JPH03292430A - 粘性ダンパ及び粘性ダンパを有する免震システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は粘性ダンパ及び粘性ダンパを有する免族システ
ムに係り、特に気温の変化に拘わらず一定の粘性抵抗が
得られるよう構成した粘性ダンノく及び粘性ダンパを有
する免震システムに関する。

従来の技術 例えば、ビル等の建物あるいは比較的重量のある構造物
等（被免震物）においては、建物及び構造物を地震から
保護するため免震構法を用いた建設が行なわれており、
このような建物あるもＸは構造物全体を免震する免震構
法では、地盤と建物あるいは構造物との間に設けた免震
システムにより地盤からの振動を緩和するようになって
いる。この種の免震システムとしては、例えば表面にゴ
ムが被覆された円盤状の金属板と、円盤状に形成された
ゴム板とを交互に複数枚積重し、それらが互いに分離し
ないように保持されている積層ゴム部材を地盤と構造物
との間に適宜複数個所設けるとともに、両者間に粘性ダ
ンパを設けてなるものがある。

従って、上記免震システムを適用した場合、地震発生時
には地盤からの振動は、積層ゴム部材の弾性力と、粘性
ダンパのせん断力とにより緩衝される。この種の粘性ダ
ンパは、例えば、円筒状のケーシング内に可動円板を設
けるとともに高粘性流体を充填してなり、ケーシング内
で可動円板が受ける粘性抵抗により振動を減衰する構成
となっている。

発明が解決しようとする課題 高粘度の粘性流体は温度変化によりその粘度が大きく変
化する。しかるに、上記粘性ダンパでは複数の可動円板
がケーシングに固定された複数の固定板間で移動自在に
設けられ且つ、可動円板と固定板との間隔が狭く設定さ
れており、可動円板と固定板との間で発生する抵抗力は
粘性流体の粘度の変化に伴って変化することになる。す
なわち、上記粘性ダンパを有する免震システムが温度変
化の大きい場所に設置された場合、例えば気温が高くな
ると粘性ダンパの抵抗力が減少し、気温が低くなると粘
性ダンパの抵抗力が増大することになり、温度変化によ
り大きく抵抗力が変化してしまうといった課題がある。

そこで、本発明は上記課題を解決した粘性ダンパ及び粘
性ダンパを有する免震システムを提供することを目的と
する。

課題を解決するための手段 本発明は、 高粘度の粘性流体が充填されたケーシングと、該ケーシ
ング内に固定された固定板と、該固定板に対向し該ケー
シング内で移動自在に配設された可動板と、よりなる粘
性ダンパにおいて、前記ケーシング内に充填された粘性
流体の温度を検出する温度センサと、 前記粘性流体を加熱する加熱手段と、 前記粘性流体を冷却する冷却手段と、 前記温度センサからの検出信号により前記粘性流体が所
定温度範囲より低温のとき前記加熱手段を作動させ、前
記粘性流体が所定温度範囲より高温のとき前記冷却手段
を作動させる温度制御手段と、 を具備してなる。

又、本発明になる粘性ダンパを有する免震システムは、 被免震体の底部に設けられ該被免震体を滑動可能に支持
する複数の支持部材と、 前記被免震体の底部に設けられ固定板と該固定板に対向
して設けられ被免震体と一体的に移動する可動板を有す
るケーシング内に高粘度の粘性流体が充填された複数の
粘性ダンパと、 前記複数の粘性ダンパのケーシング内に充填された粘性
流体の温度を検出する温度センサと、前記複数の粘性ダ
ンパを加熱する加熱手段と、前記複数の粘性ダンパを冷
却する冷却手段と、前記温度センサからの検出信号によ
り前記粘性流体が所定温度範囲より低温のとき前記加熱
手段を作動させ、前記粘性流体が所定温度範囲より高温
のとき前記冷却手段を作動させる温度制御手段と、 よりなる。

作用 本発明の粘性ダンパでは、気温の変化があっても加熱手
段により粘性流体を加熱し、あるいは冷却手段により粘
性流体を冷却して粘性流体の温度を一定に保ち所定の粘
性抵抗が安定的に得られる。

又、粘性ダンパを有する免震システムでは、複数の粘性
ダンパの粘性抵抗を気温の変化に拘わりなく一定となる
ようにして被免震体に伝わる地震を良好に減衰すること
ができ、地震発生時の免震効果が確実に得られる。

実施例 第１図乃至第３図に本発明になる粘性ダンパ及び粘性ダ
ンパを有する免震システムの一実施例を示す。

第１図は免震構法により建設された建物の概略構成図で
ある。第１図に示す如く、建物１の底面と地！！２との
間には免震システム３が設けられており、地盤２及び免
震システム３は地面４に掘られた地下５に設置されてい
る。

この免震システム３は、建物１を支持する複数個の積層
ゴム部材（支持部材＞６（ｆ）！、６２゜・・・）と、
水平方向の振動を緩衝する複数の粘性ダンパ７　（７＋
　、　７ｚ　、・・・）とよりなる。尚、積層ゴム部材
６は前述したように表面にゴムが被覆された金属板と、
円盤状のゴム板とを交互に複数枚積重しこれ等を一体的
に保持する構造となっており、弾性的なそのせん断力に
より振動を減衰する。

又、第１図中積層ゴム部材６及び粘性ダンパ７は２個し
か見えないが、建物１の床面積及び階数等、建物１の大
きさ９重量に応じた数が設置されており、各複数の積層
ゴム部材６は夫々等しい荷重が作用するように所定間隔
ごとに設置される。

ここで、第２図、第３図を参照して粘性ダンパ７の構成
につき説明する。

両図中、粘性ダンパ７は大略平板状のベース１２上に円
筒状の外筒１３を固着してなるケーシング１４と、ケー
シング１４の内部に固定された複数（本実施例では３枚
）の固定板１５１〜１５３と、各固定板１５１〜１５３
間に介在するように設けられた複数（本実施例では２枚
）の可動円板１６１．１６２とよりなり、ケーシング１
４内には高粘度の粘性流体１．７が充填されている。

１８はベース２より垂立する取付ねじ棒で、固定板１５
＋〜１５３に挿通されており、各固定板１５１〜１５３
の間隔は取付ねじ棒１８に嵌合する筒状のスペーサ２０
により決まる。

第１の可動円板１６１は固定板１５１と第２の固定板１
５２との間に介在するように組付けられ、第２の可動円
板１６２は第２の固定板１５２と第３の固定板１５３と
の間に介在するように組付けられている。

下側の可動円板１６１の中心孔１６＋　−ａには＊２１
が起立するように固着されている。又、上側の可動円板
１６２の中心孔１６２−ａには中空軸２２が固着されて
いる。この中空軸２２は上記軸２１の鍔部２１ａに当接
載置され、これにより第１．第２の可動円板１６１，１
６２の間隔が決まる。尚、軸２１と中空軸２２とは結合
部材２３を介して軸２１．中空軸２２に螺合するボルト
２４．２５により一体的に結合される。

又、中空軸２２の外周には環状のブラケット２６が固着
され、ブラケット２６は前記建物１に固定される。例え
ば、地震が発生した場合、被免震物は可動円板１６１，
１６２とともに水平方向に移動する。その際可動円板１
６１．１６２は固定板１５１〜１５３０間を移動して粘
性流体１７の抵抗力を受け、水平方向の振動が減衰され
る。

２７は蓋で、中空軸２２の外周に取付けられ、ケーシン
グ１４の上部開口を閉蓋する。又、蓋２７の周縁とケー
シング１４の外周１３との間には蓋２７とケーシング１
４との間を密閉するカバー２８が設けられている。これ
により、ケーシング１４内に塵埃等が侵入することが防
止される。

３０は加熱・冷却手段としての熱電冷却素子で、ケーシ
ング１４の外筒１３の外周に取付けられている。この熱
電冷却素子３０は２つの異種金属の接合部を通る電流を
流したとき熱が吸収されるというベルチェ効果に基づい
て作成された電子熱ポンプであり、例えば半導体を用い
た場合正負画電極側（図示せず）が発熱源、中間電極（
図示せず）が吸熱源となる。

熱雷冷却素子３０の周囲は火災防止のためアルミクロス
製の保護カバー３１により覆われ、且つ保護カバー３１
の内面には断熱材３２が充填されている。尚、ベース１
２の四隅では第２図に示すように、上記保護カバー３１
を避けるように外筒１３を保持する支持板３６が固着さ
れている。

３３．３４は粘性流体１７の温度を検知する温度センサ
としての熱電対で、制御装置３５に接続されている。

第４図に示す如く、制御装置３５は、複数の粘性ダンパ
７に設けられた各熱雷対３３．３４からの温度検出信号
に基づき予め設定された温度を保つように熱電冷却素子
３０による加熱又は冷却を１１Ｊｉｌｌする温度ＩＩＪ
Ｉ！１回路３５Ａと、温度制御回路３５Ａからの加熱指
令信号により各粘性ダンパ７の熱電冷却素子３０の正負
電極側（図示せず）へ通電して発熱させる加熱駆動回路
３５Ｂと、温度制御回路３５Ａからの冷却指令信号があ
ると各粘性ダンパ７の熱電冷却素子３ｏの中間電極側（
図示せず）へ通電し吸熱作用により冷却させる冷却駆動
回路３５Ｃとよりなる。尚、第４図中１個の熱電冷却素
子３０しか図示していないが、本実施例では複数の粘性
ダンパ７１〜７Ｔｌの夫々の熱電冷却素子３０＋〜３０
ηを動作させている。

３７は温度設定スイッチで、温度制御回路３５Ａに接続
され、粘性流体１７の温度を所望の温度範囲に設定する
ための温度設定手段として機能する。本実施例では温度
設定スイッチ３７により粘性流体１７の温度を粘性抵抗
が安定している２０℃〜３０℃の範囲に設定するものと
する。

ここで、上記制御装置３５が実行する粘性流体１７に対
する温度制御の処理動作につき、第５図を参照して説明
する。

第５図中、まずステップ８１（ｇ、下ステップを省略す
る）において粘性流体１７の温度を検出する熱電対３３
．３４からの温度検出信号をチエツクする。気温が低下
する冬になり、熱電対３３゜３４のいずれか一方あるい
は両方からの温度検出信号が２０℃以下の温度を検出し
たときはｓ２に移り、加熱駆動回路３５Ｂに加熱指令信
号を出力して熱電冷却素子３ｏｊＩｒ発熱させる。そし
て、８１．８２の処理は粘性流体１７の温度が２０℃以
上になるまで繰り返し実行される。

熱電冷却素子３０の加熱により粘性流体１７の温度が２
０℃以上になると＄１から８３に移り、粘性流体１７が
３０℃以上になったかどうかをチエツクする。尚、粘性
流体１７が２０〜３０℃の範囲内にあればＳ３から８１
に戻り、８１．８３の処理を繰り返して粘性流体１７の
温度を監視する。

Ｓ３において、例えば気温が上昇する夏になり、熱電対
３３．３４のいずれか一方あるいは両方からの温度検出
信号が３０℃以上の温度を検出したときはＳ４に移り冷
却駆動回路３５Ｃに冷却指令信号を出力して熱電冷却素
子３ｏを吸熱させる。

そして、８３．８４の処理は粘性流体１７の温度が３０
’Ｃ以下になるまで繰り返し実行される。粘性流体１７
が３０℃以下になると８１．８３が繰り返され粘性流体
１７の温度監視が実行される。

このように、粘性流体１７の温度は予め設定された所定
範囲内に調整されているため、気温の変化があっても常
に一定の粘性抵抗を維持することができる。従って、粘
性ダンパ７は熱電冷却素子３０による発熱あるいは冷却
により設計されたとおりの性能を安定して発揮すること
ができ、地震発生時においても気温の変化に拘わりなく
良好に振動を減衰させることができ、建物１を地震から
守ることができる。

尚、上記実施例では粘性流体１７の温度を２０へ・３０
℃としたが、これに限らず温度設定スイッチ３７の操作
により任意の温度範囲を設定することができる。又、上
記温度制御動作では１個の熱雷冷却素子３ｏを加熱又は
冷却させるよう説明しているが、本実施例では複数の粘
性ダンパ７の夫々に設けられた熱電冷却素子３ｏも同様
に加熱・冷却制卸している。

上記温度制御回路３５Ａは１個の粘性ダンパ７において
２個の熱電対３３．３４のいずれが一方が故障しても温
度検出可能であり、故障に対する信頼性が高められてい
る。

尚、加熱・冷却手段としては上記熱雷冷却素子に限らず
例えば免震システム３が密閉された地下室に設置されて
いある場合、地下室全体を暖房あるいは冷房して複数の
粘性ダンパ７の粘性流体１７を一定温度に保つようにし
ても良い。又、上記実施例ではケーシング１４を介して
粘性流体１７を加熱・冷却したが、ケーシング１４内に
熱電冷却素子３０を設けて直接粘性流体１７を加熱・冷
却するようにしても良い。

尚、上記免震システムの制御袋＠３５は第６図に示すよ
うに粘性流体の温度制御状態を監視するための出力端子
３５ａあるいは、熱電冷却素子３０や熱電対３３．３４
の断線や過電流等の異常を監視するための出力端子３５
ｂをもっている。

これ等の出力端子３５ａ、３５ｂは、建物１全体を監視
するビル監視システム３８に接続され、免震システム３
をビル監視システム３８と連動させることも可能である
。

又、上記実施例では第２図、第３図に示す構成の粘性ダ
ンパ７を用いたが、これに限らず、これ以外の構成とさ
れた粘性ダンパを用いても良いのは言うまでもない。

発明の効果 上述の如く、本発明になる粘性ダンパは、温度制御手段
により粘性流体が所定の温度を保つように加熱あるいは
冷却して粘性抵抗を調整できるので、気温の変化があっ
ても周囲の温度に拘わりなく粘性流体の温度が一定の範
囲に制御され所定の粘性抵抗を安定的に得られ、地震等
の振動に対し安定した減衰効果が得られる。

又、粘性ダンパを有する免震システムでは、複数の粘性
ダンパの粘性抵抗を気温の変化に拘わりなく一定となる
ように調整することができるので、被免震体に伝わる地
震による振動を複数の粘性ダンパがバランス良く良好に
減衰することができ、地震発生時免震効果が確実に得ら
れ且つ気温の変化に対する信頼性が高まり常に設計当初
の性能を得ることができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる粘性ダンパ及び粘性ダンパを有す
る免震システムの一実施例が適用された構造物の概略構
成図、第２図は粘性ダンパの縦断面図、第３図は粘性ダ
ンパを上方がらみた一部切截平面図、第４図は制御装置
の構成図、第５図は制御装置が実行する処理を説明する
ためのフローヂャート、第６図は制御装置をビル監視シ
ステムと接続したブロック図である。 ３・・・免震システム、６・・・積層ゴム部材、７・・
・粘性ダンパ、１４・・・ケーシング、１５１〜１５３
・・・固定板、１６１．１６２・・・可動円板、１７・
・・粘性流体、３０・・・熱雷冷却素子、３３．３４・
・・熱電対、３５・・・制御装置、３５Ａ・・・温度制
御回路、３５Ｂ・・・加熱駆動回路、３５Ｃ・・・冷却
駆動回路、３７・・・温度設定スイッチ。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高粘度の粘性流体が充填されたケーシングと、該
   ケーシング内に固定された固定板と、該固定板に対向し
   該ケーシング内で移動自在に配設された可動板と、より
   なる粘性ダンパにおいて、 前記ケーシング内に充填された粘性流体の温度を検出す
   る温度センサと、 前記粘性流体を加熱する加熱手段と、 前記粘性流体を冷却する冷却手段と、 前記温度センサからの検出信号により前記粘性流体が所
   定温度範囲より低温のとき前記加熱手段を作動させ、前
   記粘性流体が所定温度範囲より高温のとき前記冷却手段
   を作動させる温度制御手段と、 を具備してなることを特徴とする粘性ダンパ。
2. （２）被免震体の底部に設けられ該被免震体を滑動可能
   に支持する複数の支持部材と、 前記被免震体の底部に設けられ固定板と該固定板に対向
   して設けられ被免震体と一体的に移動する可動板を有す
   るケーシング内に高粘度の粘性流体が充填された複数の
   粘性ダンパと、前記複数の粘性ダンパのケーシング内に
   充填された粘性流体の湿度を検出する温度センサと、前
   記複数の粘性ダンパを加熱する加熱手段と、前記複数の
   粘性ダンパを冷却する冷却手段と、前記温度センサから
   の検出信号により前記粘性流体が所定温度範囲より低温
   のとき前記加熱手段を作動させ、前記粘性流体が所定温
   度範囲より高温のとき前記冷却手段を作動させる温度制
   御手段と、 よりなることを特徴とする粘性ダンパを有する免震シス
   テム。