JP3927526B2 - 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、その操作性と地震感知機能の改良に関する。

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、地震揺れのない平常時には、油圧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、油圧シリンダのロックを解除して、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、地震揺れのない平常時には、閉状態にあって油圧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、免震作用を稼動可能にする。
特開平１０−３１８３２７号公報

このような錘を用いる地震感知器は、感度を高めて比較的小さな地震にも対応できるようにするために、錘の重心位置を高くするか、錘の台座の支点部分を小さくして、錘を倒れ易くする必要がある。ところが、錘が地震揺れにより倒れて、その重心が支点位置より外側になると、元の正立姿勢に戻らないため、手動などで戻さなければならない。
上述の既知の装置は、錘を元の正立姿勢に戻すためにスプリングを採用しているが、地震揺れを感知する際に、このスプリングの力が錘の傾転を妨げるように働くので、錘を十分に機能させるには大きくする必要がある。

本発明は、十分な揺れ感知性能があり、揺れ終了後に人手を煩わすことなく自動的に錘を元の正立姿勢に戻すことのできる、免震システム用の風揺れ固定装置の提供を目的とする。

本発明の、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の作動位置および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とを備える。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、地震などの揺れに応じて傾転してこのストッパを駆動し、油圧弁との係合から外す錘とを有する。この錘は、地震などの揺れにより該錘とともに支持プレート上を傾転し、支持プレートに対する支点となる球状面を備えた支持台座を含む。錘は該支持台座に貫通して取り付けた支柱上に取り付けられ、この支柱は、支持台座の傾転が大きくなるに従ってストッパを大きく駆動するように、該支持台座を挟んで錘とは反対側でストッパに接続される。

かかる構成では、地震揺れが生じると、地震感知部の錘が台座の球状面に沿って傾転し、ストッパを駆動して油圧弁との係合から外す。そのため、油圧弁は付勢力によって第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、錘は台座の球状面に沿って揺れ戻り、正立状態になる。錘はスプリング力などを要することなく自動的に戻るので、錘を軽くして、感知能力を高めることができる。

前記錘と支持台座は、錘が最大限に傾いた場合でも錘の重心が支点の内側となるような大きさと位置に設定される。
こうすることによって、大きな揺れの場合でも、錘は自動的に確実に正立状態に復帰することができる。

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。また、揺れが収まると、錘が自身の重みで自動的に正立状態に戻って、固定装置を平常時の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地震検出感度と操作性を高めることができる。これは、球状面の形成や、錘および台座の適切な設定と云う簡単な手段で実現し、高性能な風揺れ固定装置の安価な提供を可能にする効果がある。

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（図３の左方向）へ付勢しているスプリング１９を備えている。

切換弁３の地震感知部９は、錘２０と、支持プレート２１と、ストッパ２２を有する。
錘２０は、支柱２０ａに取り付けた形態であり、支柱２０ａの下端には、支持プレート２１上に載る台座２３が設けられている。台座２３は、支持プレート２１に接する側を球状面２３に形成している。さらに、台座２３の下端には、支持プレート２１を貫いてトリガ２４が設けられている。支持プレート２１は、一端をバルブ部８に取り付けている。

ストッパ２２は、支持プレート２１上に設けた支点２５に回動可能に取り付けている。ストッパ２２は一端にラチェット爪２６を有し、ストッパ２２の他端には、錘２０の下端のトリガ２４が係合している。
錘２０とストッパ２２は、錘２０が支持プレート２１上で正立している状態では、ストッパ２２のラチェット爪２６が、バルブ部のスプール１８に設けたピン１８ａに係合し、錘２０が揺れて傾くと、トリガ２４がストッパ２２を回動させて、ラチェット爪２６とピン１８ａの係合を外す設定である。

さらに、支持プレート２１上には、手動切換レバー２７が取り付けられている。レバー２７の一端はスプール１８のピン１８ａに係合しており、レバーの他端は、スプール１８を外から動し得るように、切換弁３の外へ突きでている。

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２０が正立状態にあり、ストッパ２２のラチェット爪２６がバルブ部のスプール１８のピン１８ａを係止している。そのため、スプール１８は、図３中の左方向へ動くことができない。
かくして、平常時には、ストッパ２２が、スプリング１９によってスプール１８が動かされないように固定している。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２０が正立状態から倒れ、台座２３の球状面２３ａに沿って傾転して地震を感知する。錘２０の傾転はトリガ２４を通してストッパ２２へ伝わり、ストッパ２２は支点２５を中心に回転する。それにより、ストッパ２２のラチェット爪２６は、拘束していたスプール１８のピン１８ａを放す。
バルブ部８では、スプール１８がそれまでストッパ２２によって止められていたが、ストッパ２２による拘束が外れたため、スプリング１９により図３の左方向へ押し動かされる。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。
同時に、切換弁３の地震感知部９では、図４のように傾いていた錘２０が、台座２３の球状面２３ａに沿って揺れ戻り、正立状態になる。

一方、切換弁３は開状態に切り換わったままであるので、切換レバー２７を図４の左方向へ引いて、スプール１８をスプリング１９の力に抗して押し戻す。これによって、ストッパ２２のラチェット爪２６がスプール１８のピン１８ａ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。

なお、錘２０と台座２３は、錘２０が、想定する最大の揺れに対して最大限に傾いた場合でも、錘２０の重心位置Ｇが常に台座の球状面２３ａと支持プレート２１の接触点Ｈよりも内側（錘寄り）になるように、大きさと位置を設定している。図に示した例では、錘２０の重量約６５０グラム、球状面２３ａの曲率半径８０〜９０ｍｍである。
このため、地震揺れが収まると、錘２０は、傾きを無くそうとする力が常に働いて、正立状態に戻るのである。

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。
例えば、図示した実施態様では、弁スプールの戻しを手動レバーで行うが、これに代えて、ソレノイド機構を採用して、遠隔操作を行うこともできる。

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。

符号の説明

１ 風揺れ固定装置
２ 油圧シリンダ
３ 切換弁
８ バルブ部
９ 地震感知部
２０ 錘
２２ ストッパ
２３ 台座
２３ａ 球状面
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であって、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の作動位置および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とを備え、前記地震感知部が、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、地震などの揺れに応じて傾転してこのストッパを駆動し、前記油圧弁との係合から外す錘とを有し、前記錘は、地震などの揺れにより該錘とともに支持プレート上を傾転し、該支持プレートに対する支点となる球状面を備えた支持台座を含み、前記錘は該支持台座に貫通して取り付けた支柱上に取り付けられ、該支柱は、前記支持台座の傾転が大きくなるに従って前記ストッパを大きく駆動するように、該支持台座を挟んで前記錘とは反対側で前記ストッパに接続され、これら錘と支持台座は、錘が最大限に傾いた場合でも錘の重心が傾転の支点の内側となるように大きさと位置を設定する、免震システム用の風揺れ固定装置。