熱的ネットワークの強化による省電力型灯油燃焼器の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650776
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 小林 敬幸 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (90242883)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 藤雄 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (70109312)
• Keywords: 灯油給湯機 / 省電力 / 輻射熱 / 還流 / ターンダウン比

Research Abstract

家庭用灯油機器の一つに灯油給湯機があるが、気化式は噴霧式に比べ、ターンダウン比が高く、ガス給湯機のような比例制御が容易であり、装置も比較的コンパクトであるといった利点を有している。しかし一方で、燃料の蒸発の際に多大なヒーター用電力を消費する(点火790W、燃焼時470W)という欠点を有しており、灯油の経済性を損なわないためにもこの消費電力の削減が気化式灯油給湯機器の大きな課題である。
そこで本研究では、省電力型の家庭用給湯機器の開発を目的として、火炎および高温炉壁からの輻射熱の還流が促進されると考えられる、孔径が非常に大きな多孔セラミックスを用いた実用規模の燃焼器を試作し、多孔セラミック板を分割しない場合、分割した場合、多孔セラミック板を設置しなかった場合の3通りについて、安定燃焼範囲、燃焼器内温度分布、排出NOx濃度に対する検討を行った結果、次の結果を得た。
1.孔径の非常に大きな多孔セラミックスをバーナー部に用いることで輻射熱の還流による灯油の蒸発継続が可能となり、定常燃焼時におけるヒーター用電力が不要となることが確認された。
2.多孔セラミック板を分割しない場合、分割した場合、および設置しなかった場合を比較した結果、分割した場合に最も安定燃焼操作範囲が拡大し、約17kW以上であった。
3.上流側への熱の還流量は、発熱量の2%以上であることが判り、これを基準に燃焼器設計をすることができるものと期待される。
4.負荷変動による温度変化が小さい。
5.当量比による温度制御が可能である。
6.安定燃焼範囲における排出NOx濃度は102〜〜270ppmであった。さらに、希薄予混合燃焼や二段燃焼等の低NOx化技術と併用することで更なる改善をする必要がある。