JP2018127875A - 構造物の振動抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造物に入力されるそのときどきの振動に応じて付加振動系を構成する可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を適切に制御でき、それにより、構造物の振動を付加振動系で適切に抑制することができる構造物の振動抑制装置を提供する。【解決手段】構造物の振動に伴って弾性部材を介して伝達された構造物の変位が回転マスの回転運動に変換されるとともに、可変回転慣性質量ダンパが、回転マスの回転に伴って発生する慣性質量を変更可能に構成されている。構造物に入力される振動のうちの卓越する周波数成分の周波数である卓越周波数ｆｃｐが取得される（ステップ２）とともに、構造物の振動中、構造物の所定の複数の固有振動数のうちの、取得された卓越周波数ｆｃｐに最も近い固有振動数である近傍固有振動数ｆｎに、付加振動系の固有振動数が同調するように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量が制御される（ステップ３〜７）。【選択図】図８

Description

本発明は、構造物の振動を抑制するための構造物の振動抑制装置に関し、特に、付加振動系として構成された、構造物の振動抑制装置に関する。

従来、この種の構造物の振動抑制装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この振動抑制装置は、ピロティ形式の建物に適用されたものであり、建物のピロティ階の床面上に立設された付加ラーメン架構と、建物の振動により建物の梁と付加ラーメン架構との間に水平方向の相対変位が発生するのに伴って作動する回転慣性質量ダンパ及び付加減衰要素を備えている。振動抑制装置では、ラーメン架構及び回転慣性質量ダンパは、付加振動系を構成しており、ラーメン架構の水平剛性及び回転慣性質量ダンパの慣性質量は、両者で定まる付加振動系の固有振動数が建物の１次固有振動数に同調するように（ほぼ等しくなるように）、調整されている。

特許第５２３４４３２号

地震動など建物に入力される振動の特性は一定ではなく、その周波数はそのときどきで異なり、それに応じて、建物の揺れ方（応答性状）が変化する。これに対して、上述した従来の振動抑制装置では、回転慣性質量ダンパの慣性質量の大きさを制御できず（可変することができず）、付加振動系の固有振動数を、常に、建物の１次固有振動数に同調させているにすぎない。このため、建物に入力された振動のうちの卓越する周波数成分の周波数が、建物の１次以外の２次や３次の固有振動数に近いときには、建物の振動を付加振動系で適切に吸収して抑制することができないおそれがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、構造物に入力されるそのときどきの振動に応じて付加振動系を構成する可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を適切に制御でき、それにより、構造物の振動を付加振動系で適切に抑制することができる構造物の振動抑制装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、基礎に立設された構造物の振動を抑制するための構造物の振動抑制装置であって、構造物に連結された弾性部材と、弾性部材とともに付加振動系を構成し、構造物の振動に伴って弾性部材を介して伝達された構造物の変位を回転マスの回転運動に変換するとともに、回転マスが回転するのに伴って発生する慣性質量を変更可能に構成された可変回転慣性質量ダンパと、構造物に入力される振動のうちの卓越する周波数成分の周波数である卓越周波数を取得する卓越周波数取得手段と、構造物の振動中、構造物の所定の複数の固有振動数のうちの、取得された卓越周波数に最も近い固有振動数である近傍固有振動数に、付加振動系の固有振動数が同調するように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御する第１制御手段と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、可変回転慣性質量ダンパと弾性部材によって付加振動系が構成されており、このような付加振動系の固有振動数は、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量と、弾性部材の剛性とに応じて定まる。可変回転慣性質量ダンパには、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介して伝達され、伝達された構造物の変位は回転マスの回転運動に変換され、それにより回転マスが回転する結果、可変回転慣性質量ダンパ及び弾性部材を含む付加振動系が振動する。可変回転慣性質量ダンパでは、その回転マスの回転に伴って発生する慣性質量を変更可能である。

また、構造物に入力される振動のうちの卓越する周波数成分の周波数である卓越周波数が、卓越周波数取得手段によって取得され、構造物の振動中、構造物の所定の複数の固有振動数のうちの、取得された卓越周波数に最も近い固有振動数である近傍固有振動数に、付加振動系の固有振動数が同調するように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量が第１制御手段によって制御される。これにより、構造物の近傍固有振動数に付加振動系の固有振動数を同調させることによって、構造物に入力されるそのときどきの振動に含まれる最も強い卓越周波数での構造物の振動を、付加振動系で適切に吸収し、抑制することができる。このように、本発明によれば、構造物に入力されるそのときどきの振動に応じて付加振動系を構成する可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を適切に制御でき、それにより、構造物の振動を付加振動系で適切に抑制することができる。

なお、本発明における「同調」には、付加振動系の固有振動数を、近傍固有振動数と同じになるように調整することに加え、近傍固有振動数とほぼ同じになるように調整することが含まれる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構造物の振動抑制装置において、可変回転慣性質量ダンパは、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介して伝達されるシリンダと、シリンダ内を、作動流体が充填された第１流体室と第２流体室に区画し、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介して伝達されることによって、シリンダ内を軸線方向に摺動するように構成されたピストンと、ピストンをバイパスし、第１及び第２流体室に連通するとともに、作動流体が充填された第１連通路と、第１連通路に設けられ、第１連通路内の作動流体の流動を回転マスの回転運動に変換する流動変換機構と、第１連通路と並列に設けられ、ピストンをバイパスし、第１及び第２流体室に連通するとともに、作動流体が充填された第２連通路と、第２連通路に設けられ、第２連通路内を流動する作動流体の流量を調整するための流量調整機構と、を有し、第１制御手段は、構造物の振動中、流量調整機構を介して第２連通路を流動する作動流体の流量を調整することにより、付加振動系の固有振動数が構造物の近傍固有振動数に同調するように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御することを特徴とする。

この構成によれば、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介してシリンダ及びピストンに伝達されることにより、ピストンがシリンダ内を摺動し、第１及び第２流体室の一方の側に移動すると、その一方の流体室内の作動流体がピストンで第１連通路に押し出されることによって、第１連通路内に、他方の流体室側への作動流体の流動が生じる。この作動流体の流動は、流動変換機構によって、回転マスの回転運動に変換される。

また、第１連通路と並列に第２連通路が設けられており、第２連通路を流動する作動流体の流量が、流量調整機構によって調整される。この第２連通路は、ピストンをバイパスし、第１連通路と並列に設けられているので、第２連通路内の作動流体の流量が変化すると、それに応じて、ピストンの移動に伴う第１連通路内の作動流体の流量が変化する。したがって、流量調整機構を介して第２連通路内の作動流体の流量を調整することにより、第１連通路内の作動流体の流量を変化させ、回転マスの回転量を変化させることができ、それにより、回転マスの回転に伴って発生する可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を変更することができる。

さらに、上述した構成によれば、第１制御手段は、構造物の振動中、流量調整機構を介して第２連通路を流動する作動流体の流量を調整することにより、付加振動系の固有振動数が構造物の近傍固有振動数に同調するように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御する。以上により、請求項１に係る発明による効果、すなわち、構造物に入力されるそのときどきの振動に応じて可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を適切に制御できることにより、構造物の振動を付加振動系で適切に抑制することができるという効果を、有効に得ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の構造物の振動抑制装置において、流量調整機構は、第２連通路内の作動流体を送出するための電動ポンプを有することを特徴とする。

この構成によれば、電動ポンプを駆動することによって、第２連通路内に作動流体の流動を強制的に生じさせることができる。また、電動ポンプを制御することによって、第２連通路内の作動流体の流量が直接的に調整され、それに応じて第１連通路内の作動流体の流量が変化するので、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を適切に変更することができる。

請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の構造物の振動抑制装置において、ピストンには、第１流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧に達したときに開弁し、第１及び第２流体室を互いに連通させる第１リリーフ弁と、第２流体室内の作動流体の圧力が第２所定圧に達したときに開弁し、第２及び第１流体室を互いに連通させる第２リリーフ弁が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、ピストンに第１及び第２リリーフ弁が設けられており、第１リリーフ弁は、第１流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧に達したときに開弁し、第２リリーフ弁は、第２流体室内の作動流体の圧力が第２所定圧に達したときに開弁し、第１又は第２リリーフ弁の開弁によって、第１及び第２流体室が互いに連通させられる。これにより、第１及び第２流体室内の作動流体の圧力の過大化を防止し、シリンダ及びピストンに作用する軸力を適切に制限することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の構造物の振動抑制装置において、可変回転慣性質量ダンパは、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介して伝達されるシリンダと、シリンダ内を、作動流体が充填された第１流体室と第２流体室に区画し、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介して伝達されることによって、シリンダ内を軸線方向に摺動するように構成されたピストンと、ピストンをバイパスし、第１及び第２流体室に連通するとともに、作動流体が充填された第１連通路と、第１連通路内を流動する作動流体の圧力エネルギを回転エネルギに変換するとともに、押しのけ容積を変更可能に構成された可変容量型の流体圧モータと、流体圧モータの押しのけ容積を変更するためのアクチュエータと、流体圧モータにより変換された回転エネルギが伝達されることによって回転する回転マスと、を有し、第１制御手段は、構造物の振動中、アクチュエータを介して流体圧モータの押しのけ容積を変更することにより、付加振動系の固有振動数が構造物の近傍固有振動数に同調するように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御することを特徴とする。

この構成によれば、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介してシリンダ及びピストンに伝達されることにより、ピストンがシリンダ内を摺動し、第１及び第２流体室の一方の側に移動すると、その一方の流体室内の作動流体がピストンで第１連通路に押し出されることによって、第１連通路内に、他方の流体室側への作動流体の流動が生じる。この作動流体の圧力エネルギは、可変容量型の流体圧モータにより回転エネルギに変換され、変換された回転エネルギが回転マスに伝達されることによって、回転マスが回転する。それに伴い、回転マスの回転慣性質量に応じた慣性質量が発生する。この場合、可変容量型の流体圧モータの押しのけ容積（流体圧モータの１回転当たりに押しのける幾何学的容積）を変更することによって、同じ作動流体の圧力エネルギに対する回転マスの回転量を変化させることができ、それにより、回転マスの回転に伴って発生する可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を変更することができる。

さらに、上述した構成によれば、第１制御手段は、構造物の振動中、アクチュエータを介して流体圧モータの押しのけ容積を変更することにより、付加振動系の固有振動数が構造物の近傍固有振動数に同調するように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御する。以上により、請求項１に係る発明による効果、すなわち、構造物に入力されるそのときどきの振動に応じて可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を適切に制御できることにより、構造物の振動を付加振動系で適切に抑制することができるという効果を、有効に得ることができる。

請求項６に係る発明は、請求項１に記載の構造物の振動抑制装置において、可変回転慣性質量ダンパは、構造物の振動に伴って弾性部材を介して伝達された構造物の変位を回転動力に変換する変換機構と、変換機構で変換された回転動力を、所定の複数の変速比から選択した１つの変速比で変速した状態で回転マスに伝達する有段式の変速機構と、を有し、複数の変速比は、構造物の振動中、複数の変速比の各々が選択されているときに複数の変速比の各々に対応してそれぞれ得られる付加振動系の複数の固有振動数が、構造物の所定の複数の固有振動数にそれぞれ対応して同調するように、設定されており、第１制御手段は、変速機構の複数の変速比から構造物の近傍固有振動数に対応する変速比を選択することによって、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数に同調するように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御することを特徴とする。

この構成によれば、構造物の振動に伴って弾性部材を介して伝達された構造物の変位が、変換機構によって回転運動に変換される。変換された回転動力は、有段式の変速機構によって、所定の複数の変速比から選択した１つの変速比で変速した状態で回転マスに伝達され、それにより回転マスが回転する。このように、変換機構からの回転動力を、これらの複数の変速比の１つで変速した状態で回転マスに伝達するとともに、変速機構の変速比を選択することにより、回転マスの回転量を変化させることによって、回転マスの回転に伴って発生する可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を変更することができる。また、前述したように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量に応じて、可変回転慣性質量ダンパを含む付加振動系の固有振動数が定まる。

この場合、複数の変速比は、構造物の振動中、複数の変速比の各々が選択されているときに複数の変速比の各々に対応してそれぞれ得られる付加振動系の複数の固有振動数が、構造物の所定の複数の固有振動数にそれぞれ対応して同調するように、設定されている。また、第１制御手段により、複数の変速比から構造物の近傍固有振動数に対応する変速比が選択されることによって、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数に同調するように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量が制御される。以上により、請求項１に係る発明による効果、すなわち、構造物に入力されるそのときどきの振動に応じて可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を適切に制御できることにより、構造物の振動を付加振動系で適切に抑制することができるという効果を、有効に得ることができる。

請求項７に係る発明は、請求項１に記載の構造物の振動抑制装置において、可変回転慣性質量ダンパは、構造物の振動に伴って弾性部材を介して伝達された構造物の変位を回転動力に変換する変換機構と、変換機構で変換された回転動力を変速した状態で回転マスに伝達するとともに、変速比を無段階に変更可能に構成された無段式の変速機構と、を有し、第１制御手段は、構造物の振動中、変速機構の変速比を設定することによって、付加振動系の固有振動数が構造物の近傍固有振動数に同調するように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御することを特徴とする。

この構成によれば、構造物の振動に伴って弾性部材を介して伝達された構造物の変位が、変換機構によって回転運動に変換される。変換された回転動力は、無段式の変速機構によって変速された状態で回転マスに伝達され、それにより回転マスが回転する。変速機構の変速比は、無段階に変更可能である。このように、変換機構からの回転動力を、無段階に変速した状態で回転マスに伝達するとともに、変速機構の変速比を設定することにより、回転マスの回転量を変化させることによって、回転マスの回転に伴って発生する可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を連続的に変更することができる。

また、構造物の振動中、第１制御手段により、変速機構の変速比が設定されることによって、付加振動系の固有振動数が構造物の近傍固有振動数に同調するように、可変回転慣性質量ダンパの慣性質量が制御される。以上により、請求項１に係る発明による効果、すなわち、構造物に入力されるそのときどきの振動に応じて可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を適切に制御できることにより、構造物の振動を付加振動系で適切に抑制することができるという効果を、有効に得ることができる。

請求項８に係る発明は、請求項６又は７に記載の構造物の振動抑制装置において、変速機構は、変換機構で変換された回転動力が変速した状態で伝達される回転軸を有し、回転マスには、嵌合孔が形成され、回転軸と嵌合孔の内周面との間に嵌合する摩擦材をさらに備え、回転マスは、摩擦材を介して回転軸に連結されていることを特徴とする。

この構成によれば、変速機構の回転軸に、変換機構で変換された回転動力が変速した状態で伝達され、回転マスは、その嵌合孔と回転軸との間に嵌合する摩擦材を介して、回転軸に連結されている。このため、構造物の振動が非常に大きいことで回転マスの回転トルクが非常に大きくなったときに、回転マス及び／又は回転軸が摩擦材に対して滑るように、摩擦材の摩擦係数を設定することによって、回転マスの回転に伴って発生する慣性質量による慣性力を制限することができる。

請求項９に係る発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の構造物の振動抑制装置において、付加振動系の振動を減衰させるとともに、減衰係数を変更可能に構成された可変減衰ダンパと、構造物の振動中、定点理論に従い、近傍固有振動数と、第１制御手段により制御された可変回転慣性質量ダンパの慣性質量とに応じて、構造物の応答倍率の最大値が最小になるように、可変減衰ダンパの減衰係数を制御する第２制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、付加振動系の振動が、その減衰係数を変更可能な可変減衰ダンパで減衰される。また、構造物の振動中、第２制御手段により、定点理論に従い、近傍固有振動数と、第１制御手段により制御された可変回転慣性質量ダンパの慣性質量とに応じて、構造物の応答倍率の最大値が最小になるように、可変減衰ダンパの減衰係数が制御される。

近年、付加振動系（動吸振器）を用いた構造物の制振分野において、Den Hartog による定点理論に従い、付加振動系の振動を減衰する減衰要素の減衰係数を最適減衰係数に設定することによって、構造物の振動をより適切に抑制できることが知られている。この場合、例えば「建築物の変位制御設計 井上範夫／五十子幸樹共著 丸善出版」などに開示されているように、最適減衰係数に減衰係数を設定するためのパラメータとして、質量比、すなわち付加振動系の慣性質量と構造物の質量との比や、抑制したい構造物の振動に対応する構造物の固有振動数（以下「対象固有振動数」という）などが主に用いられる。ここで、構造物の質量は所定の固定値である一方、本発明においては前述したように、付加振動系の可変回転慣性質量ダンパの慣性質量及び対象固有振動数は、構造物のそのときどきの振動に応じて変化する。

これに対して、本発明によれば、近傍固有振動数、すなわち、構造物に入力される振動の卓越周波数に最も近い構造物の固有振動数と、制御された可変回転慣性質量ダンパの慣性質量とに応じて、減衰係数を上述したように制御するので、構造物の振動をより適切に抑制することができる。

請求項１０に係る発明は、請求項２ないし５のいずれかに従属する請求項９に記載の構造物の振動抑制装置において、可変減衰ダンパは、シリンダ、ピストン、第１連通路及び作動流体と、第１連通路に設けられ、開度の変更によって第１連通路を流動する作動流体の流動抵抗を調整する調整弁と、を有し、第２制御手段は、構造物の振動中、近傍固有振動数と、第１制御手段により制御された可変回転慣性質量ダンパの慣性質量とに応じ、調整弁の開度を変更することによって、構造物の応答倍率の最大値が最小になるように、可変減衰ダンパの減衰係数を制御することを特徴とする。

この構成によれば、第１連通路内の作動流体の流動抵抗が調整弁で調整される。請求項２や５に係る発明の説明で述べたように、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介してシリンダ及びピストンに伝達されることにより、ピストンがシリンダ内を摺動し、それに伴い、ピストンで押圧された作動流体が、第１連通路、第１及び第２流体室の間を流動するとともに、第１及び第２流体室の間で作動流体の圧力差が発生し、この圧力差は、ピストンに抵抗力として作用する。また、第１連通路内を流動する作動流体の流動（圧力エネルギ）が、付加振動系の回転マスの回転運動に変換される。以上の動作から明らかなように、シリンダ、ピストン、第１連通路、作動流体、及び調整弁を有する可変減衰ダンパは、弾性部材の変位を減衰させ、付加振動系の振動を減衰させるように機能し、第１連通路内の作動流体の流動抵抗を調整弁で調整することで、その減衰係数を変更することができる。

また、上述した構成によれば、構造物の振動中、近傍固有振動数と、制御された可変回転慣性質量ダンパの慣性質量とに応じ、調整弁の開度を変更することによって、構造物の応答倍率の最大値が最小になるように、可変減衰ダンパの減衰係数が制御される。したがって、請求項９に係る発明による効果、すなわち構造物の振動をより適切に抑制できるという効果を、有効に得ることができる。さらに、シリンダ、ピストン、第１連通路、及び作動流体が、可変回転慣性質量ダンパ及び可変減衰ダンパの構成部品として兼用されているので、その分、振動抑制装置を小型化することができる。

請求項１１に係る発明は、請求項６ないし８のいずれかに従属する請求項９に記載の構造物の振動抑制装置において、可変減衰ダンパは、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介して伝達されるシリンダと、シリンダ内を、粘性流体が充填された２つの粘性流体室に区画し、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介して伝達されることによって、シリンダ内を軸線方向に摺動するように構成されたピストンと、ピストンをバイパスし、２つの粘性流体室に連通するとともに、粘性流体が充填された連通路と、連通路に設けられ、開度の変更によって連通路内を流動する粘性流体の流動抵抗を調整する調整弁と、を有し、第２制御手段は、構造物の振動中、近傍固有振動数と、第１制御手段により制御された可変回転慣性質量ダンパの慣性質量とに応じ、調整弁の開度を変更することによって、構造物の応答倍率の最大値が最小になるように、可変減衰ダンパの減衰係数を制御することを特徴とする。

この構成によれば、構造物の振動に伴う変位が弾性部材を介してピストンに伝達されることにより、ピストンがシリンダ内を２つの粘性流体室の一方の側に移動すると、その一方の粘性流体室内の粘性流体がピストンで連通路に押し出され、連通路を流動するとともに、連通路内の粘性流体が、他方の粘性流体室に流入する。これに伴い、２つの粘性流体室の間で粘性流体の圧力差が発生し、この圧力差は、ピストンに抵抗力として作用する。また、連通路内を流動する粘性流体の流動抵抗が調整弁により調整される。以上の動作から明らかなように、シリンダ、ピストン、連通路、粘性流体、及び調整弁を有する可変減衰ダンパは、弾性部材の変位を減衰させ、付加振動系の振動を減衰させるように機能し、その調整弁の開度の変更により連通路を流動する粘性流体の流動抵抗を調整することによって、その減衰係数を変更することができる。

また、上述した構成によれば、構造物の振動中、近傍固有振動数と、制御された可変回転慣性質量ダンパの慣性質量とに応じ、調整弁の開度を変更することによって、構造物の応答倍率の最大値が最小になるように、可変減衰ダンパの減衰係数が制御される。したがって、請求項９に係る発明による効果、すなわち構造物の振動をより適切に抑制できるという効果を、有効に得ることができる。

本発明の第１実施形態による振動抑制装置の可変回転慣性質量ダンパを示す断面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 図１のIII−III線に沿う断面図である。 第１実施形態による振動抑制装置の制御装置などを示すブロック図である。 第１実施形態による振動抑制装置を、これを適用した建物の一部とともに概略的に示す図である。 可変回転慣性質量ダンパの第１動作モードにおける動作状況を示す断面図である。 可変回転慣性質量ダンパの第２動作モードにおける動作状況を示す断面図である。 図４の制御装置によって実行される同調制御処理の一部を示すフローチャートである。 図８の続きを示すフローチャートである。 （ａ）本発明の振動抑制装置が適用された建物に入力される地震動の周波数と入力に対する建物の加速度応答倍率との関係を、（ｂ）地震動の周波数と地震動のフーリエ振幅スペクトルとの関係を、（ｃ）地震動の周波数と建物応答のフーリエ振幅スペクトルとの関係を、地震動の卓越する周波数が建物の１次固有振動数と等しい場合について、それぞれ示す図であり、（ｄ）地震動の周波数と入力に対する建物の加速度応答倍率との関係を、（ｅ）地震動の周波数と地震動のフーリエ振幅スペクトルとの関係を、（ｆ）地震動の周波数と建物応答のフーリエ振幅スペクトルとの関係を、地震動の卓越する周波数が建物の２次固有振動数と等しい場合について、それぞれ示す図である。 （ａ）従来の振動抑制装置が適用された建物に入力される地震動の周波数と入力に対する建物の加速度応答倍率との関係を、（ｂ）地震動の周波数と地震動のフーリエ振幅スペクトルとの関係を、（ｃ）地震動の周波数と建物応答のフーリエ振幅スペクトルとの関係を、地震動の卓越する周波数が建物の２次固有振動数と等しい場合について、それぞれ示す図であり、（ｄ）建物の２次モードの固有振動数に同調するように構成された振動抑制装置（付加振動系）が適用された建物に入力される地震動の周波数と入力に対する建物の加速度応答倍率との関係を、（ｅ）地震動の周波数と地震動のフーリエ振幅スペクトルとの関係を、（ｆ）地震動の周波数と建物応答のフーリエ振幅スペクトルとの関係を、地震動の卓越する周波数が建物の１次固有振動数と等しい場合について、それぞれ示す図である。 本発明の第２実施形態による振動抑制装置の可変回転慣性質量ダンパを示す断面図である。 第２実施形態による振動抑制装置の可変減衰ダンパを示す断面図である。 第２実施形態による振動抑制装置の制御装置などを示すブロック図である。 第２実施形態による振動抑制装置を、これを適用した建物の一部とともに概略的に示す図である。 図１４の制御装置によって実行される同調制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態による振動抑制装置の可変回転慣性質量ダンパを示す断面図である。 本発明の第４実施形態による振動抑制装置の可変回転慣性質量ダンパを示す断面図である。 第４実施形態による振動抑制装置の制御装置などを示すブロック図である。 第４実施形態による振動抑制装置を、これを適用した建物の一部とともに概略的に示す図である。 図１９の制御装置によって実行される同調制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第５実施形態による振動抑制装置の可変回転慣性質量ダンパを示す断面図である。 第５実施形態による振動抑制装置の制御装置などを示すブロック図である。 第５実施形態による振動抑制装置を、これを適用した建物の一部とともに概略的に示す図である。 図２４の制御装置によって実行される同調制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。本発明の第１実施形態による振動抑制装置は、図１に示す可変回転慣性質量ダンパ１を備えており、高層の建物Ｂ（図５参照）に適用されたものである。この建物Ｂは、複数の柱及び梁を井桁状に組み合わせたラーメン構造を有しており、基礎（図示せず）に立設されている。可変回転慣性質量ダンパ１は、後述する回転マス２１が回転するのに伴って発生する慣性質量と減衰係数を連続的に変更可能に構成されており、図１に示すように、シリンダ２と、シリンダ２内に軸線方向に摺動自在に設けられたピストン３と、ピストン３と一体のピストンロッド４と、シリンダ２に接続された第１連通路５及び第２連通路６を備えている。

シリンダ２は、円筒状の周壁２ａと、周壁２ａの軸線方向の両端部にそれぞれ設けられた円板状の第１端壁２ｂ及び第２端壁２ｃを、一体に有している。これらの周壁２ａ、第１及び第２端壁２ｂ、２ｃで画成された空間は、ピストン３によって第１流体室２ｄと第２流体室２ｅに区画されている。第１及び第２流体室２ｄ、２ｅには、粘性流体ＨＦが充填されている。粘性流体ＨＦは、粘性を有する適当な流体、例えばシリコンオイルで構成されている。

また、シリンダ２の第１端壁２ｂには、軸線方向に外方に突出する凸部２ｆが同心状に一体に設けられており、この凸部２ｆには、自在継手を介して、第１取付具ＦＬ１が設けられている。さらに、上記の第２端壁２ｃの中心にはロッド案内孔２ｇが形成されている。ピストンロッド４は、一端部がピストン３に一体に連結され、シリンダ２内に軸線方向に延びるとともに、ロッド案内孔２ｇにシールを介して液密に挿入されており、第２端壁２ｃから外方に延びている。ピストンロッド４の他端部には、自在継手を介して、第２取付具ＦＬ２が設けられている。

また、ピストン３の外周面は、シールを介して、シリンダ２の周壁２ａの内周面に液密に接しており、ピストン３の径方向の外端部には、軸線方向に貫通する複数の第１連通孔３ａ及び第２連通孔３ｂ（それぞれ１つのみ図示）が形成されている。第１連通孔３ａには第１リリーフ弁１１が、第２連通孔３ｂには第２リリーフ弁１２が、それぞれ設けられている。

第１リリーフ弁１１は、弁体と、これを閉弁方向に付勢するばねなどで構成されており、第１流体室２ｄ内の粘性流体ＨＦの圧力が所定の上限値よりも小さいときには、第１連通孔３ａを閉鎖し、上限値に達したときには、第１連通孔３ａを開放する。これにより、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅが第１連通孔３ａを介して互いに連通し、第１流体室２ｄ内の圧力が第２流体室２ｅ側に逃がされる。

同様に、第２リリーフ弁１２は、弁体と、これを閉弁方向に付勢するばねなどで構成されており、第２流体室２ｅ内の粘性流体ＨＦの圧力が上記の上限値よりも小さいときには、第２連通孔３ｂを閉鎖し、上限値に達したときには、第２連通孔３ｂを開放する。これにより、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅが第２連通孔３ｂを介して互いに連通し、第２流体室２ｅ内の圧力が第１流体室２ｄ側に逃がされる。なお、第１及び第２リリーフ弁１１、１２の上限値を互いに異なる値に設定してもよい。

前記第１及び第２連通路５、６はそれぞれ、ピストン３をバイパスし、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅに連通するように、シリンダ２に接続されており、互いに並列に設けられている。また、両者５、６の断面積は、シリンダ２の断面積よりも小さな値に設定されており、第１及び第２連通路５、６には、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅと同様、粘性流体ＨＦが充填されている。なお、図１では便宜上、第１及び第２連通路５、６内の粘性流体ＨＦの符号の図示を省略している。

また、可変回転慣性質量ダンパ１は、第１連通路５を流動する粘性流体ＨＦの流動抵抗を調整するための調整弁１５と、第１連通路５内の粘性流体ＨＦの流動を回転運動に変換する歯車モータＭと、歯車モータＭに連結された回転マス２１と、第２連通路６を流動する粘性流体ＨＦの流量を調整するための歯車ポンプＰをさらに備えている。調整弁１５は、例えば常開タイプの電磁弁で構成されており、その開度を連続的に変更可能である。歯車モータＭは、外接歯車型のものであり、ケーシング２２と、ケーシング２２に収容された第１ギヤ２３及び第２ギヤ２４を有している。なお、歯車モータＭとして内接歯車型のものを用いてもよい。

ケーシング２２は、第１連通路５の中央部に一体に設けられており、互いに対向する２つの出入口２２ａ、２２ｂを介して、第１連通路５に連通している。また、第１及び第２ギヤ２３、２４はそれぞれ、スパーギヤで構成され、第１及び第２回転軸２５、２６に一体に設けられるとともに、互いに噛み合っている。第１及び第２回転軸２５、２６はそれぞれ、第１連通路５に直交する方向に水平に延び、ケーシング２２に回転自在に支持されており、第１回転軸２５はケーシング２２の外部に突出している（図２参照）。また、第１及び第２ギヤ２３、２４の互いの噛合い部分は、ケーシング２２の出入口２２ａ、２２ｂに臨んでいる。さらに、ケーシング２２から突出した第１回転軸２５の部分には、上記の回転マス２１が同軸状に一体に設けられている。回転マス２１は、比重の比較的大きな材料、例えば鉄で構成され、円板状に形成されている。

上記の歯車ポンプＰは、外接歯車型のものであり、動力源である流量調整モータ３１と、ケーシング３２と、ケーシング３２に収容された第１ギヤ３３及び第２ギヤ３４を有している。なお、歯車ポンプＰとして内接歯車型のものを用いてもよい。ケーシング３２は、第２連通路６の中央部に一体に設けられており、互いに対向する２つの出入口３２ａ、３２ｂを介して、第２連通路６に連通している。また、第１及び第２ギヤ３３、３４はそれぞれ、スパーギヤで構成され、第１及び第２回転軸３５、３６に一体に設けられるとともに、互いに噛み合っている。第１及び第２回転軸３５、３６はそれぞれ、第２連通路６に直交する方向に水平に延び、ケーシング３２に回転自在に支持されており、第１回転軸３５はケーシング３２の外部に突出している（図３参照）。また、第１及び第２ギヤ３３、３４の互いの噛合い部分は、ケーシング３２の出入口３２ａ、３２ｂに臨んでいる。

流量調整モータ３１は、例えば正逆回転可能なＤＣモータで構成されている。流量調整モータ３１のロータ（図示せず）は、ケーシング３２から突出した第１回転軸３５の部分に同軸状に連結されており、第１回転軸３５及び第１ギヤ３３を一体に回転させる。

また、振動抑制装置は、図４に示す制御装置５１、電源５２及び地震計５３をさらに備えている。制御装置５１は、ＣＰＵや、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェース、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの組み合わせで構成され、電源５２は、例えばバッテリで構成されており、調整弁１５及び流量調整モータ３１は、制御装置５１を介して、電源５２に接続されている。調整弁１５及び流量調整モータ３１の動作は、制御装置５１で制御される。地震計５３は、例えば加速度センサなどで構成され、建物Ｂが立設された基礎（図示せず）に設けられており、建物Ｂに入力される地震動を計測し、その計測信号を制御装置５１に入力する。

さらに、振動抑制装置は、図５に示す第１弾性部材ＥＭ１及び第２弾性部材ＥＭ２を備えている。第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２は、弾性を有する比較的剛性の低い鋼材で構成されており、それらの剛性は所定値に設定されている。また、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２は、建物Ｂの下梁ＢＤ及び上梁ＢＵにそれぞれ固定されるとともに、下梁ＢＤから上方に、上梁ＢＵから下方に、それぞれ延びており、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２には、前記第１及び第２取付具ＦＬ１、ＦＬ２がそれぞれ取り付けられている。以上により、可変回転慣性質量ダンパ１は、そのシリンダ２及びピストンロッド４が第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を介して下梁ＢＤ及び上梁ＢＵにそれぞれ連結されており、両者ＢＤ、ＢＵの間に水平に延びている。また、可変回転慣性質量ダンパ１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２は、付加振動系を構成している。

さらに、可変回転慣性質量ダンパ１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２は、建物Ｂのすべての層の各々に１組ずつ設けられており、図５はそのうちの１組を示している。なお、図５では便宜上、第１及び第２連通路５、６などの一部の構成要素の図示を省略している。ちなみに、可変回転慣性質量ダンパ１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を、建物Ｂのすべての層でなく一部の層だけに設けてもよいことは、もちろんである。

次に、可変回転慣性質量ダンパ１の動作について説明する。建物Ｂが振動するのに伴い、上下の梁ＢＵ、ＢＤの間に水平方向の相対変位が発生すると、この相対変位が、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を介して、シリンダ２及びピストンロッド４に外力として伝達されることにより、シリンダ２とピストンロッド４が軸線方向に相対的に移動し、ピストン３はシリンダ２内を摺動する。

この場合、ピストン３が第１流体室２ｄ側（図１の左方）に移動したときには、第１流体室２ｄ内の粘性流体ＨＦの一部が、ピストン３によって第１連通路５に押し出されることで、第１連通路５内に第２流体室２ｅ側（右方）への粘性流体ＨＦの流動が生じる。これとは逆に、ピストン３が第２流体室２ｅ側（右方）に移動したときには、第２流体室２ｅ内の粘性流体ＨＦの一部が、ピストン３によって第１連通路５に押し出されることで、第１連通路５内に第１流体室２ｄ側（左方）への粘性流体ＨＦの流動が生じる。

この粘性流体ＨＦの流動は、歯車モータＭによって回転運動に変換され、その第１及び第２ギヤ２３、２４が回転し、第１ギヤ２３と一体の第１回転軸２５及び回転マス２１が回転する結果、可変回転慣性質量ダンパ１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を含む付加振動系が振動する。

また、上述したように回転マス２１が回転するのに伴い、可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄが発生する。この慣性質量Ｍｄは、シリンダ２及びピストン３に入力された振動による外力に対する軸線方向の慣性質量であり、回転マス２１による慣性質量（回転マス２１の回転慣性質量に基づく慣性質量（等価質量））Ｍｒと、第１連通路５内の粘性流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈが含まれる。以下に説明するように、このときの回転マス２１による慣性質量Ｍｒは、流量調整モータ３１を介して歯車ポンプＰの動作を制御し、第２連通路６内の粘性流体ＨＦの流量を調整することによって、連続的に変更される。図６は、ピストン３が第１流体室２ｄ側に移動するときに、流量調整モータ３１を同図の時計方向に回転駆動することによって、第２連通路６内の粘性流体ＨＦが、ピストン３と同じ第１流体室２ｄ側に流動している状況（以下「第１動作モード」という）を示している。なお、図６では便宜上、一部の構成要素の符号の図示を省略している。

この第１動作モードでは、ピストン３の移動に伴って流動する粘性流体ＨＦの容積（流量）Ｖ１と、第２連通路６内で歯車ポンプＰにより送出され、流動する粘性流体ＨＦの容積（流量）Ｖ２との和が、第１連通路５内で流動し、歯車モータＭに流入する粘性流体ＨＦの容積（流量）Ｖになるため、回転マス２１の回転量は大きくなる。

また、このときの回転マス２１による慣性質量Ｍｒは、以下のようにして求められる。まず、上記の関係から、次式（１）が成立する。
Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２ ……（１）
なお、以下では、上記のＶ１を「ピストン容積」、Ｖ２を「ポンプ容積」、Ｖを「モータ容積」という。ピストン容積Ｖ１は次式（２）で表され、ポンプ容積Ｖ２は次式（３）で表される。
Ｖ１＝Ａｐ・Ｘ ……（２）
Ｖ２＝ｖｍｄ・ｎ ……（３）
ここで、Ａｐは、粘性流体ＨＦに対するピストン３の受圧面積であり、ピストン３が第１流体室２ｄ側に移動しているときには、ピストン３の横断面積になり、ピストン３が第２流体室２ｅ側に移動しているときには、ピストン３の横断面積からピストンロッド４の横断面積を減算した値になる。なお、ピストン３の受圧面積Ａｐを、ピストン３の移動方向に拘わらず、ピストン３の横断面積に、又は、ピストン３の横断面積からピストンロッド４の横断面積を減算した値に設定してもよい。また、Ｘはピストン３の移動量、ｖｍｄは、流量調整モータ３１の１回転当たりの送出容積（押しのけ容積）であり、ｎは、流量調整モータ３１の回転数である。

上記の式（１）及び（２）から、第１動作モードにおけるピストン３の移動量Ｘは、次式（４）で表される。
Ｘ＝Ｖ１／Ａｐ＝（Ｖ−Ｖ２）／Ａｐ ……（４）

また、歯車モータＭが１回転する場合を想定し、その１回転に必要なモータ容積Ｖをｖｍ（押しのけ容積）、このときのポンプ容積Ｖ２をｖｍ２とすると、これらのｖｍ、ｖｍ２を式（４）のＶ、Ｖ２に代入することによって、このときのピストン３の移動量Ｘｍは、次式（５）で表される。
Ｘｍ＝（ｖｍ−ｖｍ２）／Ａｐ ……（５）

このピストン３の移動量Ｘｍは、ボールねじ機構を用いたマスダンパにおけるボールねじのリード長（Ｌｄ）に相当する。したがって、第１動作モードにおける回転マス２１による慣性質量（等価質量）Ｍｒは、次式（６）で表される。
Ｍｒ＝（２π／Ｘｍ）²・ｍｄ・Ｄ²／８
＝｛（２π・Ａｐ）／（ｖｍ−ｖｍ２）｝²・ｍｄ・Ｄ²／８ ……（６）
ここで、ｍｄは回転マス２１の実質量であり、Ｄは回転マス２１の外径である。

この式（６）から明らかなように、第１動作モードにおける慣性質量Ｍｒは、ポンプ容積Ｖ２（＝ｖｍ２）に相当する分だけ増大する。したがって、ポンプ容積Ｖ２を流量調整モータ３１の回転数の調整によって変化させることで、慣性質量Ｍｒを変更可能である。

一方、上記の第１動作モードに対し、図７は、ピストン３が第１流体室２ｄ側に移動するときに、流量調整モータ３１を同図の反時計方向に回転駆動することによって、第２連通路６内の粘性流体ＨＦが、ピストン３とは逆に第２流体室２ｅ側に流動している状況（以下「第２動作モード」という）を示している。なお、図７では便宜上、一部の構成要素の符号の図示を省略している。この第２動作モードでは、ピストン容積Ｖ１とポンプ容積Ｖ２との差がモータ容積Ｖになる（次式（１）’）ため、回転マス２１の回転量は小さくなる。
Ｖ＝Ｖ１−Ｖ２ ……（１）’
この関係から、第２動作モードにおけるピストン３の移動量Ｘは、前記式（４）の（Ｖ−Ｖ２）を（Ｖ＋Ｖ２）に置き換えることによって、次式（４）’で表される。
Ｘ＝Ｖ１／Ａｐ＝（Ｖ＋Ｖ２）／Ａｐ ……（４）’

また、歯車モータＭが１回転するときのピストン３の移動量Ｘｍは、前記式（５）の（ｖｍ−ｖｍ２）を（ｖｍ＋ｖｍ２）に置き換えることによって、次式（５）’で表される。
Ｘｍ＝（ｖｍ＋ｖｍ２）／Ａｐ ……（５）’

したがって、第２動作モードにおける回転マス２１による慣性質量Ｍｒは、次式（６）’で表される。
Ｍｒ＝（２π／Ｘｍ）²・ｍｄ・Ｄ²／８
＝｛（２π・Ａｐ）／（ｖｍ＋ｖｍ２）｝²・ｍｄ・Ｄ²／８
……（６）’

この式（６）’から明らかなように、第２動作モードにおける回転マス２１による慣性質量Ｍｒは、ポンプ容積Ｖ２（＝ｖｍ２）に相当する分だけ減少する。したがって、ポンプ容積Ｖ２を流量調整モータ３１の回転数の調整によって変化させることで、慣性質量Ｍｒを変更可能である。

なお、ポンプ容積ｖｍ２に正負をもたせ、第２連通路６内の粘性流体ＨＦの流動方向がピストン３の移動方向と同じ場合（第１動作モード）を負値とし、逆の場合（第２動作モード）を正値とすると、上記の式（６）及び式（６）’は式（６）’に統合される。また、この式（６）’をポンプ容積ｖｍ２について表すと、次式（７）が得られる。
ｖｍ２＝｛（２π・Ａｐ）／sqrt［８Ｍｒ／（ｍｄ・Ｄ²）］｝−ｖｍ
……（７）

また、このポンプ容積ｖｍ２の粘性流体ＨＦを流動させるのに必要な流量調整モータ３１の回転数ｎは、前記式（３）から、次式（８）で表される。
ｎ＝ｖｍ２／ｖｍｄ ……（８）

以上のように、可変回転慣性質量ダンパ１では、歯車ポンプＰを作動させることによって、第２連通路６内に粘性流体ＨＦの流動を強制的に生じさせるとともに、流量調整モータ３１の回転数ｎを制御することによって、ポンプ容積Ｖ２（第２連通路６内の粘性流体ＨＦの流量）が調整される。そして、このポンプ容積Ｖ２の分、モータ容積Ｖ（第１連通路５内の粘性流体ＨＦの流量）が、ピストン容積Ｖ１（ピストン３の移動に伴う粘性流体ＨＦの流量）に対して変化し、それに応じて回転マス２１の回転量が変化することによって、回転マス２１による慣性質量Ｍｒが変更され、ひいては、この慣性質量Ｍｒを含む可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄが変更される。

なお、前記第１連通路５内の粘性流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈは、Ｍｈ＝ρ・Ａｅ１・ｌ１・α１²で表され、回転マス２１による慣性質量Ｍｒと比較して非常に小さい傾向にある。ここで、ρは、粘性流体ＨＦの密度であり、Ａｅ１及びｌ１はそれぞれ、第１連通路５の横断面積及び長さ、α１は、第１連通路５の横断面積Ａｅ１に対するピストン３の受圧面積Ａｐの比である。

また、流量調整モータ３１の回転方向の切替えにより、第２連通路６内の粘性流体ＨＦの流動方向を、ピストン３の移動方向と同じ方向（第１動作モード）又は逆の方向（第２動作モード）に切り替えることによって、モータ容積Ｖをピストン容積Ｖ１に対して増減することができる。これにより、回転マス２１による慣性質量Ｍｒの変更範囲が拡大される。

また、可変回転慣性質量ダンパ１の上述した動作から明らかなように、シリンダ２、ピストン３、第１連通路５、粘性流体ＨＦ及び調整弁１５は、可変回転慣性質量ダンパ１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を含む付加振動系の振動を減衰させるとともに、その減衰係数を連続的に変更可能な可変減衰ダンパとして機能する。

具体的には、上述したようにピストン３がシリンダ２内を摺動するのに伴い、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅの間で粘性流体ＨＦの圧力差が発生し、この圧力差は、ピストン３に抵抗力（流れにくさ）として作用するとともに、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２の変位を減衰させ、付加振動系の振動を減衰させるように作用する。この場合、調整弁１５の開度を変更することで、第１連通路５内を流動する粘性流体ＨＦの流動抵抗を調整することによって、その減衰係数が連続的に変更され、減衰係数は、調整弁１５の開度が小さいほど、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅの間での粘性流体ＨＦの圧力差が大きくなることによって、より大きくなる。

また、制御装置５１は、可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄ及び減衰係数を制御すべく、流量調整モータ３１の動作及び調整弁１５の開度を制御するために、図８及び図９に示す同調制御処理を、所定時間ごとに繰り返し実行する。以下、図８及び図９を参照しながら、この同調制御処理について説明する。なお、前述したように可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄに含まれる粘性流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈは、回転マス２１による慣性質量Ｍｒと比較して非常に小さい傾向にあるため、同調制御処理では、この慣性質量Ｍｈを無視し、回転マス２１による慣性質量Ｍｒを可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄとみなして、流量調整モータ３１の動作及び調整弁１５の開度が制御される。

まず、図８のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、建物Ｂが振動中であるか否かを判別する。この判別は、地震計５３の計測信号に基づき、計測信号で表される地震動が所定値よりも大きいときに、建物Ｂが振動中であると判別される。この答がＮＯで、建物Ｂが振動中でないときには、図８及び図９に示すように、そのまま今回の処理を終了する。

一方、ステップ１の答がＹＥＳで、建物Ｂが振動中であるときには、建物Ｂに入力されている地震動のうちの卓越する周波数成分の周波数である卓越周波数ｆｃｐを算出する（ステップ２）。この卓越周波数ｆｃｐの算出は、例えば次のようにして行われる。すなわち、地震計５３で計測された地震動を高速フーリエ変換によって周波数解析し、それにより、地震動のフーリエ振幅スペクトルを、地震動の周波数（振動数）ごとに算出する。そして、算出された複数のフーリエ振幅スペクトルを互いに比較し、それらのうちの最も大きいフーリエ振幅スペクトルに対応する周波数を、卓越周波数ｆｃｐとして設定（算出）する。なお、同調制御処理の実行周期である上記の所定時間は、この周波数解析を実行するのに十分な時間に設定されている。また、上記のフーリエ振幅スペクトルの算出方法については、周知であるため、その説明を省略するが、例えば「新・地震動のスペクトル解析入門 著者：大崎順彦 鹿島出版会」などに開示されている。

次に、算出された卓越周波数ｆｃｐと建物Ｂの所定の複数の固有振動数との関係に基づいて、近傍固有振動数ｆｎを設定する（ステップ３）。具体的には、卓越周波数ｆｃｐと、制御装置５１の前記ＲＯＭに記憶された建物Ｂの所定の複数の固有振動数（１次〜ｘ次モードの固有振動数）とを比較し、これらの複数の固有振動数のうち、卓越周波数ｆｃｐに最も近い固有振動数を、近傍固有振動数ｆｎとして設定する。

例えば、卓越周波数ｆｃｐが建物Ｂの所定の１次モードの固有振動数（以下「１次固有振動数」という）を含む第１所定周波数範囲内にあるときには、近傍固有振動数ｆｎは１次固有振動数に設定され、ｆｃｐが、建物Ｂの所定の２次モードの固有振動数（以下「２次固有振動数」という）を含む第２所定周波数範囲（＞第１所定周波数範囲）内にあるときには、ｆｎは２次固有振動数に設定される。このような近傍固有振動数ｆｎの設定は、複数の固有振動数に対応してそれぞれ設定された複数の所定周波数範囲を用いて行われる。以上により、近傍固有振動数ｆｎは、１次固有振動数が卓越周波数ｆｃｐに最も近いときには１次固有振動数に設定され、２次固有振動数が卓越周波数ｆｃｐに最も近いときには２次固有振動数に設定される。

次に、設定された近傍固有振動数ｆｎと第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２の全体の剛性（ばね定数）θｓを用い、次式（９）によって、本制御用の慣性質量Ｍｄｓを算出する（ステップ４）。この式（９）は、前述した付加振動系の固有振動数を表す式（＝sqrt（θｓ／Ｍｄ）／２π）を、可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄについて展開するとともに、ＭｄをＭｄｓに、付加振動系の固有振動数をｆｎに、それぞれ置き換えたものである。
Ｍｄｓ＝θｓ／（ｆｎ・２π）² ……（９）

また、上記ステップ４の慣性質量Ｍｄｓの算出は、例えば、建物Ｂのすべての層の各々に設けられた可変回転慣性質量ダンパ１について行われる。以下、建物Ｂのｉ層に設けられた可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄｓを、適宜、建物Ｂの層数ｉを添え字として付して表す（Ｍｄｓ_i 後述する式（１１）参照）。さらに、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２の全体の剛性θｓは、前述した所定値であり、ＲＯＭに記憶されており、ステップ４の算出においてＲＯＭから読み出される。

次いで、算出された慣性質量Ｍｄｓを前記式（７）のＭｒに代入することによって、第２連通路６内の粘性流体ＨＦの流量であるポンプ容積ｖｍ２を算出する（ステップ５）。この式（７）におけるピストン３の受圧面積Ａｐ、回転マス２１の実質量ｍｄ、回転マス２１の外径Ｄ、及び歯車モータＭの１回転に必要なモータ容積ｖｍはいずれも、所定値であり、ＲＯＭに記憶されており、ステップ５の算出においてＲＯＭから読み出される。次に、算出されたポンプ容積ｖｍ２に応じ、前記式（８）によって、流量調整モータ３１の回転数ｎを算出する（ステップ６）。この式（８）における流量調整モータ３１の１回転当たりの送出容積ｖｍｄは、所定値であり、ＲＯＭに記憶されており、ステップ６の算出においてＲＯＭから読み出される。次いで、算出した回転数ｎに基づく駆動信号を出力することによって、流量調整モータ３１を駆動する（ステップ７）。

このように流量調整モータ３１を駆動することで、可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄとみなされた回転マス２１による慣性質量Ｍｒが、ステップ４で算出された慣性質量Ｍｄｓに制御される。その結果、慣性質量Ｍｄと第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２の剛性θｓで定まる付加振動系の固有振動数（＝sqrt（θｓ／Ｍｄ）／２π）が、近傍固有振動数ｆｎと同じになるように制御される。なお、上記の駆動信号は、流量調整モータ３１の回転数ｎが得られるように実験などによって予め求められるとともに、ＲＯＭに記憶されている。

上記ステップ７に続く図９のステップ８では、建物Ｂの広義節点質量_sＭ₀を、次式（１０）によって算出する。この広義節点質量_sＭ₀は、建物Ｂのｓ次モードを１質点系解析モデルで表したときの建物Ｂの等価な質量である。

ここで、Ｌは建物Ｂの層の総数であり、_sｕ_iは、建物Ｂのｓ次モードでのｉ層の固有ベクトル（せん断成分及び曲げ成分を含む）、ｍ_iは建物Ｂのｉ層の質量である。この場合、次数ｓは、前記ステップ３において近傍固有振動数ｆｎとして設定された建物Ｂの固有振動数の次数に設定される。例えば、近傍固有振動数ｆｎが建物Ｂの１次固有振動数に設定された場合には、次数ｓは１に設定される。これらの建物Ｂの層の総数Ｌや、建物Ｂのｓ次モードでの１層〜Ｌ層の固有ベクトル_sｕ₁〜_sｕ_L、建物Ｂの１層〜Ｌ層の質量ｍ₁〜ｍ_Lはいずれも、所定値であり、予め算出されるとともにＲＯＭに記憶されており、上記のステップ８の算出においてＲＯＭから読み出される。

次いで、前記ステップ４で算出された慣性質量Ｍｄｓを用い、次式（１１）によって、広義慣性接続要素質量_sＭｄを算出する（ステップ９）。この広義慣性接続要素質量_sＭｄは、付加振動系のｓ次モードでの広義の可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量である。

ここで、_sｕ_i(s)−_sｕ_i-1(s)は、建物Ｂのｓ次モードでのｉ層の固有ベクトルのせん断成分と、建物Ｂのｓ次モードでの（ｉ−１）層の固有ベクトルのせん断成分との差であり、_sｕ_1(s)は、建物Ｂのｓ次モードでの１層の固有ベクトルのせん断成分である。この場合にも、次数ｓは、近傍固有振動数ｆｎとして設定された建物Ｂの固有振動数の次数に設定される。また、建物Ｂのｓ次モードでの１層〜Ｌ層の固有ベクトルのせん断成分_sｕ_1(s)〜_sｕ_L(s)はいずれも、所定値であり、予め算出されるとともにＲＯＭに記憶されており、上記のステップ９の算出においてＲＯＭから読み出される。

なお、上記式（１１）において、式（１０）の場合と異なり、建物Ｂのｓ次モードでの１層〜Ｌ層の固有ベクトルのせん断成分_sｕ_1(s)〜_sｕ_L(s)を用いるのは、可変回転慣性質量ダンパ１は、建物Ｂの振動により上下の梁ＢＵ、ＢＤの間に水平方向の変位が発生するのに伴って作動するためである。

ステップ９に続くステップ１０では、算出された広義慣性接続要素質量_sＭｄを、ステップ８で算出された広義節点質量_sＭ₀で除算することによって、質量比μを算出する（μ＝_sＭｄ／_sＭ₀）。

次いで、算出された質量比μを用い、次式（１２）によって、最適同調振動数比γを算出する（ステップ１１）とともに、次式（１３）によって、シリンダ２やピストン３等から成る前述した可変減衰ダンパの減衰定数の目標値である目標減衰定数ｈｏｂｊを算出する（ステップ１２）。ここで、最適同調振動数比γが１を大きく超える場合には、前記ステップ４に戻り、式（９）における近傍固有振動数ｆｎをγ・ｆｎに置き換えて、慣性質量Ｍｄｓを再計算するのが望ましい。このように、最適同調振動数比γが１を大きく超える場合には、本明細書における近傍固有振動数ｆｎを、γ・ｆｎに置き換えてもよい。

次に、算出された最適同調振動数比γ及び目標減衰定数ｈｏｂｊ、ならびに前記ステップ３及び４でそれぞれ算出された近傍固有振動数ｆｎ及び慣性質量Ｍｄｓを用い、次式（１４）によって、可変減衰ダンパの減衰係数の目標値である目標減衰係数ｃｏｂｊを算出する（ステップ１３）。
ｃｏｂｊ＝２ｈｏｂｊ・Ｍｄｓ・γ・ｆｎ・２π ……（１４）

上記の式（１２）〜式（１４）は、定点理論に従い、建物Ｂの応答倍率の最大値が最小になるような目標減衰係数ｃｏｂｊを算出できるように、導出されたものであり、その導出方法については、「建築物の変位制御設計 井上範夫／五十子幸樹共著 丸善出版」の第１０４頁〜第１１０頁などを参照されたい。

なお、以上のステップ８〜１３による目標減衰係数ｃｏｂｊの算出手法から明らかなように、当該算出に用いられる変数は、近傍固有振動数ｆｎ及び慣性質量Ｍｄｓであるので、両者ｆｎ、Ｍｄｓと目標減衰係数ｃｏｂｊとの関係をあらかじめ求めてマップ化するともに、このマップを、ｆｎ及びＭｄｓに応じて検索することにより、目標減衰係数ｃｏｂｊを算出してもよい。また、目標減衰係数ｃｏｂｊの算出に、前記式（１２）〜式（１４）を用いているが、建物Ｂの応答倍率の最大値が最小になるように定点理論に従って導出された他の適当な式を用いてもよい。

ステップ１３に続くステップ１４では、算出された目標減衰係数ｃｏｂｊに基づく駆動信号を出力することによって、調整弁１５を駆動し、今回の処理を終了する。このように調整弁１５を駆動することで、シリンダ２やピストン３などから成る可変減衰ダンパの減衰係数が、目標減衰係数ｃｏｂｊになるように制御される。なお、上記の駆動信号は、減衰係数が目標減衰係数ｃｏｂｊになるように実験などによって予め求められるとともに、ＲＯＭに記憶されている。また、ステップ１〜１４を含む同調制御処理は、前述したように所定時間ごとに繰り返し実行される。

次に、図１０を参照しながら、上述した同調制御処理の動作例について説明する。図１０（ａ）は、建物Ｂに入力される地震動の周波数（以下「地震動周波数」という）ｆｅと入力に対する建物Ｂの所定層の加速度応答倍率（以下「応答倍率」という）ＲＭとの関係を、図１０（ｂ）は、地震動周波数ｆｅと地震動のフーリエ振幅スペクトル（以下「地震動スペクトル」という）ＳＥとの関係を、図１０（ｃ）は地震動周波数ｆｅと建物Ｂの所定層の応答のフーリエ振幅スペクトル（以下「建物振動スペクトル」という）ＳＢとの関係を、卓越周波数ｆｃｐが建物Ｂの１次固有振動数と等しい場合について、それぞれ示している。図１０において、ｆｅ１及びｆｅ２は、建物Ｂの１次及び２次固有振動数と同じ大きさの周波数をそれぞれ示している。

また、図１０（ｄ）は、地震動周波数ｆｅと応答倍率ＲＭとの関係を、図１０（ｅ）は、地震動周波数ｆｅと地震動スペクトルＳＥとの関係を、図１０（ｆ）は地震動周波数ｆｅと建物振動スペクトルＳＢとの関係を、卓越周波数ｆｃｐが建物Ｂの２次固有振動数と等しい場合について、それぞれ示している。

図８及び図９を参照して説明したように、同調制御処理では、卓越周波数ｆｃｐ（建物Ｂに入力される地震動の卓越する周波数成分の周波数）が算出され（ステップ２）、卓越周波数ｆｃｐが建物Ｂの１次固有振動数に近いときには、近傍固有振動数ｆｎが１次固有振動数に設定される一方、２次固有振動数に近いときには、ｆｎが２次固有振動数に設定される（ステップ３）とともに、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数ｆｎと同じになるように、回転マス２１による慣性質量Ｍｒを含む可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄが制御される（ステップ４〜７）。また、目標減衰係数ｃｏｂｊが、制御された慣性質量Ｍｄ（慣性質量Ｍｄｓ）及び近傍固有振動数ｆｎに応じ、定点理論に従って導出された式（１２）〜式（１４）を用いて算出され（ステップ８〜１３）、それにより、ｃｏｂｊは、建物Ｂの応答倍率の最大値が最小になるように、算出される。また、付加振動系の振動を減衰する可変減衰ダンパの減衰係数が、算出された目標減衰係数ｃｏｂｊになるように制御される（ステップ１４）。

卓越周波数ｆｃｐが建物Ｂの１次固有振動数と等しく、図１０（ｂ）に示すように１次固有振動数と等しい周波数ｆｅ１の地震動スペクトルＳＢが比較的大きいときには、上述した同調制御処理の実行によって、図１０（ａ）に示すようにｆｅ＝ｆｅ１での応答倍率ＲＭが小さくなるとともに、図１０（ｃ）に示すようにｆｅ＝ｆｅ１での建物振動スペクトルＳＢが小さくなり、地震動周波数ｆｅの他のいずれの周波数においても、建物振動スペクトルＳＢが小さくなっている。

また、卓越周波数ｆｃｐが建物Ｂの２次固有振動数と等しく、図１０（ｅ）に示すように２次固有振動数と等しい周波数ｆｅ２の地震動スペクトルＳＢが比較的大きいときには、上述した同調制御処理の実行によって、図１０（ｄ）に示すようにｆｅ＝ｆｅ２での応答倍率ＲＭが小さくなるとともに、図１０（ｆ）に示すようにｆｅ＝ｆｅ２での建物振動スペクトルＳＢが小さくなり、図１０（ｃ）の場合と同様、地震動周波数ｆｅの他のいずれの周波数においても、建物振動スペクトルＳＢが小さくなっている。

一方、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、前述した従来の振動抑制装置の動作例を示しており、これらの図において、ｆｅＣ、ｆｅＣ１、ｆｅＣ２、ＲＭＣ、ＳＥＣ及びＳＢＣは、図１０のｆｅ、ｆｅ１、ｆｅ２、ＲＭ、ＳＥ及びＳＢにそれぞれ対応するパラメータである。前述したように、従来の振動抑制装置では、回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御できず、付加振動系の固有振動数を、常に、建物の１次固有振動数に同調させる。

これにより、図１１（ａ）に示すように、１次固有振動数と等しい周波数ｆｅＣ１での建物の加速度応答倍率ＲＭＣが、小さくなっているのに対し、２次固有振動数と等しい周波数ｆｅＣ２での建物の加速度応答倍率ＲＭＣは、比較的大きくなっている。この場合において、建物に入力される地震動の卓越周波数が建物の２次固有振動数と等しく、図１１（ｂ）に示すように２次固有振動数と等しい周波数ｆｅＣ２の地震動のフーリエ振幅スペクトルＳＥＣが比較的大きいときには、図１１（ｃ）に示すように、ｆｅＣ＝ｆｅＣ２での建物応答のフーリエ振幅スペクトルＳＢＣが比較的大きくなっており、建物の２次固有振動数の振動を適切に抑制できないことが、分かる。

また、図１１（ｄ）〜図１１（ｆ）は、第１実施形態と異なり、付加振動系の固有振動数を、常に、建物の２次固有振動数に同調させた場合の動作例を示しており、これらの図において、ｆｅｃ、ｆｅｃ１、ｆｅｃ２、ＲＭｃ、ＳＥｃ及びＳＢｃは、図１０のｆｅ、ｆｅ１、ｆｅ２、ＲＭ、ＳＥ及びＳＢにそれぞれ対応するパラメータである。これらの図１１（ｄ）〜図１１（ｆ）に示すように、付加振動系の固有振動数を、常に、建物の２次固有振動数に同調させた場合において、建物に入力される地震動の卓越周波数が建物の１次固有振動数と等しいときには、ｆｅｃ＝ｆｅｃ１での建物のフーリエ振幅スペクトルＳＢｃが比較的大きくなっており、建物の１次固有振動数の振動を適切に抑制できないことが、分かる。

以上のように、図１１に示す比較例では、回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御（可変）できないことで付加振動系の固有振動数が常に固定されているため、建物に入力されるそのときどきの地震動に応じて建物の振動を適切に抑制できないことが、分かる。

これに対して、上述した第１実施形態では、可変回転慣性質量ダンパ１を用いた同調制御処理を実行することで、建物Ｂに入力されるそのときどきの地震動に応じて、可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄ及び減衰係数を適切に制御でき、ひいては、建物Ｂの振動を適切に抑制できることが、分かる。

以上のように、第１実施形態によれば、図１〜図７を参照して説明したように、可変回転慣性質量ダンパ１と第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２によって、付加振動系が構成されている。可変回転慣性質量ダンパ１には、建物Ｂの振動に伴う変位が第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を介して伝達され、伝達された建物Ｂの変位は、シリンダ２、ピストン３、粘性流体ＨＦ、第１連通路５及び歯車モータＭによって回転マス２１の回転運動に変換され、それにより回転マス２１が回転する結果、付加振動系が振動する。回転マス２１の回転に伴って発生する可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄは、歯車ポンプＰを介して第２連通路６内の粘性流体ＨＦの流量を調整することにより、連続的に変更される。

また、図８及び図９を参照して説明したように、建物Ｂに入力される振動のうちの卓越する周波数成分の周波数である卓越周波数ｆｃｐが算出される（ステップ２）。さらに、建物Ｂの振動中、建物Ｂの所定の複数の固有振動数のうちの、算出された卓越周波数ｆｃｐに最も近い固有振動数である近傍固有振動数ｆｎに、付加振動系の固有振動数が同調するように、より具体的には、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数ｆｎと同じになるように、歯車ポンプＰを介して第２連通路６内の粘性流体ＨＦの流量を調整することによって、可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄが制御される（ステップ４〜７）。これにより、建物Ｂの近傍固有振動数ｆｎに付加振動系の固有振動数を同調させることによって、建物Ｂに入力されるそのときどきの振動に含まれる最も強い卓越周波数ｆｃｐでの建物Ｂの振動を、付加振動系で適切に吸収し、抑制することができる。

また、第１流体室２ｄ内の圧力が上限値に達したときには、第１リリーフ弁１１が開弁することによって、第２流体室２ｅ内の圧力が上限値に達したときには、第２リリーフ弁１２が開弁することによって、上昇した第１及び第２流体室２ｄ、２ｅの一方の圧力が他方に逃がされるので、その過大化が防止され、可変回転慣性質量ダンパ１のシリンダ２及びピストン３に作用する軸力を適切に制限することができる。

さらに、付加振動系の振動が、シリンダ２、ピストン３、第１連通路５、粘性流体ＨＦ、及び調整弁１５から成る可変減衰ダンパで減衰され、調整弁１５の開度を変化させることによって、可変減衰ダンパの減衰係数が連続的に変更される。また、建物Ｂの振動中、定点理論に従い、近傍固有振動数ｆｎと、前述したように制御された可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄ（慣性質量Ｍｄｓ）とに応じて、建物Ｂの応答倍率の最大値が最小になるように、可変減衰ダンパの減衰係数を制御する（ステップ８〜１４）ので、建物Ｂの振動をより適切に抑制することができる。さらに、可変回転慣性質量ダンパ１が可変減衰ダンパの機能をも兼ね備えており、シリンダ２、ピストン３、第１連通路５、及び粘性流体ＨＦが、可変回転慣性質量ダンパ及び可変減衰ダンパの構成部品として兼用されているので、その分、振動抑制装置を小型化することができる。

さらに、可変回転慣性質量ダンパ１は、基本的に、シリンダ２、ピストン３、第１及び第２連通路５、６を備え、歯車モータＭを第１連通路５に設け、歯車ポンプＰを第２連通路６に設けた構成であるので、ボールねじ機構や多数の部材から成る錘部保持機構などが必要である特開2016-151287号公報に開示された従来の可変回転慣性質量ダンパと比較して、構成が単純である。同じ理由から、ボールねじ機構、錘部保持機構及びアクチュエータがいずれもケーシング内に収容されるこの従来の可変回転慣性質量ダンパと比較して、組付けを容易に行えるとともに、調整やメンテナンスなどを行う際の作業性を向上させることができる。

なお、第１実施形態では、第１及び第２連通路５、６を、シリンダ２に直接、接続しているが、第２連通路６の両端部を第１連通路５の途中に、歯車モータＭをまたぐように並列に接続してもよい（本出願人による特願2016-202281号の図７参照）。また、第１実施形態では、本発明における流動変換機構として、歯車モータＭを用いているが、粘性流体ＨＦの流動を回転運動に変換できる他の適当な機構、例えば、本出願人による特許第5191579号の図５などに記載されたスクリュー機構や、本出願人による特許第5161395号の図２などに記載されたピストンがナットに一体に設けられたボールねじ、あるいは、ベーンモータやプランジャモータ（ピストンモータ）などを用いてもよい。流動変換機構としてこのボールねじを用いる場合には、連通路におけるピストンが移動する部分を、シリンダ状に形成してもよいことは、もちろんである。

さらに、第１実施形態では、電磁弁で構成された調整弁１５を用いているが、油圧や空気圧で駆動されるタイプの調整弁を用いてもよい。また、第１実施形態では、本発明における流量調整機構を構成する電動ポンプとして、歯車ポンプＰを用いているが、他の適当な電動ポンプ、例えば、ベーンポンプやプランジャポンプ（ピストンポンプ）などを用いてもよい。さらに、第１実施形態では、流量調整機構として、歯車ポンプＰを用いているが、第２連通路６を流動する粘性流体ＨＦ（作動流体）の流量を調整可能な他の適当な機構、例えば、開度の変更によって作動流体の流量を調整する流量調整弁を用いてもよい。また、第１実施形態では、ピストン３に第１及び第２リリーフ弁１１、１２を設けているが、これらを省略してもよい。

さらに、第１実施形態では、本発明における可変減衰ダンパを、シリンダ２、ピストン３、第１連通路５、粘性流体ＨＦ及び調整弁１５などで構成し、可変回転慣性質量ダンパ１を可変減衰ダンパの機能をも備えるように構成しているが、可変回転慣性質量ダンパ１から調整弁１５を削除した構成を有する可変回転慣性質量ダンパと、付加振動系の振動を減衰させるとともにその減衰係数を変更可能な可変減衰ダンパとを、並列に設けてもよい。この場合の可変減衰ダンパとして、後述する第２実施形態の可変減衰ダンパ８１や、ＭＲ流体（Magneto-Rheological fluid）を用いたタイプの可変減衰ダンパなど、様々な可変減衰ダンパを用いてもよいことは、もちろんである。あるいは、可変減衰ダンパ（調整弁１５）を省略するとともに、同調制御処理における減衰係数を制御するための処理（ステップ８〜１４）を省略してもよい。

また、第１実施形態では、可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄを、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数ｆｎと同じになるように、制御しているが、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数ｆｎとほぼ同じになるように、制御してもよい。その場合には、前記式（９）における近傍固有振動数ｆｎに代えて、ｆｎに非常に小さな所定値を加算又は減算した値が用いられる。

さらに、第１実施形態（同調制御処理）では、粘性流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈを無視し、回転マス２１による慣性質量Ｍｒを可変回転慣性質量ダンパ１の慣性質量Ｍｄとみなして、流量調整モータ３１の動作及び調整弁１５の開度の制御を行っているが、慣性質量Ｍｈを無視せずに、Ｍｄ＝Ｍｒ＋Ｍｈとして、当該制御を行ってもよい。この場合、前記ステップ４以降の処理では、式（９）で算出された慣性質量Ｍｄｓから慣性質量Ｍｈを減算した値が、慣性質量Ｍｄｓとして用いられる。また、第１実施形態に関してこれまでに述べたバリエーションを適宜、組み合わせて適用してもよいことは、もちろんである。

次に、図１２〜図１６を参照しながら、本発明の第２実施形態による振動抑制装置について説明する。この振動抑制装置は、第１実施形態と同様に建物Ｂ（図１５参照）に適用されたものであり、図１２に示す可変回転慣性質量ダンパ６１と、図１３に示す可変減衰ダンパ８１と、図１４に示す制御装置９１、電源９２及び地震計５３と、図１５に示す第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’を備えている。可変回転慣性質量ダンパ６１は、後述する回転マス６８、６８が回転するのに伴って発生する慣性質量を２段階に変更可能に構成されており、図１２に示すように、ケース状の本体部６２と、本体部６２内に収容された円筒状の内筒６３及び外筒６４と、本体部６２に対して軸線方向（図１２の左右方向）に移動自在に設けられたねじ軸６５と、ねじ軸６５に複数のボール（図示せず）を介して回転自在に螺合するナット６６を有している。

本体部６２は、筒状の筒壁６２ａと、筒壁６２ａの軸線方向の両端部にそれぞれ設けられた板状の第１端壁６２ｂ及び第２端壁６２ｃを、一体に有しており、第１及び第２端壁６２ｂ、６２ｃの互いに対向する面の各々には、スラスト軸受けＢＥ１が取り付けられ、固定されている。これらの一対のスラスト軸受けＢＥ１、ＢＥ１は、互いに同軸状に配置されている。第１端壁６２ｂには、厚さ方向の外方に突出する凸部６２ｄが一体に設けられており、凸部６２ｄには、回転マス６８、６８の回転に伴って作用するトルクでは回転しない程度の摩擦を有する自在継手を介して、第１取付具ＦＬ１’が設けられている。また、第２端壁６２ｃには、厚さ方向に貫通する挿入孔６２ｅが形成されており、凸部６２ｄ及び挿入孔６２ｅは、スラスト軸受けＢＥ１、ＢＥ１と同軸状に配置されている。また、第１及び第２端壁６２ｂ、６２ｃには、厚さ方向に貫通する支持孔６２ｆが、上記の挿入孔６２ｅと平行に並んで形成されており、支持孔６２ｆには、ラジアル軸受けＢＥ２が設けられている。

内筒６３は、円筒状の周壁６３ａと、周壁６３ａの軸線方向の両端部にそれぞれ設けられた円板状の第１端壁６３ｂ及び第２端壁６３ｃを、一体に有しており、本体部６２内に、ナット６６と同軸状に配置されている。第１端壁６３ｂは本体部６２の第１端壁６２ｂの軸受けＢＥ１に、第２端壁６３ｃは本体部６２の第２端壁６２ｃの軸受けＢＥ１に、それぞれ係合しており、それにより、内筒６３は、軸受けＢＥ１、ＢＥ１を介して本体部６２に、その軸線を中心として回転自在に支持されており、本体部６２に対して移動不能である。また、第２端壁６３ｃの径方向の中央には、軸線方向に貫通する挿入孔（図示せず）が形成されている。外筒６４は、円筒状に形成され、その内側に内筒６３が同軸状に挿入されていて、ラジアル軸受け（図示せず）を介して内筒６３に回転自在に支持されており、内筒６３に対して軸線方向に移動不能である。

前記ねじ軸６５は、ボール及びナット６６とともにボールねじを構成している。また、ねじ軸６５は、軸線方向に延びるとともに、内筒６３に、その第２端壁６３ｃの挿入孔に挿入された状態で、軸線方向に移動自在に部分的に収容されており、本体部６２の第２端壁６２ｃよりも外方に延びている。ねじ軸６５の内筒６３と反対側の端部には、回転マス６８、６８の回転に伴って作用するトルクでは回転しない程度の摩擦を有する自在継手を介して、第２取付具ＦＬ２’が設けられている。ナット６６は、内筒６３の第２端壁６３ｃに同軸状に取り付けられ、本体部６２の第２端壁６２ｃの挿入孔６２ｅに挿入されており、本体部６２に対して、内筒６３と一体に回転自在である。

以上の構成により、ねじ軸６５が本体部６２に対して軸線方向に移動すると、この移動が上記のボールねじで回転運動に変換される結果、ナット６６及び内筒６３が回転する。

また、可変回転慣性質量ダンパ６１は、内筒６３と外筒６４の間を接続／遮断するためのクラッチ６７と、一対の回転マス６８、６８と、外筒６４の回転を変速した状態で回転マス６８、６８に伝達するための変速機構６９をさらに備えている。クラッチ６７は、例えば摩擦クラッチであり、内筒６３に取り付けられたインナーと、外筒６４に取り付けられたアウターと、電磁式のアクチュエータ６７ａ（図１４参照）を有している。アクチュエータ６７ａは、制御装置９１を介して電源９２に接続されており、クラッチ６７の接続／遮断は、アクチュエータ６７ａを介して、制御装置９１により制御される。クラッチ６７が接続された状態で、ねじ軸６５が本体部６２に対して移動するのに伴ってナット６６及び内筒６３が回転すると、外筒６４は内筒６３と一体に回転する。なお、アクチュエータ６７ａとして油圧式のものを用いてもよい。また、クラッチ６７として、他の適当なクラッチ、例えば電磁パウダークラッチなどを用いてもよい。

各回転マス６８は、比重の比較的大きな材料、例えば鉄で構成され、円板状に形成されており、その厚さが比較的大きく、一対の回転マス６８、６８の一方は、変速機構６９の後述する回転軸７０の一端部に、他方は回転軸７０の他端部に、それぞれ同軸状に一体に設けられている。なお、一対の回転マス６８、６８の一方を省略してもよいことは、もちろんである。

変速機構６９は、いわゆる平行軸式の有段変速機構であって、本体部６２の前述した挿入孔６２ｆ、６２ｆにラジアル軸受けＢＥ２、ＢＥ２を介して挿入された回転軸７０と、互いに並列に設けられた第１ギヤ列７１及び第２ギヤ列７２と、シンクロメッシュ機構（同期噛合い機構）７３などで構成されており、２段の変速段を有している。回転軸７０は、ラジアル軸受けＢＥ２、ＢＥ２を介して本体部６２に回転自在に支持されており、外筒６４と平行に延びている。第１及び第２ギヤ列７１、７２ならびにシンクロメッシュ機構７３は、本体部６２内に収容されている。

第１ギヤ列７１は、互いに噛み合う第１ギヤ７１ａ及び第２ギヤ７１ｂで構成されており、前者７１ａは外筒６４に同軸状に一体に設けられ、後者７１ｂは、回転軸７０に同軸状に回転自在に設けられている。また、第２ギヤ列７２は、互いに噛み合う第３ギヤ７２ａ及び第４ギヤ７２ｂで構成されており、前者７２ａは外筒６４に同軸状に一体に設けられ、後者７２ｂは、回転軸７０に同軸状に回転自在に設けられている。第１〜第４ギヤ７１ａ、７１ｂ、７２ａ、７２ｂの歯数の設定については後述する。

シンクロメッシュ機構７３は、第２ギヤ７１ｂ及び第４ギヤ７２ｂを回転軸７０に選択的に接続／遮断するためのものであり、環状に形成されるとともに内歯が設けられたスリーブ７３ａや、スリーブ７３ａに連結されたシフトフォーク７３ｂ、シフトフォーク７３ｂを介してスリーブ７３ａを駆動する電磁式のアクチュエータ７３ｃ（図１４参照）、第２及び第４ギヤ７１ｂ、７２ｂの各々に一体に設けられたクラッチギヤ（図示せず）などを有している。シンクロメッシュ機構７３は、車両用の有段変速機構に用いられるような周知のものであるので、その構成及び動作について簡単に説明する。

スリーブ７３ａは、回転軸７０に回転不能かつ軸線方向に移動自在に設けられており、第２ギヤ７１ｂと第４ギヤ７２ｂの間に配置されている。シンクロメッシュ機構７３では、スリーブ７３ａが図１２に示す中立位置にあるときには、第２及び第４ギヤ７１ｂ、７２ｂと回転軸７０との間は、遮断された状態にある。また、アクチュエータ７３ｃによりスリーブ７３ａが中立位置から第２ギヤ７１ｂ側に駆動されると、スリーブ７３ａは、第２ギヤ７１ｂ及び回転軸７０の回転を互いに同期させながら第２ギヤ７１ｂ側に移動し、スリーブ７３ａの内歯が第２ギヤ７１ｂと一体のクラッチギヤと噛み合うことによって、第２ギヤ７１ｂが回転軸７０に接続されるとともに、第４ギヤ７２ｂと回転軸７０の間が遮断される。

一方、アクチュエータ７３ｃによりスリーブ７３ａが中立位置から第４ギヤ７２ｂ側に駆動されると、スリーブ７３ａは、第４ギヤ７２ｂ及び回転軸７０の回転を互いに同期させながら第４ギヤ７２ｂ側に移動し、スリーブ７３ａの内歯が第４ギヤ７２ｂと一体のクラッチギヤと噛み合うことによって、第４ギヤ７２ｂが回転軸７０に接続されるとともに、第２ギヤ７１ｂと回転軸７０の間が遮断される。

アクチュエータ７３ｃは、制御装置９１を介して電源９２に接続されており、シンクロメッシュ機構７３による第２及び第４ギヤ７１ｂ、７２ｂの回転軸７０への選択的な接続／遮断は、アクチュエータ７３ｃを介して、制御装置９１により制御される。これにより、外筒６４の回転を回転マス６８、６８に伝達するための変速機構６９のギヤ列として、第１及び第２ギヤ７１ａ、７１ｂから成る第１ギヤ列７１と、第３及び第４ギヤ７２ａ、７２ｂから成る第２ギヤ列７２の一方が選択される。

また、前記第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’は、弾性を有する比較的剛性の低い鋼材で構成され、それらの剛性が所定値に設定されており、建物Ｂの上梁ＢＵ及び下梁ＢＤにそれぞれ固定されるとともに、上梁ＢＵから下方に、下梁ＢＤから上方に、それぞれ延びている。また、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’には、前記第１及び第２取付具ＦＬ１’、ＦＬ２’がそれぞれ取り付けられるとともに、可変減衰ダンパ８１の後述する第１及び第２取付具ＦＬ１、ＦＬ２がそれぞれ取り付けられている。以上により、可変回転慣性質量ダンパ６１及び可変減衰ダンパ８１は、第１弾性部材ＥＭ１’を介して上梁ＢＵに互いに並列に連結されるとともに、第２弾性部材ＥＭ２’を介して下梁ＢＤに互いに並列に連結されており、両者ＢＤ、ＢＵの間に水平に延びている。また、可変回転慣性質量ダンパ６１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’は、付加振動系を構成している。

さらに、可変回転慣性質量ダンパ６１、可変減衰ダンパ８１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’は、建物Ｂのすべての層の各々に１組ずつ設けられており、図１５はそのうちの１組を示している。なお、図１５では便宜上、一部の構成要素及び符号の図示を省略している。ちなみに、可変回転慣性質量ダンパ６１、可変減衰ダンパ８１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’を、建物Ｂのすべての層でなく一部の層だけに設けてもよいことは、もちろんである。

次に、可変回転慣性質量ダンパ６１の動作について説明する。建物Ｂが振動するのに伴い、上下の梁ＢＵ、ＢＤの間に水平方向の相対変位が発生すると、この相対変位が、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’を介して、本体部６２及びねじ軸６５に外力として伝達されることにより、ねじ軸６５が、本体部６２に対して軸線方向に移動する。このねじ軸６５の移動は、ナット６６により回転運動に変換され、ナット６６は、内筒６３と一緒に本体部６２に対して回転する。

この場合、クラッチ６７で内筒６３と外筒６４の間が接続されるとともに、シンクロメッシュ機構７３で第１ギヤ列７１が選択されているときには、内筒６３の回転が、外筒６４、第１及び第２ギヤ７１ａ、７１ｂを介して、両ギヤ７１ａ、７１ｂのギヤ比に基づく所定の第１変速比（第２ギヤ７１ｂの歯数／第１ギヤ７１ａの歯数）で変速された状態で、回転軸７０に伝達され、さらに回転マス６８、６８に伝達される。これにより、回転マス６８、６８が回転する結果、回転マス６８、６８の回転に起因する慣性質量による慣性力が発生する。

一方、クラッチ６７で内筒６３と外筒６４の間が接続され、シンクロメッシュ機構７３で第２ギヤ列７２が選択されているときには、内筒６３の回転が、外筒６４、第３及び第４ギヤ７２ａ、７２ｂを介して、両ギヤ７２ａ、７２ｂのギヤ比に基づく所定の第２変速比（第４ギヤ７２ｂの歯数／第３ギヤ７２ａの歯数）で変速された状態で、回転軸７０に伝達され、さらに回転マス６８、６８に伝達される。これにより回転マス６８、６８が回転する結果、回転マス６８、６８の回転に起因する慣性質量による慣性力が発生する。

なお、シンクロメッシュ機構７３で選択されるギヤ列が第１ギヤ列７１と第２ギヤ列７２の間で変更され、変速機構６９の変速比が第１変速比と第２変速比の間で切り替えられるときには、まず、クラッチ６７で内筒６３と外筒６４の間が遮断された後、その状態でギヤ列の変更が行われ、変更されたギヤ列のギヤの回転軸７０への接続が完了した後に、クラッチ６７で内筒６３と外筒６４の間が接続される。

また、第１ギヤ列７１が選択されているときには、ねじ軸６５に作用する回転マス６８、６８による慣性質量Ｍｄ’（等価質量）は、次式（１５）で表される。
Ｍｄ’＝｛２π／（Ｌｄ・Ｒ１）｝²・ｍｄ’・Ｄ’²／８ ……（１５）
ここで、Ｒ１は、上記の第１変速比（第２ギヤ７１ｂの歯数／第１ギヤ７１ａの歯数）であり、Ｌｄはねじ軸６５のピッチ、ｍｄ’は回転マス６８、６８の実質量、Ｄ’は回転マス６８の径である。

一方、慣性質量Ｍｄ’は、第２ギヤ列７２が選択されているときには、次式（１６）で表される。
Ｍｄ’＝｛２π／（Ｌｄ・Ｒ２）｝²・ｍｄ’・Ｄ’²／８ ……（１６）
ここで、Ｒ２は、前記第２変速比（第４ギヤ７２ｂの歯数／第３ギヤ７２ａの歯数）である。

これらの式（１５）及び（１６）から明らかなように、可変回転慣性質量ダンパ６１の慣性質量Ｍｄ’は、第１及び第２ギヤ列７１、７２の一方を選択し、変速機構６９の変速比を変化させることによって、２段階に変更される。

次に、第１〜第４ギヤ７１ａ〜７２ｂの歯数の設定について説明する。回転マス６８、６８、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’を含む付加振動系の固有振動数ｆａは、次式（１７）で表される。
ｆａ＝sqrt（θｓ’／Ｍｄ’）／２π ……（１７）
ここで、θｓ’は、第１及び第２連結部材ＥＮ１’、ＥＮ２’の全体の剛性（ばね定数）である。

第１及び第２ギヤ７１ａ、７１ｂの歯数は、第１ギヤ列７１が選択され、変速機構６９の変速比として第１変速比Ｒ１が選択されているときに、付加振動系の固有振動数ｆａが例えば建物Ｂの１次固有振動数（１次モードの固有振動数）ｆ１に同調するように（例えば、ｆａ＝ｆ１又はｆａ≒ｆ１になるように）、設定されている。より具体的には、上記式（１５）及び（１７）に基づいて、第１変速比Ｒ１、１次固有振動数ｆ１、ねじ軸６５のピッチＬｄ、回転マス６８、６８の実質量ｍｄ’、回転マス６８の径Ｄ’、ならびに、第１及び第２連結部材ＥＮ１’、ＥＮ２’の全体の剛性θｓ’の間に、次式（１８）が成立するように、第１及び第２ギヤ７１ａ、７１ｂの歯数は設定されている。
Ｒ１＝｛（２π²・ｆ１・Ｄ’）／Ｌｄ｝・sqrt｛ｍｄ’／（２θｓ’）｝
……（１８）

なお、上記式（１８）は、ｆａ＝ｆ１になるように第１及び第２ギヤ７１ａ、７１ｂの歯数を設定する場合の例であるが、ｆａ≒ｆ１になるように設定する場合には、上記の式（１８）の１次固有振動数ｆ１に代えて、ｆ１に非常に小さな所定値を加算又は減算した値が用いられる。

また、第３及び第４ギヤ７２ａ、７２ｂの歯数は、第２ギヤ列７２が選択され、変速機構６９の変速比として第２変速比Ｒ２が選択されているときに、付加振動系の固有振動数ｆａが例えば建物Ｂの２次固有振動数（２次モードの固有振動数）ｆ２に同調するように（例えば、ｆａ＝ｆ２又はｆａ≒ｆ２になるように）、設定されている。より具体的には、上記式（１６）及び（１７）に基づいて、第２変速比Ｒ２、２次固有振動数ｆ２、ねじ軸６５のピッチＬｄ、回転マス６８、６８の質量ｍｄ’、回転マス６８の径Ｄ’、ならびに、第１及び第２連結部材ＥＭ１’、ＥＭ２’の全体の剛性θｓ’の間に、次式（１９）が成立するように、第３及び第４ギヤ７２ａ、７２ｂの歯数は設定されている。
Ｒ２＝｛（２π²・ｆ２・Ｄ’）／Ｌｄ｝・sqrt｛ｍｄ’／（２θｓ’）｝
……（１９）

なお、上記式（１９）は、ｆａ＝ｆ２になるように第３及び第４ギヤ７２ａ、７２ｂの歯数を設定する場合の例であるが、ｆａ≒ｆ２になるように設定する場合には、上記の式（１９）の２次固有振動数ｆ２に代えて、ｆ２に非常に小さな所定値を加算又は減算した値が用いられる。

なお、第１及び第２変速比Ｒ１、Ｒ２はいずれも、値１．０よりも小さな高速側の変速比に設定されており、それにより、可変回転慣性質量ダンパ６１の慣性質量Ｍｄ’は、前記式（１５）及び（１６）から明らかなように、回転マス６８、６８の実質量ｍｄ’よりも大きく増大される。

次に、前記可変減衰ダンパ８１について説明する。可変減衰ダンパ８１は、その減衰係数を連続的に変更可能に構成されており、図１３に示すように、円筒状のシリンダ８２と、シリンダ８２内に軸線方向に摺動自在に設けられたピストン８３と、ピストン８３に一体に設けられ、シリンダ８２内に軸線方向に移動自在に部分的に収容されたロッド８４と、シリンダ８２に接続された連通路８５と、連通路８５に設けられた調整弁８６を有している。

シリンダ８２は、第１実施形態のシリンダ２と同様に構成されており、周壁８２ａ、第１端壁８２ｂ及び第２端壁８２ｃを一体に有している。これらの周壁８２ａ、第１及び第２端壁８２ｂ、８２ｃによって画成された流体室は、ピストン８３によって第１端壁８２ｂ側の第１流体室８２ｄと第２端壁８２ｃ側の第２流体室８２ｅに区画されており、両流体室８２ｄ、８２ｅには、粘性流体ＨＦが充填されている。また、第１端壁８２ｂには、外方に突出する凸部８２ｆが一体に設けられており、凸部８２ｆには、自在継手を介して、第１取付具ＦＬ１が設けられている。第１取付具ＦＬ１は、前述したように第１弾性部材ＥＭ１’に取り付けられている（図１５参照）。さらに、第２端壁８２ｃの径方向の中央には、軸線方向に貫通するロッド案内孔８２ｇが形成されており、ロッド案内孔８２ｇには、シールが設けられている。

前記ロッド８４は、上記のロッド案内孔８２ｇに、シールを介して液密に挿入され、軸線方向に延びるとともに、シリンダ８２に対して軸線方向に移動自在であり、その一端部がピストン８３に取り付けられている。また、ロッド８４の他端部には、自在継手を介して、第２取付具ＦＬ２が設けられている。第２取付具ＦＬ２は、前述したように第２弾性部材ＥＭ２’に取り付けられている（図１５参照）。

前記ピストン８３は、円柱状に形成され、その外周面がシールを介してシリンダ８２の内周面に液密に接している。また、ピストン８３の径方向の外端部には、軸線方向に貫通する複数の孔が形成されており（２つのみ図示）、これらの孔には、前述した第１及び第２リリーフ弁１１、１２とそれぞれ同様に構成された第１リリーフ弁８７及び第２リリーフ弁８８が設けられている。

第１リリーフ弁８７は、第１端壁８２ｂ側へのピストン８３の移動によって第１流体室８２ｄ内の粘性流体ＨＦの圧力が所定の上限値に達したときに開弁し、それにより、第１及び第２流体室８２ｄ、８２ｅが互いに連通されることによって、第１流体室８２ｄ内の粘性流体ＨＦの圧力の過大化が防止される。第２リリーフ弁８８は、第２端壁８２ｃ側へのピストン８３の移動によって第２流体室８２ｅ内の粘性流体ＨＦの圧力が上記の上限値に達したときに開弁し、それにより、第２及び第１流体室８２ｅ、８２ｄが互いに連通されることによって、第２流体室８２ｅ内の粘性流体ＨＦの圧力の過大化が防止される。なお、第１及び第２リリーフ弁８７、８８の上限値を互いに異なる値に設定してもよい。

前記連通路８５は、ピストン８３をバイパスし、第１及び第２流体室８２ｄ、８２ｅに連通するように、シリンダ８２に接続されており、粘性流体ＨＦが充填されている。調整弁８６は、連通路８５を流れる粘性流体ＨＦの流動抵抗を調整するためのものであって、例えば常開タイプの電磁弁で構成されており、その開度を連続的に変更可能である。また、調整弁８６は、制御装置９１を介して電源９２に接続されており、その開度が制御装置９１によって制御される。

次に、可変減衰ダンパ８１の動作について説明する。建物Ｂが振動するのに伴い、上下の梁ＢＵ、ＢＤの間に水平方向の相対変位が発生すると、この相対変位が、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’を介して、シリンダ８２及びロッド８４に外力として伝達されることにより、シリンダ８２とロッド８４が軸線方向に相対的に移動し、ピストン８３はシリンダ８２内を摺動する。

この場合、ピストン８３が第１流体室８２ｄ側（図１３の左方）に移動したときには、第１流体室８２ｄ内の粘性流体ＨＦの一部が、ピストン８３によって連通路８５に押し出されることで、連通路８５内に第２流体室８２ｅ側（右方）への粘性流体ＨＦの流動が生じる。これとは逆に、ピストン８３が第２流体室８２ｅ側（右方）に移動したときには、第２流体室８２ｅ内の粘性流体ＨＦの一部が、ピストン８３によって連通路８５に押し出されることで、連通路８５内に第１流体室８２ｄ側（左方）への粘性流体ＨＦの流動が生じる。

また、ピストン８３が第１流体室８２ｄ側及び第２流体室８２ｅ側に移動するいずれの場合においても、このピストン８３の移動に伴って、第１及び第２流体室８２ｄ、８２ｅの間で粘性流体ＨＦの圧力差が発生し、この圧力差は、ピストン８３に抵抗力として作用する。この抵抗力、すなわち、可変減衰ダンパ８１の減衰力は、付加振動系の振動を減衰させるように作用し、その減衰係数は、調整弁８６の開度を調整し、連通路８５を流動する粘性流体ＨＦの流動抵抗を変化させることによって、連続的に変更される。

前記制御装置９１及び電源９２は、第１実施形態の制御装置５１及び電源５２とそれぞれ同様に構成されており、制御装置９１には、地震計５３で計測された、建物Ｂに入力される地震動を表す計測信号が入力される。制御装置９１は、可変回転慣性質量ダンパ６１の慣性質量Ｍｄ’及び可変減衰ダンパ８１の減衰係数を制御すべく、変速機構６９の変速比を設定するとともに調整弁８６の開度を制御するために、図１６に示す同調制御処理を、所定時間ごとに繰り返し実行する。

この図１６では、第１実施形態の同調制御処理（図８及び図９）と同じ実行内容の部分については、同じステップ番号を付している。以下、この同調制御処理について、第１実施形態と異なる実行内容の部分を中心に説明する。

図１６の前記ステップ２に続くステップ２１では、算出された卓越周波数ｆｃｐと、制御装置９１のＲＯＭに記憶された建物Ｂの１次及び２次固有振動数ｆ１、ｆ２との関係に基づいて、近傍固有振動数ｆｎを設定する。具体的には、卓越周波数ｆｃｐが１次固有振動数ｆ１に所定値を加算した値よりも小さいときには、１次及び２次固有振動数ｆ１、ｆ２のうち、１次固有振動数ｆ１が卓越周波数数ｆｃｐに最も近いとして、近傍固有振動数ｆｎを１次固有振動数ｆ１に設定する。一方、卓越周波数ｆｃｐが１次固有振動数ｆ１に所定値を加算した値以上であるときには、１次及び２次固有振動数ｆ１、ｆ２のうち、２次固有振動数ｆ２が卓越周波数数ｆｃｐに最も近いとして、近傍固有振動数ｆｎを２次固有振動数ｆ２に設定する。

次いで、近傍固有振動数ｆｎに基づいて、変速機構６９の変速比を設定（ステップ２２）する。このステップ２２では、近傍固有振動数ｆｎが１次固有振動数ｆ１に設定されているときには、付加振動系の固有振動数ｆａを建物Ｂの１次固有振動数ｆ１に同調させるために、変速機構６９の変速比は第１変速比Ｒ１に設定（制御）される。また、近傍固有振動数ｆｎが２次固有振動数ｆ２に設定されているときには、付加振動系の固有振動数ｆａを建物Ｂの２次固有振動数ｆ２に同調させるために、変速機構６９の変速比は第２変速比Ｒ２に設定（制御）される。これに伴い、設定された変速比に従って、アクチュエータ６７ａ、７３ｃの動作が制御される。

次に、設定された近傍固有振動数ｆｎと第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’の全体の剛性θｓ’を用い、次式（２０）によって、ステップ２２の変速比の設定により制御された慣性質量Ｍｄｓ’を算出する（ステップ２３）。この式（２０）は、付加振動系の固有振動数ｆａを表す前記式（１７）（ｆａ＝sqrt（θｓ’／Ｍｄ’）／２π）を、慣性質量Ｍｄ’について展開するとともに、Ｍｄ’をＭｄｓ’に、ｆａをｆｎに、それぞれ置き換えたものである。
Ｍｄｓ’＝θｓ’／（ｆｎ・２π）² ……（２０）

また、この慣性質量Ｍｄｓ’の算出は、例えば、建物Ｂのすべての層の各々に設けられた回転マス６８、６８について行われる。以下、建物Ｂのｉ層に設けられた回転マス６８、６８による慣性質量Ｍｄｓ’を、適宜、層数ｉを添え字として付して表す（Ｍｄｓ’_i 後述する式（２１）参照）。さらに、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’の全体の剛性θｓ’は、所定値であり、ＲＯＭに記憶されており、上記のステップ２３の算出においてＲＯＭから読み出される。

次いで、前記ステップ８を実行し、第１実施形態で説明したように、建物Ｂの広義節点質量_sＭ₀を算出する。次に、上記ステップ２３で算出された慣性質量Ｍｄｓ’を用い、次式（２１）によって、広義慣性接続要素質量_sＭｄ’を算出する（ステップ２４）。この広義慣性接続要素質量_sＭｄ’は、付加振動系のｓ次モードでの広義の可変回転慣性質量ダンパ６１の慣性質量である。この式（２１）における_sｕ_i(s)−_sｕ_i-1(s)及び_sｕ_1(s)については、第１実施形態で説明したとおりである。

次に、算出された広義慣性接続要素質量_sＭｄ’を、ステップ８で算出された広義節点質量_sＭ₀で除算することによって、質量比μ’を算出（μ’＝_sＭｄ’／_sＭ₀）する（ステップ２５）。

次いで、算出された質量比μ’を用い、次式（２２）によって、最適同調振動数比γ’を算出する（ステップ２６）とともに、次式（２３）によって、可変減衰ダンパ８１の減衰定数の目標値である目標減衰定数ｈｏｂｊ’を算出する（ステップ２７）。ここで、最適同調振動数比γ’が１を大きく超える場合には、前記ステップ２３に戻り、式（２０）における近傍固有振動数ｆｎをγ’・ｆｎに置き換えて、慣性質量Ｍｄｓ’を再計算するのが望ましい。このように、最適同調振動数比γ’が１を大きく超える場合には、本明細書中の近傍固有振動数ｆｎをγ’・ｆｎに置き換えてもよい。

次に、算出された最適同調振動数比γ’及び目標減衰定数ｈｏｂｊ’、ならびに前記ステップ２１及び２２でそれぞれ設定された近傍固有振動数ｆｎ及び慣性質量Ｍｄｓ’を用い、次式（２４）によって、可変減衰ダンパ８１の減衰係数の目標値である目標減衰係数ｃｏｂｊ’を算出する（ステップ２８）。
ｃｏｂｊ’＝２ｈｏｂｊ’・Ｍｄｓ’・γ’・ｆｎ・２π ……（２４）

上記の式（２２）〜式（２４）は、第１実施形態で説明した式（１２）〜式（１４）と同様、定点理論に従い、建物Ｂの応答倍率の最大値が最小になるような目標減衰係数ｃｏｂｊ’を算出できるように、導出されたものである。

なお、以上のステップ８、及び２４〜２８による目標減衰係数ｃｏｂｊ’の算出手法から明らかなように、当該算出に用いられる変数は、近傍固有振動数ｆｎ及び慣性質量Ｍｄｓ’であるので、両者ｆｎ、Ｍｄｓ’と目標減衰係数ｃｏｂｊ’との関係をあらかじめ求めてマップ化するともに、このマップを、ｆｎ及びＭｄｓ’に応じて検索することにより、目標減衰係数ｃｏｂｊ’を算出してもよい。また、目標減衰係数ｃｏｂｊ’の算出に、前記式（２２）〜式（２４）を用いているが、建物Ｂの応答倍率の最大値が最小になるように定点理論に従って導出された他の適当な式を用いてもよい。

次いで、算出された目標減衰係数ｃｏｂｊ’に基づく駆動信号を出力することによって、調整弁８６を駆動し（ステップ２９）、今回の処理を終了する。このように調整弁８６を駆動することで、可変減衰ダンパ８１の減衰係数が、目標減衰係数ｃｏｂｊ’になるように制御される。なお、上記の駆動信号は、減衰係数が目標減衰係数ｃｏｂｊ’になるように実験などによって予め求められるとともに、ＲＯＭに記憶されている。また、ステップ１、２、８及び２１〜２９を含む同調制御処理は、前述したように所定時間ごとに繰り返し実行される。

以上のように、第２実施形態によれば、図１２、図１４及び図１５を参照して説明したように、可変回転慣性質量ダンパ６１と第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’によって、付加振動系が構成されている。可変回転慣性質量ダンパ６１には、建物Ｂの振動に伴う変位が第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’を介して伝達され、伝達された建物Ｂの変位は、ねじ軸６５及びナット６６を含むボールねじによって回転動力に変換され、変換された回転動力は、有段式の変速機構６９によって、所定の第１及び第２変速比Ｒ１、Ｒ２から選択した１つの変速比で変速した状態で回転マス６８、６８に伝達され、それにより回転マス６８、６８が回転する結果、付加振動系が振動する。可変回転慣性質量ダンパ６１の慣性質量Ｍｄ’は、変速機構６９の変速比を変化させることによって、２段階に変更される。

また、第１及び第２変速比Ｒ１、Ｒ２は、建物Ｂの振動中、第１及び第２変速比がそれぞれ選択されている場合に得られる付加振動系の固有振動数が建物Ｂの１次及び２次固有振動数ｆ１、ｆ２にそれぞれ同調するように、設定されている。さらに、図１６を参照して説明したように、卓越周波数ｆｃｐ（建物Ｂに入力される振動のうちの卓越する周波数成分の周波数）が算出され（ステップ２）、建物Ｂの振動中、近傍固有振動数ｆｎ（建物Ｂの１次及び２次固有振動数ｆ１、ｆ２のうちの、卓越周波数ｆｃｐに最も近い固有振動数）に付加振動系の固有振動数が同調するように、慣性質量Ｍｄ’が制御される（ステップ２１及び２２）。これにより、建物Ｂの近傍固有振動数ｆｎに付加振動系の固有振動数を同調させることによって、建物Ｂに入力されるそのときどきの振動に含まれる最も強い卓越周波数ｆｃｐでの建物Ｂの振動を、付加振動系で適切に吸収し、抑制することができる。

また、図１３及び図１５を参照して説明したように、可変減衰ダンパ８１が付加振動系の振動を減衰させるとともに、その減衰係数が、調整弁８６の開度を変更することによって、連続的に変更される。また、図１６を参照して説明したように、建物Ｂの振動中、近傍固有振動数ｆｎと、制御された可変回転慣性質量ダンパ６１の慣性質量Ｍｄ’（慣性質量Ｍｄｓ’）とに応じ、調整弁８６の開度を変更することによって、建物Ｂの応答倍率の最大値が最小になるように、可変減衰ダンパ８１の減衰係数を制御する（ステップ８及び２３〜２９）ので、建物Ｂの振動をより適切に抑制することができる。

次に、図１７を参照しながら、本発明の第３実施形態による振動抑制装置の可変回転慣性質量ダンパ１０１について説明する。この可変回転慣性質量ダンパ１０１は、上述した第２実施形態と比較して、回転マス１０２、１０２の構成と、各回転マス１０２と回転軸７０の間に摩擦材１０３が設けられていることが、異なっている。図１７において、第２実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第２実施形態と異なる点を中心に説明する。

回転マス１０２は、第２実施形態の回転マス６８と比較して、その軸線方向に貫通する嵌合孔１０２ａが形成されている点のみが異なっている。上記の摩擦材１０３は、摩擦係数が比較的安定している材料、例えばテフロン（登録商標）などで構成され、環状に形成されるとともに回転軸７０の両端部にそれぞれ取り付けられており、回転マス１０２の嵌合孔１０２ａに嵌合している。この嵌合によって、回転マス１０２は回転軸７０に連結されている。摩擦材１０３の摩擦係数は、建物Ｂの振動が非常に大きいことで回転マス１０２の回転トルクが非常に大きくなったときに、回転マス１０２が摩擦材１０３に対して滑るように、設定されている。なお、摩擦材１０３を、環状に形成せずに、回転軸７０の周面に不連続に取り付けてもよい。

また、回転軸７０における回転マス１０２の軸線方向の両側にはそれぞれ、フランジ７０ａが一体に設けられており、回転マス１０２は、これらのフランジ７０ａ、７０ａに挟み込まれている。

なお、図示しないものの、可変回転慣性質量ダンパ１０１は、第２実施形態の場合と同様にして、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’をそれぞれ介して建物Ｂの下梁ＢＤ及び上梁ＢＵに、可変減衰ダンパ８１と並列に連結されている（図１５参照）。可変回転慣性質量ダンパ１０１は、第１及び第２連結部材ＥＮ１’、ＥＮ２’とともに付加振動系を構成している。

以上のように、第３実施形態によれば、摩擦材１０３が、回転軸７０に取り付けられており、回転マス１０２は、その嵌合孔１０２ａに摩擦材１０３が嵌合することにより、摩擦材１０３を介して回転軸７０に連結されている。また、摩擦材１０３の摩擦係数が上述したように設定されているので、建物Ｂの振動が非常に大きいことで回転マス１０２の回転トルクが非常に大きくなったときに、回転マス１０２が摩擦材１０３に対して滑り、それにより、回転マス１０２、１０２の回転に伴って発生する慣性質量による慣性力を制限することができる。

なお、建物Ｂの振動中、回転マス１０２、１０２の回転に伴って発生する慣性質量による慣性力の制限を、クラッチ６７を遮断することによって行ってもよい。

なお、第２及び第３実施形態では、回転軸７０への第２及び第４ギヤ７１ｂ、７２ｂの接続／遮断を行う単一のシンクロメッシュ機構７３を用いているが、互いに別個に設けられた第２ギヤ７１ｂ用及び第４ギヤ７２ｂ用のシンクロメッシュ機構を用いてもよい。また、第２及び３実施形態では、第１ギヤ７１ａを外筒６４に一体に、第２ギヤ７１ｂを回転軸７０に回転自在に、それぞれ設けているが、これとは逆に、第１ギヤ７１ａを外筒６４に回転自在に、第２ギヤ７１ｂを回転軸７０に一体に、それぞれ設けてもよい。このことは、第３及び第４ギヤ７２ａ、７２ｂについても、同様に当てはまる。

さらに、第２及び第３実施形態では、変速機構６９の変速段の段数は、２であるが、３以上でもよい。その場合、３段以上の複数の変速比が、これらの各々に対応してそれぞれ得られる付加振動系の複数の固有振動数が建物Ｂの３次モード以上の複数の固有振動数にそれぞれ対応して同調するように、設定される。また、第２及び第３実施形態では、変速機構６９は、平行軸式の有段変速機構であるが、他の適当な有段変速機構、例えば、車両などで用いられている遊星歯車装置や、ブレーキ、クラッチの組み合わせで構成された有段変速機構でもよい。

さらに、第３実施形態では、摩擦材１０３を、回転軸７０に取り付けるとともに、回転マス１０２の嵌合孔１０２ａに嵌合させているが、回転マスの嵌合孔の内周面に摩擦材を取り付けるとともに、摩擦材の内側に回転軸を嵌合させてもよい。あるいは、摩擦材を、回転軸及び嵌合孔の内周面のいずれにも取り付けずに（固定せずに）、両者の間に嵌合させてもよい。その場合、回転マスに、その径方向に貫通するとともに嵌合孔に連通する複数の収容孔を形成し、各収容孔に摩擦材に接触するスプリングを設けるとともに、回転マスの径方向の外方から収容孔にねじをねじ込むことで、スプリングの圧縮度合を変化させ、それにより回転軸及び嵌合孔の内周面に対する摩擦材の嵌合度合（摩擦係数）を調整してもよい。

次に、図１８〜図２１を参照しながら、本発明の第４実施形態による振動抑制装置の可変回転慣性質量ダンパ１１１について説明する。この可変回転慣性質量ダンパ１１１は、第２実施形態と比較して、外筒６４及びクラッチ６７が設けられていないことと、変速機構１１２の構成が異なっている。図１８〜図２０において、第１及び第２実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第１及び第２実施形態と異なる点を中心に説明する。

図１８に示す可変回転慣性質量ダンパ１１１の変速機構１１２は、変速比を無段階に変更可能な金属ベルト式の無段変速機構であり、車両などで用いられるような周知のものであるので、以下、その構成及び動作について簡単に説明する。変速機構１１２は、駆動プーリ１１３、従動プーリ１１４、伝達ベルト１１５、第１電磁弁１１６、及び第２電磁弁１１７（図１９参照）などで構成されており、駆動プーリ１１３は、互いに対向する円錐台形状の固定部１１３ａ及び可動部１１３ｂを有している。

固定部１１３ａは、内筒６３の周壁６３ａに固定されており、可動部１１３ｂは、内筒６３の周壁６３ａに、その軸線方向に移動可能でかつ相対的に回転不能に設けられている。また、固定部１１３ａと可動部１１３ｂの間には、伝達ベルト１１５を巻き掛けるためのＶ字状のベルト溝が形成されている。可動部１１３ｂには、油圧ポンプ（図示せず）が接続されており、油圧ポンプから可動部１１３ｂに供給される油圧は、第１電磁弁１１６の開度を変更することによって、調整される。これにより、駆動プーリ１１３のプーリ幅が変更されることによって、駆動プーリ１１３の有効径が無段階に変化する。図１９に示すように、第１電磁弁１１６は、後述する制御装置１２１を介して電源１２２に接続されている。

従動プーリ１１４は、上記駆動プーリ１１３と同様に構成されており、互いに対向する円錐台形状の固定部１１４ａ及び可動部１１４ｂを有している。固定部１１４ａは、回転軸７０に固定されており、可動部１１４ｂは、回転軸７０に、その軸線方向に移動可能にかつ回転不能に設けられている。また、固定部１１４ａと可動部１１４ｂの間には、Ｖ字状のベルト溝が形成されている。可動部１１４ｂには、油圧ポンプ（図示せず）が接続されており、油圧ポンプから可動部１１４ｂに供給される油圧は、第２電磁弁１１７の開度を変更することによって、調整される。これにより、従動プーリ１１４のプーリ幅が変更されることによって、従動プーリ１１４の有効径が無段階に変化する。図１９に示すように、第２電磁弁１１７は、制御装置１２１を介して電源１２２に接続されている。

伝達ベルト１１５は、金属板で構成された多数のエレメントを互いに重ね合わせた状態で帯状の金属リングで連結したものであり、駆動プーリ１１３及び従動プーリ１１４のベルト溝に巻き掛けられている。

以上の構成の変速機構１１２では、制御装置１２１により第１及び第２電磁弁１１６、１１７の開度が制御されることによって、駆動プーリ１１３及び従動プーリ１１４の有効径が無段階に変化する結果、その変速比が無段階に制御される。変速機構１１２の変速比は、いずれも値１．０よりも小さな第１上限変速比と第２下限変速比の間で、無段階に変更可能である。

また、図２０に示すように、可変回転慣性質量ダンパ１１１は、第２実施形態の場合と同様にして、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’をそれぞれ介して建物Ｂの上梁ＢＵ及び下梁ＢＤに、可変減衰ダンパ８１と並列に連結されている。可変回転慣性質量ダンパ１１１は、第１及び第２連結部材ＥＮ１’、ＥＮ２’とともに付加振動系を構成している。また、可変回転慣性質量ダンパ１１１、可変減衰ダンパ８１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’は、第２実施形態と同様、例えば、建物Ｂのすべての層の各々に１組ずつ設けられており、図２０はそのうちの１組を示している。なお、図２０では便宜上、一部の構成要素及び符号の図示を省略している。ちなみに、可変回転慣性質量ダンパ１１１、可変減衰ダンパ８１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’を、建物Ｂのすべての層でなく一部の層だけに設けてもよいことは、もちろんである。

次に、可変回転慣性質量ダンパ１１１の動作について説明する。建物Ｂの振動に伴って上下の梁ＢＵ、ＢＤの間で相対変位が発生すると、この相対変位が本体部６２及びねじ軸６５に伝達されることによって、ねじ軸６５が、本体部６２に対して軸線方向に移動する。このねじ軸６５の移動は、ナット６６により回転運動に変換され、ナット６６は、内筒６３と一緒に本体部６２に対して回転する。内筒６３の回転は、変速機構１１２で変速された状態で回転軸７０に伝達され、さらに回転マス６８、６８に伝達される。これにより、回転マス６８、６８が回転する結果、回転マス６８、６８の回転に起因する慣性質量Ｍｄ’による慣性力が発生する。

この場合、変速機構１１２は、第２実施形態の変速機構６９と異なり、その変速比を無段階に変更可能であるため、可変回転慣性質量ダンパ１１１では、変速機構１１２の変速比を変化させることによって、慣性質量Ｍｄ’を連続的に変更可能である。

制御装置１２１及び電源１２２は、第１実施形態の制御装置５１及び電源５２とそれぞれ同様に構成されており、地震計５３で計測された地震動を表す計測信号が入力される。図１９に示すように、制御装置１２１にはさらに、第１回転数センサ１２３から駆動プーリ１１３の回転数を表す検出信号が、第２回転数センサ１２４から従動プーリ１１４の回転数を表す検出信号が、入力される。制御装置１２１は、第１及び第２回転数センサ１２３、１２４から入力された検出信号に基づいて、変速機構１１２の変速比（駆動プーリ１１３の回転数／従動プーリ１１４の回転数）を算出する。

また、制御装置１２１は、可変回転慣性質量ダンパ１１１の慣性質量Ｍｄ’及び可変減衰ダンパ８１の減衰係数を制御すべく、変速機構１１２の変速比を設定するとともに調整弁８６の開度を制御するために、図２１に示す同調制御処理を、所定時間ごとに繰り返し実行する。この図２１では、第１及び第２実施形態の同調制御処理（図８及び図９、図１６）と同じ実行内容の部分については、同じステップ番号を付している。

図２１と図１６との比較から明らかなように、第２実施形態と比較して、前記ステップ２１及び２２に代えて、前記ステップ３及び３１をそれぞれ実行する点のみが異なっており、近傍固有振動数ｆｎはステップ３により第１実施形態の場合と同様に設定され、変速機構１１２の変速比は、ステップ３１の実行によって、第２実施形態とは異なる手法で設定される。このため、以下、このステップ３１の実行内容についてのみ説明する。

ステップ３１では、設定された近傍固有振動数ｆｎに基づいて、変速機構１１２の変速比を設定（制御）する。具体的には、まず、近傍固有振動数ｆｎに基づき、前記式（１８）や（１９）に基づく次式（２５）によって、目標変速比Ｒｃｍｄを算出する。次に、目標変速比Ｒｃｍｄに基づく駆動信号を出力することによって、第１及び第２電磁弁１１６、１１７の開度を制御する。これにより、変速比が、算出された目標変速比Ｒｃｍｄになるように制御される。
Ｒｃｍｄ＝｛（２π²・ｆｎ・Ｄ’）／Ｌｄ｝・sqrt｛ｍｄ’／（２θｓ’）｝
……（２５）

この式（２５）における回転マス６８の径Ｄ’、ねじ軸６５のピッチＬｄ、回転マス６８、６８の実質量ｍｄ’第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’の全体の剛性θｓ’はいずれも、所定値であり、制御装置１２１のＲＯＭに記憶されており、ステップ３１においてＲＯＭから読み出される。また、上記の駆動信号は、変速比が目標変速比Ｒｃｍｄになるように実験などによって予め求められるとともに、ＲＯＭに記憶されている。

式（１８）、（１９）及び（２５）から明らかなように、上述したように変速比を設定することによって、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数ｆｎと同じになるように、可変回転慣性質量ダンパ１１１の慣性質量Ｍｄ’が制御される。

なお、第４実施形態に関し、第２実施形態で説明した目標減衰係数ｃｏｂｊ’の算出手法のバリエーションを採用してもよいことは、もちろんである。すなわち、近傍固有振動数ｆｎ及び慣性質量Ｍｄｓ’と目標減衰係数ｃｏｂｊ’との関係をあらかじめ求めてマップ化するともに、このマップを、ｆｎ及びＭｄｓ’に応じて検索することにより、目標減衰係数ｃｏｂｊ’を算出してもよい。また、目標減衰係数ｃｏｂｊ’の算出に、前記式（２２）〜式（２４）を用いているが、建物Ｂの応答倍率の最大値が最小になるように定点理論に従って導出された他の適当な式を用いてもよい。

以上のように、第４実施形態によれば、図１８〜図２０を参照して説明したように、可変回転慣性質量ダンパ１１１と第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’によって、付加振動系が構成されている。可変回転慣性質量ダンパ１１１には、建物Ｂの振動に伴う変位が第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’を介して伝達され、伝達された建物Ｂの変位は、ねじ軸６５及びナット６６を含むボールねじによって回転動力に変換され、変換された回転動力は、無段式の変速機構１１２によって変速した状態で回転マス６８、６８に伝達され、それにより回転マス６８、６８が回転する結果、付加振動系が振動する。可変回転慣性質量ダンパ１１１の慣性質量Ｍｄ’は、変速機構１１２の変速比を変化させることによって、連続的に変更される。

また、図２１を参照して説明したように、卓越周波数ｆｃｐ（建物Ｂに入力される振動のうちの卓越する周波数成分の周波数）が算出され（ステップ２）、建物Ｂの振動中、建物Ｂの近傍固有振動数ｆｎ（建物Ｂの所定の複数の固有振動数のうちの、卓越周波数ｆｃｐに最も近い固有振動数）に付加振動系の固有振動数が同調するように、変速機構１１２の変速比を設定することによって、慣性質量Ｍｄ’が制御される（ステップ３及び３１）。これにより、建物Ｂの近傍固有振動数ｆｎに付加振動系の固有振動数を同調させることによって、建物Ｂに入力されるそのときどきの振動に含まれる最も強い卓越周波数ｆｃｐでの建物Ｂの振動を、付加振動系で適切に吸収し、抑制することができる。

また、第２実施形態と同様、可変減衰ダンパ８１が付加振動系の振動を減衰させるとともに、その減衰係数が、調整弁８６の開度を変更することによって、連続的に変更される。さらに、建物Ｂの振動中、近傍固有振動数ｆｎと、制御された可変回転慣性質量ダンパ１１１の慣性質量Ｍｄ’（慣性質量Ｍｄｓ’）とに応じ、調整弁８６の開度を変更することによって、建物Ｂの応答倍率の最大値が最小になるように、可変減衰ダンパ８１の減衰係数を制御する（ステップ８、２４〜２９）ので、建物Ｂの振動をより適切に抑制することができる。

なお、第４実施形態では、第２及び第３実施形態の外筒６４及びクラッチ６７を省略しているが、これらを採用してもよく、その場合、駆動プーリ１１３の固定部１１３ａ及び可動部１１３ｂは、外筒６４に設けられる。また、第４実施形態に関し、回転マス６８、６８及び回転軸７０を第３実施形態で説明したように構成し、すなわち、各回転マスを、摩擦材を介して回転軸に連結してもよい。この場合にも、回転マス及び摩擦材に関し、上述したバリエーションを採用してもよいことは、もちろんである。

さらに、第４実施形態では、変速機構１１２は、金属ベルト式の無段変速機構であるが、他の適当な無段変速機構、例えば、車両などで用いられているトラクションドライブ式（トロイダル式）の無段変速機構などでもよい。また、第４実施形態では、慣性質量Ｍｄ’を、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数ｆｎと同じになるように、制御しているが、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数ｆｎとほぼ同じになるように、制御してもよい。その場合には、前記式（２５）における近傍固有振動数ｆｎに代えて、ｆｎに非常に小さな所定値を加算又は減算した値が用いられる。

さらに、第２〜第４実施形態では、本発明における変換機構として、ねじ軸６５及びナット６６を含むボールねじを用いているが、伝達された構造物の変位を回転動力に変換する他の適当な機構、例えば、互いに噛み合うラック及びピニオンで構成された機構や、第１実施形態のシリンダ２、ピストン３、第１連通路５及び歯車モータＭなどで構成された機構を用いてもよい。この場合、歯車モータＭに代えて、前述した特許第5191579号のスクリュー機構などを用いてもよいことは、もちろんである。

また、第２〜第４実施形態では、可変減衰ダンパ８１は、シリコンオイルで構成された粘性流体ＨＦを用いたタイプのものであるが、作動油やＭＲ流体を用いたタイプのものでもよい。さらに、第２〜第４実施形態では、電磁弁で構成された調整弁８６を用いているが、油圧や空気圧で駆動されるタイプの調整弁を用いてもよい。また、第２〜第４実施形態では、可変減衰ダンパ８１を設けているが、これを省略するとともに、同調制御処理における減衰係数を制御するための処理（ステップ８及び２４〜２９）を省略してもよい。さらに、第２〜第４実施形態では、ピストン８３に第１及び第２リリーフ弁８７、８８を設けているが、これらを省略してもよい。

次に、図２２〜図２５を参照しながら、本発明の第５実施形態による振動抑制装置について説明する。この振動抑制装置は、第１実施形態と同様に建物Ｂ（図２４参照）に適用されたものであり、図２２に示す可変回転慣性質量ダンパ１３１と、図２３に示す制御装置１４１、電源１４２及び地震計５３と、図２４に示す第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を備えている。図２２及び図２４において、第１実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図２２と図１の比較から明らかなように、可変回転慣性質量ダンパ１３１は、第１実施形態の可変回転慣性質量ダンパ１と比較して、第２連通路６及び歯車ポンプＰを備えていないことと、歯車モータＭに代えて、可変容量型の流体圧モータ１３２を備えていることが、異なっている。

流体圧モータ１３２は、例えば周知の斜板式の可変容量型油圧モータであるため、以下、その構成及び動作について簡単に説明する。流体圧モータ１３２は、回転軸１３２ａや、アクチュエータ１３２ｂ（図２３参照）、斜板、シリンダブロック、ピストン、シュー（いずれも図示せず）などを有するとともに、第１連通路５の途中に設けられている。このシリンダブロックには、流入ポート及び流出ポートが設けられており、これらの流入ポートと流出ポートは、第１連通路５及びチェック弁（図示せず）などを介して第１及び第２流体室２ｄ、２ｅに、互いに並列に接続されている。

流体圧モータ１３２では、この流入ポートに粘性流体ＨＦが流入すると、流入した粘性流体ＨＦの圧力エネルギが、上記のシリンダブロックや、ピストン、シュー、斜板により回転軸１３２ａの回転エネルギに変換され、回転軸１３２ａが回転する。斜板の傾転角は、アクチュエータ１３２ｂで連続的に変更されるように構成されており、斜板の傾転角の変更により、流体圧モータ１３２の押しのけ容積ＶＭ（回転軸１３２ａの１回転当たりに押しのける幾何学的容積）が連続的に変更されることによって、同じ粘性流体ＨＦの圧力に対する回転軸１３２ａの回転量が連続的に変化する。

アクチュエータ１３２ｂは、例えば電磁式のものであり、図２３に示す制御装置１４１に接続されている。制御装置１４１は、前記制御装置５１と同様、ＣＰＵや、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェースなどの組み合わせで構成されるとともに、電源１４２に接続されており、アクチュエータ１３２ｂを介して斜板の傾転角を変更することによって、流体圧モータ１３２の押しのけ容積ＶＭを調整する。なお、アクチュエータ１３２ｂとして、流体圧式のものなどを用いてもよいことは、もちろんである。

また、回転軸１３２ａには、前記回転マス２１が同軸状に一体に設けられている。流体圧モータ１３２で粘性流体ＨＦの圧力エネルギが回転軸１３２ａの回転エネルギに変換されると、回転マス２１は、回転軸１３２ａと一体に回転する。

図２４に示すように、以上の構成の可変回転慣性質量ダンパ１３１は、第１実施形態の可変回転慣性質量ダンパ１と同様、そのシリンダ２及びピストンロッド４が前記第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を介して下梁ＢＤ及び上梁ＢＵにそれぞれ連結されるとともに、両者ＢＤ、ＢＵの間に水平に延びており、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２とともに付加振動系を構成している。また、可変回転慣性質量ダンパ１３１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２は、建物Ｂのすべての層の各々に１組ずつ設けられており、図２４はそのうちの１組を示している。

なお、図２４では便宜上、第１連通路５などの一部の構成要素の図示を省略している。ちなみに、可変回転慣性質量ダンパ１３１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を、建物Ｂのすべての層でなく一部の層だけに設けてもよいことは、もちろんである。

次に、可変回転慣性質量ダンパ１３１の動作について説明する。建物Ｂが振動するのに伴い、上下の梁ＢＵ、ＢＤの間に水平方向の相対変位が発生すると、この相対変位が、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を介して、シリンダ２及びピストンロッド４に外力として伝達されることにより、シリンダ２とピストンロッド４が軸線方向に相対的に移動し、ピストン３がシリンダ２内を摺動する。

この場合、ピストン３が第１流体室２ｄ側（図２２の左方）に移動したときには、第１流体室２ｄ内の粘性流体ＨＦの一部が、ピストン３によって第１連通路５に押し出されることで、第１連通路５内に第２流体室２ｅ側（右方）への粘性流体ＨＦの流動が生じる。これとは逆に、ピストン３が第２流体室２ｅ側（右方）に移動したときには、第２流体室２ｅ内の粘性流体ＨＦの一部が、ピストン３によって第１連通路５に押し出されることで、第１連通路５内に第１流体室２ｄ側（左方）への粘性流体ＨＦの流動が生じる。

この流動による粘性流体ＨＦの圧力エネルギは、流体圧モータ１３２により回転軸１３２ａの回転エネルギに変換され、回転軸１３２ａが回転マス２１とともに回転する。以上の粘性流体ＨＦの流動及び回転マス２１の回転に伴い、第１実施形態の場合と同様、回転マス２１による慣性質量（回転マス２１の回転慣性質量に基づく慣性質量）ＭＲと、第１連通路５内の粘性流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈとを含む慣性質量ＭＤ（シリンダ２及びピストン３に入力された振動による外力に対する軸線方向の慣性質量）が発生する。

この場合、回転マス２１による慣性質量ＭＲは、次式（２６）により表され、粘性流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈは第１実施形態で説明したとおりである。また、粘性流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈは、回転マス２１による慣性質量ＭＲと比較して非常に小さい傾向にある。
ＭＲ＝（２π／ＸＭ）²・ｍｄ・Ｄ²／８
＝｛（２π・Ａｐ）／ＶＭ｝²・ｍｄ・Ｄ²／８ ……（２６）

式（２６）において、ＸＭは、粘性流体ＨＦの流動により流体圧モータ１３２の回転軸１３２ａが１回転するのに要する、シリンダ２に対するピストン３の移動量であり、ボールねじ機構を用いた回転慣性質量ダンパにおけるボールねじのリード長Ｌｄに相当する。また、ＶＭは、前述したように流体圧モータ１３２の押しのけ容積であり、その他のパラメータ（ｍｄ、Ｄ、Ａｐ）は第１実施形態で説明したとおりである。

上記の式（２６）から明らかなように、制御装置１４１により流体圧モータ１３２の押しのけ容積ＶＭが調整されることによって、回転マス２１による慣性質量ＭＲを含む可変回転慣性質量ダンパ１３１の慣性質量ＭＤが制御される。この場合、押しのけ容積ＶＭの調整により、慣性質量ＭＤは連続的に変更され、また、押しのけ容積ＶＭが小さいほど、同じ粘性流体ＨＦの圧力エネルギに対して回転軸１３２ａ及び回転マス２１の回転量が大きくなるため、慣性質量ＭＤはより大きくなる。このことは、式（２６）からも明らかである。

また、第１実施形態の場合と同様、シリンダ２、ピストン３、第１連通路５、粘性流体ＨＦ及び調整弁１５は、可変回転慣性質量ダンパ１３１、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を含む付加振動系の振動を減衰させるとともに、その減衰係数を連続的に変更可能な可変減衰ダンパとして機能する。この場合、調整弁１５の開度を変更することで、第１連通路５内を流動する粘性流体ＨＦの流動抵抗を調整することによって、可変減衰ダンパの減衰係数が連続的に変更され、減衰係数は、調整弁１５の開度が小さいほど、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅの間での粘性流体ＨＦの圧力差が大きくなることによって、より大きくなる。

また、制御装置１４１は、可変回転慣性質量ダンパ１３１の慣性質量ＭＤ及び減衰係数を制御すべく、流体圧モータ１３２の押しのけ容積ＶＭ及び調整弁１５の開度を制御するために、図２５に示す同調制御処理を、所定時間ごとに繰り返し実行する。図２５では、第１実施形態の同調制御処理（図８及び図９）と同じ実行内容の部分については、同じステップ番号を付している。

図２５と図８及び図９との比較から明らかなように、第１実施形態と比較して、前記ステップ５〜７に代えて、ステップ４１及び４２を実行する点のみが異なっている。このため、以下、これらのステップ４１及び４２の実行内容についてのみ説明する。なお、前述したように可変回転慣性質量ダンパ１３１の慣性質量ＭＤに含まれる粘性流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈは、回転マス２１による慣性質量ＭＲと比較して非常に小さい傾向にある。このため、同調制御処理では、この慣性質量Ｍｈを無視し、回転マス２１による慣性質量ＭＲを可変回転慣性質量ダンパ１３１の慣性質量ＭＤとみなして、流体圧モータ１３２の押しのけ容積ＶＭ及び調整弁１５の開度が制御される。

ステップ４１では、前記ステップ４で算出された本制御用の慣性質量Ｍｄｓを用い、次式（２７）によって、押しのけ容積ＶＭの目標値である目標押しのけ容積ＶＭｏｂｊを算出する。この式（２７）は、前記式（２６）を、押しのけ容積ＶＭについて展開するとともに、押しのけ容積ＶＭを目標押しのけ容積ＶＭｏｂｊに、回転マス２１による慣性質量ＭＲを慣性質量Ｍｄｓに、それぞれ置き換えたものである。
ＶＭｏｂｊ＝（２π・Ａｐ）／sqrt｛８Ｍｄｓ／（ｍｄ・Ｄ²）｝ ……（２７）

ステップ４１に続くステップ４２では、算出された目標押しのけ容積ＶＭｏｂｊに基づく駆動信号をアクチュエータ１３２ｂに出力することによって、アクチュエータ１３２ｂを駆動する。これにより、流体圧モータ１３２の押しのけ容積ＶＭが目標押しのけ容積ＶＭｏｂｊになるように制御される。これにより、可変回転慣性質量ダンパ１３１の慣性質量ＭＤとみなされた回転マス２１による慣性質量ＭＲが、前記ステップ４で算出された慣性質量Ｍｄｓに制御される。その結果、慣性質量ＭＤと第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２の剛性θｓで定まる付加振動系の固有振動数（＝sqrt（θｓ／ＭＤ）／２π）が、近傍固有振動数ｆｎと同じになるように制御される。なお、上記の駆動信号は、目標押しのけ容積ＶＭｏｂｊが得られるように実験などによって予め求められるとともに、ＲＯＭに記憶されている。

また、ステップ４２に続くステップ８以降では、第１実施形態の場合と同様にして、調整弁１５の開度が制御され、それにより、シリンダ２やピストン３などから成る可変減衰ダンパ（可変回転慣性質量ダンパ１３１）の減衰係数が、目標減衰係数ｃｏｂｊになるように制御される。

以上のように、第５実施形態によれば、可変回転慣性質量ダンパ１３１と第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２によって、付加振動系が構成されている。また、建物Ｂの振動に伴う上下の梁ＢＵ、ＢＤの間の相対変位が第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を介してシリンダ２及びピストン３に伝達され、それにより、ピストン３がシリンダ２内を摺動し、第１及び第２流体室２ｄ、２ｅの一方の側に移動すると、その一方の流体室内の粘性流体ＨＦがピストン３で第１連通路５に押し出されることによって、第１連通路５内に、他方の流体室側への粘性流体ＨＦの流動が生じる。

この粘性流体ＨＦの圧力エネルギは、可変容量型の流体圧モータ１３２により回転エネルギに変換され、変換された回転エネルギが回転マス２１に伝達されることによって、回転マス２１が回転する。それに伴い、回転マス２１の回転慣性質量に応じた慣性質量ＭＤが発生する。この場合、可変容量型の流体圧モータ１３２の押しのけ容積ＶＭを変更することによって、同じ粘性流体ＨＦの圧力エネルギに対する回転マス２１の回転量を連続的に変化させることができ、それにより、回転２１マスの回転に伴って発生する可変回転慣性質量ダンパ１３１の慣性質量ＭＤを連続的に変更することができる。

また、第１実施形態の場合と同様、建物Ｂに入力される振動のうちの卓越する周波数成分の周波数である卓越周波数ｆｃｐが算出される（図２５のステップ２）。さらに、建物Ｂの振動中、建物Ｂの所定の複数の固有振動数のうちの、算出された卓越周波数ｆｃｐに最も近い固有振動数である近傍固有振動数ｆｎに、付加振動系の固有振動数が同調するように、より具体的には、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数ｆｎと同じになるように、アクチュエータ１３２ｂを介して押しのけ容積ＶＭを調整することによって、可変回転慣性質量ダンパ１３１の慣性質量ＭＤが制御される（ステップ３４〜４２）。これにより、建物Ｂの近傍固有振動数ｆｎに付加振動系の固有振動数を同調させることによって、建物Ｂに入力されるそのときどきの振動に含まれる最も強い卓越周波数ｆｃｐでの建物Ｂの振動を、付加振動系で適切に吸収し、抑制することができる。

さらに、第１実施形態の場合と同様、付加振動系の振動が、シリンダ２、ピストン３、第１連通路５、粘性流体ＨＦ、及び調整弁１５から成る可変減衰ダンパで減衰され、調整弁１５の開度を変化させることによって、可変減衰ダンパの減衰係数が連続的に変更される。また、建物Ｂの振動中、定点理論に従い、近傍固有振動数ｆｎと、前述したように制御された可変回転慣性質量ダンパ１３１の慣性質量ＭＤ（慣性質量Ｍｄｓ）とに応じて、建物Ｂの応答倍率の最大値が最小になるように、可変減衰ダンパの減衰係数を制御する（ステップ８〜１４）ので、建物Ｂの振動をより適切に抑制することができる。さらに、可変回転慣性質量ダンパ１３１が可変減衰ダンパの機能をも兼ね備えており、シリンダ２、ピストン３、第１連通路５、及び粘性流体ＨＦが、可変回転慣性質量ダンパ及び可変減衰ダンパの構成部品として兼用されているので、その分、振動抑制装置を小型化することができる。その他、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。

なお、第５実施形態では、流体圧モータ１３２は、斜板式のものであるが、他の適当な可変容量型の流体圧モータ、例えば、斜軸式のものや、ベーン式のものなどでもよく、また、流体圧モータ１３２は、押しのけ容積ＶＭを連続的に変更可能に構成されているが、段階的に変更可能に構成されていてもよい。また、第５実施形態では、電磁弁で構成された調整弁１５を用いているが、油圧や空気圧で駆動されるタイプの調整弁を用いてもよい。さらに、第５実施形態では、ピストン３に第１及び第２リリーフ弁１１、１２を設けているが、これらを省略してもよい。

また、第５実施形態では、本発明における可変減衰ダンパを、シリンダ２、ピストン３、第１連通路５、粘性流体ＨＦ及び調整弁１５などで構成し、可変回転慣性質量ダンパ１３１を可変減衰ダンパの機能をも備えるように構成しているが、可変回転慣性質量ダンパ１３１から調整弁１５を削除した構成を有する可変回転慣性質量ダンパと、付加振動系の振動を減衰させるとともにその減衰係数を変更可能な可変減衰ダンパとを、並列に設けてもよい。この場合の可変減衰ダンパとして、前記可変減衰ダンパ８１や、ＭＲ流体（Magneto-Rheological fluid）を用いたタイプの可変減衰ダンパなど、様々な可変減衰ダンパを用いてもよいことは、もちろんである。あるいは、可変減衰ダンパ（調整弁１５）を省略するとともに、同調制御処理における減衰係数を制御するための処理（ステップ８〜１４）を省略してもよい。

さらに、第５実施形態では、可変回転慣性質量ダンパ１３１の慣性質量ＭＤを、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数ｆｎと同じになるように、制御しているが、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数ｆｎとほぼ同じになるように、制御してもよい。その場合には、前記式（９）における近傍固有振動数ｆｎに代えて、ｆｎに非常に小さな所定値を加算又は減算した値が用いられる。

また、第５実施形態（同調制御処理）では、粘性流体ＨＦによる慣性質量Ｍｈを無視し、回転マス２１による慣性質量ＭＲを可変回転慣性質量ダンパ１３１の慣性質量ＭＤとみなして、押しのけ容積ＶＭ及び調整弁１５の開度の制御を行っているが、慣性質量Ｍｈを無視せずに、ＭＤ＝ＭＲ＋Ｍｈとして、当該制御を行ってもよい。この場合、図２５の前記ステップ４以降の処理では、式（９）で算出された慣性質量Ｍｄｓから慣性質量Ｍｈを減算した値が、慣性質量Ｍｄｓとして用いられる。さらに、第５実施形態に関してこれまでに述べたバリエーションを適宜、組み合わせて適用してもよいことは、もちろんである。

なお、本発明は、説明した第１〜第５実施形態（以下、総称する場合「実施形態」という）に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、第１及び第５実施形態では、鋼材で構成された第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を用いているが、他の適当な弾性部材、例えば、ばねや、ゴムを用いてもよい。また、第１実施形態では、第１及び第２弾性部材ＥＭ１、ＥＭ２を、上下方向に延びるように設けているが、前者ＥＭ１を逆Ｖ字のブレース状に設けてもよく、また、後者ＥＭ２をＶ字のブレース状に設けてもよい。これらのことは、第２〜第４実施形態の第１及び第２弾性部材ＥＭ１’、ＥＭ２’についても同様に当てはまる。さらに、実施形態では、シリコンオイルで構成された粘性流体ＨＦを用いているが、作動油や粘性を有する他の適当な流体を用いてもよい。

また、実施形態の可変回転慣性質量ダンパ１、６１、１０１、１１１、１３１は、あくまで例示であり、その慣性質量を変更可能な他の適当な可変回転慣性質量ダンパを用いてもよいことは、もちろんである。例えば、互いに同軸状に軸線方向に並んだ複数の回転マスと、弾性部材を介して伝達された構造物の振動に伴う変位を回転運動に変換した状態で、前記複数の回転マスのうちの軸線方向の端部に位置する１つの回転マスに伝達する変換機構と、複数の回転マスのうちの互いに隣り合う２つの回転マスの間を接続／遮断する複数のクラッチ（クラッチの数＝回転マスの数−１）を有する可変回転慣性質量ダンパを用いてもよい。

上記構成の可変回転慣性質量ダンパでは、その変換機構側から反対側に向かって順に、隣り合う２つの回転マスの間をクラッチで接続することによって、変換機構に作用する回転マス全体による慣性質量が、段階的により大きくなる。この場合、例えば、回転マスの数が３つであるときには、各回転マスの実質量や径は次のように設定される。すなわち、２組の回転マスの間がクラッチで接続されているとき（慣性質量が最大）には、付加振動系の固有振動数が構造物の１次モードの固有振動数に同調し、変換機構と反対側の１組の回転マスの間が遮断されるとともに残りの１組の回転マスの間が接続されているとき（慣性質量が中）には、付加振動系の固有振動数が構造物の２次モードの固有振動数に同調し、２組の回転マスの間がクラッチで遮断されているとき（慣性質量が最小）には、付加振動系の固有振動数が構造物の３次モードの固有振動数に同調するように、各回転マスの実質量や径が設定される。

また、上記構成の可変回転慣性質量ダンパを用いた場合には、クラッチの接続／遮断を制御することによって、付加振動系の固有振動数が近傍固有振動数に同調するように、慣性質量が制御される。この場合の変換機構として、実施形態や前述したバリエーションで説明したような種々の変換機構を用いてもよいことは、もちろんである。あるいは、特開2016-151287号公報に開示された可変回転慣性質量ダンパを用いてもよい。

さらに、実施形態で説明した同調制御処理の制御手法は、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で、他の適当な制御手法を採用してもよいことは、もちろんである。また、第１及び第５実施形態では可変回転慣性質量ダンパ１、１３１を、第２〜第４実施形態では、可変回転慣性質量ダンパ６１、１０１、１１１及び可変減衰ダンパ８１を、上梁ＢＵ及び下梁ＢＤに連結しているが、構造物が立設された基礎及び構造物を含む系内の他の適当な所定の２つの部位、例えば基礎及び構造物の上端部に連結してもよく、あるいは、構造物と基礎に連結してもよい。さらに、実施形態では、本発明における構造物は、建物Ｂであるが、他の適当な構造物、例えば、橋梁や、鉄塔、ラック倉庫などでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

Ｂ 建物（構造物）
１ 可変回転慣性質量ダンパ（可変減衰ダンパ）
２ シリンダ
２ｄ 第１流体室
２ｅ 第２流体室
３ ピストン
５ 第１連通路
６ 第２連通路
ＨＦ 粘性流体（作動流体）
１１ 第１リリーフ弁
１２ 第２リリーフ弁
１５ 調整弁
Ｍ 歯車モータ（流動変換機構）
Ｐ 歯車ポンプ（流量調整機構、電動ポンプ）
２１ 回転マス
ＥＭ１ 第１弾性部材（弾性部材）
ＥＭ２ 第２弾性部材（弾性部材）
５１ 制御装置（卓越周波数取得手段、第１制御手段、第２制御手段）
５３ 地震計（卓越周波数取得手段）
ｆｃｐ 卓越周波数
ｆｎ 近傍固有振動数
Ｍｄｓ 慣性質量（制御された可変回転慣性質量ダンパの慣性質量）
６１ 可変回転慣性質量ダンパ
６５ ねじ軸（変換機構）
６６ ナット（変換機構）
６８ 回転マス
６９ 変速機構
７０ 回転軸
８１ 可変減衰ダンパ
８２ シリンダ
８２ｄ 第１流体室（２つの粘性流体室）
８２ｅ 第２流体室（２つの粘性流体室）
８３ ピストン
８５ 連通路
８６ 調整弁
ＥＭ１’ 第１弾性部材（弾性部材）
ＥＭ２’ 第２弾性部材（弾性部材）
９１ 制御装置（卓越周波数取得手段、第１制御手段、第２制御手段）
Ｍｄｓ’ 慣性質量（制御された可変回転慣性質量ダンパの慣性質量）
１０１ 可変回転慣性質量ダンパ
１０２ 回転マス
１０２ａ 嵌合孔
１０３ 摩擦材
１１１ 可変回転慣性質量ダンパ
１１２ 変速機構
１２１ 制御装置（卓越周波数取得手段、第１制御手段、第２制御手段）
１３１ 可変回転慣性質量ダンパ（可変減衰ダンパ）
１３２ 流体圧モータ
１３２ｂ アクチュエータ
１４１ 制御装置（卓越周波数取得手段、第１制御手段、第２制御手段）

Claims (11)

1. 基礎に立設された構造物の振動を抑制するための構造物の振動抑制装置であって、
   前記構造物に連結された弾性部材と、
   当該弾性部材とともに付加振動系を構成し、前記構造物の振動に伴って前記弾性部材を介して伝達された前記構造物の変位を前記回転マスの回転運動に変換するとともに、当該回転マスが回転するのに伴って発生する慣性質量を変更可能に構成された可変回転慣性質量ダンパと、
   前記構造物に入力される振動のうちの卓越する周波数成分の周波数である卓越周波数を取得する卓越周波数取得手段と、
   前記構造物の振動中、前記構造物の所定の複数の固有振動数のうちの、前記取得された卓越周波数に最も近い固有振動数である近傍固有振動数に、前記付加振動系の固有振動数が同調するように、前記可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御する第１制御手段と、
   を備えることを特徴とする構造物の振動抑制装置。
2. 前記可変回転慣性質量ダンパは、
   前記構造物の振動に伴う変位が前記弾性部材を介して伝達されるシリンダと、
   当該シリンダ内を、作動流体が充填された第１流体室と第２流体室に区画し、前記構造物の振動に伴う変位が前記弾性部材を介して伝達されることによって、前記シリンダ内を軸線方向に摺動するように構成されたピストンと、
   当該ピストンをバイパスし、前記第１及び第２流体室に連通するとともに、作動流体が充填された第１連通路と、
   当該第１連通路に設けられ、前記第１連通路内の作動流体の流動を前記回転マスの回転運動に変換する流動変換機構と、
   前記第１連通路と並列に設けられ、前記ピストンをバイパスし、前記第１及び第２流体室に連通するとともに、作動流体が充填された第２連通路と、
   当該第２連通路に設けられ、前記第２連通路内を流動する作動流体の流量を調整するための流量調整機構と、を有し、
   前記第１制御手段は、前記構造物の振動中、前記流量調整機構を介して前記第２連通路内を流動する作動流体の流量を調整することにより、前記付加振動系の固有振動数が前記構造物の前記近傍固有振動数に同調するように、前記可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御することを特徴とする、請求項１に記載の構造物の振動抑制装置。
3. 前記流量調整機構は、前記第２連通路内の作動流体を送出するための電動ポンプを有することを特徴とする、請求項２に記載の構造物の振動抑制装置。
4. 前記ピストンには、前記第１流体室内の作動流体の圧力が第１所定圧に達したときに開弁し、前記第１及び第２流体室を互いに連通させる第１リリーフ弁と、前記第２流体室内の作動流体の圧力が第２所定圧に達したときに開弁し、前記第２及び第１流体室を互いに連通させる第２リリーフ弁が設けられていることを特徴とする、請求項２又は３に記載の構造物の振動抑制装置。
5. 前記可変回転慣性質量ダンパは、
   前記構造物の振動に伴う変位が前記弾性部材を介して伝達されるシリンダと、
   当該シリンダ内を、作動流体が充填された第１流体室と第２流体室に区画し、前記構造物の振動に伴う変位が前記弾性部材を介して伝達されることによって、前記シリンダ内を軸線方向に摺動するように構成されたピストンと、
   当該ピストンをバイパスし、前記第１及び第２流体室に連通するとともに、作動流体が充填された第１連通路と、
   当該第１連通路内を流動する作動流体の圧力エネルギを回転エネルギに変換するとともに、押しのけ容積を変更可能に構成された可変容量型の流体圧モータと、
   当該流体圧モータの押しのけ容積を変更するためのアクチュエータと、
   前記流体圧モータにより変換された回転エネルギが伝達されることによって回転する回転マスと、を有し、
   前記第１制御手段は、前記構造物の振動中、前記アクチュエータを介して前記流体圧モータの押しのけ容積を変更することにより、前記付加振動系の固有振動数が前記構造物の前記近傍固有振動数に同調するように、前記可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御することを特徴とする、請求項１に記載の構造物の振動抑制装置。
6. 前記可変回転慣性質量ダンパは、
   前記構造物の振動に伴って前記弾性部材を介して伝達された前記構造物の変位を回転動力に変換する変換機構と、
   当該変換機構で変換された回転動力を、所定の複数の変速比から選択した１つの変速比で変速した状態で前記回転マスに伝達する有段式の変速機構と、を有し、
   前記複数の変速比は、前記構造物の振動中、前記複数の変速比の各々が選択されているときに当該複数の変速比の各々に対応してそれぞれ得られる前記付加振動系の複数の固有振動数が、前記構造物の所定の複数の固有振動数にそれぞれ対応して同調するように、設定されており、
   前記第１制御手段は、前記変速機構の前記複数の変速比から前記構造物の前記近傍固有振動数に対応する変速比を選択することによって、前記付加振動系の固有振動数が前記近傍固有振動数に同調するように、前記可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御することを特徴とする、請求項１に記載の構造物の振動抑制装置。
7. 前記可変回転慣性質量ダンパは、
   前記構造物の振動に伴って前記弾性部材を介して伝達された前記構造物の変位を回転動力に変換する変換機構と、
   当該変換機構で変換された回転動力を変速した状態で前記回転マスに伝達するとともに、当該変速比を無段階に変更可能に構成された無段式の変速機構と、を有し、
   前記第１制御手段は、前記構造物の振動中、前記変速機構の前記変速比を設定することによって、前記付加振動系の固有振動数が前記構造物の前記近傍固有振動数に同調するように、前記可変回転慣性質量ダンパの慣性質量を制御することを特徴とする、請求項１に記載の構造物の振動抑制装置。
8. 前記変速機構は、前記変換機構で変換された回転動力が変速した状態で伝達される回転軸を有し、
   前記回転マスには、嵌合孔が形成され、
   前記回転軸と前記嵌合孔の内周面との間に嵌合する摩擦材をさらに備え、
   前記回転マスは、前記摩擦材を介して前記回転軸に連結されていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の構造物の振動抑制装置。
9. 前記付加振動系の振動を減衰させるとともに、当該減衰係数を変更可能に構成された可変減衰ダンパと、
   前記構造物の振動中、定点理論に従い、前記近傍固有振動数と、前記第１制御手段により制御された前記可変回転慣性質量ダンパの慣性質量とに応じて、前記構造物の応答倍率の最大値が最小になるように、前記可変減衰ダンパの減衰係数を制御する第２制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載の構造物の振動抑制装置。
10. 前記可変減衰ダンパは、
    前記シリンダ、前記ピストン、前記第１連通路及び作動流体と、
    前記第１連通路に設けられ、開度の変更によって当該第１連通路内を流動する作動流体の流動抵抗を調整する調整弁と、を有し、
    前記第２制御手段は、前記構造物の振動中、前記近傍固有振動数と、前記第１制御手段により制御された前記可変回転慣性質量ダンパの慣性質量とに応じ、前記調整弁の開度を変更することによって、前記構造物の応答倍率の最大値が最小になるように、前記可変減衰ダンパの減衰係数を制御することを特徴とする、請求項２ないし５のいずれかに従属する請求項９に記載の構造物の振動抑制装置。
11. 前記可変減衰ダンパは、
    前記構造物の振動に伴う変位が前記弾性部材を介して伝達されるシリンダと、
    当該シリンダ内を、粘性流体が充填された２つの粘性流体室に区画し、前記構造物の振動に伴う変位が前記弾性部材を介して伝達されることによって、前記シリンダ内を軸線方向に摺動するように構成されたピストンと、
    当該ピストンをバイパスし、前記２つの粘性流体室に連通するとともに、粘性流体が充填された連通路と、
    当該連通路に設けられ、開度の変更によって前記連通路内を流動する粘性流体の流動抵抗を調整する調整弁と、を有し、
    前記第２制御手段は、前記構造物の振動中、前記近傍固有振動数と、前記第１制御手段により制御された前記可変回転慣性質量ダンパの慣性質量とに応じ、前記調整弁の開度を変更することによって、前記構造物の応答倍率の最大値が最小になるように、前記可変減衰ダンパの減衰係数を制御することを特徴とする、請求項６ないし８のいずれかに従属する請求項９に記載の構造物の振動抑制装置。

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