| 研究課題/領域番号 |
19H02494
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
関口 秀俊 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (50226643)
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| 研究分担者 |
小玉 聡 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90589417)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | サイクロン / プラズマ / 粒子処理 |
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| 研究実績の概要 |
この研究では、サイクロン内の特定の位置にプラズマを導入し、これによる粒子表面への化学的修飾などを試み、サイクロンの粒径選択性を活かした革新的な粒子処理プロセスの開発を進めるものである。研究２年目である2020年度は、2019年度に数値計算により設計した高さ約10cm、内径約4cmのサイクロンを3Dプリンターで作製し、その分離特性を調べた。計算結果では、20μm付近の粒子は他の粒径の粒子と比べて、壁面の付近の範囲をまとまって通過するという結果が得られたが、実際に20μmと50μmのアクリル樹脂製の粒子を作製したサイクロンに導入したところ、これらの粒子の分離に成功すると共に、20μmの粒子については、帯状の軌跡となって内壁に付着していることが観察され、数値計算で示されたように特定の軌道を通ることが推測された。さらに、この軌跡が確認された位置に電極を導入し、粒子を導入しない状態で、3kVの交流電圧を印加したところ、その位置に放電を生成することに成功した。また、放電領域は空気流量を大きくすると若干、拡大し、さらに増やすと放電は消滅した。ただし、この流量域は粒子を分離する条件には適さず、上述した粒子の分離を行うことが可能な流量範囲では放電の生成が可能であることを確認した。昨年度の結果では、粒子はプラズマと接触すると直ちに処理されると推測されており、したがって、数値計算で設計したサイクロンを用いて、特定の粒子をプラズマ処理できる可能性を十分に示すことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初の計画では2020年度にプラズマを導入したサイクロンで実際に粒子処理を行う予定であったが、コロナ禍の影響により実験が行えず、プラズマを発生させるまでとなっている。ただ、粒子の分離特性や特定粒子の軌跡を確認し、さらにサイクロン内の局所にプラズマを発生させることに成功したことから、今後は研究を加速させて、当初の計画を遂行する予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究により、シミュレーションによるサイクロン設計、3Dプリンターによるサイクロン作製、プラズマの局所生成のノウハウが得られたので、今後は研究を加速させ、粒子処理を実際に行い、その効果を見極め、本研究の総括を行うことができると考えている。
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