• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2010 年度 実績報告書

非平衡プラズマによる燃焼化学の制御

研究課題

研究課題/領域番号 22340170
研究機関北海道大学

研究代表者

佐々木 浩一  北海道大学, 大学院・工学研究院, 教授 (50235248)

研究分担者 明石 治朗  防衛大学校, 応用化学群, 准教授 (20531768)
キーワード予混合バーナー火炎 / マイクロ波 / 電子加熱 / 誘電体バリア放電 / 電子エネルギー / ラジカル密度 / 非平衡燃焼化学反応 / プラズマ支援燃焼
研究概要

本計画の初年度にあたる平成22年度には,予混合バーナー火炎へのマイクロ波照射による燃焼状態変化(燃焼速度増加)のメカニズムを微視的視点から定量的に解明することを目的に,以下の研究を実施した。
(1)予混合バーナー火炎にマイクロ波を照射すると,通常火炎では観測されない窒素分子の第二正帯の発光が明瞭に観測されることを見出した。これにより,マイクロ波照射により火炎中の電子エネルギーが増加していることが実験的に確認された。
(2)予混合バーナー火炎に照射するマイクロ波をパルス化し,マイクロ波印加をON/OFFした直後における窒素分子,OHラジカル,および,CHラジカルの発光強度の時間変化を調べた。これにより,マイクロ波照射による電子加熱の時定数は0.01ms未満と見積もられた。一方,マイクロ波照射によるラジカル密度の変化の時定数は0.35msより長く,電子加熱による燃焼化学反応状態の変化は比較的長時間持続するとみられる結果が得られた。
(3)マイクロ波を照射した火炎中の電子のエネルギー分布関数をモンテカルロシミュレーションにより推定した。マイクロ波電場が300V/cmのとき,15eVを超える高エネルギー電子が多量に生成され,これら高エネルギー電子と中性粒子の衝突によりラジカルが生成されることが確かめられた。
(4)OHラジカル密度計測のための半導体レーザー吸収分光システムの構築し,キャビティリングダウン吸収分光法と周波数変調吸収分光法による高感度化を行った。周波数変調吸収分光法によりOHラジカルによるとみられる吸収信号を得たが,それからOHラジカル密度を求めることは今後の課題に残された。
以上の研究により,予混合バーナー火炎へのマイクロ波照射により電子加熱が生じ,高エネルギー電子と中性粒子の衝突が寄与する非平衡燃焼化学反応状態が発現することがわかった。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Enhancement of burning velocity in premixed burner flame due to electron heating by microwave irradiation2011

    • 著者名/発表者名
      K.Sasaki, K.Shinohara, N.Talada
    • 雑誌名

      49th AIAA Aerospace Sciences Meeting

      巻: AIAA2011 ページ: 1023,5

    • 査読あり
  • [学会発表] 予混合バーナー火炎への誘電体バリア放電重畳による燃焼速度増加のメカニズム2011

    • 著者名/発表者名
      財満和典, 高田昇治, 河野明廣, 佐々木浩一
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学、厚木
    • 年月日
      2011-03-24
  • [学会発表] Enhancement of burning velocity in premixed gas burner flame by the superposition of a dielectric barrier discharge2011

    • 著者名/発表者名
      K.Zaima, N.Takada, A.Kono, K.Sasaki
    • 学会等名
      4th International Conference on Plasma Nanotechnology and Science
    • 発表場所
      高山市民文化会館、高山
    • 年月日
      2011-03-11
  • [学会発表] 予混合バーナー火炎への誘電体バリア放電重畳による火炎形状の変化2010

    • 著者名/発表者名
      財満和典, 高田昇治, 河野明廣, 佐々木浩一
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第27回年会
    • 発表場所
      北海道大学、札幌
    • 年月日
      2010-12-03
  • [学会発表] プラズマ支援燃焼:プラズマ応用工学から燃焼工学へのメッセージ2010

    • 著者名/発表者名
      佐々木浩一
    • 学会等名
      機械学会関西支部燃焼懇話会
    • 発表場所
      立命館大学、草津市 招待講演
    • 年月日
      2010-10-16
  • [学会発表] Spatiotemporal evolutions of gas density and gas temperature in spark-plug assisted atmospheric-pressure microwave discharges2010

    • 著者名/発表者名
      M.ElSabbagh, S.Kado, M.Kaneko, Y.Ikeda, K.Sasaki
    • 学会等名
      Joint 63rd Gaseous Electronics Conference and 7th Inter national Conference on Reactive Plasmas
    • 発表場所
      Maison de la Chimieパリ、フランス
    • 年月日
      2010-10-08
  • [学会発表] Modeling of electron transport parameters in methane and air mixturegas2010

    • 著者名/発表者名
      H.Akashi, K.Sasaki
    • 学会等名
      Joint 63rd Gaseous Electronics Conference and 7th Inter national Conference on Reactive Plasmas
    • 発表場所
      Maison de la Chimieパリ、フランス
    • 年月日
      2010-10-05
  • [学会発表] 予混合バーナー火炎へのマイクロ波照射による燃焼状態変化の時定数2010

    • 著者名/発表者名
      佐々木浩一, 篠原功次, 高田昇治
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学、長崎
    • 年月日
      2010-09-16
  • [学会発表] メタン空気混合ガス中の電子輸送係数2010

    • 著者名/発表者名
      明石治朗, 佐々木浩一
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学、長崎
    • 年月日
      2010-09-16

URL: 

公開日: 2012-07-19  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi