(57)【要約】      （修正有）【課題】風やゴムの働きをとらえることを内容とする授業について、歯車機構における変速と風の力の強弱とを把握するのに適した理科実験用手回し送風装置を提供する。【解決手段】理科実験用手回し送風装置について、入力部１９−１，１９−２，１９−３における回転数を変速して出力部に伝えるために、複数個の歯車を組み合わせて構成された歯車装置と、上記歯車装置の任意の変速段における歯車軸に手回しハンドル２０を取り付け可能とした手動入力部と、入力部における回転数が歯車装置の変速比に応じて変速され、送風装置の風量変化として把握されるように出力部に取り付けられたファン１１とを備えて構成する。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
理科実験用手回し送風装置であって、
入力部における回転数を変速して出力部に伝えるために複数個の歯車を組み合わせて構成された歯車装置と、上記歯車装置の任意の変速段における歯車軸に手回しハンドルを取り付け可能とした手動入力部と、入力部における回転数が歯車装置の変速比に応じて変速され、送風装置の風量変化として把握されるように出力部に取り付けられたファンとを備えて構成された理科実験用手回し送風装置。
【請求項２】
歯車装置は、１対２の変速比を有する大小２個の歯車を同軸に設けた同軸歯車を、大歯車が小歯車に噛み合う配置で３個配列して入力部を構成し、上記３個の同軸歯車の第１、第３歯車の歯車軸に手回しハンドルを取り付ける手動入力部を設け、第２歯車の大歯車にはそれを第１、第３歯車と同方向へ回転させるために同じ歯数の入力専用歯車を噛みあわせ、入力専用歯車の歯車軸に手回しハンドルを取り付ける手動入力部を設けて構成された請求項１記載の理科実験用手回し送風装置。
【請求項３】
送風装置は扇風機の形態を有しており、その台座の部分に手回しハンドルの格納部を設けた構成を有する請求項２記載の理科実験用手回し送風装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、理科実験用手回し送風装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
小学校の理科授業においては、エネルギーについての基本的な見方や概念の把握を目的として、風やゴムで物が動く様子を比較しながら調べ、風やゴムの働きをとらえることを内容とする項目がある。風やゴムの働きに関する実験として、従来は、３段階程度に風力調節の可能な電動式の送風機を使用していたが、学習の目的である風量の差による力の伝達を感じ取るということが困難であるという問題があった。これに対して、電力を使用しない手動の実験装置であれば手にかかる負荷を感じられ、回転数により風量を調整できることが分かり、エネルギーについての基本的な見方や概念の把握にも有効であると判断されるが、適当な装置が見当たらない。
【０００３】
歯車を使用した教材に関しては、特開平１１−２３９６７８号があるが、これは出力軸上の従動ギヤに選択的に噛み合う出力ギヤを中間ギヤと同軸にかつ中間ギヤと一体回転可能に設けた変速装置に関するもので、モーターを動力としており、また、歯車のどれとどれがかみ合っているのかも分かりにくい。特開２０００−１１２３３７号は教材用時計に関して、短針と長針を、１：１２の回転比率で連動回転させる歯車機構を組み込んで、ダイヤル操作により長針のみを回転させ、分表示窓の数字が移動している間に、時表示窓の数字が変わらないように形成したもので、歯車で針の動くことは分かるが歯車による変速比の把握に適しているとはいえない。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２３９６７８号
【特許文献２】特開２０００−１１２３３７号
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は前記の点に着目してなされたもので、その課題は、風やゴムの働きをとらえることを内容とする授業について、歯車機構における変速と風の力の強弱とを把握するのに適した理科実験用手回し送風装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するため、本考案は、理科実験用手回し送風装置について、入力部における回転数を変速して出力部に伝えるために複数個の歯車を組み合わせて構成された歯車装置と、上記歯車装置の任意の変速段における歯車軸に手回しハンドルを取り付け可能とした手動入力部と、入力部における回転数が歯車装置の変速比に応じて変速され、送風装置の風量変化として把握されるように出力部に取り付けられたファンとを備えて構成するという手段を講じたものである。
【０００７】
上記の構成において、歯車装置が所定の変速比を持った動力の伝達装置であることは、一般の歯車と変わるところはなく、その歯車装置の一端ないしは一部に入力部が設定される。入力部として、本発明では、上記歯車装置の任意の変速段における歯車軸に手回しハンドルを取り付け可能とした手動入力部を有している。ハンドルは、任意の歯車軸に付け変えることができ、それによって変速という概念を把握することに役立つ。
【０００８】
本考案の装置における歯車装置は、例えば歯数１０と２０の大小の歯車を用いて、回転数が２倍ないしは半分になることを理解させ、それを繰り返し配置することによって、４倍、８倍、１６倍或いは４分の１、８分の１、１６分の１と出力部の回転数が変化することを理解させることができる。回転数の増減は、手回しハンドルにかかる操作力の増減となって現れるから、児童は風力の増大が負荷の増大の結果であるということをも、同時に知ることになる。
【０００９】
本考案は、入力部における回転数が歯車装置の変速比に応じて変速され、送風装置の風量変化として把握されるように出力部に取り付けられたファンを備えて構成されている。このファンは出力部即ち歯車装置の出力軸に取り付けられるものであるが、ファンの取り付け軸を任意の位置に選べるようにし、手回しハンドルを一定の位置に取り付けるようにしても、変速比と風量の関係について同様の理解を得られることは明らかである。
【００１０】
上記歯車装置は、例えば１対２の変速比を有する大小２個の歯車を同軸に設けた同軸歯車を、大歯車が小歯車に噛み合う配置で３個配列して入力部を構成し、上記３個の同軸歯車の第１、第３歯車の歯車軸に手回しハンドルを取り付ける手動入力部を設け、第２歯車の大歯車にはそれを第１、第３歯車と同方向へ回転させるために同じ歯数の入力専用歯車を噛みあわせ、入力専用歯車の歯車軸に手回しハンドルを取り付ける手動入力部を設けることができる。これによって、第１、第３歯車及び入力専用歯車の歯車軸に取り付ける手回しハンドルの回転方向が一致することとなる。
【００１１】
上記ファンはどのような形状、構造を持っていても良い。例えば扇風機の形態である場合には、そのファンによって扇風機と同じような風力を得るにはどれほどの回転数が必要か、また、それを維持し続けるためにどれほどの体力を必要とするかを、操作する者の手にかかる力の増減によって知ることができる。
【００１２】
なお、手回しハンドルについては、任意の歯車軸に着脱することを要件とするものであるが、使用しないときには格納して置くことができる。この場合、扇風機の形態を有する送風装置であれば、その台座を利用してハンドルの格納部を設けることができる。
【考案の効果】
【００１３】
本考案は以上のように構成されかつ作用するものであるから、風やゴムの働きをとらえることを内容とする授業において有効な、歯車機構における変速と風の力の強弱とを把握するのに適した理科実験用手回し送風装置を提供することができるという効果を奏する。特に、本考案によれば、ファンの回転数の増減は、手回しハンドルにかかる操作力の増減に応じて現れるから、児童は、風力の増大が負荷の増大の結果であるということを知ることとなる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図示の実施形態を参照して本考案をより詳細に説明する。図は、本考案に係る理科実験用手回し送風装置１０を示すもので、図１ないし図６に示したように送風用のファン１１を備えた扇風機の形態を有しており、ファン１１は本体の防護ケージ１２で囲まれ、本体下部に台座１３、本体上部に取っ手１４を備えている。
【００１５】
本考案の手回し送風装置１０は歯車装置１５を有しており、歯車装置１５は入力部１６における回転数を変速して出力部１８に伝えるために複数個の歯車１７を組み合わせて構成されている。その複数個の歯車１７から成る歯車装置１５の一端ないしは一部に上記の入力部１６が後述するように設定され、出力軸１６には上記のファン１１が取り付けられている。
【００１６】
図示の例における歯車装置１５について、図４及び５を参照して説明する。図示の歯車装置１５は１対２の変速比を有する大小２個の歯車を同軸に設けた同軸歯車を、５段の速度増加が得られるように配列し、手動入力手段としてその内の第１、第２、第３の３個を大歯車が小歯車に噛み合うように配置したもので、上記第１、第３歯車の歯車軸に手回しハンドル２０を取り付ける入力部１６を設けており、図５において各歯車に記入した数字はそれぞれの歯車の固有番号を示す。２の数字を記入した第２歯車の大歯車にはそれを第１、第３歯車と同方向へ回転させるために同じ歯数の入力専用歯車を第４歯車として噛みあわせているので、第１、第３歯車と入力専用の第４歯車の歯車軸１９−１、１９−２、１９−３が手回しハンドル２０を取り付ける手動入力部１６を構成する。
【００１７】
図５について説明を捕捉すると、第１歯車と第４歯車は大歯車のみ、第７歯車は小歯車のみでそれぞれが構成され、第４歯車を除いて、全て大歯車と小歯車が噛み合い第１歯車から第７歯車までの間に５段にわたって回転数が増大する。全ての大歯車、全ての小歯車は共通の噛み合い可能な歯型を有しており、歯数は大歯車、小歯車で同数である。また、歯車軸１９−１、１９−２、１９−３の手動入力部１６は角軸型のキーであり、手回しハンドル２０に設けられた角軸孔２１と係合可能な構造になっている。
【００１８】
上記の入力部１６ないし出力部１８を有する歯車装置１５は、鋼板より成る歯車装置枠２２に組み付けられている（図４Ｂ参照）。本考案の場合この歯車装置１５を分解可能な構造とする必要性は必ずしもないが、分解可能かつ歯車を交換可能とする変更も容易になし得るので、そうすることによってより高度な学習に耐えるものとなる。
【００１９】
図示の送風装置１０は扇風機の形態を有しており、さらにその台座１３の部分に手回しハンドル２０の格納部２３を設けた構成を有している。図示の格納部２３は、台座１３の裏面側に設けられており、蓋２４を外し（図６Ａ、Ｂ参照）て、手回しハンドル２０を差し込み、蓋２４を閉めることができる（図３Ｂ）。
【００２０】
本考案に係る理科実験用手回し送風装置１０を使用する場合には、本体裏面の防護ケージ１２に露出している歯車軸１９−１、１９−２、１９−３のどれかの角軸型のキーに手回しハンドル２０の角軸孔２１を係合させて取り付ける。図３Ｂでは本体裏面が現れているので、図５に示した本体正面における歯車の配置とは位置関係が左右逆になっている。
【００２１】
ここで今、１番のキーに手回しハンドル２０を係合させた場合、２番、３番、５番、６番及び７番と５段階に増速されることになるから、出力軸１８は２倍の５乗即ち１番の歯車軸１９−１の３２倍の速度で回転する。４番のキーに手回しハンドル２０を係合させたときは、３番、５番、６番及び７番と４段階に増速されることになるから、出力軸１８は２倍の４乗即ち１番の歯車軸１９−１の１６倍の速度で回転することになる。さらに３番のキーに手回しハンドル２０を係合させたときは、５番、６番及び７番と３段階に増速されることになるから、出力軸１８は２倍の３乗即ち１番の歯車軸１９−１の８倍の速度で回転することになる。
【００２２】
このように構成されている本考案の装置１０では、仮に、出力部１８の軸に手回しハンドル２０を直結可能として、その場合と比較すると、８倍速から３２倍速までの範囲で出力軸の回転数を変化させられることが分かる。従って、ファン１１の回転数に、仮に、風量が比例するとした場合、本考案の装置１０による風量は８倍から３２倍までの範囲で変化する。実際に３２倍の風量変化を実感できないとしても、児童は風量変化を明確に感じとり、かつまた風量に応じて手回しハンドル２０を通じて負担の増加をも感じることになるから、風やゴムの働きをとらえることを内容とする授業についても、目的を良く達成できることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本考案に係る理科実験用手回し送風装置の一例を示す斜視図である。
【図２】同上の手回し送風装置の正面図である。
【図３】同じくＡは上面図、Ｂは背面図、Ｃは側面図である。
【図４】同じく歯車装置の説明図でＡは歯車のみの正面図、Ｂは歯車装置枠に組み付けた状態の正面図である。
【図５】同じくＡは歯車装置の説明図、Ｂは手回しハンドルの斜視図である。
【図６】同じく本考案の説明図でＡは手回しハンドル格納部の斜視図、Ｂは手回しハンドル格納時の斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  理科実験用手回し送風装置
１１  ファン
１２  防護ケージ
１３  台座
１４  取っ手
１５  歯車装置
１６  入力部
１７  歯車
１８  出力部
１９−１、１９−２、１９−３  歯車軸  
２０  手回しハンドル
２１  角軸孔
２２  歯車装置枠
２３  格納部
２４  蓋
【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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