JP3166337U - 電子回路教材 - Google Patents

Abstract

【課題】理科嫌いの児童でも玩具の感覚で電気回路実験を行うことができるようにするため、心理的な障壁が低く且つ学習への誘因性の高い電気回路教材を提供すること。【解決手段】導電性インキの印刷により形成された導電部１２を備えた導電板（１０ａ，１０ｃ）を配線の一部として用いることにより、いわばパズルを組み立てて遊ぶような感覚で電気回路を組み立てられるようにしている。二種類の導電板１０ａ，１０ｃ、電気器具（ＬＥＤ）２０及び電池収容部材３０間を相互に接続するための接続端子として、雌型の導電性スナップボタン（１３）及び雄型の導電性スナップボタン（１４，２１，３５）を採用した。これにより、回路構成部品同士の接続・取り外しを子供でも簡単かつ確実に行えるようにした。【選択図】図６

Description

本考案は、各種回路部品の配線を自在に変更させることが可能な電気回路教材に関するものである。

従来より、電気回路教材としては、例えば、直列や並列といったように配線を自在に変更できるようにして、電球やモーター等の電気器具がその配線方法によってどのように作動するかを体験しながら電気回路の学習をすることができる電気回路教材が知られている。しかしながら、このような電気回路教材は、電気回路の部品そのものの形から構成される無味乾燥なものが多く、また、配線には被覆銅線（リード線）が用いられているため、配線方法の変更が面倒であることから、理科が苦手な児童にとっては心理的な障壁があり、学習への誘因性が低いという問題があった。

そこで、児童が楽しく電気回路の仕組みを学べるように趣向を凝らした電気回路教材が提案されている。その一例として、任意の形状に反復造形可能な材質からなる線材と被覆材とから形成し、その端部に雌雄の接続用端子を設けた配線を用いて、配線の形状を所望の形状に造形できるようにして玩具性を持たせた知育用電気玩具（特許文献１参照）や、電気器具を基板上に搭載した後に導電ペーストを用いて配線回路を直接描画できるようにしてお絵描きのように配線を行えるようにした電子工作教材（特許文献２参照）が提案されている。

しかし、特許文献１に記載の知育用電気玩具は、配線を使って造形を楽しめるようにし、配線の取り付け及び取り外し操作を雌雄の端子を抜き差しにて行えるようにして玩具性が高められているが、回路部品そのものの形態を脱していないため、理科嫌いな児童の興味を視覚的に引きつけるのに十分とはいえなかった。また、特許文献２に記載の電子工作教材においても、配線を導電ペーストを用いて基板に直接描画できるようにした点において玩具性が高められているものの、その後に配線の変更ができないという不都合を有していた。

実開平６−７７７９９号公報 特開２００８−４６４０９号公報

本考案は、理科嫌いの児童に対しても、遊具の感覚で実験を行うことができるように、心理的な障壁が低く、かつ学習への誘因性の高い電気回路教材を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決すべく、本考案が採った手段は、複数の回路構成部品として、ａ）電池を収容する電池収容部および接続端子を備えた電池収容部材、ｂ）通電により作動すると共に接続端子を備えた電気器具、並びに、ｃ）導電性インキによって形成された導電部およびその導電部に設けられた複数の接続端子を備えた少なくとも一つの導電板、を含んでなる電気回路教材であって、前記複数の回路構成部品の各接続端子は、雌型又は雄型の導電性スナップボタンで構成されており、二つの回路構成部品は、その一方の回路構成部品の接続端子たる雌型の導電性スナップボタンと、他方の回路構成部品の接続端子たる雄型の導電性スナップボタンとを相互に嵌合することで電気的に接続可能であることを特徴とする電気回路教材、である。

上述したように、従来の電気回路教材においては、部品そのままの形態で提供され、配線と電気器具との接続にはリード線を用いていたため玩具性に乏しく、児童が教材に積極的に触れようとする意欲を高めるには十分とは言えなかった。そこで、本考案では、導電性インキが印刷されてなる導電部を備えた導電板を配線の一部として用いることにより、パズルを組むような感覚で回路を組み立てられるようにして玩具性を高め、児童の学習意欲の向上を図れるようにした。さらに、導電板、電気器具及び電池収容部材とを互いに接続するための接続端子には、導電性材料からなるスナップボタンを用いている。これにより、回路を構成する部材同士の接続を誰でも簡単かつ確実に行えるようになるとともに、一度くみ上げた電気回路の接続をやり直す際にも、端子同士の接続の取り外しを簡単に行うことができる。また、接続及び分解時には、例えば、はんだ等の工具を一切使用せずに済むため安心且つ安全に扱うことができるようになる。

また、前記導電板は、紙からなる基板（Ａ）内に切断予定線によって区画された一つの紙片部に対し導電性インキによって導電部を形成すると共に、その導電部に複数の接続端子を設けることで構成されており、前記切断予定線に沿って切断することで基板（Ａ）から当該導電板を切り離されてもよい。

電気回路教材に複数の導電板を含める場合には、これら複数の導電板を個別の状態で教材に組み入れると、部品点数が増えるため製品管理が煩雑となるだけでなく、教材を使用する児童の側としても、部品点数が多いとこれらをどのように組みあわせて用いればよいのか分かりにくいだけでなく、その場ではすぐに使用しない導電板を紛失しやすいという問題が生じうる。そこで、複数の導電板をそれぞれ別個に形成するのではなく、これらを単一の基板中に一括して形成しておき、この基板から必要な導電板を切り離して用いるようにすることで、上記の問題を解決している。

さらに、前記電池収容部材は、導電性インキによって形成された導電部（４２）および複数の接続端子を備えた導電板（４０）に一体化されており、その電池収容部材一体の導電板（４０）の導電部（４２）には、切込部（４２ａ）、電池の陽極と電気的に接触される陽極端子片（４３）および電池の陰極と電気的に接触される陰極端子片（４４）が形成され、前記切込部（４２ａ）に沿って陽極端子片（４３）および陰極端子片（４４）を折り起こすことで両端子片間に電池が保持可能となるように形成されてもよい。

このように、電池収容部材を導電性インキを印刷して形成される導電部と、陽極端子片と陰極端子片とを有する導電板として形成することにより、電子回路教材をコンパクトな設計とすることができる。これによって、例えば、書籍の付録とするような場合でも書籍と同梱しやすくなるだけでなく、電池との接続端子等に金属片を使用せずに済むので安全性をより高めることもできる。

そして、配線用回路構成部品としての導電板を提供するための基板（Ａ）を含んでなる電気回路教材であって、前記基板（Ａ）は、紙からなると共に、切断予定線としてのミシン目によって区画された複数の紙片部を有し、前記複数の紙片部の各々は、導電性インキによって形成された導電部およびその導電部に設けられた複数の接続端子を備え、各紙片部における複数の接続端子の各々は、雌型又は雄型の導電性スナップボタンで構成されており、前記ミシン目に沿って切断して当該基板（Ａ）から各紙片部を切り離すことで、各紙片部を独立した導電板として利用できることを特徴とする電気回路教材としてもよい。

本考案に係る電気回路教材によれば、導電性インキが印刷されてなる導電部を備えた導電板を回路の配線部材として用いることにより、パズルを組み立てる感覚で回路の組み立てを行うことができるので、児童の学習意欲を高めることができる。また、導電板と電気器具との接続、或いは導電板と電池収容部材とを接続するための接続端子に、導電性材料からなるスナップボタンを用いているので、回路を構成する部品同士の接続や取り外しを誰でも簡単かつ確実に行えるようになる。さらに、接続及び取り外しの際には、工具を一切使用せずに済むので、安心且つ安全に扱うことができる。

また、複数の導電板をそれぞれ別個に形成するのではなく、これらを１の基板中に切り離し可能にまとめて形成しておけば、部品点数を減らすことができるので、梱包・出荷時の製品管理が容易となる。さらに、教材を使用する際にも必要な導電板だけを切り離して使用することができるので、学習の際にどの導電板どのように用いればよいのかが理解しやすく、さらに、その場ですぐに使用しない導電板は基板中に残しておくことができるので、これを紛失しにくくすることができる。また、基板の表面に児童が好むような絵柄等を印刷することで、学習に取り組み易くすることができる他に、取り扱い方法や回路の仕組みの説明書きを印刷して教材の構成物品を減らすことも可能である。

さらに、電池収容部材を、導電性インキを印刷して形成される導電部と、陽極端子片と陰極端子片とを有する導電板として形成すれば、電子回路教材をコンパクトな設計とすることができるので、例えば、書籍の付録とするような場合でも書籍と同梱しやすくなるだけでなく、電池との接続端子等に金属片を使用せずに済むので安全性をより高めることもできる。

実施例１に係る電気回路教材の使用形態を示す図である。 実施例１に係る電気回路教材を構成する電池ボックスの斜視図である。 実施例２に係る電気回路教材を構成する導電板が形成された基板の平面図である。 実施例２に係る電気回路教材を構成する導電板が形成された基板から、導電板を切り離した状態を示す斜視図である。 実施例２に係る電気回路教材を構成する導電板の平面図である。 実施例２に係る電気回路教材を用いて発光ダイオードを並列に繋いだ状態を示す図である。 実施例２に係る電気回路教材を用いて発光ダイオードを直列に繋いだ状態を示す図である。 実施例３に係る電気回路教材を示す斜視図である。

本考案は、電子回路教材に関するものであり、導電板と、電気器具と、電池収容部材とを有する。

導電板は、電子回路教材のうち、配線としての機能を担う部材であり、導電板本体と、その表面に導電性インキが印刷されてなる導電部が形成されている。導電板本体は、適度な厚みと撓み強度を有する板状の部材からなり、その材質は特に限定されるものではなく、紙（紙とは、天然由来の紙のみならず、合成素材由来の合成紙をも含む）、軟質プラスチック板等を例示することができる。また、その形状や大きさも限定されるものではなく、例えば、矩形に形成したりＴ字型に形成したりする等自在に設定することができる。

また、導電板本体に印刷される導電性インキは、後述する電池収容部材に収容された電池から供給される電力が通電可能な導電性能を発揮できるものであればその種類は問わず、例えば、銀ペーストやカーボンペースト、或いはこれらのブレンドを用いることができる。また、印刷方法及び導電部の印刷厚みや印刷面積も通電を損なわないものであれば特に限定されるものではない。

また、導電板は、電子回路教材に複数含まれていてもよい。この場合、複数の導電板は、それぞれ別体に形成してもよいが、単一の基板中に一体に形成しておき、使用時に基板から導電板を切り離して使用できるようにしてもよい。このように、複数の導電板を単一の基板中に形成することで、製品として提供する際の部品点数減らすことができるので製品管理が容易となるだけでなく、使用する際にも必要な導電板だけを切り離して使用することができるので、未使用の導電板の紛失を防ぐことができる。さらに、例えば、書籍の付録とする場合でも書籍と同梱しやすくなる。

電気器具は、後述する電池収容部材に収容された電池から供給される電力によって作働するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）や豆球等の発光器具や、ブザー等の発音器具といった、視覚、聴覚あるいは触覚等によって作動状態が認識できるものであればよい。

電池収容部材は、電気器具を作働させるための電力を供給する電池を収容する部材である。その態様は、当該機能を奏するものであれば特に限定されるものではなく、既存のものを使用することができるが、例えば、一つ又は複数の電池を直列又は並列に収容できるようにした樹脂性ケースや、上述した導電板と同様に、導電板本体に導電性インキを印刷し、この印刷部分の一部に形成した切込部を切り起こして陽極端子片及び陰極端子片を形成し、これら端子片の間に電池を配置できるようにしたものを用いることもできる。

上述した導電板、電気器具及び電池収容部材は、互いに接続するための接続端子に雌型及び／又は雄型のスナップボタンを採用する。すなわち、これらを互いに接続若しくは取り外しをするときには、スナップボタンを嵌め外しすることによって簡単に行うことができるのである。例えば、導電板と電気器具とを接続する場合には、導電板に雄型のスナップボタンを取り付けておき、一方の電気器具に雌型のスナップボタンを設けておけば、両者を嵌め合わせるだけで良いのである。また、スナップボタンは、導電板、電気器具及び電池収容部材に直接に配設されていなくとも、これらから延設されるリード線等の先端部分に配設してもよい。尚、導電性を確保するために、スナップボタンは金属等の導電性部材から形成されるものでなければならないことは言うまでもない。

以下に、本考案の実施例を図に基づいて説明する。

図１には、実施例１に係る電気回路教材１００の基本的構成が示されている。電気回路教材１００は、２つの導電板１０と、電気器具としての発光ダイオード２０と、電池収容部材としての電池ボックス３０とを備えている。導電板１０は、厚紙を４ｃｍ×６．５ｃｍの矩形にカットして形成された導電板本体１１と、導電板本体１１の表面にカーボンペーストを帯状にスクリーン印刷して形成された導電部１２とを備えている、そして、導電部１２の両端には、金属性の雄型スナップボタン１３が取り付けられている。尚、雄型スナップボタン１３は、導電性を有する金属性のものである。

発光ダイオード２０は、その下部に位置する正負の端子の先端に、それぞれ金属からなる雌型スナップボタン２１が取り付けられている。

電池ボックス３０は、図２に示すように、４本の単三乾電池Ｂが内部端子３２を介して直列つなぎで収容される樹脂製の電池ボックス３１と、電池ボックス３１の外側に設けられて、内部端子３２と電気的に接続された外部端子３３と、この外部端子３３に接続される正負２本の配線部材３４とを備える。ここで、正負２本の配線部材３４の一端側は１本に集束されており、その集束端部は電池側接続端子３４ａとなっている。そして、外部端子３３と電池側接続端子３４ａとは、互いに嵌め合わせ可能な雌雄のスナップボタンから形成され、着脱が自在に行えるようになっている。また、正負２本の配線部材３４の他端側には、それぞれ導電板１０に設けられた雄型スナップボタン１３と嵌め合わせが可能な雌型スナップボタン３５が取り付けられている。尚、正負２本の配線部材３４のうちの一方には、延長用配線３４ｂが取り付けられている。

そして、図１に示すように、電池ボックス３０から延びる正負２本の配線部材３４に設けられた雌型スナップボタン３５が、２つの導電板１０にそれぞれ設けられた雄型スナップボタン１３の一方に嵌め合わされることによって電池ボックス３０と導電板１０とが接続される。そして、２つの導電板１０の間には、発光ダイオード２０が配置され、その正負の端子にそれぞれ設けられた雌型スナップボタン２１が、それぞれ導電板１０の雄型スナップボタン１３に嵌め合わされることによって通電されて、発光することとなる。

このようにして、電気回路教材１００は、導電板１０と電池ボックス３０、導電板１０と発光ダイオード２０とが、雌雄のスナップボタン１３、２１及び３５が嵌め合わさることにより電気的接続がなされるので、回路の組み立てや組み直しを簡単に行うことができる。

図３から図７には、実施例２に係る電気回路教材１００が示されている。実施例２に係る電気回路教材１００も、実施例１と同様に導電板１０と、電気回路としての発光ダイオード２０と、電池収容部材としての電池ボックス３０を備えるが、導電板１０が、４ｃｍ×６．５ｃｍの導電板（１０ａ）６枚、４ｃｍ×９ｃｍの長尺導電板（１０ｂ）２枚、１４ｃｍの幅長さを有するＴ字導電板（１０ｃ）２枚から構成されている点において実施例１と相違する。よって、本実施例では、実施例１と共通する構成については説明を省略する。

図３に示すように、導電板１０ａ、長尺導電板１０ｂ及びＴ字導電板１０ｃは、Ｂ４サイズの厚紙からなる１枚の基板Ａの中に一体に形成されている。この基板Ａ上には、絵柄が印刷されている。そして、導電板１０ａ、長尺導電板１０ｂ及びＴ字導電板１０ｃの外周に沿ってミシン目Ａ１が形成されており、図４に示すようにして、ミシン目Ａ１に沿って導電板１０ａ、長尺導電板１０ｂ、Ｔ字導電板１０ｃを簡単に切り離しできるようにしている。

図５には、導電板１０ａ、１０ｂ及び１０ｃのすべてを基板Ａから切り離した状態を示している。ここで、６枚の導電板１０ａには、導電部１２の一端側に雄型スナップボタン１３が取り付けられ、他端側に雌型スナップボタン１４が雄型スナップボタン１３と表裏反対向きに取り付けられている。つまり、雌型スナップボタン１４の雌型嵌合部（開口部）は、雄型スナップボタン１２が形成されていない面（導電板１０ａの裏面）に露出している。長尺導電板１０ｂには、導電部１２の両端に雄型スナップボタン１３が取り付けられている。Ｔ字導電板１０ｃには、雄型スナップボタン１３が長手部分に３個等間隔で取り付けられるとともに、短手部分に１個取り付けられている。

図６及び図７には、上記３種の導電板１０ａ、１０ｂ及び１０ｃを用いて電気回路を組み立てた状態が示されている。図６では、２枚の導電板１０ａと１枚のＴ字導電板１０ｃとを組み合わせたものを２組用いて、２個の発光ダイオード２０を並列に繋いだ状態が示されている。ここでは、Ｔ字導電板１０ｃの長手部分両端にある雄型スナップボタン１３に、それぞれ導電板１０ａの雌型スナップボタン１４を嵌め合わせている。そして、Ｔ字導電板１０ｃの短手部分にある雄型スナップボタン１３に電池ボックス３０から延びる配線部材３４の雌型スナップボタン３５を嵌め合わせるとともに、導電板１０ａの雄型スナップボタン１３に発光ダイオード２０の雌型スナップボタン２１を嵌め合わせて、２個の発光ダイオード２０の並列つなぎを実現している。

図７では、２枚のＴ字型導電板１０ｃと、１枚の長尺導電板１０ｂを用いて、２個の発光ダイオード２０を直列に繋いだ状態が示されている。ここでは、２枚のＴ字導電板１０ｃの短手部分にある雄型スナップボタン１３のそれぞれに、電池ボックス３０から延びる配線部材３４の雌型スナップボタン３５が嵌め合わせている。そして、２つのＴ字導電板１０ｃの間には長尺導電板１０ｂが介在されており、Ｔ字導電板１０ｃの長手部分中央にある雄型スナップボタン１３に発光ダイオード２０の一方の雌型スナップボタン２１が嵌め合わせられ、長尺導電板１０ｂの雄型スナップボタン１３に発光ダイオード２０の他方の雌型スナップボタン２１が嵌め合わせられて、２個の発光ダイオード２０の直列つなぎを実現している。

このように、実施例２に係る電気回路教材１００では、実施例１の作用効果に加えて、形状の異なる３種の導電板１０ａ、１０ｂ及び１０ｃを自在に組みあわせることで様々な回路の繋ぎ方や、回路の繋ぎ方の違いによる発光の変化等をパズル感覚で学習することができる。また、３種の導電板が１の基板Ａに切り離し可能に一体形成されているので、その場で必要な導電板だけを適宜切り離して使用することができるので、使用しない導電板の紛失を防止することができる。

図８には、実施例３に係る電気回路教材１００が示されている。実施例３に係る電気回路教材１００では、電池収容部材を導電板４０と一体に形成している。すなわち、導電板本体４１に導電性インキを印刷して形成された導電部４２において、単三乾電池Ｂを電気的に接続させるための陽極端子片４３及び陰極端子片４４を形成し、この陽極端子片４３と陰極端子片４４の間に単三乾電池Ｂを収容するようにしている。

図８に示す電気回路教材１００では、矩形の厚紙からなる導電板本体４１の内周部分に導電性インキを帯状に印刷してなる導電部４２が形成されている。そして、単三乾電池Ｂを２本収容できるように、陽極端子片４３と陰極端子片４４とが２組形成されている。尚、この導電部４２には、途中に離間部４５が設けられて非連続的に形成されている。

陽極端子片４３と陰極端子片４４とは、いずれも導電部４２に予め形成しておいた切込部４２ａを表面側に折り起こすことによって形成される。そして、切込部４２ａを折り起こして形成された陽極端子片４３と陰極端子片４４との間に単三乾電池Ｂの収容されるのである。

こうして単三乾電池Ｂが収容された導電板４０の離間部４５を跨いで発光ダイオード２０の雌型スナップボタン２１を導電部４２に接触させることにより、発光ダイオード２０を発光させることができる。

このように、実施例３に係る電気回路教材１００では、電池収容部材を導電板４０と一体に形成しているので、上記の実施例１及び実施例２のような電池ボックス３０を用いる場合よりも教材全体の嵩を大幅に減らすことができる。また、電池の接続端子に金属を一切使用せずに済むので安全性をより高めることもできる。さらに、例えば、書籍の付録として用いる場合には、書籍との同梱を簡単に行うことができる。

尚、本考案に係る電気回路教材は、上記各実施例に示した形態に限定されるものではなく、実用新案登録請求の範囲を逸脱しない限りにおいて変更してもよい。例えば、使用する乾電池に大きさの異なるものを用いてよいし、実施例１及び実施例２における電池ボックス３０に代えて、実施例３における電池収容部材としての導電板４０を用いてもよい。また、電気器具に関しても、発光ダイオードに代えて若しくはこれと併せて豆球やブザー等を用いてもよい。

１０ａ 導電板
１０ｂ 長尺導電板（導電板）
１０ｃ Ｔ字導電板（導電板）
１２ 導電部
１３ 雄型スナップボタン（接続端子）
１４、２１、３５ 雌型スナップボタン（接続端子）
２０ 発光ダイオード（電気器具）
３０ 電池ボックス（電池収容部材）
４０ 導電板（電池収容部材）
４２ 導電部
４２ａ 切込部
４３ 陽極端子片
４４ 陰極端子片

Claims (4)

1. 複数の回路構成部品として、
   ａ）電池を収容する電池収容部および接続端子を備えた電池収容部材、
   ｂ）通電により作動すると共に接続端子を備えた電気器具、並びに、
   ｃ）導電性インキによって形成された導電部およびその導電部に設けられた複数の接続端子を備えた少なくとも一つの導電板、を含んでなる電気回路教材であって、
   前記複数の回路構成部品の各接続端子は、雌型又は雄型の導電性スナップボタンで構成されており、二つの回路構成部品は、その一方の回路構成部品の接続端子たる雌型の導電性スナップボタンと、他方の回路構成部品の接続端子たる雄型の導電性スナップボタンとを相互に嵌合することで電気的に接続可能であることを特徴とする電気回路教材。
2. 前記導電板は、紙からなる基板（Ａ）内に切断予定線によって区画された一つの紙片部に対し導電性インキによって導電部を形成すると共に、その導電部に複数の接続端子を設けることで構成されており、前記切断予定線に沿って切断することで基板（Ａ）から当該導電板を切り離し可能であることを特徴とする請求項１記載の電気回路教材。
3. 前記電池収容部材は、導電性インキによって形成された導電部（４２）および複数の接続端子を備えた導電板（４０）に一体化されており、
   その電池収容部材一体の導電板（４０）の導電部（４２）には、切込部（４２ａ）、電池の陽極と電気的に接触される陽極端子片（４３）および電池の陰極と電気的に接触される陰極端子片（４４）が形成され、前記切込部（４２ａ）に沿って陽極端子片（４３）および陰極端子片（４４）を折り起こすことで両端子片間に電池が保持可能となることを特徴とする請求項１に記載の電気回路教材。
4. 配線用回路構成部品としての導電板を提供するための基板（Ａ）を含んでなる電気回路教材であって、
   前記基板（Ａ）は、紙からなると共に、切断予定線としてのミシン目によって区画された複数の紙片部を有し、前記複数の紙片部の各々は、導電性インキによって形成された導電部およびその導電部に設けられた複数の接続端子を備え、各紙片部における複数の接続端子の各々は、雌型又は雄型の導電性スナップボタンで構成されており、
   前記ミシン目に沿って切断して当該基板（Ａ）から各紙片部を切り離すことで、各紙片部を独立した導電板として利用できることを特徴とする電気回路教材。

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