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非平衡プラズマによるスマート燃焼サーマルマネージメント

研究課題

研究課題/領域番号 25249015
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関岡山大学

研究代表者

冨田 栄二  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (80155556)

研究分担者 佐々木 浩一  北海道大学, 大学院工学研究院, 教授 (50235248)
赤松 史光  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (10231812)
池田 裕二  イマジニアリング株式会社, 代表取締役 (10212789)
連携研究者 河原 伸幸  岡山大学, 大学院自然科学研究科, 准教授 (30314652)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
47,190千円 (直接経費: 36,300千円、間接経費: 10,890千円)
2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2013年度: 36,660千円 (直接経費: 28,200千円、間接経費: 8,460千円)
キーワード燃焼 / 熱機関 / プラズマ支援燃焼 / 含水エタノール / 非平衡プラズマ / マイクロ波 / OHラジカル / マイクロ波発振パターン / 火炎伝播速度 / プラズマストリーク / 熱工学 / プラズマ応用 / 二酸化炭素削減 / 含水燃料 / マイクロ波共振回路 / 着火 / レーザー点火
研究成果の概要

本研究では,二酸化炭素や有害排出物の排出の低減のために,従来とは異なる新たなプラズマ支援燃焼方式を提案している.すなわち,大気圧・室温状態から高温・高圧状態までの着火・燃焼と非平衡プラズマの関係を物理的・化学的に調べるとともに,スマート燃焼という新たな研究分野を創出するための基礎現象を解明して,熱機関への応用を試みた.ラジカル密度,燃焼に及ぼすマイクロ波プラズマの影響,非平衡プラズマを重畳させたレーザー着火過程におけるラジカル挙動と燃焼特性,含水エタノールの燃焼・化学反応への影響を調べ,火炎の時空間制御の可能性を見出した.その結果,マイクロ波による燃焼の新たな可能性を見出すことができた

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Electron temperatures and electron densities in microwave helium discharges with pressures higher than 0.1 MPa2015

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, S. Soma, H. Akashi, M. ElSabbagh, and Y. Ikeda
    • 雑誌名

      Contrib. Plasma Phys.

      巻: 55 号: 8 ページ: 563-569

    • DOI

      10.1002/ctpp.201500033

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Combustion characteristics of wet ethanol ignited using a focused Q-switched Nd:YAG nanosecond laser2015

    • 著者名/発表者名
      Kazi Mostafijur Rahman, Nobuyuki Kawahara, Kazuya Tsuboi, Eiji Tomita
    • 雑誌名

      Fuel

      巻: 165 ページ: 331-340

    • DOI

      10.1016/j.fuel.2015.10.067

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of ambient pressure on local concentration measurement of transient hydrogen jet in a constant-volume vessel using spark-induced breakdown spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Md Tasyrif Abdul Rahman, Nobuyuki Kawahara, Kazuya Tsuboi, Eiji Tomita
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 40 号: 13 ページ: 4717-4725

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2015.01.121

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] メタン-空気希薄予混合火炎に対する誘電体バリア放電の重畳効果2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木誠志, 林 潤, 赤松史光
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 80 号: 815 ページ: TEP0198-TEP0198

    • DOI

      10.1299/transjsme.2014tep0198

    • NAID

      130005004934

    • ISSN
      2187-9761
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization and Concentration Measurement of a Direct-Injection Hydrogen Jet in a Constant-Volume Vessel Using Spark-Induced Breakdown Spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Md Tasyrif Abdul Rahman, Nobuyuki Kawahara, Kazuya Tsuboi, Eiji Tomita
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 39 号: 31 ページ: 17896-17905

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2014.08.146

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Laser-induced plasma generation and evolution in a transient spray2014

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Kawahara, Kazuya Tsuboi, and Eiji Tomita
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 22-S1 号: S1 ページ: A44-A44

    • DOI

      10.1364/oe.22.000a44

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ignition characteristics of methane/air premixed mixture by microwave-enhanced laser-induced breakdown plasma2013

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Nishiyama, Ahsa Moon, Yuji Ikeda, Jun Hayashi and Fumiteru Akamatsu
    • 雑誌名

      Optical Express

      巻: 21-S6 号: S6 ページ: A1094-A1094

    • DOI

      10.1364/oe.21.0a1094

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マイクロ波プラズマ重畳によるレーザー点火特性の向上2016

    • 著者名/発表者名
      劉 晨,林 潤,沢田雄介,赤松史光,西山 淳,池田裕二
    • 学会等名
      第91期日本機械学会関西支部定時総会講演会
    • 発表場所
      寝屋川市,大阪
    • 年月日
      2016-03-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Local air-fuel ratio measurement using spark-induced breakdown spectroscopy (SIBS) in a hydrogen DISI engine2016

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Kawahara, Eiji Tomita, Yasuo Takagi, Yuji Mihara
    • 学会等名
      2nd International Forum on Advanced Technologies (IFAT2016)
    • 発表場所
      Tokushima
    • 年月日
      2016-03-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 誘電体バリア放電の空間アフターグロー中でのレーザー着火実験2016

    • 著者名/発表者名
      出口 祐世, 佐々木 浩一
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会北海道地区研究連絡会第19回研究会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2016-02-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ波重畳レーザ点火の点火特性2015

    • 著者名/発表者名
      劉 晨,林 潤,赤松史光,西山 淳,池田裕二
    • 学会等名
      第53回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 誘電体バリア放電の空間アフターグロー中でのレーザー着火実験で観測された火炎核の伝播速度2015

    • 著者名/発表者名
      出口 祐世, 佐々木 浩一
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Application of microwave enhanced plasma spectroscopy to evaluate limit of detection of contamination in aqueous liquid jet2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ikeda, A. Nishiyama, A. Moon
    • 学会等名
      8th Euro-Mediterranean Symposium on Laser- Induced Breakdown Spectroscopy (EMSLIBS2015)
    • 発表場所
      Linz, Austria
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Duty Ratio on Microwave-enhanced Laser Ignition2015

    • 著者名/発表者名
      Chen Liu, Jun Hayashi, Fumiteru Akamatsu, Atsushi Nishiyama, Asha Moon and Yuji Ikeda
    • 学会等名
      The 3rd Laser Ignition Conference ’15 (LIC’15)
    • 発表場所
      Argonne, USA
    • 年月日
      2015-04-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Studies of Laser Ignition for the Constant Volume Combustion Vessel in Osaka Univ.2015

    • 著者名/発表者名
      Jun Hayashi, Noriaki Nakatsuka and Fumiteru Akamatsu
    • 学会等名
      The 3rd Laser Ignition Conference ’15 (LIC’15)
    • 発表場所
      Argonne, USA
    • 年月日
      2015-04-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Experimental Study on Combustion Characteristics of Wet Ethanol Ignited by Laser-Induced Breakdown2015

    • 著者名/発表者名
      Kazi Mostafijur Rahman, Nobuyuki Kawahara, Kazuya Tsuboi, Eiji Tomita
    • 学会等名
      The 3rd Laser Ignition Conference ’15 (LIC’15)
    • 発表場所
      Argonne, USA
    • 年月日
      2015-04-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 未燃混合気への非平衡プラズマ重畳による燃焼促進効果に関する数値解析2015

    • 著者名/発表者名
      河野翔太,寶珠山美歩,林 潤,赤松史光
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第90期定時総会講演会
    • 発表場所
      京都大学 桂キャンパス
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Evaluating Effect of Elevated Water Content on Laser-Ignition Characteristics of Premixed Charge of Ethanol-Air2014

    • 著者名/発表者名
      Kazi M. Rahman, Nobuyuki Kawahara, Kazuya Tsuboi, Eiji Tomita
    • 学会等名
      第52回燃焼シンポジウム講演論文集
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Electron temperatures and electron densities in multi-atmospheric-pressure microwave helium discharges2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, S. Soma, M. ElSabbagh, and Y. Ikeda
    • 学会等名
      14th International Symposium on High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry
    • 発表場所
      Hotel Baltic, Zinnowitz, Germany
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] LOD of Contamination in Aqueous Liquid Jet2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Nishiyama, and Yuji Ikeda
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS2014)
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Characteristics of Microwave-Enhanced Laser Ignition in Methane/air Premixed Mixture2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Hayashi, Kenji Yoneda, Kiyoshi Sugeta, Liu Chen, Fumiteru Akamatsu, Atsushi Nishiyama, Ahsa Moon and Yuji Ikeda
    • 学会等名
      The 2nd Laser Ignition Conference (LIC 14)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-22 – 2014-04-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Laser Irradiation Delay on the Laser Ignition Characteristics of Hydrogen Jet Injected into a Constant-volume Combustion Vessel2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Hayashi, Kiyoshi Sugeta, Liu Chen, Kenji Yoneda, Yoshiro Tokunaga, Iwao Morimoto and Fumiteru Akamatsu
    • 学会等名
      The 2nd Laser Ignition Conference (LIC 14)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-22 – 2014-04-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Laser Ignition Characteristics of Hydrous Ethanol2014

    • 著者名/発表者名
      Kazi Mostafijur Rahman, Nobuyuki Kawahara, Kazuya Tsuboi, Eiji Tomita
    • 学会等名
      The 2nd Laser Ignition Conference (LIC 14)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-22 – 2014-04-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧以上のガス圧を有するマイクロ波プラズマにおけるレーザートムソン散乱計測(II)2014

    • 著者名/発表者名
      相馬 俊太郎,池田 裕二,佐々木 浩一
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Gas temperatures in high-pressure microwave plasmas for plasma-assisted combustion in automobile engines2013

    • 著者名/発表者名
      S. Soma, R. Tsuruoka, Y. Ikeda, and K. Sasaki
    • 学会等名
      XXXI International Conference on Phenomena in Ionized Gases
    • 発表場所
      グラナダ国際会議場(スペイン)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thomson scattering in high-pressure microwave plasmas for plasma-assisted combustion in automobile engines2013

    • 著者名/発表者名
      K. Sasaki, S. Soma, and Y. Ikeda
    • 学会等名
      66th Annual Gaseous Electronics Conference
    • 発表場所
      Westin Hotel Princeton (USA)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧以上のガス圧を有するマイクロ波プラズマにおけるレーザートムソン散乱計測2013

    • 著者名/発表者名
      相馬 俊太郎,池田 裕二,佐々木浩一
    • 学会等名
      第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学(京都府)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Mixing Process of Direct Injection Hydrogen Jet in a Constant Volume Vessel by Using Spark-Induced Breakdown Spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Md Tasyrif bin Abdul Rahman, Nobuyuki Kawahara and Eiji Tomita
    • 学会等名
      SAE/KSAE 2013 International Powertrains, Fuels and Lubricants Meeting
    • 発表場所
      Seoul (Korea)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 火花点火機関における火花誘起ブレイクダウン分光法による局所空燃比計測-火花放電の特性が分光スペクトルに与える影響-2013

    • 著者名/発表者名
      神代雄大, 河原伸幸, 冨田栄二
    • 学会等名
      第24 回内燃機関シンポジウム
    • 発表場所
      神戸大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ波プラズマを用いたスプレーガイド直噴機関の着火特性2013

    • 著者名/発表者名
      河原伸幸, 冨田栄二, 中藤彰彦,池田裕二
    • 学会等名
      第51 回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      大田区産業プラザ(東京)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 定容容器内に噴射された水素噴流に対するレーザ点火時期の燃焼特性への影響2013

    • 著者名/発表者名
      菅田 靖, 林 潤, 米田憲司, 劉 晨, 赤松史光, 森本 巌, 徳永佳郎
    • 学会等名
      第51回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      大田区産業プラザ(東京)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Application of Plasma-Assisted Combustion to Internal Combustion Engine

    • 著者名/発表者名
      Eiji Tomita
    • 学会等名
      1st Laser Ignition Conference (LIC8-1)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Interaction between laser-induced plasma and fuel spray

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Kawahara, Eiji Tomita
    • 学会等名
      1st Laser Ignition Conference (LIC8-3)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Ignition characteristics of methane/air premixed mixture by microwave enhanced laser-induced breakdown plasma

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Nishiyama, Ahsa Moon, Yuji Ikeda, Jun Hayashi and Fumiteru Akamatsu
    • 学会等名
      1st Laser Ignition Conference, (LIC8-4)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Characteristics of laser ignition in methane/air premixed gas with pico-second pulse duration laser

    • 著者名/発表者名
      Jun Hayashi, Noriaki Nakatsuka, Kenji Furui, Tomoki Okada, Takunori Taira and Fumiteru Akamatsu
    • 学会等名
      1st Laser Ignition Conference (LIC8-5)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Laser Profiles on Laser Ignition of Methane/air Premixed gas

    • 著者名/発表者名
      Jun Hayashi, Noriaki Nakatsuka, Yusuke Sawanaka, Tomoki Okada, Kenji Furui and Fumiteru Akamatsu
    • 学会等名
      1st Laser Ignition Conference (LIC8-6)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Initial Molar Density of Methane/air Pre-Mixture on Ignition Using Laser-Induced Breakdown

    • 著者名/発表者名
      Noriaki Nakatsuka, Jun Hayashi and Fumiteru Akamatsu
    • 学会等名
      1st Laser Ignition Conference, (LIC8-7)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ波を重畳したレーザー誘起ブレイクダウンによるメタン空気予混合気の着火特性

    • 著者名/発表者名
      林 潤, 西山 淳, 文 雅司, 米田憲司, 菅田 清, 池田裕二, 赤松史光
    • 学会等名
      自動車技術会 2013年春季大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 空気中に噴射される水素噴流に対するレーザー誘起ブレイクダウンを用いた点火

    • 著者名/発表者名
      林 潤, 古井憲治, 菅田 靖, 中塚記章, 森本 巌, 徳永佳郎, 赤松史光
    • 学会等名
      2013年機械学会年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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