“ぷち発明“をいかした教材としてのサボニウス型風車風力発電実験機

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1 “ぷち発明“をいかした教材としてのサボニウス型風車風力発電実験機
川村康文、小林昭智（東京理科大学） 松林昭（光華女子学園光華小学校） 藤原清（ＮＰＯ法人サイエンスＥネット） ７月３１日 発表者　　岡　茉由理

2 １．はじめに 風力エネルギーの利用 かなり以前から 風車：（英）Wind mill・・・風+粉ひき
灌漑（かんがい）に用いられたキンデルダイク-エルスハウトの風車群 （ 揚水風車 （

3 風車による発電 化石燃料を用いない発電 エネルギー変換効率40％ バードストライクの問題・・・ 騒音問題・・・ サボニウス型風車に注目！！
1887年　Ｊ・ブライス（英） 初　風車を使って発電 1988年　CFブラッシュ（米） 直径17m多翼型　12kW発電 化石燃料を用いない発電 エネルギー変換効率40％ バードストライクの問題・・・ 騒音問題・・・ 風の通り道→渡り鳥の飛行経路でもある （ サボニウス型風車に注目！！

4 川村（2003）のサボニウス型風車風力発電実験機
風力発電の学習教材（発電機：モーター） →リアリティがない！！（扇風機、仰ぐ、息・・・） 自然に吹く風を利用して、手軽に自作できる 風力発電実験機の開発を目指す！！ これまで　 川村（2003）のサボニウス型風車風力発電実験機 スーパーサイエンスハイスクール（ＳＳＨ）校 サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト（ＳＰＰ） サイエンスレンジャー活動 川村（2006）のペットボトル利用した 　　　　　　　小型サボニウス型風車風力発電実験機 出前実験教室 自然風ＯＫ だけど大掛かり・・・ ドライヤーの風を利用・・・ 自然に吹く風で！！！

5 ２．手軽に作れるサボニウス型風車風力発電実験機
２．手軽に作れるサボニウス型風車風力発電実験機　 サボニウス型風車の特徴 抗力 パドル（抗力）型風車 サボニウス型風車 回転効率が良い！！

6 サボニウス型風車の３つの特徴 水平軸プロペラ型風車 微風でも回転をはじめる 風向きを問わない 風切り音が出ない 微風では回転しない 風向きは一方向 風切り音が騒音

7 作り方 材料

8 ①円形スポンジにプーリーを取り付ける ②円形のスポンジにバケットを取り付ける ③バケットにマジックテープを貼る

9 ④モーターにＬＥＤや 電子メロディーをつなぐ ⑤タッパーに金属棒を通し、モーターを取り付けてモーターとプーリーに輪ゴムを掛ける 完成

10 ３．サボニウス型風車風力発電実験機の性能 実験１ 発光ダイオードの点灯 風速2.3m/s（回転数247.1rpm）以上で点灯
風速と電力の関係 実験１　発光ダイオードの点灯 風速2.3m/s（回転数247.1rpm）以上で点灯 →授業場面を想定してのデータ 実験２　電子メロディーを鳴らす 風速2.0m/s（回転数172.2rpm）以上で鳴る

11 ４．サボニウス型風車風力発電実験機を用いての実践
東京理科大学理学部の授業「講義実験」での実践 実施日　2008年1月17日木　４限 サボニウス型風車の理論を解説 180名の受講生2人１台で風車を作成＆発電実験 表２．　生徒に対するアンケート結果 授業でのアンケート（結果の数字は人数） 「授業で用いたサボニウス型風車風力発電実験機を、あなたはどのように利用すると良いと思いますか？」 97％の学生が肯定的な回答 自由記述「とても楽しく、これまで環境問題への対処は諦めていたが、これで自分たちも何かができそうだと感じた」

12 親子で楽しむエネルギーフェスタ2008・工作教室での実践「フィンランドのサボニウス博士が発明した風力発電機を 親子で作っちゃいましょ！」
2008年3月23日（日）　「親子工作教室」 松林さんが講師を担当 サボニウス型風車を用いて電子メロディーを鳴らす。発行ダイオードを点灯する。 子どもの様子・・・すごく感動していた。すごく喜んでいた。

13 参加者（父親13人、母親7人、子ども25人）20組 子ども内訳 多くの子どもが楽しかったと回答 物理分野の学習 一般的には好まれていない
　　　　　→18組アンケート回答 子ども内訳 （小1　3人、小2　2人、小3　3人、小4　3人、小5　5人、小6　1人） 「サボニウス型風車を作ってみて楽しかったですか？」 とても楽しかった　９人 楽しかった　　　　　７人 参加した子どもの声 「サボニウス風車を作るのは大変だけど電子メロディーの音が出たときは嬉しかった」 「もっと少ない風でも発電できるような風車に改良してくれたら嬉しい」 「地球に優しい風力発電に興味を持った」 多くの子どもが楽しかったと回答 物理分野の学習 　　　　この教材を用いたエネルギー学習は好評 一般的には好まれていない

14 理科学習においてのみならず、 　総合的な学習の時間や社会科教育においても！！ 実験を通し、エネルギー・環境問題に子どもたち自身が科学技術を用いて貢献できる！！ 　　　　　　　　　　　　　　　　→体感してくれたのでは？

15 5．おわりに エネルギー環境教育の実験教材→豊富ではない 今回開発したような教材を作成し続ける →やがて、豊富になるのでは？？
　　　　　　　　　　　　→やがて、豊富になるのでは？？ 「ぷち発明」の方法による教材の開発→おおむね好評 身のまわりの材料→安価！！ 手順が簡単→理科の教員でなくても指導しやすい！！ 児童・生徒が個別に実験 実践的な学び 自宅でも知識を深められる 子どもたちが少しでも環境に優しいエネルギーに興味・関心を！

16 今後の展望 風力発電の開発 仰ぐ 扇風機 息で吹く 自然の風 今後教材を作成するにあたって それが開発された目的に乗っ取るように
風力発電の開発　 仰ぐ 　　　　　　　　　　　　　扇風機 　　　　　　　　　　　　　息で吹く 自然の風 今後教材を作成するにあたって 　　それが開発された目的に乗っ取るように 現実的でない発電 現実的 環境に優しいエネルギーのイメージ