自作した珈琲ロースターの熱対策

by 管理者
5月 15日 2011 年

前回、熱が鉄の軸を伝導してモーターを壊す可能性について記載しましたが、鉄より熱伝導の悪いものに置き換えればモーターに熱が伝わらなくなるのではないか?ということで検討してみました。

熱伝導が悪くて鉄に変わる素材ですが、樹脂やゴムは熱に弱い、そして割れてしまう等のリスクがあるため除外、そこで金属の中から探すとステンレスが最有力になりますが、ステンレスの丸棒は硬くて切削加工に向きません。

そこで切削加工をする部分は鉄を使い、それにステンレスのパイプをつなげて一体化した軸をつくるという方法を検討したところ、なんとかなりそうなので、ステンレスのパイプを使ったときに熱伝導がどの程度なのか調べてみました。

熱電動テスト

この写真のステンレスのパイプは直径が13mm位、厚さ1mm程度のものだが、鉄の時と違い炎の外炎から10cm程度離れたところを10分くらい手に持っても熱くて持てなくなるということはありませんでした。つまりステンレスパイプを使用することは有効のようです。

しかし鉄からステンレスパイプに置き換えると、ステンレスパイプとモーターの軸との連結で新たな問題が発生します。

何故なら、モーターの軸に貫通穴を開けることができないため、ステンレスパイプにモーターの軸を差し込んでネジを貫通させてナットで連結することができないからです。

そこで、金属加工屋さんに聞いたところ、ネジピッチの3倍の板厚があればネジ山を切ることができるとのことなので、ステンレスパイプにネジピッチの3倍(M3ネジの場合ピッチ0.5)の厚さ1.5mmのパイプを使うことにしました。

この件についてステンレスパイプにナットを溶接する方法やモーターとの連結部のみ鉄で部品を作るという方法も検討しましたが、溶接するには板圧が薄すぎて溶けてしまうらしい、鉄で部品を作るのはコストが掛かるという理由からともに却下としました。

2つ目の対策としてステンレスパイプの途中を絞って熱の通り道を狭めて熱が伝わりにくくします。つまり太い水道管でもその先に接続する水道ホースが細ければ、水道ホースの口径以上に水を出すことができないのと同じように、ステンレスパイプの断面積を小さくしてやれば断面積以上に熱を伝えることはできないということ。具体的にはステンレスパイプに穴を開けて断面積を小さくしてやる。

3つ目の対策として輻射熱で軸が暖められないように遮熱板をつける。

これら3つの方法で熱対策を行うことを考えています。

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