JP2002004633A - 構造物の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制振装置内の重泥水を上下に移動することに
よって混合攪拌効果を得られ、均一な粘度に保持出来る
と同時に、生成した圧力空気による電力生成も兼用でき
る。 【解決手段】 建物１の上部に設置された同調式液体制
振装置２と、建物の下部ないしは地下部に設置された密
封式貯蔵槽３と、装置２及び貯蔵槽３間を接続した連通
管５，６と、装置２内部及び貯蔵槽３に封入された重泥
水４と、前記連通管５，６を介して重泥水４を上下に循
環する駆動手段７とを備え、貯蔵槽３内に発生した圧力
空気を発電用ガスタービンの圧力源として用いるととも
に、建物１の振動検知により循環を停止し、前記制振装
置２を作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重泥水を用いた構
造物の制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高層ビル、高橋脚などの高層建築構造物
にあっては、地震、あるいは強風時の揺れを抑制するた
めに、制振装置が用いられている。制振装置のうち、流
体のスロッシング現象を利用した装置としては、清水、
及び水より比重の重い重泥水を用いた装置がある。前者
の水を利用した装置では、飲用水の確保には好適である
ものの、効果的なスロッシング現象を生じさせるために
は大きなタンク容量を必要とする。これに対して、後者
の重泥水を用いた装置は、粘性液体によるスロッシング
現象であるため、同一効果を得るためのタンク容量が小
さくて良い。従って、この種の装置では、飲用水の不要
な高橋脚などの高層建築構造物の制振装置として好適で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この重
泥水を用いた装置では、一日程度の周期で静置状態にお
かれると、泥水粒子が沈降して粒子と水とが分離状態と
なり、この状態で揺れが発生しても瞬時に粘性液体の機
能を発揮できないため、定期的に攪拌装置を用いて攪拌
混合する必要が生じ、不経済となっていた。

【０００４】ところで、最近では、ＣＡＥＳ方式と称
し、夜間電力を利用したコンプレッサ駆動による圧縮空
気を地下にあるタンク内に貯蔵し、昼間時にはこの圧縮
空気を圧力源に利用してガスタービンを駆動し、電力を
生成する方法が開発されている。

【０００５】本発明は、以上の電力生成方式を、制振装
置内に蓄えられた重泥水の保全に適用したものであり、
その目的は、制振装置内の重泥水を上下に移動すること
によって混合攪拌を得られ、均一な粘度に保持すること
及び、圧力空気を利用した電力生成も兼用できるように
した構造物の制振装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、建物の上部に設置された同調式液体制振
装置と、建物の下部ないしは地下部に設置された密封式
貯蔵槽と、装置及び貯蔵槽間を接続した連通管と、前記
装置内部及び貯蔵槽に封入される重泥水を前記連通管を
介して上下に循環する駆動手段とを備え、前記貯蔵槽内
に発生した圧力空気を発電源として用いることを特徴と
する。従って、この発明では、重泥水を上下に循環させ
ることで、泥水粒子の沈降を防止し、常時、制振装置と
しての機能を維持できる。また、貯蔵槽内に発生した圧
力空気を発電源として利用できるため、自家発電のため
にかかるコストを低減できる。

【０００７】この発明においては、前記建物の振動検知
により循環を停止し、前記制振装置を作動させることが
好ましい。また、前記循環駆動手段は揚水用ポンプであ
っても良いし、貯蔵槽内に発生した圧力空気の圧力を利
用したものであっても良い。さらに、前記循環駆動手段
は、夜間電力利用により駆動されることにより、維持コ
ストを低減できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は
本発明の第一実施形態を示すものである。図において、
高層建物１の屋上部には、同調式液体制振装置２が設置
され、同じく建物１の地下部には密閉式の貯蔵槽３が配
置され、これら装置２及び貯蔵槽３の内部には所定水位
で重泥水４がそれぞれ密封されている。

【０００９】重泥水４は、ベントナイトなどの泥水材
料、ｐＨ調整剤、界面活性剤その他添加物を水に均一に
分散混合した比重１．４〜２．０、粘度３０〜１０００
ｃｐｓの粘調な溶液であって、添加物の配合により粒子
は沈降しにくいように調整されているものの、一日以上
静置することによって沈降し、溶液の均一性が損われる
ものとなっている。

【００１０】そして、制振装置２と貯蔵槽３間は一対の
連通管５，６で接続され、その一方を昇水管５、他方を
降水管６としている。昇水管５の管路中には揚水用ポン
プ７及びソレノイド式ストップ弁８が配置され、降水管
６の管路中には逆止弁９及び同じくソレノイド式ストッ
プ弁１０が配置され、ポンプ７の駆動によりそれぞれに
封入された重泥水４を矢印のごとく循環させるようにな
っている。

【００１１】また、貯蔵槽３の上部には空気抜き用の配
管１１が配置され、逆止機構付のソレノイド式の空気抜
き弁１４により開閉可能としているほか、内部には圧力
センサ１６が配置されている。なお、空気抜き用配管１
２は図示しないが、発電用ガスタービンの圧力源に接続
され、内部が昇圧した状態で空気抜き弁１４を開いて、
圧力空気を供給するようになっている。

【００１２】さらに、符号１７は建物１の屋上部に配置
された振動センサ１７であり、以上の各センサ１６，１
７の検出信号は、制御部１８に入力される。制御部１８
は内蔵されたタイマ及びこれらセンサの出力に応じて各
弁８，１０，１４の開閉制御及びポンプ７の駆動停止制
御を行うものである。

【００１３】先ず、昼間時にはポンプ７は停止し、スト
ップ弁８，１０は閉じられ、これによって制振装置２は
建物１に加わる振動に対する待機状態に保持され、この
間に建物１に揺が生ずると、制振装置２内の重泥水４は
スロッシングし、通常の制振効果を発揮する。

【００１４】次いで、夜間電力使用時間帯になった時点
で、振動センサ１７からの信号が入力されない状態で、
空気抜き弁１４をあけ、ストップ弁７を開けるととも
に、ポンプ７を駆動することで、貯蔵槽３内の重泥水４
を一旦制振装置側２側に揚泥し、次いで、空気抜き弁１
４を閉じストップ弁１０を開けるサイクルを繰返すこと
で、装置２側に蓄められた重泥水４を貯蔵槽３側に降泥
させ、この循環による攪拌作用により、重泥水の粒子を
均一に分散し、スロッシング用液体に再生する。また、
以上のサイクルを繰返すことで、貯蔵槽３内の空気は給
気−圧縮を繰返し、順次高圧となる。

【００１５】なお、このサイクルの間に、振動センサ１
７が振動をピックアップすると、昼間時と同様、ポンプ
７を停止し、ストップ弁８，１０を閉止状態に切替える
ことで、制振効果を発揮する。振動が停止したならば、
夜間電力使用時間帯が終るまで前記と同様のサイクルを
繰返し、時間帯を過ぎたなら、昼間時の待機状態に戻
す。また、貯蔵槽３内に蓄えられた高圧空気は、発電用
ガスタービン側に供給することで、自家発電用補助動力
として有効活用できる。図２は本発明の第二実施形態を
示す。なお、符号は第一実施形態と同一であるが、ポン
プ７の移送方向及び逆止弁９の方向が異なり、また装置
２側は待機に解放されているほかは、基本的構造は同一
である。この場合、ポンプ７の駆動により、装置２内の
重泥水４を貯蔵槽３内に移送することで、貯蔵槽３の内
圧を高め、次いでその空気圧により、ストップ弁１０を
開くことにより、貯蔵槽３内に一旦蓄えられた重泥水４
を装置内に循環させるサイクルを繰返す。

【００１６】なお、以上の各実施形態では、重泥水の移
送手段としてポンプを用いたが、貯蔵槽３内にコンプレ
ッサ動力による圧力空気を導入し、この空気圧により、
重泥水４を循環させることも可能である。

【００１７】図３（ａ）〜（ｃ）は以上のコンプレッサ
動力を利用した第三実施形態における原理的構成を示す
ものである。図において、貯蔵槽３の両側には空気導入
管２０及び空気放出管２１が配管され、それぞれ、供給
用及び放出用の空気弁２２，２３で開閉可能としてい
る。空気導入管２０は夜間電力によって作動する図示し
ないコンプレッサに接続され、空気放出管２１は同じく
図示しないガスタービンの高圧空気源に接続されてい
る。また、装置２と貯蔵槽３とは、一本の連通管２４で
接続され、管路中に設けたストップ弁２５により管路を
開閉可能としている。

【００１８】そして、（ａ）に示すように、コンプレッ
サを駆動しつつ、供給側空気弁２２をあけ、放出側空気
弁２３を閉じ、内部が昇圧した状態でストップ弁２５を
開けると、連通管２４を通じて貯蔵槽３内に蓄えられた
重泥水４は上昇し、装置２側へ供給される。次いでコン
プレッサの駆動を停止し、供給側空気弁２２を閉じ、放
出側空気弁２３を開けると、貯蔵槽３の内部は減圧し、
（ｂ）に示すように、装置２側の重泥水１４は降下し、
再び貯蔵槽３側に戻される。

【００１９】以上のサイクルを繰返すことで、重泥水１
４は攪拌され、均一な混合溶液となる。放出された空気
は、ガスタービン用の空気圧源として利用される。さら
に、昼間時、あるいは、夜間時であっても振動センサが
振動を感知すると、（ｃ）に示すように、ストップ弁２
５が閉じられ、両空気弁２２，２３が閉じられること
で、装置２は通常のスロッシング動作による制振作用を
行う。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による構造物の制振装置によれば、制振装置内の重泥
水を上下に移動させることにより混合攪拌効果を得ら
れ、均一な粘度に保持出来ると同時に、生成した圧力空
気による電力生成も兼用できる。またその作業を夜間電
力を利用して行うことで、維持コストも低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態によるシステム構成図で
ある。

【図２】本発明の第二実施形態によるシステム構成図で
ある。

【図３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の第三実施
形態による動作原理を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 高層建物 ２ 同調式液体制振装置 ３ 貯蔵槽 ４ 重泥水 ５，６，２５ 連通管 ７ ポンプ １７ 振動センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 洋三 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内 (72)発明者 林 正夫 千葉県我孫子市若松131−７ Ｆターム(参考） 2D059 AA03 GG05 3J048 AB07 BF11 BF16 EA38 5H590 AA02 AA10 CA30 FA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物の上部に設置された同調式液体制振
   装置と、建物の下部ないしは地下部に設置された密封式
   貯蔵槽と、装置及び貯蔵槽間を接続した連通管と、前記
   装置内部及び貯蔵槽に封入される重泥水を前記連通管を
   介して上下に循環する駆動手段とを備え、前記貯蔵槽内
   に発生した圧力空気を発電源として用いることを特徴と
   する構造物の制振装置。
2. 【請求項２】 前記建物の振動検知により循環を停止
   し、前記制振装置を作動させることを特徴とする請求項
   １に記載の構造物の制振装置。
3. 【請求項３】 前記循環駆動手段が揚水用ポンプである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の構造物の制
   振装置。
4. 【請求項４】 前記循環駆動手段が貯蔵槽内に発生した
   圧力空気の圧力を利用したものであることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の構造物の制振装置。
5. 【請求項５】 前記循環駆動手段は、夜間電力利用によ
   り駆動されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか
   に記載の構造物の制振装置。