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窒素ファインバブルや非イオン界面活性剤を用いた菜種油の高性能化に向けた基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 22K14249
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21010:電力工学関連
研究機関福岡大学

研究代表者

高村 紀充  福岡大学, 工学部, 准教授 (10749419)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード生分解性電気絶縁油 / 菜種油 / 窒素ファインバブル / 非イオン界面活性剤 / 代表性状 / パームヤシ脂肪酸エステル / エステル
研究開始時の研究の概要

油入変圧器用の生分解性電気絶縁油(エステル油)には高性能化が要求されており、ナノ粒子を添加する研究が盛んに行われている。しかし、ナノ粒子が凝集すると油の性能が低下し、直径が小さいナノ粒子ほど毒性が高くなりやすいといった問題がある。そこで研究代表者は、エステル油の高性能化が見込まれる安全・安心・微小な材料として、窒素ファインバブル(窒素FB)と非イオン界面活性剤(Non-ion)に着目した。本研究では、エステル油の一種である菜種油中に窒素FBやNon-ionを拡散させて、その種類や量が菜種油の代表性状に及ぼす影響を解明し、菜種油の高性能化に必要な条件と機序(メカニズム)を明らかにしていく。

研究実績の概要

油入変圧器用の生分解性電気絶縁油(エステル油)には高性能化が要求されている。本研究では、安全・安心・微小な材料として窒素ファインバブル(窒素FB)と非イオン界面活性剤(Non-ion)に着目し、エステル油の一種である菜種油中にこれらを拡散させて、3年の研究期間で、その種類や量が菜種油の代表性状(交流および雷インパルス絶縁破壊電圧、体積抵抗率、比誘電率、誘電正接、水分、密度、粘度、動粘度)に及ぼす影響を解明し、菜種油の高性能化に必要な条件と機序(メカニズム)を明らかにすることを目的としている。
2年目(令和5年度)は、「窒素FBが菜種油の代表性状に及ぼす影響の調査」の一環として、「窒素FBの発生時間」と「窒素FB発生後の静置時間(窒素FBの直径)」の2つをパラメーターとした場合における各種実験を行った。その結果、当該年度の実験条件では、窒素FBは菜種油の交流絶縁破壊電圧に大きな影響を及ぼさないことがわかった。また、窒素FBの発生時間の増加に伴い動粘度が低下することなどがわかったが、これらの変化は温度による影響が大きいことが示唆された。
当初の計画では、2年目の後半からNon-ionによる影響も調査する予定だったが、新型コロナウイルスへの感染や入院、および、職位の変更に伴う各種手続きが立て込んだため、当該年度での実施には至らなかった。
今後は当初の計画を一部変更し、「窒素FBの発生時間」、「窒素FBの原料となる窒素ガスの供給量」、「窒素FB発生後の静置時間(窒素FBの直径)」の3つをパラメーターとして、「窒素FBが菜種油の代表性状に及ぼす影響の調査」をさらに深堀して明らかにする予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2年目(令和5年度)の前半は、当初の計画通りに研究を進めていたが、7月下旬から10月末にかけて、新型コロナウイルスへの感染や入院、および、職位の変更に伴う各種手続きが立て込んだため、やや遅れることとなった。

今後の研究の推進方策

3年目(令和6年度)は、当初の計画を一部変更し、「窒素FBの発生時間」、「窒素FBの原料となる窒素ガスの供給量」、「窒素FB発生後の静置時間(窒素FBの直径)」の3つをパラメーターとして、「窒素FBが菜種油の代表性状に及ぼす影響の調査」をさらに深堀して明らかにする予定である。また、得られた成果を随時発表していく予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Effect of Nitrogen Fine Bubbles on Negative Lightning Impulse Breakdown Voltage and Discharge Propagation Characteristics of Pure Water2023

    • 著者名/発表者名
      Takamura Norimitsu、Araoka Nobutaka、Eguchi Taiki、Matsuda Mikiya、Wang Douyan、Namihira Takao、Hanai Masahiro
    • 雑誌名

      Proceedings of 2023 International Symposium on Electrical Insulating Materials (ISEIM)

      巻: - ページ: 356-359

    • DOI

      10.23919/iseim60444.2023.10329188

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Dissolved Nitrogen and Oxygen Gases in Palm Fatty Acid Ester Added with Nitrogen Fine Bubbles2023

    • 著者名/発表者名
      Takamura Norimitsu、Araoka Nobutaka、Fujimura Masahiro、Hanai Masahiro
    • 雑誌名

      Proceedings of 2023 IEEE 22nd International Conference on Dielectric Liquids (ICDL)

      巻: - ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/icdl59152.2023.10209346

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Addition Amount of Non-Ionic Thickening Polymer on Resistivity of Pure Water2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Kazuki、Takamura Norimitsu、Araoka Nobutaka、Hanai Masahiro
    • 雑誌名

      Proceedings of 2022 9th International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis (CMD)

      巻: - ページ: 475-478

    • DOI

      10.23919/cmd54214.2022.9991566

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relative Permittivity and Dielectric Dissipation Factor of Palm Fatty Acid Ester with Different Nitrogen Fine Bubbles Generation Times2022

    • 著者名/発表者名
      Takamura Norimitsu、Araoka Nobutaka、Fujimura Masahiro、Hanai Masahiro
    • 雑誌名

      Proceedings of 2022 IEEE 4th International Conference on Dielectrics (ICD)

      巻: - ページ: 474-477

    • DOI

      10.1109/icd53806.2022.9863532

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] AC and Negative Lightning Impulse Breakdown Voltages of Palm Fatty Acid Ester with Different Nitrogen Fine Bubbles Generation Times2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimura Masahiro、Takamura Norimitsu、Araoka Nobutaka、Hanai Masahiro
    • 雑誌名

      Proceedings of 2022 IEEE 4th International Conference on Dielectrics (ICD)

      巻: - ページ: 651-654

    • DOI

      10.1109/icd53806.2022.9863482

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Nitrogen Fine Bubbles Generating Time and Standing Time on Resistivity and Negative Lightning Impulse Breakdown Voltage of Pure Water in Nitrogen or Air Atmosphere2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Kazuki、Takamura Norimitsu、Araoka Nobutaka、Hanai Masahiro、Wang Douyan、Namihira Takao
    • 雑誌名

      Proceedings of 2022 IEEE 4th International Conference on Dielectrics (ICD)

      巻: - ページ: 655-658

    • DOI

      10.1109/icd53806.2022.9863613

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 200 kHz以下の水道水および純水の比誘電率2024

    • 著者名/発表者名
      花井正広、高村紀充、荒岡信隆
    • 学会等名
      令和6年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 菜種油への窒素ファインバブル付加が球電極構成の交流絶縁破壊電圧に及ぼす影響2024

    • 著者名/発表者名
      荒岡信隆、高村紀充、井上翼、花井正広、本間大成、宮嵜悟、水谷嘉伸
    • 学会等名
      令和6年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 窒素ファインバブル付加がパームヤシ脂肪酸エステルの密度と動粘度に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      高村紀充、荒岡信隆、藤村仁大、花井正広
    • 学会等名
      令和5年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of Addition Amount of Non-Ionic Thickening Polymer on Resistivity of Pure Water2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Kazuki、Takamura Norimitsu、Araoka Nobutaka、Hanai Masahiro
    • 学会等名
      2022 9th International Conference on Condition Monitoring and Diagnosis
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 液体電気絶縁材料への窒素ファインバブルの適用2022

    • 著者名/発表者名
      高村紀充
    • 学会等名
      2022年度静電気学会東北・関西・九州支部合同研究会, 第482回生存圏シンポジウム(プラズマ・ナノバブル研究会)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生分解性電気絶縁油と純水の代表性状向上に関する研究の現状と課題2022

    • 著者名/発表者名
      高村紀充、荒岡信隆、藤村仁大、土谷和輝、花井正広
    • 学会等名
      第53回電気電子絶縁材料システムシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 窒素ファインバブル付加がパームヤシ脂肪酸エステルの誘電正接と比誘電率に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      藤村仁大、高村紀充、荒岡信隆、花井正広
    • 学会等名
      第53回電気電子絶縁材料システムシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 異なる生成時間の窒素ファインバブル付加パームヤシ脂肪酸エステルの近似Rogowski電極下の負極性雷インパルス絶縁破壊電圧2022

    • 著者名/発表者名
      藤村仁大、高村紀充、荒岡信隆、花井正広
    • 学会等名
      令和4年電気学会基礎・材料・共通部門大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 純水および水道水の抵抗と静電容量の周波数特性2022

    • 著者名/発表者名
      土谷和輝、高村紀充、荒岡信隆、花井正広
    • 学会等名
      2022年(第40回)電気設備学会全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Relative Permittivity and Dielectric Dissipation Factor of Palm Fatty Acid Ester with Different Nitrogen Fine Bubbles Generation Times2022

    • 著者名/発表者名
      Takamura Norimitsu、Araoka Nobutaka、Fujimura Masahiro、Hanai Masahiro
    • 学会等名
      2022 IEEE 4th International Conference on Dielectrics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AC and Negative Lightning Impulse Breakdown Voltages of Palm Fatty Acid Ester with Different Nitrogen Fine Bubbles Generation Times2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimura Masahiro、Takamura Norimitsu、Araoka Nobutaka、Hanai Masahiro
    • 学会等名
      2022 IEEE 4th International Conference on Dielectrics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Nitrogen Fine Bubbles Generating Time and Standing Time on Resistivity and Negative Lightning Impulse Breakdown Voltage of Pure Water in Nitrogen or Air Atmosphere2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Kazuki、Takamura Norimitsu、Araoka Nobutaka、Hanai Masahiro、Wang Douyan、Namihira Takao
    • 学会等名
      2022 IEEE 4th International Conference on Dielectrics
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 窒素ファインバブル付加がパームヤシ脂肪酸エステルの溶解ガス量と絶縁破壊電圧に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      荒岡信隆、高村紀充、藤村仁大、花井正広
    • 学会等名
      石油学会第42回絶縁油分科会研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] researchmap(高村 紀充)

    • URL

      https://researchmap.jp/7000011696

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 福岡大学 工学部 電気工学科 高電圧・電気材料研究室

    • URL

      https://www.cis.fukuoka-u.ac.jp/~takamura/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] researchmap(高村 紀充)

    • URL

      https://researchmap.jp/7000011696/misc/41085785

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 福岡大学 工学部 電気工学科 高電圧・電気材料研究室(研究内容)

    • URL

      http://te.tec.fukuoka-u.ac.jp/zairyou/information.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 福岡大学 工学部 電気工学科 高電圧・電気材料研究室(研究内容 > 3. 絶縁油の性能向上の研究)

    • URL

      http://te.tec.fukuoka-u.ac.jp/zairyou/custom7.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 福岡大学 工学部 電気工学科 高電圧・電気材料研究室(受賞歴)

    • URL

      http://te.tec.fukuoka-u.ac.jp/zairyou/profile1.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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