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低環境負荷技術構築のための超臨界流体中アーク放電に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K18062
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関長崎大学

研究代表者

古里 友宏  長崎大学, 工学研究科, 助教 (70734002)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード超臨界流体 / パルスパワー / アーク放電 / 高電圧工学 / パルスパワー工学 / 放電工学 / 超臨界二酸化炭素
研究成果の概要

本研究では,超臨界二酸化炭素中にパルスパワー技術により発生させたパルスアーク放電の基礎特性を解明し,超臨界流体応用技術の利用拡大を目指している.研究期間内に①絶縁破壊時の電気的特性,②プラズマ基礎特性,③放電後の流体力学的特性,を明らかにするために,電圧電流波形の解析,破壊電圧の統計的解析,発光分光スペクトルの解析,レーザシャドウグラフ法を用いた観測を実施した.上記の様々な解析によって,超臨界流体中ではガス中と比較して特異な特性を示すことが明らかになった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,化学工学の分野で抽出,分解などの環境にやさしい溶媒として実績のある超臨界流体の応用分野を広げることを目標として,超臨界二酸化炭素中のパルスアーク放電の基礎特性について研究を行った.超臨界流体の特徴が一番大きく表れる臨界点近傍の条件でプラズマ温度が減少するなどの特異な特性を見出すことができた.このことは放電工学の観点から非常に重要な知見であると考えられる.また,放電プラズマから強力な衝撃波の伝搬の様子が観測され,材料合成や抽出などの応用を考えた際にも重要な現象になると考えられる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Anomalous Plasma Temperature at Supercritical Phase of Pressurized CO2 after Pulsed Breakdown Followed by Large Short-circuit Current2018

    • 著者名/発表者名
      T. Furusato, N. Ashizuka, T. Kamagahara, Y. Matsuda, T. Yamashita, M. Sasaki, T. Kiyan, and Y. Inada
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation

      巻: 25 号: 5 ページ: 1807-1813

    • DOI

      10.1109/tdei.2018.007213

    • NAID

      120006987918

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectroscopic characteristics of pulsed arc discharge in high-pressure CO<inf>2</inf> up to supercritical phase2017

    • 著者名/発表者名
      Furusato T.、Ashizuka N.、Kamagahara T.、Fujishima T.、Yamashita T.、Sasaki M.、Kiyan T.
    • 雑誌名

      Proceedings of 19th International Conference on Dielectric Liquids

      巻: - ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/icdl.2017.8124614

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of pulsed breakdown characteristics in high-pressure CO<inf>2</inf> including supercritical phase under non-uniform electric field2017

    • 著者名/発表者名
      Kamagahara T.、Ashizuka N.、Furusato T.、Fujishima T.、Yamashita T.、Sasaki M.、Kiyan T.
    • 雑誌名

      Proceedings of 19th International Conference on Dielectric Liquids

      巻: - ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/icdl.2017.8124619

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Voltage Rise Rate on Streamer Branching and Shock Wave Characteristics in Supercritical Carbon Dioxide2016

    • 著者名/発表者名
      Furusato T., Ota M., Fujishima T., Yamashita T., Sakugawa T., Katsuki S., Akiyama H.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Plasma Science

      巻: 44 号: 12 ページ: 3189-3195

    • DOI

      10.1109/tps.2016.2607225

    • NAID

      120006987542

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 超臨界相を含む高圧二酸化炭素中ナノ秒パルスアーク放電プラズマの過渡的加熱プロセスの解析2019

    • 著者名/発表者名
      芦塚直和,古里友宏,後藤宏輔,喜屋武毅,佐々木満,山下敬彦
    • 学会等名
      誘電・絶縁材料/放電・プラズマ・パルスパワー/高電圧合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Generation of pulsed arc discharge plasma in supercritical carbon dioxide2018

    • 著者名/発表者名
      T. Furusato, N. Ashizuka, K. Goto, T. Yamashita, T. Honma, M. Sasaki
    • 学会等名
      8th international symposium on Molecular Thermodynamics and Molecular Simulation
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dependence of plasma temperature and breakdown voltage on ambient medium temperature in high pressure CO2 including supercritical phase2018

    • 著者名/発表者名
      N. Ashizuka, T. Furusato, K. Goto, T. Kiyan, M. Sasaki, T. Yamashita
    • 学会等名
      ESCAMPIG XXIV
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超臨界二酸化炭素中パルスアーク放電プラズマのスペクトル拡がりの解析2018

    • 著者名/発表者名
      後藤宏輔,古里友宏,芦塚直和,喜屋武毅,佐々木満,山下敬彦
    • 学会等名
      平成30 年度 電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超臨界相を含む高圧二酸化炭素中におけるナノ秒パルスアーク放電の電子密度の解析2018

    • 著者名/発表者名
      芦塚直和, 古里友宏, 後藤宏輔, 喜屋武毅, 佐々木満, 山下敬彦
    • 学会等名
      静電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超臨界相を含む加圧二酸化炭素中の正極性ナノ秒パルス絶縁破壊電圧と火花遅れ2018

    • 著者名/発表者名
      蒲ケ原健,古里友宏,芦塚直和,佐々木満,喜屋武毅,山下敬彦
    • 学会等名
      放電 誘電・絶縁材料 高電圧研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界二酸化炭素中パルスアーク放電プラズマの消費エネルギーの評価2017

    • 著者名/発表者名
      芦塚直和,古里友宏,蒲ヶ原健,喜屋武毅,佐々木満,山下敬彦
    • 学会等名
      平成29年度 電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界二酸化炭素中パルスアーク放電のプラズマ温度評価2017

    • 著者名/発表者名
      芦塚直和,古里友宏,蒲ヶ原健,喜屋武毅,佐々木満,山下敬彦
    • 学会等名
      平成29年 電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界二酸化炭素中におけるパルスアーク放電の発光スペクトルの解析2017

    • 著者名/発表者名
      芦塚直和,古里友宏,蒲ヶ原健,喜屋武毅,佐々木満,山下敬彦
    • 学会等名
      静電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界二酸化炭素中におけるパルスアーク放電の発光分光計測及びプラズマチャネルの観測2017

    • 著者名/発表者名
      芦塚直和,蒲ヶ原健,古里友宏,是枝弘行,藤島友之,山下敬彦
    • 学会等名
      プラズマ・パルスパワー・放電合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界二酸化炭素中のプラズマの基礎特性2016

    • 著者名/発表者名
      蒲ケ原健,古里友宏,是枝弘行,藤島友之,山下敬彦,佐々木満
    • 学会等名
      平成28年 電気学会 基礎・材料・共通部門大会
    • 発表場所
      九州工業大学(福岡県・北九州市)
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Energy Consumption Characteristics of Pulsed Arc Discharge in High Pressure Carbon Dioxide up to Supercritical Phase2016

    • 著者名/発表者名
      T. Furusato, T. Kamagahara, H. Koreeda, T. Fujishima, and T. Yamashita
    • 学会等名
      2016 IEEE International Power Modulator and High Voltage Conference
    • 発表場所
      San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2016-06-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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