プラズマ支援燃焼場を利用した酸素燃焼技術の高度化に関する研究

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燃焼現象とは、わが国の供給エネルギーの5割にのぼる熱エネルギーに、燃料が有する化学エネルギーを効率よく変換する技術である。この燃焼技術は、日本国の将来の高効率エネルギー利活用システムを構想するうえで重要な要素技術であり、制御技術や排ガス浄化技術のさらなる高性能化が必要である。酸化剤に高濃度酸素を利用する酸素燃焼技術は高温燃焼場を生成可能であることから次世代型高効率発電システムや高温工業炉へ応用することで高効率エネルギ「利活用システムの構築に大きく寄与される。高温燃焼場の流れや、化学種の制御皮術を確立することで、酸素燃焼技術は普及し、高効率エネルギー利活用社会が実現する。申請者は、酸素燃焼場を荷電粒子が存在するプラズマ流体であるという、新しい観点からの酸素燃焼場の高度利用技術として、プラズマ支援という新しい概念を導入した。高周波電磁波を印加して非平衡プラズマを生成させたプラズマ支援燃焼場により酸素燃焼場を促進制御する手法を提案した。本手法の確立に向けて以下の検討に対し得た成果を記す。高周波電力印加に伴う燃焼火炎への影響を燃焼火炎中の電子物性値を評価指標として、プローブ法を用いた計測理論を構築し妥当性を検討した。計測結果から、燃焼火炎中の電子密度、電子導電率、電子温度の評価としては十分妥当であることを明らかにした。本検討により構築した計測法により、高周波電力印加の影響を評価した結果、一例として燃焼火炎温度が約100K上昇したことが明らかとなり、印加の影響を電子物性の観点から定量評価し、燃焼反応を促進したことを明らかにした。