JP2016140857A - 気流発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極間の電気絶縁性能を確保し、放電が局所化せず高耐久な電極を有し、屋外環境での使用に適した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は、誘電体基材、第１の電極、第２の電極、第３の電極および電源を備える。誘電体基材は主面を有する。第１の電極は主面上に配置される。第２の電極は主面に沿う第１の方向に第１の電極と間隔を設け、誘電体基材内に配置される。第３の電極は第１の方向において前記第１の電極と前記第２の電極の間でかつ前記第２の電極より深い前記誘電体基材内の位置に少なくとも一部が配置される。電源は第１の電極と第２、第３の電極とに放電のための電圧を印加する。【選択図】図１２

Description

本発明の実施形態は、気流発生装置に関する。

風力発電システムなどの流体機器システムにおいて風車などの流体機器は、省エネルギの観点から動力を低減することの重要性が高まっている。またこのような流体機器では安全性確保や作業環境の向上といった観点から振動や騒音の抑制が非常に重要である。

そこで、近年では、風を受ける板状の表面部分を誘電体で形成しその面に沿って第１の電極と第２の電極とを離間して配置し、互いの電極間に発生させたプラズマの作用により誘電体の面に気流を発生させることで、省エネルギ化および振動や騒音の抑制を図るようにした気流発生装置が考案されている。

特開２０１１−４１８８９号公報

従来の気流発生装置の場合、第１の電極と第２の電極との間の距離を離すと、電極間の電界が弱まり、空気中で絶縁破壊電界を超える電界の領域が第１の電極の第２の電極側の端の近傍のみとなる。

それに伴い、放電開始のきっかけとなる空間中の高電界領域が、第１の電極の第２の電極側の端部形状に強く依存し、例えば端部に微小な突起があった場合、その突起箇所で局所的に強い放電が生じてしまいその箇所だけが集中的に劣化し耐久性が低下することがある。

また風車などは野外での使用が前提であり、風車の翼の表面に飛来物が衝突することによって第１の電極と第２の電極の間の絶縁距離が短くなると、絶縁破壊が生じて電極の耐久性が低下する可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、電極間の電気絶縁性能を確保し、放電が局所化せず電極の耐久性を向上し、屋外環境での使用に適した気流発生装置を提供することにある。

実施形態の気流発生装置は、誘電体基材、第１の電極、第２の電極、第３の電極および電源を備える。誘電体基材は主面を有する。第１の電極は主面上に配置される。第２の電極は主面に沿う第１の方向に第１の電極と間隔を設け、誘電体基材内に配置される。第３の電極は第１の方向において前記第１の電極と前記第２の電極の間でかつ前記第２の電極より深い前記誘電体基材内の位置に少なくとも一部が配置される。電源は第１の電極と第２、第３の電極とに放電のための電圧を印加する。

第１実施形態の気流発生装置の断面を示す図である。 図１の電極構成における放電の様相を示す上面透視図である。 静電界解析における実施形態の気流発生装置の構成図である。 静電界解析における比較例の気流発生装置の構成図である。 気流発生装置における第１電極付近の電界分布の水平方向の解析結果を示す図である。 第２実施形態の気流発生装置の断面図である。 第３実施形態の気流発生装置の断面図である。 第４実施形態の気流発生装置の断面図である。 第５実施形態の気流発生装置の断面図である。 第６実施形態の気流発生装置の断面図である。 第７実施形態の気流発生装置の断面図である。 第８実施形態の気流発生装置の断面図である。

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態の気流発生装置１０の断面図、図２は図１の上面透視図である。
図１、図２に示すように、第１実施形態の気流発生装置１０は、第１の誘電体２０、第２の電極３１、第２の誘電体４０、第３の電極３２、第３の誘電体としての基材５０および電源６０を有する。

第１の誘電体２０は外部に露出する主面（表面または外側の面、第１の面）を有する誘電体基材である。第１の電極３０はこの第１の誘電体２０の主面上に配置されている。

第２の電極３１は主面に沿って気流Ｆを発生させる方向（以下これを「第１の方向」という）に第１の電極３０と間隔（隙間）を設け、第１の誘電体２０の内部に配置されている。

つまり、第２の電極３１は第１の電極３０に対して第１の方向および主面に垂直な方向（誘電体の深さ方向または厚み方向）に間隔を設けて第１の誘電体２０の裏面に配置されている。

第２の誘電体４０は第２の電極３１を覆って第１の誘電体２０の裏面に接するように配置されている。基材５０は第３の電極３２を下から覆うように第２の誘電体４０の裏面に接着されている。

つまりこの気流発生装置１０は、基材５０の上面に第２の誘電体４０が積層され、その上に第１の誘電体２０が積層されており、第１の電極３０、第２の電極３１および第３の電極３２が直接接触しないよう第１の誘電体２０と第２の誘電体４０を介在させた層構造とされている。

第３の電極３２は第２の誘電体４０の第１の誘電体２０と接していない方の面（裏面）に配置されている。つまり第３の電極３２は基材５０と第２の誘電体４０との層間に配置されている。

第３の電極３２は第１の電極３０と第２の電極３１との隙間の領域よりも広い範囲の幅を有し、第１の電極３０と第２の電極３１の領域の両方の下方に電極の一部が存在するよう配置されている。

換言すると、上面から見て第１の電極３０と第２の電極３１の間の隙間を埋めるように、第２の電極３１よりも下方に第３の電極３２が設けられている。すなわち、第３の電極３２は上面から見て第１の電極３０と第２の電極３１の両方に重なるように設けられている。

詳細には、第３の電極３２は電極の左端が第１の電極３０の第２の電極３１側の端部よりも左側に位置し、電極の右端が第２の電極３１の第１の電極３０側の端部よりも右側に位置するように配置されている。なお、好ましくは、第３の電極３２の左端を、第１の電極３０の左端よりも右側にずらしたほうがよい。

電源６０は第１の電極３０と第２の電極３１とに放電のための電圧を印加する放電用電源である。第２の電極３１と第３の電極３２とはケーブル６１で接続されており、第２の電極３１と第３の電極３２とには同電位の電圧を印加される。

第１の電極３０の右下端から第２の電極３１の左上端までの直線距離をＬ１とし、第１の電極３０の下面から第３の電極３２までの深さ方向距離をＬ２とすると、Ｌ１≒Ｌ２が成立するような位置関係で各誘電体の厚み、電極の形状（幅など）が設定されている。

ここで、第１の電極３０と第２の電極３１と第３の電極３２は、直接接触しないよう第１の誘電体２０と第２の誘電体４０を介在させて配設している。

第１の電極３０の第２の電極３１側の端部と、第２の電極３１の第１の電極３０側の端部の間の水平方向（図１では左右の方向）の距離は、所定の印加電圧が印加された際、両電極間において適正な放電を生じることができる範囲に設定される。

第１の誘電体２０の第２の誘電体４０と接着していない方の面上において、第１の電極３０側から第２の電極３１側に向かう気流を発生させることができるように、第１の電極３０と第２の電極３１とを配置すればよい。

また、第２の誘電体４０の第１の誘電体２０と接着していない方の面は、誘電体の基材５０の面と接するように基材５０を配置している。第３の電極３２を第２の誘電体４０の内部に埋設する場合は、基材５０を設ける必要はない。

図１に示すように、第１の電極３０と第２の電極３１、および第１の電極３０と第３の電極３２はケーブル６１を介して電源６０に接続されている。つまり第２の電極３１と第３の電極３２は同じ電位になるように配線されている。

電源６０は、第１の電極３０と第２の電極３１、第３の電極３２との間に電圧を印加する電圧印加部として機能する。

電源６０からは、例えば、正極性および／または負極性の電圧を断続的に出力するパルス状の出力電圧、正極性および負極性のパルス状の電圧を交互に出力する交番電圧、交流状（正弦波、断続正弦波）の波形を有する出力電圧などが出力される。

第１の誘電体２０、第２の誘電体４０および基材５０は、例えば、樹脂材料やセラミックス材料などの誘電材料で構成される。樹脂材料としては、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は、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、ポリアミノビスマレイミド、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。

また、セラミックス材料としては、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などが挙げられる。

さらに、第１の誘電体２０および第２の誘電体４０および基材５０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してもよい。

微粒子含有樹脂層に分散して含有する無機材料は、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。

放電と接触する気流発生装置１０の表面となる第１の誘電体２０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。

このため、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。

第１の電極３０、第２の電極３１および第３の電極３２は、気流発生装置１０が使用される環境に応じて、公知の導電性の材料から適宜に選択される。第１の電極３０、第２の電極３１および第３の電極３２は、例えば、銅箔、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。

第３の電極３２に、例えば可とう性に優れた導電性ゴムや導電性インクを利用することで、気流発生装置１０の可とう性を向上させることができる。また、第３の電極３２の形状は如何様にも変形させることができ、導電性樹脂材料と金属材料を複合させて使用してもよい。なお、第１の電極３０および第２の電極３１にも導電性ゴムや導電性インクを利用してもよい。

次に、第１実施形態の気流発生装置１０の作用を説明する。
電源６０から第１の電極３０と第２の電極３１、第３の電極３２との間にケーブル６１を繋ぎ、第１の電極３０に対して、第２の電極３１、第３の電極３２に一定の電位差が生じるように電圧を印加すると、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部付近で放電が生じる。この放電に伴って放電プラズマが生成される。

第１の電極３０と第２の電極３１との間に第１の誘電体２０を介在させているので、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が生じる。誘電体バリア放電は、第１の誘電体２０に沿って形成される放電である。

この放電によって、第１の誘電体２０の一方の表面上で、第１の電極３０側から第２の電極３１側に向かって流れる気流Ｆが発生する。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態の気流発生装置１０の効果を比較例と比較して説明する。第１実施形態の気流発生装置１０における電極の構成を図３に示し、比較例としての２電極構成の気流発生装置における電極の構成を図４に示す。なお互いの条件を揃えるために、第２電極３１を第２の誘電体４０の面の上に配置している。

静電解析を実施する上で以下に示すパラメータを定めた。図３および図４に示すように、第１の電極３０の気流発生方向の長さＬａおよび第２の電極３１の気流発生方向の長さＬｂおよび第３の電極３２の気流発生方向の長さＬｃを５ｍｍとした。

第１の電極３０の厚さｔａおよび第２の電極３１の厚さｔｂおよび第３の電極３２の厚さｔｅを０．１ｍｍとした。

第１の誘電体２０の厚さｔｃを０．５ｍｍ、第２の誘電体４０の厚さｔｄを０．３ｍｍとした。第１の電極３０と第２の電極３１との間の距離Ｌｄを２ｍｍとした。

また、誘電体の材質、電極の材質、印加電圧条件などのパラメータについては、比較例と実施形態ともに同じ値に設定して計算するものとする。

これら２つの気流発生装置についてそれぞれ第１の電極３０の第２の電極３１側の端部付近（放電が発生する気体中）の電界の水平方向分布を静電解析で求めた結果を図５示す。図５は図３および図４における第１の誘電体２０の表面上の水平方向の電界分布（第１の電極の端からの距離に対する電界分布）を表す図である。

図５のグラフの水平軸の原点位置は、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部に相当する。なお比較例の気流発生装置には第３の電極が設けられておらず、本実施形態の気流発生装置は第３の電極３２が設けられている。

図５のグラフより、実施形態の気流発生装置の電界強度は、比較例の気流発生装置の電界強度よりも大きくなっている。すなわち、この第１実施形態の３電極構成では、２電極構成のものに比べて空気の絶縁破壊電界を超える電界の領域（放電開始のきっかけとなる空間中の高電界領域）が、第１の電極３０の端から大きく広がっていることがわかる。

つまり、比較例の気流発生装置では、放電領域が狭く放電が局所化しているのに対して、この第１実施形態の気流発生装置では電界強度が向上し放電領域が広がるため、印加電圧を変えることなく安定的な放電を実現することができる。

さらに、第３の電極３２は第１の電極３０の第２の電極３１側の端から第２の電極３１の第１の電極３０側の端に相当する範囲を埋めるように配置されているため、第１の電極３０付近で付いた放電がより第２の電極３１側まで放電を伸長させることができる。

このようにこの第１実施形態の気流発生装置によれば、第１の電極３０と第２の電極３１の間隔に相当する範囲の下方に第３の電極３２を配置することによって、第１の電極３０の第２の電極３１側付近の電界を向上させ、放電の局所化を防いだ安定的な放電を発生させることができる。

すなわち、第１の電極３０と第２の電極３１との間の電界が強まり、誘電体表面上の空気の絶縁破壊電界を超える電界の領域（放電開始のきっかけとなる空間中の高電界領域）が、第１の電極３０の突端ではなく辺部全体や面全体に広範囲に広がることで放電の局所化を防ぐことができる。これにより、印加電圧を上げることなく安定的に放電させることができ、電極の耐久性を向上することができる。

（第２実施形態）
次に図６を参照して第２実施形態の気流発生装置１１を説明する。図６は第２実施形態の気流発生装置１１の断面図である。なお第２実施形態において第１実施形態の構成と同一部分には同一の符号を付し重複する説明は省略または簡略する。

図６に示すように、この第２実施形態の気流発生装置１１は、第１の電極３０側から第２の電極３１側に向かうにつれて深さが連続的に減少するよう傾斜して配置された第３の電極７０を有する。つまりこの第２実施形態は第１実施形態とは配置の異なる第３の電極７０を備える。第３の電極７０は、第１の電極３０側の第１の部位である端部７０ａと、この端部７０ａより浅い位置に配置される第２の電極３１側の第２の部位である端部７０ｂとを有する。以下、主に第３の電極７０について説明する。

第２実施形態の気流発生装置１１において、第３の電極７０の第１の電極３０に近い方の端部７０ａが第２の誘電体４０の第１の誘電体２０と接着していない方の表面から下側に突出するように配設されている。第２の誘電体４０から下側に突出した部分は、基材５０内に埋設されて第２の誘電体４０により覆われている。

この第２実施形態では、電源６０から第１の電極３０と第２の電極３１、第３の電極７０との間にケーブル６１を繋ぎ、第１の電極３０に対して、第２の電極３１、第３の電極７０に一定の電位差が生じるように電圧を印加すると、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部付近で放電が生じる。この放電に伴って放電プラズマが生成される。

第１の電極３０と第２の電極３１との間に第１の誘電体２０を介在させているので、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が生じる。誘電体バリア放電は、第１の誘電体２０に沿って形成される放電である。

この放電によって、第１の誘電体２０の一方の表面上で、第１の電極３０側から第２の電極３１側に向かって流れる気流Ｆが発生する。

このようにこの第２実施形態の気流発生装置１１によれば、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部の下方に、第３の電極７０を設けたので、２電極構成の気流発生装置（図４参照）に比べて、第１の電極３０の第２の電極側の端部付近の電界強度が向上する。これにより、放電領域が広がり、印加電圧を変えることなく放電の局所化を防いだ安定的な放電を実現することができる。

また、第３の電極７０の構成として、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部と第３の電極７０の鉛直方向の距離（図７の第１電極３０の端部から上下の深さ方向の距離）が離れているので、飛来物による衝突で、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部が凹んだ際に、電気絶縁距離が短くなることによる耐久性の低下を防ぐことができる。

（第３実施形態）
次に図７を参照して第３実施形態の気流発生装置１２を説明する。図７は第３実施形態の気流発生装置１２の断面図である。なお第３実施形態において第１実施形態の構成と同一部分には同一の符号を付し重複する説明は省略または簡略する。

図７に示すように、この第３実施形態は、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部の直下に第３の電極７１の端部が位置し、また第２の電極３１の第１の電極３０側の端部の直下に第３の電極７１の端部が位置するように第３の電極７１を配置している。

すなわちこの例は第１の電極３０と第２の電極３１との隙間とほほ同じ幅で隙間の直下に第３の電極７１を配置した例である。

換言すると、第３の電極７１は、気流Ｆが発生する第１の方向において、第１の電極３０の端部と第２の電極３１の端部と一致する端部を有するといえる。

なおこの例では、第３の電極７１の両端部が第１の電極３０の端部と第２の電極３１の端部と一致する例を示したが、いずれか一方の端部が一致するものであってもよい。

このようにこの第３実施形態の気流発生装置１２によれば、第３の電極７１を隙間とほほ同じ幅で隙間の直下に配置したことで、第２の電極３１側の端部形状の依存度が減り、端部の微小な突起が放電に影響しなくなり、放電を広い範囲で均一に発生させることができ、電極の部分的な劣化を抑えることができる。この結果、野外で使用する流体機器、例えば風車の翼などに設ける気流発生装置の耐久性を向上することができる。

（第４実施形態）
次に図８を参照して第４実施形態の気流発生装置１３を説明する。図８は第４実施形態の気流発生装置１３の断面図である。なお第４実施形態において第１実施形態の構成と同一部分には同一の符号を付し重複する説明は省略または簡略する。

図８に示すように、第４実施形態の気流発生装置１３は、第３の電極８０の第２の電極３１に近い方の端部が第２の電極３１の第１の電極３０側の端部よりも第１の電極３０側に位置するように配置されている。つまりこの第３の電極８０は気流Ｆが流れる第１の方向において、第１の電極３０と一部が重なるように配置されている。

換言すると、第３の電極８０は第１の電極３０の第２の電極３１側の端から第２の電極３１の第１の電極３０側の端までの間に相当する範囲全てを埋める構造ではなく、第３の電極８０の第２の電極３１に近い方の端と第２の電極３１の第１の電極３０側の端部との間に隙間が空くように構成したものである。

第４実施形態の気流発生装置１３では、第１実施形態の気流発生装置１０よりも水平方向の幅（図８の左右方向の幅）が短い第３の電極８０を備えている。ここでは、主に第３の電極８０について説明する。

すなわち、この気流発生装置１３は、固体からなる第１の誘電体２０と、第１の誘電体２０の一方の表面に設けられた第１の電極３０と、第１の誘電体２０の他方の表面に、第１の電極３０と気流Ｆを発生させる方向に隙間を設けて対設された第２の電極３１と、第２の誘電体４０の第１の誘電体と接着していない方の表面に第１の電極３０の第２の電極３１側の端部の直下に電極の一部が存在するように配置した第３の電極８０とを備える。

ここで、気流発生装置１３は、第１実施形態の気流発生装置１０と同様に、適正な放電が生じるように第１の電極３０と第２の電極３１が配設される。また、第２の誘電体４０は、電圧印加時に第１の電極３０付近の電界を向上させるような厚みに設定される。

なお第３の電極８０を第２の誘電体４０の表面に設けるのではなく、基材５０の表面に配置してもよい。

さらに、第３の電極８０を構成する材料は、第１実施形態の気流発生装置１０における第３の電極３２を構成する材料と同じである。

次に、第４実施形態の気流発生装置１３の作用を説明する。
電源６０から第１の電極３０と第２の電極３１、第３の電極８０との間にケーブル６１を繋ぎ、第１の電極３０に対して、第２の電極３１、第３の電極８０に一定の電位差が生じるように電圧を印加すると、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部付近で放電が生じる。

この放電に伴って放電プラズマが生成される。第１の電極３０と第２の電極３１との間に第１の誘電体２０を介在させているので、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が生じる。

誘電体バリア放電は、第１の誘電体２０に沿って形成される放電である。この放電によって、第１の誘電体２０の一方の表面上で、第１の電極３０側から第２の電極３１側に向かって流れる気流Ｆが発生する。

このようにこの第４実施形態の気流発生装置１３によれば、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部の真下に電極の一部が位置するように第３の電極８０を配置したことで、２電極構成の気流発生装置に比べて電圧印加時の第１の電極３０の第２の電極３１側の端部付近の電界強度が上がる。これにより放電が生じる高電界領域が広がり、放電の局所化を防いだ安定的な放電を実現できる。

また、この例の第３の電極８０は第１実施形態における第３の電極３２に比べて幅が狭く、このような第３の電極８０の小型化は気流発生装置の低容量化につながり、放電電源６０の無効電力を抑えることができる。

（第５実施形態）
次に図９を参照して第５実施形態の気流発生装置１４を説明する。図９は第５実施形態の気流発生装置１４の断面図である。なお第５実施形態において第４実施形態の構成と同一部分には同一の符号を付し重複する説明は省略または簡略する。

図９に示すように、第５実施形態の気流発生装置１４は、第２の電極３１の第１の電極３０側の端部の直下に相当する位置に電極の一部が位置するように第３の電極８０を配設したものである。つまりこの第３の電極８０は気流Ｆが流れる第１の方向において、第２の電極３１と一部が重なるように配置されている。この第５実施形態の電気的な作用は第４実施形態と同様である。

このようにこの第５実施形態の気流発生装置１４によれば、電気的な面では第４実施形態と同様の効果が得られる。また物理的な面では第１の電極３０の第２の電極３１側の端部の直下に第３の電極が存在しないため、例えば飛来物による衝突などで、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部が凹んだとしても電極間の電気絶縁距離が短くなることがなく、耐久性を向上することができる。

（第６実施形態）
次に図１０を参照して第６実施形態の気流発生装置１５を説明する。図１０は第６実施形態の気流発生装置１５の断面図である。なお第６実施形態において第１実施形態の構成と同一部分には同一の符号を付し重複する説明は省略または簡略する。

図１０に示すように、第６実施形態の気流発生装置１５は、第３の電極９０を気流Ｆが流れる第１の方向において、第１の電極３０および第２の電極３１のいずれとも重ならないように配置している。

つまりこの第６実施形態は、他の実施形態とは配置が異なる第３の電極９０を備えている。以下は主に第３の電極９０について説明する。

第６実施形態の気流発生装置１５は、固体からなる第１の誘電体２０と、第１の誘電体２０の一方の表面に設けられた第１の電極３０と、第１の誘電体２０の他方の表面に、第１の電極３０と面方向（気流Ｆを発生させる方向）に隙間をあけて対設された第２の電極３１と、第２の誘電体４０の第１の誘電体と接着していない方の表面に第１の電極３０の第２の電極３１側の端部から第２の電極３１の第１の電極３０側の端部までの間に相当する範囲内に電極の全部が存在するように配置した第３の電極９０とを備える。

ここで、気流発生装置１５は、第１実施形態の気流発生装置１０と同様に、適正な放電が生じるように第１の電極３０と第２の電極３１が配設される。また、第２の誘電体４０は、電圧印加時に第１の電極３０付近の電界を向上させるような厚みに設定される。

次に、第６実施形態の気流発生装置１５の作用について説明する。
この第６実施形態では、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部から第２の電極の第１の電極側の端部までに相当する範囲の下方に収まるように、第３の電極９０が設けられている。

このため、比較例のような２電極構成の気流発生装置に比べて電圧印加時の第１の電極３０の第２の電極側の端部付近の電界強度が上がる。これにより放電が生じる高電界領域が広がり、放電の局所化を防いだ安定的な放電を実現できる。

このようにこの第６実施形態の気流発生装置１５によれば、電気的な面では第４および第５実施形態と同様の効果が得られる。また物理的な面では第１の電極３０および第２の電極３１の直下に第３の電極が存在しないため、例えば飛来物による衝突などで、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部が凹んだとしても電極間の電気絶縁距離が短くなることがなく、耐久性を向上することができる。

また、第１実施形態の第３の電極３２と比べて第３の電極９０の幅が狭いことから、気流発生装置の低容量化につながり、放電電源６０の無効電力を抑えることができる。

（第７実施形態）
次に図１１を参照して第７実施形態の気流発生装置１６を説明する。図１１は第７実施形態の気流発生装置１６の断面図である。なお第７実施形態において上記第１実施形態の構成と同一部分には同一の符号を付し重複する説明は省略または簡略する。

図１１に示すように、第７実施形態の気流発生装置１６は、固体からなる第１の誘電体２０と、第１の誘電体２０の一方の表面に設けられた第１の電極３０と、第１の誘電体２０の他方の表面に、第１の電極３０と面方向（気流Ｆを発生させる方向）に隙間をあけて対設された第２の電極３１と、第２の誘電体４０の第１の誘電体と接着していない方の表面の第１の電極３０の第２の電極３１側の端部から第２の電極３１の第１の電極３０側の端部に相当する範囲に、電極の一部が位置するように第２の誘電体４０の裏面に配置した複数の部分電極９１、９２からなる第３の電極９３とを備える。部分電極９１、９２どうしは金属配線などにより接続されている。

すなわちこの第７実施形態は、第３の電極９３が、気流Ｆが流れる第１の方向に分割された複数の部分電極９１、９２を有する例である。以下、主に第３の電極９０について説明する。

気流発生装置１６は第１実施形態の気流発生装置１０と同様に、適正な放電が生じるように第１の電極３０と第２の電極３１が配設される。また、第２の誘電体４０は、電圧印加時に第１の電極３０付近の電界を向上させるような厚みに設定される。

また、第３の電極９３を構成するそれぞれの部分電極９１、９２は第２の誘電体４０の裏面ではなく、基材５０側の表面に形成してもよく、それぞれの電極が異なる平面状に位置してもよい。また第３の電極９３はメッシュ構造をなすものであってもよい。

なお、第３の電極９３を構成するそれぞれの電極の材料は、第１に実施の形態の気流発生装置１０における第１の電極３０と同じである。

次に、第７実施形態の気流発生装置１６の作用について説明する。
電源６０から第１の電極３０と第２の電極３１、第３の電極９３との間にケーブル６１を繋ぎ、第１の電極３０に対して、第２の電極３１、第３の電極９３に一定の電位差が生じるように電圧を印加すると、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部付近で放電が生じる。この放電に伴って放電プラズマが生成される。

第１の電極３０と第２の電極３１との間に第１の誘電体２０を介在させているので、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が生じる。誘電体バリア放電は、第１の誘電体２０に沿って形成される放電である。この放電によって、第１の誘電体２０の一方の表面上で、第１の電極３０側から第２の電極３１側に向かって流れる気流Ｆが発生する。

このようにこの第７実施形態の気流発生装置１６によれば、第１の電極３０の下方に第３の電極９３の部分電極９１を設けているため、２電極構成の気流発生装置に比べて電圧印加時の第１の電極３０の第２の電極３１側の端部付近の電界強度が向上する。これにより、放電領域が広がり、印加電圧を変えることなく、放電の局所化を防いだ安定的な放電を実現することができる。

（第８実施形態）
次に図１２を参照して第８実施形態の気流発生装置１７を説明する。図１２は第８実施形態の気流発生装置１７の断面図である。なお第８実施形態において上記第１実施形態の構成と同一部分には同一の符号を付し重複する説明は省略または簡略する。

図１２に示すように、第８実施形態の気流発生装置１７は、外部に露出する主面１１０ａを有する誘電体基材としての誘電体１１０と、主面１１０ａ上に配置される第１の電極３０と、主面に沿う気流Ｆが生じる第１の方向に第１の電極３０と間隔を設け、誘電体１１０内に配置される第２の電極３１と、第１の方向において、第１の電極３０と第２の電極３１の間でかつ第２の電極３１より深い誘電体１１０内の位置に配置される第３の電極３２と、第１の電極３０と第２、第３の電極３１、３２とに放電のための電圧を印加する電源６０とを備える。

上述した第１実施形態の気流発生装置１０では、第１の電極３０と第２の電極３１との間に第１の誘電体２０が配設され、第２の電極３１と第３の電極３２との間に第２の誘電体４０が配設され、第３の電極３２を覆うように基材５０が配設された構成であったが、この第８実施形態の気流発生装置１７は、第１の誘電体２０、第２の誘電体４０および基材５０すべてを一体化した誘電体１１０とし、誘電体１１０の内部に第２の電極３１と第３の電極３２を第１実施形態と同じ位置関係で埋設している。

ここで、気流発生装置１７は、適正な放電が生じるように第１の電極３０、第２の電極３１、第３の電極３２が配設される。

なお、第３の電極３２については、第２実施形態から第７実施形態に至る何れかの構成をもつものであってもよい。

次に、第８実施形態の気流発生装置１７の作用について説明する。
電源６０から第１の電極３０と第２の電極３１、第３の電極３２との間にケーブル６１を繋ぎ、第１の電極３０に対して、第２の電極３１、第３の電極３２に一定の電位差が生じるように電圧を印加すると、第１の電極３０の第２の電極３１側の端部付近で放電が生じる。この放電に伴って放電プラズマが生成される。

第１の電極３０に対して第２の電極３１は、誘電体１１０の内部に埋設されているので、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が生じる。

誘電体バリア放電は、誘電体１１０に沿って形成される放電である。この放電によって、誘電体１１０の表面上で、第１の電極３０側から第２の電極３１側に向かって流れる気流Ｆが発生する。

このようにこの第８実施形態の気流発生装置１７によれば、第１実施形態と同様に、第１の電極３０の下方に、第３の電極３２が誘電体１１０内に埋設されているため、２電極構成の気流発生装置に比べて電圧印加時の第１の電極３０の第２の電極３２側の端部付近の電界強度が向上する。これより、放電領域が広がり、印加電圧を変えることなく、放電の局所化を防いだ安定的な放電を実現することができる。

なおこの第８実施形態のような誘電体１１０を基準に考えると、第１実施形態の例（図１参照）は、誘電体１１０が、第１の電極３０と第２の電極３１との間に配置される第１の誘電体２０と、第２の電極３１と第３の電極３２との間に配置される第２の誘電体４０と、第３の電極３２より深い位置に配置される基材５０とを有するものといえる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、電極間の電気絶縁性能を確保し、放電が局所化せず電極の耐久性を向上し、屋外環境での使用に適した気流発生装置を提供することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０〜１７…気流発生装置、２０…第１の誘電体、３０…第１の電極、３１…第２の電極、３２，７０，７１，８０，９０，９１，９２，９３…第３の電極、４０…第２の誘電体、５０…基材、６０…電源、６１…ケーブル、１１０…誘電体、１１０ａ…誘電体の主面、Ｆ…気流。

Claims (9)

1. 主面を有する誘電体基材と、
   前記主面上に配置される第１の電極と、
   前記主面に沿う第１の方向に前記第１の電極と間隔を設け、前記誘電体基材内に配置される第２の電極と、
   前記第１の方向において前記第１の電極と前記第２の電極の間でかつ前記第２の電極より深い前記誘電体基材内の位置に少なくとも一部が配置される第３の電極と、
   前記第１の電極と前記第２、第３の電極とに放電のための電圧を印加する電源と
   を具備する気流発生装置。
2. 前記誘電体基材が、
   前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置される第１の誘電体と、
   前記第２の電極と前記第３の電極との間に配置される第２の誘電体と、
   前記第３の電極より深い位置に配置される基材と
   を有する請求項１記載の気流発生装置。
3. 前記第３の電極が、
   前記第１の電極側の第１の部位と、
   前記第１の部位より浅い位置に配置される前記第２の電極側の第２の部位と
   を有する請求項１記載の気流発生装置。
4. 前記第３の電極は、前記第１の電極側から前記第２の電極側に向かうにつれて深さが連続的に減少する部位を有する請求項１記載の気流発生装置。
5. 前記第３の電極は、前記第１の方向に分割された複数の部分電極を有する請求項１記載の気流発生装置。
6. 前記第３の電極が、前記第１の方向において、前記第１の電極と一部が重なる請求項１記載の気流発生装置。
7. 前記第３の電極が、前記第１の方向において、前記第２の電極と一部が重なる請求項１記載の気流発生装置。
8. 前記第３の電極が、前記第１の方向において、前記第１、第２の電極のいずれとも重ならない請求項１記載の気流発生装置。
9. 前記第３の電極が、前記第１の方向において、前記第１の電極の端部および／または前記第２の電極の端部と一致する端部を有する請求項１記載の気流発生装置。

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