非平衡プラズマ・EHDハイブリッド型大気環境浄化システムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555050
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 大久保 雅章 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40223763)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 澤田 康志 松下電工株式会社, ウェルラボ, 主査研究員 ; 黒木 智之 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00326274) ; 山本 俊昭 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50305653)
• Keywords: 静電流体力学 / 電磁流体力学 / 非均衡プラズマ / 大気汚染物質 / 環境浄化 / パックドベッドリアクタ / 電気集じん装置 / 磁場

Research Abstract

本研究の目的は,静電流体力学(EHD),電磁流体力学(MHD),プラズマエ学,化学工学等を応用して,室内,極限環境下での実験室,クリーンルームあるいは大気環境下での,ダスト,粉じんなどの浮遊微粒子,ならびに従来技術では処理が困難であったガス状有害化学物質を同時に完全除去する新しい環境保全装置の開発を行うことにある.
実験装置は高誘電体BaTi03充てんパックドベッドプラズマリアクタや従来型交流プラズマリアクタと,直流高電圧によるコロナ放電を用いる二段式電気集じん装置を結合させたものである.さらに強力な磁場を発生する直流電磁石を購入し,磁場によるプラズマリアクタの性能向上の可能性を追求した.またプラズマ電源としては,既存の周波数可変AC電源,ローテイティングスパークギャップや安価な小型電源を用いてきたが,本研究では新たに半導体SCRやIGBT素子を使用したパルス高電圧電源をテストし,有害ガス分解の最適化を図った.ガス反応生成物ならびに発生したエアロゾルをFT-IR分析装置とガス分析計で同定および定量測定することにより,化学反応プロセスの解明を行った.またシステムの第2段目である電気集じん装置(ESP)の評価は,一様で乱れの少ない気流を発生させるために小型風洞を作成し,ESPの前後でパーティクルカウンタを使用して,粒子径ごとの集じん効率を求めることにより行った.以上の実験を通し,プラズマリアクタによる分解効率95%,エネルギー消費率SED=30J/L,エアロゾルの捕集効率99.0%を本年度新たに達成した.
次に申請者らが開発してきたプラズマ流のシミュレーションコードを改良して,プラズマリアクタおよびESP内の流れの数値シミュレーションを行い,高効率のための新たな設計指針,タフトコロナ現象解明を行った.さらに磁場が性能ならびに流れに及ぽす影響について詳細に検討した.

Research Products

• [Publications] M.Okubo: "Odor Control Using the AC Barrier-Type Plasma Reactors"IEEE Transactions on industry Applications. 37・5. 1447-1455 (2001)
• [Publications] T.Yamamoto: "Towards Ideal NOx Control Technology Using a Plasma-Chemical Hybrid Process"IEEE Transactions on Industry Applications. 37・5. 1492-1498 (2001)
• [Publications] M.Okubo: "Electronic Air Cleaner Composed of Nonthermal Plasma Reactor and Electrostatic Precipitator"IEEE Transactions on Industry Applications. 37・5. 1505-1511 (2001)
• [Publications] 山本俊昭: "非平衡プラズマと化学反応プロセスを併用したディーゼルエンジン排気ガス中のNOx除去"日本機械学会論文集. 67B・663. 2891-2897 (2001)
• [Publications] 黒木智之: "非平衡プラズマを用いた室内環境清浄技術(たばこ煙中の悪臭ガス除去)"日本機械学会論文集. 67B・658. 1481-1486 (2001)
• [Publications] 大久保雅章: "プラズマグラフト重合処理された脱臭・水分呼吸特性を有する繊維布の機能性計測"静電気学会誌. 25・6. 328-329 (2001)
• [Publications] M.Okubo: "Adsorption and Nonthermal Plasma Desorption Process for Concentrating NOx in Flue Gas"Proceedings of the 2001 IEEE Industry Applications Conference. 1. 698-705 (2001)
• [Publications] 黒木智之: "脱臭・集じんの同時処理が可能な空気清浄機の開発"エアロゾル研究. 15・2. 116-123 (2000)
• [Publications] 山本俊昭: "非均衡プラズマ・ケミカルプロセスによるNOx完全除去"静電気学会誌. 24・4. 208-212 (2000)
• [Publications] 山本俊昭: "非平衡プラズマと化学反応プロセスを併用したNOxの完全除去技術(従来型およびバリア型プラズマリアクターの性能比較)"日本機械学会論文集. 66B・646. 1501-1506 (2000)
• [Publications] 山本俊昭: "非平衡プラズマを用いたNOの脱着・再生に関する研究"静電気学会誌. 24・3. 161-162 (2000)
• [Publications] T.Yamamoto: "Nonthermal Plasma Desorption for NOx Control"Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery. 107. 111-120 (2000)