右図は、プロタイプの断面模式図。以降、各部位は右図に示す名称で説明する

仕組みを簡単に記す

燃焼室であるInner Chamberと、その側面と底部を囲む様に、側室となるOuter Chamberがある。Inner Chamberの上部は外へ開いていて、そこから火が立ち上がる。Inner ChamberとOuter Chamberの底部にはVentholeがあり、上部にはOuter Chamberへ向けてInner ChamberにVentholeがある。Outer Chamberの上部には外へ開かれた開口部は無い。

Inner Chamberの底で燃料が燃やされ、底部のVentholeからエアが入り、一次燃焼による炎とウッドガスを含む暖気は煙突効果によって上方に抜ける。
Outer Chamberの底部のVentholeから入り込んだクリーンエアは、Inner Chamberだけでなく、分散してOuter Chamber上方へも上がり、Inner Chamberの上部のVentholeからInner Chamberに入り込んで二次燃焼を引き起こす






上記より、製作の要点は次の三つ


素材については、チタンなどと贅沢は言わないが、ステンレスが使えれば良い。熱に強く腐食する心配も無いからだ。
理想的ではないが、先ずは、飲料缶で作ってみる



素材となる飲料缶は、多くがアルミで、一部がスチールである

少し調べたところ、アルミ缶には、3000系もしくは5000系のアルミ合金が使われ、腐食防止のために内側に合成樹脂の皮膜が塗布されている。果汁やビールなどにも耐えられる訳だ。
プルトップとスクリューキャップの飲料缶を比較すると、後者のほうが硬く全体的に肉厚も比較的厚く作られている。ネジ蓋を回す応力に耐える為だろうか。合金の種類も異なるのかも知れない

Inner Chamberはスチール缶を使う事が必須だ。軽く数百度の温度になるだろうからアルミは使えない。もちろんOuter Chamberもスチール缶に越した事は無い。しかし、スチール缶は加工に労力がかかるので、保つならアルミ缶で作ってみたい

更には、ステンレス製の缶の流用を考えてみたい。飲料缶ではサイズ的には超小型にしかならないし、スチール缶は腐食の心配がある

３つの缶を使う。350mlアルミ缶を2つと170mlスチール缶を1つ

左画像では、Ventholeは既に開けている。スチール缶はInner Chamberに、2つのアルミ缶はOuter Chamberの上部と下部になる

Inner Chamberの底はVentholeで埋め尽くす。パンチングメタルを両面テープで貼り付けて、それをガイドにしてドリルで穴を開けた。思いの外に綺麗な間隔で穴を開けることが出来た。
その底にエアを取り込めるように、3本のボルトを固定して、Outer Chamberの底と空隙が出来る様にする

というのも、Inner Chamberは、Outer Chamberの上部と下部とで挟み込むように固定する必要があるからだ。
数百度の温度になるので、あらゆる接着剤は使えないと思った方がいい。耐熱パテは使えるにしても、密閉に有用なだけで、接着力を期待できるものではない



Inner Chamberに、Outer Chamberの上部となるパーツを嵌め込む。
隙間に耐熱パテを塗りこむ

カットするサイズや嵌め込む接触面などに正確さが望まれる

たまたまなのだが、350mlアルミ缶の底部中央の湾曲面を切り取れば、内側に垂れ壁の様な面が残り、これをペンチでやや内側へ寄せてやれば、Inner Chamberと面的に接触させる事が可能になる

僅かな隙間は耐熱パテで埋めてしまう



Outer Chamberの上部と下部を嵌め込んで完成



へし折って着火した割り箸一膳を放り込んだだけで、大きな火が立ち昇った

引いて撮影のやり直し

火力が強いと言うよりも、燃焼効率が高いので、割り箸一膳ではすぐに火が弱くなってしまう。それでも煙突効果は十分な様で、火は細くなっても高く立ち昇っている

割り箸一膳の火力でInner Chamberの内部は焼け爛れてしまった。内側に飲料缶ならではのコーティングが溶け出し、スチールの表面が露出している。それなりの温度なのだろう。何度か使うことでコーティングは完全に溶けてOuter Chamberの底に溜まった

冒頭にも記したが、ウッドガスストーブならではで、小さくても大きな火力を得られるが、燃料は矢継ぎ早に投入する必要がある







Inner Chamber上部のVentholeからも火が出ている。クリーンエアの為にそうなるのか、一次燃焼で発生した可燃ガスがOuter Chamberを通過して入り込んでいるのか、その辺りはわからないけれど

機能的には完璧だと思う

コーヒーを入れて必要な燃料量と時間を計測したいところなのだけれど、背の高い五徳が無いので、そのうちに

そうこう火遊びを繰り返していると、Inner Chamberがぐらついた。上下には挟み込んでいるのだが、左右に微かにぐらついた。
耐熱パテの接着力には期待していなかったけれど、単に挟み込むだけではなく、強力に固定する方法が必要な様だ

そして、Inner ChamberとOuter Chamberの両方の接触面にドリルで小さな穴を開けて、ビスで固定した



また、Outer Chamberの上下の端の方は堅牢なのだが、アルミの肉厚が薄い中央付近は、熱で変形してしまう。変形といっても、波打つ程度で、機能を損なうほどではないのだが、あまり気持ちの良いものではない

Outer Chamberの下部もスチール缶を使うべきかも知れない

Outer Chamberの下部にスチール缶を使う。他に使う缶はchapter 1のプロトタイプと同じ

と言っても、350mlのスチール缶はもう売っていない。2〜3年前であれば何種類かあったのだけれど。右画像のスチール缶は280mlサイズで、上部が窄まっているのもあって、高さが20mmほど足りない。
なんとかこれを使ってプロトタイプと同等の機能を達成してみたい

スチール缶を使うに際して、特にInner Chamberに対して、錆対策も考えたい。また、Inner ChamberとOuter Chamber上部の接合に関しても計画的に処理したい

スチール缶の上部を缶切で切り抜く。その上にアルミ缶を被せてOuter Chamberとする。
上部となるアルミ缶は、プロトタイプと基本的に同じ使い方だが、スチール缶を覆うように長く切り取る

他はプロトタイプと同じ



Inner ChamberとOuter Chamber上部との接合は精度を高くする。これはプロトタイプと同じ

後で外す事を考慮して、何等かの接着剤で固定する。
そして、inner ChamberとOuter Chamberの接合部にドリルで穴を開ける。ビスで固定するので、使うビスよりも一回り小さな穴を開けて、ビスを浅く突っ込んで仮留めして、接合精度を確認しておく

接着剤には耐熱性の無いエポキシを使った。強力に固定できるが、熱湯につければ簡単に剥がせる







錆対策

内側のコーティングと外側の塗装を火で溶かす。
先ずは、Inner Chamber。煙突効果による燃焼テストも兼ねてみた

内側のコーティングと外側の塗装は燃えて白い灰と化した

これをスポンジサンダーで磨いて、無水メタノールでクリーニングすると、鈍い光沢のあるスチールの地肌が現れた

これはこれで美しいのだが、そのまま利用すると確実に錆びてしまうだろう。
透明の耐熱塗料が見当たらないのが残念







Outer Chamberの下部となるスチール缶も、火で内側のコーティングと外側の塗装を燃やし、クリーニングと脱脂を施す



これらの２つのスチール缶に耐熱塗装をする

650度まで耐え得る塗料を使った。Outer Chamberはこれで十分だろうけれど、Inner Chamberの塗装が耐えるかどうかは、使ってみなければわからない

炎の温度は700〜800度になる筈なので、駄目かも知れない。炭火の温度ですら650度ぐらいになる

使う事は焼入れ（hardening）に相当する。十分に塗装が硬化した後に行う



以上、プロトタイプに比して耐久性に配慮した







組み合わせる。プロトタイプとは逆に、Outer Chamberの上部が下部の外側になる

上部と下部は外径が同じである。これを数センチに亘って重ね、押し込むのは無理だったので、上部となるアルミの高さを40mmにした。
上部のアルミをエクスパンドさせようと試みたのだが、なかなか手強くて無理だった。多分だけれど、火を入れれば押し込めたかも知れない

Inner Chamberの接合部はビスで固定するのだが、僅かな隙間が出来るので、耐熱パテで埋める。
この耐熱パテは可能な限り薄く塗布するのが良い。その為には、アルミの接合部位の精度を高くする事だ。そうする事で、パテだけの部位が薄く小さくなり、その部位の脆さを回避できる



あとは、耐熱塗装の焼入れ（hardening）。これは使えばいい



有り合わせで五徳を作って、エスプレッソを500ml作ってみた。
燃料は割り箸のみ。
17膳を投入して、15分もかかった

ガスコンロだと中火で7〜8分。15分なので実用に足るとも言えるけれど、見た目からもっと火力があると思っていた。10分は切ってくれるだろうと思っていた。これでは、高効率なアルコールストーブと変わらない。
意外に、炎の見掛けに拠らず、アルコールストーブの火力が強いという事だろうか

割り箸17膳で500mlのエスプレッソを作れたのは高効率かも知れない。二次燃焼ならではだろう。キャンプ地で松ぼっくりや小枝を集める事が出来れば、燃料には不自由しないだろう

火力については、このサイズ、ウッドガスストーブとしては超小型、では限界があるという事なのだろう。見かけの炎はなかなか強力なんですけどね。
1分間に割り箸を1膳強しか投入できない燃焼ペースが、即ち火力の弱さなのだろう



追記

火力が弱くなるのを待たずに、それを見越して強い火力を維持する様に燃料を投入する事で、エスプレッソを作る時間は大幅に短縮できた

11分間に22膳の割り箸を投入する事で、エスプレッソ500mlを作る事が出来た。
30秒に1膳なので、最初の実験に比してその投入ペースは倍に近い。燃料は30%ほど多く必要になったけれども

更に、次の実験では、10分間に18膳の割り箸を投入して、エスプレッソ500mlを作る事が出来た。
まだ寒い季節ではあるが、気温が前回よりも4度ほど上がった事が影響しているのだと思う。水温も違ってくるだろうし

夏に使えばもっと短い時間と少ない燃料で作れるようになるのだと思う



Inner Chamberは前章と同じ。Inner Chamberを固定するアルミ缶を上部から被せるのも前章と同じ

Outer Chamberには、4つの缶を使って、内側にスチール缶，外側にアルミ缶を使う。
スチール缶の細くなっている部分は切り落とし、足りない長さの分は別の缶をカットして継ぎ足す。底は缶切で切り抜き、両側が抜けた円筒にする。
底にアルミ缶を被せて、アルミ缶とスチール缶が重なった状態でVentholesを開ける

こうするのは、アルミ缶だけの弱い部位を無くし、スチール缶の耐熱塗装を可能な限り露出させずにアルミ缶でカバーする事で手荒に扱える様にする為



今回に増やしたパーツ。小さなパンチングメタルをボルトで支えるモノで、これをInner Chamberの底の中央部に取り付け、部分的に二重底にする。
画像のモノは小さ過ぎたのでもうひとまわり大きなモノをインストールした。このパーツは完成後も着脱が簡単なので、オプションパーツとして変更が出来る

ウッドガスストーブでは定番的な手法で、これにより、燃料を入れ過ぎたり質の悪い燃料によって灰が底に溜まっても、最低限のエアフローを確保できる

端の方は側面にVentholesがありエアフローが阻害される事はほとんど無い。中央部のみ二重底にする事で、底の中央からのエアフローを確保し、仮にその上で燃料が詰まっていても側面にエアフローが流れるようにする



押し込んで完成

自転車のホルダーなどに気兼ね無く挿せる

デイキャンプで簡単な料理やコーヒーを作る程度ならこれで十分

折りたためてコンパクトに出来る五徳が欲しいところ



もちろん、もうふたまわりほど大きいサイズが欲しい



追加のパーツ。Inner Chamberの底に設置したアルミパーツは、高熱の為に溶けて変形し始めた。ステンレス製に置き換える予定です

上記の画像ではわかり難いかも知れないが、完成直後の、被せた上下のアルミ缶の隙間は1.5mmほどあったのだが、使っているうちに0.5mm弱になった。熱でアルミが伸びたのだろう。
使用を重ねてもそれ以上は伸びない様子。偶然だが奇跡的にピッタリになった



2つ目に作ったモノも解体して作り直した

最初にプロトタイプとして作ったモノはアルミのみのOuter Chamberが波打って変形してしまっている。但し機能的には正常のまま。
換気扇の下に置いてシュレッダー代わりにしている







底の裏側にも注目かな。Inner Chamberの足になっている3本のボルトが押し付けられて、小さな突起が出来ている。これで、Inner Chamberが上下で固定され、運搬時の振動などにも強くなる

ホームセンターなどで売っている何の変哲も無いブリキ缶を2つ使う。本当はステンレス缶があれば良いのだけれど

Inner Chamberに使う缶で620mlの容量がある。ウッドガスストーブとしては小型だろうけれど、前章のモノの3.65倍の容量となる。強い火力が期待できると思う

ボトムの繋ぎ処理の為に、小さい方が大きい方の開口部にギリギリで入らない。その点をクリアすれば、胴体部分は開口部にギリギリ収まるサイズになっている。
大きい方の開口部を少し押し込んでエクスパンドさせてやれば、小さい方の缶を押し込む事が出来る。そして、引き抜こうとしても、底が引っ掛かって容易には抜けなくなる。
つまり、隙間は僅かでしかないという事で、そこを耐熱パテで埋めれば良い構造を得られる

そして、トップの処理もボトムと全く同じなので、小さい缶のトップが大きい缶の開口部で引っ掛かる。この状態で固定すれば、構造的に理想になる



その他、基本的な作り方は、chapter2のスチール缶と同じ。防錆の為に耐熱塗装を施すなど



先ずはInner Chamberに使う缶の蓋を留めるエッジ部位を缶切で切り落とす。というのは、Inner ChamberをOuter Chamberにビスで固定する為のポイントが隠れてしまうから

Ventholesをドリルで開ける

プロトタイプの様にInner Chamber上部にパラペットは出来ないので、二次燃焼の為のVentoholesはInner Chamberの開口部から少し下の方に開ける。
プロトタイプの様にパラペットが無ければ、二次燃焼は風にかき乱される事になるだろうから

開口部ギリギリの位置にVentholesを開けて、パラペットを別パーツで追加してもいい


Inner Chamberの底は、端を残して大きく刳り抜いて、そこにステンレスのパンチングメタルやメッシュをボルトで固定すれば簡単だっただろうけれど、個人的に単に綺麗に作り上げたかったので、プロトタイプ同様にブリキ缶の底に直接穴を開けた。
プロトタイプ同様にパンチングメタルをガイドにした



Inner ChamberとOuter Chamberをビスで固定する為の穴を開けておく。
Outer Chamberの開口部には蓋を固定する為の数mm幅の垂れ壁があり、そのセンターを狙って穴を開ける


ある程度の大きさがあるので、鍋を載せるためのガイドをOuter Chamberに設置するのだが、固定的なモノではなく、取り外しが可能なものにしたい。
取り敢えず、ロングナットを短いボルトで固定しておいた。ここに化学実験でお馴染みの三脚を差し込む事が出来る。もちろんボルトを固定する事も出来るので、鍋の台座はアイデア次第。
これはステンレス製を選ぶ。



防錆対策の為に耐熱塗装をする。ブリキ缶は錆び易い


前章と同様に、Inner Chamberの底の中央部分のみを二重底にする。ステンレス製のメッシュを底から少し浮かせた高さにボルトで固定する





Inner ChamberをOuter Chamberに押し込みビスで固定して完成



燃料を入れる余地が多く残っていても、少しの燃料で火柱が50cmぐらい立ち上る

二三人であれば、これを囲んで暖を取れそうな暖かさがある

とは言っても、ウッドガスストーブとしては小型の部類なので、薪を入れるとなればそれなりに細く短くする必要があるだろう

松ぼっくりや小枝を燃料にするには十分なサイズがある。調達が簡単なキャンプ地では重宝しそうだ



例によって、木製の割り箸を燃料にして500mlのエスプレッソを作ってみた



時間は少し短縮して約８分、燃料は25膳が必要になり大幅に燃費が悪化した。
サイズが大きいほどこの傾向になるのだろう。
その分だけ、周囲への放射熱も大きくなっている

小さいのに比べて燃料も入れ易いし、火力も強いので、鍋料理などにも使えそうだ。
燃料が安くもしくは無料で入手できるのであれば最適かな



ブリキはストーブの素材としては適さない。
鉄の表面に亜鉛メッキが施されたモノで、水に錆び易く、400度の熱で亜鉛は溶解してしまう

製作したモノに関して、数時間の燃焼によりInner Chamber内側の塗装は剥離し、数十時間の燃焼によりInner Chamber外側の塗装も一部が剥離し始めた。
これは、亜鉛が溶解した為だと思われる。Outer Chamberは無事

亜鉛がそのまま残っているよりも剥離してくれた方が錆び難い分だけマシだろう。
より良いのは、製作前の素材の段階で、熱処理とヤスリがけによって亜鉛を剥離させておいて、耐熱塗装をしておく事だろう