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Study of microparticles control by plasma and electrostatics force

Research Project

Project/Area Number 19K21863
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

Shimizu Kazuo  静岡大学, イノベーション社会連携推進機構, 准教授 (90282681)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywordsマイクロプラズマ / 微粒子 / 静電気 / プラズマアクチュエータ / 微粒子除去 / クーロン力 / Suzenモデル / 流体制御
Outline of Research at the Start

本研究は低電圧駆動マイクロプラズマアクチュエータ(以下PA)を用いた室内空気環境などに影響を与える微粒子の除去と制御を目的として柔軟かつ可撓性を持つ厚さ100 um以下の多層グリッド型PAを試作し配管内部の混合部位に堆積した微粒子除去(表面清浄)や混合時の流入抵抗抑制といった内部流動の精密制御に挑戦する。
低電圧駆動マイクロプラズマの特徴を最大限に生かしたアクティブなXYZ方向の誘起流制御を提案する事で微粒子制御や複雑な流体制御が求められる分野への応用を視野に入れている。本研究の挑戦により管内流体の電源信号の応答性やアクティブ制御の可能性を見出すことで微粒子制御などの新たな応用展開が期待される。

Outline of Final Research Achievements

The microplasma electrode used in this study has a simple structure in which a high voltage electrode and a grounded electrode are faced together with a dielectric layer in between. The top electrode to which a high voltage is applied has a comb structure in which 23 line-type electrodes having a length of 30 mm and a width of 200 μm are arranged in parallel at an interval of 1 mm. The lower electrode was grounded and had a plate shape. The process of particle removal at 30 ms after the high voltage was applied. The fine particles are scattered after applying the voltage. As a result of experiments, it was observed that the removal rate of fine particles decreased as the frequency of applied voltage increased. In addition, the removal rate decreased as the particle diameter of the fine particles became larger.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

微粒子に関する問題は,ウエハ表面のコンタミネーションの除去や電気集じん装置,太陽電池表面上に堆積した砂の除去などといった研究がなされている.これらの微粒子除去手法としてマイクロプラズマ電極を用いることで、微粒子除去とその制御を可能とすることができた。その際、粒径が大きくなるにつれ除去率が減少することが確認された。微粒子粒径が大きくなるにつれ微粒子が帯電することにより発生するクーロン力よりも重力が上回るため、粒径が大きくなることで炭化タングステン微粒子が除去されなくなったと考えられる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2022 2020 2019 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (1 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Fine Particle Removal Technology for Smart Safety of Electrical Device2022

    • Author(s)
      清水一男, 野中大輔, Jaroslav Kristof, Marius Blajan
    • Journal Title

      The Journal of the Institute of Electrical Installation Engineers of Japan

      Volume: 42 Issue: 4 Pages: 214-218

    • DOI

      10.14936/ieiej.42.214

    • ISSN
      0910-0350, 2188-6946
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 静電気力によるマイクロプラズマ電極上に堆積した微粒子除去の研究2020

    • Author(s)
      1.清水一男、野中大輔、クリストフ・ヤロスラヴ、マリウス・ブラジャン
    • Journal Title

      室内環境学会誌

      Volume: 23 Pages: 141-150

    • NAID

      130007884037

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Study of Induced EHD Flow by Microplasma Vortex Generator2019

    • Author(s)
      M. Blajan, D. Nonaka. J. Kristof and K. Shimizu
    • Journal Title

      IEEE Trans. on PS

      Volume: 47 Issue: 12 Pages: 5345-5354

    • DOI

      10.1109/tps.2019.2952166

    • NAID

      120006786195

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 静電気力によるマイクロプラズマ電極上に堆積した微粒子除去の研究2020

    • Author(s)
      清水一男
    • Organizer
      令和2年室内環境学会学術大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 清水研究室ホームページ

    • URL

      http://shimizu-lab.cjr.shizuoka.ac.jp/index/index.html

    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-07-04   Modified: 2023-01-30  

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