(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振対象物の固有周期を長周期化させる免震支承体と、
地盤を支点として前記制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、
前記制振力付与機構が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエーターと、
弾性を備え、前記アクチュエーターの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部と、
を備える制振力付与機構と、を有し、
前記免震支承体と前記弾性部とが積層ゴムであり、
前記弾性部は、前記アクチュエーターの前記先端部の変位に伴って、前記弾性部の剪断方向に変形するように、前記アクチュエーターと前記制振対象物とに接続されていることを特徴とする制振装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制振装置であって、
前記地盤の振動の度合いに応じた信号を出力する地盤センサーと、
前記アクチュエーターを制御するコントローラーと、
を備え、
前記所定方向に沿い、前記制振力付与機構が前記制振対象物に固定された第一固定位置から前記制振力付与機構が前記地盤に固定された第二固定位置に向かう向きを第一向きとし、前記第一向きとは反対の向きを第二向きとしたときに、
前記コントローラーは、前記地盤センサーからの信号に基づいて、
前記地盤が前記第一向きに動いた場合には、前記先端部が前記第二向きに前記地盤の動いた分だけ前記地盤に対して変位するように制御し、
前記地盤が前記第二向きに動いた場合には、前記先端部が前記第一向きに前記地盤の動いた分だけ前記地盤に対して変位するように制御することを特徴とする制振装置。
【請求項３】
請求項２に記載の制振装置であって、
前記制振対象物の振動の度合いに応じた信号を出力する制振対象物センサーを有し、
前記コントローラーは、前記制振対象物センサーからの信号に基づいて、絶対座標空間における前記制振対象物の絶対応答速度に比例した変位速度にて前記先端部が変位するように前記アクチュエーターを制御することを特徴とする制振装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の制振装置であって、
前記弾性部は、前記免震支承体と同じレベルに設けられていることを特徴とする制振装置。
【請求項５】
制振対象物の固有周期を長周期化させる免震支承体と、
地盤を支点として前記制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、
前記制振力付与機構が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエーターと、
弾性を備え、前記アクチュエーターの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部と、
を備える制振力付与機構と、を有し、
前記免震支承体と前記弾性部とが積層ゴムであり、
前記アクチュエーターは、前記地盤に固定される固定部と、前記制振力を発生させる際に前記固定部に対して変位するロッドと、を有し、
前記制振力付与機構は、前記ロッドを支持する転がり支承を有することを特徴とする制振装置。
【請求項６】
制振対象物の固有周期を長周期化させる免震支承体と、
地盤を支点として前記制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、
前記制振力付与機構が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエーターと、
弾性を備え、前記アクチュエーターの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部と、
を備える制振力付与機構と、を有し、
前記免震支承体と前記弾性部とが積層ゴムであり、
前記アクチュエーターは、前記地盤に固定される固定部と、前記制振力を発生させる際に前記固定部に対して変位するロッドと、を有し、
前記弾性部は、前記ロッドの下方に設けられ、前記ロッドを支持することを特徴とする制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振対象物の振動を抑制する制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物等の制振対象物の振動を制振する制振装置としては、積層ゴム等のような免震支承体と、制振対象物に制振力を付与して該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構とを有するものが既に知られている。かかる構成の制振装置は、制振力付与機構が地盤を支点として（換言すると、地盤に反力点を取って）制振力を発生させることにより、絶対座標系において制振対象物に対する入力を前記制振力によって打ち消すものである。
【０００３】
また、制振装置の中には、制振力の発生源としてのアクチュエーターを備えているものがある。このアクチュエーターがその先端部を所定方向に変位させることにより、制振力が発生し、前記所定方向における制振対象物の振動が制振されることになる。つまり、上記構成の制振装置では、アクチュエーターの駆動が制御されることにより、制振力がアクティブに制御されることになる。
【０００４】
アクチュエーターを備えた制振装置の中には、バネを備えた弾性部を更に備えているものもある（例えば、特許文献１参照）。この弾性部は、制振対象物の振動を抑制する効果を向上させる目的のために備えられ、アクチュエーターの先端部の変位に伴って所定方向に沿って変形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平０７−１１２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、免震支承体と弾性部とが異なる材料系の部材で構成されている場合には、制振装置の制振性能が十分に発揮できない場合がある。
【０００７】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、安定的に適切な免震制御を行うことができる制振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明の制振装置は、
制振対象物の固有周期を長周期化させる免震支承体と、
地盤を支点として前記制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、
前記制振力付与機構が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエーターと、
弾性を備え、前記アクチュエーターの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部と、
を備える制振力付与機構と、を有し、
前記免震支承体と前記弾性部とが積層ゴムであり、
前記弾性部は、前記アクチュエーターの前記先端部の変位に伴って、前記弾性部の剪断方向に変形するように、前記アクチュエーターと前記制振対象物とに接続されていることを特徴とする制振装置である。
このような制振装置によれば、弾性部が適切に弾性力を発揮でき、より安定的に適切な免震制御を行うことができる。
【００１０】
あるいは、かかる制振装置であって、
前記地盤の振動の度合いに応じた信号を出力する地盤センサーと、
前記アクチュエーターを制御するコントローラーと、
を備え、
前記所定方向に沿い、前記制振力付与機構が前記制振対象物に固定された第一固定位置から前記制振力付与機構が前記地盤に固定された第二固定位置に向かう向きを第一向きとし、前記第一向きとは反対の向きを第二向きとしたときに、
前記コントローラーは、前記地盤センサーからの信号に基づいて、
前記地盤が前記第一向きに動いた場合には、前記先端部が前記第二向きに前記地盤の動いた分だけ前記地盤に対して変位するように制御し、
前記地盤が前記第二向きに動いた場合には、前記先端部が前記第一向きに前記地盤の動いた分だけ前記地盤に対して変位するように制御することを特徴とする制振装置としてもよい。  
このような制振装置によれば、地盤の振動に基づいてフィードフォワード制御を行うことができ、より安定的に適切な免震制御を行うことができる。
【００１１】
あるいは、かかる制振装置であって、
前記制振対象物の振動の度合いに応じた信号を出力する制振対象物センサーを有し、
前記コントローラーは、前記制振対象物センサーからの信号に基づいて、絶対座標空間における前記制振対象物の絶対応答速度に比例した変位速度にて前記先端部が変位するように前記アクチュエーターを制御することを特徴とする制振装置としてもよい。  
このような制振装置によれば、建物の振動に基づいてフィードフォワード制御とフィードバック制御とを組合せて行うことができ、より安定的に適切な免震制御を行うことができる。
【００１２】
あるいは、かかる制振装置であって、
前記アクチュエーターは、前記弾性体を介して、前記制振対象物の最下階に接続されていることを特徴とする制振装置としてもよい。  
このような制振装置によれば、免震支承体と弾性体とが同様の環境下に置かれることとなり、より安定的に適切な免震制御を行うことができる。
【００１３】
また、制振対象物の固有周期を長周期化させる免震支承体と、
地盤を支点として前記制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、
前記制振力付与機構が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエーターと、
弾性を備え、前記アクチュエーターの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部と、
を備える制振力付与機構と、を有し、
前記免震支承体と前記弾性部とが積層ゴムであり、
前記アクチュエーターは、前記地盤に固定される固定部と、前記制振力を発生させる際に前記固定部に対して変位するロッドと、を有し、
前記制振力付与機構は、前記ロッドを支持する転がり支承を有することを特徴とする制振装置である。
このような制振装置によれば、弾性部がロッドを支持する必要がなく、弾性部はアクチュエーターからの制振力をより適切に制振対象物に伝達することができる。
【００１４】
また、制振対象物の固有周期を長周期化させる免震支承体と、
地盤を支点として前記制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、
前記制振力付与機構が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエーターと、
弾性を備え、前記アクチュエーターの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部と、
を備える制振力付与機構と、を有し、
前記免震支承体と前記弾性部とが積層ゴムであり、
前記アクチュエーターは、前記地盤に固定される固定部と、前記制振力を発生させる際に前記固定部に対して変位するロッドと、を有し、
前記弾性部は、前記ロッドの下方に設けられ、前記ロッドを支持することを特徴とする制振装置。
このような制振装置によれば、簡素な構成でありながら制振装置が制振性能を安定的に発揮することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る制振装置によれば、安定的に適切な免震制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】第１実施形態に係る制振装置１０の構成を模式的に示す立面図である。
【図１Ｂ】制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【図２】制振装置１０における制御系を示すブロック図である。
【図３Ａ】フィードフォワード制御の説明図である。
【図３Ｂ】フィードバック制御の説明図である。
【図４】式（８）に基づいて、３階の周期５秒の建物１００に対して絶対制振を行った場合の地盤１１０の加速度に対する屋上階での加速度伝達関数を表したものである。
【図５】ロッド３１ａの下方と上方とに制振積層ゴム３２を配置した制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
本発明の第一実施形態に係る制振装置１０について図１Ａ、図１Ｂ及び図２を参照しながら説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、制振装置１０の構成を模式的に示す図であり、図１Ａは制振装置１０の立面図であり、図１Ｂは制振装置１０の平面図である。図２は、制振装置１０における制御系を示すブロック図である。
【００１８】
制振装置１０は、制振対象物の一例としての建物１００の振動をアクティブに制振するアクティブ制振装置である。なお、第一実施形態の制振装置１０は、水平方向の地震動（地盤１１０の振動）が発生した場合に、当該水平方向における建物１００の振動を制振するものである。すなわち、第一実施形態では、建物１００の振動の方向（所定方向）が水平方向である場合に当該振動を制振する制振装置１０について説明する。但し、振動の方向（所定方向）については水平方向に限定されるものではなく、鉛直方向であってもよい。
【００１９】
制振装置１０は、図１Ａに示すように、免震積層ゴム２０と、制振力付与機構３０と、コントローラー４０と、地盤側センサー５０と、建物側センサー６０と、を備えている。第一実施形態の制振方式は、地振動によって建物１００に作用する入力を、制振力付与機構３０が付与する制振力によって打ち消す方式（入力反射方式）である。本方式によって理想的に建物１００が制振された場合、建物１００は絶対座標空間において静止することとなる。
【００２０】
＜＜制振装置の構成＞＞
以下、制振装置１０の各機器について説明する。  
免震積層ゴム２０は、免震支承体の一例であり、建物１００と地盤１１０（具体的には、建物１００の基礎）との間に設置された免震装置である。免震積層ゴム２０は、その上面に建物１００が載置されることにより建物１００を支持し、建物１００の固有周期を本来の固有周期よりも長周期化するものである。第一実施形態の免震積層ゴム２０は、積層ゴムであり、建物１００の直下に複数設置されている。複数の積層ゴムの各々は、比較的低剛性であり、地震動が発生したときに、水平方向において上面（建物１００の支持面）及び下面（地盤１１０との接地面）の各々の位置が互いにずれるように弾性変形しながら建物１００を支持する。
【００２１】
制振力付与機構３０は、建物１００と地盤１１０とに固定されており、地盤１１０を支点として建物１００に制振力を付与して、水平方向における建物１００の振動を制振する機構である。つまり、第一実施形態では、地盤１１０側に反力点が、建物１００側に作用点がそれぞれ形成されており、反力点と作用点の間に配置されている機器（具体的には、制振力付与機構３０が備える各機器）によって制振力の伝達経路が形成されている。そして、制振力付与機構３０は、制振力を上記伝達経路に沿って地盤１１０から建物１００に向けて伝達させて、最終的に建物１００に制振力を付与することになる。なお、制振力付与機構３０が地盤１１０に固定された位置を第一固定位置とし、制振力付与機構３０が建物１００に固定された位置を第二固定位置とする。
【００２２】
さらに、第一実施形態では、図１Ａに示すように、建物１００の基部（最下階）に対して加力する方式（基部加力方式）を採用している。
【００２３】
また、制振力付与機構３０は建物１００の周囲に間隔を隔てて複数配置されている（図１Ａ及び図１Ｂには、図示の都合上、１つの制振力付与機構３０のみ図示している）。そして、複数の制振力付与機構３０の中には、互いに異なる方向に伝達される制振力を付加するものが含まれている。これにより、建物１００の様々な方向の水平振動を制振することが可能となる。
【００２４】
上記の制振力付与機構３０について、より詳しく説明する。制振力付与機構３０には、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、アクチュエーター３１と、制振積層ゴム３２と、転がり支承３３とが備えられている。
【００２５】
アクチュエーター３１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように水平方向に変位自在なロッド３１ａを備えており、制振力付与機構３０が制振力を発生させる際に、ロッド３１ａを水平方向に沿って油圧駆動するものである。ロッド３１ａは、アクチュエーター３１の先端側に設けられている。すなわち、第一実施形態では、ロッド３１ａの先端部分がアクチュエーター３１の先端部に相当する。そして、ロッド３１ａは、その長手方向が水平方向に沿った状態で、アクチュエーター３１の内部に対して出入自在に支持されている。また、アクチュエーター３１は、固定部３１ｂを備えており、固定部３１ｂが支持台３４を介して地盤１１０に固定されることにより地盤１１０に固定支持されている。
【００２６】
制振積層ゴム３２（弾性部に相当）は、免震積層ゴム２０と同じ材料系の積層ゴムであり、免震積層ゴム２０と同様の温度特性を有し、免震積層ゴム２０と同様に経年劣化する積層ゴムである。制振積層ゴム３２は、アクチュエーター３１のロッド３１ａの側面部分と建物１００とに接続されており、左右のロッド３１ａ側面部分から積層ゴムの積層方向が水平方向に伸びて建物１００に接続するように配置されている。制振積層ゴム３２は、ロッド３１ａの変位に伴って、制振積層ゴム３２の剪断方向に沿って弾性変形する。なお、ロッド３１ａ側面部分の左右に設けられた二つの制振積層ゴム３２には同じ大きさ、同じ形状、同じ性能の積層ゴムを用いることとし、二つの制振積層ゴム３２が建物１００に伝達する制振力はこれら二つの制振積層ゴム３２の間で均等となるようにする。
【００２７】
以上のような制振積層ゴム３２をアクチュエーター３１と建物１００の間に介在させることにより、比較的高振動数の地震動が発生した際に建物１００が振動するのを適切に抑制することが可能になる。具体的に説明すると、高振動数の地震動が発生した場合、該地振動に対してアクチュエーター３１を追従させることは困難であるが、制振積層ゴム３２をアクチュエーター３１と建物１００の間に介在させることにより、高振動数でのアクチュエーター３１の動きの影響が建物１００に及ぶのを抑制することが可能になる。この結果、アクチュエーター３１の駆動に基づく制振効果は発揮されなくなるものの、免震積層ゴム２０によって建物１００を十分に免震することが可能になる。すなわち、制振積層ゴム３２をアクチュエーター３１と建物１００の間に介在させれば、高振動数の地震動が発生した際に免震積層ゴム２０の免震効果によって建物１００の振動を抑えることが可能になる。
【００２８】
転がり支承３３は、建物１００に対して水平方向にスライド可能に設けられ、アクチュエーター３１のロッド３１ａを支持する。ロッド３１ａが制振積層ゴム３２の弾性変形に伴って建物１００に対して相対変位する際に、転がり支承３３はロッド３１ａを支持しつつ、スライドすることによってこの相対変位を妨げない。
【００２９】
コントローラー４０は、地盤側センサー５０（地盤センサーに相当）からの出力信号、及び、建物側センサー６０（制振対象物センサーに相当）からの出力信号に基づいてアクチュエーター３１を制御し、ロッド３１ａを水平方向に沿って変位させる（すなわち、アクチュエーター３１内部に対して出入させる）。コントローラー４０は、図２に示すように、アクチュエーター３１に電気的に接続されアクチュエーター３１に向けて駆動信号を出力するコンピューター４１と、地盤側センサー５０及び建物側センサー６０の両センサーからの出力信号を増幅する増幅器４２を有する。
【００３０】
かかる構成のコントローラー４０では、地盤側センサー５０及び建物側センサー６０の各センサーからの出力信号が増幅器４２を経てコンピューター４１に送られ、出力信号に基づいて、コンピューター４１に内蔵された制御回路４１ａにより、最適な駆動量（又は駆動速度）が演算される。そして、コントローラー４０は、増幅器４２により増幅された地盤側センサー５０及び建物側センサー６０からの出力信号に基づき、コンピューター４１に内蔵された制御回路４１ａにて演算された制御量にてアクチュエーター３１を制御する。アクチュエーター３１は、上記制御量に応じてロッド３１ａを水平方向に沿って変位させる。ここで、制御量とは、ロッド３１ａを変位させる際の変位量（若しくは変位速度）に関する量である。
【００３１】
以上のように、コントローラー４０は、地盤側センサー５０からの出力信号、及び、建物側センサー６０からの出力信号に基づいてアクチュエーター３１を制御する。換言すると、制振力は、コントローラー４０によるアクチュエーター３１の制御を介してアクティブに制御されることになる。なお、コントローラー４０は、地盤側センサー５０からの出力信号に基づいてフィードフォワード制御を実行し、建物側センサー６０からの出力信号に基づいてフィードバック制御を実行する。フィードフォワード制御及びフィードバック制御については、後に詳述する。
【００３２】
地盤側センサー５０は、地盤１１０に取り付けられ、地震動の度合いに応じた信号を出力するセンサーである。つまり、地盤側センサー５０は、建物１００への入力である地震動を検知し、それを制振力に反映させるための信号を出力する。ここで、地震動の度合いとは、振動中の地盤１１０の速度（振動速度）、加速度、及び、変位量を意味する概念であり、第一実施形態の地盤側センサー５０は、地盤１１０の加速度に応じた信号を出力する。但し、これに限定されるものではなく、地盤１１０の速度あるいは変位量に応じた信号を出力することとしてもよい。
【００３３】
建物側センサー６０は、建物１００内部に取り付けられ、建物１００の水平振動の度合いに応じた信号を出力するセンサーである。つまり、建物側センサー６０は、地震動が発生したときの建物１００の応答量を検知し、それを制振力に反映させるための信号を出力する。ここで、建物１００の水平振動の度合いとは、振動中の建物１００の速度、加速度、及び、変位量を意味する概念であり、第一実施形態の建物側センサー６０は、加速度に応じた信号を出力する。但し、これに限定されるものではなく、建物１００の速度あるいは変位量に応じた信号を出力することとしてもよい。
【００３４】
＜＜制振装置１０におけるアクチュエーター３１の制御＞＞
第一実施形態では、前述したように、コントローラー４０がアクチュエーター３１を制御することにより、制振力として建物１００に付加される減衰力がアクティブに制御される。第一実施形態では、前述したように、アクチュエーター３１に対する制御として、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせて実行している。以下、各制御方法について説明する。
【００３５】
＜フィードフォワード制御＞
コントローラー４０は、地震動（建物１００への入力）の度合いとして地盤側センサー５０により検知された地盤１１０の加速度、に応じた信号に基づいて、フィードフォワード制御を実行する。フィードフォワード制御は、図３Ａに示すように、地震動から制御量を求める予測制御であり、かかるフィードフォワード制御を実現するために建物１００の振動特性が制御回路４１ａに予め組み込まれている。図３Ａは、フィードフォワード制御の説明図である。
【００３６】
以下、第一実施形態のフィードフォワード制御について詳しく説明する。なお、以下の説明において、アクチュエーター３１が制振積層ゴム３２を介して建物１００に固定された位置を第一固定位置とし、アクチュエーター３１が支持台３４を介して地盤１１０に固定された位置を第二固定位置とする。また、ロッド３１ａの変位方向に沿い第一固定位置から第二固定位置に向かう向きを第一向きとし、第一向きとは反対の向きを第二向きとする（図１参照）。
【００３７】
第一実施形態のフィードフォワード制御では、地盤１１０が第一向きに動いた場合には、アクチュエーター３１のロッド３１ａの先端部が、地盤１１０が動いた分だけ固定部３１ｂを押しながら地盤１１０に対して変位するように、コントローラー４０がアクチュエーター３１を制御する。また、地盤１１０が第二向きに動いた場合には、ロッド３１ａの先端部３１ｃが、地盤１１０が動いた分だけ固定部３１ｂを引きながら地盤１１０に対して変位するように、コントローラー４０がアクチュエーター３１を制御する。
【００３８】
図１に示すように、アクチュエーター３１の固定部３１ｂが地盤１１０に固定され、ロッド３１ａが建物１００に接続されている構成において、絶対座標空間において地震動が発生する前にロッド３１ａの先端部３１ｃが位置していた位置にロッド３１ａの先端部３１ｃが静止するように、コントローラー４０がアクチュエーター３１を制御する。つまり、コントローラー４０は、地盤側センサー５０からの出力信号に基づいて、ロッド３１ａの先端部３１ｃが地震動と相反して動くように（具体的には、地盤１１０が動く向きとは反対の向きに、地盤１１０の速さと同じ速さでロッド３１ａの先端部３１ｃが動くように）、アクチュエーター３１を駆動する。換言すると、ロッド３１ａの先端部３１ｃが、地震動が発生する前に先端部３１ｃが絶対座標空間において位置していた位置に静止するように制御されることになる。
【００３９】
なお、上記の説明では、地盤側センサー５０が地盤１１０の加速度に応じた信号を出力する構成を例に挙げたが、例えば、地盤側センサー５０が地盤１１０の速度に応じた信号を出力する構成では、その出力信号を、フィードフォワード制御に要する入力信号として利用することが可能である。また、地盤側センサー５０が地盤１１０の変位量に応じた信号を出力する構成では、その出力信号に対して、変位量から速度へ変換する処理（つまり微分する処理）を行うことにより、地盤１１０の速度に応じた信号を取得することが可能である。
【００４０】
＜フィードバック制御＞
コントローラー４０は、地震動に対する建物１００の応答量、すなわち、建物１００の水平振動の度合いに応じて建物側センサー６０が出力する信号に基づいて、フィードバック制御を実行する。フィードバック制御は、図３Ｂに示すように、制振力が付加された後の建物１００の応答を制御回路４１ａに戻し、次の制御量に反映させる制御である。図３Ｂは、フィードバック制御の説明図である。
【００４１】
そして、第一実施形態のフィードバック制御では、絶対座標空間における建物１００の振動速度（すなわち、絶対応答速度）に比例した変位速度にてロッド３１ａが変位するように、コントローラー４０がアクチュエーター３１を制御する。かかるフィードバック制御を実行するために、コントローラー４０は、建物１００の絶対応答速度に応じた出力信号を受信することになる。このため、コントローラー４０は、フィードバック制御を実行するにあたり、建物側センサー６０からの出力信号を受信し、当該出力信号から建物１００の絶対応答速度に応じた信号を取得し、取得した当該信号に基づいてフィードバック制御を実行することになる。
【００４２】
また、コントローラー４０は、前述したように、フィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせて実行する。つまり、コントローラー４０は、地盤側センサー５０からの出力信号に基づいて、ロッド３１ａの先端が地震動と相反して動くようにアクチュエーター３１を駆動し、かつ、建物側センサー６０からの出力信号に基づいて、ロッド３１ａが建物１００の絶対応答速度に比例した変位速度にて変位するようにアクチュエーター３１を駆動する。この結果、ロッド３１ａの先端部３１ｃが、絶対座標空間において地震動が発生する前に先端部３１ｃが位置していた位置から幾分変位した位置へ変位するように制御されることになる。
【００４３】
以上のようにフィードフォワード制御及びフィードバック制御が組み合わせて実行される結果、建物１００の振動に対する制振効果をより向上させることが可能になる。
【００４４】
＜＜制御装置の有効性＞＞
上述の通り、第一実施形態にかかる制振装置１０によれば、建物１００の固有周期を長周期化させる免震積層ゴム２０と、地盤１１０を支点として建物１００に制振力を付与して、所定方向における建物１００の振動を制振する制振力付与機構３０であって、制振力付与機構３０が制振力を発生させる際に、その先端部３１ｃを所定方向に変位させるアクチュエーター３１と、弾性を備え、アクチュエーター３１の先端部３１ｃの変位に伴って所定方向に沿って変形する制振積層ゴム３２と、を備える制振力付与機構３０と、を有し、免震積層ゴム２０と制振積層ゴム３２とが同じ材料系の積層ゴムであることにより、制振装置が制振性能を安定的に発揮することができる。
【００４５】
従来技術では、免震支承体として積層ゴムを用い、弾性部として金属バネを用いていた。このように、免震支承体と弾性部に異なる材料系の部材を用いると、例えば季節変動による温度変化が起こると、免震支承体の弾性率に対する弾性部の弾性率の剛性比が変化してしまう。また、同様に、経年劣化が生じた場合も、剛性比が変化してしまう。そして、この剛性比が変化すると安定的に適切な免震制御を行うことができなくなる。
【００４６】
しかし、第一実施形態にかかる制振装置１０によれば、免震支承体である免震積層ゴム２０と、弾性部である制振積層ゴム３２と、に同じ材料系の積層ゴムを用いることで、免震支承体の弾性率に対する弾性部の弾性率の剛性比は、季節的な温度変化や経年劣化などに拘わらず、ほぼ一定に保つことができる。より具体的には、免震積層ゴム２０と制振積層ゴム３２とは、例えば、温度変化に対して弾性率が同様に変化し（温度特性において類似）、また、経年劣化に対して弾性率が同様に変化する（経年劣化特性において類似）ことから、この剛性比を一定に保つことができる。そして、この剛性比を一定に保つことができれば、安定的に適切な免震制御を行うことができる。
【００４７】
以下、免震支承体の弾性率に対する弾性部の弾性率の剛性比を一定に保つことが、安定的に適切な免震制御を行うこととなる理由を説明する。
【００４８】
一般的に、建物の運動方程式は地盤に対する相対座標系を用いて、式（１）として表される。  
0005659621.tif 000002
ここで、
0005659621.tif 000003
である。
【００４９】
また、相対座標系で表された式（１）を絶対座標系で表すと、式（２）となる。  
0005659621.tif 000004
ここで、ｋ１は免震積層ゴム２０の剛性、ｃ１は免震積層ゴム２０の減衰係数である。  
式（２）の絶対応答（Ｘ＋ｙ）に対する外力を打ち消すためには、式（３）で示すように最下階に制振力Ｆを与えればよい。  
0005659621.tif 000005
【００５０】
ここで、制振積層ゴム３２の剛性をｋｓ、アクチュエーター３１のストローク変位をｚ、建物１００の変位（免震積層ゴム２０の変形）をｘｌで表すと、制振装置１０が建物１００に与える制振力Ｆは、式（４）で表される。  
0005659621.tif 000006
これを式（３）に代入すると式（５）となる。  
0005659621.tif 000007
なお、式（５）左辺の剛性行列Ｋｓは、建物最下階の建物１００の水平剛性として、免震積層ゴム２０の剛性ｋｌに制振積層ゴム３２の剛性ｋｓを加えた（ｋｌ＋ｋｓ）としたときの剛性行列となる。
【００５１】
ここで、式（５）の右辺の外力項をゼロとするアクチュエーター３１の動きは、そのストローク変位ｚＦを式（６）で示されるように動かすと最適となる。  
0005659621.tif 000008
このフィードフォワード制御に加えて、制振積層ゴム３２の粘性係数ｃｓの絶対制振を実現するアクチュエーター３１のストローク変位ｚＢは、式（７）で表される。  
0005659621.tif 000009
従って、アクチュエーター３１に対する最終的な指令変位信号ｚ０は、式（６）と式（７）とを加えた式（８）で構成される。  
0005659621.tif 000010
但し、各係数Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３はそれぞれ式（９）、式（１０）、式（１１）の通りである。  
0005659621.tif 000011
【００５２】
図４は、式（８）に基づいて、３階の周期５秒の建物１００に対して絶対制振を行った場合の地盤１１０の加速度に対する屋上階での加速度伝達関数を表したものである。なお、同図では、制振積層ゴム剛性ｋｓして、免震積層ゴム剛性ｋｌの３倍（ｋｓ＝３ｋｌ）とし、絶対制振のゲイン設定として、式（１２）とした時のｈｓを３とし、免震層と上部建物の減衰を夫々ｈ＝２％とした場合の結果を示す。  
0005659621.tif 000012
【００５３】
図４で、実線（ａ）は式（８）のＧ１ゲインに１％の誤差を含む場合の加速度伝達関数（Ｘ＋Ｙ）／Ｙと、二点鎖線（ｂ）はＧ１ゲインに１０％の誤差が含まれる場合の加速度伝達関数（Ｘ＋Ｙ）／Ｙと、一点鎖線（ｃ）はＧ１ゲインに１％の誤差を含み、Ｇ２に１０％の誤差が含まれる場合の加速度伝達関数（Ｘ＋Ｙ）／Ｙと、破線（ｄ）はＧ１ゲインに１％の誤差を含み、Ｇ３に１０％の誤差が含まれる場合の加速度伝達関数（Ｘ＋Ｙ）／Ｙと、を比較して示している。
【００５４】
さて、図４の実線（ａ）と二点鎖線（ｂ）とを比較する。Ｇ１の値の誤差が１％から１０％に増加すると、加速度伝達関数（Ｘ＋Ｙ）／Ｙの値が大きく変化することから、Ｇ１ゲインの高い精度が要求されることが分かる。すなわち、制振積層ゴム３２の剛性をｋｓと免震積層ゴム剛性ｋｌとの比であるＧ１＝１＋（ｋｌ／ｋｓ）の大きな変動は許容されない。
【００５５】
次に、図４の実線（ａ）と一点鎖線（ｃ）とを比較する。Ｇ２の値の誤差が０％から１０％に増加しても、加速度伝達関数（Ｘ＋Ｙ）／Ｙの値は大きくは変化しないことから、Ｇ２ゲインの高い精度は要求されないことが分かる。すなわち、制振積層ゴム３２の剛性をｋｓと免震積層ゴム２０の減衰係数ｃ１との比であるＧ２＝ｃ１／ｋｓの多少の変動は、許容されうる。
【００５６】
また、図４の実線（ａ）と破線（ｄ）とを比較すると、Ｇ３の値の誤差が０％から１０％に増加しても、加速度伝達関数（Ｘ＋Ｙ）／Ｙの値は大きくは変化しないことから、Ｇ３ゲインの高い精度は要求されないことが分かる。すなわち、制振積層ゴム３２の剛性をｋｓと制振積層ゴム３２の粘性係数ｃｓとの比であるＧ３＝ｃｓ／ｋｓの多少の変動は、許容されうる。
【００５７】
以上の通り、式（８）のＧ１、Ｇ２、Ｇ３の３項によって構成されるアクチュエーター３１への指令変位信号の中で、最も重要でその精度を要求される係数は、地動変位のｙに掛るフィードフォワードのＧ１ゲインあることが分かる。そして、免震支承体の弾性率に対する弾性部の弾性率の剛性比が、温度変化や経年劣化等に拘らず安定した値となれば、Ｇ１＝１＋（ｋｌ／ｋｓ）も安定した値となり、制振装置１０は安定的に適切な免震制御を行うことができる。
【００５８】
また、制振積層ゴム３２は、アクチュエーター３１の先端部３１ｃの変位に伴って、制振積層ゴム３２の剪断方向に変形するように、アクチュエーター３１と建物１００とに接続されていることにより、制振積層ゴム３２が適切に弾性力を発揮でき、安定的に適切な免震制御を行うことができる。すなわち、積層ゴムは、単体ゴムと比較して、上下方向には剛性が高く水平方向には剛性が低いという性質があるが、制振積層ゴム３２を剪断方向に配置することで積層ゴムのこの性質を利用して安定的に適切な免震制御を行うことができる。
【００５９】
また、地盤１１０の振動の度合いに応じた信号を出力する地盤側センサー５０と、アクチュエーター３１を制御するコントローラー４０と、を備え、所定方向に沿い、制振力付与機構３０が建物１００に固定された第一固定位置から制振力付与機構３０が地盤１１０に固定された第二固定位置に向かう向きを第一向きとし、第一向きとは反対の向きを第二向きとしたときに、コントローラー４０は、地盤側センサー５０からの信号に基づいて、地盤１１０が第一向きに動いた場合には、先端部３１ｃが第二向きに地盤１１０の動いた分だけ地盤１１０に対して変位するように制御し、地盤１１０が第二向きに動いた場合には、先端部３１ｃが第一向きに地盤１１０の動いた分だけ地盤１１０に対して変位するように制御することにより、地盤１１０の振動に基づいてフィードフォワード制御を行うことができ、安定的に適切な免震制御を行うことができる。
【００６０】
すなわち、コントローラー４０は、地盤側センサー５０からの出力信号に基づいて、ロッド３１ａの先端部３１ｃが地震動と相反して動くようにアクチュエーター３１を駆動することによって、地震動が発生する前に先端部３１ｃが絶対座標空間において位置していた位置に静止するように制御されることになる。これにより、建物１００についても、地震動が発生する前に建物１００が絶対座標空間において位置していた位置に静止するように制御されることになる。
【００６１】
また、建物１００の振動の度合いに応じた信号を出力する建物側センサー６０を有し、コントローラー４０は、建物側センサー６０からの信号に基づいて、絶対座標空間における建物１００の絶対応答速度に比例した変位速度にて先端部３１ｃが変位するようにアクチュエーター３１を制御することにより、建物１００の振動に基づいてフィードフォワード制御とフィードバック制御とを組合せて行うことができ、より安定的に適切な免震制御を行うことができる。
【００６２】
すなわち、フィードバック制御では、絶対座標空間における建物１００の振動速度に比例した変位速度にてロッド３１ａが変位するように、コントローラー４０がアクチュエーター３１を制御する。そして、フィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせて実行することで、地盤側センサー５０の測定誤差や地盤側センサー５０が測定できない振動などに対しても、適切な免震制御を行うことができる。
【００６３】
また、アクチュエーター３１は、制振積層ゴム３２を介して、建物１００の最下階に接続されていることにより、免震積層ゴム２０と制振積層ゴム３２とが同様の環境下に置かれることとなり、より安定的に適切な免震制御を行うことができる。
【００６４】
すなわち、免震積層ゴム２０及び制振積層ゴム３２は、同様の温度環境に置かれ、また同様に経年劣化する環境に置かれることとなる。これにより、免震支承体の弾性率に対する弾性部の弾性率の剛性比が、温度変化や経年劣化等に拘らず安定した値となることができる。
【００６５】
また、アクチュエーター３１は、地盤１１０に固定される固定部３１ｂと、制振力を発生させる際に固定部３１ｂに対して変位するロッド３１ａと、を有し、制振力付与機構３０は、ロッド３１ａを支持する転がり支承３３を有し、制振積層ゴム３２は、ロッド３１ａから鉛直方向と交差する方向に伸びるように配置され、建物１００に接続されていることにより、制振積層ゴム３２がロッド３１ａを支持する必要がなく、制振積層ゴム３２はアクチュエーター３１からの制振力をより適切に建物１００に伝達することができる。すなわち、制振積層ゴム３２の役割は、もっぱら制振力付与機構３０から建物１００への制振力の伝達となり、ロッド３１ａを支持することによる制振積層ゴム３２の沈み込みが生ぜず、制振力をより適切に伝達することができる。
【００６６】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【００６７】
（１）第一実施形態において、反力点が地盤１１０に支持台３４を介して固定されることとした。しかし、これに限定されるものではなく、制振力付与機構３０の固定部３１ｂが地盤１１０に直接固定されていてもよい。かかる構成であっても、制振力付与機構３０は、地盤１１０を支点として制振力を発生させることができる。
【００６８】
（２）第一実施形態において、基部加力方式を採用したが、制振力付与機構３０が建物１００に対して加力する位置は、建物１００の基部にされるものではなく、例えば、建物１００の中間階であってもよい。かかる構成であっても、制振力付与機構３０は、建物１００に対して制振力を伝達できる。
【００６９】
（３）アクチュエーター３１は、地盤１１０に固定される固定部３１ｂと、制振力を発生させる際に固定部３１ｂに対して変位するロッド３１ａと、を有し、制振積層ゴム３２は、ロッド３１ａの下方に設けられ、ロッド３１ａを支持することとしてもよい。図５は、ロッド３１ａの下方と上方とに制振積層ゴム３２を配置した制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。同図に示すように、このような実施形態の制振装置１０によれば、転がり支承３３などのロッド３１ａを支持する部材を設ける必要がなく、簡素な構成でありながら制振性能を安定的に発揮することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０  制振装置、  ２０  免震積層ゴム、  ３０  制振力付与機構、  
３１  アクチュエーター、  ３１ａ  ロッド、  ３１ｂ  固定部、  
３１ｃ  先端部、  ３２  制振積層ゴム、  ３３  転がり支承、  
３４  支持台、  ４０  コントローラー、  ４１  コンピューター、  
４１ａ  制御回路、  ４２  増幅器、  ５０  地盤側センサー、  
６０  建物側センサー、  １００  建物、  １１０  地盤
【図１Ａ】
0005659621.tif 000013
【図１Ｂ】
0005659621.tif 000014
【図２】
0005659621.tif 000015
【図３Ａ】
0005659621.tif 000016
【図３Ｂ】
0005659621.tif 000017
【図５】
0005659621.tif 000018
【図４】
0005659621.tif 000019