JP3744931B1

JP3744931B1 - 噴霧玩具及び霧発生ユニット

Info

Publication number: JP3744931B1
Application number: JP2004379080A
Authority: JP
Inventors: 公貴渡辺; 等板倉; 比呂志篠原; 陽亮米田; 公久上野
Original assignee: Tomy Co Ltd
Current assignee: Tomy Co Ltd
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: EP1834681A1; EP1834681A4; AU2005320613A1; JP2006181171A; WO2006070786A1; KR20070098832A; US20080085657A1; CN101090761B; CN101090761A

Abstract

【課題】効果的に霧化粒子の発生・噴出が行える噴霧玩具及び霧発生ユニットを提供すること。
【解決手段】玩具本体に固定して設けられた保液材と、圧電振動子に振動板を固着して構成された超音波発生素子と、前記超音波発生素子を駆動制御する制御装置とを備え、前記振動板の振動部を前記保液材に当接させ、前記駆動制御部にて前記振動部を振動させることによって霧化粒子を発生し噴出するように構成されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、噴霧玩具及び霧発生ユニットに関するものである。

板状圧電磁器を挟んで対向する電極を当該板状圧電磁器にそれぞれ形成し、一方の電極を形成した面を霧化作用面とした圧電振動子と、前記霧化作用面に少なくとも部分的に微小間隙で対向するように配された多孔乃至網状薄板とを有し、前記霧化作用面と前記多孔乃至網状薄板の微小間隙に供給された液体を前記圧電振動子の超音波振動で霧化する超音波霧化器で霧化された霧化粒子を放出する発煙玩具が知られている（たとえば特許文献１）。
実開平５−７０５９２号公報

しかしながら、上記特許文献１における発煙玩具にあっては、霧化作用面に少なくとも部分的に微小間隙で対向するように多孔乃至網状薄板を配しなければならないため、その調整が難しいという問題がある。また、一旦、調整された場合であっても、玩具自体の振動その他によって間隙寸法が変化すると、霧化粒子が発生しにくいなどの問題がある。

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、効果的に霧化粒子の発生・噴出が行える噴霧玩具及び霧発生ユニットを提供することを目的とする。

請求項１に記載の噴霧玩具は、玩具本体に固定して設けられた保液材と、前記玩具本体に設けられた噴出筒と、圧電振動子に振動板を固着して構成された超音波発生素子と、前記超音波発生素子を駆動制御する制御装置とを備え、前記振動板の振動部を前記保液材に当接させ、前記制御装置にて前記振動部を振動させることによって霧化粒子を発生し前記噴出筒から前記霧化粒子を噴出するように構成され、前記振動板は、前記噴出筒への前記霧化粒子の付着に起因する液滴が前記振動部の上に落下しないような箇所に設置されていることを特徴とする。この場合の超音波発生素子は、圧電振動子の一の端面に振動板を固着した構造のものであってもよいし、また、２つの圧電振動子で振動板を挟持し、２つの圧電振動子の外面（挟持面とは反対側の面）を電極とした構造のものであってもよい。

請求項２に記載の噴霧玩具は、請求項１に記載の噴霧玩具において、前記噴出筒は、前記玩具本体に立設され、前記噴出筒の導入口を直下に投影したシルエットを考えた場合、そのシルエットから外れた場所に振動板が位置するような場所に前記振動板が設置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の噴霧玩具は、請求項１又は２に記載の噴霧玩具において、前記振動板は、前記振動部で発生する霧化粒子を前記噴出筒の導入口に対して斜め下方から前記噴出筒の導入口へ導入できるような向きに設置されていることを特徴とする。

請求項４に記載の噴霧玩具は、請求項１から３いずれか一項に記載の噴霧玩具において、前記玩具本体には前記霧化粒子を照明する照明手段が設置されていることを特徴とする。

請求項５に記載の噴霧玩具は、請求項１から３いずれか一項に記載の噴霧玩具において、前記玩具本体には、噴出する前記霧化粒子を前記噴出筒の中から照明する照明手段が設置されていることを特徴とする。

請求項６に記載の噴霧玩具は、請求項４又は５に記載の噴霧玩具において、前記玩具本体には音声を出力するスピーカが設けられ、前記制御装置は、前記霧化粒子の噴出と連動して、前記照明手段による前記霧化粒子の照明及び前記スピーカからの音声出力又は音声変化を行うように前記照明手段及び前記スピーカを制御することを特徴とする。この場合の「音声出力」とは、無音の状態から有音の状態にする場合であり、「音声変化」とは、既に有音の状態ではあるがそれを他の音声に変えたり、途中で曲目を変化させたり、音の大きさを変えるなどである。

請求項７に記載の噴霧玩具は、請求項１から６いずれか一項に記載の噴霧玩具において、前記超音波発生素子が取り付けられる可動部材を備え、前記可動部材は、該可動部材に作用する重力によって動作して前記振動板の振動部を前記保液材に当接させるものであり、
前記保液材はベースフレームに取り付けられ、前記保液材は前記ベースフレームを介して前記玩具本体に固定され、また、前記可動部材は前記ベース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８に記載の噴霧玩具は、請求項７に記載の噴霧玩具において、前記ベースフレームに前記可動部材がヒンジを介して取り付けられていることを特徴とする。

請求項９に記載の霧発生ユニットは、保液材が取り付けられ玩具本体に取付可能なベースフレームと、両端面を電極とした圧電振動子の一の端面に振動板を固着して構成された超音波発生素子が取り付けられ前記ベースフレームに対して相対的に動作して前記振動板の振動部を前記保液材に当接させる可動部材とを備えることを特徴とする。

請求項１０に記載の霧発生ユニットは、請求項９に記載の霧発生ユニットにおいて、ばねを備え、前記可動部材に作用する前記ばねの力によって前記振動板の振動部を前記保液材に当接させることを特徴とする。

請求項１〜８に記載の噴霧玩具によれば、保液材と振動部とを当接させて霧化粒子を発生させるので、霧化粒子を安定的に発生させることができる。また、霧化粒子の付着に起因する液滴の振動部への落下が防止されるので、液滴の落下に因って、霧化粒子の発生が阻害されることはない。

請求項２に記載の噴霧玩具によれば、霧化粒子の付着に起因する液滴の振動部への落下が防止されるので、液滴の落下に因って、霧化粒子の発生が阻害されることはない。

請求項３に記載の噴霧玩具によれば、振動部で発生する霧化粒子を噴出筒へ斜方から導入するので、液滴の落下を防止したり、また、噴出筒を他の用途にも利用することができる。

請求項４，５に記載の噴霧玩具によれば、霧化粒子が照明されて色付けされるので、興趣性の高い噴霧玩具が実現できる。

請求項６に記載の噴霧玩具によれば、霧化粒子の噴出と、前記霧化粒子の照明と、前記霧化粒子の音声出力又は音声変化とが同期しているので、装飾された霧化粒子を視覚的に楽しめるとともに、音声によって聴覚的にも楽しめることになる。なお、霧化粒子の噴出と同期させて照明変化（色の変化、照度の変化）を行うようにしてもよい。

請求項７，８に記載の噴霧玩具によれば、保液材と振動部とを重力によって当接させて霧化粒子を発生させるので、保液材と振動部が確実に当接され、霧化粒子を安定的に発生させることができる。また、ベースフレームに保液材及び可動部材が取り付けられ、可動部材に超音波発生素子が取り付けられているため、ベースフレームを玩具本体に取り付けるだけで、保液材と超音波発生素子とを玩具本体に取り付けることができるので、噴霧玩具の組み立てが容易となる。

請求項９，１０に記載の霧発生ユニットによれば、ベースフレームに保液材及び可動部材が取り付けられ、可動部材に超音波発生素子が取り付けられているため、ベースフレームを玩具本体に取り付けるだけで、保液材と超音波発生素子とを玩具本体に取り付けることができるので、玩具への取付けが容易となる。

図１から図３に示すように、噴霧玩具１は蒸気機関車における牽引車両の形態を模して形成されている。この噴霧玩具１の玩具本体２にはモータ３（図１０参照）が搭載されている。そして、噴霧玩具１は、そのモータ３によって車輪４が駆動されて走行するようになっている。また、噴霧玩具１は手動によっても走行させることができるようになっている。さらに、玩具本体２にはスピーカ５（図１０参照）が設けられている。そして、そのスピーカ５からは疑似蒸気発生音が出力されるように構成されている。また、玩具本体２には図２に示すように霧発生ユニット６が設けられている。そして、その霧発生ユニット６によって霧化された粒子（霧化粒子）４０が煙突（噴出筒）７から噴出されるようになっている。霧化粒子４０の噴出と疑似蒸気発生音の出力とは同期している。また、煙突７から噴出される霧化粒子４０は煙突７内部からの光によって照明されるようになっている。この照明は霧化粒子４０の噴出と同期している。なお、噴霧玩具１には図１０に示すように電池３０及びスイッチ２１，２２，２３が設けられている。以下、噴霧玩具１の細部について説明する。

まず、霧発生ユニット６について説明すれば、図４から図６に示すように、霧発生ユニット６は、保液材８が取り付けられ玩具本体２に取付可能なベースフレーム９と、両端面を電極１０ａ，１０ｂとした圧電振動子１０の一の端面に振動板１１を固着して構成された超音波発生素子１２が取り付けられベースフレーム９に対して動作して振動板１１の振動部１１ａを保液材８に当接させる可動部材１３とを備えている。

このうち圧電振動子１０は図８に示すように矩形状の圧電磁器１０ｃを備えている。そして、圧電振動子１０は、その圧電磁器１０ｃの両端面にＡｕ電極１０ａ，１０ｂが形成され、Ａｕ電極１０ａ，１０ｂに端子１０ｄ，１０ｅが取り付けられた構造となっている。振動板１１は圧電振動子１０の一方の端面に一部を重ねるようにして取り付けられている。振動板１１のうち圧電振動子１０から突出する部分が振動部１１ａを構成している。振動部１１ａには図９に示すようにその厚さ方向に貫通する微細な孔１１ｂが多数空けられている。孔１１ｂは霧化粒子４０の噴出側に向けて狭窄するような形状となっている。
また、保液材８としては例えばスポンジが使用される。

また、ベースフレーム９は、貫通孔９ａを通したねじ（図示せず）によって、玩具本体２に取り付けられる。ベースフレーム９には保液材８が図６上で下方から（可動部材１３とは反対側から）の嵌め込みによって取り付けられる。そして、保液材８の一部がベースフレーム９の上側に導出される。この場合、必ずしも、使用される保液材８全体をベースフレーム９に取り付ける必要はなく、ベースフレーム９に取り付けられる保液材８は必要最小限のもので足りる。例えば、振動部１１ａに当接する部分に相当する保液材８だけがベースフレーム９に取り付けられていてもよい。この場合には、保液量が少なくなることは否めないので、その下側に別に保液材８を設けることが好ましい。また、保液材８への水などの補給は例えばスポイトを用いて行う。スポイトによる水などの補給は、特に限定はされないが、玩具本体２に設けたスポイト挿入用の孔を通じて行う。なお、振動部１１ａに当接する部分に相当する保液材８とは別に保液材を設ける場合には、後者の保液材を収容する保液材収容体を玩具本体２に対して着脱可能に構成し、その保液材を水などで湿潤させた後、それを玩具本体２の下側から取り付けることによって前記保液材８に当接させて水などの補給を行ってもよい。または、振動部１１ａに当接する部分に相当する保液材８を湿潤させるための水などを貯留するタンクを設けることもできる。但し、このタンクを設ける場合には噴霧玩具１を傾けた場合に液漏れを生ずる場合があるので注意を要する。

一方、可動部材１３はヒンジ１４を介してベースフレーム９に取り付けられている。すなわち、可動部材１３は軸１４ａを中心に回動自在となるようにベースフレーム９に取り付けられている。可動部材１３の先端側には超音波発生素子１２が取り付けられている。すなわち、可動部材１３の先端部には、上側及び先端側が開口する矩形の圧電振動子１０の収容凹部１３ａが設けられている。この収容凹部１３ａには圧電振動子１０の下側部分が嵌め込まれる。この場合、圧電振動子１０の一面全体が収容凹部１３ａの底面と接触してしまうと、圧電振動子１０が振動しなくなる危険性がある。そこで、収容凹部１３ａの底面に、圧電振動子１０の一面側周縁部の一部だけに接触する当接部１３ｂが複数設けられている。また、可動部材１３の先端部には、前記収容凹部１３ａを上側から被覆する蓋体１３ｃが設けられている。この蓋体１３ｃにも、圧電振動子１０の他面側周縁部の一部だけに接触する当接部１３ｄが設けられている。そして、貫通穴１３ｅを通したねじ（図示せず）が可動部材本体のねじ孔１３ｆに螺合されることによって、蓋体１３ｃは可動部材１３に取り付けられる。

振動板１１の振動部１１ａは、図５から図７に示すように、上記超音波発生素子１２が可動部材１３に取り付けられたとき可動部材１３の先端から突出する。そして、ベースフレーム９に対して可動部材１３を閉じた際に、振動部１１ａは保液材８に当接されるようになっている。この場合、可動部材１３は、その可動部材１３に作用する重力によって、ベースフレーム９に対して自動的に閉じるように構成してもよい。また、可動部材１３とベースフレーム９との間にばねを取り付けて、可動部材１３は、ばね力によって、ベースフレーム９に対して閉じる方向に付勢されるように構成してもよい。

以上のように構成された霧発生ユニット６は、霧化粒子４０の付着に起因する液滴が振動部１１ａの上に落下しないような場所に設置されている。例えば、図２に示すように、玩具本体２に立設された煙突７の霧化粒子４０の導入口を直下に投影したシルエットを考えた場合、そのシルエットから外れた場所に振動板１１が位置するように霧発生ユニット６は設置される。一方で、振動部１１ａで発生する霧化粒子４０を効果的に煙突７の導入口に導くことができるように霧発生ユニット６は設置されている。例えば、図２に示すように、振動板１１が煙突７の導入口に対して斜め下方から霧化粒子４０を導くことができるような向きとなるように霧発生ユニット６は設置されている。

また、玩具本体２には、霧化粒子４０を照明する照明手段１６が設置されている。照明手段１６は、噴出する霧化粒子４０を煙突７の中から照明するようになっている。照明手段１６としては特に限定はされないが発光ダイオード１６ａが使用されている。発光ダイオード１６ａは、煙突７の霧化粒子４０の導入口を直下に投影したシルエットを考えた場合、そのシルエット内に設置される場合には、煙突７から液滴が落下しないように透明防水カバーがかぶせられる。本実施形態の場合には蒸気機関車における牽引車両であるので、発光ダイオード１６ａとしては、赤色発光ダイオードが使用されている。赤色発光ダイオードの場合、煙突７内、及び噴出する霧化粒子４０の下側が赤く色付けされるので、あたかも、玩具本体２内で内燃機関が作動しているようなイメージが醸し出される。発光ダイオード自体を赤色とせず、赤色のフィルタ、赤色透明カバー又は赤色ミラーを用いるようにしてもよい。勿論、その他の色で煙突７内、及び噴出する霧化粒子４０を照明するようにしてもよい。この場合には、幻想的なイメージが醸し出される。また、発光ダイオード１６ａの代わりに電球を用いることもできる。

図１０は上記実施形態の噴霧玩具１に適用される回路例が示されている。
同図において、符号２０は制御用ＩＣを示し、２１，２２，２３はスイッチを示している。

スイッチ２１はモード切替スイッチを示している。モード切替スイッチ２１は玩具本体２に設けられ人為的に操作されるものである。このスイッチ２１は図１１に示すようにポジション１からポジション３の３つのポジションを取ることができる。ポジション１ではモータ３と自励式回路２１の両方が作動可能状態となる。ポジション２ではモータ３が作動不可能状態となり、自励式回路２１が作動可能状態となる。このポジション２を取らせる場合とは、手動で噴霧玩具１を走行させる場合である。ポジション３ではモータ３と自励式回路２１の両方が作動不可能状態となる。すなわち、ポジション３を取らせる場合とは、電源をＯＦＦする場合である。

スイッチ２２は噴霧玩具１の車輪４の回転に伴って作動するものである。このスイッチ２２は、例えば、車輪４の回転軸に設けられたカムや、車輪４と一体的に設けられたカムによって作動する。このスイッチ２２は車輪４の１回転毎に投入されるようになっている。このスイッチ２２が投入された場合、制御用ＩＣ２０によって、自励式励振回路２４が駆動され、超音波発生素子１２の振動板１１が振動して霧化粒子４０が発生する。また、それと連動して、制御用ＩＣ２０によって、照明手段１６である発光ダイオード１６ａが点灯され、スピーカ５から蒸気発生音が出力される。また、スイッチ２３は手動操作によって投入されるものである。このスイッチ２３が投入された場合、スピーカ５からは蒸気発生音以外の音声が出力される。このスイッチ２３の投入は一時的に行われるようになっている。すなわち、このスイッチ２３を投入するためのボタンは押下して手を離すと自動的に復帰するようになっている。

このうち自励式励振回路２４について説明すれば、この自励式励振回路２４は、電流帰還トランスを持つ自励式励振回路となっている。この自励式励振回路の採用によって、同調回路等の調整要素が不要となり、発振とドライブを兼ねた駆動回路を簡素に構成できる。この自励式励振回路２４は駆動用トランジスタ（例えばＮＰＮトランジスタ）２５がＯＮされたときに駆動される。駆動用ＩＣ２５がＯＮするのはスイッチ２２が投入されたときである。この場合、スイッチ２２が投入される毎に、制御用ＩＣ２０によって駆動用トランジスタ２５が所定時間駆動されるようにしてもよいが、スイッチ２２の投入回数が所定回数となる毎に、制御用ＩＣ２０によって駆動用トランジスタ２５が所定時間駆動されるようにしてもよい。また、スイッチ２２の投入とスイッチ２３の投入のタイミングが同時又は近接した場合には、例えば、スイッチ２３の投入に基づく音声出力が優先される。この場合には、制御用ＩＣ２０による発光ダイオード１６ａの点灯は行わない。

以上のように構成された回路の全体的な動作を説明すれば、モード切替用のスイッチ２１がポジション１を取った場合には、モータ３が駆動されて噴霧玩具１が自動走行する。その際、車輪４の回転に伴って駆動用トランジスタ２５がＯＮし、これによって超音波発生素子１２が駆動されて霧化粒子４０が発生する。その際に、制御用ＩＣ２０に記憶されている音声データに基づいてスピーカ５から疑似蒸気発生音が出力されるとともに、発光ダイオード１６ａが点灯する。

また、モード切替用のスイッチ２１がポジション２を取った場合には、手動で噴霧玩具１を走行させると、車輪４の回転に伴って駆動用トランジスタ２５がＯＮし、これによって超音波発生素子１２が駆動されて霧化粒子４０が発生する。その際に、制御用ＩＣ２０に記憶されている音声データに基づいてスピーカ５から疑似蒸気発生音が出力されるとともに、発光ダイオード１６ａが点灯する。

また、ポジション１及びポジション２において、スイッチ２３を投入すると、所定時間おしゃべりをする。例えば「僕、機関車○○○○」又は「現在○○を通過中」などの音声が出力される。このスイッチ２３を投入した際には疑似蒸気発生音に優先しておしゃべりをする。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

例えば、噴出筒の中に中子を入れてリング状に霧化粒子４０を噴出させたりすることもできる。また、実施形態の場合には、車体の下方へも霧化粒子４０を導くような案内板を設けて車体の下側側方から霧化粒子４０を噴出させてもよい。さらに、煙溜を設けて、これをピストン等で間欠的に押し出すことで、間欠的に霧化粒子４０を噴出させるようにすることもできる。

また、上記実施形態では、蒸気機関車の牽引車両に適用した場合について述べたが、自動車玩具その他の玩具にも適用できる。例えば、自動車玩具、トラクタ玩具又は船舶玩具の場合には排気筒から霧化粒子４０を排出させることで、実物により似せることができる。また、噴水玩具の場合にはノズルに似せた噴出筒から霧化粒子を噴出させることで、実際に噴水を行っているようなイメージが醸し出されることになる。

さらに、上記実施形態では、超音波発生素子１２は、圧電振動子１０の一の端面に振動板１１を固着した構造のものとしたが、また、２つの圧電振動子で振動板を挟持し、２つの圧電振動子の外面（挟持面とは反対側の面）を電極とした構造のものであってもよい。。

実施形態の噴霧玩具の側面図である。図１の噴霧玩具を側方から見た場合の断面図である。図１の噴霧玩具を前方から見た場合の断面図である。図１の噴霧玩具における霧発生ユニットの斜視図である。図４の霧発生ユニットの平面図である。図４の霧発生ユニットを側方から見た場合の断面図である。図４の霧発生ユニットへの超音波発生素子の取付構造を説明するための斜視図である。図１の噴霧玩具における超音波発生素子の構造を説明するための側面図である。図８の超音波発生素子の振動板の構造を説明するための断面図である。図１の噴霧玩具における回路図である。図１０の回路図の一部を拡大して示す図である。

符号の説明

１噴霧玩具
２玩具本体
３モータ
４車輪
５スピーカ
６霧発生ユニット
７煙突（噴出筒）
８保液材
９ベースフレーム
１０圧電振動子
１２超音波発生素子
１３可動部材
１４照射手段
４０霧化粒子

Claims

玩具本体に固定して設けられた保液材と、前記玩具本体に設けられた噴出筒と、圧電振動子に振動板を固着して構成された超音波発生素子と、前記超音波発生素子を駆動制御する制御装置とを備え、前記振動板の振動部を前記保液材に当接させ、前記制御装置にて前記振動部を振動させることによって霧化粒子を発生し前記噴出筒から前記霧化粒子を噴出するように構成され、前記振動板は、前記噴出筒への前記霧化粒子の付着に起因する液滴が前記振動部の上に落下しないような箇所に設置されていることを特徴とする噴霧玩具。
前記噴出筒は、前記玩具本体に立設され、前記噴出筒の導入口を直下に投影したシルエットを考えた場合、そのシルエットから外れた場所に前記振動板が設置されていることを特徴とする請求項１に記載の噴霧玩具。
前記振動板は、前記振動部で発生する霧化粒子を前記噴出筒の導入口に対して斜め下方から前記噴出筒の導入口へ導入できるような向きに設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の噴霧玩具。
前記玩具本体には前記霧化粒子を照明する照明手段が設置されていることを特徴とする請求項１から３いずれか一項に記載の噴霧玩具。
前記玩具本体には、噴出する前記霧化粒子を前記噴出筒の中から照明する照明手段が設置されていることを特徴とする請求項１から３いずれか一項に記載の噴霧玩具。
前記玩具本体には音声を出力するスピーカが設けられ、
前記制御装置は、前記霧化粒子の噴出と連動して、前記照明手段による前記霧化粒子の照明及び前記スピーカからの音声出力又は音声変化を行うように前記照明手段及び前記スピーカを制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の噴霧玩具。
前記超音波発生素子が取り付けられる可動部材を備え、
前記可動部材は、該可動部材に作用する重力によって動作して前記振動板の振動部を前記保液材に当接させるものであり、
前記保液材はベースフレームに取り付けられ、前記保液材は前記ベースフレームを介して前記玩具本体に固定され、また、前記可動部材は前記ベース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から６いずれか一項に記載の噴霧玩具。
前記ベースフレームに前記可動部材がヒンジを介して取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の噴霧玩具。
保液材が取り付けられ玩具本体に取付可能なベースフレームと、両端面を電極とした圧電振動子の一の端面に振動板を固着して構成された超音波発生素子が取り付けられ前記ベースフレームに対して相対的に動作して前記振動板の振動部を前記保液材に当接させる可動部材とを備えることを特徴とする霧発生ユニット。
ばねを備え、前記可動部材に作用する前記ばねの力によって前記振動板の振動部を前記保液材に当接させることを特徴とする請求項９に記載の霧発生ユニット。