毘沙門亀甲形燃料ノズルにおける同軸流拡散火炎のすす排出特性に関する調査

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拡散火炎によるすす排出抑制に関する研究の1つとして, 申請者らは同軸流拡散火炎の燃料ノズル形状によるすす排出への影響を調査してきた. その成果として, 燃料ノズル形状がすす排出抑制に関連しており, 最適形状の探索が大気汚染などの社会問題の解消につながると考えられる.これまで系統的(円, 正方形など)に燃料ノズル形状を変化させて, すす排出抑制効果について調査してきた. そこで燃料ノズル形状の探索範囲を更に拡張するため, 本研究では和の伝統文様を用いた燃料ノズルによるすす排出抑制効果の調査を行うことを目的とする. 今回は日本伝統文様の一つである“毘沙門亀甲文様をモチーフとした燃料ノズル(毘沙門亀甲形燃料ノズル)”を採用した. 毘沙門亀甲文様は, 日本伝統文様の中で周長が長くかつ角(頂点)が多いため, 酸化剤と燃料との混合促進が期待される.本研究は以下の3つの工程で行われた. それぞれについてまとめる.1. 毘沙門亀甲形燃料ノズルの作製本学所有のワイヤー放電加工機を活用して, 形状精度の高い毘沙門亀甲形燃料ノズルを作製した.2. すす排出量の測定燃料ノズル形状(毘沙門亀甲形と円形)と空気比による同軸流拡散火炎すす排出量の変化を測定した. その結果, 円形と比較して毘沙門亀甲形燃料ノズルのほうがすす排出抑制効果が高いことが明らかとなった.3. R型熱電対による火炎温度分布の計測火炎上部からR型熱電対を挿入し, 半径方向と周方向にそれぞれ移動させながら温度計測を行うことにより, 燃料ノズル出口近傍の火炎温度分布を測定した. その結果, 毘沙門亀甲形燃料ノズルでは角部近傍の温度が上昇していることが分かった. このことから, ノズル角部近傍において早期に空気と燃料との混合が促進され, 最終的にすす排出の抑制つながったものと考えられる.今後は, 流れ場の観察や燃焼場のシミュレーションを加えて, より深く考察していく予定である.