JP3927525B2 - 免震システム用の風揺れ固定装置 - Google Patents

Description

本発明は、住宅などに設ける免震システムの風揺れ固定装置に係り、特に、風揺れ固定装置の操作性の改良に関する。

一般住宅などの設置物に設ける、転がり機構を用いた免震システムは、横風による設置物の揺れを押さえるために、設置物と地盤や基礎との間に風揺れ固定装置を併用している。
この風揺れ固定装置は、設置物と基礎をつなぐ油圧シリンダを備え、地震揺れのない通常時には、シリンダをロック状態に保持して、風による設置物の揺れを防止する。一方、地震発生時には、シリンダをロック解除状態に切り換えて、転がり機構による免震作用を可能にする。

従来の風揺れ固定装置には、油圧シリンダの切り換えに錘を用いるものがある（例えば、特許文献１を参照）。
この既知の装置は、地震の発生にともなって転倒する錘を地震検知器として用い、錘が転倒する際の力で油圧シリンダの切換弁を動かすようになっている。切換弁は、地震揺れのない通常時には、閉状態にあってシリンダをロックし、強風による設置物の揺れを防止する。地震が発生すると、切換弁は錘の力で動かされ、油圧シリンダのロックを解除して、免震作用が働き得るようにする。
特開平１０−３１８３２７号公報

しかし、上記既知の風揺れ固定装置は、地震揺れによる作動後に、同装置を手動でリセットして初期状態へ戻す必要がある。風揺れ固定装置を含む免震システムは、一般に、住宅などの設置物と基礎の間に設けられる。そのため、リセット操作は、床下に潜り込んでおこなう煩わしい作業となる。

本発明は、地震による作動後に、床下に潜り込むことなく、簡単に油圧シリンダをロック状態に戻すことができる風揺れ固定装置の提供を目的とする。

本発明による免震システム用の風揺れ固定装置は、設置物と基礎をつなぐ油圧シリンダと、油圧シリンダをロックして風などによる設置物の揺れを防ぐ第１の作動位置と、油圧シリンダを伸縮自在にして免震システムを稼動可能にする第２の作動位置とを有する油圧弁と、地震などの揺れを感知して、油圧弁を第１の作動位置から第２の作動位置へ切り換える地震感知部とを有する。油圧弁は、第２の作動位置に付勢されている。地震感知部は、油圧弁に係合し前記付勢に抗して油圧弁を第１の作動位置に拘束するストッパと、地震揺れによる傾転でこのストッパを駆動して油圧弁との係合から外す錘とを有する。装置はさらに、通電に応じて油圧弁を第２の作動位置から第１の作動位置へ動かす可動のプランジャを備えたソレノイド部を有する。これら油圧弁と地震感知部は、ソレノイド部を挟んでその両側に置かれ、油圧弁を第１または第２の作動位置に切り換える油圧弁の可動スプールの端部をソレノイド部の可動プランジャの一端に、また地震感知部のストッパを係脱可能にソレノイド部の可動プランジャの他端にそれぞれ接続して、これら油圧弁、ソレノイド部および地震感知部は直線状にならんで配置される。
この構成によると、地震揺れのない平常時には、油圧弁が第１の作動位置にあって油圧シリンダをロックし、風などによる設置物の揺れを防止する。地震揺れが感知されると、地震検知部の拘束が外れて、油圧弁は第２の作動位置に切り換わり、油圧シリンダを伸縮自在にして、免震システムの稼動を可能にする。揺れが収まると、ソレノイド部に通電することによって、油圧弁を第１の作動位置に戻すことができる。この戻しは、電気スイッチを操作するだけで可能であり、油圧弁にアクセスする必要はない。

上記油圧弁は、この油圧弁を通る油圧があると開弁して油圧シリンダを流通する圧油量を増大させるパイロット型の弁であっても良い。
この型の弁を採用することによって、油圧シリンダの作動を一層迅速化することができる。

説明した通り、本発明の風揺れ固定装置は、風などによる揺れを防ぎ、地震揺れ時には、作動状態を切り換えて、免震システムの適切な作動を可能にするとともに、地震揺れ終了時には、固定装置を平常時の待機状態に簡単にリセットすることができる。
これによって、免震システム用の風揺れ固定装置の操作性ないし使い勝ってを高め、ひいては免震システムの設置を促して、地震による被害を軽減する効果がある。

次に、本発明の実施形態による免震システム用の風揺れ固定装置を、図面を参照して説明する。
図１は、免震システムを設けた構造物５０を示しており、このシステムに、本発明の風揺れ固定装置１を組み込んでいる。構造物５０は、複数個の転がり支持具６０を介して、基礎５１上に設置されている。
各支持具６０は、２つの球面状台座６１の間に鋼球６２を配置した構造で、構造物５０の重量を支えるとともに、鋼球６２の転動によって構造物５０と基礎５１との相対移動を可能にしている。

風揺れ固定装置１は、油圧シリンダ２と、切換弁３とを有する。油圧シリンダ２は、構造物５０に接続したピストンロッド４と、基礎５１に接続したシリンダ部５から成る。油圧シリンダ２は、配管６，７を介して、切換弁３につながっている。
切換弁３は、地震揺れのない平常時には油道を閉じて油圧シリンダをロックする常時閉の設定であり、油圧を切り換えるバルブ部８と、地震などの強い揺れを感知する地震感知部９と、ソレノイド部１０とを有する。

なお、油圧シリンダは、前後左右への構造物５０の揺れを抑えるように、少なくとも２方向に向きを変えて設置するが、図１では図面に平行な方向の油圧シリンダ２のみを例示している。

図２は、油圧シリンダ２と切換弁３との接続関係をより詳しく示している。
油圧シリンダ２は、ピストン１１で仕切られたシリンダ室１２，１３を備え、これらのシリンダ室は配管６，７を介して切換弁３のポート１４，１５に接続されている。切換弁のもう一方のポート１６はタンク１７に接続されている。

図３は、切換弁３の構造を示している。
切換弁３のバルブ部８は、ポート１４，１５を切り換えるように可動に設けたスプール１８と、このスプールを開弁状態に押し動かすスプリング１９を備えている。

切換弁３のソレノイド部１０は、バルブ部８に隣接して取り付けたストッパ２０を有する。ストッパ２０内には、プランジャ２１を可動に収容し、このプランジャはピン２２を介して、スプリング１９と反対側でスプール１８に当接している。また、ソレノイド２３をストッパ２０の周りに設置している。

切換弁３の地震感知部９は、錘２４と、ストッパ２５を有する。
錘２４は、ソレノイド部１０に取り付けたプレート２６上に、揺れ動き得るように設置している。ストッパ２５は、プレート２６上に設けた支点２７に回動可能に取り付けている。ストッパ２５は一端にラチェット爪２８を有し、ストッパ２５の他端には、錘２４の下端部に設けたトリガ２９が係合している。
錘２４とストッパ２５は、錘２４がプレート２６上で正立している状態では、ストッパ２５のラチェット爪２８が、ソレノイド部のプランジャ２１に設けたピン２１ａに係合し、錘２４が揺れて傾くと、トリガ２９がストッパ２５を回動させて、ラチェット爪２８とピン２１ａの係合を外す設定である。

続いて、以上のように構成した風揺れ固定装置の作動について説明する。
地震揺れのない平常時、切換弁３の地震感知部９では、錘２４が正立状態にあり、ストッパ２５のラチェット爪２８がソレノイド部１０のプランジャのピン２１ａに係合している。そのため、プランジャ２１は、図３中の右方向へ動くことができず、バルブ部８のスプール１８がスプリング１９に押し戻されないようにスプール１８を固定している。
この時、切換弁３は閉弁していて、切換弁３に接続した油圧シリンダ２の作用室１２，１３は切換弁内で閉ざされた状態になっている。

この状態で、構造物５０が、例えば図１の右方向から横風を受けると、風揺れ固定装置１の油圧シリンダ２のシリンダロッド４を左方向に押す。これに伴って、シリンダ内のピストン１１（図２）が作用室内１２の作動油を押すが、切換弁３が閉じていて、作動油は流れず、油圧シリンダ２はロック状態にある。
このように、構造物５０は横風を受けても、油圧シリンダ２がロック状態になっているので、揺れ動くことがない。これは、構造物５０が、反対方向や直交方向から風を受けても同様である。

地震などで強い揺れが生ずると、基礎５１の揺れによって、切換弁３の地震感知部で、図４に示すように、錘２４が正立状態から倒れて地震を感知する。錘２４の傾転はトリガ２９を通してストッパ２５へ伝わり、ストッパ２５は支点２７を中心に回転する。それにより、ストッパ２５のラチェット爪２８は、拘束していたプランジャ２１のピン２１ａを放す。
バルブ部８では、スプール１８がそれまでピン２２を介してスプール２１に止められていたが、スプール２１の固定が外れたため、スプリング１９により図３の右方向へ戻される。これによって、切換弁３は開弁する。

切換弁３が開状態にあるので、油圧シリンダ２の作用室１２，１３はバルブ部８を介してタンク１７につながり、油圧シリンダ２はロック解除されて作動可能状態になる。
このため、地震の揺れにより基礎５１が揺れ、構造物５０に対して動くと、油圧シリンダ２は両者間で伸縮する。それによって、基礎５１と構造物５０の相対移動が可能となり、免震システムの転がり支持具６０による免震作用が働く。

その後、地震が収まって揺れが止まると、免震システムの支持具６０は、球面状台座６１間の鋼球６２が自動的に元の中央位置に戻って、平常状態に戻る。
一方、切換弁３は開状態に切り換わったままであるので、ソレノイド部１０への通電によって、油圧シリンダをロックする状態に戻される。
詳細に云うと、ソレノイド部のソレノイド２３に電気信号を流すことによって、ストッパ２０がプランジャ２１を吸引し、その吸引力により、プランジャ２１はピン２２を介して、バルブ部８のスプール１８をスプリング１９の力に抗して押し戻す。また、プランジャ２１がソレノイド２３の吸引力によって図４の左方向に移動すると、ストッパ２５のラチェット爪２８がプランジャ２１のピン２１ａに再び係合して、切換弁３はロック状態にリセットされる。

次に、本発明の風揺れ固定装置に用いる切換弁の変更例を説明する。
図５に示す例は、切換弁３０に一対のロジック弁３１を併用したパイロット型の構成である。図５中、切換弁３０の地震感知部など、前述のものと同様な部分には、同じ参照符号を付して説明を省略する。
この構成では、油圧シリンダ２の作用室１２，１３が、ロジック弁３１、オリフィス３２，３３、チェック弁３４，３５を介して、それぞれ切換弁３０につながっている。

各ロジック弁３１は、弁体３６がスプリング３７によって本体３８に押し付けられる構成である。
構造物が横風をうけて油圧シリンダ２が作動すると、例えばシリンダ作用室１２に圧力が発生する。この圧力は、ロジック弁部のオリフィス３２を通って、ロジック弁３１のスプリング室３９に入る。ここで、圧力は、弁体３６を本体３８に押しつけるように作用し、ロジック弁を閉じて、シリンダ作用室１２の作動油を通さない。

同時に、オリフィス３２からの圧力は、チェック弁３４を通って切換弁３０に入る。油圧シリンダが反対側に作動する場合も、同様に、シリンダ作用室１３からの圧力は、ロジック弁部のオリフィス３３とチェック弁３５を通って、切換弁３０に入る。
切換弁３０は、図３の切換弁と同様に、地震揺れのない平常時には閉じている設定である。加えて、ロジック弁３１も前述のように圧力を通さないので、構造物５０が風を受け、作用室１２，１３の圧力が上がっても、作動油は流れることなく、油圧シリンダ２はロック状態にあって、構造物５０を固定する。

地震など強い揺れが生ずると、切換弁３０の地震感知部９が前述の通りに作動して、切換弁３０を開状態に切り換える。
この時、構造物５０が例えば図５の左方向に動くと、油圧シリンダ２の作用室１２に圧力が発生する。この圧力は、ロジック弁部のオリフィス３２、スプリング室３９とチェック弁３４を通り、さらに切換弁３０を通り抜けて、タンク４０へ入る。

その際に、作動油はオリフィス３２を通るので、このオリフィスの前後に圧力差が生ずる。オリフィス前の配管４１における圧力はオリフィス後の配管４２より高く、ロジック弁３１の弁体３６はその圧力差によって押し上げられる。かくして、ロジック弁３１が開いて、油圧シリンダの作用室１２の作動油をタンク４０へ流す。
このように、地震発生時には、油圧シリンダ３０が伸縮可能となって、免震システムによる免震作用を可能にする。

以上、本発明を実施態様に基づいて説明したが、本発明はこれら特定の形態のみに限定されず、特許請求の範囲による定義内で、種々の変更を施し、或いは他の形態を採り得るものである。

本発明の実施態様による風揺れ固定装置を設置した免震システムを示す概略図である。 図１の装置の油圧シリンダと切換弁を示す概略図である。 図２の切換弁の構造を示す断面図である。 図３の切換弁を、地震揺れ時の作動状態で示す断面図である。 図１の切換弁の変更例を示す概略図である。

符号の説明

１ 風揺れ固定装置
２ 油圧シリンダ
３，３０ 切換弁
８ バルブ部
９ 地震感知部
１０ ソレノイド部
２４ 錘
２５ ストッパ
３１ ロジック弁
５０ 構造物
５１ 基礎

Claims (1)

1. 免震システム用の風揺れ固定装置において、設置物と基礎をつなぐ油圧シリンダと、油圧弁であって、油圧シリンダをロックして風などによる設置物の揺れを防ぐ第１の作動位置と、油圧シリンダを伸縮自在にして免震システムを稼動可能にする第２の作動位置とを有し、この第２の作動位置に付勢されている油圧弁と、地震などの揺れを感知して、油圧弁を第１の作動位置から第２の作動位置へ切り換える地震感知部であって、前記油圧弁に係合し前記付勢に抗して該油圧弁を第１の作動位置に拘束するストッパと、地震揺れによる傾転でこのストッパを駆動して前記油圧弁との係合から外す錘とを有する地震感知部と、通電に応じて前記油圧弁を第２の作動位置から第１の作動位置へ動かす可動のプランジャを備えたソレノイド部とを有し、前記油圧弁と地震感知部を、前記ソレノイド部を挟んでその両側に置き、この油圧弁を第１または第２の作動位置に切り換える該油圧弁の可動スプールの端部を前記ソレノイド部の可動プランジャの一端に、また前記地震感知部のストッパを係脱可能に該ソレノイド部の可動プランジャの他端にそれぞれ接続して、これら油圧弁、ソレノイド部および地震感知部を直線状にならんで配置する、免震システム用の風揺れ固定装置。