| 研究課題/領域番号 |
19H02075
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
齋木 悠 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60550499)
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| 研究分担者 |
杵淵 郁也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30456165)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
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| キーワード | 燃焼 / 壁面効果 / 表面反応 / ラジカル / プラズマ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
燃焼器の壁面は火炎の特性に強い影響を与え，特に小型の内燃機関では，排出ガス組成や安定性が著しく悪化する．この壁面の消炎効果には，壁への熱損失による熱的効果と，壁面での活性化学種（ラジカル）の表面反応に起因する化学的効果が存在するが，化学的効果に関しては燃焼場での実験計測が難しく，その詳細な消炎機構には依然として不明な点が多い．そこで，本研究では，非平衡プラズマを活用した独自のラジカル表面反応評価手法と燃焼診断技術を駆使することで，様々な性状の壁面における化学的消炎反応を解明・モデル化することを目的とする．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，固体壁面近傍の燃焼メカニズムを理解する上で重要となる壁面の化学的効果に着目し，非平衡プラズマ技術と燃焼診断技術を融合した独自のラジカル表面反応評価手法を駆使することで，吸着・再結合・脱離からなる一連のラジカル表面反応素過程の解明・モデリングに取り組んだ．プラズマ分子線散乱計測および大気圧プラズマジェット壁面照射試験を通じて，化学的効果において支配的な役割を担うHおよびOラジカルの吸着反応挙動を異なる材質の壁面に対して初めて明らかにするとともに，壁面よどみ火炎を対象とした壁面近傍ガス組成分析・数値解析により，Hラジカル吸着後の再結合反応速度を見積もることに成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
火炎に与える壁面の効果には，壁への熱損失に起因する熱的効果に加え，火炎内のラジカルが壁面に吸着し再結合して消失する化学的効果が存在する．しかし，化学的効果に関しては，ラジカル表面反応の評価が難しいことから，そのメカニズムは未解明のままにされてきた．本研究は，従来情報が少ないラジカルの表面反応過程をプラズマなどを活用した独自の技術により評価したものであり，種々の燃焼装置における壁面効果の解析手法の確立に大きく寄与すると言える．広く社会には，内燃機関の低環境負荷化，燃料改質器の高性能化，付加価値の高い超小型エネルギー源の創成などに関連して，持続型社会の構築とQOLの向上に貢献するものと考えられる．
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