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2023年3月13日月曜日

メムス(MEMS)マイクロフォン

メムス構造( Micro Electro Mechanical Systems:微小な電気機械システム)マイク


かなり前から存在は知っていましたし、

展示会などで性能は確認していましたが、

メムス構造でのマイクは低音側が苦手という認識であったので

ここ最近チェックしてなかったんですよね。。


そうしたらですよ、

この半導体加工技術を応用した構造製作は素晴らしい進化を遂げていて、

圧電素子を曲げて使うとか振動膜を薄膜で形成したりとか、

これだけでも凄いのですが、それ以上に凄いのがコスト(値段)です。


ここまで防水マイクのターゲットコストは数百円程度でしたが、

メムスマイクは既に数十円レベル。。

結果として最新のマイク製品はメムスマイクに塗り替えられています。


というわけで流行にのるというわけでもないのですが、

メムス構造を使っての防水にトライしようと動き出したら

なんとこんなのが既にでていました。



水中に沈める前のマイクが空気中の音をきちんと拾えてなかったり、

スペック表では浸水後、再使用までの時間が長かったりと

課題はあるようですが、

ここまでチャレンジしていることを公開するのは凄いことだと思います。


また、このメーカーさん、アマゾンエコーに採用されるというニュース。

先行されてる感が半端ないですが、開発力で追い抜く所存です。^^>

2022年2月13日日曜日

防水マイクロフォン開発

 昨年末より、表記マイクロフォン開発が動き出しております。

振り返れば2005年から

10気圧防水のテーマを立ち上げ携帯電話メーカーで開発を開始。

本気で2015年に完成目指し開発していましたが

ここでマイクロフォンの課題が明確になり、

同時にこの会社が消える会社であることが分かり、

転職しようとしたタイミングでリーマンショック^^;

無職期間に個人で出願して特許権を取得した「防水マイク」は

マイク関連の20社以上にお手紙にて提案しましたが、

各社同様に

「個人様からの提案は受けておりません」とのことで全滅。

貯金が底を尽き、

自動車メーカーで仕事しつつこの開発ができる環境を探していたところ

同級生の大学教授から「うちでやる?」との提案を受け、

ほぼ15年のブランクののちに再開です。

*本当は一つ前の自動車メーカーでやる予定でしたが、騙されて量産開発をやらされました><

実は個人で出した「防水マイク」特許には

完全防水端末適用上の課題が残っていて、

この15年間で最新センシングデバイスを適用した

新構造を考案していました。

現在はこの新構造の原理確認真っ最中です。


*画像はイメージです

測定構成と構造を考案⇒3Dプリンタにて制作⇒測定検証と。

まずは悪条件で音波を拾えるデバイスの実現を最優先で進めています。

そして、

この後このデバイスを使用した反響定位システムを開発予定。

ですが、

ここは世界の研究者がやろうとして、やれてない領域でもあります。

少しづつ協力者は集まっていますが、

この動物が出来ていて(普通の)人間が出来ない領域を

共にシステムとしてものにしていく協力者大募集中~

*お金は無いので当面給料は出ませんが・・・

これを何に使うかというと、

自立型AIの判断用(全自動運系)です。

今は電磁波(光)情報に頼るかたちの判断で

自動なんとかは動いていますが、

人間を含め生物が耳を持っているということは

正確な判断に音波を使うことは必然であると考えています。

ちょっと先は長いのですが

一応進んでいますというご報告でした♪

*海が荒れてて釣りにならないから書いたってことではないですw

2015年10月14日水曜日

Resume Update

SUMMARY

. Experienced mechanical design for 25 years.
  Developed representative machine and parts below.
1)10MPa Waterproof (100m Water Depth) Case,
    Mic and Speaker for Cellular Phone.
2) Racing Engine Cylinder Block and New Intake System
    for Formula1.
3) Aircraft Structure Design for BOEING Commercial Air Plane.

. Staff management.
1.  Experienced 10 staff management.
2.  Achieved maintaining a high member operating rate with adjust the amount of work that changes from time to time with the client side.
3.  Achieved a high output quality and speed by promoted standardization to enhance the operator's skill.
4.  Achieved a high reputation in HONDA and Nissan Light Truck.

. Work experience with overseas
1.    Experienced working in the same team as the business trip employees five of Boeing at Fuji Heavy Industries.
2.    Experienced the TV conference of the each location, United States and Spain at Nissan Lite Truck.

. Strong point.
1.     Waterproof seal technology for Cellular Phone.(Published Patent 12)
[Compact sealing technology with 100m depth waterproof]
2.     Waterproof microphone & speaker technology for Cellular Phone.
   (Published Patent 5)
[Maintain performance after 100m depth water pressure]
3.     Waterproof connector technology for Cellular Phone.(Published Patent 6)
[Anytime able to connect and disconnect, even state wet with a water]
*1,2,3 is innovation of waterproof technology that becomes the world's first when it is realized.
4.     Intake technology for automobile.(Static & Dynamic reaction understanding)
     5.    Tolerance analysis that is important elements of the quality
            and cost understanding.



PROFESSIONAL EXPERIENCE (from recent)

Apl.2011 – Present
Technopro design
[Number of Employees] 5800
[Amount of Sales] 385 hundred million yen
[Business] Dispatch industry
Jun.2013 - Present
Dispatched HONDA Automobile R&D Center Powertrain Development Department
Developed the engine electrical harness and around fuel supply parts
 with led the 7 members.
< Element technology>
Component layout of negotiating with foreign department, Strength analysis, 
Tolerance analysis,Cost calculation, Mechanical drawing, Bounties created, Technical negotiations with manufacturers,Design review corresponds, Factory request handling, Creating mass production approval document,Creating for business standardization manual.
< Major Accomplishments>
* Achieved the early launch by establish appropriate organization and business flow.
* Achieved performance comparable to customer output by establishing flow with a temporary staff configuration.
* Achieved a expand business content and increase personnel number
  5 to 8.
* Achieved a technique for quickly noise analysis to improve the specifications
  considered speed.
* Achieved a responsible model expansion in.

Apl.2011 - May.2013
Dispatched NISSAN Motor Light Truck Powertrain Development Department
Developed the engine around bracket, piping and hose parts with led the 10 members.
< Element technology>
Component layout of negotiating with foreign department, Strength analysis, Tolerance analysis,Cost calculation, Mechanical drawing, Bounties created, Technical negotiations with manufacturers,Design review corresponds, Factory request handling, Creating mass production approval document,Business cooperation with overseas bases (the United States, Spain and Thailand)
< Major Accomplishments>
* Achieved a success in the establishment of new business contract.
* Six months after the expansion to 11 staff members
  from 4 staff at the start.
* Solved the serious acoustic problems that occurred in the intake system
   in simulation and one trial.

* Achieved release of drawing delay zero during the contract period.


Oct.2005 - Sep.2008
UNI-TECHNOS
[Number of Employees] 13
[Amount of Sales] 1 hundred million yen
[Business] Dispatch industry
Dispatched Casio Hitachi Mobile Communications Mechanism Designing Division
< Element technology>
Housing integrated packing, Waterproof connector, Developed around the water pressure resistance speaker and microphone, Development policy decision, Basic experimental plan,
Experimental equipment preparation, Cooperation manufacturer survey and negotiations,
Concept design, Waterproof casing evaluation method planning, Experiment, Measurement,
Result Summary Report, Patent application
< Major Accomplishments>
* Achieved the waterproof performance of 50 times (2m to 100m)
  a present cellular phone in the element technology.
* Achieved the prototype 100m depth waterproof connector that is anytime able to connect and disconnect, even state wet with a water.
* Developed the case to keep a waterproof performance even if case
  does transformation by the 2m dropping impact.
* Achieved biggest result that is developed hydraulic pressure proof acoustic structure without spoiling the acoustical performance.
* Registered patent numbers. [ Domestic : 23  -Global : 1 ]
* Achieved the dispatch destination house top in the number of patent applications at 2008 first half.


Apl.2004 - Sep.2005
VSN
[Number of Employees] 2800
[Amount of Sales] 176 hundred million yen
[Business] Dispatch industry
Dispatched RICOH Mechanism Designing Division
Development and design of the printer fixing unit
< Element technology>
Mass production confirmation test, Data Summary, Problem analysis, Countermeasures planning
< Major Accomplishments>
* Developed feedback control to stabilize Establish Unit for printer system.
* Achieved the reduce 70% of problem by feedback control.


Oct.2001 - Mar.2004
BUN-TECHNO
[Number of Employees] 1000
[Amount of Sales] 20 hundred million yen
[Business] Dispatch industry
Dispatched TOYOTA MOTOR Formula1 Racing Engine Development Division
F1 engine development design
Cylinder block main representative in Japan development bases, Intake port development vice
< Element technology>
Strength analysis, Fluid analysis, Engine performance simulation, Tolerance calculation
Mechanical drawing, Bounties created, Technical negotiations with manufacturers, Parts layout,Cylinder block design of the experimental single-cylinder engine, Intake port design,
Cylinder block design of the actual run engine, New piston cooling system design,
Cylinder interference analysis of the intake pulsation using acoustic
< Major Accomplishments>
* Achieved delay less development schedule with designed Single-cylinder engine
* Achieved greatly improve the durability with an ideal piston cooling structure applied in the F1 engine with less space.
* Developed the New Intake System using the effect of the inertia supercharging
* Achieved New Intake System obtained the analytical result that suction volume efficiency 
was greatly improved. This result is high evaluation from Germany race team
* Achieved great result in actual race by developed piston cooling system.


Dec.1995 - May.2001
ALPS-GIKEN
[Number of Employees] 2800
[Amount of Sales] 23 hundred million yen
[Business] Dispatch industry
Feb.2000 - May.2001
Dispatched HONDA Automobile R&D Center Production Technology Department
Race engine production technology design
< Element technology>
Engine development jig-tool design, Equipment design, Intake port development for racing engine
< Major Accomplishments>
* Awarded the temporary staff's first improvement proposal award 
 at the jig design of race engine.
* Participated in the intake port for F1 development at the suggestion of the design.
* Achieved a good result in the test designed intake port.

May.1998 - Jan.2000
Dispatched Fuji-Heavy-Industries Aircraft Structure Designing Division
< Element technology>
Airframe parts detail 3D modeling of B767-400ER, Mechanical drawing, Creating parts list
< Major Accomplishments>
* acquired complex material structure and the aircraft design standard.
* acquired English in practice and Boeing headquarters employees

Dec.1995 - Apl.1998
Dispatched OKI Electric Mechanism Designing Division
< Element technology>
Concept design of automatic exchange (MDF), Detail design, Prototype assembly, Strength test
< Major Accomplishments>
* Realized took over the development theme of automatic exchanger structure that customer representative was impossible.
* Achieved in making the cost review the basic structure of the housing and about
  a third of 1 (22 7 million yen).
* Achieved 77% cost cut for the case.
* The currently series of in the number of terminals as main models sold to the world.


Apl.1994 - Apl.1995
MEITEC
[Number of Employees] 6800
[Amount of Sales] 168 hundred million yen
[Business] Dispatch industry
Dispatched TOKYO KOKU KEIKI Precision Machine Engineering Division
Aircraft oxygen generator developed members
< Element technology>
Support fighter F-2 for compressed oxygen compressors for concept design, Detail design,
Mechanical drawing, Parts measurement, Performance test
< Major Accomplishments>
* Achieved volume ratio 40% decreased the size of the customer's prototype model that is a reciprocating compressors for compressed oxygen.
* Equipped to support fighter F-2.


Apl.1989 - Mar.1990
HONDA MOTOR
[Number of Employees] 23000
[Stated capital] 860 hundred million yen
[Business] Automotive manufacturing industry
< Period employee>
Body assembly Division
< Element technology>
Rear pillars and the seat belt assembly of the Accord, The assembly roof trim Prelude


Apl.1987 - Mar.1989
KEIHIN
[Number of Employees] 22000
[Stated capital] 69 hundred million yen
[Business] Automotive parts manufacturing industry
Mechanism Designing Division

Dispatched to the Honda Technical Research Institute to learn the development techniques.
< Element technology>
Jig design for development, Mechanical drawing, Tolerance calculation,
Parts dimension measurement, Development test data measured
and summarized


Experienced using CAD and analysis system software.
l  CATIA V5 & CAT Analysis
l  Pro-E WF2 & Mechanica
l  GT-POWER


Patent acquired patent rights in individual
Waterproof microphone for portable electronic equipment [Jan.2010]

長いな^^;

2013年6月9日日曜日

防水開発お任せください

完全防水携帯電話の開発から離れて5年。
携帯電話と
主流になりつつあるスマートフォンの防水レベルは
一向に改善する気配がありません。

3年前共に開発していたラバーメーカーの営業さんから
「もうワンランク上の防水性能を要求されている」
という話も聞いていたのですが。。

今や水深1.5mの「なんちゃって防水」が基本となり
商品性としても「高度防水」は魅力あるものと思われます。

防水筺体・防水マイクを開発、製造している企業様
ここで私に世界へ提供できる
完全防水携帯電話の開発をお任せ戴けないでしょうか。

10気圧防水携帯の先行開発業務を通して
必要な防水技術と技術課題を既に把握しており、
対策案も持っております。

この2年間はリーマンショック以降仕事が見つからず、
トラックの量産部品開発を手伝っておりました。
開発が終了し契約が切れるこの時期に
再び携帯の高度防水筺体開発を再開したいと考えております。

トラック部品開発では10人の部下を率いて
N社の厳しい日程・コストをクリアし部品開発を行いました。
これまで経験している他社での業務と併せ
先行開発から量産までの流れをお任せいただけます。


以下にこれまでの主要職務経歴を記載します。
御一読お願いします。

Apl.2011-
小型トラックエンジン外装部品の開発設計(構内請負)

・ブラケットや配管部品設計の構内設計業務請負として
 10人のメンバーを率いて業務遂行。
 
 新規請負業務立ち上げにチームリーダーとして参画。
 スタート時4名から半年後には11名にチーム人員を拡大。
 部品のレイアウト業務から強度解析、図面作成、
 メーカーとの納期調整に加え、
 量産部品製作メーカーを決定する為のソーシング活動や
 部品コスト計算まで開発業務一連の流れを担当。

  ・海外拠点(スペイン)への業務移管にスタートから参画。
   TV会議等を使用してプロジェクトをスムーズに運営。

Oct.2005-Sep.2008
防水耐衝撃携帯電話の開発設計(派遣)

・携帯電子機器の防水レベルを50倍
(水深2m→水深100m)とするモデルの開発主担当として、
 基礎実験から3気圧防水(水深30m)の実働試作機
 までを開発、周辺特許を出願。

・自動車、航空機開発設計で培った
 シール・強度・音響・公差の設計技術をベースに
 筺体一体型パッキン、防水コネクタ、
 耐水圧スピーカ・マイクを中心に開発を行い、
 単体試験では上記開発品にて
 耐水10気圧防水(水深100m)を達成した。

・2mの落下衝撃による変形でもシール性能を保つ
 筺体構造も同時に開発。

 キー技術となる、
 特性を損なうことなく水圧に耐える音響構造を確立出来た

・新規開発に伴い試験機・測定機の導入、
 試験・評価方法の立案も行った。

・出願登録特許18件、海外出願登録特許1件。
2008年上半期は出願件数で派遣先社内トップの成績。

 Jan.2001-Mar.2004
F1エンジン開発設計(派遣)

・日本開発拠点でのシリンダブロック主担当、
 吸気ポート開発副担当。

・実験用単気筒エンジンのシリンダブロック設計、
 新型ピストン冷却システム設計の成功後、
 実走エンジンのシリンダブロック設計主担当となり
 日本拠点仕様の開発を担当。

ピストン冷却システムはレース仕様に採用され、
実戦にて大きな効果を得た

・吸気ポート開発においては臨界レイノルズ数や
 コアンダ効果等の流体工学を応用。


Dec.1995-May.2001通信用筐体設計(派遣)

・有線電話自動切り替え機を主担当にて設計。

筐体の基本構造を見直しコストを約3分の1
(22→7万円)とすることに成功

   現在主力機種として世界各国へ販売。



TOEICは380点(2011年)ですが、
業務で会話から英語に親しんだこともあり
最近の業務で海外とのやりとりが基本であった為、
英語に対する抵抗はありません。


以上、宜しくお願いいたします。

2010年8月10日火曜日

設計力

「日本には世界に先駆けた技術がある」
と言われます。

しかし、
これまで国内の大手自動車メーカーや大手電機メーカー
大手重工メーカーの開発部門で働いた印象では、
残念ながらそれも過去のように感じます。


私が20年前に設計を学んだのは
大手自動車メーカーさんでした。

数多くの部品を組み合わせて人命を乗せ
様々な場所で使用される自動車は
設計の内容も厳しいもので、
「最悪の組み合わせでも性能をクリアすること」
が上司の口癖でした。


では「最悪」とは何か。

ここを見極めるのが設計者の仕事です。
・使用環境
・部品の組み合わせ
・ユーザーの操作
等の最悪な条件に対して
開発部品が正常に機能するように仕様を設定します。

たとえば自動車なら、
・アラスカの冬にエンジン始動後アクセル全開で走行
・外気温40度でアクセル全開の連続走行
・ハンドルやレバーを力任せに回しても壊れない
・部品のバラつき範囲(公差)で規定性能を下回らない
などです。

この「最悪」の条件設定が外れていると
市場に出た製品は問題が発覚し
「不良品」と呼ばれることになります。
自動車では不良品は人命に直結します。

これまでの日本は、この
「最悪」の見極めに優れていたと言えます。
これまでは。


実は最初に開発設計を教わった自動車メーカーさんに
10年後、再度派遣社員として勤務する機会がありました。

そこで驚いたのは
「設計部門で公差設計をしていない」現実です。

公差設計は、私がその自動車メーカーさんで
一番時間を費やして学んだ技術でした。


使用環境等の設定はあまり変化しませんが、
構造を考えたり、強度計算をしたり、評価計画を立てたり、
部品の手配をしたりと同様に
公差設計は毎回必須のはず。

いつの間に消滅してしまったのか・・・


製造技術が向上したとはいえ、
製作される部品には全てバラつきがあります。
そのバラつきを公差として許容し、
製品として成立させる公差の設定は重要です。

この公差設定を無視した場合、
「最悪」の組み合わせでは
・組み立たない
・性能が出ない
等の問題が出ます。


では何故いま製品として出来ているのか。

それは生産技術側で寸法を
「すり合わせて」いるからです。


設計から生産側には物理的に無理な要求も出ます。
そんな理不尽をマンパワーで解決しているのが現状。
しかも
このすり合わせ作業は莫大な「手間」を要します。
公差が決まっていれば1回で終わるはずの作業なのに。

これは傍からみていてかなり残念な状況です。

設計側に「それ設計ミスですよ」と指摘したこともありますが、
プライドの高い大手企業の設計担当者は
だいたいノーリアクションでしたね。

「黙って言うとおりやれ」なんて
ゴリ押ししてくる某T自動車の係長もいました。


しかし、実はこれは現在日本の
全ての工業製品に当てはまる状況です。
電機・携帯メーカーでも同様でした・・・


「結果出来てるならいいじゃない」
と言われる方も居るかもしれません。

しかし、この結果しか無い状況では
トラブルが発生した時に問題にたどり着くまで
時間がかかります。
何処がどうなってるのか判らないわけですから。

しかも、次の似たような新型でも
一からすりあわせ。
毎回設計の意図に関係なく数値は変化します。

それに一番問題なのは、
仕様が不明確だと性能を上げる方向性が見えません。


設計とは製品の仕様を決める作業です。
設計者は周囲の状況を把握し
方向性を見出さねばなりません。


たとえば

今あなたはどこかに立っています。
周りは霧で見えません。
どちらに踏み出せば目的の方向に行けるでしょうか。

それは霧が晴れてみなければ、
更にはその先の目的を知らなければ
動けないでしょう。
立つことは出来ても。

しかも

今立っている場所は
先人達が導いてくれた場所です。
自ら目的を持って探し当てて
そこに立っている人は少ないでしょう。


今の日本の工業製品の多くは
足元を行ったり来たりしてるように見えます。


本当に必要なものはそれですか?
違いますよね。

我々はもう一度
自らの立ち位置を確認し
進むべき方向を見定める必要があります。
先輩の技術を使い廻している場合ではありません。


しかし、
当然この状況に危機を感じている方もたくさん居ます。

公差設計を指導して戴ける
プラーナーさんのセミナー(講習会)に参加した際には
志の高い企業の皆さんといい時間を共有出来ました。

昔の日本にあって今の日本に無いもの。
これを取り戻すことが日本の技術力・設計力に重要です。
海外のメーカーは確実に力をつけてきていますしね。


私が製品化したいと考えている高度防水携帯も
この「公差設計」が必須。



忘れ物を取り戻して
なるべく幸せな未来に向かいたいと思う
今日この頃であります☆

2010年8月5日木曜日

高度防水携帯の技術⑥

そして今回は電池部です。

本音を言えば、
「交換できなくてもいいじゃないですか~」
という感じです。

電池交換を成立させるために
コストもサイズもアップします。
防水構造ならなおさらです。

ここを割り切ったアップルさんの商品は
価格的にもサイズ的にも魅力的なものになってますよね♪

交換式の電池接点は
落下時等に「瞬間断線」的な現象が起きて、
これが結構システムトラブルの元にもなります。

なので
電池が切れたときは外部電源に接続する。と。

そのために「技術①」で紹介した防水コネクタを
用意したわけです。


しかし、
日本のキャリア様の規格では
電池が交換出来ることが基本のようなので
こんなものを考えました。


<特開2009-259718>画像はIPDLよりキャプチャ
防水コネクタもそうですが、
「端子が濡れた状況でも装着、交換可能」
が基本コンセプトです。

逃げ場の無い大雨の中、
電池切れで通信不能になっても
その状況下で電池が交換可能です。

「蓋を開けたら非防水」
「端子が乾燥してから装着」
では、
一刻を争う緊急時に使い物になりません。

そこでこの特許では
1.端子同士の電極間防水をまず行い
2.その状況を保ちつつスライドさせて電極を接触
3.本体側端子軸を回転させ電池を格納
という3段階の動作を設定しました。

先に電極間防水をすることでショートを防ぎ、
本体と電池電極とのシール構造を
実績のあるOリングタイプとすることで、
安全性と信頼性を獲得します。

当然、電池が組み付く前の状態でも
防水構造を維持しています。


前の会社で私の名前で出願した特許の中では
この特許だけが「審査請求」されてましたね♪

知財部の担当者が妙に乗り気だったのを覚えています。


カード部を含む電池部は
もっと様々なトライをしていたんですが、
公開特許になってませんので
残念ながらここではご紹介できません。

一応全ての開発ドキュメントは纏めてきましたので、
そのうち形になって出てくるといいんですけど
やっぱり無理かも・・・


私は当時社内でかなり浮いてましたからね~
勝手に目標立てて暴走。
賛同者も少なく、共同開発者もおらず。
という残念な感じでした^^;

しかし、
「世界初」を成し遂げるには「信念」が必要です。
誰かに言われて出来るもんじゃないですよね☆

2010年7月29日木曜日

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^^>

2010年7月25日日曜日

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♪

2010年7月20日火曜日

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♪

2010年7月12日月曜日

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。

2010年7月9日金曜日

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^^>