2011 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡プラズマによる含水物超燃焼熱システムの着火・燃焼過程の解明
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22246025
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
冨田 栄二 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (80155556)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 浩一 北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50235248)
赤松 史光 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10231812)
池田 裕二 イマジニアリング株式会社, 代表取締役 (10212789)
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| Keywords | 火炎中での電子エネルギ分布 / OHラジカル / 非平衡プラズマ / 含水エタノール / レーザ誘起プラズマ / 希薄燃焼領域 / 分光計測 / ガス温度 |
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| Research Abstract |
燃焼工学にプラズマ工学の概念・手法を導入し,非平衡プラズマ超燃焼システムの現象解明を目的に研究を進めている.以下に研究成果を示す.
1.予混合バーナー火炎に誘電体バリア放電を重畳するための実験装置の設計・構築:予混合バーナー火炎に誘電体バリア放電を重畳するための実験装置を構築した.放電電力および放電繰り返し周波数を変えた様々な実験条件において,燃焼速度の増加量が高エネルギー電子の量(アルゴンの発光強度で把握)で整理できることを示した.
2.非平衡プラズマが火炎に及ぼす超燃焼の効果の把握:火炎中のOHラジカル密度を計測するためのキャビティリングダウン吸収分光法を開発し,誘電体バリア放電重畳予混合バーナー火炎中のOHラジカル密度の時間変化を調べた.レーザ着火に必要な最小の入射光エネルギーおよび燃焼状態を評価した.水素空気予混合気の場合,可燃範囲におけるブレイクダウン閾値と最小着火エネルギーの差異が小さい.噴流中におけるレーザ着火では,着火の時期を変化させることにより,容器内の燃焼圧上昇を制御できる.
3.熱機関燃焼室内における新しいプラズマ生成方式の開発,4.非平衡プラズマの含水バイオマス燃料熱機関内燃焼試験への適用:含水燃料の自己着火特性を改善し,耐久性を確保するために,高電圧直流パルスとマイクロ波を重畳して電極間に印加できるミキサー回路を開発した.通常点火プラグの使用を可能とすることで,含水エタノール(含水率20%)を燃料として安定着火(燃焼変動低減:COV<7.5%)と,リーン限界拡大(空気過剰率で0.2程度向上)の効果を実証した.スプレイガイドDISIエンジンを想定し,低要陽気において含水エタノール噴霧にレーザ着火を行った.含水率がある程度ある方が,プラズマ温度が高くなり,着火性が良くなった.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通り推進中である.低質燃料への適用として非平衡プラズマ燃焼が有効である可能性が得られている.より効果的な燃焼を実現するために,効果的なOHラジカル発生とその印加タイミング等を化学反応の観点から検討し,燃焼促進メカニズムの解明を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
申請書通りの研究計画を推進する.
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