| 研究課題/領域番号 |
21K12295
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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64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
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| 研究機関 | 大分大学 |
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研究代表者 |
橋本 淳 大分大学, 理工学部, 准教授 (00342551)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023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)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | すす / 粒子状物質 / 凝集体 / 予測モデル / 拡散火炎 / 予混合火炎 / 粒径 / 燃焼 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年，大気汚染物質として微粒子が注目を集めている．微粒子は気管支，肺と深く到達し，健康へ与える影響が大きい．燃焼機器は安価で大量のエネルギーを生み出せることから，今後もカーボンニュートラルな燃料に適合しつつ，工業分野で活用されるものの，来るゼロエミッション社会に向けて，微粒子予測モデルの構築が早急に求められている．本研究では，学術的な観点から凝集粒子酸化・断片化機構の解明を，実用的な観点からゼロエミッション社会に貢献する微粒子予測モデル，および微粒子抑制手法の提案を行う．
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| 研究実績の概要 |
微小粒子は健康へ与える影響が大きく，来るゼロエミッション社会に向けて，その予測モデルの構築が早急に求められている．粒子排出個数の予測モデルを提案するには，凝集粒子の酸化およびそれに伴う断片化の記述が最も困難な課題である．そこで本研究では，凝集粒子酸化・断片化機構の解明および微粒子予測モデルの構築に取り組む．
本年度は，2年度までに制作し，実験に用いてきたBurner Stabilized Stagnation Flame実験装置の拡張を行いつつ，凝集体の生成，酸化を切り分けて調べることができる2 Stage Burnerを新たに制作した．本装置を用いて，1st Burnerにおける過濃予混合火炎の当量比および2nd Burnerにおける火炎の当量比を変化させながら，排出される粒子の粒径分布を調べた．そこでは，O2による内部酸化・断片化現象を評価することを狙いとした実験，および火炎背後での表面酸化・断片化を評価する実験を実施した．その結果，まずはプロパン火炎について，実験データベースを準備できた．現在，液体燃料（イソオクタン・トルエン混合物）に対してもデータベースの拡充を進めている．
さらに，イソオクタン・トルエンに対して，バイオ燃料の成分であるエタノールを混合した条件について，データベースの拡充を行った．火炎の温度によって，エタノール混合に伴う微粒子排出特性が異なることを示しており，提案モデルの改良を進めている．
提案モデルは別途実施している自動車会社との共同研究に提供し，実機エンジンでの設計計算用シミュレーションにも適用，検証を行っている．自動車関係のフォーラムで講演を行うとともに，産学官で開発されたシミュレーションソフトウェア（令和6年度から販売開始）への搭載も行い，社会貢献に取り組んでいる．
以上の結果として論文1編，解説1編，学会発表2件の報告を行った．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨今の部品不足の状況に伴い，装置の調達が一部遅れている．また，一部の部品加工を，特殊な工作機械を有する県内企業と相談しながら進めたため，やや遅れが生じている．一方で，粒子の酸化・断片化過程を評価する実験装置は概ねできあがり，実験計測が進んでいる，また，数値モデルの開発，検証・改良は大きく進んでいる．以上から，総合的には概ね順調であると判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
新装置については概ね目処がたったため，予備実験から検証用実験までを遂行する予定である．モデル開発と検証については前倒しで進んでいるものの，3年目に明らかとなった新たな知見も含め，引き続き推進する．
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