2015年8月14日 星期五

超高熱轉換效率鍋具-MSR Reactor stove

高山上進行野炊經常會遇到幾種情況:1.環境氣溫低 2.風速 3.高海拔氣壓,其中影響野炊的二主要因素是環境溫度與風速,要將鍋內食材煮熟,取決於燃料到最後熱能的轉換效率,一般業界都定義一公升水,從20度到100度沸騰所需要的加熱時間作為一個基準值,來比較鍋具的熱轉換效率。當然,時間愈短愈好,可是要縮短時間還真不是很容易的一件事情,先前就有聽聞MSR出了一款名為REACTOR的神奇鍋具,煮沸一公升只需要3分鐘!剛開始對於這三分鐘實在沒有概念,一直到最近經常在山上出沒,才了解到這三分鐘是很不可思議的快!


以我自己的FMS-116T而言,在山上的表現是煮沸一公升水需要時間平均為5分多鐘,這是在無風的情況下所測得,如果有風情況下,時間會拉更長,因為風會帶走瓦斯燃燒過程中所產生的熱量,降低實際傳導到鍋具的熱量,這是一般鍋具的宿命,結構上的設計就是有如此的缺點。為了降低風速提高的影響,有經驗的山友都會攜帶擋風板,來降低風速的影響,不過,就算使用擋風板,頂多提高10~15%的熱效率,影響熱轉換效率的主要因素還是鍋具與爐具的搭配。

好兄弟J兄,近幾年當起背包客走訪世上許多知名的高山徒步路線,由於地形環境因素,需要高效率鍋具,可以減少燃料攜帶與烹煮時間,注意此鍋具許久,直到前些日子託友人從美國帶了一組回來,經J兄實際證明,這一組鍋具果然是傳說中的煮水神器無誤!聽他這樣一說當然得要借來一探究竟,到底MSR REACTOR為何可以達到它廠牌所不能。

這一文章不是開箱文,著重在原理與機構設計,沒有華麗美觀又專業的美編,看官就將就一下吧!
鍋具全部收起來的外觀

看起來沒有什麼特別之處,鍋具本體始以鋁合金製成,外觀以硬質陽極電鍍處理,比較特別的地方是下方那道排氣口。

將鍋具組件全部拿出排開後,就是這樣三大部分,維持著MSR一貫的產品設計理念,簡單可靠。

不同一般鍋具的設計,鍋蓋採用塑膠材質,僅能單純最為鍋蓋使用,不能用為小鍋使用。


再來看鍋蓋的設計,上圖這張為鍋蓋外部的相片,蓋旁有小洞,方便倒水使用,而對向的單小孔,是設計為,倒水時,上方空氣流入,防止下方出水孔不順的現象,這一點都有注意到,實在很用心。我曾經在山上因為要倒水,結果因為出水不順,將鍋蓋稍微打開一點,但卻不慎噴灑出來的案例,在高山上發生燙傷的機率是很高的,而且多半是烹煮時所發生。

中間的黑色管是橡膠材質,作為蓋柄使用,在收納時,又可以固定在鍋柄上,防止脫落。


轉到鍋蓋內部看,中間鍋柄的設計是中空的,內部還有一個橡膠蓋,可以將孔塞住,防止水氣外洩。

內塞蓋上的樣貌

在鍋蓋設計上就顯現出MSR的設計理念:安全總是放第一位。

看完的鍋蓋,就來看鍋具本身,這個鍋具外觀看起來一貫的美式風格,細節不講究,功能與可靠度最重要!如果換作是snow peak來設計,那結果一定完全不相同。

看到這裡,對於售價如此高不可攀的REACTOR,不免有些小失望,最起碼質感也要重視一下,擺明著就是一副『姜太公釣魚』的想法,願意接受我理念的就來吧!但是,老美的技術確實沒話可說。


鍋具握把的設計相當簡單與可靠!當握把折疊時,還有一個機構設計為固定握把,這個簡單的小機構看似不起眼,但卻非常可靠與實用,正常使用下幾乎不會損壞。
握把轉折處的設計也是乾淨俐落,利用一組不銹鋼簧片,來對握把施加應力,使握把末端簧片與鍋具端簧片,在平行方向時最穩定,不同於常見套鍋雙握把設計,收折不穩定。這一設計在戶外鍋具還是第一次見到,愈簡單的設計可靠度愈高,在荒郊野外,鍋柄壞了可是件麻煩事。

鏡頭轉到鍋具內部,鍋具底部直徑較上半部內縮約2公分,利用這一內縮處,外面在套上一層熱交換機構。我較好奇的一點是,為何鍋具表面的陽極處理層都有龜裂的情況?我看了國外其他使用者所分享的相片,都是這一情況出現,不管內部還是外部都有,相片內鍋壁上白色一絲一絲的,就是裂紋的痕跡,我在推測是否因為陽極處理層的熱膨脹係數與鋁差異很大,導致受熱後產生龜裂?

鍋具底部的熱交換鰭片,是直接用點焊工法,焊在鍋底。我個人是覺得焊接後的表面處理可以在加強下,實在不美觀.....
先前看過國外分享的相片,底部熱交換鰭片是使用鋁擠型方式生產,與目前所見到的工藝不同,看來生產工藝有改變。這次也觀察到,熱交換鰭片的高度,靠近中心處較低(約2mm),鍋具外圍較高(約4.5mm),這樣的設計是要與爐具外型設計相匹配,與熱交換比較沒有關係。

近看鰭片,點焊痕跡非常明顯,甚至會有刮手情況,老美風格就是這樣無誤!


往邊緣看過去,可以看到熱交換鰭片形狀是ㄇ字型,二邊長邊先點焊固定在底部,所有鰭片點焊完全後,在套上底部外圈,再進行點焊固定。


底部外圍與鍋具本體也是用點焊連接,只是這裡有稍加處理,不致於刮手。話雖如此,但與日製品比較細節還是遜色許多。

到目前為止,就是三組件中,二個組件的原理與細節研究,老美理念真的與日系不相同,而且對於科學理論與基礎研究相當紮實,完全可以在這個產品上看的出來所花費的精神。但接下來的爐具,就是這REACTOR重點所在,設計與開發這爐具的科學研究一定是花費很多的時間與實驗。

理工相關科系一定學過熱量傳送理論(熱傳),以熱傳導理論而言,傳送方式可以分為傳導、對流、輻射這三種,反觀目前普通鍋具與系統鍋具,最常使用的方式不外乎為傳導(火焰加熱)、對流(增加熱交換鰭片)這二種方式,但這二種方式都有其限制條件。但是這組爐具卻使用不同以往的方式,輻射為主、傳導為輔。


要將能量以輻射方式傳導,以加熱應用而言,比較務實的應用都以紅外線為主,但是工業上應用都是將電能轉換為輻射方式居多,但在這裡,得要將化學能轉換為紅外線,這樣會讓程序變得較為複雜,而且效率不佳,關鍵就是在如何找尋一個高效率的轉換機制。

爐具底部可以見到調壓閥機構,參閱MSR說明書,說明是可以視所在氣壓,來控制空燃比,得到最適當的燃燒,感覺是很像SOTO的自動控壓爐頭技術。爐頭背面黑色是塑膠材質,材質很像是NYLON。



瓦斯閥門的設計與SOTO很相像,外圍鐵網使用不銹鋼材質,圍住後再使用點焊,完整包覆無法拆開一探內部機構。

爐具上半部有鐵絲網包覆,外觀呈現中間凸起設計,可以有效保護爐頭內部的紅外線轉換材質,不會因為收藏時的擠壓或是撞擊而破裂損毀。鐵絲網下面的那塊紅外線轉換材質,有點像似石綿的物理性質,非常的硬脆,容易受到外力而損毀,推測這樣的紅外線轉換效能與外觀特性,可能是白金觸媒相關的材料,而非一般紅外線爐具常用的蜂窩結構陶瓷,這一塊多孔狀的無機材料就是這顆爐頭的關鍵。

爐頭安裝在瓦斯罐上面非常穩當,不會左搖右晃,點火要使用打火機,沒有自動點火設計。點火後需要大約5秒的時間讓紅外線轉換材料活化,活化後就會發紅,產生大量紅外線輻射。

這張相片可以見到,爐頭活化後,中央會變紅,肉眼可以見到火焰非常少,可是肌膚感受到非常強烈的熱度,可見的能量大都以紅外線輻射進行傳送。這顆爐頭最特別的地方就在這裡,與其它爐具設計不同。
將爐具放上爐頭後的外觀

實際煮一鍋水(1L),室內溫度30度,水溫27度,從開始到沸騰只花了2分26秒,這實在很驚人,熱傳送效率非常高!

這鍋具在登山界享有極高的知名度,不外乎效率高、省瓦斯的特點,目前世界上沒有比它更快煮水的終極工具了!非常適合急性子個性或是要融雪水的環境下使用,這個工具絕對不會讓你失望,還會讓旁人投射羨慕的眼神。

感謝J兄大方出借,得以完成這次的研究報告。

以上,報告完畢!