JP2017002858A - 気流発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変形に耐えうることができる気流発生装置を提供する。
【解決手段】可撓性材料からなる第１の誘電体と、前記第１の誘電体の第１の面又は第１の面近傍に設けられた第１の電極と、前記第１の面とは異なる側の面である第２の面に設けられた第２の電極と、前記第２の電極を覆うように設けられた可撓性材料からなる第２の誘電体とを備え、前記第１の電極と前記第２の電極の間に電圧を印加して、前記第１の誘電体の第１の面近傍の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気流発生装置であって、前記第２の電極は、可撓性を有し、かつ、導電性を有した材料で構成される。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、気流発生装置に関する。

近年、省エネルギーの観点から、流体機器や流体機器システムなどにおける動力の低減をする重要性が高まっている。さらに、動力の低減とともに、流体機器や流体機器システムにおける振動や騒音の抑制をすることも、安全性確保や作業環境向上の観点から重要である。

そこで、流体機器や流体機器システムなどにおける動力の低減をする方法として、流体機器における空気力学的特性を制御することが検討されている。この空気力学的特性を制御することの利点は、動力の低減と同時に、流体機器や流体機器システムにおける振動や騒音の抑制をすることができるところである。このような空気力学的特性を制御するものとして、気流発生装置がある。この気流発生装置は、例えば、流体機器の構成部品の表面に備えられ、構成部品の表面に誘電体バリア放電を起こすことにより、気流を発生させるものである。

従来の気流発生装置では、誘電体の表面に第１の電極が配置され、第１の電極と離隔して、誘電体内に第２の電極が埋設されている。第２の電極は、例えば、誘電体と誘電体との間に配設され、これらの誘電体を接着することにより、誘電体内に埋設された状態となる。誘電体の第１の電極が配置されている表面側から見ると、第１の電極と第２の電極同士が隣接する位置に配設されている。

誘電体としては様々な材料を使用することができるが、気流発生装置が配置される環境や、材料の柔軟性や靱性などを考慮して、有機系材料が好ましい。また、電極に関しては、金属以外の物質であると、誘電体バリア放電によりプラズマ化した電子によって、損耗してしまう。そのため、電極は、金属で構成されることが好ましい。

特開２００８−２５４３４号公報

しかしながら、第１の電極及び第２の電極の両方を金属で構成すると、気流発生装置が誘電体表面に垂直な方向へ変形した際、変形内側となる金属に圧縮応力が発生する。最終的にこの圧縮応力は、電極である金属の座屈を引き起こす。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、上記の問題を解決するために、変形に耐えうることができる気流発生装置を提供することである。

本実施形態に係る気流発生装置は、
可撓性材料からなる第１の誘電体と、前記第１の誘電体の第１の面又は第１の面近傍に設けられた第１の電極と、前記第１の面とは異なる側の面である第２の面に設けられた第２の電極と、前記第２の電極を覆うように設けられた可撓性材料からなる第２の誘電体とを備え、前記第１の電極と前記第２の電極の間に電圧を印加して、前記第１の誘電体の第１の面近傍の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気流発生装置であって、
前記第２の電極は、可撓性を有し、かつ、導電性を有した材料で構成される。

本発明によれば、変形に耐えることができる気流発生装置を提供することができる。

図１は第１実施形態に係る気流発生装置の断面図を模式的に示す図である。 図２は第１実施形態に係る気流発生装置の断面図において第２の電極を詳細に示す図である。 図３は第１実施形態に係る気流発生装置を風力発電システムにおける風車翼に装備したときの状態の一例を示す図である。 図４は図３における風車翼の一部の拡大図である。 図５は第２実施形態に係る気流発生装置の断面図を模式的に示す図である。 図６は第２実施形態に係る気流発生装置の変形例の断面図を模式的に示す図である。 図７は図５に示す第２実施形態に係る気流発生装置の変形例を示す断面図を模式的に示す図である。 図８は図６に示す第２実施形態の変形例に係る気流発生装置のさらなる変形例を示す断面図を模式的に示す図である。 図９は第３実施形態に係る気流発生装置の一例の断面図を模式的に示す図である。 図１０は第３実施形態に係る気流発生装置の一例の断面図を模式的に示す図である。 図１１は第３実施形態に係る気流発生装置の一例の断面図を模式的に示す図である。 図１２は第４実施形態に係る気流発生装置の一例の断面図を模式的に示す図である。 図１３は第４実施形態に係る気流発生装置の一例の断面図を模式的に示す図である。 図１４は第４実施形態に係る気流発生装置の一例の断面図を模式的に示す図である。 図１５は第４実施形態に係る気流発生装置の一例の断面図を模式的に示す図である。 図１６は第４実施形態に係る気流発生装置の一例の断面図を模式的に示す図である。 図１７は第４実施形態に係る気流発生装置の一例の断面図を模式的に示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る気流発生装置は、第２の電極として可撓性を有している材料を用いることにより、気流発生装置が誘電体表面に垂直な方向へ変形した際に、第２の電極において圧縮応力を緩和し、変形時の座屈を防ぐことを可能としたものである。より詳しくを、以下に説明する。

図１は、本実施形態に係る気流発生装置１０の断面図を模式的に示す図である。図１に示すように、気流発生装置１０は、第１の誘電体２０と、第１の誘電体２０の一方の表面である第１の面２０ａに配設された第１の電極３０と、第１の誘電体２０の他方の表面である第２の面２０ｂに面して設けられた第２の誘電体４０と、第２の誘電体４０の一方の表面である第１の面４０ａに配設された第２の電極５０と、を備えて構成されている。この図１の例では、第１の誘電体２０と第２の誘電体４０は、第１の誘電体２０の第２の面２０ｂと第２の誘電体４０の第１の面４０ａとで面する形で接着されているが、これら第１の誘電体２０と第２の誘電体４０は、一つの誘電体として形成されてもよい。また、この図１の例では、第１の電極３０と第２の電極５０は第１の誘電体２０の第１の面２０ａ側から見たときに、第１の電極３０の気流７０の流れる方向の端部と、第２の電極５０の気流７０の上流方向の端部は位置Ｌ１にて重なるように配設されているが、両端部は離隔して配設されていてもよい。

第１の誘電体２０及び第２の誘電体４０は、可撓性材料で構成されている。また、第１の誘電体２０及び第２の誘電体４０は電気絶縁性能を有することが求められるため、樹脂材料であることが好ましい。第１の電極３０は、誘電体バリア放電を発生させる機能を求められるため、金属材料であることが好ましい。一方、第２の電極５０は第１の誘電体２０及び第２の誘電体４０で覆われているため、誘電体バリア放電に曝されることはなく、可撓性を有していればよい。

第１の誘電体２０及び第２の誘電体４０を構成する可撓性材料としては、例えば、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が挙げられ、特にエラストマー材料であることが望ましい。熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂等の材料が挙げられ、熱可塑性樹脂として、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート等の材料が挙げられる。エラストマー材料の中でも、気流発生装置１０の機械的強度や安定性を考慮すると、架橋ゴムが好ましく、ニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ノルボルネンゴムなどが挙げられる。なお、第１の誘電体２０と第２の誘電体４０との接着性や機械的特性を考えると、第１の誘電体２０と第２の誘電体４０は同一材料で構成されることが望ましいが、その限りではない。すなわち、前記第１の誘電体２０及び前記第２の導電体４０の少なくともどちらか一方が架橋ゴムから構成されることが望ましい。

さらに、第１の誘電体２０は、電気的特性を向上させるために、上記の可撓性材料に、層状ケイ酸塩を含有している方が好ましい。層状ケイ酸塩の配合量は、第１の誘電体２０を形成する樹脂１００重量部に対して、１〜５０重量部の範囲とすることが好ましい。無機ナノ粒子の配合量が１重量部未満であると、電気的特性に与える影響が非常に小さいためであり、一方、５０重量部を超えると、粒子間距離が非常に近くなるため、凝集体を形成し、機械的強度の低下を引き起こす可能性があるためである。

また、層状ケイ酸塩からなる無機ナノ粒子の１次粒径は５００ｎｍ以下とすることが好ましい。層状ケイ酸塩の１次粒径が５００ｎｍよりも大きいと、層状ケイ酸塩のアスペクト比が非常に大きくなるため、樹脂中に均一分散させることが困難となるだけではなく、可視光を透過しにくくなるためである。

層状ケイ酸塩としては、例えば、スメクタイト群、カオリン群、マイカ群、バーミキュライト群からなる鉱物群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。スメクタイト群に属する層状ケイ酸塩としては、モンモリロナイト、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。カオリン群に属する層状ケイ酸塩としては、カオリナイト、ナクライト、ディッカイト、ハロサイト等が挙げられる。マイカ群に属する層状ケイ酸塩としては、マスコバイト、マーガライト、イライト、クリントナイト、アナンダイト、バイオタイト、レピドライト等が挙げられる。バーミキュライト群に属する層状ケイ酸塩としては、トリオクタヘドラルバーミキュライト、ジオクタヘドラルバーミキュライト等が挙げられる。これらのうちでも、分散性等の点からスメクタイト群に属する層状ケイ酸塩を用いることが望ましい。これらの層状ケイ酸塩は、単独あるいは２種類以上の混合物として使用することができる。

また、層状ケイ酸塩はシリケート層が積層した構造で、シリケート層表面は負に帯電し、かつ、層間にカチオンを含有している。このシリケート層表面の帯電とカチオンとの静電相互作用が非常に強く、有機化合物中でナノレベルでの分散が困難である。そのため、イオン交換反応（インターカレーション）により種々の有機化合物をシリケート層間に挿入することで、有機化合物との親和性を高めることができる。シリケート層の層間に挿入する有機化合物は特に限定されるものではないが、イオン交換処理により層間に挿入される度合いを考慮すると四級アンモニウムイオンを用いることが望ましい。

四級アンモニウムイオンとしては、例えば、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、ジヘキシルジメチルアンモニウムイオン、ジオクチルジメチルアンモニウムイオン、ヘキサトリメチルアンモニウムイオン、オクタトリメチルアンモニウムイオン、ドデシルトリメチルアンモニウムイオン、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウムイオン、Ｎ−メチルジエタノールラウリルアンモニウムイオン、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオンが挙げられる。これらの四級アンモニウムイオンは、単独あるいは２種類以上の混合物として使用することができる。

第１の電極３０は、第２の電極５０から、気流７０が発生する方向とは逆方向にずれた位置に、第２の電極５０とほぼ平行に、第１の誘電体２０の第１の面２０ａに配設され、第１の誘電体２０を介して第２の電極５０と離隔されている。第１の電極３０は、例えば、気流発生装置１０の長手方向に延びた棒状の導電体で構成される。図１には、長手方向に垂直な断面が四角形の平板状の電極を例示しているが、第１の電極３０の断面形状は特に限定されるものではなく、例えば、半円形、半楕円形、円形、楕円形などとしてもよい。

ここで、第１の電極３０は、気流が発生する側の電極であり、外部に露出されて備えられているため、耐酸化性や耐放電性を有する導電性材料で構成されることが好ましい。上記の条件を満たす金属材料として、第１の電極３０は、具体的には、例えば、ニッケル、ステンレス、チタン、モリブデン、タングステン、又はこれらの合金などで構成されることが望ましい。

第２の電極５０は、例えば、棒状の導電体で構成される。図１には、長手方向に垂直な断面が四角形の平板状の電極を例示しているが、第２の電極５０の断面形状も、特に限定されるものではなく、例えば、半円形、半楕円形、円形、楕円形などとしてもよい。

図２は、本実施形態に係る気流発生装置１０を構成する第２の電極５０の構成をより詳細に説明するための断面を模式的に示した図である。可撓性材料に、導電体の微粒子５１が添加され、この可撓性材料と導電性の微粒子５１から、第２の電極５０が構成されていることを示している。

第２の電極５０を構成する可撓性材料としては、可撓性を有している熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が挙げられ、特にエラストマー材料であることが好ましい。熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂等の材料が挙げられ、熱可塑性樹脂として、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート等の材料が挙げられる。エラストマー材料の中でも、気流発生装置１０の機械的な強度や安定性を考慮すると、架橋ゴムが好ましく、ニトリルゴム、水酸化ニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプロピレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ノンボルネンゴムなどが挙げられる。

上記材料に導電性の微粒子５１を添加することにより第２の電極５０は導電性を得ることができる。導電性の微粒子５１、すなわち導電性フィラーとしては、例えば、カーボンブラックや炭素繊維などカーボン系の微粒子や、銀粒子や銅粒子といった金属粉や金属繊維などの金属フィラーなどが挙げられる。

また、第２の電極５０は、樹脂そのものが導電性を示す、導電性プラスチックから構成されてもよい。導電性プラスチックとしては、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなどがある。また、これらの導電性プラスチックに、上記の導電性の微粒子５１を添加し、さらに導電性を向上させてもよい。

第２の電極５０を、第１の誘電体２０の第２の面２０ｂ又は第２の誘電体４０の第１の面４０ａ上に形成する方法として、スクリーン印刷やドクターブレードを使った塗工や予めシート状に成形したものを接着させることが考えられる。このとき、第１の誘電体２０、又は、第２の誘電体４０の被接着面は、第２の電極５０との接着強度を上げるために、コロナ処理やカップリング処理などによる表面活性化処理をされているとなおよい。

以上が本実施形態に係る気流発生装置１０の構成に関する説明であるが、次に、気流発生装置１０の作用について説明する。

図示しない放電用電源から第１の電極３０と第２の電極５０との間に電圧が印加され、一定の閾値以上の電位差となると、第１の電極３０と第２の電極５０との間に誘電体バリア放電が起こり、この誘電体バリア放電に伴って放電プラズマが生成される。図１に示すように、この誘電体バリア放電によって第１の電極３０及び第２の電極５０の長手方向に垂直な一方の方向に第１の誘電体２０の第１の面２０ａに沿って気流７０が発生する。図１においては、第１の電極３０から第２の電極５０に向かう方向に気流７０が発生する。また、第１の電極３０と第２の電極５０との間に印加する電圧を制御することにより、気流７０の風速も制御することが可能となる。

次に、上述した気流発生装置１０の利用態様の一例を説明する。図３は、上述した気流発生装置１０の利用態様の一例であり、風力発電システムにおける風車８０を示す斜視図である。図４は、図３の風車８０における風車翼の一部を切り欠いた拡大斜視図である。

この図３に示すように、風車８０においては、地面に設置されたタワー８２の頂部に発電機等を収容したナセル８４が取り付けられている。このナセル８４から突出した発電機の回転軸に風車翼９０が取り付けられている。図３の例では、３枚の風車翼９０が発電機の回転軸に取り付けられており、この風車翼９０の翼の長手方向、すなわち翼根から翼端に向かう方向に沿って、上述した気流発生装置１０が設置されている。具体的には、１枚の風車翼９０に対して、翼根から翼端に向かう方向に沿って、３つの気流発生装置１０が間欠的に配置されている。なお、風車翼９０の枚数や気流発生装置１０の設置個数は単なる例示であり、これらの枚数や個数に限定されるものではない。

図３及び図４から分かるように、気流発生装置１０は、電圧を印加されることにより、風車翼９０の受けた風が流れる方向、すなわち前縁から後縁に向かう方向に、気流７０を発生させる。ここで、一般に、風車翼９０が受けた風である気流の迎角が大きくなりすぎると、風車翼９０の前縁から後縁に向かって流れる気流が風車翼９０の翼上面から離れてしまう剥離が生じる。この剥離が生じ得るような状況下で、気流発生装置１０から気流７０を発生させることにより、風の流れの剥離を抑えることができる。

以上のように、本実施形態に係る気流発生装置１０によれば、第２の電極５０を可撓性のある材料で構成したので、第１の電極３０と第２の電極５０との間で発生する圧縮応力を、第２の電極５０で緩和することができ、気流発生装置１０の耐久性を向上させることが可能になる。

さらにまた、気流発生装置１０の使用態様によっても、第１の誘電体２０や第２の誘電体４０が、これら誘電体の垂直方向に変形することもある。例えば、図３及び図４で説明したように、気流発生装置１０が風車翼９０に設置される箇所の形状は様々であり、その設置面の形状により、気流発生装置１０の誘電体表面に垂直な方向へ変形することもあり得る。このような場合でも、本実施形態に係る気流発生装置１０によれば、可撓性を有する材料で第２の電極５０を構成しているため、発生した応力を緩和し、第２の電極５０の座屈を防ぐことができる。

（第２実施形態）
上述した第１実施形態では、第２の電極５０を、導電性の微粒子５１を含む可撓性の樹脂材料から構成する例を説明したが、第２実施形態においては、導電性をより高めるために、電気的に連続している導電体をさらに付加して、第２の電極５０を構成するようにしたものである。以下、上述した第１実施形態と異なる部分を説明する。

図５は、本実施形態の気流発生装置１０の説明をするための断面を模式的に示した図である。図５に示されているとおり、本実施形態においては、第２の電極５０は、第１実施形態と同様に、可撓性のある材料に、導電性の微粒子５１が添加されたものから構成されているが、さらに、気流発生装置１０の長手方向に電気的に連続する金属材料で構成される導体５２を備えて構成されている。

金属材料で構成される導体５２は、アルミニウムや銅などで構成される金属細線や、金属細線を用いて作成したメッシュからなる。言い換えると、金属材料で構成される導体５２は、金属製のワイヤーや、金属製のワイヤーのメッシュからなる。金属材料で構成される導体５２は、可撓性樹脂と導電性の微粒子５１からなる第２の電極５０を構成する、導電性樹脂内に埋設されている。金属材料で構成される導体５２は、気流発生装置１０の長手方向に、電気的に連続していることが重要であるので、短い材料をスポット溶接などにより接続しているものでもよい。

金属材料で構成される導体５２は、予め導電性樹脂に埋設され、第２の電極５０が成形された状態で第１の誘電体２０若しくは第２の誘電体４０の上に設置されるか、又は、導電性樹脂を第１の誘電体２０若しくは第２の誘電体４０の上にスクリーン印刷や塗工する際に同時に設置してもよい。この際、金属材料で構成される導体５２と樹脂の接着強度を上げるために、金属材料で構成される導体５２の表面は、コロナ処理やカップリング処理などによる表面活性化処理をされていることが好ましい。

以上のように、本実施形態に係る気流発生装置１０によっても、第２の電極５０を可撓性のある材料で構成したので、第１の電極３０と第２の電極５０との間で発生する圧縮応力を、第２の電極５０で緩和することができる。

さらに、本実施形態に係る気流発生装置１０によれば、第２の電極５０の電気的な連続性をより確保して、気流発生装置１０が発生する気流の安定化を図り、また気流発生装置１０の耐久性を向上させることができる。具体的には、第２の電極５０が電気的に連続していないと、当該電気的に連続でない箇所において電圧降下が起こり、気流を発生させる効果が低下したり、その部分が短寿命になったりする恐れがある。また、第２の電極５０の電気抵抗によってジュール熱が発生し、このジュール熱によっても電圧が不安定になったり、その部分の劣化を引き起こしたりする原因となる恐れがある。このため、第２の電極５０の電気的な連続性を担保することにより、気流の安定化や気流発生装置１０の耐久性向上を図ることができるのである。

（第２実施形態の変形例）
図６は、本実施形態に係る変形例の一つを示したものである。この図６は、第１の電極３０と同じ構成の平板状の金属材料で構成される導体５３を、第２の電極５０に埋め込まれている金属材料で構成される導体５２の代わりに埋設したものである。すなわち、金属材料で構成される導体５３は、第１の電極３０と同様に、ニッケル、ステンレス、チタン、モリブデン、タングステン、またはこれらの合金などから構成される。第１の電極３０と金属材料で構成される導体５３の電気的特性が同じであるため、気流発生装置１０の安定性や取り扱いの面から第２実施形態よりも優れている。

この場合、第１の電極３０と第２の電極５０は双方が金属を含む構成からなることになるが、第１の誘電体２０の第１の面２０ａ側から見たときに、第１の電極３０と金属材料で構成される導体５３は、距離Ｄ１だけ離れて位置している。すなわち、第１の電極３０の気流７０の流れる方向の端部と、金属材料で構成される導体５３の気流７０の上流方向の端部との間が、距離Ｄ１だけ離間している。

本実施形態の変形例に係る気流発生装置１０によっても、第１の電極３０と第２の電極５０との間で発生する圧縮応力を、第２の電極５０で緩和することができる。すなわち、第１の誘電体２０の変形により第２の電極５０に圧縮応力がかかったときであっても、その圧縮応力を緩和することができ、第２の電極５０が座屈する可能性を低くすることができる。さらに、変形時の座屈を防ぐだけではなく、第２の電極５０の電気抵抗から生じるジュール熱による発熱を抑制することができる。

なお、図５及び図６においては、金属材料で構成される導体５２及び金属材料で構成される導体５３は第２の電極に埋設されているが、それぞれ図７及び図８に示すとおり、第２の電極５０の表面近傍に配設されていてもよい。

（第３実施形態）
上述した第１実施形態に係る気流発生装置１０においては、可撓性を有する第２の電極５０により、第１の電極３０及び第２の電極５０の変形を緩和するものであったが、本実施形態に係る気流発生装置１０は、変形を緩和する効果をより高めるために、第１の誘電体２０の第１の面２０ａと、第１の電極５０との間に、可撓性を有する導電体の層をさらに備えたものである。以下、第１実施形態と異なる部分を説明する。

図９は、第３実施形態に係る気流発生装置１０を説明するための断面を模式的に示した図である。図９に示すように、第３実施形態に係る気流発生装置１０においては、第１実施形態に係る気流発生装置１０と比べると、第１の電極３０と第１の誘電体２０の間に、導電層６０を設けている点で相違している。すなわち、第１の電極３０は第１の誘電体２０の第１の面２０ａの近傍に、導電層６０を介して配設される。

導電層６０は、第１実施形態における第２の電極５０と同等のものであり、シリコーンなどの可撓性を有している熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂、特にエラストマー材料に、カーボンブラックや炭素繊維などのカーボン系の微粒子や、銀粒子や銅粒子など金属系の微粒子など導電性の微粒子５１が添加されている材料が用いられている。また、第２の電極５０と同じく、エラストマー材料の中でも、架橋ゴムで構成されることが好ましい。導電層６０は第１の誘電体２０の表面２０ａ上にスクリーン印刷やドクターブレードを使った塗工により形成される。

さらに、第１の誘電体２０の第１の面２０ａはコロナ処理やカップリング処理などによる表面活性化処理がなされているとなおよい。

以上のように、本実施形態に係る気流発生装置１０によっても、第２の電極５０を可撓性のある材料で構成したので、第１の電極３０と第２の電極５０との間で発生する圧縮応力を、第２の電極５０で緩和することができる。さらに、第１の誘電体２０と第１の電極３０の間に可撓性を有する導電層６０を設けることにより、第１の電極３０が変形した際にも、導電層６０により変形を緩和することにより、第１の電極３０が座屈することを防止することができ、電界集中を抑制することができる。また、多少の変形が生じるような場合であっても、第１の電極３０と第１の誘電体２０との間に導電層６０が存在することにより、電気的に電界集中を避けることが可能である。この結果、気流発生装置１０の電気的な安定性を確保し、気流の安定化を図り、また、短寿命となることを抑制し、気流発生装置１０の耐久性向上を図ることができるのである。

さらに、本実施形態に係る気流発生装置１０によれば、第１の誘電体２０と第１の電極３０の剥離を抑制することができる。具体的には、金属とゴムは接着しづらいため、例えば、第１の誘電体２０を架橋ゴムなどとした場合、第１の誘電体２０から第１の電極３０が剥離してしまうことがある。このとき、気流発生装置を作動させると、この剥離した部分において第１の電極３０からの放電が発生してしまい、電気的に不安定になる恐れがある。また、剥離を抑制するために、第１の電極３０を第２の電極５０と同じ構成とすることは、第１の電極３０の可撓性材料の損耗を生じさせ、第１の電極３０が短寿命となる恐れがあり、気流発生装置１０の耐久性の面から適当ではない。その一方で、金属材料から構成される第１の電極３０と導電層６０とは電気的に剥離を抑制でき、かつ、エラストマー樹脂材料から構成される導電層６０と、同じくエラストマー樹脂材料から構成される第１の誘電体２０は、機械的に剥離を抑制できる材料の選択をすることが可能である。そこで、第１の電極３０と第１の誘電体２０との間に、エラストマー樹脂材料から構成される導電層６０を設けることにより、金属材料から構成される第１の電極３０が、第１の誘電体２０から剥離することを抑制することが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、さらに電気的安定性を向上した、気流発生装置１０を実現することが可能となる。

なお、図９においては、第１実施形態に係る気流発生装置１０に導電層６０を設けたものとなっているが、第２の電極５０の構造は第１実施形態のものに限られず、図１０のように、第２の電極５０を第２実施形態と同様の構成にしたものや、図１１のように、第２の電極５０を第２実施形態の変形例と同様の構成にしたものもあり得る。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る気流発生装置１０は、前述した各実施形態に係る気流発生装置１０において、可撓性を有する第２の誘電体４０の強度を高めることにより、気流発生装置１０全体としての強度を向上させたものである。以下、前述した各実施形態と異なる部分を説明する。

図１２は、第４実施形態に係る気流発生装置を説明するための断面を模式的に示した図である。この図１２に示すように、第４実施形態に係る気流発生装置１０においては、第１実施形態に係る気流発生装置１０における第２の誘電体４０の強度を増すために、第２の誘電体４０の内部に補強材４１を埋設している。また、補強材４１は第２の誘電体４０内に予め埋設された繊維強化樹脂を用いてもよい。

補強材４１の材料としては、アラミド繊維やガラス繊維などで構成されており、例えば、クロス、チョップドストランドマット、ロービングクロス、ロービング、チョップマットなどから構成されている。

以上のように、本実施形態に係る気流発生装置１０によっても、第２の電極５０を可撓性のある材料で構成したので、第１の電極３０と第２の電極５０との間で発生する圧縮応力を、第２の電極５０で緩和することができる。さらに、第２の誘電体４０を可撓性材料のみから構成するのではなく、補強材４１を備える構成にすることにより、気流発生装置１０の機械的強度を向上させ、第１の電極３０及び第２の電極５０の変形自体を最小限にすることが可能となる。

なお、図１２では、第１の電極３０及び第２の電極５０の構成を第１実施例に係る気流発生装置１０におけるものと同様の構成としているが、第１の電極３０及び第２の電極５０の構成は第１実施形態と同様のものに限られず、図１３に示すように第２実施形態と同様の構成にしてもよいし、図１４に示すように第２実施形態の変形例と同様の構成にしてもよいし、また、図１５に示すように、第３実施形態と同様の構成としてもよい。

補強材４１についても、第２の誘電体４０内に埋設された繊維強化樹脂を用いてもよいし、図１６に示すように第２の誘電体４０の表面に接着されてもよい。ただし、第２の誘電体４０の第１の面４０ａに接着する場合は、この図１６に示すように、第２の電極５０自体の可撓性を確保するために、第２の電極５０と、第１の誘電体２０との界面を除いて配設することに留意する必要がある。

第２の誘電体４０は、補強材４１を埋設した材料との積層体でもかまわず、図１７に示すように、補強材４１を挟んで、異種の材料の積層体としてもかまわない。

また、図１２乃至図１７においては１種類の補強材４１が配設されている状態を図示しているが、これらは一例として示したものである。すなわち、本実施形態に係る気流発生装置１０の構成としては、複数の補強材４１が配設されていればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を部分的に適宜組み合わせることも可能である。

１０：気流発生装置、２０：第１の誘電体、２０ａ、２０ｂ：第１の誘電体の表面、３０：第１の電極、４０：第２の誘電体、４０ａ：第２の誘電体の表面、４１：補強材、５０：第２の電極、５１：導電性の微粒子、５２、５３：導体、６０：導電層、７０：気流、８０：風車、８２：タワー、８４：ナセル、９０：風車翼

Claims (10)

1. 可撓性材料からなる第１の誘電体と、前記第１の誘電体の第１の面又は第１の面近傍に設けられた第１の電極と、前記第１の面とは異なる側の面である第２の面に設けられた第２の電極と、前記第２の電極を覆うように設けられた可撓性材料からなる第２の誘電体とを備え、前記第１の電極と前記第２の電極の間に電圧を印加して、前記第１の誘電体の前記第１の面近傍の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気流発生装置であって、
   前記第２の電極は、可撓性を有し、かつ、導電性を有した材料で構成されている、
   ことを特徴とする気流発生装置。
2. 前記第１の電極は、金属材料で構成され、
   前記第２の電極は、導電性の微粒子を分散して含有するエラストマー材料から構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の気流発生装置。
3. 前記第１の電極は、金属材料で構成され、
   前記第２の電極は、導電性プラスチック、又は、導電性の微粒子を分散して含有する導電性プラスチックから構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の気流発生装置。
4. 前記第２の電極は、前記気流発生装置の長手方向に電気的に連続する金属材料で構成される導体をさらに備え、
   前記金属材料で構成される導体は、前記第２の電極の表面近傍に設置、又は、前記第２の電極の内部に埋設される、
   ことを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の気流発生装置。
5. 前記金属材料で構成される導体は、金属製のワイヤー、金属製のワイヤーのメッシュ、又は、平板状の金属材料で構成される導体で構成されている、ことを特徴とする請求項４に記載の気流発生装置。
6. 前記第１の電極は、導電性の微粒子を分散して含有するエラストマー材料から構成されている導電層を介して前記第１の誘電体の前記第１の面に設置されている、ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の気流発生装置。
7. 前記第２の電極と前記導電層に含有される導電性の微粒子は、金属製の微粒子である、ことを特徴とする請求項６に記載の気流発生装置。
8. 前記第２の電極と前記導電層を構成するエラストマー材料は、架橋ゴムから構成されている、ことを特徴とする請求項６又は７のいずれかに記載の気流発生装置。
9. 前記第１の誘電体及び前記第２の誘電体の少なくともどちらか一方が架橋ゴムから構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の気流発生装置。
10. 前記第２の誘電体は、強化繊維から構成される補強材を、前記第２の誘電体の内部、又は、前記第２の電極と前記第１の誘電体との界面を除く前記第２の誘電体表面に備えている、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の気流発生装置。

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