(57)【要約】【課題】手指感覚と同じゆっくりしたマッサージもしくは揺動振動と音楽振動マッサージ等が同時もしくは単独で駆動でき、水中でも体感可能な振動駆動装置を得る。【解決手段】円筒シリンダー両端に励磁コイルを巻回したリング型コイルコアを対面させ、中間に両面にマグネットを配した、板バネ等の支持部材を使用しない、フリーピストン振動子を配して２室を設け、片側もしくは両端に吸入、吐出弁機構を設け、エアポンプ機能を組み込み、振動と併用もしくは単独で動作できる振動装置とし、当該装置を伸縮、膨満収縮媒体に組み込み、空圧閉鎖回路等を構成したシステム装置を構成する。【選択図】  図５
2004202464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルを環状に巻回したコイルハウジングと該コイルハウジングと所定間隙をおいて対向するマグネットとを備え、励磁コイルに音楽信号、マッサージ信号等の増幅された交番電流を印加することにより振動または重低音を発生する振動装置において、円筒容器の両端に所定の間隔で、励磁コイルを巻回したコイルハウジングを両面対座固定させ、中間に半径方向に着磁したマグネット、もしくはもしくはリング状マグネットで構成した振動子、あるいは該マグネットを両面に固着した磁性体構造を振動子とし、板バネ等の懸垂支持部材を使わず、コイルハウジング側の交番変動磁極磁束に、該マグネットもしくはマグネット構造体の固定磁極磁束が反発、吸引によるピストン運動で振動する振動装置。
【請求項２】
前記記載の振動装置において、励磁コイルに通電印加すると交番磁極磁束を外周鍔側と内輪鍔側に誘導する断面コ型形状の電磁軟鉄材等の磁極誘導磁性体で形成したコイルハウジングを円筒ケース両端に対向配置し、その中間にフリーピストンとして位置させた振動子をマグネットヨークとし、その円周縁を鍔状に立ち上げ、両面相似形状として電磁軟鉄等の磁極誘導磁性体で形成し、厚み方向に着磁したヨーク鍔高さと同程度の厚みのリング状マグネットまたはコイン形状マグネットを複数個を両面配置し、両面とも磁極磁束を同様に内輪面と外輪鍔縁に誘導させ、コイルハウジングと、お互い誘導される両極の磁束中心圏が合致、反発反応する構造とした請求項１記載の振動装置。
【請求項３】
該振動子の中心軸からシャフトを両側のをリング状コイルハウジング中心に位置する軸受に定常維持、スライドさせる構造体とし、安定したピストン動作ができる構造とした請求項１乃至請求項２のいずれか１項記載の振動装置。
【請求項４】
振動子と所定間隙をおいて対向する励磁コイルが巻回されたコイルハウジングとの間に密着・衝撃防止用コイルスプリングを備えた請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の振動装置。
【請求項５】
励磁コイルへの印加電流を制御する励磁コイル結線回路切換機能もしくは調整抵抗器をもった通電回路を振動装置本体もしくは外部制御装置内に設けたことを特徴とした請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の振動装置。
【請求項６】
両端に設けられた磁束変動させる２つの励磁コイルのうち、片側に音楽信号、マッサージ信号等を増幅した変動電流を印加し、もう一方の励磁コイルは振動センサーとして、振動子の動きに対して生じる微少電流をフィードバック回路へ伝達し、当該装置の加速度や振動レベルをモニタリングする機能を備えた請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の振動装置
【請求項７】
前記記載の振動装置もしくは板バネ等で懸架支持された振動子を備えた振動装置において、振動子の片側もしくは両側のシャフトを本体ケースよりその最大振幅以上に延長し、該シャフトの先端部を、直接または外部取付具により、人体、構築物、床、壁または土中等に直接振動伝達できるようにした手段をもった、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の振動装置。
【請求項８】
振動子シャフトをケースより突出させた振動装置において、該シャフトにアルミ板など軽く剛性の高い素材で形成された任意面積の薄板を取付固定し、複数装置で同一平面上に維持したものを１ユニットとし、該振動装置本体を床、壁、天井、構築物あるいは水中等に固定し、また空間状況、水中状況によりさらに複数ユニットを取付、各ユニットへ交番電流を同時印加することにより、薄板を上下に揺動させ、空間全体に空気あるいは水中振動を起こさせる請求項１乃至７のいずれか１項記載の振動装置。
【請求項９】
前記記載の振動装置において、その駆動周波数を１Ｈｚから２００Ｈｚの範囲で矩形波または正弦波信号をスイープできるジェネレーターとその増幅器と共振波長検出フィードバック回路をシステム構成し、振動装置本体ないし該シャフト先端部より建物、構築物等の固有共振周波数、共振波長を探り、振動発生させるシステム装置としたことを特徴とした請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の振動装置。
【請求項１０】
振動子と円筒シリンダーの摺動間隙を空気の漏れないスキマとし、もしくは振動子中間部に運動用Ｏリングもしくはピストンリングを設け、振動ダンパー兼用の吸入圧縮ピストンとして位置させ、対面するコイルハウジング外側に吸入・吐出弁一体形状のバルブ機構部（バルブユニット）を片側もしくは両側に設け、該バルブユニットは一体的もしくはネジ等で本体から着脱できるよう形成された請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の振動装置。
【請求項１１】
前記ポンプ機能を備えた振動装置において、吐出空気孔と吸入空気孔を両方、あるいは片方のみ備えたバルブユニットに、ゴム部材等で形成された伸縮自在な構造体を勘合接続し、ポンプ駆動信号や音声信号等を増幅させた交番電流を印加し、該構造体に圧縮空気を送り、もしくは調節装置により、加圧、減圧することにより振動と同時に、膨満収縮、伸縮によるマッサージ機能をもたせた請求項１０記載のエアポンプ機能を備えた振動装置。
【請求項１２】
身体に巻き付けるエアベルトや人体を載置できるエアマットや密閉筐体に当該振動装置を一体化もしくは組込み、該エアポンプの吐出孔と吸入孔を、該部材の空気出入り口孔に直接結合もしくはエアチューブ等で配管結合し、閉鎖空圧回路を構成させ、音楽信号等の増幅交番電流を当該装置に印加することにより、該装置の振動とエアポンプの同時動作により、その空気脈動と本体振動伝搬でエアベルト、エアマットや密閉筐体に装着、着座もしくは仰臥した人が該振動、脈動を体感または空圧揺動マッサージできる請求項１０乃至１１のいずれか１項記載のエアポンプ機能を備えた振動装置。
【請求項１３】
前記記載のエアポンプ機能を有する振動装置において、吐出ポンプとエアチューブで水中に固定するノズルまたは薄板状の容器と接続し、該容器の上面は小さな穴を開口させ、気泡板としたものを、浴槽底等に沈め音楽信号等の増幅電流を該振動装置に通電印加することにより、パイプ直噴気泡または気泡板振動と該気泡板小穴から生成される微少空気泡による振動を身体で感じる水中体感振動装置とした請求項１０乃至請求項１２のいずれか１項記載のエアポンプ機能を備えた振動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低周波振動発生機能とエアポンプ機能を同時動作できる振動装置とその組込みシステム装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種に近い製品は体感音響振動装置やマッサージバイブレータが知ら
れている。
【例えば、特許文献１、文献２、文献３、文献４、文献５参照】
従来の音響体感振動装置は振動子を板バネ等で懸垂支持した構造であり、バイブレータは偏芯モータ軸にウエイトを付けたものが一般的であり、本体ケースの振動を床、椅子、構築物等に緩衝材等を挟んで伝達している。
【０００３】
音声などの交番電流により体感振動を発生させる装置は、適当な質量を持たせ、板バネで保持された振動子を励磁コイル（ボイスコイル）により吸引反発させることにより、本体ケース自身に振動を移行させ該装置ケースを床、構築物に取り付け伝搬させるものであり、またバイブレータはモータの回転数とウエイト質量によりその振動を発生し、本体ケースを介してマッサージャーとする手のひらサイズの小型なものである。
【０００４】
この種の体感振動装置は、スピーカ原理構造もしくは電磁クラッチ構造を応用しているため、前者は再生帯域が広く、体感振動再現のためには専用のハイカットフィルター（ローパスフィルター）と高出力増幅アンプを必要とし、後者はハイカットフィルターは不要だが、励磁コイルの発熱を生じる。
【０００５】
また一方、振動マッサージ用としての装置は、主にＡＣ１００Ｖ仕様による５０乃至６０Ｈｚの交番電流による電磁石式揺動振動装置またはモータ軸偏芯軸による揺動か、直流モータによる同様駆動が一般的である。したがって周波数は固定されているか回転制御のためあまり変更はできない。
【０００６】
【特許文献１】特許第１０９１９２６号
【特許文献２】特許第１１１９７６３号
【特許文献３】実用新案特許６３−４３７２９号
【特許文献４】実用新案特許６３−１５７６６号
【特許文献５】実用新案特許６３−４３７２９号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の振動駆動装置は、板バネ等で振動子を支持した構造体なのでマッサージ信号などの正弦波や矩形波の繰り返し応力を印加すると、短時間にバネ疲労が発生し破損していた。そのためマッサージ器等には応用することが難しい状況であった。さらにケース本体を介して振動を伝達する構造なので少しでも過剰入力による振動になると、バネ、バネ支持材、本体、振動子等との相互干渉によりビビリや伸びのない振動となる欠点があった。
【０００８】
また、マッサージ動作は手のひら、指間隔のゆっくりとした超低周波の揺動が必要であった。しかし、励磁コイルを使用しているため手のひらマッサージ周期の様になでるようなゆっくりとした動作再現は難しく、さらに、低周波域の２０Ｈｚ程度以下の正弦波や矩形波のマッサージ用交番電流は直流成分に近いので励磁コイルがヒータ化し、接着剤の溶融点を越える高い温度となり、コイル固着用の接着剤等が溶融したり、コイルが熱焼損し、装置が破損する欠点があった。
【０００９】
また振動装置本体を床構造内部やベッドパッド、椅子などの構造・構築物内部に取り付け設置しているので、故障しても手軽に修理交換ができなかった。また体感音楽再現において、複雑なフィルター回路や増幅装置を必要とした。さらにブラスバンド演奏音楽、台風などの自然現象再現などの空気を揺るがす様な空圧変動を伴う重低音はボーンコンダクション（骨伝導振動）のみでは再現不可能であった。また、振動子を板バネ等で懸垂支持しているのでその支持部材である振動子の質量も制限され、大型のものは製造できにくかった。
【００１０】
本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、音響体感振動機能とエアポンプ駆動機能を搭載し、従来の椅子やベッドや床等に振動体を設置する体感振動だけの装置ではなく、空圧体揺動伸縮、波動振動伝搬によるマッサージ機能等を加えた複合振動駆動装置である。また床や構築物に簡単設置できるのはいうまでもなく、病院等の治療、介護等の長期使用にも耐え、自然現象の空気変動、水中振動をも再現できるポンプ機能付き振動駆動装置でミクロサイズから超大型サイズをも提供することにある。つまり、振動装置に付加したポンプ機能で、体感振動と同時に自己機能動作による空気注入、排出動作により、伸縮動作が行え、また閉鎖回路での空気振動により、振動体を複数配した構成をしなくても、音響振動波を直接または間接的に連結した密閉構造体等に、波動伝搬できるサイズ自在な装置である。
【００１１】
振動子質量を制限する板バネ等も不要なので大型の産業用振動装置から超小型の医療用マイクロ振動装置まで対応できるものである。また、周波数対応のポンプ機構として動作するので、その機能と複合化した新たなる製品を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明に係わる振動装置は、板バネ等の疲労破壊をまねく部材を無くし、励磁コイルハウジングもしくはマグネットコアのいずれかを、振動子として対面構造を両面相似形成した。半径方向に着磁したマグネットの中心と円周縁に形成している磁極磁束圏とコイルハウジングに形成している磁束巻とを対向反応させることにより、振動子がピストン運動をして振動を発生する。
【００１３】
請求項２の発明に係わる振動装置は、さらにエネルギー効率を上げ、発熱等もできるだけ押さえて動作するように、励磁コイルの電流も半減程度で動作するように反発・吸引磁束エネルギーが最大値で利用するべく、振動子と励磁コイルの配置と構造、素材を整えた。すなわち双方の磁極を半径方向すなわち断面コ形の内輪側と外縁側に電磁軟鉄等の磁性体ヨークで誘導し、お互いの磁束中心面を合致させ、励磁コイルの交番磁極磁束に対して振動子が効率よく２室間相反運動するように両面相似形成のダブル機能とした。またマグネット磁極磁束を誘導しやすい形状とするため着磁は厚み方向に形成した。
【００１４】
請求項３の発明に係わる振動装置は振動子にシャフトを設けて両端コア中心に軸受を設け、スライドできる構造とした。振動子がシリンダー壁面をかまないようにスラスト荷重を軸受で支える機構とした。
【００１５】
請求項４の発明に係わる振動装置は、該振動子が加速度によりコアに激突もしくは磁力密着するのを防止するためと、最大加速度をケース本体に伝達する機能として振動子両側シャフトに沿ってスプリングコイルを挿入した。
【００１６】
請求項５の発明に係わる振動装置は励磁コイルを２つ配し、結線組み合わせにより、回路抵抗値を変えることができる。正弦波や矩形波または音楽信号等の体感音響やマサッサージ振動を動作させる場合、超低周波領域、もしくは１５０Ｈｚ程度以上の振動波長が通電される場合、自動的に、もしくは手動で２つの励磁コイル結線を直列もしくは並列結線回路とし、もしくは該結線回路途中に抵抗器を組み入れ、電流値を最適値にするように切り替え、発生熱を押さえる機構とした。
【００１７】
請求項６の発明に係わる振動装置は２つの励磁コイルのうち、片側に音楽信号、マッサージ信号、制御信号等を増幅した交番電流を印加し、もう一方の励磁コイルには微弱電流を流し、振動センサーとして、当該装置の加速度や振動レベルをモニター表示機能とした。もちろん両側センサーとしても位置傾きサンサーとしても対応出来る。
【００１８】
請求項７の発明に係わる振動装置は従来の本体ケースを介して伝達される振動の不具合点を解消するべく、振動子シャフトを振動伝達部とすることで解消された。該シャフトはネジ等の締結部材１本でアタッチメントとの取付ができ、そのアタッチメントでの形状により、いかなる形状の伝達部材でも簡単にできる構造とした。
【００１９】
請求項８の発明に係わる振動装置は、床等を通じて振動するボーンコンダクション（骨伝導）体感音響振動の不足を補う、空間空気振動・水中振動装置に関するもので、木板や軽く剛性の高い炭素繊維板やアルミ金属板等の素材で形成された任意面積の薄板に、該振動子のシャフトを取付固定し、複数装置のケース本体で空気中または水中の床、壁、構築物等に支持したユニットとした。
【００２０】
請求項９の発明に係わる振動装置は１Ｈｚから２００Ｈｚの範囲で矩形波信号をスイープできるジェネレーターを増幅装置内に設け、請求項６記載のセンサー機構等で最大共振波長をフィードバック回路で検出し、該波長で最大共振振動を発生、伝搬させる装置である。
【００２１】
請求項１０の発明に係わる振動装置は、振動子をフリーとし、２室空間を揺動することから、振動子にピストンリング等を装着した圧縮フリーピストンとし、同時に振動ダンパーを兼ねさせ、コイルハウジング外部の両端もしくは片側に吐出ポートないし吸入ポートまたは両方を備えたバルブユニットを付加し、エアポンプ機能を付属させた。
【００２２】
請求項１１の発明に係わる振動装置は、ポンプ機能を持った振動装置の空気孔に伸縮自在なゴム部材等を取付、該装置の直接振動とその空気注入、排気動作による伸縮、膨満収縮によるマッサージ動作ができる複合機能とした。
【００２３】
請求項１２の発明に係わる振動装置は、人体載置可能なエアバッグや密閉箱等に該振動装置の吐出と吸入両方のポートを直接またはエアチューブ等での配管閉鎖回路で接続構成させた。
【００２４】
請求項１３の発明に係わる振動装置は、該振動ポンプとエアチューブ等で水中に開口出口をもったパイプノズルもしくは固定した気泡板に配管する開放回路構成体である。
【００２５】
【効果】
請求項１の発明によれば板バネ等で懸垂支持されない振動子により、音声信号や音楽信号、マッサージ信号などの交番電流を励磁コイルに通電印加するとコア内外圏に生じる磁極磁束とマグネット内径方向の磁極磁束と反応して、フリーピストンとする該構造体がピストン運動をしその質量加速度により振動を効率よく発生する。
【００２６】
請求項２の発明によれば変動磁極磁束を円周外縁方向と内輪軸方向に生じさせる励磁コイルハウジングをケース両端に固定し、厚み方向に着磁したマグネット磁極磁束をヨークによりヨークケース外縁と内輪方向に分離した磁極磁束圏を形成した振動子を中間に配し、お互いの磁束中心圏を合致させる空間を形成したので、振動効率が向上し、熱発生が少ない磁束誘導機構とした。その結果の耐久性、信頼性、性能が向上した。すなわち吸引・反発力を効率よく取り出すために、振動子マグネットと励磁コイルのＳＮ両磁極エネルギーを対向面上に誘導し、磁束中心エネルギーに対して相反対応動作するよう電磁軟鉄によるヨークとコアを形成した。交番電流が振動子を挟んで上下の励磁コイルに通電されると、マグネット磁極を内周部と外周縁部に誘導されている固定磁束に対して、対向励磁コイルハウジングの同様位置に交番磁束が生じて、互いに相反動作し、揺動する。この動作は振動子を挟んで両サイドで同方向動作するので、高いレスポンスと振動レベルを取り出すことができる。
【００２７】
請求項３の発明によれば、振動子の厚みを薄くすると振動子がシリンダー壁面に対して垂直度を維持できずピストン運動ができなくなる。またエアポンプ機能にあっては空気漏れを生じる。そこで振動子軸を延長し両端のコイルハウジング軸に軸受を設けスライド軸とした。これによりスラスト方向の荷重も分散でき、振動軸を振動伝達シャフトとしても支障がない。またエアポンプとしても軸心が保持でき信頼性の高い機構構造となる。
【００２８】
請求項４の発明によれば、動作中、振動子は励磁コイルハウジング間を印加波長電流に対応してかなりの加速度でピストン運動をするので、時によりその衝撃によりマグネットやコイルが破損する。その対応構造として衝撃吸収用スプリングコイルを振動子シャフト両側に設け、破損および異常振動を防止している。
【００２９】
請求項５の発明によれば通常、両端２つの励磁コイルの結線は並列結線となっているが、マッサージ信号で矩形波を励磁コイルに連続通電印加する場合、切換により直列結線とし、抵抗値を倍にし、印加電流値を減じて発熱を制御した。当該振動装置は矩形波交番電流に対し、よく反応動作するので、その振動力の体感差は感じられない。
【００３０】
請求項６の発明によれば、振動装置から構築物、人体等に振動を与える場合、実際の振動レベルを測定するには別の装置が必要であった。また各種構造体などへの共振周波数帯で振動を簡単に与えることはできなかった。本発明は両端に位置しているコイルと振動子の相対変化による微弱変動電流を検知して、その応答性により物体の共振波長を知り、最適振動レベルを振動伝達対象物に与えられる。
【００３１】
請求項７の発明によれば、振動子であるマグネットヨーク延長シャフトは片側または両側を振動伝達部として支持したので、交番電流を外振動装置に印加すると、コイルハウジングを固定してあるケース本体が揺動し、その質量相当の加速度振動を発生する。そのエネルギーは振動シャフトに伝えられ振動伝達される。
【００３２】
請求項８の発明によれば所定間隔で任意面積の振動板を複数個の当該装置のシャフトで固定、本体ケースを天井壁もしくは浴槽、プール等の底などに設置し音楽信号等の増幅電流を通電印加することにより、吊り下げた板全体が振動に合わせて揺動するため板面に触れる空気や水が揺り動かされて振動波となる。天井空間等にたくさん取付れば大空間の空気振動となり風圧、空気振動、水中体感振動として感じる装置である。
【００３３】
請求項９の発明によれば、請求項６の振動レベルモニタリング機能を使用して、システム構成している制御回路よりオートスイープジェネレータ自動発振回路で５〜２００Ｈｚの信号波長を流し、フィードバック回路で最大共振波長を探る。例えばゴキブリ、シロアリ等の忌避振動は生体固有の場合もあるが、多くはその住処への驚愕振動を当てれば、逃げ出す。そしてその振動の多くは住処の共振異常振動によるものである。そこで、シロアリ等が巣くっている床下根太木等に当該振動装置をねじ込みまたは金具にて取付て、スイープ振動を与え、共振波長を特定し、その波長を適当時間ながすことにより害虫等を駆除する装置等が考えられるものである。
【００３４】
請求項１０の発明によれば、励磁コイルの双方もしくは一方に交番電流を流すと、振動子により、２室空間が圧縮室、吸入室となり、その両端ないし片側に吸排気バルブ機構を設けることにより、エアポンプ機能を作用させることができる。振動子ピストンが反発する室側は吸入行程にあり、吸引される室側は吐出行程となるが同方向動作で、バルブユニットに双方の弁機構を設けているので吸入と吐出ポンプ機能を作動する。さらに、いずれの行程も振動に対して適度な振動ダンパーとなり人体に優しい体感振動と空圧マッサージャー動作を可能とした。
【００３５】
請求項１１の発明によれば、膨満収縮・伸縮自在なゴム材等で形成される構造体に該振動装置エアポンプ機能で空気を注入しもしくは同量排出し、揺動したりしながら音楽信号等で振動できるので、介護用ベッド、ゲーム機操作ハンドルや枕ベッドマットやマッサージマットとして利用できる。
【００３６】
請求項１２の発明によれば、閉鎖回路内を適当加圧状態にして振動波を与えると回路内にまんべんなく振動が伝搬する。低圧状態にすれば身体半分ほどをマットが被うので気持ちのよい体感振動を得ることができる。例えば、より静粛性を要求される新生児用エアベッドに用い、未熟児長期保育器内ベッドとして褥蒼を防止しながら、母親の心音再生音を聴かせながら治療保育できる装置等の応用ができる。
【００３７】
請求項１３の発明によれば、水中での体感音響等の再現に関しては、該振動装置は浴槽外におき、当該ポンプ機能付き振動装置で圧縮空気をエアチューブに接続された薄板状容器に空気を送り込み、該容器上面の小穴から空気を吐出させることで、その放出板と空気泡から、身体全体で音響体感振動を感じようとするものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１から図８は本発明に係わる振動装置の第１実施形態を示すもので、図１は振動装置本体をボードにセットした状態の断面図、図２は振動装置のシャフトをボードに固定した装置の断面図、図３は空気振動板付振動装置の断面図、図４は空気振動板の斜視図、図５はダブルヘッドエアポンプ機能付振動装置本体の断面図、図６は吐出機能応用製品の断面図、図７はエアポンプ機能付き振動装置をエアマットに組み込んだ振動装置部断面図、図８は本振動装置関連制御回路と基本磁束配置を示すブロック図である。
【００３９】
実施例図１に示される振動装置は本発明の基本機構部であり、マグネット振動子８により区分けされた上下２室の天井部に設けられた励磁コイル３が組み込まれるコイルハウジング２が円筒シリンダーケース６とケースヘッド１とケースボトム１２にネジ締結されている。ポンプ機能搭載の場合、振動子８の外周部には溝７が形成されており、ピストンリングもしくはＯリングが装着される。エアポンプ機能が不要の場合、Ｏリング７は装着されない。マグネット振動子８からはシャフト１１が両端に伸びて、シャフト軸受４に支持スライドする動作となっている。シャフト１１には振動子（マグネットヨーク）８がコイルハウジング２に衝突するのを防止するため、コイルスプリング５が装填され振動子マグネットがコイルハウジングに密着もしくは激突することを防止している。このスプリング５は振動子８を積極的に支持、位置復元を行うものではない。振動子８に固着するマグネット９は希土類等の高磁力のマグネット９を両側に配置固着している。振動子両面に固着するマグネットは厚み方向に着磁した単体リング状マグネット９もしくは小口径の硬貨状マグネット９を複数配置してもよい。その接着側の磁極磁束はヨーク構造により外周縁に誘導される。
【００４０】
本装置は振動子を挟んで完全相似形状としている。実施例図１では、本体ケースはケース軸芯でボルト１３にて床、天井等に取り付けられ、着脱できる構造となっている。図２は振動子シャフト１４を外部に延長、その軸芯をボルトで固定し、本体ケースをフリー振動子としている。またハーネス１５は振動子を挟んだ上下２つの励磁コイルに結線され、抵抗切換機を経て電流増幅器アンプへ接続されている。
【００４１】
実施例図１、図２、図３の振動装置は、音楽信号など外部制御装置より６Ｖから１５Ｖの電圧可変によりパワーコントロールされ、最大約１．５Ａで２２．５Ｗ程度の消費電流が供給され駆動する電流を供給する。よって、増幅器も２５Ｗ程度の出力が必要となる。また励磁コイルのインピーダンズ特性により、振動子の周波数応答範囲は５Ｈｚから２００Ｈｚ以下となり、実用範囲は１２０ヘルツ以下になっている。それ以上の波長エネルギーを入れても、振動動作はせず、コイルが発熱してエネルギー消耗する構造となっている。よって特別なフィルター回路や波長制御は必要ないシンプルなシステム構成で振動駆動できる。
【００４２】
また、図３は空間空気振動用装置のユニット断面斜視図で、ブラスバンド音楽や自然現象効果音の大気を揺るがす現象も再現できる装置である。すなわち複数個の振動装置の振動子シャフト３１をケース外に延長し、該シャフトに炭素繊維板３２などの非常に軽く、剛性の高い素材でできた天板を同一平面上に取り付け保持する構成体を１ユニットとし、図４のごとく、天井や壁に取り付け、天板揺動同時駆動で空間風圧変動を発生させるシステムで、現場状況により多数のユニットを取付るシステムユニットとしている。天井や壁面全体に取り付け、音楽信号等により複数装置を同時駆動することにより部屋全体の空気をも揺るがすことができるリアルな体感、風圧音響振動を得ることができるシステムを構成することができるものである。
【００４３】
図５は前記記載の振動装置にエアポンプ機能を追加した装置で一般エアポンプやエアベルト式マッサージ器、介護ベッドなどに利用するものである。該振動子がケースシリンダー６と構成をなすピストン８となり、上下２室を形成し、吸排気バルブユニット４１が振動コア２と一体化されているケース蓋１３に形成される。また振動子で２室に区分けされた空間は相対動作しているので、２室両方にバルブユニットを付加することができ、ダブルヘッドポンプもしくはシングルヘッドポンプとしても構成ができる。本実施例は１室型の吐出ポンプとして構成している。本装置の動作説明を以下に述べる。
【００４４】
交番電流によりピストン振動子８は両端の励磁コイル３の交番磁極磁束により吸引・反発動作をし、吸入孔より吸入された空気は吸入弁２１より導入されて、圧縮行程に入る。圧縮された空気はをバルブユニット４１を経由して吐出孔４２より吐出する。実施例図５ではシングルヘッドで吐出専用振動装置の断面図であるが、反対側にもバルブユニットを付加すればダブルヘッドのポンプとなる。振動子質量を軽くすれば、エアポンプ優先の静かな振動装置となり、該質量を重くすれば、振動を重点にしたエアポンプ機能付き製品となる。
【００４５】
応用製品として、図６は吐出ポンプ機能搭載の振動装置に伸縮ゴム部材で直結にし、排出バルブ機構をゴム部材構造体の中に別に設け、一定圧で排出を行うもので、体感ゲーム機操作ハンドル等に使用できる装置である。図７は介護用エアマットに当該装置を組み込んだ製品で褥蒼防止マッサージベッドであるが、体感振動装置組み込みのエアークッションとして、ソファー、チェアなどの組み込み機能部品としても使用できる。すなわちエアマット全体に体感音響振動を与えながら、空気を抜き差しし、揺動、伸縮マッサージできるものである。
【００４６】
図８は該振動装置に付属する各種装置との接続概略図で、本体振動装置内部の磁極磁束の配置構成図例である。音楽再生機であるＭＤ装置４５の音楽信号、もしくはマッサージ信号送出のマッサージ器４６、もしくはゲーム装置からの音声信号取出分配器４７から装置切換器４５を経由して信号電流増幅器４１に信号入力し、増幅した電流を抵抗切換機４９を経由して振動装置励磁コイル２．３に通電印加される。励磁コイルに印加される交番電流により、振動子に配置されたマグネット磁極磁束が吸引、反発して振動を発生する構造を示している。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、板バネ等の疲労破壊する部品がないので耐久性能が向上し、長期間故障せずに動作する。また振動装置の大きさに制限がなくなり大型から小型サイズのものまで製作できる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、板バネ等の位置制限部材がない振動子と励磁コイルの磁束中心圏同士を対向反発させるので、さらに効率が上がり振動レベルや耐久性能も向上し、通電電圧が少なく済み、励磁コイルの温度上昇を防止できる。
【００４９】
請求項３の発明によれば、振動子シャフトを両端の軸受でスラスト荷重を受ける構造にしたので、ポンプ機能動作の場合でも振動子ピストンとシリンダー摺動がスムースに行える。
【００５０】
請求項４の発明によれば、異常入力や急激入力に対して、ダンパ効果により振動子マグネットとコイルハウジングに密着するのを防止し、フリーピストンとしての振動子の動きをスムースに行うことができる。
【００５１】
請求項５の発明によれば、励磁コイルの結線方法もしくはコイル結線回路内に調整抵抗器を設け、抵抗値調整することで励磁コイルの発生熱を防止し、耐久性の高い振動装置となる。
【００５２】
請求項６の発明によれば、２つの励磁コイルの一方を一時的もしくは連続的に振動検出センサーとし、実際の振動レベルを測定し、制御装置にそのデータをフィードバックし、最適な振動を与えられる。
【００５３】
請求項７の発明によれば、振動子シャフトから直に振動が受けられ、軸１本で固定できるのでアタッチメントの形状でどんな場所にも振動伝達ができる。
【００５４】
請求項８の発明によれば、複数の壁、天井に取り付けた当該振動装置をから飛び出た振動子シャフトに平板を水平に取り付け、音楽等の交番電流を流すことによって平板が上下に揺動し、空間空気を振動させる機構であり、体感振動音響で再現出来ない空気振動を肌で感じる装置であり、ブラスバンドやフルオーケストラの空気振動や大自然の営みが再現できるホームシアタアー、劇場、映画館、ゲームセンター、リラクゼイションルーム等に設置できる。
【００５５】
請求項９の発明によれば、本発明は構築物、建物等の共振波長を検知、その波長で最大振動を与えることができる。具体的事例として、シロアリ、ゴキブリ、野犬、ネコ、カラス、鳩等の害虫、有害生物に対して、低周波域で発振波長をスイープさせ、その住処の共振波長を探して、その波長で連続もしくは断続的に振動を印加し、有害害虫や動物を忌避、駆除できるシステム装置等があげられる。
【００５６】
請求項１０の発明によれば、振動子が圧縮、吸入ピストンとなりポンプ機能が両端に設けることができる。またユニット化され着脱もできる構造としたので、吐出、吸入機能を左右に別々または同一バルブに両機能の吐出孔を形成することもでき、ポンプ機能が不要ならばいつでも取り外すことができる機構を有する。
【００５７】
請求項１１の発明によれば、伸縮自在の空気ベルト、ゴム部材等を肌に装着し、交番電流で当該振動装置のエアポンプ機能で適当圧膨満した後、収縮・伸張による血流改善やリラクゼイションマッサージや体感音響でのマッサージを楽しむことができ、身体各部の痩身マッサージャー、介護ベッドとして有用である。
【００５８】
請求項１２の発明によれば、身体全体で音楽振動やマッサージ振動を得るようにするにはベッド等のパッド内に沢山の振動装置を設置しなければならなかった。本発明により、閉鎖空圧回路を形成し、振動ポンプで音声信号等を再現することにより、当該振動装置一つでエアベッド等の全身体感振動が得られる。すなわち身体全体を包み込むようなエアマットを低圧空気圧で維持しながら、振動空気を循環させることによりエアマット表面が振動するので、より気持ちのよい体感音響が楽しめ、リラクゼイション効果を得ることができるようになった。さらに、血流改善との空圧脈動、揺動も空圧制御によりできるので介護ベッドや医療用機器として利用できる。
【００５９】
請求項１３の発明によれば、空気を振動させながら圧縮空気を浴槽などの水中に定置されているノズルまたは気泡板から噴出させて、気泡浴を兼ねて、水を同期振動させて、入浴中の身体全体に体感音響振動を感じさせ、リラクゼイション効果を得ることができるようにした。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態に係わる振動装置の正面断面図。
【図２】第二実施形態に係わる振動装置の正面断面図。
【図３】第三実施形態に係わる空気振動装置の正面断面図。
【図４】第四実施形態に係わる空気振動装置の斜視図。
【図５】第五実施形態に係わるポンプ機能付振動装置の断面図。
【図６】第六実施形態に係わるポンプ機能付振動装置応用製品の断面図。
【図７】第七実施形態に係わるポンプ機能付振動装置をエアマットに組込んだ応用製品断面図。
【図８】第八実施形態に係わる振動装置の制御回路と基本磁束配置ブロック図。
【符号の説明】
１…ケースヘッド
２…コイルハウジング
３…励磁コイル
４…シャフト軸受
５…コイルスプリング
６…円筒シリンダーケース
７…Ｏリング  またはピストンリング講
８…マグネットヨーク
９…マグネット
１０…マグネットヨークシャフト
１１…シャフトスライド孔（空気孔）
１２…ハーネスヘッド
１３…固定ネジ（本体／振動板）
１４…天板取付ネジ
１５…ハーネス（駆動電源）
１６…天板
１７…ゴム足
１８…延長シャフト
１９…構築物
２０…バルブユニット
２１…吸入弁
２２…吐出弁
２３…吸入孔
２４…吐出孔
２５…バルブユニットハウジングケース
２６…バルブユニット
２７…ピストンリングまたはＯリング
２８…空気孔
２９…天井（構築物）
３０…固定金具
３１…止めネジ
３２…本体固定ネジ
３３…揺動板
３４…膨満伸縮構造体
３５…ガイド管
３６…ボールバルブ
３７…ダンパー
３８…エアマット
３９…固着用Ｏリング
４０…振動装置本体
４１…増幅器
４２…ゲーム機
４３…ＴＶ装置
４４…スピーカ
４５…ＣＤ．ＭＤ音響再生装置
４６…マッサージ信号制御器
４７…吸入フィルター
４８…信号ソース切換機
４９…抵抗切換機
５０…保護キャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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