パルス変調誘導熱プラズマを用いたSF_6,N_2ガス消弧性能の検証

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450103
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 作田 忠裕 金沢大学, 工学部, 教授 (80135318)
• 研究分担者: 田中 康規 金沢大学, 工学部, 助手 (90303263)
• キーワード: 消弧媒体 / 誘導プラズマ / パルス変調 / 輸送特性 / 立ち上がり、立ち下がり時間

研究概要

平成10年度では、周波数450kHz、出力50kWに見合ったパルス変調可能な高周波プラズマ炉の設計と製作ならびに安定発生実験を行い、具体的プラズマ温度の空間分布を圧力、高周波出力をパラメータとして計測した。
1) SF6、N2誘導熱プラズマ発生電源容量の評価
特にSF6は強い消弧性能を有する電気的負性気体であるのでその安定発生には、従来のArガス等と比べてかなりの電源容量が必要と予想された。純粋なSF6誘導熱プラズマを形成するための必要パワーを、SF6、Arに関する導電率、熱伝導率を理論的検討で行うことにより、現有設備の50kWで、高効率な設計により十分安定なSF6熱プラズマが発生できることを理論的、実験的に確認できた。
2) 誘導プラズマのパルス運転状況
本研究でもっとも重要なパルス変調誘導熱プラズマ実験においても、周波数450kHz、出力30kWにおいて、パルスプラズマの発生に成功し、種々のDuty Factorレベルで運転できることを確認した。コイル電流の立ち上がり、立ち下がりは1msを切る良好なパルス状で世界ではじめてこの種の有用なプラズマを持つことができた。
3) SF6、N2誘導プラズマの温度場の計測
S原子およびAr原子(微量に混入;SF6とは無反応)からのスペクトル線をマルチチャンネル同時測光することにより、発生した高温場の温度分布計測を行った。特に、SF6ガス混入の影響は、プラズマ半径の収縮、プラズマ温度の低下という形で発現しこのガスの消弧性能を誘導プラズマにおいて検証できた。

研究成果

• [文献書誌] 作田、田中、香月、石垣: "パルス変調された高周波誘導熱プラズマの発生" 日本金属学会誌. 63-1. 2-8 (1999)
• [文献書誌] Y.Tanaka,M.Takahashi,K.C.Paul,T.Sakuta: "Transport and Thermodynamic Properties of N_2/O_2 Mixtures at Different Admixture Ratio" International Workshop on High Voltage Engineering IWHV'99. I. 103-108 (1999)
• [文献書誌] T.Sakuta,K.C.Paul,S.Hatazawa,M.Takahashi,Y.Tanaka: "Spectroscopic Measurements of SF_6 and N_2 Induction Plasmas at Atmospheric Pressuve" International Workshop on High Voltage Engineering IWHV'99. I. 109-114 (1999)
• [文献書誌] 田中.作田: "化学非平衡モデルによる誘導SF_6熱プラズマの過渡解析" 電気学会 放電研究会資料. 1. 29-34 (1998)
• [文献書誌] K.C.Paul,T.Takashima,T.Sakuta: "Copper Vapor Effect on RF Inductively Coupled SF_6 Plasmas" IEEE Trans on Plasma Sci.26-3. 1000-1009 (1998)