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PLASMA ACTUATOR meetings achieved foreign

Patent code P200016918
Posted date May 22, 2020
Application number P2020-000206
Publication number P2020-113534A
Date of filing Jan 6, 2020
Date of publication of application Jul 27, 2020
Priority data
  • P2019-000603 (Jan 7, 2019) JP
Inventor
  • SATO SHINTARO
  • OHNISHI NAOFUMI
Applicant
  • Tohoku University
Title PLASMA ACTUATOR meetings achieved foreign
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a downsized and inexpensive plasma actuator capable of accelerating a flow to be induced and improving a control effect of the flow.
SOLUTION: Multiple electrode couples 12 are provided in a dielectric layer 11 side by side from an upstream side to a downstream side in a predetermined direction. Each electrode couple 12 includes an upstream electrode 21 provided on one surface side of the dielectric layer 11 and a downstream electrode 22 provided on the other surface side of the dielectric layer 11 so as to hold the dielectric layer 11 between the downstream electrode and the upstream electrode 21. A most downstream electrode 13 is disposed on one surface side of the dielectric layer 11 while being displaced from the downstream electrode 22 of the most downstream-side electrode couple 12 to the downstream side, and provided in such a manner that the potential becomes equal with the downstream electrode 22. Voltage application means 14 is provided so as to apply a voltage including an AC voltage or a repeated pulse voltage to each electrode couple 12 in such a manner that a polarity of the applied voltage is inverted between the adjacent electrode couples 12.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

航空機の翼周り流れの剥離抑制や流体騒音の低減等を目的として、流体制御デバイスの開発が古くから行われている。従来は、受動的な流体制御デバイスの開発がよく行われていたが、近年は、能動的な流体制御デバイスが注目されており、特に放電によって生じるイオン風を利用して気流を制御するプラズマアクチュエータの開発が精力的に行われている。

例えば、翼周りの剥離流れを効果的に制御することを目的として、2枚の電極と誘電体とで構成される単一のプラズマアクチュエータを用いた流体制御システム(例えば、特許文献1参照)や、誘電体層上に形成された第1電極と、別の誘電体層上に、互いに対向して櫛歯状に形成された1対の第2電極と、さらに別の誘電体層上に、互いに対向して櫛歯状に形成された1対の第3電極とが、誘電体層を介して積層されており、発生させるプラズマの位置を制御することで流れの方向を制御するプラズマアクチュエータ(例えば、特許文献2参照)が開発されている。

また、単一のプラズマアクチュエータの性能を向上させることを目的として、通常は完全に誘電体で被覆されている下部電極の下流側を露出させたものが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。また、性能を向上させるために、露出電極を追加し、3枚の電極を用いたプラズマアクチュエータも提案されている(例えば、非特許文献2参照)。

また、性能を向上するために、プラズマアクチュエータを複数並べることが考えられるが、同一の電極配置を有するプラズマアクチュエータを2つ並べた実験により、プラズマアクチュエータ同士の距離が近すぎる場合には、主流方向とは逆向きの流れが形成されるため、主流方向の流れを効果的に加速することができないことが確認されている(例えば、非特許文献3参照)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、プラズマアクチュエータに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
誘電体層と、
前記誘電体層の一方の表面に沿って、所定の方向に向かって上流側から下流側に並べて前記誘電体層に設けられた複数の電極対と、
各電極対の下流側で前記誘電体層に設けられた最下流電極と、
交流電圧または繰り返しパルス電圧を含む電圧を、各電極対に印加可能に設けられた電圧印加手段とを有し、
各電極対は、前記誘電体層の一方の表面側に設けられた上流電極と、前記上流電極との間に前記誘電体層を挟むよう前記誘電体層の他方の表面側に設けられ、前記上流電極から下流側にずれて配置された下流電極とを有し、
隣り合う電極対は、下流側の電極対の前記上流電極が、上流側の電極対の前記下流電極から下流側にずれて配置されており、
前記最下流電極は、前記誘電体層の一方の表面側に、最も下流側の電極対の前記下流電極から下流側にずれて配置され、最も下流側の電極対の前記下流電極と同じ電位になるよう設けられており、
前記電圧印加手段は、印加する前記電圧の極性が隣り合う電極対で反転するよう、前記電圧を印加可能に構成されていることを
特徴とするプラズマアクチュエータ。

【請求項2】
 
前記電圧印加手段は、各電極対の前記上流電極および前記下流電極のいずれか一方に前記電圧を印加したとき、他方を接地するよう構成されていることを特徴とする請求項1記載のプラズマアクチュエータ。

【請求項3】
 
前記電圧印加手段は、上流側から奇数番目の電極対の前記上流電極と上流側から偶数番目の電極対の前記下流電極とに前記電圧を印加したとき、上流側から奇数番目の電極対の前記下流電極と上流側から偶数番目の電極対の前記上流電極とを接地するよう構成されている、および/または、上流側から奇数番目の電極対の前記下流電極と上流側から偶数番目の電極対の前記上流電極とに前記電圧を印加したとき、上流側から奇数番目の電極対の前記上流電極と上流側から偶数番目の電極対の前記下流電極とを接地するよう構成されていることを特徴とする請求項1または2記載のプラズマアクチュエータ。

【請求項4】
 
前記電圧は、前記交流電圧または前記繰り返しパルス電圧に、DC電圧を重畳した電圧から成ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプラズマアクチュエータ。

【請求項5】
 
前記電圧印加手段は、DC電源と第1スイッチと第2スイッチとを有し、各電極対の前記上流電極および前記下流電極のいずれか一方を、前記第1スイッチを介して前記DC電源に電気的に接続すると共に前記第2スイッチを介して接地しており、他方を接地しており、前記第1スイッチをONにすると共に前記第2スイッチをOFFにし、前記第1スイッチをOFFにすると共に前記第2スイッチをONにする動作を繰り返すよう構成されていることを特徴とする請求項4記載のプラズマアクチュエータ。

【請求項6】
 
前記電圧印加手段は、DC電源と第1スイッチと第2スイッチと第3スイッチと第4スイッチとを有し、各電極対の前記上流電極および前記下流電極のいずれか一方を、前記第1スイッチを介して前記DC電源に電気的に接続すると共に前記第2スイッチを介して接地しており、他方を、前記第3スイッチを介して前記DC電源に電気的に接続すると共に前記第4スイッチを介して接地しており、前記第1スイッチおよび前記第4スイッチをONにすると共に前記第2スイッチおよび前記第3スイッチをOFFにし、前記第1スイッチおよび前記第4スイッチをOFFにすると共に前記第2スイッチおよび前記第3スイッチをONにする動作を繰り返すよう構成されていることを特徴とする請求項4記載のプラズマアクチュエータ。

【請求項7】
 
誘電体層と、
前記誘電体層の一方の表面側に設けられた上流電極と、
前記上流電極との間に前記誘電体層を挟むよう前記誘電体層の他方の表面側に設けられ、前記上流電極から所定の方向にずれて配置された下流電極と、
前記誘電体層の一方の表面側に、前記下流電極から前記所定の方向にずれて配置され、前記下流電極と同じ電位になるよう設けられた最下流電極と、
交流電圧または繰り返しパルス電圧を含む電圧を、前記上流電極および前記下流電極のいずれか一方に印加可能に設けられ、前記一方に前記電圧を印加したとき、他方を接地するよう構成された電圧印加手段とを、
有することを特徴とするプラズマアクチュエータ。

【請求項8】
 
前記上流電極および前記最下流電極は、それぞれ前記所定の方向に沿って並んだ1対の分割電極に分割されており、各対の上流側または下流側の分割電極に、抵抗器が接続されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のプラズマアクチュエータ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
  • 2G084AA23
  • 2G084BB07
  • 2G084BB35
  • 2G084BB37
  • 2G084CC03
  • 2G084CC08
  • 2G084CC20
  • 2G084CC34
  • 2G084DD15
  • 2G084DD22
  • 2G084DD25
  • 2G084DD32
  • 2G084DD39
Drawing

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JP2020000206thum.jpg
State of application right Published
Reference ( R and D project ) (In Japanese)大西研究室/高橋研究室
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