(57)【要約】【課題】熱電発電素子によって発電された電力を利用して曲を演奏することのできるオルゴールを提供する。【解決手段】温度差を利用して熱電発電を行う熱電発電ユニットと、この熱電発電ユニットにより発電された電力を利用して曲を演奏するオルゴールユニットとを備えたことを特徴とするオルゴール。【選択図】　図１
2004126167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度差を利用して熱電発電を行う熱電発電ユニットと、この熱電発電ユニットにより発電された電力を利用して曲を演奏するオルゴールユニットとを備えたことを特徴とするオルゴール。
【請求項２】
請求項１に記載されたオルゴールにおいて、前記熱電発電ユニットは、内部に水を収容可能な水槽部と、この水槽部のいずれかの部位に配置された熱電発電素子と、を有することを特徴とするオルゴール。
【請求項３】
請求項２に記載されたオルゴールにおいて、前記熱電発電素子は、一方の面を前記水槽部の内部に向けるとともに他方の面を前記水槽部の外部に向けて配置したものであることを特徴とするオルゴール。
【請求項４】
請求項３に記載されたオルゴールにおいて、前記一方の面が放熱面であり、他方の面が吸熱面であることを特徴とするオルゴール。
【請求項５】
請求項４に記載されたオルゴールにおいて、前記放熱面には放熱フィンが設けられていることを特徴とするオルゴール。
【請求項６】
請求項４又は５に記載されたオルゴールにおいて、前記吸熱面には吸熱板又は吸熱フィンが設けられていることを特徴とするオルゴール。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれかに記載されたオルゴールにおいて、前記熱電発電ユニットにおける電気配線部分は絶縁構造を有することを特徴とするオルゴール。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれかに記載されたオルゴールにおいて、前記熱電発電ユニットは２以上の熱電発電素子を含むことを特徴とするオルゴール。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載されたオルゴールにおいて、前記オルゴールユニットは、熱電発電ユニットにより発電された電力を利用して回転するモータと、演奏曲の情報が記録された回転ドラムであって前記モータにより駆動される回転ドラムと、この回転ドラムのピンにより弾かれて曲を演奏する振動片と、を有することを特徴とするオルゴール。
【請求項１０】
請求項９に記載されたオルゴールにおいて、前記オルゴールユニットは、前記モータの回転を減速して回転ドラムに伝える減速機構をさらに有することを特徴とするオルゴール。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載されたオルゴールにおいて、前記モータは微弱電流でも回転可能なモータであることを特徴とするオルゴール。
【請求項１２】
請求項９乃至１１のいずれかに記載されたオルゴールにおいて、前記オルゴールユニットは防水構造を有することを特徴とするオルゴール。
【請求項１３】
請求項９乃至１２のいずれかに記載されたオルゴールにおいて、前記オルゴールユニットは一又は複数の穴を有し、この穴は連続多孔質構造を有する撥水性膜で塞がれていることを特徴とするオルゴール。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載されたオルゴールにおいて、前記オルゴールユニットは前記熱電発電ユニットの上に積層して配置されてなることを特徴とするオルゴール。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかに記載されたオルゴールにおいて、前記オルゴールユニットと前記熱電発電ユニットとはコネクタによって電気的に脱着可能な構造を有することを特徴とするオルゴール。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかに記載されたオルゴールにおいて、前記オルゴールユニットと前記熱電発電ユニットとの電気的脱着可能構造は防水構造を有することを特徴とするオルゴール。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれかに記載されたオルゴールにおいて、前記熱電発電ユニットの内部に連通する給排水ユニットをさらに備えたことを特徴とするオルゴール。
【請求項１８】
請求項１７に記載のオルゴールにおいて、前記熱電発電ユニットと前記給排水ユニットとは一体化されてなることを特徴とするオルゴール。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載のオルゴールにおいて、前記給排水ユニットの開口部を開閉するためのキャップをさらに備えたことを特徴とするオルゴール。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれかに記載のオルゴールにおいて、このオルゴールを風呂の湯に浮かべたときに安定させるためのスタビライザをさらに備えたことを特徴とするオルゴール。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれかに記載のオルゴールにおいては、前記熱電発電ユニットにより発電された電力を利用して発光する光源をさらに備えたことを特徴とするオルゴール。
【請求項２２】
請求項３に記載されたオルゴールにおいて、前記一方の面が吸熱面であり、他方の面が放熱面であることを特徴とするオルゴール。
【請求項２３】
温度差を利用して熱電発電を行う熱電発電素子と、この熱電発電素子で発電された電力を利用して曲を演奏するオルゴール機構と、を有するオルゴールユニットからなることを特徴とするオルゴール。
【請求項２４】
請求項２３に記載のオルゴールにおいて、前記オルゴールユニットは冷却カートリッジ着脱部又は冷却カートリッジ載置部を有し、前記熱電発電素子の放熱面は冷却カートリッジに熱的に接続されるよう構成され、前記熱電発電素子の吸熱面は前記オルゴールユニットの底面又は側面に配置された吸熱板又は吸熱フィンに熱的に接続されてなることを特徴とするオルゴール。
【請求項２５】
熱電発電素子により発電された電力を利用して曲を演奏することを特徴とするオルゴール。
【請求項２６】
熱電発電素子により発電された電力を利用して曲を演奏することを特徴とする風呂玩具用オルゴール。
【請求項２７】
熱電発電素子により発電された電力を利用して曲を演奏することを特徴とする教材用オルゴール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、熱電発電素子により発電された電力を利用して曲を演奏するオルゴールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、熱電発電素子の熱電発電機能を説明するための図である。図９（ａ）は多数のペルチェ素子が直列に接続された構造を有する熱電発電素子８００の熱電発電機能を説明する図であり、図９（ｂ）は多数のペルチェ素子が並列に接続された構造を有する熱電発電素子８０２の熱電発電機能を説明する図である。
【０００３】
熱電発電素子８００は、図９（ａ）に示されるように、吸熱側電極８３０Ｈと放熱側電極８３０Ｌとの間に、Ｐ型半導体８１０Ｐと、Ｎ型半導体８１０Ｎとを交互にπ型に配列させた構造を、吸熱側セラミクス８２０Ｈと放熱側セラミクス８２０Ｌとでさらにサンドイッチした構造を有している。
【０００４】
このため、吸熱側電極８３０Ｈ側を、熱水に接触させる等の手段により放熱側電極８３０Ｌ側よりも高温状態とすると、熱電発電素子８００の上部（吸熱側電極８３０Ｈ側）においては周囲からエネルギを吸収して電子がエネルギレベルの低い状態から高い状態へと移行し、下部（放熱側電極８３０Ｌ側）においては、電子がエネルギレベルの高い状態から低い状態へと移行して余ったエネルギを周囲の結晶格子に与える。このため、熱が矢印Ｄ方向に伝達されるとともに熱電発電素子８００には起電力が生じる。
【０００５】
すなわち、Ｎ型半導体８１０Ｎにおいて電子（−）が矢印Ｂ方向に、またＰ型半導体８１０Ｐにおいてはホール（＋）が矢印Ｃ方向に流れ、結果として電流が流れることになる。
【０００６】
これによって、放熱側電極８３０Ｌに導電線によって接続された電圧計Ｖ及び電流計Ａの針が、発生した電圧及び電流に応じて振れると共に、負荷に電流が流れ所定の動作が行われる。その結果、熱エネルギは電気エネルギに変換され、変換された電気エネルギーは、負荷部分で有効に利用される。図９（ｂ）の熱電発電素子８０２においても、基本的には図９（ａ）の熱電発電素子８００の場合と同じように、熱電発電機能を発揮する。
【０００７】
このように、熱電発電素子は、温度差を電力に変換する機能を有するため、例えば特許文献１に開示されているように温泉熱電発電システムの用途に応用する提案がなされている（特許文献１参照。）。
【０００８】
一方、オルゴールは、演奏曲の情報が記録された回転ドラムをぜんまいのエネルギーを利用して回転させ、この回転ドラムのピンで振動片を弾いて曲を演奏する物品である。そして、高級感のある置物として古くより広く親しまれている物品である。近年では、電気エネルギーを利用して曲を演奏するように構成された電動オルゴールも知られている（例えば、特許文献２〜８参照。）。
図１０は、これらのうち特許文献２に記載されたオルゴールの説明図である。図１０に示されるように、このオルゴール９２０は、演奏曲の情報が記録された回転ドラム９２８と、この回転ドラム９２８で弾いて曲を演奏するための振動片９３０と、回転ドラム９２８を回転させるためのモータ９２２と、このモータ９２２の駆動力を回転を減速して回転ドラムに伝達するための減速機構９２４，９２６と、これらを載置する載置台９３４とを備えており、電気エルギーを利用して曲を演奏するように構成されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−２４７７５３号公報
【特許文献２】特開昭６０−６８５９５号公報
【特許文献３】実開平６−２５８８９号公報
【特許文献４】実開平６−４３６９８号公報
【特許文献５】実開平７−２６８９２号公報
【特許文献６】特開平７−３０２０７７号公報
【特許文献７】特開平８−５０４７６号公報
【特許文献８】特開平８−２２１０５７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献には電気エネルギーを利用して曲を演奏するオルゴールは開示されているが、熱電発電素子によって発電された電力を利用して曲を演奏するオルゴールは開示されていない。
【００１１】
そこで、本発明は、上記したように温度差を電力に変換する機能を有する熱電発電素子によって発電された電力を利用して曲を演奏するオルゴールを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明のオルゴールは、温度差を利用して熱電発電を行う熱電発電ユニットと、この熱電発電ユニットにより発電された電力を利用して曲を演奏するオルゴールユニットとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このため、本発明のオルゴールによれば、温度差を電力に変換する機能を有する熱電発電素子によって発電された電力を利用して曲を演奏することができる。このため、本発明のオルゴールによれば、温度差を利用して曲を演奏することができるので、熱電発電を楽しみながらオルゴールの曲を聴くことができる。また、ぜんまいをまかなくとも曲を演奏できるため便利であると同時に、ぜんまいがさびつくことに起因する故障をなくすることができる。また、本発明のオルゴールによれば、電池などの電源がなくても曲を演奏できるため省エネルギーに役立つと同時に、熱電発電ユニットを使用した効果が目に見えるようになり火力発電や原子力発電を代替する代替エネルギーの普及・啓蒙に役立つ。
【００１４】
また、本発明のオルゴールによれば、例えば風呂の湯を高熱源として利用することにより風呂でオルゴールの曲を楽しめるため、風呂のリラックス効果に加えてオルゴールのリラックス効果、癒し効果が得られ、本発明のオルゴールを利用することにより心身からリフレッシュすることができる。また、オルゴールの音に風呂特有の音響効果（エコー）が加わるのでオルゴールの音が独特の音に変化し、これによってさらにリフレッシュ効果が高まる。また、風呂の湯に浮かべて利用すれば、それ行為自体が面白いためさらにリフレッシュ効果が高まる。また、温度差によって曲のテンポが微妙に変化するためそれが心地よくさらにリフレッシュ効果が高まるという効果がある。また、本発明のオルゴールによれば、熱電発電部とオルゴール部とをユニット化しているため、例えば、オルゴール部を取り替えることにより、いろいろな曲を楽しめるという効果もある。
【００１５】
（２）上記（１）に記載されたオルゴールにおいては、前記熱電発電ユニットは、内部に水を収容可能な水槽部と、この水槽部のいずれかの部位に配置された熱電発電素子と、を有することが好ましい。
【００１６】
このように構成することにより、例えば、この水槽部に水を入れた状態で熱電発電ユニットを風呂の湯に浮かべることにより、水と湯との温度差により熱電発電ユニットが熱電発電を行い、この発電された電力によりオルゴールユニットが曲を演奏することができる。時間が経過して水槽部の水が温まって風呂の湯との間の温度差が小さくなると発電効率が低下し、演奏される音が小さくなったり演奏自体が止まったりすることがある。しかしながら、この場合には、水槽部の水を新鮮な水に取り替えてやることにより再び発電効率が向上し、演奏される音が大きくなったり演奏を再び始めたりする。このように水を入れ替えるとオルゴールの音がよみがえるのでそのことが面白くさらにリフレッシュ効果が高まる。
【００１７】
水槽部に氷水を入れることもまた好ましい。このようにすれば、湯船の湯との温度差が大きくなるため発電効率がさらに向上する。また、氷の潜熱により長時間の間大きな温度差が得られるので高い発電効率が長時間持続する。
【００１８】
熱電発電素子は、水槽部の底面又は側面に配置するのが好ましく、底面に配置するのがより好ましい。
【００１９】
（３）上記（２）に記載されたオルゴールにおいては、前記熱電発電素子は、一方の面を前記水槽部の内部に向けるとともに他方の面を前記水槽部の外部に向けて配置したものであることが好ましい。
【００２０】
このように構成することにより、水槽部の内外における媒質の温度差を有効に熱電発電に変換することができる。このため、風呂の湯に浮かべて利用する場合に適したオルゴールとすることができる。
【００２１】
（４）上記（３）に記載されたオルゴールにおいては、前記一方の面が放熱面であり、他方の面が吸熱面であることが好ましい。
【００２２】
このように構成することにより、例えばこのオルゴールの水槽部に水や氷水を入れた状態で風呂の湯に浮かべることにより効果的に熱電発電を行うことができる。
【００２３】
（５）上記（４）に記載されたオルゴールにおいては、前記放熱面には放熱フィンが設けられていることが好ましい。
【００２４】
このように構成することにより、熱容量の比較的小さくなりがちな水槽部内部の例えば水や氷水に効率的に放熱することができるようになる。
【００２５】
（６）上記（４）又は（５）に記載されたオルゴールにおいては、前記吸熱板には吸熱板又は吸熱フィンが設けられていることが好ましい。
【００２６】
このように構成することにより、例えば風呂の湯からも有効に熱を吸熱することができる。
【００２７】
（７）上記（２）乃至（６）のいずれかに記載されたオルゴールにおいては、前記熱電発電ユニットにおける電気配線部分は絶縁構造を有するものであることが好ましい。
【００２８】
このように構成することにより、熱電発電ユニットの水槽部に満たされた例えば水や氷水によって電気配線部分が劣化することを効果的に抑制することができる。また、発電された電気が漏電により無駄に消費されることもなくなる。絶縁構造としては、これらの電気配線部分全体を樹脂モールドで被覆することにより行うのが好ましい。
【００２９】
（８）上記（２）乃至（７）のいずれかに記載されたオルゴールにおいては、前記熱電発電ユニットは２以上の熱電発電素子を含むものであることが好ましい。
【００３０】
このように構成することにより、これらの熱電発電素子を並列に用いた場合には容量が増すため駆動能力が増す。また、熱電発電素子を直列に用いた場合には電圧を高めることができるため、やはり駆動能力が増す。
【００３１】
（９）上記（１）乃至（８）のいずれかに記載されたオルゴールにおいては、前記オルゴールユニットは、熱電発電ユニットにより発電された電力を利用して回転するモータと、演奏曲の情報が記録された回転ドラムであって前記モータにより駆動される回転ドラムと、この回転ドラムのピンにより弾かれて曲を演奏する振動片と、を有するものであることが好ましい。
【００３２】
このように構成することにより、熱電発電ユニットにより熱電発電された電力を利用してモータを回転させ、このモータの回転により回転ドラムを回転させ、この回転ドラムの回転により振動片を弾いて、曲を演奏することができる。
【００３３】
（１０）上記（９）に記載されたオルゴールにおいては、前記オルゴールユニットは、前記モータの回転を減速して回転ドラムに伝える減速機構をさらに有するものであることが好ましい。
【００３４】
このように構成することにより、減速機構の働きでモータの負荷を小さくすることができるため、温度差が小さくなっても曲の演奏が止まりにくくなり、適正なテンポで曲を演奏することができる。なお、この減速機構はウォームギアを含むものであることが好ましい。これによりモータのトルクが小さくなっても止まりにくくなる。
【００３５】
（１１）上記（９）又は（１０）に記載されたオルゴールにおいては、前記モータは微弱電流でも回転可能なモータであることが好ましい。
【００３６】
このように構成することにより、熱電発電素子により発電される電力が小さいときでもモータが回転して曲を演奏することができる。
【００３７】
（１２）上記（９）乃至（１１）のいずれかに記載されたオルゴールにおいては、前記オルゴールユニットは防水構造を有するものであることが好ましい。
【００３８】
このように構成することにより、オルゴールユニットに水分が浸入しにくくなり、オルゴールユニットを構成するモータ、減速機構、回転ドラム、振動片、電気配線などがさびることが防止され、オルゴールの長期信頼性が向上する。
【００３９】
（１３）上記（９）乃至（１２）のいずれかに記載されたオルゴールにおいては、前記オルゴールユニットは一又は複数の穴を有し、この穴は連続多孔質構造を有する撥水性膜で塞がれていることが好ましい。
【００４０】
このように構成することにより、前記オルゴールユニットが一又は複数の穴を有するため、音の通りがよくなる。また、この穴が連続多孔質構造を有する撥水性膜で塞がれているため、防水構造を維持できる。すなわち、液体の水はこの穴を通過できない一方、たとえオルゴールユニット中に水分が浸入したとしても水蒸気としてこの穴から蒸散することができる。このため、このオルゴールは風呂の湯に浮かべて用いるのに最適なオルゴールとなる。連続多孔質構造を有する撥水性膜としては、例えば、ジャパンゴアテックス社の登録商標ゴアテックスを好適に用いることができる。
【００４１】
（１４）上記（１）乃至（１３）のいずれかに記載されたオルゴールにおいては、前記オルゴールユニットは前記熱電発電ユニットの上に積層して配置されてなることが好ましい。
【００４２】
このように構成することにより、オルゴールの占有面積を小さくすることができ、オルゴールをコンパクトに構成することができる。このため、このオルゴールを風呂の湯に浮かべて利用する際にじゃまにならずに利用できる。
【００４３】
（１５）上記（１）乃至（１４）のいずれかに記載されたオルゴールにおいては、前記オルゴールユニットと前記熱電発電ユニットとはコネクタによって電気的に脱着可能な構造を有するものであることが好ましい。
【００４４】
このように構成することにより、オルゴールユニットと熱電発電ユニットとの脱着が容易になり、例えば、オルゴールユニットを別のオルゴールユニットと交換して別の曲を楽しむことが容易にできるようになる。
【００４５】
（１６）上記（１）乃至（１５）のいずれかに記載されたオルゴールにおいては、前記オルゴールユニットと前記熱電発電ユニットとの電気的脱着可能構造は防水構造を有するものであることが好ましい。
【００４６】
このように構成することにより、脱着部からの水や湯の浸入が抑制され、オルゴールユニットに水分が浸入しにくくなり、オルゴールユニットを構成するモータ、減速機構、回転ドラム、振動片、電気配線などがさびることが抑制され、オルゴールの長期信頼性が向上する。
【００４７】
（１７）上記（１）乃至（１６）のいずれかに記載されたオルゴールにおいては、前記熱電発電ユニットの内部に連通する給排水ユニットをさらに備えたものであることが好ましい。
【００４８】
このように構成することにより、熱電発電ユニットの内部に満たされる水や氷水の交換が容易になる。また、給排水ユニットを介して水や氷水を交換する行為自体が面白くリフレッシュ効果をさらに高める効果がある。
【００４９】
（１８）上記（１７）に記載のオルゴールにおいては、前記熱電発電ユニットと前記給排水ユニットとは一体化されてなることが好ましい。
【００５０】
このように構成することにより、全体としてコンパクトなオルゴールとなる。
【００５１】
（１９）上記（１７）又は（１８）に記載のオルゴールにおいては、前記給排水ユニットの開口部を開閉するためのキャップをさらに備えたものであることが好ましい。
【００５２】
このように構成することにより、開口部を開閉するのが容易になる。さらに、子どもが喜ぶキャラクターなどをキャップに組み込むことにより、オルゴールの商品価値を高めることができる。
【００５３】
（２０）上記（１）乃至（１９）のいずれかに記載のオルゴールにおいては、このオルゴールを風呂に浮かべたときに安定させるためのスタビライザをさらに備えたものであることが好ましい。
【００５４】
このように構成することにより、例えば、このオルゴールを風呂の湯に浮かべるて使用する際に、オルゴールの安定性が高まる。このオルゴールは、曲を演奏しながらゆらりゆらりと湯船を回遊し、これを見たり聞いたりするだけで、心が癒され、高いリフレッシュ効果が得られる。
【００５５】
（２１）上記（１）乃至（２０）のいずれかに記載のオルゴールにおいては、熱電発電ユニットにより発電された電力を利用して発光する光源をさらに備えるものとすることもまた好ましい。
【００５６】
このように構成することにより、例えば、このオルゴールを風呂の湯に浮かべるて使用する際に、風呂の照明を切れば、このオルゴールは、曲を演奏しながらゆらりゆらりと暗い湯面上を回遊するが、この光源からの光によりこの回遊している様子や回転ドラムが回転しながら振動片を弾いている様子がうすぼんやりと見えるため、幻想的であり思わず日常の雑事を忘れて引き込まれてしまい、さらに高いリフレッシュ効果が得られる。
【００５７】
（２２）上記（３）に記載されたオルゴールにおいては、前記一方の面が吸熱面であり、他方の面が放熱面であるものとすることもできる。
【００５８】
このように構成することにより、上記（４）の場合とは逆に、熱電発電ユニット内部に湯を入れることにより、また、熱電発電ユニット内部に湯を入れたうえで熱電発電ユニットを水に浮かべることにより熱電発電が行われるため、簡便な操作で曲を演奏することができる。
【００５９】
（２３）本発明のオルゴールは、温度差を利用して熱電発電を行う熱電発電素子と、この熱電発電素子で発電された電力を利用して曲を演奏するオルゴール機構と、を有するオルゴールユニットからなることを特徴とする。
【００６０】
このため、本発明のオルゴールによれば、熱電発電素子とオルゴール機構とを有する一体のオルゴールユニットからなるので、より強固な防水構造と有するものとすることができる。
【００６１】
（２４）上記（２３）に記載のオルゴールにおいては、前記オルゴールユニットは冷却カートリッジ着脱部又は冷却カートリッジ載置部を有し、前記熱電発電素子の放熱面は冷却カートリッジに熱的に接続されるよう構成され、前記熱電発電素子の吸熱面は前記オルゴールユニットの底面又は側面に配置された吸熱板又は吸熱フィンに熱的に接続されてなることが好ましい。
【００６２】
このように構成することにより、このオルゴールを風呂に浮かべて、保冷剤等を用いた冷却カートリッジにより熱電発電素子の放熱面を冷却し、吸熱板又は吸熱フィンを介して風呂の湯により熱電発電素子の吸熱面を暖めることができる。このため、冷蔵庫等であらかじめ冷却された保冷剤等を使用した冷却カートリッジを取り替えるだけでオルゴールが曲を演奏し続けることができるようになる。
【００６３】
（２５）本発明のオルゴールは、熱電発電素子により発電された電力を利用して曲を演奏することを特徴とする。
【００６４】
このため、本発明のオルゴールによれば、温度差を電力に変換する機能を有する熱電発電素子によって発電された電力を利用して曲を演奏することができる。このため、本発明のオルゴールによれば、温度差を利用して曲を演奏することができるので、熱電発電を楽しみながらオルゴールの曲を聴くことができる。また、ぜんまいをまかなくとも曲を演奏できるため便利であると同時に、ぜんまいがさびつくことに起因する故障をなくすることができる。また、本発明のオルゴールによれば、電池などの電源がなくても曲を演奏できるため省エネルギーに役立つと同時に、熱電発電ユニットを使用した効果が目に見えるようになり火力発電や原子力発電を代替する代替エネルギーの普及・啓蒙に役立つ。
【００６５】
（２６）本発明の風呂玩具用オルゴールは、熱電発電素子により発電された電力を利用して曲を演奏することを特徴とする。
【００６６】
このため、本発明の風呂玩具用オルゴールによれば、温度差を電力に変換する機能を有する熱電発電素子によって発電された電力を利用して曲を演奏することができる。このため、本発明の風呂玩具用オルゴールによれば、温度差を利用して曲を演奏することができるので、熱電発電を楽しみながらオルゴールの曲を聴くことができる。また、ぜんまいをまかなくとも曲を演奏できるため便利であると同時に、ぜんまいがさびつくことに起因する故障をなくすることができる。また、本発明の風呂玩具用オルゴールによれば、電池などの電源がなくても曲を演奏できるため省エネルギーに役立つと同時に、熱電発電ユニットを使用した効果が目に見えるようになり火力発電や原子力発電を代替する代替エネルギーの普及・啓蒙に役立つ。
【００６７】
また、本発明の風呂玩具用オルゴールによれば、例えば風呂の湯を高熱源として利用することにより風呂でオルゴールの曲を楽しめるため、風呂のリラックス効果に加えてオルゴールのリラックス効果、癒し効果が得られ、本発明の風呂玩具用オルゴールを利用することにより心身からリフレッシュすることができる。また、オルゴールの音に風呂特有の音響効果（エコー）が加わるのでオルゴールの音が独特の音に変化し、これによってさらにリフレッシュ効果が高まる。また、風呂の湯に浮かべて利用すれば、それ行為自体が面白いためさらにリフレッシュ効果が高まる。また、温度差によって曲のテンポが微妙に変化するためそれが心地よくさらにリフレッシュ効果が高まるという効果がある。このため、風呂玩具用オルゴールとしてふさわしいオルゴールであるといえる。
【００６８】
（２７）本発明の教材用オルゴールは、熱電発電素子により発電された電力を利用して曲を演奏することを特徴とする。
【００６９】
このため、本発明の教材用オルゴールによれば、温度差を電力に変換する機能を有する熱電発電素子によって発電された電力を利用して曲を演奏することができる。このため、本発明の教材用オルゴールによれば、温度差を利用して曲を演奏することができるので、熱電発電を楽しみながらオルゴールの曲を聴くことができる。また、ぜんまいをまかなくとも曲を演奏できるため便利であると同時に、ぜんまいがさびつくことに起因する故障をなくすることができる。また、本発明の教材用オルゴールによれば、電池などの電源がなくても曲を演奏できるため省エネルギーに役立つと同時に、熱電発電ユニットを使用した効果が目に見えるようになり火力発電や原子力発電を代替する代替エネルギーの普及・啓蒙に役立つ。このため、教材用オルゴールとしてふさわしいオルゴールであるといえる。
【００７０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を詳しく説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。。
【００７１】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るオルゴール１０の外観図である。図２は、本発明の実施形態１に係るオルゴール１０の外観図であり、図１とは異なる角度から見た外観図である。図３は、本発明の実施形態１に係るオルゴール１０の断面図である。図４は、本発明の実施形態１に係るオルゴール１０の熱電発電ユニットにおける熱電発電素子の下面図である。図５は、本発明の実施形態１に係るオルゴール１０のオルゴールユニットの上面図である。なお、図１及び図２においては、実施形態１に係るオルゴールの全体的な構造をわかりやすく示すため、細部は一部省略されて描かれている。
【００７２】
実施形態１に係るオルゴール１０は、図１〜図５に示されるように、温度差を利用して熱電発電を行う熱電発電ユニット１００と、この熱電発電ユニット１００により発電された電力を利用して曲を演奏するオルゴールユニット２００と、熱電発電ユニットの内部に連通する給排水ユニット３００と、この給排水ユニットの開口部を開閉するためのキャップ３２０とを備えている。
【００７３】
熱電発電ユニット１００は、底面に開口部を有する熱電発電ユニットケース１１０の開口部の内側にアルミニウム板からなる吸熱板１３２が載置され、この吸熱板１３２の上面に、熱電発電素子１３０載置されている。熱電発電素子１３０の吸熱面は吸熱板１３２と対向して配置されている。そして、この熱電発電素子１３０の放熱面の上面にはアルミニウムからなる放熱フィン１３４が載置されている。熱電発電素子１３０からは電力取り出し用の２本の電気配線１３６が引き出されて、熱電発電ユニットケース１１０の上面にある接続部１４０を通過してオルゴールユニット２００にまで延在している。吸熱板１３２、熱電発電素子１３０、放熱フィン１３４及び電気配線１３６は、例えばシリコーン樹脂などからなる樹脂モールド１３８により機械的に固定されるとともに電気的に必要な絶縁構造が形成されている。
【００７４】
オルゴールユニット２００は、熱電発電素子１３０からの電力取り出し用の電気配線１３６，２３６に接続され、熱電発電素子１３０により発電された電力を利用して回転するモータ２２２と、モータ２２２の回転を減速して後述する回転ドラム２２８に伝える減速機構２２４，２２６と、演奏曲の情報が記録された回転ドラムであって減速機構２２４，２２６により駆動される回転ドラム２２８と、この回転ドラム２２８のピンにより弾かれて曲を演奏する振動片２３０と、この回転ドラム２２８と振動片２３０を支持するオルゴール載置台２３４と、これらの部材が配置されたオルゴール基部２３２とを備えている。そして、これらの部材がオルゴールユニットケース２１０の内部に収容されている。
【００７５】
給排水ユニット３００は、給排水ユニットケース３１０からなり、熱電発電ユニット１００の内部と連通するように構成されている。この給排水ユニット３００は、熱電発電ユニットの内部に満たされる水や氷水を取り替える際に用いることができる。給排水ユニット３００の上部にある開口部には、この開口部を開閉するためのキャップ３２０が取り付けられている。なお、熱電発電ユニットケース１１０，オルゴールユニットケース２１０及び給排水ユニットケース３１０は、例えばアクリル系の樹脂などからなるものであることが好ましい。このようにすれば、オルゴール１０の比重が軽くなり、都合よく風呂の湯に浮かぶようになる。
【００７６】
実施形態１に係るオルゴール１０は、上記したように構成されているので、熱電発電素子１３０によって発電された電力を利用して曲を演奏することができる。このため、実施形態１に係るオルゴール１０によれば、温度差を利用して曲を演奏することができるので、熱電発電を楽しみながらオルゴールの曲を聴くことができる。また、ぜんまいをまかなくとも曲を演奏できるため便利であると同時に、ぜんまいがさびつくことに起因する故障をなくすることができる。また、電池などの電源がなくても曲を演奏できるため省エネルギーに役立つと同時に、熱電発電ユニットを使用した効果が目に見えるようになり火力発電や原子力発電を代替する代替エネルギーの普及・啓蒙に役立つ。
【００７７】
また、実施形態１に係るオルゴール１０によれば、例えば風呂の湯を高熱源として利用することにより風呂でオルゴールの曲を楽しめるため、風呂のリラックス効果に加えてオルゴールのリラックス効果、癒し効果が得られ、本発明のオルゴールを利用することにより心身からリフレッシュすることができる。また、オルゴールの音に風呂特有の音響効果（エコー）が加わるのでオルゴールの音が独特の音に変化し、これによってさらにリフレッシュ効果が高まる。また、風呂の湯に浮かべて利用すれば、それ行為自体が面白いためさらにリフレッシュ効果が高まるという効果がある。また、温度差によって曲のテンポが微妙に変化するためそれが心地よくさらにリフレッシュ効果が高まるという効果がある。また、実施形態１に係るオルゴールによれば、熱電発電部とオルゴール部とをユニット化しているため、例えば、オルゴール部を取り替えることにより、いろいろな曲を楽しめるという効果もある。
【００７８】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、時間が経過して水槽部の水が温まって湯船の湯との間の温度差が小さくなると発電効率が低下し、演奏される音が小さくなったり演奏自体が止まったりすることがある。しかしながら、この場合には、水槽部の水を新鮮な水に取り替えてやることにより再び発電効率が向上し、演奏される音が大きくなったり演奏を再び始めたりする。このように水を入れ替えるとオルゴールの音がよみがえるのでそのことが面白くさらにリフレッシュ効果が高まる。
【００７９】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、水槽部に氷水を入れることもまた好ましい。このようにすれば、湯船の湯との温度差が大きくなるため発電効率がさらに向上する。また、氷の潜熱により大きな温度差が得られるので発電効率が高まるとともにこの高い発電効率が長時間持続する。
【００８０】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、図４に示されるように、熱電発電ユニットは２個の熱電発電素子１３０を含んでいる。このため、これらの熱電発電素子を並列に用いた場合には容量が増すため駆動能力が増す。また、熱電発電素子を直列に用いた場合には電圧を高めることができるため、やはり駆動能力が増す。
【００８１】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、減速機構２２４，２２６を有しているので、この減速機構の働きでモータ２２２の負荷を小さくすることができるため、温度差が小さくなっても曲の演奏が止まりにくくなり、適正なテンポで曲を演奏することができる。なお、減速機構２２６はウォームギアを含んでいる。このため、モータ２２２のトルクが小さくなっても止まりにくくなる。
【００８２】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、モータ２２２は微弱電流でも回転可能なモータである。このため、熱電発電素子１３０により発電される電力が小さいときでもモータ２２２が回転して曲を演奏することができる。
【００８３】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、オルゴールユニット２００は防水構造を有している。このため、オルゴールユニット２００に水分が浸入しにくくなり、オルゴールユニット２００を構成するモータ２２２、減速機構２２４，２２６、回転ドラム２２８、振動片２３０、電気配線２３６などがさびることが抑制され、オルゴールの長期信頼性が向上する。
【００８４】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、オルゴールユニット２００は、完全密閉構造にしている。このため、強固な防水構造を有するものとすることができる。
【００８５】
一方、実施形態１に係るオルゴール１０においては、オルゴールユニット２００を一又は複数の穴を有するように構成することもできる。そして、この場合には、この穴は連続多孔質構造を有する撥水性膜で塞がれていることが好ましい。このように構成することにより、オルゴールユニット２００が一又は複数の穴を有するため、音の通りがよくなる。また、この穴が連続多孔質構造を有する撥水性膜で塞がれているため、防水構造を維持できる。すなわち、液体の水はこの穴を通過できない一方、たとえオルゴールユニット中に水分が浸入したとしても水蒸気としてこの穴から蒸散することができる。このため、このオルゴールは風呂の湯に浮かべて用いるのに最適なオルゴールとなる。連続多孔質構造を有する撥水性膜としては、例えば、ジャパンゴアテックス社の登録商標ゴアテックスを好適に用いることができる。
【００８６】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、オルゴールユニット２００は熱電発電ユニット１００の上に積層して配置されている。このため、オルゴールの占有面積を小さくすることができ、オルゴールをコンパクトに構成することができる。このため、このオルゴールを風呂の湯に浮かべて利用する際にじゃまにならずに利用できる。
【００８７】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、熱電発電ユニット１００、オルゴールユニット２００及び給排水ユニット３００は、カラフルなスケルトン樹脂素材で形成されている。このため、オルゴールユニット２００の内部、熱電発電ユニット１００の内部を容易に見ることができ、オルゴールが風呂の湯のうえをゆらりゆらりと回遊しながら熱電発電を行い、この発電された電力でオルゴールが曲を演奏するのを楽しみながら聴くことができる。
【００８８】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、丸い形状のキャップ３２０を採用している。しかしながら、この丸い形状のキャップ３２０に代えて、子どもが喜ぶキャラクターなどを組み込んだ構造のキャップを採用することもできる。
【００８９】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、オルゴールを風呂に浮かべたときに安定させるためのスタビライザをさらに備えたものとすることもできる。このように構成すれば、このオルゴール１０を風呂の湯船に浮かべるて使用する際に、オルゴールの安定性が高まる。このオルゴール１０は、曲を演奏しながらゆらりゆらりと湯船を回遊し、これを見たり聞いたりするだけで、心が癒され、高いリフレッシュ効果が得られる。スタビライザーとしては、おもし状、浮き状、キール状など様々な構造のスタビライザーを用いることができる。
【００９０】
実施形態１に係るオルゴール１０においては、熱電発電ユニット１００により発電された電力を利用して発光する光源をさらに備えるものとすることもできる。このように構成すれば、このオルゴール１０を風呂の湯船に浮かべるて使用する際に、風呂の照明を切れば、このオルゴール１０は、曲を演奏しながらゆらりゆらりと暗い湯面上を回遊するが、この光源からの光によりこの回遊している様子や回転ドラムが回転しながら振動片を弾いている様子がうすぼんやりと見えるため、幻想的であり思わず日常の雑事を忘れて引き込まれてしまい、さらに高いリフレッシュ効果が得られる。
【００９１】
図６は、実施形態１に係るオルゴール１０の熱電発電ユニット１００内部に満たされた水と風呂の湯との温度差と、演奏される音の大きさが時間とともに変化する様子を示す図である。図６のＡは、給排水ユニット３００を介して熱電発電ユニット１００内部に氷水を満たし、オルゴール１０をそのまま風呂の湯に浮かべたときを示す。図６のＢは、熱電発電ユニット１００内部で温まった水を捨てて氷水に入れ替えた後、オルゴール１０をそのまま風呂の湯に浮かべたときを示す。図６のＣは、熱電発電ユニット１００内部で温まった水を捨て代わりに水道水に入れ替え後、オルゴール１０をそのまま風呂の湯に浮かべたときを示す。図６のＤは、熱電発電ユニット１００内部で温まった水を捨て代わりに水道水に入れ替え後、オルゴール１０をそのまま風呂の湯に浮かべたときを示す。
【００９２】
図６に示されるように、実施形態１に係るオルゴール１０においては、熱電発電ユニット１００内部に氷水を満たしてオルゴール１０をそのまま風呂の湯に浮かべたとき（上記Ａ）に、温度差が最大（約４０度）になり、その後氷水中の氷が全部溶けるまでこの温度差を保つ。その後、氷が全部溶けた後、温度差はだんだん小さくなる。オルゴールにより演奏される音の大きさはこの温度差に対応して小さくなり、温度差が０になる前にオルゴールの演奏が止まり音がしなくなる。次に、熱電発電ユニット１００内部で温まった水を捨てて氷水に入れ替えてオルゴール１０を湯船に浮かべたとき（Ｂ）に、温度差が再び最大（約４０度）になり、その後氷水中の氷が全部溶けるまでこの温度差を保つ。その後、氷が全部溶けた後、温度差はだんだん小さくなる。オルゴールにより演奏される音の大きさはこの温度差に対応して小さくなり、温度差が０になる前にオルゴールの演奏が止まり音がしなくなる。
【００９３】
次に、熱電発電ユニット１００内部で温まった水を捨てて水道水に入れ替えてオルゴール１０を風呂の湯に浮かべたとき（Ｃ）には、温度差が約３０度になる。しかしながら、この場合には、水はすぐに温まり始め、温度差はすぐに小さくなる。オルゴールにより演奏される音の大きさはこの温度差に対応して小さくなり、温度差が０になる前にオルゴールの演奏が止まり音がしなくなる。次に、熱電発電ユニット１００内部で温まった水を捨てて水道水に入れ替えてオルゴール１０を風呂の湯に浮かべたとき（Ｄ）に、温度差が再び約３０度になる。しかしながら、この場合には、Ｃの場合と同様に、水はすぐに温まり始め、温度差はすぐに小さくなる。オルゴールにより演奏される音の大きさはこの温度差に対応して小さくなり、温度差が０になる前にオルゴールの演奏が止まり音がしなくなる。
【００９４】
（実施形態２）
図７は、実施形態２に係るオルゴールにおける接続部の拡大図である。実施形態２に係るオルゴールは、実施形態１に係るオルゴールとほぼ同じ構造を有しているが、図２に示されるように、オルゴールユニット２００と熱電発電ユニット１００とはコネクタによって電気的に脱着可能な構造を有している点で異なっている。
【００９５】
このため、実施形態２に係るオルゴールにおいては、オルゴールユニットと熱電発電ユニットとの脱着が容易になり、オルゴールユニットを別のオルゴールユニットと交換して別の曲を楽しむということが容易にできるようになる。
【００９６】
実施形態２に係るオルゴールにおいては、オルゴールユニットと熱電発電素子との電気的脱着可能構造は防水構造をなしている、このため、脱着部からオルゴールユニットへの水や湯の浸入が抑制され、オルゴールユニットを構成するモータ、減速機構、回転ドラム、振動片、電気配線などがさびることが抑制され、オルゴールの長期信頼性が向上する。
【００９７】
（実施形態３）
図８は、実施形態３に係るオルゴールの断面図である。実施形態３に係るオルゴール２０は、実施形態１に係るオルゴール１０とほぼ同じ構造を有しているが、図８に示されるように、熱電発電ユニット１００における熱電発電素子１３０，１３０ａなどの取付け構造が異なっている。実施形態３に係るオルゴール２０においても、実施形態１に係るオルゴール１０の場合と同様の効果が得られる。
【００９８】
上記した実施形態１〜３に係るオルゴールは、給排水ユニット３００を介して熱電発電ユニット１００内部に水又は氷水を湯を注ぎ、その熱電発電ユニット１００を風呂の湯船に浮かべるだけでに曲の演奏が始まるので、風呂玩具用のオルゴールとしてふさわしいものとなる。
【００９９】
（実施形態４）
実施形態４に係るオルゴールにおいては、実施形態１に係るオルゴール１０において、給排水ユニット３００から熱電発電ユニットの内部に湯を注ぐことを特徴としている。このため、実施形態１の場合とは逆に、熱電発電ユニット１００内部に湯を入れることにより、また、熱電発電ユニット１００内部に湯を入れたうえで熱電発電ユニット１００を水に浮かべることにより、極めて簡単な手順で熱電発電が行われる。この実施形態４に係るオルゴールは、湯を注ぐだけで極めて簡単な手順で曲の演奏が始まるので、熱電発電を啓蒙する教材用としてのオルゴールとしてふさわしいものとなる。
【０１００】
（実施形態５）
実施形態５に係るオルゴールは、温度差を利用して熱電発電を行う熱電発電素子と、この熱電発電素子で発電された電力を利用して曲を演奏するオルゴール機構と、を有するオルゴールユニットからなることを特徴としている。このため、実施形態５に係るオルゴールは熱電発電素子とオルゴール機構とを有する一体のオルゴールユニットからなるので、より強固な防水構造と有している。
【０１０１】
実施形態５に係るオルゴールにおいては、オルゴールユニットは冷却カートリッジ着脱部又は冷却カートリッジ載置部を有している。また実施形態５係るオルゴールにおいては、熱電発電素子の放熱面は冷却カートリッジに熱的に接続されるよう構成され、熱電発電素子の吸熱面は前記オルゴールユニットの底面に配置された吸熱板に熱的に接続されている。このため、実施形態５に係るオルゴールを風呂に浮かべて、保冷剤等を用いた冷却カートリッジにより熱電発電素子の放熱面を冷却し、吸熱板又は吸熱フィンを介して風呂の湯により熱電発電素子の吸熱面を暖めることができる。実施形態５に係るオルゴールは、冷蔵庫等であらかじめ冷却された保冷剤等を使用した冷却カートリッジを取り替えるだけで曲を演奏し続けることができる。
【０１０２】
以上、本発明のオルゴールを図面に基づいて説明したが、本発明のオルゴールはこれらの図面に記載された態様に限定されるものではない。すなわち、本発明のオルゴールは、熱電発電素子により発電された電力を利用して曲を演奏するものであれば、上記したような所定の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るオルゴールの外観図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るオルゴールの外観図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るオルゴールの断面図である。
【図４】図３の熱電発電ユニットにおける熱電発電素子の下面図である。
【図５】図３のオルゴールユニットの上面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係るオルゴールの熱電発電ユニット内部に満たされた水と湯船の湯との温度差と、オルゴールにより演奏される音の大きさが時間とともに変化する様子を示す図である。
【図７】本発明の実施形態２に係るオルゴールにおけるコネクタ部の拡大図である。
【図８】本発明の実施形態３に係るオルゴールの断面図である。
【図９】熱電発電素子の熱電発電機構を説明するための図である。
【図１０】従来のオルゴールの上面図である。
【符号の説明】
１０，２０・・・オルゴール
１００・・・熱電発電ユニット
１１０・・・熱電発電ユニットケース
１２０・・・熱電発電素子部
１３０・・・熱電発電素子
１３２・・・吸熱板
１３４・・・放熱フィン
１３６・・・電気配線
１３８・・・樹脂モールド
１４０・・・接続部
２００・・・オルゴールユニット
２１０・・・オルゴールユニットケース
２２０・・・オルゴ−ル部
２２２・・・モータ
２２４，２２６・・・減速機構
２２８・・・回転ドラム
２３０・・・振動片
２３２・・・オルゴール基部
２３４・・・オルゴール載置台
３００・・・給排水ユニット
３１０・・・給排水ユニットケース
３２０・・・キャップ
８００・・・熱電発電素子
８１０Ｎ・・・Ｎ型半導体
８１０Ｐ・・・Ｐ型半導体
８２０Ｈ・・・吸熱側セラミック
８２０Ｌ・・・放熱側セラミック
８３０Ｈ・・・吸熱側電極
８３０Ｌ・・・放熱側セラミック
９２０・・・電動オルゴ−ル
９２２・・・モータ
９２４，９２６・・・減速機構
９２８・・・回転ドラム
９３０・・・振動片
９３４・・・オルゴール載置台
Ｖ・・・電圧計
Ａ・・・電流計
Ａ２・・・半導体層
Ａ１・・・吸熱側電極
Ａ３・・・放熱側電極
【図１】
2004126167.tif 000003
【図２】
2004126167.tif 000004
【図３】
2004126167.tif 000005
【図４】
2004126167.tif 000006
【図５】
2004126167.tif 000007
【図６】
2004126167.tif 000008
【図７】
2004126167.tif 000009
【図８】
2004126167.tif 000010
【図９】
2004126167.tif 000011
【図１０】
2004126167.tif 000012