JPH0761197B2 - 電気・機械振動変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声信号等の低周波電
流を受けて機械的な信号を発する、電気・機械振動変換
器に関するものである。

【０００２】音響装置等から信号を受けてこれを機械的
な振動に変換し、この振動をスピーカあるいはヘッドホ
ンからの音と共に身体に受ける体感音響装置は本発明者
等によって古くから研究が進められ、多くの特許権ある
いは実用新案権が取得されている（特公昭５８−２５１
７号公報、特公昭５７−９２７２号公報、特公昭５８−
９６４０号公報、実公昭６４−６６２２号公報、実公昭
５８−４３１６号公報等参照）。

【０００３】これら各公報に記載されたものは、いずれ
も電気・機械振動変換器を人体載置物内に埋設し、ある
いは人体載置物に取付けて、この電気・機械振動変換器
の発生する振動を人体載置物を介して人体に与える構造
であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように電気・機械
振動変換器が発生する振動を人体載置物を介して使用者
の身体に感ずるようにする場合、従来にあっては電気・
機械振動変換器に対して機能および変換効率の追及が優
先していたために、電気・機械振動変換器の大きさおよ
び発音性ならびに人体載置物（被振動体）の振動方向に
ついての配慮が後回しになるきらいがあった。

【０００５】上記従来の電気・機械振動変換器は、振動
出力がマグネットならびにコイル等の軸方向（円盤状の
電気・機械振動変換器の面に直交する方向）に発生する
ものであり、このものを敷物、ベッドパッド、椅子等の
人体載置物に水平に取付けて人体載置物を縦振動させる
と、人体載置物の一部が大面積の振動板として作用する
ことがある。

【０００６】このように人体載置物が大面積の振動板と
して作用すると、超大型ウーハのようになり不要な低音
の音響放射を生ずる問題があった。電気・機械振動変換
器を取付けた人体載置物が不要な低音の音響放射を発生
すると、スピーカの放射する音とのバランスを壊した
り、騒音の原因になったりする。電気・機械振動変換器
に求められるものは、振動しても音はでないことであ
る。さらに、人体載置物を縦振動させる場合において、
被振動体を軽くすると被振動体自体が柔らかくなり振動
伝達効率が低下する（振動が伝わり難くなる）問題もあ
った。

【０００７】また、従来形式の電気・機械振動変換器を
用いて敷物、ベッドパッド、椅子等の人体載置物を縦振
動させる場合にあっては、その構造上、使用者が電気・
機械振動変換器を取付けた部分の上部に着座し、あるい
は横臥することになるため違和感が生ずる上に、場合に
よっては振動伝達に影響を与えることがあり、さらに
は、電気・機械振動変換器が人体載置物上の使用者の荷
重によって損傷する虞もあった。

【０００８】このようなことから、人体載置物の側部に
電気・機械振動変換器を取付け、横方向から横振動を与
えたところ、不要な低音の音響放射が発生することがな
くなった。これは、人体載置物の振動を横振動にするこ
とによって被振動板の実効的な面積を激減させることが
できるからである。これによって、不要な低音の音響放
射を激減させることができて振動しても音はでないとい
う理想状態に近付けることができる。

【０００９】また、人体載置物に横振動を与えることに
よって、振動伝達効率も高くなった。これは、被振動板
が柔らかいものであっても横方向から横振動を与えると
見かけ上の剛性が高くなって振動がよく伝わるからであ
る。例えば、プラスティックの網状の軽い材質でも横振
動を与えると振動方向のスティフネスは等価的に高く保
たれて振動伝達効率が高くなる。さらに、横方向から横
振動を与えるようにすれば、人体載置物の使用者の荷重
がかかる部分に電気・機械振動変換器を配設させずにす
むことにもなる。

【００１０】そこで、従来の電気・機械振動変換器を用
いて人体載置物を横振動させる場合には、人体載置物の
側部にＬ型のブラケット等を取付け、このブラケット等
に電気・機械振動変換器を垂直に取付けて（円盤状の変
換器の面が横方向を向くようにする）、その軸方向に生
ずる振動出力をブラケット等を介して人体載置物に与え
れば人体載置物は横振動することになる。しかしなが
ら、このように電気・機械振動変換器を人体載置物の側
部に配設すると電気・機械振動変換器を立てて取付ける
ことになり、電気・機械振動変換器を取付けるための高
さ（取付厚さ）方向の場所および空間を要し、使用者の
邪魔にもなり、かつ、外観も損なわれる問題があった。

【００１１】本発明は、この点に鑑みて成されたもので
あり、全体形状をより薄型にするとともに振動が平面方
向（振動変換器の面に平行する方向）になるようにし、
しかも強い振動を得ることができる電気・機械振動変換
器を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、扁平なハウジングの内部中央
部に渡って棒状の磁性体を固定し、該棒状の磁性体で区
切られた２つの空間部に、それぞれコ字状の磁性体をそ
の各両端を前記棒状の磁性体に対して微小空隙を設けて
対向させてダンパを介して支持すると共に、該コ字状の
磁性体に音声信号等の低周波電流を受けるコイルを巻回
し、該コイルに低周波信号源を接続したことを特徴とす
る電気・機械振動変換器を得たものである。

【００１３】

【作用】このような構成とすれば、コイルに音響装置か
らの音声電流を流したとき、コイルを巻回した磁性体に
発生する磁気回路と、他方の磁性体に発生する磁気回路
との間に「吸引、反発」という磁気干渉作用が生ずるこ
とにより、ダンパに支持された２つのコ字状の磁性体の
質量に対しハウジングを扁平な面に沿ってプッシュプル
作動で振動させることになる。このハウジングの扁平な
面を人体載置物の面に合わせて取付けることにより、人
体載置物に横振動を与えることになる。なお、コイルを
４分割にして巻回することにより、棒状の磁性体とコ字
状の磁性体との重量比を大きくすることが可能になる共
にハウジングの薄型化が図れることになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係る電気・機械振動変換器１
を原理図である図１と実際の構造を示した図２ないし図
６について説明する。２は棒状の磁性体であり扁平なハ
ウジング４の中央部に渡って固定されている。この場
合、棒状の磁性体２は着磁されたマグネットを使用して
いる。このマグネット２で仕切られた両側の空間部には
着磁されていないコ字状の磁性体であるコア３がその平
行部分３ａの端部をマグネット２に向けて各々設けられ
ている。マグネット２とコア３の端部とは３ｍｍないし
５ｍｍ程度の微小空隙ｄを設けて対向している。そし
て、マグネット２はハウジング４に接着固定された取付
部５にその両端部分を支持された状態で固定されてお
り、このマグネット２の両側にあるコア３はダンパ６に
よってハウジング４に振動自在に支持されている。

【００１５】ダンパ６は板にスリット７を形成したもの
であり、このダンパ６のハウジング４への固定は、ハウ
ジング４にボルト８固定したスペーサ９に接着等の手段
で行なっている。また、ダンパ６のコ字状のコア３への
固定は、ダンパ６にボルト10固定したボス11に接着等の
手段で行なっている。そして、マグネット２両側のコア
３同士は互に上部、下部の２つの連結部材12によって連
結されている。

【００１６】ハウジング４としては、この実施例におい
ては図３ないし図６に示すように扁平にされ、２個の箱
１５，１６を組み合わせて形成している。

【００１７】マグネット２の両側に設けられたコ字状の
コア３の各平行部分3aにはボビン14に巻回された２個の
コイル13がそれぞれ装着されている。このコイル13は音
響機器の出力信号である音声電流等の低周波電流で磁力
が発生するものである。４個のコイル13は、可及的にア
ンペアターンが稼げ、かつ、外形が大きくなり過ぎない
ような線径を選んで巻き、規格のインピーダンスになる
ようそれぞれが直列または並列に接続されている。

【００１８】このような構成の電気・機械振動変換器１
は、磁性体の一つがマグネット２であることから、磁力
線が終始発生しており、その磁力線はコア３側へも及ん
でいる。その状態で信号源である音響機器１７から、ロ
ーパスフィルタを通すなどの信号処理した音声電流をコ
イル１３に流すと、これによって電磁石となるコア３
は、瞬間、瞬間に（図１に示すＮ，Ｓ）極性が変化す
る。したがって極性に変化が生じないマグネット２との
間に、「吸引、反発」という磁気干渉作用を生ずる。こ
の磁気干渉作用により、ダンパ６に支持され、かつ連結
部材１２によって連結されたコア３の質量に対してハウ
ジング４を平面方向に振動させる。そして、従来の取付
方法に沿ってハウジング４の扁平な面を人体載置物の面
に合わせて電気・機械振動変換器１を取付けることによ
り、人体載置物を横振動させる。

【００１９】図７および図８に示すものは電気・機械振
動変換器１の変形例である。図７に示すものは図１にお
けるマグネット２に代えてコア18を用い、コア３の中央
にマグネット19を置き、その両端にコア20を接合した磁
性体21を用い、コア20にコイル13を巻回したものとして
いる。また図８に示すものは図７のもののマグネット19
とコア20との関係を逆にしており、コア20にコイル13を
巻回したものとしている。これらの構造においては、常
時発生しているマグネット19の磁力線を、コイル13への
音声電流印加で強め、あるいは弱める作用で振動を得
る。

【００２０】以上説明した電気・機械振動変換器１は、
４個のコイル13，13を可及的にアンペアターンが稼げ、
かつ、コイル13の外形が大きくなり過ぎないような線径
のものを選んで巻回し、規格のインピーダンスになるよ
うに直列または並列に接続する。コイル13をこのように
製作し、コア３などを平面内に配設することによって、
電気・機械振動変換器１をかなりの薄型とすることがで
きることになる。

【００２１】次に、上記構造の電気・機械振動変換器１
を使用する人体載置物の例を説明する。図９と図10は敷
物22に埋設したものであり、ネット23とこれを包囲する
クッション材24からなる敷物22に電気・機械振動変換器
１を埋設し、ネット23に、図10に示すような横振動を発
生させるものである。図11ないし図13はその構造を示す
ものであり、図11は一部を切り欠いた状態の平面を、図
12は図11のＤ−Ｄ線に沿う断面を、さらに図13は図12の
矢印Ｅで示す部分を拡大した断面を示している。

【００２２】図14および図15に示すものは図９および図
10のものに改良を加え、敷物22の両端近傍部位に電気・
機械振動変換器１を埋設したものである。この場合に
は、電気・機械振動変換器１の振動が敷物22の両端近傍
で発生するので、大きな面積の敷物22に適することにな
る。

【００２３】図16および図17に示すものは厚手の敷物25
の場合である。この敷物25は、上布26と下布27との間
に、連続したコ字状の中間部材28を挟持させたものであ
り、その中間部材28の中央両側に電気・機械振動変換器
１を支持させたものである。この場合には図９および図
10のものより厚く（高く）することができる。中間部材
28の形状から、上方からの荷重には強く、水平方向への
振動は良好に行なわれることになる。

【００２４】図18および図19に示すものも図16および図
17に示すものとほぼ同様のものであるが、電気・機械振
動変換器１の取付場所を変え、着座したときに着座者に
向くようにしたものである。

【００２５】図20ないし図23に示すものは、本発明に係
る電気・機械振動変換器１をフィットネスクラブのエア
ロビクス用の床29に適用した場合であり、30は脚、31は
インシュレータである。この実施例の場合、作動すると
図21に矢印で示すような振動が発生する。

【００２６】図24および図25に示すものはベッド32への
応用例であり、マットレス33の中央部に、電気・機械振
動変換器１を両側に取付けたマット34を載置したもので
ある。この場合には、図25に矢印で示すような振動を得
ることができる。

【００２７】図２６および図２７に示すものは電気・機
械振動変換器１をベッド３２に組み込んだ例を示してい
る。電気・機械振動変換器１は横臥者の腰部部分に組み
込まれている。ベッド３２はスプリング構造なので横振
動は容易であり、また、スプリング構造の上面を駆動す
るようになるのでゴロゴロするよう違和感がなく、ま
た、組み込みも容易もである。この場合、振動は図２７
に矢印で示すような振動を得ることができる。なお、電
気・機械振動変換器１を腰部部分のベッド３２脇に取付
けることも足部に取付けることもできる。この場合はベ
ッド３２脇や足部の離れたところから穏やかな体感音響
振動が得られ誘眠などに効果的である。

【００２８】図28および図29に示すものは大型トラック
の運転室35内にある仮眠用ベッド36に本発明の電気・機
械振動変換器１を適用したものである。この場合には電
気・機械振動変換器１を足側に設置し、図29に矢印で示
すような振動を発生させるのがよい。

【００２９】図30に示すものは浴槽37内で使用するマッ
ト38に適用した場合である。この場合には電気・機械振
動変換器１を防水性を考慮したマット38内に収容し、こ
れに音声電流を流す。すると図31に矢印で示すような振
動が得られることになる。

【００３０】図32ないし図34に示すものはトイレ用の敷
物39に電気・機械振動変換器１を収容したものである。
この場合には敷物39内のネット40に電気・機械振動変換
器１を取付けてあり、図34に示すように使用者の足に水
平方向の振動を与えるようにしてある。図33および図34
において符合41で示すものはスピーカであり、壁に角度
可変に取付けられているものである。

【００３１】図35ないし図37に示すものは、本発明の電
気・機械振動変換器１を事務用椅子に着座した者の足載
せ板42内に電気・機械振動変換器１を組み込んだもので
あり、その一部に形成した切欠き43を椅子の脚44に係止
させるようにしたものである。

【００３２】図38および図39に示すものは、本発明に係
る電気・機械振動変換器１をソファ45に適用した場合で
ある。この場合にはソファ45の座部が横振動することに
なる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
た電気・機械振動変換器であり、従来多く使用されてい
た電気・機械振動変換器は振動方向が取付面に直交する
ので低音の音響放射を生じやすかつたが、本発明の電気
・機械振動変換器では従来と同様の設置を行うと人体載
置物に横振動を与えることができる。このため人体載置
物の一部が大面積の振動板として作用するようなことが
なくなり、不要な低音の音響放射を生ずることがなくな
る。したがって、スピーカの放射する音とのバランスを
壊すこともなくなる。

【００３４】このように電気・機械振動変換器を、扁平
な面を人体載置物の面に合わせて取付けて人体載置物に
横振動を与えることができるので、人体載置物の使用者
の着座あるいは横臥する位置を避けて電気・機械振動変
換器を取付けても使用者に振動を体感させることができ
る。従って、使用者に違和感を与えることもなく電気・
機械振動変換器を損傷する虞れもなくなる。また、振動
伝達効率に影響を与えることもなくなる。さらに、電気
・機械振動変換器を薄型に製作して、人体載置物の面に
合わせて取付けたので、取付けのための高さ（厚み）方
向の場所および空間を必要とせず、使用者の邪魔になる
こともなく外観も悪くなることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気・機械振動変換器の原理を示
す模式図である。

【図２】本発明に係る電気・機械振動変換器の構造を示
す平面図である。

【図３】図２のものをＡ−Ａ線に沿って見た矢視図であ
る。

【図４】図２のものをＢ−Ｂ線に沿って見た矢視図であ
る。

【図５】図２のものをＣ−Ｃ線に沿って見た矢視図であ
る。

【図６】図２のものをＤ−Ｄ線に沿って見た矢視図であ
る。

【図７】本発明に係る電気・機械振動変換器の構造の変
形例を示す平面図である。

【図８】本発明に係る電気・機械振動変換器の構造の他
の変形例を示す平面図である。

【図９】本発明に係る電気・機械振動変換器を敷物内に
設けた例を示す斜視図である。

【図１０】図９のものの側面図である。

【図１１】図９のものの一部を切欠いて電気・機械振動
変換器の取付状態を示した平面図である。

【図１２】図１１のもののＥ−Ｅ線に沿う断面図であ
る。

【図１３】図１２における矢印Ｆで示す部分の拡大図で
ある。

【図１４】本発明に係る電気・機械振動変換器を広い面
積の敷物内の両端部に設けた例を示す斜視図である。

【図１５】図１４のものの側面図である。

【図１６】本発明に係る電気・機械振動変換器を厚手の
敷物内に設けた例を示す斜視図である。

【図１７】図１６のものの上に使用者が起立した状態を
示す側面図である。

【図１８】本発明に係る電気・機械振動変換器を図１６
のものより広い面積の敷物内に設けた例を示す斜視図で
ある。

【図１９】図１８のものの側面図である。

【図２０】本発明に係る電気・機械振動変換器をエアロ
ビクス用の床に適用した例を示す斜視図である。

【図２１】図２０のものの正面図である。

【図２２】図２０のものの平面図である。

【図２３】図２０のものの側面図である。

【図２４】本発明に係る電気・機械振動変換器をベッド
に適用した例を示す斜視図である。

【図２５】図２４のものの平面図である。

【図２６】本発明に係る電気・機械振動変換器をベッド
に組み込んだ例を示す斜視図である。

【図２７】図２６のものの平面図である。

【図２８】本発明に係る電気・機械振動変換器を大型ト
ラックの運転室内にある仮眠用ベッドに適用した例を示
す斜視図である。

【図２９】図２８のものの側面図である。

【図３０】本発明に係る電気・機械振動変換器を浴槽内
で使用するマットに適用した例を示す斜視図である。

【図３１】図３０の浴槽部分を断面にして示した模式図
である。

【図３２】本発明に係る電気・機械振動変換器をトイレ
用の敷物に適用した例を示す斜視図である。

【図３３】図３２のものの平面図である。

【図３４】図３２のものの使用状態を示す側面図であ
る。

【図３５】本発明に係る電気・機械振動変換器を事務用
椅子に着座した者の足載せ板内に組み込んだ例を示す斜
視図である。

【図３６】図３５の要部を一部断面で示した側面図であ
る。

【図３７】図３５のうちの足載せ板を椅子から離した状
態を示す斜視図である。

【図３８】本発明に係る電気・機械振動変換器をソファ
に適用した場合を示す斜視図である。

【図３９】図３８のものの側面図である。

【符号の説明】

１ 電気・機械振動変換器 ２ マグネット ３ コア ４ ハウジング ７ ダンパ 13 コイル 17 音響機器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１０Ｋ 11/178 Ｈ０４Ｒ 1/00 ３１０ Ｇ 5/02 Ｇ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 扁平なハウジングの内部中央部に渡って
   棒状の磁性体を固定し、該棒状の磁性体で区切られた２
   つの空間部に、それぞれコ字状の磁性体をその各両端を
   前記棒状の磁性体に対して微小空隙を設けて対向させて
   ダンパを介して支持すると共に、該コ字状の磁性体に音
   声信号等の低周波電流を受けるコイルを巻回し、該コイ
   ルに低周波信号源を接続したことを特徴とする電気・機
   械振動変換器。