(57)【要約】      （修正有）【課題】初等理科教育において電気エネルギーの光、音、熱、運動、蓄電などへの変換をスムーズに把握し、電気の実用される状況を的確にとらえられる電気実験装置を提供する。【解決手段】ハンドル操作によって駆動され発電する発電機１１を有し、かつ、発生した電力を利用するために発電機１１に接続された出力ソケットを有する手動発電機１１と、電力を受け入れる入力ソケットを有し、受け入れた電力を利用するために入力ソケットに接続された複数個の出力端子を含む出力部２２を備えている配電装置１２及び手動発電機１１と配電装置１２を電気的に接続する電気コード１３を含んで構成する。【選択図】図８
0003147353.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ハンドル操作によって駆動され発電する発電機を有し、かつ発生した電力を利用するために発電機に接続された出力ソケットを有する手動発電機と、
電力を受け入れるための入力ソケットを有し、受け入れた電力を利用するために入力ソケットに接続された複数個の出力端子を含む出力部を備えている配電装置と、
上記手動発電機と配電装置を電気的に接続する電気コードを含んで構成された
発電機を有する電気実験装置。
【請求項２】
手動発電機は、発電量の大小を決定する演算部と、演算部において決定された発電量の大小に応じて点灯し、表示する複数個の点灯部を有している請求項１記載の発電機を有する電気実験装置。
【請求項３】
複数個の出力端子を含む出力部は、電球、ブザー、ヒーター、モーター、コンデンサー及び、各出力部への通電をオン、オフするためのスイッチを備えている請求項１記載の発電機を有する電気実験装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、手動発電機と配電装置を接続して構成される理科教材に適した発電機を有する電気実験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、電気に関する実験として、手回し発電機などを使用して発電し、作り出した電気を光、音、熱、運動などに変えることができ、また蓄電することができるという事項について学習する。これまでのこの種の実験装置では、電気と光、電気と音、電気と熱、電気と運動など個々の関係を扱う学習キットが別々に作られており、キット毎に配線を必要とするなど、本来の授業の趣旨から離れたことに時間を割かざるを得ないという傾向があった。また、手回し発電機については発電量が分からないという問題があった。
【０００３】
これに対して理科実験を扱う発明、考案は多くはなく、電気に関するものを見ると特開平１１−２８２３４１号の静電高圧発生装置、実用新案登録第３０８１３４４号の直流モーターの原理学習用実験器を見出す程度である。これらは本考案との関係もあまりないけれども、一つの実験目的だけを扱う点において、従来の学習キットの典型といえなくもない。即ち、電気をエネルギー源としてとらえ、その利用に関する知識を理解させるために有効なものとは考えられない。このように従来の電気の利用に関する理科教材は、さらに工夫、改良の余地がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２８２３４１号
【特許文献２】実用新案登録第３０８１３４４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、初等理科教育において電気エネルギーの光、音、熱、運動、蓄電などへの変換をスムーズに把握し、電気の実用される状況を的確にとらえられるようにすることである。また、本考案の他の課題は、授業において理解することが求められている電気と光、音、熱、運動、蓄電などの要素をひとまとめにして扱うことが可能であり、また、発電量の目安を知ることができる電気実験装置を提供することである。また、本考案の他の課題は、配線をつなぎ変えることなくスイッチのオン、オフで複数個の出力部を選択可能な発電機を有する電気実験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、ハンドル操作によって駆動され発電する発電機を有し、かつ発生した電力を利用するために発電機に接続された出力ソケットを有する手動発電機と、電力を受け入れるための入力ソケットを有し、受け入れた電力を利用するために入力ソケットに接続された複数個の出力端子を含む出力部を備えている配電装置と、上記手動発電機と配電装置を電気的に接続する電気コードを含んで構成するという手段を講じたものである。
【０００７】
本考案の装置は、手動発電機と、配電装置及びそれらを接続するために電気コードを具備している。手動発電機はいうまでもなく電気を発生する装置であり、配電装置は発生した電気エネルギーの実用状況ないしは形態を教えるための装置である。即ち、電気エネルギーは、光、音、熱、運動、蓄電などの消費形態を取り得るので、それをひとまとめにして理解させるための手段、構成が配電装置に備え付けられている。
【０００８】
手動発電機は、前述した手回し発電機と同じく発電機能を有している。しかしながら、本考案における手動発電機は、発電量の大小を判別する演算部と、演算部において決定された発電量の大小に応じて点灯し、表示する複数個の点灯部を有する形態を取ることができる。このようにすることは、ハンドル操作によって発電量が変化するという事実を知ることができ、かつまた光、音、熱、運動などの実用形態にも差が現れるということを知る上で有効である。
【０００９】
上記配電装置は、電力を受け入れるための入力ソケットを有し、かつまた、受け入れた電力を利用するために、入力ソケットに配線によって接続された、複数個の出力端子を含む出力部を備えている。出力部において、出力端子は外部機器への電力供給口として、外部機器の電気コードを接続する部分である。
【００１０】
上記配電装置は、また、複数個の出力端子を含む出力部として、電球、ブザー、ヒーター、モーター、コンデンサー及び、各出力部への通電をオン、オフするためのスイッチを備えることができる。この構成によって、配線をつなぎ変えることなくスイッチのオン、オフで複数個の出力部を選択することが可能となる。
【考案の効果】
【００１１】
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、初等理科教育において必要とされている、電気エネルギーの光、音、熱、運動、蓄電などへの変換をスムーズに、しかもひとまとめにして把握し、電気の実用されている状況を的確にとらえることができるという効果を奏する。また、本考案によれば、授業において理解することが求められている電気と光、音、熱、運動、蓄電などの要素をひとまとめにして扱うことでき、かつまた、発電量の目安を知ることができる電気実験装置を提供することができる。また、本考案によれば、配線をつなぎ変えることなくスイッチのオン、オフで複数個の出力部を選択可能である発電機を有する電気実験装置を提供することができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１２】
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１は、本考案に係る発電機を有する電気実験装置１０を構成する手動発電機１１と、配電装置１２及び電気コード１３の内の手動発電機１１を示している。なお、本考案に係る発電機を有する電気実験装置１０の全体構成は図８に示されている。
【００１３】
図示の手動発電機１１は、ハンドル１４の操作によって駆動され発電する発電機１５を内蔵しており、かつまた、発電量の大小を判別する演算部１６と、演算部１６において決定された発電量の大小に応じて点灯する点灯部１７を有している。点灯部１７は、発電機１５において発生した電力量を表示する数個のＬＥＤから成り、発電量が小さければ１個点灯、発電量が増大すれば２個点灯、さらに増大して最大になると３個点灯、のようにして発生した電力量を表示する。
【００１４】
また、手動発電機１１は、発電機１５として公知の電気モーターを使用している。従って、この発電機１５は、２極以上のコイルを卷回した回転子、ブラシ及び回転子の周囲に配置した磁石から成る周知の構成を備えている。図示の例において、演算部１６は発電機１５における出力を整流回路１６ａ、平滑コンデンサー１６ｂ、電圧安定化装置１６ｃを有して構成され、点灯部１７として１個の抵抗を介して最小発電量で点灯する緑色ＬＥＤ１７ａ、４個のダイオードを介して中間発電量で点灯する黄色ＬＥＤ１７ｂ、さらに１個のダイオードと抵抗を介して最大発電量で点灯する赤色のＬＥＤ１７ｃを備えている（図３参照）。
【００１５】
手動発電機１１は下部にグリップ部１９そしてスタンド台２０を有しており、グリップ部１９を握り締め安定させた状態として、ハンドル１４を操作し発電を行えるように図っている。さらに、手動発電機１１には発電した電力を利用するために、発電機１５に接続されている出力ソケット１８が備え付けられている。後述するように、出力ソケット１８には電気コード１３のプラグ２７が抜き差しされる。
【００１６】
本考案における配電装置１２は、電力を受け入れるための入力ソケット２１を有し、かつまた、受け入れた電力を利用するために、入力ソケット２１に配線によって接続されている、５個の出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅを含む出力部２２を備えている。出力部２２において、各出力端子２２ａ・・・は外部機器への電力供給口として外部機器に通じる電気コードを接続する部分である。
【００１７】
図示の配電装置１２はやや扁平な盤状構造を有しており、その５個の出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅの位置の盤面には、電気エネルギーの光への変換を示す内部機器の例として豆球２３ａ、音への変換を示すオルゴール２３ｂ、運動への変換を示すモーター（その回転軸のみを図示した。）２３ｃ、熱への変換を示すヒーター２３ｄ、蓄電への変換を示すコンデンサー２３ｅ及びそれぞれの表示が設けられている。また、盤面には出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅと対応する内部機器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅの切り替えのためのスイッチ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅが設置されている（図６参照）。
【００１８】
配電装置１２において、２５ａはＬＥＤより成り蓄電が使用可能な状態にまで進行していることを知らせる充電灯、２５ｂは蓄えられた電気を放電するための放電スイッチを示す。なお、放電スイッチ２５ｂはコンデンサー２３ｅに蓄えられた電気を強制放電し、それによって次の者が直ちに本考案の発電実験装置１０を使用した発電実験を行えることを目的として設けられている。配電装置１２の回路構成は図７に例示されており、入力ソケット２１に接続された正負の配線２６ａ、２６ｂ、それらの配線に接続された外部機器への接続線２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ、２６ｇを有し、上記の接続線２６ｃ〜２６ｇにスイッチ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅが配置されている。上記各スイッチ２４ａ〜２４ｅは、それぞれ内部機器を使用する端子１、５番と内部機器を使用しない端子２、６番及び外部機器を使用するための端子３、７番を備えている。
【００１９】
このように構成された本考案に係る発電機を有する電気実験装置１０は、例えば図８に例示されている状態で使用する。即ち、手動発電機１１の出力ソケット１８と配電装置１２の入力ソケット２１に電気コード１３のプラグ２７、２８をそれぞれ差し込んで、手動発電機１１と配電装置１２を接続する。配電装置１２の各スイッチ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅが内部機器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅに切り替えられている場合、ハンドル１４を操作すると手動発電機１１において上記回転数に応じた電力が発生し、点灯部１７は、発電機１５において発生した電力量を表示するので、図示の例では緑色、黄色、赤色の順に最小、中間、最大の発電量の目安を知ることができる。
【００２０】
また、各内部機器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅにおいては、豆球２３ａの点灯、オルゴール２３ｂの奏鳴、モーター２３ｃの回転、ヒーター２３ｄの発熱及びコンデンサー２３ｅの充電が行われる。従って、児童は、豆球２３ａの点灯による電気エネルギーの光への変換、オルゴール２３ｂの奏鳴による電気エネルギーの音への変換、モーター２３ｃの回転による電気エネルギーの動力への変換、ヒーター２３ｄの発熱による電気エネルギーの熱への変換及びコンデンサー２３ｅの充電による電気エネルギーの光への変換が行われていることを知るものとなる。なお、モーター２３ｃについてはその回転軸にファン２９などを取り付けることによってその回転を観察することができる。
【００２１】
配電装置１２の各スイッチ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅが、５個の出力端子２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅに切り替えられている場合、ハンドル１４を操作すると、前記と同様に手動発電機１１において上記回転数に応じた電力が発生し、点灯部１７にて発電機１５に発生した電力量を表示する。そして、例えば外部機器のオルゴール３０を使用するときに、児童はコードの被覆を剥いで導線３１を露出させ、出力端子２２ｂに接続することによってそれを奏鳴できることを知る。他の外部機器についても全く同様に接続して発電操作をすれば作動することが分かる。かくして、発電による電気エネルギーの発生と、その光、音、熱、運動、蓄電などへの利用形態をひとまとめにして把握することできるものである。
【００２２】
このような構成を有する本考案の装置１０では、配電装置１２に２次出力ソケット３２を設けて、さらに接続範囲を拡張することができる。例えば、この２次出力ソケット３２は別の外部機器の接続に使っても良いし、また、２個、３個の配電装置１２の接続に使っても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本考案に係る発電機を有する電気実験装置を構成する手動発電機の斜視図である。
【図２】同上の装置の正面図である。
【図３】同上におけるＬＥＤ点灯回路の回路図である。
【図４】同上の装置を構成する配電装置の斜視図である。
【図５】配電装置の側面図である。
【図６】同上における電気エネルギーの光、音、熱、運動、蓄電などの要素への変換を示す内部機器及び外部機器との関連を説明する部分説明図である。
【図７】同じく配電装置の回路図である。
【図８】本考案に係る発電機を有する電気実験装置の使用状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  発電機を有する電気実験装置
１１  手動発電機
１２  配電装置
１３  電気コード
１４  ハンドル
１５  発電機
１６  演算部
１７  点灯部
１８  出力ソケット
１９  グリップ部
２０  スタンド台
２１  入力ソケット
２２  出力部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ  内部機器
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ  スイッチ
２５ａ  充電灯
２５ｂ  放電スイッチ
２６ａ、２６ｂ  正負の配線
２７、２８  プラグ
２９  ファン
３０  外部オルゴール
３１  導線
３２  ２次出力ソケット
【図１】
0003147353.tif 000003
【図２】
0003147353.tif 000004
【図３】
0003147353.tif 000005
【図４】
0003147353.tif 000006
【図５】
0003147353.tif 000007
【図６】
0003147353.tif 000008
【図７】
0003147353.tif 000009
【図８】
0003147353.tif 000010