(57)【要約】【課題】抵抗力を受ける構造物又は抵抗力と復帰手段の復元力とを受ける免震構造物の部位の剛性を特に大きくしなくてもよい上に、それ程占有スペースを必要としないで小型に構成できる振動エネルギ吸収装置及びそれを備えた構造物を提供すること。【解決手段】振動エネルギ吸収装置４は、液体２１を収容する円筒シリンダ２２内を二室２３及び２４に区画する可動なピストン２５と、可変オリフィス２７又は２８を介して室２３と室２４とを連通させる連通手段２９と、ピストン２５の円筒シリンダ２２に対する相対的な移動方向に基づいて可変オリフィス２７又は２８を選択すると共にピストン２５の円筒シリンダ２２に対する相対的な移動位置に基づいてオリフィス径を決定する選択・決定手段３０とを具備している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容する収容体と、この収容体内を二室に区画すると共に収容体に対して可動な区画部材と、区画部材に固着されていると共に収容体を貫通した振動伝達部材と、可変オリフィスを有すると共にこの可変オリフィスを介して収容体内の一方の室と他方の室とを連通させる連通手段と、収容体に対する区画部材の相対的な移動におけるその移動方向と移動位置とに基づいて可変オリフィスの開度を決定する決定手段とを具備している負の剛性を有する振動エネルギ吸収装置。
【請求項２】
決定手段は、振動伝達部材の移動に伴う区画部材の収容体に対する相対的な一方の方向の移動から他方の方向の移動への変化において可変オリフィスを最大開度から最小開度にし、当該変化から他方の方向の移動にしたがって可変オリフィスの開度を徐々に大きくし、振動伝達部材の移動に伴う区画部材の収容体に対する相対的な他方の方向の移動から一方の方向の移動への変化において可変オリフィスを最大開度から最小開度にし、当該変化から一方の方向の移動にしたがって可変オリフィスの開度を徐々に大きくするように、可変オリフィスの開度を決定するようになっている請求項１に記載の振動エネルギ吸収装置。
【請求項３】
液体を収容する収容体と、この収容体内を二室に区画すると共に収容体に対して可動な区画部材と、区画部材に固着されていると共に収容体を貫通した振動伝達部材と、二つの並列な可変オリフィスを有していると共に二つの並列な可変オリフィスのうちで選択された一つの可変オリフィスを介して収容体内の一方の室と他方の室とを連通させる連通手段と、振動伝達部材の移動に伴う区画部材の収容体に対する相対的な移動方向に基づいて液体を流すべき可変オリフィスを選択すると共に振動伝達部材の移動に伴う区画部材の収容体に対する相対的な移動位置に基づいて可変オリフィスのオリフィス径を決定する選択・決定手段とを具備している振動エネルギ吸収装置。
【請求項４】
選択・決定手段は、区画部材の収容体に対する相対的な一方の方向の移動から他方の方向の移動への変化において二つの可変オリフィスのうちの一方の可変オリフィスを選択し、当該変化から他方の方向の移動にしたがって選択した一方の可変オリフィスであって最小開度に設定された当該一方の可変オリフィスの開度を徐々に大きくし、区画部材の収容体に対する相対的な他方の方向の移動から一方の方向の移動への変化において二つの可変オリフィスのうちの他方の可変オリフィスを選択し、当該変化から一方の方向の移動にしたがって選択した他方の可変オリフィスであって最小開度に設定された当該他方の可変オリフィスの開度を徐々に大きくするように、可変オリフィスを選択すると共に選択した可変オリフィスの開度を決定するようになっている請求項３に記載の振動エネルギ吸収装置。
【請求項５】
連通手段は、第一の一対の切替ポート及び一方の室に連通している第一の共通ポートを有した第一の切替弁と、第二の一対の切替ポート及び他方の室に連通している第二の共通ポートを有した第二の切替弁と、一端では第一の切替弁の一方の切替ポートに連通していると共に他端では第二の切替弁の一方の切替ポートに連通している第一の通路と、一端では第一の切替弁の他方の切替ポートに連通していると共に他端では第二の切替弁の他方の切替ポートに連通している第二の通路とを具備しており、一方の可変オリフィスは第一の通路に配されており、他方の可変オリフィスは第二の通路に配されている請求項３又は４に記載の振動エネルギ吸収装置。
【請求項６】
選択・決定手段は、区画部材の収容体に対する相対的な一方の方向の移動から他方の方向の移動への変化においては、第一の切替弁における共通ポートと一方の切替ポートとを連通させる一方、第一の切替弁における共通ポートと他方の切替ポートとの連通を解除すると共に、第二の切替弁における共通ポートと一方の切替ポートとを連通させる一方、第二の切替弁における共通ポートと他方の切替ポートとの連通を解除して一方の可変オリフィスを選択し、区画部材の収容体に対する相対的な他方の方向の移動から一方の方向の移動への変化においては、第一の切替弁における共通ポートと他方の切替ポートとを連通させる一方、第一の切替弁における共通ポートと一方の切替ポートとの連通を解除すると共に、第二の切替弁における共通ポートと他方の切替ポートとを連通させる一方、第二の切替弁の共通ポートと一方の切替ポートとの連通を解除して、他方の可変オリフィスを選択するようになっている請求項５に記載の振動エネルギ吸収装置。
【請求項７】
収容体は、液体を収容する円筒シリンダを具備しており、円筒シリンダは、円筒部と、円筒部の両端面を閉塞した閉塞部とを具備しており、区画部材は、円筒シリンダの円筒部内に軸方向に可動に配されたピストンを具備しており、振動伝達部材は、円筒シリンダの各閉塞部を移動自在に貫通していると共にピストンに固着されたピストンロッドを具備している請求項１から６のいずれか一項に記載の振動エネルギ吸収装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の振動エネルギ吸収装置を備えた構造物であって、可変オリフィスの開度は、地盤に対する構造物の相対的な水平方向の移動を検出する検出手段からの検出信号に基づいて決定されるようになっており、構造物には当該構造物の振動を区画部材に伝達するように振動伝達部材が連結されている、構造物。
【請求項９】
免震構造物と、免震構造物を初期位置に復帰させる復帰手段と、請求項１から７のいずれか一項に記載の振動エネルギ吸収装置と、免震構造物が設置される地盤に対する免震構造物の相対的な水平方向の移動を検出する検出手段とを具備しており、可変オリフィスの開度は、検出手段からの検出信号に基づいて決定されるようになっており、振動伝達部材は、免震構造物の振動を区画部材に伝達するように免震構造物に連結されている構造物。
【請求項１０】
復帰手段は、免震構造物と免震構造物が設置される地盤との間に介在された弾性装置を具備している請求項９に記載の構造物。
【請求項１１】
弾性装置は、積層ゴム支承及びコイルばねのうちの少なくとも一つを具備している請求項１０に記載の構造物。
【請求項１２】
検出手段は、収容体に対する振動伝達部材の相対的な移動を検出して地盤に対する免震構造物の相対的な水平方向の移動を検出するようになっている請求項９から１１のいずれか一項に記載の構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マンション等の集合住宅、事務所ビル、戸建住宅、橋梁等の構造物又はこの構造物を免震化した免震構造物に生じる振動を早期に減衰させるべくその振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収装置及び斯かる装置を備えた構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の振動エネルギ吸収装置（ダンパ）としては、粘性ダンパ、摩擦ダンパ、鉛ダンパ、鋼棒ダンパ等が知られており、斯かる振動エネルギ吸収装置は、免震構造物を初期位置に復帰させる例えばばね装置と共に構造物に適用される。
【０００３】
【非特許文献１】
中田、家村、五十嵐、「実大連結構造物の擬似負剛性付加型セミアクティブ震動制御実験」、土木学会第５６回年次学術講演会論文集、社団法人土木学会、平成１３年１０月、ｐ１６２−１６３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ばね装置と共に粘性ダンパ、摩擦ダンパ等の振動エネルギ吸収装置を構造物、例えば免震構造物に適用すると、振動中、ばね装置の復元力に加えて振動エネルギ吸収装置の抵抗力が免震構造物に負荷されるために、免震構造物は、大きな力を受けることになる結果、振動エネルギ吸収装置の抵抗力とばね装置の復元力とを受ける部位の剛性を大きくせざるを得なくなる。
【０００５】
一方、負の剛性を有した粘性ダンパが提案されているが、提案に係る粘性ダンパは、二つのシリンダをつなぐバイパス管にあるバルブの開度を外部指令により調節するものであるから、大きなスペースを占める虞がある。
【０００６】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、抵抗力を受ける構造物又は抵抗力と復帰手段の復元力とを受ける免震構造物の部位の剛性を特に大きくしなくてもよい上に、それ程占有スペースを必要としないで小型に構成できる負の剛性を有する振動エネルギ吸収装置及びそれを備えた構造物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の負の剛性を有する振動エネルギ吸収装置は、液体を収容する収容体と、この収容体内を二室に区画すると共に収容体に対して可動な区画部材と、区画部材に固着されていると共に収容体を貫通した振動伝達部材と、可変オリフィスを有すると共にこの可変オリフィスを介して収容体内の一方の室と他方の室とを連通させる連通手段と、収容体に対する区画部材の相対的な移動におけるその移動方向と移動位置とに基づいて可変オリフィスの開度を決定する決定手段とを具備している。
【０００８】
第一の態様の振動エネルギ吸収装置は、区画部材により収容体内を二室に区画し、可変オリフィスを有する連通手段により収容体内の二室を相互に連通させ、決定手段により可変オリフィスの開度を決定するようになっている結果、それ程占有スペースを必要としなく小型に構成できる。
【０００９】
第一の態様の振動エネルギ吸収装置における決定手段は、好ましくは本発明の第二の態様の振動エネルギ吸収装置のように、振動伝達部材の移動に伴う区画部材の収容体に対する相対的な一方の方向の移動から他方の方向の移動への変化において可変オリフィスを最大開度から最小開度にし、当該変化から他方の方向の移動にしたがって可変オリフィスの開度を徐々に大きくし、振動伝達部材の移動に伴う区画部材の収容体に対する相対的な他方の方向の移動から一方の方向の移動への変化において可変オリフィスを最大開度から最小開度にし、当該変化から一方の方向の移動にしたがって可変オリフィスの開度を徐々に大きくするように、可変オリフィスの開度を決定するようになっている。
【００１０】
斯かる決定手段を具備した第二の態様の振動エネルギ吸収装置によれば、負剛性を現出することができる結果、当該振動エネルギ吸収装置を例えば免震構造物に用いる場合、免震構造物において振動エネルギ吸収装置の抵抗力と復帰手段の復元力とを受ける部位の剛性を特に大きくしなくてもよくなる。
【００１１】
本発明の第三の態様の振動エネルギ吸収装置は、液体を収容する収容体と、この収容体内を二室に区画すると共に収容体に対して可動な区画部材と、区画部材に固着されていると共に収容体を貫通した振動伝達部材と、二つの並列な可変オリフィスを有していると共に二つの並列な可変オリフィスのうちで選択された一つの可変オリフィスを介して収容体内の一方の室と他方の室とを連通させる連通手段と、振動伝達部材の移動に伴う区画部材の収容体に対する相対的な移動方向に基づいて液体を流すべき可変オリフィスを選択すると共に振動伝達部材の移動に伴う区画部材の収容体に対する相対的な移動位置に基づいて可変オリフィスのオリフィス径を決定する選択・決定手段とを具備している。
【００１２】
第三の態様の振動エネルギ吸収装置でも、第一の態様のそれと同様に、それ程占有スペースを必要としなく小型に構成できる上に、二つの並列な可変オリフィスを有しているために、可変オリフィスの作用の応答性を高めることができる。
【００１３】
選択・決定手段は、本発明の第四の態様の振動エネルギ吸収装置のように、区画部材の収容体に対する相対的な一方の方向の移動から他方の方向の移動への変化において二つの可変オリフィスのうちの一方の可変オリフィスを選択し、当該変化から他方の方向の移動にしたがって選択した一方の可変オリフィスであって最小開度に設定された当該一方の可変オリフィスの開度を徐々に大きくし、区画部材の収容体に対する相対的な他方の方向の移動から一方の方向の移動への変化において二つの可変オリフィスのうちの他方の可変オリフィスを選択し、当該変化から一方の方向の移動にしたがって選択した他方の可変オリフィスであって最小開度に設定された当該他方の可変オリフィスの開度を徐々に大きくするように、可変オリフィスを選択すると共に選択した可変オリフィスの開度を決定するようになっているとよい。
【００１４】
斯かる選択・決定手段により、第三の態様の振動エネルギ吸収装置に対して負剛性を現出することができる結果、この振動エネルギ吸収装置を例えば免震構造物に用いる場合、免震構造物において振動エネルギ吸収装置の抵抗力と復帰手段の復元力とを受ける部位の剛性を特に大きくしなくてもよくなる。
【００１５】
本発明では、連通手段は、第一の一対の切替ポート及び一方の室に連通している第一の共通ポートを有した第一の切替弁と、第二の一対の切替ポート及び他方の室に連通している第二の共通ポートを有した第二の切替弁と、一端では第一の切替弁の一方の切替ポートに連通していると共に他端では第二の切替弁の一方の切替ポートに連通している第一の通路と、一端では第一の切替弁の他方の切替ポートに連通していると共に他端では第二の切替弁の他方の切替ポートに連通している第二の通路とを具備しており、一方の可変オリフィスは第一の通路に配されており、他方の可変オリフィスは第二の通路に配されていてもよく、この場合、選択・決定手段は、区画部材の収容体に対する相対的な一方の方向の移動から他方の方向の移動への変化においては、第一の切替弁における共通ポートと一方の切替ポートとを連通させる一方、第一の切替弁における共通ポートと他方の切替ポートとの連通を解除すると共に、第二の切替弁における共通ポートと一方の切替ポートとを連通させる一方、第二の切替弁における共通ポートと他方の切替ポートとの連通を解除して一方の可変オリフィスを選択し、区画部材の収容体に対する相対的な他方の方向の移動から一方の方向の移動への変化においては、第一の切替弁における共通ポートと他方の切替ポートとを連通させる一方、第一の切替弁における共通ポートと一方の切替ポートとの連通を解除すると共に、第二の切替弁における共通ポートと他方の切替ポートとを連通させる一方、第二の切替弁の共通ポートと一方の切替ポートとの連通を解除して、他方の可変オリフィスを選択するようになっているとよい。
【００１６】
本発明の好ましい例では、収容体は、液体を収容する円筒シリンダを具備しており、円筒シリンダは、円筒部と、円筒部の両端面を閉塞した閉塞部とを具備しており、区画部材は、円筒シリンダの円筒部内に軸方向に可動に配されたピストンを具備しており、振動伝達部材は、円筒シリンダの各閉塞部を移動自在に貫通していると共にピストンに固着されたピストンロッドを具備している。
【００１７】
本発明の第一の態様の構造物は、上記のいずれかの態様の振動エネルギ吸収装置を備えており、ここで、可変オリフィスの開度は、地盤に対する構造物の相対的な水平方向の移動を検出する検出手段からの検出信号に基づいて決定されるようになっており、構造物には当該構造物の振動を区画部材に伝達するように振動伝達部材が連結されている。また本発明の第二の態様の構造物は、免震構造物と、免震構造物を初期位置に復帰させる復帰手段と、上記のいずれか態様の振動エネルギ吸収装置と、免震構造物が設置される地盤に対する免震構造物の相対的な水平方向の移動を検出する検出手段とを具備しており、ここで、可変オリフィスの開度は、検出手段からの検出信号に基づいて決定されるようになっており、振動伝達部材は、免震構造物の振動を区画部材に伝達するように免震構造物に連結されている。斯かる第二の態様の構造物において、復帰手段は、免震構造物と免震構造物が設置される地盤との間に介在された弾性装置を具備しているとよく、この場合、弾性装置は、積層ゴム支承及びコイルばねのうちの少なくとも一つを具備しているとよく、また、検出手段は、収容体に対する振動伝達部材の相対的な移動を検出して地盤に対する免震構造物の相対的な水平方向の移動を検出するようになっていてもよい。
【００１８】
次に本発明及びその実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２において、本例の構造物１は、マンション等の集合住宅、事務所ビル、戸建住宅、橋梁等の構造物、本例では免震構造物２と、免震構造物２を初期位置に復帰させる復帰手段３と、負の剛性を有する振動エネルギ吸収装置４と、免震構造物２が設置される地盤５に対する免震構造物２の相対的な水平方向Ｈの移動を検出する検出手段６とを具備している。
【００２０】
免震構造物２は、地盤５に対して水平方向Ｈに可動となるように転動自在なころ１１を介して基礎を含む地盤５上に設置されており、地震による地盤５の水平方向Ｈの振動でころ１１の転動を介して地盤５に対して相対的に水平方向Ｈに振動する。ころ１１に代えて滑り部材等を介して免震構造物２を地盤５に対して水平方向Ｈに可動となるように地盤５上に設置してもよい。
【００２１】
復帰手段３は、ころ１１によって免震化された免震構造物２と免震構造物２が設置される地盤５との間に、本例では地盤５に固設された縦壁１２との間に介在された弾性装置としてのコイルばね１３を具備しており、コイルばね１３は、その一端で免震構造物２の側壁１４に、その他端で縦壁１２に夫々固着されて免震構造物２と地盤５との間に介在されている。
【００２２】
弾性係数Ｋを有したコイルばね１３は、地震による免震構造物２の水平方向Ｈの振動において伸縮し、地震が収まると免震構造物２を振動前の初期位置にその復元力（弾性力）により復帰させる。
【００２３】
振動エネルギ吸収装置４は、オイル等の液体２１を収容する収容体としての円筒シリンダ２２と、円筒シリンダ２２内を二室２３及び２４に区画すると共に円筒シリンダ２２に対して可動な区画部材としてのピストン２５と、ピストン２５に固着されていると共に円筒シリンダ２２を貫通した振動伝達部材としてのピストンロッド２６と、二つの並列な可変オリフィス２７及び２８を有していると共に二つの並列な可変オリフィス２７及び２８のうちで選択された一つの可変オリフィス２７又は２８を介して円筒シリンダ２２内の一方の室２３と他方の室２４とを連通させる連通手段２９と、免震構造物２の振動に起因して生じるピストンロッド２６の移動に伴うピストン２５の円筒シリンダ２２に対する相対的な移動方向に基づいて液体２１を流すべき可変オリフィス２７又は２８を選択すると共にピストンロッド２６の移動に伴うピストン２５の円筒シリンダ２２に対する相対的な移動位置に基づいて可変オリフィス２７及び２８のオリフィス径を決定する選択・決定手段３０とを具備している。
【００２４】
円筒シリンダ２２は、円筒部３５と、円筒部３５の両端面を閉塞した閉塞部３６及び３７とを具備しており、ピストン２５は、円筒部３５内に軸方向であって水平方向Ｈに可動に配されており、ピストンロッド２６は、閉塞部３６を移動自在に貫通していると共に一端でピストン２５の一方の面に固着されたピストンロッド部３８と、閉塞部３７を移動自在に貫通していると共に一端でピストン２５の他方の面に固着されたピストンロッド部３９とを具備しており、円筒シリンダ２２は、地盤５に固定されており、ピストンロッド２６は、ピストンロッド部３９の他端部で免震構造物２の側壁１４に固定されており、こうして、ピストンロッド２６は、免震構造物２の水平方向Ｈの振動をピストン２５に伝達するように免震構造物２に連結されている。
【００２５】
連通手段２９は、一対の切替ポート４５及び４６並びに室２３に連通している共通ポート４７を有した切替弁４８と、一対の切替ポート４９及び５０並びに室２４に連通している共通ポート５１を有した切替弁５２と、一端では切替弁４８の切替ポート４５に連通していると共に他端では切替弁５２の切替ポート４９に連通している管５３内の通路５４と、一端では切替弁４８の切替ポート４６に連通していると共に他端では切替弁５２の切替ポート５０に連通している管５５内の通路５６とを具備しており、可変バルブ６１で構成される可変オリフィス２７は通路５４に配されており、可変バルブ６２で構成される可変オリフィス２８は通路５６に配されている。
【００２６】
マイクロコンピュータ等で構成された選択・決定手段３０は、ピストン２５の円筒シリンダ２２に対する相対的な水平方向Ｈにおける一方の方向Ｈ１の移動からその逆の他方の方向Ｈ２の移動への変化においては、二つの可変オリフィス２７及び２８のうちの一方の可変オリフィス２７を選択するように、切替弁４８の共通ポート４７と切替ポート４５とを連通させる一方、切替弁４８の共通ポート４７と切替ポート４６との連通を解除すると共に、切替弁５２の共通ポート５１と切替ポート４９とを連通させる一方、切替弁５２の共通ポート５１と切替ポート５０との連通を解除し（図３参照）、選択した可変オリフィス２７を最大開度から最小開度にし、当該方向Ｈ１から方向Ｈ２への変化から他方の方向Ｈ２のピストン２５の移動にしたがって選択した可変オリフィス２７の開度を徐々に大きくし、ピストン２５の円筒シリンダ２２に対する相対的な水平方向の他方の方向Ｈ２の移動から一方の方向Ｈ１の移動への変化においては二つの可変オリフィス２７及び２８のうちの他方の可変オリフィス２８を選択するように、切替弁４８の共通ポート４７と切替ポート４６とを連通させる一方、切替弁４８の共通ポート４７と切替ポート４５との連通を解除すると共に、切替弁５２の共通ポート５１と切替ポート５０とを連通させる一方、切替弁５２の共通ポート５１と切替ポート４９との連通を解除し（図５参照）、選択した可変オリフィス２８を最大開度から最小開度にし、当該方向Ｈ２から方向Ｈ１への変化から一方の方向Ｈ１のピストン２５の移動にしたがって選択した可変オリフィス２８の開度を徐々に大きくするように、検出手段６からの検出信号に基づいて切替弁４８及び５２並びに可変バルブ６１及び６２を制御して可変オリフィス２７又は２８を選択すると共に選択した可変オリフィス２７又は２８の開度を決定するようになっている。
【００２７】
検出手段６は、円筒シリンダ２２に対するピストンロッド２６の軸方向である水平方向Ｈの相対的な移動を検出して地盤５に対する免震構造物２の相対的な水平方向Ｈの移動を検出するようになっている。
【００２８】
斯かる振動エネルギ吸収装置４では、地震がなく免震構造物２が復帰手段３により初期位置に配されて静止されている場合には、可変オリフィス２７及び２８はその開度が中間となるように検出手段６の検出信号に基づいて選択・決定手段３０により設定されている。先行の振動エネルギ吸収動作の完了で、例えば、図２に示すように、共通ポート４７と切替ポート４６とを連通させる一方、共通ポート４７と切替ポート４５との連通を解除すると共に、共通ポート５１と切替ポート５０とを連通させる一方、共通ポート５１と切替ポート４９との連通を解除するように、切替弁４８及び５２が選択・決定手段３０により設定されて、これがその後も維持されている状態で、新たな地震により地盤５に対して免震構造物２が例えば方向Ｈ１に移動されると、選択・決定手段３０は、ピストンロッド２６の方向Ｈ１の移動を検出する検出手段６の検出信号に基づいて、可変オリフィス２８の開度を徐々に大きくするように可変バルブ６２を制御する一方、可変オリフィス２７の開度を徐々に小さくするように可変バルブ６１を制御して、徐々に大きくなる開度をもった可変オリフィス２８を介して液体２１を室２３から室２４に流れるようにし、その後、免震構造物２の移動が方向Ｈ１から方向Ｈ２に変化すると、ピストンロッド２６のこの移動方向の変化を検出する検出手段６の検出信号に基づいて、図３に示すように、共通ポート４７と切替ポート４５とを連通させる一方、共通ポート４７と切替ポート４６との連通を解除すると共に、共通ポート５１と切替ポート４９とを連通させる一方、共通ポート５１と切替ポート５０との連通を解除するように切替弁４８及び５２を動作させ、通路５４及び可変オリフィス２７を介して液体２１が室２４から室２３に流れるようにする。
【００２９】
免震構造物２の移動の方向Ｈ１から方向Ｈ２への変化後、免震構造物２が更に方向Ｈ２へ移動されるにしたがって、選択・決定手段３０は、ピストンロッド２６の同方向の移動を検出する検出手段６の検出信号に基づいて、可変オリフィス２７の開度を徐々に大きくするように可変バルブ６１を制御する一方、可変オリフィス２８の開度を徐々に小さくするように可変バルブ６２を制御して、通路５４及び徐々に大きくなる開度をもった可変オリフィス２７を介して液体２１を室２４から室２３に流れるようにし、可変オリフィス２７を介する液体２１の流れにおいて図４に示す減衰力曲線７１で表されるようなピストンロッド２６の水平方向の各位置Ｄに対する抵抗力Ｒをピストン２５に生じさせるようにする。
【００３０】
免震構造物２が方向Ｈ２へ最大に移動されて、その後、免震構造物２の移動が方向Ｈ２から方向Ｈ１に変化すると、選択・決定手段３０は、ピストンロッド２６のこの移動方向の変化を検出する検出手段６の検出信号に基づいて、図５に示すように、共通ポート４７と切替ポート４６とを連通させる一方、共通ポート４７と切替ポート４５との連通を解除すると共に、共通ポート５１と切替ポート５０とを連通させる一方、共通ポート５１と切替ポート４９との連通を解除するように切替弁４８及び５２を動作させ、通路５６及び可変オリフィス２８を介して液体２１が室２３から室２４に流れるようにする。
【００３１】
免震構造物２の移動の方向Ｈ２から方向Ｈ１への変化後、免震構造物２が更に方向Ｈ１へ移動されるにしたがって、選択・決定手段３０は、ピストンロッド２６の同方向の移動を検出する検出手段６の検出信号に基づいて、可変オリフィス２８の開度を徐々に大きくするように可変バルブ６２を制御する一方、可変オリフィス２７の開度を徐々に小さくするように可変バルブ６１を制御して、通路５６及び徐々に大きくなる開度をもった可変オリフィス２８を介して液体２１を室２３から室２４に流れるようにし、可変オリフィス２８を介する液体２１の流れにおいて図６に示す減衰力曲線７２で表されるようなピストンロッド２６の水平方向の各位置Ｄに対する抵抗力Ｒをピストン２５に生じさせるようにする。
【００３２】
以下、免震構造物２の方向Ｈ１及び方向Ｈ２への移動、即ち振動が収まるまで振動エネルギ吸収装置４では上記の動作が繰り返される。免震構造物２では、その方向Ｈ１及び方向Ｈ２への移動において抵抗力Ｒを受けることになる結果、免震構造物２の振動エネルギは、斯かる振動エネルギ吸収装置４によって可及的速やかに吸収されることになる。免震構造物２の振動が収まると、コイルばね１３の復元力によって免震構造物２は初期位置に戻される。
【００３３】
ところで、免震構造物２の振動中において側壁１４には、図７に示す復元力直線７３で表されるようなピストンロッド２６の水平方向の各位置Ｄに対してコイルばね１３の復元力ｆと振動エネルギ吸収装置４の抵抗力Ｒとが負荷されることになるのであるが、振動エネルギ吸収装置４が免震構造物２の位置Ｄの変位に対して所謂負の剛性を有したものとなるために、ピストンロッド２６の水平方向の各位置Ｄに対するこれらの合力Ｆは、図８に示す曲線７４で表されるようにピストンロッド２６の水平方向の大きな変位では、例えば、図９に示す曲線７５で表される通常のオイルダンパの抵抗力Ｒとコイルばね１３の復元力ｆとの合力Ｆを示す図１０に示す曲線７６と比較して小さく、したがって、免震構造物２の側壁１４に負荷される振動エネルギ吸収装置４の抵抗力Ｒとコイルばね１３の復元力ｆとの合力Ｆが比較的小さくなり、これら合力Ｆを受ける免震構造物２の側壁１４の剛性を特に大きくしなくてもよくなる。即ち、ピストンロッド２６の水平方向Ｈの大きな変位での通常のオイルダンパの抵抗力Ｒとコイルばね１３の復元力ｆとの合力Ｆは、ピストンロッド２６の変位が零である場合の合力Ｆと比較してΔＦ大きくなるなるが、振動エネルギ吸収装置４ではこのようなことが殆ど生じなくなる結果、免震構造物２の側壁１４の剛性を特に大きくしなくてもよくなる。
【００３４】
振動エネルギ吸収装置４によれば、ピストン２５により円筒シリンダ２２内を二室２３及び２４に区画し、可変オリフィス２７及び２８を有する連通手段２９により円筒シリンダ２２内の二室２３及び２４を相互に連通させ、選択・決定手段３０により可変オリフィス２７及び２８の開度を決定するようになっている結果、それ程占有スペースを必要としなく小型に構成できる上に、二つの並列な可変オリフィス２７及び２８を有しているために、可変オリフィス２７及び２８の作用の応答性を高めることができる。
【００３５】
上記では、先行の振動エネルギ吸収動作の完了で、選択・決定手段３０により可変オリフィス２８が選択されてこれがその後も維持されている状態で、新たな地震が生じた場合の動作であるが、先行の振動エネルギ吸収動作の完了で、選択・決定手段３０により可変オリフィス２７が選択されてこれがその後も維持されている状態で新たな地震が生じた場合も同様であって、この場合には、選択・決定手段３０は、ピストンロッド２６の方向Ｈ１の移動を検出する検出手段６の検出信号に基づいて、可変オリフィス２７の開度を徐々に大きくするように可変バルブ６１を制御する一方、可変オリフィス２８の開度を徐々に小さくするように可変バルブ６２を制御して、徐々に大きくなる開度をもった可変オリフィス２７を介して液体２１を室２３から室２４に流れるようにする。また、先行の振動エネルギ吸収動作の完了で、選択・決定手段３０により可変オリフィス２７が選択されてこれがその後も維持されている状態で、新たな地震により地盤５に対して免震構造物２が例えば方向Ｈ２に移動される場合も同様であって、選択・決定手段３０は、ピストンロッド２６の方向Ｈ２の移動を検出する検出手段６の検出信号に基づいて、可変オリフィス２８の開度を徐々に大きくするように可変バルブ６２を制御する一方、可変オリフィス２７の開度を徐々に小さくするように可変バルブ６１を制御して、徐々に大きくなる開度をもった可変オリフィス２８を介して液体２１を室２４から室２３に流れるようにする。
【００３６】
また上記では、二つの並列な可変オリフィス２７及び２８と通路５４及び５６とを設けると共に、これらを切替弁４８及び５２で切替えて上記の動作を行わせるようにしたが、これに代えて、例えば可変オリフィス２８と通路５６とを省いて、可変オリフィス２７と通路５４とで二室２３及び２４を常時相互に連通させると共に上記の動作において可変オリフィス２７と通路５４とを共用させてもよい。この場合、選択動作が不要となる選択・決定手段３０、即ち決定手段３０は、円筒シリンダ２２に対するピストン２５の相対的な移動におけるその移動方向Ｈ１又はＨ２と移動位置Ｄとに基づいて可変オリフィス２７の開度を決定すると共に、ピストンロッド２６の移動に伴うピストン２５の円筒シリンダ２２に対する相対的な一方の方向Ｈ１又はＨ２の移動から他方の方向Ｈ２又はＨ１の移動への変化において可変オリフィス２７を最大開度から最小開度にし、当該変化から他方の方向Ｈ２又はＨ１の移動にしたがって可変オリフィス２７の開度を徐々に大きくし、ピストンロッド２６の移動に伴うピストン２５の円筒シリンダ２２に対する相対的な他方の方向Ｈ２又はＨ１の移動から一方の方向Ｈ１又はＨ２の移動への変化において可変オリフィス２７を最大開度から最小開度にし、当該変化から一方の方向Ｈ１又はＨ２の移動にしたがって可変オリフィス２７の開度を徐々に大きくするように、可変オリフィス２７の開度を決定するように構成するとよい。
【００３７】
更に、ころ１１によって免震化された免震構造物２に代えて、例えば積層ゴム支承でもって免震化された免震構造物２でもよく、この場合には、復帰手段３の弾性装置としてのコイルばね１３を省いて、積層ゴム支承に復帰機能を担わせてもよく、更には、構造物としては免震化されていない構造物であってもよく、この場合には、復帰手段を特に構造物とは別体に設けないで構造物自体に復帰機能を備えさせてもよい。
【００３８】
加えて、選択・決定手段３０は上記のようにマイクロコンピュータ等で構成されたものに代えて機械的な機構で構成されたものであってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、抵抗力を受ける構造物又は抵抗力と復帰手段の復元力とを受ける免震構造物の部位の剛性を特に大きくしなくてもよい上に、それ程占有スペースを必要としないで小型に構成できる負の剛性を有する振動エネルギ吸収装置及びそれを備えた構造物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の好ましい一例の説明図である。
【図２】図１に示す例の一部の説明図である。
【図３】図１に示す例の動作説明図である。
【図４】図１に示す例の動作説明図である。
【図５】図１に示す例の動作説明図である。
【図６】図１に示す例の動作説明図である。
【図７】図１に示す例の動作説明図である。
【図８】図１に示す例の動作説明図である。
【図９】従来の例の動作説明図である。
【図１０】従来の例の動作説明図である。
【符号の説明】
１  構造物
２  免震構造物
３  復帰手段
４  振動エネルギ吸収装置
５  地盤
６  検出手段
２１  液体
２２  円筒シリンダ
２３、２４  室
２５  ピストン
２６  ピストンロッド
２７、２８  可変オリフィス
２９  連通手段
３０  選択・決定手段
【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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【図１０】
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