直流ヒューズの高遮断容量化に向けた高分子と珪砂を併用したアーク限流遮断方式の開発

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本研究では，珪砂に加えて，高分子材を併用することでrarcの上昇および高絶縁抵抗の維持が可能な手法を開発することを目的とする。2022年度は，以下を行った。1) ヒューズエレメント周囲への高分子材製狭隘部の配置によるDC遮断実験：銅製のヒューズエレメント周囲に光硬化性樹脂製の円筒を配置し，アーク消弧実験を行った。円筒の内面には，光硬化性樹脂製の狭隘部を設けた。この狭隘部の幅を，変化させた実験を行った。その結果，狭隘部配置によりrarcは上昇し，狭隘部幅の増加に伴いrarcも増加した。アーク遮断後の模擬ヒューズ両端子間の絶縁抵抗は，狭隘部幅が狭い時は0.1 MΩ程度と非常に小さな抵抗を示した。一方で，狭隘部幅が数mm程度まで上昇すると，絶縁抵抗は数10 MΩまで上昇する傾向が得られた。アーク抵抗rarcの上昇要因としては，前年度に考察した高分子蒸気のアークへの混入効果に加えて，高分子狭隘部自身がアークの電流路を絞る効果が考えられる。2) 絶縁抵抗の変化を検討するために，アーク消弧後の模擬ヒューズに対して透過X線観測を行うことで，模擬ヒューズの内部を観測した。その結果，どの実験条件においても，狭隘部周囲において空隙の形成が観測された。3) 絶縁抵抗変化の検討のために，銅/珪砂/高分子材蒸気の混合蒸気の平衡ガス組成を数値計算した。その結果，光硬化性樹脂材の蒸気が混入する条件では，アーク消弧後において凝縮相炭素が生成される可能性があることが判明した。1)で測定された特定条件における絶縁抵抗の低下は，凝縮相炭素生成によるものと考えられる。今後は，アーク抵抗と絶縁抵抗の両立が可能なエレメントおよび高分子材形状の検討が必要だと考えられる。