ソーラークッカー
パラボラ型のソーラークッカーは、太陽光を一点に集中させるものです。 この点が鍋の底に集まれば、鍋を素早く非常に高い温度まで加熱することができ、ガスや炭火のグリルで得られる温度に匹敵することがよくあります。 特に中国やインドでは、何十万もの家庭で調理や給湯に使われています。 中国では、年間1~4トンの二酸化炭素を削減し、クリーン開発メカニズム(CDM)やゴールドスタンダードを通じて炭素クレジットを獲得しているプロジェクトもあります。
いくつかのパラボラソーラーは最先端の材料とデザインを取り入れ、太陽エネルギー効率 >90% につながっています。
軸対称で断面が放物線のような形状の反射鏡は、平行光線 (太陽光など) を一点に集中させる性質があります。 その対称軸を太陽に向けると、焦点に位置する物体は高濃度の太陽光を受け、非常に高温になる。
放物線状反射板の編集
パラボロイドは複合曲線であり、単一曲線よりも簡単な装置で作ることが困難です。 パラボラ型ソーラークッカーは従来のコンロと同等かそれ以上の調理が可能ですが、手作業での施工が困難なのが特徴です。
パラボロイドは平らな固体材料から作るのは難しいが、液体を入れた蓋の開いた容器を回転させることで、非常に簡単に作ることができる。 垂直軸を中心に一定速度で回転している液体の上面は、当然放物線の形になる。 遠心力によって回転軸の外側へ物質が移動し、重力と釣り合うだけの深さの凹みができる。 この窪みは、正確な放物線であることが判明した。 (回転中に固化すれば、回転停止後も放物線形状が維持され、反射鏡として利用することができます(「液体鏡面望遠鏡」参照)。 この回転技術は、天体望遠鏡のパラボラ鏡に使われることがあるほか、ソーラークッカーなどにも応用されている。
パラボロイド反射鏡は高温になり、早く調理できますが、安全な運用のために頻繁な調整と監視が必要です。
パラボロイド型反射板は高温を発生し、素早く調理できますが、安全な操作のために頻繁な調整と監視が必要です。
シェフラークッカー(発明者のWolfgang Schefflerから命名)は、理想的には大きな放物線状の反射板を使い、機械仕掛けで地球の回転と平行に、1時間に15度回転させて、地球の回転を補償しています。 この軸は反射鏡の重心を通過しているため、反射鏡は容易に回転させることができる。 回転軸の中心にある調理容器には、一日中太陽光が降り注いでいる。 しかし、季節による太陽の赤緯の変化を補正するために、鏡は時々垂直な軸を中心に傾ける必要がある。 この直交軸は、調理容器を通過していない。 そのため、もし反射鏡が剛体の放物線であれば、反射鏡が傾いたときに焦点が調理容器に定まらない。 焦点を固定するためには、反射板の形状を変化させる必要があります。 放物面はそのままに、傾けることで焦点距離などのパラメータを変化させるのです。 そのため、シェフラー反射鏡は柔軟性があり、曲げて形状を調整することができる。 ガラス鏡のような小さな平面部分を多数、柔軟なプラスチックで結合して作られていることが多い。 反射板を支える骨組みには、反射板を傾けたり、適度に曲げたりするための機構が含まれている。
回転する反射鏡が屋外に設置され、反射した太陽光が壁の開口部を通って屋内のキッチン (多くは大規模な共同キッチン) に入り、そこで調理されることもあります。
その焦点と重心が一致しているパラボラ状の反射器は有用であり、その焦点の重心があることは、その反射器と同じです。 それらは、焦点を通過する任意の軸を中心に回転し、空における太陽の運動に従うように簡単に回転させることができます。 焦点で交差する2本の直交軸を使えば、太陽の日周運動と季節運動の両方に追従する放物面を作ることができる。 クッキングポットは焦点で静止している。 放物面反射鏡が軸対称で、均一な厚さの材料で作られている場合、頂点から縁の平面まで対称軸に沿って測った反射鏡の深さが焦点距離の1.8478倍であれば、その質量中心は焦点と一致する。 反射鏡の縁の半径は焦点距離の2.7187倍である。
放物線トラフの編集
放物線トラフは、太陽エネルギー目的のために太陽光を集中するために使用されています。 いくつかのソーラークッカーは、同じようにそれらを使用するように構築されている。 一般的に、トラフはその焦点線が水平で東西に整列されています。 調理する食材は、この線に沿って並べます。 トラフは、その対称軸が正午に太陽に向くように向けられる。 そのため、季節に応じて桶を上下に傾ける必要がある。 春分の日は、日中、太陽を追いかけるためにトラフを動かす必要はない。 それ以外の季節では、毎日正午前後に数時間、太陽を追尾する必要がない時間帯がある。 通常、クッカーはこの時間帯にのみ使用されるため、自動太陽追尾機能は組み込まれていない。 このシンプルさが、パラボロイドを使った場合と比較して、魅力的なデザインになっています。 また、トラフ反射板は単一の曲線であるため、構成がよりシンプルになります。
パラボロイド反射鏡のように、直角方向に曲がった2つのパラボラトラフを使用して、太陽光を点集束させることが可能です。
単一のパラボロイドと比較して、2つの部分的な谷を使用することは重要な利点があります。
単一のパラボロイドに比べ、2つの部分的な谷を使うことには重要な利点があります。それぞれの谷は単一の曲線であり、平らな金属板を曲げるだけで作ることができます。 また、対象となる調理鍋に届く光はほぼ下向きになるので、近くにいる人の目を傷つける心配も少なくなります。 一方、デメリットもあります。 鏡の材料が多くなってコストが上がることと、光が1面ではなく2面で反射するため、どうしてもロスが大きくなってしまうのです」
2つのトラフは、ともにフレームに固定されて、相対的に一定の方向に保持されている。
2つのトラフは、ともにフレームに固定されているため、互いに対して固定された向きになっています。 この方式を採用したクッカーは市販されています。実用化されているもの(車のヘッドライトなど)では、凹面鏡は放物線状になっています
球面反射鏡
球面反射板は、対称軸が太陽の方を向いているので、光が焦点に集中するように、放物線反射板とほぼ同じように動作します。 しかし、球面反射鏡の焦点は、球面収差として知られる現象に悩まされるため、点焦点ではありません。 正確な焦点を必要としない集光ディッシュ(衛星放送用ディッシュなど)では、放物線よりも球面曲率を選択するものもあります。 球面反射鏡の縁の半径が表面の曲率半径(反射鏡の一部である球の半径)に比べて小さい場合、反射鏡は曲率半径の半分に等しい焦点距離を持つ放物線状に近似される。
真空管技術
真空管ソーラークッカーは基本的には2層のガラスの間に真空密閉されています。 この真空により、真空管は「超」温室として、また断熱材として機能することができます。 中央の調理管は、熱衝撃に強いホウケイ酸ガラスでできており、表面の下に真空があり、内部を断熱しています。 内部は銅、ステンレス、ニトリルアルミニウムで覆われ、太陽光の熱を吸収しやすくしています。