カテゴリー: 電気電子コラム

今回は、今話題の燃料電池の原理としくみについてお話します。、
（１）発電の原理
　　 燃料電池はどのように発電しているのか、それは一言で言うと“水の
　 電気分解の逆”です。水を　電気分解すると水素と酸素が発生すのは
　 よく知られていますが、燃料電池はそれとは逆に、水素　と酸素を科学
　 反応させて電気をつくり出す装置です。水素と酸素で、電気を発生し、
   且つ、水蒸気　以外には副生物が出ず、非常にクリーンなエネルギー
　 です。ただし、酸素は空気中に存在するもの　を利用しますが、水素は
　 自然界において単体では存在しません。その為、現在はLPガス、灯油
   天然ガスなどの化石燃料を改質し、水素を抽出して利用しているため
　 水素の生成段階で二酸化炭素を排出しています。
   また、発電時に生じる熱を利用することができる、高効率コージェネレ
    ーションシステムです。
（２）燃料電池のしくみ
　　１） 改質器を使用し、LPガスや灯油などの化石燃料から燃料電池の
       燃料となる水素を生成します。（同時に二酸化炭素も発生）
　　２） 空気極と燃料極は気体を通す構造をしており、燃料極には水素
　     (2H2）、空気極には酸素（O2）が入ります。
    ３） 水素は燃料極中の触媒の働きで、電子（４ｅ-）を切り離して水素イ
        オン（４Ｈ＋）になります。電解質はイオンしか通さないという性質
        を持っているため、切り離された電子は電線に放出されます。 
    ４） 放出された電子は、電線を通り、このとき電子が流がれ、電流が
        じます。この現象が発電になります。
    ５） また、電解質の中を移動した水素イオン（４Ｈ＋）は、電気的に不
       安定な為、電線を通じて戻ってきた電子(４ｅ-)を取り込み、反対側
       の空気極に送られた酸素（O2) と結合して、水（2H2O)になります
    ６） さらに、水素と酸素が結合し水が生成するときに熱が発生します

      
  　この燃料電池は、最近は家庭でも普及しており、発電で得た電気と
　　発電の時に発生する熱を利用したコージェネレーションシステムとして
　　いるエネファームが、炭酸ガス削減による地球温暖化防止に貢献して
　　います。
　　　　　　　　　　　　　あなたも一台いかがですか。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　読売理工医療福祉専門学校　電気電子学科

　先日おこなわれた洞爺湖サミットでは地球温暖化防止のため、温室効果ｶﾞｽを削減する努力をすると採択されました。そこで、今回はCO2削減を削減して地球に優しい給湯システムエコキュートについてお話します。

エコキューとは「火を燃やさないでお湯を沸かす」システムです。みなさんが使っているエアコンの原理であるヒートポンプをつかってお湯を沸かします。ただし、エアコンなどで使っている冷媒のフロンなどでは高温が高率よく得られません。そこで、CO2を冷媒にすることでその問題をクリヤしました。

CO2に高圧（１００気圧位）をかけると、気体と液体の中間の超臨界状態になり、大きな温度差での加熱が容易になります。これを使って水を加熱し、９０℃以上のお湯にするのです。この方式は、ヒートポンプの原理で必要な熱を空気から取り込むので、CO2の排出はゼロです。ただし、ヒートポンプ用のモーターなどに電気が必要です。その電気の供給先である火力発電所などでCO2が排出されますが、燃焼による給湯器などよりは大幅に排出量が少ないシステムです。まさに「毒（CO2）をもって毒（CO2）を制す」です。

COP４のエコキュートの場合、従来の給湯器に比べるとCO2の排出量は３５パーセント程度ですみますので、大変クリーンなシステムで、省エネ効果も抜群です。

最近では、COP５前後のエコキュートも出来ていますので、地球温暖化防止と省エネにあなたも一台いかがですか。

読売理工医療福祉専門学校　電気電子学科　　　　　　　　

連日３０度を超える真夏日が続いています。
この季節を快適に過ごすにはエアコンは欠かせません。今回はエアコンについてお話しします。

エアコンはどうして冷房と暖房がスイッチ１つで切り替えられるのでしょうか。

冷房の時は、室内の空気の熱をくみ上げて、室外に出します。
暖房の時は、室外の空気の熱をくみ上げて、室内に出します。

この仕組みをヒートポンプといいます。

冷房を例にヒートポンプの原理を簡単に説明しましょう。

気体は圧力が上がると温度が上がり、圧力が下がると温度が下がります。

まず室外機で行われている原理です。

上の性質を利用して、エアコンの室外機にある圧縮機で冷媒を圧縮して高温高圧の気体を作ります。
この気体が室外機にある熱交換器で室外の空気に冷やされ中温高圧の液体になります。
その時、凝縮熱を放出します。
（空気中に冷えたコップを置いておくと、コップの回りの空気が冷やされて水滴になる現象と同じ）

次に室内機で行われている原理です。

室外機から送られた中温高圧の液体を室内機にある膨張弁で膨張させます。
すると周囲の空気から熱を奪い室内を涼しくします。
この時、奪う熱のことを蒸発熱といいます。
（圧縮された空気を噴射すると周囲の空気から熱を奪い冷たくなります。高圧エアボンベからエアを抜くと噴射口の周りが冷たくなる現象と同じ）

これをまた室外機で圧縮し、このサイクルをくりかえします。

 

このヒートポンプで使われる液体を「冷媒」といいます。

低温でも非常に蒸発しやすい液体です。
エアコンでは冷媒はフロンを使用しており、現在はオゾン層を破壊しにくい代替フロンHFCが使われています。

暖房はこのサイクルの逆を行います。

このようにヒートポンプは、室内または室外の空気の熱をくみ出して、その温度を上げ下げしています。

 

最近のエアコンは、COP(※)が７近くになる高効率のものも出てきており、消費電力も１０年前の半分ぐらいになりました。
また石油やガスを使う暖房器具を使うよりも、ランニングコストも半分ぐらいで済むヒートポンプのエアコンを使ったほうが経済的です。

次回は、ヒートポンプの原理を使った色々な、機器を紹介します。

(※)COPとは、エネルギー消費効率のこと。熱（暖房または冷房）出力を出すために使った入力（電気エネルギーを熱エネルギーに換算）の比。例えばCOP１０とは、１０の熱エネルギーを作り出すのに１の電気エネルギーを使ったという意味になります。　

・読売理工医療福祉専門学校:電気電子学科

もし電気が無くなったらどうしますか？どうなってしまいますか？
簡単には想像できないほど私達の生活と電気は密着しています。

下の図は家庭の中の簡単な電気の配線図です。
（画像は全てクリックすると拡大します）

電気工学科に通うとこの配線図が読め配線できるようになります。
そんなに難しくはありません。かるく学習してみましょう。

 

写真A:電力量計

よく家の外でグルグル周っているメーターです。電力を計量しています。
これが勢いよく周っていると電気代が心配になります。

 

写真B:分電盤

家庭ではおそらく総称してブレーカーなんて呼ばれているのではないでしょうか。
電子レンジとアイロン、ドライヤーなどを同時に使ったりすると「バチン！」という音とともに家中の電気が消えちゃったりして大変です。
正しくは１個１個がブレーカーで、この箱は分電盤といいます。
電気を安全に使用するためブレーカーなどが集まっています。

 

写真C:けい光灯

家庭を明るく照らすけい光灯です。
家から電灯が無くなってしまったらと思うと怖いですね。
エジソンの発明は偉大でした。

 

写真D:蛍スイッチ

けい光灯をつけるスイッチです。
ちょっとリッチにOFFになると光る便利な”蛍”スイッチを使ってみました。
夜中トイレ行きたくなった時に光ってスイッチの場所がひと目でわかってとても便利です。

写真E:コンセント

ごくごく一般的なコンセントです。
テレビ、掃除機、冷蔵庫、パソコン、携帯の充電器、ゲーム機などなど様々な物の電力の源です。

 

写真F:ヒーター

今風に言うと電気調理器です。
コンセントにつける物の例の一つです。
とてもレトロな道具があったので使ってみました。
これで料理するとなぜか美味しいんです。

 

こちらは複線図です。

配線図は大きく電気の流れを示していましたが、複線図は実際にこれをみて結線・接続する設計図です。
（結線＝器具に電線をつなぐこと）（接続＝線と線をつなぐこと）

それぞれを複線図を見ながら配線します。
どうでしょうか。そんなに難しくなかったでしょう。
ケーブルの処理をしたり、結線・接続をしたりと施工の実習の時間は楽しくてあっという間に過ぎていってしまいます。
（施工＝設計図を元に性能を持たせた工作物を作り上げること）

 

こちらが完成施工写真です。
残念ながら家庭ではほとんどが天上・壁の中で見えませんが…
天上・壁の中で電気は活躍しています。

いかがでしょう！
もしかして、凄い大掛かりな物を想像してしまったのではないでしょうか？

逆です。とても簡単、とてもシンプルに家庭内の配線は施工できるのです。
もちろん、ここまで出来るようになるにはちょっとトレーニングも必要です。
でもその少しの頑張りで、みんなの家に電気を届けることができるのです。
それってとても凄いことだと思いませんか？

想像してみてください。
あなたは読売理工医療福祉専門学校 電気工学科で２年間勉強します。

すぐに配線図がわかるようになり設計もできるようになります。
電気機器・器具の取り扱いや取り付け方に詳しくなります。
電気工具が上手に使えるようになります。
結線・接続ができ完成したときの喜び。この瞬間はかけがえのないものです。

そしてめでたく卒業！卒業と同時に第２種電気工事士として社会の役に立つことができるのです。

（第２種電気工事士＝一般住宅・商店など一般用電気工作物の電気工事の作業に従事することができる国家資格。）

よかったらいちど学校においでください。
このような配線の体験実習や様々な電気機器、電気工具などに実際に触れることができます。

◇読売理工医療福祉専門学校:電気工学科
◇読売理工医療福祉専門学校:体験入学
◇読売理工医療福祉専門学校:体験入学や学校見学について

大胆予想は残念ながら・・・・・・出ませんでしたが・・・・・・・。

自動点滅器は出ましたが、トランス回路が出題されなかったのが残念です。

展開接続図を見ながら複線結線図が描ければ・・・・

後は、１３箇所のＶＶＦの剥ぎ取りが大変だったでしょう。

出題されたらいいなーという思いは通じなかったようです。

・読売理工医療福祉専門学校 電気技術学科

生徒も第一種電気工事士技能試験に向けて特訓中

平成２年から・・・平成８年・・・平成１４年、うーこれも完璧だ！

　そろそろ技能試験対策も仕上げの段階に入ってきましたが・・・。
試験センター発表Ｎｏ.１～Ｎｏ.１０の問の内どの問題が出題されるか、結構気になる時期にもなってきました。

１． トランスの回路は入るでしょう。 ２． 自動点滅器はＮｏ.４・Ｎｏ.７・Ｎｏ.９に入っています。 ３． 他の負荷・B種接地が入っている。 ４． 過去出題時から間が空いている。 ５． 出題されたらいいなーという思い。 ６． Ｎｏ.５＆Ｎｏ.６に同様なものがある。

以上より、大胆予想をしてみると・・・

第一にＮｏ.７（過去出題年度は平成７年）を予想してみました。
第二にＮｏ.５orＮｏ.６（過去出題年度は平成１１年）を予想してみました。

過去の平成１８年度第一種電気工事士技能試験に関する記事はこちらをご覧ください。

◇電気コラム(読売理工医療福祉専門学校 電気技術学科ニュース)

＊（結果におかれましては自己責任にて対処して下さい）

・読売理工医療福祉専門学校 電気技術学科

　公表された平成１８年度第一種電気工事技士技能試験の候補問題Ｎｏ．９に類似の過去出題された問題は平成２年です。かなりの年数が経っていますので載せてみました。参考にしてみて下さい。

 

 

　平成２年第一種電気工事技士技能試験の回答はこちらです。

・平成２年第一種電気工事技士技能試験問題回答：複線結線図

　技能試験候補問題（No.1～No.10）に対する類似の過去出題された年度はこちらです。

・平成１８年度 第一種電気工事士技能試験の受験対策

 

　［注］１．試験センターの技能試験候補問題公表（注）にもある通り工事種別、機器・器具の配置、追加等の変更はあります。
　２．結果におかれましては自己責任にて対処して下さい。

(財)電気技術者試験センターへは   http://www.shiken.or.jp/

 

・読売理工医療福祉専門学校 電気技術学科

　１０月１日筆記試験も終了、自己採点も終わり早結果も出ている事でしょう。

　さあ次は技能試験に向けて頑張りましょう。

　試験センターより技能試験候補問題（No.1～No.10）の公表がされており、すでに練習に励まれている事と思います。

　しかし、Ｎｏ.１～Ｎｏ.１０の問のどこから手を付けたらよいのか、何を練習したらよいのか、材料は何か、複線結線図はどうなるのか、注意点は何か等迷われている方もいるかと思います（？）。

　公表された技能試験候補問題（No.1～No.10）に対する類似の過去出題された年度の問題を探してみました。【この類似の過去問題が出題されるわけではありませんので注意して下さい】　参考には出来ると思います。

No.1→平成１７年、No.２→平成８年、No.3→平成１５年、No.4→平成１０年、
No.5→平成１１年、No.６→平成１１年、No.７→平成７年、No.8→平成６年、
No.9→平成２年、　No.10→平成１４年

　これらを中心に、基本に従って、しっかりと練習してみましょう。

 

　No.9の平成２年第一種電気工事技士技能試験の問題はこちらです。

・平成１８年度第一種電気工事技士技能試験のＮｏ．９について

　平成２年第一種電気工事技士技能試験の回答はこちらです。

・平成２年第一種電気工事技士技能試験問題回答：複線結線図

 

　［注］１．試験センターの技能試験候補問題公表（注）にもある通り工事種別、機器・器具の配置、追加等の変更はあります。
　２．結果におかれましては自己責任にて対処して下さい。

(財)電気技術者試験センターへは   http://www.shiken.or.jp/

 

・読売理工医療福祉専門学校 電気技術学科

　そろそろ雷の季節が来るということで今回のテーマは「雷」です。

　雷はなぜ起こるのでしょうか？

　雷が発生する雷雲は、地表面で暖められた空気が上昇し、上空で冷やされて、直径0.02ｍｍ程度の水滴や氷の結晶や直径2ｍｍ以上の氷粒などのアラレやヒョウが発生し、最終的には氷の結晶のように小さいものが正の電気にアラレやヒョウのように比較的大きいものは負の電気に帯電します。

　上昇気流と重量の関係により、雷雲の上部には軽い氷晶が、下部には比較的重いアラレやヒョウが分布します。

　雷雲の上部と下部にわかれた正の電気と負の電気の平衡が崩れると、雷雲の内外で放電をおこすようになります。

　これが稲妻と呼ばれるものです。

　さらに雷雲の下方に負の電気が蓄積されると、今度は地上に静電誘導により正の電気が集まり雷雲と地上の間に放電が始まります。これが「雷」です。

　「雷」のエネルギーはどのくらいあるでしょう。

　雷の電圧は１～１０億ボルト、電流は数万～数十万アンペアになります。

　継続時間は短く、１００ﾏｲｸﾛｾｺﾝﾄﾞ前後で、その電気エネルギーは、一般家庭の１～２ヶ月分に相当します。

　「雷」５～６個分のエネルギーを貯めておけば、1年間「タダ」で電気が使えるということで、これは「おいしい」話ですね。

・読売理工医療福祉専門学校 電気電子学科

太陽光発電システムについて

　　最近の住宅広告には「オール電化」ということばをよく見ますがどうしてだろうか？。簡単です。オール電化住宅は売れるからです

　　どうして売れるかといいますと、電気代が安く、余った電気は電力会社に売れその上環境に優しいからです。

どれぐらい省エネか？	石油消費量が１年間に18リットル缶で約60本分
どれだけ環境に優しいか？	CO2排出削減量が１年間に杉の木で約210本分

　太陽光発電システムとは

　　　光のエネルギーを直流電力に変え、家庭用に使える交流電力に変え使用するシステムです。

太陽電池	光を直流電力に変える装置
パワーコンディショナー	直流から交流に変える装置

　私たちの身近な周りでも新しいエネルギーが使われて来ています。今回の太陽光発電システムを利用した住宅だけでなく自家用車でもハイブリッドカーだけではなく、燃料電池などを利用した車もでてきます。

　今後ますます、電気の知識が必要な時代になってきています。

　読売理工医療福祉専門学校・電気電子学科はエネルギーに関しても取り組んでます

　　　

・読売理工医療福祉専門学校 電気電子学科