ペール缶送風式ウッドガスストーブ・ファンヒーター・ペレットストーブの製作（室内暖房用）

送風式のウッドガスストーブなら煙も臭いも無いし、室内の暖房に使える！ウッドガスファンヒーターを作りました。木質ペレットで燃焼するのでペレットストーブとも言えます。まだまだ課題はありますが、実用性が十分に感じられる結果が得られたので発表します。

薪ストーブには当たり前に煙突がついています。常に調子よく燃えているなら不要とも言えるのですが、煙や臭いが発生することは普通によくあるからです。しかし、送風式のウッドガスストーブはいったん火が点くと安定したクリーンな燃焼をずっと維持できるので外部煙突が不要なのではないかと思ってやってみました。ところが前回は失敗しました。屋外で使用していたウッドガスストーブをそのまま室内で使ったところ燃焼の規模が大きくなりすぎてうまくいかなかったのです。また、屋外では気にならなかった不安定な燃焼の時の煙や臭いも室内では非常にひどいものだと感じました。灰や火の粉も出たので室内を掃除するのが大変でした。
それで、燃焼の安定性や灰や火の粉の飛び散りの防止をめざして内筒の形状をいろいろ変えて実験しました。長さを長くしたり短くしたり、穴の大きさや数を変えたり、穴のひねりの方向を変えたりしました。それらの組み合わせは無限にあるので、とにかく数を打てば当たるかも知れないという事で何が良いのか大した根拠もなく大体の方向性を決めながらも適当にカットアンドトライを繰り返しました。ある程度うまくいったかと思えばその方向性が全くの見当違いであったりと、暗中模索の状態がつづき、ほとんど当てずっぽうの絶望状態でした。しかし17回目の実験で突然うまくいったのです。燃焼筒の下部は左巻きの渦のトルネードとし、上部は右巻きの逆トルネードとすることで全ての問題は霧が晴れるように解決できました。スッと良い炎ができた時に思わず「おおー！」と叫びました。その炎にするために、理窟を考えて実験したわけではありません。ともかくまだやっていないことを試しただけです。どうせまたダメだろう大した期待もせずにトルネードと逆トルネードの組み合わせをやったら、驚くほどうまくいったのです。「何で？」と思いました。それほど予想外でした。それで後から理屈を考えるとなるほどと思えるようになりました。
これまで燃焼規模がどんどん増大していったのは、下にたまっていた木質ペレット燃料の表面に二次燃焼の空気を供給する上部の穴からの風が当たっていたからです。本来、下部の燃料には一次燃焼のために底部の穴からだけ少量の空気が供給されなければならないです。それによって適切な量の煙（木ガス）を発生させます。しかし、燃料が上の穴からの風でもあおられてしまうと木ガスが多量に発生し、燃焼の規模がどんどん増大します。トルネード燃焼をよく観察すると中心部では上昇気流が発生していますが周辺部ではその上昇気流を起こすための空気が下降しているつまり、下降気流が発生していると考えられます。なぜならトルネードの火炎は中心部に集中しており、周辺部は単なる空間になっているように見えるからです。周辺部となる燃焼筒内壁は煤もつかないです。ここはトルネードの上昇気流を補給する下降気流が存在しているはずです。そのため下部の燃料は周辺部からの風で煽られて多量の木ガスを出し、それがトルネード中心部に集まって上昇します。トルネード中心部では過剰な木ガスが上昇しながら燃焼しますが空気の供給が追い付かずに煤を伴うオレンジの炎になるというわけです。つまり木ガスが多すぎて不完全燃焼することになります。ところが、ここで燃焼筒上部でトルネードと逆向きの右巻きの渦、つまり逆トルネードを作ってやるとどうなるでしょうか。なんと、状況は一変します。逆トルネードは中心部が下降気流で周辺部が上昇気流なのです。すると下部のトルネードに供給されるはずの下降気流が逆トルネード周辺の上昇気流で打ち消されて空気が供給されなくなります。結果としてトルネードは弱められ、燃料の表面を風であおることもなくなります。燃料は底部から補給される空気だけでゆっくりと蒸し焼き状態になり、適切な量の木ガスを発生しつづけることになります。そして、燃焼筒上部では逆トルネードの下降気流で多量の空気が供給されているのでそこで木ガスが残らず燃焼して、ブルーフレームとまではいきませんがほとんどが透明な炎となって、煙はもちろん、臭いも煤も出ない良い状態の燃焼が燃料がなくなるまで続きます。これらの説明は後付けですがこのように考えれば現象をうまく説明できます。つまり、何が言いたいかというと、未知の事をやろうとするときには最初に理屈があるわけではなく、直感でも何でもとにかくやってみるということ。直感さえも働かない八方ふさがりの絶望であっても、何もしないよりは当てずっぽうでもやってみればそこから道が開けることもあるという事です。うまくいかないときは頭を使うより手足を使えば、打開の道が発見できることもあるという事です。
しかし、全てがうまくいったわけではありません。この燃焼は調理には不向きです。実際鍋をしましたが火力が弱いです。ガスコンロで言えば、弱火程度です。燃焼筒からは燃焼の規模に比べれば十分すぎるほど多量の空気が放出されています。そのため温度がそれほど上がりません。例えて言うならば石油ファンヒーターから出る熱気で調理をしているようなものです。燃焼熱量、つまりカロリーはそれなりにあると思うので部屋を暖めるのには十分ですが、火は燃焼筒の内部にとどまっており、ほとんどは鍋に直接届かないのでなべ底の温度を上げることには向いていないようです。この送風式ウッドガスストーブは暖房用として力を発揮するものだと思います。
そして最も大きな課題は燃料の補給です。0.8リットル程度の木質ペレットを入れて1時間程度木ガスで燃焼しましたが、その後はペレットが炭になり熾火となります。熾火状態になると燃料の補給が難しいです。木質ペレットを入れても煙が発生するだけでなかなか炎を出すような燃焼にならず室内が煙だらけになります。だから、木ガスによる炎が出ている間に少しずつ燃料を補給してやる必要があるのですが、実際には数分ごとに一つまみの木質ペレットを投入しなければならないのでかなり面倒です。この作業が例えば魚の自動エサやり機などで自動化できれば非常に使い勝手が良くなると思います。

★目次
00:00　ペール缶の送風式ウッドガスストーブで室内暖房
00:25　燃焼筒をいかに作るかで性能が決まる
00:45　2リットル塗料缶の切断
01:00　ペール缶の蓋に塗料缶がはまる穴をあける
01:57　穴の周囲を垂直に折り曲げて起こす
02:39　上下の塗料缶を連結する
03:21　試作の燃焼筒に開けた穴を説明
03:59　新しい燃焼筒に穴をあける方法
05:38　燃焼筒にあけた穴をひねる
06:40　燃焼筒をペール缶の蓋に組付ける
07:31　松の木質ペレットで火入れをする
08:39　五徳を載せて鍋をする
10:19　燃焼後の燃焼筒を観察して考察する
12:15　燃焼筒底部の穴を大きくして燃焼させる
13:04　長い木を入れるとどんな燃焼になるか
13:44　外筒は一つで燃焼筒を差し替えればよい
15:16　暖房用燃焼筒の実験の苦労話
16:16　偶然に突然にできた良い燃焼
17:33　トルネード燃焼の仕組み
21:22　逆トルネード燃焼+トルネード燃焼の仕組み

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