(57)【要約】【課題】  少ない振動エネルギーにより確実に人体に対して振動を伝達することができる振動式マッサージ装置を提供する。【解決手段】  この振動式マッサージ装置は、支持台に取り付けられる振動容器２１とこの振動容器２１内にばね部材２３を介して組み込まれる振動子２２を備える振動体ユニット２０を有し、振動容器２１の質量ｍ1と振動子２２の質量ｍ2との質量比εは２以上に設定される。好ましくは、この質量比εは５〜１０の範囲に設定される。これにより、振動子２２の加振力は増幅されて振動体ユニット２０の加振力となり、少ないエネルギーにより人体に振動を伝達することができる。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子を有する振動体ユニットをクッション中に埋め込んで支持台に装着し、前記振動子の振動数を前記振動体ユニット単体の固有振動数とほぼ等しくした振動マッサージ装置であって、前記振動体ユニットは前記振動子がばね部材を介して組み込まれる振動容器を有し、前記振動容器の質量を前記振動子の質量の２倍以上とすることを特徴とする振動式マッサージ装置。
【請求項２】
請求項１記載の振動式マッサージ装置において、前記振動容器の質量を前記振動子の質量の５倍以上１０倍以内とすることを特徴とする振動式マッサージ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の振動式マッサージ装置において、前記振動体ユニットを前記支持台側の高反発のスポンジと、人体側の低反発のスポンジとの間に組み込むことを特徴とする振動式マッサージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動子により人体に振動を加える振動式マッサージ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動体により人体に振動を加えて人体の疲労回復や血行改善および誘眠効果を得るため、振動体つまり振動体ユニットが組み込まれた椅子やベッドが開発されている。たとえば、振動体ユニットを椅子に組み込む場合には、椅子本体を構成する支持板やシートなどの支持台側の部材にクッション材を介して振動体ユニットを取り付けるとともに、振動体ユニットが直接人体に接触しないように振動体ユニットの表面にクッションを配置し、クッションを介して振動が人体に加わるようにしている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平７−７７７７号公報
【特許文献２】特開平１１−１８８０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような振動マッサージ装置の振動体ユニットとしては、ボイスコイルタイプの可動部つまり振動子とこの振動子がばね部材を介して取り付けられる振動容器とを有するものが使用されている。このタイプの振動体にあっては、振動子の振動周波数を振動体ユニット全体の固有振動数に近い周波数で振動させると、振動体ユニットを共振させることができ、振動子への入力エネルギーを大きくすることなく、人体に大きな振動力を加えることができる。
【０００４】
しかしながら、振動体ユニットが取り付けられる椅子やベッドの取付部位の硬さや質量などの取付部位の状態によって振動体ユニットと周辺との全体の固有振動数が変化してしまうだけでなく、振動体ユニットに加わる荷重によっても固有振動数が変化してしまい、振動子に与える振動周波数が一定のままでは、共振が失われてしまうという問題点があった。つまり、振動体ユニットからの振動を人体に伝達する場合には、通常、振動体ユニットをウレタンなどのクッション材により覆って振動体ユニットの振動をクッション材を介して伝達するようにしており、人体がクッション材に接触しているときには振動体ユニットに加わる体重や体重の加わり方による荷重配分などによって振動体ユニットの環境が大きく変化し、その結果、振動体ユニットと環境との全体の固有振動数が変化して共振現象が発生しなくなってしまうことが判明した。このように共振現象が発生しなくなると、振動子に大きなエネルギーを加えて振幅を大きくしなければ、人体に十分な振動を加えることができなくなる。
【０００５】
本発明の目的は、振動体ユニットの環境変化があっても、振動体ユニット単体の固有振動数と、振動体ユニットと環境との全体の固有振動数との差を小さく押さえることとにあり、その結果、振動子に与える振動周波数が一定の下で、振動体ユニットを取り付けたり、人体などの荷重が加わるなどの環境変化があっても共振の効果を失わず、少ないエネルギーによって確実に人体に対して振動を伝達することができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の振動式マッサージ装置は、振動子を有する振動体ユニットをクッション中に埋め込んで支持台に装着し、前記振動子の振動数を前記振動体ユニット単体の固有振動数とほぼ等しくした振動マッサージ装置であって、前記振動体ユニットは前記振動子がばね部材を介して組み込まれる振動容器を有し、前記振動容器の質量を前記振動子の質量の２倍以上とすることを特徴とする。
【０００７】
本発明の振動式マッサージ装置は、前記振動容器の質量を前記振動子の質量の５倍以上１０倍以内とすることを特徴とする。また、本発明の振動式マッサージ装置は、前記振動体ユニットを前記支持台側の高反発のスポンジと、人体側の低反発のスポンジとの間に組み込むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、人体に振動を与えるために、振動体ユニットをクッション中に埋め込み、クッションとともに支持台に装着した振動マッサージ装置であって、その振動体ユニット内部の振動子に与える振動数を、共振を利用するように振動体ユニット単体の固有振動数にほぼ等しくしてあり、振動容器の質量と振動子の質量との質量比を２以上に設定し、好ましくは、この質量比を５〜１０の範囲に設定することにより、振動体ユニットの環境変化があっても、振動体ユニットと環境との全体の固有振動数の変化量を少なくすることができ、その結果、振動子に与える振動周波数が一定の下で、振動体ユニットを取り付けたり人体などの荷重が加わるなどの環境変化があっても共振の効果を失わず、少ないエネルギーにより人体に振動を伝達することができる。
【０００９】
同種の振動子とばね部材とを用い、振動容器の質量のみを変化させることにより、出力倍率が相違する複数の振動体ユニットを少ない部品点数により製造することができる。
【００１０】
振動体ユニットを支持台側のクッションとしての高反発のスポンジと、人体側のクッションとしての低反発のスポンジとの間に組み込むことにより、振動体ユニットにより発生した振動は高反発のスポンジにより保存されて外部に振動が漏れることことを防止できる。低反発のスポンジは内部の変形抵抗によって振動のような高速度の変形に対して抵抗力を発揮し、振動体ユニットからの振動による変形に対して剛体に近づく特性を持つことになることから、振動は低反発のスポンジを貫通するようにして効率的に人体に伝達される。しかも、低反発のスポンジはこれが振動体ユニットに接触する部分よりも広い範囲に渡って振動を伝達することになるので、１つの振動体ユニットにより生成された振動を人体の広い範囲に伝達することになる。
【００１１】
この振動式マッサージ装置は椅子やベッドに組み込んで人体に振動を加えて、疲労回復や血行改善および誘眠効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の振動式マッサージ装置が組み込まれた椅子を示す側面図であり、図２は本発明の振動式マッサージ装置が組み込まれたベッドを示す側面図である。
【００１３】
図１に示す椅子１０は、座部１１ａと背当て部１１ｂと脚乗せ部１１ｃとを有し、これらは椅子本体１２に取り付けられており、背当て部１１ｂには枕部１１ｄが取り付けられている。図１は椅子１０の基本構造を示す図であり、背当て部１１ｂを座部１１ａ側を中心として回動させるようにしたり、脚乗せ部１１ｃを座部１１ａ側を中心として回動させるようにすることもできる。座部１１ａ、背当て部１１ｂおよび脚乗せ部１１ｃにはそれぞれ振動体ユニット２０が組み込まれている。一方、図２に示すベッド１３はベッド本体１４に身体の背中、腰および脚の部分などに対応させてそれぞれ振動体ユニット２０が組み込まれて構成されている。
【００１４】
図３（Ａ）は椅子１０に取り付けられた状態の振動体ユニット２０を示す拡大断面図であり、図４は振動体ユニット２０を示す拡大断面図である。振動体ユニット２０は断面四角形の枠体からなる振動容器２１とこの内部に組み込まれる振動子２２とを有し、振動子２２は板状のばね部材２３を介して振動容器２１に取り付けられている。なお、板状のばね部材２３に代えてコイル状のばね部材を用いるようにしても良い。振動容器２１内に設けられたコイル２４に電気エネルギーを供給すると、振動子２２は図３において上下方向に所定の周波数、たとえば、５０〜７０Hz程度の振動周波数で振動し、その振動が振動容器２１に伝達されて振動体ユニット２０が振動する。
【００１５】
この振動体ユニット２０は、これが図１に示す椅子１０に組み込まれる場合には、椅子１０の椅子本体１２を構成する支持板やシート材などからなる支持台２５と表面カバー２６との間にクッション材３３に埋め込まれた状態で組み込まれる。このように、振動体ユニット２０は椅子本体１２の支持台２５に対してクッション材３３を介して支持されているので、フローティング構造となって椅子本体１２に取り付けられることになる。
【００１６】
図５は振動体ユニット２０が組み込まれて振動体ユニット２０の振動が人体Ｍに伝達されているときの振動系を示す模式図である。振動子２２の振動は弾性係数Ｋ3のばね部材２３を介して振動容器２１に伝達されることになり、振動子２２、ばね部材２３および振動容器２１を備えた振動体ユニット２０は、所定の固有振動数ν0を持っている。但し、ν0＝（１／２π）（Ｋ3／ｍ2）1/2であり、ｍ2は振動子２２の質量である。
【００１７】
図３（Ｂ）は振動体ユニットの椅子に対する組み込み方式の変形例であって、図３（Ａ）と同様の部分を示す拡大断面図であり、この場合には振動体ユニット２０と支持台２５との間には支持クッション３１が設けられ、振動体ユニット２０と表面カバー２５との間には加振クッション３２が設けられるようになっている。これにより、振動体ユニット２０の振動は加振クッション３２を介して人体に伝達されることになる。支持クッション３１は高反発ウレタン製のスポンジにより形成されており、加振クッション３２は低反発ウレタン製のスポンジにより形成されている。
【００１８】
図３（Ｂ）に示す場合には、支持クッション３１および加振クッション３２を構成するスポンジは、いずれも振動を吸収するばね部材としての弾性係数Ｋ1，Ｋ2の要素を有するとともに、スポンジ内部の変形抵抗によりヒステリシス減衰するダンパーとしての減衰係数Ｃ1，Ｃ2の要素を有している。しかし、支持クッション３１として高反発ウレタン製のスポンジを用いると、高反発ウレタンは実質的には弾性係数Ｋ1を有し振動エネルギーを保存する部材としての要素がダンパー要素Ｃ1に比べてかなりを占めることになり、振動体ユニット２０を自由に椅子の内部で振動させるとともに、椅子本体１２に伝達される振動を保存ないし絶縁する機能を持つことになる。
【００１９】
これに対して、加振クッション３２として低反発ウレタン製のスポンジを用いると、低反発ウレタンは振動エネルギーを保存するばね部材としての弾性係数Ｋ2の要素が小さく、変形速度に比例する抵抗力を持つダンパーとしての減衰係数Ｃ2の要素が大きい。このため、特に、人が動くようなゆっくりした変形が低反発ウレタン製のスポンジに加わると、弾性係数Ｋ2の要素の影響が大きくなる。しかし、振動体ユニット２０により発生する周波数の振動に対しては、スポンジ内部の変形速度が大きくなってダンパー要素の効果により加振クッション３２は見かけ上、相対的に剛体に近づいて強い加振力が加振クッション３２を貫通するようにして人体に伝達される。しかも、見かけ上剛体に近づくと、加振クッション３２には振動体ユニット２０の外径に対応する部分のみならず、広い範囲に渡って振動体ユニット２０からの振動が加振クッション３２を介して伝達されるので、椅子１０の座部１０ａなどの各部位に組み込む振動体ユニット２０の数を少なくすることができる。
【００２０】
このように、振動体ユニット２０の支持台側に高反発ウレタン製のスポンジを配置し、人体側を高いダンパー効果を持つ低反発ウレタン製のスポンジを配置すると、高反発ウレタン製のスポンジは大きなばね要素で椅子本体１２側に伝達される振動を保存するのに対し、低反発ウレタン製のスポンジは減衰係数Ｃ2の要素が大きいため、特に振動体ユニット２０により生成される振動数による高速度の変形に対しては減衰係数ｃの効果が高まるので、大きな変形抵抗によって振動のみを人体に伝達することになる。しかも、加振クッション３２を構成する低反発ウレタンは人体の凹凸部や湾曲部にまんべんなく接触することになるので、座り心地を損なうことなく効率的に人体に振動を伝達することができる。
【００２１】
図６は振動体ユニット２０をスポンジ中に埋め込み、支持台２５に装着し、その振動体ユニット２０内部の振動子２２に与える振動数を、振動体ユニット２０単体の固有振動数ν0に等しくした場合に、振動容器２１の質量ｍ1と振動子２２の質量ｍ2との質量比ε（ｍ1／ｍ2）と、振動体ユニット２０の出力倍率Ｔとの関係を示す実験データである。出力倍率Ｔは振動子２２の加振力と振動体ユニット２０の加振力との比であり、この値Ｔが大きい程、振動子２２の加振力が共振により増幅されたことになる。この実験結果により、振動体ユニット２０をスポンジ中に埋め込み、支持台２５に装着し、その振動体ユニット２０内部の振動子２２に与える振動数を、振動体ユニット２０単体の固有振動数ν0に等しくした場合に、振動容器２１の質量ｍ1を振動子２２の質量ｍ2よりも大きくすると、これに比例して振動体ユニット２０の出力が増大することが判明した。出力倍率としては、振動子２２の加振力を２倍以上に設定することが好ましく、さらには５倍以上に設定することがエネルギー効率の観点から好もしい。振動子２２の質量を一定として複数の振動体ユニット２０を組み立てるときには、振動体ユニット２０を椅子１０に取り付けるのであれば、取付部位に応じて所望の出力倍率となるように振動容器２１の質量ｍ1が調整される。これにより、同種の振動子２２およびばね部材２３を用い、振動容器２１の質量ｍ1を変化させることによって任意の出力を有する複数の振動体ユニット２０を組み立てることができる。
【００２２】
このように、振動体ユニット２０をスポンジ中に埋め込み、支持台２５に装着し、その振動体ユニット２０内部の振動子２２に与える振動数を、振動体ユニット２０単体の固有振動数ν0に等しくした場合に、振動容器２１の質量ｍ1を振動子２２の質量ｍ2の２倍以上、さらに好ましくは５倍以上に設定すると、振動体ユニット２０をスポンジを介して椅子などに取り付けた場合の振動体ユニット２０と周辺との全体の固有振動数νdと、振動体ユニット２０のみの場合の単体の固有振動数ν0との相違が小さくなり、固有振動数νdが固有振動数ν0に近づくことになる。ただし、質量比εを１０倍以上にしても、出力倍率は比例して増加しないことが判明した。この理由は、振動子２２のストロークの制約やばね部材２３の性能によって出力増幅には限度があると考えられる。したがって、質量比εを２倍以上、好ましくは５倍以上であって、１０倍以内に設定すると、椅子やベッドに装着して人体に振動を加えるためのマッサージ装置として最適な振動体ユニット２０となる。
【００２３】
なお、支持クッション３１および加振クッション３２としては、ウレタン製のスポンジが使用されているが、支持クッション３１としては、振動体ユニット２０の振動を椅子本体１２に伝達しないように遮断する特性を有し、振動体ユニット２０をフローティング支持する特性を有する高反発特性を有するものであれば、ウレタンに限られるものではない。同様に、加振クッション３２としては、振動体ユニット２０の振動を人体に伝達するように、減衰係数が高いという特性を有するものであれば、ウレタンに限られることはない。
【００２４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図１は本発明を椅子に適用した場合を示し、図２は本発明をベッドに適用した場合を示すが、本発明の加振マッサージ装置はこれらに限られず、人体に振動を伝えて人体の疲労回復や血行改善を行うものであれば、床に直接配置するようなマットなどにも本発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の振動式マッサージ装置が組み込まれた椅子を示す側面図である。
【図２】本発明の振動式マッサージ装置が組み込まれたベッドを示す側面図である。
【図３】（Ａ）は椅子に取り付けられた状態の振動体ユニットを示す拡大断面図であり、（Ｂ）は振動体ユニットの椅子に対する組み込み方式の変形例であって、（Ａ）と同様の部分を示す拡大断面図である。
【図４】振動体ユニットの拡大断面図である。
【図５】振動体ユニットが組み込まれて振動体ユニットの振動が人体に伝達されているときの振動系を示す模式図である。
【図６】振動容器の質量と振動子の質量との比と、振動体ユニットの出力倍率との関係を示す実験データである。
【符号の説明】
【００２６】
１０      椅子
１１ａ    座部
１１ｂ    背当て部
１１ｃ    脚乗せ部
１１ｄ    枕部
１２      椅子本体
１３      ベッド
１４      ベッド本体
２０      振動体ユニット
２１      振動容器
２２      振動子
２３      ばね部材
２４      コイル
２５      支持台
２６      表面カバー
３１      支持クッション
３２      加振クッション
３３      クッション材
【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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