(57)【要約】【課題】発砲スチロールからなる球状部材を用いた場合でも連結部材を挿し込んでしっかり保持することができるとともに連結部材の抜き差し動作の繰り返しに対して耐久性のある分子模型を提供することを目的とするものである。【解決手段】分子模型は、発泡スチロールからなる球状部材１と、球状部材１を連結する直管状の連結部材３と、球状部材１に挿し込まれた際の抜け止め用突起が外周面に形成されるとともに内部に挿し込まれた連結部材３の端部を圧接保持する保持用突起が内周面に形成された接続部材２とを備えている。抜け止め用突起により接続部材２は球状部材１内に係合状態となって連結部材３とともに引き抜かれることはなく、保持用突起により連結部材３は接続部材２によりしっかりと保持されて繰り返し抜き差しされても抜けやすくなることはない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡スチロールからなる球状部材と、前記球状部材を連結する直管状の連結部材と、前記球状部材に挿し込まれた際の抜け止め用突起が外周面に形成されるとともに内部に挿し込まれた前記連結部材の端部を圧接保持する保持用突起が内周面に形成された接続部材とを備えていることを特徴とする分子模型。
【請求項２】
前記接続部材は、前記球状部材に挿し込む先端部が半球状の曲面に形成されるとともに前記連結部材を挿し込む後端部にはフランジ状の開口縁部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の分子模型。
【請求項３】
前記球状部材の表面には、前記接続部材の挿し込み位置を示す窪みが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の分子模型。
【請求項４】
発泡スチロールからなる球状部材及び当該球状部材を連結する直管状の連結部材を備える分子模型に用いられるとともに当該球状部材及び当該連結部材を接続する分子模型用接続部材であって、前記球状部材に挿し込まれた際の抜け止め用突起が外周面に形成されるとともに内部に挿し込まれた前記連結部材の端部を圧接保持する保持用突起が内周面に形成されており、前記球状部材に挿し込む先端部が半球状の曲面に形成されるとともに前記連結部材を挿し込む後端部にはフランジ状の開口縁部が形成されていることを特徴とする分子模型用接続部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質を構成する分子の構造を立体的に表示する分子模型に関する。
【背景技術】
【０００２】
学校の理科教育では、物質を構成する分子の構造に関する理解を容易にするために分子模型が教材として使用されている。分子模型は、例えば、複数の原子を表す球状部材を棒状部材で結合して分子構造を立体的に表示することで、分子模型を見て分子構造を具体的にイメージすることができ、また自ら分子模型を組み立てることで分子構造に対する理解を深めることが可能となる。
【０００３】
こうした分子模型としては、特許文献１では、発泡スチロールにより形成された原子模型に単数又は複数の挿入孔を形成し、挿入孔に硬質且つ軽量の接続棒を挿入することにより原子模型を相互に結合させるようにしたものが提案されている。また、特許文献２では、元素の大きさに応じて形成した球体の表面に原子価に応じた本数の柱状の手部を設けた原子模型と、原子模型の手部を連結筒を介して連結する分子模型が記載されている。
【０００４】
また、本発明者は、複数の枝状部を隣接する枝状部間が所定の角度で中心部から延在させて中心から２πｒ（θ／３６０）の位置に分子鎖固定位置を有する樹枝状部材を用い、半径ｒの球状部材の外周に沿って樹枝状部材を延在させて、球状部材の分子鎖固定位置に相当する位置に針状部材を固定して、結合角度θの分子鎖を有する分子模型を作製する方法を提案している（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２０２２６０号公報
【特許文献２】特開２００２−１７５００７号公報
【特許文献３】特許第３７５７２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１及び３では、発泡スチロールからなる球状部材を原子模型に用いているので、材料が安価で様々な原子の結合状態を表示することができる点でメリットがある。
【０００７】
しかしながら、発泡スチロールからなる球状部材に棒状部材を挿し込んで連結する場合、球状部材の同じ穴に棒状部材を繰り返して挿し込んでいると、棒状部材が抜けやすくなり、立体的に組み立てることが困難になる。棒状部材が抜けやすくなった場合に別の位置に新たに棒状部材を挿し込むことも考えられるが、挿し込み穴が多数形成されて挿し込み位置が分かりにくくなる。
【０００８】
特許文献２では、球体表面に柱状の手部を設けて連結筒を挿し込むことで抜けにくくしているが、球体表面の手部を予め形成しておくため、多様な原子の結合様式に対応することが困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、発砲スチロールからなる球状部材を用いた場合でも連結部材を挿し込んでしっかり保持することができるとともに連結部材の抜き差し動作の繰り返しに対して耐久性のある分子模型を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る分子模型は、発泡スチロールからなる球状部材と、前記球状部材を連結する直管状の連結部材と、前記球状部材に挿し込まれた際の抜け止め用突起が外周面に形成されるとともに内部に挿し込まれた前記連結部材の端部を圧接保持する保持用突起が内周面に形成された接続部材とを備えていることを特徴とする。さらに、前記接続部材は、前記球状部材に挿し込む先端部が半球状の曲面に形成されるとともに前記連結部材を挿し込む後端部にはフランジ状の開口縁部が形成されていることを特徴とする。さらに、前記球状部材の表面には、前記接続部材の挿し込み位置を示す窪みが形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る分子模型用接続部材は、発泡スチロールからなる球状部材及び当該球状部材を連結する直管状の連結部材を備える分子模型に用いられるとともに当該球状部材及び当該連結部材を接続する分子模型用接続部材であって、前記球状部材に挿し込まれた際の抜け止め用突起が外周面に形成されるとともに内部に挿し込まれた前記連結部材の端部を圧接保持する保持用突起が内周面に形成されており、前記球状部材に挿し込む先端部が半球状の曲面に形成されるとともに前記連結部材を挿し込む後端部にはフランジ状の開口縁部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上記のような構成を備えることで、接続部材の外周面に形成された抜け止め用突起により球状部材に挿し込んだ際に接続部材がしっかりと保持されて、連結部材を引き抜く際にも球状部材から接続部材が連結部材とともに引き抜かれるのを防止することができる。そして、球状部材の任意の位置に接続部材を挿し込むことができるので、原子の結合様式に合わせて接続部材を挿し込み、分子構造を正確に表現することが可能となる。
【００１３】
また、接続部材の内周面に形成された保持用突起により直管状の連結部材の端部が圧接保持されて連結部材をしっかりと保持することができ、球状部材に挿し込んだ接続部材に対して連結部材の抜き差し動作を繰り返しても連結部材が抜けやすくなることがほとんどない。連結部材は、直管状に形成されて内部が空洞になっているため、接続部材に連結部材を挿し込むと保持用突起に連結部材の外面が圧接してわずかに圧縮変形するようになり、連結部材を抜けにくくするとともに抜き差し動作を繰り返しても抜けやすくなることを抑止することができる。
【００１４】
そして、球状部材に挿し込む接続部材の先端部を半球状の曲面に形成することで、接続部材を球状部材の中心に向かって容易に挿し込むことができる。また、連結部材を挿し込む接続部材の後端部にフランジ状の開口縁部を形成することで、球状部材に接続部材を挿し込む際にフランジ状の開口縁部に指を当てて球状部材の表面に当接するまで挿し込めば確実に接続部材を固定することができ、接続部材を引き抜く際にも開口縁部を把持して容易に引き抜くことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る実施形態に関する概略構成図である。
【図２】球状部材に接続部材を挿し込む場合を示す説明図である。
【図３】接続部材を取り付けた球状部材に連結部材を取り付ける場合を示す説明図である。
【図４】接続部材に関する正面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図及び斜視図である。
【図５】球状部材に取り付けた接続部材に連結部材を挿し込んだ状態を示す断面図である。
【図６】本実施形態の変形例に関する概略構成図である。
【図７】接続部材に関する正面図、Ｃ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図及び斜視図である。
【図８】球状部材に取り付けた接続部材に連結部材を挿し込んだ状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明に係る実施形態である分子模型に関する概略構成図である。分子模型は、発泡スチロールからなる球状部材１、球状部材１に中心方向に向かって挿し込まれた合成樹脂製の接続部材２及び接続部材２に両端部を挿し込んで保持される合成樹脂製で直管状の連結部材３を備えている。球状部材１は、原子模型に相当しており、分子構造の結合位置に対応して複数の接続部材２が埋め込まれている。そして、表示する分子構造に合わせて連結部材３を接続部材２に挿し込んで複数の球状部材１を組み立てていくことで分子模型を容易に作成することができ、複雑な分子構造でも正確に表示することが可能となる。
【００１８】
接続部材２及び連結部材３は、ポリプロピレン等の合成樹脂材料を用いて公知の方法で成形することができる。
【００１９】
図２は、球状部材１に接続部材２を挿し込む場合を示す説明図である。球状部材１には、予め接続部材２の挿し込み位置に対応してマーク１０及び１１が表示されている。マーク１０は、特許文献３に記載されているように、分子を構成する原子間の結合位置に対応する指標シートを球状部材１の表面に密着させて、指標位置に合わせてマーク１０及び１１を付与すればよい。指標シートの指標位置には、予め穴が形成されており、その穴に合わせて球状部材１の表面に色付けしたり、窪みを形成してマーク１０及び１１を付与することができる。マークを窪みで形成することで、接続部材２の挿し込みの際に接続部材２の先端を窪みに押し当てて位置決めすることができ、マークの表示位置に接続部材２を正確に挿し込むことが可能となる。
【００２０】
この例では、マーク１０は、略半球面状の窪みを形成してｓｐ3混成軌道に対応させて表示しており、マーク１１は、三角形状の窪みを形成してｓｐ2混成軌道に対応させて表示している。
【００２１】
接続部材２を球状部材１に挿し込む場合には、マーク１０に接続部材２の先端部を位置合せして、球状部材１の表面に対して直交方向にほぼ沿うように接続部材２を立てた状態に設定して接続部材２の後端部を直交方向に押し込むように挿し込めばよい。
【００２２】
図３は、接続部材２を取り付けた球状部材１に連結部材３を取り付ける場合を示す説明図である。連結部材３の端部を接続部材２の内部に形成された保持空間に挿し込むことで連結部材３が接続部材２に保持されるようになり、球状部材１及び連結部材３がしっかりと連結された状態にすることができる。
【００２３】
図４は、接続部材２に関する正面図（図４（ａ））、Ａ−Ａ断面図（図４（ｂ））、Ｂ−Ｂ断面図（図４（ｃ））及び斜視図（図４（ｄ））である。また、図５は、球状部材１に取り付けた接続部材２に連結部材３を挿し込んだ状態を示す断面図である。
【００２４】
接続部材２は、円筒状の保持部２０を備えており、その後端部（図４（ａ）では上端部）が開口して連結部材の挿し込み口となっており、挿し込み口の周囲にフランジ状の開口縁２１が形成されている。また、保持部２０の先端部（図４（ａ）では下端部）は、半球状の曲面に形成されている。
【００２５】
保持部２０の先端部を半球状の曲面に形成しているので、図２に示すように、先端部を球状部材１の表面に押し当てると、球状部材１の表面が曲面形状に合わせてめり込むように変形していき、スムーズに接続部材２を挿し込むことができる。また、後端側にフランジ状の開口縁２１を形成しているので、開口縁２１に指の腹を押し当てて接続部材２の挿し込み動作を簡単に行うことができ、また、開口縁２１が球状部材１に当接するまで挿し込むことで確実に接続部材２を埋め込むとともに接続部材２を引き抜く際には開口縁２１を把持して引き抜くことができる。
【００２６】
保持部２０には、後端側から軸方向に沿って一対の切溝２２が対向する位置に形成されており、切溝２２を先端方向に延長した線上に一対の抜け止め用突起２３が外周面に形成されている。また、保持部２０の内周面には、後端側から軸方向に沿って３本の保持用突起２４が等間隔で形成されている。保持用突起２４は、切溝２２とほぼ同じ長さで直線状に突出している。
【００２７】
保持部２０に一対の切溝２２を軸方向に沿って形成しておくことで、連結部材３を挿し込んだ際に保持部２０が拡径するように変形するため、図５に示すように、連結部材３が容易に挿し込めるとともに保持部２０の内周面に形成された保持用突起２４が連結部材３に圧接してしっかり保持するようになる。連結部材３は、保持部２０内の保持空間に挿し込んだ状態では、保持用突起２４に線状に圧接しているため、圧接部分でわずかに変形して保持されるようになり、接続部材２から抜けにくくなる。
【００２８】
抜け止め用突起２３は、細幅で突出形成されており、先端側では半球状の曲面に沿うように傾斜面が形成され、後端側では軸方向と直交する方向に段差面が形成されている。そのため、図２に示すように、接続部材２の先端部を球状部材１の表面に押し当てて挿し込む場合には、抜け止め用突起２３が傾斜面に沿ってスムーズに挿し込むことができるが、接続部材２を球状部材１から引き抜く方向に引っ張ると、図５に示すように、後端側の段差面が球状部材１の内部に食い込んで係止状態となっているため、容易に引き抜くことはできない。また、接続部材２が球状部材１に挿し込まれた状態では、抜け止め用突起２３により接続部材２が軸方向の回りに回転できないようになるため、接続部材２に連結部材３を挿し込んだ状態で球状部材１が回転することはなく、安定した連結状態を保持することができる。
【００２９】
連結部材３を保持用突起２４の圧接保持に抗して引き抜く力は、接続部材２の抜け止め用突起２３を球状部材１との係止状態から外す力よりも小さいため、連結部材３を引っ張ると常に連結部材３のみが接続部材２から引き抜かれ、接続部材２が連結部材３とともに引き抜かれることはない。
【００３０】
また、連結部材３の抜き差し動作を繰り返した場合、保持部２０の切溝２２が形成されているため、連結部材３が引き抜かれた後保持部２０の形状は元に戻るようになり、保持部２０が拡径した状態に変形したままとはならず連結部材３が外れやすくなることはない。
【００３１】
図６は、本実施形態の変形例に関する概略構成図である。この例では、球状部材１の大きさが大きくなっており、球状部材１のサイズに合わせて接続部材４及び連結部材５のサイズも大きくなっている。
【００３２】
図７は、接続部材４に関する正面図（図７（ａ））、Ｃ−Ｃ断面図（図７（ｂ））、Ｄ−Ｄ断面図（図７（ｃ））及び斜視図（図７（ｄ））である。また、図８は、球状部材１に取り付けた接続部材４に連結部材５を挿し込んだ状態を示す断面図である。
【００３３】
接続部材４は、円筒状の保持部４０を備えており、その後端部（図７（ａ）では上端部）が開口して連結部材の挿し込み口となっており、挿し込み口の周囲にフランジ状の開口縁４１が形成されている。また、保持部４０の先端側（図７（ａ）では下端側）には、保持部４０より小径の円筒状の挿入部４２が軸方向に延設されており、挿入部４２の先端部は半球状の曲面に形成されている。
【００３４】
挿入部４２の先端部を半球状の曲面に形成しているので、先端部を球状部材１の表面に押し当てると、球状部材１の表面が曲面形状に合わせてめり込むように変形していき、スムーズに接続部材４を挿し込むことができる。また、後端側にフランジ状の開口縁４１を形成しているので、開口縁４１に指の腹を押し当てて接続部材４の挿し込み動作を簡単に行うことができ、また、開口縁４１が球状部材１に当接するまで挿し込むことで確実に接続部材２を埋め込むとともに接続部材４を引き抜く際には開口縁４１を把持して引き抜くことができる。
【００３５】
挿入部４２には、先端部の曲面の対向する位置に一対の抜け止め用突起４３が外周面に形成されている。抜け止め用突起４３は、細幅で突出形成されており、先端側では半球状の曲面に沿うように傾斜面が形成され、後端側では軸方向と直交する方向に段差面が形成されている。そのため、接続部材４の先端部を球状部材１の表面に押し当てて挿し込む場合には、抜け止め用突起４３が傾斜面に沿ってスムーズに挿し込むことができるが、接続部材４を球状部材１から引き抜く方向に引っ張ると、図８に示すように、後端側の段差面が球状部材１の内部に食い込んで係止状態となっているため、容易に引き抜くことはできない。
【００３６】
また、接続部材４が球状部材１に挿し込まれた状態では、抜け止め用突起４３により接続部材４が軸方向の回りに回転できないようになるため、接続部材４に連結部材５を挿し込んだ状態で球状部材１が回転することはなく、安定した連結状態を保持することができる。
【００３７】
保持部４０の内周面には、後端側から軸方向に沿って３本の保持用突起４４が等間隔で形成されている。連結部材５を保持部４０内に挿し込んだ際に、図８に示すように、保持部４０の内周面に形成された保持用突起４４が連結部材５に圧接してしっかり保持するようになる。連結部材５は、保持部４０内の保持空間に挿し込んだ状態では、保持用突起４４に線状に圧接しているため、圧接部分でわずかに変形して保持されるようになり、接続部材４から抜けにくくなる。
【００３８】
連結部材５を保持用突起４４の圧接保持に抗して引き抜く力は、接続部材４の抜け止め用突起４３を球状部材１との係止状態から外す力よりも小さいため、連結部材５を引っ張ると常に連結部材５のみが接続部材４から引き抜かれ、接続部材４が連結部材５とともに引き抜かれることはない。
【００３９】
接続部材４には、接続部材２に示すような切溝が保持部に形成されていないが、接続部材４の肉厚が大きくなって変形しにくくなっており、主に連結部材５が変形して保持されるようになる。そのため、連結部材５の抜き差し動作を繰り返しても連結部材５が抜けやすくなることはない。
【００４０】
以上説明したように、接続部材の外周面に抜け止め用突起を形成するとともに内周面に保持用突起を形成したので、球状部材に対して任意の位置に接続部材を挿し込んで連結部材をしっかりと保持することができる。また、接続部材に対して連結部材を繰り返し抜き差ししても連結部材が抜けやすくなることはほとんどない。
【符号の説明】
【００４１】
１    球状部材
２    接続部材
23    抜け止め用突起
24    保持用突起
３    連結部材
４    接続部材
43    抜け止め用突起
44    保持用突起
５    連結部材
【図１】
2011123226.tif 000003
【図２】
2011123226.tif 000004
【図３】
2011123226.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011123226.tif 000007
【図６】
2011123226.tif 000008
【図７】
2011123226.tif 000009
【図８】
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