(57)【要約】【課題】構成を簡略化しつつ温度上昇を抑制することができる振動ユニットを提供する。【解決手段】振動部１０の振動によって容積変化部６２の容積が変化することから、流体通過部６において流体の流れを生じさせるために別途動力源を設ける必要がない。流体通過部６において流体の流れを生じさせることにより、振動部１０を冷却することができる。このように、冷却のために別途動力源を設ける必要がなく、構成を簡略化しつつ振動ユニット１Ａの温度上昇を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気回路及びボイスコイルを有する振動部と、
前記振動部を冷却するための流体が通過する流体通過部と、を備え、
前記流体通過部は、前記振動部の振動によって容積が変化する容積変化部を有することを特徴とする振動ユニット。
【請求項２】
前記ボイスコイルに接するとともに前記流体通過部と接触する熱伝導部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の振動ユニット。
【請求項３】
前記振動部を収容するケースをさらに備え、
前記流体通過部は、前記ケースの外側に配置され、
前記容積変化部は、前記ケースに接触して前記振動部の振動によって容積が変化することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動ユニット。
【請求項４】
前記容積変化部は、前記ケースのうち振動方向のいずれか一方に配置される蓋部に接触するポンプ部であることを特徴とする請求項３に記載の振動ユニット。
【請求項５】
前記流体通過部は、可撓管によって構成され、該可撓管の一部が前記容積変化部として機能することを特徴とする請求項３に記載の振動ユニット。
【請求項６】
前記振動部を収容するケースをさらに備え、
前記流体通過部は、前記ケースの内部空間を含み、
前記容積変化部は、前記内部空間に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動ユニット。
【請求項７】
前記流体通過部は、前記内部空間において前記流体が振動方向に沿って通過するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の振動ユニット。
【請求項８】
前記流体通過部には、前記流体を所定の一方向に流れやすくする１又は複数の誘導部が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動ユニット。
【請求項９】
前記流体通過部には、前記容積変化部を基準として上流側及び下流側に前記誘導部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の振動ユニット。
【請求項１０】
前記誘導部は、逆止弁により構成されるか、又は、前記一方向に向かうにしたがって流路断面積が小さくなるテーパ部を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項８又は９に記載の振動ユニット。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の振動ユニットが内蔵されていることを特徴とする座席。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、磁気回路及びボイスコイルを備えることで振動を発生する振動ユニットが知られている。このような振動ユニットでは、通電されたボイスコイルが発熱しやすいことから、磁気回路を構成するマグネットが熱減磁してしまったり、樹脂部品等が溶融してしまったりすることがあった。
【０００３】
そこで、液冷却管が設けられたボイスコイル形リニアモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたボイスコイル形リニアモータでは、適宜に屈曲された液冷却管が設けられ、冷媒が液冷却管を通過することで各部が冷却されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたように液冷却管を設ける構成においては、冷媒を送るためのポンプ等の動力源が別途必要となり、部品点数が増加するとともに構成が複雑化してしまう。
【０００６】
したがって、本発明の課題は、構成を簡略化しつつ温度上昇を抑制することができる振動ユニットを提供することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の振動ユニットは、磁気回路及びボイスコイルを有する振動部と、前記振動部を冷却するための流体が通過する流体通過部と、を備え、前記流体通過部は、前記振動部の振動によって容積が変化する容積変化部を有することを特徴としたものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施例に係る振動ユニットを示す斜視図である。
【図２】前記振動ユニットを示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る振動ユニットを示す斜視図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る振動ユニットを示す斜視図である。
【図５】前記振動ユニットを示す断面図である。
【図６】本発明の変形例に係る振動ユニットを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態に係る振動ユニットは、磁気回路及びボイスコイルを有する振動部と、振動部を冷却するための流体が通過する流体通過部と、を備える。流体通過部は、振動部の振動によって容積が変化する容積変化部を有する。
【００１０】
流体通過部は、容積変化部において容積が変化することで、流体の流れが生じる。このとき、振動部の振動によって容積変化部の容積が変化することから、流体通過部において流体の流れを生じさせるために別途動力源を設ける必要がない。流体通過部において流体の流れを生じさせることにより、振動部を冷却することができる。このように、冷却のために別途動力源を設ける必要がなく、構成を簡略化しつつ振動ユニットの温度上昇を抑制することができる。
【００１１】
振動ユニットは、ボイスコイルに接続されるとともに流体通過部と接触する熱伝導部をさらに備えることが好ましい。これにより、ボイスコイルから流体に伝熱させやすくすることができる。
【００１２】
振動ユニットは、振動部を収容するケースをさらに備え、流体通過部は、ケースの外側に配置され、容積変化部は、ケースに接触して振動部の振動によって容積が変化することが好ましい。これにより、流体通過部がケースの外側に配置されていることから、流体通過部を設けるためにケースを従来形状から大きく設計変更する必要がない。
【００１３】
このとき、容積変化部は、ケースのうち振動方向のいずれか一方に配置される蓋部に接触するポンプ部であることが好ましい。これにより、振動部の振動によってポンプの容積を変化させやすくすることができる。
【００１４】
流体通過部は、可撓管によって構成され、可撓管の一部が容積変化部として機能してもよい。これにより、流体通過部において容積変化部とその他の部分とで材質や形状を異なるものとする必要がなく、流体通過部の構成を簡略化することができる。
【００１５】
振動ユニットは、振動部を収容するケースをさらに備え、流体通過部は、ケースの内部空間を含み、容積変化部は、内部空間に形成されていてもよい。これにより、流体がケースの内部空間を通過することで振動部を冷却しやすくすることができる。
【００１６】
このとき、流体通過部は、内部空間において流体が振動方向に沿って通過するように構成されていることが好ましい。これにより、ケースの内部空間全体を冷却しやすくすることができる。
【００１７】
流体通過部には、流体を所定の一方向に流れやすくする１又は複数の誘導部が設けられていることが好ましい。これにより、流体通過部において流体が一方向に流れやすくなり、冷却効率を向上させることができる。
【００１８】
流体通過部には、容積変化部を基準として上流側及び下流側に誘導部が設けられていることがより好ましい。これにより、流体通過部のうち容積変化部において流体が一方向に流れやすくなり、冷却効率を向上させることができる。
【００１９】
誘導部は、逆止弁により構成されるか、又は、一方向に向かうにしたがって流路断面積が小さくなるテーパ部を少なくとも１つ有していればよい。
【００２０】
本発明の実施形態に係る座席は、上記の振動ユニットが内蔵されている。座席に内蔵された振動ユニットでは、ボイスコイル等において発生した熱が放熱されにくいものの、振動ユニットが流体通過部を備えていることから、温度上昇を抑制することができる。このとき、冷却のために別途動力源を設ける必要がない。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の各実施例について具体的に説明する。尚、第２実施例においては、第１実施例で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第１実施例と同じ符号を付すとともに説明を省略する。
【００２２】
［第１実施例］
本実施例の振動ユニット１Ａは、図１、２に示すように、磁気回路２及びボイスコイル３を有する振動部１０と、振動部１０を収容するケース４と、サスペンション５と、振動部１０を冷却するための流体が通過する流体通過部６と、を備える。振動ユニット１Ａは、例えば移動体としての車両の座席に内蔵され（発泡ウレタン内に埋め込まれ）、着座者に振動を伝達するために用いられる。本実施例では、振動ユニット１Ａにおける振動の発生方向（振動方向）をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する平面内の２方向をＸ方向及びＹ方向とする。
【００２３】
磁気回路２は、磁石２１とヨーク２２とプレート２３とを備える。ヨーク２２は、底板部２２１と筒部２２２とを有し、Ｚ方向の一方側（図２における上側）が開口した有底筒状に形成されている。底板部２２１には磁石２１及びプレート２３がこの順でＺ方向一方側に積層されている。プレート２３と筒部２２２とがＸＹ平面内の各方向において間隔をあけて対向し、エアギャップが形成されている。
【００２４】
ボイスコイル３は、後述するようにケース４の上蓋４２によって支持され、磁気回路２のエアギャップに配置される。
【００２５】
ケース４は、Ｚ方向の一方側（図２における上側）が開口した有底筒状のケース本体４１と、ケース本体４１の開口を塞ぐ上蓋（蓋部）４２と、を有する。ケース本体４１は例えば樹脂によって構成されている。
【００２６】
上蓋４２は、例えば熱伝導性の高い金属によって構成されたヒートシンクであって、ＸＹ平面に沿って延びる蓋本体４２１と、蓋本体４２１からケース４の内側に向かって延びる筒状のコイル支持部４２２と、を有する。コイル支持部４２２は、ボイスコイル３の巻芯となる部分であって、非磁性体であることが好ましい。このように、ボイスコイル３はケース４のうち上蓋４２側に支持されている。蓋本体４２１とコイル支持部４２２とは、互いに接触していればよく、一体に構成されていてもよいし、別体に構成されていてもよい。
【００２７】
サスペンション５は、ＸＹ平面に沿って延びる円環板状に形成され、ヨーク２２の上端部に接続されることにより、磁気回路２をケース本体４１に支持する。サスペンション５には、Ｚ方向に貫通する貫通孔が形成されている。
【００２８】
流体通過部６は、例えば樹脂製の可撓管によって構成されて流体（本実施例においては空気）が通過可能となっており、上蓋４２の外面に接触するように配置される。流体通過部６のうち、上蓋４２に接触する接触部６１は、他の部分とは異なる材質で構成されており、他の部分よりも変形容易であり、且つ、熱伝導率が高い。接触部６１は、上蓋４２に接触していることで、振動部１０が振動することにより、Ｚ方向に往復移動しようとする。これにより、流体通過部６のうち接触部６１を含む領域が縮径と拡径とを繰り返し、容積が変化する。即ち、流体通過部６のうち接触部６１を含む領域が容積変化部６２となる。尚、流体通過部６は、長手方向に沿って略一定の内径及び外径を有していてもよいし、容積変化部６２が他の部分よりも拡径されていてもよいし縮径されていてもよい。
【００２９】
流体通過部６には、容積変化部６２に対して図２におけるＸ方向左側及び右側に誘導部６３、６４が設けられている。後述するように、流体はＸ方向の右側から左側に向かって流れることから、右側が上流側、左側が下流側となり、誘導部６３、６４は、容積変化部６２を基準として上流側及び下流側に設けられている。誘導部６３、６４は、図２におけるＸ方向右側から左側に向かうにしたがって流路断面積が小さくなるテーパ部６５と、流体通過部６の流体通過方向（Ｘ方向）との直交平面（ＹＺ平面）に沿った逆流抑制部６６と、を有する。
【００３０】
誘導部６３、６４においてＸ方向右側から左側に向かって流体が流れようとした場合には、流体はテーパ部６５に沿って流れる。一方、Ｘ方向左側から右側に向かって流体が流れようとした場合には、流体が逆流抑制部６６に衝突する。このように、誘導部６３、６４が設けられていることにより、流体通過部６において流体が所定の一方向（Ｘ方向における右側から左側）に流れやすくなっている。
【００３１】
流体通過部６を構成する可撓管の両端は、大気に解放されていてもよいし、互いに接続されて閉流路を構成してもよい。流体通過部６によって閉流路が構成される場合、空気以外の流体が通過してもよい。
【００３２】
ここで、流体通過部６を通過する流体によって振動部１０が冷却される機構について説明する。磁気回路２とボイスコイル３との相互作用によって上蓋４２にＺ方向下側への力が加わる際、容積変化部６２の容積が大きくなるとともに内圧が低下する。これにより、流体通過部６のうち容積変化部６２の右側の部分の流体が、誘導部６３を通過して容積変化部６２に流れ込む。一方、上蓋４２にＺ方向上側への力が加わる際、容積変化部６２の容積が小さくなるとともに内圧が上昇する。これにより、容積変化部６２内の流体は、左側に配置された誘導部６４を通過し、流体通過部６のうち容積変化部６２の左側の部分へ流れ出す。上蓋４２にはＺ方向上側への力と下側への力とが交互に加わることから、流体通過部６において流体がＸ方向右側から左側に向かって流れる。
【００３３】
ボイスコイル３が通電によって発熱した場合、この熱は、コイル支持部４２２、蓋本体４２１、接触部６１の順に伝達されていき、接触部６１において流体に伝達されて放熱される。上記のように振動部１０の振動によって流体が流れることから、接触部６１において流体に伝達された熱が容積変化部６２に篭らないようになっている。
【００３４】
上記の構成により、振動部１０の振動によって容積変化部６２の容積が変化することから、流体通過部６において流体の流れを生じさせるために別途動力源を設ける必要がない。流体通過部６において流体の流れを生じさせることにより、振動部１０を冷却することができる。このように、冷却のために別途動力源を設ける必要がなく、構成を簡略化しつつ振動ユニット１Ａの温度上昇を抑制することができる。
【００３５】
ケース４の上蓋４２が、ボイスコイル３に接するとともに流体通過部６と接触して熱伝導部として機能することで、ボイスコイル３から流体に伝熱させやすくすることができる。
【００３６】
流体通過部６に、容積変化部６２を基準として上流側及び下流側に誘導部６３、６４が設けられていることで、流体通過部６において流体が一方向に流れやすくなり、冷却効率を向上させることができる。
【００３７】
［第２実施例］
本実施例の振動ユニット１Ｂは、図３に示すように、ケース４と流体通過部７とを備える。図３においては図示を省略しているが、ケース４には第１実施例と同様の振動部１０が収容されている。
【００３８】
流体通過部７は、容積変化部としてのポンプ部７１と、ポンプ部７１に接続された２つの管状部７２、７３と、を有する。ポンプ部７１は、扁平な円筒状に形成され、その底面がケース４の上蓋４２全体に接触する。ポンプ部７１の底面は、第１実施例における接触部６１と同様に、他の部分よりも変形容易であり、且つ、熱伝導率が高くなっている。
【００３９】
管状部７２、７３には、誘導部６３、６４が設けられている。管状部７２、７３と、ポンプ部７１における底面以外の部分と、は同じ材質によって構成されていてもよいし、異なる材質によって構成されていてもよい。
【００４０】
振動部１０が振動することにより、ポンプ部７１の底面が変形してポンプ部７１の容積が変化し、第１実施例と同様に流体通過部７において流体が一方向に流れる。これにより、流体によって振動部１０が冷却される。
【００４１】
上記の構成により、振動部１０の振動によってポンプ部７１の容積が変化することから、流体通過部７において流体の流れを生じさせるために別途動力源を設ける必要がない。従って、冷却のために別途動力源を設ける必要がなく、構成を簡略化しつつ振動ユニット１Ｂの温度上昇を抑制することができる。
【００４２】
［第３実施例］
本実施例の振動ユニット１Ｃは、図４、５に示すように、振動部１０と、ケース４と、サスペンション５と、流体通過部８と、を備える。
【００４３】
流体通過部８は、それぞれケース４の上蓋４２に接続された上側管状部８１と、ケース４の底面に接続された下側管状部８２と、を有する。上側管状部８１及び下側管状部８２は、Ｚ方向から見て互いに重なる位置に配置されており、それぞれに誘導部６３、６４が設けられている。尚、上蓋４２は、前記第１実施例と同様にヒートシンクであってもよいし、ヒートシンクでなくてもよい。上側管状部８１及び下側管状部８２は、いずれもケース４の内部空間Ａ１に接続されている（管状部８１、８２の内側の空間が、内部空間Ａ１と連通している）。即ち、流体通過部８において流体が通過する際、ケース４の内部空間Ａ１にも流体が通過し、内部空間Ａ１が流体通過部８に含まれる。
【００４４】
ケース４の内部空間Ａ１は、磁気回路２及びサスペンション５よりもＺ方向上側の上側空間Ａ２と、磁気回路２及びサスペンション５よりもＺ方向下側の下側空間Ａ３と、に区画されている。サスペンション５には上記のように貫通孔が形成されており、上側空間Ａ２と下側空間Ａ３とは連通している。
【００４５】
磁気回路２がＺ方向上側に移動した場合、上側空間Ａ２の容積が小さくなるとともに下側空間Ａ３の容積が大きくなる。一方、磁気回路２がＺ方向下側に移動した場合、上側空間Ａ２の容積が大きくなるとともに下側空間Ａ３の容積が小さくなる。このように、上側空間Ａ２及び下側空間Ａ３は、振動部１０の振動によって容積が変化する容積変化部となる。
【００４６】
磁気回路２がＺ方向上側に移動した場合、下側管状部８２から内部空間Ａ１（下側空間Ａ３）に流体が流れ込むとともに、内部空間Ａ１（上側空間Ａ２）から上側管状部８１に流体が送り出される。このように、流体通過部８は、内部空間Ａ１において流体が振動方向（Ｚ方向）に沿って通過するように構成されている。一方、磁気回路２がＺ方向下側に移動した場合、誘導部６３、６４によって逆方向の流体の流れが抑制される。
【００４７】
上記の構成により、振動部１０の振動によって上側空間Ａ２及び下側空間Ａ３の容積が変化することから、流体通過部８において流体の流れを生じさせるために別途動力源を設ける必要がない。従って、冷却のために別途動力源を設ける必要がなく、構成を簡略化しつつ振動ユニット１Ｃの温度上昇を抑制することができる。
【００４８】
また、流体通過部８がケース４の内部空間Ａ１を含むことで、ケース４に収容された振動部１０を冷却しやすくすることができる。
【００４９】
また、内部空間Ａ１において流体が振動方向（Ｚ方向）に沿って通過することで、ケース４の内部空間Ａ１全体を冷却しやすくすることができる。
【００５０】
なお、本発明は、前記第１〜第３実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
【００５１】
例えば、前記第１実施例では、流体通過部６が接触部６１と他の部分とで異なる材質によって構成されているものとしたが、流体通過部を構成する管状部材が充分な可撓性及び熱伝達性を有している場合には、接触部と他の部分とが同じ材質によって構成されていてもよい。
【００５２】
また、前記第１実施例では、流体通過部６が、ボイスコイル３を支持する上蓋４２に接触するものとしたが、流体通過部は、ケースのうち振動部の熱が伝達される部分に接触すればよい。例えば、ボイスコイルに接する熱伝導部が、ケースの底面にまで亘り存在している場合には、流体通過部はケースの底面に接触してもよい。また、例えばボイスコイルがケースの壁面近傍に配置される場合等、ボイスコイルにおいて発生した熱がケースに伝わりやすい場合には、熱伝導部は設けられていなくてもよい。
【００５３】
また、前記第２実施例では、容積変化部としてのポンプ部７１がケース４の上蓋４２に接触するものとしたが、ケースの蓋部が変形容易に構成されることにより、蓋部がポンプ部の底面を構成するものとしてもよい。
【００５４】
また、前記第１実施例及び前記第２実施例では、容積変化部がケース４と直接接触するものとしたが、これらの間には、振動を伝達可能な部材が差し挟まれていてもよい。
【００５５】
また、前記第３実施例では、上側管状部８１と下側管状部８２とがＺ方向から見て互いに重なり合う位置に配置されているものとしたが、上側管状部と下側管状部とをＺ方向から見て重ならないように（ＸＹ平面においてずれるように）配置してもよい。即ち、内部空間において流体が適宜な流路を形成するように、上側管状部及び下側管状部を配置すればよい。
【００５６】
また、前記第３実施例では、ケース４に上側管状部８１及び下側管状部８２が接続され、内部空間Ａ１において流体が振動方向（Ｚ方向）に沿って通過するものとしたが、図６に示す振動ユニット１Ｄのように、ケース４の上蓋４２に２つの管状部８３、８４が接続されるものとしてもよい。このとき、内部空間Ａ１のうち上側空間Ａ２が容積変化部となる。磁気回路２がＺ方向上側に移動する場合、内部空間Ａ１（上側空間Ａ２）から一方の管状部８３に流体が送り出され、磁気回路２がＺ方向下側に移動する場合、他方の管状部８４から内部空間Ａ１（上側空間Ａ２）に流体が送り込まれる。
【００５７】
また、前記第１実施例では、誘導部６３、６４はテーパ部６５及び逆流抑制部６６を１つずつ有するものとしたが、誘導部は、流体を所定の一方向に流れやすくするものであればよく、複数のテーパ部及び逆流抑制部を有していてもよいし、逆止弁によって構成されていてもよい。
【００５８】
また、前記第１実施例では、流体通過部６に、容積変化部６２を基準として上流側及び下流側に誘導部６３、６４が設けられるものとしたが、容量変化部を基準として上流側及び下流側のいずれか一方のみに誘導部が設けられてもよい。このように誘導部の位置及び数も任意である。また、誘導部が設けられず、流体通過部において流体が流れる向きが決まっていない構成としてもよい。この場合、流体通過部の一端を閉塞し、流体が往復するように流れるようにしてもよい。
【００５９】
また、前記第１実施例では、振動ユニット１Ａが移動体の座席に内蔵されるものとしたが、振動ユニットは、使用者に振動を伝達することができるような対象物に設置されればよく、例えば移動体に設けられる場合には、ステアリングホイールやシフトレバー、ドア開閉用の操作部等に内蔵されてもよい。
【００６０】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施例に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施例に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６１】
１Ａ        振動ユニット
２          磁気回路
３          ボイスコイル
４          ケース
４２        上蓋（蓋部、熱伝導部）
６          流体通過部
６２        容積変化部
６３、６４  誘導部
６５        テーパ部
７１        ポンプ部
Ａ１        内部空間
【図１】
2019147124.tif 000003
【図２】
2019147124.tif 000004
【図３】
2019147124.tif 000005
【図４】
2019147124.tif 000006
【図５】
2019147124.tif 000007
【図６】
2019147124.tif 000008