ソーラークッカー
- パラボラアンテナを利用した自作です。 -
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パラボラアンテナに、アルミを貼りました。
2011年度の実験のリクエストで、ソーラークッカーの実験がありました。いろいろと、事前の準備をしましたが、
当日の天候が悪く、結局、実験ができませんでした。 その後、柏市放課後子ども教室で、一部実験を行っています。
事前の準備をした中で、ソーラークッカーを何台か製作しました。こちらは、パラボラアンテナを利用したものです。
以前、海外の衛星を受診していた、直径1.2mのパラボラアンテナです。 オフセット型と言って、
放物面の中心部ではなく、周囲を切り取った形をしていて、焦点は、中心ではなく、周囲に少しずれています。
鍋などによる中央遮蔽はありませんが、焦点が中心からずれているので、焦点を合わせにくいと思われます。
(普通の家には、こんな物無いですよね (^_^;)
このパラボラアンテナに、災害時の保温用アルミ蒸着フィルムを貼りつけました。
(最近は、100均でも売っています。)
両面テープで、順々に貼りつけていきます。
無理やり、局面に貼りつけているので、ちょっと皺が気になります。
晴れた日に、実験をしてみました。 鍋を吊るす、適当な物が見当たらなったので、三脚を二つ用意し、
物干し竿を渡しました。
そして、S字フックで、鍋を吊るしました。(生卵を入れて調理してみます。)
焦点後方から観察しましたが、フィルム材の皺のため、光が散乱してしまい、あまり焦点に光が
集まっていないようでした。 (卵が 3個入っています。)
熱が逃げないように、透明な袋を掛けています。(風は強かったです。)
しかし、ゆで卵は うまくできませんでした。 温度は、50〜60度ぐらいに上がったのですが、逃げた熱が
多かったのかもしれません。 原因として、風が強かった(熱が逃げた)、完全な晴天では無かった、フィルム材の
皺により光が散乱した、等が考えられました。
光の散乱による影響は、かなり大きいと思われました。 このため、今度は、ホームセンターで、
薄いアルミ板を購入し、貼り替えてみました。
皺にならないように、アルミに切り込みを入れて、加工していきました。手を切らないように、軍手を装着しています。
アルミを貼り終わり、後日、再度、トライしてみました。
アルミ板に貼り替えましたが、焦点にあまり光が集まっていません。
焦点後方から見ていますが、やはり、眩しいです。と、言う事は、焦点に光が集まらず、(鍋に集まらず)
光が有効に集められていないことになります。
温度計を入れてみると、50度後半です。
1時間程度、加熱しました。 殻が割れて、白身が飛び出していました。
茹で卵には、なっているようです。
残念ながら、期待していたほどには、温度が上がりませんでした。
原因を考えたのですが、このパラボラアンテナは、オフセット型と言う事を、忘れていました。
オフセット型は、放物面の周囲を切り取った形のため、アンテナを下に置いていたのでは、
収差が著しく、光が1点に集まりにくいです。そのため、鍋の後方から見た際に、光が後方に
漏れていたようです。そこで、パラボラアンテナの後方を持ち上げ、鍋に焦点が集まるようにしました。
しばらく経つと、ガラスの蓋の内側には、水滴がたくさん着きました。
温度を調べてみると、100度近くありました。
その後、沸騰し、湯気がたってきました。
その後、透明な袋をかけて置きました。 空焚き状態となっていました。温度は、115度ぐらいです。
温度計が、壊れている可能性もあるので、他の温度計でも測って見ました。
袋を開けた際に、熱が逃げたと思いますが、100度以上ありました。
オフセットのパラボラアンテナの場合は、収差が無いように、きちんと調整をしなければ、集光が
うまくいかないことが、良く分かりました。
市販品のソーラークッカーは、もっとF値(焦点距離÷直径、小さい値ほど明るい、集まった光が明るい)が
短く出来ているようです。そのため、このソーラークッカーは、焦点距離が長めなので、集まった光は
市販品に比べて、暗いようです。また、収差もあるので、あまり、効率は良くないようでした。
また、焦点距離が長めなので、頻回に調整をしないといけません。 設置するのも大がかりなので、
実験には良いですが、実用的ではないようでした。
以下のように、他のソーラークッカーと組み合わせると、頻回に調整しなくても良いようでした。
今後、研究してみます。
(タンデム方式です。)
< 追記 >
この実験をした際は、外の気温はかなり低かったです。
物置小屋の裏手の水草育成の容器は、昼間でも分厚い氷が張ったままでした。また、北側には、まだ、雪が残っていました。
鍋の中は100度以上、外は0度前後と、温度のコントラストがあったので、おもしろいと思いました。・・・
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千葉県柏市立富勢西小学校 科学クラブ 日記