Advanced application of low-temperature plasma for reduction of environmental impact in heat engines

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本研究課題の目的は「エンジン燃焼室における低温プラズマ生成の影響を検証し、プラズマ支援燃焼を熱機関の性能向上に資する」ことにあり、研究実施は「低温プラズマを発生させる電極を作成し、定容容器および二元燃料エンジンを試作して、放電の効果を実験的にとらえる」という計画である。圧力容器（既得）内に積層型の電極（正極：ピッチ10mm鋸刃上電極、負極：長方形平板）を設置し、電極にかける電源を電圧30[kV]、電流値を0.5、1.0、2.0、3.0[mA]と設定した。ヒーター加熱によって雰囲気温度を変化させた場合（10～55[℃]）、温度上昇とともにオゾン生成量も増加することが確認することができた。微量濃度の亜酸化窒素（3[ppm]）を混入し、室温条件での放電試験も行い、亜酸化窒素濃度の変化量を計測した。その結果、放電時間・設定電流値の増加とともに、その濃度が増加する結果となった。同軸円筒電極系において、円筒内に定常的な低温プラズマを形成するための電極系の提案とプラズマ点灯実験を実施した。放電方式を誘電体バリア放電とし、交流高電圧を印加することで定常的なプラズマの発生が認められた。また、円筒電極の長さ100mmに対して，プラズマへの投入電力は7.5 Wであった。燃焼室内および排気管内の雰囲気条件の模擬のため、高圧容器を作成した。また、容器内にプラズマを投入できるような電極形状の検討と生成されるプラズマの可視化およびスペクトル測定を行った。放電方式には誘電体バリア放電を採用した。電圧および電極間はパッシェンの法則を基に検討した。その結果、印加電圧電12 kV、極間距離1 mmのとき、安定的にプラズマを生成することができた。