(57)【要約】【課題】圧液を蓄えた蓄圧装置からの圧液を用いて駆動装置から構造物に付与すべき制御力を出力するアクティブ型制震装置において構造物の揺れを抑制するために制御力を発生する加振の時間帯中でより詳細に制御力を制御する。【解決手段】構造物に入力した振動エネルギを流体エネルギに変換する変換装置５と、変換された流体エネルギを圧液として蓄積する蓄圧装置３と、蓄積された圧液を用いて構造物に付与すべき制御力を出力する駆動装置２を備え、駆動装置２の各シリンダ室２３、２４と蓄圧装置３との間にサーボ弁２５が、両シリンダ室２３、２４間に流量制御弁２６が接続された制震装置１において駆動装置２は加振の時間帯の内、駆動装置２をアクティブ制御すべきときに蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過を許容しながら流量制御弁２６を閉じ、一定条件ときに蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過を遮断しながら流量制御弁２６の開度を制御する。【選択図】図８
2019124334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に入力した振動エネルギを流体エネルギに変換する変換装置と、この変換装置で変換された流体エネルギを圧液として蓄積する蓄圧装置と、この蓄圧装置に蓄積された圧液を用いて前記構造物に付与すべき制御力を出力する駆動装置と、この駆動装置の出力時に前記駆動装置から放出された圧液を回収し、前記変換装置に復帰させる回収装置とを備え、
前記駆動装置は圧液が充填されたシリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、このピストンを挟んだ両側の各シリンダ室と前記蓄圧装置との間に接続され、前記蓄圧装置内の圧液の、前記各シリンダ室への流入を制御するサーボ弁と、前記両側のシリンダ室間に接続され、前記両側のシリンダ室間の圧液の移動量を制御する流量制御弁とを備えた制震装置において、
前記流量制御弁は、前記駆動装置が前記構造物を加力している加振の時間帯の内、前記駆動装置をアクティブ制御すべきときには前記蓄圧装置からの圧液の前記サーボ弁の通過を許容しながら、前記流量制御弁自身を閉じ、
前記加振の時間帯の内、以下の条件（１）のときに前記蓄圧装置からの圧液の前記サーボ弁の通過を遮断しながら、前記流量制御弁自身の開度を制御し、前記駆動装置をセミアクティブ制御することを特徴とするアクティブ・セミアクティブ切換型制震装置。
条件（１）：前記構造物のポテンシャルエネルギ発生の集中度合いを評価可能な判定値が予め決められた設定値以下になったとき。
【請求項２】
前記流量制御弁は、前記駆動装置をアクティブ制御すべきときの内、以下の条件（２）のときに前記蓄圧装置からの圧液のサーボ弁の通過を遮断しながら、前記流量制御弁自身の開度を制御し、前記駆動装置をセミアクティブ制御することを特徴とする請求項１に記載のアクティブ・セミアクティブ切換型制震装置。
条件（２）：前記駆動装置が前記加振のときに使用する消費エネルギ量Ｅ４から、前記変換装置が流体エネルギに変換した変換エネルギ量Ｅ２を差し引いた値が予め決められた設定値以上になったとき。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧液を蓄えたエネルギ源としての蓄圧装置（アキュムレータ）からの圧液を用いて駆動装置から構造物に付与すべき制御力を出力するアクティブ型の制震装置において、特に構造物の揺れを抑制するために制御力を発生する時間帯の中で、より詳細に制御力を制御することを可能にするアクティブ・セミアクティブ切換型制震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震時等の外力作用時に構造物に入力した振動エネルギを、構造物の振動を抑制する制御力を発生するための流体エネルギとして蓄積し、蓄積された流体エネルギを駆動装置（アクチュエータ）から制御力として構造物に出力するエネルギ変換形式のアクティブ型制震システムは、構造物に蓄積される振動エネルギを自らの振動抑制のために有効に利用できることで、外部からのエネルギの供給を必要とせず、構造物に生ずる振動の程度に応じて振動を抑制できる利点を有する（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
この制震システムは特許文献３のように振動エネルギを流体エネルギに変換する変換装置（液圧シリンダ）と、流体エネルギを蓄積する、エネルギ源としての蓄圧装置（アキュムレータ）と、流体エネルギを制御力として発生する駆動装置（液圧アクチュエータ）と、制御力の発生時に駆動装置から放出された流体を回収する回収装置（液圧タンク）から構成される。
【０００４】
変換装置はシリンダ内を往復動するピストンを挟んで区分されたシリンダ室を持ち、構造物に入力した外力を受けて圧力の高まった圧油等の圧液を蓄圧装置に送る。蓄圧装置は圧液を流体エネルギとして一旦、蓄積した後、駆動装置の制御力発生時に圧液を駆動装置に送り込み、駆動装置が構造物、あるいは構造物内の耐震要素に制御力を付与する。駆動装置はシリンダ内を往復動するピストンを挟んで区分されたシリンダ室を持ち、両側のシリンダ室内に供給される圧液量の差に応じた圧力を制御力として発生する。
【０００５】
アクティブ型の制震システムでは例えば構造物の各層に、または図２に示すように下部構造と上部構造間に設置された駆動装置から、各層、または上部構造の応答速度に比例した制御力を各層、または上部構造、あるいは隣接する構造物に付与する制御（フィードバック制御）が行われる。フィードバック制御の結果を示す指標として、制御力の時刻歴を図４−（ａ）〜（ｃ）に示す。ここに示すように制御力の発生時期は駆動装置が構造物の振動（揺れ）を打ち消すために構造物を加力している、実線で示す「加振」の時間帯と、「加振」以外の構造物の揺れを抑制するための抵抗力を発生している、破線で示す「吸収」の時間帯に区分される。
【０００６】
「加振」の時間帯か「吸収」の時間帯かを問わず、制御力を発生することはエネルギ源（蓄圧装置）から多くの圧液の供給を要することであるから、構造物の振動中は常にエネルギ源から圧液を供給し続けることになる。結果的に圧液の供給が追いつかなくなることが発生し得、十分な大きさの制御力が発生せず、制御力の不足による制震効果の低下を招くことも想定される。
【０００７】
そこで、構造物の振動中に常に蓄圧装置から圧液を供給し続ける必要性を解消し、余裕のある制御力を出力することを可能にする制震装置を出願人は提案している（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−９４０１３号公報（請求項１、段落０００８〜００１５、図１〜図３）
【特許文献２】特開平１１−２４７４８９号公報（請求項１、段落００２２〜００３０、図３、図４）
【特許文献３】特開２００５−２１４３０４号公報（請求項１、段落００２３〜００３３、図１〜図４）
【特許文献４】特許第６１２５９２１号公報（請求項１、段落００１７〜００２５、図３、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献４では流量制御弁を用いてエネルギ源からの圧液の駆動装置への供給量を制御することで、特許文献４の図３に示す「加振」の時間帯にエネルギ源からの圧液のサーボ弁の通過を許容し、「吸収」の時間帯の少なくとも一部の時間帯にはエネルギ源からの圧液のサーボ弁の通過を遮断するようにエネルギ源からの圧液の駆動装置への供給状態を切り替えることを可能にしている。結果として特許文献４の図８に示すように駆動装置の「加振」時の使用（消費）エネルギ量に対する変換装置による変換（供給）エネルギ量の比率（エネルギ収支）を流量制御弁を使用しない場合より大きくすることができている。
【００１０】
但し、この比率が１より小さいことは、変換装置から蓄圧装置へ供給される変換エネルギ量が駆動装置で消費される使用（消費）エネルギ量を下回ることであるから、蓄圧装置内に蓄積されている蓄積（残存）エネルギ量と変換（供給）エネルギ量の和が使用エネルギ量を上回らない限り、駆動装置での必要な使用エネルギ量を賄いきれない（不足する）ことがあり得ることを意味する。特許文献４の図８は特許文献４の制震装置を使用しても、比率（エネルギ収支）が１を下回る可能性が残されていることを示している。
【００１１】
本発明は上記背景より、特許文献４で言うエネルギ収支が１を上回る可能性を高め得る制御力発生の制御を可能にするアクティブ・セミアクティブ切換型制震装置を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明のアクティブ・セミアクティブ切換型制震装置は、構造物に入力した振動エネルギを流体エネルギに変換する変換装置と、この変換装置で変換された流体エネルギを圧液として蓄積する蓄圧装置と、この蓄圧装置に蓄積された圧液を用いて前記構造物に付与すべき制御力を出力する駆動装置と、この駆動装置の出力時に前記駆動装置から放出された圧液を回収し、前記変換装置に復帰させる回収装置とを備え、
前記駆動装置は圧液が充填されたシリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと、このピストンを挟んだ両側の各シリンダ室と前記蓄圧装置との間に接続され、前記蓄圧装置内の圧液の、前記各シリンダ室への流入を制御するサーボ弁と、前記両側のシリンダ室間に接続され、前記両側のシリンダ室間の圧液の移動量を制御する流量制御弁とを備えた制震装置において、
前記流量制御弁は、前記駆動装置が前記構造物を加力している加振の時間帯の内、前記駆動装置をアクティブ制御すべきときには前記蓄圧装置からの圧液の前記サーボ弁の通過を許容しながら、前記流量制御弁自身を閉じ、
前記加振の時間帯の内、以下の条件（１）のときに前記蓄圧装置からの圧液の前記サーボ弁の通過を遮断しながら、前記流量制御弁自身の開度を制御し、前記駆動装置をセミアクティブ制御することを構成要件とする。
条件（１）：前記構造物のポテンシャルエネルギ発生の集中度合いを評価可能な判定値が予め決められた設定値以上になったとき。
【００１３】
変換装置５は主に油圧シリンダであり、構造物に入力した振動エネルギを流体（液体）の圧力（液圧）として発生し、この振動エネルギを流体エネルギに変換し、蓄圧装置３に送る。変換装置５は図１に示すように回収装置４と蓄圧装置３との間に配置されて双方に接続される。蓄圧装置３は蓄積した流体エネルギを圧液の放出によりサーボ弁２５を経由させて駆動装置２に送る。駆動装置２はサーボ弁２５で振り分けられた圧液を各シリンダ室２３、２４内に流入させることにより両シリンダ室２３、２４間の圧力差を制御力として構造物等に付与する。「構造物等」は構造物の一部の躯体を含む意味である。駆動装置２が制御力の発生のために使用し、圧力の低下した圧液は変換装置５への復帰のために油圧タンクやアキュムレータ等の回収装置４へ放出される。
【００１４】
サーボ弁２５は蓄圧装置３内の圧液の、駆動装置２の各シリンダ室２３、２４への流入を制御することで、各シリンダ室２３、２４内の圧液の圧力を制御し、駆動装置２が発生する制御力の発生時期と大きさを制御する。流量制御弁２６は両側のシリンダ室２３、２４間の圧液の移動量（流量）を制御することで、サーボ弁２５との組み合わせにより流量０の場合を含め、蓄圧装置３からの圧液の駆動装置２への供給量を制御し、回収装置３への放出量も制御する。
【００１５】
流量制御弁２６が両側のシリンダ室２３、２４間の圧液の移動量を制御することは、図１に示すように駆動装置２の両側のシリンダ室２３、２４間に流量Ｑ０を生じさせることであるから、サーボ弁２５の開放時にＱ１＋Ｑ３の量の圧液が駆動装置２に送り込まれるときに、一方のシリンダ室２３にＱ１−Ｑ２−Ｑ０の流量の圧液が送り込まれ、他方のシリンダ室２４にＱ３−Ｑ４＋Ｑ０の流量の圧液が送り込まれることになる。このとき、駆動装置２の各シリンダ室２３、２４にはＱ１−Ｑ２−Ｑ０に応じた圧力Ｐａ１とＱ３−Ｑ４＋Ｑ０に応じた圧力Ｐａ２が発生し、これらの圧力差ΔＰが制御力Ｆとして構造物等に付与される。サーボ弁２５と流量制御弁２６の制御は図１に示すように両側のシリンダ室２３、２４内の圧力差ΔＰ、またはピストン２２の移動速度Ｖ、及び制御力指令Ｆを用いたコントローラからの指令に基づいて行われる。流量制御弁に流量Ｑ０を生じさせるかどうかは、速度Ｖ、または圧力差ΔＰと制御力指令Ｆの積の正負で判定される。
【００１６】
「加振」は制御力が構造物の振動（揺れ）を打ち消す（相殺させる）ための能動的な加力として構造物に付与される時間帯を言い、「吸収」は「加振」以外の、制御力が構造物の揺れを抑制するための受動的な抵抗力として構造物に付与される時間帯を言う。
【００１７】
特許文献４では「加振」の時間帯に蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過を許容し、「吸収」の時間帯の少なくとも一部の時間帯に蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過を遮断する切り替えをすることで、「加振」と「吸収」の間、常に蓄圧装置３から駆動装置２に圧液を供給し続ける必要性をなくし、圧液の供給が追いつかなくなる事態の発生を回避している（段落００２０〜００２２）。「圧液のサーボ弁２５の通過を許容する」とは、駆動装置２が蓄圧装置３の圧液（流体エネルギ）を使用して制御力を発生することを言い、「圧液のサーボ弁２５の通過を遮断する」とは、駆動装置２が蓄圧装置３の圧液を使用することなく、駆動装置２に蓄えられている圧液のみを使用して制御力を発生することを言う。
【００１８】
只、特許文献４では「加振」の時間帯でありながら、必ずしも駆動装置２が蓄圧装置３内の圧液を使用しなくても必要な制御力を発生できる場合にも、「加振」の時間帯であれば蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過を許容し続けるため、必要以上の圧液を蓄圧装置３から駆動装置６に供給し続けていることが想定される。このことが前記した「エネルギ収支が１未満になる」状況を生んでいる可能性がある。
【００１９】
本発明では「加振」の時間帯でありながらも、蓄圧装置３からの圧液の供給をし続けるべき時間帯である「駆動装置をアクティブ制御すべきとき」に限り、蓄圧装置３から圧液を駆動装置２に供給し（圧液のサーボ弁２５の通過を許容し）続け、圧液の供給をする必要性の低い時間帯に蓄圧装置３からの圧液の供給を停止させる（圧液のサーボ弁２５の通過を遮断する）ため（請求項１）、必要以上の圧液の供給を防止、もしくは抑制することができ、エネルギ収支を１以上に維持することが可能になる（図５−（ｃ））。
【００２０】
「駆動装置をアクティブ制御すべきとき」とは、「アクティブ制御すべき時間帯（継続した時間）」であることと、「アクティブ制御すべき時刻（瞬間）」であることの双方を含む。「蓄圧装置から圧液を駆動装置に供給すること」は請求項１における「蓄圧装置からの圧液のサーボ弁の通過を許容すること」に該当し、「駆動装置をアクティブ制御すること」を意味する。「蓄圧装置からの圧液の供給を停止させること」は請求項１における「蓄圧装置からの圧液のサーボ弁の通過を遮断すること」に該当し、「駆動装置をセミアクティブ制御すること」を意味する。
【００２１】
流量制御弁２６は上記の通り、駆動装置２の両側のシリンダ室２３、２４間の圧液の移動量を制御するから、請求項１における「流量制御弁自身を閉じ」とは、流量制御弁２６が完全に閉鎖（全閉）した状態を言い、流量制御弁２６を通じてのシリンダ室２３、２４間の圧液の移動を生じさせないことを言う。この状態のとき、蓄圧装置３内の圧液がサーボ弁２５を通過して駆動装置２内に流入し、圧液が駆動装置２に供給され続ける状態にある。
【００２２】
請求項１における「流量制御弁自身の開度を制御し」とは、上記のように駆動装置２の両側のシリンダ室２３、２４間に何らかの流量Ｑ０を生じさせることを言い、開度０と全開を含む。この状態のとき、蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過は遮断されているため、駆動装置２は蓄圧装置３の圧液を使用することなく、駆動装置２に蓄えられている圧液のみを使用して制御力を発生する状態にある。
【００２３】
「駆動装置をアクティブ制御すること」と「駆動装置をセミアクティブ制御すること」の判別は請求項１における条件（１）の「構造物のポテンシャルエネルギ発生の集中度合いを評価可能な判定値が予め決められた設定値以下」であるか否か、でされる。ここで言う「判定値」が設定値以下にならなければ（設定値より大きければ）、サーボ弁２５は駆動装置２をアクティブ制御し、「判定値」が設定値以下になれば、流量制御弁２６は駆動装置２をセミアクティブ制御する。
【００２４】
「判定値が設定値以下になること」は判定値が低下（減少）傾向を示すこと、とも言え、駆動装置２をアクティブ制御する状態からセミアクティブ制御する状態への切換のタイミングを示す指標になるから、この場合の「設定値」は例えば図６−（ｅ）に示すようにアクティブ制御からセミアクティブ制御への切換のタイミングとして予め決められた値を指す。
【００２５】
「駆動装置をアクティブ制御すべきとき」は基本的には図５〜図７に示すように観測（計測）された地震動の加速度、または構造物の応答加速度が比較的大きい主要動が発生している時間帯を指し、この主要動の加速度より加速度が小さくなった（主要動以外の）時間帯は「駆動装置をセミアクティブ制御すべきとき」になる。
【００２６】
「構造物のポテンシャルエネルギ発生の集中度合いを評価可能な判定値」としては、例えば地震動による構造物の運動エネルギ（ｍ・ｖ２／２：ｍは構造物の質量、ｖは構造物の応答速度）を地震動発生時から判断時まで積分した値（累積値）をそれまでの時間で除した値、地震動による構造物のポテンシャルエネルギ（ｋ・ｘ２／２：ｋは構造物のばね剛性、ｘは構造物の応答変位）を地震動発生時から判断時まで積分した値（累積値）をその時間で除した値、地震動による構造物の入力エネルギ（運動エネルギ＋ポテンシャルエネルギ等）を地震動発生時から判断時まで積分した値（累積値）をそれまでの時間で除した値等が考えられる。
【００２７】
上記のように本発明では「駆動装置をアクティブ制御すべきとき」（「判定値」が設定値以下にならないとき）には原則として蓄圧装置３から圧液を駆動装置２に供給し続け、圧液の供給をする必要性の低い時間帯（「判定値」が設定値以下のとき）には蓄圧装置３からの圧液の供給を停止させる（請求項１）。但し、「アクティブ制御すべきとき」であっても、変換装置５で変換され、蓄圧装置３を経由して駆動装置２に供給される供給エネルギ量Ｅ１、または変換エネルギ量Ｅ２が駆動装置２での圧液の消費量（消費エネルギ量Ｅ４）を下回るようであれば（Ｅ１（Ｅ２）＜Ｅ４）、駆動装置２が必要な制御力を発揮できなくなる可能性がある。
【００２８】
そこで、「駆動装置をアクティブ制御すべきとき」（「判定値」が設定値以下にならないとき）でありながらも、上記供給エネルギ量Ｅ１（または変換エネルギ量Ｅ２）−消費エネルギ量Ｅ４が負にならない（Ｅ１（Ｅ２）−Ｅ４≧０を維持できる）よう、消費エネルギ量Ｅ４と供給エネルギ量Ｅ１（または変換エネルギ量Ｅ２）の差（Ｅ４−Ｅ１（Ｅ２））が予め決められた設定値以上になったときに、蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過を遮断しながら、流量制御弁２６自身の開度を制御し、駆動装置２をセミアクティブ制御することが適切なことがある（請求項２）。「Ｅ４−Ｅ１（Ｅ２）」は詳しくは、後述のように駆動装置２が加振のときに使用する消費エネルギ量Ｅ４から、変換装置５が流体エネルギに変換した変換エネルギ量Ｅ２を差し引いた値である（請求項２）。
【００２９】
ここで、蓄圧装置３から駆動装置２に送られる圧液の供給量（供給エネルギ量Ｅ１）は変換装置５で変換された変換エネルギ量Ｅ２に等しい場合（Ｅ１＝Ｅ２）と、元々、蓄圧装置３内に蓄積されていた残存エネルギ量Ｅ３が変換エネルギ量Ｅ２に加算される場合（Ｅ１＝Ｅ２＋Ｅ３）がある。
【００３０】
Ｅ１＝Ｅ２の場合には供給エネルギ量Ｅ１は変換エネルギ量Ｅ２であるため、Ｅ１（Ｅ２）≧Ｅ４（Ｅ４−Ｅ１（Ｅ２）≦０）を維持できればよく、Ｅ４−Ｅ１（Ｅ２）＞０にならないよう、「駆動装置２をセミアクティブ制御するタイミング」となるべき「Ｅ４−Ｅ１（Ｅ２）」の判断値としての「予め設定された設定値」は０になる。言い換えれば、「消費エネルギ量Ｅ４から変換エネルギ量Ｅ２を差し引いた値（Ｅ４−Ｅ２）が０以上になったとき（Ｅ４−Ｅ２≧設定値０）」が「駆動装置２をセミアクティブ制御する」タイミング（条件（２））になる。
【００３１】
Ｅ１＝Ｅ２＋Ｅ３の場合にはＥ１（Ｅ２＋Ｅ３）≧Ｅ４（Ｅ４−Ｅ２≦Ｅ３）を維持できればよいため、Ｅ４−Ｅ２＞Ｅ３にならないよう、「駆動装置２をセミアクティブ制御するタイミング」となるべき「Ｅ４−Ｅ２」の判断値としての「予め設定された設定値」は残存エネルギ量Ｅ３になる。言い換えれば、「消費エネルギ量Ｅ４から変換エネルギ量Ｅ２を差し引いた値（Ｅ４−Ｅ２）が残存エネルギ量Ｅ３以上になったとき（Ｅ４−Ｅ２≧設定値Ｅ３）」が「駆動装置２をセミアクティブ制御する」タイミング（条件（２））になる。
【００３２】
蓄圧装置３内に残存エネルギ量Ｅ３がない場合（Ｅ１＝Ｅ２）と、ある場合（Ｅ１＝Ｅ２＋Ｅ３）のいずれも、供給エネルギ量Ｅ１が消費エネルギ量Ｅ４を下回ることがない（Ｅ１≧Ｅ４を維持し続ける）ため、駆動装置２は必要な制御力を発生することが可能である。
【００３３】
このように蓄圧装置３内に残存エネルギ量Ｅ３がある場合とない場合とでは、「予め設定された設定値」に違いがあるが、いずれの場合にも「消費エネルギ量Ｅ４−変換エネルギ量Ｅ２」が予め決められた設定値（０、またはＥ３）を上回っているとき（時間帯）にのみ、蓄圧装置３からの圧液が駆動装置２に供給され、設定値以下になったときに圧液が駆動装置２に供給されなくなるため（請求項２）、蓄圧装置３内の圧液の残量を無駄なく使用しながら、駆動装置２に最大限に制御力を発揮させることが可能になる。
【発明の効果】
【００３４】
駆動装置が構造物を加力している加振の時間帯の内、蓄圧装置からの圧液の供給をし続けるべき時間帯である「駆動装置をアクティブ制御すべきとき」に限り、蓄圧装置から圧液を駆動装置に供給し続け、圧液の供給をする必要性の低い時間帯に蓄圧装置からの圧液の供給を停止させるため、必要以上の圧液の供給を防止、もしくは抑制することができ、エネルギ収支を１以上に維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は本発明の制震装置の基本的な構成例を示した概要図、（ｂ）は（ａ）のサーボ弁の詳細図である。
【図２】図１に示す制震装置の設置対象としての隣接する構造物と設置状態を示した立面図である。
【図３】図２に示す隣接構造物の振動モデルを示した模式図である。
【図４】制御ゲインを変化させた場合のフィードバック制御の結果としての制御力の時刻歴を示したグラフであり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ制御ゲインが１０、２０、３０の場合である。
【図５】（ａ）は図３に示す振動モデル（固有周期２秒）にタフト波を入力したときの地震動の加速度を示したグラフ、（ｂ）は構造物の応答変位を示したグラフ、（ｃ）は時刻毎のエネルギ収支を示したグラフ、（ｄ）は本発明（請求項１）の流量制御弁の時刻毎の切換指令を示したグラフである。
【図６】（ａ）は図３に示す振動モデル（固有周期４秒）にエルセントロ波を入力したときの地震動の加速度を示したグラフ、（ｂ）は構造物の応答変位を示したグラフ、（ｃ）は時刻毎のエネルギ収支を示したグラフ、（ｄ）は本発明（請求項２）の流量制御弁の時刻毎の切換指令を示したグラフ、（ｅ）は請求項１における条件（１）の判定値の時刻毎の変化を示したグラフである。
【図７】（ａ）は図３に示す振動モデル（固有周期１秒）に告示神戸波を入力したときの地震動の加速度を示したグラフ、（ｂ）は構造物の応答変位を示したグラフ、（ｃ）は時刻毎のエネルギ収支を示したグラフ、（ｄ）は本発明（請求項２）の流量制御弁の時刻毎の切換指令を示したグラフである。
【図８】（ａ）は図３に示す振動モデル（固有周期２秒）にタフト波を入力したときに駆動装置が発生した制御力と流量制御弁の制御状態を時刻毎に示したグラフ、（ｂ）は制御力とサーボ弁の制御状態を時刻毎に示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は構造物に入力した振動エネルギを流体エネルギに変換する油圧シリンダ等の変換装置５と、変換装置５に接続され、変換装置５で変換された流体エネルギを蓄積するアキュムレータ等の蓄圧装置３と、蓄圧装置３に接続され、蓄圧装置３に蓄積された流体エネルギ（圧液）を用いて構造物に付与すべき制御力を出力する油圧シリンダ等の駆動装置２を備えた制震装置１の構成例を示す。駆動装置２と変換装置５間には駆動装置２の出力時にシリンダ室２３、２４から放出された圧液を回収し、変換装置３に復帰させる油圧タンク、アキュムレータ等の回収装置４が配置され、双方に接続される。蓄圧装置３と駆動装置２、駆動装置２と回収装置４、回収装置４と変換装置５、変換装置５と蓄圧装置３はそれぞれ流路で結ばれる。
【００３７】
駆動装置２は圧油等の圧液が充填されたシリンダ２１と、シリンダ２１内を往復動するピストン２２と、ピストン２２を挟んだ両側の各シリンダ室２３、２４と蓄圧装置３との間に接続され、蓄圧装置３内の圧液の、各シリンダ室２３、２４への流入を制御するサーボ弁２５と、両側のシリンダ室２３、２４間に接続され、両側のシリンダ室２３、２４間の圧液の移動量を制御する流量制御弁２６とを備える。駆動装置２は駆動装置２が使用する蓄圧装置３の流体エネルギ（圧液）を効率的に使用する上で、図２に示すように制震装置１として構造物内に設置される。
【００３８】
変換装置５は駆動装置２と同様にシリンダ５１と、シリンダ５１内を往復動するピストン５２からなり、シリンダ５１内はピストン５２を挟んだ両側のシリンダ室５３、５４に区分され、例えば図２に示すように隣接する構造物Ａ、Ｂの内、一方の構造物Ａの免震装置１２を挟んで上下に区分された下部構造１３と上部構造１４との間に跨った状態で設置される。変換装置５は外力作用時に上部構造１４が下部構造１３に対して相対移動を生じたときに、一方のシリンダ室５３（５４）内の液圧が上昇することで、高圧の圧液を発生させ、高圧の状態のまま蓄圧装置３に送り込む。蓄圧装置３は高圧の圧液を流体エネルギとして保存する。
【００３９】
構造物Ａの振動時にはシリンダ５１内をピストン５２が往復動するため、高圧の圧液は両側のシリンダ室５３、５４内に交互に発生する。図１は図２に示す隣接する構造物Ａ、Ｂの内、一方の構造物Ａの振動を利用して他方の構造物Ｂの揺れを抑制する場合に適した構成を持つ制震装置１の例を示す。
【００４０】
駆動装置２は主に構造物内のブレース、耐震壁等の耐震要素１０とそれを構面内で包囲するフレーム１１との間に跨って設置される場合と、図２の例における変換装置５と同様に免震装置１２を挟んで上下に区分された下部構造１３と上部構造１４との間に跨って設置される場合がある。いずれの場合も駆動装置２は図４に示す「加振」と「吸収」の各時間帯の内、基本的に「加振」の時間帯に蓄圧装置３内の流体エネルギを用いて耐震要素１０、または上部構造１４に構造物の揺れを打ち消すための力としての制御力を付与し、「吸収」の時間帯には蓄圧装置３内の流体エネルギを用いずに、両側のシリンダ室５３、５４内に存在する圧液を用いて構造物の揺れを抑制するための抵抗力としての制御力を構造物に付与する。
【００４１】
図２は隣接する構造物Ａ、Ｂの内の一方の構造物Ａが免震装置１２に支持された免震構造物であり、他方の構造物Ｂが各層内にブレース等の耐震要素１０が配置された非免震構造物である場合に、一方の構造物Ａの、相対変位量が大きくなる基礎等の下部構造１３と上部構造１４との間に変換装置５を跨設し、他方の構造物Ｂの各層の耐震要素１０とこれを包囲するフレーム１１との間に駆動装置２を跨設した場合の例を示す。変換装置５と駆動装置２との間に配置される蓄圧装置３は変換装置５と駆動装置２を結ぶ線上の任意の位置に設置される。変換装置５と蓄圧装置３、蓄圧装置３と各層の駆動装置２とは流路で結ばれ、各駆動装置２と変換装置５とも流路で結ばれ、各駆動装置２と変換装置５の間に回収装置４が接続される。
【００４２】
図２の例では外力作用時に免震構造物である一方の構造物Ａの上部構造１４が下部構造１３に対して相対移動するため、変換装置５の両シリンダ室５３、５４内では相対移動量に応じた圧液が形成され、一定の圧力を超えた圧液が蓄圧装置３に送り込まれる。蓄圧装置３内では圧液が他の形の流体エネルギとして蓄積され、保存される。
【００４３】
駆動装置２は蓄圧装置３内に保存された流体エネルギの使用を節約するために、上記のように主に制御力が構造物Ｂの振動を打ち消すための能動的な加力として構造物Ｂに付与される「加振」の時間帯に蓄圧装置３の流体エネルギ（圧液）を使用して制御力を発生する。制御力が構造物Ｂの揺れを抑制するための受動的な抵抗力として付与される「吸収」の時間帯には蓄圧装置３の流体エネルギ（圧液）を使用せず、駆動装置２のシリンダ２１内に存在する圧液のみの使用により制御力を発生する。
【００４４】
駆動装置２が「加振」時のみ蓄圧装置３の流体エネルギを使用して制御力を発生し、「吸収」時に蓄圧装置３の流体エネルギを使用せずに制御力を発生する機構は、「加振」時に蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過を許容し、「吸収」時の少なくとも一部の時間帯に蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過を遮断する設定がされた流量制御弁２６によって制御される。流量制御弁２６が圧液のサーボ弁２５の通過を遮断した状態では、流量制御弁２６は両側のシリンダ室２３、２４内の圧液（圧油）を相互に流出入させることにより駆動装置２が発生すべき制御力に必要な圧液を賄う。
【００４５】
流量制御弁２６は特に、駆動装置２が構造物を加力している「加振」の時間帯の内、駆動装置２をアクティブ制御すべきときに、蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過を許容しながら、流量制御弁２６自身を閉じる。一方、「加振」の時間帯の内、構造物のポテンシャルエネルギ発生の集中度合いを評価可能な「判定値」が予め決められた設定値以下になったときに、蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過を遮断しながら、流量制御弁２６自身の開度を制御し、駆動装置２をセミアクティブ制御する。
【００４６】
「アクティブ制御すべきとき」には瞬間的な時間と継続した時間帯がある。「サーボ弁２５の通過を許容する」にはサーボ弁２５を全開することと開度を制御（調整）することが含まれ、「サーボ弁２５の通過を遮断する」はサーボ弁２５を閉鎖することを言う。「流量制御弁２６自身を閉じる」は流量制御弁２６を閉鎖することを言い、「流量制御弁２６の開度を制御する」には流量制御弁２６を全開することが含まれる。
【００４７】
「判定値」は前記のように地震動による構造物の運動エネルギ（ｍ・ｖ２／２）を地震動発生時から判断時まで積分した値をそれまでの時間で除した値、地震動による構造物のポテンシャルエネルギ（ｋ・ｘ２／２）を地震動発生時から判断時まで積分した値をそれまでの時間で除した値、地震動による構造物の入力エネルギ（運動エネルギ＋ポテンシャルエネルギ等）を地震動発生時から判断時まで積分した値（累積値）をそれまでの時間で除した値等である。
【００４８】
流量制御弁２６はまた、駆動装置２をアクティブ制御すべきときの内、駆動装置２が「加振」のときに使用する消費エネルギ量Ｅ４から、変換装置５が流体エネルギに変換した変換エネルギ量Ｅ２を差し引いた値（Ｅ４−Ｅ２）が予め決められた設定値以下になったときに、蓄圧装置３からの圧液のサーボ弁２５の通過を遮断しながら、流量制御弁２６自身の開度を制御し、駆動装置２をセミアクティブ制御する。変換エネルギＥ２は蓄圧装置３に蓄積され、蓄圧装置３から駆動装置２に供給されるため、前記のように供給エネルギ量Ｅ１であること（Ｅ１＝Ｅ２）もあるが、蓄圧装置３内に未供給のエネルギが残存している場合には、この残存エネルギ量Ｅ３が変換エネルギ量Ｅ２の不足分を補うこともあり、その場合、供給エネルギ量Ｅ１は変換エネルギ量Ｅ２＋残存エネルギ量Ｅ３（Ｅ１＝Ｅ２＋Ｅ３）になる。
【００４９】
Ｅ４−Ｅ２は消費エネルギ量Ｅ４と変換エネルギ量Ｅ２、または供給エネルギ量Ｅ１の差であるから、Ｅ４−Ｅ２≦０は駆動装置２が制御力を発生すべきときに必要とされるエネルギ量（消費エネルギ量Ｅ４）を変換装置５から供給される変換エネルギ量Ｅ２のみで賄えることを意味する。Ｅ４−Ｅ２＞０は変換装置５から供給される変換エネルギ量Ｅ２のみでは駆動装置２が必要とする消費エネルギ量Ｅ４が賄えないことを意味する。この状況のときには変換エネルギ量Ｅ２が不足するため、その不足分を予め蓄圧装置３が残存エネルギ量Ｅ３として余分に蓄積していることが必要であり、図６、図７はこの場合の例を示している。
【００５０】
図５−（ａ）、（ｂ）は図３に示す振動モデル（固有周期２秒）にタフト波を入力したときの地震動の加速度波形と構造物の応答変位を示す。ここに示すように地震動の加速度と応答変位は（ａ）〜（ｄ）を通して入れた縦線を境に相対的に振幅（規模）の大きい領域Ａとそれより振幅（規模）の小さい領域Ｂに区別される。（ｃ）、（ｄ）は時刻毎のエネルギ収支と時刻毎の上記流量制御弁２６の切換指令の様子を示す。領域Ａ、Ｂの区別に応じて流量制御弁２６が（ｄ）に示すように切り換えられることにより駆動装置２のアクティブ制御（制震）とセミアクティブ制御（制震）の切換が行われていることが分かる。この例では流量制御弁２６は領域Ａのときに（境界線以前に）駆動装置２をアクティブ制御し、領域Ｂのときに（境界線以降に）駆動装置２をセミアクティブ制御している。
【００５１】
図５−（ｃ）は駆動装置２がアクティブ制御されているときに消費した消費エネルギ量Ｅ４が、領域Ａの間の駆動装置２がアクティブ制御されているときに変換装置５が変換した変換エネルギ量Ｅ２で賄われていることを示している。ここから、この例では領域Ａから領域Ｂに移行する時点で、Ｅ４−Ｅ２が０以上に至らないように制御され、変換エネルギ量Ｅ２の不足に陥らないように抑制されていること、すなわち「変換エネルギ量Ｅ２が消費エネルギ量Ｅ４を上回り、消費エネルギ量に対する変換（供給）エネルギ量の比率（エネルギ収支）が１以上を維持していること」が分かる。
【００５２】
図６−（ａ）、（ｂ）は図３に示す振動モデル（固有周期４秒）にエルセントロ波を入力したときの地震動の加速度波形と構造物の応答変位を示す。この例でも（ａ）〜（ｄ）を通して入れた縦線を境にアクティブ制震からセミアクティブ制震に切り換えている。（ｃ）、（ｄ）は時刻毎のエネルギ収支と時刻毎の上記流量制御弁２６の切換指令の様子を示す。この例でも流量制御弁２６が（ｄ）のように切り換えられることにより駆動装置２のアクティブ制御（制震）とセミアクティブ制御（制震）の切換が行われ、流量制御弁２６は境界線以前に駆動装置２をアクティブ制御し、境界線以降に駆動装置２をセミアクティブ制御している。
【００５３】
図６−（ｃ）ではエネルギ収支が常に負である状態を示しているが、この状態は上記のように駆動装置２へ供給される変換エネルギ量Ｅ２（供給エネルギ量Ｅ１）が駆動装置２で消費される消費エネルギ量Ｅ４に満たない場合にも、その不足分のエネルギ量を超えるエネルギ（圧液）（残存エネルギ量Ｅ３）が元々、蓄圧装置３内に蓄積されている状況にあることを意味している。
【００５４】
この場合、元々、蓄圧装置３内に蓄積されている残存エネルギ量Ｅ３（圧液）が不足分（｜Ｅ４−Ｅ２｜）を下回らない（Ｅ４−Ｅ２≦Ｅ３である）限り、駆動装置２が必要とする消費エネルギ量Ｅ４が不足することはない。この蓄圧装置３内に蓄積されている残存エネルギ量Ｅ３（圧液）は「駆動装置２をセミアクティブ制御する」タイミングとしての「Ｅ４−Ｅ２（消費エネルギ量Ｅ４から変換エネルギ量Ｅ２を差し引いた値）が予め決められた設定値以上になったとき（Ｅ４−Ｅ２≧Ｅ３）」の設定値（許容値）として予め設定される、または状況に応じて時刻単位で変化させられる。
【００５５】
図６−（ｅ）は「判定値」として上記した地震動による構造物のポテンシャルエネルギ（ｋ・ｘ２／２）を地震動発生時から判断時まで積分した値をそれまでの時間で除した値を用いたときの、「判定値」の時刻毎の変化を示している。図６ではこの「判定値」が構造物に応答最大変位が発生した時点から暫くの間は上昇し続け、その後、低下する傾向を示している。この傾向に基づき、「判定値」が最大値の９０％（設定値）になった時点で、（ｄ）に示すように駆動装置２のアクティブ制御からセミアクティブ制御に切り換える操作（制御）をしている。この例では構造物の応答変位の最大値がアクティブ制御の時間帯に生じているが、セミアクティブ制御への切換後の応答変位は最大値を超えていないため、セミアクティブ制御への切換のタイミングは妥当であることが分かる。
【００５６】
図７−（ａ）、（ｂ）は図３に示す振動モデル（固有周期１秒）に告示神戸波を入力したときの地震動の加速度波形と構造物の応答変位を示す。（ｃ）、（ｄ）は時刻毎のエネルギ収支と時刻毎の上記流量制御弁２６の切換指令の様子を示す。この例でも流量制御弁２６が（ｄ）のように切り換えられることにより駆動装置２のアクティブ制御とセミアクティブ制御の切換が行われ、サーボ弁２５は境界線以前に駆動装置２をアクティブ制御し、流量制御弁２６は境界線以降に駆動装置２をセミアクティブ制御している。
【００５７】
この例でも図６の例と同様、（ｃ）に示すようにエネルギ収支が常に負である状態を示し、消費エネルギ量Ｅ４の不足分のエネルギ量を超える残存エネルギ量Ｅ３（圧液）が元々、蓄圧装置３内に蓄積されている状況にある。この場合も、蓄圧装置３内に蓄積されている残存エネルギ量Ｅ３（圧液）は「Ｅ４−Ｅ２が予め決められた設定値以上になったとき（Ｅ４−Ｅ２≧Ｅ３）」の設定値（許容値）として予め設定される、または状況に応じて時刻単位で変化させられる。
【００５８】
図８−（ａ）は図３に示す振動モデル（固有周期２秒）にタフト波を入力したときに駆動装置が発生した制御力と流量制御弁２６の制御状態を時刻毎に示し、（ｂ）は制御力とサーボ弁２５の制御状態を時刻毎に示す。ここに示すようにサーボ弁２５を通じて圧液が駆動装置２に流入しながら、流量制御弁２６が閉鎖しているタイミングと、サーボ弁２５が閉鎖しながら、流量制御弁２６が開放しているタイミングが制御されていることが分かる。
【符号の説明】
【００５９】
１……制震装置、
２……駆動装置、２１……シリンダ、２２……ピストン、２３、２４……シリンダ室、２５……サーボ弁、２６……流量制御弁、
３……蓄圧装置、
４……回収装置、
５……変換装置、５１……シリンダ、５２……ピストン、５３、５４……シリンダ室、
１０……耐震要素、１１……フレーム、
１２……免震装置、１３……下部構造、１４……上部構造。
【図１】
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【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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【図７】
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【図８】
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