JP2014182986A - 気流発生装置、および、風力発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電出力を安定に維持することができ、効率の向上を容易に実現可能な、気流発生装置、及び、風力発電システムを提供する。
【解決手段】実施形態の気流発生装置は、本体部と電圧印加部とを有する。本体部は、絶縁材料で形成された基体に第１電極と第２電極とが設けられている。電圧印加部は、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することによって気流を発生させる。ここで、本体部は、中央部から端部へ向かうに伴って厚みが薄くなる部分を含むように形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、気流発生装置、および、風力発電システムに関する。

風力発電システムは、再生可能エネルギーである風力エネルギーを利用して発電を行う。

風力発電システムでは、風車翼の表面に剥離流れが発生し、発電量が変動する場合がある。たとえば、風速や風向きが急に変動したときには、風車翼の周りにおける速度三角形が定格点から大きくずれるため、剥離流れが広い範囲で発生する。風速や風向きの急な変動に対しては、ヨー角やピッチ角の調整では十分に対応ができない。このため、風力発電システムにおいては、発電出力を安定に維持することが困難であって、効率を高めることが容易でない場合がある。

この対策として、気流発生装置を風車翼の表面に設置して、プラズマ気流を発生させることによって、剥離流れの発生を抑制することが、提案されている。また、複数の気流発生装置を翼スパン方向に並べて設置し、ロータの径方向の位置で異なる剥離流れに応じて複数の気流発生装置を制御することが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２２５２９６号公報

気流発生装置を風車翼の表面に設置したときには、気流発生装置によって風車翼の表面に段差が形成される場合がある。このため、風車翼の周囲で流れが乱れて、発電出力を安定に維持することが容易でない場合がある。

スパン長が長い風車翼に複数の気流発生装置を翼スパン方向に並べて設置する場合には、複数の気流発生装置のそれぞれに接続導線を接続することが必要になる。接続導線は、高圧ケーブルであって太いため、その接続導線による段差によって風車翼の周囲で流れが乱れて、発電出力を安定に維持できない場合がある。

特に、既に設置された風力発電システムにおいて、風車翼に気流発生装置を後付けする場合には、強度などの特性を確保するために、風車翼の加工が許容できない場合がある。たとえば、風車翼の表面の一部を削り、その削った部分に気流発生装置を収容することや、風車翼に孔を開けて、その孔に接続導線を貫通させること等ができない場合がある。このため、上記のように、風車翼の表面に段差が形成されるため、発電出力を安定に維持することが、より困難になり、効率の向上が容易でない場合がある。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、発電出力を安定に維持することができ、効率の向上を容易に実現可能な、気流発生装置、及び、風力発電システムを提供することである。

実施形態の気流発生装置は、本体部と電圧印加部とを有する。本体部は、絶縁材料で形成された基体に第１電極と第２電極とが設けられている。電圧印加部は、第１電極と第２電極との間に電圧を印加することによって気流を発生させる。ここで、本体部は、中央部から端部へ向かうに伴って厚みが薄くなる部分を含むように形成されている。

図１は、第１実施形態に係る風力発電システムの全体を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る風力発電システムにおいて、一の風車翼を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置を模式的に示す図である。 図４は、第１実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置の本体部を示す図である。 図５は、第２実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置を模式的に示す図である。 図６は、第３実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置を示す図である。 図７は、第３実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置を示す図である。 図８は、第３実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置の本体部を風車翼に設置したときの様子を示す図である。 図９は、第４実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置を示す図である。 図１０は、第４実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置を示す図である。 図１１は、第４実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置の本体部を風車翼に設置したときの様子を示す図である。

実施形態について、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
［Ａ］風力発電システム１の全体構成
図１は、第１実施形態に係る風力発電システムの全体を示す図である。

風力発電システム１は、図１に示すように、アップウィンド形のプロペラ風車であって、タワー２、ナセル３、ロータ４、および、風向風速計測部５を備えている。

風力発電システム１を構成する各部について順次説明する。

［Ａ−１］タワー２
タワー２は、垂直方向に沿って延在しており、地中に埋め込まれた基台（図示省略）に下端部が固定されている。

［Ａ−２］ナセル３
ナセル３は、タワー２の上端部に設置されている。

ナセル３は、ヨー角の調整のために、タワー２の上端部において垂直方向を軸にして回転可能に支持されている。

［Ａ−３］ロータ４
ロータ４は、ナセル３の一方の側端部に回転可能に支持されており、水平方向を回転軸として回転方向Ｒに回転する。

ロータ４は、ハブ４１と複数の風車翼４２（ブレード）とを備えている。

ロータ４において、ハブ４１は、外形が半楕円体状の先端カバーを含み、風上から風下へ向かうに伴って外周面の外径が大きくように形成されている。

ロータ４において、複数の風車翼４２のそれぞれは、ハブ４１を中心にして回転方向Ｒに間を隔てて設けられている。たとえば、３枚の風車翼４２が設けられており、それぞれは、ピッチ角の調整のために、一端がハブ４１に回転可能に支持されている。

図２は、第１実施形態に係る風力発電システムにおいて、一の風車翼４２を示す図である。図２においては、風車翼４２の翼厚方向に沿った断面を示している。

図２に示すように、風車翼４２においては、気流発生装置６の本体部６１が設置されている。

また、図１に示すように、複数の風車翼４２のそれぞれにおいては、気流発生装置６の本体部６１が、複数、翼スパン方向に並ぶように設置されている。

気流発生装置６の詳細については、後述する。

［Ａ−４］風向風速計測部５
風向風速計測部５は、図１に示すように、風車翼４２の風下において、ナセル３の上面に取付けられている。

風向風速計測部５が風速および風向きについて計測したデータは、制御部（図示省略）に出力される。そして、その計測データに応じて、制御部がヨー角やピッチ角の調整を行う。また、その計測データに応じて、制御部が気流発生装置６の動作を制御する。

［Ｂ］気流発生装置６の詳細構成
図３は、第１実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置６を模式的に示す図である。図３では、気流発生装置６の本体部６１が風車翼４２（図２参照）に設置される前の状態を示しており、本体部６１については、斜視図で示している。

図３に示すように、気流発生装置６は、本体部６１と、電圧印加部６２と、接続部６３とを備えている。気流発生装置６を構成する各部について順次説明する。

［Ｂ−１］本体部６１
気流発生装置６において、本体部６１は、図３に示すように、基体６１１と第１電極６２１（表面電極）と第２電極６２２（内挿電極）とを含む。本体部６１は、基体６１１に第１電極６２１と第２電極６２２とが設けられており、中央部から端部へ向かうに伴って、厚みが薄くなる部分を含むように形成されている。

本体部６１において、基体６１１は、絶縁材料（誘電体）で形成されている。たとえば、基体６１１は、シリコーン樹脂（シリコンゴム）、エポキシ樹脂、フッ素樹脂などの樹脂を用いて形成されており、フレキシブルである。この他に、基体６１１については、たとえば、マイカ紙にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数積層させて構成させたものであってもよい。

本体部６１において、第１電極６２１と第２電極６２２とのそれぞれは、たとえば、金属材料などの導電材料で形成されている。

本体部６１は、たとえば、プレス加工、押出成形加工などの種々の加工によって形成される。

図４は、第１実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置６の本体部６１を示す図である。ここで、図４（ａ）は、断面図であり、図４（ｂ）は、上面図である。図４（ａ）は、図４（ｂ）においてＸ−Ｘ部分の断面に相当する。

本体部６１において、第１電極６２１は、図４（ａ），図４（ｂ）に示すように、板状体である。第１電極６２１は、図４（ａ）に示すように、基体６１１の表面（上面）に設けられている。つまり、第１電極６２１は、上面が露出しており、上面以外の面（下面，側面）が、基体６１１に接するように配置されている。また、図４（ｂ）に示すように、第１電極６２１は、直線状に延在している。

本体部６１において、第２電極６２２は、図４（ａ），図４（ｂ）に示すように、第１電極６２１と同様に、板状体である。第２電極６２２は、第１電極６２１と異なり、図４（ａ）に示すように、基体６１１の内部に設けられている。つまり、第２電極６２２は、上面、下面，側面が基体６１１に接しており、第１電極６２１よりも深い位置に配置されている。また、図４（ｂ）に示すように、第２電極６２２は、第１電極６２１が延在する延在方向（第１の方向，長手方向）と同じ方向（図４（ｂ）では縦方向）に、直線状に延在している。ここでは、第２電極６２２は、第１電極６２１の延在方向（第１の方向）に直交する方向（第２の方向）（図４（ｂ）では横方向）にて、第１電極６２１と並ぶように配置されている。

本体部６１は、図４（ａ）に示すように、第１電極６２１および第２電極６２２の延在方向（第１の方向）に直交する方向（第２の方向）において、中央に位置する中央部に、第１電極６２１と第２電極６２２との両者が設けられている。

本実施形態において、本体部６１は、中央部の厚みが一定であり、その中央部から両端部へ向かうに伴って厚みが薄くなるように形成されている。つまり、本体部６１は、第１電極６２１と第２電極６２２とが並ぶ方向（第２の方向）に沿った断面が、台形形状であって、中央部においては、上面が下面に沿っていると共に、両端部においては、上面が下面に対して傾斜している。

図２に示したように、本体部６１は、風車翼４２の面に設けられている。本体部６１は、第１電極６２１が設けられた表面（上面）とは反対の面（下面）が（図４（ａ）参照）、風車翼４２の翼背側の面に密着するように、風車翼４２に接着されている。具体的には、本体部６１は、風車翼４２の翼厚方向に沿った断面において、風車翼４２に近い側の本体部６１の台形の底面の幅が、風車翼４２から遠い側の本体部６１の幅よりも広くなるように、風車翼４２の上面に接着されて固定されている。

また、本体部６１は、図２に示したように、風車翼４２の翼背側の面（上面）のうち前縁ＬＥの側の部分において、第１電極６２１と第２電極６２２とが前縁ＬＥから後縁ＴＥに向かって順次並ぶように設置されている。具体的には、前縁ＬＥから、翼コード長Ｃに対して１０％以内になる範囲Ｈに第１電極６２１と第２電極６２２とが配置されるように、本体部６１が取付けられている。このように本体部６１を取付けることによって、剥離流れの発生を効果的に抑制できるため、好適である。

この他に、図１に示したように、本体部６１は、複数の風車翼４２のそれぞれにおいて、複数が翼スパン（翼幅）方向に並ぶように設置されている。ここでは、複数の本体部６１のそれぞれは、互いが間を隔てて設置されており、第１電極６２１および第２電極６２２の延在方向（第１の方向）が、翼スパン（翼幅）方向に沿っている。

［Ｂ−２］電圧印加部６２
気流発生装置６において、電圧印加部６２は、図３に示すように、接続部６３を介して、本体部６１に電気的に接続されており、第１電極６２１と第２電極６２２との間に電圧を印加する。

電圧印加部６２は、たとえば、風車翼４２の翼根部に設置された電源（図示省略）を含み、その電源（図示省略）が制御されることによって、本体部６１の第１電極６２１と第２電極６２２との間に電圧を印加する。

電圧印加部６２は、制御部（図示省略）から出力される制御信号に応じて、第１電極６２１と第２電極６２２との間に電圧を印加することによって、本体部６１の表面（上面）に、誘電体バリア放電によるプラズマ気流を発生させて、剥離流れの発生を抑制する。

ここでは、電圧印加部６２は、複数の本体部６１のそれぞれ（図１参照）に対して独立に電圧を印加するように構成されている。

［Ｂ−３］接続部６３
気流発生装置６において、接続部６３は、一対の接続配線６３１，６３２を含む。

接続部６３のうち、一方の接続配線６３１は、一端が第１電極６２１に電気的に接続されており、他端が電圧印加部６２に電気的に接続されている。

接続部６３のうち、他方の接続配線６３２は、一端が第２電極６２２に電気的に接続されており、他端が電圧印加部６２に電気的に接続されている。

図示を省略しているが、一対の接続配線６３１，６３２は、気流発生装置６を構成する複数の本体部６１（図１参照）のそれぞれに対応して、複数組が設けられており、ロータ４のハブ４１の側から風車翼４２の先端側に延在するように配置されている。

［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態の風力発電システム１（図１参照）では、風車翼４２の上面に気流発生装置６の本体部６１の下面が密着して設置されている（図２参照）。気流発生装置６の本体部６１は、樹脂などの絶縁材料で形成された基体６１１に、第１電極６２１と第２電極６２２とが設けられており、第１電極６２１と第２電極６２２との間に電圧が印加されることによって、表面に気流を発生させる（図３参照）。

ここでは、本体部６１は、風車翼４２の外面に設置されたときに、風車翼４２の翼厚方向に沿った断面が、中央部から、前縁ＬＥ側の端部および後縁ＴＥ側の端部へ向かうに伴って、厚みが薄くなるように形成されている（図２，図３，図４参照）。

このため、本実施形態では、風車翼４２の面に気流発生装置６の本体部６１が設置されたときに、本体部６１に起因して大きな段差が形成されない。その結果、段差に起因して風車翼４２の周囲で流れが乱れることを抑制できるので、発電出力を安定にすることができる。そして、風車翼４２の性能を保持したまま、気流発生装置６による動的な制御を行うことができるので、高効率の風力発電システム１を実現することができる。

したがって、本実施形態においては、発電出力を安定に維持し、発電効率の向上を容易に実現することができる。

［Ｄ］変形例
上記実施形態の気流発生装置６において、本体部６１は、風車翼４２の翼厚方向に沿った断面が、下底の両端にある２つの内角（底角）の大きさが互いに等しい台形形状（等脚台形形状）である。つまり、本体部６１の断面は、中央部から前縁ＬＥ側の端部へ向かう方向と、中央部から後縁ＴＥの側の端部へ向かう方向との両方において、互いに同じ割合で厚みが薄くなるように形成されている（図２，図３，図４参照）。しかし、これに限らない。本体部６１の断面は、下底の両端にある２つの内角の大きさが互いに等しくなくてもよい。

また、本体部６１の断面が、中央部から前縁ＬＥ側の端部へ向かう方向と、中央部から後縁ＴＥ側の端部へ向かう方向とのいずれか一方で、厚みが薄くなるように、本体部６１を形成してもよい。すなわち、本体部６１の断面は、中央部から前縁ＬＥ側の端部へ向かう方向と、中央部から後縁ＴＥ側の端部へ向かう方向との少なくとも一方で、厚みが薄くなるように形成されていればよい。特に、本体部６１を風車翼４２の前縁ＬＥの近傍に設ける場合には、本体部６１の後縁ＴＥの側において、中央部から後縁ＴＥ側へ向かうに伴って薄くするように構成してもよい。なお、風車翼４２の上面において中央部分に本体部６１を設置するときには、上記の実施形態と同様に、中央部から前縁ＬＥ側と後縁ＴＥ側との両端部に向かって厚みを薄くすることが好ましい。

その他、本体部６１の断面は、台形形状の上底において両端にある２つの角の部分が、曲線状に形成されていてもよい。また、施工を考慮して、本体部６１の中央部を、たとえば、数ｍｍ程度の厚みにし、本体部６１の端部を、その中央部の厚みに対して、たとえば、１／４程度の厚みにすることによって、本体部６１の断面を略台形形状にしてもよい。

＜第２実施形態＞
［Ａ］構成等
図５は、第２実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置６を模式的に示す図である。図５では、図３と同様に、気流発生装置６の本体部６１が風車翼４２（図２参照）に設置される前の状態を示しており、本体部６１については、斜視図で示している。

本実施形態は、図５に示すように、気流発生装置６の本体部６１が、第１実施形態の場合と異なる（図３参照）。本実施形態は、上記の点、及び、関連する点を除き、上記の実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において重複する個所については、適宜、記載を省略する。

気流発生装置６は、図５に示すように、第１実施形態の場合（図３参照）と同様に、本体部６１と、電圧印加部６２と、接続部６３とを備えている。

しかし、本実施形態では、本体部６１は、第１電極６２１（表面電極）と第２電極６２２（内挿電極）との両者の形態が、第１実施形態の場合と異なっている。

具体的には、本体部６１において、第１電極６２１は、第１実施形態の場合と異なり、複数の延在部６２１Ａ，６２１Ｂ（第１延在部）と接続部６２１Ｃ（第１接続部）とを含む。

第１電極６２１のうち、複数の延在部６２１Ａ，６２１Ｂは、それぞれが直線状に延在しており、その延在方向（第１方向）に対して直交する方向（第２方向）において、間を隔てて並ぶように配置されている。接続部６２１Ｃは、複数の延在部６２１Ａ，６２１Ｂの延在方向に対して直交する方向に延在している。接続部６２１Ｃは、複数の延在部６２１Ａ，６２１Ｂのそれぞれの一端に連結しており、複数の延在部６２１Ａ，６２１Ｂの間を電気的に接続している。

本体部６１において、第２電極６２２は、第１電極６２１と同様に、第１実施形態の場合と異なり、複数の延在部６２２Ａ，６２２Ｂ（第２延在部）と接続部６２２Ｃ（第２接続部）とを含む。

第２電極６２２のうち、複数の延在部６２２Ａ，６２２Ｂは、それぞれが直線状に延在しており、その延在方向（第１方向）に対して直交する方向（第２方向）において、間を隔てて並んでいる。ここでは、その複数の延在部６２２Ａ，６２２Ｂが、延在方向（第１方向）に対して直交する方向（第２方向）において、第１電極６２１の延在部６２１Ａ，６２１Ｂと同じピッチで並ぶように配置されている。接続部６２２Ｃは、複数の延在部６２２Ａ，６２２Ｂの延在方向に対して直交する方向に延在している。接続部６２２Ｃは、複数の延在部６２２Ａ，６２２Ｂのそれぞれの一端に連結しており、複数の延在部６２２Ａ，６２２Ｂの間を電気的に接続している。

本実施形態において、本体部６１は、第１実施形態の場合と同様に、中央部の厚みが一定であり、その中央部から両端部へ向かうに伴って厚みが薄くなるように形成されている。

図示を省略するが、第１実施形態の場合と同様に、本体部６１は、風車翼４２の面に設置される（図２参照）。つまり、第１電極６２１を構成する複数の延在部６２１Ａ，６２１Ｂと、第２電極６２２を構成する複数の延在部６２２Ａ，６２２Ｂとのそれぞれが、風車翼４２において前縁ＬＥから後縁ＴＥに向かって交互に並ぶように、設置される。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態において、気流発生装置６の本体部６１は、第１実施形態の場合と同様に、中央部から端部へ向かうに伴って、厚みが薄くなるように形成されている（図５参照）。このため、本実施形態では、風車翼４２の面に気流発生装置６の本体部６１が設置されたときに（図１，図２参照）、本体部６１に起因して大きな段差が形成されない。その結果、段差に起因して風車翼４２の周囲で流れが乱れることを抑制できるので、発電出力を安定にすることができる。

また、本実施形態では、第１電極６２１は、複数の延在部６２１Ａ，６２１Ｂが間を隔てて並び、同様に、第２電極６２２は、複数の延在部６２２Ａ，６２２Ｂが、第１電極６２１を構成する複数の延在部６２１Ａ，６２１Ｂと同じピッチで間を隔てて並んでいる。このように、第１電極６２１を構成する延在部６２１Ａ，６２１Ｂと、第２電極６２２を構成する延在部６２２Ａ，６２２Ｂとの組が、複数組、設けられている。このため、その複数の組のそれぞれについて電圧の印加を行うことによって、誘電体バリア放電によるプラズマ気流がそれぞれ発生する。その結果、より効果的なプラズマ気流を発生することができるので、剥離流れの発生を、更に効果的に抑制することができる。

したがって、本実施形態においては、発電出力を安定に維持し、発電効率の向上を容易に実現することができる。

特に、ロータ径が８０ｍを超えるような大型の風車のときには、風車翼４２の翼コード長が２〜４ｍ以上になる場合があり、広い領域で流れが大きく乱れる場合がある。しかし、本実施形態のように構成することで、より強力にプラズマ気流を発生できるので、剥離流れの発生を、効果的に抑制することができる。

＜第３実施形態＞
［Ａ］構成等
図６，図７は、第３実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置６を示す図である。

図６は、図３と同様に、気流発生装置６の本体部６１が風車翼４２（図２参照）に設置される前の状態を示しており、本体部６１については、斜視図で示している。

図７は、図４と同様に、気流発生装置６の本体部６１を示す図である。ここで、図７（ａ）は、断面図であり、図７（ｂ）は、上面図である。図７（ａ）は、図７（ｂ）においてＸ−Ｘ部分の断面に相当する。

本実施形態では、図６，図７に示すように、本体部６１の形状が第１実施形態の場合と異なる（図３，図４参照）。また、接続導線７１が更に設けられている。本実施形態は、上記の点、及び、関連する点を除き、上記の実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において重複する個所については、適宜、記載を省略する。

本体部６１は、図６，図７に示すように、第１実施形態の場合と異なり、中央部から端部に渡って、厚みが一定になるように形成されている。つまり、本体部６１は、第１電極６２１と第２電極６２２とが並ぶ方向（第２の方向）に沿った断面が、矩形形状である。

また、本体部６１は、図６，図７に示すように、基体６１１と第１電極６２１（表面電極）と第２電極６２２（内挿電極）とを含む他に、第１実施形態と異なり、接続導線７１が設けられている。

接続導線７１は、図６，図７に示すように、気流発生装置６の本体部６１において、基体６１１の内部に設けられている。

ここでは、接続導線７１として、第１接続導線７１１と第２接続導線７１２との複数が設置されている。第１接続導線７１１と第２接続導線７１２との両者は、本体部６１の内部において、第１電極６２１および第２電極６２２のそれぞれの延在方向（第１方向）に沿って延在している。第１接続導線７１１と第２接続導線７１２と両者は、第１電極６２１と第２電極６２２とが並ぶ方向（第２方向）において、第１電極６２１及び第２電極６２２と異なる位置に設けられている。

第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とのそれぞれは、一端（下端）に接続配線７２１Ａ，７２２Ａが電気的に接続されている。接続配線７２１Ａ，７２２Ａのそれぞれは、第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とに接続された側の一端（上端）とは反対側の他端（下端）が、電圧印加部６２に電気的に接続されている。

また、第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とのそれぞれは、他端（上端）に接続配線７２１Ｂ，７２２Ｂが電気的に接続されている。接続配線７２１Ａ，７２２Ａのそれぞれは、第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とに接続された側の一端（下端）とは反対側の他端（上端）が、他の本体部６１（図示省略）を構成する第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とのそれぞれに電気的に接続されている。

図８は、第３実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置６の本体部６１を風車翼４２（図２参照）に設置したときの様子を示す図である。

図８に示すように、複数の本体部６１のうち、第１本体部６１Ａは、基体６１１の内部に第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とが、接続導線７１として設けられている。そして、第１本体部６１Ａに設けられた第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とのそれぞれは、第１本体部６１Ａに隣接する他の第２本体部６１Ｂに設けられた第１電極６２１と第２電極６２２とのそれぞれに電気的に接続されている。

このように、第１本体部６１Ａに設けられた第１接続導線７１１と第２接続導線７１２との両者は、他の第２本体部６１Ｂを電圧印加部６２に並列に接続するために用いられている。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態において、気流発生装置６の本体部６１は、基体６１１の内部に接続導線７１が設けられている（図６，図７参照）。ここでは、複数の本体部６１のうち、一の本体部６１（第１本体部６１Ａ）の基体６１１の内部に、複数の接続導線７１（７１１，７１２）が設けられている。その一の本体部６１（第１本体部６１Ａ）に設けられた複数の接続導線７１（７１１，７１２）のそれぞれは、他の本体部６１（第２本体部６１Ｂ）に設けられた第１電極６２１と第２電極６２２とのそれぞれに、電気的に接続されている（図８参照）。

このため、本実施形態では、複数の本体部６１を風車翼４２に並べて設置するときに、接続導線７１による段差が少なくなるので、風車翼４２の周囲で流れが乱れることを防止し、発電出力を安定することができる。

＜第４実施形態＞
［Ａ］構成等
図９，図１０は、第４実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置６を示す図である。

図９は、図３と同様に、気流発生装置６の本体部６１が風車翼４２（図２参照）に設置される前の状態を示しており、本体部６１については、斜視図で示している。

図１０は、図４と同様に、気流発生装置６の本体部６１を示す図である。ここで、図１０（ａ）は、断面図であり、図１０（ｂ）は、上面図である。図１０（ａ）は、図１０（ｂ）においてＸ−Ｘ部分の断面に相当する。

本実施形態では、図９，図１０に示すように、接続導線７１が更に設けられている。本実施形態は、上記の点、及び、関連する点を除き、第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において重複する個所については、適宜、記載を省略する。

本実施形態において、気流発生装置６の本体部６１は、図９，図１０に示すように、第１実施形態の場合と同様に、中央部の厚みが一定であり、その中央部から両端部へ向かうに伴って厚みが薄くなるように形成されている。つまり、本体部６１は、断面が台形形状である。

また、本体部６１は、図９，図１０に示すように、基体６１１と第１電極６２１（表面電極）と第２電極６２２（内挿電極）とを含む他に、第１実施形態と異なり、接続導線７１が設けられている。

接続導線７１は、図９，図１０に示すように、気流発生装置６の本体部６１において、基体６１１の内部に設けられている。本実施形態では、接続導線７１として、第１接続導線７１１と第２接続導線７１２と第３接続導線７１３と第４接続導線７１４との複数が設置されている。

第１から第４の接続導線７１１〜７１４のそれぞれは、本体部６１の内部において、第１電極６２１および第２電極６２２のそれぞれの延在方向（第１方向）に沿って延在している。ここでは、第１接続導線７１１と第２接続導線７１２との組と、第３接続導線７１３と第４接続導線７１４との組とが、第１電極６２１と第２電極６２２とが並ぶ方向（第２方向）において、第１電極６２１と第２電極６２２との両者を挟むように設けられている。

第１から第４の接続導線７１１〜７１４のそれぞれは、一端（下端）に接続配線７２１Ａ〜７２４Ａが電気的に接続されている。接続配線７２１Ａ〜７２４Ａのそれぞれは、第１から第４の接続導線７１１〜７１４のそれぞれに接続された側の一端（上端）とは反対側の他端（下端）が、電圧印加部６２に電気的に接続されている。

また、第１から第４の接続導線７１１〜７１４のそれぞれは、他端（上端）に接続配線７２１Ｂ〜７２４Ｂのそれぞれが電気的に接続されている。接続配線７２１Ｂ〜７２４Ｂのそれぞれは、第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とに接続された側の一端（下端）とは反対側の他端（上端）が、他の本体部６１（図示省略）を構成する第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とのそれぞれに電気的に接続されている。

図１１は、第４実施形態に係る風力発電システムにおいて、気流発生装置６の本体部６１を風車翼４２（図２参照）に設置したときの様子を示す図である。

図１１に示すように、複数の本体部６１のうち、第１本体部６１Ａは、基体６１１の内部に第１から第４の接続導線７１１〜７１４が、接続導線７１として設けられている。第２本体部６１Ｂは、基体６１１の内部に第１および第４の接続導線７１１，７１２が、接続導線７１として設けられている。

第１本体部６１Ａに設けられた第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とのそれぞれは、第２本体部６１Ｂに設けられた第１電極６２１と第２電極６２２とのそれぞれに、電気的に接続されている。第１本体部６１Ａに設けられた第３接続導線７１３と第４接続導線７１４とのそれぞれは、第２本体部６１Ｂに設けられた第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とのそれぞれに電気的に接続されている。

第２本体部６１Ｂに設けられた第１接続導線７１１と第２接続導線７１２とのそれぞれは、第３本体部６１Ｃに設けられた第１電極６２１と第２電極６２２とのそれぞれに、電気的に接続されている。

このように、第１本体部６１Ａに設けられた第１接続導線７１１と第２接続導線７１２との両者は、第２本体部６１Ｂを第１本体部６１Ａに対して電圧印加部６２に並列に接続するために用いられている。また、第１本体部６１Ａに設けられた第３接続導線７１３と第４接続導線７１４との両者、および、第２本体部６１Ｂに設けられた第１接続導線７１１と第２接続導線７１２との両者は、第３本体部６１Ｃを第１本体部６１Ａおよび第２本体部６１Ｂに対して電圧印加部６２に並列に接続するために用いられている。

［Ｂ］まとめ
以上のように、本実施形態において、気流発生装置６の本体部６１は、第１実施形態の場合と同様に、中央部から端部へ向かうに伴って、厚みが薄くなるように形成されている（図９，図１０参照）。このため、本実施形態では、風車翼４２の面に気流発生装置６の本体部６１が設置されたときに（図１，図２参照）、本体部６１に起因して大きな段差が形成されない。その結果、段差に起因して風車翼４２の周囲で流れが乱れることを抑制できるので、発電出力を安定にすることができる。

また、本実施形態において、気流発生装置６の本体部６１は、基体６１１の内部に接続導線７１が設けられている（図９，図１０参照）。ここでは、一の本体部６１（たとえば、第１本体部６１Ａ）は、基体６１１の内部に複数の接続導線７１（７１１〜７１４）が設けられている。そして、その一の本体部６１（たとえば、第１本体部６１Ａ）に設けられた複数の接続導線７１（７１１，７１２）が、他の本体部６１（たとえば、第２本体部６１Ｂ）に設けられた第１電極６２１と第２電極６２２とのそれぞれに電気的に接続されている（図１０参照）。

このため、本実施形態では、複数の本体部６１を風車翼４２に並べて設置するときに、接続導線７１による段差が少なくなるので、風車翼４２の周囲で流れが乱れることを防止し、発電出力を安定することができる。

［Ｃ］変形例
気流発生装置６の本体部６１においては、接続導線７１については、被覆がなく導体が剥き出しになった裸線を接続導線７１として準備し、その裸線を基体６１１で内包することで形成することが好ましい。この場合には、被覆線を接続導線７１として準備して本体部６１を形成する場合よりも、本体部６１の厚みを薄くすることができる。

＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…風力発電システム、２…タワー、３…ナセル、４…ロータ、５…風向風速計測部、６…気流発生装置、４１…ハブ、４２…風車翼、６１…本体部、６２…電圧印加部、６３…接続部、７１…接続導線、６１１…基体、６２１…第１電極、６２１Ａ，６２１Ｂ…延在部（第１延在部）、６２１Ｃ…接続部（第１接続部）、６２２…第２電極、６２２Ａ，６２２Ｂ…延在部（第２延在部）、６２２Ｃ…接続部（第２接続部）、６３１，６３２，７１１，７１２，７１３，７１４，７２１Ａ，７２２Ａ，７２１Ｂ，７２２Ｂ…接続配線

Claims (14)

1. 絶縁材料で形成された基体に第１電極と第２電極とが設けられている本体部と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することによって気流を発生させる電圧印加部と
   を有し、
   前記本体部は、中央部から端部へ向かうに伴って厚みが薄くなる部分を含むように形成されていることを特徴とする、
   気流発生装置。
2. 前記第１電極は、
   前記基体の表面において第１の方向に延在する第１延在部
   を有し、
   前記第２電極は、
   前記基体の内部において前記第１の方向に延在する第２延在部
   を有し、前記第２延在部が、前記第１の方向に直交する第２の方向にて前記第１延在部と並ぶように配置されており、
   前記本体部は、前記第２の方向において、中央部から端部へ向かうに伴って厚みが薄くなるように形成されていることを特徴とする、
   請求項１に記載の気流発生装置。
3. 前記基体は、樹脂を用いて形成されていることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の気流発生装置。
4. 前記本体部は、断面が台形形状であることを特徴とする、
   請求項２または３に記載の気流発生装置。
5. 前記第１電極は、前記第１延在部が複数であって、当該複数の第１延在部が、前記第２の方向において間を隔てて並ぶように配置されており、
   前記第２電極は、前記第２延在部が複数であって、当該複数の第２延在部が、前記第２の方向において、前記複数の第１延在部と同じピッチで並ぶように配置されていることを特徴とする、
   請求項２から４のいずれかに記載の気流発生装置。
6. 前記第１電極は、
   前記複数の第１延在部のそれぞれを電気的に接続する第１接続部
   を含み、
   前記第２電極は、
   前記複数の第２延在部のそれぞれを電気的に接続する第２接続部
   を含むことを特徴とする、
   請求項５に記載の気流発生装置。
7. 前記本体部は、前記基体の内部に接続導線が設けられていることを特徴とする、
   請求項１から６のいずれかに記載の気流発生装置。
8. 絶縁材料で形成された基体に第１電極と第２電極とが設けられている本体部と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を印加することによって前記本体部の表面に気流を発生させる電圧印加部と
   を有し、
   前記本体部は、前記基体の内部に接続導線が設けられていることを特徴とする、
   気流発生装置。
9. 前記本体部は、前記接続導線として裸線を内包させることで形成されていることを特徴とする、
   請求項７または８に記載の気流発生装置。
10. 請求項１から６のいずれかに記載の気流発生装置と、
    前記気流発生装置の本体部が設置された風車翼と
    を有する、
    風力発電システム。
11. 前記気流発生装置の本体部を複数含み、
    前記複数の本体部が、前記風車翼の翼スパン方向に並ぶように設置されていることを特徴とする、
    請求項１０に記載の風力発電システム。
12. 請求項７から９のいずれかに記載の気流発生装置と、
    前記気流発生装置の本体部が設置された風車翼と
    を有し、
    前記気流発生装置の本体部を複数含み、前記複数の本体部が、前記風車翼の翼スパン方向に並ぶように設置されており、
    前記複数の本体部のうち、一の本体部は、前記基体の内部に前記接続導線が複数設けられており、
    前記複数の本体部のうち、他の本体部に設けられた第１電極と第２電極とのそれぞれは、前記一の本体部に設けられた前記複数の接続導線のそれぞれに電気的に接続されていることを特徴とする、
    風力発電システム。
13. 前記気流発生装置の本体部は、前記風車翼の翼背側の面において、前縁側の部分に設置されていることを特徴とする、
    請求項１０から１２のいずれかに記載の風力発電システム。
14. タワーと、
    前記タワーの上端部に設置されているナセルと、
    前記ナセルの側端部に回転可能に支持されており、前記風車翼がハブに取り付けられているロータと、
    を備えることを特徴とする、
    請求項１０から１３のいずれかに記載の風力発電システム。

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