制振装置
【課題】アクチュエータを保護しながら制振対象物の振動を抑制することが可能な制振装置を実現する。
【解決手段】制振装置１０は、建物１００の固有周期を長周期化させる免震支承体２０と、地盤１１０を支点として建物１００に制振力を付与して、所定方向における該建物１００の振動を制振する制振力付与機構３０とを有し、制振力付与機構３０は、該制振力付与機構３０が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエータ３１と、弾性を備え、前記アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形するバネ体３２と、地盤１１０から建物１００に向けて前記制振力が伝達される経路内に設けられ、該制振力が伝達される際に前記アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えるのを防止するフェールセーフ機構とを有する。
【解決手段】制振装置１０は、建物１００の固有周期を長周期化させる免震支承体２０と、地盤１１０を支点として建物１００に制振力を付与して、所定方向における該建物１００の振動を制振する制振力付与機構３０とを有し、制振力付与機構３０は、該制振力付与機構３０が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエータ３１と、弾性を備え、前記アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形するバネ体３２と、地盤１１０から建物１００に向けて前記制振力が伝達される経路内に設けられ、該制振力が伝達される際に前記アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えるのを防止するフェールセーフ機構とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振装置に関する。特に、免震支承体と、地盤を支点として制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、アクチュエータと、該アクチュエータの先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部とを備える制振力付与機構とを有する制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物等の制振対象物の振動を制振する制振装置としては、積層ゴムや滑り支承のような免震支承体と、制振対象物に制振力を付与して該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構とを有するものが既に知られている。かかる構成の制振装置は、制振力付与機構が地盤を支点として（換言すると、地盤に反力点を取って）制振力を発生させることにより、絶対座標系において制振対象物に対する入力を前記制振力によって打ち消すものである。
【０００３】
また、制振装置の中には、制振力の発生源としてのアクチュエータを備えているものがある。このアクチュエータがその先端部を所定方向に変位させることにより、制振力が発生し、前記所定方向における制振対象物の振動が制振されることになる。つまり、上記構成の制振装置では、アクチュエータの駆動が制御されることにより、制振力がアクティブに制御されることになる。
【０００４】
アクチュエータを備えた制振装置の中には、バネ等のように弾性を備えた弾性部を更に備えているものもある（例えば、特許文献１参照）。この弾性部は、制振対象物の振動を抑制する効果を向上させる目的のために備えられ、アクチュエータの先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する。
【特許文献１】特開平９−１６６１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アクチュエータの先端部の変位量は、地震の規模が大きくなるほど（地盤の振幅が大きくなるほど）大きくなる。このため、アクチュエータの先端部が変位可能な範囲については、比較的規模が大きい地震を想定して決定されることになるが、上記弾性部の剛性が低いほど（すなわち、弾性部が軟らかいほど）前記範囲を広く確保することになる。但し、現実的な上記範囲を考えれば、上記弾性部の剛性を高くしておく（すなわち、硬い弾性部を備える）必要がある。
【０００６】
しかし、弾性部の剛性が高くなると、制振装置の制振能力を上回る規模の地震が発生した場合に、アクチュエータに該アクチュエータの許容荷重を超えた荷重が掛かる虞がある。この結果、アクチュエータの破損を招き、制振対象物の振動を抑制する効果が十分に得られなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アクチュエータを保護しながら制振対象物の振動を抑制することが可能な制振装置を実現させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の制振装置は、
制振対象物の固有周期を長周期化させる免震支承体と、
地盤を支点として前記制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、
前記制振力付与機構が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエータと、
弾性を備え、前記アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部と、
前記地盤から前記制振対象物に向けて前記制振力が伝達される経路内に設けられ、該制振力が伝達される際に前記アクチュエータに作用する荷重が該アクチュエータの許容荷重を超えるのを防止するフェールセーフ機構と、
を備える制振力付与機構とを有することを特徴とする。かかる制振装置であれば、前述した高剛性の弾性部が備えられるために生ずる課題が解消される。すなわち、フェールセーフ機構によりアクチュエータが保護される結果、該アクチュエータの破損が防止され、以って、制振対象物の振動を適切に抑制することが可能になる。
【０００９】
また、上記の制振装置において、
前記フェールセーフ機構は、前記アクチュエータに固定された固定部と、前記固定部と当接する当接面を備える当接部とを有する滑り摩擦機構であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記固定部が前記所定方向に沿って前記当接面上を摺動し始めることとしてもよい（以下、上記の構成を第一実施形態と呼ぶ）。
【００１０】
あるいは、上記の制振装置において、
前記弾性部は、
互いに連通する２つの室が内部に形成され、流体が封入されたケースと、該ケース内を前記所定方向に沿って移動するピストンとを備え、前記アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記ピストンを移動させることにより、前記２つの室のうちの一方の室における前記流体の圧力を調整する流体圧力調整機構であり、
前記フェールセーフ機構は、前記一方の室と他方の室との間に形成された流路内に設けられたリリーフ弁であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記リリーフ弁が、前記流体を前記一方の室から前記他方の室へ流入させるように開くこととしてもよい（以下、上記の構成を第二実施形態と呼ぶ）。
【００１１】
あるいは、上記の制振装置において、
前記フェールセーフ機構と前記弾性部とは一体化しており、
前記弾性部と一体化した前記フェールセーフ機構は、
前記アクチュエータに固定され、該アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って歪む歪み部材であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記歪み部材が降伏することとしてもよい（以下、上記の構成を第三実施形態と呼ぶ）。
【００１２】
あるいは、上記の制振装置において、
前記フェールセーフ機構は、
前記アクチュエータ、前記地盤、前記制振対象物、及び、前記弾性部のうち、互いに隣り合う二者の間に配置され、当該二者を連結させる連結ピンであり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重に超える前に、前記連結ピンが外れて前記二者の連結状態が解除されることとしてもよい（以下、上記の構成を第四実施形態と呼ぶ）。
【００１３】
以上の第一実施形態〜第四実施形態のうちのいずれか一の実施形態であれば、アクチュエータに掛かる荷重が該アクチュエータの許容荷重を超えるのを確実に防止することが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、アクチュエータを保護しながら制振対象物の振動を適切に抑制することが可能な制振装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＝＝＝制振装置１０について＝＝＝
本発明に係る制振装置１０について図１Ａ、図１Ｂ及び図２を参照しながら説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、制振装置１０の構成を模式的に示す図であり、図１Ａは制振装置１０の立面図であり、図１Ｂは制振装置１０の平面図である。図２は、制振装置１０における制御系を示すブロック図である。
【００１６】
制振装置１０は、制振対象物の一例としての建物１００の振動をアクティブに制振するアクティブ制振装置である。なお、本実施形態の制振装置１０は、水平方向の地震動（地盤１１０の振動）が発生した場合に、当該水平方向における建物１００の振動を制振するものである。すなわち、本実施形態では、建物１００の振動の方向（所定方向）が水平方向である場合に当該振動を制振する制振装置１０について説明する。但し、振動の方向（所定方向）については水平方向に限定されるものではなく、鉛直方向であってもよい。
【００１７】
制振装置１０は、図１Ａに示すように、免震支承体２０と、制振力付与機構３０と、コントローラ４０と、地盤側センサ５０と、建物側センサ６０と、を備えている。本実施形態の制振方式は、地振動によって建物１００に作用する入力を、制振力付与機構３０が付与する制振力によって打ち消す方式（入力反射方式）である。本方式によって理想的に建物１００が制振された場合、該建物１００は絶対座標空間において静止することとなる。
【００１８】
以下、制振装置１０の各機器について説明する。
免震支承体２０は、建物１００と地盤１１０（具体的には、建物１００の基礎）との間に設置された免震装置である。免震支承体２０は、その上面に建物１００が載置されることにより建物１００を支持し、該建物１００の固有周期を本来の固有周期よりも長周期化するものである。本実施形態の免震支承体２０は、バネ支承体の一例としての積層ゴムであり、建物１００の直下に複数設置されている。複数の積層ゴムの各々は、比較的低剛性であり、地震動が発生したときに、水平方向において上面（建物１００の支持面）及び下面（地盤１１０との接地面）の各々の位置が互いにずれるように弾性変形しながら建物１００を支持する。なお、免震支承体２０については積層ゴムに限定されず、積層ゴム以外のバネ支承体、滑り支承体、転がり支承体等を利用してもよい。
【００１９】
制振力付与機構３０は、建物１００と地盤１１０とに固定されており、地盤１１０を支点として建物１００に制振力を付与して、水平方向における建物１００の振動を制振する機構である。つまり、本実施形態では、地盤１１０側に反力点が、建物１００側に作用点がそれぞれ形成されており、該反力点と該作用点の間に配置されている機器（具体的には、制振力付与機構３０が備える各機器）によって制振力の伝達経路が形成されている。そして、制振力付与機構３０は、制振力を上記伝達経路に沿って地盤１１０から建物１００に向けて伝達させて、最終的に建物１００に前記制振力を付与することになる。
【００２０】
なお、本実施形態において、反力点が地盤１１０に直接形成されていることとした。換言すると、制振力付与機構３０が地盤１１０に直接固定されていることとした。但し、これに限定されるものではなく、地盤１１０と制振力付与機構３０との間に他の部材（例えば、地盤１１０に固定され、制振力付与機構３０を支持するために設けられた部材）が介在していてもよい。かかる構成であっても、制振力付与機構３０は、地盤１１０を支点として（より正確には、上記他の部材を介して地盤１１０を支点として）制振力を発生させる。
【００２１】
さらに、本実施形態では、図１Ａに示すように、建物１００の基部に対して加力する方式（基部加力方式）を採用している。基部加力方式は、免震支承体２０として積層ゴムや滑り支承等の比較的低剛性の免震支承体２０が用いられる場合に有効である。但し、建物１００に対して加力する位置は、建物１００の基部にされるものではなく、例えば、建物１００の中間階であってもよい。
【００２２】
また、制振力付与機構３０は建物１００の周囲に間隔を隔てて複数配置されている（図１Ａ及び図１Ｂには、図示の都合上、１つの制振力付与機構３０のみ図示している）。そして、複数の制振力付与機構３０の中には、互いに異なる方向に伝達される制振力を付加するものが含まれている。これにより、建物１００の様々な方向の水平振動を制振することが可能となる。
【００２３】
上記の制振力付与機構３０について、より詳しく説明する。制振力付与機構３０には、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、アクチュエータ３１と、バネ体３２と、滑り摩擦ダンパ３３とが備えられている。これらの機器は、建物１００から地盤１１０に向かって、バネ体３２、滑り摩擦ダンパ３３、アクチュエータ３１の順に一直線状に並んでいる。
【００２４】
アクチュエータ３１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように水平方向に変位自在なロッド３１ａを備えており、制振力付与機構３０が制振力を発生させる際に、当該ロッド３１ａを水平方向に沿って油圧駆動するものである。上記ロッド３１ａは、該アクチュエータ３１の先端側に設けられている。すなわち、本実施形態では、上記ロッド３１ａがアクチュエータ３１の先端部に相当する。そして、ロッド３１ａは、その長手方向が水平方向に沿った状態で、アクチュエータ３１の内部に対して出入自在に支持されている。また、アクチュエータ３１は、その後端部に支持部３１ｂを備えており、該支持部３１ｂが地盤１１０に固定されることにより地盤１１０に固定支持されている。
【００２５】
バネ体３２は、弾性を備えた弾性部の一例である。このバネ体３２は、滑り摩擦ダンパ３３を介してアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端に固定されており、該ロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って弾性変形する。なお、本実施形態のバネ体３２は、ロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って歪む梁である。この梁は、図１Ｂに示すように、建物１００に固定された支持部材１２０により長手方向両端部を支持された両持ち梁である。そして、上記梁は、ロッド３１ａが変位することにより弧状に歪む。
【００２６】
以上のようなバネ体３２をアクチュエータ３１と建物１００の間に介在させることにより、比較的高振動数の地震動が発生した際に建物１００が振動するのを適切に抑制することが可能になる。具体的に説明すると、高振動数の地震動が発生した場合、該地振動に対してアクチュエータ３１を追従させることは困難であるが、バネ体３２をアクチュエータ３１と建物１００の間に介在させることにより、高振動数でのアクチュエータ３１の動きの影響が建物１００に及ぶのを抑制することが可能になる。この結果、アクチュエータ３１の駆動に基づく制振効果は発揮されなくなるものの、免震支承体２０によって建物１００を十分に免震することが可能になる。すなわち、バネ体３２をアクチュエータ３１と建物１００の間に介在させれば、高振動数の地震動が発生した際に免震支承体２０の免震効果によって建物１００の振動を抑えることが可能になる。
【００２７】
なお、バネ体３２は、前述の梁に限定されるものではなく、例えば、コイルバネ等のバネ性（弾性）を有するものである限り他の部材であってもよい。
【００２８】
滑り摩擦ダンパ３３は、滑り摩擦機構の一例であり、本実施形態ではアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端とバネ体３２との間に配置されている。滑り摩擦ダンパ３３の構成及び機能については後に詳述する。
【００２９】
コントローラ４０は、建物１００内部に設置されており、図２に示すように、コンピュータ４１と増幅器４２を有する。コンピュータ４１は、アクチュエータ３１に電気的に接続され該アクチュエータ３１に向けて駆動信号を出力する。増幅器４２は、地盤側センサ５０及び建物側センサ６０の両センサからの出力信号を増幅する。そして、コントローラ４０は、増幅器４２により増幅された地盤側センサ５０及び建物側センサ６０からの出力信号に基づき、コンピュータ４１に内蔵された制御回路４１ａにて演算された制御量にてアクチュエータ３１を制御する。アクチュエータ３１は、上記制御量に応じてロッド３１ａを水平方向に沿って変位させる。ここで、制御量とは、ロッド３１ａを変位させる際の変位量（若しくは変位速度）に関する量である。
【００３０】
地盤側センサ５０は、地盤１１０に取り付けられ、地震動の度合いに応じた信号を出力するセンサである。地震動の度合いとは、振動中の地盤１１０の速度（振動速度）、加速度、及び、変位量を意味する概念である。建物側センサ６０は、建物１００内部に取り付けられ、該建物１００の水平振動の度合いに応じた信号を出力するセンサである。建物１００の水平振動の度合いとは、水平方向に振動中の建物１００の速度、加速度、及び、変位量を意味する概念である。
【００３１】
以上のような構成の制振装置１０の下で地震が発生して地盤１１０が水平方向に沿って振動すると、コントローラ４０が、地盤側センサ５０及び建物側センサ６０からの出力信号に基づいてアクチュエータ３１を制御し、該アクチュエータ３１にロッド３１ａを変位させる。このとき、コントローラ４０は、水平方向において地盤１１０が変位した向きとは反対の向きにロッド３１ａを変位させる。これにより、制振力付与機構３０が地盤１１０を支点として（換言すると、地盤１１０に反力点を取って）制振力を発生させるようになる。当該制振力は、ロッド３１ａの変位量（若しくは変位速度）に応じた大きさとなり、前述の伝達経路により建物１００に向けて伝達され、最終的に建物１００に付与される。
【００３２】
このとき、ロッド３１ａの変位に伴ってバネ体３２が水平方向に沿って弾性変形する。また、免震支承体２０としての積層ゴムについても、地盤１１０が変位した向きとは反対の向きに変形する。そして、ロッド３１ａが下記式により求められる変位量ｚだけ変位すると、理想的には（例えば、地盤側センサ５０及び建物側センサ６０による測定が正確であり、コントローラ４０の制御が遅延なく行われた場合）、建物１００が絶対座標空間において静止するようになる（すなわち、絶対制振が実現される）。
ｚ＝ｙ（１＋ｋｌ／ｋｓ）
ｚ：変位量
ｙ：地盤１１０の変位量、ｋｌ：免震支承体２０の剛性、ｋｓ：バネ体３２の剛性
上記のように、コントローラ４０は、地盤側センサ５０及び建物側センサ６０からの出力信号に基づいてアクチュエータ３１を制御することにより、制振力付与機構３０が付加する制振力をアクティブに制御する。なお、本実施形態では、アクチュエータ３１と建物１００の間にバネ体３２が介在しているため、例えば、アクチュエータ３１の制御法としてフィードバック制御を採用する場合、高振動数領域での発振現象によって決定されるフィードバックゲインを大きく取ることが可能になる。この結果、低振動数領域においてアクチュエータ３１を適切に制御し、制振効果を向上させることが可能になる。
【００３３】
＜＜アクチュエータ３１に作用する荷重について＞＞
上記構成の制振装置１０では、制振力が伝達経路に沿って伝達される際、アクチュエータ３１に荷重が作用する。具体的に説明すると、前述したように、アクチュエータ３１がロッド３１ａを変位させることに伴ってバネ体３２が弾性変形する（具体的には、バネ体３２としての梁が歪む）ため、アクチュエータ３１にはバネ体３２からの反発力が掛かるようになる。すなわち、アクチュエータ３１は、前記反発力に抗してロッド３１ａを変位させるため、該ロッド３１ａの変位量（若しくは変位速度）に応じた荷重を受けることになる。なお、地震の規模が大きくなるほど（地盤１１０の振幅が大きくなるほど）、ロッド３１ａの変位量（変位速度）が大きくなり、アクチュエータ３１に作用する前記荷重も大きくなる。
【００３４】
ところで、制振装置１０の制振能力以内の地震動が発生した場合（換言すると、アクチュエータ３１がロッド３１ａを変位可能な範囲内で変位させる場合）、アクチュエータ３１に作用する荷重の大きさは、前記ロッド３１ａの変位量（若しくは変位速度）に応じた大きさとなる。そして、アクチュエータ３１が、ロッド３１ａを限界変位量ｚａで変位させる場合、制振力の大きさは、制振力付与機構３０が付与可能な範囲で最大の大きさとなる。このとき、アクチュエータ３１に作用する荷重の大きさについても、該アクチュエータ３１が許容可能な範囲で最大の大きさとなる。つまり、本実施形態では、ロッド３１ａが限界変位量ｚａで変位した際に、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重に達する。
【００３５】
しかし、制振装置１０の制振能力を超えた規模の地震動が発生した場合には、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えてしまう。つまり、アクチュエータ３１が限界変位量ｚａでロッド３１ａを変位させてもなお建物１００の振動を抑えられない場合（絶対制振を行えない場合）、アクチュエータ３１には、前記ロッド３１ａを限界変位量ｚａで変位させた分の荷重（アクチュエータ３１の許容荷重に相当する荷重）に加え、建物１００の振動に起因する荷重が作用する。
【００３６】
アクチュエータ３１に許容荷重を超える荷重が作用すると、該アクチュエータ３１の破損を招き、制振装置１０の制振効果が著しく喪失してしまう虞がある。そこで、本実施形態では、制振力が伝達経路に沿って伝達される際にアクチュエータ３１に作用する荷重が、該アクチュエータ３１の許容荷重を超えるのを防止するフェールセーフ機構が設けられている。具体的に説明すると、本実施形態では、前述した滑り摩擦ダンパ３３がフェールセーフ機構として機能する。以下、滑り摩擦ダンパ３３の構成について説明するとともに、当該滑り摩擦ダンパ３３の役割について説明する。
【００３７】
なお、以降の説明では、ロッド３１ａが限界変位量ｚａまで変位した際に、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重に達するものとする。但し、これに限定されるものではなく、アクチュエータ３１の許容荷重が、ロッド３１ａを限界変位量ｚａまで変位させた際にアクチュエータ３１に作用する荷重よりも幾分大きい（あるいは、小さい）こととしてもよい。また、ロッド３１ａを限界速度にて変位させた際に、アクチュエータ３１に作用する荷重が上記許容荷重に達することとしてもよい。
【００３８】
＜＜滑り摩擦ダンパ３３について＞＞
滑り摩擦ダンパ３３は、制振力の伝達経路内に設けられており、本実施形態ではアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端とバネ体３２との間に配置されている。滑り摩擦ダンパ３３は、図１Ｂに示すように、アクチュエータ３１のロッド３１ａの先端に固定された一対の固定部３３ａと、該固定部３３ａと当接する当接面３３ｃを備える当接部３３ｂとを有する。
【００３９】
各固定部３３ａは、環状の取付部３３ｅを介してアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端に固定されており、該ロッド３１ａの先端からバネ体３２に向かって水平方向に伸びた金属製の板である。当接部３３ｂは、その一端部（地盤１１０側の端部）が一対の固定部３３ａに挟まれた板状部材である。当接部３３ｂは、その他端部（建物１００側の端部）にてバネ体３２の長手方向中央部に固定支持されている。そして、当接部３３ｂは、その両側面にて固定部３３ａと当接する（すなわち、当接部３３ｂの両側面が当接面３３ｃに相当する）。
【００４０】
一対の固定部３３ａは、該固定部３３ａを貫通するボルト３３ｄにより締結されている。このボルト３３ｄの締付力により当接面３３ｃにおける当接圧が調整されている。そして、一対の固定部３３ａの各々と当接部３３ｂの双方には、前記当接圧に応じた摩擦力が作用する。換言すると、当接部３３ｂの固定部３３ａとの当接面３３ｃは、摩擦面に相当する。一対の固定部３３ａの各々は、上記摩擦力として静止摩擦力が作用する間には前記当接面３３ｃに対して相対的に静止する。一方、一対の固定部３３ａの各々は、上記摩擦力が静止摩擦力から動摩擦力に移行すると、水平方向に沿って前記当接面３３ｃ上を摺動するようになる。
【００４１】
そして、本実施形態では、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超える前に、一対の固定部３３ａの各々が水平方向に沿って当接面３３ｃ上を摺動し始める。この結果、滑り摩擦ダンパ３３が上記フェールセーフ機構としての機能を発揮するようになる。
【００４２】
具体的に説明すると、本実施形態では、ロッド３１ａの変位量ｚの大きさ（絶対値）に対して、上限量（以下、上限変位量ｚｕ）が設定されている。当該上限変位量ｚｕは、ロッド３１ａの限界変位量ｚａ以下となっている。そして、アクチュエータ３１が上限変位量ｚｕを超えない範囲内でロッド３１ａを変位させた場合、上記摩擦力として静止摩擦力が作用する。したがって、アクチュエータ３１が上限変位量ｚｕを超えない範囲内でロッド３１ａを変位させる間、一対の固定部３３ａは当接面３３ｃに対して静止し続け、滑り摩擦ダンパ３３の各部が前記ロッド３１ａと一体的に移動するようになる。このとき、制振力付与機構３０は、ロッド３１ａの変位量ｚに応じた制振力を建物１００に付与し、アクチュエータ３１には、前記変位量ｚに応じた荷重が作用する。
【００４３】
より具体的に説明すると、図３に示すように、ロッド３１ａの変位量ｚの大きさが上限変位量ｚｕに達するまでの間、アクチュエータ３１に作用する荷重は、上記変位量ｚの増加（減少）に応じて単調増加（単調減少）する。図３は、ロッド３１ａの変位量ｚとアクチュエータ３１に作用する荷重との関係について示した図である。
【００４４】
一方、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕを超えると、上記摩擦力が静止摩擦力から動摩擦力に移行する。つまり、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達した後にアクチュエータ３１が前記ロッド３１ａを更に変位させると、一対の固定部３３ａの各々が水平方向に沿って前記当接面３３ｃ上を摺動し始める。そして、ロッド３１ａの変位量ｚのうち、上限変位量ｚｕを超えた分については、一対の固定部３３ａの摺動（摩擦滑り）に充てられる。この結果、図３に示すように、ロッド３１ａが上限変位量ｚｕを超える量で変位したとしても、アクチュエータ３１に作用する荷重の大きさは、前記ロッド３１ａが前記上限変位量ｚｕに達した時点の大きさのまま推移する。
【００４５】
そして、ロッド３１ａが前記上限変位量ｚｕに達した際にアクチュエータ３１に作用する荷重の大きさは、該アクチュエータ３１の許容荷重の大きさ以下となっている。以上の結果、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えないようになる。
【００４６】
以上のように、本実施形態の滑り摩擦ダンパ３３は、フェールセーフ機構として機能する。つまり、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超える前に、固定部３３ａが水平方向に沿って当接面３３ｃ上を摺動し始める上記構成により、フェールセーフ機構としての機能が的確に発揮される。なお、摩擦力が静止摩擦力から動摩擦力に移行する移行点、つまり、一対の固定部３３ａの各々が当接面３３ｃ上を摺動し始める際のロッド３１ａの変位量ｚ（すなわち、上限変位量ｚｕ）は、当接面３３ｃにおける当接圧により調整可能であり、当該当接力についてはボルト３３ｄの締付力により調整可能である。
【００４７】
＝＝＝本実施形態の制振装置１０の有効性について＝＝＝
制振力の発生源としてのアクチュエータ３１を備える制振装置１０の中には、バネ体３２を備えるものがある。バネ体３２が備えられる目的については前述の通りである。
【００４８】
ところで、発明が解決しようとする課題の項で説明したように、アクチュエータ３１の先端部（上記構成においてはロッド３１ａ）を変位させる範囲は、バネ体３２の剛性に応じて確保することになるが、現実的な変位範囲を考えると、バネ体３２の剛性を、例えば免震支承体２０としての積層ゴムの剛性と同等若しくはそれ以上にしておく必要がある。
【００４９】
しかしながら、高剛性のバネ体３２が備えられた場合、制振装置１０の制振能力を上回る規模の地震が発生すると、アクチュエータ３１に該アクチュエータ３１の許容荷重を超えた荷重が作用する虞がある。つまり、前述したように、アクチュエータ３１が限界変位量ｚａでロッド３１ａを変位させてもなお建物１００の振動を抑えられない場合、アクチュエータ３１には、ロッド３１ａを限界変位量ｚａで変位させた分の荷重に加え、建物１００の振動に起因する荷重が作用する。
【００５０】
具体的に説明すると、制振装置１０の制振能力を超えた分の地震動が建物１００に入力されると、免震支承体２０、及び、アクチュエータ３１を含む制振力付与機構３０の各部に対して荷重（具体的には、建物１００が振動することによって発生する慣性力）が作用する。そして、当該荷重のうち、アクチュエータ３１が負担する割合は、バネ体３２の剛性が高くなるほど大きくなる。
【００５１】
以上の結果、高剛性のバネ体３２が備えられた制振装置１０の下で該制振装置１０の制振能力を上回る規模の地震が発生すると、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えてしまう可能性がある。そして、アクチュエータ３１に対してその許容荷重を超える荷重が作用してしまうと、該アクチュエータ３１が破損し、制振装置１０の制振効果を著しく喪失することになってしまう（詳しくは、一般的な免震建物が有する免震性能よりも劣ってしまう）。
【００５２】
これに対し、本実施形態の制振装置１０は、上記の滑り摩擦ダンパ３３を備えている。そして、当該滑り摩擦ダンパ３３が、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えるのを防止するフェールセーフ機構として機能する。この結果、アクチュエータ３１の破損を回避し、以って、建物１００の振動に対する抑制効果を確保することが可能になる。また、アクチュエータ３１自身が高額な機器であるため、フェールセール機構としての滑り摩擦ダンパ３３を設けることによって前記アクチュエータ３１を保護し、金銭的な損失についても軽減させることが可能になる。
【００５３】
なお、本実施形態では、滑り摩擦ダンパ３３がバネ体３２とアクチュエータ３１との間に配置されていることとしたが、これに限定されるものではない。滑り摩擦ダンパ３３は、制振力の伝達経路内に配置されていればよく、例えば、図４に示すように、アクチュエータ３１と地盤１１０との間に配置されていてもよい。図４は、滑り摩擦ダンパ３３の配置位置の変形例を示す図であり、図１Ｂに対応した図である。
【００５４】
また、本実施形態では、一対の固定部３３ａがアクチュエータ３１に固定されており、当接部３３ｂがアクチュエータ３１以外（上記の実施形態では、バネ体３２）に固定されていることとしたが、これに限定されるものではない。当接部３３ｂがアクチュエータ３１に固定されており、固定部３３ａがアクチュエータ３１以外に固定されていることとしてもよい。
【００５５】
また、本実施形態では、バネ体３２が建物１００側に支持されていることとしたが、これに限定されるものではなく、図５及び図６に示すように、地盤１１０側に支持されていることとしてもよい。図５及び図６は、バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成を示す図である。なお、バネ体３２が地盤１１０側に固定された場合においても、滑り摩擦ダンパ３３は制振力の伝達経路内に配置されていればよく、例えば、図５に示すようにアクチュエータ３１とバネ体３２との間に配置されていてもよく、あるいは、図６に示すように、アクチュエータ３１と建物１００との間に配置されていてもよい。
【００５６】
＝＝＝他のフェールセーフ機構について＝＝＝
上述した実施形態では、滑り摩擦ダンパ３３がフェールセーフ機構として備えられた実施形態（第一実施形態）について説明した。但し、フェールセーフ機構については、滑り摩擦ダンパ３３以外にも考えられる。以下では、滑り摩擦ダンパ３３以外の他のフェールセーフ機構が備えられた例（第二実施形態〜第四実施形態）について説明する。なお、第一実施形態と重複する構成等については説明を省略する。
【００５７】
＜＜第二実施形態について＞＞
第二実施形態の制振装置１０について、図７、図８Ａ、及び図８Ｂを参照しながら説明する。図７は、第二実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。図８Ａ及び図８Ｂは、第二実施形態に係るオイルダンパ７０の模式断面図である。
【００５８】
第二実施形態の制振装置１０は、図７に示すように、制振力付与機構３０の構成要素としてのアクチュエータ３１とオイルダンパ７０とを備えている。アクチュエータ３１とオイルダンパ７０は水平方向に沿って一直線状に並んでいる。具体的に説明すると、アクチュエータ３１が、後端部に設けられた支持部３１ｂを介して地盤１１０に支持されている。一方、オイルダンパ７０は、アクチュエータ３１のロッド３１ａの先端と建物１００との間に配置されている。
【００５９】
オイルダンパ７０は、第二実施形態における弾性部に相当する。すなわち、このオイルダンパ７０は、弾性を備え、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って変形する。オイルダンパ７０の構成について、以下、詳しく説明する。
【００６０】
オイルダンパ７０は、流体圧力調整機構の一例であり、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、ケース７１と、ピストン７４とを備えている。ピストンロッド７５の先端に設けられた取付部７５ａが建物１００に固定され、ケース７１の他端部に設けられた取付部７１ａがアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端に固定される。
【００６１】
ケース７１は、図８Ａに示すように、流体の一例であるオイルが封入され、内筒７２と、内筒７２の外周に配置された外筒７３とを備えている。内筒７２の内部は、ピストン７４により、後述のピストンロッド７５が通される側（建物１００側）の第１室７２ａと、その反対側（地盤１１０側）の第２室７２ｂとに区画されている。なお、第１室７２ａと第２室７２ｂとをまとめて、以下、油圧室と呼ぶ。
【００６２】
ピストン７４は、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴ってケース７１内（具体的には内筒７２内）を水平方向に沿って移動する部材である。このピストン７４には、ケース７１の一端側（建物１００側）の壁を貫通するピストンロッド７５が連結されている。
【００６３】
また、ピストン７４には、前記第１室７２ａ及び前記第２室７２ｂを連通する室内流路７４ａが形成されている。この室内流路７４ａには、逆止弁７６が設けられている。逆止弁７６は、図８Ｂに示すように、ピストン７４が一端側（建物１００側）から他端側（地盤１１０側）に向かって移動する際に、室内流路７４ａを開放して第２室７２ｂから第１室７２ａへのオイルの流通を許容する。また、逆止弁７６は、図８Ａに示すように、ピストン７４が他端側（地盤１１０側）から一端側（建物１００側）に向かって移動する際に、室内流路７４ａを塞いで第１室７２ａ及び第２室７２ｂ間のオイルの流通を阻止する。
【００６４】
内筒７２と外筒７３との間には、外筒室７３ａが形成されている。外筒室７３ａには予備室７３ｂが連通している。なお、外筒室７３ａと予備室７３ｂとをまとめて、以下、貯蔵室と呼ぶ。外筒室７３ａにはオイルが充満し、また、予備室７３ｂには所定空間を残しつつオイルが溜まっている。また、内筒７２には、第１室７２ａ及び外筒室７３ａを連通させる第１流路７２ｃと、第２室７２ｂ及び外筒室７３ａを連通させる第２流路７２ｄと、第１流路７２ｃと並列に、第１室７２ａ及び外筒室７３ａを連通させる第３流路７２ｅとが形成されている。
【００６５】
つまり、上述の油圧室及び貯蔵室は、ケース７１の内部に形成された二つの室であり、流路（具体的には、第１流路７２ｃ〜第３流路７２ｅ）を介して互いに連通する。ここで、油圧室は、前記二つの室のうちの一方の室に相当し、貯蔵室は、他方の室に相当する。
【００６６】
第１流路７２ｃには、リリーフ弁７７が取りつけられている。すなわち、リリーフ弁７７は、油圧室と貯蔵室との間に形成された流路内（具体的には第１流路７２ｃ内）に設けられている。このリリーフ弁７７は、通常時には第１流路７２ｃを閉じており、第１室７２ａ内のオイル圧（流体の圧力）が貯蔵室内のオイル圧よりも所定圧以上高くなった場合に第１流路７２ｃを開放して、第１室７２ａ内のオイルが外筒室７３ａへ流れるようにする。
【００６７】
第２流路７２ｄには、逆止弁７８が設けられている。この逆止弁７８は、ピストン７４が他端側（地盤１１０側）から一端側（建物１００側）に向かって移動する際に、第２流路７２ｄを開放して外筒室７３ａから第２室７２ｂへのオイルの流通を許容し、ピストン７４が一端側から他端側に向かって移動する際に、第２流路７２ｄを塞いで外筒室７３ａと第２室７２ｂとの間のオイルの流通を阻止する。第３流路７２ｅには、調整弁７９が設けられている。この調整弁７９は、ピストン７４の移動速度に応じて第３流路７２ｅの開閉具合を調節する。なお、第３流路７２ｅ及び調整弁７９の代わりに、オリフィスが第１流路７２ｃと並列して設けられていることとしてもよい。
【００６８】
以上のような構成のオイルダンパ７０は、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴ってピストン７４を移動させる。すなわち、オイルダンパ７０全体を見ると、前記ロッド３１ａの変位に伴って該オイルダンパ７０は水平方向に沿って変形（収縮及び伸張）することになる。これにより、第１室７２ａ内におけるオイル圧が調整されるようになる。このようなオイルダンパ７０は、第一実施形態におけるバネ体３２と同様の機能を果たす。すなわち、第二実施形態では、弾性部としてのオイルダンパ７０を備えることにより、高振動数の地震動が発生した場合に建物１００に対して免震性能を確保し、低振動数領域における制振効果を向上させている。
【００６９】
そして、第二実施形態では、上記のリリーフ弁７７がフェールセール機構として機能する。つまり、第二実施形態では、フェールセーフ機構がオイルダンパ７０内に設けられている。以下、リリーフ弁７７がフェールセーフ機構として発揮する機能について説明する。
【００７０】
アクチュエータ３１が上限変位量ｚｕ（上限変位量ｚｕについては第一実施形態と同様）を超えない範囲でロッド３１ａを変位させた場合、第１室７２ａ内のオイル圧は、リリーフ弁７７の開弁圧を超えない範囲で上昇する。この結果、前記ロッド３１ａの変位量ｚに応じた制振力が発生する一方で、当該変位量ｚに応じた荷重がアクチュエータ３１に作用することになる。ここで、アクチュエータ３１に作用する荷重は、第１室７２ａ内のオイル圧に起因した荷重であるため、該荷重の大きさは前記オイル圧に応じた大きさとなる。
【００７１】
一方、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達すると、第１室７２ａ内のオイル圧がリリーフ弁７７の開弁圧となって該リリーフ弁７７が開く。これにより、第１室７２ａ内のオイルが貯蔵室（外筒室７３ａ及び予備室７３ｂ）へ流入するようになる。この結果、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達した後にアクチュエータ３１が前記ロッド３１ａを更に変位させたとしても、第１室７２ａ内のオイル圧は、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達した時点の圧力のまま推移する。したがって、アクチュエータ３１に作用する荷重の大きさについても、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達した時点の大きさを超えることがない。以上の結果、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えないようになる。
【００７２】
以上のように、第二実施形態では、上記オイルダンパ７０がフェールセーフ機構として機能する。つまり、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超える前に、リリーフ弁７７が油圧室（具体的には、第１室７２ａ）内のオイルを該油圧室から前記貯蔵室へ流入させるように開く上記構成により、フェールセーフ機構としての機能が的確に発揮されることになる。なお、リリーフ弁７７の開弁圧については調整可能であることが望ましい。当該開弁圧を調整することにより、該リリーフ弁７７が開く際のロッド３１ａの変位量ｚ、すなわち、上限変位量ｚｕを調整することが可能になるためである。
【００７３】
また、オイルダンパ７０の配置位置については上記の位置に限定されるものではなく、例えば、図９に示すように、アクチュエータ３１が建物１００に支持され、オイルダンパ７０がアクチュエータ３１と地盤１１０との間に配置されていることとしてもよい。図９は、オイルダンパ７０の配置位置の変形例を示す図であり、図７に対応した図である。
【００７４】
また、オイルダンパ７０の構成についても上記の構成に限定されるものではなく、例えば、図１０に示すように、ケース７１内に貯蔵室が備えられていない構成のオイルダンパ（以下、他のオイルダンパ９０）であってもよい。以下、図１０を参照しながら、他のオイルダンパ９０について説明する。図１０は、他のオイルダンパ９０の模式断面図である。
【００７５】
他のオイルダンパ９０も、上述のオイルダンパ７０と同様、流体圧力調整機構の一例であり、弾性を備え、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って変形する。他のオイルダンパ９０は、図１０に示すように、ケース９１と、ピストン９４とを備えている。ピストンロッド９５の端部（建物１００側の端部）に設けられた取付部９５ａが建物１００に固定され、ケース９１の端部（地盤１１０側の端部）に設けられた取付部９１ａがアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端に固定されている。
【００７６】
ケース９１の内部には、オイルが充満した状態で封入されているオイル封入空間９２と、水平方向において内壁を隔てて前記オイル封入空間内筒９２と並んでいる並設空間９３と、が形成されている。オイル封入空間９２は、ピストン９４により、建物１００側の第１室９２ａと、その反対側（地盤１１０側）の第２室９２ｂとに区画されている。
【００７７】
ピストン９４は、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴ってケース９１内（具体的にはオイル封入空間９２内）を水平方向に沿って移動する。ピストン９４は、ピストンロッド９５の軸方向中央部に取り付けられている。ピストンロッド９５は、その水平方向一端側でケース９１の側壁（建物１００側の側壁）を貫通し、水平方向他端側でオイル封入空間９２と並設空間９３との間に位置する内壁を貫通している。
【００７８】
また、ピストン９４には、該ピストン９４を貫通する一対の室内流路９４ａ、９４ｂが形成されている。つまり、第１室９２ａ及び第２室９２ｂは、ケース９１の内部に形成された２つの室に相当し、一対の室内流路９４ａ、９４ｂを介して互いに連通する。更に、一対の室内流路９４ａ、９４ｂの各々には、リリーフ弁９６ａ、９６ｂが取り付けられている。
【００７９】
一対の室内流路９４ａ、９４ｂのうち、下側の室内流路９４ａに取り付けられたリリーフ弁９６ａは、通常時には当該下側の室内流路９４ａを閉じており、第１室９２ａ内のオイル圧が所定圧以上になった場合に前記下側の室内流路９４ａを開放して、第１室９２ａ内のオイルが第２室９２ｂへ流れるようにする。他方、上側の室内流路９４ｂに取り付けられたリリーフ弁９６ｂは、通常時には当該上側の室内流路９４ａを閉じ、第２室９２ｂ内のオイル圧が所定圧以上になった場合に前記上側の室内流路９４ａを開放して、第２室９２ｂ内のオイルが第１室９２ａへ流れるようにする。
【００８０】
上記構成の他のオイルダンパ９０は、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴ってピストン９４を移動させる。これにより、第１室９２ａ及び第２室９２ｂのうちの一方の室に封入されたオイルが圧縮し、当該一方の室におけるオイル圧が上昇する。これに伴い、他のオイルダンパ９０は、水平方向に沿って変形（収縮及び伸張）することになる。この結果、他のオイルダンパ９０も、上述のオイルダンパ７０と同様に、弾性部としての機能を果たすことになる。
【００８１】
そして、他のオイルダンパ９０においても、リリーフ弁９６ａ、９６ｂがフェールセール機構として機能する。すなわち、リリーフ弁９６ａ、９６ｂの各々は、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超える前に、第１室９２ａ及び第２室９２ｂのうちの一方の室（オイル圧が所定圧力に達した側の室）内のオイルを他方の室へ流入させるように開く。この結果、フェールセーフ機構としての機能が的確に発揮されることになる。
【００８２】
＜＜第三実施形態について＞＞
第三実施形態の制振装置１０について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、第三実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【００８３】
第三実施形態の制振装置１０は、図１１に示すように、制振力付与機構３０の構成要素としてのアクチュエータ３１とバネ体３２とを備えている。第三実施形態のバネ体３２は、第一実施形態と略同じ構成の梁である。アクチュエータ３１及びバネ体３２は水平方向に沿って直線状に並んでいる。アクチュエータ３１は、その後端部に設けられた支持部３１ｂを介して地盤１１０に支持されている。バネ体３２は、支持部材１２０を介して建物１００に支持されている。
【００８４】
また、バネ体３２としての梁の長手方向中央部には、アクチュエータ３１のロッド３１ａの先端が固定されている。そして、前記梁は、第一実施形態の場合と同様、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って弧状に歪む。換言すると、バネ体３２としての梁は、アクチュエータ３１に固定され、前記ロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って歪む歪み部材の一例である。
【００８５】
そして、第三実施形態では、バネ体３２としての梁が、弾性部として機能するとともに、フェールセーフ機構としても機能する。すなわち、第三実施形態では、フェールセーフ機構が弾性部と一体化しており、前記梁は、弾性部と一体化したフェールセーフ機構に相当する。
【００８６】
具体的に説明すると、上記梁（すなわち、第三実施形態のバネ体３２）は、所定の大きさ以上の応力が掛かると降伏する鋼材からなる。そして、アクチュエータ３１が上限変位量ｚｕ（上限変位量ｚｕについては第一実施形態と同様）を超えない範囲でロッド３１ａを変位させた場合、梁は、ロッド３１ａの変位量ｚに応じた分だけ水平方向に沿って歪むように弾性変形する。このとき、ロッド３１ａの変位量に応じた制振力が発生する一方で、アクチュエータ３１には、前記変位量ｚに応じた荷重が作用することになる。ここで、アクチュエータ３１に作用する荷重は、梁が歪むことによって生じる反発力に由来する荷重であるため、該荷重の大きさは、梁の歪み量に応じた大きさとなる。
【００８７】
一方、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達すると、梁に掛かる応力が該梁の降伏点に達し、該梁が降伏して塑性変形するようになる。その後、アクチュエータ３１がロッド３１ａを更に変位させると、上記梁の歪み量はロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに到達した時点での歪み量を超えるものの、アクチュエータ３１に作用する荷重の大きさについては殆ど変化（上昇）しなくなる。以上の結果、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えないようになる。
【００８８】
以上のように、第三実施形態では、バネ体３２としての梁がフェールセーフ機構として機能する。つまり、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重に達する前に、前記梁が降伏する上記構成により、フェールセーフ機構としての機能が的確に発揮されることになる。なお、バネ体３２としての梁の降伏点は当該梁の材質に依存するため、梁の材質を選択することにより、該梁が降伏する際のロッド３１ａの変位量ｚ、すなわち上限変位量ｚｕを調整することが可能である。
【００８９】
また、上記の説明においては、バネ体３２としての梁が建物１００側に支持されている例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図１２に示すように、梁が地盤１１０側に支持され、アクチュエータ３１が梁と建物１００との間に配置されていることとしてもよい。図１２は、バネ体３２としての梁が地盤１１０側に支持された構成を示す図である。
【００９０】
＜＜第四実施形態について＞＞
第四実施形態の制振装置１０について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、第四実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【００９１】
第四実施形態の制振装置１０は、図１３に示すように、制振力付与機構３０の構成要素としてのアクチュエータ３１とバネ体３２と連結機構８０とを備えている。これらの機器は、建物１００から地盤１１０に向かって、バネ体３２、アクチュエータ３１、連結機構８０の順で一直線状に並んでいる。
【００９２】
連結機構８０は、制振力の伝達経路においてアクチュエータ３１と地盤１１０との間に設けられており、アクチュエータ３１を地盤１１０に支持させておくためのものである。この連結機構８０は、アクチュエータ３１の後端部（より具体的に説明すると、アクチュエータ３１の後端部に設けられた支持部３１ｂ）に固定された第一固定部８１と、地盤１１０に固定された第二固定部８２と、第一固定部８１と第二固定部８２とを連結させる連結ピン８３とを備えている。つまり、連結ピン８３は、互いに隣り合うアクチュエータ１１０及び地盤１１０の間に配置され、該アクチュエータ１１０及び地盤１１０を連結させるものである。そして、第四実施形態では、前記連結ピン８３がフェールセーフ機構として機能する。
【００９３】
具体的に説明すると、所定の大きさを超える荷重が連結ピン８３に掛かると、該連結ピン８３が外れて第一固定部８１と第二固定部８２との連結状態が解除されるようになっている。
【００９４】
より具体的に説明すると、アクチュエータ３１が上限変位量ｚｕ（上限変位量ｚｕについては第一実施形態と同様）を超えない範囲でロッド３１ａを変位させた場合、ロッド３１ａの変位に伴ってバネ体３２が変形するとともに、該バネ体３２からの反発力がアクチュエータ３１及び連結ピン８３に荷重として作用する。このとき、連結ピン８３は、第一固定部８１と第二固定部８２との連結状態を維持している。つまり、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達していない限り、第一固定部８１と第二固定部８２との連結状態が維持される。したがって、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達するまでの間、アクチュエータ３１が地盤１１０に支持され、地盤１１０を支点にして発生した制振力が伝達経路に沿って伝達されることになる。
【００９５】
なお、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達するまで、アクチュエータ３１及び連結ピン８３に作用する荷重は、図１４に示すように、上記変位量ｚの増加（減少）に応じて単調増加（単調減少）する。図１４は、ロッド３１ａの変位量ｚとアクチュエータ３１及び連結ピン８３に作用する荷重との関係について示した図である。
【００９６】
一方、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕを超えると（換言すると、連結ピン８３に掛かる荷重の大きさが所定の大きさを超えると）、当該連結ピン８３が不図示の取付位置から外れ、アクチュエータ３１と地盤１１０の連結状態が解除される。この結果、アクチュエータ３１が地盤１１０から絶縁され、制振力の伝達経路が遮断されるようになる。かかる状態においてアクチュエータ３１がロッド３１ａを更に変位させたとしても、制振力が伝達されなくなり、アクチュエータ３１及び連結ピン８３にも荷重が作用しなくなる（図１４参照）。以上の結果、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えないようになる。
【００９７】
以上のように、第四実施形態では、連結ピン８３がフェールセーフ機構として機能する。つまり、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重に達する前に、連結ピン８３が外れてアクチュエータ３１と地盤１１０との連結状態が解除される上記構成により、フェールセーフ機構としての機能が的確に発揮されることになる。なお、連結ピン８３が外れるタイミングは該連結ピン８３の強度（例えば、破断強度）に依存するため、該連結ピン８３の材質を選択することにより、上記連結状態が解除される際のロッド３１ａの変位量ｚ、すなわち上限変位量ｚｕを調整することが可能である。
【００９８】
なお、上記の説明においては、第一固定部８１がアクチュエータ３１に固定され、第二固定部８２が地盤１１０に固定されていることとした。すなわち、連結ピン８３は、アクチュエータ３１と地盤１１０との間に配置され、該アクチュエータ３１と地盤１１０を連結することとした。但し、これに限定されるものではない。連結ピン８３は、アクチュエータ３１、地盤１１０、建物１００、及び、バネ体３２のうち、互いに隣り合う二者の間に配置され、当該二者を連結させるものであればよい。そして、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重に超える前に連結ピン８３が外れて、前記二者の連結状態が解除される限り、第一固定部８１及び第二固定部８２の位置（換言すると、連結ピン８３の配置位置）は、いずれの位置であってもよい。
【００９９】
具体的に説明すると、例えば、図１５に示すように、連結ピン８３がアクチュエータ３１とバネ体３２の間に配置されていることとしてもよい。図１５は、連結ピン８３の配置位置の変形例を示す図である。あるいは、図１６に示すように、連結ピン８３が建物１００（具体的には、建物１００に固定された支持部１２０）とバネ体３２との間に配置されていることとしてもよい。図１６は、連結ピン８３の配置位置の他の変形例を示す図である。
【０１００】
また、既に説明したように、バネ体３２が地盤１１０側に支持されていることとしてもよい。かかる構成において、連結ピン８３は、図１７に示すようにアクチュエータ３１と建物１００との間に配置されていることとしてもよく、あるいは、図１８に示すようにアクチュエータ３１とバネ体３２との間に配置されていることとしてもよい。図１７及び図１８は、バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成における連結ピン８３の配置位置を示す図である。
【０１０１】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、上記の説明では、本実施形態の制振装置１０について説明したが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【０１０２】
また、上記の実施形態では、制振力付与機構３０を構成する各機器（アクチュエータ３１、バネ体３２、フェールセーフ機構）が水平方向に沿って一直線状に並んでいることとした。すなわち、制振力の伝達経路が略直線状であることとした。但し、これに限定されるものではない。制振力付与機構３０を構成する各機器については建物１００と地盤１１０との間において直列に並んでいればよい。ここで、制振力付与機構３０を構成する各機器が直列に並んでいるとは、当該各機器によって形成される制振力の伝達経路が一本線状であることを意味する。したがって、例えば、図１９に示すように、アクチュエータ３１及びバネ体３２が並んだ方向から見て、連結機構８０が該アクチュエータ３１及びバネ体３２とから外れた位置に位置していることとしてもよい。図１９は、制振力付与機構３０を構成する各機器の配置位置の変形例を示す図である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、制振装置１０の構成を模式的に示す図である。
【図２】制振装置１０における制御系を示すブロック図である。
【図３】ロッド３１ａの変位量ｚとアクチュエータ３１に作用する荷重との関係について示した図である。
【図４】滑り摩擦ダンパ３３の配置位置の変形例を示す図である。
【図５】バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成を示す図である（その１）。
【図６】バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成を示す図である（その２）。
【図７】第二実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、第二実施形態に係るオイルダンパ７０の模式断面図である。
【図９】オイルダンパ７０の配置位置の変形例を示す図である。
【図１０】他のオイルダンパ９０の模式断面図である。
【図１１】第三実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【図１２】バネ体３２としての梁が地盤１１０側に支持された構成を示す図である。
【図１３】第四実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【図１４】ロッド３１ａの変位量ｚとアクチュエータ３１及び連結ピン８３に作用する荷重との関係について示した図である。
【図１５】連結ピン８３の配置位置の変形例を示す図である（その１）。
【図１６】連結ピン８３の配置位置の変形例を示す図である（その２）。
【図１７】バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成における連結ピン８３の配置位置を示す図である（その１）。
【図１８】バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成における連結ピン８３の配置位置を示す図である（その２）。
【図１９】制振力付与機構３０を構成する各機器の配置位置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 制振装置、２０ 免震支承体、３０ 制振力付与機構、
３１ アクチュエータ、３１ａ ロッド、３１ｂ 支持部、
３２ バネ体、３３ 滑り摩擦ダンパ、
３３ａ 固定部、３３ｂ 当接部、３３ｃ 当接面、
３３ｄ ボルト、３３ｅ 取付部、
４０ コントローラ、４１ コンピュータ、４１ａ 制御回路、４２ 増幅器、
５０ 地盤側センサ、６０ 建物側センサ、
７０ オイルダンパ、７１ ケース、７１ａ 取付部、
７２ 内筒、７２ａ 第１室、７２ｂ 第２室、７２ｃ 第１流路、
７２ｄ 第２流路、７２ｅ 第３流路、
７３ 外筒、７３ａ 外筒室、７３ｂ 予備室、
７４ ピストン、７４ａ 室内流路、７５ ピストンロッド、７５ａ 取付部、
７６ 逆止弁、７７ リリーフ弁、７８ 逆止弁、７９ 調整弁、
８０ 連結機構、８１ 第一固定部、８２ 第二固定部、８３ 連結ピン、
９０ 他のオイルダンパ、９１ ケース、９１ａ 取付部、９２ オイル封入空間、
９２ａ 第１室、９２ｂ 第２室、９３ 並設空間、９４ ピストン、
９４ａ 室内流路、９４ｂ 室内流路、９５ ピストンロッド、
９５ａ 取付部、９６ａ リリーフ弁、９６ｂ リリーフ弁、
１００ 建物、１１０ 地盤、１２０ 支持部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振装置に関する。特に、免震支承体と、地盤を支点として制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、アクチュエータと、該アクチュエータの先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部とを備える制振力付与機構とを有する制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物等の制振対象物の振動を制振する制振装置としては、積層ゴムや滑り支承のような免震支承体と、制振対象物に制振力を付与して該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構とを有するものが既に知られている。かかる構成の制振装置は、制振力付与機構が地盤を支点として（換言すると、地盤に反力点を取って）制振力を発生させることにより、絶対座標系において制振対象物に対する入力を前記制振力によって打ち消すものである。
【０００３】
また、制振装置の中には、制振力の発生源としてのアクチュエータを備えているものがある。このアクチュエータがその先端部を所定方向に変位させることにより、制振力が発生し、前記所定方向における制振対象物の振動が制振されることになる。つまり、上記構成の制振装置では、アクチュエータの駆動が制御されることにより、制振力がアクティブに制御されることになる。
【０００４】
アクチュエータを備えた制振装置の中には、バネ等のように弾性を備えた弾性部を更に備えているものもある（例えば、特許文献１参照）。この弾性部は、制振対象物の振動を抑制する効果を向上させる目的のために備えられ、アクチュエータの先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する。
【特許文献１】特開平９−１６６１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アクチュエータの先端部の変位量は、地震の規模が大きくなるほど（地盤の振幅が大きくなるほど）大きくなる。このため、アクチュエータの先端部が変位可能な範囲については、比較的規模が大きい地震を想定して決定されることになるが、上記弾性部の剛性が低いほど（すなわち、弾性部が軟らかいほど）前記範囲を広く確保することになる。但し、現実的な上記範囲を考えれば、上記弾性部の剛性を高くしておく（すなわち、硬い弾性部を備える）必要がある。
【０００６】
しかし、弾性部の剛性が高くなると、制振装置の制振能力を上回る規模の地震が発生した場合に、アクチュエータに該アクチュエータの許容荷重を超えた荷重が掛かる虞がある。この結果、アクチュエータの破損を招き、制振対象物の振動を抑制する効果が十分に得られなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アクチュエータを保護しながら制振対象物の振動を抑制することが可能な制振装置を実現させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の制振装置は、
制振対象物の固有周期を長周期化させる免震支承体と、
地盤を支点として前記制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、
前記制振力付与機構が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエータと、
弾性を備え、前記アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部と、
前記地盤から前記制振対象物に向けて前記制振力が伝達される経路内に設けられ、該制振力が伝達される際に前記アクチュエータに作用する荷重が該アクチュエータの許容荷重を超えるのを防止するフェールセーフ機構と、
を備える制振力付与機構とを有することを特徴とする。かかる制振装置であれば、前述した高剛性の弾性部が備えられるために生ずる課題が解消される。すなわち、フェールセーフ機構によりアクチュエータが保護される結果、該アクチュエータの破損が防止され、以って、制振対象物の振動を適切に抑制することが可能になる。
【０００９】
また、上記の制振装置において、
前記フェールセーフ機構は、前記アクチュエータに固定された固定部と、前記固定部と当接する当接面を備える当接部とを有する滑り摩擦機構であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記固定部が前記所定方向に沿って前記当接面上を摺動し始めることとしてもよい（以下、上記の構成を第一実施形態と呼ぶ）。
【００１０】
あるいは、上記の制振装置において、
前記弾性部は、
互いに連通する２つの室が内部に形成され、流体が封入されたケースと、該ケース内を前記所定方向に沿って移動するピストンとを備え、前記アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記ピストンを移動させることにより、前記２つの室のうちの一方の室における前記流体の圧力を調整する流体圧力調整機構であり、
前記フェールセーフ機構は、前記一方の室と他方の室との間に形成された流路内に設けられたリリーフ弁であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記リリーフ弁が、前記流体を前記一方の室から前記他方の室へ流入させるように開くこととしてもよい（以下、上記の構成を第二実施形態と呼ぶ）。
【００１１】
あるいは、上記の制振装置において、
前記フェールセーフ機構と前記弾性部とは一体化しており、
前記弾性部と一体化した前記フェールセーフ機構は、
前記アクチュエータに固定され、該アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って歪む歪み部材であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記歪み部材が降伏することとしてもよい（以下、上記の構成を第三実施形態と呼ぶ）。
【００１２】
あるいは、上記の制振装置において、
前記フェールセーフ機構は、
前記アクチュエータ、前記地盤、前記制振対象物、及び、前記弾性部のうち、互いに隣り合う二者の間に配置され、当該二者を連結させる連結ピンであり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重に超える前に、前記連結ピンが外れて前記二者の連結状態が解除されることとしてもよい（以下、上記の構成を第四実施形態と呼ぶ）。
【００１３】
以上の第一実施形態〜第四実施形態のうちのいずれか一の実施形態であれば、アクチュエータに掛かる荷重が該アクチュエータの許容荷重を超えるのを確実に防止することが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、アクチュエータを保護しながら制振対象物の振動を適切に抑制することが可能な制振装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＝＝＝制振装置１０について＝＝＝
本発明に係る制振装置１０について図１Ａ、図１Ｂ及び図２を参照しながら説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、制振装置１０の構成を模式的に示す図であり、図１Ａは制振装置１０の立面図であり、図１Ｂは制振装置１０の平面図である。図２は、制振装置１０における制御系を示すブロック図である。
【００１６】
制振装置１０は、制振対象物の一例としての建物１００の振動をアクティブに制振するアクティブ制振装置である。なお、本実施形態の制振装置１０は、水平方向の地震動（地盤１１０の振動）が発生した場合に、当該水平方向における建物１００の振動を制振するものである。すなわち、本実施形態では、建物１００の振動の方向（所定方向）が水平方向である場合に当該振動を制振する制振装置１０について説明する。但し、振動の方向（所定方向）については水平方向に限定されるものではなく、鉛直方向であってもよい。
【００１７】
制振装置１０は、図１Ａに示すように、免震支承体２０と、制振力付与機構３０と、コントローラ４０と、地盤側センサ５０と、建物側センサ６０と、を備えている。本実施形態の制振方式は、地振動によって建物１００に作用する入力を、制振力付与機構３０が付与する制振力によって打ち消す方式（入力反射方式）である。本方式によって理想的に建物１００が制振された場合、該建物１００は絶対座標空間において静止することとなる。
【００１８】
以下、制振装置１０の各機器について説明する。
免震支承体２０は、建物１００と地盤１１０（具体的には、建物１００の基礎）との間に設置された免震装置である。免震支承体２０は、その上面に建物１００が載置されることにより建物１００を支持し、該建物１００の固有周期を本来の固有周期よりも長周期化するものである。本実施形態の免震支承体２０は、バネ支承体の一例としての積層ゴムであり、建物１００の直下に複数設置されている。複数の積層ゴムの各々は、比較的低剛性であり、地震動が発生したときに、水平方向において上面（建物１００の支持面）及び下面（地盤１１０との接地面）の各々の位置が互いにずれるように弾性変形しながら建物１００を支持する。なお、免震支承体２０については積層ゴムに限定されず、積層ゴム以外のバネ支承体、滑り支承体、転がり支承体等を利用してもよい。
【００１９】
制振力付与機構３０は、建物１００と地盤１１０とに固定されており、地盤１１０を支点として建物１００に制振力を付与して、水平方向における建物１００の振動を制振する機構である。つまり、本実施形態では、地盤１１０側に反力点が、建物１００側に作用点がそれぞれ形成されており、該反力点と該作用点の間に配置されている機器（具体的には、制振力付与機構３０が備える各機器）によって制振力の伝達経路が形成されている。そして、制振力付与機構３０は、制振力を上記伝達経路に沿って地盤１１０から建物１００に向けて伝達させて、最終的に建物１００に前記制振力を付与することになる。
【００２０】
なお、本実施形態において、反力点が地盤１１０に直接形成されていることとした。換言すると、制振力付与機構３０が地盤１１０に直接固定されていることとした。但し、これに限定されるものではなく、地盤１１０と制振力付与機構３０との間に他の部材（例えば、地盤１１０に固定され、制振力付与機構３０を支持するために設けられた部材）が介在していてもよい。かかる構成であっても、制振力付与機構３０は、地盤１１０を支点として（より正確には、上記他の部材を介して地盤１１０を支点として）制振力を発生させる。
【００２１】
さらに、本実施形態では、図１Ａに示すように、建物１００の基部に対して加力する方式（基部加力方式）を採用している。基部加力方式は、免震支承体２０として積層ゴムや滑り支承等の比較的低剛性の免震支承体２０が用いられる場合に有効である。但し、建物１００に対して加力する位置は、建物１００の基部にされるものではなく、例えば、建物１００の中間階であってもよい。
【００２２】
また、制振力付与機構３０は建物１００の周囲に間隔を隔てて複数配置されている（図１Ａ及び図１Ｂには、図示の都合上、１つの制振力付与機構３０のみ図示している）。そして、複数の制振力付与機構３０の中には、互いに異なる方向に伝達される制振力を付加するものが含まれている。これにより、建物１００の様々な方向の水平振動を制振することが可能となる。
【００２３】
上記の制振力付与機構３０について、より詳しく説明する。制振力付与機構３０には、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、アクチュエータ３１と、バネ体３２と、滑り摩擦ダンパ３３とが備えられている。これらの機器は、建物１００から地盤１１０に向かって、バネ体３２、滑り摩擦ダンパ３３、アクチュエータ３１の順に一直線状に並んでいる。
【００２４】
アクチュエータ３１は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように水平方向に変位自在なロッド３１ａを備えており、制振力付与機構３０が制振力を発生させる際に、当該ロッド３１ａを水平方向に沿って油圧駆動するものである。上記ロッド３１ａは、該アクチュエータ３１の先端側に設けられている。すなわち、本実施形態では、上記ロッド３１ａがアクチュエータ３１の先端部に相当する。そして、ロッド３１ａは、その長手方向が水平方向に沿った状態で、アクチュエータ３１の内部に対して出入自在に支持されている。また、アクチュエータ３１は、その後端部に支持部３１ｂを備えており、該支持部３１ｂが地盤１１０に固定されることにより地盤１１０に固定支持されている。
【００２５】
バネ体３２は、弾性を備えた弾性部の一例である。このバネ体３２は、滑り摩擦ダンパ３３を介してアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端に固定されており、該ロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って弾性変形する。なお、本実施形態のバネ体３２は、ロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って歪む梁である。この梁は、図１Ｂに示すように、建物１００に固定された支持部材１２０により長手方向両端部を支持された両持ち梁である。そして、上記梁は、ロッド３１ａが変位することにより弧状に歪む。
【００２６】
以上のようなバネ体３２をアクチュエータ３１と建物１００の間に介在させることにより、比較的高振動数の地震動が発生した際に建物１００が振動するのを適切に抑制することが可能になる。具体的に説明すると、高振動数の地震動が発生した場合、該地振動に対してアクチュエータ３１を追従させることは困難であるが、バネ体３２をアクチュエータ３１と建物１００の間に介在させることにより、高振動数でのアクチュエータ３１の動きの影響が建物１００に及ぶのを抑制することが可能になる。この結果、アクチュエータ３１の駆動に基づく制振効果は発揮されなくなるものの、免震支承体２０によって建物１００を十分に免震することが可能になる。すなわち、バネ体３２をアクチュエータ３１と建物１００の間に介在させれば、高振動数の地震動が発生した際に免震支承体２０の免震効果によって建物１００の振動を抑えることが可能になる。
【００２７】
なお、バネ体３２は、前述の梁に限定されるものではなく、例えば、コイルバネ等のバネ性（弾性）を有するものである限り他の部材であってもよい。
【００２８】
滑り摩擦ダンパ３３は、滑り摩擦機構の一例であり、本実施形態ではアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端とバネ体３２との間に配置されている。滑り摩擦ダンパ３３の構成及び機能については後に詳述する。
【００２９】
コントローラ４０は、建物１００内部に設置されており、図２に示すように、コンピュータ４１と増幅器４２を有する。コンピュータ４１は、アクチュエータ３１に電気的に接続され該アクチュエータ３１に向けて駆動信号を出力する。増幅器４２は、地盤側センサ５０及び建物側センサ６０の両センサからの出力信号を増幅する。そして、コントローラ４０は、増幅器４２により増幅された地盤側センサ５０及び建物側センサ６０からの出力信号に基づき、コンピュータ４１に内蔵された制御回路４１ａにて演算された制御量にてアクチュエータ３１を制御する。アクチュエータ３１は、上記制御量に応じてロッド３１ａを水平方向に沿って変位させる。ここで、制御量とは、ロッド３１ａを変位させる際の変位量（若しくは変位速度）に関する量である。
【００３０】
地盤側センサ５０は、地盤１１０に取り付けられ、地震動の度合いに応じた信号を出力するセンサである。地震動の度合いとは、振動中の地盤１１０の速度（振動速度）、加速度、及び、変位量を意味する概念である。建物側センサ６０は、建物１００内部に取り付けられ、該建物１００の水平振動の度合いに応じた信号を出力するセンサである。建物１００の水平振動の度合いとは、水平方向に振動中の建物１００の速度、加速度、及び、変位量を意味する概念である。
【００３１】
以上のような構成の制振装置１０の下で地震が発生して地盤１１０が水平方向に沿って振動すると、コントローラ４０が、地盤側センサ５０及び建物側センサ６０からの出力信号に基づいてアクチュエータ３１を制御し、該アクチュエータ３１にロッド３１ａを変位させる。このとき、コントローラ４０は、水平方向において地盤１１０が変位した向きとは反対の向きにロッド３１ａを変位させる。これにより、制振力付与機構３０が地盤１１０を支点として（換言すると、地盤１１０に反力点を取って）制振力を発生させるようになる。当該制振力は、ロッド３１ａの変位量（若しくは変位速度）に応じた大きさとなり、前述の伝達経路により建物１００に向けて伝達され、最終的に建物１００に付与される。
【００３２】
このとき、ロッド３１ａの変位に伴ってバネ体３２が水平方向に沿って弾性変形する。また、免震支承体２０としての積層ゴムについても、地盤１１０が変位した向きとは反対の向きに変形する。そして、ロッド３１ａが下記式により求められる変位量ｚだけ変位すると、理想的には（例えば、地盤側センサ５０及び建物側センサ６０による測定が正確であり、コントローラ４０の制御が遅延なく行われた場合）、建物１００が絶対座標空間において静止するようになる（すなわち、絶対制振が実現される）。
ｚ＝ｙ（１＋ｋｌ／ｋｓ）
ｚ：変位量
ｙ：地盤１１０の変位量、ｋｌ：免震支承体２０の剛性、ｋｓ：バネ体３２の剛性
上記のように、コントローラ４０は、地盤側センサ５０及び建物側センサ６０からの出力信号に基づいてアクチュエータ３１を制御することにより、制振力付与機構３０が付加する制振力をアクティブに制御する。なお、本実施形態では、アクチュエータ３１と建物１００の間にバネ体３２が介在しているため、例えば、アクチュエータ３１の制御法としてフィードバック制御を採用する場合、高振動数領域での発振現象によって決定されるフィードバックゲインを大きく取ることが可能になる。この結果、低振動数領域においてアクチュエータ３１を適切に制御し、制振効果を向上させることが可能になる。
【００３３】
＜＜アクチュエータ３１に作用する荷重について＞＞
上記構成の制振装置１０では、制振力が伝達経路に沿って伝達される際、アクチュエータ３１に荷重が作用する。具体的に説明すると、前述したように、アクチュエータ３１がロッド３１ａを変位させることに伴ってバネ体３２が弾性変形する（具体的には、バネ体３２としての梁が歪む）ため、アクチュエータ３１にはバネ体３２からの反発力が掛かるようになる。すなわち、アクチュエータ３１は、前記反発力に抗してロッド３１ａを変位させるため、該ロッド３１ａの変位量（若しくは変位速度）に応じた荷重を受けることになる。なお、地震の規模が大きくなるほど（地盤１１０の振幅が大きくなるほど）、ロッド３１ａの変位量（変位速度）が大きくなり、アクチュエータ３１に作用する前記荷重も大きくなる。
【００３４】
ところで、制振装置１０の制振能力以内の地震動が発生した場合（換言すると、アクチュエータ３１がロッド３１ａを変位可能な範囲内で変位させる場合）、アクチュエータ３１に作用する荷重の大きさは、前記ロッド３１ａの変位量（若しくは変位速度）に応じた大きさとなる。そして、アクチュエータ３１が、ロッド３１ａを限界変位量ｚａで変位させる場合、制振力の大きさは、制振力付与機構３０が付与可能な範囲で最大の大きさとなる。このとき、アクチュエータ３１に作用する荷重の大きさについても、該アクチュエータ３１が許容可能な範囲で最大の大きさとなる。つまり、本実施形態では、ロッド３１ａが限界変位量ｚａで変位した際に、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重に達する。
【００３５】
しかし、制振装置１０の制振能力を超えた規模の地震動が発生した場合には、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えてしまう。つまり、アクチュエータ３１が限界変位量ｚａでロッド３１ａを変位させてもなお建物１００の振動を抑えられない場合（絶対制振を行えない場合）、アクチュエータ３１には、前記ロッド３１ａを限界変位量ｚａで変位させた分の荷重（アクチュエータ３１の許容荷重に相当する荷重）に加え、建物１００の振動に起因する荷重が作用する。
【００３６】
アクチュエータ３１に許容荷重を超える荷重が作用すると、該アクチュエータ３１の破損を招き、制振装置１０の制振効果が著しく喪失してしまう虞がある。そこで、本実施形態では、制振力が伝達経路に沿って伝達される際にアクチュエータ３１に作用する荷重が、該アクチュエータ３１の許容荷重を超えるのを防止するフェールセーフ機構が設けられている。具体的に説明すると、本実施形態では、前述した滑り摩擦ダンパ３３がフェールセーフ機構として機能する。以下、滑り摩擦ダンパ３３の構成について説明するとともに、当該滑り摩擦ダンパ３３の役割について説明する。
【００３７】
なお、以降の説明では、ロッド３１ａが限界変位量ｚａまで変位した際に、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重に達するものとする。但し、これに限定されるものではなく、アクチュエータ３１の許容荷重が、ロッド３１ａを限界変位量ｚａまで変位させた際にアクチュエータ３１に作用する荷重よりも幾分大きい（あるいは、小さい）こととしてもよい。また、ロッド３１ａを限界速度にて変位させた際に、アクチュエータ３１に作用する荷重が上記許容荷重に達することとしてもよい。
【００３８】
＜＜滑り摩擦ダンパ３３について＞＞
滑り摩擦ダンパ３３は、制振力の伝達経路内に設けられており、本実施形態ではアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端とバネ体３２との間に配置されている。滑り摩擦ダンパ３３は、図１Ｂに示すように、アクチュエータ３１のロッド３１ａの先端に固定された一対の固定部３３ａと、該固定部３３ａと当接する当接面３３ｃを備える当接部３３ｂとを有する。
【００３９】
各固定部３３ａは、環状の取付部３３ｅを介してアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端に固定されており、該ロッド３１ａの先端からバネ体３２に向かって水平方向に伸びた金属製の板である。当接部３３ｂは、その一端部（地盤１１０側の端部）が一対の固定部３３ａに挟まれた板状部材である。当接部３３ｂは、その他端部（建物１００側の端部）にてバネ体３２の長手方向中央部に固定支持されている。そして、当接部３３ｂは、その両側面にて固定部３３ａと当接する（すなわち、当接部３３ｂの両側面が当接面３３ｃに相当する）。
【００４０】
一対の固定部３３ａは、該固定部３３ａを貫通するボルト３３ｄにより締結されている。このボルト３３ｄの締付力により当接面３３ｃにおける当接圧が調整されている。そして、一対の固定部３３ａの各々と当接部３３ｂの双方には、前記当接圧に応じた摩擦力が作用する。換言すると、当接部３３ｂの固定部３３ａとの当接面３３ｃは、摩擦面に相当する。一対の固定部３３ａの各々は、上記摩擦力として静止摩擦力が作用する間には前記当接面３３ｃに対して相対的に静止する。一方、一対の固定部３３ａの各々は、上記摩擦力が静止摩擦力から動摩擦力に移行すると、水平方向に沿って前記当接面３３ｃ上を摺動するようになる。
【００４１】
そして、本実施形態では、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超える前に、一対の固定部３３ａの各々が水平方向に沿って当接面３３ｃ上を摺動し始める。この結果、滑り摩擦ダンパ３３が上記フェールセーフ機構としての機能を発揮するようになる。
【００４２】
具体的に説明すると、本実施形態では、ロッド３１ａの変位量ｚの大きさ（絶対値）に対して、上限量（以下、上限変位量ｚｕ）が設定されている。当該上限変位量ｚｕは、ロッド３１ａの限界変位量ｚａ以下となっている。そして、アクチュエータ３１が上限変位量ｚｕを超えない範囲内でロッド３１ａを変位させた場合、上記摩擦力として静止摩擦力が作用する。したがって、アクチュエータ３１が上限変位量ｚｕを超えない範囲内でロッド３１ａを変位させる間、一対の固定部３３ａは当接面３３ｃに対して静止し続け、滑り摩擦ダンパ３３の各部が前記ロッド３１ａと一体的に移動するようになる。このとき、制振力付与機構３０は、ロッド３１ａの変位量ｚに応じた制振力を建物１００に付与し、アクチュエータ３１には、前記変位量ｚに応じた荷重が作用する。
【００４３】
より具体的に説明すると、図３に示すように、ロッド３１ａの変位量ｚの大きさが上限変位量ｚｕに達するまでの間、アクチュエータ３１に作用する荷重は、上記変位量ｚの増加（減少）に応じて単調増加（単調減少）する。図３は、ロッド３１ａの変位量ｚとアクチュエータ３１に作用する荷重との関係について示した図である。
【００４４】
一方、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕを超えると、上記摩擦力が静止摩擦力から動摩擦力に移行する。つまり、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達した後にアクチュエータ３１が前記ロッド３１ａを更に変位させると、一対の固定部３３ａの各々が水平方向に沿って前記当接面３３ｃ上を摺動し始める。そして、ロッド３１ａの変位量ｚのうち、上限変位量ｚｕを超えた分については、一対の固定部３３ａの摺動（摩擦滑り）に充てられる。この結果、図３に示すように、ロッド３１ａが上限変位量ｚｕを超える量で変位したとしても、アクチュエータ３１に作用する荷重の大きさは、前記ロッド３１ａが前記上限変位量ｚｕに達した時点の大きさのまま推移する。
【００４５】
そして、ロッド３１ａが前記上限変位量ｚｕに達した際にアクチュエータ３１に作用する荷重の大きさは、該アクチュエータ３１の許容荷重の大きさ以下となっている。以上の結果、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えないようになる。
【００４６】
以上のように、本実施形態の滑り摩擦ダンパ３３は、フェールセーフ機構として機能する。つまり、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超える前に、固定部３３ａが水平方向に沿って当接面３３ｃ上を摺動し始める上記構成により、フェールセーフ機構としての機能が的確に発揮される。なお、摩擦力が静止摩擦力から動摩擦力に移行する移行点、つまり、一対の固定部３３ａの各々が当接面３３ｃ上を摺動し始める際のロッド３１ａの変位量ｚ（すなわち、上限変位量ｚｕ）は、当接面３３ｃにおける当接圧により調整可能であり、当該当接力についてはボルト３３ｄの締付力により調整可能である。
【００４７】
＝＝＝本実施形態の制振装置１０の有効性について＝＝＝
制振力の発生源としてのアクチュエータ３１を備える制振装置１０の中には、バネ体３２を備えるものがある。バネ体３２が備えられる目的については前述の通りである。
【００４８】
ところで、発明が解決しようとする課題の項で説明したように、アクチュエータ３１の先端部（上記構成においてはロッド３１ａ）を変位させる範囲は、バネ体３２の剛性に応じて確保することになるが、現実的な変位範囲を考えると、バネ体３２の剛性を、例えば免震支承体２０としての積層ゴムの剛性と同等若しくはそれ以上にしておく必要がある。
【００４９】
しかしながら、高剛性のバネ体３２が備えられた場合、制振装置１０の制振能力を上回る規模の地震が発生すると、アクチュエータ３１に該アクチュエータ３１の許容荷重を超えた荷重が作用する虞がある。つまり、前述したように、アクチュエータ３１が限界変位量ｚａでロッド３１ａを変位させてもなお建物１００の振動を抑えられない場合、アクチュエータ３１には、ロッド３１ａを限界変位量ｚａで変位させた分の荷重に加え、建物１００の振動に起因する荷重が作用する。
【００５０】
具体的に説明すると、制振装置１０の制振能力を超えた分の地震動が建物１００に入力されると、免震支承体２０、及び、アクチュエータ３１を含む制振力付与機構３０の各部に対して荷重（具体的には、建物１００が振動することによって発生する慣性力）が作用する。そして、当該荷重のうち、アクチュエータ３１が負担する割合は、バネ体３２の剛性が高くなるほど大きくなる。
【００５１】
以上の結果、高剛性のバネ体３２が備えられた制振装置１０の下で該制振装置１０の制振能力を上回る規模の地震が発生すると、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えてしまう可能性がある。そして、アクチュエータ３１に対してその許容荷重を超える荷重が作用してしまうと、該アクチュエータ３１が破損し、制振装置１０の制振効果を著しく喪失することになってしまう（詳しくは、一般的な免震建物が有する免震性能よりも劣ってしまう）。
【００５２】
これに対し、本実施形態の制振装置１０は、上記の滑り摩擦ダンパ３３を備えている。そして、当該滑り摩擦ダンパ３３が、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えるのを防止するフェールセーフ機構として機能する。この結果、アクチュエータ３１の破損を回避し、以って、建物１００の振動に対する抑制効果を確保することが可能になる。また、アクチュエータ３１自身が高額な機器であるため、フェールセール機構としての滑り摩擦ダンパ３３を設けることによって前記アクチュエータ３１を保護し、金銭的な損失についても軽減させることが可能になる。
【００５３】
なお、本実施形態では、滑り摩擦ダンパ３３がバネ体３２とアクチュエータ３１との間に配置されていることとしたが、これに限定されるものではない。滑り摩擦ダンパ３３は、制振力の伝達経路内に配置されていればよく、例えば、図４に示すように、アクチュエータ３１と地盤１１０との間に配置されていてもよい。図４は、滑り摩擦ダンパ３３の配置位置の変形例を示す図であり、図１Ｂに対応した図である。
【００５４】
また、本実施形態では、一対の固定部３３ａがアクチュエータ３１に固定されており、当接部３３ｂがアクチュエータ３１以外（上記の実施形態では、バネ体３２）に固定されていることとしたが、これに限定されるものではない。当接部３３ｂがアクチュエータ３１に固定されており、固定部３３ａがアクチュエータ３１以外に固定されていることとしてもよい。
【００５５】
また、本実施形態では、バネ体３２が建物１００側に支持されていることとしたが、これに限定されるものではなく、図５及び図６に示すように、地盤１１０側に支持されていることとしてもよい。図５及び図６は、バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成を示す図である。なお、バネ体３２が地盤１１０側に固定された場合においても、滑り摩擦ダンパ３３は制振力の伝達経路内に配置されていればよく、例えば、図５に示すようにアクチュエータ３１とバネ体３２との間に配置されていてもよく、あるいは、図６に示すように、アクチュエータ３１と建物１００との間に配置されていてもよい。
【００５６】
＝＝＝他のフェールセーフ機構について＝＝＝
上述した実施形態では、滑り摩擦ダンパ３３がフェールセーフ機構として備えられた実施形態（第一実施形態）について説明した。但し、フェールセーフ機構については、滑り摩擦ダンパ３３以外にも考えられる。以下では、滑り摩擦ダンパ３３以外の他のフェールセーフ機構が備えられた例（第二実施形態〜第四実施形態）について説明する。なお、第一実施形態と重複する構成等については説明を省略する。
【００５７】
＜＜第二実施形態について＞＞
第二実施形態の制振装置１０について、図７、図８Ａ、及び図８Ｂを参照しながら説明する。図７は、第二実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。図８Ａ及び図８Ｂは、第二実施形態に係るオイルダンパ７０の模式断面図である。
【００５８】
第二実施形態の制振装置１０は、図７に示すように、制振力付与機構３０の構成要素としてのアクチュエータ３１とオイルダンパ７０とを備えている。アクチュエータ３１とオイルダンパ７０は水平方向に沿って一直線状に並んでいる。具体的に説明すると、アクチュエータ３１が、後端部に設けられた支持部３１ｂを介して地盤１１０に支持されている。一方、オイルダンパ７０は、アクチュエータ３１のロッド３１ａの先端と建物１００との間に配置されている。
【００５９】
オイルダンパ７０は、第二実施形態における弾性部に相当する。すなわち、このオイルダンパ７０は、弾性を備え、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って変形する。オイルダンパ７０の構成について、以下、詳しく説明する。
【００６０】
オイルダンパ７０は、流体圧力調整機構の一例であり、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、ケース７１と、ピストン７４とを備えている。ピストンロッド７５の先端に設けられた取付部７５ａが建物１００に固定され、ケース７１の他端部に設けられた取付部７１ａがアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端に固定される。
【００６１】
ケース７１は、図８Ａに示すように、流体の一例であるオイルが封入され、内筒７２と、内筒７２の外周に配置された外筒７３とを備えている。内筒７２の内部は、ピストン７４により、後述のピストンロッド７５が通される側（建物１００側）の第１室７２ａと、その反対側（地盤１１０側）の第２室７２ｂとに区画されている。なお、第１室７２ａと第２室７２ｂとをまとめて、以下、油圧室と呼ぶ。
【００６２】
ピストン７４は、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴ってケース７１内（具体的には内筒７２内）を水平方向に沿って移動する部材である。このピストン７４には、ケース７１の一端側（建物１００側）の壁を貫通するピストンロッド７５が連結されている。
【００６３】
また、ピストン７４には、前記第１室７２ａ及び前記第２室７２ｂを連通する室内流路７４ａが形成されている。この室内流路７４ａには、逆止弁７６が設けられている。逆止弁７６は、図８Ｂに示すように、ピストン７４が一端側（建物１００側）から他端側（地盤１１０側）に向かって移動する際に、室内流路７４ａを開放して第２室７２ｂから第１室７２ａへのオイルの流通を許容する。また、逆止弁７６は、図８Ａに示すように、ピストン７４が他端側（地盤１１０側）から一端側（建物１００側）に向かって移動する際に、室内流路７４ａを塞いで第１室７２ａ及び第２室７２ｂ間のオイルの流通を阻止する。
【００６４】
内筒７２と外筒７３との間には、外筒室７３ａが形成されている。外筒室７３ａには予備室７３ｂが連通している。なお、外筒室７３ａと予備室７３ｂとをまとめて、以下、貯蔵室と呼ぶ。外筒室７３ａにはオイルが充満し、また、予備室７３ｂには所定空間を残しつつオイルが溜まっている。また、内筒７２には、第１室７２ａ及び外筒室７３ａを連通させる第１流路７２ｃと、第２室７２ｂ及び外筒室７３ａを連通させる第２流路７２ｄと、第１流路７２ｃと並列に、第１室７２ａ及び外筒室７３ａを連通させる第３流路７２ｅとが形成されている。
【００６５】
つまり、上述の油圧室及び貯蔵室は、ケース７１の内部に形成された二つの室であり、流路（具体的には、第１流路７２ｃ〜第３流路７２ｅ）を介して互いに連通する。ここで、油圧室は、前記二つの室のうちの一方の室に相当し、貯蔵室は、他方の室に相当する。
【００６６】
第１流路７２ｃには、リリーフ弁７７が取りつけられている。すなわち、リリーフ弁７７は、油圧室と貯蔵室との間に形成された流路内（具体的には第１流路７２ｃ内）に設けられている。このリリーフ弁７７は、通常時には第１流路７２ｃを閉じており、第１室７２ａ内のオイル圧（流体の圧力）が貯蔵室内のオイル圧よりも所定圧以上高くなった場合に第１流路７２ｃを開放して、第１室７２ａ内のオイルが外筒室７３ａへ流れるようにする。
【００６７】
第２流路７２ｄには、逆止弁７８が設けられている。この逆止弁７８は、ピストン７４が他端側（地盤１１０側）から一端側（建物１００側）に向かって移動する際に、第２流路７２ｄを開放して外筒室７３ａから第２室７２ｂへのオイルの流通を許容し、ピストン７４が一端側から他端側に向かって移動する際に、第２流路７２ｄを塞いで外筒室７３ａと第２室７２ｂとの間のオイルの流通を阻止する。第３流路７２ｅには、調整弁７９が設けられている。この調整弁７９は、ピストン７４の移動速度に応じて第３流路７２ｅの開閉具合を調節する。なお、第３流路７２ｅ及び調整弁７９の代わりに、オリフィスが第１流路７２ｃと並列して設けられていることとしてもよい。
【００６８】
以上のような構成のオイルダンパ７０は、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴ってピストン７４を移動させる。すなわち、オイルダンパ７０全体を見ると、前記ロッド３１ａの変位に伴って該オイルダンパ７０は水平方向に沿って変形（収縮及び伸張）することになる。これにより、第１室７２ａ内におけるオイル圧が調整されるようになる。このようなオイルダンパ７０は、第一実施形態におけるバネ体３２と同様の機能を果たす。すなわち、第二実施形態では、弾性部としてのオイルダンパ７０を備えることにより、高振動数の地震動が発生した場合に建物１００に対して免震性能を確保し、低振動数領域における制振効果を向上させている。
【００６９】
そして、第二実施形態では、上記のリリーフ弁７７がフェールセール機構として機能する。つまり、第二実施形態では、フェールセーフ機構がオイルダンパ７０内に設けられている。以下、リリーフ弁７７がフェールセーフ機構として発揮する機能について説明する。
【００７０】
アクチュエータ３１が上限変位量ｚｕ（上限変位量ｚｕについては第一実施形態と同様）を超えない範囲でロッド３１ａを変位させた場合、第１室７２ａ内のオイル圧は、リリーフ弁７７の開弁圧を超えない範囲で上昇する。この結果、前記ロッド３１ａの変位量ｚに応じた制振力が発生する一方で、当該変位量ｚに応じた荷重がアクチュエータ３１に作用することになる。ここで、アクチュエータ３１に作用する荷重は、第１室７２ａ内のオイル圧に起因した荷重であるため、該荷重の大きさは前記オイル圧に応じた大きさとなる。
【００７１】
一方、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達すると、第１室７２ａ内のオイル圧がリリーフ弁７７の開弁圧となって該リリーフ弁７７が開く。これにより、第１室７２ａ内のオイルが貯蔵室（外筒室７３ａ及び予備室７３ｂ）へ流入するようになる。この結果、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達した後にアクチュエータ３１が前記ロッド３１ａを更に変位させたとしても、第１室７２ａ内のオイル圧は、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達した時点の圧力のまま推移する。したがって、アクチュエータ３１に作用する荷重の大きさについても、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達した時点の大きさを超えることがない。以上の結果、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えないようになる。
【００７２】
以上のように、第二実施形態では、上記オイルダンパ７０がフェールセーフ機構として機能する。つまり、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超える前に、リリーフ弁７７が油圧室（具体的には、第１室７２ａ）内のオイルを該油圧室から前記貯蔵室へ流入させるように開く上記構成により、フェールセーフ機構としての機能が的確に発揮されることになる。なお、リリーフ弁７７の開弁圧については調整可能であることが望ましい。当該開弁圧を調整することにより、該リリーフ弁７７が開く際のロッド３１ａの変位量ｚ、すなわち、上限変位量ｚｕを調整することが可能になるためである。
【００７３】
また、オイルダンパ７０の配置位置については上記の位置に限定されるものではなく、例えば、図９に示すように、アクチュエータ３１が建物１００に支持され、オイルダンパ７０がアクチュエータ３１と地盤１１０との間に配置されていることとしてもよい。図９は、オイルダンパ７０の配置位置の変形例を示す図であり、図７に対応した図である。
【００７４】
また、オイルダンパ７０の構成についても上記の構成に限定されるものではなく、例えば、図１０に示すように、ケース７１内に貯蔵室が備えられていない構成のオイルダンパ（以下、他のオイルダンパ９０）であってもよい。以下、図１０を参照しながら、他のオイルダンパ９０について説明する。図１０は、他のオイルダンパ９０の模式断面図である。
【００７５】
他のオイルダンパ９０も、上述のオイルダンパ７０と同様、流体圧力調整機構の一例であり、弾性を備え、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って変形する。他のオイルダンパ９０は、図１０に示すように、ケース９１と、ピストン９４とを備えている。ピストンロッド９５の端部（建物１００側の端部）に設けられた取付部９５ａが建物１００に固定され、ケース９１の端部（地盤１１０側の端部）に設けられた取付部９１ａがアクチュエータ３１のロッド３１ａの先端に固定されている。
【００７６】
ケース９１の内部には、オイルが充満した状態で封入されているオイル封入空間９２と、水平方向において内壁を隔てて前記オイル封入空間内筒９２と並んでいる並設空間９３と、が形成されている。オイル封入空間９２は、ピストン９４により、建物１００側の第１室９２ａと、その反対側（地盤１１０側）の第２室９２ｂとに区画されている。
【００７７】
ピストン９４は、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴ってケース９１内（具体的にはオイル封入空間９２内）を水平方向に沿って移動する。ピストン９４は、ピストンロッド９５の軸方向中央部に取り付けられている。ピストンロッド９５は、その水平方向一端側でケース９１の側壁（建物１００側の側壁）を貫通し、水平方向他端側でオイル封入空間９２と並設空間９３との間に位置する内壁を貫通している。
【００７８】
また、ピストン９４には、該ピストン９４を貫通する一対の室内流路９４ａ、９４ｂが形成されている。つまり、第１室９２ａ及び第２室９２ｂは、ケース９１の内部に形成された２つの室に相当し、一対の室内流路９４ａ、９４ｂを介して互いに連通する。更に、一対の室内流路９４ａ、９４ｂの各々には、リリーフ弁９６ａ、９６ｂが取り付けられている。
【００７９】
一対の室内流路９４ａ、９４ｂのうち、下側の室内流路９４ａに取り付けられたリリーフ弁９６ａは、通常時には当該下側の室内流路９４ａを閉じており、第１室９２ａ内のオイル圧が所定圧以上になった場合に前記下側の室内流路９４ａを開放して、第１室９２ａ内のオイルが第２室９２ｂへ流れるようにする。他方、上側の室内流路９４ｂに取り付けられたリリーフ弁９６ｂは、通常時には当該上側の室内流路９４ａを閉じ、第２室９２ｂ内のオイル圧が所定圧以上になった場合に前記上側の室内流路９４ａを開放して、第２室９２ｂ内のオイルが第１室９２ａへ流れるようにする。
【００８０】
上記構成の他のオイルダンパ９０は、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴ってピストン９４を移動させる。これにより、第１室９２ａ及び第２室９２ｂのうちの一方の室に封入されたオイルが圧縮し、当該一方の室におけるオイル圧が上昇する。これに伴い、他のオイルダンパ９０は、水平方向に沿って変形（収縮及び伸張）することになる。この結果、他のオイルダンパ９０も、上述のオイルダンパ７０と同様に、弾性部としての機能を果たすことになる。
【００８１】
そして、他のオイルダンパ９０においても、リリーフ弁９６ａ、９６ｂがフェールセール機構として機能する。すなわち、リリーフ弁９６ａ、９６ｂの各々は、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超える前に、第１室９２ａ及び第２室９２ｂのうちの一方の室（オイル圧が所定圧力に達した側の室）内のオイルを他方の室へ流入させるように開く。この結果、フェールセーフ機構としての機能が的確に発揮されることになる。
【００８２】
＜＜第三実施形態について＞＞
第三実施形態の制振装置１０について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、第三実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【００８３】
第三実施形態の制振装置１０は、図１１に示すように、制振力付与機構３０の構成要素としてのアクチュエータ３１とバネ体３２とを備えている。第三実施形態のバネ体３２は、第一実施形態と略同じ構成の梁である。アクチュエータ３１及びバネ体３２は水平方向に沿って直線状に並んでいる。アクチュエータ３１は、その後端部に設けられた支持部３１ｂを介して地盤１１０に支持されている。バネ体３２は、支持部材１２０を介して建物１００に支持されている。
【００８４】
また、バネ体３２としての梁の長手方向中央部には、アクチュエータ３１のロッド３１ａの先端が固定されている。そして、前記梁は、第一実施形態の場合と同様、アクチュエータ３１のロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って弧状に歪む。換言すると、バネ体３２としての梁は、アクチュエータ３１に固定され、前記ロッド３１ａの変位に伴って水平方向に沿って歪む歪み部材の一例である。
【００８５】
そして、第三実施形態では、バネ体３２としての梁が、弾性部として機能するとともに、フェールセーフ機構としても機能する。すなわち、第三実施形態では、フェールセーフ機構が弾性部と一体化しており、前記梁は、弾性部と一体化したフェールセーフ機構に相当する。
【００８６】
具体的に説明すると、上記梁（すなわち、第三実施形態のバネ体３２）は、所定の大きさ以上の応力が掛かると降伏する鋼材からなる。そして、アクチュエータ３１が上限変位量ｚｕ（上限変位量ｚｕについては第一実施形態と同様）を超えない範囲でロッド３１ａを変位させた場合、梁は、ロッド３１ａの変位量ｚに応じた分だけ水平方向に沿って歪むように弾性変形する。このとき、ロッド３１ａの変位量に応じた制振力が発生する一方で、アクチュエータ３１には、前記変位量ｚに応じた荷重が作用することになる。ここで、アクチュエータ３１に作用する荷重は、梁が歪むことによって生じる反発力に由来する荷重であるため、該荷重の大きさは、梁の歪み量に応じた大きさとなる。
【００８７】
一方、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達すると、梁に掛かる応力が該梁の降伏点に達し、該梁が降伏して塑性変形するようになる。その後、アクチュエータ３１がロッド３１ａを更に変位させると、上記梁の歪み量はロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに到達した時点での歪み量を超えるものの、アクチュエータ３１に作用する荷重の大きさについては殆ど変化（上昇）しなくなる。以上の結果、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えないようになる。
【００８８】
以上のように、第三実施形態では、バネ体３２としての梁がフェールセーフ機構として機能する。つまり、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重に達する前に、前記梁が降伏する上記構成により、フェールセーフ機構としての機能が的確に発揮されることになる。なお、バネ体３２としての梁の降伏点は当該梁の材質に依存するため、梁の材質を選択することにより、該梁が降伏する際のロッド３１ａの変位量ｚ、すなわち上限変位量ｚｕを調整することが可能である。
【００８９】
また、上記の説明においては、バネ体３２としての梁が建物１００側に支持されている例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図１２に示すように、梁が地盤１１０側に支持され、アクチュエータ３１が梁と建物１００との間に配置されていることとしてもよい。図１２は、バネ体３２としての梁が地盤１１０側に支持された構成を示す図である。
【００９０】
＜＜第四実施形態について＞＞
第四実施形態の制振装置１０について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、第四実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【００９１】
第四実施形態の制振装置１０は、図１３に示すように、制振力付与機構３０の構成要素としてのアクチュエータ３１とバネ体３２と連結機構８０とを備えている。これらの機器は、建物１００から地盤１１０に向かって、バネ体３２、アクチュエータ３１、連結機構８０の順で一直線状に並んでいる。
【００９２】
連結機構８０は、制振力の伝達経路においてアクチュエータ３１と地盤１１０との間に設けられており、アクチュエータ３１を地盤１１０に支持させておくためのものである。この連結機構８０は、アクチュエータ３１の後端部（より具体的に説明すると、アクチュエータ３１の後端部に設けられた支持部３１ｂ）に固定された第一固定部８１と、地盤１１０に固定された第二固定部８２と、第一固定部８１と第二固定部８２とを連結させる連結ピン８３とを備えている。つまり、連結ピン８３は、互いに隣り合うアクチュエータ１１０及び地盤１１０の間に配置され、該アクチュエータ１１０及び地盤１１０を連結させるものである。そして、第四実施形態では、前記連結ピン８３がフェールセーフ機構として機能する。
【００９３】
具体的に説明すると、所定の大きさを超える荷重が連結ピン８３に掛かると、該連結ピン８３が外れて第一固定部８１と第二固定部８２との連結状態が解除されるようになっている。
【００９４】
より具体的に説明すると、アクチュエータ３１が上限変位量ｚｕ（上限変位量ｚｕについては第一実施形態と同様）を超えない範囲でロッド３１ａを変位させた場合、ロッド３１ａの変位に伴ってバネ体３２が変形するとともに、該バネ体３２からの反発力がアクチュエータ３１及び連結ピン８３に荷重として作用する。このとき、連結ピン８３は、第一固定部８１と第二固定部８２との連結状態を維持している。つまり、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達していない限り、第一固定部８１と第二固定部８２との連結状態が維持される。したがって、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達するまでの間、アクチュエータ３１が地盤１１０に支持され、地盤１１０を支点にして発生した制振力が伝達経路に沿って伝達されることになる。
【００９５】
なお、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕに達するまで、アクチュエータ３１及び連結ピン８３に作用する荷重は、図１４に示すように、上記変位量ｚの増加（減少）に応じて単調増加（単調減少）する。図１４は、ロッド３１ａの変位量ｚとアクチュエータ３１及び連結ピン８３に作用する荷重との関係について示した図である。
【００９６】
一方、ロッド３１ａの変位量ｚが上限変位量ｚｕを超えると（換言すると、連結ピン８３に掛かる荷重の大きさが所定の大きさを超えると）、当該連結ピン８３が不図示の取付位置から外れ、アクチュエータ３１と地盤１１０の連結状態が解除される。この結果、アクチュエータ３１が地盤１１０から絶縁され、制振力の伝達経路が遮断されるようになる。かかる状態においてアクチュエータ３１がロッド３１ａを更に変位させたとしても、制振力が伝達されなくなり、アクチュエータ３１及び連結ピン８３にも荷重が作用しなくなる（図１４参照）。以上の結果、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重を超えないようになる。
【００９７】
以上のように、第四実施形態では、連結ピン８３がフェールセーフ機構として機能する。つまり、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重に達する前に、連結ピン８３が外れてアクチュエータ３１と地盤１１０との連結状態が解除される上記構成により、フェールセーフ機構としての機能が的確に発揮されることになる。なお、連結ピン８３が外れるタイミングは該連結ピン８３の強度（例えば、破断強度）に依存するため、該連結ピン８３の材質を選択することにより、上記連結状態が解除される際のロッド３１ａの変位量ｚ、すなわち上限変位量ｚｕを調整することが可能である。
【００９８】
なお、上記の説明においては、第一固定部８１がアクチュエータ３１に固定され、第二固定部８２が地盤１１０に固定されていることとした。すなわち、連結ピン８３は、アクチュエータ３１と地盤１１０との間に配置され、該アクチュエータ３１と地盤１１０を連結することとした。但し、これに限定されるものではない。連結ピン８３は、アクチュエータ３１、地盤１１０、建物１００、及び、バネ体３２のうち、互いに隣り合う二者の間に配置され、当該二者を連結させるものであればよい。そして、アクチュエータ３１に作用する荷重が該アクチュエータ３１の許容荷重に超える前に連結ピン８３が外れて、前記二者の連結状態が解除される限り、第一固定部８１及び第二固定部８２の位置（換言すると、連結ピン８３の配置位置）は、いずれの位置であってもよい。
【００９９】
具体的に説明すると、例えば、図１５に示すように、連結ピン８３がアクチュエータ３１とバネ体３２の間に配置されていることとしてもよい。図１５は、連結ピン８３の配置位置の変形例を示す図である。あるいは、図１６に示すように、連結ピン８３が建物１００（具体的には、建物１００に固定された支持部１２０）とバネ体３２との間に配置されていることとしてもよい。図１６は、連結ピン８３の配置位置の他の変形例を示す図である。
【０１００】
また、既に説明したように、バネ体３２が地盤１１０側に支持されていることとしてもよい。かかる構成において、連結ピン８３は、図１７に示すようにアクチュエータ３１と建物１００との間に配置されていることとしてもよく、あるいは、図１８に示すようにアクチュエータ３１とバネ体３２との間に配置されていることとしてもよい。図１７及び図１８は、バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成における連結ピン８３の配置位置を示す図である。
【０１０１】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
以上、上記の説明では、本実施形態の制振装置１０について説明したが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【０１０２】
また、上記の実施形態では、制振力付与機構３０を構成する各機器（アクチュエータ３１、バネ体３２、フェールセーフ機構）が水平方向に沿って一直線状に並んでいることとした。すなわち、制振力の伝達経路が略直線状であることとした。但し、これに限定されるものではない。制振力付与機構３０を構成する各機器については建物１００と地盤１１０との間において直列に並んでいればよい。ここで、制振力付与機構３０を構成する各機器が直列に並んでいるとは、当該各機器によって形成される制振力の伝達経路が一本線状であることを意味する。したがって、例えば、図１９に示すように、アクチュエータ３１及びバネ体３２が並んだ方向から見て、連結機構８０が該アクチュエータ３１及びバネ体３２とから外れた位置に位置していることとしてもよい。図１９は、制振力付与機構３０を構成する各機器の配置位置の変形例を示す図である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、制振装置１０の構成を模式的に示す図である。
【図２】制振装置１０における制御系を示すブロック図である。
【図３】ロッド３１ａの変位量ｚとアクチュエータ３１に作用する荷重との関係について示した図である。
【図４】滑り摩擦ダンパ３３の配置位置の変形例を示す図である。
【図５】バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成を示す図である（その１）。
【図６】バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成を示す図である（その２）。
【図７】第二実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、第二実施形態に係るオイルダンパ７０の模式断面図である。
【図９】オイルダンパ７０の配置位置の変形例を示す図である。
【図１０】他のオイルダンパ９０の模式断面図である。
【図１１】第三実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【図１２】バネ体３２としての梁が地盤１１０側に支持された構成を示す図である。
【図１３】第四実施形態の制振装置１０の構成を模式的に示す平面図である。
【図１４】ロッド３１ａの変位量ｚとアクチュエータ３１及び連結ピン８３に作用する荷重との関係について示した図である。
【図１５】連結ピン８３の配置位置の変形例を示す図である（その１）。
【図１６】連結ピン８３の配置位置の変形例を示す図である（その２）。
【図１７】バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成における連結ピン８３の配置位置を示す図である（その１）。
【図１８】バネ体３２が地盤１１０側に支持された構成における連結ピン８３の配置位置を示す図である（その２）。
【図１９】制振力付与機構３０を構成する各機器の配置位置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０ 制振装置、２０ 免震支承体、３０ 制振力付与機構、
３１ アクチュエータ、３１ａ ロッド、３１ｂ 支持部、
３２ バネ体、３３ 滑り摩擦ダンパ、
３３ａ 固定部、３３ｂ 当接部、３３ｃ 当接面、
３３ｄ ボルト、３３ｅ 取付部、
４０ コントローラ、４１ コンピュータ、４１ａ 制御回路、４２ 増幅器、
５０ 地盤側センサ、６０ 建物側センサ、
７０ オイルダンパ、７１ ケース、７１ａ 取付部、
７２ 内筒、７２ａ 第１室、７２ｂ 第２室、７２ｃ 第１流路、
７２ｄ 第２流路、７２ｅ 第３流路、
７３ 外筒、７３ａ 外筒室、７３ｂ 予備室、
７４ ピストン、７４ａ 室内流路、７５ ピストンロッド、７５ａ 取付部、
７６ 逆止弁、７７ リリーフ弁、７８ 逆止弁、７９ 調整弁、
８０ 連結機構、８１ 第一固定部、８２ 第二固定部、８３ 連結ピン、
９０ 他のオイルダンパ、９１ ケース、９１ａ 取付部、９２ オイル封入空間、
９２ａ 第１室、９２ｂ 第２室、９３ 並設空間、９４ ピストン、
９４ａ 室内流路、９４ｂ 室内流路、９５ ピストンロッド、
９５ａ 取付部、９６ａ リリーフ弁、９６ｂ リリーフ弁、
１００ 建物、１１０ 地盤、１２０ 支持部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振対象物の固有周期を長周期化させる免震支承体と、
地盤を支点として前記制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、
前記制振力付与機構が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエータと、
弾性を備え、前記アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部と、
前記地盤から前記制振対象物に向けて前記制振力が伝達される経路内に設けられ、該制振力が伝達される際に前記アクチュエータに作用する荷重が該アクチュエータの許容荷重を超えるのを防止するフェールセーフ機構と、
を備える制振力付与機構とを有することを特徴とする制振装置。
【請求項２】
請求項１に記載された制振装置において、
前記フェールセーフ機構は、
前記アクチュエータに固定された固定部と、前記固定部と当接する当接面を備える当接部とを有する滑り摩擦機構であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記固定部が前記所定方向に沿って前記当接面上を摺動し始めることを特徴とする制振装置。
【請求項３】
請求項１に記載された制振装置において、
前記弾性部は、
互いに連通する２つの室が内部に形成され、流体が封入されたケースと、該ケース内を前記所定方向に沿って移動するピストンとを備え、前記アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記ピストンを移動させることにより、前記２つの室のうちの一方の室における前記流体の圧力を調整する流体圧力調整機構であり、
前記フェールセーフ機構は、前記一方の室と他方の室との間に形成された流路内に設けられたリリーフ弁であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記リリーフ弁が、前記流体を前記一方の室から前記他方の室へ流入させるように開くことを特徴とする制振装置。
【請求項４】
請求項１に記載された制振装置において、
前記フェールセーフ機構と前記弾性部とは一体化しており、
前記弾性部と一体化した前記フェールセーフ機構は、
前記アクチュエータに固定され、該アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って歪む歪み部材であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記歪み部材が降伏することを特徴とする制振装置。
【請求項５】
請求項１に記載された制振装置において、
前記フェールセーフ機構は、
前記アクチュエータ、前記地盤、前記制振対象物、及び、前記弾性部のうち、互いに隣り合う二者の間に配置され、当該二者を連結させる連結ピンであり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重に超える前に、前記連結ピンが外れて前記二者の連結状態が解除されることを特徴とする制振装置。
【請求項１】
制振対象物の固有周期を長周期化させる免震支承体と、
地盤を支点として前記制振対象物に制振力を付与して、所定方向における該制振対象物の振動を制振する制振力付与機構であって、
前記制振力付与機構が前記制振力を発生させる際に、その先端部を前記所定方向に変位させるアクチュエータと、
弾性を備え、前記アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って変形する弾性部と、
前記地盤から前記制振対象物に向けて前記制振力が伝達される経路内に設けられ、該制振力が伝達される際に前記アクチュエータに作用する荷重が該アクチュエータの許容荷重を超えるのを防止するフェールセーフ機構と、
を備える制振力付与機構とを有することを特徴とする制振装置。
【請求項２】
請求項１に記載された制振装置において、
前記フェールセーフ機構は、
前記アクチュエータに固定された固定部と、前記固定部と当接する当接面を備える当接部とを有する滑り摩擦機構であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記固定部が前記所定方向に沿って前記当接面上を摺動し始めることを特徴とする制振装置。
【請求項３】
請求項１に記載された制振装置において、
前記弾性部は、
互いに連通する２つの室が内部に形成され、流体が封入されたケースと、該ケース内を前記所定方向に沿って移動するピストンとを備え、前記アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記ピストンを移動させることにより、前記２つの室のうちの一方の室における前記流体の圧力を調整する流体圧力調整機構であり、
前記フェールセーフ機構は、前記一方の室と他方の室との間に形成された流路内に設けられたリリーフ弁であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記リリーフ弁が、前記流体を前記一方の室から前記他方の室へ流入させるように開くことを特徴とする制振装置。
【請求項４】
請求項１に記載された制振装置において、
前記フェールセーフ機構と前記弾性部とは一体化しており、
前記弾性部と一体化した前記フェールセーフ機構は、
前記アクチュエータに固定され、該アクチュエータの前記先端部の変位に伴って前記所定方向に沿って歪む歪み部材であり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重を超える前に、前記歪み部材が降伏することを特徴とする制振装置。
【請求項５】
請求項１に記載された制振装置において、
前記フェールセーフ機構は、
前記アクチュエータ、前記地盤、前記制振対象物、及び、前記弾性部のうち、互いに隣り合う二者の間に配置され、当該二者を連結させる連結ピンであり、
前記アクチュエータに作用する前記荷重が前記許容荷重に超える前に、前記連結ピンが外れて前記二者の連結状態が解除されることを特徴とする制振装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１０６８８０（Ｐ２０１０−１０６８８０Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７６９７１（Ｐ２００８−２７６９７１）
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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