(57)【要約】      （修正有）【課題】電磁誘導により回転体内部のＬＥＤを発光させることで電流の確認ができる児童や幼児を対象とした簡易型発電発光体験装置を提供する。【解決手段】透明ケース１は、学年の低い児童や幼児がつまめる幅と奥行きと高さをもったものとし、その中に入れる小型コイル２は鉄心に極細の銅線やエナメル線を巻いたコイルである。小型コイル２の両端の線とＬＥＤ３の足の２本を各々接続する。透明ケース１の中央に小型コイル２と小型コイル２に接続したＬＥＤ３を納める。重心のずれ防止対策として、小型コイル２の上下にストロー又はチューブ４を納める。透明ケース１に納めた小型コイル２と小型コイル２に接続したＬＥＤ３とストロー又はチューブ４を接着テープで固定する。上記の小型コイルとＬＥＤを納めた回転体を回転させて磁石５に近づけることにより、回転体側のＬＥＤが発光する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
鉄心に極細の銅線やエナメル線を巻いたコイルの両端とＬＥＤの足２本をそれぞれ接続し、学年の低い児童や幼児がつまめる幅と奥行きと高さをもった透明ケースの内部中央に納めて固定した回転体を回転させて磁石に近づけることにより、回転体側のＬＥＤを発光させることを特徴とした発電体験装置。
【請求項２】
前記回転体は、学年の低い児童や幼児がつまめる幅と奥行きと高さをもった透明ケースとし、その中に入れるコイルは極細の銅線やエナメル線を巻いた小型コイルにしたことを特徴とした請求項１に記載の発電体験装置。
【請求項３】
前記回転体は、回転による発光確認し易くするため、回転体を透明ケースにしたことを特徴とした請求項１、および請求項２に記載の発電体験装置。
【請求項４】
前記回転体の底部と上蓋部のそれぞれの中心近傍に対象にあけた２穴にひも１本が輪になるように通して結び、玩具ぶんぶんごまのように回転させ、固定した磁石に近づけることにより、回転体の内部のＬＥＤを発光させることを特徴とした請求項１、請求項２、および請求項３に記載の発電体験装置。
【請求項５】
前記回転体より一回り大きい透明ケースのふたの外側に取り付けられた取っ手を回転させることにより、それに貫通して取り付けられた歯車大と回転体上蓋部外側の中心部の歯車小が連動して回転体が速やかに回転し、外側の透明ケース内部に取り付けた磁石に反応して回転体のＬＥＤが発光することを特徴とした請求項１、請求項２、および請求項３に記載の発電体験装置。
【請求項６】
前記回転体より一回り大きい透明ケースのふたの外側に取り付けられた取っ手を回転させることにより、それに貫通して取り付けられた滑車大と回転体上蓋部外側の中心部の滑車小がベルトで繋がって連動して回転体が速やかに回転し、外側の透明ケース内部に取り付けた磁石に反応して回転体のＬＥＤが発光することを特徴とした請求項１、請求項２、および請求項３に記載の発電体験装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、科学概念の入門期である児童や幼児を対象とした、電磁誘導により回転体内部のＬＥＤを発光させた簡易型発電体験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  電磁誘導の実験について、先行技術は、回転体に磁石をつけて回転させ、別所に固定したコイルに接続したＬＥＤを発光させる装置であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録第３１２３００１号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１２３４９３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】森川真希他、「日本理科教育学会全国大会発表論文集第５号」、日本理科教育学会、２００７年、ｐ．１５５
【非特許文献２】小野寺敬他、「日本理科教育学会全国大会発表論文集第５号」、日本理科教育学会、２００７年、ｐ．１５６
【非特許文献３】小野寺敬、「日本理科教育学会全国大会発表論文集第５号」、日本理科教育学会、２００７年、ｐ．３７４
【非特許文献４】小野寺敬、「日本理科教育学会全国大会発表論文集第６号」、日本理科教育学会、２００８年、ｐ．４２９
【非特許文献５】小野寺敬、「日本理科教育学会全国大会発表論文集第７号」、日本理科教育学会、２００９年、ｐ．３７１
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】  学年の低い児童や幼児向けに、回転させるという操作性の面白さや回転体側の視覚によるＬＥＤの発光確認など、科学的面白さや仕組みを具えた電磁誘導による発電体験装置は知られていない。【０００６】  上記先行技術は、回転する側に磁石があり別所に固定したコイルに接続したＬＥＤの発光によって電流を確認するものであった。回転する側にコイルとＬＥＤがあり別所に固定した磁石によって回転体側が発光するタイプの発電体験装置は知られていない。【０００７】  上記先行技術では、電磁誘導によってＬＥＤを発光させるために必要なコイルの巻数では、回転体側にそのコイルとＬＥＤを納めると、本体のかさや重量が増し、十分な回転が得られず、ＬＥＤを発光させることができなかった。【０００８】  上記先行技術の実験装置は、定量的に測定する装置であるため、組み立て材料のパーツが多く、年少者には組み立てが難しい。科学概念の入門期である学年の低い児童や幼児が自分自身で簡単に製作できる発電体験装置は知られていない。【０００９】  上記先行技術の実験装置は、磁石の数や巻数の異なるコイル等により定量的に測定する装置であるため、年少者には操作が難しい。科学概念の入門期である学年の低い児童や幼児が楽しみながら操作して科学体験できる教育教材としての発電体験装置は知られていない。【００１０】  本考案は、回転体となるケースの中に小型コイルとコイルに接続したＬＥＤを納めて回転させ、固定した磁石に近づけることで発光させる構造とし、科学概念の入門期である学年の低い児童や幼児向けの教育教材として、簡単に製作や操作ができ、楽しみながら科学体験ができる発電体験装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本考案は、学年の低い児童や幼児向けに、回転体側のＬＥＤを発光させることで、回転させるという操作性の面白さや回転体側の視覚によるＬＥＤの発光確認など、科学的面白さや仕組みを具えたことを特徴とした電磁誘導による発電体験装置である。【００１２】  発光のために最小限必要な材料として小型コイルとＬＥＤを納めた回転体を回転させて磁石に近づけることにより、回転体側のＬＥＤが発光することを特徴とした発電体験装置である。【００１３】  回転体は、学年の低い児童や幼児がつまめる幅と奥行きと高さをもった透明ケースとし、その中に入れるコイルは極細の銅線やエナメル線を巻いた小型コイルにしたことを特徴とした発電体験装置である。【００１４】  回転体は、回転による発光確認し易くするため、回転体を透明ケースにしたことを特徴とした発電体験装置である。【００１５】  材料は、回転体となる透明ケース、その中に入れる電磁誘導による発光のために最小限必要である小型コイルとＬＥＤ、中央に固定させるためのストロー又はチューブ、および磁石としたことを特徴とした発電体験装置である。
【考案の効果】
【００１６】  電磁誘導により回転体側のＬＥＤが発光することにより、学年の低い児童や幼児が興味をもち、回転させるという操作性の面白さを感じたり、回転体側の視覚によるＬＥＤの発光を確認したりしながら、楽しんで学ぶことが可能である。【００１７】  回転体は、学年の低い児童や幼児がつまめる幅と奥行きと高さをもった透明ケースとし、中に入れるコイルは極細の銅線やエナメル線を巻いた小型コイルを用いたことにより、小さく軽量化され、回転が速やかになり、連続して発光させることが可能である。【００１８】  回転体が透明ケースであるため発光が見やすく、またＬＥＤの色や透明ケースのふたの色を変えることにより、学年の低い児童や幼児がより興味や関心をもって、電磁誘導体験をすることが可能である。【００１９】  材料は、回転体となる透明ケース、その中に入れる小型コイル・ＬＥＤ・固定用のストロー又はチューブ、および磁石であり、電磁誘導による発光の仕組みが基本的で分かりやすい構造である。【００２０】  材料が少なく、基本的で分かりやすい構造であるため、学年の低い児童や幼児でも簡単に製作および操作をすることができ、ＬＥＤの発光の体験を通して電流の確認や仕組みを知ることが可能である。【００２１】  科学概念の入門期の児童や幼児にとって、科学的面白さや仕組みに興味がもてる教育教材として、教育的効果を高められる構造となった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本考案の発電体験装置を示した見取り図。
【図２】本考案の発電体験装置のケース内部を示した図。
【図３】実施例１、本考案の発電体験装置に玩具「ぶんぶんごま」様にひもを用いた場合の見取り図。
【図４】実施例２、本考案の発電体験装置に歯車を用いた場合の回転体となる部分の見取り図。
【図５】実施例２、本考案の発電体験装置に歯車を用いた場合の見取り図。
【図６】実施例３、本考案の発電体験装置に滑車とベルトを用いた場合の回転体となる部分の見取り図。
【図７】実施例３、本考案の発電体験装置に滑車とベルトを用いた場合の見取り図。
【考案を実施するための形態】
【００２３】  以下、図１、２に従って、本考案の形態について説明する。
【００２４】  本考案は、電磁誘導により回転する側にある小型コイルとコイルに接続したＬＥＤを発光させる構造で電流を確認する装置として、学年の低い児童や幼児でも簡単に製作や操作できるものにすることである。
【００２５】  図１および図２における透明ケース１は、学年の低い児童や幼児がつまめる幅と奥行きと高さをもったものとし、その中に入れる小型コイル２は鉄心に極細の銅線やエナメル線を巻いたコイルである。
【００２６】  小型コイル２の両端の線とＬＥＤ３の足の２本を各々接続する。
【００２７】  透明ケース１の中央に小型コイル２と小型コイル２に接続したＬＥＤ３を納める。重心のずれ防止対策として、小型コイル２の上下にストロー又はチューブ４を納める。
【００２８】  透明ケース１に納めた小型コイル２と小型コイル２に接続したＬＥＤ３とストロー又はチューブ４を接着テープで固定する。
【００２９】  透明ケース１のふたを閉め、回転によるふたの外れ防止対策として、ケースのふたと本体の合わせ部分を接着テープでとめる。
【実施例１】
【００３０】  以下、図３を参照して、本考案の回転体をひもで回転させる実施例１を説明する。【００３１】  ６はタコ糸等のひもからなり、ひもを通すために、透明ケース１の本体の底部と上蓋部のそれぞれの中心近傍に対象にあけた２穴に、ひも６が輪になるように通して結ぶ。その際、持ち手の指をひもの縒りで挟むことを防止するためチューブ７も通しておく。【００３２】  小型コイル２の両端の線とＬＥＤ３の足の２本を各々接続する。【００３３】  透明ケース１の中央に小型コイル２と小型コイル２に接続したＬＥＤ３を納める。ひも６が絡まないように注意しながら、重心のずれ防止対策として、小型コイル２の上下にストロー又はチューブ４を納める。【００３４】  透明ケース１に納めた小型コイル２と小型コイル２に接続したＬＥＤ３とストロー又はチューブ４を接着テープで固定する。【００３５】  机上などの平面に磁石５を設置する。【００３６】  小型コイル２と小型コイル２に接続したＬＥＤ３の入った透明ケース１を中心にして、ひも６の両端にチューブ７を位置させ、その２カ所を両手で持つ。【００３７】  両手を軸として中央部にある透明ケース１を回転させ、ひも６に縒りをかける。【００３８】  その後、両手でひも６を左右に引いたり緩めたりすることで、ひも６の縒りが増加し、透明ケース１は回転を繰り返す。【００３９】  この動作を続けることにより、透明ケース１の回転力が増加し高速回転する。【００４０】  高速回転している透明ケース１を机上などの平面に置いた磁石５に近づけて回し続けると、電磁誘導により電流が生じてＬＥＤは発光する。【００４１】  ひもを繰り返し左右に引いたり緩めたりすることで縒りがほどけたり戻ったりする運動は続き、ＬＥＤの発光は繰り返される。
【実施例２】
【００４２】  以下、図４と図５を参照して、本考案の回転体を歯車で回転させる実施例２を説明する。【００４３】  図４の９ａのボルトとナットは回転体の支持用として取り付ける。ボルトを透明ケース１の本体底部中心の内側から貫通させ、ナットで固定する。【００４４】  また、９ｂのボルトとナットも回転体の支持用として取り付ける。ボルトを透明ケース１の上蓋部中心の内側から貫通させ、歯車小１０を通してナットで固定する。【００４５】  小型コイル２の両端の線とＬＥＤ３の足の２本を各々接続する。【００４６】  透明ケース１の中央に小型コイル２と小型コイル２に接続したＬＥＤ３を納める。重心のずれ防止対策として、小型コイル２の上下にストロー又はチューブ４を納める。【００４７】  透明ケース１に納めた小型コイル２と小型コイル２に接続したＬＥＤ３とストロー又はチューブ４を接着テープで固定する。【００４８】  透明ケース１のふたを閉め、回転によるふたの外れ防止対策として、ケースのふたと本体の合わせ部分を接着テープでとめる。これが回転体となる。【００４９】  次に、図５の８の透明ケース大は、図４で示した回転体の外側を包むものである。【００５０】  透明ケース大８の本体底部と上蓋部中心に穴をあける。【００５１】  透明ケース大８のふた裏側に、回転体に取り付けた歯車小１０と噛み合って回転するように歯車大１１を取り付ける。【００５２】  透明ケース大８の内側側面に磁石５を接着テープで固定する。【００５３】  透明ケース大８の中に図４の回転体を納める際、透明ケース１の本体底部中央に取り付けたボルトとナット９ａと上蓋部中央に取り付けた歯車小１０のボルトとナット９ｂを透明ケース大８の底部と上蓋部中央に貫通させる。【００５４】  透明ケース大８のふたに取り付けた歯車大１１に手回し用Ｌ字型取っ手１２を取り付ける。【００５５】  透明ケース大８のふた部分にある歯車大１１に取り付けた手回し用Ｌ字型取っ手１２を回すと透明ケース大８の内部にある透明ケース１が回転する。回転により回転体内部の小型コイル２と透明ケース大８の側面に取り付けた磁石５が電磁誘導を引き起こし、ＬＥＤは発光する。
【実施例３】
【００５６】  以下、図６と図７を参照して、本考案の回転体を滑車とベルトで回転させる実施例３を説明する。【００５７】  図６の９ａのボルトとナットは回転体の支持用として取り付ける。ボルトを透明ケース１の本体底部中心の内側から貫通させ、ナットで固定する。【００５８】  また、９ｂのボルトとナットも回転体の支持用として取り付ける。ボルトを透明ケース１の上蓋部中心の内側から貫通させ、滑車小１３を通してナットで固定する。【００５９】  小型コイル２の両端の線とＬＥＤ３の足の２本を各々接続する。【００６０】  透明ケース１の中央に小型コイル２と小型コイル２に接続したＬＥＤ３を納める。重心のずれ防止対策として、小型コイル２の上下にストロー又はチューブ４を納める。【００６１】  透明ケース１に納めた小型コイル２と小型コイル２に接続したＬＥＤ３とストロー又はチューブ４を接着テープで固定する。【００６２】  透明ケース１のふたを閉め、回転によるふたの外れ防止対策として、ケースのふたと本体の合わせ部分を接着テープでとめる。これが回転体となる。【００６３】  次に、図７の８の透明ケース大は、図６で示した回転体の外側を包むものである。【００６４】  透明ケース大８の本体底部と上蓋部中心に穴をあける。【００６５】  透明ケース大８のふた裏側に、回転体に取り付けた滑車小１３とベルトを介して回転するように近傍に滑車大１４を取り付ける。【００６６】  透明ケース大８の内側側面に磁石５を接着テープで固定する。【００６７】  透明ケース大８の中に図６の回転体を納める際、透明ケース１の本体底部中央に取り付けたボルトとナット９ａと上蓋部中央に取り付けた滑車小１３のボルトとナット９ｂを透明ケース大８の底部と上蓋部中央に貫通させる。【００６８】  回転体中央の滑車小１３と透明ケース大８のふた裏に取り付けた滑車大１４にベルトをかける。【００６９】  透明ケース大８のふたに取り付けた滑車大１４に手回し用Ｌ字型取っ手１２を取り付ける。【００７０】  透明ケース大８のふた部分にある滑車大１４に取り付けた手回し用Ｌ字型取っ手１２を回すと透明ケース大８の内部にある透明ケース１が回転する。回転により回転体内部の小型コイル２と透明ケース大８の側面に取り付けた磁石５が電磁誘導を引き起こし、ＬＥＤは発光する。
【産業上の利用可能性】
【００７１】  小学校、中学校の理科教育の電気の分野、電磁誘導、電流、起電力、発電、モーターの仕組み等理科教育教材として利用可能である。【００７２】  科学遊び用の組み立て玩具、「光るぶんぶんごま」や「光る手回しケース」などの玩具として利用可能である。
【符号の説明】
【００７３】１    透明ケース
２    小型コイル
３    ＬＥＤ
４    ストロー又はチューブ
５    磁石
６    ひも
７    チューブ
８    透明ケース大
９ａ  支柱用ボルトとナット
９ｂ  支柱用ボルトとナット
１０  歯車小
１１  歯車大
１２  手回し用Ｌ字型取っ手
１３  滑車小
１４  滑車大
１５  ベルト
【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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