(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
模型のソーラーカー又は教材として用いられるソーラーカーであって、
それぞれ電気的に独立した複数の電気モジュールの領域を有して、光を受けて電気を発電する光電池と、
その各電気モジュールの領域にそれぞれ接続する複数の正極端子及び負極端子の組と、
複数の車輪と、
前記光電池によって発電された電気で前記複数の車輪を駆動する複数の電動機と、
を有し、
前記複数の車輪と、前記複数の電動機と、をソーラーカー本体部とし、
前記光電池と、前記複数の正極端子及び負極端子の組と、を前記ソーラーカー本体部を制御するリモコン部として分離したことを特徴とするソーラーカー。
【請求項２】
前記電気モジュールの領域毎に設けられ、当該領域への光を遮断する遮光部を有することを特徴とする請求項１に記載のソーラーカー。
【請求項３】
前記複数の電動機にコンデンサを電気的に接続するための端子を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のソーラーカー。
【請求項４】
複数の車輪を駆動する複数の電動機を備えた模型の走行車又は教材として用いられる走行車を操作するリモコンであって、
それぞれ電気的に独立した複数の電気モジュールの領域を有して、光を受けて電気を発電する光電池と、
その各電気モジュールの領域にそれぞれ接続する複数の正極端子及び負極端子の組と、
を有し、
前記複数の正極端子及び負極端子は、前記複数の電動機に電気的にそれぞれ接続されることを特徴とする走行車用リモコン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、模型のソーラーカー又は教材として用いられるソーラーカー及びそれに用いられるリモコンに関し、特に複数の電池モジュールの領域から構成された光電池を用いたソーラーカー及びそれに用いられるリモコンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光電池の性能が向上し、光電池を利用した住宅設備や乗り物等が実用化されてきている。このような背景から、小・中学校の理科の授業等でも光電池の仕組みについて扱うことが多くなってきている。このため、学校教育用の教材として、光電池を用いた教材が多く出回っている。
例えば、特許文献１の太陽電池・燃料電池発電システムの教材は、住宅用ソーラーパネルが設置された住宅に見立てた模型である。この模型の住宅の屋根に付いている光電池に光を当てると、例えば住宅の内部にある照明が点灯したり、換気扇が回転したりするようになっている。また、光電池が光を受けなくなると、照明が消灯したり、換気扇が止まったりするようになっている。
【０００３】
また、非特許文献１のソーラーロボットは、自動車の模型である。このソーラーロボットは、自動車に搭載された左右２つの太陽電池モジュールで発電された電気を基に、左右の車輪が独立して回転するようになっている。そして、光の当たる方向が変わると、左右２つの車輪が異なる回転数で回転することから、自動車が光源の方向に進むようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８００３３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】http://members.jcom.home.ne.jp/kobysh/experiment/solar/robo1.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１や非特許文献１の教材では、光電池に光を当てれば模型が動くため、光電池が光を受けることによって光電池で電気が発電されることを、教材を使う子供たちに理解させることができる。しかしながら、特許文献１や非特許文献１の教材は、教材を使う子供たちが実際に自由に模型を動かして楽しみながら使えるものではなかった。どうせ同じことを学ぶのであれば、自由に模型を動かして楽しみながら学んだ方が、勉強への関心が高まる。
そこで、本発明の目的は、上記の課題に鑑み、単に光電池の仕組みを習得するのみならず、自由に動かして楽しみながら光電池への関心を高めることのできるソーラーカー及びそれに用いられるリモコン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】
【０００７】
本発明に係るソーラーカーは、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
本発明に係る第１のソーラーカーは、模型のソーラーカー又は教材として用いられるソーラーカーであって、それぞれ電気的に独立した複数の電気モジュールの領域を有して、光を受けて電気を発電する光電池と、その各電気モジュールの領域にそれぞれ接続する複数の正極端子及び負極端子の組と、複数の車輪と、前記光電池によって発電された電気で前記複数の車輪を駆動する複数の電動機と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記の第１のソーラーカーによれば、光電池の電池モジュールの領域が分かれているため、電池モジュールの複数の領域を覆い方を変えることで各電池モジュールの領域の発電量が変わる。これにより、各電池モジュールの領域と接続された複数の電動機の回転数が異なることにより、ソーラーカーの進む方向を変えることが可能となる。また、各電池モジュールと複数の電動機とを接続する際に、例えば、各電池モジュールを直列に接続した上で、直列に接続された電池モジュールと複数の電動機とを接続することが可能となる。電池モジュールが複数あり、さらに端子も複数あるため、各電池モジュールの接続の仕方を直列又は並列に容易に変更することが可能となる。
【０００９】
本発明に係る第２のソーラーカーは、前記複数の車輪と、前記複数の電動機と、をソーラーカー本体部とし、前記光電池と、前記複数の正極端子及び負極端子の組と、を前記ソーラーカー本体部を制御するリモコン部として分離したことを特徴とする。
上記の第２のソーラーカーによれば、ソーラーカーの構成部を、ソーラーカー本体部とリモコン部とに分けて、リモコン部で各電池モジュールの領域の発電量が変えることで、ソーラーカー本体部を制御することが可能となる。
【００１０】
本発明に係る第３のソーラーカーは、前記電気モジュールの領域毎に設けられ、当該領域への光を遮断する遮光部を有することを特徴とする。
上記の第３のソーラーカーによれば、遮光部を用いて電池モジュールの複数の領域の覆い方を変えることで、各電池モジュールの領域の発電量を変えることが可能となる。
本発明に係る第４のソーラーカーは、前記複数の電動機にコンデンサを電気的に接続するための端子を有することを特徴とする。
上記の第４のソーラーカーによれば、２つの電動機の電気が充電されたコンデンサを接続することができるようにしておくことで、ソーラーカーを光電池とコンデンサとの両方で動くハイブリッド・ソーラーカーにグレードアップすることが可能となる。
【００１１】
本発明に係る走行車用リモコンは、複数の車輪を駆動する複数の電動機を備えた模型の走行車又は教材として用いられる走行車を操作するリモコンであって、それぞれ電気的に独立した複数の電気モジュールの領域を有して、光を受けて電気を発電する光電池と、その各電気モジュールの領域にそれぞれ接続する複数の正極端子及び負極端子の組と、を有し、前記複数の正極端子及び負極端子は、前記複数の電動機に電気的にそれぞれ接続されることを特徴とする。
上記の走行車用リモコンによれば、走行車とリモコンとを接続する際、複数の電気モジュールの領域と複数の電動機とを、複数の正極端子及び負極端子を介して、電気的にそれぞれ接続する。そして、遮光部により光を遮ることで、各電動機の回転数を変化させて、走行車の進行方向を操作することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光電池が少なくとも２つの電池モジュールの領域で構成され、遮光部で電池モジュールの領域を覆うことで各電池モジュールの領域の発電量を変えることができるようになっている。このため、複数の電動機の回転数をそれぞれ変えて、ソーラーカーの進む方向を変えることができる。このように、光電池をソーラーカー本体部のリモコン部として用いて、実際に教材を使う子供たちが自由に模型を動かして楽しみながら、光電池への関心を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るソーラーカー１０の構成を示す図である。
【図２】ソーラーカー本体部１１とリモコン部２１との接続例を示す模式図である。
【図３】リモコン部２１を用いたソーラーカー本体部１１の操作例を示す第１の模式的平面図である。
【図４】リモコン部２１を用いたソーラーカー本体部１１の操作例を示す第２の模式的平面図である。
【図５】リモコン部２１を用いたソーラーカー本体部１１の操作例を示す第３の模式的平面図である。
【図６】リモコン部２１を用いたソーラーカー本体部１１の操作例を示す第４の模式的平面図である。
【図７】コンデンサ４０を電気的に接続するための端子４１付近を示す要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において参照する各図では、他の図と同等の構成要素は同一符号によって示す。
（実施形態）
（ソーラーカー１０の構成）
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るソーラーカー１０の構成を説明する。図１に示すソーラーカー１０は、ソーラーカー本体部１１とリモコン部２１とに分かれている。そして、ソーラーカー本体部１１とリモコン部２１とが、４本のミノムシクリップ付きケーブル３１で接続されている。このソーラーカー１０は、教材を使う子供たちが楽しみながら簡単に組み立てられるような組み立て式になっている。
【００１５】
まず、ソーラーカー本体部１１は、胴体アーム１２、前車輪１３、左後車輪１４、右後車輪１５、左電動機１６、右電動機１７及びギアボックス１８から構成される。
胴体アーム１２に、前車輪１３とギアボックス１８とが取り付けられている。ギアボックス１８は、左電動機１６の回転力を左後車輪１４に、右電動機１７の回転力を右後車輪１５に、それぞれ独立して伝達するためのギアを有している。ギアボックス１８に、左電動機１６及び右電動機１７が取り付けられている。前車輪１３は左電動機１６及び右電動機１７と接続されておらず、前車輪１３には、例えば固定車タイプのキャスタ等が用いられる。左後車輪１４は、ギアボックス１８を介して左電動機１６と接続されている。また、右後車輪１５は、ギアボックス１８を介して右電動機１７と接続されている。左電動機１６は左後車輪１４を駆動し、右電動機１７は右後車輪１５を駆動する。左電動機１６及び右電動機１７には、同一性能の直流電動機を用いる。
【００１６】
また、リモコン部２１は、光電池２２及び遮光部２３から構成される。
光電池２２は、光を受けて電気を発電するものである。この光電池２２は、複数の単体モジュールによって構成されている。複数の単体モジュールのうち、左側の領域に配置されている左側モジュール２２ａを構成する単体モジュールは、その配列方向に直列に接続されている。同様に、右側の領域に配置されている右側モジュール２２ｂを構成する単体モジュールは、その配列方向に直列に接続されている。そして、左側モジュール２２ａには正極端子２２ｃ及び負極端子２２ｄが、右側モジュール２２ｂには正極端子２２ｅ及び負極端子２２ｆが接続されている。
【００１７】
遮光部２３は、左側モジュール２２ａに対応する左遮光部２３Ｌと、右側モジュール２２ｂに対応する右遮光部２３Ｒとから構成されている。左遮光部２３Ｌは、図中に示す矢印ＹＡの方向に動かすことができ、左側モジュール２２ａを覆うことができる。また、右遮光部２３Ｒは、図中に示す矢印ＹＢの方向に動かすことができ、右側モジュール２２ｂを覆うことができる。この左遮光部２３Ｌ及び右遮光部２３Ｒで、光電池２２の左側モジュール２２ａ及び右側モジュール２２ｂを片側ずつ覆ったり、両側同時に覆ったりすることができるようになっている。この遮光部２３の材質には、光を妨げることのできる厚紙や合成樹脂等が用いられる。また、遮光部２３には、このような折りたたみ式のもの以外にも、例えばスライド式のものを用いることもできる。さらには、遮光部２３がなくても、手により、左側モジュール２２ａ又は右側モジュール２２ｂに入光する光を遮ることもできる。
【００１８】
ミノムシクリップ付きケーブル３１は、ミノムシクリップが両端部分に付いた導体ケーブルである。ミノムシクリップが付いているため、各端子間の電気的接続状態を自由につなぎ変えることができるようになっている。また、ミノムシクリップの代わりに、ワニグチクリップを用いても良い。なお、ソーラーカー本体部１１が、リモコン部２１から離れたところを走行するものであるため、長めの長さを有するミノムシクリップ付きケーブル３１を用いる。
例えば、図２に示すように、４本のミノムシクリップ付きケーブル３１を用いて、光電池２２の左側モジュール２２ａの正極端子２２ｃ及び負極端子２２ｄと、左電動機１６の正極端子及び負極端子とを接続する。また、光電池２２の左側２２ｂの正極端子２２ｅ及び負極端子２２ｆと、右電動機１７の正極端子及び負極端子とを接続する。
【００１９】
（リモコン部２１を用いたソーラーカー本体部１１の操作例）
続いて、図３〜図６を参照して、リモコン部２１を用いたソーラーカー本体部１１の操作例を説明する。なお、本実施形態の説明では、光電池２２に与える光の光源に電球３２を用いる。
まず、図３（ａ）に示すように、光電池２２の左側モジュール２２ａ及び右側モジュール２２ｂの両方を左遮光部２３Ｌ及び右遮光部２３Ｒで覆っていない。このとき、光電池２２が電球３２から光を受けると、左側モジュール２２ａ及び右側モジュール２２ｂとでほぼ均一に電気が発電される。このため、図３（ｂ）に示すように、左電動機１６と右電動機１７とがほぼ同じ回転数で回転して、ソーラーカー本体部１１はほぼ真直ぐ進む。
【００２０】
次に、図４（ａ）に示すように、光電池２２の右側モジュール２２ｂだけを右遮光部２３Ｒで覆っている。このとき、光電池２２が電球３２から光を受けると、主に左側モジュール２２ａだけで電気が発電される。このため、図４（ｂ）に示すように、左側モジュール２２ａと接続されている左電動機１６の回転数が、右電動機１７の回転数よりも多くなる。よって、ソーラーカー本体部１１は、図中に示す矢印ＹＲの方向、つまり右寄りの方向に進む。
【００２１】
また、図５（ａ）に示すように、光電池２２の左側モジュール２２ｃだけを左遮光部２３Ｌで覆っている。このとき、光電池２２が光を受けると、主に右側モジュール２２ｂだけで電気が発電される。このため、図５（ｂ）に示すように、右側モジュール２２ｂと接続されている右電動機１７の回転数が、左電動機１６の回転数よりも多くなる。よって、ソーラーカー本体部１１は、図中に示す矢印ＹＬの方向、つまり左寄りの方向に進む。
このように、遮光部２３により光電池２２の覆い方を変えることで、ソーラーカー本体部１１の進む方向を自由に変えることができる。つまり、光電池２２を発電機能を兼ねたリモコンとして用いることができる。そして、教材を使う子供たちが実際に自由に模型を動かして楽しみながら、光電池について学習することができる
【００２２】
また、上述した以外にも、各端子同士の接続方法を変えることができる。例えば、図６（ａ）に示すように、光電池２２の左側モジュール２２ａの負極端子２２ｄと、右側モジュール２２ｂの正極端子２２ｅとをミノムシクリップ付きケーブル３１で接続することで、左側モジュール２２ａと右側モジュール２２ｂとを直列に接続する。左側モジュール２２ａの正極端子２２ｃを左電動機１６及び右電動機１７の正極端子に接続する。また、右側モジュール２２ｂの負極端子２２ｆを左電動機１６及び右電動機１７の負極端子に接続する。
【００２３】
このような接続方法であると、光電池２２の左側モジュール２２ａ及び右側モジュール２２ｂのどちらかを遮光部２３で覆っても、ソーラーカー本体部１１の進行方向を変えることはできない。但し、遮光部２３により光電池２２のモジュールの覆い方を変えることで、ソーラーカー本体部１１の走行スピードを変えることができる。
図６（ｂ）に示すように、右側モジュール２２ｂだけを右遮光部２３Ｒで覆っている場合、光電池２２が電球３２から光を受けて発電することができる発電量は、光電池２２で発電することのできる最大の発電量のほぼ半分である。このため、ソーラーカー本体部１１は後述する図６（ｃ）の場合よりもゆっくりと真直ぐ進む。
【００２４】
そして、図６（ｃ）に示すように、左側モジュール２２ａ及び右側モジュール２２ｂの両側を遮光部２３で覆わないようにすると、光電池２２で最大の発電量の電気が発電される。このため、ソーラーカー本体部１１は、図６（ｂ）の場合よりもスピードを上げて真直ぐ進む。
上述したように接続方法を変えることによって、遮光部２３により光電池２２のモジュールの覆い方を変えると、ソーラーカー本体部１１の走行スピードを変えることができる。
【００２５】
背景技術で上述したような通常の光電池は、正極端子と負極端子とが１組しか付いていなかった。これに対し、本例において用いる光電池２２は、左側モジュール２２ａと右側モジュール２２ｂとに分かれ、正極端子と負極端子とが２組付いている。このため、１つの光電池の中でモジュールを直列に接続したり、並列に接続したりすることができる。そして、光電池２２をリモコンとして用いて、ソーラーカー本体部１１の進む方向やスピードを変えることができる。
【００２６】
（変形例）
なお、光電池２２は、左側モジュール２２ａと右側モジュール２２ｂとの２つに分かれているが、より多くのモジュールに分かれていても良い。例えば、４つのモジュールを設けて、その４つのモジュールを左側モジュールと右側モジュールとに２つずつ使うこともできる。上述したように、ミノムシクリップ付きケーブル３１を用いて様々な接続の仕方ができるので、例えば直列につなぐモジュールの数が多くなるほど発電量が多くなることを、教材を使う子供たちに理解させることができる。
また、本実施形態では、電動機と接続されている車輪は左右一対の２つの後車輪だけであったが、これ以外にも、例えば前後左右に４つの車輪を付けて、これらの車輪を各モジュールの複数系統で制御すれば、ソーラーカー本体部１１を回転させる等のより複雑な動きを行うこともできる。
【００２７】
さらに、蓄電池を追加し、蓄電池を光電池と共に接続しても良い。例えば、図７に示すように、左電動機１６及び右電動機１７に、電荷が充電されたコンデンサ４０を電気的に接続するための端子４１を、ソーラーカー本体部１１の胴体アーム１２に設けておく。そして、端子４１にコンデンサ４０を取り付けた上で、コンデンサ４０と、左電動機１６及び右電動機１７とをミノムシクリップ付きケーブル３１で接続することができる。これにより、ソーラーカーを、光電池２２とコンデンサ４０との両方で駆動するハイブリッド・ソーラーカーにグレードアップすることができる。コンデンサ４０には、例えば２．５Ｖ、１０Ｆ程度の定格の電解コンデンサを用いれば良い。これにより、光電池２２とコンデンサ４０との両方が機能しているときに最大の発電量となることを、教材を使う子供たちに一層楽しく理解させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
例えば、光電池の仕組みについて扱う小・中学校の理科の授業等で、学習用の教材として利用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１０                    ソーラーカー
１１                    ソーラーカー本体部
１２                    胴体アーム
１３                    前車輪
１４                    左後車輪
１５                    右後車輪
１６                    左電動機
１７                    右電動機
１８                    ギアボックス
２１                    リモコン部
２２                    光電池
２３                    遮光部
３１                    ミノムシクリップ付きケーブル
【図１】
0005583525.tif 000002
【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】
0005583525.tif 000007
【図７】
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