JP2017193947A

JP2017193947A - 建物用衝突防止装置

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Publication number: JP2017193947A
Application number: JP2017028961A
Authority: JP
Inventors: 三橋　浩司; Koji Mihashi; 浩司三橋; 真成岡本; Masanari Okamoto; 哲平石川; Teppei Ishikawa
Original assignee: Kayaba System Machinery Co Ltd
Current assignee: Kayaba System Machinery Co Ltd
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2037-02-20
Also published as: JP6853688B2

Abstract

【課題】免震装置の免震効果を損なわずに建物の擁壁等への接触を防止できる建物用衝突防止装置の提供である。【解決手段】本発明の建物用衝突防止装置Ｂは、横置き型のシリンダ１と、当該シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されてピストン２に連結されるピストンロッド３と、シリンダ１内にピストン２で区画された伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２と、シリンダ１の外周に設けたタンクＴと、シリンダ１に非減速区間ＦＳを設定する圧抜通路４，５と、シリンダ１の非減速区間ＦＳに隣接する伸圧両側に設定される伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳに設けたオリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３とを備えて構成される。【選択図】図１

Description

この発明は、建物用衝突防止装置に関する。

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承装置を備え、建物を地盤に対して変位可能に支持しており、地震動の建物への伝達を絶縁するようになっている。このような免震装置には、上記のような支承装置の他に、地盤と建物との間に介装される緩衝器を備えるものがあり、建物の振動を緩衝器が発生する減衰力で減衰させて建物の振動を抑制するようになっている。

免震装置は、地震が発生した場合に緩衝器の減衰力が小さければ小さいほど、地盤の振動の建物へ伝達しにくくなり、高い振動絶縁性を確保できるが、長周期地震動の場合、建物が地盤に対して大きな振幅で変位する場合がある。

このような長周期地震動が発生した場合、緩衝器の減衰力が小さいと建物の移動を抑制できずに支承装置から構造物が脱落してしまう可能性があるほか、建物と建物の下部を囲って支承装置を収容する擁壁とが衝突する可能性もある。これに対応するため、擁壁の内法にゴムを取り付けて建物が擁壁に衝突する際のクッションとする方法が採用されているが、建物と擁壁との衝突は回避できない。

そこで、免震装置に使用される緩衝器では、たとえば、ピストンがシリンダの両端近傍まで変位すると減衰力が高くなる、つまり、ピストンの変位に依存した減衰力を発揮できるものが望ましい。このような変位依存型の緩衝器にあっては、たとえば、シリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されて当該シリンダ内を伸側室と圧側室とに区画するピストンと、シリンダ内に挿入されて一端がピストンに連結されるピストンロッドと、リザーバとを備え、シリンダにリザーバに通じる複数のオリフィス孔を軸方向に並べて設けているものがある。ピストンがシリンダに対して中央に配置されている状態から緩衝器が伸長作動することを考えると、ピストンがシリンダに対して中央に配置されている場合には、多数のオリフィス孔が伸側室に面しており、多数のオリフィス孔が伸側室とリザーバとを連通して流路として有効に機能しているが、緩衝器が伸長作動するとピストンがオリフィス孔を乗り越えるか、或は、遮蔽して伸側室を圧縮する方向へ変位するため、伸側室とリザーバとを連通するオリフィス孔の数が減少する。つまり、緩衝器が伸長作動してシリンダに対してピストンが変位すると、伸側室とリザーバとを連通するオリフィス孔の数が減少して流路面積が減少するため、伸側室からリザーバへ向かう作動油の流れに対する抵抗が大きくなって、緩衝器が発生する減衰力が大きくなるようになっている。
（たとえば、特許文献１参照）。

特開平０１−２２０７３３号公報

前記緩衝器では、ピストンのシリンダに対する変位が大きくなると減衰力を大きくすることができるため、一見すると免震装置に向くようにも考えられる。しかしながら、このような緩衝器では、常に減衰力が発揮されてしまうために、建物が擁壁等へ接触しない範囲で振幅している場合に地面側から緩衝器を通じて地震動が建物に伝達してしまい、折角の免震装置の免震効果を減殺してしまう問題がある。

そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的は、免震装置の免震効果を損なわずに建物の擁壁等への接触を防止できる建物用衝突防止装置の提供である。

本発明の建物用衝突防止装置は、横置き型のシリンダと、シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、シリンダ内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるピストンロッドと、シリンダ内にピストンで区画された伸側室と圧側室と、シリンダの外周に設けたタンクと、シリンダの両端に非減速区間を設定する圧抜通路と、シリンダにおける非減速区間に隣接する伸側および圧側に設定される伸側減速区間および圧側減速区間に設けたオリフィスとを備えて構成されている。このように建物用衝突防止装置を構成すれば非減速区間では、ピストンはシリンダに対して殆ど妨げられずに移動できる。また、地盤に対する建物の振幅が大きく、ピストンが伸側減速区間或いは圧側減速区間に達する場合には、建物用衝突防止装置は大きな減衰力を発揮する。

また、建物用衝突防止装置における圧抜通路を軸方向に間隔を空けて設けてもよい。このように建物用衝突防止装置を構成すると、シリンダ強度の確保が容易となる利点がある。

さらに、建物用衝突防止装置における伸側減速区間および圧側減速区間を免震支承される建物の小地震時想定変位を超える範囲に設定してもよい。このように建物用衝突防止装置を構成すると、建物が大地震によって地盤に対して大きく振幅して擁壁等に衝突するような変位に対しては、建物用衝突防止装置は減衰力を発揮し、小地震の際には減衰力を発揮しないようにできる。

また、伸側室から圧側室へ向かう液体の流れのみを許容する第一リリーフ弁と、圧側室から伸側室へ向かう液体の流れのみを許容する第二リリーフ弁とを備えて建物用衝突防止装置を構成してもよい。このように構成された建物用衝突防止装置では、減衰力が過剰となるのを防いで、過大な減衰力の発揮による建物へ過剰な負荷がかかるのを阻止できる。

さらに、圧側室からタンクへ向かう液体の流れのみを許容する第三リリーフ弁を備えて建物用衝突防止装置を構成してもよい。このように構成された建物用衝突防止装置では、圧側室が圧縮される際に流路面積を確保でき、圧側減衰力が過剰となるのを確実に防げ、過大な減衰力の発揮による建物へ過剰な負荷がかかるのを阻止できる。

よって、本発明の建物用衝突防止装置によれば、免震装置の免震効果を損なわずに建物の擁壁等への接触を防止できる。

第一の実施の形態における建物用衝突防止装置の概略断面図である。第一の実施の形態における建物用衝突防止装置を建物と地盤との間に介装した使用状態を示す図である。第一の実施の形態における建物用衝突防止装置の減衰特性図である。第二の実施の形態における建物用衝突防止装置の概略断面図である。第二の実施の形態の一変形例における建物用衝突防止装置を建物と地盤との間に介装した使用状態を示す図である。第三の実施の形態における建物用衝突防止装置の概略断面図である。

＜第一の実施の形態＞
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。第一の実施の形態における建物用衝突防止装置Ｂ１は、図１に示すように、横置き型のシリンダ１と、当該シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されてピストン２に連結されるピストンロッド３と、シリンダ１内にピストン２で区画された伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２と、シリンダ１の外周に設けたタンクＴと、シリンダ１に非減速区間ＦＳを設定する圧抜通路４，５と、シリンダ１の非減速区間ＦＳの伸圧両側に設定される伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳに設けたオリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３とを備えて構成されている。

なお、伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２には、液体として、たとえば、作動油が充填されるとともに、タンクＴには、作動油のほかに気体が充填されている。液体は、作動油以外にも、水や水溶液なども使用することも可能である。なお、タンクＴ内は、特に、気体を圧縮して充填することによって加圧状態とする必要は無いが、加圧状態としてもよい。

また、建物用衝突防止装置Ｂ１は、図２に示すように、免震装置Ｍによって支承された建物ＳＴと地盤Ｇとの間に水平横置きに介装されており、同じく、建物ＳＴと地盤Ｇとの間に介装される緩衝器Ｄに並列して設けられている。免震装置Ｍは、たとえば、建物ＳＴと地盤Ｇとの間に設けたボールアイソレータや積層ゴム等といった弾性体で構成されており、地盤Ｇから建物ＳＴへの地震動の伝達を絶縁している。なお、建物ＳＴの下端は、建物ＳＴに対して所定の間隔を空けて設けられる擁壁Ｗによって取り囲まれている。

以下、各部について説明する。シリンダ１は筒状であって、その図１中右端はボトムキャップ１１によって閉塞され、図１中左端には環状のロッドガイド１０が取り付けられている。また、上記ロッドガイド１０の内周には、シリンダ１内に移動自在に挿入されるピストンロッド３が摺動自在に挿入されている。このピストンロッド３は、本実施の形態では、一端をシリンダ１内に摺動自在に挿入してピストン２に連結してあり、他端をシリンダ１外へ突出させており、シリンダ１に対して移動自在とされている。なお、ピストンロッド３は、この場合、伸側室Ｒ１のみを貫通して、建物用衝突防止装置Ｂ１をいわゆる片ロッド型としているが、伸側室Ｒ１および圧側室Ｒ２の双方を貫通してシリンダ１から両端がシリンダ１外へ突出するいわゆる両ロッド型としてもよい。

そして、シリンダ１は、外筒６内に収容されており、シリンダ１と外筒６との間には、タンクＴが形成されている。また、外筒６は、図１中右端がボトムキャップ１１によって閉塞されていて、図１中左端は、ロッドガイド１０が取り付けられて閉塞されている。

ピストンロッド３の図１中左端と、ボトムキャップ１１には、この建物用衝突防止装置Ｂ１を建物ＳＴと地盤Ｇとの間の設置箇所へ取り付けることができるようにブラケット１２，１３が設けられる。

シリンダ１内に摺動自在に挿入されたピストン２は、シリンダ１内を伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とに区画している。また、シリンダ１のタンクＴ内の液面より下方には、つまり、横置きに設定されるシリンダ１の図１中の軸線より下方には、タンクＴとシリンダ１内を連通する圧抜通路４，５と、オリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３とが設けられている。

圧抜通路４，５は、シリンダ１に対して軸方向にずれた位置に設けられてシリンダ１とタンクＴとを連通しており、圧抜通路４，５の開口面積は、シリンダ１とタンクＴを行き交う作動油の流れに殆ど抵抗を与えない大きさとされている。また、圧抜通路４，５は、ピストン２の軸方向長さである図１中左右長さ以上の間隔を空けて軸方向にずらして配置されており、ピストン２によって同時に圧抜通路４，５の全部が閉塞されないようになっている。

ここで、ピストン２がシリンダ１内の図１中左側の圧抜通路４の図１中左端から図１中右側の圧抜通路５の図１中右端までの間で移動する場合を考える。ピストン２が図１中左方へ移動する伸行程時には、圧縮される伸側室Ｒ１から左側の圧抜通路４を抜けてタンクＴへ作動油が移動する一方、拡大される圧側室Ｒ２には右側の圧抜通路５を介してタンクＴから作動油が供給される。反対に、ピストン２が図１中右方へ移動する圧行程時には、圧縮される圧側室Ｒ２から右側の圧抜通路５を抜けてタンクＴへ作動油が移動する一方、拡大される伸側室Ｒ１には左側の圧抜通路４を介してタンクＴから作動油が供給される。よって、ピストン２がシリンダ１内の図１中左側の圧抜通路４の図１中左端から図１中右側の圧抜通路５の図１中右端までの間で移動する場合、建物用衝突防止装置Ｂ１が発生する減衰力が最小となり、ピストン２はほとんど抵抗なくシリンダ１内を移動できる。

よって、シリンダ１内の図１中左側の圧抜通路４の図１中左端から図１中右側の圧抜通路５の図１中右端までの間は、建物用衝突防止装置Ｂ１が発生する減衰力は最小となって、ピストン２がシリンダ１に対して移動しても移動が妨げられない非減速区間ＦＳとなっている。厳密には、ピストン２がシリンダ１の中央側から圧抜通路４の図１中左端近傍まで移動すると伸側室Ｒ１に面する圧抜通路４の有効面積が小さくなるので、作動油が圧抜通路４を通過する際に圧力損失が発生する。同様に、ピストン２がシリンダ１の中央側から圧抜通路５の図１中右端近傍まで移動すると圧側室Ｒ２に面する圧抜通路５の有効面積が小さくなるので、作動油が圧抜通路５を通過する際に圧力損失が発生する。よって、図３のピストン変位に対する減衰力の特性を示す減衰力特性図のように、圧抜通路４の伸側室Ｒ１に面する有効面積と圧抜通路５の圧側室Ｒ２に面する有効面積が十分に確保される範囲では減衰力は最小となり、非減速区間ＦＳの両終端では減衰力が徐々に大きくなる特性となる。

シリンダ１内の図１中左側の圧抜通路４の図１中左端から図１中左方側となる伸側には、ピストン２の図１中左方となる伸側への移動を抑制する減衰力を発揮する伸側減速区間ＥＳがシリンダ１に対して設定されている。また、シリンダ１内の図１中右側の圧抜通路５の図１中右端から図１中右方側となる圧側には、ピストン２の図１中右方となる圧側への移動を抑制する減衰力を発揮する圧側減速区間ＣＳがシリンダ１に対して設定されている。そして、本例では、伸側減速区間ＥＳには、複数のオリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３が設けられ、圧側減速区間ＣＳには、複数のオリフィスＯｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３が設けられている。

そして、ピストン２がシリンダ１内の図１中左側の圧抜通路４の図１中左端を超えてシリンダ１の左端側へ移動する場合、拡大される圧側室Ｒ２には圧抜通路４，５を介してタンクＴから作動油が供給される。しかしながら、この場合、圧縮される伸側室Ｒ１内の作動油はオリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３のうちピストン２よりも左側に位置するオリフィスのみを通過してタンクＴへ移動する。オリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３は、通過する作動油の流れに抵抗を与えるため、伸側室Ｒ１内の圧力が上昇して、ピストン２の図１中左側への移動を妨げる減衰力を発揮する。つまり、ピストン２がシリンダ１内の図１中左側の圧抜通路４の図１中左端を超えてシリンダ１の左端側へ移動する場合には、建物用衝突防止装置Ｂ１はピストン２の移動を抑制する減衰力を発揮する。伸側減速区間ＥＳでは、ピストン２の移動が進むに従って、オリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３を順に乗り越えて伸側室Ｒ１に通じるオリフィス数を順次減らしていき、一番左方に設置されているオリフィスＯｅ３をピストン２が閉塞すると、伸側室Ｒ１はタンクＴとの連通を絶たれるので油圧ロックされて、ピストン２はそれ以上シリンダ１に対して左方へ移動しない。よって、シリンダ１の圧抜通路４の図１中左端から左方の範囲では、減衰力の発揮によって建物用衝突防止装置Ｂ１の伸長が抑制される伸側減速区間ＥＳとされ、この伸側減速区間ＥＳは圧抜通路４によって非減速区間ＦＳとの境界が設定される。伸側減速区間ＥＳは、免震支承される建物ＳＴの小地震時に想定される変位（地震時想定変位）を超える範囲に設定される。

また、ピストン２がシリンダ１内の図１中右側の圧抜通路５の図１中右端を超えてシリンダ１の右端側へ移動する場合、拡大される伸側室Ｒ１には圧抜通路４，５を介してタンクＴから作動油が供給される。しかしながら、この場合、圧縮される圧側室Ｒ２内の作動油はオリフィスＯｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３のうちピストン２よりも右側に位置するオリフィスのみを通過してタンクＴへ移動する。オリフィスＯｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３は、通過する作動油の流れに抵抗を与えるため、圧側室Ｒ２内の圧力が上昇して、ピストン２の図１中右側への移動を妨げる減衰力を発揮する。つまり、ピストン２がシリンダ１内の図１中右側の圧抜通路５の図１中右端を超えてシリンダ１の右端側へ移動する場合には、建物用衝突防止装置Ｂ１はピストン２の移動を抑制する減衰力を発揮する。圧側減速区間ＣＳでは、ピストン２の移動が進むに従って、オリフィスＯｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３を順に乗り越えて圧側室Ｒ２に通じるオリフィス数を順次減らしていき、一番右方に設置されているオリフィスＯｃ３をピストン２が閉塞すると、圧側室Ｒ２はタンクＴとの連通を絶たれるので油圧ロックされて、ピストン２はそれ以上シリンダ１に対して右方へ移動しない。よって、シリンダ１の圧抜通路５の図１中右端から右方の範囲では、減衰力の発揮によって建物用衝突防止装置Ｂ１の圧縮が抑制される圧側減速区間ＣＳとされ、圧側減速区間ＣＳは圧抜通路５によって非減速区間ＦＳとの境界が設定される。圧側減速区間ＣＳは、免震支承される建物ＳＴの小地震時に想定される変位（小地震時想定変位）を超える範囲に設定される。よって、建物ＳＴが大地震によって地盤Ｇに対して大きく振幅して擁壁Ｗ等に衝突するような変位に対しては、建物用衝突防止装置Ｂ１は減衰力を発揮するようになっている。

なお、ピストン２がシリンダ１に対してストロークエンドに達すると丁度ピストン２に閉塞されるようなオリフィスを設けるようにすれば、油圧ロックが設けられず、ピストン２はシリンダ１内をフルにストロークできるようになる。

なお、圧抜通路４，５は、本例では二つ設けられているが、シリンダ１に対して伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳとの間の非減速区間ＦＳの軸方向全長に亘ってピストン２の軸方向長さよりも長い長孔を設け、この長孔を圧抜通路としてもよい。このように圧抜通路を設けても、ピストン２によって一度に全部が塞がれないために、非減速区間ＦＳ内ではピストン２の移動が妨げられない。なお、圧抜通路は、シリンダ１内にピストン２の移動が妨げられない非減速区間ＦＳを設けて、シリンダ１内にピストン２の移動を妨げる区間である伸側減速区間ＥＳと圧側減速区間ＣＳを設定できればよいので、三つ以上設けてもよい。

伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳには、本例では、それぞれ、三つずつオリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３がシリンダ１に対してシリンダ１の軸方向にずらして設けられている。オリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３の直径および伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳ内で設置位置は、本例では、以下のようにして決定されている。

建物用衝突防止装置Ｂ１では、ピストン２がシリンダ１に対して図１中左方へ移動して伸側減速区間ＥＳ内に侵入し、さらに、左方へ移動する場合、減衰特性は、図３に示すように、フラットな特性となることが理想的である。同様に、ピストン２がシリンダ１に対して図１中右方へ移動して圧側減速区間ＣＳ内に侵入し、さらに、右方へ移動する場合、減衰特性は、図３に示すように、フラットな特性となることが理想的である。

ここで、伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳの軸方向長さをＳとし、ピストン２のシリンダ１の中央側から伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳへ移動した際の伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳ内でのストローク量をＸ_ｅｘｐとし、ピストン２がシリンダ１の中央側から伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳへ侵入する際の初期速度をＶ_ｓとし、ピストン２の伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳ内での速度をＶ_ｅｘｐとすると、ピストン２が伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳを移動するうちにピストン２の速度を０とするのに、以下の式（１）を満たすようにピストン２の速度が推移すると、伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳでフラットな減衰特性が得られる。初期速度Ｖ_ｓは、想定される地震動によって決定される値である。伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳの軸方向長さＳは、建物用衝突防止装置Ｂ１の仕様によって決定される値である。

オリフィスの有効面積（伸側減速区間ＥＳにあってはピストン２の左方にあって伸側室Ｒ１に連通されているオリフィス全部の有効面積であり、圧側減速区間ＣＳにあってはピストン２の右方にあって圧側室Ｒ２に連通されているオリフィス全部の有効面積であり、）をａ_ｅｘｐとし、作動油の密度をρとし、ピストン２の受圧面積をＡとし、流量係数をＣｄとし、目標力をＦとすると、オリフィスの有効面積ａ_ｅｘｐを以下の式（２）で求められる。

目標力Ｆは、建物ＳＴの質量と建物用衝突防止装置Ｂ１が建物ＳＴの移動を抑制する際に建物ＳＴに作用させる加速度から決まる値である。建物ＳＴの質量をｍとし、建物ＳＴに作用させる加速度をαとすると、Ｆ＝ｍαが成り立つ。建物用衝突防止装置Ｂ１は、伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳにて一定の加速度αを建物ＳＴに作用させるので、建物ＳＴの最終速度をＶ_ｅｎｄとすると、以下の式（３）が成り立つ。

建物用衝突防止装置Ｂ１は、伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳにて最終的に建物ＳＴの速度を０とするので、Ｖ_ｅｎｄに０を代入すると、以下の式（４）が得られる。

すると、伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳの軸方向長さＳを決定すれば、式（４）の演算によって、初期速度Ｖ_ｓが得られる。初期速度Ｖ_ｓが得られれば、式（１）の演算によって、ピストン２の伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳ内でのストローク量をＸ_ｅｘｐに対するピストン２の速度Ｖ_ｅｘｐが得られる。ピストン２の速度Ｖ_ｅｘｐが得られれば、式（２）の演算によって、オリフィスの有効面積ａ_ｅｘｐを求められ、求めた有効面積ａ_ｅｘｐに従ってオリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３の直径および伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳ内で設置位置を決定すれば、図３の減衰特性が得られる。なお、オリフィスの設置数は有効面積を確保できればよいので任意である。また、オリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３は、シリンダ１の軸方向に延びる長孔によって形成されてもよい。また、本例では、オリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３は、軸方向にずれた位置に設けられているが、有効面積の設定により、シリンダ１の周方向で複数のオリフィスが重なる位置に設けられてもよい。

本発明の建物用衝突防止装置Ｂ１は、横置き型のシリンダ１と、当該シリンダ１内に摺動自在に挿入されるピストン２と、シリンダ１内に移動自在に挿入されてピストン２に連結されるピストンロッド３と、シリンダ１内にピストン２で区画された伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２と、シリンダ１の外周に設けたタンクＴと、シリンダ１に非減速区間ＦＳを設定する圧抜通路４，５と、シリンダ１の非減速区間ＦＳに隣接する伸圧両側に設定される伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳに設けたオリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３とを備えて構成されている。

このように建物用衝突防止装置Ｂ１を構成すれば、伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳの間の非減速区間ＦＳでは、ピストン２はシリンダ１に対して殆ど妨げられずに移動でき、地盤Ｇに対する建物ＳＴの振幅が小さい小地震発生時には免震装置Ｍの免震効果を減殺しない。また、地盤Ｇに対する建物ＳＴの振幅が大きく、ピストン２が伸側減速区間ＥＳ或いは圧側減速区間ＣＳに達する場合には、建物用衝突防止装置Ｂ１は大きな減衰力を発揮して建物ＳＴが擁壁Ｗに衝突するのを防止できる。よって、本発明の建物用衝突防止装置Ｂによれば、免震装置Ｍの免震効果を損なわずに建物ＳＴの擁壁Ｗ等への接触を防止できる。

また、圧側減速区間ＣＳ内でピストン２が圧方向へ移動している状況でしかピストンロッド３に大きな圧縮方向の軸力が作用しないので、ピストンロッド３の座屈の心配が少ないため、その分、ピストンロッド３を細くでき、建物用衝突防止装置Ｂ１の重量を低減できる。

さらに、圧抜通路４，５およびオリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３がシリンダ１の下方に設けられるので、タンクＴ内から気体がシリンダ１内へ吸い込まれるのも防止され、建物用衝突防止装置Ｂ１は、減衰力を発揮できなくなる事態も生じない。なお、確実に気体の吸込を防止するには、圧抜通路４，５およびオリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３をシリンダ１に対してタンクＴ内で最も液位が低い状態の液面よりも下方に設ければよい。タンクＴ内で最も液位が低くなるのは、建物用衝突防止装置Ｂ１が最伸長してピストンロッド３がシリンダ１から最も退出する際であるので、その際の液位を基準として圧抜通路４，５およびオリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３を設ければよい。液位によっては、シリンダ１の横側面に圧抜通路４，５およびオリフィスＯｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３，Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３を設けてもよい。なお、本例では、伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳで発生される減衰特性を理想的にするオリフィスの有効面積の設定について説明したが、伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳにおける減衰特性を前述以外の減衰特性に設定するのも可能である。

また、本例の建物用衝突防止装置Ｂ１にあっては、圧抜通路４，５がピストン２の位置によらずピストン２により一度に全部が閉塞されないようになっている。このように建物用衝突防止装置Ｂ１を構成すると、タンクＴからシリンダ１へ液体を供給するための吸込通路を別途設ける必要無く、シリンダ１内でのピストン２の移動を円滑に保てる。なお、ロッドガイド１０およびボトムキャップ１１に、タンクＴからシリンダ１内へ向かう作動油の流れを許容する吸込通路を設けて、伸側減速区間ＥＳ内から非減速区間ＦＳへ、および、圧側減速区間ＣＳ内から非減速区間ＦＳへのピストン２の移動をより円滑にできるようにしてもよい。吸込通路は、タンクＴとシリンダ１とを連通する通路と、この通路にタンクＴからシリンダ１へ向かう作動油の流れを許容する逆止弁で構成すればよい。

また、本例の建物用衝突防止装置Ｂ１では、圧抜通路４，５がシリンダ１の軸方向に間隔を空けて設けられるので、シリンダ１に非減速区間ＦＳの全長に亘って長孔を設けて圧抜通路とするよりもシリンダ１の強度確保が容易となり、強度上の利点を享受できる。

さらに、本例の建物用衝突防止装置Ｂ１にあっては、伸側減速区間ＥＳおよび圧側減速区間ＣＳは、免震支承される建物ＳＴの小地震時想定変位を超える範囲に設定されている。このように建物用衝突防止装置Ｂ１を構成すると、建物ＳＴが大地震によって地盤Ｇに対して大きく振幅して擁壁Ｗ等に衝突するような変位に対しては、建物用衝突防止装置Ｂ１は減衰力を発揮し、小地震の際には減衰力を発揮しないようにできる。よって、本例の建物用衝突防止装置Ｂ１では、小地震時には免震装置Ｍの免震効果を損なわず、大地震時には建物ＳＴの擁壁Ｗ等への接触を防止できる。

＜第二の実施の形態＞
第二の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ２の説明において、第一の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ１と同様の部材については説明が重複するので、同一の符号を付すのみとして、詳しい説明を省略する。よって、以下に第二の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ２の構造のうち、第一の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ１と異なる構造について説明する。

第二の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ２は、図４に示すように、第一の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ１の構成に加えて、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ向かう作動油の流れのみを許容する第一リリーフ弁ＲＶ１と、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ向かう作動油の流れのみを許容する第二リリーフ弁ＲＶ２とを備えて構成されている。

第一リリーフ弁ＲＶ１および第二リリーフ弁ＲＶ２は、図示したところでは、ピストン２に設けられた伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する通路Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ設けられている。別途、両端がストロークエンドまではピストン２によって閉塞されない位置に開口して伸側室Ｒ１と圧側室Ｒ２とを連通する通路を設ける場合、ピストン２ではなく前記通路に並列に第一リリーフ弁ＲＶ１および第二リリーフ弁ＲＶ２を設けてもよい。

第一リリーフ弁ＲＶ１は、ピストン２が非減速区間ＦＳから図４中左側へ移動して伸側減速区間ＥＳに到達したのち、伸側室Ｒ１の圧力が第一設定圧以上になると開弁して、伸側室Ｒ１から圧側室Ｒ２へ作動油を逃がす。つまり、第一リリーフ弁ＲＶ１の設置により、ピストン２が伸側減速区間ＥＳで伸側室Ｒ１を圧縮する方向へ変位する際に、伸側室Ｒ１内の圧力が過剰となるのを防止できる。なお、第一リリーフ弁ＲＶ１の開弁圧は、すなわち、前記第一設定圧は、建物用衝突防止装置Ｂ２が発生する減衰力が建物ＳＴに甚大な過負荷を与えないよう、建物ＳＴの構造や仕様に応じて決定すればよい。

第二リリーフ弁ＲＶ２は、ピストン２が非減速区間ＦＳから図４中右側へ移動して圧側減速区間ＣＳに到達したのち、圧側室Ｒ２の圧力が第二設定圧以上になると開弁して、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ作動油を逃がす。つまり、第二リリーフ弁ＲＶ２の設置により、ピストン２が圧側減速区間ＣＳで圧側室Ｒ２を圧縮する方向へ変位する際に、圧側室Ｒ２内の圧力が過剰となるのを防止できる。なお、第二リリーフ弁ＲＶ２の開弁圧は、すなわち、前記第二設定圧は、建物用衝突防止装置Ｂ２が発生する減衰力が建物ＳＴに甚大な過負荷を与えないよう、建物ＳＴの構造や仕様に応じて決定すればよい。本例の建物用衝突防止装置Ｂ２の場合、片ロッド型に設定されているので、ピストン２の断面積と第二設定圧との積の値を、ピストン２とピストンロッド３の断面積差と第一設定圧との積の値を等しくすれば、伸圧両側での最大減衰力を等しくできる。

以上のように構成された建物用衝突防止装置Ｂ２では、第一の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ１と同様の作用効果を奏するだけでなく、減衰力が過剰となるのを防いで、過大な減衰力の発揮による建物ＳＴへ過剰な負荷がかかるのを阻止できる。なお、第一リリーフ弁ＲＶ１および第二リリーフ弁ＲＶ２の設置数は、任意であり仕様によって設置数を適宜変更できる。

なお、図５の第二の実施の形態の一変形例における建物用衝突防止装置Ｂ２’のように、第一リリーフ弁ＲＶ１の代わりに、ロッドガイド１０に設けた伸側室Ｒ１とタンクＴとを連通する通路１０ａの途中に伸側室Ｒ１からタンクＴへ向かう作動油（液体）の流れのみを許容するリリーフ弁ＲＶ１ａを設けてもよい。このようにしても、伸側室Ｒ１内の圧力が第一設定圧以上となるとリリーフ弁ＲＶ１ａが開弁して伸側室Ｒ１の作動油をタンクＴへ逃がすので、伸側減衰力が過剰となるのを防いで、過大な減衰力の発揮による建物ＳＴへ過剰な負荷がかかるのを阻止できる。

また、図５の建物用衝突防止装置Ｂ２’のように、第二リリーフ弁ＲＶ２の代わりに、ボトムキャップ１１に設けた圧側室Ｒ２とタンクＴとを連通する通路１１ａの途中に圧側室Ｒ２からタンクＴへ向かう作動油（液体）の流れのみを許容するリリーフ弁ＲＶ２ａを設けてもよい。このようにしても、圧側室Ｒ２内の圧力が第二設定圧以上となるとリリーフ弁ＲＶ２ａが開弁して圧側室Ｒ２の作動油をタンクＴへ逃がすので、圧側減衰力が過剰となるのを防いで、過大な減衰力の発揮による建物ＳＴへ過剰な負荷がかかるのを阻止できる。

＜第三の実施の形態＞
第三の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ３の説明において、第二の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ２と同様の部材については説明が重複するので、同一の符号を付すのみとして、詳しい説明を省略する。よって、以下に第三の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ３の構造のうち、第二の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ２と異なる構造について説明する。

第三の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ３は、図６に示すように、図４の第二の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ２の構成に加えて、圧側室Ｒ２からタンクＴへ向かう作動油の流れのみを許容する第三リリーフ弁ＲＶ３を備えて構成されている。

第三リリーフ弁ＲＶ３は、図示したところでは、ボトムキャップ１１に設けられた圧側室Ｒ２とタンクＴとを連通する通路Ｐ３に設けられている。本例では、第三リリーフ弁ＲＶ３と通路Ｐ３は、大量の作動油の通過を許容できるように、二つ設けられている。なお、第三リリーフ弁ＲＶ３と通路Ｐ３は、ボトムキャップ１１以外に設けられてもよい。

第三リリーフ弁ＲＶ３は、ピストン２が非減速区間ＦＳから図６中右側へ移動して圧側減速区間ＣＳに到達したのち、圧側室Ｒ２の圧力が第二設定圧以上になると開弁して、圧側室Ｒ２から伸側室Ｒ１へ作動油を逃がす。本例の建物用衝突防止装置Ｂ３では、片ロッド型に設定されているため、圧縮作動時に圧側室Ｒ２から押し出される作動油量が大きくなるが、第二リリーフ弁ＲＶ２に加えて第三リリーフ弁ＲＶ３の設置により、通路Ｐ２，Ｐ３の開放時における流路面積が大きく確保できる。よって、第三リリーフ弁ＲＶ３を設けた建物用衝突防止装置Ｂ３によれば、圧行程時において、第二リリーフ弁ＲＶ２および第三リリーフ弁ＲＶ３の圧損によって圧側室Ｒ２内の圧力が第二設定圧を大きく上回る事態を招かない。以上より、第三の実施の形態の建物用衝突防止装置Ｂ３によれば、圧側減衰力が過剰となるのをより確実に防いで、過大な減衰力の発揮による建物ＳＴへ過剰な負荷がかかるのを阻止できる。なお、第三リリーフ弁ＲＶ３の設置数は任意であり、仕様によって設置数を適宜変更できる。

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、および変更が可能である。

１・・・シリンダ、２・・・ピストン、３・・・ピストンロッド、４，５・・・圧抜通路、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ２’，Ｂ３・・・建物用衝突防止装置、ＣＳ・・・圧側減速区間、ＥＳ・・・伸側減速区間、Ｏｃ１，Ｏｃ２，Ｏｃ３，Ｏｅ１，Ｏｅ２，Ｏｅ３・・・オリフィス、Ｒ１・・・伸側室、Ｒ２・・・圧側室、ＲＶ１・・・第一リリーフ弁、ＲＶ２・・・第二リリーフ弁、ＲＶ３・・・第三リリーフ弁、Ｔ・・・タンク

Claims

横置き型のシリンダと、
前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、
前記シリンダ内に移動自在に挿入されて前記ピストンに連結されるピストンロッドと、
前記シリンダ内に前記ピストンで区画された伸側室と圧側室と、
前記シリンダの外周に設けられたタンクと、
前記シリンダに設けられて前記シリンダ内と前記タンクとを連通するとともに前記ピストンの位置によらず前記ピストンにより全部が閉塞されず、前記ピストンの移動を抑制する減衰力を最小とする非減速区間を前記シリンダに対して設ける圧抜通路と、
前記シリンダに対して前記非減速区間の伸側に設定される伸側減速区間と前記非減速区間の圧側に設定される圧側減速区間に設けられ、前記シリンダを貫通して前記シリンダ内と前記タンク内とを連通する一つ以上のオリフィスとを備え、
前記圧抜通路および前記オリフィスは前記シリンダに対して前記タンクの液面より下方に設けられる
ことを特徴とする建物用衝突防止装置。
前記圧抜通路は、前記シリンダの軸方向に間隔を空けて設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の建物用衝突防止装置。
前記伸側減速区間および前記圧側減速区間は、免震支承される建物の小地震時想定変位を超える範囲に設定される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の建物用衝突防止装置。
前記伸側室から前記圧側室へ向かう液体の流れのみを許容する第一リリーフ弁と、
前記圧側室から前記伸側室へ向かう液体の流れのみを許容する第二リリーフ弁とを備えた
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用衝突防止装置。
前記圧側室から前記タンクへ向かう液体の流れのみを許容する第三リリーフ弁を備えた
ことを特徴とする請求項４に記載の建物用衝突防止装置。