(57)【要約】【課題】  強度低下や雨水の浸入を招く柱本体への開口部の形成を不要とし、簡易な構成で耐久性に優れたスピーカ内蔵柱を提供する。【解決手段】  中空材よりなる柱本体２１を空間に音を放射する振動板とし、柱本体２１を振動させる振動発生源として超磁歪アクチュエータ４０を柱本体２１内に収納する。ホーン形スピーカやコーン形スピーカを柱本体内に収納する構造では音の放射をさえぎらないように柱本体に開口部を設ける必要があったが、そのような開口部は不要となり、また超磁歪アクチュエータは密閉された柱本体２１内に配置されるため、雨や風にさらされることもない。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカを内蔵した柱であって、
中空材よりなる柱本体が空間に音を放射する振動板とされ、
上記柱本体を振動させる振動発生源として超磁歪アクチュエータが上記柱本体内に収納されていることを特徴とするスピーカ内蔵柱。
【請求項２】
請求項１記載のスピーカ内蔵柱において、
上記超磁歪アクチュエータが同一水平面上に複数個、複数方向に向けて配置されていることを特徴とするスピーカ内蔵柱。
【請求項３】
請求項１又は２記載のスピーカ内蔵柱において、
上記柱本体内に上記超磁歪アクチュエータを移動させる移動機構が配設され、
その移動機構によりスピーカ非使用時には上記柱本体の内面に対して上記超磁歪アクチュエータが離間されていることを特徴とするスピーカ内蔵柱。
【請求項４】
請求項３記載のスピーカ内蔵柱において、
上記超磁歪アクチュエータは音声信号が供給されるコイルと、そのコイルの生ずる磁界変化により伸縮する柱状の超磁歪素子と、その超磁歪素子にバイアス磁界を印加する磁石と、上記超磁歪素子に圧縮荷重を加える静荷重用バネとが内装ケース内に収容されて、その内装ケースの開放面を蓋する蓋から上記超磁歪素子の自由端側に結合された変位伝達棒が突出された構造とされ、
上記内装ケースは外装ケースに収容され、それら内装ケースと外装ケースの間に内装ケースを上記変位伝達棒の突出方向に付勢するバネが収納されていることを特徴とするスピーカ内蔵柱。
【請求項５】
請求項４記載のスピーカ内蔵柱において、
上記コイルの外周面及び上記内装ケースの内外面に放熱機能を有する塗料が塗布されていることを特徴とするスピーカ内蔵柱。
【請求項６】
請求項４記載のスピーカ内蔵柱において、
上記内装ケースの外周面がフィン形状をなすものとされていることを特徴とするスピーカ内蔵柱。
【請求項７】
請求項３記載のスピーカ内蔵柱において、
上記移動機構はソレノイドとカム機構を備え、そのソレノイドの駆動によりカム機構を介して上記超磁歪アクチュエータが上記柱本体の内面と接離する方向に移動される構造とされていることを特徴とするスピーカ内蔵柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はスピーカを内蔵した柱に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＬＥＤ（発光ダイオード）パネル等よりなる電光表示板やスピーカ等を装備し、視覚情報や聴覚情報を供給する機能を有する柱は案内、警告あるいは広告といった各種用途に使用することができ、各所で用いられるようになってきている。
図８はこのような機能を有する柱の従来構成例として、特許文献１に記載されている柱（情報表示柱）の構成を一部分解して示したものであり、この例では柱本体１１は断面三角形の中空体とされ、地上に立設されるものとなっている。
柱本体１１の上方の三面にはＬＥＤパネルよりなる電光表示板１２がそれぞれ外面に沿って取り付けられ、この電光表示板１２の下には赤色の回転灯１３が柱本体１１の内部に収納されて取り付けられている。柱本体１１の回転灯１３が配置された部分の三面にはそれぞれ開口部が設けられ、半透明のカバー板１４がこれら開口部を蓋するように取り付けられる。
【０００３】
回転灯１３の下にはこの例では３個のスピーカ１５が高さ方向に配列され、柱本体１１の内部に収納されて取り付けられており、各スピーカ１５はそれぞれ三角形の柱本体１１の各面に向くように配置されている。柱本体１１のこれらスピーカ１５が配置された部分の三面にもそれぞれ開口部が設けられており、これら開口部にはスピーカネット１６が取り付けられる。
一方、柱本体１１の下方には制御装置１７が収納されており、この制御装置１７によって電光表示板１２、回転灯１３及びスピーカ１５が制御される。この制御装置１７の収納位置には制御装置１７の着脱を可能とするカバー板１８が柱本体１１に取り付けられる。なお、図８中、１９は柱本体１１の上端面を蓋する天板を示す。
【０００４】
このようにこの例では視覚情報を供給する手段として電光表示板１２が柱本体１１の外面に沿って装着され、かつ回転灯１３が柱本体１１内に収納され、さらに聴覚情報を供給する手段としてスピーカ１５が柱本体１１内に収納された構造となっており、柱本体１１に対して大きく突出するようなものがなく、柱本体１１自体の外形・外観がほぼ保たれる構造となっていることから、外観上のデザイン性（意匠性）も高めることができるものとなっている。
【特許文献１】特開平１１−１４０８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した例のように、各種機器（機能ユニット）を装備し、案内、警告あるいは広告といった用途に用いられる柱においては、そのデザイン性も重視される状況になってきており、特にスピーカを具備する柱においては柱本体の外部にスピーカを突出させて取り付けるのではなく、柱本体内にスピーカを収納する構成が採用されるようになってきている。
しかるに、柱本体内にホーン形スピーカやコーン形スピーカを収納する構造では音の放射をさえぎることのないように、柱本体に開口部を設ける必要があり、このような開口部は柱本体の強度の低下を招くものとなっていた。特に、図８に示した従来例では柱本体１１内に３個のスピーカ１５が収納されており、それらスピーカ１５は高さ方向に配列されて、それぞれ三角形の柱本体１１の各面に向くように配置されていることから、柱本体１１の三面全てに開口部が設けられ、また開口部の大きさが柱本体１１の長さ方向に大きくなっており、よってこのような開口部は柱本体の強度を著しく低下させるものとなっていた。
【０００６】
一方、このような電光表示板やスピーカ等を装備した柱は基本的に屋外に設置されるものであり、よって雨や風にさらされる。従って、図８に示した構造では柱本体１１のスピーカ１５が配置された部分の開口部にスピーカネット１６が取り付けられているものの、スピーカ配置部分に雨水は浸入し、よってこの部分から柱本体内に雨水が浸入しないように防水のための手段を講じなければならず、その分、面倒で費用がかかるものとなっていた。
また、スピーカ１５自体も雨や風にさらされることから、劣化しやすく、また故障が生じやすく、その点で耐久性に問題があるものとなっていた。
この発明の目的は上述したような問題に鑑み、柱本体に開口部を設ける必要がなく、よって柱本体の強度低下や柱本体内への雨水の浸入を招くことがなく、かつ耐久性に優れたスピーカ内蔵柱を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明によれば、スピーカを内蔵した柱は、中空材よりなる柱本体が空間に音を放射する振動板とされ、その柱本体を振動させる振動発生源として超磁歪アクチュエータが柱本体内に収納されているものとされる。
請求項２の発明では請求項１の発明において、超磁歪アクチュエータが同一水平面上に複数個、複数方向に向けて配置されているものとされる。
請求項３の発明では請求項１又は２の発明において、柱本体内に超磁歪アクチュエータを移動させる移動機構が配設され、その移動機構によりスピーカ非使用時には柱本体の内面に対して超磁歪アクチュエータが離間されているものとされる。
【０００８】
請求項４の発明では請求項３の発明において、超磁歪アクチュエータが音声信号が供給されるコイルと、そのコイルの生ずる磁界変化により伸縮する柱状の超磁歪素子と、その超磁歪素子にバイアス磁界を印加する磁石と、超磁歪素子に圧縮荷重を加える静荷重用バネとが内装ケース内に収容されて、その内装ケースの開放面を蓋する蓋から超磁歪素子の自由端側に結合された変位伝達棒が突出された構造とされ、内装ケースは外装ケースに収容され、それら内装ケースと外装ケースの間に内装ケースを変位伝達棒の突出方向に付勢するバネが収納されているものとされる。
【０００９】
請求項５の発明では請求項４の発明において、コイルの外周面及び内装ケースの内外面に放熱機能を有する塗料が塗布されているものとされる。
請求項６の発明では請求項４の発明において、内装ケースの外周面がフィン形状をなすものとされる。
請求項７の発明では請求項３の発明において、移動機構がソレノイドとカム機構を備え、そのソレノイドの駆動によりカム機構を介して超磁歪アクチュエータが柱本体の内面と接離する方向に移動される構造とされる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、振動発生源として超磁歪アクチュエータを柱本体内に収納し、柱本体自体を空間に音を放射する振動板として機能させるものとなっており、よって従来のスピーカが柱本体内に収納配置された柱のように、柱本体に開口部を設けなくてもよいため、そのような開口部を設けることによって従来生じていた柱本体の強度低下や柱本体内への雨水の浸入といった問題を解消することができる。
また、従来においてはスピーカが雨や風にさらされ、その点で耐久性に問題があったが、この発明では超磁歪アクチュエータは柱本体内に密閉して配置されるため、耐久性に優れたスピーカ内蔵柱を得ることができる。
【００１１】
さらに、ホーン形スピーカやコーン形スピーカを柱本体内に収納している従来構成に比し、柱本体内部の占有空間を大幅に削減することができ、よって例えば柱本体内部空間の多様な利用等が可能となり、扱いやすいスピーカ内蔵柱を実現できる。
しかも、請求項３の発明ではスピーカ非使用時には超磁歪アクチュエータが柱本体内面と離間されるものとなっており、これにより柱本体に外部から予期せぬ衝撃等が加わり、その衝撃によって例えば超磁歪素子が損傷するといった問題の発生を極力回避できるものとなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明を実施するための最良の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明によるスピーカ内蔵柱の一実施例の外観を示したものであり、この例では柱本体２１は断面略円形の中空材よりなり、この柱本体２１自体が空間に音を放射する振動板として機能するものとなっている。柱本体２１を振動させて音を放射させるための振動発生源には超磁歪アクチュエータが用いられる。超磁歪アクチュエータは磁界の強さに応じて生ずる超磁歪素子の寸法変化（伸縮）を利用するもので、高速かつ大変位・高パワーなアクチュエータとして知られており、柱本体２１の内部に収納されている。
柱本体２１は例えばアルミニウム合金製押出形材によって構成される。図１中、２２は柱本体２１の上端を蓋する天板を示す。なお、この例では柱本体２１の上方側の外面にソーラーパネル３０が取り付けられ、内部に蓄電池（図示せず）が内蔵されたものとなっている。
【００１３】
図２は柱本体２１内に超磁歪アクチュエータが収納されている様子を示したものであり、図３は超磁歪アクチュエータの詳細及び保持構造を示したものである。また、図４は超磁歪アクチュエータを移動させるための機構の詳細を示したものである。まず、図３を参照して超磁歪アクチュエータの詳細及び保持構造について説明する。
超磁歪アクチュエータ４０はこの例では一端が開放された円筒形をなす内装ケース４１内に、音声信号が供給されるコイル４２と、そのコイル４２の生ずる磁界変化により伸縮する超磁歪素子４３と、超磁歪素子４３にバイアス磁界を印加する一対の磁石（永久磁石）４４，４５と、超磁歪素子４３に圧縮荷重を加える静荷重用バネ４６と、変位伝達棒４７と、慣性質量４８とが収容された構造とされ、コイル４２はボビン４９に巻回されて収容されている。
超磁歪素子４３は円柱状とされて、内装ケース４１の中心軸上に位置されており、磁石４４，４５はこの超磁歪素子４３の両端にそれぞれ対接配置されている。超磁歪素子４３の下端側に位置する磁石４５は内装ケース４１の内部底面上に配置固定された慣性質量４８と対接され、慣性質量４８上に搭載されている。慣性質量４８は円板状とされ、磁石４４，４５も円板状をなすものとされている。
【００１４】
コイル４２が巻回されたボビン４９は超磁歪素子４３の回りをわずかな間隙を介して囲むように配置され、その下端側のフランジ４９ａは磁石４５上に、その内周側部分が搭載されて固定されている。ボビン４９の磁石４５への固定は例えば接着固定とされる。
変位伝達棒４７の一端側にはフランジ４７ａが一体形成されており、このフランジ４７ａが超磁歪素子４３の上端側に位置する磁石４４に対接配置されて磁石４４上に変位伝達棒４７が搭載される。変位伝達棒４７はその中心軸が超磁歪素子４３の中心軸と一致され、内装ケース４１の開放面を蓋する蓋５１に設けられている貫通孔５２を介して先端側が外部に突出されており、先端面４７ｂはこの例では球面状をなすものとされている。
静荷重用バネ４６はこの例では圧縮コイルバネとされ、蓋５１の内面と変位伝達棒４７のフランジ４７ａとの間に挟まれて配置されており、このように配置することによって超磁歪素子４３に圧縮方向に荷重（プリストレス）が加えられる。なお、蓋５１はこの例ではキャップ５３によって抜け止め固定されており、キャップ５３と内装ケース４１とはその円筒周面部分において例えばネジ止め（図示せず）されて固定されている。図３中、５４はキャップ５３に設けられている開口を示す。
【００１５】
上記のような構造において、超磁歪素子４３の材料には例えばＴＤＫ（株）製のＰＭＳ−１を用いることができる。内装ケース４１、ボビン４９及びキャップ５３は例えばアルミニウム製とされ、変位伝達棒４７及び慣性質量４８は黄銅製とされる。また、蓋５１は樹脂製とされる。
このような構成とされた超磁歪アクチュエータ４０は一端が開放された円筒形をなす外装ケース５５に出入り可能に収容される。内装ケース４１の底面と外装ケース５５の内部底面との間には押圧用のバネ５６が収容されており、このバネ５６によって内装ケース４１は変位伝達棒４７の突出方向に付勢され、つまり超磁歪アクチュエータ４０は外装ケース５５から突出する（抜け出る）方向に付勢される。バネ５６はこの例では圧縮コイルバネとされている。なお、内装ケース４１の底面及び外装ケース５５の内部底面にはそれぞれバネ５６の端部を固定するための固定部材５７が取り付けられており、バネ５６はこの固定部材５７の凹部５７ａの内周面に形成されている溝５７ｂに端部が挿入されることによって端部が固定部材５７に固定される。外装ケース５５は例えばアルミニウム製とされる。
【００１６】
次に、図４を参照して超磁歪アクチュエータ４０を移動させるための機構について説明する。移動機構はこの例ではソレノイド６１とカム機構とを用いて構成され、カム機構は図４Ｂに示したように長円の両端半円部が互いにずれたような形状とされた溝６２が貫通形成されたブロック状のカム６３と、この溝６２に挿通係合されたピン６４とによって構成されている。
カム６３はその長手方向の一端がソレノイド６１のプランジャ６１ａとネジ結合されて連結されており、円筒形のハウジング６５に径方向に貫通形成されたガイド穴６６に挿通されて、その径方向に移動自在に支持されている。図４Ｂ中、６７はカム６３に対するプランジャ６１ａ締結用のナットを示す。
【００１７】
超磁歪アクチュエータ４０を収容保持した外装ケース５５はハウジング６５に出入り可能に収容され、この外装ケース５５にピン６４が取り付けられる。ピン６４の取り付けはコ字状をなす金具６８を外装ケース５５の底面に取り付け、そのコ字の両脚部に設けた穴６９にピン６４を挿通係止させることによって行われる。
上記のような構成とされた移動機構はソレノイド６１を駆動することによりカム６３がプランジャ６１ａと共に往復直線運動するものとなっており、これによりピン６４が取り付けられた外装ケース５５及び外装ケース５５に収容された超磁歪アクチュエータ４０がハウジング６５に対して出入りする方向に移動するものとなっている。
ソレノイド６１には例えば励磁した時だけ電気を消費、移動し、移動先で位置を保持するプッシュプル自己保持型のソレノイドが用いられる。なお、ハウジング６５は例えばアルミニウム製とされ、カム６３は例えばステンレス製とされる。また、金具６８の外装ケース５５への取り付けは図には示していないが、ネジ止めとされる。
【００１８】
上記のような構造において、ソレノイド６１及びハウジング６５は共に固定台７１上に搭載され、例えばネジ止め（図示せず）されて固定されている。この固定台７１はこの例では図２に示したようにコ字形状をなすものとされている。次に、この図２を参照してこの実施例における柱本体２１の形状及び超磁歪アクチュエータ４０の配置構造について説明する。
略円筒状をなす柱本体２１はこの例では周面の互いに対向する位置に２つの溝２３が形成されたものとなっており、これら溝２３にはカバー２４がそれぞれ取り付けられている。カバー２４の取り付けは六角穴付きのネジ２５によって行われている。これら溝２３及びカバー２４は配線や各種機器の取り付けに使用され、図１に示したソーラーパネル３０もこのカバー２４に取り付けられている。なお、柱本体２１が例えば機能ユニット毎に分割され、それらが積み上げられて１本の柱が構成される場合にはそれらはカバー２４によって連結されるものとなる。
【００１９】
超磁歪アクチュエータ４０はこの例では柱本体２１内に２つ配置され、これらは変位伝達棒４７が互いに１８０°をなす位置に位置され、つまり互いに反対方向に向けられ、同一水平面上に配置されている。固定台７１の柱本体２１への固定はコ字の両脚部７１ａを溝２３の底面部２３ａにネジ止め固定することによって行われる。なお、図２において、このネジの図示は省略している。
図２に示した状態では超磁歪アクチュエータ４０の変位伝達棒４７は柱本体２１の内面に接触した状態となっているが、スピーカ非使用時（振動板をなす柱本体２１から放音しない時）にはこれら変位伝達棒４７は柱本体２１の内面と非接触とされ、つまり図５Ａに示したようにソレノイド６１が駆動されて超磁歪アクチュエータ４０は柱本体２１の内面と離間されている。
【００２０】
このようにスピーカ非使用時には柱本体２１の内面と超磁歪アクチュエータ４０とを離間させておくことにより、例えば外部から予期せぬ衝撃（力）が柱本体２１に加わった場合に、その衝撃によって超磁歪素子４３に割れ等が発生し、超磁歪素子４３が損傷して動作不能となるといった重大な故障を回避することができる。また、球面状とされた変位伝達棒４７の先端面４７ｂの形状を保護することもできる。
一方、スピーカ使用時にはソレノイド６１を駆動することにより超磁歪アクチュエータ４０は移動してその変位伝達棒４７が柱本体２１の内面と図５Ｂ及び図２に示したように接触する状態となり、この際、押圧用のバネ５６の付勢力によって変位伝達棒４７と柱本体２１との所要の接触圧が得られるものとなっている。
【００２１】
この状態で、超磁歪アクチュエータ４０のコイル４２に音声信号を供給することにより、超磁歪素子４３はコイル４２の発生する磁界に応じて伸縮し、よって超磁歪素子４３の自由端側に結合されている変位伝達棒４７が振動する。そして、変位伝達棒４７の振動と共に柱本体２１が振動し、空間に音を放射するものとなる。
なお、ソレノイド６１として前述したように自己保持型のソレノイドを用いる場合、その保持力は小さいため、超磁歪アクチュエータ４０と柱本体２１との良好な圧接状態が確実に得られるよう、つまり所要の圧接状態が確実に維持されるようにする必要がある。この例ではカム６３の溝６２に超磁歪アクチュエータ４０の移動方向と垂直な平面部６２ａを設けることによって、このような圧接状態の維持を実現している。
【００２２】
上記のような構成とされたスピーカ内蔵柱によれば、柱本体２１自体が空間に音を放射する振動板とされ、柱本体２１を振動させる超磁歪アクチュエータ４０は密閉された柱本体２１内に配置されるものとなっている。従って、ホーン形スピーカやコーン形スピーカが柱本体内に収納された従来の柱のように、柱本体に開口部を設ける必要はなく、よってそのような開口部を設けることによって生じていた柱本体の強度低下や柱本体内への雨水の浸入といった問題を解消することができる。加えて、開口部を必要としないことから、外観的にも優れたものとなる。
【００２３】
また、超磁歪アクチュエータ４０は雨や風にさらされないため、劣化や故障が生じにくく、その点で耐久性に優れたスピーカ内蔵柱を得ることができる。
さらに、この例ではソーラーパネル３０が柱本体２１に取り付けられ、蓄電池が内蔵されたものとなっており、この蓄電池によって超磁歪アクチュエータ４０を駆動することもできる。
なお、上述した実施例では柱本体は断面略円形の中空材よりなり、同一水平面上に２つの超磁歪アクチュエータが配置されたものとなっているが、超磁歪アクチュエータの数は用途に応じて、また柱本体の形状に応じて適宜選定される。
【００２４】
図６は超磁歪アクチュエータ４０のコイル４２の放熱性を向上させるべく、放熱機能を有する塗料８１を塗布した例を示したものであり、このような塗料８１としては例えばオキツモ（株）製のクールテックＣＴ−２００を用いることができる。塗料８１はこの例ではコイル４２の外周面及び内装ケース４１の内周面、外周面、底面に塗布されている。
図７は同様に放熱性を向上させるべく、内装ケース４１の外周面にフィン８２を形成した例を示したものであり、このフィン形状をなす外周面にさらに上述した放熱機能を有する塗料を塗布するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明によるスピーカ内蔵柱の一実施例の外観概略を示す斜視図。
【図２】図１における柱本体の水平断面図。
【図３】図２における超磁歪アクチュエータ及びその保持構造の詳細を示す図、Ａは平面図、Ｂは断面図。
【図４】超磁歪アクチュエータを移動させるための機構の詳細を説明するための図。
【図５】ソレノイドの駆動により超磁歪アクチュエータが柱本体の内面と接離する様子を示す図。
【図６】請求項５の発明の実施例を説明するための図。
【図７】請求項６の発明の実施例を説明するための図。
【図８】スピーカが柱本体内に収納された柱の従来構成例を示す一部分解した斜視図。
【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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