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[-] 1. 出会いはタモリ倶楽部
タモリ倶楽部で「ロケットストーブ」なるものが放送されていて、 面白いと思ったのが、この種の火遊びアイテムとの出会いw。
効率よく木を燃やすエコなストーブだそうだ。
セメントブロックで試してみたりしたのは後述w。
のち 2017年、ニュースアプリで「ソロストーブ」なるものを知り、 amazon でポチり、楽しい焚き火ライフを送っている。
ストーブの歴史は人類の火の歴史。
人類史の長さだけ直火 → ストーブの歴史もあるのだけど、 ネイチャーストーブの歴史はかなり新しい。 wikipedia にあるように、1980年代になってはじめて発明される。
[-] 2. ストーブ各種
分類的には下記となるだろうか:
- ストーブ
- ネイチャーストーブ
- 3次〜4次燃焼系
- 薪ストーブ
- 2次燃焼系
- ロケットストーブ
- ひだるまくん(製品名)
- それ以外
- ソロストーブ(製品名)
- ユニフレーム ネイチャーストーブ(製品名)
- ロケットストーブ
- 非2次燃焼系
- だるまストーブ
- 直火
- 3次〜4次燃焼系
- 炭ストーブ
- 例: 七輪など？
- ガスストーブなど
- ネイチャーストーブ
分類は絶対的なものではない。
ソロストーブなどは中でガスストーブも使えるとか炭も燃やせるとかあるけど、 逆はない(ガスストーブはネイチャーストーブにならない)。 ここでは、そういう観点から分類してみた。
直火や薪ストーブ(訂正。後節「実はハイテクな薪ストーブ」参照)も、うまく火が起こると2次燃焼に移るので、
絶対的な境界というものではない。
また、ソロストーブも、温度が上がるまでの最初の数秒〜数十秒ほどは煙が出る。
要は、2次燃焼を促進しているか低いか、の違いだ。
僕が惹かれたのは、2次燃焼系。 「木を効率よく燃やし、少ない木で驚くほど炎が上がる」と言う点だw。
やっぱコスパ
と言うところだろうか。
ちょっと迷ったのが、「ウッドガスストーブ」が何を指すか、だった。 ネイチャーストーブ = ウッドガスストーブ、とするのだろうか？ そうすると、ロケットストーブもウッドガスストーブと呼ぶのかな？ まぁ、確かに木によるストーブという点ではそうだけど、 ロケットストーブをウッドガスストーブって呼ぶのか, あるいは ロケットストーブ以外の2次燃焼系を「ウッドガスストーブ」と呼ぶのか、 迷ったので、以降はあまり使わないことにしたい。
[-] 2.1. ロケットストーブ
タモリ倶楽部でも放送されたロケットストーブ。
- わかりやすい原理等
- ブロックで作るロケットストーブ。結構本格的
- https://www.youtube.com/watch?v=Wadi4h6I8p4&feature=youtu.be
- 以下の材料、約500円くらいでできる:
- 200x400 x1
- 200x200 x1
- セメントレンガ x6
- で、さっそく我が太陽光発電二号基建設予定の空き地 (いや、単に資金不足で遅れているだけなのだけど…^^;)に 施工してみた。
- 一旦火がつくと、確かに「ゴー」という威勢のいい音と共に燃えるのだけど、
燃料(枯れ木類)の追加の仕方が難しい。
- 入れ過ぎると、すぐ火が消えてしまう。
- 枯れ木類自動的に重力で落下していい具合に継続して燃えるはずが、 縦の長さが短くブロックの壁に引っかかってうまく落下せず、 あっという間にこれまた燃料を残したまま消えてしまう。
- うーん、やはり簡易型だと使い方が難しいということが分かった。
- ブロック2個で作るロケットストーブ。ブロックがちょっと特殊:
* ブロック2個でつくれるロケットストーブ
- https://www.facebook.com/DiscoverNewFuture/posts/891419274212258 (要facebook account)
[-] 2.2. ソロストーブ
ソロストーブと言うものがあることを知った。
こちらも「効率がいいストーブ」らしい: http://tabi-labo.com/276344/solostovebonfire
ソロストーブとは関係ないけど、素晴らしい Youtube 発見:
で、買いましたw。
[-] 2.2.1. N回目の失敗(2018/10/20)
ここしばらく、最初の数秒で着火できてたので、調子こいていた今日この頃w。
ところが、今日は久々に着火に10分もかかってしまった。
一枚の広告紙で直径1cm弱の小枝に着火させようとしたけど全く火がつかなかった。
紙 → ダンボール or 数mm程度の小枝、くらいに丁寧にやらないと、 やはり駄目なようだ。
[-] 2.2.2. 3回目の失敗(2017/11/12)
最初の2回、ビキナーズラックと言うか、色々気をつけてたからうまく行っていたのか、 3回目に失敗したのでメモ。
全く燃えず、黒い炭が下に大量に残る自体に。
4回目、初心に戻って丁寧にして、うまく行った(^_^)。
コツは、
- 空気層をたっぷり作る。
- 3回目の失敗は、燃料を入れすぎて不完全燃焼のまま 「もっと燃やさなければ」と上に枝や葉っぱを詰め込んだこと。
- 構造図を見ても分かるように、下からの酸素吸入も大事:
なのに、燃料を詰め込みすぎて下に黒い炭が溜まってしまうと、 空気が下から流れてこなくなる。
- 燃料はこまめに継ぎ足す。
- 葉っぱや太さ数mm程度の枝だとすぐに燃え尽きてしまう。 かと言って詰め込み過ぎると3回目の失敗の二の舞い。
- なので、最初に葉っぱや紙で火種を作り数mmの小枝に火をつけた後は、 太さ1〜2cm程度の枝をこまめかつ詰め込み過ぎないペースで供給するのが大事。
[-] 2.2.3. 湿気か長時間か
無性に焚き火がしたくなって、夜に無人バーベキュー場までいって2時間ほどw ゆったりとした時間を過ごした。
(通常のバーベキュー場だと「夜何時まで」と言う制限があるのだけど、 ここは単なる川原を無料でバーベキュー場として開放しているだけなので、 モラルさえ守れば夜も ok のよう。違ってたらご指摘下さいm(__)m)。
3回目の失敗(上述)を踏まえ、最初の30分くらいは調子よく火を起こせて あっという間に湯も湧いて暖かい夕食(カップラーメンw)にありつけたのだけど、 どうしたわけかだんだん小枝を投入しても燃えにくく、 葉っぱや紙を投入しても燃えにくい。。
で、軍手を外して紙や葉っぱを触ってみると、冷たく湿っぽい。
そう、夜露で冷たく湿っていたのだった。
車の外に燃えるものを出しておいたのが、夜露に濡れていたのだった。
それが原因なのか、あるいは30分も燃やすと燃えカスが下に溜まって酸欠を起こしたのか、 30分くらいで火がつきにくい状態になっていた。
ストーブを逆さにして灰をきれいに出し、燃料も車の中にあった乾いたもので 再び勢い良く燃え、今度はお湯でココアを入れて飲む。
楽しい2時間だったけど、夜の長時間は、湿気あるいは燃えかすに注意する必要が あることを学んだ。
[-] 2.2.3.1. 枝は横置きが正解？
まだ確証はないのだけど、枝は横置きが正解かも。
3回目の失敗を反省して、空気の通りを良くしようと枝は縦置きにして燃やした。
ただ、小枝の場合、立てると底の網を簡単に通り越して灰受け皿に達するので、 白い灰になる前の黒い状態で灰受け皿に溜まって行ってたようだ。
これが長時間のうちに燃え尽きず溜まってしまい、30分くらいで火がつきにくい 状態になったのかな、と。
実際、30分経つと黒い炭が底に溜まっていた。
上の solostove社の図を見ても、枝は横置きだった。
今度は、枝は横置きにして、でも底を埋め尽くさないように工夫してみるつもり。
[-] 2.2.4. コーヒーかすを入れる前に、しっかりと絞ることw
冬の星を見ながらの一杯のコーヒーって、良いよネw
一杯のコーヒー用にペーパーフィルターの中にレギュラーコーヒーが入って 真空パックになっているのがあって、今日はそれを淹れて飲んだ。
とても美味しかった(^O^)
で、ペーパーとコーヒーの豆のカスならストーブの燃料になるかなと思って 焚べてみたら、中の水分がまだあったのか、一気に火が沈静化されてしまった(´・ω・｀)
意外と水の威力って強いことを改めて知った次第…。
今度からは、やるにしても水分をしっかり絞ってからだなぁ。
[-] 2.3. 自作ウッドガスストーブ
自作している人も多いようだ: http://outi-kotokoto.chreerfulock.com/diy%E3%82%A6%E3%83%83%E3%83%89%E3%82%AC%E3%82%B9%E3%82%B9%E3%83%88%E3%83%BC%E3%83%96/
[-] 2.4. ユニフレーム ネイチャーストーブ
https://www.uniflame.co.jp/product/683033
一見、単なる鉄板 + 網、なのだけど、これがなぜ2次燃焼を引き起こすのか。
この謎は、煙突効果 x 下からの空気供給、と考えればいい。
「原理」にまとめたのだけど、煙突効果があるか無しか、ではなく、 ヒートライザがどれだけ煙突効果を高めているか、という、量で考える必要がある。
[-] 2.4.1. 比較
ソロストーブの2層構造と他の単純なネイチャーストーブに違いはあるのだろうか？
Youtube に、比較動画を見つけることが出来た:
結論としては、ソロストーブの方が優秀と言える。
[-] 2.5. ひだるまくん
ロケットストーブ商品の１つ「ひだるまくん」:
自作暖房ロケットストーブマニア でもなかなかの高評価。
で、僕が注目したいのは、下記の2点:
[-] 2.5.1. 空気層の2重構造によるヒートライザ
ソロストーブととても近い。もちろん、
| ソロストーブ: | 2次燃焼のための専用空気通路。断熱も兼ねているだろう |
| ひだるまくん: | 断熱のみ |
と言う違いはあるけれど。
[-] 2.5.2. 燃焼室とヒートライザが一体
| ソロストーブ: | 燃焼室とヒートライザが一体 |
| ひだるまくん: | 燃焼室 + ヒートライザ |
| ロケットストーブ: | 燃焼室 + ヒートライザ |
[-] 2.5.3. まとめ
以上の2点
- 空気層の2重構造によるヒートライザ
- 燃焼室とヒートライザが一体
と、ひだるまくん自体の姿から、ひだるまくんは、 ソロストーブとロケットストーブの中間に位置していると思う:
ソロストーブ - ひだるまくん - ロケットストーブ
[-] 2.6. 自作ネイチャーストーブ中、最短で最高な例
これはかなりいい例だと思った。
2次燃焼もきれいに行われているし、何より手間要らず。
灰の処理とか堅牢性については問題残るかもだけど、 ネイチャーストーブの原理をきれいに見せてくれる好例だと思った。
[-] 2.7. 七輪
七輪! 実はかなり凄いのではないだろうか。
毎月のようにニュースで流れる痛ましい事件・事故でネガティブな印象のあった 七輪だけど、純ストーブ的には相当にすごそうだ。
で、 wikipedia を見て、七輪と練炭コンロの違いをまず知った。
[-] 2.8. 失敗例
失敗例も参考になる！
[-] 2.8.1. 隙間だらけの2層壁 != 2次燃焼
- 【DIY失敗】コンパクトに分解収納できる、ウッドガスストーブは作れないのか？ 僕には、なぜこれがうまく機能しないのか分からなかった。 密閉度が低く2次燃焼用の空気が下から暖められることなく、 ただ普通の燃焼にしかならなかったのかなー、と想像するしか無い。
[-] 2.8.2. 版築 != 断熱、版築 == 蓄熱
土で固めた壁は、断熱どころか熱を吸収し、温度が上がらず 石を3つ置いたストーブよりも非効率だったとのこと: ロレイナストーブの失敗
[-] 2.9. 実はハイテクな薪ストーブ
(2019年10月追記)
今まで薪ストーブ = 原始的ストーブ、として上の分類の「非2次燃焼系」としてたけど、 僕の誤解だった。
https://www.dutchwest.co.jp/burning_system/leanburn/ にあるように、4次燃焼まで行ってほとんど煙やススさえ出ないと言う。
2次燃焼のソロストーブも、使ってみて分かるけどすぐにススで鍋底が真っ黒になる。 これは、ススがまだ完全に燃焼していないってこと。
まとめるとこういう事だろうか:
| 燃焼レベル | 無駄になってしまうもの |
|---|---|
| 1次燃焼 | 煙(未燃焼ガス)・スス |
| 2次燃焼 | スス |
| 3〜4次燃焼(未体験ゾーン) | 無し(ほぼ完全燃焼)？ |
そうすると、薪ストーブって、
- 効率的に薪を燃やす
- とろ火も演出でき、ガラス窓を通じて火を愛でることが出来る
…と、全て揃っている！
もちろん、何十万円もするとか、何10kb もして重くアウトドア用途ではないとか 制約はあるだろうけど、別荘とかにあると絵になりそう(^_^)
[-] 3. 原理
煙突効果 x ヒートライザ x 燃焼室温度
| 項目 | ソロストーブ | ユニフレーム | ロケットストーブ | だるまストーブ | 直火 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2次燃焼への空気の供給 | 2層 | 下部からの自然対流 | 燃焼室内乱流 | 条件が整えば | 条件が整えば | |
| 煙突効果 | c x ヒートライザ' | c | c x ヒートライザ | c | 自然レベル | (*a) |
| 燃焼室 | ヒートライザと一体 | 燃焼室 + 煙突 | ヒートライザと別(*c) | 燃焼室 + 煙突 | - | |
| 灰受け | ○ | x | ○ | ○ | x | (*b) |
| 灰の出しやすさ | △ | ○ | ○ | ○ | x | |
| おき火 | x 忙しない | ○ | (*d) | |||
- (*a) だるまストーブやユニフレームなどの単純な筒構造を c としたとき、
ロケットストーブはヒートライザ分アップされる
(式は後述)。
ソロストーブやひだるまくんは、空気層が一定の断熱効果があり、
という大小関係である。 ソロストーブの空気層はユニフレームと比べてどれだけ効果があるだろうか。1 < ヒートライザ' < ヒートライザ
- (*b) 火の付いた炭の落下 → 火事、或いは直火、 を考えると、灰受けは結構重要。
- (*c) ひだるまくんは、ソロストーブとほぼ一緒で、ヒートライザと一体
- (*d) ロケットストーブを経て薪ストーブに至った人の動画: https://www.youtube.com/watch?v=kEd5XBl8eWI
[-] 3.1. 2次燃焼
ロケットストーブとそれ以外の2次燃焼系全てに共通するのが「2次燃焼」
でも、ロケットストーブとソロストーブは見た目かなり異なる。
また、ソロストーブの2重構造こそが2次燃焼に必須かと思いきや、 ユニフレームはそれすらも無いのに2次燃焼している。
そこで、まずはロケットストーブのロケット効果とは何かを調べたい。
[-] 3.1.1. 煙突効果 x ヒートライザ
僕も勘違いしていたのだけど、煙突効果とヒートライザの関係は以下:
⊿P＝C・h（（１／To）ー（１／Ti））
ここで
| ⊿P: | 生じる圧力差[Pa] |
| C: | 定数 |
| h: | 煙突の高さ[m] |
| To: | 外気の絶対温度[K] |
| Ti: | 煙突内の平均温度[K] |
なお、
- 【完全保存版】自作ロケットストーブの原理と構造を徹底解説 、以下【完全保存版】より
- また、式の検証は煙突効果(wikpedia)から分かる。
ヒートライザは Ti を高くすることで煙突効果を上げているわけだ。 ヒートライザで2次燃焼が加速される、と捉えるのが良い。
煙突効果は、だるまストーブにもある上昇気流。 この Youtube は「ロケット効果」と称してるけど実は単なる煙突効果: https://www.youtube.com/watch?v=jHiGtg3gfW4&t=219s (1分14秒 〜 2分00秒辺り。それ以外は誤解を生むのでスルー)。 とは言え、煙突効果だけでも相当に燃焼されている点はよく分かる動画ではある。
また、僕の目的は2次燃焼で、ただの煙突でもある程度2次燃焼を促進している、 と考えるなら、この動画への批判的なコメントも割り引いて考える必要がある。
(もう一つ、この youtube にはヤカンをバーントンネルの上に穴が空いていて そこにヤカンを載せるシーンがあるけど、 この穴が煙突効果すらも台無しにしている点は指摘されなければならない)
[-] 3.1.2. ロケットストーブ: 燃焼室の大きさ（パイプの内径）を大きくしすぎてはならない
分かりやすいのでそのまま引用:
一般的な鋳物の薪ストーブは燃焼室が大きいことが特徴で、その結果、薪ストーブは 低温で長時間の燃焼が可能だともお話しました。それに対してロケットストーブの燃 焼室を設計する上で重要なポイントは、燃焼室の大きさ（パイプの内径）を大きくし すぎてはならない…。 ... 例えば、体育館でマッチ一本の火をつけても体育館の温度はほとんど変わらないと思 いますが、場所を変えて空き缶の中でマッチに火をつけると、空き缶の中の温度は結 構上昇すると思います。 このように、同じ熱量の熱源を使っていても、燃焼室を狭く小さくしてやれば、その 場所の温度をあげることができます。ロケットストーブの場合、燃焼室の断面積を排 気管（煙突）と同程度にすることによって、少ない燃料でも燃焼温度を高くすること ができます。 ですから、薪ストーブのように燃焼時間を長くしたいからといって、単純にロケット ストーブの燃焼室を大きくして、沢山の薪を入れられるようにしてしまうと、ヒート ライザーに流入する空気の温度が低下し、未燃焼ガスがヒートライザー部で二次燃焼 されず、そのまま排気される（燃焼効率が下がる）ことになってしまいます。 つまり、ロケットストーブの燃焼は、短時間で高温燃焼させるのがポイントであり、 逆に考えると、薪ストーブより薪を投入する間隔が短くなってしまうことがデメリッ トになります。
[-] 3.1.3. 2次燃焼用酸素吸入の仕組み
【完全保存版】に、注目したい一節がある:
ロケットストーブは煙突効果による排気力が高まる設計になっているため、バーントン ネル内はかなり速く、かつ乱れた（渦を巻くような）状態で空気が流れています。その 結果、燃焼に必要な酸素の一部がバーントンネル内を暖められながら素通りすることが 頻繁にあり、それが高温のヒートライザー部まで到達し、そこにある未燃焼ガスと反応 することによりヒートライザー内で二次燃焼が引き起こされます。 この燃焼によってさらにヒートライザー内の温度が上がり、その結果、煙突効果による 排気力が高まり、吸気口から吸い込まれる空気の量が増え、燃焼が強まるというような 循環を繰り返すのがロケットストーブの特徴です。
ここが、ソロストーブとその他(ロケットストーブ・他のネイチャーストーブ) との決定的な違いだ。
[-] 3.1.4. 異なる2次燃焼
ロケットストーブとソロストーブ、どちらも2次燃焼って言っているのに 形が全然異なるし、詳細がよくわかっていなかった。 で、色々調べていたら、とうとう 【DIY】松ぼっくりや小枝で楽しむ、自作ウッドガスストーブ に説明があった！:
ロケットストーブもウッドガスストーブも、大雑把に言ってしまえば、「木が燃える 際に出る可燃性ガスを燃料として燃焼させるしくみ」であるところは同じようなもの だ。しかしそこには大きな違いがある。 木に限らず、何かが燃えるためには（1）燃える物質（燃料）、（2）十分な酸素の供 給、（3）発火点を上回る燃料物質の温度が必要だ。このうちのどれか一つでも足り ないと燃焼しない。 ロケットストーブの場合は、可燃性ガスに不燃性の水蒸気や二酸化炭素が混じった煙 を、冷えることのないように加熱し続けながら、高温の空気を混合することで再度燃 やす（二次燃焼）しくみ（可燃性ガスと不燃性ガスが混じった煙を燃やすためには、 ストーブ内を700度以上にする必要があるといわれる）。大気中に放出されるのは水 蒸気や二酸化炭素のみで、燃焼の後には灰だけが残る。 これに対してウッドガスストーブは、燃焼過程で空気を遮断、もしくは空気の量を制 限した状態で加熱し続けることによって熱分解を起こし、ストーブの中で可燃性ガス を効率的に燃やす。燃えやすいガスだけを効率よく燃やすことで高温を得ることがで きる一方で、木に含まれる炭素の多くは、不燃性の二酸化炭素にはならず炭（木炭） となって後に残る。 別の言い方をすれば、ウッドガスストーブは、炭化の過程で発生する可燃性ガスを燃 料として燃やしながら炭をつくる装置である。大気中に放出する二酸化炭素を減らし、 炭をつくりながら熱を得られることが、焚き火やロケットストーブとのもっとも大き な違いだ。 (月刊現代農業 2013年12月号? より孫引き)
[-] 4. 参考
Generated by juli 2.3.2