2022 Fiscal Year Annual Research Report
矩形波交流高電界を利用した船舶排ガス中ブラックカーボンの超高効率除去
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22H01707
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kanagawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
瑞慶覧 章朝 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (00601072)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江原 由泰 東京都市大学, 理工学部, 名誉教授 (40308028)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 船舶排ガス / PM / 電気集じん / 省エネルギー / 静電気 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ディーゼル排ガス微粒子に対する高電界型電気集塵装置（ESP)の集塵効果と集塵率に対する風速、排ガス温度の影響について検討した。ESPは接地用円筒電極内に高電圧印加用円柱電極を電圧供給バーで吊り下げた同軸円筒構造とした。電極間隔は10 mm、円柱電極長は470 mmとした。円柱電極の端部は、火花放電が起きにくいように半径5 mmで丸みを設けた。電極間には最大19 kVの負極性直流電圧を印加し、高電界を形成した。ディーゼルエンジン(出力 3 kW)の燃料はA重油、負荷率を100 %とし、電極間に排ガスを流した。排ガス風速は風量調節ダンパーにより1 m/s ~ 4.8 m/s、排ガス温度は熱交換器によって30 ℃ ~ 130 ℃に調節した。排ガス中の粒子濃度を測定するために、ESP下流側ダクトから排ガスと等温でその一部を吸引し、粒子をフィルタに採取した。この時の吸引流量は10 L/min 、吸引時間は15 minとした。フィルタは粒子採取前後に恒温槽において50 ℃で2時間乾燥後、電子天秤を用いて秤量した。そして、フィルタの質量差から粒子濃度を求め、集塵率を算出した。その結果、印加電圧19 kVにおいて、放電電流は測定限界の0.01 mA以下であり、ほとんど流れなかった。また、印加電圧が高く、電極長が長く、風速が遅いほど集塵率が高くなった。排ガス温度が低いほど、印加可能電圧を高くでき、集塵率を高くできた。本研究では、温度30 ℃、風速1 m/s、電極長470 mm、印加電圧19 kVにおいて、電力を消費することなく集塵率92 %を達成した。しかし、集塵率は、運転時間の経過とともに、再飛散の影響により低下する傾向がみられた。
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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
風速、排ガス温度の影響を検討することで、電力をほとんど消費することなく集じん率90%以上を達成した。新たな実験装置の設計製作もほぼ完了し、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度の結果を踏まえ、2023年度は次の項目について検討する。 (1)矩形波交流高電界の再飛散抑制効果、(2)除去率に対するパンチング電極および電極長の効果、(3)BC、SOF、PAHs及び塩類の除去率、(4)除去率の粒径特性、(5)BC等の除去機構および再飛散防止機構。実験は排気量400 ccのディーゼルエンジンの実排ガスを用いて行う。排ガスは、熱交換器を通過した後、高電界ESPで処理されダクトから排出する。熱交換器は排ガス温度を30°Cから150°Cの範囲で調整するために用いる。熱交換器を通過した排ガスは、高電界ESPに送り込まれBC等が除去される。高電界ESPにおけるBC等の除去効果を検討するため、ローボリウムエアサンプラ(LVS)を用いて、最下流のダクトから排ガスの一部をガスと等温で吸引する。各物質の質量濃度は、フィルタに捕集したBC等をソックスレー抽出後、超音波洗浄し、電子天秤、イオンクロマ トグラフィーを使用して評価する。個数濃度に関しては、等温吸引した排ガスを10倍から100倍で等温希釈したのち、常温まで冷却し測定する。粒径16 nmから200 nmまでを走査式モビリティーパーティクルサイザー(SMPS)、粒径300 nmから5,000 nmまでを光散乱式粒子濃度計数装置を用いて計測する。計測した濃度からBC等の除去率を算出する。
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