JP2023171237A - ファッション物品の電子デバイスに電流を供給するように構成しているテキスタイル部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２つの発電層を含むテキスタイル部品を提供する。
【解決手段】 本発明は、互いに重なり合った少なくとも２つのテキスタイル層を含むテキスタイル部品（１０）に関し、前記テキスタイル層はそれぞれ、繊維を含み、前記テキスタイル層は、少なくとも、光放射又は機械的応力によって電流を生成するように構成している、内側生成層（１２）である、少なくとも１つのエネルギー生成層（１１、１２）と、電子デバイスに電流を供給するためのエネルギー蓄積層（１３）とによって形成されており、前記エネルギー蓄積層（１３）は、前記生成層（１１、１２）に電気的に接続され、これによって、電流出力を蓄積するように構成している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、全体として、携行型電子機器の分野、特に、ファッション物品の分野に関する。

特に、本発明は、電流を生成（発電）し、電力を蓄積し、ファッション物品の電子デバイスにパワー供給するように構成しているテキスタイル部品に関する。

本明細書にて、本発明に係るファッション物品について、細長材、特に、ユーザーの手首に着用するように意図されたブレスレットのストランド、の形態である、好ましい用途の１つを通して説明する。

携行型電子機器には、電池やセルのような電気エネルギー源によって電気エネルギーが与えられる。

電子機器の中でも、眼鏡、ヘッドフォン、ブレスレット、携行型時計（例、腕時計、懐中時計）のような電子デバイスを含むファッション物品は、再充電可能な電池を備えることが多い。このような電池の利点として、一次電池とは異なり、放電されても交換する必要がないことがある。

しかし、再充電可能な電池には、充電されている間には、その電池を搭載する携行型電子機器を動かすことができなくなってしまうという課題があり、この動かすことができなくなる時間の長さは多岐にわたる。

本発明は、特に、この課題を克服するための手法を提供する。

一般的には、本発明は、ファッション物品の電子デバイスに電流を供給するために、電気エネルギーを発生させて蓄積するための手法を提供する。

このために、本発明は、互いに重なり合った少なくとも２つのテキスタイル層を含むテキスタイル部品に関し、前記テキスタイル層はそれぞれ、繊維を含み、前記テキスタイル層は、機械的応力によって電流を生成するように構成している、「内側生成層」である、少なくとも１つのエネルギー生成層と、電子デバイスに電流を供給するためのエネルギー蓄積層とによって形成されており、前記エネルギー蓄積層は、前記生成層に電気的に接続され、電流出力を蓄積するように構成している。

好ましいことに、前記テキスタイル部品は、さらに、ボールを含む励起繊維を少なくとも１つ含み、前記ボールは、前記励起繊維の本体と一体的にされ、前記励起繊維は、前記内側生成層とともに織られる。本明細書中の用語「一体的」は、自由度の有無にかかわらずにボールと本体の間の接続を定義するものである。

いくつかの特定の実施形態において、本発明には、さらに、単独で又は技術的に可能な任意の組み合わせに従って採用される以下の特徴のうちの一又は複数がある。

いくつかの特定の実施形態において、前記テキスタイル部品は、光放射によって電流を生成するように構成している外側生成層を含み、前記外側生成層は、前記内側生成層上に重なり合い、前記内側生成層は、前記エネルギー蓄積層上に重なり合い、前記外側生成層と内側生成層は、前記エネルギー蓄積層に電気的に接続される。

いくつかの特定の実施形態において、前記外側生成層は、色素増感太陽電池セルを形成する繊維のアレーと、導電性繊維とを含み、前記太陽電池セル形成繊維が前記導電性繊維とともに織られる。

いくつかの特定の実施形態において、前記内側生成層は、導電性繊維とともに織られた活性アセンブリーを含む摩擦電気的ナノジェネレーターのアレーによって形成される。

いくつかの特定の実施形態において、前記エネルギー蓄積層は、電池によって形成される繊維のアレーによって構成しており、前記電池はそれぞれ、ワイヤカソードとワイヤアノードを含む。

別の態様によると、本発明は、テキスタイル部品と、前記エネルギー蓄積層によって電流が与えられるように構成している電子デバイスとを含むファッション物品に関する。

いくつかの特定の実施形態において、前記エネルギー蓄積層は、前記電子デバイスに電流を供給するための誘導結合システムを含む。

別の態様によると、本発明は、少なくとも１つの前記テキスタイル部品によって形成されるブレスレットと、前記計時器用ムーブメントに電流を供給するように前記エネルギー蓄積層が接続された電子式又は電気機械式の計時器用ムーブメントとを含む携行型時計に関する。

添付の図面を参照しながら下記の詳細な説明を読むことによって、本発明の他の特徴及び利点が明らかになる。

本発明の好ましい実施例に係るテキスタイル部品の断面図を模式的に示している。 図１のテキスタイル部品の分解図を模式的に示している。 本発明の一実施例に係る、図１のテキスタイル部品の外側生成層の斜視図を模式的に示している。 図３の外側生成層の断面図を模式的に示している。 本発明の１つの実施例における図１のテキスタイル部品の内側生成層の斜視図を模式的に示している。 本発明の１つの実施例における図１のテキスタイル部品のエネルギー蓄積層の繊維の斜視図を模式的に示している。

図面において、縮尺は一定ではない。

図１は、本発明に係るテキスタイル部品１０の概略断面図を示している。このテキスタイル部品１０は、電流が供給されるように意図された電子デバイスを含むファッション物品（図には示していない）の一部を形成するように意図されている。

テキスタイル部品１０は、互いに重ね合わされる少なくとも２つのテキスタイル層を含み、これらのテキスタイル層はそれぞれ、繊維からなる。用語「繊維」は、本明細書において、糸状であって、フレキシブルな要素、すなわち、曲げやすい要素、として定義される。

特に、これらの層は、少なくとも、光放射又は受ける機械的応力によって電流を生成するように構成している電気エネルギー生成層１１、１２と、生成層１１、１２に電気的に接続され、生成層１１、１２が生成した電気エネルギーを蓄積するように構成しているエネルギー蓄積層１３とによって形成される。

本発明の好ましい実施例において、テキスタイル部品１０は、光放射によって電流を生成するように構成している外側生成層１１と、受ける機械的応力によって電流を生成するように構成している内側生成層１２である、２つの生成層１１及び１２を含む。

本明細書における相対的な用語「外側」と「内側」は、テキスタイル部品１０を用いるときの外側環境に対する層の位置を意味しており、外側生成層１１が内側生成層１２上に重なり合う。

図１及び２に示しているように、内側生成層１２は、エネルギー蓄積層１３上に重なり合う。好ましいことに、外側生成層１１と内側生成層１２は、前記エネルギー蓄積層１３に電気的に接続され、外側生成層１１と内側生成層１２が出力する電流を前記エネルギー蓄積層１３に供給するようにされる。

エネルギー蓄積層１３は、ファッション物品の電子デバイスに、その動作のための電流を供給するように構成している。エネルギー蓄積層１３は、エネルギーを電子デバイスに無線で伝送するための誘導結合システムを含むことができ、又は専用の繊維によって接続することができる。

好ましくは、外側生成層１１は、略語「ＤＳＳＣ（dye-sensitised solar cell）」によっても当業者に知られている、色素増感太陽電池セル１１０を形成する繊維のアレーを含む。太陽電池セル１１０は、図３及び４に詳細に示しており、図４において矢印で表した光放射を受けるように意図されている。

図２及び４に示しているように、太陽電池セル１１０を形成する外側生成層１１の各繊維は、本発明の好ましい実施例において、ポリマー糸１１１を含み、このポリマー糸１１１は、好ましくはポリブチレンテレフタレートによって作られ、銅の薄層１１２で被覆され、例えば、厚みが０．２～０．３ｍｍである。銅の薄層１１２は、マンガン層１１３で被覆されており、このマンガン層１１３は、例えばＮ７１９のようなルテニウムポリピリジル錯体の中から選択される、発色団で増感された、酸化亜鉛のような半導体層１１４で被覆されている。銅層１１２と半導体層１１４は、太陽電池セル１１０のアノードを形成するように意図されている。半導体層１１４は、例えばヨウ化銅によって作られた、正孔輸送層１１５で被覆される。

外側生成層１１は、さらに、カソードを形成する導電性繊維１１６を含み、特に図２～４に示しているように、太陽電池セル１１０を構成している繊維が前記導電性繊維１１６とともに織られる。前記導電性繊維は、好ましくは銅又はアルミニウムによって作られ、又は一般的には、任意の適切な導電性材料によって作られる。

外側生成層１１は、太陽電池セル１１０を構成している繊維が直列に配置され、これによって、太陽電池セル１１０が発生させる電圧を大きくするように構成していることができる。代わりに、外側生成層１１は、太陽電池セル１１０を構成している繊維が並列に配置され、これによって、太陽電池セル１１０による電流出力を大きくするように構成していることができる。

本発明の他の実施例において、太陽電池セル１１０は、多接合集光器太陽電池セルタイプの、「有機太陽電池セル（ＯＰＶＣ：Organic Photovoltaic Cell）」としても当業者に知られている、有機太陽電池セルタイプのものであることができる。

本発明の好ましい実施例において、図５に示しているように、内側生成層１２は、「ＴＥＮＧ（triboelectric nanogenerator）」としても知られている摩擦電気的ナノジェネレーターのアレーを含む。

特に、複数の摩擦電気的ナノジェネレーターは、「ＰＴＦＥ」という頭文字でも当業者に知られている、ポリテトラフルオロエチレンの２つの葉状体１２１によって構成しているブレードの形態の活性アセンブリー１２０を含み、これらの葉状体１２１は、互いに重なり合い、これらの葉状体１２１の間に導電性葉状体１２２がある。摩擦電気的ナノジェネレーターは、さらに、図２及び５に示しているように、導電性繊維１２３を含み、この導電性繊維１２３が活性アセンブリー１２０とともに織られる。ＰＴＦＥ葉状体１２１は、内側生成層１２の電極を構成している。

葉状体１２２は、好ましくは、銅によって作られ、一般的には任意の適切な導電性材料によって作ることができる。

活性アセンブリー１２０は、導電性繊維１２３に対して動くことができる。ＰＴＦＥの葉状体１２１を導電性繊維１２３に対してこすりつけると、電流出力が発生する。

好ましいことに、導電性葉状体１２２には、電流出力を大きくするために、ポリテトラフルオロエチレン葉状体１２１に対して少なくとも１つの移動度がある。

例えば、内側生成層１２は、約２０個の活性アセンブリー１２０を含むことができる。また、ＰＴＦＥ葉状体１２１と導電性葉状体１２２は、厚み数十μｍ、例えば厚み約３０μｍ、であることができ、導電性繊維１２３の直径も同様である。

本発明の他の実施例において、活性アセンブリー１２０は、断面が環状であるチューブ状であり、ＰＴＦＥチューブ内に収容されたチューブ状の銅コアによって形成することができる。

テキスタイル部品１０に、それを変形させる傾向のある機械的応力、例えば、曲げ、ねじれ、圧縮又は引張応力、が与えられると、銅とＰＴＦＥの間の電子親和性の差異が電荷移動を発生させ、これによって、導電性繊維１２３は正にチャージされ、ＰＴＦＥ葉状体１２１は負にチャージされる。テキスタイル部品１０の機械的応力が与えられなくなると、機械的変形が発生させる導電性繊維１２３とＰＴＦＥ葉状体１２１の間の電荷分離のおかげで、ＰＴＦＥ葉状体１２１から導電性繊維１２３へと電子が流れる。

好ましいことに、内側生成層１２は、外側生成層１１とエネルギー蓄積層１３の間に配置されるために、より大きな機械的応力を受け、したがって、電流出力が比較的大きい。特に、内側生成層１２には、テキスタイル部品１０が変形したときに、外側生成層１１とエネルギー蓄積層１３の両方によって摩擦が発生する。

好ましいことに、テキスタイル部品１０のエネルギー効率をさらに高めるために、それぞれが前記繊維の本体１２６に対して運動可能なボール１２５を含む励起繊維１２４が、内側生成層１２とともに織られる。

代わりに、励起繊維１２４のボール１２５を、本体１２６に対する自由度がいずれもないように、固定することもできる。

励起繊維１２４は、内側生成層１２上の応力を大きくするように構成している。

図２に模式的に示しているように、ボール１２５を本体１２６内に配置することができ、したがって、この本体１２６は、中空のチューブ状となる。

また、内側生成層１２は、熱電特性があるコンポーネントのアレーを含み、熱電発電器を形成する。

本発明の別の実施例において、内側生成層１２についても、圧電特性があるコンポーネントのアレーを含むことができる。

外側生成層１１と内側生成層１２との組み合わせのおかげで、特にテキスタイル部品１０が携行型時計のブレスレットのストランドを形成し電子デバイスが携行型時計の電子式又は電気機械式ムーブメントであるような本発明の用途において、テキスタイル部品１０のエネルギー出力を、電子デバイスにパワー供給するために必要な電流に対して、比較的大きくすることができる。

また、テキスタイル部品１０は、複数の内側生成層１２を含むことができる。特に、本発明の別の好ましい実施例では、それぞれが摩擦電気的ナノジェネレーターのアレーを含む２つの内側生成層１２を互いに重ね合わせて、テキスタイル部品１０の電流出力を大きくすることができる。

本発明の一実施例において、エネルギー蓄積層１３は、電池１３０によって形成される繊維のアレーを含み、各電池１３０は、カーボンナノチューブがリン酸鉄リチウム粉末と組み合わさったワイヤカソード１３１と、カーボンナノチューブがチタン酸リチウム粉末と組み合わさったワイヤアノード１３２とを含む。図６に示しているように、アノード１３２とカソード１３１は、それぞれねじれており、繊維の本体を形成する熱収縮性シース１３３内のゲル化された電解質中にて一緒に被覆される。アノード１３２とカソード１３１は、隔離要素１３４によって互いに分離されている。

本発明の別の実施例において、カソード１３１とアノード１３２はそれぞれ、多壁カーボンナノチューブ基材上にて、チタン酸リチウム粉末とリチウムマンガン粉末によって形成されることができる。例として、カソード１３１の直径は約１３０μｍであり、アノード１３２の直径は約７０μｍである。

エネルギー蓄積層１３は、約１０個の電池１３０を含むことができる。このような数の電池は、携行型時計の電子式又は電気機械式ムーブメントにパワー供給するために、電気エネルギーを蓄積し放出するために特に適している。

エネルギー蓄積層１３は、外側生成層１１と内側生成層１２のそれぞれに電気的に接続され、これによって、電流がチャージされる。また、エネルギー蓄積層１３は、電子デバイスに電気的に接続され、これによって、放電によってその電子デバイスに電流を供給することができる。

好ましいことに、電池１３０によって形成される繊維は、互いに、かつ／又は内側生成層１２とともに、織られ又は編まれる。

本発明の好ましい実施例において、テキスタイル部品１０は、厚みが、数ｍｍ、例えば２ｍｍ、であることができる。テキスタイル部品１０は、構造繊維を含むことができ、これは、例えば、ポリマーによって作られ、外側生成層１１と内側生成層１２及びエネルギー蓄積層１３とともに織られて、これらの層を互いに一体的にする。

本発明の有利な用途において、テキスタイル部品１０が一部となるように意図されているファッション物品は、電流が供給されるように意図された電子式又は電気機械式ムーブメントを含む携行型時計である。

この携行型時計は、少なくとも１つのテキスタイル部品１０によって形成されるブレスレットを含み、計時器用ムーブメントは、エネルギー蓄積層１３に接続されて、動作するために電流が与えられる。特に、例として、ブレスレットは、それぞれがテキスタイル部品１０によって形成される２つのストランドを含み、これらのストランドはそれぞれ、ムーブメントに接続される。

本発明の一実施例において、各ストランドは、その近位端、すなわち、ストランドが携行型時計ケースに固定されるときに介在するように意図されている端、においてコネクターを含み、これらのコネクターは、エネルギー蓄積層１３に接続される。これを補う態様において、携行型時計は、ケースを含み、このケースの縁部上にてケースコネクターが突き出ており、このケースコネクターは、各ストランドのコネクターに対向して、それらのストランドがそれぞれ前記ケースコネクターに対して不動となるように構成するように意図されている。

したがって、携行型時計がユーザーによって着用されているときには、外側生成層１１は、外側環境の最も近くに位置する層であり、エネルギー蓄積層１３は、ユーザーの最も近くに位置する層である。

本発明について、携行型時計によって形成されるファッション物品への本発明の適用に関連して説明した。しかし、当然、本発明は、この用途に限定されるものではなく、好ましいことに、電子デバイスを含む任意の他のファッション物品とともに用いることができる。

なお、概して、上述した実装例及び実施形態は、例として説明しており、それらに限定されず、他の代替的な実装例及び実施形態も考えられる。

１０ テキスタイル部品
１１ 外側生成層
１２ 内側生成層
１３ エネルギー蓄積層
１１０ 色素増感太陽電池セル
１１６ 導電性繊維
１２０ 活性アセンブリー
１２３ 導電性繊維
１２４ 励起繊維
１２５ ボール
１２６ 本体
１３０ 電池
１３１ ワイヤカソード
１３２ ワイヤアノード

Claims (8)

1. 互いに重なり合った少なくとも２つのテキスタイル層を含むテキスタイル部品（１０）であって、
   前記テキスタイル層はそれぞれ、繊維を含み、
   前記テキスタイル層は、
   機械的応力によって電流を生成するように構成している、内側生成層（１２）である、少なくとも１つのエネルギー生成層（１２）と、
   電子デバイスに電流を供給するためのエネルギー蓄積層（１３）とによって形成されており、
   前記エネルギー蓄積層（１３）は、前記内側生成層（１２）に電気的に接続され、これによって、電流出力を蓄積するように構成しており、
   前記テキスタイル部品（１０）は、さらに、ボール（１２５）を含む励起繊維（１２４）を少なくとも１つ含み、
   前記ボール（１２５）は、前記励起繊維（１２４）の本体（１２６）と一体的にされ、
   前記励起繊維（１２４）は、前記内側生成層（１２）とともに織られる
   ことを特徴とするテキスタイル部品（１０）。
2. 前記テキスタイル部品（１０）は、光放射によって電流を生成するように構成している外側生成層（１１）を含み、
   前記外側生成層（１１）は、前記内側生成層（１２）上に重なり合い、
   前記内側生成層（１２）は、前記エネルギー蓄積層（１３）上に重なり合い、
   前記外側生成層（１１）と内側生成層（１２）は、前記エネルギー蓄積層（１３）に電気的に接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載のテキスタイル部品（１０）。
3. 前記外側生成層（１１）は、色素増感太陽電池セル（１１０）を形成する繊維のアレーと、導電性繊維（１１６）とを含み、
   前記太陽電池セル形成繊維（１１０）が前記導電性繊維（１１６）とともに織られる
   ことを特徴とする請求項２に記載のテキスタイル部品（１０）。
4. 前記内側生成層（１２）は、導電性繊維（１２３）とともに織られた活性アセンブリー（１２０）を含む摩擦電気的ナノジェネレーターのアレーによって形成される
   ことを特徴とする請求項２に記載のテキスタイル部品（１０）。
5. 前記エネルギー蓄積層は、電池（１３０）によって形成される繊維のアレーによって構成しており、
   前記電池（１３０）はそれぞれ、ワイヤカソード（１３１）とワイヤアノード（１３２）を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のテキスタイル部品（１０）。
6. 請求項１に記載のテキスタイル部品（１０）を含み、
   さらに、前記エネルギー蓄積層（１３）によって電流が与えられるように構成している電子デバイスを含む
   ことを特徴とするファッション物品。
7. 前記エネルギー蓄積層（１３）は、前記電子デバイスに電流を供給するための誘導結合システムを含む
   ことを特徴とする請求項６に記載のファッション物品
8. 少なくとも１つの請求項１に記載のテキスタイル部品（１０）によって形成されるブレスレットと、
   前記計時器用ムーブメントに電流を供給するように前記エネルギー蓄積層（１３）が接続された電子式又は電気機械式の計時器用ムーブメントとを含む
   ことを特徴とする携行型時計。

Images