5-2 オーブン

Rod Makingで最も重要な工程が火入れです。

火入れを行わないと、テーパーをどんなに正確に削っても正しい(狙った)アクションになりません。
火入れを行う事で、竹が強くなり張りが出ます。結果として、使用中に曲がり癖がついてしまう事も無くなります
(水分と油分を抜く事が目的ではありません)。この、火入れを行う道具がオーブンです。

オーブンの要件

 1.温度が安定している
 2.温度が均一である
 3.安全性 : 温度フューズ  過熱防止サーモスタット  漏電遮断器 等の設置

熱の伝わり方 

原則 :熱はかならず温度の高い方から低い方に移動します。熱の伝わり方には以下の三つがあります。

・対流 :気体や液体が移動することにより熱が伝わることです。一般に気体や液 体は温度が高いほど
         密度が小さい(軽い)ので上昇する。

・伝導:接触している二つの物体間の熱移動のことです。伝導による熱移動量は、両物体間の接触面積
         と温度差ΔTに比例する。

・輻射(放射) :接触していない二つの物体間の熱移動のことです。輻射による熱移動量は、両物体間の
   温度差ΔTの4乗に比例する。また、二つの物体が向き合っている部分でしか熱移動しません。
   また、光のように反射する特性もあります。
   例えば、太陽の熱が地球に届くのは、全て輻射熱(赤外線)です。

 これを理解していないと良いオーブンは作れません。

自作可能なオーブンの種類

簡易型オーブン
方式 熱源 長所 欠点 欠点の対応策
1.煙突方式  コンロ、
電熱器等
構造が簡単で安価 ・温度が均一でない(上下の温度差が大きい)

・下部は輻射を受けるが上部はほぼ輻射の影響なし

・煙突の断熱   

・途中で上下を入れ替える或いは荒削り時にテーパーを付ける(細い方を上にして火入れ)

2.オーブン
   トースター
    を改造  
電気ヒーター ・安価で購入できる。

・伝導・輻射(上下から)で加熱できるので均一で高温の火入れができる

・状態が見える。

・コンパクト

火入れ出来る範囲が狭い(30cm位) ・2台連結すれば火入れ範囲も2倍になる

(2台とも同じ温度になる保証はないが)

3.熱風式  ヒートガン 構造が簡単で安価

(ヒートガンをもっていれば)

温度が均一でない(熱風の入口と出口の温度差が大きい) ・パイプの断熱

・二重構造にする

本格的オーブン
1.棒ヒーター式
 (シーズヒーター)
   
電気ヒーター ・伝導・輻射で加熱できるので高温の火入れができる

・温度制御が簡単

・竹の温度が均一にならない
(竹のヒーター側だけ輻射を受け周囲より高温になる・・・焦げやすい、反対側は伝導だけなので周囲より低温)

・温度センサーの設置位置によっては、センサーも輻射で温度が高くなるのでオーブン内温度はサーモスタットの設定値より低くなる。

・竹を回転させて均一に輻射を受けるようにする(ただし、構造が複雑になる)

・ヒーターを複数設置し均一に輻射を受けるようにする

・6本纏めずに、1本ずつ火入れする

・6本を平面に並べる

ヒーターと竹の間にステンレスの遮熱版を設置する(ステンレスを使うことがポイント←遮熱版が温度上昇したら意味がない)

2.ベルト
   ヒーター式 
電気ヒーター ・パイプ全体を均一に加熱するので、内部の温度も均一になる。

・輻射量は少ないが、全方向均一である。

・温度制御が簡単

輻射の影響はほとんどない・・・欠点? なし

私のオーブン紹介

特徴:銅パイプ(熱伝導が非常に良い)を使用し、ベルト状ヒーターを螺旋状に巻いている事で、パイプ温度が
完全に均一になります。パイプ温度が均一なので、パイプ内温度も均一になる(無負荷安定時の左右の温度差1℃以下)。更に、竹が受ける輻射熱も均一である。ただ、パイプとパイプ内部温度差が小さいので輻射熱はい。
また、PID制御(単純なON/OFF制御ではない)をしているので無負荷安定時の温度変動は0.5℃以下です。

                                    

概略構造図

               

配線図  

     

 

主要部品表

名称 メーカー 品名 仕様
ヒーター 坂口電熱 リボンヒーター 100V 300W L2000
温度調節器 東邦電子 デジタル温度調節計 TTM−004 P-A PID制御、SSR用出力
温度センサー   熱電対 K-type (保護管入り)
SSR   ソリッドステートリレー 15A以上の容量の物
過熱防止サーモ   バイメタル式温度スイッチ 300℃以上でOFF

これらの部品は、坂口電熱鰹H葉原店で購入しました。
(上記制御BOXと同等の完成品も売っています。ただし高価)