No.18 | 空き缶ジャンピングエンジン | '02年〜実施 | 2002.12.1.掲載 |
缶のおしりをバーナーで1分間くらい加熱すると、ジャンプをし続けます。もっともシンプルなスターリングエンジンです。しかし、シンプルですが、加工に少し手間がかかります。調整もていねいさが必要です。 初めての方は成功率が高いNo35.決定版!こしょう缶ジャンピングローラーをお薦めします。
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材料と道具
スチール缶‥200mlの鉄の缶を使用。なるべく継ぎ目の無いものの方が良い。加熱によって継ぎ目が割れるとそこから空気もれしてしまう。
ゴム風船‥30cm用くらいの風船、膨らまさない状態でよこ巾が8cmくらいの大きさがベスト。
スチールウール‥台所タワシ用(もっとも多く出回っている目の細いもの)、1個と半分
その他 …輪ゴム、わりばし又はバルサ板(2〜5mm厚のもの)、ダンボール、アルミテープ(又はガムテープ)
カッター、はさみ、バーナー(トーチバーナー)
作り方
@フタを取る 200ml スチール缶のフタを缶切りを使って取ります。
A底の部分の皮膜を取る バーナーで底を中心に2〜3分加熱して内部のプラスチック膜を燃やし、クレンザー等で洗って乾かします。内側の壁がザラザラしていたら、紙やすりなどで磨きます。これは結構たいへんです。
Bスチールウール
スチールウール1個に、ほどいたスチールウール(半個分くらい)を巻きつけて、太らせる。板の上でころがしたりして整形して、缶にちょうど入る大きさの円筒形にします。缶の側面とスチールウールとのすきまが1ミリくらい。長さは缶の6〜7割の長さにします。缶を上下に揺らすとスチールウールが上下にすばやくスルスル動くように調整します。スチールウールの一番外側はふんわりとしていて、弾性があるのが望ましいです。
Cストッパー
ワリバシなどの木材(バルサ板なら厚さ3ミリくらいのもの、はば2〜3センチくらい)に缶を当てて、缶の大きさに切り取ります。斜めに缶に入れて、引っぱりキツキツに固定します。動きそうならば、エポキシ接着剤などで固定します。 |
Dゴム風船
風船は2分の一くらいにカットしてかぶせます。ピンと張らず、まんなか半分くらいがたるんでいる状態にします。 缶のふちに輪ゴムをかけて、きつくとめます。 |
Eフレームをつくる
はば4センチくらいに切ったダンボールでフレームを組み立てます。 ★ダンボールは分厚いものを選ぶか、2枚あわせなどして、丈夫に作りましょう。 ★缶に取り付ける「くび」の部分はしっかり作り、床に置いたときに缶が直角に立つように、グラグラ横揺れがしにくいようにしましょう。 |
動かしてみよう
@ジュース缶の側面をさけ、底の部分を熱する。(1分間くらい) A缶を持ち上げて落とし、ジャンプさせるとエンジンはジャンプを続けます。 ★缶は熱の伝わりが速いので、連続して加熱していると、下の方まで熱くなってしまいます。缶の上下で温度差がなくなるとエンジンははたらきません。冷却部がさわれないくらい熱くなったら、2〜3分冷ましておきましょう。 |
なぜジャンプするの?
空気をあたためるとふくらみ、冷やすとちぢみます。それを利用するのがスターリングエンジンです。エンジンを持ち上げて、手で揺らしてみるとわかります。 右図のように傾けてスチールウールを熱い加熱部に移動させると、中身の空気はスチールウールと缶とのすきまを通って冷却部に流れます。その時、空気は冷やされるので、風船はへこみます。
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今度は右図のようにスチールウールを冷却部に移動させると、空気は加熱部の方に流れ、あたためられるので、ふくらみます。そして、風船はふくらみます。 ジャンプの時もスチールウールが上に動いたり、下に動いたりして、風船がへこんだり、ふくらんだりをくり返しているのです。 |
はみだし情報
★加熱源としてトーチバーナーがなければ、ガスコンロなどでも可能です。その場合、缶を斜めにしてなるべく缶の底だけを手早く加熱します。
★缶の下の方をぬれティッシュなどを巻いて冷やすようにすると、ジャンプをつづける時間がのび、連続加熱も可能です。加熱源も幅広く使用できるようになるので、色々と工夫してみましょう。
★ばねを入れて、成功率UP
以上の設計ではスチールウールのまとめ方によって、良く動くエンジンになったり、なかなか動かないエンジンになったりします。
その原因として、空中で缶の中のスチールウールが上方に移動しにくいことがあります。スチールウールの弾力が上手く働かないと、ジャンプして空中に缶が飛び上がった時、スチールウールが上方に移動できず、エンジンが作動しにくくなります。次のように弱いばねを追加すると、その問題が起こりにくくなります。
細いピアノ線かステンレス線でばねを作り、わりばしに固定します。このばねがスチールウールを弱い力で上に押すので、動きが格段に良くなります。