2016 Fiscal Year Research-status Report
大気圧プラズマを用いた氷結晶中の水素結合の切断と融雪装置への応用
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15K13606
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
安藤 晃 東北大学, 工学研究科, 教授 (90182998)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小室 淳史 東北大学, 工学研究科, 助教 (70733137)
高橋 和貴 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80451491)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 大気圧プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究開始から２年目である本年は放電リアクタの製作と放電発光計測に主眼点をおき、研究を行った。製作した放電リアクタはアルミ製であり、リアクタ側面に８Aのペルチェ素子を２つ取り付けることで、内部の温度を－３０度から１００度まで自由に変えられるような仕組みとなっている。リアクタ内部の温度計測には小型のサーミスタプローブを用い、温度と湿度の時間変化を記録できるようになっている。放電電極には初年度で実験を行ったものと同様の針対平板電極を用いた。
実験は温度を変えた場合の放電発光計測と、電極を氷で覆った場合と覆わない場合での放電発光計測を行った。リアクタ内部の温度を－３０度から１００度まで変えた結果、放電発光強度が２倍程度強くなり、また放電チャネルの半径が大きくなることが観測された。これは、リアクタ内部の温度が変わることで空気の密度が変化し、結果として換算電界が大きくなったためであると考えられる。次に、平板電極を氷で覆って放電をさせた場合、電圧が低い場合には放電が氷上を這うように進展し、放電発光は極端に弱くなることが観測された。また電圧を４０ｋVほどに上げることにより、氷に亀裂が入ることが確認できた。これは、放電強度が強くなったことによる急激な温度変化か、もしくは放電で発生した衝撃波が寄与しているものと考えられる。
最終年度には砕氷を行うための最適な放電条件の模索と、その原理の解明を中心的に行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
温度を自由に変えることのできる放電リアクタを制作し、低温下での放電現象の発光観測を行うことが出来た。また、実際の氷に放電を行い、条件によっては氷に亀裂を生じさせることが出来ることがわかった。最終年度で計画している原理解明実験に向けての実験基盤を整えることが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は開発したリアクタを用いて、実際の氷や雪上での放電現象の観測を行う。まずは電源側のパラメータ(パルス電圧波形や印加電圧)を様々に変え、効率的に砕氷が行える条件を模索する。次に、得られた条件下での放電発光計測、分光計測、シュリーレン計測を行い、砕氷が放電による物理的な影響(衝撃波や熱など)で実現しているのか、もしくは化学反応過程が影響しているのかを観測し、その原理解明を行う。
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