JP3147008B2 - 制震構造物用可変減衰装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本願発明は、地震や風等の振
動外力による構造物の応答を低減するための能動制御型
の制震構造物用可変減衰装置に関するものであり、特に
能動制御におけるフェールセーフ手段として制御不能と
なった場合に高減衰装置として機能するよう構成したも
のである。

【０００２】

【従来の技術】制震構造物用可変減衰装置は、構造物の
架構内に設置し、個々の地震や風外力等の特性に応じて
装置の減衰係数を能動的に変化させることにより、その
減衰抵抗力で構造物の揺れを低減するものであり、コン
ピュータ等を用いた制御手段により構造物の減衰性を評
価した制御を行うことができる。

【０００３】このような、制震構造物用可変減衰装置と
しては、例えば特開平２−２８９７６９号公報、特開平
２−２４８５８１号公報に記載されたもの等がある。

【０００４】図２は従来の制震構造物用可変減衰装置の
一例を油圧回路図として示したもので、図３および図４
に装置の外観を示している。また、図５は構造物に適用
した場合のシステム構成例を概念的に示したものであ
る。

【０００５】可変減衰装置の本体部分については、シリ
ンダ２内で往復動する両ロッド型のピストン３の左右に
油圧室６を設け、この左右の油圧室６内の圧油を弁によ
り閉止し、または流動させることにより、ピストン３を
固定し、または左右移動自在とする構成になっている。

【０００６】そして、シリンダ２及びロッド４をそれぞ
れ構造物の架構本体または耐震要素に連結することで、
架構の変形に対し減衰抵抗力を与える。

【０００７】左右の油圧室６には、それぞれ油圧室６の
圧油の流出を阻止する流出阻止用チェック弁８及び油圧
室６への圧油の流入を阻止する流入阻止用チェック弁９
が設けられ、左右の流出阻止用チェック弁８どうしを連
結する流入用流路１０と、左右の流入阻止用チェック弁
９どうしを連結する流出用流路１１とが設けられてい
る。

【０００８】これら流入用流路１０及び流出用流路１１
の連結位置には流量制御弁１２ａが設けられており、こ
の流量制御弁１２ａの開度を変化させることにより、可
変減衰装置１の減衰係数ｃを調整することができる。

【０００９】また、この例では、弁体の一端側に入口ポ
ート１５と出口ポート１６を有し、他端側に背圧ポート
１７を有する流量制御弁１２ａ（大流量切換弁）に対し
て、背圧ポート１７への圧油の流出を制御し得るパイロ
ットバルブ１２ｂ（シャットオフ弁）が付設され、コン
ピュータ１４からの指令を受けて、パイロットバルブ１
２ｂが開閉し、これに伴って流量制御弁１２ａが作動
し、流量制御弁１２ａの開度及びその開度に応じた装置
の減衰係数ｃが調整制御される。

【００１０】すなわち、流量制御弁１２ａの開度を調整
し、完全なロック状態と完全なフリー状態の間で連結状
態を微妙に調整することにより、種々の減衰係数ｃを与
え、減衰係数ｃと架構本体の振動状態に応じ、そのとき
の架構本体の固有周期及び架構本体の減衰定数ｈが与え
られることになる。

【００１１】また、流入用流路１０または流出用流路１
１には、作動油の圧縮及び温度変化による容積変化を補
うなどの目的で、アキュムレータ１９等が設けられてい
る。

【００１２】ところで、能動制御型の制震装置である可
変減衰装置は、地震や風等の振動特性あるいは構造物の
応答に応じて、時々刻々減衰係数ｃを変化させながら、
最適な減衰力を発生することができるという利点がある
反面、万が一の故障が生じて制御が停止した場合に問題
が生ずる。

【００１３】これに対し、特開平７−８２９２９号公報
や特開平８−８２１１４号公報には、故障等により能動
制御の機能が損なわれても、受動型制震装置として高い
減衰効果を保有するハイブリッド可変減衰装置が記載さ
れている。

【００１４】図６は従来のハイブリッド可変減衰装置の
一例を油圧回路図として示したものである。図示したハ
イブリッド可変減衰装置１’では、図２の可変減衰装置
１の基本構造に加え、流量制御弁１２ａのロック状態で
所定の減衰係数を与える調圧弁２２が、ノーマルロック
の流量制御弁１２ａと並列に設けられており、流量制御
弁１２ａを作動させない状態あるいは故障等により流量
制御弁１２ａが作動しない状態においては、調圧弁２２
とオリフィス２４の組み合わせにより減衰係数が一定の
受動型制震装置の機能が発揮される。

【００１５】このようなハイブリッド可変減衰装置１’
では、例えば能動的な制御はある程度大きな地震に対し
て実行し、小さな地震や風に対しては断電状態の受動型
制震装置にて応答低減を図ることもできる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】制震構造物用可変減衰
装置は、本来、能動制御（アクティブコントロール）を
行うためのものであるが、フェールセーフとして、断電
時に受動型の高減衰装置としての機能を有することは有
益なことである。

【００１７】しかし、従来のハイブリッド可変減衰装置
の場合のように、フェールセーフを目的としてパッシブ
な調圧弁や切換弁を増設すると、機構が複雑になり、装
置が大型化することになる。

【００１８】本願発明は、装置の機構を複雑化すること
なく、コンパクトな構造で、フェールセーフ機構を実現
可能な制震構造物用可変減衰装置を提供することを目的
としたものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本願発明は、制震構造物
用可変減衰装置の減衰力を制御している流量制御弁につ
いて、制御時の開度０％におけるスプール位置と、断電
時のスプール位置との間に所定量のずれΔＬを設け、こ
の流量制御弁のスプール断面内に、断電時のスプール位
置において流量制御弁の入口ポート側から出口ポート側
へ連通し、制御時のスプール位置において連通が阻止さ
れるバイパスを形成し、そのバイパスに高減衰装置とし
ての減衰性能を与えるためのオリフィスまたはバルブを
設けたことを特徴とするものである。

【００２０】すなわち、制御時の開度０％におけるスプ
ール位置と、断電時のスプール位置を所定量ΔＬずら
し、ΔＬの差を利用して制御時には閉まっているが、断
電時には開くオリフィスまたはバルブを形成したもので
ある。その具体的形態は種々考えられるが、次項におい
てその一実施形態を述べる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本願発明の制震構造物用可
変減衰装置の一実施形態における流量制御弁１２ａの構
成および作動状況を概念的に示したもので、(a) は断電
時、(b) および(c) は制御時の状況を表している。

【００２２】本願発明では、流量制御弁１２ａのスプー
ル２５が図１(b) の状態、すなわち地震や風による構造
物の揺れが生じており、可変減衰装置としての制御を行
っている状態におけるスプール２５の開度が０％の状態
でのスプール２５の位置と、図１(a) に示される断電時
のスプール２５の位置との間にΔＬのずれを設けてい
る。

【００２３】スプール２５の断面内には、油の流路とし
て高減衰用オリフィスとしてのバイパス２７が形成され
ており、図１(a) の状態、すなわち断電状態では流量制
御弁１２ａの入口ポート１５側（高圧側）から出口ポー
ト１６側（低圧側）へ連通しているため、このバイパス
２７のみから油が流れる。オリフィスの代わりに小型の
バルブを設けてもよい。

【００２４】一方、可変減衰装置が正常に作動している
制御時において、図１(b) 、図１(c) の状態ではバイバ
ス２７の出口ポート１５側が塞がれ、開度０％の図１
(b) では油は流れない。また、図１(c) の開度０％より
大きい任意の開度では、その開度に応じて油が流れ、所
要の減衰係数が得られる。

【００２５】

【発明の効果】可変減衰装置としての機能と、断電時の
フェールセーフとしての高減衰装置の機能を流量制御弁
内で共有することで、機構の複雑さや大型化を防止で
き、装置のコンパクト化、低コスト化を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の制震構造物用可変減衰装置の一実施
形態における流量制御弁の構成および作動状況を示す概
念図である。

【図２】従来の制震構造物用可変減衰装置の一例を示す
油圧回路図である。

【図３】可変減衰装置の外観を示す平面図である。

【図４】可変減衰装置の外観を示す正面図である。

【図５】可変減衰装置を設置した構造物のシステム構成
例を示す概念図である。

【図６】従来のハイブリッド可変減衰装置の一例を示す
油圧回路図である。

【符号の説明】

１…可変減衰装置、２…シリンダ、３…ピストン、４…
ピストンロッド、６…油圧室、８…流出阻止用チェック
弁、９…流入阻止用チェック弁、１０…流入用流路、１
１…流出用流路、１２…流量制御弁部、１２ａ…流量制
御弁、１２ｂ…パイロットバルブ、１３…コントロー
ラ、１４…コンピュータ、１５…入口ポート、１６…出
口ポート、１７…背圧ポート、１８…変位計、１９…ア
キュムレータ、２１…オリフィス、２２…調圧弁、２３
…切換弁、２４…オリフィス、２５…スプール、２６…
スプリング、３３…柱、３４…梁、３５…ブレース、３
６，３７…センサー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両ロッド型のシリンダと、前記シリンダ
   のピストンの両側に形成された油圧室と、前記両油圧室
   の圧油の流出を阻止する一対の流出阻止用チェック弁
   と、前記両油圧室の圧油の流入を阻止する一対の流入阻
   止用チェック弁と、前記両流出阻止用チェック弁を連結
   する流入用流路と、前記両流入阻止用チェック弁を連結
   する流出用流路と、前記流入用流路及び前記流出用流路
   の連結位置に設けられた流量制御弁と、制震の対象とな
   る構造物に作用する外力に応じて前記流量制御弁の開度
   を制御して減衰係数を調整する制御手段とを有する制震
   構造物用可変減衰装置において、前記流量制御弁につい
   て、制御時の開度０％におけるスプール位置と、断電時
   のスプール位置との間に所定量のずれΔＬを設け、前記
   流量制御弁のスプール断面内に、断電時のスプール位置
   において前記流量制御弁の入口ポート側から出口ポート
   側へ連通し、制御時のスプール位置において連通が阻止
   されるバイパスを形成し、前記バイパスに高減衰装置と
   しての減衰性能を与えるためのオリフィスまたはバルブ
   を設けたことを特徴とする制震構造物用可変減衰装置。 【０００１】