JP2015001247A - 反発弾性装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】気体の反発弾性を利用して、驚異的に高い反発弾性で被反発体を反発することができる反発弾性装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】気体容器３は一方の側のみに開口部４を有し、この開口部４以外は実質的に密閉されている。開口部４を閉じるようにエラストマー膜状体５を開口部４に装着し、気体容器３とエラストマー膜状体５とで実質的に密閉された空間内に気体７を封じ込める。被反発体１１がエラストマー膜状体５にぶつかると、気体７の反発弾性により被反発体１１がはね返される。反発弾性装置の製造方法においては、開口部４に装着する前にエラストマー膜状体５を溶剤で膨潤させ、開口部４に装着した後、溶剤を蒸発させてエラストマー膜状体５を伸張させる。【選択図】図１

Description

本発明は、被反発体がぶつかると、該被反発体をはね返す反発弾性装置に関する。

従来より、反発弾性が高い材料としては、エラストマー材料が知られているが、その反発弾性率は、一般的なゴムでは５０〜７０％程度、高くてもせいぜい８０％程度、スーパーボールの場合でも９０〜９２％程度である（スーパーボールとは、高シスポリブタジエンまたは天然ゴムを通常より架橋密度が高くなるように架橋し、反発弾性が特に高くなるようにしているボール玩具である）。したがって、エラストマー材料自体により得られる反発弾性には限界がある。

他方、従来の反発弾性装置としては、例えばトランポリンがあった（この場合、被反発体はトランポリンを使用する人間である）。従来のトランポリンには、大別して、四角または丸型の枠内に伸縮性のある丈夫な布を張り渡し、この布の外周と前記枠とをゴム・ケーブルまたは金属スプリングで連結したもの（例えば、特許文献１参照）と、枠全体をゴムシートで覆ったもの（例えば、特許文献２参照）とがあった。

また、空気等の気体が弾性を有することはよく知られており、空気の弾性を利用する装置は、従来より種々あったが、これらは基本的には空気の弾性を持続的な状態で利用するものや、本発明とは全く指向を逆にする衝撃吸収（緩衝）を目的とするものであり、空気等の気体の反発弾性をフルに利用した装置は従来存在しなかった。

実開昭５６−６３４６４号公報 特開平５−５４３５４号公報

従来のトランポリンは、前記２つのいずれのタイプのものも、ゴムや金属スプリングの反発弾性のみを利用しているので、高い反発弾性を得ることはできないという問題があった。

また、本発明者が知る限りにおいては、空気等の気体の反発弾性についてはこれまで真剣に検討されたことはなく、空気等の気体の反発弾性はどの程度の大きさなのか、エラストマー材料と比較し大きいのか小さいのかさえ検討されたことはないように思われる。世の中には何となく空気の反発弾性を利用しているものであるかのように思われているようものでも、よく考えてみると、空気の反発弾性を極めて不完全な態様でしか利用していない（この具体例については後述する）。

このように空気等の気体の反発弾性がこれまで詳しく検討されることがなかった大きな理由は、気体は不定形であるため、そもそも各種気体の反発弾性の大きさを知ろうとしても、各種気体の反発弾性率をどうやって測定するのかという問題があるし、空気等の気体の反発弾性をフルに利用しようとしても、空気等の気体の反発弾性を必要な場所に効率よく取り出すことは極めて困難だったからであると思われる。

本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、空気等の気体の反発弾性を利用して、驚異的に高い反発弾性で被反発体を反発することができる反発弾性装置およびその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、装置外部の振動を高効率で電気エネルギに変換する発電機として使用できる反発弾性装置およびその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、遊技者がボールを投げつけ、そのボールが驚異的に高い反発弾性で跳ね返されるのを楽しむことができる遊戯具として使用できる反発弾性装置およびその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、驚異的に高い反発弾性が得られるトランポリンとして使用できる反発弾性装置およびその製造方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになろう。

本発明者は、（ｉ）エラストマーは、そもそも「粘性」と「弾性」との両方の性質を兼ね備えている粘弾性体の一種であり、その粘性の故に、他の物体との衝突の際にエネルギーをある程度吸収してしまうのは避けられないため、エラストマー材料自体により得られる反発弾性には限界があること、および（ｉｉ）その一方、従来、少なくとも大多数の技術者にはよく認識されていなかったと思われるが、粘性をほとんど有さない空気等の気体は、エラストマー材料よりはるかに高い反発弾性を有するに違いないということに思い至り、鋭意研究の結果、空気等の気体の反発弾性を利用して驚異的に高い反発弾性が得られる本発明の反発装置を開発したのである。

すなわち、本発明による反発弾性装置は、
被反発体がぶつかると、該被反発体をはね返す反発弾性装置であって、
一方の側のみに開口部を有し、この開口部以外は実質的に密閉されている気体容器と、
エラストマーからなる膜状体であって、前記開口部を閉じるように前記開口部に装着されており、前記気体容器の外部側から前記被反発体にぶつかられるようになっているエラストマー膜状体と、
前記気体容器と前記エラストマー膜状体とで実質的に密閉された空間内に封じ込められている気体とを有してなり、
前記気体容器は、前記被反発体が前記エラストマー膜状体にぶつかったときに実質的に変形しないに十分な剛性を有しているものである。

本発明の反発弾性装置においては、気体容器の外部側から被反発体がエラストマー膜状体にぶつかると、エラストマー膜状体がそのゴム弾性により被反発体が気体容器内に侵入しようとする方向に変形し、気体容器とエラストマー膜状体とで実質的に密閉された空間内に封じ込められている気体が圧縮され、気体の極めて高い反発弾性により被反発体がはね返されるので、従来のエラストマー材料単体では得られなかった驚異的に高い反発弾性が得られる。

なお、気体容器が開口部以外の部分でも実質的に密閉されていない場合は、被反発体がエラストマー膜状体にぶつかったとき、気体が気体容器外に流出してしまうので、気体が十分圧縮されず、反発弾性が小さくなってしまう。

また、気体容器が柔軟性やゴム弾性を有していて十分な剛性を有していないと、被反発体がエラストマー膜状体にぶつかったとき、気体容器が外側に膨らみ変形してしまい、やはり気体が十分圧縮されず、反発弾性が小さくなってしまったり、エラストマー膜状体を支持している気体容器の開口部自体が変形し、気体の反発弾性を外部に良好に取り出せなくなる。

また仮に、太鼓と同様に、エラストマー容器の両側に開口部があり、両側にエラストマー膜状体が存在しているとすると、気体容器の外部側から被反発体が一方の側のエラストマー膜状体にぶつかったとき、他方の側のエラストマー膜状体が外側に膨らんでしまい、やはり気体が十分圧縮されず、反発弾性が小さくなってしまう。

ちなみに述べれば、軟式テニスボールのような中空で内部に空気を封入されたゴムボールは、従来より空気の反発弾性を利用していた数少ない例と言えないでもないが、極めて不完全な利用であり、反発弾性の性能は非常に低い。何故ならば、ボールと他の物体とが衝突したとき、ゴムボールは衝突方向には圧縮されるが、横方向には膨らんでしまうので、実はゴム内の空気は少ししか圧縮されないからである。空気の反発弾性を全く利用していない中実のスーパーボールの方がはるかに反発弾性が高いのである。

本発明の説明に戻ると、本発明の反発弾性装置によって得られる驚異的に高い反発弾性は、本質的には前述のように気体の反発弾性によるものであり、エラストマー膜状体の反発弾性自体によるものではない（エラストマー材料の反発弾性は高々前述のような程度ものに過ぎない）。本発明の反発弾性装置において、驚異的に高い反発弾性を生み出す主役はあくまで気体の反発弾性であり、エラストマー膜状体は、気体と被反発体との間に介在され、気体の反発弾性を気体容器の外部に取り出すインターフェース（媒介物）として機能しているのである。

次に、これをさらに詳しく説明すると、気体の反発弾性を利用しようとする場合、考慮しなければいけないことは、固体材料ではないので、気体自体を裸のままで装置の部品とすることはできず、気体を何らかの容器手段内に収容しなければならぬこと、および気体と気体と衝突する要素との間に何らかの可動なインターフェースを介在させる必要があることである（前記中空のゴムボールの場合は、ゴムが容器手段とインターフェースとの両方を兼ねている）。そして、インターフェースの如何により、気体の反発弾性をうまく利用できるか否かは大きく左右されてしまうのである。

エラストマー膜状体は、ゴム弾性を有していて、かつ質量が小さいので、極めて動き易く、気体とエラストマー膜状体との間で力を忠実に伝達することができる。したがって、気体の反発弾性をほとんど損失なく、被反発体へ効率よく伝達することができるので、エラストマー膜状体は気体の反発弾性を気体容器の外部に取り出すインターフェースとして非常に優れているのである。

このことは、例えばエアシリンダのような構造と対比すればより理解し易いであろう。仮にシリンダにピストンを摺動自在に嵌合することにより反発弾性装置を構成したとすると、ピストンが上記インターフェースとなる。しかし、ピストンは質量が大きく、かつシリンダの内壁とピストンとの間の摩擦抵抗も大きいため、ピストンに外部側から被反発体がぶつかったとき、ピストンは動きにくく、かつシリンダの内壁とピストンとの間の摩擦によりエネルギが消費されてしまうので、シリンダ内の気体の反発弾性は被反発体へ伝達されにくい。したがって、この場合のピストンは、気体の反発弾性を外部に取り出すインターフェースとしては、非常に性能がよくないのである。

なお、膜状体であっても、例えば食品用ラップフィルムや太鼓の皮等のゴム弾性を有さないものは、気体の反発弾性と被反発体との間で忠実な媒介役となり得ないので、これらをエラストマー膜状体に代えて使用しても、本発明の作用効果は全く得られない。

既に述べたように、本発明の反発弾性装置によって得られる驚異的に高い反発弾性は、本質的には気体の反発弾性によるものであるが、エラストマー膜状体および被反発体として反発弾性の大きい材料を選択すれば、装置全体としての反発弾性をより一層大きくすることができる。何故ならば、被反発体がエラストマー膜状体にぶつかったときに、エラストマー膜状体および被反発体に吸収されてしまうエネルギーを小さくできるからである。

本発明の反発弾性装置において、装置全体としての反発弾性をより一層大きくするもう一つの方法は、外力を作用されていない状態において、エラストマー膜状体を既に伸張されている状態とすることである。これは次の２つの理由による。

まず、一つの理由は、金属の弾性がエネルギ弾性であるのに対し、ゴムの弾性は基本的にエントロピー弾性であることである。エラストマーが伸ばされていないときは、エラストマーの高分子はランダムに絡まった状態となっており、エントロピーが高い状態になっている。これを引き伸ばすと、エラストマーの高分子が伸ばされ、エントロピーが減少した状態となるので、被反発体がエラストマー膜状体にぶつかったとき、エラストマー膜状体に吸収されてしまうエネルギーが小さくなるからである。

もう一つの理由は、エラストマー膜状体が伸張されることなく気体容器の開口部に装着されているときは、張力を作用されていないので、気体容器の外部側から被反発体がエラストマー膜状体にぶつかったとき、該エラストマー膜状体のうちの被反発体がぶつかっていない部分が外側に膨らんでしまい、気体が十分圧縮されない虞があるのに対し、外力を作用されていない状態においてエラストマー膜状体を既に伸張されている状態とすれば、被反発体がエラストマー膜状体にぶつかったとき、該エラストマー膜状体のうちの被反発体がぶつかっていない部分が外側に膨らんでしまうのを防止し、気体を十分圧縮できるからである。

したがって、本発明においては、エラストマー膜状体は外力を作用されていない状態で、少なくとも一方向に、１０％以上伸張されていることが好ましく、より好ましくは５０％、さらに好ましくは１００％以上伸張されているとよい。エラストマー膜状体の伸張させる上限は、エラストマー膜状体の強度に依存する。

外力を作用されていない状態においてエラストマー膜状体を既に伸張されている状態とする場合、エラストマー膜状体は少なくとも一方向に伸張されていればよいが、全方向に均一に伸張されるようにすれば、さらによい結果が得られる。

ただし、本発明の反発弾性装置においては、エラストマー膜状体は、必ずしも外力を作用されていない状態において伸張されていなくてもよい。

エラストマー膜状体の厚さは、薄い方が質量が小さくなり、被反発体がぶつかったとき、エラストマー膜状体が動き易くなるとともに、被反発体がぶつかったとき、エラストマー膜状体が吸収してしまうエネルギーが小さくなるので、基本的には、必要な強度を確保できる範囲で、なるべく薄い方がよい。一般的には、外力を作用されていない状態において（伸張されているときは伸張されている状態で）、１０マイクロメートル（μm）〜１０mm程度の範囲から選択されることになろう。

次に、本発明の反発弾性装置の製造方法は、
被反発体がぶつかると、該被反発体をはね返す反発弾性装置であって、一方の側のみに開口部を有し、この開口部以外は実質的に密閉されている気体容器と、エラストマーからなる膜状体であって、伸張された状態で前記開口部を閉じるように前記開口部に装着されており、前記気体容器の外部側から前記被反発体にぶつかられるようになっているエラストマー膜状体と、前記気体容器と前記エラストマー膜状体とで実質的に密閉された空間内に封じ込められている気体とを有してなり、前記気体容器は前記被反発体が前記エラストマー膜状体にぶつかったときに実質的に変形しないに十分な剛性を有している反発弾性装置の製造方法であって、
前記開口部に装着する前に前記エラストマー膜状体を溶剤で膨潤させる段階と、
膨潤した前記エラストマー膜状体を前記気体容器の前記開口部に装着する段階と、
前記膨潤したエラストマー膜状体を前記気体容器の前記開口部に装着した後、前記溶剤を蒸発させて前記エラストマー膜状体を伸張された状態とする段階とを有してなるものである。

本発明の反発弾性装置の製造方法によれば、気体容器の開口部に装着されたエラストマー膜状体を極めて容易に、外力を作用されていない状態において全方向に均一に伸張された状態とすることができる。

本発明の反発弾性装置は、
（イ）空気等の気体の反発弾性を利用して、驚異的に高い反発弾性で被反発体を反発することができる、
（ロ）外部の振動を高効率で電気エネルギに変換する発電機を構成できる、
（ハ）遊技者がボールを投げつけ、そのボールが驚異的に高い反発弾性で跳ね返されるのを楽しむことができる遊戯具として使用できる、
（ニ）驚異的に高い反発弾性が得られるトランポリンとして使用できる、
等の優れた効果を得られるものである。

本発明の反発弾性装置の製造方法は、
（ホ）気体容器の開口部に装着されたエラストマー膜状体を極めて容易に、外力を作用されていない状態において全方向に均一に伸張された状態とすることができる、
等の優れた効果を得られるものである。

本発明の実施例１における反発弾性装置を示す断面図である。 本発明の実施例２におけるエラストマー膜状体を装着された気体容器を示す断面図である。 本発明の実施例３におけるエラストマー膜状体を示す断面図である。 前記実施例３におけるエラストマー膜状体を装着された気体容器を示す断面図である。 本発明の実施例４におけるエラストマー膜状体を示す断面図である。 前記実施例４において膨潤させたエラストマー膜状体を気体容器に装着した状態を示す断面図である。 前記実施例４においてエラストマー膜状体から溶剤を蒸発させ、エラストマー膜状体を伸張させた状態を示す断面図である。 本発明の反発弾性装置の実施例５の要部を示す断面図である。 本発明の反発弾性装置の実施例６を示す断面図である。 本発明の反発弾性装置の実施例７を示す断面図である。

前述のように本発明においては、エラストマー膜状体は、驚異的に高い反発弾性を生み出す主役ではなく、気体と被反発体との間に介在され、気体の反発弾性を気体容器の外部に取り出すインターフェースという脇役として機能するものであるので、エラストマー膜状体を構成するエラストマーとしては、基本的にはあらゆる種類のゴム、熱可塑性エラストマー等のエラストマーに適用できる。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例１における反発弾性装置１を示している。この実施例は、外部の振動を高効率で電気エネルギに変換する発電機に本発明を適用したものである。

有底円筒状をなす筺体２には、短い有底円筒状をなす気体容器３が収容されている。この気体容器３は、金属、硬質プラスチック、セラミック等の材料からなり、ゴム弾性および柔軟性は有さず、十分な剛性を有し、かつ一方の側（上側）のみに大略水平方向に広がる円形の開口部４を有し、この開口部４以外は実質的に密閉されている。

前記開口部４には、エラストマーからなる膜状体であるエラストマー膜状体５が該開口部４を閉じるようにして装着されている。本実施例では、エラストマー膜状体５を構成するエラストマーとして加硫された天然ゴムを使用している。

本実施例では、単純なフィルム状ないしはシート状をなしているエラストマー膜状体５を伸張させながら広げて、気体容器３の開口部４に、輪状をなす締め具６で締め付けて装着している。これにより、エラストマー膜状体５は伸張された状態で開口部４に装着されていて、外力を作用されていない状態では大略水平方向に平面状に広がっており、気体容器３とエラストマー膜状体５とで実質的に密閉された空間内には空気７が封じ込められている。

前述した通り、エラストマー膜状体５は、外力を作用されていない状態で、１０％以上伸張されていることが好ましく、より好ましくは５０％、さらに好ましくは１００％以上伸張されているとよい。

伸張されて開口部４に装着されている状態かつ外力を作用されていない状態におけるエラストマー膜状体５の厚さは０．３ｍｍとなっている。

前記筺体２の上部の開口部は、筺体蓋８により閉じられている。この筺体蓋８の中央部にはプラスチックまたはガラスからなる直線状の透明なパイプ材である磁石案内部材９が上下方向に取り付けられており、この磁石案内部材９の上下端は開口されている。前記磁石案内部材９の下端はエラストマー膜状体５よりやや上方に位置している一方、上端は筺体蓋８より上方に突出している。前記磁石案内部材９の上端は案内部材蓋１０により閉じられている。前記磁石案内部材９内には球状の金属からなる永久磁石１１（本実施例における被反発体）が収容されており、この磁石１１は磁石案内部材９内を該磁石案内部材９の内周面に沿って上下方向に移動可能とされている。前記磁石案内部材９の外周にはコイル１２が巻回されている。

次に、本実施例の作動を説明する。この反発弾性装置１においては、磁石１１が上方から落下し、エラストマー膜状体５にぶつかると、エラストマー膜状体５がそのゴム弾性により磁石１１が気体容器３内に侵入しようとする方向に変形し、気体容器３とエラストマー膜状体５とで実質的に密閉された空間内に封じ込められている空気７が圧縮され、この空気７の反発弾性により被反発体がはね返されるので、従来のエラストマー材料単体では得られなかった驚異的に高い反発弾性が得られる。

最初に案内部材蓋１０を取り去り、磁石案内案部材８の上端開口から磁石１１を磁石案内案部材８内に入れ、磁石１１を落下させると、装置１外部から振動を与えなくても、磁石１１は１００回以上もエラストマー膜状体５上でバウンドを繰り返す。このこと自体だけからも、従来最も高い反発弾性が得られていたスーパーボールよりもはるかに高い驚異的に高い反発弾性が得られていることは一目瞭然であり、本発明の反発弾性装置１の反発弾性の大きさは、現在エラストマー材料について使用されている反発弾性率で言って、少なくとも９５％以上、恐らく９９％以上に達するものと推定される。

上述のようにこの反発弾性装置１においては、磁石１１（被反発体）が極めて少ないエネルギ損失でエラストマー膜状体５にはね返されるので、装置１外部から鉛直方向成分を含む振動が作用すると、該振動から磁石１１が運動エネルギを与えられ、該振動を与えられている間中、極めて少ないエネルギ損失で磁石１１が昇降し続ける（振動がときどき中断することがあっても、その中断時間が短ければ、磁石１１は昇降し続ける）。そして、磁石１１が昇降すると、コイル１２に誘導電流が流れるので、本装置は振動を高効率で電気エネルギに変換する発電機として機能する。したがって、例えば、本装置を自動車、オートバイ、自転車、船舶等に搭載すれば、それらの振動を高効率で電気エネルギに変換できる。

なお、エラストマー膜状体５としては、天然ゴム以外のエラストマーも使用できる。ただし、前述のように天然ゴム等の反発弾性の大きい材料を選択すれば、磁石１１（被反発体）がエラストマー膜状体５にぶつかったときに、エラストマー膜状体５に吸収されてしまうエネルギーを小さくできるので、装置全体としての反発弾性をより一層大きくすることができる。

また、エラストマー膜状体５の厚さは、前記数値以外の厚さとしてもよい。

また、磁石１１は球状でなくてもよく、任意の形状とすることができる。また、磁石としては、ゴムやプラスチックに磁石紛を混合して成形したゴム磁石やプラスチック磁石等を用いることも可能である。

また、気体容器３は必ずしも円筒形をなしていなくてもよいし、開口部４も必ずしも円形をなしていなくてもよく、四角形、多角形等の他の形状としてもよい。ただし、開口部４を円形にすると、エラストマー膜状体５を全方向に均一に伸張させやすい。

さらに、磁石案内案部材８も必ずしも筒状でなくてもよく、磁石１１を大略鉛直方向に案内できるものであればよい。

図２は、本発明の実施例２におけるエラストマー膜状体５を装着された気体容器３を示す断面図である。

本実施例においては、エラストマー膜状体５を構成するエラストマーとして、自己粘着性を有するスチレン系熱可塑性エラストマーを用いている。ただし、このエラストマー膜状体５は、表面側（磁石１１に接触する面側）はシボ加工を施されて自己粘着性を示さないようにされていて、裏面側のみ自己粘着性を示す。前記エラストマー膜状体５は、単純なフィルム状ないしはシート状をなしているものを伸張させながら広げて、その周縁部を自己粘着性により気体容器３の開口部４の周縁部に粘着されることにより、締め具等の他の構成要素を用いることなく開口部４に装着されている。他の構成は実施例１の場合と同様である。

本実施例では、締め具等の他の構成要素を用いたり、接着を行ったりすることなく、エラストマー膜状体５を開口部４に装着できる一方、エラストマー膜状体５の表面側は自己粘着性を持たないようにしているので、磁石１１（被反発体）にエラストマー膜状体５が粘着して反発弾性に悪影響を与えることがない。

図３は、本発明の実施例３におけるエラストマー膜状体５を示している。本実施例においては、エラストマー膜状体５は、開口部４を覆う主部５ａと、この主部５ａに対し屈曲または湾曲するように成形されており、気体容器３のうちの開口部４の周縁部に嵌められる側縁部５ｂとを一体的に有している。そして、このエラストマー膜状体５は、自由な状態では、最終的に開口部４に装着されたときの状態より全体に小さくなるように成形されている。

エラストマー膜状体５を構成するエラストマーとしては、基本的にはあらゆる種類のゴム、熱可塑性エラストマー等のエラストマーを使用できる。

実施例１および２のように、単純なフィルム状ないしはシート状をなしているエラストマー膜状体５を引き伸ばしながら開口部４に装着するのは装着作業が大変であるが、本実施例においては、図４に示されるように、エラストマー膜状体５を引き伸ばしながらエラストマー膜状体５の側縁部５ｂを気体容器３のうちの開口部４の周縁部に嵌めるだけで、エラストマー膜状体５を簡単に、全方向に均一に伸張された状態で、開口部４に装着できる。

図５は、本発明の実施例４におけるエラストマー膜状体５を示している。本実施例においては、エラストマー膜状体５は加硫されたゴムからなり、実施例３の場合と同様に開口部４を覆う主部５ａと、この主部５ａに対し屈曲または湾曲するように成形されており、気体容器３のうちの開口部４の周縁部に嵌められる側縁部５ｂとを一体的に有している。そして、このエラストマー膜状体５は、自由な状態では、最終的に開口部４に装着されたときの状態より全体に小さくなるように成形されている。

本実施例では、開口部４に装着する前にエラストマー膜状体５を溶剤で膨潤させた後、膨潤して大きくなったエラストマー膜状体５の側縁部５ｂを図６のように気体容器３のうちの開口部４の周縁部に嵌め、開口部４に装着する。

次に、前記溶剤を蒸発させると、図７に示されるように、エラストマー膜状体５は全方向に均一に伸張された状態で開口部４に装着されている状態となる（膨潤したエラストマー膜状体５が開口部４に装着されておらず、自由な状態にあれば、溶剤が蒸発するとエラストマー膜状体５は収縮するが、開口部４に装着されているので、伸張された状態となるのである）。

本実施例においては、より簡単にエラストマー膜状体５を全方向に均一に伸張された状態で開口部４に装着することができる。

なお、エラストマー膜状体５を構成するエラストマーとして、例えば天然ゴム、ブタンゴム、ＥＰＲＭまたはＳＢＲ等を使用するときは、溶剤としては、例えばトルエン、シクロヘキサン、または塩化メチレン等を使用でき、エラストマー膜状体５を構成するエラストマーとして、例えばウレタンゴム、ＮＢＲまたはクロロプレンゴム等を使用するときは、溶剤としては、例えばケトン類等を使用できる。

また、本実施例では、エラストマー膜状体５を主部５ａおよび側縁部５ｂを有するものとしているが、単純なフィルム状ないしはシート状をなしているエラストマー膜状体５を使用する場合も、同様にして、予め溶剤で膨潤させたエラストマー膜状体５を開口部４に装着した後、溶剤を蒸発させることにより、エラストマー膜状体５が伸張された状態で開口部４に装着された状態とすることができる。

図８は、本発明の反発弾性装置１の実施例５の要部を示す断面図である。本実施例においては、スーパーボールに使用されているゴムと同じ反発弾性の高いゴム（高シスポリブタジエンまたは天然ゴムを通常より架橋密度が高くなるように架橋し、反発弾性が特に高くなるようにしたゴム）１３内に金属からなる永久磁石１１が埋め込まれている。前記反発弾性の高いゴム１３および磁石１１はともに円柱状をなしている。他の構成は実施例１の場合と同様である。

本実施例においては、反発弾性の高いゴム１３に磁石１１が埋め込まれているので、反発弾性の高いゴム１３とともに磁石１１がエラストマー膜状体５にぶつかったとき、磁石１１側に吸収されてしまうエネルギーを小さくできるので、全体として実施例１よりさらに高い反発弾性を得ることができる。

図９は、本発明の実施例６を示している。本実施例は、本発明の反発弾性装置１を遊技具として使用する場合の例である。本実施例の反発弾性装置１は、実施例３（図３および４）または実施例４（図５〜７）の場合と同様の構成の、気体容器３と、この気体容器３の開口部４に装着されたエラストマー膜状体５と、気体容器３とエラストマー膜状体５とで実質的に密閉された空間内に封じ込められている空気７とを有してなる。気体容器３は、開口部４、ひいてはエラストマー膜状体５を横に向けた状態で、部屋の壁に掛けられたり、適当な支持具(図示せず)を介して部屋の床上に支持される。

本実施例においては、スーパーボール１４が本発明の被反発体として使用され、遊技者がスーパーボール１４をエラストマー膜状体５に投げつけると、これまで見たことがない驚異的に高い反発弾性によりスーパーボール１４がはね返されるので、遊技者はその様子を楽しむことができる。

なお、多少反発弾性が低下するが、被反発体としてスーパーボール以外の材質のボールを使用することもできる。

図１０は、本発明の実施例７を示している。本実施例は、本発明の反発弾性装置１をトランポリンとして使用する場合の例である。本実施例においても、短い有底円筒状をなす気体容器３は、金属、硬質プラスチック等の材料からなり、十分な剛性を有し、かつ一方の側（上側）のみに大略水平方向に広がる円形の開口部４を有し、この開口部４以外は実質的に密閉されている。

本実施例では、反発弾性、強度および耐候性が優れているという点から、エラストマー膜状体５として加硫されたウレタンゴムを使用している。そして、単純なシート状をなしているエラストマー膜状体５を、溶剤（ケトン類）で膨潤させた後、気体容器３の開口部４に輪状をなす締め具６で締め付けて装着し、しかる後に溶剤を蒸発させることにより、全方向に均一に伸張された状態で開口部４に装着した状態としている。

伸張されて開口部４に装着されている状態かつ外力を作用されていない状態におけるエラストマー膜状体５の厚さは３ｍｍとされている。ただし、この厚さは種々の条件に応じて変えることができる。

前記エラストマー膜状体５は、外力を作用されていない状態では大略水平方向に平面状に広がっており、気体容器３とエラストマー膜状体５とで実質的に密閉された空間内には空気７が封じ込められている。前記気体容器３内のエラストマー膜状体５の下方には、ネット支持具１５を介して安全ネット１６が大略水平方向に平面状に広がるように取り付けられている。

本実施例では、使用者（競技者）１７が本発明における被反発体となる。そして、反発弾性が驚異的に高いので、使用者１７が従来のトランポリンより高く飛んで、トランポリンを楽しむことができる。

また、万一エラストマー膜状体５が破れてしまっても、安全ネット１６が設けられているので、使用者１７が負傷するのを防止できる。

なお、前記各実施例では、気体として空気を使用しているが、空気以外の他の種の気体を使用してもよい。

また、前記各実施例では、エラストマー膜状体５に外力が作用していない状態においては、気体容器３とエラストマー膜状体５とで実質的に密閉された空間内の空気７の圧力は外気圧と同じとなるようにしているが、本発明においては、エラストマー膜状体に外力が作用していない状態において、気体容器とエラストマー膜状体とで実質的に密閉された空間内の気体の圧力を気体容器外の気体の圧力より高くまたは低くなるようにしてもよい。

以上のように本発明による反発弾性装置は、被反発体がぶつかると、該被反発体をはね返す反発弾性装置として有用である。

１ 反発弾性装置
３ 気体容器
４ 開口部
５ エラストマー膜状体
５ａ 主部
５ｂ 側縁部
７ 空気
９ 磁石案内部材
１１ 磁石（被反発体）
１２ コイル
１３ 反発弾性の高いゴム（被反発体）
１４ スーパーボール（被反発体）
１７ 使用者（被反発体）

Claims (10)

1. 被反発体がぶつかると、該被反発体をはね返す反発弾性装置であって、
   一方の側のみに開口部を有し、この開口部以外は実質的に密閉されている気体容器と、
   エラストマーからなる膜状体であって、前記開口部を閉じるように前記開口部に装着されており、前記気体容器の外部側から前記被反発体にぶつかられるようになっているエラストマー膜状体と、
   前記気体容器と前記エラストマー膜状体とで実質的に密閉された空間内に封じ込められている気体とを有してなり、
   前記気体容器は、前記被反発体が前記エラストマー膜状体にぶつかったときに実質的に変形しないに十分な剛性を有している反発弾性装置。
2. 人間以外の前記被反発体を有する請求項１記載の反発弾性装置。
3. 前記エラストマー膜状体は、外力を作用されていない状態で、少なくとも一方向に、１０％以上伸張されている請求項１または２記載の反発弾性装置。
4. 前記エラストマー膜状体は、外力を作用されていない状態で、少なくとも一方向に、５０％以上伸張されている請求項１または２記載の反発弾性装置。
5. 前記エラストマー膜状体は、外力を作用されていない状態で、少なくとも一方向に、１００％以上伸張されている請求項１または２記載の反発弾性装置。
6. 前記エラストマー膜状体は、前記開口部を覆う主部と、この主部に対し屈曲または湾曲するように成形されており、前記気体容器のうちの前記開口部の周縁部に嵌められる側縁部５ｂとを一体的に有してなる請求項１乃至５のいずれか１項に記載の反発弾性装置。
7. 大略水平方向に広がるように設けられた前記エラストマー膜状体と、前記被反発体である磁石と、この磁石を前記エラストー膜の上方において大略鉛直方向に移動可能に案内する磁石案内部材と、前記磁石の移動経路の近傍に設けられたコイルとをさらに有し、前記気体容器に鉛直方向成分を含む振動が作用したとき、前記磁石が前記エラストマー膜状体に繰り返しぶつかりながら前記エラストマー膜状体上を昇降するようになっており、振動を電気エネルギに変換する発電機として使用される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の反発弾性装置。
8. 前記被反発体は遊技者が前記エラストマー膜状体に投げつけるボールであり、遊戯具として使用される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の反発弾性装置。
9. 前記被反発体１７は使用者であり、トランポリンとして使用される請求項１記載の反発弾性装置。
10. 被反発体がぶつかると、該被反発体をはね返す反発弾性装置であって、一方の側のみに開口部を有し、この開口部以外は実質的に密閉されている気体容器と、エラストマーからなる膜状体であって、伸張された状態で前記開口部を閉じるように前記開口部に装着されており、前記気体容器の外部側から前記被反発体にぶつかられるようになっているエラストマー膜状体と、前記気体容器と前記エラストマー膜状体とで実質的に密閉された空間内に封じ込められている気体とを有してなり、前記気体容器は前記被反発体が前記エラストマー膜状体にぶつかったときに実質的に変形しないに十分な剛性を有している反発弾性装置の製造方法であって、
    前記開口部に装着する前に前記エラストマー膜状体を溶剤で膨潤させる段階と、
    膨潤した前記エラストマー膜状体を前記気体容器の前記開口部に装着する段階と、
    前記膨潤したエラストマー膜状体を前記気体容器の前記開口部に装着した後、前記溶剤を蒸発させて前記エラストマー膜状体を伸張された状態とする段階とを有してなる反発弾性装置の製造方法。
    

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