JP7184965B1

JP7184965B1 - 風力により動く模型

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Publication number: JP7184965B1
Application number: JP2021103888A
Authority: JP
Inventors: 昌彦六山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2041-06-23
Also published as: JP2023002991A

Abstract

【課題】小型の扇風機や家庭用のエアコンの風によって作動し、波打つように動く、単純な構造の模型を提供する。【解決手段】ハブ４と右羽５と左羽６とからなる揺動部３を軸２に揺動軸心１５まわりに揺動自在に複数個取り付ける。このとき、該右羽５と該左羽６の重さが釣り合うようにし、かつ該揺動部３の重心が該揺動軸心１５よりも下に位置するようにする。風がない状態では該揺動部３は水平方向に安定し、釣り合いがとれているおかげで弱い風でも動くことになる。扇風機やエアコンの風によって該揺動部３はシーソーのように揺動し、複数の羽根のコンビネーションで波打つような動きが実現される。【選択図】図１

Description

本発明は、扇風機やエアコンなどの風を受けて、波打つように動く模型に関するものである。

本発明は、波打つように動くということが特徴であるが、風力により複数の羽を動かすことによって波打つような動きを実現するというのが基本的な考えのため、羽を羽ばたかせる装置と波打つように動く装置を背景技術として取り上げる。

風力により羽を羽ばたかせる装置で、本発明に考え方が近いものとしては、下記特許文献１の「風力により羽ばたく模型」及び下記特許文献２の「羽撃き装置」が挙げられる。この二つは、羽に風圧を直接作用させて羽を動かす点で、本発明の考え方に近いと言える。

また、羽に風圧を直接作用させるわけではないが、風力で羽を羽ばたかせるものとして、下記特許文献３の「風車ではばたきをする鳥」が挙げられる。この装置では、クランク機構を用いて、風車の回転運動を直線運動に変換している。

風ではなくモーターで羽を動かすものとしては、下記特許文献４の「羽ばたき形象玩具」が挙げられる。この装置も、クランク機構を用いて回転運動を直線運動に変換している。

波打つように動く装置としては、下記特許文献５の「振動翼付き水中航走体」が挙げられる。この装置では、アクチュエータを使って複数の翼を振動させることで、エイのひれが波打つような動きを実現している。

特開平１１－１７９０６２公報特開平０９－１７３６５１公報実全平０１－０８４６９６公報実登３２２２８９１公報特開２００３－２３１４９６公報

従来の羽ばたき装置、及び波打つように動く装置には、いくつか課題を指摘できる。上記特許文献１や２の装置は、羽に風圧を直接作用させる構造だが、左右の羽が分離しているため、羽の重さによっては比較的強い風が必要になる。紙やプラ板などの薄い素材を使えば弱い風でも動くが、折れ曲がりやすいなど、丈夫さに問題が出てくる。

丈夫さを重視して厚さ１～２ミリメートルの木の板やプラスチックの板で羽を作ると、卓上扇風機のような小さな扇風機の風では動きにくいという問題が生じる。動きやすくするために風を強くすると、風の音が大きくなり、扇風機の付属品として活用するなら問題ないかもしれないが、インテリアとしては問題がある。

その他、上記特許文献３や上記特許文献４のように、風力やモーターによる回転運動をクランク機構を介して上下運動に変換して羽を羽ばたかせるような場合、構造が多少複雑になるという短所がある。

また、いずれの羽ばたき模型、装置も、左右二枚の羽が上下へと動くだけで、動きに意外性がなく、興味を引きにくい、という課題を指摘できる。

波打つように動く装置として、上記特許文献５の装置は、多くのアクチュエータとそれらの制御装置からなり、構造がかなり複雑である。また、翼の数だけアクチュエータを使用するため、波打つように動くのは動くが、あまり意外性はないと言える。

以上の事柄を踏まえ、卓上扇風機や一般的な家庭用エアコンの比較的弱い風でも動作することと、波打つような動きを単純な構造で実現することを課題とする。

軸と、複数個の揺動部からなる模型であって、前記揺動部は、ハブと、前記ハブの左右に設けられた左羽と右羽とからなり、前記ハブは前記軸に揺動軸心まわりに揺動自在に取り付けられており、前記揺動軸心を略水平にした際、前記揺動部の重心が前記揺動軸心よりも下に位置し、かつ前記左羽と前記右羽の重量が略釣り合うようにする。

好ましくは、前記揺動軸心を略水平にした際、水平面に垂直で前記揺動軸心を通る平面を対称面として、前記揺動部の前記左羽と前記右羽が略面対称であるようにする。

本発明の模型には、卓上扇風機や一般的な家庭用エアコンの比較的弱い風でも作動し、波打つような面白みのある動きを単純な構造で実現できるという効果がある。

図１は本発明の模型の実施例１の説明図である。図２は本発明の模型の実施例１の説明図である。図３は本発明の模型の実施例１の説明図である。図４は本発明の模型の実施例１の説明図である。図５は本発明の模型の実施例２の説明図である。図６は本発明の模型の実施例２の説明図である。図７は本発明の模型の実施例２の説明図である。図８は本発明の模型の実施例３の説明図である。図９は本発明の模型の実施例３の説明図である。図１０は本発明の模型の実施例４の説明図である。図１１は本発明の模型の実施例５の説明図である。図１２は本発明の模型の実施例６の説明図である。図１３は本発明の模型の実施例７の説明図である。図１４は本発明の模型の実施例７の説明図である。図１５は本発明の模型の実施例８の説明図である。図１６は本発明の模型の実施例９の説明図である。図１７は本発明の模型の実施例９の説明図である。図１８は本発明の模型の実施例１０の説明図である。図１９は本発明の模型の実施例１１の説明図である。図２０は本発明の模型の実施例１１の説明図である。

以下では、実施例１から実施例１１を挙げ、図１から図２０を用いて、発明を実施するための形態を説明していく。いずれの図においても、機能が同一である部分は同じ符号で示している。

図１は実施例１の模型１の風を受けていない状態の斜視図、図２は実施例１の模型１の揺動部３の斜視図、図３は実施例１の模型１と扇風機１２の位置関係を示す斜視図、図４は実施例１の模型１が、実際に風を受けて波打つように動く際、どのような感じの動きになるか、一瞬を切り取った斜視図である。

図１のように、模型１は、１６個の板状の揺動部３を軸２に取り付けた構造として表されている。揺動部３は、図２のように、細長い薄い板のちょうど中間部にハブ４を設けた構造になっており、ハブ４を境に右羽５と左羽６に分けられている。揺動部３は、ハブ４の穴に軸２を通すことで軸２に取り付けられる。ハブ４の下に板を接着しているという形から分かるように、揺動部３の重心は揺動軸心１５よりも下に位置する。

図１のように、ハブ４とハブ４の間にはスペーサー７が取り付けてある。実施例１ではスペーサー７としてワッシャーを３枚入れている。軸２の両端部にはハブ４とスペーサー７が移動したり、はずれたりしないようにするための固定用部品８が取り付けてある。

各揺動部３の重心は、揺動軸心１５よりも下に位置し、右羽５と左羽６の重量が釣り合っているため、風を受けていない時は、揺動部３は自然と水平な状態に保たれる。その均衡を破るだけの力が加われば揺動部３は動くため、比較的弱い風でも動くということになる。揺動部３が動く際は、揺動軸心１５まわりにシーソーのように揺動する。軸２を支点として右羽５と左羽６の重さの釣り合いをとる点が、羽を分離させている構造の上記特許文献１や２との違いと言える。

図２のように、実施例１では揺動部３は細長い薄い板のちょうど中間部にハブ４を設けた構造になっている。図３の扇風機１２のような小型の扇風機で動かすためには板の材質と寸法が重要になってくるが、発明者が実際に作った際は、厚さ２ミリメートル、幅５ミリメートル、長さ１１センチメートルのヒノキの板を用い、両端からちょうど５．５センチメートルのところにハブ４の穴が来るようにハブ４を接着した。ハブ４は厚さ０．１ミリメートルの薄い銅板を曲げて作成した。

揺動部３は、プラスチック等の材質で作ることも当然可能である。プラスチックで作る場合、ハブ４と右羽５、左羽６をすべて一体化させて作るのが効率よく、強度も高い。羽部分をプラスチックで作る場合は、ヒノキの比重が約０．４ｇ/ｃｍ^３、ＡＢＳ樹脂の比重が約１ｇ/ｃｍ^３であることを踏まえると、幅と長さを同じにするとして、厚さを約１ミリメートル弱にすると、ヒノキで作る場合と同様の動きやすさで動く。

図３のように、模型１に風を当てて作動させる場合は、支持部９と土台１０を設けて模型１を空中に配置する必要がある。図３では、扇風機１２の風が、軸２の方向に向けて、模型１の１６個の揺動部３に対して斜め下から当たるように配置している。ここでは扇風機１２は羽径が約１１センチメートルのものを使用しており、風が各揺動部３に十分よく当たるようになっている。ただし、図３では模型１に対して斜め下から風を当てているが、斜め上から当てても同様に作動する。

図４は、模型１が実際に風を受けた際、どのような感じの動きになるか、一瞬を切り取った図である。一個の揺動部３だけに注目すると、風を受けてもシーソーのように揺動するだけであまり面白い動きとは言えないが、他の揺動部３とのコンビネーションで波打つような動きが実現される。

風の移動とともに揺動部３のシーソー状の動きが次の揺動部３へと伝播していくように動作する。静止図だとイメージしにくいが、軸２の左右で交互に波が移動するような感じで動作する。また、波打つように動作するものの、揺動部３の動きはかなり早いため、多くの羽を持つトンボが羽ばたくようにも見える。

実施例１では、揺動部３の個数を１６個としたが、これは扇風機１２の風の範囲に合わせ、かつ波が伝播する動きを細かく可視化するために揺動部３の個数を多くしたもので、揺動部３の個数は自由に決めてよい。扇風機の羽径、風量、波の可視化の細かさ、揺動部３の動きやすさ等を鑑みて適切に決めればよい。

揺動部３の個数は、１個だけとしても波打つような動きを表していると理論的には言い張れないこともないが、複数個にして波の動きを可視化するというのが本発明の基本的考え方である。実施例１の揺動部３の寸法だと、揺動部３が５個くらいあれば波打つような動きを観察することはできる。

図１ではハブ４とハブ４の間は、スペーサー７としてワッシャーを３枚入れており、ハブ４とハブ４の間が約１ミリメートルあくようにしている。これは揺動部３が動きやすくするためと、揺動部３が隣の揺動部３と当たって干渉するのを避けるためであり、揺動部３同士で干渉しないようにできるのであれば、スペーサー７は必須ではない。ハブ４とハブ４の間の距離も、狭くする必要があるわけではなく、ある程度幅があっても波打つような動きは観察できる。

図１のように揺動部３と隣の揺動部３の間の幅が狭い場合は、揺動部３が風を受けたとき、上下にのみ運動するようにし、隣の揺動部３と当たって干渉しないようにするのが、きれいな動きを実現するために重要である。ハブ４の穴の直径を、軸２の直径よりごくわずかだけ大きいようにすると、動きのぶれが少なくなる。

波打つような動きだけでも視覚効果は比較的あるが、揺動部３のハブ４や右羽５及び左羽６の表面にホログラムシールを貼るなどの装飾を施すと、揺動部３が動いて角度が変わるにつれ色や光り方も変わるため、視覚効果がさらに大きくなる。

また、実施例１では、軸２と揺動部３のみで装飾的要素はないが、昆虫の頭のような飾りをつけで昆虫を模したり、あるいはヒラメやエイの頭のような飾りをつけて魚類を模したり、様々な見た目にすることができる。

実施例１は、図３の扇風機１２のような卓上で使える小型の扇風機の弱い風でも作動する例として提示したが、床に設置するタイプのより大きいサイズの扇風機を使用すれば、より大きな寸法のものも容易に作動させることができる。

図５は、実施例２の模型１の軸２と揺動部３を分離させて描いた斜視図、図６は、実施例２の揺動部３を一つだけ取り出して描いた斜視図、図７は実施例２の模型１と扇風機１２の位置関係を示す斜視図である。

実施例２は、基本的には実施例１と同様だが、プラスチック等の材質で作ることを想定し、より長所の多い構造を示している。実施例１では、スペーサー７は軸２に挿し込んでいたが、実施例２では、図５のように、スペーサー７と軸２が一体化した構造にしている。揺動部３も、ハブ４と右羽５と左羽６が一体化した構造になっている。また、図６のようにハブ４の下側に切れ込みが入っており、軸２にはめこんで取り付けられるようになっている。ハブ４の切れ込みは軸２の直径よりも少しだけ小さいため、軸２に取り付けた後、揺動部３が裏返しになったとしても揺動部３がはずれることはない。実施例１では必要だった固定用部品８も、実施例２では必要ない。

実施例１では、軸２に揺動部３とスペーサー７を挿し込んでいる構造上、軸２を水平から傾けると、地面に近い方の揺動部３に、上に位置する揺動部３やスペーサー７の重さがかかって動きにくくなるという欠点があった。実施例２では、軸２を傾けても揺動部３が動きやすいという長所がある。また揺動部３を軸２に取り付ける際も、ハブ４を軸２にはめこむだけでよいため、端から挿し込んでいくよりも早く作ることができる。

実施例２の模型１に実際に風を当てる場合、図７のように、模型１を斜めに傾けて設置して、扇風機１２の真横に置いても波打つような動きを観察できる。図７では、模型１の軸２は水平から約４０度程度傾けている。

図８は、実施例３の模型１の斜視図、図９は実施例３の模型１と家庭用のエアコン１３の位置関係を示す図である。実施例３は、軸２にハブ４とスペーサー７を挿し込むという構造は実施例１と同様だが、軸２の端がリング状になっており、糸１１を結び付けて天井から吊るせるようになっている。

図９のように、家庭用のエアコン１３の風の出口の斜め下あたりに模型１を設置すると、波打つように動作させることができる。

模型１を空中に配置するのに、実施例１では支持部９と土台１０で支え、実施例３では天井から糸１１で吊るすというようにしているが、軸２を手で持って支えるという仕方でももちろん問題ない。

図１０は、実施例４の斜視図である。実施例４は、軸２にハブ４とスペーサー７を挿し込むという構造は実施例１と同様だが、右羽５と左羽６が平らな板状ではなく、側面から見て丸まった形状の場合を示している。発明者が実際に作った際は、厚さ０．１ミリメートルの薄い銅板を曲げて作成した。

銅板を使う場合、材質が重いため実施例１と同じような動きやすさでは動かないが、風を強くすると、波打つように動くのは観察できた。この例は、右羽５及び左羽６は平らな板である必要はなく、風を受ける形であれば比較的自由であることを示している。

図１１は、実施例５の斜視図である。実施例５は、軸２にハブ４とスペーサー７を挿し込むという構造は実施例１と同様だが、右羽５及び左羽６の長さが２種類あるものを示している。図１１では、右羽５は、軸２から端までの長さが、短い方が３．５センチメートル、長い方が５．５センチメートルとしている。左羽６も右羽５と同様である。

この場合も、実施例１のように風を当てれば波打つように動くが、短い方の羽は風を受けにくいことから実施例１よりも少し風を強くする必要がある。この例から、揺動部３の長さを揃える必要があるわけではないことが分かる。

図１２は、実施例６の斜視図である。実施例６は、軸２の構造は実施例２と同様でスペーサー７が軸２に一体化しているものとする。実施例２と異なるのは、右羽５及び左羽６がハブ４に水平ではなく約１５度傾いて付いている点と、ハブ４に垂直方向に飾り羽１４がついている点である。

実施例６においても、揺動部３の重心が揺動軸心１５より下に位置し、右羽５と左羽６の重量が釣り合っているため、風がない状態だと自然と図１２の状態に保たれる。

実施例６の場合も、他の例のように風を当てると、複数の揺動部３のコンビネーションで波打つような動きを観察できる。また垂直方向の飾り羽１４もそれに合わせて波打つように動く。

図１３は、実施例７の模型１の斜視図、図１４は実施例７の揺動部３の正面図である。実施例７は、軸２の構造は実施例２と同様でスペーサー７が軸２に一体化しているものとする。実施例２と異なるのは、各ハブ４に二つの右羽５と二つの左羽６がついていている点である。

図１４のように、右羽５及び左羽６は、上向きについているものは水平に対して１０度傾いており、下向きについているものは水平に対して２０度傾いている。揺動部３の重心は、揺動軸心１５よりも下に位置し、右羽５と左羽６の重量は釣り合っている。このため、軸２に揺動部３を取り付けると、揺動部３は図１３のように水平方向に安定する。

この場合も、他の実施例のように風を当てると、波打つような動きを観察できる。ただし、実施例１のような場合よりも揺動部３は重くなるため、より強い風が必要になる。実施例７は、ハブ４の左右で釣り合いが取れていれば、右羽５及び左羽６の数はある程度自由であることを示している。

図１５は実施例８の斜視図である。実施例８は、軸２の構造は実施例２と同様でスペーサー７が軸２に一体化しているものとする。実施例２と異なるのは、ハブ４から出る右羽５及び左羽６の角度が数種類ある点である。図１５の模型１は、風を受けていない状態のものである。

図１５では、揺動部３は４種類ある。右羽５及び左羽６が水平についているもの、水平に対して５度傾いているもの、水平に対して１０度傾いているもの、水平に対して１５度傾いているもの、の４種類である。

このケースも、他の例のように風を当てれば一応波打つような動きを観察することはできるが、実施例１や実施例６のような場合と比べてあまりきれいな動きにはならない。このケースは、波打つような動きを実現するのに、風を受ける右羽５及び左羽６が必ずしも同一平面上に並んでいる必要はないことを示している。

図１６は実施例９の斜視図、図１７は実施例９の揺動部３のみを描いた斜視図である。実施例９は、軸２の構造は実施例２と同様でスペーサー７が軸２に一体化しているものとする。実施例２と異なるのは、軸２がまっすぐではなく少し曲がっている点である。

軸２が少し曲がっていることで、ハブ４とハブ４の間の距離が狭いと揺動部３同士が干渉しやすくなるため、ハブ４とハブ４の間の距離を他の例よりも少しあけている。右羽５及び左羽６は実施例２と同様でまっすぐな板状の羽を用いている。

実施例１や２のように軸２が直線状の例と異なり、実施例９では軸２が少し曲がっているため、図１７から分かるように、揺動部３ごとに揺動軸心１５は異なる。

このケースも、他の例のように風を当てれば波打つような動きを観察することはできる。このケースから、波打つような動きを実現するのに、軸２が直線状である必要はないことが分かる。

図１８は実施例１０の模型１の斜視図である。軸２の構造は実施例２と同様でスペーサー７が軸２に一体化しているものとする。実施例１０では、右羽５と左羽６の長さが異なる例を示している。

図１８では、右羽５の長さは、軸２から端までが約４センチメートル、左羽６の長さは、軸２から端までが約５．５センチメートルと想定している。右羽５は左羽６よりも短い分、重さの釣り合いをとるため、端に行くほど厚さを増している。左羽６は、厚さが約１ミリメートルなのに対して、右羽５は端の方は約３ミリメートル弱の厚さがある。

このケースも、他の例のように風を当てれば波打つような動きを観察することはできるが、右羽５と左羽６で風の受け方が違うため、実施例１や実施例２ほどにはきれいな動きにはならない。このケースは、軸２を境として右羽５と左羽６が対称でなくとも、重量が釣り合っていればよいことを示す。

実施例１０のように右羽５と左羽６が非対称の場合でも、波打つような動きは実現できるが、見た目や動きのきれいさ等を考えると、左右で対称になっているのが望ましい。より具体的に書くと、揺動軸心１５を水平の状態にした際、水平面に垂直で揺動軸心１５を通る平面を対称面として、右羽５と左羽６が面対称であるのが望ましい。

図１９は実施例１１の模型１を上から見た図、図２０は実施例１１の模型１の揺動部３の斜視図である。軸２の構造は実施例２と同様でスペーサー７が軸２に一体化しているものとする。

図１９のように、模型１を上から見て、右羽５と左羽６は、軸２に対して垂直ではなく、約１５度傾いてハブ４についている。軸方向から見た際は、図２０から分かるように、右羽５と左羽６はハブ４に水平についている。

実施例１１のような場合も、他の例のように風を当てれば波打つような動きを観察できる。実施例６や実施例１１から、軸２に対する右羽５と左羽６の角度は水平方向についても垂直方向についてもある程度自由であることが分かる。

本発明の模型１は、卓上で使うような小型の扇風機１２や家庭用の一般的なエアコン１３があれば作動させることができるため、手軽に利用することができる。また、意外性のある動きをするため、人眼を引くインテリアとして活用できる。風の動きを可視化するものとも言え、科学の教材としての利用も期待できる。

１模型
２軸
３揺動部
４ハブ
５右羽
６左羽
７スペーサー
８固定用部品
９支持部
１０土台
１１糸
１２扇風機
１３エアコン
１４飾り羽
１５揺動軸心

Claims

軸と、複数個の揺動部からなる模型であって、前記揺動部は、ハブと、前記ハブの左右に設けられた左羽と右羽とからなり、前記ハブは前記軸に揺動軸心まわりに揺動自在に取り付けられており、前記揺動軸心を略水平にした際、前記揺動部の重心が前記揺動軸心よりも下に位置し、かつ前記左羽と前記右羽の重量が略釣り合うことを特徴とする模型。
前記揺動軸心を略水平にした際、水平面に垂直で前記揺動軸心を通る平面を対称面として、前記揺動部の前記左羽と前記右羽が略面対称である請求項１に記載の模型。