(57)【要約】【課題】アクティブ型制震システムにおいて、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、より効率的で、余裕のある制御力を出力することを可能にする。【解決手段】圧液を蓄えたエネルギ源１からの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において、圧液が充填されたシリンダ２１と、シリンダ２１内を往復道するピストン２２と、ピストン２２を挟んだ両側の各シリンダ室２３、２４とエネルギ源１との間に接続され、エネルギ源１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に加え、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を接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧液を蓄えたエネルギ源からの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であり、
圧液が充填されたシリンダと、このシリンダ内を往復道するピストンと、このピストンを挟んだ両側の各シリンダ室と前記エネルギ源との間に接続され、前記エネルギ源内の圧液の、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ていることを特徴とする制震装置用液圧式駆動装置。
【請求項２】
前記エネルギ源は前記構造物に入力した振動エネルギから変換された流体エネルギを蓄え、この流体エネルギを前記駆動装置に圧液として供給することを特徴とする請求項１に記載の制震装置用液圧式駆動装置。
【請求項３】
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時間帯に前記エネルギ源からの圧液のサーボ弁の通過を許容し、前記駆動装置が前記構造物の揺れに抵抗している時間帯の少なくとも一部の時間帯に前記エネルギ源からの圧液のサーボ弁の通過を遮断する設定がされていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の制震装置用液圧式駆動装置。
【請求項４】
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蓄積する蓄圧装置と、この蓄圧装置に蓄積された流体エネルギを用いて前記構造物に付与すべき制御力を出力する請求項２、もしくは請求項３に記載の液圧式駆動装置と、前記駆動装置の出力時に前記シリンダ室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ていることを特徴とする制震装置。
【請求項５】
請求項４に記載の制震装置４を備えた制震システム。
【請求項６】
前記制震装置を構成する前記変換装置は隣接する構造物の内、一方の構造物の免震装置を挟んで上下に区分された下部構造と上部構造との間に設置され、前記駆動装置は他方の構造物内に設置されていることを特徴とする請求項５に記載の制震システム。
【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からの圧液を用いて構造物に付与すべき制御力として出力する制震装置用液圧式駆動装置、及びそれを含む制震装置、並びにそれを使用して構造物の振動を抑制する制震システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば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方法（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】
この形態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つ油圧シリンダ等の液圧シリンダであり、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つ油圧アクチュエータ等の液圧アクチュエータであり、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】
図９−（ａ）はエネルギ源として油圧ポンプを使用した場合の、エネルギ源からの圧液の駆動装置への流れを示す。エネルギ源からの圧液の量はサーボ弁が、駆動装置が発生すべき制御力の大きさに応じて駆動装置の各シリンダ室に振り分ける。
【０００６】
図９−（ａ）ではサーボ弁の開放時にＱ１＋Ｑ３の量の圧液が駆動装置に送り込まれ、Ｑ２＋Ｑ４の量の圧液が回収装置に回収され、Ｑ１−Ｑ２とＱ３−Ｑ４の量の圧液が駆動装置の両側のシリンダ室に供給されている様子を示している。（ｂ）は（ａ）におけるサーボ弁の詳細を示す。駆動装置の各シリンダ室にはＱ１−Ｑ２に応じた圧力Ｐａ１とＱ３−Ｑ４に応じた圧力Ｐａ２が発生し、これらの圧力差が制御力として構造物等に付与される。駆動装置が制御力を発生した後の圧液は油圧タンク等の回収装置に回収され、エネルギ源で再利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
駆動装置が発生する制御力は発生状況で見れば、以下のように２通りの時間帯に区分されるにも拘わらず、上記いずれの例も２通りに区分される時間帯を利用した効率的な制御力の発生方法を提示する段階には至っていない。
【０００９】
上記アクティブ型の制震システムでは図２−（ａ）〜（ｃ）に示すように構造物の各層に、または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３−（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が、制御力はいずれの時間帯にも発生させられている。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は制御ゲインＧをそれぞれ１０、２０、３０に設定した場合の結果を示す。
【００１０】
図３−（ａ）〜（ｃ）から、制御ゲインが大きくなる程、「加振」の時間帯が多く、制御力の絶対値が大きくなっているが、このことは制御力の付与による高い制震効果を得ようとする程、制御力の発生のためにエネルギ源である蓄圧装置から多くの圧液を供給しなければならないことを意味する。供給と同時に駆動装置で使用された後の圧液の回収装置への排出も伴う。
【００１１】
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り、このことは「加振」以外の「吸収」の時間帯にも言えることであるから、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。結果として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得るが、上記の例にはこのような状況を想定した対策が用意されていない。
【００１２】
本発明は上記背景より、上記したエネルギ変換形式とそれ以外のアクティブ型制震システム全般において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、より効率的で、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用液圧式駆動装置及び制震装置並びに制震システムを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の発明の制震装置用液圧式駆動装置は、圧液を蓄えたエネルギ源からの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であり、
圧液が充填されたシリンダと、このシリンダ内を往復道するピストンと、このピストンを挟んだ両側の各シリンダ室と前記エネルギ源との間に接続され、前記エネルギ源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ていることを構成要件とする。
【００１４】
駆動装置に流体エネルギを供給するエネルギ源としては、主に振動エネルギから変換された流体エネルギを保持する蓄圧装置（アキュムレータ）が使用されるが、図１に示すように必ずしもその必要はなく、流体（圧油）を高圧状態で駆動装置２に供給できる油圧ポンプ等も使用される。その場合、駆動装置２で使用された流体を回収し、油圧ポンプ（エネルギ源１）に戻すための油圧タンク等の回収装置３が駆動装置２と油圧ポンプとの間に配置され、双方に接続される。この場合のエネルギ源１としての油圧ポンプ等は特許文献１〜３における変換装置（液圧シリンダ）を伴わないため、駆動装置２、または駆動装置２を含む制震装置４はエネルギ変換形式ではない。
【００１５】
エネルギ源１として蓄圧装置（アキュムレータ）６が使用される場合には、図５に示すように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（液圧シリンダ）５が回収装置３と蓄圧装置６との間に配置され、双方に接続される。変換装置５は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、蓄圧装置６に送り出す。この場合の流体エネルギは液圧の上昇した状態にある圧液、あるいは圧液から変換されて蓄えられたエネルギを指す。圧液は主に圧油であり、変換装置（液圧シリンダ）５は主に油圧シリンダである。この場合、エネルギ源１は構造物に入力した振動エネルギから変換された流体エネルギを蓄え、流体エネルギを駆動装置２に圧液として供給するから（請求項２）、駆動装置２、または駆動装置２を含む制震装置４はエネルギ変換形式になる。
【００１６】
蓄圧装置６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に送り込み、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。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３へ放出される。変換装置５と蓄圧装置６と駆動装置２、及び回収装置３は制震システムを構成する単位となる制震装置４を構成する（請求項４）。
【００１７】
図５に示す制震装置４は構造物に入力した外力により生じた振動エネルギを変換装置５が流体エネルギに変換し、蓄圧装置６が流体エネルギを蓄積し、駆動装置２が流体エネルギを制御力として発生する点では図９に示す例と同様である。但し、本発明の駆動装置２にはサーボ弁２５に流量制御弁２６が併設されていることで、蓄圧装置６等のエネルギ源１から駆動装置２の各シリンダ室２３、２４に流れ込む圧液の量が制御される点で図９の例とは相違する。流量制御弁２６はサーボ弁２５の流路内に設置される場合と、サーボ弁２５の流路とは別に並列する流路に設置される場合がある。流量制御弁２６は両シリンダ室２３、２４間にはサーボ弁２５と並列に配置されることで、両シリンダ室２３、２４間を直接つなぎ、両シリンダ室２３、２４間の圧液の移動を制御できる状態にする。
【００１８】
サーボ弁２５はエネルギ源１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が、流量制御弁２６は両側のシリンダ室２３、２４間の圧液の移動量を制御することで、サーボ弁２５との組み合わせにより０の場合を含め、エネルギ源１からの圧液の駆動装置２への供給量を制御する。同時に回収装置３への放出量も制御する。
【００１９】
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Ｑ１−Ｑ２＋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。
【００２０】
請求項１では流量制御弁２６を用いてエネルギ源１からの圧液の駆動装置２への供給量を制御することで、例えば図３に示す「加振」の時間帯にエネルギ源１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はエネルギ源１からの圧液のサーボ弁２５の通過を遮断するようにエネルギ源１からの圧液の駆動装置２への供給状態を切り替えることが可能になる（請求項３）。「エネルギ源１からの圧液のサーボ弁２５の通過を許容する」とは、駆動装置２がエネルギ源１の圧液（流体エネルギ）を使用して制御力を発生することであり、「エネルギ源１からの圧液のサーボ弁２５の通過を遮断する」とは、駆動装置２がエネルギ源１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である。
【００２１】
このように流量制御弁２６が「加振」時と「吸収」時とで圧液の供給状態を切り替えることで、例えば「吸収」時の少なくとも一部の時間帯には両シリンダ室２３、２４内に存在する圧液のみを使用し、両シリンダ室２３、２４間の圧液の流出入のみにより駆動装置２に必要な制御力を発生させる操作（制御）が可能になる。「必要な制御力」は「大きさが制御された制御力」を言う。「吸収時の少なくとも一部の時間帯」は「吸収」の時間帯全体を含む。
【００２２】
結果として常に、すなわち「加振」と「吸収」の間、蓄圧装置６等のエネルギ源１から駆動装置２に圧液を供給し続ける必要性がなくなるため、圧液の供給が追いつかなくなる事態の発生が回避され、例えば「吸収」の時間帯中にエネルギ源１を一時的に休止状態にし、エネルギ源１が保有する流体エネルギを温存することが可能になる。「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であり、「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である。
【００２３】
流量制御弁２６が蓄圧装置６等のエネルギ源１を一時的に（「吸収」時等に）休止状態にできることで、駆動装置２が制御力を発生する「加振」時と「吸収」時の少なくともいずれかのときにのみ、例えば「加振」時にのみ、エネルギ源１の圧液を使用して制御力を発生すればよくなり、そのときにエネルギ源１が圧液を駆動装置２に放出するときに十分な圧力を保持した状態で駆動装置２に供給することが可能になる。また圧液の供給が追いつかなくなる事態がなくなることで、常に十分な大きさの制御力を発生することが可能になり、制御力の不足による制震効果の低下は回避される。
【００２４】
例えば「加振」の時間帯にのみ、エネルギ源１の圧液を使用して制御力を発生する場合、「吸収」の時間帯には上記のようにエネルギ源１の圧液を使用することなく、両側のシリンダ室２３、２４内の圧液のみを使用して制御力を発生すればよいことになる。この結果、「吸収」の全時間帯中、エネルギ源１からの圧液のサーボ弁２５の通過を遮断する場合には、「吸収」の時間帯中、エネルギ源１を完全な休止状態にすることもできるため、より少ないエネルギ源１の使用でのアクティブ制震が実現されることになる。「吸収」の時間帯にエネルギ源１を休止状態にできることで、「加振」の時間帯にエネルギ源１の流体エネルギを有効に利用することが可能になる。
【００２５】
「吸収」の時間帯にエネルギ源１を完全な休止状態にしたときに、駆動装置２が使用した流体エネルギ量の、エネルギ源１が保有する全流体エネルギ量に対する割合を図４−（ａ）〜（ｃ）に示す。ここに示すようにエネルギ源１を完全な休止状態にしながらも、エネルギ源１の全流体エネルギ量に対する、駆動装置２が「吸収」時に使用する利用（出力）エネルギ量の比率が、構造物が振動したときの応答速度と目標速度との相対速度を用いてフィードバック制御した場合に最小でも６０％程度以上の大きさを維持していることが分かる。このことは、「吸収」時にはエネルギ源１からの流体エネルギ（圧液）の供給がなくても、駆動装置２がエネルギ源１から供給済みの６０％以上の流体エネルギ（圧液）を用いて必要な制御力を発生していることを意味しているから、少ないエネルギ源（エネルギ量）でも十分なアクティブ制震が行えることを裏付けている。
【００２６】
図４−（ａ）は図７、図８に示すように本発明の制震システムが隣接する構造物Ａ、Ｂから成立する場合に、変換装置５が設置された、例えば免震構造の一方の構造物Ａの剛性Ｋ１の、駆動装置２が設置された他方の構造物Ｂの剛性Ｋ２に対する比（剛性比Ｎ（Ｋ１／Ｋ２））と制御ゲインＧを一定にしたときの使用地震波毎の違いを、（ｂ）は地震波と剛性比Ｎを一定にしたときの制御ゲインＧ毎の違いを、（ｃ）は地震波と制御ゲインＧを一定にしたときの剛性比Ｎ毎の違いを示している。
【００２７】
上記した「加振の時間帯にエネルギ源１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エネルギ源１からの圧液のサーボ弁２５の通過を遮断するようにエネルギ源１からの圧液の駆動装置２への供給状態を切り替えること」は流量制御弁２６が、駆動装置２が構造物を加力している時間帯（加振時）にエネルギ源１からの圧液のサーボ弁２５の通過を許容し、駆動装置２が構造物の揺れに抵抗している時間帯（吸収時）の少なくとも一部の時間帯にエネルギ源１からの圧液のサーボ弁２５の通過を遮断する設定がされていることである（請求項３）。「吸収時に圧液のサーボ弁２５の通過を遮断すること」は「流量制御弁２６が吸収時に駆動装置２の各シリンダ室２３、２４とエネルギ源１との間の圧液の移動を阻止し、両側のシリンダ室２３、２４間の圧液の移動のみを許容した状態に保持すること」とも言い換えられる。
【００２８】
請求項１以下では流量制御弁２６を用いてシリンダ室２３、２４間の圧液の移動量を制御することで、エネルギ源１（蓄圧装置６）からの圧液の駆動装置２のシリンダ室２３、２４への供給量が制御されるが、前記のように駆動装置２はエネルギ源１からの流体エネルギの供給を受けなくても、必要な制御力を発生することができ、その場合にも、駆動装置２は高いエネルギの使用効率を確保することができる。エネルギ源１からの流体エネルギの、駆動装置２への供給がない状態はエネルギ源１の休止状態であり、この状態はエネルギ源１の流体エネルギを温存している状態であり、「加振」の時間帯に備えた状態であるから、エネルギ源１を最も効率的に利用する状態であると言える。
【００２９】
従って流量制御弁２６が「吸収」時にエネルギ源１（蓄圧装置６）を休止状態にし、「加振」時にエネルギ源１の流体エネルギ（圧液）が駆動装置２に供給される設定がされていれば（請求項３）、流量制御弁２６による流体エネルギ（圧液）の制御のみによってエネルギ源１の休止状態と、流体エネルギ（圧液）の供給がされる稼働状態とを切り替えることが可能になるため、エネルギ源１を最も効率的に利用し、駆動装置２を最も効果的に機能させる使用状態が得られる。この場合、駆動装置２のシリンダ２１内に存在する圧液のみによって制御力の発生を賄うことができるため、エネルギ量の使用効率が向上し、同時にエネルギ源１を完全な休止状態にすることができることになる。
【００３０】
液圧式駆動装置２は前記のように変換装置５と蓄圧装置６、及び回収装置３と組み合わせられることで制震装置４を構成し（請求項４）、制震システムを構成する単位として構造物に設置される（請求項５）。
【００３１】
液圧式駆動装置２、あるいは制震装置４の設置対象となる構造物の形態は問われないが、例えば図６に示すように隣接する構造物Ａ、Ｂが対になることで制震システムを構成する場合、隣接する構造物Ａ、Ｂの内、一方の構造物Ａが免震装置１２を挟んで下部構造１３と上部構造１４に上下に区分された免震構造物である場合に、下部構造１３と上部構造１４との間に変換装置５を設置することをすれば（請求項６）、外力の作用時に上部構造１４の下部構造１３に対する相対移動量が大きくなるため、変換装置５に入力する振動エネルギと発生すべき流体エネルギをより大きく稼ぐことが可能になる。
【発明の効果】
【００３２】
流量制御弁が駆動装置の両側のシリンダ室間の圧液の移動量を制御することで、サーボ弁との組み合わせにより０の場合を含め、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ため、両シリンダ室内に存在する圧液の流出入のみにより駆動装置に必要な制御力を発生させることが可能になる。この結果、常に蓄圧装置等のエネルギ源から圧液を供給し続ける必要がなくなり、エネルギ源を一時的に休止状態にし、エネルギ源が保有する流体エネルギを温存することが可能になる。
【００３３】
エネルギ源を一時的に休止状態にできることで、例えば「加振」時の時間帯にのみ、エネルギ源の圧液を使用して制御力を発生すればよくなり、「吸収」時の時間帯にはエネルギ源の圧液を使用することなく、両側のシリンダ室内の圧液のみを使用して制御力を発生することが可能になる。結果として「吸収」の時間帯にエネルギ源を完全な休止状態にすることができるため、より少ないエネルギ源の使用でのアクティブ制震を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の制震装置を構成する液圧式駆動装置（アクチュエータ）の例とエネルギ源及び回収装置との関係を示した概要図である。
【図２】（ａ）は図１に示す駆動装置を柱・梁のフレームとフレーム内に架設されたブレースとの間に跨設した様子を示した立面図、（ｂ）は駆動装置を柱・梁のフレームとフレーム内に設置された耐震壁との間に跨設した様子を示した立面図、（ｃ）は駆動装置を免震装置を挟んで上下に区分された上部構造と下部構造間に跨設した様子を示した立面図である。
【図３】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４】（ａ）〜（ｃ）は蓄圧装置が発生し得る全エネルギ量に占める「吸収」の時間帯に使用するエネルギ量の比率を示したグラフである。
【図５】制震システムの構成例、または制震構造物に設置された制震装置の構成例を示した概要図である。
【図６】図５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７】図６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８】図６に示す隣接構造物の内、駆動装置が設置された構造物における変換装置による変換エネルギ量に対する、駆動装置による利用（出力）エネルギ量の比率を示したグラフである。
【図９】（ａ）は従来の制震装置を構成する駆動装置の構成例を示した概要図、（ｂ）は（ａ）における駆動装置のサーボ弁の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は圧油等の流体を高圧状態で駆動装置１に供給する油圧ポンプ、アキュムレータ等のエネルギ源１と、エネルギ源１に接続され、エネルギ源１から供給される流体エネルギ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、油圧アクチュエータ等の駆動装置２と、駆動装置２に接続され、駆動装置２で使用された流体を回収し、エネルギ源１に戻すための油圧タンク等の回収装置３との関係を示している。エネルギ源１と駆動装置２、駆動装置２と回収装置３はそれぞれ流路で結ばれる。エネルギ源１は後述の蓄圧装置６を含む。図１に示す駆動装置２を含む各要素はエネルギ変換形式ではないアクティブ型制震システムを構成する。
【００３６】
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内を往復道するピストン２２と、ピストン２２を挟んだ両側の各シリンダ室２３、２４とエネルギ源１との間に接続され、エネルギ源１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。
【００３７】
駆動装置２は図１に示すエネルギ源１と回収装置３と組み合わせられた形で上記の通り、エネルギ変換形式ではないアクティブ型制震システムとして図２に示すように構造物、または構造物内の耐震要素１０に連結された状態で使用されることもあるが、駆動装置２が使用するエネルギ源１の流体エネルギ（圧液）を効率的に使用する上では、図５に示すように制震装置４を構成した形で構造物内に設置される。
【００３８】
図５に示す制震装置４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６と、蓄圧装置６に接続され、蓄圧装置６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駆動装置２と、駆動装置２に接続され、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５に復帰させる回収装置３から構成される。回収装置３は変換装置５に接続される。回収装置３には油圧タンク、またはアキュムレータが使用される。蓄圧装置６は図１におけるエネルギ源１に相当する。図５に示す制震装置５はエネルギ変換形式のアクティブ型制震システムを構成する。
【００３９】
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内を往復道するピストン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６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６に送り込む。蓄圧装置６は高圧の圧液を流体エネルギとして保存する。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。
【００４０】
駆動装置２は主に図２−（ａ）、（ｂ）に示すよう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６の例における変換装置５と同様に（ｃ）に示すように免震装置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３に示す「加振」と「吸収」の各時間帯の内、基本的に「加振」の時間帯にエネルギ源１（蓄圧装置６）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」の時間帯にはエネルギ源１（蓄圧装置６）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５は図６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４の例を示す。図５に示す制震装置４は図１に示すエネルギ源１としての油圧ポンプが蓄圧装置（アキュムレータ）６に置き換わり、図１における回収装置３としての油圧タンクとエネルギ源１との間に変換装置５が介在し、変換装置５が回収装置３からエネルギ源１側へ圧液が流れる状態に双方に接続した形になっている。
【００４２】
図６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６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６、蓄圧装置６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３が接続される。
【００４３】
図６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６に送り込まれる。蓄圧装置６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。
【００４４】
駆動装置２は蓄圧装置６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６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６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。
【００４５】
駆動装置２が「加振」時のみ蓄圧装置６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６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」時にエネルギ源１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エネルギ源１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。
【００４６】
図６に示す隣接する構造物Ａ、Ｂを１質点系モデルに等価置換した図７に示す振動モデルを用いた解析により図６に示す構造物Ａ、Ｂに設置された制震装置４による制震効果を検討する。図７中、Ｃは変換装置５（液圧シリンダ）を、Ｆｄは駆動装置２（液圧アクチュエータ）を示す。この振動モデルにおける変換装置５と駆動装置２にそれぞれ図５に示す油圧ダンパ（変換装置５）と油圧アクチュエータ（駆動装置２）を用い、最大速度を５０ｋｉｎｅに規準化した八戸（ｈａ）地震波を入力した応答結果を図８に示す。
【００４７】
図８は構造物Ｂに対し、構造物Ｂが振動したときの応答速度と目標速度との相対速度を用いてフィードバック制御した場合の変換装置５による変換エネルギ量の、駆動装置２の「加振」時の使用エネルギ量に対する比率（エネルギ収支）を制御ゲイン毎に示している。エネルギ収支が１より大きいことは、駆動装置２が使用する全エネルギを変換装置５が発生し、蓄圧装置６が蓄積した流体エネルギ（圧液）内で賄えることを意味する。
【００４８】
図８中、横軸は制御を示すが、制御ゲインが大きい程、エネルギ収支は低下する傾向がある。但し、図９に示す従来のサーボ弁のみを備える駆動装置を使用した場合の制御ゲインとエネルギ収支の関係を破線で示しているが、本発明の流量制御弁２６を備えた駆動装置２はいずれの制御ゲインでも従来の駆動装置の２倍以上のエネルギ収支を得ていることが分かる。
【符号の説明】
【００４９】
１……エネルギ源、
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……回収装置、
４……制震装置、
５……変換装置、５１……シリンダ、５２……ピストン、５３、５４……シリンダ室、
６……蓄圧装置、
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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【図９】
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