JP2019026979A - ウエアラブル筐体及びウエアラブル筐体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】編み地に設置される電線の折れやゆがみを抑制しつつ、編み地に対する電線の設置の自由度を高めることを目的とする。【解決手段】ウエアラブル筐体は、編み地の一部に設けられ、電子機器本体が設置される繊維硬化部と、前記編み地を形成する複数のループに支持された被覆管内に設けられ、前記電子機器本体と接続される電線を有する電気配線部と、を、備える。ウエアラブル筐体は、熱硬化可能な編み糸で編み地を形成する工程と、前記編み地を形成する複数のループに複数の単管を支持させると共に、前記単管を接続して被覆管を形成する工程と、前記被覆管内に前記電子機器本体と接続される電線を設置して電気配線部を形成する工程と、前記編み地の一部に熱を加え、前記電子機器本体が設置される繊維硬化部を形成する工程と、を経て製造される。【選択図】図１

Description

本発明は、ウエアラブル筐体及びウエアラブル筐体の製造方法に関する。

従来、織物載置部にチューブやスパイラルチューブといった中空部を有する機能糸を固定し、この機能糸に光ファイバー又は電線等を挿通させる提案が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１６−１８０２０２号公報

ところで、昨今、衣類やサポータ等の編物に電子機器本体を設置したウエアラブル電子機器が知られている。ウエアラブル電子機器では、織物よりも伸縮性を得やすい編物を好適に採用することができる。しかしながら、このようなウエアラブル電子機器において、編物の編み地に直接電線を縫い込むと電線が折れたり、歪みが生じたりする可能性がある。電線の折れや歪みは、電子機器の機能に影響するため、極力排除したい。また、例えば、電線によってアンテナ回路を形成する場合など、その機能を確保したり、向上させたりするために、電線を渦巻き状に設置することが望ましい場合がある。電線を渦巻き状に設置するためには、電線を編み地内で屈曲させ、電線が延在する方向を転換させる必要がある。

特許文献１は、繊維経糸と繊維緯糸を備えた織物であり、ウエアラブル電子機器のこのような要請に対応することができるものとはなっていない。

１つの側面では、本発明は、編み地に設置される電線の折れやゆがみを抑制しつつ、編み地に対する電線の設置の自由度を高めることを目的とする。

１つの態様では、ウエアラブル筐体は、編み地の一部に設けられ、電子機器本体が設置される繊維硬化部と、前記編み地を形成する複数のループに支持された被覆管内に設けられ、前記電子機器本体と接続される電線を有する電気配線部と、を備える。

また、別の態様では、ウエアラブル筐体の製造方法は、熱硬化可能な編み糸で編み地を形成する工程と、前記編み地を形成する複数のループに複数の単管を支持させると共に、前記単管を接続して被覆管を形成する工程と、前記被覆管内に電子機器本体と接続される電線を設置して電気配線部を形成する工程と、前記編み地の一部に熱を加え、前記電子機器本体が設置される繊維硬化部を形成する工程と、を備える。

編み地に設置される電線の折れやゆがみを抑制しつつ、編み地に対する電線の設置の自由度を高めることができる。

図１は第１実施形態のウエアラブル電子機器を示す説明図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は第１実施形態のウエアラブル筐体の概略構成を示す説明図である。 図３は電気配線部を示す説明図である。 図４（Ａ）は第１実施形態のウエアラブル筐体における電気配線部及び接続配線を示す説明図であり、図４（Ｂ）は実施形態のウエアラブル筐体における接続配線を示す説明図である。 図５は電気配線部の被覆管を分割した様子を示す説明図である。 図６（Ａ）は分割した被覆管の一部を示し、図６（Ｂ）は接続された被覆管の一部を示し、図６（Ｃ）は被覆管内に電線を挿通させた様子を示す説明図である。 図７は電線を挿通させた被覆管の一部を断面とした説明図である。 図８（Ａ）は第１単管を編み地のループに支持させた様子を示し、図８（Ｂ）は第２単管を編み地のループに支持させた様子を示し、図８（Ｃ）は第３単管を編み地のループに支持させた様子を示す説明図である。 図９は編み地のループに支持された被覆管に電線を挿通した様子を示す説明図である。 図１０は編み地のループに支持された被覆管に導電性ペーストを充填した様子を示す説明図である。 図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）はそれぞれ他の単管の形状を示す説明図である。 図１２は熱収縮させた被覆管を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。

（第１実施形態）
まず、図１乃至図４を参照して、第１実施形態のウエアラブル筐体１及びこれを用いたウエアラブル電子機器１０の概略構成について説明する。図１は第１実施形態のウエアラブル電子機器を示す説明図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は第１実施形態のウエアラブル筐体の概略構成を示す説明図である。図３は電気配線部を示す説明図である。図４（Ａ）は第１実施形態のウエアラブル筐体における電気配線部及び接続配線を示す説明図であり、図４（Ｂ）は実施形態のウエアラブル筐体における接続配線を示す説明図である。

図１を参照すると、実施形態のウエアラブル電子機器１０は、手袋型の機器である。ウエアラブル電子機器１０は、手袋型のウエアラブル筐体１に設置された電子機器本体７を備えている。ウエアラブル筐体１は、ＣＦＲＴＰ（Carbon Fiber Reinforced Thermo Plastics)材である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照すると、ウエアラブル筐体１は、手袋の形に編み上げられた編み地２に電気配線部３と、それぞれ繊維硬化部の一例である甲側硬化部４及び指先硬化部５を備えている。

本実施形態における電気配線部３は、渦巻き状のアンテナ回路を形成している。指先硬化部５からは、接続配線６が延びている。甲側硬化部４には、電子機器本体７が設置されている。電子機器本体７は、ネジ止めによって甲側硬化部４に固定されている。指先硬化部５は、各指先に設けられており、それぞれ圧力センサ８が設置されている。圧力センサ８は、ネジ止めによって各指先硬化部５に固定されており、各指に作用する圧力の値を取得する。電気配線部３は、電子機器本体７に電気的に接続されている。また、電子機器本体７には、接続配線６の他端が電気的に接続されている。このようなウエアラブル電子機器１０は、例えば、ゴルフの練習用の手袋として、各指先に加わる圧力を検出し、ゴルフスイングの分析やチェックに役立てることができる。すなわち、各圧力センサ８で計測された圧力値を一旦電子機器本体７へ収集し、電気配線部３を介して、外部の他の機器に送信される。なお、圧力センサ８に代えて、温度センサ等、他のセンサを適宜採用することができる。また、電子機器本体７や圧力センサ８の固定は、ネジ止めに限定されず、他の方法によって行ってもよい。

編み地２は、熱硬化可能な編み糸を手袋の形に編み込むことで形成される。具体的な編み条件は、１ＫのＣＦ（Carbon Fiber）糸にＰＡ（polyamide）樹脂をコートした糸（φ０．３５ｍｍ）、天竺スムース、８ゲージとした。このようにして得た編みＦＲＰ材を編み地２とすることで、甲側硬化部４や指先硬化部５のように、必要な部分にのみ熱を加えて硬化させることができる。そして、残りの部分は、柔軟な布地の状態とすることで、ウエアラブルの機能、本実施形態においては、ユーザの手に装着するという手袋としての機能を確保することができる。なお、編み地２は、繊維糸を樹脂糸でカバリングしたカバリング繊維糸を用いて形成してもよい。編み地２は、織物と異なり、伸縮性に富み、ウエアラブル筐体１の素材として好適である。

図３を参照すると、電気配線部３は、渦巻き状のアンテナ回路である。このため、複数の屈曲部を備え、第１の方向に沿って延びる部分と第２の方向に沿って延びる部分が混在している。図３において、屈曲部には、参照番号３２が振られ、直線部分には、参照番号３３が振られている。本実施例における第１の方向と第２の方向とは、概ね直交しているが、第１の方向と第２の方向とがなす角度は、これに限定されず、必要に応じて適宜設定することができる。また、本実施形態の電気配線部３は、第１の方向及び第２の方向はともに直線的に延びているが、これに限定されず、必要に応じて湾曲していてもよい。電気配線部３は、後に詳説する単管の形状を選定することによって屈曲部を備えることができる。電気配線部３の形状は、渦巻き状に限定されず、所望の形状を採用することができる。

電気配線部３は、編み地２を形成するループに支持された被覆管３０と、この被覆管３０内に設けられ、電子機器本体７と電気的に接続される電線３１を備える。電線３１の両端は、それぞれ端子３１ａ、３１ｂとなっており、端子３１ａ、３１ｂが電子機器本体７に接続されることで、電子機器本体７は、外部の他の機器と通信可能な状態とされる。被覆管３０の編み地２を形成するループへの支持については、後に詳説する。被覆管３０は、φ２００μｍの樹脂製の中空管体であり、φ６０μmのエナメル線が電線３１として挿通されている。被覆管３０は、複数に分割可能である。被覆管３０を分割可能にすることで、電気配線部３が延びる方向を種々変更することができ、複雑な形状の電気配線部３を形成することができる。

なお、電線３１は、従来、公知の種々の導電線材を用いることができる。例えば、Ｃｕ線、Ａｇ線、Ａｕ線、Ｐｔ線やＡｌ線を採用してもよい。また、これらを主材とした合金線、ニクロム線などの被覆線を用いることもできる。さらに、電極材をコーティングした糸材や有機系導電線を用いることもできる。

接続配線６も同様の要領で編み地２に設けられる。すなわち、編み地２を形成するループに支持された被覆管内に電線を挿通させることで接続配線６が形成される。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、甲側硬化部４や指先硬化部５が形成される以前の状態を示している。甲側硬化部４は、このような状態の編み地２の甲側の所望の位置に熱プレスを施すことで形成される。甲側硬化部４を設けることで、電子機器本体７を設置することができる。仮に、硬化させていない箇所に電子機器本体７を装着しようとすると、編み地２が破れる等の損傷を受ける可能性があるが、甲側硬化部４を設けることで、電子機器本体７を適切に固定することができる。指先硬化部５も同様に、各指先に熱プレスを施すことで形成される。熱プレスが施された箇所以外は、編み地２の柔軟性が維持されるため、ウエアラブル筐体１の手への装着に支障をきたすことはない。

このようなウエアラブル電子機器１０が備えるウエアラブル筐体１は、電気配線部３が被覆管３０を備えているので、電線３１の折れやゆがみを抑制することができる。例えば、電線３１が屈曲するような形状に設置される場合であっても、電線３１は被覆管３０に保護されているので、電線３１の折れが抑制される。このため、結果として、編み地２に対する電線３１の設置の自由度を高めることができる。また、電線３１が編み地２を形成する編み糸に直接接触することがないため、編み地２におけるほつれの発生も抑制することができる。

また、アンテナ回路を形成する電気配線部３がウエアラブル筐体１の表面近傍に設置されるため、アンテナの通信性能を向上させることができる。

つぎに、ウエアラブル筐体１の製造方法の一例について図５乃至図１０を参照しつつ説明する。図５は電気配線部の被覆管を分割した様子を示す説明図である。図６（Ａ）は分割した被覆管の一部を示し、図６（Ｂ）は接続された被覆管の一部を示し、図６（Ｃ）は被覆管内に電線を挿通させた様子を示す説明図である。図７は電線を挿通させた被覆管の一部を断面とした説明図である。図８（Ａ）は第１単管を編み地のループに支持させた様子を示し、図８（Ｂ）は第２単管を編み地のループに支持させた様子を示し、図８（Ｃ）は第３単管を編み地のループに支持させた様子を示す説明図である。図９は編み地のループに支持された被覆管に電線を挿通した様子を示す説明図である。図１０は編み地のループに支持された被覆管に導電性ペーストを充填した様子を示す説明図である。

まず、１ＫのＣＦ糸にＰＡ樹脂をコートしたφ０．３５ｍｍの編み糸を編むことによって編み地２を形成する。編み方は、従来公知の方法を採用すればよい。すなわち、編み方は問わない。

図５を参照すると、被覆管３０は、複数の単管に分割可能である。本実施形態では、第１単管３ａ〜第１６単管３ｐに分割することができる。直線状の第１単管３ａや第３単管３ｃと、屈曲形状の第２単管３ｂや第４単管３ｄを接続することで、渦巻き状の被覆管３０が形成される。第１単管３ａ〜第１６単管３ｐは、編み地２のループへ支持され、順次接続されることで被覆管３０を形成するが、各単管の編み地２のループへの支持や、接続については、各箇所で共通する。そこで、以下の説明では、代表して第１単管３ａ、第２単管３ｂ及び第３単管３ｃについて説明する。

図６（Ａ）を参照すると、第１単管３ａ及び第３単管３ｃは、直線状であり、第２単管３ｂは、屈曲形状である。第２単管３ｂは、電気配線部３における屈曲部を形成する。直線状の第１単管３ａと第３単管３ｃとを第２単管３ｂを介して接続することで、電気配線部３において、異なる方向に延在する部分を設けることができる。第２単管３ｂの一端部には、テーパ部３ｂ１が設けられている。第３単管３ｃの一端部には、テーパ部３ｃ１が設けられている。図６（Ｂ）を参照すると、第２単管３ｂのテーパ部３ｂ１は、第１単管３ａの一端部に挿し込まれる。第３単管３ｃのテーパ部３ｃ１は、第２単管３ｂの他端部に挿し込まれる。そして、図６（Ｃ）や図７を参照すると、接続された第１単管３ａ〜第３単管３ｃには、電線３１が挿入される。なお、電線３１は、実際には、第１単管３ａ〜第１６単管３ｐまでの接続が完了し、被覆管３０が全域に亘って形成された後に挿し込まれる。

このような単管の接続は、編み地２を形成するループに各単管を支持させた状態で行う。図８（Ａ）を参照すると、第１単管３ａは、第１ウェールＷ１に沿って、第１ウェールＷ１に属するループ１６ａ〜ループ２０ａに支持されている。第１単管３ａは、ループ１６ａの下側と通過し、ループ１７ａの上側を通過する。これを順次繰り返すことで、第１ウェールＷ１に支持されている。

つぎに、図８（Ｂ）を参照すると、第２単管３ｂは、屈曲部を形成するため、第１ウェールＷ１、第２ウェールＷ２及び第１コースＣ１に亘って支持されている。第２単管３ｂは、ループ１６ａとループ１６ｂに支持されている。

図８（Ｃ）を参照すると、第３単管３ｃは、第１コースＣ１に沿って、第１コースＣ１に属するループ１６ｂ〜ループ１６ｇに支持されている。第３単管３ｃは、ループ１６ｂ〜ループ１６ｇまでの各ループを形成する編み糸の上側と下側を交互に通過することで、第１コースＣ１に支持されている。

このように、それぞれ編み地２を形成するループに支持されている第１単管３ａ〜第３単管３ｃを図９に示すように接続し、さらに、同様の要領で第１６単管３ｐまでを接続することで被覆管３０を形成する。そして、被覆管３０に電線３１を挿通すれば、電気配線部３を形成することができる。

このように、種々の形状の単管に分割可能な被覆管３０を用いることで、種々の形状の電気配線部３を形成することができる。また、各単管は、編み地２が形成された後に所望のループに挿し込まれ、支持されることで、複雑な形状を形成することができる。この結果、複雑な形状の電気配線部３を形成することができる。

接続配線６も同様の要領で形成する。

電子機器本体７を設置する甲側硬化部４や、圧力センサ８を設置する指先硬化部５は、所定の位置に熱プレスを施すことで、形成される。なお、甲側硬化部４や指先硬化部５を形成する順序は問わない。例えば、全ての編み地２が編み上がった後に熱プレスを行ってもよいし、全ての編み地２が編み上がる以前であっても、所定の位置の編み地２が編み上がっていれば、熱プレスを行ってもよい。さらに、電気配線部３の形成工程との順序の前後も問わない。すなわち、電気配線部３が形成された後に熱プレスを行ってもよいし、電気配線部３の形成に先行して熱プレスを行ってもよい。また、場合によっては、電気配線部３の形成工程と並行して、熱プレスを行ってもよい。

なお、図９に示す例では、完成した被覆管３０に線材である電線３１を挿通させたが、図１０に示すように、線材に代えて、被覆管３０の中空部に導電性ペースト３１１を充填するようにしてもよい。例えば、導電性ペースト３１１を被覆管３０の中空部に充填し、温度１２０℃、３０分の条件で硬化させることで電気配線部３を形成するようにしてもよい。

なお、本実施形態では、第１単管３ａ等の直線状のものと、第２単管３ｂ等の屈曲形状のものを用いたが、必要に応じて、図１１（Ａ）に示すような３つの開口部３３ａ１、３３ａ２及び３３ａ３を備えた単管３３ａを用いてもよい。また、図１１（Ｂ）に示すような４つの開口部３３ｂ１、３３ｂ２、３３ｂ３及び３３ｂ４を備えた単管３３ｂを用いてもよい。

（第２実施形態）
つぎに、第２実施形態につき、図１２を参照しつつ説明する。図１２は熱収縮させた被覆管を示す説明図である。第２実施形態では、被覆管３０１を熱収縮管としている。熱収縮管を用いることで、被覆管３０１の径を縮小することができる。被覆管３０１の径を縮小することができれば、被覆管３０１が編み地２に埋設しやすくなる。すなわち、電気配線部を形成する被覆管３０１が編み地２の表面に露出し難くなるため、電気配線部が擦れにくく、ダメージを受けにくくすることができる。

このような被覆管３０１は、例えば、熱収縮性テフロン（登録商標）製の単管を用いて形成する。すなわち、各単管を熱収縮性テフロン（登録商標）製パイプで形成し、これらを、第１実施形態と同様の要領で編み地２を形成するループに支持させる。そして、各単管を接続して被覆管３０１の外形を形成した後、電線３１を挿通し、例えば、温度１２０℃の熱風を当てて収縮硬化させる。これにより、電気配線部の形状を固定することができる。

なお、第１実施形態と共通する構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１ ウエアラブル筐体
２ 編み地
３ 電気配線部
３０、３０１ 被覆管
３１ 電線
３１１ 導電性ペースト
３１ａ、３１ｂ 端子
４ 甲側硬化部
５ 指先硬化部
６ 接続配線
７ 電子機器本体
１０ ウエアラブル電子機器
Ｃ１ 第１コース
Ｃ２ 第２コース
Ｗ１ 第１ウェール
Ｗ２ 第２ウェール

Claims (6)

1. 編み地の一部に設けられ、電子機器本体が設置される繊維硬化部と、
   前記編み地を形成する複数のループに支持された被覆管内に設けられ、前記電子機器本体と接続される電線を有する電気配線部と、
   を、備えたウエアラブル筐体。
2. 前記電気配線部は、屈曲部を備え、前記屈曲部を隔てて異なる方向に延在する部分を備えた請求項１に記載のウエアラブル筐体。
3. 前記被覆管は、熱収縮管である請求項１又は２に記載のウエアラブル筐体。
4. 前記被覆管は、複数の単管に分割可能な請求項１乃至３のいずれか一項に記載のウエアラブル筐体。
5. 前記電気配線部は、アンテナ回路を形成した請求項１乃至４のいずれか一項に記載のウエアラブル筐体。
6. 熱硬化可能な編み糸で編み地を形成する工程と、
   前記編み地を形成する複数のループに複数の単管を支持させると共に、前記単管を接続して被覆管を形成する工程と、
   前記被覆管内に電子機器本体と接続される電線を設置して電気配線部を形成する工程と、
   前記編み地の一部に熱を加え、前記電子機器本体が設置される繊維硬化部を形成する工程と、
   を備えたウエアラブル筐体の製造方法。

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