2003 Fiscal Year Annual Research Report

エネルギー可変型バリア放電による高密度広断面大気圧プラズマの発生と産業応用

Research Project

Project/Area Number	14380207
Research Institution	Iwate University
Principal Investigator	藤原民也岩手大学, 工学部, 教授 (70042207)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小石原利明岩手製鉄(株), 次長(研究職) 向川政治岩手大学, 工学部, 助手 (60333754) 高木浩一岩手大学, 工学部, 助教授 (00216615) 桑島孝幸岩手県工業技術センター, 主任専門研究員
Keywords	大気圧グロープラズマ / 自己消弧型放電 / バリア放電 / 広断面積化・高密度化 / 投入エネルギー / NOx除去 / 材料表面処理 / 空気浮遊菌除去
Research Abstract	本研究では、従来の誘電体バリア放電とは異なる新しい方式CCMD(Capacitively Coupled Multi Discharge)を考案し、プラズマへの投入エネルギーの増大化、大気圧プラズマの広断面積化・高密度化、放電機構の解明と電気物理的特性の明示を目的とした研究を行った。CCMDは、誘電体バリア放電における誘電体を、消弧用コンデンサに置き換えた放電形式である。産業応用に対する取り組みとして、本プラズマをNOx除去に使用し、プラズマによる排ガス処理の技術向上と実用化、材料表面処理や空気浮遊菌除去などへの応用について検討している。以下にこれまでの成果をまとめる。 1)投入エネルギーの増大メカニズム:新方式CCMDでは消弧用コンデンサの静電容量を9.4pFから170pFに増大させることで、プラズマへの投入エネルギーが0.47mJから6.01mJに増大することを実験的に明らかにした。従来の誘電体バリア放電では原理上誘電体表面に電荷が蓄積するが、表面電荷の面積は誘電体表面の面積を越えることができず、有効な誘電体の静電容量には上限がある。本研究ではこの表面電荷の面積を実験的に決定することで、この面積の効果で誘電体の静電容量増大しないことが誘電体バリア放電でのプラズマへの投入エネルギーが十分増大しない原因として明らかになり、CCMDにおいてプラズマへの投入エネルギーが増大する根拠を得た。 2)直流動作:従来の誘電体バリア放電は交流電圧でしか発生させることができないが、CCMDにおいて、消弧用コンデンサと並列に高抵抗を接続することで直流動作させることに成功した。また、直流動作時の放電パルス間隔は、消弧用コンデンサと並列抵抗の時定数によって決定することが実験的に明らかとなった。

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] H.Mase, T.Fujiwara, N.Sato: "Capacity-coupled multidischarge for atmospheric plasma production"APPLIED PHYSICS LETTERS. Vol83,No26. 5392-5394 (2003)
[Publications] K.Takaki et al.: "Effect of Electrode shape in Dielectric Barrier Discharge Plasma for NOx Removal"IEEE Transactions on Plasma Science. Vol32,No1(in press). (2004)
[Publications] K.Takaki et al.: "Bonding strength of alumina tiles joined using capacitor discharge technique"Surface and Coatings Technology. 169-170. 495-498 (2003)
[Publications] K.Takaki et al.: "Characteristics of shunting arc discharge for carbon ion source"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. B 206. 794-797 (2003)
[Publications] K.Takaki et al.: "Ion extraction from carbon shunting arc plasma"APPLIED PHYSICS LETTERS. Vol82,No16. 2583-2582 (2003)
[Publications] 高田良弘ほか: "チタン箔溶断セラミックス接合における回路インダクタンスの効果"電気学会論文誌A. Vol23,No9. 884-890 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

エネルギー可変型バリア放電による高密度広断面大気圧プラズマの発生と産業応用

Principal Investigator

藤原 民也 岩手大学, 工学部, 教授 (70042207)

Research Products

[Publications] H.Mase, T.Fujiwara, N.Sato: "Capacity-coupled multidischarge for atmospheric plasma production"APPLIED PHYSICS LETTERS. Vol83,No26. 5392-5394 (2003)

[Publications] K.Takaki et al.: "Effect of Electrode shape in Dielectric Barrier Discharge Plasma for NOx Removal"IEEE Transactions on Plasma Science. Vol32,No1(in press). (2004)

[Publications] K.Takaki et al.: "Bonding strength of alumina tiles joined using capacitor discharge technique"Surface and Coatings Technology. 169-170. 495-498 (2003)

[Publications] K.Takaki et al.: "Characteristics of shunting arc discharge for carbon ion source"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. B 206. 794-797 (2003)

[Publications] K.Takaki et al.: "Ion extraction from carbon shunting arc plasma"APPLIED PHYSICS LETTERS. Vol82,No16. 2583-2582 (2003)

[Publications] 高田良弘 ほか: "チタン箔溶断セラミックス接合における回路インダクタンスの効果"電気学会論文誌A. Vol23,No9. 884-890 (2003)

藤原民也岩手大学, 工学部, 教授 (70042207)

[Publications] 高田良弘ほか: "チタン箔溶断セラミックス接合における回路インダクタンスの効果"電気学会論文誌A. Vol23,No9. 884-890 (2003)