JP2009114821A - 建物用制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動の加速度、振幅や使用環境温度等の影響を受けずに良好な減衰特性を発揮させ、しかも広い周波数帯域にわたって振動を効果的に減衰する。
【解決手段】建物の床部、天井部及び側壁部を構成する構成物のうちの一つとしての主制振対象物４に設置され、主制振対象物４で発生する振動又は該振動により主制振対象物４から発生する音を検知するセンサ１と、主制振対象物４に設置され、主制振対象物４に所定の振動を付与するアクチュエータ２と、センサ１で検知された検知信号が入力され、検知信号に応じて、主制振対象物４で発生した振動と周波数が同じでかつ位相が逆である所定の逆位相振動をアクチュエータ２に発生させる制御器３とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は建物用制振装置に関し、詳しくは建物の床部、天井部及び側壁部のうちの少なくとも一つの振動を抑制する建物用制振装置に関する。

住宅等の建物においては、例えば２階の床面に衝撃が入力されると、この床面が振動し、この振動が梁等を介して１階の天井部や側壁部に伝わったり、２階の床部と１階の天井部との間の空気を介して１階の天井部に伝わったりして、１階で振動や音が発生する。

そこで、建物の床部や天井部等に発生する振動を抑制するための制振装置として、所定の質量を有するマスと、所定のバネ特性及び減衰特性を有するゴム弾性体とからなるダイナミックダンパが知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかるダイナミックダンパは、マスの質量と、ゴム弾性体のバネ特性及び減衰特性とによって、減衰可能な振動の固有振動数が決まる。現在のダイナミックダンパは、この固有振動数が変動しない固定式のものが主流である。

なお、前記特許文献１には、振動を打ち消す方向に移動する可動マスとすることで、所望の振動領域の振動を減衰させることができる旨の記載がある。しかし、この文献には、マスを移動させるための具体的な手段や、マスが移動することで所望の振動領域の振動を減衰できることの理由等については記載されていない。
特開２００７−２０５１５２号公報

しかしながら、ダイナミックダンパを構成するゴム弾性体は、そのゴム物性に応じて、振動の加速度、振動の振幅や使用環境温度等によって特性が変わり、その結果ダイナミックダンパの固有振動数が変動してしまう。ただし、この変動率は、ゴム材料の物性に応じて大小がある。このため、例えば重量衝撃音（ＪＩＳ Ａ １４１８）の低減の目的でダイナミックダンパを設置しても、ゴム特性の変化により、その目的を十分に達成できない場合があった。

また、ダイナミックダンパでは、固有振動数が固定されているため、減衰できる振動の周波数帯域が狭いという問題もあった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、振動の加速度、振幅や使用環境温度等の影響を受けずに良好な減衰特性を発揮でき、しかも広い周波数帯域にわたって振動を効果的に減衰することのできる建物用制振装置を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決する本発明の建物用制振装置は、建物の床部、天井部及び側壁部を構成する構成物のうちの一つに又は該構成物のうちの少なくとも二つにわたって設置されて、該床部、該天井部及び該側壁部のうちの少なくとも一つの振動を抑制する建物用制振装置であって、前記構成物のうちの一つとしての主制振対象物に設置され、該主制振対象物で発生する振動又は該振動により該主制振対象物から発生する音を検知する少なくとも一つのセンサと、前記構成物のうちの少なくとも前記主制振対象物に設置され、少なくとも該主制振対象物に所定の振動を付与する少なくとも一つのアクチュエータと、前記センサで検知された検知信号が入力され、該検知信号に応じて、前記主制振対象物で発生した振動と周波数が同じでかつ位相が逆である所定の逆位相振動を前記アクチュエータに発生させる制御器とを備えていることを特徴とする。

本発明の建物用制振装置では、主制振対象物に例えば衝撃が入力されて、その主制振対象物で振動が発生すると、その振動又はその振動により主制振対象物から発生する音をセンサが検知する。センサで検知された検知信号は制御器に入力される。制御器は、検知信号に応じて、主制振対象物で発生した振動と周波数が同じでかつ位相が逆である所定の逆位相振動をアクチュエータに発生させる。アクチュエータは、この逆位相振動を前記振動が発生した主制振対象物に付与する。こうして衝撃等の入力により主制振対象物に発生した振動は、アクチュエータから逆位相の振動を付与されることで、効果的に抑制される。

そして、本発明の建物用制振装置では、従来の制振装置のようにゴム弾性体を構成要素とするダイナミックダンパを用いていない。このため、本発明の建物用制振装置では、振動の加速度や振幅、あるいは使用環境温度等の影響を受けることがなく、これらの影響によって制振効果が低減するようなことがない。

また、本発明の建物用制振装置では、主制振対象物で発生する振動の周波数が、アクチュエータが発生可能な振動の周波数帯域の範囲内にあれば、常に所望の制振効果を発揮する。このため、アクチュエータが発生可能な振動の周波数帯域を広げることで、減衰できる振動の周波数帯域を広げることができる。
（２）前記（１）の構成において、前記アクチュエータは、前記主制振対象物における振動の腹部に対応する部位に設置されていることが好ましい。

この構成によると、振動が発生した主制振対象物に対して、振動形態における最大振幅部にアクチュエータから逆位相振動を付与することができるので、逆位相振動付与による制振効果を最大限に発揮させることが可能となる。
（３）前記構成（１）又は（２）において、少なくとも第１〜第３の前記アクチュエータを備え、前記主制振対象物における振動モードが一次であるときの一つの一次モード腹部に対応する部位に第１の前記アクチュエータが設置され、かつ該振動モードが二次であるときの二つの二次モード腹部に対応する部位にそれぞれ第２、第３の前記アクチュエータが設置されていることが好ましい。

この構成によると、第１のアクチュエータが主制振対象物における一次モード腹部に対応する部位に設置されているので、主制振対象物で発生する一次モードの振動に対して、振動形態における唯一の最大振幅部にて第１のアクチュエータから逆位相振動を付与させることができ、逆位相振動付与による制振効果を最大限に発揮させることが可能となる。

また、第２、第３のアクチュエータが主制振対象物における二つの二次モード腹部に対応する部位にそれぞれ設置されているので、主制振対象物で発生する二次モードの振動に対して、振動形態における全二つの最大振幅部にてそれぞれ第２、第３のアクチュエータから逆位相振動を付与させることができ、逆位相振動付与による制振効果を最大限に発揮させることが可能となる。

さらに、この構成によると、主制振対象物における三つの三次モード腹部のうちの中央の腹部に対応する部位に第１のアクチュエータが設置され、かつ三次モード腹部のうちの両側の二つの腹部近傍に第２、第３のアクチュエータがそれぞれ設置されることになる。このため、主制振対象物で発生する三次モードの振動に対して、振動形態における中央の最大振幅部にて第１のアクチュエータから逆位相振動を付与させ、かつ振動形態における残りの両側の最大振幅部の近傍にてそれぞれ第２、第３のアクチュエータから逆位相振動を付与させることができ、逆位相振動付与による制振効果を極めて良好に発揮させることが可能となる。

したがって、この構成によると、主制振対象物で発生する一次モード、二次モード及び三次モードのいずれの振動に対しても、逆位相振動付与による制振効果を極めて効果的に発揮させることができる。

なお、第１の主制振対象物における一次モード腹部に対応する部位に設置された第１のアクチュエータは、前述した一次モード腹部及び三次モード腹部の中央の腹部だけでなく、それより高次の奇数モードにおいても中央の腹部に対応する部位に設置されることになる。このため、この構成によると、高次の奇数モードの振動に対してもある程度の逆位相振動付与による制振効果を発揮させることができる。
（４）前記構成（１）１乃至（３）の３のいずれか一つにおいて、複数の前記センサが前記主制振対象物に設置され、各該センサの設置位置は各前記アクチュエータの設置位置にそれぞれ対応していることが好ましい。

この構成によると、センサとアクチュエータ、すなわち振動や音の検知点と逆位相振動の付与点とが１：１の対となって主制振対象物に設置されているので、主制振対象物で発生した振動のより正確な逆位相振動を付与することができる。ただし、所要効果に応じて、センサとアクチュエータとの数の比率を変えることも勿論可能である。

特に、前記構成（２）において、センサの設置位置とアクチュエータの設置位置とをそれぞれ対応させた場合は、振動形態における最大振幅部にて正確に振動を検知し、かつ同最大振幅部にアクチュエータからより正確な逆位相振動を付与することができる。

同様に、前記構成（３）において、センサの設置位置とアクチュエータの設置位置とをそれぞれ対応させた場合は、一次〜三次モードの各腹部又はその近傍にて正確に振動を検知し、かつ、一次〜三次モードの各腹部又はその近傍にアクチュエータからより正確な逆位相振動を付与することができる。
（５）前記構成（１）１乃至（３）の３のいずれか一つにおいて、 前記主制振対象物に設置された前記センサの数は、該主制振対象物に設置された前記アクチュエータの数よりも少ないことが好ましい。

この構成によると、本発明の建物用制振装置で用いるセンサの数を減少させることができるので、コスト面で有利となる。
（６）前記構成（１）乃至（５）のいずれか一つにおいて、前記アクチュエータは、前記主制振対象物以外の前記構成物のうちの少なくとも一つとしての、前記主制振対象物で発生した前記振動が伝わる少なくとも一つの副制振対象物にも設置されていることが好ましい。

この構成では、主制振対象物で発生した振動が伝わることで振動する少なくとも一つの副制振対象物に対してもアクチュエータから逆位相振動が付与される。このため、主制振対象物のみならず、この主制振対象物から振動が伝わる副制振対象物においても振動の発生を抑制することができる。
（７）前記構成（１）乃至（６）において、前記制御器は、前記主制振対象物で発生した振動の振幅に応じて前記逆位相振動の振幅を制御することが好ましい。

この構成によると、主制振対象物で発生した振動の振幅、すなわち振動の大きさに応じて、アクチュエータで発生させる逆位相振動の振幅、すなわち逆位相振動の大きさを大きくしたり、あるいは小さくしたりすることができる。このため、主制振対象物で発生した振動の大きさに応じて、適切な大きさの逆位相振動をアクチュエータから主制振対象物に付与することができるので、主制振対象物で発生した振動をより効果的に減衰させることが可能となる。したがって、例えば床部に衝撃が入力されて床部が振動することにより発生する、振幅の大きな重量衝撃音であっても、あるいは振幅の小さな軽量衝撃音や歩行音であっても効果的に減衰させることができる。
（８）前記構成（１）〜（７）において、前記主制振対象物は前記床部を構成する床構成物の一つであることが好ましい。

この構成によると、床部に衝撃等が入力されても、同床部で発生する振動を効果的に抑制することができる。このため、ＪＩＳ Ａ １４１８−２に規定される重量衝撃音、ＪＩＳ Ａ １４１８−１に規定される軽量衝撃音や、又は歩行者の歩行によって発生する音等を効果的に抑制することが可能となる。

特に、前記構成（３）において、主制振対象物が床部を構成する床構成物の一つである場合は、主に一次〜三次モードの振動によって発生する重量衝撃音を効果的に抑制することができる。
（９）前記構成（８）において、前記床部を構成する前記床構成物は梁であることが好ましい。

この構成によると、床面の下に配設される梁で発生する振動を抑制することができるので、床部で発生する振動を効果的に抑制することが可能となる。

なお、前記梁には大梁及び小梁が含まれる。

また、前記主制振対象物の好ましい他の例として、前記床構成物としての床面を挙げることができる。床面にセンサ及びアクチュエータを設置する場合は、床面の裏にセンサ及びアクチュエータを設置することが好ましい。
（１０）前記構成（８）又は（９）において、前記床部は前記建物の上階床部であることが好ましい。

この構成によると、上階床部に衝撃等が入力されても、その床部で発生する振動を抑制することができるとともに、下の階で発生する振動や音を抑制することもできる。
（１１）前記構成（１０）において、前記副制振対象物は、前記上階床部の一つ下階の下階天井部を構成する下階天井構成物及び該上階床部の一つ下階の下階側壁部を構成する下階側壁構成物のうちの少なくとも一つであることが好ましい。

この構成によると、仮に主制振対象物としての梁等の床構成物で発生した振動を逆位相振動付与によって完全に減衰させることができなかったとしても、この主制振対象物としての梁等の床構成物から振動が伝わった副制振対象物としての下階天井構成物や下階側壁構成物に対して逆位相振動を付与することで、下階天井構成物や下階側壁構成物で発生する振動を抑制することができる。このため、上階床部から伝わる振動によって下階で発生する振動や音をより効果的に抑えることができる。

本発明の建物用制振装置によれば、振動の加速度、振幅や使用環境温度等の影響を受けずに良好な振動の減衰特性を発揮でき、しかも広い周波数帯域にわたって振動を効果的に減衰することができる。

したがって、本発明の建物用制振装置によれば、アクチュエータの作動周波数帯域の設定次第で、振幅や周波数の異なるあらゆる振動に対して、効果的に減衰効果を発揮させることが可能となる。

特に、本発明の建物用制振装置を住宅に適用すれば、床部や天井部等で発生する振動や音を効果的に減衰させることができるので、快適な居室空間の実現が可能となる。

以下、本発明の建物用制振装置の実施形態について詳しく説明する。

本発明の建物用制振装置は、建物の床部、天井部及び側壁部を構成する構成物に設置される。具体的には、床部を構成する床面の裏や梁、天井部を構成する天井壁の裏や天井梁、側壁部を構成する側壁面の裏や側壁梁の他、床部、天井部又は側壁部を構成する柱の裏や、床面と天井壁との間に配設されて床部又は天井部を構成する中間プレート等に設置することができる。

なお、これらの構成物の材質は特に限定されず、鉄、木やコンクリート等のいずれであってもよい。

本発明の建物用制振装置は、建物の床部、天井部及び側壁部を構成する構成物のうちの一つに設置してもよいし、あるいは該構成物のうちの少なくとも二つにわたって設置してもよい。

具体的には、本発明の建物用制振装置を、床部、天井部及び側壁部を構成する構成物のうちの一つに設置する場合は、本発明の建物用制振装置を構成する構成要素の全てを、例えば、床部を構成する構成物の一つとしての梁に設置したり、床部を構成する構成物の他の一つの床面に設置したり、あるいは天井部を構成する構成物の一つの天井壁に設置したりすることができる。

一方、本発明の建物用制振装置を、床部、天井部及び側壁部を構成する構成物のうちの少なくとも二つにわたって設置する場合は、例えば、本発明の建物用制振装置を構成する構成要素のうちのセンサ及びアクチュエータを、床部を構成する構成物の一つとしての床面又は梁に設置し、かつ残りの構成要素の制御器を、床部を構成する他の構成物としての柱に設置したり、あるいは本発明の建物用制振装置を構成する構成要素のうちのセンサ及び制御器並びにアクチュエータの一部を、床部を構成する構成物の一つとしての床面又は梁に設置し、かつ残りのアクチュエータの一部を、天井部を構成する天井壁に設置するとともに残りのアクチュエータを、側壁部を構成する側壁に設置したりすることができる。なお、本発明の建物用制振装置を、床部、天井部及び側壁部を構成する構成物のうちの少なくとも二つにわたって設置する場合は、いずれの場合もセンサと少なくとも一つのアクチュエータとを同一の構成物（主制振対象物）に設置する。

さらに、本発明の建物用制振装置を複数個準備し、床部、天井部及び側壁部を構成する構成物の複数にそれぞれ本発明の建物用制振装置を設置することも勿論可能である。

次に、本発明の建物用制振装置の基本的構成及び原理を、図１の模式図及び図２のブロック図を参照しつつ説明する。

本発明の建物用制振装置は、センサ１と、アクチュエータ２と、制御器３とを備えている。

センサ１は、建物の床部、天井部及び側壁部を構成する構成物のうちの一つとしての主制振対象物４に設置される。主制振対象物４としては、前述したように、床面、梁、天井壁、側壁や柱等とすることができる。

センサ１は、主制振対象物４で発生する振動又は該振動により主制振対象物４から発生する音を検知する。センサ１としては、所定の感度で振動又は音を検知することができるものであれば特に限定されない。センサ１の好ましい具体例としては、振動を検知するものとして圧電素子を挙げることができ、音を検知するものとしてマイクを挙げることができる。

アクチュエータ２は、センサ１が設置された主制振対象物４に設置される。なお、アクチュエータ２を複数設ける場合は、主制振対象物４にアクチュエータ２を設けるとともに、この主制振対象物４から振動が伝達する前記構成物の少なくとも一つとしての副制振対象物にもアクチュエータ２を設置してもよい。

アクチュエータ２は、主制振対象物４（副制振対象物にもアクチュエータ２を設置した場合は主制振対象物４及び副制振対象物）に所定の逆位相振動を付与する。アクチュエータ２としては、主制振対象物４で発生する主な振動の周波数帯域を含む周波数帯域の振動を発生させうる振動発生器であれば、特に限定されない。

また、アクチュエータ２としては、ある範囲の周波数帯域の振動を発生させうる振動発生器と、他のある範囲の周波数帯域の振動を発生させうる他の振動発生器というように、複数種類の振動発生器を用いてもよい。これら複数種類の振動発生器は全て同一箇所に設置してもよいし、それぞれ異なる箇所に設置してもよい。

制御器３には、センサ１で検知された検知信号が入力される。制御器３は、この検知信号に応じて、主制振対象物４で発生した振動と周波数が同じでかつ位相が逆である所定の逆位相振動をアクチュエータ２に発生させうるものであれば、特に限定されない。制御器３は、例えば、位相変更の電気回路としての位相反転回路（ＡＮＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ）回路等）３１と、信号増幅の電気回路としての増幅回路３２とから構成することができる。

かかる構成を有する本発明の建物用制振装置では、主制振対象物４に例えば衝撃が入力されて、その主制振対象物４で振動が発生すると、その振動又はその振動により主制振対象物４から発生する音をセンサ１が検知する。センサ１で検知された検知信号は制御器３に入力される。制御器３においては、検知信号に応じて、主制振対象物４で発生した振動と周波数が同じでかつ位相が逆である所定の逆位相振動を発生させるための電気信号が位相反転回路３１で発生し、その電気信号が増幅回路３２で増幅される。そして、その増幅された電気信号が制御器３からアクチュエータ２に入力される。アクチュエータ２は、この電気信号を受けて、所定の逆位相振動を前記振動が発生した主制振対象物４に付与する。こうして衝撃等の入力により主制振対象物４に発生した振動は、アクチュエータ２から逆位相の振動を付与されることで、効果的に抑制される。

次に、図３に基づき、センサ１及びアクチュエータ２の好適な配置パターンについて説明する。

制振効果を高めるためには、振動形態における最大振幅部、すなわち振動モードの腹部に対応する部位にアクチュエータ２を設置することが好ましい。つまり、一次モードの振動を確実に抑制するために、主制振対象物４における振動モードが一次であるときの一つの一次モード腹部に対応する部位にアクチュエータ２を設置することが好ましい。なお、一次モード腹部は、主制振対象物４の中央の部位となる。また、二次モードの振動を確実に抑制するために、振動モードが二次であるときの二つの二次モード腹部に対応する部位にそれぞれアクチュエータ２を設置することが好ましい。なお、二つの二次モード腹部は、主制振対象物４の一端から１／４の部位と、該一端から３／４の部位となる。さらに、三次モードの振動を確実に抑制するために、振動モードが三次であるときの三つの三次モード腹部に対応する部位にそれぞれアクチュエータ２を設置することが好ましい。なお、三つの三次モード腹部は、主制振対象物４の一端から１／６の部位と、該一端から１／２の部位と、該一端から５／６の部位となる。同様に、四次モードの振動を確実に抑制するために、振動モードが四次であるときの四つの四次モード腹部に対応する部位にそれぞれアクチュエータ２を設置することが好ましい。なお、四つの四次モード腹部は、主制振対象物４の一端から１／８の部位と、該一端から３／８の部位と、該一端から５／８の部位と、該一端から７／８の部位となる。以降、五次モード、六次モード、…と振動モードが高次となっても同様に、それぞれの腹部にアクチュエータ２を設置することが好ましい。

また、建物の床部、天井部及び側壁部を構成する構成物の一つにおいては、種々の周波数帯域の振動が発生する。これらの振動のうち、特に衝撃音発生として問題となるのは、一次〜三次モードの振動を主要因とする重量衝撃音である。

一方、コスト面等を考慮すれば、センサ１及びアクチュエータ２の数は少ない方がいい。

そこで、なるべく少ない数のアクチュエータ２によって、一次〜三次モードの振動を効果的に抑制するために、図３に示されるように、主制振対象物４における振動モードが一次であるときの一つの一次モード腹部に対応する部位に第１のアクチュエータ２ａを設置し、かつ該振動モードが二次であるときの二つの二次モード腹部に対応する部位にそれぞれ第２、第３のアクチュエータ２ｂ、２ｃを設置することが好ましい。すなわち、主制振対象物４の中央（一端から１／２の部位）に第１のアクチュエータ２ａを設置し、主制振対象物４の該一端から１／４の部位に第２のアクチュエータ２ｂを設置し、かつ主制振対象物４の該一端から３／４の部位に第３のアクチュエータ２ｃを設置することが好ましい。こうすることで、第１のアクチュエータ２ａが、主制振対象物４で発生する一次モードの振動に対して、振動形態における唯一の最大振幅部にて逆位相振動を付与する。また、第２、第３のアクチュエータ２ｂ、２ｃが、主制振対象物４で発生する二次モードの振動に対して、振動形態における全二つの最大振幅部にてそれぞれ逆位相振動を付与する。さらに、第１のアクチュエータ２ａが、主制振対象物４で発生する三次モードの振動に対して、振動形態における中央の最大振幅部にて逆位相振動を付与し、かつ第２、第３のアクチュエータ２ｂ、２ｃが、振動形態における残りの両側の最大振幅部の近傍にてそれぞれ逆位相振動を付与する。したがって、この構成によると、主制振対象物４で発生する一次モード、二次モード及び三次モードのいずれの振動に対しても、逆位相振動付与による制振効果を極めて効果的に発揮させることができる。

さらに、図３に示されるように、主制振対象物４においてセンサ１の設置位置とアクチュエータ２の設置位置とをそれぞれ対応させることが好ましく、特に一次モード腹部及び二次モード腹部の全ての腹部にセンサ１とアクチュエータ２とをそれぞれ設置することが好ましい。こうすることで、一次〜三次モードの各腹部又はその近傍にてセンサ１で正確に振動を検知し、かつ、一次〜三次モードの各腹部又はその近傍にアクチュエータ２からより正確な逆位相振動を付与することができる。

ただし、主制振対象物４に設置するセンサ１の数は、主制振対象物４に設置されるアクチュエータ２の数よりも少なくすることもできる。例えば、図４に示されるように、主制振対象物４に設置されるアクチュエータの数を２個又は３個とし、この主制振対象物に設置されるセンサの数を１個とすることもできる。この場合、主制振対象物４で主に発生する振動等をセンサ１により高感度に検知できる場所を狙って、センサ１を設置することが好ましい。こうすることで、減衰効果を有効に発揮させつつ、センサ１の数を減らして低コスト化を図ることが可能となる。

以下、本発明の建物用制振装置を住宅に適用した具体例を好適な実施形態として説明する。なお、説明する実施形態は一実施形態にすぎず、本発明の建物用制振装置は、下記実施形態に限定されるものではない。本発明の建物用制振装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。

（実施形態１）
図５及び図６に示される本実施形態の建物用制振装置１０は、住宅の２階の床部２０の下に設置されている。なお、この住宅は、２階の床部２０と、１階の天井部３０と、１階の側壁部４０等とを備えている。

この建物用制振装置１０は、２３個のセンサ１よりなるセンサ群と、２３個のアクチュエータ２よりなる主アクチュエータ群と、１個の制御器３とを備えている。なお、これらのセンサ１及びアクチュエータ２の数は、梁を構成する小梁の数等によって適宜に設定することができる。

床部２０は、床面２１と、床面２１の下に配設された梁２３等から構成されている。梁２３は、鉄骨よりなり、梁２３の構成を模式的に説明する図６の平面図に示されるように、外枠をなす４辺よりなる大梁２３１と、梁２３の長手方向（床面２１の長手方向に一致）に延びて対向する一対の長辺同士を連結する１０個の小梁２３２とから構成されている。これら１０個の小梁２３２は、等間隔で並列されている。なお、説明の便宜上、図６においては、１０個の小梁２３２のうち、梁２３の長手方向一端側（図６の上側）の端の小梁２３２を２３２ａとして示し、残りの９個の小梁２３２のうち、両端の小梁２３２をそれぞれ２３２ｂ、２３２ｂとして示し、残りの７個の小梁２３２を２３２ｃとして示す。

そして、２個の小梁２３２ｂには、小梁２３２ｂの中央（小梁２３２ｂの一端（図６に示される小梁２３２ｂの左端）から１／２の位置）にセンサ１及びアクチュエータ２が設置されている。また、７個の小梁２３２ｃにはいずれも、小梁２３２ｃの一端（図６に示される小梁２３２ｃの左端）から１／４の位置と、該一端から１／２の位置と、該一端から３／４の位置にそれぞれセンサ１及びアクチュエータ２が設置されている。小梁２３２ａには、センサ１及びアクチュエータ２が設置されていない。

なお、本実施形態においては、２個の小梁２３２ｂ及び７個の小梁２３２ｃのそれぞれが主制振対象物となる。

また、制御器３は、大梁２３１の一つの短辺（図６の上側の短辺）の内側に設置されている。この制御器３は、全てのセンサ１からの検知信号が入力される。そして、各検知信号に応じて、各センサ１にそれぞれ対応する（各センサ１と同じ位置に設置されている）各アクチュエータ２に逆位相振動を発生させる。

なお、本実施形態では、小梁２３２ｂと小梁２３２ｃとで設置するセンサ１及びアクチュエータ２の数を変え、小梁２３２ａにはセンサ１及びアクチュエータ２を設置しない例を示したが、これはあくまでも一例である。

したがって、本実施形態の建物用制振装置によれば、例えば床面２１に衝撃が入力されて各小梁２３２ｃで発生した一次〜三次モードの振動を極めて効果的に減衰させることができるとともに、各小梁２３２ｂで発生する一次モードの振動を確実に減衰させることができる。

よって、２階の床部２０に衝撃が入力されても、床部２０で発生する振動を効果的に抑制することができる。このため、ＪＩＳ Ａ １４１８−２に規定される重量衝撃音、ＪＩＳ Ａ １４１８−１に規定される軽量衝撃音や、歩行者の歩行によって発生する音等を効果的に抑制することが可能となる。

特に、本実施形態では、一次〜三次モードの振動が主要因である重量衝撃音を効果的に抑制することができる。

したがって、２階の床部２０に衝撃等が入力されても、１階に発生する音等を効果的に抑制することができる。

（実施形態２）
図７に示される本実施形態では、床部２０が、床面２１と、床面２１の下に配設された中間プレート２２と、中間プレート２２と床面２１との間で挟持された梁２３等から構成されている。

梁２３及び建物用制振装置１０はそれぞれ実施形態１のものと同様の構成であり、実施形態１と同様、センサ群、主アクチュエータ群及び制御器３が梁２３の所定位置に設置されている。

その他の構成は、前記実施形態１と同様である。

したがって、本実施形態も前記実施形態１と同様の作用効果を奏する。

（実施形態３）
図８に示される本実施形態の建物用制振装置１０は、実施形態１の建物用制振装置１０と同様、各小梁２３２ｂ、２３２ｃに設置された２３個のセンサ１よりなるセンサ群と、各小梁２３２ｂ、２３２ｃに設置された２３個のアクチュエータ２よりなる主アクチュエータ群と、１個の制御器３とを備え、さらに複数個のアクチュエータ２よりなる副アクチュエータ群１１を備えている。そして、天井部３０を構成する天井壁３１の裏面に副アクチュエータ群１１が設置されている。

すなわち、本実施形態では、副制振対象物としての天井壁３１の裏面に副アクチュエータ群１１が設置されている。この副アクチュエータ群１１を構成する複数個のアクチュエータ２は、副制振対象物としての天井壁３１で発生する振動の腹部に対応する部位に設置することができる。例えば、副制振対象物が天井壁３１の裏面に配設された天井梁である場合は、副制振対象物としての天井梁における振動の腹部、具体的には一次モード腹部に対応する部位（天井梁の一端から１／２の部位）及び／又は二次モード腹部に対応する部位（天井梁の一端から１／４の部位及び該一端から３／４の部位）にアクチュエータ２を設置することができる。

また、副アクチュエータ群１１を構成する各アクチュエータ２は、制御器３からの制御信号を受けて所定の逆位相振動を発生する。すなわち、例えば、主制振対象物としての小梁２３２ｂで発生した振動を同小梁２３２ｂに設置されたセンサ１で検知した場合、この検知信号を受けた制御部３は、この検知信号に応じて、同小梁２３２ｂで発生した振動と振動数が同じでかつ位相が逆の逆位相振動を、同小梁２３２ｂに設置されたアクチュエータ（主アクチュエータ群を構成するアクチュエータ）２と、副制振対象物としての天井梁に設置されたアクチュエータ（副アクチュエータ群１１を構成するアクチュエータ）２とに発生させる。こうすることで、主制振対象物としての同小梁２３２ｂで発生した振動と同じ成分の振動が副制振対象物としての天井梁で発生する場合に、主制振対象物としての同小梁２３２ｂのみならず、副制振対象物としての天井梁においても効果的に振動を抑制することができる。

このように、本実施形態では、主制振対象物としての小梁２３２ｂ及び２３２ｃで発生した振動が伝わることで振動する副制振対象物としての天井壁３１に対しても副アクチュエータ群１１を構成する各アクチュエータ２から所定の逆位相振動が付与される。このため、主制振対象物としての小梁２３２ｂ及び２３２ｃのみならず、小梁２３２ｂ及び２３２ｃから振動が伝わる副制振対象物としての天井壁３１においても振動の発生を抑制することができる。

その他の構成及び作用効果は前記実施形態１と同様である。

（実施形態４）
図９に示される本実施形態では、床部２０が、床面２１と、床面２１の下に配設された中間プレート２２と、中間プレート２２と床面２１との間で挟持された梁２３等から構成されている。

梁２３及び建物用制振装置１０はそれぞれ実施形態３のものと同様の構成であり、実施形態１と同様、センサ群、主アクチュエータ群及び制御器が梁２３の所定位置に設置されるとともに、副アクチュエータ群１１が天井壁３１に設置されている。

その他の構成は、前記実施形態３と同様である。

したがって、本実施形態も前記実施形態３と同様の作用効果を奏する。

なお、前記実施形態３又はこの実施形態４において、天井壁３１のみならず、例えば側壁部４０を構成する側壁４１の裏面にも所定の副アクチュエータ群を設置してもよい。

また、前記実施形態３又はこの実施形態４において、センサ１で検知した検知信号に応じて、主制振対象物で発生した振動の逆位相振動を、副制振対象物に設置された副アクチュエータ群１１に発生させるのではなく、主制振対象物で発生した振動の振動数にかかわらず、一定の振動数の振動を副アクチュエータ群１１に発生させるようにしてもよい。この場合、主制振対象物からの振動が伝わることにより副制振対象物で主に発生する振動の振動数に狙いを絞って、この振動数の振動を、センサ１で検知した検知信号に応じて、副制振対象物で発生する振動と逆位相となるか又は極力逆位相となるタイミングで、副アクチュエータ群１１に発生させることで、主制振対象物から伝わって副制振対象物で主に発生する振動を効果的に抑制することができる。

（実施形態５）
前記実施形態１乃至４において、制御器３は、主制振対象物としての各小梁２３２ｂ及び２３２ｃで発生した振動の振幅に応じて各アクチュエータ２に発生させる逆位相振動の振幅を制御するものとすることもできる。

具体的には、制御器３は、前記位相反転回路３１及び前記増幅回路３２の他に、必要に応じてフィルター回路を備える構成とすることもできる。

本実施形態によると、主制振対象物としての小梁２３２ｂ及び２３２ｃで発生した振動の振幅の大きさに応じて、主アクチュエータ群を構成する各アクチュエータ２で発生させる逆位相振動の大きさを大きくしたり、小さくしたりすることができる。このため、小梁２３２ｂ及び２３２ｃで発生した振動の大きさに応じて、適切な大きさの逆位相振動を主アクチュエータ群の各アクチュエータ２から小梁２３２ｂ及び２３２ｃに付与することができるので、小梁２３２ｂ及び２３２ｃで発生した振動をより効果的に減衰させることが可能となる。したがって、例えば床部２０に衝撃が入力されて床部２０が振動することにより発生する、振幅の大きな重量衝撃音であっても、あるいは振幅の小さな軽量衝撃音や歩行音であっても効果的に減衰させることができる。

なお、副アクチュエータ群がある場合は、主制振対象物で発生した振動の大きさに応じて、適切な大きさの逆位相振動を主アクチュエータ群及び副アクチュエータ群の各アクチュエータ２に発生させることができる。

（その他の実施形態）
なお、前述の実施形態１〜５において、アクチュエータによる逆位相振動の付与によっては減衰させることが困難な周波数帯域の制振を狙って、ダイナミックダンパを併用することも可能である。

また、前述の実施形態１〜５では、住宅（一戸建ての他、アパートやマンション等の集合住宅も含む）に本発明の建物用制振装置を適用する例について説明したが、店舗、工場、病院や学校等に本発明の建物用制振装置を適用しうることは勿論である。

以下、本発明の建物用制振装置の効果を説明するための試験例を実施例として説明する。

（実施例）
この試験では、図１０に示されるように、高さ３８ｍｍ、幅１９ｍｍ、長さ８５０ｍｍの角柱鉄材よりなる主制振対象物４を２点で支持した。なお、支持材５、５として板金とゴムを組み合わせた物を用いた。

主制振対象物４の一端（図１０に示される主制振対象物４の左端）の上面にセンサ１を設置し、主制振対象物４の中央の上面にアクチュエータ２を設置した。センサ１としては、主制振対象物４が振動することで主制振対象物４から発生する音を検知するマイクを用いた。このマイクは、（株）ソニー製のウォークマン（型式：ＮＷ−Ｓ７０３Ｆ）用マイクである。また、アクチュエータ２として、カマデン（株）のオリジナル商品（商品名「バイブレーションモジュール」、型番：ＶＭ８１２、主な仕様：定格（最大）出力１０Ｗ（ｍａｘ２０Ｗ））である振動発生器を用いた。また、制御器３としては、マイクと同様の（株）ソニー製のウォークマン（型式：ＮＷ−Ｓ７０３Ｆ）の位相反転回路を利用するとともに、一般的な増幅回路を作成した。

そして、図１０に示す主制振対象物４の加振点７に衝撃を加え、測定点１における振動を周波数分析器により測定した。

（比較例１）
主制振対象物４の上面にセンサ１及びアクチュエータ４を設置しないこと以外は、実施例１と同様である。

（比較例２）
センサ１及びアクチュエータ４の代わりに、図１０の測定点５と６の間（実施例１におけるアクチュエータと同じ位置）にダイナミックダンパを設置すること以外は、実施例１と同様である。このダイナミックダンパは、固有振動数が２５０〜２６０Ｈｚとなるように設定されたものである。

前記実施例、比較例１、２における測定結果を図１１に示すように、比較例１や比較例２では、周波数２６０〜２８０Ｈｚ程度の固有振動数の振動が発生したのに対し、本実施例では、その振動を大きく減衰させることができた。

（付記）
なお、本発明の範囲から逸脱するが、建物の床部、天井部及び側壁部を構成する構成物のうちの一つとしての検知対象物で発生する振動や音をセンサで検知し、その検知信号に応じて、該構成物のうちの他の一つとしての、該検知対象物以外の制振対象物のみに対して、制御器がアクチュエータから逆位相振動を付与させる構成を採用した場合は、検知対象物からの振動が伝わった該制振対象物における振動を抑制することができる。

本発明の建物用制振装置の基本構成を説明する模式図である。 本発明の建物用制振装置の基本構成を説明するブロック図である。 本発明の建物用制振装置におけるセンサ及びアクチュエータの配置例を説明する図である。 本発明の建物用制振装置におけるセンサ及びアクチュエータの他の配置例を説明する図である。 実施形態１の建物用制振装置に係り、本発明の建物用制振装置を住宅に適用した例を模式的に説明する図である。 実施形態１の建物用制振装置に係り、梁に対してセンサ及びアクチュエータの配置する例を模式的に説明する図である。 実施形態２の建物用制振装置に係り、本発明の建物用制振装置を住宅に適用した他の例を模式的に説明する図である。 実施形態３の建物用制振装置に係り、本発明の建物用制振装置を住宅に適用した他の例を模式的に説明する図である。 実施形態４の建物用制振装置に係り、本発明の建物用制振装置を住宅に適用した他の例を模式的に説明する図である。 実施例の試験例を説明する図である。 試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１…センサ ２…アクチュエータ
３…制御器 ４…主制振対象物
２０…床部 ２１…床面
２２…中間プレート ２３…梁
３０…天井部 ３１…天井壁（副制振対象物）
４０…側壁部 ４１…側壁
２３１…大梁 ２３２…小梁（主制振対象物）

Claims (11)

1. 建物の床部、天井部及び側壁部を構成する構成物のうちの一つに又は該構成物のうちの少なくとも二つにわたって設置されて、該床部、該天井部及び該側壁部のうちの少なくとも一つの振動を抑制する建物用制振装置であって、
   前記構成物のうちの一つとしての主制振対象物に設置され、該主制振対象物で発生する振動又は該振動により該主制振対象物から発生する音を検知する少なくとも一つのセンサと、
   前記構成物のうちの少なくとも前記主制振対象物に設置され、少なくとも該主制振対象物に所定の振動を付与する少なくとも一つのアクチュエータと、
   前記センサで検知された検知信号が入力され、該検知信号に応じて、前記主制振対象物で発生した振動と周波数が同じでかつ位相が逆である所定の逆位相振動を前記アクチュエータに発生させる制御器とを備えていることを特徴とする建物用制振装置。
2. 前記アクチュエータは、前記主制振対象物における振動の腹部に対応する部位に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の建物用制振装置。
3. 少なくとも第１〜第３の前記アクチュエータを備え、
   前記主制振対象物における振動モードが一次であるときの一つの一次モード腹部に対応する部位に第１の前記アクチュエータが設置され、かつ該振動モードが二次であるときの二つの二次モード腹部に対応する部位にそれぞれ第２、第３の前記アクチュエータが設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の建物用制振装置。
4. 複数の前記センサが前記主制振対象物に設置され、各該センサの設置位置は各前記アクチュエータの設置位置にそれぞれ対応していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の建物用制振装置。
5. 前記主制振対象物に設置された前記センサの数は、該主制振対象物に設置された前記アクチュエータの数よりも少ないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の建物用制振装置。
6. 前記アクチュエータは、前記主制振対象物以外の前記構成物のうちの少なくとも一つとしての、前記主制振対象物で発生した前記振動が伝わる少なくとも一つの副制振対象物にも設置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の建物用制振装置。
7. 前記制御器は、前記主制振対象物で発生した振動の振幅に応じて前記逆位相振動の振幅を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の建物用制振装置。
8. 前記主制振対象物は前記床部を構成する床構成物の一つであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の建物用制振装置。
9. 前記床部を構成する前記床構成物は梁であることを特徴とする請求項８に記載の建物用制振装置。
10. 前記床部は前記建物の上階床部であることを特徴とする請求項８又は９に記載の建物用制振装置。
11. 前記副制振対象物は、前記上階床部の一つ下階の下階天井部を構成する下階天井構成物及び該上階床部の一つ下階の下階側壁部を構成する下階側壁構成物のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１０に記載の建物用制振装置。

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