JP7181653B2 - プラズマアクチュエータ - Google Patents

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Description

本発明は、乗用車、高速列車、航空機等の移動体および流体機械等の高速回転体の流体制御技術に関し、特に、誘電体バリア放電によってジェット気流を誘起するプラズマアクチュエータに関する。
プラズマアクチュエータは，絶縁体の表面に一方の電極を配置し、絶縁体の裏面に他方の電極を配置して、両方の電極間に交流高電圧を印加することで誘電体バリア放電が発生し、表面の電極から裏面の電極の方向に、絶縁体の表面に沿って誘起流れを発生させることができる。
プラズマアクチュエータは，構造が単純で、軽量で薄型に形成できる等の利点があるため、乗用車、高速列車、航空機等の移動体、流体機械等の高速回転体、風力発電機の風車等への適用が検討されている。
印加電圧波形および電極配置により一方向性の強いイオン風を発生させるプラズマアクチュエータの実用化実験が行われている（例えば、非特許文献１参照。）。
Sato, S. et al., "Successively Accelerated Ionic Wind with Integrated Dielectric-Barrier-Discharge Plasma Actuator for Low Voltage Operation", Scientific Reports, (2019), 9:5813
本発明は、効率良く誘起流れの速度を高めることが可能なプラズマアクチュエータを提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、誘起流れを生成可能なプラズマアクチュエータであって、誘電体層と、上記誘電体層の表面に設けられた第１の電極と、上記誘電体層の裏面側に、上記第１の電極から一方向に設けられた第２の電極と、上記第１の電極と上記第２の電極との間に設けられ、上記誘電体層の表面に配置された表面導電体と上記誘電体層の裏面側に配置された裏面導電体とを有する浮遊導電体対であって、該表面導電体と該裏面導電体とは互いに電気的に接続され、上記第１の電極および第２の電極とは電気的に絶縁され、平面視において上記第１の電極から上記一方向に、該裏面導電体、該表面導電体の順に配置される、該浮遊導電体対と、上記第１の電極と上記第２の電極とに接続された電源と、を備え、上記電源によって上記第１の電極と上記第２の電極との間に高周波高電圧を印加することで、上記第１の電極と上記裏面導電体との間の表面と、上記表面導電体と上記第２の電極との間の表面に誘電体バリア放電を生成して、上記第１の電極から上記一方向に上記誘電体層の表面に沿って上記誘起流れを発生可能な、上記プラズマアクチュエータが提供される。
上記態様によれば、第１の電極と第２の電極との間に、電気的に互いに接続された表面導電体と裏面導電体とを有する浮遊導電体対を設けたことで、電源により第１の電極と第２の電極との間に高周波高電圧を印加すると、第１の電極と裏面導電体との間の表面および表面導電体と第２の電極との間の表面の２か所において誘電体バリア放電（ＤＢＤ）が生成される。第１の電極から裏面導電体への方向と表面導電体から第２の電極への方向が同一方向であるので、第１の電極と裏面導電体との間の表面で生成されたＤＢＤにより発生した誘起流れが、表面導電体と第２の電極との間の表面において発生したＤＢＤにより加速される。これにより、上記態様のプラズマアクチュエータは、効率良く誘起流れの速度を高めることができる。
本発明の他の態様によれば、誘起流れを生成可能なプラズマアクチュエータであって、誘電体層と、上記誘電体層の表面に設けられた第１および第３の電極と、上記誘電体層の裏面側に設けられた第２および第４の電極であって、平面視において上記第１の電極から一方向に上記第２の電極、上記第３の電極および上記第４の電極の順に配置される、上記第２および第４の電極と、上記第１の電極と上記第２の電極との間に設けられ、上記誘電体層の表面に配置された第１の表面導電体と上記誘電体層の裏面側に配置された第１の裏面導電体とを有する第１の浮遊導電体対であって、平面視において上記第１の電極から上記一方向に、上記第１の裏面導電体、上記第１の表面導電体の順に配置され、上記第１の表面導電体と上記第１の裏面導電体とは互いに電気的に接続され、上記第１の電極および第２の電極とは電気的に絶縁される、上記第１の浮遊導電体対と、上記第３の電極と上記第４の電極との間に設けられ、上記誘電体層の表面に配置された第２の表面導電体と上記誘電体層の裏面側に配置された第２の裏面導電体とを有する第２の浮遊導電体対であって、平面視において上記第３の電極から上記一方向に、上記第２の裏面導電体、上記第２の表面導電体の順に配置され、上記第２の表面導電体と上記第２の裏面導電体とは互いに電気的に接続され、上記第３の電極および第４の電極とは電気的に絶縁される、上記第２の浮遊導電体対と、上記第１の電極、上記第２の電極、上記第３の電極および上記第４の電極に接続された電源と、を備え、上記電源によって上記第１の電極と上記第２の電極との間、および上記第３の電極と上記第４の電極との間に高周波高電圧を印加することにより、上記第１の電極と上記第１の裏面導電体との間、上記第１の表面導電体と上記第２の電極との間、上記第３の電極と上記第２の裏面導電体との間および上記第２の表面導電体と上記第４の電極との間の誘電体層の各表面に誘電体バリア放電を生成して、上記第１の電極から上記一方向に上記誘電体層の表面に沿って上記誘起流れを発生可能な、上記プラズマアクチュエータが提供される。
上記態様によれば、第１の電極と第２の電極との間、および第３の電極と第４の電極との間に、それぞれ第１の浮遊導電体対および第２の浮遊導電体対を設けたことで、電源により第１の電極と第２の電極との間および第３の電極と第４の電極との間に高周波高電圧を印加すると、第１の電極と第１の裏面導電体との間の誘電体層の表面、第１の表面導電体と第２の電極との間の誘電体層の表面、第３の電極と第２の裏面導電体との間の誘電体層の表面および第２の表面導電体と第４の電極との間の誘電体層の表面の４か所において誘電体バリア放電（ＤＢＤ）が生成される。第１の電極から第１の裏面導電体への方向、第１の表面導電体から第２の電極への方向、第３の電極から第２の裏面導電体への方向および第２の表面導電体から第４の電極への方向がすべて同一方向になっているので、第１の電極と第１の裏面導電体との間の誘電体層の表面で生成されたＤＢＤにより発生した誘起流れが、上記の他の３箇所で発生したＤＢＤにより加速される。これにより、上記態様のプラズマアクチュエータは、効率良く誘起流れの速度を高めることができる。
本発明の第１の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマアクチュエータの動作の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマアクチュエータの変形例の概略構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプラズマアクチュエータの他の変形例の概略構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るプラズマアクチュエータの変形例の概略構成を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す断面図である。 実施例１のプラズマアクチュエータの誘起流れの速度分布図である。 比較例のプラズマアクチュエータの誘起流れの速度分布図である。 実施例１および比較例のプラズマアクチュエータの誘起流れの最大速度と消費電力の関係を示す図である。 実施例２のプラズマアクチュエータの誘起流れの速度分布図である。
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。なお、図面間において共通する要素については同じ符号を付し、その要素の詳細な説明の繰り返しを省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す断面図であり、図２は、平面図である。図１および図２を参照するに、プラズマアクチュエータ１０は、対象物、例えば車両の筐体ＣＳの表面に装着される。プラズマアクチュエータ１０は、誘電体層１１と、誘電体層１１の表面に設けた表面電極１２と、誘電体層１１の裏面側に、表面電極１２から表面に沿った誘起流れを生成する方向に設けられた裏面電極１３と、表面電極１２と裏面電極１３との間に設けられた浮遊導電体対１４と、裏面電極１３に配線１８を介して出力部１９ａが接続された高電圧高周波電源１９とを有し、表面電極１２は配線１６を介して接地されている。
浮遊導電体対１４は、誘電体層１１の表面に配置された表面導電体１４ａと誘電体層１１の裏面側に配置された裏面導電体１４ｂと、表面導電体１４ａと裏面導電体１４ｂとを電気的に接続する配線部１４ｃとを有する。表面導電体１４ａおよび裏面導電体１４ｂは、誘電体層１１および封止層１５により表面電極１２および裏面電極１３とは電気的に絶縁され、配線部１４ｃ、例えばスルーホールによって電気的に接続され同電位になる。浮遊導電体対１４、つまり表面導電体１４ａおよび裏面導電体１４ｂは電気的に浮いた状態である。
プラズマアクチュエータ１０は、平面視において、誘起流れを発生させる方向（図１および図２に示すＸ方向）に、表面電極１２、裏面導電体１４ｂ、表面導電体１４ａおよび裏面電極１３の順に配置される。表面電極１２、裏面電極１３、裏面導電体１４ｂおよび表面導電体１４ａは、誘起流れを生成する範囲に応じて、筐体ＣＳの表面に沿って、例えば、図２に示すように、Ｘ方向とは直角をなすＹ方向に延在する。
表面導電体１４ａと表面電極１２との間隙、すなわち、表面導電体１４ａの後端部と表面電極１２との先端部との間隙が、裏面導電体１４ｂと表面電極１２との間隙、すなわち、裏面導電体１４ｂの後端部と表面電極１２との先端部との間隙よりも大きい方が図３で説明する電荷分布が良好な点で、好ましい。
表面導電体１４ａの幅は、表面電極１２の幅と同じかそれよりも短い方が誘起流れを円滑に加速できる点で好ましい。幅はＸ方向の長さを示す。
高電圧高周波電源１９は、高周波あるいはパルス状の高電圧信号を供給可能な電源であれば特に限定されない。この高電圧信号は、高周波あるいはパルス状であり、周波数が、電源の装置コストを考慮した実用的な観点から、０．０５ｋＨｚ～１０００ｋＨｚに設定されることが好ましく、電圧が０．１ｋＶ～１００ｋＶに設定されることが好ましい。
表面電極１２、裏面電極１３、裏面導電体１４ｂおよび表面導電体１４ａは、その形態は特に限定されない。表面電極１２および表面導電体１４ａは、誘電体層１１にフラッシュマウント化され、その表面が露出するように配置されることが、誘電体層の表面に円滑な誘起流れを形成する点で好ましい。裏面電極１３および裏面導電体１４ｂは、誘電体層１１と封止層１５とに覆われることで、裏面側に、ＤＢＤ、スパークおよびコロナ放電の発生を防止する点で好ましい。なお、裏面電極１３および裏面導電体１４ｂは、誘電体層１１に埋め込まれるように形成してもよい。
プラズマアクチュエータ１０は、筐体の表面から突出しない方が好ましく、その観点から、表面電極１２、裏面電極１３、裏面導電体１４および表面導電体１５は、金属材料、例えば銅、アルミニウム、金、銀および導電性酸化物、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）で形成された薄板状または薄膜状であることが好ましい。誘電体層１１は、例えば、アクリル樹脂、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、アルミナセラミックス、サファイア（高純度アルミナセラミックス）、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂（例えばテフロン（登録商標））、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、パイレック（登録商標）スガラス、石英ガラス、ＰＥＥＫ、各種油脂などを用いることができる。封止層１５は、例えば、レジスト、シリコーンゴム、ポリイミド、ＰＴＦＥ樹脂（例えばテフロン（登録商標））などのコーティング・封止材料を用いることができる。封止層１５は、接着性剤を用いてもよく、これによってプラズマアクチュエータ１０を筐体ＣＳの表面に接着してもよい。また、封止層１５と筐体ＣＳの表面との間に接着層を設けてもよい。
プラズマアクチュエータ１０は、表面電極１２を接地して、裏面電極１３を高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに電気的に接続する。高電圧高周波電源１９は接地しているので、出力部１９ａから±Ｖp（Ｖpは交流電圧の片側振幅を表す。）の電圧の正弦波の高電圧信号を裏面電極１３に印加することで、例えば、表面電極１２と裏面導電体１４ｂとの間におおよそ±１／２Ｖpの電圧が印加され、それとともに、表面導電体１４ａと裏面電極１３との間におおよそ±１／２Ｖpの電圧が印加される。これにより、表面電極１２と、裏面導電体１４ｂとの間の誘電体層１１の表面と、表面導電体１４ａと裏面電極１３との間の誘電体層１１の表面に誘電体バリア放電（ＤＢＤ、（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ））が生成される。ＤＢＤにより誘起流れＩＦが発生する。なお、表面電極１２と裏面導電体１４ｂとの間の電圧および表面導電体１４ａと裏面電極１３との間の電圧は、表面電極１２、裏面導電体１４ｂ、表面導電体１４ａおよび裏面電極１３の平面視した場合の重なり具合や表面電極１２と裏面導電体１４ｂとの間および表面導電体１４ａと裏面電極１３との間の誘電体層１１の厚さに応じて異なるので、これらにより誘起流れＩＦの発生の制御を行ってもよい。
上記の説明では、プラズマアクチュエータ１０は、表面電極１２を接地し、裏面電極１３を高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに電気的に接続したが、逆に裏面電極１３を接地し、表面電極１２を高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに接続してもよい。この場合でも、同じ電圧印加条件において概ね同程度の誘起流れ速度が得られることが実験で示されている。
図３は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマアクチュエータの動作の説明図である。図３（ａ）は、裏面電極１３に＋Ｖpの電圧が印加された場合、図３（ｂ）は、裏面電極１３に－Ｖpの電圧が印加された場合の電荷の分布を示している。
図３（ａ）を参照するに、裏面電極１３に＋Ｖpの電圧が印加され、表面電極１２が接地されているので、裏面電極１３から表面電極１２へ方向の電界が発生する。表面電極１２と裏面電極１３との間にある浮遊導電体対１４は、例えばおおよそ＋１／２Ｖpの電位となる。これにより、裏面電極１３の後端部１３TR側（－Ｘ方向）に正電荷が移動し、表面導電体１４ａの先端部１４ａLDに負電荷が移動し、裏面導電体１４ｂの後端部１４ｂTR側（－Ｘ方向）に正電荷が移動し、表面電極１２の先端部１２LD側（Ｘ方向）に負電荷が移動する。このようにして生じた電位差により、表面電極１２の先端部１２LDの近傍に電界（大きさはおおよそ－ｄＶp／ｄｘとなる。）が形成される。作動流体（空気等）が部分的に絶縁破壊する程度の電界により、表面電極１２と裏面導電体１４ｂとの間の誘電体層１１の表面にＤＢＤが生成される。これと同様にして、表面導電体１４ａと裏面電極１３との間の誘電体層１１の表面にＤＢＤが生成される。ＤＢＤにより作動流体の一部がイオン化して荷電粒子が生成される。荷電粒子は電界によって発生する体積力により加速される。荷電粒子とイオン化されていない中性粒子との衝突が繰り返し行われ、その結果、巨視的な誘起流れＩＦが発生する。誘起流れＩＦの方向は、表面電極１２から裏面導電体１４ｂへの方向であり、表面導電体１４ａから裏面電極１３への方向である。両方のＤＢＤが同じ方向（Ｘ方向）の流れを誘起する。
他方、表面導電体１４ａと裏面導電体１４ｂは配線部１４ｃで接続されているので同電位となり、表面導電体１４ａと裏面導電体１４ｂと間ではＤＢＤは生成されない。つまり、表面導電体１４ａと裏面導電体１４ｂとによって表面導電体１４ａの後端部１４ａTRから－Ｘ方向にはＤＢＤが生成されない。そのため、表面導電体１４ａから裏面導電体１４ｂの方向への誘起流れは発生しない。これにより、従来問題となっていた複数の表面電極の存在による互いに衝突する誘起流れ、いわゆるクロストークの問題は、本実施形態のプラズマアクチュエータ１０により解決することができる（クロストークについては、例えば、H. Do et al., Applied Physics Letters, 2008, Vol. 92, 071504参照。）。
図３（ｂ）を参照するに、裏面電極１３に－Ｖpの電圧が印加され、表面電極１２が接地されているので、浮遊導電体対１４は、例えば－１／２Ｖpの電位となる。電荷の分布は、図３（ａ）と逆になる。ＤＢＤは、図３（ａ）と同様に、表面電極１２と裏面導電体１４ｂとの間の誘電体層１１の表面にＤＢＤが生成され、表面導電体１４ａと裏面電極１３との間の誘電体層１１の表面にＤＢＤが生成され、表面導電体１４ａと裏面導電体１４ｂと間ではＤＢＤは生成されない。ＤＢＤにより発生する誘起流れＩＦの方向は、表面電極１２から裏面導電体１４ｂへの方向であり、表面導電体１４ａから裏面電極１３への方向である。両方のＤＢＤが同じ方向（Ｘ方向）の流れを誘起する。
したがって、±Ｖpの電圧の高周波電圧が印加されることによって、プラズマアクチュエータ１０により、表面電極１２と裏面導電体１４ｂとの間の誘電体層１１の表面にＤＢＤが生成され、表面導電体１４ａと裏面電極１３との間の誘電体層１１の表面にＤＢＤが生成され、これらのＤＢＤによって発生する誘起流れは、表面電極１２から裏面電極１３の方向に発生する。
本実施形態によれば、表面電極１２と裏面電極１３との間に、電気的に互いに接続された表面導電体１４ａと裏面導電体１４ｂとを有する浮遊導電体対１４を設けたことで、高電圧高周波電源１９により表面電極１２と裏面電極１３との間に高周波高電圧を印加すると、表面電極１２と裏面導電体１４ｂとの間の表面および表面導電体１４ａと裏面電極１３との間の表面の２か所においてＤＢＤが生成される。表面電極１２から裏面導電体１４ｂへの方向と表面導電体１４ａから裏面電極１３への方向が同一方向であるので、表面電極１２と裏面導電体１４ｂとの間の表面で生成されたＤＢＤにより発生した誘起流れが、表面導電体１４ａと裏面電極１３との間の表面において生成されたＤＢＤにより発生した誘起流れによって加速される。これにより、プラズマアクチュエータ１０は、効率良く誘起流れの速度を高めることができる。
図４は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマアクチュエータの変形例の概略構成を示す断面図である。図４を参照するに、プラズマアクチュエータ５０は、誘電体層１１と、誘電体層１１の表面に設けた表面電極５２と、誘電体層１１の裏面に、表面電極１２から表面に沿った誘起流れを発生させる方向（Ｘ方向）に設けられた裏面電極１３と、表面電極５２と裏面電極１３との間に設けられた浮遊導電体対５４と、表面電極５２と裏面電極１３とに配線１６，１８を介して接続された高電圧高周波電源１９とを有する。浮遊導電体対５４は、表面導電体５４ａと裏面導電体５４ｂと、表面導電体５４ａと裏面導電体５４ｂとを電気的に接続する配線部５４ｃとを有する。プラズマアクチュエータ５０は、図１に示したプラズマアクチュエータ１０の変形例である。表面電極５２および表面導電体５４ａは、Ｘ方向に沿った断面がそれぞれ先端部５２LD、５４ａLDに向かって次第に狭く形成される。これにより、表面電極の先端部５２LDおよび表面導電体の先端部５４ａLDの電荷密度が増加し、その表面の電界強度が増加するので、プラズマアクチュエータ５０は、より低い電圧でもＤＢＤが生成し易くなり、印加する電圧を抑制できる。
なお、プラズマアクチュエータ５０は、裏面電極１３を接地し、表面電極５２を高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに接続してもよい。この場合でも、同じ電圧印加条件において概ね同程度の誘起流れ速度が得られることが実験で示されている。
図５は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマアクチュエータの他の変形例の概略構成を示す断面図である。図５を参照するに、プラズマアクチュエータ１００は、誘電体層１１と、誘電体層１１の表面に設けた表面電極１２と、誘電体層１１の裏面に、表面電極１２から表面に沿った誘起流れを生成する方向（Ｘ方向）に設けられた裏面電極１３と、表面電極１２と裏面電極１３との間に設けられた２つの浮遊導電体対１４、１１４と、裏面電極１３に配線１８を介して出力部１９ａが接続された高電圧高周波電源１９とを有し、表面電極１２は配線１６を介して接地されている。プラズマアクチュエータ１００は、図１および２に示したプラズマアクチュエータ１０の変形例であり、浮遊導電体対１４と裏面電極１３との間に浮遊導電体対１１４をさらに設けたものである。プラズマアクチュエータ１１０は、プラズマアクチュエータ１０と同様の構成については説明を省略する。
浮遊導電体対１１４は、浮遊導電体対１４と同様の構成を有する。浮遊導電体対１１４は、誘電体層１１の表面に配置された表面導電体１１４ａと誘電体層１１の裏面側に配置された裏面導電体１１４ｂと、表面導電体１１４ａと裏面導電体１１４ｂとを電気的に接続する配線部１１４ｃとを有する。表面導電体１１４ａおよび裏面導電体１１４ｂは、誘電体層１１および封止層１５により表面電極１２および裏面電極１３とは電気的に絶縁され、配線部１１４ｃ、例えばスルーホールによって電気的に接続され同電位になる。浮遊導電体対１１４は電気的に浮いた状態である。
プラズマアクチュエータ１００は、表面電極１２を配線１６を介して接地して、裏面電極１３を高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに電気的に接続する。高電圧高周波電源１９は接地しているので、出力部１９ａから±Ｖpの電圧の正弦波の高電圧信号を裏面電極１３に印加することで、例えば、表面電極１２と、裏面導電体１４ｂとの間におおよそ±１／３Ｖpの電圧が印加され、表面導電体１４ａと裏面導電体１１４ｂとの間におおよそ±１／３Ｖpの電圧が印加され、表面導電体１１４ａと裏面電極１３との間におおよそ±１／３Ｖpの電圧が印加される。これにより、表面電極１２と裏面導電体１４ｂとの間の誘電体層１１の表面と、表面導電体１４ａと裏面導電体１１４ｂとの間の誘電体層１１の表面と、表面導電体１１４ａと裏面電極１３との間の誘電体層１１の表面にＤＢＤが生成される。表面電極１２と裏面導電体１４ｂとの間の誘電体層１１の表面で生成されたＤＢＤにより発生した誘起流れＩＦは、Ｘ方向に沿った他の２つのＤＢＤにより発生した誘起流れによってＸ方向の誘起流れＩＦが加速される。これにより、プラズマアクチュエータ１００は、効率良く誘起流れＩＦの速度を高めることができる。
なお、プラズマアクチュエータ１００は、浮遊導電体対１４および浮遊導電体対１１４を含むが、浮遊導電体対をさらに設けてもよい。これにより、ＤＢＤの生成箇所を増やして、誘起流れＩＦの速度をさらに高めることができる。
プラズマアクチュエータ１００は、裏面電極１３を接地し、表面電極１２を高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに接続してもよい。この場合でも、同じ電圧印加条件において概ね同程度の誘起流れ速度が得られることが実験で示されている。
図６は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す断面図である。図６を参照するに、プラズマアクチュエータ２００は、図１に示したプラズマアクチュエータ１０を２つ組み合わせた構成を有し、高電圧高周波電源１９の出力部１９ａが近接する２つの電極（裏面電極１３および表面電極２１２）に電気的に接続された構成を有する。プラズマアクチュエータ２００は、誘電体層１１と、誘電体層１１の表面に設けられた表面電極１２および表面電極２１２と、誘電体層１１の裏面側に設けられた裏面電極１３および裏面電極２１３とを含み、平面視において表面電極１２から誘起流れを発生させる方向（Ｘ方向）に裏面電極１３、表面電極２１２および裏面電極２１３の順に配置される。
プラズマアクチュエータ２００は、表面電極１２と裏面電極１３との間に浮遊導電体対１４と、表面電極２１２と裏面電極２１３との間に浮遊導電体対２１４とを含む。浮遊導電体対２１４は、浮遊導電体対１４と同様の構成を有する。浮遊導電体対２１４は、誘電体層１１の表面に配置された表面導電体２１４ａと誘電体層１１の裏面側に配置された裏面導電体２１４ｂと、表面導電体２１４ａと裏面導電体２１４ｂとを電気的に接続する配線部２１４ｃとを有する。表面導電体２１４ａおよび裏面導電体２１４ｂは、誘電体層１１および封止層１５により表面電極２１２および裏面電極２１３とは電気的に絶縁され、配線部２１４ｃ、例えばスルーホールによって電気的に接続され同電位になる。浮遊導電体対２１４は電気的に浮いた状態である。
裏面電極１３は、高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに配線１８を介して電気的に接続される。表面電極２１２は、配線部２１８、裏面電極１３および配線１８を介して高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに電気的に接続される。表面電極１２は配線１６を介して接地され、裏面電極２１３は配線２１６を介して接地される。
プラズマアクチュエータ２００は、高電圧高周波電源１９の出力部１９ａから高周波高電圧を裏面電極１３および表面電極２１２に印加することで、表面電極１２と裏面導電体１４ｂとの間の誘電体層１１の表面と、表面導電体１４ａと裏面電極１３との間の誘電体層１１の表面と、表面電極２１２と裏面導電体２１４ｂとの間の誘電体層１１の表面と、表面導電体２１４ａと裏面電極１３との間の誘電体層１１の表面にＤＢＤが生成され、ＤＢＤにより誘起流れＩＦが発生する。第１の実施形態で説明したように、各々のＤＢＤにより全て同じ方向に誘起流れＩＦが発生するので、誘起流れＩＦは加速され、プラズマアクチュエータ２００は、効率良く誘起流れの速度を高めることができる。
なお、プラズマアクチュエータ２００は、浮遊導電体対１４および浮遊導電体対２１４はそれぞれ１対を含むが、それぞれ複数の浮遊導電体対をさらに設けてもよい。これにより、ＤＢＤの生成箇所を増やして、誘起流れＩＦの速度をさらに高めることができる。
プラズマアクチュエータ２００は、裏面電極１３を接地し、表面電極１２および裏面電極２１３を高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに接続してもよい。この場合でも、同じ電圧印加条件において概ね同程度の誘起流れ速度が得られることが実験で示されている。
図７は、本発明の第３の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す断面図であり、図８は平面図である。図７および図８を参照するに、プラズマアクチュエータ３００は、誘電体層１１と、誘電体層１１の表面に設けられた表面電極１２と、表面電極１２から表面に沿った誘起流れを生成する方向（Ｘ方向）に誘電体層１１の裏面側に設けられた裏面電極１３と、表面電極１２と裏面電極１３との間に設けられた浮遊導電体対３１４と、裏面電極１３に配線１８を介して出力部１９ａが接続された高電圧高周波電源１９とを有し、表面電極１２は配線１６を介して接地されている。表面電極１２、裏面電極１３および浮遊導電体対３１４はＹ方向に延在する。プラズマアクチュエータ３００は、図１に示した第１の実施形態のプラズマアクチュエータ１０の変形例であり、浮遊導電体対３１４が異なっている以外は同様に構成されている。
浮遊導電体対３１４は、表面導電体８１と、誘電体材料の被覆部材８２に覆われた導電線８３からなる被覆導線８４を複数配列し帯状に形成してそれぞれの導電線８３の一端を互いに電気的に接続した被覆導線帯８５と、表面導電体８１と被覆導線帯８５の導電線８３とを電気的に接続する配線部８６からなる。被覆導線帯８５は、導電線８３が誘電体材料の被覆部材８２に覆われているのでその表面が電気的に絶縁されている。被覆導線帯８５は、図７および図８に示すように、誘電体層１１にフラッシュマウント化されてもよく、誘電体層１１の表面に配置してもよく、誘電体層１１の表面にＹ方向に延在する凹部を形成し、凹部内に配置してもよい。
被覆部材８２は、特に限定されないが、ＰＴＦＥ樹脂（例えばテフロン（登録商標））、シリコーン樹脂等の可撓性を有する材料を用いることが、３次元形状の筐体の表面に設置しやすい点で、好ましい。導電線８３は、銅、金、銀、タングステン、チタン、ステンレススチール（ＳＵＳ）、ニッケル等の金属材料を用いることができる。なお、導電線８３は、図７に示したように断面形状が円形でもよく楕円形でもよく、薄帯状で断面形状が長方形でもよい。薄帯状の場合は、導電性酸化物、例えばＩＴＯを用いることができる。
浮遊導電体対３１４は、表面導電体８１と被覆導線帯８５の導電線８３とが配線部８６によって電気的に接続され同電位になる。浮遊導電体対３１４は電気的に浮いた状態である。
プラズマアクチュエータ３００は、第１の実施形態の図１および図２に示したプラズマアクチュエータ１０における裏面導電体１４を被覆導線帯８５に置換した構成を有する。したがって、プラズマアクチュエータ３００は、プラズマアクチュエータ１０と同様の作用および効果を有し、その詳細な説明を省略する。さらに、プラズマアクチュエータ３００は、被覆導線帯８５を用いることで、裏面導電体を用いた場合のような電気的に絶縁する手間を省略でき、外部あるいは筐体の導電部材との短絡を回避することができる。
プラズマアクチュエータ３００は、裏面電極１３を接地し、表面電極１２および裏面電極２１３を高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに接続してもよい。この場合でも、同じ電圧印加条件において概ね同程度の誘起流れ速度が得られることが実験で示されている。
図９は、本発明の第４の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す断面図である。図９を参照するに、プラズマアクチュエータ３５０は、誘電体層１１と、誘電体層１１の表面に設けられた表面電極１２と、表面電極１２から表面に沿った誘起流れを生成する方向（Ｘ方向）に誘電体層１１の裏面側に設けられた裏面電極としての被覆導線帯３５３と、表面電極１２と被覆導線帯３５３との間に設けられた浮遊導電体対１４と、被覆導線帯３５３に配線１８を介して出力部１９ａが接続された高電圧高周波電源１９とを有し、表面電極１２は配線１６を介して接地されている。表面電極１２、被覆導線帯３５３および浮遊導電体対１４はＹ方向に延在する。プラズマアクチュエータ３５０は、図１に示した第１の実施形態のプラズマアクチュエータ１０の変形例であり、裏面電極が、被覆導線帯３５３となっている以外は同様に構成されている。
被覆導線帯３５３は、誘電体材料の被覆部材８２に覆われた導電線８３からなる被覆導線８４を複数配列し帯状に形成してそれぞれの導電線８３の一端を互いに電気的に接続したものである。被覆導線帯３５３は、導電線８３が誘電体材料の被覆部材８２に覆われているのでその表面が電気的に絶縁されている。被覆導線帯３５３は、誘電体層１１にフラッシュマウント化されてもよく、誘電体層１１の表面に配置してもよく、誘電体層１１の表面にＹ方向に延在する凹部を形成し、凹部内に配置してもよい。
被覆導線帯３５３は、被覆導線帯８５の導電線８３に高電圧高周波電源１９の出力部１９ａが接続されているので、表面電極１２との間に高周波高電圧が印加される。プラズマアクチュエータ３５０は、第１の実施形態の図１および図２に示したプラズマアクチュエータ１０における裏面電極１３を被覆導線帯８５に置換した構成を有する。したがって、プラズマアクチュエータ３５０は、プラズマアクチュエータ１０と同様の作用および効果を有し、その詳細な説明を省略する。さらに、プラズマアクチュエータ３５０は、被覆導線帯３５３を用いることで、裏面導電体を用いた場合のような電気的に絶縁する手間を省略でき、外部あるいは筐体の導電部材との短絡を回避することができる。
なお、プラズマアクチュエータ３５０は、図７に示したプラズマアクチュエータ３００のように、浮遊導電体対１４の裏面導電体に被覆導線帯８５を用いてもよい。これにより、裏面導電体および裏面電極の電気的な絶縁のための封止層１５を用いなくてもよく、プラズマアクチュエータの筐体ＣＳへの取り付けが容易になる。
プラズマアクチュエータ３５０は、被覆導線帯３５３の導電線８３を接地し、表面電極１２を高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに接続してもよい。この場合でも、同じ電圧印加条件において概ね同程度の誘起流れ速度が得られることが実験で示されている。
図１０は、本発明の第４の実施形態に係るプラズマアクチュエータの変形例の概略構成を示す断面図である。図１０を参照するに、プラズマアクチュエータ４００は、誘電体層１１と、誘電体層１１の表面に設けられた表面電極１２と、表面電極１２から表面に沿った誘起流れを生成する方向（Ｘ方向）に誘電体層１１の裏面側に設けられた裏面電極としての被覆導線帯３５３と、表面電極１２と被覆導線帯３５３との間に設けられた浮遊導電体対１４および１１４と、被覆導線帯３５３に配線１８を介して出力部１９ａが接続された高電圧高周波電源１９とを有し、表面電極１２は配線１６を介して接地されている。表面電極１２、被覆導線帯３５３および浮遊導電体対１４、１１４はＹ方向に延在する。プラズマアクチュエータ４００は、図９に示した第４の実施形態のプラズマアクチュエータ３５０の変形例であり、浮遊導電体対１１４が、浮遊導電体対１４と被覆導線帯３５３との間に追加された以外は同様に構成されている。また、プラズマアクチュエータ４００は、図５に示した第１の実施形態に係るプラズマアクチュエータの他の変形例のプラズマアクチュエータ１００の変形例であり、裏面電極１３を被覆導線帯３５３とした以外は同様に構成されている。したがって、プラズマアクチュエータ４００は、プラズマアクチュエータ１００と同様の作用および効果を有し、その詳細な説明を省略する。さらに、プラズマアクチュエータ４００は、被覆導線帯３５３を用いることで、裏面導電体を用いた場合のような電気的に絶縁する手間を省略でき、外部あるいは筐体の導電部材との短絡を回避することができる。
プラズマアクチュエータ４００は、被覆導線帯３５３の導電線８３を接地し、表面電極１２を高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに接続してもよい。この場合でも、同じ電圧印加条件において概ね同程度の誘起流れ速度が得られることが実験で示されている。
図１１は、本発明の第５の実施形態に係るプラズマアクチュエータの概略構成を示す断面図である。図１１を参照するに、プラズマアクチュエータ５００は、図９に示したプラズマアクチュエータ３５０を２つ組み合わせた構成を有し、高電圧高周波電源１９の出力部１９ａが近接する２つの電極（裏面電極としての被覆導線帯３５３および表面電極２１２）に電気的に接続された構成を有する。プラズマアクチュエータ５００は、誘電体層１１と、誘電体層１１の表面に設けられた表面電極１２および表面電極２１２と、誘電体層１１の裏面側に設けられた被覆導線帯３５３および裏面電極２１３とを含み、平面視において表面電極１２から誘起流れを発生させる方向（Ｘ方向）に裏面電極１３、表面電極２１２および裏面電極２１３の順に配置される。
プラズマアクチュエータ５００は、表面電極１２と被覆導線帯３５３との間に浮遊導電体対１４と、表面電極２１２と裏面電極２１３との間に浮遊導電体対２１４とを含む。浮遊導電体対１４および２１４の構成は、図６に示した第２の実施形態に係るプラズマアクチュエータ２００と同様である。
プラズマアクチュエータ５００は、図６に示した第２の実施形態に係るプラズマアクチュエータ２００の裏面電極１３を被覆導線帯３５３に置換した構成を有する。したがって、プラズマアクチュエータ５００は、プラズマアクチュエータ２００と同様の作用および効果を有し、その詳細な説明を省略する。さらに、プラズマアクチュエータ５００は、被覆導線帯３５３を用いることで、裏面電極を用いた場合のような電気的に絶縁する手間を省略でき、外部あるいは筐体の導電部材との短絡を回避することができる。
プラズマアクチュエータ５００は、被覆導線帯３５３の導電線８３を接地し、表面電極１２および裏面電極２１３を高電圧高周波電源１９の出力部１９ａに接続してもよい。この場合でも、同じ電圧印加条件において概ね同程度の誘起流れ速度が得られることが実験で示されている。
図１および図２に示した第１の実施形態に係るプラズマアクチュエータ１０を用いて誘起流れの流動特性を得た。実施例１として、誘電体層は厚さ０．４ｍｍのシリコーン樹脂板、表面電極、裏面電極、表面導電体および裏面導電体は、幅（Ｘ方向）がそれぞれ、６ｍｍ、９．５ｍｍ、６ｍｍ、９．５ｍｍ、長さ（Ｙ方向）が８０ｍｍ、厚さが１７μｍの銅箔を用いた。なお、表面電極および表面導電体はシリコーン樹脂板上に形成した。
比較例として、表面電極および裏面電極からなるプラズマアクチュエータを用いた。誘電体層は厚さ０．４ｍｍのシリコーン樹脂板、表面電極および裏面電極は、幅（Ｘ方向）がそれぞれ、５ｍｍ、１５ｍｍ、長さ（Ｙ方向）が１００ｍｍ、厚さが１７μｍの銅箔を用いた。なお、表面電極はシリコーン樹脂板上に形成した。
高電圧高周波電源は、松定プレシジョン社製モデルＨＡＰＳ－１０Ｂ４０を使用して印加電圧Ｖpを２．５ｋＶから９．０ｋＶ、周波数１０ｋＨｚの正弦波の電圧を実施例１および比較例の表面電極と裏面電極との間に印加した。
図１２は、実施例１のプラズマアクチュエータの誘起流れの速度分布図である。速度分布図の横軸は、プラズマアクチュエータの長さ方向（Ｘ方向）を示しており、速度分布図の下に、対応するプラズマアクチュエータの構成を示している。表面電極１２の先端部はＸ＝６．２ｍｍ、表面導電体１４ａの先端部はＸ＝２１．７ｍｍである。縦軸は高さ方向を示しており、誘電体層表面は２ｍｍの位置である。速度分布図は、誘起流れの方向を矢印の方向で示し、誘起流れの速度を矢印の長さおよび濃淡で示す。その濃淡と速度との関係を速度分布図の右に示す。誘起流れの速度分布は、粒子画像流速測定法（ＰＩＶ（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｍａｇｅ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ））により解析した。
図１２を参照するに、表面電極１２の先端部付近の誘電体層の表面付近からＸ方向の誘起流れが生じ、表面導電体１４ａの先端部付近から誘起流れの速度が増加していることが分かる。最大誘起流れ速度ｕmaxの評価位置は表面電極１２の先端部から２５ｍｍ（Ｘ＝３１．２ｍｍ）の位置であり、ｕmax（３００回平均値）は１．０６ｍ／ｓであった。このときの消費電力は４９．８Ｗ／ｍであった。
図１３は、比較例のプラズマアクチュエータの誘起流れの速度分布図である。速度分布図は図１２と同様に示している。表面電極１２の先端部はＸ＝７．２ｍｍである。誘電体層表面は高さ２ｍｍの位置である。
図１３を参照するに、表面電極の先端部付近の誘電体層の表面付近からＸ方向の誘起流れが生じ、先端部から１３ｍｍ（Ｘ＝２０ｍｍ）の位置ではほぼ誘起流れの速度が飽和していることが分かる。最大誘起流れ速度ｕmaxの評価位置は表面電極の先端部から２５ｍｍ（Ｘ＝３２．２ｍｍ）の位置であり、ｕmax（３００回平均値）は０．６２ｍ／ｓであった。このときの消費電力は４４．２Ｗ／ｍであった。
図１４は、実施例１および比較例のプラズマアクチュエータの誘起流れの最大速度ｕmaxと消費電力の関係を示す図である。種々の消費電力における誘起流れの速度分布図を測定し、図１２および図１３に示した評価位置における最大誘起流れ速度ｕmaxを得た。
図１４を参照するに、消費電力が８０Ｗ／ｍ以下では、明らかに実施例１が比較例よりも消費電力に対する誘起流れの速度が高まっていることが分かる。この範囲において、線形回帰式を求めて同じ消費電力で比較すると、実施例１が比較例よりも約１．５倍の速度になっていることが分かった。これにより、実施例１が比較例よりも高効率化されていることが分かる。
実施例２として、図６に示した第２の実施形態に係るプラズマアクチュエータ２００を用いて誘起流れの流動特性を得た。実施例２は、誘電体層、表面電極、裏面電極、表面導電体および裏面導電体の材料および大きさを実施例１と同様とした。表面電極および表面導電体はシリコーン樹脂板上に形成した。高電圧高周波電源は、ピー・エス・アイ社製、モデルＰＳＩ－ＰＧ１０９Ｒ５Ｍを使用して印加電圧Ｖｐを９．０ｋＶ、周波数９．６ｋＨｚの疑似矩形波の電圧を表面電極１２と裏面電極１３との間および表面電極２１２と裏面電極２１３との間に印加した。
図１５は、実施例２のプラズマアクチュエータの誘起流れの速度分布図である。速度分布図は、図１２および図１３と同様の仕様である。誘電体層表面は高さ方向２ｍｍの位置である。
図１５を参照するに、表面電極１２の先端部付近の誘電体層の表面付近からＸ方向の誘起流れが生じ、表面導電体１４ａ、表面電極２１２、表面導電体２１４ａのそれぞれの先端部付近から誘起流れの速度が増加していることが分かる。これにより、第２の実施形態に係るプラズマアクチュエータ２００の構成により、誘起流れを加速できることが分かった。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、各実施形態のプラズマアクチュエータを互いに組み合わせてもよい。
本発明のプラズマアクチュエータは、乗用車、高速列車、航空機等の移動体に適用することができる。また、本発明のプラズマアクチュエータは、流体機械、例えばタービン、風力発電機の風車等の高速回転体のブレードに適用することができる。
なお、以上の説明に関してさらに実施形態として以下の付記を開示する。
（付記１） 誘起流れを生成可能なプラズマアクチュエータであって、
誘電体層と、
前記誘電体層の表面に設けられた第１の電極と、
前記誘電体層の裏面側に、前記第１の電極から一方向に設けられた第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられ、前記誘電体層の表面に配置された表面導電体と前記誘電体層の裏面側に配置された裏面導電体とを有する浮遊導電体対であって、該表面導電体と該裏面導電体とは互いに電気的に接続され、前記第１の電極および第２の電極とは電気的に絶縁され、平面視において前記第１の電極から前記一方向に、該裏面導電体、該表面導電体の順に配置される、該浮遊導電体対と、
前記第１の電極と前記第２の電極とに接続された電源と、を備え、
前記電源によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波高電圧を印加することで、前記第１の電極と前記裏面導電体との間の表面と、前記表面導電体と前記第２の電極との間の表面に誘電体バリア放電を生成して、前記第１の電極から前記一方向に前記誘電体層の表面に沿って前記誘起流れを発生可能な、前記プラズマアクチュエータ。
（付記２） 前記表面導電体と前記第１の電極との間隙長さが、前記裏面導電体と前記第１の電極との間隙長さよりも大きい、付記１記載のプラズマアクチュエータ。
（付記３） 前記表面導電体の幅は、前記第１の電極と同じかそれよりも短い、付記１または２記載のプラズマアクチュエータ。
（付記４） 前記第１の電極および前記表面導電体の少なくとも一方は、その表面が露出するとともに前記誘電体層の表面にフラッシュマウント化されてなる、付記１～３のうち、いずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
（付記５） 前記第１の電極および前記表面導電体の少なくとも一方は、前記一方向に沿った断面が該一方向の先端部に向かって次第に狭く形成されてなる、付記１～４のうち、いずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
（付記６） 前記浮遊導電体対と前記第２の電極との間に、前記誘電体層の表面に配置された他の表面導電体と前記誘電体層の裏面側に配置された他の裏面導電体とを有する他の浮遊導電体対を少なくとも一つさらに備え、平面視において前記第１の電極から前記一方向に、前記裏面導電体、前記表面導電体、該他の裏面導電体、該他の表面導電体の順に配列される、付記１～５のうちいずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
（付記７） 前記他の表面導電体は、前記一方向に沿った断面が該一方向の先端部に向かって次第に狭く形成されてなる、付記６記載のプラズマアクチュエータ。
（付記８） 前記第２の電極および前記裏面導電体の少なくとも一方は、誘電体材料に覆われた導電線を有する被覆導線を複数配列した被覆導線帯であり、該複数の被覆導線は電気的に互いに接続され、前記誘電体層の表面に前記第１の電極の前記一方向と垂直をなす他の方向に沿って配置してなる、付記１～５のうちいずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
（付記９） 前記被覆導線帯は、前記誘電体層の表面に設けられた凹部に配置してなる、付記８記載のプラズマアクチュエータ。
（付記１０） 前記被覆導線帯は、前記誘電体層にフラッシュマウント化してなる、付記８または９記載のプラズマアクチュエータ。
（付記１１） 誘起流れを生成可能なプラズマアクチュエータであって、
誘電体層と、
前記誘電体層の表面に設けられた第１および第３の電極と、
前記誘電体層の裏面側に設けられた第２および第４の電極であって、平面視において前記第１の電極から一方向に該第２の電極、前記第３の電極および該第４の電極の順に配置される、該第２および第４の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられ、前記誘電体層の表面に配置された第１の表面導電体と前記誘電体層の裏面側に配置された第１の裏面導電体とを有する第１の浮遊導電体対であって、平面視において前記第１の電極から前記一方向に、該第１の裏面導電体、該第１の表面導電体の順に配置され、該第１の表面導電体と該第１の裏面導電体とは互いに電気的に接続され、前記第１の電極および第２の電極とは電気的に絶縁される、前記第１の浮遊導電体対と、
前記第３の電極と前記第４の電極との間に設けられ、前記誘電体層の表面に配置された第２の表面導電体と前記誘電体層の裏面側に配置された第２の裏面導電体とを有する第２の浮遊導電体対であって、平面視において前記第３の電極から前記一方向に、該第２の裏面導電体、該第２の表面導電体の順に配置され、該第２の表面導電体と該第２の裏面導電体とは互いに電気的に接続され、前記第３の電極および第４の電極とは電気的に絶縁される、前記第２の浮遊導電体対と、
前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極に接続された電源と、を備え、
前記電源によって前記第１の電極と前記第２の電極との間、および前記第３の電極と前記第４の電極との間に高周波高電圧を印加することにより、前記第１の電極と前記第１の裏面導電体との間、前記第１の表面導電体と前記第２の電極との間、前記第３の電極と前記第２の裏面導電体との間および前記第２の表面導電体と前記第４の電極との間の誘電体層の各表面に誘電体バリア放電を生成して、前記第１の電極から前記一方向に前記誘電体層の表面に沿って前記誘起流れを発生可能な、前記プラズマアクチュエータ。
（付記１２） 前記第１の電極、前記第１の表面導電体、前記第３の電極および前記第２の表面導電体の少なくとも一つは、前記誘電体層の表面にフラッシュマウント化されてなる、付記１１記載のプラズマアクチュエータ。
（付記１３） 前記第１の電極、前記第１の表面導電体、前記第３の電極および前記第２の表面導電体の少なくとも一つは、前記一方向に沿った断面が該一方向の先端部に向かって次第に狭く形成されてなる、付記１１または１２記載のプラズマアクチュエータ。
（付記１４） 前記第１の電極および前記第４の電極は接地され、前記第２の電極および前記第３の電極は前記電源の出力部に接続されてなる、付記１１～１３のうちいずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
（付記１５） 前記第２の電極および前記第４の電極の少なくとも一方は、誘電体材料に覆われた導電線を有する被覆導線を複数配列した被覆導線帯であり、該複数の被覆導線は電気的に互いに接続され、前記誘電体層の表面に前記第１の電極の前記一方向と垂直をなす他の方向に沿って配置してなる、付記１１～１４のうちいずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
（付記１６） 前記第１の裏面導電体および第２の裏面導電体の少なくとも一方は、誘電体材料に覆われた導電線を有する被覆導線を複数配列した被覆導線帯であり、該複数の被覆導線は電気的に互いに接続され、該被覆導線帯が前記誘電体層の表面に前記第１の電極の前記一方向と垂直をなす他の方向に沿って配置してなる、付記１１～１５のうちいずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
（付記１７） 前記被覆導線帯は、前記誘電体層の表面に設けられた凹部に配置してなる、付記１５または１６記載のプラズマアクチュエータ。
（付記１８） 前記被覆導線帯は、前記誘電体層にフラッシュマウント化してなる、付記１５～１７のうちいずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
（付記１９） 前記第１の浮遊導電体対および前記第２の浮遊導電体対の少なくとも一方の前記一方向に、さらに少なくとも一つの他の浮遊導電体対をさらに備える、付記１１～１８のうちいずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
１０，５０，１００，２００，３００，３５０，４００，５００ プラズマアクチュエータ
１１ 誘電体層
１２，５２，２１２ 表面電極
１３，２１３ 裏面電極
１４，５４，１１４，２１４，３１４ 浮遊導電体対
１４ａ，５４ａ，８１，１１４ａ，２１４ａ 表面導電体
１４ｂ，５４ｂ，１１４ｂ，２１４ｂ 裏面導電体
１５ 封止層
１９ 高電圧高周波電源
８２ 被覆部材
８３ 導電線
８４ 被覆導線
８５，３５３ 被覆導線帯

Claims (15)

  1. 誘起流れを生成可能なプラズマアクチュエータであって、
    誘電体層と、
    前記誘電体層の表面に設けられた第１の電極と、
    前記誘電体層の裏面側に、前記第１の電極から一方向に設けられた第２の電極と、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられ、前記誘電体層の表面に配置された表面導電体と前記誘電体層の裏面側に配置された裏面導電体とを有する浮遊導電体対であって、該表面導電体と該裏面導電体とは互いに電気的に接続され、前記第１の電極および第２の電極とは電気的に絶縁され、平面視において前記第１の電極から前記一方向に、該裏面導電体、該表面導電体の順に配置される、該浮遊導電体対と、
    前記第１の電極と前記第２の電極とに接続された電源と、を備え、
    前記電源によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に高周波高電圧を印加することで、前記第１の電極と前記裏面導電体との間の表面と、前記表面導電体と前記第２の電極との間の表面に誘電体バリア放電を生成して、前記第１の電極から前記一方向に前記誘電体層の表面に沿って前記誘起流れを発生可能な、前記プラズマアクチュエータ。
  2. 前記表面導電体と前記第１の電極との間隙長さが、前記裏面導電体と前記第１の電極との間隙長さよりも大きい、請求項１記載のプラズマアクチュエータ。
  3. 前記表面導電体の幅は、前記第１の電極と同じかそれよりも短い、請求項１または２記載のプラズマアクチュエータ。
  4. 前記第１の電極および前記表面導電体の少なくとも一方は、その表面が露出するとともに前記誘電体層の表面にフラッシュマウント化されてなる、請求項１～３のうち、いずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
  5. 前記第１の電極および前記表面導電体の少なくとも一方は、前記一方向に沿った断面が該一方向の先端部に向かって次第に狭く形成されてなる、請求項１～４のうち、いずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
  6. 前記第２の電極および前記裏面導電体の少なくとも一方は、誘電体材料に覆われた導電線を有する被覆導線を複数配列した被覆導線帯であり、該複数の被覆導線は電気的に互いに接続され、前記誘電体層の表面に前記第１の電極の前記一方向と垂直をなす他の方向に沿って配置してなる、請求項１～５のうちいずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
  7. 前記被覆導線帯は、前記誘電体層の表面に設けられた凹部に配置してなる、請求項６記載のプラズマアクチュエータ。
  8. 前記被覆導線帯は、前記誘電体層にフラッシュマウント化してなる、請求項６または７記載のプラズマアクチュエータ。
  9. 誘起流れを生成可能なプラズマアクチュエータであって、
    誘電体層と、
    前記誘電体層の表面に設けられた第１および第３の電極と、
    前記誘電体層の裏面側に設けられた第２および第４の電極であって、平面視において前記第１の電極から一方向に該第２の電極、前記第３の電極および該第４の電極の順に配置される、該第２および第４の電極と、
    前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられ、前記誘電体層の表面に配置された第１の表面導電体と前記誘電体層の裏面側に配置された第１の裏面導電体とを有する第１の浮遊導電体対であって、平面視において前記第１の電極から前記一方向に、該第１の裏面導電体、該第１の表面導電体の順に配置され、該第１の表面導電体と該第１の裏面導電体とは互いに電気的に接続され、前記第１の電極および第２の電極とは電気的に絶縁される、前記第１の浮遊導電体対と、
    前記第３の電極と前記第４の電極との間に設けられ、前記誘電体層の表面に配置された第２の表面導電体と前記誘電体層の裏面側に配置された第２の裏面導電体とを有する第２の浮遊導電体対であって、平面視において前記第３の電極から前記一方向に、該第２の裏面導電体、該第２の表面導電体の順に配置され、該第２の表面導電体と該第２の裏面導電体とは互いに電気的に接続され、前記第３の電極および第４の電極とは電気的に絶縁される、前記第２の浮遊導電体対と、
    前記第１の電極、前記第２の電極、前記第３の電極および前記第４の電極に接続された電源と、を備え、
    前記電源によって前記第１の電極と前記第２の電極との間、および前記第３の電極と前記第４の電極との間に高周波高電圧を印加することにより、前記第１の電極と前記第１の裏面導電体との間、前記第１の表面導電体と前記第２の電極との間、前記第３の電極と前記第２の裏面導電体との間および前記第２の表面導電体と前記第４の電極との間の誘電体層の各表面に誘電体バリア放電を生成して、前記第１の電極から前記一方向に前記誘電体層の表面に沿って前記誘起流れを発生可能な、前記プラズマアクチュエータ。
  10. 前記第１の電極、前記第１の表面導電体、前記第３の電極および前記第２の表面導電体の少なくとも一つは、前記誘電体層の表面にフラッシュマウント化されてなる、請求項９記載のプラズマアクチュエータ。
  11. 前記第１の電極、前記第１の表面導電体、前記第３の電極および前記第２の表面導電体の少なくとも一つは、前記一方向に沿った断面が該一方向の先端部に向かって次第に狭く形成されてなる、請求項９または１０記載のプラズマアクチュエータ。
  12. 前記第２の電極および前記第４の電極の少なくとも一方は、誘電体材料に覆われた導電線を有する被覆導線を複数配列した被覆導線帯であり、該複数の被覆導線は電気的に互いに接続され、前記誘電体層の表面に前記第１の電極の前記一方向と垂直をなす他の方向に沿って配置してなる、請求項９～１１のうちいずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
  13. 前記第１の裏面導電体および第２の裏面導電体の少なくとも一方は、誘電体材料に覆われた導電線を有する被覆導線を複数配列した被覆導線帯であり、該複数の被覆導線は電気的に互いに接続され、該被覆導線帯が前記誘電体層の表面に前記第１の電極の前記一方向と垂直をなす他の方向に沿って配置してなる、請求項９～１２のうちいずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
  14. 前記被覆導線帯は、前記誘電体層の表面に設けられた凹部に配置してなる、請求項１２記載のプラズマアクチュエータ。
  15. 前記被覆導線帯は、前記誘電体層にフラッシュマウント化してなる、請求項１２～１４のうちいずれか一項記載のプラズマアクチュエータ。
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