JP2016070085A - ウィンドファーム - Google Patents

Abstract

【課題】多くの発電出力を得ることが可能であると共に、複数の風車の間の距離を短縮可能であって設置領域を縮小することができる、ウィンドファームを提供する。【解決手段】実施形態のウィンドファームは、風車１と気流発生装置６１とを有し、風車が予め定められた設置領域に複数設置されている。風車は、ロータ４にブレード４２が取付けられている。気流発生装置は、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、第１電極と第２電極との間に電圧が印加されることによって気流を発生する。ここで、複数の風車は、設置領域で吹く風の風向きのうち、年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて、上流側に位置する第１の風車１Ａと、その第１の風車よりも下流側に位置する第２の風車１Ｂとを有する。そして、気流発生装置は、その複数の風車のうち、第２の風車に設けられたブレードに少なくとも設置されている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ウィンドファームに関する。

風力発電システムは、風車を有し、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。

図１０は、関連技術に係る風車について、全体構成を模式的に示す図である。図１０では、斜視図を示している。

図１０に示すように、風車１は、たとえば、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。

風車１のうち、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。

風車１のうち、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。図示を省略しているが、ナセル３の内部には、発電機（図示省略）が収容されている。

風車１のうち、ロータ４は、ナセル３の一方の側端部において、回転可能に支持されており、たとえば、水平方向を回転軸として回転方向Ｒに回転する。また、ロータ４は、ナセル３の内部に収容された発電機（図示省略）の回転軸に連結されている。ロータ４は、ハブ４１と複数のブレード４２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なるように形成されている。ロータ４において、複数のブレード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枚のブレード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。

風車１のうち、風向風速計測部５は、図１０に示すように、ブレード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は、風速および風向きについて計測し、その計測データを制御部（図示省略）に出力する。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。

上記のような風車１において、風速や風向きが急に変動したときには、ブレード４２の周りにおいて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場合がある。風速や風向きが急に変動したときには、ヨー角やピッチ角の調整では十分に対応することが容易でない。その結果、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。

このような対策のために、気流発生装置を用いて表面に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。気流発生装置は、絶縁材料（誘電体）で形成された基体に一対の電極が設けられており、ブレードの表面に設置される。気流発生装置は、その一対の電極の間に電圧が印加されることによって気流が発生する。また、複数の気流発生装置を翼スパン方向に並ぶようにブレードに設置し、ロータの径方向（ラジアル方向）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１，２参照）。

特開２００８−２５４３４号公報 特開２０１２−２２５２９６号公報

ウィンドファームは、より多くの発電量を得るために、複数の風車が設置された風力発電システムである。

図１１は、関連技術に係るウィンドファームにおいて、複数の風車が配置された様子を示す図である。図１１は、側面図であって、複数の風車のうち、一部の風車を示している。ここでは、ウィンドファームにおいて吹く風の風向きのうち、その設置領域で年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて、互いに隣り合って並ぶ２つの風車に関して示している。

図１１に示すように、ウィンドファームでは、複数の風車１は、間を隔てて配列されている。複数の風車１のうち、上流に位置する風車１Ａを通過した風は、その風車１Ａのブレード４２が回転することによって大きく旋回した成分、および、大きく乱れた成分を含む。このため、複数の風車１において、その風車１Ａよりも下流に位置する風車１Ｂにおいては、風速や風向きが急に変動した風が流入するので、ブレード４２の周りにおいて速度三角形が定格点から大きく外れて、剥離流れが広い範囲で発生する場合がある。上述したように、風速や風向きが急に変動したときには、ヨー角やピッチ角の調整では十分に対応することが容易でなく、十分な発電出力が得られない場合がある。この対策のために、一般的には、複数の風車１の間の距離Ｗ（タワー２の中心軸の間の距離）がブレード４２の回転直径Ｄに対して下記の関係式（Ａ）を満たすように、複数の風車１が配置されている（回転直径Ｄは、ロータ４の回転中心とブレード４２の先端との間の距離を２倍した値に相当する）。

Ｗ≧１０Ｄ ・・・（Ａ）

その結果、ウィンドファームにおいて、多くの発電出力を得るためには、複数の風車１を設置する設置領域が広大になる。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、多くの発電出力を得ることが可能であると共に、複数の風車の間の距離を短縮可能であって設置領域を縮小することができる、ウィンドファームを提供することである。

実施形態のウィンドファームは、風車と気流発生装置とを有し、風車が予め定められた設置領域に複数設置されている。風車は、ロータにブレードが取付けられている。気流発生装置は、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、第１電極と第２電極との間に電圧が印加されることによって気流を発生する。ここで、複数の風車は、設置領域で吹く風の風向きのうち、年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて、上流側に位置する第１の風車と、その第１の風車よりも下流側に位置する第２の風車とを有する。そして、気流発生装置は、その複数の風車のうち、第２の風車に設けられたブレードに少なくとも設置されている。

図１は、第１実施形態に係るウィンドファームにおいて、複数の風車が配置された様子を示す図である。 図２は、第１実施形態に係るウィンドファームにおいて、風車の全体構成を模式的に示す図である。 図３は、第１実施形態に係るウィンドファームにおいて、風車を構成する一のブレードを示す図である。 図４は、第１実施形態に係るウィンドファームにおいて、気流発生装置を模式的に示す図である。 図５は、第１実施形態に係るウィンドファームにおいて、気流発生装置の詳細構成を示す図である。 図６は、第２実施形態に係るウィンドファームにおいて、複数の風車が配置された様子を示す図である。 図７は、第３実施形態に係るウィンドファームにおいて、複数の風車が配置された様子を示す図である。 図８は、第３実施形態の変形例に係るウィンドファームにおいて、複数の風車が配置された様子を示す図である。 図９は、第８実施形態に係るウィンドファームにおいて、風車が配置された様子を示す図である。 図１０は、関連技術に係る風車について、全体構成を模式的に示す図である。 図１１は、関連技術に係るウィンドファームにおいて、複数の風車が配置された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］構成等
［Ａ−１］風車
図１は、第１実施形態に係るウィンドファームにおいて、複数の風車が配置された様子を示す図である。図１は、図１１と同様に、側面図であって、複数の風車の一部を示している。ここでは、ウィンドファームで吹く風の風向きのうち年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて、互いに隣り合って並ぶ２つの風車１に関して示している。

なお、風向きの頻度（Ｆ）とは、たとえば、１６方位のそれぞれにおいて吹いた風が測定された時間数（Ｔｃ）が、全ての測定時間数（Ｔａ）から静穏な時間数（Ｔｂ）を差し引いた時間数（Ｔａ−Ｔｂ）に対する割合である（つまり、Ｆ＝Ｔｃ／（Ｔａ−Ｔｂ））。静穏な時間数（Ｔｂ）とは、風速が０．４ｍ／ｓ以下の状態であることが測定された時間数である。仮に、北から南へ向かって吹いた風の時間数の割合が年間を通じて最も高い場合には、最も頻度が高い風向きは北である。この場合には、図１では、２つの風車１は、南北方向に並んだ風車を示しており、左側の風車１Ａ（第１の風車）が上流側に位置し、右側の風車１Ｂ（第２の風車）が下流側に位置する。

図２は、第１実施形態に係るウィンドファームにおいて、風車の全体構成を模式的に示す図である。図２では、図１０と同様に、斜視図を示している。

また、図３は、第１実施形態に係るウィンドファームにおいて、風車を構成する一のブレードを示す図である。図３においては、ブレードの翼厚方向に沿った断面図を示している。

図１に示すように、本実施形態のウィンドファームにおいては、上述した関連技術の場合（図１１参照）と同様に、複数の風車１が予め定められた設置領域において間を隔てて配列されている。また、複数の風車１は、アップウィンド形のプロペラ風車であって、ロータ４にブレード４２が取付けられている。しかし、本実施形態では、図１、図２、および、図３に示すように、上述した関連技術の場合（図１０参照）と異なり、気流発生装置６１が、風車１のブレード４２に設置されている。

本実施形態は、上記の点、及び、関連する点を除き、上記の関連技術の場合（図１０，図１１参照）と同様である。このため、本実施形態において上記の関連技術の場合と重複する個所については、適宜、記載を省略する。

本実施形態では、気流発生装置６１は、図１に示すように、複数の風車１のそれぞれに設置されている。

ここでは、図２に示すように、風車１に設けられた複数のブレード４２のそれぞれに、複数の気流発生装置６１が設置されている。複数の気流発生装置６１は、ロータ４の径方向に沿った翼スパン方向において互いが間を隔てて並ぶように、ブレード４２の表面に設置されている。

また、図３に示すように、気流発生装置６１は、ブレード４２の翼背側の面（上面）のうち、前縁ＬＥ側の部分に設置されている。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に気流発生装置６１が取付けられている。このように気流発生装置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。

［Ｂ］気流発生装置６１の構成
以下より、気流発生装置６１について更に詳細に説明する。

図４は、第１実施形態に係るウィンドファームにおいて、気流発生装置を模式的に示す図である。図４では、気流発生装置６１がブレード４２（図１，図２，図３参照）に設置される前の状態を示しており、気流発生装置６１については、斜視図で示している。

気流発生装置６１は、図４に示すように、基体６１１、第１電極６２１、および、第２電極６２２を含み、基体６１１に第１電極６２１と第２電極６２２とが設けられている。気流発生装置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。

気流発生装置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、ポリイミド樹脂、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。

気流発生装置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。

図５は、第１実施形態に係るウィンドファームにおいて、気流発生装置の詳細構成を示す図である。ここで、図５（ａ）は、断面図であり、図５（ｂ）は、上面図である。図５（ａ）は、図５（ｂ）においてＸ−Ｘ部分の断面に相当する。

気流発生装置６１のうち、第１電極６２１は、図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、板状体である。第１電極６２１は、図５（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、表面電極であって、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５（ｂ）に示すように、第１電極６２１は、直線状に延在している。

気流発生装置６１のうち、第２電極６２２は、図５（ａ），図５（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、図５（ａ）に示すように、内部電極であって、第１電極６２１と異なり、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５（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５（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方向）（図５（ｂ）では横方向）において、第１電極６２１と並ぶように配置されている。

気流発生装置６１は、図５（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。

また、気流発生装置６１は、厚みが一定になるように形成されている。つまり、気流発生装置６１は、第１電極６２１と第２電極６２２とが並ぶ方向（第２方向）に沿った断面が、矩形形状になるように形成されている。

そして、本実施形態では、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）方向に沿うと共に（図２参照）、ブレード４２の翼背側の面（上面）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、気流発生装置６１がブレード４２に設置されている（図３参照）。ここでは、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５（ａ）参照）、ブレード４２の翼背側の面に密着するように、気流発生装置６１がブレード４２に接着されている（図３参照）。

また、図４に示すように、気流発生装置６１は、接続部６３を介して、電圧印加部６２に電気的に接続されており、電圧印加部６２によって第１電極６２１と第２電極６２２との間に電圧が印加される。電圧印加部６２は、たとえば、ブレード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）を用いて、電圧の印加を行う。

電圧印加部６２は、たとえば、風車１に設けられた風向風速計測部５（図２参照）で計測された計測データに応じて出力された制御信号に基づいて、気流発生装置６１に電圧を印加する。この電圧の印加により、気流発生装置６１の表面（上面）においては、バリア放電によるプラズマが発生し、気流（プラズマ誘起流）が誘起される。たとえば、低周波のパルス変調波でパルス変調された高周波の電圧が、第１電極６２１と第２電極６２２との間に印加されて、気流が間歇的に発生する。気流は、第１電極６２１側から第２電極６２２側へ向かって流れるように誘起され、剥離流れの発生が抑制される。

ここでは、電圧印加部６２は、複数の気流発生装置６１のそれぞれ（図２参照）に対して独立に電圧を印加するように構成されている。たとえば、翼スパン（翼幅）方向において異なる周期で発生する剥離渦に同調させて、複数の気流発生装置６１のそれぞれに独立に電圧を印加する。

接続部６３は、図４に示すように、一対の接続配線６３１，６３２を含み、第１電極６２１および第２電極６２２のそれぞれと、電圧印加部６２との間を電気的に接続している。

具体的には、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。また、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６１を構成する複数の気流発生装置６１（図２参照）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の側からブレード４２の先端側に延在するように配置されている。

［Ｃ］まとめ（効果など）
以上のように、本実施形態のウィンドファームにおいては、風車１が予め定められた設置領域に複数設置されている。複数の風車１のそれぞれは、気流発生装置６１が設置されている。換言すると、複数の風車１のうち、年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）のブレード４２、および、その風車１Ａ（第１の風車）よりも下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）のブレード４２に、気流発生装置６１が設置されている。

年間を通じて最も頻度が高い風向き（たとえば、北）の風が吹いた場合、その風向きにおいて上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）を通過した風は、上述したように、その風車１Ａのブレード４２が回転することによって大きく旋回した成分、および、大きく乱れた成分を含む。そして、その風車１Ａ（第１の風車）よりも下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）に、その大きく旋回した成分、および、大きく乱れた成分を含む風が流れる。しかし、本実施形態では、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）に設置された気流発生装置６１が発生する気流によって、その風車１Ｂ（第２の風車）に流入した風に含まれる、旋回成分、および、乱れた成分を小さくすることができる。このため、本実施形態では、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）において、発電出力が低下することを抑制可能である。

その結果、本実施形態のウィンドファームでは、発電出力を安定に維持することが容易あって、効率を高めることができる。したがって、本実施形態においては、複数の風車１の間の距離を短縮しても十分な発電出力を得ることが可能であるので、設置領域の縮小化を実現することができる。

本実施形態では、たとえば、複数の風車１の間の距離Ｗ（タワー２の中心軸の間の距離）がブレード４２の回転直径Ｄに対して下記の関係式（１）を満たすように、複数の風車１を配置することができる。

Ｗ≦８Ｄ ・・・（１）

これと共に、本実施形態では、年間を通じて最も頻度が高い風向き（たとえば、北）において上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）にも、気流発生装置６１が設置されている。このため、その風車１Ａ（第１の風車）に流入した風に含まれる、旋回成分、および、乱れた成分を、その風車１Ａ（第１の風車）に設置された気流発生装置６１が気流を発生することによって、小さくすることができる。その結果、本実施形態では、上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）において、発電出力が低下することを抑制可能である。

＜第２実施形態＞
［Ａ］構成等
図６は、第２実施形態に係るウィンドファームにおいて、複数の風車が配置された様子を示す図である。図６は、図１と同様に、側面図であって、複数の風車の一部を示している。ここでは、ウィンドファームで吹く風の風向きのうち年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて、互いに隣り合って並ぶ２つの風車に関して示している。

図６に示すように、本実施形態のウィンドファームにおいては、上述した第１実施形態の場合（図１参照）と同様に、複数の風車１が予め定められた設置領域において間を隔てて配列されている。しかし、本実施形態では、図６に示すように、上述した第１実施形態の場合（図１参照）と異なり、気流発生装置６１は、複数の風車１の全てには設置されておらず、複数の風車１の一部に設置されている。

本実施形態は、上記の点、及び、関連する点を除き、上記の第１実施形態の場合（図１参照）と同様である。このため、本実施形態において上記実施形態の場合と重複する個所については、適宜、記載を省略する。

本実施形態のウィンドファームでは、図６に示すように、複数の風車１のうち、年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）のブレード４２には、気流発生装置６１が設置されていない。本実施形態では、上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）よりも下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）のブレード４２に、気流発生装置６１が設置されている。

これから判るように、気流発生装置６１は、複数の風車１のうち、最も頻度が高い風向きにおいて下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）のブレード４２に、少なくとも設置されていればよい。

［Ｂ］まとめ（効果など）
以上のように、本実施形態のウィンドファームにおいては、第１実施形態の場合と同様に、複数の風車１のうち、最も頻度が高い風向きにおいて下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）のブレード４２に、気流発生装置６１が設置されている。

これにより、本実施形態では、第１実施形態の場合と同様に、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）に設置された気流発生装置６１が発生する気流によって、その風車１Ｂ（第２の風車）に流入した風に含まれる、旋回成分、および、乱れた成分を小さくすることができる。このため、本実施形態では、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）において、発電出力が低下することを抑制可能である。

その結果、本実施形態のウィンドファームでは、発電出力を安定に維持することが容易あって、効率を高めることができる。また、本実施形態においては、複数の風車１の間の距離を短縮しても十分な発電出力を得ることが可能であるので、設置領域の縮小化を実現することができる。

＜第３実施形態＞
［Ａ］構成等
図７は、第３実施形態に係るウィンドファームにおいて、複数の風車が配置された様子を示す図である。図７は、図６と同様に、側面図であって、複数の風車の一部を示している。ここでは、ウィンドファームで吹く風の風向きのうち年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて、互いに隣り合って並ぶ２つの風車に関して示している。

図７に示すように、本実施形態のウィンドファームにおいては、上述した第２実施形態の場合（図６参照）と同様に、複数の風車１が予め定められた設置領域において間を隔てて配列されている。また、気流発生装置６１は、複数の風車１の全てには設置されておらず、複数の風車１の一部に設置されている。しかしながら、本実施形態では、上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）と、下流に位置する風車１Ｂとの両者は、設置領域において設置された高さが、互いに異なる。

本実施形態は、上記の点、及び、関連する点を除き、上記の第２実施形態の場合（図６参照）と同様である。このため、本実施形態において上記実施形態の場合と重複する個所については、適宜、記載を省略する。

本実施形態のウィンドファームでは、図７に示すように、複数の風車１のうち、年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）は、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）よりも、設置領域において設置された高さが低い。つまり、上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）の設置場所と、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）の設置場所との間においては、差Ｈが有る。具体的には、上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）のブレード４２が回転したときに形成される回転面と、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）のブレード４２が回転したときに形成される回転面との両者が水平方向において互いに重複する部分を含むように、複数の風車１が設置されている。

そして、第２実施形態の場合と同様に、複数の風車１のうち、上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）のブレード４２には、気流発生装置６１が設置されておらず、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）のブレード４２に、気流発生装置６１が設置されている。

［Ｂ］まとめ（効果など）
以上のように、本実施形態のウィンドファームにおいては、第２実施形態の場合と同様に、気流発生装置６１が設置されている。

これにより、本実施形態では、第２実施形態の場合と同様に、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）に設置された気流発生装置６１が発生する気流によって、その風車１Ｂ（第２の風車）に流入した風に含まれる、旋回成分、および、乱れた成分を小さくすることができる。このため、本実施形態では、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）において、発電出力が低下することを抑制可能である。

その結果、本実施形態のウィンドファームでは、発電出力を安定に維持することが容易あって、効率を高めることができる。また、本実施形態においては、複数の風車１の間の距離を短縮しても十分な発電出力を得ることが可能であるので、設置領域の縮小化を実現することができる。

［Ｃ］変形例
上記においては、複数の風車１のうち、年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）が、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）よりも、低い位置に設置されているが、これに限らない。

図８は、第３実施形態の変形例に係るウィンドファームにおいて、複数の風車が配置された様子を示す図である。図８は、図７と同様に、側面図であって、複数の風車の一部を示している。ここでは、ウィンドファームで吹く風の風向きのうち年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて、互いに隣り合って並ぶ２つの風車に関して示している。

図８に示すように、上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）が、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）よりも、高い位置に設置されていてもよい。この場合においても、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）のブレード４２に、気流発生装置６１を設置することによって、上述の実施形態と同様な作用および効果が得られる。

なお、本実施形態では、上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）のブレード４２が回転したときに形成される回転面と、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）のブレード４２が回転したときに形成される回転面との両者が、水平方向において互いに重複する部分を含む場合について説明したが、これに限らない。上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）の回転面と、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）の回転面とが、水平方向において互いに重複する部分を含んでいない場合においても、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）のブレード４２に、気流発生装置６１を設置してもよい。たとえば、回転面の直径（回転直径Ｄ）を１．１倍した面が水平方向において互いに重複する部分を含むときには、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）のブレード４２に、気流発生装置６１を少なくとも設置した方がよい。上流に位置する風車１Ａ（第１の風車）のブレード４２の回転によって旋回した成分、または、乱れた成分を含む領域は、下流に向かうに伴って、回転面の直径より広がることが知られている。具体的には、回転面の直径に対して１．１倍程度の範囲においては、回転面の直径と同じ程度の強さで旋回した成分、または、乱れた成分を含む。このため、この場合には、上記したように、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）のブレード４２に、気流発生装置６１を設置した方が好ましい。

＜第４実施形態＞
本実施形態では、ウィンドファームにおいて、複数の風車１が設置された設置領域で吹く風の風向きのうち、年間における頻度が予め定めた値よりも高い風向きを複数有する場合について、説明する。

この場合には、頻度が高い複数の風向きのうち、風速変動が最も大きい風向きに並んで配置された複数の風車１において、下流側に位置する風車１のブレード４２に気流発生装置６１を少なくとも設置することが好ましい（図６参照）。つまり、風速のバラツキが大きい風向きにおいて、下流側に位置する風車１のブレード４２に気流発生装置６１を設置することが好ましい。

これにより、本実施形態では、第２実施形態の場合と同様に、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）に設置された気流発生装置６１が発生する気流によって、その風車１Ｂ（第２の風車）に流入した風に含まれる、旋回成分、および、乱れた成分を小さくすることができる。このため、本実施形態では、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）において、発電出力が低下することを抑制可能である。

その結果、本実施形態のウィンドファームでは、発電出力を安定に維持することが容易あって、効率を高めることができる。また、本実施形態においては、複数の風車１の間の距離を短縮しても十分な発電出力を得ることが可能であるので、設置領域の縮小化を実現することができる。

＜第５実施形態＞
本実施形態では、第４実施形態の場合と同様に、ウィンドファームにおいて、複数の風車１が設置された設置領域で吹く風の風向きのうち、年間における頻度が予め定めた値よりも高い風向きを複数有する場合について、説明する。

この場合には、頻度が高い複数の風向きのうち、風が吹上げる角度または吹き下げる角度の変動が最も大きい風向きに並んで配置された複数の風車１において、下流側に位置する風車１のブレード４２に気流発生装置６１を少なくとも設置することが好ましい（図６参照）。つまり、ロータ４の回転軸（ここでは、水平方向）に対して風が傾斜して流入する角度のバラツキが大きい風向きにおいて、下流側に位置する風車１のブレード４２に気流発生装置６１を設置することが好ましい。

これにより、本実施形態では、第４実施形態の場合と同様に、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）に設置された気流発生装置６１が発生する気流によって、その風車１Ｂ（第２の風車）に流入した風に含まれる、旋回成分、および、乱れた成分を小さくすることができる。このため、本実施形態では、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）において、発電出力が低下することを抑制可能である。

その結果、本実施形態のウィンドファームでは、発電出力を安定に維持することが容易あって、効率を高めることができる。また、本実施形態においては、複数の風車１の間の距離を短縮しても十分な発電出力を得ることが可能であるので、設置領域の縮小化を実現することができる。

＜第６実施形態＞
本実施形態では、第４実施形態の場合と同様に、ウィンドファームにおいて、複数の風車１が設置された設置領域で吹く風の風向きのうち、年間における頻度が予め定めた値よりも高い風向きを複数有する場合について、説明する。

この場合には、頻度が高い複数の風向きのうち、乱流強度が最も大きい風向きに並んで配置された複数の風車１において、下流側に位置する風車１のブレード４２に気流発生装置６１を少なくとも設置することが好ましい（図６参照）。

これにより、本実施形態では、第４実施形態の場合と同様に、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）に設置された気流発生装置６１が発生する気流によって、その風車１Ｂ（第２の風車）に流入した風に含まれる、旋回成分、および、乱れた成分を小さくすることができる。このため、本実施形態では、下流に位置する風車１Ｂ（第２の風車）において、発電出力が低下することを抑制可能である。

その結果、本実施形態のウィンドファームでは、発電出力を安定に維持することが容易あって、効率を高めることができる。また、本実施形態においては、複数の風車１の間の距離を短縮しても十分な発電出力を得ることが可能であるので、設置領域の縮小化を実現することができる。

＜第７実施形態＞
上記の実施形態では、所定の風向きにおいて並ぶ複数の風車１のうち、下流側に位置する風車１のブレード４２に気流発生装置６１を少なくとも設置する場合について説明したが（図６などを参照）、これに限らない。

ウィンドファームにおいて設置される複数の風車１のうち、その複数の風車１の設置領域において予め定めた強度（渦度）よりも大きい渦が発生する位置に設置される風車１のブレード４２に、気流発生装置６１を少なくとも設置することが好ましい（図６などを参照）。

これにより、本実施形態では、風車１に設置された気流発生装置６１が発生する気流によって、その風車１に流入した風に含まれる、旋回成分、および、乱れた成分を小さくすることができる。このため、本実施形態では、その風車１において、発電出力が低下することを抑制可能である。

その結果、本実施形態のウィンドファームでは、発電出力を安定に維持することが容易あって、効率を高めることができる。また、本実施形態においては、複数の風車１の間の距離を短縮しても十分な発電出力を得ることが可能であるので、設置領域の縮小化を実現することができる。

＜第８実施形態＞
図９は、第８実施形態に係るウィンドファームにおいて、風車が配置された様子を示す図である。図９は、側面図であって、複数の風車の一部を示している。

図９に示すように、複数の風車１のうち、設置領域において窪地に設置されると共に上流側に突起地形が位置する風車１のブレード４２に、気流発生装置６１を少なくとも設置することが好ましい。

これにより、本実施形態では、風車１に設置された気流発生装置６１が発生する気流によって、その風車１に流入した風に含まれる、旋回成分、および、乱れた成分を小さくすることができる。このため、本実施形態では、その風車１において、発電出力が低下することを抑制可能である。

その結果、本実施形態のウィンドファームでは、発電出力を安定に維持することが容易あって、効率を高めることができる。また、本実施形態においては、複数の風車１の間の距離を短縮しても十分な発電出力を得ることが可能であるので、設置領域の縮小化を実現することができる。

なお、本実施形態では、風車１のブレード４２が回転したときに形成される回転面の下端が、水平方向において、その風車１の上流に位置する突起地形の上端よりも下方に位置する場合について説明したが、これに限らない。風車１のブレード４２が回転したときに形成される回転面の下端が、突起地形の上端よりも上方に位置する場合においても、その風車１のブレード４２に、気流発生装置６１を設置してもよい。特に、ブレード４２の回転面の下端位置と、突起地形の上端位置とが、鉛直方向において、０．１Ｄ程度、離れている場合には、突起地形によって風が乱れるため、気流発生装置６１を設置した方が好ましい。

＜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…風車、１Ａ…風車（第１の風車）、１Ｂ…風車（第２の風車）、２…タワー、３…ナセル、４…ロータ、５…風向風速計測部、４１…ハブ、４２…ブレード、６１…気流発生装置、６２…電圧印加部、６３…接続部、６１１…基体、６２１…第１電極、６２２…第２電極、６３１…接続配線、６３２…接続配線

Claims (8)

1. ロータにブレードが取付けられている風車と、
   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、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されることによって気流を発生する気流発生装置と
   を有し、前記風車が予め定められた設置領域に複数設置されているウィンドファームであって、
   前記複数の風車は、前記設置領域で吹く風の風向きのうち、年間を通じて最も頻度が高い風向きにおいて、上流側に位置する第１の風車と、前記第１の風車よりも下流側に位置する第２の風車とを有し、
   前記気流発生装置は、前記複数の風車のうち、前記第２の風車に設けられた前記ブレードに少なくとも設置されている、
   ウィンドファーム。
2. 前記気流発生装置は、前記複数の風車のそれぞれに設置されている、
   請求項１に記載のウィンドファーム。
3. 前記複数の風車において、前記第１の風車と前記第２の風車とは、前記設置領域において設置された高さが、互いに異なる、
   請求項１に記載のウィンドファーム。
4. ロータにブレードが取付けられている風車と、
   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、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されることによって気流を発生する気流発生装置と
   を有し、前記風車が予め定められた設置領域に複数設置されており、前記設置領域で吹く風の風向きのうち、年間における頻度が予め定めた値よりも高い風向きを複数有するウィンドファームであって、
   前記複数の風車は、頻度が予め定めた値よりも高い風向きのうち、風速変動が最も大きい風向きにおいて、上流側に位置する第１の風車と、前記第１の風車よりも下流側に位置する第２の風車とを有し、
   前記気流発生装置は、前記複数の風車のうち、前記第２の風車に設けられた前記ブレードに少なくとも設置されている、
   ウィンドファーム。
5. ロータにブレードが取付けられている風車と、
   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、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されることによって気流を発生する気流発生装置と
   を有し、前記風車が予め定められた設置領域に複数設置されており、前記設置領域で吹く風の風向きのうち、年間における頻度が予め定めた値よりも高い風向きを複数有するウィンドファームであって、
   前記複数の風車は、頻度が予め定めた値よりも高い風向きのうち、風が吹上げる角度または吹き下げる角度の変動が最も大きい風向きにおいて、上流側に位置する第１の風車と、前記第１の風車よりも下流側に位置する第２の風車とを有し、
   前記気流発生装置は、前記複数の風車のうち、前記第２の風車に設けられた前記ブレードに少なくとも設置されている、
   ウィンドファーム。
6. ロータにブレードが取付けられている風車と、
   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、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されることによって気流を発生する気流発生装置と
   を有し、前記風車が予め定められた設置領域に複数設置されており、前記設置領域で吹く風の風向きのうち、年間における頻度が予め定めた値よりも高い風向きを複数有するウィンドファームであって、
   前記複数の風車は、頻度が予め定めた値よりも高い風向きのうち、乱流強度が最も大きい風向きにおいて、上流側に位置する第１の風車と、前記第１の風車よりも下流側に位置する第２の風車とを有し、
   前記気流発生装置は、前記複数の風車のうち、前記第２の風車に設けられた前記ブレードに少なくとも設置されている、
   ウィンドファーム。
7. ロータにブレードが取付けられている風車と、
   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、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されることによって気流を発生する気流発生装置と
   を有し、前記風車が予め定められた設置領域に複数設置されているウィンドファームであって、
   前記気流発生装置は、前記複数の風車のうち、前記設置領域において予め定めた強度よりも大きい渦が発生する位置に設置された風車の前記ブレードに、少なくとも設置されている、
   ウィンドファーム。
8. ロータにブレードが取付けられている風車と、
   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、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が印加されることによって気流を発生する気流発生装置と
   を有し、前記風車が予め定められた設置領域に複数設置されているウィンドファームであって、
   前記気流発生装置は、前記複数の風車のうち、前記設置領域において窪地に設置されると共に上流側に突起地形が位置する風車の前記ブレードに、少なくとも設置されている、
   ウィンドファーム。

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