JP5584776B2 - 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、基板状の誘電体に設けられた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、誘電体の一方主面にイオン風を発生させている。

特許文献１において、２つの電極は、それぞれ、イオン風の流れ方向に平行な２辺及び流れ方向に直交する２辺を有する矩形状に形成されている。また、特許文献２においては、２つの電極の一方の電極を、他方の電極側の縁部に多点の末端を有する形状に形成する技術が開示されている。

特開２００７−３１７６５６号公報 特開２００９−２４７９６６号公報

特許文献１の技術では、２つの電極が矩形であることから、イオン風の風向は２つの電極の対向方向であり、また、風量の分布は２つの電極の対向方向に直交する方向において一様である。換言すれば、風量及び風向が単調である。特許文献２の技術は、風向を一定とすることを目的として、多点の末端を形成したものであり、やはり、風量及び風向が単調である。

本発明の目的は、風量及び風向の少なくとも一方の多様化を図ることができるイオン風発生体及びイオン風発生装置を提供することにある。

本発明の一実施態様に係るイオン風発生体は、第１電極と、平面視において該第１電極から第１方向にずれた位置に配置された下流域部を有する第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に設けられた誘電体とを備えており、平面視において、前記第１電極の下流側縁部から前記下流域部の下流側縁部までの前記第１方向における距離が、前記第１方向に直交する第２方向において異なっている。

本発明の一実施態様に係るイオン風発生装置は、第１電極と、平面視において該第１電極から第１方向にずれた位置に配置された下流域部を有する第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の間に設けられた誘電体と、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加してこれらの電極に前記第１方向に流れるイオン風を誘起させることが可能な電源と、を有し、平面視において、前記第１電極の下流側縁部から前記下流域部の下流側縁部までの前記第１方向における距離が、前記第１方向に直交する第２方向において異なっている。

上記の構成によれば、風量及び風向の少なくとも一方の多様化を図ることができる。

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。 本発明の第２の実施形態に係るイオン風発生装置の要部を模式的に示す斜視図である。 図３（ａ）は本発明の第３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り、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における断面図である。 図４（ａ）は本発明の第４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り、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線における断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るイオン風発生装置の要部を模式的に示す断面図である。 本発明の第６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り、図６（ｂ）は図６（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線における断面図である。 本発明の第７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。 本発明のイオン風発生装置の利用例の要部を模式的に示す断面図である。 図９（ａ）〜図９（ｃ）は電極の変形例を示す模式的な平面図である。 本発明の第８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８の利用例の要部を模式的に示す分解斜視図である。

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。また、同様又は類似する構成が複数ある場合において、符号の数字に大文字のアルファベットを添えたり、省略したりすることがある。

＜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、概ね、矢印ａ１及びａ２で示される方向（ｘ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に隔てられた第１電極９及び第２電極１１とを有している。イオン風発生体３は、第１電極９と第２電極１１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、イオン風を発生させる。

誘電体７は、例えば、厚さが一定の平板状（基板状）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。イオン風は、矢印ａ１及びａ２で示すように第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。

第１電極９及び第２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。第１電極９は、第１主面７ａに積層され、第２電極１１は、第２主面７ｂに積層されている。換言すれば、誘電体７は、第１電極９及び第２電極１１の間に設けられ、これらの電極を隔てている。

第１電極９と第２電極１１とは、ｘ方向（イオン風の流れ方向）において互いにずれて配置されている。換言すれば、第２電極１１は、第１電極９の下流側縁部９ｂよりもｘ方向の一方側（正側）に位置する下流域部１１ｍを有している。このような下流域部１１ｍが設けられることにより、第１主面７ａにおいては、下流側縁部９ｂ側から下流域部１１ｍ側へのイオン風が生じる。

なお、第１電極９と第２電極１１とは、第１主面７ａ又は第２主面７ｂ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９と第２電極１１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、下流域部１１ｍは、第２電極１１の全体である。

第１電極９は、ｙ方向に延在している。より具体的には、例えば、第１電極９の平面形状は、ｘ方向及びｙ方向に平行な辺を有する矩形である。従って、第１電極９の下流側縁部９ｂは、イオン風を発生させようとする方向に対して直交する方向に延びる直線状となっている。

第２電極１１の平面形状は、例えば、上流側縁部１１ａを底辺とする２等辺三角形である。上流側縁部１１ａは、第１電極９の下流側縁部９ｂと平行である。従って、平面視において、第２電極１１（下流域部１１ｍ）の下流側縁部１１ｂは、第１電極９の下流側縁部９ｂに対して平行ではなく、下流側縁部９ｂから下流側縁部１１ｂまでの距離ｄは、ｙ方向において異なっている。

なお、平面視において、距離ｄは、第２電極１１の下流側縁部１１ｂの各位置から第１電極９の下流側縁部９ｂへの最短距離である。すなわち、下流側縁部１１ｂの各位置から第１電極９の下流側縁部９ｂに引いた垂線（最短経路）上の距離（下流側縁部９ｂに直交する方向（ｘ方向）の距離）である。

また、平面視において、第２電極１１（下流域部１１ｍ）は、ｘ方向における、上流側縁部１１ａから下流側縁部１１ｂまでの長さｅが変化している。より具体的には、長さｅは、ｙ方向の中央側において大きくなっている。

なお、本実施形態においては、平面視において、第１電極９の下流側縁部９ｂの位置と第２電極１１の上流側縁部１１ａの位置とは一致しているから、長さｅは距離ｄと等しい。

第１電極９及び第２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、第１電極９と第２電極１１との間に交流電圧を印加する電源装置１３と、電源装置１３を制御する制御装置１５とを有している。

電源装置１３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。

制御装置１５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１３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及び第２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（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）、カルシア（ＣａＯ）及びマグネシア（ＭｇＯ）等である。

次に、セラミックグリーンシートの第１主面７ａとなる面に第１電極９となる導電ペーストを、セラミックグリーンシートの第２主面７ｂとなる面に第２電極１１となる導電ペーストを設ける。

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、第１電極９及び第２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、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１３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、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、第１主面７ａ側において流れるイオン風は、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、矢印ａ１及びａ２で示す方向へ流れる。

このとき、第２電極１１（下流域部１１ｍ）の長さｅが長いほど、イオン風は速くなる。従って、本実施形態においては、矢印ａ１を大きく、矢印ａ２を小さく描くことにより表わしているように、ｙ方向の中央側ほど風速（風量）が大きくなる。また、ｙ方向の中央側ほど風速が大きくなることにより、矢印ｂ１で示すように、側方から中央側へイオン風を集めるような風向を実現することも可能である。

なお、風速は、第１電極９及び第２電極１１に印加される電圧が大きいほど、また、第１電極９と第２電極１１との距離が小さくなるほど、大きくなる。また、第１電極９のｘ方向の長さ（上流側縁部９ａの形状）は、第１主面７ａにおけるイオン風の風速・風向に殆ど影響を及ぼさない。

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９と、平面視において第１電極９からｘ方向の正側にずれた位置に配置された下流域部１１ｍを有する第２電極１１と、第１電極９および第２電極１１の間に設けられた誘電体７とを備えている。平面視において、第１電極９の下流側縁部９ｂから下流域部１１ｍの下流側縁部１１ｂまでのｘ方向における距離ｄが、ｘ方向に直交するｙ方向において異なっている。従って、ｙ方向における距離ｄの相違を利用して、例えば、ｘ方向における長さｅをｙ方向に関して異ならせ、風速を多様化させることができる。

また、第１電極９の下流側部分と第２電極１１の上流側部分とは、第１電極９の下流側縁部９ｂに亘ってｘ方向において隣接している。従って、風速の距離ｄに対する依存性が高まり、風速等の調整が容易である。すなわち、第１電極９の下流側部分と第２電極１１の上流側部分とがｘ方向において離間し、且つ、その距離が変化すると、放電の発生の有無にばらつきが生じ、そのばらつきに伴う風速の変化まで考慮しなければならないが、そのような不都合は生じない。

下流域部１１ｍは、ｘ方向の長さｅがｙ方向の中央側において大きくなるように形成されている。従って、上述のように、ｙ方向の中央側ほど風速を大きくしたり、中央側にイオン風を集めるような風向が可能となる。これにより、例えば、イオン風発生装置１を流体の改質及び送出に利用したときに、まだ十分に改質されていない流体がイオン風発生装置１の周囲に拡散されることを抑制するなど、イオン風発生装置１の種々の効果的な利用が可能となる。

なお、第１の実施形態において、ｘ方向の正側への方向は本発明の第１方向の一例であり、ｙ方向は本発明の第２方向の一例である。

＜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斜視図である。

イオン風発生装置１０１は、イオン風発生体１０３の第２電極１１１（下流域部１１１ｍ）の形状のみが第１の実施形態のイオン風発生装置１と異なっている。具体的には、第２電極１１１は、下流側縁部１１１ｂの中央が凹むように２つの直角三角形を並べた形状となっている。換言すれば、第２電極１１１は、第１の実施形態とは逆に、ｘ方向の長さｅが、ｙ方向の両端側において大きくなるように形成されている。なお、平面視において、第１電極９の下流側縁部９ｂと第２電極１１１の上流側縁部１１１ａとが隣接していることは、第１の実施形態と同様である。

従って、第２の実施形態においては、矢印ａ１０１及びａ１０２の大きさを異ならせて示すように、第１の実施形態とは逆に、側方ほど風速が大きくなる。また、側方の風速が大きくなることにより、矢印ｂ１０１により示すように、イオン風を側方へ発散させるような風向も実現可能となる。これにより、例えば、効率的に流体を周囲に拡散させることができるなど、イオン風発生装置１０１の種々の効果的な利用が可能となる。

＜第３の実施形態＞
図３（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るイオン風発生装置２０１を模式的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線における断面図である。

イオン風発生装置２０１は、イオン風発生体２０３の第１電極２０９の形状のみが第１の実施形態のイオン風発生装置１と異なっている。具体的には、以下のとおりである。

第１電極２０９は、第２電極１１よりも上流側に位置する上流域部２０９ｍを有している。なお、第１の実施形態と同様に、平面視において、第１電極２０９の下流側縁部２０９ｂと第２電極１１の上流側縁部１１ａとは隣接しており、本実施形態においては、上流域部２０９ｍは、第１電極２０９の全体である。

第１電極２０９は、上流側縁部２０９ａの中央が凹むように２つの直角三角形を並べた形状となっている。一方、第２電極１１は、下流側縁部１１ｂの中央が突出する三角形となっている。従って、第１電極２０９は、概ね、矩形から第２電極１１と同等の領域を排除した形状となっている。換言すれば、第１電極２０９は、ｘ方向の長さｆが、ｙ方向に関して第２電極１１（下流域部１１ｍ）のｘ方向の長さｅが小さくなる位置ほど大きくなっている。

第１電極２０９及び第２電極１１に交流電圧を印加すると、矢印ａ２０５及びａ２０６により示すように、第１主面７ａだけでなく、第２主面７ｂにおいてもイオン風が発生する。このイオン風は、第２主面７ｂ上の第１電極２０９と重なる領域を中心として誘起され、第２電極１１側から第１電極２０９側へ（第１主面７ａを流れるイオン風とは逆向きに）流れる。

このとき、第１電極２０９（上流域部２０９ｍ）の長さｆが長いほど、第２主面７ｂにおけるイオン風は速くなる。従って、本実施形態においては、矢印ａ２０５を小さく、矢印ａ２０６を大きく描くことにより表わしているように、ｙ方向の両端側ほど風速（風量）が大きくなる。

ここで、第１主面７ａにおいては、第１の実施形態と同様に、ｙ方向の両端側ほど風速（風量）が小さくなっている。従って、第２主面７ｂにおけるイオン風は、ｙ方向において、第１主面７ａにおけるイオン風の風速が小さい位置ほどその風速を減じる効果が大きくなることになる。その結果、風速の強弱の差が大きいイオン風を実現可能である。

＜第４の実施形態＞
図４（ａ）は本発明の第４の実施形態に係るイオン風発生装置３０１を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線における断面図である。

イオン風発生装置３０１のイオン風発生体３０３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９を追加した構成となっている。図４の符号を参照して具体的に説明すると以下のとおりである。

誘電体３０７は、第１主面３０７ａと、その背面の第２主面３０７ｂとを有している。第１電極９Ａ及び９Ｂは、それぞれ、第１主面３０７ａ及び第２主面３０７ｂに積層されており、第２電極１１は、誘電体３０７に埋設されている。イオン風発生体３０３の構成（各部材の形状及び位置）は、第２電極１１に対して面対称となっている。

誘電体３０７は、例えば、第１絶縁層３０８Ａ及び第２絶縁層３０８Ｂが積層されることにより構成されている。なお、図４では、説明の便宜上、第１絶縁層３０８Ａと第２絶縁層３０８Ｂとの境界線を明示しているが、実際の製品においては、第１絶縁層３０８Ａ及び第２絶縁層３０８Ｂは一体化され、その境界線が観察できなくてもよい。なお、境界線は、観察が不可能であっても、第２電極１１の位置からその位置を特定可能である。

第１電極９Ａ及び９Ｂは、それぞれ第１の実施形態の第１電極９と同様のものであり、また、互いに並列に接続されている。また、第２電極１１も、誘電体３０７に埋設されている点を除いて、第１の実施形態の第２電極１１と同様のものである。

イオン風発生体３０３の製造方法は、例えば、第１の実施形態と同様に、各電極となる導電ペーストが設けられたセラミックグリーンシートを焼成する方法でよい。すなわち、第１絶縁層３０８Ａとなるセラミックグリーンシートに第１電極９Ａとなる導電ペーストを配置し、第２絶縁層３０８Ｂとなるセラミックグリーンシートに第１電極９Ｂとなる導電ペーストを配置し、上記の２枚のセラミックグリーンシートの一方に第２電極１１となる導電ペーストを配置し、上記の２枚のセラミックグリーンシートを積層して焼成することにより、イオン風発生体３０３を形成してよい。

イオン風発生体３０３においては、第１電極９Ａ及び９Ｂと、第２電極１１との間に交流電圧を印加すると、矢印ａ１及びａ２により示すように、第１主面３０７ａにおいては、第１の実施形態と同様に、第１電極９Ａ側から第２電極１１側へのイオン風が発生する。また、矢印ａ３０１及びａ３０２により示すように、第２主面３０７ｂにおいても、第１電極９Ｂ側から第２電極１１側へのイオン風が発生する。すなわち、第１主面３０７ａと第２主面３０７ｂとで、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である。

イオン風発生装置４０１のイオン風発生体４０３は、第４の実施形態と同様に、第１電極９Ａ及び９Ｂを誘電体４０７の両主面に配置するものである。ただし、誘電体及び第２電極の構成が第４の実施形態と異なっている。

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を、第３絶縁層４０８Ｃを介在させつつ、２つ重ねた構成となっている。図４の符号を参照して具体的に説明すると以下のとおりである。

誘電体４０７は、第１絶縁層４０８Ａ、第２絶縁層４０８Ｂ、及び、これらの間に介在する第３絶縁層４０８Ｃが積層されて構成されている。第１絶縁層４０８Ａ及び第２絶縁層４０８Ｂは、例えば、互いに同一の厚さである。第３絶縁層４０８Ｃの厚さは、適宜に設定されてよく、図３では、第１絶縁層４０８Ａ及び第２絶縁層４０８Ｂよりも薄く形成されている場合を例示している。

誘電体４０７は、第１主面４０７ａと、その背面の第２主面４０７ｂとを有している。第１電極９Ａ及び９Ｂは、それぞれ、第１主面４０７ａ及び第２主面４０７ｂに積層されている。第２電極１１Ａ及び１１Ｂは、それぞれ第１絶縁層４０８Ａと第３絶縁層４０８Ｃとの間、及び、第２絶縁層４０８Ｂと第３絶縁層４０８Ｃとの間に埋設されている。

第３絶縁層４０８Ｃには、第３絶縁層４０８Ｃを貫通するビア導体４１２が設けられており、ビア導体４１２は、第２電極１１Ａ及び１１Ｂを接続している。ビア導体４１２の数、配置位置、平面形状、断面形状及び寸法は適宜に設定されてよい。ビア導体４１２の材料は、例えば、第１及び第２電極の材料と同様である。

なお、第２電極１１Ａ及び１１Ｂ、並びに、ビア導体４１２の全体により、第５の実施形態における第２電極４１１が構成されていると捉えることもできる。

第１電極９Ａ及び９Ｂは、それぞれ第１の実施形態の第１電極９と同様のものであり、また、互いに接続されている。また、第２電極１１Ａ及び１１Ｂも、誘電体４０７に埋設されている点を除いて、第１の実施形態の第２電極１１と同様のものである。

イオン風発生体３０３の製造方法は、例えば、第１の実施形態と同様に、各電極となる導電ペーストが設けられたセラミックグリーンシートを焼成する方法でよい。具体的には、以下のとおりである。

第１絶縁層４０８Ａとなるセラミックグリーンシートに第１電極９Ａ及び第２電極１１Ａとなる導電ペーストを配置する。また、第２絶縁層４０８Ｂとなるセラミックグリーンシートに第１電極９Ｂ及び第２電極１１Ｂとなる導電ペーストを配置する。さらに、第３絶縁層４０８Ｃとなるセラミックグリーンシートにビアを形成し、そのビアにビア導体４１２となる導電ペーストを充填する。そして、上記の３枚のセラミックグリーンシートを積層して焼成することにより、イオン風発生体４０３を形成する。

イオン風発生体４０３においても、第４の実施形態と同様に、第１主面４０７ａ及び第２主面４０７ｂの双方において同一方向のイオン風を発生させることができ、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４の実施形態のイオン風発生体３０３では、第１電極９Ａ及び９Ｂと第２電極１１との距離を小さくしてイオン風の風速を大きくするために第１絶縁層３０８Ａ及び第２絶縁層３０８Ｂを薄くすると、誘電体３０７全体としての厚みが小さくなり、イオン風発生体３０３の力学的強度が低下する。しかし、第５の実施形態のイオン風発生体４０３では、第３絶縁層４０８Ｃにより、誘電体４０７全体としての厚みを確保することが可能である。

また、第４の実施形態のイオン風発生体３０３では、第１絶縁層３０８Ａと第２絶縁層３０８Ｂとを積層する際の位置ずれによって、第２電極１１と、第１電極９Ａ及び９Ｂの一方との位置ずれが生じるおそれがある。しかし、第５の実施形態では、そのような不都合は生じない。

＜第６の実施形態＞
図６（ａ）は本発明の第６の実施形態に係るイオン風発生装置５０１を模式的に示す斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線における断面図である。

イオン風発生装置５０１のイオン風発生体５０３は、第５の実施形態と同様に、第１電極９Ａ及び９Ｂを誘電体４０７の両主面に配置し、且つ、２つの第２電極を誘電体４０７に埋設するものである。ただし、電極の配置及び構成が第５の実施形態と異なっている。

イオン風発生体５０３は、図１及び図２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と、第２の実施形態のイオン風発生体１０３とを、第３絶縁層４０８Ｃを介在させて重ねた構成となっている。第１電極９Ａ及び９Ｂは、互いに並列に接続されており、第２電極１１及び１１１は互いに並列に接続されている。

第１電極９Ａから第２電極１１への方向と、第１電極９Ｂから第２電極１１１への方向とは逆向きになっている。換言すれば、第２電極１１が第１電極９Ａよりもｘ方向の一方側に位置する下流域部１１ｍを有するのに対し、第２電極１１１は、第１電極９Ｂよりもｘ方向の他方側に位置する下流域部１１１ｍを有している。従って、第１主面４０７ａに沿うイオン風と、第２主面４０７ｂに沿うイオン風とは逆向きである。

また、第２電極１１及び第２電極１１１の一方の形状は、概ね、矩形から他方の電極の形状を排除した形状となっている。換言すれば、第２電極１１１の下流域部１１１ｍのｘ方向の長さｅは、ｙ方向に関して第２電極１１の下流域部１１ｍのｘ方向の長さｅが小さくなる位置ほど大きくなっている。

第１電極９Ａ及び第２電極１１に交流電圧が印加されると、矢印ａ１及びａ２により示すように、第１主面４０７ａにおいて、第１の実施形態と同様のイオン風が発生する。また、第１電極９Ｂ及び第２電極１１１に交流電圧が印加されると、矢印ａ１０１及びａ１０２により示すように、第２主面４０７ｂにおいて、第２の実施形態と同様のイオン風が発生する。

ここで、第１主面４０７ａにおけるイオン風と第２主面４０７ｂにおけるイオン風とは逆向きであり、また、ｙ方向において、第１主面４０７ａにおけるイオン風の風速が小さい位置ほど、第２主面４０７ｂにおけるイオン風の風速が大きい。従って、第３の実施形態と同様に、第１主面４０７ａにおけるイオン風においてｙ方向の中央側の風速が相対的に大きくなる効果が増大する。

なお、第６の実施形態において、第１電極９Ａ及び９Ｂは本発明の第１電極及び第３電極の一例であり、第２電極１１及び１１１は本発明の第２電極及び第４電極の一例である。

＜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を模式的に示す斜視図である。

イオン風発生装置６０１は、第２電極の電極形状及び第２電極の電圧制御が第１の実施形態等と異なる。具体的には、以下のとおりである。

イオン風発生体６０３の第２電極６１１は、ｙ方向において複数（本実施形態では２つ）に分割されており、第１分割電極６１２Ａ及び第２分割電極６１２Ｂ（以下、単に「分割電極６１２」ということがある。）を有している。なお、第２電極６１１全体としての形状は適宜な形状とされてよいが、図７では、第２の実施形態と同様に、下流側縁部６１１ｂの中央側が凹むように２つの直角三角形を並べた形状とされた場合を例示している。

また、駆動部６０５は、電源装置１３と２つの分割電極６１２との接続状態を切り換え可能なスイッチ部６１７を有している。スイッチ部６１７は、例えば、任意の分割電極６１２それぞれ（本実施形態では全ての分割電極６１２それぞれ）に対して設けられたスイッチ６１８（６１８Ａ、６１８Ｂ）を有して構成されている。そして、スイッチ部６１７は、電源装置１３と２つの分割電極６１２との接続状態を、２つの分割電極６１２が接続されている状態、第１分割電極６１２Ａのみが接続されている状態、第２分割電極６１２Ｂのみが接続されている状態及び２つの分割電極６１２が切断されている状態の４状態の間で切り換え可能である。スイッチ６１８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。

第７の実施形態によれば、電源装置１３と分割電極６１２との接続状態を切り換えることにより、風速及び／又は風向を可変とすることができ、第２電極６１１の形状の変化による風速及び／又は風向の多様化の効果を増大させることができる。その結果、例えば、イオン風を推進力として利用する微小な電子機器に多様な運動をさせることができる。また、スイッチ部６１７により電圧を印加する電極を選択することから、複数の分割電極６１２に対応して複数の電源装置１３を配置するような場合（この場合も本願発明に含まれる）に比較して安価である。

＜第８の実施形態＞
図１０は本発明の第８の実施形態に係るイオン風発生装置９０１を模式的に示す斜視図である。

イオン風発生装置９０１は、第２の実施形態のイオン風発生装置１０１において、直流電極９１２及び当該直流電極９１２に直流電圧を印加する直流電源装置９１４を設けた構成となっている。具体的には、以下のとおりである。

直流電極９１２は、例えば、第１電極９等と同様に平板状に形成され、第１主面７ａにおいて第２電極１１１よりも下流側に設けられている。また、直流電極９１２は、例えば、ｙ方向の両側に２つ設けられている。換言すれば、直流電極９１２は、ｙ方向において、第２電極１１１のｘ方向の長さｅが大きくなっている位置において設けられている。なお、直流電極９１２の形状は適宜なものとされてよい。

直流電源装置９１４は、閉ループを構成しない状態で直流電圧を直流電極９１２に印加する。すなわち、直流電極９１２には、直流電源装置９１４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９１４からの電流が流れる閉ループは構成されていない。なお、図１０では、２つの直流電極９１２は、直流電源装置９１４に対して並列に接続されているが、これらは直列に接続されていてもよい。

直流電源装置９１４により直流電極９１２に直流電圧が印加されると、直流電極９１２の周囲には電界が形成される。従って、プラズマ（イオン風）に含まれる電子又はイオンが直流電極９１２側に引き寄せられる。例えば、直流電極９１２に正の電位が付与されれば、負の電荷が直流電極９１２に引き寄せられ、直流電極９１２に負の電位が付与されれば、正の電荷が直流電極９１２に引き寄せられる。その結果、イオン風が加速される。しかも、直流電極９１４は、閉ループを構成していないことから、消費電力は極めて低い。

さらに、直流電極９１２は、ｙ方向において、第２電極１１１の形状によって風速が大きくなる位置に配置されていることから、第２電極１１１による風速分布をより顕著なものとすることができる。

なお、制御装置１５は、電源装置１３によって交流電圧を第１電極９及び第２電極１１１に印加している間において常に直流電源装置９１４によって直流電極９１２に直流電圧を印加するように制御を行ってもよいし、電源装置１３によって交流電圧を第１電極９及び第２電極１１１に印加している間において、所定の条件が満たされたときのみにおいて、直流電源装置９１４によって直流電極９１２に直流電圧を印加するように制御を行ってもよい。また、制御装置１５は、直流電圧の大きさを制御してもよく、この場合において、直流電圧の大きさは、交流電圧の大きさに比例するように制御されてもよいし、交流電圧の大きさとは独立に制御されてもよい。

＜利用例＞
図１１は、本発明のイオン風発生装置の利用例の要部を模式的に示す分解斜視図であり、図８は、図１１のVIII-VIII線における断面図である。

当該利用例のイオン風発生装置７０１は、流路８２１の上面及び下面に形成された凹部８２１ｒに配置されて、流路８２１内にｘ方向の流れを生じさせることに利用されている。このような場合、流路８２１の壁面８２１ｗの近傍においては、壁面８２１ｗからの摩擦抵抗により、流速が遅くなり、流路８２１内の流速分布が不均一になる。

そこで、イオン風発生体７０３の第２電極７１１（下流域部７１１ｍ）は、第２の実施形態と同様に、ｙ方向の端部側において、ｘ方向の長さｅ（図８）が大きくなるように形成されている。

従って、壁面８２１ｗ近傍において風速が大きくなるようにイオン風が誘起されることにより、図８において矢印ａ８０１により示すように、壁面８２１ｗの影響による流速の不均一性が緩和される。

なお、流路の、流れ方向に直交する断面の形状は矩形に限定されず、円形等であってもよい。また、流路８２１の下面及び上面の全体、若しくは、流路８２１を構成する部材全体が誘電体によって形成されていてもよい。流路８２１を構成する部材全体が誘電体である場合において、第２電極７１１は、当該部材の外周面に設けられてもよい。また、イオン風発生体は、第４の実施形態のように誘電体の両主面において同一方向にイオン風が流れるものとされ、流路内においてｚ方向に所定の間隔で複数配置されるとともに、ｘ軸回りに向きを９０度変えてｙ方向に所定の間隔で複数配置されるなどしてもよい。

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。

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４及び第５の実施形態における誘電体の両面に第１電極を配置する構成は、第２の実施形態の第２電極の形状に対して適用されてもよい。また、例えば、第７の実施形態の第２電極を分割する構成は、第１の実施形態の第２電極の形状に対して適用されてよい。また、例えば、第８の実施形態の直流電極は、第２の実施形態以外のいずれの実施形態に追加されてもよい。

誘電体は、平板状のものに限定されず、例えば、厚さが変化する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。第２電極等が埋設される誘電体は、絶縁層の積層により形成され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、誘電体が絶縁層の積層により形成される場合において、誘電体はセラミックグリーンシートを積層して焼成したものに限定されない。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、絶縁層がセラミックグリーンシートにより構成される場合において、一の絶縁層が複数のセラミックグリーンシートから構成されてもよい。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。

第１電極は、第２電極の下流域部との並び方向（イオン風の流れ方向、第１方向）に交差する方向（第２方向）においてある程度の幅を有していればよく、適宜な形状とされてよい。例えば、第１電極は、第２方向に延在する軸状であってもよい。また、第１電極が層状である場合において、その平面形状は、実施形態のものに限定されない。例えば、平面形状は、円形、正方形若しくは台形であってもよい。また、第１電極は、第１方向における長さが第２方向における長さよりも大きくてもよい。

第１電極が誘電体の両主面側に設けられる場合において、２つの第１電極は、互いに異なる形状であってもよい。また、誘電体の両主面に第１電極が設けられる場合において、これらは並列に接続されるものに限定されない。例えば、両主面に設けられた第１電極は、直列に接続されてもよいし、第２電極との間に互いに異なる周波数及び／又は振幅の電圧が印加されてもよい。誘電体の内部に第２電極が２つ設けられる場合も同様である。

第２電極は、平面視において当該第２電極の上流側縁部の位置が第１電極の上流側縁部の位置に一致するものに限定されない。例えば、第２電極は、図９（ａ）〜図９（ｃ）の平面図に例示するように、第１電極の下流側縁部に亘って又は第２電極の上流側縁部に亘って、ｘ方向において、一部が重複し、又は、第１電極から離間して形成されてもよい。

図９（ａ）では、第２電極３１の上流側の一部は、第１電極９に重なっている。なお、この場合、第２電極３１の下流域部３１ｍは、実施形態とは異なり、第２電極３１の下流側の一部となる。距離ｄ及び長さｅは、互いに同一である。ただし、距離ｄ及び長さｅは、実施形態とは異なり、第２電極３１全体のｘ方向の長さとは相違する。第２電極３１の上流側の一部は、第１電極９全体と重なっていてもよい。

図９（ｂ）では、第２電極３３は、第１電極９から離間している。ただし、その離間している距離（ｘ方向の距離）はｙ方向において一定である。なお、この場合、第２電極３３の下流域部３３ｍは、実施形態と同様に、第２電極３３全体となる。ｙ方向の同一位置における距離ｄと長さｅとは互いに異なるが、距離ｄ及び長さｅのｙ方向の位置に対する変化は互いに同一である。

図９（ｃ）では、第２電極３５は、ｙ方向の一部のみにおいて第１電極９と重なっている。また、離間している部分については、その離間している距離（ｘ方向の距離）がｙ方向において一定ではない。なお、この場合、第２電極３５の下流域部３５ｍは、実施形態とは異なり、第２電極３５の下流側の一部となる。離間している部分においては、ｙ方向の同一位置における距離ｄと長さｅとは、互いに異なり、また、距離ｄ及び長さｅのｙ方向の位置に対する変化も互いに異なる。

第２電極は、その下流側縁部の、第１電極の下流側縁部からの距離（ｄ）が第２方向の位置に対して変化する一方で、下流域部の、第１方向の長さ（ｅ）が第２方向の位置に対して一定であってもよい。この場合であっても、第１電極の下流側縁部と第２電極の上流側縁部との第１方向の距離の第２方向の位置に対する変化によって風速及び／又は風量を多様化させることが可能である。ただし、下流域部の長さ（ｅ）が変化した方が、風速及び／又は風量を効率的に変化させることができると考えられる。

第２電極の下流域部の長さ（ｅ）の第２方向（ｙ方向）の位置に対する変化は、実施形態に例示したものに限定されない。例えば、直線的に変化するのではなく、曲線的に変化してもよいし、階段状に変化してもよい。また、例えば、適宜な数の適宜な位置において長さ（ｅ）が増加又は減少したり、第１電極の下流側縁部の中央（ｙ方向の中央）に対して非対称に長さ（ｅ）が変化したりするなど、長さ（ｅ）の変化は複雑なものとされてもよい。

第３の実施形態のように、第１電極の上流域部の長さ（ｆ）が第２方向（ｙ方向）の位置に対して変化する場合において、第１電極の形状は、矩形から第２電極の形状を排除した形状に限定されない。両主面におけるイオン風により適宜なイオン風が合成されるように、第１電極の形状は適宜に設定されてよい。第６の実施形態のように、第４電極（１１１）の下流域部の長さ（ｅ）が第２方向の位置に対して変化する場合における、第４電極の形状についても同様である。

第１電極（又は第３電極）は、誘電体の表面に露出するものに限定されない。第１電極は、誘電体に埋設されてもよいし、誘電材料によりコーティングされてもよい。また、第１電極が誘電体の表面に露出する場合において、第１電極は、誘電体に形成された凹部に嵌合し、一部のみが誘電体から露出されてもよい。

第２電極（又は第４電極）も第１電極と同様に、誘電体の表面、内部又は凹部等に適宜に配置されてよい。なお、第１の実施形態のように、第１主面におけるイオン風のみに着目する場合においては、第２電極を埋設するとともに、第２電極と第２主面との間の誘電体の厚みを大きくすることにより、第２主面におけるイオン風の発生を抑制することができる。

スイッチ部を構成するスイッチは、複数の第２電極に対して適宜に設けられてよく、全ての第２電極に個別に設けられる必要はない。例えば、スイッチは、複数の第２電極のうちの一部に対して個別に設けられてもよいし、複数の第２電極のうちの一部に対して共通に設けられてもよい。

直流電極は、複数配置されず、一つのみ配置されてもよい。また、複数の直流電極は、第７の実施形態の分割電極と同様に、個別に電圧印加が制御されてもよい。また、直流電極は、第２方向（ｙ方向）において、第１電極及び第２電極によるイオン風の風速が強い位置に設けられる必要はない。例えば、第１電極及び第２電極によるイオン風の風速が弱い位置に設けられ、必要に応じて直流電圧が印加されて、一時的にイオン風の分布を一様化することに寄与してもよいし、第１電極及び第２電極と同等の幅で設けられ、単にイオン風の風速を全体的に大きくすることに寄与してもよい。

実施品において、第１電極及び第２電極の位置関係等を把握するときの平面視の方向、第１方向及び第２方向は適宜に抽出されてよい。例えば、イオン風が誘電体の表面に沿って流れる場合においては、その表面の平面視において、第１電極及び第２電極の位置関係等が把握されるものとしてよい。また、例えば、第１電極と第２電極との位置関係及び第１電極の全体の形状から適宜に第１方向及び第２方向が抽出されてよい。また、上述した実施形態の説明から理解されるように、第１電極において、第１電極側から第２電極側へ流れるイオン風に対して支配的な部位は、下流側縁部であることから、その下流側縁部の延びる方向が第２方向として抽出されてもよい。例えば、下流側縁部が弧である場合においては、弧に沿う方向を第２方向として抽出し、半径方向を第１方向と抽出してよい。また、例えば、第１電極の下流側縁部が複数回屈曲する場合においては、第１電極の下流側縁部の各部毎に第１方向及び第２方向が抽出されてもよい。

なお、本願明細書からは、第１電極と、複数の分割電極と、前記第１電極と前記複数の分割電極との間に電圧を印加することによりイオン風を誘起可能な電源と、前記電源と前記複数の分割電極との間の接続状態を切り換え可能なスイッチ部とを有するイオン風発生装置の発明を抽出可能である。当該イオン風発生装置においては、分割電極の下流側縁部と第１電極の下流側縁部との距離が変化する必要はない。

１…イオン風発生装置、３…イオン風発生体、７…誘電体、９…第１電極、９ｂ…下流側縁部、１１…第２電極、１１ｂ…下流側縁部、１１ｍ…下流域部、ｄ…距離。

Claims (5)

1. 第１電極と、
   平面視において該第１電極から第１方向にずれた位置に配置された下流域部を有する第２電極と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に設けられた誘電体とを備えており、
   平面視において、前記第１電極の下流側縁部から前記下流域部の下流側縁部までの前記第１方向における距離が、前記第１方向に直交する第２方向において異なり、
   前記下流域部は、前記第１方向の長さが前記第２方向の両端側において大きくなるように形成され、
   前記第１電極の前記第２電極とは反対側にて前記第１方向に延びる流路を構成する、前記第２方向において前記第１電極及び前記第２電極の両側に位置する壁面が設けられている
   イオン風発生体。
2. 第１電極と、
   平面視において該第１電極から第１方向にずれた位置に配置された下流域部を有する第２電極と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に設けられた誘電体とを備えており、
   平面視において、前記第１電極の下流側縁部から前記下流域部の下流側縁部までの前記第１方向における距離が、前記第１方向に直交する第２方向において異なり、
   前記下流域部は、前記第１方向における長さが前記第２方向において異なり、
   前記第１電極は、前記第２電極よりも前記第１方向とは反対側に位置する上流域部を含み、
   前記第１電極の下流側縁部は前記第２方向に平行な直線状であり、
   前記上流域部は、前記第１方向の長さが、前記第２方向に関して前記下流域部の前記第１方向の長さが小さくなる位置ほど大きくなっている
   イオン風発生体。
3. 第１電極と、
   平面視において該第１電極から第１方向にずれた位置に配置された下流域部を有する第２電極と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に設けられた誘電体とを備えており、
   平面視において、前記第１電極の下流側縁部から前記下流域部の下流側縁部までの前記第１方向における距離が、前記第１方向に直交する第２方向において異なり、
   前記下流域部は、前記第１方向における長さが前記第２方向において異なり、
   前記誘電体は、第１主面とその背面の第２主面とを有し、
   前記第２電極は、前記誘電体に埋設され、
   前記第１電極は、前記第２電極よりも前記第１主面側に設けられ、
   前記第１電極及び前記第２電極は、前記第１主面に沿うイオン風を誘起可能であり、
   前記誘電体の前記第２電極よりも前記第２主面側には第４電極が埋設されており、
   前記第４電極よりも前記第２主面側には第３電極が設けられており、
   前記第４電極は、前記第３電極から前記第１方向の反対側に位置する下流域部を有し、
   前記第４電極の前記下流域部は、前記第１方向の長さが、前記第２方向に関して前記第２電極の前記第１方向の長さが小さくなる位置ほど大きくなっている
   イオン風発生体。
4. 第１電極と、
   平面視において該第１電極から第１方向にずれた位置に配置された下流域部を有する第２電極と、
   前記第１電極および前記第２電極の間に設けられた誘電体とを備えており、
   平面視において、前記第１電極の下流側縁部から前記下流域部の下流側縁部までの前記第１方向における距離が、前記第１方向に直交する第２方向において異なり、
   前記誘電体は、第１主面とその背面の第２主面とを有し、
   前記第２電極は、前記誘電体に埋設されており、
   前記第１電極は、前記第２電極よりも前記第１主面側に設けられており、
   前記第２電極よりも前記第２主面側に設けられ、前記第２電極に対して前記第１方向又はその反対側に位置する下流域部を有する第３電極が設けられている
   イオン風発生体。
5. 請求項１〜４のいずれか１項のイオン風発生体と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加してこれらの電極に前記第１方向に流れるイオン風を誘起させることが可能な電源と、
   を有する
   イオン風発生装置。

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