気流発生装置
【課題】誘電体バリア放電による気流誘起現象により、自由空間に気流を噴出することができる気流発生装置を提供する。
【解決手段】実施形態の気流発生装置１０は、表面が誘電体６２で被覆された棒状の導電体６１からなる第１の電極６０と、第１の電極６０と平行に配設され、第１の電極６０の導電体６１と断面形状が異なる棒状の導電体３１からなる第２の電極３０と、第１の電極６０と第２の電極３０との間に電圧を印加可能な放電用電源４０とを備える。第１の電極６０と第２の電極３０との間における誘電体バリア放電により、所定の方向に気流を噴出し、第１の電極６０および第２の電極３０のうち、気流の噴出方向側に位置する電極の断面が、気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状に形成されている。
【解決手段】実施形態の気流発生装置１０は、表面が誘電体６２で被覆された棒状の導電体６１からなる第１の電極６０と、第１の電極６０と平行に配設され、第１の電極６０の導電体６１と断面形状が異なる棒状の導電体３１からなる第２の電極３０と、第１の電極６０と第２の電極３０との間に電圧を印加可能な放電用電源４０とを備える。第１の電極６０と第２の電極３０との間における誘電体バリア放電により、所定の方向に気流を噴出し、第１の電極６０および第２の電極３０のうち、気流の噴出方向側に位置する電極の断面が、気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電の作用により気流を発生させる気流発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電により気流が誘起される現象は、イオン風と呼ばれ、その原理と応用については様々な分野で従来から研究されている（例えば、非特許文献１参照。）。このイオン風は、例えば、コロナ放電によって生成されたイオンが、対向電極に引かれて移動する途中で空気分子と衝突して空気分子に一方方向の運動量を与え、空気の流れを誘起することで発生する（例えば、非特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】電気学会論文誌第９７巻 第５号（１９７７年），ｐ２５９−ｐ２６６
【非特許文献２】放電ハンドブック、社団法人電気学会、ｐ８０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の放電による気流発生法は、対向した電極間に気流を誘起するものであり、自由空間に気流を噴出する構成を備える気流発生装置はなかった。また、コロナ放電による気流発生法では、コロナ放電で発生するイオン数が少ないので、体積流量や速度の大きな気流を誘起することはできなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、誘電体バリア放電による気流誘起現象により、自由空間に気流を噴出することができる気流発生装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の気流発生装置は、表面が誘電体で被覆された棒状の導電体からなる第１の電極と、前記第１の電極と平行に配設され、前記第１の電極の導電体と断面形状が異なる棒状の導電体からなる第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加可能な電圧印加機構とを備える。この気流発生装置は、前記第１の電極と前記第２の電極との間における誘電体バリア放電により、所定の方向に気流を噴出し、前記第１の電極および前記第２の電極のうち、気流の噴出方向側に位置する電極の断面が、気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状に形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の気流発生装置によれば、誘電体バリア放電による気流誘起現象により、自由空間に気流を噴出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態の気流発生装置を模式的に示した斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の気流発生装置の他の例の断面を模式的に示した図である。
【図４】第１の実施の形態の気流発生装置の他の例の断面を模式的に示した図である。
【図５】第２の実施の形態の気流発生装置の断面を模式的に示した図である。
【図６】第２の実施の形態の気流発生装置の他の一例の断面を模式的に示した図である。
【図７】第３の実施の形態の気流発生装置を模式的に示した斜視図である。
【図８】複数の気流発生装置を所定の形態に配列した断面を模式的に示した図である。
【図９】複数の気流発生装置を所定の形態に配列した断面を模式的に示した図である。
【図１０】複数の気流発生装置を所定の形態に配列した断面を模式的に示した図である。
【図１１】気流発生装置によって噴出される気流を可視化した画像である。
【図１２】噴出された気流の推力の測定方法を説明するための図である。
【図１３】噴出された気流の推力の測定方法を説明するための図である。
【図１４】測定された気流の推力の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の気流発生装置１０を模式的に示した斜視図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、気流発生装置１０は、第１の電極２０と、第２の電極３０と、第１の電極２０と第２の電極３０との間に電圧を印加する放電用電源４０とから主に構成されている。
【００１２】
第１の電極２０は、表面が誘電体２１で被覆された円柱状の導電体２２で構成される。また、第１の電極２０は、公知な導電性の材料で構成され、気流発生装置１０が使用される環境に応じて、公知な導電性の材料から適宜に第１の電極２０を構成する材料が選択される。誘電体２１は、公知な固体の誘電材料で構成される。誘電体２１を構成する材料として具体的には、電気的絶縁材料である、アルミナやガラスなどの無機絶縁物、ポリイミド、ガラスエポキシ、ゴムなどの有機絶縁物などが挙げられるが、これらに限られるものではなく、気流発生装置１０が使用される環境下において適宜に選択される。
【００１３】
第２の電極３０は、第１の電極２０の導電体２２と断面形状が異なる円柱状の導電体３１で構成され、空隙を設けて第１の電極２０と平行に配設されている。なお、図１に示した一例では、導電体３１がコ字状に構成されているが、少なくとも第１の電極２０と平行に位置する部分を有している。また、図２に示すように、第２の電極３０の導電体３１は、第１の電極２０の導電体２２よりも直径の小さい柱体で構成されている。また、第２の電極３０は、第１の電極２０と同様の材料で構成される。なお、第２の電極３０を第１の電極２０に当接させて配設してもよい。また、導電体３１の表面を誘電体で被覆して第２の電極３０を構成してもよい。
【００１４】
ここで、第１の電極２０の導電体２２や第２の電極３０の導電体３１は、柱体に限らず、筒体であってもよい。また、導電体３１の直径は、導電体２２の直径よりも大きくてもよい。さらに、導電体２２および導電体３１の断面形状は、円形に限らず、例えば楕円、矩形、多角形などの形状で構成されてもよく、また、導電体２２および／または導電体３１を薄板などで構成してもよい。また、第１の電極２０および第２の電極３０が、それぞれ面対称な形状で形成され、対称面を共有するように構成されてもよい。すなわち、第１の電極２０の導電体２２と第２の電極３０の導電体３１とを構成する棒状の導電体の断面形状がそれぞれ異なればよい。
【００１５】
放電用電源４０は、電圧印加機構として機能し、第１の電極２０と第２の電極３０との間に、ケーブル４１を介して電圧を印加するものである。放電用電源４０からの出力電圧は、例えば、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性（交番電圧））や交流状（正弦波、断続正弦波）の波形を有する出力電圧などである。具体的には、例えば、放電用電源４０は高周波電源装置などで構成される。なお、誘電体バリア放電において、第１の電極２０と第２の電極３０との間に直流電圧を印加すると、放電の進展とともに誘電体表面に電荷が蓄積して第１の電極２０と第２の電極３０との間の電界が緩和され、最終的には電界が空間の電離を維持できなくなり、放電が停止する。したがって、誘電体表面に蓄電された電荷を除去することができる、パルス状の正負の両極性電圧である交番電圧や交流電圧を第１の電極２０と第２の電極３０との間に印加することが好ましい。
【００１６】
次に、気流発生装置１０の作用について説明する。
【００１７】
放電用電源４０から第１の電極２０と第２の電極３０との間に電圧が印加され、一定の閾値以上の電位差となると、第１の電極２０と第２の電極３０との間に誘電体バリア放電５０が起こり、この誘電体バリア放電５０に伴って放電プラズマが生成される。ここで、第１の電極２０の導電体２２は誘電体２１に被覆され、すなわち、第１の電極２０の導電体２２と第２の電極３０の導電体３１との間に誘電体２１を介在させているので、高温下や含塵環境下においてもアーク放電にはいたらず、安定に維持することが可能な誘電体バリア放電５０が生じる。また、誘電体バリア放電５０は、第１の電極２０と第２の電極３０との間に、それぞれの電極に対してほぼ垂直方向に生じる。図１および図２に示すように、この誘電体バリア放電５０によって、第１の電極２０および第２の電極３０に垂直な一方の方向に気流５５が噴出される。なお、ここでは、第１の電極２０および第２の電極３０にほぼ垂直で、第２の電極３０から第１の電極２０に向かう方向に気流５５が噴出される一例を示している。この場合、第１の電極２０と第２の電極３０との間で生じた気流５５は、第１の電極２０の表面に沿って第１の電極２０にほぼ垂直な方向に噴出する。
【００１８】
ここで、噴出する気流５５の電極長手方向の幅は、第１の電極２０の導電体２２と第２の電極３０の導電体３１における長手方向の長さに依存する。すなわち、図１に示すように、第２の電極３０の導電体３１の長手方向の長さが、第１の電極２０の導電体２２の長手方向の長さよりも短い場合には、噴出する気流５５の電極長手方向の幅は、第２の電極３０の導電体３１の長さとほぼ同程度となる。一方、第２の電極３０の導電体３１の長手方向の長さが、第１の電極２０の導電体２２の長手方向の長さよりも長い場合には、噴出する気流５５の電極長手方向の幅は、第１の電極２０の導電体２２の長さとほぼ同程度となる。上記したように、噴出する気流５５の電極長手方向の幅は、第１の電極２０の導電体２２と第２の電極３０の導電体３１における長手方向の長さに依存するので、例えば、図１に示した気流発生装置１０において、長手方向にわたって幅広く気流５５を発生させたい場合には、第２の電極３０における第１の電極２０と平行な部分の長手方向の長さを長くすることで対応可能となる。なお、噴出する気流５５は、下流に流れるとともに広がるので、ここでいう気流５５の電極長手方向の幅とは、気流５５噴出時における電極長手方向の幅を意味する。
【００１９】
上記したように、第１の実施の形態の気流発生装置１０によれば、表面が誘電体２１で被覆された棒状の導電体２２からなる第１の電極２０と、第１の電極２０と平行に配設され、第１の電極２０の導電体２２と断面形状が異なる棒状の導電体３１からなる第２の電極３０との間に電圧を印加し、誘電体バリア放電を生じさせることで、それぞれの電極に対してほぼ垂直方向に気流を噴出することができる。
【００２０】
なお、噴出する気流５５の流動形態は、第１の電極２０の形態に依存する。ここで、第１の電極２０とは異なる形態を有する第１の電極を備えた第１の実施の形態の気流発生装置１０の他の例を示す。図３および図４は、第１の実施の形態の気流発生装置１０の他の例の断面を模式的に示した図である。
【００２１】
図３に示す気流発生装置１０の他の一例では、第１の電極６０は、断面が気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状に形成された棒状の導電体６１と、この導電体６１の表面を被覆する誘電体６２とから構成されている。誘電体６２は、導電体６１の形状に沿って表面を被覆しているので、第１の電極６０の断面も気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状となる。また、第２の電極３０の断面の直径方向の延長上に、楕円の長軸が位置するように第１の電極６０が配置されている。なお、第１の電極６０の導電体６１の断面は、第１の電極６０の断面が気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状を有していれば、楕円形状に限らず、円形、矩形などの形状でもよい。
【００２２】
図３に示すように、この誘電体バリア放電６５によって、第１の電極６０および第２の電極３０にほぼ垂直な一方の方向に気流７０が噴出される。ここでは、第１の電極６０および第２の電極３０にほぼ垂直で、第２の電極３０から第１の電極６０に向かう方向に気流７０が噴出される一例を示している。この場合、第１の電極６０と第２の電極３０との間で生じた気流７０は、第１の電極６０の楕円形状の表面に沿って第１の電極６０にほぼ垂直な方向に噴出する。
【００２３】
このように、第１の電極６０の断面を楕円形状にすることで、第１の電極６０において気流７０の流れの妨げることなく、効率よく気流７０を噴出することができることができる。
【００２４】
また、図４に示す気流発生装置１０の他の一例では、第１の電極８０は、断面が気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状に形成された棒状の導電体８１と、断面が気流の噴出方向に徐々に広がり、端部が曲面を有し、かつ第２の電極３０に対向する側が鋭角となる形状に導電体８１の表面を被覆する誘電体８２とから構成されている。すなわち、第１の電極８０の断面は、気流の噴出方向に徐々に広がり、端部が曲面を有し、かつ第２の電極３０に対向する側が鋭角となる形状となる。また、第２の電極３０の断面の直径方向の延長上に、導電体８１における楕円の長軸が位置するように第１の電極８０が配置されている。なお、第１の電極８０の導電体８１の断面は、第１の電極８０の断面が、気流の噴出方向に徐々に広がり、端部が曲面を有し、かつ第２の電極３０に対向する側が鋭角となる形状を有していれば、楕円形状に限らず、円形、矩形などの形状でもよい。
【００２５】
図４に示すように、この誘電体バリア放電８５によって、第１の電極８０および第２の電極３０にほぼ垂直な一方の方向に気流９０が噴出される。ここでは、第１の電極８０および第２の電極３０にほぼ垂直で、第２の電極３０から第１の電極８０に向かう方向に気流９０が噴出される一例を示している。この場合、第１の電極８０と第２の電極３０との間で生じた気流９０は、第１の電極８０の表面に沿って流れ、噴出方向に徐々に広がり、第１の電極８０にほぼ垂直な方向に噴出する。
【００２６】
このように、第１の電極８０の断面を、気流の噴出方向に徐々に広がり、端部が曲面を有し、かつ第２の電極３０に対向する側が鋭角となる形状にすることで、第１の電極８０において気流９０の流れの妨げることなく、効率よく気流９０を噴出することができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態の気流発生装置１００の断面を模式的に示した図である。また、図６は、第２の実施の形態の気流発生装置１００の他の一例の断面を模式的に示した図である。なお、第１の実施の形態の気流発生装置１０の構成と同一部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。
【００２８】
図５に示すように、気流発生装置１００は、第１の電極２０と、２つの第２の電極３０と、第１の電極２０と第２の電極３０との間に電圧を印加する放電用電源４０とから主に構成されている。この気流発生装置１００は、第１の実施の形態の気流発生装置１０において、第１の電極２０と平行に第２の電極３０を複数配置した構成となっている。また、各第２の電極３０は、第１の電極２０から等しい距離に配設され、すなわち、第１の電極２０の同一の同心円上に配設されている。なお、配置される第２の電極３０は、２つに限られるものではなく、適宜に２つ以上の第２の電極３０を配置してもよい。また、各第２の電極３０は、それぞれケーブル４１を介して放電用電源４０に接続されている。
【００２９】
次に、気流発生装置１００の作用について説明する。
【００３０】
放電用電源４０から第１の電極２０と各第２の電極３０との間に電圧が印加され、一定の閾値以上の電位差となると、第１の電極２０と各第２の電極３０との間に誘電体バリア放電５０が起こり、この誘電体バリア放電５０に伴って放電プラズマが生成される。また、誘電体バリア放電５０は、第１の電極２０と各第２の電極３０との間に、それぞれの電極に対してほぼ垂直方向に生じる。なお、ここでは、誘電体バリア放電５０によって、第１の電極２０および第２の電極３０にほぼ垂直で、第１の電極２０に向かう方向に気流１１０が噴出される一例を示している。この場合、気流１１０は、一方の第２の電極３０と第１の電極２０との間に発生した気流と、他方の第２の電極３０と第１の電極２０との間に発生した気流とが合流した気流である。
【００３１】
このように、複数の第２の電極３０を設けることで、気流１１０の厚さ方向への広がり、すなわち、図５の断面において、第１の電極２０の下流における上下方向の気流１１０の広がりを促進させることができる。また、各第２の電極３０の配設位置を変更することで、気流１１０の噴出方向を調整することが可能となる。
【００３２】
また、図６に示す第２の実施の形態の気流発生装置１００の他の一例では、第１の実施の形態の気流発生装置１０おける、第１の電極２０と平行に配置された第２の電極３０を、第１の電極２０との距離を一定に維持しながら、その配設位置を変更可能（図６のＸ方向に位置を変更可能）に構成している。
【００３３】
このように、第２の電極３０の配設位置を変更可能に設けることで、任意に気流１２５の噴出方向を変更することができる。また、第２の電極３０は、第１の電極２０との距離を一定に維持しながら配設位置を変更することができるので、一定の印加電圧を負荷した場合には、噴出方向の異なる一定の噴出速度を有する気流１２５を発生させることができる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
図７は、第３の実施の形態の気流発生装置２００を模式的に示した斜視図である。なお、第１の実施の形態の気流発生装置１０の構成と同一部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。
【００３５】
図７に示すように、気流発生装置２００は、第１の電極２１０と、第２の電極２２０と、ケーブル４１を介して第１の電極２１０と第２の電極２２０との間に電圧を印加する放電用電源４０とから主に構成されている。
【００３６】
第１の電極２１０は、球状の導電体２１１の表面を、少なくとも一端面２１３が曲面で、かつ円柱状になるように誘電体２１２で被覆して構成されている。
【００３７】
第２の電極２２０は、少なくとも一端面２２２が曲面で形成された、第１の電極２１０の導電体２１１と断面形状が異なる導電体２２１で構成され、所定の空隙を設けて一端面２２２を第１の電極２１０の一端面２１３に対向させて配設されている。なお、第２の電極２２０を第１の電極２１０に当接させて配設してもよい。さらに、導電体２２１の表面を誘電体で被覆して第２の電極２２０を構成してもよい。この場合、第１の電極２１０と対向する側における第２の電極２２０の導電体２２１の端面は曲面で形成されることが好ましい。
【００３８】
ここで、第１の電極２１０の導電体２１１として、球状の形状を有するものを一例に挙げているが、特に形状は限定されるものではなく、例えば、棒状などであってもよい。また、第２の電極２２０の導電体２２１において、表面が誘電体で被覆される場合には、導電体２１１と同様に、導電体２２１の形状は特に限定されるものではない。
【００３９】
なお、第１の電極２１０および第２の電極２２０を構成する材料は、第１の実施の形態の気流発生装置１０における第１の電極２０および第２の電極３０材料と同様である。
【００４０】
次に、気流発生装置２００の作用について説明する。
【００４１】
放電用電源４０から第１の電極２１０と第２の電極２２０との間に電圧が印加され、一定の閾値以上の電位差となると、第１の電極２１０の一端面２１３と第２の電極２２０の一端面２２２との間に誘電体バリア放電２３０が起こり、この誘電体バリア放電２３０に伴って放電プラズマが生成される。なお、ここでは、誘電体バリア放電２３０によって、第２の電極２２０から第１の電極２１０に向かう方向に気流２４０が噴出される一例を示している。この場合、気流２４０は、第１の電極２１０の一端面２１３および側面に沿って流れ、第１の電極２１０の下流においては、中空の筒体状の流れが形成される。なお、第１の電極２１０の一端面２１３の曲率半径によっては、一端面２１３に沿って流れた後、側面に沿わずに放射状に広がる流れを形成する場合もある。
【００４２】
第３の実施の形態の気流発生装置２００によれば、曲面に形成された一端面どうしを対向させて、第１の電極２１０と第２の電極２２０と配設することで、第１の電極２１０において気流２４０の流れの妨げることなく、効率よく気流２４０を噴出することができる。また、第１の電極２１０の一端面２１３における曲率半径を変更することで、第１の電極２１０に沿う流れや、一端面２１３に沿って流れた後、放射状に広がる流れなどを形成することができる。
【００４３】
（気流発生装置の配列形態例）
上記した本発明の気流発生装置は、単体でも使用することはできるが、複数の気流発生装置を所定の形態に配列して使用してもよい。そこで、ここでは、気流発生装置の配列形態について例を挙げて、図８〜図１０を参照して説明する。なお、気流発生装置の配列形態は、これらの形態に限られるものではなく、適宜に用途に応じて形態を変更することができる。
【００４４】
図８〜図１０は、複数の気流発生装置１０を所定の形態に配列した断面を模式的に示した図である。なお、ここでは、図１に示した第１の実施の形態に係る気流発生装置１０を用いて、配列例を示しているが、他の実施の形態に係る気流発生装置においても同様に配列して使用することができる。
【００４５】
図８に示すように、所定の間隔をおいて、縦方向（気流の発生方向に対して垂直な方向）に複数の気流発生装置１０を配設してもよい。例えば、ダクトの断面にわたって気流発生装置１０をこのように配設することで、ダクト断面にわたって均一な気流を発生させることができる。
【００４６】
また、図９に示すように、所定の間隔をおいて、縦方向（気流の発生方向に対して垂直な方向）に複数の気流発生装置１０を配設し、さらに、これらの気流発生装置１０における気流の噴出方向に所定の間隔をおいて、これらの気流発生装置１０と千鳥配列となるように、複数の気流発生装置１０を配設してもよい。例えば、ダクトの断面にわたって気流発生装置１０をこのように配設することで、ダクト断面にわたってより均一な気流を発生させることができる。
【００４７】
また、図１０に示すように、縦方向（気流の発生方向に対して垂直な方向）に複数の気流発生装置１０を配設し、さらに、これらの気流発生装置１０における気流の噴出方向に所定の間隔をおいて、これらの気流発生装置１０の配置方向から９０度回転させた向きに、すなわち、これらの気流発生装置１０の長手方向に対して、長手方向が垂直となる配置方向（格子状）になるように、複数の気流発生装置１０を配設してもよい。例えば、ダクトの断面にわたって気流発生装置１０をこのように配設することで、ダクト断面にわたってより均一な気流を発生させることができる。
【００４８】
（実施例）
次に、以下に本発明の実施例について説明する。
【００４９】
ここでは、本発明に係る気流発生装置によって噴出される気流の可視化を行った。さらに、本発明に係る気流発生装置から噴出された気流の推力（Thrust）を測定した。
【００５０】
図１１は、気流発生装置によって噴出される気流５５を可視化した画像である。図１２および図１３は、噴出された気流５５の推力の測定方法を説明するための図である。図１４は、測定された気流５５の推力の結果を示す図である。なお、ここでは、図１に示した第１の実施の形態に係る気流発生装置１０を用いて、気流の可視化や気流の推力の測定を行った。
【００５１】
図１１に示すように、第１の電極２０の近傍に配設された線香３００の煙３０１を流引させて気流５５を可視化することで、第１の電極２０と第２の電極３０との間に起こった誘電体バリア放電５０によって発生した気流が、第１の電極２０の長手方向にほぼ垂直な方向に噴出していることがわかった。なお、この可視化画像は、後述する気流の推力の測定に用いる気流発生装置１０を用いて、放電用電源４０から印加する電圧の周波数を３ｋＨｚとし、電力を３Ｗとしたときの画像である。
【００５２】
次に、噴出された気流の推力の測定方法について説明する。
【００５３】
図１２および図１３に示すように、気流５５が噴出される方向に、第１の電極２０から５ｍｍの間隔をあけて推力測定用振り子４００が配設されている。この推力測定用振り子４００は、気流５５を衝突させる衝突板４１０と、一端に衝突板４１０が固定され、他端が図示しない支点で回動可能に固定された支持部材４１１とで構成されている。また、推力測定用振り子４００は、支持部材４１１が支点で回動可能に固定されているので、衝突板４１０に気流５５を衝突させた際、推力測定用振り子４００は、上記した支点を中心に気流５５の噴出方向に移動することができる。
【００５４】
ここで、第１の電極２０の導電体２２には、タングステンからなる直径が１．０ｍｍの棒状電極を用い、第２の電極３０の導電体３１には、ステンレス鋼からなる直径が１.０ｍｍの棒状電極を用いた。また、第２の電極３０において、第１の電極２０と平行となる部分の長さを３０ｍｍとした。第１の電極２０において、導電体２２を被覆する誘電体２１には、ガラスを用い、その被覆厚さを１．１ｍｍとした。また、推力測定用振り子４００を構成する衝突板４１０は、プラスチックからなる縦（Ｌ）が２０ｍｍ、横（Ｍ）が４０ｍｍ、厚さ（ｔ）が０．５ｍｍの板を使用した。なお、推力測定用振り子４００の重さは９.８ｍＮである。また、支持部材４１１は、ステンレス鋼からなる直径が１．０ｍｍの棒で構成され、その長さを１２５ｍｍとした。
【００５５】
また、図１３に示すように、気流５５が衝突板４１０に衝突し、推力測定用振り子４００が振れ角θで振れた場合、次の式（１）の関係が成立する。
ｄ ＝ Ｌ・ｔａｎθ …式（１）
ここで、ｄは、気流５５の噴出方向への衝突板４１０の移動距離である。
【００５６】
一方、推力測定用振り子４００の重さをＷ、気流の推力をＦとすれば、力の釣り合いから次の式（２）が成立する。
Ｆ ＝ Ｗ・ｔａｎθ …式（２）
【００５７】
上記した式（１）、式（２）および測定されたｄを用いて、気流の推力Ｆを求めることができる。
【００５８】
本実施例では、気流の推力は、放電用電源４０から印加する電圧の周波数を、１１、１４、１６ｋＨｚとし、それぞれ負荷電力（Ｗ）を変化させて測定した。
【００５９】
図１４に示すように、噴出される気流５５によって推力が発生し、負荷電力の増加に伴って、気流の推力が増加していることがわかった。
【００６０】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…気流発生装置、２０…第１の電極、２１…誘電体、２２…導電体、３０…第２の電極、３１…導電体、４０…放電用電源、４１…ケーブル、５０…誘電体バリア放電、５５…気流。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電の作用により気流を発生させる気流発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電により気流が誘起される現象は、イオン風と呼ばれ、その原理と応用については様々な分野で従来から研究されている（例えば、非特許文献１参照。）。このイオン風は、例えば、コロナ放電によって生成されたイオンが、対向電極に引かれて移動する途中で空気分子と衝突して空気分子に一方方向の運動量を与え、空気の流れを誘起することで発生する（例えば、非特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】電気学会論文誌第９７巻 第５号（１９７７年），ｐ２５９−ｐ２６６
【非特許文献２】放電ハンドブック、社団法人電気学会、ｐ８０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の放電による気流発生法は、対向した電極間に気流を誘起するものであり、自由空間に気流を噴出する構成を備える気流発生装置はなかった。また、コロナ放電による気流発生法では、コロナ放電で発生するイオン数が少ないので、体積流量や速度の大きな気流を誘起することはできなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、誘電体バリア放電による気流誘起現象により、自由空間に気流を噴出することができる気流発生装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の気流発生装置は、表面が誘電体で被覆された棒状の導電体からなる第１の電極と、前記第１の電極と平行に配設され、前記第１の電極の導電体と断面形状が異なる棒状の導電体からなる第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加可能な電圧印加機構とを備える。この気流発生装置は、前記第１の電極と前記第２の電極との間における誘電体バリア放電により、所定の方向に気流を噴出し、前記第１の電極および前記第２の電極のうち、気流の噴出方向側に位置する電極の断面が、気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状に形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の気流発生装置によれば、誘電体バリア放電による気流誘起現象により、自由空間に気流を噴出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態の気流発生装置を模式的に示した斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の気流発生装置の他の例の断面を模式的に示した図である。
【図４】第１の実施の形態の気流発生装置の他の例の断面を模式的に示した図である。
【図５】第２の実施の形態の気流発生装置の断面を模式的に示した図である。
【図６】第２の実施の形態の気流発生装置の他の一例の断面を模式的に示した図である。
【図７】第３の実施の形態の気流発生装置を模式的に示した斜視図である。
【図８】複数の気流発生装置を所定の形態に配列した断面を模式的に示した図である。
【図９】複数の気流発生装置を所定の形態に配列した断面を模式的に示した図である。
【図１０】複数の気流発生装置を所定の形態に配列した断面を模式的に示した図である。
【図１１】気流発生装置によって噴出される気流を可視化した画像である。
【図１２】噴出された気流の推力の測定方法を説明するための図である。
【図１３】噴出された気流の推力の測定方法を説明するための図である。
【図１４】測定された気流の推力の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の気流発生装置１０を模式的に示した斜視図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、気流発生装置１０は、第１の電極２０と、第２の電極３０と、第１の電極２０と第２の電極３０との間に電圧を印加する放電用電源４０とから主に構成されている。
【００１２】
第１の電極２０は、表面が誘電体２１で被覆された円柱状の導電体２２で構成される。また、第１の電極２０は、公知な導電性の材料で構成され、気流発生装置１０が使用される環境に応じて、公知な導電性の材料から適宜に第１の電極２０を構成する材料が選択される。誘電体２１は、公知な固体の誘電材料で構成される。誘電体２１を構成する材料として具体的には、電気的絶縁材料である、アルミナやガラスなどの無機絶縁物、ポリイミド、ガラスエポキシ、ゴムなどの有機絶縁物などが挙げられるが、これらに限られるものではなく、気流発生装置１０が使用される環境下において適宜に選択される。
【００１３】
第２の電極３０は、第１の電極２０の導電体２２と断面形状が異なる円柱状の導電体３１で構成され、空隙を設けて第１の電極２０と平行に配設されている。なお、図１に示した一例では、導電体３１がコ字状に構成されているが、少なくとも第１の電極２０と平行に位置する部分を有している。また、図２に示すように、第２の電極３０の導電体３１は、第１の電極２０の導電体２２よりも直径の小さい柱体で構成されている。また、第２の電極３０は、第１の電極２０と同様の材料で構成される。なお、第２の電極３０を第１の電極２０に当接させて配設してもよい。また、導電体３１の表面を誘電体で被覆して第２の電極３０を構成してもよい。
【００１４】
ここで、第１の電極２０の導電体２２や第２の電極３０の導電体３１は、柱体に限らず、筒体であってもよい。また、導電体３１の直径は、導電体２２の直径よりも大きくてもよい。さらに、導電体２２および導電体３１の断面形状は、円形に限らず、例えば楕円、矩形、多角形などの形状で構成されてもよく、また、導電体２２および／または導電体３１を薄板などで構成してもよい。また、第１の電極２０および第２の電極３０が、それぞれ面対称な形状で形成され、対称面を共有するように構成されてもよい。すなわち、第１の電極２０の導電体２２と第２の電極３０の導電体３１とを構成する棒状の導電体の断面形状がそれぞれ異なればよい。
【００１５】
放電用電源４０は、電圧印加機構として機能し、第１の電極２０と第２の電極３０との間に、ケーブル４１を介して電圧を印加するものである。放電用電源４０からの出力電圧は、例えば、パルス状（正極性、負極性、正負の両極性（交番電圧））や交流状（正弦波、断続正弦波）の波形を有する出力電圧などである。具体的には、例えば、放電用電源４０は高周波電源装置などで構成される。なお、誘電体バリア放電において、第１の電極２０と第２の電極３０との間に直流電圧を印加すると、放電の進展とともに誘電体表面に電荷が蓄積して第１の電極２０と第２の電極３０との間の電界が緩和され、最終的には電界が空間の電離を維持できなくなり、放電が停止する。したがって、誘電体表面に蓄電された電荷を除去することができる、パルス状の正負の両極性電圧である交番電圧や交流電圧を第１の電極２０と第２の電極３０との間に印加することが好ましい。
【００１６】
次に、気流発生装置１０の作用について説明する。
【００１７】
放電用電源４０から第１の電極２０と第２の電極３０との間に電圧が印加され、一定の閾値以上の電位差となると、第１の電極２０と第２の電極３０との間に誘電体バリア放電５０が起こり、この誘電体バリア放電５０に伴って放電プラズマが生成される。ここで、第１の電極２０の導電体２２は誘電体２１に被覆され、すなわち、第１の電極２０の導電体２２と第２の電極３０の導電体３１との間に誘電体２１を介在させているので、高温下や含塵環境下においてもアーク放電にはいたらず、安定に維持することが可能な誘電体バリア放電５０が生じる。また、誘電体バリア放電５０は、第１の電極２０と第２の電極３０との間に、それぞれの電極に対してほぼ垂直方向に生じる。図１および図２に示すように、この誘電体バリア放電５０によって、第１の電極２０および第２の電極３０に垂直な一方の方向に気流５５が噴出される。なお、ここでは、第１の電極２０および第２の電極３０にほぼ垂直で、第２の電極３０から第１の電極２０に向かう方向に気流５５が噴出される一例を示している。この場合、第１の電極２０と第２の電極３０との間で生じた気流５５は、第１の電極２０の表面に沿って第１の電極２０にほぼ垂直な方向に噴出する。
【００１８】
ここで、噴出する気流５５の電極長手方向の幅は、第１の電極２０の導電体２２と第２の電極３０の導電体３１における長手方向の長さに依存する。すなわち、図１に示すように、第２の電極３０の導電体３１の長手方向の長さが、第１の電極２０の導電体２２の長手方向の長さよりも短い場合には、噴出する気流５５の電極長手方向の幅は、第２の電極３０の導電体３１の長さとほぼ同程度となる。一方、第２の電極３０の導電体３１の長手方向の長さが、第１の電極２０の導電体２２の長手方向の長さよりも長い場合には、噴出する気流５５の電極長手方向の幅は、第１の電極２０の導電体２２の長さとほぼ同程度となる。上記したように、噴出する気流５５の電極長手方向の幅は、第１の電極２０の導電体２２と第２の電極３０の導電体３１における長手方向の長さに依存するので、例えば、図１に示した気流発生装置１０において、長手方向にわたって幅広く気流５５を発生させたい場合には、第２の電極３０における第１の電極２０と平行な部分の長手方向の長さを長くすることで対応可能となる。なお、噴出する気流５５は、下流に流れるとともに広がるので、ここでいう気流５５の電極長手方向の幅とは、気流５５噴出時における電極長手方向の幅を意味する。
【００１９】
上記したように、第１の実施の形態の気流発生装置１０によれば、表面が誘電体２１で被覆された棒状の導電体２２からなる第１の電極２０と、第１の電極２０と平行に配設され、第１の電極２０の導電体２２と断面形状が異なる棒状の導電体３１からなる第２の電極３０との間に電圧を印加し、誘電体バリア放電を生じさせることで、それぞれの電極に対してほぼ垂直方向に気流を噴出することができる。
【００２０】
なお、噴出する気流５５の流動形態は、第１の電極２０の形態に依存する。ここで、第１の電極２０とは異なる形態を有する第１の電極を備えた第１の実施の形態の気流発生装置１０の他の例を示す。図３および図４は、第１の実施の形態の気流発生装置１０の他の例の断面を模式的に示した図である。
【００２１】
図３に示す気流発生装置１０の他の一例では、第１の電極６０は、断面が気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状に形成された棒状の導電体６１と、この導電体６１の表面を被覆する誘電体６２とから構成されている。誘電体６２は、導電体６１の形状に沿って表面を被覆しているので、第１の電極６０の断面も気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状となる。また、第２の電極３０の断面の直径方向の延長上に、楕円の長軸が位置するように第１の電極６０が配置されている。なお、第１の電極６０の導電体６１の断面は、第１の電極６０の断面が気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状を有していれば、楕円形状に限らず、円形、矩形などの形状でもよい。
【００２２】
図３に示すように、この誘電体バリア放電６５によって、第１の電極６０および第２の電極３０にほぼ垂直な一方の方向に気流７０が噴出される。ここでは、第１の電極６０および第２の電極３０にほぼ垂直で、第２の電極３０から第１の電極６０に向かう方向に気流７０が噴出される一例を示している。この場合、第１の電極６０と第２の電極３０との間で生じた気流７０は、第１の電極６０の楕円形状の表面に沿って第１の電極６０にほぼ垂直な方向に噴出する。
【００２３】
このように、第１の電極６０の断面を楕円形状にすることで、第１の電極６０において気流７０の流れの妨げることなく、効率よく気流７０を噴出することができることができる。
【００２４】
また、図４に示す気流発生装置１０の他の一例では、第１の電極８０は、断面が気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状に形成された棒状の導電体８１と、断面が気流の噴出方向に徐々に広がり、端部が曲面を有し、かつ第２の電極３０に対向する側が鋭角となる形状に導電体８１の表面を被覆する誘電体８２とから構成されている。すなわち、第１の電極８０の断面は、気流の噴出方向に徐々に広がり、端部が曲面を有し、かつ第２の電極３０に対向する側が鋭角となる形状となる。また、第２の電極３０の断面の直径方向の延長上に、導電体８１における楕円の長軸が位置するように第１の電極８０が配置されている。なお、第１の電極８０の導電体８１の断面は、第１の電極８０の断面が、気流の噴出方向に徐々に広がり、端部が曲面を有し、かつ第２の電極３０に対向する側が鋭角となる形状を有していれば、楕円形状に限らず、円形、矩形などの形状でもよい。
【００２５】
図４に示すように、この誘電体バリア放電８５によって、第１の電極８０および第２の電極３０にほぼ垂直な一方の方向に気流９０が噴出される。ここでは、第１の電極８０および第２の電極３０にほぼ垂直で、第２の電極３０から第１の電極８０に向かう方向に気流９０が噴出される一例を示している。この場合、第１の電極８０と第２の電極３０との間で生じた気流９０は、第１の電極８０の表面に沿って流れ、噴出方向に徐々に広がり、第１の電極８０にほぼ垂直な方向に噴出する。
【００２６】
このように、第１の電極８０の断面を、気流の噴出方向に徐々に広がり、端部が曲面を有し、かつ第２の電極３０に対向する側が鋭角となる形状にすることで、第１の電極８０において気流９０の流れの妨げることなく、効率よく気流９０を噴出することができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態の気流発生装置１００の断面を模式的に示した図である。また、図６は、第２の実施の形態の気流発生装置１００の他の一例の断面を模式的に示した図である。なお、第１の実施の形態の気流発生装置１０の構成と同一部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。
【００２８】
図５に示すように、気流発生装置１００は、第１の電極２０と、２つの第２の電極３０と、第１の電極２０と第２の電極３０との間に電圧を印加する放電用電源４０とから主に構成されている。この気流発生装置１００は、第１の実施の形態の気流発生装置１０において、第１の電極２０と平行に第２の電極３０を複数配置した構成となっている。また、各第２の電極３０は、第１の電極２０から等しい距離に配設され、すなわち、第１の電極２０の同一の同心円上に配設されている。なお、配置される第２の電極３０は、２つに限られるものではなく、適宜に２つ以上の第２の電極３０を配置してもよい。また、各第２の電極３０は、それぞれケーブル４１を介して放電用電源４０に接続されている。
【００２９】
次に、気流発生装置１００の作用について説明する。
【００３０】
放電用電源４０から第１の電極２０と各第２の電極３０との間に電圧が印加され、一定の閾値以上の電位差となると、第１の電極２０と各第２の電極３０との間に誘電体バリア放電５０が起こり、この誘電体バリア放電５０に伴って放電プラズマが生成される。また、誘電体バリア放電５０は、第１の電極２０と各第２の電極３０との間に、それぞれの電極に対してほぼ垂直方向に生じる。なお、ここでは、誘電体バリア放電５０によって、第１の電極２０および第２の電極３０にほぼ垂直で、第１の電極２０に向かう方向に気流１１０が噴出される一例を示している。この場合、気流１１０は、一方の第２の電極３０と第１の電極２０との間に発生した気流と、他方の第２の電極３０と第１の電極２０との間に発生した気流とが合流した気流である。
【００３１】
このように、複数の第２の電極３０を設けることで、気流１１０の厚さ方向への広がり、すなわち、図５の断面において、第１の電極２０の下流における上下方向の気流１１０の広がりを促進させることができる。また、各第２の電極３０の配設位置を変更することで、気流１１０の噴出方向を調整することが可能となる。
【００３２】
また、図６に示す第２の実施の形態の気流発生装置１００の他の一例では、第１の実施の形態の気流発生装置１０おける、第１の電極２０と平行に配置された第２の電極３０を、第１の電極２０との距離を一定に維持しながら、その配設位置を変更可能（図６のＸ方向に位置を変更可能）に構成している。
【００３３】
このように、第２の電極３０の配設位置を変更可能に設けることで、任意に気流１２５の噴出方向を変更することができる。また、第２の電極３０は、第１の電極２０との距離を一定に維持しながら配設位置を変更することができるので、一定の印加電圧を負荷した場合には、噴出方向の異なる一定の噴出速度を有する気流１２５を発生させることができる。
【００３４】
（第３の実施の形態）
図７は、第３の実施の形態の気流発生装置２００を模式的に示した斜視図である。なお、第１の実施の形態の気流発生装置１０の構成と同一部分には、同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。
【００３５】
図７に示すように、気流発生装置２００は、第１の電極２１０と、第２の電極２２０と、ケーブル４１を介して第１の電極２１０と第２の電極２２０との間に電圧を印加する放電用電源４０とから主に構成されている。
【００３６】
第１の電極２１０は、球状の導電体２１１の表面を、少なくとも一端面２１３が曲面で、かつ円柱状になるように誘電体２１２で被覆して構成されている。
【００３７】
第２の電極２２０は、少なくとも一端面２２２が曲面で形成された、第１の電極２１０の導電体２１１と断面形状が異なる導電体２２１で構成され、所定の空隙を設けて一端面２２２を第１の電極２１０の一端面２１３に対向させて配設されている。なお、第２の電極２２０を第１の電極２１０に当接させて配設してもよい。さらに、導電体２２１の表面を誘電体で被覆して第２の電極２２０を構成してもよい。この場合、第１の電極２１０と対向する側における第２の電極２２０の導電体２２１の端面は曲面で形成されることが好ましい。
【００３８】
ここで、第１の電極２１０の導電体２１１として、球状の形状を有するものを一例に挙げているが、特に形状は限定されるものではなく、例えば、棒状などであってもよい。また、第２の電極２２０の導電体２２１において、表面が誘電体で被覆される場合には、導電体２１１と同様に、導電体２２１の形状は特に限定されるものではない。
【００３９】
なお、第１の電極２１０および第２の電極２２０を構成する材料は、第１の実施の形態の気流発生装置１０における第１の電極２０および第２の電極３０材料と同様である。
【００４０】
次に、気流発生装置２００の作用について説明する。
【００４１】
放電用電源４０から第１の電極２１０と第２の電極２２０との間に電圧が印加され、一定の閾値以上の電位差となると、第１の電極２１０の一端面２１３と第２の電極２２０の一端面２２２との間に誘電体バリア放電２３０が起こり、この誘電体バリア放電２３０に伴って放電プラズマが生成される。なお、ここでは、誘電体バリア放電２３０によって、第２の電極２２０から第１の電極２１０に向かう方向に気流２４０が噴出される一例を示している。この場合、気流２４０は、第１の電極２１０の一端面２１３および側面に沿って流れ、第１の電極２１０の下流においては、中空の筒体状の流れが形成される。なお、第１の電極２１０の一端面２１３の曲率半径によっては、一端面２１３に沿って流れた後、側面に沿わずに放射状に広がる流れを形成する場合もある。
【００４２】
第３の実施の形態の気流発生装置２００によれば、曲面に形成された一端面どうしを対向させて、第１の電極２１０と第２の電極２２０と配設することで、第１の電極２１０において気流２４０の流れの妨げることなく、効率よく気流２４０を噴出することができる。また、第１の電極２１０の一端面２１３における曲率半径を変更することで、第１の電極２１０に沿う流れや、一端面２１３に沿って流れた後、放射状に広がる流れなどを形成することができる。
【００４３】
（気流発生装置の配列形態例）
上記した本発明の気流発生装置は、単体でも使用することはできるが、複数の気流発生装置を所定の形態に配列して使用してもよい。そこで、ここでは、気流発生装置の配列形態について例を挙げて、図８〜図１０を参照して説明する。なお、気流発生装置の配列形態は、これらの形態に限られるものではなく、適宜に用途に応じて形態を変更することができる。
【００４４】
図８〜図１０は、複数の気流発生装置１０を所定の形態に配列した断面を模式的に示した図である。なお、ここでは、図１に示した第１の実施の形態に係る気流発生装置１０を用いて、配列例を示しているが、他の実施の形態に係る気流発生装置においても同様に配列して使用することができる。
【００４５】
図８に示すように、所定の間隔をおいて、縦方向（気流の発生方向に対して垂直な方向）に複数の気流発生装置１０を配設してもよい。例えば、ダクトの断面にわたって気流発生装置１０をこのように配設することで、ダクト断面にわたって均一な気流を発生させることができる。
【００４６】
また、図９に示すように、所定の間隔をおいて、縦方向（気流の発生方向に対して垂直な方向）に複数の気流発生装置１０を配設し、さらに、これらの気流発生装置１０における気流の噴出方向に所定の間隔をおいて、これらの気流発生装置１０と千鳥配列となるように、複数の気流発生装置１０を配設してもよい。例えば、ダクトの断面にわたって気流発生装置１０をこのように配設することで、ダクト断面にわたってより均一な気流を発生させることができる。
【００４７】
また、図１０に示すように、縦方向（気流の発生方向に対して垂直な方向）に複数の気流発生装置１０を配設し、さらに、これらの気流発生装置１０における気流の噴出方向に所定の間隔をおいて、これらの気流発生装置１０の配置方向から９０度回転させた向きに、すなわち、これらの気流発生装置１０の長手方向に対して、長手方向が垂直となる配置方向（格子状）になるように、複数の気流発生装置１０を配設してもよい。例えば、ダクトの断面にわたって気流発生装置１０をこのように配設することで、ダクト断面にわたってより均一な気流を発生させることができる。
【００４８】
（実施例）
次に、以下に本発明の実施例について説明する。
【００４９】
ここでは、本発明に係る気流発生装置によって噴出される気流の可視化を行った。さらに、本発明に係る気流発生装置から噴出された気流の推力（Thrust）を測定した。
【００５０】
図１１は、気流発生装置によって噴出される気流５５を可視化した画像である。図１２および図１３は、噴出された気流５５の推力の測定方法を説明するための図である。図１４は、測定された気流５５の推力の結果を示す図である。なお、ここでは、図１に示した第１の実施の形態に係る気流発生装置１０を用いて、気流の可視化や気流の推力の測定を行った。
【００５１】
図１１に示すように、第１の電極２０の近傍に配設された線香３００の煙３０１を流引させて気流５５を可視化することで、第１の電極２０と第２の電極３０との間に起こった誘電体バリア放電５０によって発生した気流が、第１の電極２０の長手方向にほぼ垂直な方向に噴出していることがわかった。なお、この可視化画像は、後述する気流の推力の測定に用いる気流発生装置１０を用いて、放電用電源４０から印加する電圧の周波数を３ｋＨｚとし、電力を３Ｗとしたときの画像である。
【００５２】
次に、噴出された気流の推力の測定方法について説明する。
【００５３】
図１２および図１３に示すように、気流５５が噴出される方向に、第１の電極２０から５ｍｍの間隔をあけて推力測定用振り子４００が配設されている。この推力測定用振り子４００は、気流５５を衝突させる衝突板４１０と、一端に衝突板４１０が固定され、他端が図示しない支点で回動可能に固定された支持部材４１１とで構成されている。また、推力測定用振り子４００は、支持部材４１１が支点で回動可能に固定されているので、衝突板４１０に気流５５を衝突させた際、推力測定用振り子４００は、上記した支点を中心に気流５５の噴出方向に移動することができる。
【００５４】
ここで、第１の電極２０の導電体２２には、タングステンからなる直径が１．０ｍｍの棒状電極を用い、第２の電極３０の導電体３１には、ステンレス鋼からなる直径が１.０ｍｍの棒状電極を用いた。また、第２の電極３０において、第１の電極２０と平行となる部分の長さを３０ｍｍとした。第１の電極２０において、導電体２２を被覆する誘電体２１には、ガラスを用い、その被覆厚さを１．１ｍｍとした。また、推力測定用振り子４００を構成する衝突板４１０は、プラスチックからなる縦（Ｌ）が２０ｍｍ、横（Ｍ）が４０ｍｍ、厚さ（ｔ）が０．５ｍｍの板を使用した。なお、推力測定用振り子４００の重さは９.８ｍＮである。また、支持部材４１１は、ステンレス鋼からなる直径が１．０ｍｍの棒で構成され、その長さを１２５ｍｍとした。
【００５５】
また、図１３に示すように、気流５５が衝突板４１０に衝突し、推力測定用振り子４００が振れ角θで振れた場合、次の式（１）の関係が成立する。
ｄ ＝ Ｌ・ｔａｎθ …式（１）
ここで、ｄは、気流５５の噴出方向への衝突板４１０の移動距離である。
【００５６】
一方、推力測定用振り子４００の重さをＷ、気流の推力をＦとすれば、力の釣り合いから次の式（２）が成立する。
Ｆ ＝ Ｗ・ｔａｎθ …式（２）
【００５７】
上記した式（１）、式（２）および測定されたｄを用いて、気流の推力Ｆを求めることができる。
【００５８】
本実施例では、気流の推力は、放電用電源４０から印加する電圧の周波数を、１１、１４、１６ｋＨｚとし、それぞれ負荷電力（Ｗ）を変化させて測定した。
【００５９】
図１４に示すように、噴出される気流５５によって推力が発生し、負荷電力の増加に伴って、気流の推力が増加していることがわかった。
【００６０】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…気流発生装置、２０…第１の電極、２１…誘電体、２２…導電体、３０…第２の電極、３１…導電体、４０…放電用電源、４１…ケーブル、５０…誘電体バリア放電、５５…気流。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が誘電体で被覆された棒状の導電体からなる第１の電極と、
前記第１の電極と平行に配設され、前記第１の電極の導電体と断面形状が異なる棒状の導電体からなる第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加可能な電圧印加機構と
を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間における誘電体バリア放電により、所定の方向に気流を噴出し、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、気流の噴出方向側に位置する電極の断面が、気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状に形成されていることを特徴とする気流発生装置。
【請求項２】
表面が誘電体で被覆された棒状の導電体からなる第１の電極と、
前記第１の電極と平行に配設され、前記第１の電極の導電体と断面形状が異なる棒状の導電体からなる第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加可能な電圧印加機構と
を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間における誘電体バリア放電により、所定の方向に気流を噴出し、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、気流の噴出方向側に位置する電極の断面が、気流の噴出方向に徐々に広がり、かつ他方の電極に対向する側が鋭角となる形状に形成されていることを特徴とする気流発生装置。
【請求項３】
前記第２の電極の導電体の表面が誘電体で被覆されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載の気流発生装置。
【請求項４】
前記第１の電極と前記第２の電極との間に空隙が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の気流発生装置。
【請求項５】
前記第１の電極と前記第２の電極とが当接して配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の気流発生装置。
【請求項６】
前記電圧印加機構が、高周波電源で構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の気流発生装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の気流発生装置を複数所定の形態に配置して構成されたことを特徴とする気流発生装置。
【請求項１】
表面が誘電体で被覆された棒状の導電体からなる第１の電極と、
前記第１の電極と平行に配設され、前記第１の電極の導電体と断面形状が異なる棒状の導電体からなる第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加可能な電圧印加機構と
を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間における誘電体バリア放電により、所定の方向に気流を噴出し、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、気流の噴出方向側に位置する電極の断面が、気流の噴出方向に長軸を有する楕円形状に形成されていることを特徴とする気流発生装置。
【請求項２】
表面が誘電体で被覆された棒状の導電体からなる第１の電極と、
前記第１の電極と平行に配設され、前記第１の電極の導電体と断面形状が異なる棒状の導電体からなる第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加可能な電圧印加機構と
を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間における誘電体バリア放電により、所定の方向に気流を噴出し、
前記第１の電極および前記第２の電極のうち、気流の噴出方向側に位置する電極の断面が、気流の噴出方向に徐々に広がり、かつ他方の電極に対向する側が鋭角となる形状に形成されていることを特徴とする気流発生装置。
【請求項３】
前記第２の電極の導電体の表面が誘電体で被覆されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載の気流発生装置。
【請求項４】
前記第１の電極と前記第２の電極との間に空隙が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の気流発生装置。
【請求項５】
前記第１の電極と前記第２の電極とが当接して配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の気流発生装置。
【請求項６】
前記電圧印加機構が、高周波電源で構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の気流発生装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項記載の気流発生装置を複数所定の形態に配置して構成されたことを特徴とする気流発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１１０１２９（Ｐ２０１３−１１０１２９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−４３８４１（Ｐ２０１３−４３８４１）
【出願日】平成２５年３月６日（２０１３．３．６）
【分割の表示】特願２００６−１８３５８４（Ｐ２００６−１８３５８４）の分割
【原出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年３月６日（２０１３．３．６）
【分割の表示】特願２００６−１８３５８４（Ｐ２００６−１８３５８４）の分割
【原出願日】平成１８年７月３日（２００６．７．３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
[ Back to top ]