JP2005140142A

JP2005140142A - 制震装置

Info

Publication number: JP2005140142A
Application number: JP2003373904A
Authority: JP
Inventors: Akio Ogata; 章夫尾形; Toru Takeuchi; 亨竹内; Shunichi Yamada; 俊一山田; Haruhiko Kurino; 治彦栗野; Atsushi Tagami; 淳田上
Original assignee: Kajima Corp; Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: Kajima Corp; KYB Corp
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】除荷制御弁が急激に開弁した時アキュムレータ内に油が急に浸入するのを防ぎ、ウォータハンマによる衝撃音やアキュムレータの振動音を防止する。
【解決手段】両ロッド型のダンパシリンダ２と、ダンパシリンダ２内に形成された圧力室６ａ、６ｂを連結するメイン流路１０と、メイン流路１０に接続したバイパス流路１１と、メイン流路１０、バイパス流路の途中に設けられた油流出阻止用第一チェック弁８及び油流入阻止用第二チェック弁９ａ、９ｂと、メイン流路１０とバイパス流路１１との間に接続させた分岐流路２０，２１と、分岐流路２０、２１に設けた除荷制御弁１２、フェールセーフ用の流量制御弁１４及びオリフィス２４と、メイン流路１０に給油用流路２２を介して接続したアキュムレータ１９とからなる制震装置において、給油用流路２２の途中にオリフィス５とアキュムレータ１９からの油の流れのみを許容するチェック弁７とを並列に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、制震装置に関し、特に地震ならびに風等の振動外力に対する構造物の応答について、高い減衰性を与えその振動を急速に低減する際に生じる、ウォータハンマーによる衝撃音の発生を軽減するための制震用油圧ダンパーを備えた制震装置に関するものである。

この種の制震装置としては、非特許文献１に示すものが開発されているが、この非特許文献１に開示された制震装置１００は、図２に示すように、両ロッド型のダンパシリンダ１２２と、前記ダンパシリンダ１２２内でピストン１２３の両側に形成された圧力室２６ａ，２６ｂと、各圧力室２６ａ，２６ｂを連結するメイン流路２１０と、メイン流路２１０に並列に接続したバイパス流路２１１と、前記メイン流路２１０の途中に互いに反対方向を向いて設けられた一対の油流出阻止用第一チェック弁２８ａ，２８ｂと、前記バイパス流路２１１の途中に互いに反対方向を向いて設けられた一対の油流入阻止用第二チェック弁２９ａ，２９ｂと、第一チェック弁２８ａ，２８ｂ間のメイン流路２１０と第二チェック弁２９ａ，２９ｂ間のバイパス流路２１１との間に並列に接続させた一対の分岐流路２２０，２２１と、一方の分岐流路２２０の途中に設けた除荷制御弁２１２と、他方の分岐流路２２１の途中に設けたフェールセーフ用の流量制御弁２１４およびオリフィス２２４と、前記第一チェック弁２８ａ，２８ｂ間のメイン流路２１０に給油用流路２２２を介して接続したアキュムレータ２１９とからなるものである。

そして、ダンパシリンダ１２２およびピストンロッド１２４の一方が構造物の上層(天井)に、他方がＶ字状のブレス等の取付部材を介して構造物の下層（床）に結合され、地震等で上層と下層との間に水平方向の相対的な層間変位が生じた場合、減衰力が発生し構造物の振動を減衰する。

流量制御弁２１４は、ソレノイドS１が通電時には遮断ポジションにあり流路２２１を閉じている。そして、フェールセーフ時の断電時にはこの流量制御弁２１４が連通ポジションに切り替わり、オリフィス２２４を介して流路２２１を油が流れて通常のパッシブダンパと同じ働きをする。

除荷制御弁２１２は、通常遮断ポジションにあって高減衰係数状態に設定されている。そして、一定以下の建物に対する地震、風等による荷重では開かず、この荷重は取付部材が担持している。

他方、一定以上の荷重が構造物に作用した時にはピストンロッド１２４が移動し、この変位をセンサが検出し、コントローラ２１３を介してソレノイドＳ２に電流を印加して除荷制御弁２１２を連通ポジションに切り換えて低減衰力（除荷）にし、取付部材に蓄積したエネルギーを消散させるものである。
発行人カヤバ技法編集委員会，発行所カヤバ工業株式会社，２００２年１０月１日発行カヤバ技法第２５号第４２頁から第４５頁（制震ダンパシステムＨｉＤＡＸ小倉雅則）

しかしながら、上記図２に示す従来の制震装置２１では、流路２１０に温度補償用のアキュムレータ２１９が接続されていたに過ぎない為、上記のように高荷重が作用して除荷制御弁２１２が急激に連通ポジションに切換わると、ダンパシリンダ２２内の一方の圧力室の油が流路２２０、除荷制御弁２１２を介して他方の圧力室に流出するが、この際一部の油が流路２２２を介してアキュムレータ２１９に流出し、これがウォータハンマーとなり、アキュムレータ２１９の内圧を急激に変化させ、このアキュムレータ２１９が振動し、異音を発生させる不具合がある。

そこで、本発明は、このような課題に鑑みて創案されたものであって、除荷制御弁が急激に開弁した時アキュムレータ内に油が急に浸入するのを防止し、ウォータハンマーによる衝撃音やアキュムレータの振動音の発生を未然に防止する制震装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の手段は、両ロッド型のダンパシリンダと、前記ダンパシリンダ内でピストンの両側に形成された圧力室と、各圧力室を連結するメイン流路と、メイン流路に並列に接続したバイパス流路と、前記メイン流路の途中に互いに反対方向を向いて設けられた一対の油流出阻止用第一チェック弁と、前記バイパス流路の途中に互いに反対方向を向いて設けられた一対の油流入阻止用第二チェック弁と、第一チェック弁間のメイン流路と第二チェック弁間のバイパス流路との間に並列に接続させた一対の分岐流路と、一方の分岐流路の途中に設けた除荷制御弁と、他方の分岐流路の途中に設けたフェールセーフ用の流量制御弁と、前記第一チェック弁間のメイン流路に給油用流路を介して接続したアキュムレータとかなる制震装置において、前記給油用流路の途中にオリフィスとアキュムレータからの油の流れのみを許容するチェック弁とを並列に設けたことを特徴とする。

メイン流路とアキュムレータの間にオリフィスとチェック弁とを並列に連結したことによって、除荷制御弁が急激に開いた時にメイン流路に油が急に流れ込んでもメイン流路とアキュムレータとの間にはオリフィスの前後に差圧が生じるので、この油がオリフィスで絞られ急激にアキュムレータ内に流出しない。したがって、ウォータハンマーによる衝撃音やアキュムレータの振動音の発生を未然に防止できる。

更に、チェック弁はアキュムレータ内に油が所定量以上浸入して高圧になった場合にこの圧をメイン流路に排出させてアキュムレータの破損を防止する。

以下、この発明を図示した実施形態に基づいて詳細に説明するが、本発明の制震装置は、図２に示す従来例と同じく、両ロッド型のダンパシリンダ２と、前記ダンパシリンダ２内でピストン３の両側に形成された圧力室６ａ，６ｂと、各圧力室６ａ，６ｂを連結するメイン流路１０と、メイン流路１０に並列に接続したバイパス流路１１と、前記メイン流路１０の途中に互いに反対方向を向いて設けられた一対の油流出阻止用第一チェック弁８ａ，８ｂと、前記バイパス流路１１の途中に互いに反対方向を向いて設けられた一対の油流入阻止用第二チェック弁９ａ，９ｂと、第一チェック弁８ａ，８ｂ間のメイン流路１０と第二チェック弁９ａ，９ｂ間のバイパス流路１１との間に並列に接続させた一対の分岐流路２０，２１と、一方の分岐流路２０の途中に設けた除荷制御弁１２と、他方の分岐流路２１の途中に設けたフェールセーフ用の流量制御弁１４およびオリフィス２４と、前記第一チェック弁８ａ，８ｂ間のメイン流路１０に給油用流路２２を介して接続したアキュムレータ１９とかなるもである。

そして、本発明では、更に、前記給油用流路２２の途中にオリフィス５とアキュムレータ１９からの油の流れのみを許容するチェック弁７とを並列に設けたことを特徴とするものである。

この制震装置１は、前記した従来例で説明したように、ダンパシリンダ２およびピストンロッド４の一方が構造物の上層(天井)に、他方がＶ字状のブレス等の取付部材を介して構造物の下層（床）に結合され、地震等で上層と下層との間に水平方向の相対的な層間変位が生じた場合、減衰力が発生し構造物の振動を減衰する。

流量制御弁１４は、ソレノイドＳ１が電源２５からの通電時には遮断ポジションにあり流路２１を閉じている。そして、フェールセーフ時の断電時にはこの流量制御弁１４は連通ポジションに切り替わり、オリフィス２４を介して流路２１を油が流れて通常のパッシブダンパと同じ働きをする。

除荷制御弁１２は、断電時においてノーマルクロズであり、通常図示のように遮断ポジションにあって高減衰係数状態に設定されている。そして、一定以下の建物に対する地震、風等による荷重では開かず、この荷重は取付部材が担持している。

他方、一定以上の荷重が構造物に作用した時にはピストンロッド４が移動し、この変位をセンサが検出し、コントローラ１３を介してソレノイドＳ２に電流を印加して除荷制御弁１２を連通ポジションに切換えて低減衰力（除荷）にし、取付部材蓄積したエネルギーを消散させるものである。

例えば、今、地震等で大きな所定以上の荷重が建物等の構造物に作用すると、ピストンロッド４が図１において右方向に所定量移動する。この変位はセンサで検出され、変位に応じた信号をコントローラ１３を介してソレノイドＳ２に印加し、スプリングＳＰ１に抗して除荷制御弁１２の弁体を左行させ連通ポジションに切り替える。この為、右側圧力室６ｂの油がメイン流路１０−右側の第二チェック弁９ｂ−バイパス流路１１−分岐流路２０−除荷制御弁１２−メイン流路１０−左側の第一チェック弁８ａを介して左側の圧力室６ａに流出する。この際一部の油が流路２２とオリフィス５を介してアキュムレータ１９に減圧されながら浸入する。このように、ダンパシリンダ２の油が除荷制御弁１２を介して流れることにより低減衰力となり、ピストンロッド４がスームズに伸長し、取付部材に蓄積したエネルギーが消散することにより地震エネルギーを吸収する。

この際、オリフィス５によりアキュムレータ１９内には急激に油が流出せず、アキュムレータ１９内の急激な圧力変動を防止し、アキュムレータ１９の振動を防止し、振動音の発生を防止できる。又、アキュムレータ１９内が所定圧以上に高圧になった時はこの圧はチェック弁７を介してメイン流路１０戻され、アキュムレータ１９の破損を防止する。

他方、何らかの事故で電源から通電出来なくなるフェールセーフ時には除荷制御弁１２は遮断ポジションを維持しているが、流量制御弁１４はスプリングＳＰ２でおされて図示のような連通ポジションに切換わり、オリフィス２４を介して油が流れる為、地震等の荷重が構造物に作用したときオリフィス２４による減衰力を発生し、パッシブダンパとして機能する。

尚、ピストンロッド４の変位は、図示しないが公知の変位センサによって、その変位量が検出されるようになっており、その変位量に対応する検出信号に応じて、弁開度コントローラ１３からの出力信号の大きさに対応してソレノイドＳ２が制御される。そして、除荷制御弁１２の開度を制御することによって振動に応じたその流量を制御し、減衰係数を、変位センサから検出される変位量、つまり振動の大きさに対応して微細に調整することもできる。即ち、大型の地震などによる大きな振動が構造物に発生すると、変位センサに生じる変位量が大きくなり、対応する検出信号が予め設定された値を超えることになって、コントローラ１３からの出力信号の大きさに対応してソレノイドＳ１が制御される。そして、流量制御弁１４の開度を制御することによって適宜その流量を制御し、減衰係数を、振動の大きさに対応してよりいっそう広範囲に調整することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、適宜変更して実施することができるものである。

本発明に係る一実施形態の制震装置の油圧制御回路図である。従来例の油圧制御回路図である。

符号の説明

１制震装置
２ダンパシリンダ
３ピストン
４ピストンロッド
５オリフィス
６ａ，６ｂ圧力室
７チェック弁
８ａ，８ｂｂ流出阻止用チェック弁
９ａ，９ｂ流入阻止用チェック弁
１０メイン流路
１１バイパス流路
１２除荷制御弁
１３コントローラ
１４フェールセーフ用の流量制御弁
１９アキュムレータ
２０，２１分岐流路
２４オリフィス
Ｓ１，Ｓ２ソレノイド

Claims

両ロッド型のダンパシリンダと、前記ダンパシリンダ内でピストンの両側に形成された圧力室と、各圧力室を連結するメイン流路と、メイン流路に並列に接続したバイパス流路と、前記メイン流路の途中に互いに反対方向を向いて設けられた一対の油流出阻止用第一チェック弁と、前記バイパス流路の途中に互いに反対方向を向いて設けられた一対の油流入阻止用第二チェック弁と、第一チェック弁間のメイン流路と第二チェック弁間のバイパス流路との間に並列に接続させた一対の分岐流路と、一方の分岐流路の途中に設けた除荷制御弁と、他方の分岐流路の途中に設けたフェールセーフ用の流量制御弁と、前記第一チェック弁間のメイン流路に給油用流路を介して接続したアキュムレータとからなる制震装置において、前記給油用流路の途中にオリフィスとアキュムレータからの油の流れのみを許容するチェック弁とを並列に設けたことを特徴とする制震装置。