JP2005040485A - スライドファスナー - Google Patents

Abstract

【課題】衣服、靴或いは鞄などの各種の開閉部分の開閉に用いられ、その開閉状態を外部から確実に知ることができるスライドファスナーを提供する。
【解決手段】エレメントとテープとスライダーから構成されてなるスライドファスナーのスライダー部分に、該スライダー部分が上記エレメント通過することによって上記エレメントが噛み合って閉まり、或いは外れて開くときの振動によって振動する殴打体を配設し、該殴打体は、上記振動によって殴打されることで歪み変形し発電する圧電発器を備え、該圧電発電器で発電された電力は、充電器に充電されるように構成した。
【選択図】図１

Description

この発明は、衣服、靴或いは鞄などの各種の開閉部分の開閉に用いられるスライドファスナーに係り、特に、圧電発電器を備えたスライドファスナーに関する。

従来のスライドファスナーは、特許文献１や特許文献２に示すように、エレメント（務歯部）とテープ（基布）とスライダー（開閉部品）から構成され、２つに分かれた上記テープのそれぞれの分離端に上記エレメントが対向して設けられ、上記スライダーをスライドさせることによって、上記エレメントが噛み合って閉まり、或いは外れて開くように構成されている。尚、上記エレメントとしては、個々の歯が分離したもの（単独エレメント型）や、太めのモノフィラメントがコイル状となったもの（連続エレメント型）に大別される。

特開２００２−１７７０２１号公報

特開２００１−１４５５０５号公報

ところで、このようなスライドファスナーは、衣服、靴或いは鞄などの各種の開閉部分の開閉に用いられるが、安全管理上の問題から、このスライドファスナーの開閉状態を監視する場合があるにも拘わらず、好適なものは存在しない。これは、スライドファスナー自体の構成が単純で小さいため複雑なものや大型のものを適用することができないためである。例えば、この開閉を検知する手段として、上記エレメントを導電材料で形成し、このエレメントの接離状態を電気的に検知する方法も考えられるが、構成が複雑となり、また、バッテリー等が必要となるため、構成が大型化して、衣服等の小物類には取り付けることができない、という課題を有していた。

この発明は、かかる現状に鑑み創案されたものであって、その目的とするところは、小さな構造物であるスライダーにも収納可能であり、しかも、電池等を交換使用することなく、半永久的に使用することができるとともに、スライドファスナーの開閉状態を確実に検知することができ、さらには、この開閉状態を自動的に外部へと通信して知らしめることができるスライドファスナーを提供しようとするものである。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明にあっては、請求項１に記載のスライドファスナーにあっては、エレメントとテープとスライダーから構成されてなるスライドファスナーのスライダー部分に、該スライダー部分が上記エレメント通過することによって上記エレメントが噛み合って閉まり、或いは外れて開くときの振動によって振動する殴打体を配設し、該殴打体は、上記振動によって殴打されることで歪み変形し発電する圧電発器を備え、該圧電発電器で発電された電力は、充電器に充電されることを特徴とする。

また、請求項２に記載の本発明にあっては、前記圧電発電器の電力は、前記スライドファスナーの開閉状態を検知する手段に用いられることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明では、前記圧電発電器の電力は、前記スライドファスナーの開閉状態を検知し、該状態を外部へと知らしめる通信手段に用いられることを特徴とする。

請求項４に記載の本発明は、上記圧電発電器を、板状の２枚の圧電セラミックス体を、分極を逆向或は同方向にして接合した層状の圧電セラミックス板で形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の本発明は、前記２枚の圧電セラミックス体を同一形態に形成したことを特徴とする。

請求項６に記載の本発明は、前記圧電セラミックス体を、複数枚層状に接合して形成したことを特徴とする。

以上説明したように、請求項１乃至請求項３に記載の本発明に係るスライドファスナーにあっては、上記充電器及び圧電発電器を、スライダー部分に収納して構成することができ、しかも、エレメントの凹凸を利用した振動によって発電することができるので、例えば、衣服や靴を脱いだり着たり或は履いたりしたときや、カバンを開け閉めしたときに、この状態を検知し、さらには、この開閉状態を通信手段で外部へと知らしめることができるので、管理が容易となり、また、スライドファスナー自体の外観形状を損なうことがないので、ファッション性が重要視される衣服や靴、カバン等に適用しても、発見されにくく、秘密性を保持して監視することができる。

さらに、請求項４及び請求項５に記載の発明に用いられる圧電発電器は、同一材質、相似形状、同一厚さの２枚の圧電セラミックス体を、各セラミックス素子の分極の極性を逆に又は同方向に接合して構成することにより、２つのセラミックス素子の接合面を中心（伸縮しない部位）にたわみ振動させることができ、圧電セラミックス体の伸縮が適切に行われ、さらに発電効率が向上するという効果がある。

また、請求項６に記載の発明によれば、圧電セラミックス体のそれぞれを、複数枚層状に接合したので、圧電セラミックス体の強度維持が図れるという効果がある。

以下、添付図面に示す発明の実施の形態例に基づき、この発明を詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１に係るスライドファスナー１の基本的な構成を、図２は同スライドファスナー１のスライダー５部分の概略的な構成を示す説明図を、図３は同スライダーによる振動の発生状態を説明するための模式図を、図４は同スライダー５部分に収納された圧電発電器７の概略的な構成を示す説明図を、図５は同圧電発電器７の充電装置と送信回路を示す回路図を、図６は本発明の実施例２に係るスライドファスナー１Ａの概略的な構成を示す説明図である。

即ち、上記スライドファスナー１は、エレメント（務歯部）２Ａ，２Ｂとテープ（基布）３，４とスライダー５と、から構成され、２つに分かれた上記テープ３，４のそれぞれの分離端に上記エレメント２Ａ，２Ｂが対向して設けられ、上記スライダー５をスライドさせることによって、上記エレメント２Ａ，２Ｂが噛み合って閉まり、或いは外れて開くように構成されている。尚、符号Ｓは各エレメント２Ａ，２Ｂの噛合側の端部に装備されたストッパを示している。

そして、前述した各テープ３，４の外側の端部が衣類やカバン或は靴等の開口部に縫い付けられ、使用に際しては前述したスライダー５部分が外力によってスライド動作され、これによってエレメント２Ａ，２Ｂが開閉動するように構成されている。

そして、上記スライダー５の内部には、図２に示すように、エレメント２Ａ，２Ｂの噛合側に形成された凹凸部に倣って移動するときに振動する受振動体６と、この受振動体６の振動を、上記スライダー５内部に配設された圧電発電器７の圧電セラミックス体１０を殴打する殴打体９へと伝える連結体８が配設されており、該連結体８の中途部は、支点Ｐで支持されている。尚、上記連結体８をバネ材で形成し、受振動体６を常態においてエレメント方向へと付勢し、かつ、殴打体９を常態において圧電セラミックス体１０方向へと付勢するように構成するのが望ましい。

この圧電発電器７は、スライダー５の内部に配設された圧電セラミックス体１０と、該圧電セラミックス体１０を該圧電セラミックス体１０の固有振動が他の構造体に伝達しにくい柔状態で接着保持するクッション材１３と、上記圧電セラミックス体１０に衝撃を与える上記殴打体９と、で構成されている。

尚、図示はしないが、上記圧電セラミックス体１０の殴打面の中央部にプロテクタ板（図示せず）を固着してもよい。

圧電セラミックス体１０は、同一形態（同一材質、同一形状、同一厚さ）の２枚の板状の圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂを、各セラミックス素子１０ａ，１０ｂの分極の極性を同一方向にし、かつ、該圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂ間に、りん青銅や真鍮等の導電性金属で１０μｍ〜５０μｍの厚さに形成された極薄の金属電極１１を配置し、これら圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂと金属電極１１を接合して構成されている。

金属電極１１を上記極薄の厚さとすることで、該金属電極１１による機械的な抵抗をごく僅かに抑えることができ、２つのセラミックス素子１０ａ，１０ｂと金属電極１１の接合面を中心（伸縮しない部位）にたわみ振動が発生したとしても、該たわみ振動の金属電極１１による減衰を可及的に小さく抑えることができる。尚、この形態例の構成では、一方の側のセラミックス素子１０ａが伸長すれば他方の側のセラミックス素子１０ｂは収縮し、かつ出力電圧の電極は逆方向となり、両圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂは並列に接続された発電構成となる。勿論、この圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂの分極の極性を、本出願人が先に提案した所謂直列構造としてもよい（特開２００１−１４５３７５号公報）。

また、この形態例では、上記たわみ振動が行われると、一方の圧電セラミックス素子１０ａ（又は１０ｂ）で伸長と収縮との両方の作用が行われて、分極が打ち消されるということがなく効率的に発電が行われる。発電された電気エネルギとしての電流は、両圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂ及び金属電極１１に導電接続されたリード線９Ａ，９Ｂ，９Ｃを用いて取り出される。

図５は、上記圧電発電器７を用い、一の圧電セラミックス体１０が発電した電気を充電する充電装置と送信回路を示したものである。

即ち、この充電回路は、２つの圧電セラミックス体１０として２枚の圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂ、金属電極１１、整流用ダイオードＤ１〜Ｄ６、電気を蓄電するコンデンサＣ、信号スイッチＳＷ及び送信回路Ｌを有する。圧電セラミックス素子１０ａで発電した電気は、ダイオードＤ１〜Ｄ３により全波整流され、また圧電セラミックス素子１０ｂで発電した電気は、ダイオードＤ４〜Ｄ６により全波整流される。これら、全波整流された電気はコンデンサＣに充電される。このコンデンサＣは、当該並列回路では１個とすることもできる。そして、信号スイッチＳＷの操作により、コンデンサＣは放電して送信回路Ｌを作動させる。

送信回路は、通信制御手段（図示せず）と信号スイッチＳＷと信号発生手段（図示せず）とを有して構成されている。この内、通信制御手段は通信に必要な動作を行う手段であり、電力が前記の方法で供給されることで動作を開始して信号スイッチＳＷをＯＮ作動させると共に、発信のためのデータを信号発生手段へと送る。

この発信のためのデータとしては、少なくとも、当該スライドファスナー１が取り付けられた物の種類や当該物の所有者等に関する必要ＩＤデータが含まれる。

そして、上記信号発生手段は、上記通信制御手段から受け取った発信のためのデータを所定の無線信号に変換してアンテナ（図示せず）から発信する。勿論、この実施例１のスライドファスナー１がバッテリーを備えて構成されている場合には、上記通信制御手段が発信のために必要なデータを全て信号発生手段へと送り終えた後、該通信制御手段が作動して、放電を停止させるように制御するのが望ましい。

尚、この実施例１では、２枚の圧電セラミックス素子１０ａ，１０ｂを、金属電極１１を介装して積層した場合を例にとり説明したが、各圧電セラミックス素子１０ａ（１０ｂ）自体を、それぞれ積層構造とすることができる。この積層構造では、複数枚の圧電セラミックス素子を接合（この場合は分極の極性も同一方向に）して、一方の圧電セラミックス素子１０ａ（又は１０ｂ）を形成する。

このように、圧電セラミックス素子１０ａ（又は１０ｂ）自体を積層構造とし、これを例えば弾性特性を有する接着材により接合した場合には、この弾性効果により、材質的に強度に欠ける圧電セラミックス体１０の曲がりが容易になって曲げ強度が維持することができる。尚、この発明において、圧電セラミックス体１０の外形形状は特に限られるものではなく、円形、楕円形、三角形、四角形或いは多角形等、利用形態に対応させて適宜の形状のものを用いることができるため、小型形状のスライダー５の形状に合わせて目立たない形状に構成することで、ファッション性が損なわれることがない。尚、上記圧電セラミックス素子１０は、チタンジルコン酸亜鉛系の素材が好適であるが、これに限定されるものではなく、また、振動を長く持続してより効率的な発電を得るために、できるだけ硬くＱ値が高いものを用いるのが望ましい。具体的には、Ｑ値は１０００以上、好ましくは、Ｑ値が２０００以上のものを用いるのが望ましい。

また、この実施例１に用いられる上記クッション部材１３は、合成樹脂材、ゴム材、或はこれらをスポンジ状にした軟質の材料で構成されている。このようなクッション部材１３を用い、しかも、このクッション部材１３の中央部のみ或いは両端部を接着材１５を用いて圧電セラミックス体１０を固着したのは、圧電セラミックス体１０の振動を減衰させないためである。圧電セラミックス体１０が振動する場合、この圧電セラミックス体１０を支持する部材は圧電セラミックス体１０の振動を減衰させる要因になり、この減衰要因を取り除くために、クッション部材３を用いて極力圧電セラミックス体１０を自由な状態におく。

この発明のように、圧電セラミックス体１０の歪みは、圧電セラミックス自体が持つ固有振動となって暫くの間、継続する。この発明では、殴打体９による殴打に伴う固有振動は、スライダー５の移動によるエレメント２Ａ，２Ｂの凹凸により発生するため、連続的な殴打を短時間に得ることができるため、この連続殴打による振動を長く継続させるためには、この固有振動を圧電セラミックス体１０以外の他の構造体に伝えないことが重要である。圧電セラミックス体１０の固有振動は、電気エネルギーとして変換されるが、その他の構造体の振動は全て機械的な抵抗となって固有振動エネルギーを吸収してしまい、電気エネルギーとして取り出すことができない。このため、この実施例１では、圧電セラミックス体１０と他の構造体との間で上記固有振動が伝達しないような柔らかな接触を実現するための手段として上記クッション板１３を用いることで、圧電セラミックス体１０の固有振動が長く継続させることができ、発電効率が良くなる。勿論、このクッション材１３は圧電セラミックス体１０に加えられる衝撃を緩和する作用をも有する。尚、上記プロテクタ板は、金属製或いは合成樹脂製等で形成されており、上記殴打体９の殴打力から圧電セラミックス体１０を保護する。

このように構成されてなるスライドファスナー１にあっては、スライダー５をファスナー開方向或は閉方向へとスライドさせることで、受振動体６がエレメント２Ａ，２Ｂの凹凸に倣って移動することで上下振動し、この受振動体６の上下振動は、支点Ｐを中心として連結体８の他端部に連結された殴打体９を上下振動させるため、該殴打体９は、圧電セラミックス体１０を連続的に殴打し、この殴打による圧電セラミックス体１０の歪み変形によって発電された電力は、整流されてコンデンサＣにチャージされ、送信に十分な電力が得られたときに、上記スイッチＳＷが自動的にオンされて電力を送信回路Ｌへと供給し、送信回路Ｌは、スライドファスナー１の開閉情報及び必要なＩＤデータを特定の周波数からなる電波で、例えばセキュリティ管理装置の受信機（図示せず）へと送信する。これにより、スライドファスナー１の開閉状態を確実に検知し、これを外部へと知らしめることができる。

図６は、この発明の実施例２に係るスライダーファスナー１Ａを示しており、該スライドファスナー１Ａのスライダー５は、エレメント２Ａ，２Ｂに沿って長方形状に形成された上下ガイドプレート１６と、この上下各ガイドプレート１６を一体的に連結すると共に前述した歯状留め金３，４部分を噛合領域６に案内する一方のガイド部材としてのガイド支柱１７とを備えて構成されている。このガイド支柱１７は、断面三角形状の三角柱からなり、上下各ガイドプレート１６の相互間であって、かつ、その先端部中央（図６の上方部）に配設されている。

また、このガイド支柱１７の図６中、左右両側には、各エレメント２Ａ，２Ｂの移動通路を介して噛合側ガイド片１８，１９が設けられている。

この噛合側ガイド片１８，１９は、上記ガイド支柱１７と協働して各エレメント２Ａ，２Ｂを別々に同一のタイミングでその噛合領域２０に案内するように構成されている。尚、この噛合側ガイド片１８，１９とガイド支柱１７とで囲まれた各エレメント２Ａ，２Ｂの移動通路は略Ｙ字状をなし、その交点部分が前述した噛合領域２０を構成している。

即ち、この各エレメント２Ａ，２Ｂの移動通路であるＹ字状通路が、上記ガイド支柱１７と噛合側ガイド片１８，１９とによって形成され、これにより、スライダー５の進行と共に別々に当該スライダー５内に入ってくる各エレメント２Ａ，２Ｂ部分が、ガイド支柱１７と噛合側ガイド片１８，１９との協働によって連続的に前述した噛合領域２０に案内され噛合するように構成されている。このため、各エレメント２Ａ，２Ｂは、噛合領域２０で噛合された後、当該Ｙ字状通路からはみ出すことなく当該図６の下方に向けて（相対的に）順次送り出される。尚、符号２１，２２は、噛合後のエレメント２Ａ，２Ｂを送り出す送出側ガイド片を示している。この送出側ガイド片２１，２２は、上記ガイド支柱１７の反対側にあって噛合済みのエレメント２Ａ，２Ｂ部分の両側に配設され、該エレメント２Ａ，２Ｂの噛合状態を維持しつつ、これらが外部へ送り出されるのを案内する機能を備えている。

また、上記スライダー５には、駆動ギア２３，２４が装備されている。ここで、この駆動ギア２３，２４の内、一方の駆動ギア１１は、前述したテープ３側からエレメント２Ａに噛合するように装備され，又他方の駆動ギア２４は前述したテープ４側からエレメント２Ｂに噛合するように装備されている。

この場合、各駆動ギア２３，２４は、前述した下ガイドプレート側の回転面がテープ３，４に近接し若しくはほぼ当接した状態で、上ガイドプレートに保持されている。一方、テープ３，４については上述したように噛合側ガイド片１８，１９および送出側ガイド片２１，２２に案内されて移動することから、上下ガイドプレート１６相互間における位置は常に定位置に維持される。このため、各駆動ギア２３，２４は、対応するエレメント２Ａ，２Ｂに常時噛合することとなる。

ここで、この各駆動ギア２３，２４は、少なくとも歯先部分が前述した上ガイドプレート１６から図６の左右にそれぞれ突出する大きさに設定されている。このため、各駆動ギア２３，２４については外部から指等で容易に駆動操作しやすいようになっている。この場合、上記各駆動ギア２３，２４については、いずれか一方の各駆動ギア２３又は２４を駆動操作しても、或いは両方の各駆動ギア２３，２４を同時に操作してもよい。何れの場合も各駆動ギア２３，２４からの駆動力がエレメント２Ａ，２Ｂに直接印加され、その反力で上下ガイドプレート１６がエレメント２Ａ，２Ｂに沿って所定の方向に移動し得るように構成されている。

このように構成されてなる上記駆動ギア２３，２４（図示の例では駆動ギア２４に配設した場合を例にとり説明するが、駆動ギア２３或は両方のギア２３，２４に設けても構わない。）の回転軸２５には、同軸に発電用ギア２６が軸支されており、該発電用ギア２６の作動片２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ（本発明では、この作動片の数は図示例の３本に限定されるものではなく、適宜数形成することができる。）が回転することで、実施例１と同様に構成されてなる受振動体６が押圧され振動するので、この受振動体６の振動は、連結体８を介して殴打体９へと伝えられ、該殴打体９は、圧電セラミックス体１０を殴打するように構成されている。尚、この殴打による圧電セラミックス体１０の発電作用及びこの発電された電力をチャージした後、必要情報を送信する作用については実施例１と同様であり、また、実施例と同様の構成からなる部分については、実施例１で用いた符号と同一の符号を付して、その詳細な説明をここでは省略する。

それ故、この実施例２に係るスライドファスナー１Ａにあっては、テープ３，４が軟質の生地から成る袋、衣服若しくは鞄或は靴等に装備されている場合であっても、他方の手でテープ３，４を固定することなく一方の手のみで駆動ギア２３，３４をつまんで回転駆動させることができ、かかる点において軟質の生地に通常のファスナーが取り付けられた場合には両手を使用しないと開閉し得ないという不具合を改善することができ、生地が軟質であってもこの軟質生地に装着されたファスナーを片手で容易に操作し得るという利点を得ることができると共に、上記スライダー５をスライド操作させ、或は駆動ギア２３，２４を回転させてエレメント２Ａ，２Ｂを開閉した場合、これを検知して実施例１と同様に外部へとこの開閉状態を通信で知らしめることができる。

尚、この発明にあっては、上記各実施例１，２で示したスライドファスナーに限定されるものではなく、公知の各種スライドファスナーに適用可能であり、また、公知のチャックや面ファスナーにも適宜設計変更して適用することができる。

この発明に係るスライドファスナーは、以上のように構成されているので、衣服や鞄、靴等に適用することで、その開閉状態を外部から確実に知ることができ、例えば、開閉情報を増幅してＧＰＳとリンクさせることで、開閉位置をリアルタイムで知ることも可能となる。

本発明の実施例１に係るスライドファスナー１の基本的な構成を示す図である。 同スライドファスナーのスライダー部分の概略的な構成を示す説明図である。 同スライダーによる振動の発生状態を説明するための模式図である。 同スライダー部分に収納された圧電発電器の概略的な構成を示す説明図である。 同圧電発電器の充電装置と送信回路を示す回路図である。 本発明の実施例２に係るスライドファスナーの概略的な構成を示す説明図である。

符号の説明

１，１Ａ スライドファスナー
２Ａ，２Ｂ エレメント
３，４ テープ
５ スライダー
６ 受振動体
８ 連結体
９ 殴打体
１０ 圧電セラミックス体
１３ クッション材
２３，２４ 駆動ギア
２６ 発電用ギア
２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ 作動片

Claims (6)

1. エレメントとテープとスライダーから構成されてなるスライドファスナーのスライダー部分に、該スライダー部分が上記エレメント通過することによって上記エレメントが噛み合って閉まり、或いは外れて開くときの振動によって振動する殴打体を配設し、該殴打体は、上記振動によって殴打されることによって歪み変形し発電する圧電発器を備え、該圧電発電器で発電された電力は、充電器に充電されることを特徴とする発電装置を備えたスライドファスナー。
2. 前記圧電発電器の電力は、前記スライドファスナーの開閉状態を検知する手段に用いられることを特徴とする請求項１に記載のスライドファスナー。
3. 前記圧電発電器の電力は、前記スライドファスナーの開閉状態を検知し、該状態を外部へと知らしめる通信手段に用いられることを特徴とする請求項２に記載のスライドファスナー。
4. 上記圧電発電器は、板状の２枚の圧電セラミックス体を、分極を逆向或は同方向にして接合した層状の圧電セラミックス板で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスライドファスナー。
5. 前記２枚の圧電セラミックス体を同一形態に形成したことを特徴とする請求項４に記載のスライドファスナー。
6. 前記圧電セラミックス体は、複数枚層状に接合して形成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれかに記載のスライドファスナー。
   

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