| Project/Area Number |
22K04549
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
林田 和宏 北見工業大学, 工学部, 教授 (80369941)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 拡散燃焼 / すす粒子 / 水素混焼 / レーザ誘起赤熱発光 / レーザラマン分光 / 噴霧燃焼 / ディーゼル機関 |
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| Outline of Research at the Start |
「水素混焼ディーゼル機関」から排出されるすす粒子（ブラックカーボン）は，従来のディーゼル機関よりも排出量が少ないことが報告されている．しかし，排出されるすす粒子の粒子特性が，従来のディーゼル機関とどのような違いがあるのかは明確ではない．そこで本研究では，水素混焼がディーゼル機関から排出されるすす粒子特性に及ぼす影響の明確化を図るため，雰囲気ガスに水素を添加し，水素添加割合を変化させた燃焼実験を行う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
「水素混焼ディーゼル機関」から排出されるすす粒子（ブラックカーボン）は，従来のディーゼル機関よりも排出量が少ないことが報告されている．しかし，排出されるすす粒子の粒子特性が，従来のディーゼル機関とどのような違いがあるのかは明確ではない．そこで本研究では，水素混焼がディーゼル機関から排出されるすす粒子特性に及ぼす影響を明確にすることを目的としている．
前年度に引き続き，令和５年度も火炎構造が比較的単純な気体燃料の層流拡散火炎を測定対象とした．気体燃料（エチレン）を円管ノズルから噴出させ，その周囲に空気と水素を混合した雰囲気ガスを流すことで，測定対象とする定常な層流拡散火炎を形成した．また，水素添加の影響を評価するため，水素に代えて，水素と同程度の拡散係数を有するヘリウムを雰囲気ガスに添加した火炎も測定対象とした．そして，各測定対象火炎の火炎温度，すす一次粒子径およびすす粒子を構成する炭素結晶子サイズ等を計測し，水素・ヘリウム添加の有無による比較を行った．
その結果，水素を雰囲気ガス中に添加した火炎の方が，ヘリウム添加火炎よりも火炎長さが長くなることが確認されるとともに，水素を添加すると火炎温度が高くなり，ヘリウムを添加すると火炎温度が低下することが確認された．すす一次粒子径については，水素・ヘリウム添加のいずれの場合も小さくなるものの，水素の方がヘリウム添加よりも一次粒子径が小さくなった．炭素結晶子サイズについても，水素・ヘリウム添加のいずれの場合も小さくなるが，水素添加とヘリウム添加とでは，炭素結晶子の成長・酸化特性が異なることが確認された．これらの結果は，雰囲気ガス中の水素・ヘリウムが火炎内に拡散し，未燃成分を希釈する効果によるもの，そして水素の場合は未燃成分と反応することの影響が表れたものと考えられる．
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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
研究の主な目的は，水素混焼がすす粒子特性に及ぼす影響を明らかにすることである．本年度は，水素に代えて雰囲気ガスにヘリウムを添加した拡散火炎内のすす粒子についても調査を行った．その結果，水素を添加した場合は，水素が火炎内に拡散し未燃成分を希釈するだけではなく，未燃成分と反応することですす粒子特性に影響を及ぼすことを明らかにしており，おおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，レーザ誘起蛍光法により，すす粒子の前駆物質であるPAH（多環芳香族炭化水素）およびすす粒子の主な酸化剤であるOHラジカルの濃度分布計測を行い，水素添加により火炎長さやすす粒子ナノ構造が変化するメカニズムについて明らかにする．さらに，定容燃焼器を用い，水素添加がディーゼル噴霧燃焼のすす粒子特性に及ぼす影響について調査する．
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