(57)【要約】      （修正有）【課題】半密閉容器の内部でアーク放電を発生させることにより多孔板等の抵抗体の流体抵抗係数を推定するシステムを提供する。【解決手段】着脱可能な多孔板２が配設される半密閉容器１と、その内部でアーク放電を発生させる電極３Ａ，３Ｂと、半密閉容器１内の圧力変化を検出する圧力センサ５を具備する実験装置Ｉと、演算処理手段ＩＩを有する。該演算処理手段は、アーク放電に伴うアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を求めるとともに、前記アークエネルギー特性に基づき、半密閉容器１である系全体の流体抵抗係数に対する全体的な圧力上昇のピーク値の関係を数値シミュレーションにより求める。さらに圧力センサ５により実測した半密閉容器１の所定位置の圧力上昇のピーク値に基き、流体抵抗係数を同定し、かかる同定処理を多孔板２を開放管路１Ａに設置した場合と、設置しない場合とに関して行い、流体抵抗係数の差を演算する。【選択図】図１
2014171337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着脱可能な抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器の内部でアーク放電を発生させた場合のアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を求めるとともに、前記半密閉容器を一つの系とした場合の系全体の流体抵抗係数に対する全体的な圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める一方、
前記半密閉容器内の所定位置の圧力上昇を実測することにより得た圧力上昇の実測ピーク値を求め、
前記実測ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定するとともに、
かかる同定処理を前記抵抗体を装着した場合と、前記抵抗体を取外した場合とに関して行い、それぞれの場合で同定された流体抵抗係数の差の絶対値を前記抵抗体の流体抵抗係数として検出することを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定方法。
【請求項２】
抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器の内部でアーク放電を発生させ、そのアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を求めるとともに、前記半密閉容器の前記抵抗体を含む所定の領域における流体抵抗係数に対する圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める一方、
前記半密閉容器内の所定位置の圧力上昇を実測することにより得た圧力上昇の実測ピーク値を求め、
前記実測ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定することを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定方法。
【請求項３】
着脱可能な抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器と、該半密閉容器内に配設され内部でアーク放電を発生させるアーク発生手段と、前記半密閉容器内の所定の位置の圧力を検出する圧力センサとを具備する実験装置と、
前記アーク発生手段で発生したアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を検出するアークエネルギー特性検出手段と、前記半密閉容器を一つの系とした場合の系全体の流体抵抗係数に対する全体的な圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める数値シミュレーション手段と、前記圧力センサが検出した前記半密閉容器の所定位置の圧力データに基づき圧力上昇のピーク値を求めるピーク値検出手段と、前記ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定する同定手段と、該同定手段による同定処理を前記抵抗体を前記開放管路に装着した場合と、前記抵抗体を前記開放管路から取外した場合とに関して行い、それぞれの場合で同定された流体抵抗係数の差の絶対値を演算する減算手段とを具備する演算処理手段とを有することを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定システム。
【請求項４】
抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器と、該半密閉容器内に配設され内部でアーク放電を発生させるアーク発生手段と、前記半密閉容器内の所定の位置の圧力を検出する圧力センサとを具備する実験装置と、
前記アーク発生手段で発生したアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を検出するアークエネルギー特性検出手段と、前記半密閉容器の前記抵抗体を含む所定の領域における流体抵抗係数に対する圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める数値シミュレーション手段と、前記圧力センサが検出した前記半密閉容器の所定位置の圧力データに基づき圧力上昇のピーク値を求めるピーク値検出手段と、前記ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定する同定手段とを具備する演算処理手段とを有することを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定システム。
【請求項５】
着脱可能な抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器と、該半密閉容器内に配設され内部でアーク放電を発生させるアーク発生手段と、前記半密閉容器内の所定の位置の圧力を検出する圧力センサとを具備する実験装置に発生させたアーク放電で前記半密閉容器内に発生する圧力上昇を利用して抵抗体の流体抵抗係数の推定プログラムであって、
前記アーク発生手段で発生したアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を検出するアークエネルギー特性検出ステップと、前記半密閉容器を一つの系とした場合の系全体の流体抵抗係数に対する全体的な圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める数値シミュレーションステップと、前記圧力センサが検出した前記半密閉容器の所定位置の圧力データに基づき圧力上昇のピーク値を求めるピーク値検出ステップと、前記ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定する同定ステップと、該同定手段による同定処理を前記抵抗体を前記開放管路に装着した場合と、前記抵抗体を前記開放管路から取外した場合とに関して行い、それぞれの場合で同定された流体抵抗係数の差の絶対値を演算する減算ステップとをコンピューターに演算させることを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定プログラム。
【請求項６】
抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器と、該半密閉容器内に配設され内部でアーク放電を発生させるアーク発生手段と、前記半密閉容器内の所定の位置の圧力を検出する圧力センサとを具備する実験装置に発生させたアーク放電で前記半密閉容器内に発生する圧力上昇を利用して抵抗体の流体抵抗係数の推定プログラムであって、
前記アーク発生手段で発生したアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を検出するアークエネルギー特性検出ステップと、前記半密閉容器の前記抵抗体を含む所定の領域における流体抵抗係数に対する圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める数値シミュレーションステップと、前記圧力センサが検出した前記半密閉容器の所定位置の圧力データに基づき圧力上昇のピーク値を求めるピーク値検出ステップと、前記ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定する同定ステップとをコンピューターに演算させることを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は抵抗体の流体抵抗係数の推定方法およびその推定システムならびに推定プログラムに関し、特に容器内で発生するアーク放電を利用して多孔板等の抵抗体の流体抵抗係数を推定する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
スイッチギア等の電力機器においては、多孔板等が使用される場合がある。電力機器の内部で短絡故障によりアークが発生した場合、その機器の内部圧力は上昇するが、その内部圧力上昇の様相は多孔板等の流体抵抗係数に大きく依存する。
【０００３】
多孔板等が用いられた電力機器における、故障アーク発生時の内部圧力上昇の様相に関しては、数値シミュレーションによって評価や予測が行われる場合がある。その際、合理的な計算のためには、多孔板等の流体抵抗係数が必要となる場合がある。
【０００４】
多孔板等の流体抵抗係数を求める方法については、多孔板等を取り付けた管路にブロア等によって気流を発生させ、管路内の静圧力および流速の計測から導出する方法がある。また、多孔板等を取り付けた半密閉容器内でヒーター等によって自然対流を発生させ、半密閉容器内の温度の計測から導出する方法もある。両者はいずれも定常的状況下にて流体抵抗係数を導出するものである（非特許文献１、非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】門，藤原，細川：「多孔板の抵抗係数」，日本機械学会論文集（B編），50巻455号, pp. 1808-1811（1984）
【非特許文献２】石塚，宮崎，佐々木：「自然対流中での多孔板の空力抵抗」，日本機械学会論文集（B編），50巻460号, pp. 3193-3198（1984）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、電力機器における故障アーク発生時の内部圧力上昇は非定常的現象であり、流れの速度も広範囲に変化する場合が多い。このため、故障アーク発生時の内部圧力上昇の評価・予測に資するための多孔板等の流体抵抗係数についても、アークを熱源とした実際の現象に近い状況下にて求めることが望ましいと考えられる。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、開放管路を備え、その管路口に多孔板等を設置できる半密閉容器を用いて、その内部でアーク放電を発生させた際の内部圧力上昇の様相と数値シミュレーションから得られる特性との関係から、多孔板等の抵抗体の流体抵抗係数を推定する抵抗体の流体抵抗係数の推定方法およびその推定システムならびに推定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
着脱可能な抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器の内部でアーク放電を発生させた場合のアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を求めるとともに、前記半密閉容器を一つの系とした場合の系全体の流体抵抗係数に対する全体的な圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める一方、
前記半密閉容器内の所定位置の圧力上昇を実測することにより得た圧力上昇の実測ピーク値を求め、
前記実測ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定するとともに、
かかる同定処理を前記抵抗体を装着した場合と、前記抵抗体を取外した場合とに関して行い、それぞれの場合で同定された流体抵抗係数の差の絶対値を前記抵抗体の流体抵抗係数として検出することを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定方法にある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、
抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器の内部でアーク放電を発生させ、そのアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を求めるとともに、前記半密閉容器の前記抵抗体を含む所定の領域における流体抵抗係数に対する圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める一方、
前記半密閉容器内の所定位置の圧力上昇を実測することにより得た圧力上昇の実測ピーク値を求め、
前記実測ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定することを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定方法にある。
【００１０】
本発明の第３の態様は、
着脱可能な抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器と、該半密閉容器内に配設され内部でアーク放電を発生させるアーク発生手段と、前記半密閉容器内の所定の位置の圧力を検出する圧力センサとを具備する実験装置と、
前記アーク発生手段で発生したアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を検出するアークエネルギー特性検出手段と、前記半密閉容器を一つの系とした場合の系全体の流体抵抗係数に対する全体的な圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める数値シミュレーション手段と、前記圧力センサが検出した前記半密閉容器の所定位置の圧力データに基づき圧力上昇のピーク値を求めるピーク値検出手段と、前記ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定する同定手段と、該同定手段による同定処理を前記抵抗体を前記開放管路に装着した場合と、前記抵抗体を前記開放管路から取外した場合とに関して行い、それぞれの場合で同定された流体抵抗係数の差の絶対値を演算する減算手段とを具備する演算処理手段とを有することを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定システムにある。
【００１１】
本発明の第４の態様は、
抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器と、該半密閉容器内に配設され内部でアーク放電を発生させるアーク発生手段と、前記半密閉容器内の所定の位置の圧力を検出する圧力センサとを具備する実験装置と、
前記アーク発生手段で発生したアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を検出するアークエネルギー特性検出手段と、前記半密閉容器の前記抵抗体を含む所定の領域における流体抵抗係数に対する圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める数値シミュレーション手段と、前記圧力センサが検出した前記半密閉容器の所定位置の圧力データに基づき圧力上昇のピーク値を求めるピーク値検出手段と、前記ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定する同定手段とを具備する演算処理手段とを有することを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定システムにある。
【００１２】
本発明の第５の態様は、
着脱可能な抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器と、該半密閉容器内に配設され内部でアーク放電を発生させるアーク発生手段と、前記半密閉容器内の所定の位置の圧力を検出する圧力センサとを具備する実験装置に発生させたアーク放電で前記半密閉容器内に発生する圧力上昇を利用して抵抗体の流体抵抗係数の推定プログラムであって、
前記アーク発生手段で発生したアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を検出するアークエネルギー特性検出ステップと、前記半密閉容器を一つの系とした場合の系全体の流体抵抗係数に対する全体的な圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める数値シミュレーションステップと、前記圧力センサが検出した前記半密閉容器の所定位置の圧力データに基づき圧力上昇のピーク値を求めるピーク値検出ステップと、前記ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定する同定ステップと、該同定手段による同定処理を前記抵抗体を前記開放管路に装着した場合と、前記抵抗体を前記開放管路から取外した場合とに関して行い、それぞれの場合で同定された流体抵抗係数の差の絶対値を演算する減算ステップとをコンピューターに演算させることを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定プログラムにある。
【００１３】
本発明の第６の態様は、
抵抗体を介して外部に連通されている開放管路を有する半密閉容器と、該半密閉容器内に配設され内部でアーク放電を発生させるアーク発生手段と、前記半密閉容器内の所定の位置の圧力を検出する圧力センサとを具備する実験装置に発生させたアーク放電で前記半密閉容器内に発生する圧力上昇を利用して抵抗体の流体抵抗係数の推定プログラムであって、
前記アーク発生手段で発生したアークエネルギーの時間的な変化を表すアークエネルギー特性を検出するアークエネルギー特性検出ステップと、前記半密閉容器の前記抵抗体を含む所定の領域における流体抵抗係数に対する圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して前記流体抵抗係数に対する前記圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める数値シミュレーションステップと、前記圧力センサが検出した前記半密閉容器の所定位置の圧力データに基づき圧力上昇のピーク値を求めるピーク値検出ステップと、前記ピーク値を与える前記特性曲線上の流体抵抗係数を検出することで前記流体抵抗係数を同定する同定ステップとをコンピューターに演算させることを特徴とする抵抗体の流体抵抗係数の推定プログラムにある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半密閉容器内にアーク放電を発生させた場合の発生アークのエネルギーおよびアーク放電に伴う圧力上昇を実測してアークエネルギー特性に基づく数値シミュレーションにより流体抵抗係数とアーク放電による圧力上昇のピーク値との関係を求め、この関係を前記圧力上昇のピーク値で同定することができる。この結果、アーク放電に伴う圧力上昇という過渡的な現象における推定対象の抵抗体の流体抵抗係数を容易かつ的確に求めることができる。
【００１５】
すなわち、本発明によれば、故障アーク発生時の実際の現象に近い状況下における多孔板等の抵抗体の流体抵抗係数を推定できるので、より正確かつ合理的な数値シミュレーションによる評価・予測が可能となり、スイッチギア等の電力機器の事故・故障等に対する安全性確保に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る抵抗体の流体抵抗係数の推定システムを示すブロック図である。
【図２】図１の示すシステムにおける系全体の流体抵抗係数と全体的な圧力上昇のピーク値との関係を示す特性図である。
【図３】図１に示すシステムにおける処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図１に示すシステムにおける容器内に推定対象の抵抗体である多孔板を設置した場合のアーク発生からの経過時間に対するアークエネルギー特性（ａ）および容器内の内部圧力上昇特性（ｂ）を示す特性図である。
【図５】図１に示すシステムにおける容器内に推定対象の抵抗体である多孔板を設置しない場合の、アークエネルギー特性（ａ）および内部圧力上昇特性（ｂ）を示す特性図である。
【図６】図１に示すシステムにおける多孔板部分の流体抵抗係数と全体的な圧力上昇のピーク値との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る抵抗体の流体抵抗係数の推定システムを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係る抵抗体の流体抵抗係数の推定システムは、実験装置Ｉと演算処理装置IIからなる。実験装置Ｉは所定のアーク放電を発生させる装置で、着脱可能な抵抗体である多孔板２を介して外部に連通されている開放管路１Ａを有する半密閉容器１と、半密閉容器１内に配設された相対向する一対の電極３Ａ，３Ｂおよび電源４からなるアーク発生手段と、半密閉容器１内の所定の位置の圧力を検出する圧力センサ５とを具備する。ここで、電源４と一方の電極３Ａとの間には電流計６が、電極３Ａ，３Ｂの間には電圧計７が接続してあり、それぞれアーク電流およびアーク電圧を測定し得るようになっている。電流計６および電圧計７が計測した電流および電圧のデータは演算処理手段IIに供給される。
【００１９】
演算処理手段IIは、演算処理部１０と２台のデータベース１１，１２を有している。データベース１１には圧力センサ５が検出する半密閉容器１内の圧力のデータとともに電流計６および電圧計７が計測した電流および電圧のデータが供給されて記憶される。データベース１２には演算処理部１０で実行する数値シミュレーションのためのパラメータ（後に詳述する）等が記憶されている。演算処理部１０は、データベース１１の記憶内容を参照し、アーク電流およびアーク電圧のデータに基づき両者の積であるアークエネルギーを演算するとともに、アークエネルギーの時間的な変化を表す積分プロファイルであるアークエネルギー特性を求める。すなわち、アーク発生手段で発生したアークエネルギー特性を検出するアークエネルギー特性検出手段として機能する。さらに、演算処理部１０は、半密閉容器を一つの系とした場合の系全体の流体抵抗係数に対する全体的な圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算して流体抵抗係数に対する圧力上昇のピーク値の特性曲線を求める数値シミュレーションを行う。かかる数値シミュレーションを半密閉容器１の開放管路１Ａに多孔板２を設置した場合と、設置しない場合の二つの状態ごとに行う。かかる数値シミュレーションにより図２に示す特性図を得る。この特性図のデータはデータベース１２に記憶される。図２の横軸には系全体の流体抵抗係数が複数（図２では７個）採ってあり、各流体抵抗係数は、圧力センサ５の出力データを処理して得る半密閉容器１内における全体的な圧力上昇のピーク値に基づき数値シミュレーションにより求める。かくして特定の系におけるアークの発生による圧力のピーク値に対する抵抗係数のプロファイルを求めることができる。かかる数値シミュレーションに用いる半密閉容器１のパラメータ等はデータベース１２に記憶されているのでこれを利用する。
【００２０】
図２に示す特性図（プロファイル）を用いれば、圧力上昇のピーク値を特定してやることにより、このピーク値を与える系におけるそのときの抵抗係数を求めることができる。ここで、本形態では、半密閉容器１の開放管路１Ａに多孔板２を設置した場合と、設置しない場合のそれぞれにおいて抵抗係数のプロファイルを求めているので、多孔板２を設置した場合のピーク値に対応する抵抗係数から、設置しない場合のピーク値に対応する抵抗係数を差し引くことで多孔板２の抵抗係数を求めることができる。
【００２１】
多孔板２を設置した場合と、設置しない場合の２種類の異なる状態のそれぞれにおける前記プロファイルを用いた各流体抵抗係数の同定処理およびそれぞれの場合で同定された流体抵抗係数の差の絶対値を演算して多孔板２の流体係数を演算する処理は、データベース１１，１２の記憶データを参照しつつ演算処理部１０で行う。
【００２２】
本形態の如く、開放管路１Ａを備え、その管路口に多孔板２等の抵抗体が設置された半密閉容器１を用いて、その内部でアーク放電を発生させた際の内部圧力上昇の様相は、次の通りである。すなわち、アークエネルギーがほぼ比例的に増加するアーク放電を発生し続けた場合に、振動成分を除いた全体的な圧力上昇の変化が上昇から下降に転じる時点が必ず存在し、この時点で振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値をとることになる。また、このような内部圧力上昇の様相については、多孔板２を含めた系全体の流体抵抗係数を仮定できれば、比較的簡易なモデルにより数値シミュレーションを行うことが可能である。したがって、本形態における数値シミュレーションは短い演算時間で所望の演算結果を得ることができる。
【００２３】
本形態は、かかる知見を踏まえ、図３のフローチャートに示すように、多孔板２の流体抵抗係数を推定することができる。すなわち、はじめに、開放管路１Ａを備え、その管路口に多孔板２を設置できる半密閉容器１内で、流体抵抗係数が未知の多孔板２を設置した状態でアーク放電を発生させ、その内部圧力上昇を測定する実験を行う。ここで、アーク放電においては、アークエネルギーがほぼ比例的に増加するものとし、また振動成分を除いた全体的な圧力上昇の変化が上昇から下降に転じる時点まで少なくとも継続するものとする。なお、アークエネルギーは、アーク放電の電流および電圧波形から導出可能である。この実験から、アークエネルギー特性と振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値を得ることができる。また、同様の方法により、多孔板等を設置しない状態でも実験を行い、このときのアークエネルギー特性と振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値を得ることができる。
【００２４】
次に、先の実験条件に基づき、開放管路のサイズ、半密閉容器の容積、アークエネルギー特性を入力データとして、系全体の流体抵抗係数をパラメータとした内部圧力上昇の数値シミュレーションを行う。多孔板等を設置した場合と設置しない場合とで、アークエネルギー特性が異なる場合には、各々について数値シミュレーションを行う。この数値シミュレーションから、あるアークエネルギー特性に対する、系全体の流体抵抗係数と振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値との関係を得ることができる。
【００２５】
最後に、多孔板等を設置した場合と設置しない場合のそれぞれについて、数値シミュレーションから得られた、系全体の流体抵抗係数と振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値との関係を用いて、実験から得られた、振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値に対応する系全体の流体抵抗係数を求める。多孔板等を設置した場合の系全体の流体抵抗係数から多孔板を設置しない場合のそれを差し引くことにより、多孔板等の流体抵抗係数を推定することができる。
【実施例】
【００２６】
ここで、本発明のさらに具体的な実施例について説明しておく。本実施例における半密閉容器１および電極３Ａ，３Ｂ等の諸元を表１に、推定対象の多孔板２の諸元を表２に示す。
【００２７】
【表１】
2014171337.tif 000003
【００２８】
【表２】
2014171337.tif 000004
【００２９】
はじめに、開放管路１Ａ（図１参照；以下同じ）に多孔板２を設置した状態で、アーク電流値を約１２．５ｋＡ、アーク発生時間を約０．１ｓに設定の上、電極３Ａ，３Ｂのギャップ間にアーク放電を発生させ、半密閉容器１の内部圧力上昇を測定した。また、開放管路１Ａに多孔板２を設置しない状態でも、同様に、アーク放電を発生させ、半密閉容器１の内部圧力上昇を測定した。
【００３０】
図４および図５は、実験により得られたアークエネルギーおよび内部圧力上昇の波形である。これらの結果より、図４および図５に示すように、多孔板２を設置した場合と、設置しない場合のそれぞれにおいて、アークエネルギー特性および振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値を同定することができる。
【００３１】
次に、気体の状態方程式とオイラーの運動方程式に基づいた比較的簡易なモデルによる数値シミュレーションを行う。数値シミュレーションでは、先の実験条件に基づき、開放管路１Ａのサイズ、半密閉容器１の容積、アークエネルギー特性を入力データとして、系全体の流体抵抗係数をパラメータとした内部圧力上昇の経時変化を求める。この経時変化の結果から、系全体の流体抵抗係数と振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値との関係（流体抵抗係数のプロファイル）を得ることができる。図２は、この関係について、多孔板２を設置した場合と、設置しない場合のそれぞれのアークエネルギー特性に対し、求めた結果である。
【００３２】
最後に、図２に示すように、多孔板を設置した場合と、設置しない場合のそれぞれについて、数値シミュレーションから得られた、系全体の流体抵抗係数と振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値との関係を用いて、実験から得られた、振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値に対応する系全体の流体抵抗係数を求める。本実施例において、多孔板２を設置した場合には、振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値は２５．３ｋＰａであり、これに対応する系全体の流体抵抗係数は８．８であった。同様に、多孔板２を設置しない場合には、振動成分を除いた全体的な圧力上昇のピーク値は８．６２ｋＰａであり、これに対応する系全体の流体抵抗係数は２．０であった。多孔板２を設置した場合の系全体の流体抵抗係数から多孔板２を設置しない場合のそれを差し引くと、多孔板２の流体抵抗係数は６．８と推定することができる。
【００３３】
＜他の実施の形態＞
上記実施の形態では、半密閉容器１を一つの系とした場合の系全体の流体抵抗係数に対する全体的な圧力上昇のピーク値の関係を利用して多孔板２の流体抵抗係数を求めた。このため、半密閉容器１に多孔板２を設置した場合と、そうでない場合とにおいて、それぞれ流体抵抗係数を求め、両者の差として目的の多孔板２の流体抵抗係数を求めたが、これに限るものではない。図６に示すように、多孔板２の部分の局所的な流体抵抗係数に対する全体的な圧力上昇のピーク値の関係を示す特性図を得ることができれば、アークエネルギーのピーク値の実測データに基づき、直接多孔板２の流体抵抗係数を求めることができる。
【００３４】
さらに詳言すると、本形態における演算処理部１０は、前記実施の形態と同様にアークエネルギーを演算するとともに、アークエネルギーの時間的な変化を表す積分プロファイルであるアークエネルギー特性を求める一方、半密閉容器１の多孔板２を含む局所的な領域における流体抵抗係数に対する全体的な圧力上昇のピーク値の関係を前記アークエネルギー特性に基づき数値シミュレーションにより演算する。かかる数値シミュレーションは、例えばＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）を適用することにより的確に実行し得る。かかる数値シミュレーションに必要な半密閉容器１のより詳細なパラメータはデータベース１２に予め記憶させてある。
【００３５】
かくして本形態では半密閉容器１の多孔板２を含む局所的な領域における流体抵抗係数に対する圧力上昇のピーク値の関係を示す図６の特性図が得られるので、実測したアークエネルギーのピーク値と図６の特性図とを利用すれば、所望の流体抵抗計数を直接求めることができる。
【００３６】
本形態における上述の数値シミュレーションは、演算量が膨大なものとなり、演算に時間を要するが、図６の特性図は、流体抵抗係数をより忠実に反映したものとすることができ、高精度に流体抵抗係数を求めることができる。
【００３７】
上記実施の形態では抵抗体として多孔板２を例示したが、勿論これに限定するものではない。開放管路１Ａを通過する流体（空気）に圧力損失を生起させる流体抵抗として機能し得るものであれば、それ以上の限定はない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、多孔板等を介して外部に連通している半密閉容器を有するスイッチギア等の電力機器の開発を行う産業分野において有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
Ｉ          実験装置、
II          演算処理手段、
１          半密閉容器、
１Ａ        開放管路
２          多孔板、
３Ａ，３Ｂ  電極、
５          圧力センサ、
６          電流計、
７          電圧計、
１０          演算処理部、
１１，１２    データベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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