2002 Fiscal Year Annual Research Report
放電場における特異な力学現象の解明とマイクロ機器への応用
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14550246
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
川本 広行 早稲田大学, 理工学部, 教授 (50318763)
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| Keywords | 気体放電 / コロナ放電 / イオン風 / マイクロマシン / フラッタ / 運動力学 |
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| Research Abstract |
針対平板電極系放電場は工学的に重要な場であり,放電時の力学特性を知ることが重要である.この系の放電状態は印加電圧の上昇に伴い,コロナ放電域,火花放電域となりそれぞれ生じる力学的作用は異なる.実験と解析の両面から研究を行った結果,コロナ放電域では,イオン風によって数100microNオーダの反発力が作用し,金属平板電極の代わりに液体面電極を用いると,イオン風の反力によって液面にへこみが生じることが明らかになった.我々はこの現象を「静電モーゼ効果」と命名した.本研究により以下の知見が得られた.(1)放電域において,印加電圧が大きいほど,また電極間ギャップが小さいほどイオン風による液面のへこみは大きくなる.これは,これらの条件でイオン風による圧力が高くなることに対応している.(2)火花放電域において,電極間ギャップが大きいとき,コロナ放電発生後に火花放電が生じる.このとき液面には振動(波)が生じる.これは火花放電による電圧降下によってイオン風の反力が変化するためであると考えられる.電極間ギャップが小さくなるとコロナ放電を伴わずに火花放電が生じるようになる.このときにはイオン風を伴うときのような振動は生じない.このことから火花放電による力は発生していないと考えられる.(3)イオン風の反力は従動力であることが判明し,この現象を利用した数種のマイクロ機構を提案した.
次に,針対平板電極系において,低剛性針電極を用いてコロナ放電させると,コロナ風の作用により,針電極が不安定になり,ついには旋回振動を開始するという現象がみられる.我々はこの現象を「コロナジェット」と呼んでいる.本研究では,この旋回振動が生じる条件を,針電極の長さと直径,電極間ギャップ,印加電圧等をパラメータとして計測した.また,力学的な解析によって,振動の発生原因を解明し,さらに振動周波数を定量的に評価した.
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[Publications] 川本, 梅津, 小泉, 白石: "針対平板電極系放電場における静電静水力学効果について"日本機械学会論文集(C編). 69巻,678号. 328-334 (2003)
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[Publications] 川本, 白石, 梅津, 小泉: "針対平板電極系放電場における静電モーゼ効果"第13回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集. 145-150 (2002)
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[Publications] 川本, 小泉, 梅津, 白石: "複数の針対平板電極系放電場における針電極間の干渉効果"第13回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集. 141-144 (2002)
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[Publications] 梅津, 白石, 林, 川本: "針対平板電極系放電場を利用する水上移動機構について"日本機械学会2002年度年次大会講演論文集. Vol.VII. 237-238 (2002)
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[Publications] 村田, 安田, 高崎, 川本: "針対平板電極系放電場における動力学"日本機械学会 機械力学・計測制御部門講演会D&D2002. 277 (2002)
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[Publications] 安田, 梅津, 白石, 小泉, 川本: "針対平板電極系放電場におけるイオン風について"日本機械学会 機械力学・計測制御部門講演会D&D2002. 276 (2002)
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[Publications] 梅津, 白石, 川本: "静電力を利用するリニア駆動機構"日本機械学会 機械力学・計測制御部門講演会D&D2002. 278 (2002)
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[Publications] 川本, 梅津, 小泉, 白石, 安田: "針対平板電極系放電場における静電静水力学効果について"電気学会放電研究会資料. 7-13 (2003)
