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2012 年度 実施状況報告書

低カロリーガスによるエクセルギー保持燃焼:国際安全規格準拠の超小型燃焼器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23560219
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

門脇 敏  長岡技術科学大学, その他の研究科, 教授 (20185888)

キーワード熱工学 / 燃焼診断 / エクセルぎー / 安全確認型 / リスクアセスメント
研究概要

燃焼によるエネルギー変換時のエクセルギー損失を抑制する術が注目されている.燃焼は本質的に不可逆であり,そのプロセスにおける一定のエクセルギー損失は不可避である.しかし,常温の反応物をそのまま燃焼させるのではなく,燃焼の前にその温度を上昇させることで,燃焼プロセスにおけるエクセルギー損失を大幅に低減することが可能である.このような燃焼の例として,超過エンタルピー燃焼や高温空気燃焼が挙げられる.未燃ガス温度を高くして混合気を燃焼させる手法は,エクセルギー損失の低減に直結する.そして,燃焼ガスと未燃ガスの温度差を小さくすることにより,燃焼プロセスにおけるエクセルギーを概ね保持することが可能となる.つまり,有効エネルギーを高効率で取り出すことができる.従って,この手法の開発は省エネルギーに直接的に貢献することになる.
新たな燃焼手法を開発する上で,最も配慮すべき点は安全の確保である.これまでに,安全を確保するための技術が数多く開発されている.しかし,従来の技術の多くは危険検出型であるので,安全は必ずしも確保されていないのが現状である.充分安全なシステムを構築するためには,安全確認型の考えを取り入れる必要がある.これは,安全情報によるインターロックシステムであり,安全であることを確認して安全情報を受け取るときのみ,実際の行動命令を発して作業を続行するものである.
本研究では,火炎の不安定な挙動は,CH-PLIFレーザーシステムとシュリーレンコンパクトで同定した.フレームからの発光をフォトダイオードで受光し,その信号をデータロガーを介して計算機に取り込む.発光信号の特徴(パワースペクトル,RMS,交差率分布,アトラクター,相関次元,最大リアプノフ指数)を求め,火炎の動的特性を解析した.そして,未燃ガス温度や燃料濃度との関連性を調べた.

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

火炎の不安定な挙動は,CH-PLIFレーザーシステムとシュリーレンコンパクトで同定した.フレームからの発光をフォトダイオードで受光し,その信号をデータロガーを介して計算機に取り込む.発光信号の特徴(パワースペクトル,RMS,交差率分布,アトラクター,相関次元,最大リアプノフ指数)を求め,火炎の動的特性を解析した.そして,未燃ガス温度や燃料濃度との関連性を調べた.
得られた結果は燃焼特性の基本となるものであり,本研究はおおむね順調に進展している.

今後の研究の推進方策

火炎の動的挙動を明らかにしたが,今後は,それに及ぼす種々の要因について明確にし,メカニズムを明らかにする予定である.

次年度の研究費の使用計画

これまで順調に研究が進展していることから,次年度も申請の通り使用する予定である.

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件)

  • [雑誌論文] Shape and fluctuation of cellular premixed flames: lean combustion system of CH4/O2/CO2 mixtures2013

    • 著者名/発表者名
      65. Kadowaki, S. and Ohashi, H.
    • 雑誌名

      Journal of Visualization

      巻: 16 ページ: 5-8

    • 査読あり

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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