JP2019007397A - Plasma actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマアクチュエータに関する。 The present invention relates to a plasma actuator.
従来、気体が流通する内燃機関の吸気通路内にプラズマアクチュエータを配置し、吸気通路の気体の流れを加速または増速させる技術が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique is known in which a plasma actuator is disposed in an intake passage of an internal combustion engine through which gas flows to accelerate or increase the gas flow in the intake passage.
ここで、内燃機関において燃焼室の燃焼効率を上げるには、混合気が燃焼室内に適切に拡散することが好ましい。
本発明は、上記問題に鑑みて為されたものであり、噴流を適切に拡散するプラズマアクチュエータを提供することを目的とする。
Here, in order to increase the combustion efficiency of the combustion chamber in the internal combustion engine, it is preferable that the air-fuel mixture is appropriately diffused into the combustion chamber.
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a plasma actuator that appropriately diffuses a jet.
本発明の一態様は、一対の電極と、前記電極の間に配置される誘電体と、前記電極に電圧を印加する電圧印加装置と、前記電圧印加装置による前記電極への電圧の印加を制御する電圧制御部と、を備え、前記電圧制御部は、前記電極に電圧を印加する第１状態と、前記電極に電圧を印加しない、又は前記第１状態において前記電極に印加する電圧より低い電圧を前記電極に印加する第２状態とによって、前記電極への電圧の印加を制御し、前記第１状態の制御を行う印加期間と、前記印加期間の後に前記印加期間において発生される気流にせん断が生じない時間だけ前記第２状態の制御を行う限定非印加期間と、前記印加期間より短い時間だけ前記第１状態の制御を行う複数の短印加期間と、前記短印加期間の数に応じた数の前記第２状態の制御を行う非印加期間とを繰り返す、プラズマアクチュエータである。 One embodiment of the present invention includes a pair of electrodes, a dielectric disposed between the electrodes, a voltage application device that applies a voltage to the electrodes, and control of application of a voltage to the electrodes by the voltage application device A voltage control unit that performs a first state in which a voltage is applied to the electrode, and a voltage that is not applied to the electrode or that is lower than a voltage applied to the electrode in the first state. Is applied to the electrode according to the second state, and the application period for controlling the first state is controlled, and the air flow generated in the application period after the application period is sheared. In accordance with the number of short application periods, a limited non-application period in which the control of the second state is performed only for a time during which no occurrence occurs, a plurality of short application periods in which the control of the first state is performed for a time shorter than the application period, Number of said second states Repeating the non-application period for performing control, a plasma actuator.
また、本発明の一態様のプラズマアクチュエータにおいて、前記電圧制御部は、前記第１状態の制御を行う第１印加期間と、前記第１印加期間の後に前記第１印加期間において発生される気流にせん断が生じない時間だけ前記第２状態の制御を行う第１非印加期間と、前記第１印加期間より短い時間だけ前記第１状態の制御を行う第２印加期間と、前記第２状態の制御を行う第２非印加期間との繰り返しにより、前記電極への電圧の印加を制御する。 In the plasma actuator of one embodiment of the present invention, the voltage control unit may generate a first application period for controlling the first state, and an airflow generated in the first application period after the first application period. A first non-application period in which control of the second state is performed for a time during which no shear occurs, a second application period in which control of the first state is performed for a time shorter than the first application period, and control of the second state The application of the voltage to the electrode is controlled by repeating the second non-application period.
また、本発明の一態様のプラズマアクチュエータにおいて、前記電圧制御部は、前記第１印加期間と、前記第１非印加期間と、前記第２印加期間と、前記第２非印加期間と、前記第２印加期間以下の時間だけ前記第１状態の制御を行う第３印加期間と、前記第２状態の制御を行う第３非印加期間との繰り返しにより、前記電極への電圧の印加を制御する。 In the plasma actuator of one embodiment of the present invention, the voltage control unit includes the first application period, the first non-application period, the second application period, the second non-application period, and the first application period. The application of voltage to the electrode is controlled by repeating a third application period in which the control of the first state is performed for a time equal to or shorter than two application periods and a third non-application period in which the control of the second state is performed.
また、本発明の一態様のプラズマアクチュエータにおいて、 前記第１状態の制御を行う期間と、前記第２状態の制御を行う期間とは、前記気流のレイノルズ数に応じた長さの期間である。 In the plasma actuator of one embodiment of the present invention, the period for controlling the first state and the period for controlling the second state are periods having a length corresponding to the Reynolds number of the airflow.
また、本発明の一態様のプラズマアクチュエータにおいて、前記第１状態の制御を行う期間と、前記第２状態の制御を行う期間とは、前記気流のレイノルズ数が低い場合、前記気流のレイノルズ数が高い場合と比較して、低い周波数によって繰り返される。 In the plasma actuator of one embodiment of the present invention, the period during which the first state is controlled and the period during which the second state is controlled are such that when the Reynolds number of the airflow is low, the Reynolds number of the airflow is Repeated by lower frequency compared to higher case.
本発明によれば、噴流を効率よく拡散するプラズマアクチュエータを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the plasma actuator which diffuses a jet efficiently can be provided.
［実施形態］
以下、図を参照して本発明の実施形態について説明する。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［プラズマアクチュエータの原理］
まず、図を参照してプラズマアクチュエータの動作原理について説明する。
図１は、プラズマアクチュエータの動作原理示す図である。
プラズマアクチュエータは、一対の電極１１（内側電極１１−１と、外側電極１１−２）と、誘電体１２と、電圧印加装置２０とを備える。内側電極１１−１と、外側電極１１−２との間には、誘電体１２が配置される。換言すると、誘電体１２は、内側電極１１−１と、外側電極１１−２とに挟まれる位置に配置される。
[Principle of plasma actuator]
First, the operation principle of the plasma actuator will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the operation principle of the plasma actuator.
The plasma actuator includes a pair of electrodes 11 (an inner electrode 11-1 and an outer electrode 11-2), a dielectric 12, and a voltage application device 20. A dielectric 12 is disposed between the inner electrode 11-1 and the outer electrode 11-2. In other words, the dielectric 12 is disposed at a position sandwiched between the inner electrode 11-1 and the outer electrode 11-2.
また、以降の説明において、プラズマアクチュエータの各部構成を説明する際、ＸＹＺ直交座標系を用いることがある。このＸＹＺ直交座標系のうち、Ｙ軸は、各部構成の縦方向を示し、Ｘ軸は、各部構成の横方向を示し、Ｚ軸は、各部構成の奥行方向を示す。また、以降の説明において、Ｙ軸の正の方向を上、又は上方向と記載し、Ｙ軸の負の方向を下、又は下方向と記載し、Ｘ軸の正の方向を右、又は右方向と記載し、Ｘ軸の負の方向を左、又は左方向と記載する。 In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system may be used when describing the configuration of each part of the plasma actuator. In this XYZ orthogonal coordinate system, the Y axis indicates the vertical direction of each component, the X axis indicates the horizontal direction of each component, and the Z axis indicates the depth direction of each component. In the following description, the positive direction of the Y axis is described as “up” or “upward”, the negative direction of the Y axis is described as “down” or “downward”, and the positive direction of the X axis is “right” or “right”. The direction is described, and the negative direction of the X axis is described as the left or left direction.
電極１１には、電圧印加装置２０から電圧が印加される。電圧印加装置２０とは、例えば、印加する電圧の強度、交流周波数、電圧印加時間、及び電圧印加周期等を設定可能な安定化電源である。ここで、電圧印加装置２０によって電極１１に交流高電圧を印加することにより、内側電極１１−１と、外側電極１１−２との間に誘電体バリア放電（プラズマ）が発生する（図示するプラズマ領域２００）。電圧印加装置２０が印加する交流高電圧とは、交流周波数が７ｋＨｚ程度であって、０Ｖを中心とした＋８ｋＶと、−８ｋＶとの１６ｋＶのピーク・トゥ・ピーク電圧（図示する電圧Ｖｐｐ）を印加する。プラズマ領域２００では、プラズマによって気体の電離が生じ、正イオンと、負イオンとが発生する。 A voltage is applied to the electrode 11 from the voltage application device 20. The voltage application device 20 is, for example, a stabilized power source that can set the intensity of applied voltage, AC frequency, voltage application time, voltage application cycle, and the like. Here, by applying an AC high voltage to the electrode 11 by the voltage application device 20, a dielectric barrier discharge (plasma) is generated between the inner electrode 11-1 and the outer electrode 11-2 (the plasma shown in the figure). Region 200). The AC high voltage applied by the voltage application device 20 has an AC frequency of about 7 kHz and applies a peak-to-peak voltage (voltage Vpp shown in the figure) of +8 kV centered at 0 V and −8 kV and 16 kV. To do. In the plasma region 200, gas ionization occurs due to plasma, and positive ions and negative ions are generated.
電圧印加装置２０によって印加される交流高電圧の１周期のうち、電圧の負勾配変化時は、内側電極１１−１から外側電極１１−２に向けて電子が放出され、外側電極１１−２の上部、つまり誘電体１２表面に電子が帯電される。また、電圧の負勾配変化時において負イオンは、電子と同様に外側電極１１−２に移動する。また、電圧印加装置２０によって印加される交流高電圧の１周期のうち、電圧の正勾配変化時において、電圧の負勾配変化時に誘電体１２表面に帯電された電子は、内側電極１１−１に移動する。また、電圧の正勾配変化時において、正イオンは、外側電極１１−２側に移動する。上述した、電圧の負勾配変化時、及び電圧の正勾配変化時において、正イオン、及び負イオンは、電離されない中性粒子と衝突することにより運動量が移送され、体積力（以下、誘起流２５０）が生じる。この誘起流２５０によって、誘電体１２の周囲に存在する気流に速度変化が生じる。 During one cycle of the AC high voltage applied by the voltage application device 20, when the voltage has a negative gradient change, electrons are emitted from the inner electrode 11-1 toward the outer electrode 11-2, and the outer electrode 11-2 Electrons are charged on the upper portion, that is, on the surface of the dielectric 12. Further, negative ions move to the outer electrode 11-2 in the same manner as electrons when the voltage has a negative gradient change. In addition, in one cycle of the AC high voltage applied by the voltage application device 20, when the voltage has a positive gradient, electrons charged on the surface of the dielectric 12 when the voltage has a negative gradient change are transferred to the inner electrode 11-1. Moving. Further, when the voltage has a positive gradient change, positive ions move to the outer electrode 11-2 side. At the time of the negative voltage change and the positive voltage change described above, the positive ions and the negative ions collide with neutral particles that are not ionized, so that momentum is transferred and volume force (hereinafter, induced current 250 is induced). ) Occurs. Due to this induced flow 250, a speed change occurs in the airflow existing around the dielectric 12.
本実施形態のプラズマアクチュエータ１は、電極１１が配置される噴流の吹き出し口（以下、ノズル１０）と、電圧印加装置２０とを備える。プラズマアクチュエータ１は、電圧印加装置２０が電極１１に印加する電圧を制御することに伴って噴流の流速を制御し、噴流を効率よく拡散する。以下、プラズマアクチュエータ１の具体的な構成について説明する。まず、ノズル１０の詳細について説明し、次に電圧印加装置２０の詳細について説明する。 The plasma actuator 1 of the present embodiment includes a jet outlet (hereinafter referred to as a nozzle 10) in which an electrode 11 is disposed, and a voltage application device 20. The plasma actuator 1 controls the flow velocity of the jet along with the voltage application device 20 controlling the voltage applied to the electrode 11, and diffuses the jet efficiently. Hereinafter, a specific configuration of the plasma actuator 1 will be described. First, details of the nozzle 10 will be described, and then details of the voltage application device 20 will be described.
［ノズルについて］
以下、図を参照してノズル１０の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係るノズル１０の形状の一例を示す図である。具体的には、図２（ａ）は、ノズル１０を上方から示した図である。また、図２（ｂ）は、ノズル１０を下方から示した図である。本実施形態において、ノズル１０は、内側電極１１−１と、外側電極１１−２と、誘電体１２とを備える。図２に示す通り、本実施形態の一例では、誘電体１２は、円筒部と、当該円筒部の底面に円径外側方向に向かって延在されたつば部とを有する形状である。外側電極１１−２は、誘電体１２の円筒部の側面に配置される。また、内側電極１１−１は、誘電体１２のつば部の底面に、円状に配置される。
[Nozzles]
Hereinafter, the configuration of the nozzle 10 will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the shape of the nozzle 10 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 2A shows the nozzle 10 from above. FIG. 2B shows the nozzle 10 from below. In the present embodiment, the nozzle 10 includes an inner electrode 11-1, an outer electrode 11-2, and a dielectric 12. As shown in FIG. 2, in an example of the present embodiment, the dielectric 12 has a shape having a cylindrical portion and a flange portion extending toward the outer side of the circular diameter on the bottom surface of the cylindrical portion. The outer electrode 11-2 is disposed on the side surface of the cylindrical portion of the dielectric 12. The inner electrode 11-1 is arranged in a circle on the bottom surface of the collar portion of the dielectric 12.
図３は、図２に示すノズル１０のＣ−Ｃ方向の断面図である。Ｃ−Ｃ方向の断面は、誘電体１２の円筒部の円中心を通り、Ｙ軸と平行な軸（図示する中心軸ＡＸ）を有する面であって、ＸＹ平面と平行な面である。
図３に示す通り、誘電体１２は、内側電極１１−１、及び外側電極１１−２に挟まれる位置に配置される。本実施形態の一例では、ノズル１０は、つば部を底面として水平面に配置される。
3 is a cross-sectional view of the nozzle 10 shown in FIG. 2 in the CC direction. The cross section in the CC direction is a plane that passes through the circular center of the cylindrical portion of the dielectric 12 and has an axis parallel to the Y axis (the central axis AX shown in the figure), and is parallel to the XY plane.
As shown in FIG. 3, the dielectric 12 is disposed at a position sandwiched between the inner electrode 11-1 and the outer electrode 11-2. In an example of the present embodiment, the nozzle 10 is disposed on a horizontal plane with the collar portion as a bottom surface.
図４は、本実施形態に係るノズル１０のプラズマ領域２００の一例を示す図である。ノズル１０には、噴流を供給するコンパレータ（不図示）が当該ノズル１０の底面に接続される。ノズル１０は、コンパレータから供給される噴流（以下、噴流９００）を、ノズル１０を介して鉛直方向上方に噴出する。また、電圧印加装置２０が電極１１に電圧を印加した場合、鉛直方向上方（Ｙ軸の正の方向）に誘起流２５０が生じる。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the plasma region 200 of the nozzle 10 according to the present embodiment. A comparator (not shown) that supplies a jet is connected to the nozzle 10 at the bottom surface of the nozzle 10. The nozzle 10 ejects a jet (hereinafter referred to as a jet 900) supplied from the comparator upward in the vertical direction via the nozzle 10. In addition, when the voltage application device 20 applies a voltage to the electrode 11, an induced flow 250 is generated in the vertical direction (in the positive direction of the Y axis).
［電圧印加装置について］
以下、図を参照して電圧印加装置２０の構成について説明する。
図５は、本実施形態に係るプラズマアクチュエータ１の構成の一例を示す図である。
図５に示す通り、ノズル１０（電極１１）と、電圧印加装置２０とは接続される。電圧印加装置２０は、電源供給部２１と、操作部２２と、制御部２３と、記憶部２５とをその機能部として備える。記憶部２５には、印加期間情報２５−１が記憶される。印加期間情報２５−１とは、電極１１に電圧を印加する期間（以下、印加期間）、及び電極１１への電圧の印加を停止する期間（以下、非印加期間）を示す情報である。本実施形態の一例では、印加期間情報２５−１は、印加期間、及び非印加期間を示す情報と、噴流９００の特性やノズル１０の口径等を示す環境情報とが対応付けられた情報である。
[Voltage application device]
Hereinafter, the configuration of the voltage application device 20 will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the plasma actuator 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 5, the nozzle 10 (electrode 11) and the voltage application device 20 are connected. The voltage application device 20 includes a power supply unit 21, an operation unit 22, a control unit 23, and a storage unit 25 as functional units. The storage unit 25 stores application period information 25-1. The application period information 25-1 is information indicating a period during which voltage is applied to the electrode 11 (hereinafter referred to as application period) and a period during which application of voltage to the electrode 11 is stopped (hereinafter referred to as non-application period). In an example of the present embodiment, the application period information 25-1 is information in which information indicating the application period and the non-application period is associated with environmental information indicating the characteristics of the jet 900, the diameter of the nozzle 10, and the like. .
電源供給部２１は、制御部２３の制御に基づいて、電極１１に交流高電圧を印加する。操作部２２には、プラズマアクチュエータ１のユーザ等によって、環境情報が入力される。制御部２３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサが記憶部２５に記憶されたプログラムを実行し、電源供給部２１を制御する機能部を実現する。制御部２３は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。制御部２３は、操作部２２から環境情報を取得する。制御部２３は、操作部２２から取得した環境情報に基づいて、当該環境情報が対応付けられた印加期間情報２５−１を記憶部２５から読み出す。制御部２３は、読み出した印加期間情報２５−１に基づいて、電源供給部２１を制御する。 The power supply unit 21 applies an alternating high voltage to the electrode 11 based on the control of the control unit 23. Environmental information is input to the operation unit 22 by a user of the plasma actuator 1 or the like. The control unit 23 implements a functional unit that controls the power supply unit 21 by executing a program stored in the storage unit 25 by a processor such as a CPU (Central Processing Unit), for example. The control unit 23 may be realized by hardware such as LSI (Large Scale Integration), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or FPGA (Field-Programmable Gate Array), or may be realized by cooperation of software and hardware. May be. The control unit 23 acquires environment information from the operation unit 22. Based on the environment information acquired from the operation unit 22, the control unit 23 reads application period information 25-1 associated with the environment information from the storage unit 25. The control unit 23 controls the power supply unit 21 based on the read application period information 25-1.
［電圧印加周期について］
以下、制御部２３の制御に基づいて、電源供給部２１が電極１１に印加する電圧の詳細について説明する。
図６は、本実施形態に係る電圧の印加周期を示す図である。
図６の縦軸には、電源供給部２１が印加する電圧が示され、横軸には、時間が示される。制御部２３は、電源供給部２１を制御し、印加期間と、非印加期間とを繰り返し、誘起流２５０を生じさせる。以降の説明において、制御部２３の制御に伴い、電源供給部２１が印加期間と、非印加期間とを繰り返す周期を、印加周期と記載する。また、印加周期の逆数を印加周波数と記載する。
[Voltage application period]
Hereinafter, based on control of the control part 23, the detail of the voltage which the power supply part 21 applies to the electrode 11 is demonstrated.
FIG. 6 is a diagram illustrating a voltage application period according to the present embodiment.
The vertical axis in FIG. 6 indicates the voltage applied by the power supply unit 21, and the horizontal axis indicates time. The control unit 23 controls the power supply unit 21 to repeat the application period and the non-application period to generate the induced current 250. In the following description, a cycle in which the power supply unit 21 repeats the application period and the non-application period with the control of the control unit 23 is referred to as an application cycle. Further, the reciprocal of the application cycle is referred to as an application frequency.
本実施形態の一例では、印加期間情報２５−１が示す印加周期には、第１印加期間（図示する期間Δｔ１１）、第１非印加期間（図示する期間Δｔ１２）、第２印加期間（図示する期間Δｔ１３）、第２非印加期間（図示する期間Δｔ１４）、第３印加期間（図示する期間Δｔ１５）、及び第３非印加期間（図示する期間Δｔ１６）が、記載の順に含まれる。第１印加期間、第２印加期間、及び第３印加期間は、制御部２３の制御に基づいて、電源供給部２１が電極１１に電圧を印加する期間である。第１非印加期間、第２非印加期間、及び第３非印加期間は、制御部２３の制御に基づいて、電源供給部２１が電極１１への電圧の印加を停止する期間である。 In the example of the present embodiment, the application period indicated by the application period information 25-1 includes a first application period (period Δt11 illustrated), a first non-application period (period Δt12 illustrated), and a second application period (illustration illustrated). A period Δt13), a second non-application period (period Δt14 shown), a third application period (period Δt15 shown), and a third non-application period (period Δt16 shown) are included in the order described. The first application period, the second application period, and the third application period are periods in which the power supply unit 21 applies a voltage to the electrode 11 based on the control of the control unit 23. The first non-application period, the second non-application period, and the third non-application period are periods in which the power supply unit 21 stops applying the voltage to the electrode 11 based on the control of the control unit 23.
ここで、第１印加期間と、第２印加期間、及び第３印加期間とは、電源供給部２１が電極１１に電圧を印加する期間の長さが異なる。具体的には、第１印加期間と、第２印加期間、及び第３印加期間とでは、第２印加期間、及び第３印加期間の方が短い時間である。
また、第３印加期間は、第２印加期間以下の時間である。
Here, the first application period, the second application period, and the third application period differ in the length of the period during which the power supply unit 21 applies a voltage to the electrode 11. Specifically, in the first application period, the second application period, and the third application period, the second application period and the third application period are shorter.
Further, the third application period is a time equal to or shorter than the second application period.
第１非印加期間は、第１印加期間において発生された誘起流２５０によって流速が変化した噴流９００にせん断が生じない時間だけ、電極１１への電圧の印加が停止される期間である。第２非印加期間は、第２印加期間において発生された誘起流２５０によって流速が変化した噴流９００にせん断が生じない時間だけ、電極１１への電圧の印加が停止される期間である。第３非印加期間は、第３印加期間において発生された誘起流２５０によって流速が変化した噴流９００にせん断が生じない時間だけ、電極１１への電圧の印加が停止される期間である。また、第２印加期間、及び第３印加期間は、第１非印加期間より短い時間である。 The first non-application period is a period in which the application of voltage to the electrode 11 is stopped for a time during which no shear occurs in the jet 900 whose flow velocity has changed due to the induced flow 250 generated in the first application period. The second non-application period is a period in which the application of voltage to the electrode 11 is stopped for a time during which no shear occurs in the jet 900 whose flow velocity has changed due to the induced flow 250 generated in the second application period. The third non-application period is a period in which the application of voltage to the electrode 11 is stopped for a time during which no shear occurs in the jet 900 whose flow velocity has changed due to the induced flow 250 generated in the third application period. Further, the second application period and the third application period are shorter than the first non-application period.
電源供給部２１は、制御部２３の制御に基づいて、０Ｖを中心としたピーク・トゥ・ピーク電圧（図示する電圧Ｖｐｐ）の交流高電圧を印加する。本実施形態の一例において、電源供給部２１は、例えば、制御部２３の制御に基づいて、交流周波数が７ｋＨｚであって、０Ｖを中心とした＋８ｋＶと、−８ｋＶとの１６ｋＶのピーク・トゥ・ピーク電圧を電極１１に印加する。 Based on the control of the control unit 23, the power supply unit 21 applies an alternating high voltage of peak-to-peak voltage (voltage Vpp shown in the figure) centered on 0V. In an example of the present embodiment, the power supply unit 21, for example, based on the control of the control unit 23, has an AC frequency of 7 kHz, a peak-to-peak of 16 kV, which is +8 kV centered on 0 V and −8 kV. A peak voltage is applied to the electrode 11.
上述したように、期間Δｔ１１〜期間Δｔ１６は、印加期間情報２５−１によって定められる。噴流９００のレイノルズ数が２０００である場合、印加周期は、例えば、１４ｍｓｅｃ（つまり、印加周波数が、おおよそ周波数７０Ｈｚ）程度である。また、噴流９００のレイノルズ数が２０００である場合、期間Δｔ１１は印加周期の３９％程度の期間、期間Δｔ１２は印加周期の１０％程度の期間、期間Δｔ１３は印加周期の１３％程度の期間、期間Δｔ１４は印加周期の６％程度の期間、期間Δｔ１５は印加周期の９％程度の期間、期間Δｔ１６は、印加周期の２３％程度の期間である。
また、噴流９００のレイノルズ数が５０００である場合、印加周期は、例えば、５ｍｓｅｃ（つまり、印加周波数が、周波数２００Ｈｚ）程度である。また、噴流９００のレイノルズ数が５０００である場合、期間Δｔ１１は印加周期の３５％程度の期間、期間Δｔ１２は印加周期の１１％程度の期間、期間Δｔ１３は印加周期の９％程度の期間、期間Δｔ１４は印加周期の１４％程度の期間、期間Δｔ１５は印加周期の９％程度の期間、期間Δｔ１６は印加周期の２２％程度の期間である。
As described above, the period Δt11 to the period Δt16 are determined by the application period information 25-1. When the Reynolds number of the jet 900 is 2000, the application period is, for example, about 14 msec (that is, the applied frequency is approximately 70 Hz). When the Reynolds number of the jet 900 is 2000, the period Δt11 is a period of about 39% of the application period, the period Δt12 is a period of about 10% of the application period, and the period Δt13 is a period of about 13% of the application period. Δt14 is a period of about 6% of the application period, period Δt15 is a period of about 9% of the application period, and period Δt16 is a period of about 23% of the application period.
When the Reynolds number of the jet 900 is 5000, the application period is, for example, about 5 msec (that is, the applied frequency is a frequency of 200 Hz). When the Reynolds number of the jet 900 is 5000, the period Δt11 is about 35% of the application period, the period Δt12 is about 11% of the application period, and the period Δt13 is about 9% of the application period. Δt14 is a period of about 14% of the application period, period Δt15 is a period of about 9% of the application period, and period Δt16 is a period of about 22% of the application period.
［レイノルズ数と印加周期の相関について］
ここで、噴流９００は、レイノルズ数が上がると流速が速くなる。これに伴い、レイノルズ数が上がると、制御部２３が制御する印加周期が短く（周波数が高く）なる。また、レイノルズ数が上がると、制御部２３が制御する印加周期のうち、非印加期間（この一例では、第１非印加期間、第２非印加期間、及び第３非印加期間）の割合は、長くなる。
[Correlation between Reynolds number and applied period]
Here, the flow velocity of the jet 900 increases as the Reynolds number increases. Accordingly, when the Reynolds number is increased, the application period controlled by the control unit 23 is shortened (frequency is increased). When the Reynolds number increases, the ratio of the non-application period (in this example, the first non-application period, the second non-application period, and the third non-application period) in the application period controlled by the control unit 23 is: become longer.
なお、上述では、電源供給部２１が電極１１に印加する交流高電圧の交流周波数が７ｋＨｚである場合について説明したが、これに限られない。電源供給部２１が電極１１に供給する交流高電圧の交流周波数は、７ｋＨｚ以外の値であってもよい。ここで、交流周波数は、高い周波数である場合、上述した構成により、正イオン、及び負イオンの移動が活発に生じる。つまり、交流周波数は、高い周波数である場合、誘起流２５０が生じやすい。したがって、電源供給部２１が電極１１に印加する交流高電圧の交流周波数は、高い周波数であることが好ましい。 In the above description, the case where the AC frequency of the AC high voltage applied to the electrode 11 by the power supply unit 21 is 7 kHz has been described, but the present invention is not limited thereto. The AC frequency of the AC high voltage supplied to the electrode 11 by the power supply unit 21 may be a value other than 7 kHz. Here, when the AC frequency is a high frequency, positive ions and negative ions move actively due to the above-described configuration. That is, when the AC frequency is a high frequency, the induced flow 250 is likely to occur. Therefore, it is preferable that the alternating current frequency of the alternating high voltage which the power supply part 21 applies to the electrode 11 is a high frequency.
［電圧印加装置の動作について］
以下、図を参照し、電圧印加装置２０の動作の詳細について説明する。
図７は、本実施形態に係る電圧印加装置２０の動作の一例を示す流れ図である。
制御部２３は、操作部２２に入力される環境情報を取得する（ステップＳ１１０）。制御部２３は、取得した環境情報に基づいて、記憶部２５から当該環境情報が対応付けられた印加期間情報２５−１を読み出す（ステップＳ１２０）。制御部２３は、読み出した印加期間情報２５−１に基づいて、電源供給部２１の動作を制御する（ステップＳ１３０）。具体的には、制御部２３は、読み出した印加期間情報２５−１が示す印加期間、非印加期間、及び印加周期に基づいて、電源供給部２１の動作を制御する。
[Operation of voltage application device]
Hereinafter, the operation of the voltage application device 20 will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the voltage application device 20 according to the present embodiment.
The control unit 23 acquires environment information input to the operation unit 22 (step S110). Based on the acquired environment information, the control unit 23 reads the application period information 25-1 associated with the environment information from the storage unit 25 (step S120). The control unit 23 controls the operation of the power supply unit 21 based on the read application period information 25-1 (step S130). Specifically, the control unit 23 controls the operation of the power supply unit 21 based on the application period, the non-application period, and the application cycle indicated by the read application period information 25-1.
［印加周期が開始期間について］
なお、上述では、印加周期が第１印加期間から始まる場合について説明したが、これに限られない。印加周期は、第１印加期間、第１非印加期間、第２印加期間、第２非印加期間、第３印加期間、及び第３非印加期間の繰り返しの一部を１周期とすれば、いずれの期間から開始されてもよい。例えば、印加周期は、第１非印加期間から開始されてもよく、第２印加期間から開始されてもよく、第２非印加期間から開始されてもよく、第３印加期間から開始されてもよく、第３非印加期間から開始されてもよい。
[About the period when the application cycle starts]
In the above description, the case where the application period starts from the first application period has been described, but the present invention is not limited to this. The application cycle can be any if the first application period, the first non-application period, the second application period, the second non-application period, the third application period, and a part of the repetition of the third non-application period are one period. It may be started from the period. For example, the application cycle may be started from the first non-application period, may be started from the second application period, may be started from the second non-application period, or may be started from the third application period. It may be started from the third non-application period.
［印加周期の特徴について］
また、上述では、印加周期には、第３印加期間、及び第３非印加期間が含まれる場合について説明したが、これに限られない。印加周期には、電源供給部２１が電極１１に電圧を印加する期間であって、長さが異なる期間が少なくとも２つ含まれていればよい。印加周期は、例えば、第１印加期間と、第２印加期間とが含まれていればよく、それに伴い第１非印加期間と、第２非印加期間とが含まれていればよい。また、印加周期には、３つ以上の印加期間が含まれ、かつ印加期間の数に応じた非印加期間が含まれていてもよい。
[Characteristics of application cycle]
In the above description, the case where the application period includes the third application period and the third non-application period has been described, but the application period is not limited thereto. The application cycle only needs to include at least two periods in which the power supply unit 21 applies a voltage to the electrode 11 and has different lengths. For example, the application period only needs to include a first application period and a second application period, and accordingly, the first non-application period and the second non-application period may be included. The application period may include three or more application periods and may include a non-application period corresponding to the number of application periods.
［プラズマアクチュエータの制御結果について］
以下、プラズマアクチュエータ１によって制御された誘起流２５０（噴流９００）の制御結果について説明する。
図８は、本実施形態に係るプラズマアクチュエータ１の制御結果取得環境の一例を示す図である。
図８に示す通り、プラズマアクチュエータ１（ノズル１０、及び電圧印加装置２０）によって制御された噴流９００を確認する際、測定装置４０と、撮像装置４１と、レーザ装置５０と、コンパレータ（以下、コンパレータ９０）とが用いられる。本実施形態の一例において、コンパレータ９０から供給される噴流９００には、トレーサが含まれる。トレーサとは、例えば、直径１マイクロメートル程度のシード粒子（例えば、オンジナオイル）である。レーザ装置５０は、ノズル１０を介して噴出される噴流９００に対してレーザ光を照射する。撮像装置４１は、レーザ装置５０によってレーザ光が照射された噴流９００（トレーサ）を撮像する。測定装置４０は、撮像装置４１が撮像した噴流９００を示す画像に基づいて、当該噴流９００の速度を測定する。
[About control results of plasma actuator]
Hereinafter, the control result of the induced flow 250 (jet 900) controlled by the plasma actuator 1 will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a control result acquisition environment of the plasma actuator 1 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 8, when checking the jet 900 controlled by the plasma actuator 1 (nozzle 10 and voltage application device 20), the measurement device 40, the imaging device 41, the laser device 50, a comparator (hereinafter referred to as a comparator). 90). In an example of this embodiment, the jet 900 supplied from the comparator 90 includes a tracer. The tracer is, for example, seed particles (eg, ondina oil) having a diameter of about 1 micrometer. The laser device 50 irradiates the jet 900 ejected through the nozzle 10 with laser light. The imaging device 41 images the jet 900 (tracer) irradiated with the laser light from the laser device 50. The measuring device 40 measures the velocity of the jet 900 based on an image showing the jet 900 captured by the imaging device 41.
図９は、本実施形態のプラズマアクチュエータ１によって制御された噴流９００の流速と、ノズル１０からの距離との関係を示すグラフである。図９の横軸は、ノズル１０の噴出口（ノズル１０の上部）からの距離（以下、距離ｘ）と、誘電体１２の円筒部の円直径（以下、直径ｄ）との比を示す。具体的には、横軸は、距離ｘを直径ｄによって除した値（以下、口径距離比）を示す。本実施形態の一例では、ノズル１０の直径ｄが、１０ｍｍである。したがって、横軸の目盛りは、ノズル１０の噴出口から５ｍｍ〜４０ｍｍまでを示す。また、図９の縦軸は、距離ｘを直径ｄによって除した値が０．５、つまり、ノズル１０の噴出口から５ｍｍ離れた位置における噴流９００の速度（以下、基準速度Ｕ０）と、各位置における噴流９００の速度（以下、噴流速度Ｕ）との比を示す。具体的には、縦軸は、噴流速度Ｕを基準速度Ｕ０で除した値（以下、噴流速度比）を示す。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the flow velocity of the jet 900 controlled by the plasma actuator 1 of the present embodiment and the distance from the nozzle 10. The horizontal axis of FIG. 9 indicates the ratio between the distance (hereinafter, distance x) from the nozzle 10 (the upper portion of the nozzle 10) and the circular diameter (hereinafter, diameter d) of the cylindrical portion of the dielectric 12. Specifically, the horizontal axis represents a value obtained by dividing the distance x by the diameter d (hereinafter, aperture distance ratio). In an example of this embodiment, the diameter d of the nozzle 10 is 10 mm. Therefore, the scale on the horizontal axis indicates from 5 mm to 40 mm from the nozzle 10 outlet. The vertical axis in FIG. 9 indicates that the value obtained by dividing the distance x by the diameter d is 0.5, that is, the speed of the jet 900 at a position 5 mm away from the nozzle 10 (hereinafter referred to as the reference speed U0), The ratio with the speed of the jet 900 at the position (hereinafter referred to as jet speed U) is shown. Specifically, the vertical axis represents a value obtained by dividing the jet velocity U by the reference velocity U0 (hereinafter, jet velocity ratio).
また、図９には、波形Ｗ１〜Ｗ４が示される。第１波形Ｗ１は、上述した印加周期によって制御部２３が電源供給部２１を制御した場合（以下、条件１）の噴流速度比と、口径距離比との関係を示す波形である。第２波形Ｗ２は、電圧印加装置２０が電極１１に電圧を印加しなかった場合（以下、条件２）の噴流速度比と、口径距離比との関係を示す波形である。第３波形Ｗ３は、電圧印加装置２０によって電極１１に電圧を印加し続けた場合（以下、条件３）の噴流速度比と、口径距離比との関係を示す波形である。第４波形Ｗ４は、印加周期と同じ長さの周期であって、当該周期の５０％の期間だけ電極１１に電圧を印加し、他の５０％の期間だけ電極１１に電圧を印加しない場合（以下、条件４）の噴流速度比と、口径距離比との関係を示す波形である。 FIG. 9 shows waveforms W1 to W4. The first waveform W1 is a waveform showing the relationship between the jet velocity ratio and the aperture distance ratio when the control unit 23 controls the power supply unit 21 according to the application period described above (hereinafter, condition 1). The second waveform W2 is a waveform showing the relationship between the jet velocity ratio and the aperture distance ratio when the voltage application device 20 does not apply a voltage to the electrode 11 (hereinafter, condition 2). The third waveform W3 is a waveform showing the relationship between the jet velocity ratio and the aperture distance ratio when a voltage is continuously applied to the electrode 11 by the voltage application device 20 (hereinafter, condition 3). The fourth waveform W4 is a cycle having the same length as the application cycle, and a voltage is applied to the electrode 11 only for a period of 50% of the cycle, and no voltage is applied to the electrode 11 for the other 50% period ( Hereinafter, it is a waveform which shows the relationship between the jet velocity ratio of condition 4), and an aperture distance ratio.
図９に示す通り、第１波形Ｗ１は、ノズル１０の噴出口からの距離が４０ｍｍ（口径距離比が「４」）の位置における噴流速度比が、他の場合より小さい値を示す。換言すると、印加周期によって誘起流２５０を生じさせた場合（条件１）、ノズル１０の噴出口から遠い位置における噴流速度Ｕが最も遅くなる。また、第２波形Ｗ２は、ノズル１０の噴出口からの距離が４０ｍｍの位置における噴流速度比が、他の場合より大きい値を示す。換言すると、電極１１に電圧を印加しなかった場合（条件２）、ノズル１０の噴出口から遠い位置における噴流速度Ｕが最も速くなる。 As shown in FIG. 9, the first waveform W <b> 1 shows a smaller value of the jet velocity ratio at a position where the distance from the jet outlet of the nozzle 10 is 40 mm (the aperture distance ratio is “4”) than in other cases. In other words, when the induced flow 250 is generated by the application period (condition 1), the jet velocity U at the position far from the nozzle outlet of the nozzle 10 is the slowest. In addition, the second waveform W2 indicates that the jet velocity ratio at a position where the distance from the jet nozzle of the nozzle 10 is 40 mm is larger than in other cases. In other words, when no voltage is applied to the electrode 11 (Condition 2), the jet velocity U at a position far from the nozzle outlet of the nozzle 10 becomes the fastest.
また、第３波形Ｗ３、及び第４波形Ｗ４は、ノズル１０の噴出口からの距離が４０ｍｍの位置における噴流速度比が、第１波形Ｗ１より大きい値を示し、第２波形Ｗ２より小さい値を示す。換言すると、条件３、又は条件４の場合、ノズル１０の噴出口から遠い位置における噴流速度Ｕが、印加周期によって制御した場合よりも速くなり、電圧を印加しなかった場合よりも遅くなる。 Further, the third waveform W3 and the fourth waveform W4 indicate that the jet velocity ratio at a position where the distance from the nozzle 10 outlet is 40 mm is larger than the first waveform W1, and smaller than the second waveform W2. Show. In other words, in the case of Condition 3 or Condition 4, the jet velocity U at a position far from the jet outlet of the nozzle 10 becomes faster than when controlled by the application cycle, and becomes slower than when no voltage is applied.
図１０は、本実施形態に係る条件１の噴流９００の画像である。具体的には、電圧印加装置２０が印加周期において電極１１に電圧を印加、及び停止した際に、撮像装置４１が噴流９００を撮像した画像である。この場合、図１０に示す通り、噴流９００には、定期的に渦が生じている。また、ノズル１０の噴出口から遠い位置（口径距離比が「４」）において、噴流９００が拡散されている。 FIG. 10 is an image of the jet 900 under condition 1 according to the present embodiment. Specifically, it is an image in which the imaging device 41 images the jet 900 when the voltage application device 20 applies and stops the voltage to the electrode 11 in the application cycle. In this case, as shown in FIG. 10, vortices are periodically generated in the jet 900. Further, the jet 900 is diffused at a position far from the nozzle 10 (the aperture distance ratio is “4”).
図１１は、本実施形態に係る条件２の噴流９００の画像である。具体的には、電圧印加装置２０が電極１１に電圧を印加しなかった際に、撮像装置４１が噴流９００を撮像した画像である。この場合、図１１に示す通り、噴流９００には、定期的に渦が生じているが、ノズル１０の噴出口から遠い位置（口径距離比が「４」）においても、噴流９００が拡散していない。 FIG. 11 is an image of the jet 900 under condition 2 according to the present embodiment. Specifically, it is an image in which the imaging device 41 images the jet 900 when the voltage application device 20 does not apply a voltage to the electrode 11. In this case, as shown in FIG. 11, vortices are periodically generated in the jet 900, but the jet 900 is diffused even at a position far from the jet outlet of the nozzle 10 (aperture distance ratio is “4”). Absent.
図１２は、本実施形態に係る条件３の噴流９００の画像である。具体的には、電圧印加装置２０が電極１１に電圧を印加し続けた際に、撮像装置４１が噴流９００を撮像した画像である。この場合、図１２が示す噴流９００は、図１１が示す噴流９００よりも拡散しているが、図１０が示す噴流９００のように渦が生じていない。このため、図１０が示す噴流９００よりも、ノズル１０の噴出口から遠い位置（口径距離比が「４」）において、噴流９００が拡散されていない。 FIG. 12 is an image of the jet 900 under condition 3 according to the present embodiment. Specifically, it is an image in which the imaging device 41 images the jet 900 when the voltage application device 20 continues to apply a voltage to the electrode 11. In this case, the jet 900 shown in FIG. 12 is more diffused than the jet 900 shown in FIG. 11, but no vortex is generated like the jet 900 shown in FIG. Therefore, the jet 900 is not diffused at a position farther from the jet outlet of the nozzle 10 than the jet 900 shown in FIG. 10 (aperture distance ratio is “4”).
図１３は、本実施形態に係る条件４の噴流９００の画像である。具体的には、印加周期と同じ長さの周期であって当該周期の５０％の期間だけ電極１１に電圧を印加し、当該周期の５０％の期間、電極１１に電圧を印加しない制御をした際に、撮像装置４１が噴流９００を撮像した画像である。この場合、図１３が示す噴流９００は、図１１が示す噴流９００よりも拡散し、かつ図１０が示す噴流９００のように渦が生じている。しかし、図１０が示す噴流９００よりも、ノズル１０の噴出口から遠い位置（口径距離比が「４」）において、噴流９００が拡散されていない。 FIG. 13 is an image of the jet 900 under condition 4 according to the present embodiment. Specifically, the voltage is applied to the electrode 11 only for a period of 50% of the period that is the same length as the application period, and the voltage is not applied to the electrode 11 for a period of 50% of the period. In this case, the imaging device 41 captures the jet 900. In this case, the jet 900 shown in FIG. 13 is more diffused than the jet 900 shown in FIG. 11, and a vortex is generated like the jet 900 shown in FIG. However, the jet 900 is not diffused at a position farther from the jet outlet of the nozzle 10 than the jet 900 shown in FIG. 10 (aperture distance ratio is “4”).
なお、本実施形態の一例において、制御部２３とは、電圧制御部の一例である。
また、本実施形態の一例において、第１印加期間とは、印加期間の一例である。また、第１非印加期間とは、限定非印加期間の一例である。また、第２印加期間、及び第３印加期間とは、短印加期間の一例である。また、第２非印加期間と、第３非印加期間とは、非印加期間の一例である。
In the example of the present embodiment, the control unit 23 is an example of a voltage control unit.
In the example of the present embodiment, the first application period is an example of the application period. The first non-application period is an example of a limited non-application period. The second application period and the third application period are examples of a short application period. The second non-application period and the third non-application period are examples of the non-application period.
また、本実施形態の一例において、制御部２３は、第１印加期間、第２印加期間、及び第３印加期間において、第１状態の制御を行う。また、制御部２３は、第１非印加期間、第２非印加期間、及び第３非印加期間において、第２状態の制御を行う。ここで、各印加期間において、制御部２３の制御に基づいて、電源供給部２１が電極１１に印加する電圧の電圧値は、それぞれ異なる電圧値であってもよい。 In one example of the present embodiment, the control unit 23 controls the first state in the first application period, the second application period, and the third application period. The control unit 23 controls the second state in the first non-application period, the second non-application period, and the third non-application period. Here, in each application period, the voltage value of the voltage applied to the electrode 11 by the power supply unit 21 based on the control of the control unit 23 may be a different voltage value.
本実施形態の一例では、印加周期に複数の短印加期間（この一例では、第２印加期間、及び第３印加期間）と、印加期間の数に対応する数の非印加期間（この一例では、第２非印加期間、及び第３非印加期間）が含まれる場合について説明したが、これに限られない。印加周期には、少なくとも１つの短印加期間（例えば、第２印加期間）が含まれる構成であってもよい。また、印加周期には、印加周期に対応する数（この場合、１つ）の非印加期間（例えば、第２非印加期間）が含まれる。 In an example of the present embodiment, a plurality of short application periods (second application period and third application period in this example) and a number of non-application periods corresponding to the number of application periods (in this example, Although the case where the 2nd non-application period and the 3rd non-application period) were included was explained, it is not restricted to this. The application cycle may include at least one short application period (for example, the second application period). The application period includes a number of non-application periods (for example, the second non-application period) corresponding to the number of application periods (in this case, one).
［実施形態のまとめ］
以上説明したように、プラズマアクチュエータ１は、ノズル１０と、電圧印加装置２０とを備える。電圧印加装置２０は、ノズル１０に配置される電極１１に対して印加周期によって電圧を印加、及び停止することにより、誘起流２５０を生じさせる。
ここで、ノズル１０の噴出口から遠い位置において噴流速度比の値が小さい（例えば、第１波形Ｗ１）とは、噴流９００の速度が遅くなっていることを示す。噴流９００の速度が遅くなる場合、噴流９００が拡散していくことを示す。本実施形態のプラズマアクチュエータ１は、電圧印加装置２０が印加周期によって誘起流２５０を生じさせることにより、噴流９００を効率的に拡散することができる。
[Summary of Embodiment]
As described above, the plasma actuator 1 includes the nozzle 10 and the voltage application device 20. The voltage application device 20 generates an induced current 250 by applying a voltage to the electrode 11 disposed in the nozzle 10 and stopping the voltage according to the application period.
Here, a small value of the jet velocity ratio (for example, the first waveform W1) at a position far from the nozzle outlet of the nozzle 10 indicates that the velocity of the jet 900 is slow. When the speed of the jet 900 becomes slow, it indicates that the jet 900 is diffusing. The plasma actuator 1 of this embodiment can efficiently diffuse the jet 900 by causing the voltage application device 20 to generate the induced flow 250 according to the application period.
また、本実施形態のプラズマアクチュエータ１は、印加周期に応じて誘起流２５０を生じさせ、第１印加期間によって生じた誘起流２５０と、第２印加期間によって生じた誘起流２５０と、第３印加期間によって生じた誘起流２５０とによって、それぞれ噴流９００に渦を生じさせる。また、この渦は、ノズル１０の噴出口から遠い位置（例えば、口径距離比が「４」の位置）においてペアリングされる。これにより、本実施形態のプラズマアクチュエータ１は、渦同士がペアリングすることにより、より大きな渦が生成され、効率的に噴流９００を拡散することができる。
例えば、本実施形態のプラズマアクチュエータ１を、内燃機関の燃焼室に混合気を拡散させる仕組みに用いることにより、燃焼室内に効率的に混合気を拡散させることができる。
Further, the plasma actuator 1 of the present embodiment generates the induced flow 250 according to the application period, the induced flow 250 generated by the first application period, the induced flow 250 generated by the second application period, and the third application. Vortices are generated in the jet 900 by the induced flow 250 generated by the period. Further, this vortex is paired at a position far from the nozzle 10 outlet (for example, a position where the aperture distance ratio is “4”). Thereby, in the plasma actuator 1 of this embodiment, when vortices are paired, a larger vortex is generated and the jet 900 can be efficiently diffused.
For example, the air-fuel mixture can be efficiently diffused into the combustion chamber by using the plasma actuator 1 of the present embodiment in a mechanism for diffusing the air-fuel mixture into the combustion chamber of the internal combustion engine.
なお、本実施形態のプラズマアクチュエータ１の制御対象の噴流９００が、特定の特徴を有する噴流９００である場合、記憶部２５には、当該特定の特徴に対応する印加期間情報２５−１が記憶される構成であってもよい。また、この場合、電圧印加装置２０は、操作部２２を備えていなくてもよい。 When the jet 900 to be controlled by the plasma actuator 1 of the present embodiment is a jet 900 having a specific feature, the storage unit 25 stores application period information 25-1 corresponding to the specific feature. It may be a configuration. In this case, the voltage application device 20 may not include the operation unit 22.
また、上述では、誘電体１２が円筒部と、当該円筒部の底面に円径外側方向に向かって延在されたつば部とを有する形状である場合について説明したが、これに限られない。プラズマアクチュエータ１は、誘電体１２を挟んだ電極１１に電圧を印加し、誘起流２５０を発生させることができれば、いずれの形であってもよい。プラズマアクチュエータ１は、例えば、図１に示す板状の形状であってもよい。 In the above description, the case where the dielectric body 12 has a cylindrical portion and a collar portion extending toward the outer side in the radial direction on the bottom surface of the cylindrical portion has been described. The plasma actuator 1 may have any shape as long as a voltage is applied to the electrodes 11 with the dielectric 12 interposed therebetween to generate the induced current 250. The plasma actuator 1 may have, for example, a plate shape shown in FIG.
［非印加期間の他の例について］
また、上述では、非印加期間は、制御部２３の制御に基づいて、電源供給部２１が電極１１への電圧の印加を停止する期間である場合について説明したが、これに限られない。非印加期間は、例えば、制御部２３の制御に基づいて、電源供給部２１が印加期間よりも低い電圧を電極１１に印加する期間であってもよい。ここで、電源供給部２１が非印加期間に印加する電圧は、プラズマが発生させない、又は誘起流２５０を生じさせるまでのプラズマが発生しない程度の低電圧である。電源供給部２１が非印加期間に印加する低電圧の電圧値は、誘電体１２の形状、及び材質に基づく電圧値である。また、電源供給部２１が、非印加期間において電極１１に電圧を印加する場合、当該電圧の電圧値は、いずれの非印加期間において合致する電圧値であってもよく、非印加期間毎に異なる電圧値であってもよい。
[Other examples of non-application period]
In the above description, the non-application period is a period in which the power supply unit 21 stops applying the voltage to the electrode 11 based on the control of the control unit 23, but is not limited thereto. The non-application period may be a period in which the power supply unit 21 applies a voltage lower than the application period to the electrode 11 based on the control of the control unit 23, for example. Here, the voltage applied by the power supply unit 21 during the non-application period is a low voltage that does not generate plasma or does not generate plasma until the induced current 250 is generated. The voltage value of the low voltage applied during the non-application period by the power supply unit 21 is a voltage value based on the shape and material of the dielectric 12. Further, when the power supply unit 21 applies a voltage to the electrode 11 in the non-application period, the voltage value of the voltage may be a voltage value that matches in any non-application period, and is different for each non-application period. It may be a voltage value.
なお、上記の各実施形態における電圧印加装置２０が備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。 In addition, each part with which the voltage application apparatus 20 in each said embodiment is provided may be implement | achieved by dedicated hardware, and may be implement | achieved by memory and a microprocessor.
なお、電圧印加装置２０が備える各部は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、電圧印加装置２０が備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。 Each unit included in the voltage application device 20 includes a memory and a CPU (central processing unit), and a function for realizing the function of each unit included in the voltage application device 20 is loaded into the memory and executed. May be realized.
また、電圧印加装置２０が備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。 In addition, a program for realizing the function of each unit included in the voltage application device 20 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed. You may go. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態に記載の構成を組み合わせてもよい。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and appropriate modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. it can. You may combine the structure as described in each embodiment mentioned above.
１…プラズマアクチュエータ、１０…ノズル、１１…電極、１１−１…内側電極、１１−２…外側電極、１２…誘電体、２０…電圧印加装置、２１…電源供給部、２２…操作部、２３…制御部、２５…記憶部、２５−１…印加期間情報、４０…測定装置、４１…撮像装置、５０…レーザ装置、９０…コンパレータ、２００…プラズマ領域、２５０…誘起流、９００…噴流 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma actuator, 10 ... Nozzle, 11 ... Electrode, 11-1 ... Inner electrode, 11-2 ... Outer electrode, 12 ... Dielectric, 20 ... Voltage application apparatus, 21 ... Power supply part, 22 ... Operation part, 23 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Control part, 25 ... Memory | storage part, 25-1 ... Application period information, 40 ... Measuring apparatus, 41 ... Imaging apparatus, 50 ... Laser apparatus, 90 ... Comparator, 200 ... Plasma region, 250 ... Induced flow, 900 ... Jet flow
Claims (5)
前記電極の間に配置される誘電体と、
前記電極に電圧を印加する電圧印加装置と、
前記電圧印加装置による前記電極への電圧の印加を制御する電圧制御部と、
を備え、
前記電圧制御部は、
前記電極に電圧を印加する第１状態と、前記電極に電圧を印加しない、又は前記第１状態において前記電極に印加する電圧より低い電圧を前記電極に印加する第２状態とによって、前記電極への電圧の印加を制御し、前記第１状態の制御を行う印加期間と、前記印加期間の後に前記印加期間において発生される気流にせん断が生じない時間だけ前記第２状態の制御を行う限定非印加期間と、前記印加期間より短い時間だけ前記第１状態の制御を行う複数の短印加期間と、前記短印加期間の数に応じた数の前記第２状態の制御を行う非印加期間とを繰り返す、
プラズマアクチュエータ。 A pair of electrodes;
A dielectric disposed between the electrodes;
A voltage applying device for applying a voltage to the electrode;
A voltage control unit for controlling application of a voltage to the electrode by the voltage application device;
With
The voltage controller is
A first state in which a voltage is applied to the electrode and a second state in which no voltage is applied to the electrode or a voltage lower than the voltage applied to the electrode in the first state is applied to the electrode. An application period for controlling the application of the first voltage, and controlling the second state for a time during which no shear occurs in the air flow generated in the application period after the application period. An application period, a plurality of short application periods in which the control of the first state is performed for a time shorter than the application period, and a non-application period in which the number of the second states is controlled according to the number of the short application periods. repeat,
Plasma actuator.
前記第１状態の制御を行う第１印加期間と、前記第１印加期間の後に前記第１印加期間において発生される気流にせん断が生じない時間だけ前記第２状態の制御を行う第１非印加期間と、前記第１印加期間より短い時間だけ前記第１状態の制御を行う第２印加期間と、前記第２状態の制御を行う第２非印加期間との繰り返しにより、前記電極への電圧の印加を制御する
請求項１に記載のプラズマアクチュエータ。 The voltage controller is
A first application period in which control of the first state is performed, and a first non-application in which control of the second state is performed for a period of time during which no airflow occurs in the first application period after the first application period By repeating a period, a second application period for controlling the first state for a time shorter than the first application period, and a second non-application period for controlling the second state, the voltage applied to the electrode is The plasma actuator according to claim 1, wherein application is controlled.
前記第１印加期間と、前記第１非印加期間と、前記第２印加期間と、前記第２非印加期間と、前記第２印加期間以下の時間だけ前記第１状態の制御を行う第３印加期間と、前記第２状態の制御を行う第３非印加期間との繰り返しにより、前記電極への電圧の印加を制御する、
請求項２に記載のプラズマアクチュエータ。 The voltage controller is
Third application for controlling the first state for a time equal to or shorter than the first application period, the first non-application period, the second application period, the second non-application period, and the second application period. Controlling application of a voltage to the electrode by repeating a period and a third non-application period for controlling the second state;
The plasma actuator according to claim 2.
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプラズマアクチュエータ。 The period for performing the control in the first state and the period for performing the control in the second state are periods having a length corresponding to the Reynolds number of the airflow.
The plasma actuator according to any one of claims 1 to 3.
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のプラズマアクチュエータ。 The period for controlling the first state and the period for controlling the second state are repeated at a lower frequency when the Reynolds number of the airflow is low than when the Reynolds number of the airflow is high. The plasma actuator according to any one of claims 1 to 4.
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