2017年02月13日

空冷式の囲炉裏・火鉢

  
最高の断熱材は空気です!
物質の加熱は分子の振動により起こります。電子レンジはその応用です。
そのため、分子ができるだけ少ないものが過熱しにくく、つまり「空気」が最高の素材となるのです。
現存するもっとも優れた断熱材は魔法瓶や冷蔵庫に使われる真空断熱(空気が薄く分子が極めて少ない状態)ですが、
今のところ囲炉裏や火鉢での使用は現実的ではありません。


そのため耐火性があり、多くの空気を含む軽いものが優れた断熱材ということになりますが、
材料の形状や強度、加工性、コストを考えるとそれほど多くありません。
特にボード状の断熱材はケイカル板くらいしかないのが現状です。


断熱材は時間稼ぎに過ぎない!

しかし、この空気も曲者で、断熱性は高いといっても、閉じ込めた状態で加熱するといくらでも高温になります。
炭火による加熱が長時間続く場合、空気を閉じ込めた断熱材は時間稼ぎに過ぎないのです。
「加熱 > 放熱」であればどんどん高温になり、可燃物を燃焼させてしまいます。

そこで有効なのが空冷式です。
バイクのエンジンやパソコンなどと同様に、冷たい空気を常時流入させる方法です。
冷たい空気は無制限にありますので、時間に関係なく一定の断熱効果があります。



◆空冷式

鉄炉の四方上部に空気孔を作ります。

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穴を開けた床に鉄炉を置き、その上に囲炉裏框(かまち)を置きます。
鉄炉の底や側面が加熱すると、熱い空気は上昇するため空気口から排出され、
常に床下の冷たい空気が流入します。


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このような囲炉裏コーナーで床下が閉鎖されていたり、空気の流れない囲炉裏テーブルで有効です。
一階の解放された床下ではもともと空気の流れがあり、空気孔があると冷たい空気が室内に入りすぎたり、
虫が侵入することもあるため、空気孔は設けない方がよいと思います。

ほたる囲炉裏01












囲炉裏木部と鉄炉側板の距離は1〜2僂曚鼻
炭火の赤外線で鉄炉の側板が加熱、それに伴い木部も加熱してしまうため空気孔を設けています。
下部に空気の入る隙間があります。


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こちらの火鉢も側板の加熱を防ぐため、空冷方式にしています。
鉄炉の底には灰があり断熱されますが、側板は炭火の赤外線をさえぎるものがなく、かなり高温になるのです。
このような形状の囲炉裏や火鉢は、底よりも側板が熱くなるのです。
※下に同タイプ火鉢の加熱実験があります。

DSC_0386DSC_0086












これは鉄炉の四方上部の隙間から空気を抜くタイプです。
下側の隙間は空気の取り入れ口です。

DSCN0083
















空冷式の火鉢 加熱状態の一例です


鉄炉の左右35僂硫佝で、通常より多い炭火を使用しています。
側板と炭火の距離は10僂曚鼻


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(炭火を入れる前)
側板表面温度は7.8度 赤いポインター2点の部分で温度を測っています。

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炭火の温度は761度

DSC_0333












鉄炉裏側、鉄炉から1僂曚瀕イ譴唇銘屬鵬硬抃廚鮴瀉
鉄炉側板と木板の間に2僂龍間があり、この空間を空気が流れます。

DSC_0303












(炭火を入れて2時間後。ピーク時。)
鉄炉表面は175度、空冷されている鉄炉裏側は61度
当然、木板内側表面の温度は61度以下となり安全です。
この条件ではこの時が最高温度で、以後は炭火の火力低下と共に下がります。
断熱材と異なり、空冷は常に空気が入れ替わり、一定の効果が続きます。

DSC_0381

炭火の量や側板までの距離などで温度が大きく変わります。
一つの事例としてご覧ください。













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