高気圧マイクロホロープラズマによる大気開放型オゾンリアクタ

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350143
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 安岡 康一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (00272675)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井深 真治 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70262277)
• Keywords: オゾン / マイクロホローカソード / 大気圧プラズマ / マイクロプラズマ

Research Abstract

高気圧マイクロプラズマ源を開発することにより,電力効率が極めて高いオゾンリアクタを実現し,併せて,これまで容器内に限定されてきた非平衡大気圧プラズマの利用を,地中,水中から宇宙まで無限に広げる技術の確立を目的とする。このため,必要な場所に,必要な反応性ガスを必要量だけ高効率で供給するシステムを構築し,反応生成物が生成するまでの空間・時間双方に於けるプロセス制御を加える。今年度の研究実績を以下にまとめる。
1.ガス供給系の構築:プラズマの発生は定常的に酸素ガスを流した状態で行うため,プラズマ発生部を含めたガス流路形状は,プラズマ形成後の圧力変化を考慮して決定した。また安定したプラズマ発生を実現するために,放電部圧力制御は精密に設定される必要があるので,デジタル流量制御系を構築した。原料ガスには,酸素ガス,模擬空気および希ガスを選定し,流量制御可能なガス供給系を構築した。
2.DCおよびマイクロ波駆動電源の設置:マイクロプラズマの発生に関しては,高電圧直流安定化電源を利用した直流駆動方式を確立した。また,2GHz帯のマイクロ波電源およびプラズマ発生キャビティの設計を進めた。マイクロ波電源方式は,マイクロ波電源に整合器を加え,マグネトロン部から放電部までを等した動作確認を行い大気圧模擬空気中でのプラズマ発生を確認した。
3.マイクロプラズマの計測:マイクロホロープラズマの観測には,デジタルマイクロスコープの導入により,数10倍から1000倍程度までの拡大率で,プラズマの発光観測,放電部電極形状の観測を可能とした。特に,プラズマ発生時において,過渡的に変化する空間分布の測定手法に目処を付けた。さらに分光計測手法によるプラズマ内電子温度及び中性ガス温度の測定評価方法を検討し,実際に窒素ガスからの発光スペクトルによる計測を行った。

Research Products

• [Publications] Koichi Yasuoka, Yasunobu Endo, Shozo Ishii: "Experimental study on ozone generation using DC driven micro-plasma"The 8th International Symposium on High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry. 217-221 (2002)
• [Publications] Koichi Yasuoka, Hideaki Watanabe, Atushi Yamatake: "Spectroscopic Study of Micro-Hollow Cathode Discharge for Ozone Generation"The 3rd International Workshop on Basic Aspects of Non-equilibrium Plasmas Interacting with Surfaces. 27-27 (2003)
• [Publications] 渡辺英聡, 山竹 厚, 白井 直機, 安岡康一, 石井彰三: "マイクロホローカソード放電型オゾナイザの動作特性"電気学会プラズマ研究会資料. PST-02-134. 19-24 (2002)
• [Publications] 渡辺英聡, 山竹 厚, 白井 直機, 安岡 康一, 石井 彰三: "マイクロプラズマによるオゾン生成システムの基礎特性"電気学会基礎・材料・共通部門大会講演論文集. VII-28. 386-386 (2002)
• [Publications] 白井直機, 渡邉英聡, 安岡康一, 石井彰三: "オゾナイザ用マイクロホローカソードプラズマの分光計測"平成15年電気学会全国大会講演論文集. 1-122. 159-159 (2003)