| 研究課題/領域番号 |
21K20389
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
金野 佑亮 北海道大学, 工学研究院, 助教 (10907728)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-30 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 燃え拡がり / 消炎 / 熱損失 / 複合材料 / 火災安全 / 電気火災 / 燃焼 / 難燃性評価 / 火災 / 複合材 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
火災の主な発生要因として電気火災が挙げられる．電気火災では電気的な過熱が原因で着火が生じ，これに引き続いて基板や配線に代表される，良導体と絶縁体が組み合わさった複合材の燃焼現象によって被害が拡大してゆく．しかしながら，従来の燃え拡がり研究の多くは，可燃物単一の燃焼を対象にしており，熱的性質が極端に異なる材料が一体化した系の火災性状や延焼機構については未だ不明な点が多い．本研究では「熱物性の異なる材料が組み合わさった複合材の燃え拡がり現象」に関して汎用性のある科学的理解を与えることを目的とし，試料の幾何形状や熱物性の違いが複合材の燃焼特性に及ぼす影響を実験と理論の両面から解明することを目指す．
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| 研究成果の概要 |
プリント基板ならびにアクリル板を用いて下方燃え拡がり試験を行った．燃え拡がり速度，火炎形状，限界酸素濃度に対する試料側面の状態と試料形状の影響を実験的に明らかにした．燃え拡がり試験で，試料保持方法や試料形状の効果が現れない一般性の高い試験結果を得るために，試料側面と試料保持具の間に火炎の消炎距離程度の空間を設ける試験法の妥当性を検証した．その結果，燃え拡がり火炎は試料に沿って一様に進行し二次元的な燃焼現象が確認できることを明らかにした．また，二次元的な燃焼現象を観察するための試料側面と金属板の距離は試料の形状に依存することを実験的に明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電気火災に関与する可燃物の多くは良導体と絶縁体から構成される複合材であり，このような熱的性質が顕著に異なる材料から構成される電気部品等の燃焼機構は極めて複雑である．本研究では実験的検討を基礎に，複合材の難燃性を科学的に正確に評価可能な燃焼試験法を提案することを目標に，着火方法・試料保持方法・試料形状が試料の燃焼特性に及ぼす影響を体系的に調査した．本研究で得られた成果により，複合材特有の燃焼時の熱損失効果や試料の幾何形状効果が明らかになった．また，複合材において二次元的な燃え拡がりを実現する試験法を確立し，試料保持方法や試料形状に依存しない複合材の燃焼特性に関わるデータを得ることを可能にした．
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