(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動発生時に振動発生前の原位置に対して水平方向に相対変位を生じる構造物内のいずれかの領域に入力した振動エネルギを制御力として利用可能な変換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変換エネルギを蓄積する蓄積装置と、この蓄積装置に蓄積された変換エネルギを、相対変位を生じた前記いずれかの領域以外の領域に制御力として付与する再利用装置とを備え、
前記蓄積装置は前記再利用装置による前記制御力の発生に必要な量の変換エネルギを蓄積できるだけの容量を有し、初期の時点で前記容量を満たす量の変換エネルギを賄う常時用エネルギ源を共用していることを特徴とするエネルギ変換型アクティブ制震システム。
【請求項２】
振動発生時に振動発生前の原位置に対して水平方向に相対変位を生じる構造物内のいずれかの領域に入力した振動エネルギを制御力として利用可能な変換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変換エネルギを蓄積する蓄積装置と、この蓄積装置に蓄積された変換エネルギを、相対変位を生じた前記いずれかの領域以外の領域に制御力として付与する再利用装置とを備え、
前記蓄積装置は前記再利用装置による前記制御力の発生に必要な量の変換エネルギを蓄積できるだけの容量を有し、初期の時点で前記容量を満たす量の変換エネルギを賄う非常時用エネルギ源を共用していることを特徴とするエネルギ変換型アクティブ制震システム。
【請求項３】
前記振動発生前の原位置は構造物内の剛な支持層に支持された領域であり、前記いずれかの領域と前記いずれかの領域以外の領域は構造物内の柔な支持層に支持された領域であることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載のエネルギ変換型アクティブ制震システム。
【請求項４】
前記振動発生前の原位置は前記構造物が上下に区分されたときの下部構造であり、前記いずれかの領域と前記いずれかの領域以外の領域は上部構造であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のエネルギ変換型アクティブ制震システム。
【請求項５】
前記上部構造は前記下部構造上に水平方向に柔な支持層を介して支持され、前記変換装置は前記下部構造と前記上部構造との間に跨って架設され、前記再利用装置は前記上部構造の内、前記支持層の直上層に配置され、前記蓄積装置は前記変換装置と前記再利用装置の双方の近傍に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のエネルギ変換型アクティブ制震システム。
【請求項６】
前記支持層の直上層である前記上部構造の最下層の水平剛性はこの最下層より上層の水平剛性より低く設定されていることを特徴とする請求項５に記載のエネルギ変換型アクティブ制震システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は構造物に入力した振動エネルギを制御力として利用可能なエネルギに変換し、この変換されたエネルギを使用して構造物に制御力を付与し、構造物の振動を抑制するエネルギ変換型アクティブ制震システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エネルギ変換型アクティブ制震システムは、地震時等に構造物に入力した振動エネルギを流体エネルギ等、蓄積可能なエネルギに変換する油圧シリンダ等の変換装置と、変換装置で変換されたエネルギを蓄積するアキュムレータ等の蓄積装置と、蓄積装置に蓄積されたエネルギを構造物に制御力として付与する駆動装置（アクチュエータ）等の再利用装置から成立する（特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１８６７９号公報（請求項１、段落００１９〜００２９、図１〜図３）
【特許文献２】特開平９−３２４５５２号公報（請求項１、段落００１５〜００２０、図１、図２）
【特許文献３】特開平１１−９４０１３号公報（請求項１、段落０００８〜００２１、図１〜図５）
【特許文献４】特開２００５−１６３３１７号公報（請求項１、段落００１２〜００２８、図１〜図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の制震システムでは変換装置でのエネルギ変換から、再利用装置からの制御力の発生までにはある程度の時間を要する関係で、再利用装置からの制御力の発生に必要なエネルギ（変換エネルギ）を変換装置から時々刻々と供給できる保証がない。
【０００５】
また変換装置が振動エネルギから変換できる変換エネルギ量が、再利用装置の制御力付与時に必要とされる使用エネルギ量（再利用エネルギ量）を上回る保証もない。すなわち、再利用装置の制御力付与時の使用エネルギ量（再利用エネルギ量）に対する、変換装置による変換エネルギ量の比率（エネルギ収支）が１より大きくなる保証がない。このため、最初に再利用装置から必要な大きさの制御力を発生させるには、蓄積装置に、再利用装置から上部構造に付与すべき制御力の発生に必要な量のエネルギを蓄積可能な容量を持たせる必要がある。この容量は地震の初期に再利用装置で発生する制御力が大きい程、大きくなる。
【０００６】
一方、蓄積装置は地震時等、予期しない非常時にのみ稼働することから、地震等の発生時以外のときから常に多くの、使用の見込みがない可能性のある変換エネルギを蓄積した状態を維持しなければならないため、変換エネルギ量に対する使用エネルギ量（再利用エネルギ量）の効率が必ずしも高いとは言えない。その上、蓄積装置において非常時の備えとして変換エネルギの損失が生じないよう、変換エネルギの蓄積状態を維持する必要があるため、そのための費用が掛かり過ぎ、実用的とは言えない。
【０００７】
本発明は上記背景より、蓄積装置に十分な容量を持たせながらも、地震時以外のときにも蓄積しているエネルギの有効利用を図ることが可能なエネルギ変換型アクティブ制震システムを提案するものである。
【０００８】
請求項１に記載の発明のエネルギ変換型アクティブ制震システムは、振動発生時に振動発生前の原位置に対して水平方向に相対変位を生じる構造物内のいずれかの領域に入力した振動エネルギを制御力として利用可能な変換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変換エネルギを蓄積する蓄積装置と、この蓄積装置に蓄積された変換エネルギを、相対変位を生じた前記いずれかの領域以外の領域に制御力として付与する再利用装置とを備え、
前記蓄積装置が前記再利用装置による前記制御力の発生に必要な量の変換エネルギを蓄積できるだけの容量を有し、初期の時点で前記容量を満たす量の変換エネルギを賄う常時用エネルギ源を共用していることを構成要件とする。
【０００９】
「構造物内のいずれかの領域」は構造物内の平面上の、もしくは立面上のいずれかの領域であり、「原位置」は振動発生時にも振動発生前の位置に留まるか、相対的に他の領域との対比で振動発生前の位置に近い位置に留まる領域である。例えば構造物内が剛な支持層８に支持された領域と、柔な支持層８に支持された領域とに区分されたような場合、振動発生時には剛な支持層８に支持された領域が原位置に留まろうとし、柔な支持層８に支持された領域が振動発生前の原位置に対して水平方向に相対変位を生じようとする。支持層８が剛か柔かは相対的である。ここで言う「支持層８」は地中で構造物下の杭を安定的に支持する層ではなく、杭を除く構造物本体と地盤面との間に介在し、構造物を支持する層である基礎、免震層等を言う。
【００１０】
この関係から、構造物内が相対的に水平剛性（以下、剛性）の相違する２種類の支持層８に支持された２以上の領域に区分された場合には、相対的に「構造物内の剛な支持層８に支持された領域」が請求項１における「原位置」に相当し、「構造物内の柔な支持層８に支持された領域」が請求項１における「（構造物内の）いずれかの領域」と「相対変位を生じた前記いずれかの領域以外の領域」に相当する（請求項３）。
【００１１】
また構造物が下部構造６と上部構造７とに上下に区分された場合に、下部構造６と上部構造７が共に等しい剛性の支持層８に支持された場合には、相対的に地盤から遠い上部構造７が振動発生時に地盤寄りの下部構造６に対して水平方向に相対変位を生じ易いから、相対的に下部構造６が原位置に留まろうとし、上部構造７が原位置に対して水平方向に相対変位を生じようとする。この関係から、構造物が上下に区分されたときの下部構造６が請求項１における「原位置」に相当し、上部構造７が「（構造物内の）いずれかの領域」と「相対変位を生じた前記いずれかの領域以外の領域」に相当する（請求項４）。下部構造６と上部構造７は共に剛な支持層８に支持される場合と、柔な支持層８に支持される場合の他、一方が剛な支持層８に支持され、他方が柔な支持層８に支持される場合もある。
【００１２】
「構造物が上下に区分される」とは、構造物が下部構造６と上部構造７とに粗く（大まかに）区分されることを言い、構造物を立面で見たときに構造物を下層と上層に区分する境界線が直線状である場合のように、ある特定の層（階）を挟んで明確に下層と上層に区分される場合の他、構造物を下層と上層に区分する境界線が凹凸状になるような場合を含む。
【００１３】
構造物が下部構造６と上部構造７とに粗く区分された場合に、下部構造６と上部構造７のいずれか一方が剛な支持層８に支持され、他方が柔な支持層８に支持された場合には、柔な支持層８に支持された下部構造６と上部構造７のいずれか一方が振動発生時に振動発生前の原位置からの相対変位量が大きくなり、剛な支持層８に支持された他方に対して水平方向に相対変位を生じる状態になる。
【００１４】
但し、原位置に留まろうとする傾向は下部構造６と上部構造７とに区分された場合の下部構造６より、剛な支持層８に支持された領域が強いと考えられるから、構造物内が下部構造６と上部構造７とに区分され、それぞれが剛性の異なる支持層８に支持された場合で言えば、振動発生時には柔な支持層８に支持された上部構造７が剛な支持層８に支持された下部構造６に対して最も水平方向に相対変位し易いことになる。以下では説明の簡略化のため、便宜的に「原位置」を下部構造６に代表させて下部構造６等と言い、「原位置に対して水平方向に相対変位を生じる構造物内のいずれかの領域」を上部構造７に代表させて上部構造７等と言う。
【００１５】
請求項１における「蓄積装置が再利用装置による制御力の発生に必要な量の変換エネルギを蓄積できるだけの容量を有し」とは、地震発生時等に再利用装置が上部構造７等に付与すべき制御力を発生するために要する量の変換エネルギを蓄積可能な容量を蓄積装置が備えることを言う。蓄積装置がこの容量を満たす量の変換エネルギを初期の時点で賄うために常時用エネルギ源が共用される。容量は想定される最大の制御力の大きさに応じて決められる。蓄積装置が初期の時点で蓄積すべき変換エネルギ量は再利用装置から上部構造７等に付与すべき制御力の発生に必要なエネルギ（後述の再利用エネルギ）の量を指す。「振動発生時」は地震発生時と風荷重作用時を言う。以下では地震発生時等と言う。
【００１６】
「蓄積装置が容量を満たす量の変換エネルギを賄う常時用エネルギ源を共用している」とは、図１−（ａ）に示すように蓄積装置３が再利用装置４に供給する変換エネルギを得るためのエネルギ源として常時用エネルギ源を兼用していることを言う。蓄積装置３は常時用エネルギ源を共用することで、地震発生時等の非常時に常時用エネルギ源のエネルギを蓄積装置３の容量を満たす量の変換エネルギとして使用する。蓄積装置３の容量を満たす量の変換エネルギは前記のように地震発生時等に再利用装置４から上部構造７等に付与すべき制御力の発生のために使用される。
【００１７】
常時用エネルギ源は具体的には図１−（ｂ）に示すように例えば常時、使用状態にある油圧エレベータのエネルギ源（油圧源）の一部として設置されるアキュムレータ３１等を指す。油圧エレベータのエネルギ源としてアキュムレータ３１が併用されることは通常、ないが、エネルギ源としてアキュムレータ３１が使用されることで、油圧エレベータに付属する油圧ポンプを休止させながらも、地震発生時以外、アキュムレータ３１が油圧ポンプに代わって油圧エレベータに圧油を供給することが可能である。この結果、油圧エレベータの稼働の俊敏性が確保され、計画・非計画停電時にも油圧エレベータを稼働できる利点が生じる。この場合、常時用エネルギ源としてのアキュムレータ３１が地震時には蓄積装置３として機能する。
【００１８】
アキュムレータ３１が圧油を油圧エレベータに供給する状態と再利用装置４に供給する状態の切り替えは地震等の発生時に始動する制御装置３２が行うが、制御装置３２としては例えば図２に示すような方向切換弁等が使用される。この場合、方向切換弁は平常時にはソレノイドへの非通電によりアキュムレータ３１の圧油が油圧エレベータのシリンダにのみ流れる状態にしており、地震等の発生時にソレノイドへの通電によりポートの状態が切り替わり、アキュムレータ３１の圧油が再利用装置４にのみ流れる状態に移行する。
【００１９】
常時用エネルギ源が保有するエネルギは地震発生時等の非常時に蓄積装置３に蓄積された変換エネルギとして使用されるが、地震発生時以外の平常時には本来のエネルギ源の供給先に油圧等のエネルギを供給する目的で使用されるため、蓄積装置３が非常時にのみ変換エネルギを使用する従来のシステムとの対比では変換エネルギ量に対する使用エネルギ量（再利用エネルギ量）の効率が向上する。
【００２０】
蓄積装置３が共用する常時用エネルギ源は非常時用エネルギ源に置き換え可能である（請求項２）。非常時用エネルギ源も蓄積装置３が蓄積すべき変換エネルギを賄うために蓄積装置が共用し、蓄積装置３は地震発生時等の非常時に非常時用エネルギ源のエネルギを蓄積装置３の容量を満たす量の変換エネルギとして使用する。
【００２１】
非常時用エネルギ源は例えば図３−（ｂ）に示すように地震時等を除く停電時等に備えた非常時用の蓄電池３３等、非常用電源等を指す。非常用電源は計画・非計画停電時にも有効に機能するが、地震時等には蓄積装置３として機能するため、停電時にのみ、あるいは地震時にのみ利用される場合より利用の機会が増える。この場合、変換装置２は振動エネルギを変換エネルギとして電力に変換することになる。蓄電池３３はまた、地震（本震）時の振動エネルギと地震後に発生する余震による振動エネルギを圧電素子等を用いることで、電力の形で蓄えることができるため、地震時等を除く非常時に供給先に電力を供給することを可能にする。
【００２２】
非常時用エネルギ源が保有するエネルギも常時用エネルギ源のエネルギと同様、地震発生時等の非常時に蓄積装置３に蓄積された変換エネルギとして使用されるが、地震発生時以外の平常時と停電時等の非常時には本来のエネルギ源の供給先に電力等のエネルギを供給する目的で使用されるため、非常時にのみ変換ネルギを使用する場合との対比では変換エネルギ量に対する使用エネルギ量の効率が向上する。
【００２３】
変換装置２は図４に示すように例えば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、上部構造７等に入力した地震時の揺れを受けて圧力が上昇した圧油等の圧液を流体エネルギ（圧力エネルギ）として蓄積装置３に送る。本発明ではこの流体エネルギを変換エネルギと呼ぶ。
【００２４】
蓄積装置３は圧液を流体エネルギとして一旦、蓄積した後、再利用装置４の制御力発生時に圧液を再利用装置４に送り込み、再利用装置４が上部構造７等に制御力を付与する。本発明では蓄積装置３に蓄積されている変換エネルギの内、再利用装置４が制御力の発生のために使用するエネルギを再利用エネルギと呼ぶ。再利用装置４は例えば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。
【００２５】
蓄積装置３は例えば図４に示すように蓄積した変換エネルギを圧液の放出により再利用装置４に付属したサーボ弁４５を経由させて再利用装置４に送り込む。再利用装置４はサーボ弁４５で各シリンダ室４３、４４に振り分けられた圧液を各シリンダ室４３、４４内に流入させることにより両シリンダ室４３、４４間の圧力差ΔＰを制御力Ｆとして上部構造７等に付与する。再利用装置４が制御力Ｆの発生のために使用し、圧力の低下した圧液は変換装置２への復帰のために油圧タンク等の回収装置５へ放出される。変換装置２と蓄積装置３と再利用装置４はアクティブ制震システムを構成する単位となる制震装置１を構成する。制震装置１には回収装置５が含まれる場合もある。請求項１以下のアクティブ制震システムはアクティブ制震装置とも言い換えられる。
【００２６】
上部構造７等と下部構造６等は支持層８を挟んで上下に区分される構造体であり、下部構造６等は主に支持層８より上の構造体（上部構造７等）を支持する地盤、もしくは基礎になり、上部構造７等は下部構造６等に支持される支持層８上の地上構造物等の構造物になる。但し、支持層８は地盤面上、もしくは基礎上に介在するとは限らず、図５に示すように地上層に介在することもあるため、下部構造６等は地上構造物の一部を含むこともある。
【００２７】
また図１−（ａ）、図２−（ａ）に示すように支持層８が地盤と地上構造物の境界に位置する場合には、地上構造物に基礎が含まれる場合もあり、その場合、下部構造６等は地盤になる。支持層８は図５に示すように上下（上部構造７等と下部構造６等）に分断された基礎の中間部に位置する場合もあり、その場合、基礎は上部構造７等側と下部構造６等側に分離する。支持層８は主に図５に示す免震層や図６に示す免震層に準ずる低剛性層等、水平方向に柔な支持層であるが（請求項５）、必ずしも柔な支持層８である必要はない。請求項１、２における「構造物内のいずれかの領域が原位置との間で水平方向に相対変位を生じ得る」とは、構造物内のいずれかの領域（上部構造７）が原位置（下部構造６）との間で容易に水平方向に相対変位を生じる柔な支持層と、容易に相対変位を生じない、柔でない支持層を含む趣旨である。
【００２８】
但し、上部構造７等に制御力を付与したときに上部構造７等を下部構造６等に対して相対移動し易い状態に下部構造６等に支持させるには、より小さい制御力の付与によって上部構造７等を相対移動させることが合理的であるから、図５、図６に示すように上部構造７等は水平方向に柔な支持層８に支持されることが適切である（請求項５）。水平方向に柔な支持層８は免震装置からなる免震層と、下部構造６等の振動時に下部構造６等と上部構造７等間に相対変位を生じさせるソフトファーストストーリー（低剛性層）を含む。ソフトファーストストーリーは１階、または低層階を柔構造化した層であり、例えば「柔らかくて強い柱で支持された層」等を言う。
【００２９】
この場合、風荷重程度の外力を受けたときにも上部構造７等が下部構造６等に対して揺れ易い状態に置かれることから、上部構造７等の居住性が低下する可能性があるが、風荷重程度の外力で上部構造７等が振動を生じないようにすることは、例えば上部構造７等を再利用装置４で固定することにより可能になる。図５は地上構造物が支持層８（免震層）を介して下部構造６等と上部構造７等に分断された場合の例を示す。
【００３０】
支持層８が水平方向に柔な支持層である場合（請求項５）には、上部構造７等を下部構造６等に対して相対移動させるために要する制御力の大きさが、支持層８が柔でない場合より小さくて済むため、蓄積装置３に蓄積されている再利用エネルギが消費されにくく、再利用エネルギが温存され易い利点がある。
【００３１】
この場合、変換装置２は下部構造６等と上部構造７等との間に跨って架設され、再利用装置４は上部構造７等の内、柔な支持層８の直上層に配置される（請求項５）。変換装置２が下部構造６等と上部構造７等との間に跨って架設されることは、変換装置２が支持層８に配置されることである。蓄積装置３は変換装置２と再利用装置４の双方の近傍に配置される。「双方の近傍」とは、変換装置２と再利用装置４の中間部の意味であるが、必ずしも変換装置２と再利用装置４を結ぶ直線上に蓄積装置３が位置するとは限らない。
【００３２】
請求項５では地震発生時等には、下部構造６等と上部構造７等を含めた構造物全体では柔な支持層８が変形を開始し、変形量が大きいことから、変換装置２が支持層８に配置されることで、上記の流体エネルギ（変換エネルギ）をより多く稼ぎ易い。
【００３３】
また再利用装置４が上部構造７等内の支持層８の直上層に配置されることと、蓄積装置３が変換装置２と再利用装置４の双方の近傍に配置されることで、変換装置２から蓄積装置３を経由して再利用装置４に送り込むための配線・配管等のエネルギ伝達手段の距離が短縮される。この結果、振動エネルギから変換された変換エネルギを変換装置２から再利用装置４まで送り込むまでに失われるエネルギの損失量が低減される。特に変換装置２と再利用装置４が同一位置に互いに併設された場合には、変換装置２と再利用装置４との間の距離が最短になるため、損失エネルギ量が最小になる。
【００３４】
更に水平方向に柔な支持層８の直上層である上部構造７等の最下層の水平剛性が最下層より上層の水平剛性より低く設定されている場合（請求項６）には、上部構造７等の全層の水平剛性が一様である場合との対比では、上部構造７等の最下層がそれより上層より相対変位し易いため、下部構造６等に対し、最下層に一定の相対変位を生じさせるのに要する制御力が小さくて済む。
【００３５】
この場合、上部構造７等の最下層に下部構造６等に対する相対変位を生じさせれば、上部構造７等全体が下部構造６等に対して相対変位を生じる状態になるため、再利用装置４が上部構造７等に制御力を加える上で、より小さい制御力でも上部構造７等全体に下部構造６等に対して相対変位を生じさせることが可能である。上部構造７等の最下層の水平剛性をそれより上層の水平剛性より低く設定することは、最下層の柱、または柱と梁の剛性を低下させ、最下層をそれより上層より相対的に軟らかくすることにより得られる。
【発明の効果】
【００３６】
蓄積装置が常時用エネルギ源、または非常時用エネルギ源を共用することで、常時用、または非常時用エネルギ源を地震時に蓄積装置として機能させながら、地震時以外のときに常時用、または非常時用のエネルギ源（電源）として利用することができるため、蓄積装置に蓄積されているエネルギ源の有効利用が図られ、制震システムの実用性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】（ａ）は蓄積装置が常時用エネルギ源を共用している場合の制震システムの概要図、（ｂ）は常時用エネルギ源が油圧エレベータの油圧ユニットである場合の制震システムの例を示した概要図である。
【図２】図１−（ｂ）に示す制御装置が方向制御弁である場合の具体例を示した概要図である。
【図３】（ａ）は蓄積装置が非常時用エネルギ源を共用している場合の制震システムの概要図、（ｂ）は非常時用エネルギ源が非常用電源である場合の制震システムの例を示した概要図である。
【図４】本制震システムの構成例を示した概要図（油圧回路図）である。
【図５】上部構造が下部構造上に免震層を介して支持され、変換装置が下部構造と上部構造との間に跨って架設された場合の制震システムの例を示した概要図である。
【図６】図５に示す例の具体例を示した概要図である。
【図７】免震層の直上層である上部構造の最下層の水平剛性が最下層より上層の水平剛性より低く設定された場合の制震システムの例を示した概要図である。
【図８】（ａ）は図５〜図７に示す例以外の具体例を示した概要図、（ｂ）は免震層を通る平面図、（ｃ）は上部構造の平面図、（ｄ）は免震層の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１、図２は地震時等に下部構造６等、構造物内の原位置に対して水平方向に相対変位を生じる上部構造７等、構造物内のいずれかの領域に入力した振動エネルギを制御力として利用可能な変換エネルギに変換する変換装置２と、変換装置２で変換された変換エネルギを蓄積する蓄積装置３と、蓄積装置３に蓄積された変換エネルギを、前記構造物内の、相対変位を生じた前記いずれかの領域以外の領域に制御力として付与する再利用装置４とを備えた制震システム（制震装置１）の構成例を示す。蓄積装置３は再利用装置４による制御力の発生に必要な量の変換エネルギを蓄積できるだけの容量を有し、初期の時点で容量を満たす量の変換エネルギを賄う常時用エネルギ源、または非常時用エネルギ源を共用している。
【００３９】
前記のように「構造物内の原位置」は振動発生時にも振動発生前の位置に留まるか、振動発生前の位置に近い位置に留まる領域であり、「構造物内のいずれかの領域」は構造物内の平面上の、もしくは立面上のいずれかの領域であるが、以下では「構造物内の原位置」を下部構造６に代表させ、「原位置に対して水平方向に相対変位を生じる構造物内のいずれかの領域」を上部構造７に代表させる。すなわち、以下では下部構造６が「構造物内の原位置」を指し、上部構造７が「原位置に対して水平方向に相対変位を生じる構造物内のいずれかの領域」を指す。
【００４０】
上部構造７は下部構造６上に支持層８を介して支持されるが、変換装置２の設置位置以外の再利用装置４から上部構造７に付与すべき制御力の大きさを抑え、蓄積装置３に蓄積されている変換エネルギ（再利用エネルギ）を温存させる上では、図５、図６に示すように支持層８は免震層のように水平方向に柔な層であることが有利である。
【００４１】
変換装置２は地震時等に生じる、上部構造７の下部構造６に対する相対変位を利用して振動エネルギを変換エネルギに変換するため、図１等に示すように相対変位を生じる上部構造７と下部構造６との間に跨って架設される。変換装置２から再利用装置４への移動中に損失するエネルギ量を低減する上では、再利用装置４は主に上部構造７の内、支持層８の直上層に配置され、蓄積装置３は変換装置２と再利用装置４の双方の近傍、あるいは双方の中間位置に配置される。再利用装置４は変換装置２で変換され、蓄積装置３に蓄積された変換エネルギを再利用エネルギとして用い、例えば上部構造７に対し、下部構造６との間の相対変位に拘わらず、上部構造７を下部構造６の変位前の位置に留まらせ（地盤に対する相対変位量を小さくし）ようとし、絶対空間に静止させようとするための制御力を付与する。
【００４２】
制震装置１は図４に示すように振動エネルギを変換エネルギとしての流体エネルギに変換する油圧シリンダ等の変換装置２と、変換装置２に接続され、変換装置２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積装置３と、蓄積装置３に接続され、蓄積装置３に蓄積された流体エネルギ（圧液）を用いて上部構造７に付与すべき制御力を出力する再利用装置４から構成される。再利用装置４の下流側には、再利用装置４からの制御力の出力時にシリンダ室４３、４４から放出され、圧力の低下した圧液を回収し、変換装置２に復帰させるための油圧タンク等の回収装置５が接続される。回収装置５は変換装置２に接続される。
【００４３】
変換装置２は具体的には図４に示すようにシリンダ２１と、シリンダ２１内を往復動するピストン２２からなり、シリンダ２１内はピストン２２を挟んだ両側のシリンダ室２３、２４に区分され、前記のように支持層８を挟んで上下に区分された下部構造６と上部構造７との間に跨った状態で設置される。シリンダ２１は図３に示すように下部構造６と上部構造７のいずれか一方に接続され、ピストン２２が他方に接続される。
【００４４】
変換装置２は地震による下部構造６の振動時に上部構造７が下部構造６に対して相対移動を生じたときに、一方のシリンダ室２３（２４）内の液圧が上昇することで、高圧の圧液を発生させ、圧液を高圧の状態のまま蓄積装置３に送り込む。蓄積装置３は高圧の圧液を流体エネルギ（圧力エネルギ）として保存する。下部構造６の振動時にはシリンダ２１内をピストン２２が往復動するため、高圧の圧液は両側のシリンダ室２３、２４内に交互に発生する。
【００４５】
再利用装置４は変換装置２と同様に圧油等の圧液が充填されたシリンダ４１と、シリンダ４１内を往復動し、シリンダ４１内を両側のシリンダ室４３、４４に区分するピストン４２からなり、下部構造６と上部構造７との間に跨った状態で設置され、シリンダ４１において下部構造６と上部構造７のいずれか一方に接続され、ピストン４２において他方に接続される。
【００４６】
再利用装置４のピストン４２を挟んだ両側の各シリンダ室４３、４４と蓄積装置３との間には蓄積装置３内の圧液の各シリンダ室４３、４４への流入を制御するサーボ弁４５が接続され、両側のシリンダ室４３、４４間には両側のシリンダ室４３、４４間の圧液の移動量を制御する流量制御弁４６が接続される。流量制御弁４６は変換装置２が変換した変換エネルギの蓄積装置３への放出量を制限するために変換装置２にも接続されることがある。
【００４７】
再利用装置４の流量制御弁４６が両側のシリンダ室４３、４４間の圧液の移動量を制御することは、図４に示すように再利用装置４の両側のシリンダ室４３、４４間に流量Ｑ０を生じさせることであるから、サーボ弁４５の開放時にＱ１＋Ｑ３の量の圧液が再利用装置４に送り込まれるときに、一方のシリンダ室４３にＱ１−Ｑ２−Ｑ０の流量の圧液が送り込まれ、他方のシリンダ室４４にＱ３−Ｑ４＋Ｑ０の流量の圧液が送り込まれる。−Ｑ２と−Ｑ４は回収装置５に回収される分の圧液を意味する。
【００４８】
このとき、再利用装置４の各シリンダ室４３、４４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として上部構造７に付与される。サーボ弁４５と流量制御弁４６の制御は両側のシリンダ室４３、４４内の圧力差ΔＰ、またはピストン４２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。
【００４９】
図１は蓄積装置３が初期の時点で容量を満たす量の変換エネルギを賄う常時用エネルギ源を共用している場合の例を、図２は非常時用エネルギ源を共用している場合の例を示す。図１−（ｂ）は特に常時用エネルギ源が油圧エレベータの油圧源の一部を構成するアキュムレータ３１である場合の例を示す。この例では常時用エネルギ源としてのアキュムレータ３１が蓄積装置３を兼ねるため、アキュムレータ３１が再利用装置４による制御力の発生に必要な量の変換エネルギを蓄積できるだけの容量を有し、初期の時点でこの容量を満たす量の圧液を変換エネルギとして蓄積している。
【００５０】
地震の発生時にはアキュムレータ３１に蓄積された変換エネルギとしての圧液が再利用装置４に送り込まれ、再利用装置４が図４に示すように圧液を前記した各シリンダ室４３、４４内に振り分けて流入させることにより両シリンダ室４３、４４間に圧力差ΔＰを発生させ、この圧力差ΔＰを制御力Ｆとして上部構造７に付与する。
【００５１】
図２は図１−（ｂ）に示す制御装置３２の具体例として方向切換弁を使用した場合の例を示す。この例では平常時のソレノイドがＯＦＦの状態ではアキュムレータ３１内の圧油が油圧エレベータの油圧シリンダに流れる状態にあり、ソレノイドがＯＮになったときには方向切換弁が切り替わり、アキュムレータ３１内の圧油が再利用装置４に流れる状態に移行する。
【００５２】
図３−（ｂ）は非常時用エネルギ源が非常時用の蓄電池３３である場合の例を示す。この例では蓄電池３３が蓄積装置３を兼ねるため、蓄電池３３が再利用装置４による制御力の発生に必要な量の変換エネルギを蓄積できるだけの容量を有し、初期の時点でこの容量を満たす量の電力を変換エネルギとして蓄積している。地震の発生時には蓄電池３３に蓄積された変換エネルギとしての電力が再利用装置４に送り込まれる。
【００５３】
図５は上部構造７が下部構造６上に免震層等、水平方向に柔な支持層８を介して支持された場合の制震システムの配置例を示す。図５は地上構造物の中間層に免震層を構成する免震装置８１を介在させ、地上構造物を下部構造６と上部構造７に区分させた場合の例であるが、免震装置８１（免震層）の配置位置は基礎、もしくは地盤と地上構造物との間である場合もある。
【００５４】
図５の例では地震等の発生時に免震装置８１に支持された上部構造７が下部構造６に対して相対変位し易いことから、上部構造７を下部構造６に対して相対変位させ、地盤に対する相対変位量を小さくするために再利用装置４から付与すべき制御力は支持層８が免震層でない場合より小さくて済む。
【００５５】
図６は図５の例を少し具体化し、変換装置２を上部構造７と下部構造６との間に跨って架設すると共に、再利用装置４を上部構造７の最下層における下方側の床版（底板）７１と、上方側の床版（天井版）７２の下に突設されたブレース等の耐震要素７３との間に架設した様子を示す。
【００５６】
図７は基礎（地盤）と地上構造物との間に支持層８としての免震層（免震装置８１）を配置し、より小さい制御力で上部構造７の下部構造６に対する相対変位を生じさせるために、支持層８の直上層である上部構造７の最下層の水平剛性を最下層より上層の水平剛性より低く設定した場合の例を示す。
【００５７】
図７の例でも支持層８が免震層であることで、地震等の発生時に免震装置８１に支持された上部構造７が下部構造６に対して相対変位し易いが、それに加え、上部構造７の最下層がそれより上の上層より相対変位し易いことで、上部構造７の最下層を下部構造６に対して相対変位させれば、上層を含む上部構造７全体を最下層に追従させて下部構造６に対して相対変位させることができる。すなわち、上部構造７の最下層のみを下部構造６に対して相対変位させるだけで、上部構造７全体を下部構造６に対して相対変位させることができるため、上部構造７の全層の水平剛性が一様な場合に、上部構造７全体に制御力を付与する場合より、再利用装置４が上部構造７に付与すべき制御力を小さく抑えることが可能になる。
【００５８】
図８は上部構造７が下部構造６上に柔な支持層８である免震層を介して支持される点では図５〜図７に示す例と共通するが、図５〜図７に示す例とは異なり、免震層で支持された、複数の層からなる上部構造７の各層に変換装置２を設置し、再利用装置４を下部構造６と上部構造７との間に架設し、再利用装置４の近傍である上部構造７の最下層に蓄積装置３を配置した場合の例を示す。
【００５９】
この例では上部構造７の各層に生じる振動エネルギが各層単位で変換エネルギに変換され、上部構造７最下層の蓄積装置３に送られ、回収された後、上部構造７全体に再利用装置４から制御力Ｆが上部構造７に付与される。
【符号の説明】
【００６０】
１……制震装置、
２……変換装置、２１……シリンダ、２２……ピストン、２３、２４……シリンダ室、
３……蓄積装置、３１……アキュムレータ、３２……制御装置、３３……蓄電池、
４……再利用装置、４１……シリンダ、４２……ピストン、４３、４４……シリンダ室、４５……サーボ弁、４６……流量制御弁、
５……回収装置、
６……下部構造、
７……上部構造、７１……下方側の床版、７２……上方側の床版、７３……耐震要素、
８……支持層、８１……免震装置。
【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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