2018 Fiscal Year Research-status Report
Develpoment of novel treatment technology for harmful particulate matters (PM) using Charged dielectric surface and non-thermal plasma
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18K11702
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉田 恵一郎 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (80549048)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 付着域 / 酸化分解 / キャパシタ / 表面電位 / 飛散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で明らかにしようとする項目A，B，Cの項目の内，次のAおよびBに関する研究を実施した．（以下のA，B項目内容は申請書の記述を簡略に記したものである）
(A) カーボンブラック（CB）粒子が放電極から供給されるイオンに曝されるときの飛散現象条件の解明
(B) 誘電体上でCB粒子が酸化分解される条件の解明
Aについては，PMが捕集される誘電体の表面電位を測定する実験装置を製作し，放電極を基準とした誘電体表面上での位置と飛散量の関係を観測することを試みた．放電極からのイオン供給のみでは飛散量は微量であり，今の所，信頼性のある結果は得られていない．そこで，小型PM処理装置を試作し，実際のエンジンからの長時間PM除去を行ったところ，主なPM飛散箇所は，PM荷電極の近傍であることが判明した．この結果は，誘電体表面から荷電極に向かう方向（PMを離脱させる向き）の静電力が働いていることを示している．正イオンの供給を飛散の原因と予想していたが，実際には，むしろ，帯電したPMと誘電体背面の接地極とがキャパシタを形成し，付着力の強化につながっていることが予想される．誘電体の表面電位は確かに正イオンによって，放電極の平均電位程度に上昇しているという測定結果もこの予想を支持している．Bについては，CB塗布域と放電極の端との間隔を様々に変化させて，酸化分解実験を行った．そのような実験を行う理由は，上記の小型処理装置において，PMの付着域が放電極の端から数㎜離れていたことによる．実験結果は，0.5 mm程度の間隔が空いているときに最も活発に酸化分解が生じるというものであった．A，Bの成果には，本研究のPM処理技術の新たな作動原理を見出したという意義がある．
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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
PMの再飛散実験のために製作した実験装置では飛散量を正確に測定することはできなかったが，表面電位は測定できたこと，および，実際のPM処理装置での実験結果との突合せにより，PM付着と飛散メカニズムについて，より詳しく知ることができた．ただし，新たに考慮しなければならないパラメータを含めた研究をする必要が出てきた．
PMの酸化分解の研究において，付着域の中で燃焼しやすい箇所，燃焼しやすい付着の仕方を発見できたことは，研究目標を一定程度満足するものである．今年度，燃焼による昇温についての知見が得られれば，当初の計画通りの知見が得られると考える．
一方，誘電体バリア放電による誘起気流の観測については，2018年度はまだ準備段階であるが，2，3年目の研究の中で十分に成果が上げられると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実績に記載した項目Aについて，飛散の主因が誘電体と対面する負電位であることが本年度の研究から判明してきたことから，対向負電極との位置関係を考慮に入れたPM飛散観測を，新たな試験装置を製作の上，実施する．項目Bについては，熱画像によるPM燃焼観察を行う．2018年度の研究において，カーボンブラックの燃焼が，活性酸素による酸化をきっかけとする燃焼がジュール熱の助けを借りて進行している可能性が示唆されており，熱画像による観測は重要であると考えている．項目Cの誘電体バリア放電による気流誘起の観測についても準備を開始し，適切な実験方法を見出すことを2019年度の目標とする．一方，本研究の最終目標が処理装置の実用化であることから，項目A，Bの研究結果の知見を活かし，エンジンからの排気ガス全量を処理できる試作機を製作してその特性を評価する．
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