| 研究課題/領域番号 |
14380207
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
プラズマ理工学
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
藤原 民也 岩手大学, 工学部, 教授 (70042207)
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| 研究分担者 |
高木 浩一 岩手大学, 工学部, 助教授 (00216615)
向井川 政治 (向川 政治) 岩手大学, 工学部, 助手 (60333754)
小石原 利明 岩手製鉄(株), 次長(研究職)
桑島 孝幸 岩手県工業技術センター, 主任専門研究員
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
6,200千円 (直接経費: 6,200千円)
2004年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2003年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2002年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
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| キーワード | CCMD / 自己消弧 / 誘電体バリア放電 / マイクロ放電 / 大気圧プラズマ / エネルギー制御 / 直流動作 / 放電機構 / 自己消弧型放電 / 投入エネルギー / 広断面積化・高密度化 / 進展速度 / 大気圧グロープラズマ / バリア放電 / NOx除去 / 材料表面処理 / 空気浮遊菌除去 |
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| 研究概要 |
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 (Capacity-Coupled Multi Discharge:誘電体を消弧用コンデンサに置き換えた放電形式)を考案し、大気圧グロープラズマを発生させ、プラズマへの投入エネルギーの増大化(従来の5倍)、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。産業応用として、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、材料表面処理などへの応用について検討した。以下にこれまでの成果をまとめる。
1)プラズマへの投入エネルギーの増大化:消弧コンデンサの容量を増大させると、プラズマへの投入エネルギーは増大し、誘電体バリア放電と比較して、投入エネルギーは最大で120倍となる。2)放電回路設計:グロー-アーク転移の特性時間をτ、プラズマを含む放電回路の等価抵抗をR、インダクタンスをL、消弧コンデンサの容量をCとすると、回路動作にはL/R<τ<CRが必要条件である。3)投入エネルギーの増大メカニズム:誘電体バリア放電では表面電荷の面積効果でエネルギー増大に上限が生じることを実験的に検証した。4)直流動作:CCMDの直流動作とパルス間隔の制御に成功した。5)放電機構の解明:針電極の電位は数十nsのマイクロ放電によって変動するが、この電位変動によって自己消弧がおこることを実験的に検証した。短・長ギャップでは放電形態が異なることが明らかとなり、短ギャップで成り立つ投入電力の理論式を得た。6)プラズマへの投入電力の制御:投入エネルギーは印加電圧と絶縁破壊電圧の比(特に整数部分)に比例し、消弧用コンデンサの容量に比例し、放電周波数に比例する。この3つの要素を独立に制御することで、プラズマへの投入電力を制御した。7)マイクロ放電の進展速度:放電の進展速度は約3×10^5m/sである。8)オゾン生成への応用:29本の針電極を並列接続し、オゾン生成を試みた結果、酸素原料で41.5g/kWhの生成効率を得た。
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