JP2012533370A - ソーラー式調理装置 - Google Patents

Abstract

ソーラー式の調理装置は、太陽熱を収集し貯蔵するための太陽熱収集器、前記太陽熱収集器を部分的に満たす蓄熱・伝熱材料、及び、複数の調理器のセットを含んで構成される。各調理器のサイズは、太陽熱収集器の内部形状及びサイズの形状及びサイズに適合するように寸法付けられている。調理器は、蓄熱・伝熱材料及び太陽熱収集器の内壁と緊密に接触し、調理のための必要な熱エネルギーを受け取るための壁を有する。調理器は、調理の際に容器を開閉するため、取り外し可能の部分を更に備える。

Description

本発明は、太陽熱応用の分野において、特に太陽熱収集器の中で食品を調理するためのソーラー式調理装置に関する。

地球上の様々なエネルギー源の中、太陽熱は最も広範囲、豊富、かつ、均一的に存在するエネルギー源である。太陽熱エネルギーはとても簡単に利用される。誰でもいつでも任意の場所で利用可能である。

人間のエネルギー消費活動において、食品と飲料を調理することが最も頻繁かつ長い歴史のある行動である。人間にとっては、どこに住んでも毎日料理をする必要がある。

太陽熱エネルギーを利用し、食品を調理することは非常に面白く、有用な課題である。この領域で既にかなりの発明・研究成果が存在している。（既存の特許資料を参照）

地球の単位面積上のソーラーパワーはとても大きくはない。日射強度は、南から北に、朝から夜に変わり、天気・季節の変化に依存する。そのため、経済的なソーラー式調理装置の開発は常に課題となって、努力を続ける必要がある。

以上の困難点に鑑み、一部のソーラー式調理装置の受光部はできるだけ拡大されているが、収集された太陽熱のための断熱は難しいという欠点がある。また、一部のソーラー式調理装置は高価な自動制御システムを利用し、日差しを追従及び合焦できるが、システムを駆動するための追加の電源が不可欠という不満があった。一方、従来においては、ソーラー式調理装置に蓄熱材料を利用しているが、蓄熱材料自体は高価かつ入手困難のものである。

本発明の開示は、上記の問題・経験に鑑みて、最新の太陽熱温水器技術を参照し、一式の経済的かつ実用的なソーラー式調理装置を開発することに関するものである。

本発明の目的とするところは、従来の技術を改良し、経済的、製造・使用容易、かつ、効率良いソーラー式調理装置を提供することにある。本発明は、太陽熱を利用した食品調理の困難を克服するため、下記の技術的手段を採用する。

最適な熱収集を達成するため、脱気された太陽熱収集器を使用すること。

熱を保存・蓄積し、連続的かつ安定な調理を提供するため、脱気された太陽熱収集器の中に蓄熱・伝熱材料を充てんすること。

周囲の太陽光を調理装置に集束させるための反射器。

太陽光の方向を指示する日時計、及び、最大のソーラーパワーを得るための調節・回転することができる架台。

ソーラーパワーが足りない場合にバックアップパワーソースを提供するための電源。また、このソーラー式調理装置は、停電のときでも調理できるように、電気代が安い際のためのバックアップまたはエネルギー保存装置を提供する。

本開示の具体的な概要は以下のとおりである。

本開示の一態様に従い、太陽熱を収集され且つ貯蔵され、更にその中で食品が調理もしくは加熱される太陽熱収集器であって、調理中にカバーするための取り外し可能な部分を有する太陽熱収集器と、前記太陽熱収集器の内部を部分的に満たす蓄熱・伝熱材料と、複数のソーラー式調理器のセットであって、前記太陽熱収集器の内壁との閉鎖的な熱的接続、及び前記太陽熱収集器内での前記蓄熱・伝熱材料との閉鎖的な熱的接続のために、各調理器が前記太陽熱収集器の内部のサイズと形状に適合するようなサイズと形状を持ち、且つ調理中に前記調理器を閉じるために各調理器が取り外し可能な部分を持ち、調理中に一つの調理器が前記太陽熱収集器の内部に配置される複数のソーラー式調理器のセットと、必要なアクセサリと、を含む一式のソーラー式調理装置が提供され、当該必要なアクセサリは、回転可能な基台及び調節可能な入射角を有し前記ソーラー式調理装置の各部分を適切な位置に配置し支持する固定支持架台、光反射体、及び太陽光の角度を表示するために前記太陽熱収集器に垂直に固定された円錐棒を含む。

この太陽熱収集器は真空管式の太陽熱収集器であり、或はある形（例えば、並行列、完全な又は部分的な円錐形の列など）で搭載された複数のモジュール式の真空管式の太陽熱収集器からなる一群である。前記蓄熱・伝熱材料は、固体材料、又は液体材料、又は化学物質又は相変化蓄熱材料、又はこれらの二つもしくはそれ以上の組み合わせでありうる。前記伝熱材料は、熱チューブ、又は伝導体でありうる。安全上の理由のために、透明なカバー、又は脱気された強化ガラス管の太陽熱収集器が示唆される。

本開示の別の側面に従い、複数のソーラー式調理器のセットが提供され、前記調理器のそれぞれは、ステンレス鋼からなる円筒形の容器であり、前記容器は真空管式の太陽熱収集器の中に配置され、且つ内壁には除去可能且つ取り外し可能なハンドルを持ち、前記容器は前記真空管式の太陽熱収集器の内径に近いがそれより大きくはない直径を有し、前記容器の頂部から底部までの壁には空気交換のための隙間および経路を提供するためのひだ状の構造が設けられ、且つこれによって当該容器のための直径の微調整が可能にされている。これらの調理器は、ソーラー式のコーヒー／ティーメーカー、蒸し器、ソーラー式の調理フライヤー、調理用の中華鍋もしくはポット、煮沸器（ｂｏｉｌｅｒ）、調理鍋、などでありうる。

本開示の別の側面に従い、太陽熱を主に用いるがバックアップとして電気を用いる複数のソーラー式調理器のセットが提供される。この複数のソーラー式調理器のセットは、太陽熱を収集・貯蔵し更に内部で食品を調理又は加熱する太陽熱収集器であって、調理中にカバーするための取り外し可能な部分を有する太陽熱収集器と、前記太陽熱収集器の内部を部分的に満たす蓄熱・伝熱材料と、複数のソーラー式調理器のセットであって、前記太陽熱収集器の内壁との閉鎖的な熱的接続、及び前記太陽熱収集器内での前記蓄熱・伝熱材料との閉鎖的な熱的接続のために、各調理器が前記太陽熱収集器の内部のサイズと形状に適合するようなサイズと形状を持ち、且つ調理中に前記調理器を閉じるために各調理器が取り外し可能な部分を持ち、調理中に一つの調理器が前記太陽熱収集器の内部に配置される複数のソーラー式調理器のセットと、必要なアクセサリとを含み、当該必要なアクセサリは、回転可能な基台及び調節可能な入射角を有し前記ソーラー式調理装置の各部分を適切な位置に配置し支持する固定支持架台と、光反射体、及び太陽光の角度を表示するために前記太陽熱収集器に垂直に固定された円錐棒と、一つの電源付き電熱要素と、前記ソーラー式調理装置の動作特性パラメータ（例えばタイミング、温度、圧力、湿度等）を測定、表示および制御するシステムと、を含む。

本開示のその他の側面、及び特徴は、後続の特定の実施形態の記述、および随伴する図面の参照により、当業者に明白となる。

この発明の図解である。

図１に真空式ソーラー式調理装置の縦・横断面の概念図を示す。 図２に一式のソーラー式調理装置の透視図を示す。 図３に太陽熱収集器の縦断面の概念図を示す。

図１に、使用中の真空管式のソーラー式調理装置の縦断面と横断面図を示す。

一式のソーラー式調理装置100は、太陽熱収集器110、蓄熱・伝熱材料120、熱伝導媒体121、太陽熱調理器130、110の取り外し可能部分114、130のための取り外し可能部分131、及び電源の付いた電熱要素150を含む。

太陽熱収集器は、蓄熱・伝熱材料120を水の沸騰温度よりも高い温度まで加熱することができる任意の種類の太陽熱収集器でありうる。この場合、太陽熱収集器110は真空管式の太陽熱収集器であるが、例えば、図２に例示するように並行な列或は部分円錐形又は全円錐形の列というモジュール化された一群の真空管からなる太陽熱収集器であってもよい。太陽熱収集器110は、二つの穴1141，1142の付いた取り外し可能部分114を持つ。穴1141は電源ケーブルと空気の経路である。穴1142は、調理の水蒸気を解放するために、穴1131と連続する。

真空管式の太陽熱収集器110においては、透明な外層111と内層112を持つ。それらの間は脱気されている。内層112は、図1には示されていない熱吸収コーティングを持つ。真空管の太陽熱収集器は、太陽熱温水設備に使われる真空管の太陽熱収集器と同様な材料及び加工工程を有するが、より大きい直径とより短い長さを持つ。

真空管の太陽熱収集器はガラス製のものである。万が一、ガラス管が割れると、ユーザに対してガラスの破片が危険である。そのため、太陽熱収集器は安全のために、透明のプラスチック製のカバーを持っている（図１に示さない）。この透明のプラスチック製のカバーは、各チューブのための覆い（マントル）であってもよく、或は収集器パネル全体の保護カバーであってもよい。しかし、このプラスチック製の保護マントルのせいで、太陽熱収集器の効率が減らされる可能性がある。そのため、脱気された強化ガラス管の太陽熱収集器がより優れた解決策である。

太陽熱を貯蔵し、調理器130に輸送するために、この例における蓄熱・伝熱材料120は塩又は石英砂（ｑｕａｒｔｚ ｓａｎｄ）である。実際に、多種な材料が太陽熱の蓄熱・伝熱材料として使われる。それらは例えば、塩と砂のような固体材料、水と油（調理油や石油製品も含まれる）などの液体材料、パラフィンワックスと金属などの相変化材料であってもよい。器具が配置されているチューブの中で調理が実行されるため、食品の安全に十分注意しなければならない。本発明では、塩、石英砂又は玄武岩砂、調理油と大きいピースの金属が好適である。伝熱材料としては、上記の材料以外では、金属又は合金の伝動体及び熱チューブが示唆される。

図１に、別の伝熱材料121が示されている。この場合それは、太陽熱を調理器１３０により速く輸送するために蓄熱・伝熱材料120の中に挿入されたT型の銅製伝導体である。この伝導体121は、他のいかなる熱伝導体或は熱チューブであってもよい。伝熱材料121は必須の構成部分ではない。多くの場合、この伝熱材料121がなくても、この調理装置は良好に動作する。

調理器130は、太陽熱収集器110の内部であって塩又は砂120よりも上方に配置される円筒形の容器である。それはステンレス鋼製である。調理器130は、穴1311の付いた取り外し可能部分131を有し、それは調理器１３０に挿入された栓である。この器具の直径は真空管式の太陽熱収集器１１０の内径に近いがこれよりも大きくはない。空気交換と電源ケーブル１５１のためのギャップとパッチ（ｐａｔｃｈ）とを提供するために、容器の壁にひだ状の構造（ａ ｐｌｅａｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）１３３が設けられている。さらに、この構造は、容器１３０のための微調整可能な直径を可能にする。調理器１３０はさらに、器具を太陽熱収集器１１０から取り外すための取り外し及び除去が可能なハンドル１３４を内壁に含む。

図１に示すように、器具130は食品蒸し器である。3層の蒸しバスケットは器具内で底部の水よりも上に配置される。食品は蒸しバスケットの上で調理される。実際、この円筒形の容器（すなわち器具130）多くの種類の器具であり得る。異なる調理目的のために、複数のシリンダ型の容器のセットをもつことができる。例えば、第２の容器は、水及びコーヒー又は茶を調理のために持つことができる。それはソーラー式コーヒー／ティーメーカーである。第３の容器は、揚げ物の際に食品を保持し調理後に油切り（ｄｒａｉｎ）するためのワイヤメッシュ容器を持つことができる。それはソーラー式の調理フライヤーである。第４の容器は、焼き物（ｒｏａｓｔｉｎｇ）又はベーキング（ｂａｋｉｎｇ）のために容器の内壁の近くで食品シートをプレスするために用いられる、幾つかの湾曲し交差する鋼のワイヤからなるウイスカーネット（ｗｈｉｓｋｅｒ ｎｅｔ）を持つことができる。第５の容器は、パンやクッキーをバック及びロースト（ｂａｃｋ ａｎｄ ｒｏａｓｔ）することができる。もちろん、容器内に食品と水とを配置して、蒸し煮（ｂｒａｉｓｉｎｇ）及び煮込み（ｂｏｉｌｉｎｇ）することができる。それは調理用の中華鍋（ｗｏｋ）又はポットである。上記の記述に基づき、この太陽熱収集器１１０で用いられる器具への他の変更は、当業者に自明であるものと考えられ、またそれゆえに、本発明は請求の範囲に定義される。

取り外し可能部分114は、太陽熱収集器110の頂部をカバーしている。それは二つの穴1141と1142を有する。第１の穴1141は、空気交換及び電源ケーブル133のための上述のギャップ及びパス（ｐａｔｈ）を接続する。第２の穴1142は、容器130のストッパ131の中の穴１３１１に連続している。栓は、エアギャップ又は穴を有する植物繊維のコルク（ａ ｐｌａｎｔ ｆｉｂｒｉｌ ｃｏｒｋ）であってもよい。

電源付きの電熱要素150は非常に低電力の電熱要素である。このそれは調理器１３０の下であり且つ蓄熱・伝熱材料１２０の中に配置される。電源ケーブル１５１は、非常に高い抵抗熱温度（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｈｅａｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を有し、器具１３０の壁にひだ状の構造１３３によって形成されたパスを通じて、電熱要素１５０を太陽熱収集器１１０の外の給電プラグ１５２に接続する。電熱要素１５０はさらに、ソーラー式調理装置の動作特性パラメータ（例えばタイミング、温度、圧力、湿度等）のための測定・指示及び制御システムを含むことができる。これらの設備は図1には示されない。電源付きの電熱要素は、調理装置のセットから除去されることができる。この場合、調理装置のセットは依然として、太陽熱を唯一のエネルギー源として用いる完全な調理装置である。図３に電熱要素のない太陽熱収集器を示す。

時として、真空管は、同時に幾つかの食品を調理するために、列状に（ｉｎ ａ ｒａｗ）搭載されることができる。

図２に、ソーラー式調理装置200のセットが概略的に透視図で示す。五つの真空管式の太陽熱収集器201、202、203、204、205は並行する列状に搭載されている。

固定支持架台206は、五つの太陽熱収集器を、適切な位置と状態で配置し支持する。可動式サポート207を使って、太陽熱収集器210の太陽光に対する入射角度を調節することができる。太陽熱収集器210の方向を調節するために、支持架台２０６の底部の四つのコーナーに、四つの車輪241,242,243、及び244が設置されている（図２では243及び244は示されていない）。日時計（ｓｕｎ ｄｉａｌ、図2では図示されていない）は円錐棒（ｃｏｎｅ ｂａｒ）である。それは、太陽光の入射角度を指示するため、太陽熱収集器210に垂直に固定されている。

周囲の太陽光を太陽熱収集器に収束するために、真空管の下に光反射体（（図2に図示されていない）が設置されている。

太陽光が太陽熱収集器210に照射するとき、各器具内での調理プロセスは、図1で言及されたプロセスと同様なため、こちらでは省略する。

図3を参照し、見本となる太陽熱収集器の垂直断面図が示されている。

図3Aは、液体の蓄熱・伝熱材料（例えば水もしくは油）で部分的に満たされた真空管式の太陽熱収集器の垂直断面図である。

図3Bは、固体の蓄熱・伝熱材料（例えば鉱石（ｏｒｅ ｓｔｏｎｅ）もしくは泥炭（ｔｕｒｖｅｓ））で部分的に満たされた真空管式の太陽熱収集器の垂直断面図である。

図3Cは、砂で部分的に満たされ且つ熱輸送媒体としての熱チューブ又は熱伝導体を有する真空管式の太陽熱収集器の垂直断面図である。

図3Dは、固体と液体の蓄熱・伝熱材料の組み合わせ（例えば石英砂と調理油）で部分的に満たされた真空管式の太陽熱収集器の垂直断面図である。

図3Eは、縦並行列に配置される一群のモジュール式の真空管式の太陽熱収集器の垂直断面図である。

図3Fは、横並行列に配置される一群のモジュール式の真空管式の太陽熱収集器の垂直断面図である。

ソーラー式調理装置をセットアップするとき、上記のタイプの太陽熱収集器のみならず、その他の様々な種類のそれらの変種及び組み合わせを選択肢として使用できる。

これらの具体例の詳細な記述に基づき、他の変更が当業者に自明であり、それゆえ、この発明は請求範囲欄で定義される。

Claims (30)

1. 太陽熱が収集され且つ貯蔵され、更にその中で食品が調理もしくは加熱される太陽熱収集器であって、調理中にカバーするための取り外し可能な部分を有する太陽熱収集器と、
   前記太陽熱収集器の内部を部分的に満たす蓄熱・伝熱材料と、
   複数のソーラー式調理器のセットであって、前記太陽熱収集器の内壁との閉鎖的な熱的接続、及び前記太陽熱収集器内での前記蓄熱・伝熱材料との閉鎖的な熱的接続のために、各調理器が前記太陽熱収集器の内部のサイズと形状に適合するようなサイズと形状を持ち、且つ調理中に前記調理器を閉じるために各調理器が取り外し可能な部分を持ち、調理中に一つの調理器が前記太陽熱収集器の内部に配置される複数のソーラー式調理器のセットと、
   必要なアクセサリと、
   を含むソーラー式調理装置。
2. 前記太陽熱収集器は、真空管式の太陽熱収集器である請求項１に記載のソーラー式調理装置。
3. 前記太陽熱収集器は、ある形（例えば、並行列、完全な又は部分的な円錐形の列など）で搭載された複数のモジュール式の真空管式の太陽熱収集器からなる一群である請求項１に記載のソーラー式調理装置。
4. 前記真空管式の太陽熱収集器は、脱気された強化ガラス管の太陽熱収集器である請求項２又は３に記載のソーラー式調理装置。
5. 前記真空管式の太陽熱収集器は、安全上の理由のために透明なプラスチック製の保護マントルをさらに含む請求項２又は３に記載のソーラー式調理装置。
6. 前記蓄熱・伝熱材料は、固体材料（例えば、塩又は石英砂）である請求項１に記載のソーラー式調理装置。
7. 前記蓄熱・伝熱材料は、液体材料（例えば、調理油又は水）である請求項１に記載のソーラー式調理装置。
8. 前記蓄熱・伝熱材料は、相変化蓄熱材料（例えば、パラフィン、もしくはマルチH₂0化学物質）である請求項１に記載のソーラー式調理装置。
9. 前記蓄熱・伝熱材料は、二つもしくはそれ以上の蓄熱・伝熱材料の組み合わせ（例えば、石英砂に充填した菜種油（ｃｏｌｚａ ｏｉｌ）、もしくは玄武岩砂に充てんした大豆油）である請求項１に記載のソーラー式調理装置。
10. 前記伝熱材料は、金属の伝導体（例えば、銅、もしくは伝熱合金）である請求項１に記載のソーラー式調理装置。
11. 前記伝熱材料は、熱チューブを含む請求項１に記載のソーラー式調理装置。
12. 前記調理器のそれぞれは、ステンレス鋼からなる円筒形の容器であり、前記容器は真空管式の太陽熱収集器の中に配置され、且つ内壁には除去可能且つ取り外し可能なハンドルを持ち、前記容器は前記真空管式の太陽熱収集器の内径に近いがそれより大きくはない直径を有し、前記容器の頂部から底部までの壁には空気交換のための隙間および経路を提供するためのひだ状の構造が設けられ、且つこれによって当該容器のための直径の微調整が可能にされている請求項１に記載のソーラー式調理装置。
13. 前記円筒形の容器は、コーヒー又は茶を作るために水及びコーヒー又は茶が中に配置されるソーラー式のコーヒー／ティーメーカーを含む請求項１２に記載のソーラー式調理装置。
14. 前記円筒形の容器は、当該容器の内部で一つもしくはそれより多い穿孔されたバスケットが並列につるされ、且つ食品を調理する水蒸気のために前記容器の底部に水を有する蒸し器を含む請求項１２に記載のソーラー式調理装置。
15. 前記円筒形の容器は、揚げ物をする際に食品を保持し調理後に油切りするためのワイヤメッシュ容器を有するソーラー式の調理フライヤーを含む請求項１２に記載のソーラー式調理装置。
16. 前記円筒形の容器は、焼き物又はベーキングのために前記容器の壁の近くで食品シートをプレスするために用いられる複数の湾曲し交差する鉄ワイヤからなるウィスカーネットを含む請求項１２に記載のソーラー式調理装置。
17. 前記円筒形の容器は、中で蒸し煮及び煮込みのために食品及び水が配置される調理用の中華鍋もしくはポットを含む請求項１２に記載のソーラー式調理装置。
18. 前記円筒形の容器は、食品をフライ、ソテーもしくは焼きつけ（ｂｒｏｗｎ）するために容器内で一つもしくはそれより多くの小さいフライパンが並列につるされるソーラー式調理鍋を含む請求項１２に記載のソーラー式調理装置。
19. 前記太陽熱収集器の取り外し可能な部分は栓（例えば、エアギャップ又は穴を有する植物繊維のコルク）である請求項１に記載のソーラー式調理装置。
20. 前記調理器のカバーのための取り外し可能な部分は、二つの穴を含み、第１の穴は請求項１２に従って空気交換のために前記隙間及び経路と接続され、第２の穴は前記容器の栓の穴に連続する請求項１に記載のソーラー式調理装置。
21. 前記アクセサリは、前記ソーラー式調理装置の各部分を適切な位置に配置し支持する固定支持架台を含む請求項１に記載のソーラー式調理装置。
22. 前記固定支持架台は、太陽光に対する前記太陽熱収集器の入射角の調節を可能にするための構造を含む請求項２１に記載のソーラー式調理装置。
23. 前記固定支持架台は、太陽光に対する前記太陽熱収集器の方角の調節を可能にするための構造（例えば回転可能な基台）を含む請求項２１に記載のソーラー式調理装置。
24. 前記アクセサリは、周囲の太陽光を前記太陽熱収集器に収束せしめる光反射体を含む請求項１に記載のソーラー式調理装置。
25. 前記アクセサリは、太陽光の角度を表示するために前記太陽熱収集器に垂直に固定された日時計（例えば、円錐棒）を含む請求項１に記載のソーラー式調理装置。
26. 前記アクセサリは、前記ソーラー式調理装置内の食品を包み又は被覆するための袋及び／又は膜（例えば、金属、紙又は樹脂の袋及び／又は膜）を含む請求項１に記載のソーラー式調理装置。
27. 前記アクセサリは、スーツケースを含み、前記ソーラー式調理装置はこのスーツケースの中に配置され且つ包装されて可搬式のソーラー式調理装置を構成する請求項１に記載のソーラー式調理装置。
28. 太陽熱が収集され且つ貯蔵され、更にその中で食品が調理もしくは加熱される太陽熱収集器であって、調理中にカバーするための取り外し可能な部分を有する太陽熱収集器と、
    前記太陽熱収集器の内部を部分的に満たす蓄熱・伝熱材料と、
    ソーラー式調理器のセットであって、前記太陽熱収集器の内壁との閉鎖的な熱的接続、及び前記太陽熱収集器内での前記蓄熱・伝熱材料との閉鎖的な熱的接続のために、各調理器が前記太陽熱収集器の内部のサイズと形状に適合するようなサイズと形状を持ち、且つ調理中に前記調理器を閉じるために各調理器が取り外し可能な部分を持ち、調理中に一つの調理器が前記太陽熱収集器の内部に配置される複数のソーラー式調理器のセットと、
    一つの電源付き電熱要素と、
    必要なアクセサリと、
    を含むソーラー式調理装置。
29. 前記電源付き電熱要素は、
    前記調理器の下方かつ蓄熱・伝熱材料の内部に配置される極めて低電力の電熱要素、及び極めて高い耐熱温度の電力ケーブルであって、請求項１２に従って容器の壁のひだ状の構造によって形成された経路を通じて、前記電熱要素を前記太陽熱収集器の外にある電力供給プラグに接続する電力ケーブルと、を含む請求項２８に記載のソーラー式調理装置。
30. 前記電源付き電熱要素は、前記ソーラー式調理装置の動作特性パラメータ（例えばタイミング、温度、圧力、湿度等）を測定、表示および制御するシステムを更に含む請求項２８に記載のソーラー式調理装置。

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