JP5599525B1 - 液体観察容器 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な形状の管内を液体が移動する様子を観察でき、且つ、かかる管を衝撃から保護する。
【解決手段】外部から目視できるように液体を収容した上部容器２及び下部容器３と、上部容器２内の空間と下部容器３内の空間とを連通させ、外部から目視できるように上部容器２と下部容器３との間で液体を移動させる管５と、上部容器２内の空間及び下部容器３内の空間からなる全体の空間を上下に隔てる隔壁４とを備えている。上部容器２は容器内外を連通させた連通口６を有している。管５が、隔壁４から下部容器３内の空間を通って下部容器３の内底面４０３ａより上方の位置まで延びている。管５に沿って上部容器２に向かう経路が、一方向に向かう第１の部分と、水平方向及び上下方向の少なくともいずれかに関して一方向とは逆方向に向かう第２の部分とを含んでいる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内部に収容した液体が目視可能な液体観察容器に関する。

従来、図１、図２に示すようなフランクリン沸騰器と呼ばれる玩具が存在する（非特許文献１及び２参照）。この玩具は、ガラス管によって互いに接続されたガラス製の上部容器及び下部容器を有している。下部容器を温めることで、中の揮発しやすい液体が気体になり、下部容器内の圧力が高まる。これにより、下部容器内の液体及び気体がガラス管中を上昇して上部容器に向かう。フランクリン沸騰器は、ガラス管の上部から噴き出た液体が沸騰しているように見える様子を楽しむ玩具として、子供から大人まで広く楽しまれている。

"フランクリン沸騰器"、平成２６年２月２８日検索、インターネット〈URL：https://www.sciencetoys.jp/products/detail.php?product_id=49〉

"フランクリン沸騰器"、平成２６年２月２８日検索、インターネット〈URL：http://www.aliexpress.com/item/free-shipping-wholesale-100pcs-lot-hand-boiler-scientific-educational-toy-demonstrade-heat-transfer/566024817.html〉

図１のフランクリン沸騰器は、渦巻き形の複雑な形状のガラス管が外部にむき出しになっており、衝撃に弱く壊れやすい構造をしている。また、このフランクリン沸騰器は、渦巻き形のガラス管の上端が上部容器を支えるという不安定な構造を有している。図２のフランクリン沸騰器は、ガラス管が直線の構造であり、複雑形状をした管の中を液体が上がっていく様子を見て楽しむことができない。

本発明の目的は、複雑な形状の管内を液体が移動する様子を観察でき、かつ、かかる管が衝撃から保護された液体観察容器を提供することにある。

本発明の液体観察容器は、外部から目視できるように液体を収容した上部容器及び下部容器と、前記上部容器内の空間と前記下部容器内の空間とを連通させ、外部から目視できるように前記上部容器と前記下部容器との間で液体を移動させる管と、前記上部容器内の空間及び前記下部容器内の空間からなる全体の空間を上下に隔てる隔壁とを備えており、前記上部容器が容器内外を連通させた連通口を有し、前記管が、前記隔壁から前記下部容器内の空間を通って前記下部容器の内底面より上方の位置まで延びており、前記液体が、前記下部容器内にあるときに前記管の開口部が液面よりも下になり得る量であり、前記管に沿って前記上部容器に向かう経路が、一方向に向かう第１の部分と、水平方向及び上下方向の少なくともいずれかに関して前記一方向とは逆方向に向かう第２の部分とを含んでいる。

本発明によると、管に沿った経路が第１の部分及び第２の部分を有している。これらの部分は、水平方向及び上下方向の少なくともいずれか一方に関し、互いに反対方向に延びている。したがって、管内を移動する液体の動きが複雑になるので、本発明の容器は液体の動きを楽しめるものになる。一方、このように管が複雑な形状を有していると、外部にむき出しの構造である図１のように、衝撃に弱く壊れやすいおそれがある。しかし、本発明によれば、管が下部容器内に収容されているため、図１の器具と比べて管が衝撃から保護され、壊れにくい。

ところがこのように構成する場合、複雑な構造の管を収容させるため、下部容器を比較的大きくする必要がある。仮に、図２のように容器全体が密閉されているとすると、下部容器の大型化に伴って上部容器も大型化せざるを得ない。これは以下の理由による。容器全体が密閉されている場合、上部容器内の空間が下部容器内の空間に対して小さいと、上部容器内の圧力が上昇しやすくなる。このため、液体が下部容器から上部容器へと向かいにくくなる。したがって、仮に容器全体を密閉したとすると、液体を移動させやすくするため、下部容器の大型化に伴って上部容器も大きくしなければならない。これでは容器全体が大きくなり過ぎるおそれがある。

これに対し、本発明では、上部容器に連通口が形成されている。これにより、液体の上昇に伴い、連通口を通じて上部容器から空気が抜ける。このため、上部容器を大きくしなくても液体が上昇しやすいので、容器全体が過大になるのが抑制される。

従来技術に係る玩具の正面図である。 別の従来技術に係る玩具の正面図である。 本発明の一実施形態に係る液体観察容器の正面図である。 図３の液体観察容器の縦断面図である。 第１変形例の正面図である。 第２変形例の正面図である。 第３変形例の正面図である。 第４変形例の正面図である。 第５変形例の正面図である。 第５変形例の部分正面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る液体観察容器１について、図３及び図４を参照しつつ説明する。液体観察容器１は、上部容器２、下部容器３、隔壁４、管５及び液体を有している。液体観察容器１を構成する材質は、透明又は半透明なガラスかプラスチックである。これらの材質の他、内部が観察できるような透明又は半透明な別の材質が用いられてもよい。

上部容器２は、円柱の概略形状を有している。上部容器２は、円柱状の他、角柱、円錐、角錐の形状を有していてもよい。上部容器２の上端には上方に向かって突出した突起部８が形成されている。突起部８には連通口６が形成されている。連通口６は上部容器２内の空間を外部と連通させている。連通口６には栓７が差し込まれる。栓７は、円盤部７ａと突起部７ｂとを有している。栓７は、突起部７ｂが連通口６に挿入されると共に円盤部７ａが突起部８の上端を覆いつつ、突起部８に引っかかった状態を取る。栓７は、この状態で、円盤部７ａと突起部８の上端との間に隙間が形成されると共に、突起部７ｂと突起部８の内表面との間にも隙間が形成されるように構成されている（図４参照）。したがって、突起部８と栓７の隙間からは空気の出入りをさせつつ、容器外の埃等の異物が連通口６を通じて上部容器２内に侵入するのを円盤部７ａによって防ぐことができる。

下部容器３は、円柱の概略形状を有している。下部容器３は、円柱状の他、角柱の形状を有していてもよい。下部容器３の下端部は、下方に向かってなだらかに広がっている。なお、当該部位については、広がってなくてもよい。下部容器３内には、液体が収容されている。液体は、水の他、エタノール等どのような液体でもよい。

上部容器２と下部容器３とは互いに接続されている。この接続部（以下、接続部９とする）には隔壁４が形成されている。上部容器２の下端は開放されている。上部容器２の周壁の下端縁は下部容器３の周壁の上端縁と接続している。下部容器３の周壁の上端部は、隔壁４と接続している。隔壁４は、液体観察容器１の内部において接続部９に固定されている。隔壁４は、頂点が下方に配置された円錐の漏斗状に形成されている。つまり、隔壁４は下方に向かうにつれて水平方向に関する幅が小さくなっている。隔壁４は、上部容器２内の空間と下部容器３内の空間からなる全体の空間を上下に隔てている。なお、隔壁４は、上部容器２と下部容器３の間を水平に区切る平板形状であってもよい。

管５は、隔壁４の下端の接続部１０において隔壁４と接続されている。管５は、接続部１０から下部容器３内の空間へと延び、隔壁４から下部容器３の空間を通って下部容器３の内底面付近まで延びている。管５の上端は隔壁４の上面に開口しており、管５の下端は液面下で開口している。これにより管５は、上部容器２内の空間と下部容器３内の空間とを連通させている。管５の下端部は内底面４０３ａ（図４参照）より上方に配置されており、下部容器３の液体に浸かっている。このように、管５は隔壁４にぶら下がっており、管の上端で上部容器２を支える図１と比べて安定する。また、本実施形態においては、隔壁４は下方に向かうにつれて水平方向に関する幅が小さくなっている。つまり、隔壁４は、斜め下方に向かって延びている。これによって、隔壁４は、管５の重量を斜め上方に向かって支持するため、管５を安定に支持できる。

管５は、上方から見て円を描く部分を含んでおり、この部分が上下方向に連続することでらせん状になっている。なお、この円を描く部分が、本発明において「閉じた曲線」に該当する。「閉じた曲線」とは、直線に沿った部分やなめらかな線に沿った部分を含んでよいし、角ばった部分を含んでもよい。円や多角形、五芒星の外形等がこれに該当する。

管５の外表面には、下部容器３の内表面に向かって突出する突出部５１が形成されている。突出部５１の代わりに、管５の外表面に向かって突出する突出部が下部容器３の内表面に形成されてもよい。突出部５１の先端と下部容器３の内表面との間には隙間が形成されている。つまり、突出部５１は下部容器３の内表面には接していない。管５は、上記の通り隔壁４にぶら下がっているため、水平方向に揺れるおそれがある。しかし、仮に管５が揺れたとしても、突出部５１が下部容器３の内表面に接触するので、複雑な構造をした管５の本体が下部容器３の内表面にぶつかるのを防止できる。また、液体観察容器１の作製時に、突出部を含めて管５と下部容器３とを作製し、その後、管５を下部容器３の中に挿入するとする。このとき、仮に、突出部と下部容器３との間に隙間がないと、管５を下部容器３の中に挿入する際に、突出部が下部容器３の内表面に接触するため、管５を挿入しにくい。しかし、本実施形態では、突出部が下部容器３の内表面に接していないため、管５を下部容器３に挿入しやすい。

管５はらせん状に構成されていることにより、管５に沿って上部容器２に向かう経路が、図３の矢印Ａ１に示すように右方に向かったり、矢印Ａ２に示すように左方に向かったりする。このように、管５に沿って上部容器２に向かう経路が、一方向に向かう部分と、水平方向に関してその逆方向に向かう部分とを含むことで、複雑な経路を描きつつ上部容器２に向かうことになる。また、管５が複雑な構造を有することで、全体が長くなる。なお、矢印Ａ１及びＡ２で示す両部分が本発明における第１及び第２の部分に相当する。

下部容器３内に収容された液体は、管５内の液面Ｌ１に作用する空気圧と下部容器３内であって管５外の液面Ｌ２に作用する空気圧との差、液面Ｌ２より上方の液体全体の重量、毛管現象による作用等に基づき、管５内を上下に移動したり、管５内で静止したりする。例えば、上記空気圧の差が、ちょうど液面Ｌ１が図１の位置で静止する大きさであったとする。この状態において、下部容器３を手で温める等して下部容器３内の空気を膨張させることにより、液面Ｌ２に作用する空気圧が大きくなると、液面Ｌ１は管５内を上昇する。逆に、上記の状態において、外気圧の上昇などに起因して連通口６と栓７の隙間から空気が入ることにより、液面Ｌ１に作用する空気圧が大きくなると、液面Ｌ１は管５内を下降する。液体観察容器１は、上記の通り、全体が透明または半透明な材質から構成されている。このため、管５内を液体が上下するのが容器外から目視可能である。

このように、液体観察容器１は、管５を上昇する液体の動きを楽しむことができる容器である。本実施形態においては、管５がらせん状に形成されていることで経路が複雑になっていると共に管５の流路が長くなっている。よって、液体が上部容器２に到達するのに時間が掛かると共に、複雑な経路に沿って液体が移動する。このため液体の複雑な移動をじっくりと楽しむことができる。一方、このように管５が複雑な形状を有していると、外部にむき出しの構造である図１のように、衝撃に弱く壊れやすいおそれがある。しかし、本実施形態によれば、管が下部容器３内に収容されているため、図１の器具と比べて管が衝撃から保護され、壊れにくい。

ところがこのように構成する場合、複雑な構造の管５を収容させるため、下部容器３を比較的大きくする必要がある。仮に、図１のように容器全体が密閉されているとすると、下部容器３の大型化に伴って上部容器２も大型化せざるを得ない。これは以下の理由による。容器全体が密閉されている場合、上部容器２内の空間が下部容器３内の空間に対して小さいと、上部容器２内の圧力が上昇しやすくなる。このため、液体が下部容器３から上部容器２へと向かいにくくなる。したがって、仮に液体観察容器１全体を密閉したとすると、液体を移動させやすくするため、下部容器３の大型化に伴って上部容器２も大きくしなければならない。これでは液体観察容器１全体が大きくなり過ぎるおそれがある。

これに対し、本実施形態では、上部容器２に連通口６が形成されている。これにより、液体の上昇に伴い、連通口６を通じて上部容器２から空気が抜ける。このため、上部容器２を大きくしなくても液体が上昇しやすいので、液体観察容器１全体が過大になるのが抑制される。

以下、上記の実施形態に係る第１〜第５の変形例について説明する。各変形例において、上記実施形態と同様の構成については上記と同じ符号を用いると共に、その説明を適宜省略する。第１の変形例に係る液体観察容器５０１は、図５に示すように、上記管５とは異なる管５０５が容器内に収容されている。管５０５は文字形状に沿った文字部分とらせん状のらせん部分とを含んでいる。なお、らせん部分はなくてもよい。文字部分は、一筆書きで表現されたアルファベットの「Ｃ」「Ｒ」「Ｃ」の文字形状に沿って延びている。「Ｃ」の文字部分とそれに連なる部分は、水平方向から見て閉じた曲線を描いている。文字部分には、一筆書きで表現されたものであれば、漢字、数字等、どのような文字が使われてもよい。文字部分の上端は隔壁４の下端に接続されている。文字部分の下端にはらせん部分が接続されている。らせん部分の下端は液体に浸されている。第１の変形例では、液体が文字部分を上昇及び下降していく際に、まるで文字を書いているかのような液体の動きを見て楽しむことができる。また、液体は、文字形状に沿って水平方向及び上下方向に関して行ったり来たりする。つまり、文字部分は、本発明における第１の部分及び第２の部分を含んでいる。

以下、第２の変形例について説明する。第２の変形例に係る液体観察容器６０１は図６に示すように、上部容器６０２、下部容器６０３及び隔壁６０４を含んでいる。上部容器６０２及び隔壁６０４は、上記の上部容器２及び隔壁４よりも幅が広くなっていること以外には、上記の上部容器２及び隔壁４と同様に構成されている。隔壁６０４の下端には管６０５が接続されている。

管６０５は、五芒星に沿って延びる星部分とらせん部分とを含んでいる。なお、らせん部分はなくてもよい。星部分の上端は隔壁６０４に接続されている。星部分の下端はらせん部分と接続されている。らせん部分の下端は液体に浸されている。らせん部分は星部分より幅が狭い。液体が星部分を上昇する際に星形を形作る複雑な液体上昇を見て楽しむことができる。

下部容器６０３の一部は、管６０５のらせん部分に対応する領域において、内部空間の管６０５方向へくぼんでいる。くぼみの部分は、管６０５の星部分より幅が狭い。このくぼみにより、下部容器６０３内であって管６０５外の空間の容積が小さくなる。これにより、例えば下部容器６０３内の空気を温めた際に、下部容器６０３内であって管６０５外の空間の圧力が上昇しやすくなる。よって、液体が管６０５を上昇しやすくなるので、液体観察容器６０１が液体の動きを楽しみやすいものとなる。また、くぼんでいるところが持ち手になり、運びやすいという効果もある。

以下、第３の変形例について説明する。第３の変形例に係る液体観察容器７０１は、図７に示すように、上部容器７０２、下部容器７０３及び管７０５を有している。上部容器７０２は、上方に向かってすぼまった円錐形状をしている。上部容器７０２の上端は、突起部７０２ａが突出しており、上方に向かって開口している。蓋７０７が突起部７０２ａにその側面との間に隙間を空けつつ覆いかぶさっている。さらに、突起部７０２ａの上端部と蓋７０７の間にも隙間が形成されるように構成されている。したがって、突起部７０２ａと蓋７０７の隙間からは空気の出入りをさせつつ、容器外の埃等の異物が突起部７０２ａから侵入するのを防ぐことができる。蓋７０７は、上方部が膨らみ、下方部が窄まっている。なお、上方部は膨らんでいなくてもよい。

下部容器７０３は、上端部及び下端部いずれにおいてもへこみも膨らみもない、円柱概略形状をしている。このような構造を取ることにより、下部容器７０３の内部にある管の構造や液体の動きに目をひきやすい。

管７０５は全体がらせん状に形成されている。管７０５の上端は、隔壁４にぶら下がっている。管７０５の下端は、下部容器７０３の液体に浸っている。管７０５の上半部は、下方に向かうほど水平方向に関するらせんの幅が小さくなっている。また、管７０５の下半部は、上方に向かうほど水平方向に関するらせんの幅が小さくなっている。したがって、管７０５の幅は上半部及び下半部の境界において最も小さくなっている。これにより、水平方向に関するらせんの幅が小さくなっている箇所を液体が上昇する際に、他のらせん部分に比べて液体が上下方向に早く上昇するという液体の動きを見て楽しむことができる。

以下、第４の変形例について説明する。第４の変形例に係る液体観察容器８０１は、図８に示すように上部容器８０２、下部容器８０３、隔壁８０４及び管８０５を有している。図面には表れていないが、上部容器８０２、下部容器８０３及び隔壁８０４は、上記の上部容器２及び隔壁４よりも幅が狭くなっている。このこと以外には、上記の上部容器２及び隔壁４と同様に構成されている。管８０５は、球状部分とらせん部分とを含んでいる。球状部分で管全体の容積が大きくなり、液体が上部容器８０２に短時間で上昇するのを防ぐことができる。

下部容器８０３には、貫通孔８１０がある。貫通孔８１０は下部容器８０３内の空間を外部と連通させている。貫通孔８１０には栓８１１が差し込まれる。栓８１１の材質は、ゴムである。貫通孔８１０を密閉できる材質であれば他の材質でもよい。貫通孔８１０及び栓８１１により、液体観察容器８０１の液体の交換が容易になる。また、栓８１１を外すことにより、下部容器８０３内であって管８０５外の空気を出入りさせ、液面Ｌ２に作用する空気圧を変化させることができる。それにより、管８０５内の液体の動きが変化することとなる。下部容器８０３の一部は、液体観察容器８０１の上下方向に中間部に対応する領域において、内部空間の管８０５方向へくぼんでいる。このくぼみにより、下部容器８０３内であって管８０５外の空間の容積が小さくなる。これにより、第２の変形例と同様に液体が管８０５を上昇しやすくなるので、液体観察容器８０１が液体の動きを楽しみやすいものとなる。

以下、第５の変形例について説明する。第５の変形例に係る液体観察容器９０１は、図９及び図１０に示すように、上部容器９０２、下部容器９０３、隔壁９０４及び管９０５を有している。上部容器９０２及び隔壁９０４は、上記の上部容器２及び隔壁４よりも幅が狭くなっていること以外には、上記の上部容器２及び隔壁４と同様に構成されている。

管９０５は、隔壁９０４の直下で下方に向かって分岐し、Ｌ２の液面付近で上方に向かって分岐している。分岐は、上方に向かうもの及び下方に向かうもののいずれか一つでもよい。以下、一方の分岐部を分岐部９０５ａ、他方の分岐部を分岐部９０５ｂとする。分岐部９０５ａは全体的にらせん状に形成されている。分岐部９０５ｂは分岐部９０５ａのらせん部分に取り囲まれるように配置され、図１０のように球状部９０５ｃが連なる構造をしている。分岐した構造と球形により、複雑な液体の動きを楽しむことができる。また、液体の流路が長くなり、かつ管の容積が大きくなるため、液体が上部容器９０２に到達するのに時間が掛る。このため、液体観察容器９０１を見る人は長い時間、液体上昇の動きを楽しむことができる。

Ｌ１ 液面
Ｌ２ 液面
１、５０１、６０１、７０１、８０１、９０１ 液体観察容器
２、６０２、７０２、８０２、９０２ 上部容器
３、６０３、７０３、８０３、９０３ 下部容器
４０３ａ 内底面
４、６０４、８０４、９０４ 隔壁
５、５０５、６０５、７０５、８０５、９０５ 管
５１ 突出部
９０５ａ 分岐部
９０５ｂ 分岐部
９０５ｃ 球状部
６ 連通口
７ 栓
７ａ 円盤部
７ｂ 突起部
７０２ａ 突起部
７０７ 蓋
８ 突起部
９ 接続部
１０ 接続部
８１０ 貫通孔
８１１ 栓

Claims (8)

1. 外部から目視できるように液体を収容した上部容器及び下部容器と、
   前記上部容器内の空間と前記下部容器内の空間とを連通させ、外部から目視できるように前記上部容器と前記下部容器との間で液体を移動させる管と、
   前記上部容器内の空間及び前記下部容器内の空間からなる全体の空間を上下に隔てる隔壁とを備えており、
   前記上部容器が容器内外を連通させた連通口を有し、
   前記管が、前記隔壁から前記下部容器内の空間を通って前記下部容器の内底面より上方の位置まで延びており、
   前記液体が、前記下部容器内にあるときに前記管の開口部が液面よりも下になり得る量であり、
   前記管に沿って前記上部容器に向かう経路が、一方向に向かう第１の部分と、水平方向及び上下方向の少なくともいずれかに関して前記一方向とは逆方向に向かう第２の部分とを含んでいることを特徴とする液体観察容器。
2. 前記隔壁が、下方に向かうに連れて水平方向に関する幅が小さくなっており、
   前記隔壁の下端に前記管の上端が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液体観察容器。
3. 前記管が、上方及び水平方向の少なくともいずれか一方から見て閉じた曲線を描く部分を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体観察容器。
4. 前記管が、上方から見て前記曲線を描く部分が上下方向に連続することでらせん状に形成されており、
   前記らせん状に形成された部分のいずれか一部において水平方向に関するらせんの幅が小さくなっていることを特徴とする請求項３に記載の容器。
5. 前記管の一部が球状となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器。
6. 前記管が、上方又は下方に向かって分岐した部分を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器。
7. 前記管の外表面及び前記下部容器の内表面のいずれか一方に、他方に向かって突出する突出部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器。
8. 前記下部容器の外壁に貫通孔が形成されており、
   前記貫通孔を塞ぐ前記貫通孔から取り外し可能な栓をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器。

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