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イオン風発生装置及びガスポンプ 新技術説明会

国内特許コード P120006776
整理番号 SHINGI20111206
掲載日 2012年3月2日
出願番号 特願2011-182001
公開番号 特開2013-045591
登録番号 特許第5515099号
出願日 平成23年8月23日(2011.8.23)
公開日 平成25年3月4日(2013.3.4)
登録日 平成26年4月11日(2014.4.11)
発明者
  • 坪根 弘明
出願人
  • 独立行政法人国立高等専門学校機構
発明の名称 イオン風発生装置及びガスポンプ 新技術説明会
発明の概要 【課題】グランド電極を部分的に被覆することで線電極前後で非一様な放電を発生し、正味の流体移動を実現するグランド電極被覆方式のイオン風発生装置等を提供する。
【解決手段】電極間に高電圧を印加することでコロナ放電により誘起されるイオン風を発生させるイオン風発生装置1において、グランドに接続され、対向して配設される一対の平板状のグランド電極11a,11bと、グランド電極11a,11bが対向している対向空間領域12内に各グランド電極11a,11bに対して平行に配設され、高電圧が印加される線状の線電極13と、一対のグランド電極11a,11bにおける対向面に、当該対向面の一部であってイオン風の出力方向の上流側の位置に配設される絶縁カバー15と、線電極13に電圧を印加する電圧印加部14とを備える。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



低温大気圧プラズマにおいて、図13に示すように、電極間に高電圧を作用するとコロナ放電により誘起されるイオン風(EHD:Electrohydrodynamics)が発生する。特に、空気中におけるイオン風の速度は、数十m/sに達すると言われている。現在、このEHD流れを利用した研究が、熱流体輸送や除塵等の様々な応用分野で行われている。





近年、EHD現象を利用したEHDガスポンプの研究が行われている。その理由は、従来の羽根回転式のファンでは羽根による風切音や回転式であるための振動、ベアリングの寿命、小型化し難い、回転中心部に風を発生できないなどの問題点が挙げられる。それに対して、EHDガスポンプでは電気的直接駆動方式であるため、従来のファンと比較して(1)可動部が無い(2)シンプルな構造(3)低騒音,低振動(4)小型,軽量(5)応答性の高い電気的な流れの制御が可能(6)一様な速度分布の発生が可能(7)高効率なガスポンプを実現できると期待されている。





これまでに、EHDガスポンプに関する研究が行われており(1)線-非平行平板型(2)線-線型(3)針-リング型(4)針-メッシュ型(5)リング-リング型等の様々なタイプのEHDガスポンプが提案されている。しかしながら、それらは十分な流速又は流量を発生し、広い範囲の印加電圧に対して安定した放電を保つことができるとはいい難く、また、これらはコンパクトな多段型や自由度の高い流路形状に設計し難い。そこで、十分な流速が得られ、安定なコロナ放電を保ち易く、形状が簡単で小型かつ単段型と同じサイズで複数の線電極を配置した多段型のEHDガスポンプが可能である線-平行平板型EHDガスポンプが提案されている。





この線-平行平板型EHDガスポンプでは、線電極に部分的に絶縁被覆(線電極被覆方式)することで、線電極前後に非一様な放電を生じ、一方向への正味の流体移動を実現している(図14、非特許文献1、2を参照)。





また、EHDを利用した技術として、特許文献1、2に示す技術が開示されている。特許文献1に示す技術は、冷却システム、特に、強制対流のガスフローを生じさせる冷却システムに関し、一態様によれば、冷却システムは、コロナ風、若しくは、マイクロスケールのコロナ風、若しくは、一時的に制御されたイオンの発生技術のようなEHDポンピングメカニズムと組み合わされた熱シンクを使用し、チャネルアレイ構造体は、熱シンクを実施するのに使用されることができ、EHDポンプは、熱シンクのチャネルの入口若しくは出口のところに配設されるものである。





特許文献2に示す技術は、金属テーパー管電極と金属棒電極を用い、金属テーパー管電極の小径側に内接して電気絶縁管を挿入し、その中心軸上に沿って金属棒電極を挿入し、その金属棒電極の金属テーパー管電極内側から前記電気絶縁管内に至る部分を露出させ、その金属棒電極の他端を絶縁被膜で被覆すると共に金属テーパー管電極で囲って流体送出流路を形成し、前記金属棒電極の露出部分を金属テーパー管電極の内面と対向させ、両金属電極間に電界が作用すると解離イオンが生成される流体を、金属テーパー管電極と金属棒電極の間に満たし、その金属テーパー管電極とその金属棒電極との間に直流高電圧を印加するものである。

産業上の利用分野



本発明は、電極間に高電圧を印加してコロナ放電により誘起されるイオン風を発生させるイオン風発生装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
電極間に高電圧を印加することでコロナ放電により誘起されるイオン風を発生させるイオン風発生装置において、
グランドに接続され、対向して配設される一対の平板状のグランド電極と、
前記グランド電極が対向している対向空間領域内に前記各グランド電極に対して平行に配設され、高電圧が印加される線状の高電圧線電極と、
前記一対のグランド電極における対向面に、当該対向面の一部であって前記イオン風の出力方向の上流側の位置に配設される絶縁体と、
前記高電圧線電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備えることを特徴とするイオン風発生装置。

【請求項2】
請求項1に記載のイオン風発生装置において、
前記一対のグランド電極が平行に配設されていることを特徴とするイオン風発生装置。

【請求項3】
請求項2に記載のイオン風発生装置において、
前記高電圧線電極が、直線状の電極であり、前記一対のそれぞれのグランド電極との距離が同一となるように前記対向空間領域内に配設され、
前記絶縁体が、前記一対のグランド電極に垂直で且つ前記高電圧線電極と平行な断面の位置に前記絶縁体の端部が揃うように配設されていることを特徴とするイオン風発生装置。

【請求項4】
請求項2に記載のイオン風発生装置において、
前記高電圧線電極が、直線状の電極であり、前記一対のそれぞれのグランド電極との距離が同一となるように前記対向空間領域内に配設され、
前記絶縁体が、前記一対のグランド電極に垂直で且つ前記高電圧線電極を含む断面の位置に前記絶縁体の端部が揃うように配設されていることを特徴とするイオン風発生装置。

【請求項5】
請求項3又は4に記載のイオン風発生装置において、
前記グランド電極が対向している対向空間領域内に、前記高電圧線電極及び前記絶縁体を直列に複数設けることを特徴とするイオン風発生装置。

【請求項6】
請求項5に記載のイオン発生装置において、
前記絶縁体が、当該絶縁体がない場合に前記グランド電極に流れる電流分布にしたがって、前記電流が少なくとも所定の値以上である領域の一部に配設されていることを特徴とするイオン風発生装置。

【請求項7】
請求項1ないし6のいずれかに記載のイオン風発生装置を用いたガスポンプであって、
少なくとも一部に開口部を有する筐体内に、前記開口部の方向に前記イオン風が発生するように前記イオン風発生装置が備えられていることを特徴とするガスポンプ。
産業区分
  • 内燃機関
  • 固体素子
  • 電子管
  • 変電
  • 送配電
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011182001thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) 2011年12月6日(火) 高専-技科大 新技術説明会


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