JP6807648B2 - ゴーグル - Google Patents

Description

本発明は、ゴーグルに関する。さらに詳しくは、競泳用に好適な水泳用ゴーグルに関する。

水泳用ゴーグルは通常アイカップと、アイカップの下部に一体化されたパッドを含むゴーグル本体と、ゴーグル本体を人体の頭部に取り付けるためのベルトで構成されている。特許文献１には、パッドの上面より下面を長くして、飛び込み時などの強い水圧がかかる場合でも水漏れが生じないゴーグルが提案されている。特許文献２には、装着感を向上するため、アイカップの側部に連結部材を固定し、連結部材にヘッドストラップを接続したゴーグルが提案されている。特許文献３には、流体抵抗を低減するため、アイカップの側面に溝を有する凸条部を設けることが提案されている。

特開２０１１−０８３５３９号公報 特開２０１２−０７０７９４号公報 特開２０１３−１０４４６９号公報

しかし、前記従来のゴーグルは飛び込み時などに強い水圧がかかる場合、ズレたり外れてしまう問題があった。

本発明は、前記従来の問題を解決するため、飛び込み時などに強い水圧がかかってもズレたり顔面から外れにくいゴーグルを提供する。

本発明のゴーグルは、レンズ一体のアイカップと、前記アイカップの下部であってかつ人体側に配置されているパッドを含むゴーグル本体と、前記ゴーグル本体を人体の頭部に取り付けるためのヘッドストラップと、前記ゴーグル本体と前記ヘッドストラップを連結する連結部材を含むゴーグルであって、
前記連結部材はゴム状ベルトであり、前記パッドの表面を覆いかつアイカップの下部を周回し、前記ゴーグル本体の側部後方まで伸びており、
前記レンズの外表面を上にしてかつ水平となるように置いたとき、前記レンズの表面と前記アイカップの外側傾斜面の角度をθ₁とし、前記アイカップと前記連結部材との境界部を起点とする前記レンズの表面と平行の線と、前記連結部材の外側傾斜面との角度をθ₂としたとき、θ₁とθ₂との角度関係はθ₁＞θ₂であり、
前記アイカップの外側傾斜部に接続する前記連結部材は前記パッドより外側に突出していることを特徴とする。

本発明の別のゴーグルは、レンズ一体のアイカップと、前記アイカップの下部であってかつ人体側に配置されているパッドを含むゴーグル本体と、前記ゴーグル本体を人体の頭部に取り付けるためのヘッドストラップと、前記ゴーグル本体と前記ヘッドストラップを連結する連結部材を含むゴーグルであって、
前記連結部材はゴム状ベルトであり、
前記レンズの外表面を上にしてかつ水平となるように置いたとき、前記レンズの表面と前記アイカップの外側傾斜面の角度をθ₁とし、前記アイカップと前記連結部材との境界部を起点とする前記レンズの表面と平行の線と、前記連結部材の外側傾斜面との角度をθ₂としたとき、θ₁とθ₂との角度関係はθ₁＞θ₂であり、
前記アイカップの外側傾斜部に接続する前記連結部材は前記パッドより外側に突出しており、
水面突入時の最大荷重時におけるゴーグルの上部と下部の圧力モーメントの差が１×１０^-6Ｎ（Ｎ：ニュートン）以下であることを特徴とする。

本発明のゴーグルは、飛び込み時などに強い水圧がかかってもズレたり顔面から外れ難くなる。すなわち、ゴム状ベルトはアイカップ全体を均一な力で顔面に押さえつけており、安定した押さえ力が働くため、強い水圧がかかってもゴーグル本体は、ズレたり顔面から外れ難くなる。

図１は本発明の一実施態様のゴーグルの模式的斜視図である。 図２は本発明の別の実施態様のゴーグルの模式的斜視図である。 図３は図１のＩ−Ｉ線の模式的断面図である。 図４は同、頭部マネキンを用いた水圧抵抗測定装置の側面図である。 図５は同、頭部マネキンのゴーグルの上と下に配置する圧力センサの位置関係を示す正面写真である。 図６は同、ゴーグルを頭部マネキンに装着し、キャップを被せた正面写真である。 図７は実施例１の飛び込み実験の際のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。 図８は実施例２の飛び込み実験の際のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。 図９は比較例１のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。 図１０は比較例２のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。 図１１は比較例３のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。 図１２は実施例１と参考例１の計測時間ｔ＝０〜１．５秒における速度と荷重の変化を示すグラフである。 図１３は本発明の一実施例の飛び込み実験の移動距離を移動平均演算後に速度を算出したグラフである。 図１４は同、近似曲線から算出した速度のグラフである。 図１５は同、近似曲線から算出した加速度のグラフである。 図１６は同、近似曲線から算出した荷重のグラフである。

本発明のゴーグルは、レンズを一体化したアイカップと、前記アイカップの下部に一体化されたパッドを含むゴーグル本体と、前記ゴーグル本体を人体の頭部に取り付けるためのヘッドストラップと、前記ゴーグル本体と前記ヘッドストラップを連結する連結部材を含むゴーグルである。前記連結部材は、ゴム状ベルトで形成され、パッドの表面を覆いかつアイカップの下部を周回し、ゴーグル本体の側部後方まで伸びている。好ましくは耳近傍まで伸びており、ゴム状ベルトとヘッドストラップの接続部はキャップ内に隠れる位置が好ましい。このようにすると接続部も水流抵抗を低くできる。ゴム状ベルトとパッドの表面との間は接着剤により接着されているのが好ましい。接着剤により強固な一体化ができる。

また本発明のゴーグルは、水面突入時の最大荷重時におけるゴーグルの上部と下部の圧力モーメントの差が１×１０^-6Ｎ（Ｎ：ニュートン）以下である。これにより、入水時のモーメント差が低く、下からめくれる力も低い。その結果、ゴム状ベルトはアイカップ全体を均一な力で顔面に押さえつけており、安定した押さえ力が働くため、強い水圧がかかってもゴーグル本体は、ズレたり顔面から外れ難くなる。

ゴム状ベルトの素材はポリウレタンエラストマー、シリコーンゴム、その他の合成ゴム、天然ゴム等が使用できる。とくに耐久性が良いことからポリウレタンエラストマーが好ましい。ゴム状ベルトの幅はアイカップの両側から出るベルト全体の幅としては２〜２０ｍｍが好ましく、アイカップの上下から出る２本の各々の幅としては２〜１０ｍｍが好ましい。ゴム状ベルトの厚さは０．５〜２ｍｍ程度が好ましい。

ゴム状ベルトはパッドの表面とともにアイカップの下部の一部も覆って周回していても良い。このようにするとさらにゴム状ベルトはアイカップ全体を均一な力で顔面に押さえつけ、安定した押さえ力が働く。この結果、強い水圧がかかってもゴーグル本体は、ズレたり顔面から外れ難くなる。

本発明の一実施形態として、アイカップとパッドとは一体成形されており、ゴム状ベルトはアイカップの下部とパッドとの間の外表面に形成されている溝部に嵌めこまれている。アイカップとパッドとは、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂等の透明樹脂により一体成形されている。この実施形態は競泳用ゴーグルに好適である。別の実施形態として、前記アイカップにパッドがはめ込まれて一体化されている。アイカップはポリカーボネート等の透明樹脂により成形され、パッドはシリコーンゴム等の弾性体により成形されている。この実施形態はどちらかというと一般的スイム用ゴーグルである。もちろん競泳用にも使用できる。

ゴム状ベルトは、ゴーグル本体から離れた位置から前記ゴーグル本体の側部後方までスリットを有しているのが好ましい。スリットを有すると２本のゴムベルトが平行状に顔面から耳部付近の頭側部まで伸び、アイカップ全体を均一な力で顔面に押さえつけ、安定した押さえ力が働く。

ゴム状ベルトは、ゴーグル本体から離れた位置で一体化していても良い。このようにしてもゴーグル本体から離れる付近ではゴム状ベルトはスリットを有し、２本のゴムベルトでアイカップ全体を均一な力で顔面に押さえつけ、安定した押さえ力が働く。

本発明においては、アイカップの上部側面の傾斜部に横一列の複数突起を形成するのが好ましい。これにより、水流抵抗をさらに減少できる。前記突起の数は３〜５個が好ましい。より好ましくは、半径０．８〜１．６ｍｍの半球状の突起を２ｍｍ間隔で４個、アイカップの上部側面の傾斜部に横一列で配列する。前記複数突起の位置は、アイカップの上部側面の傾斜部であって、右目用の場合は右斜目上方向、左目用の場合は左斜目上方向が好ましい。具体的には、左目用のアイカップを正面に見て、前記アイカップの中心から上方に線を上げた位置を時計の０時としたとき、０〜３時の間に存在し、右目用のアイカップは左目用と左右対称の位置に存在させるのが好ましい。

本発明のゴーグルは、水面突入時の最大荷重時におけるゴーグルの上部と下部の圧力モーメントの差が１×１０^-6Ｎ（Ｎ：ニュートン）以下で、かつ水面突入時刻から水中での荷重最大の時刻の間の力積が、１０×１０^-6Ｎｓ（Ｎ：ニュートン，ｓ：秒）以下であるのが好ましい。さらに好ましい力積は、７×１０^-6Ｎｓ以下である。力積が低いと水面突入時の衝撃力が小さく、ズレにくく、ゴーグルは顔面に密着した状態で維持できる。

以下図面を用いて説明する。以下の図面において、同一符号は同一物を示す。図１は本発明の一実施態様のゴーグルの模式的斜視図である。このゴーグル２０は、レンズ１が一体成形されたアイカップ２と、アイカップ２の下部に一体化されたパッド３とを含むゴーグル本体４と、ゴーグル本体４を人体の頭部に取り付けるためのヘッドストラップ７と、ゴーグル本体４とヘッドストラップ７を連結する連結部材５を含む。連結部材５の先端はスリットが縦方向に形成されており、このスリットにヘッドストラップ７を通して連結部材５とヘッドストラップ７は接続している。６は連結部材５とヘッドストラップ７との接続部である。ヘッドストラップ７には長さ調整具８が接続されている。２つのアイカップ２は連結ブリッジ９により接続されている。

本実施形態のゴーグルは、連結部材５はゴム状ベルトで形成され、この連結部材５はパッド３の表面を覆いかつアイカップ２の下部を周回し、ゴーグル本体４の側部後方まで伸びていることである。これにより、ゴム状ベルトはアイカップ全体を均一な力で顔面に押さえつけており、安定した押さえ力が働くため、強い水圧がかかってもゴーグル本体は、ズレたり顔面から外れ難くなる。

加えて、本実施形態のゴーグルは、アイカップ２の上部側面に横一列の複数の突起１０を形成している。これにより、水流抵抗をさらに減少できる。突起は、半径１．２ｍｍの半球状の突起を２ｍｍ間隔で４個、アイカップの上部側面の傾斜部に横一列で配列させた。

図２は本発明の別の実施態様のゴーグルの模式的斜視図である。アイカップの側面に突起を形成しないほかは図１と同様に作成したゴーグル２１の例である。

図３は図１のＩ−Ｉ線の模式的断面図である。アイカップ２とパッド３とは一体成形されており、ゴム状ベルトの連結部材５はアイカップ２の下部とパッドとの間の外表面に形成されている溝部に嵌めこまれている。図３において、θ₁はレンズ１の表面とアイカップ２の外側傾斜部の角度であり、θ₂はレンズ１の表面の平行線とゴム状ベルト５の上面との角度である。θ₁とθ₂との角度はθ₁＞θ₂が好ましく、より好ましくはθ₁の方がθ₂より５°以上大きく、さらに好ましくはθ₁の方がθ₂より１０°以上大きい。これにより、ゴム状ベルトはアイカップ全体をさらに均一な力で顔面に押さえつけており、安定した押さえ力が働くため、強い水圧がかかってもゴーグル本体は、ズレたり顔面から外れ難くなる。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。なお本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

＜水圧抵抗測定試験＞
図４に示す、頭部マネキンを用いた水圧抵抗測定装置を使用して測定試験をした。この水圧抵抗測定装置１８は、水１７（静置水）を入れたプール１６の上方に、傾斜レール１５に沿って昇降する昇降装置１４に固定された支持アーム１３と、この支持アーム１３に固定された頭部マネキン１２をプール１６に飛び込ませる装置である。ゴーグル２０を頭部マネキン１２に装着し、キャップ１１を被せ、水面に飛び込ませる。プールの測定寸法は長さ６．０ｍ，幅２．０ｍ，水深１．０ｍである。ゴーグル２０の上と下の位置には図５に示すように直径６ｍｍの圧力センサが３２ｍｍの間隔を開けて接続されており、時間経過とともに水圧の変化を測定できるようになっている。それぞれの圧力センサ測定値からゴーグル２０に加わるモーメントの差を計算することができる。図６はゴーグルを頭部マネキンに装着し、キャップを被せた正面写真である。傾斜レールの水面との傾斜角度は調節可能であり、前記昇降装置は前記傾斜レールの任意の位置で固定可能である。一例として、傾斜レール１５の水面との傾斜角度は４０°とし、水面からの高さ９００ｍｍの位置から水面に対して突入させ、水面突入速度は約２．５ｍ／秒とした。分析は次の手順に従った。

第１位置センサを水面からの高さ４３３ｍｍの位置に配置し、頭部マネキン１２の先端（額部分）が通過した時点から時間の計測を開始する。第２位置センサは水面接触位置に配置し、頭部マネキン１２の先端（額部分）が水面に接触した時刻を計測する。これにより、計測時間開始から水面突入までの時間がわかる。頭部マネキン１２の水面突入時の動画は、デジタルカメラ（CASIO EX-F1）を用いてハイスピード動画（300fps）として撮影した。計測条件は、サンプリング周波数：1000Hz,：計測時間：2sec,A/D変換の分解能：14ビットとし、パソコンを用いて処理した。各データは電圧値として取得され、後処理によりそれぞれの物理量に変換した。以上をまとめると計測項目は次のとおりである。
（１）頭部マネキン１２の位置
（２）ゴーグル装着による圧力
（３）計測時間開始から水面突入までの時間
（４）頭部マネキン１２の水面突入の動画

分析は次の手順に従った。
（１）計測開始から２秒間の供試体（頭部マネキン）の移動距離を計測し、計測結果に移動平均演算（５点）後に速度を算出し、その速度の近似曲線を求める（図１３）。
（２）前記の近似曲線から再び計測時間（２秒間）における速度、加速度及びそれぞれの供試体の重量を加速度に乗じて荷重を算出する（図１４〜１６）。
（３）ゴーグル装着時の圧力変化は、圧力に圧力センサの表面積（２．８３×１０^-5ｍ²）を乗じて荷重（Ｎ）として換算する。
（４）前記（２）で求めた荷重から、ゴーグルの有無と形状の違いによる水中での荷重最大値を比較する。
（５）着水時の衝撃力は、（３）で求めた荷重を用いて「水面突入時刻から水中での荷重最大の時刻」の間の力積から評価する。さらに、その荷重を用いた２つの圧力センサの中心位置におけるモーメント（アーム長さ０．０１６ｍ）の差を求め、水中での荷重最大時のゴーグルのズレの影響を評価する。

上記において、力積(Impulse)は次の式（数１）として表され、力(F)と力が作用する時間を乗じて求められる。

本試験では水面突入の時刻ｔ₁から水中での荷重最大の時刻ｔ₂におけるセンサ上とセンサ下の２つの力積を求め、その和Ｉ_totalを結果として示した。サンプリング時間を△ｔ(=0.001)として、センサ上の力積をＩ_t、センサ下の力積をＩ_bとすると下記（数２）及び（数３）のように求められる

ここで、Ｆ_t，Ｆ_bはセンサ上とセンサ下に作用する力である。そして２つの力積の和Ｉ_totalは、次のようになる。
Ｉ_total＝Ｉ_t＋Ｉ_b
次にモーメントは、センサ上とセンサ下を直線で結んだ中心位置周りとした。モーメントアーム長さをＬ（＝０．０１６）として、その中心位置周りにおけるモーメントをそれぞれＭ_t，Ｍ_bとすると、次のようになる。
Ｍ_t＝Ｆ_t×Ｌ
Ｍ_b＝Ｆ_b×Ｌ
ここでは、ゴーグルが顔面を押す方向を正とした。次にモーメントの差△Ｍは、センサ上のモーメントを基準として次の計算で算出される。
△Ｍ＝Ｍ_t−Ｍ_b

（実施例１）
図１及び図３に示すゴーグル２０を作成した。レンズ１、アイカップ２及びパッド３はポリカーボネート樹脂で一体成形し、ヘッドストラップ７はシリコーンゴム、ゴム状ベルトの連結部材５はポリウレタンエラストマーで成形したものを用いた。ゴム状ベルトの連結部材５はアイカップ２の下部とパッド３との間の外表面に形成されている溝部に嵌め込んだ。図３のθ１は４４．９°、θ２は３１．７°とした。
アイカップ２の上部側面に横一列の複数の突起１０を形成した。突起１０は、直径１．２ｍｍの半球状の突起を２ｍｍ間隔で４個、アイカップ２の上部側面の傾斜部に横一列で配列させた。
このようにして得られたゴーグル２０を図４に示すように頭部マネキン１２に装着し、キャップ１１を被せ、水圧抵抗測定試験を行った。測定数は３回とし、平均値を算出してその結果を表１にまとめて示す。図７は１回目測定時の飛び込み実験の際のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。ゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差はほとんどないことがわかる。

（実施例２）
図２に示すように、突起１０を形成しないほかは実施例１と同様にゴーグル２１を作成した。その結果を表１にまとめて示す。図８は１回目測定時の飛び込み実験の際のゴーグルの上下に加わる水圧のモーメント差を示すグラフである。

（比較例１〜３）
比較例１としてミズノ社製商品名“アクセルアイカッター”、比較例２としてミズノ社製商品名“アクセルアイ”、比較例３として他社品を用いて水圧抵抗測定試験を行った（測定数３の平均値）。その結果を表１にまとめて示す。比較例１の１回目測定時の結果を図９に、比較例２の１回目測定時の結果を図１０に、比較例３の１回目測定時の結果を図１１にそれぞれ示す。

（参考例１）
ゴーグルを装着させないで実施例１と同様に測定した結果を表１にまとめて示す。

表１及び図７〜１１から、次のことが分かる。
（１）モーメントの差は２つのセンサの間の中心周りとしてセンサ上が顔面を押す方向を正とした結果である。すなわち、モーメントの差が正であればゴーグルが下からめくれ、負であれば上からめくれる力が働く。どのゴーグルもモーメントの差は正であり、下からめくれる力が働く。本発明の各実施例品は各比較例品に比べて入水時のモーメント差が低く、水面突入時の最大荷重時におけるゴーグルの上と下の圧力モーメントの差が１×１０^-6Ｎ（Ｎ：ニュートン）以下であり、下からめくれる力も低い。
（２）比較例１品は、入水時にアイカップに大きなモーメント力が発生し、その後減少し、その差も大きいことが分かる。また比較例２品は、入水時にアイカップに大きなモーメント力が発生し、その後も小さなモーメント力が残留することが分かる。また比較例３品は、入水時にアイカップに大きなモーメント力が発生し、その後急減し、その差も大きいことが分かる。
（３）力積の平均値から、比較例１及び３は顔面を押す衝撃力が働き、比較例２はゴーグルが顔面から外れる衝撃力が働く。これに対して本発明の各実施例品の力積は低く、１０×１０^-6Ｎｓ（Ｎ：ニュートン，ｓ：秒）以下である。これは水面突入時の衝撃力が小さく、ズレにくく、顔面に密着していることを示している。
（４）以上のとおり、本発明の実施例品は入水時にほとんどモーメント力が発生せず、ゴーグルが安定して顔面に密着していることが確認できた。水圧に対して低抵抗でズレを抑制していることも確認できた。

図１２に実施例１と参考例１の計測時間ｔ＝０〜１．５秒における速度と荷重の変化を示す。但し、図中のデータは明瞭化のためそれぞれの１回目測定時の結果である。参考例１の計測結果を例取ると、速度はｔ＝０．１０９秒で最大となり、ｔ＝０．１３４秒で水面に突入すると急激に減少する。約０．９秒付近から速度が負の値となるのは、頭部マネキン自体の浮力によって水面に浮上する力が働くためである。荷重は、水面に突入してｔ＝０．３６８秒で負の最大となり、その後は緩やか負の荷重が減少する変化を示す。実施例１の計測結果は参考例１と同様であるが、ゴーグルの着用の影響により、参考例１のデータに比べて水面突入後の速度の減速が大きく、また水中における最大荷重も大きかった。

本発明のゴーグルは、競泳用、一般用など、様々な水泳用途に好適である。

１ レンズ
２ アイカップ
３ パッド
４ ゴーグル本体
５ 連結部材
６ 接続部
７ ヘッドストラップ
８ 長さ調整具
９ 連結ブリッジ
１０ 突起
１１ キャップ
１２ 頭部マネキン
１３ 支持アーム
１４ 昇降装置
１５ 傾斜レール
１６ プール
１７ 水
１８ 水圧抵抗測定装置
２０，２１ ゴーグル

Claims (8)

1. レンズ一体のアイカップと、前記アイカップの下部であってかつ人体側に配置されているパッドを含むゴーグル本体と、前記ゴーグル本体を人体の頭部に取り付けるためのヘッドストラップと、前記ゴーグル本体と前記ヘッドストラップを連結する連結部材を含むゴーグルであって、
   前記連結部材はゴム状ベルトであり、前記パッドの表面を覆いかつアイカップの下部を周回し、前記ゴーグル本体の側部後方まで伸びており、
   前記レンズの外表面を上にしてかつ水平となるように置いたとき、前記レンズの表面と前記アイカップの外側傾斜面の角度をθ₁とし、前記アイカップと前記連結部材との境界部を起点とする前記レンズの表面と平行の線と、前記連結部材の外側傾斜面との角度をθ₂としたとき、θ₁とθ₂との角度関係はθ₁＞θ₂であり、
   前記アイカップの外側傾斜部に接続する前記連結部材は前記パッドより外側に突出していることを特徴とするゴーグル。
2. レンズ一体のアイカップと、前記アイカップの下部であってかつ人体側に配置されているパッドを含むゴーグル本体と、前記ゴーグル本体を人体の頭部に取り付けるためのヘッドストラップと、前記ゴーグル本体と前記ヘッドストラップを連結する連結部材を含むゴーグルであって、
   前記連結部材はゴム状ベルトであり、
   前記レンズの外表面を上にしてかつ水平となるように置いたとき、前記レンズの表面と前記アイカップの外側傾斜面の角度をθ₁とし、前記アイカップと前記連結部材との境界部を起点とする前記レンズの表面と平行の線と、前記連結部材の外側傾斜面との角度をθ₂としたとき、θ₁とθ₂との角度関係はθ₁＞θ₂であり、
   前記アイカップの外側傾斜部に接続する前記連結部材は前記パッドより外側に突出しており、
   水面突入時の最大荷重時におけるゴーグルの上部と下部の圧力モーメントの差が１×１０^-6Ｎ（Ｎ：ニュートン）以下であることを特徴とするゴーグル。
3. 前記ゴム状ベルトは前記アイカップの下部とパッドとの間の外表面の溝部に嵌合している請求項１又は２に記載のゴーグル。
4. 前記アイカップにパッドが嵌合している請求項１〜３のいずれかに記載のゴーグル。
5. 前記アイカップとパッドは一体である請求項１〜３のいずれかに記載のゴーグル。
6. 前記ゴム状ベルトは、前記ゴーグル本体から前記ゴーグル本体の側部後方までスリットを有している請求項１〜５のいずれかに記載のゴーグル。
7. 前記ゴム状ベルトは、前記ゴーグル本体から離れた位置で一本になっている請求項１〜６のいずれかに記載のゴーグル。
8. 前記ゴーグルは、水面突入時刻から水中での荷重最大の時刻の間の力積が、１０×１０^-6Ｎｓ（Ｎ：ニュートン，ｓ：秒）以下である請求項１〜７のいずれかに記載のゴーグル。