| 研究課題/領域番号 |
19K04329
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 放送大学 (2021-2023)
長崎大学 (2019-2020) |
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研究代表者 |
山下 敬彦 放送大学, 長崎学習センター, 特任教授 (50182499)
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| 研究分担者 |
古里 友宏 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (70734002)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 汚損沿面放電 / 水溶液 / 抵抗率 / 接触面積 / 電流密度 / 二次電子放出係数 / 放電維持機構 / 電極降下 / 導電率 / ｐＨ / 水上放電 / 放電モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
がいしなどの外部絶縁物上で起こる汚損沿面放電や水処理に用いられる水上放電などは金属電極間に水溶液が存在するので，少なくとも片方の電極が水溶液の場合の放電である。このような放電は，複雑な様相を呈するため，これまで十分には明らかにされてこなかった。また，分野毎に取り扱いが異なり，実験条件等が一致しないため，汚損沿面放電と水上放電の研究成果を相互に活用できない。本研究課題では，それらの研究成果の相互利用を可能にするための補完的な実験を実施するとともに，研究代表者がこれまでに蓄積してきた研究成果を基に，このような放電の動的モデルを提案し，その検証を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，少なくとも片方の電極が水溶液の場合の放電の維持・進展等の動的特性も記述できる放電モデルを提案し，実験によりモデルの検証を行うことである。2021年度は，ハイスピードカメラによる放電の観測を実施し，2020年度に推定した放電の接触部分の面積との比較や放電の進展速度の観測を行い，モデルの検証を行うことを目標としていたが，新型コロナ感染症の拡大により，実験実施の自粛を余儀なく迫られ，研究を完了することができなかった。そのため，補助事業期間延長を申請し，承認された。2021年度に続き，2022年度も新型コロナ感染症の拡大により，実験実施の自粛を余儀なく迫られ，研究を完了することができなかった。そのため，補助事業期間延長を申請し，承認された。
2021年度は実験を実施することが困難であったため．放電の接触面積の変化を記述する式について検討を追加した。当初の計画では，放電の接触面積の変化を双曲線関数で記述する予定であったが，電圧電流特性から求められる溶液部分の抵抗の実測値から双曲線関数を決定する方法については具体的な検討を実施していなかった。そこで，2022年度に放電の等価接触半径の時間変化を記述する双曲線関数を溶液部分の抵抗の測定結果から決定する方法について検討を加えた。連立方程式を数値計算で解く方法や近似を用いて簡易的に解く方法など複数の方法について検討を加え，新たに近似的に関数の形を決定する簡易的な方法を開発した。
2023年度は，水溶液面における放電の広がりの観測を行った。放電発生の時刻にばらつきがあり，進展特性を正確に得ることは困難であった。しかしながら，新たに開発した数学モデルによる溶液部分の抵抗の時間変化は回路モデルから得られる放電の接触面積や物理モデルでの放電停止条件ともよく一致し，モデルの有効性が確認された。
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