2017年01月27日

囲炉裏・火鉢の断熱とは?

囲炉裏・火鉢の断熱について考えてみたいと思います。


囲炉裏・火鉢の断熱に求められる性能は、
〇炭火の接触付近では火力を保ち無駄に熱を逃がさない「保温」。
〇少し離れた場所では安全のため熱を伝えない「放熱(冷却)」性能が求められます。



断熱材について

そもそも一般的な断熱材(保温材)には様々な素材のものがあります。 

発砲スチロール、羽毛、綿、化学繊維、グラスウールなどなど・・・。
耐火性のあるものでは、石膏ボード、ケイカル板、断熱レンガ・珪藻土、軽石、木灰など・・・。

これらの素材に共通するのは、空気をいっぱい含むこと。そのため、 断熱材 = 軽量 ということになります。
熱は分子の振動で伝わりますので、分子の少ない空気が最もよいのです。
現実的ではありませんが、最高の断熱材は魔法瓶に用いられる「真空状態」で、ほとんど分子のない状態ということになります。
いずれにしても空気なしでは断熱できず、断熱は空気をコントロールすること、と言っても過言ではありません。

しかし、空気だけでは、伝導熱は防げても輻射熱(赤外線)は防ぎにくいのです。
そのため、赤外線を通しにくい素材と空気の組み合わせ、かつ耐火性のあるもの。
さらに、簡単に加工でき、ローコストな市販品となると、それほど多くの材料はありません。

断熱材の詳細はこちら




◆断熱材の放熱(冷却)について

何かに閉じ込められ、放熱できない断熱材は時間かせぎにすぎません。
炭火を大量に使い、【放熱<加熱】 の状態が長時間続くと、断熱材は限りなく炭火の温度に近づきます。
そのため、断熱材は放熱が必要なのです。  詳細は こちら 断熱材の加熱 をご覧ください。
周囲に可燃物がある場合、必ず放熱の対策が必要で、放熱がなければ火災の危険性があります。
小さな木製火鉢には、大した断熱性能のないものがほとんどですが、使用する炭火の量が少ないため、
【放熱>加熱】となり大丈夫なのです。




◆放熱の方法

空冷以外に方法はありません。
唯一、近いものとして水コンロの「水冷」がありますが、囲炉裏や火鉢では現実的ではありません。

最も肝心なことは、空気の対流を作ることです。
空気を閉じ込めてしまうと、断熱材と同様にいくらでも高温になります。

加熱された空気は上昇しますから、その性質を活かせば常時空冷が可能です。
加熱される断熱材のなるべく上部に、空気の放出口、なるべく下部に取り入れ口を作ります。
例えば、木製の壁面を断熱したい場合、壁と2僂曚匹侶箚屬鮖たせて耐火ボードを貼ります。
耐火ボードの下に隙間、上部にも隙間があれば、熱い空気は上に抜け、冷たい空気が下から流入します。
この現象は絶え間なく続きますので、大変有効な冷却方法です。


最も簡単で単純な方法は、断熱材をむき出しで使うことです。片面は加熱、片面は放熱という状態です。
火傷の危険性がなく装飾的に問題なければ、一番おすすめの方法です。
例えば、囲炉裏の炉(オケ)が銅板でできていれば、炉の側面に空間を設け、底面は解放状態にすればよいのです。
熱伝導率の高い銅板と可燃物を接触させず、解放状態にすることで自然に空気が流れます。






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2017年01月25日

茶道 火起し

  
茶道での火起しにとても便利! 
多くの茶道の先生方からご好評をいただいています。


今までガス着火が主流だった茶道での火起しですが、IHの普及によりガス火が使えなくなり、
カセットコンロは大変危険とのことで、木炭着火コンロをご使用いただいているのです。
先生方からの口コミで、茶道での火起しに便利!と大勢の方にご使用いただいています。




簡単! 15分で着火
ご利用者にお聞きしますと、多くの場合クヌギ黒炭に15分ほどで着火するとのことです。
旅館でおなじみ、固形燃料で着火します。


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台所(換気扇直下)で火起しできます。

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木炭着火コンロ販売ページはこちら

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2016年11月30日

囲炉裏・火鉢の耐火断熱材料と使い方


耐火・断熱材 耐火材 の使い分けを -----------------------------------------------------

まず、炭火周辺はその部分により耐火・断熱材耐火材 を使い分ける必要があります。
耐火・断熱材 は文字通り、耐火性と熱を伝えない断熱性能をもった素材。例えば、木灰や珪藻土など。
耐火材は、耐火レンガやコンクリートのように耐火性はあっても熱伝導率が高く断熱性能の低いものです。


大きな差があります。
実験的に着火させた炭火を同時に置いています。
左半分は耐火・断熱レンガを使用のため火力を保っています。

右半分は、下に敷いた耐火レンガに熱を奪われ、火力が上がりません。炭火には断熱が必要なのです。

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※着火より一時間後の状態です。蓄熱が進むと火力が上がります。
詳細はこちら 耐火・断熱材と耐火材の違いを












◆高温部  炭火と接触する部分、ごく近い部分  
 耐火・断熱材
を使用

1) 木灰
2) セラミック灰
3) 珪藻土板
4) 耐火断熱レンガ



◆中温部  炭火に近い側面、底面 
 耐火・断熱材
を使用

5) 金属板+空気層
6) 軽石
7) 軽量な土
8) ケイカル板 →なるべく低温部で使用  ※石膏ボードは不可、低温部のみで使用可。



◆低温部  ほとんど加熱されない部分
 
  耐火・断熱材 または 耐火材
を使用

9) 一般レンガ、耐火レンガ
10) 砂利
11) 石材、コンクリート、ブロック
12) 石膏ボード(〜60度まで)
13) 木材(厚い無垢材や集成材)













◆高温部 炭火と接触する部分、ごく近い部分
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炭火と接触する部分や触れないほど高温になる部分は、耐火・断熱材 を用いて、炭火の火力を保ち、無駄な放熱を抑える必要があります。
断熱性の無い耐火材を使うと、なかなか着火せず火力が上がらない、燃費が悪い、可燃物を加熱させてしまう、いつまでも炉が冷めない、
などの弊害があります。
囲炉裏や火鉢においては、ピザ窯のような蓄熱素材は不要です。





1) 木 灰    詳細 販売はこちら

最もポピュラーな耐火断熱材で、昔の囲炉裏や火鉢にはほとんど木灰が使われています。
主に広葉樹を燃焼させた木灰を使います。
保温性、断熱性が高く炭火の燃焼も良好なため、昔は様々な容器に木灰を入れ火鉢として使われていました。
※藁やモミガラ、草木類の灰は押し固まらず、炭火が沈み込み、道具類も置けないため、特殊な用途でないと使えません。

一般的な囲炉裏ですと深さ10僂曚匹療量の木灰さえ敷けば大丈夫です。
美しい模様が描け、竹串を立てることができます。
どちらかと言いますと焼肉などの炭火料理の囲炉裏には不向きで、暖を取り湯を沸かす、模様を描くなど
落ち着いた使い方のできる囲炉裏や火鉢に向いています。

(注意点)
炭火が掘りこんでしまと底面が高温になります。
飛び散ると大変なので使い方や場所を選ぶこと。
送風すると飛び散り、空気道を確保しにくいため火力を上げにくく、
油で汚れてしまうと処分が必要ですので、焼肉店での使用はおすすめできません。

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美しい灰模様は日本の伝統文化です。















2) セラミック灰    詳細 販売はこちら

切り出し七輪の材料、珪藻土を焼成し粉末にしたものです。七輪の材料ですから大変断熱性に優れています。
砂浜の砂を軽くしたような感じで、肌色のため見た目には木灰と異なりますが、清潔感のある風合いで特に飲食店におすすめです。
素手で触っても手が汚れず、囲炉裏周りを清潔に保ちやすく、取り扱いしやすいです。
コストは木灰の1/2ですから、油汚れの多い焼肉店や魚料理店に大変人気があります。
また囲炉裏に入る猫などのペットのいるご家庭にもおすすめです。


(注意点)
木灰のように押し固まらないので、炭火の下や潜り込む道具の下には珪藻土板を敷く方がよいです。
竹串は立ちませんので「セラミック灰用串立て」が必要です。


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触っても汚れず、清潔感を保ちやすい。














3) 珪藻土板(けいそうどばん)
    詳細 販売はこちら

切り出し七輪の素材と同じ珪藻土を板状にしたもので、柔らかくノコギリで簡単に切れます。
灰と炭火が接触するより、この珪藻土板と炭火が接触する方が、炭火が埋もれず火力が上がりやすいです。
また、木灰より断熱性能が高く少量の備長炭でも消えにくいです。
浅い炉で適量の灰を入れることができない場合に、炭火の沈み込み防止板としても使えます。

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セラミック灰の使用時は、五徳や炭火の沈み込みを防ぐため、
この珪藻土板を使います。













4) 耐火・断熱レンガ


粘土状の珪藻土を押し出し成型し、焼成したもので、柔らかくノコギリで切れます。
SK-32、34などの耐火レンガとは全く異なるものです。
重量は耐火レンガの1/3ほどしかなく、多分に空気を含み断熱性が高いです。
JIS規格で定められた多数の種類がありますが、断熱性や加工性、コストを考えると、B2〜B4という規格が使いやすいと思います。

囲炉裏の底面、側面の材料に適していて、簡単に加工できるので、自作のコンロや七輪、火床、かまど、ロケットストーブなど
様々なものを自作できます。
家庭用のノコギリで簡単に切れ、ドリルで穴あけもできます。

本来は溶鉱炉などで耐火レンガの外側の断熱材として使われるものです。
工業用品のためほとんど市販されることがなく、弊社で販売を予定しています。
(ホームページでの販売は2017年秋ごろからですが、よろしければお問合せください。)

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断熱性が高く、炭火の燃焼も良好です。















◆中温部 炭火に近い側面(側壁)、底面
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炭火との接触はなくても、炭火の近くや赤外線があたり高温になる側面(側壁)部分は、耐火・断熱材 を用いて、
外側に熱を伝えないようにします。
温度は炭火の量や使用方法で大きく変化しますので、この距離まで!という表現ができませんが、
素手でさわれないほどの温度であれば、中温部とご判断ください。

(ほんの一例としてご覧ください)
炭火と火鉢側面の距離が10僂曚匹如鉄板(黒色耐熱塗装)の温度が200度ほどになっています。
炭火の量が多ければもっともっと高温になり、少なければ数十度にしかなりません。
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側面(黒鉄板):199.9度
側面の裏側 黒鉄板から1〜2冦イ譴辛分:54度












5) 金属板+空気層(空冷方式)  空冷方式の囲炉裏・火鉢の詳細はこちら

金属板(鉄:耐熱塗装、ステンレスなど)とその裏側に空気層を設け、空気を流入させる仕組みです。
金属板の裏側に15〜20mmほどの空気層を設け、下部に空気の入口(できれば解放状態)、上部に出口を設けます。
熱い空気は上昇しますので、絶えず冷気が入り裏側の素材が加熱しにくくなります。
裏側の素材は木製であっても、適正な炭火の使用量でしたら、30〜60度程度なので問題ありません。
高温にならないので石膏ボードや軽カル板も使用できます。

ご注意
金属板そのものは極めて熱伝導率が高いので、木などの可燃物を密着させると大変危険です。
密着させると石膏ボードや軽カル板も水分が飛び、ボロボロに劣化してしまいます。

金属板の近くで大量の炭火を燃焼させると危険です。どのような構造でも、異常な使用方法による加熱には耐えられません。

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2.3mm厚鉄板、600度黒色耐熱塗料を焼き付け塗装。
空気の出口はレーザーでカットしたもので、長さ50mm、幅4mm。
四方に開けています。










6) 軽 石 

軽石は深すぎる囲炉裏や火鉢の底上げ材として使います。
空気を多く含むので断熱性が高く軽量で安価なので底敷きに最適です。
※砂利は熱伝導率が高く炭火の熱を奪い取り、大変重くなります。

軽石の上に木灰かセラミック灰をのせて使います。
直接木灰やセラミック灰を敷くと、軽石の隙間に落ちてしまいますので、軽カル板や薄い金属板(ブリキ板など)を軽石の上に敷いてから、灰をのせてください。

軽石はホームセンターの園芸コーナーなどにあるもので、ある程度大粒のものが扱いやすいです。
空気を多く含み軽くて燃えなければ種類は問いません。
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7) 軽量な土 

今時珍しい工法ですが昔風に装飾するために、土壁や竈(かまど)に使う、軽量で粘りのある土で囲炉裏の底を作ります。
その地域によりさまざまな種類があるようですが、なるべく空気を多く含み軽量で粘りのあるものが理想です。つなぎとして藁を混ぜて練ります。
囲炉裏の土台はコンクリートやブロックで作り、その上から土を塗って作ります。
この土の上に木灰を敷きます。
床下の湿気を吸い上げないよう、注意が必要です。

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昔の囲炉裏はほとんどこの工法で、
床下に土を凸状に盛り上げて作られています。













8) ケイカル板(ケイ酸カルシウム板)

加工しやすく安価でそこそこ強度もあるため、最もよく使われるボード状不燃材です。
ただ、長時間高温が続くと含まれる水分が蒸発し、ひび割れが起こり、最終的にはボロボロになります。
石膏ボードほど弱くはありませんが、製造メーカーは「常時高温となる場所には使用できません」と説明されています。
しかし、では何を使うの?というと他にめぼしい材料がないのです。
なるべく高温にならない場所で、劣化を確認できる場所にてご使用ください。

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ホームセンターなどで5mm厚、畳1枚ほどのものが1000円以下で売られています。
電動ノコギリの歯が痛むのでホームセンターでは切ってもらえません。











35mm厚のヒシタイカ(商品名)というケイカル板です。
薄板のものより柔らかく、厚みがあるのでとても断熱効果が高いです。
写真右は、200度を超える高温に長時間さらしたもの。水分が飛び、縮によるひび割れが目立ちます。
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石膏ボードは使えません。

石膏ボードは60度以上の高温が続くと、結晶水が蒸発し、すぐにボロボロになってしまいます。
そのため60度以下の低温部「下記12)」のみでご使用ください。









◆低温部 ほとんど加熱されない部分
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炭火から離れた側面、底面、框(かまち)などは、耐火・断熱材 でも耐火材でもどちらでもかまいません。
加工性や装飾性で選択してください。
具体的には素手で触っても熱くない50度程度までの部分ですが、炭火が落ちることもありますので、熱に弱い材料は避けてください。




9) 一般レンガ、耐火レンガ 

一般レンガ
レンガは熱伝導率が高く断熱性に乏しいため、炭火から離れた低温部のみで使います。
様々ありますので好みの色や形で選択してください。
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炭火の近くは木灰で断熱し、なるべく離れた部分に使います。












耐火レンガ
そもそも囲炉裏に耐火レンガは必要ありません。
レンガは低温部に使いますので、1300度の耐火性能などまったく必要ないのです。
たとえ炭火の近くでも一般レンガで十分です。
そのため耐火レンガは、色彩を好まれる場合にのみご使用ください。

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10) 砂 利 

砂利や砂は熱伝導率が高く断熱性に乏しいため、炭火から離れた低温部のみで使います。
炭火の周囲は灰で断熱し、内炉などで砂利と灰が混ざらないように仕切って使います。
砂利は適切な大きさのものを選べば串を立てやすく、また汚れても洗うことができます。
※囲炉裏や火鉢には砂利を入れてから灰を敷く、と言われる方が多いですが、
 それは材料が入手できなかった昔の話です。
 砂利は炭火の熱を奪い取り、やたらと重いので見えない部分に使う意味がありません。
 見えない部分はケイカル板などを使い空間にするか、園芸用の軽石を入れてください。

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11) 石材、コンクリート、ブロック


石材はレンガ以上に熱伝導率が高く断熱性に乏しいため、炭火から離れた低温部のみで使ってください。
コンクリートブロックも断熱性に乏しいです。
石材は加熱すると割れるものが多くあり、特に高級な石材を炭火の赤外線があたる場所に使う場合は、
ひび割れで見苦しくなることがありますので、石材の選択に注意してください。
ひび割れの原因は一つの石材で高温部と低温部ができ、膨張率の違いにより起こります。
また、内部の空気膨張により強烈に爆ぜて石材が飛び散ることがあり、ひび割れだけでなく危険を伴う可能性があります。

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12) 石膏ボード
(プラスターボード)

安価で加工しやすく、万一の火災時に大変有効です。
但し、60度以下の低温部のみでご使用ください。炭火の輻射熱で熱くなるような場所では使えません。
60度以上の高温が続くと、含まれる結晶水が蒸発し、すぐにボロボロになってしまいます。
また、片面は補強のための紙貼りとなっており、その紙は燃焼します。
石膏ボードは火災時の1回のみ、結晶水を蒸発させて耐火断熱性能を発揮する素材なのです。
火災跡に石膏ボードが残らないのは、粉になって飛んでしまうためです。

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13) 木材(厚い無垢材や集成材)


木材は可燃物に違いありませんので、安全面のみを考えるとなるべく炭火から遠ざけたいところですが、
囲炉裏の框(かまち)や火鉢の外側など人の手の触れる部分には、やはり欠かせない素材です。
薄い素材は特に燃焼しやすいので、もし加熱しても焦げるだけで簡単には燃焼しないような、
なるべく厚みのある木材を使ってください。
燃えやすいスギやヒノキより、重量のある広葉樹が理想です。
また、加熱しても放熱できるよう、金属板の裏側などに空気の通り道を設けてください。
炭火の赤外線のあたる金属板と木材が密着していると危険です。
空冷方式の囲炉裏・火鉢の詳細はこちら

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