Devlopment of Super-Clean Marine Diesel Engine System Using Plasma Combined Flue Gas Treatments

• Project/Area Number: 24246145
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Naval and maritime engineering
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: OKUBO Masaaki 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40223763)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): KUROKI Tomoyuki 大阪府立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00326274)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): KUWAHARA Takuya 日本工業大学, 工学部, 助教 (70602407)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥35,230,000 (Direct Cost: ¥27,100,000、Indirect Cost: ¥8,130,000); Fiscal Year 2014: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2013: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000); Fiscal Year 2012: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
• Keywords: 船舶工学 / 舶用機関・燃料 / プラズマ / ディーゼルエンジン / 排ガス処理

Outline of Final Research Achievements

New prospective and fundamental chemical processes in atmospheric-pressure nonequilibrium nonthermal plasma combined exhaust gas cleaning technology for clean marine diesel engines are investigated and clarified to cope with near future more stringent emission control regulations. Catalytic properties of the nonthermal plasma combined process which is not affected by sulfur in emission are clarified using numerical simulations and experiments. Innovative and promising marine-engine exhaust gas aftertreatment systems have been developed by collecting and unifying various kinds of new knowledge concerning plasma environmental improvement technologies. Final objective of this study is to realize a marine diesel engine system with ultra-low PM (particulate matter) and NOx emissions, and contribute global environmental protection.

Research Products

• [Journal Article] 研究室紹介 プラズマ複合処理による環境技術の革新 大阪府立大学工学研究科機械系専攻, 環境保全学研究室 (2015)
  • Author(s): 大久保雅章
  • Journal Title: 日本マリンエンジニアリング学会誌 Volume: 50(1) Pages: 125-128
• [Journal Article] Pilot-scale aftertreatment using nonthermal plasma reduction of adsorbed NOx in marine diesel-engine exhaust gas (2015)
  • Author(s): T. Kuwahara, K. Yoshida, T. Kuroki, K. Hanamoto, K. Sato, M. Okubo
  • Journal Title: Advances in Engineering, Web review site Volume: なし Pages: 1-1
  • Open Access
• [Journal Article] Experimental studies on super clean diesel power generation using nonthermal plasma hybrid aftertreatment (2014)
  • Author(s): T. Kuwahara, T. Kuroki, and M. Okubo
  • Journal Title: Proceedings on Global Conference on Global Warming 2014 Volume: なし Pages: 1-11
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Complete regeneration of diesel particulate filter using nonthermal plasma-induced ozone injection (2014)
  • Author(s): T. Kuwahara, S. Nishii, T. Kuroki, and M. Okubo
  • Journal Title: 14th International Symposium on High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry (HAKONE XIV) Volume: なし Pages: 1-5
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 産業用プラズマ環境浄化技術の開発 (2014)
  • Author(s): 大久保雅章
  • Journal Title: 機能材料 Volume: 34(10) Pages: 10-17
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pilot-Scale Ailertreatment Using Nonthermal Plasma Reduction of Adsorbed NOx in Marine Diesel-Engine Exhaust Gas (2014)
  • Author(s): Takuya Kuwahara, Keiichiro Yoshida, Tomoyuki Kuroki, Kenichi Hanamoto, Kazutoshi Sato, Masaaki Okubo
  • Journal Title: Plasma Chemistry and Plasma Processing Volume: 34 Issue: 1 Pages: 65-81
  • DOI: 10.1007/s11090-013-9486-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ガラス溶解炉向けオゾン注入・ケミカル複合脱硝処理システム ―半乾式モデル装置による試験― (2014)
  • Author(s): 黒木智之，山本柱，藤島英勝，髙田大地，山戸雄介，大久保雅章
  • Journal Title: 静電気学会誌 Volume: 38 Pages: 52-58
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Marine Diesel Particulate Emissions Control Using Ozone Injection (2014)
  • Author(s): M. Okubo, K. Yoshida, T. Kuwahara, T. Kuroki
  • Journal Title: Abstract for International Conference of PM2.5 & Energy Security 2014 Volume: 1 Pages: 47-47
• [Journal Article] プラズマ複合排ガス処理によるスーパークリーンマリンディーゼルの開発 (2014)
  • Author(s): 桑原拓也, 黒木智之, 吉田恵一郎, 花本健一, 佐藤和利, 大久保雅章
  • Journal Title: 日本マリンエンジニアリング学会誌 Volume: 48 Pages: 540-545
  • NAID: 130004862210
• [Journal Article] Effect of Exhaust Gas Temperature on Low-Temperature Treatment of Diesel Particulates with Indirect Plasma (2013)
  • Author(s): 桑原拓也，西本昌文，吉田恵一郎，黒木智之，大久保雅章
  • Journal Title: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS Series B Volume: 79 Issue: 800 Pages: 723-727
  • DOI: 10.1299/kikaib.79.723
  • NAID: 130003374794
  • ISSN: 0387-5016, 1884-8346
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Towards Ideal NOx Control Technology for Bio-Oils and a Gas Multi-Fuel Boiler System Using a Plasma-Chemical Hybrid Process (2013)
  • Author(s): H. Fujishima, K. Takekoshi, T. Kuroki, A. Tanaka, K. Otsuka, M. Okubo
  • Journal Title: Applied Energy, Elsevier Volume: 111 Pages: 394-400
  • DOI: 10.1016/j.apenergy.2013.05.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Complete Regeneration Characteristics of Diesel Particulate Filter Using Ozone Injection (2013)
  • Author(s): Takuya Kuwahara, Shunsuke Nishii, Tomoyuki Kuroki, Masaaki Okubo
  • Journal Title: Applied Energy Volume: 111 Pages: 652-656
  • DOI: 10.1016/j.apenergy.2013.05.041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diesel Emission Control Technology Using Nonthermal Plasma Hybrid Process (2013)
  • Author(s): M. Okubo, T. Kuwahara, K. Yoshida, M. Kawai, K. Hanamoto, K. Sato, T. Kuroki
  • Journal Title: Total Marine Proceedings of 27th CIMAC World Congress on Combustion Engine Technology for Ship Propulsion, Power Generation and Rail Traction Volume: Paper No. 153
• [Journal Article] Total Emission Control for Multi-Fuel Boiler System with Plasma-Chemical Aftertreatment (2013)
  • Author(s): H. Fujishima, K. Fukumoto, T. Kuroki, A. Tanaka, K. Otsuka, M. Okubo
  • Journal Title: International Conference on Electrostatic Precipitation 2013 Volume: 1
• [Journal Article] Pilot-Scale Experiment of Total Marine Diesel Emission Control Using Ozone Injection and Nonthermal Plasma Reduction (2013)
  • Author(s): T. Kuwahara, T. Kuroki, M. Okubo, K. Yoshida, K. Hanamoto and K. Sato
  • Journal Title: Conference Record of 2013 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting Volume: 1
• [Journal Article] Super Clean Diesel Engine Power Generation Using Plasma Hybrid Aftertreatment (2013)
  • Author(s): M. Okubo, M. Kawai, T. Kuroki, T. Kuwahara, K. Yoshida, K. Hanamoto, K. Sato
  • Journal Title: Proceedings of IWEC2013 Volume: 1
• [Journal Article] 後処理―その性能と新方式 (2013)
  • Author(s): 大久保雅章
  • Journal Title: 日内連技報第6号, 世界の内燃機関の最新技術と動向，「第27回CIMAC上海大会」 報告, 日本内燃機関連合会 Volume: 1 Pages: 133-137
• [Journal Article] プラズマ処理によるスーパークリーンマリンディーゼルの開発－PM・NOxの総合的浄化システム－ (2013)
  • Author(s): 大久保雅章，桑原拓也，黒木智之
  • Journal Title: 静電気学会誌 Volume: 37 Pages: 256-261
• [Journal Article] Influence of injection of concentrated NOx into diesel engine intake on exhaust gas components and fuel consumption (2013)
  • Author(s): Keiichiro Yoshida
  • Journal Title: Electrical Engineering in Japan (English translation of Denki Gakkai Ronbunshi) Volume: 182 Issue: 3 Pages: 39-47
  • DOI: 10.1002/eej.22341
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 燃焼機器排ガスのプラズマ複合処理技術 (2013)
  • Author(s): 大久保 雅章
  • Journal Title: プラズマ・核融合学会誌 Volume: 89 Pages: 152-157
  • NAID: 110009597026
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 間接プラズマを用いたディーゼル微粒子低温除去に及ぼす排ガス温度の影響 (2013)
  • Author(s): 桑原 拓也
  • Journal Title: 日本機械学会論文集（B編）（掲載決定） Volume: 未定
  • NAID: 130003374794
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pilot-Scale Experiments of Continuous Regeneration of Ceramic Diesel Particulate Filter in Marine Diesel Engine using Nonthermal Plasma-Induced Radicals (2012)
  • Author(s): T. Kuwahara
  • Journal Title: IEEE Transactions of Industry Applications Volume: 48 Issue: 5 Pages: 1649-1656
  • DOI: 10.1109/tia.2012.2209389
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diesel NOx aftertreatment by combined process using temperature swing adsorption, NOx reduction by nonthermal plasma, and NOx recirculation: Improvement of the recirculation process (2012)
  • Author(s): Keiichiro Yoshida
  • Journal Title: Journal of Hazardous Materials Volume: 231-232 Pages: 18-25
  • DOI: 10.1016/j.jhazmat.2012.06.026
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of Clean Diesel Engine with Plasma-Assisted Aftertreatment System (Achievement of System Energy Efficiency of 385 g (NO₂)/kWh Using Nonthermal Plasma and EGCR) (2012)
  • Author(s): 桑原 拓也
  • Journal Title: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS Series B Volume: 78 Issue: 789 Pages: 1029-1033
  • DOI: 10.1299/kikaib.78.1029
  • NAID: 130002050738
  • ISSN: 0387-5016, 1884-8346
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Continuous regeneration characteristics of ceramic particulate filter in marine diesel engine using nonthermal plasma-induced ozone injection (2012)
  • Author(s): Takuya Kuwahara
  • Journal Title: 日本マリンエンジニアリング学会誌 Volume: 47 Pages: 379-384
  • NAID: 10030944941
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] プラズマ複合処理によるスーパークリーンディーゼル・燃焼炉の開発 (2012)
  • Author(s): 大久保 雅章
  • Journal Title: 伝熱 Volume: 51 Pages: 55-63
  • NAID: 10030975411
• [Journal Article] Higher-efficiency CO2 dissociation using nonthermal plasma desorption (2012)
  • Author(s): Masaaki Okubo
  • Journal Title: Proc. the 39th IEEE International Conference on Plasma Science Volume: なし
• [Presentation] 大気圧プラズマを用いた環境浄化技術の開発 (2015)
  • Author(s): 大久保雅章
  • Organizer: 大気圧プラズマの基礎と応用展開～表面処理，環境浄化，医療分野への応用展開を中心に～”，サイエンス＆テクノロジー㈱セミナー
  • Place of Presentation: 大田区産業プラザ，東京
  • Year and Date: 2015-03-26
  • Invited
• [Presentation] 大気圧プラズマ複合プロセスによる燃焼機器排ガス処理 (2014)
  • Author(s): 大久保雅章，桑原拓也，黒木智之，藤島英勝
  • Organizer: プラズマ・核融合学会，Plasma2014
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ，新潟市
  • Year and Date: 2014-11-21
  • Invited
• [Presentation] Complete Regeneration of Diesel Particulate Filter Using Nonthermal Plasma-Induced Ozone Injection (2014)
  • Author(s): T. Kuwahara, S. Nishii, T. Kuroki, and M. Okubo
  • Organizer: 14th International Symposium on High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry (HAKONE XIV) (Zinnowitz, Germany, September 21-26, 2014)
  • Place of Presentation: Zinnowitz, Germany
  • Year and Date: 2014-09-21 – 2014-09-26
• [Presentation] 大気圧プラズマの発生メカニズムと利活用技術 (2014)
  • Author(s): 大久保雅章
  • Organizer: ㈱技術情報協会セミナー
  • Place of Presentation: 技術情報協会，東京都
  • Year and Date: 2014-08-27
  • Invited
• [Presentation] 排ガスおよび大気環境浄化技術の最新動向 (2014)
  • Author(s): 大久保雅章
  • Organizer: りそなグループ技術懇親会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学，堺市
  • Year and Date: 2014-07-04
  • Invited
• [Presentation] プラズマ複合排ガス処理技術の基礎と産業応用 (2014)
  • Author(s): 大久保雅章
  • Organizer: 日本機械学会環境工学部門大気圧プラズマによる環境対策に関する特別講演会
  • Place of Presentation: 日本機械学会，東京都
  • Year and Date: 2014-06-06
  • Invited
• [Presentation] オゾン注入方式によるディーゼル微粒子フィルタの完全再生 (2014)
  • Author(s): 桑原拓也，西井俊輔，黒木智之，大久保雅章
  • Organizer: 電気学会プラズマ研究会
  • Place of Presentation: 足利工業大学，足利市
  • Year and Date: 2014-05-09 – 2014-05-10
• [Presentation] Development of Super-Clean Diesel Engine and Combustor Using Nonthermal Plasma Hybrid Aftertreatment (2014)
  • Author(s): M. Okubo
  • Organizer: Lecture at the Korea Institute of Machinery and Materials
  • Place of Presentation: Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) (Daejeon, Korea)
  • Year and Date: 2014-04-24 – 2014-04-25
  • Invited
• [Presentation] プラズマ複合排ガス処理技術の基礎と産業応用 (2013)
  • Author(s): 大久保雅章
  • Organizer: 日本機械学会環境工学部門, 大気圧プラズマによる環境対策に関する特別講演会―健康社会・環境改善のための最先端プラズマ技術
  • Place of Presentation: 日本機械学会（東京）
• [Presentation] 燃焼機器排ガスのプラズマ複合処理技術 （最近の研究成果の報告） (2013)
  • Author(s): 大久保雅章，桑原拓也，藤島英勝，黒木智之
  • Organizer: 日本機械学会第23回環境工学総合シンポジウム2013
  • Place of Presentation: 東京海洋大学（東京）
• [Presentation] プラズマ形成ラジカルを用いた船舶ディーゼルエンジンの排ガス微粒子浄化技術 (2013)
  • Author(s): 桑原拓也，吉田恵一郎，花本健一，佐藤和利，黒木智之，大久保雅章
  • Organizer: 日本機械学会第23回環境工学総合シンポジウム2013
  • Place of Presentation: 東京海洋大学（東京）
• [Presentation] プラズマ複合処理による船舶ディーゼルエンジンの総合的排ガス処理技術 (2013)
  • Author(s): 大久保雅章，桑原拓也，河井将史，黒木智之，吉田恵一郎，花本健一，佐藤和利
  • Organizer: 第83回マリンエンジニアリング学術講演会
  • Place of Presentation: グランシップ静岡（静岡）
• [Presentation] 気液界面プラズマによる排ガス浄化 (2013)
  • Author(s): 桑原拓也，西井俊輔，泉卓磨，黒木智之，大久保雅章
  • Organizer: 電気学会平成25年基礎・材料・共通部門大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（横浜）
• [Presentation] プラズマ複合排ガス処理によるスーパークリーンディーゼルの開発
  • Author(s): 大久保 雅章
  • Organizer: 自動車技術会ガソリン機関部門委員会
  • Place of Presentation: 自動車技術会本部（東京）
  • Invited
• [Presentation] プラズマ処理によるスーパークリーンディーゼル・燃焼炉の開発―最近の研究成果の報告―
  • Author(s): 大久保 雅章
  • Organizer: 日本機械学会第21回環境工学総合シンポジウム2011
  • Place of Presentation: 独立行政法人産業技術総合研究所（東京）
• [Presentation] 間接プラズマを用いたディーゼル微粒子低温除去に及ぼす排ガス温度の影響
  • Author(s): 桑原 拓也
  • Organizer: 日本機械学会第21回環境工学総合シンポジウム2011
  • Place of Presentation: 独立行政法人産業技術総合研究所（東京）
• [Presentation] 間接プラズマによるディーゼル微粒子の低温燃焼完全除去
  • Author(s): 西井 俊輔
  • Organizer: 第29回エアロゾル科学・技術研究討論会
  • Place of Presentation: 北九州学術研究都市会議場（北九州）
• [Presentation] Development of Superclean Diesel Engine and Combustor Using Nonthermal Plasma Hybrid Aftertreatment
  • Author(s): Masaaki Okubo
  • Organizer: International Symposium on Plasma Science and Technology for Environmental Applications
  • Place of Presentation: Zhejiang University (Hangzhou, China)
  • Invited
• [Presentation] プラズマ処理によるスーパークリーンディーゼル・燃焼炉の開発（最近の研究成果）
  • Author(s): 大久保 雅章
  • Organizer: 第36回静電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 八戸工業大学（八戸）
• [Presentation] 間接プラズマによるディーゼル微粒子フィルターの完全再生特性
  • Author(s): 桑原 拓也
  • Organizer: 第36回静電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 八戸工業大学（八戸）
• [Presentation] 二塔式プラズマ複合NOx 再循環・還元後処理によるディーゼルエンジンの排ガス浄化
  • Author(s): 中口 晴允
  • Organizer: 第36回静電気学会全国大会
  • Place of Presentation: 八戸工業大学（八戸）
• [Presentation] プラズマ複合プロセス後処理装置を用いた船舶ディーゼルエンジンの排ガス浄化実機実験
  • Author(s): 桑原 拓也
  • Organizer: 日本機械学会2012年度年次大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（金沢）
• [Presentation] プラズマ複合排ガス処理によるスーパークリーンディーゼルの開発
  • Author(s): 大久保 雅章
  • Organizer: マリンエンジニアリング学術講演会
  • Place of Presentation: サンポートホール高松（高松）
• [Book] 大気圧プラズマ反応工学ハンドブック―反応過程の基礎とシミュレーションの実際第5章 伝熱の基礎 (2013)
  • Author(s): 神原信志，野崎智洋，安岡康一，佐藤岳彦，大久保雅章，関根泰，渡邉隆行，小野亮，竹内希，西田哲，小室淳史，三浦友規，高木浩一，森田一二夫，島田竜太郎，斎藤敬
  • Total Pages: 27
  • Publisher: 株式会社エヌ・ティー・エス
• [Book] IR分析テクニック事例集 13章 ガス状の試料を分析 3-7節，14章 表面の状態を解析する 5節 (2013)
  • Author(s): 大久保雅章，黒木智之 他
  • Total Pages: 12
  • Publisher: 株式会社技術情報協会
• [Book] プラズマ反応工学（分担執筆） (2013)
  • Author(s): 大久保 雅章
  • Publisher: 株式会社エヌ・ティー・エス
• [Remarks] 大阪府立大学 環境保全学研究グループ
  • URL: http://www.me.osakafu-u.ac.jp/plasma/
• [Remarks] 大阪府立大学 環境保全学研究グループ
  • URL: http://www.me.osakafu-u.ac.jp/plasma/
• [Remarks] 大阪府立大学環境保全学研究室
  • URL: http://www.me.osakafu-u.ac.jp/plasma/