ガス遮断器への新材料適用におけるアーク特性の研究

• 研究課題/領域番号: 23760262
• 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: 九州大学
• 研究代表者: 富田 健太郎 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (70452729)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2011年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: アーク放電プラズマ / レーザートムソン散乱法 / 電子密度 / 電子温度 / 金属蒸気 / 減衰アーク / 遮断器内アーク / トムソン散乱 / 高分子材料 / ガス遮断器 / トムソン散乱法 / アーク放電 / 電流ゼロ点

研究概要

電力用ガス遮断器の環境負荷低減と国際競争力強化のために、新しい材料を用いた時、どのように遮断性能向上が図られるかを調べることは重要である。本研究では、遮断性能を決定づける遮断器内アークの基礎特性（電子密度や電子温度）に着目し、新材料による遮断性能向上のための基礎データを得ることを目指した。
研究の結果、ガス種や高分子材料有無で、電子密度や電子温度の時間・空間変化に大きな差異が現れることが確認できた。現状、実験で用いたアークと実際の遮断器内アークでは発生条件が大きく異なる。しかし、アークの電子密度・電子温度の差異を実測できたことは、今後の研究のための基礎データとして価値があるものである。

研究成果

• [雑誌論文] Thomson scattering diagnostics of decay processes of Ar/SF6 gas-blast arcs confined by a nozzle (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Tomita, D. Gojima, K. Nagai, K. Uchino, R. Kamimae, Y Tanaka, K. Suzuki, T. Iijima, T. Uchii, T. Shinkai
  • 雑誌名: J. Phys. D Appl. Phys. (Fast Track Communications) 巻: Vol. 46
  • 査読あり
• [雑誌論文] トムソン散乱法による金属蒸気混入アーク放電プラズマの電子密度・電子温度計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富田健太郎,吉武真称,内野喜一郎,竹中大悟,戸田弘明,匹田政幸,鈴木克己
  • 雑誌名: 電気学会論文誌A 巻: Vol. 133(9) ページ: 458-464
  • NAID: 10031193686
  • 査読あり
• [雑誌論文] トムソン散乱法による金属蒸気混入アーク放電プラズマの電子密度・電子温度計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富田 健太郎、吉武 真称、内野 喜一郎、竹中 大悟、戸田 弘明、匹田 政幸、鈴木 克巳
  • 雑誌名: 電気学会論文誌． Ａ 巻: 133 号: 9 ページ: 458-464
  • DOI: 10.1541/ieejfms.133.458
  • NAID: 130003362836
  • ISSN: 0385-4205, 1347-5533
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thomson Scattering Diagnostics of Decay Processes of Ar/SF6 Gas-Blast Arcs Confined by a Nozzle (2013)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Tomita, Daisuke Gojima, Kazuhiko Nagai, Kiichiro Uchino, Ryo Kamimae, Yasunori Tanaka, Katsumi Suzuki, Takanori Iijima, Toshiyuki Uchii, Takeshi Shinkai
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 46 号: 38 ページ: 382001-382001
  • DOI: 10.1088/0022-3727/46/38/382001
  • 査読あり
• [雑誌論文] 協同的トムソン散乱法によるノズル空間内Ar/SF6ガス吹付けアーク減衰過程の電子密度・電子温度計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富田健太郎，合嶋大輔，永井和彦，内野喜一郎，上前 涼，田中康規，鈴木克己
  • 雑誌名: 電気学会研究会資料（放電・静止器・開閉保護合同研究会） 巻: 1 ページ: 47-51
• [雑誌論文] 協同的トムソン散乱法による遮断器内アーク放電の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 富田健太郎、合嶋大輔、内野喜一郎、匹田政幸、竹中大悟、戸田弘明、鈴木克己、内井敏之
  • 雑誌名: 電気学会研究会資料（放電・静止器・開閉保護合同研究会） 巻: 1 ページ: 53-58
  • NAID: 10030776750
• [雑誌論文] Thomson scattering diagnostics of arc discharge plasmas containing metallic vapors (2012)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Tomita, Daisuke Gojima, Shinya Yoshitake, Kiichiro Uchino, Daigo Takenaka, Hiroaki Toda, Masayuki Hikita, Katsumi Suzuki, Toshiyuki Uchii
  • 雑誌名: Proceedings of 19th International Conference on Gas Discharges and Their Applications 巻: 1 ページ: 118-121
• [学会発表] 協同的トムソン散乱法によるノズル空間内Ar/SF_<6 >ガス吹付けアーク減衰過程の電子密度 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富田健太郎,合嶋大輔,永井和彦,内野喜一郎,上前涼,田中康規,鈴木克己,飯島崇文,内井敏之,新海健
  • 学会等名: 電子温度計測,放電・静止器・開閉保護合同研究会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2013-06-24
• [学会発表] 協同的トムソン散乱法による大気圧減衰アークの電子密度 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富田健太郎,内野喜一郎
  • 学会等名: 電子温度測定,電気学会北陸支部シンポジウム
  • 発表場所: 石川
  • 年月日: 2013-03-06
• [学会発表] トムソン散乱法によるAr/SF6アーク減衰過程の電子密度・電子温度計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 合嶋大輔，永井和彦，富田健太郎，内野喜一郎，田中康規，鈴木克己，飯島崇文，内井敏之，新海 健
  • 学会等名: 第66回電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 熊本大学黒髪南地区（熊本市）
• [学会発表] 協同的トムソン散乱法によるノズル空間内Ar/SF6ガス吹付けアーク減衰過程の電子密度・電子温度計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富田健太郎，合嶋大輔，永井和彦，内野喜一郎，上前 涼，田中康規，鈴木克己
  • 学会等名: 電気学会研究会 放電／静止器／開閉保護合同研究会
  • 発表場所: 沖縄産業振興センター（沖縄県那覇市）
• [学会発表] 協同的トムソン散乱法による遮断器内アーク放電の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 富田健太郎、合嶋大輔、内野喜一郎、匹田政幸、竹中大悟、戸田弘明、鈴木克己、内井敏之
  • 学会等名: 放電・静止器・開閉保護合同研究会
  • 発表場所: 愛知
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] 協同的トムソン散乱法による遮断器内アーク放電の研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 富田健太郎、合嶋大輔、内野喜一郎、匹田政幸、竹中大悟、戸田弘明、鈴木克己、内井敏之
  • 学会等名: 放電、静止器、開閉保護合同研究会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県）
• [学会発表] Thomson scattering diagnostics of arc discharge plasmas containing metallic vapors (2012)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Tomita, Daisuke Gojima, Shinya Yoshitake, Kiichiro Uchino, Daigo Takenaka, Hiroaki Toda, Masayuki Hikita, Katsumi Suzuki, Toshiyuki Uchii
  • 学会等名: 19th International Conference on Gas Discharges and Their Applications
  • 発表場所: Beijing, China
• [学会発表] 金属蒸気混入アーク放電の電子温度・電子密度計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉武 真弥, 富田 健太郎, 内野 喜一郎, 竹中 大悟, 戸田 弘明, 匹田 政幸, 鈴木 克己
  • 学会等名: 第64回電気関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 佐賀大学