2019 Fiscal Year Annual Research Report

Development of exhaust gas particulate matters treatment using plasma-discharge magnetic functional fluid

Research Project

Project/Area Number	17K18060
Research Institution	Nippon Institute of Technology
Principal Investigator	桑原拓也日本工業大学, 基幹工学部, 准教授 (70602407)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	非熱プラズマ / 磁気機能性流体 / 磁性流体 / ディーゼル微粒子 / 排ガス浄化 / 環境保全
Outline of Annual Research Achievements	マイクロ・ナノサイズの排ガス微粒子を圧力損失なしで再飛散なく捕集し、酸化燃焼除去するためのプラズマ放電磁気機能性流体ならびに排ガス微粒子浄化システムを開発する。実験による微粒子捕集特性の検証に加えて理論解析により排ガス微粒子浄化システムを最適化する。プラズマ放電条件や排ガス流動条件を変化させ、プラズマ放電磁気機能性流体の捕集効率を明らかにする。これらの学術的研究を行い、HEPAフィルタを上回る捕集性能を有し、圧力損失が0.5 Pa以下の性能達成を目標とする。今年度の成果は以下の通りである。排ガス微粒子捕集除去のための非熱プラズマ放電磁性流体フィルタを提案し、その捕集原理を確立し、実験による評価システムを構築した。性能を検証するために、微粒子カウンタで測定した微粒子数により捕集効果を調べた。磁性流体のみの捕集に加え、これまで明らかにされていなかった磁性流体と非熱プラズマ放電の相乗効果による捕集についても調べた。一般的に微粒子数の測定はサンプリングにおいて困難を生じるが、本研究では排ガスのサンプリングと希釈、微粒子カウンタに内蔵されているサンプリングポンプの利用により高精度で微粒子数を測定する方法を開発した。微粒子数の測定により、磁性流体のみの場合と磁性流体からプラズマ放電、すなわち磁性流体とプラズマを併用する場合のディーゼル微粒子捕集率を求めた。その結果、プラズマの併用により捕集効率が向上することが分かった。粒子径1000 nm以上のディーゼル微粒子に対しては99%以上の捕集率を達成した。粒子径300 nm以上の粒子に対しては、捕集は44%であった。本研究の主たる目的である非熱プラズマ放電磁性流体フィルタの捕集性能の定量的評価を実験により行い、高い性能を達成したという研究成果の意義は大きい。