JP4734777B2 - 3D vibration isolator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水平方向および上下方向の免振機能を備えた三次元免振装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
原子力発電所等の重要施設は地震等による影響を極力無くす建築物として構築されるが、その重要施設を立地条件にかかわらず構築できる立地拡大を目指したサイトフリーと、設備の標準化によるコスト低減を目指した標準化プラント構築とを可能とする免振構造の採用が望まれる。
【0003】
一般に、ビル等の建築物の免振は積層ゴム等を用いた水平免振構造が採用されるが、これに上下免振構造を併用することにより三次元免振を達成して地震から建築物を効率良く保護することができ、これを上記重要施設に適用することにより建築物の標準化が可能となる。
【0004】
この種の三次元免振装置としては、例えば特開平8−218678号公報に開示されるものが提案されている。この三次元免振装置は、積層ゴム等の水平免振装置の下部または上部に上下免振機構を付加して構成されている。即ち、水平免振装置と上下免振機構とを上下方向に直列配置して構成されるようになっており、建築物の重量がこれら水平免振装置および上下免振機構に入力されるようになっている。
【0005】
ところで、このような三次元免振装置にあっては、建築物が地震入力時の上下振動に共振するのを避けるべく、この建築物側の上下方向の固有振動数を長周期化することが望ましい。つまり、地震により入力される上下振動の卓越周期は0.5秒以下の範囲に存在するため、上下免振機構で決定される建築物側の上下方向の振動周期は少なくとも0.5秒以上、望ましくは3秒以上に長周期化して設定する必要があり、このように建築物を長周期化するためには、上下免振機構のバネ剛性を適切に設定する必要がある。
【0006】
また、上下免振機構には、建築物の重量を確実に支持できること、並びに建築物のロッキング振動を防止できることも求められる。上下免振機構のバネ剛性の設定が不適当であると、建築物の上下振動周期が免振領域から短周期方向にずれて効果的に上下免振できなくなる虞がある。そして、このように免振領域からずれると建築物の上下振動が大きくなり、延いてはこの建築物に引抜き力が大きく作用して、積層ゴム等で構成される水平免振装置が損傷されてしまう虞もある。
【0007】
さらに、建築物の荷重を支持するために上記上下免振機構のバネ剛性を大きくした場合には、この上下免振機構のバネ剛性に起因する上下変動荷重が水平免振装置の性能に大きな影響を与える。つまり、水平免振装置の上に直列に上下免振機構を設けて構成した三次元免振装置であると、水平免振装置には上下免振装置を介して上下変動荷重が作用することになるが、水平力により水平免振装置の積層ゴムに剪断力が発生しているときに、上下方向の変動荷重を受けるとその剪断抵抗力が上下変動力の影響を受けて変動してしまう。
【0008】
これ故、上記特開平8−218678号公報に開示されるような従来の三次元免振装置では、水平免振装置自身が備える水平バネ剛性で本来達成されるべき水平免振性能に対して、上記上下免振機構の大きなバネ剛性に起因する上下変動荷重が影響し、水平免振装置単体を目的通りの性能で設計することが困難になる。
【0009】
そこで、本願出願人は先に、特開2001−82542号公報にて示したように、支持構造物と免振構造物との間に、上下変動荷重を受けずに専ら水平免振を行う水平免振装置と、水平荷重を受けずに専ら上下免振を行う上下免振装置とを並設した三次元免振構造を提案した。即ち、当該特開2001−82542号公報の三次元免振装置にあっては、水平免振装置には積層ゴムを用いて、この積層ゴムには上下方向の相対変位を許容して水平変位のみを伝達する伝達機構を介在させて支持構造と免振構造との間に取り付ける一方、上下免振装置には免振構造体の荷重を確実に支持する必要性から皿バネ積層体を用い、この皿バネ積層体には水平方向の相対変位を許容する滑動機構を介在させて支持構造と免振構造との間に取り付けるようになっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、係る提案の三次元免振装置では、上下免振装置に皿バネ積層体を用いているため、上下方向変位のストロークを十分に確保し得ず、現状では免振構造物の上下固有周期を未だ1秒以上に長周期化するのが困難で、望まれている3秒以上の長周期化を達成出来ないという課題がある。
【0011】
ここで、水平免振の長周期化のみならず、上下ストロークをも十分に確保して上下固有周期を3秒以上に長周期化し得る三次元免振装置として、例えばゴム等の可撓性に富む材料にて単一気密構造の空気バネを作り、当該空気バネで三次元免振することも考えられ、このような単一気密構造の空気バネの研究開発も鋭意進められている。ところが、空気バネによって免振構造物を3秒以上の上下固有周期で支持するには、20気圧(20kg/bar、101.325Pa)程度の内圧を確保する必要があって、ゴムなどの可撓性に富む材料で気密室を構成すると、その材質上、損傷を受け易いだけでなく経時劣化を生じる等、耐久信頼性の面で漏洩発生の虞が高い。そして、漏洩が生じると免振装置としての最も基本的な機能である免振構造物の支持機能を喪失してしまい、基礎版などの支持構造物の破壊や免振構造物の不等沈下をもたらす。
【0012】
よって、以上の理由から、従来の三次元免振装置はいずれも、水平および上下の三次元方向の免振機能を共に長周期化を図りつつ、的確かつ十分に、しかも高い信頼性をもって発揮させ得ているとはいえず、従って、これを上記重要施設等に適用して建築物の標準化を達成することは、著しい困難を伴うという課題があった。
【0013】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、専ら水平免振を行う水平免振装置と、専ら上下免振を行う上下免振装置とを並設する構成の三次元免振装置において、上下免振装置に耐久信頼性の高い鋼製ケース製の空気バネを用いて、水平免振装置による本来の水平免振機能を十分に確保しつつ、上下固有周期の3秒以上の長周期化を達成し得る三次元免振装置を提供することにある。
【0014】
また、上記鋼製ケースで形成した空気バネを用いた場合、免振構造物下での配設位置が南北に異なると、それら各空気バネの周囲温度条件は四季や昼夜を通じて同等に変動することはない。このため、このような周囲温度条件の変動に差異が生じた場合に、各空気バネの内圧が相違して免振構造物に不等沈下や傾きが生じてしまう虞がある。そこで、本発明では、空気バネによる上下免振機能を損なうことなく外気温などの影響による空気バネの内圧変動を規定の一定範囲内に抑えて、免振構造物下に複数配設される空気バネ相互間の高さをほぼ一定に保ち得、もって免振構造物に不等沈下や傾きを生じさせることのない三次元免振装置を提供することを第2の目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記第1の目的を達成するために本発明では、支持構造物と該支持構造物の上方に間隔を隔てて配置される免振構造物との間に設けられる三次元免振装置であって、これら両構造物間の水平方向の相対移動を許容する滑動機構を介して上下免振する上下免振装置と、両構造物間の上下方向の相対移動を許容する水平方向力伝達機構を介して水平方向免振する水平免振装置とからなり、該上下免振装置には、一端が閉塞された円筒状の鋼製ケースと該鋼製ケース内を摺動する摺動体とによって上下に拡縮するバネ室を形成した空気バネを用い、該空気バネの一端と該一端が当接する一方の構造物との間に前記滑動機構を介在させ、前記空気バネの鋼製ケースに径方向外方に延出させた支持ステーを一体形成し、該支持ステーに前記水平免振装置の一端を結合させて、前記上下免振装置と滑動機構とを前記水平方向力伝達機構として機能させる構成となし得る(請求項1)。
【0017】
さらに、前記支持ステーは環状のフランジに形成し、該フランジに沿って前記鋼製ケースの周囲に、前記水平免振装置を複数並設する構成にもなし得る(請求項2)。
【0018】
またさらに、前記支持ステーあるいはフランジと他方の構造物との間に、上下方向の振動減衰装置を設けた構成にもなし得る(請求項3)。
【0019】
さらにまた、前記一方の構造物に、前記上下免振装置の他端を固定する固定台座を一体形成し、該固定台座と前記鋼製ケースの周壁部との間に水平方向の振動減衰装置を設けた構成にもなし得る(請求項4)。
【0020】
ここで、前記滑動機構には転がり支承を用い得る(請求項5)。
また、前記水平免振装置には積層ゴムを用い得る(請求項6)。
【0021】
一方、上記第2の目的を達成するために、本発明にあっては、前記上下免振装置の空気バネに、平常時における空気バネ室の内圧を一定範囲内に調圧するとともに、振動検知時に該調圧機能を強制停止させる定空気圧維持装置を取り付けたことを特徴とする(請求項7)。
【0022】
ここで、前記定空気圧維持装置は、前記空気バネ室の内圧を検出する圧力センサと、該空気バネ室内の圧力を規定の上限値以下に保つリリーフ弁と、該リリーフ弁に直列接続されて該リリーフ弁による圧力解放機能を抑制する電磁開閉弁と、該空気バネ室内に圧搾空気を供給する圧気供給手段と、該圧力センサで検出した圧力値に基づいて該電磁開閉弁と該圧気供給手段との作動を制御する制御器とからなり、該制御器は該圧力センサで検出した圧力値が規定の下限値以下になると該圧気供給手段を作動させて空気バネ室の内圧を該下限値以上に保つ一方、該圧力センサで検出した圧力値の変動を監視して、該変動に基づいて振動を検知したときに該電磁開閉弁を閉じるとともに圧気供給手段の作動を停止させる構成となし得る(請求項8)。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る三次元免振装置の好ましい実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の基本形をなす第1実施形態を示すものである。図示するように、この三次元免振装置10は、支持構造物12とこの支持構造物12の上方に間隔を隔てて配置される免振構造物14との間に配設されて、これら両構造物12,14間の上下方向の相対移動を水平方向力伝達機構20を介して許容しつつ水平免振する水平免振装置16と、両構造物12,14間の水平方向の相対移動を滑動機構28を介して許容しつつ上下免振する上下免振装置18とからなる。
【0024】
両免振装置16,18は両構造物12,14間に並列配置され、水平力伝達機構20は水平免振装置16とその上方の免振構造物14との間に配置される一方、滑動機構28は上下免振装置18とその下方の支持構造物12との間に配置され、上下免振装置18によって免振構造物14の鉛直荷重を支持するようになっている。これら水平免振装置16と上下免振装置18,水平力伝達機構20及び滑動機構28とは、同図に示すように、1つの三次元免振ユニットを構成し、このユニットが免振構造物14の下面に複数個配置されて全体の三次元免振を行うようになっている。なお、水平免振装置16と上下免振装置18とは、これらを並列配置させてあれば必ずしもユニット化する必要はなく、個数も同数である必要はない。
【0025】
上記水平免振装置16は、ゴム層と鋼板とが交互に積層される積層ゴム22で構成され、この積層ゴム22には下方フランジ22aと上方フランジ22bとが設けられる。この積層ゴム22の設置部位には支持構造物12から所定高さの鉄筋コンクリート造の固定台座24が突設され、この固定台座24上に下方フランジ22aを固定して積層ゴム22が設置される。積層ゴム22は、水平方向に等方性の復元性能および減衰性能を有し、水平方向全方位に対して的確な免振性能を発揮する。
【0026】
この水平免振装置16と免振構造物14との間には、免振構造物14の上下方向の相対移動を許容しつつ、水平方向の相対移動(水平方向力)を水平免振装置16に伝達する水平方向力伝達機構20が介在されており、この水平方向力伝達機構20は、積層ゴム22の上方フランジ22b上に立設された筒体32と、免振構造物14に固定される上方取付板34から垂設されて筒体32内に上下方向にスライド自在に挿入され、筒体32に対して水平方向に係合する軸体32aとから構成される。これら筒体32および軸体32aについては、図示例では上方フランジ22bに筒体32、上方取付板34に軸体32aを設けたが、これらの配置関係は逆であってもよい。
【0027】
そして互いに相対向する軸体32aの外周面と筒体32の内周面との間には、僅かな隙間を設けることが好ましい。これら外周面と内周面とを常時摺接状態とすると、免振構造物14と支持構造物12との間に上下方向相対移動が生じたときに両者間に摩擦力が発生し、これが上下方向力として水平免振装置16に作用するおそれがあるからである。他方、これら外周面と内周面との隙間が大きすぎると、免振構造物14と支持構造物12との間に水平方向相対移動が生じたときに水平免振装置16や免振構造物14に衝撃的な力が作用して好ましくないからである。
【0028】
さらに、上下方向に相対向する軸体32aの下端と積層ゴム22の上方フランジ22bとの間、及び同じく上下方向に相対向する筒体32の上端と上方取付板34との間とには、許容すべき上下方向相対変位よりも大きな隙間が設定され、免振構造物14と支持構造物12との上下方向相対移動で軸体32aと上方フランジ22bとが、また筒体32と上方取付板34とが干渉しないようになっている。ここで、筒体32および軸体32aの断面形状は、上下方向スライドと水平方向の係合が維持されるならば、円形などどのような断面形状としてもよい。そして、これら軸体32aと筒体32とが一対の係合部材を構成している。
【0029】
上記上下免振装置18には、空気バネ26が用いられている。この空気バネ26は、一端が平坦に閉塞された上下一対の有底円筒状の鋼製ケース26a,26bによって形成されており、下側鋼製ケース26aの方が上側鋼製ケース26bよりも大径になっていて、上側鋼製ケース26bの開放端側が下側鋼製ケース26aの開放端側に入り込んで相互に摺動自在に嵌合し、当該摺動部にはOリング27が介装されて、内部には20気圧(20kg/bar、101.325Pa)程度の圧搾空気を収納する密封された空気バネ室26cが上下に拡縮可能に画成されている。なお、ここで空気バネ26は上記のように必ずしも一対の鋼製ケース26a,26bで構成する必要はなく、少なくとも一方を鋼製ケース26aで形成して他方はその鋼製ケース26a内を上下に摺動するピストン様の摺動体としても良い。
【0030】
そして、空気バネ26の下側は、支持構造物12に載置される滑動機構28としての転がり支承29上に搭載される。空気バネ26の上側は、免振構造物14に下方に突出されて一体形成された環状の上方取付座30に上側鋼製ケース26bの上端部が嵌合固定されて取り付けられる。
【0031】
上記転がり支承29は、下面が平坦となった支持基板29aと、この支持基板29aの周縁部を適宜隙間を設けて覆う外殻29bと、これら支持基板29aと外殻29bとの間の空間部に収納される多数の小球29cとを備えて構成される。そして、上記支持基板29aは上記小球29cを介在させた状態で支持構造物12上面に敷設されるスライド基板36に載置され、介在された小球29cが転動することにより、この転がり支承29と支持構造物12とは極小さな滑動抵抗をもって滑動自在となっている。なお、滑動機構28として本実施形態では転がり支障29を用いているが、これに限らず、滑り支承を採用しても良い。
【0032】
また、水平免振装置16の上方取付板34と上方フランジ22bとの間には、これらに結合されて支持構造物12と免振構造物14との上下方向の相対振動のエネルギーを吸収して当該上下振動を減衰させるダンパー50が別途設けられている。さらに、固定台座24と空気バネ26の下側鋼製ケース26aの周壁部との間には、これらの水平方向の相対変位方向に追従して回動するように両者にピンジョイント51を介して回動自在に結合されて、支持構造物12と免振構造物14との水平方向の相対振動のエネルギーを吸収して当該水平振動を減衰させるダンパー52が別途設けられている。これらの上下方向及び水平方向のバンパー50,52としては、例えば油圧式等の流体ダンパーあるいは摩擦ダンパー等を採用でき、ここでは油圧ダンパーが用いられている。
【0033】
一方、前記上下免振装置18の空気バネ26には、平常時における空気バネ室26cの内圧を一定範囲内に調圧するとともに、振動検知時にその調圧機能を強制停止させる定空気圧維持装置54が取り付けられている。この定空気圧維持装置54は、空気バネ室26cの内圧を検出する圧力センサ56と、この空気バネ室26c内の圧力を規定の上限値以下に保つリリーフ弁58と、このリリーフ弁58に直列接続されて当該リリーフ弁58による圧力解放機能を抑制する電磁開閉弁60と、空気バネ室26c内に圧搾空気を供給する圧気供給手段62と、この圧力センサ56で検出した圧力値に基づいて上記圧力解放抑制用の電磁開閉弁60と圧気供給手段62との作動を制御する制御器64とからなる。
【0034】
圧気供給手段62はエアコンプレッサ62aと電磁開閉弁62bとからなり、圧搾空気の供給時にはエアコンプレッサ62aの作動とともに電磁開閉弁62bが開放され、供給停止時にはエアコンプレッサ62aが停止されるとともに電磁開閉弁62bが閉じられるようになっている。
【0035】
制御器64はマイクロコンピュータにより構成され、圧力センサ56で検出した圧力値が規定の下限値以下になると圧気供給手段62を作動させて空気バネ室26cの内圧をその下限値以上に保つ一方、圧力センサ56で検出した圧力値の変動を常時監視して、この圧力変動の大きさ及び速さに基づいて振動を検知したときには電磁開閉弁60を閉じるとともに圧気供給手段62の作動を停止させるようになっており、振動が検知されない平常時にあっては圧力解放抑制用の電磁開閉弁60は開放されている。なお、上記振動の検知は支持構造体側に設けた加速度センサによって行うようにしても良い。
【0036】
以上の構成により本第1実施形態の三次元免振装置10では、支持構造物12と免振構造物14との間に水平免振装置16と上下免振装置18とが並列配置されることにより、地震による振動が入力されると水平免振装置16により水平振動エネルギーが吸収されて水平免振されるとともに、上下免振装置18により上下振動エネルギーが吸収されて上下免振され、これら水平免振と上下免振とをもって三次元免振される。また、水平免振装置16の上部に配置された水平力伝達機構20は、上下振動に起因する軸力変動が水平免振装置16に作用するのを阻止する機能を備える。
【0037】
ここで、水平免振装置16と上下免振装置18とを並列配置し、かつ免振構造物14の上下方向相対移動は許容し水平方向相対移動は水平免振装置16に伝達する水平方向力伝達機構20を設けることにより、鉛直方向に作用する免振構造物14の重量Wを上下免振装置18のみに支持させて、水平免振装置16には免振構造物14の重量Wが作用しないようにすることができる。このように水平免振装置16で負担する鉛直荷重がなくなるため、積層ゴム22のゴム層の面圧依存性を低下することができ、水平免振時のゴムの性状の不安定性を解消し得て、安定した性能を得ることができる。即ち、水平免振装置16には水平力伝達機構20を介して免振構造物14と支持構造物12間の水平方向の相対移動のみが伝達されるので、水平免振装置16である積層ゴム22は安定的にかつ十分な水平免振機能を発揮することができる。従ってまた、水平免振装置16の設計も容易になる。
【0038】
また、このように水平免振装置16に鉛直荷重が作用しないので、免振構造物14の下側に配置するこの水平免振装置16の総個数を少なく、あるいは小型化することができ、これにより水平免振に関して長周期化を確保し易くなり、かつコストの低減をも達成することができる。
【0039】
更に、水平力伝達機構20によって地震時の上下変動荷重を、上下免振装置18のみに負担させることができ、しかもこの上下免振装置18には水平方向の剛性が強大な有底筒体状の鋼製ケース26a,26bで形成した空気バネ26を用いているので、上下方向のバネ剛性をその空気バネ室26cの内圧調整で任意に容易に設定し得る。このため、この上下免振装置18にて支持される免振構造物14の上下方向の振動周期を、例えば3.0秒以上の最適な値にチューニングして長周期化を図ることが容易になし得るとともに、支持荷重の調整範囲も広く確保することができるようになる。
【0040】
また更に、この第1実施形態では上下免振装置18の下側鋼製ケース26aの下端面に転がり支承29を設けて、水平方向の自由な滑動が可能となっているため、支持構造物12と免振構造物14との間の水平振動が上下免振装置18に入力されるのをこの転がり支承29によって大幅に低減し得、もって、この上下免振装置18のバネ剛性が水平免振装置16に影響するのを極力防止することができる。この点からも、この水平免振装置16による水平免振機能を、予期した設定通りに発揮させることができ、この水平免振装置16の設計が容易になるとともに、上記転がり支承29や滑り支承が滑動するときの摩擦抵抗を水平振動の減衰要素として機能させることもできる。
【0041】
また、この第1実施形態の三次元免振装置10では、水平免振装置16の特性などを考慮せずに上下免振装置18のバネ剛性を独自に適切に設定でき、このような独自設定の上下免振装置18によって免振構造物14全体を支持できることからロッキング振動を効果的に抑制することができる。
【0042】
更に、上下免振装置18は一対の鋼製ケース26a,26bによって空気バネ室26cを画成した空気バネ26で構成されるが、上下振動の入力により空気バネ室26cが上下に拡縮変形して、相互に嵌合し合う一対の鋼製ケース26a,26bが互いに擦り合うため、このときの摩擦効果により上下振動に対する減衰効果も得ることができる。
【0043】
また、水平免振装置16の上方取付板34と上方フランジ22bとの間にダンパー50を別途設けることにより、上下振動の入力によりこのダンパー50が作動して上下振動エネルギーを吸収できるため、この構成によって必要な減衰を確保できるとともに、上下免振装置18としての減衰量の設定が容易になる。また、上方取付板34と上方フランジ22bとは上下方向に相対変位するが、水平方向には相対変位が生じないので、ダンパー50はその両端を上方取付板34と上方フランジ22bとのそれぞれに対して、ピンジョイント構造などを介さずに単に接続させるだけで良く、接続構造の簡略化が図れる。ここで、上下振動の入力に伴う減衰作用の発現に際し、若干の上下方向力が水平免振装置16の積層バネ22に加わることになるが、当該上下方向力はダンパー50の抵抗力のみであって、積層バネ22bの水平剛性に与える影響は殆ど無い。
【0044】
加えて、固定台座24と空気バネ26の下側鋼製ケース26aの周壁部との間にダンパー52を別途設けることにより、水平振動の入力によりこのダンパー52が作動して水平振動を吸収できるため、この構成によって必要な減衰を確保できるとともに、水平免振装置16としての減衰量の設定が容易になる。また、下側鋼製ケース26aと固定台座24とには上下方向の相対変位が生じないので、ダンパー52の両端はそれぞれ水平方向の回動のみを許容するピンジョイント51を介して接続させれば良い。
【0045】
一方、水平力伝達機構20は筒体32と軸体32aとから構成しており、これらによって水平方向の係合と上下方向の相対移動とを適切に確保でき、加えて構造が簡単であるとともに信頼性も高い。
【0046】
また、上下免振装置の空気バネ26には、平常時における空気バネ室26cの内圧を一定範囲内に調圧するとともに、振動検知時に当該調圧機能を強制停止させる定空気圧維持装置54を取り付けているので、上下振動入力時の免振機能を損なうことなく、温度変化に起因した各空気バネ相互間の膨張体積差を一定範囲内に維持し得る。
【0047】
即ち、上下免振装置18の空気バネ26にはその内圧が規定の上限値を超えると内部の圧搾空気を外部にリリーフするリリーフ弁58を設けているため、外気温の影響により内圧が高まってもその値を常に上限値以下に抑えることができる。一方、圧力センサ56により内圧が規定の下限値を下回ったことを検出すると、制御器64はエアコンプレッサ62aを作動させると共に電磁開閉弁62bを開放させて空気バネ室26c内部に圧搾空気を供給するので、空気バネ室26cの内圧を常時規定の一定値範囲内に保持することができる。このため、免振構造物14の北側や南側等に複数配設される空気バネ26の相互間に、大きな内圧差が生じることを防止でき、平常時において免振構造物を傾かせることなくその水平度を絶えず良好に維持することができる。
【0048】
そして、地震時などに大きな振動が加わった場合には、圧力センサ56で検出した空気バネ室26cの内部圧力を絶えず制御器64で監視することによって、その変動の大きさや速さから当該地震などの振動の入力を検知することができ、このような大きな振動を検知した際には、制御器64は空気バネ室26c内の圧搾空気を外部にリリーフするリリーフ弁58に直列接続させた電磁開閉弁60を強制的に閉塞させて圧搾空気の解放を抑止するとともに、圧気供給手段62の電磁開閉弁62bも強制的に閉塞させる。このため、大きな上下振動が加わった際には、空気バネ室26cは密閉状態に維持され、上下振動に伴って空気バネ室26cの内圧が急激に大きく上昇しても圧搾空気は外部に解放されず、これ故、空気バネ26による免振機能が損なわれることはない。
【0049】
従って、この第1実施形態の三次元免振装置10では、水平免振装置16による水平免振機能を阻害することなく十分良好に確保しつつ、空気バネ26でなる上下免振装置18によって上下免振機能をも3秒以上の長周期化を図りながら十分に確保し得て、三次元方向に優れた免振機能を発揮することができる。
【0050】
また、免振構造物14下に複数配設される各々の空気バネ26の平常時の内圧を、定空気圧維持装置54により、その設置位置の南北などに起因する外気温条件のバラツキに左右されずに、絶えず規定の一定範囲内に保持することができ、もって四季や昼夜を通じて免振構造物14の水平度を良好に維持して、不動沈下や傾きが生じることを防止できる。しかも、地震時などに大きな上下振動入力された場合には、当該振動を制御器64が検知して定空気圧維持装置54による調圧機能を強制的に停止させるから、空気バネ26による所期の免振機能を損なわずに確保できる。
【0051】
このため、この三次元免振装置10を原子力発電所等の地震時の安全性が強く要求される重要施設の構造物等に適用することにより、この重要施設構造物の標準化、すなわち建物設備やプラント設備、例えば建物の骨組みや配管,サポート等の規格化を達成することができる。また、重要施設のサイトフリーを可能として立地条件の拡大を図ることができるとともに、他方、施設構造物の工費低減も達成することができる。
【0052】
なお、本第1実施形態では水平免振装置16を積層ゴム22で構成したが、これに限ることなく水平免振を効果的に達成できる弾性部材であれば良い。更に、滑動機構として転がり支承29を用いたが、勿論これに限ることはなく、滑らかな相対移動を許容する構造、例えば滑り支承やリニアレール等を用いることができる。
【0053】
図2は、本発明の第2実施形態を示す。図示するように、この第2実施形態にあっても、上下免振装置18をなす空気バネ26と滑動機構の転がり支承29及び水平免振装置16は基本的に上記第1実施形態とほぼ同一構成であって、水平免振装置16に対して水平力を伝達する水平力伝達機構20の構成のみが異なっている。即ち、この第2実施形態では前記上下免振装置18と滑動機構28とを前記水平方向力伝達機構20として機能させるようになっている。以下には、前記第1実施形態と同一構成の部材については同一の符号を付してその説明を省略し、構成の相違する部分に付いてのみ詳しく述べる。
【0054】
本第2実施形態にあっては、前記空気バネ26の下側鋼製ケース26aに径方向外方に延出させた支持ステー66を一体形成し、この支持ステー66に前記水平免振装置16としての積層ゴム22の上端を接合させて水平方向力伝達機構20を構成している。この支持ステー66は鋼製でなり、上側鋼製ケース26bが摺動嵌合している下側鋼製ケース26aの上側部の外周に嵌着されて一体的に溶接接合されて設けられていて、下側鋼製ケース26aの当該部位の補強用リブとしても機能している。支持ステー66の一端は水平免振装置16の積層ゴム22の上端に向けて水平に延び、当該積層ゴム22の上方フランジ22bを構成し、その下面に積層ゴム22の上端部が接合されている。そして、この支持ステー66と免振構造物の下面との間に上下振動を吸収するダンパー50が設けられている。
【0055】
従って、当該第2実施形態によれば、支持ステー66によって下側鋼製ケース26aと積層バネ22の上端部とを繋ぐだけという極めて簡単な構造で、上下免振装置18と滑動機構28とを水平方向力伝達機構20として利用して機能させることができ、もって水平方向伝達機構を別途に設けずに済む。よって、部品点数の削減化が図れるばかりか、設置の手間も大幅に軽減できて、建設費の可及的な軽減が達成できる。
【0056】
また、上下免振装置16の下側鋼製ケース26aに一体的に設けられて径方向外方に延びる支持ステー66と免振構造物14の下面との間に上下振動を吸収するダンパー50を別途設けることで、入力される上下振動により、このダンパー50を作動させて上下振動エネルギーを吸収できるため、この構成によって必要な減衰を確保できるとともに、上下免振装置18としての減衰量の設定が容易になる。また、支持ステー66と免振構造物14下面とは上下方向に相対変位するが、水平方向には相対変位が生じないので、ダンパー50はその両端を免振構造物14下面と支持ステー66とのそれぞれに対して、ピンジョイント構造などを介さずに単に接続させるだけで良く、接続構造の簡略化が図れる。また、上下振動の入力に伴う減衰作用の発現に際して発生する上下方向力は、支持ステー66と上下免振装置18の下側ケース26aとを介して支持構造物12に伝えることができ、水平免振装置16の積層ゴム22に上下方向力が加わるのを防止できる。
【0057】
図3、図4は、本発明の第3実施形態を示す。図示するように、この第3実施形態にあっても、基本的には上下免振装置18と滑動機構28及び水平免振装置16は、上記第1及び第2実施形態とほぼ同一構成であり、さらに水平免振装置16に対して水平力を伝達する水平力伝達機構20も第2実施形態と基本的に同様の構成となっていて、その相違する点は水平免振装置16の積層ゴム22が上下免振装置18の空気バネ26の周囲を取り巻いて複数設けらていることにある。
【0058】
即ち、支持構造物12に一体形成されて水平免振装置16の積層ゴム22が配設される固定台座24は、上下免振装置18を構成する空気バネ26の外周囲に沿ってその下側鋼製ケース26aの下側部を囲繞するように、水平方向に所定距離を隔てて環状に設けられ、この固定台座24の上面に8つの積層ゴム22が等間隔で配設されている。一方、下側ケース26aの上端部には径方向外方に水平に延出されて各積層ゴム22の上端部に至る環状フランジ68が一体形成されていて、当該環状フランジ68の下面に各積層ゴム22の上端部が接合されている。つまり、この環状フランジ68は前記第2実施形態における支持ステー66並びに積層ゴム22の上方フランジ22bに相当する。
【0059】
また、環状フランジ68にはその上面と免振構造物14とを繋いで、当該免振構造物14の上下振動を減衰させるためのダンパー50が等間隔に4つ設けられている。更に、固定台座24と鋼製ケース26aの周壁部との間には、水平方向の振動を減衰させるダンパー52を、水平方向の回動を許容させるピンジョイント51を両端に介して接続させて放射状に4つ設けている。
【0060】
従って、この第3実施形態によれば、水平免振装置16の積層ゴム22を複数に分割して配設することにより、個々の積層ゴム22の小型化が図れるだけでなく、これらの積層ゴム22や上下方向の振動を吸収するダンパー50及び水平方向振動を吸収するダンパー51を、上下免振装置18の軸芯に対して容易に点対称に配置し得て、あらゆる方向への水平振動に対しても可及的に均等な免振性能を発揮させることができるようになる。
【0061】
なお、図示した第1〜第3実施形態では、そのいずれもが空気バネ26を免振構造物14側に固定して、支持構造物12に対して転がり支承を介して水平方向に相対移動可能となしているが、これらの配置関係は逆であってもよい。
【0062】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の三次元免振装置にあっては、次のような各種優れた効果を奏する。
【0063】
(1)水平方向力を受けずに専ら上下振動を免振する上下免振装置に、水平方向の剛性が強大な有底筒体状の鋼製ケースで形成した空気バネを用いているので、上下方向のバネ剛性をその空気バネ室の内圧調整で任意に容易に設定することができる。このため、この上下免振装置にて支持される免振構造物の上下方向の振動周期を、例えば3.0秒以上の最適な値にチューニングして長周期化を図ることが容易になし得るとともに、支持荷重の調整範囲も広く確保することができるようになる。また、上下免振装置は鋼製ケースとこの鋼製ケース内を摺動する摺動体に空気バネ室が画成された空気バネで構成されるが、上下振動の入力により空気バネ室が上下に拡縮変形して、相互に嵌合し合う鋼製ケースと摺動体が擦り合うため、このときの摩擦効果により上下振動に対する減衰効果も得ることができる。
【0064】
(2)上下免振装置の空気バネの鋼製ケースに径方向外方に延出させた支持ステーを一体形成し、この支持ステーに前記水平免振装置の一端を結合させるという極めて簡単な構造で、上下免振装置と滑動機構とを水平方向力伝達機構として利用して機能させることができ、水平方向伝達機構を別途に設けずに済む。よって、部品点数の削減化が図れるばかりか、設置の手間も大幅に軽減できて、建設費の可及的な軽減が達成できる。
【0065】
(3)また、支持ステーと免振構造物の下面との間に上下振動を吸収するダンパーを別途設けることで、入力される上下振動により、このダンパーを作動させて上下振動エネルギーを吸収できるため、この構成によって必要な減衰を確保できるとともに、上下免振装置としての減衰量の設定が容易になる。また、支持ステーと免振構造物下面とは上下方向に相対変位するが、水平方向には相対変位が生じないので、ダンパーはその両端を免振構造物の下面と支持ステーとのそれぞれに対して、ピンジョイント構造などを介さずに単に接続させるだけで良く、接続構造の簡略化が図れる。また、上下振動の入力に伴う減衰作用の発現に際して発生する上下方向力は、支持ステーを介して上下免振装置の鋼製ケースに伝えることができるので、積層ゴムなどからなる水平免振装置に上下方向力が加わるのを防止できる。
【0066】
(4)支持ステーを環状のフランジ状に形成することで、積層ゴムなどでなる水平免振装置や上下方向振動を吸収するダンパーを小型のものに複数に分割して上下免振装置の周囲に配設でき、個々の水平免振装置やダンパーの小型化が図れるだけでなく、これらを上下免振装置の軸芯に対して点対称に容易に配置し得て、あらゆる方向の水平振動に対しても可及的に均等な免振性能を発揮させることができるようになる。
【0067】
(5)一方の構造物に、上下免振装置の他端を固定する固定台座を一体形成すれば、当該固定台座と鋼製ケースとには上下方向の相対変位が生じないから、水平方向振動を吸収するダンパーを当該固定台座と鋼製ケースの周壁部との間に、水平方向の回動のみを許容するピンジョイントを介して容易に設けることができる。 また、水平振動の入力によりこのダンパーが作動して水平振動を吸収できるため、この構成によって必要な減衰を確保できるとともに、水平免振装置としての減衰量の設定が容易に行える。
【0068】
更に、固定台座を上下免振装置の鋼製ケースの周囲を取り巻いて囲繞する様に形成すれば、水平方向の振動を吸収するダンパーも小型のものに複数に分割して上下免振装置の周囲に、上下免振装置の軸芯に対して点対称の放射状に容易に配置し得て、あらゆる方向の水平振動に対しても可及的に均等な減衰性能を発揮させることができるようになる。
【0069】
(6)空気バネに、空気バネ室の内圧を規定の一定範囲内に保持する一方、振動検知時に該調圧機能を強制停止させる定空気圧維持装置を設けることにより、免振構造物下に複数配設される各々の空気バネの平常時の内圧を、それらの設置位置の南北の相違などに起因する外気温条件のバラツキに左右されずに、一定範囲内に保持することができ、もって四季や昼夜を通じて免振構造物の水平度を良好に維持して、不動沈下や傾きが生じることを防止でき、しかも、振動検知時には調圧機能を強制的に停止させるから、空気バネによる所期の免振機能を損なわずに確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る三次元免振装置の基本形である第1実施形態の概略構成を示す一部を断面した側面図である。
【図2】本発明に係る三次元免振装置の第2実施形態の概略構成を示す一部を断面した側面図である。
【図3】本発明に係る三次元免振装置の第3実施形態の概略構成を示す一部を断面した側面図である。
【図4】図3中に示すIV−IV線矢視部の平断面図である。
【符号の説明】
10 三次元免振装置
12 支持構造物
14 免振構造物
16 水平免振装置
18 上下免振装置
20 水平方向力伝達手段
22 積層ゴム
24 固定台座
26 空気バネ
26a,b 鋼製ケース
26c 空気バネ室
28 滑動機構
29 転がり支承
50,52 ダンパー
54 定空気圧維持装置
56 圧力センサー
58 リリーフ弁
60 電磁開閉弁
62 圧気供給手段
64 制御器
66 支持ステー
68 環状フランジ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-dimensional vibration isolator having a horizontal and vertical vibration isolation function.
[0002]
[Prior art]
Important facilities such as nuclear power plants are constructed as buildings that minimize the impact of earthquakes, etc., but site-free with the aim of expanding the location where the important facilities can be constructed regardless of location conditions, and cost reduction by standardization of facilities Adoption of a vibration isolation structure that enables the establishment of a standardized plant aimed at is desired.
[0003]
In general, horizontal vibration isolation structure using laminated rubber is adopted for vibration isolation of buildings such as buildings, but by using this together with top and bottom vibration isolation structure, 3D isolation is achieved and building from earthquake Can be efficiently protected, and it is possible to standardize buildings by applying it to the important facilities.
[0004]
As this type of three-dimensional vibration isolator, for example, a device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-218678 has been proposed. This three-dimensional vibration isolator is configured by adding a vertical vibration isolator mechanism to the lower or upper part of a horizontal vibration isolator such as laminated rubber. That is, the horizontal vibration isolation device and the vertical vibration isolation mechanism are arranged in series in the vertical direction so that the weight of the building is input to the horizontal vibration isolation device and the vertical vibration isolation mechanism. It has become.
[0005]
By the way, in such a three-dimensional vibration isolator, it is possible to lengthen the natural frequency in the vertical direction on the building side in order to prevent the building from resonating with the vertical vibration at the time of earthquake input. desirable. In other words, since the dominant period of vertical vibration input by an earthquake exists in the range of 0.5 seconds or less, the vertical vibration period on the building side determined by the vertical vibration isolation mechanism is at least 0.5 seconds, Desirably, it is necessary to set the period longer than 3 seconds, and in order to increase the period of the building in this way, it is necessary to appropriately set the spring stiffness of the vertical vibration isolation mechanism.
[0006]
The vertical vibration isolation mechanism is also required to be able to reliably support the weight of the building and to prevent rocking vibration of the building. If the setting of the spring rigidity of the vertical vibration isolation mechanism is inappropriate, the vertical vibration period of the building may deviate from the vibration isolation region in the short period direction, making it impossible to effectively perform vertical vibration isolation. And if it deviates from an isolation region in this way, the vertical vibration of a building will become large, and the pulling-out force will act on this building greatly, and the horizontal isolation device which consists of laminated rubber etc. will be damaged. There is also a risk of it.
[0007]
Furthermore, when the spring stiffness of the vertical vibration isolation mechanism is increased to support the building load, the vertical fluctuation load due to the spring stiffness of the vertical vibration isolation mechanism has a significant effect on the performance of the horizontal vibration isolation device. give. In other words, if it is a three-dimensional vibration isolator constructed by providing a vertical vibration isolator mechanism in series on the horizontal vibration isolator, a vertically variable load acts on the horizontal vibration isolator via the vertical vibration isolator. However, when a shearing force is generated in the laminated rubber of the horizontal vibration isolator due to a horizontal force, the shear resistance force fluctuates due to the influence of the up-and-down fluctuation force when subjected to a fluctuating load in the vertical direction.
[0008]
Therefore, in the conventional three-dimensional vibration isolator as disclosed in the above-mentioned JP-A-8-218678, with respect to the horizontal vibration isolation performance that should be originally achieved by the horizontal spring rigidity provided in the horizontal vibration isolation device itself, The vertical fluctuation load due to the large spring rigidity of the vertical vibration isolation mechanism is affected, making it difficult to design the horizontal vibration isolation device with the desired performance.
[0009]
Therefore, the applicant of the present application previously described horizontal horizontal vibration isolation between the support structure and the vibration isolation structure without any vertical fluctuation load, as described in JP-A-2001-82542. A three-dimensional vibration isolation structure was proposed in which a vibration isolation device and a vertical vibration isolation device that exclusively performs vertical vibration isolation without receiving a horizontal load. That is, in the three-dimensional vibration isolator disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-82542, a laminated rubber is used for the horizontal vibration isolator, and the horizontal displacement of the laminated rubber is allowed only in the horizontal direction. Is installed between the support structure and the vibration isolation structure with a transmission mechanism for transmitting the vibration, while the vertical vibration isolation device uses a disc spring laminated body because it is necessary to securely support the load of the vibration isolation structure. The disc spring laminated body is attached between the support structure and the vibration isolation structure with a sliding mechanism allowing a relative displacement in the horizontal direction interposed therebetween.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the proposed three-dimensional vibration isolator uses a disc spring laminated body for the vertical vibration isolator, the vertical displacement stroke cannot be secured sufficiently, and at present the vertical natural period of the vibration isolation structure However, it is still difficult to make the period longer than 1 second, and the desired period longer than 3 seconds cannot be achieved.
[0011]
Here, as a three-dimensional vibration isolator capable of ensuring not only a long period of horizontal vibration isolation but also a sufficiently long vertical stroke and a long natural period of 3 seconds or more, for example, flexibility such as rubber It is conceivable that a single airtight structure air spring is made of a rich material, and that the air spring is used for three-dimensional vibration isolation, and research and development of such a single airtight structure air spring has been intensively advanced. However, in order to support the vibration-isolating structure with an air spring by an upper and lower natural period of 3 seconds or more, it is necessary to secure an internal pressure of about 20 atm (20 kg / bar, 101.325 Pa), and a flexible material such as rubber. If the airtight chamber is made of a material rich in properties, the material is not only easily damaged but also deteriorated with time, and there is a high risk of leakage in terms of durability and reliability. If leakage occurs, the support function of the vibration isolation structure, which is the most basic function of the vibration isolation device, will be lost, resulting in the destruction of the support structure such as the base plate and the uneven settlement of the vibration isolation structure. Bring.
[0012]
Therefore, for the above reasons, all of the conventional three-dimensional vibration isolators exhibit both the horizontal and vertical three-dimensional vibration isolation functions with a long period of time, with sufficient accuracy and high reliability. Therefore, it has been a problem that it is extremely difficult to achieve standardization of buildings by applying it to the above important facilities.
[0013]
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object thereof is a configuration in which a horizontal vibration isolation device that exclusively performs horizontal vibration isolation and a vertical vibration isolation device that exclusively performs vertical vibration isolation are arranged in parallel. In the three-dimensional vibration isolator, the vertical vibration isolator uses an air spring made of a steel case with high durability and reliability, while ensuring the original horizontal vibration isolating function of the horizontal vibration isolator sufficiently, It is an object of the present invention to provide a three-dimensional vibration isolator capable of achieving a long period of 3 seconds or more.
[0014]
In addition, when air springs formed with the steel case are used, the ambient temperature conditions of these air springs will change equally throughout the seasons and day and night if the disposition position under the vibration isolation structure differs from north to south. There is no. For this reason, when there is a difference in the variation of the ambient temperature condition, there is a possibility that the internal pressure of each air spring is different and the vibration isolation structure is unevenly subsidized or tilted. Therefore, in the present invention, a plurality of air disposed under the vibration-isolating structure by suppressing the fluctuation of the internal pressure of the air spring due to the influence of the outside air temperature and the like within a specified range without impairing the vertical vibration isolation function by the air spring. It is a second object of the present invention to provide a three-dimensional vibration isolator that can keep the height between the springs substantially constant and that does not cause uneven subsidence or inclination of the vibration isolation structure.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, according to the present invention, there is provided a three-dimensional vibration isolator provided between a support structure and a vibration isolation structure disposed above the support structure with a space therebetween. A vertical vibration isolator that vertically isolates the structure via a sliding mechanism that allows horizontal relative movement between the two structures, and a horizontal force transmission mechanism that permits vertical relative movement between the two structures. The vertical vibration isolator is vertically expanded and contracted by a cylindrical steel case closed at one end and a sliding body that slides in the steel case. An air spring having a spring chamber is formed, and the sliding mechanism is interposed between one end of the air spring and one structure with which the one end abuts.And a support stay extended radially outwardly in the steel case of the air spring, and one end of the horizontal vibration isolator is coupled to the support stay, and the vertical vibration isolator and the sliding mechanism Can be configured to function as the horizontal force transmission mechanism (claim 1).
[0017]
Further, the support stay is formed in an annular flange, and around the steel case along the flange, the support stayHorizontalCan be configured to have multiple vibration isolator(Claim 2).
[0018]
Still further, a configuration in which a vertical vibration damping device is provided between the support stay or the flange and the other structure can be realized.(Claim 3).
[0019]
Furthermore, a fixed pedestal for fixing the other end of the vertical vibration isolator is integrally formed on the one structure, and a horizontal vibration damping device is provided between the fixed pedestal and the peripheral wall portion of the steel case. Can also be configured(Claim 4).
[0020]
Here, a rolling bearing can be used for the sliding mechanism.(Claim 5).
In addition,HorizontalLaminated rubber can be used for the vibration isolator(Claim 6).
[0021]
On the other hand, in order to achieve the second object, according to the present invention, the air spring of the upper and lower vibration isolator is adjusted to the normal pressure of the air spring chamber in a normal range, and at the time of vibration detection. A constant air pressure maintenance device for forcibly stopping the pressure regulating function is attached.(Claim 7).
[0022]
Here, the constant air pressure maintaining device includes a pressure sensor that detects an internal pressure of the air spring chamber, a relief valve that keeps the pressure in the air spring chamber below a predetermined upper limit value, and is connected in series to the relief valve. An electromagnetic on-off valve that suppresses a pressure release function by a relief valve, a pressurized air supply means for supplying compressed air into the air spring chamber, and the electromagnetic on-off valve and the pressurized air supply means based on a pressure value detected by the pressure sensor; A controller that controls the operation of the air spring, and when the pressure value detected by the pressure sensor falls below a specified lower limit value, the controller operates the pressurized air supply means to increase the internal pressure of the air spring chamber above the lower limit value. While maintaining, the fluctuation of the pressure value detected by the pressure sensor is monitored, and when the vibration is detected based on the fluctuation, the electromagnetic on-off valve is closed and the operation of the pressure supply means is stopped(Claim 8).
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a three-dimensional vibration isolator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a first embodiment forming the basic form of the present invention. As shown in the figure, the three-
[0024]
Both the
[0025]
The
[0026]
Between the
[0027]
A slight gap is preferably provided between the outer peripheral surface of the
[0028]
Further, between the lower end of the
[0029]
An
[0030]
The lower side of the
[0031]
The rolling support 29 includes a
[0032]
Further, between the upper mounting
[0033]
On the other hand, the
[0034]
The pressurized air supply means 62 comprises an
[0035]
The
[0036]
With the above configuration, in the three-dimensional
[0037]
Here, the
[0038]
Further, since the vertical load does not act on the
[0039]
Further, the horizontal
[0040]
Furthermore, in the first embodiment, the rolling support 29 is provided on the lower end surface of the
[0041]
Further, in the three-
[0042]
Further, the
[0043]
Further, by separately providing a
[0044]
In addition, since the
[0045]
On the other hand, the horizontal
[0046]
The
[0047]
That is, since the
[0048]
When a large vibration is applied at the time of an earthquake or the like, the internal pressure of the
[0049]
Therefore, in the three-
[0050]
Further, the normal internal pressure of each of the plurality of air springs 26 disposed under the
[0051]
For this reason, by applying this three-
[0052]
In the first embodiment, the
[0053]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. As shown in the figure, even in the second embodiment, the
[0054]
In the second embodiment, a
[0055]
Therefore, according to the second embodiment, the
[0056]
Further, a
[0057]
3 and 4 show a third embodiment of the present invention. As shown in the figure, even in the third embodiment, the
[0058]
That is, the fixed
[0059]
The
[0060]
Therefore, according to the third embodiment, the
[0061]
In each of the illustrated first to third embodiments, the
[0062]
【The invention's effect】
As described above, the three-dimensional vibration isolator of the present invention has the following various excellent effects.
[0063]
(1) Since an air spring formed of a bottomed cylindrical steel case with great horizontal rigidity is used for the vertical vibration isolator that exclusively isolates vertical vibration without receiving horizontal force, The spring rigidity in the vertical direction can be arbitrarily set easily by adjusting the internal pressure of the air spring chamber. For this reason, it is easy to tune the vertical vibration period of the vibration isolation structure supported by the vertical vibration isolation device to an optimum value of, for example, 3.0 seconds or longer to increase the period. In addition, a wide adjustment range of the support load can be secured. The vertical vibration isolator is composed of a steel case and an air spring in which an air spring chamber is defined on a sliding body that slides in the steel case. Since the steel case and the sliding body, which are expanded and contracted and fitted to each other, rub against each other, a damping effect against vertical vibration can be obtained by the friction effect at this time.
[0064]
(2) An extremely simple structure in which a support stay extended radially outward is integrally formed on a steel case of an air spring of a vertical vibration isolator, and one end of the horizontal vibration isolator is coupled to the support stay. Thus, the vertical vibration isolator and the sliding mechanism can be functioned using the horizontal direction force transmission mechanism, and it is not necessary to provide a horizontal direction transmission mechanism separately. Therefore, not only the number of parts can be reduced, but also the labor for installation can be greatly reduced, and the construction cost can be reduced as much as possible.
[0065]
(3) Since a damper for absorbing vertical vibration is separately provided between the support stay and the lower surface of the vibration-isolating structure, the vertical vibration energy can be absorbed by the input vertical vibration to absorb the vertical vibration energy. With this configuration, it is possible to ensure the necessary attenuation and to easily set the attenuation amount as the vertical vibration isolator. In addition, although the support stay and the bottom surface of the vibration-isolating structure are relatively displaced in the vertical direction, relative displacement does not occur in the horizontal direction. Thus, it is sufficient to simply connect without using a pin joint structure or the like, and the connection structure can be simplified. In addition, since the vertical force generated when the damping effect is generated due to the input of vertical vibration can be transmitted to the steel case of the vertical vibration isolator via the support stay, the horizontal vibration isolator made of laminated rubber or the like can be used. It is possible to prevent vertical force from being applied.
[0066]
(4) By forming the support stay in the shape of an annular flange, the horizontal vibration isolator made of laminated rubber or the like and the damper that absorbs the vertical vibration are divided into a plurality of small ones around the vertical vibration isolator. Not only can the individual horizontal vibration isolation devices and dampers be reduced in size, but they can also be easily placed point-symmetrically with respect to the axis of the vertical vibration isolation device to prevent horizontal vibrations in all directions. Even so, it will be possible to exert as even isolation performance as possible.
[0067]
(5) If a fixed pedestal for fixing the other end of the vertical vibration isolator is integrally formed on one structure, there is no vertical displacement between the fixed pedestal and the steel case. Can be easily provided between the fixed base and the peripheral wall portion of the steel case via a pin joint that allows only horizontal rotation. Further, since this damper can be actuated by the input of horizontal vibration to absorb the horizontal vibration, this configuration can ensure the necessary attenuation and can easily set the amount of attenuation as the horizontal vibration isolator.
[0068]
Furthermore, if the fixed pedestal is formed so as to surround and surround the steel case of the vertical vibration isolator, the damper that absorbs horizontal vibration is divided into a plurality of small ones to surround the vertical vibration isolator. In addition, it can be easily arranged in a point-symmetric radial manner with respect to the axis of the vertical vibration isolator, so that evenly uniform damping performance can be exhibited even with respect to horizontal vibration in all directions. .
[0069]
(6) The air spring is provided with a constant air pressure maintaining device that keeps the internal pressure of the air spring chamber within a predetermined fixed range and forcibly stops the pressure adjusting function when vibration is detected. The normal internal pressure of each installed air spring can be maintained within a certain range regardless of variations in the outside air temperature conditions due to the difference between the north and south of the installation position. In addition, the leveling of the isolation structure can be maintained well throughout the day and night to prevent improper settlement and tilting, and the pressure adjustment function is forcibly stopped when vibration is detected. It can be secured without impairing the isolation function.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially sectional side view showing a schematic configuration of a first embodiment which is a basic form of a three-dimensional vibration isolator according to the present invention.
FIG. 2 is a partially sectional side view showing a schematic configuration of a second embodiment of the three-dimensional vibration isolator according to the present invention.
FIG. 3 is a partial cross-sectional side view showing a schematic configuration of a third embodiment of the three-dimensional vibration isolator according to the present invention.
4 is a cross-sectional plan view taken along the line IV-IV in FIG.
[Explanation of symbols]
10 Three-dimensional vibration isolator
12 Support structure
14 Isolation structure
16 Horizontal vibration isolator
18 Vertical vibration isolator
20 Horizontal force transmission means
22 Laminated rubber
24 fixed base
26 Air spring
26a, b Steel case
26c Air spring chamber
28 Sliding mechanism
29 Rolling support
50, 52 damper
54 Constant air pressure maintenance device
56 Pressure sensor
58 relief valve
60 solenoid valve
62 Pressure supply means
64 controller
66 Support Stay
68 Annular flange
Claims (8)
前記空気バネの鋼製ケースに径方向外方に延出させた支持ステーを一体形成し、該支持ステーに前記水平免振装置の一端を結合させて前記上下免振装置と滑動機構とを前記水平方向力伝達機構として機能させたことを特徴とする三次元免振装置。 A three-dimensional vibration isolator provided between a support structure and a vibration isolation structure that is spaced above the support structure, and allows relative movement in the horizontal direction between the two structures. A vertical vibration isolation device that performs vertical vibration isolation through a sliding mechanism, and a horizontal vibration isolation device that performs horizontal vibration isolation through a horizontal force transmission mechanism that allows relative movement in the vertical direction between the two structures. The vertical vibration isolator uses an air spring in which a cylindrical steel case whose one end is closed and a sliding body which slides in the case forms a spring chamber which expands and contracts vertically. The sliding mechanism is interposed between one end of the two and one structure with which the one end abuts ,
A support stay extended radially outward is integrally formed on the steel case of the air spring, and one end of the horizontal vibration isolator is coupled to the support stay to connect the vertical vibration isolator and the sliding mechanism to the air stay. A three-dimensional vibration isolator characterized by functioning as a horizontal force transmission mechanism.
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