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100ミリ秒の高温持続時間を有する高圧衝撃波管の開発・評価と冷炎観測への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K03990
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分19020:熱工学関連
研究機関上智大学

研究代表者

高橋 和夫  上智大学, 理工学部, 教授 (10241019)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード高圧衝撃波管 / 着火遅れ / ノッキング / 低温酸化 / 冷炎 / 反応モデル / 衝撃波管 / 高温持続時間 / 自着火
研究成果の概要

化学衝撃波管は衝撃波圧縮を利用した反応容器であり,試料気体を瞬時かつ均一に昇圧・昇温が可能であることから,これまで1000K以上の高温化学反応研究や着火研究に広く用いられてきた。しかし,この装置の欠点は衝撃波加熱された試料気体が高温のまま維持される時間(高温持続時間)が,通常1~1.5ミリ秒と極めて短いことにある。本研究では,現在工学分野で用途の高まっている高圧衝撃波管の高温持続時間を延ばすための装置開発を行った。その結果,高温持続時間を32ミリ秒まで延ばすことができ,自動車エンジンのノック現象解明の化学的研究に応用するとともに,650~1000 Kの中間温度域の化学反応追跡法を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

通常の衝撃波管の高温持続時間は1~1.5ミリ秒ほどであるため,例えばエンジン自着火の研究においては1000 K以上の高温現象のみが観測できるにすぎなかった。エンジンの高効率化において一番の障害となっているノッキング現象は,温度650~1000 Kで起こるいわゆる『低温酸化反応』の解明が問題解決の鍵を握る。本研究の成果として,高圧衝撃波管の高温持続時間を従来の1~1.5ミリ秒から32ミリ秒に延長できたので,低温着火研究を実施することにより,エンジンシミュレーションのための詳細反応モデルの検証が可能となり,高効率エンジン開発さらには地球温暖化対策に大きく貢献することができた。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 2021 2020 2019 2018

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 (12件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] 衝撃波管の着火研究への応用2020

    • 著者名/発表者名
      高橋 和夫
    • 雑誌名

      日本燃焼学会誌

      巻: 62 号: 199 ページ: 10-23

    • DOI

      10.20619/jcombsj.62.199_10

    • NAID

      130007798526

    • ISSN
      1347-1864, 2424-1687
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spectroscopic Observation of Cool Flames for Gasolines and Their Surrogates in a High-Pressure Shock Tube2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tachino, Risako Murai, Kazuo Takahashi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 32nd International Symposium on Shock Waves

      ページ: 2105-2112

    • DOI

      10.3850/978-981-11-2730-4_0209-cd

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 衝撃波管を用いた多成分混合燃料の着火特性評価とオクタン価との関係解明2024

    • 著者名/発表者名
      野口峻, 相樂優人, 山根祥太, 藤原純, 高橋和夫
    • 学会等名
      2023年度衝撃波シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 化学反応に基づいたオクタンハイパーブースト現象の解明2023

    • 著者名/発表者名
      平井涼平, 植田達実, 浜崎智大, 杉浦里玖, 高橋和夫
    • 学会等名
      第61回燃焼シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ノッキングを抑制する有機系燃料添加剤の開発と性能評価2021

    • 著者名/発表者名
      寺坂 典, 青木瑞葵, 鈴木由美子, 高橋和夫, 小畠健, 渡邊学
    • 学会等名
      2020年度衝撃波シンポジウム, 3A2-1, オンライン, 2021年03月03日(水)~05日(金)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 高圧衝撃波管の高温持続時間延長と低温着火研究への応用2020

    • 著者名/発表者名
      青木瑞葵, 寺坂典, 三浦美理, 高橋和夫
    • 学会等名
      第58回燃焼シンポジウム, E313, オンライン, 2020年12月02日(水)~04日(金)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 複合添加剤によるガソリン自着火制御2020

    • 著者名/発表者名
      寺坂典, 青木瑞葵, 三浦美理, 高橋和夫
    • 学会等名
      第58回燃焼シンポジウム, E314, オンライン, 2020年12月02日(水)~04日(金)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Spectroscopic Observation of Cool Flames for Gasolines and Their Surrogates in a High-Pressure Shock Tube2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tachino, Risako Murai, Kazuo Takahashi
    • 学会等名
      32nd International Symposium on Shock Waves, Singapore, Singapore, July 14-19, 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 励起ホルムアルデヒド発光および中赤外レーザー吸収法による高圧衝撃波管内での冷炎観測と低温酸化反応モデルの検証2019

    • 著者名/発表者名
      舘野弘樹, 寺坂典, 青木瑞葵, 高橋和夫
    • 学会等名
      第56回燃焼シンポジウム, P116, 北海道札幌市, 2019年11月20日(水)~22日(金)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高圧衝撃波管によるアンモニア-空気混合気の着火遅れ計測と高圧着火反応モデルの検討2019

    • 著者名/発表者名
      青木瑞葵, 舘野弘樹, 寺坂典, 高橋和夫
    • 学会等名
      第56回燃焼シンポジウム, P215, 北海道札幌市, 2019年11月20日(水)~22日(金)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Measurements of Ignition Delay Times for Commercial Gasolines in High-Pressure Shock Tube and Evaluation of Detailed Reaction Model2018

    • 著者名/発表者名
      Risako Murai, Hiroki Tachino, Kazuo Takahashi
    • 学会等名
      37th International Symposium on Combustion, Work-in-Progress Poster 4P006, Dublin, Ireland, July 29-August 3, 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cool Flame Observations for Commercial Gasolines and Their Surrogates in a High-Pressure Shock Tube2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tachino, Risako Murai, Kazuo Takahashi
    • 学会等名
      37th International Symposium on Combustion, Work-in-Progress Poster 4P019, Dublin, Ireland, July 29-August 3, 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ガソリンサロゲートの着火特性に及ぼす含酸素炭化水素の添加効果2018

    • 著者名/発表者名
      村井梨紗子, 先生蒼平, 舘野弘樹, 高橋和夫
    • 学会等名
      第56回燃焼シンポジウム, P222, 大阪府堺市, 2018年11月14日(水)~11月16日(金)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Observation of Cool Flames for Commercial Gasolines in a High-Pressure Shock Tube to Evaluate Reaction Model for Low-Temperature Oxidation2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tachino, Risako Murai, Kazuo Takahashi
    • 学会等名
      第56回燃焼シンポジウム, E124(英語発表), 大阪府堺市, 2018年11月14日(水)~11月16日(金)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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