プラズマ分子線源とMEMS壁面の創製によるラジカル表面反応機構の構築

• 研究課題/領域番号: 15H05508
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 齋木 悠 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60550499)
• 研究協力者: 杵淵 郁也
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円); 2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2016年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円); 2015年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
• キーワード: 化学的消炎効果 / 表面反応 / MEMS / 分子線 / 非平衡プラズマ / 燃焼 / 化学的消炎

研究成果の概要

燃焼器の壁面には，壁への熱損失による熱的消炎効果とともに，壁面でのラジカル（活性化学種）の吸着・再結合に起因する化学的消炎効果が存在するが，化学的効果に関しては表面反応の評価が極めて難しいことから，詳細な消炎メカニズムが未解明のままにされてきた．そこで，本研究では，MEMS，プラズマ，分子線，燃焼診断技術を融合することで，ラジカル吸着反応機構を解明することを目的とした．マイクロ流路内火炎を対象としたレーザー計測および数値解析，さらに，新たに開発したプラズマ分子線散乱測定手法を駆使することで，化学的効果において最も重要な水素ラジカルの吸着反応の定量に世界で初めて成功した．

研究成果

• [雑誌論文] H-TALIF measurement for wall radical quenching modelling in microscale combustion (2018)
  • 著者名/発表者名: Fan Y., Saiki Y., Sanal S. and Suzuki Y.
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 燃焼器壁面の化学的消炎効果の解明とモデリング (2016)
  • 著者名/発表者名: 齋木悠
  • 雑誌名: 日本機械学会熱工学部門ニュースレター 巻: 80 ページ: 2-7
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Radical quenching of metal wall surface in a methane-air premixed flame (2015)
  • 著者名/発表者名: Saiki, Y., Fan, Y. and Suzuki Y.
  • 雑誌名: Combustion and Flame 巻: 162 号: 10 ページ: 4036-4045
  • DOI: 10.1016/j.combustflame.2015.07.043
  • 査読あり
• [学会発表] 大気圧プラズマジェットを活用したラジカルの表面反応性の評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 齋木悠，赤尾拓磨，由永あい
  • 学会等名: 第55回日本伝熱シンポジウム
• [学会発表] Evaluation of H radical adsorption on wall surface with a plasma molecular beam scattering measurement (2018)
  • 著者名/発表者名: Saiki Y., Kinefuchi I., Fan Y. and Suzuki Y.
  • 学会等名: 37th International Symposium on Combustion
  • 国際学会
• [学会発表] Two-dimensional H-TALIF measurements and numerical simulation of methane flame under wall radical quenching (2018)
  • 著者名/発表者名: Fan Y., Saiki Y., Sanal S. and Suzuki Y.
  • 学会等名: 37th International Symposium on Combustion
  • 国際学会
• [学会発表] 矩形波変調プラズマ分子線散乱法による水素吸着過程の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 齋木悠，杵淵郁也，范勇，鈴木雄二
  • 学会等名: 第54回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 大宮ソニックシティ（埼玉県・さいたま市）
  • 年月日: 2017-05-24
• [学会発表] 矩形波変調プラズマ分子線散乱法による水素吸着過程の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 齋木悠，杵淵郁也，范勇、鈴木雄二
  • 学会等名: 第54回日本伝熱シンポジウム
• [学会発表] 大気圧非平衡プラズマジェットを活用した壁面の化学的消炎効果の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 赤尾拓磨，由永あい，齋木悠，石野洋二郎
  • 学会等名: 第55回燃焼シンポジウム
• [学会発表] H-TALIF measurement for wall radical quenching modelling in microscale combustion (2017)
  • 著者名/発表者名: Fan Y., Saiki Y., Sanal S. and Suzuki Y.
  • 学会等名: PowerMEMS2017
  • 国際学会
• [学会発表] 2光子吸収レーザー誘起蛍光法を用いた壁面の化学的消炎における水素吸着の影響評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 范勇，サナルサンギース，齋木悠，鈴木雄二
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2016
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県・松山市）
  • 年月日: 2016-10-22
• [学会発表] Investigation of wall chemical effect on DME weak flame in a rectangular micro channel with a streamwise temperature gradient (2016)
  • 著者名/発表者名: Wan, S., Fan, Y., Saiki, Y., Maruta, K. and Suzuki, Y.
  • 学会等名: 36th International Symposium on Combustion
  • 発表場所: ソウル（韓国）
  • 年月日: 2016-07-31
  • 国際学会
• [学会発表] プラズマ分子線散乱法による水素ラジカル吸着の計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 齋木悠，范勇，鈴木雄二
  • 学会等名: 第53回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-05-24
• [学会発表] 壁面の化学的消炎効果における吸着ラジカル種の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 齋木悠，鈴木雄二
  • 学会等名: 第52回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2015-06-03
• [備考] 名古屋工業大学 教員の受賞
  • URL: http://www.nitech.ac.jp/honor/2016/post-35.html