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夜の海岸

「そうだ!じゃあ海水汲んできます」
仕事も終わりかけた夕方7時頃、既に辺りは暗闇。
通勤途中で通る海岸には、車で砂浜を走れる渚ドライブウェイがあります。
それを思い出して、手軽に海水を汲んでこれるな!と思いついたはいいけど、実際に海岸に辿り着くと、そこには想定外の事が立ち塞がっていました。

『道の駅』というサービスエリアから、徒歩で海岸に降りれる事を思い出し、大型商店PLANT3で購入してきた蛇腹式のタンクを片手に海岸を目指しました。がっ!高低差のある砂丘を歩いたのも久しぶりで、進まない進まない。
。・゚・ゼー (;;´д`)=3 ゼー。・.。
ようやく潮が満ち引きしている海岸に辿り着いて、また愕然としました。
「どうやって、この満ち引きしている海水を汲み上げるんだ?!」
しばし(=゜ω゜)ボー…とした後、穴を掘る事を思いつきました。
そこに打ち寄せた波がサーッと穴を海水で満たしてくれる訳です。
我ながらd(⌒ー⌒) グッドアイデアだと思ったものの、バケツ一杯ほど穴を掘るのも大変なことに気が付きました。片手でほじほじ…少し掘ったら水がサーッ。またほじほじ…
タンクに海水を注ぐためにはなるべく深い方がいいのですが、そこまで掘れるタイミングはありません。次から次へと波が打ち寄せる…
せいぜいタンクの1/5程度しか入ってきませんでした。
で、また(=゜ω゜)ボー…

「あ、そうだ!蛇腹式のタンクだから逆さにして蛇腹を伸ばせば吸い込めるぞ!!」これは大正解で、あっという間にタンクは1/2ほど満たされて、もう十分でした。そこから、また砂浜を横断して砂丘を登り
。・゚・ゼー (;;´д`)=3 ゼー。・.。

思いつきで行動していると、不思議と怖い物知らずになっていて楽しくもあります。
で、なんで海水なんか必要なの?というと…
茶渋
これはサークルKで貰ったばかりの新品のマグカップですが、わざと茶渋(コーヒー)をつけています。で、水をちょっとつけて半分だけ拭いてみると
水で半分落としてみた
綺麗に落ちました。水とティッシュしか使用していません。
もっと頑固な茶渋がつくまで、コーヒーを汲み続けたい所ですが時間もなく…。

実はマグカップにはあるコーティング材を塗ってあります。
少量の水だけで綺麗になるような。そんなコーティング材。
ん~究極のエコ?

このコーティング材を金属などの素材に試し塗りして、素材が風化、劣化するような環境を意図的に作りたかったんですね。海のそばの家では、車や家が塩害ですぐに駄目になってしまうという事なので、潮風に長時間さらして置くよりも、ダイレクトに海水に浸けてしまおう!と思いついた訳です。

それで、真っ暗な海岸へ海水を汲みに行ったという…
変なテンションが上がってしまいました≧(´▽`)≦アハハハ
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動作イメージでふんふん♪

自作モデルの動作イメージを作ってみました。
動作イメージ
動作している内部をじっくり見れる様になると、どこに不具合があるのか、どうすれば良くなるのかなどが次第に見えてきますね。
ここで気が付いたのは、『スチールウールを空気が移動するパイプ内に詰めてみたらどうか?』という事。そうする事で冷たいエア熱いエアの交換がスムーズに進行するようになるのです。スチールウールの表面積は大きいので、そこを通過する空気を『熱しやすく冷めやすい』状態にしやすくなるはずです。

あと、シリンダー後部にキャップをつければ、多少エア漏れは防げるかな?と考えています。ピストンをギリギリサイズに加工するよりはお手軽だし、効果もありそうです。
さぁ動け~(-m-)パンパン

少し光明が…(*´ -`)

マンソンサイクルエンジンに比べて遥かに普及しているスターリングエンジンの模型の事例、研究論文は多数ありますね~。そんな文献を模索中( ゚д゚)ハッ!としたのは、加熱側、冷却側のピストンの行程容積の差(どれだけの長さを往復しているかの差)でした。
修正箇所
現時点で両方のピストンは同じ20mmの距離を往復するようにしてあります。
これは間違いではないのですが、気密の取れていない現行マシンでは有り得ない、つまり理想的な数値です。低温度差で動作するモデルでは冷却側のピストンは25%~50%しか動かさない(動かない)そうですし、高温度差モデルでも教材として扱っている実例では50%~70%の距離しか往復させていません。
エアー漏れによるパワーロスも考慮すると、1:1では冷却側のピストンは遊んでいるばかりで力を発揮しないのではないか?と、うすぼんやりと見えてきた気がします。

あと、無駄な空間を極力減らさなければ十分な圧力が得られないようですし、フライホイールをもっともっと軽量化しないとしんどそうです。加熱側ピストンの気密加工もしなくちゃいけないし、まだまだですな~
(● ̄  ̄●)ボォ-… 簡単に考えすぎてたかも…

気密か…

スターリングエンジンもいっちょ前の格好になりました。
でも、あと一歩満たされていない事も発見…orz
自作スターリングエンジン
『加熱すると微妙にエア漏れしているらしい』ということなのです。
スターリングエンジンの要の部分が気密性
稼動部分を含んでいる場所で気密性を保つという技術が思いつかないのです。
ピストンの直径をシリンダー内壁ギリギリ一杯にすると、今度は摩擦が原因で稼動しにくくなる。摩擦係数を最小に抑えつつ、気密性を確保しなければならない…
(´ω`) ンー…先人の知恵を借りるっきゃないか…(と言いつつ、大改造に至るアイデアもちらほら過ぎったり)
少し慣らし運転をして様子を見てからにしましょう。そうしましょう。d(⌒ー⌒) グッ!!

形になってきた♪

ちょっと夜更かししてスターリングエンジンの製作を進めました。(ρ_・).。o○
まだ未完成なので正常な動作はしません。
スターリングエンジン設計図
ここまで組みあがってから図面を描くってどーよ?!≧(´▽`)≦アハハ
とか思いつつ、細部の寸法決めの為にイラストレーターで描いています。なにせ最初に材料ありきで、そこからいろいろ組み合わせてみて、パーツを組み立てて…という順序なので、先に図面を描くと制限が山ほど出てくるのです。うん。そういうことにしておこう(つω`*)テヘ

さて、これから修正したり製作すべき部分を...ψ(。。)メモメモ...です。
・冷却側コンロッドの製作(長さ合わせのため後回しにしていた)
・フライホイールの軽量化(さすがに重すぎるようです。( ̄ー ̄; )
・ヒートシンクの製作(シリンダーの冷却用) ×2個
・加熱部シリンダーヘッドの改良(ポケットを広くして膨張エアを増やす)
・冷却側ピストンを少し長めにする(短いため気密を取りにくい)
・左右の幅を縮める(広く取りすぎましたw)
・エンジンを載せる安定した台の製作


これで動作したら、さらに発電用モーターを接続したり、太陽光で加熱する工夫(現在はアルコールランプ)とか、見栄えを良くする、パワーアップする…なんていろいろ課題はあります。満足できる仕上がりになったら、今度はマンソンサイクルエンジンに再チャレンジして行きたいです。なんたってシンプルでコンパクト、給排気音が魅力ですから~w

ええいっ!スターリングだっ!

マンソンサイクルエンジンが燻る(くすぶる)中…
どーしても 『自作で動くホットエアエンジンを体験したい』 という欲求は強まるばかり。
決してマンソンサイクルエンジンを諦めた訳ではなく、最も熱効率の高いと言われる本家スターリングエンジンを作ろうと思い立ちました。。・゚・(ノд`)・゚・。
(クドイけども諦めたんじゃないからね?w) …で、ここまで製作が進みました。

【仮組み自作スターリングエンジン】
自作スターリングエンジン
スターリングエンジンでは気密性が要求されるので、なるべく精度の高いシリンダー&ピストンを2つも作らなくてはいけません。おまけにフライホイールも2個。コンロッド(ピストンとフライホイールを繋ぐ棒)も2個… 製作には骨が折れます。単純にマンソンサイクルエンジンの倍のパーツが必要な感じですね。「スターリングエンジンは大型化する」と言われる所以でもあります。

メインの機関部が形になってきたので、仮組みして仮のパーツで動作実験をしてから細部のパーツを作る予定です。昨夜に動作実験したかったのですが時間が足りませんでした。加熱側シリンダーと冷却側シリンダーをパイプで繋いで、片方のピストンを手で前後させると反対側のピストンがそれに合わせて動いてくれました!!
ヽ(´ー`)ノ気密性の成功(90%ぐらい?)という意味でちっちゃな喜びを味わいましたよw。

ラミナーフローエンジン

日々マンソンサイクルエンジンの実験をしています…
良い感触を得るまでに来ているのですが、どこかが根本的に間違っている?!
動かない
相変わらず回転し続けるまでのパワーが得られません… orz
それでも、手でフライホイールを回した時の回転数が、加熱時と非加熱時では明らかに違います。

あれこれ資料を探しているとYoutubeにマンソンサイクルエンジンの動画を見つけました。
【マンソンサイクルエンジン】 ←クリックしてご覧下さい。
2台のマンソンサイクルエンジンが動いています。(右はスターリングエンジンかも?)
特許申請された時の図面には間違いが無かった事が判ります。つまり理論的に正しくて、図面も設計ミスではなかったという事が明らかになりました。では、自分の製作しているものとどこが違うのだろう…有り合わせの材料を使用しているがゆえ、どこかに欠陥があるのか……( ̄。 ̄;)ブツブツ

それはさておき、関連動画に衝撃的な物も見つけてしまいました。
スターリングエンジンの基礎理論である【過熱⇒膨張⇒冷却⇒減圧】のサイクルを踏襲しつつ、実にシンプルな構造なのです。その名はラミナーフローエンジン
ラミナーフローエンジン理論
こんなに簡単な構造です。しかも動いてます。↓
【ラミナーフローエンジン】 ←同じくクリックしてご覧下さい。
これにはしばし目を奪われました。なんで?どうして?と最初は思いましたが、ホットエアーエンジンを手掛けてきた自分にはその理屈も見えやすくなっていました。
【過熱⇒膨張⇒冷却⇒減圧】実に単純で判りやすい。しかしラミナーフローという聞きなれない言葉に鍵が隠されているようです。ラミナーフローつまり層流、綺麗な流体の流れの事を指しています。ピストン側のシリンダーから、加熱するシリンダーに空気が移動する時、細い管を通ってスーッと吹き込まれる感じになるのです。
これが意味するのは『吹き冷ましてやる』という事です。んー奥が深い。

暖かいグッズ♪(カイロ)

去年、品切れで入手できなかったエネループのカイロ(写真左)でしたが、なーんとリニューアルして再登場!(写真右)早速購入してしまいました。
旧型エネループカイロ 新型エネループカイロ
旧型(左)は片面しか暖かくならず、内臓蓄電池に充電して使うものでした。なので、電池が切れたら充電しないと使えない訳で…(´ω`) ンー…寒い外での仕事中とか、利用するタイミングを選ばざるを得ない感じだったかもしれません。

さて…新型(右)はと言うと、両面が暖かくなり、お馴染みの単三型エネループ電池2本を使用するので、交換用のエネループ電池を用意しておけば電池が切れてもすぐに交換して暖まれます♪うんうん。それは最初からそうして欲しかったw 温度調節はの二種類しかありませんが、今の時期は弱でも十分。冬本番になると強でも物足りないかもしれません。

【平均発熱温度】は『弱』⇒37℃ 『強』⇒40℃
【連続使用時間】は外気温に左右されます。外気が0℃ならで2時間…(短っ!) 20℃なら5時間と凄い差が出ます。だと1時間40分(外気0℃)~4時間(外気20℃)となっています。

ここまで仕様を知ってからソーラー発電セットの事を考えると、その効率の悪さに愕然…(=゜ω゜)ボー… だって、1週間のソーラー充電で単三エネループ4本として、0℃の室温でカイロで暖まれるのは3時間20分… |||(-_-;)||||||どよ~ん 一週間ソーラーパネルに浴びた太陽を、真冬に直接浴びたいってもんです…
こうなったらエネループ電池を山ほど買い込んで、暖かい時期に溜めるだけ溜めておくしかないかな?…なんて、とんでもない事を考えたりしてw でも、長期間電気を溜めておけるエネループならではの不可能ではない方法ですよね。(*^ー゚)b

蒸気機関だ!…ちゃうかw

バタバタと忙しい中でも、コツコツと実験&改良を進めているマンソンサイクルエンジン
数日前、面白い現象が発生しました。
ガラスシリンダーとピストンの空間を少しでも埋めようと、間に合わせの木材でピストンヘッドを作って、ピストンに貼り付けて実験していた時の事です。はずみ車を手で回して勢いをつけてやるのですが、シュポ!シュポ!と給排気音がする中、きな臭い香りが漂ってきました…
ふと排気口を見ると…!!!
噴出す煙
(写真はイメージ図です)
さながら蒸気機関車のように、エンジンのサイクルに合わせてモクモクと白い煙が噴出しているではないですか! いや、これビックリするよりも面白くて楽しんでしまいました。ヽ(´ω`)ノおもれー♪
原因はピストンヘッドに利用した木材がシリンダー内の熱で焦げ始めた事にあります。でも、エアの流れを目視で間違っていない事を確認できたし、良い刺激になりましたw

ガラスシリンダーの後部は冷却する必要があるのでヒートシンクを作ろうと思い、アルミの丸棒素材を購入してゴシゴシと切り出し…
アルミ丸棒切り出し ヒートシンク製作中

ミニ旋盤で削り出しています。写真は突っ切りバイトという刃物を装着して溝を切り込んでいます。外周を削る刃物とは違って、材料と刃物の摩擦が大きいのでとても怖い工程です。恐る恐る削り込んでやっと2mmの深さになりました。まだまだ1cmほど切り込みたいのでドキドキは続きます…w
溝を深くすると、放熱面積が増えるので冷却効果が上がるという原理です。面白いですね~。素材は純アルミ製で、熱伝導率が高くヒートシンクに向いています。

eco(60)自作マンソン4号機

肉体労働+早起きの仕事が続いて、ヘトヘト ⊂(_ _⊂⌒⊃ で (=゜ω゜)ボー っとする日が多いこの頃。それでも帰宅したら少しずつ、マンソンサイクルエンジンの製作を進めていました。
4号機01  4号機02
大口径のピストンとシリンダーが出来て組み立ててみた所です。
加熱部と冷却部を仕切るようにヒートシンクを取り付けました。格好は良いですね。

4号機04  4号機03
格好だけはいっちょまえです…格好だけは…  ≧(´▽`)≦アハハ

といういのも、動作試験で熱を加えても動く気配が感じられないからです。
おそらく、ピストンの重量が大きくなりすぎて動かしたくても動かないのではないか?と推測しています。指でピストンを押してみると比較的簡単に動くのですが、往復運動をするピストンにとって軽いに越した事はありません。重くなれば振動も大きくなるし、高速に動作するのが大変になってくるからです。

軽量化…ダイエット…eco… んー…実に面白い( ̄ー+ ̄) w

eco(59)容積アップ

まずは割れたガラス管の写真w
割れたガラス管人
ヒビが、どこかで見たような『人が躍動(幅跳び?)している』ように見えます。
芸術的ですな~(´▽`*)アハハ

さて、ピストンヘッドを大きなものへと加工している今日この頃です。
ボアアップ
元がパイプ状なので、蓋をどうするかが悩み所。まぁしかし、ありあわせの材料でよく作ってきたもんだ… 太い丸棒から削り出して一体型にした方が精度は良いし仕上がりも綺麗でしょうが、パーツを分離した構成でないと調整が出来なくなるし、工業製品でもそうなっているのが殆どでしょう。うん、現実的な面から考えても間違ってはいないようです。問題は個人レベルで気密を保ちつつの接合方法をどうするかにあるわけで…なかなか難問です。そこらにある製品を分解して参考にするのも手ですね。

あと、マンソン氏が描いた模型の設計図から新たに発見した事がありまして…それはアスベストをピストンヘッド後部に挟んでいるという事。図面を見れば書いてある事が全てなのですが、実際に形になり実験するようになってから初めて判ったという重要な事が沢山あるのです。その中のまた重要な部分でこれは図面からは想像できませんでした。
『直接加熱しないピストンも次第に熱くなります。でもそれではエンジンの効率が落ちてしまうので、アスベスト(石綿)を挟む事によって熱の伝道をストップし、冷気を吸入するパイプ部分及びピストン後方のシリンダー内が加熱しにくくなるように遮断しているのだ!』という事。
加熱部分と冷却部分を明確にしておかないと、ホットエアエンジンは機能しません。これって本質的な問題。そういった部分で考え尽くされた構造であることに感心するばかりです。深い…実に奥深い。でも、具体的にどうやって熱遮断すればいいだろうか…
(´-`) ンー…(またまたパズルの始まりw)

eco(58)3号機改

アルミ製灰皿削り出しフライホイールが出来ましたヽ(´ー`)ノ♪
うまく動作するようになったらデザインにも懲りたい所ですが、今は動くこと第一で進めていきます。
自作3号機改
スターリングエンジンに付属のアルコールランプでは替え芯が見つからなかったので、市販のアルコールランプを購入してしまいました。実際に稼働させるときは、アルコールランプは使わないで太陽光を利用しようと思っています。実は動作実験中に冷却用の水が垂れて、熱くなった耐熱ガラスにかかり、シリンダーとして利用していたガラス管が割れてしまいました… orz

予備としてもう一個ガラスシリンダーが付属していたので交換すれば良いだけですが、長期的に考えて金属製のシリンダーに交換した方が良さそうです。それに、どうやらピストンの直径が小さくてパワー不足(エアー不足)だということも判ってきたので、大きなピストン、大きなシリンダーの製作に入りました。なので3号機の姿はこの写真でおしまいとなります。

フライホイールはスムーズに回転してくれますヽ(´ー`)ノ♪ これで機関部の問題はかなり減少したと思われます。ピストンを前後に動かすと、給排気口からシュパシュパと出入りするエアの音が聞こえてきます。ただ、加熱していない状態ではエアの流れは正常ではなく、ピストンの動作によって『減圧された方の給排気口から吸入・加圧された方の給排気口から排出』されている音なのです。
で、加熱してからピストンを動かすと、その音が小さくなってきます。多少は(エンジン動作にとって)正常な空気の流れがあるのかもしれません。なんにせよ『シリンダー内の絶対的な空気分子の量が少ない為、ピストンを押したり引き戻したりするパワーには満たないのだろう』。と推測している状態です。あと一息…かな???

eco(57)お宝素材

フライホイール(はずみ車)に加工できる何か良い物はないか~?と思い当たりを探しているとっ! 見つけちゃいましたオールアルミ製の小さな灰皿っ!! 使われず、処分するのも勿体無いと取っておいた物です。

しかし、直径が78mmΦもあって、ミニ旋盤で把握できる(加工できる?)サイズ(55mmΦ)をオーバーしているため、そのままでは加工できません。(´-`) ンー…なんとかセンター出しだけでもする方法がないかとしばらく考えていましたが、考えるよりもミニ旋盤に取り付けたらどんな具合になるかと現物を当ててみたら、台座にぶつかるという訳でもなく、安全カバーに干渉するでもなく… なんか行けそうな雰囲気ですw

で、3爪チャック(材料を把握する為の3つの爪)を外れない位置まで広げてみたら、な、な、な~んと!灰皿の内側を、3爪で押し広げる形で、しっかり保持してくれるではないですか。ヽ(´ー`)ノやった~♪これでセンター出しのみならず、刃先が当たる工具で加工することが出来ますよ。ほんと道具は使い様です。

お宝素材
…てな訳で、こんな感じでドリル加工用のセンター穴を開けることができました。ここを中心にして、重いはずみ車(元灰皿)が回転するようになる訳です。もし、ドリルだけでセンター穴を開けてしまうと、慎重に心出ししたつもりでも何故かズレが出てしまいます。なので旋盤様様なのです♪
(ドリルとの違いは『回転するのは材料』であって、ドリルではないという事。もし中心からズレていると材料を回転させたときにブレが出るので一目瞭然となり、このブレを無くす=中心が出る状態で旋盤加工ができるという訳です。)

一歩一歩、パズルを解くように進んでいくのが、たまらなく面白い今日この頃。

eco(56) んー(´ω`) …

2号機に比べると遥かに動作が軽くなった自作マンソンサイクルエンジン。
ピストン新調
・コンロッドを長くしてはずみ車を回転させやすくした。
・ピストンを削り出して気密性を高めた。
・木製だったピストン本体をアルミパイプにして、往復運動が軽くなった。

でも…加熱しても動いてくれません。
その上アルコールランプの芯が無くなりかけて炎が赤いです… orz

システムの感触はほんとに良くなりました。
ピストン後部を手で前後させるとはずみ車がくるくる回ってくれるのです。
あえて感じる事は、はずみ車が軽すぎるということ。自重による回転運動がすぐに止まるからです。抵抗がそんなに大きい訳でもないので、やはり軽すぎるんだろうな~と。何か重くするいいアイデアはないかな~。(´ω`) ンー…いっそ鋳造して作ってみようか…鉛とかハンダならすぐ溶けるし、オモリとしては最適。紙を巻いてみるのもいいかな~悶々…

(*゜ω゜)ンッ?バルサ材を丸く切って穴をあけて、そこに釣り用のオモリを埋め込んでいけば簡単に工作できそうだ。それいいな~♪ そう考えると粘土でもいいじゃんって事になるし、小石を混ぜたセメントでも行けるな~。うんうん。でも理想を言えば真鍮かステンレスで綺麗なフライホイール(はずみ車)を作りたいものだ~(=゜ω゜)ボー…

あと、マンソンサイクルエンジンの資料を翻訳してみると、ピストンの直径と給排気のパイプの直径の比率が書かれているようです。はずみ車もかなり大きいし、今になって基本的な問題にぶち当たった感じもあります。行き当たりばったりで、なんら緻密な計算もせずに作ってきたので「多分動くだろう」という安易な予想は外れまくりです。それでも良い感触だけは間違いない(*^ー゚)b

熱に対する空気の膨張率、容積、圧力、タイミング…様々な検討事項が徐々に見えてきたような気がします。シンプルがゆえに複雑に絡み合った原理…実に…面白いw

eco(55)ちょと削ってみた♪

ミニ旋盤本体は先に届いたけど、オプションのバイトセット(刃物10本)がまだ届いてないので、1本だけ付属していたバイト(刃物)でピストンの外周を削ってみました。
ちょと削ってみた♪
アルミパイプの表面がピカピカに削り出されて綺麗です♪
ピストンヘッドにはガソリンエンジンのピストンみたいに溝(本来はピストンリングがはまる部分)を入れてみました。いかにもピストンヘッドっぽくて格好良いw マンソンサイクルエンジンでは冷気がピストンヘッドの周囲をすり抜ける構造になっているので、多少空気の流れが滞留(流速の緩和?)することが予想されます。吉と出るか凶と出るか…。(いらんことしーになる可能性もありますが、こういうトライも楽しいものです)

ピストンヘッドは多少いい加減でも構わないのですが、ピストン本体はシリンダー内径ぎりぎりに削らないといけません。エア漏れすると台無しになってしまうのです。削り出し前の外径ではシリンダーに入らないのですが、削り出し後はしっかりシリンダーを通るようになりました。
…いや、実はちょっと削りすぎてカタカタとガタつく感じ… orz
試しに前回のピストン(木製)をシリンダーを入れ、口を当てて息を吹き込むとスカ~と空気が抜けます。今回削り出したピストンを入れて息を吹き込むと…(;゚д゚)おっ!空気が抜けない!!!
ヽ(´ー`)ノやたー♪
でも、不思議だ…確かに隙間があるのにエア漏れしないなんて…
ミクロの世界での物理法則なのかな???

A:真鍮シリンダー●隙間●木製ピストン  ←隙間を抜けるエアの抵抗【小】
B:真鍮シリンダー●隙間●アルミ製ピストン ←隙間を抜けるエアの抵抗【大】

Aは前回製作の木製ピストンと真鍮シリンダーに挟まれた隙間で、Bはアルミピストンと真鍮シリンダーの隙間。つまり『木と金属の隙間』と『金属と金属の隙間』では、隙間の間隔が同じでも近接した金属どうしの隙間の方がエアは通りにくい。なんて直感的に感じてしまいました。思い当たることを考えてみると、金属の表面は自由電子がコロコロ転がっています。気体分子がそんな中を通過しようとすれば、もろに抵抗を受けそうではないですか?片側が木なら自由電子の電気的特性(電界の影響)は極端に減るはずです。木に近い側ほどエアが通りやすいからです。

などと、しばし物理談義に没頭してみたり(真偽は不明ですがw)…(´ω`)ゞエヘヘ

eco(54)ミニ旋盤がやってきた♪

エンジン工作上のネックになっていた精度を解決すべく、前々から欲しいと思っていた『ミニ旋盤』を思い切って購入してしまいました。ヽ(´ー`)ノ♪

【Compact3】
ミニ旋盤
写真で見ると大きく見えるかもしれませんが、小さいんです。とってもコンパクト。
横幅で410mm、高さ235mm、奥行き195mm 両腕でがしっと持ち上げられる感じのサイズです(後ろのカッターマットの升目が5cm角)。でも比重が大きくて13.5kg(バランスWiiボードの3倍以上)もあります。なのでほいほい移動できる訳でもないので、スペースを作って設置しました。重い分しっかりした作りでホント精密加工ができそうな感じがします。

これで何が作れるかというと…丸棒やパイプを挟んで回転させ削り出していく加工ですね。例えばサイズぎりぎりのシリンダーとピストン(気密性の向上)とか、フライホイール(はずみ車)の自作とか…んー。途中で太さの変わるピンなんかも作れますね(高さが変えられる棚用のピンなど)。あと木工用のアタッチメント(オプション)に付け替えれば、木製の茶碗などを削りだすロクロに早代わりします。いや、でも加工できる最大径が直径で55mmまでなので、茶碗は無理ですな≧(´▽`)≦アハハハ 木製椅子のデザインされた脚とか…いや長い物も無理だw… orz (;゚д゚)あ!そだ歯車の内径に合うピンがなかなか存在しなかったりするので、そういった面では助かります。こんな風にちょっと考えただけでも、様々に応用ができそうです。
まぁ「道具は使い様」なので、創意工夫の楽しさも味わえますね(´ω`)ゞテヘッ
※以前ならドリルに材料をくわえさせて回転させ、ノコギリやヤスリをかけるという工夫をしていましたが、そういう苦労が無くなって、さらに比較にならない精度で容易に加工できるようになります。

とりあえずマンソンサイクルエンジンが動くようになることが目標ですな~(=゚ω゚)…

eco(53)充電丸にもソーラー

人力発電マシン『充電丸』のバッテリーも、太陽電池で充電してみようと接続してみました。
充電丸用バッテリーに…
うんうん。上手くいってるヽ(´ー`)ノ♪
このまま30分ほど経過した頃に見てみたら

もうフル充電?!
あれれ~!? もうフル充電になっているではないですか(´-`) …
ケーブルを一度抜いて、挿しなおしてみてもLEDがあっという間に4個点灯します。間違いなくフル充電ですね。2時間は漕いでるから、そこそこ溜まっていたのでしょう。ってことは逆算すると3時間ほど漕げばフル充電になるかも?ですね。
バッテリー容量は7000mAhでサンヨーのソーラー発電セットとほぼ同じ容量なので、これで単三型エネループを4本充電したらまた充電ってことになるのでしょう。ちっちゃいけども人力発電には十分なサイズかもしれませんね。
で、パワーコンボPG-421(21000mAh)をフル充電しようと思ったら容量が3倍あるので、充電丸を3時間×3=9時間漕がなきゃいけない計算に…(=゚ω゚)ボー

冬場は太陽光発電があまり期待できないので、良い運動になるかも(*^ー゚)b

eco(52)ソーラー換気扇

充電する物も無く、でも太陽電池を休ませておくのも勿体無い…
そうだ!換気扇作ろう♪
ソーラーファン
とは言ってもPCのケース用ファン(8cm角)を繋いだだけ~ヘ(゚∀゚ヘ)

直射日光で15Vを超えるので、いい按配に風が送られてきます。
逆に日が陰れば機能しません。 太陽電池は面白いな~ヾ(@⌒▽⌒@)ノ

eco(51)形にはなったけど…

まる一日寝てたような…(ρw-).。o○ 身体のあちこちが痛い…
で、元気があるうちにマンソンサイクルエンジンを仮仕上げして試運転してみました。

結果… …動きません。

熱を加えると金属部分が膨張して部品が外れたり、気密が取れていなかったりと、もぉ~課題は山積状態です。でも、そのお陰で問題点が明らかになってきたので3号機を作る時は良い物が作れる…かもしれません。

シャクなのでコマ撮りして動かしてやりましたw
自作マンソンサイクルエンジン
お~ ^(ノ゜ー゜)ノ☆パチパチ☆ヾ(゜ー゜ヾ)^  もぅ疲れた…⊂(_ _⊂⌒⊃ ドテッ

eco(50)形になってきた♪

いろいろ書きたい事あるんだけど、今日・明日と4時半起きで体力仕事…
もうクタクタなのれす…⊂(_ _⊂⌒⊃ ドテッ
少しずつだけど、ここまで出来たら完成間近♪ 動くのか?動かないのか??

【自作マンソンサイクルエンジン】
マンソンサイクルエンジン?

あと、にこさんが紹介していたコレを食べてみました。
【PINO(ラムレーズン)】
ピノ(ラムレーズン味)
ん!♪ これはイケルぞヾ(@⌒¬⌒@)ノモグモグ

eco(49)ホットエアエンジン

温度差があれば動作するスターリングエンジン。天然資源をほとんど利用しない(使っても少量)ということでこの時代に再認識されています。

『気体に熱を加えれば膨張する』
膨張する気体が円筒(パイプ)に入っていれば、膨張する方向は穴の開いた両側(つまり2方向)へと直線化させる事ができます。そのパイプ内にピストンを入れればピストンが膨張した気体に押されて動き出します。また、暖めた気体を冷やすと今度は『気体の収縮』が始まり、ピストンはパイプ内部へと引き込まれます。
_________
←(膨  張)→ □=
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
_________
→(収縮)← □=
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
これがホットエアエンジンの原理です。
ピストンが往復運動をすれば、そこから機械的に回転運動に変換することができます。
回転運動があればタイヤやプロペラを直接回す事もできますし、モーターを回して発電させる事ができるようにもなります。

【スターリングエンジン】
スターリングエンジンCG
奥の円筒が暖める側のシリンダー、手前の円筒が冷却する側のシリンダーで両方のシリンダーはパイプで繋がっています。はずみ車の回転方向は訳あって(機械的構造による)一方向にしか回転させる事ができません。ガソリンエンジンとは違って爆発させる行程が無いので機械的な音しか発生しません。温度差が大きくなればなるほど勢いよく高速に回転するようになります。
スターリングエンジンanime

【マンソンサイクルエンジン】
こちらは50年ほど前に発明されたマンソンサイクルエンジンです。これもホットエアエンジンの一つになります。(判りやすいように円筒とピストンをカットしたモデルです)
マンソンサイクルエンジン
200年前に発明されたスターリングエンジンと違う所は『給排気する』『どちら方向でも回転可能』といった所です。給排気すると、温まった気体を冷却する手間が省けて時間が短縮されるように思えます。
マンソンサイクルエンジン
構造がシンプルなのでとても魅力的です。ただ…吸気・排気音が出てしまうのは必然的。個人的にはエンジンっぽいので給排気音も嬉しいんですけどね…w 現在、試行錯誤しながらマンソンサイクルエンジンを製作中です。完成するのはいつの日か…(=゚ω゚)ボー…

eco(48)残り5%を縮める為に

昨日と違って今朝は良い~天気です♪ さわやかな秋晴れヽ(´ー`)ノ♪
グレードアップがちょと嬉しい
手元にあったギアをオモリ代わりにして、ソーラーパネルと反対側につけてみました。
これで(ソーラーパネル+アーム)の重量のバランスが多少良くなっているはずです。
パネルユニットの重量
前に撮影した写真があったので引っ張り出して見てみると、軽量化前の(ソーラーパネル+アーム)の重量は155gでした。このあとアームを短くしたり削ったりで150gになっていたはず。てことは150gぐらいのオモリをつけないとバランスが取れないんですねぇ… まだまだだ。

で、慣性モーメント(ソーラーパネルを回転させるのに必要な力)を小さくするには、ソーラーパネルの不要部分を削ったり、フレームをアルミ製にしてみるのも良いかもしれません。
不要部分
表から見ると真っ黒なソーラーパネルですが、光を通すとシリコン部分(実際に発電する部分)が見えてきます。白い点線内がソーラー発電に必要な結晶部分。それ以外の余白が不要部分という訳です。切り落としてしまえば20%ほど軽くなります(およそ30g減で120g)。
(´-`) ンー… まだまだだ…でも、限界かなぁ…

eco(47)追尾装置の改良

最初、自動追尾装置にはプーリーセットに付属していた輪ゴムをかけていました。でも輪ゴムの耐久性は知れているし(劣化が早い)、伸縮性が大きいので誤差が大きくなる予感がありました。そこで何か良い物はないかと探していたら、ありましたよ!
バンコード3mmΦ
その名も『バンコード』 必要な長さ+αでカットして、端っこと端っこを熱で溶かしてくっつけるとガッチリと輪っかが出来るのです。VHSビデオデッキやカセットデッキによく使われていて、ゴムが切れてイジェクトできなくなったりテープが回転しなくなった時の修理に使えます(もうテープデッキの時代も終わりですが…)

早速、プーリーにコードを巻いて長さを測り、ベルトを製作しました。
ヘリオスタット改03 ⇒ バンコードに換装
直径が2.5mmのものと3.0mmのコードを購入したので、プーリーのサイズにぴったりな3mmΦの物で作って、動作試験をしました。…が、30分…1時間経ってもピクリとも動きません。んー…ちょっと短くてプーリーに無理がかかってるのか? あるいは径が太くてクロスしている部分の摩擦が大きくなっているのか(こちらの可能性が濃厚)

今度は2.5mmΦのコードで作り直して、また試験です。
バンコード2.5mmΦ
これならクロスした部分の摩擦も小さくなり、コードの張力も小さくて済みます。
PM12:30  AM7:00
結果6時間半で約90度回転していました。(ノ゜ω゜)ノ*.オオォォォォーいい感じ♪ キッチリ回っている感触があります。果たして24時間でどれくらい誤差が出てくるか楽しみです。

【テスト結果】
テスト結果
輪ゴムで85%の速度しか出ませんでしたが、バンコードでは94.5%もの速度がでました。それでも少し遅れが出る。ベルトの摩擦やテンション(プーリーにかかった張力)で動かなくなったりすることも判ったので、後はソーラーパネルの重量による慣性モーメントの問題だけが残っているのかもしれません。ソーラーパネルと反対側にオモリをつけてバランスをとれば、また面白い結果が出るかも…

eco(46)バラしてみた(ノ´∀`*)テヘッ

充電丸の本体はABS樹脂という、強化プラスチックです。
でも、漕いでいると左右に微妙な歪みが出てくるので、瞬間衝撃や無理な負荷は厳禁だということが直感的に判ります。よく見ると、側面にネジでカバーが取り付けられています…
発電機内部
ふむふむ…意外と単純な構造だな~(=゜ω゜)ボー…
これでボディの強度を保っているのだからちょっと怖い気もします。力がかかる部分に一切金属のフレームが無いのですから…でも、破損した場合は修理しやすそうだな…
発電機内部2
ギアも樹脂製なので、やはり無理な負荷で歯がなめてしまいそうです。クラッチのような物は見受けられず、単にシャフトとギアが滑っているのかもしれません。いざとなったら接着してしまえば良いでしょう。
さて、納得して組み直したら前よりも調子良くなったような気がします。
≧(´▽`)≦アハハハ ってか分解すんなよー!www

eco(45)面白いのが届いた♪

以前紹介したことのある『充電丸』です。
充電丸  バッテリー部分
小さなトレーニングマットが付いてました。ペダル部分のみ組み立てです。バッテリーはスライドすれば外れるので、利用しやすいようになっています。充電器(ペダル部分)とバッテリーは短いDCケーブルを接続するのみ。でも、それ以外のケーブルは付属していないので、USBケーブルや充電したい機器のケーブルは用意する必要があります。家庭用100Vコンセントが一つ(ただし100Wまで)、USBコネクターが一つ、DC出力端子が一つ(必要な電圧にセットできます)が前面に付いています。

さて、実際に充電してみようと、両手でくるくるやってみました。
人力発電中
赤ランプが点けば充電中という意味らしいです。
Low⇒Middle⇒Fullとグリーンランプが4つ点けば充電完了。回転速度は毎分45~90回転ということですが、ちょっと早めに回すとクラッチが外れて空回りする感じがあります。なので、1秒に1回転する感じでのーんびり回します。

部屋に椅子が無いので寝転がって足で漕いでみました。こんな感じです。
寝転がって充電丸
ピラティスのクリスクロスを織り交ぜて… いや、いつまでも続かないんだけどもw
フル充電まで何分かかるのかさっぱり判りません(詳しい仕様書なんて無いのです)。
そのうちソーラーパネルからの充電や、パワーコンボへの充電に人力発電装置を接続してみようと思います。

その後…約30分間だけ回してみました。
30分回してみた…
(充電中でないとランプが点かないので写真がブレてますw)
これ… けっこう疲れますっ!!  。・゚・ゼー (;;´д`)=3 ゼー。・.。
3つめのランプがなかなかなかなか点かないっ!!たぶんあと30分は回し続けないとフルチャージにならないでしょうねぇ…。取説にはバッテリーの仕様は『12V、7Ah(7000mAh)』と書いてありました。サンヨーのソーラー発電セットの蓄電池(3.7V 6900mAh)と同じくらいの容量です。でも、出力電圧が大きい分負荷が大きくて、しんどく感じるのかもしれませんね~。なるほどー。

あ、そそ! 充電丸を作動中は騒音でTVの音が聞こえなくなります。
うるさい訳ではないけど、静かでもないという…w

eco(44)ペルチェ素子

スターリングエンジンは温度差で稼働します。『熱い部分』『冷たい部分』の温度差を利用してピストンを振幅させ、回転運動に変換して発電モーターを動作させることができるようになります。温度差を作るには、一方を加熱するだけ、あるいは冷却するだけでも良いのです。勿論一方を熱して、他方を冷却すれば温度差はさらに大きくなって、スターリングエンジンは勢い良く動作するようになります。

加熱する事を考えるといろいろなアイデアが浮かんできますが、冷却となると室温を超えるのは難しいのです。でも、こんな電子部品がありました。

『ペルチェ素子』
ペルチェ素子CG
電圧をかけて電気を流すと片面は熱が奪われ(冷却)、片面は熱を放出(加熱)するという物です。ただし、いつまでもそういう温度差が維持されるのかと言うとそうではなく、放熱面から上手に熱を逃がし続けてやらないと、両面の熱が飽和してくる(あまり温度差が無くなってくる)そうな…。
それでも3cm角ぐらいのペルチェ素子で、最大許容電圧で68℃もの温度差が生まれるそうで、上手に放熱してやれば氷点下を発生させることができるそうです。缶ジュース数本しか入らない小さなクーラーボックスや車のエアコンなどは、このペルチェ素子が利用されているそうです。フロンガスを圧縮して気圧を下げる従来の冷蔵庫から見れば遥かにお手軽に低温が取り出せる訳ですね。
ただ…問題はかなり電力を食うということ…。

ソーラーパネルで発電して、スターリングエンジンの加熱部に熱を加え、他方はペルチェ素子で冷却⇒モーターで発電。こういうシステムを作った場合、最初からソーラーパネルで蓄電する場合と比較して、果たしてどっちが効率が良いのでしょうね…。スターリングエンジンの熱変換効率は優秀だそうですから、出力される電力がソーラーパネルだけによる電力を上回るのではないか?と直感的に思ってしまうのです。

eco(43)太陽追尾装置実動♪

朝日に向けてパワーアップした『SANYOソーラー発電セット』を設置しました。
自動追尾装置実動!
・左の『段ボールねずみ』はバッテリー冷却用の(12V)ソーラーパネル
・中央の白い三角がソーラー発電セットの蓄電池部分 + 冷却ファン
・右が太陽自動追尾システム + ソーラー発電セットの(6V)ソーラーパネル

思えば遠くへ来たもんだ…(=゜ω゜)ボー… もう原型を留めてないし…w
遠くに来たついでにカメラをぐーっと引いて、このアングルのまま宇宙空間までカメラを引いていくと、こんな風に↓なっています。
宇宙空間ビュー
上の写真と下のイラストを何度も見比べてみてください。
そうすると「自動追尾装置を見ているだけで宇宙空間が見えてくる」という事がなんとなく判ってもらえるかもしれません。「地軸の傾き」やそれを中心にして「自転している地球」が上の写真を見ただけでイメージできれば大成功です。

※ソーラーパネルは太陽光を垂直に受ける事で最大限の発電効率が得られます。なので昔から噂されていた(実際は根拠なしw) 『ひまわり』のように常にお日様に顔を向けていれば、発電効率が良くなるという訳です。朝晩の太陽高度が低い時や、比較的明るい曇天でもソーラーパワーを吸収しやすくなります。特に、曇りや雨が多かったり(日本海側)、日照時間の短い地域(盆地)では、少ないチャンスを最大限に活かすという意味で非常に有効な手段になります。逆に天気の良い日は、固定されたシステムよりも短期間・短時間でフル充電なんて事が期待できます。

eco(42)追尾装置の改良

アルカリ電池を探したけど見つからない…
見つけたのはオキシライド電池(((( ;゚д゚)))アワワワ
電圧を測ると一つは0.6Vで使えません。もう一つは1.6V!多少オーバーしてるけど、まいっか~ってことで半周だけさせてみることにしました。
午後11時40分  午後1時40分
結果は180°の回転に14時間(PM11:40⇒PM1:40) 地球の自転速度の85.7%の速度です。遅れてます。でも、日照時間が10時間ほどとして、このくらいの誤差ならソーラーパネルを固定して放置するよりも遥かに効率は良いでしょう。アルカリ電池はまた機会がある時にでも導入するとして…本当の原因が電圧でもなさそうだという結論にガッカリです…。(´・ω・`)ショボーン  で、とりあえず出来る事として…

アームの縮小前  アーム縮小後
アームが不必要に長いため、慣性モーメントが大きくて回すのも大変だろうということで2cmほど縮めてみました。さらに軽量化させるのにあちこち削ったり、ビスも短いのに変えたり…気休め程度ですが、前よりはマシでしょう…多分。

クォーツ時計の歩度(針の進む速さ)を調整するにはどうしたら良いんでしょうねぇ…機械式時計(ゼンマイ式)なら当たり前のように歩度を調整するツマミがありました。でもクォーツ時計は水晶の決まった振幅回数があるので、調整なんて不可能のように思えます。高級な時計になれば電気的に間引いたりできるのかもしれませんが…(´ω`) ンー…

クォーツ(水晶振動子)に電圧をかけると一定の振動をするのですが、水晶をカットするときの加減などでかなり個体差が出るそうです。で、この時計は遅れるので使われなくなったのかな?なんて思ったり。それでも85.7%の速度しか出ないなんてあまりにも誤差が大きすぎますよね…
(=゜ω゜)ボー… (=゜ω゜)ボー… (=゜ω゜)ボー…
まだまだ検討の余地はありそうです…。

さて、実際に太陽を追わせてみました。陽が傾いて光度が落ちてきても、接続した冷却ファンは回り続けています。
太陽を追わせてみた
朝はフライング気味にセットしておいて、太陽が追いつくのは正午。それから少しずつ追い抜かれて…夕方にはお見送り。今はこんな感じでも良いかもしれませんね。でも、こうやって実際に設置しておくと、このシステムを見ただけで、「今太陽がどこにあるのか」とか、「赤道面はこんな風に傾いてるんだな~」とか「地球の自転がリアルタイムに見えてくる」ような気がして面白いです(*^ー゚)b

eco(41) 【 謎 】…

自作赤道儀を試運転して24時間経ちました。結果はこうでした。
午後9時 午後9時B
『一周していません。』 …(´ω`) ンー 角度にして、270°ぐらいでしょうか…

「ベルト(輪ゴム)がスリップした」と仮定しても、スリップした瞬間が一度も見られなかった事が引っかかってしまうのです。最初からじんわりと遅かったような印象があるのです。今でもじんわりと回転していますし、スリップの瞬間は見る事ができません。仮定は間違っているのかも…

暫く考えて、ハタ!と気が付いたのは、使用している電池の電圧。クォーツ(水晶振動子)を利用した時計なので、『水晶の振動が電圧の影響を受けるのかもしれない。』と、クォーツメーカー、時計メーカーのサイトを検索しまくりました。辿り着いたのはセイコークロックのサポート情報です。
「電池の種類によって動作に影響が出るのかどうか?!」
知りたかったのはそこです。
オキシライドというパワフルな乾電池は誤作動する可能性大。基本的に取説推奨の電池を利用してほしいそうですが、マンガン電池指定ならマンガン電池とアルカリ電池でも可能だそうです。さて、本題のニッケル水素電池は?と探すと項目がありました。

『ニッケル水素電池は充電しても電圧が低いので、使用しないで下さい』
(;゚д゚)アッ…やっぱり駄目なのねん…
エネループが使えないのはちょっと痛いな…

ニッケル水素電池は1.2V アルカリやマンガン電池は1.5V
単純に計算すると 1.2÷1.5=0.8 つまり8割の電圧しかありません。
そこで…1周360°の8割と言えば360°×0.8=288°

<(T◇T)>うぉぉぉぉぉ!!!  ヽ(`Д´)/ビンゴ!!
24時間で270°くらいという結果に近いではありませぬか…
ほぼ原因が特定できたかもしれません。今夜はアルカリ電池を入れて再実験です。

eco(40)赤道儀試運転

単三型エネループ電池を1本、時計にセットします。たった一本の電池で時計は長期間動き続けるので、電源としてなんら問題無いでしょう(*^ー゚)b 早速試運転です♪
簡易赤道儀試運転
1時間おきに3時間分撮影してみました(PM9:00~PM12:00)
じわじわと首を振っているのが判りますね~ヽ(゜▽゜*)乂(*゜▽゜)ノ
24時間で一周する計算なので3時間だと… 360°÷8=45°…(゜_。)あれ?
45°動いてるか?… んー45°には見えないな~…

( ゚д゚)ハッ!

もしやギアじゃなくてプーリーだから? ベルトに輪ゴムを利用↓しているので
ヘリオスタット改03
力がかかっている側が伸びて、反対側が緩んでいると…  きっとヽ(`Д´)/それだ!
 … orz  もう、遅いから明日にしよ~ (ρw-).。o○

【翌朝】9/13(Xデー?)
午後9時 ⇒ 午前6時
おっ!おっ!?(ノ゜⊿゜)ノ  昨夜から9時間(PM9:00⇒AM6:00)でコレだけ回ってる。
あと3時間で180°まで回っていれば大成功なんだけども、今日は出勤で確認できないし…
夜の9時を楽しみにしてよっ。 な~!?(←よつばちゃん語w)
【トレーニング動画】
ニコッとタウン
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