(57)【要約】【課題】この発明は、太陽光線熱からの集熱を体験させるための簡易な組み立てによる太陽光の集熱教材を目的としたものである。【解決手段】この発明は、凹面反射鏡の成形板及びその中心部を形成する円板を切り抜くための少なくとも一面を鏡面処理した反射板と、前記凹面反射鏡の中心部へセットする吸熱体と、該吸熱体を密封する透明覆とを組み合わせたことを特徴とする太陽光の集熱教材により目的を達成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射鏡の成形板と、前記反射鏡の基部成形板と、前記反射鏡の中心部へセットする吸熱体と、該吸熱体を密封する透明覆とを組み合わせたことを特徴とする太陽光の集熱教材。
【請求項２】
反射鏡は、凹面反射鏡と、筒状反射鏡又はコ状反射鏡とし、基部成形板は、前記凹面反射鏡の中心部を形成する円板又は筒状反射鏡とコ状反射鏡の基部の反射板としたことを特徴とする請求項１記載の太陽光の集熱教材。
【請求項３】
凹面反射鏡の成形板及びその中心部を形成する円板を切り抜くための少なくとも一面を鏡面処理した反射板と、前記凹面反射鏡の中心部へセットする吸熱体と、該吸熱体を密封する透明覆とを組み合わせたことを特徴とする太陽光の集熱教材。
【請求項４】
中心部を形成する円板は、大小２枚としたことを特徴とする請求項３記載の太陽光の集熱教材。
【請求項５】
筒状反射鏡又はコ状反射鏡は、方形反射板を縦縁に沿って折り曲げて形成し、基部形成板を、前記筒状反射鏡又はコ状反射鏡の基部を塞ぐ側へ折り曲げて形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の太陽光の集熱教材。
【請求項６】
凹面反射鏡の成形用のリング状反射板の一部を中心から周縁に向かって直径的に切断すると共に、内縁周に所定巾の切目を設け、前記切断縁を重ね合わせて、截頭円錐形の凹面反射鏡を形成し、前記重なり部を固定して、前記凹面反射鏡の中心部へ円板を固定し、前記円板上へ吸熱体を固定して、該吸熱体の外周部を透明覆で被覆することを特徴とした太陽光の集熱教材を用いた集熱具の製作方法。
【請求項７】
円板の固定は、反射円板２枚の間に直径の小さい補強円板を挟着固定し、前記２枚の反射円板の周縁隙間へ、前記凹面反射鏡の中央部周縁を挿入して固定することを特徴とした請求項６記載の太陽光の集熱教材を用いた集熱具の製作方法。
【請求項８】
反射鏡の成形板を縦縁に沿って折り曲げて筒状反射鏡又はコ状反射鏡とし、前記成形板に連設した基部成形板を、前記筒状反射鏡又はコ状反射鏡の基部側開口を塞ぐ側へ折り曲げて固定し、前記反射鏡の中央部へ吸熱体を設置すると共に、吸熱体を透明覆で被覆することを特徴とした太陽光の集熱教材を用いた集熱具の製作方法。
【請求項９】
芯板の表面にアルミニウム箔を層着して形成した反射板の一面へ、リング状反射板の切抜線及び大小の円板の切抜線を印刷したことを特徴とする太陽光の集熱教材用反射板。
【請求項１０】
芯板の表面にアルミニウム箔を層着して形成した反射板の一面下部へ、筒状反射鏡又はコ状反射鏡を成形する為の切取り線と切込み線を印刷したことを特徴とする太陽光の集熱教材用反射板。
【請求項１１】
芯板の表面にアルミニウム箔を層着して形成した反射板の一面へ、リング状反射板の切抜線及び大小の円板の切抜線を印刷すると共に、前記反射板の一面下部へ、筒状反射鏡又はコ状反射鏡を成形する為の切取り線と切込み線を印刷したことを特徴とする太陽光の集熱教材用反射板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反射板及び集熱体から太陽光の集熱具を製作することを目的とした太陽光の集熱教材及び集熱具の製作方法並びに反射板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽光線の集光によって発熱することは知られており、分解収納できる円錐形太陽集熱器も知られていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３３２３４７号公報
【０００４】
【発明により解決しようとする課題】
前記従来の技術には、ストリップ薄板材料を用い、このストリップ薄板材料の両端部を互いに接合して上部の開口した円錐状の容器を形成し、口部を透明カバーで覆って温室空間を形成し、かつ集熱媒体をスプレーするなど、太陽熱の集熱方法が示されている。
【０００５】
然し乍ら、既に判っている原理を利用し、成形を体験させるような構成になっていないので、教材としては不向きとなる問題点があった。また、円錐状の容器は、その大きさ形状が確定しており、太陽光線の照射角度に合わせて円錐角度を変化させたり、反射光線角度によって熱効率の相違を実測するなど、実験器具としては不向きの点もあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明は、リング状反射板により凹面反射鏡を形成して、リング状反射板の重なり部を固定する構成とすることにより、前記重なり部の長さを適宜選定して、太陽光線の反射角度を変えることに成功し、又は筒状反射鏡、コ状反射鏡を形成することにより、太陽光線の角度が小さい場合（冬季）にも効率よく集光できるようにして前記従来の問題点を解決したのである。
【０００７】
また、反射板に、切抜線を印刷することにより、切抜きを容易にすると共に、一定の効果（形状精度を保つ）を期待できるように形成することができる。
【０００８】
また、組立式教材セットとなるので、原理を実践的に確かめることができると共に、反射鏡の角度と太陽光線の集熱度合を目視検出することができる。
【０００９】
即ち、教材の発明は反射鏡の成形板と、前記反射鏡の基部成形板と、前記反射鏡の中心部へセットする吸熱体と、該吸熱体を密封する透明覆とを組み合わせたことを特徴とする太陽光の集熱教材であり、反射鏡は、凹面反射鏡と、筒状反射鏡又はコ状反射鏡とし、基部成形板は、前記凹面反射鏡の中心部を形成する円板又は筒状反射鏡とコ状反射鏡の基部の反射板としたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、教材の発明は、凹面反射鏡の成形板及びその中心部を形成する円板を切り抜くための少なくとも一面を鏡面処理した反射板と、前記凹面反射鏡の中心部へセットする吸熱体と、該吸熱体を密封する透明覆とを組み合わせたことを特徴とする太陽光の集熱教材であり、中心部を形成する円板は、大小２枚としたものである。
【００１１】
次に、筒状反射鏡、又はコ状反射鏡は方形反射板を縦縁に沿って折り曲げて形成し、基部形成板を、前記筒状反射鏡又はコ状反射鏡の基部を塞ぐ側へ折り曲げて形成したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、方法の発明は、凹面反射鏡の成形用のリング状反射板の一部を中心から周縁に向かって直径的に切断すると共に、内縁周に所定巾の切目を設けて内縁を円形にし易くし、前記切断縁を重ね合わせて、截頭円錐形の凹面反射鏡を形成し、前記重なり部を固定し、前記凹面反射鏡の中心部へ円板を固定して、前記円板上へ吸熱体を固定し、該吸熱体の外周部を透明覆で被覆することを特徴とした太陽光の集熱教材を用いた集熱具の製作方法であり、円板の固定は、反射円板２枚の間に直径の小さい補強円板を挟着固定し、前記２枚の反射円板の周縁隙間へ、前記凹面反射鏡の中央部周縁を挿入して固定するものである。
【００１３】
次に、他の発明は、反射鏡の成形板を縦縁に沿って折り曲げて筒状反射鏡又はコ状反射鏡とし、前記成形板に連設した基部成形板を、前記筒状反射鏡又はコ状反射鏡の基部側開口を塞ぐ側へ折り曲げて固定し、前記反射鏡の中央部へ吸熱体を設置すると共に、吸熱体を透明覆で被覆することを特徴とした太陽光の集熱教材を用いた集熱具の製作方法である。
【００１４】
次に、反射板の発明は、芯板の表面にアルミニウム箔を層着して形成した反射板の一面へ、リング状反射板の切抜線及び大小の円板の切抜線を印刷したことを特徴とする太陽光の集熱教材用反射板である。
【００１５】
更に、他の発明は、芯板の表面にアルミニウム箔を層着して形成した反射板の一面下部へ、筒状反射鏡又はコ状反射鏡を成形する為の切取り線と切込み線を印刷したことを特徴とする太陽光の集熱教材用反射板であり、芯板の表面にアルミニウム箔を層着して形成した反射板の一面へ、リング状反射板の切抜線及び大小の円板の切抜線を印刷すると共に、前記反射板の一面下部へ、筒状反射鏡又はコ状反射鏡を成形する為の切取り線と切込み線を印刷したことを特徴とする太陽光の集熱教材用反射板である。
【００１６】
前記発明において、リング状反射板の重なり角度に対応する円錐形の側壁角度を印刷しておけば、太陽光線の方向に合わせてその反射角度を調整することができる。
【００１７】
また、平板からリング状反射板を切抜くので、反射面積は当初から判明しており、集熱体の温度測定により効率を算出することもできる。
【００１８】
前記発明の反射板は、ベース板にアルミニウム箔を層着し、又はアルミニウムをラミネートしたフィルムを芯薄板に層着し、その他の方法による従来使用の反射板を用いることもできる。
【００１９】
この発明の反射板には、夏季と冬季を合わせて夏冬型と、冬季のみの冬型があって、夫々切取り線（切抜き線）を印刷することができる。この場合に夏季用に夏型反射鏡、冬季用に冬型反射鏡を別々の反射板に印刷する場合と、同一反射板へ夏冬両用の印刷を施す場合がある。
【００２０】
同一反射板へ両用に印刷した場合には、販売時に夏季用と冬季用の区別は不要である。一方別々の反射板へ夫々印刷した場合には、夏季用と冬季用の反射板を二枚一組とする必要があるが、このようなことは実用化に際し適宜採用すればよいことになる。尚、教材の組立て説明などを反射板の裏面へ印刷することができる。
【００２１】
この発明における教材を使用し、集熱実験又はクッカーとして実用する場合には、３０分とか１時間に相当の高温（例えば６０℃〜９０℃）になるので、実験又は実用に対しては十分であり、太陽の移動に追随する装置（角度変更用）を考慮する必要はない。
【００２２】
例えば、クッカーとして使用する際は使用の都度太陽の移動に合わせて角度を修正すればよいことになる。
【００２３】
然し乍ら、太陽熱を利用して温水を作ったり、連続加温に使用する場合には、簡単な時計装置（歯車により角度を変更する）を作れば、教材としても使用できる。
【００２４】
前記の装置は、太陽追尾装置の一種であるから、原理を理解させる教材から、実用に共する精度を有する物まで色々あるので、目的に応じ適宜採用する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
この発明は、反射板から切抜いたリング状反射板により凹面反射鏡を形成し、該凹面反射鏡の中央部に吸熱体を設置すると共に、前記吸熱体を透明覆で密封することを特徴とした太陽光の集熱具の製作方法である。
【００２６】
また、他の発明は、凹面反射鏡を形成するためのリング状反射板又は筒状反射鏡或いはコ状反射鏡と、吸熱体と、吸熱体を密封する透明覆とを組み合わせた太陽光の集熱教材である。
【００２７】
次に他の発明は、反射板に、リング状反射板の切抜き線と、凹面反射鏡の中央部の固定円板の切抜き線又は筒状反射鏡、コ状反射鏡を組立てる為の切取り線などを印刷したことを特徴とする太陽光の集熱教材の反射板である。
【００２８】
この発明は、初心者でも容易に組み立てて、太陽光を利用し、簡単な器具により集熱できるようにした集熱具の教材である。この教材を利用して簡単な集熱具を作ることを妨げるものではない。
【００２９】
この教材の目的は、組立により、太陽光線から熱を生成できることを体験させることにあるが、これを調理具として使用することを妨げるものではない。
【００３０】
この発明は、リング状反射板の重なり量の大小を調整することにより凹面反射鏡の角度を変化させ、太陽光線の入射角度に対応して適切な反射角度を保持させることができる。また、筒状反射鏡又はコ状反射鏡についても、反射面の角度を調整することができる。
【００３１】
前記は主として夏季用反射鏡について説明したが、冬季は太陽と地表との角度が小さくなるので、前記パラボラ方式の凹面反射鏡よりも、筒状反射鏡又はコ状反射鏡の方が効率がよい場合がある。
【００３２】
前記により便宜上夏季用（４月〜１０月）と、冬季用（１１月〜３月）に分けたけれども、効率の問題であって、教材としてはパラボラ方式（凹面反射鏡）で一向差支えない。
【００３３】
但し、家庭用クッカー（又は野外用クッカー）を考慮する場合には、大きさ、寸法、形状等を変えることにより更に効率がよく、実用に耐え得る寸法、形状、構造があるので、季節に対応し、又は発生熱に対応して適宜設計する。
【００３４】
【実施例１】
この発明の反射板の実施例を図１に基づいて説明する。方形ベース板１の表裏両面に同一形状のアルミニウム箔２を層着すると共に、前記アルミニウム箔２に、リング状反射板の切取線３、３ａと、リング状反射板の内周となる切取線３ｂに切込線３ｃを印刷し、大小円板の切取線４、５を印刷して太陽光の集熱教材用の反射板６を構成した。
【００３５】
前記反射板６に折目線７、７を等間隔に設け、全体を細長い矩形状の折畳板８とし、包装及び携帯に便利なようにした。
【００３６】
前記反射板６は、切取線３、３ａ、３ｂ、３ｃ、４、５に沿って切取ることにより、容易に凹面反射鏡の材料を得ることができる。
【００３７】
【実施例２】
この発明の太陽光の集熱教材の実施例を図２に基づいて説明する。
【００３８】
実施例１において説明した反射板６より切取ったリング状反射板１４と、大小の円板９、１０の補強板１１と、表面を黒色にした金属缶よりなる吸熱体１２と、該吸熱体１２を密封被覆するための透明袋１３とを組み合わせて、この発明の集熱教材１５を構成した。
【００３９】
前記実施例においては、使用者に実演をして貰うために、反射板６を組み合わせたが、反射板６に代えて、リング状反射板１４、大小の円板９、１０、補強板１１、吸熱体１２を透明袋１３に収容して集熱教材１５とすることもできる。
【００４０】
前記後者の場合には、鋏を使用する機会が少なく、接着テープを付加すれば、野外でも容易に組立てることができる。
【００４１】
前記集熱教材１５を組立てて、太陽光線を受けるには、卓上に置いたり、壁に固定することもできるが（図４）、地上へ設置するための専用支持具２０を用いることもできる（図３）。
【００４２】
例えば、図３に示すように、下方を尖鋭に形成した合成樹脂装の支持杆１６の上端部に、角度自在の支持板１７のアーム２７を、取付片２８へ、ボルト１８と蝶ナット１９で固定する。前記支持板１７へ、前記大円板９を接着テープで固定して、集熱具２５を構成する。
【００４３】
また集熱具２５を壁２９などへ固定するには、集熱具２５の支持板１７のアーム３０を、取付板３１へ、ボルト３２と蝶ナット３３により固定する。図中３４は取付板３１を壁２９へ固定する固定釘である（図４）。
【００４４】
【実施例３】
この発明の集熱具の製作方法の実施例を図５に基づいて説明する。
【００４５】
集熱教材１５の反射板６を、切取線３、３ａ、３ｂ、４、５に沿って切り取ると共に、切込線３ｃを入れて、リング状反射板１４を成形し、ついで大小の円板９、１０の裏面に補強板１１を夫々添着し、両補強板１１の間にスペース板２１を介装固定して（例えば接着固定）、凹面反射鏡２３の中央板２２を成形し、前記中央板２２の周縁溝（スペース板２１の外縁）に、リング状反射板１４の内縁切込部を挿入して、リング状反射板１４により凹面反射鏡２３を構成し、リング状反射板１４の両縁部１４ａ、１４ｂの重なり度合を決めることにより、前記反射鏡の角度を定めた後、前記重なり部を接着テープ２４で固定し（洗濯はさみ、ゼムピン、その他で仮着してもよい）、中央部へ吸熱体を設置すれば、この発明の集熱具２５が完成する。
【００４６】
前記集熱具２５を太陽に向けて設置すれば、太陽光線は矢示２６のように投射され、反射されて吸熱体に集中するので、吸熱体は昇温する。
【００４７】
前記において、前記両縁部の重なりの大小により、凹面反射鏡の角度を決めることができる（１４ｃは重なり線）。
【００４８】
【実施例４】
この発明の実施例を図７、９、１０について説明する。
【００４９】
集熱教材３０の反射板２７をを切取線２８、２８ａ、３２、３２ａ、３３、３３ａを切取り、切込線２９、２９ａ、３１、３１ａ、を切込み、折目線３４、３５、３６を折り込み、挿入片３７、３７ａ、３８ａを切り出して支持片４４、４４を堀折すれば、この発明のコ状反射鏡４０ができる（図９）。
【００５０】
そこで、反射鏡板３９を敷くと共に、透明袋４１を被冠した吸熱体４２を設置すれば、この発明の集熱体４５が完成する。
【００５１】
図９において、矢示４３のように太陽光線が投射されると、反射板の各部で反射され、吸熱体４２に吸熱される。
【００５２】
実験の結果によれば、図１０のグラフのように、９時１５分〜１０時１５分で１３．７℃〜８６．８℃になった。前記実験においては、８６．６℃以上は昇温しなかったが、クッカーとしても使用できることが判明した。
【００５３】
前記実験例は、図７の反射板２７を利用したが、図８の反射板４６を使用することもできる。図８の反射板４６は夏型と冬型の両方の切取線を印刷してあるので、教材購入者が購入時の季節に合わせて何れかの切取り線を使用すれば適切に使用することができることになる。
【００５４】
【実験例】
この発明の教材を用いて成形した吸熱具を使用し、集光したところ、次の結果を得た。
【００５５】
表面積２０００ｃｍ２、角度（水平面との）３０度の凹面反射鏡２３を太陽に対向させたところ（平成１４年９月２日、晴天）、吸熱缶（直径５ｃｍ、高さ１２ｃｍの黒塗りのアルミ缶内（水２００ｃｃ入り）の水温は、１時間３０分で１００℃となった（図６）。
【００５６】
【発明の効果】
この発明によれば、小学校から中学校までの教材として容易かつ確実に作ることができると共に、太陽光線からの集熱と、熱量測定を季節に関係なく体験できる効果がある。
【００５７】
また教材ではあるが、実用上の体験（例えばゆで卵を作る）もできるので、教育効果も大きい。
【００５８】
この発明の材料はありふれた物であって、比較的低廉に提供できる利点もあるので、教材として採用し易い効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の反射板の製造工程を示す説明図。
【図２】同じく反射板の平面図及び反射板以外の部材の図。
【図３】（ａ）同じく支持具の使用状態を示す正面図。
（ｂ）同じく左側面図。
（ｃ）同じく右側面図。
【図４】同じく集熱具を壁に取り付けた状態の一部を破切した説明図。
【図５】同じく反射鏡の製作工程を示す説明図で、
（ａ）成形時の流れ図。
（ｂ）中央支板の拡大正面図。
【図６】この発明の実施例の凹面反射鏡を用いた場合の昇温グラフ。
【図７】同じく他の実施例の反射板の拡大平面図。
【図８】同じく図２、図７の両実施例に使用できる反射板の拡大平面図。
【図９】同じく図７の実施例の組立斜視図。
【図１０】同じく図９の実施例のコ状反射鏡を使用した場合の昇温グラフ。
【符号の説明】
１  方形ベース板
２  アルミニウム箔
３、３ａ、４、５  切取線
６  反射板
７  折目線
８  折畳板
９、１０  円板
１１  補強板
１２  吸熱体
１３  透明袋
１４  リング状反射板
１５  教材
１６  支持杆
１７  支持板
２７  反射板
４０  コ状反射鏡
４５  集熱具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004177931.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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