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日本大学航空宇宙工学科の田辺先生へインタビューに行ってきました!

2015-02-18

  田辺研究室では燃焼について研究をしていました.自動車やロケットをモデルとしていかに面白い 燃焼を見つけるかが今のテーマです. 専門は着火と振動燃焼で,無重力で着火燃焼をさせたり,音を加えることで音響流を作ったりして燃焼という現象の解明を行っていました.

     田辺研究室の詳細はこちらから!
      日本大学理工学航空宇宙工学科 田辺研究室 研究室紹介


  • 田辺先生
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それでは,インタビュー形式で日記を書いていきます!


永井
テーマと研究内容について教えてください
先生
もともとは着火.着火に興味があるから着火をやっているだけど,そうするといろんな人がやってきて,知らない間にエンジンやってたりとか.それで日大きたら青木先生が振動燃焼をやってて.

ずっとドクターであたらもう一つ柱を作りたいと思っていたので,着火と振動燃焼ってのが2つ柱としてもっているわけだけど.それ以外に燃料電池やってみたりとかしています.
永井
燃料電池ですか?
先生
今はジェットエンジンに燃料電池を使うっていうこともやっっています. 一応,振動燃焼と着火がメインなんですけど.やっていると面白いのがどっちとも非定常の燃焼なんですよ.振動燃焼っていうのはこう一時発熱が増えたり,でまぁ次の瞬間には減ったりとかっていうそういう現象なので,それに合わせて着火したり消炎したりとかってのもはいってきます.

だからまとめるとそういう点いたり点かなかたっりっていう領域をどうやっても燃やすかっていうそういうテーマになってきています.

燃焼だと衝撃波の爆発と普通の安全な燃焼とがあって.で振動があると,衝撃波じゃない圧力はなんですね.圧力が上がったり下がったりするから反応が当然活発になったり消えたりとかします.そのちょうど中間でなんか面白いことが起きないかなっていうのがうちのテーマになっているんですよ.

だから今,爆発の手前のところでいかに面白い燃やし方ができるかを探しています.
永井
面白い燃やし方といいますと?
先生
普通に静かにもえているのは面白くないと,爆発してバンっていっちゃうのも単純明快すぎておもしろくない.でその中間のなんとなく振動していてて爆発するよするよって言いながらしないで戻ってきてっていう.その中間だとそれなりに速く燃えるけど爆発しないっていう.

だからそうすると狭いところとか,速い流速中でものが燃やせて,で普通の燃焼より強度があがる燃焼ができたりとか.

あるいは,燃料を絞ると普通の火炎が成立しないような,発熱量が減ってくると火炎が成立しないんですが.振動があって一瞬でもいい条件ができるとそこがキーになって燃え続けるっていうのができたりとかします.で,そういうので定常だと解がないんだけどゆらすと解があるみたいな.そういうのを目指しています.

それができると今まで燃やせてない速い流れでなんか燃やせたりとか,その薄い限界をちょっとひろげたりとか,そういうところにつながっていくんですよ.
永井
ドクターの時はどういった研究?どいういったものを解明するための研究といいますか.
先生
ドクターの時は粒子の着火です,普通に火がつくのではなくて,火が着く前に冷炎っていって一回ちっちゃい発熱があるんですが.それを調べた人がいなくって,で,その現象を含めて着火過程を細かく調べるっていうのをやっていいました.炉に入れてどうやって火が点くかっていうのを干渉計とかそういうので発熱を見ながら追っていくっていうのをやっていましたね.
永井
これまでそれをやられたかたはいらっしゃらなかったんですか.
先生
着火はやっている人いるんだけど,着火前に発熱があるっていうのは誰もとらえてなくて,最初はね細い熱電対をつけて液体粒子の周りの温度を測っていたら温度が上がっているぞっていう話になって,でそれでシュリーレンとか干渉計っていて干渉縞で密度場が見えるっていうそれを作ったらちゃんと映るんですよ.

周りで一回発熱があって,でそれからしばらくして本当の火が点くっていう.

まぁそれを見た人はいなくて,そこが最初だったっていうことです.だから,大変だったんですよ.なんで二回発熱あるのって.でもまぁ化学屋さんはもう調べていて,化学反応でこうだっていうのは大体わかっていたから,それと液体の粒子の蒸発とかのモデルと組み合わせると,見てる現象が説明できるっていう.そういうことです.
永井
今その車のガソリンエンジンとかディーゼルもそうなんですけど.燃焼の中で何が改善できていないから効率が下がっているとかっていうのはもうわかっているんですか.
先生
まぁいろいろあるんですが.まずは温度を下げ燃やしたいっていうのが,今のガソリンエンジンのトレンドなんですよ.で,温度を下げると火が燃えなくなるっていうか,そもそも火炎が成立しないっていう.そういう温度になっちゃうんですよ.でそこをいかに燃やすかって.今の燃焼側からのアプローチです.まぁ極端をいうと薄めていくと温度が上がらないから反応が途中でとまるっていう状況が起こるんだよね.で,それを乱れを使ったたりとか,あとは圧縮するともとの温度が上がるでしょ.でそういうのとかを組み合わせてなんか燃えたねっていうとこまでもっていきたいと.だから,圧力を上げて温度を上げる方向にちょっと傾いてて,だけどそれをそのままやっちゃうと自着火するわけなんですよ.要は燃料と空気が混ざっているやつを圧縮するわけだから自着火してバンと燃えちゃうと.でそれはまずいと.だからその中間的なところを行きたいねっていう.
永井
今後の研究の課題っていうのもそういうのを追いかけていくっていう?
先生
なかなか圧力振動場での燃焼っていうのがうまく説明できてないので,それはきっちりやりたいとは思っています.

特にその火がついたり消えたりするような領域っていうのはよくわからないから,それをなんかうまく説明する理論かなりなんなりしてで,こうやるとなんか燃えますよみたいな提案ができればいいなとおもって.

あとは燃料電池もね,ジェットエンジン系のやつもやっぱり学生とだべっていると「これおもしろいんじゃない?」ってちょこちょこスポット的にこうやっているっていう.

あくまでその燃焼は柱にして,学生がなんか面白い事考えたらそれに上乗せして,ちょっと学問ぽくできる方向に引っ張ればまた新しいテーマになるし.結構フレキシブル.自動車系の人が来れば,その自分のもっている圧力振動とかの話であれば実際に自動車の中のエンジンでおきているものをみるとそういう現象もおきているんだよね.そうするとコラボできるねって話になったりとか.

雑談!


永井
他に先生がどういうことに興味あるかっていうのも知りたいです!
先生
燃料電池は遊びだけど,でもまぁやりたいことのひとつではあるよね.

今,ジェットエンジンのあのサイクル計算をやってもらっているんだけれども,燃料電池って普通は効率を上げるために設計するんだよね.発電効率が高い方が好まれる.

ジェットエンジンにつかう燃料電池って出力が高ければよくって,効率3割位で十分なのね.で,なかなかそういう,それにしか使えないじゃんっていう仕様を突き詰めている人はいない.だからそういうのは難しいよね.あんまりマーケットがないし,ジェットエンジンの中でも特殊な用途.小型で高速で飛ぶのにしか向いていないんだよね.だけど,小型で高速で飛ぶエンジンっていうのは今のガスタービンだと効率はすごく悪いから,

まぁそれに比べると全然.だからそういう特殊なものもほしいのはあるんだよね.ってところだね

ありがとうございます!


これからの田辺研究室に期待です!

非常に面白いお話がきけました!私が写真をとるのを忘れて今回は写真なしです...すみません