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メタンの燃焼の比較|株式会社ノビテック

メタンの燃焼の比較

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メタンの燃焼の比較

メタンの燃焼の比較

ハイスピードカメラPhantom VEO1310によるメタン燃焼の静的状態と撹拌状態の可視化

ご提供:大分大学
田上 先生

今回は、弊社取扱のハイスピードカメラPhantom VEO1310モノクロモデルを使用し、シャドウグラフ法にて、メタンと酸素の混合気を、当量比0.8にて充填。スパークギャップにて点火後の燃焼の挙動を比較し撮影を行いました。混合気が静的状態と、撹拌状態での挙動の違いが見て取れます。キセノン光源の連続光で撮影していますが、カメラの感度が非常に高いため短いシャッター速度(露光時間)での撮影が可能となり、非常にシャープな燃焼面の撮影を行うことが出来ております。また、ノイズが少ないため、非常に鮮明な撮影が出来ました。

メタンは天然ガスに含まれ、石油や石炭と並ぶ化石燃料の一つです。燃焼によるCO2の発生量が石油系の燃料と比較し少なく、一般的な石油系燃料であるガソリン、軽油に代わる自動車の代替燃料として注目されています。これら燃料の燃焼現象の可視化、解明は自動車の重要課題であるCO2の削減やNOx、PMといった排出ガスの低減に繋がり自動車の性能向上と環境問題解決にかかわる重要な役割を担っております。今回、メタンの燃焼の挙動をVision Research Inc.(米国)製ハイスピードカメラPhantom VEO1310のモノクロモデルを用いて可視化撮影しました。Phantom VEO1310はISO感度モノクロ:80,000、カラー:8,000と最高クラスの感度を有し、フル解像度1280x960ピクセル時に10,860コマ/秒の高速撮影性能を備えたモデルです。更に4つのピクセルを1つのピクセルとして扱う、ビニングモードを搭載しておりビニング時にはISO感度モノクロ:125,000、カラー:10,000となります。また超低ノイズ化をするCDS(Correlated Double Sampling)機能を有しており、黒画像と実画像の2枚の画像撮影を繰り返し、黒画像を用いて毎フレームでノイズ除去を行い、超低ノイズを実現しています。

機材セッティング

現場設置

使用機材

使用カメラ:PhantomVEO1310L モノクロモデル
撮影速度:4,000コマ/秒
画素数: 800×804ピクセル
露光時間:1.5μ秒

結果説明

ディーゼルエンジン内の噴霧現象の様子をハイスピードカメラPhantom V2512(相当機)モノクロ機と可視化用レーザー照明CAVILUXを用いて可視化撮影しました。

メタン燃焼の静的状態と撹拌状態時の燃焼挙動の様子をハイスピードカメラPhantom VEO1310モノクロ機を用いて可視化撮影しました。メタンと酸素の混合気を当量比0.8にて充填させ、スパークギャップによる点火後の燃焼挙動を静的状態と撹拌状態で比較撮影を行っています。今回使用しましたハイスピードカメラPhantom VEO1310は非常に感度が高く、低ノイズであることから燃焼面を非常に鮮明かつシャープに撮影することに成功しています。連続光のキセノン光源で撮影していますが、カメラの感度が非常に高いため短いシャッター速度(露光時間)での撮影が可能になり、非常にシャープな燃焼面の撮影を行うことが出来ました。

ノビテックでは様々な高速度現象の可視化に適したハイスピードカメラのラインナップ各種を取り揃えております。各種デモやオンラインでのご相談も承っておりますので、こちらよりお気軽にご相談ください。

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