バリア放電方式によるディーゼル発電機用小型排ガス処理装置の開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555084
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 藤原 民也 岩手大学, 工学部, 教授 (70042207)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅野 淳 岩手県公害センター, 大気科, 上席専門研究員 ; 鈴木 和夫 日立エンジニアリングサービス, 電力サービス部, 主任技師 ; 山田 弘 岩手大学, 工学部, 教授 (60125482) ; 高木 浩一 岩手大学, 工学部, 助手 (00216615)
• Keywords: 排ガス処理 / NOx処理 / バリア放電 / 無声放電 / 非平衡プラズマ / 低温プラズマ / 放電化学 / 大気環境浄化

Research Abstract

本研究の目的は、50kVA級のディーゼル発電機の排ガスを高効率で処理するコンパクトなシステムを実現することである。このため本研究は、バリア放電の物理量や化学反応過程などの基礎特性の把握、大処理量、高効率なリアクタの開発、実用化可能なオールソリッドタイプのNOx処理バリア放電用電源の開発、に分けて行われた。基礎特性の把握では、低電圧でバリア放電を起こすことができるように剣山型電極を用い、正弦波電圧数kVを印加してリアクターのNOx処理特性を調べた。その結果、実効値で2kV程度の印加電圧で200ppmのNOxを処理すること、そのときの投入エネルギーは約200J/Lであること、化学反応は酸化で進行しており、NOから一旦NO_2に変換されたのちに除去されること、投入エネルギーは剣山の本数でコントロールできること、針形状は先鋭なほど投入可能電力はおおきいが、スラズマが熱化してNOの生成が起こりやすいことなどが明らかにされた。また、モノクロメータを用いた観測では、負極性のストリーマでは11.052eV以上のエネルギーを持つ電子が、正極性のストリーマでは18.75eV以上のエネルギーを持つ電子が存在し、正極性のストリーマの方が電子温度が高いことが明らかにされた。
基礎実験で得られた結果をもとに、20kVA定格のディーゼル発電機の排ガスを処理するのに必要となる諸量を計算、形状の検討を通して、電源、リアクターの設計および試作、それらを用いたフィールドテストを行った。電源は量産化を考え電力用半導体素子を用いたオールソリッドタイプとした。電源の出力は所内率5%を想定して1kWとした。その結果、排ガス中のNOxが10%処理された。所内率は1.5%である。その他、長時間試験では熱対策など改良を要する点が明らかになった。

Research Products

• [Publications] M.A.Jani, 藤原 民也: "Low-voltage operation of a plasma reactor for exhaust gas treatment by dielectric barrier discharge" Review of Scientfic Instruments. 69・4(印刷中). (1998)
• [Publications] 高木 浩一: "RF放電プラズマによる基板の温度上昇" 電気学会論文誌. 117-A・11. 1084-1089 (1997)
• [Publications] 鈴木 智一, 藤原 民也: "誘電体バリア放電を用いたNO_2除去" 電気学会論文誌. 117-A・11. 1084-1089 (1997)
• [Publications] K.TAKAKI: "Reduction of NOx by Dielectric Barrier Discharge" proc.of 12th Int.Conf.on Gas Discharge & Their Applications. 1. 390-393 (1997)