特開 2023-79862 縦揺れ免震装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023079862

(43)【公開日】2023-06-08

(54)【発明の名称】縦揺れ免震装置

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20230601BHJP

   F16F 15/023 20060101ALI20230601BHJP

   F16F 9/34 20060101ALI20230601BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 331Z

F16F15/023 A

F16F9/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021193539

(22)【出願日】2021-11-29

(71)【出願人】

【識別番号】508364886

【氏名又は名称】坂本 美穂

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂本 祥一

【テーマコード（参考）】

2E139

3J048

3J069

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AD03

2E139CA06

2E139CA26

2E139CA30

2E139CB01

2E139CB04

2E139CB07

2E139CB20

2E139CC02

2E139CC11

3J048AA02

3J048AC04

3J048BC02

3J048BE03

3J048CB21

3J048EA38

3J069AA50

3J069EE02

(57)【要約】

【課題】地震の縦揺れを効果的に緩和でき、人の移動や荷物の運び入れ等により建物の重量が増加しても建物が振動しないようにできる縦揺れ免震装置を提供する。
【解決手段】上基礎と構築物との間に設けられる縦揺れ免震装置であって、内部に液体が満たされるシリンダと、シリンダを第１隔室と第２隔室に区画するピストンと、一端がピストンに連結され、他端がシリンダの外側の構築物に連結されるピストンロッドと、ピストンロッドに取り付けられる主圧縮ばねと、第１連通路と第２連通路からなり、ピストンを貫通する連通路と、ピストンの第１隔室側に設けられ、第１連通路を開閉する圧力調整弁と、ピストンの第２隔室側に設けられ、第２連通路を開閉する戻り弁と、ピストンを上下方向に貫通するオリフィスと、第１連通路に隣接して設けられる弁制御孔と、これに連通する圧力同調室と、圧力同調室に伝達された第２隔室の圧力により、圧力調整弁を閉じるように押圧するプランジャーと、からなる弁押え機構と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤に設けられる下基礎に対向して設けられる上基礎と、前記上基礎の上側に配置される構築物との間に設けられる縦揺れ免震装置であって、
前記上基礎と前記構築物の間に配置され、底部が前記上基礎に連結され、内部に液体が満たされるシリンダと、
前記シリンダを上側の第１隔室と下側の第２隔室に区画するピストンと、
一端が前記ピストンに連結され、他端が前記シリンダの外側に延びて前記構築物に連結されるピストンロッドと、
前記ピストンロッドに取り付けられる主圧縮ばねと、
第１連通路と第２連通路からなり、前記ピストンを上下方向に貫通する連通路と、
前記ピストンの前記第１隔室側に設けられ、開口孔を有する枠体の内部に設けられた押えばねで支持され、前記第１連通路を開閉する圧力調整弁と、
前記ピストンの前記第２隔室側に設けられ、開口孔を有する枠体の内部に設けられた押えばねで支持され、前記第２連通路を開閉する戻り弁と、
前記ピストンを上下方向に貫通するオリフィスと、
前記第１連通路に隣接して設けられ前記ピストンを上下方向に貫通する弁制御孔と、前記弁制御孔に連通する圧力同調室と、前記圧力同調室に伝達された第２隔室の圧力により、前記圧力調整弁を閉じるように押圧するプランジャーと、からなる弁押え機構と、
を備えることを特徴とする縦揺れ免震装置。

【請求項2】

前記上基礎と前記下基礎の間に注入する空気の圧縮タンクと、前記上基礎と前記下基礎の間の外側を覆い、注入した空気が外に漏れないように封じる封止部材を備え、地震の際に前記上基礎を前記下基礎から浮上させて横揺れを緩和する水平免震装置が設けられていることを特徴とする請求項１の縦揺れ免震装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、縦揺れ免震装置に関し、より詳細には、地震が発生したときに建物を縦揺れから保護することができる縦揺れ免震装置に関する。

【背景技術】

【0002】

本出願人は、地震の際、下基礎４と上基礎６の間に圧縮空気を注入し建物を浮上させる空気断震建築物を提案（特許文献１参照）した。特許文献１の空気断震建築物は、下基礎４と上基礎６の間に金属板２２からなる封止部材を取り付けて、注入した空気が外に漏れないように周囲を覆い、地震で地盤と下基礎側が水平方向に動いても、封止部材が下基礎４の上を滑り、浮上させた上基礎と建物に揺れが伝わらない構造としている。しかしながら、縦揺れは横揺れより早く伝わるので、下基礎４と上基礎６の間の空気層による免震では十分ではない場合がある。そのため、その対応が求められていた。

【0003】

特許文献２には、ビルの底部に設けられた免震構造物が示される。免震構造物は、地震の横揺れに対応するシリンダとピストンからなる免震ダンパーと、地震の縦揺れに対応する積層ゴム体とが備えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実用新案登録第３２０７８２３号公報

【特許文献2】特開２０１５－２０３４５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、地震の縦揺れを緩和でき、多数の人の移動や荷物の運び入れ等により建物の重量が変化しても作動しない縦揺れ免震装置を提供することにある。
詳しくは、建物の重量が変化した分は、微小なオリフィスを介して液体が第１隔室と第２隔室の間を移動させ、主圧縮ばねと建物の重量が釣り合う位置にする。一方、建物の重量が変化する時は圧力調整弁を閉じておき、連通路を介して液体が第１隔室と第２隔室の間を移動することがなく建物を振動させないようにする。急激な地震の変動時は、圧力調整弁が開き、連通路を介して液体が第１隔室と第２隔室の間を移動させて、地震の縦揺れを緩和させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による縦揺れ免震装置は、地盤に設けられる下基礎に対向して設けられる上基礎と、前記上基礎の上側に配置される構築物との間に設けられる縦揺れ免震装置であって、前記上基礎と前記構築物の間に配置され、底部が前記上基礎に連結され、内部に液体が満たされるシリンダと、前記シリンダを上側の第１隔室と下側の第２隔室に区画するピストンと、一端が前記ピストンに連結され、他端が前記シリンダの外側に延びて前記構築物に連結されるピストンロッドと、前記ピストンロッドに取り付けられる主圧縮ばねと、第１連通路と第２連通路からなり、前記ピストンを上下方向に貫通する連通路と、前記ピストンの前記第１隔室側に設けられ、開口孔を有する枠体の内部に設けられた押えばねで支持され、前記第１連通路を開閉する圧力調整弁と、前記ピストンの前記第２隔室側に設けられ、開口孔を有する枠体の内部に設けられた押えばねで支持され、前記第２連通路を開閉する戻り弁と、前記ピストンを上下方向に貫通するオリフィスと、前記第１連通路に隣接して設けられ前記ピストンを上下方向に貫通する弁制御孔と、前記弁制御孔に連通する圧力同調室と、前記圧力同調室に伝達された第２隔室の圧力により、前記圧力調整弁を閉じるように押圧するプランジャーと、からなる弁押え機構と、を備えることを特徴とする。

【0007】

前記上基礎と前記下基礎の間に注入する空気の圧縮タンクと、前記上基礎と前記下基礎の間の外側を覆い、注入した空気が外に漏れないように封じる封止部材を備え、地震の際に前記上基礎を前記下基礎から浮上させて横揺れを緩和する水平免震装置が設けられていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明による縦揺れ免震装置によれば、［Ａ］、［Ｂ］の効果を有する。
［Ａ］地震の縦揺れで、地盤と下基礎が急激に上昇すると、シリンダ内の第２隔室が圧縮され、急激に第２隔室の圧力が上昇する。そのため、第１連通路の圧力調整弁が開き、第２隔室の流体が第１連通路を経由して第１隔室に抵抗を持って流れ込む。よって、ピストンとその上部の構築物の上昇が緩和される。すなわち構築物への衝撃が緩和できる。
また、地震の縦揺れで、地盤と下基礎が急激に下降すると、逆に第１隔室が圧縮され、急激に第１隔室の圧力が第２隔室より上昇する。そのため、戻り弁が開くので、第１隔室の流体が第２連通路を経由して第２隔室に流れ込む。よって、構築物の下降が緩和される。
［Ｂ］人の移動や荷物の運び込みで建物の重量が増加するような場合、第１連通路に隣接して設けられ、ピストンを貫通する弁制御孔と、弁制御孔に連通する圧力同調室と、圧力同調室に伝達された第２隔室の圧力により、圧力調整弁を閉じるように押圧するプランジャーと、を設けたので、圧力調整弁が閉じたままなので、建物が振動しないようにできる。

【0009】

上基礎と下基礎の間に注入する空気の圧縮タンクと、上基礎と下基礎の間の外側を覆い、注入した空気が外に漏れないように封じる封止部材とを備えたので、地震の際に上基礎を下基礎から浮上させて横揺れを緩和することができる。縦揺れと横揺れの両方を効果的に緩和できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明による縦揺れ免震装置の構造図である。

【図2】第１隔室側に設けられ、第１連通路を開閉する圧力調整弁とその周囲の動作説明図（例１）である。

【図3】第１隔室側に設けられ、第１連通路を開閉する圧力調整弁とその周囲の動作説明図（例２）である。

【図4】第１隔室側に設けられ、第１連通路を開閉する圧力調整弁とその周囲の動作説明図（例３）である。

【図5】第２隔室側に設けられ、第２連通路を開閉する戻り弁とその周囲の動作説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明による縦揺れ免震装置について説明する。

【実施例0012】

図１は、本発明による縦揺れ免震装置１００の構造図である。縦揺れ免震装置１００は、上基礎１９と建物である構築物１との間に設けられる。図１は、構築物１の左下部を示す。構築物１の底面には、例として複数の、例えば前後左右の４箇所に縦揺れ免震装置１００が設けられる。上基礎１９は、地盤２４の下基礎２０の上側に対向して設けられる。縦揺れ免震装置１００は、内部に液体１４が満たされて底部が上基礎１９に連結されるシリンダ３と、シリンダ３を上側の第１隔室１７と下側の第２隔室１８に区画するピストン４を備える。縦揺れ免震装置１００は、さらに、一端がピストン４に連結され、他端がシリンダの外側に延びて構築物１に連結されるピストンロッド５と、ピストンロッド５に取り付けられる主圧縮ばね２を備える。液体１４は、不燃性のオイルや不凍液を使用することができる。

【0013】

ピストン４には、上下方向に貫通する第１連通路１５と第２連通路１６が設けられる。第１連通路１５を開閉する圧力調整弁７は、ピストン４の第１隔室１７側に設けられ、開口孔２１を有する枠体２２の内部に設けられた押えばね６で支持される。第２連通路１６を開閉する戻り弁８は、ピストン４の第２隔室１８側に設けられ、開口孔を有する枠体２２’の内部に設けられた押えばね６’で支持される。最初のピストン４がシリンダ３に組み込まれた状態では、ピストン４がシリンダ３の中央付近にあって、ピストンロッド５の主圧縮ばね２は縮んでいない状態にある。次に構築物１の荷重がピストンロッド５にかかると、主圧縮ばね２が縮んで、ピストン４が第２隔室１８の液体１４を押圧し、ピストン４は少し下降した位置でバランスする。構築物１の荷重は、シリンダ３を介して上基礎１９と下基礎２０で支えられる。

【0014】

弁制御孔９は第１連通路１５に隣接して設けられ、ピストン４を上下方向に貫通する。弁制御孔９に連通して第１隔室側に圧力同調室１０が設けられる。圧力同調室１０に伝達された第２隔室１８の圧力により、プランジャー２３が圧力調整弁７を閉じるように押圧する。弁制御孔９と、圧力同調室１０と、プランジャー２３と、は、圧力調整弁７を閉じるように押圧するので、押さえばね６に直列に設けられた弁押え機構２６である。

【0015】

オリフィス２５は、ピストン４を上下方向に貫通する細い孔である。第１隔室１７と第２隔室１８の間に圧力差がある場合、オリフィス２５の細い孔を介して、時間をかけて液体１４が圧力の高い隔室から低い隔室にゆっくりと移動し、第１隔室１７と第２隔室１８が同じ圧力になる。

【0016】

図１に示すように、上基礎１９と下基礎２０の間の隙間には、圧縮タンク１３から空気（エアー１２）が注入される。空気の注入は地震のＰ波を制御装置が検知すると開始され、Ｓ波の横波に備えられる。上基礎１９と下基礎２０の間は、外側が、注入した空気が外に漏れないように封止部材１１で覆われている。隙間に空気が注入されると上基礎１９並びに構築物１が下基礎２０から浮くので、地盤の横揺れを受けないようにできる。すなわち、上基礎１９と下基礎２０の間に空気を注入し、水平免震装置として使用できる。

【0017】

図２は、第１隔室１７側に設けられ、第１連通路１５を開閉する圧力調整弁７とその周囲の動作説明図（例１）である。例１は、第１隔室１７の圧力Ｐ１と、第２隔室１８の圧力Ｐ２が等しい場合（Ｐ１＝Ｐ２）とする。この場合、圧力同調室１０の圧力はＰ２で、圧力調整弁７は、押えばね６が伸びて第１連通路１５を閉じた状態を維持する。プランジャー２３は、上部が突起でブロックされている。よって押えばね６が伸びると圧力調整弁７を押える。図２に示すように、第１連通路１５と弁制御孔９の上部に、枠体２２を配置した。枠体２２は、内部に弁制御孔９に連通する圧力同調室１０があり、その下側にプランジャー２３と、押えばね６と、圧力調整弁７を配置し、側壁には第１隔室１７に開口する開口孔２１を設けている。

【0018】

図３は、第１隔室１７側に設けられ、第１連通路１５を開閉する圧力調整弁７とその周囲の動作説明図（例２）である。例２は、第１隔室１７の圧力Ｐ１より、第２隔室１８の圧力Ｐ２が大きい（Ｐ１＜Ｐ２）場合とする。例えば、建物に荷物が運び込まれ、構築物１の重量が増加したような場合がある。その時、ピストン４が第２隔室１８を押圧するので、第２隔室１８の圧力Ｐ２が、第１隔室１７の圧力Ｐ１より大きく（Ｐ１＜Ｐ２）なる。この場合、圧力同調室１０の圧力もＰ２となる。その場合、プランジャー２３上側の圧力Ｐ２は、プランジャー２３下側の圧力Ｐ１より大きいので、押えばね６を縮めてプランジャー２３を下降させる。そのため圧力調整弁７は第１連通路１５を閉じた状態に維持する。これによれば、建物に荷物が運び込まれた場合や、多数の人が建物に入ったような場合に、わずかであっても建物が振動するという不安を与えないようにできる。

【0019】

図４は、第１隔室１７側に設けられ、第１連通路１５を開閉する圧力調整弁７とその周囲の動作説明図（例３）である。例３は、第１隔室１７の圧力Ｐ１より、第２隔室１８の圧力Ｐ２が格段に大きい（Ｐ１＜＜Ｐ２）場合とする。例えば、地震の縦揺れで地盤２４が上昇し、下基礎２０と上基礎１９が持ち上げられ、シリンダ３が突き上げられる。その場合、ピストン４は元の位置のままなので、第２隔室１８の圧力Ｐ２が急激に上昇する。圧力同調室１０の圧力は、弁制御孔９を介して伝えられるので、遅延してすぐにはＰ２にはならない。そのため、圧力調整弁７の下側がＰ２、上側がＰ１で、しかもＰ２がＰ１より格段に大きいので、圧力調整弁７が上昇し、押えばね６を押し上げ、プランジャー２３も押し上げる。これにより、圧力調整弁７が第１連通路１５を開いた状態にする。第２隔室１８の液体１４が第１連通路１５を通過して、開口孔２１を通り、第１隔室１７に移動するから、それだけ縦揺れが緩和される。

【0020】

図５は、第２隔室１８側に設けられ、第２連通路１６を開閉する戻り弁８とその周囲の動作説明図である。図５（ａ）は、戻り弁８が第２連通路１６を閉じている場合を示す。図５（ｂ）は、戻り弁８が第２連通路１６を開いている場合を示す。第２連通路１６の第２隔室１８側に枠体２２’を配置した。枠体２２’の内部に、押えばね６’と、戻り弁８を配置し、側壁には第２隔室１８に開口する開口孔２１’を設けている。図５（ａ）は、第１隔室１７の圧力Ｐ１と、第２隔室１８の圧力Ｐ２が等しい場合（Ｐ１＝Ｐ２）である。この場合、戻り弁６は、第２連通路１６を閉じた状態を維持する。すなわち、戻り弁６の上側と下側の圧力が略同じで、戻り弁６は押えばね６’で押さえられている。図５（ｂ）は、第１隔室１７の圧力Ｐ１が、第２隔室１８の圧力Ｐ２より格段に大きい場合（Ｐ１＞＞Ｐ２）とする。例えば、地震の縦揺れで地盤２４と下基礎２０と上基礎１９とシリンダ３が下降した場合がある。この場合、ピストン４は同じ位置なので、第１隔室１７の圧力Ｐ１が高くなる。戻り弁６の上側がＰ１で、下側がＰ２で、しかもＰ１＞＞Ｐ２であるから、戻り弁６は下降する。そのため、第１隔室１７の液体１４が、第２連通路１６を通過し、開口孔２１’から第２隔室１８に流れる。これにより縦揺れが緩和される。

【産業上の利用可能性】

【0021】

本発明によれば、地震が発生した時に建物の縦揺れを緩和でき、また、荷物等で建物の重量が増加しても、建物が振動しないようにできる縦揺れ免震装置として好適である。水平免震装置と合わせて使用することで、地震の横揺れも緩和できる。

【符号の説明】

【0022】

１ 構築物
２ 主圧縮ばね
３ シリンダ
４ ピストン
５ ピストンロッド
６、６’ 押えばね
７ 圧力調整弁
８ 戻り弁
９ 弁制御孔
１０ 圧力同調室
１１ 封止部材
１２ エアー
１３ 圧縮タンク
１４ 液体
１５ 第１連通路
１６ 第２連通路
１７ 第１隔室
１８ 第２隔室
１９ 上基礎
２０ 下基礎
２１、２１’ 開口孔
２２、２２’ 枠体
２３ プランジャー
２４ 地盤
２５ オリフィス
２６ 弁押え機構
１００ 縦揺れ免震装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】