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超高温・高輝度領域拡大に向けたマルチトーチプラズマアークの電極ノズル角度最適化

Research Project

Project/Area Number 17760235
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 電力工学・電気機器工学
Research InstitutionMusashi Institute of Technology

Principal Investigator

岩尾 徹  Musashi Institute of Technology, 工学部, 講師 (80386359)

Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2007: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywordsアーク放電 / マルチトーチプラズマアーク / 超高温 / 廃棄物処理 / ツイントーチプラズマアーク / 医療廃棄物処理 / 電極角度変化 / 放射パワー
Research Abstract

マルチトーチプラズマアークは、超高温・高輝度という特徴を持ち、年々増加する医療廃棄物の高効率処理への応用が期待されている。本研究では、このマルチトーチプラズマアークの電極ノズル角度を変化させることにより、超高温・高輝度領域拡大を図り、その最適化角度を検討することを目的とし研究を行った。
本研究の最終年度ある今年度は、下記の3点に関し研究を行った。
(1)昨年、一昨年度に設計・製作した20kW級マルチトーチプラズマに関する計測系の充実を図った。具体的には、LabVIEWを導入し、電圧、電流、受熱の計測環境を整えた。この結果、電極ノズル角度と受熱量や受熱効率の関係を把握することができ、ノズル角度が60度の場合が、入力に対する受熱効率が最も高くなる知見を得た。
(2)昨年度に引き続き、電極ノズルの設計のために必要な基礎データを得るために、高温気体の熱力学輸送特性や波長別放射特性などを計算すると共に、180度対向ツイントーチプラズマアークの温度・放射分布に関しモデリングを行い、実験とモデリングとの比較を行った。特に、重力や浮力の影響についての考察を行った。結果として、重力や浮力が温度・放射分布に対し影響が大きいことが示唆された。また、プラズマアークに混入される鉄蒸気の影響に関しても解析を行い、温度・放射分布に多大な影響を与えるとの知見を得た。
(3)プラズマアークの姿態解析を画像処理により行う手法をさらに改良し、電圧や受熱量とローレンツカの関係に関する検討を行った。ローレンツカによりアークが変形し、その変形具合が電圧や受熱量に大きく影響することについての知見を得た。
これら成果は、査読付論文誌に1件掲載された。また、現在、1編投稿中であり、来年度の採録が決定している。なお、国内・国際会議にて5件の発表・討論を行った。

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] 鉄蒸気混入高温アルゴンの紫外線放射係数2007

    • Author(s)
      宮島拓郎, 岩尾徹, 湯本雅恵
    • Journal Title

      電気学会論文誌B Vol.127-B

      Pages: 1177-1182

    • NAID

      10019770886

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 金属蒸気混入時のヘリウムガスタングステンアークのプラズマ特性2006

    • Author(s)
      田代真一, 田中学, 中田一博, 岩尾徹, 輿右房樹, 鈴木啓一, 山崎圭
    • Journal Title

      溶接学会論文集 Vol.24, No.2

      Pages: 143-148

    • NAID

      130004641178

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Portable application of thermal plasma and arc discharge for waste treatment, thermal spraying and surface treatment2006

    • Author(s)
      Toru Iwao, Motoshige Yumoto
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering Vol. 1

      Pages: 163-170

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 熱プラズマの熱力学・輸送・放射特性2006

    • Author(s)
      横水康伸, 松村年郎, 田中康規, 岩尾徹
    • Journal Title

      プラズマ・核融合学会誌 Vol.82, No.8

      Pages: 472-478

    • NAID

      110006282138

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 熟プラズマを用いた廃棄物処理の現状と新展開2006

    • Author(s)
      岩尾徹, 渡辺隆行, 天川正士, 稲葉次紀, 西脇英夫
    • Journal Title

      プラズマ・核融合学会誌 Vol.82, No.8

      Pages: 497-502

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 電流変化時における直交高速空気吹付けアルゴントーチプラズマアークの陽極近傍姿態と受熱量2006

    • Author(s)
      石川周平, 別府卓弥, 岩尾徹, 稲葉次紀
    • Journal Title

      電気学会論文誌 126-B(2)

      Pages: 173-178

    • NAID

      10017153842

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Biberman Factorを考慮した高温アルゴンガスにおける波長別放射成分特性2006

    • Author(s)
      本田賢, 岩尾徹, 湯本雅恵, 稲葉次紀
    • Journal Title

      電気学会論文誌 126-B(2)

      Pages: 166-172

    • NAID

      10017153815

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Heating Efficiency of Twin Torch Plasma Arc2005

    • Author(s)
      Toru.Iwao, H.Takizawa, T.Inaba, M.Yumoto
    • Journal Title

      ISIJ International 45(8)

      Pages: 1084-1087

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Anode Attachment Stability and Anode Heat Transfer for High Intensity Arcs with Lateral Gas Flow2005

    • Author(s)
      Toru Iwao, Patrick Cronin, Dietmar Bendix, Joachim Heberlein
    • Journal Title

      IEEE TPS 33(3)

      Pages: 1123-1128

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Plasma image processing of high speed arc movement in railgun2005

    • Author(s)
      Toru Iwao, Akihito Nemoto, Motoshige Yumoto, Tsuginori Inaba
    • Journal Title

      IEEE TPS 33(2)

      Pages: 430-431

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] Radition Power of Argon Twin Torch Plasma Arc near 300A2007

    • Author(s)
      Toru Iwao, keiichiro Iwase, Shinichi Tashiro, Manabu Tanaka, Motoshige Yumoto
    • Organizer
      Internal Symposium on Applied Plasma Science
    • Place of Presentation
      Nikko
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Measurement of Arc Mode in Transverse Magnetic Field2007

    • Author(s)
      T. Iwao, K. oinuma, M. Yumoto
    • Organizer
      ISPC-18
    • Place of Presentation
      Kyoto
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 電極対向ツイントーチプラズマアークの衝突位置と放射の関係2007

    • Author(s)
      岩尾徹, 岩瀬慶一郎, 宮島拓郎, 湯本雅恵, 田代真一, 田中学
    • Organizer
      電気学会A部門大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 電極対向ツイントーチプラズマアークの放射効率2007

    • Author(s)
      岩瀬慶一郎, 岩尾徹, 湯本雅恵, 田代真一, 田中学
    • Organizer
      電気学会A部門大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Arトーチプラズマアークの放射効率と電極間距離の関係2007

    • Author(s)
      宮島拓郎, 岩尾徹, 湯本雅恵, 田代真一, 田中学
    • Organizer
      電気学会A部門大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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