(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と粒状体とが封入された容器を備え、前記粒状体の前記容器内での落下時間によって時間計測を行う砂時計であって、前記液体が液体シリコンとされ、前記粒状体の比重に応じて前記液体シリコンの粘性を変えることによって前記粒状体の落下速度の調整がなされ、前記容器の開口部に第一の蓋体が螺合され、前記第一の蓋体に貫設された液体注入口に第二の蓋体が螺合されてなり、前記第二の蓋体は、前記液体シリコンに圧力を加えて前記液体シリコンを封入するように螺合されていることを特徴とする砂時計。
【請求項２】
請求項１記載の砂時計であって、前記粒状体は、宝石とされていることを特徴とする砂時計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砂時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
砂時計に組み込まれる透明な容器内には、時間測定のために容器内で落下する粒状体の他に、液体が共に封入されることがある。浮力、及び粘性による液体の抵抗力が粒状体に顕著に働くから、大気のみが封入される場合に比較すると、容器内での粒状体の落下速度を遅くすることができる。とりわけ、液体を封入すると、インテリアとして砂時計を用いる目的で粒径が数ｍｍに及ぶ粒状体が用いられる場合、内径の細くなっている容器中央付近での目詰まりを防ぐのに効果的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の粒状体として美的外観を伴う鉱石、特に宝石類等を用いる場合、液体として例えば宝石の真贋を見分けるのに用いられる硫酸溶液、あるいはクロロホルムといった劇薬を用いるのは、市販される砂時計に用いるには適さないといった問題があった。さらに、砂時計に用いる粒状体の種類を変えると、比重が異なるために落下速度も変わってしまうといった問題もあった。
また、砂時計の容器内に液体を封入する場合に共通した問題ではあるが、封入された液体の熱収縮で容器内に気泡が発生することがある。すなわち、液体が気温変動などにより熱収縮すると、容器内に空間が発生する。この問題は、熱による体積変化の著しい液体を用いる場合にさらに顕著となるため、気泡発生を抑制する適切な技術の開発が望まれていた。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、粒状体の種類を変えても落下速度を調整できる砂時計を提供することにある。また、他の目的としては、液体の熱収縮による気泡の発生を防ぐことのできる砂時計を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、液体と粒状体とが封入された容器を備え、前記粒状体の前記容器内での落下時間によって時間計測を行う砂時計であって、前記液体が液体シリコンとされ、前記粒状体の比重に応じて前記液体シリコンの粘性を変えることによって前記粒状体の落下速度の調整がなされ、前記容器の開口部に第一の蓋体が螺合され、前記第一の蓋体に貫設された液体注入口に第二の蓋体が螺合されてなり、前記第二の蓋体は、前記液体シリコンに圧力を加えて前記液体シリコンを封入するように螺合されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明においては、人体に無害な液体シリコン、すなわちシリコンオイルを砂時計の容器に封入する液体として用い、液体シリコンの粘性を変えることによって容器内を落下する粒状体の落下速度を調整する。このような構成としたことにより、砂時計組立て時における取扱が安全かつ容易になり、容器が破損するなどして液体が外部に漏れても人体に影響が及ばない。また、容器に封入する粒状体としてダイヤモンド、ルビー、サファイヤ等の宝石等、種々の物質を用いることができるが、それぞれの物質において比重が異なっても、液体シリコンの粘性の値を物質の比重に合わせて変えることにより、容器内における粒状体の落下速度が例えば一定になるよう調整することができる。
また、この発明においては、例えば容器内に開口部より粒状体が挿入された後、第一の蓋体が螺合され、次に第一の蓋体に設けられた液体注入口より注入口上端ぎりぎりまで容器内一杯に液体が注入された後、第二の蓋体が液体注入口に螺合される。この時、第二の蓋体は、先端が液体を容器内に押しやりながら螺合されるため、容器内に封入される液体の圧力が増加する。液体注入口の径は、開口部よりも小さいため、第一の蓋体を螺合するよりも第二の蓋体を螺合するときの方が容器内に押しやられる液体の体積が小さくなる。したがって、第二の蓋体の螺合時に容器内の液体にかかる圧力が小さくなり、過度の圧力上昇が生じない。このような構成にしたことにより、液体に圧力が加えられた状態で液体が封入されるため、熱収縮を起こしても容器内の液体の圧力が低下するだけで、容器内に気泡が発生するほどの体積減少が生じない。また、液体に圧力を加えながら封入する際にも、第二の蓋体の螺合時に容器内の液体にかかる圧力が小さくなり、過度の圧力上昇が生じることがなく、容器が破裂したりする危険がない。
ここで、液体シリコンの粘性は、液体シリコン溶液の濃度を変えるか、あるいは液体シリコンを構成する珪素を含む重合体の長さと分子量を変えることによって変化させることができる。例えば、液体シリコンの粘性は、重合体の分子量の増加に伴って増加し、１×１０―6〜１ｍ2／ｓ（温度２５℃における値）と幅広い値をとるが、比重の方は、０，８から１程度（温度２５℃における値）とほぼ一定している。液体中を落下する粒状体の落下速度は、液体の粘性と比重との双方に依存するが、液体シリコンの重合体の分子量の異なるものを用いれば、落下速度を専ら粘性の値を変えることによって調整することができる。このように、内部に粒状体を落下させる液体として液体シリコンを用いると、液体シリコンの粘性を変えることにより粒状体の落下速度を容易に調整できるばかりでなく、硫酸溶液やクロロホルム等といった、宝石の真贋検査に用いられる劇薬の液体と異なり、人体に対して無害で、かつ取扱が容易になる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の砂時計であって、前記粒状体は、宝石とされていることを特徴とする。このような構成としたことにより、砂時計に美的外観を与えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による砂時計を図面に基づき説明する。
図１に、本発明に係る砂時計の実施形態を示す。砂時計Ａは、砂時計本体Ｓと、砂時計本体Ｓが載置される台座Ｄとから概略構成されている。
砂時計本体Ｓは、内部に封入された複数のサファイヤＦ（粒状体）の落下時間によって時間計測を行う時間計測部１と、時間計測部１を挟む込むように対向配置された二枚の設置板２，２と、二枚の設置板２，２を連結する４本の支柱３，３・・・とから構成されている。ここで、時間計測部１は、中心軸に沿った中空部の中央で内径の細くなっている透明の例えばアクリル製の容器１０と、容器１０の両端に設けられた開口部１０ａ，１０ａに螺合する底蓋１１および上蓋１２（第一の蓋体）と、上蓋１２に貫設された液体注入口１２ｂに螺合する上蓋より小径の液体封入蓋１３（第二の蓋体）とから構成されており、容器１０の内部には液体Ｌと、複数のサファイヤＦが封入されている。
【００１４】
以下に、図２を用いて、砂時計本体Ｓの構成について詳述する。
砂時計本体Ｓは、図２に示すように、円柱状の時間計測部１の両端を設置板２，２によって挟み込み、設置板２，２の間に挿入した支柱３，３・・・を設置板２，２に固定連結することによって一体とされている。
設置板２には、時間計測部１の端部ががたつきのないように嵌合挿入される挿入凹部２１が設けられている。また、設置板２には、設置板２と支柱３，３・・・とを連結固定するネジ４，４・・・の差し込み用の貫通孔２２，２２・・・が設けられるとともに、ネジ４の頭が設置板２より突出しないようにネジ４の頭を収める凹部２３，２３・・・が設けられている。さらに、設置板２を挟んだ凹部２３の反対の側には支柱３が差し込まれるための凹部として支柱差込凹部２４，２４・・・が設けられている。ここで、図２より明らかなように、挿入凹部２１と支柱差込凹部２４とは、設置板２の同じ側に形成されている。
支柱３は、中空部を有する円筒状とされ、開放された両端には、取付円板３１，３１がろう付け等により固定されている。この取付円板３１の中心にネジ４が螺合するネジ穴３１ａが設けられている。
このようにして、円柱状の時間計測部１及び４本の支柱３，３・・・の両端がそれぞれ設置板２，２の挿入凹部２１，２１、支柱差込凹部２４，２４・・・に挿入され、設置板２，２により挟まれた後、支柱３，３・・・がネジ４，４・・・で設置板２，２に連結固定されることにより砂時計本体Ｓが一体とされている。
【００１５】
次に、砂時計本体Ｓの主要構成部分である時間計測部１について主に図３を用いて説明する。
図３に示すように、時間計測部１は、例えばアクリル等によって形成された透明な略円筒形状の容器１０と、容器１０の両端に設けられた開口部１０ａ，１０ａに螺合する底蓋１１および上蓋１２と、上蓋１２に貫設された雌ネジが切られた液体注入口１２ｂに螺合する液体封入蓋１３とから構成されている。
容器１０は、中心軸に沿った部分が中空とされており、両端付近には容器の肉厚が一定とされ、砂時計本体Ｓの静止状態においてサファイヤＦが蓄えられる蓄積部１０ｂ，１０ｂが設けられ、さらに、中央付近には、中央に向うに従って漸次容器の肉厚が厚くなるとともに容器１０の内径が小さくなる落下部１０ｃが設けられている。換言すると、落下部１０ｃの内面は二つの円錐をその頂点を突き合わせるようにして交差させたような形状を呈しており、中央に向かうに従って内側に傾斜する斜面１０ｄを形成している。中央において内径は最小となり、ここに落下穴１０ｅが形成されている。また、両端の開口部１０ａ，１０ａにはそれぞれ底蓋１１、上蓋１２が螺合するためのネジ部１０ｆ，１０ｆが設けられている。
図４及び図５に示すように、底蓋１１及び上蓋１２にはそれぞれ、容器１０に螺合する際、工具が差し込まれる溝１１ａ、１２ａが設けられている。さらに、上蓋１２には、中心軸に沿って液体注入用の液体注入口１２ｂが貫設されている。また、図６（ｃ）に示すように、溝１２ａが設けられた側には、液体を注入しやすいよう円錐面状に切除された斜面１２ｃが液体注入口１２ｂに設けられている。
前記液体注入口１２ｂに螺合する液体封入蓋１３が図６（ａ）、（ｂ）、に示されている。材質は、底蓋１１及び上蓋１２と同じものが用いられており、一端面には、液体封入蓋１３を容器１０に螺合させる際、六角レンチ等の工具が差し込まれるための凹部１３ａが設けられている。
【００１６】
斯かる構成要素からなる時間計測部１は、次のようにして組み立てられている。先ず底蓋１１が螺合された容器１０に、上蓋１２が螺合される。次に、上蓋１２に設けられた液体注入口１２ｂより、複数のサファイヤＦと、液体Ｌとして人体に無害で安全な液体シリコン（液体状シリコーンであるシリコンオイル）とを入れる。液体シリコンが液体注入口１２ｂの上端ぎりぎりの所まで達した状態で注入を止め、液体封入蓋１３を液体注入口１２ｂに大気が入り込まないようにして螺合する。この時、液体封入蓋１３の先端で液体シリコンを容器１０内に押し入れるようにして螺合し、液体シリコンの容器１０内での圧力が上昇するようにして封入する。
このようにして時間計測部１が構成されている。
【００１７】
以下に、上述に示される構成を有する砂時計Ａの作用について説明する。
砂時計本体Ｓの静止状態では、全てのサファイヤＦは、容器１０の下方に沈殿しており、容器１０内の蓄積部１０ｂに堆積している。（例えば図１参照）砂時計本体Ｓを反転して、上側に位置していた載置板２を今度は下側にして台座Ｄの載置板７上に載置すると、蓄積部１０ｂに沈殿していたサファイヤＦが今度は上側に来るため、一斉に下降を開始する。容器１０の中央、落下部１０ｃでは、管径が細くなっているので、ここにサファイヤＦが一時的に沈滞する。サファイヤＦは、漸次落下穴１０ｅに達したものから、下側の蓄積部１０ｂに向かって落下する。このようにして所定時間経過後に全てのサファイヤＦが落下部１０ｃから下側の蓄積部１０ｂに降下し、再び静止状態に戻る。こうして、砂時計本体Ｓを反転載置した時点から再び静止状態に戻るまでの時間によって時間計測が行われる。
【００１８】
容器１０内にいれる粒状体としてサファイヤＦの代わりに、宝石の種類を変える等して異なる比重の物質を用いると、容器１０内を落下する際の粒状体の落下速度が変化する。そこで、異なる比重のサファイヤＦに対して落下速度が同じになるように液体Ｌとして用いる液体シリコンの粘性を変える。
例えば液体シリコンは、液体シリコンを構成する重合体の分子量を変えると粘性が変化するので、異なる分子量の液体シリコンを用いる方法がある。このとき、液体シリコンの比重が略一定となる性質があるため、専ら粘性を変えることによって落下速度を制御することになる。また、液体シリコンを溶媒に溶かし、溶媒中の濃度を変えることによっても粘性を変える方法も用いられる。
あるいは逆に、サファイヤＦは同じ物質にしたまま、落下速度を好みに応じて変化させるために液体シリコンの粘性を変化させることも可能である。
【００１９】
液体シリコンは、熱収縮が大きく、低温になると体積が減少するので、単に容器内に封入しただけでは、容器１０内に隙間を生じ易い。この気泡は、砂時計本体Ｓを反転載置する度に浮力によって上側に移動しようとする。例えばこれが容器１０内を落下するサファイヤＦに衝突したりすると、サファイヤＦの落下速度が変動する。しかしながら、液体シリコンを封入する際、液体封入蓋１３によって、液体シリコンを容器１０内に押し込めるように封入するため、容器１０内での圧力が増加し、気泡を生じさせるような体積減少に至らない。また、液体封入蓋１３のねじ込み量によって液体シリコンの圧力を調整できる。液体封入蓋１３は、上蓋１２よりも小さい径であれば任意の径に変えられるので、増加させる圧力に合わせて任意の径を選択すればよい。すなわち、圧力増加を大きく取りたければ、径を大きくして、容器１０内に押し込める液体シリコンの量を増してやればよい。他方、容器１０の強度が弱く、圧力上昇に耐えられないような場合、あるいは、それほどの圧力増加を必要としないような液体を用いる場合には、液体封入蓋１３の径を小さく選択すればよい。いずれにしろ、上蓋１２だけを用いて液体Ｌを封入するよりも、遥かに柔軟に液体Ｌの圧力増加の値を変更できる。
【００２０】
このように、図１に示される砂時計Ａによれば、人体に無害な液体シリコンを用いて、安全に組み立てることができ、また、仮に破損して内部の液体シリコンが外部にこぼれ出したとしても、人体に危害を及ぼしたり物損につながることがない。このように、取扱が簡便となり、一般市販物としての安全性を図ることができる。
【００２１】
また、砂時計Ａに封入されるサファイヤＦに代えて、用いる宝石の種類を例えばルビーやダイヤモンド等の別の宝石を用いる場合、宝石の比重に応じて封入する液体シリコンの粘性を変えることにより、常に等しい落下速度、換言すれば、同じ計測時間を得ることができる。あるいは逆に、同じ宝石を用いる場合であっても、液体シリコンの粘性を変えることによって、好みの落下速度を得ることができる。
【００２２】
また、液体シリコンは、圧力が加えられた状態で容器１０内に封入されているので、温度変化によって容器１０内に気泡が発生することを防止することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２５】
以上説明してきたように、請求項１に記載の発明によれば、液体と粒状体とが封入された容器を備えた砂時計において、液体が液体シリコンとされるので、入手が容易で安全で取扱いが簡便、かつ人体に無害であり、仮に容器が破損等して外部に液体シリコンが漏れても危険がない。また、粒状体の異なる比重に応じて液体シリコンの粘性を変えることによって粒状体の落下速度調整する事が容易にでき、容器内での落下時間が例えば一定になるように調整することができる。
【００２６】
また、液体と粒状体とが封入された容器を備えた砂時計において、容器の開口部に第一の蓋体が螺合され、第一の蓋体に貫設された液体注入口に第二の蓋体が螺合される構成としたので、加圧した状態で液体を封入できるとともに、液体の圧力上昇を必要最小限にして容器が破裂しないようにし、かつ気泡の発生を防止することができる。
【００２７】
更に、人体に無害な液体シリコンを用いて安全かつ取扱い簡便となるだけでなく、容器内での粒状体の落下速度を粒状体の比重に応じて液体シリコンの粘性を変えることによって調整することができる。液体シリコンは熱収縮の大きい物質であるが、第二の蓋体により液体シリコンを加圧して容器内に封入するため、熱収縮しても封入された液体シリコンの圧力低下を生じるだけであり、気泡発生に至るほどの体積減少を引き起こさないようにすることができる。
【００２８】
また、請求項２に記載の発明によれば、砂時計に用いる粒状体を宝石としたので美的外観を楽しむことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施の形態を示す図であって、砂時計の一例を示す正断面図である。
【図２】砂時計本体を示す図であって、砂時計本体の正断面図である。
【図３】砂時計本体の時間計測部の分解図である。
【図４】時間計測部の底蓋を示す図であって、それぞれ（ａ）正面図、（ｂ）底面図である。
【図５】時間計測部の上蓋を示す図であって、それぞれ（ａ）上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）底面図である。
【図６】時間計測部の液体封入蓋を示す図及び上蓋を示す図であって、それぞれ（ａ）液体封入蓋の上面図、（ｂ）液体封入蓋の正面図、（ｃ）上蓋の正断面図である。
【符号の説明】
Ａ・・・砂時計
Ｄ・・・台座
Ｆ・・・サファイヤ
Ｌ・・・液体シリコン（液体）
Ｓ・・・砂時計本体
１０・・・容器
１０ａ・・・開口部
１２・・・上蓋（第一の蓋体）
１２ｂ・・・液体注入口
１３・・・液体封入蓋（第二の蓋体）
【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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