乱流拡散燃焼過程における可視長波長域発光現象と燃焼生成物

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1〕目的: 本研究は火炎の分光スペクトルをもとに、色彩学的取扱いにより火炎色を数量にして表現し、火炎色と燃焼過程の関連性を解明することにある。対象として可視長波長域発光現象を取上げた。2〕手法: 水素、メタノール、炭火水素の各種火炎を対象とし、(1)分光スペクトルの測定、(2)等色関数を用い、色刺激に相当する三刺激値および刺激和を求める。(3)これらの色度座標を決定する。3〕知見: 火炎色の数量化手法により、水素火炎およびメタノール火炎にみられる可視長波長域発光現象の解析を行なった。その結果、H┣_<2┫>O分子による700nm域の赤色発光の寄与は少なく、むしろ、燃焼用空気中あるいは燃料中に含まれる微量Naによる線スペクトルと、Co炎バンドによる連続スペクトルとの混色発光が主因であることを明らかにできた。また、炭化水素予混合火炎に対して、火炎色と当量比の関連を色度図上に表すことを試み、当量比土0.01〜0.05の精度で識別が可能であることを見出した。4〕検討中の事項および今後の課題:(1)火炎色のより詳細な基礎特性の把握 (2)カラー画像処理による火炎色の実時間測定 (3)発光強度を考慮した火炎色の表現 (4)反応機構と火炎色との関連性の解明 (5)工学的応用を含めた火炎色彩学の確立5〕まとめ:本研究の成果は次のようにまとめられる。(1)火炎色を色度座標で数値的に表現した。(2)水素およびメタノール火炎にみられる可視長波長域発光現象には、空気中および燃料中に含まれるNaの熱発光が重要な役割を果している。(3)火炎色数値比の工学的応用の第一歩として、炭化水素予混合火炎における当量比計測の可能性を示した。(4)火炎色彩学という新分野を拓くことの可能性が認められた。