JP5467152B2 - イオン風発生体及びイオン風発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、イオン風発生体、イオン風発生装置及びイオン風発生方法に関する。

電子若しくはイオンの移動により誘起されるイオン風を発生させる装置が知られている。例えば、特許文献１では、誘電体に隔てられた２つの電極に交流電圧を印加して誘電体バリア放電を生じさせ、イオン風を発生させている。また、特許文献１では、イオン風の利用方法として、翼の表面に沿って流れるようにイオン風を発生させることにより、境界層の剥離を抑制することなどを挙げている。

特開２００７−３１７６５６号公報

イオン風を発生させる技術は開発段階にあり、当該技術に関しては種々の課題・要望が存在する。例えば、イオン風の速度をより大きくすることを可能とすることが望まれている。なお、特許文献１の技術において、イオン風の速度を大きくするためには、イオン風を誘起する電極に高い電圧を印加する必要があり、消費電力を大きくせざるを得ない。

本発明の第１の観点のイオン風発生体は、電圧が印加され、放電によりイオン風を誘起する第１電極及び第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極よりも前記イオン風の下流域に前記イオン風を加速する電界を形成する電界形成部材と、を有する。

本発明の第２の観点のイオン風発生装置は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加して前記第１電極及び前記第２電極に放電によりイオン風を誘起させる第１電源と、前記第１電極及び前記第２電極よりも前記イオン風の下流域に前記イオン風を加速する電界を形成する電界形成部と、を有する。

本発明の第３の観点のイオン風発生方法は、第１電極及び第２電極に電圧を印加して放電によりイオン風を誘起するステップと、前記第１電極及び前記第２電極よりも前記イオン風の下流域に電界を形成して前記イオン風を加速するステップと、を有する。

上記の構成又は手順によれば、イオン風の速度を大きくすることができる。

本発明の第１の実施形態に係るイオン風発生装置を模式的に示す斜視図である。 図１のイオン風発生装置の作用を説明する図である。 第２の実施形態のイオン風発生装置の要部を模式的に示す斜視図である。 第３の実施形態のイオン風発生装置の要部を模式的に示す斜視図である。 第４の実施形態のイオン風発生装置の要部を模式的に示す斜視図である。 第５の実施形態のイオン風発生装置の要部を模式的に示す斜視図である。 第６の実施形態のイオン風発生装置の要部を模式的に示す断面図である。 第７の実施形態のイオン風発生装置の要部を模式的に示す斜視図である。 第８の実施形態のイオン風発生装置の要部を模式的に示す斜視図である。 第９の実施形態のイオン風発生装置の要部を模式的に示す斜視図である。

以下、本発明の複数の実施形態に係るイオン風発生体、イオン風発生装置及びイオン風発生方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

また、第２の実施形態以降において、既に説明された実施形態と共通又は類似する構成について、既に説明された実施形態と共通の符号を用い、また、図示や説明を省略することがある。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るイオン風発生装置１を模式的に示す斜視図である。

イオン風発生装置１は、矢印ｙ１で示される方向に流れるイオン風を発生させる装置として構成されている。なお、本実施形態では、イオン風が流れる方向をｘ方向、イオン風の幅方向をｙ方向、イオン風の高さ方向をｚ方向として参照することがある。

イオン風発生装置１は、イオン風を発生させるイオン風発生体３と、イオン風発生体３の駆動及び制御を行う駆動部５とを有している。

イオン風発生体３は、誘電体７と、誘電体７に設けられた第１電極９、第２電極１１及び第３電極１３とを有している。

誘電体７は、例えば、厚さが一定の平板状に形成されており、第１主面７ａと、その背面の第２主面７ｂとを有している。なお、矢印ｙ１で示すように、イオン風は、第１主面７ａ上を第１主面７ａに沿って流れる。誘電体７の平面形状は適宜な形状とされてよいが、図１ではｘ方向及びｙ方向に平行な辺を有する矩形とされた場合を例示している。

誘電体７は、無機絶縁物により形成されてもよいし、有機絶縁物により形成されてもよい。無機絶縁物としては、例えば、セラミック、ガラスなどが挙げられる。セラミックとしては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）やガラスセラミック焼結体（ガラスセラミックス）、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、コーディライト焼結体、炭化珪素質焼結体などが挙げられる。有機絶縁物としては、例えば、ポリイミド、エポキシ、ゴムなどが挙げられる。

誘電体７は、例えば酸化アルミニウム質焼結体により形成される場合であれば、セラミックグリーンシート積層法によって形成される。セラミックグリーンシートは、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）、カルシア（ＣａＯ）及びマグネシア（ＭｇＯ）等の原料粉末に適当な有機溶剤及び溶媒を添加混合して作製したスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法等の成形方法でシート状に成形することによって形成される。

第１電極９は、第１主面７ａ上に設けられ、第２電極１１は、第２主面７ｂ上に設けられている。これにより、第１電極９及び第２電極１１は、誘電体７により隔てられている（絶縁されている）。

第２電極１１は、第１電極９に対してイオン風の下流側（誘電体７の第１主面７ａ（所定の表面）に沿う方向（ｘ方向）の一方側）に位置する部分（本実施形態では第２電極１１の全体）を有している。なお、第１電極９と第２電極１１とは、誘電体７の第１主面７ａを平面視したときに、ｘ方向において、一部が重複していてもよいし、隙間なく隣接していてもよいし、所定の隙間で離間していてもよい。

第３電極１３は、第１主面７ａ上に設けられている。すなわち、第１電極９と同一面に設けられている。第３電極１３は、ｘ方向において、第２電極１１に対して第１電極９とは反対側（イオン風の下流側）に離間して配置されている。

第１電極９、第２電極１１及び第３電極１３は、例えば、厚さが一定の層状（平板状含む）に形成されている。これらの電極の平面形状は適宜な形状とされてよいが、図１ではｘ方向及びｙ方向に平行な辺を有する矩形とされた場合を例示している。なお、これらの電極のｙ方向の長さは、例えば、互いに同一に設定される。

第１電極９、第２電極１１及び第３電極１３は、金属等の導電性材料により形成されている。これらの電極は、適宜な薄膜形成法及びパターニング法によって形成されてもよいし、導電性ペーストが印刷されることにより形成されてもよい。また、これらの電極は、金属板が、有機樹脂系の接着剤、ガラス、若しくは、金属により誘電体７に接合されることにより設けられてもよい。

上記金属としては、タングステンやモリブデン、マンガン、銅、銀、金、パラジウム、白金、ニッケル、コバルトまたはこれらを主成分とする合金などが挙げられる。

導電性ペーストは、例えば、タングステン、モリブデン、銅または銀等の金属粉末に有機溶剤及び有機バインダを添加し混合することによって作製される。導電性ペーストは、必要に応じて分散剤や可塑剤などが添加されていてもよい。混合は、例えば、ボールミル、三本ロールミル、またはプラネタリーミキサー等の混練手段により行われる。

この導電性ペーストを誘電体７になるセラミックグリーンシートの所定の位置に、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いて印刷塗布し、同時焼成することによって第１電極９、第２電極１１及び第３電極１３を形成することができる。

なお、導電性ペーストは、セラミックグリーンシートと同時焼成する場合には、セラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたり、残留応力の緩和によって焼結後の誘電体との接合強度を高めたりするために、ガラスやセラミックスの粉末を添加してもよい。

なお、第１電極９、第２電極１１及び第３電極１３の寸法及び材料は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

駆動部５は、第１電極９及び第２電極１１に交流電圧を印加する交流電源装置１５と、第３電極１３に直流電圧を印加する直流電源装置１７と、交流電源装置１５及び直流電源装置１７を制御する制御装置１９とを有している。

交流電源装置１５により印加される交流電圧は、正弦波等により表わされる、電位が連続的に変化するものであってもよいし、パルス状の、電位の変化が不連続なものであってもよい。また、交流電圧は、第１電極９及び第２電極１１の双方において電位が変動するものであってもよいし、第１電極９及び第２電極１１の一方が基準電位に接続され、他方においてのみ電位が基準電位に対して変動するものであってもよい。電位の変動は、基準電位に対して正負の双方に変動するものであってもよいし、基準電位に対して正又は負の一方に変動するものであってもよい。

直流電源装置１７は、閉ループを構成しない状態で直流電圧を第３電極１３に印加する。すなわち、第３電極１３には、直流電源装置１７の正の端子若しくは負の端子のみが接続されており、直流電源装置１７からの電流が流れる閉ループは構成されていない。

制御装置１９は、例えば、所定のシーケンスに従って、若しくは、ユーザの操作に従って、交流電源装置１５及び直流電源装置１７による電圧の印加のオン・オフ、若しくは、印加される電圧の大きさなどを制御する。

なお、誘電体７、第１電極９、第２電極１１及び第３電極１３の寸法、交流電圧の大きさ及び周波数、並びに、直流電圧の大きさは、イオン風発生装置１が適用される技術、又は、要求されるイオン風の性質等の種々の事情に応じて適宜に設定されてよい。

図２は、イオン風発生装置１の作用を説明する、イオン風発生体３の側面図を含む図である。図２の左上のグラフは、第１電極９の電位の変化を示している。図２の右上のグラフは、第３電極１３の電位の変化を示している。これらのグラフにおいて、横軸は時間ｔを示し、縦軸は電位を示している。

なお、図２では、第１電極９の電位が基準電位に対して正負の双方に変動し、また、第３電極１３に負の電位が付与されている場合を例示している。図２の例において、第２電極１１は、第１電極９とは逆の電位が付与されてもよいし、基準電位が付与されていてもよい。

イオン風発生体３は、大気中に置かれ、イオン風発生体３の周囲には空気が存在している。なお、イオン風発生体３は、特定の種類の気体雰囲気下（例えば窒素雰囲気下）に置かれて使用されてもよい。

交流電源装置１５により第１電極９と第２電極１１との間に電圧が印加され、これらの電極間の電位差が一定の閾値を超えると、放電に伴ってプラズマが生成される。なお、第１電極９及び第２電極１１は、誘電体７により隔てられているから、放電は誘電体バリア放電である。

プラズマ中の電子又はイオンは、第１電極９及び第２電極１１により形成された電界により移動する。また、中性分子も電子又はイオンに随伴して移動する。このようにしてイオン風が誘起される。

より具体的には、イオン風は、矢印ｙ３で示すように、第１電極９側から第２電極１１側へ移動する電子又はイオンにより、第１主面７ａ上の第２電極１１と重なる領域を中心として誘起され、第１電極９側から第２電極１１側へ流れる。

なお、図２の左上のグラフにおいて例示されているように、第１電極９の電位が基準電位に対して正負の双方に変動する場合、換言すれば、第１電極９の電位が第２電極１１の電位に対して正負の双方に変動する場合、第１電極９及び第２電極１１により形成される電界の方向も逆転する。従って、矢印ｙ３で示す、第１電極９側から第２電極１１側への方向へ移動する電荷の正負も交替する。

また、特に図示しないが、第１電極９及び第２電極１１の一方の電位が他方の電位に対して正又は負の一方にのみ変動する場合には、第１電極９側から第２電極１１側への方向へ移動する電荷は、正又は負のいずれか一方である。

直流電源装置１７により第３電極１３に直流電圧が印加されると、第３電極１３の周囲には電界が形成される。換言すれば、第１電極９及び第２電極１１により誘起されたイオン風の下流域には電界が形成される。

従って、イオン風に含まれる電子又はイオンを第３電極１３側に引き寄せることにより、イオン風を加速することができる。すなわち、第３電極１３に正の電位が付与されれば、負の電荷が第３電極に引き寄せられ、第３電極１３に負の電位が付与されれば、正の電荷が第３電極に引き寄せられる。

なお、イオン風の下流域には正負の双方の電荷が存在する。従って、第３電極１３は、正及び負のいずれの直流電圧が印加されても、負又は正の電荷を引き寄せ、イオン風を加速することができる。

例えば、第３電極１３に正の直流電圧が印加された場合には、プラズマを構成する電子（負電荷）と第３電極１３との間で引力が生じ、プラズマを構成するイオン（窒素や酸素から電子が電離した正電荷のイオン）と第３電極１３との間で斥力が生じる。

この場合、第３電極１３と電子との間の引力による電子の移動距離の方が、第３電極とイオンとの間の斥力によるイオンの移動距離に比べて長い。言い換えれば、イオン風の下流側への加速が促進される長さの方が加速が制限される長さよりも長い。また、上記の引力によってプラズマ（この場合は電子）が存在する範囲を第３電極１３側に広くすることができる。このプラズマの広がりの分、周囲の空気などの分子に運動エネルギーを与えられる確率が高まる。従って、斥力による影響を抑制して、イオン風を有効に加速させることができる。なお、第３電極１３に負の直流電圧が印加された場合には、上記と逆になる。第３電極１３とイオンとの引力によりイオン風を加速させることができる。

なお、第１電極９及び第２電極１１の一方の電位が他方の電位に対して正又は負の一方にのみ変動する場合には、換言すれば、第１電極９及び第２電極１１による電界の方向が一定の場合には、その電界と同一方向の電界が第３電極１３によって形成されるように、第３電極１３に印加される直流電圧の正負が設定されることが好ましい。

イオン風の下流域に形成される電界について、より詳細に考察する。第１電極９と第３電極１３との間においては、第１電極９と第３電極１３との電位差によって、矢印ｙ５で示すように、これらの電極間の方向を電界の向きとする電界が形成される。この電界の強さは、概ね、両電極の電位差を両電極間の距離Ｌにより割ることにより表わすことができる。第１電極９の電位は変動するから、第１電極９及び第３電極１３により形成される電界の強さも変動する。

例えば、図２に例示するように、第１電極９に−Ｖ１〜Ｖ１の交流電圧が印加され、第３電極１３に−Ｖ２の直流電圧が印加されている場合において、図２のＰａ点、Ｐｂ点及びＰｃ点における電界の強さＥａ、Ｅｂ及びＥｃは、矢印ｙ５の向きを電界の正の向きとして、以下のように表わされる。
Ｐａ点：Ｅａ＝（Ｖ１−（−Ｖ２））／Ｌ＝（Ｖ１＋Ｖ２）／Ｌ
Ｐｂ点：Ｅｂ＝０−（−Ｖ２）／Ｌ＝Ｖ２／Ｌ
Ｐｃ点：Ｅｃ＝（−Ｖ１−（−Ｖ２））／Ｌ＝（−Ｖ１＋Ｖ２）／２

以上の考察から理解されるように、第３電極１３に印加される直流電圧の絶対値Ｖ２が大きいほど、電界は強くなり、イオン風を加速する作用は増大する。また、直流電圧の絶対値Ｖ２が、交流電圧の最大絶対値Ｖ１よりも大きければ、交流電圧の変動に係らず、電界の向きは一定であり、イオン風の挙動の安定が期待される。

また、第１電極９と第３電極１３との距離Ｌが短いほど、電界は強くなり、イオン風の最大速度を大きくできる。逆に、距離Ｌが長いほど、イオン風を長い距離に亘って加速することができる。なお、電界による仕事量自体は電位差によって規定され、距離Ｌに対する依存性は低いと考えられる。

以上の第１の実施形態によれば、イオン風発生体３は、電圧が印加され、放電によりイオン風を誘起する第１電極９及び第２電極１１と、第１電極９及び第２電極１１よりもイオン風の下流域にイオン風を加速する電界を形成する電界形成部材（第３電極１３）とを有している。

従って、イオン風の下流における速度を大きくすることができる。また、イオン風の下流域を長くすることもできる。このような速度向上等の効果を第１電極９及び第２電極１１の構成を特別のものとしたり、これらに印加される電圧を大きくしたりすることなく得ることができる。すなわち、従来のイオン発生体に係る種々の技術思想と組み合わせることが容易であるとともに、既存の製品の改良により本願発明を実施することも容易である。

イオン風の下流域に電界を形成する電界形成部材は、第１電極９及び第２電極１１よりもイオン風の下流側に配置され、閉ループを構成しない状態で直流電圧が印加される第３電極１３である。

従って、電極を追加する簡便な方法によりイオン風の下流域に電界を形成することができる。さらに、第３電極１３は、閉ループを構成していないことから、第３電極１３において消費される電力は、イオン風中の電子又はイオンが第３電極１３に入射することにより流れる電力のみであり、エネルギーの消費量が少ない。すなわち、少ない消費電力でイオン風を加速することができる。

イオン風発生体３は、第１電極９と第２電極１１とを隔てる誘電体７を更に有する。第１電極９、第２電極１１及び第３電極１３は誘電体７に設けられている。

従って、誘電体バリア放電を行うための誘電体７に電極を配置しただけの簡素且つ製造容易な構成により、速度の大きいイオン風を発生させることができる。

誘電体７は板状に形成されている。第１電極９は、誘電体７の第１主面７ａに平行な（積層された）層状電極である。第２電極１１は、第１主面７ａに平行な（誘電体７の第２主面７ｂに積層された）層状電極であり、第１電極９よりも第１主面７ａに沿う方向の一方側（ｘ方向の正側）に位置する部分を有している。第３電極１３は、第１主面７ａに平行な（積層された）層状電極であり、第２電極１１よりも前記一方側（ｘ方向の正側）に配置されている。

従って、基板（多層基板を含む）に電極を形成する周知慣用の製造技術を用いてイオン風発生体３を形成することができることから、大幅なコスト削減が期待される。また、第３電極１３は、第１主面７ａに積層された場合には、第１主面７ａに沿って流れるイオン風の正に下流域に配置されることになり、効果的にイオン風を加速することができるし、第１主面７ａと共に概ね平面を構成するから、第３電極１３がイオン風の抵抗となることも抑制される。

また、本実施形態のイオン風発生装置１は、第１電極９及び第２電極１１に電圧を印加して第１電極９及び第２電極１１に放電によりイオン風を発生させる交流電源装置１５と、第１電極９及び第２電極１１よりもイオン風の下流域にイオン風を加速する電界を形成する電界形成部（第３電極１３及び直流電源装置１７）とを有する。従って、上記のイオン風発生体３の奏する効果と同様の効果を奏する。

また、本実施形態のイオン風発生方法は、第１電極９及び第２電極１１に電圧を印加して放電によりイオン風を誘起するステップと、第１電極９及び前記第２電極１１よりもイオン風の下流域に電界を形成してイオン風を加速するステップとを有する。従って、上記のイオン風発生体３の奏する効果と同様の効果を奏する。

＜第２の実施形態＞
図３は、第２の実施形態のイオン風発生装置１０１の要部を模式的に示す斜視図である。

イオン風発生装置１０１は、第３電極の形状のみが第１の実施形態のイオン風発生装置１と相違する。具体的には、以下のとおりである。

イオン風発生体１０３の第３電極１１３は、第１電極９との距離が変化する形状に構成されている。例えば、第３電極１１３は、遠距離部１１３ａと、遠距離部１１３ａよりも第１電極９との距離が短い近距離部１１３ｂと、遠距離部１１３ａと近距離部１１３ｂとを接続する中間部１１３ｃとを有している。なお、これらのイオン風の流れ方向（ｘ方向）における大きさは、概ね一定である。

第１の実施形態と同様に、第１電極９と第３電極１１３との間の電界は、第１電極９と第３電極１３との距離が短くなるほど強くなる。従って、矢印ｙ１０５ａ及び矢印ｙ１０５ｂにより示すように、第１電極９と近距離部１１３ｂとの間の電界は、第１電極９と遠距離部１１３ａとの間の電界よりも強くなる。その結果、イオン風は、近距離部１１３ｂよりも上流側においては、近距離部１１３ｂ側が遠距離部１１３ａ側よりも加速される。

以上のとおり、第２の実施形態によれば、第３電極１１３が、第１電極９との距離が変化する形状に構成されていることから、イオン風の幅方向（ｙ方向）において、イオン風に強弱をつけることができる。

＜第３の実施形態＞
図４は、第３の実施形態のイオン風発生装置２０１の要部を模式的に示す斜視図である。

イオン風発生装置２０１は、第３電極の形状のみが第１の実施形態のイオン風発生装置１と相違する。具体的には、以下のとおりである。

イオン風発生体２０３の第３電極２１３は、イオン風の流れ方向（ｘ方向）における大きさが変化する形状に構成されている。例えば、第３電極２１３は、小幅部２１３ａと、小幅部２１３ａよりもｘ方向において大きい大幅部２１３ｂとを有している。

第３電極２１３は、ｘ方向における大きさが変化することにより、第１電極９との距離が変化している。従って、第２の実施形態と同様に、矢印ｙ２０５ａ及び矢印ｙ２０５ｂにより示すように、第１電極９と大幅部２１３ｂとの間の電界は、第１電極９と小幅部２１３ａとの間の電界よりも強くなる。その結果、イオン風は、大幅部２１３ｂよりも上流側においては、大幅部２１３ｂ側が小幅部２１３ａ側よりも加速される。

以上のとおり、第３の実施形態によれば、第２の実施形態と同様に、イオン風の幅方向（ｙ方向）において、イオン風に強弱をつけることができる。

＜第４の実施形態＞
図５は、第４の実施形態のイオン風発生装置３０１の要部を模式的に示す斜視図である。

イオン風発生装置３０１は、第３電極及び直流電源装置の構成のみが第１の実施形態のイオン風発生装置１と相違する。具体的には、以下のとおりである。

イオン風発生体３０３は、一組の第１電極９及び第２電極１１に対して、複数（本実施形態では２つを例示）の第３電極３１３Ａ、３１３Ｂ（以下、Ａ、Ｂを省略することがある。）を有している。２つの第３電極３１３は、例えば、第１の実施形態の第３電極１３をイオン風の幅方向（ｙ方向）において分割した形状であり、それぞれ矩形に形成されると共に、第１電極９との距離は同等である。

また、イオン風発生装置３０１の駆動部（符号省略）は、複数の第３電極３１３に対して個別に電圧を印加可能に複数（本実施形態では２つ）の直流電源装置１７Ａ、１７Ｂ（以下、Ａ、Ｂを省略することがある。）を有している。なお、複数の直流電源装置１７は、複数の第３電極３１３に対して個別に電圧を印加可能な一つの電源装置と捉えられてもよい。

イオン風発生装置３０１は、複数の直流電源装置１７により、複数の第３電極３１３に互いに異なる大きさの電圧を印加可能である。例えば、制御装置１９（図１）は、複数の直流電源装置１７の印加電圧の大きさを個別制御する。若しくは、制御装置１９は、複数の直流電源装置１７のオン・オフのみを制御し、複数の直流電源装置１７の構成の相違により互いに異なる電圧が印加される。

第１の実施形態と同様に、第１電極９と第３電極３１３との間の電界は、印加される電圧が大きいほど強くなる。従って、図５に例示しているように、第３電極３１３Ｂに印加される電圧が第３電極３１３Ａに印加される電圧よりも大きい場合においては、矢印ｙ３０５ａ及び矢印ｙ３０５ｂで示すように、第１電極９と第３電極３１３Ｂとの間の電界は、第１電極９と第３電極３１３Ａとの間の電界よりも強くなる。その結果、イオン風は、第３電極３１３Ｂ側が第３電極３１３Ａ側よりも加速される。

以上のとおり、第４の実施形態によれば、第３電極３１３は、一対の第１電極９及び第２電極１１に対してイオン風に交差する方向に複数設けられ、複数の直流電源装置１７は、複数の第３電極３１３に互いに異なる大きさの直流電圧を印加可能であることから、イオン風の幅方向（ｙ方向）において、イオン風に強弱をつけることができる。

＜第５の実施形態＞
図６は、第５の実施形態のイオン風発生装置４０１の要部を模式的に示す斜視図である。

イオン風発生装置４０１は、第３電極の形状のみが第１の実施形態のイオン風発生装置１と相違する。すなわち、イオン風発生体４０３の第３電極４１３には、イオン風が通過する複数の孔部４１３ｈが形成されている。具体的には、以下のとおりである。

第３電極４１３は、全体として概ね板状に形成されており、第１主面７ａに立てて設けられ、第１電極９及び第２電極１１側に面している。第３電極４１３の平面形状及び第１主面７ａに対する角度は適宜に設定されてよいが、例えば、第３電極４１３は、矩形に形成され、第１主面７ａに対して直交するように立てられている。

複数の孔部４１３ｈは、第１電極９及び第２電極１１側から第３電極４１３側への方向へ第３電極４１３を貫通している。複数の孔部４１３ｈの形状、大きさ、数、配列方式等は適宜に設定されてよい。図６では、複数の孔部４１３ｈがイオン風の幅方向（ｙ方向）及び高さ方向（ｚ方向）において２次元的に配列され、第３電極４１３がメッシュ状（網状）電極とされている場合を例示している。

なお、メッシュ状電極における複数の孔部４１３ｈは、図６に例示するようにｙ方向及びｚ方向に沿って配列されていてもよいし、矩形の第３電極４１３の対角線方向に沿って配列されていてもよいし、不規則に分布していてもよい。また、複数の孔部４１３ｈの大きさ及び形状は互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。複数の孔部４１３ｈの分布密度は、一様であってもよいし、偏りがあってもよい。

このような第３電極４１３は、例えば、金属板に孔あけ加工を行うことにより形成されてよい。孔あけ加工は、例えば、打ち抜き又はエッチングである。また、例えば、第３電極４１３は、複数の金属線を格子状等の適宜な形状に組み、これらを接合することにより形成されてよい。

なお、第３電極４１３を形成する材料に特に制限はない。例えば、ステンレス鋼、鉄−ニッケル−コバルト合金、アルミニウム、金、銀、銅等の金属材料が適宜に選択されてよい。

第３電極４１３の誘電体７への固定は、例えば、誘電体７に溝を形成しておき、その溝に第３電極４１３を嵌め込むことにより行われてよい。また、例えば、有機樹脂系の接着剤、ガラス、若しくは、金属により第３電極４１３が誘電体７に接合されることにより設けられてもよい。なお、金属により第３電極４１３を誘電体７に接合する（ろう付けする）場合には、予め誘電体７の第１主面７ａにメタライズ法等でろう付け用の金属層を設けておくことが好ましい。

第５の実施形態によれば、第３電極４１３には、イオン風が通過する孔部４１３ｈが形成されていることから、イオン風に対する抵抗が増加することを抑制しつつ、電界を形成する範囲をイオン風に交差する方向（ｙ方向及びｚ方向）に広げることができる。その結果、広い範囲でイオン風を加速することができる。

特に、第３電極４１３がイオン風に交差するメッシュ状電極であることにより、イオン風に交差する広い範囲において、イオン風に対する抵抗の増加を抑制しつつ、イオン風を加速することができる。また、複数の孔部４１３ｈの大きさや密度を一様にすることにより、イオン風の強さを一様に保ったり、逆に、複数の孔部４１３ｈの大きさや密度に偏りを設定することにより、イオン風に強弱をつけたりすることができる。

＜第６の実施形態＞
図７は、第６の実施形態のイオン風発生装置５０１の要部を模式的に示す断面図である。

イオン風発生装置５０１は、第１〜第３電極の少なくともいずれか一つが誘電体に埋設されている点のみが第１の実施形態のイオン風発生装置１と相違する。本実施形態では、第２電極１１が埋設されている場合を例示している。具体的には以下のとおりである。

イオン風発生体５０３の誘電体５０７は、互いに積層された複数（本実施形態では２つを例示）の第１誘電層５０８Ａ及び第２誘電層５０８Ｂ（以下、単に「誘電層５０８」ということがある。）を有している。すなわち、誘電体５０７は、複数の誘電層５０８の積層体により構成されている。複数の誘電層５０８は、例えば、矩形の平板状に形成されるとともに、互いに同一の大きさ及び形状に形成されている。

第１誘電層５０８Ａは誘電体５０７の第１主面５０７ａを構成している。第２誘電層５０８Ｂは誘電体５０７の第２主面５０７ｂを構成している。第１電極９及び第３電極１３は、第１の実施形態と同様に、第１主面５０７ａに配置されている。一方、第２電極１１は、第１誘電層５０８Ａと第２誘電層５０８Ｂとの間に配置されており、これにより、誘電体５０７に埋設されている。

このような誘電体５０７は、例えば、セラミックグリーンシート等により構成された誘電層５０８を積層して焼成することにより形成される。第１〜第３電極等の導電体は、例えば、焼成前の誘電層５０８に導電ペーストが配置され、積層された誘電層５０８と共に焼成されることにより、誘電体５０７に固定されて形成される。

以上の第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、第２電極１１は、誘電体５０７に埋設されていることから、誘電体５０７からの剥離が抑制されるとともに、気流などにより劣化することが抑制される。さらに、誘電体５０７を複数の誘電層５０８の積層体により構成することから、簡便に電極を埋設することができる。

＜第７の実施形態＞
図８は、第７の実施形態のイオン風発生装置６０１の要部を模式的に示す斜視図である。

イオン風発生装置６０１は、第３電極６１３が誘電体６０７に設けられていない点が第１の実施形態のイオン風発生装置１と相違する。具体的には以下のとおりである。

誘電体６０７は、第１電極９及び第２電極１１を配置するのに十分な大きさ及び形状とされている。例えば、誘電体６０７は、第１の実施形態の誘電体７のうち第３電極１３側を切除した形状とされている。なお、第１主面６０７ａに第１電極９が配置され、第２主面６０７ｂに第２電極１１が配置されている点は第１の実施形態と同様である。

第３電極６１３は、不図示の支持部材により支持されている。支持部材は、誘電体６０７に対して固定されていてもよいし、誘電体６０７に対して移動可能に誘電体６０７に連結されていてもよい。支持部材が移動可能な場合、移動は手動で行われてもよいし、モータ等の駆動源からの動力により行われてもよい。

なお、第３電極６１３が誘電体６０７に対してｘ方向に移動可能であれば、第１電極９と第３電極６１３との距離が変化するから、電界の強さを変化させて風速を変化させることができる。また、第３電極６１３が誘電体６０７に対してｙ方向又はｚ方向に移動可能であれば、イオン風を加速する方向を変化させることができる。

第３電極６１３の形状は適宜な形状とされてよい。図８では、第３電極６１３が、イオン風の幅方向（ｙ方向）に延びる断面矩形の棒状に形成された場合を例示している。

以上の第７の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、イオン風を加速して風速を大きくする効果が得られる。また、第３電極６１３は、誘電体７に設けられていないので、配置の自由度が高く、ひいては、イオン風の加速を適宜に調整することができる。第１電極９と第３電極６１３との間に誘電体が介在しないので、誘電率が低くなり、第３電極６１３により形成される電界の強さの低下が抑制される。

＜第８の実施形態＞
図９は、第８の実施形態のイオン風発生装置７０１の要部を模式的に示す斜視図である。

イオン風発生体７０３においては、第１電極７０９は、リング状に形成されて、誘電体７０７の第１主面７０７ａに配置されている。また、第２電極７１１は、第１電極７０９の内縁に収まる円形に形成されて、誘電体７０７の第２主面７０７ｂに配置されている。

このような第１電極７０９及び第２電極７１１に交流電圧を印加すると、矢印ｙ７０３に示すように、第１電極７０９の中央側に流れるイオン風が誘起される。そして、種々の方向から中央側に流れたイオン風は互いに衝突し、矢印ｙ７０１で示すように、第１主面７０７ａが面する方向へ流れる。

そして、第３電極７１３は、第１主面７０７ａの面する方向へ流れるイオン風の下流域に配置され、他の実施形態と同様に、イオン風を加速する。なお、第３電極７１３は、適宜な形状とされてよい。図９では、第３電極７１３が、複数の孔部７１３ｈが形成された円盤状のメッシュ電極である場合を例示している。

以上の第８の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、イオン風を加速して風速を大きくする効果が得られる。

＜第９の実施形態＞
図１０は、第９の実施形態のイオン風発生装置８０１の要部を模式的に示す斜視図である。

イオン風発生体８０３においては、誘電体８０７は、第２電極８１１を覆っている。第１電極８０９、第２電極８１１及び第３電極８１３は、矢印ｙ８０１で示すイオン風の流れる方向に沿って、当該順番で配置されている。なお、これらの電極は、不図示の適宜な支持部材により、互いに固定され、若しくは、互いに移動可能に連結されている。

第１電極８０９、第２電極８１１及び第３電極８１３は、適宜な形状とされてよい。図１０では、いずれの電極も断面円形の棒状に形成された場合を例示している。

このようなイオン風発生体８０３において、第１電極８０９及び第２電極８１１に交流電圧が印加されると、第１電極８０９側から第２電極８１１側へ流れるイオン風が誘起される。当該イオン風は、誘電体８０７の表面に沿って流れて誘電体８０７を超えていく。そして、イオン風は、直流電圧が印加された第３電極８１３により加速される。

以上のとおり、第９の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、イオン風を加速して風速を大きくする効果が得られる。

なお、以上の実施形態において、第３電極１３、１１３、２１３、３１３、４１３、６１３、７１３及び８１３は本発明の電界形成部材の一例であり、これら第３電極と直流電源装置１７との組み合わせは本発明の電界形成部の一例であり、交流電源装置１５は本発明の第１電源の一例であり、直流電源装置１７（若しくは複数の直流電源装置１７）は本発明の第２電源の一例である。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

イオン風を誘起する放電は、誘電体バリア放電に限定されない。例えば、コロナ放電であってもよい。換言すれば、誘電体は本発明の必須要件ではない。

第１電極及び第２電極に印加される電圧は、交流電圧に限定されず、直流電圧であってもよい。ただし、誘電体バリア放電が行われる場合は、放電が継続的に行われるように、第１電極及び第２電極の一方の電位が他方の電位に対して正負の双方に変動する交流電圧が印加されることが好ましい。

誘電体バリア放電のために誘電体が設けられる場合において、第７〜第９の実施形態（図８〜図１０）に例示したように、第１〜第３電極の少なくとも一つは、誘電体に設けられなくてもよい（固着されなくてもよい。）。誘電体は、第１電極と第２電極とを隔てていればよい。

誘電体は、平板状のものに限定されない。例えば、第９の実施形態（図１０）において例示したように、電極を被覆するようなものであってもよい。また、板状の誘電体は、表面が平面のものに限定されず、表面が曲面のものであってもよい。例えば、翼における境界層の剥離を抑制するために翼にイオン風発生体を設ける場合、誘電体の表面は翼の表面に連続する曲面であることが好ましい。

電極は、誘電体の表面に配置され、若しくは、誘電体に埋設されるものに限定されない。例えば、誘電体に形成された凹部に嵌合し、電極の主面のみが誘電体から露出されるように、電極が配置されてもよい。この場合、電極によるイオン風の抵抗が減じられる。また、例えば、第１電極のうち第２電極側の一部のみを誘電体から露出させてもよい。この場合、第１電極を保護しつつ、第１電極における電荷の入出力を好適に行うことができる。

第６の実施形態（図７）において示したように、第１〜第３電極の少なくともいずれか一つを誘電体に埋設する場合、電極同士の誘電体の厚み方向における配置関係は適宜に設定されてよい。例えば、第１〜第３電極の全てが同一の層間（厚み方向において同一の位置）に埋設されてもよいし、第１〜第３電極の全てが互いに異なる層に配置されるように、少なくともいずれか一つの電極が埋設されてもよい。

加速のための電界が形成されるイオン風の下流域は、第８の実施形態（図９）において例示したように、第２電極の第１電極とは反対側の領域、若しくは、誘電体の表面に沿う領域に限定されない。例えば、第１電極及び第２電極により誘起されたイオン風が管状部材を通過し、管状部材の屈曲により適宜な方向に風向が変化されている場合において、その風向が変化された後のイオン風を加速するように電界が形成されてもよい。同様に、第３電極が配置されるイオン風の下流側も第２電極の第１電極とは反対側に限定されない。

第７の実施形態（図８）において言及したように、電界は、イオン風の流れ方向を電界の向きとしてイオン風の加速のみを行うものに限定されない。すなわち、電界は、イオン風の流れ方向に斜めに交差する方向を電界の向きとし、加速だけでなく、イオン風の流れ方向の変更又は調整を行うものであってもよい。

第３電極は、イオン風の幅方向（ｙ方向）等において、第１及び第２電極と同等の大きさを有している必要はない。例えば、第３電極は、イオン風の幅方向の一部のみに存在し、イオン風の一部のみを加速してもよい。逆に、第３電極は、第１及び第２電極よりも大きくてもよい。

第２及び第３の実施形態（図３及び図４）において例示したような第１電極との距離が変化する第３電極は、イオン風の幅方向（ｙ方向）において距離が変化するものに限定されない。例えば、第５の実施形態（図６）において示したような、イオン風の幅方向（ｙ方向）及び高さ方向（ｚ方向）に広がる第３電極において、ｙ方向だけでなく、若しくは、ｙ方向に代えて、ｚ方向の位置に応じて第１電極との距離が変化してもよい。

また、第２及び第３の実施形態（図３及び図４）は、極めて簡単な形状の第３電極を例示したが、第３電極の形状は適宜に設定されてよい。例えば、第３電極は、イオン風の幅方向（ｙ方向）にジグザグに、若しくは、波状に延びる形状とされてもよいし、三角形若しくは円形にされてもよい。また、そのような種々の形状の第３電極が、一組の第１電極及び第２電極に対して、イオン風の流れ方向（ｘ方向）の位置を同一にして、若しくは、ｘ方向の位置を互いに異ならせて、ｙ方向若しくはイオン風の高さ方向（ｚ方向）に複数配置されてもよい。このように複数配置された第３電極は、互いに同一の電圧が印加されてもよいし、第４の実施形態（図５）において例示したように、互いに異なる電圧が印加されてもよい。以上のような第３電極に係る種々の形状、配置及び電圧の組み合わせにより、より好適にイオン風の強弱をつけたり、乱流を生じやすくしたりすることができる。

複数の第３電極は、イオン風の幅方向（ｙ方向）及び／又は高さ方向（ｚ方向）においてイオン風に強弱をつけることを目的として、ｙ方向及び／又はｚ方向の位置を互いに異ならせて配置されるものに限定されない。例えば、第３電極は、ｙ方向及びｚ方向の位置を同一にして、イオン風の流れ方向（ｘ方向）に沿って配列されてもよい。この場合、例えば、下流側ほど電位が高くなるように直流電圧を印加することにより、長い距離に亘って均一に若しくは不均一にイオン風を加速することができる。

また、第４の実施形態（図５）において例示したように、複数の第３電極に互いに異なる電圧が印加され得る場合において、全ての第３電極において個別に電圧を印加可能である必要はない。すなわち、複数の第３電極のうち、いくつかの電極は、並列又は直列に接続されていてもよい。

第５の実施形態（図６）に例示したように、第１電極及び第２電極から第３電極への方向に貫通する孔部が第３電極に形成される場合、孔部は複数に限定されず、一つのみであってもよい。例えば、第３電極はリング状であってもよい。また、孔部が形成される電極は、板状のものに限定されないし、複数の孔部は、２次元的に配置されている必要はない。例えば、イオンの幅方向（ｙ方向）に延びる棒状の第３電極において、ｙ方向に沿って一列に配列された複数の孔部が形成されていてもよい。

１…イオン風発生装置、３…イオン風発生体、９…第１電極、１１…第２電極、１３…第３電極（電界形成部材、電界形成部）、１７…直流電源装置（第１電源、電界形成部）。

Claims (6)

1. 電圧が印加され、放電によりイオン風を誘起する第１電極及び第２電極と、
   前記第１電極及び前記第２電極よりも前記イオン風の下流側に配置され、閉ループを構成しない状態で直流電圧が印加され、前記第１電極及び前記第２電極よりも前記イオン風の下流域に前記イオン風を加速する電界を形成する第３電極と、
   前記第１電極と前記第２電極とを隔て、且つ、前記第１電極、前記第２電極及び前記第３電極が設けられている誘電体と、
   を有し、
   前記誘電体は板状に形成されており、
   前記第１電極は、前記誘電体の所定主面に平行な層状電極であり、
   前記第２電極は、前記所定主面に平行な層状電極であり、前記第１電極よりも前記所定主面に沿う方向の一方側に位置する部分を有し、
   前記第３電極は、前記所定主面に平行な層状電極であり、前記第２電極よりも前記一方側に配置され、前記第１電極との距離が変化する形状である
   イオン風発生体。
2. 前記第３電極は、イオン風の流れ方向における大きさが変化する形状である
   請求項１に記載のイオン風発生体。
3. 前記第３電極は、一対の前記第１電極及び前記第２電極に対して複数設けられている
   請求項１又は２に記載のイオン風発生体。
4. 第１電極と、
   第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極とを隔てる誘電体と、
   前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加して前記第１電極及び前記第２電極に放電により前記誘電体の表面に沿って流れるイオン風を誘起させる第１電源と、
   前記第１電極及び前記第２電極よりも、前記誘電体の表面に沿って流れる前記イオン風の下流側に配置された第３電極と、
   閉ループを構成しない状態で前記第３電極に直流電圧を印加して前記第１電極及び前記第２電極よりも前記イオン風の下流域に前記イオン風を加速する電界を前記第３電極に形成させる第２電源と、
   を有し、
   前記第１電源は、前記第１電極及び前記第２電極の一方の電極の電位を他方の電極の電位に対して正負の双方に変動させる交流電圧を前記第１電極及び前記第２電極に印加し、
   前記第２電源は、基準電位に対して正又は負の電位を前記第３電極に付与し、前記第１電極と前記第３電極との電位差は前記第１電源の交流電圧の周波数で変動する
   イオン風発生装置。
5. 前記第２電源が印加する電圧の絶対値は、前記第１電源が印加する電圧の最大絶対値よりも大きい
   請求項４に記載のイオン風発生装置。
6. 第１電極と、
   第２電極と、
   前記第１電極及び前記第２電極に電圧を印加して前記第１電極及び前記第２電極に放電によりイオン風を誘起させる第１電源と、
   前記第１電極及び前記第２電極よりも前記イオン風の下流側に配置された第３電極と、
   閉ループを構成しない状態で前記第３電極に直流電圧を印加して前記第１電極及び前記第２電極よりも前記イオン風の下流域に前記イオン風を加速する電界を前記第３電極に形成させる第２電源と、
   を有し、
   前記第３電極は、一対の前記第１電極及び前記第２電極に対して複数設けられ、
   前記第２電源は、前記複数の第３電極に互いに異なる大きさの直流電圧を印加可能である
   イオン風発生装置。

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