アルコール式ボイラー＃２

加熱パイプ

バーナー作成

燃焼の様子

　バーナーの構造はこれまでと同様に、スチールウールの毛細管現象でアルコールを吸い上げ、バーナー自身の熱でアルコールを気化し燃焼する仕組みです。　今回はボイラー本体を多少大きくしたことで火力もこれまで以上にアップする必要があり、アルコールの気化量を増やす為にパイプを内径１０ｍｍに拡大し、スチールウールの量も増やしてみました。　燃焼室全体の熱でタンク全体が熱せられアルコールが気化しますが、ガスを外に排出し燃焼させる為にスチールウールの入っていないバーナも中心に設けています。　図５にバーナの部品と完成の様子を示しています。　なお、気化パイプに入れるスチールウール量ですが、入れすぎると空気の流れが悪くなる為、いろいろ試してみる必要があります。

　計画中の船外蒸気エンジンはボイラーとエンジンを分離する為、ボイラーは多少大きく出来ます。今回のボイラーのポイントは蒸気圧を高める対策としてボイラーの容量を２００ｃｃ（＃５船外機では９０ｃｃ）に増加すること、バーナ部を拡張してアルコール気化量を増加（バーナ気化部の内径６ｍｍを１０ｍｍに拡張）すること、ボイラー煙管の位置とバーナの位置を合わせて熱効率を高めるといった点が挙げられます。　ボイラーの内部構造イメージを図３に示します。

　船外蒸気エンジン＃５はボイラーとエンジンを一体化した構造で、ボイラーの小型化を重視しすぎた為に蒸気パワーが不充分という結果になってしまった。　次の船外蒸気エンジンではボイラーを分離した船外エンジン＃８を計画していますが、今回は＃８蒸気エンジン（単気筒複動式）の接続を想定したボイラーを製作することとしました。　前回のエンジン一体型ボイラーでは、ボイラーの水容量が少なかったこと、バーナー火力が不足していたこと、バーナー位置と煙管位置に問題があった等がパワー不足の要因と考えており、今回のボイラーはこれらの改良することが狙いです。　製作するボイラーの仕様を図１に、外観を図２に示します。　なお、煙突は実質的な効果よりも見た目を重視して付けてみました。

バネ

蒸気を

逃がす

ボール

ベアリング

蒸気

注水口

バネ調整ネジ

バネ調整で逃がす蒸気圧を調整

六角棒を加工し雄ネジを切ります

安全バルブと蒸気口／注水口

ボイラー完成

ボイラー本体を固定する燃焼室は厚さ０．５ｍｍの真鍮板とフレームとなる６ｍｍアルミ角材で構成しています（アルミは価格が安い為）。　燃焼室作成の様子を図８に示します。

燃焼室作成

バーナの点火は、あらかじめアルコールを気化する必要があります。　はんだ付けに使うガストーチを使ってパイプ周辺を数１０秒熱し、スチールウールにしみこんだアルコールを気化させ点火します。　燃焼テストでは１分程で炎は安定化、６０ｍｍ程度の青色の炎となり、まずまずの結果が得られました。　

アルコール注入口

　バーナと一体化した燃料タンクはボイラー本体と同じ直径８９ｍｍの真鍮パイプを利用して作成しました。　図６に燃料タンクの作成の様子を示します。

アルコールタンク作成

仮組立

気化パイプ：外形１２ｍｍ

バーナ取付け部品

煙管　５本

蒸気口／注水口

取り付けネジ

ボイラー側面

８９ｍｍパイプ

安全バルブと蒸気口の取り付け部品

煙管：内径１０ｍｍ銅パイプ

　ボイラーは直径８９ｍｍ、肉厚３ｍｍの真鍮パイプを利用し両端を円板で塞ぐ形で構成します。　両端はパイプの両端内側を削り、円板（厚さ３ｍｍ銅板）をはめこみます。　ボイラーには内径１０ｍｍの銅パイプによる煙管を５本設けることで熱伝達の表面積を広げています。　ボイラー本体の部品と組立の様子を図４に示します。　なお、これらの部品は銀ロウ付けで組み立てています。

ボイラー本体作成

バーナ（１本）

外形１２ｍｍ銅パイプと加熱する為の４ｍｍパイプから構成し、内部にスチールウールを詰める。

バーナ（４本）

熱で気化したタンク内のアルコールガスを排出、燃焼バーナと（スチールウール無し）

水

ボイラー本体

外形８９ｍｍ真鍮パイプを利用してボイラー本体を作成

ボイラー内部構造

　完成したボイラーの試運転では「単気筒複動式蒸気エンジン＃４」（ボア１２ｍｍ、ストローク１４ｍｍ　ピストンバルブ式、ロス機構エンジン）を接続、ボイラーに水２００ｃｃ、アルコール１００ｃｃを入れ、バーナーを点火しました。　ガストーチでバーナ部分を３０秒程熱するとアルコールが気化し点火し、シューシューという音を発し1〜2分程で炎は安定化します。　その後、３〜４分程で蒸気が発生し蒸気エンジンは回転を開始、まもなく最大回転となります。　エンジンがどの程度のトルクを出せるかが最大の問題ですが、このエンジンでは回転軸を指でつまんでも止められない程度の力です。　また、運転時間は目標としていた１５分をクリヤーし、まあまあの試運転結果となりました。　図１０にテスト運転の様子を示します。

フレーム

６ｍｍアルミ角材を利用して側面板を

ネジで固定する

運転状況の動画　

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テスト運転の動画は下記をクリックしてください。

ボイラーテスト運転

安全バルブ断面

蒸気

蒸気口／注水口断面

燃焼室の内部

燃焼室の様子

ボイラー本体の取り付け部品

バーナ　１本

燃焼室の熱で気化したアルコ−ルを排出燃焼

バーナ４本

空気抜きパイプ

空気穴

バーナ

角棒にドリルで

穴をあける

旋盤加工で出来た

穴を塞ぐ

燃料タンクー側面

８９ｍｍパイプ

底板：３ｍｍ真鍮板

スチールウールを挿入

銀ロウ付け

ガス噴出口　１ｍｍ

煙突取り付け

板のネジ

ナットをロウ付け

安全バルブ取り付

けネジ

面板：３ｍｍ銅板

パイプ内面を削り、面板がはまるように加工

ボイラ上面イメージ

蒸気口

安全バルブ

燃焼室

炎が煙管に達するように、煙管とバーナ位置を合わせる

外形８９ｍｍ真鍮パイプを利用して燃料タンクを作成

アルコール

ボイラ断面イメージ

スチール

　ウール

煙突

内径１２ｍｍ銅パイプをロウ付け

煙管（５本）

リンク機構の動きを動画でご覧ください