学研　大人の科学メールマガジン　No.45

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大人の科学メールマガジン　No.45　　　　　　　　　　　　　平成16年10月8日発行
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　こんにちは。学研の湯本です。10月になったと思ったら、東京は雨が続き、めっき
り涼しくなりました。いよいよ秋ですね。11月の大人の科学発売日が間近に感じられ
ます。

- Contents -
　 01 -「スターリングエンジン」開発ストーリー（２）----気密性の確保
　 02 -「からくり段返り人形」開発ストーリー（２）----内部構造のひみつ
　 03 -「スターリングエンジン」「からくり段返り人形」先行予約価格決定！

【01】……………………………………………………………………………………………
　　「スターリングエンジン」開発ストーリー（２）----気密性の確保
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　さて、骨董品のスターリングエンジン体験に感動し、いつかこんな商品を作りたい
と思いつつ、しばらく時間がたってしまいました。そんなとき、高校生が思い思いの
スターリングエンジンを自作してレースを行う大会があるというニュースを知り、す
ぐにその大会の指導をしている先生に連絡を取って会いに行きました。そこで見たも
のは、まさに手作りのスターリングエンジンであり、どれも高校生の創意工夫が凝ら
されたものばかりでした。私たちも、このスターリングエンジンに勇気づけられて、
「大人の科学」の新商品としての開発を決意したのです。実は、スターリングエンジ
ンの重要な部品であるディスプレーサーにスチールウールを使うというアイデアは、
このとき教えていただいたものでした。
　そこで早速試作にとりかかり、試作品を立て続けに３つ作りました。スターリング
エンジンは、「温められて膨張した空気が移動するとき、冷却されて収縮する性質」、
またこの逆に、「冷却されて収縮した空気が移動するとき、温められて膨張する性質」
を利用したエンジンです。効率よく動かすためには、空気の通り道に断熱性に富んだ
ものを置いておく必要があります。これがディスプレーサーと呼ばれる部品です。以
前見た模型ではディスプレーサーにガラスが使われていましたが、これだとかなり重
くなります。軽くて断熱効果に富んだ素材というのはなかなかないのですが、スチー
ルウールというのはこの条件を満たした非常に良い素材だったのです。

初期のスターリングエンジン試作品（３つ作ったうちの最後のもの）
http://shop.gakken.co.jp/otonanokagaku/mailnews/img/45-st.jpg

　スターリングエンジンを作るときに一番大切なのは、シリンダーとピストン部分の
気密性をどう確保するかです。ピストンが空気の膨張・収縮によって動きますので、
この周りから空気が漏れるようでは、力が出ないどころか動作すら怪しい状態になっ
てしまいます。当初、この気密性を確保するために、ガラスの注射器を使って実験し
ていました。

　ガラスの注射器の気密性は極めて優れています。そこで、これを使って試作品を作
り、実験を重ねました。ところが、ガラス製のシリンダーを使うと、熱している間に
割れてしまうということが起きるのです。最初はどうして割れるのか良くわからなか
ったのですが、最終的に、シリンダーのふたの部分にプラスチックを使ったのが原因
だということで落ち着きました。ガラスとプラスチックの熱膨張率はかなり違うため
に、熱がプラスチックのふたの部分に達した段階でガラスを割ってしまうということ
のようでした。

　結局ガラスはあきらめるしかなくなってしまいました。それでは何を素材にしてピ
ストンとシリンダーを作ればいいのか。この状態になると、頭で悩んでもなかなか答
えは見つかりません。そこで、実際の商品でどんなものが使われているかを調べてみ
ることにしました。気密性と耐久性が必要な部品として、どんなものが使われている
のか、ということを調べているうちに、電磁ポンプの稼動部分に真鍮（しんちゅう）
製のものが使われているということを知り、これを真似てみることにしました。さら
に、気密性を保つためには、真鍮の表面にフッ素で膜を作り、その厚みで気密性を調
整しているということもわかりました。

　そこで、同じように真鍮製のピストンとシリンダーを作りました。これはまずギリ
ギリのレベルまで気密性をもてるように設計しますが、最後はフッ素加工の厚みで調
整します。今回のスターリングエンジンは、最終的に100分の2mmというレベルでの調
整となりました。これで、ガラスほどではありませんが、キットとして十分な気密性
を確保することに成功いたしました。（続く）

前回ご覧いただいたものと別の動画を撮影いたしました。こちらもぜひご覧ください。
=>for WindowsMediaPlayer
http://shop.gakken.co.jp/otonanokagaku/move/engine2_hight.wmv（ブロードバンド）
http://shop.gakken.co.jp/otonanokagaku/move/engine2_low.wmv（ナローバンド）

=>for RealPlayer
http://shop.gakken.co.jp/otonanokagaku/move/engine2_hight.rm（ブロードバンド）
http://shop.gakken.co.jp/otonanokagaku/move/engine2_low.rm（ナローバンド）

【02】……………………………………………………………………………………………
　　「からくり段返り人形」開発ストーリー（２）----内部構造のひみつ
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　からくり段返り人形の特許については、最終的に特許が下りたわけではありません
が、申請書類が受理されて、Patent Reservedという状態になりましたので、ようや
くお話しすることができるようになりました。

　しくみの基本は、パチンコの釘と玉の関係を想像していただけるとわかりやすいと
思います。人形の体の中で、粘性のためにゆっくりと移動していく水銀と同じように、
重心を移動させるためには、鉄球を体の中でゆっくり移動させなければなりません。
これを実現するために、釘の間を跳ねながら落下していくパチンコ玉のように、鉄球
の通り道に交互に羽状の突起を出し、その間を鉄球が落下していくという方法を考え
ました。

　構造は実に単純だったのですが、これを調整するのは本当に大変でした。特にパチ
ンコの「釘」に当たるパーツの間隔や数を調整するのは、実験を繰り返して微調整し
ていくしか方法がなく、「これで本当にゴールにたどり着けるのか」と悶々としなが
ら、実験をしては調整し、また実験をするという繰り返しに明け暮れました。この開
発の過程は、おそらく江戸時代のからくり人形師の試行錯誤とそんなに変わらないも
のだったのではないかと思います。

　こうして、何とか満足できる状態にたどりつけたのは、実験を開始してから３か月
後のことでした。（続く）

こちらも新バージョンの動画を撮影いたしましたので、ぜひご覧ください。
=>for WindowsMediaPlayer
http://shop.gakken.co.jp/otonanokagaku/move/dan2_hight.wmv（ブロードバンド）
http://shop.gakken.co.jp/otonanokagaku/move/dan2_low.wmv（ナローバンド）

=>for RealPlayer
http://shop.gakken.co.jp/otonanokagaku/move/dan2_hight.rm（ブロードバンド）
http://shop.gakken.co.jp/otonanokagaku/move/dan2_low.rm（ナローバンド）

【03】……………………………………………………………………………………………
　　「スターリングエンジン」「からくり段返り人形」先行予約価格決定！
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　10月18日からの先行予約の価格が決定いたしました。

・スターリングエンジン　9800円（税込）のところ先行予約特別価格8820円（税込）
・からくり段返り人形　　5980円（税込）のところ先行予約特別価格4800円（税込）

でご提供いたします。さらに、送料無料、代引きの場合は代引き手数料も無料となり
ます。10月25日には、一般予約が開始されますが、この段階では通常価格での予約と
なります。この価格でのご提供は今回のメルマガ会員限定先行予約のみとなりますの
で、ぜひこの機会にご予約ください。よろしくお願いいたします。

（株）学習研究社
科学ソフト開発部教材企画開発室　湯本博文
e-mail:otonanokagaku@gakken.co.jp