(57)【要約】【課題】車両の表面の所定位置に気流発生装置を備えて表面の気流を制御することで、車両の形状を最適化することなく、空力特性を最適化し、走行安定性を向上させる。【解決手段】自動車は、車体の表面の領域Ａに、誘電体２の表面近傍に対設された一対の電極３、４間に電圧を印加して気流を発生させる気流発生装置１を備える。自動車の車体の屈曲部が、曲面を有し、かつ曲面の両端縁から平面を構成するように屈曲している場合、領域Ａは、曲面と平面との境界部から、屈曲する方向の車体の長さの２０％に相当する長さの範囲内、かつ曲面で構成される領域である。また、自動車の車体の屈曲部が曲面を有さずに屈曲している場合、領域Ａは、屈曲部から、屈曲する方向の車体の長さの２０％に相当する長さの範囲内で構成される領域である。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体に接する固体からなる誘電体の表面または表面近傍に、少なくとも一対の電極を対設し、これらの電極間に電圧を印加して前記気体の一部をプラズマ化することにより気流を発生させる気流発生装置を車体の表面の少なくとも一部に備えた車両であって、
前記気流発生装置は、
（１）前記車体の屈曲部が、曲面を有し、かつ前記曲面の両端縁から平面を構成するように屈曲している場合には、前記曲面と前記平面との境界部から、屈曲する方向の車体の長さの２０％に相当する長さの範囲内、かつ前記曲面で構成される領域に配置され、
（２）前記車体の屈曲部が、曲面を有さずに屈曲している場合には、前記屈曲部から、屈曲する方向の車体の長さの２０％に相当する長さの範囲内で構成される領域に配置されている
ことを特徴とする車両。
【請求項２】
前記気流発生装置が配設される領域に、前記車体の表面に連通し、前記車体の表面を流れる気流の一部を通過させることが可能なスリットを形成し、前記スリット内に前記気流発生装置を配設し、前記気流発生装置によって前記スリット内に流入する気流の流量を調整することを特徴とする請求項１記載の車両。
【請求項３】
前記気流発生装置の少なくとも電極を、当該電極と所定の空隙をおいて覆う電極カバーを備えていることを特徴とする請求項１または２記載の車両。
【請求項４】
前記電極を覆うときには、前記電極カバーを前記電極上に移動可能であり、前記電極を覆う必要のないときには、前記電極カバーを収納部に移動可能であることを特徴とする請求項３記載の車両。
【請求項５】
前記車両が自動車の場合、前記気流発生装置が配置される領域が、ピラー部、ボンネット角部、フロントウィンドウ端部およびウィンカ部のうちの少なくとも一箇所を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の車両。
【請求項６】
前記車両が自動車の場合、前記気流発生装置が配置される領域が、スポイラ部、リアデッキ後端部、ルーフ後端部およびハッチ後端部のうちの少なくとも一箇所を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の車両。
【請求項７】
前記車両が自動車の場合、前記気流発生装置が配置される領域が、フロントバンパ下部およびリアバンパ下部のうちの少なくとも一箇所を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の車両。
【請求項８】
前記気流発生装置に電圧を連続的または間欠的に印加可能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの車両に係り、特に走行安定性などに優れた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両における空力特性の最適化は、燃費性能向上、走行安定性向上、快適性向上、安全性向上などの観点から重要性が高まっている。例えば、自動車などの車両において、空力特性を最適化することにより、抵抗係数の低減や走行の不安定性の解消などを図るための技術開発がなされている（例えば、非特許文献１参照。）。これらの技術開発においては、自動車などの車両の形状を最適化することにより、目的を達成するための試みがなされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】日本機械学会流体工学部門ニューズレター、２００７年４月号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、自動車などの車両の形状を最適化することで空力特性の最適化を図るには限界がある。また、自動車などの車両の周囲を流れる流体の流動は、車両の移動速度や周囲の風速の変動によって様々に変化するため、車体の形状を最適化することだけでは、抵抗係数の低減や走行の不安定性の解消などを図ることは困難である。さらに、寸法やデザイン面での制約がある場合には、車体の形状を最適化することができないこともある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、車両の表面の所定位置に気流発生装置を備えて表面を流れる気流を制御することで、車両の形状を最適化することなく、空力特性を最適化し、安定して走行することができる走行安定性に優れた車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者らは、例えば特開２００８−１３５７号公報に示すように、プラズマの作用により、非常に薄い層状の流れを適宜発生させることができる気流発生装置を用いて、流れの境界層の速度分布を変化させたり、層流から乱流への遷移を強制的に引き起こしたり、渦を発生または消滅させたりすることができることを確認している。また、例えば特開２００７−３１７６５６号公報に示すように、気流発生装置を用いて、移動体の表面の流れを制御し、移動体における空力特性を最適化することができる可能性を見出している。
【０００７】
ここでは、発明者らは、例えば自動車などの車両において、車両の移動速度や周囲の風速が様々に変化する場合においても、気流発生装置を最適な位置に配置して、車体の周囲の気流を制御することで、安定した走行ができることを見出した。
【０００８】
そして、上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、気体に接する固体からなる誘電体の表面または表面近傍に、少なくとも一対の電極を対設し、これらの電極間に電圧を印加して前記気体の一部をプラズマ化することにより気流を発生させる気流発生装置を車体の表面の少なくとも一部に備えた車両であって、前記気流発生装置は、（１）前記車体の屈曲部が、曲面を有し、かつ前記曲面の両端縁から平面を構成するように屈曲している場合には、前記曲面と前記平面との境界部から、屈曲する方向の車体の長さの２０％に相当する長さの範囲内、かつ前記曲面で構成される領域に配置され、（２）前記車体の屈曲部が、曲面を有さずに屈曲している場合には、前記屈曲部から、屈曲する方向の車体の長さの２０％に相当する長さの範囲内で構成される領域に配置されていることを特徴とする走行安定性に優れた車両が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る車両によれば、車両の表面の所定位置に気流発生装置を備えて表面を流れる気流を制御することで、車両の形状を最適化することなく、空力特性を最適化し、安定して走行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る車両に配置される気流発生装置の断面を示す図である。
【図２】本発明に係る車両に配置される気流発生装置における気流速度の変化を示す図である。
【図３】本発明に係る車両に配置される他の構成の気流発生装置の断面を示す図である。
【図４】本発明に係る車両に配置される他の構成の気流発生装置における気流速度の変化を示す図である。
【図５】本発明に係る車両に配置される他の構成の気流発生装置において、電圧値を制御したときの気流速度の変化を示す図のである。
【図６】本発明に係る車両に配置される他の構成の気流発生装置の断面を示す図である。
【図７】本発明に係る車両に配置される他の構成の気流発生装置において、電極の配置構成を他の配置構成としたときの気流発生装置の断面を示す図である。
【図８】本発明に係る車両に配置される他の構成の気流発生装置の断面を示す図である。
【図９】自動車の車体における気流発生装置、特に電極を配置する領域Ａを示した斜視図である。
【図１０】自動車の車体における気流発生装置、特に電極を配置する領域Ａを示した斜視図である。
【図１１】自動車の車体の屈曲部が直角に屈曲している部分の車体の高さ方向に垂直な断面を示す図である。
【図１２】自動車の車体の屈曲部が曲面を有して屈曲している部分の車体の高さ方向に垂直な断面を示す図である。
【図１３】気流発生装置を自動車のルーフ後端部からトランクにかけての表面で、かつ上記した領域Ａの範囲内に配置したときの自動車の側面を示す平面図である。
【図１４】気流発生装置を自動車の後部バンパ下部および後部バンパ後部の表面で、かつ上記した領域Ａの範囲内に配置したときの自動車の側面を示す平面図である。
【図１５】自動車のルーフ後端部にスリットを形成し、このスリット内に気流発生装置を備えた自動車を示し、スリットの構成部のみを断面で示した図である。
【図１６】自動車のルーフの後端上からリアウインドウ上にかけて整流板を設置してスリットを形成したときの、スリットの構成部の断面を示した図である。
【図１７】自動車のルーフの後端上からリアウインドウ上にかけてスポイラを設置してスリットを形成したときの、スリットの構成部の断面を示した図である。
【図１８】自動車のトランクリッドの後端上に整流板を設置してスリットを形成したときの、スリットの構成部の断面を示した図である。
【図１９】気流発生装置の少なくとも電極を覆う電極カバーを備えた自動車を示し、電極カバーの構成部のみを断面で示した図である。
【図２０】風洞実験の様子を示す斜視図である。
【図２１】自動車模型の表面における流れの状況を評価するための表面圧力の測定位置を示した図である。
【図２２】迎角を０度としたときの、各表面圧力測定孔における静圧の平均値を示した図である。
【図２３】迎角を変えたときの、各表面圧力測定孔における静圧の平均値を示した図である。
【図２４Ａ】迎角αを説明するための図である。
【図２４Ｂ】迎角αを説明するための図である。
【図２５】迎角αと各風速成分との関係を説明するための図である。
【図２６】横風成分と、自動車模型に作用する横力およびモーメントとの関係を示した図である。
【図２７】迎角αを２０度としたときの、各表面圧力測定孔における静圧の平均値を示した図である。
【図２８】迎角αを２２．５度としたときの、各表面圧力測定孔における静圧の平均値を示した図である。
【図２９】横風成分と、自動車模型に作用するモーメントとの関係を示した図である。
【図３０】気流発生装置を間欠的に作動させる場合における、電圧のデューティ比制御の一例を示す図である。
【図３１】気流発生装置を作動させないときの圧力と、気流発生装置を作動させたときの圧力の差、すなわち変動分を示す図である。
【図３２】横風成分と、自動車模型に作用するモーメントとの関係を示した図である。
【図３３】気流発生装置、特に電極の配置位置に対する誘起気流による効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
（気流発生装置）
本発明に係る車両に配置される、放電プラズマを利用した気流発生装置１について説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る車両に配置される気流発生装置１の断面を示す図である。図２は、気流発生装置１における気流速度の変化を示す図である。
【００１４】
図１に示すように、気流発生装置１は、誘電体２内に埋設された第１の電極３と、この第１の電極３と誘電体２の表面からの距離を同じにし、かつ誘電体２の表面と水平な方向にずらして離間され、誘電体２内に埋設された第２の電極４と、ケーブル５を介して電極３、４間に電圧を印加する放電用電源６とを備えている。
【００１５】
誘電体２は、公知な固体の誘電材料で構成される。誘電体２を構成する材料として、具体的には、アルミナ、ガラス、マイカなどの無機絶縁物、ポリイミド、ガラスエポキシ、ゴムなどの有機絶縁物などの電気的絶縁材料が挙げられるが、これらに限られるものではない。誘電体２を構成する材料は、気流発生装置が使用される環境に応じて公知な固体の誘電材料から適宜に選択される。
【００１６】
第１の電極３および第２の電極４は、公知な固体の導電材料で構成される。具体的には、第１の電極３および第２の電極４は、例えば銅板で構成することができる。この場合、気流発生装置１自体の厚みを１００μｍ以下にすることも可能である。なお、第１の電極３および第２の電極４は、それぞれ直接接触することなく誘電体２を介して配設されている。
【００１７】
放電用電源６は、第１の電極３と第２の電極４との間に電圧を印加するものである。放電用電源６からは、例えば、正極性および／または負極性の電圧を断続的に出力するパルス状の出力電圧、正極性および負極性のパルス状の電圧を交互に出力する交番電圧、交流状（正弦波、断続正弦波）の波形を有する出力電圧などが出力される。また、放電用電源６は、例えば、出力電圧に強弱をつけて出力するなど、電圧値を調整しながら、第１の電極３と第２の電極４との間に電圧を印加してもよい。すなわち、放電用電源６は、第１の電極３と第２の電極４との間における、電圧、周波数、電流波形、デューティ比などの電流電圧特性を変化させることができる。なお、電流電圧特性の制御は、使用条件や用途などに応じて適宜に設定可能である。
【００１８】
次に、気流発生装置１によって誘起気流が発生する現象について説明する。
【００１９】
気流発生装置１に放電用電源６から第１の電極３と第２の電極４との間に電圧が印加され、一定の閾値以上の電位差となると、第１の電極３と第２の電極４との間に放電が誘起される。
【００２０】
気流発生装置１では、第１の電極３と第２の電極４との間に誘電体２を介在させているので、高温下や含塵環境下においてもアーク放電には至らず、安定に放電を維持することが可能なバリア放電が生じ、低温プラズマが生成される。このバリア放電においては、アーク放電に至らないため、気体をほとんど加熱せずに電離して電子およびイオンを生成することができる。生成された電子やイオンは、電界によって駆動され、それらが気体分子と衝突することで運動量が気体分子に移行する。すなわち、放電を生じることで電極付近に誘起気流７を発生することができる。この誘起気流７の大きさや向きは、第１の電極３と第２の電極４との間に印加する電圧、周波数、電流波形、デューティ比などの電流電圧特性を変化させることで制御可能である。
【００２１】
上記したような大気圧下におけるバリア放電において、第１の電極３と第２の電極４との間に直流電圧を印加すると、放電の進展とともに誘電体２の表面に電荷が蓄積し、第１の電極３と第２の電極４との間の電界が緩和され、最終的には電界が空間の電離を維持できなくなり、放電が停止する。この放電の停止を防止するためには、誘電体２の表面に蓄電された電荷を除去することが必要である。そのためには、第１の電極３と第２の電極４との間に、パルス状の正負の両極性電圧である交番電圧や交流電圧を印加する必要がある。このように第１の電極３と第２の電極４との間に交番電圧または交流電圧を印加することで、持続的にバリア放電を行うことが可能となる。
【００２２】
ここで、第１の電極３と第２の電極４との間に交番電圧を印加すると、印加される電圧の極性によって、第１の電極３と第２の電極４との間にかかる電界の向きが逆転する。そのため、電子やイオンが中性気体分子に与える運動量の向きも電圧の極性によって逆転する。その結果、印加される電圧の極性によって、気流発生装置１の表面、すなわち誘電体２の表面に沿って発生した誘起気流７の流れる方向は反転する。また、電圧の極性を交互に変化させることで、その変化に伴って誘起気流７の流れる方向も変化し、図２のように、誘起気流７の流速は変化する。
【００２３】
次に、他の構成の気流発生装置１ａについて説明する。
【００２４】
図３は、本発明に係る車両に配置される他の構成の気流発生装置１ａの断面を示す図である。図４は、気流発生装置１ａにおける気流速度の変化を示す図である。図５は、気流発生装置１ａにおいて、電圧値を制御したときの気流速度の変化を示す図である。なお、以下において、気流発生装置１の構成と同一部分には同一の符号を付して重複する説明を簡略または省略する。
【００２５】
図３に示すように、気流発生装置１ａは、誘電体２の表面と同一面に露出された第１の電極３と、この第１の電極３と誘電体２の表面からの距離を異にし、かつ誘電体２の表面と水平な方向にずらして離間され、誘電体２内に埋設された第２の電極４と、ケーブル５を介して第１の電極３と第２の電極４との間に電圧を印加する放電用電源６とを備えている。
【００２６】
この気流発生装置１ａにおいても、前述した気流発生装置１と同様に、放電用電源６によって第１の電極３と第２の電極４との間に、所定値以下の周波数の交流電圧や交番電圧を印加すると、図４に示すように、気流発生装置１ａの表面、すなわち誘電体２の表面に沿って流れる方向が反転して振動する誘起気流７を発生させることができる。さらに、反転して振動する誘起気流７における、それぞれの方向に向かう流速が異なるように誘起気流７を発生させることができる。
【００２７】
この気流発生装置１ａでは、第１の電極３を露出させることで、空間にかかる電界強度を高めることができる。そのため、第１の電極３が誘電体２内に埋設されている場合よりも、より低い印加電圧で気流発生装置１ａを駆動することが可能となる。また、印加する電圧値を調整することで、図５に示すように、印加された電圧値に伴う気流の流速を得ることができる。また、上述のように印加電圧の調整によって、周期的に方向が異なる流速となる誘起気流７が発生する場合でも、時間平均的に一方向に流れる誘起気流７を発生させることもできる。
【００２８】
次に、他の構成の気流発生装置１ｂについて説明する。
【００２９】
図６は、本発明に係る車両に配置される他の構成の気流発生装置１ｂの断面を示す図である。図７は、本発明に係る車両に配置される他の構成の気流発生装置１ｂにおいて、電極９の配置構成を他の配置構成としたときの気流発生装置１ｂの断面を示す図である。
【００３０】
この気流発生装置１ｂは、特に金属の構造物表面にプラズマによる誘起気流７を生成したい場合に有効な構成である。気流発生装置１ｂは、誘電体からなる誘電ブロック８と、誘電ブロック８内に埋設された電極９と、ケーブル５を介して金属からなる構造体１０と電極９との間に電圧を印加する放電用電源６とを備えている。
【００３１】
電極９は、平板状の電極で構成されている。ここで、例えば、誘電ブロック８としてセラミックスを用いた場合、セラミックスを積層して誘電ブロック８を積層する途中で、金属の薄板を挿入したり、金属ペーストを塗布することで電極９を構成することができる。また、積層時にセラミックスに曲率をもたせることにより、任意の形状の誘電ブロック８が成形可能となり、管路などの複雑な形状に対応した気流発生装置１ｂを作製することができる。
【００３２】
図６に示すように、気流発生装置１ｂは、金属などの導電体からなる構造体１０に形成された溝部に設置される。この設置の際、電極９が配設された誘電ブロック８の側面１１を構造体１０に密着させることが好ましい。このように誘電ブロック８の側面１１を構造体１０に密着させて放電空隙を設けないことで、側面１１と構造体１０との間におけるバリア放電を防止し、誘電ブロック８の表面上においては、バリア放電を発生させることができる。
【００３３】
また、図６に示すように、誘電ブロック８の側面１１と対向する側の側面１２と構造体１０との間には、所定の幅の空隙１３を設けることが好ましい。この空隙１３を設けることで、構造体１０と誘電ブロック８の熱膨張率が異なる場合に生じる熱膨張による破損などを防止することができる。
【００３４】
この気流発生装置１ｂの構成によれば、セラミックス等の誘電体で覆われた電極９を１本、構造体１０の溝部に配置するだけで、所定の誘起気流７を得ることができるため、既設管路への取り付け等に有効である。
【００３５】
また、図７に示すように、気流発生装置１ｂにおける電極９は、誘電ブロック８の表面に露出するように設けられてもよい。この場合においても、上記した電極９を誘電ブロック８内に埋設させたときと同様の作用効果を得ることができる。
【００３６】
ここで、気流発生装置の電極構成として、従来知られているコロナ放電に由来するイオン風現象を利用する電極構成を採用してもよい。
【００３７】
図８は、本発明に係る車両に配置される他の構成の気流発生装置１ｃの断面を示す図である。
【００３８】
図８に示すように、気流発生装置１ｃは、誘電体表面に露出した第１の電極３と、この電極からずらして離間され、誘電体表面に露出した第２の電極４と、ケーブル５を介して第１の電極３と第２の電極４との間に電圧を印加する放電用電源６とを備えている。
【００３９】
ここで、この気流発生装置１ｃによって誘起気流が発生する現象について説明する。
【００４０】
放電用電源６から第１の電極３と第２の電極４との間に電圧が印加され、一定の閾値以上の電位差となると、第１の電極３と第２の電極４との間に放電が誘起される。
【００４１】
放電開始時は、電極の近傍だけに電離領域が限定されたコロナ放電となる。第１の電極３と第２の電極４との形状が同一でない場合、どちらか一方の電極だけにコロナ放電が発生することもある。電圧をさらに増加させていくと、双方の電極間を短絡させるアーク放電に移行する。このアーク放電では、放電エネルギが気体を加熱するのに使われるため、熱を気流制御に利用したい場合を除いては、アークが生じない電圧で使用するのが好ましい。
【００４２】
コロナ放電が生じている状態では、電極の近傍において電離によって生じた電子またはイオンは、対向する電極との間に形成されている電界によって加速される。この電子またはイオンが気体分子に衝突することで運動量が気体分子に移行する。すなわち、放電を印加することで、電極付近に誘起気流７を発生することができる。この誘起気流７の大きさや向きは、電極に印加する電圧、周波数、電流波形、デューティ比などの電流電圧特性を変化させることで制御可能である。
【００４３】
上記したような大気圧下におけるコロナ放電においては、電極表面への電荷の蓄積は考慮しなくてよいので、第１の電極３と第２の電極４との間に直流電圧を印加することが好適である。なお、第１の電極３と第２の電極４との間に交流電圧を印加しても気流誘起現象は実現可能である。
【００４４】
ここで、第１の電極３と第２の電極４との間に交番電圧を印加すると、印加される電圧の極性によって、第１の電極３と第２の電極４との間にかかる電界の向きが逆転する。そのため、電子やイオンが中性気体分子に与える運動量の向きも電圧の極性によって逆転する。その結果、印加される電圧の極性によって、気流発生装置１ｃの表面、すなわち誘電体２、第１の電極３および第２の電極４の表面に沿って発生した誘起気流７の流れる方向は反転する。また、電圧の極性を交互に変化させることで、その変化に伴って誘起気流７の流れる方向も変化し、図２のように、誘起気流７の流速は変化する。
【００４５】
また、本発明に係る車両に配置される気流発生装置は、気流を発生させ、車両表面の流れを制御することを目的としている。そこで、例えば、流体を非接触でプラズマ化して気流を発生させたい場合には、誘導結合型やマイクロ波導入型のプラズマ発生方法を採用することもできる。このように、非接触でプラズマを形成する既知の手法を用いた装置を気流発生装置として適用してもよい。
【００４６】
また、特開２００５−３２０８９５号公報に記載されているように、誘電体を挟むように設けられた第１の電極および第２の電極と、第１電極に所定の間隙をおいて対向するように配置された第３の電極とを備え、第１の電極と第２の電極との間に交番電圧を印加してバリア放電を行い電子およびイオンを発生させてもよい。そして、第１の電極と第３の電極との間に電圧を印加し、第１の電極と第３の電極との間に電界を形成し、この電界によって電子およびイオンを駆動して運動量を発生させて、この運動量を気流に移行させる方法を採用してもよい。
【００４７】
（気流発生装置を備えた車両）
ここでは、車両において、上記した気流発生装置を配置する領域について説明する。なお、ここでは、車両として自動車を例示して説明する。また、以下の説明では、気流発生装置として上記した気流発生装置のいずれかを備えた場合について説明することもあるが、その場合でも上記した気流発生装置のいずれでも適用することができ、同様の作用効果を得ることができる。
【００４８】
図９および図１０は、自動車の車体における気流発生装置、特に電極を配置する領域Ａを示した斜視図である。
【００４９】
図９および図１０において斜線で示した領域に上記したいずれかの気流発生装置を備えることが好ましい。この気流発生装置を備える領域Ａは、次のように定義される。
【００５０】
自動車の車体の屈曲部が、曲面を有し、かつ曲面の両端縁から平面を構成するように屈曲している場合には、領域Ａは、曲面と平面との境界部から、屈曲する方向の車体の長さの２０％に相当する長さの範囲内、かつ曲面で構成される領域である。また、自動車の車体の屈曲部が曲面を有さずに屈曲している場合には、領域Ａは、屈曲部から、屈曲する方向の車体の長さの２０％に相当する長さの範囲内で構成される領域である。
【００５１】
さらに具体的に領域Ａについて、図１１および図１２を参照して説明する。
【００５２】
図１１は、自動車の車体の屈曲部が直角に屈曲している部分の車体の高さ方向に垂直な断面を示す図である。図１２は、自動車の車体の屈曲部が曲面を有して屈曲している部分の車体の高さ方向に垂直な断面を示す図である。
【００５３】
まず、自動車の車体の屈曲部が曲面を有さずに屈曲している部分（角張って屈曲している部分）について説明する。
【００５４】
図１１に示すように、屈曲部Ｏから一方の方向に延びる車体の方向をＸ軸とし、屈曲部Ｏから他方の方向に延びる車体の方向をＹ軸とする。Ｘ軸方向の領域Ａの範囲は、屈曲部Ｏから、Ｘ軸方向の車体の長さＢの２０％に相当する長さ（０．２Ｂ）の範囲となる。一方、Ｙ軸方向の領域Ａの範囲は、屈曲部Ｏから、Ｙ軸方向の車体の長さＣの２０％に相当する長さ（０．２Ｃ）の範囲となる。したかって、この場合における領域Ａの範囲は、屈曲部ＯからＸ軸方向に長さが０．２Ｂの範囲、および屈曲部ＯからＹ軸方向に長さが０．２Ｃの範囲の双方を含む車体の表面上の範囲となる。
【００５５】
なお、図１１では、屈曲部ＯにおけるＸ軸とＹ軸とのなす角が９０度の場合を例示しているが、この角度はこれに限られるのもではなく、任意の角度について上記した領域Ａの範囲の定義は成立する。
【００５６】
続いて、自動車の車体の屈曲部が曲面を有し、曲面の両端縁から平面を構成するように屈曲している部分について説明する。
【００５７】
この屈曲部は、曲面と、この曲面の両端縁からそれぞれ形成される平面とで構成される。したがって、図１２に示した屈曲部の断面は、曲線Ｚと、この曲線Ｚの両端縁からそれぞれ伸びる直線Ｘおよび直線Ｙとで構成される。ここで、図１２に示すように、直線Ｘの延長線と直線Ｙの延長線の交点をＯとし、交点Ｏを原点として直線Ｘの方向をＸ軸とし、交点Ｏを原点として直線Ｙの方向をＹ軸とする。また、直線Ｘと曲線Ｚの端縁との交点をＸ０とし、直線Ｙと曲線Ｚの端縁との交点をＹ０とする。
【００５８】
直線で形成される交点Ｘ０からＸ軸方向における領域Ａの範囲は、交点Ｘ０から、Ｘ軸方向の車体の長さＢ（原点ＯからのＸ軸方向の車体の長さ）の２０％に相当する長さ（０．２Ｂ）の範囲となる。直線で形成される交点Ｙ０からＹ軸方向における領域Ａの範囲は、交点Ｙ０から、Ｙ軸方向の車体の長さＣ（原点ＯからのＹ軸方向の車体の長さ）の２０％に相当する長さ（０．２Ｃ）の範囲となる。したがって、この場合における領域Ａの範囲は、曲線Ｚ上、交点Ｘ０からＸ軸方向に長さが０．２Ｂの範囲、および交点Ｙ０からＹ軸方向に長さが０．２Ｃの範囲のすべての範囲を含む車体の表面上の範囲となる。
【００５９】
なお、交点ＯにおけるＸ軸とＹ軸とのなす角は、任意に設定することができ、この任意の角度について上記した領域Ａの範囲の定義は成立する。
【００６０】
ここでは、車体の高さ方向に垂直な断面における領域Ａの範囲の定義について説明したが、例えば、ルーフ上面などの車体の水平方向に平行となる面における領域Ａの範囲は、車体の前方から後方へ向かう軸線に垂直な断面において、上記した領域Ａの特定方法と同様な方法によって定義される。
【００６１】
次に、上記した領域Ａの範囲に気流発生装置、特に電極を配置することが好ましい理由を説明する。
【００６２】
自動車の車体の屈曲部における流れは、迎角αが閾値αｓに達すると大規模剥離を起こす。そのため、剥離泡の大きさは、迎角αｓで最大となる。また、剥離泡を伴う流れを制御するためには、剥離泡が発生する上流側、または剥離泡が存在する領域に、気流発生装置によって発生する誘起気流を導入することが効果的である。
【００６３】
ここで、自動車の車体の屈曲部が曲面を有さずに屈曲している部分において、迎角αｓのときの剥離泡の車体に沿う方向の長さを測定した結果、図１１に示すように、迎角αｓのときの剥離泡Ｅの車体に沿う方向の長さは、上記した０．２Ｂ、０．２Ｃの長さの範囲内であった。そのため、領域Ａの範囲は、屈曲部ＯからＸ軸方向に長さが０．２Ｂの範囲、および屈曲部ＯからＹ軸方向に長さが０．２Ｃの範囲の双方を含む車体の表面上の範囲とすることが好ましいことがわかった。なお、迎角αｓのときの剥離泡Ｅの車体に沿う方向の長さは、車体表面に複数設けた圧力測定孔によって表面圧力を測定して得られる圧力分布に基づいて判断した。
【００６４】
なお、図１２に示すような、自動車の車体の屈曲部が曲面を有し、曲面の両端縁から平面を構成するように屈曲している部分においては、迎角αが大きくなると剥離点の位置が曲面のいずれかの位置となる。そのため、剥離泡が存在する領域は、上記した、自動車の車体の屈曲部が曲面を有し、曲面の両端縁から平面を構成するように屈曲している部分における領域Ａの範囲となる。
【００６５】
上記した領域Ａの範囲に気流発生装置、特に電極を配置することで、剥離泡を含む車体に沿う流れを制御することができ、自動車が安定して走行することができる。また、剥離泡を含む車体に沿う流れを制御することで、安定して走行できる範囲、すなわち走行安定領域の範囲を拡大することも可能となる。
【００６６】
なお、実際の自動車は、例えば、ノッチバックセダンや流線型のクーペタイプなどのように複雑な形状をしているが、上記した領域Ａの範囲に気流発生装置、特に電極を配置することで、安定して走行することができる。
【００６７】
自動車において、気流発生装置、特に電極を配置する上記した領域Ａの範囲内における具体的な部位としては、例えば、ピラー部、ボンネット角部、フロントウィンドウ端部およびウィンカ部などが挙げられ、これらの部位のうちの少なくとも一箇所に設けることができる。また、他の具体的な部位としては、スポイラ部、リアデッキ後端部、ルーフ後端部およびハッチ後端部などが挙げられ、これらの部位のうちの少なくとも一箇所に設けることができる。さらに、他の具体的な部位としては、フロントバンパ下部およびリアバンパ下部などが挙げられ、これらの部位のうちの少なくとも一箇所に設けることができる。このように、領域Ａの範囲内における上記した部位に電極を設け、誘起気流を発生させることで、走行の安定性を確保することができる。
【００６８】
また、複数の車体を連結してなる自動車においては、その進行方向前側の車体で生じる渦等の流れが後方側の車体に相互作用して複雑な流れを形成し、走行安定性を著しく損なう場合がある。
【００６９】
例えば、トレーラの場合に、特に車体の周囲の流れが操舵性に及ぼす影響が大きい。トラクタのフロントピラー付近において、剥離泡から大規模剥離への急激な転換が起こると、そこで放出された渦が下流に流下する。流下した渦は、トレーラの側面で成長したり、トラクタとトレーラの隙間から巻き上がったり、トレーラの前面に衝突したり、トレーラの左右に非対称に流下して左右への変動力をもたらしたり、トレーラを推進させる圧力場となったりして、走行安定性を著しく低下させる可能性がある。
【００７０】
このような複数の車体を連結してなる自動車においても、例えば、進行方向前方側の車体における上記した領域Ａの範囲内に、気流発生装置、特に電極を配置し、誘起気流を発生させることで、進行方向後方側の車体に働く流体力を制御することができる。
【００７１】
具体的には、トラクタにおける上記した領域Ａの範囲内に、気流発生装置、特に電極を配置し、誘起気流を発生させ、トラクタからの渦要素の放出を抑えることで、トレーラの左右に形成される渦の強度やトレーラ後流の渦の強度を抑制することができる。これによって、トレーラに働く変動力や推進力を低減させ、走行安定性を確保することができる。
【００７２】
また、自動車の空気抵抗の一つである圧力抵抗は、車体の外形や床下等の表面流れによるものである。
【００７３】
外形の圧力抵抗には、車体後部に形成される大規模な渦が大きく影響することがある。この渦の生成は、車体のリア付近の上記した領域Ａの範囲内に、気流発生装置、特に電極を配置し、誘起気流を発生させることで制御することができる。
【００７４】
図１３は、気流発生装置１を、自動車１５０のルーフ後端部からトランクにかけての表面で、かつ上記した領域Ａの範囲内に配置したときの自動車１５０の側面を示す平面図である。図１４は、気流発生装置１を、自動車１５０の後部バンパ下部および後部バンパ後部の表面で、かつ上記した領域Ａの範囲内に配置したときの自動車１５０の側面を示す平面図である。図１３および図１４の車体後部に示したラインは、渦が形成される領域の外郭を示すものである。図１３では、このラインの下側で、かつ車体側に渦が形成され、図１４では、このラインの上側で、かつ車体側に渦が形成される。
【００７５】
図１３に示すように、ルーフ後端部からトランクにかけての表面に気流発生装置１、特に電極を配置し、誘起気流を発生させることで、車体後部に形成される渦を制御し、圧力の回復を促進することができる。また、図１４に示すように、後部バンパ下部および後部バンパ後部の表面に気流発生装置、特に電極を配置し、誘起気流を発生させることで、流れの剥離を防止して圧力抵抗を低減することができる。
【００７６】
また、床下等の表面流れによる圧力抵抗を低減させるためには、大規模な剥離でなく、小規模な乱れを制御することが有効である。ここで、床下やタイヤ周りの圧力抵抗を低減するためには構造を平滑化することが好ましい。しかしながら、この構造の平滑化をするためには、例えば、カバーなどで構造物を覆うような処理が必要となり、製造コストの増加を招来する。そこで、例えば、フロントバンパ下部やリアバンパ下部に低コストで作製することができる気流発生装置を配置する対応が考えられる。その結果、気流発生装置を配置して誘起気流を発生させることで、流れの剥離を防止して圧力抵抗を低減することができるとともに、床下等の表面流れによる圧力抵抗を低減させる機構を備える自動車の製造コストを低減することができる。
【００７７】
ここで、自動車に配置される気流発生装置には、自動車の表面に電極を設置するものもある。この場合、雨天の場合や電極に異物が付着した場合に、放電が不安定となり、発生する誘起気流が不安定となることが想定される。
【００７８】
図１５は、自動車１５０のルーフ後端部にスリット１６０を形成し、このスリット１６０内に気流発生装置１ａを備えた自動車１５０を示し、スリット１６０の構成部のみを断面で示した図である。図１６は、自動車１５０のルーフ１７１の後端上からリアウインドウ１７２上にかけて整流板１７３を設置してスリット１７０を形成したときの、スリット１７０の構成部の断面を示した図である。図１７は、自動車１５０のルーフ１７１の後端上からリアウインドウ１７２上にかけてスポイラ１７７を設置してスリット１７０を形成したときの、スリット１７０の構成部の断面を示した図である。図１８は、自動車１５０のトランクリッド１８１の後端上に整流板１８２を設置してスリット１８０を形成したときの、スリット１８０の構成部の断面を示した図である。
【００７９】
図１５に示すように、スリット１６０は、自動車１５０のルーフ後端部で、かつ上記した領域Ａの範囲内に形成されている。スリット１６０は、ルーフの上方に貫通するスリット孔１６１と、トランク側に貫通するスリット孔１６２と、これらのスリット孔１６１、１６２を連通する流路１６３とから構成されている。また、流路１６３を構成する壁面の一部には、気流発生装置１ａ、特に電極が配置されている。ここで、例えば、スリット１６０内に水が流入した場合でも水との接触をできる限り少なくするために、気流発生装置１ａは、流路１６３を構成する壁面の上部側に配置されることが好ましい。
【００８０】
例えば、誘起気流をスリット孔１６１に向けて発生するように気流発生装置１ａを備えた場合、気流発生装置１ａを作動させることで、スリット孔１６１から流路１６３内に、車体の表面を流れる気流が流入することを阻止または制限することができる。一方、気流発生装置１の動作を停止させることで、スリット孔１６１から流路１６３内に、車体の表面を流れる気流を導入し、スリット孔１６２から流出させることができる。なお、スリット孔１６１から流路１６３内に流入する気流は一部であり、大部分の気流は、ルーフ上を流れ、ルーフ後端から下流側へ流れる。
【００８１】
このように、スリット１６０を形成し、スリット１６０内に、気流発生装置１ａ、特に電極を配置することで、電極が雨に晒されたり、電極に異物が付着したりすることから回避することができる。これによって、安定した放電を行うことができ、それに伴って安定した誘起気流を発生させることができる。
【００８２】
さらに、気流発生装置１ａをオンまたはオフさせることで、スリット１６０内に、車体の表面を流れる気流を流入させたり、車体の表面を流れる気流が流入するのを阻止または制限したりすることができる。すなわち、気流発生装置１ａが気流の流入を調整する調整弁として機能する。例えば、スリット孔１６２から流出する気流の流量を調整することで、トランク後流の流れを制御することができる。
【００８３】
なお、ここでは、ルーフの上方に貫通するスリット孔１６１、およびトランク側に貫通するスリット孔１６２の双方を備えるスリット１６０の構造の一例について説明したが、この構造に限られるものではない。例えば、スリット１６０において、ルーフの上方に貫通するスリット孔１６１およびトランク側に貫通するスリット孔１６２のうちのいずれか一方を備えるように構成してもよい。この場合には、形成されたスリット孔から、誘起気流を流出して、気流の流れを制御することができる。
【００８４】
また、図１６に示すように、ルーフ１７１の後端上からリアウインドウ１７２上にかけて、ルーフ１７１およびリアウインドウ１７２の表面と所定の間隙をおいて整流板１７３を設置して、スリット１７０を形成してもよい。このスリット１７０は、ルーフの上方に貫通するスリット孔１７４と、リアウインドウ１７２側に貫通するスリット孔１７５と、これらのスリット孔１７４、１７５を連通する流路１７６とから構成されている。また、流路１７６を構成する壁面の一部には、気流発生装置１ａ、特に電極が配置されている。整流板１７３は、金属、樹脂、複合材のいずれかまたはこれらの組合せにより構成された板状の部材である。ここで、例えば、スリット１７０内に水が流入した場合でも水との接触をできる限り少なくするために、気流発生装置１ａは、整流板１７３の流路１７６側の面に配置されることが好ましい。このようにスリット１７０を備えることで、上記したスリット１６０を備えた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００８５】
なお、図１７に示すように、ルーフ１７１の後端上からリアウインドウ１７２上にかけてスポイラ１７７を設置する場合には、スリット１７０を構成するために、上記した整流板１７３の代わりにスポイラ１７７を利用することができる。なお、スポイラ１７７は、ルーフ１７１およびリアウインドウ１７２の表面と所定の間隙をおいて設置される。この場合においても、上記したスリット１６０を備えた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００８６】
また、図１８に示すように、トランクリッド１８１の後端上に、トランクリッド１８１の表面と所定の間隙をおいて整流板１８２を設置して、スリット１８０を形成してもよい。このスリット１８０は、トランクリッド１８１の前方側に貫通するスリット孔１８３と、トランクリッド１８１の後方側に貫通するスリット孔１８４と、これらのスリット孔１８３、１８４を連通する流路１８５とから構成されている。また、流路１８５を構成する壁面の一部には、気流発生装置１ａ、特に電極が配置されている。また、トランクリッド１８１の後端から下方には、リアデッキ後部壁１８６が設けられている。なお、整流板１８２は、上記した整流板１７３と同様の構成を有している。ここで、例えば、スリット１８０内に水が流入した場合でも水との接触をできる限り少なくするために、気流発生装置１ａは、整流板１８２の流路１８５側の面に配置されることが好ましい。このようにスリット１８０を備えることで、上記したスリット１６０を備えた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００８７】
図１９は、気流発生装置１ａの少なくとも電極を覆う電極カバー１９０を備えた自動車１５０を示し、電極カバー１９０の構成部のみを断面で示した図である。
【００８８】
図１９に示すように、気流発生装置１の電極と所定の空隙をおいて電極を覆う電極カバー１９０を備えてもよい。この電極カバー１９０を設けることで、電極が雨に晒されたり、電極に異物が付着したりすることから回避することができる。なお、電極カバー１９０は、電極を覆うときには、電極上に移動可能であり、電極を覆う必要のないときには、収納部（図示しない）に移動可能に設けることができる。
【００８９】
なお、ここでは、車両として自動車を例示して説明したが、例えば、車両には電車なども含まれる。すなわち、電車の車体の上記した領域Ａの範囲に気流発生装置、特に電極を配置することで、車体の表面の流れを制御して、走行の安定性を確保することができる。また、電車の場合には、前述した複数の車体を連結した車両の場合と同様の対応を適用することが好ましい。
【００９０】
（車両の表面の流れの制御）
（気流発生装置による誘起気流の影響）
まず、上記した気流発生装置を備えた車両において、気流発生装置を動作させることで、車両の表面の流れを制御することができることについて説明する。
【００９１】
なお、ここでは、車両として自動車を想定し、自動車模型１２０を用いた風洞実験により、車両の表面の流れについて調べた。
【００９２】
図２０は、風洞実験の様子を示す斜視図である。図２１は、自動車模型１２０の表面における流れの状況を評価するための表面圧力の測定位置を示した図である。
【００９３】
使用した風洞装置１００は、３７ｋＷのブロワ（定格流量が１１５ｍ３／分、定格圧力が９．８ｋＰａ）を備えた開放エッフェル型の低速風洞装置を使用した。図２０に示すように、風洞装置１００の縮流部１０１の出口の下流側に試験部１１０を接続した。
【００９４】
試験部１１０は、幅が５００ｍｍ、高さが１５０ｍｍ、長さが５００ｍｍのアクリル製の箱体１１１で構成されている。また、試験部１１０は、縮流部１０１の出口からの主流が吹き抜けられるように、縮流部１０１の出口に対向する２つの側面が開口され、筒状の形状に構成されている。試験部１１０の内部に、バン型の自動車模型１２０を配置して固定した。なお、自動車模型１２０が固定された試験部１１０の底部は、縮流部１０１の出口から流出する主流方向に対して、自動車模型１２０の迎角（主流に対する自動車模型１２０の傾き角度）を可変できるように、回転可能に構成されている。また、迎角を大きくしたときのブロッケージの影響を避けるため、試験部１１０の幅を十分に広くした。縮流部１０１の出口から流出する主流の平均流速を２０ｍ／ｓに設定した。この際、主流乱れは、０．３％であった。なお、主流乱れとは、主流の乱れ強さ意味する。
【００９５】
自動車模型１２０は、幅が８０ｍｍ、高さが８０ｍｍ、長さが２００ｍｍであり、アルミニウムで構成されているものを使用した。車幅基準のレイノルズ数は１０５であった。なお、ここでは自動車模型１２０を用いて実験を行っているが、主流の平均流速が２０ｍ／ｓにおける実際の自動車におけるレイノルズ数も１０５程度であり、流れの相似性から実際の自動車を用いた場合と同じ流れ場で実験を行っていることとなる。
【００９６】
自動車模型１２０の表面における流れの状況を、表面圧力を測定することにより評価した。図２１に示すように、自動車模型１２０の側面に、直径が０．５ｍｍの表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ２０を形成した。この表面圧力測定孔を、運転席窓部に１０箇所（Ｐ１〜Ｐ１０）、中央座席窓部に５箇所（Ｐ１１〜Ｐ１５）、後部座席窓部に５箇所（Ｐ１６〜Ｐ２０）形成した。そして、多点圧力センサを用いて、各表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ２０における静圧を測定した。この静圧の測定は、５００μｓの時間間隔で、表面圧力測定孔１箇所当たり２５６個のデータを測定し、これを５回繰り返して測定した。測定されたデータ（合計１２８０個のデータ）を算術平均して平均値を求めた。なお、同一の表面圧力測定孔において測定された圧力のばらつきは±３Ｐａ程度であった。
【００９７】
図２１に示すように、気流発生装置１は、運転席の前方のＡピラー部１２１に設けた。なお、このＡピラー部１２１は、前述した領域Ａ内に位置する。この気流発生装置１として、前述した図１に示した構成を備える気流発生装置を使用した。気流発生装置１において、誘電体としてポリイミドテープを使用した。また、気流発生装置１の電極に両極性パルス電圧を印加可能とした。なお、気流発生装置１により、自動車模型１２０の表面に沿って下流に向かう流れが生じていることを線香の煙により可視化して確認した。
【００９８】
まず、風洞装置１００を作動し、気流発生装置１を作動させない状態（放電ＯＦＦの状態）において各表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ２０における静圧を測定した。図２２は、迎角を０度としたときの、各表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ２０における静圧の平均値を示した図である。図２３は、迎角を変えたときの、各表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ１６における静圧の平均値を示した図である。図２４Ａおよび図２４Ｂは、迎角αを説明するための図である。図２５は、迎角αと各風速成分との関係を説明するための図である。図２６は、横風成分と、自動車模型１２０に作用する横力およびモーメントとの関係を示した図である。
【００９９】
ここで、迎角αが０度とは、主流の方向Ｌと自動車模型１２０の前後の中心軸方向Ｍとが平行、すなわち、主流の方向Ｌに対して、自動車模型１２０の前面が垂直となるように、自動車模型１２０を固定した場合である。また、迎角αが負の角度となる場合は、図２４Ａに示すように、迎角αが０度の状態から反時計回りにαだけ自動車模型１２０を回転させた状態である。換言すると、主流の方向Ｌと自動車模型１２０の前後の中心軸方向Ｍとのなす角が−α度となる状態である。一方、迎角αが正の角度となる場合は、図２４Ｂに示すように、迎角αが０度の状態から時計回りにαだけ自動車模型１２０を回転させた状態である。換言すると、主流の方向Ｌと自動車模型１２０の前後の中心軸方向Ｍとのなす角がα度となる状態である。なお、表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ２０は、図２４Ａおよび図２４Ｂにおいて、車体の右側の面１２０ａに形成されている。
【０１００】
図２２に示すように、迎角αが０度において、表面圧力測定孔Ｐ１、Ｐ３、Ｐ６における圧力は低くなっており、Ａピラー部１２１の付近で、流れが剥離して形成された剥離泡が表面圧力測定孔Ｐ１、Ｐ３、Ｐ６を含む領域に存在することを示している。また、表面圧力測定孔Ｐ５、Ｐ７よりも下流側では圧力は回復しており、流れが再付着していることを示している。
【０１０１】
迎角αの影響を評価するため、まず、図２３に示す、運転席窓部の表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ１０の測定結果について検討する。表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ１０において、迎角αが−５〜０度では、圧力分布の傾向は変化せず、迎角αの増加に伴って圧力は徐々に低下している。迎角αが５度以上の条件においては、圧力が回復する位置が表面圧力測定孔Ｐ７から表面圧力測定孔Ｐ９の範囲となっている。また、迎角αが２０度までは、迎角αの増加に伴って圧力が低下し、迎角αが２０度のときに圧力が最も低くなっている。迎角αが２５度以上では、圧力の低下は小さくなり、迎角αが３０度以上では、迎角αの影響が小さくなっている。
【０１０２】
次に、中央座席窓部、後部座席窓部の表面圧力測定孔Ｐ１１〜Ｐ１６の測定結果について検討する。なお、後部座席窓部の表面圧力測定孔Ｐ１７〜Ｐ２０の測定結果は、表面圧力測定孔Ｐ１１〜Ｐ１６の測定結果の傾向と同じであったため、図２３において表面圧力測定孔Ｐ１７〜Ｐ２０の測定結果を省略した。表面圧力測定孔Ｐ１１よりも下流側では、迎角αの増加に伴って圧力は単調に減少している。
【０１０３】
以上の結果から、迎角αが−５〜０度においては、Ａピラー部１２１の付近に小さな剥離泡が存在しているものと考えられる。迎角αが５〜２０度においては、剥離泡が運転席窓部の表面の全体に拡大し、迎角αの増加に伴って剥離泡内の表面における減圧が増大するため、運転席窓部にかかる横力も増大する。圧力が最小となる迎角αが２０度を超えた角度から圧力が上昇し始める迎角αが２５度の間において大規模剥離が発生しているものと考えられ、運転席窓部の側面全体が剥離泡に覆われると横力は低減する。一方、中央座席窓部、後部座席窓部においては、大規模剥離にかかわらず、迎角αが０〜３５度まで単調に横力が増加し続ける。ここで、横力は、横風成分によって自動車模型１２０が受ける力である。また、横風成分とは、自動車模型１２０の前後の中心軸方向Ｍに対して垂直な方向の成分である。
【０１０４】
図２５に示しように、迎角αは、向かい風の成分と車両の速度成分の合成成分と、風速の横風成分とによって決まる。迎角αが大きくなることは、横風成分が大きくなることを示している。
【０１０５】
また、図２６に示すように、横風成分の増加に伴って、横力は単調に増加するのに対して、モーメントは大規模剥離の起こる横風成分の範囲（迎角αが２０〜２５度の範囲；不安定領域）で急激に変化する。したがって、横風成分がある値を超えた瞬間に運転者は急激にハンドルがとられ、走行安定性が損なわれることがわかった。ここで、モーメントとは、自動車模型１２０を自動車模型１２０の鉛直方向の軸に対して回転させようとする角運動量である。
【０１０６】
次に、風洞装置１００を作動し、気流発生装置１を作動させた状態（放電ＯＮの状態）において各表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ８における静圧を測定した。電極には、印加電圧４ｋＶ、周波数５ｋＨｚの高電圧を印加して、２Ｗの連続放電を行った。図２７は、迎角αを２０度としたときの、各表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ８における静圧の平均値を示した図である。図２８は、迎角αを２２．５度としたときの、各表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ８における静圧の平均値を示した図である。なお、図２７および図２８には、気流発生装置１を作動させていない状態（放電ＯＦＦの状態）の測定結果も示している。また、迎角αが２２．５度は、大規模剥離が発生する迎角である。図２９は、横風成分と、自動車模型１２０に作用するモーメントとの関係を示した図である。
【０１０７】
図２７に示すように、大規模剥離の起きていない迎角αが２０度の条件では、放電すること、すなわち誘起気流を発生させることによる圧力変化は小さい。一方、大規模剥離が発生する迎角αが２２．５度の条件では、誘起気流を発生させることで圧力は低下している。発明者らは、翼前縁に気流発生装置を備え、誘起気流を発生させて、翼面で大規模剥離が起こる失速を大迎角側に遅らせる効果を確認している。これと同様に、図２８に示す結果から、誘起気流によって大規模剥離が発生する迎角αを増大することができることが明らかとなった。
【０１０８】
図２９に示すように、気流発生装置１を作動させた状態（放電ＯＮの状態）とすることで、走行不安定の起こる横風成分の範囲を高風速側にシフトできることがわかった。すなわち、気流発生装置１を作動させることにより、より大きい横風成分を含む範囲まで走行安定性を維持できることがわかる。したがって、気流発生装置１を作動させて誘起気流を発生させることにより、安定して走行できる範囲を拡大することができることが明らかになった。
【０１０９】
なお、ここでは、気流発生装置１を作動させて誘起気流を発生させることにより、放電によって、走行不安定の起こる範囲を遅らせて走行安定性を確保する一例を示したが、これに限られるものではない。例えば、誘起気流を発生させる方向を逆向方向、すなわち主流方向とは逆方向として、積極的に剥離を促進させ、不安定領域をより小さい横風成分で発生するようにシフトさせて、走行不安定を回避することも可能である。
【０１１０】
次に、気流発生装置１を連続的に作動させた場合と、間欠的に作動させた場合とにおける各表面圧力測定孔Ｐ１〜Ｐ８における静圧を測定した。電極には、印加電圧４ｋＶ、周波数５ｋＨｚの高電圧を印加した。また、迎角αを０度とした。
【０１１１】
図３０は、気流発生装置１を間欠的に作動させる場合における、電圧のデューティ比制御の一例を示す図である。図３１は、気流発生装置１を作動させないときの圧力と、気流発生装置１を作動させたときの圧力の差、すなわち圧力変動分を示す図である。図３２は、横風成分と、自動車模型１２０に作用するモーメントとの関係を示した図である。
【０１１２】
気流発生装置１を間欠的に作動させる場合には、図３０に示すように、所定のデューティ比で電圧をオン（ＯＮ）、オフ（ＯＦＦ）する。これによって、間欠的に誘起気流が発生する。ここでは、デューティ比を１０％とした。
【０１１３】
図３１に示すように、連続的に放電した場合には、変動分はマイナスとなっており、誘起気流を発生させることにより、圧力が低下することを示している。一方、間欠的に放電した場合には、変動分はプラスとなっており、誘起気流を発生させることにより、圧力が増加することを示している。なお、圧力が増加するということは、剥離泡を縮小する効果があるということを示している。
【０１１４】
このように、気流発生装置１を間欠的に作動させることでも、流れを制御できることが明らかとなった。圧力を増加させることは、モーメントを低減することに繋がる。また、気流発生装置１の間欠的な作動と、連続的な作動を組み合わせて、最適な気流制御を行うことも可能となる。例えば、図３２に示すように、横風成分が小さいときには、気流発生装置１を間欠的に作動させて、低電力でモーメントを小さくし、横風成分が不安定領域に近づいたときには、気流発生装置１を連続的に作動させて、走行安定性を確保するといった制御を行うことが可能となる。
【０１１５】
上記した気流の制御方法は、横風だけでなく、追い越し時やトンネル通過時などのような、車両に対する有効迎角が急激に変化する場合に特に有効である。
【０１１６】
例えば、車両の一部に、圧力センサ、ピトー管等などの速度センサ、操舵機構等にかかるトルクを監視するトルクセンサなどを備えることで、有効迎角に関係する物理量を測定することができる。また、これらの測定されたデータと、事前に設定された閾値と比較し、その結果に基づいて、気流発生装置１を作動または停止させたり、電極に印加する電圧を制御したりすることができる。
【０１１７】
また、車両の左右側面などの前述した領域Ａの少なくとも２箇所以上に気流発生装置１を設置し、左右側面からの横力をそれぞれコントロールすることで、移動体の横方向の安定性を維持することができる。また、気流発生装置１によって車両の進行方向に対して左右の抗力差を制御することで、車両における進路変更を容易に行うことができるようになる。
【０１１８】
（気流発生装置の配置位置の影響）
ここでは、前述したように気流発生装置、特に電極を前述した領域Ａの範囲に配置することが好ましいことを試験結果に基づいて説明する。なお、領域Ａは、自動車の車体の屈曲部が、曲面を有し、かつ曲面の両端縁から平面を構成するように屈曲している場合においては、曲面と平面との境界部から、屈曲する方向の車体の長さの２０％に相当する長さの範囲内、かつ曲面で構成される領域である。また、領域Ａは、自動車の車体の屈曲部が曲面を有さずに屈曲している場合においては、屈曲部から、屈曲する方向の車体の長さの２０％に相当する長さの範囲内で構成される領域である。
【０１１９】
上記した風洞試験と同様に、風洞装置１００を使用した風洞試験を行い、自動車模型１２０の表面における流れの状況を、表面圧力を測定することにより評価した。この結果に基づいて、気流発生装置の配置位置が誘起気流の効果に及ぼす影響を調べた。なお、風洞試験の条件は、前述した条件と同じとし、迎角αが０度となるように自動車模型１２０を固定した。
【０１２０】
図３３は、気流発生装置、特に電極の配置位置に対する誘起気流による効果を示す図である。ここで、誘起気流による効果とは、例えば、図２９や図３２を用いて説明した、安定して走行できる範囲、すなわち走行安定領域の拡大率に基づくものである。ここで、走行安定領域の拡大率は、「（（放電ＯＮで不安定の生じる横風風速）−（放電ＯＦＦで不安定の生じる横風風速））／（放電ＯＦＦにて不安定の生じる横風風速）」の式により算出される。
【０１２１】
図３３に示すように、領域Ａの範囲内に電極を配置した場合、誘起気流の効果は高く、すなわち走行安定領域の拡大率が大きいことが明らかとなった。一方、領域Ａの範囲外に電極を配置した場合、誘起気流の効果は低く、すなわち走行安定領域の拡大率が小さいことが明らかとなった。
【０１２２】
以上、本発明を一実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。特に、実施の形態では車両の一例として自動車の場合を重点的に説明してきたが、気流発生装置の基本構成とその適用部位、誘導気流に関する作用については、自動車以外の車両についても適用可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ…気流発生装置、２…誘電体、３、４、９…電極、５…ケーブル、６…放電用電源、７…誘起気流、８…誘電ブロック、１０…構造体、１１、１２…側面、１３…空隙、１００…風洞装置、１０１…縮流部、１１０…試験部、１１１…箱体、１２０…自動車模型、１２１…ピラー部、１５０…自動車。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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