JP4236401B2 - スケート競技用衣服 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピードスケートやショートトラック等のスケート競技において、選手にかかる空気抵抗を低減し、記録向上に役立つスケート競技用衣服を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
スケート競技において競技者が受ける抵抗には、次のようなものがある。
まず、衣服の開口部から空気が侵入すると、これが衣服内に滞留し、ちょうどパラシュートのようになって抵抗となる。そのために、衣服にかかる空気抵抗を小さくするためには、まず、衣服の形状に配慮して、衣服内への空気の侵入を防ぐことが考えられる。
【０００３】
次に、競技者が受ける抵抗としては、表面摩擦抵抗と形状抵抗（圧力抵抗）とがある。
この内、表面摩擦抵抗としては、衣服の生地表面の凹凸が考えられ、これに対しては、衣服の生地表面の平滑性を高めることにより、摩擦抵抗の軽減が実現できる。
しかし、表面摩擦抵抗は全抵抗の１０％に過ぎず、形状抵抗が全抵抗の９０％を占めている。従って、摩擦抵抗を削減するよりも形状抵抗を削減した方が全抵抗削減に効果があることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
形状抵抗を削減する方法としては、氷上滑走中に体表面（衣服の生地表面）を流れる空気を整えて、スムーズに空気を流そうとするものがある。
このような発明の例としては、特開平１０−１４０４０７号が上げられ、これは空気の整流効果をねらったものである。
【０００５】
他方、氷上滑走中に体表面を流れる空気は、頭部、肩部、腕部、脚部、後背部後方に沿って流れるが、前記した人体各部の最大幅部のやや後端において体表面から剥離し、競技者の後方において逆流する渦となる。
この渦は、競技者を後方に引っ張る力を発生させるから、前進する競技者の抵抗となる。
そこで、体表面を流れる空気の剥離位置を後方にずらすようにすれば、発生する渦がそれだけ小さくなり、競技者を後方に引っ張る抵抗は減少する。
【０００６】
図１７が、これを模式的にあらわしたものである。
図１７Aのように、体表面を流れる空気は、人体各部の最大幅部のやや後端において体表面から剥離する。これを剥離点５とする。
剥離点５の後方では、逆流する渦６が発生し、競技者を後方に引っ張る抵抗となる。
【０００７】
そこで、剥離位置を後方にずらすことにより、逆流する渦６の発生を抑え、競技者を後方に引っ張る抵抗を減少させようとすることが考えられる。
このような方法として、図１７Bに示すように、剥離点５のやや前方に、連続または不連続の突起２を空気の流れに垂直に近くなるように配することが考えられる。
このような突起を設けると、該突起にぶつかった空気が乱流となり、前記した剥離しようとした空気に乱れを起こさせるため、かえって、空気の剥離点が後方にずれるということがおこる。
その結果、競技者を後方に引っ張る抵抗は減少するのである。
【０００８】
前記考えに基づく発明としては、実用新案登録第３０５４２５６号や特表平１０−５１３５１０号が上げられ、これは空気の乱流効果をねらったものである。しかし、前記考案や発明は、線状突起を設けただけのものであるため、乱流のおき方が小さい。また突起自体も抵抗となるため（抵抗減少値は、乱流による抵抗削減値と突起自体の抵抗値との差であらわされる）、抵抗減少も期待されたほどではない。
そこで、本発明は、効率よく乱流を発生させることによって、スケート競技用衣服において最大限の抵抗減少効果を発揮させようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列された突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
【００１０】
請求項２の発明は、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列され、かつ、体長または水平面と平行な方向に伸びる間隙部により区切られた突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
【００１１】
請求項１、２のように構成することによって、スケート競技用衣服の基材表面を流れる空気が、突起群の存在によって乱流となり、その結果、競技中に基材表面を流れる空気の剥離位置が後方にずれることで、競技者を後方に引っ張る抵抗が減少する。
【００１２】
請求項３の発明は、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列された突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが階段状に減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
請求項４の発明は、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列され、かつ、体長または水平面と平行な方向に伸びる間隙部により区切られた突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが階段状に減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
このように構成することで、競技中に衣服表面を流れる空気の剥離位置をより後方にずらすことができ、また、突起自体が受ける抵抗も最小限にすることができる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明において、前記突起群が、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の分布が疎になっていくことを特徴とするスケート競技用衣服であり、請求項６の発明は、前記突起群を構成する各突起の分布が群をなして順次疎になっていくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
このように構成することで、競技中に衣服表面を流れる空気の剥離位置をより後方にずらすことができ、また、突起自体が受ける抵抗も最小限にすることができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明において、前記突起群が、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の大きさが小さくなっていくことを特徴とするスケート競技用衣服であり、請求項８の発明は、前記突起群を構成する各突起の大きさが群をなして順次小さくなっていくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
このように構成することで、競技中に衣服表面を流れる空気の剥離位置をより後方にずらすことができ、また、突起自体が受ける抵抗も最小限にすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明を実施したスケート競技用衣服の正面図、図２は同背面図、図３は同衣服を着用してスケート競技をしているところの斜視図、図４から図１１は衣服の基材表面に設ける突起の説明図である。
【００１６】
本発明は、図１及び図２に示すように、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服１において、前頭部１１、下腿部１２、大腿部１３、肩後方部１４及び上腕部１５のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起を群として設けるものである。
群として設けておけば、着用者の体型の違い、滑走中の姿勢の違い、滑走速度の違い等によって空気の剥離位置が変化しても、乱流の十分な発生が期待でき、抵抗減少効果が維持される。
【００１７】
前記した位置に独立した複数個の微細な突起を設けるのは、スケート競技をするときは図３に示すような姿勢となり、このときにスケート服の基材表面を流れる空気の流れとその剥離位置を測定したところ、前記位置が抵抗減少のために最も効果があることがわかったためである。
なお、前記した箇所のすべてに突起を設けてもよいが、抵抗減少率は下がるものの突起を設けない箇所があってもよい。また、突起を設ける範囲も、図面に示す大きさに限定されるものではない。
【００１８】
突起群を配する位置をさらに詳しくいうと、前頭部１１は、頭頂部と両耳後方を体表面に沿って結んだ線より前で、両眉毛から頭頂部に向かって３cmの点と両耳穴を体表面に沿って結んだ線よりも後である。
下腿部１２は、足中心線の両側２cmよりも外側で、水平面に垂直な線でかつ両くるぶし通過する線よりも内側の範囲である。
大腿部１３は、足中心線よりも外側である。
肩後方部１４は、両肩甲骨最下部を体表面に沿って結んだ線と肩山線との間の肩後方部である。
上腕部１５は、手のひらを内にして腕を体側に自然な感じでつけたときの上腕部中心線から外側である。
【００１９】
図１０は、突起２の配置の仕方を示している。図１０Ｂは、各部位に設ける突起群３と風の方向を示すものであり、図１０Ａは、突起群を構成する各突起の配置例である。
突起２は、図１０Ａに示すように、千鳥状に配列する。千鳥状とするのは、滑走中の競技者の動きによって、空気の流れが突起２の配置方向に対し斜めになったとしても効率よく乱流が発生し、抵抗削減効果が減少することがないからである。
【００２０】
千鳥の配列方向は、競技者に当たる風の方向を考慮して、前頭部１１、肩後方部１４は体長方向に、下腿部１２、大腿部１３、上腕部１５は水平面と平行な方向に千鳥状になるようにする。
図１０Ｂを用いて説明すると、前頭部１１、下腿部１２、肩後方部１４及び上腕部１５においては、突起群３の長手方向とは垂直な方向となり、大腿部１３においては、斜め方向となる。これは、図３のスケート競技中の姿勢からもわかる通り、大腿部１３においては、空気が脚長方向に対して斜めに流れるからである。
【００２１】
突起２は、図１１Ｂに示すように、体長または水平面と平行な方向に伸びる間隙部４により区切られた突起群３からなるように構成することもできる。
突起群３は、図１１Ａに示すように、千鳥状に配列された微細な突起２から構成されている。
【００２２】
前記のような突起群３とすることにより、図１２に示すように、突起２が存在する突起群３の表面を流れる空気の流速は、突起群３と突起群３との間の間隙部４表面を流れる空気の流速に比べて遅くなり、速い流れが遅い流れを巻き込んで縦渦が発生する。
この縦渦も大きなエネルギーを持っており、後方の流れの剥離防止効果に寄与し、抵抗減少効果を向上させる。
【００２３】
図４においては、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群を構成する各突起２の高さが減少していくように構成している。
図５においては、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群を構成する各突起２の高さが階段状に減少していくように構成している。図５の実施例では、４段階に突起２の高さが減少している。もちろん、何段階で減少させるかは、任意に設定できるところである。
【００２４】
突起２の大きさを次第に小さくした方が良いことは、以下の実験によってわかった。
（実験１）
直径３０cm、高さ９０cmの円筒を用意し、風洞の測定部に設置する。
スケート競技の最高速度付近に相当する風速１７m/sの風をあてて、最初に何も装着しない状態で抵抗値を測定した。
次に風の方向に対して４５°の位置に直径２mm、高さ１mmの突起２を配し、風速１７m/sの風をあてて抵抗値を測定し、抵抗係数を算出した。
その後、千鳥状に２mm離して２列にしたもの、３列にしたものを順次測定し、２０列まで同様の抵抗係数を算出した。
【００２５】
前記抵抗係数をグラフにしたものを図１３に示す。なお、０とは突起を何も装着しない状態の抵抗値を示す。
このグラフを見ると、１５列目までは抵抗係数は下がりつづけているが、１６列目から２０列目にかけては次第に抵抗係数は上がっている。この理由は、１５列目までの突起は、乱流による抵抗削減値の方が突起自体の抵抗値よりも大きいが、１６列目以降は、突起自体の抵抗値の方が乱流による抵抗削減値よりも大きくなるか、発生する乱流が抵抗削減する作用を有しないためであると考えられる。
【００２６】
そこで、１６列目以降の突起をどのようにすれば良いかをさらに検証した。
（実験２）
条件は前記と同様で、１６列目の突起として直径２mm、高さ０．５mmと、突起の高さを低くしたものを、実験１と同じ千鳥状に２mm間隔で配して、抵抗係数を測定した。
次に、１７列目にも直径２mm、高さ０．５mmの突起を２mm間隔で配して抵抗係数を測定し、以降も同様の突起を１列ずつ増やして抵抗係数を測定した。
【００２７】
その結果を、図１４に示す。これを見ると、１６列目から１８列目までは抵抗係数はさらに下がっていくが、１９列目、２０列目は次第に上がっている。
これは、１６列目以降突起の高さを低くすることによって、乱流による抵抗削減値の方が突起自体の抵抗値よりも大きい状態を保つことができるが、１９列目以降は、再び突起自体の抵抗値の方が乱流による抵抗削減値よりも大きくなるか、発生する乱流が抵抗削減する作用を有しないためであると考えられる。
【００２８】
（実験３）
条件は実験１、２と同様で、１９列目から２４列目までドットの高さを０．３mmとした。これを、実験１、２と同様千鳥状に２mm間隔で配し、一列ずつ増やしながら抵抗係数を測定した。
その結果を、図１５に示す。これを見ると、１９から２１列目までは、抵抗係数が次第に下がっていくが、２２から２４列目は次第に上がっている。これは、突起の高さが低くなったことにより、実験２で述べたのと同様の理由により抵抗係数が下がっているものと考えられる。
【００２９】
以上の実験結果より、請求項４、５記載のように、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群を構成する各突起２の高さが減少していくように構成したり、突起２の高さが階段状に減少していくように構成すれば、さらに抵抗を減少できることがわかる。
【００３０】
前記、実験１から３と同様な実験をした結果、図６に示すように、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群３を構成する各突起２の分布が疎になっていく様に配置したり、図７に示すように、各突起２の分布が群をなして順次疎になっていく様に配置しても、同様な抵抗削減効果が得られる。
【００３１】
また、図８に示すように、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群３を構成する各突起２の大きさが小さくなっていくようにしたり、図９に示すように、各突起２の大きさが群をなして順次小さくなっていくようにすることによっても、同様な抵抗削減効果が得られる。
【００３２】
さらに、突起２の高さ、配置の疎密、大きさの大小をそれぞれ組み合わせるような配置も可能である。
一例を示せば、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起２の高さが減少するとともに、その大きさも小さくするように設計することができるということである。
【００３３】
突起群３を構成する各突起２の間隔は、０．５〜１０mmの範囲であることが好適であり、各突起２の高さは、０．２〜２．０mmの範囲であることが好適である。
また、突起群３と突起群３との間に設けられる間隙部４の幅は５〜１０mmであることが好適である。
【００３４】
突起２自体の形状は、図１６に示すように、半円球状、四角柱状、三角柱状、円錐状、四角錘状、三角錐状等、任意の形状にすることができる。半円球状、円錐状突起の底面の直径、四角柱状、三角柱状、四角錘状、三角錘状突起の底面の一辺の長さは０．３〜５．０ｍｍの範囲であることが好適である。
突起２は、シリコーン、シリコーンゴム、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂または合成ゴムあるいはそれらの発泡体で形成するとよい。
突起２の形成方法としては、伸縮性を有する基材表面に接着剤等により接着するか、あるいは、直接熱成形法、高周波融着法、射出成形法やディッピング法で融着して形成することが可能である。
【００３５】
また、シルクスクリーン印刷の手法を用いて、生地上に突起群を形成することも可能である。
その製法としては、形成したい形状の突起群が得られるように作製したシルクスクリーン版を生地上に置き、合成樹脂を版上に伸ばすことにより、生地上に突起群を形成する。
突起の高さを高くするためには何回か重ね塗りをすると良い。また、発泡性の樹脂を用いたり、厚みのある版を使用して、一度に多量の樹脂が載るようにすれば、重ね塗りの回数を減らすことができる。
生地上に突起群を形成した後に加熱すると、突起群を生地上に固着することができる。
【００３６】
本発明に係る基材としては、一部又は全部がポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン等の合成繊維とポリウレタンやポリエ−テル・エステル等の伸縮性を有する弾性繊維との交編または交織された編物または織物生地であって、縦方向及び横方向に自由に伸縮し、スケーターの体に密着する生地が好適である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起を、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列したので、突起によって生じる乱流により、競技者が受ける形状抵抗が減少する。
【００３８】
前記箇所に設ける突起群３を、間隙部４により区切れば、突起群３の表面を流れる空気の流速と間隙部４表面を流れる空気の流速とに差異ができ、縦渦が発生する。この縦渦も後方の流れの剥離防止効果に寄与し、抵抗を減少させる。
【００３９】
空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群３を構成する各突起2の高さを減少させたり（階段状に減少させる場合を含む）、各突起２の分布を疎にしたり（群をなして順次疎にする場合を含む）、各突起２の大きさを小さくしたり（群をなして順次小さくなる場合を含む）、あるいはこれらを組み合わせて実施すれば、競技者が受ける形状抵抗をさらに減少させることができるものである。
【００４０】
スケート競技者が空気中を進んでいく剛体であると仮定すると、抵抗値はＤ＝１／２・ρ・Ｃｄ・Ｖ２の式であらわされる。なお、ρは空気密度、Ｃｄは抵抗係数、Ｖは速度である。
この式から、速度は抵抗係数の逆数の平方根に比例するといえる。例えば、抵抗係数が５％小さくなると、速度は２．５％大きくなるから、タイムも２．５％速くなるといえる。
このように抵抗を削減することは、スケート競技者の記録向上においても、おおいに貢献するものといえるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施したスケート競技用衣服の正面図である。
【図２】図１の背面図である。
【図３】本発明のスケート競技用衣服を着用してスケート競技をしているところを示す斜視図である。
【図４】基材表面に設ける突起の側面図である。
【図５】基材表面に設ける突起の側面図である。
【図６】基材表面に設ける突起の平面図である。
【図７】基材表面に設ける突起の平面図である。
【図８】基材表面に設ける突起の平面図である。
【図９】基材表面に設ける突起の平面図である。
【図１０】基材表面に設ける突起の説明図である。
【図１１】基材表面に設ける突起の説明図である。
【図１２】基材表面を流れる空気の説明図である。
【図１３】実験１の抵抗係数のグラフである。
【図１４】実験２の抵抗係数のグラフである。
【図１５】実験３の抵抗係数のグラフである。
【図１６】突起の形状を示す斜視図である。
【図１７】空気の流れを示す模式図である。
【符号の説明】
１ スケート競技用衣服
１１ 前頭部
１２ 下腿部
１３ 大腿部
１４ 肩後方部
１５ 上腕部
２ 突起
３ 突起群
４ 間隙部
５ 剥離点
６ 渦
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピードスケートやショートトラック等のスケート競技において、選手にかかる空気抵抗を低減し、記録向上に役立つスケート競技用衣服を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
スケート競技において競技者が受ける抵抗には、次のようなものがある。
まず、衣服の開口部から空気が侵入すると、これが衣服内に滞留し、ちょうどパラシュートのようになって抵抗となる。そのために、衣服にかかる空気抵抗を小さくするためには、まず、衣服の形状に配慮して、衣服内への空気の侵入を防ぐことが考えられる。
【０００３】
次に、競技者が受ける抵抗としては、表面摩擦抵抗と形状抵抗（圧力抵抗）とがある。
この内、表面摩擦抵抗としては、衣服の生地表面の凹凸が考えられ、これに対しては、衣服の生地表面の平滑性を高めることにより、摩擦抵抗の軽減が実現できる。
しかし、表面摩擦抵抗は全抵抗の１０％に過ぎず、形状抵抗が全抵抗の９０％を占めている。従って、摩擦抵抗を削減するよりも形状抵抗を削減した方が全抵抗削減に効果があることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
形状抵抗を削減する方法としては、氷上滑走中に体表面（衣服の生地表面）を流れる空気を整えて、スムーズに空気を流そうとするものがある。
このような発明の例としては、特開平１０−１４０４０７号が上げられ、これは空気の整流効果をねらったものである。
【０００５】
他方、氷上滑走中に体表面を流れる空気は、頭部、肩部、腕部、脚部、後背部後方に沿って流れるが、前記した人体各部の最大幅部のやや後端において体表面から剥離し、競技者の後方において逆流する渦となる。
この渦は、競技者を後方に引っ張る力を発生させるから、前進する競技者の抵抗となる。
そこで、体表面を流れる空気の剥離位置を後方にずらすようにすれば、発生する渦がそれだけ小さくなり、競技者を後方に引っ張る抵抗は減少する。
【０００６】
図１７が、これを模式的にあらわしたものである。
図１７Aのように、体表面を流れる空気は、人体各部の最大幅部のやや後端において体表面から剥離する。これを剥離点５とする。
剥離点５の後方では、逆流する渦６が発生し、競技者を後方に引っ張る抵抗となる。
【０００７】
そこで、剥離位置を後方にずらすことにより、逆流する渦６の発生を抑え、競技者を後方に引っ張る抵抗を減少させようとすることが考えられる。
このような方法として、図１７Bに示すように、剥離点５のやや前方に、連続または不連続の突起２を空気の流れに垂直に近くなるように配することが考えられる。
このような突起を設けると、該突起にぶつかった空気が乱流となり、前記した剥離しようとした空気に乱れを起こさせるため、かえって、空気の剥離点が後方にずれるということがおこる。
その結果、競技者を後方に引っ張る抵抗は減少するのである。
【０００８】
前記考えに基づく発明としては、実用新案登録第３０５４２５６号や特表平１０−５１３５１０号が上げられ、これは空気の乱流効果をねらったものである。しかし、前記考案や発明は、線状突起を設けただけのものであるため、乱流のおき方が小さい。また突起自体も抵抗となるため（抵抗減少値は、乱流による抵抗削減値と突起自体の抵抗値との差であらわされる）、抵抗減少も期待されたほどではない。
そこで、本発明は、効率よく乱流を発生させることによって、スケート競技用衣服において最大限の抵抗減少効果を発揮させようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列された突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
【００１０】
請求項２の発明は、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列され、かつ、体長または水平面と平行な方向に伸びる間隙部により区切られた突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
【００１１】
請求項１、２のように構成することによって、スケート競技用衣服の基材表面を流れる空気が、突起群の存在によって乱流となり、その結果、競技中に基材表面を流れる空気の剥離位置が後方にずれることで、競技者を後方に引っ張る抵抗が減少する。
【００１２】
請求項３の発明は、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列された突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが階段状に減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
請求項４の発明は、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列され、かつ、体長または水平面と平行な方向に伸びる間隙部により区切られた突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが階段状に減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
このように構成することで、競技中に衣服表面を流れる空気の剥離位置をより後方にずらすことができ、また、突起自体が受ける抵抗も最小限にすることができる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明において、前記突起群が、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の分布が疎になっていくことを特徴とするスケート競技用衣服であり、請求項６の発明は、前記突起群を構成する各突起の分布が群をなして順次疎になっていくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
このように構成することで、競技中に衣服表面を流れる空気の剥離位置をより後方にずらすことができ、また、突起自体が受ける抵抗も最小限にすることができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明において、前記突起群が、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の大きさが小さくなっていくことを特徴とするスケート競技用衣服であり、請求項８の発明は、前記突起群を構成する各突起の大きさが群をなして順次小さくなっていくことを特徴とするスケート競技用衣服である。
このように構成することで、競技中に衣服表面を流れる空気の剥離位置をより後方にずらすことができ、また、突起自体が受ける抵抗も最小限にすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明を実施したスケート競技用衣服の正面図、図２は同背面図、図３は同衣服を着用してスケート競技をしているところの斜視図、図４から図１１は衣服の基材表面に設ける突起の説明図である。
【００１６】
本発明は、図１及び図２に示すように、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服１において、前頭部１１、下腿部１２、大腿部１３、肩後方部１４及び上腕部１５のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起を群として設けるものである。
群として設けておけば、着用者の体型の違い、滑走中の姿勢の違い、滑走速度の違い等によって空気の剥離位置が変化しても、乱流の十分な発生が期待でき、抵抗減少効果が維持される。
【００１７】
前記した位置に独立した複数個の微細な突起を設けるのは、スケート競技をするときは図３に示すような姿勢となり、このときにスケート服の基材表面を流れる空気の流れとその剥離位置を測定したところ、前記位置が抵抗減少のために最も効果があることがわかったためである。
なお、前記した箇所のすべてに突起を設けてもよいが、抵抗減少率は下がるものの突起を設けない箇所があってもよい。また、突起を設ける範囲も、図面に示す大きさに限定されるものではない。
【００１８】
突起群を配する位置をさらに詳しくいうと、前頭部１１は、頭頂部と両耳後方を体表面に沿って結んだ線より前で、両眉毛から頭頂部に向かって３cmの点と両耳穴を体表面に沿って結んだ線よりも後である。
下腿部１２は、足中心線の両側２cmよりも外側で、水平面に垂直な線でかつ両くるぶし通過する線よりも内側の範囲である。
大腿部１３は、足中心線よりも外側である。
肩後方部１４は、両肩甲骨最下部を体表面に沿って結んだ線と肩山線との間の肩後方部である。
上腕部１５は、手のひらを内にして腕を体側に自然な感じでつけたときの上腕部中心線から外側である。
【００１９】
図１０は、突起２の配置の仕方を示している。図１０Ｂは、各部位に設ける突起群３と風の方向を示すものであり、図１０Ａは、突起群を構成する各突起の配置例である。
突起２は、図１０Ａに示すように、千鳥状に配列する。千鳥状とするのは、滑走中の競技者の動きによって、空気の流れが突起２の配置方向に対し斜めになったとしても効率よく乱流が発生し、抵抗削減効果が減少することがないからである。
【００２０】
千鳥の配列方向は、競技者に当たる風の方向を考慮して、前頭部１１、肩後方部１４は体長方向に、下腿部１２、大腿部１３、上腕部１５は水平面と平行な方向に千鳥状になるようにする。
図１０Ｂを用いて説明すると、前頭部１１、下腿部１２、肩後方部１４及び上腕部１５においては、突起群３の長手方向とは垂直な方向となり、大腿部１３においては、斜め方向となる。これは、図３のスケート競技中の姿勢からもわかる通り、大腿部１３においては、空気が脚長方向に対して斜めに流れるからである。
【００２１】
突起２は、図１１Ｂに示すように、体長または水平面と平行な方向に伸びる間隙部４により区切られた突起群３からなるように構成することもできる。
突起群３は、図１１Ａに示すように、千鳥状に配列された微細な突起２から構成されている。
【００２２】
前記のような突起群３とすることにより、図１２に示すように、突起２が存在する突起群３の表面を流れる空気の流速は、突起群３と突起群３との間の間隙部４表面を流れる空気の流速に比べて遅くなり、速い流れが遅い流れを巻き込んで縦渦が発生する。
この縦渦も大きなエネルギーを持っており、後方の流れの剥離防止効果に寄与し、抵抗減少効果を向上させる。
【００２３】
図４においては、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群を構成する各突起２の高さが減少していくように構成している。
図５においては、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群を構成する各突起２の高さが階段状に減少していくように構成している。図５の実施例では、４段階に突起２の高さが減少している。もちろん、何段階で減少させるかは、任意に設定できるところである。
【００２４】
突起２の大きさを次第に小さくした方が良いことは、以下の実験によってわかった。
（実験１）
直径３０cm、高さ９０cmの円筒を用意し、風洞の測定部に設置する。
スケート競技の最高速度付近に相当する風速１７m/sの風をあてて、最初に何も装着しない状態で抵抗値を測定した。
次に風の方向に対して４５°の位置に直径２mm、高さ１mmの突起２を配し、風速１７m/sの風をあてて抵抗値を測定し、抵抗係数を算出した。
その後、千鳥状に２mm離して２列にしたもの、３列にしたものを順次測定し、２０列まで同様の抵抗係数を算出した。
【００２５】
前記抵抗係数をグラフにしたものを図１３に示す。なお、０とは突起を何も装着しない状態の抵抗値を示す。
このグラフを見ると、１５列目までは抵抗係数は下がりつづけているが、１６列目から２０列目にかけては次第に抵抗係数は上がっている。この理由は、１５列目までの突起は、乱流による抵抗削減値の方が突起自体の抵抗値よりも大きいが、１６列目以降は、突起自体の抵抗値の方が乱流による抵抗削減値よりも大きくなるか、発生する乱流が抵抗削減する作用を有しないためであると考えられる。
【００２６】
そこで、１６列目以降の突起をどのようにすれば良いかをさらに検証した。
（実験２）
条件は前記と同様で、１６列目の突起として直径２mm、高さ０．５mmと、突起の高さを低くしたものを、実験１と同じ千鳥状に２mm間隔で配して、抵抗係数を測定した。
次に、１７列目にも直径２mm、高さ０．５mmの突起を２mm間隔で配して抵抗係数を測定し、以降も同様の突起を１列ずつ増やして抵抗係数を測定した。
【００２７】
その結果を、図１４に示す。これを見ると、１６列目から１８列目までは抵抗係数はさらに下がっていくが、１９列目、２０列目は次第に上がっている。
これは、１６列目以降突起の高さを低くすることによって、乱流による抵抗削減値の方が突起自体の抵抗値よりも大きい状態を保つことができるが、１９列目以降は、再び突起自体の抵抗値の方が乱流による抵抗削減値よりも大きくなるか、発生する乱流が抵抗削減する作用を有しないためであると考えられる。
【００２８】
（実験３）
条件は実験１、２と同様で、１９列目から２４列目までドットの高さを０．３mmとした。これを、実験１、２と同様千鳥状に２mm間隔で配し、一列ずつ増やしながら抵抗係数を測定した。
その結果を、図１５に示す。これを見ると、１９から２１列目までは、抵抗係数が次第に下がっていくが、２２から２４列目は次第に上がっている。これは、突起の高さが低くなったことにより、実験２で述べたのと同様の理由により抵抗係数が下がっているものと考えられる。
【００２９】
以上の実験結果より、請求項４、５記載のように、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群を構成する各突起２の高さが減少していくように構成したり、突起２の高さが階段状に減少していくように構成すれば、さらに抵抗を減少できることがわかる。
【００３０】
前記、実験１から３と同様な実験をした結果、図６に示すように、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群３を構成する各突起２の分布が疎になっていく様に配置したり、図７に示すように、各突起２の分布が群をなして順次疎になっていく様に配置しても、同様な抵抗削減効果が得られる。
【００３１】
また、図８に示すように、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群３を構成する各突起２の大きさが小さくなっていくようにしたり、図９に示すように、各突起２の大きさが群をなして順次小さくなっていくようにすることによっても、同様な抵抗削減効果が得られる。
【００３２】
さらに、突起２の高さ、配置の疎密、大きさの大小をそれぞれ組み合わせるような配置も可能である。
一例を示せば、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起２の高さが減少するとともに、その大きさも小さくするように設計することができるということである。
【００３３】
突起群３を構成する各突起２の間隔は、０．５〜１０mmの範囲であることが好適であり、各突起２の高さは、０．２〜２．０mmの範囲であることが好適である。
また、突起群３と突起群３との間に設けられる間隙部４の幅は５〜１０mmであることが好適である。
【００３４】
突起２自体の形状は、図１６に示すように、半円球状、四角柱状、三角柱状、円錐状、四角錘状、三角錐状等、任意の形状にすることができる。半円球状、円錐状突起の底面の直径、四角柱状、三角柱状、四角錘状、三角錘状突起の底面の一辺の長さは０．３〜５．０ｍｍの範囲であることが好適である。
突起２は、シリコーン、シリコーンゴム、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂または合成ゴムあるいはそれらの発泡体で形成するとよい。
突起２の形成方法としては、伸縮性を有する基材表面に接着剤等により接着するか、あるいは、直接熱成形法、高周波融着法、射出成形法やディッピング法で融着して形成することが可能である。
【００３５】
また、シルクスクリーン印刷の手法を用いて、生地上に突起群を形成することも可能である。
その製法としては、形成したい形状の突起群が得られるように作製したシルクスクリーン版を生地上に置き、合成樹脂を版上に伸ばすことにより、生地上に突起群を形成する。
突起の高さを高くするためには何回か重ね塗りをすると良い。また、発泡性の樹脂を用いたり、厚みのある版を使用して、一度に多量の樹脂が載るようにすれば、重ね塗りの回数を減らすことができる。
生地上に突起群を形成した後に加熱すると、突起群を生地上に固着することができる。
【００３６】
本発明に係る基材としては、一部又は全部がポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン等の合成繊維とポリウレタンやポリエ−テル・エステル等の伸縮性を有する弾性繊維との交編または交織された編物または織物生地であって、縦方向及び横方向に自由に伸縮し、スケーターの体に密着する生地が好適である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起を、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列したので、突起によって生じる乱流により、競技者が受ける形状抵抗が減少する。
【００３８】
前記箇所に設ける突起群３を、間隙部４により区切れば、突起群３の表面を流れる空気の流速と間隙部４表面を流れる空気の流速とに差異ができ、縦渦が発生する。この縦渦も後方の流れの剥離防止効果に寄与し、抵抗を減少させる。
【００３９】
空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、突起群３を構成する各突起2の高さを減少させたり（階段状に減少させる場合を含む）、各突起２の分布を疎にしたり（群をなして順次疎にする場合を含む）、各突起２の大きさを小さくしたり（群をなして順次小さくなる場合を含む）、あるいはこれらを組み合わせて実施すれば、競技者が受ける形状抵抗をさらに減少させることができるものである。
【００４０】
スケート競技者が空気中を進んでいく剛体であると仮定すると、抵抗値はＤ＝１／２・ρ・Ｃｄ・Ｖ２の式であらわされる。なお、ρは空気密度、Ｃｄは抵抗係数、Ｖは速度である。
この式から、速度は抵抗係数の逆数の平方根に比例するといえる。例えば、抵抗係数が５％小さくなると、速度は２．５％大きくなるから、タイムも２．５％速くなるといえる。
このように抵抗を削減することは、スケート競技者の記録向上においても、おおいに貢献するものといえるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施したスケート競技用衣服の正面図である。
【図２】図１の背面図である。
【図３】本発明のスケート競技用衣服を着用してスケート競技をしているところを示す斜視図である。
【図４】基材表面に設ける突起の側面図である。
【図５】基材表面に設ける突起の側面図である。
【図６】基材表面に設ける突起の平面図である。
【図７】基材表面に設ける突起の平面図である。
【図８】基材表面に設ける突起の平面図である。
【図９】基材表面に設ける突起の平面図である。
【図１０】基材表面に設ける突起の説明図である。
【図１１】基材表面に設ける突起の説明図である。
【図１２】基材表面を流れる空気の説明図である。
【図１３】実験１の抵抗係数のグラフである。
【図１４】実験２の抵抗係数のグラフである。
【図１５】実験３の抵抗係数のグラフである。
【図１６】突起の形状を示す斜視図である。
【図１７】空気の流れを示す模式図である。
【符号の説明】
１ スケート競技用衣服
１１ 前頭部
１２ 下腿部
１３ 大腿部
１４ 肩後方部
１５ 上腕部
２ 突起
３ 突起群
４ 間隙部
５ 剥離点
６ 渦
Claims (8)
- 伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列された突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服。
- 伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列され、かつ、体長または水平面と平行な方向に伸びる間隙部により区切られた突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服。
- 伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列された突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが階段状に減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服。
- 伸縮性を有する基材からなるスケート競技用衣服において、前頭部、下腿部、大腿部、肩後方部及び上腕部のいずれか一箇所又は二箇所以上の部位の基材表面に、独立した複数個の微細な突起が設けられており、前記突起が前頭部、肩後方部は体長方向に、下腿部、大腿部、上腕部は水平面と平行な方向に千鳥状になるように配列され、かつ、体長または水平面と平行な方向に伸びる間隙部により区切られた突起群を構成しており、さらに前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の高さが階段状に減少していくことを特徴とするスケート競技用衣服。
- 前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の分布が疎になっていくことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスケート競技用衣服。
- 前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の分布が群をなして順次疎になっていくことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のスケート競技用衣服。
- 前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の大きさが小さくなっていくことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスケート競技用衣服。
- 前記突起群において、空気の流れの風上側から風下側に向かうにつれて、前記突起群を構成する各突起の大きさが群をなして順次小さくなっていくことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のスケート競技用衣服。
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