| 研究課題/領域番号 |
09305018
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電力工学・電気機器工学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
山岬 裕之 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (50016531)
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| 研究分担者 |
岡村 哲至 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (10194391)
奥野 喜裕 (奥野 善裕) 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (10194507)
椛島 成治 (椛島 茂治 / 椛島 成活) 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (80016104)
デバシス ビスワス 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 客員助教授
大柿 久美子 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教務技官 (00169898)
末包 哲也 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (30262314)
大久保 雅章 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (40223763)
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| 研究期間 (年度) |
1997 – 1999
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| 研究課題ステータス |
完了 (1999年度)
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| 配分額 *注記 |
21,400千円 (直接経費: 21,400千円)
1999年度: 5,700千円 (直接経費: 5,700千円)
1998年度: 6,700千円 (直接経費: 6,700千円)
1997年度: 9,000千円 (直接経費: 9,000千円)
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| キーワード | プラズマMHD発電 / エンタルピー抽出率 / 断熱効率 / スワール / 断面積比 / ゆらぎ / マッハ数 / エネルギー変換 / 高性能化 / 全圧損失 |
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| 研究概要 |
本研究では、飛躍的に高い発電効率が期待できるプラズマMHD発電機の性能向上を研究目的とした。平成9年度から11年度の3年間にわたる科学研究費の補助により、当初の予想を上回る大きな成果を得ることができた。
平成9年度は、発電機の形状の最適化、すなわち断面積比の最適化を行い、世界最高の断熱効率46.5%を得ることができた。同時に、出力密度も140MW/m^3と高い値が得られ、出力密度の実用化目標を達成することができた。それと同時に、断面積比が小さい場合には、さらに、エンタルピー抽出率(=電気出力/熱入力)を向上させる必要があることを示した。
平成10年度は、エンタルピー抽出率を向上させるため、発電機の入口に旋回流を導入する方法を採用した。旋回流導入用のベーンに新たな概念を提案し、この概念に基づいてベーンを作成し、これを発電機内のノズル内部に設置し、実験を行った。その結果、エンタルピー抽出率(電気出力/熱入力)25.7%、断熱効率54.3%が得られ、それまでの性能を大幅に更新することができた。さらに、出力も759kWという非常に大きな値が得られ、プラズマMHD発電の研究の歴史に記録される優れた成果を得ることができた。
平成11年度は、さらに高性能な発電機を設計するために必要なデータを蓄積するため、MHD発電機内の諸現象を詳しく調べた。その結果、入口旋回流を導入した場合には、正の旋回流が高く保たれたること、またマッハ数が全域で超音速に維持されるため、高性能の発電性能が得られたことが明らかにできた。また、プラズマの揺らぎの原因がシード率の揺らぎにもあることをつきとめ、高性能化のためには、シード率の揺らぎを小さく抑えることが重要であることを見出した。
以上のように、本研究によりプラズマMHD発電機の性能が飛躍的に向上する共に、発電機内諸現象についても多くの新しい知見を得ることができた。今後、これらの知見を活用する新たなる研究の展開が望まれる。
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