| 研究実績の概要 |
マイクロ径の燃料ノズル群の上には、熱や物質の拡散に比べ対流の影響が少ない場に拡散火炎を形成することができ、さらに、これらの微小火炎相互の干渉によってCO濃度が高く還元性の高い微小火炎群を形成することができる。本研究はこの微小火炎群を粒子化学合成の反応場として利用し、その反応場を制御する技術の開発を目的として実施した。
本研究開始後これまでに、粒子が添加された噴流の温度分布および速度分布を計測したことで、添加粒子の「温度履歴」を得ることに成功した。 これにより、実験条件(燃料及び空気の噴出速度、ならびにノズルピッチ)が、粒子の加熱温度ならびに加熱時間に与える影響を明らかにした。 また、様々なノズルピッチに対して、CH*の化学発光の画像計測により、燃料及び空気の噴出速度が火炎の融合状態とその火炎形状に及ぼす変化を明らかにしたマップを作成した。
最終年度には、融合した微小拡散火炎群の複雑な火炎形状をCT法により3次元形状として捉えた。また、CH*およびC2*からの化学発光より、火炎帯の構造や特徴について明らかにし、その成果はExperimental Thermal and Fluid Science, Vol.102に掲載された。さらに、融合した微小拡散火炎群の内部のガスサンプリングにより、微小拡散火炎群内部のCOおよびH2濃度が高くなる火炎構造を明らかにした。このような、還元性の高い状態となる実験条件において、酸化チタン粒子を気流とともに微小拡散火炎群内部を通過させたところ、低次酸化チタン粒子の還元合成に成功した。酸化チタンが還元されて、酸素欠損を生じたかどうかについては、X線吸収微細構造（XAFS）の分析結果、ならびに色差計による白色から青灰色への変化によって確認された。火炎による低次酸化チタン粒子の還元合成は日刊工業新聞等で紹介され、工業化へ向けた取組も進展しつつある．
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