(57)【要約】【課題】より発電効率に優れる発電システムを提供すること。【解決手段】発電システム１が、温度が経時的に上下する熱源２と、熱源２の温度変化により温度が経時的に上下され、電気分極する複数の第１デバイス３と、第１デバイス３から電力を取り出すための複数の第２デバイス４と、第１デバイス３の温度を検知する温度センサ８と、第１デバイス３に電圧を印加する電圧印加装置９とを備えており、第１デバイス３および第２デバイス４が、交互に積層されることにより複合デバイス２１を形成しており、第２デバイス４を介して互いに隣接配置される第１デバイス３において、複合デバイス２１の積層方向内側に配置される第１デバイス３の厚みが、複合デバイス２１の積層方向外側に配置される第１デバイス３の厚みよりも、薄い。【選択図】図１
2020054200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度が経時的に上下する熱源と、
前記熱源の温度変化により温度が経時的に上下され、電気分極する複数の第１デバイスと、
前記第１デバイスから電力を取り出すための複数の第２デバイスと、
前記第１デバイスの温度を検知する検知手段と、
前記第１デバイスに電圧を印加する電圧印加手段と、
前記検知手段に検知される第１デバイスの温度に応じて、前記電圧印加手段の作動および停止を制御する制御手段と
を備え、
前記第１デバイスおよび前記第２デバイスは、交互に積層されることにより複合デバイスを形成しており、
前記第２デバイスを介して互いに隣接配置される前記第１デバイスにおいて、
前記複合デバイスの積層方向内側に配置される第１デバイスの厚みが、
前記複合デバイスの積層方向外側に配置される第１デバイスの厚みよりも、薄い
ことを特徴とする、発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システム、詳しくは、自動車などの車両に搭載される発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車エンジンなどの内燃機関や、ボイラー、空調設備などの熱交換器、発電機、モータなどの電動機関、照明などの発光装置などの各種エネルギー利用装置では、例えば、排熱、光などとして、多くの熱エネルギーが放出および損失されている。
【０００３】
近年、省エネルギー化の観点から、放出される熱エネルギーを回収し、エネルギー源として再利用することが要求されている。
【０００４】
このような方法として、具体的には、例えば、温度が経時的に上下する熱源と、その熱源の温度変化により電気分極する第１デバイス（誘電体など）と、第１デバイスから電力を取り出すため、第１デバイスを挟んで対向配置される第２デバイス（電極など）とを備える発電システムが提案されている。また、その第１デバイスと第２デバイスとを交互に積層して、第１デバイスの温度などに応じて、第２デバイスとして備えられる電極に通電し、第１デバイスに対して電圧を印加することにより、発電効率の向上を図ることが、提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１３５９０５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、このような発電システムにおいては、各第１デバイスの厚みが同程度であるため、第１デバイスの昇温速度は、積層方向内側（中心側）に近いほど小さくなる。
【０００７】
そのため、積層方向内側（中心側）の第１デバイスと、積層方向外側（表面側）の第１デバイスとの間に、温度の位相ずれが生じる。また、その位相ずれが生じた状態において、積層方向外側（表面側）の第１デバイスを基準として温度を制御すると、積層方向内側（中心側）の第１デバイスは、加熱が不十分な状態で冷却され、さらに、冷却が不十分な状態で加熱される。
【０００８】
その結果、積層方向内側（中心側）の第１デバイスにおける、高温状態と低温状態との温度差は、積層方向外側（表面側）の第１デバイスにおける、高温状態と低温状態との温度差に比べて、小さくなる。
【０００９】
このような場合、各第１デバイスに同程度の電場を印加しても、積層方向内側（中心層）の第１デバイスは、積層方向外側（最外層）の第１デバイスに比べて、発電効率に劣る。
【００１０】
その結果、各第１デバイスから得られる電力の合計値が十分ではなく、発電システムの発電効率に劣る場合がある。
【００１１】
本発明は、より発電効率に優れる発電システムである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明［１］は、温度が経時的に上下する熱源と、前記熱源の温度変化により温度が経時的に上下され、電気分極する複数の第１デバイスと、前記第１デバイスから電力を取り出すための複数の第２デバイスと、前記第１デバイスの温度を検知する検知手段と、前記第１デバイスに電圧を印加する電圧印加手段と、前記検知手段に検知される第１デバイスの温度に応じて、前記電圧印加手段の作動および停止を制御する制御手段とを備え、前記第１デバイスおよび前記第２デバイスは、交互に積層されることにより複合デバイスを形成しており、前記第２デバイスを介して互いに隣接配置される前記第１デバイスにおいて、前記複合デバイスの積層方向内側に配置される第１デバイスの厚みが、前記複合デバイスの積層方向外側に配置される第１デバイスの厚みよりも、薄い、発電システムを含んでいる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の発電システムでは、第１デバイスおよび第２デバイスが交互に積層されており、複合デバイス（積層体）の積層方向内側に配置される第１デバイスの厚みが、複合デバイス（積層体）の積層方向外側に配置される第１デバイスの厚みよりも、薄くなっている。
【００１４】
そのため、本発明の発電システムでは、積層方向内側の第１デバイスの昇温速度を向上することができ、積層方向内側（中心側）の第１デバイスと、積層方向外側（表面側）の第１デバイスとの間における、温度の位相ずれを抑制できる。すなわち、積層方向外側（表面側）の第１デバイスを基準として温度を制御しても、積層方向内側（中心側）の第１デバイスを、十分に加熱および冷却できる。
【００１５】
その結果、積層方向内側（中心側）の第１デバイスにおける、高温状態と低温状態との温度差を、積層方向外側（表面側）の第１デバイスにおける、高温状態と低温状態との温度差に、近接させることができる。
【００１６】
さらに、本発明の発電システムでは、複合デバイス（積層体）の積層方向内側において対向配置される第２デバイスの間隔が、複合デバイス（積層体）の積層方向外側において対向配置される第２デバイスの間隔よりも、小さくなっている。
【００１７】
そのため、本発明の発電システムでは、積層方向内側の第１デバイスには、積層方向外側の第１デバイスに比べ、より高い電場が印加される。
【００１８】
その結果、本発明の発電システムによれば、発電効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の発電システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す発電システムに用いられる第１デバイスおよび第２デバイスの一実施形態を示す拡大概略構成図である。
【図３】図３は、図１に示す発電システムに用いられる第１デバイスおよび第２デバイスの他の実施形態を示す拡大概略構成図である。
【図４】図４は、本発明の発電システムが車載された一実施形態を示す概略構成図である。
【図５】図５は、図４に示す発電システムの要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本発明の発電システムの一実施形態を示す概略構成図、図２は、図１に示す発電システムに用いられる第１デバイスおよび第２デバイスの一実施形態を示す拡大概略構成図である。
【００２１】
図１において、発電システム１は、温度が経時的に上下する熱源２と、熱源２の温度変化により温度が経時的に上下され、電気分極する複数の第１デバイス３と、第１デバイス３から電力を取り出すための複数の第２デバイス４と、第１デバイス３の温度を検知する検知手段としての温度センサ８と、第１デバイス３に電圧を印加する電圧印加手段としての電圧印加装置９と、その電圧印加装置９を作動および停止させるための制御ユニット１０とを備えている。
【００２２】
熱源２としては、温度が経時的に上下する熱源、具体的には、経時により周期的に温度変化する熱源であれば、特に制限されないが、例えば、内燃機関、発光装置などの各種エネルギー利用装置が挙げられる。
【００２３】
内燃機関は、例えば、車両などの動力を出力する装置であって、例えば、単気筒型または多気筒型が採用されるとともに、その各気筒において、多サイクル方式（例えば、２サイクル方式、４サイクル方式、６サイクル方式など）が採用される。
【００２４】
このような内燃機関では、各気筒において、ピストンの昇降運動が繰り返されており、これにより、例えば、４サイクル方式では、吸気工程、圧縮工程、爆発工程、排気工程などが順次実施され、燃料が燃焼され、動力が出力されている。
【００２５】
このような内燃機関において、排気工程では、高温の排気ガスが、排気ガス管を介して排気され、その排気ガスを熱媒体として熱エネルギーが伝達され、排気ガス管の内部温度が上昇する。
【００２６】
一方、その他の工程（排気工程を除く工程）では、排気ガス管中の排気ガス量が低減されるため、排気ガス管の内部温度は、排気工程に比べて、下降する。
【００２７】
このように、内燃機関の温度は、排気工程において上昇し、吸気工程、圧縮工程および爆発工程において下降し、つまり、経時的に上下する。
【００２８】
とりわけ、上記の各工程は、ピストンサイクルに応じて、周期的に順次繰り返されるため、内燃機関における各気筒の排気ガス管の内部は、上記の各工程の繰り返しの周期に伴って、周期的に温度変化、より具体的には、高温状態と低温状態とが、周期的に繰り返される。
【００２９】
発光装置は、点灯（発光）時には、例えば、赤外線、可視光などの光を熱媒体として、その熱エネルギーにより温度上昇し、一方、消灯時には温度低下する。そのため、発光装置は、経時的に、点灯（発光）および消灯することにより、その温度が経時的に上下する。
【００３０】
とりわけ、例えば、発光装置が、経時的に照明の点灯および消灯が断続的に繰り返される発光装置（明滅（点滅）式の発光装置）である場合には、その発光装置は、点灯（発光）時における光の熱エネルギーにより、周期的に温度変化、より具体的には、高温状態と低温状態とが、周期的に繰り返される。
【００３１】
また、熱源２としては、さらに、例えば、複数の熱源を備え、それら複数の熱源間の切り替えにより、温度変化を生じることもできる。
【００３２】
より具体的には、例えば、熱源として、低温熱源（冷却材など）と、その低温熱源より温度の高い高温熱源（例えば、加熱材など）との２つの熱源を用意し、経時的に、それら低温熱源および高温熱源を、交互に切り替えて用いる形態が挙げられる。
【００３３】
これにより、熱源としての温度を、経時的に上下させることができ、とりわけ、低温熱源および高温熱源の切り替えを、周期的に繰り返すことにより、周期的に温度変化させることができる。
【００３４】
切り替え可能な複数の熱源を備える熱源２としては、特に制限されないが、例えば、燃焼用低温空気供給系、蓄熱式熱交換器、高温ガス排気系、および、供給／排気切替弁を備えた高温空気燃焼炉（例えば、再公表９６−５４７４号公報に記載される高温気体発生装置）、例えば、高温熱源、低温熱源および水素吸蔵合金を用いた海水交換装置（水素吸蔵合金アクチュエータ式海水交換装置）などが挙げられる。
【００３５】
これら熱源２としては、上記熱源を単独使用または２種類以上併用することができる。
【００３６】
また、熱源２として、好ましくは、内燃機関が挙げられる。
【００３７】
第１デバイス３は、熱源２の温度変化に応じて電気分極するデバイスである。
【００３８】
ここでいう電気分極とは、結晶の歪みにともなう正負イオンの変位により誘電分極し電位差が生じる現象、例えばピエゾ効果、および／または、温度変化により誘電率が変化し電位差が生じる現象、例えば焦電効果などのように、材料に起電力が発生する現象と定義する。
【００３９】
このような第１デバイス３として、より具体的には、例えば、ピエゾ効果により電気分極するデバイス、焦電効果により電気分極するデバイスなどが挙げられる。
【００４０】
ピエゾ効果は、応力または歪みが加えられたときに、その応力または歪みの大きさに応じて電気分極する効果（現象）である。
【００４１】
このようなピエゾ効果により電気分極する第１デバイス３としては、特に制限されず、公知のピエゾ素子（圧電素子）を用いることができる。
【００４２】
第１デバイス３としてピエゾ素子が用いられる場合には、ピエゾ素子は、例えば、その周囲が、公知の固定部材により固定され、体積膨張が抑制された状態において、熱源２に接触するか、または、熱源２の熱を伝達する熱媒体（上記した排気ガス、光など）に接触（曝露）されるように配置される。
【００４３】
そして、このような場合には、ピエゾ素子は、熱源２の経時的な温度変化により、（場合により熱媒体（上記した排気ガス、光など）を介して）加熱または冷却され、これにより、膨張または収縮する。
【００４４】
このとき、ピエゾ素子は、固定部材により体積膨張が抑制されているため、ピエゾ素子は、固定部材に押圧され、ピエゾ効果（圧電効果）、または、キュリー点付近での相変態により、電気分極する。これにより、詳しくは後述するが、第２デバイス４を介して、ピエゾ素子から電力が取り出される。
【００４５】
また、このようなピエゾ素子は、通常、加熱状態または冷却状態が維持され、その温度が一定（すなわち、体積一定）になると、電気分極が中和され、その後、冷却または加熱されることにより、再度、電気分極する。
【００４６】
そのため、上記したように熱源２が周期的に温度変化し、高温状態と低温状態とが周期的に繰り返される場合などには、ピエゾ素子が周期的に繰り返し加熱および冷却されるため、ピエゾ素子の電気分極およびその中和が、周期的に繰り返される。
【００４７】
その結果、後述する第２デバイス４により、電力が、周期的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として取り出される。
【００４８】
焦電効果は、例えば、絶縁体（誘電体）などを加熱および冷却する時に、その温度変化に応じて絶縁体が電気分極する効果（現象）であって、第１効果および第２効果を含んでいる。
【００４９】
第１効果は、絶縁体の加熱時および冷却時において、その温度変化により自発分極し、絶縁体の表面に、電荷を生じる効果とされている。
【００５０】
また、第２効果は、絶縁体の加熱時および冷却時において、その温度変化により結晶構造に圧力変形が生じ、結晶構造に加えられる応力または歪みにより、圧電分極を生じる効果（ピエゾ効果、圧電効果）とされている。
【００５１】
このような焦電効果により電気分極するデバイスとしては、特に制限されず、公知の焦電素子を用いることができる。
【００５２】
第１デバイス３として焦電素子が用いられる場合には、焦電素子は、熱源２に接触するか、または、熱源２の熱を伝達する熱媒体（上記した排気ガス、光など）に接触（曝露）されるように配置される。
【００５３】
このような場合において、焦電素子は、熱源２の経時的な温度変化により、（場合により熱媒体（上記した排気ガス、光など）を介して）加熱または冷却され、その焦電効果（第１効果および第２効果を含む）により、電気分極する。これにより、詳しくは後述するが、第２デバイス４を介して、焦電素子から電力が取り出される。
【００５４】
また、このような焦電素子は、通常、加熱状態または冷却状態が維持され、その温度が一定になると、電気分極が中和され、その後、冷却または加熱されることにより、再度、電気分極する。
【００５５】
そのため、上記したように熱源２が周期的に温度変化し、高温状態と低温状態とが周期的に繰り返される場合などには、焦電素子が周期的に繰り返し加熱および冷却されるため、焦電素子の電気分極およびその中和が、周期的に繰り返される。
【００５６】
その結果、後述する第２デバイス４により、電力が、周期的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として取り出される。
【００５７】
このような第１デバイス３として、具体的には、上記したように、公知の焦電素子（例えば、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、（ＣａＢｉ）ＴｉＯ３、ＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４、ＢａＳｍ２Ｔｉ４Ｏ１２、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）など）、公知のピエゾ素子（例えば、水晶（ＳｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム）（ＫＮａＣ４Ｈ４Ｏ６）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、電気石（トルマリン）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）など）、Ｃａ３（ＶＯ４）２、Ｃａ３（ＶＯ４）２／Ｎｉ、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３／Ｎｉ、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＴａＯ３／Ｎｉ、Ｌｉ（Ｎｂ０．４Ｔａ０．６）Ｏ３、Ｌｉ（Ｎｂ０．４Ｔａ０．６）Ｏ３／Ｎｉ、Ｃａ３｛（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ４｝２、Ｃａ３｛（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ４｝２／Ｎｉなどを用いることができる。
【００５８】
また、第１デバイス３としては、さらに、ＬａＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫＮｂＯ３、ＭｇＮｂＯ３、ＣａＮｂＯ３、（Ｋ１／２Ｎａ１／２）ＮｂＯ３、（Ｂｉ１／２Ｋ１／４Ｎａ１／４）ＮｂＯ３、（Ｓｒ１／１００（Ｋ１／２Ｎａ１／２）９９／１００）ＮｂＯ３、（Ｂａ１／１００（Ｋ１／２Ｎａ１／２）９９／１００）ＮｂＯ３、（Ｌｉ１／１０（Ｋ１／２Ｎａ１／２）９／１０）ＮｂＯ３などの誘電体や、例えば、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３、Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３、Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｔａ２／３）Ｏ３、Ｐｂ（Ｙｂ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３、Ｐｂ（Ｙｂ１／２Ｔａ１／２）Ｏ３、Ｐｂ（Ｉｎ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３、Ｐｂ（Ｓｃ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３、Ｐｂ（Ｓｃ１／２Ｔａ１／２）Ｏ３、ＰｂＴｉＯ３などのリラクサーペロブスカイト型結晶構造の誘電体などを用いることもできる。
【００５９】
これら第１デバイス３は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００６０】
第１デバイス３のキュリー点は、例えば、−７７℃以上、好ましくは、−１０℃以上であり、例えば、１３００℃以下、好ましくは、９００℃以下である。
【００６１】
また、第１デバイス３（絶縁体（誘電体））の比誘電率は、例えば、１以上、好ましくは、１００以上、より好ましくは、２０００以上である。
【００６２】
なお、第１デバイス３（絶縁体（誘電体））は、熱源２の温度変化によって電気分極するが、その電気分極は、電子分極、イオン分極および配向分極のいずれでもよい。
【００６３】
例えば、配向分極によって分極が発現する材料（例えば、液晶材料など）では、その分子構造を変化させることにより、発電効率の向上を図ることができるものと期待されている。
【００６４】
また、第１デバイス３は、例えば、板状、シート状などとして形成され、第２デバイス４を介して複数積層されている。
【００６５】
なお、第１デバイス３の層数は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。好ましくは、第１デバイス３の層数は、目標発電エネルギーや、電圧印加装置９（後述）による印加電圧などに応じて、設定される。
【００６６】
図１において、第２デバイス４は、第１デバイス３から電力を取り出すために設けられる。
【００６７】
第２デバイス４は、互いに異なる極性を有する第１電極４ａおよび第２電極４ｂを備えている。
【００６８】
第１電極４ａおよび第２電極４ｂは、例えば、金電極、銀電極、銅電極、その他各種金属電極であって、例えば、板状、シート状などに形成されている。
【００６９】
第１電極４ａおよび第２電極４ｂの厚みは、特に制限されないが、好ましくは、すべての第１電極４ａおよび第２電極４ｂの厚みが略同一である。
【００７０】
また、第１電極４ａおよび第２電極４ｂの厚みは、第１デバイス３の最小厚みに対して、例えば、５％以上、好ましくは、１０％以上であり、例えば、２０％以下、好ましくは、５０％以下である。
【００７１】
なお、第１電極４ａおよび第２電極４ｂの数は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【００７２】
また、第１電極４ａおよび第２電極４ｂは、それぞれ複数（図２では、それぞれ４つ）設けられており、互いに対向するように、第１デバイス３を介して積層されている。
【００７３】
すなわち、発電システム１において、第１デバイス３と、第２デバイス４（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）とは、交互に積層されている。
【００７４】
より具体的には、発電システム１では、第１デバイス３からなる層と、第２デバイス４の電極（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）からなる層とが、交互に積層されている。
【００７５】
これにより、複合デバイス２１が形成されている。
【００７６】
複合デバイス２１は、図２に示すように、複数の第２デバイス４（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）と、それらの間に介在される複数の第１デバイス３とからなる積層体である。
【００７７】
そして、第２デバイス４の電極（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）を介して互いに積層方向に隣接配置される第１デバイス３において、複合デバイス２１の積層方向内側に配置される第１デバイス３の厚みは、複合デバイス２１の積層方向外側に配置される第１デバイス３の厚みよりも、薄く設計されている。
【００７８】
また、好ましくは、複数の第１デバイス３中、すべての第１デバイス３において、上記のように厚みが調整される。すなわち、好ましくは、図２に示されるように、各第１デバイス３の厚みは、複合デバイス（積層体）２１の積層方向外側から内側に向かうに従って、段階的に薄くなる。
【００７９】
つまり、複合デバイス２１において、複数の第１デバイス３の厚みは、積層方向外側（厚み方向両外側）から、積層方向内側（厚み方向中央側）に向かって、徐々に薄化するように設計されている。
【００８０】
なお、薄化比率は、特に制限されず、目的および用途に応じて、適宜設定される。
【００８１】
例えば、複合デバイス２１の積層方向における最外側（厚み方向両外側）の第１デバイス３の厚みは、例えば、５μｍ以上、好ましくは、１０μｍ以上であり、例えば、４０μｍ以下、好ましくは、２０μｍ以下である。
【００８２】
また、積層方向における最内側（厚み方向中央側）の第１デバイス３の厚みは、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、１μｍ以上であり、例えば、１０μｍ以下、好ましくは、５μｍ以下である。
【００８３】
また、第２デバイス４を介して互いに隣接する第１デバイス３の厚みの比率は、積層方向外側の厚みに対して、積層方向内側の厚みが、例えば、１５％以上、好ましくは、２０％以上であり、例えば、９９％以下、好ましくは、９７％以下である。
【００８４】
複合デバイス２１において、上記のように第１デバイス３の厚みが設計されていれば、詳しくは後述するように、発電効率の向上を図ることができる。
【００８５】
また、複合デバイス２１において、各第１電極４ａおよび各第２電極４ｂには、導線が接続されている（図２破線参照）。
【００８６】
具体的には、図１が参照されるように、導線の一方側が分岐し、各第１電極４ａまたは各第２電極４ｂに接続されている。また、導線の他方側が、昇圧器５、交流／直流変換器（ＡＣ−ＤＣコンバーター）６およびバッテリー７に、順次、電気的に接続されている。
【００８７】
これにより、第１電極４ａおよび第２電極４ｂは、第１デバイス３から電力を取り出すための電極として使用可能とされる。
【００８８】
また、第１電極４ａおよび第２電極４ｂに接続される導線は、図２が参照されるように、電圧印加装置９（後述）にも、電気的に接続されている。
【００８９】
これにより、第１電極４ａおよび第２電極４ｂは、第１デバイス３に電圧を印加するための電極として、使用可能とされている。
【００９０】
すなわち、複合デバイス２１では、第１デバイス３において生じる電力が、第２デバイス４（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）を介して取り出し可能とされ、かつ、電圧印加装置９（後述）による電圧が、第２デバイス４（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）を介して、第１デバイス３に対して印加可能とされている。
【００９１】
温度センサ８は、第１デバイス３の温度を検知するため、第１デバイス３に近接または接触して設けられる。温度センサ８は、第１デバイス３の温度として、第１デバイス３の表面温度を直接検知するか、または、第１デバイス３の周囲の雰囲気温度を検知し、例えば、赤外放射温度計や、熱電対温度計などの公知の温度センサが用いられる。
【００９２】
電圧印加装置９は、電圧印加電源３１を備えている。電圧印加電源３１は、第１電極４ａおよび第２電極４ｂに通電し、第１デバイス３に電圧を印加するために備えられており、導線を介して、第１電極４ａおよび第２電極４ｂに接続されている。
【００９３】
制御ユニット１０は、発電システム１における電気的な制御を実行するユニット（例えば、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータで構成されている。
【００９４】
この制御ユニット１０は、温度センサ８および電圧印加装置９に電気的に接続されており、後述するように、上記した温度センサ８による検知温度に応じて、電圧印加装置９を作動および停止させる。
【００９５】
このような発電システム１により発電するには、例えば、まず、熱源２の温度を経時的に上下、具体的には、周期的に温度変化させ、その熱源２により、第１デバイス３を、加熱および／または冷却する。
【００９６】
このような発電システム１において、熱源２の温度は、高温状態における温度が、例えば、１００〜１２００℃、好ましくは、７００〜９００℃であり、低温状態における温度が、上記の高温状態における温度未満、より具体的には、例えば、５０〜８００℃、好ましくは、２００〜５００℃であり、高温状態と低温状態との温度差が、例えば、１０〜６００℃、好ましくは、２０〜５００℃である。
【００９７】
また、それら高温状態と低温状態との繰り返し周期は、例えば、１０〜４００サイクル／秒、好ましくは、３０〜１００サイクル／秒である。
【００９８】
そして、このような温度変化に応じて、上記した第１デバイス３を、周期的に電気分極させる。その後、第２デバイス４を介することにより、電力を、第１デバイス３の周期的な電気分極に応じて周期的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として、取り出すことができる。
【００９９】
また、このような発電システム１では、より効率的に発電するため、第１デバイス３の温度状態に応じて、第１デバイス３に電圧を印加する。
【０１００】
すなわち、この発電システム１では、上記した熱源２による加熱および／または冷却とともに、上記した温度センサ８により第１デバイス３の温度を検知し、その温度の検知に基づいて、電圧印加装置９を作動および停止させる。
【０１０１】
より具体的には、この発電システム１では、上記した熱源２による加熱および／または冷却とともに、温度センサ８によって、第１デバイス３の温度を連続的に測定し、第１デバイス３が昇温状態であるか、降温状態であるかを検知する。例えば、温度センサ８によって検知される第１デバイス３の温度が、予め設定された所定の値（例えば、０．２℃／ｓなど）以上上昇したときに、昇温状態であると検知され、また、第１デバイス３の温度が、予め設定された所定の値（例えば、０．２℃／ｓなど）以上下降したときに、降温状態であると検知される。
【０１０２】
そして、この発電システム１では、第１デバイス３が昇温状態であると検知されたときには、電圧印加装置９を作動させ、第１電極４ａおよび第２電極４ｂに通電して、第１デバイス３に所定の電圧を印加する。なお、電圧の大きさは、目的および用途に応じて、適宜設定される。電圧を印加する時間は、特に制限されないが、例えば、第１デバイス３が降温状態に至るまでであり、具体的には、昇温状態中である。また、例えば、第１デバイス３が昇温状態であるうちの一部の時間のみ、電圧を印加することもできる。
【０１０３】
そして、第１デバイス３が降温状態であると検知されたときには、制御ユニット１０によって電圧印加装置９を停止させ、第１電極４ａおよび第２電極４ｂに対する通電を停止し、第１デバイス３に対する電圧の印加を停止する。電圧の印加を停止する時間は、第１デバイス３が昇温状態に至るまでであり、具体的には、降温状態中である。
【０１０４】
すなわち、上記の発電システム１では、第１デバイス３の昇温が検知されたときには、電圧印加装置９が作動され、第１デバイス３に電圧が印加される。一方、第１デバイス３の降温が検知されたときには、電圧印加装置９が停止され、電圧の印加が停止される。
【０１０５】
このように電圧印加装置９を作動させ、第１デバイス３に電圧を印加することにより、第１デバイス３から効率的に電力を取り出すことができる。
【０１０６】
また、この発電システム１では、取り出された電力を、第２デバイス４に接続される昇圧器５において、周期的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）の状態で昇圧する。昇圧器５としては、交流電圧を、例えば、コイル、コンデンサなどを用いた簡易な構成により、優れた効率で昇圧できる昇圧器が、用いられる。次いで、昇圧器５において昇圧された電力を、交流／直流変換器６において直流電圧に変換した後、バッテリー７に蓄電する。
【０１０７】
このようにして、発電システム１では、第１デバイス３から電力を取り出すことができる。
【０１０８】
そして、上記の発電システム１によれば、温度が経時的に上下する熱源２を用いるため、変動する電圧（例えば、交流電圧）を取り出すことができ、その結果、一定電圧（直流電圧）として取り出す場合に比べて、簡易な構成により、優れた効率で昇圧して、蓄電することができる。また、熱源２が、周期的に温度変化する熱源であれば、電力を、周期的に変動する波形として取り出すことができ、その結果、簡易な構成により、より優れた効率で昇圧して、蓄電することができる。
【０１０９】
また、このような発電システム１では、第１デバイス３および第２デバイス４が交互に積層されているため、その第１デバイス３に電圧印加装置９が電圧を印加することにより、優れた効率で発電することができる。
【０１１０】
さらに、上記の発電システム１では、第１デバイス３および第２デバイス４が交互に積層されており、複合デバイス（積層体）２１の積層方向内側に配置される第１デバイス３の厚みが、複合デバイス（積層体）２１の積層方向外側に配置される第１デバイス３の厚みよりも、薄くなっている。
【０１１１】
そのため、上記の発電システム１では、積層方向内側の第１デバイス３の昇温速度を向上することができ、積層方向内側（中心側）の第１デバイス３と、積層方向外側（表面側）の第１デバイス３との間における、温度の位相ずれを抑制できる。すなわち、積層方向外側（表面側）の第１デバイスを基準として温度を制御しても、積層方向内側（中心側）の第１デバイスを、十分に加熱および冷却できる。
【０１１２】
その結果、積層方向内側（中心側）の第１デバイス３における、高温状態と低温状態との温度差を、積層方向外側（表面側）の第１デバイス３における、高温状態と低温状態との温度差に、近接させることができる。
【０１１３】
さらに、上記の発電システム１では、複合デバイス（積層体）２１の積層方向内側において対向配置される第２デバイス４の間隔が、複合デバイス（積層体）２１の積層方向外側において対向配置される第２デバイス４の間隔よりも、小さくなっている。
【０１１４】
そのため、上記の発電システム１では、積層方向内側の第１デバイス３には、積層方向外側の第１デバイス３に比べ、より高い電場が印加される。
【０１１５】
その結果、上記の発電システム１によれば、発電効率の向上を図ることができる。
【０１１６】
なお、上記した説明では、すべての第１デバイス３の厚みが上記の通り調整されており、各第１デバイス３の厚みは、複合デバイス（積層体）２１の積層方向外側から内側に向かうに従って、段階的に薄くなっているが、例えば、一部のみの第１デバイス３の厚みが上記の通り調整されていてもよい。
【０１１７】
より具体的には、例えば、図示しないが、積層方向略中央部に配置される第１デバイス３のみが、比較的薄い厚みを有し、その他の第１デバイス３が、略同程度の厚みを有していてもよい。
【０１１８】
このように、第２デバイス４を介して互いに隣接配置される複数の第１デバイス３中、少なくとも１部の第１デバイス３と、その第１デバイス３に対して隣接配置される第１デバイス３とにおいて、上記のように厚みが調整されていれば（すなわち、積層方向内側に配置される第１デバイス３の厚みが、積層方向外側に配置される第１デバイス３の厚みよりも薄く調整されていれば）、発電効率の向上を図ることができる。
【０１１９】
また、上記した説明では、複合デバイス２１において、複数の第１電極４ａ、および、複数の第２電極４ｂが、それぞれ独立して第１デバイス３に積層されているが、例えば、図３に示されるように、複数の第１電極４ａの全部または一部が、副電極により接続されていてもよい。また、例えば、複数の第２電極４ｂの全部または一部が、副電極により接続されていてもよい。
【０１２０】
複合デバイス２１として、好ましくは、第１電極４ａの全部が第１副電極２２により接続され、また、第２電極４ｂの全部が第２副電極２３により接続される。
【０１２１】
より具体的には、このような複合デバイス２１では、各第１電極４ａの一方側端部（図３における紙面左端部）が、第１デバイス３の一方側端部（図３における紙面左端部）と面一に配置され、各第１電極４ａの他方側端部（図３における紙面右端部）が、第１デバイス３の他方側端部（図３における紙面右端部）から凹むように配置される。
【０１２２】
また、このような複合デバイス２１では、各第２電極４ｂの他方側端部（図３における紙面右端部）が、第１デバイス３の他方側端部（図３における紙面右端部）と面一に配置され、各第２電極４ｂの一方側端部（図３における紙面左端部）が、第１デバイス３の一方側端部（図３における紙面左端部）から凹むように配置される。
【０１２３】
また、複合デバイス２１は、第１副電極２２および第２副電極２３を備えている。
【０１２４】
第１副電極２２は、例えば、金電極、銀電極、銅電極などであって、板状、シート状などとして形成され、単数（１つ）設けられている。
【０１２５】
第１副電極２２は、第１電極４ａが延びる方向と直交する方向に延びるように形成され、第１副電極２２の長手方向途中部分と、第１電極４ａの一方側端部（図３における紙面左端部）とが接触するように配置されている。
【０１２６】
これにより、第１副電極２２は、第１電極４ａの全部を、電気的に接続している。
【０１２７】
第２副電極２３は、例えば、金電極、銀電極、銅電極などであって、板状、シート状などとして形成され、単数（１つ）設けられている。
【０１２８】
第２副電極２３は、第２電極４ｂが延びる方向と直交する方向に延びるように形成され、第２副電極２３の長手方向途中部分と、第２電極４ｂの他方側端部（図３における紙面右端部）とが接触するように配置されている。
【０１２９】
これにより、第２副電極２３は、第２電極４ｂの全部を、電気的に接続している。
【０１３０】
そして、このような複合デバイス２１では、導線は、各第１電極４ａおよび各第２電極４ｂには直接接続されておらず、第１副電極２２および第２副電極２３に、接続されている（図３破線参照）。これにより、導線は、各第１電極４ａおよび各第２電極４ｂに、間接的に接続されている。また、導線は、上記と同様、昇圧器５、交流／直流変換器（ＡＣ−ＤＣコンバーター）６およびバッテリー７に、順次、電気的に接続されるとともに、電圧印加装置９に電気的に接続されている。
【０１３１】
これにより、第１デバイス３において生じる電力が、第２デバイス４（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）を介して取り出し可能とされ、かつ、電圧印加装置９による電圧が、第２デバイス４（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）を介して、第１デバイス３に対して印加可能とされている。
【０１３２】
そして、このような発電システム１でも、第１デバイス３および第２デバイス４が交互に積層されているため、その第１デバイス３に電圧印加装置９が電圧を印加することにより、優れた効率で発電することができる。
【０１３３】
図４は、本発明の発電システムが車載された一実施形態を示す概略構成図、図５は、図４に示す発電システムの要部拡大図である。
【０１３４】
図４において、自動車２５は、内燃機関１１、触媒搭載部１２、エキゾーストパイプ１３、マフラー１４および排出パイプ１５を備えている。
【０１３５】
内燃機関１１は、エンジン１６、および、エンジン１６から排ガスを排出させるための排気管としてのエキゾーストマニホールド１７を備えている。
【０１３６】
エンジン１６は、多気筒（４気筒型）多サイクル（４サイクル）方式のエンジンであって、各気筒に、エキゾーストマニホールド１７の分岐管１８（後述）の上流側端部が接続されている。
【０１３７】
エキゾーストマニホールド１７は、エンジン１６の各気筒から排出される排気ガスを収束するために設けられる排気多岐管であって、エンジン１６の各気筒に接続される複数（４つ）の分岐管１８（これらを区別する必要がある場合には、図４の上側から順に、分岐管１８ａ、分岐管１８ｂ、分岐管１８ｃおよび分岐管１８ｄと称する。）と、それら分岐管１８の下流側において、各分岐管１８を１つに統合する集気管１９とを備えている。
【０１３８】
また、各分岐管１８は、その流れ方向途中において、箱型空間２０を、それぞれ１つ備えている。箱型空間２０は、分岐管１８に連通するように介装される略直方体状の空間であって、その内側において、複数の複合デバイス２１（第１デバイス３および第２デバイス４）を備えている（図５参照）。
【０１３９】
なお、図４においては、複数の第１デバイス３を簡略化し、１つの箱型空間２０に対して、１つの第１デバイス３を示している。
【０１４０】
このようなエキゾーストマニホールド１７では、分岐管１８の上流側端部が、それぞれ、エンジン１６の各気筒に接続されるとともに、分岐管１８の下流側端部と集気管１９の上流側端部とが接続されている。また、集気管１９の下流側端部は、触媒搭載部１２の上流側端部に接続されている。
【０１４１】
触媒搭載部１２は、例えば、触媒担体およびその担体上にコーティングされる触媒を備えており、内燃機関１１から排出される排気ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）などの有害成分を浄化するために、内燃機関１１（エキゾーストマニホールド１７）の下流側端部に接続されている。
【０１４２】
エキゾーストパイプ１３は、触媒搭載部１２において浄化された排気ガスをマフラー１４に案内するために設けられており、上流側端部が触媒搭載部１２に接続されるとともに、下流側端部がマフラー１４に接続されている。
【０１４３】
マフラー１４は、エンジン１６（とりわけ、爆発工程）において生じる騒音を、静音化するために設けられており、その上流側端部がエキゾーストパイプ１３の下流側端部に接続されている。また、マフラー１４の下流側端部は、排出パイプ１５の上流側端部に接続されている。
【０１４４】
排出パイプ１５は、エンジン１６から排出され、エキゾーストマニホールド１７、触媒搭載部１２、エキゾーストパイプ１３およびマフラー１４を順次通過し、浄化および静音化された排気ガスを、外気に放出するために設けられており、その上流側端部がマフラー１４の下流側端部に接続されるとともに、その下流側端部が、外気に開放されている。
【０１４５】
そして、この自動車２５は、上記した発電システム１を搭載している。
【０１４６】
発電システム１は、上記したように、熱源２と、第１デバイス３および第２デバイス４を備える複合デバイス２１と、温度センサ８と、電圧印加装置９と、制御ユニット１０とを備えている。
【０１４７】
この発電システム１では、熱源２として、内燃機関１１が用いられている。換言すれば、熱源２は、エンジン１６、および、エキゾーストマニホールド１７を備える内燃機関１１である。
【０１４８】
また、この発電システム１では、図４および図５が参照されるように、各分岐管１８の箱型空間２０内には、上記した複合デバイス２１（第１デバイス３および第２デバイス４）が配置されている。
【０１４９】
複合デバイス２１は、箱型空間２０内において、互いに間隔を隔てて複数整列配置されるとともに、図示しない固定部材により、固定されている。
【０１５０】
これにより、複合デバイス２１は、箱型空間２０内の外気に露出され、排気ガスに接触（曝露）可能とされている。
【０１５１】
また、複合デバイス２１は、第１デバイス３、第１電極４ａ、第２電極４ｂおよびそれらを接続する導線を備えている。図４および図５においては、第１デバイス３、第１電極４ａおよび第２電極４ｂは図示されていないが、第１電極４ａおよび第２電極４ｂは、互いに対向するように、複数の第１デバイス３に積層されている（図１〜３参照）。
【０１５２】
温度センサ８は、図４の拡大図に示すように、各分岐管１８内において、複数の第１デバイス３（複合デバイス２１）の上流側（排気ガスの流れ方向）近傍に配置され、それらの温度を検知可能に設けられている。
【０１５３】
なお、温度センサ８は、複数の複合デバイス２１における第１デバイス３の温度を検知できるように設けることができれば、その数は特に制限されず、必要により単数または複数設けられる。
【０１５４】
電圧印加装置９は、上記したように、電圧印加電源３１を備えており、導線を介して、第１電極４ａおよび第２電極４ｂに接続されている。
【０１５５】
制御ユニット１０は、箱型空間２０の外部において、破線で示すように、温度センサ８および電圧印加装置９に電気的に接続されている。
【０１５６】
具体的には、制御ユニット１０は、分岐導線などによって、各箱型空間２０に設けられる温度センサ８のそれぞれに並列的に接続されるとともに、電圧印加装置９に接続されている。
【０１５７】
また、発電システム１は、図４に示すように、昇圧器５、交流／直流変換器６およびバッテリー７に、順次、電気的に接続されている。
【０１５８】
そして、このような自動車２５では、エンジン１６の駆動により、各気筒において、ピストンの昇降運動が繰り返され、吸気工程、圧縮工程、爆発工程および排気工程が順次実施され、その温度が経時的に上下される。
【０１５９】
より具体的には、例えば、分岐管１８ａに接続される気筒、および、分岐管１８ｃに接続される気筒の２つの気筒において、ピストンが連動し、吸気工程、圧縮工程、爆発工程および排気工程が、同位相で実施される。これにより、燃料が燃焼され、動力が出力されるとともに、高温の排気ガスが、分岐管１８ａおよび分岐管１８ｃの内部を排気工程において通過する。
【０１６０】
このとき、エンジン１６の熱が、排気ガス（熱媒体）を介して伝達され、分岐管１８ａおよび分岐管１８ｃの内部温度は、排気工程において上昇し、その他の工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程）において下降するので、ピストンサイクルに応じて、経時的に上下し、高温状態と低温状態とが、周期的に繰り返される。
【０１６１】
一方、それら２つの気筒とはタイミングを異にして、分岐管１８ｂに接続される気筒、および、分岐管１８ｄに接続される気筒の２つの気筒において、ピストンが連動し、吸気工程、圧縮工程、爆発工程および排気工程が、同位相で実施される。これにより、燃料が燃焼され、動力が出力されるとともに、分岐管１８ａおよび分岐管１８ｃとは異なるタイミングにおいて、高温の排気ガスが、分岐管１８ｂおよび分岐管１８ｄの内部を排気工程において通過する。
【０１６２】
このとき、エンジン１６の熱が、排気ガス（熱媒体）を介して伝達され、分岐管１８ｂおよび分岐管１８ｄの内部温度は、排気工程において上昇し、その他の工程（吸気工程、圧縮工程、爆発工程）において下降するので、ピストンサイクルに応じて、経時的に上下し、高温状態と低温状態とが、周期的に繰り返される。
【０１６３】
この周期的な温度変化は、分岐管１８ａおよび分岐管１８ｃの周期的な温度変化とは、周期が同じである一方、位相が異なる。
【０１６４】
そして、この発電システム１では、上記したように、各分岐管１８の内部（箱型空間２０内）に、第１デバイス３が配置されている。
【０１６５】
そのため、エンジン１６から排出される排気ガスが、分岐管１８内に導入され、箱型空間２０内に充填されると、その箱型空間２０内において、第１デバイス３の表面および裏面の両面（さらには、周側面）が、排気ガス（熱媒体）に接触（曝露）され、加熱および／または冷却される。
【０１６６】
すなわち、第１デバイス３の表面および裏面の両面が、エンジン１６、および、そのエンジン１６の熱を伝達する熱媒体の経時的な温度変化により、加熱および／または冷却される。
【０１６７】
そして、これにより、第１デバイス３を、周期的に高温状態または低温状態にすることができ、第１デバイス３を、その素子（例えば、ピエゾ素子、焦電素子など）に応じた効果（例えば、ピエゾ効果、焦電効果など）により、電気分極させることができる。
【０１６８】
そのため、この発電システム１では、第２デバイス４（複合デバイス２１が備える第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）を介して、各第１デバイス３から電力を周期的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として、取り出すことができる。
【０１６９】
なお、熱源２として内燃機関１１を用いる場合、発電システム１では、第１デバイス３は、内燃機関１１により加熱および／または冷却されるため、実質的に定温状態になることなく、昇温状態および降温状態が繰り返される。
【０１７０】
また、この発電システム１では、上記したように、第１デバイス３の温度を温度センサ８によって連続的に検知する。そして、第１デバイス３の昇温が検知されたときには、電圧印加装置９を作動させ、第１デバイス３に電圧を印加する。また、第１デバイス３の降温が検知されたときには、電圧印加装置９を停止させ、第１デバイス３に対する電圧の印加を停止させる。
【０１７１】
このように電圧印加装置９を作動させ、第１デバイス３に電圧を印加することにより、第１デバイス３から効率的に電力を取り出すことができる。
【０１７２】
その後、この方法では、必要により、上記により得られた電力を、第２デバイス４に接続される昇圧器（図示せず）において、周期的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）の状態で昇圧し、次いで、必要により、昇圧された電力を、交流／直流変換器（図示せず）において直流電圧に変換した後、バッテリー７に蓄電する。バッテリー７に蓄電された電力は、自動車２５や、自動車２５に搭載される各種電気部品の動力などとして、適宜、用いることができる。
【０１７３】
なお、各分岐管１８を通過した排気ガスは、集気管１９に供給され、集気された後、触媒搭載部１２に供給され、その触媒搭載部１２に備えられる触媒により浄化される。その後、排気ガスは、エキゾーストパイプ１３に供給され、マフラー１４において静音化された後、排出パイプ１５を介して、外気に排出される。
【０１７４】
そして、上記の発電システム１でも、図１〜図３が参照されるように、第１デバイス３および第２デバイス４が交互に積層されており、複合デバイス（積層体）２１の積層方向内側に配置される第１デバイス３の厚みが、複合デバイス（積層体）２１の積層方向外側に配置される第１デバイス３の厚みよりも、薄くなっている。
【０１７５】
そのため、上記の発電システム１では、積層方向内側の第１デバイス３の昇温速度を向上することができ、積層方向内側（中心側）の第１デバイス３と、積層方向外側（表面側）の第１デバイス３との間における、温度の位相ずれを抑制できる。すなわち、積層方向外側（表面側）の第１デバイスを基準として温度を制御しても、積層方向内側（中心側）の第１デバイスを、十分に加熱および冷却できる。
【０１７６】
その結果、積層方向内側（中心側）の第１デバイス３における、高温状態と低温状態との温度差を、積層方向外側（表面側）の第１デバイス３における、高温状態と低温状態との温度差に、近接させることができる。
【０１７７】
さらに、上記の発電システム１では、複合デバイス（積層体）２１の積層方向内側において対向配置される第２デバイス４の間隔が、複合デバイス（積層体）２１の積層方向外側において対向配置される第２デバイス４の間隔よりも、小さくなっている。
【０１７８】
そのため、上記の発電システム１では、積層方向内側の第１デバイス３には、積層方向外側の第１デバイス３に比べ、より高い電場が印加される。
【０１７９】
その結果、上記の発電システム１によれば、発電効率の向上を図ることができる。
【実施例】
【０１８０】
次に、本発明を、参考実施例および参考比較例に基づいて説明するが、本発明は、下記の参考実施例によって限定されるものではない。なお、「部」および「％」は、特に言及がない限り、質量基準である。また、以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限値（「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限値（「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。
【０１８１】
参考比較例１
厚み１０μｍのＰＺＴ（第１デバイス）および銀電極（第２デバイス）を交互に５０層積層した積層体（複合デバイス）について、実測値と、シミュレーションソフトＡＮＳＹＳ（ＡＮＳＹＳ社製、バージョン１７．０）とを用いて、以下の通り解析した。
【０１８２】
すなわち、積層体の表面（最外層（１層目および５０層目）のＰＺＴ）を、周期０．０５Ｈｚで、１００℃および１４０℃を交互に繰り返すように加熱および冷却したときの、各層における温度変化を、計算により求めた。
【０１８３】
その結果、中心層（２５層目）のＰＺＴの温度変化の位相ずれは、最外層（１層目および５０層目）のＰＺＴの温度変化の位相に対して、約４．８秒であった。
【０１８４】
また、最外層（１層目）のＰＺＴにおける、高温状態と低温状態との温度差は約４０℃であるのに対して、中心層（２５層目）のＰＺＴにおける、高温状態と低温状態との温度差は約２０℃であった。
【０１８５】
また、このような積層体を加熱するときに、積層体に対して、１０Ｖの電圧を印加した場合の各ＰＺＴ層からの発電量の合計を、計算により求めた。
【０１８６】
なお、各ＰＺＴ層が同じ厚みであるため、各ＰＺＴ層に印加される電場強度は、同じ値とした。
【０１８７】
その結果、積層体の発電量の合計は約１４５２．６（単位：μＷ）であると計算された。
【０１８８】
参考実施例１
積層体におけるＰＺＴ（第１デバイス）の厚みを、積層方向外側（厚み方向両外側）から、積層方向内側（厚み方向中央側）に向かって、徐々に薄くなるように設計した。
【０１８９】
具体的には、最外層（１層目および５０層目）のＰＺＴの厚みを、１６μｍとした。また、中心層（２５層目）のＰＺＴの厚みを、４μｍとした。また、最外層から中心層までの各層では、１層ごとに厚みを０．５μｍ減少させた。
【０１９０】
これにより、積層方向内側の電極間隔を、積層方向外側の電極間隔よりも、小さくした。
【０１９１】
そして、得られた積層体について、参考比較例１と同様に、実測値およびシミュレーションソフトを用いて解析した。
【０１９２】
なお、シミュレーションにおいては、電極間隔を変更したことによる作用を確認するため、各層における高温状態と低温状態との温度差は、参考比較例１と同じとした。つまり、最外層（１層目）のＰＺＴにおける、高温状態と低温状態との温度差を約４０℃とし、中心層（２５層目）のＰＺＴにおける、高温状態と低温状態との温度差を約２０℃とした。
【０１９３】
また、積層体の表面（最外層（１層目および５０層目）のＰＺＴ）を、周期０．０５Ｈｚで、１００℃および１４０℃を交互に繰り返すように加熱および冷却したときの、各層における温度変化を、計算により求めた。
【０１９４】
その結果、中心層（２５層目）のＰＺＴの温度変化の位相ずれは、最外層（１層目および５０層目）のＰＺＴの温度変化の位相に対して、約１．４秒であった。
【０１９５】
そして、このような積層体を加熱するときに、積層体に対して、１０Ｖの電圧を印加した場合の各ＰＺＴ層からの発電量の合計を、計算により求めた。
【０１９６】
なお、各ＰＺＴ層の厚みが異なるため、中心層（２５層目）のＰＺＴには、最外層（１層目）のＰＺＴに対して、約４倍の強度の電場が印加された。
【０１９７】
その結果、積層体の発電量の合計は約１８６４．３（単位：μＷ）であると計算された。
【０１９８】
これは、参考比較例１の結果に対して、約２８％増加していた。
【符号の説明】
【０１９９】
１      発電システム
２      熱源
３      第１デバイス
４      第２デバイス
８      温度センサ
９      電圧印加装置
【図１】
2020054200.tif 000003
【図２】
2020054200.tif 000004
【図３】
2020054200.tif 000005
【図４】
2020054200.tif 000006
【図５】
2020054200.tif 000007