温度分布制御型マイクロフローリアクタによる分離定常冷炎を用いた低温酸化反応に関する研究

摘要

n-ヘプタンはガソリン燃料の主成分のひとつであり，低温酸化反応を示す．よってn-ヘプタンの着火特性について，様々な研究が行われてきた．しかし，低温酸化反応に関する実験結果が少ないことや，低温酸化に関する反応のタイムスケールが長いことから，現行の反応機構における低温酸化の予測精度は十分とはいいがたい．さらに低温酸化反応の指標として，着火遅れ時間の実験結果のみでは高精度の反応機構の構築に不十分である．そこで本研究では，n-ヘプタンの低温酸化反応を調べる新たな手法として，温度分布制御型マイクロフローリアクタ（MFR）を用いた．MFRでは低流入流速条件で，weak flameと呼ばれる着火特性を調べる際に有効な定在微弱火炎が得られる．したがって本研究では，n-ヘプタン／空気混合気のweak flameに注目した．MFRは通常の消炎直径以下の内径を有する石英管と外部熱源から構成される．石英管はリアクタとして用いられ，外部熱源はこのリアクタ内壁の流れ方向に定常な温度分布を形成する．過去のn-ヘプタン／空気のMFRを用いた研究において，weak flameの三段反応の分離とその定在化に関する知見が得らえている．weak flameの三段反応は，一般的に非定常現象として観察される多段着火反応は空間的に三段に分離及び定在化したものであり，それぞれ冷炎，青炎，熱炎に対応する．以上より，本研究では分離定常冷炎を実現したのち，化学種計測を通じて分離定常冷炎の化学構造について調べた．