傘を利用した巨大シャボン玉枠の製作技術報告

久 松 洋 二愛媛県総合科学博物館
愛媛県新居浜市大生院２１３３番地の２

愛媛県総合科学博物館研究報告，!１２，４９−５６，（２００７）

技術報告

傘を利用した巨大シャボン玉枠の製作技術報告
久

松

洋

二＊

A report on the new device to create great giant bubbles
Yoji Hisamatsu

This paper reports the technical part of new devices to create great giant bubbles which was carried out as one of
the science classes and events at the Ehime prefectural science museum. Existing well-known devices are very
difficult to use except some masters of them. We developed a new device for giant bubbles. The device realized
useful works to utilize a frame of an umbrella for its structure. Because of its good handling, everyone can creat
great giant bubbles easily.

は

じ

め

に

の実験は，演示実験にとどまることが多い．なぜなら，原理的，技術的な困難を抱えているため，誰でも気軽にシャボン玉作りは子どもから大人まで楽しめる遊びの作ることができる一般的なシャボン玉のイメージとは違一つである．小さな玩具としてどこでも手に入るし，家う実験になるからだ．しかし，シャボン玉のように作るにある材料で簡単につくることもできる．博物館，科学ことに強く興味を引く実験では，もし，実現可能である館などの施設でも，積極的に実験される題材でもある．

ことやその迫力を来館者に提示したならば，一般の見学

世代を問わず人気が高く，体験者はシャボン玉をつくる

者にも作る機会を与えるべきである．そのためには，操ことや，追いかけること，時には割ってしまうことに夢

作性のよい，大型シャボン玉専用の装置を生み出す必要中になってしまう．

があった．

実験講座としてのシャボン玉は，液の配合やシャボン

本稿は，愛媛県総合科学博物館において製作，使用さの色，模様，形，膜に働く力などに焦点があてられる．

れた巨大シャボン玉を作るための枠についての技術報告

どれも科学としては興味深い内容である．一方で，イベである．このシャボン枠は，当館での実験教室やイベン

ントなどで無邪気にシャボン玉を作ったり割ったりする

トにおいて，受講者や来館者自ら巨大シャボン玉を作る

幼児を中心とした体験者の姿を見てみると，大きなシャために開発された．以下，現状と装置の概要，設計と製ボン玉を作ることに強い興味を持っていることも分かる．

作，運用上の問題点，課題について報告する．

ストローでシャボン玉を作ることも楽しそうだが，一度，巨大シャボン玉の製作の現状

枠で大きなシャボン玉を作ってしまうと，やはり枠で作るシャボン玉に興味が移ってしまう．
枠で作るシャボン玉の大きさにも限界がある．通常，

大きなシャボン玉は，枠に張った膜を膨らますことで大きくても枠直径３０!程度までではないだろうか．大き作る．枠の面積が小さければ，枠を動かしてシャボン膜

すぎる枠は，作るのも大変で，操作性も悪い．枠を沈めを袋状に膨らますだけで，シャボン玉は自然にできる．

る容器も簡単に手配できない．準備するシャボン液も増

袋状のシャボン膜の途中がくびれて膜同士が接触し，勝えすぎる．気軽に準備できるという意味で，この大きさ

手に口が閉じるのだ．しかし，枠の面積がある程度大きが限界であろう．実際，講座やイベントで目にするのは

くなると，袋状のシャボン膜はくびれても自ら玉になれこの程度の大きさになる．

ない．くびれが十分成長して開口部を閉じる前に，膜が

しかし実際には，直径数メートルのシャボン玉ならば割れてしまうからだ．その場合，膜を膨らました後に，実現可能である．同時に，それくらい大きなシャボン玉

膜を「切る」動作が必要になる．「切る」動作とは，枠をねじるように回転させることである．ねじることで膜＊愛媛県総合科学博物館

学芸課

科学技術研究科

Dept. of Science and Technology Ehime Pref. Science Museum同士が強制的に接触して，開口部が閉じて玉になる．膜のくびれを動作で助けるのである．

─４９─

傘を利用した巨大シャボン玉枠の製作技術報告

原理的には，十分大きな枠にシャボン膜を張れば，そ作る動作は，膜を膨らますために後ずさりをしながら，れに見合う大きさのシャボン玉ができる．しかし，大き傘を開いて閉じることになる．このとき，傘は上向きでな枠自身が問題点となる．まず，容器に関する問題が深はなく，前向きに開閉する．（写真２）

刻になる．大きな径の枠を沈められる容器が既製品でなシャボンの枠は，傘の骨の先に紐を結んで作られた環

くなり，製作などの工夫が必要となる．液も大量となり，状の枠であり，傘の開閉で枠の面積を変化させることが容器の移動だけでも大変になる．次に，径が大きくなる

できる．枠の面積を狭くした状態で紐をシャボン液に浸と操作性が悪くなる．持ちにくいだけではなく，シャボ

すため，液を溜める容器は小さくて済む．傘の向きを逆

ン液を吸った枠自身も重くなる．大きな枠に膜を張るこさに使用して，開閉運動と膜の成長を両立させた．つまと自身も難しく，液中や液から引き上げるときに枠の動り，傘の先端を手で握り，傘の柄を突き出す格好で開閉

きが荒いと膜がすぐに割れてしまう．枠を荒く動かすとし，柄の方向にシャボン膜を成長させる．支柱で骨組み容器がすぐに泡だらけになり，さらに膜が張りにくくなをスライドさせる機構をそのまま使うことで，開閉動作

る．膜を張って引き上げることに成功したとしても，膜の安定性を確保している．傘が開いた状態では，支柱先を「切る」動作は膜の開口部に偏りのある変形を強いる

端は枠より飛び出した位置関係になるが，袋状に膜が成ため，大きくなるほど膜が割れやすい．大きすぎる枠は，長すれば支柱との接触はない．膜は，体験者が後ずさり

全てのプロセスが面倒になるのだ．

するか，風を利用することにより形成される．

これらの問題点を解決するために，大型シャボン玉を今回の装置は，ビニル傘やビーチパラソルを利用し，つ く る 時 に は 可 変 枠 が 採 用 さ れ る．可 変 枠 と は，傘を開いたときの直径が９
０，１
１
０，１
４
０，１
６
０，１
８
０!の５

Exploratrium（１９９１）や武田（１９９３）が報告し た，枠 の種を製作した．直径が９０，１１０!のものはビニル傘をそ

一部又は全部を紐で構成して，紐の張り具合で掃引断面のまま利用し，１４０，１６０!のものは骨を延長して製作し積が変化できる枠である．現在，棒と紐を交互に接続した．１
８０!のものはビーチパラソルを改造して製作した．

て環状にした枠と，環状の紐と環の開閉を制御する棒を径が小さいものは幼児や小学校低学年の体験者が使い，接続したものが報告されている．紐をたるませることで大きなものは体験者の体格に合わせて貸し出した．直径

枠の面積を小さくできるので，容器の問題も解決し，膜９０!のものでも，幼児ならば自分の身長ほど，大人でもを張る作業も容易になる．「切る」動作のように膜の一部

自分の上半身を超えるシャボン玉（写真３）を作ること

のみを大きく変形する方法と違い，開口部を均一に変形ができる．大型の枠は，袋状に伸びたシャボン膜を閉じさせるので膜への変形負荷が小さく，開口部を閉じ易い．

るので，径が大きくなるほど歪な楕円球になる．１
８０!

しかし，枠が大型になるほど，原理的な問題以外に器でシャボン玉を作ると，長軸の長さが数メートルの大型具操作の技術的問題も重要になってくる．液の中や引きのもの（写真４）ができる．

上げた直後の紐の絡まり防止や，部品の振動による膜の装置の製作について破裂回避が必要となり，膜を張った状態を維持することは簡単ではなくなる．その上，膜を成長させる運動と，ビニル傘を基準に基本的な改造箇所（図１）を解説す

膜を閉じる変形作業がともに大きな運動であり，両立さる．改造箇所と考え方はどの大きさや材質の傘も同じでせながら玉へと完成させるには技術が必要となる．
単純な器具で大型のシャボン玉を完成させるには，シある．傘の改造点は先端と柄の部分，スライド部分の留ャボン膜の振る舞いを知り，器具をうまく使うコツを覚め金，支柱，骨の先端，スライド部分のヒンジの５カ所

えなければならない．誰でもその場で気軽に作れるものである．

ではない．簡単に作れるようにしたければ，これらの困傘の先端と柄のプラスチック部品は金属支柱から抜く

難を克服できる装置へ改良する必要があった．それには，こと（写真５）ができる．傘の先端部分を握って使用す

可変のアイデアを取り入れて原理的な困難を回避した上るため，傘の先端の代わりに柄の部分を取り付ける．ス

で，操作性を向上させ，特別な知識やコツの習得を必要

ライド部分の留め金を２カ所とも外し，傘は閉じた状態，としない装置を目標としなければならない．

開いた状態両方とも固定されずスムーズに動くようにする．留め金はペンチなどでそのまま抜き出すことができ新しい装置の概要

る．骨組みのスライド運動の安定が目的なので，支柱は傘を閉じたときに必要な長さだけ残して切断した．これ

今回のシャボン枠の改良では，一般の来館者にも気軽に大型のシャボン玉を作れる操作性を目指した．装置はで骨組みの先端部分は紐だけとなり，膜が張りやすくなる．

傘の骨組みを利用して製作した．（写真１）シャボン枠

骨の先端部分は本質的にシャボン玉の大きさを決めるの可変機構は，傘の開閉そのものである．シャボン玉を部分となる．ビニル傘では，キャップ用に曲げ細められ─５０─

久 松 洋 二た先端部分を切断する必要ある．この加工で V 字型のいように固定した．

骨の断面が露出するので，その形状にあわせて部品を接装 置 の 運 用

続する．傘本来の直径で使用するなら，このままヒートンを接着又は溶接（写真６）し，径を大きくするなら，
先を環状に曲げた針金を溶接（写真７）する．針金は骨使用実績
今回製作した巨大シャボン玉枠は，博物館講座の科学の断面に会わせて径が２φ 程度のもので製作した．
径の小さい傘の骨を延長する方法だと，手元のスライ実験教室と夏のイベントにおいて使用された．博物館講ド操作が短くて済むので，手が短い子どもの体験者でも座は主に小学校低学年で２０名程度の体験者があり，夏の扱える大型の枠となる．ただし，このとき傘の開閉の振イベントでは一般の来館者が数百名，幼児から小学校低動が大きくなるので，枠の操作は小さいものより難しく

学年がその主な体験者であった．装置操作の指導は当館なる．また，骨を延長することで枠になる紐の長さが長の学芸員が行い，体験者全員に巨大シャボン玉を完成さ

くなり，しみ込んだ液の重さによるモーメントが大きくせることができた．

なって傘への負担が大きくなることも付記しておく．
紐の選択は，骨の短い枠では凧糸を使用し，骨の長い巨大シャボン玉の製作
器具の操作は次の点に注意することで成功率が上が枠では直径３ミリの手芸用の紐を使用した．ビーチパラ
ソルなどの骨が長い傘では，骨の断面が V 字でなく１った．

本の線材である場合が多いので，溶接等を行うことで，・傘を開く動作は素早く思い切って行う．

先端の環状金具の取り付け強度を確保する必要がある．

・閉じる時は反対にやさしくなめらかに行う．

以上の改造で，ビニル傘の骨はシャボン枠として十分に機能するのだが，枠の耐久性を上げるためにもう１カ・傘は完全に閉じきるより，先端を下ろして「切る」動作を加える．
シャボン膜は，小さくても弾くような鋭い衝撃に弱い．

所手を加えた方がよい場所がある．それは，骨のスライドを支える支柱の先端部分のヒンジ（写真８）である．

大きく成長したシャボン膜では特にそうなので，傘を閉どのようなタイプの傘であっても，この部分は，傘の骨じるとき，骨の振動が緩慢になるように注意する必要がが開閉するための切れ込みが入ったプラスチックの円筒ある．ただし，そのことは動きを遅くすることとは違う．

に，骨を O リングで固定する構造になっている．シャまた，傘は閉じて骨同士がより近づいた方が膜を閉じやボン玉を作る作業では，通常の傘の使用とは比べ物になすいのだが，骨が近づくほど骨の振動が鋭くなるので，らないほど，頻繁に開閉動作を行う．そのため，プラス「切る」動作を併用した方が成功しやすい．
巨大シャボン玉のために使用したシャボン液は，通常チック円筒の切れ込みの角は削られて丸くなってしまう．
その結果，傘の骨が円周方向にぶれる動きが加わり，膜の枠のものと変えてある．今回使用した比率は，に余分な振動を与えて割れる原因となる．また，骨の開水：中性洗剤：PVA＝１０：１：０．
２（＝５
０：５：１）

閉機構に関し，スライド部分の留め金を外したことから，である．PVA の量を極端に減らしている．少量でも傘が完全に閉じてしまうという問題も発生する．傘が完

PVA を入れた方が，シャボン玉の成功率が高かった．
天候も，巨大シャボン玉を製作するのに重要な要素と全に閉じると骨先端の環状部品同士や紐が絡まって，骨の変形やプラスチック円筒の切れ込みの疲弊につながっなった．直径１１０!程度の枠までなら，真夏の晴天時でてしまう．

も高い成功率を保ったが，枠の径が大きくなるほど，晴そこで，シャボン枠としての耐久性を向上させるため，

天時の失敗が目立った．玉として膜が閉じたとしても浮支柱の先端部分のヒンジにあるプラスチック円筒部分の遊時間が極端に短かった．枠の径が大きいものは，曇り

補強部品（写真９）を新規に製作して取り付けた．部品

で湿度の高い日に実験することが望ましい．

は傘の骨の間に挟んで円筒部品にかぶせるように８ピー
問スで１周する構造である．形状（図１）は，骨の開閉で題点円周方向にぶれないようにするガイド部分と円筒部品の補強部分，そして傘の骨を完全に閉じないようにするた

逆向きに傘を開くため，操作の指導を受けないと傘をめの部分でできている．部品は３DCAD データを基に開けない体験者も多かったが，動作は通常の傘と変わら

切削 RP マシンでワックスを切削して原型を作り，シリないので，装置操作の混乱はなかった．操作を指導するコンゴムで型をとり，注型発泡ウレタン樹脂で製作（写ことで，幼児でも操作できることが分かった．ただし，

真１０）した．出来上がった部品は，プラスチック円筒に装置は体験者の腕の長さに強く関係するため，幼児が操被せるように取り付けて接着した．その後，接着部に同作できる傘の大きさは限られていた．

様の樹脂を流し込むことにより，接着した部品が外れな

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傘をすぐに閉じることに慣れさせる必要があった．傘

傘を利用した巨大シャボン玉枠の製作技術報告を開いて成長したシャボン膜に喜んだり，眺めている間

きさには限界がある．一般に販売されているビーチパラに，傘を閉じるタイミングを逸してしまい，玉へと完成

ソル程度の大きさ，即ち，枠の直径が２!程度の掃引断できない場合が多かった．

面積がその限界と言える．シャボン玉の大きさ比較の観傘を閉じる動作でシャボン玉が完成に近づくが，その点から見ると，紐だけで構成した枠の方がより大きなシ

時に傘を横や上へひねり動かす動作が目立った．浮いてャボン玉を作れる可能性がある．しかし，傘を使った枠

いくシャボン玉に意識がつられてしまって装置を上へ動の最大の利点は操作性にある．シャボン膜がシャボン玉

かしてしまうのであろう．膜を「切る」動作から見れば，になる前に割れたとしても，傘を閉じて再度挑戦する時

横や上方向は「切りにくい」方向である．紐のたるみが間や手間の少なさが，最終的に巨大シャボン玉をより気下向きなので，下向きの方が膜を接触させやすい．更に，軽に完成させる原動力となる．

横や上への動きは枠を体から離す動作となり，他の人に巨大シャボン玉を作るためには，広い場所の確保が必装置を当てる危険性がある．これらの動きも指導時に特要になるが，それは通常屋外となる．一方で，屋外にはに注意する必要があった．

巨大シャボン玉にとって都合の悪い条件も多い．風，日差し，虫，砂埃などによる液の汚れが，気になるところ

ま

と

め

である．特に，風の問題が重要で，膜の成長を助ける程
度の微風ならば大歓迎であるが，多くの場合，膜を割る

今回開発した枠は，操作性に重点を置いた．果たして，原因になってしまう．イベントなどで体験者が多い場合，高い操作性が得られたかを評価すると，２つの側面が強風が止むのを待つほど時間的に余裕がない状況になるた

調されると思われる．一つは，装置自体の見た目のイメ

め，積極的に強めの風でも利用する必要がある．風の利ージとの関連，もう一つは，シャボン玉を作る方法にお用法は膜の成長を促す以外にないので，素早く開口部をける器具の操作との関連である．

閉じる操作性が求められる．現在の傘の枠では，傘を開見た目のイメージとは，体験者が待機状態にあるとき，き切る前に閉じることで，素早く閉じることに対応して装置への期待感，親近感，参加を促す効果，待っているいた．傘が開き切らないので断面積が小さくなり，膜自間に装置を自分が使っている姿の投影がその含意である．

身は大きくてもいびつなシャボン玉になってしまう．傘

実際には，傘であることへの驚きや親しみの声が多く聞の開閉の操作性を向上することで，丸くて大きなシャボ

かれたので，素材の選択としてはよかったと思っている．

ン玉を素早く作ることができると考えている．そのため開閉のイメージは待ち時間の間にしっかり刻まれているには，骨への振動を抑えつつも素早く開閉するスムーズ

ようで，操作の混乱はなかった．ただ，傘の向きが逆なな動きの実現が必要である．今後，スライド部分の持ちので，骨のすき間に手を入れてスライドさせる必要があ

手の構造などを見直して，より操作性のいい装置へと改り，その操作について改めて指導する場面も多かった．

良していきたい．

どの場所を持って動かせばよいかといった，装置への具

最後に，大きなシャボン玉を作ることへの評価である

体的な感覚もイメージできるように配慮したデザイン，が，確かに科学教育の題材としての意味は乏しいかもし設計も必要であろう．

れない．難しいシャボン玉に何度も挑戦することは，シシャボン玉の製造と装置との関連に関しては，根本的ャボン膜の性質をじっくり観察してその振る舞いを理解な課題を抱えている．即ち，原理的には傘を開いて閉じするチャンスなのに，装置の改良で製造が簡単になれば，ることでシャボン玉は完成する．しかし，それだけでは，その機会を隠すことにつながるかもしれない．しかし，装置を操作している途中で膜が割れることも多い．傘の単純に，経験の範囲を超えるほど大きなシャボン玉を見開閉のスピードや「切る」動作など，操作のコツが加わた時，大人も子どもも大きな歓声を上げ，興味を持ってって，はじめて成功率が上がる．これら操作上のコツは，近づいて来る．イベントでは何度も列に並んだり，長時

巨大シャボン玉製造の観点から合理的な動作ではあるが，間体験をし続けた人も多く，興味の強さは驚くほどであ

一般の体験者にとって親しまれた知識や動作ではない．

る．見たことないことに触れた感動は大きいし，それが予備知識やコツを必要としない装置を目指したが，その簡単に体験できることは大きな意味を持っている．また，点において不十分な結果に終わった．ただ，装置操作の成功率を上げることは，繰り返しシャボン玉を作られる

簡便性のためにすぐに再実験が可能であり，操作のコツことを意味している．繰り返し実験できるからこそ，科を伝えることも，実行してもらうことも容易であった．

学的な疑問に気づくことができるのである．巨大シャボ

さらに，体験者全員，必ず巨大シャボン玉を完成するこン玉を簡単に繰り返し作ることができれば，シャボン膜とができたことも手伝って，体験者はあまりストレスをが持っている科学的な特性に直接迫れる．それは，小さ感じなかったと考えている．

なシャボン玉だけでは気づくことが難しいことも含まれ傘を利用して装置を作る以上，できるシャボン玉の大る．簡単に作れさえすれば，大きい，面白いを超えて有─５２─

久 松 洋 二

益な実験に利用され得るからだ．
参考文献
１）Exploratrium Teacher Institute（１９９１）：Bubble Tray.
Exploratrium science snackbook.Exploratorium.pp１
６．
２）武田毅（１９９３）：巨大シャボン玉をつくろう．理科
おもしろ実験・ものづくり完全マニュアル．左巻健
男．東京書籍．pp１
７
０−１
７
４．

─５３─

傘を利用した巨大シャボン玉枠の製作技術報告

写真１ 傘を利用した巨大シャボン玉製造装置．左から，傘の骨を延長した直径１６０!の装置，通常の９０!の装置，ビーチパラソルを改造した
１
８
０!の装置．

写真２ 傘の枠で成長するシャボン膜

写真３ 傘を利用した装置で作られた巨大シャボン玉．

写真４ 傘を利用した装置で製作可能なシャボン玉で最も大きいもの．

─５４─

久 松 洋 二

写真５ ビニル傘の抜かれた柄とスライドの留め金．左はプラスチック部品を抜かれた支柱．パイプを変形させて固定されている．中央は外されたスライドの止め金具，右は抜かれた柄．

写真６ V 字型の骨に直接ヒートンを溶接．

写真７ 針金による骨の延長．右が傘の骨，左方向に針金で延長している．
中央赤線部が溶接部位で，骨が針金を包み込むように５０ミリ程度溶接した．

写真８ 支柱の先端部分のヒンジ．白いプラスチックの円筒にある切れ込みを介して，骨を O リングで固定する構造である．赤矢印部分が削れると，骨が円周方向にぶれてしまう．

写真９ プラスチック円筒部分の補強部品．骨はガイドによって開閉方向以外に動けない．

写真１
０ 樹脂整形された補強部品４ピース分．分離して８つを円周に張り合わせることで補強部品になる．

次頁
図１ シャボン玉製造装置の改造図及び補強パーツ図面．

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傘を利用した巨大シャボン玉枠の製作技術報告

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