太陽熱利用で生活に豊かさと安らぎを!

【輻射熱とは?】太陽熱を最大限利用するために必要な知識を知っておこう

2019/03/06
 
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nonofho
元農業土木技術者。農地、水路、道路などの測量設計から管理監督まで42年間携わりました。自然環境に興味があり、長年那須連山を写真撮影していました。その中で地球は確実に温暖化へ向かっていることを実感し、環境製品の販売を第二の職業にしています。1952年生まれ、栃木県大田原市在住。趣味は写真、音楽、読書、DIY。

 

こんにちは、とちぎエネットです。

 

顔が太陽の光が当たると温かい(熱い)ですよね。

でも、それは太陽から熱がきて温かくなっているわけではありません。

 

その理由を知っていましたか?

 

今は小学生でも知っていることなので、大人が知らないようではまずいので、この際勉強しておきましょう。

 

太陽光とは

 

詳しい説明は私の手に余るので、深く知りたい方は以下をお読みください。

 

「太陽光」とは

 

太陽光とは電磁波のようなもので、当たると熱くなるのは中に含まれる遠赤外線によるものです。

遠赤外線と言えば案外なじみがあるかと思います。

 

炭火焼とか遠赤コーヒー焙煎とか、あるいは薪ストーブなどもそうですね。

かなり遠くにいても熱を感じる。

 

それが遠赤外線です。

 

太陽の光を受けると温かい(熱く)感じるのは、その遠赤外線が体の細胞の分子と激しくぶつかって熱を発している状態です。

それが一瞬で行われているため、あたかも太陽から熱が届いているような錯覚になるわけです。

 

電子レンジもマイクロウェーブを発射させて、物体の分子に一秒間に何十万回も衝突させることで熱を発生させる仕組みです。

かなり似ていると思いませんか。

 

下の図をご覧ください。

こんな形で地球に太陽の光は届いていますが、大半は反射して宇宙に出て行ってしまいます。

 

 

 

私もこの仕事をするまではあまり認識はなかったのですが、太陽光とはその大部分が反射して存在していることを知りました。

しかも全体の70%以上は反射(輻射)で、残りは対流と伝導だそうです。

対流はお湯を沸かすと良く分かると思いますし、伝導は手で触ると伝わる熱ですから説明は簡単ですね。

 

では、次に真空管採熱器を使ってインゲンを焼いてみましょう。

真空管はガラスでできており、光は通すけれど熱は通しませんから、気温がいくら高くなっても内部には影響はありません。

実際にインゲンが焼けるのか、またどのくらいの温度になるのかを確認します。

 

太陽の光でお湯が沸くけれど・・・

 

この仕事を始めたころは、太陽熱を説明するため小型の真空管採熱器をあちこちの会場に持ち込み展示していました。

ですが、興味を持ってくれるお客さんはほとんどいませんでした。

 

真空管採熱器 Φ58mm 長さ60cm

 

こんなものでお湯が沸く?

沸騰する?

 

へぇ~凄いね。

それだけ。

 

アースデー那須や産業文化祭にも出店したりしましたが、あまり信用されなかったみたいで、結果は散々でした。

お金ばかりかかるので、今ではそのような場所には出て行きません。

 

少なくとも全国には理解できる人が多いと思ったので、ネットで発信を続けています。

イベントと言う場所は、結局のところ珍しくて美味しいものを目当てに来る人たちです。

 

意味のない活動をしても仕方がありません。

 

流石に全国では興味のある人も多く、最近では問い合わせも多くなりました。

エ○キュートなどに騙されない人は結構おられるわけです。(笑い)

 

太陽ポットでインゲンを調理する

 

さて、では実際に真空管内部でどのようなことが起きているのか、実験で確かめてみたいと思います。

今回は、インゲンを真空管内に入れて太陽に晒すとどうなるか。

 

機材は太陽ポットを使います。

内容量は約500ml。

お湯を沸かす場合は100℃が上限ですが、今回はインゲンを焼くのでかなりの高温になります。

 

 

写真ではキャップが付いていますが、実際には融けてしまうのでシリコンキャップと交換します。

 

まず、インゲンをアルミホイルに包みます。

 

 

こんな感じで巻きます。

 

 

真空管の内径が43mmくらいなので、あまり大量にはできませんが、たくさんある場合には2段にすればよいでしょう。

 

 

今回は、午後の2時過ぎから始めたのでどうかなと思ったのですが、1時間半ほどでできました。

下の写真は、この時に測定していなかったので、アスパラの時のものを参考にしてください。

 

温度は155℃を超えています。

 

アスパラを焼いた時の温度 155.2℃

 

 

通常は、内部の温度が180度前後になります。

水を使っていないせいか色はあまり良くないですが、味の方は水を使わないので素材そのままの味がします。

 

まとめ

 

ここまで調理の実験をしてみました。

結果、太陽の光は真空管を通ると非常に高い温度になることが分ります。

 

さらに注目していただきたいのは、真空管の表面が冷たいことです。

写真では分かりませんが、内部は180℃前後あるのに表面は15℃くらいしかありません。

 

真空管は、中は高温でも外は冷たい。

 

要するに、ガラス真空管の表面では太陽光(輻射熱)の衝突が起きていない。

つまり、太陽光が通過あるいは反射していることが分ります。

 

一方、内部ではインゲンの細胞の分子と衝突して熱を発して焼けています。

内部が高温になるのは、真空層が熱を外に出さないからで、当然表面は熱くはなりません。

これが真空管採熱器の原理となります。

 

真空管採熱器

 

 

写真下は、1.8mの真空管を24本並べた200Lの真空管式太陽熱温水器です。(圧力式)

占用する面積は約4㎡、これで30~40℃温めることができます。

 

 

 

地球上には太陽から光という形でエネルギーが届いています。

なかでも、この輻射熱を最大限活用することで、生活が楽になるばかりか、化石燃料の大幅な削減ともなります。

 

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元農業土木技術者。農地、水路、道路などの測量設計から管理監督まで42年間携わりました。自然環境に興味があり、長年那須連山を写真撮影していました。その中で地球は確実に温暖化へ向かっていることを実感し、環境製品の販売を第二の職業にしています。1952年生まれ、栃木県大田原市在住。趣味は写真、音楽、読書、DIY。

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