JP2013045591A - Ion wind generation device and gas pump - Google Patents

Ion wind generation device and gas pump Download PDF

Info

Publication number
JP2013045591A
JP2013045591A JP2011182001A JP2011182001A JP2013045591A JP 2013045591 A JP2013045591 A JP 2013045591A JP 2011182001 A JP2011182001 A JP 2011182001A JP 2011182001 A JP2011182001 A JP 2011182001A JP 2013045591 A JP2013045591 A JP 2013045591A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion wind
electrode
ground
wind generator
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011182001A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5515099B2 (en
Inventor
Hiroaki Tsubone
弘明 坪根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of National Colleges of Technologies Japan
Original Assignee
Institute of National Colleges of Technologies Japan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of National Colleges of Technologies Japan filed Critical Institute of National Colleges of Technologies Japan
Priority to JP2011182001A priority Critical patent/JP5515099B2/en
Publication of JP2013045591A publication Critical patent/JP2013045591A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5515099B2 publication Critical patent/JP5515099B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion wind generation device of a ground electrode coating system in which net fluid movement is achieved by covering a ground electrode partially and thereby generating non-uniform discharge before and after a wire electrode.SOLUTION: An ion wind generation device 1 for generating ion wind induced by corona discharge that is generated by applying a high voltage between electrodes comprises: a pair of planar ground electrodes 11a, 11b connected with the ground and disposed so as to face each other; a linear line electrode 13 arranged in a counter spatial region 12 where the ground electrodes 11a, 11b faces each other, in parallel therewith, and to which a high voltage is applied; an insulation cover 15 disposed in a part of the counter surface in the pair of planar ground electrodes 11a, 11b at a position on the upstream side in the output direction of ion wind; and a voltage application unit 14 which applies a voltage to the line electrode 13.

Description

本発明は、電極間に高電圧を印加してコロナ放電により誘起されるイオン風を発生させるイオン風発生装置に関する。   The present invention relates to an ion wind generator that generates an ion wind induced by corona discharge by applying a high voltage between electrodes.

低温大気圧プラズマにおいて、図13に示すように、電極間に高電圧を作用するとコロナ放電により誘起されるイオン風(EHD:Electrohydrodynamics)が発生する。特に、空気中におけるイオン風の速度は、数十m/sに達すると言われている。現在、このEHD流れを利用した研究が、熱流体輸送や除塵等の様々な応用分野で行われている。   In the low-temperature atmospheric pressure plasma, as shown in FIG. 13, when a high voltage is applied between the electrodes, ion wind (EHD: Electrohydrodynamics) induced by corona discharge is generated. In particular, the speed of ion wind in the air is said to reach several tens of m / s. Currently, research using this EHD flow is being conducted in various application fields such as thermal fluid transport and dust removal.

近年、EHD現象を利用したEHDガスポンプの研究が行われている。その理由は、従来の羽根回転式のファンでは羽根による風切音や回転式であるための振動、ベアリングの寿命、小型化し難い、回転中心部に風を発生できないなどの問題点が挙げられる。それに対して、EHDガスポンプでは電気的直接駆動方式であるため、従来のファンと比較して(1)可動部が無い(2)シンプルな構造(3)低騒音,低振動(4)小型,軽量(5)応答性の高い電気的な流れの制御が可能(6)一様な速度分布の発生が可能(7)高効率なガスポンプを実現できると期待されている。   In recent years, research on EHD gas pumps using the EHD phenomenon has been conducted. The reason for this is that the conventional blade-rotating fan has problems such as wind noise from the blades, vibration due to the rotation, bearing life, difficulty in miniaturization, and inability to generate wind at the center of rotation. On the other hand, the EHD gas pump is an electric direct drive system, so it has (1) no moving parts (2) simple structure (3) low noise, low vibration (4) small size and light weight compared to conventional fans (5) Electric flow with high responsiveness can be controlled (6) Uniform velocity distribution can be generated (7) It is expected that a highly efficient gas pump can be realized.

これまでに、EHDガスポンプに関する研究が行われており(1)線−非平行平板型(2)線−線型(3)針−リング型(4)針−メッシュ型(5)リング−リング型等の様々なタイプのEHDガスポンプが提案されている。しかしながら、それらは十分な流速又は流量を発生し、広い範囲の印加電圧に対して安定した放電を保つことができるとはいい難く、また、これらはコンパクトな多段型や自由度の高い流路形状に設計し難い。そこで、十分な流速が得られ、安定なコロナ放電を保ち易く、形状が簡単で小型かつ単段型と同じサイズで複数の線電極を配置した多段型のEHDガスポンプが可能である線−平行平板型EHDガスポンプが提案されている。   Research on EHD gas pumps has been conducted so far (1) Line-non-parallel plate type (2) Line-linear type (3) Needle-ring type (4) Needle-mesh type (5) Ring-ring type, etc. Various types of EHD gas pumps have been proposed. However, it is difficult to say that they generate a sufficient flow rate or flow rate and can maintain a stable discharge over a wide range of applied voltages, and these are compact multi-stage types and highly flexible flow channel shapes. Difficult to design. Therefore, a line-parallel plate that can provide a multistage EHD gas pump that can obtain a sufficient flow rate, can easily maintain a stable corona discharge, is simple in shape, small in size, and has a plurality of line electrodes arranged in the same size as a single-stage type. A type EHD gas pump has been proposed.

この線−平行平板型EHDガスポンプでは、線電極に部分的に絶縁被覆(線電極被覆方式)することで、線電極前後に非一様な放電を生じ、一方向への正味の流体移動を実現している(図14、非特許文献1、2を参照)。   In this line-parallel plate EHD gas pump, partial insulation coating (line electrode coating method) is applied to the line electrode, resulting in non-uniform discharge before and after the line electrode, realizing net fluid movement in one direction. (See FIG. 14, Non-Patent Documents 1 and 2).

また、EHDを利用した技術として、特許文献1、2に示す技術が開示されている。特許文献1に示す技術は、冷却システム、特に、強制対流のガスフローを生じさせる冷却システムに関し、一態様によれば、冷却システムは、コロナ風、若しくは、マイクロスケールのコロナ風、若しくは、一時的に制御されたイオンの発生技術のようなEHDポンピングメカニズムと組み合わされた熱シンクを使用し、チャネルアレイ構造体は、熱シンクを実施するのに使用されることができ、EHDポンプは、熱シンクのチャネルの入口若しくは出口のところに配設されるものである。   Further, as techniques using EHD, techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are disclosed. The technology shown in Patent Document 1 relates to a cooling system, and more particularly, to a cooling system that generates forced convection gas flow. According to one aspect, the cooling system is corona wind, microscale corona wind, or temporary. Using a heat sink combined with an EHD pumping mechanism such as controlled ion generation technology, the channel array structure can be used to implement the heat sink, and the EHD pump It is arranged at the inlet or outlet of the channel.

特許文献2に示す技術は、金属テーパー管電極と金属棒電極を用い、金属テーパー管電極の小径側に内接して電気絶縁管を挿入し、その中心軸上に沿って金属棒電極を挿入し、その金属棒電極の金属テーパー管電極内側から前記電気絶縁管内に至る部分を露出させ、その金属棒電極の他端を絶縁被膜で被覆すると共に金属テーパー管電極で囲って流体送出流路を形成し、前記金属棒電極の露出部分を金属テーパー管電極の内面と対向させ、両金属電極間に電界が作用すると解離イオンが生成される流体を、金属テーパー管電極と金属棒電極の間に満たし、その金属テーパー管電極とその金属棒電極との間に直流高電圧を印加するものである。   The technique shown in Patent Document 2 uses a metal taper tube electrode and a metal rod electrode, inserts an electrically insulating tube inscribed on the small diameter side of the metal taper tube electrode, and inserts a metal rod electrode along the central axis thereof. The portion of the metal rod electrode extending from the inside of the metal taper tube electrode to the inside of the electrical insulating tube is exposed, and the other end of the metal rod electrode is covered with an insulating coating and surrounded by the metal taper tube electrode to form a fluid delivery channel. Then, the exposed portion of the metal rod electrode is opposed to the inner surface of the metal taper tube electrode, and a fluid in which dissociated ions are generated when an electric field acts between the metal electrodes is filled between the metal taper tube electrode and the metal rod electrode. A high DC voltage is applied between the metal taper tube electrode and the metal rod electrode.

特開2008−529284号公報JP 2008-529284 A 特開2008−141870号公報JP 2008-141870 A

坪根弘明,J.S.Chang,GD.Harvel、”線−非平行平板型直流電気流体ガスポンプの特性(第一報,線電極絶縁カバーの影響)”、日本機械学会2007年度年次大会講演論文集(2)、No07−1、2007.9.9−12Hiroaki Tsubo, J.H. S. Chang, GD. Harvel, “Characteristics of line-non-parallel plate type DC electrohydrodynamic gas pump (1st report, influence of wire electrode insulation cover)”, Proceedings of Annual Meeting 2007 of the Japan Society of Mechanical Engineers (2), No07-1, 2007. 9.9-12 Jen-Shin Chang, Hiroaki Tsubone, Glenn D.Harvel and Kuniko Urashima, "Narrow-Flow-Channel-Driven EDH Gas Pump for an advanced Thermal Management of Microelectronics", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.46, NO.3, MAY/JUNE 2010Jen-Shin Chang, Hiroaki Tsubone, Glenn D. Harvel and Kuniko Urashima, "Narrow-Flow-Channel-Driven EDH Gas Pump for an advanced Thermal Management of Microelectronics", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.46, NO.3, MAY / JUNE 2010

しかしながら、上記非特許文献1、2に示す線電極被覆方式の技術には、いくつかの問題点があり、(1)線電極絶縁被覆の被覆角および上下・奥行方向の対称性が流速および流量に大きな影響を与えてしまうこと(2)線電極絶縁被覆の設置精度を上げることが非常に難しいこと(3)線電極絶縁被覆(直径約2mm)が流路(幅5mm)の40%を遮蔽することになり、圧力損失が大きくなってしまうこと、などが挙げられる。   However, the techniques of the wire electrode coating method shown in Non-Patent Documents 1 and 2 have several problems. (1) The coating angle of the wire electrode insulation coating and the symmetry in the vertical and depth directions are the flow velocity and flow rate. (2) It is very difficult to raise the installation accuracy of the wire electrode insulation coating. (3) The wire electrode insulation coating (diameter about 2 mm) shields 40% of the flow path (width 5 mm). That is, the pressure loss becomes large.

また、特許文献1に示す技術は、第1の電極である線電極が熱シンクのチャネルの入り口に位置しているため、第2の電極のエッジによりスパークして放電してしまい、効率よくイオン風を発生させることができないという課題を有する。
さらに、特許文献2に示す技術は、液体を流動させることが前提となる技術であると共に、多段化する際には構造が複雑で手間が掛かってしまうという課題を有する。
Further, in the technique shown in Patent Document 1, since the line electrode which is the first electrode is located at the entrance of the channel of the heat sink, the spark is discharged by the edge of the second electrode, and the ions are efficiently discharged. There is a problem that wind cannot be generated.
Furthermore, the technique shown in Patent Document 2 is a technique based on the premise that a liquid is flowed, and has a problem that the structure is complicated and troublesome when multistage.

本発明は、グランド電極を部分的に被覆することで線電極前後で非一様な放電を発生し、正味の気体移動を実現するグランド電極被覆方式のイオン風発生装置等を提供する。   The present invention provides a ground electrode coating type ion wind generator and the like that generate a non-uniform discharge before and after a line electrode by partially covering the ground electrode to realize a net gas movement.

本発明に係るイオン風発生装置は、電極間に高電圧を印加することでコロナ放電により誘起されるイオン風を発生させるイオン風発生装置において、グランドに接続され、対向して配設される一対の平板状のグランド電極と、前記グランド電極が対向している対向空間領域内に前記各グランド電極に対して平行に配設され、高電圧が印加される線状の高電圧線電極と、前記一対のグランド電極における対向面に、当該対向面の一部であって前記イオン風の出力方向の上流側の位置に配設される絶縁体と、前記高電圧線電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備えるものである。   An ion wind generator according to the present invention is an ion wind generator that generates an ion wind induced by corona discharge by applying a high voltage between electrodes. A plate-like ground electrode, a linear high-voltage line electrode that is arranged in parallel to each ground electrode in a facing space region where the ground electrode is opposed, and to which a high voltage is applied, and A voltage application for applying a voltage to the opposing surfaces of the pair of ground electrodes, an insulator that is part of the opposing surfaces and disposed upstream of the ion wind output direction, and the high-voltage line electrode Means.

このように、本発明に係るイオン風発生装置においては、一対の平板状のグランド電極と、グランド電極が対向している対向空間領域内に各グランド電極に対して平行な線状の高電圧線電極とを備え、グランド電極における対向面に、イオン風の出力方向の上流側となる位置に絶縁体を配設しているため、高電圧線電極に対して、高度な技術を必要とする被膜等を行う必要がなく、任意の方向に容易にイオン風を発生させることができるという効果を奏する。   As described above, in the ion wind generator according to the present invention, a pair of flat ground electrodes and a linear high voltage line parallel to each ground electrode in an opposed space region where the ground electrodes are opposed to each other. A coating that requires advanced technology for high-voltage line electrodes because an insulator is disposed on the opposite surface of the ground electrode at a position upstream of the ion wind output direction. There is no need to perform the above and the like, and an ion wind can be easily generated in an arbitrary direction.

また、イオン風の流路が絶縁被膜に遮蔽されることがないため、イオン風を効率よく流動させることが可能になるという効果を奏する。   In addition, since the flow path of the ionic wind is not shielded by the insulating coating, there is an effect that the ionic wind can be efficiently flowed.

さらに、高電圧線電極がグランド電極が対向している対向空間領域内に配設されるため、エッジによるスパークが発生して放電してしまうことを防止し、効率よくイオン風を発生させることができるという効果を奏する。   Furthermore, since the high-voltage line electrode is disposed in the facing space region where the ground electrode is opposed, it is possible to prevent discharge due to the occurrence of sparks due to edges, and to efficiently generate ion wind. There is an effect that can be done.

本発明に係るイオン風発生装置は、前記一対のグランド電極が平行に配設されているものである。   The ion wind generator according to the present invention includes the pair of ground electrodes arranged in parallel.

このように、本発明に係るイオン風発生装置においては、グランド電極が平行に配設されているため、構造が簡素化されて加工を容易にすることができると共に、気体の流路や電圧の制御を簡素化することができるという効果を奏する。特に、高電圧線電極が複数配設されるような場合には、各高電圧線電極の電圧をまとめて制御することができるという効果を奏する。   Thus, in the ion wind generator according to the present invention, since the ground electrodes are arranged in parallel, the structure can be simplified and the processing can be facilitated, and the gas flow path and the voltage can be reduced. There exists an effect that control can be simplified. In particular, when a plurality of high voltage line electrodes are provided, the voltage of each high voltage line electrode can be controlled collectively.

本発明に係るイオン風発生装置は、前記高電圧線電極が、直線状の電極であり、前記一対のそれぞれのグランド電極との距離が同一となるように前記対向空間領域内に配設され、前記絶縁体が、前記一対のグランド電極に垂直で且つ前記高電圧線電極と平行な断面の位置に前記絶縁体の端部が揃うように配設されているものである。   In the ion wind generator according to the present invention, the high voltage line electrode is a linear electrode, and is disposed in the facing space region so that the distance from the pair of ground electrodes is the same. The insulator is disposed so that ends of the insulator are aligned at positions of a cross section perpendicular to the pair of ground electrodes and parallel to the high voltage line electrode.

このように、本発明に係るイオン風発生装置においては、高電圧線電極が直線状の電極であり、それぞれのグランド電極との距離が同一となるように対向空間領域内に配設され、それぞれのグランド電極に垂直で且つ高電圧線電極と平行な断面の位置に絶縁体の端部が揃うように、当該絶縁体が配設されているため、高電圧線電極とグランド電極との距離関係、絶縁体が配設される位置関係が整然となり、イオン風の流路を効率よく確保し、イオン風により発生する渦等の複雑な流動を抑えて効率よくイオン風を流動させることができるという効果を奏する。   Thus, in the ion wind generator according to the present invention, the high voltage line electrode is a linear electrode, and is disposed in the opposing space region so that the distance from each ground electrode is the same, Since the insulator is arranged so that the end of the insulator is aligned at the position of the cross section perpendicular to the ground electrode and parallel to the high voltage line electrode, the distance relationship between the high voltage line electrode and the ground electrode , The positional relationship in which the insulator is arranged becomes orderly, the flow path of the ionic wind is efficiently secured, and the ionic wind can be efficiently flowed while suppressing a complicated flow such as a vortex generated by the ionic wind. There is an effect.

本発明に係るイオン風発生装置は、前記高電圧線電極が、直線状の電極であり、前記一対のそれぞれのグランド電極との距離が同一となるように前記対向空間領域内に配設され、前記絶縁体が、前記一対のグランド電極に垂直で且つ前記高電圧線電極を含む断面の位置に前記絶縁体の端部が揃うように配設されているものである。   In the ion wind generator according to the present invention, the high voltage line electrode is a linear electrode, and is disposed in the facing space region so that the distance from the pair of ground electrodes is the same. The insulator is arranged so that the end of the insulator is aligned at a position of a cross section perpendicular to the pair of ground electrodes and including the high voltage line electrode.

このように、本発明に係るイオン風発生装置においては、高電圧線電極が直線状の電極であり、それぞれのグランド電極との最短距離が同一となるように対向空間領域内に配設され、それぞれのグランド電極に垂直で且つ高電圧線電極を含む断面の位置に絶縁体の端部が揃うように、当該絶縁体が配設されているため、高電圧線電極とグランド電極との距離関係、絶縁体が配設される位置関係が整然となり、イオン風の流路を効率よく確保し、イオン風により発生する渦等の流動により効率よくイオン風を流動させることができると共に、高い流速及び流量による高い流動効率を実現することができるという効果を奏する。   Thus, in the ion wind generator according to the present invention, the high voltage line electrode is a linear electrode, and is disposed in the facing space region so that the shortest distance to each ground electrode is the same, Since the insulator is arranged so that the end of the insulator is aligned with the position of the cross section perpendicular to each ground electrode and including the high voltage line electrode, the distance relationship between the high voltage line electrode and the ground electrode In addition, the positional relationship in which the insulator is arranged becomes orderly, the flow path of the ionic wind is efficiently secured, the ionic wind can be efficiently flowed by the flow of vortices generated by the ionic wind, and the high flow rate and There is an effect that a high flow efficiency by the flow rate can be realized.

本発明に係るイオン風発生装置は、前記グランド電極が対向している対向空間領域内に、前記高電圧線電極及び前記絶縁体を直列に複数設けるものである。   In the ion wind generator according to the present invention, a plurality of the high-voltage line electrodes and the insulators are provided in series in a facing space region where the ground electrode is opposed.

このように、本発明に係るイオン風発生装置においては、グランド電極が対向している対向空間領域内に、高電圧線電極及び絶縁体を直列に複数設けるため、簡単な加工で多段化を実現することができ、イオン風を効率よく発生させることができるという効果を奏する。   As described above, in the ion wind generator according to the present invention, a plurality of high voltage wire electrodes and insulators are provided in series in the opposed space region where the ground electrode is opposed, so that multi-stages can be realized by simple processing. The ion wind can be generated efficiently.

本発明に係るイオン風発生装置は、前記絶縁体が、当該絶縁体がない場合に前記グランド電極に流れる電流分布にしたがって、前記電流が少なくとも所定の値以上である領域の一部に配設されているものである。   In the ion wind generator according to the present invention, the insulator is disposed in a part of a region where the current is at least a predetermined value or more according to a current distribution flowing through the ground electrode when the insulator is not provided. It is what.

このように、本発明に係るイオン風発生装置においては、絶縁体がない場合にグランド電極に流れる電流分布にしたがって、電流が少なくとも所定の値以上である領域の一部に絶縁体を配設するため、イオン風の発生効率を維持しつつ、絶縁体が配設される領域を最小限に抑えて装置を小型化することができるという効果を奏する。   Thus, in the ion wind generator according to the present invention, the insulator is disposed in a part of the region where the current is at least a predetermined value according to the current distribution flowing through the ground electrode when there is no insulator. Therefore, it is possible to reduce the size of the apparatus while minimizing the region where the insulator is disposed while maintaining the generation efficiency of the ion wind.

本発明に係るイオン風発生装置は、前記イオン風発生装置を用いたガスポンプであって、少なくとも一部に開口部を有する筐体内に、前記開口部の方向に前記イオン風が発生するように前記イオン風発生装置が備えられているものである。   An ion wind generator according to the present invention is a gas pump using the ion wind generator, wherein the ion wind is generated in a direction of the opening in a housing having an opening in at least a part thereof. An ion wind generator is provided.

このように、本発明に係るイオン風発生装置においては、イオン風発生装置を用いたガスポンプであって、少なくとも一部に開口部を有する筐体内に、開口部の方向にイオン風が発生するようにイオン風発生装置が備えられているため、イオン風を利用した高効率なガスポンプを実現することができるという効果を奏する。   As described above, the ion wind generator according to the present invention is a gas pump using the ion wind generator so that the ion wind is generated in the direction of the opening in the housing having the opening at least partially. Since the ion wind generator is provided in the above, there is an effect that a highly efficient gas pump using the ion wind can be realized.

第1の実施形態に係るイオン風発生装置の概略図である。It is the schematic of the ion wind generator which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るイオン風発生装置の側面図である。It is a side view of the ion wind generator which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るイオン風発生装置の上面図である。It is a top view of the ion wind generator which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るイオン風発生装置の様々な態様を示す第1の図である。It is a 1st figure which shows the various aspects of the ion wind generator which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るイオン風発生装置の様々な態様を示す第2の図である。It is a 2nd figure which shows the various aspects of the ion wind generator which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係るイオン風発生装置の概略図である。It is the schematic of the ion wind generator which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係るイオン風発生装置の側面図である。It is a side view of the ion wind generator which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係るガスポンプの側面図である。It is a side view of the gas pump which concerns on 3rd Embodiment. 実験装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an experimental apparatus. 実験結果を示す第1の図である。It is a 1st figure which shows an experimental result. 実験結果を示す第2の図である。It is a 2nd figure which shows an experimental result. 実験結果を示す第3の図である。It is a 3rd figure which shows an experimental result. イオン風の発生メカニズムを示す図である。It is a figure which shows the generation | occurrence | production mechanism of an ion wind. 線電極被覆方式の線−平行平板型EHDガスポンプの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the line-parallel plate type EHD gas pump of a line electrode coating system.

以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明は多くの異なる形態で実施可能である。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。   Embodiments of the present invention will be described below. The present invention can be implemented in many different forms. Also, the same reference numerals are given to the same elements throughout the present embodiment.

(本発明の第1の実施形態)
本実施形態に係るイオン風発生装置について、図1ないし図5を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るイオン風発生装置の概略図、図2は、本実施形態に係るイオン風発生装置の側面図、図3は、本実施形態に係るイオン風発生装置の上面図、図4は、本実施形態に係るイオン風発生装置の様々な態様を示す第1の図、図5は、本実施形態に係るイオン風発生装置の様々な態様を示す第2の図である。
(First embodiment of the present invention)
An ion wind generator according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram of an ion wind generator according to the present embodiment, FIG. 2 is a side view of the ion wind generator according to the present embodiment, and FIG. 3 is a top view of the ion wind generator according to the present embodiment. FIG. 4 is a first diagram showing various aspects of the ion wind generator according to the present embodiment, and FIG. 5 is a second diagram showing various aspects of the ion wind generator according to the present embodiment. .

図1ないし図3において、本実施形態に係るイオン風発生装置1は、グランドに接続され、対向して配設される1対のグランド電極11a,11bと、グランド電極11a,11bが対向している対向空間領域12内に、グランド電極11a,11bと平行に配設される線電極13と、線電極13に高電圧を印加する電圧印加部14と、グランド電極11a,11bの対向面側の表面の一部であって、イオン風を出力させる方向の上流側となる位置に絶縁性を有する絶縁カバー15とを備える。   1 to 3, the ion wind generator 1 according to the present embodiment includes a pair of ground electrodes 11a and 11b connected to the ground and arranged to face each other, and the ground electrodes 11a and 11b facing each other. In the opposed space region 12, the line electrode 13 disposed in parallel with the ground electrodes 11a and 11b, the voltage applying unit 14 for applying a high voltage to the line electrode 13, and the opposing surface side of the ground electrodes 11a and 11b An insulating cover 15 having an insulating property is provided at a position that is a part of the surface and upstream of the direction in which the ion wind is output.

なお、対向空間領域12は、グランド電極11a,11bが対向している空間領域であり、各グランド電極11a,11bを俯瞰で見た場合に、それぞれのグランド電極11a,11bが重なっている領域に対応する空間領域である。このような対向空間領域12内に、線電極13を配設することで、エッジによりスパークが発生することを防止することができる。   The opposing space region 12 is a space region where the ground electrodes 11a and 11b are opposed to each other, and when the ground electrodes 11a and 11b are viewed from the overhead, the ground electrodes 11a and 11b overlap each other. The corresponding spatial region. By arranging the line electrode 13 in such a facing space region 12, it is possible to prevent a spark from being generated by the edge.

ここでは、1対のグランド電極11a,11bは、長方形の同一形状で平行に配設されている。線電極13は、グランド電極11a,11bに平行で、それぞれの電極から同一の距離となる位置に配設される。この線電極13は、直流の高電圧電源である電圧印加部14に接続されており、正極電圧が印加される。   Here, the pair of ground electrodes 11a and 11b are arranged in parallel in the same rectangular shape. The line electrode 13 is arranged at a position parallel to the ground electrodes 11a and 11b and at the same distance from each electrode. The line electrode 13 is connected to a voltage application unit 14 which is a direct current high voltage power source, and is applied with a positive voltage.

グランド電極11a,11bの対向面側の表面に配設されている絶縁カバー15は、その端部が、グランド電極11a,11bに垂直で且つ線電極13を含む断面F(図2を参照)の位置Pに揃うように配設されており、図中の矢印で示すイオン風の出力方向の上流側におけるグランド電極11a,11bの領域Aを被覆して配設されている。   The insulating cover 15 disposed on the surface of the ground electrodes 11a and 11b on the opposite surface side has a cross section F (see FIG. 2) whose end is perpendicular to the ground electrodes 11a and 11b and includes the line electrode 13. It is arranged so as to be aligned with the position P, and is arranged so as to cover the region A of the ground electrodes 11a, 11b on the upstream side in the output direction of the ion wind indicated by the arrow in the drawing.

なお、絶縁カバー15は、図1ないし図3に示すように、線電極13の位置を基準としてイオン風を出力させる方向の上流側に備えるのが望ましいが、少なくともイオン風を出力させる方向の下流側の一部にグランド電極11a,11bが露出している構成であれば、イオン風を意図する方向に(ここでは、紙面に対して右側方向に)発生させることができる。   As shown in FIGS. 1 to 3, the insulating cover 15 is preferably provided upstream of the direction in which the ion wind is output with reference to the position of the line electrode 13, but at least downstream in the direction in which the ion wind is output. If the ground electrodes 11a and 11b are exposed in a part of the side, the ion wind can be generated in the intended direction (here, in the right direction with respect to the paper surface).

線電極13に正極又は負極の高電圧が印加されることで、グランド電極11a,11bと線電極13で構成される不平等な電界で局所的に電界が強い場所が集中して生じ、火花放電が発生する前に電界が集中している部分で局所的なコロナ放電が生じる。このコロナ放電によるイオンの泳動に励起されて、流体(大気中の場合は空気)の流れが生じる。この空気の流れであるイオン風は線電極13から1対のグランド電極11a,11bの方向に対して発生する。図1ないし図3に示すように、本実施形態に係るイオン風発生装置においては、グランド電極11a,11bの一部の領域に絶縁カバー15が配設されているため、線電極13から絶縁カバー15が配設されている方向へのコロナ放電が生じず、その結果線電極13から絶縁カバー15の方向へのイオン風が発生しない。すなわち、図中の矢印の方向にイオン風が発生する。   When a positive or negative high voltage is applied to the line electrode 13, an uneven electric field composed of the ground electrodes 11 a and 11 b and the line electrode 13 is locally concentrated and a place where the electric field is strong is concentrated and spark discharge occurs. A local corona discharge is generated at a portion where the electric field is concentrated before the occurrence of the occurrence. Excited by ion migration by this corona discharge, a fluid (air in the atmosphere) flows. The ion wind that is the air flow is generated from the line electrode 13 toward the pair of ground electrodes 11a and 11b. As shown in FIGS. 1 to 3, in the ion wind generator according to the present embodiment, since the insulating cover 15 is disposed in a partial region of the ground electrodes 11 a and 11 b, the insulating cover 15 extends from the line electrode 13. Corona discharge does not occur in the direction in which 15 is disposed, and as a result, ion wind from the line electrode 13 toward the insulating cover 15 does not occur. That is, an ion wind is generated in the direction of the arrow in the figure.

なお、本実施形態に係るイオン風発生装置1は、図4(A)、(B)に示すように、絶縁カバー15の端部の位置が、グランド電極11a,11bに垂直で且つ線電極13を含む断面Fの位置Pに揃うように配設される必要はなく、グランド電極11a,11bに垂直で且つ線電極13に平行な断面Fの位置Pに揃うように配設されるようにしてもよい。   In the ion wind generator 1 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 4A and 4B, the position of the end of the insulating cover 15 is perpendicular to the ground electrodes 11 a and 11 b and the line electrode 13. It is not necessary to be arranged so as to be aligned with the position P of the cross section F including the same, but to be arranged so as to be aligned with the position P of the cross section F perpendicular to the ground electrodes 11a and 11b and parallel to the line electrode 13. Also good.

また、図4(C)に示すように、線電極13は、それぞれのグランド電極11a,11bから同一の距離となる位置に配設される必要はなく、異なる距離となる位置(グランド電極11aと線電極13との距離、及びグランド電極11bと線電極13との距離が同一ではない位置)に配設されるようにしてもよい。図4(C)においては、グランド電極11aと線電極13との距離が、グランド電極11bと線電極13との距離に比べて短くなっている。さらに、図4(D)に示すように、グランド電極11a,11bは平行に配設されなくてもよい。   Further, as shown in FIG. 4C, the line electrodes 13 do not have to be disposed at the same distance from the ground electrodes 11a and 11b, but at different positions (the ground electrode 11a and the ground electrode 11a). The distance between the line electrode 13 and the distance between the ground electrode 11b and the line electrode 13 may be arranged at a position where the distance is not the same. In FIG. 4C, the distance between the ground electrode 11a and the line electrode 13 is shorter than the distance between the ground electrode 11b and the line electrode 13. Further, as shown in FIG. 4D, the ground electrodes 11a and 11b may not be arranged in parallel.

さらにまた、図4(E)に示すように、グランド電極11a〜11d、線電極13及び絶縁カバー15を並列に複数配設するようにしてもよい。すなわち、グランド電極11a,11cの間、グランド電極11c,11dの間、グランド電極11d,11bの間の対向空間領域内に、それぞれ線電極13と絶縁カバー15を有する。こうすることで、イオン風の出力を増加させることができる。さらにまた、図4(F)(上図が断面図であり、下図は側断面図である)に示すように、グランド電極11をダクト状(断面が矩形、円形、楕円形等であってもよい)に形成し、その内側にグランド電極11の周方向に沿って線電極13を配設し、イオン風を出力させる方向の上流側にグランド電極11の内側を被覆するように絶縁カバー15を備えるようにしてもよい。こうすることで、イオン風の出力を増加させることができる。   Furthermore, as shown in FIG. 4E, a plurality of ground electrodes 11a to 11d, line electrode 13, and insulating cover 15 may be arranged in parallel. That is, the line electrode 13 and the insulating cover 15 are provided in the opposing space regions between the ground electrodes 11a and 11c, between the ground electrodes 11c and 11d, and between the ground electrodes 11d and 11b, respectively. By doing so, the output of the ion wind can be increased. Furthermore, as shown in FIG. 4F (the upper diagram is a sectional view and the lower diagram is a side sectional view), the ground electrode 11 may be formed in a duct shape (the section is rectangular, circular, elliptical, etc.). A line electrode 13 is provided along the circumferential direction of the ground electrode 11, and an insulating cover 15 is provided so as to cover the inside of the ground electrode 11 on the upstream side in the direction in which the ion wind is output. You may make it prepare. By doing so, the output of the ion wind can be increased.

さらにまた、図5(A)、(B)に示すように、上面から見た場合に、絶縁カバー15の端部と線電極13との位置は一致しても一致しなくてもよく、また平行であっても平行でなくてもよい。   Furthermore, as shown in FIGS. 5A and 5B, when viewed from above, the positions of the end portions of the insulating cover 15 and the line electrodes 13 may or may not coincide with each other. It does not need to be parallel or parallel.

さらにまた、図5(C)に示すように、線電極13が直線状でなくてもよい。さらにまた、図5(D)、(E)等に示すように、グランド電極11aとグランド電極11bは対向する対向空間領域12を有するように配設されればよく、大きさや形状は限定されない。   Furthermore, as shown in FIG. 5C, the line electrode 13 may not be linear. Furthermore, as shown in FIGS. 5D and 5E, the ground electrode 11a and the ground electrode 11b only need to be disposed so as to have opposing space regions 12, and the size and shape are not limited.

このように、本実施形態に係るイオン風発生装置によれば、イオン風の流動方向を制御するのに、絶縁カバー15をグランド電極11a,11bに被覆させるだけでよいため、加工や設置が極めて簡単で且つ高精度に製造することができる。また、流路の中央付近の遮蔽を削減することができ、圧力損失を減少させて高効率に流体を流動させることができる。さらに、エッジ等の存在によりスパーク等が発生して放電してしまうことを防止し、効率よくイオン風を発生させることができる。   As described above, according to the ion wind generator according to the present embodiment, in order to control the flow direction of the ion wind, it is only necessary to coat the insulating cover 15 on the ground electrodes 11a and 11b, so that processing and installation are extremely difficult. It can be manufactured easily and with high accuracy. Further, the shielding around the center of the flow path can be reduced, and the fluid can be flowed with high efficiency by reducing the pressure loss. Furthermore, it is possible to prevent the occurrence of sparks and the like due to the presence of edges and the like, and to generate an ion wind efficiently.

(本発明の第2の実施形態)
本実施形態に係るイオン風発生装置について、図6及び図7を用いて説明する。図6は、本実施形態に係るイオン風発生装置の概略図、図7は、本実施形態に係るイオン風発生装置の側面図である。
なお、本実施形態において、前記第1の実施形態と重複する説明は省略する。
(Second embodiment of the present invention)
The ion wind generator according to this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a schematic view of the ion wind generating apparatus according to the present embodiment, and FIG. 7 is a side view of the ion wind generating apparatus according to the present embodiment.
In addition, in this embodiment, the description which overlaps with the said 1st Embodiment is abbreviate | omitted.

本実施形態に係るイオン風発生装置1は、グランド電極11a,11bが対向している対向空間領域12内に、前記第1の実施形態における線電極13及び絶縁カバー15を直列に複数設けるものである。また、その際の絶縁カバー15が、グランド電極11a,11bに流れる電流の分布に従い、電流値が少なくとも所定の値以上である領域の一部に配設される。   The ion wind generator 1 according to the present embodiment is provided with a plurality of the line electrodes 13 and the insulating covers 15 in the first embodiment in series in the facing space region 12 where the ground electrodes 11a and 11b are opposed to each other. is there. Further, the insulating cover 15 at that time is disposed in a part of a region where the current value is at least a predetermined value or more according to the distribution of the current flowing through the ground electrodes 11a and 11b.

図6に示すように、イオン風発生装置1は、対向して配設される1対のグランド電極11a,11bの対向空間領域12内に、複数の線電極13(ここでは、13aと13bの2つを示しているが、いくつ配設されてもよい)と複数の絶縁カバー15(ここでは、15aと15bの2つを示しているが、線電極13と対となる数で配設されてもよい)が配設されている。各線電極13と絶縁カバー15との位置関係は、前記第1の実施形態で示した場合と同じであり、それらが直列に連続して複数設けられている。各線電極13には、共通の電圧印加部14から正極電圧が印加され、各線電極13ごとにコロナ放電が生じる。すなわち、各線電極13ごとに生じるコロナ放電により励起される流体の流動が、加算的に増加されて高出力、高効率にイオン風を発生させることが可能となる。   As shown in FIG. 6, the ion wind generator 1 includes a plurality of line electrodes 13 (here, 13a and 13b) in a facing space region 12 of a pair of ground electrodes 11a and 11b arranged to face each other. Although two are shown, any number may be provided) and a plurality of insulating covers 15 (here, two of 15a and 15b are shown, but they are provided in a number corresponding to the line electrode 13). May be provided). The positional relationship between each line electrode 13 and the insulating cover 15 is the same as that shown in the first embodiment, and a plurality of them are continuously provided in series. A positive voltage is applied to each line electrode 13 from a common voltage application unit 14, and corona discharge is generated for each line electrode 13. That is, the flow of the fluid excited by the corona discharge generated for each line electrode 13 is additionally increased, and the ion wind can be generated with high output and high efficiency.

このとき、線電極13aが絶縁カバー15aと15bに挟まれた領域(領域Z)の方向にコロナ放電を生じる可能性がある。つまり、イオン風を発生させようとする方向とは反対の方向に、イオン風が発生してしまい、効率が悪くなってしまう可能性がある。そこで、本実施形態においては、このようなことを防止するために、グランド電極11a,11bの電流分布に従って、必要な領域にのみ絶縁カバー15を配設する。   At this time, there is a possibility that corona discharge occurs in the direction of the region (region Z) where the line electrode 13a is sandwiched between the insulating covers 15a and 15b. That is, the ion wind is generated in the direction opposite to the direction in which the ion wind is to be generated, which may reduce the efficiency. Therefore, in this embodiment, in order to prevent such a situation, the insulating cover 15 is provided only in a necessary region according to the current distribution of the ground electrodes 11a and 11b.

図7に示すように、絶縁カバー15がない場合に、例えば図7(A)に示すような分布でグランド電極11a,11bに電流が流れるとする。この場合、線電極13aと領域Bとの間のコロナ放電により発生するイオン風の影響を最小限に抑えるために、図に示すような値で閾値を設定し、閾値以上の値の領域の一部に絶縁カバー15を被覆して配設する。つまり、図7(B)に示すように、絶縁カバー15の一方の端部は、第1の実施形態において示したように、グランド電極11a,11bに垂直で且つ線電極13を含む断面の位置に揃うように配設され、他方の端部は、閾値以上の電流が流れる領域を被覆するように配設される。こうすることで、正味の気体の移動を阻害する方向に発生するイオン風をなくすことができる。   As shown in FIG. 7, when the insulating cover 15 is not provided, it is assumed that current flows through the ground electrodes 11a and 11b with a distribution as shown in FIG. 7A, for example. In this case, in order to minimize the influence of the ion wind generated by corona discharge between the line electrode 13a and the region B, a threshold value is set with a value as shown in FIG. The part is covered with an insulating cover 15. That is, as shown in FIG. 7B, one end portion of the insulating cover 15 is positioned at a cross section perpendicular to the ground electrodes 11a and 11b and including the line electrode 13, as shown in the first embodiment. The other end is disposed so as to cover a region where a current exceeding a threshold value flows. By doing so, it is possible to eliminate ion wind generated in a direction that inhibits net gas movement.

このように、本実施形態に係るイオン風発生装置によれば、複数の線電極13と対になる絶縁カバー15を複数配設することで、イオン風の出力を容易に上げることができると共に、絶縁カバー15で被覆する領域を最小限に抑えつつ高効率を維持して小型化したイオン風発生装置を実現することができる。   Thus, according to the ion wind generator according to the present embodiment, by providing a plurality of insulating covers 15 that are paired with a plurality of line electrodes 13, it is possible to easily increase the output of the ion wind, A miniaturized ion wind generator can be realized that maintains high efficiency while minimizing the area covered by the insulating cover 15.

(本発明の第3の実施形態)
本実施形態に係るガスポンプについて、図8を用いて説明する。図8は、本実施形態に係るガスポンプの側面図である。
なお、本実施形態において、前記各実施形態と重複する説明は省略する。
(Third embodiment of the present invention)
The gas pump according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a side view of the gas pump according to the present embodiment.
In addition, in this embodiment, the description which overlaps with each said embodiment is abbreviate | omitted.

本実施形態に係るガスポンプ20は、前記各実施形態に係るイオン風発生装置1を利用したものである。すなわち、図8に示すように、少なくとも一部に開口部21を有する筐体22内に、開口部21の方向にイオン風が発生するようにイオン風発生装置1が備えられている。このような構成とすることで、開口部21からイオン風を排出させるガスポンプを実現することができる。   The gas pump 20 according to the present embodiment uses the ion wind generator 1 according to each of the embodiments. That is, as shown in FIG. 8, an ion wind generator 1 is provided in a housing 22 having an opening 21 at least partially so that an ion wind is generated in the direction of the opening 21. By setting it as such a structure, the gas pump which discharges | emits ion wind from the opening part 21 is realizable.

このように、本実施形態に係るガスポンプによれば、前記各実施形態におけるイオン風発生装置を利用した高性能なガスポンプを実現することができる。   Thus, according to the gas pump which concerns on this embodiment, the high performance gas pump using the ion wind generator in each said embodiment is realizable.

前記ガスポンプを試作し、その性能実験を行った。
図9に、本実施例に係る実験装置の構成を示す。作動流体には室温の空気を用い、大気圧下で実験を行った。直流高電圧電源を用いて、線電極に正極電圧を印加した。印加電圧と放電電流の測定には高電圧プローブ、オシロスコープ、直流電流計、空気流速の測定には熱線流速計、圧力差の測定には差圧計をそれぞれ用いた。
The gas pump was prototyped and its performance experiment was conducted.
FIG. 9 shows the configuration of the experimental apparatus according to this example. The experiment was conducted under atmospheric pressure using air at room temperature as the working fluid. A positive voltage was applied to the line electrode using a DC high voltage power supply. A high voltage probe, an oscilloscope, a DC ammeter were used to measure the applied voltage and the discharge current, a hot-wire anemometer was used to measure the air flow velocity, and a differential pressure gauge was used to measure the pressure difference.

空気流速については、出口、入口ともにポンプから5mm離れた位置の流れ方向垂直断面において、断面中心の水平、垂直線上を2mm間隔で測定し、その平均値を代表速度とした。空気流量については流路断面と平均流速(Q=A×V)から算出した。   Regarding the air flow velocity, the horizontal and vertical lines at the center of the cross section were measured at intervals of 2 mm in the vertical cross section in the flow direction at a position 5 mm away from the pump for both the outlet and the inlet, and the average value was taken as the representative speed. The air flow rate was calculated from the channel cross section and the average flow velocity (Q = A × V).

流路にはアクリル樹脂製で断面長方形の流路(高さ5mm×幅10mm)を用いた。線電極には直径0.24mmのステンレス線、グランド電極には1対の黄銅製の平板を用い、線電極の上下対称となる位置に設置した。絶縁被膜は線電極との距離に応じて設置した。本実施例では、絶縁被膜と線電極との距離をLとして、L=−6mmから2mmの間で6通りの設置位置で実験を行った。   A channel made of acrylic resin and having a rectangular cross section (height 5 mm × width 10 mm) was used as the channel. A stainless steel wire having a diameter of 0.24 mm was used for the wire electrode, and a pair of brass flat plates were used for the ground electrode, and the wire electrode was installed at a position that is vertically symmetrical with the wire electrode. The insulating coating was installed according to the distance from the wire electrode. In this example, the distance between the insulating coating and the line electrode was L, and the experiment was performed at six installation positions between L = −6 mm and 2 mm.

図10に放電特性の実験結果を示す。図中の矢印で示すプロットは、従来知られている非特許文献1、2に示すような、線電極に絶縁被膜した場合(線電極被膜方式とし、被膜角は180°である)のガスポンプによる実験結果を示している。絶縁被膜の位置Lに依らず、5.5kV以上の印加電圧で放電が生じ、電圧の増加と共に放電電流Iは2次関数的に増加し、およそ8kV又は8.5kV程度でスパークした。また、Lの増加と共に放電電流は減少する傾向であった。これは、線電極付近で電離しプラス電荷を帯びた気体分子を引き寄せるグランド電極面積が減少したためである。   FIG. 10 shows the experimental results of the discharge characteristics. The plots indicated by the arrows in the figure are based on gas pumps when insulating coatings are applied to the wire electrodes as shown in the conventional non-patent documents 1 and 2 (the wire electrode coating method is used and the coating angle is 180 °). Experimental results are shown. Regardless of the position L of the insulating coating, discharge occurred at an applied voltage of 5.5 kV or higher, and the discharge current I increased in a quadratic function with the increase in voltage, and sparked at about 8 kV or 8.5 kV. Also, the discharge current tended to decrease with increasing L. This is because the area of the ground electrode that attracts gas molecules that are ionized near the line electrode and have a positive charge is reduced.

図11にポンプ出口での空気の流速及び流量の実験結果を示す。図中の矢印で示すプロットは、線電極被膜方式のガスポンプによる実験結果を示している。基本的にどの絶縁被覆位置Lの場合でも、印加電圧の増加とともに流速Uおよび流量Qは増加した。また、最大流速及び流量はL=0mm,V=8kVのときに、U=3.4m/s、Q=0.17l/sに達した。線電極被覆方式の場合と比較すると、最大で2.2倍に増加した。   FIG. 11 shows the experimental results of the flow velocity and flow rate of air at the pump outlet. The plots indicated by the arrows in the figure show the experimental results using a line electrode coating type gas pump. Basically, in any insulation coating position L, the flow velocity U and the flow rate Q increased as the applied voltage increased. The maximum flow velocity and flow rate reached U = 3.4 m / s and Q = 0.17 l / s when L = 0 mm and V = 8 kV. Compared to the case of the wire electrode coating method, the maximum increase was 2.2 times.

ここで、定性的にはLが−6〜−2mmの場合と、0〜2mmの場合の2通りに分類できる。L≦−2mmのとき、線電極被覆方式と同じようなV−U関係を示し、ある任意の印加電圧でほぼ流速及び流量が頭打ち又はピークに達して、その後減少するような傾向を示した。しかし、L≧0mmのとき、印加電圧の増加とともに流速及び流量は増加する傾向を示した。この違いは、L=0を境に、Lが負の場合は印加電圧の増加に伴って、逆方向の放電によるイオン風の影響が無視できなくなったためであると考えられる。つまり、Lが負の場合は、印加電圧の増加に伴って、逆方向の放電によるイオン風が高出力となり、順方向に流れる正味の気体の流れを妨げていると考えられる。   Here, qualitatively, it can be classified into two cases, when L is −6 to −2 mm and when it is 0 to 2 mm. When L ≦ −2 mm, a VU relationship similar to that of the wire electrode coating method was exhibited, and the flow velocity and flow rate reached a peak or peak at a certain arbitrary applied voltage, and then tended to decrease. However, when L ≧ 0 mm, the flow rate and flow rate tended to increase with increasing applied voltage. This difference is considered to be because the influence of the ion wind due to the discharge in the reverse direction can no longer be ignored as the applied voltage increases when L is negative with L = 0. That is, when L is negative, it is considered that the ion wind due to the reverse discharge becomes higher in output as the applied voltage increases, preventing the net flow of gas flowing in the forward direction.

図12にポンプ効率の実験結果を示す。L≦−2mmの場合とは異なり、L≧0mmでは、印加電圧の増加とともにポンプ効率は増加する傾向を示し、L=0mmのとき最大効率はη=0.18%であった。また、線電極被覆方式と比較すると、L≦−2mmの場合、線電極被覆方式よりもポンプ効率が低下しているが、L≧0mmでは印加電圧が約7.5kV以上において、本発明に係るガスポンプのほうが線電極被覆方式よりも最大効率は54%程度増加することが分かった。また、L≦−2mmであっても、印加電圧が6.0kV以下の場合は、線電極被覆方式よりも効率がいい結果が出ていることがわかる。   FIG. 12 shows the experimental results of the pump efficiency. Unlike L ≦ −2 mm, when L ≧ 0 mm, the pump efficiency tends to increase as the applied voltage increases, and when L = 0 mm, the maximum efficiency is η = 0.18%. In addition, when L ≦ −2 mm, the pump efficiency is lower than that of the line electrode coating method when compared with the wire electrode coating method. However, when L ≧ 0 mm, the applied voltage is about 7.5 kV or more. It was found that the maximum efficiency of the gas pump was increased by about 54% compared to the wire electrode coating method. In addition, even when L ≦ −2 mm, it can be seen that when the applied voltage is 6.0 kV or less, the result is more efficient than the line electrode coating method.

以上の実験結果から、本発明に係るガスポンプを用いることで、流速及び流量を増加できること、及びポンプ効率についても大幅に向上できることが明らかとなった。これにより、本発明に係るガスポンプの実現性とその優位性が明確に示された。   From the above experimental results, it became clear that the flow rate and flow rate can be increased and the pump efficiency can be greatly improved by using the gas pump according to the present invention. Thereby, the feasibility and superiority of the gas pump according to the present invention were clearly shown.

1 イオン風発生装置
11a,11b グランド電極
12 対向空間領域
13 線電極
14 電圧印加部
15 絶縁カバー
20 ガスポンプ
21 開口部
22 筐体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion wind generator 11a, 11b Ground electrode 12 Opposite space area 13 Wire electrode 14 Voltage application part 15 Insulation cover 20 Gas pump 21 Opening part 22 Case

Claims (7)

電極間に高電圧を印加することでコロナ放電により誘起されるイオン風を発生させるイオン風発生装置において、
グランドに接続され、対向して配設される一対の平板状のグランド電極と、
前記グランド電極が対向している対向空間領域内に前記各グランド電極に対して平行に配設され、高電圧が印加される線状の高電圧線電極と、
前記一対のグランド電極における対向面に、当該対向面の一部であって前記イオン風の出力方向の上流側の位置に配設される絶縁体と、
前記高電圧線電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備えることを特徴とするイオン風発生装置。
In an ion wind generator that generates an ion wind induced by corona discharge by applying a high voltage between the electrodes,
A pair of flat ground electrodes connected to the ground and disposed opposite to each other;
A linear high-voltage line electrode that is disposed in parallel to each ground electrode in an opposing space region where the ground electrode is opposed, and to which a high voltage is applied;
An insulator disposed on a facing surface of the pair of ground electrodes, at a position that is a part of the facing surface and is upstream of the output direction of the ion wind;
An ion wind generator comprising: voltage applying means for applying a voltage to the high voltage line electrode.
請求項1に記載のイオン風発生装置において、
前記一対のグランド電極が平行に配設されていることを特徴とするイオン風発生装置。
In the ion wind generator of Claim 1,
An ion wind generator, wherein the pair of ground electrodes are arranged in parallel.
請求項2に記載のイオン風発生装置において、
前記高電圧線電極が、直線状の電極であり、前記一対のそれぞれのグランド電極との距離が同一となるように前記対向空間領域内に配設され、
前記絶縁体が、前記一対のグランド電極に垂直で且つ前記高電圧線電極と平行な断面の位置に前記絶縁体の端部が揃うように配設されていることを特徴とするイオン風発生装置。
In the ion wind generator according to claim 2,
The high voltage line electrode is a linear electrode, and is disposed in the facing space region so that the distance between the pair of ground electrodes is the same.
An ion wind generator characterized in that the insulator is arranged so that the end of the insulator is aligned at a position of a cross section perpendicular to the pair of ground electrodes and parallel to the high voltage line electrode. .
請求項2に記載のイオン風発生装置において、
前記高電圧線電極が、直線状の電極であり、前記一対のそれぞれのグランド電極との距離が同一となるように前記対向空間領域内に配設され、
前記絶縁体が、前記一対のグランド電極に垂直で且つ前記高電圧線電極を含む断面の位置に前記絶縁体の端部が揃うように配設されていることを特徴とするイオン風発生装置。
In the ion wind generator according to claim 2,
The high voltage line electrode is a linear electrode, and is disposed in the facing space region so that the distance between the pair of ground electrodes is the same.
The ion wind generator according to claim 1, wherein the insulator is arranged so that an end of the insulator is aligned at a position of a cross section perpendicular to the pair of ground electrodes and including the high voltage line electrode.
請求項3又は4に記載のイオン風発生装置において、
前記グランド電極が対向している対向空間領域内に、前記高電圧線電極及び前記絶縁体を直列に複数設けることを特徴とするイオン風発生装置。
In the ion wind generator of Claim 3 or 4,
An ion wind generator, wherein a plurality of the high-voltage line electrodes and the insulator are provided in series in a facing space region where the ground electrodes are opposed to each other.
請求項5に記載のイオン発生装置において、
前記絶縁体が、当該絶縁体がない場合に前記グランド電極に流れる電流分布にしたがって、前記電流が少なくとも所定の値以上である領域の一部に配設されていることを特徴とするイオン風発生装置。
In the ion generator according to claim 5,
Ion wind generation, wherein the insulator is disposed in a part of a region where the current is at least a predetermined value according to a current distribution flowing through the ground electrode in the absence of the insulator apparatus.
請求項1ないし6のいずれかに記載のイオン風発生装置を用いたガスポンプであって、
少なくとも一部に開口部を有する筐体内に、前記開口部の方向に前記イオン風が発生するように前記イオン風発生装置が備えられていることを特徴とするガスポンプ。
A gas pump using the ion wind generator according to any one of claims 1 to 6,
A gas pump characterized in that the ion wind generator is provided in a housing having an opening at least partially so that the ion wind is generated in the direction of the opening.
JP2011182001A 2011-08-23 2011-08-23 Ion wind generator and gas pump Expired - Fee Related JP5515099B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011182001A JP5515099B2 (en) 2011-08-23 2011-08-23 Ion wind generator and gas pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011182001A JP5515099B2 (en) 2011-08-23 2011-08-23 Ion wind generator and gas pump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013045591A true JP2013045591A (en) 2013-03-04
JP5515099B2 JP5515099B2 (en) 2014-06-11

Family

ID=48009347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011182001A Expired - Fee Related JP5515099B2 (en) 2011-08-23 2011-08-23 Ion wind generator and gas pump

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5515099B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108054146A (en) * 2017-12-25 2018-05-18 中国矿业大学 Plane membrane type chip heat radiator based on ion wind
CN108551751A (en) * 2018-06-07 2018-09-18 中国科学院工程热物理研究所 Corona wind heat radiator
CN110828268A (en) * 2018-08-07 2020-02-21 丰田自动车株式会社 Control method of ion wind generator
CN113188106A (en) * 2021-04-13 2021-07-30 西安交通大学 Ion wind heat abstractor of multi-wire electrode
CN114269058A (en) * 2021-11-25 2022-04-01 河北大学 Device and method for generating large-scale sheet plasma plume on water surface

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108054146A (en) * 2017-12-25 2018-05-18 中国矿业大学 Plane membrane type chip heat radiator based on ion wind
CN108551751A (en) * 2018-06-07 2018-09-18 中国科学院工程热物理研究所 Corona wind heat radiator
CN108551751B (en) * 2018-06-07 2024-03-08 中国科学院工程热物理研究所 Corona wind heat radiator
CN110828268A (en) * 2018-08-07 2020-02-21 丰田自动车株式会社 Control method of ion wind generator
CN110828268B (en) * 2018-08-07 2022-04-26 丰田自动车株式会社 Control method of ion wind generator
CN113188106A (en) * 2021-04-13 2021-07-30 西安交通大学 Ion wind heat abstractor of multi-wire electrode
CN114269058A (en) * 2021-11-25 2022-04-01 河北大学 Device and method for generating large-scale sheet plasma plume on water surface
CN114269058B (en) * 2021-11-25 2023-07-28 河北大学 Device and method for generating large-scale flaky plasma plume on water surface

Also Published As

Publication number Publication date
JP5515099B2 (en) 2014-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Colas et al. Ionic wind generation by a wire-cylinder-plate corona discharge in air at atmospheric pressure
US8411435B2 (en) Electrohydrodynamic fluid accelerator with heat transfer surfaces operable as collector electrode
KR20070108880A (en) Electro-hydrodynamic pump and cooling apparatus comprising an electro-hydrodynamic pump
US8466624B2 (en) Electrohydrodynamic fluid accelerator device with collector electrode exhibiting curved leading edge profile
US20130340981A1 (en) Electrohydrodynamic (ehd) air mover configuration with flow path expansion and/or spreading for improved ozone catalysis
Jewell-Larsen et al. Modeling of corona-induced electrohydrodynamic flow with COMSOL multiphysics
JP5515099B2 (en) Ion wind generator and gas pump
WO2009131980A2 (en) Ionic fluid flow accelerator
KR20110074470A (en) Flow tube apparatus
Kim et al. Ion wind generation and the application to cooling
US20080175720A1 (en) Contoured electrodes for an electrostatic gas pump
US20110261499A1 (en) Collector electrode for an ion wind fan
JP2011511997A (en) Auxiliary electrode for enhanced electrostatic discharge
El Dein et al. Experimental and simulation study of V–I characteristics of wire–plate electrostatic precipitators under clean air conditions
Podliński et al. Electrohydrodynamic pump supplied by unipolar direct current voltage with both positive and negative corona discharge
CN110337219B (en) Ionic wind heat dissipation device and method thereof
JP4772759B2 (en) Diffuser
Cai et al. Numerical simulation and optimization of ionic wind heat sink with needle-fin electrode
Bologa et al. Characteristics of an electrohydrodynamic pump
Krichtafovitch et al. Electrostatic fluid accelerator and air purifier–The second wind
Yanallah et al. A new numerical approach for efficient modeling of positive corona discharge and its associated electric wind
Conanan et al. Performance enhancement of two-stage corona wind generator in a circular pipe
JP5223424B2 (en) Dust collector
CN220830631U (en) Heat radiation structure and electronic equipment
JP5458750B2 (en) Blower

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130924

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140227

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140304

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140311

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5515099

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees