(57)【要約】      （修正有）【課題】内部温度２００℃以上が可能で軽量・安価なソーラーオーブンを提供する。【解決手段】中央に孔を有する傘状の一次反射鏡１、一次反射鏡の焦点付近に正対して設置される傘状の二次反射鏡２、二次反射鏡と一次反射鏡を固定する固定具３、周囲が断熱材４で囲まれた箱５、箱の上面部に設けられた太陽光の入射窓６、入射窓に装着された透明板７、箱内に貼られ内側表面が黒色または暗色である金属板８、箱に設けられた非加熱物出し入れ用の断熱扉９、一次反射鏡あるいは固定具と箱とを一次反射鏡の孔部背後を中心に回動自在に結合する結合手段１０とから成る。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
中央に孔を有し断面形状が略円錐曲線形である傘状の一次反射鏡１、該一次反射鏡の焦点付近に正対して設置され断面形状が略円錐曲線形である傘状の二次反射鏡２、該二次反射鏡と前記一次反射鏡を固定する固定具３、周囲が断熱材４で囲まれた箱５、該箱の上面部に設けられた太陽光の入射窓６、該入射窓に装着された単数または複数枚の透明板７、前記箱内の全面または一部に貼られ内側表面の全部または一部が黒色または暗色である金属板８、前記箱に設けられた非加熱物出し入れ用の断熱扉９、前記一次反射鏡あるいは前記固定具と前記箱とを前記一次反射鏡の孔部背後を中心に回動自在に結合する結合手段１０とから成るソーラーオーブン。
【請求項２】
一次反射鏡が中央部にスリットを有し断面形状が略円錐曲線形である樋状であり、二次反射鏡が断面形状が略円錐曲線形である樋状であることを特徴とする請求項１記載のソーラーオーブン。
【請求項３】
箱の形状が略円錐台、略四角錘台、略四角柱の何れかであることを特徴とする請求項１、２記載のソーラーオーブン。
【請求項４】
箱には扉を有さず、箱の底面が脱着可能であることを特徴とする請求項１、２、３記載のソーラーオーブン。
【請求項５】
一次反射鏡あるいは固定具と箱とを回動自在に結合せず、一次反射鏡あるいは固定具を回動自在に設置面に設置する設置手段１１を有することを特徴とする請求項１、２、３、４記載のソーラーオーブン。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案はソーラーオーブンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ソーラークッカーやソーラーオーブンは古くから世界中で用いられてきた。太陽光を集めて高温を発生させて調理する器具を広い意味でソーラークッカーと呼ぶ。広い意味のソーラークッカーは、狭い意味のソーラークッカーとソーラーオーブンに分かれる。即ち、太陽光を一点あるいは一直線上に集光した場所に調理器具を設置し、高温を発生させて調理するものを狭い意味のソーラークッカーと呼び、反射させた太陽光を集めて注ぎ込ませた箱の中を高温にして調理する器具をソーラーオーブンと呼ぶ。以後、狭い意味のソーラークッカーを「ソーラークッカー」と呼ぶことにする。
【０００３】
ソーラークッカーは、３次元パラボラ型（通称傘型）と２次元パラボラ型（通称樋型）に大別される。傘型の場合は断面が放物線形の傘状の反射鏡を用い、反射面（凹面）を太陽に正対させる。放物線の焦点に相当するところに集光させ、この場所に調理器具を設置して調理する。樋型の場合は断面が放物線形の樋型の反射鏡を用い、反射面（凹面）を太陽に正対させる。放物線の焦点に相当する線上に集光させ、この場所に調理器具を設置して調理する。調理器具としては一般にフライパン、ヤカン、鍋が用いられる。調理器具が太陽光の進路上に設置されるために、調理器具は小さな形状に限定される。また、調理器具上の集光部付近が特に熱くなり、それ以外の部分は熱くなりにくいために、調理器具内の空気を高温度に保つことは難しい。そのために、オーブンとしての利用には適さない。
【０００４】
一方、ソーラーオーブンは、平面反射鏡で太陽光を反射させて箱の中に注ぎ込ませる。箱の内面は黒色の金属板で覆われている。箱の外面は断熱材で覆われている。反射された太陽光が注ぎ込まれる上面は開閉自在のガラス窓になっている。ガラス窓を通過して注ぎ込まれた太陽光により、内面の金属板は高温になり、箱の内部の空気も高温になる。即ち、オーブンとして用いることができる。
【０００５】
代表的なソーラーオーブンの形状を図６に示す。上面がガラス窓の四角い箱の上部に８枚の平面反射鏡が固定されている。この断面図を図７に示す。効率を最大にするために、反射鏡はガラス窓面と６０度の角度で設置される。図から明らかなように、図上のａの長さ即ちガラス窓の幅は、図上のｂの長さ即ち太陽光入射幅の３分の２以上となる。ガラス窓も形状を正方形とすると、ガラス窓の面積は太陽光入射面積の４分の１以上となる。ガラス窓は太陽光の入射面であると同時に、内部の熱の放熱面でもある。つまり、放熱面積が入射面積の４分の１以上となる。このことが主たる理由となって、従来のソーラーオーブンでは、内部の温度上昇には限界があり、市販されているものでは１６０℃以下に留まっている。実験的に特別に作られたソーラーオーブンでも内部温度が２００℃を超えるソーラーオーブンは存在しない。
【０００６】
内部温度が１６０℃以下に留まるために、ソーラーオーブンで可能な調理にも制約が伴う。即ち、２００℃以上の温度を必要とするパンやピザパイを焼くことはできない。また、内部で煮物などをする際には、鍋と水分の合計の熱容量は膨大になるが、内部温度が十分に高くないために温度上昇に長時間を要するという不都合がある。また、生ゴミや果実や魚を乾燥させてドライフーズにすることも、温度不足で上手く行かない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許公開２００１−２３８７１２
【特許文献２】特許公開２００９−５３５５９９
【特許文献３】特許公開２０１０−６５８６４
【特許文献４】特許公開２００１−２３８７１２
【特許文献５】特許公開２００１−３７２２０４
【非特許文献１】クリーンエネルギー利用研究会編「ソーラークッカー―太陽でお料理 (サイエンス・シリーズ) 」パワー社
【非特許文献２】Ｌ．Ｍ．Ｓｕｒｈｏｎｅ他編「Ｓｏｌａｒ  Ｃｏｏｋｅｒ」
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
本考案は上記の事情に鑑み為されたもので、その解決しようとする課題は、内部温度２００℃以上が可能で軽量・安価なソーラーオーブンを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案では、中央に孔を有する傘型パラボラ一次反射鏡または中央にスリットを有する樋型パラボラ一次反射鏡を太陽に正対させる。太陽光は焦点付近に集光される。焦点付近には小さな二次反射鏡が一次反射鏡に正対して設置されている。一次反射鏡が傘型の場合は傘型二次反射鏡が、一次反射鏡が樋型の場合は樋型二次反射鏡が選ばれる。二次反射鏡で反射された太陽光は、一次反射鏡の孔またはスリットを通って、箱に注ぎ込まれる。太陽光が注ぎ込まれる入射窓は二次反射鏡の焦点付近に設置される。したがって太陽光が注ぎ込まれる入射面の面積を極めて小さくすることができる。入射面は箱内の熱の放熱面をも意味する。放熱面積と太陽光入射面積との比率は理論的には０に近づくが、現実的にも２０分の一以下に押さえることは容易である。
【００１０】
即ち、従来のソーラーオーブンの放熱面積と太陽光入射面積との比率が４分の１以上であったものが、本考案のソーラーオーブンでは２０分の１以下に抑えられることになる。この結果、箱内の温度を２００℃以上にすることが容易になった。
【００１１】
入射面積が小さいので、太陽光を注ぎ込ませて閉じ込める箱についても、上面即ち入射窓を小さくすることができる。具体的には箱の断面形状を三角形に近づけることができる。箱の断面形状が四角形である従来のソーラーオーブンに較べると表面積を小さくすることができる。このことは、放熱を小さくすることができると共に重量の軽量化にも有効である。入射面のガラスの面積を小さくできることと合わせて、製作コストの低減にも繋がる。
【考案の効果】
【００１２】
以上のように、本考案になるソーラーオーブンは、箱内部の熱の放熱面積と太陽光入射面積の比率を従来のソーラーオーブンに較べて５分の１以下に押さえることができる。この結果、オーブン内部の温度を２００℃以上にすることが可能となった。そのために、これまでは不可能とされていたパンやピザパイの焼成、あるいはドライフーズの作成も可能となった。煮物などの調理の際も昇温時間を短くすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本考案になるソーラーオーブンの全体図である。
【図２】図２は本考案になるソーラーオーブンの断面図である。
【図３】図３は１次反射鏡と二次反射鏡の位置と焦点距離の関係を説明する図である。
【図４】図４は本考案になるソーラーオーブンの実施例２の全体図である。
【図５】図５は本考案になるソーラーオーブンの実施例３の全体図である。
【図６】図６は従来のソーラーオーブンの全体図である。
【図７】図７は従来のソーラーオーブンの断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
１次反射鏡および二次反射鏡の材質は光沢のあるアルミニウムやステンレスの薄板が、反射性能と耐久性の点で望ましいが、樹脂や木や成型紙の反射面に銀紙を貼る又は金属を蒸着することによって製作してもよい。断面が放物線形の傘状にするためには、プレス一体成型や樹脂の射出成型でもよいが、略三角形の複数の板をリベット結合等で貼りあわせることによって製作する方がより簡便である。断面が放物線形の樋状にするためには、断面の一部が放物線形である側板の放物線形面に沿わせて平面薄板を貼り付ける方法が簡便である。この側板は金属でも木でも樹脂でもよい。
【００１５】
１次反射鏡の焦点距離は特定しないが、二次反射鏡への反射光線入射角度が９０度を超えないように設計しなければならない。
【００１６】
１次反射鏡と二次反射鏡の固定結合は木板でも金属板でも樹脂板でも金属線でも構わない。一次反射鏡の焦点付近に二次反射鏡を正対して固定する。一次反射鏡の焦点よりも内側に固定する時には二次反射鏡は凸面鏡とし、一次反射鏡の焦点よりも外側に固定する時には二次反射鏡は凹面鏡とする。一次反射鏡の焦点に近いところに設置するほど二次反射鏡は小さくてよいが、二次反射鏡の表面形状の精度が厳しく要求される。逆に一次反射鏡の焦点から遠いところに設置するほど二次反射鏡は大きくなって太陽光の入射の妨げになるが、二次反射鏡の表面形状に要求される加工精度は相対的に低くなる。総合的に考えると一次反射鏡の焦点距離の１０分の１程度の所に二次反射鏡を設置することが好ましい。
【００１７】
二次反射鏡の焦点距離は二次反射鏡の設置場所によって異なる。以下、図３に沿って説明する。一次反射鏡の焦点距離からａだけ離れた所に二次反射鏡を設置する場合には、二次反射鏡の焦点距離もａとすると、２次反射光は平行光線となる。二次反射鏡が凹面鏡の場合に二次反射鏡の焦点距離をａよりも短くすると２次反射光は平行光線よりも内側に収束する光線となる。二次反射鏡が凸面鏡の場合に二次反射鏡の焦点距離をａよりも長くすると２次反射光は平行光線よりも内側に収束する光線となり、一次反射鏡の孔またはスリットおよび入射窓の面積を小さくできるというメリットがあるが、二次反射鏡の製作は難しくなる。
【００１８】
一次反射鏡が傘状パラボラである場合には、２次反射光は小円上になって入射面に届く。然しながら箱に対して一次反射鏡は箱に対して回動する。回動の中心線が箱の入射窓の面上に位置するように結合手段を作れば、窓の形状は２次反射光と同じ小円で差し支え無いが、街道の中心が入射窓の面からずれる場合には、回動に伴い小円の位置は動く。この場合の入射窓の形状は略長方形とする。
【００１９】
一次反射鏡が樋状パラボラである場合には、２次反射光は細長い四角形になって入射面に届く。回動の中心線が箱の入射窓の面上に位置するように結合手段を作れば、窓の形状は２次反射光と同じ長方形で差し支え無いが、街道の中心が入射窓の面からずれる場合には、回動に伴い長方形の位置は動く。この場合の入射窓の形状は幅の広い長方形とする。
【００２０】
箱の形状は、一次反射鏡が傘状パラボラである場合には、窓を設けた上面を小面積の円形または四角形、底面を大きい面積の円形または四角形とする円錐台あるいは四角錘台とするのが放熱面積を小さくする上で好ましいが、直方体でも構わない。一次反射鏡が樋状パラボラである場合には、窓を設けた上面を小面積の長方形、底面を大きい面積の長方形とする四角錘台とするのが放熱面積を小さくする上で好ましいが、直方体でも構わない。箱の材質や厚さは特定しない。なお、箱の上面は底面と平行でも構わないが、一次反射鏡の回動中心軸と平行を保つならば傾いていても構わない。
【００２１】
箱の上面の窓には透明板が装着される。透明板は１枚でもよいが、断熱性を高めるために空気層を介して複層にすることが好ましい。透明板の材質と厚さは特定しないが、太陽光の透過率が高く、遠赤外線の透過率が低い材料が好ましい。太陽光には紫外線が含まれるので、長時間の使用を前提とする場合には、紫外線に強く、太陽光の透過率が高く、遠赤外線の透過率が低いガラスまたはポリカーボネイトの板が適している。
【００２２】
箱の周囲は断熱材で囲まれる。箱の外側に断熱材を配置してもよいが、箱を木や樹脂などの高温度に弱い材質で製作する場合には、断熱材を箱の内側に配置する方がよい。断熱材の材質や厚さは特定しないが、ガラス繊維のように高温に強い材質の断熱材をなるべく厚く装着することが好ましい。
【００２３】
箱の最も内側には内側表面が黒または暗色の金属板が装着される。金属板の材質・厚さは特定しないが、厚いほど、箱内温度は安定するので、１ミリメートル以上にすることが好ましい。金属板は箱内をなるべく広く覆うようにすることが、例えばピザパイを焼いたりする際に焼きムラができにくいので好ましい。箱内の上面、即ち窓の下も金属板で覆ってもよいが、その場合には上面部の金属板の外側、即ち２次反射光入射側の表面も黒または暗色とする。
【００２４】
箱の側面には、非加熱物を出し入れするための扉が設置される。扉にも断熱材が貼り付けられる。扉と箱の重なり部分から熱が逃げないようなシーリングを施す。なお、請求項４で訴求した如く、箱には扉を設けず、箱と底板を着脱可能に製作し、箱を持ち上げるようにして非加熱物を出し入れしてもよい。
【００２５】
請求項５で訴求した如く、一次反射鏡と二次反射鏡を一体化したものと箱とを分離してもよい。図５にこの方法を例示する。一次反射鏡と二次反射鏡とは固定具で固定される。固定具は支持具と回動自在に結合される。一方、箱は、箱上面の窓部に２次反射光が注がれるような場所に適宜置かれる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本考案になるソーラーオーブンは軽量・安価である上に内部温度を２００℃以上にすることが可能であるから、従来のソーラークッカーやソーラーオーブンでは不可能とされてきたパンやピザパイの焼成が初めて可能となった。そのために、電力やガスの使用が困難な国や地域に限らず、環境重視派の家庭での利用や、アウトドアでのレジャーあるいはイベント、教育現場等での利用が期待される。
【符号の説明】
【００２７】
１  傘状の一次反射鏡
２  傘状の二次反射鏡
３  固定具
４  断熱材
５  箱
６  入射窓
７  透明板
８  金属板
９  断熱扉
１０  結合手段
１１  設置手段
【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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