浮沈子を利用した握力計


 これは、平成8年の夏、息子と二人で作った夏休みの工作の紹介です。そして、“サイエンス山口−創造の部”で『奨励賞』をいただき、さらに『全国発明工夫展』に出品されました。
 浮沈子は、楽しいオモチャです。
 昔、見た物は透明なガラスビンに入ってビンの口のところにゴムシートで蓋がしてありました。なかには色のついた小さなガラス製の浮沈子が浮いていました。ゴムシートの所を押すと、中の浮沈子が沈む。手を離すと上昇する・・そのような物でした。

 最近は、ペット(PET)ボトルの“あきびん”が容易に入手できるので、家庭でも簡単に作る事ができますね。用意する物はペットボトルの口から入る小さなガラスビン(なければなんでも良い)と、水だけです。

《浮沈子の原理》
 浮沈子の入った密閉された容器のどこかが押されて、容器の中の圧力が上がると、浮沈子の中の気体の体積が小さくなり、浮沈子を浮かせている浮力が減少し浮沈子は沈んで行きます。
 容器のどこかが押されれば、容器内はすべて同じ圧力がかかります。(パスカルの原理)、また圧力に比例して気体の体積は減少します。(ボイルの法則)
 さて、ここまでは単なる浮沈子ですが、これでは浮くか沈むかだけで、ちっともおもしろくありません。子供達はすぐ飽きて投げ出してしまいます。
 そこで、“ひとくふう”してみました。
 浮沈子に鎖を取り付けて、圧力に比例して沈む深さが決まるようにしてしまいした。はじめはPETボトルだったのですが、そのままではちょっとおもしろくないので、握力計にしてしまいました。
 ボイルの法則パスカルの法則が楽しめます。


【用意する物】

 アクリルパイプ  21mm(外径)×18mm(内径)×1,000mm(長さ)
 PETボトル
 ホース(マカロニホース) カクダイ#5780
 ポンプ(血圧計用)
 ニップル(ミニ取出し) カクダイ#0573B
 アルミチェーン      マンテル
 
 試験管(15mm)
 アクリル用接着剤(または、ジクロロメタン)


【工作】

(ポンプ)の加工
 血圧計用のポンプを流用します。血圧計用のポンプは空気を送れるように逆止弁が吸気口と排気口に2個ついています。これは普段はジャマなので、排気口側は取り外し、吸気口側は塞いでおけるようにします。

(パイプの加工)
 パイプの下部にアクリル板(5mm程度)を円形に切ったものを接着して密閉します。

《板の加工》
 A・B、2枚の板を重ねて、22mmの木工キリで穴をあけます。1枚目は貫通し、2枚目は途中で止めます。木工ボンドと併用してステンレス木ビスで図のように組み立てます。穴からアクレルパイプを差し込んでから、“ミニ取出し”をねじ込み、マカロニホースを取り付けます。ポンプ側は太いので、ホースをガスライターなどで暖めてから挿入します。ホースバンドは不要です。

《浮沈子の製作》
 試験管の底から5cmくらいの所を、バーナーで過熱して細くします。冷めてから切断してもう一度バーナーで過熱して切断面をきれいに丸めます。
 ステンレスの針金(1.6mm魚串)を図のようにまげて、95cmに切った鎖を取り付け、浮沈子の穴から差し込んで固定します。

《水を入れる。》
 パイプの上部のキャップを取り(このとき、浮沈子はまだ入れない)、ポンプの給気口のネジを外して、バケツの中に入れてポンプを操作します。何度か握ると水がポンプに入り逆止弁が働き始めると水は握るたびに、どんどん入って行きます。このとき、装置内から空気を追い出すため、給気口を下に向けておくことが肝心です。何度か握るとパイプの中にまで水が入り、上端近くになってから、鎖、浮沈子の順で静かにいれます。
 すぐ蓋ができるようにアクリルパイプの上にキャップを乗せて、さらにポンプを握ると水かあふれて来ますから、すぐにキャップをねじ込んでしまいます。
※装置内に空気が残らないようにするのがコツです。


【材料詳細】

《アクリルパイプ》  透明メタクリルパイプ
            14-3053 C 21mmφ×18mmφ×1m 10本組4,100円

《ホース》  マカロニホース
            カクダイ#5780 6.5mm×5mm×10m 1本1,480円

《ポンプ(血圧計用)》
            医療器具店より購入、1個100円

《ニップル》  ミニ取出し   カクダイ#0573B M6×1.0 1個60円
           または、カクダイ#0573  M6×1.0 10個入り700円

《アルミチェーン》   ニッサチェイン AS8 30m 2,850円
             各色あります。ここでは金色を使いました。

《板》  ラワン材 15mm×210mm×190mm 1枚   2,000円くらい

《接着剤》 アクリル板用接着剤
       なければ、ジクロロメタン


【メーカー連絡先】

       株式会社 ニッサ チェイン
           本社 〒577 東大阪市友井4丁目3番23号  TEL.06-722-8221
                                 (FAX.06-723-1746)

       株式会社 カクダイ
           本社 〒550 大阪市立売堀1丁目4番4号   TEL.06-538-1121
                                 (FAX.06-538-3367)

   または、株式会社 一屋
              〒740 岩国市麻里布町6丁目7番27号 TEL.0827-22-1800
                                 (FAX.0827-22-1801)
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