ナノポリマ混合エアロゾルによる大電流プラズマ高速クエンチング革新技術の検討

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配線用遮断器あるいは続流遮断型アークホーンなどにおいては大電流遮断時にアークプラズマがポリマーに接触し,ポリマーが溶発する。これまでにアークに,あるポリマーを接触させると,ポリマー粒子が飛翔する現象を観測している。本研究全体の目的は「50A級アーク装置を用い,ポリマー粒子がアークプラズマに与える影響を基礎的に検討すること,特にアークのクエンチング現象に与える影響を検討する」ことである。この目的のためにまず,空気直流アークプラズマ点弧実験を行い,電極間アークの維持と電圧-電流の測定を行った。次にポリマー貫通型アークプラズマを点弧・維持して,ポリマー蒸気・粒子混合アークプラズマの電圧・電流特性を取得した。特にポリマー蒸気の吹き付け効果が大きく出るように,電極先端につける形の片側密閉型アークとした。その結果,ポリマー種に応じてアーク電圧が非常に大きく異なることがわかった。またその様子を高速度カラービデオカメラで撮影した。その結果,あるポリマー材料からはポリマー粒子が飛翔する様子が見られた。これはポリマーからいわゆるスポレーションが生じ,アークプラズマに混合し,そこで溶融・蒸発してその蒸気が発光しているものと考えられる。アークプラズマの基礎物性を詳細に把握するために,アークプラズマの分光観測を行った。その結果,特にほとんどのポリマ蒸気からのC_2分子スペクトル(Swanシステム)が強く発光していることがわかった。ただしポリアセタール蒸気においてはC_2分子の発光が弱いことも明らかになった。これは,ポリアセタールのCHO比率がとくにC_2分子を作りにくくしているためであることが熱平衡組成計算から明らかになった。ポリマースポレーション粒子が飛翔するポリマーにおいては,アークプラズマへのポリマー蒸気のさらなる混合が考えられ,アーク減衰に効果がある可能性があると期待される。