強力スチロールカッターをつくる

ストレスなく発泡スチロールを切るために必要とされる電熱線の温度は判りました。それに加えてスチロールが電熱線に接触して温度が低下することも考えると600－700℃位がいいのではないかと思います。ニクロム線の赤熱部分の温度が600－800℃らしいのでその位まで電流を流してやる必要があるようです。ただ普通の発泡スチロールの発火温度が495℃らしいので、発火するのも怖いです。ボリューム様の物で電流をコントロールできるものを使えば安全にカットできるのでは?と言う事で100V電源直付けでなくパワーコントローラーを探してつけることにしました。ニクロム線は経年劣化やスチロールを切るという強度的な面から0.5mm径の物を選びました。
ニクロム線の性質について調べました。
ニッケルとクロムの合金で耐熱、耐食性に優れ、電気抵抗率が大きい合金(だから発熱し易い)
使用温度は
Niが８０～８５％、Crが１５％～２０％のものは１１５０℃まで
Niが６０～６６％、Crが１２～２２％のもの(残部鉄)は１０００℃が最高使用温度
融点（℃）1400℃
熱膨張係数（20℃-1000℃）14
という性質です。
ニクロム線の赤熱部分の温度が600程度が理想ですが、きちんとした温度管理を行うには「クローズドループ」で制御しなくてはならないのでセンサーなどが必要となります。例えば電気炊飯器などは釜の温度が適正温度になっているかどうかサーミスタなどの温度センサによって検知しそのデータを制御用マイクロコンピューターに送ってヒーターの駆動電流をコントロールしています。
でも、ちょっとしたカッターにそこまではやりませんよね。熱線の様子を見ながらボリュームでいい塩梅のところで止めて使えばいいじゃん!と言う事でパワーコントローラーを使うことにしました。

身近に白熱電球の明るさを調整できる(トライアック)ものがあったので使用してみましたが、赤熱するところまで行かずいつものことながら惨敗。(200Wでは力不足。国産で1kwの物もありますが)それらしい物をア〇ゾンで物色していると200V用ながら4kwまでコントロールするコントローラーモジュールがあったので使ってみることにしました。中国本土からの発送で評価もそこそこですが部品を買って基板に取り付けてトランジスタにヒートシンクまで付けることを考えると楽で安い(その時は送料込みで￥485)と言う事でポチっとやって20日ほど(本土発送は早いが国内で何かをやっている。荷物追跡サービスで判明)で到着しました。
ただ説明書も何もないじゃん!いかにも大陸的です。が説明書も何も要りません。100V線の片側に直列に割り込ませるだけと言う事がポチっとやったところの商品説明書きに書いてありました。

前述のように0.5mmと言う強度的に強め?のニクロム線を調達しました。長さも5mあれば十分です。こちらもア〇ゾンでポチっとやって到着。

ニクロム線をよじってスチロールカッター本体に取り付ける役目と電力を供給する役目を果たします。額縁などを壁に取り付けるときに使う金具です。近所のホームセンターに各種取り揃えてあります。三角タイプと楕円太径タイプの二種類を使いました。両端とも「楕円太径タイプ」でもいいです。何故かは読み進めていただけるとわかります。ステンレス製でも真鍮＋メッキ製でもいいですが強度を考えると前者がいいでしょうか。

その後この部分が経年劣化で錆びて取れてしまいましたので構造を変更しました。記事下の「読者の方より２」に変更点を書きましたので参考にして下さい。

配線罪は電気抵抗の少ない発熱しにくいVVF( Vinyl insulated Vinyl sheathed Flat-type cable )家庭の屋内配線で使用されている物を使います。建築現場でも多く使用されている一般的な電線です。ホームセンターに行けば切り売りしてもらえます。余裕を見て2m(私は芯線1.6mmを)購入して灰色のシース(被覆)をカッターナイフで中の線を傷つけないように剥いて使いました。その際は灰色のシースを半分くらいカットすれば芯線を引っ張るとスルッと抜けてきます。

スチロールカッターを実際に使用してみました。パワコンのボリュームを時計方向に回していきます。200V用ですから目盛りの12時を過ぎたあたりからパワーが上がっていきます。予定通りニクロム線が赤熱状態になりましたが...。熱膨張のせいでピンと張っていたニクロム線がへにゃへにゃぶらんぶらんにゆるんで使い物になりません20mm以上は伸びているようです。そこで概寸図には表記がありませんが、テンショナー(ニクロム線引っ張り屋さん)を追加しました。ホームセンターで引っ張りばね(長さ150mm程度の中強度)を買ってきてフックを経由してギュッと引っ張っているようにしました。ニクロム線が赤熱し膨張してくると、このバネが弛みを除去する仕掛けです。また、ニクロム線フックの黒線側を「楕円太径タイプ」にしたのはここが「三角タイプ細径」だと膨張収縮を繰り返す際にニクロム線が切断し易くなってしまったためです。ほんとはパワコン側フックの代わりに「小型戸車」様の楽に熱線が伸縮できるものを考えていたのですがぴったりくるものが見つかりませんでした。これに関しては今後の課題ですね。これを使うようになって発泡スチロールごみの処理が楽になりました。あと定尺物のスタイロフォームを正確に切るときは材料の方を床に置きスチロールカッターを手でもって手近な木片をガイドにして、若干温度低めでやった方が正確に切れます(ニクロム線赤熱状態では材料に近づくだけで溶けてへこみます)。

実際使用している動画をyoutubeにアップしましたので参考にしてください。

きれいに切断できました。

さらにその後ですが、戸車部分の回転が悪くなってきました。潤滑能力があり導電性もあってできるだけ切り口を汚さない。「コパスリップ」(コパは銅copperの意味)なる導電グリースを塗布しました。中身は珍しい茶金色のグリースが入っています。回転がスムーズになって通電時のスパーク等の不都合が緩和されました。

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