豊橋技術科学大学の研究チームは、世界で初めて、極端に減圧した環境下でも炎を出さない燃焼が持続する理由を解明するための詳細計測に成功した。

 線香やたばこのように空隙を多く持つ固体物質は、炎を出さずに緩慢に燃焼を続けることができる。この現象を「くん焼」と呼ぶ。通常、炎はある程度の酸素を遮断すると保てなくなるため、せいぜい大気圧の3分の1程度まで減圧すれば消失する。ところがくん焼の場合、大気圧の100分の1程度というはるかに低い圧力まで消えずにくすぶりが続く。

 なぜこのような悪条件で燃え続けられるのか。くん燃の著しく弱い燃焼強度ゆえにこれまで解明されてこなかったこの問題に、本研究は挑んだ。
具体的には、線香に直径0.2mmの穴をあけ、そこに自作の極細温度センサを埋め込み、消炎限界付近でも定常燃焼させるような安定性の高い空間を設けることで、消える直前の温度分布を高精度で計測することに世界で初めて成功したという。これにより、減圧すると、発熱部の数nmにある予熱部から周囲空気への熱の逃げが少なくなることがわかり、予熱分がそのまま燃焼促進をもたらして、くん燃状態が持続されるという可能性が指摘された。

 低圧環境は、宇宙船内や月面基地など、地球外環境の閉鎖空間の標準設定条件として頻繁に用いられる。そのため、低圧火災の研究は、宇宙での防災戦略にとても重要な意味を持つ。本研究成果は、近い将来の有人ミッションにおける防災戦略に不可欠となる基盤情報を提供するものといえる。

論文情報:【Proceedings of the Combustion Institute】Near-extinction behavior of smoldering combustion under highly vacuumed environment

豊橋技術科学大学

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大学ジャーナルオンライン編集部

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