JP2005046337A - 潜水玩具 - Google Patents

Abstract

【課題】 1個のモーターの駆動のみによって二次元内の任意の位置に移動させることが可能な潜水玩具を提供すること。
【解決手段】 この潜水玩具は、前後方向に延在する長軸(33)を有する本体(32)と、回転推進手段(34, 43)をその内部に備え、かつ前記長軸(33)上に設けられている、1個の水流発生機構と、前記回転推進手段を駆動する1個の正逆回転可能なモーター(24)とを有する。この潜水玩具(31)を前記モーター(24)が回転していない状態で水中に置いたときに、前記回転推進手段(34, 43)が、水面(21a)より下に位置して浮かぶように、この潜水玩具(31) に働く浮力と重力が調整されている。この潜 水玩具を前進方向に潜水させるためには、前記モーター(24)を正回転させて、前記水流発生機構から、この潜水玩具の前方向における左側面から見て、上右方向に向う水流(28)を発生させ、また後進方向に潜水させるためには、前記モーター(24)を逆回転させて、前記水流発生機構から上左方向に向う水流(29)を発生させるように、この潜水玩具は、構成されている。
【選択図】 図1A

Description

本発明は、モーターによってスクリューを回転させて水中を走行させる潜水玩具に関する。

モーターによって水流を発生させて水中を走行させる潜水玩具は、特開平11−90049により公知である。この公開公報に開示されている潜水玩具（以下、「従来例の潜水玩具」と呼ぶ）は、図11Aおよび図11Bに示される如く、潜水玩具本体1が水面に浮かぶように浮力が調整され、かつ、後端側が先端側より浮力が大きくなるように調整され、また、モーター13によって回転するスクリュー14が潜水玩具本体の後方に水面下に位置するように取り付けられ、モーターの回転制御によって潜水玩具本体が潜行するものである。前進信号は、潜水玩具本体1のアンテナ17と受信器で受信される。この受信器は、2つのマイクロモーター13を駆動し、2つのスクリュー14が回転して潜水玩具本体1は潜行を開始する。また、何れか一方のマイクロモーター13のみを回転させることにより、潜水玩具本体1は左右方向に旋回する（同公報段落００１７）。ラジオコントローラの操作を停止すると、マイクロモーター13は回転を停止するので、潜水玩具本体1の推進力がなくなって該潜水玩具本体1が有している浮力によって水面に浮かぶ（同公報段落００２０）。このように、この従来例の潜水玩具は、後端側が先端側より浮力が大きくなるように調整されているので、２個のモーターを等速回転させることにより前進方向に潜行し、かつ潜水玩具本体1が水面に浮かぶように浮力調整されているので、モーターを回転停止させることにより、その位置から真上に浮上する。更に、一方のモーターのみを回転させることにより、潜水玩具本体1を左右に旋回させることが出来る。

従来例の潜水玩具においては、図11Bに示されるように、2個のスクリュー14が、中心線と平行に本体の左右両側に設けられている。この潜水玩具の場合、何れか一方のモーターのみを回転させることにより、潜水玩具本体を左右に旋回させることができる。他方、両方のモーターを同時に回転させる場合には、2個のスクリューの働きは、1個のスクリューの働きと同じである。したがって、以下の説明においては、1個のスクリュー（1個のモーター）のみによって駆動される潜水玩具により、従来例の潜水玩具の動作を説明する。

図12に示されるように、最初、この従来例の潜水玩具は、水面近くのP₁の位置に浮いている。モーターを回転させると、潜水玩具は、潜水を始め、水底のP₂の位置にまで潜水する。ここで、モーターの回転を停止させると、潜水玩具は、浮上し、P₃の位置に到る。ここで、再びモーターを回転させると、潜水玩具は、潜水を始め、P_４の位置にまで至る。次いで、モーターの回転を停止させると、潜水玩具は、浮上し、P₅の位置に到る。

特開平11−90049

このように、特開平11−90049に開示される従来例の潜水玩具は、斜めの一方向に潜水することと、浮上することしか出来ず、その潜水走行は、極めて単純である。このため、この潜水玩具は、直に飽きられてしまうという問題がある。この問題を解決するために、従来例の潜水玩具の場合においても、モーターとスクリューを複数設けることにより、潜水玩具を二次元内の任意の位置に移動させることは可能ではある。しかしながら、このことは、モーターとスクリューを数多く設けなければならないことから、その玩具としてのデザインに大きく制約を与えることとなり、さらに潜水玩具の製造コストも上昇するので、玩具に採用することは出来ない。

したがって、本発明の目的は、1個のモーターの駆動のみによって二次元内の任意の位置に移動させることが可能な水流発生機構を備えた潜水玩具を提供することである。

本発明の課題は、前後方向に延在する長軸を有する本体と、
回転推進手段をその内部に備え、かつ前記長軸上に設けられている、1個の水流発生機構と、
前記回転推進手段を駆動する1個の正逆回転可能なモーターとを有する潜水玩具であって、
この潜水玩具を前記モーターが回転していない状態で水中に置いたときに、前記回転推進手段が、水面より下に位置して浮かぶように、この潜水玩具に働く浮力と重力を調整し、かつ
この潜水玩具を前進方向に潜水させるためには、前記モーターを正回転させて、前記水流発生機構から、この潜水玩具の前方向における左側面から見て、上右方向に向う水流を発生させ、また後進方向に潜水させるためには、前記モーターを逆回転させて、前記水流発生機構から上左方向に向う水流を発生させるように、構成した潜水玩具により、解決される。

本発明の潜水玩具の一実施例の場合、1個の正逆回転可能なモーターが、回転推進手段を正回転と逆回転させる。水面下にある回転推進手段が、正回転すると、この潜水玩具の前方向における左側面から見て、上右方向に向う水流が、水流発生機構から発生し、この反作用により、この潜水玩具は、前進方向に潜水して行く。他方、この回転推進手段が、逆回転すると、この潜水玩具の前方向における左側面から見て、上左方向に向う水流が、水流発生機構から発生し、この反作用により、この潜水玩具は、後進方向に潜水して行く。このモーターの正回転と逆回転の時間を変化させ、モーターの回転数を変化させることにより、この潜水玩具の潜水方向、潜水速度などを変化させることが可能となる。これにより、この実施例の潜水玩具は、二次元の範囲で任意の位置に移動することが可能となる。

前記水流発生機構が、前記本体内に設けられていてかつ上部に開口部を備えた凹部を有する潜水玩具の場合、回転推進手段が発生させた水流は、凹部の壁に当り上部の開口部から上向きに放出される水流となる。

潜水玩具には通常、浮力や水中姿勢を維持させるための空洞室が潜水玩具本体の上部に設けられる。前記凹部の前記開口部の一部が、凹部覆い部により覆われている潜水玩具の場合には、空洞室を、水流発生機構の上部に設けることが出来る。これにより、潜水玩具本体の上部に設ける空洞室の位置に大きな自由度が生まれ、潜水玩具のデザインの自由度や製造の容易性が向上する。

前記水流発生機構が、前記回転水流発生手段を覆いかつ一定領域を回動する回動カバーを有する潜水玩具の場合、水流発生機構で生成される水流を、直線的に流れる状態で利用することができるので、潜水玩具の推進効率を向上させることができる。

前記回転水流発生手段に羽根車を用いた場合、羽根車の回転軸に直交した方向に水流を発生させることができる。

前記回転水流発生手段にスクリューを用いた場合、スクリューの回転軸の延在方向に水流を発生させることができる。

本発明の課題は、前後方向に延在する長軸を有する本体と、
回転推進手段を各々その内部に備え、かつ前記長軸に関して対称に設けられている2個の水流発生機構と、
前記回転推進手段を駆動する1個の正逆回転可能なモーターとを有する潜水玩具であって、
この潜水玩具を前記モーターが回転していない状態で水中に置いたときに、前記回転推進手段が、水面より下に位置して浮かぶように、この潜水玩具に働く浮力と重力を調整し、かつ
この潜水玩具を前進方向に潜水させるためには、前記モーターを正回転させて、前記水流発生機構から、この潜水玩具の前方向における左側面から見て上右方向に向う水流を発生させ、また後進方向に潜水させるためには、前記モーターを逆回転させて、前記水流発生機構から上左方向に向う水流を発生させるように、構成した潜水玩具によっても解決される。

この実施例の潜水玩具の場合、水流発生機構を潜水玩具本体の左右に2個設けることが出来るので、潜水玩具本体の長軸上に延在する空洞室を設けることが出来る。これにより潜水玩具本体の上部に設ける空洞室の位置や形状に大きな自由度が生まれ、潜水玩具のデザインや製造上の簡易性の自由度も向上する。

さらに、本発明の課題は、
前後方向に延在する長軸を有する本体と、
回転推進手段を各々その内部に備え、かつ前記長軸に関して対称に設けられている2個の水流発生機構と、
前記回転推進手段を各々駆動する2個の正逆回転可能なモーターとを有する潜水玩具であって、
この潜水玩具を前記モーターが回転していない状態で水中に置いたときに、前記回転推進手段が、水面より下に位置して浮かぶように、この潜水玩具に働く浮力と重力を調整し、かつ
この潜水玩具を前進方向に潜水させるためには、前記モーターを正回転させて、前記水流発生機構から、この潜水玩具の前方向における左側面から見て上右方向に向う水流を発生させ、また後進方向に潜水させるためには、前記モーターを逆回転させて、前記水流発生機構から上左方向に向う水流を発生させるように、構成した潜水玩具によっても、解決される。

この実施例の潜水玩具の場合、2個の正逆回転可能なモーターと2個の水流発生機構が設けられているので、潜水玩具本体の左右において、各別に水流を発生させることが可能となる。これにより、二次元の範囲で任意の位置に移動できるだけでなく、旋回動作も可能となる為、その推進動作を、実物の潜水艇の動作に極めて近いものとすることができ、興味深く遊べる潜水玩具を実現する事が出来る。

本発明の潜水玩具は、1個のモーターによって二次元内の任意の位置に移動させることを可能にする水流発生機構を備えている。したがって、従来の潜水玩具が、図12に示されるように、一方向の潜行と垂直方向の浮上という動きしか可能でなかったのに対し、本発明の潜水玩具は、1個のモーターによって図3に示されるような二次元内における複雑な動きを実現させることが可能になった。さらに、水流発生機構を本体の左右に2個設けた潜水玩具の場合、左右の水流発生機構に異なる水流を発生させれば、上記二次元内における複雑な動きに加え、三次元内における複雑な動きも実現させることが出来る。したがって、本発明の潜水玩具は、利用者には、極めて興味深く遊べる玩具となる。

実施例１
本発明の実施例1となる潜水玩具31の構成を、図1Aと図1Bを用いて説明する。図1Aは、本発明の潜水玩具31の側面図で、図1Bは、その上面図である。この潜水玩具31は、図1Bに示されるように、長軸33を有する潜水艇型の潜水玩具本体32を有し、かつ潜水玩具本体32の中央部分には、長軸33に垂直である面での断面がU字状である凹部35が設けられている。潜水玩具本体32には、凹部35より高い位置において浮力を発生するように、操縦室32aおよび垂直舵32bが設けられ、それらの内部は空洞となっている。長軸33を通る垂直面で見て、この凹部35は、本体32の上方に開口部54を有し、かつ前進方向に左上端37を、後進方向に右上端38を有している。潜水玩具31は、これを水中に置いたときに凹部35が水面21aを向くように、構成されている。凹部35の内部中央には、回転推進手段である羽根車34が、その回転面が長軸33に対し平行でかつ水面21aに対し垂直となるように設けられている。羽根車34は、潜水玩具本体32の長軸33の右側に取付けられているモーター24の回転軸25に接続されている。モーター24は、電子回路50の制御によって正方向と逆方向に回転させる事が出来る可逆回転型モーターである。

この潜水玩具31を水中に入れると、これの本体32の上部にある浮心23には、図1Aに示されるように、浮力Fが働き、かつ浮心23の下部にある重心22には浮力Fとは反対向きの重力Gが働く。この潜水玩具31は、浮力Fが、重力Gよりも大きくなるように、かつ、潜水玩具31を水槽等に入れた時、羽根車34が、完全に水没するように、潜水玩具本体32の重量・形状および潜水玩具本体32内部の部品の重量・配置などが、適切に選択されている。このため、モーター24を回転させない状態で潜水玩具31を水槽等に入れると、図1Aに示されるように、潜水玩具本体32は、操縦室32aおよび垂直舵32bの上端のみが水面21aに露出した状態で浮かぶ。

実施例１においては、羽根車34と凹部35により、潜水玩具31を推進・潜行させる水流が、発生する。したがって、実施例１においては、羽根車34と凹部35による構成を水流発生機構44と称する。次に、この水流発生機構44が発生させる水流により、実施例1の潜水玩具31が、どのように推進駆動されるかについて、図1Cと図1Dにより説明する。

図1Aおよび図1Bに示される凹部35の部分は、図１Cに、より詳細に示されている。凹部35は、半円状の下方壁面36を有し、羽根車34の下半分は、下方壁面36により覆われている。図1Cに示されるように、モーター24が正方向に回転すると、回転軸25に接続されている羽根車34も、時計方向（図の矢印26が示す方向）に回転する。これにより、羽根車34の周辺の水も時計方向に回転し、その結果遠心力が発生する。下方壁面36に覆われた部分の水は、羽根車34の外周において外周方向に移動できないが、下方壁面36により覆われていない部分の水は、遠心力によって外周方向に移動する。この結果、モーター24が正方向に回転している場合、羽根車34が発生させる水流は、右斜め上方向に巻き上がる水流28となる。

他方、モーター24が逆方向に回転すると、図1Dに示されるように、回転軸25、羽根車34、および羽根車34の周辺の水は、図1Cの場合とは反対に、反時計方向（図の矢印27が示す方向）に回転する。前述の水流発生の原理によって、羽根車34により発生する水流は、図1D において左斜め上方向に巻き上がる水流29となる。

このようにして水流発生機構が発生させた水流28, 29が、実施例1の潜水玩具31をどのように推進させるかについて、図1Aおよび図２A〜2Fを用いて説明する。

モーター24の回転速度を変化させると、前述の水流28, 29の流速は変化する。モーター24が高速で回転すれば、羽根車34により生成される水流の流速も大となる。以下、モーター24の回転速度を、便宜上、高速回転、中速回転、低速回転の三段階に分け、各段階の回転速度において羽根車34により生成される水流の流速と潜水玩具31の推進方向との関係を、ベクトル図を用いて説明する。

潜水玩具31の浮心23と重心22に作用する力のベクトルを示す図2Aにより、潜水玩具31の動作を説明する。まず、潜水玩具31を水槽等に入れると、これは、前述したように水面21a近くに浮かぶ。水面21a近くに浮かんでいる状態で、モーター24を正方向に回転させると、前述の図1Cの水流28が発生する。ここで、モーター24を高速回転させると、水流28の反作用ベクトルSaの力が潜水玩具31に働き（図2A参照）、潜水玩具31には、ベクトルF-GとベクトルSaの合成ベクトルQaの推進駆動力が働くことになる。この推進駆動力により、潜水玩具31は、図1Aにおいて、下左方向（図2AにおけるベクトルQaの方向）に潜水して行く。

次に、モーター24を正方向に中速回転させると、図2Bに示されるように高速回転時のベクトルSaよりも短いベクトルSbが発生する。ベクトルF-GとベクトルSbの合成ベクトルQbが、左水平方向に向くようにベクトルSbの大きさ（つまり、モーター24の回転数）を調整することにより、潜水玩具31を、図1Aの水中において、左水平方向（図2BにおけるベクトルQbの方向）に進行させることが可能になる。

次いで、モーター24を正方向に低速回転させると、図2Cに示されるように中速回転時のベクトルSbよりも長さが短いベクトルScが発生する。ベクトルF-GとベクトルScの合成ベクトルQcが、上左方向に向くようにベクトルScの大きさ（つまり、モーター24の回転数）を調整することにより、潜水玩具31を、図1Aの水中において、上左方向（図2CにおけるベクトルQcの方向）に移動させることが出来る。

次に、モーター24を逆方向に高速回転させると、図2Dに示されるようなベクトルSdが発生する。ベクトルF-GとベクトルSdの合成ベクトルQdが、下右方向に向くように、ベクトルSd の大きさ（つまり、モーター24の回転数）を調整することにより、潜水玩具31を、図1Aにおいて、下右方向（図2DにおけるベクトルQdの方向）に潜水させることが出来る。

次に、モーター24を逆方向に中速回転させると、図2Eに示されるように高速回転時のベクトルSdよりも短いベクトルSeが発生する。ベクトルF-GとベクトルSeの合成ベクトルQeの力が、右水平方向を向くように、ベクトルSe の大きさ（つまり、モーター24の回転数）を調整することにより、潜水玩具31を、図1Aの水中において、右水平方向（図2EにおけるベクトルQeの方向）に移動させることが出来る。

また、モーター24を逆方向に低速回転させると、図2Fに示されるように中速回転時のベクトルSeよりも短いベクトルSfが発生する。ベクトルF-GとベクトルSfの合成ベクトルQfが、上右方向を向くように、ベクトルSf の大きさ（つまり、モーター24の回転数）を調整することにより、潜水玩具31を、図1Aの水中において、上右方向（図2FにおけるベクトルQfの方向）に移動させることが出来る。

次に、図3により、本実施例の潜水玩具31の潜行軌跡の一例を、説明する。最初、潜水玩具31は、水面21aのP₁の位置に浮いている。この状態で、モーター24を正方向に高速回転させると、図2Aの合成ベクトルSaが発生し、この力により、潜水玩具31は下左方向に潜水を始め、水中のP₂の位置にまで潜水する。ここで、モーター24を逆方向に高速回転させると、図2Dの合成ベクトルQdが発生し、潜水玩具31は下右方向に潜水し、水中のP_３の位置にまで潜水する。ここで、今度は、モーター24を正方向に中速回転させると、図2Bの合成ベクトルQbが発生し、潜水玩具31は左水平方向に推進し、水中のP_４の位置にまで進行する。次に、モーター24を逆方向に中速回転させると、図2Eの合成ベクトルQeが発生し、潜水玩具31は右水平方向に移動し、水中のP₅の位置にまで至る。

P_３、P_４、P₅等のポイントにおいて、潜水玩具31に実質上ホバリング動作をさせることも可能である。このためには、モーター24を中速回転とし、正回転と逆回転を繰り返し、その正回転と逆回転の運転時間を等しくし、かつその運転時間を短時間にすれば良い。

ポイントP₅において、モーター24を逆方向に高速回転させると、図2Dの合成ベクトルQdが発生し、この力により潜水玩具31は下右方向に潜水し、水底21bのP_６の位置にまで潜水する。次に、モーター24を逆方向に低速回転させると、図2Fの合成ベクトルQfが発生し、潜水玩具31は上右方向に進行し、水中のP_７の位置に達する。ここで、モーター24を正方向に低速回転させると、図2Cの合成ベクトルQcが発生し、潜水玩具31は上左方向に推進し、水中のP_８の位置に到る。

潜水玩具31は、モーター24を低速回転させつつ、正回転と逆回転の運転時間の比率を変化させることにより、P_６からP₁₅の位置まで図3の点線のような円弧状の軌跡を描いて移動させることも出来る。具体的には、P_７からP_８、それ以後のP₉からP₁₀、P₁₁からP₁₂、P₁₃からP₁₄への移動は、モーター24をＴ秒間正方向に低速回転させることにより行われる。P_８からP_９、P₁₀からP₁₁、P₁₂からP₁₃、P₁₄からP₁₅への移動は、モーター24を、前記Ｔ秒よりも徐々に短くした時間、逆方向に低速回転させることにより行われる。

このように、実施例1の潜水玩具31は、図３に示されるように、1個のモーターのみにより、二次元内の任意の位置に移動することが出来る。これは、従来の潜水玩具が、図12に示されるような極めて単純な動きしか出来なかったことに対し、実施例1の潜水玩具31が、大きな効果を奏することを示すものである。

実施例２
本発明の実施例2である潜水玩具45は、その本体の左右に、1個のモーター24により駆動される、実施例１の水流発生機構44を2個備えている。これを、図4を用いて説明する。図4は、実施例2の潜水玩具45の上面図である。この潜水玩具45は、図4に示されるように、長軸33を有する潜水艇型の潜水玩具本体32を有し、かつ潜水玩具本体32の中央の左側と右側には、凹部35Lと凹部35Rとが、長軸33に関し対称に設けられている。凹部35Lと凹部35Rは、それぞれ、潜水玩具本体32の上方に開口部54L, 54Rを有し、かつ前進方向に左上端37L, 37Rを、後進方向に右上端38L, 38Rを有する。潜水玩具31は、これを水中に置いたときに、開口部54L, 54Rが水面を向くように構成されている。

凹部35Lと凹部35Rのそれぞれには、回転推進手段である羽根車34Lと羽根車34Rが、その回転面が長軸33に対し平行でかつ水面21aに対し垂直となるように設けられている。羽根車34Lと羽根車34Rは、それぞれ潜水玩具本体32の長軸33の中央に設けられている1個のモーター24の回転軸25L, 25Rに結合されている。モーター24は、電子回路50の制御によって正方向と逆方向に回転させる事が出来る可逆回転型モーターである。なお、本明細書中において、凹部35Lと凹部35R、羽根車34Lと羽根車34Rのように、LとRの添え字が付されている構成部品は、それぞれ、潜水玩具本体32の左側と右側に存在するものを示すが、両者は、同一である。

潜水玩具本体32の重量・形状および潜水玩具本体32内部の部品の重量・配置などは、この潜水玩具45を水槽等に入れた時に、羽根車34L, 34Rが、完全に水没するように、適切に選択されている。このため、モーター24を回転させない状態で潜水玩具45を水槽等に入れると、図1Aと同様に、潜水玩具本体32は、操縦室32aおよび垂直舵32bの上端のみを水面に露出させた状態で浮かぶ。

この潜水玩具45が、2個の水流発生機構44L, 44Rによりどのように駆動されるかについて、図5A〜図5Dを用いて説明する。図5Aは、モーター24が正回転している時の、潜水玩具45の上面図である。また、図5Bは、モーター24が正回転している時の、潜水玩具45に働くベクトル図である。また、図5Cはモーター24が逆回転している時の、潜水玩具45の上面図である。また、図5Dは、モーター24が逆回転している時の、潜水玩具45に働くベクトル図である。

モーター24を正回転させると、2個の水流発生機構44L, 44Rは、図1Cに示される実施例1の水流28と同様な水流28Lと水流28Rを発生させる（図5A参照）。

水流28L, 28Rは、潜水玩具本体32の左右に位置する水流発生機構44L, 44Rから、図1Cの水流28と同様に上右方向に向う。この時、水流28Lの反作用による潜水玩具本体32の推進ベクトルSLaと、水流28Rの反作用による潜水玩具本体32の推進ベクトルSRaとは、ベクトルSGaに合成されて、潜水玩具本体32の中央部分に作用する（図5A参照）。

前述したように、この潜水玩具45は、浮力Fが、重力Gよりも大きくなるように構成されている為、潜水玩具本体32の中央部分には、浮力Fから重力Gを減じた浮力が、ベクトルF-Gとして作用している（図5B参照）。

図5Bに示されるように、潜水玩具本体32の中央部分には、ベクトルF-GとベクトルSaの合成ベクトルQGaの力が働く。図5Bにおいて下左方向に向くベクトルQGaの力が、潜水玩具45を、下左方向に潜水させる。

他方、モーター24を逆回転させると、2個の水流発生機構44L, 44Rは、図1Dに示される実施例1の水流29と同様な水流29Lと水流29Rを発生させる（図5C参照）。

水流29L, 29Rは、潜水玩具本体32の左右の端に位置する水流発生機構44L, 44Rから、図1Dの水流29と同様に上左方向に向う。この時、水流29Lの反作用による潜水玩具本体32の推進ベクトルSLdと、水流29Rの反作用による潜水玩具本体32の推進ベクトルSRdは、合成されて、潜水玩具本体32の中央部分に作用するベクトルSGdになる（図5C参照）。更に、図5Dに示されるように、ベクトルSGdと、前述したベクトルF-Gは、合成されてベクトルQGdとなる。このベクトルQGdが、潜水玩具45を、下右方向に潜水させる。

このように、実施例1の潜水玩具31と同様に、実施例2の潜水玩具45も、モーター24を正逆回転させることにより、任意の方向かつ任意の位置にそれを潜水・移動させ、図3に示されるような複雑な潜水軌跡を実現させることが出来る。その動作原理は、潜水玩具31のそれと全く同一であるので、ここで再度述べることはしない。なお、この実施例の潜水玩具の場合、水流発生機構を潜水玩具本体の左右に2個設けることが出来るので、図４の潜水玩具45の場合、空洞室である操縦室32aは、潜水玩具本体の長軸上のどの位置にも設けることが出来る。これにより潜水玩具本体の上部に設ける空洞室の位置に大きな自由度が生まれ、潜水玩具のデザインの自由度や製造の容易性も大きく向上する。

実施例３
本発明の実施例3である潜水玩具46は、実施例１および実施例2のそれとは異なり、モーターを2個備えている。この構成を、図6を用いて説明する。この潜水玩具46は、回転推進手段である羽根車34Lがモーター24Lにより、また、羽根車34Rがモーター24Rにより、それぞれ、駆動される点で、実施例2の潜水玩具45とは異なるが、他の点では相違しない。モーター24Lとモーター24Rを等しく回転させる場合には、実施例3の潜水玩具46は、実施例2の潜水玩具45と同様な動きをする。

モーター24L, 24Rを正方向に回転させると、潜水玩具本体32の左右に位置する羽根車34L, 34Rと凹部35L, 35Rにより、潜水玩具本体32の左側面から見て上右斜め方向の２つの平行な水流28L, 28Rが、発生する。これらの水流の反作用により、図5Bにおける下左方向に向くベクトルQGaの力が、潜水玩具46を、下左方向に潜水させる。

また、モーター24L, 24Rを逆方向に回転させると、潜水玩具本体32の左側面で見て上左斜め方向の２つの平行な水流29L, 29Rが、発生する。これらの水流の反作用により、図5Dにおける下右方向に向くベクトルQGdの力が、潜水玩具46を、下右方向に潜水させる。

このように、モーター24Lとモーター24Rの両者を、常に、同一向きに同一速度で回転させれば、実施例3の潜水玩具46も、実施例1および実施例2の潜水玩具31, 45と同様に、図3に示されるような複雑な潜水・移動を行わせることが出来る。その動作原理は、潜水玩具31のそれと全く同一であるので、ここで再度述べることはしない。

モーター24L, 24Rを、常に、同一向きかつ同一速度で回転させることに代えて、モーター24L, 24Rの内の一方（左側）を正回転させ、かつ他方（右側）を逆回転させると、潜水玩具本体には、左側の水流発生機構による進行方向の力と、右側の水流発生機構による進行方向とは逆の力が作用する。この結果、本発明の潜水玩具は、定位置で本体を回転させることも可能となる。これは、潜水玩具の潜水走行を、極めて興味深いものとする。

実施例2および3においては、回転推進手段である羽根車34Lと羽根車34Rは、その回転面が長軸33に平行となるように配置されているが、この配置関係は、これに限定されることはない。羽根車34Lと羽根車34Rの配置関係が、実施例２および３のそれとは異なる潜水玩具を図7Aにより説明する。この潜水玩具においては、羽根車34Lと羽根車34Rは、その回転面が、長軸33を通る潜水玩具の垂直面に対し、長軸に関して反対向きに等しい角度を持つように、配置されている。図7Aに示されるように、この配置関係の場合、水流発生機構44L, 44Rから発生する水流28L, 28Rも、垂直面に対し長軸に関して反対向きに等しい角度を持つ。これらの水流28L, 28Rの反作用により生成される推進ベクトルSLaと推進ベクトルSRaは、合成されて、長軸33上のベクトルSGaとなる。従って、この配置関係の潜水玩具においても、実施例2および3の潜水玩具と同様の動作が得られる。

羽根車34Lと羽根車34Rの配置関係が、前述の配置関係とは異なる他の具体例を図7Bにより説明する。この具体例においては、羽根車34Lと羽根車34Rは、その回転面が、長軸33を通る潜水玩具の垂直面に対し、この垂直面内の長軸に垂直の軸に関し反対向きに等しい角度を持つように、配置されている。この配置関係の場合、図7Bに示されるように、水流発生機構44L, 44Rから発生する水流28L, 28Rも、垂直面に対し、この垂直面内の長軸に垂直の軸に関し反対向きに等しい角度を持つ。これらの水流28L, 28Rの反作用により生成される推進ベクトルSLaと推進ベクトルSRaは、合成されて、垂直面に存在するベクトルSGaとなる。従って、この配置関係の潜水玩具においても、実施例2および3の潜水玩具と同様の動作が得られる。

上記説明では、羽根車34Lと羽根車34Rの配置関係を示したが、羽根車を駆動するモーターの配置位置は限定されることはない。図示はしないが、上記のような配置関係に羽根車34Lと羽根車34Rが構成される場合であって、羽根車とモーターの回転軸が同一線上にならない位置にモーターを配置する場合には、ユニバーサルジョイント等の部品によってモーターの回転を羽根車に伝達すれば良いことは、当業者には明らかである。

実施例1〜3の潜水玩具においては、潜水玩具本体32の重心22、浮心23および水流発生機構は、長軸33の中心部分に存在するように構成されているが、これらの位置関係は、これに限定されることはない。限定されない具体例を図7Cによって説明する。図7Cは、重心22と浮心23を、潜水玩具本体32の長軸33の前方部分に存在させ、水流発生機構を長軸33の後方部分に存在させた潜水玩具の場合の、ベクトル図である。この場合、水流発生機構により水流を発生させると、図7Cに示されるように、ベクトルSaおよびベクトルSdは、重心22と浮心23を結ぶ線上から離れた作用点30に作用する。作用点30にベクトルSaとベクトルSdが作用すると、ベクトルF, Gが重心22と浮心23に働いているので、水平安定している潜水玩具本体32には、後端を沈める力が働く。従って、潜水玩具本体が、水平の安定状態を保ちながら潜水推進している時に、多少の傾きが生じることとなるが、これが、本発明の潜水玩具の潜水推進を阻害するには至らない。

次に、本発明の潜水玩具の構成要素である水流発生機構について、いくつかの変形例を示す。

変形例１
図8A, 8Bは、この変形例における水流発生機構44aの側面図である。水流発生機構44aは、羽根車34を、回転軸25を中心に自由回転する半月状の回動カバー51によって覆っている。また、回動カバー51の外周には突起51a,突起51bが設けられている。潜水玩具本体32には、突起51a,突起51bと接触し、かつ回動カバー51の回転範囲を制限するストッパー32cが設けられている。図8Aに示されるように、モーター24が正方向に回転すると、回転軸25に接続されている羽根車34も、時計方向（図の矢印26が示す方向）に回転する。これにより、羽根車34の周辺の水も時計方向に回転する。他方、回転軸25を中心に自由回転する半月状の回動カバー51は、前記時計方向に回転する水により、時計方向に回転し、図8Aに示すように、突起51aとストッパー32cが接触し、回動カバー51は、図8Aにおいて左上方に開口する位置において、その回転を停止する。

その後、羽根車34のみが時計方向（図の矢印26が示す方向）に回転を持続すると、回動カバー51に覆われた部分の水は、羽根車34の外周において外周方向に移動できないが、回動カバー51により覆われていない部分の水は、図8Aにおいて左下方から上右方向に遠心力を発生しながら移動する。この結果、モーター24が正方向に回転している場合、羽根車34が発生させる水流は、左下方から上右方向に流れる水流28となる。

他方、モーター24が逆方向に回転すると、図8Bに示されるように、モーター24が逆方向に回転すると、上記の原理によって、図8Bに示すように、突起51bとストッパー32cが接触し、回動カバー51は、図8Bにおいて右上方に開口する位置において、その回転を停止する。その後、羽根車34のみが反時計方向（図の矢印27が示す方向）に回転を持続すると、羽根車34が発生させる水流は、右下方から上左方向に流れる水流29となる。この水流発生機構44aは、実施例1, ２, 3の何れの潜水玩具にも適用することが出来る。

図8Cは、実施例1の潜水玩具31の凹部35内部に、水流発生機構44aを設けた潜水玩具本体32の上面図である。図8Cの潜水玩具31における他の構成は、実施例1と同じである。

図8Dは、図8Cの潜水玩具31における凹部35を、潜水玩具本体32の上下に完全に貫通させた例を示す図である。この例における水流は、図8Dの水流28のように潜水玩具本体32の下面から上面に向かって直線的に流れ、水流発生機構44aの水流発生効率が高まることとなる。

変形例２
図9Aは、この変形例における水流発生機構44bの側面図である。図9Aの水流発生機構44bにおいては、前述の実施例における羽根車が、スクリューによって置き換えられている。潜水玩具本体32内左側に取り付けられた正逆転可能なモーター24によって回転駆動されるスクリュー43は、凹部35内の後方壁面41と前方壁面42に正対するように、設けられている。

図9Aの水流発生機構44bがどのような水流を発生するかについて説明する。 モーター24が正方向に回転すると、回転軸25に取り付けられたスクリュー43は、時計方向（図の矢印26が示す方向）に回転する。スクリュー43が時計方向に回転する時、スクリュー43の周辺の水は図9Aの左から右方向に移動する。この移動する水流は、後方壁面41に添って右斜め上方向に移動する。この結果、モーター24が正方向に回転している場合、スクリュー43により発生する水流28は、右斜め上方向に巻き上がることになる。

他方、図9Bに示されるように、モーター24が逆方向に回転すると、図9Aの場合とは反対に、回転軸25、スクリュー43は、反時計方向（図の矢印27が示す方向）に回転し、上記の原理によって、スクリュー43が発生する水流29は、前方壁面42に沿って、左斜め上方向に巻き上がることになる。この水流発生機構44bは、実施例1, 2, 3の何れの潜水玩具にも適用することが出来る。

変形例３
この変形例における水流発生機構44cの側面図である図10Aに示されるように、この変形例においては、凹部35の上方に凹部覆い部52（図10Bの斜視図参照）が設けられている。図10Aに示される凹部35の断面は、V字に近いものとなっているが、凹部35の断面形状は、何れの形状のものでも良い。この水流発生機構44cは、実施例1〜3、変形例１および２の何れの潜水玩具にも適用することが出来る。

図10Cは、実施例1の潜水玩具31に、水流発生機構44cを設けた潜水玩具本体32の側面図である。図10Cの潜水玩具31における他の構成は、実施例1のそれと同じである。

図10Cに示される潜水玩具は、図1Aに示される潜水玩具31における垂直舵32bを省略し、操縦室32aを潜水玩具本体32の中央部分に移動した潜水玩具を示す。この場合、潜水玩具本体32のデザインを、実施例1における潜水艇型から、潜水艦型に変更することが可能となる。このように、凹部35の上方に凹部覆い部52を設けることにより、水流発生機構の上部に空洞室を設けることが出来る。これにより潜水玩具本体の上部に設ける空洞室の位置や形状に大きな自由度が生まれ、潜水玩具のデザインの自由度や製造の容易性も向上する。

実施例１の潜水玩具を水中に置いた時の、左側面図である。 実施例１の潜水玩具の上面図である。 実施例1の潜水玩具の羽根車が正方向に回転している際の、水流の流れを説明する図である。 実施例1の潜水玩具の羽根車が逆方向に回転している際の、水流の流れを説明する図である。 モーターが正方向に高速回転している際の、本発明の潜水玩具に作用するベクトルを示す図である。 モーターが正方向に中速回転している際の、本発明の潜水玩具に作用するベクトルを示す図である。 モーターが正方向に低速回転している際の、本発明の潜水玩具に作用するベクトルを示す図である。 モーターが逆方向に高速回転している際の、本発明の潜水玩具に作用するベクトルを示す図である。 モーターが逆方向に中速回転している際の、本発明の潜水玩具に作用するベクトルを示す図である。 モーターが逆方向に低速回転している際の、本発明の潜水玩具に作用するベクトルを示す図である。 本発明の潜水玩具による潜行軌跡の一例を示す。 実施例2の潜水玩具の、上面図である。 モーターが正方向に回転している際、潜水玩具本体の左右から発生した水流による２つのベクトルが１つのベクトルに合成されることを示す図である。 モーターが正方向に回転している際に、本発明の潜水玩具に作用するベクトルを示す図である。 モーターが逆方向に回転している際に、潜水玩具本体の左右から発生した水流による２つのベクトルが１つのベクトルに合成されることを示す図である。 モーターが逆方向に回転している際に、本発明の潜水玩具に作用するベクトルを示す図である。 実施例3の潜水玩具の上面図である。 実施例2および実施例3の潜水玩具において、潜水玩具本体の左右から発生する、長軸と平行ではない水流による２つのベクトルが１つのベクトルに合成されることを示す図である。 実施例2および実施例3の潜水玩具において、潜水玩具本体の左右から発生する、水面と垂直ではない水流による２つのベクトルが１つのベクトルに合成されることを示す図である。 実施例2および実施例3の潜水玩具において、重心22と浮心23を、潜水玩具本体32の長軸33の前方部分に存在させ、水流発生機構を長軸33の後方部分に存在させた場合の、ベクトル図である。 回動カバーを回転させるようにした水流発生機構において、羽根車が正方向に回転している際の、水流の流れを説明する図である。 回動カバーを回転させるようにした水流発生機構において、羽根車が逆方向に回転している際の、水流の流れを説明する図である。 回動カバーを回転させるようにした水流発生機構を搭載した、実施例1の潜水玩具の上面図である。 回動カバーを回転させるようにした水流発生機構を搭載した、実施例1の潜水玩具の側面図である。 水流発生機構の羽根車をスクリューに置き換えた場合において、スクリューが正方向に回転している際の、水流の流れを説明する図である。 水流発生機構の羽根車をスクリューに置き換えた場合において、スクリューが逆方向に回転している際の、水流の流れを説明する図である。 実施例1〜3の水流発生機構に、凹部覆い部を設けた場合の、水流発生機構の側面図である。 実施例1〜3の水流発生機構に、凹部覆い部を設けた場合の、凹部覆い部の斜視図である。 凹部覆い部を設けた水流発生機構を搭載した、実施例1の潜水玩具の側面図である。 従来の潜水玩具の側面図である。 従来の潜水玩具の上面図である。 従来の潜水玩具による潜行軌跡を示す。

符号の説明

21a 水面
21b 水底
22 重心
23 浮心
24, 24L, 24R モーター
25, 25L, 25R 回転軸
26 正回転を示す矢印
27 逆回転を示す矢印
28, 28L, 28R 水流
29, 29L, 29R 水流
30 推進ベクトルの作用点
31 実施例1の潜水玩具
32 潜水玩具本体
32a 操縦室
32b 垂直舵
32c ストッパー
33 長軸
34, 34L, 34R 羽根車
35, 35L, 35R 凹部
36, 36L, 36R 下方壁面
37, 37L, 37R 左上端
38, 38L, 38R 右上端
41 後方壁面
42 前方壁面
43 スクリュー
44,44L,44R,44a,44b,44c 水流発生機構
45 実施例2の潜水玩具
46 実施例3の潜水玩具
50 電子回路
51 回動カバー
51a, 51b 突起
52 凹部覆い部
54,54L,54R 開口部
F 浮力
G 重力
Sa, Sb, Sc 水流28による推進ベクトル
Sd, Se, Sf 水流29による推進ベクトル
Qa, Qb, Qc 合成推進ベクトル
Qd, Qe, Qf 合成推進ベクトル
SLa 水流28Lによる推進ベクトル
SRa 水流28Rによる推進ベクトル
SLd 水流29Lによる推進ベクトル
SRd 水流29Rによる推進ベクトル
SGa 水流28L, 28Rによる推進合成ベクトル
SGd 水流29L, 29Rによる推進合成ベクトル
QGa、QGd 合成推進ベクトル
P₁〜P₁₅ 移動ポイント

Claims (22)

1. 前後方向に延在する長軸(33)を有する本体(32)と、
   回転推進手段(34, 43)をその内部に備え、かつ前記長軸(33)上に設けられている、1個の水流発生機構と、
   前記回転推進手段を駆動する1個の正逆回転可能なモーター(24)とを有する潜水玩具であって、
   この潜水玩具(31)を前記モーター(24)が回転していない状態で水中に置いたときに、前記回転推進手段(34, 43)が、水面(21a)より下に位置して浮かぶように、この潜水玩具(31) に働く浮力と重力を調整し、かつ
   この潜水玩具を前進方向に潜水させるためには、前記モーター(24)を正回転させて、前記水流発生機構から、この潜水玩具の前方向における左側面から見て、上右方向に向う水流(28)を発生させ、また後進方向に潜水させるためには、前記モーター(24)を逆回転させて、前記水流発生機構から上左方向に向う水流(29)を発生させるように、構成した潜水玩具。
2. 前記水流発生機構が、前記本体(32)内に設けられていて，かつ上部に開口部(54)を備えた凹部(35) を有する請求項1に記載の潜水玩具。
3. 前記凹部(35)の前記開口部(54)の一部が、凹部覆い部(52)により覆われている前記請求項2に記載の潜水玩具。
4. 前記水流発生機構が、前記回転水流発生手段を覆い，かつ一定領域を回動する回動カバー(51)を有する請求項1に記載の潜水玩具。
5. 前記回転水流発生手段が、羽根車(34)である請求項1〜4の何れかに記載の潜水玩具。
6. 前記回転水流発生手段が、スクリュー(43)である請求項1〜4の何れかに記載の潜水玩具。
7. 前後方向に延在する長軸(33)を有する本体(32)と、
   回転推進手段(34, 43)を各々その内部に備え、かつ前記長軸(33)に関して対称に設けられている2個の水流発生機構と、
   前記回転推進手段を駆動する1個の正逆回転可能なモーター(24)とを有する潜水玩具であって、
   この潜水玩具(45)を前記モーター(24)が回転していない状態で水中に置いたときに、前記回転推進手段(34R, 34L, 43)が、水面(21a)より下に位置して浮かぶように、この潜水玩具(45) に働く浮力と重力を調整し、かつ
   この潜水玩具を前進方向に潜水させるためには、前記モーター(24)を正回転させて、前記水流発生機構から、この潜水玩具の前方向における左側面から見て上右方向に向う水流(28R, 28L)を発生させ、また後進方向に潜水させるためには、前記モーター(24)を逆回転させて、前記水流発生機構から上左方向に向う水流を発生させるように、構成した潜水玩具。
8. 前記水流発生機構が、前記本体(32)内に設けられていて、かつ上部に開口部(54)を備えた凹部(35L, 35R) を有する請求項７に記載の潜水玩具。
9. 前記凹部(35L, 35R)の前記開口部(54)の一部が、凹部覆い部(52)により覆われている前記請求項8に記載の潜水玩具。
10. 前記水流発生機構が、前記回転水流発生手段を覆い、かつ一定領域を回動する回動カバー(51)を有する請求項7に記載の潜水玩具。
11. 前記回転水流発生手段が、羽根車(34L, 34R)である請求項7〜10の何れかに記載の潜水玩具。
12. 前記羽根車(34L, 34R)の各回転面が、前記長軸(33)を通る前記潜水玩具の垂直面に対し、前記長軸に関して反対向きに等しい角度を持つように、前記羽根車(34L, 34R)を配置させた請求項11に記載の潜水玩具。
13. 前記羽根車(34L, 34R)の各回転面が、前記長軸(33)を通る前記潜水玩具の垂直面に対し、この垂直面内の前記長軸に垂直の軸に関して反対向きに等しい角度を持つように、前記羽根車(34L, 34R)を配置させた請求項11に記載の潜水玩具。
14. 前記回転水流発生手段が、スクリュー(43)である請求項7〜10の何れかに記載の潜水玩具。
15. 前後方向に延在する長軸(33)を有する本体(32)と、
    回転推進手段(34, 43)を各々その内部に備え、かつ前記長軸(33)に関して対称に設けられている2個の水流発生機構と、
    前記回転推進手段を各々駆動する2個の正逆回転可能なモーター(24L, 24R)とを有する潜水玩具であって、
    この潜水玩具(46)を前記モーター(24L, 24R)が回転していない状態で水中に置いたときに、前記回転推進手段(34R, 34L, 43)が、水面(21a)より下に位置して浮かぶように、この潜水玩具(46) に働く浮力と重力を調整し、かつ
    この潜水玩具を前進方向に潜水させるためには、前記モーター(24L, 24R)を正回転させて、前記水流発生機構から、この潜水玩具の前方向における左側面から見て上右方向に向う水流(28R, 28L)を発生させ、また後進方向に潜水させるためには、前記モーター(24L, 24R)を逆回転させて、前記水流発生機構から上左方向に向う水流を発生させるように、構成した潜水玩具。
16. 前記水流発生機構が、前記本体(32)内に設けられていて、かつ上部に開口部(54)を備えた凹部(35L, 35R) を有する請求項15に記載の潜水玩具。
17. 前記凹部(35L, 35R)の前記開口部(54)の一部が、凹部覆い部(52)により覆われている前記請求項16に記載の潜水玩具。
18. 前記水流発生機構が、前記回転水流発生手段を覆い、かつ一定領域を回動する回動カバー(51)を有する請求項15に記載の潜水玩具。
19. 前記回転水流発生手段が、羽根車(34L, 34R)である請求項15〜18の何れかに記載の潜水玩具。
20. 前記羽根車(34L, 34R)の各回転面が、前記長軸(33)を通る前記潜水玩具の垂直面に対し、前記長軸に関して反対向きに等しい角度を持つように、前記羽根車(34L, 34R)を配置させた請求項19に記載の潜水玩具。
21. 前記羽根車(34L, 34R)の各回転面が、前記長軸(33)を通る前記潜水玩具の垂直面に対し、この垂直面内の前記長軸に垂直の軸に関して反対向きに等しい角度を持つように、前記羽根車(34L, 34R)を配置させた請求項19に記載の潜水玩具。
22. 前記回転水流発生手段が、スクリュー(43)である請求項15〜18の何れかに記載の潜水玩具。