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

• 研究課題/領域番号: 25420273
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 喜屋武 毅 近畿大学, 工学部, 准教授 (40381016)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2013年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: 超臨界流体 / 誘電特性 / 流体スイッチ / パルスパワー / 誘電回復特性 / 絶縁破壊 / 電気エネルギー変換

研究成果の概要

本研究では超臨界流体を電力システムでの超臨界プラズマスイッチとしての機能性を評価することを目的とした。まず初めに，超臨界流体の高負荷に対して出力波高値が80 kVに達するパルス電源を製作し，超臨界状態を含む加圧窒素の絶縁破壊特性，系の回復特性とアーク放電による衝撃波の進展速度の見積を実施した。
実験結果より，衝撃波の進展速度は約400 m/s（実験条件での音速の1.25倍）と推定され，実際に制御可能な超臨界トリガトロンを設計・製作し，流体スイッチの稼働を検証した結果，絶縁回復比はバラつきこそあるものの概ね1.0を示し，超臨界窒素のトリガトロンは約1 kHzまで稼働できる可能性が見いだされた。

研究成果

• [雑誌論文] Study on pulsed breakdown characteristics in high pressurized nitrogen gas including supercritical state (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuta Iwasaki, Takashi Ishikawa, Tomihiro Mori, Tsuyoshi Kiyan
  • 雑誌名: Proceedings of Pulsed Power Conference, 2015 IEEE 巻: CFP15PPC-DVD ページ: 438-441
  • DOI: 10.1109/ppc.2015.7296951
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高加圧窒素の絶縁破壊後における誘電特性の調査 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 優太，石川 貴士，森 友宏，喜屋武 毅
  • 雑誌名: 平成27年電気学会基礎・材料・共通部門大会講演論文集 巻: 18-E-a1-2 ページ: 302-307
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Post-breakdown dielectric recovery characteristics of high-pressure liquid co2 including supercritical phase (2014)
  • 著者名/発表者名: Z.B. Yang, S.H.R. Hosseini, T. Kiyan, S. Gnapowski, H. Akiyama
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 巻: 21 号: 3 ページ: 1089-1094
  • DOI: 10.1109/tdei.2014.6832252
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 超臨界状態を含む高加圧窒素を用いた流体スイッチの検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 優太，石川 貴士，森 友宏，喜屋武 毅
  • 学会等名: 平成27年度(第68回) 電気・情報関係学会九州支部連合大会
  • 発表場所: 福岡大学（福岡市）
  • 年月日: 2015-09-26
• [学会発表] 高加圧窒素の絶縁破壊後における誘電特性の調査 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 優太，石川 貴士，森 友宏，喜屋武 毅
  • 学会等名: 平成27年度電気学会 基礎・材料・共通部門大会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] 高繰り返しパルス発生装置の制作と超臨界流体スイッチへの応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩崎 優太，石川 貴士，森 友宏，喜屋武 毅
  • 学会等名: 近畿大学サイエンスネットワーク・第5回院生サミット2015
  • 発表場所: 近畿大学（紀の川市）
  • 年月日: 2015-07-15
• [学会発表] tudy on pulsed breakdown characteristics in high pressurized nitrogen gas including supercritical state (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Iwasaki, T. Ishikawa, T. Mori, T. Kiyan
  • 学会等名: The 20th IEEE International Pulsed Power Conference and the 26th IEEE Symposium on Fusion Engineering
  • 発表場所: Austin, Texas USA
  • 年月日: 2015-06-02
  • 国際学会