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消化ガスの酸素富化燃焼:排熱再循環利用のマイクロ火炎と国際安全規格による安全制御

研究課題

研究課題/領域番号 15K05821
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

門脇 敏  長岡技術科学大学, 技術経営研究科, 教授 (20185888)

研究分担者 勝身 俊之  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (60601416)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード熱工学 / マイクロ火炎 / 消火ガス / 酸素富化 / 国際安全規格 / 消化ガス
研究成果の概要

マイクロ対向流バーナーにおける消化ガスの酸素富化燃焼を調べた.バーナーのギャップ内の拡散火炎を取り扱い,バーナー間隔,バーナーチューブの内径,ガス流量及び消化ガスの成分に依存する火炎厚みを計測した.ギャップ距離が低下すると共に火炎厚みは単調に減少し,消化ガス中のメタン濃度が低下すると共に拡散火炎は薄くなることが示された.ガス流量の増大と共に火炎厚みが増加することが観測され,大きな内径の場合は狭いバーナー間隔でも火炎が観察された.火炎伸長が強くなると共に火炎厚みは減少した,つまり厚みは火炎伸長率の平方根に反比例した.加えて,標準化した火炎厚みは火炎伸長率のみに依存した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

地球環境に配慮した低炭素社会を構築し,持続可能な社会を実現する上で,未利用となっている多量の消化ガスに注目が集まっている.低カロリーである消化ガスの利用では,酸化剤に酸素を富化して燃焼させる酸素富化燃焼が有効である.これに加えて,排熱再循環を利用するエクセルギー保持燃焼を適用することにより,消化ガスのエネルギーを高効率で取り出すことができる.本研究では,消化ガスの酸素富化燃焼を取り扱い,現象のメカニズムを精査し,多くの知見を得ている.これらの知見は,消化ガスの有効利用に直接繋がるものであり,低炭素社会の構築に貢献する.そして,持続可能な社会を実現する手法の一つとなっている.

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Oxygen combustion of CH<sub>4</sub>-CO<sub>2</sub> mixture in a small-scale counterflow burner2018

    • 著者名/発表者名
      Kadowaki, S., Kohatsu, K., Uehara, K., Katsumi, T., Thwe Thwe Aung, and Suzuki, M.
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Science and Technology

      巻: 13 号: 2 ページ: JTST0021-JTST0021

    • DOI

      10.1299/jtst.2018jtst0021

    • NAID

      130007418219

    • ISSN
      1880-5566
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Micro counterflow diffusion flames: Oxy-fuel combustion of methane2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi KADOWAKI, Ryutaro NUMATA, Yusuke HASHIMOTO, Toshiyuki KATSUMI
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Letters

      巻: 2 号: 0 ページ: 16-00170-16-00170

    • DOI

      10.1299/mel.16-00170

    • NAID

      130005138484

    • ISSN
      2189-5236
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Micro methane-oxygen counterflow diffusion flames: effects of gravity on flame structures2017

    • 著者名/発表者名
      Kadowaki, S.
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MICRO BIOGAS-OXYGEN DIFFUSION FLAMES IN COUNTERFLOW BURNERS2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kadowaki, R. Numata, Y. Hashimoto, and T. Katsumi
    • 学会等名
      First Pacific Rim Thermal Engineering Conference
    • 発表場所
      米国
    • 年月日
      2016-03-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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