真空中絶縁物上における 帯電・沿面放電現象に関する研究 [研究背景] 　近年の科学技術の発展と相まって，幅広い分野で応用されている真空技術に対する社会的要請が増大している．その中でも真空遮断器に代表される電力用真空機器は，これまで優れた絶縁媒体として広く利用されてきたSF6ガスが地球温暖化ガスとして排出規制対象となったことから，環境低負荷性などの利点において次世代電力機器として注目されている．しかしながら真空遮断器の高性能化においてはいまだ各種障害があり，その中でも絶縁上の弱点となる固体絶縁物沿面における絶縁技術は，沿面放電およびその主たる要因となる帯電現象の基礎的なメカニズムが未解明であるため，抜本的な向上が難しいのが現状である． 　固体絶縁物上における沿面放電機構は，高電圧電極，固体絶縁物，真空からなる三重点（トリプルジャンクション）からの電界電子放出と絶縁物沿面における二次電子なだれ現象，および絶縁物への電子衝突に伴う気体放出などが組み合わさり，沿面放電に至ると考えられている． 現在，特に帯電から沿面放電へと進展するメカニズムの解明が求められており，さまざまな研究が行われているが，真空中における絶縁物上での帯電から沿面放電へと進展するメカニズムは，絶縁物の材料特性や表面状態，および電極形状による電界分布や帯電による電界の変歪など多くの因子の影響を受け複雑となっている．そのため機器の絶縁耐力向上のためには，帯電生成メカニズムおよび帯電から沿面放電へと進展する過程の解明による沿面放電抑制技術の確立が必要となっている． 　以上のような観点から，真空環境下における絶縁物上の帯電・沿面放電現象の解明，ひいては機器の絶縁技術を確立することを目的として研究を行っている．現在は，真空遮断器に用いられているアルミナ絶縁物やガラス絶縁物を主な対象として，真空中絶縁物上における帯電制御および沿面放電の抑制技術の確立を目指している． [学術論文] (1) Takafumi Hosono, Katsumi Kato, Ayumu Morita, Hitoshi Okubo “Charging Control on Alumina Surface in Vacuum by Surface Roughness and Electric Field Distribution” IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol.13, No.3, pp.627-633, 2007 (2) Kiyoteru Suzuki, Katsumi Kato, Yoshimi Hakamata, Hitoshi Okubo "Real-time and High-speed Measurements of Charging Processes on Dielectric Surface in Vacuum " IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol.10, No.4, pp.563-568, 2003. (3) Yasushi Yamano, Shingo Ito, Katsumi Kato, Hitoshi Okubo "Charging Characteristics and Electric Field Distribution on Alumina as Affected by Triple Junctions in Vacuum" IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol.9, No.2, pp.173-177, 2002. [発表実績] (1) Hidenori Kato, Katsumi Kato, Ayumu Morita, Hitoshi Okubo "Influence of Surface Charges on Alumina Dielectrics on Impulse Flashover Characteristics in Vacuum" Proceeding of the 23rd International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV), A2-P02, 2008 (2) Takafumi Hosono, Katsumi Kato, Ayumu Morita, Hitoshi Okubo "Charging Control on Alumina Surface in Vacuum by Surface Roughness and Electric Field Distribution" Proceeding of the 22nd International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV), A2-P02, 2006 (3) Hitoshi Okubo, Kentaro Usui, Katsumi Kato, Ayumu Morita "Influence of Alumina Surface Roughness and Electric Field Distribution on Charging Characteristics in Vacuum" 14th International Symposium on High Voltage Engineering (ISH), A-01, 2005 (4) Kentaro Usui, Youichiro Taniguchi, Hitoshi Okubo "Influence of Alumina Characteristics on Charging Mechanism in Vacuum" Proceeding of the 21st International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV), 1C-08, 2004 (5) Kiyoteru Suzuki, Katsumi Kato, Youichiro Hakamata, H. Okubo "Real-time and High-speed Measurements of Charging Processes on Dielectric Surface in Vacuum" Proceeding of the 20th International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum, pp.227-230, 2002 (6) Yasushi Yamano, Shingo Ito, Katsumi Kato, Youichiro Hayakawa, Hitoshi Okubo "Influence of Electric Field Distribution on Charging Mechanism on Alumina Dielectrics by Triple Junction in Vacuum" Proceeding of the 19th International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum, pp.135-138, 2000