混和性多成分燃料液滴の燃焼におけるすす生成に関する研究

本研究では,非接触な単一液滴を用いて液滴燃焼におけるすす生成について調べた.特に,実用燃料の多成分性に注目し,物性の大きく異なる混和性の二成分から成る燃料を用いて液滴燃焼実験を行った.燃料液滴は上方へ打ち上げられ、熱線ループを通り抜けることにより点火された.燃焼液滴は後方または側方よりレーザ照射することにより観察した.実験の結果,物性の大きく異なる成分から成る多成分燃料を用いた場合に,非接触浮遊の状態で燃焼する単一液滴が複数の液滴に分裂する微小爆発が起こりうることが明らかになった.微小爆発が発生しない場合,この二成分燃料液滴は火炎直径の増大-減少を二度繰り返す段階的な燃焼挙動を示した.微小爆発の発生はこの二回目の火炎直系の増大後に観察された.微小爆発が発生しない場合,火炎の色は全燃焼期間を通して青く,火炎内のすすの生成量が少ないことが示唆された.一方,微小爆発が発生する場合,微小爆発発生以前には青色であった火炎は微小爆発発生後黄色の輝炎となり,微小爆発の発生によってすす生成量が増大することが明らかになった.本研究において観察された微小爆発現象は液体燃料の微粒化に応用可能なため,ディーゼルエンジンにおいても性状の大きく異なる燃料から成る多成分混合物を燃料として用いることにより,微粒化の促進,さらには燃焼効率の改善が期待できると考えられる.ただし,本研究において見られた微小爆発によるすす生成量の増大効果も考慮する必要もあると考えられる.

本研究では,非接触な単一液滴を用いて液滴燃焼におけるすす生成について調べた.特に,実用燃料の多成分性に注目し,物性の大きく異なる混和性の二成分から成る燃料を用いて液滴燃焼実験を行った.燃料液滴は上方へ打ち上げられ、熱線ループを通り抜けることにより点火された.燃焼液滴は後方または側方よりレーザ照射することにより観察した.実験の結果,物性の大きく異なる成分から成る多成分燃料を用いた場合に,非接触浮遊の状態で燃焼する単一液滴が複数の液滴に分裂する微小爆発が起こりうることが明らかになった.微小爆発が発生しない場合,この二成分燃料液滴は火炎直径の増大-減少を二度繰り返す段階的な燃焼挙動を示した.微小爆発の発生はこの二回目の火炎直系の増大後に観察された.微小爆発が発生しない場合,火炎の色は全燃焼期間を通して青く,火炎内のすすの生成量が少ないことが示唆された.一方,微小爆発が発生する場合,微小爆発発生以前には青色であった火炎は微小爆発発生後黄色の輝炎となり,微小爆発の発生によってすす生成量が増大することが明らかになった.本研究において観察された微小爆発現象は液体燃料の微粒化に応用可能なため,ディーゼルエンジンにおいても性状の大きく異なる燃料から成る多成分混合物を燃料として用いることにより,微粒化の促進,さらには燃焼効率の改善が期待できると考えられる.ただし,本研究において見られた微小爆発によるすす生成量の増大効果も考慮する必要もあると考えられる.