JP5481567B2 - イオン風発生体及びイオン風発生装置 - Google Patents
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Description
本発明は、イオン風発生体及びイオン風発生装置に関する。
電子若しくはイオンの移動によりイオン風を誘起する装置が知られている。例えば、特許文献1では、基板状の誘電体の一方主面に電極を配置するとともに、誘電体の他方主面に電極を配置し、その2つの電極からなる電極対に交流電圧を印加して誘電体バリア放電を生じさせ、誘電体の一方主面に沿って流れるイオン風を発生させている。
イオン風の増量を目的として、上記のような電極対をイオン風の流れ方向に沿って複数対配置することが考えられる。しかし、この場合、流れ方向において互いに隣接する電極対同士の間で放電が生じ、意図した風向とは逆向きのイオン風が発生するおそれがある。この場合、意図した風向の風速は、予定した風速よりも低下してしまう。
従って、逆風の発生を抑制できるイオン風発生体及びイオン風発生装置が提供されることが望ましい。
本発明の一態様に係るイオン風発生体は、第1主面及び第2主面を有する誘電体と、前記誘電体の前記第1主面に設けられた第1電極と、前記誘電体の内部または前記第2主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第1電極よりも所定方向にずれて配置されている第2電極と、前記誘電体の第1主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第2電極よりも前記所定方向にずれて配置されている第3電極と、前記誘電体の内部または前記第2主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第3電極よりも前記所定方向にずれて配置されている第4電極と、前記第2電極と前記第3電極とを電気的に接続する接続線と、を有する。
本発明の一態様に係るイオン風発生装置は、第1主面及び第2主面を有する誘電体と、前記誘電体の前記第1主面に設けられた第1電極と、前記誘電体の内部または前記第2主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第1電極よりも所定方向にずれて配置されている第2電極と、前記誘電体の前記第1主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第2電極よりも前記所定方向にずれて配置されている第3電極と、前記誘電体の内部または前記第2主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第3電極よりも前記所定方向にずれて配置されている第4電極と、前記第2電極及び前記第3電極に等電位を付与しつつ前記第1電極と前記第2電極との間及び前記第3電極と前記第4電極との間に電圧を印加可能な電源と、を有する。
上記の構成によれば、逆風の発生を抑制できる。
以下、本発明の複数の実施形態に係るイオン風発生体及びイオン風発生装置について、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。各図においては、説明の便宜上、適宜に3軸の直交座標系(xyz座標系)を定義して参照する。
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。
符号は、同一又は類似する構成のものについて、「第1電極11A〜第4電極11D」などのように、同一の符号に大文字のアルファベットの付加符号を付すことがある。また、この場合において、単に「電極11」というなど、名称の頭の番号、及び、上記の付加符号を省略することがあるものとする。
<第1の実施形態>
図1(a)は本発明の第1の実施形態に係るイオン風発生装置1の要部を模式的に示す斜視図であり、図1(b)は図1(a)のIb−Ib線における断面図である。
図1(a)は本発明の第1の実施形態に係るイオン風発生装置1の要部を模式的に示す斜視図であり、図1(b)は図1(a)のIb−Ib線における断面図である。
イオン風発生装置1は、矢印y1及びy2で示される所定方向(いずれもx軸の正方向)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。
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(図1(a))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に配置された第1電極対9A及び第2電極対9Bとを有している。
第1電極対9Aは、誘電体7に隔てられた第1電極11A及び第2電極11Bを有している。同様に、第2電極対9Bは、誘電体7に隔てられた第3電極11C及び第4電極11Dを有している。
第1電極対9Aは、第1電極11Aと第2電極11Bとの間に電圧が印加されることにより、誘電体バリア放電を生じ、矢印y1で示すイオン風を発生させる。同様に、第2電極対9Bは、第3電極11Cと第4電極11Dとの間に電圧が印加されることにより、誘電体バリア放電を生じ、矢印y2で示すイオン風を発生させる。
誘電体7は、例えば、その概略形状が平板状(基板状)になるように形成されており、第1主面7aと、その背面の第2主面7bとを有している。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。
矢印y1及びy2で示すイオン風は、第1主面7a上を第1主面7aに沿って流れる。なお、第2主面7bにおいても、第1主面7aにおけるイオン風とは概ね逆向きのイオン風が生じるが、本実施形態においては説明を省略する。
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)、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、コーディエライト焼結体、炭化珪素質焼結体が挙げられる。有機絶縁物としては、例えば、ポリイミド、エポキシ、ゴムが挙げられる。
また、誘電体7は、一枚の絶縁層から構成されてもよいし、複数の絶縁層が積層されて構成されてもよい(多層基板により構成されてもよい。)。
第1電極対9Aはイオン風の上流側に配置され、第2電極対9Bはイオン風の下流側に配置されている。この配置位置の相違及び後述する付与される電位の相違を除いて、第1電極対9A及び第2電極対9Bは、互いに同様の構成である。以下では、第1電極対9Aの説明において、第2電極対9Bに係る符号を( )内に付して、第2電極対9Bの説明を省略することがある。
電極11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。電極11の平面形状は適宜に設定されてよいが、例えば、x方向及びy方向に平行な辺を有する矩形である。
第1電極対9A(9B)において、第1電極11A(11C)は、第1主面7aに設けられ、第2電極11B(11D)は、第2主面7bに設けられている。換言すれば、第1電極11A(11C)及び第2電極11B(11D)は誘電体7に配置され、且つ、第1電極11A(11C)は、第2電極11B(11D)よりも第1主面7a側に配置されている。これにより、これらの電極11は、誘電体7により隔てられている。
第1電極対9A(9B)において、第2電極11B(11D)は、第1電極11A(11C)に対して所定方向(イオン風の流れ方向)にずれて配置されている。所定方向はx軸の正方向であり、イオン風の流れ方向である。換言すれば、第2電極11B(11D)は、第1電極11A(11C)のx方向の一方側の縁部(下流側縁部)よりも前記一方側に位置する領域(下流域部)を有している。このような下流域部が設けられることにより、矢印y1(y2)で示すように、第1電極11A(11C)の下流側縁部側から第2電極11B(11D)の下流域部側へのイオン風が生じる。
なお、第1電極11A(11C)と第2電極11B(11D)とは、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。図1では、第1電極11A(11C)と第2電極11B(11D)とが隙間なく隣接している場合を例示している。なお、この場合において、第2電極11B(11D)の下流域部は、第2電極11B(11D)の全体である。
電極11は、金属等の導電性材料により形成されている。金属としては、タングステン、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が挙げられる。
駆動部5(図1(a))は、電極対9に交流電圧を印加する電源装置15と、電源装置15を制御する制御装置17とを有している。
電源装置15は、第1電極11Aと第2電極11Bとの間に交流電圧を印加可能であるとともに、第3電極11Cと第4電極11Dとの間に交流電圧を印加可能である。
より具体的には、電源装置15は、第1電極11Aと第4電極11Dとを等電位とし、第2電極11Bと第3電極11Cとを等電位とするように、第1電極対9A及び第2電極対9Bに接続されている。換言すれば、互いの距離が近い電極11同士(11B、11C)が等電位とされるとともに、互いの距離が遠い電極11同士(11A、11D)が等電位とされている。
なお、このような並列接続は、イオン風発生体3に設けられる配線によって実現されてもよいし、イオン風発生体3の外部に設けられる配線によって実現されてもよい。イオン風発生体3に設けられる配線は、例えば、誘電体7の表面若しくは内部に導電層が設けられたり、誘電体7の内部にビア導体が設けられたりすることにより構成される。イオン風発生体3の外部に設けられる配線は、例えば、駆動部5に配線基板が設けられることにより構成される。
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11A及び第2電極11B(11C及び11D)の双方において基準電位に対して電位が変動するものであってもよいし、第1電極11A及び第2電極11B(11D及び11C)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及び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及び負の一方のみに変動するものであってもよい。
本実施形態においては、第2電極11B及び第3電極11Cに基準電位が付与され、第1電極11A及び第4電極11Dに電位変動が付与される場合を例示している。
制御装置17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、電源装置15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及び電極11の寸法、並びに、交流電圧の大きさ及び周波数は、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。
イオン風発生体3の製造方法は、誘電体7がセラミック焼結体により構成される場合を例にとると、以下のとおりである。
まず、誘電体7となるセラミックグリーンシートを用意する。セラミックグリーンシートは、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。原料粉末は、アルミナセラミックを例にとると、アルミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)、カルシア(CaO)及びマグネシア(MgO)等である。
次に、必要に応じて、セラミックグリーンシートに対して打ち抜き加工若しくはレーザー加工を行い、貫通孔等を形成する。例えば、配線の一部を構成するビア導体(不図示)用のビアを形成する。
次に、電極11となる導電ペーストをセラミックグリーンシートに設け、また、必要に応じて、配線となる導電ペーストもセラミックグリーンシートに設ける。導電ペーストは、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。また、導電ペーストは、例えば、スクリーン印刷法等の印刷手段を用いてセラミックグリーンシートに印刷塗布される。
そして、導電ペースト及びセラミックグリーンシートを同時焼成する。これにより、電極11が配置された誘電体7、すなわち、イオン風発生体3が形成される。
なお、誘電体7が、複数の絶縁層からなる多層基板により構成される場合は、絶縁層となるセラミックグリーンシートに対して上記の加工及び印刷等を行い、その後、複数のセラミックグリーンシートを積層して焼成する。
なお、導電ペーストは、セラミックグリーンシートと同時焼成される場合には、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が添加されてもよい。
次に、イオン風発生装置1の作用について説明する。
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。
電源装置15により第1電極11A(11C)と第2電極11B(11D)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、誘電体バリア放電が生じる。そして、放電に伴ってプラズマが生成される。
プラズマ中の電子又はイオンは、第1電極11A(11C)及び第2電極11B(11D)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、第1主面7aにおいて流れるイオン風は、第1電極11A(11C)側から第2電極11B(11D)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11B(11D)と重なる領域を中心として誘起され、矢印y1(y2)で示す方向へ流れる。
なお、風速は、第1電極11A(11C)及び第2電極11B(11D)に印加される電圧が大きいほど、また、第1電極11A(11C)と第2電極11B(11D)との距離が小さくなるほど、また、第2電極11B(11D)の下流域部の流れ方向(x方向)の長さが大きくなるほど、大きくなる。
ここで、仮に、本実施形態とは逆に、第1電極11Aと第3電極11Cとが等電位とされ、第2電極11Bと第4電極11Dとが等電位とされるとすると、第2電極11Bと第3電極11Cとの間に電位差が生じる。その結果、第2電極11B及び第3電極11Cによって、第1主面7a上を矢印y1とは逆向きに流れるイオン風が発生し、意図した風速で、矢印y1及びy2の方向へのイオン風が得られないおそれがある。
しかし、本実施形態においては、第2電極11Bと第3電極11Cとが等電位とされていることから、逆風の発生が抑制され、ひいては、矢印y1及びy2で示す方向の風速低下が抑制される。
以上の第1の実施形態によれば、イオン風発生体3は、第1電極11Aと、少なくとも一部が第1電極11Aよりもx方向の一方側に位置し、第1電極11Aとの間に電圧が印加されることにより前記一方側へのイオン風を誘起可能な第2電極11Bとを有する。また、イオン風発生体3は、少なくとも一部が第2電極11Bよりも前記一方側に位置し、第2電極11Bと等電位とされる第3電極11Cと、少なくとも一部が第3電極11Cよりも前記一方側に位置し、第3電極11Cとの間に電圧が印加されることにより前記一方側へのイオン風を誘起可能な第4電極11Dとを有する。
従って、第1電極対9A及び第2電極対9Bをイオン風の流れ方向において配列したことにより風量が増加する。そして、上述したように、第1電極対9Aと第2電極対9Bとの間で逆風が生じることが抑制される。
イオン風発生体3は、第1電極11Aと第2電極11Bとを隔てるともに第3電極11Cと第4電極11Dとを隔てる誘電体7を更に有する。従って、イオン風を誘起する放電は誘電体バリア放電であり、制御が容易である。
第2電極11B及び第3電極11Cは基準電位とされる。従って、第2電極11B及び第3電極11Cに電位変動を付与しつつこれらの電極11を等電位に保つ場合(この場合も本願発明に含まれる。)よりも、これらの電極11が等電位に保たれやすい。その結果、安定して逆風を抑制できる。
<第2の実施形態>
図2は、本発明の第2の実施形態に係るイオン風発生装置101の要部を模式的に示す断面図(図1(b)に相当する図)である。
図2は、本発明の第2の実施形態に係るイオン風発生装置101の要部を模式的に示す断面図(図1(b)に相当する図)である。
イオン風発生装置101のイオン風発生体103は、第2電極11Bと第3電極11Cとを接続する接続部として接続線121を有している。接続線121は、例えば、誘電体7を貫通するビア導体121a及び誘電体7の内部に設けられた導電層121bの組み合わせにより構成されている。換言すれば、接続線121は、誘電体7に埋設されている。
接続線121は、誘電体7により第1電極11Aと隔てられており、その(最短)距離d2は、誘電体7が第1電極11Aと第2電極11Bとを隔てる距離(誘電体7の厚さ)d1よりも長い。同様に、接続線121は、誘電体7により第4電極11Dと隔てられており、その(最短)距離d3は、誘電体7が第3電極11Cと第4電極11Dとを隔てる距離(誘電体7の厚さ)d1よりも長い。
このように、第2電極11Bと第3電極11Cとを等電位とするための配線がイオン風発生体3に形成されることにより、イオン風発生体のモジュール化・イオン風発生装置の小型化が図られる。そして、上記のように距離d1〜d3が設定されることにより、接続線121がイオン風の誘起に及ぼす影響が抑制され、所望のイオン風を精度よく生成することができる。
なお、第2の実施形態において、電源装置15に対して第2電極11Bと第3電極11Cとは直列的に接続されている。ただし、第2電極11B及び接続線121における電圧降下はほとんどなく、この場合においても、第2電極11Bと第3電極11Cとは等電位に保たれる。なお、接続線121と電源装置15とが接続されることにより、第1の実施形態と同様に、電源装置15に対して第2電極11Bと第3電極11Cとが並列に接続されてもよい。
また、イオン風発生体103において、第3電極11Cは、誘電材料によりコーティングされている。換言すれば、イオン風発生体103は、第1電極11Aと第3電極11Cとを隔てる誘電部119を有している。
第1の実施形態において、各電極対9において放電が生じた後、更に各電極対9に印加する電圧を高くしていくと、第1電極11Aと第3電極11Cとの間においても、その電位差に起因して放電が生じ得る。ただし、この放電は、アーク放電であり、各電極対9における放電に比較して制御が難しい。
一方、第2の実施形態では、誘電部119が設けられていることから、第1電極11Aと第3電極11Cとの間においても誘電体バリア放電が生じる。その結果、第1電極11Aと第3電極11Cとの間における放電を有効利用して、イオン風の風量を増加させる実現性が高くなる。
なお、第1電極11A及び第3電極11Cの放電により生じるイオン風の風向を確実に第1電極11A側から第3電極11C側への方向とするために、第3電極11Cは、z方向の位置が第1電極11Aよりも第2主面7b側とされたり、図2の断面における面積が第1電極11Aよりも大きくされたりすることが好ましい。
また、イオン風発生体103においては、第1電極11Aと第2電極11Bとの間における絶縁破壊電界強度(絶縁破壊電圧)と、第1電極11Aと第3電極11Cとの間における絶縁破壊電界強度とが同等に設定されている。絶縁破壊電界強度の調整は、例えば、第1電極11Aと第3電極11Cとの距離の調整又は誘電部119の厚みの調整等により行われる。なお、第2の実施形態では、第1の実施形態に比較して、第1電極11Aと第3電極11Cとの距離が短く設定されている。
第1電極11Aと第2電極11Bとの間における絶縁破壊電界強度(絶縁破壊電圧)と、第1電極11Aと第3電極11Cとの間における絶縁破壊電界強度とは、同じであることが好ましい。
第1電極11Aと第2電極11Bとの間における絶縁破壊電界強度(絶縁破壊電圧)と、第1電極11Aと第3電極11Cとの間における絶縁破壊電界強度とは、同じであることが好ましい。
従って、各電極対9において放電が生じる電圧においては、第1電極11Aと第3電極11Cとの間においても放電が生じる。従って、常に、各電極対9における放電によるイオン風に、第1電極11Aと第3電極11Cとの間の放電によるイオン風を加算することができる。すなわち、イオン風の流れ方向に配列された第1電極対9A及び第2電極対9Bが効率的に利用される。
<第3の実施形態>
図3は、本発明の第3の実施形態に係るイオン風発生装置201の要部を模式的に示す斜視図である。なお、イオン風発生装置201のイオン風発生体203は、第2の実施形態と同様に、第3電極211Cを覆う誘電部119を有するが、図3では図示を省略する。
図3は、本発明の第3の実施形態に係るイオン風発生装置201の要部を模式的に示す斜視図である。なお、イオン風発生装置201のイオン風発生体203は、第2の実施形態と同様に、第3電極211Cを覆う誘電部119を有するが、図3では図示を省略する。
イオン風発生体203において、第1電極11A(第1電極対9A)と第3電極211C(第2電極対209B)とのx方向における距離はy方向の位置によって異なっている。より具体的には、例えば、第3電極211Cは、y方向の中央において上流側の縁部が上流側へ突出する形状となっており、第1電極11Aと第3電極211Cとの距離は、y方向の中央側ほど短くなっている。
ここで、第2の実施形態において述べた第1電極11Aと第3電極211Cとの間の放電は、その距離が近いほど生じやすく、また、その放電によるイオン風は、その距離が近いほど強くなる。
従って、第1電極11Aと第3電極211Cとの距離がy方向の位置によって異なることにより、イオン風に対して強弱を付けることができる。例えば、本実施形態では、y方向の中央側においてイオン風が強くなる。そして、矢印y201により示すように、全体として中央側に集約されるような風向が実現される。
また、イオン風発生装置201の駆動部205は、電源装置15と第4電極11Dとを接続及び遮断可能なスイッチ225を含むスイッチ部223を有している。スイッチ225は、例えば、FET(電界効果トランジスタ)により構成されている。スイッチ部223は、スイッチ225による接続及び遮断により、電源装置15と第3電極211Cとを接続したまま、電源装置15と第4電極11Dとを接続及び遮断可能である。
従って、イオン風発生装置201は、第1電極対9Aのイオン風に対する第3電極211Cによるイオン風の風量増加の効果を得つつ、必要に応じて、第2電極対209Bによるイオン風の追加及びその停止を行うことができる。また、第2電極対209Bへの電圧の印加及びその停止をスイッチ225により行うことから、第1電極対9A及び第2電極対209Bそれぞれに対して電源装置15を設ける場合(この場合も本願発明に含まれる。)に比較して、安価に電極対への電圧印加の個別制御が行われる。
<第4の実施形態>
図4は、本発明の第4の実施形態に係るイオン風発生装置301の要部を模式的に示す斜視図である。なお、イオン風発生装置301のイオン風発生体303は、第2の実施形態と同様に、第3電極311Cを覆う誘電部119を有するが、図3では図示を省略する。
図4は、本発明の第4の実施形態に係るイオン風発生装置301の要部を模式的に示す斜視図である。なお、イオン風発生装置301のイオン風発生体303は、第2の実施形態と同様に、第3電極311Cを覆う誘電部119を有するが、図3では図示を省略する。
イオン風発生体303において、第3電極311Cは、第3の実施形態の第3電極211Cと同様に、第1電極11Aとのx方向における距離がy方向の位置によって異なっている。より具体的には、例えば、第3の実施形態と同様に、第3電極311Cは、y方向の中央において上流側の縁部が上流側へ突出する形状となっており、第1電極11Aと第3電極311Cとの距離は、y方向の中央側ほど短くなっている。
従って、本実施形態においても、第3の実施形態と同様に、y方向の中央側においてイオン風が強くなり、全体として中央側に集約されるような風向が実現される。
さらに、イオン風発生体303においては、第2電極対309Bは、適宜な風向を実現する形状とされている。例えば、第2電極対309Bは、上述した第1電極11Aと第3電極311Cとの距離のy方向の位置に応じた相違により第1電極対9Aのイオン風に付与される風向の強弱と同様の強弱を第1電極対9Aのイオン風に付与することが可能な形状に形成されている。
より具体的には、例えば、第3電極311C及び第4電極311Dは、y方向の中央側ほど上流側に突出する形状(V字又はU字)に形成されている。これにより、第2電極対309Bにおいては、矢印y301に示すように、y方向の中央側に集約されるようなイオン風が誘起される。その結果、イオン風の集約が一層なされる。
また、イオン風発生装置301の駆動部305は、第3の実施形態と同様に、電源装置15と第3電極311Cとを接続したまま、電源装置15と第4電極311Dとを接続及び遮断可能なスイッチ部323を有している。
ただし、スイッチ部323は、電源装置15と第3電極311Cとの間にもスイッチ225を有しており、第1電極11A及び第3電極311Cによるイオン風の増速も実行及び停止可能となっている。
<第5の実施形態>
図5は本発明の第5の実施形態に係るイオン風発生装置401の要部を模式的に示す断面図(図1(b)に相当する図)である。
図5は本発明の第5の実施形態に係るイオン風発生装置401の要部を模式的に示す断面図(図1(b)に相当する図)である。
イオン風発生装置401のイオン風発生体403は、図1の符号を参照して端的に言うと、第1の実施形態のイオン風発生体3において、第2主面7b側に誘電体7及び第1電極11A及び第3電極11Cを追加した構成となっている。
従って、イオン風発生体403の誘電体407においては、矢印y1及びy2により示すように、両主面において、互いに同一方向のイオン風が発生する。従って、効率的に風速の大きいイオン風を発生させることができる。
<第6の実施形態>
図6は本発明の第6の実施形態に係るイオン風発生装置501の要部を模式的に示す斜視図である。
図6は本発明の第6の実施形態に係るイオン風発生装置501の要部を模式的に示す斜視図である。
イオン風発生装置501のイオン風発生体503は、円柱状の誘電体507と、矢印y501で示すイオン風を誘起する第1電極対509Aと、矢印y502で示すイオン風を誘起する第2電極対509Bとを有している。
第1電極対509A(509B)は、誘電体507の外周に配置された環状の第1電極511A(511C)と、誘電体507の中心に配置された軸状の第2電極511B(511D)とを有している。第1電極511A(511C)と第2電極511B(511D)との間に電極が印加されると、矢印y501(y502)で示すように、誘電体507の全周に亘って、誘電体507の外周面507aに沿って誘電体507の軸方向へ流れるイオン風が誘起される。
イオン風発生装置501においても、第1の実施形態と同様に、第2電極511Bと第3電極511Cとが等電位とされている。従って、第1の実施形態と同様に、第1電極対509Aと第2電極対509Bとの間におけるイオン風(逆風)の発生が抑制される。
<第7の実施形態>
図7は本発明の第7の実施形態に係るイオン風発生装置601の要部を模式的に示す斜視図である。
図7は本発明の第7の実施形態に係るイオン風発生装置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のイオン風発生体603は、円筒状の誘電体607と、矢印y601で示すイオン風を誘起する第1電極対609Aと、矢印y602で示すイオン風を誘起する第2電極対609Bとを有している。
第1電極対609A(609B)は、誘電体607の内周面607aに配置された環状の第1電極611A(611C)と、誘電体607の外周面607bに配置された環状の第2電極611B(611D)とを有している。第1電極611A(611C)と第2電極611B(611D)との間に電極が印加されると、矢印y601(y602)で示すように、誘電体607の全内周に亘って、誘電体607の内周面607aに沿って誘電体607の軸方向へ流れるイオン風が誘起される。
イオン風発生装置601においても、第1の実施形態と同様に、第2電極611Bと第3電極611Cとが等電位とされている。従って、第1の実施形態と同様に、第1電極対609Aと第2電極対609Bとの間におけるイオン風(逆風)の発生が抑制される。
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。
第2電極11Bおよび第4電極11Dは、誘電体3の内部に設けられていてもよい。第2(4)電極11B(11D)が誘電体3の内部に設けられている場合には、誘電体2の第2主面7bのうち第2(4)電極11B(11D)に対応する部分においてはイオン風が発生しない。
本発明のイオン風発生装置及びイオン風発生体は、種々の分野において利用可能である。例えば、本発明は、翼における境界層の剥離抑制に利用されてもよいし、微小空間における流れの形成(例えば小型電子機器の冷却風の形成)に利用されてもよい。
上述した複数の実施形態は、適宜に組み合わされてよい。例えば、第2〜第4の実施形態(図2〜図4)のように、第1電極11A等と第3電極11C等との放電の利用及び誘電部119の形成は、他の実施形態において行われてもよい。また、例えば、第2の実施形態(図2)において示した誘電体に設けられる(より具体的には埋設される)接続線121は、他の実施形態に設けられてもよい。また、例えば、第2の実施形態において示した第2電極と第3電極との直列的な接続は、他の実施形態において行われてもよい。また、例えば、第3若しくは第4の実施形態において示した第1電極11A等と第3電極211C等との距離をy方向の位置に応じて異ならせる構成は、他の実施形態に適用されてもよい。また、例えば、第3若しくは第4の実施形態(図3、図4)において示したスイッチ部223若しくは323は、第1電極11A等と第3電極11C等との放電の利用の有無に関わらず、他の実施形態において設けられてもよい。第5の実施形態(図5)において示した両主面において同一方向のイオン風を発生させる構成は、第1〜第4の実施形態(図1〜図4)に適用されてもよい。同様に、第7の実施形態(図7)において、イオン風発生体603の更に外周に筒状の誘電体、第1電極及び第3電極を積層することにより、内周面と外周面とで同一方向のイオン風を発生させてもよい。
誘電体の形状は、平板状、円柱状、円筒状に限定されない。例えば、誘電体は、翼状のものであってもよいし、湾曲した板状のものであってもよい。同様に、イオン風が発生する誘電体の所定面も適宜に設定されてよい。
また、誘電体は、セラミックグリーンシートを焼成したものに限定されない。例えば、誘電体は、電極となる金属を配置した金型内に誘電体となる材料が充填され、成形されたものであってもよい。また、例えば、誘電体は、セラミックの溶射により絶縁層が積層されたものでもよいし、未硬化の熱硬化性樹脂が積層されて加熱・加圧されたものでもよい。また、誘電体は、第1電極と第2電極とを隔てていればよく、これらの電極を固定するための基体として機能しなくてもよい。
電極対の数は、2つに限定されない。3つ以上の電極対がイオン風の流れ方向において配列されていてもよい。この場合において、全ての電極対間に本発明が適用されてもよいし、いずれかの電極対間に本発明が適用されてもよい。
また、第1電極対と第2電極対とでイオン風の流れ方向に直交する方向(y方向)における長さ及び数が互いに異なっていてもよい。例えば、一つの第1電極対に対して、第2電極対がy方向に複数配置され(実施形態の第2電極対がy方向において複数に分割され)、それぞれの第2電極対に対して個別に電圧を印加可能であってもよい。この場合、第2電極対によりy方向においてイオン風に強弱を付与することなどができる。
電極の形状は、平板状、環状、軸状に限定されず、種々の形状とされてよい。また、電極形状が、平板状、若しくは、円筒状のように平面に展開可能である場合において、その平面形状は、矩形等に限定されない。例えば、電極の平面形状は、円形、三角形、若しくは台形であってもよいし、上流側縁部若しくは下流側縁部がジグザグに延びるような複雑な形状であってもよい。
第3及び第4の実施形態(図3及び図4)においては、第2電極対(209B等)についてのみ、種々の形状を例示したが、第1電極対(9等)の形状が種々の形状とされてもよい。換言すれば、第1電極対の生成するイオン風も、第2電極対と同様に、一様風に限定されない。また、第1電極(11A等)の形状に起因して、第1電極と第3電極との距離のy方向の位置に応じた相違が生じ、風速の強弱等が付与されてもよい。
また、第3及び第4の実施形態においては、集約されるようなイオン風が実現される場合を例示した。しかし、これ以外の種々の強弱及び/又は風向を有するイオン風が実現されてよい。例えば、流れ方向に直交する方向(y方向)の外側において第1電極(11A等)と第3電極(11B等)との距離が短くなることなどにより、発散されるようなイオン風が実現されてもよいし、y方向の一方側において第1電極と第3電極との距離が短くなり、傾斜方向へ流れるイオン風が実現されてもよい。
第2電極(若しくは第4電極)が、第1電極(若しくは第3電極)の下流側縁部から下流側へ延びるほどイオン風は強くなるから、第2電極(若しくは第4電極)をy方向の一部のみにおいて下流側へ長くし、y方向においてイオン風の強弱をつけてもよい。この場合において、第3及び第4の実施形態において説明した、第3電極の形状によるイオン風の強弱との相乗効果が得られるように、第2電極(若しくは第4電極)の形状が設定されてもよい。
第2の実施形態(図2)において示した誘電部(119)は、第1電極(11A等)と第3電極(11C等)との間の放電の利用の有無に関わらず設けられてよいし、第1〜第4電極のいずれに設けられてもよい。また、第1電極と第3電極との間で誘電体バリア放電を行う目的で、第1電極と第3電極とを誘電部により隔てる場合において、第1電極が誘電部に覆われてもよいし、第1電極と第3電極との双方が誘電部に覆われてもよい。
また、誘電部は、電極をコーティングすることにより設けられるものに限定されない。例えば、電極が誘電体に埋設されることにより、誘電体の、電極と主面との間の部分により誘電部が構成されてもよい。
電極は、誘電体の表面に積層若しくは誘電体に埋設されるのではなく、誘電体に形成された凹部に嵌合するように配置されてもよい。この場合、電極が誘電体の表面に積層される場合に比較して、誘電体の表面の凹凸が縮小若しくは無くされ、イオン風の抵抗が低減される。
第1電極(11A等)と第4電極(11D等)とは、等電位にされる必要はない。例えば、第1電極(11A等)及び第4電極(11D等)は、互いに異なる高さの電位が付与されたり、互いに異なる周波数で変動する電位が付与されたりしてもよい。
第2電極(11B等)と第3電極(11C等)との距離は適宜に設定されてよい。例えば、第2電極の下流側縁部と、第3電極の上流側縁部とは重複していてもよい。なお、各電極対(9)におけるイオン風の誘起を主とする観点からは、第2電極と第3電極とは、第2の実施形態(図2)における第2電極と第3電極との距離(第1電極と第2電極との絶縁破壊電界強度と第1電極と第3電極との絶縁破壊電界強度とが同等になる距離)よりも、離れていることが好ましい。
1…イオン風発生装置、3…イオン風発生体、9A…第1電極対、9B…第2電極対、11A…第1電極、11B…第2電極、11C…第3電極、11D…第4電極。
Claims (8)
- 第1主面及び第2主面を有する誘電体と、
前記誘電体の前記第1主面に設けられた第1電極と、
前記誘電体の内部または前記第2主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第1電極よりも所定方向にずれて配置されている第2電極と、
前記誘電体の前記第1主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第2電極よりも前記所定方向にずれて配置されている第3電極と、
前記誘電体の内部または前記第2主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第3電極よりも前記所定方向にずれて配置されている第4電極と、
前記第2電極と前記第3電極とを電気的に接続する接続部と、
を有するイオン風発生体。 - 前記接続部は前記誘電体内に設けられており、前記接続部は、前記第1電極と前記第2電極との間の距離よりも長い距離で前記第1電極と隔てられているとともに、前記第3電極と前記第4電極との間の距離よりも長い距離で前記第4電極と隔てられている
請求項1に記載のイオン風発生体。 - 第1電極と第3電極とを隔てる誘電部を更に有する
請求項1又は2に記載のイオン風発生体。 - 前記第1電極と前記第2電極との間の絶縁破壊電界強度と、前記第1電極と前記第3電極との間の絶縁破壊電界強度とが同等に設定されている
請求項1〜3のいずれか1項に記載のイオン風発生体。 - 第1電極と第3電極との前記所定方向の距離が前記所定方向に直交する位置によって異なっている
請求項1〜3のいずれか1項に記載のイオン風発生体。 - 第1主面及び第2主面を有する誘電体と、
前記誘電体の前記第1主面に設けられた第1電極と、
前記誘電体の内部または前記第2主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第1電極よりも所定方向にずれて配置されている第2電極と、
前記誘電体の前記第1主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第2電極よりも前記所定方向にずれて配置されている第3電極と、
前記誘電体の内部または前記第2主面に設けられており、平面透視において少なくとも一部が前記第3電極よりも前記所定方向にずれて配置されている第4電極と、
前記第2電極及び前記第3電極に等電位を付与しつつ前記第1電極と前記第2電極との間及び前記第3電極と前記第4電極との間に電圧を印加可能な電源と、
を有するイオン風発生装置。 - 前記第2電極及び前記第3電極は基準電位とされる
請求項6に記載のイオン風発生装置。 - 前記電源と前記第3電極とを接続したまま前記電源と前記第4電極とを接続及び切断可能なスイッチ部を更に有する
請求項7に記載のイオン風発生装置。
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