(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ本体と、このシリンダ本体を二室に画成するように、シリンダ本体内に配されていると共に、当該二室を連通するオリフィスを有したピストンと、一端部がピストンに連結されて、シリンダ本体の一端部を貫通してシリンダ本体外に突出された大径のピストンロッドと、一端部がピストンに連結されて、シリンダ本体の他端部を貫通してシリンダ本体外に突出されている共に大径のピストンロッドよりも小径のピストンロッドと、シリンダ本体の二室に充填されたシリコン系の液体からなる圧縮性の加圧流体とを具備している建築物等の構造物用のダンパであって、小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの一方が建築物の上部等の一方の構造物に、小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの他方が建築物の下部等の他方の構造物に夫々連結されて建築物の上部等の一方の構造物と当該建築物の下部等の他方の構造物との間に介在されており、一方の構造物に対する他方の構造物の振動が弱く、大径のピストンロッドと小径のピストンロッドとの面積差と加圧流体の圧力とに基づく力以上の伸長力を小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの一方と小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの他方との間で受容しない場合には、剛体のように作用して一方の構造物に対しての他方の構造物の振動を阻止する一方、一方の構造物に対する他方の構造物の一定以上の振動で大径のピストンロッドと小径のピストンロッドとの面積差と加圧流体の圧力とに基づく力以上の伸長力を小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの一方と小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの他方との間で受容する場合には、伸縮変形してオリフィスを介する加圧流体の流動により他方の構造物の振動エネルギを吸収すると共に当該振動エネルギの吸収後に他方の構造物を一方の構造物に対して元の位置に戻すようになっているダンパ。
【請求項２】
建築物用であって、一方の構造物である建築物の上部とこの上部に対して相対的に水平方向に移動可能な他方の構造物である建築物の下部との間に介在されるように構成されている請求項１に記載のダンパ。
【請求項３】
小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの一方は斜材を介して建築物の上部に、小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの他方は建築物の下部に夫々連結されるように構成されている請求項２に記載のダンパ。
【請求項４】
小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの一方は、建築物の上部に、小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの他方は、斜材を介して建築物の下部に夫々連結されるように構成されている請求項２に記載のダンパ。
【請求項５】
建築物の上部は、柱の上部又は天井側の横部材であり、建築物の下部は、柱の下部又は床の横部材である請求項２から４のいずれか一項に記載のダンパ。
【請求項６】
建築物の制振壁用である請求項１から５のいずれか一項に記載のダンパ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のダンパを具備した建築物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダンパ、特に、二つの構造物の間に介在されて一方の構造物に対する他の構造物の振動を減衰させるために用いて好適なダンパ及びこれを用いた建築物に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば耐震性のために柔構造とされた事業用ビル、事務所ビル、集合住宅、橋梁等の建築物は、風圧又は弱い地震動等により容易に撓み、その床側の下部構造物に対して天井側の上部構造物が水平方向に振動（揺動）し、しかも、それが長く続く場合がある。風圧又は弱い地震では斯かる振動が生じないようにし、また強い地震に起因するものをも含めてその振動を早期に減衰させるために例えば制振壁が用いられるが、このような制振壁としては、粘性体を収容すると共に、床等に固定された容器と、この容器内の粘性体に大部分が浸漬されると共に、上部が天井等に固定された抵抗板とからなるダンパを壁内に配置して、風又は地震による水平方向の床側に対する天井側の移動に基づく容器に対する抵抗板の移動で粘性体を剪断させ、この剪断における粘性剪断抵抗により振動を生じさせないように又は低減して、しかも、振動が生じた場合にはその振動エネルギを吸収して早期にそれを減衰させるようにしたものが知られている。
【０００３】
斯かるダンパを用いた制振壁では、その振動の阻止又は低減と減衰とが粘性体の粘度に依存するために、粘度が低い場合には、所望の振動の低減と減衰とを得られ難いのであるが、粘度を高くすると、容器への粘性体の充填が困難となり、充填時間を多く必要とする。
【０００４】
また上記のダンパでは、容器内の粘性体に抵抗板の大部分を単に浸漬させたものであるために、床側の下部構造物と天井側の上部構造物とを元の位置に復帰させる原点復帰機能をそれ自体が有していないために、粘性体の粘度が極めて高いと、振動が収まった後に、床側の下部構造物と天井側の上部構造物との位置がずれてしまう虞がある。
【０００５】
なお、上記のような問題は、二つの構造物の間に介在されて一方の構造物に対する他の構造物の振動を減衰させるために用いるダンパにおいても同様に生じるのである。
【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、振動の弱い場合には剛体のように作用して一方の構造物に対して他方の構造物を振動させないようにでき、一定以上の振動では伸縮変形して振動エネルギを吸収すると共に振動エネルギの吸収後に他方の構造物を一方の構造物に対して元の位置に戻すように動作するダンパ、特に、二つの構造物間に介在されて一方の構造物から他方の構造物に伝達される振動を低減すると共に、早期にそれを減衰させるために用いて好適なダンパを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的とするところは、風圧又は弱い地震動等では剛体のように作用して建築物の下部に対してその上部を振動させないようにでき、一定以上の地震動等では伸縮変形して振動エネルギを吸収すると共に振動エネルギの吸収後に上部を元の位置に戻すように動作するダンパ、特に、建築物の上部と下部との間に介在されて下部に対する上部の相対的な振動を低減すると共に、早期にそれを減衰させるために用いて好適なダンパ及びこのダンパを用いた建築物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のダンパは、シリンダ本体と、このシリンダ本体を二室に画成するように、シリンダ本体内に配されていると共に、当該二室を連通するオリフィスを有したピストンと、一端部がピストンに連結されて、シリンダ本体の一端部を貫通してシリンダ本体外に突出された大径のピストンロッドと、一端部がピストンに連結されて、シリンダ本体の他端部を貫通してシリンダ本体外に突出された小径のピストンロッドと、シリンダ本体の二室に充填された圧縮性の加圧流体とを具備している。
【０００９】
斯かるダンパによれば、大径のピストンロッドと小径のピストンロッドとを具備し、ピストンにより画成されるシリンダ本体の二室に加圧流体が充填されているために、大径のピストンロッドと小径のピストンロッドとの面積差と加圧流体の圧力とに基づく力以上の伸長力が外部から付加されない限り、剛体のように振る舞い、したがって構造物をしっかり保持でき、それ以上の伸長力が外部から付加されると、オリフィスを介する加圧流体により外部からの運動エネルギを可及的速やかに吸収して構造物の運動を減衰させることができる。
【００１０】
加えて、本発明のダンパによれば、大径のピストンロッドと小径のピストンロッドとの面積差と加圧流体の圧力とに基づく力、すなわち自身の引っ張り力が構造物に印加されるために、運動後の構造物を元の位置に戻すいわゆる原点復帰機能を得ることができる。
【００１１】
ダンパは、好ましい例では、建築物用であって、建築物の上部とこの上部に対して相対的に水平方向に移動可能な建築物の下部との間に介在されるように構成されており、この場合、小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの一方は斜材を介して建築物の上部に、小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの他方は建築物の下部に夫々連結されるように構成されていても、小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの一方は建築物の上部に、小径のピストンロッドの他端部及びシリンダ本体のうちの他方は斜材を介して建築物の下部に夫々連結されるように構成されていてもよい。
【００１２】
ダンパが建築物用であれば、斯かるダンパが用いられた建築物の上部は、風圧により横揺れしなく、したがって、風による不快な横揺れを居住者に与えなくなる上に、下部に対して上部を水平振動させてこれによりダンパを伸縮させるような地震においては、オリフィスを介する加圧流体により斯かる振動を可及的速やかに減衰させることができ、しかも、振動後において上部を下部に対する元の位置に戻すことができる。
【００１３】
建築物用のダンパにおいては、上部が柱の上部又は天井側の横部材で、下部が床の横部材であってもよく、また、上部が天井側の横部材で、下部が柱の下部又は床の横部材であってもよい。
【００１４】
ダンパは、好ましくは、建築物の制振壁用のものであるが、これに限定されず、建築物のその他の部位用のものであってもよく、更には、工作機械、その他の振動が生じる機械用のものであってよい。
【００１５】
圧縮性の加圧流体は、好ましくは、シリコン系の液体からなるが、これに限定されず、その他の流体であってもよい。
【００１６】
本発明の建築物は、上部と、この上部に対して相対的に水平方向に移動可能な下部と、上部及び下部間に介在された上記のダンパとを具備している。
【００１７】
斯かる本発明の建築物によれば、風圧又は弱い地震動等では下部に対して上部が相対的に水平方向に振動しなく、一定以上の地震動等では下部に対する上部の相対的な水平方向の振動が低減されると共に、早期にそれが減衰され、しかも、振動後、上部が下部に対しての元の位置に戻されるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明及びその実施の形態を、図を参照して更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何等限定されないのである。
【００１９】
図１において、本例のダンパ５は、シリンダ本体３１と、シリンダ本体３１を二室３２及び３３に画成するように、シリンダ本体３１内に配されていると共に、二室３２及び３３を連通する少なくとも一個のオリフィス３４を有したピストン３５と、一端部３６がピストン３５に連結されて、シリンダ本体３１の一端部３７を貫通してシリンダ本体３１外に突出された大径のピストンロッド３８と、一端部３９がピストン３５に連結されて、シリンダ本体３１の他端部４０を貫通してシリンダ本体３１外に突出されており、ピストンロッド３８の径よりも小径のピストンロッド４１と、シリンダ本体３１の二室３２及び３３に充填された例えばシリコンオイル等の圧縮性を有した加圧流体４２と、ピストンロッド４１の他端部５１に固着された連結部材５２と、シリンダ本体３１に固着された連結部材５３とを具備して、ピストンロッド３８及び４１の伸びる方向であるＺ方向に伸縮変形自在である。
【００２０】
以上のダンパ５は、連結部材５２又は５３にＺ方向の引っ張り外力が加わらない場合には、換言すれば、連結部材５２と連結部材５３とをＺ方向に関して互いに引き離そうとする外力が加わらない場合には、二室３２及び３３における受圧面積の相違によるピストン３５に加わる一端部３７に向かう自身の力、すなわちＺ方向に関する自身の引っ張り力により、Ｚ方向に関して可能な最小に縮められた状態になる。そして、連結部材５２と連結部材５３とをＺ方向に関して互いに引き離そうとする外力が、二室３２及び３３における受圧面積の相違によるピストン３５に加わる一端部３７に向かう自身の力よりも大きくなると、連結部材５２と連結部材５３とは、Ｚ方向に関して互いに引き離されるようになり、ダンパ５は、Ｚ方向に関して伸張されることになる一方、伸張後に連結部材５２と連結部材５３とをＺ方向に関して互いに引き離そうとする外力が自身の引っ張り力よりも小さくなると、ダンパ５は、Ｚ方向に関して縮むことになる。この伸縮において、ダンパ５は、オリフィス３４を介する加圧流体４２の室３２と室３３との間の移動により可及的速やかにダンパ５に加わる運動エネルギを減衰させることになる。
【００２１】
ダンパ５では、大径のピストンロッド３８と小径のピストンロッド４１との面積差と加圧流体４２の圧力とに基づく力以上の伸長力が外部から付加されない限り、剛体のように振る舞い、したがって例えば連結部材５２に取り付けられた構造体をしっかり保持でき、それ以上の伸長力が外部から付加されると、オリフィス３４を介する加圧流体４２により斯かる構造体の運動エネルギを可及的速やかに吸収して構造体の運動を減衰させることができる。加えて、ダンパ５によれば、大径のピストンロッド３８と小径のピストンロッド４１との面積差と加圧流体４２の圧力とに基づく力、すなわち自身の引っ張り力が構造体に印加されるために、移動後の構造体を元の位置に戻すことができる。
【００２２】
以上のダンパ５の複数個を図２に示す建築物１の壁に設置して制振壁２を構成した例を説明する。本例の建築物１は、多層階からなり、下階３の制振壁２と上階４の制振壁２とは同様に構成されているので、以下、下階３について説明する。
【００２３】
下階３の一つの制振壁２においてダンパ５が二個使用されており、一方のダンパ５は、小径のピストンロッド４１の他端部５１が連結部材５２及び斜材６を介して建築物１の上部としての柱７の上部に、シリンダ本体３１が連結部材５３を介して建築物１の下部としての床の横部材８に夫々回動自在に連結されており、他方のダンパ５は、小径のピストンロッド４１の他端部５１が連結部材５２及び斜材９を介して建築物１の上部としての、柱７に隣接する柱１０の上部に、シリンダ本体３１が連結部材５３を介して横部材８に夫々回動自在に連結されている。
【００２４】
鋼材からなる斜材６は、その一端部で軸１１を介して柱７の上部に、その他端部で軸１２を介して一方のダンパ５の連結部材５２に夫々壁面内で回動自在に連結されており、鋼材からなる斜材９は、その一端部で軸１３を介して柱１０の上部に、その他端部で軸１４を介して他方のダンパ５の連結部材５２に夫々壁面内で回動自在に連結されており、各ダンパ５の連結部材５３は、軸１５を介して横部材８に夫々壁面内で回動自在に連結されている。
【００２５】
以上の建築物１では、常時においては、二室３２及び３３における受圧面積の相違による各ダンパ５のＺ方向の縮小力により斜材６及び９は引っ張られている。そして、風等により多少の水平力が建築物１に付加されても又は小さな地震等により多少の水平力が建築物１に付加されても、二室３２及び３３における受圧面積の相違による両ダンパ５の釣り合った引っ張り力により、横部材８に対して天井側の横部材１６が水平方向Ｈに相対的に振動することがないようになっている。
【００２６】
建築物１において、地震動等により大きな水平力が横部材８に対して横部材１６に相対的に付加されて、横部材８に対して横部材１６が相対的に水平方向Ｈに振動すると、各ダンパ５は交互にＺ方向に関して伸縮変形されて、斯かるダンパ５の伸縮変形において、オリフィス３４を介する加圧流体４２の室３２と室３３との間の移動により横部材８に対する横部材１６の水平方向Ｈの振動を可及的速やかに減衰させることになる。横部材１６に地震に基づく水平方向Ｈの力が加わらなくなると、両ダンパ５の釣り合った引っ張り力により横部材１６は、横部材８に対して元の位置に復帰される。
【００２７】
なお、図２において、斜材６及び９の夫々の一端部を軸１１及び１３を介して横部材１６に連結してもよく、また、両ダンパ５の連結部材５３を軸１５を介して横部材１６に連結する一方、斜材６及び９の夫々の一端部を柱７及び１０の下部又は横部材８に連結してもよく、更には、各ダンパ５の連結部材５３を軸１２及び１４を介して斜材６及び９の他端部に、各ダンパ５の連結部材５２を軸１２及び１４を介して横部材８若しくは１６又は柱７及び１０の上部若しくは下部に連結してもよく、加えて、軸１１〜１５を球面継手に代えて、図２の紙面に直交する方向の振動においても作動し得るようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、風圧又は地震動等で加わる力が弱い場合には剛体のように作用して建築物の上部のような一方の構造物に対して建築物の下部のような他方の構造物を振動させないようにでき、一定以上の振動では伸縮変形して振動エネルギを吸収すると共に振動エネルギの吸収後に他方の構造物を一方の構造物に対して元の位置に戻すように動作するダンパ、特に、二つの構造物間に介在されて一方の構造物から他方の構造物に伝達される振動を低減すると共に、早期にそれを減衰させるために用いて好適なダンパ及びこのダンパを用いた建築物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様の好ましい例の断面図である。
【図２】図１に示す例を建築物に適用した例の断面図である。
【符号の説明】
５  ダンパ
３１  シリンダ本体
３２、３３  室
３４  オリフィス
３５  ピストン
３８  大径のピストンロッド
４１  小径のピストンロッド
４２  加圧流体
【図１】
0004432208.tif 000002
【図２】
0004432208.tif 000003