(57)【要約】【課題】  巨大地震が発生しても過大な変位を防止すると共に、加速度も低減させることができる免震システムを提供する。【解決手段】  免震システムを免震装置とダンパー装置とから構成し、このダンパー装置１を、建築物の下部に取付けられた上部ガイド部材２と、これと直交し、基礎Ｌに設けられる下部ガイド部材３と、これらの間に設けられ、これらに設けられたガイド溝に案内される上・下部案内ローラ４ａ，４ｂを備えたクロスブロック４と、一端側が上・下部ガイド部材２，３に取付けられると共に、他端側がクロスブロック４に取付けられる上・下部流体ダンパーと、上・下部流体ダンパーの押込まれたダンパーロッドを押出す方向に付勢する第１コイルばねＳ1と、押出されたダンパーロッド５ａ，６ａを押込む方向に付勢する第２コイルばねとから構成する。【選択図】        図２
2005180114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震時に基礎に対して建築物を相対運動させるスライダーを有する免震装置を備えると共に、地震による前記建築物の揺れを減衰させるダンパー装置を備えてなる免震システムにおいて、前記ダンパー装置は、前記建築物の下部に固着された上部ガイド部材と、この上部ガイド部材と直交する向きに前記基礎に固着された下部ガイド部材と、これら上部ガイド部材と下部ガイド部材との間に設けられ、前記上部ガイド部材にガイドされてこの上部ガイド部材の長手方向に移動可能な所定間隔の上部被ガイド手段、および前記下部ガイド部材にガイドされてこの下部ガイド部材の長手方向に移動可能な所定間隔の下部被ガイド手段を有するブロックと、一端側が前記上部ガイド部材に取付けられ、他端側が前記ブロックに取付けられた上部流体ダンパーおよび一端側が前記下部ガイド部材に取付けられ、他端側が前記ブロックに取付けられた下部流体ダンパーと、これら上下部流体ダンパーのシリンダに押込まれたダンパーロッドを押出す方向に付勢する第１コイルばねと、前記ブロックの前記上下部流体ダンパーそれぞれの反対側に設けられ、このブロックを介して上下部流体ダンパーのダンパーロッドを押し戻す方向に付勢する第２コイルばねとからなり、これら第１，２コイルばねの可能変位内における弾発力は前記スライダーの摩擦力より小さく設定されてなることを特徴とする免震システム。
【請求項２】
前記ダンパー装置は、前記下部ガイド部材と４５°の角度をなし、かつ直交する状態に一端側がこの下部ガイド部材に枢着され、前記上部ガイド部材に他端側が枢着された２つのサブ流体ダンパーを備えてなることを特徴とする請求項１に記載の免震システム。
【請求項３】
前記ダンパー装置の上下部流体ダンパーは、通常時にはピストンで区切られたシリンダ内の２つの流体圧室の流体の流通を遮断し、地震センサからの地震検知信号により開弁して２つの流体圧室の流体の流通を許容する開閉弁を備えてなることを特徴とする請求項２に記載の免震システム。
【請求項４】
前記ダンパー装置は、建築物が原点位置にあることを検知する原点位置検知手段を備え、地震終了後に上下部流体ダンパーおよびサブ流体ダンパーのそれぞれに、前記建築物を原点位置に向かって移動させる流体圧を供給するために開弁し、前記原点位置検知手段からの検知信号により閉弁する原点位置復帰用切換弁を備えてなることを特徴とする請求項３に記載の免震システム。
【請求項５】
前記ダンパー装置の上下部流体ダンパーおよびサブ流体ダンパーのそれぞれは、シリンダの両端を閉塞するカバーのそれぞれに凹所を備え、ピストンの左右に前記凹所に嵌入して、ダンパーロッドの速度を減速させる嵌入部を備えると共に、前記凹所は絞りを備えた流路を介して連通し得るように構成されてなることを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の免震システム。
【請求項６】
前記上下部流体ダンパーの押込まれたダンパーロッドを押出す方向に付勢する第１コイルばねおよび前記ダンパーロッドを押し戻す方向に付勢する第２コイルばねは何れも２以上、かつ前記ダンパーロッドと平行に配設されてなることを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の免震システム。
【請求項７】
前記上部被ガイド手段は前記上部ガイドに設けられた上部ガイド溝に係合する２以上の上部ガイドローラであり、また前記下部被ガイド手段は前記下部ガイドに設けられた下部部ガイド溝に係合する２以上の下部ガイドローラであることを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一つの項に記載の免震システム。
【請求項８】
前記上部被ガイド手段は前記上部ガイドを挟み、その幅方向の端面を転動する３以上の上部ガイドローラであり、また前記下部被ガイド手段は前記下部ガイドを挟み、その幅方向の端面を転動する３以上の下部ガイドローラであることを特徴とする請求項１乃至６のうちの何れか一つの項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震システムに係り、より詳しくは、復元機能を持たないスライダーを有する免震装置を備えると共に、地震終了後の建築物の基礎に対する位置ずれを基の位置に復帰させる復帰機能を備えてなる免震システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、地震から構造物（建築物）を守るために免震装置が用いられているが、このような免震装置を用いた免震システムとしては、例えば転がりタイプの免震装置を備えた後述する構成になるものが公知である。以下、この従来例に係る免震システムの概要を説明する。
【０００３】
この従来例に係る免震システムは、１２組の後述する転がりタイプの免震装置を備えている。この転がりタイプの免震装置は、基礎上に配設され、僅かに傾斜し、中央部が最も低いすり鉢状の転動面を有する受け皿と、建築物の底部に取付けられるブロックと、このブロックにより小径ボールを介して取付けられ、前記受皿の転動面を転動する大径ボールとから構成されている。また、転がりタイプの免震装置では摩擦抵抗が低く、地震時の建築物の変位を抑制する必要があるため、基礎上であって、かつ建築物のコーナ部近傍対応位置に８本のオイルダンパーが配設されている。さらに、前記オイルダンパーのヘッド部の浮き上がりを防止することにより、地震時の建築物の転倒を防止する浮き上がり衝撃防止金具が基礎に設けられている。前記オイルダンパーは水平方向に回動し得るように、シリンダヘッド側が鉄骨床梁に、ロッド側が基礎にそれぞれ垂直なピンを介して連結されている。なお、オイルダンパーのシリンダ内のオイルの流れを閉止することにより、建築物をロックすることが可能であることが記載されている。
【０００４】
上記構成になる免震システムによれば、地震が発生すると慣性力により建築物と基礎の間に相対運動が生じ、相対運動の速度の累乗に比例してダンパー減衰力が発生するため、相対変位が抑制される。そして、受け皿の中央が最も低くなっているので、建築物は地震終了後に元の位置に完全に戻ることとなる（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】日本免震構造協会誌  Ｎｏ．３０  ２０００／１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例に係る免震システムでは、オイルダンパーが建築物の重心に対して対象に配設されている場合には、ダンパー力のよる回転力は生じない。しかしながら、建築物の配置、偏荷重により、重心に対して対象にオイルダンパーを配設することは、実質的に不可能である。つまり、建築物の重心位置は、建築物以外の家具や備品等の配置によっても影響を受けるからである。また、変位が大きな地震の場合には、ダンパー力のよる回転力によって受け皿からの大径ボールのはみだしが予想される。また、建築物の重心に対してオイルダンパーをできるだけ対象に配設するために、最低４つのオイルダンパーが必要となる。なた、オイルダンパーにロック装置、浮き上がり衝撃防止金具を設けなければならないから、免震システムの設備費が嵩むという問題がある。
【０００６】
さらに、この従来例に係る免震システムでは、減衰力をオイルダンパーのみによって与える構成になっているため、巨大地震発生時に過大変位とならないように、減衰力を設定すると、比較的発生頻度が高い大地震や中程度の地震発生時に、建築物に作用する加速度が大きくなり、十分な免震効果が得られなくなるという問題が生じる。逆に、比較的発生頻度が高い大地震や中程度の地震に合わせて減衰力を設定すると、想定を上回る巨大地震発生時には、過大変位となり、建築物に予想不可能な大きな衝撃力が作用し、建築物が損傷することとなる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、地震の大小の如何に拘らず十分に免震性能を発揮することができ、巨大地震が発生しても過大な変位の発生を防止すると共に、加速度も低減させることができ、しかも地震により基礎に対して位置ずれした建築物を基の位置に戻すことを可能ならしめる免震システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、従って上記課題を解決するために本発明の請求項１に係る免震システムが採用した手段は、地震時に基礎に対して建築物を相対運動させるスライダーを有する免震装置を備えると共に、地震による前記建築物の揺れを減衰させるダンパー装置を備えてなる免震システムにおいて、前記ダンパー装置は、前記建築物の下部に固着された上部ガイド部材と、この上部ガイド部材と直交する向きに前記基礎に固着された下部ガイド部材と、これら上部ガイド部材と下部ガイド部材との間に設けられ、前記上部ガイド部材にガイドされてこの上部ガイド部材の長手方向に移動可能な所定間隔の上部被ガイド手段、および前記下部ガイド部材にガイドされてこの下部ガイド部材の長手方向に移動可能な所定間隔の下部被ガイド手段を有するブロックと、一端側が前記上部ガイド部材に取付けられ、他端側が前記ブロックに取付けられた上部流体ダンパーおよび一端側が前記下部ガイド部材に取付けられ、他端側が前記ブロックに取付けられた下部流体ダンパーと、これら上下部流体ダンパーのシリンダに押込まれたダンパーロッドを押出す方向に付勢する第１コイルばねと、前記ブロックの前記上下部流体ダンパーそれぞれの反対側に設けられ、このブロックを介して上下部流体ダンパーのダンパーロッドを押し戻す方向に付勢する第２コイルばねとからなり、これら第１，２コイルばねの可能変位内における弾発力は前記スライダーの摩擦力より小さく設定されてなることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項２に係る免震システムが採用した手段は、請求項１に記載の免震システムにおいて、前記ダンパー装置は、前記下部ガイド部材と４５°の角度をなし、かつ直交する状態に一端側がこの下部ガイド部材に枢着され、前記上部ガイド部材に他端側が枢着された２つのサブ流体ダンパーを備えてなることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項３に係る免震システムが採用した手段は、請求項２に記載の免震システムにおいて、前記ダンパー装置の上下部流体ダンパーは、通常時にはピストンで区切られたシリンダ内の２つの流体圧室の流体の流通を遮断し、地震センサからの地震検知信号により開弁して２つの流体圧室の流体の流通を許容する開閉弁を備えてなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項４に係る免震システムが採用した手段は、請求項３に記載の免震システムにおいて、前記ダンパー装置は、建築物が原点位置にあることを検知する原点位置検知手段を備え、地震終了後に上下部流体ダンパーおよびサブ流体ダンパーのそれぞれに、前記建築物を原点位置に向かって移動させる流体圧を供給するために開弁し、前記原点位置検知手段からの検知信号により閉弁する原点位置復帰用切換弁を備えてなることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項５に係る免震システムが採用した手段は、請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載の免震システムにおいて、前記ダンパー装置の上下部流体ダンパーおよびサブ流体ダンパーのそれぞれは、シリンダの両端を閉塞するカバーのそれぞれに凹所を備え、ピストンの左右に前記凹所に嵌入して、ダンパーロッドの速度を減速させる嵌入部を備えると共に、前記凹所は絞りを備えた流路を介して連通し得るように構成されてなることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項６に係る免震システムが採用した手段は、請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載の免震システムにおいて、前記上下部流体ダンパーの押込まれたダンパーロッドを押出す方向に付勢する第１コイルばねおよび前記ダンパーロッドを押し戻す方向に付勢する第２コイルばねは何れも２以上であって、かつ前記ダンパーロッドと平行に配設されてなることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項７に係る免震システムが採用した手段は、請求項１乃至６のうちの何れか一つの項に記載の免震装置において、前記上部被ガイド手段は前記上部ガイドに設けられた上部ガイド溝に係合する２以上の上部ガイドローラであり、また前記下部被ガイド手段は前記下部ガイドに設けられた下部部ガイド溝に係合する２以上の下部ガイドローラであることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項８に係る免震システムが採用した手段は、請求項１乃至６のうちの何れか一つの項に記載の免震装置において、前記上部被ガイド手段は前記上部ガイドを挟み、その幅方向の端面を転動する３以上の上部ガイドローラであり、また前記下部被ガイド手段は前記下部ガイドを挟み、その幅方向の端面を転動する３以上の下部ガイドローラであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
例えば、速度二乗比例型ダンパーの場合には、限界変位を低減させることが可能であるが、巨大地震の発生で相対速度が速くなった場合に大きな加速度が発生し、建築物の揺れが大きくなる。しかしながら、本発明の請求項１に係る免震システムによれば、地震時には免震装置のスライダーの滑り摩擦による減衰効果に流体ダンパーの減衰効果が組み合わされる。この組み合わせにより、加速度を低減させながら、過大変位とならない最適な条件を設定することが可能になる。スライダーを有する免震装置の場合、一般に平板形状で復元力がないので、地震発生時に相対変位が大きくなったり、残留変位が大きくなったりする。このような問題を防ぐために、弾発力の強いばねを採用すると、応答変位が大きくなる等の問題が生じるが、本発明の請求項１に係る免震システムでは、第１，２コイルばねの可能変位内における弾発力は前記スライダーの摩擦力より小さく設定されているため、応答変位を小さくし、しかも地震終了後の残留変位を軽減させることができる。
【００１７】
本発明の請求項２に係る免震システムのダンパー装置は、互いに直交する状態に、かつ前記下部ガイド部材と４５°の角度を持ってこの下部ガイド部材に一端側が枢着され、他端側が前記上部ガイド部材に枢着されてなる、シリンダを有する２つのサブ流体ダンパーを備えている。従って、本発明の請求項２に係る免震システムによれば、速度二乗比例型ダンパーにしても、後述する作用により揺れ方向の依存性をほぼなくすることができ、地震波の最強方向がどの方向であっても同じ減衰力を与えることが可能になる。即ち、建築物が左右方向に動いたとした場合、下部流体ダンパーのダンパーロッドが伸縮し、斜め４５°に配設された２つのサブ流体ダンパーのダンパーロッドが伸縮する。いま、左右方向のある時点での下部流体ダンパーのダンパーロッドの伸縮速度がＶであるとすると、測度２乗比例型の特性を持つ場合、下部流体ダンパーで生じる減衰力Ｆ6はＦ6＝Ｃ×Ｖ2となる。一方、上部流体ダンパーのダンパーロッドは伸縮しないから、この上部流体ダンパー５で生じる減衰力Ｆ5は、Ｆ5＝０である。また、２つのサブ流体ダンパーの角度はダンパーロッドの伸縮により角度が変化する。従って、実際には４５°の一定とはならないが、概ね４５°であると仮定すると、２つのサブ流体ダンパーの伸縮速度はＶｃｏｓ４５°であるから、２つのサブ流体ダンパーそれぞれのストローク方向の減衰力Ｆ31と、減衰力Ｆ32は等しくなる。即ち、Ｆ31＝Ｆ32＝Ｃ×（Ｖｃｏｓ４５°）2となる。これを基に左右方向の減衰力ＦＴを求めると、ＦＴ＝ＣＶ2＋２Ｃ（Ｖｃｏｓ４５°）2ｃｏｓ４５°＝ＣＶ2×（１+２ｃｏｓ3４５°）となる。このＦＴの値は、前後方向、斜め４５°方向に動いた場合、また任意の斜め方向に動いた場合も殆ど同じであるからである。
【００１８】
本発明の請求項３に係る免震システムの流体ダンパーおよびサブ流体ダンパーは、通常時にはピストンで区切られたシリンダ内の２つの流体圧室の流体の流通を遮断し、地震センサからの地震検知信号により開弁して２つの流体圧室の流体の流通を許容する開閉弁を備えている。従って、本発明の請求項４に係る免震システムによれば、地震のない通常時には流体ダンパーおよびサブ流体ダンパーにより建築物が固定されているため、風により建築物が揺れるようなことがない。
【００１９】
本発明の請求項４に係る免震システムのダンパー装置は、建築物が原点位置にあることを検知する原点位置検知手段を備え、地震終了後に流体ダンパーおよびサブ流体ダンパーのそれぞれに、前記建築物を原点位置に向かって移動させる流体圧を供給するために開弁し、前記原点位置検知手段からの検知信号により閉弁する原点位置復帰用切換弁を備えている。従って、本発明の請求項４に係る免震システムによれば、流体ダンパーおよびサブ流体ダンパーを建築物の移動手段として活用することにより、地震により位置ずれした建築物を容易に基の位置に戻すことができる。
【００２０】
本発明の請求項５に係る免震システムのダンパー装置の流体ダンパーおよびサブ流体ダンパーのそれぞれは、シリンダのヘッド側とロッド側のカバーのそれぞれに凹所を備え、ピストンの左右に前記凹所に嵌入して、ダンパーロッドの速度を減速させる嵌入部を備えると共に、前記凹所は絞りを備えた流路を介して連通し得るように構成されている。従って、本発明の請求項５に係る免震システムによれば、ピストンの移動により嵌入部が凹所に嵌入すると流路が絞られ、また嵌入部が凹所に嵌入していない場合でも、絞りを備えた流路を介して連通するため、変形の大きな巨大地震の加速度を大きくすることなく、変位を装置自体の限界変位内に納めることができる。
【００２１】
本発明の請求項６に係る免震システムの流体ダンパーの押込まれたダンパーロッドを押出す方向に付勢する第１コイルばねおよびダンパーロッドを押し戻す方向に付勢する第２コイルばねは何れも２以上であって、かつ前記ダンパーロッドと平行に配設されている。
従って、本発明の請求項６に係る免震システムによれば、流体ダンパーのダンパーロッドとブロック間にばねを収める必要もなく、ダンパー装置の長手方向の寸法を短くすることができるため、ダンパー装置をコンパクトにすることができ、そして性能を確保したままコスト低減することができる。
【００２２】
本発明の請求項７または８に係る免震システムによれば、上部ガイドと下部ガイドとによって、交差する２方向の直動ガイドが実現され、地震時の建築物の回転が防止される。
また、ガイドローラが上部ガイドと下部ガイドとに案内される構成であるため、地震時に基礎に対して建築物をスムーズに相対運動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の形態１に係る免震システムを、添付図面を順次参照しながら説明する。
図１は住宅に設置された状態を示す免震システムの全体平面図であり、図２は免震システムのダンパー装置の平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ線断面図であり、図５は図３のＣ部拡大図である。
【００２４】
図に示す符号Ｈは、戸建住宅（以下、建築物という。）である。この建築物Ｈは、復元機能を持たない平面タイプであって、かつ限界変位量が３００〜３５０ｍｍに設定されると共に、滑り摩擦係数（動摩擦係数）が０．０５〜０．１の範囲に設定されたスライダー１００ａを有する複数（この例では１０個である。）の免震装置１００と、後述する構成によるダンパー装置１とからなる免震システムＭの前記免震装置１００によって支えられている。
【００２５】
前記ダンパー装置１は、後述するように構成されている。即ち、前記建築物Ｈの底部に上部ガイド部材２が設けられると共に、基礎Ｌに、前記上部ガイド部材２と直交する向きの下部ガイド部材３が設けられている。これら上部ガイド部材２と、下部ガイド部材３との間には、前記下部ガイド部材３の上面を転動する複数の転動輪４ｃを備えてなるクロスブロック４が配設されている。このクロスブロック４は平面視十字状に形成されており、一方の十字形成部には、前記上部ガイド部材２に設けられた上部ガイド溝２ａに案内されて上部ガイド部材２の長手方向に移動し得る２個の上部案内ローラ（上部被ガイド手段）４ａが設けられている。また、このクロスブロック４の他方の十字形成部には、前記下部ガイド部材３に設けられた下部ガイド溝３ａに案内されて下部ガイド部材３の長手方向に移動し得る２個の下部案内ローラ（下部被ガイド手段）４ｂが設けられている。上部案内ローラ４ａの回転中心を通る直線と下部案内ローラ４ｂの回転中心を通る直線は直交するように構成されており、これにより下部ガイド部材３に対する上部ガイド部材２、つまり建築物Ｈの回転が阻止されるように構成されている。
【００２６】
前記上部ガイド部材２にはシリンダ状の上部流体ダンパー５のヘッド側が取り付けられており、そしてこの上部流体ダンパー５のダンパーロッド５ａの先端側が前記クロスブロック４に連結されている。また、前記下部ガイド部材３にはシリンダ状の下部流体ダンパー６のヘッド側が取り付けられており、そしてこの下部流体ダンパー６のダンパーロッド６ａの先端側が前記クロスブロック４に連結されている。これら上下部流体ダンパー５，６には、シリンダに押込まれたダンパーロッド５ａ，６ａを押出す方向に付勢する第１コイルばねＳ1が外装されている。さらに、前記ブロック２３の前記上下部流体ダンパー５，６それぞれの反対側に、このクロスブロック４を介して上下部流体ダンパー５，６のダンパーロッド５ａ，６ａを押し戻す、押し戻しロッド７が設けられており、この押し戻しロッド７にダンパーロッド５ａ，６ａを押し戻す方向に付勢する第２コイルばねＳ2が外装されている。
【００２７】
前記ダンパーロッド５ａ，６ａおよび押し戻しロッド７のそれぞれにはばね押さえ板８が外嵌されており、この押さえ板８を介してダンパーロッド５ａ，６ａおよび押し戻しロッド７のそれぞれが押されるように構成されている。なお、上部ガイド部材２と下部ガイド部材３には、前記ばね押さえ板８が当接するストッパ９が突設されている。このストッパ９は、ダンパーロッド５ａ，６ａおよび押し戻しロッド７を通過させ得る間隔で立設された一対のＬ字型板から構成されている。そして、前記第１，２コイルばねＳ1，Ｓ2の可能変位内における弾発力は前記免震装置１００のスライダーの摩擦力よりも小さく設定されている。
【００２８】
さらに、上下部流体ダンパー５，６のそれぞれには、地震のない通常時には上下部流体ダンパー５，６のピストンで区切られた２つの流体圧室の流体の流通を遮断し、図示しない地震センサからの地震検知信号によって２つの流体圧室の流体の流通を許容する油圧回路１０が設けられている。なお、この油圧回路の構成は全く同構成であるから、下部流体ダンパーの場合を例として、図２を参照しながら説明する。
【００２９】
即ち、下部流体ダンパー６のロッド側に、流体の流出を阻止する向きの逆止弁１３ａと、絞り１３ｂとが並列に内設されてなる弁ブロック１３が介装された、流路である第１管路１１が設けられている。また、下部流体ダンパー６のヘッド側に、流体の流出を阻止する向きの逆止弁１３ａと、絞り１３ｂとが並列に内設されてなる弁ブロック１３が介装された、流路である第２管路１２が設けられている。そして、これら第１管路１１と第２管路１２とは３ポート２位置の電磁切換弁１４を介して作動油タンクＴに連通している。
この３ポート２位置の電磁弁１４によれば、地震のない通常時には第１管路１１と第２管路１２とが遮断されて、ダンパーロッド６ａの出入りが阻止されるため、建築物Ｈの風揺れが防止されるようになっている。一方、図示しない地震センサからの地震検知信号によって第１管路１１と第２管路１２と作動油タンクＴとが連通し、ダンパーロッド６ａの出入りが可能になるため、ダンパー機能が発揮されるようになっている。
【００３０】
次に、本発明の形態１に係る免震システムＭの作用態様を説明する。実際に地震が発生すると基礎Ｌが動き、基礎Ｌの動きによって免震システムＭの免震装置１００から受ける力により建築物Ｈが揺れ、基礎Ｌと建築物Ｈとが相対運動する。しかしながら、説明を簡単にするために、ここでは基礎Ｌを固定し、建築物Ｈが動いた場合を例として説明する。
また、実際の地震では、震源地と建築物Ｈとの位置関係が様々であり、ダンパー装置の減衰力は、全方位に対して同一の性能を発揮する必要がある。しかしながら、ここでは作動原理を簡単に説明するため、建築物Ｈが基礎Ｌに対して図１における左右方向、上下方向および斜め方向（右上、左下方向）に動いた場合について説明する。
【００３１】
先ず、建築物Ｈが基礎Ｌに対して左右方向に動くと、ダンパー装置１の上部ガイド部材２、クロスブロック４が左右に移動し、基礎Ｌに固定された下部流体ダンパー６のダンパーロッド６ａが伸縮すると共に、建築物Ｈが右に動いた場合には第１コイルばねＳ1が伸縮し、左に動いた場合には第２コイルばねＳ2が伸縮する。これは、ストッパ９の働きによるものである。即ち、第１コイルばねＳ1は中心位置から右方向のみに伸縮し、左方向の伸縮はストッパ９で抑制され、また第２コイルばねＳ2は中心位置から左方向のみに伸縮し、右方向の伸縮はストッパ９で抑制されるからである。
【００３２】
建築物Ｈが基礎Ｌに対して上下方向に動くと、ダンパー装置１の上部ガイド部材２、上部流体ダンパー５が上下に移動するが、クロスブロック４は下部ガイド部材３によって固定されているため、上部流体ダンパー５のダンパーロッド５ａが伸縮すると共に、第１コイルばねＳ1、第２コイルばねＳ2が伸縮することとなる。
【００３３】
建築物Ｈが基礎Ｌに対して斜め方向（右上、左下方向）に動くと、左右方向の変位分だけ基礎Ｌに固定された下部流体ダンパー６のダンパーロッド６ａが伸縮し、上下方向の変位分だけ上部流体ダンパー５のダンパーロッド５ａが伸縮する。これら上下部流体ダンパー５，６のダンパーロッド５ａ，６ａの見掛けの伸縮速度は、角度成分だけ減少するが、その減衰力の斜め方向の成分は上下部流体ダンパー５，６の合成となるため、速度比例型ダンパーの場合は、左右方向、または上下方向に動いた場合の減衰力と等しいので、中心に対して建築物Ｈがどの方向に動いても等しい減衰力を得ることができる。
【００３４】
本発明の形態１に係る免震システムＭのダンパー装置１では、建築物Ｈの移動方向の如何にかかわらず、上下部流体ダンパー５，６のダンパーロッド５ａ，６ａに横方向（直交する方向）の力が作用しない。従って、上下部流体ダンパー５，６のロッドシールからの油漏れを少なくすることができる。また、建築物Ｈの周囲に複数の流体ダンパーが配設されてなる通常のダンパー装置の場合、それらの配置が建築物の重心に対して対称でない場合（偏荷重が作用する場合）には、建築物に回転モーメントが生じ、建築物Ｈが回転することとなる。しかしながら、本発明の形態１に係る免震システムＭのダンパー装置１では、上下部ガイド部材２，３の上下ガイド溝２ａ，３ａにクロスブロック４の上下部案内ローラ４ａ，４ｂが係合しているため、建築物Ｈが基礎Ｌに対して回転運動をするようなことがない。さらに、従来の免震装置では、強風時における建築物の移動を阻止するために、例えば一箇所だけに固定装置を取付ける場合があるが、固定する位置と風力作用中心位置がずれた場合には、建築物が回転する可能性がある。しかしながら、本発明の形態１に係る免震システムＭのダンパー装置１では、上記のとおり、クロスブロック４を用いているので、建築物が回転するようなことがない。
【００３５】
ところで、例えば速度二乗比例型ダンパーの場合は、限界変位を低減させることが可能であるが、巨大地震の発生で相対速度が速くなった場合に大きな加速度が発生し、建築物Ｈの揺れが大きくなる。しかしながら、本発明の形態１に係る免震システムＭによれば、地震時には免震装置１００のスライダー１００ａの滑り摩擦による減衰効果に上下部流体ダンパー５，６の減衰効果が組み合わされる。この組み合わせにより、加速度を低減させながら、過大変位とならない最適な条件を設定することが可能になる。また、スライダー１００ａを有する免震装置１００の場合、一般に平板形状で復元力がないので、地震発生時に相対変位が大きくなったり、残留変位が大きくなったりする。このような問題を防ぐために、弾発力の強いばねを採用すると、応答変位が大きくなる等の問題が生じるが、本発明の形態１に係る免震システムでは、第１，２コイルばねＳ1，Ｓ2の可能変位内における弾発力は前記スライダーの摩擦力より小さく設定されているため、応答変位を小さくし、しかも地震終了後の残留変位を軽減させることができる。
【００３６】
ところで、下部流体ダンパー６のシリンダのヘッド側とロッド側のカバーのそれぞれに凹所を設け、ピストンの左右に前記凹所に嵌入して、ダンパーロッド６ａの速度を減速させる嵌入部を設ける構成にするのが好ましい。つまり、このような構成にすることにより、変形の大きな巨大地震でも建築物の加速度を大きくすることなく、変位を装置自体の限界変位内に納めることができるからである。なお、この場合には、下部流体ダンパー６が片ロッドタイプで２つの流体圧室の流体の流出入量が相違するため３ポート２位置の電磁弁１４を設けたが、両ロッドタイプの流体ダンパーであれば２つの流体圧室の流体の流出入量が同量であるため、第１管路１１と第２管路１２とを２ポート２位置の電磁開閉弁で連通させ、かつ遮断させる構成にすることができる。
【００３７】
また、片ロッドタイプの下部流体ダンパー６を、例えばその断面構成説明図の図６に示すような構成にすることもできる。即ち、下部流体ダンパー６のシリンダの両端を閉塞するカバーのそれぞれに凹所６ｃが設けられており、そしてピストン６ｂの左右に前記凹所６ｃに嵌入して、ダンパーロッド６ａの速度を減速させる嵌入部６ｄが設けられている。
また、下部流体ダンパー６のロッド側に、流体の流出を阻止する向きの逆止弁１３ａと、絞り１３ｂが並列に内設されてなる弁ブロック１３が設けられると共に、ヘッド側に、流体の流出を阻止する向きの逆止弁１３ａと、絞り１３ｂが並列に内設されてなる弁ブロック１３が設けられている。そして、ロッド側の弁ブロック１３に第１管路１１が接続され、またヘッド側の弁ブロック１３に、油溜まり部１５を備えてなる第２管路１２が接続されると共に、これら第１管路１１と第２管路１２の間に電磁弁１４が介装されている。
つまり、電磁弁１４の開閉により、ピストン６ｂで区切られた２つの流体圧室の流体の流通を許容し、かつ２つの流体圧室の流体の流通を遮断するように構成されている。
【００３８】
以下、本発明の形態２に係る免震システムを、添付図面を順次参照しながら説明する。
図７は油圧回路を含む免震システムのダンパー装置の側面図、図８は位置ずれ検知装置の配置状態を示す平面図、図９は位置ずれ検知装置の配置状態を示す側面図、図１０乃至図１２は位置ずれ検知方法を示す説明図である。なお、本発明の形態２が上記形態１と相違するところは、油圧回路（上部流体ダンパー用と、下部流体ダンパー用とは全く同構成であるから下部流体ダンパー用の油圧回路を例とする。）に、位置ずれした建築物を元の位置に戻す復元機能を付加した点にあるから、同一のものには同一符号を付し、かつ同一名称を以って、その相違する点について説明する。
【００３９】
即ち、下部流体ダンパー６のロッド側に、流体の流出を阻止する向きの逆止弁１３ａと、絞り１３ｂとが並列に内設されてなる弁ブロック１３が介装された第１管路１１が設けられている。また、下部流体ダンパー６のヘッド側に、流体の流出を阻止する向きの逆止弁１３ａと、絞り１３ｂとが並列に内設されてなる弁ブロック１３が介装された第２管路１２が設けられている。そして、これら第１管路１１と第２管路１２とは３ポート２位置の電磁切換弁１４のアクチュエータ側のポートＰ1，Ｐ2に接続されている。また、前記電磁切換弁１４のタンクポートＰTから作動油タンクＴに、２ポート２位置の電磁開閉弁１７が介装されてなる油戻り管路１６が連通している。つまり、この油圧回路１０によれば、地震のない通常時には電磁切換弁１４が中立位置にあり、電磁開閉弁１７が遮断位置にあって、第１管路１１と第２管路１２とが遮断されているため、建築物の風揺れが防止される。そして、図示しない地震センサからの地震検知信号によりソレノイド１７ａが励磁されると電磁開閉弁１７が開弁され、下部流体ダンパー６のダンパーロッド６ａが往復動し得るようになり、ダンパー機能が発揮される。よって、本発明の形態２に係るダンパー装置によれば、上記形態１に係るダンパー装置と同様の機能を発揮することができる。
【００４０】
さらに、本発明の形態２に係るダンパー装置によれば、地震終了後に位置ずれした建築物を元の位置に戻すことができるように構成されている。即ち、建築物を左側から右側に移動させる場合には、ソレノイド１４Lを励磁して電磁切換弁１４を左側に切換えるとポンプポートＰPから流入する作動油が下部流体ダンパー６のロッド側の流体圧室に流入する一方、ヘッド側の流体圧室内の作動油がタンクポートＰＴから作動油タンクＴに戻る。
従って、ダンパーロッド６ａが縮小するので、建築物が左側から右側に移動することとなる。また、建築物を右側から左側に移動させる場合には、ソレノイド１４Rを励磁して電磁切換弁１４を右側に切換えるとポンプポートＰPから流入する作動油が下部流体ダンパー６のヘッド側の流体圧室に流入する一方、ロッド側の流体圧室内の作動油がタンクポートＰＴから作動油タンクＴに戻る。従って、ダンパーロッド６ａが伸長するので、建築物が右側から左側に移動することとなる。
【００４１】
ところで、位置ずれした建築物を元の位置に戻す場合、建築物が元の位置に戻ったことを検知する必要があるため、図８および図９に示すような構成になる検知装置が設けられている。即ち、この検知装置は、下部ガイド部材３の長手方向の中心位置と右端が一致する状態にこの下部ガイド部材３の左側上面に固着された左側検知板２１と、下部ガイド部材３の長手方向の中心位置と左端が一致する状態にこの下部ガイド部材３の右側上面に固着された右側検知板２２とを備えている。また、前記クロスブロック４に取付けられ、前記左側検知板２１を検知する左側検知センサ２３と、前記右側検知板２２を検知する右側検知センサ２４とを備えている。つまり、建築物Ｈが何れの方向に位置ずれしたとしても、左側検知センサ２３で左側検知板２１が検知され。かつ右側検知センサ２４で右側検知板２２が検知されれば、建築物Ｈが元も位置にも戻されたことになる。なお、検知センサとしては、例えばリミットスイッチ、近接スイッチ等を採用することができる。
【００４２】
この場合、検知信号によりソレノイドに対する励磁を停止させ、電磁切換弁１４を中立にすると共に、油圧ポンプの駆動を停止させるという自動運転が可能である。また、復帰に際しての建築物の移動速度については、スピードを上げる必要がなくゆっくりでよいので、小容量、低価格の油圧装置でよいから、ダンパー装置がそれほど高コストになることもない。ところで、以上では、検知板と検知センサとが２個ずつ設けられている場合を説明したが、図１２に示すように、検知板２５と検知センサ２６とを１個ずつにすることができるので、上記形態２に係る構成に限定されるものではない。また、電磁開閉弁１７が油戻り管路１６に介装されている場合を説明したが、例えば第１管路１１と第２管路１２とのうちの何れか一方、あるいは双方に介装されていてもよいので、上記形態２に係る構成に限定されるものではない。
【００４３】
本発明の形態３に係る免震システムを、添付図面を参照しながら説明する。図１３は免震システムのダンパー装置の平面図である。なお、本発明の形態３が上記形態または２と相違するところは、２本のサブ流体ダンパーが付加された点にあり、それ以外は全く同構成であるから、同一のものには同一符号を付して、その相違する点について説明する。
【００４４】
即ち、この形態３に係る免震システムのダンパー装置１の場合には、下部ガイド部材３と４５°の角度をなし、かつ直交する状態に一端側（ヘッド側）がこの下部ガイド部材３に枢着され、上部ガイド部材２に他端側（ダンパーロッドの先端）が枢着された第１サブ流体ダンパー３１と、第２サブ流体ダンパー３２とを備えてなる構成になっている。
【００４５】
以下、上記形態３に係る免震システムのダンパー装置のダンパー装置の作用態様を説明する。例えば、建築物が左右方向に動いたとした場合、下部流体ダンパー６のダンパーロッド６ａが伸縮し、斜め４５°に配設された第１サブ流体ダンパー３１および第２サブ流体ダンパー３２のダンパーロッド３１ａ，３２ａが伸縮する。いま、左右方向のある時点におけるダンパーロッド６ａの伸縮速度がＶであるとすると、測度２乗比例型の特性を持つ場合、下部流体ダンパー６で生じる減衰力Ｆ6は，Ｆ6＝Ｃ×Ｖ2となる。一方、上部流体ダンパー５のダンパーロッドは伸縮しないから、この上部流体ダンパー５で生じる減衰力Ｆ5は、Ｆ5＝０である。また、第１サブ流体ダンパー３１と、第２サブ流体ダンパー３２との角度はダンパーロッド３１ａ，３２ａの伸縮により角度が変化する。従って、実際には４５°の一定角度とはならないが、概ね４５°であると仮定すると、第１サブ流体ダンパー３１と、第２サブ流体ダンパー３２との伸縮速度はＶｃｏｓ４５°であるから、第１サブ流体ダンパー３１と、第２サブ流体ダンパー３２それぞれのダンパーストローク方向の減衰力Ｆ31，Ｆ32は等しくなる。即ち、Ｆ31＝Ｆ32＝Ｃ×（Ｖｃｏｓ４５°）2となる。これを基に、左右方向の減衰力ＦＴを求めると、ＦＴ＝ＣＶ2＋２Ｃ（Ｖｃｏｓ４５°）2ｃｏｓ４５°＝ＣＶ2×（１+２ｃｏｓ3４５°）となる。この減衰力ＦＴの値は、前後方向、斜め４５°方向に動いた場合、また任意の斜め方向に動いた場合も殆ど同じである。
【００４６】
図２に示す形態１に係るダンパー装置の場合には、ダンパー装置の減衰力が速度比例の特性を持つ場合には全方位に関して方向依存性を持たず、どの方向向きの地震動であっても等しい減衰力を得ることができる。ところが、ダンパー装置の減衰力が速度比例ではなく、２乗比例の特性を持つ場合、図２に示す形態１に係るダンパー装置では減衰力に方向依存性が生じる。特に、斜め方向では、左右方向または前後方向に動いた場合に比較して減衰力が小さくなる。しかしながら、本形態３の場合には、上記説明から良く理解されるように、減衰力の方向依存性が殆ど無視できる程度に小さくなるという利点がある。
【００４７】
本発明の形態４に係る免震システムを、添付図面を参照しながら説明する。図１４は免震システムのダンパー装置の平面図、図１５は免震システムのダンパー装置の正面図、図１６は図１５のＥ部拡大図である。なお、上記形態と同一のものならびに同一機能を有するものに同一符号を付して説明する。
【００４８】
ダンパー装置１は、後述するように構成されている。即ち、前記建築物の底部に上部ガイド部材２が設けられると共に、基礎に、前記上部ガイド部材２と直交する向きの下部ガイド部材３が設けられている。これら上部ガイド部材２と、下部ガイド部材３との間には平面視十の字状に形成されてなるクロスブロック４が配設されている。このクロスブロック４の十字形成部両端部のそれぞれには、前記上部ガイド部材２の幅方向の端面に案内されて上部ガイド部材２の長手方向に移動し得る２個ずつの上部案内ローラ４ａが設けられている。また、このクロスブロック４の他方の十字形成部両端部のそれぞれには、前記下部ガイド部材３の幅方向の端面に案内されて下部ガイド部材３の長手方向に移動し得る２個ずつの下部案内ローラ４ｂが設けられている。
【００４９】
前記上部ガイド部材２にはシリンダ状の上部流体ダンパー５のヘッド側が取り付けられており、そしてこの上部流体ダンパー５のダンパーロッド５ａの先端側が前記クロスブロック４に連結されている。前記下部ガイド部材３にはシリンダ状の下部流体ダンパー６のヘッド側が取り付けられており、そして下部流体ダンパー６のダンパーロッド６ａの先端側が前記クロスブロック４に連結されている。第１サブ流体ダンパー３１の一端側（ヘッド側）が下部ガイド部材３に、他端側（ダンパーロッドの先端）が建築物Ｈに連結されている。また、第２サブ流体ダンパー３２の一端側（ヘッド側）が下部ガイド部材３に、他端側（ダンパーロッドの先端）が上部ガイド部材２連結されている。これら第１サブ流体ダンパー３１と第２サブ流体ダンパー３２とは、上記形態３の場合と同様に、それぞれ下部ガイド部材３と４５°の角度をなし、垂直軸を回動中心として回動し得るように枢着されている。
【００５０】
前記上部流体ダンパー５とクロスブロック４との間であって、かつダンパーロッド５ａを中心とする両側に第１コイルばねＳ1，Ｓ1が平行に配設され、さらにクロスブロック４の反上部流体ダンパー５側に、第２コイルばねＳ2，Ｓ2が配設されている。また、前記下部流体ダンパー６とクロスブロック４との間であって、かつダンパーロッド６ａを中心とする両側に第１コイルばねＳ1，Ｓ1が平行に配設され、さらにクロスブロック４の反下部流体ダンパー６側に、第２コイルばねＳ2，Ｓ2が配設されている。これら第１コイルばねＳ1，Ｓ1と、第２コイルばねＳ2，Ｓ2とは流体ダンパーと平行であって、かつ同間隔に設定されている。これらコイルばねＳ1，Ｓ1，Ｓ2，Ｓ2は、流体ダンパーのシリンダのロッド側付近と、クロスブロック４の反対側において所定の間隔で設けられ、ばね押さえ兼ロッド支持部材８′に突設されたばねガイドロッド７′によりガイドされている。そして、これらコイルばねＳ1，Ｓ2のクロスブロック４側の先端は、このクロスブロック４に設けられた貫通穴に嵌着され、前記ばねガイドロッド７′の相対する先端が嵌合されてなるストッパ付ブッシュ９′のフランジ状の端面に接触している。
【００５１】
前記ストッパ付ブッシュ９′のそれぞれは、下記のような作動をするように構成されている。例えば、図１６において示す右側のストッパ付ブッシュ９′は右方に移動できるが、クロスブロック４より左方に移動できないようになっており、逆に左側のストッパ付ブッシュ９′は左方に移動できるが、クロスブロック４より右方に移動できないようになっている。つまり、ストッパ付ブッシュ９′に押される右側の第１コイルばねＳ1は、クロスブロック４が図における位置より右側の範囲では自由に伸縮するが、左側の範囲では伸縮しないように構成されている。勿論、第２コイルばねＳ2にあっても同様の挙動（第１コイルばねＳ1とは逆向き）をするものである。
【００５２】
従って、本形態４に係る形態１に係るダンパー装置によれば、第１コイルばねＳ1と、第２コイルばねＳ2との配設状態が上記形態１に係るダンパー装置と相違するものの、これら第１コイルばねＳ1と、第２コイルばねＳ2との挙動は同様であるから、上記形態１に係るダンパー装置と同等の効果を得ることができる。また、本形態４に係るダンパー装置１では、第１，２サブ流体ダンパー３１，３２を備えているので、上記形態３に係るダンパー装置と同等の効果を得ることができる。さらに、図１４と形態１に係るダンパー装置を示す図３との比較において良く理解されるように、ばねの取付け間隔を短くすることができるので、形態４に係るダンパー装置がコンパクトになる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の形態１に係り、住宅に設置された状態を示す免震システムの全体平面図である。
【図２】本発明の形態１に係る免震システムのダンパー装置の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図３のＣ部拡大図である。
【図６】本発明の形態１にいける他の例に係る下部流体ダンパーの断面構成説明図である。
【図７】本発明の形態２に係り、油圧回路を含む免震システムのダンパー装置の側面図である。
【図８】本発明の形態２に係り、免震システムの位置ずれ検知装置の配置状態を示す平面図である。
【図９】本発明の形態２に係り、免震システムの位置ずれ検知装置の配置状態を示す側面図である。
【図１０】本発明の形態２に係り、免震システムの位置ずれ検知方法を示す説明図である。
【図１１】本発明の形態２に係り、免震システムの位置ずれ検知方法を示す説明図である。
【図１２】本発明の形態２に係り、免震システムの位置ずれ検知方法を示す説明図である。
【図１３】本発明の形態３に係り、免震システムのダンパー装置の平面図である。
【図１４】本発明の形態４に係る免震システムのダンパー装置の平面図である。
【図１５】本発明の形態４に係る免震システムのダンパー装置の正面図である。
【図１６】図１５のＥ部拡大図である。
【符号の説明】
【００５４】
Ｈ…建築物、Ｌ…基礎、Ｍ…免震システム、１００…免震装置、１００ａ…スライダー，Ｓ1…第１コイルばね，Ｓ2…第２コイルばね，Ｔ…作動油タンク
１…ダンパー装置
２…上部ガイド部材，２ａ…上部ガイド溝
３…下部ガイド部材，３ａ…下部ガイド溝
４…クロスブロック，４ａ…上部案内ローラ，４ｂ…下部案内ローラ，４ｃ…転動輪
５…上部流体ダンパー，５ａ…ダンパーロッド
６…下部流体ダンパー，６ａ…ダンパーロッド，６ｂ…ピストン，６ｃ…凹所，６ｄ…嵌入部
７…押し戻しロッド，７′…ばねガイドロッド
８…ばね押さえ板，８′…ばね押さえ兼ロッド支持部材
９…ストッパ，９′…ストッパ付ブッシュ
１０…油圧回路
１１…第１管路
１２…第２管路
１３…弁ブロック，１３ａ…逆止弁，１３ｂ…絞り
１４…電磁切換弁
１５…油溜まり部
１６…油戻り管路
１７…電磁開閉弁
２１…左側検知板
２２…右側検知板
２３…左側検知センサ
２４…右側検知センサ
２５…検知板
２６…検知センサ
３１…第１サブ流体ダンパー，３１ａ…ダンパーロッド
３２…第２サブ流体ダンパー，３２ａ…ダンパーロッド
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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