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Vol
日 本 燃 焼 学 会 誌 第 46巻 1
3
6号 (
2 4年) 1
0
3
1
1
4
.原著論文/ORIGINALPAPER.
対向噴流中に形成される層流拡散火炎を用いた多環芳香族物質生成挙動に関す
る実験的研究
ExperimentalI
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fPAHFormationBehaviori
naLaminarCounterflow
NonpremixedFlame
北島暁雄 1*・畑中健志 1.竹内正雄 1.宮寺達雄 1・鳥飼宏之 2
Akio1
，
* HATANAKA，
Takeshi1
，
TAKEUCHI，
Masao1
，MIYADERA，Tatsuo1
，
TORIKAI，
Hiroyuki2
KITAJIMA，
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例 年 2月 23日受付， 20
倒 年 4月 8日受理/ R
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らに，多くの PAH類それ自体がまた，有害な物質である.
1
. 緒言
したがって，燃焼に伴う PAH生成挙動の詳細を解明する
ことは，抜本的な排出抑制技術を確立するために，極めて
地球環境問題の深刻化に伴い，燃焼利用技術の高度化に
向けた社会的要請が強まっている.特に，燃料資源の有効
重要である.
利用を図る高効率燃焼の実現と，燃焼を利用する上で不可
長い間 PAH は，その生成量が多ければすすの生成量が
避な燃焼排出物の抑制は，今後の燃焼利用技術開発の根幹
増大するという，単純なすすの前駆物質と考えられてきた.
をなす重要な課題である.近年，すすやダイオキシン類
実際に，特定の条件において，特定の PAHがすす生成に
(PCDD
l
Fs
)など，燃焼生成有機物質の人体への有害な影響
おける有力前駆物質となり，また，その成長過程に対して
が強く指摘されており，生成機構の解明と抑制技術の開発
5
7
]
. しかし
も重要な役割を果たすことが指摘されている [
が急務となっている.すすやダイオキシン類の生成過程に
ながら， PAHやすすの生成機構は極めて複雑であり，実験
は，芳香族炭化水素 (polycyclicaromatichydrocarbons:PAH)
室レベルの比較的単純な火炎構造を持つ火炎においても，
の生成が深く関わっていることが指摘されている [
1・5
]
. さ
PAH とすすの生成に単純な相関関係が存在しない場合のあ
るこ とが，近年報告されている [
6
8
]
.
*Correspondingauthor.E-mail:k
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.
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したがって，単にすすの前駆物質という観点からではな
く
， PAHの生成挙動そのものと燃焼状態との関係について，
(
3
9
)
104
日本燃焼学会誌第4
6巻 1
3
6号 (
2
0
0
4年)
る数例が報告されているのみである [
2
1
2
3
]
. 実用燃焼器気
系統的かっ詳細に検討す ることが重要と考えられる.
相非予混合燃焼の広い領域に適用できる火炎モデルとし
PAHの生成機構は極めて複雑と考えられるが，詳細な実
験および数値計算に基づいた，有効な生成モデ、ルの提案・
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町[
2
4
]が挙げられる.この
て
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検証が行われている.燃焼に伴う PAHやすすの生成モデ
火炎モデルが適用可能な燃焼条件においては，理論混合分
ルとして， Frenklach ら が 提 唱 し た H a
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e(スカラー散逸速度)によ
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n(HACA)モデ、ルが最もよく知られている [
9，
1
0
]
. こ
って，局所的な拡散火炎の状態を把握することができる.
れは，燃料分子の熱分解によるアセチレンの生成と，炭イじ
特に，対向噴流拡散火炎は，火炎モデルの根幹をなす Z、
r
水素骨格からの水素原子離脱ーアセチレン付加の繰返し過
およびスカラー散逸速度を，容易かつ厳密に調節が可能で
程によって，芳香族物質の環化と成長が進むという反応モ
あるという大きな特徴を持つ.このことから，消炎限界の
デルであり，多くの研究例において実験結果の検証に用い
定量イじゃ，多孔板乱流に起因する火炎の変動と火炎構造の
られている.一方， HACAモデルのみでは説明することが
変化との関係などが ，Z
，
，
， をパラメータとした対向噴流拡散
できない実験結果も少なからず報告されており，異なる生
火炎を用いて実験的に調べられている [
2
5
2
7
]
. また，すす
成モデルの検討が盛んになってきている.特に，近年，火
"の変化が生成挙動に与
の生成に関する研究においても ，Z
炎付近において共鳴安定活性状態にある特定の PAHの急
える影響について系統的に調べられている [
1
9，
20，
2
8
]
. した
速な結合により，タール的な物質が形成され，このタール
がって， LDFモデ、ルに基づき， Zw スカラー散逸速度(本
的 な物質の分解・再構成により，すすや分子量の大きな有
研究では直接的に制御するパラメータは平均流の速度勾
機物質が形成されるとする新しい生成モデ、ルが提案され，
配 :a)，酸化剤および燃料気体の希釈に基づく反応物質と
注目されている [
1
1
1
3
]
. 特定の当量比条件の予混合火炎に
希釈剤とのモル量論比 (
F
u
e
l
/
0
2
/N2
)などの，拡散火炎制御
おいて，実験および数値計算の双方により，気相の低分子
パ ラメータ を広い範囲で変化させ，対向噴流拡散火炎から
量有機物質が高分子量物質に成長する過程に，この反応経
生成される PAHの生成挙動を詳しく調べることにより，
路が支配的な役割を果たしている可能性が報告されている
実機レベルでの拡散燃焼の高度な制御につながる基礎知見
[
7，
1
4，
1
5
]
.
を得ることが期待できる.
以上の背景から，本研究では対向噴流拡散火炎の PAH
燃焼に伴う化学反応の詳細について着目した研究では，
単純な火炎構造の火炎を用いることが一般的である.特に
生成挙動を，実験的に検討することを主な目的とし，特に，
未燃混合気と既燃ガスとが火炎帯を挟んで明確に分離され
理論混合分率(巨視的火炎構造)，モル量論比(理論断熱火
る予混合火炎では，反応器を用いた一様反応における PAH
炎温度)，および平均流の速度勾配(スカラー散逸速度)の
の生成・成長過程と類似した生成機構が存在すると考えら
変化が PAH生成挙動に及ぼす影響を，ガスクロマトグ ラ
れている [
1
6
]
. さらに予混合火炎は火炎構造上，測定や解
フ質量分析計 (GC-MS) を用いた詳細な測定分析によ って
析が比較的容易で、あるという利点を併せ持つことから，前
明らかにする.
述の生成モデルに関する研究を含め， PAHやすすの生成に
関する研究の多くは，予混合火炎を用いて行われてきた.
しかしながら，実用燃焼器の多くは非予混合(拡散)燃焼方
2
. 実験装置および方法
式を採っており，拡散火炎の詳細な特性を明らかにするこ
図 1
，図 2に，それぞれパーナ部および GC-MS測定系
とが，工業的，工学的に極めて重要である.拡散火炎の火
の概略を示す.パーナは同軸上に配置された同ーの構造を
炎構造は，予混合火炎のそれとは大きく異なっている.こ
持つ二つの縮流ノズルによって構成されており，ノズル出
の火炎構造の違いは PAHやすすの生成過程に本質的な影
口内径は 1
5m mである.上側パーナからは酸化剤を，下
響を及ぼすと考えられ [
1
6
]，注意深い実験的検討が不可欠
側パーナからは燃料を噴出する.燃料と周囲空気との二次
である.拡散火炎の基礎的な研究に適した流れ場として，
的な反応を防ぐため，パーナは閉鎖型の燃焼室 (250x
対向噴流がよく知られている
250x1
9
5mm)に設置され，実験に際しては燃焼室内に純
すすの生成に関する過去の
研究においても，対向噴流拡散火炎が用いられている [
1
7
-
窒素が定常的に供給される.本研究では，酸化剤として酸
2
0
]
. Axelbaum らは，すすの生成に対する断熱火炎温度の
素一窒素 (
0
2
N
2
)混合気を，燃料としてメタンー窒素 (CH4-
，
影響と，濃度の影響の相対的な違いや [
1
7，
1
8
]，燃料の熱分
N
2
)およびプロパンー窒素 (CH
8
-N2
)混合気を用いた.酸
解領域を含む燃焼反応領域の構造変化が，すすの生成に大
化剤流および燃料流の質量流量，酸化剤流酸素質量分率，
きな影響を及ぼすこと [
1
9
]などを，対向噴流拡散火炎を用
燃料流燃料質量分率は，マスフローコントローラ (Brooks
いて明らかにしている.また，レーザを用いた PAHの広
E/5
8
5
1E
:誤
差::t0
.
5% )を用いてそれぞれ独立に調整さ
5850
帯域L1Fと，すすのレーザミィ散乱の同時計測を行った研
れる. したがって，パーナ出口における主流流速，理論混
究[
2
0
]などもあるが，いずれも，すすの生成挙動の解明が
合分率，モル量論比は，それぞれ任意に調節が可能で、ある.
主な目的であり， PAH生成挙動の詳細は検討されていない.
なお全ての実験条件において，酸化剤側パーナ出口断面平
対向噴流中に形成される拡散火炎からの PAH生成挙動に
均流速 Uo(m/s
)および燃料側パーナ出口断面平均流速 Uf
ついて詳しく述べた研究は極めて少なし V
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n
c
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r
e らによ
(m/s
)は等しく 0
.
4m/sに設定して実験を行った.パーナ出
(
4
0
)
北島暁雄ほか，対向噴流中に形成される層流拡散火炎を用いた多環芳香族物質生成挙動に関する実験的研究
105
O
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Exhaust
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g
4t=
，
;
2
.t>4tg
口間距離 H(mm)は可変であり ，U"，Ufを一定に保 ったま
ま平均流速度勾配 a=(U
，
，
+的)
/
H(C')を調節する ことが可能
2
4
]
である.みは次式で定義される [
d
‘
，
)
、
Z，
.
， =(I+v行JY
，
，
)ーl
F
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1ames.
vは量論酸素一燃料質量比 ，Y
fは燃料流の燃料質量分率，
Y
"は酸化剤流の酸素質量分率を表す.一般に拡散火炎に対
して Flamesheetモデ、ルが適用可能な条件，すなわち反応
Z
"
K=ZIZ
山
，
物質の拡散係数を一定と仮定し，化学反応速度が反応物質
(
3
)
の輸送速度より著しく大きい条件 (Da>> 1
)の場合，断熱
火炎温度は化学平衡論に基づき，モル量論比により一意的
対向噴流拡散火炎の火炎とよどみ面の位置の関係は， Z.
，
.
，
と
に決定される [
1
9
]
. したがって本研究では ，Z
"を変化させ
Z咋により， (
a
)火炎が酸化剤流中に形成される場合 (
Z
、
r<
る際，モル量論比を一定に保つことにより，理論的な断熱
Z
s
t
g
)
，(
b
)火炎が燃料流中に形成される場合 (
2
、
r>Z
.
時)，お
火炎温度を一定として実験を行う
よび (
c
)火炎がよどみ面に形成される場合(乙t=Z"g)の三通
メタン火炎においては
CH4
f
02/N2を 1
/
2
/
8
.
5および 1
1
2
/
9
.
5の二通りの条件に設定
りの条件に分けることができる.表 2に本研究で実験を行
J
OyN2を 1
/
5
/
8.
5
した.またプロパン火炎においては， C}Hi
った全条件における Z.
<
t
g の値を示す.表より，本研究のメ
および 1
1
5
/
9
.
5の二通りの条件に設定した.本実験で計測
タン火炎では Z<t =0
.
6および 0
.
7，プロパン火炎では Z、
t=
を行った ZMおよびモル量論比の設定値を表 lに示す.な
0
.
5および 0
.
6の場合に火炎が燃料流中に形成され，それ以
お，山09
もメタン/空気拡散火炎では CH4
f
02
1N2は 1
/
2
1
7.
52
外の条件では，火炎は酸化剤流中に形成される.
であり， 100%プロパン/空気拡散火炎では C}H8/0yN2 は
火炎から生成された PAH類の分析と定量には， GC-MS
を用いた.対向噴流拡散火炎は，流れ場の外乱に対して極
1
1
5
1
1
8
.
8である
図 3に混合分率空間における対向噴流拡散火炎の火炎位
めて不安定な性質を有することから，本研究では火炎帯か
s
t とよどみ面位置 Z
.
，
.
r
gの関係を示す.拡散火炎構造の
置Z
らの直接採取は行わず，燃焼室排出口(火炎帯からの距離
理論解析から，拡散火炎が燃料流中に形成 される条件は次
およそ 70m m程度)から排出される燃焼ガスを採取，分析
することとした. したがって，本研究の実験結果は，拡散
式で表される [
2
0，
2
8
.
2
9
]
えt > [(Ft/~) イ
火炎から生成される PAH類の燃焼後領域での特性を示す
(
2
)
ものである.生成された PAH類を含む燃焼ガスは，
1
.3
m mのオリフィス内径を持つ非加熱，非冷却の石英ガラス
Leo は酸化剤流初期濃度における酸素のルイス数 ，Lefは燃
.
5
0L の体積流
プローフゃを用いて，燃焼室排出口より毎分 0
料流初期濃度における燃料のルイス数である.こ こで，(
2
)
量で吸引される.吸引された燃焼ガスはテフロン製配管を
式の右辺が ZM と等しい場合，火炎はよどみ面と一致する
経て直ちに
2
)式の右辺は，混合分率空間におけるよどみ
ことから， (
ラップを通過し， PAH類が液体捕集される.本研究の
面の位置 Z咋を表すと考えられる.したがって，混合分率
PAH捕集の基本的な手法は Hatanaka らの実験と同様であ
空間におけるよどみ面の位置は次式によ り決定される.
る[
3
0
]
. この採取法による，燃焼生成ガスの燃焼領域から
(
4
1
)
o
O
Cに氷冷された 1
0
0ml の純水による液体ト
106
日本燃焼学会誌第4
6巻 1
3
6号 (
2
0
0
4年)
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ル信号のピー ク面積を算出する手法で、行った.ナフタレン，
method
IC
IC
アセナフティレン，アセナフテン，フルオレン，フェナン
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8
スレン， アン スラセンの 6種類の化学種については，標準
PAH混合試料 (EPA61
OPAHMix)を用いてあらかじめ各物
IC
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IC
IC
IC
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質のスペクトル信号の検定を行い，サンフロルのスペクトル
信号との面積比より定量値を算出した.フェニルアセチレ
ン，スチレン，イ ンデン，ビ フェニレン，ビフェニル，メ
チルナフタレンについては
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[
3
1
]を用いて，ナフタレンのスペクトル信号の検定結果を
基準値として，相対的に定量化を行った.任意の実験条件
における対向噴流火炎の火炎温度は， CHEMKIN・パッケ
ージの向噴流拡散火炎計算コード OPPDIF[32]を用いて数
値 計 算 に よ り 算 出 し た . 化 学 反 応 機 構 に は GRI・
Mech
IC:U
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3
.
0
[
3
3
]を用いた.また化学平衡諭に基づいた理論断熱火炎
温度は，
同じく CHEMKIN・パッケージの平衡計算コード
EQUIL[34]を用いて算出した.その際，化学反応機構には
Marinovらの詳細反応機構 [
3
5
]を用いた.
液体ト ラップ までの移動時間は，およ そ 0
.
3s程度である.
全ての実験条件において， 6Lの燃焼ガスを連続的に吸引
し
， PAH類の採取を行った. PAHの分析に用いた GC-MS
装置は A
g
i
l
e
n
t5973N/6890であり， GCキャピラリカラム
3
. 実験結果および考察
3
.
1
. 火炎構造の変化と総括的な PAH生成挙動の関係
0
.
2
5m mx0.25μmx30m)を使用した.試
には HP5-MS(
本研究では議論を簡便にするため，メタン火炎，プロパ
料の分析は，サンフ。ルを含む水溶液 5μL(抽出前処理無し)
ン火炎とも，平均流速度勾配とモル量論比の組合せを，三
を，マイクロシリンジを用いて GC-MS装置に直接注入分
種類に設定し実験を行った(条件 A'"C).表 4 に各設定条
析するパッチ手法により行った. GC-MSにより分離検出
件を示す.表中には，各条件における断熱火炎温度
Tad の
された PAH は，分離質量スペクトルを MS ライブラリ
1ame の計算値も併せて示
計算値および火炎帯の最高温度 Tt
(NIST9
8
:1
2
8，
0005
p
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s
) と比較照合することにより化学種
した.条件 A は平均流速度勾配 a=405-1，希釈剤 N2のモ
を特定した.
ル量論比が 8
.
5の実験条件を表す.条件 B は a=805
-1，N2
本研究で用いた GC-MSでは，分子量 50"'3oouの PAH
を検出することが可能で、あり，実験結果からは 1
2種類の
のモル量論比が 8
.
5の実験条件を表す. したがって，条件
B は条件 A と比較して，モル量論比における希釈量は等し
PAHが特定された(表 3
)
. PAHの定量化は，質量スペクト
く，平均流速度勾配が大きい条件である.条件 C は α=40
(
4
2
)
北島暁雄ほか，対向噴流中に形成される層流拡散火炎を用いた多環芳香族物質生成挙動に関する実験的研究
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I，N2のモル量論比が
。
9
.
5の条件を表す.条件 C は条件 A
0
.
2
と比較して，平均流速度勾配が等しく，モル量論比におけ
0.
4
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.
6
0
.
8
Zst
る希釈量が大きい実験条件である.表に示されているよう
F
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.
"
.
に，平均流速度勾配の増大と，モル量論比における希釈量
の増大は，それぞれ火炎温度を低下させる.条件 A と比較
して，条件 B では，速度勾配の増大によるスカラー量の輸
送現象への流体力学的な影響で、火炎温度が低下し， 一方条
が，条件 A の場合と比較して， 全般に大きな値となってい
件 Cでは，希釈量の増大による断熱火炎温度の低下によっ
る.すなわち，平均流速度勾配の増大によって PAH生成
て火炎温度が低下すると考えられる.
量が増大している.なお ，2，<t= 0.
4"
"
"
'
0
.
6においては，後述
するメタン火炎において最も生成が顕著であったナフタレ
図 4に，メタン火炎についてサンプルガス 6Lより検出
された 12種類の PAHの総量の測定結果を示す.図中，縦
ンの生成量が，他の物質と比較して，数倍
数千倍と非常
軸は PAH総量 LMpAHi を，横軸はみを表す.図より，メ
に多量であったことから，ナフタレンの GC-MS測定誤差
タン火炎の場合，燃焼ガスに含まれる PAH総量は，2;、，の
が
， PAH生成総量の結果に大きな影響を与えたと考えられ
増加に伴い単調に減少することがわかる.表 lに示されて
る.しかしながら，その他の各物質に関しては条件 B の場
"
" を大きく設定するためには ， Y
fを減少させ
いるように， 2
合の生成量が，条件 A の場合よりもみの全域において大
なければならない. したがって，前述の 2"，の増加に伴う
きいことを確認しており，一般的に条件 Bは，条件 A と比
PAH総量の減少は，反応帯に供給される燃料の絶対量の低
較して， PAHの生成を増大させると考えられる.一方，モ
下が一つの原因となっている可能性がある.しかし， PAH
ル量論比における希釈量の変化の影響については，条件 C
総量の減少の割合は，表 lに示された 2，，"の増加に対する
の各 Z、
rにおける PAH総量が，条件 A と比較して，およそ
ηの減少以外の要因
3
0
"
"
"
'
6
0%程度減少していることから，モル量論比におけ
Y
fの減少と比較して定量的に大きく，
<t> 0
.
5，す
が同時に影響していると考えられる.特に， 2
.
る希釈量の増大は， PAH生成量を減少させると考えられる.
なわち火炎が燃料流側に形成される条件では，生成された
拡散火炎において，平均流速度勾配の増大により PAHの
PAHの総量は2.，.， =0
.
1 の場合と比較して 1/1000以下とな
生成量が増大するという現象は， LDFモデルを用いること
.
.
，>0.5の条件では，メタンを燃
っている. したがって， 2
で矛盾無く説明が可能である.本実験における条件 B の火
料とする拡散火炎の PAH生成は著しく抑制されると考え
炎は，条件 A と比較して主流流速は等しく，パーナ出口間
，
" >0.5における顕著な PAH生成抑
られる.このような， 2
距離を小さくすることで
平均流速度勾配を増加させてい
制の一因として，火炎構造変化に伴う，物質の輸送方向と
るしたがって，条件 A と条件 B において，拡散火炎の火炎
火炎位置の関係の変化が考えられる.本研究におけるメタ
近傍拡散領域に供給される反応物質の初期総量は等しい.
ン火炎の Z、
，
>0.5 は，火炎が燃料流中に形成される条件で
LDFモデルでは，拡散領域(または火炎面)に垂直な方向
ある. これは Kang らが拡散火炎のすす生成に関して提唱
の速度勾配の堵加は，火炎近傍拡散領域厚さを減少させ，
した，
濃度勾配を大きくする物理的意味を持つことから，火炎帯
Sootf
o
r
m
a
t
i
o
n
o
x
i
d
a
t
i
o
nflame(すす生成一酸化火炎)
に対する拡散による反応物質の輸送速度を増大させ，火炎
の条件に相当する [
2
0
]
. この考え方が適用できるとすれば，
火炎が燃料流側に形成されていることから，火炎面に対し
帯における反応物質の消費量の増大を引き起こす.その結
て燃料側で生成される PAHは火炎帯に輸送され，高温領
果，初期の PAH生成(低分子量: 1
"
"
'
"2環)に重要な役割を
域での酸イじ分解が促進し，結果的に系外に排出される PAH
果たす Cl"""'C3なと。の炭化水素燃焼中間生成物質の生成が
の量が著しく低下することが考えられる.したがって，本
顕著になる.この傾向は詳細化学反応機構を考慮した，
OPPDIFによる燃焼中間生成物の数値計算結果においても
実験結果の解釈における，この考え方の妥当性は高い.
次に，平均流速度勾配変化の影響については ，2s'=0.
4
"
"
"
'
0
.
6の領域を除いて，条件 B の各 2"，における PAH総量
確かめられている.したがって，平均流速度勾配の増大に
伴う中間生成物質生成量の増大が，結果的に PAH生成量
(
4
3
)
日 本 燃 焼 学 会 誌 第4
6巻 1
3
6号 (
2
0
0
4年)
108
4
1
0
[
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を増大させているものと考えられる.
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.
/
.
LMpAI
.
u
l
M
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u
e
li
ここで，前述の通り，対向噴流拡散火炎の平均流速度勾
流中に形成される Z
4の条件においても， PAH生成量
.
f
t
>0.
の低下率はメタン火炎の場合のそれと比較して小さく，顕
配を増大させると火炎温度は低下する.一般に火炎温度の
著な PAHの生成がみられる.このことは，火炎が，すす
低下は，炭化水素燃料の熱分解過程を抑制するため， PAH
生成酸化火炎に準ずる条件であっても， PAH生成の絶対
(すすも含む)の生成量を低下させると考えられているが，
量が著しく大きい場合には，火炎構造に起因した燃焼領域
本研究では火炎温度の低下による PAH生成量の抑制効果
外への PAH排出抑制の効果に限界があることを示してい
よりも，燃焼中間生成物の生成量の増大の影響が定量的に
大きいものと考えられる.一方，モル量論比における希釈
る.すなわち，メタン火炎とプロパン火炎の Z
.
"
I変化に対
する PAH生成挙動の違いは，拡散火炎の PAH生成過程に
量の増大による PAHの生成量の低下は，火炎温度の低下
おいて，燃料化学種の違いが PAH類の生成排出過程に大
と燃焼反応領域に供給される反応物質の絶対量の低下に起
きな影響を及ぼしていることを示すものと考えられる. 一
因していると考えられる.表 2 に示されているように，メ
タン火炎においては，各 Z、
rにおいて反応領域に供給され
方，平均流速度勾配とモル量論比における希釈量の変化が
る燃料の絶対量が，条件 A と比較して条件 C では約 10%
ン火炎の場合と定性的に同様の傾向を示している.図 5に
示されているように，プロパン火炎の場合，条件 B の火炎
PAHの生成に与える影響については，プロパン火炎もメタ
ほど少ない.実際に測定された PAH総量の低下は， 30""
この差が，供給燃料絶対量
60%程度であったことから，
の低下以外の要因による寄与分とみなすことができる.
図 5に，プロパン火炎の PAH総量の測定結果を示す.
では条件 A の火炎と比較して，みの全域にわたり PAH総
量がおよそ 2倍以上となっており，また，条件 C の場合に
は各 Z.
f
tにおいて，検出された PAH総量が，常に条件 A お
図より，プロパン火炎においても，燃焼ガスに含まれる
よび条件 B より小さい値となっている.すなわち，プロパ
PAH総量は，全体的にみの増加に伴い減少することがわ
ン火炎においても，平均流速度勾配の増大が PAHの生成
かる.しかし，メタン火炎の場合と異なり，プロパン火炎
を促進 L，モル量論比における希釈量の増大が PAHの生
成を抑制することが明らとなった. したがって， この特性
の場合， Z
.
3ではみの変化に対する PAH総量の変化
.
"
Iく 0
量は小さく，また Z
(
.
，=0
.
2'
"
"
'
0
.
3付近で極大となっている.
.
は，燃料化学種を問わず，拡散火炎に特有な性質であると
考えられる.
対向噴流中に形成されるプロパン拡散火炎の PAHの広帯
域 LIF計測を行った Kang らの研究結果において，定性的
図 6に，各実験条件において測定された PAH総量と，
に同様な傾向が確認されている [
2
0
]
. それによると，みが
燃焼ガス採取時間内に供給された燃料の総質量との比を示
比較的小さい条件において， 2，(の変化に伴う PAHの LIF
蛍光強度変化は比較的小さいが，2
f
tが大きい領域では， z
，
"(
す.この比の物理的な意味は，燃料供給量に対する PAH
生成の巨視的な生成率である.図中，縦軸はl:MPAH;/Mruol
の増加に伴う LIF蛍光強度の低下が顕著になるという結果
を，横軸は Zげをそれぞれ表す. なお，メタン火炎につい
が得られており，本研究における PAH総量と 2，.(の関係と
類似している.したがって，プロパン火炎において測定さ
ては，結果の 5倍の値をプロットしている.図より，メタ
ン火炎については条件 A""Cのいずれの場合においても，
れた PAH総量と Z
.
f
tの関係は，メタン火炎の場合と異なり，
プロパン火炎特有の性質である可能性がある. さらに，図
.
(の増加に伴って，品1PAH;/Mruel が低下していることがわ
2，
げが大きい条件では，供給さ
かる.表 2に示したように， 2
に示されているように，プロパン火炎の場合，火炎が燃料
れる燃料の絶対量が低下しているが，仮に， PAHの生成率
(
4
4
)
北島暁雄ほか，対向噴流中に形成される層流拡散火炎を用いた多環芳香族物質生成挙動に関する実験的研究
105
104
四
ミ
103
:
N2
CH4/02/
N2 C3Hs
/02/
・
1
.
6:
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nA c
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.
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1
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一
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.
6
1
1
三102
・一一~
￨
1
0
9
える影響は小さく， PAH生成量の変化は，主に供給される
反応物質の絶対量の変化が主因となると考えられる.
次に，予混合火炎のすす生成に関する重要なパラメータ
である C
/
O比が，拡散火炎の PAH生成挙動に与える影響
につ いて検討する.過去の研究で述べられているように
[
19
]，拡散火炎の場合，反応物質の混合と燃焼反応が空間
〈
的に同じ領域で起きているため，反応領域内で局所的に
=210
C
/
Oは変化する. したがって，拡散火炎においては反応流
中の反応物質初期濃度に基づいた C
/
Oの影響を，予混合火
同
炎のそれと比較することは適当で、はない.しかしながら，
。
反応領域に供給される炭素原子量と酸素原子量の比を知る
2
C/O
3
4
/
Or
F
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t
a
!PAHi
ことは，反応機構の解明を念頭に置き PAHの生成挙動を
調べる上で重要な情報と考えられ，検討が必要で、ある.
図 7に，燃焼ガスより測定された PAH総量と，酸化剤
流中酸素および燃料流中燃料物質の初期濃度より求められ
/
Oとの関係を示す.図中，縦軸は PAH総量を，横軸
たC
はC
/Oを表す.図より， C/O<1
.6においては，メタン火
炎，プロパン火炎とも に
， PAHの生成量が C
/
Oの増加に
が一定であれば， .
.
[
MP
A
H
/
M
f
u
e
lは一定 とな るはずであり，
したがってこの値が低下するということは ，Z
'
Iの増加に伴
伴い単調に増加することがわかる. しかしながら， C/O>
い
， PAHの生成率が低下していると考えられる.つまり図
1
.6の領域においては，プロパン火炎の結果にみられるよ
4でみられた ，Z
"
Iの増加に伴う PAH生成総量の低下は，
うに， PAHの生成量はほとんど変化せず，むしろ減少する
PAH生成率の低下によって引起されたものと考えられる.
傾向となることがわかった.この結果は，アセチレン予混
平均流速度勾配変化の影響に関しては，条件 B の結果が，
合火炎における PAHの生成挙動と C
/
Oの関係の理論的な
Z
"
Iの全域にわたって条件 A より大きな値となっている.
予測結果 [
3
6
]とよく一致している.一方，すすの生成に関
すでに述べたように，条件 B と条件 Aでは供給される反応
する予混合火炎の研究では，一般に C
/O'
=
i0
.
6程度がすす
物質の絶対量は等しいことから，このことは，平均流速度
の生成の限界であり， C
/
Oがそれより小さい場合すすの生
勾配が大きい場合に， PAH生成率が増加していることを示
成はみられないことが明らかとされているが，本研究の結
しており，これによって PAH生成の絶対量が増大するも
果においては， C
/
Oが 0
.
6より遥かに小さい領域でも PAH
のと考えられる.一方，モル量論比における希釈量の変化
の生成がみられることが明らかとなった.前述の通り，拡
の影響については，条件 A と条件 C の結果の比較より，任
散火炎では局所の C
/
Oが変化することから，単純に予混合
における..[MP
/Mf
u
e
lの定量的な差が非常に小さ
A
H
i
火炎の結果と比較することはできないが，対向噴流拡散火
いことが明らかとなった. したがって，本実験範囲では，
炎を用いた本実験の場合でも， C
/O<0
.
6では，輝炎が確認
意の
ZSI
モル量論比における希釈量の違いによる PAH生成率の変
されるような顕著なすすの生成はみられなかった. したが
化は定量的に小さく， PAH生成絶対量の変化は，基本的に
って，拡散火炎において， PAH生成総量とすす生成量に単
供給される反応物質の絶対量の違いに起因していると考え
純な相関が存在する可能性については，今後さらに詳 1
〆
い
られる
検討が必要と考えられる.
プロパン火炎の結果については，条件 k
'
"
"
'
Cのいずれの
条件においても， Z、，1 =0
.
3程度において極大の傾向を示し
3
.
2
. PAH生成挙動の詳細な検討
ている.これは，図 5に示された PAH総量の測定結果に
図 8にメタン火炎の条件 A における，各 PAHの定量結
関しでも同様な傾向があることから，プロパン火炎の場合
もメタン火炎と同様，ZSI の変化，すなわち火炎構造の変化
)を
果を示す.図中の縦軸は，各 PAHの検出量 MPA
，
印刷g
横軸は Z
s
tをそれぞれ示す.メタン火炎では全ての実験条
に伴って総括的な PAH生成率が変化し，それに応じて
件 においてナフタレンが最も生成量の多い物質であり，ア
PAH絶対生成量が変化し ていると考えられる.平均流速度
セナフティレンがそれに次いで生成量の多い物質であっ
勾配の変化，およびモル量論比における希釈量の変化に関
た.前節の PAH生成量と
ZSI
の関係から予測できるように，
B，および条件 A と条件 C
ほとんどの PAH物質について， Z"I の増加に伴い生成量が
との結果の比較から，定性的にメタン火炎の場合と同様の
減少する傾向があることが確認された. しかしながら，各
傾向があることが確認できる.したがって，燃料化学種の
PAHの生成量変化の Zげに対する定量的な依存性は，化学
しては，それぞれ条件 A と条件
，
違いによらず，拡散火炎においては，平均流速度勾配の増
種によって異なっている.特に，メタン火炎の場合，フル
加は PAH生成率を増大し， PAH生成の絶対量が増加する
オレンとフェナンスレンの生成量の ，
ZSI に対する依存性は，
が，モル量論比における希釈量の変化が PAH生成率に与
他 の PAH と比較して小 さい. この ことは， これらの物質
(
4
5
)
∞
110
日 本 燃 焼 学 会 誌 第 46巻 1
3
6号 (
2 4年)
1
03
細に実験結果をみると，この定性的な傾向は二つのグ、ルー
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h
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c
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〈
且
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プに分けることができる.これは，生成量の多いナフタレ
ンとアセナフティレンの実験結果を比較することで，明確
にできる. 2
.
"
1 <0
.
4の条件においては，ナフタレンが最も
'
I
>0
.
4の条件では，生成量
生成量の多い物質であるが， Z
変化のみに対する依存性が極めて大きいため，生成量は
急激に減少し，この条件における生成量変化の乙r に対す
る依存性が比較的弱いアセナフテイレンが，ナフタレンに
1
0
-
1
代わってもっとも生成量の多い物質となっている.ナフタ
1
02
1
レンと同様に，フェニルアセチレン，スチレン，インデン，
1
q
2.，.，の変化に対する生成量変化の依存性が強い傾向を示す一
・
メチルナフタレンなどが， Z、，rの大きな実験条件において，
0
.
2
0
.
4
0
.
6
0
.
8
Z
s
t
方，アセナフテイレンを含む他の
PAH は，それらの物質
と比較すると， ZI
"が大きい条件でも， Z
"
Iの変化に対する
，
，
F
i
g
.8
. MassofPAHif
o
rCH4flamesi
ntermsofZ
"withconditionA
生成量の変化の割合が定量的に小さい.これらの実験的な
傾向は，条件 B および条件 Cのプロパン火炎においても同
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企
1
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2
雪10
、』〆
工
4
様であることが確かめられた. したがって，プロパン火炎
においては，平均流速度勾配やモル量論比における希釈量
の変化に対しては，
を受けないが，
2
Z"，の変化に対しては，生成挙動が二つのグ
ループに分けられることから
これら二つの
P A H グ、ルー
プの主たる生成経路が異なっており，火炎構造の変イじに伴
って，主な
~101
P A Hの生成挙動の定性的な傾向は影響
P A H の生成に関する支配的な生成経路が変化
している可能性が考えられる.
P A H類の詳細な生成挙動に
ついてさらに詳しく検討を行うため，ナフタレンとアセナ
1
00
フティレンの二つの物質の詳細な生成挙動に着目する. こ
a司EE
u
-n
n
u
れらの物質は， GC・MSを用いた多くの実験的計測におい
0
.
8
て，燃焼条件や燃料化学種を問わず，もっとも生成量の多
い物質であり，
Z
s
t
P A H を含むすすの生成モデルの多くにおい
て，ナフタレンとアセナフティレンを経る生成経路が有力
，
Fig.9
. MassofPAHif
o
rC寸I
HflamesintermsofZ
'withconditionA.
1
0
.
1
2
.
3
6
]
. 本研究においてもこの二つの
とみなされている [
物質が，メタン火炎，プロパン火炎のいずれの場合にも，
もっとも主要な
PAH類であることが確かめられているが，
P A H 類とは異な っている可能性を示
特にプロパン火炎の実験結果において， Z
"
Iの変化による火
唆するものである. ここで，平均流速度勾配変化の影響，
炎構造変化に伴い，この二つの物質の生成挙動には，異な
の生成経路が，他の
およびモル量論比変化の影響については図示していない
った傾向があることが明らかとなった.以下，その結果に
が，条件 Bおよび条件 C の火炎についても，ナフタレンお
ついて述べる.
図 1
0
(
a
)に，各実験条件において測定されたナフタレン
よびアセナフテイレンが生成量の多い物質であり，また，
Z、
rとの聞には，条件 A と定性的に同様
の生成量と燃焼ガス採取時間内に反応領域に供給された燃
の関係があることが確かめられている.したがって，平均
料の総質量との比を示す.図より，メタン火炎の場合，供
流速度勾配，モル量論比などのパラメータを変化させても，
"
Iの増加に伴い
給燃料量に対するナフタレンの生成率は， Z
各
各
P A Hの生成量と
P A H類の生成に関わる化学反応機構は，基本的に変化
しないものと考えられる.
図
9
にプロパン火炎の条件
単調に減少していることがわかる
一方プロパン火炎にお
.
3付近で，生成率が極大値をとる傾向があり，
いては，み=0
A
における，各
量の測定結果を示す.図より，各
P A H の生成
P A H の生成量は，基本
的にみの増大に伴って減少する傾向があることがわかる.
.
'
Iが大きい条件で
また，メタン火炎，プロパン火炎とも Z
は
，
MPAH/Mfuel は小さい値となり，生成率が低下している
ことが明らかとなった.すなわち，対向噴流中に形成され
Z，<t 変化に対する依存性
る拡散火炎では，ナフタレンの生成率は，燃料他学種の違
は，メタン火炎の場合とは異なっており， Z
.
"
Iが小さい条件
いや， Z
¥
'
rの変化に伴い変化すると考えられる.また，条件
しかしながら，
P A H 生成量変化の
では各 PAHの生成量変化は定量的に小さく，
Z，"
I
>0.4では，
その変化量が大きくなることが明らかとなった.さらに詳
A と条件 B の実験結果の比較から，メタン火炎，プロパ ン
火炎とも，
(
4
6
)
MPAH/Mfuel は実験を行った乙rの全域にわたり
北島暁雄ほか，対向噴流中に形成される層流拡散火炎を用いた多環芳香族物質生成挙動に関する実験的研究
Naphthalene
CH4/02/N2 C3Hs
/02
/N2
ocondit旧 nA conditionA
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lPAHi
nt
e
r
m
so
fZ
条件 B の場合の方が大きいことが明らかとな った.前節で
た，平均流速度勾配やモル量論比における希釈量変化の影
も述べたように，条件 A と条件 Bでは，燃焼ガス採取時間
響も，ナフタレンの場合と同様である. したがって，メタ
内に供給された燃料の絶対量は等しいことから，平均流速
ン火炎におけるアセナフティレンの生成挙動は，前述のナ
度勾配の大きい条件の方が，ナフタレンの生成率が大きく
フタレンのそれと定性的に同様であると考えられる. しか
なっていると考えられ，これが，平均流速度勾配の変化に
4の条件にお
しながら，プロパン火炎の場合には， Zst>0.
起因するナフタレンの絶対生成量の変化をもたらしている
ける MpAH/Mruelの低下は定量的に小さく，この領域におい
と考えられる. これに対し，条件 A と条件 C の比較では，
てもアセナフティレンが比較的高い生成率で生成されてい
MpAH/MrueJ の定量的な差は，メタン火炎，プロパン火炎と
るとことが明らかとなった.すなわち，プロパン火炎にお
も非常に小さい. したがって，本実験条件で設定したモル
けるアセナフテイレンの生成挙動は，メタン火炎およびプ
量論比における希釈量の差では，総括的なナフタレンの生
ロパン火炎の場合のナフタレン，およびメタン火炎の場合
成率には顕著な影響はみられず，条件 A と条件 Cで測定さ
のアセナフテイレンとは明確に異なっており，生成に関し
れた絶対生成量の違いは，主に供給された燃料の絶対量の
ての支配的な反応機構が，それらとは異なっていることが，
違いが主因であると考えられる.
この結果から予測される.
図 10(b)に，アセナフテイレンの生成率を示す.図より，
図 11(a)， (b)に，各実験条件において測定された PAH総
メタン火炎に関しては，ナフタレンの場合と同様に，
量に対する，ナフタレンおよびアセナフティレンの質量比
MpAH/Mru
巳lは Z
.
¥
.
tの増加に伴って単調に減少しており，ま
をそれぞれ示す.図中，縦軸は各物質の質量比
(
4
7
)
日本燃焼学会誌 第 4
6巻 1
3
6号 (
2
0
0
4年)
112
図 I
I
(
b
)はアセナフテイレンの測定結果である.図より，
• CH4/02/
N2:1/2/10.5
アセナフティレンの場合においても，メタン火炎，プロパ
oCH4/02/N2・1/2/11.0
r における条件 A
"
'Cの定量的な差は
ン火炎ともに，各 Z、
小さいことがわかる.したがって，平均流速度勾配の違い
.
，
t
. における
や，モル量論比における希釈量の違いは，各 Z
PAH総量に対するアセナフテイレンの質量比には殆ど影響
:ε200
を与えないこと，すなわち持定の Z、，におけるアセナフテ
0"
c
o
イレンの生成経路には，顕著な影響を与えないことが明ら
'
I変化の影響に関しては，特徴的な結
かとなった .一方，Z
1
0
0
果が得られている.図より，メタン火炎の場合，アセナフ
。
0
.
2
、
rによら
ティレンの PAH総量に対する相対的な割合は， Z.
.
2程度でほぼ一定となっている.これに対して，プロ
ず0
0
.
4
0
.
6
0
.
8
Z
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l
a
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s
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r
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mR
e
f
.
[
2
7
]
パン火炎の場合，アセナフテイレンの PAH総量に対する
質量比はみの増加に伴って増加する傾向を示しており，
I>0
.
4において，この傾向は顕著となる . このこと
特に ZS
から，プロパン火炎においては乙rの変化，すなわち火炎
構造の変化に伴い， Z
.
げが小さい条件ではナフタレンの生成
が顕著であるが， Z"が大きい条件で、は，アセナフティレン
Z
s
tを表す.図 l
l
(
a
) より，メタ
の生成が顕著となり， PAH生成全般に関する生成機構のう
.
"の全
ン火炎，プロパン火炎の双方とも，実験を行った Z
ち，特定の物質が支配的に生成される反応経路が変イじする
域において，各2."における条件 A"
'Cの MPAH/l:MPAHiの
ことが明らかとなった.
MPAH/.!MpAHi を，横軸は
値の差が，定量的に極めて小さいことがわかる.すなわち，
平均流速度勾配の変化や，モル量論比における希釈量の違
3
.
3
. 火炎安定性と PAH生成挙動の制御に関する考察
図 12は
， Kitajimaらによって他報で報告された，対向噴
いは，各 Z
S
Iにおいて， PAH総量に対するナフタレンの相
対量に大きな変化を与えていないことがわかる.このこと
流中に形成されるメタン
窒素/酸素一窒素層流拡散火炎の
は，言い換えると，特定のみにおけるナフタレンの生成
消炎限界の測定結果である [
2
7
]
. 図中，縦軸は消炎時の平
について，平均流速度勾配やモル量論比の違いにより，生
均流速度勾配を，横軸は Z、
r を表す.また，黒塗りのプロ
成される PAH総量とともにナフタレンの絶対生成量も変
ットはモル量論比が 1
1
2
/
1
0
.
5の結果を，白抜きのプロット
イ
じ するものの，
/
2
/
1
1
.0の結果をそれぞれ示す.
は1
ナフタレン生成に関する主要な反応経路に
ついては大きな影響を及ぼさないため，相対的な割合はほ
図に示されているように，モル量論比を一定とした場合，
S
I変化の影響につ
ぼ等しくなるものと考えられる.一方 ，Z
Z
.
<
t を増大させると消炎時の速度勾配の値は単調に増加す
I
"の増加に伴っ
いては，メタン火炎，プロパン火炎とも ，Z.
る.すなわち，平均流速度勾配(或いはスカラー散逸速度)
て
， PAH総量 に占めるナフタレンの割合は低下する傾向が
.
"
Iが大きいほど良好になる.ま
に対する火炎の安定性は ，Z
確認された.特にプロパン火炎では定量的にその傾向が強
た，モル量論比における希釈量を増大させると，
Zs
tの全域
，
.t=0.6 におけるナフタレンの質量比は 0.2程度とな
く，2
において，平均流速度勾配に対する火炎の安定性が低下す
っている.これに対しメタン火炎では，ナフタレン質量比
ることがわかる.このような対向噴流層流拡散火炎の安定
.
7にお
の低下率は小さく，実験条件におけるみの最大値 0
性の傾向から， LDFモデルが適用できる乱流拡散燃焼場に
.
5以上
いても， PAH総量に占めるナフタレンの質量比は 0
おいて， PAHの生成を抑制しながら，スカラー散逸速度の
となっている. したがって，メタン火炎，プロパン火炎の
変化に対して良好な火炎の安定性を維持し，さらに 一定の
"
1 の変化は， PAH生成機構を変化さ
いずれにおいても， 2
.
熱量，すなわち火炎温度を得ることが出来る条件として，
せていると考えられ，その結果，ナフタレンの PAH総量
一定のモル量論比において，火炎近傍の流れ場の平均的な
に対する比率が，Z
.
'
Iの変化とともに変化しており，特にプ
速度勾配を低く保つ，すなわち火炎付近の平均的なスカラ
ロパン火炎ではその傾向が顕著となっていると考えられ
ー散逸速度を低く保ち， Z、，rの値を大きくとるという燃焼条
る.また，本研究におけるメタン火炎では，設定した実験
件を挙げることができる.前節までに述べたように ，Z
.
"の
条件の違いに関わらず，常にナフタレンがもっとも生成量
大きい条件においては， PAHの生成が著しく抑制されるが，
の多い物質である一方，プロパン火炎については，ナフタ
その一方，図 12 に示されているように，拡散火炎はスカ
S
Iが比較
レンがもっとも生成量の多い物質である条件は ，Z
ラー散逸速度の大きい条件下でも安定に維持できる.火炎
，
.
tの大きな条件では，ナフ
的小さい場合に限られており ，Z.
温度に関しては，モル量論比と火炎付近のスカラー散逸速
タレンの生成は，他の PAH と比較して相対的に抑制され
"
1によらず理論的に 一定
度を 一定に制御することにより， 2
.
ることカ fわかった
とすることができる.さらに，スカ ラー散逸速度を低く保
(
4
8
)
北島暁雄ほか，対向噴流中に形成される層流拡散火炎を用いた多環芳香族物質生成挙動に関する実験的研究
1
1
3
つことによって， 3
.
2
.節で述べたように燃焼中間生成物の
的燃焼条件として，平均流速度勾配(スカ ラー散逸速度)の
生成も抑制され，結果的に低分子量の PAHの気相反応に
.
"を
小さい条件において，モル量論比における希釈量と Z
s
o
o
t
よる生成を抑制す るこ とができる.なお，すすの生成 (
大きく設定するよ うに火炎を制御する ことが，有力な手法
i
n
c
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p
t
i
o
n
)および成長 (
s
u
r
f
a
c
eg
r
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w
t
h
)過程については極め
である可能性が明らかとな った.
て複雑で、あり，本研究では考慮していないが，上記の LDF
モデルを念頭においたスカラー散逸速度と PAH気相生成
謝辞
反応の関係は，少なくとも，主に気相化学反応が支配す る
すす生成過程においては，同様に適用出来る可能性があ る
本研究は， NEDO産業技術研究助成事業 (02B67004c
)の
と考えられる.
研究助成を受けて遂行されたものである. ここ に記して謝
ここで， Z.
"を大きくとるためには，燃料に対する酸素の
意を表す.
質量比を大きく設定 しなければならないため，酸化剤流中
酸素濃度が高くなってしまう.したがって，単純に2."を
References
大きくするだけでは，窒素酸化物の生成が促進されてしま
うと考えられるが， Z
.
"は酸素と燃料の質量比に依存してい
1
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.1
8
:
る((1)式参照)ことから，酸素一燃料質量比を維持したま
1
1
0
5
1
1
1
6(
19
8
0
)
.
ま，反応物質自体の絶対量を低下させる，すなわちモル量
2
. Haynes，B
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.，a
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dWagner，H
.G
.，P
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.
論比における希釈量を増大させることにより， NOx生成な
S
c
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.7
:2
2
9
2
7
3(
19
8
1
)
.
どについても同時に抑制することが可能と考えられる.実
G
.，
Garo，A
.，Ko，A，a
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.
3
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r
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o，
用燃焼器内における乱流拡散燃焼は非定常な現象で、あるた
0
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8
9
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19
8
4
)
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s
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.2
め，燃焼場全体を一定条件に保つことは不可能である.し
4
. Addink，R
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9
:1
4
2
5
-
かしながら， LDFモデルが適用できるような燃焼領域にお
1
4
3
5(
1
9
9
5
)
.
いては，燃焼器内の流れ場や，供給燃料，酸化剤などを制
n
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z，J
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:
5
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御し，時空間平均的な燃焼条件を，上に述べたような状態
26
5
2
8
3(
1
9
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7
)
.
に近づけることで，高効率燃焼の維持と PAHやすすなど
.R
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n
dSenkan，S
.M.，P
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.
6
. M
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の燃焼排出物の抑制を高い次元で両立で きる燃焼制御を実
7
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1
9
9
8
)
.
C
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.
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.2
現できる可能性が考えられる.
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.
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)
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4ト
4
. 結言
1
5
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19
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)
.
対向噴流中に形成 される拡散火炎の PAH生成挙動につ
9
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5
5
9
-
いて，理論混合分率(巨視的火炎構造)，モル量論比(理論
1
5
6
6(
1
9
9
0
)
断熱火炎温度)，および平均流速度勾配(スカラー散逸速度)
1
0
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の変化が及ぼす影響を実験的に検討した.理論混合分率 Z
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を増加すると， PAH生成は基本的に抑制されるが，その定
1
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2(
19
9
4
)
.
げ
量的な依存性は，燃料化学種が異なると異なることが明ら
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1
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11
かとなった.また，生成される化学種によっても，その生
成経路の違いに起因して， 2."の変化に対する依存性が異な
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.，
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7
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2
5
4
3
3
る.モル量論比の影響については，希釈量を増大させると
PAHの生成は全般的に抑制されることが明らかとなった.
(
19
9
8
)
.
.
， D'Anna，A
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.，Chemosphere4
2
:
1
3
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これは，主に燃料領域に供給される反応物質の絶対量が低
下することによると考えられる.平均流速度勾配変化の影
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6
3
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2
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)
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響については，平均流速度勾配の増大によって， PAHの生
成率が増加し， PAHの生成量が増大することが明らかとな
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i，
った.生成された PAHのうち，特に PAHやすすの生成機
構を考慮する上で重要であるナフタレンとアセナフテイレ
1
2
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6
.Bockhorn，H
ンの生成挙動の比較から，特にプロパン火炎においては，
.
"の変化に対して全く異なる生成挙動
この二つの物質が Z
を示し，
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， Flower，W.L
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1
7
.Axelbaum，R
したがって異なった反応経路に依存している可能
性が明らかとなった. LDFモデ、ルが適用できる領域で，
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1
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1
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8
.Axelbaum，R
PAH生成を抑制しつつ，高効率燃焼を実現する時空間平均
1
5
0
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1
9
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)
(
4
9
)
∞
114
日本燃焼学会誌 第 4
6巻 1
3
6号 (
2 4年)
.
1a
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dAxelbaum，R
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