日本大学理工学部 機械工学科 木村研究室

研究内容

同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御

我々は円形ノズルから噴出する気体(噴流)の拡散を自在に制御することを目指し,DBDプラズマアクチュエータ(DBD-PA)を有する円形ノズルを設計・開発しました. DBD-PAに高電圧を印加することで発生した誘電体バリア放電によって誘起される流れによって噴流を制御します.DBD-PAを用いることで機械システムによる制御方法より応答性が早く,また高周波数での駆動が可能であり,噴流を能動的に制御できます.またノズル構造は単純であるため,小型,軽量なノズルで噴流を制御可能です.現在は誘起される流れの強弱,周波数によって噴流構造がどのように変化するかを研究しています.

図1  DBD-PAノズル
図1 DBD-PAノズル
図2 DBD-PAによる噴流の制御
図2 DBD-PAによる噴流の制御

同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いたバーナー火炎の希薄燃焼

この研究では,耐熱性セラミックスで作られた噴流ノズルに円筒状電極を組み込み,同軸型DBD (Dielectric Barrier Discharge) プラズマアクチュエータを作成しました(図1).DBDプラズマは非平衡プラズマとも呼び,誘電体にさえぎられた電極に交流電圧を印加することで発生します.このプラズマの発生に伴い誘起流れと呼ばれる体積力が発生するともいわれています.我々はDBDプラズマをバーナーノズルに適用した際,火炎に対して与える影響を調査することを目的としています.DBDプラズマを火炎に用いると,本来では火炎が消えてしまうような状態でも火炎を保ち続けることができました(図2).現在,前述の誘起流れや,プラズマの化学的な作用が燃焼に対して与えるを調査しています.

図1 DBDプラズマアクチュエータ概略図
図1 DBDプラズマアクチュエータ概略図
図2 印加電圧の変化に伴う火炎挙動の変化
図2 印加電圧の変化に伴う火炎挙動の変化

太陽熱の有効利用による水素生成

我々は経済成長による化石燃料の消費量が年々増加していくことに伴い,現在需要が高まっている再生可能エネルギーの一つである太陽光エネルギーに着目しました.本実験ではフレネルレンズを用いて,太陽光を亜鉛の入った反応管に照射させ,熱エネルギーとして利用します.その熱で発生した亜鉛蒸気に過熱蒸気を注入することで,亜鉛蒸気を反応媒体として酸化反応がおこり,水素が生成され,装置下流部に接続してあるサンプリングパックにて回収されます.そしてサンプリングバックに回収された水素の濃度を計測します.太陽のエネルギーを水素という形に変換,保存し,エネルギーの有効活用を行うことが目的です.

図1 実験装置
図1 実験装置
図2 水素生成システム概略図
図2 水素生成システム概略図
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