2015 Fiscal Year Research-status Report
高圧燃焼器より生じる微粒子の生成予測モデルと抑制手法の構築
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15K00584
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
橋本 淳 大分大学, 工学部, 准教授 (00342551)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | すす / 粒子状物質 / 拡散火炎 / 燃焼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，PM2.5という言葉が浸透したように，大気汚染物質として微小粒子状物質（PM）が注目を集めている．数マイクロm以下の粒子は気管支，肺と深く到達し，健康へ与える影響が大きいとされる．一方で，生活を支える各種燃焼機器は，高圧下，つまりは微小粒子が生成しやすい条件での運転が求められている．そのような条件下においては，実験の困難さ故，微小粒子の生成メカニズムについて不明な部分も多い．本研究では，高圧下における微小粒子状物質の生成機構の解明および予測モデルの構築を目的としている．本年度は，定容器を用いて高圧下でのすす生成特性を，また，対向流燃焼器を用いてプロパン火炎，イソオクタン火炎における，すす前駆体の生成特性を調べた．結果として，論文１報，学会発表6件の報告を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請機材の一つであるカセグレン光学系は，請求金額に対して配分金額が減額されており，本年度の導入を見送った．一方，まずは常圧下において，現有するガスクロマトグラフおよび質量検出器を用い，対向流火炎から生じるすす前駆体の計測実験を重点的に行った．その結果，プロパン火炎，イソオクタン火炎について，7環の芳香族炭化水素までの検出に成功，定性分析に加え，数値解析と比較できる形での定量分析にも成功した．さらに，市販ソフトウェアおよびオープンソースな計算コードを用いて数値解析を実施，既存数値モデルの検証を前倒しで行った．高圧対向流燃焼器については，実験装置の設定，また取り扱いに習熟する必要があったため，本年度は拡散火炎の基本的な性質（消炎特性）を明らかにすることと再現性の向上に注力した．一方，定容器を用いた燃焼実験により，圧力がすすの生成特性に及ぼす影響を明らかにした．これらの結果は，論文および学会発表で公表している．
以上から，一部に遅れがあるものの，前倒しで実施している内容もあり，総合的には概ね順調であると判断した．
【すす前駆体】：固体であるすすの元となる化学種，多環芳香族炭化水素と考えられている．
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| Strategy for Future Research Activity |
常圧燃焼器での実験を継続し，精度向上と数値モデルの検証を行う．さらに，高圧燃焼器での燃焼ガスサンプリングシステムを確立させる．燃焼ガス採取後の分析方法は概ね確立しており，高圧下で火炎を安定して形成させる方法と，ガスサンプリングラインの制作を行うことができれば，計測と分析が可能である．
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| Causes of Carryover |
前述のように配分金額が減額されたことから，必要な性能をもったカセグレン光学系の導入が行えなかった．差額は化学種分析のための費用に使用したものの，残額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
高圧対向流燃焼器は完成しているものの，ガスサンプリングシステムの制作および流量制御装置の高精度化が必要である．平成27年度残額はこれらに使用し，平成28年度に準備を終え，実験値の取得を行う．
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