粉体の瞬間精密電荷制御を可能にする気相単極イオン抽出法の開発と帯電粒子の運動解析

• 研究課題/領域番号: 26289288
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 化工物性・移動操作・単位操作
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松坂 修二 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10219420)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2014年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
• キーワード: 粉体 / 粒子 / プラズマ / 帯電 / 電荷

研究成果の概要

大気圧プラズマジェットから生成される電荷を利用して粒子表面の電荷を制御する方法を実験的に検討した．石英ガラス管に電極を取り付けて交流電圧および直流バイアス電圧を印加し，ヘリウムガスを供給して大気圧プラズマジェットを生成した．直流バイアス電圧の値を変えることにより，プラズマ中の正イオンや電子を選択的に抽出できた．粒子をプラズマジェット中で重力落下させる実験と静置した粒子にプラズマジェットを照射する実験を行い，いずれも空間電荷に基づく電場によって正イオンや電子を粒子に付与できることがわかった．また，外部電場の印加によっても粒子の帯電を制御できた．これらの実験結果をもとに粒子の帯電機構を考察した．

研究成果

• [国際共同研究] チュラーロンコーン大学(タイ)
• [国際共同研究] Chulalongkorn University(タイ)
• [雑誌論文] 大気圧プラズマジェット電荷抽出法による誘電板上移動粒子の表面電荷の制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北嶋 士郎，安田 正俊，松坂 修二
  • 雑誌名: 化学工学論文集 巻: 43 号: 1 ページ: 16-21
  • DOI: 10.1252/kakoronbunshu.43.16
  • NAID: 130005290198
  • ISSN: 0386-216X, 1349-9203
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 大気圧プラズマジェットによる粒子表面電荷の制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松坂 修二，野口 敦史，北嶋 士郎，安田 正俊
  • 雑誌名: 化学工学論文集 巻: 42 号: 3 ページ: 100-106
  • DOI: 10.1252/kakoronbunshu.42.100
  • NAID: 130005152188
  • ISSN: 0386-216X, 1349-9203
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 大気圧プラズマジェットを利用したイオン／電子照射による粉体層の荷電 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松坂 修二，野口 敦史，北嶋 士郎，安田 正俊
  • 雑誌名: 化学工学論文集 巻: 42 号: 4 ページ: 137-141
  • DOI: 10.1252/kakoronbunshu.42.137
  • NAID: 130005165832
  • ISSN: 0386-216X, 1349-9203
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-Resolution Analysis of Particle Deposition and Resuspension in Turbulent Channel Flow (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsusaka, S
  • 雑誌名: Aerosol Science and Technology 巻: 49 号: 9 ページ: 738-745
  • DOI: 10.1080/02786826.2015.1066752
  • NAID: 120005698005
  • 査読あり
• [雑誌論文] 粒子と壁の衝突挙動の微視的解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小早川昔離野，藤元 あゆみ，安田 正俊，松坂修二
  • 雑誌名: 化学工学論文集 巻: 41 号: 5 ページ: 281-284
  • DOI: 10.1252/kakoronbunshu.41.281
  • NAID: 130005099450
  • ISSN: 0386-216X, 1349-9203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adhesive strength distribution of charged particles on metal substrate in external electric field (2015)
  • 著者名/発表者名: Shuji Matsusaka, Dan Wei, Masatoshi Yasuda, Shuji Sasabe
  • 雑誌名: Advanced Powder Technology 巻: 26 号: 1 ページ: 149-155
  • DOI: 10.1016/j.apt.2014.08.017
  • NAID: 120005555491
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Advanced characterization of particles triboelectrically charged by a two-stage system with vibrations and external electric fields (2015)
  • 著者名/発表者名: Megumi Mizutani, Masatoshi Yasuda, Shuji Matsusaka
  • 雑誌名: Advanced Powder Technology 巻: 26 号: 2 ページ: 454-461
  • DOI: 10.1016/j.apt.2014.11.021
  • NAID: 120005623228
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 粒子の帯電制御用大気圧低温プラズマジェットの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松坂 修二，野口 敦史，北嶋 士郎，安田 正俊
  • 学会等名: 粉体工学会春期研究発表会
  • 発表場所: 京都リサーチパーク （京都市）
  • 年月日: 2016-05-17
• [学会発表] 大気圧低温プラズマジェットによる粒子表面電荷の制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松坂修二，北嶋士郎，安田正俊
  • 学会等名: 化学工学会第81年会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2016-03-13
• [学会発表] 大気圧プラズマジェットによる粒子の帯電制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松坂 修二
  • 学会等名: 2016年度 第2回（通算第28回）粒子帯電制御研究会
  • 発表場所: 同志社大学 烏丸キャンパス （京都市）
  • 招待講演
• [学会発表] 大気圧低温プラズマジェットを用いた粒子帯電機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 北嶋士郎，安田正俊，松坂修二
  • 学会等名: 粉体工学会2015年度秋期研究発表会
  • 発表場所: 大阪南港ATCコンベンションルーム
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] Characterization of particles triboelectrically charged in external electric field (2014)
  • 著者名/発表者名: Shuji Matsusaka
  • 学会等名: International Workshop on Static-Tribo-Electricity of Powder
  • 発表場所: Soka University
  • 年月日: 2014-12-20
  • 招待講演
• [学会発表] 付着，流動，静電気の特性評価と粉体ハンドリングへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松坂修二
  • 学会等名: NEPTIS-23
  • 発表場所: ステーションコンファレンス東京
  • 年月日: 2014-12-19
  • 招待講演
• [学会発表] 大気圧低温プラズマジェットを利用した粒子の帯電現象 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野口敦史，安田正俊，松坂修二
  • 学会等名: 粉体工学会2014年度秋期研究発表会
  • 発表場所: 東京ビッグサイト
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-26
• [備考] 大気圧プラズマジェットによる粒子表面電荷の制御
  • URL: http://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace/bitstream/2433/217406/1/kakoronbunshu.42.100.pdf
• [備考] 大気圧プラズマジェットを利用したイオン/電子照射による粉体層の荷電
  • URL: http://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace/bitstream/2433/217405/1/kakoronbunshu.42.137.pdf