JPH07112305B2 - 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振動を発生する電気・機械振動変換
器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、糸電話は自分の話している音声
の音波により糸を振動させ、この振動により相手側に音
声が伝達される。この時の相手側に向かって振動する糸
の振動方向を以下音の伝播方向の振動という。以下に説
明する振動伝達部材は上記糸電話の糸に相当するもので
ある。そこで、電気・機械振動変換器を敷物、ベッドパ
ッド等の人体載置物に設けられた振動伝達部材に取付け
て電気・機械振動変換器に機械的振動を発生させた場
合、その発生した振動伝達部材の振動は人体載置物に伝
達されることになる。

【０００３】しかし、振動伝達部材への振動の与え方に
よっては人体載置物は大面積の振動板となり、超大型ウ
ーハのようになって不要な低音の音響放射を生ずるとい
う技術的な問題が内在する。もしも振動伝達部材を介し
て電気・機械振動変換器が取付けられた人体載置物がこ
のような不要な低音の音響放射を発生すると、この不要
な低音とスピーカから放射される音とが互いに干渉しあ
ってスピーカから放射される音のバランス（音響）が壊
されたり、騒音の原因になったりするので、電気・機械
振動変換器としては、人体載置物に振動が伝達されても
音がでないものが要求される。一方上記音の問題と合わ
せて、人体への体感を向上させるためには、人体載置物
への振動伝達効率のよいものが望まれる。

【０００４】また、電気・機械振動変換器を用いて人体
載置物に振動を伝える場合、電気・機械振動変換器自体
の振動を直接、人体に当てる位置に振動伝達部材を介し
て電気・機械振動変換器を取付けると、電気・機械振動
変換器により振動させられる振動伝達部材の振動が人体
に過度に伝わることもあり違和感が生じる。したがっ
て、電気・機械振動変換器はその振動が人体に直接当ら
ない位置に取付けることが望ましい。さらに、人体が電
気・機械振動変換器を取付けた部分の上部に位置した場
合には電気・機械振動変換器を人体によって押さえ付け
てしまうことになるので、人体ないしは人体載置物への
振動伝達に影響を与えたり、体重の押し付け力によりか
けられる荷重によっては電気・機械振動変換器が損傷し
たりする虞れがある。このような理由により、前記違和
感とを合わせ考えて電気・機械振動変換器の取付位置は
電気・機械振動変換器の振動が直接、人体に当らないこ
とが望まれる。

【０００５】従来、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与える体感音響装置は本
発明者等によって研究が進められ、これに関する多くの
出願がある（特公昭５８−２５１７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）。

【０００６】上記従来技術の電気・機械振動変換器は、
円盤状の電気・機械振動変換器の面に直交する方向に振
動が発生するものであり、これを人体載置物の振動伝達
部材に水平に取付けて人体載置物に音の伝播方向に対し
て直交する方向の振動（以下この振動方向の振動を縦振
動という）を与えていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の電気・
機械振動変換器は人体載置物に縦振動（音の伝播方向に
対し直交する方向）を与える目的で円盤状の電気・機械
振動変換器の面に直交する方向に振動を発生するように
作られていたので、人体載置物、特に薄く軽いものへの
取付けは人体載置物に縦振動を与える方向、すなわち電
気・機械振動変換器の円盤の面を人体載置物に添わせて
取付ける以外にはそのままでは取付けることができなか
った。このように、人体載置物に縦振動を与えると人体
載置物は大きな振動板となって、いわゆる超大型ウーハ
のように作用してスピーカの放射する音とのバランスを
壊したり、騒音の原因になるという問題が発生する。

【０００８】また、人体載置物を全面にわたって縦振動
させるためには電気・機械振動変換器を人体載置物の平
面の全域に散在するように配置しなければならない。そ
のために人体載置物に人体が乗ると電気・機械振動変換
器の上に人体が位置する場合があり、その場合には違和
感、振動伝達効率の低下および損傷という問題が発生す
る。さらに振動伝達部材に縦振動を与えて人体載置物を
振動させる場合に、人体載置物が、例えば敷物とかベッ
ドパッドのように薄く軽いものである場合、または振動
伝達部材がプラスチックのネットのように軽い場合には
振動伝達部材のステフィネスの関係で振動伝達効率が悪
くなるという問題もあった。

【０００９】上記従来の問題の原因は振動伝達部材に縦
振動を与えて人体載置物を縦振動させることにあるとい
うことが実験により解明された。そこで、発明者は振動
伝達部材に音の伝播方向の振動（以下横振動という）を
与える電気・機械振動変換器の開発をした。

【００１０】本発明は、上記実験に基づいて成されたも
のであり、全体形状をより薄型にするとともに振動伝達
部材の振動方向に対して電気・機械振動変換器の取付け
方向を任意に選択可能にして横振動が発生するように
し、しかも高い振動伝達効率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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明に係る電気・機械振動変換器は、
矩形状ハウジングの内壁にコイルを巻回した筒部を固定
し、該筒部を挿通する孔を長方形のヨークの中央部に形
成し、該ヨークに前記筒部に挿通する柱状部を形成した
長方形のヨークを整合し組み付けると共にマグネットを
上記両ヨークではさんで一体物にし、該一体物の長手方
向両側で、かつ、前記柱状部の軸方向に対して間隔をあ
けてダンパを配置し、前記ハウジング内において前記一
体物を前記軸方向に揺動自在に設けたことを特徴とする
ものである。

【００１２】

【作用】本発明はこのような構成としたので、コイルに
音響装置からの音声電流を流したとき、コイルとマグネ
ットとの間に磁気干渉作用（フレミングの左手の法則）
が生ずることになり、ダンパに浮遊支持された一体物の
質量によりハウジングが振動することになる。そして、
複数のダンパはこの一体物を柱状部の軸方向とヨークの
長手方向とによる平面上に支持させるので、扁平なハウ
ジングに収容し、扁平な面を水平にしても一体物の水平
支持のバランスが良く、扁平な面に沿う振動が確実に発
生する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る電気・機械振動変換器１
を図１ないし図４にもとづいて説明する。電気・機械振
動変換器１のハウジング２は四辺形のもので、上部より
底部に向かって小径となる二つの段部３，４を有した一
体形状のものである。二つの段部３，４には弾性材から
なるダンパ５，６の外縁部７，８が固着されている。ダ
ンパ５の内縁部９，10はハウジング２の内部に向かって
水平に延びている。

【００１４】次に、ハウジング２に内装する、着磁され
たマグネット11を備えたヨーク12について説明する。ヨ
ーク12は中央部に柱状部13a を有する長方形の底板ヨー
ク13と、上部に設けた長方形の上板ヨーク14とからなっ
ている。底板ヨーク13の上面部にはマグネット11が柱状
部13a を挟んだ状態で２個固着されている。また、マグ
ネット11の上部には中央に孔部14a を設けた上板ヨーク
14が取付けられている。この孔部14a に柱状部13a の上
部部分が嵌合している。

【００１５】上板ヨーク14の孔部14a の内周縁部および
マグネット11の内縁部11a と、柱状部13a の外周縁13b
との間には磁気的な空隙15が形成されている。これによ
り底板ヨーク13、マグネット11、上板ヨーク14とにより
空隙15を有する磁気回路が構成される。

【００１６】ヨーク１２をハウジング２内に浮遊支持す
るために上板ヨーク１４の外端部とマグネット１１の上
面とで形成される段部１６にダンパ５の内縁部９が一体
的に固着されており、また、底板ヨーク１３の外端部と
マグネット１１の下面とで形成される段部１７にダンパ
６の内縁部１０が一体的に固着されている。この二つの
ダンパ５，６によりヨーク１２は柱状部の軸方向と、ヨ
ーク１２を構成する底板ヨーク１３、上板ヨーク１４の
長手方向とが交差してできる平面上に揺動可能に支持さ
せるので、扁平なハウジングに収容し、扁平な面を水平
にしても一体物の水平支持のバランスが良い。

【００１７】ハウジング２の上面には開口部18が形成さ
れ、開口部18にはプレート19に設けた、コイル20を巻回
した筒部21が嵌合している。これによりコイル20は前記
空隙15内に配置されることになる。コイル20には図示し
ない音響機器からの低周波電流が与えられるようになっ
ている。このコイル20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。な
お、筒部21を有するプレート19はハウジング２に一体に
固着されている。

【００１８】また、ハウジング２としては、この実施例
においては図１に示すように１個の箱によって形成され
ているが他の構造であってもよく、要はマグネット11、
ヨーク12およびコイル20等のすべてのものが収容できる
ものであればよい。

【００１９】このように構成した本実施例の作用を次に
説明する。まず、電気・機械振動変換器１のハウジング
２の内部では、二つのダンパ５，６によりヨーク１２は
柱状部の軸方向とヨークの長手方向とが交差する面の平
面上を振動することになる。そこでハウジング２を横に
倒して上面を側面にして扁平な面を敷物、ベッドパッド
等の人体載置物の面に合わせて取り付ける。このような
配置にしてもヨーク１２の荷重は二つのダンパ５，６に
より支持され、振動による動作は滑らかとなる。電気・
機械振動変換器１のコイル２０は音響機器からの低周波
電流を受けるとコイル２０とマグネット１１との間に磁
気干渉作用が生じることになり、コイル２０に対して底
板ヨーク１３、上板ヨーク１４およびマグネット１１の
一体物が振動する。すなわち、底板ヨーク１３、上板ヨ
ーク１４およびマグネット１１の一体物の質量によりハ
ウジング２が人体載置物の面に沿って振動する。これに
より、人体載置物に横振動を与える。

【００２０】上記のように、人体載置物に設けた振動伝
達部材に横振動を与えることによって、振動伝達部材
（人体載置物）はいわゆる音の伝播方向の振動をするこ
とになり、これにより人体載置物自体は大きな振動板の
ようにはならず、実効的な面積にのみ振動が伝わるよう
にして不要な低音の音響放射を減少さすことができる。

【００２１】さらに、横振動を与えることによって、振
動伝達部材が薄く軽いものであっても見かけ上の剛性が
高くなって、例えば、糸電話の糸の張力が大きい程音声
の伝達が良いのと同様に、振動伝達効率を高くすること
ができることになる。すなわち、人体載置物が、例えば
敷物とかベッドパッドのように軽く薄いものである場
合、または振動伝達部材がプラスチック製のネットのよ
うに軽いものである場合には横振動を与えることによっ
てその振動方向のスティフネス（剛性力）が等価的に高
く保たれることになり振動伝達効率が向上する。

【００２２】図５ないし図８に示すものは、電気・機械
振動変換器１の変形例である。同一部材には同一の符号
を付して詳細な説明は省略する。この図に示すものは図
１ないし図４におけるヨーク12へのダンパ５，６の取付
け位置を底板ヨーク13の下面と上板ヨーク14の上面に変
え、これによってマグネット11を備えたヨーク12を浮遊
支持するものとしている。これらの構造においてはコイ
ル20とマグネット11との磁気干渉作用（フレミングの左
手の法則）により、マグネット11を備えたヨーク12が振
動することになる。

【００２３】次に、上記実施例の電気・機械振動変換器
１の使用態様を例示して説明する。図９と図10は振動伝
達部材であるネット22とこれを包囲するクッション材23
からなる人体載置物である薄い敷物24に電気・機械振動
変換器１を取付けたものであり、電気・機械振動変換器
１は敷物24とほぼ同一の厚さになっている。そして、電
気・機械振動変換器１の振動はハウジング２の上面に直
交する方向に発生するので、この電気・機械振動変換器
１を敷物24の縁部に、その短辺側を立てて取付けたこと
によって、ネット22に横振動を与えて敷物24に座ってい
る人体にその振動を体感させることができる（図10参
照）。

【００２４】このように横振動をネット22に与えること
により、敷物24は縦振動せず、ウーハのように作用する
ことはない。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人体載置物が横振動しても音はで
ないとう理想状態に近付けることができる。また、この
ように電気・機械振動変換器１を敷物24の縁部に短辺側
を発てて横振動をあたえるので、敷物24全体に横振動が
伝播し、かつ、人体に電気・機械振動変換器１が押され
ることはなく、したがって、違和感もなく電気・機械振
動変換器１を損傷することもない。

【００２５】図11ないし図13は図９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図を、図12は
図11のＤ−Ｄ線に沿う断面図を、さらに図13は図12の矢
印Ｅで示す部分を拡大した断面図を示している。

【００２６】図14および図15に示すものは大きな面積の
敷物24の両端に電気・機械振動変換器１を装着したもの
であり、この場合も図９に示すものと同様に、ウーハの
ように作用することはなく振動伝達効率も向上する。ま
た、電気・機械振動変換器１を敷物24の縁部に埋設して
あるので、人体に押されることもなく、また、それによ
る違和感および損傷もなくなる。

【００２７】図15および図16に示すものは厚手の人体載
置物である敷物25の略中間部に電気・機械振動変換器１
を装着したものを示している。この敷物25は上布26と下
布27との間に剛性力の高い連続した振動伝達部材である
コ字状の中間部材28を配設したものである。この敷物25
に起立している人体は中間部材28に与えられる横振動に
より図17に示すような横振動の体感を得る。この場合も
図９に示すものと同様に、ウーハのように作用すること
はなく、振動伝達効率もよい。さらに、人体に押される
こともないので、違和感および損傷もなくなる。

【００２８】図18および図19に示すものも図16および図
17に示すものと略同様のものであるが、電気・機械振動
変換器１を敷物25の縁部近傍に取付けたものである。振
動は図19に示すような横振動が与えられる。この場合も
図９に示すものと同様に、ウーハのように作用すること
はなく、振動伝達効率も向上し、さらに、人に押される
こともないので違和感も損傷の虞もなくなる。

【００２９】図20ないし図23に示すものは、電気・機械
振動変換器１を人体載置物であり、かつ、振動伝達部材
である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、電気・機械振動変換器１が作動
すると図21に矢印で示すような横振動が得られる。この
場合も図９に示すものと同様に、ウーハのように作用す
ることはなく、振動伝達効率もよくなり、さらに、床29
が固いので電気・機械振動変換器１が人体に押されるこ
ともないので、違和感も損傷の虞もなくなる。

【００３０】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、電気・機械振動変換器１を振動伝達部材
であるネット33A の両側縁部に取付けた人体載置物であ
るマット33をベッド32のマットレス34の中央部に載置し
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。この場合も図９に示すものと
同様に、ウーハのように作用することはなく、振動伝達
効率も向上し、さらに、人に押されることもないので、
違和感も損傷の虞もなくなる。

【００３１】図26および図27に示すものは電気・機械振
動変換器１を振動伝達部材である芯材32A に取付け人体
載置物であるベッド32に組み込んだ例を示している。図
に示すように、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
ので横振動が容易になり、また、スプリング組立構造の
上面を駆動するのでゴロゴロするよう違和感がなく、ま
た、組み込みも容易である。この場合、振動は図26に矢
印で示すような振動を得ることになる。なお、この電気
・機械振動変換器１を腰部部分のベッド32の脇側や、足
側に取付けることもできる。足側に取付けた場合は足側
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。この場合も図９に示すものと同様に、ウーハのよ
うに作用することはなく、振動伝達効率も向上し、さら
に、人に押されることもないので、違和感も損傷の虞も
なくなる。

【００３２】図28および図29に示すものは大型トラック
の運転室35内にある人体載置物である仮眠用ベッド36の
上に敷かれた振動伝達部材36A 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
うな振動が与えられる。この場合も図９に示すものと同
様に、ウーハのように作用することはなく振動伝達効率
も向上し、さらに、人体に押されることもないので違和
感も損傷の虞もなくなる。

【００３３】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。この場合も図９に示すものと
同様に、ウーハのように作用することはなく、振動伝達
効率も向上し、さらに、人に押されることもないので違
和感も損傷の虞もなくなる。

【００３４】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
において符号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。この場合も図９に
示すものと同様に、ウーハのように作用することはなく
振動伝達効率も向上し、さらに、人に押されることもな
いので違和感も損傷の虞もなくなる。

【００３５】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を椅子の脚部44に係
止させるようにしたものである。この場合も図９に示す
ものと同様に、ウーハのように作用することはなく、振
動伝達効率も向上し、さらに、人に押されることもない
ので違和感も損傷の虞もなくなる。

【００３６】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46に横振動が与えら
れることになる。この場合も図９に示すものと同様に、
ウーハのように作用することはなく、振動伝達効率も向
上し、さらに、人に押されることもないので、違和感も
損傷の虞もなくなる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、長方形の
ヨークを使用することによりハウジングを扁平にするこ
とができ、また、扁平な面を水平にしてハウジングを置
いたときに、ダンパがヨークを安定した状態で支持する
ので、薄い敷物等に扁平な面を合わせて装着し振動させ
ることができる。このとき、内部のヨークが扁平な面に
沿って振動することになるので、薄い敷物等に横振動を
与えることになる。また、薄い敷物等に横振動を与える
ことにより、大面積の表面に垂直な方向の振動がなくな
るので、表面からの低音の音響放射を防ぐことができ、
スピーカの放射する音とのバランスを保つことができ
る。

【００３８】このように電気・機械振動変換器により人
体載置物に横振動を与えることができるので、人体載置
物の縁に電気・機械振動変換器を取付ても、人体載置物
全体に横振動が伝播されると共に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・機械振動変換器が使用者に押さ
れて損傷する虞れもない。また、振動伝達部材に横振動
を与えるので振動伝達効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気・機械振動変換器の断面模式
図である。

【図２】図１のものの上面模式図である。

【図３】図１のものの底面模式図である。

【図４】図１のものの側面模式図である。

【図５】電気・機械振動変換器の変形例を示す断面模式
図である。

【図６】図５のものの上面模式図である。

【図７】図５のＡ−Ａ線に沿う模式図である。

【図８】図５のものの側面模式図である。

【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Ｄ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図１３】図１２における矢印Ｅ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取付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 ハウジング ５ ダンパ ６ ダンパ 11 マグネット 12 ヨーク 13a 柱状部 14 上板ヨーク 15 空隙 18 開口部 20 コイル 21 筒部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平１−135933（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−13385（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−57790（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−93893（ＪＰ，Ｕ) 実公 平２−8043（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形状ハウジングの内壁にコイルを巻回
   した筒部を固定し、該筒部を挿通する孔を長方形のヨー
   クの中央部に形成し、該ヨークに前記筒部に挿通する柱
   状部を形成した長方形のヨークを整合し組み付けると共
   にマグネットを上記両ヨークではさんで一体物にし、該
   一体物の長手方向両側で、かつ、前記柱状部の軸方向に
   対して間隔をあけてダンパを配置し、前記ハウジング内
   において前記一体物を前記軸方向に揺動自在に設けたこ
   とを特徴とする電気・機械振動変換器。