導電性粒子の異常再飛散現象の制御を利用した電気集塵

• 研究課題/領域番号: 19H02129
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21010:電力工学関連
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 高島 和則 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60303707)
• 研究分担者: 小口 達夫 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90324491)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
• キーワード: 電気集塵 / ディーゼル排ガス / 微粒子 / 再飛散 / 凝集 / 捕集

研究開始時の研究の概要

電気集塵は低圧力損失でナノサイズの粒子を捕集することが可能であり、従来の機械式フィルタに対して大きなアドバンテージを有している。しかしながら、導電性微粒子の再飛散によって捕集効率が低下する問題がある。本研究では電気集塵装置内における導電性粒子の異常再飛散の素過程を解明し、もって粒子の凝集状態を抑制・制御する手法を見出すことを目指す。

研究成果の概要

本研究では導電性の微粒子の電気集塵において避けることのできない再飛散現象を用いて粒子を凝集させることによって粒子径を増大させ、より圧損の小さな物理的フィルタを用いて捕集する手法の実現可能性の検討を行った。ディーゼル実排ガスを用いた検討の結果、電気集塵を動作させた場合にはディーゼル排ガス中にもともと含まれる数10nm程度の直径の粒子からなる高度な凝集体が電気集塵装置内部で観察された。電気集塵装置の下流においては上流と比較して配管への粒子の付着がより顕著であったことより、電気集塵装置内で生じる凝集や化学反応によって粒子の付着性が上昇している可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、電気集塵装置を用いることによってディーゼル排ガス中に含まれる数10nm程度の微粒子を捕集することができ、再飛散により電気集塵装置から排出される粒子についても粒径が増大するとともに、付着性が向上するなど、後処理をより容易にするような粒子の性状の変化を誘導することができることを見出した。
このことは、電気集塵装置内の物理的・化学的素過程の解明につながるだけでなく、電気集塵と機械的フィルタの併用によって、従来よりも目が粗く圧力損失の小さなフィルタを使用することができる可能性を示唆しており、内燃機関を用いるエンジンの高度化や動力源の多様化を通して低エネルギー消費社会への寄与が期待される。