特開 2024-68272 発射台に変形可能な理科実験用モーターカー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024068272

(43)【公開日】2024-05-20

(54)【発明の名称】発射台に変形可能な理科実験用モーターカー

(51)【国際特許分類】

   A63H 33/18 20060101AFI20240513BHJP

   G09B 23/18 20060101ALI20240513BHJP

   H01M 50/247 20210101ALI20240513BHJP

   A63H 17/00 20060101ALI20240513BHJP

   H01M 50/213 20210101ALN20240513BHJP

【ＦＩ】

A63H33/18 Z

G09B23/18 A

H01M50/247

A63H17/00 Z

H01M50/213

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178584

(22)【出願日】2022-11-08

(71)【出願人】

【識別番号】595020883

【氏名又は名称】株式会社はくぶん

(74)【代理人】

【識別番号】100151208

【弁理士】

【氏名又は名称】植田 吉伸

(72)【発明者】

【氏名】塚本 修

【テーマコード（参考）】

2C032

2C150

5H040

【Ｆターム（参考）】

2C032BD01

2C150BA07

2C150CA08

2C150DA06

2C150DC05

2C150DH03

2C150EB01

2C150FA04

5H040AA22

5H040AS26

5H040AT01

5H040AY02

(57)【要約】

【課題】理科実験用モーターカーを変形して電気のはたらきへの理解を高めることを可能とすることである。
【解決手段】発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０は、モータ１１の回転力を用いて回転する車輪を有する車輪部１２と、モータ１１に電力を供給する電源部１４と、電源部１４を搭載するとともに車輪部１２を着脱するための構造を有する本体部１６と、 を備え、走行モードで走行可能な理科実験用モーターカー１０であって、本体部１６は、飲料用キャップ８を案内する案内レール１８を有しており、車輪部１２は、走行モードにおいて本体部１６から取り外された後、車輪１２ａ，１２ｂの回転力を利用して案内レール１８で案内された飲料用キャップ８を発射する発射モードとなるように、走行モードとは異なる形で本体部１６に装着するための構造を有することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの回転力を用いて回転する車輪を有する車輪部と、
前記モータに電力を供給する電源部と、
前記電源部を搭載するとともに前記車輪部を着脱するための構造を有する本体部と、
を備え、走行モードで走行可能な理科実験用モーターカーであって、
前記本体部は、飲料用キャップを案内する案内レールを有しており、
前記車輪部は、前記走行モードにおいて前記本体部から取り外された後、前記車輪の回転力を利用して前記案内レールで案内された前記飲料用キャップを発射する発射モードとなるように、前記走行モードとは異なる形で前記本体部に装着するための構造を有することを特徴とする発射台に変形可能な理科実験用モーターカー。

【請求項2】

請求項１に記載の発射台に変形可能な理科実験用モーターカーにおいて、
前記発射モードとなるように前記車輪部の前記車輪が前記飲料用キャップに摺動するよう設置された状態で前記飲料用キャップを発射させる際に、前記車輪部により前記飲料用キャップが前記本体部側に押し付けられるように前記車輪部と前記本体部とに跨って設けられる付勢部を有することを特徴とする発射台に変形可能な理科実験用モーターカー。

【請求項3】

請求項１に記載の発射台に変形可能な理科実験用モーターカーにおいて、
前記電源部は、複数の電池を直列接続又は並列接続のいずれかの接続状態となるように切り替えるための切替部を有することを特徴とする発射台に変形可能な理科実験用モーターカー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発射台に変形可能な理科実験用モーターカーに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、小学生の理科学習のための様々な学習キットが開発されている。本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、それぞれに電池を同じ方向に並べてセット可能な第１のセット部と第２のセット部と、前記第１のセット部に対して直列状態に接続された状態で配設されて、電池を前記第１のセット部と同じ方向にセット可能な第３のセット部とを備え、さらに、前記第１のセット部にセットされる電池の一方の電極と、前記第３のセット部にセットされる電池の他方の電極とを接続する第１の電極部材と、この第１の電極部材に隣接し、前記第２のセット部にセットされる電池の一方の電極に接続される第２の電極部材と、前記第１のセット部にセットされる電池の他方の電極と、この電極に隣接し、前記第２のセット部にセットされる電池の他方の電極とを接続する第３の電極部材と、前記第３のセット部にセットされる電池の一方の電極に接続される第４の電極部材と、前記第１の電極部材と前記第２電極部材とに電気的に接触した第１の接続位置と、前記第４電極部材と電気的に接触した第２の接続位置の２つの接続位置に移動可能な移動電極部材とを備える直列・並列切替え機構付き電池ホルダーが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－１３８２３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

理科学習のための学習キットとして、例えば、電気のはたらきを学ぶためにモータを使った理科実験用モーターカーが開発されている。このような理科実験用モーターカーに改良を加えて、電気のはたらきの理解をより一層深めることが可能な学習キットの開発が望まれている。

【0005】

本発明の目的は、理科実験用モーターカーを活用し、電気のはたらきの理解をより一層深めることを可能とする学習キットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る発射台に変形可能な理科実験用モーターカーは、モータの回転力を用いて回転する車輪を有する車輪部と、前記モータに電力を供給する電源部と、前記電源部を搭載するとともに前記車輪部を着脱するための構造を有する本体部と、を備え、走行モードで走行可能な理科実験用モーターカーであって、前記本体部は、飲料用キャップを案内する案内レールを有しており、前記車輪部は、前記走行モードにおいて前記本体部から取り外された後、前記車輪の回転力を利用して前記案内レールで案内された前記飲料用キャップを発射する発射モードとなるように、前記走行モードとは異なる形で前記本体部に装着するための構造を有することを特徴とする。

【0007】

また、本発明に係る発射台に変形可能な理科実験用モーターカーにおいて、前記発射モードとなるように前記車輪部の前記車輪が前記飲料用キャップに摺動するよう設置された状態で前記飲料用キャップを発射させる際に、前記車輪部により前記飲料用キャップが前記本体部側に押し付けられるように前記車輪部と前記本体部とに跨って設けられる付勢部を有することが好ましい。

【0008】

また、本発明に係る発射台に変形可能な理科実験用モーターカーにおいて、前記電源部は、複数の電池を直列接続又は並列接続のいずれかの接続状態となるように切り替えるための切替部を有することが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、理科実験用モーターカーを発射台に変形することができ、学習者の関心を集めて電気のはたらきの理解を高めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る発射台に変形可能な理科実験用モーターカーを走行モードで使用している様子を示す図である。

【図2】本発明の実施形態に係る発射台に変形可能な理科実験用モーターカーを発射モードで使用している様子を示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係る発射台に変形可能な理科実験用モーターカーの変形例を発射モードで使用している様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

【0012】

図１は、本発明の実施形態に係る発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０を走行モードで使用している様子を示す図である。図２は、本発明の実施形態に係る発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０を発射モードで使用している様子を示す図である。

【0013】

発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０は、モータ１１の回転力を通じて走行する走行モードから飲料用キャップ８を発射する発射モードへと変形可能な構造を有している。発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０は、車輪部１２と、電源部１４と、本体部１６とを備えている。

【0014】

モータ１１は、電源部１４から供給される電力に基づく電磁力を利用して回転する回転子を有し、この回転子の中央部に設けられる回転軸を回転させる。

【0015】

車輪部１２は、モータ１１の回転力を用いて回転する車輪１２ａ，１２ｂを有する。車輪部１２は、２つの車輪１２ａ，１２ｂと、２つの車輪１２ａ，１２ｂを接続するシャフト１２ｃと、を有している。

【0016】

２つの車輪１２ａ，１２ｂは、同一の直径の円形形状を有し、床面を転動可能なタイヤ部材である。２つの車輪１２ａ，１２ｂは、所定の間隔を置いて配置され、軸がシャフト１２ｃの両端部に装着される。

【0017】

シャフト１２ｃは、適度な強度を有する材質で構成される棒部材であり、両端部には２つの車輪１２ａ，１２ｂが着脱可能な状態で装着される。

【0018】

ここで、図１に示されるように、本体部１６に前輪側の車輪部１２と後輪側の車輪部１２とが装着されている状態を走行モードという。

【0019】

ここでは、前輪側の車輪部１２にはモータ１１が搭載されていて、モータ１１の回転力により前輪側の車輪部１２が駆動され、後輪側の車輪部１２が従動する前輪駆動であるものとして説明するが、もちろん、後輪駆動であってもよい。

【0020】

前輪側の車輪部１２は、図１に示されるように本体部１６に走行モードとして装着するための２つの凸部１５（図２参照）が設けられており、本体部１６には凸部１５が嵌合される２つの凹部（不図示）が形成されている。これにより、前輪側の車輪部１２と本体部１６とを着脱することが出来る。

【0021】

また、図２に示されるように本体部１６を発射モードとするために前輪側の車輪部１２を起立させた際に、後述する凹部１９に嵌合するための凸部１５が形成されている。

【0022】

後輪側の車輪部１２は、前輪側の車輪部１２のようにモータ１１を搭載する領域や凸部１５などが存在せず、２つの車輪１２ａ，１２ｂとシャフト１２ｃのみで構成されている。なお、ここでは前輪駆動であるものとして説明したが、後輪側の車輪部１２にモータ１１を搭載する後輪駆動も適用できる。

【0023】

車輪部１２は、走行モードにおいて本体部１６から取り外された後、車輪１２ａの回転力を利用して案内レール１８で案内された飲料用キャップ８を発射する発射モードとなるように、走行モードとは異なる形で本体部１６に装着するための構造を有する。

【0024】

なお、飲料用キャップ８は、ここではペットボトルのキャップであるとして説明するが、ペットボトル用キャップに限定されず、その他のキャップでもよい。

【0025】

ここで、走行モードとは、図１に示されるように、前輪側の車輪部１２と後輪側の車輪部１２が共に本体部１６に装着されて四輪の車両となった状態であり、モータ１１の回転力により走行可能となるモードである。なお、前輪側の車輪部１２の車輪１２ａ，１２ｂのトレッド部に相当する部分には、ゴム部材が巻回されている。当該ゴム部材により、前輪側の車輪部１２の車輪１２ａ，１２ｂが回転した際の滑り止めとして機能する。

【0026】

また、発射モードとは、図２に示されるように、後輪側の車輪部１２が車輪１２ａ，１２ｂとシャフト１２ｃとに分解された状態であり、前輪側の車輪部１２の車輪１２ａが下方に位置し車輪１２ｂが上方に位置するようにシャフト１２ｃを起立させて固定された状態である。

【0027】

この時、案内レール１８の下流側（麓側）の壁部と前輪側の車輪１２ａとの間に形成される隙間を飲料用キャップ８が通過可能な状態となるように車輪１２ａが設置されており、案内レール１８の上流側（頂上側）から飲料用キャップ８が案内されてきて下流側に位置したときに、前輪側の車輪１２ａの回転により、飲料用キャップ８が発射される。

【0028】

電源部１４は、モータ１１に電力を供給する。電源部１４は、複数の電池を直列接続又は並列接続のいずれかの接続状態となるように切り替えるための切替部を有する。複数の電池とは、例えば、乾電池などを用いることができ、図１，２に示されるように後輪側の車輪部１２付近に配置することが出来る。

【0029】

ここでは、各乾電池の正極及び負極に電気的に接続可能な接続部が設けられており、モータ１１との間における配線を接続先の接続部を変えることで２つの乾電池を直列接続にすることができ、また、並列接続することも出来る。

【0030】

本体部１６は、電源部１４を搭載するとともに車輪部１２を着脱するための構造を有し、四輪の車両の本体である。本体部１６は、飲料用キャップ８を案内する案内レール１８を有している。

【0031】

本体部１６において、図１に示される前輪側の車輪部１２のうち、右側に位置する車輪１２ｂの近傍に筒状の凹部１９が形成されている。走行モードから発射モードに移行する際に、凹部１９には車輪部１２の凸部１５が嵌合されることで車輪部１２が起立した状態で固定される。

【0032】

案内レール１８は、本体部１６の中央部であり上流側に位置する頂上部から下流側に位置する麓部に向けて傾斜する傾斜部を有している。案内レール１８は、飲料用キャップ８を案内するための壁部が両側に立設されているが、下流側においては図２に示されるように車輪１２ａが位置することができるように一方側の壁部には切り欠きが形成されている。

【0033】

付勢部２０は、発射モードとなるように２つの車輪１２ａ，１２ｂのうち１つの車輪１２ａが飲料用キャップ８に摺動するようシャフト１２ｃを起立状態で設置した状態で飲料用キャップ８を発射させる際に、車輪１２ａが飲料用キャップ８を本体部１６に押し付けるように車輪部１２ａと本体部１６とに跨って設けられるゴム部材である。また、当該ゴム部材により、飲料用キャップ８の発射によって１つの車輪１２ａが本体部１６から離れないように付勢力が作用する。

【0034】

続いて、上記構成の発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０の作用について説明する。発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０は、基本形態として、図１に示されるように走行モードがある。

【0035】

ここでは、電源部１４を構成する２つの乾電池を直列又は並列に接続し、スイッチ２１をＯＮ（接続状態）にすることで、当該２つの乾電池からの電力がモータ１１に供給される。これにより、モータ１１が回転する。なお、スイッチ２１をＯＦＦ（遮断状態）にすることでモータ１１の回転を停止することが出来る。

【0036】

走行モードでモータ１１が回転すると前輪の車輪部１２が転動し、後輪側の車輪部１２が従動することで理科実験用モーターカー１０が走行する。なお、２つの乾電池を並列した場合に比べて直列に接続したときの方がモータ１１に供給される電圧が大きくなるため、走行するスピードが速くなる。

【0037】

これにより、発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０などの学習キットを用いて電気のはたらきを学習する小学生などは直列と並列の違いを直感的に把握することが出来る。

【0038】

さらに、発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０によれば、走行モードから発射モードへと移行することが出来る。具体的には、後輪側の車輪部１２のうち、図２に示されるように、車輪１２ａ，１２ｂとシャフト１２ｃとを分解する。

【0039】

そして、前輪側の車輪部１２を本体部１６から取り外し、図２に示されるように車輪１２ａが下方に位置し、シャフト１２ｃが起立するように車輪部１２の凸部１５を本体部１６の凹部１９に嵌合させる。そして、付勢部２０を車輪１２ａとシャフト１２ｃとに跨るように設置する。なお、このとき車輪部１２ａは床面と接触せず浮いた状態となっている。

【0040】

次いで、飲料用キャップ８を案内レール１８の頂上部に設置する。その後、電源部１４を構成する２つの乾電池を直列又は並列に接続し、スイッチ２１をＯＮ（接続状態）にすることで、当該２つの乾電池からの電力がモータ１１に供給されて、モータ１１が回転する。

【0041】

次に、飲料用キャップ８を頂上部から傾斜部に向けて移動させると重力によって麓部に案内され、その後、車輪１２ａの回転によって、飲料用キャップ８が発射される。そして、２つの乾電池を並列した場合に比べて直列に接続したときの方がモータ１１に供給される電圧が大きくなり、飲料用キャップ８の飛距離が伸びるため、並列又は直列の違いをより一層理解しやすいという利点がある。

【0042】

電気のはたらきを理解する小学生は小さい頃から様々な玩具を用いて遊ぶことがある。例えば、ロボットの形から電車の形に変わるような変形ロボといった変形玩具が人気であり、このような変形するような構成にすることで関心が集まりやすくなる。

【0043】

そして、発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０によれば、一般的な理科実験用モーターカー１０から野球のピッチングマシンのような発射台に変形することができ、学習者である小学生たちの興味関心を惹きやすいため、興味を持って学習することができるという顕著な効果を奏する。

【0044】

なお、発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０は、車輪部１２が四輪であるものとして説明したが、例えば、三輪であってもよい。また、駆動側である前輪側の車輪部１２は、２つの車輪１２ａ，１２ｂで構成されているものとして説明したが、１つの車輪で構成されてもよい。

【0045】

図３は、発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０の変形例である、発射台に変形可能な理科実験用モーターカー２２を発射モードで使用している様子を示す図である。発射台に変形可能な理科実験用モーターカー２２と発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０との相違点は案内レール部２３のみであり、その他は同様の構成であるため、以下、相違点を中心に説明する。

【0046】

図３に示される案内レール部２３は、発射台に変形可能な理科実験用モーターカー１０の案内レール１８とは異なり、本体部１６の一部として構成されずに独立した構成要素として形成されている。

【0047】

案内レール部２３は、図３に示されるように滑り台のような形状を有しており、上流側に位置する頂上部から下流側に位置する麓部に向けて傾斜する傾斜部を有している。案内レール部２３は、飲料用キャップ８を案内するための壁部が両側に立設されているが、下流側においては図３に示されるように車輪１２ａが位置することができるように一方側の壁部には切り欠きが形成されている。

【0048】

発射台に変形可能な理科実験用モーターカー２２においても電源部１４から供給される電力によりモータ１１が回転する。次に、飲料用キャップ８を案内レール部２３の頂上部から傾斜部に向けて移動させると重力によって麓部に案内され、その後、車輪１２ａの回転によって、飲料用キャップ８が発射される。そして、発射台に変形可能な理科実験用モーターカー２２においても、２つの乾電池を並列した場合に比べて直列に接続したときの方が飲料用キャップ８の飛距離が伸びるため、並列又は直列の違いをより一層理解しやすいという利点がある。

【符号の説明】

【0049】

８ 飲料用キャップ、１０，２２ 発射台に変形可能な理科実験用モーターカー、１１ モータ、１２ 車輪部、１２ａ，１２ｂ 車輪、１２ｃ シャフト、１４ 電源部、１５ 凸部、１６ 本体部、１８，２３ 案内レール、１９ 凹部、２０ 付勢部、２１ スイッチ。

【図1】

【図2】

【図3】