制震ダンパーに活用されている技術とは？

制震ダンパーは、地震の揺れを効率よく吸収し、建物へのダメージを軽減するために欠かせない装置です。制震ダンパーの性能は、さまざまな制震技術が支えています。本記事では、制震ダンパーに活用されている代表的な技術の種類や特徴について解説します。

制震技術の種類

[DS1.1]

アクティブ制震

アクティブ制震とは、センサーやコンピュータによって構造物の揺れを検知し、得た情報に基づいて外部からエネルギーを加えることで振動を制御する技術です。地震発生時には住宅に大きな力がかかりますが、加速度計や変位計が揺れの大きさや方向を測定し、アクチュエータを作動させて逆向きの力を発生させます。

アクチュエータが反対方向の力を生み出すことで、地震による揺れや衝撃を軽減できるのが特徴です。外部電源を必要とすることに加え、揺れの強さや方向を計算するシステム構成が複雑になるため、大地震に対応しにくいデメリットもあります。

セミアクティブ制震

セミアクティブ制震は、アクティブ制震よりも小さなエネルギーを加えることで、構造物の揺れを抑える技術です。アクティブ制震と同様にコンピュータを用い、ダンパーの特性を切り替えたり変化させたりして、適切な制震性能を保ちます。

例えば、ダンパー内部のオイルに磁性微粒子を分散させ、磁場の強さによって流体の粘度を変化させる技術が代表的です。アクティブ制震と比べて消費エネルギーが少ないことや、電力が消失してコンピュータ制御ができなくなっても、ある程度性能を発揮できるなどのメリットがあります。

パッシブ制震

パッシブ制震は、外部からのエネルギー供給やコンピュータによる制御を必要とせず、材料や構造の特性を利用して振動エネルギーを吸収・分散する技術です。戸建住宅で用いられる制震ダンパーの多くは、パッシブ制震を利用しています。設計された減衰特性により、地震の揺れは特殊ゴムの伸び縮みやオイルの粘性抵抗によって熱に変換され、建物の損傷を防ぐ仕組みです。

粘性体や弾塑性材料、摩擦などの原理が用いられ、シンプルな構造で故障リスクが低く、維持管理も比較的容易というメリットがあります。

住宅向け制震ダンパーに活用されている制震技術

[DS2.1] 住宅向けの制震ダンパーには、主にパッシブ制震の技術が採用されています。パッシブ制震は、外部電源や複雑な制御装置を必要とせず、構造がシンプルで信頼性が高いのが特徴です。地震時には停電も発生しやすいですが、パッシブ制震は停電時でも安定した性能を発揮できます。

加えて、メンテナンスの負担が比較的少ないことから、長期的な運用に適しており、導入時のコストを抑えられる点もメリットです。一方で、近年では戸建住宅向けにセミアクティブ制震のダンパーも登場しています。センサーやコンピュータ制御システムの導入費用を安価に抑えられるようになれば、さらに普及する可能性があるでしょう。

制震ダンパーを選ぶときには制震技術を比較しよう

制震ダンパーを選ぶ際には、採用されている制震技術の違いを理解し、比較検討することが重要です。アクティブ制震、セミアクティブ制震、パッシブ制震は導入費用やメリット・デメリットが異なり、求める性能や住宅の条件によって適した方式は変わります。

住宅を建てる際には、どのような技術が用いられているのかを確認し、ニーズに合った制震ダンパーを選定することが、安心できる住まいづくりにつながります。