草鹿 仁 (クサカ ジン)

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所属

理工学術院 大学院環境・エネルギー研究科

職名

教授

ホームページ

http://www.f.waseda.jp/jin.kusaka/

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院情報生産システム研究科

  • 理工学術院   大学院創造理工学研究科

  • 附属機関・学校   グローバルエデュケーションセンター

  • 理工学術院   創造理工学部

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学位 【 表示 / 非表示

  • Waseda University   Doctor Engineering

  • 早稲田大学   工学博士

所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    日本機械学会

  •  
     
     

    日本燃焼学会

  •  
     
     

    米国自動車技術会

  •  
     
     

    自動車技術会

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 熱工学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • エンジン、燃料電池

論文 【 表示 / 非表示

  • Knock Prediction Using Multi Dimensional Simulating on Gasoline Engine -(PartⅠ)A Studu on Gasoline Surrogate Mechanism-

    塚越崇博, 中間健二郎, 村瀬栄二, 草鹿仁, 大聖泰弘

    JSAE/JSME International Combustion Engine Symposium Proceedings    2005年12月

  • Knock Prediction Using Multi Dimensional Simulating on Gasoline Engine -(PartⅡ)Knock Prediction on Gasoline Engines by Coupling with Turbulence Combustion Model and Simple Chemical Kinetics-

    中間健二郎, 村瀬栄二, 草鹿仁, 大聖泰弘

    International Combustion Engine Symposium Proceedings    2005年12月

  • 自動車用内燃機関の省エネルギー・低公害化技術

    草鹿 仁

    日本エネルギー学会誌 2005   84 ( 11 ) 903 - 907  2005年11月

  • ディーゼルエンジンの低公害化技術

    草鹿 仁

    NOK TECHNICAL REPORT   14   13 - 18  2005年10月

  • 圧縮自着火ガソリンエンジンの運転領域拡大の可能性 −数値シミュレーションを用いた極低負荷領域の自着火燃焼特性解析−

    村瀬栄二, 中間健二郎, 草鹿仁, 大聖泰弘

    自動車技術会論文集Vol.36 No.5 September 2005   36 ( 5 ) 53 - 58  2005年09月

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産業財産権 【 表示 / 非表示

  • エンジンの燃焼室構造

    5613730

    中山 竜太, 草鹿 仁

    特許権

  • エンジンの燃焼室構造

    5564538

    中山 竜太, 草鹿 仁

    特許権

  • エンジン制御パラメータ適合化装置及びプログラム

    大貝 晴俊, 小川 雅俊, 草鹿 仁

    特許権

  • 応答曲面モデル構築装置及びプログラム

    大貝 晴俊, 小川 雅俊, 草鹿 仁

    特許権

  • エンジンの排気浄化装置

    5680060

    草鹿 仁, 加藤 秀朗, 野竹 康正

    特許権

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その他 【 表示 / 非表示

  • 業績については、草鹿...

     概要を見る

    業績については、草鹿研究室ホームページをご参照ください。

  • 業績については、草鹿研究室ホームページをご参照ください。

受賞 【 表示 / 非表示

  • 自動車技術会 優秀講演賞

    2005年10月  

  • 米国自動車学会 SETC 2003 優秀論文賞

    2003年10月  

  • 自動車技術会 浅原賞学術奨励賞

    2001年05月  

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • インテリジェントエコービーグルに関する研究

    学術フロンティア推進事業

    研究期間:

    1997年
    -
    2001年
     

特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 固体高分子型燃料電池の内部挙動解明に関する基礎研究

    2004年  

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    固体高分子形燃料電池の内部物質輸送現象を解明するため,反応面を絶縁体により分割した分割電極セルを用いた電流密度および抵抗分布計測を行い,反応ガスの相対湿度,ガス流れ方向(コフロー,カウンターフロー),ガス拡散層仕様(カーボンクロス,カーボンペーパー)がセル性能へ与える影響を調査した.また,物質輸送と電気化学反応を連成させた単相2次元数値モデルを構築し,実験結果との比較検討を行った.低加湿運転時には,カウンターフローによるセル内の水分循環効果を利用することで,同加湿条件のコフローに比べ,反応面全域の抵抗を低く抑えることでき,セル電圧を確保できることが示された.また,拡散性が低いガス拡散層を用いた場合には,フラッディング特性が変化することが明らかになった.これらの検討より,電解質膜内の水分分布を予測することが可能になり,各種運転条件における輸送現象を解析し,設計指針を得ることができた.また,従来の研究において,数値モデルに用いる供試電解質膜の物質輸送特性(含水率特性,水の拡散係数)は,いくつかの文献値を参照するに留まっていたが,これらの値はセル内の水分移動特性に対し,大きな寄与度をもつことが知られている.そこで,鏡面冷却式露点計を用いて供試膜の物質輸送物性を計測し,その計測結果を数値モデルに組み込み,不確定なパラメータを減らすことでモデルの精度を向上させた.さらに,露点計を用いた発電中の極間の水分移動量計測を行い,実験と計算の結果において良好な一致が得られ,数値モデルの妥当性を確認するとともに,セル設計ツールとしての有用性を検証することができた.

  • 固体高分子形燃料電池における輸送現象解明に関する実験及び数値モデルの構築

    2004年  

     概要を見る

    固体高分子形燃料電池の内部物質輸送現象を詳細に調査するため,小型単セル(均一場セル)に対して大流量のガスを供給することで,反応ガスの消費および水分の生成の影響を無視することができる均一な反応場を形成し,物質輸送現象に起因する低加湿運転時の分極現象について解析を行った.また,実験結果を理解するために触媒層内の物質輸送現象をアグロマレイトモデルにより記述した数値モデルを構築し,比較検討を行った.これらの検討から低加湿運転時のセル性能低下要因は,電解質膜のプロトン伝導性低下のみならず,触媒層内電解質のプロトン伝導性低下および反応ガスの溶解,拡散性低下の複合現象であることが明らかになり,それらの中でもとりわけ,電解質膜および触媒層内電解質のプロトン伝導性低下の影響度が大きいことが示された. さらにカソードの流路形状がセル性能に与える影響を調査するために,ピッチを固定し,ウェブ(ガス流路部)とリブ(集電部)の比率や流路形状(ストレート,インターデジテイティッド)を変化させ,性能試験を行った.高加湿運転時には,リブ下の反応面に高い酸素濃度を形成できるウェブ幅の広いセルや対流効果により液水の滞留を抑止しつつ高い酸素濃度を保つことができるIDセルにおいて高いセル性能が得られることが明らかになり,低加湿運転時にはリブ下の乾燥を抑止することができるウェブ幅の広いセルにおいて高いセル性能が得られることが示された.このように,フラッディングと乾燥の抑止性はトレードオフの関係にあり,運転条件および流路における位置(上下流)に適応した流路設計がセル性能を確保するためには不可欠であることが示された

  • 化学反応速度論を考慮した燃焼モデルの構築と各種燃料の燃焼過程の素反応機構の調査

    1999年  

     概要を見る

    (1) 燃焼素反応文献調査:燃焼反応機構が多数掲載されている学術論文誌 'Combustion and flame'、'Symposium(International) on combustion'、 ' Combustion science and technology'を中心に、1970年から各種燃料の燃焼素反応及び燃焼過程における有害排出物質の生成機構を調査し、データーベースを作成した。(2) エンジンを用いた燃焼実験:申請者らが現有するエンジン実験装置を用いて、天然ガス及び軽油と類似した燃焼特性を有するノルマルヘプタンを対象に予混合圧縮着火特性を調査した。 (3) 応速度論を考慮した燃焼モデルの構築:天然ガスの代表組成はメタン88%、エタン5%、プロパン5%及びブタン2%であることから、燃焼スキームにはC4のケミストリーが必要となる。(1)で調査した素反応機構により得られる各化学種の速度方程式をエネルギー方程式と組み合わせ数値的に解くことで、ショックチューブ、急速圧縮膨張装置などの実験結果と着火遅れ時間を比較した。その結果、「S. Kojima," Detailed Modeling of n-Butane Auto-ignition chemistry", Combustion and Flame Vol.99, 1994 」が各種実験の結果を合理的に説明できることが分かった。そこで、これらにサーマルNOとプロンプトNOの生成反応を加えた反応スキーム(素反応数508、化学種151種)を用いてエンジンにおける燃焼をシミュレートした。この結果、計算により得られたシリンダ内圧力線図は、実験から採取された圧力線図をよく再現し、実際のエンジンの燃焼を記述することが可能であることが明らかになった。また、計算によって得られたNOの生成量は実験結果と合致することから、本燃焼モデルを用いて低NOかつ高効率となる運転条件を予測した。 同様の計算手法を用い、軽油に近い圧縮着火特性を有するノルマルヘプタン(C7H16)について計算を行った。反応スキームには、「H. J. Curran, P.Gaffuri, W. J. Pitz, and C.K. Westbrook, "A Comprehensive Modeling study of n-Heptane Oxidation", Combustion and Flame,: Vol.114, pp.49-177, 1998」をベースに、前述したN系の反応及び、ディーゼルエンジンから排出される微粒子の前駆物質と考えられるPAH( Poly-cyclic Aromatic Hydrocarbon) の生成を記述した素反応を組み入れ、燃焼及び有害排出物質の生成過程をシミュレートした。その結果、実験で確認されたノルマルヘプタンの2段燃焼(低温酸化、高温酸化)特性をよく再現できることに加え、PAHの生成特性も実験結果とよい相関が得られた。 以上、基礎燃焼化学分野の論文を調査し、それを用いて各化学種に関する速度方程式とエネルギー方程式を組み合わせ、系の温度、圧力及び各化学種の濃度履歴を算出した。さらに、NO、PAHの生成量、さらに圧力履歴を実験結果と比較した結果良い一致が得られたことから、このような計算手法は妥当であり、今後もエンジンの燃焼特性、有害排出物質の生成特性を調査する上で有用であると判断される。

海外研究活動 【 表示 / 非表示

  • ディーゼル燃焼に関する研究

    2005年08月
    -
    2006年07月

    スウェーデン   Chalmers University of Technology

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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