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船内居住空間用商用電源を用いた大気圧プラズマ脱臭装置の開発―プラズマ発生装置の開発―
佐久間 一行*

Development of atmospheric pressure plasma deodorizing
equipment using commercial power supply for on-board shipliving space―Development of plasma generator device―
Ikko Sakuma*
Compounds such as Dimethylsulfide generated by marine micro-organisms cause
stench in coastal zone or on-board ship. The stench is sensory nuisance to cause
healthy damage depending on a degree of the concentration. In on-board ship,
deodorizing devices maintained by ship crews are required simple mechanisms andprinciples. I’ve just started this research, which aims to develop a deodorizing device
for the stench by using atmospheric pressure plasma. Firstly, I manufactured plasma
generator using two-dimensional electrode and carried out argon(Ar) gas discharge
experiment. I also investigated difference in the existence of a gas wash bottle whichadds odorant to plasma source gas. Ar plasma spectrum due to dielectric barrierdischarge was observed by a spectrometer regardless of whether the bottle was used.
１．緒言

船舶上や沿岸地域では，海水の成分由来ではない臭気が発生する．これは，海水中の微生物等の死がいが分解されることで生じる硫化水素やジメチルスルフィド(DMS)[1]などの臭気を伴う化合物の影響である．臭気は，人間の感覚に作用するものであるため，その被害等には個人差があるものの，化合物の濃度によっては酸欠になるなどの人体への影響があり，感覚公害[2]として問題となる．また，ゴミ処
理施設などでは，臭気を分解するために脱臭設備等が設置されているが，船舶においては限られた空間であることや洋上における故障対応は船員自らが実施する必要があることから，比較的簡便な構造である必要がある．
そこで，本研究では，こうした船舶上や沿岸地域での居住空間で取り込む空気の脱臭を目的とした大気圧プラズマを使用した脱臭装置の開発を行う．また，脱臭には，薬液洗浄，燃焼脱臭，吸着脱臭，オゾン脱臭などがあるが，本研究では，大気圧プラズマを利用することで，ガス，電極および電源と簡便*商船学科な装置で分解，脱臭できる装置を目指す．DMS の分解には，OH ラジカル種が寄与する事が分かっており[3]， 大気圧プラズマによる OH ラジカルの発生は広く行われている[4，5]．本研究では，大気圧プラズマ源の開発から臭気物質である DMS の分解実験を行うことを目標に研究を行う．本論文では，実験装置およびプラズマ源の開発について述べる．
２．実験装置
図 1 に大気圧プラズマ実験装置の概略図を示す．プラズマが生成される反応容器はパイレックスガラス製で両側をシリコン栓で封じており，ガスの流出入，電極の導入が出来る構造となっている．ガスは，洗気瓶を通すことで，実験装置に流入するガスに対して湿度などの液体の成分を含めることが可能である．臭気分解実験では，洗気瓶に水と臭気成分となる DMS などを添加することで，プラズマの種ガスに臭気成分を含平成 29 年 11 月 30 日受理

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弓削商船高等専門学校

紀要

第 40 号（平成 30 年）

図 1 実験装置概略図(a) ファブリックシート電極(b) Ar プラズマ放電時
図 2 二次元電極写真

ませて行う．本実験では，安定した放電を得るため準安定順位[6]の低い希ガスである Ar ガスを利用した．
電極は，誘電体バリア放電[7]をさせるため，耐電圧の高いテフロン被覆線(TELEDYNE/REYNOLDS 社，178-5132，外径：0.48 [mm]，導体径：0.33 [mm])を用いた．図 2 に電極の写真を示す．大面積かつ形状が安定した電極として二次元電極であるファブリックシー
ト電極[8]を作成した．ここでは，電極は 21 [mm] × 16[mm]の大きさを持ち，縦糸の間隔は 1.4 [mm]で手作業によって製作した．これに，横糸に高圧線，縦糸は保護抵抗を経てアースへと接続し，電圧を印加した．放電時には，電極全体が Ar プラズマで覆われることが写真(図 2(b))より分かる．一方で，電界が集中しやすいと考えられる両端などで発光が強くなっていることも分かる．電源は，将来的には商用電源を昇圧した電源を利用する予定であるが，本実験では，高電圧パルス電源(玉置電子工業株式会社製，TE-HVP1010K300-NP)を使用した．電源電圧波形は図 3 に示してあるように，パルス幅 5 [s]，周波数 10 [kHz]の両極性パルスを持ち，負極性の電圧が大きい．実験では電圧を 2–7 [kV]の範囲で変化させて印加した．電極間に印加される電圧および回路に流れる電流の計測には高電圧プローブ(Instek 社製，GDP-050)およびCT センサ(URD 社製，CTL-6-P-Z，検出抵抗 100[])を使用し，それぞれオシロスコープ(RIGOL 社製，DS1054)で波形を取得した．
生成したプラズマの計測は，光ファイバによってプラ13
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紀要計算することで放電による消費エネルギーが得られる．
𝐸𝑐 = ∑ 𝑝(𝑡) × 𝑠
ここで，s [sec]はサンプリング時間，Ec [J]は１パルスにおける消費エネルギーを表す．
図 6 に電源電圧 e と消費エネルギーEc との依存性を示す．湿気の有無によって，電源電圧が異なるが，電力は Ohm の法則より，電圧の二乗に比例するため，図 6 のグラフについても 2 次多項式による近似曲線を描くと，一致することがわかる．ここから，電源電圧を上げることでより高温なプラズマを得られることが見込まれる．
４．結言

本研究では，大気圧プラズマによる臭気分解装置のプラズマ源の開発を行い，プラズマの生成に成功した．今後は，商用電源でのプラズマ発生を目指す
と共に，実際に物質を分解する上で必要となる OHなどのイオンやラジカル種などの発生させるように放電条件やプラズマの種ガスの最適化を行う予定である．

[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]

参考文献
永尾 一平：低温科学 (72)，1–14，(2014)．
環境省環境管理局大気生活環境室：臭気対策行政
ガイドブック，(2002)．
田中 茂：エアロゾル研究 (9 巻，2 号)，
120–126，(2014)．
飯島 崇文 他：東芝レビュー (61 巻，8 号)，40–43，(2006)．
金澤 誠司 他：静電気学会誌 (34 巻，1 号)，14–18，(2010)．
O. Sakai et al ： J. Phys. : Conference Series (86)，012015，(2007)．
佐藤照幸：プラズマ・核融合学会誌 (69 巻，2 号)，102–110，(1992)．

[8] U. Kogelschatz ： Plasma Chemistry andPlasma Processing (23，1)，1–46，(2003)．
[9] NIST Atomic Spectra Database Lines Form：
https://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lin
es_form.html

第 40 号（平成 30 年）