How to make a "Sunbrella" solar cooker/ja

雨の日には傘、晴れの日にはパラボラ型ソーラークッカー…サンブレラ！

従来の調理に使われるエネルギー源は、木材、ガス、石油、石炭、電気など多岐にわたります。太陽熱調理は独自のカテゴリーのように見えますが、実際には他のすべての調理の基礎となっています。太陽エネルギーは樹木の成長を促し、1億年前に海底に埋もれた植物や動物は嫌気的に分解されて原油を生成しました[1] ...

木材、石油、ガスといった従来の方法と、純粋な太陽エネルギーを使う方法との違いは、エネルギーが伝わる過程の回数（そしてもちろん、使用に伴う副産物）にある。例えば、ガスを使う場合、太陽が輝き、木が成長し、動物が食べ、菌類が栄養を摂取し、ガスが燃焼し、そして鍋が温まる。一方、ソーラークッカーのように純粋な太陽エネルギーを使う場合は、太陽が輝き…そして鍋が温まる。シンプルで分かりやすく、人間の食用となる食品を調理する目的においては、はるかに効率的であるように思える。

ソーラークッカーから

ソーラークッカーは、構造の容易さと入手しやすい材料の使用を優先し、精度や効率を犠牲にした太陽光集光器です。水の沸騰やパンの焼き上がりに必要な温度を維持できる程度の、やや不正確な形状が用いられています。放物面反射鏡を用いたソーラークッカーの設計に関する計算例については、「太陽関連計算」ページをご覧ください。

ソーラークッカーには実に多様なデザインがあり、それぞれに独自のコスト、メリット、最適な使用条件があります。いくつか例を挙げると…

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  ソーラーパネルクッカー：箱を切り刻んで側面にアルミホイルを貼り付けただけのシンプルなもの。プロジェクト例：放物面のための機械数学者
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  ソーラーボックスクッカー：ガラスパネルが温室効果を生み出す。プロジェクト例：ソーラーボックスクッカー研究プロジェクト
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  ソーラーバスケットクッカー：文化的に適切なソーラーボックスクッカー。プロジェクト例：柳のバスケットを使った放物面ソーラークッカー
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  ソーラー衛星クッカー：放物線形状により太陽光を一点に集光します。プロジェクト例：パパサンチェア型ソーラークッカー
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  放物面型ソーラークッカー：子供たちが数学の公式を使って組み立てます。プロジェクト例：子供向けソーラーオーブンの作り方（地元でおいしいもの）
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  ソーラー傘クッカー：傘は円錐形であることが多いですが、放物線に近い形状にすることも可能です。プロジェクト例：「サンブレラ」ソーラークッカーの作り方
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  ソーラータイヤクッカー：リサイクルされた黒いタイヤを重ね合わせた構造で、優れた断熱性と経済性を実現

放物面反射鏡[2]は太陽光を焦点に集めます。形状が正確であればあるほど、焦点はより狭くなります。放物面ソーラークッカーの向きが正しくないと、焦点が分散し、軸外放物面反射が発生します。そのため、焦点を維持するために放物面ソーラークッカーを頻繁に調整する必要があります。この焦点により非常に高い温度が生まれ、太陽光があまり強くない、または直射日光が当たらないハンボルト郡のような地域に最適です[3]。

チャンスは豊富にある

2009年春、カリフォルニア州立工科大学ハンボルト校で適正技術の授業を受けていた学生として、素晴らしい人材（バート・オーランドとロニー・グラフマン）に恵まれた私は、傘型ソーラークッカーを共同で設計、製作、テスト、そして楽しむのに、これ以上ないほど最適な時期と場所を想像できました。

このプロジェクトのあらゆる側面において、素晴らしい成長の機会が広がっています。そのため、私は…

• 地域住民と交流し、友情を育む
• 素晴らしい教師や生徒たちと協力して働く
• 太陽エネルギーの利用方法に関する知識を深める
• 数学のスキルを磨き、それを工学に応用する方法を学びたい。
• 次世代のためにリサイクル素材を
• 適切な技術集団の情報資源を活用する
• DIYプロジェクトに社会的、経済的、環境的責任を統合する
• ウィキページを作成する
• 他の人にも同じように行動するよう促し、彼らが持つ多くの機会に気づいてもらいましょう。

このプロジェクトは、唯一無二のバート・オーランドのおかげで実現しました。バートは、適切な技術の先見者であり、その他にも多くのことを成し遂げていますが、中でも身近にあるものをソーラークッカーに改造しています。彼はハンボルト地域の学生たちを指導し、非工業化文化向けの放物線バスケット型ソーラークッカーや工業化文化向けのパパサンチェア型ソーラークッカーといった革新的な技術の設計と製作に取り組んでいます。彼は根っからの教師であり、イベントや学校からファーマーズマーケットや協同組合まで、行く先々で教育的な展示やデモンストレーションを行っています。彼の使命は、木材やその他の従来の調理方法による健康や環境への悪影響を減らし、料理をするすべての人にソーラークッキングを利用できるようにすることです。☺ バート、献身的な仕事、指導、そして友情に感謝します。バートが構想したその他のATプロジェクトの例は、Projects With Bart [4]でオンラインで見ることができます。

このプロジェクトは、2000年に制作された別のサンブレラ作品に触発されたものです。オンラインで作品を公開してくださっている皆様に感謝いたします！

傘はハンボルト郡では非常に便利な道具であり、クリーンな再生可能資源を利用する調理器具も同様です。そこで私たちは、この2つを組み合わせて素晴らしい装置を作ることにしました。雨の日には傘、太陽の下ではソーラークッカー…それがサンブレラです！

基準

サンブレラをデザインする際に用いたガイドライン、そして成功を判断する基準は、私たちの評価基準を構成しています。これらは目標と考えることもできます。

• 効果的- 食品を調理したり、水を沸かしたりできる
• 安全- 調理中も安定しています
• 持ち運び可能 - コンパクトに折りたためるので、効率的に持ち運びや保管ができます。
• 機能的- 雨天時の使用にも耐え、損傷しない。
• 耐久性- 調理器具として繰り返し使用できます
• シンプル- 理解しやすく、使いやすく、構築しやすい
• 経済的- 再利用・リサイクル素材を活用し、廃棄物をほとんど出さない
• 魅力的- 興味や思考を刺激し、美的にも心地よい。

'フレーム

フレームは骨組みのようなもので、調理器の放物線状の形状を支える役割を果たします。私たちのフレームは傘の形をしているため、適切なサイズ、形状、そしてシャフトを備えたものを探し求めました。

• サイズ- パラボラ型クッカーの直径が大きいほど、より多くの太陽光が焦点に反射されます。数人に食事を提供し、雨に濡れないようにしながら、サンブレラを簡単に持ち運べるようにするには、直径50～60インチの傘が最適であると計算しました。
• 形状– ほとんどの傘は完全な放物線ではなく、懸垂線や円錐形であることが多い。傘を構成するパネルの数は、3D形状の滑らかさを左右するため、放物面という観点からはパネル数が多いほど良い。私たちは、傘を構成するパネル数を12枚以上にすることを目標とした。
• シャフト- シャフトの両端、つまりハンドルと先端こそが本当に重要な部分です。ストレートハンドルが最もコンパクトで、調理器具の取り付けにもより多くの可能性を与えてくれると考えました。先端はサンブレラを取り付ける際に非常に重要な役割を果たすため、長くて丈夫なものを選びました。

フンボルト地方を何週間も探し回った末、eBayで傘を購入することにしました。直径60インチ、16枚のパネル、ストレートハンドル、シャフトから2.5インチ突き出た先端部（そのため非常に丈夫です）を備えた白い傘です。探し終える約1週間前に、この傘とほぼ同じで、虹色で、シャフトと骨組みが銀色（黒ではなく）、焦点位置が高い、より優れた完璧な傘を見つけました。このページには、両方の傘の写真が掲載されています。

ご想像のとおり、反射板は実際に太陽光線を反射するものです。市場には、反射率、耐久性、価格などが異なるさまざまな素材があります。優れた反射板の比較表は、2008 年に別の Engr 305 の学生が作成しました。理想的には、液体ラメのような非常に高密度の布のような素材を、設置を容易にするためにパネルに永久的に縫い付けます。この素材はすぐには入手できませんでしたが、存在するので *、代わりに、調理器として使用するときにパネルに差し込み、使用しないときは保管できる個別の反射板を作成することにしました。私たちはマイラーと酢酸セルロースに落ち着きました。

• マイラー- ポリエステル製のフィルムで、反射率は98%です。色の均一性、寸法安定性、耐熱性に優れ、破れにくいという特徴があります。[5]
• 酢酸セルロース- プラスチックのような見た目で、切断しやすく、柔軟性があります。CAは木材パルプから作られており、堆肥化や焼却が可能です。また、熱保持性が低く、低アレルギー性で、カビや白カビに強いという特徴があります。[6]

工事

反射板の製作には多くの時間と労力を要しました。適切なサイズの反射板を見つけるために、何度も試行錯誤を繰り返さなければなりませんでした。見た目ほど簡単ではなかったのです。傘のパネルは湾曲しているため、二等辺三角形の反射板では覆うことができませんでした。湾曲に合わせて反射板を曲げると、中央部分に隙間ができてしまうからです。そこで、三角形の角度を広げ、最も鋭角な辺の一つが隣のパネル部分に突き出るようにすることにしました。

1. 個々のパネル（平均値を出すためにさらに数枚）の幅を、縁面と中間点で測定し、半径方向の長さ全体、縁面と中間点の間の半径方向の長さ、および縁面と反射板の希望する長さの間の半径方向の長さを測定します（傘の頂点から4インチ残しました）。
2. 大きな厚紙に、縁板の幅と同じ長さの線を（端に近い位置に）引きます。その線の中央から、半径方向の全長に等しい垂線を引きます。その垂線上に、中央の点と、リフレクターの希望する長さが一致する点をマークします。
3. 中間点において、中間点の幅と同じ長さで、リム平面線と平行な中心線（その交点が中間点となる線）を引きます。
4. 定規（または任意の長い直線）を使用して、リム平面線の端点と、放射状線と同じ側の中間点線の端点を結びます。リム平面から放射状線との交点まで線をなぞります。（交点がなくても問題ありません。）他の端点についても同様に繰り返します。
5. 反射鏡の所望の長さの位置にある半径方向の点で、リム平面線に平行な線を引きます。これで、高さが反射鏡の所望の長さ、底辺がリム平面線の長さである台形ができます。
6. 酢酸セルロースシートを、側面と角がそれぞれリムプレーンラインと端点の1つに合うように置きます。シートをしっかりと固定し、カッターナイフで台形を切り抜きます。
7. 台形をパネル部分に差し込みます。ピースの並び具合を確認し、必要に応じて修正してください。私たちの傘の場合、片方の辺はぴったりと揃っていますが、もう片方の辺は傘の中央付近の隣接する部分に突き出ています。これは、その端を次のパネルにしっかりと固定するのに役立つため、好ましい状態です。
8. すべてのパネルが埋まるまで続けてください。
9. マイラーの場合は、切り取った酢酸セルロース片と全く同じステンシルを作成しますが、長い辺の片方と縁の平面の端を1センチメートルほど小さくして、酢酸セルロースがはみ出すようにします。
10. 縁の端から約1センチメートル下の位置に、マイラーフィルムを酢酸セルロースにテープで貼り付けます。

スタンドはソーラークッカーの設置場所、つまり土台となる部分です。調理過程への影響を最小限に抑えつつソーラークッカーが太陽を追尾できるよう、スタンドは簡単に角度調整できることが非常に重要です。また、スタンドは当然ながら、食品を入れたサンブレラをしっかりと支えられるだけの強度と安定性を備えている必要があります。

スタンドのデザインについては様々な案を検討し、そのうち2つを実際に試してみました。

• 支柱- このデザインは、傘の先端の延長のような役割を果たします。長い銅パイプに長い支柱をねじ込みました。銅パイプは、手動で調整できる程度の柔軟性がありながら、サンブレラを支えながら形状を維持できる強度を備えています。支柱を地面にしっかりと固定し、傘の先端を銅パイプの端に固定します。支柱が土の中で自由に回転しないように、両側にバンジーコードなどを固定するなどの支えが必要です。
• 三脚- 三脚は、しっかりと地面に固定でき、どの方向にも簡単に調整・固定できるため、ソーラークッカーのスタンドとして最適です。私たちは、アルミ板、パイプ、ブラケット、ゴムチューブを使って、傘を三脚に取り付けるインターフェースを設計しました。このインターフェースは、カメラを取り付ける場所にねじ込み、サンブレラをしっかりと固定します。このインターフェースを製作するにあたり、アルミ板を難なく切断・穴あけできる鉄工機械を使える人を知っていたことは、私たちにとって大変幸運でした。アーケータのSolar Racksのジョン・デイビスさん、ありがとうございました！

調理器具とは、鍋、その底、そして理想的には風防（もちろんミキサーと鍋つかみも）など、食品の調理を容易にするものです。通常、放物面型ソーラークッカーには焦点を通るシャフトがありません。これはいくつかの課題を生み出しますが、その分創造性を発揮する機会にもなります。

• 鍋- これは、フライパン、皿、瓶など、さまざまなものを使用できます。何であれ、黒色である必要があります。黒は光の全スペクトルを吸収するからです。鍋のサイズを決めるときは、焦点のサイズ（つまり、実際にどれだけ焦点が合っているか）と位置を考慮することが重要です。傘の焦点領域（それほど焦点ではありませんでしたが）がビームの上にあったため、鍋をできるだけ低い位置に置く必要がありました。中央に中空の円錐があるドーナツのような鍋であるバントケーキ皿を使用することにしました。この鍋はハンドルにぴったりとフィットし、シャフトに沿って滑り落ち、ビームの上に収まります。鍋の底が非常に熱くなるため、焦げ付きを防ぎ対流を促進するために、バントケーキ皿を2つ、間に少し隙間を空けて重ねて使用することにしました。
• 土台- 土台とは、鍋が置かれる、または吊り下げられる部分のことです。鍋の高温と、食材がいっぱいになったときの重さに耐えられるものでなければなりません。サンブレラの場合、骨組みが土台の役割を果たしますが、骨組みも黒色なので、高温から保護する必要がありました。そこで、骨組みをアルミホイルで覆い、骨組みの下にブリキ製のパイ皿を置き、さらに鍋の下にはアルミホイルで包んだドーナツ型の木製ブロックを置きました。
• シールド- 透明な風防のようなもので、鍋との間に少し隙間を空けることで、鍋が太陽光を吸収しつつ、風による対流で冷えるのを防ぎます。

傘は必ずしもサンブレラである必要はないので、反射板やその他の部品を便利に収納できると良いでしょう。そこで、両端にキャップが付いたPVCパイプを使うことにしました。パイプの中に傘を固定するために、発泡スチロールをくさび形に切り取りました。反射板は布で包んで中に押し込むだけです。容器に関するその他のアイデアは、「さらに詳しく」のセクションをご覧ください。

ツール

• ルーラー
• 物差し
• ハサミ
• ユーティリティナイフ
• ペンチ
• 裁断ばさみ
• 厚紙
• 手袋
• サングラス
• ノート
• カメラ
• 無線

設定

サンブレラの設置は驚くほど簡単で、一人で約10分で完了します！とても簡単です...

すべての反射板を設置したら、軸外放物面反射に注意してください。この光の散乱は、人の目を傷つけたり、状況によっては可燃物が周囲にある場合、火災の原因となる可能性があります。調理器を使用しないときは、軸から180度ずらして設置するか、シートなどで覆ってください。

料理

さあ、ここからが楽しいところです！焼いたり、揚げたり、炒めたり、いろいろ試してみましょう。インターネットや書籍で、太陽光調理の素晴らしいヒントやレシピを探して、インスピレーションを得てください。

サンブレラを使用する際は、必ずUVカットサングラスを着用し、調理中は鍋つかみやタオルを手元に用意しておきましょう。また、鍋の照度にも注意してください。放物面型ソーラークッカーは、太陽に正確に焦点を合わせるために、約15分ごとに調整する必要があります。

降ろす

サンブレラを太陽から遠ざけ、先ほどやったことを元に戻してください…簡単です！反射板の取り扱いには十分ご注意ください。反射板を重ねて、両端のセルロースアセテート面を上にして保護し、布で包んでください。サンブレラを容器に収納する方法は直感的ですが、念のため…

結局、私たちは自分たちの基準をどれだけ満たせたのでしょうか？言い訳をするつもりはありませんが、時間的な制約が、必ずしも基準に合致しない性急な決定を下さざるを得なかった最大の理由でした…でも、私たちは努力しました！

• 効果はありましたか？ - はい、クッキーとケーキを焼くことに成功しました。残念ながら、シャフトに結露が発生してサンブレラ製のリフレクターに滴り落ちるのを防ぐ方法がまだ見つかっていないため、沸騰したお湯でのテストはまだできていません。テストの進捗状況は随時ご報告いたします。
• 安全ですか？ - はい、サンブレラは今のところ黒い画用紙に引火したことはありませんが（真夏には引火する可能性も否定できません）、三脚は非常に安定しています。ただし、軸外放物面反射は視力に悪影響を与える可能性があるため、注意が必要です。また、マイラーと酢酸セルロースはどちらも可燃性です。
• 持ち運びは可能ですか？ - はい、サンブレラの収納ケースは閉じた傘2～3本分ほどのスペースしか取らず、軽量です。ただし、私たちが用意した三脚は大きすぎて持ち運びには不向きなので、より小型の三脚が必要です。

• 機能的か？ - はい。反射板は使用しないときは取り外せるので、他の傘と全く同じように機能します。
• 耐久性は？ - はい、でもいいえ。というのも、サンブレラを何度も使用していますが、反射板がリブの下に滑り込んでタブに接触する部分のマイラーに傷がついていることがわかっています。
• 簡単？ ― ええ、驚くほど簡単です！
• 経済的か？ ―はい、でもいいえ、傘、マイラー、酢酸セルロースなど、かなりの数の新しい材料を購入したからです。マイラーもいずれ交換が必要になります。しかし、少なくとも主なエネルギー源（太陽光）は無料で豊富に手に入り、しかもクリーンです！
• 魅力的ですか？ ― ええ、美しいと思います！誰もが知っている傘と三脚という身近なアイテムを組み合わせ、（ほぼ）誰もが必要とする調理器具に仕上がっています！それに、傘の色が白と虹色の両方なので、日光や色のスペクトルについて、素晴らしい会話が生まれる可能性を秘めています。

全体として、環境負荷の少ない、DIY的な生活への素晴らしい一歩と言えるでしょう！

プロジェクトは決して終わりません。技術を改善し、適応させる方法は常に無限にあるからです。私たちは、Sunbrellaを（メリー・プランクスターズが言うように）さらに発展させる可能性について、楽しく思いを巡らせました。

• この容器は、温水を保持するために設計された黒いチューブを使用することで、太陽光も利用できるように設計できます。サンブレラを使用している間、容器に水を入れて太陽の下に置いておけば、温かい食事の後に温かいシャワーを浴びることができます。
• 容器の両端の蓋には、食器用の同心円状のカップを詰めることができます。
• 通信のために、衛星受信アンテナをサンブレラのシャフトに接続することができる。

ぜひあなたのビジョンを追加（そして試してください！）！

• ラダボー、ジョセフ・M. 1998年。「天国の炎：ソーラークッカーの手引き」オレゴン：ホームパワー出版。
  • 本書では、ソーラークッカーの環境面および社会面での利点、さまざまな設計と実験、SunStarソーラーオーブンの作り方、調理のコツ、そしてSunStarキットを作成して他の人に送る方法などが概説されています。
• ハラシー、ベス、ダン編。1992年。「太陽で料理する：ソーラークッカーの作り方と使い方」。カリフォルニア：モーニングサンプレス。
  • 本書では、ソーラーホットプレートとソーラーオーブンの作り方を詳しく解説しており、使用方法に関するガイドラインや多数のレシピも掲載しています。
• Martin, Rachel 他。「開発途上国で使用するためのソーラーオーブンの設計」。2006 年。International Journal for Service Learning in Engineering 2、no.1: 78-91。http ://www.ijsle.org/ (2009 年 2 月 10 日アクセス)。
  • 教授陣と学生たちは、コーネル大学で行われた実験室での試験とニカラグアで行われた現地調査を組み合わせ、発展途上国で使用するためのソーラーオーブンを設計するために必要なことを理解しようと試みた。
• Paredes, Juan Francisco. 2006. "ポータブルソーラーバーベキュー：傘から作られたポータブル放物面クッカー"。ソーラークッキングアーカイブ。http ://www.solarcooking.org/ (2009年2月10日アクセス)。
  • 傘、アルミ箔加工された段ボール、三脚を使ってソーラークッカーを作る方法の説明。

• テリ・グランタナー— 行動経済学・社会経済学、カリフォルニア州立工科大学ハンボルト校 2011年卒tlg49@humboldt.edu
• バート・オーランド— 医学生物学、カリフォルニア大学アーバイン校卒（1982年） bart6591@yahoo.com