JP2014030822A - 気流発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極と誘電体の間における接合強度や誘電体の絶縁耐力に優れ、十分な気流発生効果を発揮することができる気流発生装置を提供する。
【解決手段】気流発生装置１２は、セラミックス材料からなる多孔質層の気孔に、誘電材料からなる封孔材を充填した封孔材充填層で構成された第１の誘電層４１と、第１の誘電層４１に積層され、セラミックス材料からなる多孔質層で構成された第２の誘電層４２と、第１の誘電層の表面に設けられた第１の電極２３と、第２の誘電層４２の、第１の誘電層側とは異なる側の表面に設けられた第２の電極２４とを備える。そして、第１の電極２３と第２の電極２４との間に電圧を印加して、第１の誘電層４１の表面に接する気体の一部をプラズマ化することにより気流を発生させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、プラズマの作用により気流を発生させることができる気流発生装置に関する。

流体機器や流体機器システムにおける動力低減は、省エネルギの観点から重要性が高まっている。また、流体機器や流体機器システムに起因する振動や騒音の抑制は、プラントの安全性確保、作業環境向上の観点から非常に重要である。

発明者らは、流体の一部をプラズマ化させ、このプラズマの作用により気流を発生させて、流れを制御する気流発生装置を発明し、その効果を確認した（例えば、特許文献１−２参照。）。

この気流発生装置によれば、平板上に非常に薄い層状の誘起気流を適宜制御しながら発生させることが可能である。また、この発生した誘起気流により、流れの境界層の速度分布を変化させたり、層流から乱流への遷移を強制的に引き起こしたり、渦を発生消滅させたりするなどの気流制御を実現することができる。そのため、種々の産業機器の革新的要素技術として、この気流発生装置を利用できる可能性がある。

上記した気流発生装置では、少なくとも一対の電極（第１の電極、第２の電極）を対設させて備えている。従来の気流発生装置は次のように作製されていた。例えば、まず、第２の誘電体（絶縁板）上に接着剤を介して短冊状の第２の電極（対向電極）を配置する。続いて、その上に、接着剤を介して第１の誘電体（絶縁板）を配置する。さらにその上に、長辺が第２の電極（対向電極）の長辺と所定の間隔をおいて平行するよう、同形の第１の電極（放電電極）を接着剤を介して配置する。

この気流発生装置では、第１の電極（放電電極）と第２の電極（対向電極）との間に、例えば１〜１０ｋＶ程度の電圧を印加すると、これらの電極間の第１の誘電体の近くの空気がイオン化されて、第１の電極（放電電極）側から第２の電極（対向電極）に第１の誘電体の表面に沿った気流が発生する。

特開２００７−３１７６５６号公報 特開２００８−１３５４号公報

しかしながら、上記した従来の気流発生装置において、誘電体と電極は、一般に異種物質で構成される。そのため、誘電体と電極との間の接合が困難であるという問題があった。また、誘電体と電極とを接合できた場合であっても、長期間の使用や振動下における使用により、誘電体と電極の接合が剥離し、電極が損壊したり、間隙で異常放電が起こったりして、安定な気流発生効果が発揮できないことがあった。

また、従来の気流発生装置において、誘電体を構成する層を、例えばセラミックスを溶射することで形成することも考えられるが、形成された溶射層においては微細な隙間が形成される。そのため、微細な隙間に水が浸透して絶縁耐力が低下し、十分な気流発生効果が発揮できない。

さらに、上記した従来の気流発生装置において、誘電体が放電によって劣化することもあり、これによっても十分な気流発生効果が発揮できない。

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、電極と誘電体の間における接合強度や誘電体の絶縁耐力に優れ、十分な気流発生効果を発揮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。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、セラミックス材料からなる多孔質層の気孔に、誘電材料からなる封孔材を充填した封孔材充填層で構成された第１の誘電層と、前記第１の誘電層に積層され、セラミックス材料からなる多孔質層で構成された第２の誘電層と、前記第１の誘電層の表面または表面近傍に設けられた第１の電極と、前記第２の誘電層の、前記第１の誘電層側とは異なる側の表面または表面近傍に設けられた第２の電極とを備え、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記第１の誘電層の表面に接する気体の一部をプラズマ化することにより気流を発生させることを特徴とする気流発生装置が提供される。

本発明の気流発生装置によれば、電極と誘電体の間における接合強度や誘電体の絶縁耐力に優れ、十分な気流発生効果を発揮することができる。

本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置の断面を示す図である。 本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第１の実施の形態の他の構成の気流発生装置の断面を示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置の断面を示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置を第１の誘電層側から見たときの平面図である。 本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第３の実施の形態の気流発生装置の断面を示す図である。 本発明に係る第３の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第３の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第３の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第３の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第３の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第４の実施の形態の気流発生装置の断面を示す図である。 本発明に係る第４の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第４の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第４の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第４の実施の形態の気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置に電極カバーを備えた構成を示す斜視図である。 図１１のＡ−Ａ断面を示す図であり、気流発生装置を作動させていない状態（放電ＯＦＦ）の様子を示す図である。 図１１のＡ−Ａ断面を示す図であり、気流発生装置を作動させた状態（放電ＯＮ）の様子を示す図である。 部分放電開始電圧の測定結果を示す図である。 無機質材料含有の影響評価試験に用いた気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 無機質材料含有の影響評価試験に用いた気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 無機質材料含有の影響評価試験に用いた気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 無機質材料含有の影響評価試験に用いた気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 無機質材料含有の影響評価試験に用いた気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。 絶縁破壊までの時間の測定結果を示す図である。

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。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置１０の断面を示す図である。

図１に示すように、気流発生装置１０は、第１の誘電層２１および第２の誘電層２２の異なる２つの誘電層を積層して構成された誘電体２０と、第１の誘電層２１の表面に設けられた第１の電極２３と、第２の誘電層２２の、第１の誘電層２１側とは異なる側の表面に設けられた第２の電極２４とを備えている。また、第２の誘電層２２は、基材２５に接合されている。また、第１の誘電層２１は、セラミックス材料からなる緻密質層で構成され、第２の誘電層２２は、セラミックス材料からなる多孔質層で構成されている。

なお、ここでは、第１の電極２３の一方の表面が第１の誘電層２１の表面と同一平面となるように構成されているが、第１の電極２３は、第１の誘電層２１の表面から突出して設けられても、第１の誘電層２１に埋設されてもよい。また、第２の電極２４の一方の表面が第２の誘電層２２の表面と同一平面となるように構成されているが、第２の電極２４は、第２の誘電層２２の表面から突出して設けられても、第２の誘電層２２に埋設されてもよい。

第１の誘電層２１を構成する緻密質層は、例えば、窒化アルミ、アルミナ、ジルコニア、ハフニア、チタニア、シリカなどを主成分としたセラミックス材料から構成されている。この緻密質層は、気孔率が１０％以下、好ましくは５％以下となるように構成されることが好ましい。このように気孔率を制限することで、第１の誘電層２１の表面に付着した水などの水分が、第１の誘電層２１から気流発生装置１０内、すなわち第２の誘電層２２側に含浸することを防止することができる。これによって、絶縁耐力の低下を防止することができる。

第２の誘電層２２を構成する多孔質層は、例えば、窒化アルミ、アルミナ、ジルコニア、ハフニア、チタニア、シリカなどを主成分としたセラミックス材料から構成されている。一般に、電極を構成する金属と、誘電層を構成する誘電体とでは線膨張係数が異なるため、接合部にせん断力が生じる。しかし、上記したように、第２の電極２４と接合される第２の誘電層２２を多孔質とすることで、せん断力を緩和させ、接合部の破壊を防止することができる。

第１の電極２３および第２の電極２４は、公知な固体の導電材料で構成される。第１の電極２３および第２の電極２４は、例えば、銅箔などを用いることができるが、これに限られるものではない。第１の電極２３および第２の電極２４として、例えば、ステンレス、インコネル（商品名）、ハステロイ（商品名）、チタン、白金、タングステン、モリブデン、ニッケル、銅、金、銀、すず、クロム等の金属や、これらの金属元素を主成分とする合金、カーボンナノチューブ、導電性セラミックス等の無機良導電体や、導電性プラスチック等の有機良導電体等を使用する環境下に応じて使用することもできる。

特に、インコネル、ハステロイ、チタン等の耐熱または耐腐食性金属を導電体に用いた場合には、高温多湿、酸化性等の高腐食雰囲気においても長期間使用することができる電極を実現することができる。また、金属でなく導電性プラスチックを導電体に用いた場合には、製造コストを大幅に削減できるだけでなく、加工性がよくなり、複雑曲面等の複雑形状の気流発生装置が実現できる。

基材２５は、第１の誘電層２１や第２の誘電層２２を構成する材料と同様のセラミックス材料で構成される。ここで、基材２５は、第２の電極２４との接合部を有するため、基材２５を多孔質で構成し、第２の電極２４との接合部で生じるせん断力を緩和させ、破壊を防止することが好ましい。

次に、第１の実施の形態の気流発生装置１０の製造方法の一例について説明する。

図２Ａ〜図２Ｄは、第１の実施の形態の気流発生装置１０の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。

ここでは、誘電層を溶射やＥＢ−ＰＶＤ（電子ビーム物理蒸着法）で形成する一例について説明する。

まず、基材２５の一方の表面上に第２の電極２４を設置し、基材２５の表面に密着させて固定する（図２Ａ）。

続いて、基材２５の一方の表面上に、溶射やＥＢ−ＰＶＤにより第２の誘電層２２を形成する（図２Ｂ）。

ここで、溶射を用いた場合、プラズマで溶融させたセラミックス粒子を基材２５の表面に吹き付けるので、皮膜は偏平形状のセラミック粒子で構成される。また、プラズマで溶融させたセラミックス粒子は、基材２５の表面に半溶融状態で到達するため、偏平粒子間は結合せず隙間となり、多孔質層を形成する。また、ＥＢ−ＰＶＤを用いた場合、セラミック分子、クラスタを基材２５の表面に蒸着させて成長させるため、皮膜は柱状構造となる。この柱状結晶間には結合力が働かないため隙間となり、多孔質層を形成する。

なお、溶射の場合には、一層の厚さが約１０μｍで、全体として３００μｍ程度の厚さに成膜が可能である。また、ＥＢ−ＰＶＤの場合には、１００ｎｍの精度で膜の厚さを制御可能であり、全体として１ｍｍ程度の厚さの膜を形成することができる。

続いて、第２の誘電層２２の表面上に、溶射やＥＢ−ＰＶＤにより第１の誘電層２１を形成し、その途中ですでに形成された第１の誘電層２１上に第１の電極２３を設置して固定し、再度溶射やＥＢ−ＰＶＤにより第１の誘電層２１を形成する（図２Ｃ）。なお、第１の電極２３の表面にマスキング（テープ等）することが好ましい。また、第２の誘電層２２の表面上に、直接、第１の電極２３を設置して固定し、溶射やＥＢ−ＰＶＤにより第１の誘電層２１を形成してもよい。

この第１の誘電層２１は、緻密質層で構成される。上記したように、一般に、溶射やＥＢ−ＰＶＤでセラミックス層を形成した場合には、多孔質層が形成される。そこで、ここでは、次に示す方法で、溶射やＥＢ−ＰＶＤによって緻密質層を形成する。

溶射の場合、溶射粉末として溶融粉砕粉を使用して、溶射粉末の平均粒径が４４μｍ（３２５メッシュ）以下のものを使用することが好ましい。このように、溶射を用いてセラミックスの緻密質層を形成することができる。なお、溶射粉末の平均粒径を４４μｍ以下とするのは、上記した気孔率が１０％以下となるような緻密質層を形成するためである。また、この平均粒径とは、積算分布（累積分布）の中位径（累積分布曲線で累積量が５０％時の粒子径）である。また、平均粒径は、メッシュ法（ふるい）、比表面積測定法（ＢＥＴ法）、沈降法などによって測定される。

ＥＢ−ＰＶＤの場合、第１の誘電層２１を形成する面を蒸発源に対向するように、基材２５を設置する。この際、基材２５は回転等しないように、静止した状態に設置する。そして、電子ビームを照射して蒸発源を溶融し蒸発させ、発生した蒸発源物質の分子またはクラスタを基材２５の対向面に蒸着させる。また、イオン銃等によりアルゴン、酸素等のイオン化したガス分子を発生させ、基材２５にプラス電圧をかけることで電場を形成する。この電場でイオン化したガス分子を加速し、上記した蒸発分子またはクラスタと一緒に基材２５の表面に蒸着させることで成膜速度を促進させ、皮膜の緻密化や密着性を向上させることができる。

なお、溶射やＥＢ−ＰＶＤにより誘電層を形成する際、例えば、溶射の場合は粒子径や溶射距離、ＥＢ−ＰＶＤの場合は蒸発速度（電子ビーム出力）を連続的に、または段階的に変えること、厚み方向に連続的に緻密度の異なるセラミックス層を形成することができる。例えば、第１の誘電層２１を形成する際、表面側の緻密度を高くして水などの水分の含浸を防止し、内側に行くに伴って緻密度が低くなるように形成してもよい。この場合、この緻密度を低くした層を第２の誘電層２２として機能させてもよい。

最後に、機械加工により表面を平滑に仕上げるとともに、第１の電極２３を露出させる（図２Ｄ）。なお、第１の電極２３上にマスキング（テープ等）を備えることで、第１の電極２３の表面の損傷などを防止することができる。

上記したように作製された気流発生装置１０の第１の電極２３と第２の電極２４との間にケーブルを介して放電用電源によって所定の電圧を印加することで、バリア放電が生じ、低温プラズマが生成され、第１の誘電層２１の表面に誘起気流が生じる。

上記した第１の実施の形態の気流発生装置１０によれば、気流発生装置１０の表面側となる第１の誘電層２１を緻密質層とすることで、水分が、第１の誘電層２１から気流発生装置１０内に含浸することを防止することができる。これによって、絶縁耐力の低下を防止することができる。

また、第２の電極２４と接合される第２の誘電層２２を多孔質とすることで、せん断力を緩和させ、接合部の破壊を防止することができる。

なお、第１の実施の形態の気流発生装置１０において、第１の誘電層２１と第２の誘電層２２の配置位置を入れ替えて誘電体２０を構成してもよい。すなわち、第１の電極２３側に第２の誘電層２２を、第２の電極２４側に第１の誘電層２１を配置して誘電体２０を構成してもよい。この構成においても、第１の誘電層２１が緻密質層であるため、水分が、第１の誘電層２１から第２の電極２４側に含浸することを防止することができる。これによって、絶縁耐力の低下を防止することができる。

なお、ここでは、溶射やＥＢ−ＰＶＤを用いて誘電層が形成された気流発生装置１０の一例を示したが、次のように、第１の実施の形態の気流発生装置１０を作製してもよい。

図３は、第１の実施の形態の他の構成の気流発生装置１０の断面を示す図である。

図３に示すように、気流発生装置１０は、第１の誘電層２１および第２の誘電層２２の異なる２つの誘電層を積層して構成された誘電体２０と、第１の誘電層２１の表面に設けられた第１の電極２３と、第２の誘電層２２の、第１の誘電層２１側とは異なる側の表面に接合された第２の電極２４を備えている。なお、第２の電極２４は、基材としても機能している。

ここで、第１の誘電層２１として、例えば、ドクターブレード等で作製された薄いセラミックスシートを焼成した緻密質セラミックスシートなどが用いられる。また、第２の誘電層２２は、多孔質のセラミックスシートなどが用いられる。そして、図３に示すように、この気流発生装置１０は、第２の電極２４上に、第２の誘電層２２、第１の誘電層２１、第１の電極２３の順に、それぞれの間に接着部材（図示しない）を介して積層して作製される。接着方法としては、ハンダ、ろう材、拡散接合法などが用いられる。

なお、第２の電極２４、第１の電極２３が銅で形成されている場合、接着部材を用いなくても、例えばダイレクト・ボンディング・カッパー法（ＤＢＣ）により、これらの電極を誘電層に接合することができる。

このように形成された気流発生装置１０においても、上記した、溶射やＥＢ−ＰＶＤを用いて誘電層が形成された気流発生装置１０における作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置１１の断面を示す図である。図５は、本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置１１を第１の誘電層３１側から見たときの平面図である。なお、以下の実施の形態において、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。

図４に示すように、気流発生装置１１は、第１の誘電層３１および第２の誘電層３２の異なる２つの誘電層を積層して構成された誘電体３０と、第１の誘電層３１の表面に設けられた第１の電極２３と、第２の誘電層３２の、第１の誘電層３１側とは異なる側の表面に設けられた第２の電極２４とを備えている。また、第２の誘電層３２は、基材３３に接合されている。また、第１の誘電層３１は、セラミックス材料からなるセラミックス層で構成され、第２の誘電層３２は、樹脂材料からなる樹脂層で構成されている。

なお、ここでは、第１の電極２３の一方の表面が第１の誘電層３１の表面と同一平面となるように構成されているが、第１の電極２３は、第１の誘電層３１の表面から突出して設けられても、第１の誘電層３１に埋設されてもよい。また、第２の電極２４の一方の表面が第２の誘電層３２の表面と同一平面となるように構成されているが、第２の電極２４は、第２の誘電層３２の表面から突出して設けられても、第２の誘電層３２に埋設されてもよい。

第１の誘電層３１を構成するセラミックス層は、例えば、窒化アルミ、アルミナ、ジルコニア、ハフニア、チタニア、シリカなどを主成分としたセラミックス材料から構成されている。この第１の誘電層３１は、多孔質層、緻密質層のいずれから構成されてもよい。また、図５に示すように、第１の誘電層３１は、複数に分割して構成されることが好ましい。このようにセラミックス材料からなる第１の誘電層３１を複数に分割して構成することで、可撓性に優れた気流発生装置１１を構成することができる。

第２の誘電層３２を構成する樹脂層は、例えば、次に示す熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、芳香族樹脂等から選択された樹脂材料で構成される。選択される樹脂材料として、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリプロピレン、メタクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミノビシマレイミド、ポリケトン、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。具体的には、第２の誘電層３２を、例えば、上記した樹脂材料からなるフィルムなどで構成することができる。第２の誘電層３２を樹脂材料で構成することで、可撓性に優れた気流発生装置１１を構成することができる。

なお、第１の実施の形態の気流発生装置１０の場合と同様に、第１の電極２３および第２の電極２４を公知な固体の導電材料で構成することができるが、特に、ここでは可撓性に優れた導電性プラスチックなどの導電性樹脂などで構成することが好ましい。

基材３３は、第２の誘電層３２を構成する材料と同様の樹脂材料で構成される。具体的には、基材３３を、例えば、第２の誘電層３２を構成する材料と同様の樹脂材料からなるフィルムなどで構成することができる。基材３３を樹脂材料で構成することで、可撓性に優れた気流発生装置１１を構成することができる。

次に、第２の実施の形態の気流発生装置１１の製造方法の一例について説明する。

図６Ａ〜図６Ｄは、第２の実施の形態の気流発生装置１１の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。

まず、シート状の基材３３の一方の表面上に第２の電極２４を設置し、例えば、加熱加圧により一体化処理を施し、第２の電極２４を基材３３の表面に密着させて固定する（図６Ａ）。

続いて、第２の電極２４が固定された基材３３上に、第２の誘電層３２を構成するシート状の樹脂を積層し、例えば、加熱加圧により一体化処理を施し、基材３３と第２の誘電層３２とを接合する（図６Ｂ）。

続いて、第１の誘電層３１を複数に分割して形成するために、第２の誘電層３２の表面上を例えばマスキング（テープ等）により複数に区分する。そして、マスキングにより複数に区分された第２の誘電層３２の表面上に、溶射やＥＢ−ＰＶＤにより第１の誘電層３１を形成し、その途中ですでに形成された第１の誘電層３１上に第１の電極２３を設置して固定し、再度溶射やＥＢ−ＰＶＤにより第１の誘電層３１を形成する（図６Ｃ）。なお、第１の電極２３の表面にマスキング（テープ等）することが好ましい。また、溶射やＥＢ−ＰＶＤは、第２の誘電層３２の融点以下の温度条件で実施される。また、第１の誘電層３１を緻密質層とする場合には、第１の誘電層３１は、第１の実施の形態で説明した方法と同様な方法で作製される。また、第２の誘電層３２の表面上に、直接、第１の電極２３を設置して固定し、溶射やＥＢ−ＰＶＤにより第１の誘電層３１を形成してもよい。

最後に、機械加工により表面を平滑に仕上げるとともに、第１の電極２３を露出させる（図６Ｄ）。また、第２の誘電層３２の表面上および第１の電極２３上のマスキングは除去される。なお、第１の電極２３上にマスキング（テープ等）を備えることで、第１の電極２３の表面の損傷などを防止することができる。

なお、基材３３と第２の誘電層３２とを接合する前に、基材３３と第２の誘電層３２との接合面に接着性を向上させるための前処理を施すことも有効である。この前処理として、例えば、ピーニング処理、酸処理等を行い、接合面を凹凸にしたり、接合面に付着している不純物を取り除いたりすることが挙げられる。これらの処理を施すことで強固な接合部を形成することができる。

また、上記した製造工程では、第２の電極２４の基材３３の表面上への接合や、基材３３と第２の誘電層３２との接合を、加熱加圧により行う一例を示したが、これに限られるものではない。例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、フェノール系接着剤、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、塩化ビニル系接着剤などの接着剤で接合してもよい。また、接着剤中に、難燃性接着剤を配合すれば、電圧印加時に万一絶縁破壊が生じても焼損を避けることができる。また、超高温下で溶損する可能性が考えられる場合には、環境負荷を低減させるため、ハロゲンフリーの難燃性接着剤を使用することが好ましい。

すなわち、第２の電極２４の基材３３の表面上への接合方法や、基材３３と第２の誘電層３２との接合方法は、特に限定されるものではなく、加熱加圧と同等の密着性を得られる方法で一体化されていればよい。

上記したように作製された気流発生装置１１の第１の電極２３と第２の電極２４との間にケーブルを介して放電用電源によって所定の電圧を印加することで、バリア放電が生じ、低温プラズマが生成され、第１の誘電層３１の表面に誘起気流が生じる。

上記した第２の実施の形態の気流発生装置１０によれば、第２の誘電層３２および基材３３をシート状の樹脂層で構成し、セラミックス層である第１の誘電層３１を複数に分割して構成することで、可撓性に優れた気流発生装置を得ることができる。

また、樹脂材料は、放電による劣化により絶縁耐力が損なわれることがあるが、放電に接する第１の誘電層３１をセラミックス材料で構成することで、優れた放電耐久性を得ることができる。さらに、第２の誘電層３２を樹脂層で構成することで、水分が、第２の誘電層３２から第２の電極２４側に含浸することを防止することができる。これによって、絶縁耐力の低下を防止することができる。

このように、第２の実施の形態の気流発生装置１０によれば、可撓性、放電耐久性および絶縁耐力に優れた気流発生装置を提供することができる。また、第２の実施の形態の気流発生装置１０は、可撓性に優れているため、例えば、複雑な表面形状を有するような部位にも容易にかつ的確に配置することができる。

なお、第２の実施の形態の気流発生装置１１において、第１の誘電層３１と第２の誘電層３２の配置位置を入れ替えて誘電体３０を構成してもよい。すなわち、第１の電極２３側に第２の誘電層３２を、第２の電極２４側に第１の誘電層３１を配置して誘電体２０を構成してもよい。この構成においても、第２の誘電層３２が樹脂層であるため、気流発生装置１１内への水分の侵入を防止することができる。これによって、絶縁耐力の低下を防止することができ、可撓性、絶縁耐力に優れた気流発生装置を提供することができる。

（第３の実施の形態）
図７は、本発明に係る第３の実施の形態の気流発生装置１２の断面を示す図である。

図７に示すように、気流発生装置１２は、第１の誘電層４１および第２の誘電層４２の異なる２つの誘電層を積層して構成された誘電体４０と、第１の誘電層４１の表面に設けられた第１の電極２３と、第２の誘電層４２の第１の誘電層４１側とは異なる側の表面に設けられた第２の電極２４とを備えている。また、第２の誘電層２２は、基材４３に接合されている。また、第１の誘電層４１は、セラミックス材料からなる多孔質層の気孔に、誘電材料からなる封孔材を充填した封孔材充填層で構成され、第２の誘電層４２は、セラミックス材料からなる多孔質層で構成されている。

なお、ここでは、第１の電極２３の一方の表面が第１の誘電層４１の表面と同一平面となるように構成されているが、第１の電極２３は、第１の誘電層４１の表面から突出して設けられても、第１の誘電層４１に埋設されてもよい。また、第２の電極２４の一方の表面が第２の誘電層４２の表面と同一平面となるように構成されているが、第２の電極２４は、第２の誘電層４２の表面から突出して設けられても、第２の誘電層４２に埋設されてもよい。

第１の誘電層４１を構成する封孔材充填層は、例えば、窒化アルミ、アルミナ、ジルコニア、ハフニア、チタニア、シリカなどを主成分としたセラミックス材料からなる多孔質層の気孔に、誘電材料からなる封孔材を充填した材料から構成されている。このように、封孔材を多孔質層の気孔に含浸させて、気孔を封孔することで、第１の誘電層４１の表面に付着した水などの水分が、第１の誘電層４１から気流発生装置１２内、すなわち第２の誘電層４２側に含浸することを防止することができる。これによって、絶縁耐力の低下を防止することができる。

封孔材としては、例えば、エポキシ系樹脂、テフロン（登録商標）系樹脂、スラリー状のアルミナなどのセラミックス系材料、シリカなどを主成分とするガラス系材料、または、これらを混合させた金属とセラミックスの複合材料などを用いることができる。なお、セラミックス材料を用いる場合には、第１の誘電層４１を構成するセラミックス材料と同じ材料を用いることが好ましい。

第２の誘電層４２を構成する多孔質層は、例えば、窒化アルミ、アルミナ、ジルコニア、ハフニア、チタニア、シリカなどを主成分としたセラミックス材料から構成されている。一般に、電極を構成する金属と、誘電層を構成する誘電体とでは線膨張係数が異なるため、接合部にせん断力が生じる。しかし、上記したように、第２の電極２４と接合される第２の誘電層４２を多孔質とすることで、せん断力を緩和させ、接合部の破壊を防止することができる。

基材４３は、第１の誘電層４１や第２の誘電層４２を構成する材料と同様のセラミックス材料で構成される。ここで、基材４３は、第２の電極２４との接合部を有するため、基材４３を多孔質で構成し、第２の電極２４との接合部で生じるせん断力を緩和させ、破壊を防止することが好ましい。

次に、第３の実施の形態の気流発生装置１２の製造方法の一例について説明する。

図８Ａ〜図８Ｅは、第３の実施の形態の気流発生装置１２の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。

まず、基材４３の一方の表面上に第２の電極２４を設置し、基材４３の表面に密着させて固定する（図８Ａ）。

続いて、基材４３の一方の表面上に、溶射やＥＢ−ＰＶＤにより第２の誘電層４２を形成する（図８Ｂ）。

ここで、溶射を用いた場合、プラズマで溶融させたセラミックス粒子を基材４３の表面に吹き付けるので、皮膜は偏平形状のセラミック粒子で構成される。また、プラズマで溶融させたセラミックス粒子は、基材４３の表面に半溶融状態で到達するため、偏平粒子間は結合せず隙間となり、多孔質層を形成する。また、ＥＢ−ＰＶＤを用いた場合、セラミック分子、クラスタを基材４３の表面に蒸着させて成長させるため、皮膜は柱状構造となる。この柱状結晶間には結合力が働かないため隙間となり、多孔質層を形成する。

なお、溶射の場合には、一層の厚さが約１０μｍで、全体として３００μｍ程度の厚さに成膜が可能である。また、ＥＢ−ＰＶＤの場合には、１００ｎｍの精度で膜の厚さを制御可能であり、全体として１ｍｍ程度の厚さの膜を形成することができる。

続いて、第２の誘電層４２の表面上に、溶射やＥＢ−ＰＶＤにより第１の誘電層４１を構成するための多孔質層４５を形成し、その途中ですでに形成された多孔質層４５上に第１の電極２３を設置して固定し、再度溶射やＥＢ−ＰＶＤにより多孔質層４５を形成する（図８Ｃ）。なお、第１の電極２３の表面にマスキング（テープ等）することが好ましい。また、第２の誘電層４２の表面上に、直接、第１の電極２３を設置して固定し、溶射やＥＢ−ＰＶＤにより多孔質層４５を形成してもよい。

続いて、多孔質層４５に誘電材料からなる封孔材を含浸させ、第１の誘電層４１である封孔材充填層を形成する（図８Ｄ）。

封孔材として、例えばエポキシ系樹脂を使用する場合には、液状のエポキシ系樹脂を多孔質層４５の気孔に含浸させ、樹脂が硬化する温度に加熱して封孔材充填層を形成する。

封孔材として、例えば、テフロン（登録商標）系樹脂を使用する場合には、液状のテフロン（登録商標）系樹脂を多孔質層４５の気孔に含浸させ、焼付処理を行って封孔材充填層を形成する。この場合、焼付処理を行うため、強固な封孔材充填層を形成することができる。

封孔材として、例えば、セラミックス材料を使用する場合には、微細なセラミックス粒子が溶媒中に懸濁したスラリーを多孔質層４５の気孔に含浸させ、加熱して焼成することで溶媒を蒸発させ、セラミックス粒子を多孔質層４５と一体化させることによって封孔材充填層を形成する。ここで、スラリー中のセラミックス粒子の粒径が小さい方が焼成温度を低温化でき、さらには、多孔質層４５の気孔に的確にセラミックス粒子を分散させることができる。そのため、セラミックス粒子の平均粒径は、１０〜５００ｎｍ程度であることが好ましい。なお、この平均粒径は積算分布（累積分布）の中位径（累積分布曲線で累積量が５０％時の粒子径）である。また、平均粒径は、動的光散乱法、誘電泳動現象と回折光を利用した方法などによって測定される。また、溶媒として、水、アルコール、アセトンなどを使用することができる。

封孔材として、例えば、ガラス材料を使用する場合には、微細なガラス粒子が溶媒中に懸濁したスラリーを多孔質層４５の気孔に含浸させ、加熱して焼成することで溶媒を蒸発させ、ガラス粒子を多孔質層４５と一体化させることによって封孔材充填層を形成する。ここで、スラリー中のガラス粒子の粒径が小さい方が焼成温度を低温化でき、さらには、多孔質層４５の気孔に的確にガラス粒子を分散させることができる。そのため、ガラス粒子の平均粒径は、１０〜５００ｎｍ程度であることが好ましい。なお、この平均粒径は、積算分布（累積分布）の中位径（累積分布曲線で累積量が５０％時の粒子径）である。また、平均粒径は、動的光散乱法、誘電泳動現象と回折光を利用した方法などによって測定される。また、溶媒として、水、アルコール、アセトンなどを使用することができる。

最後に、機械加工により表面を平滑に仕上げるとともに、第１の電極２３を露出させる（図８Ｅ）。なお、第１の電極２３上にマスキング（テープ等）を備えることで、第１の電極２３の表面の損傷などを防止することができる。

上記したように作製された気流発生装置１２の第１の電極２３と第２の電極２４との間にケーブルを介して放電用電源によって所定の電圧を印加することで、バリア放電が生じ、低温プラズマが生成され、第１の誘電層４１の表面に誘起気流が生じる。

上記した第３の実施の形態の気流発生装置１２によれば、気流発生装置１２の表面側となる第１の誘電層４１を封孔材充填層とすることで、水分が、第１の誘電層４１から気流発生装置１２内に含浸することを防止することができる。これによって、絶縁耐力の低下を防止することができる。

また、第２の電極２４と接合される第２の誘電層４２を多孔質とすることで、せん断力を緩和させ、接合部の破壊を防止することができる。

なお、第３の実施の形態の気流発生装置１２において、第１の誘電層４１以外にも、例えば、第２の誘電層４２や基材４３の気孔に上記した方法と同様な方法で、封孔材を充填した構成としてもよい。この場合も、上記した第１の誘電層４１に封孔材を充填した場合における作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

（第４の実施の形態）
図９は、本発明に係る第４の実施の形態の気流発生装置１３の断面を示す図である。

図９に示すように、気流発生装置１３は、第１の誘電層５１および第２の誘電層５２の異なる２つの誘電層を積層して構成された誘電体５０と、第１の誘電層５１の表面に設けられた第１の電極２３と、第２の誘電層５２の第１の誘電層５１側とは異なる側の表面に設けられた第２の電極２４とを備えている。また、第２の誘電層５２は、基材５３に接合されている。また、第１の誘電層５１は、無機質材料の微粒子を分散して含有する樹脂材料からなる微粒子含有樹脂層で構成され、第２の誘電層５２は、樹脂材料からなる樹脂層で構成されている。

なお、ここでは、第１の電極２３の一方の表面が第１の誘電層５１の表面と同一平面となるように構成されているが、第１の電極２３は、第１の誘電層５１の表面から突出して設けられても、第１の誘電層５１に埋設されてもよい。また、第２の電極２４の一方の表面が第２の誘電層５２の表面と同一平面となるように構成されているが、第２の電極２４は、第２の誘電層５２の表面から突出して設けられても、第２の誘電層５２に埋設されてもよい。

第１の誘電層５１を構成する微粒子含有樹脂層を構成する樹脂としては、例えば、ポリビニールホルマール（ＰＶＦ）、ポリエステル（ＰＥ）、ポリエステルイミド（ＥＩ）、ポリアミドイミド（ＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）等を用いる。これらの材料を用いることで、樹脂部分の耐部分放電性、耐熱性の向上を図ることができる。また、可撓性に優れた気流発生装置１３を構成することができる。

また、微粒子含有樹脂層に分散して含有される無機質材料は、例えば層状粘土化合物で構成され、例えば、スメクタイト群、マイカ群、バーミキュライト群からなる鉱物群から選択された少なくとも１種以上の材料で構成される。例えば、スメクタイト群としては、モンモリナイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイト、バイデライト、ステブンサイト、ノントロナイト等が挙げられる。マイカ群としては、クロライト、フロゴバイト、レピドライト、マスコバイト、バイオタイト、パラゴナイト、マーガライト、テニオライト、テトラシリシックマイカ等が挙げられる。バーミキュライト群としては、トリオクタヘドラルバーミキュライト、ジオクタヘドラツバーミキュライト等が挙げられる。

層状粘土化合物の大きさの平均、すなわち積算分布（累積分布）の中位径（累積分布曲線で累積量が５０％時の粒子径）は、１μｍ以下であることが好ましい。この範囲が好ましいのは、層状粘土化合物の大きさの平均が１μｍを超えると、表面平滑性や可撓性に劣るからである。また、樹脂中に均一に分散させて、できるだけ多くの放電経路を遮断するため、層状粘土化合物の大きさの平均を０．１μｍ以下とすることがさらに好ましい。なお、層状粘土化合物の大きさの平均は、製作上の観点から０．１ｎｍ程度が下限となる。また、層状粘土化合物の大きさは、動的光散乱法、誘電泳動現象と回折光を利用した方法などによって測定される。

また、層状粘土化合物の添加量は、樹脂材料１００重量部に対して０．５〜１５重量部である。この範囲が好ましいのは、層状粘土化合物の添加量が、０．５重量部よりも少ない場合には、樹脂中に層状粘土化合物が十分に分散しないため、耐サージ性が向上しないことがあり、１５重量部よりも多い場合には、樹脂の硬化時に粘土化合物間に十分に樹脂が浸透せずに空隙が生じることがあるからである。また、樹脂中に均一に分散させて、できるだけ多くの放電経路を遮断するため、層状粘土化合物の添加量を、樹脂材料１００重量部に対して１〜１０重量部とすることがさらに好ましい。
また、無機質材料として、上記した材料以外に、例えば、窒化ホウ素を用いることもできる。無機質材料として窒化ホウ素を用いることで、第１の誘電層５１を低誘電率化することができるため、電界を緩和して部分放電が発生する電圧を高くすることができる。また、熱伝導率が向上するため、部分放電で生じた熱を周囲に拡散させ、部分放電個所の温度を低下させる効果が得られる。

第２の誘電層５２を構成する樹脂層は、前述した第２の誘電層３２を構成する樹脂層と同様の樹脂材料で構成され、例えば、次に示す熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、芳香族樹脂等から選択された樹脂材料で構成される。選択される樹脂材料として、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリプロピレン、メタクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミノビシマレイミド、ポリケトン、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。具体的には、第２の誘電層５２を、例えば、上記した樹脂材料からなるフィルムなどで構成することができる。第２の誘電層５２を樹脂材料で構成することで、可撓性に優れた気流発生装置１３を構成することができる。

なお、第１の実施の形態の気流発生装置１０の場合と同様に、第１の電極２３および第２の電極２４を公知な固体の導電材料で構成することができるが、特に、ここでは可撓性に優れた導電性プラスチックなどの導電性樹脂などで構成することが好ましい。

基材５３は、第２の誘電層５２を構成する材料と同様の樹脂材料で構成される。具体的には、基材５３を、例えば、第２の誘電層５２を構成する材料と同様の樹脂材料からなるフィルムなどで構成することができる。基材５３を樹脂材料で構成することで、可撓性に優れた気流発生装置１３を構成することができる。

次に、第４の実施の形態の気流発生装置１３の製造方法の一例について説明する。

図１０Ａ〜図１０Ｄは、第４の実施の形態の気流発生装置１３の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。

まず、シート状の基材５３の一方の表面上に第２の電極２４を設置し、例えば、加熱加圧により一体化処理を施し、第２の電極２４を基材５３の表面に密着させて固定する（図１０Ａ）。

続いて、第２の電極２４が固定された基材５３上に、第２の誘電層５２を構成するシート状の樹脂を積層し、例えば、加熱加圧により一体化処理を施し、基材５３と第２の誘電層５２とを接合する（図１０Ｂ）。

続いて、第１の誘電層５１を作製する。第１の誘電層５１は、次のように作製される。

まず、第１の誘電層５１を構成する液状の樹脂材料および所定量の無機質材料を攪拌機に投入して攪拌混合する。層状粘土化合物は、シリケート層が積層した構造をしており、樹脂との複合において、単なる撹拌ではシリケート層の剥離分散が難しい。そのため、このように、ボールミル、アトライタ、ロールなどの攪拌機を用いる。また、層状粘土化合物は、シリケート層を積層した構造を有しており、層間が金属陽イオンで結合されている。この金属陽イオンを有機化合物で置換することにより、樹脂との親和性が向上され、攪拌時の層剥離性が向上して分散がよくなる。そのため、このイオン交換の有機化合物としては、第四級アンモニウム塩を攪拌機に投入することが好ましい。

続いて、第２の誘電層５２の表面上に第１の電極２３を設置して固定し、第２の誘電層５２の表面上に、上記したように作製された第１の誘電層５１を構成するためのスラリーを塗布する（図１０Ｃ）。なお、第１の電極２３の表面にマスキング（テープ等）することが好ましい。そして、第１の誘電層５１を構成するためのスラリーが硬化する温度に加熱する。

最後に、機械加工により表面を平滑に仕上げるとともに、第１の電極２３を露出させる（図１０Ｄ）。また、第１の電極２３上のマスキングは除去される。なお、第１の電極２３上にマスキング（テープ等）を備えることで、第１の電極２３の表面の損傷などを防止することができる。

なお、基材５３と第２の誘電層５２とを接合する前に、基材５３と第２の誘電層５２との接合面に接着性を向上させるための前処理を施すことも有効である。この前処理として、例えば、ピーニング処理、酸処理等を行い、接合面を凹凸にしたり、接合面に付着している不純物を取り除いたりすることが挙げられる。これらの処理を施すことで強固な接合部を形成することができる。

また、上記した製造工程では、第２の電極２４の基材５３の表面上への接合や、基材５３と第２の誘電層５２との接合を、加熱加圧により行う一例を示したが、これに限られるものではない。例えば、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、フェノール系接着剤、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、塩化ビニル系接着剤などの接着剤などで接合してもよい。また、接着剤中に、難燃性接着剤を配合すれば、電圧印加時に万一絶縁破壊が生じても焼損を避けることができる。また、超高温下で溶損する可能性が考えられる場合には、環境負荷を低減させるため、ハロゲンフリーの難燃性接着剤の使用が好ましい。

すなわち、第２の電極２４の基材５３の表面上への接合方法や、基材５３と第２の誘電層５２との接合方法は、特に限定されるものではなく、加熱加圧と同等の密着性を得られる方法で一体化されていればよい。

また、第１の誘電層５１を形成する際、第２の誘電層５２の表面上に、上記した第１の誘電層５１を構成するためのスラリーを塗布する一例を示したが、この方法に限られるものではない。例えば、上記スラリーから予めシート状の第１の誘電層５１を形成しておき、このシート状の第１の誘電層５１を、加熱加圧処理や接着剤などによって第２の誘電層５２の表面上に接合してもよい。

上記したように作製された気流発生装置１３の第１の電極２３と第２の電極２４との間にケーブルを介して放電用電源によって所定の電圧を印加することで、バリア放電が生じ、低温プラズマが生成され、第１の誘電層５１の表面に誘起気流が生じる。

上記した第４の実施の形態の気流発生装置１３によれば、放電と接触する気流発生装置１３の表面となる第１の誘電層５１を、無機質材料の微粒子を分散して含有する樹脂材料からなる微粒子含有樹脂層で構成することで、表面から発達した電気的トリーが、無機質材料の微粒子に衝突して停止する。そのため、電気的トリーの進展速度を低下させ、誘電体の寿命を向上させることができる。また、微粒子含有樹脂層を備えることで、熱伝導率が向上するため、部分放電で生じた熱を周囲に拡散させ、部分放電個所の温度を低下させる効果が得られる。

さらに、第１の誘電層５１、第２の誘電層５２および基材５３をシート状の樹脂層で構成することで、可撓性に優れた気流発生装置を得ることができる。また、第１の誘電層５１は、無機質材料を含有するものの樹脂で形成されているため、水分が、気流発生装置１３内に侵入するのを防止することができる。これによって、絶縁耐力の低下を防止することができる。

このように、第４の実施の形態の気流発生装置１３によれば、可撓性、放電耐久性および絶縁耐力に優れた気流発生装置を提供することができる。また、第４の実施の形態の気流発生装置１３は、可撓性に優れているため、例えば、複雑な表面形状を有するような部位にも容易にかつ的確に配置することができる。

なお、第４の実施の形態の気流発生装置１３において、第１の誘電層５１以外にも、例えば、第２の誘電層５２や基材５３を、第１の誘電層５１と同様に微粒子含有樹脂層で構成してもよい。この構成においても、第１の誘電層５１のみを微粒子含有樹脂層とする場合おける作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

（第５の実施の形態）
図１１は、本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置１０に電極カバー６０を備えた構成を示す斜視図である。図１２は、図１１のＡ−Ａ断面を示す図であり、気流発生装置１０を作動させていない状態（放電ＯＦＦ）の様子を示す図である。図１３は、図１１のＡ−Ａ断面を示す図であり、気流発生装置１０を作動させた状態（放電ＯＮ）の様子を示す図である。

図１１に示すように、気流発生装置１０の第１の電極２３と所定の空隙をおいて電極を覆う電極カバー６０を備えてもよい。電極カバー６０を備える際、誘起気流が発生する方向が開口するように、誘起気流が発生する方向に沿う電極カバー６０の両端縁が電極カバー支持部６１によって支持され固定されている。

電極カバー６０は、例えば、鋼板や強化プラスチックなどの板状部材で構成される。なお、例えば表面に第１の電極２３が露出する場合には、この第１の電極２３を接地極にするか、または電極カバー６０を電極系から絶縁することで、第１の電極２３から電極カバー６０への放電を防止することができる。また、電極カバー６０を可撓性金属や可塑性樹脂で構成することで、電極カバー６０の表面形状を容易に曲面に成型することができ、例えば、複雑曲面に対応して気流発生装置を設置することができる。また、電極カバー６０を、電極を覆うときには、電極上に移動可能であり、電極を覆う必要のないときには、収納部（図示しない）に移動可能に構成してもよい。

図１１および図１２に示すように、電極カバー６０と気流発生装置１０との間を空気が吹きぬける構造になっているが、この電極カバー６０と気流発生装置１０とで構成されるスリット状の流路６２における圧力損失は高い。そのため、気流発生装置１０を作動させていない状態（放電ＯＦＦ）では、周囲の空気に流れが生じているときであっても、流路６２にはほとんど周囲の空気は流入しない。

ここで、気流発生装置１０を作動させた状態（放電ＯＮ）にすると、図１３に示すように、誘起気流６３が発生する。これにより、少なくとも気流発生装置１０の表面における境界層での気流の流れが加速されるため、スリット流路の圧力損失は低下する。そのため、流路６２を周囲の空気が通過しやすくなるとともに、誘起気流６３の流れによって周囲の空気を流路６２の開口部から誘起気流６３の発生する方向に流引する作用も生じる。このように、流路６２の開口部において、放電と連動した空気の吸い込みや吹き出しが実現できる。この開口部に対応する部分を、例えば、物体表面の剥離点近傍におくことで、境界層における流れを加速したり、境界層における流れに擾乱を与えることができ、流れ制御が実現できる。なお、例えば、流路６２に流入する気流の方向に対向して誘起気流６３が発生するように気流発生装置１０を設置した場合には、放電ＯＦＦのときの方が流路６２における圧力損失は低下する。

また、気流発生装置１０を複数個並設することで、誘起気流の強さを増加させることができる。なお、気流発生装置１０は、主流方向に対して水平に誘起気流を発生させるように配置されることに限られない。例えば、気流発生装置１０は、主流方向に対して垂直に誘起気流を発生するように配置されてもよい。

上記したように、気流発生装置１０に電極カバー６０を備えることで、電極に雨やほこりが付着するのを防止することができる。そのため、雨などの環境下で使用された場合においても、安定して一様な誘起気流を発生させることができる気流発生装置を提供することができる。

なお、ここでは、第１の実施の形態の気流発生装置１０に電極カバー６０を備えた一例を示したが、第２の実施の形態から第４の実施の形態で示された気流発生装置１１、１２、１３に電極カバー６０を備えてもよい。この場合においても、上記した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

（接合部における熱応力の評価）
ここでは、多孔質層と金属との接合層、および緻密質層と金属との接合層における熱応力の影響を熱サイクル試験結果に基づいて評価した。

熱サイクル試験は次のように行った。

厚さが１０ｍｍの銅基材上に、溶射によりアルミナをコーティングしてコーティング膜を形成した。ここで、コーティング条件を変えて、気孔率が大きい（気孔率が１６％）コーティング膜と、気孔率が小さい（気孔率が５％）コーティング膜を作製した。試料はそれぞれ３個ずつ作製した。ここで、気孔率が大きい試料が、多孔質層に相当し、気孔率が小さい試料が、緻密質層に相当する。気孔率は、溶射皮膜の断面組織を走査型電子顕微鏡で観察し、得られた組織写真を画像解析することによって測定された。なお、コーティング膜の厚さは、２５０μｍであった。

これらの試料に対して、温度差が３００℃の５００回の熱サイクル試験を行った。熱サイクル試験結果を表１に示す。なお、表１に示された結果は、各サイクル数までにコーティング膜の剥離が生じなかった試料の個数を示している。

表１に示すように、空孔率が小さい試料では、１００サイクル以内で、すべての試料においてコーティング膜の剥離が確認された。一方、空孔率の大きい試料では、５００サイクルでも、コーティング膜の剥離が生じないものがあった。

この結果から、空孔率の大きい試料では、空孔によって熱応力が緩和され、接合部におけるせん断力が分散され、剥離が生じ難かったものと考えられる。

（絶縁耐力の評価）
（封孔処理の影響）
ここでは、第１の誘電層、すなわち放電と接する気流発生装置の表面の層を、セラミックス材料からなる多孔質層で構成した場合、およびセラミックス材料からなる多孔質層に封孔処理を施して、気孔に誘電材料からなる封孔材を充填した封孔材充填層で構成した場合における絶縁耐力を部分放電開始電圧の測定結果に基づいて評価した。

多孔質層として、アルミナからなる幅が２０ｍｍ、長さが１００ｍｍ、厚さが２５０μｍの部材を使用した。また、多孔質層の気孔率は、溶射皮膜の断面組織を画像解析することで測定した結果１２％であった。

封孔材充填層の多孔質層として、上記した多孔質層と同様の多孔質を用いた。封孔材として、平均粒径が１００ｎｍのアルミナ粒子を主成分とするスラリーを用いた。皮膜表面に、上記したスラリーを塗布し減圧することで、スラリーを空孔内に含浸させるとともに、スラリー中の溶媒を蒸発させて除去した。そして、この工程を複数回繰返すことで、表面近傍の空孔内にアルミナ粒子を充填した。その後、アルゴンガス雰囲気中で５００℃に加熱して焼成し、封孔材充填層を得た。

部分放電開始電圧は、上記した多孔質層、封孔材充填層のそれぞれを、銅からなる幅が１０ｍｍ、長さが８０ｍｍ、厚さが２ｍｍの２枚の金属平板で挟んで、両金属平板間に高電圧を印加することで測定した。ここで、部分放電開始電圧とは、両金属平板間に印加する電圧を徐々に増加させ、放電を最初に開始したときの電圧である。また、部分放電開始電圧の測定は、温度が２５℃で湿度が１％のドライ条件と、温度が２５℃で湿度が１００％のウェット条件とで行った。図１４は、部分放電開始電圧の測定結果を示す図である。

図１４に示すように、封孔処理を施すことによって部分放電開始電圧が上昇し、絶縁耐力が向上していることがわかった。特に、ウェット条件でその効果が顕著であることがわかった。

（無機質材料含有の影響）
ここでは、第１の誘電層、すなわち放電と接する気流発生装置の表面の層を、樹脂材料からなる樹脂層で構成した場合、および無機質材料の微粒子を分散して含有する樹脂材料からなる微粒子含有樹脂層で構成した場合における絶縁耐力を絶縁破壊までの時間の測定結果に基づいて評価した。

無機質材料含有の影響評価試験に用いた気流発生装置８０の製造方法を図１５Ａ〜図１５Ｅを参照して説明する。

図１５Ａ〜図１５Ｅは、無機質材料含有の影響評価試験に用いた気流発生装置の製造工程を説明するための、各工程における形成物の断面を示す図である。なお、ここでは、第１の誘電層８４および第２の誘電層８２を微粒子含有樹脂層で構成した気流発生装置（実施例）と、第１の誘電層８４および第２の誘電層８２を樹脂層で構成した気流発生装置（比較例）を作製した。

まず、第１の誘電層８４および第２の誘電層８２が微粒子含有樹脂層で構成される気流発生装置の作製工程について説明する。

アルミニウムからなる幅が１５ｍｍ、長さが４００ｍｍの基材の一方の表面上に厚さが２ｍｍの凸状部を形成し、第２の電極８１を形成した（図１５Ａ）。

次に、液状のポリアミドイミド１００重量部に対して層状粘土化合物を５重量部添加し、これを攪拌機に投入して攪拌混合し、液状混合物を作製した。

続いて、第２の電極８１を上記した液状混合物に浸漬させ、徐々に引き上げて、第２の電極８１の表面全体に液状混合物を付着させた。そして、液状混合物が硬化する温度（３００℃）に加熱して、第２の誘電層８２を形成した（図１５Ｂ）。

続いて、第２の電極８１の凸状部側となる第２の誘電層８２の表面上に、第１の電極８３を設置して固定した（図１５Ｃ）。

続いて、第１の電極８３を設置した側の、第２の電極８１の表面上に、上記した液状混合物を塗布した。そして、液状混合物が硬化する温度（３００℃）に加熱して、第１の誘電層８４を形成した（図１５Ｄ）。

最後に、機械加工により表面を平滑に仕上げるとともに、第１の電極８３を露出させ、第１の誘電層８４および第２の誘電層８２が微粒子含有樹脂層で構成された気流発生装置８０を得た（図１５Ｅ）。

次に、第１の誘電層８４および第２の誘電層８２が樹脂層で構成される気流発生装置の作製工程について説明する。

アルミニウムからなる幅が１５ｍｍ、長さが４００ｍｍの基材の一方の表面上に厚さが２ｍｍの凸状部を形成し、第２の電極８１を形成した（図１５Ａ）。

次に、液状のポリアミドイミドに、第２の電極８１を浸漬させ、徐々に引き上げて、第２の電極８１の表面全体にポリアミドイミドを付着させた。そして、ポリアミドイミドが硬化する温度（３００℃）に加熱して、第２の誘電層８２を形成した（図１５Ｂ）。

続いて、第２の電極８１の凸状部側となる第２の誘電層８２の表面上に、第１の電極８３を設置して固定した（図１５Ｃ）。

続いて、第１の電極８３を設置した側の、第２の電極８１の表面上に、上記した液状のポリアミドイミドを塗布した。そして、ポリアミドイミドが硬化する温度（３００℃）に加熱して、第１の誘電層８４を形成した（図１５Ｄ）。

最後に、機械加工により表面を平滑に仕上げるとともに、第１の電極８３を露出させ、第１の誘電層８４および第２の誘電層８２が樹脂層で構成された気流発生装置８０を得た（図１５Ｅ）。

上記のようにして、第１の誘電層８４および第２の誘電層８２を微粒子含有樹脂層で構成した気流発生装置、および第１の誘電層８４および第２の誘電層８２を樹脂層で構成した気流発生装置を作製した。また、上記した方法で、第１の誘電層８４および第２の誘電層８２の厚さが異なる数種類の気流発生装置をそれぞれ作製した。

絶縁破壊までの時間の測定は、第１の電極８３と第２の電極８１との間に、交流電圧（４ｋＶ、１５ｋＨｚ）を印加して放電させ、誘起気流を発生させた状態を維持し、絶縁破壊に至るまでの時間を測定した。図１６は、絶縁破壊までの時間の測定結果を示す図である。

図１６に示すように、第１の誘電層８４および第２の誘電層８２を、樹脂層で構成した場合よりも微粒子含有樹脂層で構成した場合の方が、絶縁破壊までの時間が長く、絶縁耐力に優れていることがわかった。樹脂の厚みによっては、第１の誘電層８４および第２の誘電層８２を、樹脂層で構成した場合よりも微粒子含有樹脂層で構成した場合の方が、１０倍から１００倍程度、絶縁破壊までの時間が長いことがわかった。

以上、本発明を一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。

１０，１１，１２，１３…気流発生装置、２０，３０，４０，５０…誘電体、２１，３１，４１，５１…第１の誘電層、２２，３２，４２，５２…第２の誘電層、２３…第１の電極、２４…第２の電極、２５，３３，４３，５３…基材、４５…多孔質層、６０…電極カバー、６１…電極カバー支持部、６２…流路、６３…誘起気流。

Claims (3)

1. セラミックス材料からなる多孔質層の気孔に、誘電材料からなる封孔材を充填した封孔材充填層で構成された第１の誘電層と、
   前記第１の誘電層に積層され、セラミックス材料からなる多孔質層で構成された第２の誘電層と、
   前記第１の誘電層の表面または表面近傍に設けられた第１の電極と、
   前記第２の誘電層の、前記第１の誘電層側とは異なる側の表面または表面近傍に設けられた第２の電極と
   を備え、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記第１の誘電層の表面に接する気体の一部をプラズマ化することにより気流を発生させることを特徴とする気流発生装置。
2. セラミックス材料からなる多孔質層の気孔に、誘電材料からなる封孔材を充填した誘電体と、
   前記誘電体の一方の表面または表面近傍に設けられた第１の電極と、
   前記誘電体の他方の表面または表面近傍に設けられた第２の電極と
   を備え、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記誘電体の一方の表面に接する気体の一部をプラズマ化することにより気流を発生させることを特徴とする気流発生装置。
3. 前記気流発生装置の少なくとも前記第１の電極を、前記第１の電極と所定の空隙をおいて覆う電極カバーを備えていることを特徴とする請求項１または２記載の気流発生装置。

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