(57)【要約】  【課題】  駆動装置に十分な出力を確保し、効率よく制震効果を得ることができるエネルギー変換・供給型制震構造物を提供する。  【解決手段】  構造物に地震等の外乱により生じる２つ以上の異なる系統の振動を、オイルダンパなどの変換装置Ｃ1 ，Ｃ2 によってエネルギー変換し、アキュムレータなどの蓄積装置Ｓに集める。蓄積装置Ｓに蓄えたエネルギーをもとに能動型制震装置の駆動装置Ｄを駆動する。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外乱により構造物に生じる振動エネルギーを変換して蓄積装置に蓄え、前記蓄積装置に蓄えたエネルギーを構造物の振動を抑制するための駆動エネルギーとして用いるエネルギー変換・供給型制震構造物において、前記蓄積装置に２以上の異なる系統の振動から変換されたエネルギーを蓄え、そのエネルギーにより能動型制震装置の駆動装置を駆動することを特徴とするエネルギー変換・供給型制震構造物。
【請求項２】
前記異なる系統の振動が、構造物に生じる異なる方向の振動である請求項１記載のエネルギー変換・供給型制震構造物。
【請求項３】
前記異なる系統の振動が、２以上の構造物に生じる振動である請求項１または２記載のエネルギー変換・供給型制震構造物。
【請求項４】
前記駆動装置が、２以上の構造物間に跨がって設けられている請求項２または３記載のエネルギー変換・供給型制震構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、地震時などの構造物の揺れを利用して、振動エネルギーを変換・蓄積して他の制震装置のエネルギー源として利用するエネルギー変換・供給型制震構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、地震等の振動外力によって振動する構造物自身あるいは構造物の内外に設置した所定の質量を有する物体または構造体の振動エネルギーを、エネルギー変換装置によって変換し、構造物に設置した能動型制震装置の駆動エネルギーとして利用することが記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には変換したエネルギーを複数の制震装置に供給することが記載され、特許文献４には一方向の振動エネルギーを他方向の振動制御に利用することが記載されている。
【特許文献１】特許第３０２８０３５号掲載公報
【特許文献２】特開平０９−３２４５５２号公報
【特許文献３】特開平１１−０９４０１３号公報
【特許文献４】特開平１１−２４７４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のエネルギー変換・供給型制震構造物では、駆動装置へのエネルギーの供給が、一つの系統から１または複数の制震装置への供給であるため、必要とするエネルギーが供給エネルギーを超える可能性がある。この場合、駆動装置の出力を低下させるか、停止させることになり、期待した効果が得られない。
【０００５】
本願発明はこのような問題を解決するためのものであり、２系統以上の振動を変換したエネルギーを蓄積し利用することで、駆動装置に十分な出力を確保し、効率よく制震効果を得ることができるエネルギー変換・供給型制震構造物を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１，３に係る発明は、外乱により構造物に生じる振動エネルギーを変換して蓄積装置に蓄え、前記蓄積装置に蓄えたエネルギーを構造物の振動を抑制するための駆動エネルギーとして用いるエネルギー変換・供給型制震構造物において、前記蓄積装置に２以上の異なる系統の振動から変換されたエネルギーを蓄え、そのエネルギーにより能動型制震装置の駆動装置を駆動することを特徴とするものである。
【０００７】
エネルギーの供給源となる外乱としては、主として地震を考えているが、原理的には風その他任意の振動外力が利用可能である。
【０００８】
本願発明において、異なる系統の振動から変換されたエネルギーを蓄えるというのは、別々に変換して取り出したエネルギーを共通の蓄積装置に蓄えることを意味し、振動の取り出し位置、あるいは方向、変換手段などが異なり、別個にエネルギー変換がなされることを意味する。
【０００９】
蓄積装置としては、エネルギー変換手段に応じて、油圧等を蓄えるアキュムレータ、電気的エネルギーを蓄える電池、バネその他位置エネルギーの形で蓄えるもの、フライホイールなど運動エネルギーとしてエネルギーを蓄えるものなどがある。
【００１０】
能動型制震装置は、外乱による構造物の振動（応答）あるいは外乱そのものなどをセンサー等で検出して、コンピューターあるいは制御回路等の制御手段からの指示により駆動装置を作動させて、構造物の振動を抑制するものであり、従来、油圧式、電動式、電磁式のものなどがある。
【００１１】
なお、本願発明で言う能動型制震装置の駆動装置は、能動型制震装置が制震のための制御力を発生するための駆動装置を指し、直接、制御力と関係しない付属的な装置等を作動させるためのものは含まない。
【００１２】
請求項１に係る発明を概念的に示すと図１のようになり、構造物に外乱により生じる２つ以上の異なる系統の振動から、変換装置Ｃ1 ，Ｃ2 ……によってエネルギー変換されたエネルギーを、蓄積装置Ｓに蓄え、そのエネルギーをもとに能動型制震装置の駆動装置Ｄを駆動する。
【００１３】
図２は、これをフローチャートで示したもので、２系統以上のエネルギー変換装置、すなわちエネルギー供給源から供給されるエネルギーを蓄積装置に集め、蓄積されたエネルギーにより駆動装置を駆動する。
【００１４】
なお、図１は、構造物の基部と頂部に設置した変換装置Ｃ1 ，Ｃ2 で変換したエネルギーを蓄積装置Ｓに集め、柱梁架構内に設置した駆動装置Ｄを駆動する場合を示しているが、地震時などの建物の揺れによる異なる２つ以上の系統の振動エネルギーを蓄積装置Ｓに蓄え、それにより駆動装置Ｄに十分なエネルギーを供給するものであるため、具体的構成としては各種の形態があり得る。
【００１５】
請求項２は、請求項１に係るエネルギー変換・供給型制震構造物において、前記異なる系統の振動が、構造物に生じる異なる方向の振動である場合である。
【００１６】
請求項２に係る発明を概念的に示すと図３のようになり、構造物に外乱により生じる建物の異なる方向の振動からエネルギー変換されたエネルギーを蓄積装置Ｓに蓄え、そのエネルギーをもとに駆動装置Ｄを駆動する。なお、この図３は、各層の別方向の柱梁架構内に設置した変換装置Ｃ1 ，Ｃ2 で変換したエネルギーを蓄積装置Ｓに集め、頂部に設置した駆動装置Ｄを駆動する場合を示している。
【００１７】
請求項３は、請求項１または２に係るエネルギー変換・供給型制震構造物において、前記異なる系統の振動が、２以上の構造物に生じる振動である場合である。
【００１８】
請求項３に係る発明を概念的に示すと図４のようになり、２以上の構造物に外乱により生じる振動からエネルギー変換されたエネルギーを蓄積装置Ｓに蓄え、そのエネルギーをもとに駆動装置Ｄを駆動する。なお、この図４は、建物Ａの基部と建物Ｂの頂部に設置した変換装置Ｃ1 ，Ｃ2 で変換したエネルギーを蓄積装置Ｓに集め、建物Ａに設置した駆動装置Ｄを駆動する場合を示している。
【００１９】
請求項４は、請求項２または３に係るエネルギー変換・供給型制震構造物において、前記駆動装置が、２以上の構造物間に跨がって設けられている場合である。
【００２０】
請求項４に係る発明を概念的に示すと図５のようになり、２以上の構造物に外乱により生じる振動からエネルギー変換されたエネルギーを蓄積装置Ｓに蓄え、そのエネルギーをもとに構造物間の駆動装置Ｄを駆動する。なお、この図５は、建物Ａの頂部と建物Ｂの頂部に設置した変換装置Ｃ1 ，Ｃ2 で変換したエネルギーを蓄積装置Ｓに集め、建物Ａと建物Ｂの間に設置した駆動装置Ｄを駆動する場合を示しているが、図３のように１つの建物、例えば建物Ａの異なる方向の振動よりエネルギー変換して蓄えられたエネルギーにより異なる構造物に跨がって設けられた駆動装置を駆動することもできる。
【００２１】
以上述べた本願発明のエネルギー変換・供給型制震構造物では、特に、同一構造物の異なる振動方向、別の構造物など、変換する２系統以上の振動エネルギーが概ね独立している場合に効果的に機能する。
【００２２】
例えば、請求項２の場合などでは、一方向のみの変換エネルギー量に対して、その直交方向のエネルギーも変換して利用することで、地震動のエネルギーに顕著な方向性がなければ、約２倍のエネルギー利用が可能となるのに対し、同一方向の異なる構面などで２系統以上のエネルギー変換を行っても効果が少ない。
【発明の効果】
【００２３】
本願発明では、外乱により構造物に生じる２系統以上の振動を変換したエネルギーを蓄積し利用することで、駆動装置に十分な出力を確保することができ、期待した制震効果を効率よく得ることができる。
【００２４】
外乱により構造物に生じるエネルギーを利用することで、外からのエネルギー供給量を大幅に減らすことができ、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図６は、請求項２に係る発明の実施形態を示したものである。ここでは、建物１の各階に、平面２方向にブレース４等の耐震要素を介してエネルギー変換装置としてのオイルダンパ５ａ，５ｂを設置し、地震時の振動エネルギーを蓄積装置としてのアキュムレータ６に蓄え、アキュムレータ６から建物１の頂部に設置したアクティブ動吸振器７の各方向の比重に応じたエネルギーを供給し、そのエネルギーをもとにアクチュエータ８ａ，８ｂを駆動するエネルギー変換・供給型制震構造物を示している。
【００２６】
この他、免震構造の免震層の平面２方向にオイルダンパを設置し、地震時の振動エネルギーを同一の蓄積装置に蓄えることでも可能である。また、この場合では、ある地震による各方向の揺れのうち、例えば大きく揺れる方向の駆動装置に重点的にエネルギーを供給することで、地震時の揺れを各方向とも同様なクライテリアに納めることが可能となる。また、変換した振動エネルギーを有効に使用することにもつながる。
【００２７】
図７は、請求項３に係る発明の実施形態を示したものである。ここでは、エネルギー変換装置として、建物１１Ａの免震層に設置したオイルダンパ１７ｂと、建物１１Ｂの頂部に設置した変換装置であるアクティブ動吸振器１８ａの油圧ダンパ１８ｂにより変換したエネルギーを蓄積装置であるアキュムレータ１６に蓄え、そのエネルギーをもとに建物Ａの各階の柱梁架構内にブレース１４を介して設置した駆動装置であるアクチュエータ１５を駆動する場合を示している。
【００２８】
図８は、請求項４に係る発明の実施形態を示したものである。ここでは、２つの建物２１Ａ，２１Ｂの頂部に設置した変換装置としてのアクティブ動吸振器２２ａ，２２ｂの油圧ダンパ２３ａ，２３ｂにより変換したエネルギーを、蓄積装置であるアキュムレータ２４に集め、構造物間に設置した駆動装置であるアクチュエータ２５を駆動する場合を示している。これにより、外乱により２つの建物２１Ａ，２１Ｂ間に生じる大きなエネルギーを制御するのに必要なエネルギーの供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】請求項１に係る発明の概念図である。
【図２】請求項１に係る発明の概念をフローチャートとして示した図である。
【図３】請求項２に係る発明の概念図である。
【図４】請求項３に係る発明の概念図である。
【図５】請求項４に係る発明の概念図である。
【図６】請求項２に係る発明の実施形態を示す概要図である。
【図７】請求項３に係る発明の実施形態を示す概要図である。
【図８】請求項４に係る発明の実施形態を示す概要図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｃ1 ，Ｃ2 …変換装置、Ｓ…蓄積装置、Ｄ…駆動装置、
１…建物、２…柱、３…梁、４…ブレース、５ａ，５ｂ…オイルダンパ、６…アキュムレータ、７…アクティブ動吸振器、８ａ，８ｂ…アクチュエータ、
１１Ａ，１１Ｂ…建物、１２…柱、１３…梁、１４…ブレース、１５…アクチュエータ、１６…アキュムレータ、１７ａ…積層ゴム、１７ｂ…オイルダンパ、１８ａ…アクティブ動吸振器、１８ａｂ…油圧ダンパ、
２１Ａ，２１Ｂ…建物、２２ａ，２２ｂ…アクティブ動吸振器、２３ａ，２３ｂ…オイルダンパ、２４…アキュムレータ、２５…アクチュエータ
【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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