(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基体と、
前記絶縁性基体の上に配列され、誘電体膜で覆われた複数の線状電極と、
前記複数の線状電極のうちの１本の線状電極に接続された第１外部電極と、
前記複数の線状電極のうち、前記第１外部電極に接続された線状電極から遠ざかる順で奇数番目の線状電極に接続された第２外部電極および偶数番目に接続された第３外部電極と、
前記第１外部電極に所定周期当たり１回の壁電荷形成用パルス電圧を印加し、前記第２外部電極および前記第３外部電極に、前記所定周期当たり複数回の割合で２相のパルス電圧をそれぞれ印加する周期パルス電源と、
を備えた気流発生装置。
【請求項２】
前記第１外部電極が接続された線状電極は、前記配列の第１端に配置された線状電極である、請求項１に記載の気流発生装置。
【請求項３】
前記複数の線状電極のうち、前記配列の第２端に配置された線状電極に接続された第４外部電極を備え、
前記周期パルス電源は、前記第１外部電極または前記第４外部電極に前記壁電荷形成用パルス電圧を選択的に印加する手段と、前記２相のパルス電圧の位相を反転する手段を備えた、請求項２に記載の気流発生装置。
【請求項４】
前記２相のパルス電圧はデューティ比50%の矩形波であり、互いの立ち上がりと立下りの時刻が一致している、請求項１〜３のいずれかに記載の気流発生装置。
【請求項５】
前記２相のパルス電圧は、前記所定周期当たり２回の割合で発生される、請求項１〜４のいずれかに記載の気流発生装置。
【請求項６】
前記壁電荷形成用パルス電圧の波高値は、前記２相のパルス電圧の波高値より高い、請求項１〜５のいずれかに記載の気流発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電極に対する電圧印加によって気流を発生させる気流発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平行に配列された複数の線状電極に対して周期パルス電圧を印加することにより気流を発生させる装置が特許文献１に示されている。【０００３】
特許文献１に示されている気流発生装置の構成例を、図１３および図１４を参照して説明する。図１３（Ａ）は、複数の線状電極とそれらに対して電圧を印加する電源の構成を示す図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）における絶縁性基体の断面図である。図１４は図１３（Ａ）に示す周期パルス電源４０から出力される電圧波形図である。【０００４】
図１３（Ａ）（Ｂ）に示すように、絶縁性基体５１の上面には複数の線状電極５２が平行且つ一定間隔に配列形成されている。周期パルス電源４０は４相のパルス電圧V1〜V4を出力する。線状電極５２は、その並び順に４本ごとに共通接続されるとともに周期パルス電源４０にそれぞれ接続されている。絶縁性基体５１の表面の全面には、線状電極５２を覆うように誘電体膜５４が形成されている。【０００５】
図１４に示す４つの波形は、図１３（Ａ）に示した周期パルス電源４０から出力される４相のパルス電圧波形である。各相の駆動電圧は、0Vの区間を挟んで+Vボルトの区間が繰り返し発生する。隣接する相は１／４周期ずつずれている。このように４相のパルス電圧の時間波形を、各々が一定時間持続するステップパルスとして順次循環的に出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２６０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１３に示す気流発生装置において、線状電極５２はその並び順に４本ごとに共通接続され、４組の引き出し電極５３にそれぞれ接続されている。この構成を実現するためには、線状電極５２または引き出し電極５３の途中の複数箇所に配線の交差部が生じる。そのため、例えば線状電極５２と引き出し電極５３との形成層を分離して層間接続導体（ビア導体）を設けた多層基板を用いたり、絶縁体で被覆した導線を用いたりして、立体交差させなければならない。すなわち、線状電極および引き出し電極を単層の電極パターンで構成することができない。その結果、製造コストが嵩むという課題があった。【０００８】
なお、上記気流発生装置は、一方向に気流を発生させるために、相数ｎは３以上であることが必要であるが、上記課題は相数が４以外の場合にも同様に生じる。【０００９】
そこで、本発明の目的は、線状電極および引き出し電極を単層の電極パターンで構成できるようにした気流発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の気流発生装置は次のように構成する。【００１１】
（１）絶縁性基体と、
前記絶縁性基体の上に配列され、誘電体膜で覆われた複数の線状電極と、
前記複数の線状電極のうちの１本の線状電極に接続された第１外部電極と、
前記複数の線状電極のうち、前記第１外部電極に接続された線状電極から遠ざかる順で奇数番目の線状電極に接続された第２外部電極および偶数番目に接続された第３外部電極と、
前記第１外部電極に所定周期当たり１回の壁電荷形成用パルス電圧を印加し、前記第２外部電極および前記第３外部電極に、前記所定周期当たり複数回の割合で２相のパルス電圧をそれぞれ印加する周期パルス電源と、
を備えたことを特徴とする。【００１２】
後に示す、動作に関する詳細な説明で明らかとなるが、上記構成により、線状電極に印加される電圧が２相であるにも拘わらず、定方向の気流が生じる。したがって、複数の線状電極のうち、奇数番目の線状電極および偶数番目の線状電極に対して互いに対向する方向から第２外部電極および第３外部電極を接続することによって、立体交差させることなく、線状電極および外部電極を配線できる。【００１３】
（２）前記第１外部電極が接続された線状電極は、例えば前記配列の第１端に配置された線状電極である。これにより、第１外部電極から、それが接続される線状電極までの配線が、他の線状電極および第２・第３の外部電極と交差することもない。【００１４】
（３）前記複数の線状電極のうち、前記配列の第２端に配置された線状電極に接続された第４外部電極を備え、前記周期パルス電源は、前記第１外部電極または前記第４外部電極に前記壁電荷形成用パルス電圧を選択的に印加する手段と、前記２相のパルス電圧の位相を反転する手段を備えることが好ましい。すなわちこの構成により、配列された複数の線状電極の第１端からその他の線状電極の配列方向への気流を発生させる状態と、逆に、第２端からその他の線状電極の配列方向への気流を発生させる状態とを選択することができる。【００１５】
（４）前記２相のパルス電圧はデューティ比50%の矩形波であり、互いの立ち上がりと立下りの時刻が一致していることが好ましい。すなわちこれにより、周期パルス電源の回路構成が簡素化される。また、高効率のもとで壁電荷の生成および移送ができる。【００１６】
（５）前記２相のパルス電圧は、前記所定周期当たり２回の割合で発生される。すなわちこれにより、壁電荷の生成頻度が高く保てるので、発生する気流の流量を確保しやすい。【００１７】
（６）前記壁電荷形成用パルス電圧の波高値は、前記２相のパルス電圧の波高値より高いことが好ましい。すなわち、これにより、壁電荷の形成効率が高く、且つ低消費電力化が図れる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、線状電極および引き出し電極を単層の電極パターンで構成できる。そのため、製造コストの低減、薄型化、製造上の良品率の向上、故障率の低減などが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１（Ａ）（Ｂ）は、第１の実施形態に係る気流発生装置の構成を示す図であり、図１（Ａ）は線状電極を形成した配列電極基板２およびそれに対する周期パルス電源１の接続構成を示す図、図１（Ｂ）は配列電極基板２の断面図である。
【図２】図２は周期パルス電源１の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は周期パルス電源１の発生する各パルス電圧の波形図である。
【図４】図４は、図１に示した配列電極基板２の層毎の分解斜視図である。
【図５】図５は、図４に示した電極層２５の平面図である。
【図６】図６（Ａ）は、線状電極EFに電圧VCが印加され、線状電極E1(1)が接地電位状態に保たれている状態を示す図、図６（Ｂ）は、両電極間に正の壁電荷２８と負の壁電荷２９が形成された様子を示す図、図６（Ｃ）は、線状電極E1(1)とその両隣の電極との間の領域３０で沿面放電が生じる様子を示す図、図６（Ｄ）は、沿面放電停止後の壁電荷の様子を示す図、図６（Ｅ）は、図６（Ｄ）より後のタイミングにおける沿面放電停止後の壁電荷の様子を示す図、図６（Ｆ）は、図６（Ｅ）より後のタイミングにおける沿面放電停止後の壁電荷の様子を示す図、図６（Ｇ）は、図６（Ｆ）より後のタイミングにおける沿面放電停止後の壁電荷の様子を示す図である。
【図７】図７（Ａ）（Ｂ）は、第２の実施形態に係る気流発生装置の構成を示す図であり、図７（Ａ）は線状電極を形成した配列電極基板２およびそれに対する周期パルス電源１の接続構成を示す図、図７（Ｂ）は配列電極基板２の断面図である。
【図８】図８（Ａ）（Ｂ）は周期パルス電源１の発生する各パルス電圧の波形図であり、図８（Ａ）は正方向モードにおける各パルス電圧の波形図、図８（Ｂ）は逆方向モードにおける各パルス電圧の波形図である。
【図９】図９は、図７に示した配列電極基板２の層毎の分解斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示した電極層２５の平面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は第３の実施形態に係るパルス電圧VF，V1，V2，VRの波形図である。図１１（Ｂ）は第３の実施形態に係るさらに別のパルス電圧VF，V1，V2，VRの波形図である。
【図１２】図１２は第４の実施形態に係る周期パルス電源が発生する各パルス電圧の波形図である。
【図１３】図１３（Ａ）は、複数の線状電極とそれらに対して電圧を印加する電源の構成を示す図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）における絶縁性基体の断面図である。
【図１４】図１４は図１３（Ａ）に示す周期パルス電源４０から出力されるパルス電圧の波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。
【００２１】
《第１の実施形態》
図１（Ａ）（Ｂ）は、第１の実施形態に係る気流発生装置の構成を示す図であり、図１（Ａ）は線状電極を形成した配列電極基板２およびそれに対する周期パルス電源１の接続構成を示す図、図１（Ｂ）は配列電極基板２の断面図である。
【００２２】
配列電極基板２は、誘電体基板等の絶縁性基体２１と、この絶縁性基体２１に形成された複数の線状電極２２とを備えている。絶縁性基体２１の上面には複数の線状電極２２が平行且つ一定間隔に配列形成されている。これら複数の線状電極２２のうちの１本の線状電極EFに第１外部電極２３Ｆが接続されている。また、複数の線状電極２２のうち、第１外部電極２３Ｆに接続された線状電極EFから遠ざかる順（図１（Ａ）においてｘ方向への順）で奇数番目の線状電極に第２外部電極２３Ａが接続されている。さらに、偶数番目の線状電極に第３外部電極２３Ｂが接続されている。
【００２３】
絶縁性基体２１の表面の全面には、線状電極２２を覆うように、樹脂被膜や珪酸ガラス被膜などの誘電体膜２４が形成されている。この構成により、電極の酸化や硫化が抑制されて長期に亘って安定した特性が維持できる。
【００２４】
周期パルス電源１は、第１外部電極２３Ｆに所定周期当たり１回の壁電荷形成用パルス電圧VFを印加するとともに、第２外部電極２３Ａおよび第３外部電極２３Ｂに、所定周期当たり複数回の割合で２相のパルス電圧V1，V2をそれぞれ印加する。
【００２５】
図２は周期パルス電源１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、周期パルス電源１は定電圧直流電源回路１２、ゲートドライバ回路１３及びタイミング信号発生回路１１で構成されている。タイミング信号発生回路１１はパルス電圧を発生するタイミング信号を与え、ゲートドライバ回路１３はそのタイミング信号に応じて、定電圧直流電源回路１２から入力する電圧0，Vc，VTを切り替えてパルス電圧VF，V1，V2を出力する。このゲートドライバ回路は、例えばパワーＭＯＳ−ＦＥＴを主たる素子として構成することができる。
【００２６】
図３は周期パルス電源１の発生する各パルス電圧の波形図である。壁電荷形成用パルス電圧VFは、0またはVCの２値をとる、周期T、デューティ比25%の矩形波電圧である。図３に示した例では、壁電荷形成用パルス電圧VFは、時刻t1で立ち上がり、T/4後の時刻t2で立ち下がる。すなわち、時間t1〜t2で電圧Vc、時間t2〜t5で0である。例えば、電圧Vcは700V、周期Tは0.5msである。
【００２７】
パルス電圧V1およびV2は、0またはVTの２値をとる、周期T/2、デューティ比50%の矩形波電圧である。図３に示した例では、パルス電圧V1は、パルス電圧VFの立ち上がりの時刻t1からT/4後の時刻t2で立ち上がり、その後さらにT/4後の時刻t3で立ち下がる。また、パルス電圧V2は、パルス電圧V1の立ち下がり時刻t3で立ち上がり、その後さらにT/4後の時刻t4で立ち下がる。すなわち、パルス電圧V2の立ち上がりの時刻t3はパルス電圧V1の立ち下りの時刻に一致する。電圧VTは例えば400Vである。
【００２８】
以上のパルス電圧を繰り返し出力することによって、第１外部電極２３Ｆに、周期T当たり１回の壁電荷形成用パルス電圧VFを印加するとともに、第２外部電極２３Ａおよび第３外部電極２３Ｂに、周期T当たり２回の割合で２相のパルス電圧をそれぞれ印加する。
【００２９】
図４は、図１に示した配列電極基板２の層毎の分解斜視図である。配列電極基板２は、下層から順に、絶縁性基体２１、電極層２５、および誘電体膜２４が、この順に積層構成されている。但し、図４はあくまで構成を説明するための分解図であり、必ずしも製造工程に対応するものではない。
【００３０】
図５は、図４に示した電極層２５の平面図である。電極層２５において、複数の線状電極２２が平行且つ一定間隔に配列形成されている。線状電極２２の幅と間隔は例えばいずれも50μmである。
【００３１】
複数の線状電極２２のうち、一方の端に線状電極EFが配置されている。この線状電極EFに第１外部電極２３Ｆが導通していて、この第１外部電極２３Ｆの端部が外部接続端子PFに繋がっている。また、他の線状電極Ei(j)は、その並び順（図５においてｘ方向への順）で奇数番目の線状電極および偶数番目の線状電極がそれぞれ共通接続されている。下付き数字iが奇数の線状電極は第２外部電極２３Ａに導通していて、下付き数字iが偶数の線状電極は第３外部電極２３Ｂに導通している。第２外部電極２３Ａの端部は外部接続端子P1に繋がっていて、第３外部電極２３Ｂの端部は外部接続端子P2に繋がっている。
【００３２】
図４に示した最上層の誘電体膜２４は、電極層２５を被覆する。但し、電極層２５の３つの外部接続電極P1，PFおよびP2に対応する部位は開口している。
【００３３】
なお、上記の電圧VTおよびVCは、
【００３４】
【数１】
0005874863.tif 000002
【００３５】
【数２】
0005874863.tif 000003
【００３６】
を満たすものとする。ここで、
VTH：隣接する２本の線状電極間で沿面放電を起こすのに必要な閾値電圧
VTH’：隣接域で沿面放電があるときに、その隣接域に接する位置の隣接する２本の線状電極間で沿面放電が誘起されるのに必要な閾値電圧
Q：隣接する２本の線状電極間で沿面放電が生じたときに、一方の線状電極の誘電体膜２４の上に形成される表面電荷の絶対値
CWC：隣接する２本の線状電極を覆う誘電体膜２４の上に壁電荷が置かれたと想定した場合に生じる電位差から求められる静電容量
である。
【００３７】
本気流発生装置の作用について、図３および図６（Ａ）〜図６（Ｇ）を参照して説明する。
【００３８】
まず、時刻t1以前においては、誘電体膜２４の表面に真電荷は無いか十分に少ないものとする。
【００３９】
時刻t1において、図６（Ａ）に示すように、線状電極EFに電圧VCが印加され、線状電極E1(1)が接地電位状態に保たれる。線状電極EF とE1(1) との間の電位差VCは、式（２）から、線状電極EFと線状電極E1(1)との間で沿面放電を起こすのに必要な閾値電圧VTHを上回る。このとき、図６（Ａ）に示すように、線状電極EFと線状電極E1(1)との間の気体の領域３０Ａで沿面放電が起きる。この沿面放電で生じた正負の荷電粒子は、両電極間の強電界によってクーロン力を受け、正の電気を帯びた荷電粒子２６は＋ｘ方向へ運動して線状電極E1(1)へ向かい、負の電気を帯びた荷電粒子２７は−ｘ方向へ運動して線状電極EFへ向かう。いずれの電極も誘電体膜２４で被覆されているため、荷電粒子は誘電体膜２４の表面に到達して運動を停止し、電極に達することはない。この誘電体膜２４の表面に留まる荷電粒子を、本発明において「壁電荷」と呼ぶ。
【００４０】
図６（Ｂ）は、誘電体膜２４上に正の壁電荷２８と負の壁電荷２９が形成された様子を示す。壁電荷によって作られる実効的な電位差（壁電位）は、両電極間の電位差とは逆極性であるため、壁電荷が形成されることで両電極間の電位差の総和は小さくなり、放電の継続に必要な電位差の閾値を下回るようになる。このため、両電極間の放電はごく短時間（おおむね数十ns）で停止する。ここで、線状電極EFおよび線状電極E1(1)の近傍に形成された壁電荷の大きさの総和をそれぞれ-Qおよび+Qとする。
【００４１】
次に、時刻t2においては、線状電極E1(j)（jは自然数。以下、特に説明のない限り同じ。）およびE3(j)に電圧VTが印加される。他の線状電極は接地電位状態におかれる。まず、E1(1)を除くE1(j)、およびE3(j)においては、それぞれ隣接する線状電極間の電位差はVTである。式（１）より、この電位差VTは、閾値電圧VTHを下回る。したがって、線状電極E1(1)に隣接しない線状電極においては沿面放電は生じない。
【００４２】
次に、線状電極E1(1)とこれに隣接する線状電極に着目する。まず、図６（Ｂ）に示したように、線状電極EFと線状電極E1(1)には、その近傍にそれぞれ+Qと-Qの壁電荷２８，２９が存在する。ここで、この壁電荷による両電極間の電位差（壁電位）VWCは、
【００４３】
【数３】
0005874863.tif 000004
【００４４】
と表せる。このため、線状電極E1(1)と線状電極EFとの間の電位差の総和Vtotal1(1)-Fは、
【００４５】
【数４】
0005874863.tif 000005
【００４６】
である。また、線状電極E1(1)と、その右に隣接する線状電極E2(1)との間の電位差の総和Vtotal1(1)-2(1)は、同様に、
【００４７】
【数５】
0005874863.tif 000006
【００４８】
と表せる。ここで、式（４）および式（５）で表された電圧は、式（１）より、
【００４９】
【数６】
0005874863.tif 000007
【００５０】
を満たす。
【００５１】
このとき、まず、線状電極E1(1)と線状電極EFとの間で両電極間の電位差の総和により沿面放電が生じる。一方、線状電極E1(1)と線状電極E2(1)との間においては、式（６）により直接は沿面放電が惹き起こされないものの、隣接する領域での沿面放電により誘起される沿面放電が生じる。
【００５２】
このように、時刻t2においては、図６（Ｃ）に示すように、線状電極E1(1)とその両隣の電極との間の領域３０Ｂで沿面放電が生じる。図６（Ｃ）に示すように、線状電極E1(1)と線状電極EFとの間で生じた荷電粒子により、それぞれ-Qと+Qの壁電荷が形成され、また、線状電極E1(1)と線状電極E2(1)との間で生じた荷電粒子によっても、それぞれ-Qと+Qの壁電荷が形成されるとすると、沿面放電の停止した後の壁電荷は、図６（Ｄ）に示すようになる。すなわち、線状電極EFの近傍には、壁電荷の-Qに対して新たな荷電粒子の+Qが加わるため、電荷は失われる。線状電極E1(1)の近傍には、壁電荷の+Qに対して、両隣の電極から共に荷電粒子の-Qが加わるため、新たな電荷量は-Qとなる。線状電極E2(1)の近傍には、線状電極E1(1)と線状電極E2(1)との間で生じた荷電粒子によって+Qの壁電荷が形成される。
【００５３】
次に、時刻t3において印加されるパルス電圧V2により生じる現象について説明する。図６（Ｄ）における壁電荷の分布は、図６（Ｂ）における壁電荷の分布を＋ｘ方向へ１電極分だけ平行移動した状態に等しい。そのため、時刻t3において印加されるパルス電圧V2により、時刻t2において生じた現象を＋ｘ方向へ１電極分だけ平行移動したものが生じる。したがって、沿面放電の停止した後の壁電荷は、図６（Ｅ）に示すようになる。
【００５４】
同様に、時刻t4において印加されるパルス電圧V1により生じる現象についても説明され、沿面放電の停止した後の壁電荷は、図６（Ｆ）に示すようになる。
【００５５】
次に、時刻t5において印加されるパルス電圧VFおよびV2により生じる現象について説明する。線状電極EFとそれに隣接する線状電極における印加電圧と壁電荷の状態は、時刻t1における場合と同じであるから、生じる現象も同じである。また、線状電極E4(1)とそれに隣接する線状電極E1(2) における印加電圧と壁電荷の状態は、時刻t4における場合に対して＋ｘ方向へ１電極分だけ平行移動したものとなっている。そのため、線状電極E4(1)とそれに隣接する線状電極E1(2) に生じる現象も時刻t4における場合に対して＋ｘ方向へ１電極分だけ平行移動したものとなる。したがって、沿面放電の停止した後の壁電荷は、図６（Ｇ）に示すようになる。
【００５６】
図３において、時刻t6以降は時刻t2以降と同じ波形を繰り返す。以上の説明から明らかなように、時刻t6以降においても、図３に示した電圧セットを印加するとき、壁電荷形成用パルス電圧VFの印加によって、線状電極EFと線状電極E1(1)との近傍の誘電体膜２４の表面に新たな壁電荷を生じる。また、パルス電圧V1およびV2を交互に印加することにより、その壁電荷があたかも＋ｘ方向へ移送されるような振る舞いを示す。
【００５７】
このように、線状電極Ei(j)に印加される電圧は、２本ごとの空間周期性を持つにもかかわらず、壁電荷の形成が壁電荷形成用パルス電圧VFの印加によって周期Tごとにしか行われず、かつ壁電荷の履歴が保存されたまま＋ｘ方向へシフトされていくので、空間周期は線状電極Ei(j)の４本ごとの周期となる。このため、線状電極Ei(j)に印加される電圧は、２相であるにもかかわらず、表面に生じる放電および壁電荷の形成に関しては空間的な方向性を持たせることができる。
【００５８】
上記いずれの沿面放電の過程においても、生じた正負の荷電粒子は、両電極間の強電界からクーロン力を受け、正の電気を帯びた荷電粒子は＋ｘ方向へ運動し、負の電気を帯びた荷電粒子は−ｘ方向へ運動する。ここで、多くの種類の荷電粒子が生じるが、例えば、標準状態の空気中においては、正の電気を帯びた荷電粒子の多くは窒素分子の正イオンであり、負の電気を帯びた荷電粒子の多くは電子である。正負のイオンは価数が等しい場合、同じ電位差からは同じエネルギーを持つが、運動量は質量の平方根に比例するため、正イオンは電子に比べると圧倒的に大きな運動量を持つ。正負のイオンは運動時に空気を構成する中性の分子と衝突を繰り返し、運動量を空気へ与えるが、正イオンと電子とで運動量に大きな差があるため、空気が受ける体積力は正イオンの運動量に支配され、＋ｘ方向へ向かう向きとなる。この空気が受ける＋ｘ方向の体積力は、＋ｘ方向の気流を発生する。
【００５９】
以上に示した動作説明では、時間t1〜t2においてパルス電圧V2は0Vとしたが、図３において破線で示す電圧が発生してもよい。すなわち、図６（Ａ）において線状電極E2(1)に正電圧が印加されていてもよい。その場合でも、線状電極EFと、それに隣接する線状電極E1(1)の間で沿面放電を起こすので、t1-t2においてパルス電圧V2が発生しても、上述の動作は変わらない。
【００６０】
本構成は、線状電極E1(j)〜E4(j)に印加される電圧は２相のみであり、線状電極の並び順に２本ごとに同じ電圧が印加されるにもかかわらず、壁電荷の履歴性を利用することにより、電荷の振る舞いに関するｘ方向の周期は２電極周期ではなく４電極周期である。これが本発明の特徴の１つである。そのため、図４・図５から明らかなように、線状電極２２と引き出し電極２３Ａ，２３Ｂはいずれの場所においても交差することなく構成でき、例えば一層の電極パターンによって構成することが可能である。
【００６１】
このように、交差しない電極によって容易に構成できることにより、低コスト化、薄型化、製造上の良品率の向上、故障率の低減などが期待される。
【００６２】
また、本発明によれば、２相のパルス電圧はデューティ比50%の矩形波であり、互いの立ち上がりと立下りの時刻が一致しているので、周期パルス電源の回路構成が簡素化される。また、高効率のもとで壁電荷の生成および移送ができる。
【００６３】
また、壁電荷形成用パルス電圧の波高値（700V）は、前記２相のパルス電圧の波高値（400V）より高いことにより、壁電荷の形成効率が高く、且つそれを相対的に低い電圧で移送することになるので、低消費電力化が図れる。
【００６４】
なお、パッシェンの法則によれば、放電開始電圧は、気圧と電極間距離との積の関数である。空気において、放電開始電圧の最小値は、気圧と電極間距離との積が0.57mmHg・cm付近において実現され、このときの放電開始電圧は330Vである。また、本発明の応用上、高電圧パルスの発生にパワーＭＯＳ−ＦＥＴを用いるものとすると、例えば２ＳＫ２６１３のように、ドレイン・ソース間電圧の絶対定格値が１０００Ｖ以下のものは比較的入手が容易である。使用上のマージンとして5%を考えると、放電開始電圧が950V以下であれば装置の構成が容易である。したがって、線状電極に印加されるパルス電圧は、330V乃至950Vの範囲内の値であると、気体搬送装置として好適である。
【００６５】
上記パルス電圧Ｖ１，Ｖ２の繰り返し周波数の範囲としては１ｋＨｚ乃至１ＭＨｚの範囲であることが好ましい。これは、周波数が１ｋＨｚ以上で実用的な風速が得られ、１ＭＨｚ以下の周波数で周期パルス電源１の回路構成が容易になるからである。
【００６６】
《第２の実施形態》
図７（Ａ）（Ｂ）は、第２の実施形態に係る気流発生装置の構成を示す図であり、図７（Ａ）は線状電極を形成した配列電極基板２およびそれに対する周期パルス電源１の接続構成を示す図、図７（Ｂ）は配列電極基板２の断面図である。
【００６７】
配列電極基板２は、絶縁性基体２１とこの絶縁性基体２１に形成された複数の線状電極２２を備えている。絶縁性基体２１の上面には複数の線状電極２２が平行且つ一定間隔に配列形成されている。これら複数の線状電極２２のうち、第１端に配置された１本の線状電極EFに第１外部電極２３Ｆが接続されている。また、第２端に配置された１本の線状電極ERに第４外部電極２３Ｒが接続されている。複数の線状電極２２のうち、第１外部電極２３Ｆに接続された線状電極EFから遠ざかる順（図７（Ａ）においてｘ方向への順）で奇数番目の線状電極に第２外部電極２３Ａが接続されている。さらに、偶数番目の線状電極に第３外部電極２３Ｂが接続されている。配列電極基板２のその他の構成は図１（Ａ）（Ｂ）に示したとおりである。
【００６８】
周期パルス電源１は、第１外部電極２３Ｆおよび第４外部電極２３Ｒに所定周期当たり１回の壁電荷形成用パルス電圧VF，VRを印加するとともに、第２外部電極２３Ａおよび第３外部電極２３Ｂに、所定周期当たり複数回の割合で２相のパルス電圧V1，V2をそれぞれ印加する。この周期パルス電源は、以降に示すように、第１外部電極または第４外部電極に壁電荷形成用パルス電圧を選択的に印加する手段と、２相のパルス電圧の位相を反転する手段を備える。
【００６９】
図８（Ａ）（Ｂ）は周期パルス電源１の発生する各パルス電圧の波形図である。周期パルス電源１は、図８（Ａ）の各パルス電圧を発生するモード（正方向モード）と、図８（Ｂ）の各パルス電圧を発生するモード（逆方向モード）とを有する。正方向モードは、図７（Ａ）に示したｘ方向へ気流を発生させるモードであり、逆方向モードは、図７（Ａ）に示した−ｘ方向（ｘ方向の反対方向）へ気流を発生させるモードである。
【００７０】
壁電荷形成用パルス電圧VF，VRは、0またはVCの２値をとる、周期T、デューティ比25%の矩形波電圧である。図８（Ａ）に示した例では、壁電荷形成用パルス電圧VFは、時刻t1で立ち上がり、T/4後の時刻t2で立ち下がる。すなわち、時間t1〜t2で電圧Vc、それ以外の時刻で0である。また、図８（Ｂ）に示した例では、壁電荷形成用パルス電圧VRは、時刻t1で立ち上がり、T/4後の時刻t2で立ち下がる。すなわち、時間t1〜t2で電圧Vc、それ以外の時刻で0である。
【００７１】
パルス電圧V1およびV2は、0またはVTの２値をとる、周期T/2、デューティ比50%の矩形波電圧である。図８（Ａ）に示した例では、パルス電圧V1は、パルス電圧VFの立ち上がりの時刻t1からT/4後の時刻t2で立ち上がり、その後さらにT/4後の時刻t3で立ち下がる。また、パルス電圧V2は、パルス電圧V1の立ち下がり時刻t3で立ち上がり、その後さらにT/4後の時刻t4で立ち下がる。図８（Ｂ）に示した例では、パルス電圧V2は、パルス電圧VRの立ち上がりの時刻t1からT/4後の時刻t2で立ち上がり、その後さらにT/4後の時刻t3で立ち下がる。また、パルス電圧V1は、パルス電圧V1の立ち下がり時刻t3で立ち上がり、その後さらにT/4後の時刻t4で立ち下がる。
【００７２】
周期パルス電源１は、正方向モードでは、壁電荷形成用パルス電圧VFを発生させ、逆方向モードでは、壁電荷形成用パルス電圧VRを発生させる。また、正方向モードと逆方向モードとで、２相のパルス電圧V1，V2の位相を反転させる。
【００７３】
なお、図８（Ａ）、図８（Ｂ）において、破線で示す電圧が発生してもよい。すなわち図３および図６を用いて説明したことと同様に、図８（Ａ）、図８（Ｂ）において、破線で示す電圧が発生しても上述の動作は変わらない。
【００７４】
図９は、図７に示した配列電極基板２の層毎の分解斜視図である。配列電極基板２は、下層から順に、絶縁性基体２１、電極層２５、および誘電体膜２４が、この順に積層構成されている。
【００７５】
図１０は、図９に示した電極層２５の平面図である。電極層２５において、複数の線状電極２２が平行且つ一定間隔に配列形成されている。図５に示した各種電極以外に、線状電極ER、第４外部電極２３Ｒおよび外部接続端子PRが形成されている。
【００７６】
上記正方向モードにおける動作は図６（Ａ）〜図６（Ｇ）に示した動作と同じであり、ｘ方向へ気流が発生する。図８（Ａ）（Ｂ）、図１０から明らかなように、正方向モードと逆方向モードとでは、線状電極の配置位置の幾何学的順序およびパルス電圧の時間順序が逆の関係であるので、逆方向モードについても同じ原理により、−ｘ方向に気流が発生する。
【００７７】
なお、第１の実施形態の場合と同様に、図８（Ａ）においてパルス電圧V2は時間t1〜t2で電圧VTであってもよい。同様に、図８（Ｂ）においてパルス電圧V1は時間t1〜t2で電圧VTであってもよい。
【００７８】
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、周期パルス電源が発生する各パルス電圧の別の波形例について示す。図１１（Ａ）は第３の実施形態に係るパルス電圧VF，V1，V2，VRの波形図である。図１１（Ｂ）は第３の実施形態に係るさらに別のパルス電圧VF，V1，V2，VRの波形図である。
【００７９】
図１１（Ａ）に示すように、壁電荷形成用パルス電圧VF，VRのパルス幅は１周期Tの１／４より短くてもよい。また、２相のパルス電圧V1，V2のパルス幅はデューティ比50%より小さくてもよい。このようなパルス電圧を用いれば電源回路の構成方法の自由度が増すという効果を奏する。
【００８０】
また、図１１（Ｂ）に示すように、高調波成分の抑制された、鈍った、波形のパルス電圧であってもよい。このようなパルス電圧を用いれば、気流発生にあまり影響を与えることなく外部へのノイズ輻射を抑制できる。
【００８１】
なお、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）において、破線で示す電圧が発生してもよい。すなわち図３および図６を用いて説明したことと同様に、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）において、破線で示す電圧が発生しても上述の動作は変わらない。
【００８２】
《第４の実施形態》
図１２は第４の実施形態に係る周期パルス電源が発生する各パルス電圧の波形図である。第１〜第３の実施形態では、２相のパルス電圧は、周期T当たり２回の割合で発生されるパルスであった。これにより、壁電荷の生成頻度が高く保てるので、発生する気流の流量を確保しやすい。しかし、本発明はこれに限られるものではない。図１２に示す例では、２相のパルス電圧V1，V2は、周期T当たり３回の割合で発生される。すなわち、図１２に示す例では、時刻t1〜t2で壁電荷が生成され、その壁電荷が時刻t2〜t7で移送される。
【００８３】
このように、２相のパルス電圧は、周期T当たり３回（またはそれ以上）の割合で発生されるように構成しても、壁電荷形成用パルス電圧で発生された壁電荷の履歴が保存されたままシフトされていく。
【００８４】
なお、図１２において、破線で示す電圧が発生してもよい。すなわち図３および図６を用いて説明したことと同様に、図１２において、破線で示す電圧が発生しても上述の動作は変わらない。
【００８５】
なお、以上に示した各実施形態で示した気流発生装置を空気などの酸素を含む雰囲気中で作動させると、多くの場合、沿面放電に伴ってオゾンが生じる。そのため、本気流発生装置はオゾンを含む空気流を発生する装置としても使用することができる。オゾンは消臭や殺菌などに用いることができるので、オゾンを含む空気を拡散させる必要がある場合において、別にファンを設ける必要がないことにより低コスト化や小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００８６】
E1〜E4…線状電極
EF，ER…線状電極
P1，P2，PF，PR…外部接続端子
V1，V2…２相パルス電圧
VF，VR…壁電荷形成用パルス電圧
１…周期パルス電源
２…配列電極基板
１１…タイミング信号発生回路
１２…定電圧直流電源回路
１３…ゲートドライバ回路
２１…絶縁性基体
２２…線状電極
２３Ｆ…第１外部電極
２３Ａ…第２外部電極
２３Ｂ…第３外部電極
２３Ｒ…第４外部電極
２４…誘電体膜
２５…電極層
２６，２７…荷電粒子
２８，２９…壁電荷
３０Ａ，３０Ｂ…領域
４０…周期パルス電源
５１…絶縁性基体
５２…線状電極
５３…引き出し電極
５４…誘電体膜
【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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