开发嵌板式太阳能炊具

产学研合作系列 2013年07月12日

所谓太阳能炊具就是单纯利用太阳光的能量来烹调的器具，可以用来对能源不足的国家进行支援等。下面将介绍由平板组合而成的低成本“嵌板式”太阳能炊具，推向日本市场的创业故事。

聚集太阳光作为热源，用作烹饪的能量。这种太阳能炊具早在240年前就发明了，但是人们好像最近才认识到这种炊具可以极大地帮助那些为日常燃料不足而发愁的人们。太阳能炊具从大的方面可以分为箱式、集光式、嵌板式三种。文献记载的最早类型是箱式。较晚出现的是集光式。而形状最简单的嵌板式实际上历史更短，它的定义也是源于其结构为平板组合，价钱低廉，与其它两种按集光方式分类不同。简单地说，它的卖点是牺牲了集光率和耐久性，因此降低了价格，使之易于导入使用。

不过，这种嵌板式太阳能炊具有个很有趣的特点。那就是一旦设置好了，就无需再调整方向或者角度，如此放置1、2个小时——直至饭做好。笔者大约在10年前，曾经试着使用过这种嵌板式炊具。在日本到11月上旬为止，正常的太阳光照下都可以使用这种炊具。但是在冬天，太阳光热量就无法上升到可以做饭的温度了。我想，“如果能有在日本也一年四季都可以使用的嵌板式太阳能炊具，无论是作教学材料使用还是作为休闲用品，都是很有魅力的吧。”

改变设置方法

不久，我们接到枥木县佐野市教育委员会的委托，希望设计一款中学生夏令营可以使用、价格便宜的太阳能炊具。

Educooker002样品（夏天和冬天均可使用的装置）

于是我们临时用一米见方纸板制作了样品，通过试用，发现夏天的阳光可以轻易煮熟1合（日本的度量单位，即0.1升）的米饭。问题是怎样制成冬天也能做饭的炊具。要解决这个问题需要根据季节的不同大幅改变炊具的形状。但是，笔者并没有改变形状，而是通过改变设置方法来解决这个问题。集光程度怎么样？不通过调整是否能够维持1～2小时高集光率？纸板表面的凹凸对集光率有无影响等，我们通过光线追踪软件对这些问题进行了验证，最终决定将形状做成郁金香状。（图1）。但是，中学生不习惯使用大型的刀具，在制作时有受伤的危险，因此我们使用预先剪裁好的材料做成教材用具。

四季均可煮熟2合米饭

昭和理化学器械株式会社向我们提出希望将这个发明产品化，这家公司熟知作为教材用具所需满足的价格、性能等必要条件，也精通销售渠道。并且与附近的企业有广泛的协作关系，很快得到了大木纸业株式会社的协助。大木纸业对纸板的厚度、素材的变更、表面的吸湿性改良等方面提出了宝贵的意见。现在面市的嵌板式太阳能炊具的表面面积比样品放大了20％，可以一年四季使用。今年2月，该产品被评选为“群马的环境新技术新产品”（图2）。

将面积放大了20％的Educooker003

课题是耐用性

喜欢这款产品的几位朋友还在海外介绍了该产品。通过使用发现，存在的课题一是产品的耐久性，我们很快就想到了将材料改为树脂材料（塑料板）。另一是纸板上贴的蒸镀铝膜在恶劣条件下很快就会氧化，从而会降低反射率。于是又一次通过昭和理化学器械的介绍找到了著名铝箔企业——东洋铝株式会社。东洋铝株式会社拥有在户外使用的耐久性高的材料技术，并同意在现有的基础上进一步提高反射率。但是随后我们发现找不到将铝箔大面积张贴的方法，我们又通过东洋铝公司找到了拥有这项技术的东名技研株式会社。

反射面不会劣化

2012年夏天，数十个试用品制作完成了。即使持续使用半年以上反射面也完全不会劣化。经过分析，比世界标准的产品SolarCookIt的集光率还要高出几成。

这款产品的最大利点就是能够应对太阳光度的变化，我们希望与日本同纬度的国家都能够使用这款产品。恰巧尼泊尔的FoST（ NPO）说他们想将用铁板制作的太阳能炊具租借给顾客，希望得到该产品设计的使用权。当然我们欣然允诺了，但是因为不能折叠，想必登山客搬运起来也很不方便吧。这也许是考虑到耐久性的权宜之计，真的希望能够早点为他们提供新型产品。我们的目标是“帮助遇到困难的人”，我们感觉正在一点点地离终点越来越近。

注：本文原载《产学研合作月刊》2013年4月号

原文（日語）：

http://sangakukan.jp/journal/journal_contents/2013/04/articles/1304-05/1304-05_article.html

中条祐一