エネルギー変換に関する技術

〜エネルギー変換に関する技術の歴史〜

人間は長い歴史の中で、さまざまなエネルギー資源から熱や光、動力などを得て、活用して来ました。

エネルギー変換に関する技術の学習では、目的に合わせてエネルギーを変換し活用する技術を学習します。

そして、エネルギー変換を利用したもの作り（今回は非常時における携帯用ラジオセット）を通して、エネルギーを有効に活用する方法を考えていきましょう。

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1700年代の歴史

1世紀頃 蒸気機関の発明（ヘロン）アイオロスノのたま

6〜7世紀 火薬の発明（中国）硝酸カリウム・硫黄・木炭

14世紀 機械時計の発明 振り子式 他は砂時など

1712年 蒸気機関の発明（トーマス・ニューコメン）イギリス

1769年 蒸気機関の改良（ジェームスワット）

1776年 エレキテルの作製（平賀源内）

1792 年 ガス灯の発明（ウイリアムマードック）

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三年技術家庭科 エネルギーについて

技術科 教諭 弓桁義雄

１８００年 電池の発明（アレサンドロボルタ）イタリア

１８０４年 蒸気機関車の開発（リチャードトレビシック）

イギリス

１８０８年 電灯の発明（デーヴィ）アーク灯 イギリス

１８１０年代 自転車の発明（ドライス）ドイツ 木製

まんねんじめいしょう

１８５１年 万年自鳴鐘の発明（田中久重） 機械式置時計

１８６０年 ガスエンジン（内燃機関）の開発

１８６８年 乾電池の原形の発明（ルクランシェ） イギリス

1800年代の歴史 Ｐ.92

1800年代の歴史

１８７２年 ガス灯の登場（横浜）

１８７８年 電灯の登場（東京）

１８７７年 ４サイクルエンジンの特許取得（ニコラウスオットー）

ドイツ

１８７９年 白熱電球の実用化（トーマスエジソン）アメリカ

１８８４年 蒸気タービン発動機の発明（チャールズアルジャーノンパーソンズ） イギリス

１８８７年 ガソリンエンジンの四輪自動車を開発（ダイムラー）ベンツドイツ

１８９０年 木製人力織機の発明（豊田佐吉）

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1900年代の歴史

１８９０年 炭素電球の製造

１９０３年 有人飛行の成功（ライト兄弟）アメリカ

１９０４年 二極真空管の発明（ジョンフレミング） イギリス

１９２６年 電波指向方式アンテナの発明

１９４８年 トランジスタの発明

１９８９年 青色LEDの発明

１９９３年 高輝度青色LEDの開発

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※このようにエネルギーをその用途に合わせて変えていくことをエネルギー変換という。

Ｐ.94 エネルギーの利用

※エネルギーとは、仕事をする能力のこと。

自然界のエネルギー

→水力、風力、太陽光、太陽熱、波力、

石油

エネルギー資源の種類

これらをそれぞれの用途に合わせたエネルギーに変換する。

例）電気、ガソリンなど

一次エネルギー

二次エネルギー

p.96 4図

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火力発電

蒸気機関と同じで重油を燃やして水を蒸発させ高温高圧のガスとなり膨張力でタービンを回す

原子力発電 核分裂によって非常に高いエネルギーが発生して、そのエネルギーによって水を蒸発させ出て来た高温、高圧のガスを利用してタービンを回

し発電し送電する

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原子力発電（詳しく説明） 核分裂によって非常に高いエネルギーが発生して、そのエネルギーによって水を蒸発させ出て来た高温、高圧のガスを利用してタービンを回し発電し送電する

※核分裂→核のエネルギー源はウラン

①これに中性子一個を加えると、核分裂を起こす。

②この分裂により、大きな熱エネルギーが発生する。

これにより、次々に中性子が発生し、核分裂を起こしていく。

◎この時、放射能が発生する。

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風力発電

自然の力でプロペラを回してその力で発電する。

太陽光発電

太陽光のエネルギーを直接利用、ソーラーパネルに光が当たると半導体の電子が動き、電気が起きる。

バイオマス発電

化石燃料以外のゴミや生木などを燃やして、水を蒸発させて電気を作る。また燃料を発酵させたり、生物科学的にガスを蒸発させ、それを燃焼させエネルギーを作る。

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エネルギー資源の種類

一次エネルギーを二次エネルギーに変えるものの代表として石油がある

※炉の中で、石油を加熱して、その軽さによって区分する。

〜化石燃料について〜 化石燃料の問題点 ①石油には、資源限度があり枯渇の恐れがある。

②燃焼により、二酸化炭素が発生し、地球温暖化の原因になる。

エネルギー資源の種類

一次エネルギーの中で化石燃料の問題①から考えると…

再生可能エネルギーが必要になっている

再生可能エネルギーには三つの種類がある

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再生可能エネルギーの種類

石油代替エネルギー

石油に変わるエネルギー（国産エネルギーとして期待されている）

炭素、原子力、天然ガス

再生可能エネルギー

水力、太陽光などエネルギー資源として永久的にしようかのなもの

太陽光発電、風力発電、バイオマス発電など 新エネルギー

石油に変わるエネルギーではあるが、現在ではまだ実現ないもの

波力発電、海岸温度差熱発電

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Ｐ.98,99

二次エネルギーの利用

家庭や社会 二次エネルギーを変換して利用

例）電気エネルギー→照明器具→光エネルギー に変換

ガス→ガスコンロ→熱エネルギー に変換

エネルギーを動力に変換する時の進展

（原動機）

水力、風力、火力など自然界のエネルギーを機械エネルギーとし、

動力を得るもの（エンジン）

外燃機関:機関の外で燃料を燃焼させ、発生した蒸気エネルギーを利用するもの

内燃機関:機関の内で燃料を燃焼させ、直接利用するもの

※機械とは 機械の特徴 〈基本的な考え方〉 • 仕組みによっていつも決まった動きをする • 人間にとって役に立つ仕事をする • 予想される外力が関わっても変形しない物体の組み合わせ

機械を使う理由

• 早く楽に正確に仕事ができる • 人間の労力は少なく、多くの仕事ができる • 人間には出せない大きな力が出せる • 操作の自動化が可能である

外燃機関

内燃機関

内燃機関の種類

内燃機関 ピストン 機関

噴射推進機関

ガソリン機関・・・自動車、オートバイ

ディーゼル機関・・・自動車（軽油）

重油機関・・・船、船舶

ジェット機関

ロケット機関

※ジェット機関とロケット機関の違いは、機関の内部に酸素や燃焼材が入っているのが ロケット機関で、酸素を外から取り入れる機関をジェット機関という

エネルギー変換と効率

今まで学習して来たエネルギーは限りのあるエネルギーである。

→このようなことから、エネルギーは有効利用しなければならない。

そこで、エネルギーを変換する時、有効にエネルギーの割合をエネルギー変換率という。

※この効率を上げるために日々努力している。

エネルギー変換率（％）＝出力エネルギー➗入力エネルギー×100

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ご清聴ありがとうございました

貴重な質問や意見をよろしくお願いします