| 研究課題/領域番号 |
19K04855
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| 研究機関 | 北見工業大学 |
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研究代表者 |
林田 和宏 北見工業大学, 工学部, 教授 (80369941)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 拡散燃焼 / すす / 硫黄分 / レーザラマン分光 / レーザ誘起赤熱発光 |
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| 研究実績の概要 |
舶用ディーゼル機関では，燃料油に含まれる硫黄分濃度により，排ガスに含まれるすす粒子の粒径が変化することが確認されているが，その理由については不明な点が多い．本研究では，燃料油中の硫黄分がすす粒子排出濃度やすす粒子径，すす粒子を構成する炭素結晶子サイズに及ぼす影響のメカニズムを明らかにすることを目的としている．
令和元年度は，火炎構造が比較的単純な気体燃料の層流拡散火炎を測定対象とし，火炎内におけるすす粒子に及ぼす二酸化硫黄（SO2）の影響について検討を行った．燃料中の硫黄分は，その大半が火炎内でSO2に酸化される．火炎内におけるSO2の生成メカニズムについては古くから知られているが，SO2とすす粒子との反応については不明な点が多い．そこで，すす粒子生成の比較的多いプロパンを燃料とする拡散火炎を用い，燃料にSO2を0～6％の割合で添加した火炎を測定対象とした．レーザ誘起赤熱発光法（LII）を用いて火炎内のすす粒子の二次元濃度分布を求め，さらに，石英ガラス製のサンプリングプローブで火炎中心軸上の各位置で燃焼ガスを吸引して石英繊維フィルタにすす粒子を採取し，その内部構造をレーザラマン分光法で解析した．
その結果，火炎内のすす濃度はSO2を添加した火炎の方が低くなることが確認された．また，すす粒子を構成する炭素結晶子についても，SO2の添加割合が高くなるほど結晶子サイズが小さくなることが明らかとなった．これらの結果は，火炎内にSO2が存在するとすす粒子の酸化を強める作用が働くことを示唆するものと言える．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究の主な目的は，燃料中の硫黄分がすす粒子特性に及ぼす影響を明らかにすることである．本年度は，燃料にSO2を添加した拡散火炎内のすす粒子について調査を行った．その結果，SO2の添加量が多くなるほど火炎内のすす濃度が低下するとともに，すす粒子を構成する炭素結晶子サイズが小さくなることを確認しており，おおむね順調に進展していると言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
燃料に硫黄分が含まれる場合，硫黄分は酸化雰囲気場ではSO2に酸化するが，還元雰囲気場では硫化水素（H2S）に転化することが知られている．そこで，次年度は燃料にH2Sを添加し，H2Sがすす粒子特性に及ぼす影響について検討を行う．また，初年度に行ったすす濃度および炭素結晶子サイズの計測に加え，時間分解レーザ誘起赤熱発光法を用いて火炎内のすす一次粒子径の計測を行う．
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