JP3711134B2 - 霧の発生実験器 - Google Patents

Description

本発明は、霧の発生を観察するための実験器に関し、特に理科教材に好適な霧の発生実験器に関する。

水の温度変化による自然現象には、霧や雲等の生成や空気の対流などがあり、これらの自然現象を観察することは水の状態変化や気象を学習する上で重要である。
実開平６−４３６６３号公報 特開２０００−２４２１６２号公報

特許文献１は、蒸発の様子を視覚的に把握できる蒸発計を開示する。
特許文献２は、水の温度変化による自然現象観察器を開示する。この自然現象観察器は、水の温度変化による各種の自然現象（雲・霧・水の対流など）の学習用の装置であるが、容器の内部に冷却源を備えるものではない。

従来、霧や雲の発生を観察するために、適量の温水を入れて密閉した透明な容器の上部に氷を入れたビーカーを載せ、容器内の空気を冷却することで、容器内上部に霧や雲を発生したものがあった。

しかし、従来の実験器は温水の温度と量を適正に管理しなければならず、しかも氷を冷却源に用いているので温度管理が難しかった。そのため確実に霧や雲を発生させることが難しかった。また、容器内部で対流が発生しにくく、発生したとしてもわずかであったので観察が難しかった。

本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、霧や雲を確実かつ容易に発生させることができ、しかも、その様子を外部から直接観察することができる霧の発生実験器を提供することを目的とする。

本発明に係る霧の発生実験器は、温水（湯またはぬるま湯）を溜めるための盆形状の容器と、前記容器内に載置される台座と、少なくとも一部が透明部材で構成され、前記台座上に載置される筒状体と、前記筒状体の前記台座と接しない端に設けられる蓋部と、前記筒状体の内部に設けられる冷却源とを備え、前記台座は前記筒状体を受ける第１部分を含み、前記台座の前記第１部分の断面はコの字状をなし、その端が前記容器に接するように載置されることにより前記台座の前記第１部分と前記容器の間に隙間が設けられ、さらに、前記第１部分で開口が設けられ、前記開口により前記筒状体の内部を空気が対流又は循環するように構成されているものである。

好ましくは、前記台座は、前記第１部分から突出する第２部分とを備え、前記第２部分には前記筒状体に内接してこれを保持する第１保持部及び前記冷却源を保持する第２保持部が設けられている。

好ましくは、前記冷却源は、内部に保冷材を収納する筒状の冷却棒と、前記冷却棒の一端又は両端を塞ぐ栓とを備えるものであって、その長さは前記筒状体よりも長いことを特徴とするものである。

好ましくは、前記冷却源は、前記筒状体の略中央に設けられる。

好ましくは、前記蓋部には、前記冷却源を保持するために前記冷却源の断面よりも大きな開口部が設けられ、前記蓋部の開口部と前記冷却源との隙間により前記筒状体の内部を空気が対流又は循環するように構成されている。

本発明によれば、霧や雲を確実かつ容易に発生させることができる。しかも、その様子を外部から直接観察することができる。

発明の実施の形態に係る霧の発生実験器について図面を参照して説明する。
図１は、発明の実施の形態に係る霧の発生実験器の斜視図である。
図２は、発明の実施の形態に係る冷却源の斜視図である。
図３は、発明の実施の形態に係る台座の斜視図である。
図４は、発明の実施の形態に係る台座による筒状体と冷却源の保持の説明図である。

図１において、符号１は湯またはぬるま湯を溜めるための盆形状の容器、符号２は前記容器内に載置される台座、符号３は前記台座上に載置される筒状体である。筒状体３の少なくとも一部（図の例では筒の全体）がアクリル樹脂等の透明部材で構成されていて、その内部を観察できるようになっている。符号４は前記筒状体の前記台座と接しない端（図では上端）に設けられる蓋部、符号５は前記筒状体の内部に設けられる冷却源（図では３本）である。蓋部４には３つの棒状の冷却源５をそれぞれ保持するための３つの穴が設けられている。穴の寸法は冷却源５の断面より少し大きく、したがってこれらの間に隙間Ａが生じている。

図２を参照して冷却源５について説明する。冷却源５は、内部に飽和食塩水などの保冷材を収納する筒状の冷却棒５ａと、前記冷却棒の両端を塞ぐゴム栓５ｂとを備えるものである（なお一端のみを塞ぐだけでも実験は可能である）。保冷材を密封するためにゴム栓５ｂにビニールテープ５ｃを巻きつけるとよい。冷却棒５ａの長さは筒状体３よりも長く、蓋部４の穴を通って冷却源５の一部が外部に露出するようになっている。

図３及び図４を参照して台座２について説明する。台座２は、筒状体３の端面をその上面で受ける第１部分２ａと、前記第１部分から突出する第２部分２ｂとを備える。第１部分２ａの断面は浅いコの字形状をしている。その高さはトレイ１に溜められるお湯又はぬるま湯の深さよりも少し高い程度であり、第１部分２ａの表面はお湯又はぬるま湯に浸らない（図４参照。図４は台座２の側面図である。図中のＨＷはお湯又はぬるま湯を示す）。第２部分２ｂの断面はやや深いコの字形状をしている。第１部分２ａと第２部分２ｂは互いに結合されている。第１部分２ａには複数の開口部２ａ−１が設けられている。第２部分２ｂには筒状体３に内接してこれを保持する第１保持部２ｂ−１及び冷却源５を保持する第２保持部２ｂ−２が設けられている。冷却源５は第１部分２ａ上に載置される。図３及び図４では、第１保持部２ｂ−１は第２部分２ｂの垂直部分に該当し、筒状体３が円筒形であるときは、第１保持部２ｂ−１の両端部Ｂで筒状体３に内接する。筒状体３が台座２の上に安定して載ればよいので、筒状体３の内面と第１保持部２ｂ−１の間に多少隙間があってもよい。第２保持部２ｂ−２は第２部分２ｂの水平部分に設けられた３つの円形の穴である。この大きさは冷却源５の断面よりも少し大きく、その位置は蓋部４に設けられる穴の位置と一致している。したがって、冷却源５は筒状体３内をほぼ垂直に設置される。開口部２ａ−１により筒状体３の内部を空気が対流又は循環するように構成されている（開口部２ａ−１は直接お湯やぬるま湯に接することがなく、お湯やぬるま湯との間に隙間が開いている。別の言い方をすればお湯やぬるま湯で開口部２ａ−１は塞がれない。この隙間を通じて空気が筒状体３内に流入するとともに、内部で発生した霧が外部へ流れ出る）。なお、第２部分２ｂに開口部２ｂ−３を設けるようにしてもよい。

図の例では、冷却源５は筒状体３の略中央に設けられている。

蓋部４には、冷却源５を保持するために冷却源５の断面よりも大きな穴（開口部）が設けられている。その形状と大きさは図３の第２保持部２ｂ−２と同様である。蓋部４の穴（開口部）と冷却源５との隙間Ａにより筒状体３の内部を空気が対流又は循環するように構成されている。

トレイ１の材質はポリプロピレン樹脂、台座２の材質はステンレス鋼、筒状体３の材質はアクリル樹脂、蓋部４の材質はステンレス鋼、冷却源５の冷却棒５ａの材質はアルミ、ゴム栓５ｂは合成ゴムである。

発明の実施の形態に係る霧の発生実験器は、３本のアルミ製の冷却棒５ａからなる冷却源５と、これら冷却源５を収納する透明の筒状体３、台座２及び蓋部４とを備える。冷却源５と蓋部４の間には隙間があり、台座２には開口部２ａ−１が設けられているので、透明な筒状体３の内部を空気が循環するようになっている。トレイ１にぬるま湯を溜めるとともに、冷却棒５ａ内に食塩水を入れて冷やし、この状態で透明の筒状体３内に載置する。トレイ１から上昇した暖かく湿った空気が冷却源５に触れ、そこで霧状になって透明の筒状体３の内部を降下し、下から出て行く、といった霧（または雲）の発生とその対流を観察することができる。

次に、図５〜図９を参照して、発明の実施の形態に係る霧の発生実験器の使い方を説明する。

まず、冷却棒５ａに食塩水を入れて封印した後、冷凍庫で冷やす。例えば、下記の要領で飽和食塩水を作る
・水５００ｇに対して塩１７９ｇを溶かす。
・作った飽和食塩水を冷却棒の７分目程度まで流し込む。飽和食塩水は冷却時に膨張するので、冷却棒に一杯入れない。
・冷却棒の両端にゴム栓を押し込む。このときゴム栓５ｂをビニールテープ５ｃで固定すると、冷凍中にゴム栓５ｂがはずれるのを防止できる。

図５に示すように、台座２をトレイ１に置き、さらに、台座２の上に筒状体３を載せる。

図６に示すように、トレイ１にぬるま湯ＨＷを筒状体３の下面が浸からない程度のところまで流し込む。ぬるま湯の温度は３０℃〜３５℃が適温である。ぬるま湯から湯気が上がっていないことを確認すること。

図７に示すように、冷凍庫から取り出した冷却源５を台座の第２保持部（丸穴）２ｂ−２に入れて立てる。その後、蓋部４を被せる。

図８に示すように、筒状体３を少し持ち上げることにより筒状体３の下部に生じた隙間に火をつけた線香を近づけ、隙間から線香の煙を筒状体３の内部に少し入れる。その後、筒状体３を再び台座２上に載せる。

しばらく放置すると、図９に示すように筒状体３の中に霧Ｆが発生する。

以上のように、本発明の実施の形態に係る霧発生実験器によれば、霧や雲を確実かつ容易に発生することができるとともに、その様子を外部から直接観察することができる。しかも、内部で空気の対流や循環が生じるように構成されているので、発生した霧や雲の動きを理解することができ、実際の気象現象を理解する大きな助けとなる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

発明の実施の形態に係る霧の発生実験器の斜視図である。 発明の実施の形態に係る冷却源の斜視図である。 発明の実施の形態に係る台座の斜視図である。 発明の実施の形態に係る台座による筒状体と冷却源の保持の説明図である。 発明の実施の形態に係る霧の発生実験器の使い方の説明図である。 発明の実施の形態に係る霧の発生実験器の使い方の説明図である（続き）。 発明の実施の形態に係る霧の発生実験器の使い方の説明図である（続き）。 発明の実施の形態に係る霧の発生実験器の使い方の説明図である（続き）。 発明の実施の形態に係る霧の発生実験器の使い方の説明図である（続き）。

符号の説明

１ トレイ（容器）
２ 台座
２ａ 第１部分
２ａ−１ 開口部
２ｂ 第２部分
２ｂ−１ 第１保持部
２ｂ−２ 第２保持部
２ｂ−３ 開口部
３ 筒状体
４ 蓋部
５ 冷却源
５ａ 冷却棒
５ｂ ゴム栓
５ｃ ビニールテープ（封止部材）
Ａ 蓋と冷却棒の間の隙間
Ｆ 霧
ＨＷ お湯又はぬるま湯
Ｓ 煙

Claims (5)

1. 温水を溜めるための盆形状の容器と、前記容器内に載置される台座と、少なくとも一部が透明部材で構成され、前記台座上に載置される筒状体と、前記筒状体の前記台座と接しない端に設けられる蓋部と、前記筒状体の内部に設けられる冷却源とを備え、
   前記台座は前記筒状体を受ける第１部分を含み、前記台座の前記第１部分の断面はコの字状をなし、その端が前記容器に接するように載置されることにより前記台座の前記第１部分と前記容器の間に隙間が設けられ、さらに、前記第１部分で開口が設けられ、前記開口により前記筒状体の内部を空気が対流又は循環するように構成されていることを特徴とする霧の発生実験器。
2. 前記台座は、前記第１部分から突出する第２部分とを備え、前記第２部分には前記筒状体に内接してこれを保持する第１保持部及び前記冷却源を保持する第２保持部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の霧の発生実験器。
3. 前記冷却源は、内部に保冷材を収納する筒状の冷却棒と、前記冷却棒の一端又は両端を塞ぐ栓とを備えるものであって、その長さは前記筒状体よりも長いことを特徴とする請求項１記載の霧の発生実験器。
4. 前記冷却源は、前記筒状体の略中央に設けられることを特徴とする請求項１記載の霧の発生実験器。
5. 前記蓋部には、前記冷却源を保持するために前記冷却源の断面よりも大きな開口部が設けられ、前記蓋部の開口部と前記冷却源との隙間により前記筒状体の内部を空気が対流又は循環するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の霧の発生実験器。

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