様にしたので、構造物が揺れると上部構造Ｒと下部構造Ｆが相対移動して粘性体３００に発生した粘性抵抗が外壁体１００と内壁体２００との間に作用し、構造物の揺れを抑制できる。
また、貯留空間Ｈに位置して粘性体３００に浸かる冷却板４００が粘性体を冷却する様にしたので、粘性体３００の温度上昇を抑制して、粘性体３００の粘性抵抗の低下を抑制できる。
また、板状の輪郭を形成し板状の中に配列される複数の圧電素子５１４ａを有する第一圧電素子部材５１４と複数の金属製部材５１１と複数の弾性板部材５１２とを上下方向に積層される積層ゴム部材５１０を上部構造Ｒと内壁体２００との間に設け、第一圧電素子部材５１４の板状の輪郭の上面と下面との間に水平方向の剪断変形が発生すると第一圧電素子部材５１４の複数の圧電素子５１４ａの一対の端子間に電位差を生じ、第一電気回路５２０が複数の圧電素子５１４ａの一対の端子に電気的に接続される様にしたので、地震等で構造物が揺れて上階構造Ｒと下階構造Ｆとに相対移動が生じると、第一圧電素子部材５１４に水平方向の剪断変形が生じ、複数の圧電素子５１４ａの一対の端子間に電位差が発生し、電流が第一電気回路５２０に流がれ、構造物の揺れを抑制できる。
また、アクチエータ６１０が内壁体２００に支持されて摺動部材を水平方向に押して外壁体１００の内壁体２００に対向する面に押付けられて摺動する様にしたので、地震等で構造部が揺れて上階構造Ｒと下階構造Ｆが相対移動すると、摺動部材６２０が外壁体１００に押付けられて摺動するので、揺れを抑制できる。
また、一対の端子に印加される圧電素子が内壁体２００に支持され摺動部材を水平方向に押して外壁体１００の内壁体２００に対向する面に押付けられて摺動する様にしたので、地震等で構造部が揺れて上階構造Ｒと下階構造Ｆが相対移動すると、摺動部材６２０が外壁体１００に押付けられて摺動するので、揺れを抑制できる。
また、内壁体２００の側面に支持され板状の輪郭の中に板状の上面に沿って複数の圧電素子７１０ａが第三金属板部材７１０を固定し、第三圧電素子部材７１０の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに第三圧電素子部材７１０の複数の圧電素子７１０ａの一対の端子間に電位差を生じ、第三電気回路７３０が第三圧電素子部材７１０の複数の圧電素子７１０ａの一対の端子に電気的に接続される様にしたので、地震等で建造物が揺れて上階構造Ｒと下階構造Ｆとの間に相対変位が生ずると、外壁体１００と内壁体２００とが相対変位し、粘性体３００の動きにより第三金属板部材７２０を介して第三圧電素子部材７１０に剪断変位が生じて、複数の圧電素子７１０ａの一対の端子間に電位差が生じ、電流が第三電気回路に流れて、揺れを抑制できる。
また、外壁体１００の側面に支持され板状の輪郭の中に板状の上面に沿って複数の圧電素子が第四金属板部材を固定し、第四圧電素子部材８１０の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに第四圧電素子部材８１０の複数の圧電素子８１０ａの一対の端子間に電位差を生じ、第四電気回路８３０が第四圧電素子部材８１０の複数の圧電素子８１０ａの一対の端子に電気的に接続される様にしたので、地震等で建造物が揺れて上階構造Ｒと下階構造Ｆとの間に相対変位が生ずると、外壁体１００と内壁体２００とが相対変位し、粘性体の動きにより第四金属板部材を介して第四圧電素子部材８１０に伸縮変位が生じて、複数の圧電素子８１０ａの一対の端子間に電位差が生じ、電流が第四電気回路８３０に流れて、揺れを抑制できる。
また、圧電素子の一対の端子の間に生じた電位差により流れる電流が冷却板４００を冷却するエネルギーとして用いられる様にしたので、地震等で建造物が揺れて上階構造Ｒと下階構造Ｆとの間に相対変位が生ずると、揺れを抑制する粘性体の温度上昇を抑制して粘性体３００の粘性抵抗の低下を抑制できる。
また、冷却板４００が第三金属板部材７２０または第四金属板部材８２０の粘性体に接する側に固定される様にしたので、地震等で建造物が揺れて上階構造Ｒと下階構造Ｆとの間に相対変位が生ずると、揺れを抑制する粘性体３００の温度上昇を抑制して粘性体３００の粘性抵抗の低下を抑制できる。
また、板状の輪郭を形成し輪郭の中に板状の上面に沿って配置される複数の圧電素子を有する第五圧電素子部材９１０を外壁材と内壁材とに挟み、第五圧電素子部材９１０の板状の輪郭の上面と下面との間に側面に沿って水平方向に剪断変形が発生するときに第五圧電素子部材９１０の複数の圧電素子９１０ａの一対の端子間に電位差を生じ、第五電気回路９３０を複数の圧電素子の一対の端子間に電気的に繋ぐ様にしたので、地震等で建造物が揺れて上階構造Ｒと下階構造Ｆとの間に相対変位が生ずると、外壁体１００と内壁体２００とが相対変位し、第五圧電素子部材９１０に剪断変位が生じて、複数の圧電素子の一対の端子間に電位差が生じ、電流が第五電気回路９３０に流れて、揺れを抑制できる。
【００５３】
本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない歯非で各種の変更が可能である。
構造物に作用する加速度の最大振幅値が変化するのに応じて、電気回路のインピーダンスを変化させてもよい。
構造物に作用する加速度の最大振幅値が変化するのに応じて、電気回路のコンデンサの静電容量を変化させてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
Ｒ  上部構造
Ｆ  下部構造
Ｈ  貯留空間
１００  外壁体
１１０  外壁側面板
１２０  外壁端面板
１３０  外壁フランジ板
２００  内壁体
２１０  内壁側面板
２２０  内壁フランジ板
３００  粘性体
３５０  連結ボルト
４００  冷却板
５００  第一制振機構
５１０  積層ゴム部材
５１１  金属板部材
５１１ａ  最上位金属板部材
５１１ｂ  最下位金属板部材
５１２  弾性板部材
５１３  外周被覆材
５１４  第一圧電素子部材
５１４ａ  圧電素子
５１４ｂ  仕切り板
５１５  フランジ
５１５ｕ  上フランジ
５１５ｄ  下フランジ
５１６  剪断キー
５２０  第一電気回路
６００  第二制振機構
６１０  アクチエータ
６１１  第二圧電素子部材
６１１ａ  圧電素子
６１１ｂ  仕切り板
６２０  摺動部材
６３０  第二電気回路（駆動回路）
７００  第三制振機構
７１０  第三圧電素子部材
７１０ａ  圧電素子
７１０ｂ  仕切り板
７２０  第三金属板部材
７３０  第三電気回路
８００  第四制振機構
８１０  第四圧電素子部材
８１０ａ  圧電素子
８１０ｂ  仕切り板
８２０  第四金属板部材
８３０  第四電気回路
９００  第五制振機構
９１０  第五圧電素子部材
９２０  第五電気回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特開平５−８６７４４号
【特許文献２】特開２００１−０４９８９４号
【図１】
2018091077.tif 000003
【図２】
2018091077.tif 000004
【図３】
2018091077.tif 000005
【図４】
2018091077.tif 000006
【図５】
2018091077.tif 000007
【図６】
2018091077.tif 000008
【図７】
2018091077.tif 000009
【図８】
2018091077.tif 000010
【図９】
2018091077.tif 000011
【図１０】
2018091077.tif 000012
【図１１】
2018091077.tif 000013
【図１２】
2018091077.tif 000014
【図１３】
2018091077.tif 000015
【図１４】
2018091077.tif 000016
【図１５】
2018091077.tif 000017