JP5436333B2 - Seismic isolation device - Google Patents

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Description

本発明は、地震動を低減して床構造体を効果的に保護する免震装置に関する。   The present invention relates to a seismic isolation device that reduces ground motion and effectively protects a floor structure.

免震装置は、柔軟に変位可能なアイソレータによって、地震時の振動(地震動)を低減し、コンピュータや精密機器を積載した床構造体にその振動を極力伝達させない装置である。免震装置は、鉛直方向に機能するものと水平方向に機能するものがある。鉛直方向の免震装置としては、例えば、空気ばねが用いられ、その空気ばねのばね定数が小さいほど、地面(床スラブ)の振動が床構造体に伝達しないこととなる。   The seismic isolation device is a device that reduces vibrations (earthquake motion) during an earthquake with a flexibly displaceable isolator and transmits the vibrations to a floor structure loaded with computers and precision equipment as much as possible. There are seismic isolation devices that function in the vertical direction and those that function in the horizontal direction. As the vertical seismic isolation device, for example, an air spring is used, and as the spring constant of the air spring is smaller, the vibration of the ground (floor slab) is not transmitted to the floor structure.

しかし、単にばね定数を小さくして固有周期を延ばすと、その建築物の床構造体上における居住者や作業者等の移動や歩行による荷重変動に応じて、床構造体が揺れてしまうといった問題が生じ得る。特に、大きな振動を伴う大地震に対しても効果的に免震するために、免震装置のばね定数をさらに下げると、ばね要素がより柔らかくなるため、荷重変動に対する床構造体上の揺れが大きくなってしまう。   However, simply reducing the spring constant and extending the natural period causes the floor structure to sway in response to load fluctuations due to movement or walking of residents and workers on the floor structure of the building. Can occur. In particular, if the spring constant of the seismic isolation device is further reduced in order to effectively isolate a large earthquake with large vibrations, the spring element becomes softer, so that the vibration on the floor structure is not affected by load fluctuations. It gets bigger.

そこで、空気ばねに補助タンクを並設し、かつ、空気ばねと補助タンクとを結ぶ配管部に電気的な駆動弁である電磁弁を設け、地震の発生を地震波検知センサで検知して電磁弁を開き、空気ばねのばね定数を切り換える技術が開示されている(例えば、特許文献1)。さらに、空気ばねと補助タンクとの間にバルブを配置し、振動検知手段によってそのバルブの開度を制御する技術も知られている(例えば、特許文献2)。   Therefore, an auxiliary tank is provided in parallel with the air spring, and an electromagnetic valve, which is an electrically driven valve, is provided in a piping section connecting the air spring and the auxiliary tank, and the occurrence of an earthquake is detected by an earthquake wave detection sensor. And a technique for switching the spring constant of the air spring is disclosed (for example, Patent Document 1). Furthermore, a technique is also known in which a valve is disposed between the air spring and the auxiliary tank, and the opening degree of the valve is controlled by vibration detection means (for example, Patent Document 2).

特開平6−185193号公報JP-A-6-185193 特開平7−173955号公報JP 7-173955 A

上述した技術を用いることで、平常時においては空気ばねのばね定数を大きくして、剛性を高め、人の移動や歩行による荷重変化に応じた床構造体の揺れを抑制し、地震発生時には空気ばねのばね定数を小さくして固有周期を延ばし、床スラブの振動による床構造体への影響を低減することができる。しかし、いずれの技術であっても、地震を検知するための高価なセンサと、電気を通じて駆動される電磁弁と、両者を連動させるための電気回路を要し、構成が複雑になることで、信頼性の低下や、部品点数、占有体積および製造コストの増大を招いていた。   By using the technology described above, the spring constant of the air spring is increased during normal times to increase rigidity, and the shaking of the floor structure in response to load changes due to human movement or walking is suppressed. By reducing the spring constant of the spring and extending the natural period, the influence on the floor structure due to the vibration of the floor slab can be reduced. However, any technology requires an expensive sensor for detecting an earthquake, an electromagnetic valve driven through electricity, and an electric circuit for linking both, and the configuration becomes complicated. The reliability has been lowered, and the number of parts, occupied volume and manufacturing cost have been increased.

本発明は、このような課題に鑑み、高価なセンサや電磁弁を用いることなく、高信頼性、低コストの免震装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a highly reliable and low cost seismic isolation device without using an expensive sensor or electromagnetic valve.

上記課題を解決するために、本発明の免震装置は、建築物の床スラブと床構造体に狭装された空気ばねと、空気ばねに空気流路を通じて連結された補助タンクと、空気流路に配設され、空気ばねと補助タンクとの気圧差が所定閾値以上になると弁が開いて空気ばねと補助タンクとを連通するリリーフバルブとを備え、リリーフバルブには、補助タンクの気圧より空気ばねの気圧が所定閾値以上高くなると開く弁と、空気ばねの気圧より補助タンクの気圧が所定閾値以上高くなると開く弁とが並列に設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a seismic isolation device according to the present invention includes a floor slab of a building and an air spring narrowly mounted on the floor structure, an auxiliary tank connected to the air spring through an air flow path, an air flow disposed in the road, and a relief valve pressure difference between the air spring and the auxiliary tank communicates the air spring and the auxiliary tank open the valve becomes equal to or larger than a predetermined threshold value, the relief valve is from the pressure of the auxiliary tank a valve that opens when pressure of the air spring is increased above a predetermined threshold, a valve that opens when pressure from the auxiliary tank pressure of the air spring is increased above a predetermined threshold is characterized that you have provided in parallel.

リーフバルブには、所定閾値が相異なる複数の弁が設けられてもよい。

The - relief valve, the predetermined threshold is a plurality of different valves may be provided.

本発明によれば、高価なセンサや電磁弁を用いることなく、空気ばねの気圧を利用した単純な構成で免震能力を切り換えることができるので、信頼性の向上、ならびに、部品点数、占有体積および製造コストの削減を図ることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to switch the seismic isolation capability with a simple configuration using the air pressure of an air spring without using an expensive sensor or solenoid valve, thereby improving reliability, as well as the number of parts, occupied volume In addition, the manufacturing cost can be reduced.

免震システムの概略的な構成を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the schematic structure of a seismic isolation system. リリーフバルブの動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of a relief valve. リリーフバルブを双方向に利用する例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example which utilizes a relief valve bidirectionally. リリーフバルブの動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of a relief valve. レベル制御を説明するための制御ブロック図を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the control block diagram for demonstrating level control. リリーフバルブの構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the structure of the relief valve. リリーフバルブの動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating operation | movement of a relief valve. リリーフバルブの減衰効果に対する周波数特性の変化を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the change of the frequency characteristic with respect to the damping effect of a relief valve.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

(免震システム100)
図1は、免震システム100の概略的な構成を説明するための説明図である。免震システム100は、床スラブ110と、免震装置120と、床構造体130とを含んで構成され、地震動を低減して床構造体130を効果的に保護することが可能である。
(Seismic isolation system 100)
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a schematic configuration of the seismic isolation system 100. The seismic isolation system 100 includes a floor slab 110, a seismic isolation device 120, and a floor structure 130, and can effectively protect the floor structure 130 by reducing seismic motion.

床スラブ110は、建築物における構造物基礎の最上部の床構造または上下階間の床構造であり、面に垂直な荷重を支える石やコンクリート等の厚板を示す。本実施形態において、床スラブ110は、地震時に地面と一体的に振動する。免震装置120は、地震時に床スラブ110にかかる振動を低減し、床構造体130にその振動を極力伝達させない装置である。本実施形態では、振動を伝達させない鉛直方向のアイソレータとして空気ばねが用いられる。床構造体130は、建築物屋内における居住者や作業者が移動可能な領域の床部分に相当する。   The floor slab 110 is a floor structure at the top of a structure foundation in a building or a floor structure between upper and lower floors, and indicates a plank such as stone or concrete that supports a load perpendicular to the surface. In the present embodiment, the floor slab 110 vibrates integrally with the ground during an earthquake. The seismic isolation device 120 is a device that reduces vibration applied to the floor slab 110 during an earthquake and transmits the vibration to the floor structure 130 as much as possible. In the present embodiment, an air spring is used as a vertical isolator that does not transmit vibration. The floor structure 130 corresponds to a floor portion of an area where a resident or worker can move within a building.

地震等が生じると、床スラブ110が地面と一体となって振動するが、免震装置120が床スラブ110から床構造体130へ伝達される振動を低減するので、床構造体130上にいる居住者や作業者への地震の影響は少なくなる。しかし、免震能力を高めようとして、免震装置120のばね要素(空気ばね)を単に柔らかくするだけでは、床構造体130上にいる居住者や作業者等の移動や歩行による荷重変動に対しても床構造体130が揺れてしまい、居住者や作業者は違和感を覚えることとなる。また、床構造体130上にコンピュータや精密機器を積載している場合、このような振動の影響を極力回避しなければならない。   When an earthquake or the like occurs, the floor slab 110 vibrates integrally with the ground. However, since the seismic isolation device 120 reduces vibration transmitted from the floor slab 110 to the floor structure 130, the floor slab 110 is on the floor structure 130. The impact of the earthquake on residents and workers is reduced. However, simply to soften the spring element (air spring) of the seismic isolation device 120 in order to enhance the seismic isolation capability, the load fluctuations caused by movement or walking of residents or workers on the floor structure 130 can be prevented. However, the floor structure 130 is shaken, and the resident and the worker feel uncomfortable. Further, when a computer or a precision device is loaded on the floor structure 130, the influence of such vibration must be avoided as much as possible.

そこで、本実施形態では、免震装置120を構成する空気ばねに補助タンクを並設し、空気ばね内の気圧の変化を利用して空気ばねのばね定数を切り換える。こうして、平常時においては、空気ばねのばね定数を大きくし、床構造体130と床スラブ110との剛性を高めて、人の移動や歩行による荷重変化に応じた床構造体130の揺れを防止し、地震発生時には、ばね定数を小さくして床スラブ110から床構造体130へ伝達される振動を低減する。さらに、このようなばね定数の切り換えを、高価なセンサや電磁弁を用いることなく、空気ばねの気圧を利用した単純な構成で実現できるので、信頼性の向上、ならびに、部品点数、占有体積および製造コストの削減を図ることができる。以下、このような目的を実現可能な免震装置120の詳細な構成を説明する。   Therefore, in the present embodiment, an auxiliary tank is provided in parallel with the air spring constituting the seismic isolation device 120, and the spring constant of the air spring is switched using the change in the air pressure in the air spring. Thus, in normal times, the spring constant of the air spring is increased, the rigidity of the floor structure 130 and the floor slab 110 is increased, and the swing of the floor structure 130 in response to a load change due to movement or walking of a person is prevented. In the event of an earthquake, the spring constant is reduced to reduce the vibration transmitted from the floor slab 110 to the floor structure 130. Furthermore, since the switching of the spring constant can be realized with a simple configuration using the air pressure of the air spring without using an expensive sensor or solenoid valve, the reliability is improved, and the number of parts, occupied volume and The manufacturing cost can be reduced. Hereinafter, the detailed structure of the seismic isolation apparatus 120 which can implement | achieve such an objective is demonstrated.

(免震装置120)
免震装置120は、図1に示すように、空気ばね150と、補助タンク152と、リリーフバルブ154と、相対変位検出部156と、空気圧制御部158と、空気源160と、サーボバルブ162とを含んで構成される。
(Seismic isolation device 120)
As shown in FIG. 1, the seismic isolation device 120 includes an air spring 150, an auxiliary tank 152, a relief valve 154, a relative displacement detector 156, an air pressure controller 158, an air source 160, a servo valve 162, It is comprised including.

空気ばね150は、ベローズ形やダイヤフラム形の可撓性容器で形成された外装中に所定の圧力の空気(気体)を封入してなる弾性体である。空気ばね150は、建築物の床スラブ110と床構造体130に狭装されている。また、空気ばね150は、内包する空気の体積を変化させることで任意にばね定数を設定することができ、極めて柔らかい弾性を実現することが可能である。したがって、金属ばねでは吸収しきれない微震を低減することもでき、地震動によっては共振し難いといった特性も有している。ここでは、空気を用いた空気ばね150を採用しているが、空気に限らず、液体等、その用途に応じた流体を封入した流体ばね等も用いることもできる。また、ここでは、説明の便宜上、空気ばね150内の気体を空気と表現しているが、その成分を限定するものではなく、様々な気体を適用することができる。   The air spring 150 is an elastic body formed by enclosing air (gas) of a predetermined pressure in an exterior formed of a bellows type or diaphragm type flexible container. The air spring 150 is confined to the floor slab 110 and the floor structure 130 of the building. Further, the air spring 150 can arbitrarily set a spring constant by changing the volume of air contained therein, and can realize extremely soft elasticity. Therefore, it is possible to reduce micro-earthquakes that cannot be absorbed by the metal springs, and it is difficult to resonate depending on the earthquake motion. Here, the air spring 150 using air is employed, but not limited to air, a fluid spring or the like enclosing a fluid according to the application such as a liquid can also be used. Here, for convenience of explanation, the gas in the air spring 150 is expressed as air, but the component is not limited and various gases can be applied.

免震装置の弾性体として仮に金属ばねを用いた場合、コンピュータ等のダウンサイジングによって床構造体130上の積載物の重量が変わり床構造体130の固有振動数が高くなると(固有周期が短期化すると)、それに合わせて金属ばね自体を、ばね定数が大きい新たな金属ばねに交換しなければならなくなる。また、このような金属ばねの硬化により免震能力が低下してしまうといった問題も生じることとなる。本実施形態で用いられる空気ばね150では、積載荷重が変化しても固有振動数がほとんど変化しないので、メンテナンスや免震能力の維持において有利である。   If a metal spring is used as the elastic body of the seismic isolation device, if the weight of the load on the floor structure 130 changes due to downsizing such as a computer and the natural frequency of the floor structure 130 increases (the natural period is shortened). Accordingly, the metal spring itself must be replaced with a new metal spring having a large spring constant. Moreover, the problem that a seismic isolation capability will fall by hardening of such a metal spring will also arise. The air spring 150 used in the present embodiment is advantageous in maintaining maintenance and seismic isolation capability because the natural frequency hardly changes even when the loaded load changes.

また、空気ばね150は可撓性容器で形成された弾性体なので、鉛直方向のみならず、水平方向の免震能力も備えているが、実用性の面から、水平方向の免震には、別途、積層ゴム等を用いるのが一般的である。ただし、本実施形態においては、説明の便宜上、鉛直方向の免震を担う空気ばね150の作用のみに着目し、水平方向の免震については記載を省略する。   In addition, since the air spring 150 is an elastic body formed of a flexible container, it has not only the vertical direction but also the horizontal isolation capability. Separately, a laminated rubber or the like is generally used. However, in this embodiment, for convenience of explanation, attention is paid only to the action of the air spring 150 that performs vertical isolation, and description of the horizontal isolation is omitted.

補助タンク(補助空気室)152は、空気ばね150の例えば3倍の内容積で形成された耐圧容器で構成され、空気流路170を通じて空気ばね150に連結されている。   The auxiliary tank (auxiliary air chamber) 152 is formed of a pressure resistant container formed with an internal volume three times that of the air spring 150, for example, and is connected to the air spring 150 through the air flow path 170.

リリーフバルブ154は、空気流路170に配設され、地震によって空気ばね150内の気圧が大きく変動し、空気ばね150と補助タンク152との気圧差が所定閾値以上になると自体の弁が自動的に開いて、空気ばね150と補助タンク152とを連通する。そして、空気ばね150と補助タンク152との気圧差が再び所定閾値未満となると、リリーフバルブ154の弁は閉じられる。   The relief valve 154 is disposed in the air flow path 170, and the air pressure in the air spring 150 greatly fluctuates due to an earthquake. When the pressure difference between the air spring 150 and the auxiliary tank 152 exceeds a predetermined threshold, the valve itself is automatically turned on. The air spring 150 and the auxiliary tank 152 are communicated with each other. When the pressure difference between the air spring 150 and the auxiliary tank 152 becomes less than the predetermined threshold again, the relief valve 154 is closed.

リリーフバルブ154は、空気ばね150と補助タンク152とを連通させて空気ばね150の見かけ上の体積を増やし、空気ばね150のばね定数を小さく切り換える役目を担う。例えば、空気ばね150がベローズ形である場合において、空気ばね150の横断面積の変化率を無視すると、空気ばね150のばね定数は、大凡、内容積の逆数に比例し、固有振動数は、そのばね定数の2乗根に比例する。したがって、補助タンク152の内容積を空気ばね150の3倍とし、空気ばね150と補助タンク152とを連通した場合、空気ばね150のばね定数は、連通していないときの1/(1+3)=1/4倍になり、固有振動数は1/√4=1/2倍となるので、補助タンク152を連通していないときの固有振動数が1Hzであれば、連通すると0.5Hzとなる。   The relief valve 154 communicates the air spring 150 and the auxiliary tank 152 to increase the apparent volume of the air spring 150 and to switch the spring constant of the air spring 150 to a smaller value. For example, in the case where the air spring 150 has a bellows shape, if the rate of change of the cross-sectional area of the air spring 150 is ignored, the spring constant of the air spring 150 is roughly proportional to the reciprocal of the internal volume, and the natural frequency is It is proportional to the square root of the spring constant. Therefore, when the internal volume of the auxiliary tank 152 is three times that of the air spring 150 and the air spring 150 and the auxiliary tank 152 are communicated, the spring constant of the air spring 150 is 1 / (1 + 3) = Since the natural frequency becomes 1 / √4 = ½ times, if the natural frequency when the auxiliary tank 152 is not connected is 1 Hz, the natural frequency becomes 0.5 Hz. .

図2は、リリーフバルブ154の動作を説明するための説明図である。平常時には、床構造体130上において人が移動や歩行することで荷重変化が生じるものの、その圧力変動が小さいので、図2(a)のように、リリーフバルブ154の弁が開くことはない。したがって、当該免震装置120の固有周期(空気ばね150のばね定数)を決定づける空気ばね150の内容積は、図2(a)においてハッチングで示すように、概ね、空気ばね150内に封入されている空気のみに限定されるため、床構造体130と床スラブ110との剛性は比較的高く維持される。こうして、人の移動や歩行による荷重変化に基づく床構造体130の揺れを防止することが可能となる。   FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the relief valve 154. In normal times, a load change occurs when a person moves or walks on the floor structure 130, but the pressure fluctuation is small, so that the valve of the relief valve 154 does not open as shown in FIG. Therefore, the internal volume of the air spring 150 that determines the natural period of the seismic isolation device 120 (the spring constant of the air spring 150) is generally enclosed in the air spring 150 as shown by hatching in FIG. Since it is limited only to the air which exists, the rigidity of the floor structure 130 and the floor slab 110 is maintained comparatively high. In this way, it is possible to prevent the floor structure 130 from shaking due to a load change caused by a person's movement or walking.

ただし、平常時において、空気ばね150と補助タンク152との間の空気の連通を完全に制限する必要はなく、両者の間に微小な孔(オリフィス)を設けてもよい。こうして、時定数は長いものの、長期の視点では、空気ばね150と補助タンク152との気圧を等しく保つことができる。   However, in normal times, it is not necessary to completely limit the air communication between the air spring 150 and the auxiliary tank 152, and a minute hole (orifice) may be provided between the two. Thus, although the time constant is long, the air pressure of the air spring 150 and the auxiliary tank 152 can be kept equal from a long-term viewpoint.

一方、所定の大きさ以上の振動を伴う地震(大地震)が生じた場合、床スラブ110から空気ばね150に伝達する圧力変動が大きくなり、床スラブ110からの圧力によって空気ばね150内の気圧が急上昇または急降下する。すると、その気圧変動に応じて、空気ばね150と補助タンク152との気圧差が所定閾値以上になり、図2(b)のようにリリーフバルブ154が開いて空気ばね150と補助タンク152とが連通する。   On the other hand, when an earthquake (a large earthquake) with a vibration of a predetermined magnitude or more occurs, the pressure fluctuation transmitted from the floor slab 110 to the air spring 150 increases, and the pressure in the air spring 150 is increased by the pressure from the floor slab 110. Suddenly rises or falls. Then, according to the pressure fluctuation, the pressure difference between the air spring 150 and the auxiliary tank 152 becomes a predetermined threshold value or more, the relief valve 154 is opened as shown in FIG. 2B, and the air spring 150 and the auxiliary tank 152 are connected. Communicate.

この場合、免震装置120の固有周期(空気ばね150のばね定数)を決定づける空気ばね150の見かけの内容積は、図2(b)においてハッチングで示すように、補助タンク152を含めた容積となり、固有周期を長期化して床スラブ110から床構造体130へ伝達される振動を低減、換言すれば免震性能を向上することが可能となる。ここでは、リリーフバルブ154により、空気ばね150内の気圧そのものを利用して床スラブ110に加わる振動の大きさを検知している。   In this case, the apparent internal volume of the air spring 150 that determines the natural period of the seismic isolation device 120 (the spring constant of the air spring 150) is a volume including the auxiliary tank 152 as shown by hatching in FIG. In addition, it is possible to reduce the vibration transmitted from the floor slab 110 to the floor structure 130 by extending the natural period, in other words, to improve the seismic isolation performance. Here, the magnitude of vibration applied to the floor slab 110 is detected by the relief valve 154 using the air pressure itself in the air spring 150.

ところで、地震が生じると床スラブ110が振動し、床スラブ110と床構造体130との鉛直方向の相対変位は増減する。すなわち、空気ばね150には床スラブ110から圧縮力と引張力との両方がかかるので、リリーフバルブ154は、空気ばね150における所定閾値以上の正の値のみならず、絶対値が所定閾値以上となる負の値でも弁を開くべきである。そこで、本実施形態では、正負いずれの気圧にも対応可能なリリーフバルブ154を用いることとする。   By the way, when an earthquake occurs, the floor slab 110 vibrates and the vertical relative displacement between the floor slab 110 and the floor structure 130 increases or decreases. That is, since both the compressive force and the tensile force are applied to the air spring 150 from the floor slab 110, the relief valve 154 has not only a positive value not less than a predetermined threshold value in the air spring 150 but also an absolute value not less than the predetermined threshold value. Even a negative value should open the valve. Therefore, in this embodiment, a relief valve 154 that can handle both positive and negative atmospheric pressure is used.

図3は、リリーフバルブ154を双方向に利用する例を示した説明図である。リリーフバルブ154には、補助タンク152の気圧より空気ばね150の気圧が所定閾値以上高くなると開く弁と、空気ばね150の気圧より補助タンク152の気圧が所定閾値以上高くなると開く弁とが並列に設けられている。このように機能の異なる弁は、1のリリーフバルブ154内に並列に設けられてもよいし、複数のリリーフバルブ154それぞれに設けられ、そのリリーフバルブ154が並列に連結されるとしてもよい。ここでは機能の異なる弁をそれぞれ有する2つのリリーフバルブ154a、154bを用いて、その動作を説明する。   FIG. 3 is an explanatory view showing an example in which the relief valve 154 is used bidirectionally. In the relief valve 154, a valve that opens when the pressure of the air spring 150 becomes higher than a predetermined threshold value above the pressure of the auxiliary tank 152 and a valve that opens when the pressure of the auxiliary tank 152 becomes higher than the pressure value of the air spring 150 by a predetermined threshold value are in parallel. Is provided. Such valves having different functions may be provided in parallel in one relief valve 154, or may be provided in each of the plurality of relief valves 154, and the relief valves 154 may be connected in parallel. Here, the operation will be described using two relief valves 154a and 154b each having a valve having a different function.

平常時においては、空気ばね150と補助タンク152との気圧が等しく設定されており、図3(a)の如く、リリーフバルブ154a、154bのぞれぞれの弁はいずれも閉じた状態となっている。したがって、空気ばね150のばね定数は空気ばね150内に封入されている空気のみによって決まる。   At normal times, the air pressures of the air spring 150 and the auxiliary tank 152 are set to be equal, and as shown in FIG. 3A, each of the relief valves 154a and 154b is in a closed state. ing. Therefore, the spring constant of the air spring 150 is determined only by the air enclosed in the air spring 150.

ここで、地震により、床スラブ110が上昇すると、図3(b)の如く、空気ばね150が圧縮し、補助タンク152の気圧より空気ばね150の気圧が所定閾値以上高くなって一方のリリーフバルブ154aが開き、空気ばね150から補助タンク152に向かって空気が排出される。また、床スラブ110が下降すると、図3(c)の如く、補助タンク152の気圧より空気ばね150の気圧が所定閾値以上低くなって他方のリリーフバルブ154bが開き、補助タンク152から空気ばね150に向かって空気が排出される。このようなリリーフバルブ154a、154bの動作をさらに詳細に説明する。   Here, when the floor slab 110 rises due to an earthquake, the air spring 150 is compressed as shown in FIG. 3B, and the air pressure of the air spring 150 becomes higher than a predetermined threshold value by the air pressure of the auxiliary tank 152, and one relief valve. 154a is opened, and air is discharged from the air spring 150 toward the auxiliary tank 152. When the floor slab 110 is lowered, as shown in FIG. 3C, the air pressure of the air spring 150 becomes lower than the air pressure of the auxiliary tank 152 by a predetermined threshold or more, and the other relief valve 154b is opened. Air is discharged toward The operation of the relief valves 154a and 154b will be described in more detail.

図4は、リリーフバルブ154a、154bの動作を説明するためのタイミングチャートである。図4において横軸は時間を示し、各タイミングチャートの縦軸は変位および気圧を示している。図4に示された、床スラブ110の鉛直方向の位置172、床構造体130の鉛直方向の位置174、空気ばね150内の気圧176、補助タンク152内の気圧178、リリーフバルブ154aの開閉状態180、リリーフバルブ154bの開閉状態182は、同時間軸で推移している。   FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the relief valves 154a and 154b. In FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis of each timing chart indicates displacement and atmospheric pressure. 4, the vertical position 172 of the floor slab 110, the vertical position 174 of the floor structure 130, the air pressure 176 in the air spring 150, the air pressure 178 in the auxiliary tank 152, and the open / close state of the relief valve 154a 180, the open / close state 182 of the relief valve 154b changes on the same time axis.

平常時において、床スラブ110の鉛直方向の位置172はほぼ変動しないが、床構造体130の鉛直方向の位置174は人の移動による荷重変化に応じて多少変動する。しかし、その変動による空気ばね150内の気圧176の変動量は所定閾値以下となるので、リリーフバルブ154a、154bの弁の開閉状態180、182は閉状態から開状態に移行することはない。したがって、空気ばね150のばね定数は比較的大きな値に維持され、床構造体130の揺れを防止することが可能となる。   In normal times, the vertical position 172 of the floor slab 110 does not substantially change, but the vertical position 174 of the floor structure 130 slightly varies according to a load change caused by the movement of a person. However, since the fluctuation amount of the air pressure 176 in the air spring 150 due to the fluctuation is equal to or less than the predetermined threshold value, the open / close states 180 and 182 of the relief valves 154a and 154b do not shift from the closed state to the open state. Therefore, the spring constant of the air spring 150 is maintained at a relatively large value, and the floor structure 130 can be prevented from shaking.

このとき、地震により床スラブ110が鉛直方向に振動し、任意の時点tにおいて、空気ばね150内の気圧176が補助タンク152内の気圧178より、図4中矢印で示すように、所定閾値以上高くなると、リリーフバルブ154aの開閉状態180が閉状態から開状態に移行する。 At this time, the floor slab 110 vibrates in the vertical direction due to the earthquake, and at an arbitrary time t 1 , the air pressure 176 in the air spring 150 is greater than the air pressure 178 in the auxiliary tank 152 by a predetermined threshold value as indicated by an arrow in FIG. If it becomes higher above, the open / close state 180 of the relief valve 154a shifts from the closed state to the open state.

リリーフバルブ154aが開状態になると、空気ばね150から補助タンク152に空気が排出され、補助タンク152の気圧178は、空気ばね150の気圧176との差を所定閾値に保ちながらその推移に追従し、空気ばね150内の気圧176が極値を折り返し補助タンク152との気圧差が所定閾値未満となった時点tで、リリーフバルブ154aの弁の開閉状態180が閉状態となり、補助タンク152では、そのときの気圧178が維持される。 When the relief valve 154a is opened, air is discharged from the air spring 150 to the auxiliary tank 152, and the air pressure 178 of the auxiliary tank 152 follows the transition while keeping the difference from the air pressure 176 of the air spring 150 at a predetermined threshold. At time t 2 when the atmospheric pressure 176 in the air spring 150 returns to the extreme value and the atmospheric pressure difference from the auxiliary tank 152 becomes less than a predetermined threshold, the open / close state 180 of the relief valve 154a is closed, and the auxiliary tank 152 The atmospheric pressure 178 at that time is maintained.

続いて、空気ばね150の気圧176が低下すると、時点tにおいて、空気ばね150と補助タンク152との気圧差が再び所定閾値以上となり、今度はリリーフバルブ154bの開閉状態182が閉状態から開状態に移行する。リリーフバルブ154bが開状態になると、補助タンク152から空気ばね150に空気が排出され、ここでも補助タンク152の気圧は、空気ばね150の気圧176との差を所定閾値に保ちながらその推移に追従する。そして、空気ばね150内の気圧176が極値を折り返し補助タンク152との気圧差が所定閾値未満となった時点tでリリーフバルブ154bの弁の開閉状態182が閉状態となり、補助タンク152では、そのときの気圧178が維持される。 Subsequently, the pressure 176 of the air spring 150 is reduced, at time t 3, a pressure difference between the air spring 150 and the auxiliary tank 152 is again above a predetermined threshold, this time open closed state 182 of the relief valve 154b is from the closed state Transition to the state. When the relief valve 154b is opened, air is discharged from the auxiliary tank 152 to the air spring 150, and the air pressure in the auxiliary tank 152 also follows the change while maintaining the difference from the air pressure 176 of the air spring 150 at a predetermined threshold. To do. The open or closed state 182 of the valve of the relief valve 154b at t 4 when pressure 176 in the air spring 150 is a pressure difference between the auxiliary tank 152 folded extrema is less than the predetermined threshold value is closed and the auxiliary tank 152 The atmospheric pressure 178 at that time is maintained.

こうして、床スラブ110の振動が空気ばね150に鉛直上下のいずれの方向に加わったとしても、リリーフバルブ154a、154bの弁がそれぞれ開くので、免震装置120は、空気ばね150のばね定数を下げ、固有周期を延ばすことが可能となる。   Thus, even if the vibration of the floor slab 110 is applied to the air spring 150 in either the vertical direction or the vertical direction, the relief valves 154a and 154b are opened, so the seismic isolation device 120 reduces the spring constant of the air spring 150. The natural period can be extended.

その後、床スラブ110への振動がなくなると、そのタイミングによっては空気ばね150と補助タンク152との気圧が異なる場合がある。しかし、上述した微少な穴や後述するレベル制御によって、補助タンク152の気圧178も長い時定数を伴って空気ばね150の気圧176と等しくなる。   Thereafter, when the vibration to the floor slab 110 is eliminated, the air pressures of the air spring 150 and the auxiliary tank 152 may differ depending on the timing. However, the atmospheric pressure 178 of the auxiliary tank 152 becomes equal to the atmospheric pressure 176 of the air spring 150 with a long time constant by the above-described minute hole and level control described later.

このように、本実施形態の免震装置120では、高価なセンサや電磁弁を用いることなく、空気ばね150自体の気圧を利用した単純な構成で免震能力を切り換えることができるので、信頼性の向上、ならびに、部品点数、占有体積および製造コストの削減を図ることが可能となる。   As described above, in the seismic isolation device 120 of this embodiment, the seismic isolation capability can be switched with a simple configuration using the air pressure of the air spring 150 itself without using an expensive sensor or solenoid valve. It is possible to improve the number of parts, reduce the number of parts, the occupied volume and the manufacturing cost.

また、リリーフバルブ154は、空気ばね150のばね定数の切り換えのみならず、自体の開口部や空気流路170における空気の摩擦により、床スラブ110と床構造体130との相対的な振動を減衰させる減衰機構としての役目も担う。本実施形態の免震装置120では、リリーフバルブ154および空気流路170により、減衰効果が生じるので、床スラブ110と床構造体130との相対的な振動を減衰させるために、別途、油圧ダンパー等を付設する必要がなくなり、コスト面でも有利になる。   Further, the relief valve 154 attenuates relative vibration between the floor slab 110 and the floor structure 130 not only by switching the spring constant of the air spring 150 but also by friction of air in its own opening and the air flow path 170. Also serves as a damping mechanism. In the seismic isolation device 120 of the present embodiment, a damping effect is generated by the relief valve 154 and the air flow path 170. Therefore, in order to attenuate relative vibration between the floor slab 110 and the floor structure 130, a hydraulic damper is separately provided. Etc., which is advantageous in terms of cost.

ところで、空気ばね150は、床構造体130上の荷重変動に応じて、その荷重変動に対応した内圧を得るために空気ばね150内の内容積が変化し、床構造体130の鉛直位置が変化する場合がある。そこで、本実施形態では、図1に示した、相対変位検出部156、空気圧制御部158、空気源160、サーボバルブ162を用いて、以下のように床構造体130をレベル制御している。   By the way, in the air spring 150, the internal volume in the air spring 150 changes and the vertical position of the floor structure 130 changes according to the load fluctuation on the floor structure 130 in order to obtain the internal pressure corresponding to the load fluctuation. There is a case. Therefore, in this embodiment, the level control of the floor structure 130 is performed as follows using the relative displacement detector 156, the air pressure controller 158, the air source 160, and the servo valve 162 shown in FIG.

相対変位検出部156は、床スラブ110に立設され床構造体130に対するレーザ反射時間を検出するレーザ変位計、床スラブ110と床構造体130とにそれぞれに設置された速度計または加速度計等で構成され、床スラブ110と床構造体130との相対変位(鉛直方向の相対距離)を検出する。ここで、速度計や加速度計を用いる場合、相対変位検出部156は、床スラブ110および床構造体130からそれぞれの速度や加速度を個別に取得し、1回または2回積分することで互いの変位を求め、その差分により相対変位を導出する。   The relative displacement detector 156 is installed on the floor slab 110 to detect a laser reflection time with respect to the floor structure 130, a speedometer or an accelerometer installed on the floor slab 110 and the floor structure 130, respectively. The relative displacement (relative distance in the vertical direction) between the floor slab 110 and the floor structure 130 is detected. Here, when using a speedometer or an accelerometer, the relative displacement detection unit 156 individually acquires the respective speeds and accelerations from the floor slab 110 and the floor structure 130 and integrates them once or twice, thereby integrating each other. The displacement is obtained, and the relative displacement is derived from the difference.

空気圧制御部158は、床構造体130上の荷重変動による床構造体130自体の変位に応じて、その変位を相殺する制御指令を生成し、後述するサーボバルブ162に送信する。   The air pressure control unit 158 generates a control command that cancels the displacement according to the displacement of the floor structure 130 itself due to the load variation on the floor structure 130, and transmits the control command to a servo valve 162 described later.

空気源160は、コンプレッサで構成され、空気ばね150および補助タンク152に空気を供給することで、大気圧より高い気圧を任意に加えることができる。   The air source 160 is composed of a compressor, and can supply air pressure to the air spring 150 and the auxiliary tank 152 to arbitrarily add atmospheric pressure higher than atmospheric pressure.

サーボバルブ162は、空気圧制御部158からの制御指令に応じて空気源160の気圧を制御し、空気ばね150および補助タンク152の気圧を増減する。また、初期設定時には、空気ばね150および補助タンク152の両者の気圧が予め設定された所定の気圧になるように空気源160から空気を供給させる。   The servo valve 162 controls the air pressure of the air source 160 according to a control command from the air pressure control unit 158, and increases or decreases the air pressure of the air spring 150 and the auxiliary tank 152. Further, at the time of initial setting, air is supplied from the air source 160 so that the air pressure of both the air spring 150 and the auxiliary tank 152 becomes a predetermined air pressure set in advance.

図5は、レベル制御を説明するための制御ブロック図を示した説明図である。ここでは、空気ばね150内の気圧を制御することで空気ばね150をアクチュエータとして利用し、床構造体130の床スラブ110に対する相対変位を安定させるレベル制御が実行される。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing a control block diagram for explaining the level control. Here, level control is performed to stabilize the relative displacement of the floor structure 130 with respect to the floor slab 110 by using the air spring 150 as an actuator by controlling the air pressure in the air spring 150.

図5に示した制御系では、相対変位検出部156が検出した相対変位が大きくなると、すなわち床スラブ110に対して床構造体130が上昇すると、サーボバルブ162は、空気ばね150の気圧を下げて空気ばね150を圧縮し、床構造体130を降下させる。また、相対変位検出部156が検出した相対変位が小さくなると、すなわち床スラブ110に対して床構造体130が降下すると、サーボバルブ162は、空気ばね150の気圧を上げて空気ばね150を膨張させ、床構造体130を上昇させる。   In the control system shown in FIG. 5, when the relative displacement detected by the relative displacement detector 156 increases, that is, when the floor structure 130 rises with respect to the floor slab 110, the servo valve 162 reduces the air pressure of the air spring 150. The air spring 150 is compressed and the floor structure 130 is lowered. When the relative displacement detected by the relative displacement detector 156 is reduced, that is, when the floor structure 130 is lowered with respect to the floor slab 110, the servo valve 162 increases the air pressure of the air spring 150 to expand the air spring 150. The floor structure 130 is raised.

このように、地震が生じていないときや地震の規模が極めて小さいときには、図5に示した閉ループを機能させることで剛性をさらに高め、人の移動による荷重変化によっては床構造体130を振動させないようにすることができる。また、床スラブ110の振動が大きくなると、免震装置120は、図5の閉ループを切り、上記リリーフバルブ154を通じて空気ばね150のばね定数を下げ、床スラブ110に加わる振動を低減することが可能となる。   As described above, when the earthquake does not occur or when the magnitude of the earthquake is extremely small, the closed loop shown in FIG. 5 is functioned to further increase the rigidity, and the floor structure 130 is not vibrated depending on the load change caused by the movement of the person. Can be. When the vibration of the floor slab 110 increases, the seismic isolation device 120 can cut the closed loop of FIG. 5 and reduce the spring constant of the air spring 150 through the relief valve 154 to reduce the vibration applied to the floor slab 110. It becomes.

上述した免震装置120によって、空気ばね150の気圧を利用した単純な構成のみで、免震能力を維持することができる。しかし、リリーフバルブ154を1の閾値のみで開くとすると、地震時に空気ばね150のばね要素が急峻に柔らかくなり、免震能力が一度に高まると共に床構造体130を支持する免震装置120の剛性も一度に低下してしまい、床構造体130が急激に降下することとなる。そこで、本実施形態のリリーフバルブ154を相異なる複数の所定閾値で段階的に開口するように設定する。   With the above-described seismic isolation device 120, the seismic isolation capability can be maintained with only a simple configuration using the air pressure of the air spring 150. However, if the relief valve 154 is opened only with a threshold value of 1, the spring element of the air spring 150 becomes sharply soft at the time of an earthquake, and the seismic isolation capability increases at a time and the rigidity of the seismic isolation device 120 that supports the floor structure 130 is increased. However, the floor structure 130 will drop rapidly. Therefore, the relief valve 154 of the present embodiment is set so as to open stepwise with a plurality of different predetermined threshold values.

図6は、リリーフバルブ154の他の構成例を示した説明図である。所定閾値が相異なる複数の弁は1のリリーフバルブ154内に並列に設けられてもよいし、複数のリリーフバルブ154それぞれに設けられ、そのリリーフバルブ154が並列に連結されるとしてもよい。ここでは、所定閾値Pc、Pd、Peである3つのリリーフバルブ154c、154d、154eを設けている。かかるリリーフバルブ154c、154d、154eの各所定閾値は、Pc<Pd<Peの関係を満たすとする。ここでは、3つのリリーフバルブ154c、154d、154eがすべて開口したときに、当該空気ばね150と補助タンク152との最適な口径となるように設定されている。   FIG. 6 is an explanatory view showing another configuration example of the relief valve 154. A plurality of valves having different predetermined threshold values may be provided in parallel in one relief valve 154, or may be provided in each of the plurality of relief valves 154, and the relief valves 154 may be connected in parallel. Here, three relief valves 154c, 154d, and 154e having predetermined threshold values Pc, Pd, and Pe are provided. It is assumed that the predetermined threshold values of the relief valves 154c, 154d, and 154e satisfy the relationship Pc <Pd <Pe. Here, when all of the three relief valves 154c, 154d, and 154e are opened, the optimum apertures of the air spring 150 and the auxiliary tank 152 are set.

また、理解を容易にするため、ここでは、補助タンク152の気圧より空気ばね150の気圧が高くなると開く弁についてのみ説明し、空気ばね150の気圧より補助タンク152の気圧が高くなると開く弁については記載が重複するので説明を省略する。   For ease of understanding, only the valve that opens when the pressure of the air spring 150 becomes higher than the pressure of the auxiliary tank 152 will be described here, and the valve that opens when the pressure of the auxiliary tank 152 becomes higher than the pressure of the air spring 150. Since description is duplicated, explanation is omitted.

図7は、リリーフバルブ154c、154d、154eの動作を説明するためのタイミングチャートである。図7において横軸は時間を示し、各タイミングチャートの縦軸は変位および気圧を示している。図7に示された、床スラブ110の鉛直方向の位置172、床構造体130の鉛直方向の位置174、空気ばね150内の気圧176、補助タンク152内の気圧178、リリーフバルブ154cの開閉状態184、リリーフバルブ154dの開閉状態186、リリーフバルブ154eの開閉状態188は、同時間軸で推移している。   FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the relief valves 154c, 154d, and 154e. In FIG. 7, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis of each timing chart indicates displacement and atmospheric pressure. The vertical position 172 of the floor slab 110, the vertical position 174 of the floor structure 130, the air pressure 176 in the air spring 150, the air pressure 178 in the auxiliary tank 152, and the open / close state of the relief valve 154c shown in FIG. The open / close state 186 of the relief valve 154d and the open / close state 188 of the relief valve 154e change on the same time axis.

平常時には、図4同様、床スラブ110の鉛直方向の位置172はほぼ変動しないが、床構造体130の鉛直方向の位置174は人の移動による荷重変化に応じて多少変動する。しかし、その変動による空気ばね150内の気圧176の変動量は、リリーフバルブ154cの所定閾値Pc以下となるので(所定閾値Pcは人の移動等では到達しない程度十分に高く設定されている。)、リリーフバルブ154c、154d、154eの弁の開閉状態184、186、188は閉状態から開状態に移行することはない。   As in FIG. 4, the vertical position 172 of the floor slab 110 does not substantially change in the normal state, but the vertical position 174 of the floor structure 130 slightly varies according to the load change caused by the movement of the person. However, the fluctuation amount of the air pressure 176 in the air spring 150 due to the fluctuation is equal to or less than the predetermined threshold value Pc of the relief valve 154c (the predetermined threshold value Pc is set sufficiently high so as not to be reached by human movement or the like). The open / close states 184, 186, and 188 of the relief valves 154c, 154d, and 154e do not shift from the closed state to the open state.

このとき、地震により床スラブ110が鉛直上方向に振動し、任意の時点tにおいて、空気ばね150内の気圧176が補助タンク152内の気圧178より所定閾値Pc以上高くなると、リリーフバルブ154cの開閉状態184のみが閉状態から開状態に移行する。この時点では、開口しているのがリリーフバルブ154cのみであり、開口面積が小さいので、リリーフバルブ154cを含む空気流路170の流路抵抗が大きくなり、強い減衰効果が得られる。したがって、内容積は空気ばね150と補助タンク152との和となっているものの、空気ばね150のばね定数は急激に小さくならず、床構造体130の降下の速度も抑制される。 In this case, seismic floor slab 110 is vibrated vertically upwardly by, at any time t 5, when the air pressure 176 in the air spring 150 is higher than a predetermined threshold value Pc from pressure 178 in the auxiliary tank 152, the relief valve 154c Only the open / close state 184 transitions from the closed state to the open state. At this time, only the relief valve 154c is opened and the opening area is small, so that the flow resistance of the air flow path 170 including the relief valve 154c is increased, and a strong damping effect is obtained. Therefore, although the internal volume is the sum of the air spring 150 and the auxiliary tank 152, the spring constant of the air spring 150 is not rapidly reduced, and the lowering speed of the floor structure 130 is also suppressed.

引き続き、床スラブ110の振動が大きくなると、空気ばね150の圧力が増し、時点t、tにおいて気圧差がそれぞれ所定閾値Pd、Pe以上となり、図7のリリーフバルブ154dの開閉状態186およびリリーフバルブ154eの開閉状態188に示されるように、リリーフバルブ154d、154eが順次開かれる。そうすると、開口面積が次第に大きくなるので、空気流路170の流路抵抗も小さくなり、減衰力の低下と共に免震力が高まる。 When the vibration of the floor slab 110 continues to increase, the pressure of the air spring 150 increases, and the pressure difference becomes greater than or equal to the predetermined threshold values Pd and Pe at time points t 6 and t 7 , respectively. As shown in the open / close state 188 of the valve 154e, the relief valves 154d and 154e are sequentially opened. Then, since the opening area gradually increases, the flow resistance of the air flow path 170 also decreases, and the seismic isolation force increases with a decrease in damping force.

このようにリリーフバルブ154において、複数段の所定閾値を設定し、空気ばね150にかかる圧力の大きさに応じて弁を順次開く構成とすることで減衰力が段階的に下がり、免震力が段階的に上がることとなる。したがって、床構造体130の降下も緩やかになる。ここではリリーフバルブ154を例えば3段階設けているが、その数は3に限らず、2段階や4段階以上であってもよい。また、空気ばね150にかかる圧力の大きさに応じて、弁の開度を連続的に変化させるとしてもよい。   In this way, in the relief valve 154, a plurality of predetermined threshold values are set, and the valve is sequentially opened according to the pressure applied to the air spring 150, so that the damping force decreases stepwise and the seismic isolation force is reduced. It will go up step by step. Therefore, the descent of the floor structure 130 also becomes gentle. Here, the relief valve 154 is provided in three stages, for example, but the number is not limited to three, and may be two stages or four or more stages. Further, the opening degree of the valve may be continuously changed according to the pressure applied to the air spring 150.

また、図7に示したような大きな地震ではなく、空気ばね150の気圧が、所定閾値Peを越えない、例えば、所定閾値Pc以上かつ所定閾値Pd未満の値までしか上昇しなかった場合、リリーフバルブ154cの弁のみが開くこととなるので、ある程度の減衰効果も期待できる。したがって、圧力の急激な変化のみならず、地震の大きさに応じて床構造体130が降下する変位そのものを抑制することも可能となる。   In addition, when the earthquake is not a large earthquake as shown in FIG. 7 and the air pressure of the air spring 150 does not exceed the predetermined threshold value Pe, for example, rises only to a value not less than the predetermined threshold value Pc and less than the predetermined threshold value Pd, Since only the valve 154c is opened, a certain amount of damping effect can be expected. Therefore, not only a rapid change in pressure but also the displacement itself of the floor structure 130 descending according to the magnitude of the earthquake can be suppressed.

以下、リリーフバルブ154による減衰効果の変化と固有振動数との関係を具体的に説明する。図8は、リリーフバルブ154の減衰効果に対する周波数特性の変化を示した説明図である。図8において横軸は周波数を示し縦軸は応答率(出力振幅/入力振幅)を示す。また、図8中の各曲線は減衰効果を0〜∞に変化した場合の周波数特性を示している。   Hereinafter, the relationship between the change in the damping effect by the relief valve 154 and the natural frequency will be described in detail. FIG. 8 is an explanatory diagram showing changes in frequency characteristics with respect to the damping effect of the relief valve 154. In FIG. 8, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents response rate (output amplitude / input amplitude). Further, each curve in FIG. 8 shows frequency characteristics when the attenuation effect is changed from 0 to ∞.

図8を参照して理解できるように、リリーフバルブ154の開口面積が小さい場合、例えば、減衰効果が∞の場合、固有振動数が比較的高くなる。続いて減衰効果を低減すると、固有振動数で共振したときの応答率が低下すると共に固有振動数自体が低くなり、減衰効果が0.5の場合において応答率が最小となる。さらに減衰効果を低減すると、固有振動数の低下と共に、また、応答率も増加しはじめる。   As can be understood with reference to FIG. 8, when the opening area of the relief valve 154 is small, for example, when the damping effect is ∞, the natural frequency is relatively high. Subsequently, when the damping effect is reduced, the response rate when resonating at the natural frequency is lowered and the natural frequency itself is lowered. When the damping effect is 0.5, the response rate is minimized. If the damping effect is further reduced, the response rate also starts to increase as the natural frequency decreases.

図8における減衰効果は、複数段のリリーフバルブ154の開閉状態に対応する。したがって、空気ばね150内の気圧がまだ低く、複数段のリリーフバルブ154のいずれの弁も閉じている状態は減衰効果∞に相当し、リリーフバルブ154が順次開口していくと、減衰効果が下がり、固有振動数が低くなる。こうして、リリーフバルブ154の弁を順次開口することで、固有振動数を下げ、固有周期を段階的に長期化できることが理解される。   The damping effect in FIG. 8 corresponds to the open / closed state of the plurality of stages of relief valves 154. Therefore, the state in which the air pressure in the air spring 150 is still low and any of the multiple-stage relief valves 154 is closed corresponds to the damping effect ∞, and the damping effect decreases as the relief valves 154 open sequentially. The natural frequency is lowered. Thus, it is understood that the natural frequency can be lowered and the natural period can be prolonged stepwise by opening the valves of the relief valve 154 sequentially.

以上、説明した免震装置120によって、空気ばね150の気圧を利用した単純な構成で免震能力を切り換えることができるので、信頼性の向上、ならびに、部品点数、占有体積および製造コストの削減を図ることが可能となる。また、リリーフバルブ154を多段式にすることで、床構造体130の鉛直方向の急激な低下を抑制できる。   As described above, the seismic isolation device 120 described above can switch the seismic isolation capability with a simple configuration using the air pressure of the air spring 150, thereby improving the reliability and reducing the number of parts, occupied volume and manufacturing cost. It becomes possible to plan. Further, by making the relief valve 154 multi-stage, it is possible to suppress a rapid drop in the vertical direction of the floor structure 130.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.

本発明は、地震動を低減して床構造体を効果的に保護する免震装置に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the seismic isolation apparatus which reduces a ground motion and protects a floor structure effectively.

110 …床スラブ
120 …免震装置
130 …床構造体
150 …空気ばね
152 …補助タンク
154 …リリーフバルブ
156 …相対変位検出部
158 …空気圧制御部
160 …空気源
162 …サーボバルブ
110 ... Floor slab 120 ... Seismic isolation device 130 ... Floor structure 150 ... Air spring 152 ... Auxiliary tank 154 ... Relief valve 156 ... Relative displacement detector 158 ... Air pressure controller 160 ... Air source 162 ... Servo valve

Claims (2)

建築物の床スラブと床構造体に狭装された空気ばねと、
前記空気ばねに空気流路を通じて連結された補助タンクと、
前記空気流路に配設され、前記空気ばねと前記補助タンクとの気圧差が所定閾値以上になると弁が開いて前記空気ばねと前記補助タンクとを連通するリリーフバルブと、
を備え
前記リリーフバルブには、前記補助タンクの気圧より前記空気ばねの気圧が所定閾値以上高くなると開く弁と、前記空気ばねの気圧より前記補助タンクの気圧が所定閾値以上高くなると開く弁とが並列に設けられていることを特徴とする免震装置。
An air spring confined to the floor slab of the building and the floor structure;
An auxiliary tank connected to the air spring through an air flow path;
A relief valve that is disposed in the air flow path and opens when the pressure difference between the air spring and the auxiliary tank exceeds a predetermined threshold value, and communicates the air spring and the auxiliary tank;
Equipped with a,
In the relief valve, a valve that opens when the pressure of the air spring becomes higher than a predetermined threshold by a pressure higher than the pressure of the auxiliary tank and a valve that opens when the pressure of the auxiliary tank becomes higher than a predetermined threshold by a pressure of the air spring are arranged in parallel. It provided seismic isolation device according to claim Rukoto.
前記リリーフバルブには、所定閾値が相異なる複数の弁が設けられていることを特徴とする請求項に記載の免震装置。 The seismic isolation device according to claim 1 , wherein the relief valve is provided with a plurality of valves having different predetermined threshold values.
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