(57)【要約】【課題】  反発特性に優れた球技用バットを提供する。【解決手段】  バット１は、球技に用いるバットであって、１つの局面では、打球部の円管方向の固有振動数（ωｂａｔ）がその球技に用いるボールの固有振動数（ωｂａｌｌ）の１．５倍以上５．７倍以下程度（より好ましくは１．６倍以上４．７倍以下程度）である。バット１の打球部は、１つの局面では、第１樹脂層２と、第１樹脂層２の外側に金属層３と、金属層３の外側に第２樹脂層４とを有する積層構造を有する。【選択図】        図２
2005245943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球技に用いる球技用バットであって、
前記球技用バットの打球部の円管方向の固有振動数が前記球技に用いるボールの固有振動数の１．５倍以上５．７倍以下である球技用バット。
【請求項２】
球技に用いる球技用バットであって、
前記球技用バットの打球部の円管方向の固有振動数が前記球技に用いるボールの固有振動数の１．６倍以上４．７倍以下である球技用バット。
【請求項３】
球技に用いる球技用バットであって、
打球部を備え、
前記打球部は、
第１樹脂層と、
前記第１樹脂層の外側に金属層と、
前記金属層の外側に第２樹脂層とを有する球技用バット。
【請求項４】
前記第１樹脂層は、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維と３００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維とを含む、厚みが０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の繊維強化樹脂層であり、
前記金属層は厚みが０．７ｍｍ以上１．２ｍｍ以下のアルミ合金層またはチタン合金層であり、
前記第２樹脂層は、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維と２００ＧＰａ以上４００ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維とを含む、厚みが１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の繊維強化樹脂層である、請求項３に記載の球技用バット。
【請求項５】
前記金属層が多層化された、請求項３または請求項４に記載の球技用バット。
【請求項６】
球技に用いる球技用バットであって、
打球部を備え、
前記打球部は、
３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維と３００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維とを含む繊維強化樹脂で構成される、厚みが０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の第１樹脂層と、
前記第１樹脂層の外側に形成され、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維と２００ＧＰａ以上４００ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維とを含む繊維強化樹脂で構成される、厚みが１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の第２樹脂層と、
前記第１と第２樹脂層の間に形成され、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維と３００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維とを含む繊維強化樹脂で構成される、厚みが０．７ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の第３樹脂層とを有する球技用バット。
【請求項７】
球技に用いる球技用バットであって、
打球部を備え、
前記打球部は、外周方向に沿って相対的に厚みの小さい薄肉部と相対的に厚みの大きい厚肉部とが交互に周期的に設けられた環状の断面構造を有する球技用バット。
【請求項８】
前記打球部は繊維強化樹脂で構成され、
前記厚肉部の厚みは６．０ｍｍ以上７．０ｍｍ以下であり、
前記薄肉部の厚みは１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である、請求項７に記載の球技用バット。
【請求項９】
前記打球部はアルミ合金で構成され、
前記厚肉部の厚みは４．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、
前記薄肉部の厚みは１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である、請求項７に記載の球技用バット。
【請求項１０】
前記打球部はチタン合金で構成され、
前記厚肉部の厚みは３．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であり、
前記薄肉部の厚みは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である、請求項７に記載の球技用バット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球技用バットに関し、特に、反発係数を向上させた球技用バットに関する。
【背景技術】
【０００２】
円管構造を有する球技用バットにボールが衝突した際、該バットには曲げ変形による曲げ振動と円管（軸方向断面）の変形による円管方向の振動とが発生することが従来から知られている。
【０００３】
また、バットの円管方向の固有振動数を調整することで、該バットの反発特性を向上させることができることも従来から知られている。
【０００４】
たとえば特開平１０−２４８９７８号公報（従来例１）、特開平１０−２４８９７９号公報（従来例２）、特開平１０−２４８９８０号公報（従来例３）においては、バットの円管方向の固有振動数を調整することで、該バットの反発特性を向上させた球技用（硬式野球用、軟式野球用、ソフトボール用）バットが開示されている。
【０００５】
また、後述する非特許文献１（従来例４）においては、バットの円管方向の固有振動数を変化させたときの該バットの反発係数の変化をシミュレーションにより求めた結果が開示されている。
【０００６】
さらに、特開２００１−２２４７２５号公報（従来例５）においては、打球部に低剛性部と高剛性部と中剛性部とを備えた野球またはソフトボール用バットが開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２４８９７８号公報
【特許文献２】特開平１０−２４８９７９号公報
【特許文献３】特開平１０−２４８９８０号公報
【特許文献４】特開２００１−２２４７２５号公報
【非特許文献１】鳴尾丈司、佐藤文宣、“バットの反発特性に関する研究”、日本機械学会、’９７スポーツ工学シンポジウム講演論文集、平成９年７月、ｐ．１１７−１２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような球技用バットにおいては、以下のような問題があった。
【０００８】
従来例１〜３に示すように、バットの反発特性を向上させるのに最適な円管方向の固有振動数の範囲については、球技の種別（たとえば硬式野球、軟式野球、ソフトボールなど）ごとに異なる。したがって、球技用バットの用途別に上記固有振動数の最適な範囲を求める必要がある。
【０００９】
これに対し、本願発明者が、バットの円管方向の固有振動数（ωbat）と該バットが使用される球技のボールの固有振動数（ωball）との関係に着目して研究を進めたところ、（ωbat／ωball）の値とバットの反発係数との間に一定の関係があるということがわかった。すなわち、バットの反発特性を向上させるために、（ωbat／ωball）の値を最適な範囲に設定する必要がある。
【００１０】
なお、従来例５において開示された球技用バットは、打球部を変形しやすくし、その変形からの復元力を利用して反発特性を向上させたものであり、円管方向の固有振動数を調整することにより反発特性を向上させる本発明とは前提および構成が全く異なる。
【００１１】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、反発特性に優れた球技用バットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る球技用バットは、球技に用いるバットであって、１つの局面では、打球部の円管方向の固有振動数がその球技に用いるボールの固有振動数の１．５倍以上５．７倍以下（より好ましくは１．６倍以上４．７倍以下）である。
【００１３】
これにより、反発特性に優れた球技用バットを提供することができる。
【００１４】
上記球技用バットは、打球部を備えている。打球部は、１つの局面では、第１樹脂層と、第１樹脂層の外側に金属層と、金属層の外側に第２樹脂層とを有する。
【００１５】
このような構造を採用することにより、球技用バットの強度を低下させることなく、その円管方向の固有振動数を上述した範囲内に設定しやすくなる。なお、第１と第２樹脂層の間に金属層を備えることにより、打球部の耐衝撃性を高めることができる。
【００１６】
第１樹脂層は、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維と３００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維とを含む、厚みが０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の繊維強化樹脂層であり、金属層は厚みが０．７ｍｍ以上１．２ｍｍ以下のアルミ合金層またはチタン合金層であり、第２樹脂層は、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維と２００ＧＰａ以上４００ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維とを含む、厚みが１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の繊維強化樹脂層であることが好ましい。また、金属層は多層化されていることが好ましい。
【００１７】
第１と第２樹脂層および金属層の弾性率および厚みを上記の範囲内とすることで、球技用バットの円管方向の固有振動数を上述した範囲内に設定しやすくなる。また、金属層を多層化することにより、円管剛性を下げることができるので、円管方向の固有振動数を上述した範囲内に調整しやすくなる。
【００１８】
打球部は、他の局面では、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維と３００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維とを含む繊維強化樹脂で構成される、厚みが０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の第１樹脂層と、第１樹脂層の外側に形成され、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維と２００ＧＰａ以上４００ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維とを含む繊維強化樹脂で構成される、厚みが１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下の第２樹脂層と、第１と第２樹脂層の間に形成され、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維と３００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下の弾性率を有する繊維とを含む繊維強化樹脂で構成される、厚みが０．７ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の第３樹脂層とを有する。
【００１９】
第１〜第３樹脂層を含む円管構造によっても、上述した範囲内の円管方向の固有振動数を実現することができる。
【００２０】
打球部は、さらに他の局面では、外周方向に沿って相対的に厚みの小さい薄肉部と相対的に厚みの大きい厚肉部とが交互に周期的に設けられた環状の断面（異形断面）構造を有する。
【００２１】
打球部が上述した異形断面構造を有する場合において、１つの局面では、該打球部は繊維強化樹脂で構成され、厚肉部の厚みは６．０ｍｍ以上７．０ｍｍ以下であり、薄肉部の厚みは１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
打球部が上述した異形断面構造を有する場合において、他の局面では、該打球部はアルミ合金で構成され、厚肉部の厚みは４．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、薄肉部の厚みは１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
打球部が上述した異形断面構造を有する局面において、さらに他の局面では、該打球部はチタン合金で構成され、厚肉部の厚みは３．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であり、薄肉部の厚みは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
打球部が異形断面構造を有することにより、上記いずれの局面においても、上述した範囲内の円管方向の固有振動数を実現することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、球技用バットの円管方向の固有振動数（ωbat）の、当該球技に用いるボールの固有振動数（ωball）に対する比（ωbat／ωball）を最適な範囲に設定することにより、球技用バットの反発特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明に基づく球技用バットの実施の形態について説明する。
【００２７】
本実施の形態に係る球技用バットは、バットの円管方向の固有振動数（ωbat）の、ボールの固有振動数（ωball）に対する比（ωbat／ωball）を最適な範囲内に設定することで、反発特性を向上させた球技用バットである。
【００２８】
本実施の形態における球技用バットの反発係数の測定方法について、以下に説明する。
【００２９】
図６に、反発係数測定装置のブロック図を示す。
【００３０】
図６に示すように、反発係数測定装置は、ピッチングマシン７とハイスピードビデオカメラ９と画像解析装置（図示せず）とを備える。
【００３１】
バット１は、支柱１０上に載置される。バット１の打球部に、ピッチングマシン７から図６中の破線矢印の方向に打ち出されたボール８を衝突させると、バット１には並進運動と回転運動とが生じ、ボール８の重心速度が変化する。ここで、ボール８の衝突箇所としては、打球部における撃心と、撃心からバット先端側とグリップエンド側にそれぞれ５０ｍｍ離れた位置との３箇所を設定し、それぞれの衝突箇所についてボール８を６回ずつ衝突させる。この衝突時の様子を、ハイスピードビデオカメラ９によって撮影する。なお、ここでいう撃心とは、その位置にボールを衝突させたときに、グリップ端からバット先端側に１１０ｍｍ離れた箇所においてバットの回転運動による変位と並進運動による変位とが相殺され、結果としてその箇所に変位が生じないような位置（衝突位置）を意味する。
【００３２】
反発係数は、数１により求められる。
【００３３】
【数１】
2005245943.tif 000003
【００３４】
ここで、ｅは反発係数、ＶBALL(IN)は衝突前のボールの重心速度（ｍ／ｓ）、ＶBALL(OUT)は衝突後のボールの重心速度（ｍ／ｓ）、ＶBAT(PAL)は衝突後のバットの重心の並進速度（ｍ／ｓ）、ＶBAT(ROT)は衝突後のバットの重心まわりの回転角速度（ｒａｄ／ｓ）、ａはバットの重心からボールの衝突位置までの距離（ｍ：グリップ側を正とする）を表わす。
【００３５】
なお、ＶBALL(IN)，ＶBALL(OUT)，ＶBAT(PAL)，ＶBAT(ROT)は、ハイスピードビデオカメラ９によって撮影された画像を画像解析装置により解析することにより求められる。反発係数は、複数回（たとえば上記のように３箇所×６回＝１８回）の衝突においてそれぞれ算出される値の平均値となる。
【００３６】
球技用バットにボールが衝突した際には、曲げ振動と円管方向の振動とが生じている。球技用バットの曲げ振動とは、図１中の矢印方向（上下方向）にバットが曲げ変形することにより生じる振動である。球技用バットの円管方向の振動とは、該バットの軸方向断面が変形することにより生じる振動である。円管方向の振動の詳細については後述する。
【００３７】
本実施の形態における球技用バットの円管方向の固有振動数の測定方法について、以下に説明する。
【００３８】
図７に、円管方向の固有振動数測定装置のブロック図を示す。
【００３９】
図７に示すように、固有振動数測定装置は、バット吊り下げ台１１とゴムベルト１２とインパルスハンマ１３と加速度計１４とチャージアンプ１５Ａ，１５ＢとＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）アナライザ１６とコンピュータ１７とを備える。
【００４０】
バット１は、ゴムベルト１２によりバット吊り下げ台１１に吊り下げられるが、これにより軸方向（図７中の上下方向）の移動が主に制限され、その他の方向の移動／回転に関してはほぼ自由に運動できる状態で保持されている。
【００４１】
インパルスハンマ１３によってバット１を打撃する。打撃位置は、バットの軸方向に複数箇所設ける。測定位置としては、たとえばバットの撃心および撃心からバット先端側とグリップエンド側にそれぞれ５０ｍｍ離れた位置との３箇所に設定してもよいし、バット先端部からグリップエンド側にそれぞれ５０ｍｍ，１００ｍｍ，１５０ｍｍ，２００ｍｍ，２５０ｍｍ離れた５箇所に設定してもよい。
【００４２】
上述した各々の測定位置において、たとえば図７中の測定点１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃのように、円周方向にほぼ等間隔で複数（たとえば１２箇所）の測定点（打撃位置）を設ける。
【００４３】
インパルスハンマ１３により測定点１８（１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ・・・・）を叩き、その際のバット１の外周面の変形の経時変化を加速度計１４により計測し、該計測結果をＦＦＴアナライザ１６で解析することにより円管方向の固有振動数を測定する。具体的には、加速度計１４により得られた計測結果から、後述する図１０に示す円管方向の振動の固有振動数を算出する。測定結果は、コンピュータ１７において表示／記録される。
【００４４】
本実施の形態においては、上述した各構成として、表１に示すものを用いた。
【００４５】
【表１】
2005245943.tif 000004
【００４６】
本実施の形態におけるボール８の固有振動数の測定方法について、以下に説明する。
【００４７】
図８にボール８の固有振動数測定装置の概略図を示し、図９にそのブロック図を示す。また、表２に、この実験に用いた測定装置を記す。
【００４８】
【表２】
2005245943.tif 000005
【００４９】
図８および図９に示すように、ボール８を振動発生機１９のインピーダンスヘッド２０上に載置し、振動発生機１９によりボール８を振動させる。そして、インピーダンスヘッド２０から力ピックアップ信号および加速度ピックアップ信号がチャージアンプ２１に入力され、このチャージアンプ２１からの信号が騒音・振動解析器２２に入力される。
【００５０】
騒音・振動解析器２２からのデータがコンピュータシステム２３に入力され、固有振動数が得られる。なお、騒音・振動解析器２２は、電力増幅器２４に接続され、この電力増幅器２４により所定の電力が振動発生機１９に与えられる。
【００５１】
本実施の形態においては、硬式野球用のボールとして、Ｍｉｚｕｎｏ  Ｏｆｆｉｃｉａｌ  Ｖｉｃｔｏｒｙ  Ｂａｓｅｂａｌｌ  ２０Ｈ−１０１を用い、ソフトボール用のボールとして、Ｍｉｚｕｎｏ  Ｖｉｃｔｏｒｙ  Ｓｏｆｔｂａｌｌ  ２０Ｓ−１００を用いた。上述した固有振動数測定装置を用いて測定したところ、上記の硬式野球用ボールの固有振動数は２６９（Ｈｚ）程度であり、ソフトボール用ボールの固有振動数は１２８（Ｈｚ）程度であった。
【００５２】
球技用バットの円管方向の振動について、以下に説明する。
【００５３】
図１０は、球技用バットの円管方向の振動を示す模式図である。
【００５４】
バット１にボールが衝突した際、該バットの軸方向断面形状は、図１０（ａ）に示す真円形状から、図１０（ｂ）に示す縦楕円形状、図１０（ｃ）に示す方円形状を経て、図１０（ｄ）に示す横楕円形状になり、さらに、可逆的に図１０（ｃ）に示す方円形状から図１０（ｂ）に示す縦楕円形状を経て図１０（ａ）に示す真円形状に戻る。この軸方向断面の周期的な変化を球技用バットの円管方向の振動と称し、その固有振動数（Ｈｚ）を球技用バットの円管方向の固有振動数と称する。
【００５５】
図１１は、ボールが衝突する球技用バットの一次曲げ振動および円管方向の振動を説明するための力学モデル図である。
【００５６】
図１１に示す力学モデルにおいては、ボールを１自由度のフォークトモデル、すなわち１つのばねと１つの質点と１つのダンパとから構成されるものとし、バットの振動については、一次曲げ振動と円管方向の振動とをそれぞれ１自由度のフォークトモデルとして、それらを直列に連結している。たとえば、図１１中に示される各パラメータを表３のように設定し、ボールの固有振動数をωball＝２６９（Ｈｚ）、損失係数をζ＝０．０８２と設定することができる。なお、運動方程式は数２に示す通りである。
【００５７】
【表３】
2005245943.tif 000006
【００５８】
【数２】
2005245943.tif 000007
【００５９】
本実施の形態においては、パラメータｋ2を０（Ｎ／ｍ）以上２．０×１０8（Ｎ／ｍ）以下の範囲で変更させながら解析を行なうことにより、円管方向の固有振動数とバットの反発係数との関係を求めた。なお、解析方法としては、ニューマークβ法（直接積分法）を用い、解析条件としては、パラメータβ＝０．２５、時間刻みΔｔ＝１０−5（ｓ）とした。また初期値（座標Ｘ（ｍ）、外力Ｆ（Ｎ）、速度（ｍ／ｓ））は、数３に示す通りであり、バットからボールに作用する外力が無くなった時をもって、バットとボールとの接触終了とし、計算の収束とする。
【００６０】
【数３】
2005245943.tif 000008
【００６１】
図１２，図１３は、球技用バットの円管方向の固有振動数（ωbat）の、ボールの固有振動数（ωball）に対する比（ωbat／ωball）と、該バットの反発係数（ｅ／ｅmax）との関係について示した図である。
【００６２】
図１２，図１３中の実線は、上述した数値解析（図１１）により得られた結果を示し、図１２，図１３中のプロット（タイプａ〜ｆ）は、上述した実験（図６〜図９）により得られた結果を示す。なお、図１２は、硬式野球用のバットおよびボール（ωball＝２６９（Ｈｚ））により得られた結果を示し、図１３は、ソフトボール用のバットおよびボール（ωball＝１２８（Ｈｚ））により得られた結果を示す。また、図１２，図１３におけるｅmaxは、上記数値解析により求められた反発係数の最大値を意味する。
【００６３】
図１２，図１３を参照して、解析結果と実験結果とはよく一致し、タイプｃ，ｆのバットよりもタイプｂ，ｅのバットの方が、また、タイプｂ，ｅのバットよりもタイプａ，ｄのバットの方が優れた反発特性を有している。
【００６４】
図１２，図１３において、ωbat／ωballの値がα１以上α２以下程度であればｅ／ｅmaxは０．９７５以上となり、ωbat／ωballの値がβ１以上β２以下程度であればｅ／ｅmaxは０．９８０以上となる。図１２，図１３におけるα（α１，α２），β（β１，β２）の値は表４に示す通りである。
【００６５】
【表４】
2005245943.tif 000009
【００６６】
表４に示すように、硬式野球用バット（図１２）とソフトボール用バット（図１３）との違いに関わらず、ｅ／ｅmaxの値を一定値以上とする（すなわち一定の反発特性を確保する）ためのωbat／ωballの値はほぼ等しい。換言すると、打球部の円管方向の固有振動数がその球技に用いるボールの固有振動数の１．５倍以上５．７倍以下程度（より好ましくは１．６倍以上４．７倍以下程度、さらに好ましくは２．０以上４．０以下程度）であれば、球技の違いによらずバットの反発特性を向上させることができる。
【００６７】
上述した固有振動数を実現可能な打球部の構造について、以下に説明する。
【００６８】
１つの局面では、第１樹脂層と、第１樹脂層の外側に金属層と、金属層の外側に第２樹脂層とを有する積層構造が考えられる。
【００６９】
また、他の局面では、所定の弾性率を有する繊維を含む繊維強化樹脂で構成される、所定の厚みを有する第１〜第３樹脂層を有する積層構造が考えられる。ここで、繊維の弾性率および第１〜第３樹脂層の厚みは任意に変更が可能である。
【００７０】
さらに他の局面では、外周方向に沿って相対的に厚みの小さい薄肉部と相対的に厚みの大きい厚肉部とが交互に周期的に設けられた環状の断面（異形断面）構造が考えられる。ここで、異形断面を構成する材質と、薄肉部および厚肉部の厚みとは任意に変更が可能である。
【００７１】
打球部の構造は、上述したものに限定されるわけではない。たとえば、第１と第２樹脂層の間の金属層を多層化してもよいし、樹脂層の数を増やしてもよい。なお、いずれの構造においても、バットの外径、長さ、重量などは、通常用いられる程度のものとする。
【００７２】
上記いずれの局面においても、球技用バットの円管方向の固有振動数（ωbat）の、ボールの固有振動数（ωball）に対する比（ωbat／ωball）を上述した範囲内に設定しやすくなる。この結果、球技用バットの反発特性が向上する。
【実施例１】
【００７３】
以下に、本発明に基づく球技用バットの実施例について説明する。
【００７４】
図１は、実施例１および後述する実施例２〜８に係るバット１を示した側面図である。バット１は、打球部１Ａと、グリップエンド１Ｂと、バット先端部１Ｃとを備える。
【００７５】
図２は、バット１の打球部１Ａの軸方向断面図（図１中のＡ−Ａ断面図）である。
【００７６】
図２を参照して、球技用バットの打球部１Ａは、第１樹脂層２と、第１樹脂層２の外側に金属層３と、金属層３の外側に第２樹脂層４とを有する。
【００７７】
第１樹脂層２は、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下程度（より好ましくは３５ＧＰａ以上４５ＧＰａ以下程度）の弾性率を有する炭素繊維を含むプリプレグと、３００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下程度（より好ましくは３５０ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下程度）の弾性率を有する炭素繊維を含む他のプリプレグとを組み合わせることで形成される繊維強化樹脂層である。上記プリプレグおよび他のプリプレグは、炭素繊維の配向角度がバット１の軸方向に対してそれぞれ４５°，６０°となるように複数のプリプレグシートを組み合わせることにより形成される。なお、第１樹脂層２の厚みは、０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下程度（より好ましくは０．９ｍｍ以上１．１ｍｍ以下程度）である。
【００７８】
一方、第２樹脂層４は、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下程度（より好ましくは３５ＧＰａ以上４５ＧＰａ以下程度）の弾性率を有する炭素繊維を含むプリプレグと、２００ＧＰａ以上４００ＧＰａ以下程度（より好ましくは２５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下程度）の弾性率を有する炭素繊維を含む他のプリプレグとを組み合わせることで形成される繊維強化樹脂層である。上記プリプレグおよび他のプリプレグは、炭素繊維の配向角度がバット１の軸方向に対してそれぞれ４５°，６０°となるように複数のプリプレグシートを組み合わせることにより形成される。なお、第２樹脂層４の厚みは、１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下程度（より好ましくは１．１ｍｍ以上１．２ｍｍ以下程度）である。
【００７９】
なお、本願明細書において、プリプレグとは、繊維を一方向に引き揃えて各種樹脂を含浸させたシートを意味する。
【００８０】
また、第１と第２樹脂層２，４の間に形成される金属層３は、厚みが０．７ｍｍ以上１．２ｍｍ以下程度（より好ましくは０．９ｍｍ以上１．１ｍｍ以下程度）の７０００系ジュラルミン層（アルミ合金層）である。
【００８１】
本実施例に係るバット１は、硬式野球用バットであり、円管方向の固有振動数（ωbat）は１４２６（Ｈｚ）程度である。一方、硬式野球に用いるボールの固有振動数はたとえば２６９（Ｈｚ）程度である。したがって、バット１の円管方向の固有振動数（ωbat）の、ボールの固有振動数（ωball）に対する比（ωbat／ωball）は、５．３程度となる。
【実施例２】
【００８２】
実施例２に係る球技用バットは、実施例１に係る球技用バットの変形例であって、金属層３をＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ（チタン合金）で構成した点で、実施例１と異なる。
【００８３】
この場合、金属層３の弾性率は、４０ＧＰａ以上７０ＧＰａ以下程度である。なお、チタン合金層（金属層３）の厚みは、実施例１のアルミ合金層の厚みと同程度である。
【００８４】
本実施例に係るバット１は、硬式野球用バットであり、円管方向の固有振動数（ωbat）は１０７６（Ｈｚ）程度である。したがって、バット１の円管方向の固有振動数（ωbat）の、ボールの固有振動数（ωball）に対する比（ωbat／ωball）は、４．０程度となる。
【００８５】
なお、その他の事項については、実施例１と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【実施例３】
【００８６】
図３は、実施例３に係るバット１の打球部１Ａの軸方向断面図（図１中のＡ−Ａ断面図）である。
【００８７】
実施例３に係る球技用バットは、実施例１，２に係る球技用バットの変形例であって、図３に示すように、金属層３を多層化（３Ａ，３Ｂ）した点で、実施の形態１，２と異なる。
【００８８】
第１と第２金属層３Ａ，３Ｂは、それぞれ厚みが０．５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下程度であり、互いに接着せずに重ねられる。
【００８９】
このように金属層３を多層化することにより、円管剛性を下げることができるので、円管方向の固有振動数を低減させやすくなる。この結果、所望の範囲の（ωbat／ωball）が得やすくなる。
【００９０】
なお、その他の事項については、実施例１，２と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【実施例４】
【００９１】
図４は、実施例４に係るバット１の打球部１Ａの軸方向断面図（図１中のＡ−Ａ断面図）である。
【００９２】
実施例４に係る球技用バットは、上述した各実施例に係る球技用バットの変形例であって、図４に示すように、第１と第２樹脂層２，４の間に第３樹脂層４Ａを備えた点で、実施例１〜３と異なる。
【００９３】
本実施例において、第１樹脂層２は、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下程度（より好ましくは３５ＧＰａ以上４５ＧＰａ以下程度）の弾性率を有する炭素繊維を含むプリプレグと、３００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下程度（より好ましくは３５０ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下程度）の弾性率を有する炭素繊維を含む他のプリプレグとを組み合わせることで形成される繊維強化樹脂層である。上記プリプレグおよび他のプリプレグは、炭素繊維の配向角度がバット１の軸方向に対してそれぞれ４５°，６０°となるように複数のプリプレグシートを組み合わせることにより形成される。なお、第１樹脂層２の厚みは、０．８ｍｍ以上１．２ｍｍ以下程度（より好ましくは０．９ｍｍ以上１．１ｍｍ以下程度）である。
【００９４】
一方、第２樹脂層４は、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下程度（より好ましくは３５ＧＰａ以上４５ＧＰａ以下程度）の弾性率を有する炭素繊維を含むプリプレグと、２００ＧＰａ以上４００ＧＰａ以下程度（より好ましくは２５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａ以下程度）の弾性率を有する炭素繊維を含む他のプリプレグとを組み合わせることで形成される繊維強化樹脂層である。上記プリプレグおよび他のプリプレグは、炭素繊維の配向角度がバット１の軸方向に対してそれぞれ４５°，６０°となるように複数のプリプレグシートを組み合わせることにより形成される。なお、第２樹脂層４の厚みは、１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下程度（より好ましくは１．１ｍｍ以上１．２ｍｍ以下程度）である。
【００９５】
また、第１と第２樹脂層の間に形成される第３樹脂層４Ａは、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下程度（より好ましくは３５ＧＰａ以上４５ＧＰａ以下程度）の弾性率を有する炭素繊維を含むプリプレグと、３００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下程度（より好ましくは３５０ＧＰａ以上４５０ＧＰａ以下程度）の弾性率を有する炭素繊維を含む他のプリプレグとを組み合わせることで形成される繊維強化樹脂層である。上記プリプレグおよび他のプリプレグは、炭素繊維の配向角度がバット１の軸方向に対してそれぞれ４５°，６０°となるように複数のプリプレグシートを組み合わせることにより形成される。なお、第３樹脂層４Ａの厚みは、０．７ｍｍ以上１．５ｍｍ以下程度（より好ましくは０．９ｍｍ以上１．３ｍｍ以下程度）である。
【００９６】
本実施例に係るバット１は、硬式野球用バットであり、円管方向の固有振動数（ωbat）は１１８４（Ｈｚ）程度である。したがって、バット１の円管方向の固有振動数（ωbat）の、ボールの固有振動数（ωball）に対する比（ωbat／ωball）は、４．４程度となる。
【００９７】
なお、その他の事項については、上述した各実施例と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【実施例５】
【００９８】
実施例５に係る球技用バットは、上述した実施例１〜４に係る球技用バットの変形例であって、上述した各実施例に係る球技用バットの樹脂層にＶＧＣＦ（Ｖａｐｏｒ  Ｇｒｏｗｎ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ）またはＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏ  Ｔｕｂｅ）を含有した点で、上述した各実施例と異なる。
【００９９】
ＶＧＣＦまたはＣＮＴの含有率は、０．５ｗｔパーセント以上４０ｗｔパーセント以下程度である。また、ＶＧＣＦおよびＣＮＴの径は、０．１ｎｍ以上１５０ｎｍ以下程度である。
【０１００】
なお、すべての樹脂層（第１樹脂層２，第２樹脂層４，第３樹脂層４Ａ）に、上記の割合でＶＧＣＦやＣＮＴを含有させてもよいし、一部の樹脂層にのみ含有させてもよい。
【０１０１】
上記のようなＶＧＣＦまたはＣＮＴを、プリプレグのマトリクス樹脂に含有させることで、円管剛性を上げずに（すなわち、円管方向の固有振動数を変化させずに）、バット１の強度の向上を図ることができる。
【０１０２】
なお、その他の事項については、上述した各実施例と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【実施例６】
【０１０３】
図５は、実施例６に係るバット１の打球部１Ａの軸方向断面図（図１中のＡ−Ａ断面図）である。
【０１０４】
図５を参照して、バット１の打球部１Ａは、外周方向に沿って相対的に厚みの小さい薄肉部５と相対的に厚みの大きい厚肉部６とが交互に周期的に設けられた環状の異形断面１Ｄを有する。
【０１０５】
異形断面１Ｄは、炭素繊維を含む繊維強化樹脂層により構成される。凹部と凸部とを含む軸方向断面を有するマンドレルに、複数のプリプレグを巻回して積層することで、内周面上に凹凸を有し、外周は円周形状を有する異形断面１Ｄが形成される。
【０１０６】
上記プリプレグとしては、３００ＧＰａ以上５００ＧＰａ以下程度の弾性率を有する炭素繊維を含むプリプレグが使用可能である。該プリプレグは、炭素繊維の配向角度がバット１の軸方向に対してそれぞれ４５°，６０°となるように複数のプリプレグシートを組み合わせることにより形成される。なお、３０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下程度の弾性率を有する炭素繊維を含む他のプリプレグを上記プリプレグに組み合わせて用いてもよい。
【０１０７】
本実施例においては、薄肉部５の厚み（図５中のｔ１）が１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下程度（より好ましくは１．８ｍｍ以上２．６ｍｍ以下程度）であり、厚肉部６の厚み（図５中のｔ２）が６ｍｍ以上７ｍｍ以下程度（より好ましくは６．３ｍｍ以上６．８ｍｍ以下程度）である。
【０１０８】
本実施例に係るバット１は、硬式野球（ωball＝２６９（Ｈｚ））用バットであり、円管方向の固有振動数（ωbat）は１２９１（Ｈｚ）程度である。したがって、バット１の円管方向の固有振動数（ωbat）の、ボールの固有振動数（ωball）に対する比（ωbat／ωball）は、４．８程度となる。
【実施例７】
【０１０９】
実施例７に係るバット１は、実施例６に係るバット１の変形例であって、異形断面１Ｄをアルミ合金で構成した点で、実施例６と異なる。
【０１１０】
本実施例においては、薄肉部５の厚み（図５中のｔ１）が１ｍｍ以上２ｍｍ以下程度（より好ましくは１．３ｍｍ以上１．８ｍｍ以下程度）であり、厚肉部６の厚み（図５中のｔ２）が４ｍｍ以上５ｍｍ以下程度（より好ましくは４．３ｍｍ以上４．８ｍｍ以下程度）である。
【０１１１】
本実施例に係るバット１は、硬式野球用バットであり、円管方向の固有振動数（ωbat）は１１５７（Ｈｚ）程度である。したがって、バット１の円管方向の固有振動数（ωbat）の、ボールの固有振動数（ωball）に対する比（ωbat／ωball）は、４．３程度となる。
【０１１２】
なお、その他の事項については、実施例６と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【実施例８】
【０１１３】
実施例７に係るバット１は、実施例６に係るバット１の変形例であって、異形断面１Ｄをチタン合金で構成した点で、実施例６と異なる。
【０１１４】
本実施例においては、薄肉部５の厚み（図５中のｔ１）が０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下程度（より好ましくは０．８ｍｍ以上１．３ｍｍ以下程度）であり、厚肉部６の厚み（図５中のｔ２）が３ｍｍ以上４ｍｍ以下程度（より好ましくは３．３ｍｍ以上３．８ｍｍ以下程度）である。
【０１１５】
本実施例に係るバット１は、硬式野球用バットであり、円管方向の固有振動数（ωbat）は１０２２（Ｈｚ）程度である。したがって、バット１の円管方向の固有振動数（ωbat）の、ボールの固有振動数（ωball）に対する比（ωbat／ωball）は、３．８程度となる。
【０１１６】
なお、その他の事項については、実施例６と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０１１７】
以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、上述した実施の形態および各実施例の特徴部分を適宜組み合わせることは当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態および実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施例１〜８に係る球技用バットを示した側面図である。
【図２】本発明の実施例１，２，５に係る球技用バットを示した軸方向断面（図１中のＡ−Ａ断面）を示した図である。
【図３】本発明の実施例３，５に係る球技用バットを示した軸方向断面（図１中のＡ−Ａ断面）を示した図である。
【図４】本発明の実施例４，５に係る球技用バットを示した軸方向断面（図１中のＡ−Ａ断面）を示した図である。
【図５】本発明の実施例６〜８に係る球技用バットを示した軸方向断面（図１中のＡ−Ａ断面）を示した図である。
【図６】球技用バットの反発係数測定装置の構成を示した図である。
【図７】球技用バットの円管方向の固有振動数測定装置のブロック図である。
【図８】ボールの固有振動数測定装置を示した該略図である。
【図９】ボールの固有振動数測定装置のブロック図である。
【図１０】球技用バットの円管方向の振動を示す模式図である。
【図１１】ボールが衝突する球技用バットの一次曲げ振動および円管方向の振動を説明するための力学モデル図である。
【図１２】硬式野球用バットおよび硬式野球用ボールを用いて、実験とシミュレーションとによりバットの反発係数を測定した結果を示す図である。
【図１３】ソフトボール用バットおよびソフトボール用ボールを用いて、実験とシミュレーションとによりバットの反発係数を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１  バット、１Ａ  打球部、１Ｂ  グリップエンド、１Ｃ  バット先端部、１Ｄ  異形断面、２  第１樹脂層、３  金属層、３Ａ  第１金属層、３Ｂ  第２金属層、４  第２樹脂層、４Ａ  第３樹脂層、５  薄肉部、６  厚肉部、７  ピッチングマシン、８  ボール、９  ハイスピードビデオカメラ、１０  支柱、１１  バット吊り下げ台、１２  ゴムベルト、１３  インパルスハンマ、１４  加速度計、１５Ａ，１５Ｂ  チャージアンプ、１６  ＦＦＴアナライザ、１７  コンピュータ、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ  測定点、１９  振動発生機、２０  インピーダンスヘッド、２１  チャージアンプ、２２  騒音・振動解析器、２３  コンピュータシステム、２４  電力増幅器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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