ついに２ワットの発電に到達！ － Ｖ型スチームエンジン工作 －

２０１３／０９／３０（月曜日）　晴れ


先日から完成したＶ型スチームエンジンの性能チェック（小型モーターを発電機にして
どのくらいの電力が取り出せるかで性能を判断する）しているのだが、その結果が
思わしくない。
エンジンの回転出力を約４倍に増速して発電機を回しているが、どうやらそのプーリーを
回すベルトがスリップしているらしい。
そこでベルトに張りを与えてスリップを防止するテンショナーというものを取り付けた。
そして今日、再び性能（パワー）チェックをしてみた。


↓　テストの様子。



↓　去年の暮れ頃、苦心して作ったボート搭載用のガスコンロ。　ボンベからガスを取り出すことが
　　　とても難しかった。



↓　実習生は計測が好きだ。　だけどそのデーターを役立てたことはない。　ただ、計るだけぇー・・・



↓　発電機の代わりにした小型ＤＣモーター。
　　　６Ｖを加えると１２６００ｒｐｍで回転すると書いてある。



↓　負荷にする抵抗器。　１Ωの抵抗器を４個用意してある。
　　　直列にしたり並列にしたりで抵抗値を変えることができる。



↓　プーリーは２段。　１対４の増速だ。　テンショナーを取り付けてベルトのスリップを防止してある。



↓　今回は回転計は発電機の軸に取り付けた。（今まではエンジンの回転数を計っていた。）




準備はＯＫだ。
さぁ、テストを始めよう。


テストの様子を動画でご覧ください。







発電機は３０００から４０００ｒｐｍで回転している。
発電する電力も２ワットを超えている。
以前は１ワットを発電するのに苦心していたのにこのＶ型エンジンは２ワットも
発電してくれた。　とても嬉しいよ。

さぁ、次は何をしようかな？

出力低下の原因はベルトのスリップ － Ｖ型スチームエンジン発電出力確認テスト －

２０１３／０９／２９　（日曜日）　晴れ



出来上がったＶ型エンジンをボイラーで動かしてその発電能力をチェックしてみた。
発電機は小型のＤＣモーター。　貼り付けてあるラベルには　ＤＣ６.０Ｖ　１２１００ＲＰＭと
描いてある。
ボイラからの蒸気圧が上がるに従いエンジンは回転数を上げていく。
そして発電機の出力も徐々に上がっていく。
エンジンの回転数が２２回転／秒（１３２０ｒｐｍ）辺りで目標の１Ｗを超えた。
エンジン回転数は更に上がっていく。
発電出力も上がるものと期待していたが、逆に下がっていく。
何でだろう？　発電機（小型ＤＣモーター）がおかしいのかな？
そこでテストは中止して原因を調べてみた。

どうも、発電機側のプーリーでベルトがスリップしているようだ。
ベルトで動力を伝達するのは安直で良いのだが、このベルトの張り具合を調整するのは難しい。
張り具合を強くすると、抵抗が大きくなってパワーのロスが増える。
逆にゆるいとスリップしてパワーがうまく伝わらない。
その兼合いがなかなか難しいのだ。
今回は張り具合が弱かったようだ。

そこで空回りのプーリーを押し付けてベルトの張り具合を調節できるようにしてみた。
今までは調節するたびに軸受を取り外してベルトの張り具合を確認して再取付けと面倒だったが
調整用の空回りプーリー（テンショナーというらしい）があるとその煩わしさからは解放される。



↓　今日の工作で作ったテンショナー。　有り合わせの材料でエンジン側と発電機側の２組を作った。



↓　テンショナー取り付け前のテストボード。



↓　エンジン側のプーリーとベルト。
　　　ベルトは太さ３φのものを使っているのでスリップしていないと思うが念のためこちらも付ける。



↓　発電機側のプーリーとベルト。　ベルトは２φで柔らかい。　ここがスリップしている。



↓　テンショナーを取り付けたテストボード。



↓　エンジン側のテンショナー。



↓　発電機側のテンショナー。　赤いマークは以前のエンジンテストで付けたもので今回は意味はない。




取り付け前は手で回してもスリップの確認ができたほどだったが、テンショナーを
取り付けたら全くスリップはしなくなった。
これでパワーが更にアップしてくれる筈だ・・・・・・
でも、この「・・・・・筈だ」ほど当てにならないものはない。
実際にやってみなくては何ともいえない。
さぁ、明日テストしてみよう。

ボート用のボイラーでＶ型エンジンを回してみました

２０１３／０９／２８　（土曜日）　晴れ


先日、テスト中にコンロッドとピストン棒を止めるピンが外れて回転中のクランクと
ピストン棒がぶつかってしまい、ピストンの動きが渋くなってしまった。
その後何とか修理しようとあれこれ手を入れて何とか動くようにはなった。
そして今度はピンが外れることのないように、ピンの一端はナットを半田付けで固定し、
もう一端はダブルナットにして緩まないようにきつく締めて固定した。
これで運転中に外れるようなことはないだろう。

今日は２８日だ。　９月ももうすぐ終わる。
このＶ型スチームエンジンを作り出してから１ヶ月が過ぎてしまう。
早くテストをして出力の確認をしたい。
目標は１Ｗ以上の発電だ。

先日までの定置型ボイラーでのテストでは１Ｗぎりぎりのパワーしか出せなかった。
そこで今度はボートに積んであるボイラー（燃焼部）を使ってテストしてみることにした。
このボイラーでは縦型３号エンジンで１Ｗ以上のパワーを出した実績がある。



↓　ボートに積んだままになっていたボイラーの燃焼部（ガスバーナー）を取り出した。






↓　ボート用のボイラー（燃焼部）と定置型のそれとを比べてみた。



↓　ボート用のバーナーの方が大きい感じだ。



↓　共通に使用するお釜を乗せたところ。




しばらく使っていなかったボート用のボイラーのテストをした。
そして安全弁の作動圧力を高め（１気圧）に設定した。


その作業の様子を動画でご覧ください。






安全弁の作動を確認していよいよテストの開始だ。
果たして１Ｗを発電してくれるだろうか


↓　さぁ、準備はＯＫだ。　テストを始めよう



テストの様子を動画でご覧ください。





発電電力は１Ｗを超えることができた。
だけどどうもテスト結果がおかしい。
回転数は上がっていくのに発電電力は下がってしまう。
ボイラーの火を消して回転数が下がってくると、出力は上がる・・・・

発電機（小型ＤＣモーター）の回転が速くなり過ぎて整流子と接触するブラシが
バウンドして接触不良になるんだろうか？
だけどエンジンの回転数は秒２７回転（１６２０ｒｐｍ）程度だ。
増速プーリーで約４．２倍に増速しているから発電機の回転数は６８００ｒｐｍ
ばかりだ。
これしきの回転数でモーターが異常になるとも思えないし・・・・・・・

それともプーリーを回すベルトが滑っているのかな？
ある回転数以上になるとベルトがスリップするのかもしれない。
後日調べてみよう。

まぁ、何はともあれ１Ｗ以上の出力が得られてよかった。

久しぶりにシジュウカラと遊びました

２０１３／０９／２４（火曜日）　曇り一時小雨後晴れ


お彼岸も過ぎて朝夕はちょっと寒さを感じるようになった。
「暑さ寒さも彼岸まで」・・・・　昔の人は良いことを言うよね。
最近庭の近くでシジュウカラの囀りが聞こえる。
シジュウカラは秋にも囀るのかな？
そして庭にもよく飛んでくるようになった。
この頃はおやつ（剝きひまわりのタネ）をダイニングルーム（って言うほどシャレてはいないが）
のガラス戸を開けて手の届く植木鉢に蒔いてあげている。
食事やおやつ（これは実習生の）でテーブルに着いて庭をみていると、シジュウカラがやってきて
おやつ（これはシジュウカラの・・・ちょっとややこしい）を咥えていくのがよく見える。
おやつが無くなると、こちらを眺めて催促するような仕草をする。　とても可愛い。



↓　ガラス戸のすぐ側の植木鉢に蒔いてあるおやつを取りにきたシジュウカラ。
　　　多分女の子だろう。　　どことなく可愛い顔をしている。
　







お彼岸になるといつの間にか庭にも彼岸花が咲いている。
庭の彼岸花はお代官の実家から貰ってきた園芸用の白い花だ。
毎度のことだけどこの彼岸花を舞台にしてシジュウカラに演技してもらった。












秋来たりなば冬遠からじ・・・・　あれっ、どこかおかしいかな？

秋が来れば庭にいろいろな野鳥がやってきてくれる楽しみな冬がもうすぐ来てくれる・・・

という意味ですから別におかしいことはないですよね。
今年もあのモズ君が来てくれるかな、と今から楽しみにしている実習生です。

同じボイラーで２気筒と単気筒運転の差

２０１３／０９／２１（土曜日）　晴れ



Ｖ型スチームエンジンのテスト中に思わぬトラブル発生で片側のシリンダーを取り外した。
エンジンは調度、単気筒のエンジンになっている。
そうだ、先日宿題をいただいているそのテストをしてみよう。
オイらもその結果には興味を持っている。

そのテストの様子を動画でご覧ください。






単気筒になったのだから蒸気の消費量は半分になるはずだ。
それに従ってボイラーの圧力は高くなるだろう。
そうするとピストンは高圧で押されて強い力で押し下げられるから回転力も強くなるはずだ。
だから単気筒でも相当のパワーが出るはず・・・・・

確かにボイラーの圧力は一時的に０.８気圧に上がった。（安全弁が動作している）
そして単気筒でもパワーは２気筒の半分にはならない。
発電機は０.５Ｗ近くを発電している。



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　単気筒　　　　　　　　２気筒

ボイラー圧力（気圧）　　　　　　　≒０.７　　　　　　　　　≒０.５

エンジン回転数（回／秒）　　　　　≒９　　　　　　　　　　≒１２

　　　　　　　　　　（ｒｐｍ）　　　　　≒５４０　　　　　　　　≒７２０

発電電力（Ｗ）　　　　　　　　　　　≒０.５　　　　　　　　　≒０.７


ただし、実習生のピストンは手作りのためばらつきが大きくて左右のピストンが
同じ性能である保証はない。
従ってこの単気筒、２気筒の比較は意味を成さないかも知れないが、まぁ想定していた
ような結果が得られた。

２気筒運転でも圧力が低下しないような高性能ボイラーならば圧倒的に２気筒が有利であろう。
（単気筒の２倍になるはず）
それに単気筒では自己起動できないということもある。

以上で単気筒、２気筒の比較テストは終わります。

Ｖ型スチームエンジンの性能確認中にアクシデント発生！

２０１３／０９／２１（土曜日）　晴れ


ボイラーの整備も済んだのでいよいよＶ型スチームエンジンを回してその性能を確認することにした。


↓　テストボードの様子。



↓　クランク軸の回転を２段の増速プーリーで約５倍に上げて発電機（小型ＤＣモーター）を回す。



↓　発電機とプーリー軸はフレキシブルジョイントで接続。　



↓　クランク軸に取り付けたプーリーはアルミ板を削って（ヤスリでゴリゴリと）作ったもの。
　　　今回は小さな磁石を張付けてクランク軸の回転数を磁気センサーで回転検出する。



↓　発電機の負荷になる抵抗器。　１Ω３Ｗが４個。　発電機の出力をクリップで接続する。




さぁ、準備はできた。　性能はどうかな？　目標の１Ｗ（ワット）を発電できるかな？
期待を胸に秘めてボイラーに点火した。
蒸気の圧力が上がり始め、エンジンは快調に回転し始めた。
発電機の出力も上がっていく。
０.３Ｗ・・・０.４Ｗ・・・・・０.５Ｗ・・・・・０.７Ｗ・・・もっと上がるかな？


と思ったとき、急にエンジンの回転音が変わってガタっという音がして停止してしまった。
あれぇー、どうしたんだろう！？


その時の様子を動画でご覧ください。





左側シリンダー（ピストン）のコンロッドの上部（小端部？）取り付けピンが外れて
ピストン棒が延びきっている。
それにクランクがぶつかって回転不能になってしまったのだ。
おぉー、なんてこった・・・・
ピストン棒を摘んで引き上げようとしたがビクともしない。
ペンチで摘んでやっと動かした。
その動きは固くて相当力を入れてやっと動くほどだ。
多分、高速度で回転していたクランクには（フライホイールの）エネルギーが相当あったのだろう。
その力でピストン棒が曲がってしまったの違いない。
その曲がりはわずかかもしれないが、もう、スムーズには動かないのだ。
がっかりしてシリンダーをエンジンベッドから取り外した。
擦り合わせで直ればいいのだが・・・・

久しぶりにガスコンロボイラーを使いました

２０１３／０９／２１（土曜日）　晴れ



出来上がったＶ型スチームエンジンの性能テストに使用するガスコンロボイラーを整備した。
ガスコンロはもう半年以上も作業場の隅に置かれていて、砂埃をかぶって真っ黒に汚れていた。
ボイラーの本体もボートに乗せたままだったので真鍮の配管は緑青が吹いてしまい、安全弁は
こびりついて外すこともままならなかった。


↓　半年以上も放っておいたボイラーの四角釜。　配管のロクショウが痛々しい。



↓　ガスコンロで炙る底面は煤で汚れている。　ケイカル板はもろくなって欠けている。



↓　安全弁は固くこびりついて分解するのも容易ではなかった。
　　　無理やり回したらハンダ付けのナットが剥がれてしまった。　ハンダ付けの芋付けは弱い。　　　



↓　弁座と弁を磨き上げて密着するようにした。



↓　外れたナットをハンダ付けしなおして組立てなおした安全弁。




↓　整備し終わったガスコンロボイラー。　



ボイラーを使う前に、安全弁が動作する（開く）圧力を調整しなくてはならない。
今回はＶ型エンジンの初めての性能試験なので安全をみて低めに設定した。
安全弁の動作圧力設定の様子を動画でご覧ください。

とんでもないことが起きました － V型スチームエンジン工作 －

２０１３／０９／２０　（金曜日）　晴れ


今日はお彼岸の入り、いよいよ秋も本格的になってくる。
午前中は所要で出かけたので工作は午後からになってしまった。
出来上がったＶ型エンジンの性能を確かめるテストボードを作った。
エンジンを取り付けているといろいろ欠点が目に付く。
どうでもいいようなことがとても気になってしまうのだ。


↓　共通パイプと左右のエンジンのパイプの接続点。　ここにシリコンチューブを嵌めて接続するのだが
　　　その間隙がまちまち。　狭いところではシリコンチューブを嵌めるのが大変だ。







↓　ピストンバルブのスリーブを取り外して切り詰める。　切りくずが入り込まないようにするのが大変。



↓　間隔を空けてシリコンチューブを嵌めやすくした。








↓　テストボードにエンジンを取り付け、給油器も取り付けた。
　　　出力チェック用の発電機（小型ＤＣモーター）を回すプーリーも準備した。　




↓　そのとき、こんなどうでもいいようなことが気になってしかたがなかった・・・・
　　　（ピストンバルブとシリンダーを接続するパイプの段差が気になるんですよぉー）



↓　「シリンダーのパイプを押し曲げればいいじゃん・・」と力をかけたら付け根のハンダが「モロっ」と
　　　　いう感じで外れてしまった！　ゲっ、これは大変。　どうしよう・・・・



↓　この小さなバーナーで炙れば直せるかな？　でもこんな小さなバーナーでは全く歯が立たない。
　　　ハンダが溶ける前にこのバーナーが溶けてしまいそうだ。　　　



小さなバーナーでは火力が不足でパイプのハンダは全然溶けない。
あまり長い間加熱したので小さなバーナーが異常な高温になって危険だ。
ロウ付け用のバーナーなら火力は十分だが、シリンダーの蓋にはピストンが
スムーズに動作するように精密に調整して半田付けで固定した出口パイプがあって
シリンダーの本体をあまり強く加熱するとこれが溶けて狂ってしまう恐れがある。
うーん、弱ったな・・・・・

あっ、そうだ。　アルコールランプで加温しておいて、この小さなバーナーで
局部的に熱したらどうだろう？


↓　アルコールランプで加温しておいて小型バーナーでハンダを熔かした。
　　　あまりきれいには溶けなかったが何とかハンダ付けはできたようだ。



フラックスをきれいに洗い流して口から空気を吹き込んだり、吸い込んだりして
空気漏れがないか確認した。　なんとか漏れはないようだ。



↓　ピストンを嵌めてみた。　前と同じように動作してくれた。　よかったよぉー



どうでもいいようなことに気をつかうから碌なことはない。
エンジンなんか回れば良いんだから・・・・・

いや、いや、そういうわけにはいかない。
回らなくても格好いいほうが良い・・・　

（えっ、そりゃおかしいよ）
うん、そうですね。　エンジンなんだから回らなくてはダメです。
今日はとても疲れました。
今日の工作はこれまでとしよう。

V型スチームエンジンが完成しました

２０１３／０９／１９　（木曜日）　晴れ


蒸気供給パイプや排気パイプをきちんと固定してやっと完成した。
さぁ、ボイラーに繋いでテストしてみよう・・・・と思ったが
まだ給油器ができていない。
うーん、これを作らなくてはエンジンを蒸気で回すわけにはいかない。
ついでにエンジン回転を切り替える蒸気切替器も用意しよう。



↓　パイプをきっちりと取り付けて固定した。　姿もすっきりしてエンジンらしくなった。



↓　最後の仕上げは漏れ水受け皿の取付だ。　



↓　ピストン棒の出口やバルブから漏れて落ちてくる水滴をこのお皿で受け止めて外に流す。



↓　エンジンベッドの底に取り付ける。




↓　給油器と蒸気切替弁は別のフレームに取り付けた。（縦型３号エンジンから取り外した流用品）



↓　エンジンと給油器。　さぁ、これで蒸気で回す準備が整った。



↓　一番楽しい夕食後の自由時間。　今日の成果を並べて記念撮影。



さぁ、明日はボイラーに繋いでの運転ができる・・・・・はずだけど、
明日はお彼岸の入りだそうな。
お代官はきっとお墓参りに行くというだろうなぁ。
まぁ、いいか。　あさってがあるし、しあさっても、やのあさってもある。
毎日日曜日のオイらには時間だけはたっぷりあるんだから。

配管作業で苦労してます － V型スチームエンジン工作 ー

２０１３／０９／１７（火曜日）～　１８日（木曜日）



台風も過ぎ去ってから良い天気が続いてしる。
Ｖ型スチームエンジンの工作も配管作業を残すばかりになった。
さぁ、今日は完成させるぞ・・・・と張り切って作業を始めるのだが
この作業はロウ付けが難しくて何度も失敗してしまった。
在庫が１本しかなかった５φの銅パイプも残り少なくなってしまった。

「足りるかな？　もう失敗はできないぞ」

なんて思うと余計に緊張してまた失敗してしまう。
こんな調子ではうまくいくはずが無い。
気分直しを兼ねてホームセンターまでひとっ走り、銅パイプを仕入れてきた。
さぁ、これで何度失敗しても大丈夫だ。　やるぞ！

と、作業に取り掛かったら

「ねぇ、買い物があるんだけど○○まで連れてってちょうだい」

げっ、お代官さまのご命令だ。　仕方がない、作業は中断してアッシー君に変身だ。
アッシー君が二日間も続いて工作が遅れてしまった。



↓　今までは（真鍮パイプを）切り取って角を４５度に削って２つを針金で固定して直角にして
　　　ロウ付けしたいたが今回は（銅パイプを）切り離さずに直角の切込みを入れて折り曲げる
　　　工法をやってみた。　この方法は針金で縛る手間が省けて楽だが、曲げて合わせた面の
　　　隙間が大きくてロウ付けが難しくなってしまった。



















↓　ピストンバルブのスリーブに配管を嵌めて半田付けする。







↓　次は共通？パイプの工作。　一本のパイプに何箇所もロウ付けするのでこれも大変だった。




↓　共通パイプ（蒸気供給と排気の２本）を配置してみた。




↓　夕食後の自由時間に撮影した配管の様子。






シリンダーとバルブの接続、バルブと共通パイプとの接続等
ブロック間の接続はシリコンチューブで行うことにした。
このエンジンはこの先どんなトラブルが起こるかわからないので
簡単に分解できるようにする必要がある。
シリコンチューブとの接続部はバンドで締め付けて１気圧以上が
かかっても吹き飛ばないようにする。

「明日は何もご用はございませんか？」

恐る恐る、お代官さまにお伺いをたてた。

「はい、明日はどうぞ思う存分工作をなさってくださいな・・・」

「へへーっ、ありがたきおことば、恐悦至極に存知まするぅ」

そんなわけで明日こそは配管を完了させたいものだ、　ガンバローっと