ガス焚きボイラーの製作

 途中まで作って放置してあったものを完成させることにしました。
 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。

 ボイラーの材料
 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、つまり7/8インチの銅パイプです。
 短い方は肉厚0.75ミリで、ホームセンターの配管用品売り場で見つけたものです。
 長い方は肉厚1.11ミリなのですが、どこで買ったものなのか記憶にありません。
 外径15ミリまでの肉の薄い銅パイプはたいていのホームセンターに置かれていますが、それ以上の太さや肉の厚いものはなかなか見つけられません。
 サイズによっては配管材料店にはあるのですが、パイプだけあって定尺が6メートルなどと長く、切り売りはしてくれません。
 端材はないかと配管工事店をいくつかまわって聞いてみたこともあるのですが、今は銅ではなくステンレスだよなどと言われたりでダメでした。
4  銅エルボ
 配管材料店で給湯用継ぎ手のカタログで選んで取り寄せてもらいました。
 外径7/8インチのパイプに合うのですが、どういうわけか呼び寸法は3/4なのです(インチとは言ってない)。

 銅板の入手と切断
  材料の厚さ1.5ミリの銅板は、小板(こいた)と呼ばれる幅365ミリ長さ1200ミリの定尺寸法のものを、行きつけの金属材料店(事情はいずれお話しします)で買いました。
 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。

 
 ボイラー胴の製作
  これ以後のこのページ内で挙げる画像は、これから作ろうとしているボイラーのものだけではなく、別のボイラーの製作過程のものも使いますので、ボケた画像だったり、あるいはサイズなどが合わないと戸惑われることもあろうかと思いますがご容赦ください。

 








 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ら旋盤でボイラー胴の両端の仕上げ削りをするのですが、そのために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円盤を2枚作って両端にはめ込みます。
 この木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。

 鏡板のフランジ加工
  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。
 型板を木ではなく鉄で作れればその心配はなくなり、思い切りボカボカ叩けて作業がたいへん楽になることは、船に搭載するブタンガスタンク用の直径数センチの鏡板のフランジ加工で痛感しました。
 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。
  
 フランジの仕上げ削り
 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。
 
 鏡板への穴あけ
  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。
 ボイラー胴への穴あけ
  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。




 炎管の銀ロウ付け
  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。