JPH1096446A - 免震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造物を流体圧力により水平方向に摺動自在
に支持する免震装置において、構造物の支持高さを常に
安定的に保つことができ、また作動流体を循環的に再利
用できるものを提供する。 【解決手段】 シリンダ型のハウジング１１の下方にピ
ストン１２を収装した複数の流体軸受１０を備え、作動
時にはピストン１２下端の負荷圧力室１６と摺動基盤１
７の間に圧力流体を導くとともに、ピストン１２を伸長
させて構造物１を流体軸受１０で流体支持する免震装置
において、流体軸受１０にレベルセンサ２５を備えるこ
とにより、流体軸受１０による支持高さに応じて流体軸
受に導く流体圧力を調整するようにした。また、負荷圧
力室１６からの作動流体を、負荷圧力室１６外周のスラ
イド材１９とシール２６の間の間隙１７から、通路２８
を介してタンクに還流させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の免震装置
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地震等の発生時における構造物の
振動を軽減するため、種々のタイプの免震装置の開発が
盛んに進められている。

【０００３】その一つとして、図３に示すように、構造
物１の下面と設置面との間に、多段積層ゴム２を介在さ
せ、多段積層ゴム２の持つ水平方向のバネ作用により、
構造物１に伝達される地震による横揺れを抑制するもの
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この場合、多段積層ゴ
ム２のもつバネ定数と、構造物１の質量により全体の固
有周期が決まり、このため、例えば微小振動を対象にし
てバネ定数等の設定を行うと、大きな振動時にはストロ
ークエンドに対して制振作用を失い、また大振動に対応
した設定を行うと、微小振動を吸収することができな
い。

【０００５】さらに、多段積層ゴム２の経時変化により
バネ定数が変化すると、振動吸収性能が狂ってしまう。

【０００６】また、多段積層ゴム２の耐久面圧が小さい
ため、大重量を支えるには多数の、または大型の多段積
層ゴム２が必要となる等の問題があった。

【０００７】本発明は、このような問題を解決すること
を目的とするもので、構造物を流体圧力により水平方向
に摺動自在に支持することで、広い領域の振動レベルに
応答よく対応でき、しかも高荷重に対してもすぐれた耐
久性を発揮する免震装置を提供するものである。

【０００８】また、本発明は、このような免震装置にお
いて、構造物の支持高さを常に安定的に保つことができ
るものを提供することを目的とする。

【０００９】さらに、本発明は、このような免震装置に
おいて、作動流体を循環的に再利用できるものを提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、構造物を
複数の流体軸受を介して設置面に対して水平方向に摺動
自由に支持し、この流体軸受を、ハウジングに対して圧
力室に導かれる流体圧力を受けて伸長するピストンと、
水平な設置側の摺動基盤に摺動するスライド材の内周に
画成され摺動基盤に開口面より流体圧力を負荷する圧力
負荷室と、この圧力負荷室に前記圧力室の圧力流体を導
入する導入手段から構成するとともに、これらの流体軸
受の少なくとも一つにこの流体軸受による支持高さを検
出するレベルセンサを設置し、このレベルセンサによる
検出値に基づいて前記圧力室に供給する流体の圧力を制
御する。

【００１１】第２の発明は、構造物を複数の流体軸受を
介して設置面に対して水平方向に摺動自由に支持し、こ
の流体軸受を、ハウジングに対して圧力室に導かれる流
体圧力を受けて伸長するピストンと、水平な設置側の摺
動基盤に摺動するスライド材の内周に画成され摺動基盤
に開口面より流体圧力を負荷する圧力負荷室と、この圧
力負荷室に前記圧力室の圧力流体を導入する導入手段か
ら構成するとともに、前記スライド材の外周側を覆うシ
ールを設け、このシールとスライド材との間隙から作動
流体をタンク側に排出する通路を備えた。

【００１２】

【発明の作用および効果】本発明では、流体軸受は、接
地側摺動基盤に圧力負荷室の流体圧力を介して流体接触
し、水平方向のバネ要素を持たないため、地震等により
地盤が水平方向に振動しても、構造物には振動がほとん
ど伝達されず、構造物の微小振動から大振動まで効率良
く振動を吸収でき、構造物の揺れを最小限に止どめるこ
とができる。また、流体軸受の耐圧作用により、高荷重
を支持できるので、数少ない流体軸受で構造物を安定的
に支持できる。

【００１３】また、第１の発明では、レベルセンサで流
体軸受の高さを検出しながら、この高さが規定値以上に
高いときには供給圧力を下げ、低いときには圧力を上げ
るようにする。これにより、ハウジングの支持レベルを
一定に保つことができ、免震装置の作動中においても、
流体軸受による構造物の支持位置を常に適正な高さに保
つことができる。

【００１４】また、第２の発明では、圧力負荷室側から
スライド材と摺動基盤との接触面を通して流出した流体
は、スライド材とスライド材外周のシールの間隙に導か
れ、この間隙から通路を経由してタンクに戻される。こ
のように、作動流体が循環して再利用されるので、作動
流体として油を用いることもできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。

【００１６】図１、図２には、本発明の免震装置を示
す。

【００１７】図１に示すように、構造物１の下面には複
数の伸縮型の流体軸受１０が配置され、これにより地盤
３に対して構造物１を支持する。

【００１８】図２に示すように、流体軸受１０は、構造
物１の下面側に設けられたシリンダ型のハウジング１１
と、このハウジング１１の下方に向いたシリンダ開口に
摺動自在に収装されるピストン１２とで構成される。免
震装置の作動時には、ハウジング１１内部にピストン１
２上端面で画成された圧力室１３に、図示されない液圧
源から供給口１１ａを介して高圧流体が供給される。こ
の流体圧力に応じて、ピストン１２がハウジング１１に
対して伸長することにより、ハウジング１１はピストン
１２に対して上方に移動する。

【００１９】摺動基盤１７と摺動するピストン１２の水
平な下端面には、圧力負荷室１６が開口するように形成
される。この圧力負荷室１６は、圧力室１３と、作動流
体の導入手段であるオリフィス１８により連通し、開口
面積に応じた圧力で流体軸受１０全体を支持する。な
お、導入手段としては、オリフィス１８に代えて、例え
ば弁手段等を用いてもよい。

【００２０】圧力負荷室１６の周囲には、スライド材１
９が設けられる。このスライド材１９は、圧力負荷室１
６のシールの機能を持つとともに、低摩擦の例えばテフ
ロン等からなり、小さな接触摩擦で摺動基盤１７に対し
て摺動するようになっている。また、摺動基盤１７もス
テンレス等の低摩擦部材で構成され、接触面の滑りを良
くしている。

【００２１】スライド材１９の外側にもシール２６が形
成され、圧力負荷室１６側からスライド材１９と摺動基
盤１７との接触面を通して流出した流体は、この２重の
シールの間隙２７から通路２８を経由して図示されない
タンクに戻され、再利用される。したがって、作動流体
として油を用いることもできる。

【００２２】ハウジング１１側部には、レベルセンサ２
５が設けられる。このレベルセンサ２５は摺動基盤に対
するハウジング１１の高さｌを検出するもので、後述す
るように、この検出に基づいて圧力室１３に供給する圧
力が制御される。

【００２３】つぎに作用を説明する。

【００２４】通常の状態（待機時）では、ハウジング１
１はピストン１２側に下降しており、ハウジング１１の
上面は構造物１の下面から離れている。この場合、構造
物１は図示されない基礎体により地盤上に支持されてい
る。

【００２５】一方、地震等の発生を検出したときには、
図示されない液圧源から高圧流体が圧力室１３に供給さ
れ、ハウジング１１をピストン１２側から伸び出させる
とともに、オリフィス１８を介して圧力負荷室１６に導
入された圧力により、ピストン１２を浮き上がらせる方
向に支持する。なお、待機時に構造物１を支持していた
基礎体は、ハウジング１１が構造物１を支持した時点
で、構造物１から離れるか、または水平方向への相対変
位を自由に（例えば摺動自由に）するようになってい
る。

【００２６】この流体軸受１０が支持できる荷重の大き
さは、圧力負荷室１６の開口面積と、その圧力値による
が、構造物１の重量と流体軸受１０の設置個数との関係
から、開口面積と供給圧力とが設定されていて、ハウジ
ング１１により構造物１を浮き上がらせることができる
ようになっている。

【００２７】そして、供給された流体はハウジング１１
を押し上げる圧力室１３から、オリフィス１８を経由し
て圧力負荷室１６にも流入し、さらに圧力負荷室１６の
周囲のスライド材１９と摺動基盤１７との摺動隙間を経
て間隙２７に達し、通路２８を通って外部に流出し、こ
れによりスライド材１９と摺動基盤１７とを流体接触状
態に維持する。

【００２８】この場合、ハウジング１１の支持荷重が大
きくなると摺動間隙は小さくなり、流体の流出流量が減
少し、オリフィス１８での圧力降下が小さくなって、支
持荷重とバランスするまで圧力負荷室１６の圧力が高ま
り、また逆に支持荷重が小さいときには、摺動間隙が大
きくなって流出流量が増え、オリフィス１８での圧力降
下が大きくなって圧力負荷室１６の圧力が支持荷重とバ
ランスするまで減少する。

【００２９】なお、圧力室１３からオリフィス１８を経
由して圧力流体が流れるため、圧力負荷室１６よりも圧
力室１３の方が圧力が高く、このため、ハウジング１１
は構造物１と当接するまで上昇している。

【００３０】ところで、流体軸受１０が支持する荷重が
大きいと、スライド材１９と摺動基盤１７との間の摺動
間隙が小さくなった分だけ、ハウジング１１の位置は下
降しようとする。逆に、支持荷重が小さければ、摺動間
隙が小さくなった分だけ、ハウジング１１の位置は上昇
しようとする。

【００３１】これに対して本発明では、流体軸受１０に
よる構造物１の支持位置を常に適正な高さに保つよう
に、レベルセンサ２５でハウジング１１の高さを検出し
ながら、この高さが規定値以上に高いときには供給圧力
を下げ、低いときには圧力を上げるようにする。これに
より、ハウジング１１の支持レベルを一定に保つことが
できる。

【００３２】以上のようにして、構造物１を支持するハ
ウジング１１と、これを支えるピストン１２の下端と摺
動基盤１７との間は、完全に流体接触の状態を維持し、
機械的な摩擦力が働かないため、地震等により設置側の
摺動基盤１７が水平方向に振動しても、構造物１は地盤
３の水平方向の振動から隔離されるため、構造物１に伝
達される地震等による揺れは大幅に減衰されることにな
り、地震から確実に保護される。

【００３３】なお、一つの流体軸受１０に局部的に設定
力以上の荷重が作用したときは、瞬時のうちにハウジン
グ１１が下がり、摺動基盤１７との間の負荷がそれ以上
になるのを防ぎ、このときには他の流体軸受１０に荷重
が分散される。

【００３４】ところで流体軸受１０は水平方向のバネを
持たないので、水平方向に弱いバネを付加することによ
り、固有振動数が非常に低い周期系に設定することがで
き、微小振動にも対応できる。

【００３５】また、構造物１の全重量を流体軸受１０で
支持することはもとより、一部を機械的なスライド部材
に置換して支持することもでき、これらにより、振動レ
ベルの大きさに対するスライド開始時期を調整できる。

【００３６】また、オリフィス１８を多段オリフィスと
することもでき、これにより圧力を段階的に降下させる
こともできる。

【００３７】なお、作動流体としては水を用いるのが最
も経済的であるが、前述したように本発明は作動流体を
タンクに還流させ得る構造を持っているので、作動流体
として油を用いることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。

【図２】同じく流体軸受を示す断面図である。

【図３】従来例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 構造物 １０ 流体軸受 １１ ハウジング １２ ピストン １３ 圧力室 １６ 圧力負荷室 １７ 摺動基盤 １８ オリフィス １９ スライド材 ２５ レベルセンサ ２６ シール ２７ 間隙 ２８ 通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構造物を複数の流体軸受を介して設置面に
   対して水平方向に摺動自由に支持し、この流体軸受を、
   ハウジングに対して圧力室に導かれる流体圧力を受けて
   伸長するピストンと、水平な設置側の摺動基盤に摺動す
   るスライド材の内周に画成され摺動基盤に開口面より流
   体圧力を負荷する圧力負荷室と、この圧力負荷室に前記
   圧力室の圧力流体を導入する導入手段から構成するとと
   もに、これらの流体軸受の少なくとも一つにこの流体軸
   受による支持高さを検出するレベルセンサを設置し、こ
   のレベルセンサによる検出値に基づいて前記圧力室に供
   給する流体の圧力を制御することを特徴とする免震装
   置。
2. 【請求項２】構造物を複数の流体軸受を介して設置面に
   対して水平方向に摺動自由に支持し、この流体軸受を、
   ハウジングに対して圧力室に導かれる流体圧力を受けて
   伸長するピストンと、水平な設置側の摺動基盤に摺動す
   るスライド材の内周に画成され摺動基盤に開口面より流
   体圧力を負荷する圧力負荷室と、この圧力負荷室に前記
   圧力室の圧力流体を導入する導入手段から構成するとと
   もに、前記スライド材の外周側を覆うシールを設け、こ
   のシールとスライド材との間隙から作動流体をタンク側
   に排出する通路を備えたことを特徴とする免震装置。