近赤外レーザ周波数変調分光法による燃焼場の比蛍光性化学種の高感度検出の試み

• Project/Area Number: 15656053
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Thermal engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 手崎 衆 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (50236965)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2003: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 燃焼診断 / 分光計測 / ダイオードレーザ / 周波数変調分光 / HO2ラジカル

Research Abstract

1.近赤外周波数変調分光法においてHO_2ラジカルを検出する際の感度に大きく影響する、吸収線幅の圧力拡がり係数を求めた。Voigt型のスペクトル形状を仮定した非線形最小二乗法により、実験的に得られた周波数二重変調スペクトルに対応した吸収スペクトルを復元し、HO_2吸収ピークの窒素、水蒸気による圧力拡がり係数を250-350Kにおいて求めた。(9_<0.9>-8_<1.7>F_1)に帰属する7020.681cm^<-1>のピークでの297Kでの圧力拡がり係数は窒素では0.096cm^<-1>atm^<-1>に対し、水蒸気で0.506cm^<-1>atm^<-1>と大きく、HO_2-H_2O錯体形成によるものと考えられた。
2.HO_2-HO_2自己反応の反応速度とHO_2-H_2O錯体形成との関連について検討した。変調法によるHO_2信号強度は、前記線幅の変化を考慮に入れてもなお、水蒸気分圧とともに低下し、それにより錯体形成の平衡定数が求められた。HO_2の減衰速度から求めたHO_2自己反応の速度定数は水蒸気なしでは従来の報告値とよく一致し、HO_2と錯体の速度定数はそれよりも一桁大きいことが見出された。
3.ジメチルエーテルCH_3OCH_3の600K近辺、すなわち低温燃焼領域の酸化反応について検討した。ジメチルエーテル・塩素・酸素混合気のレーザ閃光分解で反応を開始し、生成するHO_2とOHを変調分光によって検出・解析した。CH_3OCH_3+O_2反応から収率約40%でOHが速やかに直接生成すること、HO_2が実効収率約60%で遅れて生成するが、酸素錯体から生じるOHとホルムアルデヒドの反応による二次的生成が主である事が見出された。

Research Products

• [Journal Article] Kinetic measurements in homogeneous charge compression of dimethyl ether : role of intermediate formaldehyde controlling chain branching in the low-temperature oxidation mechanism (2005)
  • Author(s): H.Yamada, K.Suzaki, H.Sakanashi, N.Choi, A.Tezaki
  • Journal Title: Combust.Flame 140 Pages: 24-33
• [Journal Article] Chemical mechanistic analysis of additive effects in homogeneous charge compression ignition of dimethyl ether (2005)
  • Author(s): H.Yamada, M.Yoshii, A.Tezaki
  • Journal Title: Proc.Combust.Inst. 30 Pages: 2773-2780
• [Journal Article] DMEへのメタノール添加によるHCCl機関の着火時期遅延機構の検証 (2004)
  • Author(s): 山田裕之, 東野学, 手崎衆
  • Journal Title: 日本機械学会論文集(B編) 70・697 Pages: 2455-2461
• [Journal Article] A Chemical Mechanistic Analysis on Compression Ignition Process of Straight Chain Alkanes (2004)
  • Author(s): H.Yamada, M.Yoshii, A.Tezaki
  • Journal Title: SAE Paper 2004-01-1912 Pages: 1-7
• [Publications] 山田裕之, 須崎光太郎, 手崎衆: "ジメチルエーテルを用いた予混合圧縮自着火(HCCI)機関における低温酸化過程の機構検討"日本機械学会論文集 B編. 69・679. 743-750 (2003)
• [Publications] H.Yamada, H.Sakanashi, N.Choi, A.Tezaki: "Simplified Oxidation Mechanism of DME Applicable for Compression Ignition"SAE Paper. 2003-01-1819. 1-8 (2003)
• [Publications] 阪梨英樹, 稲田陽平, 崔南一, 手崎衆: "LIFによるDME-空気予混合圧縮自着火機関内HCHO濃度評価"日本機械学会論文集 B編. 70・690. 503-510 (2004)