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同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置 UPDATE

国内特許コード P140010449
掲載日 2014年4月11日
出願番号 特願2012-248088
公開番号 特開2013-131488
登録番号 特許第6210615号
出願日 平成24年11月12日(2012.11.12)
公開日 平成25年7月4日(2013.7.4)
登録日 平成29年9月22日(2017.9.22)
優先権データ
  • 特願2011-254919 (2011.11.22) JP
発明者
  • 木村 元昭
  • 金 洪宇
  • 朝倉 洵
  • 大西 真澄
出願人
  • 学校法人日本大学
発明の名称 同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置 UPDATE
発明の概要 【課題】設計の自由度を得ること、また噴流の拡散制御に関し、自由度を得ることを可能とする同軸型DBDプラズマアクチュエータ及び噴流制御装置を提供する。
【解決手段】円筒状の誘電体7を挟んで内外周面に同軸に各別に形成された外電極9及び外周電極11に、電圧を印加することにより外電極9からDBDプラズマ23を発生させ、DBDプラズマによる誘起流れを円筒状の誘電体7の内面13aに沿って主噴流27の流れ方向に形成することができ、電圧の大きさ、周波数制御によりDBDプラズマ23による誘起流れの強さを変更し、噴流の拡散の程度を自由に変えることができることを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



近年、大気圧放電により生成されるDBDプラズマを利用した流体制御技術 (DBDプラズマアクチュエータ)が大きな注目を集めている。噴流の初期領域においてプラズマを発生させ、その誘起流れを用いて速度変動を生じさせ、噴流の拡散制御等を試みている。





図19は、DBDプラズマアクチュエータの作動原理を示す断面図である。





このDBDプラズマアクチュエータ101は、ポリイミド等の誘電体103の表裏壁面上に薄い外電極105,内電極107を配置し,裏面には放電を抑えるための絶縁層109による処理を施している。





高周波電圧を印加するとDBDプラズマ111が外電極105のエッジ近傍から起こり、外電極105から内電極107に向かう向きに外力による誘起流れ (ブローイング力)113が発生する。





かかる原理を利用したものとして、特許文献1や非特許文献1等には、同軸方向に誘起流れを発生させるものが示されている。





図20は、向心型DBDプラズマアクチュエータ及び噴流制御装置を示す概略図、図21は、電極を示す分解斜視図である。





この向心型DBDプラズマアクチュエータ115は、誘電体116を挟んでリング状の表面電極117(外電極)とドーナツ型の裏面電極119(内電極)とが配置され、この表面電極117と裏面電極119とがノズル121の出口に取り付けられ、電極117、119に電源123が接続されて噴流制御装置124が構成されている。





電源123により高周波電圧を印加すると表面電極117の内径側エッジ近傍にDBDプラズマが生成され、内径側エッジ全ての近傍から中心へ向かう誘起流れ125が形成される。この誘起流れ125は、ノズル121から噴出される主噴流127に衝突して向きを変えることになる。





したがって、向心型DBDプラズマアクチュエータ115によりノズル121から噴出される主噴流127の拡散制御を行わせることができる。





しかし、向心型DBDプラズマアクチュエータ115の場合は、ノズル121の出口に平面的に備えられるため、電極の設置にノズル121回りの面積を必要とし、複数並列ノズル等の場合には設置が困難であるか、全体が大型化するという問題があり、設計の自由度に制限があった。





また、向心型では、中心へ向かうDBDプラズマにより、主にノズル121の周囲から主噴流127に衝突するように誘起流れ125が発生するため、主噴流127の拡散制御に関して自由度が得られないという問題もある。

産業上の利用分野


本発明は、噴流など気体の流れを制御することができる同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
同軸型DBDプラズマアクチュエータをノズルの噴流出口側に用いた噴流制御装置であって、
前記同軸型DBDプラズマアクチュエータは、円筒状の誘電体を挟んで同軸に各別に形成された内周面側の外電極及び外周面側の内電極を備え、
前記内周面側の外電極は、前記円筒状の誘電体の一端に設けられ、
前記外周面側の内電極は、前記円筒状の誘電体の軸方向に前記外電極から離間して設けられ、
前記外電極及び内電極への電圧の印加により発生するプラズマを利用して誘起流れを発生させ前記ノズルから噴出する噴流を拡散制御する、
ことを特徴とする同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置。

【請求項2】
請求項1記載の同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置であって、
前記誘電体は、円筒部の一端にフランジ部を備え、
前記外電極は、前記フランジ部の内周面側に設けられ、
前記内電極は、前記円筒部の外周面側に設けられた、
ことを特徴とする同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置。

【請求項3】
請求項2記載の同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置であって、
前記フランジ部の端面内周縁側に、周回状の凹部を設け、
前記外電極は、前記凹部に内周部が設けられて内面が前記円筒部の内面と面一に形成された、
ことを特徴とする同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置。

【請求項4】
請求項2又は3記載の同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置であって、
前記内電極は、前記円筒部の外周面側全体に設けられた、
ことを特徴とする同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置。

【請求項5】
請求項1~4の何れか1項記載の同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置であって、
前記電圧又は周波数を制御する、
ことを特徴とする同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置。

【請求項6】
請求項5記載の同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置であって、
前記周波数の制御は、間欠的に行う、
ことを特徴とする同軸型DBDプラズマアクチュエータを用いた噴流制御装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012248088thum.jpg
出願権利状態 登録
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