高度防水携帯の技術⑤

さて、スピーカーは出来ました。
ではマイクはどうか。

携帯に使用されているコンデンサマイクの構造を見ると
スピーカーと同じようにはいかない感じがありました。

もともとコンデンサマイクは
振動膜の静電容量変化をセンシングしています。
その膜に水が付着すれば静電容量が大きく変化、
音波が正確にセンシングできないことになります。

そこで「2次振動膜構造」を考案しました。

以前の記事でも紹介しましたとおり
この2次振動膜構造自体は既存の技術でしたが

・耐圧構造
・振動膜補強構造

を追加することで特許出願済み（以前勤務の会社より＾＾；）です。


＜特開２００９－１５３００２＞画像はＩＰＤＬよりキャプチャ

マイク用に開発した技術ですが、
一次試作では「試作性」「評価性」から
スピーカーを使用した構造でまずテストしました。

出来上がった試作品の音を聞いた時、
「勝ったな」
と思いましたね＾＾

これまで音響部は撥水性防水膜（ゴアテックス）の影響で
音響性能が大きく変化するのがあたりまえ。
2次振動膜構造も周囲はそれを懸念していました。

でも個人的には

「音波に影響を与えないような膜の保持力設定をすれば
ほとんど2次振動膜の影響は無いものと出来る。」

と考えていましたので、
この予定どおりの結果は嬉しかったです♪


さて、この構造をマイクに適用して完成～
と思いきや
ここからが本題でした＞＜


ケースを完全に閉じてしまうと
内部に残った空気が温度で変化します。

この圧力はケースを変形させるのですが
一番動きやすい音響部に集中してしまうのです。

ちょっと温度が上がっただけでも
2次振動膜はパンパン。
音響性能以前の問題です。

ここで余剰ケース内気体用に
「通気膜」をまた使用するようなら
防水レベルは逆戻りとなるわけで・・・


そこでこの時

①ケースの中に音響部の仕切られた部屋を作る
②機器内の空間を充填剤で埋める
③浮き袋のような圧力調整室を設ける

等のアイデアがありましたが

①は試作でトライしましたが組み立てが難しくＮＧ
②は修理や回収の観点からＮＧ
③は容積を取るが実現可能

とのことで③を特許出願しています。


＜特開２００９－７０９０９＞画像はＩＰＤＬよりキャプチャ

ただ、容積と音響部以上の柔軟さが必要なため、
かなり苦しい「アキレス腱」となっていたことは
間違いありません。

この時点では、
「ケース側で防水構造をなんとかしよう」
という頭が強すぎたのだと反省しています。


諸般の事情でこの会社を離れ
肉体労働を半年した後に

「防水マイクロフォン」特許

を考案することになりました。


次回は電池部周辺防水構造を予定してます＾＾＞

高度防水携帯の技術④

今回のテーマはスピーカー構造。
レシーバーを含む音を発生する部分の構造で
お話したいと思います。

スピーカーで言えば、
防水構造のものは「バイク用」「マリン用」など
振動板に防水コートしたものが販売されていました。

しかし、
一時的な「水がかかる」程度の水量対応であり
「水圧がかかる」使用に耐えるものではありません。

数年前から市販携帯に適用された
携帯電話用の防水スピーカーも同様でした。
軽い「水没」には耐えても「水圧」では破損します。

当然水圧がかかる状況下では
音を出すことはありませんが、
その状況下を「耐えて」大気圧に復帰したときに
機能を再現できることで、
水難時の緊急連絡等が可能になります。

身近なところでは
洗濯機に衣類と一緒に投入しても
洗い終わったあとに普通に使用できます＾＾

これを可能にするために
振動板部にバックアップ構造を設けた
スピーカー構造を考案しました。


＜特開２００８－２５２２３７＞画像はＩＰＤＬよりキャプチャ

水圧などの外力が作用した際に
振動板が破損しないよう
バックアップ（後ろから支える）構造を追加。

耐水圧が高いものは、
バックアップ構造の面積が大きくなる関係で
振動板の自由度（動きやすさ）が制限され、
音響特性に影響が出ますが
振動板の破損は回避できます。

図では振動板を保持する(1)の内部(12)に
圧力がかかった時の形状を想定して
バックアップ構造を形成しています。

バックアップ構造に穴(11)が空いているのは
音響特性のためにこの部分で空気を出入りさせ、
振動板の動きをなるべく自由にする
狙いがあります。

音を発生する側のスピーカー構造はこれでＯＫでしたが、
この後
音を拾うマイク防水構造は結構苦労することになります。

というわけで
次回は「マイク」と「その周辺」の防水構造について
お話しする予定です♪

テクノフロンティア２０１０

先週に引き続き、ビッグサイトで開催されている
電子・機構部品の技術展に行ってきました。

今回の目的は

・モーター技術展
・バッテリ技術展
・ＥＶインフラ設備展

だったのですが、
あまり目を引くものが無かったですね。。。

でも
展示会は何処にお宝があるかわかりませんから、
とりあえず端から端まで
全ての通路をゆっくり見てまわりました。


その中でまず目を引いたのが

・温度差発電システム

原理は以前から知っていました。
しかし、どー考えても効率悪そうなので
本当に使えるのかを聞きたかったのです。

展示では「温泉」での適用例でした。
渓流の冷水と湧き出す温泉の温度差を利用して
発電しているそうです。

ここでは既にある「流れ」を利用して
発熱用の素子に温度差を生み出しています。

温度差を保つためには温泉と渓流の水を
流し続けることが必要で、
流し続けられる環境があればこその発電となります。

この流れをモーターで作るようであれば、
効率もかなり悪いでしょう。

この展示に関して
「温泉」と「渓流」と「温度差発熱」
この組み合わせを見つけたことが
素晴らしいと思いました。

でも、
やはり使える場所が少ないのは
間違いない感じですかね。


そして次に目を引いたのは、オムロンさんの

・振動発電システム

ちょっと前に東京駅でテストされていた
「圧電素子」を使用したものとは違い、
ここでの振動発電は「エレクトレット」と呼ばれる
コンデンサのようなもの（？）を使用します。

携帯電話のマイクに使用されるものと原理は同じです。

携帯のマイクでは発生する電力が小さいので
それを増幅して使用しています。

「そんな微弱な発電が使えるの？」

という感じでしたが、
稼動中のモーターとか凄い振動をするものに適用、
しかも発電された電気をコンデンサに貯めて
機器の情報を発信する電源として使用するようです。

この使用方法ではすぐにでも実用化出来そうでしたが、
我々の身近なところで活躍するのは
まだ遠い感じでした。


次に目に留まったのは、太陽金網さんの

・コ・フォーム

ハウジングに導電性エラストマーガスケットを
精密に自動的に装着する技術です。

自動車のガスケットでは
この自動注入があたりまえになってきていますが、
これを携帯のケースやディスプレイに適用できれば
随分とコストダウンが可能になるでしょう。

もうやられているメーカーさんもあるかもですが、
できればこれを高度防水モデルに適用したい感じ。

導電性ということで
電気的に独立してしまうようなこともなく、
機会があれば使ってみたい感じでした。

太陽金網さんは
説明のお姉さんが可愛かったので
ここもポイント高かったですね＾＾


コネクタ屋さんのブースで
防水コネクタ話題で盛り上がったりと
意外に楽しめた展示会でした☆

高度防水携帯の技術③

今回のテーマはディスプレイ防水構造。

携帯電話などの小型電子機器に対して
腕時計と同様の防水性能を持たせようとした場合、
一番のハードルになるのが
この「ディスプレイ部」です。

最近の携帯電話はディスプレイの面積が広く、
この広い部分に均一に水圧などの力が作用した場合
簡単に破壊強度を超えてしまいます。

時計でも
20気圧などの高度防水モデルは
表示部の厚みがかなりありますよね。


ディスプレイ面積を通常モデルと同様に確保した場合に
許容可能と思われる全体厚みから逆算すると、
3気圧（30ｍ）防水ぐらいが限界。

これ以上の性能を持つ防水モデルを成立させる場合には

・分割ディスプレイ構造
・面圧に強い液晶

等が必要になります。

個人的には「分割ディスプレイ構造」が
迫力あってカッコよさそうな感じでしたが、
予算の関係上試作まではいきませんでしたね～

特許も出そうとしましたが
通りませんでした＞＜



ディスプレイ部は面積の他にも敵がいます。

それは組み付け用の「両面テープ」。

最近性能がかなり向上している接着テープ業界ですが、
まだ高度防水構造への適用は難しいと考えています。

一番の問題は温度で接着力が大きく下がること。

直射日光などで高温になることが多い携帯電話では
この状況で変形が入ると接着面が剥がれる可能性があります。

部品の剥がれで機器が破壊されるのでは
使用するわけにはいきません。


そこで、この部分をゴムでシールしようと考えました。

構造としては通常の窓と同じで、
窓に使用するガラスと窓枠となるケース間にゴムを適用。

携帯電話のケースサイズでは
ゴムを後から組み込むのは至難の業なので、
窓（14）とケース（11）間のゴム（15）をインサート成型します。


＜特開２００９－１１１８４７＞　画像はＩＰＤＬよりキャプチャ

言うのは簡単ですが、
ガラスとゴムのインサート成型の場合
金型にガラスを挟み込むので
かなりの金型精度が必要。

「出来たらいいな～」
ぐらいで考えたのですが、出来ました☆

これも大阪のゴムメーカーさんです。


かなり接着面積は狭いのですが、
強度も防水性もバッチリ。
もちろん耐熱性もバッチリです。

強化ガラスなので
ディスプレイ部がキズキズになることも無く、
クリアな表示が保てます。

窓部とケースを透明樹脂で一体成型しても可能ですが、
ディスプレイのキズって意外に気になるんですよね～

個人的にはガラス級の硬度が確保できなければ
樹脂窓は避けたい感じです。


こんな感じで
「ディスプレイ部」の防水構造も確立されています。


次回は「スピーカー構造」を予定してます♪

ワイヤレスジャパン２０１０

東京ビッグサイトで開催されている
ワイヤレスジャパンに行って来ました。

基本的に専門外なのですが、
今回は来年度あたりから日本でもスタートする
次世代（４Ｇ）通信規格「ＬＴＥ」のお勉強です＾＾＞


今日15日は受講料無料の公演があり、
これをメインに見てきました。


「ＬＴＥ」はロング・ターム・エボリューションの略で
直訳すると「長期間の進化」ですかね？？

これから10年間でデータのやり取りできる量は
500倍（！）になるらしいです。

これまで8分20秒ダウンロードにかかってたものが
１秒で終了ですよ☆

ワイヤレスで出来ることの可能性が広がります。


さらにこのＬＴＥを契機に
「ガラパゴス」と呼ばれる日本独自の電波規格を
見直す動きがあります。

これで、日本のメーカーが海外に端末を輸出したり
海外のメーカーが日本に参入したりが自由になり、
日本としては鎖国を止めるぐらいの
大きな契機になると思われます。

講演会では
日本の電波規格専用に端末を開発することで
約１０００億円のコスト増になる。
と言われていました。

そりゃー止める方向ですよね。


またこの公演の中で、
「ソフトＳＩＭ」というものが紹介されていました。

現在カード状でキャリアさんから供給される
「ＳＩＭ」
これをソフトで提供しようというもの。

何故ソフトにしたいかというと、
「ＬＴＥ」世代になることによって
情報端末ばかりでなく、車や家電、
更には雑貨等にネットワークが繋がる可能性があり、
カード状では使いづらくなるからです。

でも
このソフトＳＩＭが実用化になれば、
防水関係は楽になります♪

カード周辺の防水はまた面倒なんですよね＾＾；


講演会後は展示会場へ。

やはり専門外の私には興味そそるものが少なく・・・
各キャリアさんの端末チェックで終了です。

それにしてもドコモさんが派手に出してましたね～
ＬＴＥを始めるのは一番早いみたいで
その説明コーナーは人だかりでした。

ソフトバンクさんの出展が無かったのが気になりましたが、
ＬＴＥが今後どう我々の生活に入ってくるのか
ちょっと楽しみな感じで帰ってきました。

500倍の情報量、どう使いますか？

高度防水携帯の技術②

今回のテーマは「落下と防水」

一見、破損でもしなければ
落下衝撃と防水性能は無関係に思えます。

しかし、プラスチックを使用したケース構造では
落下による「変形」でかなり大きな隙間が発生。

１ｍ程度の落下でも携帯電話は大きく変形します。

隙間が空くということは、
そこから水分が浸入すれば内部で電子機器が破損し、
完全な防水構造にはなりません。

特に雨の中や、マリンスポーツ等の
落下部周囲に水が存在する環境が課題となります。


何故変形で隙間が空くのか？

これは
ケースがプラスチック製であることと、
組み立て性やコストの関係で
全ての変形を抑える位置に
ねじ等の締結構造を設置できないからです。


締結部位ではパッキンの圧縮は固定されますが、
それ以外
特に締結部位間の中間位置では、
落下による変形で大きな隙間が生じます。

現在販売されている防水携帯は
この変形への対策が完璧ではありません。

落下の衝撃による変形でコネクタの蓋が開いてしまう
残念なモデルも多数あります。


では、どう対策するのか？

デジカメ等の高度防水機種では、この問題をクリアするため
「金属ケース」を使用しているメーカーさんが多いです。

プラスチックに比べて変形しづらい金属は、
衝撃に対する変形量が大きく抑えられます。


でも、手に取るとわかりますが
やっぱり重いんですよね～


自重の増加は更に衝撃に対する弱さも増加させるため
更に強化して自重が重くなる。という
負のスパイラルが生じます。


そこで、こんな構造を考えました。


＜特開２００９－１４１２１０＞画像はＩＰＤＬよりキャプチャ

上下ケースを連続的に挟み込む「レール構造」です。

こうすればネジをたくさん付けることなく、
重たい金属ケースを使用することなく、
変形に強いシール構造を持つケース提供が可能です。

ちょっと問題なのはデザイン性。
レールが一番外側なので
凝ったデザインにはカバーが必要となります。

２４２の挟み込み部品が変な形状をしている訳は、
真直ぐなレールを挟み込む構造が既に出願されていたからです。
この特許では「曲線を持つケースに対応」を
謳い文句にしています＾＾；

この後、カバーとレール構造を一体化したアイデアを
出願しましたが、これも既に公開されていましたね。


でも、このレール構造にも弱点があります。

簡易的に防水構造を提供する
ジップロックなどの防水構造もそうですが、
「端」が弱点となります。

連続的に挟み込むとはいえ、
必ず「端」が存在します。

変形がこの端に集中して水が漏れる傾向がありました。


ケース合わせ面を「もう外さない」とすれば
自動車部品のようにカシメでも接着でもいいんでしょうが、
リサイクルと修理の観点からＮＧと言われた気がします。


試作品では端問題に対する対策をしましたが、
まだこのレール構造には改善の余地があります。

この特許をそのまま使用したくない企業の方々は
是非これを上回るアイデアを特許化してください。


当然私も常に考えていますよ～＾＾


次回は「ディスプレイ構造」の予定です。

バイク整備（１２５クラッチ）

１２５

プライマリＤギア
クラッチハウジングアウター
交換

クランクサイドシール用
カラー追加

サブフレーム溶接

高度防水携帯の技術①

開発をスタートした当初、
私が最優先に掲げたのは音響部ではなく

・ケース合わせ面パッキンの削除
・防水コネクタ開発

でした。

もともと職務経験の中心は自動車や航空系で
携帯電話のような小型電子機器の開発経験は有りませんでした。
「音響部ってこんなに難題なんだ」と知ったのもかなり後です。


その時点で最初に目に付いたのが
＜量産性の低さ＞

ハンドメイドの航空機はともかく、
あれだけ高性能の自動車がわれわれ普通の所得者に購入可能なのは
大量生産によるコストダウンのおかげです。

自動車の開発設計では、
量産性を上げるために様々な検討を綿密に行います。
なるべく安い材料で、なるべく簡単に作れて、安定した性能を持つ。
こんな感じにです。

大量に作るということは、失敗したときも大きくなります。
設計段階での十分な検討がその後を大きく左右します。


防水携帯のケースにパッキンを組み込む作業は
細いゴム製のパッキンを組み込むだけでも難しいのに、
ちょっと引っ張ったりして組み込むと
パッキンの「シール断面積」が小さくなり
防水性能が保てなくなる等、かなり難易度の高いものです。

組み立てづらい上に、性能も安定しません。

当然、組み立てづらさはコストに反映。
量産しても利益にならないことになります。


自動車メーカー勤務時に
ゴムと部品の一体成型が可能という情報を得ていましたので、
ケースとパッキンの一体成型を第一の開発テーマとしました。


次に防水コネクタです。

このとき私も防水携帯を使用していましたが、
「充電やイヤホン用のコネクタ使用時には防水ではなくなる」
・・・これはおかしいでしょう。と思っていました。

雨の日に通話中、
手元が滑って落下した衝撃でコネクタの蓋が開くと
水が入り込んで携帯電話が終了。。。

これを防水携帯と呼んでいいんでしょうか＾＾；


大事なデータ満載の携帯電話です。
この程度で壊れるようなら
防水携帯でも雨の日に安心して使えません＞＜

サイズの関係か
電子機器のコネクターは「非防水」が基本。
でも、コネクターが防水なら
使う側としても安心ですよね♪


自動車でコネクタの防水は当たり前でしたし、
このときは安易に作れると考えて第二の開発テーマとしました。



そして、
この2つのテーマは開発が完了しています。


ケースとパッキンの一体成型は
大阪のゴムメーカーさんに一次試作から御協力いただきまして、
色々トラブルも出ましたがメーカーさんの努力の結果
この夏のモデルから大々的に量産適用☆


防水コネクタも簡易タイプ（3気圧）と完全タイプ（10気圧）
の開発が完了していますが、何故かまだ市場にでてきません。

防水コネクタに関しては
かなりコネクタメーカーさんにとって難題だったようで、
当初、全ての大手メーカーさんに依頼したのですが
具体的に検討までしていただいたのは2社のみ。
そのうち試作品を完成させていただいたのは1社のみでした。

私的には、
この試作品を完成させてくれたコネクタメーカーさんは
世界一のコネクタメーカーさんです☆

この携帯電話用に開発した防水コネクタは
性能・量産性と、十分市場に耐えれるものと考えています。

でも、
あれから2年近く経つのにニュースにならないということは
いろいろ裏事情があるかも知れませんね。。。


次回の技術②では
「落下と防水」に関するお話を予定してます。


・・・・・
防水モデル携帯の開発経験ある方なら、
いまの携帯電話の防水が「いかに危ういか」をご存知でしょう。
しかも「いかにコスト高」であるかも。

ですが、設計段階で確実な性能を確保して量産すれば
十分採算の合うビジネスと成るはずです。


そのためには
今の日本でかなり危うくなっている

「設計力」

が問われるところなのですが、
ここは今回のお題から外れるので
また別のテーマで書くことにします＾＾＞

バイク整備（１２５クランク・シリンダ・ピストン）

１２５

クランク、クランクＢＲＧ
カウンターシャフト1番ＢＲＧ交換

９２ＮｏｒｍａｌＣＹＬ
ＭＪ＃３７０⇒３００　ＡＳ１⇒１．５

次回プライマリＤギア交換

パンク

昨日、群馬県内を122号で走行中
20年ぶりぐらいに車のタイヤがパンクしました。

しかも自分では気づかず、
後ろのドライバーさんに教えられて判明＾＾；

そこまでが長い直線だったのもありますが
全く気が付かないとは・・・


赤信号で停止していたら
後ろの車のドアが開きドライバーさんが歩いてきました。

「何か落としちゃったかな」と思いましたが
特に落ちるものも無く、何だろうと思って窓を開けると


「お宅の車パンクしてるわよ。タイヤがぺちゃんこ」


え！と思って見れば
完全に空気の抜け切ったタイヤが＞＜


ちょうど右手に花屋さんがあったので
後ろのドライバーさんに軽く会釈して花屋さんの駐車場へ。

花屋の店員さんに事情を説明し
駐車場でタイヤ交換させていただきました。


しかし、何が刺さっているわけでもなく
原因不明のパンク。

20年前にパンクしたときは軽トラ。
今は一部を除き絶滅状態のチューブ入りタイヤでした。

相当な不運が無いと
最近のタイヤはパンクしないと思ってたのに。。。


でも、本当にいいところで教えていただきました。
あのままコーナーで滑ったら大事故の可能性もあります＞＜


きちんとお礼出来ませんでしたが、
赤い自動車の方と
快く駐車場を貸して頂いた花屋の店員さん、
本当にありがとうございました☆