日本大学理工学部機械工学科 吉田研究室の見学

日本大学理工学部機械工学科
吉田研究室の見学
近藤 亘(東京都市大学 機械工学科)
1．はじめに
実験は燃焼室を模した燃焼容器内で行っていますが，将来的
日本大学 理工学部 機械工学科，吉田研究室を訪問させて
にはエンジンの燃焼に応用するそうです.
頂きました．日本大学 理工学部は駿河台キャンパスと船橋
キャンパスの 2 つに分かれています．駿河台キャンパスは東
京都千代田区神田駿河台にあり教室やカフェテラスのある
1 号館はガラス張りでスタイリッシュな建物となっています．
また学校の近くには電気部品を多く扱う秋葉原，楽器屋，ス
ポーツ用品店，古本屋などが立ち並ぶ神田神保町があります．
船橋校舎は千葉県船橋市にあり，船橋日大前駅より学校内に
入ると，左側にテクノプレース 15 と呼ばれる実験棟が見えて
きます．ここでは，旋盤等の工作機械があり学生が実験や実
習を行っています．その先に交通総合試験路と呼ばれる全長
図 1 高電圧放電によるプラズマジェットの様子
618ｍ幅 30ｍのとても広い直線路があります．ここでは，様々
な車両の走行実験が行われているそうです．他にも，風洞実
験棟，内燃機関実験棟，大型構造物試験棟といった実験設備
がたくさんありました．
2．研究室紹介
エンジンは 100 年以上前に実用化されたものであり，現在
でも基本的な燃焼メカニズムは変化しておりません．しかし，
近年の地球温暖化問題や省エネルギの観点からエンジンの環
境性能向上のため燃焼技術も日々進歩しています．吉田研究
室では主にエンジンの新しい燃焼法について研究しています．
見学では研究室，実験施設，機器を見せて下さり研究内容に
ついて紹介して頂きました．
3．プラズマジェット
図 2 実験結果シュリーレン法可視化画像
はじめに紹介して頂いたのはプラズマジェット (高電圧放
縦軸：時間 横軸：左から メタノール，
n-ヘプタン，イソオクタン，ドデカンでの燃焼過程
電)を用いた拡散燃焼方式についての研究です．プラズマジェ
ットとは，燃料に対して 10kV～20kV の高圧放電を行う事で燃
料をプラズマ化させ，燃料噴射させる技術です．このプラズ
マジェットを行う事で燃料噴射と同時に拡散燃焼を誘発し，
急速な拡散燃焼，高圧縮化が可能となります．これによって，
ディーゼル機関の NOX，PM 等の有害排ガス成分を低減できると
考えられています．この研究を進める事で，プラズマジェッ
トは多種燃料を同一条件で燃焼する事が出来る事が分かった
そうです．現在はイグナイタ形状による燃焼圧力と拡散燃焼
過程を評価し燃焼方式への影響を明らかにしています．
図 3 実験に使用しているイグナイタ
1
4．回生機構付エアモータの開発
ではこの木質廃棄物を溶剤と混合させて，液化反応させてで
また駿河台キャンパスでは回生機構付エアモータについて
きたセルロース液化燃料(Cellulosic Liquefaction Fuel 以
も研究していました．エアモータとは空気圧縮機サイクルを
下CLF)の実用化に関する研究を行っています．研究を進める
圧縮空気によって逆作動させることで出力を得る機関です．
事で，CLFは圧縮着火機関において単体では圧縮着火せず，ま
また，減速時にはエアモータを空気圧縮機として作動させ制
た軽油と混合しないという事が明らかになりました．そこで，
動エネルギを回生することが可能です．エアモータは地球温
ココナッツオイルメチルエステル(Coconut oil Methyl Ester
暖化問題となっている CO2 等の有害ガスを一切排出せず，さら
以下CME)を混合し，機関へ供給しています．さらに，実験に
に電気モータに対し同等の出力を得る場合でも数倍軽量にで
おいてはCLFの分留温度範囲と各CLF分留のCMEの質量割合を
きると言われています．
変化させ，過渡運転時のエンジン出力，排ガス成分を測定す
る事で燃焼特性への影響を明らかにしています．
図 6 バイオマス燃料
図 4 エアモータ外観図
図 7 は実験で使用しているエンジンです．諸言は空冷 4 サイ
昨年，実際エアモータの設計，製作，自転車への搭載を行
クル単気筒直噴式ディーゼルエンジン機関であり，総排気量
ったそうです．今後は出力及び回生について測定を行い，よ
211[cc] 圧縮比 19.9:1 で燃料噴射時期は 14[deg. BTDC] で固
り性能の高いエアモータの開発を行います．
定しているそうです．実験にも立ち会わせて頂きましたが，
研究用バイオマス燃料は数量に限りがありエンジン実験を行
う際は燃料消費量を最小限に抑えるため，実験中の学生の動
きに無駄がなく限られた時間で多くのデータを取れるよう努
力していました．
図 5 エアモータを搭載した自転車
5．バイオマス燃料
図 7 実験で使用しているエンジン
別の日に船橋キャンパスにあるエンジン実験施設も見せて
謝辞
頂きました．ここでは，バイオマス燃料がディーゼル機関の
今回の見学にあたり，日本大学の小澤雄哉様をはじめ吉田研
性能に及ぼす影響についての研究をしています．バイオマス
燃料とは，穀物や木質系廃棄物などの生物資源を原料として
究室の院生，学生，吉田教授には大変お世話になりました．
製造される燃料です．その中でも木質系排出物は国内では年
お忙しい中，大変貴重な時間を使って取材を快く引き受けて，
間4000万[m3]が廃棄されており，この未利用バイオマスを有効
なお且つ多くの質問にも答えて頂きありがとうございました．
に利用するための数多くの研究がされています．吉田研究室
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