KR200439990Y1 - Instrument for learning a thermal expansion using bimetal - Google Patents

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최정훈
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Abstract

본 고안은 열팽창 실험 학습교구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이메탈을 이용하여 열팽창의 원리를 보다 쉽게 이해할 수 있게 하는 열팽창 실험 학습교구에 관한 것이다. The present invention relates to a thermal expansion experiment learning teaching aid, and more particularly to a thermal expansion experiment learning teaching aid that makes it easier to understand the principle of thermal expansion using bimetal.

본 고안의 열팽창실험 학습교구는, 케이스; 상기 케이스의 상부면에 체결된 제1도전체; 상기 케이스의 상부면에 상기 제1도전체로부터 이격되어 체결되고, 상기 제1도전체 보다 낮은 높이를 가진 제2도전체; 일단부가 상기 제1도전체의 상단에 결합되고, 타단부는 상기 제2도전체에서 이격되며, 상부부재 및 하부부재가 합쳐지고, 상부부재의 열팽창율이 하부부재의 열팽창율보다 높은 바이메탈; 상기 바이메탈의 하부에 열을 가하는 가열유닛; 및 상기 제1 및 제2도전체에 전기적으로 접속된 표시유닛;을 포함한다. Thermal expansion experiment learning precinct of the present invention, the case; A first conductor fastened to the upper surface of the case; A second conductive member spaced apart from the first conductive member on an upper surface of the case and having a lower height than the first conductive member; A bimetal having one end coupled to an upper end of the first conductor, the other end spaced apart from the second conductor, an upper member and a lower member joined together, and a thermal expansion rate of the upper member higher than that of the lower member; A heating unit applying heat to the lower part of the bimetal; And a display unit electrically connected to the first and second conductors.

열팽창, 바이메탈, 케이스, 도전체, 표시유닛 Thermal expansion, bimetal, case, conductor, display unit

Description

바이메탈을 이용한 열팽창 학습교구{INSTRUMENT FOR LEARNING A THERMAL EXPANSION USING BIMETAL} INSTRUMENT FOR LEARNING A THERMAL EXPANSION USING BIMETAL}

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 열팽창 학습교구를 도시한 사시도. 1 is a perspective view showing a thermal expansion learning precinct according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 열팽창 학습교구를 도시한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing a thermal expansion learning precinct according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *Brief description of symbols for the main parts of the drawings

10 : 케이스 15, 16 : 제1 및 제2 도전체10: case 15, 16: first and second conductors

20 : 바이메탈 30 : 가열유닛20: bimetal 30: heating unit

40 : 전원 50 : 표시유닛40: power supply 50: display unit

본 고안은 열팽창 실험 학습교구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이메탈을 이용하여 열팽창의 원리를 보다 쉽게 이해할 수 있게 하는 열팽창 실험 학습교구에 관한 것이다. The present invention relates to a thermal expansion experiment learning teaching aid, and more particularly to a thermal expansion experiment learning teaching aid that makes it easier to understand the principle of thermal expansion using bimetal.

널리 주지된 바와 같이, 물질의 온도가 올라가면 분자들은 더 빨리 요동하고 서로 멀어지는 경향을 나타내는 데, 이러한 경향을 물질의 열팽창이라 한다. As is well known, as the temperature of a material rises, molecules tend to swing faster and move away from each other, which is called thermal expansion of the material.

이러한 열팽창의 비율은 물질마다 서로 다르고, 극히 예외적인 경우를 제외 하면 모든 물질(고체-액체-기체)은 열을 받으면 팽창하고 식으면 수축한다. 일정한 압력에서 기체는 액체보다, 액체는 고체보다 더 많이 팽창하거나 수축한다. These rates of thermal expansion vary from material to material, with the exception of all exceptions that all materials (solid-liquid-gases) expand and contract when cooled. At constant pressure, gas expands or contracts more than liquid and liquid more than solid.

한편, 이러한 열팽창의 원리를 보다 쉽게 알 수 있는 것으로, 바이메탈이 있는데, 이 바이메탈은 서로 다른 얇은 2개의 금속을 한데 붙여 합친 것으로 쌍금속이라고도 한다. 대표적인 바이메탈로는 황동과 철을 합친 것으로 열팽창률이 서로 다르기 때문에 바이메탈이 가열될 때 한 쪽은 다른쪽보다 길어져서 바이메탈이 휘게 되고, 이 성질에 의해 스위치의 조작이나 밸브의 개폐를 조절할 때 사용될 수 있다. 이러한 바이메탈은 서모스탯(자동온도 조절기), 경보기, 전구 등과 같이 다양한 용도에 활용될 수 있다. On the other hand, the principle of thermal expansion is more easily understood, there is a bimetal, which is a combination of two different thin metals, also called bimetals. A typical bimetal is a combination of brass and iron, which have different thermal expansion coefficients. Therefore, when the bimetal is heated, one side is longer than the other side and the bimetal bends. have. Such bimetals can be used in various applications such as thermostats, alarms, light bulbs, and the like.

이에, 본 출원인은 바이메탈을 이용하여 물질의 열팽창 원리를 보다 쉽게 이해하며 재미있게 학습할 수 있도록 함과 더불어, 학습 고취 능력을 향상시킬 수 있는 열팽창 실험 학습교구를 개발하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventors have come to develop a thermal expansion experiment learning teaching aid to improve the ability to promote learning, while also making it easier to understand and learn the thermal expansion principle of materials using bimetal.

본 고안은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 저학년의 학생들도 물질의 열팽창 원리를 보다 쉽고 재미있게 학습함과 더불어, 그 학습 고취 능력을 향상시킬 수 있는 열팽창 실험 학습교구를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been devised in view of the above points, and the purpose of the present invention is to provide a thermal expansion experiment learning tool that enables students of lower grades to learn the principles of thermal expansion of materials more easily and funly, and to improve their ability to promote learning. There is this.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 열팽창실험 학습교구는, Thermal expansion experiment learning precinct of the present invention for achieving the above object,

케이스;case;

상기 케이스의 상부면에 체결된 제1도전체;A first conductor fastened to the upper surface of the case;

상기 케이스의 상부면에 상기 제1도전체로부터 이격되어 체결되고, 상기 제1도전체 보다 낮은 높이를 가진 제2도전체;A second conductive member spaced apart from the first conductive member on an upper surface of the case and having a lower height than the first conductive member;

일단부가 상기 제1도전체의 상단에 결합되고, 타단부는 상기 제2도전체에서 이격되며, 상부부재 및 하부부재가 합쳐지고, 상부부재의 열팽창율이 하부부재의 열팽창율보다 높은 바이메탈; A bimetal having one end coupled to an upper end of the first conductor, the other end spaced apart from the second conductor, an upper member and a lower member joined together, and a thermal expansion rate of the upper member higher than that of the lower member;

상기 바이메탈의 하부에 열을 가하는 가열유닛; 및 A heating unit applying heat to the lower part of the bimetal; And

상기 제1 및 제2도전체에 전기적으로 접속된 표시유닛;을 포함한다. And a display unit electrically connected to the first and second conductors.

상기 표시유닛은 전원, 상기 전원에 전기적으로 접속된 스피커 및 발광체를 포함한다. The display unit includes a power source, a speaker and a light emitter electrically connected to the power source.

상기 전원은 상기 케이스의 내부 수용공간에 수용되어 서로 다른 색상의 제1 및 제2 전선이 인출되고, 상기 스피커는 상기 케이스의 외측에 부착되어 서로 다른 색상의 제1 및 제2 전선이 인출되며, 상기 발광체는 상기 케이스의 외측으로 그 발광부가 노출되게 설치되어 제1 및 제2 전선이 인출되고, The power is accommodated in the inner accommodating space of the case to draw the first and second wires of different colors, and the speaker is attached to the outside of the case to draw the first and second wires of different colors. The light emitting body is installed so that the light emitting portion is exposed to the outside of the case, the first and second wires are drawn out,

상기 전원의 제1전선과 상기 스피커의 제1전선이 접속되며, 상기 스피커의 제2전선이 제1도전체에 접속되고, 상기 발광체의 제1전선은 제2도전체에 접속되며, 상기 발광체의 제2전선과 상기 전원의 제2전선이 접속된다. A first wire of the power source and a first wire of the speaker are connected, a second wire of the speaker is connected to a first conductor, a first wire of the light emitter is connected to a second conductor, and The second wire and the second wire of the power source are connected.

상기 전원의 제1전선, 스피커의 제1전선, 발광체의 제1전선은 동일한 색상으로 이루어지고, 상기 전원의 제2전선, 스피커의 제2전선, 발광체의 제2전선은 동일한 색상으로 이루어진다. The first wire of the power source, the first wire of the speaker, and the first wire of the emitter are the same color, and the second wire of the power source, the second wire of the speaker, and the second wire of the emitter are the same color.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 1 및 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 바이메탈을 이용한 열팽창 학습교구를 도시한다. 1 and 2 illustrate a thermal expansion learning precinct using a bimetal according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 고안의 열팽창 학습교구는 케이스(10), 제1 및 제2 도전체(15, 16), 바이메탈(20), 가열유닛(30), 표시유닛(50)을 포함한다. As shown, the thermal expansion learning tool of the present invention includes a case 10, the first and second conductors 15 and 16, the bimetal 20, the heating unit 30, the display unit 50.

케이스(10)는 그 내부에 건전지 등과 같은 전원(40) 또는 표시유닛(50) 등이 수용되는 수용공간을 가지고, 케이스(10)는 상부 및 하부 케이스(11, 12)가 상호 분리가능하게 조립된 구조로 이루어질 수도 있다. The case 10 has an accommodating space in which a power source 40 such as a battery or the display unit 50 is accommodated, and the case 10 is assembled such that the upper and lower cases 11 and 12 are separated from each other. It may be made of a structure.

그리고, 이 케이스(10)의 외주면에는 숫자, 문자, 그림 등이 부착될 수 있다. And, the outer circumferential surface of the case 10 may be attached with numbers, letters, pictures, and the like.

제1 및 제2 도전체(15, 16)는 일정길이를 가진 금속 등과 같은 도전체재질의 볼트로 이루어져 상기 케이스(10)의 상부면에 너트(15a, 16a) 등에 의해 결합되고, 이에 의해 그 분리 및 조립을 보다 용이하게 할 수 있다. The first and second conductors 15 and 16 are made of a bolt of a conductive material such as a metal having a predetermined length, and are coupled to the upper surface of the case 10 by nuts 15a and 16a and the like, thereby separating them. And assembling can be made easier.

그리고, 제2도전체(16)는 제1도전체(15) 보다 낮은 높이로 케이스(10)의 상부면에 결합된다. The second conductor 16 is coupled to the upper surface of the case 10 at a height lower than that of the first conductor 15.

바이메탈(20)은 그 일단부가 상기 제1도전체(15)의 상단에 너트 등에 의해 분리가능하게 결합되고, 그 타단부는 상기 제2도전체(16)의 상단에서 이격된다.One end of the bimetal 20 is detachably coupled to the upper end of the first conductor 15 by a nut or the like, and the other end thereof is spaced apart from the upper end of the second conductor 16.

이 바이메탈(20)은 도전성재질의 상부부재(21) 및 하부부재(22)가 합쳐지고, 상부부재(21)는 그 열팽창율이 하부부재(22)의 열팽창율보다 높은 도전성재질로 이 루어진다. 이에 의해, 가열유닛(30)에 의해 바이메탈(20)이 가열되면 바이메탈(20)은 상부부재(21)의 열팽창율이 하부부재(22)의 열팽창율 보다 높기 때문에 하부방향으로 휘어진다. The bimetal 20 is composed of an upper member 21 and a lower member 22 made of a conductive material, and the upper member 21 is made of a conductive material whose thermal expansion rate is higher than that of the lower member 22. . As a result, when the bimetal 20 is heated by the heating unit 30, the bimetal 20 is bent in the lower direction because the thermal expansion rate of the upper member 21 is higher than that of the lower member 22.

가열유닛(30)은 티라이트 등과 같은 열을 발생시켜, 상기 바이메탈(20)의 하부에 배치되어 열을 가한다. The heating unit 30 generates heat such as tealight and is disposed below the bimetal 20 to apply heat.

그리고, 표시유닛(50)은 시각적 및 청각적으로 상기 바이메탈(20)의 작동 상태를 표시함으로써, 피학습자에게 물질의 열팽창 원리를 보다 쉽고 파악할 수 있게 한다. In addition, the display unit 50 visually and audibly displays the operating state of the bimetal 20, thereby making it easier for the learner to grasp the thermal expansion principle of the material.

표시유닛(50)은 건전지 등과 같은 전원(40), 이 전원(40)에 전기적으로 접속된 스피커(51) 및 발광체(52)를 포함한다. The display unit 50 includes a power source 40 such as a dry cell, a speaker 51 and a light emitting body 52 electrically connected to the power source 40.

전원(40)은 케이스(10)의 내부 수용공간에 수용되고, 이 전원(40)에는 서로 다른 색상의 제1 및 제2 전선(40a, 40b)가 인출되어 있다. The power source 40 is accommodated in the inner accommodating space of the case 10, and the first and second wires 40a and 40b of different colors are drawn out to the power source 40.

스피커(51)는 케이스(10)의 외측에 부착되고, 이 스피커(51)에는 서로 다른 색상의 제1 및 제2 전선(51a)이 인출되며, 상기 제1전선(51a)은 전원(40)의 제1전선(40a)과 접속되고, 상기 제2전선(51b)은 제1도전체(15)의 하단에 결합되는 와셔(17)에 접속된다. The speaker 51 is attached to the outside of the case 10, and the first and second wires 51a of different colors are drawn out to the speaker 51, and the first wire 51a is a power source 40. Is connected to the first wire 40a, and the second wire 51b is connected to a washer 17 coupled to the lower end of the first conductor 15.

발광체(52)은 LED, 필라멘트전구 등과 같은 다양한 발광수단이 이용되고, 상기 케이스(10)의 외측으로 그 발광부가 노출되게 설치되며, 이 발광체(52)에는 제1 및 제2 전선(52a, 52b)이 인출되고, 상기 제1전선(52a)은 제2도전체(16)의 하단에 결합된 와셔(18)에 접속되며, 상기 제2전선(52b)은 전원(40)의 제2전선(40b)과 접 속된다. The light emitter 52 may be provided with various light emitting means such as an LED, a filament bulb, and the like, and the light emitting part may be exposed to the outside of the case 10. The light emitter 52 may include first and second wires 52a and 52b. ) Is drawn out, the first wire (52a) is connected to the washer 18 coupled to the lower end of the second conductor (16), the second wire (52b) is a second wire of the power source (40) 40b).

상기 전원(40)의 제1전선(40a), 스피커(51)의 제1전선(51a), 발광체(52)의 제1전선(52a)은 예컨대, 검은색 등과 같이 동일한 색상으로 이루어지고, 마찬가지로 전원(40)의 제2전선(40b), 스피커(51)의 제2전선(51b), 발광체(52)의 제2전선(52b)도 예컨대 빨간색 등과 같이 동일한 색상으로 이루어지며, 상기의 제1전선(40a, 51a, 52a)들과 제2전선(40b, 51b, 52b)들은 서로 다른 색상으로 구분됨으로써, 저학년의 피학습자라도 그 조립 및 분해를 보다 용이하게 할 수 있다. The first wire 40a of the power source 40, the first wire 51a of the speaker 51, and the first wire 52a of the light emitting body 52 are formed of the same color, for example, black, and the like. The second electric wire 40b of the power supply 40, the second electric wire 51b of the speaker 51, and the second electric wire 52b of the light emitting body 52 are also made of the same color, for example, red color. The wires 40a, 51a, 52a and the second wires 40b, 51b, 52b are distinguished by different colors, so that even a lower grade learner can more easily assemble and disassemble the wires.

이상과 같이 구성된 본 고안의 열팽창학습교구는 가열유닛(30)에 의해 바이메탈(20)이 열을 받으면, 바이메탈(20)은 그 상부부재(21)가 하부부재(22) 보다 높은 열팽창율을 가지므로 바이메탈(20)이 하부로 휘어지고, 이에 의해 전원(40)이 제1 및 제2 도전체(15, 16)를 통해 스피커(51) 및 발광체(52)로 통전되어 스피커(51) 및 발광체(52) 각각이 그 청각적 및 시각적 표시를 발생하여 학습자로 하여금 열팽창의 원리를 보다 쉽고 재미있게 알려줄 수 있다. In the thermal expansion learning tool of the present invention configured as described above, when the bimetal 20 receives heat by the heating unit 30, the bimetal 20 has a higher coefficient of thermal expansion of the upper member 21 than the lower member 22. Therefore, the bimetal 20 is bent downward, whereby the power source 40 is energized through the first and second conductors 15 and 16 to the speaker 51 and the light emitter 52, thereby providing the speaker 51 and the light emitter. (52) Each of which generates its auditory and visual indications, making it easier and more fun for learners to inform the principles of thermal expansion.

상기와 같은 본 고안은, 저학년의 학생들도 물질의 열팽창 원리를 보다 쉽고 재미있게 학습함과 더불어, 그 학습 고취 능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The present invention as described above, the students in the lower grades, while learning the thermal expansion principle of the material more easily and fun, there is an effect that can improve the ability to promote learning.

Claims (4)

케이스;case; 상기 케이스의 상부면에 체결된 제1도전체;A first conductor fastened to the upper surface of the case; 상기 케이스의 상부면에 상기 제1도전체로부터 이격되어 체결되고, 상기 제1도전체 보다 낮은 높이를 가진 제2도전체;A second conductive member spaced apart from the first conductive member on an upper surface of the case and having a lower height than the first conductive member; 일단부가 상기 제1도전체의 상단에 결합되고, 타단부는 상기 제2도전체에서 이격되며, 상부부재 및 하부부재가 합쳐지고, 상부부재의 열팽창율이 하부부재의 열팽창율보다 높은 바이메탈; A bimetal having one end coupled to an upper end of the first conductor, the other end spaced apart from the second conductor, an upper member and a lower member joined together, and a thermal expansion rate of the upper member higher than that of the lower member; 상기 바이메탈의 하부에 열을 가하는 가열유닛; 및 A heating unit applying heat to the lower part of the bimetal; And 상기 제1 및 제2도전체에 전기적으로 접속된 표시유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이메탈을 이용한 열팽창 학습교구. And a display unit electrically connected to the first and second conductors. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 표시유닛은 전원, 상기 전원에 전기적으로 접속된 스피커 및 발광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이메탈을 이용한 열팽창 학습교구. And said display unit includes a power source, a speaker and a light emitter electrically connected to said power source. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 전원은 상기 케이스의 내부 수용공간에 수용되어 서로 다른 색상의 제1 및 제2 전선이 인출되고, 상기 스피커는 상기 케이스의 외측에 부착되어 서로 다른 색상의 제1 및 제2 전선이 인출되며, 상기 발광체는 상기 케이스의 외측으로 그 발광부가 노출되게 설치되어 제1 및 제2 전선이 인출되고, The power is accommodated in the inner accommodating space of the case to draw the first and second wires of different colors, and the speaker is attached to the outside of the case to draw the first and second wires of different colors. The light emitting body is installed so that the light emitting portion is exposed to the outside of the case, the first and second wires are drawn out, 상기 전원의 제1전선과 상기 스피커의 제1전선이 접속되며, 상기 스피커의 제2전선이 제1도전체에 접속되고, 상기 발광체의 제1전선은 제2도전체에 접속되며, 상기 발광체의 제2전선과 상기 전원의 제2전선이 접속되는 것을 특징으로 하는 바이메탈을 이용한 열팽창 학습교구. A first wire of the power source and a first wire of the speaker are connected, a second wire of the speaker is connected to a first conductor, a first wire of the light emitter is connected to a second conductor, and A thermal expansion learning aid using bimetal, characterized in that the second wire and the second wire of the power source are connected. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 전원의 제1전선, 스피커의 제1전선, 발광체의 제1전선은 동일한 색상으로 이루어지고, 상기 전원의 제2전선, 스피커의 제2전선, 발광체의 제2전선은 동일한 색상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 바이메탈을 이용한 열팽창 학습교구. The first electric wire of the power source, the first electric wire of the speaker, and the first electric wire of the light emitting body are made of the same color, and the second electric wire of the electric power source, the second electric wire of the speaker, and the second electric wire of the light emitting body are made of the same color. Thermal expansion learning aid using bimetal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109545048A (en) * 2018-12-27 2019-03-29 钱俊伟 A kind of metal wire expansion demonstration device applied to student instruction
CN113450622A (en) * 2021-07-06 2021-09-28 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 High-temperature high-speed model launching device and method
CN114241861A (en) * 2021-11-30 2022-03-25 曹臻 Thermal expansion and cold contraction demonstration teaching aid

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