(57)【要約】  【課題】  人間が触ることなく、自力で回転移動し、さらに電池等の交換も必要のない、長く楽しむことのできる回転移動玩具を提供すること。  【解決手段】  ガラスもしくは透光性樹脂からなる略球状の玩具体１の内部にギアードモーター７と、このギアードモーター７に電源を供給する太陽電池素子２と、このギアードモーター７の出力回転軸に沿って取り付けられた回転アーム８と、この回転アーム８の端部に取り付けられた重し９とを設けた回転移動玩具であって、前記重し９の重心を前記出力回転軸の延長線上を除く位置に配されるように回転アーム８を折り曲げ線状、曲線状もしくは折り曲げ線状と曲線状との組合せ形状に形成するとともに、太陽電池素子２の電気出力によりギヤードモーター７の出力回転軸が回転し、さらに回転アーム８の端部に取り付けられた重し９が前記出力回転軸を軸にして回動することにより玩具体１を回転移動させるようにする。  【選択図】  図２
2005270132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスもしくは透光性樹脂からなる略球状の玩具体の内部にギヤードモーターと、このギアードモーターに電源を供給する太陽電池素子と、前記ギアードモーターの出力回転軸に沿って取り付けられた回転アームと、この回転アームの端部に取り付けられた重しとを設けた回転移動玩具であって、前記重しの重心が前記出力回転軸の延長線上を除く位置に配されるように前記回転アームを折り曲げ線状、曲線状もしくは折り曲げ線状と曲線状との組合せ形状に形成するとともに、前記太陽電池素子の電気出力により前記ギヤードモーターの出力回転軸が回転し、さらに前記回転アームの端部に取り付けられた重しが前記出力回転軸を軸にして回動することにより前記玩具体を回転移動させるようにしたことを特徴とする回転移動玩具。
【請求項２】
ガラスもしくは透光性樹脂からなる略球状の玩具体の内部にギアードモーターと、このギアードモーターに電源を供給する太陽電池素子と、前記ギアードモーターの出力回転軸にこの出力回転軸と角度を成すように取り付けられた回転アームと、この回転アームの端部に取り付けられた重しとを設けた回転移動玩具であって、前記重しの重心が前記出力回転軸の延長線上を除く位置に配されるように前記回転アームを直線状、折り曲げ線状、曲線状もしくは折り曲げ線状と曲線状との組合せ形状に形成するとともに、前記太陽電池素子の電気出力により前記ギヤードモーターの出力回転軸が回転し、さらに前記回転アームの端部に取り付けられた重しが前記出力回転軸を軸にして回動することにより前記玩具体を回転移動させるようにしたことを特徴とする回転移動玩具。
【請求項３】
前記重しが回動するときに前記重しの重心が描く軌跡が決める平面と交差する前記玩具体の表面部位付近に凸部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の回転移動玩具。
【請求項４】
前記重しが回動するときに前記重しの重心が描く軌跡が決める平面と直交する前記玩具体の直径が前記玩具体と交差する前記玩具体の２つの表面部位付近にそれぞれ先頭部が先鋭的な形状を有する凸部を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の回転移動玩具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽電池を具備した玩具に関するものであり、特に自力で回転移動する玩具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転移動玩具としては、玩具体の内底部に配置した従動側磁石と、この球体の外周囲に離隔配置した原動側磁石とを用い、原動側磁石を動かすことで原動側磁石と従動側磁石との間に生じる磁力による引力や斥力により球体である玩具体を回転移動させるものが考案されている。（特許文献1参照）
すなわち、載置される下面側を曲面状に形成した透磁性を有する玩具体の内底部に、Ｎ極もしくはＳ極の何れか一方の極が上方に向くように従動側磁石を配置し、この従動側磁石の上向きの極と同極側もしくは異極側を上向きにして、この玩具体の外周囲に離隔配置させた原動側磁石を傾倒させることにより従動側磁石に対しトルクを発生させて前記玩具体を自転させ、回転移動させるものである。
【０００３】
また、下面を球面形として成る透磁性の玩具体とこの玩具体の内底部に、Ｎ極もしくはＳ極の何れか一方の極が上方に向くように従動側磁石を配置し、この従動側磁石の上向きの極と同極側を上向きにして互いに反発作用状態となるように離隔配置させた原動側磁石とを有し、この原動側磁石を反発作用線上の廻りに左右何れかの方向へ任意の傾倒角度をもって従動側磁石方向へ接近させることにより、この従動側磁石に対し左右何れかの水平回転方向にトルクを発生させて前記玩具体を自転させ、回転移動させるものである。
【０００４】
あるいは下面を球面形として成る透磁性の玩具体とこの玩具体の内底部に、Ｎ極もしくはＳ極の何れか一方の極が上方に向くように従動側磁石を配置し、この従動側磁石の上向きの極と異極側を上向きにして互いに吸引作用状態となるように離隔配置させた原動側磁石とを有し、この原動側磁石を吸引作用線上の廻りに左右何れかの方向へ任意の傾倒角度をもって一定距離を維持させながら従動側磁石から後退させることにより、従動側磁石に対し左右何れかの水平回転方向にトルクを発生させて前記玩具体を自転させ、回転移動させるものである。
【０００５】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のようなものがある。
【特許文献１】特開平１１−３１９３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の原動側磁石と従動側磁石との間に生じる磁力による引力や斥力により球体である玩具体を回転移動させるものでは、原動側磁石を動かす手間が必要である。さらにこのため見る者の興味を長く引くものではなかった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は人間が触ることなく、自力で回転移動し、さらに電池等の交換も必要のない、長く楽しむことのできる玩具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の回転移動玩具は、ガラスもしくは透光性樹脂からなる略球状の玩具体の内部にギアードモーターと、このギアードモーターに電源を供給する太陽電池素子と、前記ギアードモーターの出力回転軸に沿って取り付けられた回転アームと、この回転アームの端部に取り付けられた重しとを設けた回転移動玩具であって、前記重しの重心が前記出力回転軸の延長線上を除く位置に配されるように前記回転アームを折り曲げ線状、曲線状もしくは折り曲げ線状と曲線状との組合せ形状に形成するとともに、前記太陽電池素子の電気出力により前記ギヤードモーターの出力回転軸が回転し、さらに前記回転アームの端部に取り付けられた重しが前記出力回転軸を軸にして回動することにより前記玩具体を回転移動させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の回転移動玩具は、ガラスもしくは透光性樹脂からなる略球状の玩具体の内部にギアードモーターと、このギアードモーターに電源を供給する太陽電池素子と、前記ギアードモーターの出力回転軸にこの出力回転軸と角度を成すように取り付けられた回転アームと、この回転アームの端部に取り付けられた重しとを設けた回転移動玩具であって、前記重しの重心が前記出力回転軸の延長線上を除く位置に配されるように前記回転アームを直線状、折り曲げ線状、曲線状もしくは折り曲げ線状と曲線状との組合せ形状に形成するとともに、前記太陽電池素子の電気出力により前記ギヤードモーターの出力回転軸が回転し、さらに前記回転アームの端部に取り付けられた重しが前記出力回転軸を軸にして回動することにより前記玩具体を回転移動させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の回転移動玩具は、前記重しが回動するときに前記重しの重心が描く軌跡が決める平面と交差する前記玩具体の表面部位付近に凸部を設けたことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の他の回転移動玩具は、前記重しが回動するときに前記重しの重心が描く軌跡が決める平面と直交する前記玩具体の直径が前記玩具体と交差する前記玩具体の２つの表面部位付近にそれぞれ先頭部が先鋭的な形状を有する凸部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の回転移動玩具によれば、ガラスもしくは透光性樹脂からなる略球状の玩具体の内部にギアードモーターと、このギアードモーターに電源を供給する太陽電池素子と、前記ギアードモーターの出力回転軸に沿って取り付けられた回転アームと、この回転アームの端部に取り付けられた重しとを設けた回転移動玩具であって、前記重しの重心が前記出力回転軸の延長線上を除く位置に配されるように前記回転アームを折り曲げ線状、曲線状もしくは折り曲げ線状と曲線状との組合せ形状に形成するとともに、前記太陽電池素子の電気出力により前記ギヤードモーターの出力回転軸が回転し、さらに前記回転アームの端部に取り付けられた重しが前記出力回転軸を軸にして回動することにより前記玩具体を回転移動させるようにしたことで、本発明に係る玩具体内部の太陽電池素子に光が入射する前では、重しは一番低い、安定な位置にある状態で静止しているが、その内部の太陽電池素子に光が入射すると太陽電池素子が発電を始め、内部のギヤードモーターが作動し、回転アームが回り、重しも持ち上げられるように回る。これによりモーメントが生じ、重しがある高さまで来ると低い位置になるように玩具体が回転し、玩具体はこの回転により移動する。この移動は、重し９が一番低い位置にある状態で止まるが、内部の太陽電池素子は玩具体がどの部分が下になっても少なくとも1枚は外部からの光を受光できるように最適な位置に配置されているため、再び内部のギヤードモーターが作動し、回転アームが回り、重しが持ち上げられるように回り、玩具体が回転し、玩具体はこの回転により再度移動する。
【００１３】
このように本発明に係る回転移動玩具は、玩具体内部に配置した太陽電池素子に光が入射する限り上述の状態を繰り返し、人間が触ることなくそれ自体が回転移動を続ける。
【００１４】
これにより本発明に係る回転移動玩具では、人間が触ることなく自力で回転移動し、さらに電池等の交換も必要のなく、長く楽しむことが可能となる。
【００１５】
また、本発明の他の回転移動玩具によれば、ガラスもしくは透光性樹脂からなる略球状の玩具体の内部にギアードモーターと、このギアードモーターに電源を供給する太陽電池素子と、前記ギアードモーターの出力回転軸にこの出力回転軸と角度を成すように取り付けられた回転アームと、この回転アームの端部に取り付けられた重しとを設けた回転移動玩具であって、前記重しの重心が前記出力回転軸の延長線上を除く位置に配されるように前記回転アームを直線状、折り曲げ線状、曲線状もしくは折り曲げ線状と曲線状との組合せ形状に形成するとともに、前記太陽電池素子の電気出力により前記ギヤードモーターの出力回転軸が回転し、さらに前記回転アームの端部に取り付けられた重しが前記出力回転軸を軸にして回動することにより前記玩具体を回転移動させるようにしたことで、上記に述べた効果と同様の効果が得られる。
【００１６】
また、本発明の他の回転移動玩具によれば、前記重しが回動するときに前記重しの重心が描く軌跡が決める平面と交差する前記玩具体の表面部位付近に凸部を設けたことで、上記効果以外に、この凸部により玩具体の動きが直線状に動くことが妨げられ、予測不能なランダムなものになり、より興味を引くものとすることができる。
【００１７】
さらに、本発明の他の回転移動玩具によれば、前記重しが回動するときに前記重しの重心が描く軌跡が決める平面と直交する前記玩具体の直径が前記玩具体と交差する前記玩具体の２つの表面部位付近にそれぞれ先頭部が先鋭的な形状を有する凸部を設けたことで、重しの動きの平面が水平になりそうな場合でも、この凸部のために重しの動きの平面が水平にならずに玩具体が回転しなくなってしまうことがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【００１９】
図１は本発明に係る回転移動玩具の外観の一例を示したものである。
【００２０】
図１において、１は本発明に係る玩具体、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは太陽電池素子を示す。
【００２１】
玩具体１は回転移動玩具の作りやすさを考慮し、嵌合部を設けた半円球状のもので、この２つが合せられることにより略球状になるようにしたものである。このような玩具体１はガラス、透光性のポリプロピレンやポリカーボネイトなどの樹脂で構成されている。透光性のポリプロピレンやポリカーボネイトなどの樹脂の場合は作製が射出成型などで容易に作製することができ、玩具体１に使うことが好適である。また、玩具体１の大きさは直径が１０〜３０ｃｍ程度の角部がない略球形であり、その内部は中空になっている。
【００２２】
太陽電池素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、光エネルギーを電気エネルギーに変換するものであり、単結晶シリコンや多結晶シリコンやアモルファスシリコンなどで作製される。例えば多結晶シリコンで作製された場合、その厚みは０．３〜０．４ｍｍ程度、大きさは５０ｍｍ角から１００ｍｍ角程度である。
【００２３】
また、太陽電池素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの内部にはボロンなどのＰ型不純物を多く含んだP層とリンなどのＮ型不純物を多く含んだＮ層が接しているＰN接合が形成されており、その表面と裏面には櫛形の電極が設けられ、さらに表面にはその発電効率を上げるために反射防止膜を設ける場合が多い。一般的な多結晶シリコン太陽電池では、表面側（受光面側）がマイナス側電極、裏面がプラス側電極である。
【００２４】
また、太陽電池素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、略球体の玩具体１の内部にその受光面を玩具体１の外側に向けて配置されており、さらに、玩具体１のどの部分が下になっても少なくとも1枚は外部からの光を受光できるように複数枚、最適な位置に配置されている。また、それらの太陽電池素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、リード線により並列に接続されている。
【００２５】
図２は本発明に係る回転移動玩具の内部の状態の一例を示したものである。
【００２６】
図２において、符号１、２ａ、２ｂは図１と同様に１は玩具体、２ａ、２ｂは太陽電池素子を示し、さらに３は太陽電池素子の位置決め用ガイド、４ａ、４ｂは太陽電池素子２ａ、２ｂからのプラス側出力用リード線、５ａ、５ｂは太陽電池素子２ａ、２ｂからのマイナス側出力用リード線、６はギヤードモーター用台座、７はギヤードモーター、８は回転アーム、９は重しを示す。
【００２７】
太陽電池素子２ａ、２ｂは、玩具体１の内部に設けられた太陽電池素子の位置決め用ガイド３のある位置にシリコーンなどの透明な接着材（不図示）などにより、固定される。このシリコーンなどの接着剤は、太陽電池素子２ａ、２ｂと玩具体１の内壁部の間にできる空間を充填すると共に太陽電池素子２ａ、２ｂの裏面を覆うように塗布される。これにより脆く割れやすい太陽電池素子２ａ、２ｂを保護する役割もはたす。また太陽電池素子２ａ、２ｂの表面側電極にはマイナス側出力用リード線５ａ、５ｂ、その裏面側電極にはプラス側出力用リード線４ａ、４ｂがハンダ付けなどで接続されている。
【００２８】
ギヤードモーター７の出力回転軸には回転アーム８がねじ止めやはめ込みもしくは溶接などの方法により取り付けられる。この回転アーム８は、直径２から３ｍｍ程度の鉄やステンレスなどで作成され、重し９の重心を出力回転軸の延長線上を除く位置に配するため、回転アーム８を出力回転軸に沿って取り付けた場合に、その適当な位置で曲げられているが、略直角に曲げられたほうが望ましい。また、回転アーム８が出力回転軸と角度を成すように、例えば直角に成すように取り付けた場合に、回転アーム８は棒状であることが望ましい。
【００２９】
回転アーム８を出力回転軸に取り付けるときの回転アーム８が出力回転軸と成す角度は回転アーム８の出力回転軸に取り付ける部分が直線形状である場合に、出力回転軸とこの出力回転軸に取り付ける回転アーム８の取り付け部分と成す角度とする。回転アーム８の出力回転軸に取り付ける部分が曲線形状である場合に、出力回転軸と回転アーム８の出力回転軸に取り付ける部分の曲線の接線と成す角度とする。
【００３０】
さらに、回転アーム８の一端には重し９がねじ止めやはめ込みもしくは溶接などの方法により取り付けられる。この重し９は鉄などの金属やセラミック等で作製されており、回転アーム８の端部を差し込むための穴が設けられている。
【００３１】
ギヤードモーター用台座６は、その一面に回転アーム８などを取り付けたギヤードモーター７をねじなどで取り付けられた後、玩具体１の内部の所定の位置にねじや接着材などで固定される。さらに上述の太陽電池素子２ａ、２ｂの表面側及び裏面側の電極に接続されたマイナス側出力用リード線５ａ、５ｂとプラス側出力用リード線４ａ、４ｂの他端は、ギヤードモーター７の入力端子に接続される。
【００３２】
このように玩具体１内に太陽電池素子２ａ、２ｂやギヤードモーター７などを配置、接続することにより、この太陽電池素子２ａ、２ｂに光が入射した場合、ギヤードモーター７が作動し、回転アーム８の先端部に取り付けられた重し９が玩具体１内で大きく回転するようになる。
【００３３】
図３（ａ）（ｂ）は、本発明に係る回転移動玩具の動作の状態を示したものである。
【００３４】
図３（ａ）（ｂ）において、符号１、８、９は図１、図２と同様に１は玩具体、８は玩具体１内部の回転アーム、９は玩具体１内部の重しを示し、さらに１１はほぼ水平な面、１２は重し９の回転方向、１３は玩具体１の回転方向、１４は玩具体１の移動方向を示す。
【００３５】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、玩具体１は、ほぼ水平な面１１上に置かれている。
【００３６】
また、図３（ａ）は内部の太陽電池素子に光が入射する前の状態を示す。すなわち玩具体１内部の太陽電池素子に光が入射する前では、重し９は一番低い、安定な位置にある状態で静止している。この玩具体１に光が当たり、その内部の太陽電池素子にも光が入射すると太陽電池素子が発電を始め、内部のギヤードモーターが作動し、回転アーム８が回り、重し９も１２の方向に持ち上げられるように回る。
【００３７】
図３（ｂ）は玩具体１内部の太陽電池素子に光が入射し、これにより重し９が回っている状態を示したものである。すなわち上述のように太陽電池素子が発電を始め、内部のギヤードモーターが作動し、回転アーム８が回り、重し９も１２の方向に持ち上げられるように回るとそれに伴いモーメントが生じ、ある高さまで来るとこのモーメントのために重し９が低い位置になるように玩具体１が１３の方向に回転し、玩具体１はこの回転により１４の方向に移動する。この移動は、重し９が図３（ａ）のような一番低い位置にある状態で止まるが、内部の太陽電池素子は玩具体１がどの部分が下になっても少なくとも1枚は外部からの光を受光できるように最適な位置に配置されているため、再び内部のギヤードモーターが作動し、回転アーム８が回り、重し９が１２の方向に持ち上げられるように回り、玩具体１が１３の方向に回転し、玩具体１はこの回転により１４の方向に移動する。
【００３８】
このように本発明に係る回転移動玩具は、この玩具体１内部に配置した太陽電池素子に光が入射する限り図３（ａ）と図３（ｂ）の状態を繰り返し人間が触ることなく、それ自体が回転移動を続ける。
【００３９】
なお、本発明に係る回転移動玩具に使用する太陽電池素子２ａ、２ｂの大きさやギヤードモーター７の規格、重し９の重量は、想定した使用場所での光の強度や玩具体１の大きさなどを考慮して、テストにより最適なものに設定すればよい。
【００４０】
図４は本発明に係る回転移動玩具の別の実施例を示すものである。
【００４１】
図４において、符号１、１１、１４は図３と同様に１は玩具体、１１はほぼ水平な面、１４は玩具体１の移動方向を示し、さらに１７は、玩具体１内部の重しが回動するときにその重しの重心が描く軌跡が決める平面と交差する部位付近の玩具体１の表面に設けられた凸部を示す。
【００４２】
上述のように、上述の回転移動玩具では重しの動きが１平面上であるため、玩具体１の動きが直線状になってしまい、あまり興味をひかなくなってしまうことが予想される。このため、図４に示すように玩具体１の重しの動く部分にある表面、即ち玩具体１内部の重しが回動するときにその重しの重心が描く軌跡が決める平面と交差する部位付近の玩具体１の表面に凸部１７を設ける。この凸部１７により玩具体１の動きが直線状に動くことが妨げられ、予測不能なランダムなものになり、より興味を引くものとすることができる。
【００４３】
なお、この凸部１７の形状や個数や大きさ、設ける位置は玩具体１の大きさなどを考慮して最適に決定すればよい。
【００４４】
図５は本発明に係る回転移動玩具の別の実施例を示すものである。
【００４５】
図５において、符号１、１１、１４は図３と同様に１は玩具体、１１はほぼ水平な面、１４は玩具体１の移動方向を示し、さらに１８は玩具体１の直径と前記重しが回動するときに前記重しの重心が描く軌跡が決める平面と直交する前記玩具体の２つの部位にそれぞれ先頭部が先鋭的な形状を有する凸部を示す。
【００４６】
上述の図３に示したような回転移動玩具では、重し９の動きが１平面上であるため、この重し９の動きの平面と玩具体１がおかれている平面１１が平行になった場合、玩具体１は重しが回転しても、動かなくなってしまう場合がある。このような状態になることを避けるために、玩具体１の表面上の進行方向の横側に凸部１８を設ける。この凸部１８は、円錐状や角錐状など先頭部が先鋭的な形状を有し、前記玩具体の直径と前記重しが回動するときに前記重しの重心が描く軌跡が決める平面と直交する玩具体１の表面上に設けられる。
【００４７】
これにより玩具体１が重しの動きの平面と平面１１が平行になりそうな場合でも、この凸部１８のために重し９の動きの平面と玩具体１が置かれている平面１１が平行になることがなく、玩具体１が回転しなくなってしまうことがなくなる。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正及び変更を加えることができる。例えば太陽電池素子は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池に限定されるものではなく、薄膜系太陽電池などでも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る回転移動玩具の外観の一例を示したものである。
【図２】本発明に係る回転移動玩具の内部の状態の一例を示したものである。
【図３】本発明に係る回転移動玩具の動作の状態を示したものである。
【図４】本発明に係る回転移動玩具の別の実施例を示すものである。
【図５】本発明に係る回転移動玩具の別の実施例を示すものである。
【符号の説明】
【００５０】
１；玩具体
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ；太陽電池素子
３；位置決め用ガイド
４ａ、４ｂ；太陽電池素子からのプラス側出力用リード線
５ａ、５ｂ；太陽電池素子からのマイナス側出力用リード線
６；ギヤードモーター用台座
７；ギヤードモーター
８；回転アーム
９；重し
１１；ほぼ水平な面
１２；重しの回転方向
１３；玩具体の回転方向
１４；玩具体の移動方向
１７；玩具体の表面上の進行方向に設けられた凸部
１８；玩具体の表面上の進行方向の両横側に設けられた凸部
【図１】
2005270132.tif 000003
【図２】
2005270132.tif 000004
【図３】
2005270132.tif 000005
【図４】
2005270132.tif 000006
【図５】
2005270132.tif 000007