特開 2025-24729 建物ロック装置

(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】P2025024729

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】建物ロック装置

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20250214BHJP

   F16F 15/027 20060101ALI20250214BHJP

   F16F 9/46 20060101ALI20250214BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 331B

F16F15/027

F16F9/46

E04H9/02 331D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023128947

(22)【出願日】2023-08-08

(71)【出願人】

【識別番号】000000929

【氏名又は名称】カヤバ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122323

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 憲

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 健斗

(72)【発明者】

【氏名】臼井 隆充

【テーマコード（参考）】

2E139

3J048

3J069

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AA05

2E139AB16

2E139BA12

2E139CA02

2E139CA11

2E139CB07

2E139CB08

2E139CC02

3J048AB08

3J048AB11

3J048AC04

3J048AD12

3J048BE03

3J048EA38

3J069AA50

3J069AA64

3J069DD16

3J069EE11

(57)【要約】

【課題】大地震時にシリンダ装置Ｄをロック状態としても、シリンダ装置をフリー状態に復帰させて建物を中立位置へ戻すことができる建物ロック装置の提供を目的としている。
【解決手段】本発明の建物ロック装置１は、伸縮を可とするフリー状態と伸縮を不可とするロック状態とに選択的に切換え可能であって、建物Ｓと地盤Ｇとの間に介装されるシリンダ装置Ｄと、シリンダ装置Ｄの伸縮の可不可を切換制御するコントローラＣとを備え、コントローラＣは、地震時にシリンダ装置Ｄをフリー状態として地震時の建物の振動を抑制するとともに、地震時であっても建物Ｓの地盤Ｇに対する中立位置からの変位が変位閾値以上となるとシリンダ装置Ｄをロック状態とするとともに、地震時であってシリンダ装置Ｄを所定時間ロック状態とした後、シリンダ装置Ｄをフリー状態とする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

伸縮を可とするフリー状態と伸縮を不可とするロック状態とに選択的に切換え可能であって、建物と地盤との間に介装されるシリンダ装置と、前記シリンダ装置の伸縮の可不可を切換制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、地震時に前記シリンダ装置を前記フリー状態とするとともに、地震時であっても前記建物の前記地盤に対する中立位置からの変位が変位閾値以上となると前記シリンダ装置をロック状態とする建物ロック装置であって、
前記コントローラは、地震時であって前記シリンダ装置を所定時間前記ロック状態とした後、前記シリンダ装置を前記フリー状態とする
ことを特徴とする建物ロック装置。

【請求項2】

前記シリンダ装置は、フリー状態では前記建物と前記地盤との間に介装されて前記建物を免震支承する支持装置による振動絶縁機能の発揮を許容し、ロック状態では前記支持装置による振動絶縁機能の発揮を許容せず、
前記コントローラは、
前記シリンダ装置を前記フリー状態とした後、前記変位が前記変位閾値よりも小さな値に設定される再ロック可能閾値以下になってから再び変位閾値以上になると、再度、前記シリンダ装置を前記ロック状態とする
ことを特徴とする請求項１に記載の建物ロック装置。

【請求項3】

前記所定時間は、前記建物の一次固有周期以上に設定される
ことを特徴とする請求項１に記載の建物ロック装置。

【請求項4】

前記シリンダ装置は、伸縮時に減衰力を発揮する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の建物ロック装置。

【請求項5】

前記シリンダ装置に並列されて建物と地盤との間に介装されて、伸縮時に減衰力を発揮するダンパを備えた
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の建物ロック装置。

【請求項6】

前記コントローラは、
前記地盤の加速度を検知する加速度センサと風速を検知する風速センサとを有し、
前記建物の前記変位が変位閾値未満であっても、前記加速度センサが検知する加速度が加速度閾値未満であって、前記風速センサが検知する風速が風速閾値以上であると前記シリンダ装置をロック状態とする
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の建物ロック装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、建物ロック装置に関する。

【背景技術】

【0002】

建物を地震から守る目的で建物を地盤から振動的に絶縁する免震装置を設置する場合がある。免震装置は、地盤と建物との間に介装されるボールアイソレータやゴムといった支持装置を備え、建物を地盤に対して変位可能に支持しており、地震動の構造物への伝達を絶縁する。

【0003】

また、支持装置のみでは建物の振動を減衰させられないので、地盤と建物との間に介装されるダンパ等のシリンダ装置によって地震時の建物の振動エネルギを吸収して建物の振動を抑制する建物ロック装置が支持装置とともに設置されて免震装置が構成されることが多い。

【0004】

建物ロック装置は、建物と地盤との間に介装されて伸縮時に減衰力を発生するシリンダ装置とシリンダ装置を伸縮不可とするロック状態と伸縮可とするフリー状態とに切り換え制御するコントローラとを備えている。また、コントローラは、加速度センサを備えており、加速度センサによって地震を検知するとシリンダ装置をフリー状態として地盤に対して建物の変位を許容する。このように建物ロック装置は、地震時にシリンダ装置をフリー状態とすることにより、地盤に対する建物の変位を許容して支持装置を機能させ、地盤から建物へ振動が入力されるのを絶縁しつつ、シリンダ装置が発生する減衰力で建物の振動を抑制できる。

【0005】

このように、建物ロック装置は、地震時にはシリンダ装置をフリー状態として建物の地盤に対する変位を許容して支持装置を機能させつつシリンダ装置が発生する減衰力で振動を抑制できるが、大地震の発生時には建物の地盤に対する変位が大きくなって建物を取り囲む擁壁と衝突する恐れがある。

【0006】

そのため、従来の建物ロック装置は、加速度センサの他に変位センサを備えており、建物の地盤に対する中立位置からの変位が所定の変位閾値以上になるとシリンダ装置をロック状態として建物の地盤に対する変位を拘束して建物と擁壁との衝突を防止する（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第６８８６８２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

従来の建物ロック装置では、建物の地盤に対する中立位置からの変位が所定の変位閾値以上になるとシリンダ装置をロック状態とするので、建物が擁壁に衝突するのを回避できるが、建物の地盤に対する変位が前記変位閾値未満にならないとシリンダ装置をフリー状態に戻すことをせずロック状態に維持する。

【0009】

従来の建物ロック装置では、シリンダ装置がリリーフ弁を備えており、ロック状態であっても過大な力が作用すると伸縮し得るが、シリンダ装置がロック状態とされると基本的には建物を地盤に対して変位しないように拘束するため、一度シリンダ装置がロック状態となると建物の変位が変化せずそのままシリンダ装置をロックする状態を継続してしまう場合がある。

【0010】

よって、従来の建物ロック装置では、大地震によってシリンダ装置がロック状態となった後に、地震が終息しても建物が地盤に対して偏った位置に留まって中立位置に戻らなくなってしまう可能性がある。

【0011】

そこで、本発明は、大地震時にシリンダ装置をロック状態としても、シリンダ装置をフリー状態に復帰させて建物を中立位置へ戻すことができる建物ロック装置の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記した目的を達成するために、本発明の建物ロック装置は、伸縮を可とするフリー状態と伸縮を不可とするロック状態とに選択的に切換え可能であって、建物と地盤との間に介装されるシリンダ装置と、シリンダ装置の伸縮の可不可を切換制御するコントローラとを備え、コントローラは、地震時にシリンダ装置をフリー状態とするとともに、地震時であっても建物の地盤に対する中立位置からの変位が変位閾値以上となるとシリンダ装置をロック状態とする建物ロック装置であって、コントローラは、地震時であってシリンダ装置を所定時間ロック状態とした後、シリンダ装置をフリー状態とする。

【0013】

このように構成された建物ロック装置によれば、大地震の発生によって建物が大振幅で変位する際にはシリンダ装置をロック状態として建物の地盤に対する変位を拘束して建物と擁壁との干渉を抑制できるとともに、所定時間の経過後にシリンダ装置をフリー状態に復帰させるので、シリンダ装置をロック状態としたまま建物が中立位置へ戻るのを阻害することがない。

【0014】

また、建物ロック装置におけるシリンダ装置は、フリー状態では建物と地盤との間に介装されて建物を免震支承する支持装置による振動絶縁機能の発揮を許容し、ロック状態では支持装置による振動絶縁機能の発揮を許容せず、コントローラは、シリンダ装置をフリー状態とした後、変位が変位閾値よりも小さな値に設定される再ロック可能閾値以下になってから再び変位閾値以上になると、再度、シリンダ装置をロック状態としてもよい。このように構成された建物ロック装置によれば、建物の変位に基づいてシリンダ装置をロック状態からフリー状態に切り換えた後、一度建物の変位がシリンダ装置をロック状態とする基準である変位閾値より小さな値に設定される再ロック可能閾値以下にならないと、シリンダ装置を再度ロック状態に切り換えない。このように建物ロック装置が構成されると、建物ロック装置がシリンダ装置をフリー状態としても直後にロック状態とすることを繰り返してダンパが実質的にロック状態に維持されるのを防止できる。よって、地震が継続している場合には、建物ロック装置は、建物を免震支承する支持装置による建物への振動の伝達を絶縁する機能を減殺することがなく、地震が終息している場合には、建物が中立位置に復帰するのを邪魔することがない。

【0015】

さらに、建物ロック装置において、所定時間が建物の一次固有周期以上に設定されてもよい。このように構成された建物ロック装置によれば、シリンダ装置をロック状態とした際に建物が擁壁に衝突するのを防止できるとともに、地震が継続している状態でシリンダ装置をフリー状態に復帰させて建物の振動を抑制できる機会を多く得られる。

【0016】

また、シリンダ装置が伸縮時に減衰力を発揮してもよく、その場合には、シリンダ装置がフリー状態に切り換わると、シリンダ装置が発生する減衰力で建物の振動を抑制させ得る。

【0017】

さらに、建物ロック装置は、シリンダ装置に並列されて建物と地盤との間に介装されて、伸縮時に減衰力を発揮するダンパを備えてもよい。このように構成された建物ロック装置によれば、シリンダ装置がフリー状態とされると、シリンダ装置に並列されるダンパが発生する減衰力で建物の振動を抑制させ得る。

【0018】

また、建物ロック装置におけるコントローラは、地盤の加速度を検知する加速度センサと風速を検知する風速センサとを有し、建物の変位が変位閾値未満であっても、加速度センサが検知する加速度が加速度閾値未満であって、風速センサが検知する風速が風速閾値以上であるとシリンダ装置をロック状態としてもよい。このように構成された建物ロック装置によれば、地震が発生していないが強風によって建物が振動するような状況となるとシリンダ装置をロック状態として建物の振動を抑制できる。

【発明の効果】

【0019】

よって、本発明の建物ロック装置によれば、大地震時にシリンダ装置をロック状態としても、シリンダ装置をフリー状態に復帰させて建物を中立位置へ戻すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】一実施の形態における建物ロック装置を建物に適用した状態を示した図である。

【図2】シリンダ装置の構成を示した回路図である。

【図3】コントローラの構成を示したブロック図である。

【図4】コントローラの処理手順を示すフローチャートの一例である。

【図5】ダンパを備えた建物ロック装置を建物に適用した状態を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下に、図示した実施の形態に基づいて、この発明を説明する。一実施の形態の建物ロック装置１は、図１に示すように、シリンダ装置Ｄと、コントローラＣとを備えて構成されている。

【0022】

シリンダ装置Ｄは、本実施の形態では、図１に示すように、円盤状のゴムを積層して構成されて建物Ｓを弾性的に支持して免震支承する支持装置Ｍとともに、地盤Ｇと建物Ｓとの間に水平横置きに介装されており、伸縮時に建物Ｓの振動を抑制する減衰力を発揮するようになっている。

【0023】

なお、支持装置Ｍは、図示するところでは、積層ゴムで構成されているが、建物Ｓを地盤Ｇに対し転がり支承するボールアイソレータを採用してもよいし、他の公知の構成とされてもよい。建物Ｓと建物Ｓを取り囲む擁壁Ｗとの間には、地盤Ｇに対する建物Ｓの変位を許容するために所定の免震クリアランスＬが設けられている。建物Ｓが地盤Ｇに対して中立位置にある場合、図１中であれば、建物Ｓの左右に免震クリアランスＬの隙間があるので、建物Ｓは、中立位置から左右にそれぞれ免震クリアランスＬの隙間距離だけ変位できる。よって、建物Ｓは、免震クリアランスＬの二倍以内の振幅で図１中左右方向への変位が許容されている。

【0024】

シリンダ装置Ｄは、図２に示すように、シリンダ１０とロッド１２とを備えて伸縮時に減衰力を発揮するシリンダ本体ＤＢと、液圧回路ＦＣと、作動液体を貯留するリザーバタンクＴを備えて構成されている。

【0025】

シリンダ本体ＤＢは、シリンダ１０と、シリンダ１０内に摺動自在に挿入されてシリンダ１０内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画するピストン１１と、ピストン１１に連結されるロッド１２とを備えている。シリンダ装置Ｄにおけるシリンダ１０内には、この場合、作動液体として作動油が充填されている。リザーバタンクＴには、作動液体としての作動油の他、気体が充填される。ここでは、作動液体は、作動油以外の流体とされてもよく、また、錆等の弊害がなければ水や水溶液としても差し支えない。リザーバタンクＴ内の気体は、空気でもよいが、不活性ガスとされてもよい。

【0026】

また、液圧回路ＦＣは、本例では、シリンダ１０の伸側室Ｒ１とリザーバタンクＴとを接続する通路１３中に設けたシリンダ１０の伸縮の可不可を切り換えるロック弁２０と、上記通路１３のロック弁２０よりもリザーバタンクＴ側に設けた減衰力発生要素としての減衰弁２１と、ロック弁２０の背圧室２０ｃをリザーバタンクＴへ接続する通路１４の途中に設けた電磁開閉弁Ｖとを備えている。また、液圧回路ＦＣは、圧側室Ｒ２をリザーバタンクＴに接続する吸込通路１６と、圧側室Ｒ２と伸側室Ｒ１とを接続する整流通路１７とを備えている。吸込通路１６の途中には、リザーバタンクＴから圧側室Ｒ２へ向かう流体の流れのみを許容する逆止弁１８が設けられ、整流通路１７の途中には、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう流体の流れのみを許容する逆止弁１９が設けられている。さらに、液圧回路ＦＣは、通路１３に並列してシリンダ１０の伸側室Ｒ１とリザーバタンクＴとを接続するリリーフ通路１５が設けられており、このリリーフ通路１５にリリーフ弁２２が設けられている。

【0027】

そして、作動油が伸側室Ｒ１から液圧回路ＦＣを介してリザーバタンクＴへ排出可能な状態でシリンダ装置Ｄが伸長すると、ピストン１１の変位により伸側室Ｒ１から押し出された作動油がリザーバタンクＴへ排出される。他方、拡大する圧側室Ｒ２内にはリザーバタンクＴから吸込通路１６を介して作動油が供給される。

【0028】

また、作動油が伸側室Ｒ１から液圧回路ＦＣを介してリザーバタンクＴへ排出可能な状態でシリンダ装置Ｄが収縮すると、ピストン１１の変位により圧側室Ｒ２から押し出された作動油が整流通路１７を介して伸側室Ｒ１へ移動する。この状況では、シリンダ１０内に侵入するロッド１２の体積分の作動油がシリンダ１０内で過剰となるので、作動油は、シリンダ１０から液圧回路ＦＣを介してリザーバタンクＴへ排出される。つまり、このシリンダ装置Ｄにあっては、伸長しても収縮してもシリンダ１０内から作動油が押し出されるユニフロー型に設定されている。

【0029】

ロック弁２０は、具体的には、ポペット型の弁体２０ａと、通路１３中に形成されて弁体２０ａが離着座する弁座２０ｂと、弁体２０ａの背面側に形成される背圧室２０ｃと、弁体２０ａに設けられて弁座２０ｂよりも上流側の圧力を背圧室２０ｃに導く絞り通路２０ｄとを備えている。また、背圧室２０ｃは、上述したように通路１４によってリザーバタンクＴに連通されており、前述のように通路１４の途中に通路１４を開閉する電磁開閉弁Ｖが設けられている。

【0030】

他方、電磁開閉弁Ｖは、本例では、スプリングオフセットの電磁式２位置の開閉弁として構成され、通電時に作動油の背圧室２０ｃからリザーバタンクＴ側への移動を阻止して逆方向への移動を許容する遮断ポジションと、非通電時に作動油の通過を許容する連通ポジションとを備えている。電磁開閉弁Ｖは、コントローラＣによって制御されており、コントローラＣからの電流供給の有無によって遮断ポジションと連通ポジションとに切換わる。

【0031】

電磁開閉弁Ｖが通路１４を遮断する遮断ポジションを採る場合、背圧室２０ｃとリザーバタンクＴとの連通が断たれて背圧室２０ｃが閉鎖され、背圧室２０ｃ内の作動油はリザーバタンクＴへ移動できなくなる。よって、弁体２０ａは、背圧室２０ｃを縮小させる方向へ移動できなくなって上記弁座２０ｂから離座できなくなるため、ロック弁２０は閉弁状態となる。逆に、電磁開閉弁Ｖが通路１４を開放する連通ポジションを採る場合、作動油は、通路１４を通過できるようになるため、シリンダ１０内から弁体２０ａに設けた絞り通路２０ｄおよび背圧室２０ｃを通過してリザーバタンクＴに移動できる。前述のように、作動油が絞り通路２０ｄを通過すると、圧力損失により弁体２０ａの弁座２０ｂ側となる前面側の室と弁体２０ａの背面側の背圧室２０ｃの圧力に差が生じ、弁体２０ａが後退、すなわち図２中右方に移動せしめられて、ロック弁２０は通路１３を開放する。前述のように、ロック弁２０の開閉は、通路１４を開閉する電磁開閉弁Ｖへの通電の有無によって切り換えできるので、コントローラＣによって制御できる。なお、前述の電磁開閉弁Ｖの遮断ポジションは完全にリザーバタンクＴとロック弁２０との間の連通を遮断するようにしてもよいが、本実施の形態では、電磁開閉弁Ｖが遮断ポジションを採ってもリザーバタンクＴからロック弁２０への作動油の移動を許容される。そのため、ロック弁２０が開弁状態から閉弁状態へ移行する際に、弁体２０ａが着座方向へ移動するが、この弁体２０ａの移動によって拡大される背圧室２０ｃ内にリザーバタンクＴから作動油が供給され、背圧室２０ｃ内の圧力が負圧にならないので、弁体２０ａの閉弁方向への移動がスムーズとなりロック弁２０は速やかに閉弁できる。

【0032】

つぎに、減衰力発生要素たる減衰弁２１は、通路１３の上流側の油圧をパイロット圧として流路面積を変化する減衰力可変弁であって、上流側の油圧が高まるにつれ流路面積を増加するように設定されている。なお、減衰力発生要素としては、単なる絞り弁を使用してもよいが、減衰弁２１を使用することにより、シリンダ装置Ｄの伸縮速度に応じて減衰特性を変化させることができるので、シリンダ装置Ｄに並列される支持装置Ｍの振動絶縁性を損なわずに、建物Ｓの振動の抑制に適した減衰特性を得られる利点がある。

【0033】

このように構成されたシリンダ装置Ｄは、電磁開閉弁Ｖを連通ポジションとして、ロック弁２０が開弁可能な状態になると、液圧回路ＦＣを介してシリンダ１０内とリザーバタンクＴとで作動油のやり取りを行うことができる状態となり、シリンダ本体ＤＢの伸縮が許容されるフリー状態となる。そして、シリンダ本体ＤＢがフリー状態とされて伸長する場合には、作動油の流れに減衰弁２１が抵抗を与えるので、シリンダ装置Ｄは、シリンダ本体ＢＤの伸長を抑制する減衰力を発揮する。シリンダ本体ＤＢがフリー状態とされて収縮する場合にも、作動油の流れに減衰弁２１が抵抗を与えるので、シリンダ装置Ｄは、シリンダ本体ＤＢの収縮を抑制する減衰力を発揮する。

【0034】

他方、電磁開閉弁Ｖを遮断ポジションとすると、ロック弁２０が閉弁状態となる。ロック弁２０が閉弁状態とされ、伸側室Ｒ１内の圧力がリリーフ弁２２の開弁圧に達しない場合、シリンダ１０内から作動油がリザーバタンクＴへ移動できなくなるので、シリンダ装置Ｄは、シリンダ本体ＤＢの伸縮が不能なロック状態となる。なお、ロック弁２０が閉じた状態でも、シリンダ本体ＤＢに過大な軸方向の外力が加わって、伸側室Ｒ１内の圧力がリリーフ弁２２の開弁圧に達すると、リリーフ弁２２がリリーフ通路１５を開放して、シリンダ１０内の作動油をリザーバタンクＴへ排出できるようになる。このようにロック弁２０が閉弁してロック状態であってもリリーフ弁２２が開弁すると、シリンダ本体ＤＢの伸縮が可能となってリリーフ弁２２が作動油の流れに抵抗を与えるので、シリンダ装置Ｄは、シリンダ本体ＤＢの伸縮に伴って減衰力を発揮する。リリーフ弁２２が作動油の流れに与える抵抗は、同流量であれば、減衰弁２１が作動油の流れに与える抵抗よりも大きくなるように設定されている。よって、シリンダ本体ＤＢの伸縮速度が同じであれば、ロック弁２０が開弁してシリンダ本体ＤＢがフリー状態にて発生する減衰力よりもロック弁２０が閉弁してシリンダ本体ＤＢがロック状態でリリーフ弁２２が開弁した際に発生する減衰力の方が大きい。

【0035】

以上より、建物ロック装置１では、コントローラＣの電磁開閉弁Ｖの切換えによって、シリンダ装置Ｄをフリー状態とロック状態とに選択的に切換えできる。また、ロック弁２０がシリンダ装置Ｄをロック状態としてもリリーフ弁２２が開弁すると、シリンダ本体ＤＢは、伸縮可能な状態となってロック弁２０の開弁時よりも大きな減衰力を発揮するのである。なお、リリーフ弁２２の設置は任意であり、リリーフ弁２２を設けなくてもよい。

【0036】

また、液圧回路ＦＣにおける通路１３，１４、ロック弁２０、減衰弁２１および電磁開閉弁Ｖを１つのユニットとして、複数のユニットをシリンダ本体ＤＢとリザーバタンクＴとの間に並列に設けてもよい。この場合、各ユニットの電磁開閉弁Ｖの制御については１つのコントローラＣで制御すればよい。また、前記ユニットを複数設ける場合、シリンダ装置Ｄが伸縮する際に、ロック弁２０の開閉を個別に制御して、有効とする減衰弁２１の数を変えることで、シリンダ装置Ｄが発生する減衰力を調節してもよいし、減衰弁２１の圧力流量特性についてもそれぞれ異なる特性に設定しておいてもよい。

【0037】

つづいて、コントローラＣは、図３に示すように、地震を検知する加速度センサ３０と、建物Ｓの周辺の風速を検知する風速センサ３１と、建物Ｓと地盤Ｇとの変位を検知する変位センサ３２と、電磁開閉弁Ｖを制御する制御部３３とを備えて構成されている。本実施の形態の建物ロック装置１では、強風時にシリンダ装置Ｄをロック状態として強風による建物Ｓの揺れを抑制するために風速センサ３１を備えている。

【0038】

加速度センサ３０は、本例では、地盤Ｇに設置されて加速度を検知し、検知した地盤Ｇの加速度を制御部３３へ入力する。風速センサ３１は、本例では、建物Ｓの屋上に設置されて風速を検知して、検知した風速を制御部３３へ入力する。風速センサ３１は、本例では、建物Ｓの屋上に設置されているが、建物Ｓの屋上以外に設置されてもよい。また、加速度センサ３０および風速センサ３１は、建物Ｓから物理的に離間した場所に設置されてもよい。

【0039】

変位センサ３２は、建物Ｓと地盤Ｇとの間にシリンダ本体ＤＢと平行に設置されており、建物Ｓの地盤Ｇに対する中立位置からの変位を検知して、制御部３３へ入力する。また、変位センサ３２は、シリンダ本体ＤＢのシリンダ１０とロッド１２との間に介装されてもよいし、シリンダ本体ＤＢに内蔵されてもよい。シリンダ本体ＤＢは、建物Ｓと地盤Ｇとの間に介装されるので、変位センサ３２をシリンダ本体ＤＢに組み込んでも建物Ｓの地盤Ｇに対する変位を検知できる。このようにシリンダ本体ＤＢに変位センサ３２を搭載させる場合、変位センサ３２を建物Ｓと地盤Ｇとの間に設置するための固定具を別途設けなくとも変位センサ３２の設置が可能となり、変位センサ３２の設置作業が非常に簡単となる。

【0040】

制御部３３は、加速度センサ３０で検知した加速度と、風速センサ３１で検知した風速と、変位センサ３２で検知した変位に基づいてシリンダ装置Ｄをロック状態とするかフリー状態とするかを判断する判断部３３１と、判断部３３１の指示通りに電磁開閉弁Ｖを開閉駆動させる駆動部３３２とを備えて構成されている。

【0041】

制御部３３は、基本的には、通常の状態では、地震の発生に備えてシリンダ装置Ｄをフリー状態とし、図４に示したフローチャートに従って処理を行ってシリンダ装置Ｄをフリー状態とするかロック状態とするかを判断し、シリンダ装置Ｄをフリー状態とロック状態とに選択的に切り換える制御を行う。なお、図４に示したフローチャートは、一例であって他の処理手順に従って処理をしてもよい。

【0042】

まず、判断部３３１は、変位センサ３２で検知した変位が所定の変位閾値以上であるか否か判断する（ステップＦ１）。なお、ステップＦ１での処理にあたり、変位センサ３２が検知した建物Ｓの中立位置からの変位が建物Ｓの変位の方向によって正の値と負の値を採る場合、判断部３３１は、当該変位の絶対値が変位閾値以上であるか否かを判断すればよい。変位閾値は、建物Ｓと擁壁Ｗとの間の免震クリアランスＬの５分の４程度に設定され、かつ、建物Ｓが変位閾値以上に変位してもシリンダ本体ＤＢにはストロークの余裕があるよう設定される。

【0043】

判断部３３１は、ステップＦ１の処理での判断で、変位が変位閾値以上である場合、ステップＦ２へ移行して、シリンダ装置Ｄをロックすべきと判断し、シリンダ装置Ｄをロック状態とする。判断部３３１は、変位センサ３２から受け取った建物Ｓの地盤Ｇに対する変位が変位閾値以上になっている場合、建物Ｓと擁壁Ｗとが接近しすぎており干渉の危険が有るため、シリンダ装置Ｄをロック状態に切り換えて建物Ｓの地盤Ｇに対して変位しないように建物Ｓを拘束する。他方、ステップＦ１での判断で、変位が変位閾値未満である場合、ステップＦ６へ移行する。

【0044】

判断部３３１は、ステップＦ２でシリンダ装置Ｄをロック状態とすると、ステップＦ３へ移行して、シリンダ装置Ｄをロック状態としてからの経過時間が所定時間以上となったか否かを判断する。そして、判断部３３１は、シリンダ装置Ｄをロック状態としてからの経過時間が所定時間以上となると、シリンダ装置Ｄをロック状態からフリー状態へ切り換える（ステップＦ４）。所定時間は、建物Ｓの一次固有周期と等しい時間に設定されており、このようにコントローラＣは、シリンダ装置Ｄをロック状態としてから一次固有周期と等しい時間が経過するとシリンダ装置Ｄをフリー状態とするので、地震動によって建物Ｓが大振幅で振動すると、シリンダ装置Ｄで一次固有周期の一周期分に相当する時間に渡って建物Ｓの地盤Ｇに対する変位を拘束でき、建物Ｓが擁壁Ｗに衝突するのを防止でき、その後、シリンダ装置Ｄをフリー状態に復帰させて支持装置Ｍの免震機能を発揮させる状態にして地盤Ｇからの振動が建物Ｓへ伝達するのを絶縁できる。

【0045】

なお、所定時間は、建物Ｓの一次固有周期未満に設定されると、建物Ｓに大きな加速度が作用している状態で拘束が解かれてしまう場合があるが、少なくとも、建物Ｓが一次固有周期の一周期分の振動を拘束できれば建物Ｓが擁壁Ｗに衝突するのを十分に回避できる。よって、所定時間を建物Ｓの一次固有周期以上に設定することによって、シリンダ装置Ｄをロック状態とした際に建物Ｓが擁壁Ｗに衝突するのを防止できる。なお、所定時間は、建物Ｓの一次固有周期以上に設定されればよいが、あまり長時間に設定すると、シリンダ装置Ｄがロック状態を継続する時間が長くなって支持装置Ｍの振動絶縁と建物Ｓが地盤Ｇに対して中立位置へ復帰するのを阻害するため、一次固有周期の数倍程度の時間を超えないように設定するのが好ましい。よって、所定時間は、具体的には１秒から１０秒の間程度であり、建物Ｓの一次固有周期に合わせて適宜設定すればよい。所定時間が１秒から１０秒の範囲内に設定されると、地震が継続している状態でシリンダ装置Ｄをフリー状態に復帰させてシリンダ装置Ｄに減衰力を発揮させるとともに支持装置Ｍによる振動絶縁を発揮させて建物Ｓの振動を抑制できる。

【0046】

なお、判断部３３１は、ステップＦ３での判断で、シリンダ装置Ｄをロック状態としてからの経過時間が所定の所定時間未満である場合、経過時間のカウントを継続してステップＦ３の判断を繰り返す。

【0047】

判断部３３１は、経過時間が所定時間に達してシリンダ装置Ｄをロック状態からフリー状態に復帰させた後、変位センサ３２が検知した変位が変位閾値よりも小さな値に設定される再ロック可能閾値以下となったか否かを判断する（ステップＦ５）。シリンダ装置Ｄをロック状態とすると、リリーフ弁２２の開弁によってシリンダ装置Ｄが伸縮して建物Ｓの変位が変位閾値未満になっている可能性があるものの、リリーフ弁２２が開弁しない場合には建物Ｓの地盤Ｇに対する変位が拘束されるため、所定時間が経過しても建物Ｓの中立位置からの変位が変位閾値以上となっている場合がある。そうすると、シリンダ装置Ｄをロック状態からフリー状態に切り換えた直後に変位センサ３２が検知した変位が変位閾値以上になっていると再度シリンダ装置Ｄがロックされてしまい、折角、シリンダ装置Ｄをフリー状態としても直後にロック状態とすることが繰り返されてしまって、地震が終息してもシリンダ装置Ｄが実質的にロック状態に維持される状況が生じ得る。そのため、判断部３３１は、ステップＦ５の処理を行って、変位センサ３２が検知した変位が変位閾値よりも小さな値に設定される再ロック可能閾値以下となるまでは、ステップＦ５の判断を繰り返し行って、シリンダ装置Ｄを再度ロック状態とする処理を行わないようにする。なお、再ロック可能閾値は、変位閾値を１割から５割程度減少させた値に設定されており、建物Ｓの仕様等に応じて適宜設定されればよい。他方、判断部３３１は、シリンダ装置Ｄをロック状態からフリー状態に復帰させた後、変位センサ３２が検知した変位が再ロック可能閾値以下となると、ステップＦ１の処理へ移行して、変位センサ３２が検知した変位が変位閾値以上になっているか否かを判断して、再度、変位が変位閾値以上になっていれば、シリンダ装置Ｄをフリー状態からロック状態に切り換える（ステップＦ２）ことができる。このように建物ロック装置１では、建物Ｓの変位に基づいてシリンダ装置Ｄをロック状態からフリー状態に切り換えた後、一度建物Ｓの変位がシリンダ装置Ｄをロック状態とする基準である変位閾値より小さな値に設定され得る再ロック可能閾値以下にならないと、シリンダ装置Ｄを再度ロック状態に切り換えないので、シリンダ装置Ｄが実質的にロック状態に維持されるのを防止して、地震が継続している場合には、支持装置Ｍを機能させるとともにシリンダ装置Ｄの伸縮に伴って発生する減衰力によって建物Ｓの振動を抑制でき、地震が終息している場合には、建物Ｓが支持装置Ｍの復元力によって中立位置に復帰するのを邪魔することがない。

【0048】

つづいて、判断部３３１は、ステップＦ１の処理での判断で、変位が変位閾値未満である場合、ステップＦ６の処理を行う。判断部３３１は、加速度センサ３０で検知した加速度と予め設定される加速度閾値とを比較して、加速度が加速度閾値以上であると地震発生中であると判断して（ステップＦ６）、ステップＦ１へ移行する。なお、加速度閾値は、たとえば、震度３から４程度に検知される加速度の値に設定されるが、これ以外の値に任意に設定できる。なお、図４に示したフローチャートではステップＦ１の処理を実行する際は、シリンダ装置Ｄがフリー状態となっているので、ステップＦ６の判断で地震が発生していると判断されると、シリンダ装置Ｄの状態を切り換える処理を行う必要はなく、シリンダ装置Ｄがフリー状態に維持される。よって、建物ロック装置１は、支持装置Ｍを機能させるとともにシリンダ装置Ｄの伸縮が許容されて建物Ｓの振動をシリンダ装置Ｄが発生する減衰力で抑制する。他方、判断部３３１は、ステップＦ６の処理で加速度センサ３０が検知した加速度が加速度閾値未満であって、地震は発生していないと判断すると（ステップＦ６）、ステップＦ７へ移行する。ステップＦ６の判断で加速度センサ３０が検知した加速度が加速度閾値未満である場合、地震が発生しておらず、ステップＦ１の処理によって変位も変位閾値未満である状態であり、シリンダ装置Ｄをロック状態とするか否かは強風の有無によって決してもよい状況である。

【0049】

よって、ステップＦ７の処理では、判断部３３１は、風速センサ３１で検知した風速と予め設定される風速閾値とを比較して、風速が風速閾値以上であるか否かについて判断する。そして、判断部３３１は、風速が風速閾値以上であると強風発生中であると判断して、ステップＦ８へ移行する。ステップＦ８に至るには、建物Ｓの変位が変位閾値未満で、加速度が加速度閾値未満であって、風速が風速閾値以上である必要がある。つまり、地震が発生しておらず、建物Ｓの変位も小さく、強風が発生している状況となっている。よって、建物ロック装置１は、シリンダ装置Ｄをロック状態に切り換え（ステップＦ８）、強風による建物Ｓの振動を抑制する。なお、風速閾値は、建物Ｓが揺れる恐れのある程度の風速の値に設定されればよい。

【0050】

さらに、判断部３３１は、ステップＦ８でシリンダ装置Ｄをロック状態とすると、ステップＦ９へ移行して、シリンダ装置Ｄをロック状態としてからの経過時間が予め設定される所定の設定時間以上となったか否かを判断する。そして、判断部３３１は、シリンダ装置Ｄをロック状態としてからの経過時間が所定の設定時間以上となると、シリンダ装置Ｄをロック状態からフリー状態へ切り換える（ステップＦ１０）。設定時間は、任意に設定できるが、たとえば、１時間程度に設定されており、このようにコントローラＣは、シリンダ装置Ｄをロック状態としてから１時間が経過するとシリンダ装置Ｄをフリー状態とするので、強風発生による建物Ｓの振動を抑制でき、その後、シリンダ装置Ｄをフリー状態に復帰させて支持装置Ｍの免震機能を発揮させる状態にして地震の発生に備える。

【0051】

なお、設定時間の経過によって、シリンダ装置Ｄがフリー状態となっても強風が吹き続けている場合、変位と加速度が小さく風速が大きな場合には再度ステップＦ８でシリンダ装置Ｄをロック状態とすることができる。

【0052】

コントローラＣは、前述したフローチャートにしたがって処理を継続して実行することで、地震の発生、強風の発生に対してシリンダ装置Ｄの状態を適切に切り換えて建物Ｓの振動を抑制できる。

【0053】

なお、前述したとおり、図４に示したフローチャートは、一例であって、地震発生時で変位が小さな場合にはシリンダ装置Ｄをフリー状態とし、変位が大きな場合にはシリンダ装置Ｄをロック状態とできればよいので、前述とは異なる処理手順によってこれらを実現してもよい。
また、本実施の形態の建物ロック装置１では、地震が発生しておらず強風が発生している場合にはシリンダ装置Ｄをロック状態としているので、強風時の建物Ｓの振動を阻止し得るが、強風に対してシリンダ装置Ｄの状態を切り換える必要が無ければ風速センサ３１および風速に関する処理を省略できる。

【0054】

判断部３３１は、前述のようにシリンダ装置本体ＤＢをロック状態とするかフリー状態とするかを判断し、ロック状態とする場合には、駆動部３３２へ電磁開閉弁Ｖを遮断ポジションとする指令を出力し、フリー状態とする場合には、駆動部３３２へ電磁開閉弁Ｖを連通ポジションとする指令を出力する。

【0055】

駆動部３３２は、判断部３３１から受け取った指令通りに、電磁開閉弁Ｖを駆動して、判断部３３１の決定通りにシリンダ本体ＤＢをロック状態或いはフリー状態とする。

【0056】

以上、建物ロック装置１は、伸縮を可とするフリー状態と伸縮を不可とするロック状態とに選択的に切換え可能であって、建物Ｓを免震支承する支持装置Ｍとともに建物Ｓと地盤Ｇとの間に介装されるシリンダ装置Ｄと、シリンダ装置Ｄの伸縮の可不可を切換制御するコントローラＣとを備え、コントローラＣは、地震時にシリンダ装置Ｄをフリー状態として地震時の建物の振動を抑制するとともに、地震時であっても建物Ｓの地盤Ｇに対する中立位置からの変位が変位閾値以上となるとシリンダ装置Ｄをロック状態とするとともに、地震時であってシリンダ装置Ｄをロック状態とした後、所定時間以上経過するとシリンダ装置Ｄをフリー状態とする。

【0057】

このように構成された建物ロック装置１によれば、建物Ｓの変位が小さい場合には支持装置Ｍの振動絶縁性能を減殺することが無く、大地震の発生によって建物Ｓが大振幅で変位する際にはシリンダ装置Ｄをロック状態として建物Ｓの地盤Ｇに対する変位を拘束して建物Ｓと擁壁Ｗとの干渉を抑制できるとともに、所定時間の経過後にシリンダ装置Ｄをフリー状態に復帰させるので、シリンダ装置Ｄをロック状態としたまま建物Ｓが中立位置へ戻るのを阻害することがない。

【0058】

よって、本実施の形態の建物ロック装置１によれば、大地震時にシリンダ装置Ｄをロック状態としても、シリンダ装置Ｄをフリー状態に復帰させて建物Ｓを中立位置へ戻すことができる。

【0059】

また、本実施の形態の建物ロック装置１におけるシリンダ装置Ｄは、フリー状態では建物Ｓと地盤Ｇとの間に介装されて建物Ｓを免震支承する支持装置Ｍによる振動絶縁機能の発揮を許容し、ロック状態では支持装置Ｍによる振動絶縁機能の発揮を許容せず、コントローラＣは、シリンダ装置Ｄをフリー状態とした後、変位が変位閾値よりも小さな値に設定される再ロック可能閾値以下になると、再度、シリンダ装置Ｄをロック状態とする。このように構成された建物ロック装置１によれば、建物Ｓの変位に基づいてシリンダ装置Ｄをロック状態からフリー状態に切り換えた後、一度建物Ｓの変位がシリンダ装置Ｄをロック状態とする基準である変位閾値より小さな値に設定される再ロック可能閾値以下にならないと、シリンダ装置Ｄを再度ロック状態に切り換えないので、シリンダ装置Ｄが実質的にロック状態に維持されるのを防止できる。よって、建物ロック装置１は、地震が継続している場合には、支持装置Ｍを機能させて建物Ｓへの振動の伝達を絶縁でき、地震が終息している場合には、建物Ｓが支持装置Ｍの復元力によって中立位置に復帰するのを邪魔することがない。また、本実施の形態では、シリンダ装置Ｄは、伸縮時に減衰力を発生してダンパとして機能できるので、シリンダ装置Ｄが実質的にロック状態に維持されるのを防止して、地震が継続している場合には、シリンダ装置Ｄが伸縮に伴って発生する減衰力によって建物Ｓの振動を抑制でき、シリンダ装置Ｄが建物Ｓと地盤Ｇとの間に支持装置Ｍと並列される場合には支持装置Ｍによる振動絶縁機能の発揮を許容して建物Ｓへの振動の伝達を絶縁できる。

【0060】

さらに、本実施の形態の建物ロック装置１では、所定時間が建物の一次固有周期以上に設定されている。このように構成された建物ロック装置１によれば、シリンダ装置Ｄをロック状態とした際に建物Ｓが擁壁Ｗに衝突するのを防止できるとともに、地震が継続している状態でシリンダ装置Ｄをフリー状態に復帰させてシリンダ装置Ｄが発生する減衰力で建物Ｓの振動を抑制させるとともに支持装置Ｍによる振動絶縁を発揮させて建物Ｓの振動を抑制できる機会を多く得られる。

【0061】

本実施の形態の建物ロック装置１では、図２に示すように、シリンダ装置Ｄが減衰弁２１を備えており、伸縮が可能である状態で伸縮すると減衰弁２１によって自身の伸縮を妨げる減衰力を発生してダンパとして機能する。このようにシリンダ装置Ｄがダンパであると伸縮が可能なフリー状態とされると、シリンダ装置Ｄが発生する減衰力で建物Ｓの振動を抑制させ得る。また、シリンダ装置Ｄが建物Ｓと地盤Ｇとの間に支持装置Ｍと並列される場合には支持装置Ｍによる振動絶縁機能の発揮を許容して建物Ｓへの振動の伝達を絶縁できる。

【0062】

また、シリンダ装置Ｄは、図２に示した回路から減衰弁２１を廃止した構成を備えていてもよく、この場合、建物ロック装置１は、シリンダ装置をロック状態とフリー状態とに切り換えることによって、支持装置Ｍが振動を絶縁する機能を発揮できる状態と地盤Ｇに建物Ｓを拘束する状態とに切り換えできる。よって、このようにシリンダ装置Ｄがロック状態とフリー状態とに切り換え可能であってフリー状態では減衰力を発揮しない場合であっても、建物ロック装置１によれば、建物Ｓの変位が小さい場合には支持装置Ｍの振動絶縁性能を減殺することが無く、大地震の発生によって建物Ｓが大振幅で変位する際にはシリンダ装置をロック状態として建物Ｓの地盤Ｇに対する変位を拘束して建物Ｓと擁壁Ｗとの干渉を抑制できるとともに、大地震時にシリンダ装置をロック状態としても、シリンダ装置Ｄをフリー状態に復帰させて建物Ｓを中立位置へ戻すことができる。

【0063】

このようにシリンダ装置Ｄがダンパとして機能しない場合、図５に示すように、シリンダ装置Ｄに並列して建物Ｓと地盤Ｇとの間に伸縮時に減衰力を発生するダンパＤ１を介装してもよい。このようにすると、建物ロック装置１Ａは、シリンダ装置Ｄをロック状態とフリー状態とに切り換えることによって、支持装置Ｍが振動を絶縁する機能を発揮できる状態と地盤Ｇに建物Ｓを拘束する状態とに切り換えできるとともに、シリンダ装置Ｄをフリー状態とするとシリンダ装置Ｄに並列されるダンパＤ１によって減衰力を発生できる。よって、ダンパＤ１をシリンダ装置Ｄと並列に備える建物ロック装置１Ａによれば、建物Ｓの変位が小さい場合には支持装置Ｍの振動絶縁性能を減殺することが無く、大地震の発生によって建物Ｓが大振幅で変位する際にはシリンダ装置をロック状態として建物Ｓの地盤Ｇに対する変位を拘束して建物Ｓと擁壁Ｗとの干渉を抑制できるとともに、大地震時にシリンダ装置Ｄをロック状態としても、シリンダ装置Ｄをフリー状態に復帰させて建物Ｓを中立位置へ戻すことができる。また、建物ロック装置１Ａでは、シリンダ装置Ｄがフリー状態とされると、シリンダ装置Ｄに並列されるダンパＤ１が発生する減衰力で建物Ｓの振動を抑制させ得る。シリンダ装置Ｄが建物Ｓと地盤Ｇとの間に支持装置Ｍと並列される場合には支持装置Ｍによる振動絶縁機能の発揮を許容して建物Ｓへの振動の伝達を絶縁できる。

【0064】

また、本実施の形態の建物ロック装置１におけるコントローラＣは、地盤Ｇの加速度を検知する加速度センサ３０と風速を検知する風速センサ３１とを有し、建物Ｓの変位が変位閾値未満であっても、加速度センサ３０が検知する加速度が加速度閾値未満であって、風速センサ３１が検知する風速が風速閾値以上であるとシリンダ装置Ｄをロック状態とする。このように構成された建物ロック装置１によれば、地震が発生していないが強風によって建物が振動するような状況となるとシリンダ装置Ｄをロック状態として建物の振動を抑制できる。

【0065】

なお、本発明の建物ロック装置１は、履歴系ダンパと併用し、履歴系ダンパで風揺れを抑制して、大振幅地震動時の建物Ｓと擁壁Ｗとの干渉の防止に利用することも可能である。また、本発明の建物ロック装置１は、新築の建物に組み込んで使用する他、既存の建物の既存ダンパの代わりに或いは追加して組み込んでの使用も可能であり、既存の支持装置の性能向上も図れる。

【0066】

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形及び変更が可能である。

【符号の説明】

【0067】

１・・・建物ロック装置、２０・・・ロック弁、２２・・・リリーフ弁、３０・・・加速度センサ、３１・・・風速センサ、Ｃ・・・コントローラ、Ｄ・・・シリンダ装置、ＤＢ・・・ダンパ本体、Ｄ１・・・ダンパ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】