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熱応力変動を電気エネルギーに変換する圧電デバイスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 15651067
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関東北大学

研究代表者

丸田 薫  東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (50260451)

研究分担者 圓山 重直  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80173962)
酒井 清吾  横浜国立大学, 工学部, 講師 (70323110)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2004年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2003年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワードマイクロ燃焼 / 圧電素子
研究概要

初年度に燃焼加熱式のヒータへと装置を改良した結果,要求温度などの必要条件を満たしながら振動現象の連続的可視化を可能とすることに成功し,振動燃焼に関してより広範な情報を得ることが出来た。二年度目は,マイクロ燃焼器側における自励振動燃焼の振動周期と振幅に及ぼす流速および当量比の影響を明らかにすること,圧電素子側の要求による振動周期・温度領域との整合をとることから開始した。壁温が1380K,メタンを使用した場合,当量比0.05から1.9の範囲にわたり燃焼可能であり,本研究で想定している振動燃焼は,当量比0.3から1.7の範囲の主として混合気平均流速が30cm/s以下の領域で起こることを明らかにした。このように振動燃焼の発現は広範囲に渡るが,圧電素子を高温に適用する場合,材料のキュリー温度がネックになり,当初予定した燃焼波との直接作用が難しいことが判明した。そのため,ある程度温度の低い領域に圧電素子を設置する必要が生じるが,これにより有効に使用できる温度振動範囲が狭まる問題が出てくることが懸念された。しかしその後,ランガサイトの使用によりキュリー温度の問題を解決でき,本研究の概念を実現可能であることが明らかとなった。
圧電素子をマイクロ燃焼器側に適合させるための設計方針が材料の問題で二転したため,予想外に時間を費やしたことが問題点である。結果的には本質的な障壁にはならず,キュリー温度の問題を解決できたが,遅れのために現在圧電素子を導入した段階である。

報告書

(2件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2005 2002

すべて 雑誌論文 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Characteristics of combustion in a narrow channel with a temperature gradient2005

    • 著者名/発表者名
      Kaoru Maruta, Takuya Kataoka, Nam Il Kim, Sergey Minaev, Roman Fursenko
    • 雑誌名

      Proceedings of the Combustion Institute 30

      ページ: 2429-2436

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [産業財産権] 火炎の制御方法、小型パルス燃焼器、並びにヒータ2002

    • 発明者名
      丸田 薫 他1名
    • 権利者名
      丸田 薫 他1名
    • 公開番号
      2004-156862
    • 出願年月日
      2002-11-07
    • 取得年月日
      2004-06-03
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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