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渦流による可燃限界拡張・高速熱伝達現象のメカニズム解明と小型発電システムへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 15H05509
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 熱工学
研究機関広島大学

研究代表者

下栗 大右  広島大学, 工学研究科, 准教授 (40432687)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2015年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
キーワード次世代小型発電システム / 渦流燃焼 / 可燃範囲 / 熱伝達 / 小型発電システム / 熱工学 / 低消費電力・高エネルギー密度 / 渦流 / 可燃限界 / 限界火炎温度 / 渦流中での限界火炎温度 / レーザー計測 / 小型高出力発電器 / 熱電素子発電
研究成果の概要

本研究では,渦流中を伝播する火炎に対してレーザー計測を行い,様々な混合気において消炎付近での火炎先端温度が約1200℃であることを明らかにした.このことから,渦流によって燃焼範囲が拡大するのは,ルイス数効果や圧力拡散等の効果によって火炎先端が増加することに起因することが判明した.また,渦流による高速熱伝達を利用することで,出力20Wを超える小型燃焼器(5^3cm3)の開発に成功し,最大で176mW/cm3のエネルギー密度を記録した.加えて,燃料・空気供給を含む全てを自立した小型自立発電システムの構築にも成功した.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Development of a powerful miniature power system with a meso-scale vortex combustor2017

    • 著者名/発表者名
      Shimokuri, D., Taomoto, Y., and Matsumoto, R
    • 雑誌名

      Proceedings of the combustion institute

      巻: 36 号: 3 ページ: 4235-4242

    • DOI

      10.1016/j.proci.2016.06.180

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Laser measurement on oxy-fuel flame with optically accesible tubular flame burner2017

    • 著者名/発表者名
      Set Naing, D. Shimokuri
    • 雑誌名

      The Japanese Society for Experimental Mechanics

      巻: 17 ページ: 204-209

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] 渦流中での火炎の挙動2016

    • 著者名/発表者名
      下栗 大右
    • 雑誌名

      ガスタービン学会誌

      巻: 44 ページ: 81-87

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a small-scale power system with meso-scale vortex combustor and thermo-electric device2015

    • 著者名/発表者名
      Daisuke SHIMOKURI, Ryosuke MATSUMOTO
    • 雑誌名

      Journal of Micromechanics and Microengineering

      巻: 25 号: 10 ページ: 104004-104011

    • DOI

      10.1088/0960-1317/25/10/104004

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Autonomous Power System Using Small Scale Vortex Combustor2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke SHIMOKURI
    • 学会等名
      Power MEMS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Powerful Miniature System with Heat Transfer Controlled Vortex Combustor and Thermo Electric Device2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke SHIMOKURI
    • 学会等名
      Power MEMS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 小型渦流燃焼発電システムにおける伝熱の制御による高効率化2017

    • 著者名/発表者名
      垰本 優樹
    • 学会等名
      第55回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 渦流を用いた小型燃焼器による小型高出力発電システムの開発(第3報)2016

    • 著者名/発表者名
      垰本 優樹,下栗 大右,佐藤 浩之,横尾 直樹,松本 亮介
    • 学会等名
      第54回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      宮城
    • 年月日
      2016-11-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 渦流燃焼器による小型発電システムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      垰本 優樹,下栗 大右,松本 亮介
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 渦流燃焼器による小型発電システムの開発(第2報)2016

    • 著者名/発表者名
      垰本優樹,下栗大右,松本亮介
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      大阪府立国際会議場
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 小型渦流燃焼器による高出力発電システムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      下栗大右
    • 学会等名
      関西大学先端科学技術シンポジウム
    • 発表場所
      関西大学吹田キャンパス
    • 年月日
      2016-01-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 小型燃焼器による発電システム2016

    • 著者名/発表者名
      垰本 優樹,下栗 大右
    • 学会等名
      第5回超燃焼基盤技術に関する研究会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of a miniature power source with a meso-scale vortex combustor and thermo-electric devices2015

    • 著者名/発表者名
      Daisuke SHIMOKURI, Ryosuke MATSUMOTO
    • 学会等名
      10th Asia Pacific Conference on Combustion
    • 発表場所
      Jiuhua Resort & Convention Center (Beijin, China)
    • 年月日
      2015-07-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 渦流燃焼器による小型発電システムの開発2015

    • 著者名/発表者名
      下栗大右,松本亮介
    • 学会等名
      第52回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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