JP2000104785A - 建物免震用ダンパー機能を持ったトリガー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な機構によって、一定加速度以上になっ
たとき加速度に応じて減衰力が働く建築物免震用ダンパ
ー機能をもったトリガー装置を提供する。 【解決手段】 ある加速度以上の地震が生じたとき、地
震波が油圧シリンダ１と、ロッド２をもつピストン３の
差動により発生した油圧が、常時はバネ１４の力によっ
て閉状態に保持されたリリーフ弁５を押して、震動の
大きさに応じた開状態か、又は完全な開状態とし、そ
の後チェック弁１１、微小絞り弁１３、絞り弁１２を
経ることによって、リリーフ弁５が一定の時間を置いて
閉状態となるように設定したダンパー機能を持ったシリ
ガー装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動側（基礎側）
と免震側（建築物や構造物）の間に介在し、発生した一
定の加速度以下の振動（例えば微小な地震波や外壁に生
じる風圧など）では振動側と免震側を固定して保持し、
該加速度以上になったとき加速度に応じた減衰力が働く
建築物免震用ダンパー機能をもったトリガー装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地震による振動（震動）の影響を
受けやすい機器や設備を、その震動から防護するため
に、基礎の震動がそのまま構造物に伝達しないように工
夫した免震装置が用いられている。免震装置の典型的な
一例は、揺れを吸収する空気ばねか又はコイルばねを備
え、過大な変位を防ぎ、震動を減衰させるダンパーを備
えたものである。

【０００３】免震装置として震動側の微小な震動（例え
ば風力による外壁の震動や歩行の震動等）にまで作用す
るのはかえって不都合であるため、変動があるレベルに
達して始めて免震機構が働くように制御しておく、いわ
ゆるトリガー機構を備えることが好ましく、多くの免震
装置にはトリガー機構が取付けられている。

【０００４】従来の建物免震用トリガー装置の代表例と
しては、摩擦力を利用し限界の摩擦力以上になったとき
自由に相対変位のとれる様にした構造のもつ（特開平１
０−７３１４５号公報参照）、加速度センサーと流量調
整バルブによりシリンダーの油圧を開閉および調節する
構造のもの（特開平２−２８９７６９号公報参照）があ
る。前者は構造が簡単で低コストなかわりトリガの値は
固定されてしまう。後者は構造が複雑でセンサーでコン
トロールする制御回路とその駆動装置等で高価になると
いう問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高価なセン
サーによる油圧制御系を使用せずにダンパー機能をも
ち、かつトリガー値を調節可能な建物免震用トリガー装
置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は下記構成よりな
るものである。 （１）油圧シリンダ内に進退動自在に嵌装され、両側に
ロッドをもつピストンがシリンダとの相対変位によって
外部震動を吸収する免震装置において、外部振動によっ
て誘起されるピストンの両側の圧力を利用してバネ力に
抗して開しスプールによってトリガー圧力値を調節可能
にしたリリーフ弁を有し、該リリーフ弁はパイロット油
圧室を備え、パイロット油圧室と油圧シリンダの間には
チェック弁および微小絞り弁を並列に設け、かつ絞り弁
を直列に設けて、リリーフ弁が開から閉状態となるまで
の時間を調節可能としてなることを特徴とする建物免震
用ダンパー機能を持ったトリガー装置。

【０００７】（２）油圧シリンダ内に進退動自在に嵌装
され、両側にロッドをもつピストンがシリンダとの相対
変位によって外部振動を吸収する免振装置において、外
部震動によって誘起されるピストンの両側の圧力を利用
してバネ力に抗して開くスプールによってトリガー圧力
値を調節可能にしたリリーフ弁を有し、既バネ力より弱
いバネ力を有するパイロット操作開閉弁の全開時には、
ピストンによって仕切られた２つのシリンダ室が連結さ
れるように配管され、パイロット操作開閉弁に備えたパ
イロット油圧室と油圧シリンダの間にはチェック弁と微
小絞り弁を並列に設け、パイロット操作開閉弁が開から
閉状態となるまでの時間を調節可能としてなることを特
徴とする建物免震用ダンパー機能を持ったトリガー装
置。

【０００８】（３）油圧シリンダ内に進退動自在に嵌装
され片側にロッドをもつピストンがシリンダとの相対変
位によって外部振動を吸収する免振装置において、ピス
トンの断面積に対してロッドの断面積が１／２であり、
外部振動によって誘起されるピストンの両側の圧力を利
用してバネ力に抗してトリガー圧力値を調節可能にした
リリーフ弁を有し、該リリーフ弁はパイロット油圧室を
備え、パイロット油圧室と油圧シリンダとの間にはチェ
ック弁および微小絞り弁を並列に設け、リリーフ弁が開
から閉状態となるまでの時間を調節可能としてなること
を特徴とする建物免震用ダンパー機構を持ったトリガー
装置。

【０００９】（４）油圧シリンダ内に進退自在に嵌装さ
れ、片側にロッドをもつピストンがシリンダとの相対変
位によって外部振動を吸収する免震装置において、ピス
トンの断面積に対してロッドの断面積が１／２であり、
外部振動によって誘起されるピストンの両側の圧力を利
用してバネ力に抗してトリガー圧力値を調節可能にした
リリーフ弁を有し、既バネ力より弱いバネ力を有するパ
イロット操作開閉弁の全開時にはピストンによって仕切
られた２つのシリンダ室が連結されるように配管され、
リリーフ弁に備えたパイロット油圧室と油圧シリンダの
間にはチェック弁と微小絞り弁を並列に設け、リリーフ
弁が開から閉状態となるまでの時間を調節可能としてな
ることを特徴とする建物免震用ダンパー機能を持ったト
リガー装置。

【００１０】すなわち、本発明は、ある加速度以上の地
震が生じたとき、地震波が油圧シリンダと両側又は片側
にロッドを持つピストンの差動により発生した油圧が、
常時はバネ力により閉状態に保持されたリリーフ弁を押
して、震動の大きさに応じた開状態か、又は完全に
開状態とし、その後一定の時間を置いてリリーフ弁が
閉状態になるようにと設定することのできる、高価なセ
ンサーによる油圧制御系を使用せずに、ダンパー機能を
持ち、かつトリガー値を調節可能な建物免震用トリガー
装置である。

【００１１】上記との動作の場合（請求項１、請求
項３に関連する手段）はトリガーとして可変バネ機構を
もつリリーフ弁と、遅れ時間の調節として、振動が発生
した圧力をパイロット圧力に分岐し、当圧力をチェック
弁と微小絞り弁との組合せによりリリーフ弁の開状態を
持続可能とする。又、減衰力の主調整としてシリンダと
リリーフ弁の間に絞り弁を組込むことが効果的である。

【００１２】又、上記動作との場合（請求項２、請
求項４に関連する手段）はトリガーとして可変バネ機構
をもつリリーフ弁と、回路を全開とするためのパイロッ
ト操作開閉弁と、遅れ時間の調節を該切換弁に併設され
たチェック弁と、微小絞り弁との組合せにより全開状態
を持続する。又、減衰力の調整としてシリンダーとパイ
ロット操作開閉弁の間に絞り弁を組込むことが効果的で
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。 実施例１ 図１は請求項１の発明に係る装置である。油圧シリンダ
１は、内部にピストン３を有し、そのピストン３の両側
に２本のピストンロッド２，２を備え、ピストンロッド
２は震動側（又は免震側）に、油圧シリンダ１は免震側
（又は震動側）に固定されている。そして、復元力用の
巻バネ４が油圧シリンダ１とピストンロッド２とを結合
している。ピストン３は常時は油圧シリンダ１中央に進
退動自在に嵌装されており、地震の発生により油圧シリ
ンダ１とピストンロッド２との相対運動の結果、左右に
震動する。

【００１４】ピストン３が仮に左側（又は右側）に変位
したとすると、地震波の大きさに比例した油圧がＡ室
（又はＢ室）に発生する。この油圧はチェック弁７（又
はチェック弁８）からダンピング調整絞り弁１２を通り
リリーフ弁５に伝達される。リリーフ弁５に組込まれた
チェック弁１１を通り、リリーフ弁パイロット油圧室１
５に入り、ピストンロッド１６の左のスプール１７を左
方向（開状態）に作動させるが、この油圧がトリガー圧
力調節バネ１４の圧接力より以下のときには、リリーフ
弁５は閉状態のままでいる。

【００１５】地震波の振幅がある程度大きくなると、油
圧は圧力調節バネ１４の圧接力以上となって、スプール
１７を左方向（開状態）に移動し、地震波振幅に比例し
た開度になる。油流はリリーフ弁５を通過した後、チェ
ック弁１０（又はチェック弁９）を通り、Ｂ室（又はＡ
室）に還流する。このとき油流はダンピング調整絞り弁
１２およびリリーフ弁５のスプール１７の開度により抵
抗を生じ、このため地震波の振幅に応じた減衰効果を生
じる。

【００１６】開状態となったリリーフ弁５において、ス
プール１７はトリガー圧力調節バネ１４によって右方向
に作用する力を常時受けているが、パイロット油圧室１
５の油流の戻りがチェック弁１１によって阻止され、微
小な開度をもつオリフィス１３によって戻りの流量が制
御されるので、ある一定時間経過後にリリーフ弁５は閉
状態に復帰する。すなわち、オリフィス１３の微小開度
を変化させることにより、リリーフ弁５が閉状態となる
までの時間を調節することが可能である。

【００１７】このように地震が収まり一定時間経過後、
リリーフ弁は閉状態となり、油圧シリンダ１のＡ室とＢ
室は遮断され、震動側と免震側が固定状態となる。以上
の動作の本質とは離れるがトータルの油量に過不足を来
さないようにアキュムレーター６を油圧回路に併設す
る。又、本油圧回路に油を導入する際に必要となる給油
弁８０、Ａ室とＢ室からのエアー抜きのためのチェック
弁１８をつけておくことが望ましい。

【００１８】実施例２ 図２は請求項２の発明に係る装置である。油圧シリンダ
２１は内部にピストン２３を有し、そのピストン２３の
両側に２本のピストンロッド２２，２２を備え、ピスト
ンロッド２２が震動側（又は免震側）、油圧シリンダ２
１は免震側（又は震動側）に固定されている。左右２本
の復元力用の巻バネ２４，２４は油圧シリンダ２１とピ
ストンロッド２２とを結合している。

【００１９】ピストン２３は、常時は油圧シリンダ２１
の中央に進退動自在に嵌装されていて、左右にＡ室、Ｂ
室を形成し、地震の発生により油圧シリンダ２１とピス
トンロッド２２の相対運動の結果左右に震動する。ピス
トン２３が仮に左側（又は右側）に変位したとすると、
地震波の大きさに比例した油圧がＡ室（又はＢ室）に発
生する。この油圧はチェック弁２７（又はチェック弁２
８）からリリーフ弁２５に伝達される。

【００２０】リリーフ弁２５が閉から開状態になる油圧
の設定はトリガー圧力設定用バネ３４の締め付け具合で
調節する。地震波の大きさがある一定の大きさ以上にな
るとリリーフ弁２５は開状態になり、油圧は絞り弁３２
を通り油圧シリンダ２１のＢ室に一部還流する。この
際、絞り弁３２によって発生したパイロット圧はチェッ
ク弁３７を通りパイロット操作開閉弁３１のパイロット
油圧室３６に入り、スプール３５を左方向（開状態）に
移動させ、パイロット操作開閉弁３１は開状態となる。
この際バネ３３は実施例１のバネ１４より弱いバネを付
設されているため、低いパイロット圧でもスプール３５
は全開に切り替わる。このパイロット操作開閉弁３１の
動作により油圧シリンダ２１のＡ室とＢ室とは導通状態
となり、油圧シリンダ２１はほとんど減衰を受けずに作
動することになる。このとき減衰を調整する必要があれ
ば、絞り弁３２’を付加することもできる。一旦切替っ
たパイロット操作開閉弁のスプール３５は、バネ３３に
より右方向（閉状態）に作動する力を常に受けている
が、パイロット油圧室３６の油の戻りがチェック弁３７
に妨げられ、微小開度を持ったオリフィス３８にて制御
されるため、一定時間経過後、パイロット操作開閉弁３
１は閉状態に復帰する。この状態で油圧シリンダ２１の
Ａ室とＢ室は遮断され、震動側と免震側が固定状態にな
る。

【００２１】以上の動作の本質とは離れるがトータルの
油量に過不足を来さないようにアキュムレータ２６を油
圧回路に併設することが望ましい。又、本油圧回路に油
を導入する際に必要となる給油弁８０、シリンダーエア
ー抜きのチェック弁８１を設置することが望ましい。

【００２２】実施例３ 図３は請求項３の発明に係る装置である。油圧シリンダ
４０は１本のピストンロッド５０がピストン４９の片側
に設けられ、該ピストンロッド５０が震動側（又は免震
側）、油圧シリンダ４０は免震側（又は震動側）に固定
されている。ピストン４９は常時はシリンダ４０の中央
に進退動自在に嵌装され、ピストン４９は地震の発生に
より油圧シリンダ４０とピストンロッド５０の相対運動
の結果左右に震動する。ピストン４９が仮に左側に変化
したとすると地震波の大きさに比例した油圧が油圧シリ
ンダのＡ室に発生する。Ａ室の油はチェック弁４３を通
りＢ室に入る。Ａ室の油量はＢ室の油量より大きいため
余分になった量はダンピング調整絞り弁４２を通りリリ
ーフ弁４４に伝達される。リリーフ弁４４の動作は実施
例１で述べたリリーフ弁５の動作を全く同様である。ま
たリリーフ弁を通過した余分な油はアキュムレーター５
１に蓄油され、その油量Ｑ₁は次の式で表わされる。

【００２３】

【数１】Ｑ₁＝Ａ_r×Ｓ_t （１） Ａｒ：シリンダーロッドの断面積 Ｓｔ：ピストンの変位量 上述とは逆にＢ室が圧縮される方向にピストンが作動し
た場合、Ｂ室の油は全てダンピング調整絞り弁４３を通
りリリーフ弁４４を作動させ、この時の油量Ｑ₂は次の
式で表わされる。

【００２４】

【数２】Ｑ₂＝（Ａ_h−Ａ_r）×Ｓ_t （２） Ａ_h：ピストンの断面積 リリーフ弁４４を通過した後の油は、チェック弁４１を
通り、油圧シリンダー４０のＡ室に流れ込むが、同時に
アキュムレーター５１に蓄油されていた油Ｑ₁も油圧シ
リンダーＡ室に流れ込み、油圧シリンダー４０のＡ，Ｂ
室共に常時油が充満した状態になる。

【００２５】ここでピストンがＡ室、Ｂ室のどちらの変
位に対しても、減衰効果を同一にするためには、リリー
フ弁４４を通過する油量Ｑ₁及びＱ₂を同じにする必要が
あるため（１）と（２）式が等しいことより

【００２６】

【数３】Ａ_r×Ｓ_t＝（Ａ_h−Ａ_r）×Ｓ_t ２Ａ_r＝Ａ_h （３） 従って（３）式からピストンとロッドの断面積の比が
２：１にすることにより、左右の揺れに対する減衰効果
が同一にすることができる。また本油圧回路に油を導入
する際に必要となる供給弁８０、シリンダーエアー抜き
のチェック弁４８を設置することが望ましい。

【００２７】実施例４ 図４は請求項４の発明に係る装置である。油圧シリンダ
ー６０は、１本のピストンロッド７３が震動側（又は免
震側）、シリンダーは免震側（又は震動側）に固定され
ている。

【００２８】ピストン７２は常時は油圧シリンダー６０
中央に進退動自在に嵌装され、地震の発生により油圧シ
リンダー６０とピストンロッド７３の相対運動の結果左
右に震動する。ピストン７２が仮に左側に変位したとす
ると地震波の大きさに比例した油圧がＡ室に発生する。
Ａ室の油はチェック弁７０を通りこの油圧はＢ室に入
り、Ａ室の油量はＢ室の油量より大きいため余分の油は
リリーフ弁６１に伝達される。以下リリーフ弁６１の動
作は実施例２で述べられたリリーフ弁２５の動作と全く
同様である。

【００２９】リリーフ弁６１が開状態になると、絞り弁
６３を通りチェック弁６９を通りアキュムレーター７４
に蓄油される。この時の油量は実施例３の（１）式の油
量Ｑ₁と同様である。

【００３０】この際、絞り弁６３によって発生したパイ
ロット圧はチェック弁６４を通りパイロット操作開閉弁
６６を動作させる。以下このパイロット操作開閉弁６６
の動作は実施例２の同３１の動作と同様である。

【００３１】上述とは逆にＢ室側が圧縮させる方向にピ
ストン７２が作動した場合、実施例３の（２）式の油量
Ｑ₂がリリーフ弁６１を流れ、同時にアキュムレーター
７４に蓄油されていたＱ₁も油圧シリンダーＡ室に流れ
込み油圧シリンダー６０のＡ室、Ｂ室共に常時油が充満
した状態になる。ここでピストンがＡ室、Ｂ室のどちら
の変位に対しても、減衰効果を同一にするためには、リ
リーフ弁４４を通過する油量Ｑ₁及びＱ₂を同じにする必
要があるため（１）と（２）式が等しいことより実施例
３と同様、ピストンとロッドの断面積の比が２：１にす
ることにより、左右の揺れに対する減衰効果が同一にす
ることができる。また本油圧回路に油を導入する際に必
要となる給油弁８０、シリンダーエアー抜きのチェック
弁７１を設置することが望ましい。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、以上説明した様に構成されて
いるので以下に記載されるような効果を奏する。地震波
がピストンとシリンダーの相対運動により発生した油圧
差をリリーフ弁の開閉状態を地震波のトリガー値の調節
として利用でき、開状態になった際にはリリーフ弁の開
度で震動の大きさに応じた開状態かまたは、完全な
開状態とすることができ、震動が減衰した後も、一定
時間を置いて閉状態（固定状態）に復帰することのでき
る効果がある。このような効果を高価なセンサーによる
油圧制御系を使用することなく実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による建物免震用ダンパー機能を持った
油圧式トリガー装置（２本ロッド油圧回路半開型）

【図２】本発明による建物免震用ダンパー機能を持った
油圧式トリガー装置（２本ロッド油圧回路全開型）

【図３】本発明による建物免震用ダンパー機能を持った
油圧式トリガー装置（１本ロッド油圧回路半開型）

【図４】本発明による建物免震用ダンパー機能を持った
油圧式トリガー装置（１本ロッド油圧回路全開型）

【符号の説明】

１，２１，４０，６０ 油圧シリンダー ２，２２，５０，７３ ロッド ３，２３，４９，７２ ピストン ４，２４ 巻ばね ５，２５，４４，６１ リリーフ弁 ６，２６，５１，７４ アキュレーター ７，８，９，１０，１１，１８，２７，２８，２９，３
０，３７，４１，４３，４６，４８，６４，６９，７
０，７１ チェック弁 １２，３２，４２，６３ 絞り弁 １３，３８，４７，６５ 微小絞り弁 １４，３４，４５，６２，６７ トリガー圧力調整ばね １５，３６，６８ パイロット油圧室 １６ ピストンロッド １７，３５ スプール ３１，６６ パイロット操作開閉弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢口 大輔 東京都江東区辰巳３−５−３ 三菱製鋼株 式会社環境エンジニアリング事業部内 (72)発明者 菱沼 康郎 神奈川県横浜市港北区３−18−20 (72)発明者 石川 真 神奈川県相模原市東林間１−13−１−402 号 Ｆターム(参考） 3J048 AA06 BE03 CB21 EA38

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧シリンダ内に進退動自在に嵌装さ
   れ、両側にロッドをもつピストンがシリンダとの相対変
   位によって外部震動を吸収する免震装置において、外部
   振動によって誘起されるピストンの両側の圧力を利用し
   てバネ力に抗して開くスプールによってトリガー圧力値
   を調節可能にしたリリーフ弁を有し、該リリーフ弁はパ
   イロット油圧室を備え、パイロット油圧室と油圧シリン
   ダの間にはチェック弁および微小絞り弁を並列に設け、
   かつ絞り弁を直列に設けて、リリーフ弁が開から閉状態
   となるまでの時間を調節可能としてなることを特徴とす
   る建物免震用ダンパー機能を持ったトリガー装置。
2. 【請求項２】 油圧シリンダ内に進退動自在に嵌装さ
   れ、両側にロッドをもつピストンがシリンダとの相対変
   位によって外部振動を吸収する免振装置において、外部
   震動によって誘起されるピストンの両側の圧力を利用し
   てバネ力に抗して開くスプールによってトリガー圧力値
   を調節可能にしたリリーフ弁を有し、既バネ力より弱い
   バネ力を有するパイロット操作開閉弁の全開時には、ピ
   ストンによって仕切られた２つのシリンダ室が連結され
   るように配管され、パイロット操作開閉弁に備えたパイ
   ロット油圧室と油圧シリンダの間にはチェック弁と微小
   絞り弁を並列に設け、パイロット操作開閉弁が開から閉
   状態となるまでの時間を調節可能としてなることを特徴
   とする建物免震用ダンパー機能を持ったトリガー装置。
3. 【請求項３】 油圧シリンダ内に進退動自在に嵌装され
   片側にロッドをもつピストンがシリンダとの相対変位に
   よって外部振動を吸収する免振装置において、ピストン
   の断面積に対してロッドの断面積が１／２であり、外部
   振動によって誘起されるピストンの両側の圧力を利用し
   てバネ力に抗してトリガー圧力値を調節可能にしたリリ
   ーフ弁を有し、該リリーフ弁はパイロット油圧室を備
   え、パイロット油圧室と油圧シリンダとの間にはチェッ
   ク弁および微小絞り弁を並列に設け、リリーフ弁が開か
   ら閉状態となるまでの時間を調節可能としてなることを
   特徴とする建物免震用ダンパー機構を持ったトリガー装
   置。
4. 【請求項４】 油圧シリンダ内に進退自在に嵌装され、
   片側にロッドをもつピストンがシリンダとの相対変位に
   よって外部振動を吸収する免震装置において、ピストン
   の断面積に対してロッドの断面積が１／２であり、外部
   振動によって誘起されるピストンの両側の圧力を利用し
   てバネ力に抗してトリガー圧力値を調節可能にしたリリ
   ーフ弁を有し、既バネ力より弱いバネ力を有するパイロ
   ット操作開閉弁の全開時にはピストンによって仕切られ
   た２つのシリンダ室が連結されるように配管され、パイ
   ロット操作開閉弁に備えたパイロット油圧室と油圧シリ
   ンダの間にはチェック弁と微小絞り弁を並列に設け、リ
   リーフ弁が開から閉状態となるまでの時間を調節可能と
   してなることを特徴とする建物免震用ダンパー機能を持
   ったトリガー装置。