JP5259528B2 - Airflow generator and moving body - Google Patents

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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、およびこの気流発生装置を備えた移動体に関する。   The present invention relates to an airflow generation device capable of generating an airflow by the action of plasma, and a moving body including the airflow generation device.

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。   Power reduction in fluid devices and fluid device systems is becoming increasingly important from the viewpoint of energy saving. In addition, suppression of vibration and noise caused by fluid devices and fluid device systems is very important from the viewpoint of ensuring plant safety and improving the working environment.

本発明者らは、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。）。   The inventors of the present invention invented an airflow generator that controls a flow by generating a part of gas into plasma and generating an airflow by the action of the plasma, and confirmed its effect (for example, Patent Document 1-2). reference.).

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。   According to this airflow generation device, it is possible to generate a very thin layered induced airflow on a flat plate while appropriately controlling. In addition, the generated induced air flow enables air flow control such as changing the velocity distribution in the boundary layer of the flow, forcibly causing a transition from laminar flow to turbulent flow, and generating or extinguishing vortices. can do. Therefore, there is a possibility that this airflow generation device can be used as an innovative elemental technology for various industrial equipment.

従来の気流発生装置では、例えば、誘電体上に短冊状の対向電極が配置され、その上に、誘電体が配置され、さらにその上に、対向電極と所定の間隔を置いて平行に、対向電極と同形の放電電極が配置されている。   In a conventional airflow generation device, for example, a strip-shaped counter electrode is disposed on a dielectric, a dielectric is disposed thereon, and is further opposed to the counter electrode in parallel at a predetermined interval. A discharge electrode having the same shape as the electrode is disposed.

この気流発生装置において、放電電極と、この放電電極に近接配置された対向電極との間に、例えば１ｋＶ〜１０ｋＶ程度の電圧を印加すると、これらの電極間に誘電体バリア放電が生じる。この誘電体バリア放電は、放電電極が配置されている誘電体の表面に沿って形成される沿面放電となる。この誘電体バリア放電によって、放電電極が配置されている誘電体の表面に沿って、放電電極の対向電極側の端部から対向電極側に向かう気流が発生する。   In this airflow generation device, when a voltage of, for example, about 1 kV to 10 kV is applied between the discharge electrode and the counter electrode disposed close to the discharge electrode, a dielectric barrier discharge is generated between these electrodes. This dielectric barrier discharge is a creeping discharge formed along the surface of the dielectric on which the discharge electrode is disposed. This dielectric barrier discharge generates an air flow from the end of the discharge electrode on the counter electrode side toward the counter electrode along the surface of the dielectric on which the discharge electrode is disposed.

特開２００７−３１７６５６号公報JP 2007-317656 A 特開２００８−１３５４号公報JP 2008-1354 A

上記した従来の気流発生装置において、放電電極が配置されている誘電体の表面上における放電電極の対向電極側の端部は、電極、誘電体および気体の３つの物質が接している部分、いわゆるトリプルジャンクションを形成する。このトリプルジャンクションでは、高電界となるため、本来不要な放電が発生することがある。この放電によって、安定した誘電体バリア放電を行うことができず、均一な気流の発生を阻害することがあった。   In the conventional airflow generation device described above, the end of the discharge electrode on the counter electrode side on the surface of the dielectric on which the discharge electrode is disposed is a portion where the three substances of the electrode, the dielectric, and the gas are in contact, so-called Form a triple junction. In this triple junction, a high electric field is generated, and an inherently unnecessary discharge may occur. Due to this discharge, stable dielectric barrier discharge cannot be performed, and generation of a uniform air flow may be hindered.

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、電界集中を抑制し、安定して均一な気流を発生することができる気流発生装置、およびこの気流発生装置を備えた移動体を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an airflow generation device capable of suppressing electric field concentration and generating a stable and uniform airflow, and a movement provided with the airflow generation device The purpose is to provide a body.

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、固体からなる板状の第１の誘電体と、前記第１の誘電体の一方の表面に設けられた第１の電極と、前記第１の誘電体の他方の表面に、前記第１の電極と面方向にずらして対設された第２の電極と、前記第１の電極の前記第２の電極側の端縁で、かつ前記第１の誘電体の一方の表面側に位置する前記第１の電極の端縁を少なくとも覆うように設けられた、固体からなる第２の誘電体とを備え、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記第１の誘電体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。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a plate-shaped first dielectric made of solid, a first electrode provided on one surface of the first dielectric, On the other surface of the first dielectric, a second electrode that is opposed to the first electrode in a plane direction, and an edge of the first electrode on the second electrode side, And a second dielectric made of solid provided to cover at least an edge of the first electrode located on one surface side of the first dielectric, the first electrode, An airflow generating device characterized in that an airflow is generated by applying a voltage between the second electrode and converting a part of the gas in the vicinity of one surface of the first dielectric into a plasma. Provided.

また、本発明の一態様によれば、固体からなる板状の誘電体と、前記誘電体の一方の表面に設けられた第１の電極と、前記誘電体の他方の表面に、前記第１の電極と面方向にずらして対設された第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において、前記第１の電極の前記第２の電極側の端縁で、かつ前記誘電体の一方の表面側に位置する前記第１の電極の一方の端縁に対向する他方の端縁が、前記第１の電極の一方の端縁よりも、前記第２の電極側に位置することを特徴とする気流発生装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a plate-shaped dielectric made of solid, a first electrode provided on one surface of the dielectric, and the first surface on the other surface of the dielectric And a second electrode arranged opposite to each other in the plane direction, and applying a voltage between the first electrode and the second electrode, In the airflow generation device that generates an airflow by converting a part of the gas into a plasma, the first electrode is located at an edge on the second electrode side of the first electrode and on one surface side of the dielectric. There is provided an airflow generation device characterized in that the other edge opposite to one edge of one electrode is located closer to the second electrode than the one edge of the first electrode. The

さらに、本発明の一態様によれば、上記した気流発生装置を外側面に備えたことを特徴とする移動体が提供される。   Furthermore, according to an aspect of the present invention, there is provided a moving body including the above-described airflow generation device on an outer surface.

本発明の気流発生装置およびこの気流発生装置を備えた移動体によれば、電界集中を抑制し、安定して均一な気流を発生することができる。   According to the airflow generation device of the present invention and the mobile body including the airflow generation device, electric field concentration can be suppressed and a uniform airflow can be generated stably.

本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置を上方から見たときの平面図である。It is a top view when the airflow generation device of a 1st embodiment concerning the present invention is seen from the upper part. 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り、図１のＡ−Ａ断面図である。It is a figure which shows the cross section of the airflow generator of 1st Embodiment which concerns on this invention, and is AA sectional drawing of FIG. 本発明に係る第１の実施の形態の気流発生装置において、他の構成の第２の誘電体を備えたときの、気流発生装置の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of an airflow generation apparatus when the 2nd dielectric material of another structure is provided in the airflow generation apparatus of 1st Embodiment which concerns on this invention. 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。It is a figure which shows the cross section of the airflow generator of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置において、他の構成の第１の電極を備えたときの、気流発生装置の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of an airflow generation apparatus when the airflow generation apparatus of 2nd Embodiment which concerns on this invention is provided with the 1st electrode of another structure. 本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置において、トリプルジャンクションを形成する部分に、第２の誘電体を備えたときの、気流発生装置の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of an airflow generation apparatus when the 2nd dielectric is provided in the part which forms a triple junction in the airflow generation apparatus of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置において、他の構成の第２の誘電体を備えたときの、気流発生装置の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of an airflow generation apparatus when the 2nd dielectric material of another structure is provided in the airflow generation apparatus of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 前方側面に気流発生装置を備えた移動体の一部の断面を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the cross section of a part of moving body provided with the airflow generator on the front side surface. 電界解析を行った気流発生装置のモデル形状の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the model shape of the airflow generator which performed the electric field analysis. 第１の電極の端縁の形状を曲面とした場合における電界解析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the electric field analysis in case the shape of the edge of a 1st electrode is made into a curved surface. 第１の電極の両端縁を含む端面を傾斜面とした場合における電界解析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the electric field analysis in case the end surface containing the both ends of a 1st electrode is made into an inclined surface. 第１の電極の端縁の形状が直角に形成されている場合における電界解析の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of an electric field analysis in case the shape of the edge of a 1st electrode is formed at right angle.

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。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（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を上方から見たときの平面図である。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り、図１のＡ−Ａ断面図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of an airflow generation device 10 according to the first embodiment of the present invention as viewed from above. FIG. 2 is a view showing a cross section of the airflow generation device 10 according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

図１および図２に示すように、気流発生装置１０は、固体からなる板状の第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）にずらして対設された第２の電極３１とを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the airflow generation device 10 includes a plate-like first dielectric 20 made of solid, and a first electrode 30 provided on one surface of the first dielectric 20. The other surface of the first dielectric 20 is provided with a first electrode 30 and a second electrode 31 arranged to be opposed to each other in the surface direction (direction in which the airflow F is generated).

また、気流発生装置１０には、第１の電極３０の第２の電極３１側の端縁で、かつ第１の誘電体２０の一方の表面側に位置する第１の電極３０の端縁３０ａを覆うように、第１の電極３０の端縁３０ａに沿って、固体からなる第２の誘電体４０が設けられている。換言すると、第１の誘電体２０の一方の表面側に位置する第１の電極３０の端縁３０ａ、第１の誘電体２０の一方の表面、および気体（例えば、空気）の３つの物質が接している部分、いわゆるトリプルジャンクションを形成する部分に第２の誘電体４０が設けられている。   Further, in the airflow generation device 10, the edge 30 a of the first electrode 30 positioned on the one surface side of the first dielectric 20 on the edge of the first electrode 30 on the second electrode 31 side. A second dielectric 40 made of a solid is provided along the edge 30a of the first electrode 30 so as to cover the first electrode 30. In other words, three substances, that is, the edge 30a of the first electrode 30 located on one surface side of the first dielectric 20, the one surface of the first dielectric 20, and a gas (for example, air) are included. A second dielectric 40 is provided in a contact portion, that is, a portion where a so-called triple junction is formed.

なお、ここでは、第２の電極３１の一方の表面が第１の誘電体２０の他方の表面と同一平面となるように構成されているが、この構成に限られるものではない。第２の電極３１は、例えば、第１の誘電体２０に埋設されるように構成されても、第２の電極３１の一方の表面が第１の誘電体２０の他方の表面から突出するように配置されてもよい。第２の電極３１の一方の表面が第１の誘電体２０の他方の表面から突出するように配置された場合には、第２の電極３１の突出した部分は、基材５０によって覆われる。   Here, one surface of the second electrode 31 is configured to be flush with the other surface of the first dielectric 20, but the present invention is not limited to this configuration. For example, even if the second electrode 31 is configured to be embedded in the first dielectric 20, one surface of the second electrode 31 protrudes from the other surface of the first dielectric 20. May be arranged. When one surface of the second electrode 31 is disposed so as to protrude from the other surface of the first dielectric 20, the protruding portion of the second electrode 31 is covered with the base material 50.

ここで、第１の電極３０と第２の電極３１は、直接接触することなく第１の誘電体２０を介在させて配設されている。また、第１の電極３０の第２の電極３１側の端縁３０ａと、第２の電極３１の第１の電極３０側の端縁３１ａとの間の水平方向（図２では、左右方向）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誘電体バリア放電を生じることができる範囲に設定される。また、第１の電極３０の第２の電極３１側の端縁３０ａと、第２の電極３１の第１の電極３０側の端縁３１ａとの間の水平方向の距離をゼロ（０）に設定してもよい。すなわち、気流発生装置１０の上方から両電極を透過して見たときに、第１の電極３０の第２の電極３１側の端縁３０ａと、第２の電極３１の第１の電極３０側の端縁３１ａとが重なるように設定してもよい。さらに、気流発生装置１０の上方から両電極を透過して見たときに、第２の電極３１の第１の電極３０側の端縁３１ａが、第１の電極３０の第２の電極３１側の端縁３０ａよりも第１の電極３０側に位置するように設定してもよい。すなわち、第１の誘電体２０上に、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とが配置されていればよい。   Here, the first electrode 30 and the second electrode 31 are disposed with the first dielectric 20 interposed therebetween without being in direct contact. Further, the horizontal direction between the edge 30a of the first electrode 30 on the second electrode 31 side and the edge 31a of the second electrode 31 on the first electrode 30 side (the left-right direction in FIG. 2). This distance is set to a range in which an appropriate dielectric barrier discharge can be generated between both electrodes when a predetermined applied voltage is applied. In addition, the horizontal distance between the edge 30a of the first electrode 30 on the second electrode 31 side and the edge 31a of the second electrode 31 on the first electrode 30 side is set to zero (0). It may be set. That is, when viewed through both electrodes from above the airflow generation device 10, the edge 30 a on the second electrode 31 side of the first electrode 30 and the first electrode 30 side of the second electrode 31. You may set so that the edge 31a of this may overlap. Furthermore, when viewed through both electrodes from above the airflow generation device 10, the edge 31 a of the second electrode 31 on the first electrode 30 side is the second electrode 31 side of the first electrode 30. You may set so that it may be located in the 1st electrode 30 side rather than the edge 30a. That is, the first electrode 30 and the second electrode 31 are arranged on the first dielectric 20 so as to generate an air flow from the first electrode 30 side to the second electrode 31 side. It only has to be done.

また、第１の誘電体２０の他方の表面は、誘電体からなる基材５０に面するように構成されている。換言すれば、気流発生装置１０は、誘電体からなる基材５０上に配置されている。なお、第２の電極３１が誘電体２０に埋設されるように構成される場合には、気流発生装置１０を、誘電体からなる基材５０上に配置する必要はない。   The other surface of the first dielectric 20 is configured to face the base material 50 made of a dielectric. In other words, the airflow generation device 10 is disposed on the base material 50 made of a dielectric. When the second electrode 31 is configured to be embedded in the dielectric 20, the airflow generation device 10 does not need to be disposed on the base material 50 made of a dielectric.

また、図１に示すように、第１の電極３０と第２の電極３１との間は、ケーブル６１を介して放電用電源６０に接続されている。   Further, as shown in FIG. 1, the first electrode 30 and the second electrode 31 are connected to a discharge power source 60 via a cable 61.

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、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。   The first dielectric 20, the second dielectric 40, and the substrate 50 are made of a dielectric material such as a resin material or a ceramic material, for example. Examples of the resin material include a resin material selected from the following thermoplastic resins, thermosetting resins, aromatic resins, and the like. As resin materials to be selected, polyvinyl chloride, polystyrene, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene ether, polypropylene, methacrylic resin, fluororesin, polyamideimide, polyamide, polybutylene terephthalate, polyetherimide, polyetherketone, polyethersulfone, Examples thereof include polyethylene, polyethylene terephthalate, polyimide, polyaminobismaleimide, polyketone, silicone resin, epoxy resin, polyester resin, and phenol resin.

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。   Examples of the ceramic material include a ceramic material mainly composed of aluminum nitride, alumina, zirconia, hafnia, titania, silica, and the like.

ここで、第２の誘電体４０は、第１の誘電体２０および基材５０を構成する誘電体と同じ材料で構成される以外に、例えば、第１の誘電体２０および基材５０を構成する誘電体よりも誘電率の高い材料、または誘電率の低い材料で構成してもよい。第２の誘電体４０を、第１の誘電体２０および基材５０を構成する誘電体よりも誘電率の高い材料で構成することで、誘電体４０の表面の電位傾度をより均等にすることができ、尾長の長い、安定した誘電体バリア放電を形成可能であるなどの効果が得られる。一方、第２の誘電体４０を、第１の誘電体２０および基材５０を構成する誘電体よりも誘電率の低い材料で構成することで、誘電体４０の表面の電位傾度が電極３０の端縁３０ｂ側に密になり、より低電圧からの誘電体バリア放電を形成可能であるなどの効果が得られる。   Here, the second dielectric 40 is composed of, for example, the first dielectric 20 and the base material 50 in addition to being composed of the same material as the dielectric constituting the first dielectric 20 and the base material 50. It may be made of a material having a higher dielectric constant than the dielectric material or a material having a lower dielectric constant. By configuring the second dielectric 40 with a material having a dielectric constant higher than that of the dielectrics constituting the first dielectric 20 and the base material 50, the potential gradient of the surface of the dielectric 40 is made more uniform. Thus, effects such as a long tail and stable dielectric barrier discharge can be obtained. On the other hand, the second dielectric 40 is made of a material having a lower dielectric constant than the dielectric constituting the first dielectric 20 and the base material 50, so that the potential gradient of the surface of the dielectric 40 can be reduced. It becomes dense on the edge 30b side, and an effect such as being able to form a dielectric barrier discharge from a lower voltage can be obtained.

また、第２の誘電体４０は、上記した誘電体に、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、シリカや、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などからなるマイカ群などからなる無機充填材を含有した誘電体で構成されてもよい。また、第２の誘電体４０は、上記した誘電体に、例えば、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、ノントロナイトなどからなるナノ充填材（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）が１μｍ以下）を含有した誘電体で構成されてもよい。これによって、例えば、耐放電特性を向上させることができる。なお、ここでいう耐放電特性とは、誘電体バリア放電によって誘電体の表面に損傷を受け難い特性である。なお、第１の誘電体２０および基材５０も、この無機充填材やナノ充填材を含有した誘電体で構成されてもよい。   In addition, the second dielectric 40 is made of, for example, aluminum nitride, alumina, zirconia, hafnia, titania, silica, chlorite, phlogopite, lepidrite, mascobite, biotite, paragonite, margarite, You may be comprised with the dielectric material containing the inorganic filler which consists of mica groups which consist of teniolite, tetralithic mica, etc. Further, the second dielectric 40 is formed by adding a nanofiller (average size, that is, integration) made of, for example, montmorillonite, hectorite, saponite, soconite, beidellite, stevensite, nontronite, etc. You may be comprised with the dielectric material containing the median diameter (particle diameter when a cumulative amount is 50% in a cumulative distribution curve) of 1 micrometer or less) of distribution (cumulative distribution). Thereby, for example, the discharge resistance characteristics can be improved. Here, the discharge resistance characteristic is a characteristic that the surface of the dielectric is not easily damaged by the dielectric barrier discharge. The first dielectric 20 and the substrate 50 may also be made of a dielectric containing this inorganic filler or nanofiller.

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。   The first electrode 30 and the second electrode 31 are appropriately selected from known conductive materials according to the environment in which the airflow generation device 10 is used. For example, a copper foil or the like can be used for the first electrode 30 and the second electrode 31. In addition, as the first electrode 30 and the second electrode 31, for example, stainless steel, Inconel (trade name), Hastelloy (trade name), titanium, platinum, tungsten, molybdenum, nickel, copper, gold, silver, tin, chromium Used in accordance with the environment in which a good inorganic material such as a metal, an alloy containing these metal elements as a main component, a carbon nanotube, a conductive ceramic, or a good organic conductor such as a conductive plastic is used. You can also.

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。   In particular, when a heat-resistant or corrosion-resistant metal such as Inconel, Hastelloy, or titanium is used for the conductor, it is possible to realize an electrode that can be used for a long time even in a high-corrosion atmosphere such as high temperature and high humidity and oxidation. it can. Further, when conductive plastic instead of metal is used for the conductor, not only the manufacturing cost can be greatly reduced, but also the workability is improved, and an airflow generator having a complicated shape such as a complicated curved surface can be realized.

放電用電源６０は、電圧印加機構として機能し、第１の電極３０と第２の電極３１との間に電圧を印加するものである。放電用電源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。また、放電用電源６０は、例えば、出力電圧に強弱をつけて出力するなど、電圧値を調整しながら第１の電極３０と第２の電極３１との間に電圧を印加してもよい。具体的には、例えば、所定のデューティー比で正極性および負極性の電圧を交互に断続的に出力する際、初めから２パルスは高出力とし、それに続く２パルスをその半分の出力とし、この高出力の２パルスとその半分の出力の２パルスの組み合わせを繰り返し印加する制御などが挙げられる。なお、これらに限られるものではなく、電圧の制御は、使用条件や用途などに応じて適宜に設定可能である。   The discharge power source 60 functions as a voltage application mechanism and applies a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 31. From the discharge power supply 60, for example, a pulsed output voltage that intermittently outputs positive and / or negative voltage, an alternating voltage that alternately outputs positive and negative pulsed voltage, and alternating current An output voltage or the like having a waveform of (sine wave, intermittent sine wave) is output. In addition, the discharge power supply 60 may apply a voltage between the first electrode 30 and the second electrode 31 while adjusting the voltage value, for example, by adjusting the output voltage to output the output voltage. Specifically, for example, when positive and negative voltages are alternately and intermittently output at a predetermined duty ratio, two pulses are set to a high output from the beginning, and the subsequent two pulses are set to a half of the output. For example, control of repeatedly applying a combination of two high-power pulses and half of the two power pulses. Note that the present invention is not limited to these, and the voltage control can be set as appropriate according to the use conditions and applications.

次に、第１の実施の形態の気流発生装置１０の作用について説明する。   Next, the operation of the airflow generation device 10 of the first embodiment will be described.

放電用電源６０から第１の電極３０と第２の電極３１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３１との間に放電が生じる。この放電に伴って放電プラズマが生成される。ここで、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、高温下や含塵環境下においても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。また、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沿面放電となる。この誘電体バリア放電によって、第１の誘電体２０の一方の表面上を第１の電極３０側から第２の電極３１側に流れる気流Ｆが発生する。   When a voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 31 from the discharge power source 60 and a potential difference equals or exceeds a certain threshold value, a discharge occurs between the first electrode 30 and the second electrode 31. Occurs. A discharge plasma is generated along with this discharge. Here, since the first dielectric 20 is interposed between the first electrode 30 and the second electrode 31, arc discharge is not caused even at high temperature or in a dust-containing environment, and is maintained stably. A dielectric barrier discharge that can be generated occurs. Further, the dielectric barrier discharge is a creeping discharge formed along the first dielectric 20. This dielectric barrier discharge generates an air flow F that flows from the first electrode 30 side to the second electrode 31 side on one surface of the first dielectric 20.

ここで、第１の誘電体２０の一方の表面側に位置する第１の電極３０の端縁３０ａ、第１の誘電体２０の一方の表面、および気体（例えば、空気）の３つの物質が接している部分、いわゆるトリプルジャンクションを形成する部分に、第２の誘電体４０が設けられているため、電界集中が緩和される。さらに、第２の誘電体４０を設けることで、トリプルジャンクションを形成する部分が、端縁３０ａに対向する、第１の電極３０の端縁３０ｂ側に移動する。これによって、本来放電を発生させたい第１の電極３０の端縁３０ｂ側に、トリプルジャンクションを形成する部分を位置させることができる。   Here, the three substances of the edge 30a of the first electrode 30 located on one surface side of the first dielectric 20, the one surface of the first dielectric 20, and gas (for example, air) are present. Since the second dielectric 40 is provided at the contact portion, that is, the portion where the so-called triple junction is formed, the electric field concentration is alleviated. Furthermore, by providing the second dielectric 40, the portion where the triple junction is formed moves to the edge 30b side of the first electrode 30 facing the edge 30a. As a result, a portion where a triple junction is to be formed can be positioned on the side of the edge 30b of the first electrode 30 where it is desired to generate a discharge.

上記したような大気圧下における誘電体バリア放電において、第１の電極３０と第２の電極３１との間に直流電圧を印加すると、放電の進展とともに第１の誘電体２０の一方の表面に電荷が蓄積する。これによって、第１の電極３０と第２の電極３１との間の電界が緩和され、最終的には電界が空間の電離を維持できなくなり、放電が停止する。この放電の停止を防止するためには、第１の誘電体２０の一方の表面に蓄電された電荷を除去することが必要である。そのためには、第１の電極３０と第２の電極３１との間に、パルス状の正負の両極性電圧である交番電圧や交流電圧を印加することが好ましい。このように第１の電極３０と第２の電極３１との間に交番電圧または交流電圧を印加することで、持続的に誘電体バリア放電を行うことが可能となる。   In the dielectric barrier discharge under the atmospheric pressure as described above, when a DC voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 31, as the discharge progresses, one surface of the first dielectric 20 is applied. Charge accumulates. As a result, the electric field between the first electrode 30 and the second electrode 31 is relaxed, and eventually the electric field cannot maintain the ionization of the space, and the discharge stops. In order to prevent this discharge from stopping, it is necessary to remove the electric charge stored on one surface of the first dielectric 20. For this purpose, it is preferable to apply an alternating voltage or an alternating voltage, which is a pulsed positive / negative bipolar voltage, between the first electrode 30 and the second electrode 31. Thus, by applying an alternating voltage or an alternating voltage between the first electrode 30 and the second electrode 31, it is possible to perform a dielectric barrier discharge continuously.

上記したように、第１の実施の形態の気流発生装置１０では、第１の誘電体２０の一方の表面側に位置する第１の電極３０の端縁３０ａ、第１の誘電体２０の一方の表面、および気体（例えば、空気）の３つの物質が接している部分、いわゆるトリプルジャンクションを形成する部分に、第２の誘電体４０を設けることで、電界集中を緩和することができる。これによって、安定した誘電体バリア放電を行うことができるので、安定した均一な気流Ｆを発生させることができる。   As described above, in the airflow generation device 10 according to the first embodiment, the edge 30 a of the first electrode 30 located on one surface side of the first dielectric 20 and one of the first dielectric 20. The electric field concentration can be reduced by providing the second dielectric 40 at the surface where the three substances of gas (for example, air) are in contact with each other, that is, at a portion where a so-called triple junction is formed. Accordingly, stable dielectric barrier discharge can be performed, so that a stable and uniform air flow F can be generated.

なお、第１の実施の形態の気流発生装置１０における第２の誘電体４０の構成は、上記した構成に限られるものではない。   In addition, the structure of the 2nd dielectric material 40 in the airflow generation device 10 of 1st Embodiment is not restricted to an above-described structure.

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において、他の構成の第２の誘電体４０を備えたときの、気流発生装置１０の断面を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a cross section of the airflow generation device 10 when the airflow generation device 10 according to the first embodiment of the present invention includes the second dielectric body 40 having another configuration.

図３に示すように、第２の誘電体４０を、第１の誘電体２０の一方の表面上に、第１の電極３０の第２の電極３１側の端縁を含む端面から第２の電極３１側に向かって徐々に下方傾斜するように構成してもよい。この場合、第２の誘電体４０は、第１の電極３０の端縁３０ｂから徐々に下方傾斜するように構成されており、第１の電極３０の表面３０ｃから段差なく連続的に第２の誘電体４０の傾斜面が形成される。   As shown in FIG. 3, the second dielectric 40 is placed on one surface of the first dielectric 20 from the end surface including the edge of the first electrode 30 on the second electrode 31 side to the second dielectric 40. You may comprise so that it may incline below gradually toward the electrode 31 side. In this case, the second dielectric 40 is configured to gradually incline downward from the end edge 30b of the first electrode 30, and the second dielectric 40 is continuously stepped from the surface 30c of the first electrode 30 without a step. An inclined surface of the dielectric 40 is formed.

このような第２の誘電体４０を備えた気流発生装置１０において、放電用電源６０から第１の電極３０と第２の電極３１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３１との間に放電が生じる。この放電に伴って放電プラズマが生成される。ここで、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、高温下や含塵環境下においても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。また、誘電体バリア放電は、第２の誘電体４０の傾斜面に沿って形成される沿面放電となる。この誘電体バリア放電によって、第２の誘電体４０の傾斜面上を第１の電極３０側から第２の電極３１側に流れる気流Ｆが発生する。   In the airflow generation device 10 including the second dielectric 40 as described above, a voltage is applied between the first electrode 30 and the second electrode 31 from the discharge power supply 60, and a potential difference equal to or greater than a certain threshold value. As a result, discharge occurs between the first electrode 30 and the second electrode 31. A discharge plasma is generated along with this discharge. Here, since the first dielectric 20 is interposed between the first electrode 30 and the second electrode 31, arc discharge is not caused even at high temperature or in a dust-containing environment, and is maintained stably. A dielectric barrier discharge that can be generated occurs. In addition, the dielectric barrier discharge is a creeping discharge formed along the inclined surface of the second dielectric 40. By this dielectric barrier discharge, an air flow F flowing from the first electrode 30 side to the second electrode 31 side on the inclined surface of the second dielectric 40 is generated.

上記した第２の誘電体４０を下方傾斜するように構成した気流発生装置１０においても、電界集中を緩和することができる。これによって、安定した誘電体バリア放電を行うことができるので、安定した均一な気流Ｆを発生させることができる。   Also in the airflow generation device 10 configured to tilt the second dielectric 40 described above, electric field concentration can be reduced. Accordingly, stable dielectric barrier discharge can be performed, so that a stable and uniform air flow F can be generated.

さらに、第１の電極３０の表面３０ｃから段差なく連続的に第２の誘電体４０の傾斜面を形成することで、段差を有する場合に発生する気流の乱れを抑制することができるとともに、この気流の乱れに伴って発生する、エネルギ損失、騒音などを低減することができる。   Further, by forming the inclined surface of the second dielectric 40 continuously from the surface 30c of the first electrode 30 without a step, it is possible to suppress the turbulence of the air flow that occurs when there is a step, and this It is possible to reduce energy loss, noise, and the like that are generated due to the turbulence of the airflow.

（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。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。 (Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a cross section of the airflow generation device 11 according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the structure of the airflow generator 10 of 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.

第２の実施の形態の気流発生装置１１では、第１の実施の形態の気流発生装置１０と第１の電極の形状が異なる。ここでは、この形状の異なる第１の電極について主に説明する。   In the airflow generation device 11 of the second embodiment, the shape of the first electrode is different from that of the airflow generation device 10 of the first embodiment. Here, the first electrodes having different shapes will be mainly described.

図４に示すように、気流発生装置１１は、固体からなる板状の第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７０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）にずらして対設された第２の電極３１とを備えている。   As shown in FIG. 4, the airflow generation device 11 includes a plate-like first dielectric 20 made of solid, a first electrode 70 provided on one surface of the first dielectric 20, and a first The other surface of the dielectric 20 is provided with a first electrode 30 and a second electrode 31 that is opposed to the surface direction (direction in which the air flow F is generated).

また、図４に示すように、第１の電極７０の第２の電極３１側の端縁で、かつ第１の誘電体２０の一方の表面側に位置する第１の電極７０の端縁７０ａは、曲面で構成されている。すなわち、第１の誘電体２０の一方の表面側に位置する第１の電極７０の端縁７０ａ、第１の誘電体２０の一方の表面、および気体（例えば、空気）の３つの物質が接しているトリプルジャンクションを形成する部分における、第１の電極７０の端縁７０ａの形状を曲面としている。   Further, as shown in FIG. 4, the edge 70 a of the first electrode 70 located on the edge of the first electrode 70 on the second electrode 31 side and on one surface side of the first dielectric 20. Is composed of curved surfaces. That is, the three substances of the edge 70a of the first electrode 70 located on one surface side of the first dielectric 20, the one surface of the first dielectric 20, and gas (for example, air) are in contact with each other. The shape of the edge 70a of the first electrode 70 in the portion where the triple junction is formed is a curved surface.

ここで、第１の電極７０の端縁７０ａは、曲面で構成されていればよいが、図４に示す、第１の電極７０の端縁７０ａの断面において、端縁７０ａの外郭の曲線が懸垂曲線となるように構成されることがさらに好ましい。端縁７０ａの外郭の曲線が懸垂曲線となるように構成されることで、等電位線の急激な変化を抑制することができ、安定した誘電体バリア放電を行うことができる。これによって、安定した均一な気流Ｆを発生させることができる。   Here, the end edge 70a of the first electrode 70 may be a curved surface. However, in the cross section of the end edge 70a of the first electrode 70 shown in FIG. More preferably, the suspension curve is configured. By configuring the contour curve of the edge 70a to be a suspended curve, a rapid change in equipotential lines can be suppressed, and stable dielectric barrier discharge can be performed. As a result, a stable and uniform air flow F can be generated.

また、図４には、第１の電極７０の端縁７０ａを曲面で構成した一例を示しているが、この曲面は、例えば、第１の電極７０の端縁７０ａに対向する端縁７０ｂから端縁７０ａに亘って形成されてもよい。   FIG. 4 shows an example in which the edge 70a of the first electrode 70 is formed of a curved surface. This curved surface is formed from, for example, the edge 70b facing the edge 70a of the first electrode 70. You may form over the edge 70a.

なお、第１の電極７０を構成する材料は、第１の実施の形態の気流発生装置１０における第１の電極３０を構成する材料と同じである。   In addition, the material which comprises the 1st electrode 70 is the same as the material which comprises the 1st electrode 30 in the airflow generation device 10 of 1st Embodiment.

次に、第２の実施の形態の気流発生装置１１の作用について説明する。   Next, the operation of the airflow generation device 11 according to the second embodiment will be described.

放電用電源６０から第１の電極７０と第２の電極３１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７０と第２の電極３１との間に放電が生じる。この放電に伴って放電プラズマが生成される。ここで、第１の電極７０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、高温下や含塵環境下においても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。また、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沿面放電となる。この誘電体バリア放電によって、第１の誘電体２０の一方の表面上を第１の電極７０側から第２の電極３１側に流れる気流Ｆが発生する。   When a voltage is applied between the first electrode 70 and the second electrode 31 from the discharge power supply 60 and a potential difference equals or exceeds a certain threshold value, a discharge occurs between the first electrode 70 and the second electrode 31. Occurs. A discharge plasma is generated along with this discharge. Here, since the first dielectric 20 is interposed between the first electrode 70 and the second electrode 31, the arc discharge is not caused even at high temperature or in a dust-containing environment, and is maintained stably. A dielectric barrier discharge that can be generated occurs. Further, the dielectric barrier discharge is a creeping discharge formed along the first dielectric 20. Due to this dielectric barrier discharge, an air flow F flowing from the first electrode 70 side to the second electrode 31 side on one surface of the first dielectric 20 is generated.

ここで、トリプルジャンクションを形成する部分における、第１の電極７０の端縁７０ａの形状を曲面としているため、電界集中が緩和される。また、トリプルジャンクションを形成する部分における部分放電を防止することができる。   Here, since the shape of the edge 70a of the first electrode 70 in the portion where the triple junction is formed is a curved surface, the electric field concentration is reduced. In addition, partial discharge at the portion where the triple junction is formed can be prevented.

上記したように、第２の実施の形態の気流発生装置１１では、第１の誘電体２０の一方の表面側に位置する第１の電極７０の端縁７０ａ、第１の誘電体２０の一方の表面、および気体（例えば、空気）の３つの物質が接している部分、いわゆるトリプルジャンクションを形成する部分における、第１の電極７０の端縁７０ａの形状を曲面とすることで、電界集中を緩和することができる。これによって、安定した誘電体バリア放電を行うことができるので、安定した均一な気流Ｆを発生させることができる。   As described above, in the airflow generation device 11 according to the second embodiment, the edge 70 a of the first electrode 70 located on one surface side of the first dielectric 20 and one of the first dielectric 20. The edge 70a of the first electrode 70 has a curved surface at the surface where the three substances of gas (for example, air) are in contact with each other, that is, where a so-called triple junction is formed. Can be relaxed. Accordingly, stable dielectric barrier discharge can be performed, so that a stable and uniform air flow F can be generated.

なお、第２の実施の形態の気流発生装置１１における第１の電極７０の構成は、上記した構成に限られるものではない。   In addition, the structure of the 1st electrode 70 in the airflow generator 11 of 2nd Embodiment is not restricted to an above-described structure.

すなわち、第１の電極７０は、第１の電極７０の第２の電極３１側の端縁で、かつ第１の誘電体２０の一方の表面側に位置する第１の電極の端縁７０ａに対向する端縁７０ｂが、第１の電極７０の端縁７０ａよりも、第２の電極３１側に位置するように構成されていればよい。   That is, the first electrode 70 is located on the edge of the first electrode 70 on the second electrode 31 side and on the edge 70 a of the first electrode located on one surface side of the first dielectric 20. The opposing edge 70b should just be comprised so that it may be located in the 2nd electrode 31 side rather than the edge 70a of the 1st electrode 70. FIG.

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において、他の構成の第１の電極７０を備えたときの、気流発生装置１１の断面を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing a cross-section of the airflow generation device 11 when the airflow generation device 11 according to the second embodiment of the present invention includes the first electrode 70 having another configuration.

図５に示すように、第１の電極７０の両端縁７０ａ、７０ｂを含む端面を、端縁７０ｂから端縁７０ａに向かって傾斜する傾斜面７０ｃで構成してもよい。この傾斜面７０ｃは、第１の電極７０の端縁７０ｂ側が、第２の電極３１側に張り出すように構成されている。   As shown in FIG. 5, the end surface including both end edges 70a and 70b of the first electrode 70 may be configured by an inclined surface 70c that is inclined from the end edge 70b toward the end edge 70a. The inclined surface 70c is configured such that the edge 70b side of the first electrode 70 projects to the second electrode 31 side.

このような第１の電極７０を備えた気流発生装置１１において、放電用電源６０から第１の電極７０と第２の電極３１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７０と第２の電極３１との間に放電が生じる。この放電に伴って放電プラズマが生成される。ここで、第１の電極７０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、高温下や含塵環境下においても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。また、誘電体バリア放電は、第１の誘電体２０の一方の表面に沿って形成される沿面放電となる。この誘電体バリア放電によって、第１の誘電体２０の一方の表面上を第１の電極７０側から第２の電極３１側に流れる気流Ｆが発生する。   In the airflow generation device 11 provided with such a first electrode 70, when a voltage is applied between the first electrode 70 and the second electrode 31 from the discharge power supply 60, a potential difference equal to or greater than a certain threshold value is obtained. A discharge is generated between the first electrode 70 and the second electrode 31. A discharge plasma is generated along with this discharge. Here, since the first dielectric 20 is interposed between the first electrode 70 and the second electrode 31, the arc discharge is not caused even at high temperature or in a dust-containing environment, and is maintained stably. A dielectric barrier discharge that can be generated occurs. In addition, the dielectric barrier discharge is a creeping discharge formed along one surface of the first dielectric 20. Due to this dielectric barrier discharge, an air flow F flowing from the first electrode 70 side to the second electrode 31 side on one surface of the first dielectric 20 is generated.

この際、鋭角となる、第１の電極７０の端縁７０ｂに電界が集中して、この端縁７０ｂから放電が発生しやすくなる。一方、第１の誘電体２０の一方の表面側に位置する第１の電極７０の端縁７０ａ、第１の誘電体２０の一方の表面、および気体（例えば、空気）の３つの物質が接しているトリプルジャンクションを形成する部分における電界集中を緩和することができる。   At this time, the electric field concentrates on the edge 70b of the first electrode 70, which has an acute angle, and discharge is likely to occur from the edge 70b. On the other hand, the edge 70a of the first electrode 70 located on one surface side of the first dielectric 20, the one surface of the first dielectric 20, and three substances of gas (for example, air) are in contact with each other. The electric field concentration at the portion where the triple junction is formed can be reduced.

上記した、第１の電極７０の両端縁７０ａ、７０ｂを含む端面が、端縁７０ｂから端縁７０ａに向かって傾斜する傾斜面７０ｃで構成された気流発生装置１１においても、トリプルジャンクションを形成する部分における電界集中を緩和することができる。一方、トリプルジャンクションを形成する部分と対向する側の、第１の電極７０の端縁７０ｂにおいて電界を集中させることができるので、安定した誘電体バリア放電を行うことができる。これによって、安定した均一な気流Ｆを発生させることができる。   Even in the airflow generation device 11 in which the end surface including the both end edges 70a and 70b of the first electrode 70 described above is configured by the inclined surface 70c inclined from the end edge 70b toward the end edge 70a, a triple junction is formed. Electric field concentration in the portion can be reduced. On the other hand, since the electric field can be concentrated on the edge 70b of the first electrode 70 on the side facing the portion where the triple junction is formed, stable dielectric barrier discharge can be performed. As a result, a stable and uniform air flow F can be generated.

ここで、図６は、本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置１１において、トリプルジャンクションを形成する部分に、第２の誘電体８０を備えたときの、気流発生装置１１の断面を示す図である。図７は、本発明に係る第２の実施の形態の気流発生装置１１において、他の構成の第２の誘電体８０を備えたときの、気流発生装置１１の断面を示す図である。   Here, FIG. 6 shows a cross section of the airflow generation device 11 when the second dielectric 80 is provided in the portion where the triple junction is formed in the airflow generation device 11 according to the second embodiment of the present invention. FIG. FIG. 7 is a diagram showing a cross-section of the airflow generation device 11 when the airflow generation device 11 according to the second embodiment of the present invention includes the second dielectric body 80 having another configuration.

図６に示すように、第１の実施の形態の気流発生装置１０で例示した場合と同様に、第１の電極７０の第２の電極３１側の端縁で、かつ第１の誘電体２０の一方の表面側に位置する第１の電極７０の端縁７０ａを覆うように、第１の電極７０の端縁７０ａに沿って、固体からなる第２の誘電体８０を設けてもよい。すなわち、トリプルジャンクションを形成する部分に第２の誘電体８０を設けてもよい。   As shown in FIG. 6, similarly to the case of the airflow generation device 10 of the first embodiment, the first dielectric 20 is formed at the edge of the first electrode 70 on the second electrode 31 side. A second dielectric 80 made of solid may be provided along the edge 70a of the first electrode 70 so as to cover the edge 70a of the first electrode 70 located on one surface side of the first electrode 70. That is, the second dielectric 80 may be provided in a portion where a triple junction is formed.

このように、トリプルジャンクションを形成する部分に、第２の誘電体８０を設けることで、電界集中を緩和することができる。これによって、安定した誘電体バリア放電を行うことができるので、安定した均一な気流Ｆを発生させることができる。   As described above, by providing the second dielectric 80 at the portion where the triple junction is formed, electric field concentration can be reduced. Accordingly, stable dielectric barrier discharge can be performed, so that a stable and uniform air flow F can be generated.

また、図７に示すように、第１の実施の形態の気流発生装置１０で例示した場合と同様に、第２の誘電体８０を、第１の誘電体２０の一方の表面上に、第１の電極７０の第２の電極３１側の端縁を含む端面から第２の電極３１側に向かって徐々に下方傾斜するように構成してもよい。この場合、第２の誘電体８０は、第１の電極７０の端縁７０ｂから徐々に下方傾斜するように構成されており、第１の電極７０の表面７０ｄから段差なく連続的に第２の誘電体８０の傾斜面が形成される。   Further, as shown in FIG. 7, the second dielectric 80 is placed on one surface of the first dielectric 20 in the same manner as in the case of the airflow generation device 10 of the first embodiment. You may comprise so that it may incline below gradually toward the 2nd electrode 31 side from the end surface containing the edge by the side of the 2nd electrode 31 of the 1 electrode 70. FIG. In this case, the second dielectric 80 is configured to gradually incline downward from the edge 70b of the first electrode 70, and continuously from the surface 70d of the first electrode 70 without a step. An inclined surface of the dielectric 80 is formed.

このように、第２の誘電体８０を下方傾斜するように構成することで、電界集中を緩和することができる。これによって、安定した誘電体バリア放電を行うことができるので、安定した均一な気流Ｆを発生させることができる。   Thus, the electric field concentration can be reduced by configuring the second dielectric 80 to be inclined downward. Accordingly, stable dielectric barrier discharge can be performed, so that a stable and uniform air flow F can be generated.

また、第１の電極７０の表面７０ｄから段差なく連続的に第２の誘電体８０の傾斜面を形成することで、段差を有する場合に発生する気流の乱れを抑制することができるとともに、この気流の乱れに伴って発生する、エネルギ損失、騒音などを低減することができる。   Further, by forming the inclined surface of the second dielectric 80 continuously from the surface 70d of the first electrode 70 without a step, it is possible to suppress the turbulence of the air flow that occurs when there is a step, and this It is possible to reduce energy loss, noise, and the like that are generated due to the turbulence of the airflow.

なお、上記した第２の誘電体８０は、図５に示した、傾斜面７０ｃを有する第１の電極７０を備える気流発生装置１１に設けられてもよい。この場合においても、第２の誘電体８０を備えることで得られる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。   Note that the above-described second dielectric 80 may be provided in the airflow generation device 11 including the first electrode 70 having the inclined surface 70c shown in FIG. Even in this case, the same effect as the above-described effect obtained by providing the second dielectric 80 can be obtained.

（移動体への応用）
ここでは、上記した第１および第２の実施の形態の気流発生装置１０、１１を移動体１００の空気力学的特性を制御する手段として用いた場合の一例を示す。なお、ここでは、移動体１００として、新幹線などの鉄道車両を例示して説明する。 (Application to mobile objects)
Here, an example in which the airflow generation devices 10 and 11 of the first and second embodiments described above are used as means for controlling the aerodynamic characteristics of the moving body 100 will be shown. Here, a railway vehicle such as a bullet train will be described as an example of the moving body 100.

図８は、前方側面に気流発生装置１０を備えた移動体１００の一部の断面を模式的に示した図である。なお、ここでは、第１の実施の形態の気流発生装置１０を備えた場合を示している。   FIG. 8 is a view schematically showing a cross section of a part of the moving body 100 provided with the airflow generation device 10 on the front side surface. In addition, the case where the airflow generation device 10 of 1st Embodiment is provided is shown here.

図８に示すように、気流発生装置１０は、移動体１００の左右の側面に固着されている。このように気流発生装置１０を配設することで、移動体１００の側面に誘電体バリア放電を生じさせ、気流Ｆを発生させることができる。ここで、気流発生装置１０は、移動体１００の側面を流れる流体（空気）と平行にかつ同方向に気流Ｆを発生させるように配設されている。   As shown in FIG. 8, the airflow generation device 10 is fixed to the left and right side surfaces of the moving body 100. By disposing the airflow generation device 10 in this manner, a dielectric barrier discharge can be generated on the side surface of the moving body 100 and the airflow F can be generated. Here, the airflow generation device 10 is disposed so as to generate the airflow F in parallel and in the same direction as the fluid (air) flowing through the side surface of the moving body 100.

気体中を推進する移動体１００の表面には、気体との摩擦による抗力が生じる。移動体１００の側面の一部で流れが剥離するなどして抗力に不均衡が生じると、進行方向に対して横方向（左右方向）の安定性を損なう。そこで、図８に示すように、移動体１００の側面に気流発生装置１０を設けて駆動させると、移動体１００の側面を流れる気体の境界層付近に高速の気流Ｆを発生させることができる。これにより、境界層の速度分布を変化させ、気体の剥離を抑制することが可能となり、抗力係数を変化させることができる。この作用により、移動体１００の進行方向に対して左右の抗力差を減じるように、気流発生装置１０によって気流を発生させることで、移動体１００の横方向の安定性を維持することができる。また、気流発生装置１０によって移動体１００の進行方向に対して左右の抗力差を制御することで、移動体１００の進路を変更することも可能となる。   A drag due to friction with the gas is generated on the surface of the moving body 100 propelled in the gas. If the flow is separated at a part of the side surface of the moving body 100 to cause an imbalance in the drag, the stability in the lateral direction (left-right direction) with respect to the traveling direction is impaired. Therefore, as shown in FIG. 8, when the airflow generator 10 is provided on the side surface of the moving body 100 and driven, a high-speed airflow F can be generated near the boundary layer of the gas flowing on the side surface of the moving body 100. Thereby, the velocity distribution of the boundary layer can be changed, gas separation can be suppressed, and the drag coefficient can be changed. Due to this action, the lateral stability of the moving body 100 can be maintained by generating the air flow with the air flow generation device 10 so as to reduce the left and right drag difference with respect to the traveling direction of the moving body 100. Further, the course of the moving body 100 can be changed by controlling the left and right drag difference with respect to the traveling direction of the moving body 100 by the airflow generation device 10.

このように気流発生装置１０によって境界層に、安定した均一な気流を発生させ、例えば、移動体１００の側面と気流との境界層の流れの構造を変化させることで、移動体１００の構造を変えることなく、移動体１００における抗力係数などの空気力学的特性を制御することができる。また、気流発生装置１０における、第１の電極３０と第２の電極３１との間に印加する電圧を制御することで、発生する気流の速さを任意に制御することができる。これによって、流体（空気）の流れの状態に追随して、リアルタイムで空気力学的特性の制御をすることが可能となり、革新的な空気力学的特性制御技術が実現可能となる。   In this way, the airflow generation device 10 generates a stable and uniform airflow in the boundary layer, for example, by changing the structure of the boundary layer flow between the side surface of the moving body 100 and the airflow, thereby changing the structure of the moving body 100. Without change, aerodynamic characteristics such as drag coefficient in the moving body 100 can be controlled. In addition, by controlling the voltage applied between the first electrode 30 and the second electrode 31 in the airflow generation device 10, the speed of the generated airflow can be arbitrarily controlled. As a result, it is possible to control the aerodynamic characteristics in real time following the flow state of the fluid (air), and it is possible to realize an innovative aerodynamic characteristic control technique.

なお、ここでは、移動体１００として、新幹線などの鉄道車両を例示したが、他の高速で移動する移動体にも、第１および第２の実施の形態の気流発生装置１０、１１を適用して、例えば、空気力学的特性の制御をすることができる。   Here, although the railway vehicle such as the Shinkansen is illustrated as the moving body 100, the airflow generation devices 10 and 11 of the first and second embodiments are applied to other moving bodies that move at a high speed. Thus, for example, aerodynamic characteristics can be controlled.

（電界解析による検討）
次に、図４に示すように、トリプルジャンクションを形成する部分における、第１の電極７０の端縁７０ａの形状を曲面とすることで、電界集中を緩和することができることを具体的に説明する。さらに、図５に示すように、第１の電極７０の両端縁７０ａ、７０ｂを含む端面を、端縁７０ｂから端縁７０ａに向かって傾斜する傾斜面７０ｃで構成することで、電界集中を緩和することができることを具体的に説明する。 (Examination by electric field analysis)
Next, as shown in FIG. 4, it will be specifically described that the electric field concentration can be reduced by making the shape of the edge 70a of the first electrode 70 a curved surface in the portion where the triple junction is formed. . Furthermore, as shown in FIG. 5, the end surface including both end edges 70a and 70b of the first electrode 70 is configured by an inclined surface 70c that is inclined from the end edge 70b toward the end edge 70a, thereby reducing electric field concentration. A specific explanation will be given of what can be done.

ここでは、第１の電極７０の端縁７０ａの形状を曲面とした場合、第１の電極７０の両端縁７０ａ、７０ｂを含む端面を傾斜面７０ｃとした場合における等電位線を電界解析によって求めた。なお、比較のため、第１の電極７０の端縁７０ａの形状が直角に形成されている場合についても、電界解析を行った。   Here, when the shape of the edge 70a of the first electrode 70 is a curved surface, the equipotential line is obtained by electric field analysis when the end surface including the both edges 70a and 70b of the first electrode 70 is the inclined surface 70c. It was. For comparison, an electric field analysis was also performed when the shape of the edge 70a of the first electrode 70 was formed at a right angle.

また、電界解析計算は、ＥｌｅｃＮｅｔ（ＩＮＦＯＬＹＴＩＣＡ社製）の計算ソフトを使用して行った。   In addition, the electric field analysis calculation was performed using calculation software of ElecNet (manufactured by INFOLYTICA).

図９は、電界解析を行った気流発生装置のモデル形状の断面を示す図である。なお、図９には、第１の電極７０の端縁７０ａの形状を曲面とした気流発生装置のモデル形状の断面を示している。   FIG. 9 is a diagram illustrating a cross section of a model shape of the airflow generation device that has performed the electric field analysis. FIG. 9 shows a cross section of a model shape of the airflow generation device in which the shape of the edge 70a of the first electrode 70 is a curved surface.

ここで、第１の電極７０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を１０ｍｍとした。第１の電極７０の厚さｔａおよび第２の電極３１の厚さｔｂを２ｍｍとした。第２の電極３１は、第２の電極３１の一方の表面が第１の誘電体２０の他方の表面と同一平面となるように設けられた。第１の誘電体２０の厚さｔｃを３ｍｍとした。第１の電極７０と第２の電極３１との間の距離Ｌｃを２ｍｍとした。   Here, the length La of the first electrode 70 in the airflow generation direction and the length Lb of the second electrode 31 in the airflow generation direction were set to 10 mm. The thickness ta of the first electrode 70 and the thickness tb of the second electrode 31 were 2 mm. The second electrode 31 was provided so that one surface of the second electrode 31 was flush with the other surface of the first dielectric 20. The thickness tc of the first dielectric 20 was 3 mm. The distance Lc between the first electrode 70 and the second electrode 31 was 2 mm.

また、第１の電極７０の端縁７０ａの曲面の曲率半径Ｒａを２ｍｍとし、第２の電極３１の第１の電極７０側の端縁を曲率半径Ｒｂが０．５ｍｍの曲面とした。さらに、第１の誘電体２０の比誘電率を２、気流発生装置の周囲の空気層の比誘電率を１とした。そして、第１の電極７０と第２の電極３１との間に０．１ｋＶの電圧を印加した条件とした。   The curvature radius Ra of the curved surface of the edge 70a of the first electrode 70 is 2 mm, and the edge of the second electrode 31 on the first electrode 70 side is a curved surface having a curvature radius Rb of 0.5 mm. Furthermore, the relative dielectric constant of the first dielectric 20 was 2, and the relative dielectric constant of the air layer around the airflow generator was 1. The voltage was set to 0.1 kV between the first electrode 70 and the second electrode 31.

なお、第１の電極７０の両端縁７０ａ、７０ｂを含む端面を傾斜面７０ｃとしたモデルでは、傾斜角度が４５度となるように傾斜面７０ｃを設定した。   In the model in which the end surface including both end edges 70a and 70b of the first electrode 70 is the inclined surface 70c, the inclined surface 70c is set so that the inclination angle is 45 degrees.

図１０は、第１の電極７０の端縁７０ａの形状を曲面とした場合における電界解析の結果を示す図である。図１１は、第１の電極７０の両端縁７０ａ、７０ｂを含む端面を傾斜面７０ｃとした場合における電界解析の結果を示す図である。図１２は、第１の電極７０の端縁７０ａの形状が直角に形成されている場合における電界解析の結果を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing the results of electric field analysis when the shape of the edge 70a of the first electrode 70 is a curved surface. FIG. 11 is a diagram showing a result of electric field analysis in a case where the end surface including both end edges 70a and 70b of the first electrode 70 is an inclined surface 70c. FIG. 12 is a diagram showing the results of electric field analysis when the shape of the edge 70a of the first electrode 70 is formed at a right angle.

図１０に示すように、第１の電極７０の端縁７０ａの形状を曲面とした場合には、第１の電極７０の端縁７０ａの近傍において、等電位線の間隔は曲面に沿ってほぼ均一となることがわかった。なお、この場合の、最大電界強度は、第１の電極７０の端縁７０ａが第１の誘電体２０に接触する部分Ｍで得られたが、その値は、第１の電極７０の端縁７０ａの近傍の曲面に沿う部分の電界強度とほぼ等しい値であった。これにより、トリプルジャンクションを形成する部分における電界集中は緩和されることが明らかとなった。   As shown in FIG. 10, when the shape of the edge 70a of the first electrode 70 is a curved surface, the interval between the equipotential lines is almost along the curved surface in the vicinity of the edge 70a of the first electrode 70. It turned out to be uniform. In this case, the maximum electric field strength is obtained at the portion M where the edge 70 a of the first electrode 70 is in contact with the first dielectric 20, but the value is the edge of the first electrode 70. It was a value almost equal to the electric field strength of the portion along the curved surface in the vicinity of 70a. As a result, it became clear that the electric field concentration in the portion where the triple junction is formed is alleviated.

図１１に示すように、第１の電極７０の両端縁７０ａ、７０ｂを含む端面を傾斜面７０ｃとした場合には、鋭角となる、第１の電極７０の端縁７０ｂにおいて等電位線が密となり、電界集中が発生することが明らかとなった。そして、この第１の電極７０の端縁７０ｂにおいて、最大電界強度が得られた。これにより、この端縁７０ｂから放電が発生しやすいことがわかった。一方、トリプルジャンクションを形成する部分における電界集中は緩和されることが明らかとなった。   As shown in FIG. 11, when the end surface including both end edges 70a and 70b of the first electrode 70 is an inclined surface 70c, the equipotential lines are dense at the end edge 70b of the first electrode 70 that has an acute angle. It became clear that electric field concentration occurred. The maximum electric field strength was obtained at the edge 70 b of the first electrode 70. As a result, it was found that electric discharge is likely to occur from the edge 70b. On the other hand, it became clear that the electric field concentration in the part forming the triple junction was alleviated.

図１２に示すように、第１の電極７０の端縁７０ａの形状が直角に形成されている場合には、トリプルジャンクションを形成する部分Ｍにおいて等電位線が密となり、電界集中が発生することが明らかとなった。そして、この部分Ｍにおいて、最大電界強度が得られた。   As shown in FIG. 12, when the shape of the edge 70a of the first electrode 70 is formed at a right angle, the equipotential lines become dense in the portion M where the triple junction is formed, and electric field concentration occurs. Became clear. In this portion M, the maximum electric field strength was obtained.

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。   Although the present invention has been specifically described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

１０，１１…気流発生装置、２０…第１の誘電体、３０，７０…第１の電極、３０ａ，３０ｂ，３１ａ，７０ａ，７０ｂ…端縁、３０ｃ，７０ｄ…表面、３１…第２の電極、４０，８０…第２の誘電体、５０…基材、６０…放電用電源、６１…ケーブル、７０ｃ…傾斜面、１００…移動体、Ｆ…気流。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 11 ... Airflow generator, 20 ... 1st dielectric material, 30, 70 ... 1st electrode, 30a, 30b, 31a, 70a, 70b ... Edge, 30c, 70d ... Surface, 31 ... 2nd electrode , 40, 80 ... second dielectric, 50 ... base material, 60 ... discharge power source, 61 ... cable, 70c ... inclined surface, 100 ... moving body, F ... airflow.

Claims (7)

固体からなる板状の第１の誘電体と、
前記第１の誘電体の一方の表面に設けられた第１の電極と、
前記第１の誘電体の他方の表面に、前記第１の電極と面方向にずらして対設された第２の電極と、
前記第１の電極の前記第２の電極側の端縁で、かつ前記第１の誘電体の一方の表面側に位置する前記第１の電極の端縁を少なくとも覆うように設けられた、固体からなる第２の誘電体と
を備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記第１の誘電体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。 A plate-like first dielectric made of solid;
A first electrode provided on one surface of the first dielectric;
A second electrode disposed on the other surface of the first dielectric so as to be opposed to the first electrode in a plane direction;
A solid provided to cover at least the edge of the first electrode located on the second electrode side edge of the first electrode and on one surface side of the first dielectric And a second dielectric made of
A voltage is applied between the first electrode and the second electrode, and a part of the gas in the vicinity of one surface of the first dielectric is converted into plasma to generate an air flow. Airflow generator. 前記第２の誘電体が、前記第１の誘電体の一方の表面上に、前記第１の電極の前記第２の電極側の端縁を含む端面から前記第２の電極側に向かって徐々に下方傾斜するように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。   The second dielectric is gradually formed on one surface of the first dielectric from the end surface including the edge on the second electrode side of the first electrode toward the second electrode. The airflow generation device according to claim 1, wherein the airflow generation device is configured to be inclined downward. 固体からなる板状の誘電体と、
前記誘電体の一方の表面に設けられた第１の電極と、
前記誘電体の他方の表面に、前記第１の電極と面方向にずらして対設された第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において、
前記第１の電極の前記第２の電極側の端縁で、かつ前記誘電体の一方の表面側に位置する前記第１の電極の一方の端縁に対向する他方の端縁が、前記第１の電極の一方の端縁よりも、前記第２の電極側に位置することを特徴とする気流発生装置。 A plate-like dielectric made of solid;
A first electrode provided on one surface of the dielectric;
A second electrode disposed opposite to the first electrode in the plane direction on the other surface of the dielectric, and applying a voltage between the first electrode and the second electrode Then, in the airflow generator for generating an airflow by converting a part of the gas in the vicinity of one surface of the dielectric into plasma,
The other edge of the first electrode facing the one edge of the first electrode located on the second electrode side edge of the first electrode and the one surface side of the dielectric is the first electrode. An airflow generation device, wherein the airflow generation device is located closer to the second electrode than one edge of one electrode. 前記第１の電極の一方の端縁が曲面で構成されていることを特徴とする請求項３記載の気流発生装置。   The airflow generation device according to claim 3, wherein one end edge of the first electrode is a curved surface. 前記第１の電極の一方および他方の端縁を含む端面が、前記他方の端縁から前記一方の端縁に向かって傾斜する傾斜面で構成されていることを特徴とする請求項３記載の気流発生装置。   The end surface including one and the other end edges of the first electrode is formed of an inclined surface that inclines from the other end edge toward the one end edge. Airflow generator. 前記第１の電極の一方の端縁を少なくとも覆うように設けられた、固体からなる第２の誘電体をさらに具備することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項記載の気流発生装置。   6. The air flow generation according to claim 3, further comprising a second dielectric made of a solid provided so as to cover at least one edge of the first electrode. apparatus. 請求項１乃至６のいずれか１項記載の気流発生装置を外側面に備えたことを特徴とする移動体。   A moving body comprising the airflow generation device according to any one of claims 1 to 6 on an outer surface.
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