JPH0761196B2 - 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】従来の電気・機械振動変換器は、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）に振動出力が発生するもの
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、従来用いられていたマグネットなら
びにコイル等の軸方向に振動出力が発生する形式の電気
・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、人体載置物に横方向
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、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ることに
なるので取付るためには高さ（厚み）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
われる問題がある。

【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（扁平状の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壁に棒
状の磁性体を固定し、該棒状の磁性体の側面にＥ字状の
磁性体の各突出端部を微小空隙を設けて対向させ、該Ｅ
字状の磁性体を前記ハウジングにダンパを介して支持す
ると共に、音声信号等の低周波電流を受けるコイルを巻
回して該コイルを低周波信号源に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磁性体の質量に対しハウ
ジングを扁平な面に沿って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、人体載置物を横振動させることにな
る。なお、Ｅ字状の磁性体の各突出端部にコイルを分割
にして巻回することにより、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
５について説明する。２は棒状の磁性体であるマグネッ
トである。マグネット２は、その両端部と中央部分が３
極に着磁されている。このマグネット２の両端部と中央
部分には着磁されていないＥ字状の磁性体であるＥ字状
コア３の突出部分３ａの端部が、２ないし５ｍｍ程度で
ある微小空隙ｄを設けて対向させてある。両磁性体であ
るマグネット２とＥ字状コア３の内の一方の磁性体であ
るマグネット２は扁平なハウジング４の内壁にボルト５
によって固定されており、他方の磁性体であるＥ字状コ
ア３はダンパ６，７によってハウジング４に振動自在に
支持されている。

【００１５】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５に示すように扁平にされ、２枚の板
４ａ，４ｂとを接合して形成している。

【００１６】Ｅ字状コア３の支持部分の具体的な構造
は、ダンパ６側が、図４に示すように、一部をコ字状に
した弾性板からなるダンパ６の端部をハウジング４の内
側に設けられたリテーナ８で支持しており、ダンパ７側
が、図５に示すように、板にスリット９，10を形成した
ダンパ７をスペーサ11を介してボルト12でハウジング４
に固定している。

【００１７】ダンパ６のＥ字状コア３への固定はコイル
13を巻回したボビン14の端部への接着等の手段で行なっ
ており、ダンパ７のＥ字状コア３への固定はダンパ７に
ボルト15で取付けたボス16をコア３の基部に接着等の手
段で行なっている。

【００１８】コア３はＥ字形をしたものでありその全突
出部分3aには、ボビン14に巻回されたコイル13が１個ず
つ装着されている。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。３個のコイル13は、可及的にアンペアターンが
稼げるように電線を長くでき、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
スになるよう直列または並列に接続されている。

【００１９】このような構成の電気・機械振動変換器１
は、３極着磁を行なった棒状のマグネット２が磁力線を
終始発生しており、その磁力線はＥ字状コア３側へも及
んでいる。その状態で低周波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。

【００２０】この磁気干渉作用により、ダンパ６，７に
支持されたＥ字状コア３およびコイル１３の質量に対し
てハウジング４を平面方向に強力に振動させる。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ことにな
る。

【００２１】図６に示すものは電気・機械振動変換器１
の変形例である。この図に示すものは、図１におけるマ
グネット２に代えて着磁されていないコア18を用い、Ｅ
字状コア３に代えてコ字状コア19の中央に３極に着磁さ
れたマグネット20を配設した磁性体21を用い、コア19の
突出部分19a にコイル13を巻回したものとしている。こ
の構造においては、常時発生しているマグネット20の磁
力線をコイル13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。

【００２２】以上説明した電気・機械振動変換器１は、
３個のコイル13，13，13で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、棒状のマグネット２とＥ字状コア３等とを平面内
に配設すること、ならびにコイル13を３分割にすること
によってハウジング４すなわち電気・機械振動変換器１
をかなり薄型のものにすることができる。

【００２３】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７と図８は敷
物22に埋設したものである。すなわち、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８に示すような
横振動を発生させるものである。図９ないし図11はその
構造を示すものであり、図９は一部を切り欠いた状態の
平面を、図10は図９のＤ−Ｄ線に沿う断面を、さらに図
11は図10の矢印Ｅで示す部分を拡大した断面を示してい
る。

【００２４】図12および図13に示すものは図７および図
８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。

【００２５】図14および図15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７および図
８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。

【００２６】図16および図17に示すものも図14および図
15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、着座したときに電気・機
械振動変換器１の方向に向くようにしたものである。

【００２７】図18ないし図21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19に矢印で示すような振動が発生する。

【００２８】図22および図23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23に矢印で示すような振動を得
ることができる。

【００２９】図24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25に矢印で示すような振
動を発生させるのがよい。

【００３０】図26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27に矢印で示すような振
動が得られることになる。

【００３１】図28ないし図30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30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29および図30
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。

【００３２】図31ないし図32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。

【００３３】図34および図35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が図35に示すよう
に水平方向に振動することになる。

【００３４】

【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ったが、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
置物を横振動させることができる。これによって被振動
板の実効的な面積を激減させることができ、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。

【００３５】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を
横振動させることができるので、人体載置物の見かけ上
の剛性が高くなって振動伝達効率が向上して振動がよく
伝わるようになる。また、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ので、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させることもなくな
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が損なわれることもな
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Ａ−Ａ線に沿う矢視図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う矢視図である。

【図５】図２のＣ−Ｃ線に沿う矢視図である。

【図６】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７】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８】図７のものの側面図である。

【図９】図７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１０】図９のもののＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図１１】図１０における矢印Ｅで示す部分の拡大断面
図である。

【図１２】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１３】図１２のものの側面図である。

【図１４】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１５】図１４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１６】本発明に係る電気・機械振動変換器を図１４
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１７】図１６のものの側面図である。

【図１８】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１９】図１８のものの正面図である。

【図２０】図１８のものの平面図である。

【図２１】図２０のものの側面図である。

【図２２】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２３】図２２のものの平面図である。

【図２４】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２５】図２４の仮眠用ベッドの側面図である。

【図２６】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２７】図２６の浴槽部分を断面にして示した模式図
である。

【図２８】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２９】図２８のものの平面図である。

【図３０】図２８のものの使用状態を示す側面図であ
る。

【図３１】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３２】図３１の要部を一部断面で示した側面図であ
る。

【図３３】図３２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３４】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３５】図３４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 Ｅ字状コア 3a 突出部分 ４ ハウジング ６ ダンパ ７ ダンパ 13 コイル 17 音響機器 ｄ 微小空隙

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０４Ｒ 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壁に棒状の磁性体
   を固定し、該棒状の磁性体の側面にＥ字状の磁性体の各
   突出端部を微小空隙を設けて対向させ、該Ｅ字状の磁性
   体を前記ハウジングにダンパを介して支持すると共に、
   音声信号等の低周波電流を受けるコイルを巻回して該コ
   イルを低周波信号源に接続したことを特徴とする電気・
   機械振動変換器。