革新的火炎クロマトグラフィと微量化学種吸収分光による分子レベル燃焼反応制御

• 研究課題/領域番号: 23246035
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 丸田 薫 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (50260451)
• 研究分担者: 中村 寿 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (40444020)
• 研究期間 (年度): 2011-05-31 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 36,790千円 (直接経費: 28,300千円、間接経費: 8,490千円); 2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2012年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2011年度: 25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円)
• キーワード: 炭化水素燃料 / 着火 / 低温酸化反応 / 代替燃料 / 化学反応機構 / 燃焼 / 化学反応

研究成果の概要

従来大型特殊装置によってのみ可能だった燃料着火特性の取得が、本火炎クロマトグラフ法により小型卓上規模で可能になった。本研究は多段酸化反応が空間的に分離される微弱火炎現象に、初めて光学計測（レーザー誘起蛍光法）を適用したもので、反応の比較的初期に生じるアルデヒド、代表的なラジカルであるOHの検知を達成した。これらと化学発光画像とを組み合わせることで、炭化水素燃料の反応過程に沿った着火特性を把握出来た。オクタン価などの着火特性指標を、微弱火炎の光学計測による化学種分布から導く応用が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Study on combustion and ignition characteristics of natural gas components in a micro flow reactor with a controlled temperature profile (2014)
  • 著者名/発表者名: Taiki Kamada, Hisashi Nakamura, Takuya Tezuka, Susumu Hasegawa, Kaoru Maruta
  • 雑誌名: Combustion and Flame 巻: 161 号: 1 ページ: 37-48
  • DOI: 10.1016/j.combustflame.2013.08.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on cetane number dependence of diesel surrogates/air weak flames in a micro flow reactor with a controlled temperature profile (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Suzuki, Mikito Hori, Hisashi Nakamura, Takuya Tezuka, Susumu Hasegawa and Kaoru Maruta
  • 雑誌名: Proceedings of the Combustion Institute 巻: 34 号: 2 ページ: 3411-3417
  • DOI: 10.1016/j.proci.2012.06.162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of n-heptane and toluene weak flames in a micro flow reactor with a controlled temperature profile (2013)
  • 著者名/発表者名: Mikito Hori, Hisashi Nakamura, Takuya Tezuka, Susumu Hasegawa, Kaoru Maruta
  • 雑誌名: Proceedings of the Combustion Institute 巻: 34 号: 2 ページ: 3419-3426
  • DOI: 10.1016/j.proci.2012.06.099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on pressure dependences of ethanol oxidation by separated weak flames in a micro flow reactor with a controlled temperature profile (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Nakamura, Akira Yamamoto, Mikito Hori, Takuya Tezuka, Susumu Hasegawa, Kaoru Maruta
  • 雑誌名: Proceedings of the Combustion Institute 巻: 34 号: 2 ページ: 3435-3443
  • DOI: 10.1016/j.proci.2012.06.101
  • 査読あり
• [学会発表] Micro reactor with prescribed temperature profile (2012)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Maruta
  • 学会等名: The First International Workshop on Flame Chemistry
  • 発表場所: Warsaw, Poland
  • 招待講演
• [学会発表] 温度分布制御型マイクロフローリアクタを用いた天然ガス成分燃料の着火・燃焼特性に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鎌田 大輝 , 手塚 卓也, 長谷川 進, 丸田 薫
  • 学会等名: 第50回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 愛知県産業労働センターウインクあいち
• [学会発表] 温度分布制御型マイクロフローリアクタにおけるディーゼル基準燃料のすす生成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 聡史，中村 寿，手塚 卓也，長谷川 進，丸田 薫
  • 学会等名: 第50回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 愛知県産業労働センターウインクあいち
• [学会発表] 温度分布制御マイクロフローリアクタによるエタノール酸化反応の圧力依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村 寿 , 堀 幹人, 手塚 卓也, 長谷川 進, 丸田 薫
  • 学会等名: 第50回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 愛知県産業労働センターウインクあいち
• [学会発表] 温度分布制御型マイクロフローリアクタを用いたディーゼル基準燃料のセタン価と燃焼特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木聡史
  • 学会等名: 第49回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] Possibility of Kinetics Study in Tubes
  • 著者名/発表者名: Hisahi Nakamura, Takuya Tezuka, Susumu Hasegawa, Kaoru Maruta
  • 学会等名: 14th International Conference on Numerical Combustion NC13
  • 発表場所: San Antonio, Texas, USA
• [学会発表] From microcombustion to micro flow reactor for chemical kinetics study
  • 著者名/発表者名: Kaoru Maruta
  • 学会等名: Clean Combustion Research Center (CCRC) Workshop at King Abdullah University of Science and Technology
  • 発表場所: KAUST, Thuwal, Saudi Arabia
  • 招待講演
• [学会発表] Microcombustion for chemical kinetics study
  • 著者名/発表者名: Kaoru Maruta
  • 学会等名: 小形分散エネルギシステムに関する技術動向～ヨーロッパ拠点機関と東大機械との研究交流
  • 発表場所: 東京都文京区，東京大学
  • 招待講演
• [学会発表] 温度分布制御型マイクロフローリアクタを用いたn-ブタンの高圧下における多段酸化反応
  • 著者名/発表者名: 菊井 渉悟・中村 寿・手塚 卓也・長谷川 進・丸田 薫
  • 学会等名: 第51回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 東京都大田区，産業プラザ
• [学会発表] 温度分布制御型マイクロフローリアクタを用いた合成ガスのWeak flame特性に関する研究
  • 著者名/発表者名: 高橋裕基，手塚卓也，長谷川進，中村寿，丸田薫
  • 学会等名: 第50回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 仙台市
• [備考] 研究内容 温度分布制御型マイクロフローリアクタ
  • URL: http://www.ifs.tohoku.ac.jp/enerdyn/jp/jp_researches_microreactor.htm
• [備考] 市村学術賞における研究内容紹介
  • URL: http://www.sgkz.or.jp/prize/science/45/document_07.html