こんにちわ、美湖エンジニアリングの神林です。
平素より、美湖エンジニアリングのホームページをご覧いただき、誠にありがとうございます。
この度、薪ストーブの排ガス測定の機会があったためお話しします。
排ガス測定とは、工場や事業所から排出される大気汚染物質（ばい煙等）の濃度を測定し、大気汚染物質の各濃度数値が、環境省の法令（大気汚染防止法）で定める規制値内か否かを判断し、環境保護や公害防止のために改善が施されます。
薪ストーブは環境省の法令対象外であり、排ガス測定は不要なのですが、チャレンジしました。
今回もあるお客様から薪ストーブの排ガス分析の依頼があり、新たな知見が得られるので、お客様のご協力も得ながら計測・測定を実施し、排ガス分析は大気汚染物質測定の専門計量分析業者に行っていただきました。
薪ストーブの排ガスは、前述のとおり国の規制対象外ですが、以前から「排ガスの各数値はどれぐらいなのだろう」という素朴な疑問があり、今回の分析はそれを科学的に定量評価できる機会と捉え、ご依頼に応じました。
今回の薪も滋賀県伊吹山山系のアカマツを使用し、弊社店舗内の薪ストーブ（すみれ）で、①排ガス量、②排ガス中の水分量、③窒素酸化物濃度、④排ガス中の残存酸素濃度、⑤硫黄酸化物濃度、⑥ばいじん量の6項目を専門計量分析業者が、JIS規格に則り計測していただきました。
排ガス中の分析数値の内、①は薪ストーブの燃焼状態の指標になります。③、④と⑥は薪ストーブの燃焼性能に左右され、②と⑤は薪の含有化合物由来に左右されます。
これら分析データは、一般的には燃焼に関わる技術評価・判断基準として、広くに活用されており、一般的な傾向（薪ストーブの燃焼特性に置き換えた傾向）として、
- 排ガス量が多い場合、薪投入量が多い状態、または燃焼用空気が多く入った状態
- 排ガス中の水分量が多い場合、薪中の水分量が多く、あまり乾燥していない薪
- 窒素酸化物濃度が高い場合、薪中の窒素分が多いこと、または薪ストーブ燃焼室内の燃焼温度が高温状態 ※1
※1；窒素酸化物は一般的にNOxといい、発生の原因は燃料由来と燃焼温度由来があります。NOx発生とばいじん発生はトレードオフの関係にあり、ばいじんが下がるとNOxが上昇し、ばいじんが上がるとNOxが下降する傾向があります。
- 排ガス中の残存酸素濃度が高い場合、空気が過剰に入っている、または薪ストーブの熱効率が低い
- 硫黄酸化物濃度が検出される場合、薪中の硫黄分由来
- ばいじん量が多い場合、薪が過剰に入っている、または、不完全燃焼な状態
となります。
これらの知見は燃焼技術、薪ストーブを含めた燃焼装置に携わる人は、必要最低限の専門知識といったところです。ちなみに薪ストーブから排出される煙の原因物質は、ばいじんが多く含まれます。「洗濯物が汚れた」とか、「臭いがする」は、ばいじんに起因するものといってもよいでしょう。
薪ストーブは、計測前に薪ストーブの内部部品を全て取外してクリーニングを実施し、燃焼残留物の影響を受けない状況を作ってから測定しました。
また、排ガス採取管（プローブという）を排ガスダクト内に挿入できる新排ガスダクトを製作し、挿入位置もJIS規格に合わせて設計、薪ストーブの排ガス出口直近に設置ことで排ガスダクト内の付着物の影響を受けない環境下で測定できるように設備改造しました。
皆さまにとって、センサーや測定機材もかなり大がかりで、見たこともない装置・機材でしょうが、私は前職でこのような仕事に携わることが多かったので、なんだか懐かしい気持ちで計測に臨みました。
ヒートランニング（測定前の事前燃焼）も含めると、この計測はほぼ1日かかりましたが、この日のために皆様の事前準備が良かったため、トラブルなく順調に計測を終えました。
今回の分析データは、アカマツの成分由来により多少の分析数値差異はあるでしょうが、一般的な針葉樹・広葉樹等の自然物薪燃料に対して、同様の傾向と考えています。
ただし、人工的な材料を施した材料（例えば、ベニヤ板、防腐処理、塗装の塗布、クロス張り、接着剤付着等）は除きます。
これらの分析データは、結果が出るまでもう少し時間がかかりますが、その数値が楽しみです。今後の薪ストーブ開発における弊社の燃焼性能・技術向上に活用したいと考えています。
また、今後の弊社薪ストーブの性能に対する販売上の説明にも役立てていければと考えています。
今後も機会があれば、このような公の計量分析業者の協力を得ながら、科学的な計測・分析に取り組んでいこうと考えています。
今回の計測・分析は、お客様と計量分析業者様の多大なるご支援により実現しました。この場を借りまして、深く御礼申し上げます。誠にありがとうございました。
美湖エンジニアリング
代表 神林 寿英
