| Project/Area Number |
23K13507
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
山田 圭祐 富山高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40707949)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | エマルション燃料 / 界面活性剤フリー / 超音波乳化法 / 一価アルコール |
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| Outline of Research at the Start |
燃料油と水を乳化してエマルション燃料を調整する際，一般的には乳化剤が使用される．本研究は，乳化剤を使用することなく，超音波乳化法によって一定程度の乳化安定性を持つエマルション燃料を調整する手法の確立を目的としている．
また，調整した乳化剤フリーエマルション燃料の液滴を高温壁面上に滴下し，液滴の内部挙動やミクロ爆発挙動を多角的に解明するとともに，小型バーナを用いた実験では火炎性状の観察や排ガス分析によって，基礎的燃焼特性を明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
界面活性剤を使用しないエマルション燃料の作製を本年度の最優先事項として，超音波乳化法によるエマルションの試作および乳化安定性の評価を中心に取り組んだ．自身が従来の研究で扱っていた攪拌法により作製したエマルションとの比較を行うことを見据え，ベース燃料にn-ドデカンを採用し，含水率はエマルションに対して5～40 vol.%とした．また界面活性剤の代替として，四種類の一価アルコール（1-プロパノール，1-ブタノール，1-ヘキサノール，1-オクタノール）を添加し，超音波ホモジナイザ（周波数20 kHz）により三成分の混合液の乳化を試みた．超音波照射を一定時間行った後，静置したエマルションの直接観察と分光光度計を用いた透過度計測により，乳化安定性の評価を行った．各成分の混合割合と乳化安定性の関係性を整理したところ，例えば1-プロパノール添加では，ほとんどの混合条件において乳化安定性が極めて低くなる一方，1-オクタノール添加では乳化が比較的安定する条件範囲が広くなることが分かった．一価アルコールの油性や水に対する溶解度，粘度の違いが，乳化安定性の差異として現れていると考えられる．また，水と一価アルコールの混合割合の多寡についても，乳化安定性に影響を及ぼしていると考えられる結果を得ている．
小型バーナによるエマルションの燃焼実験については，本年度は実験装置の整備を行ったまでである．当初の予定どおり，2年目からエマルションの燃焼挙動の解明に向けた実験を行う．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実験室改修工事後の設備移動や校務分掌の変更等により，本研究に充てる時間の確保，管理を堅実に行えなかったことが，本研究が計画よりも遅れをとっている主な要因である．
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| Strategy for Future Research Activity |
界面活性剤フリーエマルションの試作は一種類のベース燃料での実施にとどまっており，n-ヘキサデカンでも同様に超音波乳化および乳化安定性の評価を行う．三成分の種類や混合割合が乳化安定性に及ぼす影響について体系的な知見を得るとともに，高温壁面上での液滴加熱実験によりミクロ爆発挙動を詳細に調べ，攪拌法により作製した従来のエマルションとの比較を行う．また，数多くあるエマルションの混合条件から，代表的な条件を抽出して，小型バーナによる燃焼実験を行い，火炎挙動や排ガス性状を明らかにする．
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