高サイクルの高電圧パルス放電による媒体音速差を利用した革新的衝撃波重畳技術の実現
| Project/Area Number |
20K14728
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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| Research Institution | Okinawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
比嘉 修 沖縄工業高等専門学校, 技術支援室, 技術専門職員 (20504525)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 水中衝撃波 / パルス放電 / パルスパワー / 衝撃波重畳 / 高電圧パルス / 重畳 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は水中衝撃波の伝播過程での衝撃圧の減衰という課題に対し、高圧力下での水中音速の速度増加を利用し、高サイクルに発生させた水中衝撃波を重畳させ広範囲に高強度な水中衝撃波の生成・制御技術を確立する。
高サイクルの水中衝撃波は、高電圧高容量のIGBTを多段並列構成により大容量化し、マルクス回路構成により出力電圧30kV、放電エネルギー1 ジュール/パルスの出力特性を実現する。また放電間隔1マイクロ秒で1000パルス/秒の高速駆動により衝撃波面直後の高圧力下での衝撃波生成を行い、先行水中衝撃波を重畳させることにより広範囲に高強度な水中衝撃波を得る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
衝撃波の産業利用が期待される中、申請者は水中での電気放電を用いた水中衝撃波の生成手法に着目し研究開発を進めている。一方で衝撃波は伝播過程における衝撃圧力の減衰が課題となり産業利用の促進が阻害されている。そこで本研究では高サイクルの高電圧パルス放電により生成される水中衝撃波を任意の伝播距離において重畳させることにより、広範囲に高強度な水中衝撃波の生成及び制御を行うことを目的に技術開発を進めている。
本研究ではこれまでにMOS-FETによるスイッチングモジュールを用いた多段マルクス型の高電圧パルス発生装置を開発し、装置の高サイクル化を目指し課題の検証と装置開発に取り組んでいる。これまでに開発した出力電圧8kV、放電エネルギー0.3J/Pulseの高電圧パルス発生装置により、水中衝撃波の発生原点近傍において単波あたり180MPaの高圧力の発生を実現し、また短時間ながら100kHzでのバースト駆動による水中衝撃波の生成を実現した。しかし高電圧パルス発生装置に対して給電を行う一次電源装置の容量不足が要因となり、連続的な駆動や目標とする1MHz以上の高サイクルでの水中衝撃波生成に課題が残っている。
そこで2022年度においては一次電源の開発に取り組んだが、高電圧パルス発生装置への電力移送において課題が生じ目標とする1MHz以上の高サイクルでの水中衝撃波生成及び衝撃波重畳には至っていない。2023年度においては装置の改良による高電圧パルス発生装置の高サイクル化に加え、複数の高電圧パルス発生装置の連携による水中衝撃波重畳を視野に加え課題の達成を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2022年度はコロナ禍における非常業務の急増により申請当初に想定していた研究時間を十分に確保することが出来ず遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
実施内容に大きな変更は行わないが当初計画した実施内容を並行して進めることにより研究目的を達成する。
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
