高効率のアルコールストーブを目指して その5

多くのトライ&エラーを経て、簡単着火で長〜く燃えるアルコールストーブができました。火柱または炎柱ストーブと呼ぶことにしよう。

火力的にはジェットを振り分けた方が有利です。どこまで炎を伸ばせるかもやってみたかったんでまとめちゃいました。世界初の密閉型パイプジェットの誕生です（誰もこんなことやろうとしなかっただけでしょうけどね）。

開発目標と結果：

• ジェット噴出型の炎　　　　　　→　超ロングジェット
• 予熱不要（あっても安全で数秒）→　数秒
• 30ccの燃料で20分燃焼　　　　→　22分
  　　　　　　　　　　　　　　負荷の有無にほとんど影響されない
• 13℃ 400mlの水が10分で沸騰　→　10分程度
• 使用素材の耐熱温度を厳守　　　→　OK

中身の詳細はいろいろノウハウもあるし、すでに概要をオープンにしてるし、特にニーズも無いようだし・・・不要ですね。

高効率のアルコールストーブを目指して その4

ウィック/パイプジェット型のアルコールストーブを密閉化するにあたり、いかに安定してパイプを加熱するかが肝心だということがわかってきました。前回の失敗で、ある程度の熱量も必要と学習しました。

そこで自己加熱方式に見切りをつけ、パイプをウィックで加熱してしまう方式をトライします。ハリケーンランタンや理科の実験で使ったアルコールランプの芯を細くして、必要な熱量を得ようというわけです。

芯の保持に使ったのがコレ　↓

なんだかわかりますか？　自転車、特にロードバイクで多く使われているフレンチバルブです。コイツを切って中へウィックを通しました。

で、出来上がった試作機がコレ　↓

パイプ直下に仏式バルブを使った加熱用芯があります。ジェットはパイプに4個開けてみました。ジェット噴出部と加熱用炎の風防としてチムニーを装着しています。加熱用の炎はフラユラとした火なのでアルミパイプでも溶けません。ジェット炎を当てると溶けちゃいますけどね。

テストの結果、もちろんまだ給油時オーバーフロー問題と高内圧問題が残ってますが、この方式に可能性がありそうです。それとジェット4個は火力強すぎ、加熱用炎も仏式バルブの直径じゃ太すぎるみたいでした。

ボトムピースを外して中身をいろいろイジって・・・

とりあえずの給油時オーバーフロー対策としてエア抜き穴を開けてみたり。

何パターンも中身を変えている時に、オーバーフロー対策を発見。後から考えりゃ「なあ〜んだ」ってなものですが、これで実用化の目処も立ちました。

ここからはジェット数/直径や加熱炎強度のバランス点を探り出す作業に入ります。

次回で多分最終回

高効率のアルコールストーブを目指して その3

密閉されたタンク内の圧力が上がってきた時に、これ以上加熱しない仕組みを検討しました。前回は加熱用炎が出る穴をパイプに設けましたが、今回はその穴をやめて調理用ジェット炎をそのまま加熱用としても使えるように目論みました。

ジェット穴を斜め上へ噴き出すように開けてあります。内圧が低い時はジェットも弱いので、炎は頼りなく上へ向かう。パイプを舐めるように上がっていく感じ。そして内圧が上がってジェットが強くなると、パイプに触れること無く噴出するハズ・・・。

まず写真左側の一本ツノ版を作って試します・・・結果は使い物にならない。そもそも熱帰還量が少なすぎて内圧が上がるところまで持っていけない・・・チョロチョロした種火みたいな炎が延々と出続けるだけでした。強制的にタンクを外部加熱して元気な炎が出るようにしても、すぐに温度が下がって元のチョロ火に戻ってしまいました。

太缶で作ってあったので、サイズに対する熱帰還量が少なすぎると考えて、写真右の細缶サイズで3本ツノ版を作ります。チョロ火でも3本あれば少しは良くなるだろうとの希望的観測（笑）　　まっ、そう簡単にはいきませんね。これもまったく同じでチョロ火でした。

問題点

• 熱帰還量が圧倒的に少なすぎる
• 燃料注入時の燃料漏出問題は解決していない

さあ困ったどうしましょう〜。まあ上手くいかないから面白いんですけどね。

つづく

高効率のアルコールストーブを目指して その2

パイプジェットのバスタブを排除してクローズドボディにする方針で開発を進めます。単に密閉型にしてしまうとパイプを炙ることができないので、何かしらパイプを加熱する方法が必要です。

最初に考えたのは、パイプを加熱する火をパイプ自身から取り出してしまおうという方法。コイルジェットからの発想です。同時進行で2種類作ってみたのがこれ。

写真左側のヤツに10円玉が置いてありますが無視してください。どちらも最初は完全にクローズで作りました。ライターでパイプを炙って着火します。上向きに調理用ジェットを0.8mmで4個、下向きに自分加熱用穴を0.5mmで1個開けました、0.5mmだと抵抗が大きいから炎が大きくならないんですよ。

しかし結果は失敗。ウィックの素材を変えてそれぞれ何パターンか試したもののダメです。

密閉タイプの問題点

• 給油時にジェット穴から燃料が溢れ出る
• 0.5mmだと熱帰還不足で本ジェットが弱いまま
  加熱用穴を0.6mm程度に広げると本ジェットは強くなる。しかし筐体が熱くなってタンク内温度が上昇すると、加熱用と本ジェット共にさらに強くなり、最終的にジェット穴から生アルコールが溢れ出して炎上する。

要するに内圧を逃がす仕組みが必要ということで、左側試作機のジェット下の筐体に穴を開けて10円玉で蓋してみました。ペニーストーブの要領ですね。しかしこれも失敗です。

小穴タイプの問題点

• 小さい穴（6〜25mm）が開いたところに着火すると爆発する
  場合によってはストーブがひっくり返るくらい。まあよく知られた現象なんですけどね。
• 内圧が上がってくると10円玉の隙間からも炎が上がってしまう
  炎上とあまり区別できない（笑）

これら失敗を踏まえて、ジェットが強くなった時に熱帰還を減らす仕組みを検討することにしました。

つづく

高効率のアルコールストーブを目指して その1

剛火力で見ても楽しいストーブが好きなので、燃料消費率とかを二の次にしてきました。でもここらで一つ、あまり火力を犠牲にしない範囲で長く燃焼するタイプでも作ってみようかと。簡単に実現するならカーボンフェルト・ストーブで燃焼面積を狭くすれば出来てしまうけど、それじゃ何も新しくないしチャレンジじゃないしつまらない。だから加圧型のジェット炎は譲れない（笑）。

開発方針

• ジェット噴出型の炎
• 予熱不要（あっても安全で数秒）
• 30ccの燃料で20分燃焼
• 13℃ 400mlの水が10分で沸騰
• 使用素材の耐熱温度を厳守

　こうやって書き並べてみるとけっこう夢物語みたいだな〜（笑）

ジェット炎ってことは加圧されねばならないわけで、噴出が始まるまで予熱が必要。その時間が圧倒的に短いのがパイプ（ウィック）ジェットだ。

　パイプジェット/ウィックジェットの例

その一つであるHoop Stoveからウィックを廃して生まれたのがCHSだけど、起動した後でバスタブに蓋して無駄燃えを抑えるというのは、面倒だしひっくり返す危険性も高いので今回は却下。開発のベースをパイプジェットの高効率化に置いて進めることにした。

　Hoop Stove

　CHS

ここでパイプジェットの動作をおさらい。

1. パイプの中へスチールウールなどのウィックを詰めて、パイプ端を燃料に浸す
2. バスタブ炎がパイプを熱して、ウィックで吸い上げられた燃料が気化
3. 気化した燃料がパイプに開けられたジェット孔から噴出

バスタブ炎が無ければ気化が推進しない。バスタブ炎に代わって噴いた炎で自身を再加熱するのがパイトーチのようなコイルジェットだ。ただしコイルジェットにはいろいろ問題がある。

　パイトーチ型

密閉型コイルジェットの問題点

• 燃料注入時にジェット孔から燃料が溢れ出てくる。
  タンク内の空気の逃げ場がジェット穴しか無いせいで、燃料に浸ったパイプまたはウィックを通して溢れてくる
• 燃焼時にもジェット孔から燃料が溢れ出てくる。
  タンク内の燃料の温度が上昇して内圧が上がると同様な現象が発生する
• ジェット炎がアルミパイプを直撃すると溶ける（弱い炎だと溶けない）。
  融点の高い銅パイプは材料の入手性が悪くなるし、そもそもJB-Weldの耐熱温度を軽く超えている

これら問題点を回避するために、以前はコイル下に遮熱皿を置いたりコイル〜タンク間の距離を取る対策を採った。しかし実はそれでも不十分で、個人的意見じゃコイルジェットに未来は無い（笑）　

　パイトーチ/コイルジェット型の対策品

とまあこんなわけで、コイルジェットの自己余熱方式を参照しつつ、パイプジェットの無駄燃えを極力排除する方向で試行錯誤が始まるのでした。

つづく