JP5112371B2

JP5112371B2 - 気流発生装置

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Publication number: JP5112371B2
Application number: JP2009080276A
Authority: JP
Inventors: 元史田中; 昇瀬川; 祐之安井; 林　　和夫; 雅弘浅山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: JP2010227878A

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、気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、渦を発生または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は、少なくとも一対の電極（第１の電極、第２の電極）を誘電体を介して対設させて備えている。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）に誘電体の表面に沿った気流を発生させることができる。

特開２００７−３１７６５６号公報特開２００８−１３５４号公報

上記した従来の気流発生装置において、雨天での屋外使用時等では、気流発生装置の誘電体の表面に水滴が付着する。この水滴も誘電体として機能するため、気流発生装置の誘電体の表面に水滴が付着すると、水滴の分布によって電界分布が変化する。そのため、第１の電極の長手方向、すなわち誘起気流を発生させる方向と垂直な方向に一様な電界強度分布を維持することができなくなる。これによって、第１の電極の長手方向に亘って誘起気流の流速が不均一となり、均一な速度分布を有する誘起気流を発生させることができないことがある。

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、表面側に位置する誘電体の表面に水滴が付着した場合においても、一様な電界強度分布を維持して、均一な速度分布を有する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、固体からなる誘電体と、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、前記第１の電極に対設された第２の電極と、前記誘電体の一方の表面上の、前記第１の電極の前記第２の電極側となる端縁に対応する位置から前記第２の電極側の方向に所定の幅を有して形成され、付着した水滴を均一な厚さの液層とする、親水性材料または多孔質材料からなる均一液層形成層と、前記均一液層形成層の前記第２の電極側の方向の端縁に沿って形成された疎水性層とを備え、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、前記誘電層の一方の表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、表面側に位置する誘電体の表面に水滴が付着した場合においても、一様な電界強度分布を維持して、均一な速度分布を有する誘起気流を発生させることができる。

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疎水性層を備えた場合の、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に疎水性層を備えた場合の、気流発生装置を上方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断面を示す図である。均一液層形成層を有する気流発生装置を上方から見たときの図である。均一液層形成層を有しない気流発生装置を上方から見たときの図である。均一液層形成層を有する気流発生装置における誘起気流の速度分布の測定結果を示す図である。均一液層形成層を有しない気流発生装置における誘起気流の速度分布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および図２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、固体からなる誘電体２０と、誘電体２０の一方の表面に設けられた第１の電極３０と、誘電体２０の他方の表面近傍に、第１の電極３０に対設された第２の電極３１と、誘電体２０の一方の表面上に形成された均一液層形成層４０とを備えている。

誘電体２０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、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。なお、セラミックス材料を使用する場合、誘電体２０の表面に付着した水滴が含浸して、気流発生装置１０の絶縁耐力が低下するのを防止するために、例えば、気孔率が１０％以下の緻密質からなるセラミックス材料を使用することが好ましい。

第１の電極３０は、誘電体２０の一方の表面に設けられ、第２の電極３１は、誘電体２０の他方の表面近傍に埋設され、かつ第１の電極３０に対設されている。ここで、図１に示された一例では、第１の電極３０の一方の表面が誘電体２０の一方の表面から突出するように配置されているが、第１の電極３０が誘電体２０に埋設されるように構成されても、また、第１の電極３０の一方の表面が誘電体２０の一方の表面と同一平面となるように構成されてもよい。また、図１に示された一例では、第２の電極３１が、誘電体２０に埋設されるように構成されているが、例えば、気流発生装置１０を誘電体材料で構成された部位に設置する場合には、第２の電極３１の一方の表面が誘電体２０の他方の表面から突出するように配置されても、第２の電極３１の一方の表面が誘電体２０の他方の表面と同一平面となるように構成されてもよい。また、第１の電極３０と第２の電極３１とは、直接接触することなく誘電体２０を介在させて配設されている。

第１の電極３０および第２の電極３１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および第２の電極３１は、例えば、銅箔などを用いることができる。また、第１の電極３０および第２の電極３１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。

均一液層形成層４０は、例えば、誘電体２０の一方の表面上に設けられ、付着した水滴を均一な厚さの液層とするものである。具体的には、均一液層形成層４０は、図１に示すように、誘電体２０の一方の表面上の、少なくとも、第１の電極３０の第２の電極３１側となる端縁３０ａに対応する位置に沿って形成されることが好ましい。そして、図１に示すように、均一液層形成層４０は、誘電体２０の一方の表面上において、第１の電極３０の端縁３０ａに対応する位置から第２の電極３１側の方向に所定の幅Ｌを有して形成されることが好ましい。

均一液層形成層４０の所定の幅Ｌは、０より大きければ、第１の電極３０の長手方向、すなわち誘起気流を発生させる方向と垂直な方向に一様な電界強度分布を維持することができるという効果は得られるが、特に、放電が生じる領域に均一液層形成層４０が形成されていることが好ましい。例えば、均一液層形成層４０の所定の幅Ｌを、第１の電極３０の端縁３０ａに対応する位置から、第２の電極３１の、第１の電極３０側の端縁３１ａと対向する端縁３１ｂに対応する位置までの幅Ｌ１に設定することが好ましい。

また、均一液層形成層４０は、第１の電極の表面上に設けられてもよい。この場合、均一液層形成層４０は、第１の電極３０の表面上の、少なくとも、第２の電極３１側となる端縁に沿って形成される。このように、均一液層形成層４０を、第１の電極３０の表面上の、少なくとも、第２の電極３１側となる端縁に沿って形成することで、第１の電極３０の長手方向、すなわち誘起気流を発生させる方向と垂直な方向に一様な電界強度分布を維持することができる。例えば、均一液層形成層４０は、第１の電極３０の表面上の、第２の電極３１側となる一方の端縁３０ａから、これに対向する他方の端縁３０ｂ側の方向に所定の幅を有して形成されてもよい。また、図２に示すように、均一液層形成層４０は、第１の電極３０の表面上の一面に形成されてもよい。なお、均一液層形成層４０は、誘電体の一方の表面上および第１の電極の表面上の双方に形成されてもよい。

この均一液層形成層４０は、例えば、親水性材料で形成される。親水性材料としては、例えば、光触媒などが挙げられる。この光触媒として、例えば、紫外線により励起される酸化チタン（ＴｉＯ_２）、チタンアパタイトなどが挙げられる。また、触媒として、例えば、アニオンドープ酸化チタン、色素増感型酸化チタンなどの可視光応答性を有する酸化チタンを使用してもよい。このように、均一液層形成層４０を酸化チタンで形成し、酸化チタンを紫外線や可視光などで光励起することで、水が水酸基の形で表面に吸着されて親水性を有する。

なお、上記した光触媒を用いる場合には、紫外線や可視光が必要となるが、気流発生装置１０を作動させ放電させたときに、紫外線や可視光が発生し、触媒機能、換言すれば、親水性機能を発揮することができる。そもため、曇の日、日陰、夜等においても、放電による空気中の窒素分子等の励起光によって光触媒機能を発揮させることができる。

また、親水性材料として、ガラス等の無機質材料、ポリウレタン樹脂や親水性アクリル樹脂などの樹脂材料を使用してもよい。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）等をプラズマで表面処理することで親水性が得られるため、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）等で、誘電体の一方の表面上に層を形成し、この層をプラズマで表面処理して均一液層形成層４０を構成してもよい。

上記した親水性材料上に液滴を置いた際の接触角が１０度以下となる親水性材料を使用することが好ましい。接触角が１０度以下となるのが好ましいのは、水との接触角が１０度以下になると、均一液層を形成する効果以外に、セルフクリーニング効果が顕著になり、雨によって汚れが洗い流され、汚れが付着しないからである。

また、親水性材料からなる均一液層形成層４０の厚さは、１ｎｍ〜１ｍｍでることが好ましい。この範囲が好ましいのは、均一液層形成層４０の厚さが１ｎｍより薄い場合には、表面に物体が接触することにより損傷を受けるからであり、均一液層形成層４０の厚さが１ｍｍより厚い場合には、衝撃によるせん断力や熱応力により剥離しやすいからである。

また、表面に付着した水滴を均一な厚さの液層とするという観点から、均一液層形成層４０は、例えば、多孔質材料で構成されてもよい。多孔質材料は、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、シリカなどのセラミックス材料、または、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、多孔質材料の気孔率は、１〜２０％であることが好ましい。この範囲が好ましいのは、気孔率が１％より小さい場合には、均一液層形成層４０上の水滴を斑なく含浸することが困難であり、気孔率が２０％より大きい場合には、均一液層形成層４０が剥離したり、均一液層形成層４０の機械的強度が低下するからである。

また、多孔質材料からなる均一液層形成層４０の厚さは、１ｎｍ〜１ｍｍであることが好ましい。この範囲が好ましいのは、均一液層形成層４０の厚さが１ｎｍより薄い場合には、表面への物体の接触により損傷をうけるからであり、均一液層形成層４０の厚さが１ｍｍより厚い場合には、衝撃によるせん断力や熱応力により剥離しやすいからである。

このように均一液層形成層４０を設けることで、均一液層形成層４０の表面に水滴が付着した場合でも、均一液層形成層４０の表面に均一な厚さの液層を構成することができる。これによって、誘起気流が発生する領域の、第１の電極３０の長手方向、すなわち誘起気流を発生させる方向と垂直な方向に一様な電界強度分布を維持することができる。そのため、第１の電極３０の長手方向に亘って均一な速度分布を有する誘起気流を発生させることができる。また、特に、均一液層形成層４０を親水性材料で構成した場合、均一液層形成層４０の表面に形成される、付着した水滴による液層は、例えば、１００μｍ程度の薄い層であるため、この液層の表面に沿って流れる主流によって乾燥され、液層は消滅しやすい。そのため、連続的に水滴が付着するような場合でないときには、水滴が付着することによって生じる放電の阻害等を抑制する効果も得られる。

次に、誘電体２０の一方の表面上に均一液層形成層４０を形成する方法について説明する。

まず、セラミックス材料で構成される誘電体２０の一方の表面上に、酸化チタンなどの光触媒からなる均一液層形成層４０を形成する場合について説明する。

溶媒である水に、酸化チタンの微細粉体を添加してスラリーを作製する。ここで、添加される酸化チタンの粒径は、６〜２００ｎｍであることが好ましい。この範囲の粒径が好ましいのは、粒径が６ｎｍより小さい場合には、微細粒子を精製するために工程が複雑になり作製コストが増大するからであり、粒径が２００ｎｍより大きい場合には、比表面積の低下により光触媒機能が低下するからである。また、スラリーに含有される酸化チタンの含有量は、１０〜５０体積％であることが好ましい。この範囲の含有量が好ましいのは、含有量が１０体積％より小さい場合には、光触媒の含有量が少ないため均質に表面を覆う層を形成することができないからであり、含有量が５０体積％より大きい場合には、粘性が高くなり均質な層を塗布することが困難となるからである。

続いて、誘電体２０の一方の表面上に、スラリーを塗布し乾燥させる。乾燥後、例えば、３００〜５００℃の温度で１〜３０時間熱処理して均一液層形成層４０を形成する。

次に、樹脂材料で構成される誘電体２０の一方の表面上に、酸化チタンなどの光触媒からなる均一液層形成層４０を形成する場合について説明する。

アルコール等の低沸点の溶剤に、上記した粒径範囲の酸化チタンの微細粒子を添加したスラリーを作製する。なお、スラリーに含有される酸化チタンの含有量は、上記した範囲と同じである。

続いて、誘電体２０の一方の表面上に、スラリーを塗布し乾燥させて、均一液層形成層４０を形成する。

次に、誘電体２０の一方の表面上に、ガラスなどの無機質材料や樹脂材料からなる均一液層形成層４０を形成する場合について説明する。

誘電体２０の一方の表面上に、ガラスや樹脂材料からなる薄膜を接合することで均一液層形成層４０を形成する。接合は、例えば、加熱加圧や、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を用いて行うことができる。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、ガラスや樹脂材料を誘電体２０の一方の表面上に溶射することで均一液層形成層４０を形成してもよい。

次に、誘電体２０の一方の表面上に、多孔質材料からなる均一液層形成層４０を形成する場合について説明する。

多孔質材料がセラミックス材料で構成される場合には、例えば、溶射や電子ビーム物理蒸着（ＥＢ−ＰＶＤ）により、誘電体２０の一方の表面上に、多孔質材料からなる均一液層形成層４０を形成する。この場合、第１の電極３０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、誘電体２０の融点以下の温度条件で実施される。また、他の方法として、セラミックス材料で構成された多孔質板を、誘電体２０の一方の表面上に、例えば、ハンダ、ろう材、拡散接合法などを用いて接合してもよい。

また、多孔質材料が樹脂材料で構成される場合には、多孔質材料として、例えば、内部に多くの気孔を有する発泡樹脂などを使用することができる。多孔質材料として、具体的には、例えば、ウレタンフォーム、発泡ポリプロピレン、発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレンなどを使用することができる。これらの樹脂材料からなる多孔質板を、誘電体２０の一方の表面上に、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を用いて接合して均一液層形成層４０を形成する。

上記したように作製された気流発生装置１０において、雨などの水滴が均一液層形成層４０の表面に付着した場合、付着した水滴は均一な厚さの液層となる。そして、気流発生装置１０の第１の電極３０と第２の電極３１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、誘電体２０の一方の表面上、具体的には均一液層形成層４０上に、第１の電極３０の長手方向に亘って均一な速度分布を有する誘起気流が生じる。

上記したように、第１の実施の形態の気流発生装置１０によれば、均一液層形成層４０を設けることで、均一液層形成層４０の表面に水滴が付着した場合でも、均一液層形成層４０の表面に均一な厚さの液層を構成することができる。これによって、誘起気流が発生する領域の、第１の電極３０の長手方向、すなわち誘起気流を発生させる方向と垂直な方向に一様な電界強度分布を維持することができる。そのため、第１の電極３０の長手方向に亘って均一な速度分布を有する誘起気流を発生させることができる。

なお、第１の実施の形態の気流発生装置１０は、上記した構成に限られるものではない。図３は、本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置１０に疎水性層５０を備えた場合の、気流発生装置１０の断面を示す図である。図４は、本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置１０に疎水性層５０を備えた場合の、気流発生装置１０を上方から見たときの平面図である。なお、図４において、均一液層形成層４０上に形成された液層を斜線で示している。

図３に示すように、第１の実施の形態の気流発生装置１０において、均一液層形成層４０の第２の電極３１側の方向の端縁４０ａに沿って、所定の幅を有して疎水性層５０を形成してもよい。

疎水性層５０としては、例えば、シリコーンなどからなる薄膜を用いることができる。

均一液層形成層４０の表面に存在する液層における水量が所定の量を超えると、均一液層形成層４０の長手方向の端縁４０ａや、均一液層形成層４０の短手方向の端縁４０ｂから外側に向かって液体が流出する。この際、均一液層形成層４０の長手方向の端縁４０ａから外側に流出した液体は、誘電体２０の一方の表面上に液膜を形成する。この液膜は、例えば、分散して誘電体２０の一方の表面上に不均一に形成されることがある。このような場合には、誘起気流が発生する領域の、第１の電極３０の長手方向、すなわち誘起気流を発生させる方向と垂直な方向に一様な電界強度分布を維持することができない領域が存在することとなる。そのため、第１の電極３０の長手方向に亘って均一な速度分布を有する誘起気流を発生させることができないことがある。

そこで、均一液層形成層４０の第２の電極３１側の方向の端縁４０ａに沿って疎水性層５０を備えることで、図４に示すように、均一液層形成層４０の表面に存在する液層における水量が所定の量を超えても、均一液層形成層４０の長手方向の端縁４０ａから外側に流出し難くなり、過剰な液体は均一液層形成層４０の短手方向の端縁４０ｂから外側に向かって排出される（図４の矢印）。これによって、均一液層形成層４０の長手方向の端縁４０ａの外側における誘電体２０の一方の表面上に液膜は形成されない。そのため、誘起気流が発生する領域の、第１の電極３０の長手方向、すなわち誘起気流を発生させる方向と垂直な方向に一様な電界強度分布を維持することができ、第１の電極３０の長手方向に亘って均一な速度分布を有する誘起気流を発生させることができる。

（第２の実施の形態）
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の断面を示す図である。ここで、第２の実施の形態の気流発生装置１１は、第１の実施の形態の気流発生装置１０に、液体を外部に排出するための溝部６０を設けた以外は、第１の実施の形態の気流発生装置１０の構成と同じである。なお、第１の実施の形態の気流発生装置１０の構成と同一部分には同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。

溝部６０は、第１の電極３０の、第２の電極３１側となる一方の端縁３０ａに対向する他方の端縁３０ｂ側の近傍における誘電体２０の一方の表面に、第１の電極３０に沿う方向に形成されている。

誘電体２０の一方の表面上を流れる主流が、第１の電極３０側から第２の電極３１側の方向、すなわち図５において左側から右側へ流れる場合、第１の電極３０の上流側から第１の電極３０上を通過しようとする液体の一部を溝部６０に導くことができる。溝部６０に導かれた液体は、溝部６０の両端部から外部に排出される。これによって、第１の電極３０の表面や誘電体２０の一方の表面に導かれる液体量を低下させ、均一液層形成層４０の表面に存在する液層における水量が所定の量を超えることを抑制することができる。そのため、均一液層形成層４０の表面に存在する液体が、均一液層形成層４０の長手方向の端縁４０ａから外側に流出するのを抑制し、均一液層形成層４０の長手方向の端縁４０ａの外側における誘電体２０の一方の表面上に液膜が形成されるのを抑制することができる。これによって、誘起気流が発生する領域の、第１の電極３０の長手方向、すなわち誘起気流を発生させる方向と垂直な方向に一様な電界強度分布を維持することができる。そのため、第１の電極３０の長手方向に亘って均一な速度分布を有する誘起気流を発生させることができる。

なお、溝部６０の内表面に、前述した均一液層形成層４０を設けてもよい。これによって、溝部６０において液層の広がりを溝部６０内に限定することができる。

次に、誘電体２０の一方の表面上に均一液層形成層４０を形成することで、均一な速度分布が得られることを具体的に説明する。

（速度分布の評価）
ここでは、誘電体２０の一方の表面上に、均一液層形成層４０を有する場合と、均一液層形成層４０を有しない場合とにおける誘起気流の速度分布を比較した。

ここで、均一液層形成層４０を有する気流発生装置として、図１に示した第１の実施の形態の気流発生装置１０と同様の構成を有するものを使用した。一方、均一液層形成層４０を有しない気流発生装置として、図１に示した第１の実施の形態の気流発生装置１０において、均一液層形成層４０を形成しないものを使用した。

均一液層形成層４０を有する気流発生装置において、均一液層形成層４０は、アルミナからなる誘電体２０の一方の表面上に、酸化チタン光触媒を含んだスラリーを塗布し、３００℃の温度で焼成して形成された。形成された均一液層形成層４０の厚さは、１００μｍ、均一液層形成層４０の幅Ｌは、２ｍｍであった。

図６は、均一液層形成層４０を有する気流発生装置を上方から見たときの図である。図７は、均一液層形成層４０を有しない気流発生装置を上方から見たときの図である。なお、図６において、均一液層形成層４０上に形成された液層７０を斜線で示している。また、図７において、誘電体２０の一方の表面上に付着した水滴７１を斜線で示している。

これらの気流発生装置の第１の電極３０と第２の電極３１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し、バリア放電を発生させ、誘電体２０の一方の表面上に誘起気流を発生させた。そして、発生した誘起気流の第１の電極３０の長辺方向に亘る速度分布を測定した。誘起気流の速度分布は、熱線流速計によって測定した。

図８は、均一液層形成層４０を有する気流発生装置における誘起気流の速度分布の測定結果を示す図である。図９は、均一液層形成層４０を有しない気流発生装置における誘起気流の速度分布の測定結果を示す図である。なお、図８および図９において、横軸は、第１の電極３０の長手方向に沿う方向の距離、図８および図９中に示したＸ方向の距離を示している。

図８に示すように、均一液層形成層４０を有する気流発生装置では、均一液層形成層４０上において、第１の電極３０の長手方向に亘って均一な速度分布を有する誘起気流が発生していることがわかった。一方、均一液層形成層４０を有しない気流発生装置では、水滴７１の影響により、第１の電極３０の長手方向に亘って均一な速度分布を有する誘起気流は得られなかった。

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…気流発生装置、１１…気流発生装置、２０…誘電体、３０…第１の電極、３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ，４０ａ，４０ｂ…端縁、３１…第２の電極、４０…均一液層形成層、５０…疎水性層。

Claims

固体からなる誘電体と、
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、前記第１の電極に対設された第２の電極と、
前記誘電体の一方の表面上の、前記第１の電極の前記第２の電極側となる端縁に対応する位置から前記第２の電極側の方向に所定の幅を有して形成され、付着した水滴を均一な厚さの液層とする、親水性材料または多孔質材料からなる均一液層形成層と、
前記均一液層形成層の前記第２の電極側の方向の端縁に沿って形成された疎水性層と
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、前記誘電層の一方の表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ことを特徴とする気流発生装置。
前記親水性材料が、光触媒で構成されていることを特徴とする請求項１記載の気流発生装置。
前記光触媒が、酸化チタンで構成されていることを特徴とする請求項２記載の気流発生装置。
前記第１の電極の、前記第２の電極側となる一方の端縁に対向する他方の端縁側の近傍における前記誘電体の一方の表面に、液体を外部に排出するための溝部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の気流発生装置。