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箱模型実験キット
 

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『住まいをテーマとした環境教育』
 家庭科の授業を通して
住まいをテーマとした環境教育
制作:こどものためのオープンハウス
協力:風大地プロダクツ
東京ガス環境おうえん基金
A4・16頁
発行年月日 : 2011年3月
小学校の家庭科で使える、先生のための住環境教育のテキストブックです。横浜市の小学校で行ったモデル授業を基に、実地検証・制作しています。
テキストブックの無料ダウンロードもできます。
 
環境教育絵本・クールシティ
『How to Cool City
どうしたら涼しい夏が過ごせるのかな?』
環境教育絵本・クールシティ
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建物の外皮と熱のふるまいを学ぶ
箱模型実験キット

 

実験の進め方

基本の実験 「冬の実験」

基本の実験 「夏の実験」

 

基本の実験「冬の実験」「夏の実験」ができたら、「仕掛けの異なる箱」をいろいろな組合せで作って実験してみましょう。

「冬の実験」の展開 …断熱の有無で比較してみた

「夏の実験」の展開 …蒸発冷却を取り入れてみた

「白い箱と黒い箱の実験」 NEW!

 
 
 
 

「冬の実験」(基本の実験)

主に、蓄熱・断熱と室内の熱環境の関わりについて学びます。

〈実験の準備〉

1.蓄熱材の有無、断熱材の有無、の組合せで下の3つの箱を用意します。  組み立て方

  A.断熱材も蓄熱材もなくシングルガラス窓の箱
  B.蓄熱材だけ入ったシングルガラス窓の箱
  C.断熱材と蓄熱材の入ったペアガラス窓の箱

  箱模型実験キット

2.4本の棒温度計を、先端の溜まりをアルミ箔で包んで用意します。

 

3.3つの箱に棒温度計を取り付けた後、
  電球のまわりに、電球から等距離になるように
  配置します。

電球のフィラメントの向きにご注意

 

4.4本目の棒温度計を、電球からの距離が他のものと
  同等になるように置きます。

箱模型実験

 

〈実験の進め方〉

電球の点灯時間15分間、消灯時間15分間、点灯時間15分間、合計45分間の実験です。

 

この間、3分間ごとに温度測定を行い、
測定値をグラフ用紙に書き込みます。

 

※点灯・消灯時間や測定間隔は、講座のスケジュールに合わせて、伸ばしたり縮めたり調整することができます。

箱模型実験
 

1.電球のスイッチを入れる前に、温度計4本の温度を測り、測定値を書き込みます。

2.実験を開始します。

3.実験が終わったら折れ線グラフを完成し、なぜそうなったのか、実際の建物と重ねて考えてみましょう。

 


上は、実験参加者が棒温度計で測って記入したグラフ、 右下は、データロガーで採った精密な温度変化のグラフです。

 

どの箱がどの折れ線でしょう?
(※それぞれのグラフの色、上記説明の色は連動していません。)

 

これは、蓄熱と断熱についての実験です。
右上の図のA・B・Cの箱を実際の建物に例えると、
Aの箱は断熱されていない木造の家、
Bの箱はコンクリート打ちっ放しの家、
Cの箱は外断熱されたコンクリートの家、
ということになります。

箱模型実験の冬の箱 箱模型実験の細かい冬のグラフ
 
 
 
 

「冬の実験」の展開

基本の「冬の実験」では、蓄熱の有無を軸に比較しました。今度は、断熱の有無を軸に比較してみましょう。

〈実験の準備〉

1.断熱材の有無、蓄熱材の有無、の組合せで下の3つの箱を用意します。  組み立て方を参考に

  A.断熱材も蓄熱材もなくシングルガラス窓の箱
  B.断熱材だけ入ったペアガラス窓の箱
  C.断熱材と蓄熱材の入ったペアガラス窓の箱

  箱模型実験キット

2.4本の棒温度計を、先端の溜まりをアルミ箔で包んで用意します。

3.3つの箱を、棒温度計を取り付けた後、電球のまわりに、電球から等距離になるように配置します。
  電球のフィラメントの向きにご注意

4.4本目の棒温度計を、電球からの距離が他のものと同等になるように置きます。

〈実験の進め方〉

電球の点灯時間15分間、消灯時間15分間、点灯時間15分間、合計45分間の実験です。
この間、3分間ごとに温度測定を行い、測定値をグラフ用紙に書き込みます。

※点灯・消灯時間や測定間隔は、講座のスケジュールに合わせて、伸ばしたり縮めたり調整することができます。

1.電球のスイッチを入れる前に、温度計4本の温度を測り、測定値を書き込みます。

2.実験を開始します。

3.実験が終わったら折れ線グラフを完成し、なぜそうなったのか、実際の建物と重ねて考えてみましょう。

 
 
 

右下は、データロガーで採った精密な温度変化のグラフです。

どの箱がどの折れ線でしょう?
(※それぞれのグラフの色、上記説明の色は連動していません。)

 
 

これは、断熱と蓄熱についての実験です。
右上の図のA・B・Cの箱を実際の建物に例えると、
Aの箱は断熱されていない木造の家、
Bの箱は断熱されている木造の家、
Cの箱は外断熱されたコンクリートの家、
ということになります。

箱模型実験の冬の箱 箱模型実験の細かい冬のグラフ
 

上記の二つの冬の実験〜基本の実験と展開の実験の結果を重ね合わせてみました。

 
 

右下は、データロガーで採った精密な温度変化のグラフです。

どの箱がどの折れ線でしょう?
(※それぞれのグラフの色、上記説明の色は連動していません。)

 
 

これは、断熱と蓄熱についての実験です。
右上の図のA・B・C・Dの箱を実際の建物に例えると、
Aの箱は断熱されていない木造の家、
Bの箱は断熱されていないコンクリートの家
Cの箱は断熱されている木造の家、
Dの箱は外断熱されたコンクリートの家、
ということになります。

箱模型実験の冬の箱 箱模型実験の細かい冬のグラフ
 
 
 
 

「夏の実験」(基本の実験)

主に、日射遮蔽・夜間換気・冷蓄熱と室内の熱環境の関わりについて学びます。

〈実験の準備〉

1.すべてに断熱材が入っている箱で、下記のように、日射遮蔽方法の違い、遮熱材、蓄熱材、換気の有無が違う3つの箱を用意します。。  組み立て方

  A.内側にカーテンの付いたシングルガラス窓の箱
  B.外側にすだれの掛かったシングルガラス窓の箱
  C.外側にすだれの掛かったペアガラス窓、蓄熱材入、夜間換気口付きの箱

  箱模型実験キット

2.4本の棒温度計を、先端の溜まりをアルミ箔で包んで用意します。

 

3.3つの箱に棒温度計を取り付けた後、
  電球のまわりに、電球から等距離になるように
  配置します。

電球のフィラメントの向きにご注意

 

4.4本目の棒温度計を、電球からの距離が他のものと
  同等になるように置きます。

箱模型実験

 

〈実験の進め方〉

電球の点灯時間15分間、消灯時間15分間、点灯時間15分間、合計45分間の実験です。

 

この間、3分間ごとに温度測定を行い、
測定値をグラフ用紙に書き込みます。

 

※点灯・消灯時間や測定間隔は、講座のスケジュールに合わせて、伸ばしたり縮めたり調整することができます。

箱模型実験
 

1.電球のスイッチを入れる前に、温度計4本の温度を測り、測定値を書き込みます。

2.実験を開始します。

 

3.はじめの点灯時間15分が経過した時点で、
  Cの箱の正面のすだれとペアガラス窓、背面の夜間換気口を開け、
  うちわであおいで箱内部に風を通します。

  消灯時間15分の間、この状態を続けます。

箱模型実験
 

4.2回目の点灯時間15分が始まる時点で、
  Cの箱の正面のペアガラス窓とすだれ、背面の夜間換気口を閉じます。

5.実験が終わったら折れ線グラフを完成し、なぜそうなったのか、実際の建物と重ねて考えてみましょう。

 


上は、実験参加者が棒温度計で測って記入したグラフ、 右下は、データロガーで採った精密な温度変化のグラフです。

 

どの箱がどの折れ線でしょう?
(※それぞれのグラフの色、上記説明の色は連動していません。)

 

これは、夏の日射遮蔽、夜間換気、冷蓄熱についての実験です。
右上の図のA・B・Cの箱を実際の建物に例えると、
Aの箱は部屋の中のカーテンで日ざしを遮っている、断熱された木造の家
Bの箱は、部屋の外のすだれで日ざしを遮っている、断熱された木造の家
Cの箱は部屋の外のすだれで日ざしを遮っていて、かつ、夜間換気をする外断熱されたコンクリートの家
ということになります。

箱模型実験の夏の箱 箱模型実験の細かい夏のグラフ
 
 
 
 

「夏の実験」の展開

日射遮蔽に蒸発冷却を加えて実験してみました。

〈実験の準備〉

1.すべてに断熱材が入っている箱で、下記のように、日射遮蔽の方法が違う3つの箱を用意します。
  組み立て方を参考にしてください。

  A.内側にカーテンの付いたシングルガラス窓の箱
  B.外側にすだれの掛かったシングルガラス窓の箱
  C.外側に水で濡れた麻メッシュの掛かったシングルガラス窓の箱
    (麻が途中で乾かないように、水の入った浅い容器に片端を浸しておく。)

  箱模型実験キット

2.4本の棒温度計を、先端の溜まりをアルミ箔で包んで用意します。

3.3つの箱を、棒温度計を取り付けた後、電球のまわりに、電球から等距離になるように配置します。
  電球のフィラメントの向きにご注意

4.4本目の棒温度計を、電球からの距離が他のものと同等になるように置きます。

  箱模型実験 箱模型実験 箱模型実験

〈実験の進め方〉

〈実験の進め方〉

電球の点灯時間20分間、消灯時間20分間、点灯時間20分間、合計60分間の実験です。
この間、2分間ごとに温度計測を行い、計測値をグラフ用紙に書き込みます。

※点灯・消灯時間や測定間隔は、講座のスケジュールに合わせて、伸ばしたり縮めたり調整することができます。

1.電球のスイッチを入れる前に、温度計4本の温度を測り、計測値を書き込みます。

2.実験を開始します。

3.実験が終わったら計測値を折れ線グラフで表し、なぜそうなったのか、実際の住まいと重ねて考えてみましょう。

〈グラフの例〉

   箱模型実験
箱の中の温度のほかに、すだれの表面温度(右写真の青丸部)と、麻メッシュの表面温度(右写真の緑丸部)も放射温度計で計ってみました。中央のグラフの破線折れ線です。水の蒸発冷却の様子がわかります。
ところで、この水で濡らした麻メッシュは、擬似「緑のカーテン」です。

本物の「緑のカーテン」はこちら。 緑のカーテン 緑のカーテン

実際に水の蒸発冷却を体感する実験はこちら。…「すだれと霧吹きの実験」

 
 
 
 

「白い箱と黒い箱の実験」 NEW!

箱の内側が白色の場合と、黒色の場合では、箱の中の温度はどのように異なるのでしょうか?

A.白い箱 + シングルガラス窓
B.黒い箱 + シングルガラス窓
C.白い箱 + ペアガラス窓
D.黒い箱 + ペアガラス窓     この4つの箱で実験してみました。

 

〈実験の準備〉

 

1.同じ厚みと材質の色画用紙で、白と黒を用意します。

B4の色画用紙、白2枚、黒2枚。

 

2.中箱の内側が白い箱、黒い箱を2個ずつ作ります。

接着剤やテープは最少限にして、中箱の内側の5面に色画用紙を貼ります。
このとき、中箱の内側にある凸部は、邪魔になるので、反対側に折り曲げてしまいます。

 

3.2個ずつの白い箱、黒い箱を全て、断熱材と一緒に外箱に入れます。

 

4.2個の白い箱のそれぞれにシングルガラス窓とペアガラス窓をはめ、2個の黒い箱のそれぞれにシングルガラス窓とペアガラス窓をはめます。

A.白い箱 + シングルガラス窓
B.黒い箱 + シングルガラス窓
C.白い箱 + ペアガラス窓
D.黒い箱 + ペアガラス窓
 
  この4つの箱ができます。

 

5.5本の棒温度計を、先端の溜まりをアルミ箔で包んで用意します。

 

6.電球スタンド、目盛り付き実験台、電球を用意します。

箱模型実験キットに入っているものは箱3個用なので、適当な段ボール板やスペーサーを加えて、箱4個で実験できるようにします。

 

7.4個の箱に棒温度計を取り付け、電球のまわりに、電球から等距離になるように配置します。

 

8.5本目の棒温度計を、電球からの距離が他のものと同等に、陰になるように置きます。

箱模型実験
左から、元の中箱、
中箱の内側5面に黒い画用紙を貼った箱、
同じく白い画用紙を貼った箱

箱模型実験キット

箱模型実験

 

※電球をセットする時は、
電球のフィラメントの向きにご注意

電球のフィラメントの向きにご注意

 

追加のパーツも販売しています。
メールまたはFAXでご注文ください。

パーツのご注文書

 
 

〈実験の進め方〉

電球の点灯時間20分間、消灯時間20分間、点灯時間20分間、合計60分間の実験です。

この間、2分間隔で温度測定を行い、測定値をグラフに表します。

 
 

※右のグラフは、50℃アルコール棒温度計を目視計測したものです。

※使用したシングルガラス窓、ペアガラス窓の透明板材はPET樹脂板t0.2mmです。

白い箱と黒い箱の実験のグラフ

 
 
 
 
 

ご注文方法

 

オンラインショップから注文

オンラインショップ画面を別ウィンドウで開く

クレジットカード決済ができます。
VISA/MASTER/DINERS/JCB/AMEX

 

Aセット「推奨セット」+「すだれと霧吹きの実験セット」

箱模型実験キット・Aセットすだれと霧吹きの実験つき
冬の実験・夏の実験ができる基本セット。箱と断熱材が3個ずつ、他の部品が2個ずつ、入っています。
 

Bセット「推奨セット」

箱模型実験キット・Bセット
冬の実験・夏の実験ができる基本セット。箱と断熱材が3個ずつ、他の部品が2個ずつ、入っています。
 

Cセット「ミニマムセット」

箱模型実験キット・Cセット
二つの箱で比較実験するミニマムセット。箱と断熱材が2個ずつ、他の部品が1個ずつ、入っています。
 

Dセット「すだれと霧吹きの実験セット」

すだれと霧吹きの実験すだれと霧吹きの実験
 

Eセット「フルセット」+「すだれと霧吹きの実験セット」

箱模型実験キット・Eセットすだれと霧吹きの実験つき
すべての部品が3個ずつ入っている。なので、応用実験ができます。
 

Fセット「フルセット」

箱模型実験キット・Fセット
すべての部品が3個ずつ入っている。なので、応用実験ができます。
 
 

Eメール、FAX(03-5681-4911)で直接ご注文

●Eメール、FAX(03-5681-4911)でのご注文は、件名を「箱模型実験キット注文」とお書きください。本文には、下記の項目をお書きください。

件名は箱模型実験キット注文

1.ご注文の品名
  【 Aセット:「推奨セット」+「すだれと霧吹きの実験セット」
    Bセット:「推奨セット」
    Cセット:「ミニマムセット」
    Dセット:「すだれと霧吹きの実験セット」
    Eセット:「フルセット」+「すだれと霧吹きの実験セット」
    Fセット:「フルセット」】
 
2.ご注文数…〇〇セット
 
3.お客様のお名前
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5.ご住所
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7.FAX番号(FAXでご注文の場合は記載ください。)
8.電子メール(電子メールでご注文の場合は記載ください。)
 
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  【 銀行振込前払い / 郵便振替前払い / 代金引換 / その他、ご相談(自治体・学校関係のお客様は、次のメッセージ欄にお書きください。)】
 
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●ご注文金額には、製品価格の他に、消費税5%と送料(ヤマト運輸・東京発・120サイズ/1セット)、代金引換の場合は代引手数料¥315が別途かかります。
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●お支払い方法は、〈銀行振込前払い〉〈郵便振替前払い〉〈代金引換〉〈その他、ご相談〉
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