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ポイント

? サイズ?重量においてメリットを有する新電力機器「限流遮断器」を開発。
? この限流遮断器により、直流kV?kA の電力を高速で切る（=遮断する）ことに成功。
? 本研究により、太陽光や風力を大量導入した新しい電力システムの実現が期待される。
? 電気を動力源とした電気自動車や電動航空機、電動船舶の普及拡大に大きく貢献する。
? ビッグデータや量子コンピュータを内包した大規模データセンターの実現に繋がる。

研究の背景

パリ协定2016が掲げる「抜本的な颁翱2削减」を达成するには、①再エネの大量导入と②最终エネルギーの电力化率向上が必须です。これらを実现する电力システムや电化机器の多くは、现在広く実用に供している「交流」ではなく、「直流」で运用されています。ここで、自然灾害や経年劣化などにより电力システムや电化机器が异常状态に陥ると、これらの内部には通常运用时の数十倍以上にも达する大电力が発生します。これは、大规模故障や火灾の原因となるため、电力を安全に运用するためにはこの异常な大电力を速やかに遮断する必要があります。

このように电力の安全运用には、既に普及している交流だけでなく、これから急激な需要増を迎える直流の电力も遮断できる「汎用的な安全装置（=遮断器）」が必须です。しかし交流に比して直流の遮断は剧的に难しいため、汎用的な遮断器は长年开発できておらず、①②の実现を阻む大きな障害となっています。

今后の展开

この遮断器では、ヒューズにより異常な大電力を迅速かつ自動で検知し抑制（=限流）することで、通常運用時の数十倍以上にも達する大電力の発生を、未然に防ぐことが可能です。これにより、異常な大電力通電に耐えるための余剰設計を緩和することができるため、電力システムや電化機器の全体サイズ?重量を大幅に削減しつつ、電力システムや電化機器の安全性と堅牢性を著しく改善することが可能になります。そのため本研究は、太陽光や風力といった再生可能エネルギーが大量導入された新しい電力システムや、電気を動力源とする電動航空機や電動船舶、さらにはビッグデータや量子コンピュータを内包した大規模データセンターの実現を加速させ、カーボンニュートラルやIoT、Beyond 5G/6G といった未来社会の実現に大きく貢献できると考えられます。

论文情报

参考文献

(1) S. Zen, Y. Inada, W. Ohnishi, Y. Fukai, N. Takayasu, M. Maeyama, and Y. Yamano: “Prototype Current-Limiting Hybrid DC Circuit Breaker Incorporating a Fuse and a Semiconductor Device,” IEEE Trans. Power Del., Vol. 36 pp. 2231-2233 (2021)
(2) W. Ohnishi, Y. Inada, S. Zen, R. Sasaki, Y. Takada, Y. Miyaoka, K. Tsukamoto, and Y. Yamano: “Proofof-Concept of a Fuse-Semiconductor Hybrid Circuit Breaker with a Fast Fuse Exchanger,” IEEE Trans. Power Del., Vol. 38 pp. 937-946 (2023)
(3) Y. Inada, Y. Yamano, M. Maeyama, S. Zen, and W. Ohnishi, “Current interruption device and current interruption method,” 2020/09/15. PCT/JP2020/034978. 2021/03/25. WO 2021/054338 (2021)

用语解説

*1 遮断：電力（電流）を切ること。
*2 再生可能エネルギー：太陽光や風力、水力、地熱といった自然界に常に存在するエネルギーのこと。石炭や石油、天然ガスなどは特定の場所にしか存在しない限りあるエネルギーでCO2 を排出する一方、再生可能エネルギーは、「どこにでも存在する」「枯渇しない」「CO2を排出しない（増加させない）」といった特徴がある。
*3 電力化率：石炭?石油?天然ガス?水力?原子力などの1次エネルギー総供給量のうち発電に用いられるエネルギ
ーの比率。
*4 限流：通常運用時の数十倍以上にも達する大電力（大電流）を抑制すること。
*5 直流?交流の電力：直流の電力は、流れる向きと大きさが変化しない一方、交流の電力は流れる向きと大きさが周期的に変化する（東日本では1秒間に50回、西日本では1秒間に60回）。よって、交流には電力が0となる時刻が存在するため、電力はその時刻で遮断される。他方、直流には電力が0となる時刻が存在しないため、遮断は困難となる。
*6 再閉路：電力（電流）の遮断後、電力の供給を再開すること。

问い合わせ先

＜研究に関して＞
埼玉大学大学院理工学研究科
稲田 優貴（イナダ ユウキ）
罢贰尝：048-858-3478
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名古屋大学大学院工学研究科
兒玉 直人（コダマ ナオト）
罢贰尝：052-789-3635
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青山学院大学理工学部电気电子工学科
全 俊豪（ゼン シュンゴウ）
罢贰尝：042-759-6253
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东京大学大学院工学系研究科
大西 亘（オオニシ ワタル）
罢贰尝：03-5841-6791
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金沢大学理工研究域电子情报通信学系
中野 裕介（ナカノ ユウスケ）
罢贰尝：076-264-6318
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＜报道対応に関して＞
埼玉大学 総務部 広報渉外課
罢贰尝：048-858-3932
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名古屋大学 総務部 広報課
罢贰尝：052-558-9735
别-尘补颈濒：苍耻冲谤别蝉别补谤肠丑蔼迟.尘补颈濒.苍补驳辞测补-耻.补肠.箩辫

青山学院大学 政策?企画部 大学広報課
罢贰尝：03-3409-8159
别-尘补颈濒：补驳耻-办辞耻丑辞耻蔼补辞测补尘补驳补办耻颈苍.箩辫

金沢大学 理工系事務部総務課総務係 広報担当
罢贰尝：076-234-6821
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