2015 Fiscal Year Annual Research Report
超臨界流体を利用し大電力・高速スイッチの検討および機能性評価
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25420273
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
喜屋武 毅 近畿大学, 工学部, 准教授 (40381016)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超臨界流体 / 誘電回復特性 / 流体スイッチ / パルスパワー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの流体スイッチの媒質に関する既存研究では，絶縁耐力や低コスト等の観点から，良好な誘電体である水に関する研究がなされている。その研究では，水の絶縁回復時間は電極ギャップ間のバブル消滅時間に影響されることが確認され，ギャップ間での水流や高加圧化などで絶縁回復率の改善が必要とされている。近年では，超臨界二酸化炭素中での放電研究から，超臨界流体をクロージング型のプラズマスイッチとして利用できる可能性が示唆されている。しかしながら，実際に超臨界流体を制御可能な流体スイッチとしての検証が成されておらず，超臨界流体による流体スイッチの制御性まで検証する必要が残されている。
本研究では，制御性を有する超臨界流体スイッチの実用可能性を検証するために，超臨界窒素の絶縁破壊特性，加圧窒素中での放電現象の可視化，誘電回復特性の指標として，超臨界領域を含んだ加圧窒素の系の回復特性などを実験的に検討した。具体的には，周波数 100 Hz，200 Hz，500 Hz，1kHz におけるデータ測定を媒質温度 T=298 K 一定のもと，圧力条件は臨界圧力近傍の 2.5 MPa，4.0 MPa，5.0 MPa で超臨界状態を含む加圧窒素の回復特性とシュリーレン可視化法によるアーク放電時の衝撃波の進展状況や伝搬速度の見積を行った。絶縁回復比はバラつきこそあるものの概ね1.0を示した。また，衝撃波のエッジの進展から，衝撃波の進展速度は約400 m/s（実験条件における音速の1.25倍）であると推定された。
また，実際に窒素の超臨界状態（4 MPa, 298 K）での媒質を封入した超臨界トリガトロンを設計・製作し，その流体スイッチでパルス電源システムを構成して，高繰り返しパルスパワー発生装置の評価試験を実施した。稼働要件の制限は想定されるが，超臨界窒素のトリガトロンは約1 kHzまで稼働できることを確認した。
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Research Products
(6 results)
