2016年11月15日

囲炉裏・火鉢の耐火断熱

囲炉裏・火鉢の断熱、耐火について

囲炉裏や火鉢を安全に、かつ有効に使うためのポイント解説です。


最も有効な安全策 --------------------------------------------------------------------

炭火の使用量を守ること
炭火による加熱の危険性は、使用量、使用位置、送風(酸素量)、使用時間により決まります。炭の種類はあまり関係しません。
特に守るべき安全策は炭火の使用量と位置で、想定内であれば加熱の危険性はかなり少なくなります。

下の写真は昭和初期以前の古いもので、木材に銅板を貼り合わせたり、漆喰(しっくい、土)を塗ったりする程度の防火対策ですが、
炭火の使用量と位置(中央のみで燃焼)を守り、安全に使われていました。
大きな飲食店では数十個もの火鉢を使用していましたが、お客さんも含め、皆が炭火の使い方に慣れていたのです。
木製ですから、大量の炭火を使ったり、側壁付近で使うと、当然のことながら燃えてしまいます。
現実的に炭火周り全てを耐火材にすることは困難でしょうから、最終的には炭火の使い方を守る! 加熱具合を確かめる!ことに尽きるのです。
そして、炭火を着火させる場所、保管する場所(火種コンロなど)、使用する場所、消火させる場所、全てに配慮が必要です。
特に飲食店の場合、炭火の扱いに無知なアルバイトの方も多いですから、十分な注意が必要です。


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※木炭を継ぎ足さないこと
着火していない木炭の継ぎ足しを行うと爆跳(ばくちょう:木炭が勢いよくはぜること)することがあります。
小さな炭火が飛び散ると床やテーブルが焦げたり、人に当たると衣服が焦げ、火傷やケガの恐れもあります。
特に湿気た備長炭で起こりやすい現象ですが、稀に黒炭でも強烈な爆跳があります。

爆跳の詳細はこちら

※一酸化炭素中毒にご注意を
炭火使用時は必ず、換気を行ってください。一酸化炭素中毒は死亡事故につながります。
詳細はこちら






3種の熱対策を --------------------------------------------------------------------

炭火には3種類の熱伝導があります。この3種類の熱を考慮する必要があります。

1) 対流熱 炭火から上昇する熱、炎。上面に伝わる熱。
2) 伝導熱 炭火に接触する素材から伝わる熱。主に底面に伝わる熱。
3) 輻射熱 炭火の全方向に飛ぶ赤外線。主に側面に伝わる熱。





1) 対流熱 の対策 

炭火から上昇する熱、炎ですが、上部に十分な空間があり、木炭を使用する場合は、特別な対策は不要です。
ただ、煙が舞い上がるように、対流熱の力は大きいので、上部に耐火性のある素材を用いることです。
もし、何かが燃えて火の粉が舞い上がっても、燃焼しない素材であることが必須条件となります。
※炭火の直近に煙突を設ける場合は、煙突火災に気を付けてください。



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2) 伝導熱 の対策 

炭火に接触する素材から伝わる熱です。
木灰やセラミック灰など適正な灰を深さ10僂曚鋲れれば、断熱効果を発揮するので大丈夫です。
昔の火鉢の多くは木製や燃えやすい竹カゴ製なども多くあり、灰で断熱することで問題なく使っていました。
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灰の量が少ないと炭火が潜り込んでしまった時、このように木板が焦げることがあります。
炭火は灰に穴を掘って埋めたり、触っていると自然に深く潜ることも多く、少ないと危険なことがあります。
銅板は熱伝導率が極めて高いので、断熱効果はありません。
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囲炉裏や火鉢の炉が浅く、灰を適量入れることができない場合、
炭火の潜り込みを止めるため、珪藻土の板などを入れます。
※断熱性の高い素材を使用してください。
 レンガや石材などは炭火の熱を吸収し、木炭の燃焼を妨げてしまいます。
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3) 輻射熱 の対策 

炭火の輻射熱(遠・近赤外線)は、炭火の周囲、あらゆる方向に飛び、炭火の下でも魚が焼けるのです。
この写真のように炭火の横で魚肉が焼けるのも、この輻射熱があってこそ。
炭火から1m以上離れても、顏が熱くて座っていられないほどです。

断熱を考える時、多くの方が底面の加熱を心配されますが、意外に側面の加熱が危ないのです!
側面に金属板を用いるなら、その裏側に耐火ボードなどを使用し十分な断熱を行ってください。
特に小さな囲炉裏や火鉢は、炭火との距離が近くなりがちで、注意が必要です。

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断熱材の加熱 --------------------------------------------------------------------

備長炭(白炭)、ナラ・クヌギ・カシの黒炭、オガ炭など、木炭の種類により温度変化があることは確かですが、
大差はないので配慮する必要はありません。



1) 炭火の温度 

まず炭火そのものの温度ですが、700〜1200度ほどと条件によりかなり差があります。
一般的な使用においては700〜900度ほど、送風などの条件により最高で1200度ほどに達します。
ただ、問題は伝える熱量ですので温度は参考まで。

左)送風せず880度。  右)送風時1158度。

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耐火断熱レンガ(JIS規格:B2レンガ)の上で、備長炭を燃焼











2) 断熱材の温度 (耐火断熱レンガ下の温度)

(炭火の下のレンガ)
断熱性の高い耐火断熱レンガ(JIS規格:B2レンガ)の上で、備長炭を燃焼させています。
レンガの厚みは65mm。耐火レンガと異なり、熱伝導率のとても低いレンガです。

(温度計の下のボード)
温度計(棒)を仕込んだ白いボードは35mm厚のヒシタイカ(繊維混入けい酸カルシウム板)で、極めて断熱性が高く熱を閉じ込めます。

このように熱を閉じ込めた状態では、時間と共にどんどん温度が上昇します。
放熱できない断熱材は時間かせぎに過ぎない! ということをお忘れなく!
どんな優秀な断熱材でも、加熱を続けて放熱できなければ、いくらでも高温になります。

3〜4時間も燃焼させると65mm厚のレンガ下で342度。
レンガをよけると炭火直下のコピー用紙が燃焼しています。
5時間で450度。加熱を続けるとまだまだ高温になります。
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   多量の炭火を長時間燃焼させる場合、
   断熱材に木板などの可燃物を接触させてはダメ!ということです。


断熱材と木板の間に空気層を設け、空気の流れで断熱材を放熱させなければなりません。




側面のレンガ表面は、100度ほど。
炭火から20僂曚瀕イ譴討い泙垢、輻射熱(赤外線)しかあたらず、空気中に放熱されるため長時間でも大した高温になりません。
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耐火断熱材 と 耐火材 の違い --------------------------------------------------------


耐火断熱レンガ/ B2 と 耐火レンガ/SK-32 の上で、備長炭3kgほどを燃焼させた実験です。
左側:耐火断熱レンガ/ B2  右側:耐火レンガ/SK-32  レンガの下に温度計(棒)を差し込めるようにセットしています。

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炭火を置いて30分後。 
右側:耐火レンガ/SK-32の上の火力が衰えています。耐火レンガには断熱性がないので、炭火の熱を奪い取るのです。

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耐火レンガを暖めているような状態になってしまいます。










1時間後。レンガ下の温度。
左側:耐火断熱レンガ/ B2 → 87度
右側:耐火レンガ/SK-32 → 202度
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時間がたつと火力が復活しますが
耐火レンガはどんどん熱を吸収してしまいます。









6時間後。レンガ下の温度。
左側:耐火断熱レンガ/ B2 → 450度
右側:耐火レンガ/SK-32 → 590度  常時、150度ほどの差があります。
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炭火を取り去り、2.5時間後。レンガ表面の温度。
左側:耐火断熱レンガ/ B2 → 94度
右側:耐火レンガ/SK-32 → 266度
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耐火レンガは蓄熱量が多く、温度が下がりません。










この現象は、断熱性のない材料(耐火レンガや一般的なレンガ、砂利、石材、コンクリート、など)で同様に起こります。
これらの材料と炭火を接触させると、火力が衰えるばかりでなく、周囲の材料を加熱させてしまいます。

今どきの囲炉裏や火鉢では、ピザ窯や溶鉱炉のような蓄熱は不要ですから、
炭火の近くではこれらの材料はなるべく使わない方がよいのです。






耐火・断熱材料についてはこちらを!


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Posted by field5392 at 10:49│TrackBack(0)

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