JP3171724U - Electric energy experimental equipment - Google Patents

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泰正 宇野
泰正 宇野
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Abstract

【課題】電気の発電と蓄電の利用とに関して種々の実験を行う際に便利な実験学習用のセットを提供する。【解決手段】手回し発電機と、モータ等の負荷手段とを備えた電気エネルギー実験装置であって、手回し発電機で発電した電気エネルギーを一旦蓄電するコンデンサを備えた蓄電手段を備えるとともに、前記手回し発電機から前記蓄電手段への電気エネルギーは通過させ、前記蓄電手段から前記手回し発電機への電気エネルギーの逆流を防止する逆流防止用ダイオードを備えている。【選択図】図1An experiment learning set is provided that is useful when conducting various experiments regarding the generation of electricity and the use of electricity storage. An electric energy experimental apparatus including a hand-driven generator and load means such as a motor, the electric energy experimental device including power storage means including a capacitor for temporarily storing electric energy generated by the hand-driven generator, There is provided a backflow prevention diode that allows electrical energy from the generator to the power storage means to pass therethrough and prevents backflow of electrical energy from the power storage means to the manual generator. [Selection] Figure 1

Description

本考案は、電気の発電と蓄電と利用とに関して種々の実験を行うことができる実験セットに関するものであり、特には、手回し発電機で発電した電気を、コンデンサに蓄電し、モータを回したりランプを点灯したりする実験セットに関するものである。   The present invention relates to an experimental set capable of conducting various experiments on electric power generation, electric storage, and utilization, and in particular, electric power generated by a hand-driven generator is stored in a capacitor, and a motor is rotated or a lamp is used. It is related with the experiment set which lights up.

例えば、学校の理科実験等において、手回し発電機を用いて電気エネルギーを発生させて、その電気エネルギーを、豆電球や電子ブザーなどの負荷に供給して、電気エネルギーの発生と消費を観察するために用いる装置が提案されている。   For example, in a school science experiment, etc., to generate electrical energy using a handheld generator and supply the electrical energy to a load such as a miniature light bulb or an electronic buzzer to observe the generation and consumption of the electrical energy An apparatus used for the above has been proposed.

実用新案登録第3147353号公報Utility Model Registration No. 3147353

電気の発電と蓄電と利用とに関して種々の実験を行う際に、発電のための手回し発電機、蓄電するためのコンデンサ、負荷としてのモータや豆電球などを個別に揃えることは大変手間がかかることであり、異なる容量の素材を使った場合には、同じような実験結果が得られにくいという問題もあった。
また、直流モータを組み込んだ手回し発電機を用いてコンデンサに蓄電すると、発電機のハンドルを回すことを中止しても、コンデンサに溜まった電気エネルギーが発電機に逆流して、発電機がモータとなってハンドルが回りだすという不具合もあった。
When conducting various experiments on the generation, storage and use of electricity, it is very time consuming to arrange a power generator for power generation, a capacitor for power storage, a motor as a load and a miniature light bulb individually. However, when using materials with different capacities, there was a problem that it was difficult to obtain similar experimental results.
In addition, if a hand-held generator incorporating a DC motor is used to store electricity in the capacitor, the electrical energy accumulated in the capacitor will flow back to the generator even if the generator handle is stopped, and the generator will be connected to the motor. There was also a problem that the handle began to turn.

なお、特許文献1に記載のものは、手回し発電機と複数種類の負荷を内蔵した配電装置とを備えており、外部の負荷へも電気エネルギーを供給可能に構成されている。
しかし、前記配電装置には、予め複数種類の負荷が内蔵される構造であるため、学校の教材等に用いるには、装置が大きくなり、価格も高くなるという問題がある。
In addition, the thing of patent document 1 is provided with the hand-powered generator and the power distribution apparatus incorporating several types of load, and is comprised so that an electrical load can be supplied also to an external load.
However, since the power distribution device has a structure in which a plurality of types of loads are built in beforehand, there is a problem that the device becomes large and expensive when used as a teaching material for a school.

本考案は、電気の発電と蓄電の利用とに関して種々の実験を行う際に便利な実験学習用のセットを提供することを目的としている。
An object of the present invention is to provide a set for experimental learning that is convenient when various experiments are performed regarding the generation of electricity and the use of electricity storage.

請求項1に係る本考案は、
手で操作可能なハンドルを備えて直流電気エネルギーを発生可能な手回し発電機と、
外部から供給される電気エネルギーによって動作する負荷手段と
を備えた電気エネルギー実験装置であって、
前記手回し発電機は、発生させた直流電気エネルギーを外部へ出力する1対の出力用接続端子を備え、
前記負荷手段は、
異なる種類の動作をする複数種類の負荷ユニットを装着可能なユニット装着部と、
前記出力用接続端子を接続可能な入力用接続端子と、
前記入力用接続端子から入力された電気エネルギーを前記ユニット装着部に装着された負荷ユニットに供給する供給手段と
を備えるという手段を講じたものである。
請求項2に係る考案では、
前記供給手段は、
入力用接続端子を介して外部からから供給される電気エネルギーを蓄電可能な蓄電手段と、前記手回し発電機から前記蓄電手段への電気エネルギーは通過させ、前記蓄電手段から前記手回し発電機への電気エネルギーの逆流を防止する逆流防止用ダイオードと
を備えている。
請求項3に係る考案では、
蓄電手段は、コンデンサを用いている。
請求項4に係る考案では、
コンデンサは、電気二重層コンデンサを用いている。
請求項5に係る考案では、
前記負荷ユニットは、接続用入力電極を備えたブロック状のユニットに組み込まれている。
請求項6に係る考案では、
蓄電手段は、模型自動車状の車体フレームに取り付けられている。
請求項7に係る考案では、
車体フレームは、
入力電極と、
前記入力電極から入力される電気エネルギーを蓄電する蓄電手段と、
前記蓄電手段から前記入力電極への電流の逆流を防止する逆流防止用ダイオードと、
負荷ユニットを装着するためのユニット装着部と、
ユニット装着部に装着した負荷ユニットに前記蓄電手段からの電流を供給するための供給手段と、
前記蓄電手段から前記供給手段を介して前記ユニット装着部への電流の供給をオンオフ切り替えるスイッチと、を備えている。
請求項8に係る考案では、
前輪は、装着位置の変更により、直進モードと、右回転モードと、左回転モードにセット切替可能に構成されている。
The present invention according to claim 1
A hand-driven generator with a handle that can be operated by hand and capable of generating DC electrical energy;
An electrical energy experimental apparatus comprising load means that operates by electrical energy supplied from outside,
The manual generator includes a pair of output connection terminals for outputting the generated DC electric energy to the outside,
The load means is
A unit mounting section that can mount multiple types of load units that operate differently;
An input connection terminal connectable to the output connection terminal;
And means for supplying electric energy input from the connection terminal for input to the load unit mounted on the unit mounting portion.
In the device according to claim 2,
The supply means includes
Electric storage means capable of storing electric energy supplied from the outside via an input connection terminal, and electric energy from the hand-driven generator to the power storage means are passed, and electricity from the power storage means to the hand-driven generator is passed. And a backflow prevention diode for preventing backflow of energy.
In the device according to claim 3,
The power storage means uses a capacitor.
In the device according to claim 4,
As the capacitor, an electric double layer capacitor is used.
In the device according to claim 5,
The load unit is incorporated in a block-shaped unit having connection input electrodes.
In the device according to claim 6,
The power storage means is attached to a model automobile-like body frame.
In the device according to claim 7,
The body frame
An input electrode;
Power storage means for storing electrical energy input from the input electrode;
A backflow preventing diode for preventing a backflow of current from the power storage means to the input electrode;
A unit mounting part for mounting the load unit;
Supply means for supplying current from the power storage means to a load unit mounted on the unit mounting portion;
And a switch for switching on / off current supply from the power storage means to the unit mounting portion via the supply means.
In the device according to claim 8,
The front wheel is configured to be switchable to a straight mode, a right rotation mode, and a left rotation mode by changing the mounting position.

本考案の電気エネルギー実験装置によれば、
電気の発電と蓄電と利用とに関して種々の実験を行う際に必要な、発電のための手回し発電機、蓄電するためのコンデンサ、負荷としてのモータや豆電球などが揃っているので、間がかからず、皆が同じような実験を手軽に行うことができる。
また、本考案では逆流防止ダイオードを備えているので、直流モータを組み込んだ手回し発電機を用いてコンデンサに蓄電する実験を行う場合でも、コンデンサに溜まった電気エネルギーが発電機に逆流して、発電機がモータとなってハンドルが回りだすことを防ぐことができる。
また、本考案の実験装置はコンパクトであって、価格も安価にできる。
このようにして、本考案によれば、電気の発電と蓄電と利用とに関して種々の実験を行う際に便利な実験学習用のセットを提供することができるのである。
According to the electrical energy experimental device of the present invention,
There are hand-held generators for generating electricity, condensers for storing electricity, motors and mini-bulbs as loads, which are necessary when conducting various experiments on electricity generation, storage and use. Therefore, everyone can easily perform the same experiment.
In addition, since the present invention is equipped with a backflow prevention diode, even when conducting an experiment in which the capacitor is stored using a hand-driven generator incorporating a DC motor, the electrical energy accumulated in the capacitor flows back to the generator to generate power. It is possible to prevent the steering wheel from turning as a motor.
Also, the experimental device of the present invention is compact and can be inexpensive.
In this way, according to the present invention, it is possible to provide a convenient set for experimental learning when performing various experiments regarding electric power generation, power storage, and utilization.

図1は、実施例1に用いる車体フレームの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a vehicle body frame used in the first embodiment. 図2は、手回し発電機の本体の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the main body of the hand-driven generator. 図3は、手回し発電機の全体の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the entire hand-driven generator. 図4は、モータユニットの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the motor unit. 図5は、手回し発電機を豆電球ユニットに接続した状態の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a state in which the hand-driven generator is connected to the miniature light bulb unit. 図62は、電子ブザーユニットとLED発光ユニットの斜視図である。FIG. 62 is a perspective view of the electronic buzzer unit and the LED light emitting unit. 図7は、手回し発電機を車体フレームに接続して蓄電する場合の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view in the case of storing electricity by connecting the hand-driven generator to the vehicle body frame. 図8は、車体フレームに豆電球ユニットを差し込む場合の斜視図である。FIG. 8 is a perspective view when the miniature light bulb unit is inserted into the vehicle body frame. 図9は、車体フレームに車輪やモータユニットを取り付ける場合の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view when a wheel or a motor unit is attached to the body frame. 図10は、ギア付きタイヤの斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of a geared tire.

図11は、蓄電した電気エネルギーで走行させる場合の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view in the case of running with the stored electrical energy. 図12は、走行方向を変更する場合を説明する平面図である。FIG. 12 is a plan view for explaining a case where the traveling direction is changed. 図13は、スイッチの構造を説明する断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating the structure of the switch. 図14は、コンデンサ回りの接続回路図である。FIG. 14 is a connection circuit diagram around the capacitor.

以下に本考案を実施するための形態を、実施例1を参考にして説明する。   A mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the first embodiment.

1は、樹脂で一体成型された模型自動車の車体フレームである。
前記車体フレーム1は、前輪の軸をセットするための左右の切欠き部11、12と、後輪の軸を挿通するための左右の孔13と、後述する負荷ユニットを装着するためのユニット装着部14とが樹脂で形成されている。
Reference numeral 1 denotes a body frame of a model automobile integrally molded with resin.
The vehicle body frame 1 has left and right notches 11 and 12 for setting a front wheel shaft, left and right holes 13 for inserting a rear wheel shaft, and a unit mounting for mounting a load unit to be described later. The part 14 is formed of resin.

右側の切欠き部11には前方切り込み部11aと後方切り込み部11bの2箇所の切り込み部が形成されている。これらの切り込み部11a、11bは、車体フレームの側部を下方に開いた状態に切り込み形成されている。左側の切欠き部12にも同様に前後の切り込み部12a、12bが形成されている。   The right notch 11 is formed with two notches, a front notch 11a and a rear notch 11b. These cut portions 11a and 11b are formed by cutting the side portions of the vehicle body frame downward. Similarly, front and rear cut portions 12a and 12b are formed in the left cutout portion 12 as well.

前記車体フレーム1の中央部には蓄電手段としての電気二重層コンデンサ2(以後、単に「コンデンサ2)と表記する。)が配設されている。このコンデンサ2に、後述する手回し発電機の端子を接続するための正負の入力電極16a、16bが設けられている。
なお、前記コンデンサ2と前記入力電極16a、16bとの接続回路は図14に示した通りである。
An electric double layer capacitor 2 (hereinafter simply referred to as “capacitor 2”) as a power storage means is disposed at the center of the vehicle body frame 1. The capacitor 2 has a terminal of a hand-driven generator described later. Positive and negative input electrodes 16a and 16b are provided.
The connection circuit between the capacitor 2 and the input electrodes 16a and 16b is as shown in FIG.

図14に示したように、
前記入力電極16a、16bと前記コンデンサ2との間には逆流防止ダイオード21が接続されている。
逆流防止ダイオード21は、例えば、+入力電極16aからコンデンサ2の+極側への方向を順方向として接続されている。
この場合には、前記コンデンサ2の−極は、−入力電極16bに接続されている。
As shown in FIG.
A backflow prevention diode 21 is connected between the input electrodes 16 a and 16 b and the capacitor 2.
The backflow prevention diode 21 is connected, for example, with the direction from the + input electrode 16a to the + pole side of the capacitor 2 as the forward direction.
In this case, the negative pole of the capacitor 2 is connected to the negative input electrode 16b.

前記コンデンサ2の+極は、スイッチ22を構成する導板23の基部に接続されている。前記導板23の先端部はレバー24の操作により弾性変形して突出するように構成されている。前記導板23の先端部はユニット装着部14側へ突出することによって、ユニット装着部14に装着された負荷ユニットの入力電極に当接して導通する+出力電極14aが形成されている。また、前記コンデンサ2の−極は、ユニット装着部14側へ突出して配設された−出力電極14bに接続されている。   The positive pole of the capacitor 2 is connected to the base of a conductive plate 23 that constitutes the switch 22. The leading end portion of the guide plate 23 is configured to be elastically deformed and projected by the operation of the lever 24. The leading end portion of the conductive plate 23 protrudes toward the unit mounting portion 14, thereby forming a + output electrode 14 a that is in contact with the input electrode of the load unit mounted on the unit mounting portion 14 and is conductive. Further, the negative pole of the capacitor 2 is connected to a negative output electrode 14b that is provided so as to protrude toward the unit mounting portion 14 side.

このように、前記+出力電極14aは、スイッチ22の一部を兼ねており、このスイッチ22のレバー24をオン側に操作することによって、+出力電極14aが、負荷ユニット側にせりだして、負荷ユニットの電極と電気的に接触するように構成されている。   Thus, the + output electrode 14a also serves as a part of the switch 22, and by operating the lever 24 of the switch 22 to the ON side, the + output electrode 14a protrudes to the load unit side, It is comprised so that it may be in electrical contact with the electrode of a load unit.

図2、3に示したように、手回し発電機3は、本体31にハンドル32が取り付けられており、前記本体31には、多段ギアによる増速機構33と、永久磁石を備えた直流モータを利用した発電機34とが内蔵されている。
例えば、前記本体31を片手で保持して、他方の手で前記ハンドル32を回転させると、前記増速機構33によって前記発電機34の軸が高速で回転されて、直流が発電される。
図3に示したように、前記発電機34に接続された1対の出力プラグ3a、3bから、発電された電気エネルギーを取り出すことができるように構成されている。
なお、前記ハンドル32を例えば時計回り方向に正転させると、前記出力プラグ3aが+出力電極となり、前記出力プラグ3bが−出力電極となる。この場合、反時計回り方向に逆転させると、前記出力プラグ3aが−出力電極となり、前記出力プラグ3bが+出力電極となる。
前記本体31は、透明な樹脂製のケースを備え、手回し発電機の内部構造を観察できるように構成してある。
As shown in FIGS. 2 and 3, the hand-driven generator 3 has a handle 32 attached to a main body 31. The main body 31 includes a speed increasing mechanism 33 using a multi-stage gear and a DC motor having a permanent magnet. The used generator 34 is incorporated.
For example, when the main body 31 is held with one hand and the handle 32 is rotated with the other hand, the shaft of the generator 34 is rotated at a high speed by the speed increasing mechanism 33 to generate direct current.
As shown in FIG. 3, the generated electric energy can be taken out from a pair of output plugs 3 a and 3 b connected to the generator 34.
When the handle 32 is rotated forward, for example, in the clockwise direction, the output plug 3a becomes a + output electrode, and the output plug 3b becomes a -output electrode. In this case, when reversed in the counterclockwise direction, the output plug 3a becomes a negative output electrode and the output plug 3b becomes a positive output electrode.
The main body 31 includes a transparent resin case so that the internal structure of the hand-driven generator can be observed.

負荷ユニットとしては、複数種類があり、それぞれ異なる種類の負荷を内蔵している。
各種の負荷ユニットは、ユニット装着部14に装着し得る形状を備え、その表面には、ユニット装着部14に形成された正負1対の出力電極14a、14bとそれぞれ接触して電流の供給を受けるための正負1対の負荷用入力電極を備えている。そのために、負荷用入力電極は、ユニット装着部14に配設された出力電極14a、14bと対応する位置に配設されている。
また、各負荷ユニットは、前記負荷用入力電極に加えて、手回し発電機と直接接続するための発電機直結用電極も備えている。
負荷ユニットの種類は、例えば、電子ブザーユニット、LED発光ユニット、豆電球ユニット、モータユニットである。
There are a plurality of types of load units, each of which contains a different type of load.
Each of the various load units has a shape that can be mounted on the unit mounting portion 14, and the surface thereof is in contact with a pair of positive and negative output electrodes 14 a and 14 b formed on the unit mounting portion 14 to receive a current supply. A pair of positive and negative load input electrodes is provided. Therefore, the load input electrode is disposed at a position corresponding to the output electrodes 14 a and 14 b disposed in the unit mounting portion 14.
In addition to the load input electrode, each load unit also includes a generator direct connection electrode for direct connection with a hand-driven generator.
Examples of the load unit include an electronic buzzer unit, an LED light emitting unit, a miniature light bulb unit, and a motor unit.

図4に示したモータユニット4は、入力用の電極として、負荷用入力電極42a,42bと、発電機直結用電極4a,4bとを備えるとともに、モータ41を内蔵している。このモータユニット4をユニット装着部14に装着すると、ユニット装着部14に形成された出力電極14a、14bから、モータユニット4の負荷用入力電極42a,42bを介して電流が供給され、スイッチ22がオンの状態になるとモータ41が回転するように構成されている。
または、前記モータユニット4の発電機直結用電極4a,4bに、前記手回し発電機3の出力プラグ3a、3bを接続して、前記ハンドル32を回して発電することによって、前記モータ41を回転させることもできる。
The motor unit 4 shown in FIG. 4 includes load input electrodes 42a and 42b and generator direct connection electrodes 4a and 4b as electrodes for input, and also includes a motor 41 therein. When the motor unit 4 is mounted on the unit mounting portion 14, current is supplied from the output electrodes 14a and 14b formed on the unit mounting portion 14 via the load input electrodes 42a and 42b of the motor unit 4, and the switch 22 is turned on. The motor 41 is configured to rotate when turned on.
Alternatively, the motor 41 is rotated by connecting the output plugs 3a, 3b of the hand-driven generator 3 to the generator direct connection electrodes 4a, 4b of the motor unit 4 and turning the handle 32 to generate power. You can also.

図5に示した豆電球ユニット5は、負荷用入力電極52a,52bと、発電機直結用電極5a,5bとを備えるとともに、フィラメント式の豆電球51を内蔵している。
前記豆電球ユニット5の発電機直結用電極5a,5bに、前記手回し発電機3の出力プラグ3a、3bを接続して、前記ハンドル32を回して発電すると、前記豆電球ユニット5の豆電球51が点灯する。
The miniature light bulb unit 5 shown in FIG. 5 includes load input electrodes 52a and 52b and generator direct connection electrodes 5a and 5b, and also includes a filament type miniature light bulb 51.
When the power plug 3a, 3b of the hand-driven generator 3 is connected to the generator direct connection electrodes 5a, 5b of the miniature light bulb unit 5, and the handle 32 is turned to generate power, the miniature light bulb 51 of the miniature light bulb unit 5 is used. Lights up.

ハンドル32を回す速さを変えたり、回転方向を反対にしたりして、発電機能の実験を行うことができる。また、豆電球ユニット5から豆電球51を外した場合と、付けた場合でのハンドル操作の重さの違いを実験することもできる。
なお、前記豆電球ユニット5を車体フレーム1のユニット装着部14に装着すると、ユニット装着部14に形成された出力電極14a、14bから負荷用入力電極52a、52bを介して電流が供給され、スイッチ22がオンの状態になると豆電球51が点灯するように構成されている。
The power generation function can be tested by changing the speed at which the handle 32 is rotated or by reversing the direction of rotation. Also, it is possible to experiment on the difference in the weight of the handle operation between when the mini bulb 51 is removed from the mini bulb unit 5 and when the mini bulb 51 is attached.
When the miniature light bulb unit 5 is mounted on the unit mounting portion 14 of the body frame 1, current is supplied from the output electrodes 14a and 14b formed on the unit mounting portion 14 via the load input electrodes 52a and 52b, and the switch The miniature light bulb 51 is configured to be lit when 22 is turned on.

図6の(A)に示した電子ブザーユニット61は、負荷用入力電極と、発電機直結用電極とを備えるとともに、電子ブザーを内蔵している。ユニット装着部14に装着して負荷用入力電極から電流が供給されるか、手回し発電機を発電機直結用電極に接続して発電電流が供給されると、ブザー音を発生するように構成されている。
図6の(B)に示したLED発光ユニット62は、負荷用入力電極と、発電機直結用電極とを備えるとともに、LED(発光ダイオード)と、電流制限用の直列抵抗を内蔵している。ユニット装着部14に装着して負荷用入力電極から電流が供給されるか、手回し発電機を発電機直結用電極に接続して発電電流が供給されると、LEDが発光するように構成されている。
手回し発電機3のハンドル32を回す速さを変えたり、回転方向を反対にしたりして、モータユニット、豆電球ユニット、電子ブザーユニット、またはLED発光ユニット等の動作の違いを実験して確認することができる。
The electronic buzzer unit 61 shown in FIG. 6A includes a load input electrode and a generator direct connection electrode and incorporates an electronic buzzer. It is configured to generate a buzzer sound when it is mounted on the unit mounting portion 14 and current is supplied from the load input electrode, or when a power generator is supplied by connecting a handheld generator to the generator direct connection electrode. ing.
The LED light emitting unit 62 shown in FIG. 6B includes a load input electrode and a generator direct connection electrode, and incorporates an LED (light emitting diode) and a current limiting series resistor. The LED is configured to emit light when the unit is mounted on the unit mounting portion 14 and current is supplied from the load input electrode, or when the generator is connected to the generator direct connection electrode. Yes.
Experiment and confirm the difference in operation of the motor unit, miniature light bulb unit, electronic buzzer unit, LED light emitting unit, etc. by changing the speed of turning the handle 32 of the hand-driven generator 3 or reversing the direction of rotation. be able to.

次に、前記車体フレーム1を用いて蓄電実験を行う手順を説明する。
図7に示したように、手回し発電機3の出力プラグ3a、3bを、前記車体フレーム1の入力電極16a、16bに接続して、ハンドル32を回して発電すると、発電された電気エネルギーが車体フレーム1のコンデンサ2に蓄電される。このとき、出力プラグ3a、3bの正負と入力電極16a、16bの正負とを一致させて接続し、ハンドル32は例えば100回転ほど正転させる。
Next, a procedure for conducting a power storage experiment using the body frame 1 will be described.
As shown in FIG. 7, when the power plug 3a, 3b of the hand-driven generator 3 is connected to the input electrodes 16a, 16b of the vehicle body frame 1 and the handle 32 is turned to generate power, the generated electric energy is converted into the vehicle body. Power is stored in the capacitor 2 of the frame 1. At this time, the positive and negative of the output plugs 3a and 3b and the positive and negative of the input electrodes 16a and 16b are connected so as to match, and the handle 32 is rotated forward by, for example, about 100 rotations.

ユニット装着部14にLED発光ユニット62を装着してレバー24をオン状態にしてハンドル32を回転させると、コンデンサ2に蓄電された電気エネルギーが増加するにつれてLEDが点灯する。
なお、逆流防止ダイオードを備えているので、コンデンサ2に十分な電気エネルギーが蓄電された状態でも、電流がコンデンサ2から手回し発電機3へ逆流してハンドル32が勝手に逆回転することは防止される。
When the LED light emitting unit 62 is mounted on the unit mounting portion 14 and the lever 24 is turned on to rotate the handle 32, the LED is lit as the electrical energy stored in the capacitor 2 increases.
Since the backflow prevention diode is provided, even when a sufficient amount of electrical energy is stored in the capacitor 2, it is possible to prevent the current from flowing back from the capacitor 2 to the generator 3 and the handle 32 from rotating freely. The

次に、図8に示したように、手回し発電機3を取り外して、ユニット装着部14に負荷ユニット、例えば豆電球ユニット5を差込み、レバー24を操作してスイッチをオンにすると、コンデンサ2に蓄電された電気エネルギーによって豆電球51が点灯する。
このようにして、蓄電と、蓄電した電気エネルギーを利用する実験を行うことができる。
なお、前記豆電球ユニット5に代えて、電子ブザーユニット61等、他の負荷ユニットを差し込んでも同様に実験することができる。
ハンドル32を回転させる回数を変えて蓄電する電気エネルギーの蓄電量を変えることができる。
Next, as shown in FIG. 8, the power generator 3 is removed, a load unit, for example, a miniature bulb unit 5 is inserted into the unit mounting portion 14, and the switch is turned on by operating the lever 24. The miniature light bulb 51 is turned on by the stored electrical energy.
In this way, it is possible to conduct an experiment using electricity storage and stored electricity energy.
In addition, it can replace with the said miniature light bulb unit 5, and can experiment similarly even if it inserts other load units, such as the electronic buzzer unit 61. FIG.
The amount of electrical energy stored by changing the number of rotations of the handle 32 can be changed.

また、ハンドル32を同じ回数だけ回して蓄電した後に、豆電球ユニット5を差し込んで豆電球51を点灯させる場合の点灯時間と、LED発光ユニット62を差し込んでLEDを点灯させる場合の点灯時間とを比較することによって、豆電球とLEDの消費電力の違いを確認することができる。   Further, after storing the handle 32 by the same number of turns, the lighting time when the miniature light bulb unit 5 is inserted and the miniature light bulb 51 is turned on and the lighting time when the LED light emitting unit 62 is inserted and the LED is turned on are set. By comparing, the difference in power consumption between the miniature light bulb and the LED can be confirmed.

次に、前記車体フレーム1に車輪を取り付けて模型自動車を構成して蓄電実験を行う手順を説明する。
図9に示したように、車体フレーム1に前後の車軸71、72を通し、前の車軸71にはタイヤ(小)73、74を取り付け、後ろの車軸72には、図10に示したギア77が形成されたタイヤ75と、タイヤ(大)76とを取り付ける。
そして、ユニット装着部14にはモータユニット4を差し込む。
ユニット装着部14に差し込まれたモータユニット4のモータの軸に取り付けられたピニオンギア43が、ギア付きタイヤ75に形成されたギア77とかみ合うようにセットすると、図11に示したような模型自動車10ができあがる。
Next, a procedure for conducting a power storage experiment by attaching a wheel to the body frame 1 to configure a model car will be described.
As shown in FIG. 9, the front and rear axles 71 and 72 are passed through the vehicle body frame 1, tires (small) 73 and 74 are attached to the front axle 71, and the rear axle 72 has the gear shown in FIG. A tire 75 on which 77 is formed and a tire (large) 76 are attached.
Then, the motor unit 4 is inserted into the unit mounting portion 14.
When the pinion gear 43 attached to the motor shaft of the motor unit 4 inserted into the unit mounting portion 14 is set so as to mesh with the gear 77 formed on the geared tire 75, the model car as shown in FIG. 10 is completed.

蓄電する際には、手回し発電機3の出力プラグ3a、3bを、図7に示したように、前記車体フレーム1の入力電極16a、16bに接続して、ハンドル32を回して発電して、コンデンサ2に蓄電する。   When storing electricity, the output plugs 3a and 3b of the hand-driven generator 3 are connected to the input electrodes 16a and 16b of the vehicle body frame 1 as shown in FIG. The capacitor 2 is charged.

次に、手回し発電機3を取り外して、レバー24を操作してスイッチをオンにすると、モータが回転し、ギア付きタイヤ75が回転して、模型自動車10は床面等を走行することができる。
このとき、手回し発電機3のハンドル32の回転量を増やして蓄電する電気エネルギーを増やして模型自動車10の走行変化を観察することができる。
Next, when the hand-driven generator 3 is removed and the lever 24 is operated to turn on the switch, the motor rotates, the geared tire 75 rotates, and the model automobile 10 can travel on the floor surface or the like. .
At this time, it is possible to observe the travel change of the model automobile 10 by increasing the amount of rotation of the handle 32 of the hand-driven generator 3 and increasing the electrical energy stored.

以上の説明では、手回し発電機3で発電した電気エネルギーを一旦コンデンサ2に蓄電してモータを回す実験を行ったが、コンデンサ2に蓄電せずに、直接モータを回すこともできる。この場合には、手回し発電機3の出力プラグ3a、3bを、前記車体フレーム1の入力電極16a、16bではなく、モータユニット4の発電機直結用電極4a,4bに差し込んで接続する。この場合には、手回し発電機3のハンドル32の回転速度をはやくしたり、逆転させたりして、模型自動車10の走行変化を観察することができる。   In the above description, an experiment was conducted in which electric energy generated by the hand-driven generator 3 was temporarily stored in the capacitor 2 and the motor was rotated. However, the motor can be directly rotated without being stored in the capacitor 2. In this case, the output plugs 3 a and 3 b of the hand-driven generator 3 are inserted and connected not to the input electrodes 16 a and 16 b of the vehicle body frame 1 but to the generator direct connection electrodes 4 a and 4 b of the motor unit 4. In this case, it is possible to observe the running change of the model automobile 10 by increasing or reversing the rotation speed of the handle 32 of the hand-driven generator 3.

なお、図12に示したように、前輪の軸を、右側は前方切り込み部11aにセットし、左側は後方切り込み部12bにセットすると、前輪の軸が左側に傾いた状態となり、前輪の軸を、右側は後方切り込み部11bにセットし、左側は前方切り込み部12aにセットすると、前輪の軸が右側に傾いた状態となる。前輪の軸の左側も右側も同じように前方切り込み部もしくは後方切り込み部にセットすると、前輪の軸は正面を向く。
このようにして、走行方向を、左回り、右回り、直進の3通りにセットすることができるのである。
As shown in FIG. 12, when the front wheel shaft is set to the front cut portion 11a on the right side and the rear cut portion 12b is set to the left side, the front wheel shaft is inclined to the left side. When the right side is set in the rear notch 11b and the left side is set in the front notch 12a, the shaft of the front wheel is inclined to the right. If the left and right sides of the front wheel shaft are set in the same way on the front cut portion or the rear cut portion, the front wheel shaft faces the front.
In this way, the traveling direction can be set in three ways: counterclockwise, clockwise, and straight.

スイッチ22は、図13の(A)に示した断面図のように、レバー24を起こしたオフの状態では、金属板23が直立した状態であり突出せず、ユニット装着部14に差し込まれた負荷ユニットの電極と接触しないように構成されている。そして、図13の(B)に示したように、レバー24を倒したオンの状態では、レバー24の下部が金属板23を押し出すことにより金属板23が突出して、ユニット装着部14に差し込まれた負荷ユニットの電極と接触するように構成されている。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 13A, the switch 22 is inserted in the unit mounting portion 14 without protruding because the metal plate 23 stands upright when the lever 24 is raised. It is comprised so that it may not contact with the electrode of a load unit. Then, as shown in FIG. 13B, when the lever 24 is turned on, the lower portion of the lever 24 pushes the metal plate 23 so that the metal plate 23 protrudes and is inserted into the unit mounting portion 14. It is comprised so that it may contact with the electrode of another load unit.

1 車体フレーム
14 ユニット装着部
2 コンデンサ
21 逆流防止ダイオード
22 スイッチ
3 手回し発電機
3a 出力プラグ
3b 出力プラグ
4 モータユニット
4a,4b 発電機直結用電極
42a,42b 負荷用入力電極
5 豆電球ユニット
5a,5b 発電機直結用電極
52a、52b 負荷用入力電極
61 電子ブザーユニット
62 LED発光ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Body frame 14 Unit mounting part 2 Capacitor 21 Backflow prevention diode 22 Switch 3 Hand-driven generator 3a Output plug 3b Output plug 4 Motor unit 4a, 4b Generator direct connection electrode 42a, 42b Load input electrode 5 Bean bulb unit 5a, 5b Generator direct connection electrodes 52a, 52b Load input electrode 61 Electronic buzzer unit 62 LED light emitting unit

Claims (8)

手で操作可能なハンドルを備えて直流電気エネルギーを発生可能な手回し発電機と、
外部から供給される電気エネルギーによって動作する負荷手段と
を備えた電気エネルギー実験装置であって、
前記手回し発電機は、発生させた直流電気エネルギーを外部へ出力する1対の出力用接続端子を備え、
前記負荷手段は、
異なる種類の動作をする複数種類の負荷ユニットを装着可能なユニット装着部と、
前記出力用接続端子を接続可能な入力用接続端子と、
前記入力用接続端子から入力された電気エネルギーを前記ユニット装着部に装着された負荷ユニットに供給する供給手段と
を備えていることを特徴とする電気エネルギー実験装置。
A hand-driven generator with a handle that can be operated by hand and capable of generating DC electrical energy;
An electrical energy experimental apparatus comprising load means that operates by electrical energy supplied from outside,
The manual generator includes a pair of output connection terminals for outputting the generated DC electric energy to the outside,
The load means is
A unit mounting section that can mount multiple types of load units that operate differently;
An input connection terminal connectable to the output connection terminal;
An electrical energy experiment apparatus comprising: a supply means for supplying electrical energy input from the input connection terminal to a load unit mounted on the unit mounting portion.
前記供給手段は、
入力用接続端子を介して外部からから供給される電気エネルギーを蓄電可能な蓄電手段と、前記手回し発電機から前記蓄電手段への電気エネルギーは通過させ、前記蓄電手段から前記手回し発電機への電気エネルギーの逆流を防止する逆流防止用ダイオードと
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電気エネルギー実験装置。
The supply means includes
Electric storage means capable of storing electric energy supplied from the outside via an input connection terminal, and electric energy from the hand-driven generator to the power storage means are passed, and electricity from the power storage means to the hand-driven generator is passed. The electrical energy experimental apparatus according to claim 1, further comprising a backflow prevention diode for preventing backflow of energy.
蓄電手段は、コンデンサを用いていることを特徴とする請求項1乃至2の何れか1項に記載の電気エネルギー実験装置。 The electrical energy experimental apparatus according to claim 1, wherein the power storage means uses a capacitor. コンデンサは、電気二重層コンデンサを用いていることを特徴とする請求項3に記載の電気エネルギー実験装置。 The electric energy experimental apparatus according to claim 3, wherein the capacitor is an electric double layer capacitor. 前記負荷ユニットは、接続用入力電極を備えたブロック状のユニットに組み込まれていることを特徴とする請求項1乃至4に記載の電気エネルギー実験装置。 5. The electric energy experimental apparatus according to claim 1, wherein the load unit is incorporated in a block-shaped unit having a connection input electrode. 前記蓄電手段は、模型自動車状の車体フレームに取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至5に記載の電気エネルギー実験装置。 6. The electric energy experiment apparatus according to claim 1, wherein the power storage means is attached to a body frame of a model automobile. 車体フレームは、
入力電極と、
前記入力電極から入力される電気エネルギーを蓄電する蓄電手段と、
前記蓄電手段から前記入力電極への電流の逆流を防止する逆流防止用ダイオードと、
負荷ユニットを装着するためのユニット装着部と、
ユニット装着部に装着した負荷ユニットに前記蓄電手段からの電流を供給するための供給手段と、
前記蓄電手段から前記供給手段を介して前記ユニット装着部への電流の供給をオンオフ切り替えるスイッチと、
を備えていることを特徴とする請求項6に記載の電気エネルギー実験装置。
The body frame
An input electrode;
Power storage means for storing electrical energy input from the input electrode;
A backflow preventing diode for preventing a backflow of current from the power storage means to the input electrode;
A unit mounting part for mounting the load unit;
Supply means for supplying current from the power storage means to a load unit mounted on the unit mounting portion;
A switch for switching on and off the supply of current from the power storage means to the unit mounting portion via the supply means;
The electrical energy experimental device according to claim 6, comprising:
前輪は、装着位置の変更により、直進モードと、右回転モードと、左回転モードにセット切替可能に構成されていることを特徴とする請求項6乃至7の何れか1項に記載の電気エネルギー実験装置。 The electric energy according to any one of claims 6 to 7, wherein the front wheel is configured to be switchable between a straight traveling mode, a right rotation mode, and a left rotation mode by changing a mounting position. Experimental device.
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