风力发电装置的制作方法

本发明涉及风力发电装置，尤其涉及对风力发电装置的改良，所述风力发电装置中通过长条平板形状的发电单元振动使得长度方向的中间部分在板厚方向上往复移动，由此使压电元件反复弯曲变形来发电。

背景技术：

已知一种风力发电装置，在所述风力发电装置中，(a)具有在能够弹性变形的长条平板形状的基体材料设置有压电元件的发电单元，(b)所述发电单元，长度方向的两端部被保持地配置于通风的位置，并振动使得长度方向的中间部分在板厚方向上往复移动，由此使所述压电元件反复弯曲变形来发电。专利文献1所记载的装置是它的一例，使用压电陶瓷薄板来作为压电元件。也可以考虑采用专利文献2所记载的树脂制的压电薄膜来作为压电元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-198175号公报

专利文献2：日本特开2012-237264号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在这样的以往的风力发电装置中，若强风时发电单元的振动的振幅变得过大，则基体材料和/或压电元件有可能会损伤。尤其是，在使用压电陶瓷薄板来作为压电元件的情况下，脆而更加容易破损。与此相对，若在长度方向上拉伸并保持发电单元，则能够通过该拉伸力将强风时的振动的振幅抑制得小，能够防止由振幅增大引起的发电单元的损伤等，但因为不会有损伤的通常的风速区域中的振动的振幅变小，所以发电性能受损。

本发明是以以上的情况为背景而做出的，其目的在于，在通过与由风引起的发电单元的振动相伴的压电元件的弯曲变形来发电的风力发电装置中，能够不损害通常的风速区域中的发电性能地抑制由强风时的振动的振幅增大引起的损伤，利用宽广的风速区域的风来稳定且效率良好地发电。

用于解决问题的技术方案

为了达到上述目的，第1发明，在风力发电装置中，(a)具有在能够弹性变形的长条平板形状的基体材料设置有压电元件的发电单元，(b)所述发电单元，长度方向的两端部被保持地配置于通风的位置，并振动使得该长度方向的中间部分在板厚方向上往复移动，由此使所述压电元件反复弯曲变形来发电，其特征在于，(c)使用树脂制的压电薄膜来作为所述压电元件，所述压电元件层叠于所述基体材料，并且，(d)所述发电单元的长度方向的至少一端部连结于能够在所述发电单元的长度方向上移动的可动构件，(e)具有在风速快的情况下使所述可动构件移动而使在长度方向上拉伸所述发电单元的拉伸力变大的张力调整装置。

第2发明的特征在于，在第1发明的风力发电装置中，所述张力调整装置是升力产生构件，该升力产生构件向所述可动构件的两侧翼状延伸出地与所述可动构件设置成一体，并基于与风速相应地产生的升力使该可动构件移动。

第3发明的特征在于，在第1发明或第2发明的风力发电装置中，所述可动构件配设为能够在所述拉伸力小的第1位置与该拉伸力大的第2位置之间移动，并且因弹性构件的作用力而被定位于该第1位置，当风速变快时通过所述张力调整装置克服该弹性构件的作用力，朝向所述第2位置移动。

第4发明的特征在于，在第1发明至第3发明中的任一风力发电装置中，所述发电单元，以所述长条平板形状的平板面互相平行且长度方向互相一致的姿势，在矩形的框形状的保持构件的内侧并排配置有多个。

第5发明的特征在于，在第4发明的风力发电装置中，(a)所述张力调整装置是升力产生构件，该升力产生构件向所述可动构件的两侧翼状延伸出地与所述可动构件设置成一体，并基于与风速相应地产生的升力使该可动构件移动，(b)设置有该升力产生构件的所述可动构件配设于并排配置的所述多个发电单元的长度方向的任一端部且这些端部交替地位于相反侧。

第6发明的特征在于，在第4发明的风力发电装置中，(a)并排配置的所述多个发电单元的位于长度方向的同一侧的一端部分别连结于与该多个发电单元相对应地配设的多个可动构件，并且，(b)所述张力调整装置是共用的升力产生构件，该共用的升力产生构件跨及所述多个可动构件向两侧延伸出地设置成翼状，并基于与风速相应地产生的升力使该多个可动构件一体地移动

第7发明的特征在于，在第4发明或第5发明的风力发电装置中，(a)所述多个发电单元的各自的基体材料的硬度不同，(b)通过所述张力调整装置使所述拉伸力变大的风速区域，根据所述基体材料的硬度而不同。

发明的效果

在这样的风力发电装置中，发电单元的长度方向的至少一端部连结于可动构件，强风时通过张力调整装置使所述可动构件移动，由此发电单元的拉伸力变大，所以，抑制了强风时发电单元的振动的振幅变得过大而使发电单元损伤这一情况。强风时以外，发电单元的拉伸力小，能够以大的振幅振动，所以，能够通过压电元件的弯曲变形来效率良好地发电。另外，因为使用树脂制的压电薄膜来作为压电元件，所以，与压电陶瓷薄板相比难以破损，能够使其以较大的振幅振动来发电，能够利用宽广的风速区域的风来稳定且效率良好地发电。

在第2发明中，因为将向可动构件的两侧翼状延伸出地与该可动构件设置成一体的升力产生构件用作张力调整装置，所以与风速相应地以机械方式使可动构件移动，和与风速相应地电控制可动构件的移动的情况相比，装置简单且构成廉价。

在第3发明中，可动构件配设为能够在第1位置与第2位置之间移动，因弹性构件的作用力而被定位于第1位置，并且，在强风时通过张力调整装置朝向第2位置移动，所以，在通常的风力发电时包括发电单元的振动在内的装置整体的工作稳定，另一方面，防止了强风时可动构件移动过量而使发电单元的拉伸力变得过高这一情况。

在第4发明中，多个发电单元以互相平行且长度方向互相一致的姿势并排配置于矩形的保持构件的内侧，所以，通过使多片发电单元互相靠近而密集配设，能够容易地确保大的电动势(electromotive force)。

在第5发明中，在将向可动构件的两侧翼状延伸出地与该可动构件设置成一体的升力产生构件用作张力调整装置的情况下，设有所述升力产生构件的可动构件配设于，并排配置的多个发电单元的长度方向的任一端部且这些端部交替地位于相反侧，所以，能够在不与相邻的发电单元接触的范围内扩张升力产生构件，能够使升力变大。由此，能够通过以所述升力拉伸发电单元来抑制强风时的损伤，并且使发电单元的宽度尺寸等变大来提高发电效率。或者是，若升力产生构件的尺寸相同，则通过使包括所述升力产生构件的发电单元互不干扰地靠近地配置，能够使风力发电装置小型化。

在第6发明中，在并排配置的多个发电单元的长度方向上的同一侧的端部配设有可动构件，并且，跨及所述多个可动构件地设有升力产生构件，所以，升力产生面积与升力产生构件的连接相应地扩大，升力变大，获得与第5发明同样的效果。

在第7发明中，多个发电单元的各基体材料的硬度不同，通过张力调整装置使拉伸力变大的风速区域根据所述基体材料的硬度而不同，所以，能够在与基体材料的硬度相应的预定的风速区域通过大的振幅来效率良好地发电，并且，当风速升高时能够一个个地增大拉伸力来抑制损伤，能够作为整体而利用宽广的风速区域的风来稳定且效率良好地发电。

附图说明

图1是作为本发明的一实施例的风力发电装置的概略主视图。

图2是图1中的II-II向视部分的剖视图。

图3是图2中的III-III向视部分的放大剖视图。

图4是对翼状的升力产生构件的升力进行说明的图。

图5是示出了在图4中滑动嵌合部通过升力来克服弹性构件的作用力而下降的状态的图。

图6是对因由升力引起的滑动嵌合部的移动、发电单元的拉伸力变大而振动的振幅变小的情况进行说明的图。

图7是沿长度方向将图1的风力发电装置的发电单元切断后的剖视图。

图8是示出图7的发电单元挠曲变形的状态的剖视图。

图9是对发电单元的发电原理进行说明的图。

图10是对与风向大致平行地配置的发电单元的振动原理进行说明的图。

图11是示出设置于图1的风力发电装置的电路的一部分的电路图。

图12是对本发明的另一实施例进行说明的图，是在发电单元的长度方向的两端部设有张力调整机构的情况下的主视图。

图13是对本发明的又一实施例进行说明的图，是在发电单元的长度方向的上端部设有张力调整机构并省略了施力部件的情况下的主视图。

图14是对本发明的又一实施例进行说明的图，是在发电单元的长度方向的任一的且交替地位于相反侧的端部设有张力调整机构的情况下的主视图。

图15是对本发明的又一实施例进行说明的图，是对在发电单元的下端部并排设置张力调整机构的通常配置的情况、分层地配置张力调整机构的情况、以及在长度方向上的相反侧交替地配置张力调整机构的情况进行比较而示出的图。

图16是对本发明的又一实施例进行说明的图，是跨及多个滑动嵌合部地设有升力产生构件的情况下的主视图。

图17是对本发明的又一实施例进行说明的图，是滑动嵌合部由2根导向销(guide pin)引导的情况下的、对应于图3的剖视图。

图18是对本发明的又一实施例进行说明的图，是滑动嵌合部由2根导向销引导并且由所述导向销的头部规定第1位置且由嵌合孔的小径台阶部规定第2位置的情况下的、对应于图3的剖视图。

图19是对本发明的又一实施例进行说明的图，是与风速相应地控制气压来切换发电单元的拉伸力的情况下的、对应于图3的剖视图。

图20是对发电单元的一其他例进行说明的图，是对应于图7的剖视图。

图21是对发电单元的又一例进行说明的图，是对应于图7的剖视图。

具体实施方式

本发明构成为配置于土地和/或建筑物等不动产，并利用风来发电，但也可以应用于配置于例如汽车和/或航空器、船舶等移动体并通过所述移动体的移动而相对地接受风从而发电的情况。

例如天然橡胶和/或合成橡胶等弹性材料、硅酮等，优选用作基体材料。根据该基体材料的硬度，其相对于风速的变形特性和/或发电特性不同，所以，通过组合并配置使用硬度不同的多种基体材料的多种发电单元，能够在宽广的风速区域效率良好地发电。

压电薄膜是由具有压电效应(piezoelectric effect)的压电性物质构成的树脂薄膜，优选使用聚偏(二)氟乙烯(PVDF)和/或聚偏二氰乙烯等。铝等电极膜通过蒸镀、溅镀、导电性糊剂(conductive paste)等而设置于该压电薄膜的两面，在所述电极膜连接有电气布线。基体材料以及压电薄膜交替地层叠2层(分别各1层)以上即可，但为了提高发电效率，希望是压电薄膜为2层以上加上基体材料为3层以上的层叠构造。在3层构造的情况下，在基体材料的两面贴合压电薄膜即可。

张力调整装置可以是与风速相应地使可动构件连续地移动而使张力连续地变化的装置，但也可以，如果达到一定的风速则仅使可动构件从第1位置向第2位置移动来按2级对张力进行切换。在发电单元的长度方向的两端部设有张力调整装置的情况下，也可以使张力按3级变化。在与风速相应地以电的方式使可动构件移动的情况下，也可以使张力按4级以上的多级变化。

例如翼状的升力产生构件适合用作张力调整装置，但也可以利用与风速相应地旋转的旋转体的旋转能量使气泵工作来通过气缸使可动构件移动。也可以是能够通过风速计计测风速并且与所述风速相应地以电的方式使气缸和/或进给丝杠机构等工作来使可动构件移动等各种方案。

实施例

以下，参照附图对本发明的实施例进行详细的说明。此外，在以下的实施例中，为了说明而使图适当简略化或变形，所画各部的尺寸比以及形状等不一定准确。

图1是示出作为本发明的一实施例的风力发电装置10的概略主视图，图2是图1中的II-II向视部分的剖视图，图3是图2中的III-III向视部分的放大剖视图。该风力发电装置10构成为具有：呈长方形的框形状的保持构件12；和由所述保持构件12保持的多片(实施例中为5片)发电单元14。多片发电单元14，在呈长方形的平板形状的同时，分别以与风的流动方向(垂直于图1的纸面的方向)大致正交的大致垂直的姿势互相平行而且在与风的流动方向成直角的水平方向上互相分离而配置于保持构件12。在此，因为风向不一定，所以，虽然基于基本的风向而配置成相对于图1的纸面从垂直方向接受风，但例如也可以使风力发电装置10整体与风向相应地绕大致垂直的旋转轴转动、或使多个发电单元14个别地绕大致垂直的旋转轴转动、或者将风力发电装置10可转动地配设。在设置于汽车和/或船舶等移动体的情况下，也可以以相对于行进方向成直角的一定的姿势来固定。此外，在图1的风力发电装置10中多片发电单元14在水平方向上分离且大致垂直地配置，但也可以如使图1旋转大致90°而横倒那样，使多片发电单元14在垂直方向上分离且大致水平地配置。

多片发电单元14都在长度方向的两端部分别经由固定构件18、张力调整机构20而被保持于保持构件12。固定构件18一体地安装于保持构件12，张力调整机构20具备轴状(圆柱形状或者是棱柱形状)的滑动嵌合部30，能够沿轴向即作为发电单元14的长度方向的上下方向移动地嵌合在设置于保持构件12的嵌合孔28内。并且，发电单元14的下端部连结于所述滑动嵌合部30的上端部。在滑动嵌合部30的上端部，如图3所示那样地配设有螺栓22以及夹紧构件24，经由倾斜面26将夹紧构件24按压于发电单元14，由此所述发电单元14的端部遍及整个宽度方向地在夹紧构件24与滑动嵌合部30之间被压紧而一体地固定。虽然省略了图示，但发电单元14的上端部也遍及整个宽度方向地被夹紧构件按压于固定构件18而一体地固定。此外，也可以利用粘合剂等其他固定方法来将发电单元14的端部固定于固定构件18、滑动嵌合部30。

上述滑动嵌合部30相当于可动构件，在上下方向上设有长孔32，并且，大致水平地配设于保持构件12的定位销34在所述长孔32内插通，所述滑动嵌合部30能够在定位销34抵接于长孔32的下端部的第1位置(图3以及图4的状态)与定位销34抵接于长孔32的上端部的第2位置(图5的状态)之间上下移动。第1位置是上升端，对发电单元14施加的拉伸力较小，第2位置是下降端，对发电单元14施加的拉伸力较大，通过滑动嵌合部30从第1位置朝向第2位置移动，发电单元14的拉伸力增大。在嵌合孔28的底部配设有作为施力部件的压缩螺旋弹簧36，通常因所述压缩螺旋弹簧36的作用力，滑动嵌合部30被保持在第1位置，发电单元14在以较小的拉伸力被拉伸了的状态下接受风而振动。发电单元14不受风影响时的基准形状因上述拉伸力而如图1、图2所示那样地为长方形的大致平板形状。

在上述滑动嵌合部30的上端部向左右两侧翼状延伸出地一体地设有一对翼状部38。该翼状部38是通过接受风来产生升力的升力产生构件，如图4所示，以平坦的腹面40向上而凸状的背面42向下的姿势设置，背面42侧因高速流而变成低压区，由此如以空心箭头所示那样地产生向下的升力F。在风较弱的期间，所述升力F较小，滑动嵌合部30与升力F无关地因压缩螺旋弹簧36的作用力而被保持在图4所示的第1位置。但是，当风变强而升力F变大并且超过压缩螺旋弹簧36的作用力时，因所述升力F，滑动嵌合部30如图5所示那样地朝向第2位置移动，发电单元14被向下方拉伸尺寸t(参照图6)，拉伸力变大。当滑动嵌合部30朝向第2位置移动时，根据图5可知，翼状部38与保持构件12之间的间隙变小，所以，背面42侧的风的流动进一步变快而成为低压区，升力F进一步变大，滑动嵌合部30被进一步朝向第2位置压下。

在本实施例中，所有的张力调整机构20都是相同构成，压缩螺旋弹簧36的作用力(弹簧常数和/或初始载荷)也相同，在大致相同的风速区域滑动嵌合部30从第1位置朝向第2位置移动，使发电单元14的拉伸力变大。翼状部38作为与风的强度(风速)相应地调整发电单元14的拉伸力的张力调整装置发挥功能。图4以及图5，是与图2相当的剖视图，是为了说明升力F而放大地示出包括翼状部38的张力调整机构20的附近的图。滑动嵌合部30以及一对翼状部38例如使用合成树脂材料来一体成形，但也可以独立地构成并接合成一体。

另一方面，所述发电单元14是如图7所示那样地在能够弹性变形的平板状的基体材料44的两面贴合有一对压电薄膜46的构件。图7是沿长度方向切断发电单元14后的剖视图，即是与作为图2的III-III向视剖面的图3相当的剖面的放大图。基体材料44是邵氏A(计示硬度类型A)硬度在例如10～60左右的范围内的弹性材料等弹性体。通过变更该基体材料44的硬度，能够调整基于风的发电单元14的变形特性和/或发电特性，预先通过试验等来适当地确定，使用硬度大致相等的相同材质的基体材料44来构成多片发电单元14。贴于该基体材料44的两面的一对压电薄膜46是由具有压电效应的压电性物质构成的薄膜，例如使用聚偏(二)氟乙烯(PVDF)。铝等电极膜50、52通过蒸镀、溅镀、导电性糊剂等而设置于该压电薄膜46的两面，在所述电极膜50、52分别连接有电气布线54、56。此外，发电单元14的表面被覆有非导电性合成树脂等被覆材料58。

关于这样的发电单元14，当基体材料44因风而沿板厚方向弹性变形时，压电薄膜46与此相伴地挠曲变形，在一对电极膜50、52之间产生电动势。图8是图7的发电单元14的变形形态的一例，是弹性变形使得中间部分向上方弯曲的状态，例如如图9的(a)→(b)所示，压电薄膜46内的电荷极化，因该极化而产生电势差。另外，关于与风的流动方向大致平行地配置的发电单元14，如相当于图1中的X-X剖面的图10所示，当长度方向的中央部分因由于风的流动而产生的压力差向板厚方向上的一方弹性变形时(变形状态I)，因其弹性而产生朝向反方向的力，所以，向板厚方向上的另一方弹性变形(变形状态II)。通过该变形状态I与变形状态II交替反复地产生，发电单元14能够如图1中的箭头A所示那样地振动，电荷的极化反复变化并且持续地发电。也可以通过发电单元14的长度和/或拉伸力来调整固有振动频率，在一定的条件下使其共振。图11是风力发电装置10所具备的电路60的一例，是与一个发电单元14有关的一部分，能够通过整流桥电路62来进行整流并对蓄电装置64充电。在设置于基体材料44的两侧的一对压电薄膜46产生的电势差的正负以一定的关系变化，所以也可以省略一个整流桥电路62，通过共用的单一整流桥电路62来进行整流。

在此，上述发电单元14通过接受适度的风速的风而振动，能够效率良好地发电，随着风速变大，振动的振幅变大。虽然当振幅变大时发电量变大，但发电单元14有可能破损。另一方面，若使配设于保持构件12时的发电单元14的拉伸力变大和/或使发电单元14的基体材料44的硬度变高，则即使在遭受台风等过大风速的风的情况下也能够将发电单元14的振幅抑制得较小，防止破损。但是，若这样地使发电单元14的振幅变小，则在适合风力发电的通常的风速时，例如20～60km/h(5.6～16.7m/s)左右的情况下的发电单元14的振幅变小，发电效率受损。

与此相对，在本实施例中，发电单元14的下端部所连结的滑动嵌合部30能够上下移动地配设于保持构件12，当风速变快时，通过在翼状部38产生的升力F以机械方式使滑动嵌合部30朝向第2位置下降，发电单元14的拉伸力变大。即，因为在风速较小的期间升力F小，所以滑动嵌合部30如图1～图4所示那样地被保持在第1位置，发电单元14的拉伸力维持得较低。因此，通过采用较软质的材料来作为发电单元14的基体材料44，如(升力大的情况下的)图6(a)所示，即使在低风速区域也能够使发电单元14以较大的振幅振动，能够效率良好地发电。另一方面，当风变强、在翼状部38产生的升力F变大时，滑动嵌合部30如图5所示那样地朝向第2位置下降。由此，发电单元14最大如(升力小的情况下的)图6(b)所示那样地向下方被拉伸尺寸t，拉伸力相应地变大，所以，与强风无关地抑制振动的振幅从而防止破损。

考虑发电单元14的基体材料44的材质等来适当地确定翼状部38的大小和/或形状等，使得：在这样发电单元14不会破损的通常的风速时，将滑动嵌合部30保持在第1位置，允许发电单元14以大的振幅振动，而在发电单元14有可能破损的强风时使滑动嵌合部30朝向第2位置移动来抑制发电单元14的振动。在本实施例中，设定所述第1位置处的发电单元14的拉伸力和/或基体材料44的硬度、板厚、宽度尺寸以及长度尺寸等，使得例如在风速为20～60km/h(5.6～16.7m/s)左右、更优选为30～40km/h(8.3～11.1m/s)左右的情况下，滑动嵌合部30被保持在第1位置，发电单元14以大的振幅振动来效率良好地发电。并且，设定翼状部38的大小和/或形状、压缩螺旋弹簧36的弹簧常数、初始载荷以及滑动嵌合部30的移动行程(尺寸t)等，使得：如果超过该风速区域，则滑动嵌合部30相伴于风速上升而朝向第2位置连续地移动，从而使发电单元14的拉伸力变大来防止破损。

这样，根据本实施例的风力发电装置10，发电单元14的下端部连结于张力调整机构20的滑动嵌合部30，强风时通过翼状部38的升力F使滑动嵌合部30从第1位置朝向第2位置移动来使发电单元14的拉伸力变大，所以，抑制强风时发电单元14的振动的振幅变得过大而使发电单元14损伤这一情况。强风时以外，滑动嵌合部30被保持在第1位置，发电单元14的拉伸力小，能够以大的振幅振动，所以，能够通过压电薄膜46的弯曲变形来效率良好地发电。

另外，因为使用树脂制的压电薄膜46来作为上述发电单元14的压电元件，所以，与压电陶瓷薄板相比难以破损，能够使其以较大的振幅振动来发电，能够利用宽广的风速区域的风来稳定且效率良好地发电。

另外，在本实施例中，因为将向滑动嵌合部30的上端部的两侧翼状延伸出地与滑动嵌合部30设置成一体的一对翼状部38用作张力调整装置，所以与风速相应地以机械方式使滑动嵌合部30上下移动，和与风速相应地以电的方式控制滑动嵌合部30的移动的情况相比，装置简单且构成廉价。

另外，滑动嵌合部30配设为能够在第1位置与第2位置之间移动，因压缩螺旋弹簧36的作用力而被定位于第1位置，并且，在强风时因翼状部38的升力F朝向第2位置移动，所以，在通常的风力发电时被保持在第1位置，包括发电单元14的振动在内的装置整体的工作稳定，另一方面，防止了强风时滑动嵌合部30移动过量而使发电单元14的拉伸力变得过高这一情况。

另外，多片发电单元14以互相平行且长度方向互相一致的姿势并排配置于矩形的保持构件12的内侧，所以，通过使多片发电单元14互相靠近而密集配设，能够容易地确保大的电动势。

接下来，对本发明的其他实施例进行说明。此外，在以下的实施例中对与所述实施例实质上共通的部分标注同一附图标记并省略详细的说明。

在所述实施例中，使用基体材料44的材质一样、且具有相同变形特性、发电特性的构件来作为多片发电单元14，各发电单元14所连结的滑动嵌合部30都在相同风速区域从第1位置朝向第2位置移动以使发电单元14的拉伸力变大，但可以使多个发电单元14的基体材料44的变形特性(影响振动的硬度和/或板厚、板宽等)不同，并且，与基体材料44的变形特性相应地使通过张力调整装置(翼状部38)使拉伸力变大的风速区域不同。具体而言，例如基体材料44的硬度越高，则越能够抑制破损并在高风速区域振动来效率良好地发电，所以，能够使通过张力调整装置(翼状部38)使拉伸力变大的风速区域变高。发电单元14的拉伸力的调整不仅可以通过变更翼状部38的形状和/或大小、还可以通过变更压缩螺旋弹簧36的作用力(初始载荷等)来实现。由此，能够与基体材料44的硬度相应地个别地在预定的风速区域通过大的振幅来效率良好地发电，并且如果风速变高则个别地使拉伸力变大来抑制损伤，由此，能够作为整体来抑制多片发电单元14的损伤并在宽广的风速区域稳定且效率良好地发电。

图12示出发电单元14的上端部也经由张力调整机构70而安装于保持构件12的情况，张力调整机构70构成为与所述张力调整机构20上下对称，当达到预定的风速时将发电单元14的上端部向上方拉伸尺寸t而使拉伸力变大。即，在该实施例中，发电单元14上下共被拉伸尺寸2t，通过采用更柔软且容易延伸的材质的基体材料44，能够从更低的风速区域起开始发电，并且，能够在强风区域被拉伸尺寸2t来提高拉伸力从而能够适当地抑制发电单元14的破损。另外，若是与所述实施例同等硬度的基体材料44，则通过扩大发电单元14的长度方向上的尺寸而使压电薄膜46变大，能够提高发电效率。

在图13中，发电单元14的下端部经由固定构件72而安装于保持构件12，上端部连结于所述张力调整机构70，省略了所述压缩螺旋弹簧36，张力调整机构70通过自重以及发电单元14的拉伸力而被保持在第1位置。在该情况下，部件数减少了与压缩螺旋弹簧36相应的数量，制造成本降低。能够通过翼状部38的大小和/或形状，来调整使张力调整机构70的滑动嵌合部30向第2位置移动的风速区域、即使发电单元14的拉伸力变大的风速区域。

关于图14的风力发电装置76，并排配置的多片发电单元14的长度方向的任一的且交替地位于相反侧的端部连结于张力调整机构20、70。在该情况下，能够在不与相邻的发电单元14接触的范围内扩张各张力调整机构20、70的翼状部38，能够使升力F变大。由此，能够通过以所述升力F拉伸发电单元14来抑制强风时的损伤，并且使发电单元14的宽度尺寸等变大来增大发电量。或者是，若翼状部38的尺寸相同，则通过使包括所述翼状部38的发电单元14互不干扰地靠近地配置，能够使风力发电装置76小型化。例如，在图14中以双点划线表示的翼状部38，在图1的配置的情况下，若相邻的发电单元14的间隔相同，则能够以实线所示那样地扩张。

图15是对在相对于保持构件12配设有3个发电单元14的情况下能够通过其配置方式来使配设空间紧凑化的情况进行说明的图。上层的风力发电装置80实质上与所述图1的风力发电装置10相同，是3个发电单元14的下端部都连结于张力调整机构20的情况。中层的风力发电装置82是在中央的发电单元14的下端部的连结部位设置台阶84而分层地配置的情况，能够构成为与翼状部38的可局部重叠配置相应地使风力发电装置80的宽度尺寸进一步紧凑。关于该风力发电装置82，为了使多个发电单元14的发电特性相同，对固定构件18的厚度进行调整以使多个发电单元14的长度尺寸相同。下层的风力发电装置86实质上与图14的风力发电装置76相同，相反侧的端部交替地连结于张力调整机构20、70，能够使多个发电单元14进一步靠近地配置，能够构成为较中层的风力发电装置82宽度尺寸进一步紧凑。

图16的风力发电装置90是在与图1的风力发电装置10同样地在并排配置的多片发电单元14的长度方向的同一侧的端部配设有所述滑动嵌合部30的情况，跨及所述多个滑动嵌合部30地设有单一的翼状构件92，张力调整机构94由所述单一的翼状构件92、多个滑动嵌合部30以及压缩螺旋弹簧36等构成。即，设置作为升力产生构件的所有的滑动嵌合部30所共用的翼状构件92来替代所述翼状部38，升力产生面积与所述翼状构件92的连接相应地扩大，升力F变大。由此，能够通过以所述升力F拉伸发电单元14来抑制强风时的损伤，并且使发电单元14的宽度尺寸等变大来增大发电量。或者是，若升力产生面积相同，则通过使多片发电单元14互相靠近地配置，能够使风力发电装置90小型化。此外，该翼状构件92的剖面形状，即图16中的XVI-XVI向视部分的剖面形状例如被设定为与图4所示的所述翼状部38的剖面形状同样的形状。

图17示出在张力调整机构20的滑动嵌合部30设有一对导向孔96、一体地固定安装于保持构件12的一对导向销98嵌合于该一对导向孔96的情况，滑动嵌合部30的姿势稳定，抑制了卡阻和/或扭曲、松动，使得滑动嵌合部30在第1位置与第2位置之间圆滑地直线移动。由此，使得基于风速的发电单元14的张力调整稳定地进行。

关于图18的张力调整机构100，滑动嵌合部30的轴向尺寸小，在所述滑动嵌合部30与一对翼状部38之间设有小径的颈部102。在该实施例中，滑动嵌合部30以及颈部102相当于可动构件。并且，在所述滑动嵌合部30设有一对导向孔104，一体地固定安装于保持构件12的带头的导向销106插通该一对导向孔104，通过导向销106的头部规定第1位置，并且通过设置于嵌合孔28的小径台阶部108规定第2位置。在该情况下，与图17的实施例同样地，滑动嵌合部30的姿势也稳定，抑制了卡阻和/或扭曲、松动，使得滑动嵌合部30在第1位置与第2位置之间圆滑地直线移动，使得基于风速的发电单元14的张力调整稳定地进行。另外，通过小径的颈部102使翼状部38的背面42侧的宽度尺寸扩大尺寸d，所以相应地获得大的升力F，能够扩大发电单元14的宽度尺寸等来增大发电量、或者使翼状部38的宽度尺寸(翼长)变小而结构紧凑。此外，在本实施例中不需要所述长孔32以及定位销34。

图19示出发电单元14的下端部连结于具有滑动嵌合部30的可动构件110的情况，该可动构件110，通过滑动嵌合部30抵接于嵌合孔28的上端内壁面被规定了第1位置，并且通过滑动嵌合部30抵接于小径段部108被规定了第2位置，通常因压缩螺旋弹簧36的作用力而被保持在第1位置。另一方面，在滑动嵌合部30与嵌合孔28的上端内壁面之间设有压力室112，当由风速计114检测到的风速超过预先设定的判定值时，从具有气泵等气压控制装置116被供给压缩气体，由此使可动构件110克服压缩螺旋弹簧36的作用力而从第1位置朝向第2位置移动，将发电单元14向下方拉伸，使拉伸力变大。由此，获得了与所述各实施例同样的作用效果。在本实施例中，张力调整装置118构成为包括风速计114以及气压控制装置116。此外，也可以，在风速超过判定值的情况下使可动构件110一口气从第1位置移动到第2位置，从而按2级对发电单元14的拉伸力进行切换。另外，气压控制装置116，虽然基于由风速计114检测到的风速对电动气泵和/或切换阀等进行电控制，向压力室112供给压缩气体从而使可动构件110朝向第2位置移动，但也可以构成为：在风速计114与风速相应地旋转的情况下，通过该旋转以机械方式使气泵旋转来向压力室112内供给压缩气体，从而使可动构件110朝向第2位置移动。

图20以及图21是对应于所述图7的剖视图，是对发电单元的别的例子进行说明的图。与所述发电单元14相比，图20的发电单元120，在层叠于基体材料44的两面的一对压电薄膜46的两侧(外侧)还层叠有一对基体材料122，并且在该一对基体材料122的上方层叠有一对压电薄膜124，是共计7层的构造。基体材料122、压电薄膜124由分别与基体材料44、压电薄膜46相同的材料构成，基体材料122的板厚比基体材料44的板厚薄，允许它们作为整体沿板厚方向弹性变形。在该情况下，通过共计4片的压电薄膜46、124来发电，所以能获得更高的发电效率。

与上述发电单元120相比，图21的发电单元130的外侧的一对压电薄膜132的长度短，局部层叠于发电单元130的长度方向的中央部分。通过这样地仅在变形量大的部位层叠压电薄膜，能够抑制发电单元整体的刚度上升，并且效率良好地提高发电性能。另外，能够极力抑制由层叠数增加引起的压电薄膜的成本增加。

以上，基于附图对本发明的实施例进行了详细说明，但这些终究只是一实施方式，本发明可以以基于本领域技术人员的知识而添加了各种变更、改良的方案来实施。

附图标记说明

10、76、80、82、86、90：风力发电装置

12：保持构件

14、120、130：发电单元

20、70、94、100：张力调整机构

30：滑动嵌合部(可动构件)

36：压缩螺旋弹簧(弹性构件)

38：翼状部(升力产生构件、张力调整装置)

44、122：基体材料

46、124、132：压电薄膜(压电元件)

92：翼状构件(升力产生构件、张力调整装置)

102：颈部(可动构件)

110：可动构件

118：张力调整装置

F：升力