| 研究課題/領域番号 |
20K05409
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
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| 研究機関 | 久留米工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
中武 靖仁 久留米工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (30280481)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | ファインバブル / ディーゼル機関 / 燃料消費率 / 有害排気ガス / 燃焼解析 / 燃焼促進 / 微粒化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ファインバブルを添加した液体燃料は，燃焼機器内部へ噴射された直後，溶存空気の再析出やファインバブルの膨張破裂により，燃料の微粒化が促進する．さらに，噴霧された燃料内部からの析出空気により，拡散燃焼が促進するなど，着火性と燃焼性が向上する．
そのため，ファインバブル燃料を内燃機関に適用すると，燃費性能の改善や排ガスクリーン化が確認されている．
しかしながら，Ｃ重油やバイオ燃料などの高温・高圧・高粘度という過酷環境下で，ファインバブルを燃料に添加された例はない．
そこで本研究では，ファインバブルの高温・高圧・高粘度な過酷環境下にある燃料への添加技術と最適化制御についての研究を遂行する．
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| 研究成果の概要 |
燃料はＡ重油とＣ重油を用い，燃料消費量に対して，ファインバブル（FB）となる空気混入量を変化させて，燃費と排ガスに及ぼすボイド率の影響について実験的に検討を行った．結果として，Ｃ重油を用いた実験で燃費が最大で7.2％，スモークは最大52％低減された．燃料への空気混入量には最適値があり，空気混入量が多くなりすぎるとFBの径が大きく，FBの数は少なくなり，改善の効果が低下することがわかった．
筒内圧計測により，燃料中にFBを添加することで，燃料噴射時にFBが圧縮・溶解されるため噴射時期が遅れるが，燃焼時間が短縮することで，燃費が低減されることが明らかとなった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発された技術は，燃焼機器の改造が不要で，装置構成が単純なため，既存の燃焼機器に容易にアドオン可能である．しかも，きわめて小動力で稼働するため費用対効果が大きいことが特徴である．
現在、運転中のディーゼル機関やガスタービン機関に搭載し，燃費改善と排ガスクリーン化を行う．また，現在運航中の船舶においては，定期点検の際に容易に装備可能な装置となる．さらに，燃焼の前処理を行う燃料改質装置となるため，他の省エネ装置や排ガス清浄装置との併用も可能であるなど，低炭素化を目指す液体燃料の燃焼機器に必要不可欠な技術となる．
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