June 13, 2011

ロケットストーブ 2)  蓄熱ユニットの設計

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【Kitchen Ohana で建造中の8インチ・ロケットストーブ】

このロケットストーブは、200Lのドラム缶で作る大きなロケットストーブ。
その最大の能力は、やっぱり『12m横引き出来る煙突』です。

この煙突の上に粘土やレンガを使って、ベンチシートやベッドなどの、
【蓄熱ユニット】を作るのが、8インチロケットストーブの基本形になります。

ロケットストーブ図解5(ベンチシート解説)

この蓄熱ユニットを省略してしまう人もいますが、
その場合、ロケットストーブの能力をほとんど活かせないの。

ドラム缶のストーブは、普通の薪ストーブのような輻射熱(ふくしゃねつ)は、
あまり期待できないからです。

ロケットストーブの暖房の考え方は、従来の薪ストーブとは全く違います。

ロケットストーブは、空気を暖めるのではなく、
ベンチシートなどに蓄熱して、ダイレクトに、
じんわりと優しく、人を暖めるホッカイロみたいな暖房なんです。




薪ストーブとロケットストーブの違い

通常の薪ストーブは、「かなりの量の熱を煙突から、屋外に捨ててしまう(廃熱)」という、構造上の欠点があります。

ロケットストーブは、薪から生まれる熱のほとんどを、
蓄熱ユニット(ヒートベンチ)に送り込みます。

その熱を効果的に『蓄熱』して暖房に使うことで、
熱効率を格段に上げることに成功しています。

粘土(または赤レンガ)で作られたベンチは、【熱のバッテリー】の役目です。
煙突から伝わる熱をじっくり蓄熱し、長い時間をかけて、
部屋やベンチにくつろぐ人を暖め続けます。

煙突からの廃熱は、ほとんどありません。
直接、煙突に手で触ることも出来ます。


外に出す、煙突の工事も簡単で、楽。
軒の下に煙突の頭が来るように、設置することも可能なのね。
(消防法があるから、僕は軒から上に出すけど)

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蓄熱ユニットの素材としては、粘土や赤レンガが適しています。

赤レンガや乾燥した粘土は、『適度に暖まりにくく、冷めにくい』という、
蓄熱に適した性質を持っています。

熱伝導A

その熱伝導率は、粘土(土壁)で、0.69。
赤レンガで、0.62。
粘土で施工した場合は、表面を漆喰(0.7)などで美しく化粧することもあります。

また、壁や地面に、ベンチシートの熱を逃がさないため、
その間に、断熱材を挟むことを検討しなければなりません。

熱伝導B

断熱材として利用出来るものは、スタイロ材(発泡断熱材)、黒曜石のパーライト。
畳なんかも、意外に断熱に使えます。
(ただし、湿気に弱い)

一番、優秀な断熱材は【空気】かもね。

パーライト

黒曜石のパーライトは、黒曜石という石を1000℃以上の高温で焼いた資材で、
結晶の中に、大量の気泡を含むため、断熱性能に優れます。
もちろん、熱にも超強い。
(注:パーライトには黒曜石と真珠岩を原料にした2種類があり、
   性質が全然違うものです。購入の際、注意して下さい。
   【黒曜石と真珠岩パーライトの違い】

僕が使うのは、ビーナスライトの5号。
散らばりやすいのが弱点なので、泥と混ぜて使います。

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ほうれん草の和え物の要領で、泥と水であえ、
手でぎゅっと固めて、ギリギリまとまるくらい。

これを断熱材に使うことができます。
スタイロフォームの方が断熱性能は高いけど、熱に弱いから、ちょっと心配。

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通常、「蓄熱ユニット」の施工は、ベンチシートのまんなかに
8インチ(200mm)の煙突が通ります。
この煙道に、熱を移すのね。

これは、ヒートライザーの煙道と同じ表面積なのね。
教科書では、「この煙道の断面積を維持しなければならない」とありますが、
ちょっとくらい広げても、狭めても、大丈夫なようです。

『熱』は粘土の中を、1時間2.5cm進むといわれます。
煙道からの粘土が、厚さ25cmもあると、暖まるのに10時間もかかっちゃう。

僕は、一日4時間、運転させて、蓄熱する予定なので、
粘土のベンチシートは、厚さ10cmを考えています。
ちょうど、良い感じに熱も貯まります。


より熱効率を高める工夫として、配管の設置には、2つのアイデアあります。
ひとつは、配管の【リターン式】。

普通に設計された「ベンチシートタイプ」は、
熱源(ヒートライザー)に近い部分は、早く暖まり、
遠い部分は、暖まるのに時間がかかります。

結果として、表面温度に、若干の温度ムラが出来るようです。

これには、いろいろ対処法はありますが、最も有効的なのがこの【リターン式】です。

ロケットストーブ図解4(リターン解説)

ベンチを向こう側まで行ったら、煙道がまた帰ってくる設計です。
お茶の濃さを均等に注ぐのと、似ていますね。

帰ってきた煙道は、ヒートライザーの脇から、上へ抜けます。
これなら、ベンチは均等に暖まり、温度ムラも出来ません。

軽井沢のryouさんが、『リターン式』を完成させています。
参考記事 【杜の言の葉/ロケットストーブ完成】

このロケットストーブは、北向き26畳の大部屋に設置されています。
部屋には大きな2重窓と吹き抜け。

外気温4℃の条件で、室温18℃。
ベンチシートの表面温度は、30℃。
かなり温かいですね。

煙突の廃熱温度は、32℃。
通常の薪ストーブの廃熱温度は、130℃くらいですから、
温度差100℃もの廃熱を、蓄熱に有効利用していることになります。


僕が作るのは、【バイパス式】。
IMG_1042

1本の管を3本に分けて、より広い面積を暖める、
床暖房向きなのが、このバイパス式。

煙突 8インチ(200mm)を 7インチ(175mm)に減らすと、
3インチのバイパスを2本とれるの。

それは、こういうわけ(↓)。

煙突配管の直径と断面積

断面積がほぼ同じなら、理論上、煙突は何本でもOKということ。

ベンチシートを、主配管(175mm)で暖めつつ、バイパス(75mm)2本で足下を暖房。
足下は、20cmの蓄熱用コンクリートを打って、そこが蓄熱します。

おしりも足も、ポカポカとそういう作戦。

IMG_0895


設計図通りに、精密に、配管をつなげていきます。
ベンチは粘土を作ることを計画しています。

粘土は、スサ(稲藁や麻を細かく刻んだ線維質)を入れて、1~2ヶ月熟成させたもの。
これに、石灰や砂を入れて、ベンチを造作します。

『石灰』は、土を固めて、粘土の酸性をアルカリで中和する効果があり、
『砂』は、ベンチを割れにくくする効果があります。

蓄熱ユニットとして、優れたベンチシートの施行を研究していきますね。

IMG_1044

蓄熱ユニットの煙道に使う、亜鉛引きのスパイラルダクトが届きました。

いよいよベンチシートの施工に入ります。
これからが本番です。


【参考リンク】

【ロケットストーブ普及協会】
【日本ロケットストーブ普及協会(公式ブログ)】


【関連する記事】
ロケットストーブの原理 パーフェクトマニュアル
5分で分かるロケットストーブの原理<改訂版>
ロケットストーブ 1)ロケットストーブの設計
ロケットストーブ 2)蓄熱ユニットの設計
ロケットストーブ 3)スコリアと配管
ロケットストーブ 4)黄金の粘土
Simple Rocket Stove(ロケットストーブ1号)
ロケットストーブ 5)ロケットストーブの製作
ロケットストーブ 6)大型ロケットストーブの実用的燃焼法
ロケットストーブ 7)ロケットストーブの欠点


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この記事へのコメント

1. Posted by AGUL   June 13, 2011 09:25
作業手順を歌にしたら、
マニア受けしそうですね。
もちろん、戦隊ヒーロー物っぽい
アップテンポな曲で、ところどころに、
いくぜ!おーっ!みたいな合いの手が入る。

これで、一気に作業が・・・はかどらないか。
( ̄~ ̄)ξ
2. Posted by goodtime-masuho   June 13, 2011 09:38
はぁ~、あとでゆっくり読もうっと。
3. Posted by papa   June 13, 2011 13:13
今、読み返してみたけど、普通の記事3個分くらいありますね。

すいません。
ちょっとお酒飲んでから、書いたから。

少し削ります(−_−;)。
4. Posted by まき   June 13, 2011 20:21
はじめまして。

以前から拝見させていただいていましたが、
初めてコメントさせていただきます。

先日送電線国有化の署名のリンクを見た気がするのですが、消してしまわれたのでしょうか?
質問したい事があったもので・・・。

私の勘違いだったらすみませんm(_ _)m

5. Posted by papa   June 13, 2011 21:44
こんばんは、まきさん。

基本、コメントのついた記事は消さないのですが、あの記事、嫁に酷評されまして・・。
その意見が、的を得ている思いましたので、下書き状態に戻しました。
コメントは、そのまま保存しています。

皆様には、申し訳なく思います。
6. Posted by goodtime-masuho   June 14, 2011 17:51
やっぱり明日読もう。
7. Posted by papa   June 15, 2011 07:19
ごめんなさい、師匠。
書き直したら、もっと長くなっちゃた。

でも、読みやすくなってます。はい。
8. Posted by goodtime-masuho   June 15, 2011 13:41
今日はやめとこ。
9. Posted by まき   June 15, 2011 16:55
そうだったのですね。

ご迷惑な質問かもしれないのですが
もしよろしければお答えいただければと思います。

送電線国有化のデメリットってあるんでしょうか?
自分なりに調べてみたのですがよく分からなくて。

それと、署名ってどうなんですかね?
以前papaさんが署名について書かれた記事がありましたよね。
あれを読んではっとさせられました。
私もなにかしたい!
再生可能エネルギーが早急に日本中に普及して、
原発が廃炉になっていって欲しい!
という強い思いはあるものの
実際何をしたらよいのか分からなくて。
署名することでホントに変わるの?
この署名ホントに役立つ?
などと思ってしまい、
もっと気楽にして良いのかもしれないのですが、
なんだか引っかかってしまって。

長々と申し訳ありませんm(_ _)m
10. Posted by AGUL   June 15, 2011 22:18
時代が動く時って、
今そこに生きてる人間には
気付きにくいものだと
思うんですよ。

平和な時代に生きてる
私たちには、
今この瞬間の
命や名誉を懸けた選択
なんていう経験は
ないに等しいのですし。

評価も、判断も、
みな後付けでね。
誰も責任やリスクを
負いたがらない。
そういう時代が、
長く続き過ぎました。

何が正しいかなんて、
私にも分かりませんよ。

ただ一つ分かっているのは、
いまこの時に
傍観者のままで終わったら、
私はずっと
自分の卑怯を
引きずったままだろうな
ってことです。

この時代に自分達が
出さなきゃいけない結論を
先送りにして、
後で結果だけを見て、
批判してる未来の自分を
考えるのが嫌なの。

目指す頂上が1つなら、
一人一人が
どんなルートを辿っても、
いつかは
同じ場所に行き着くはず。
下で見てるだけが
一番つまらない。

そう、思うの。

きつい言い方で
ごめんなさい。m(__)m
11. Posted by papa   June 16, 2011 06:33
〉長々と申し訳ありませんm(_ _)m

師匠のコメントが短かいんですよね(T_T)。
12. Posted by papa   June 16, 2011 07:02
まきさん。
電力の自由化は、そのメリットだけが語られることが多いのですが、デメリットも少なくないのです。

東電が憎くての、自由化ではありません。

その部分を検証していかないと、『こんなはずじゃなかった』なんてことに、なりかねないもの。

国有化は、そのデメリット対策のひとつになります。
もちろん、他にも、方法はあります。

記事に書きたいな思うけど、電気系って、苦手なんですよね(−_−;)。
13. Posted by papa   June 16, 2011 07:47
署名って、集めた紙束が何かを変えるのではありませんもの。

署名がきっかけになって、気づき、考える、私たち一人ひとりの意識の変化が、世界を変えていくのだと思います。

その問題が抱えるポジティブな面も、ネガティブな面も、ちゃんと伝えていきたいなと思うのです。
14. Posted by papa   June 16, 2011 08:17
例えば、一杯のコーヒーを飲むことが何処か遠い国で、学校に行けない子供達を増やしてしまうことがあります。

それをそのまま伝えちゃうと、嫌だなと思われてしまうこと、あります。

だから、美味しいコーヒーを淹れてあげようと思うの。
それで、フェアトレードの豆なんですよて、自然にお話しできます。

きっと自分にも、出来ることがある。

誰かの真似っこするときもありだし、
自分で考えた小さなことでも、素敵ですね。
きっと、自分が楽しいと感じる方向で、良いんだと思うんですよ。
15. Posted by goodtime-masuho   June 16, 2011 10:34
週末に読破だな。
皆さんのコメントも含めて。
16. Posted by papa   June 16, 2011 23:31
ごめんなさい、師匠。
コメント書いてたら、長くなっちゃった。

はい、忘れてました。
17. Posted by まき   June 17, 2011 07:15
AGULさん、papaさん、
とても丁寧なお返事ありがとうございました。

きつい言い方だなんてとんでもないです。
思い切って質問してみて良かったです。

ありがとうございましたm(_ _)m

18. Posted by papa   June 17, 2011 23:24
ちょっと、旅に出ていました。
ちゃんと、お返事できなくて。

まきさん。

きっと、僕が送電国有化について署名を呼びかけたことに、疑問だったのではないんですよね。
あなたは、礼を通す人ですもの。

以前、僕が「署名運動は無意味だ」という風に書いたことがあるから、迷わせてしまったのだと思いました。

僕の気持ちは、書いたとおりです。
「伝える」って、どういうものなのだろうって、今、考え中だけど。


あぐるさんも、その気持ちは嬉しく思います。
いつもありがとう。




なんとなく書いて見てけど「あぐる」って、どうでしょう。
可愛くないですか(笑)。

あと、師匠。
早く読まないと、どんどんコメント、長くしちゃいますよ。
19. Posted by goodtime-masuho   June 18, 2011 18:05
はい!読みました。

ふ~ゆ~が来る前に~♪完成できるかな?

いったいいつ店はオープンできるのかな?

蓄熱ユニットのそば、蜘蛛も集まってくるぞ~。
だって暖かいもん。
20. Posted by papa   June 18, 2011 23:48
完成させます。

すくなくとも・・今年中には?

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