旧版のホームページにもボイラーの製作記をいくつか載せましたが、今回はこれから作ってみようかなとお考えの方の参考になればと思いまして、極力事細かく申し述べることにいたしました。
1 ボイラー胴望む太さの銅管が手に入れば簡単なのですが、なかなかそうはいかないので、厚さ1.5ミリの銅板を丸めて外径７センチ長さ１２センチに作りました。
どうしてこのサイズにしたのか覚えていないのですが、たぶんイギリスのキングストンモールディングスから買ったヴィクトリアンスチームランチの船体に合わせたのだと思います。
2 鏡板
丸く切った1.5ミリ厚の銅板にフランジ加工をしました。
3 炎管
外径22.22ミリの銅パイプです。
22.22ミリは7/8インチなのですが、配管材料では3/4と表示されています（インチとは言ってない）。
4 銅エルボ
呼び寸法3/4のもので、3/4の銅パイプとともに、ホームセンターの配管材料売り場にあります。
（その店を見つけたいきさつについては「余談その１」の頁の「金属材料の入手あれこれ」をご覧ください）
名前は小板でも模型工作材料としては少々サイズが大きすぎるようですが、ボイラーをいくつも作る予定があれば、ホームセンターなどで小さく切り分けられたものを買うよりはるかに割安です。
金属材料とくに銅はその時の社会情勢によって値段が大幅に変化し、この銅の小板も2004年に買った時は3800円でしたが2010年には7100円になっていました。
買った店には板材を切断する設備がないので、曲げたりしないように大きな段ボール板に挟んでそっと車に載せて持ち帰りますが、問題はどうやって切り分けるかです。
そこで活躍するのが工具あれこれ（２）でお話しした手動切断機です。
取説には切断能力真鍮１ミリ厚とあるのですが、1.5ミリ厚の銅板ならハンドルを足で踏みつけるといういささか乱暴な使い方で何とか切断できます。
しかし、大きなボイラー用にと買った厚さ２ミリの銅板は手に（足に？）負えませんでした。
どうしたかと言いますと、まずは金属用の刃を付けたジグソーの利用です。
ところがこれがとても大変な作業でした。
なにしろ相手が軟らかい銅板なので、たちまち刃の歯が食い込んで動かなくなった、と言いたいところですが、動かなくなったのは刃であって、その代わりにジグソー本体が上下運動をするという滑稽な状況に陥ったのでした。
これじゃダメだと、ジグソーを動かないようにと丸鋸盤のテーブルに刃を上に出して取り付け、銅板をしっかり押さえつけて切りましたが、ちょっとでも押す力がゆるむと、たちまち板が暴れ出します。
結局ジグソーの利用はあきらめ、今では切断刃が往復運動ではなく一方向にのみ動く工具、つまりバンドソーを使っています。
しかし、バンドソーで切られる金属板が立てる騒音はそれはもう大変な賑やかさで、やってる本人は耳栓でしのげますが、隣近所のことを考えると身のすくむ思いです。
所定の寸法に切った厚さ1.5ミリの銅板をガストーチで赤熱するまで加熱し、そのまま放置し冷やして焼鈍します。
所定の寸法と書きましたのは、薄板の丸め加工と違い、1.5ミリもある厚さの板を丸めると、その仕上がり寸法に板の厚さの影響が出るので、そのことも考慮に入れた寸法という意味なのです。
どう考慮するかの詳細につきましては、この本に詳しく述べられています。
平岡幸三 「生きた蒸気機関車を作ろう 図解ライブスチーム入門」 機芸出版社
焼鈍した銅板は曲げロールを使って丸めます。
画像の曲げロールは「作るために作ったもの」の頁に挙げた自作品です。
丸まった胴板の合わせ目には継目板を当てて銅リベットで固定し銀ロウ付けします。
この大きさの銀ロウ付けとなると、ブタンガスのカセットボンベガストーチでは熱量不足で役に立ちませんので、プロパンガストーチを使います。
銀ロウ付けがすんだボイラー胴は、桜などの堅木を旋盤で削ってボイラー胴にピッタリ入るよう作ってあった円盤を叩き込み、端から端へと通すことによって真円化させます（この円盤は次の鏡板のフランジ加工の際の型板としても使います）。
そして、この円盤を支えとしてボイラー胴を旋盤で保持して削り、端面を整えます。
追記
その後、残っている厚さ1.5ミリの銅板を使い切ってしまおうと、ボイラーを四つ作ることにしました。
そのうちの二つの丸め加工が終わったものが左の画像です。
右のほうは丸め加工がうまくできて、合わせ目がピタリと合っていますが、左のほうは手で力を加えて丸まり加減を修正したので、合わせ目が不揃いになってしまいました。
どちらも下の端の合わせ目は揃っているのですが、上端が揃っていません。
その原因は、素材の銅板が正確な長方形ではなかったことです。
銅板は、前に申し上げたように、手動切断機を使って切ったのですが、その際に銅板の保持が不十分で、シャーリングの刃の動きに銅板が引き込まれてズレ、切り口がわずかながら斜めになったのでした。
この食い違いは、旋盤での端面の仕上げ削りで修正します。
右の画像は、合わせ目を継目板と銅リベットでふさいで銀ロウ付けし、端面を旋盤で削って仕上げた状態です。
丸く切った銅板を赤熱して焼鈍します。この厚さの銅板ともなると、「工具あれこれ」でお話ししたえぐり刃の金切鋏で丸く切り出すというわけにはいかないので、正方形の板の縁を卓上バンドソーで切り落としておおまかな円形にし、バンドソーの横に付いているサンディングディスクで削ってほぼ円形にします。
フランジの外径と内径に合わせて削った２枚の堅木の円盤（型板）で挟んで万力で締め付け、はみ出ている銅板をナイロンハンマーで叩いて少しずつ曲げてゆきます。
銅板を叩くときには、型板から出ている根元のほうを先に叩くように心がけます。
縁のほうを先に叩くと、縁が内側に曲がり込んでビール瓶の王冠のようになって型板に食い込んでしまい、あとで型板を抜き取るのに一苦労するので要注意です。
焼きなまされた銅板は叩かれると加工硬化を起こしてたちまち硬くなりますから、万力から外してまた焼きなますということを何回か繰り返してフランジを形成します。
追記
鏡板の銅板を丸くする上記の方法では、なにしろバンドソーで板材を切るときの騒音が激しく、はた迷惑なのが難点でした。そこで、方法を変えてみました。
銅板を箱万力でガッチリと保持し、金鋸の刃を万力の口金に滑らせて動かして四隅の不要部分を切り取り、八角形にします。
次いで、その八角形の角を切り落として十六角形とし、２枚の木の円板で挟んで保持して旋盤で削って丸くしました。
保持用の2本のネジを通すために銅板に開けた穴は、後の組み立てのときのステー用のものです。
もうひとつ変えてみたことがあります。
フランジ加工のための型板を、木ではなく鉄にしてみたのです。
今度は、叩かれて曲がった銅板の縁が型板に食いこむ心配はないので、思いっきり叩けます。
そして、ある程度フランジが出来かかったら、叩くのはやめて、箱万力のあごに挟んで締め付ければ簡単に変形させられるし、銅板の焼きなましも初めの1回だけで済むようになり、作業が大幅に楽になりました。
鉄製の型板は、右の画像の大きいほうのように、内側用の物だけでも大丈夫でした。
フランジ加工がすんだ鏡板は、ボイラー胴にしっくり入るように、旋盤で外周を削ります。鏡板をネジ止めした型板を四つ爪チャックで保持し、チャックを手で回し、フランジの外周と近付けたバイトの先との間隔がほぼ均等になるように四つ爪を調節します。
ネジ止めに使った穴は、後程の組み立てのときの補強用の２本のステーのためのものです。
銅という金属は、軟らかくて粘っこくバイトが食い付きやすいので、難削材のひとつですから、切り込み量を少なくして慎重に削り進めます。
食い付かせたときは鏡板の位置がずれなかったかどうか確認する必要があります。
鏡板には、上記のステー用のほかに、水面計取付用や炎管用などの穴をあけますが、炎管用の直径 7/8インチ（22.2ミリ）の穴はドリルで一気に開けるというわけにはいきません。
そこで、ご覧のように面板に取り付け、手持ちの一番太いドリル(ステップドリル）で開けた18ミリの穴を、中グリバイトで広げます。
ボイラー胴への7/8インチの穴あけは、ふたつのアングルプレートで挟んでフライス盤のテーブルに取り付け、ボーリングヘッドで中グリをします。このボーリングヘッドはイギリスのアランド製の本体の直径が35ミリのものです。
使っている中グリバイトは、工具店で売れ残りを安く買った京セラ製の超硬チップを自作のホルダーに取り付けたものです。
まず炎管とエルボとを銀ロウ付けしてからクロスチューブ用の穴を開けます。クロスチューブとは、ガスバーナーの炎の熱がボイラー水に伝わる面積を増やすとともに、ボイラー水の対流を助けるために、炎管内を横切っているボイラー水の通路です。
右の画像のように、クロスチューブは順次向きを変えて付けられますが、対流に役立たない水平方向は避けます。
左の画像のエルボにある丸い蓋は、うっかり水平方向に開けてしまった穴をふさいだ跡です。
ボイラー胴に鏡板と炎管とを銀ロウ付けして組み立てる前に、水面計・圧力計・安全弁・給水口を取りつけるためのブシュを銀ロウ付けしておきます。
ブシュはリン青銅の丸棒から削り出し、中心にネジを切ってあります。
そのネジは、タップの先のほうだけを通して不完全なものにしておき、ロウ付けがすべて終わり酸洗いをも済ませてからタップを通しなおすと、きれいなネジになる、と書いてある本もあります。
鏡板にふたつ開けてある小さな穴は、鏡板とくに後ろの鏡板が蒸気圧で膨らみだすのを防ぐ銅棒（ステー）用です。
全体の銀ロウ付けとなるとブタンガスバーナーでは熱量不足なので、プロパンガスバーナーを使いますが、室内では危険ですので、庭の隅で作業します。このバーナーは、1997年にロンドンのインターナショナルモデルエンジニアリングショーの会場で買ったもので、スウェーデンのシーベルト製です。
バーナーとガスホース、レギュレーターの３点のスターターキットと言う物でした。
このバーナーの炎は、右の画像のように、明るい所ではたいした大きさには見えませんが、大きなゴーッという音を立てる恐ろしいものです。
なおこのバーナーには点火装置が付いていませんので、左の画像の中央に置いてある、プリンスガスバーナーGB2001をガスライターとして使っています。
仕上がり具合を目で見た限りでは、銀ロウはきれいに流れてしっかり接合していますが、水圧テストでも水漏れはありませんでした。
水圧テストは、水を満たしたボイラーに圧力計と給水ポンプとを取付け、ポンプで水を送り込んで水圧を上げて行います。
このボイラーは、最高でも３バール（約３気圧）の蒸気圧に耐えればよいので、その倍の６バールの水圧を掛け、３０分間放置して異常が無ければテスト通過としています。
なお、この給水ポンプは 平岡幸三 著「生きた蒸気機関車を作ろう」機芸出版社 という本に載っている作り方の通りに製作したものです。この本は現在絶版で、中古品が高値で取引されています。
ボイラーの保温と保護のために、マホガニーの板を使ってラギングをしました。マホガニーは幅６ミリ厚さ２ミリのもので、両面テープでボイラーに貼り付け、厚さ０．５ミリの真鍮板を幅７ミリに切ったバンドで押さえつけています。
マホガニーを選んだのは、実物のボイラーで使われているらしいことと、見た目がとても良いことからです。
マホガニーが手に入らなかったときにヒノキで代用し、それらしく色を塗ってみたこともあるのですが、全くダメでした。
保温とは書きましたが、ラギング無しでも熱効率が下がるようなことはないでしょう。
保護も、ボイラーの保護というより、裸のボイラーに触れて人が火傷をするのを防ぐためです。
マホガニー板へのボイラー上部の煙突などのための丸い穴開けは右の写真のように、木工用の錐を使いました。
ガラス管は外径６ミリ内径４ミリのものを使いましたが、これより細いと毛管現象の影響が強く出て、ボイラー内の水面に追随しなくなります。
こういう小さな横型ボイラーでは、水面計が不釣り合いに大きすぎますが、これ以上ガラス管を保持する上下の金属パーツを小さく作るのが難しいので、しかたありません。
水面計の製作では、小さな部品を削り出し、ネジを切るのも手が掛かりますが、その組みたてもやっかいです。
とくに、ガラス管を保持する上下のパーツは、それぞれ単独にボイラーへネジこまれるので、蒸気漏れを起こさないようにきつくネジ込んだ時に、二つが同一直線上に並ぶようにするのが大変です。
スプリングでステンレス球を弁座に押し付けるだけの簡単なものです。その仕組みは、「初めて作った模型ボイラー」の頁で申し上げた、パチンコの玉を使った安全弁と同じです。
ただし、パチンコ玉のときの弁座は、空き缶製のボイラー胴を窪ませただけのものでしたので、弁球と弁座とが密着せず役に立ちませんでした。
今では、シーティングと言って、弁座であるリーマー仕上げをした穴にステンレス球を載せ、ハンマーでコチンと軽く叩いて密着させています。
使うスプリングは、市販の小スプリングをあれこれ試してみて、蒸気圧が2.8〜３バール（気圧とほぼ同じ）で弁が開くようにしてあります。
実際には、ボイラーも首振りエンジンも小さいので、蒸気圧が１バール以下で運転しています。
なお、この安全弁は給水口の蓋を兼ねています。
ボイラーと圧力計とはU字型に曲げたパイプでつなげます。そのU字型の部分に水蒸気が凝結した水が溜まり、圧力計のブルドン管に高温の蒸気が直接触れるのを防ぐのだそうですが、管の中は見えないので、はたしてそうなっているかどうかは・・・・
この圧力計はイギリスから買ったもので、大きいほうが直径3/4インチ、小さいほうが直径1/2インチです。
どちらも目盛りは最大６バール（ほぼ６気圧）なのですが、今では小さい方にはバール目盛りが無くなり、画像右端のpsi目盛りのものだけになったようです。
そのpsi目盛りの最大値８０psiは約５.５バールです。
この圧力計はポリーモデルエンジニアリングから買いました。