(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、複合デバイス２１を積層方向に投影した投影したときに、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１の積層方向内側に配置される第１デバイス３の投影面が、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の投影面よりも小さい。【選択図】図１
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【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、
前記複合デバイスを積層方向に投影した投影したときに、
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デバイスの投影面が、
前記複合デバイスの積層方向外側に配置される第１デバイスの投影面よりも小さい
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では、第１デバイスの昇温速度は、第１デバイスおよび第２デバイスの積層方向内側（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、温度差が生じる。また、その温度差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、前記複合デバイスを前記積層方向に投影した投影したときに、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デバイスの投影面が、前記複合デバイスの積層方向外側に配置される第１デバイスの投影面よりも小さい、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）を積層方向に投影した投影したときに、第２デバイスを介して互いに隣接配置される第１デバイスにおいて、複合デバイスの積層方向内側に配置される第１デバイスの投影面が、複合デバイスの積層方向外側に配置される第１デバイスの投影面よりも小さくなっている。
【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、温度差の発生を抑制できる。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】
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】
【００１７】
【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複合デバイスの一実施形態を示す拡大概略斜視図である。
【図３】図３は、図２に記載される複合デバイスが複数整列配置される形態の拡大概略構成図である。
【図４】図４は、従来の複合デバイスが複数整列配置される形態の拡大概略構成図である。
【図５】図５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６】図６は、図１に示す発電システムに用いられる複合デバイスの他の実施形態（第１デバイスが延びる平面の第１方向（縦方向）長さを各第１デバイスで同一とし、第２方向（横方向）長さのみを、積層方向外側から積層方向内側へ向けて徐々に小さく設計した形態）を示す概略構成図である。
【図７】図７は、図１に示す発電システムに用いられる複合デバイスの他の実施形態（第１デバイスが延びる平面の第１方向（縦方向）長さを各第１デバイスで同一とし、第２方向（横方向）長さのみを、積層方向外側から積層方向内側へ向けて徐々に小さく設計し、第１デバイスおよび第２デバイスを、第１デバイスが延びる平面の第２方向（横方向）一方側において、面一となるように積層した形態）を示す概略構成図である。
【図８】図８は、図１に示す発電システムに用いられる複合デバイスの他の実施形態（複合デバイスの最内側に配置された第１デバイスのみを小さく設計した形態）を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、熱源２として、好ましくは、内燃機関が挙げられる。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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３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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
これにより、複合デバイス２１が形成されている。
【００７２】
すなわち、複合デバイス２１は、図２が参照されるように、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。
【００７３】
なお、以下において、積層方向とは、複合デバイス２１において積層される各層（第１デバイス３および電極）の厚み方向であり、換言すれば、各層が延びる平面に対して直交する方向である。また、積層方向内側とは、複合デバイス２１の厚み方向における中央側であり、積層方向外側とは、複合デバイス２１の厚み方向における両端側を示す。
【００７４】
そして、複合デバイス２１では、第１デバイス３が、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ている。また、積層方向内側に配置される第１デバイス３のサイズが、積層方向外側に配置される第１デバイス３のサイズよりも、小さくなっている。
【００７５】
すなわち、複合デバイス２１を積層方向に投影したときに、第２デバイス４の電極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の投影面が、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の投影面よりも小さくなるように、複合デバイス２１が設計される。
【００７６】
より具体的には、図２において、積層方向における最内側（厚み方向中央部）の第１デバイス３を、第１デバイス３ａとする。また、第１デバイス３ａの積層方向における投影面を、投影面Ｓａとする。
【００７７】
また、第１デバイス３ａに対して第２デバイス４の電極（第１電極４ａまたは第２電極４ｂ）を介して隣接し、第１デバイス３ａよりも積層方向外側に配置される第１デバイス３を、第１デバイス３ｂとする。また、第１デバイス３ｂの積層方向における投影面を、投影面Ｓｂとする。
【００７８】
また、第１デバイス３ｂに対して第２デバイス４の電極（第１電極４ａまたは第２電極４ｂ）を介して隣接し、第１デバイス３ｂよりも積層方向外側に配置される第１デバイス３を、第１デバイス３ｃとする。また、第１デバイス３ｃの積層方向における投影面を、投影面Ｓｃとする。
【００７９】
そして、図２が参照されるように、第１デバイス３ａの投影面Ｓａが第１デバイス３ｂの投影面Ｓｂよりも小さくなるように、第１デバイス３ａおよび第１デバイス３ｂが設計される。そして、第１デバイス３ａの投影面Ｓａが第１デバイス３ｂの投影面Ｓｂ内に収まるように、第１デバイス３ａおよび第１デバイス３ｂは電極（第２デバイス４）を介して積層配置される。
【００８０】
なお、第１デバイス３ａに対して積層方向一方側で隣接する第１デバイス３ｂ（図２の第１デバイス３ｂ１）のサイズおよび配置と、第１デバイス３ａに対して積層方向他方側で隣接する第１デバイス３ｂ（図２の第１デバイス３ｂ２）のサイズおよび配置とは、互いに同一であってもよく、また、異なっていてもよいが、好ましくは、互いに同じサイズおよび配置である。
【００８１】
また、第１デバイス３ｂの投影面Ｓｂが第１デバイス３ｃの投影面Ｓｃよりも小さくなるように、第１デバイス３ｂおよび第１デバイス３ｃが設計される。そして、第１デバイス３ｂの投影面Ｓｂが第１デバイス３ｃの投影面Ｓｃ内に収まるように、第１デバイス３ｂおよび第１デバイス３ｃは電極（第２デバイス４）を介して積層配置される。
【００８２】
なお、積層方向一方側の第１デバイス３ｂ（図２の第１デバイス３ｂ１）に対して積層方向一方側で隣接する第１デバイス３ｃ（図２の第１デバイス３ｃ１）のサイズおよび配置と、積層方向他方側の第１デバイス３ｂ（図２の第１デバイス３ｂ２）に対して積層方向他方側で隣接する第１デバイス３ｃ（図２の第１デバイス３ｃ２）のサイズおよび配置とは、互いに同一であってもよく、また、異なっていてもよいが、好ましくは、互いに同じサイズおよび配置である。
【００８３】
第２デバイス４の電極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、積層方向外側の第１デバイス３の積層方向投影面に対する、積層方向内側の第１デバイス３の積層方向投影面の割合（すなわち、内側の第１デバイス３の、外側の第１デバイス３に対する投影面縮小率（例えば、Ｓｂ／Ｓｃ））は、例えば、４０％以上、好ましくは、５０％以上であり、例えば、９９．９％以下、好ましくは、９９．５％以下、より好ましくは、８０％以下、さらに好ましくは、７０％以下である。
【００８４】
なお、各第１デバイス３の厚みは、互いに同一であってもよく、また、異なっていてもよい。好ましくは、各第１デバイス３の厚みは、互いに同一である。
【００８５】
また、複合デバイス２１において、第２デバイス４の電極（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）のサイズおよび配置は、第１デバイス３の表面を被覆可能な範囲において、第１デバイス３のサイズおよび配置に応じて、適宜設定される。
【００８６】
具体的には、第１デバイス３ａに接触する電極（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）は、その積層方向における投影面が、第１デバイス３ａの投影面Ｓａ以上となるように設計されている。また、第１デバイス３ｂに接触する電極（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）は、その積層方向における投影面が、第１デバイス３ｂの投影面Ｓｂ以上となるように設計されている。好ましくは、第１デバイス３ｂに対して積層方向内側で接触する電極の積層方向における投影面の面積は、第１デバイス３ｂの積層方向における投影面の面積と同一である。また、好ましくは、第１デバイス３ｂに対して積層方向外側で接触する電極の積層方向における投影面の面積は、第１デバイス３ｂの積層方向における投影面の面積よりも大きい。さらに、第１デバイス３ｃに接触する電極（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）は、その積層方向における投影面が、第１デバイス３ｃの投影面Ｓｃ以上となるように設計されている。好ましくは、第１デバイス３ｃに対して積層方向内側で接触する電極の積層方向における投影面の面積は、第１デバイス３ｃの積層方向における投影面の面積と同一である。また、好ましくは、第１デバイス３ｃに対して積層方向外側で接触する電極の積層方向における投影面の面積は、第１デバイス３ｃの積層方向における投影面の面積よりも大きい。
【００８７】
また、各電極（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）の厚みは、互いに同一であってもよく、また、異なっていてもよい。好ましくは、各電極（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）の厚みは、互いに同一である。
【００８８】
また、電極（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。
【００８９】
これにより、複合デバイス２１は、好ましくは、積層方向（厚み方向）における両端部（底部および頂部）が最も太く、積層方向両端部から積層方向中央部に向かって徐々に細化し、積層方向中央部が最も細い形状（くびれ形状）を有している。
【００９０】
また、第１デバイス３および電極（第１電極４ａおよび第２電極４ｂ）の周側面は、それぞれ、外気に暴露されており、これにより、外気の温度に応じて加熱および／冷却可能とされている。
【００９１】
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。
【００９２】
より具体的には、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。
【００９３】
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。
【００９４】
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１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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
一方、このような複合デバイス２１において、全ての第１デバイス３が同じ大きさである場合、複合デバイス２１が加熱および／または冷却されると、各第１デバイス３が周側面から受ける熱は同程度であるが、積層方向外側に配置される第１デバイス３には、積層方向外側の表面を介して、複合デバイス２１の周辺温度が直接的に伝達される。一方、積層方向内側に配置される第１デバイス３には、他の第１デバイス３を介して、複合デバイス２１の周辺温度が間接的に伝達される。
【０１１７】
このような熱伝導において、各第１デバイス３の体積が同一である場合には、積層方向外側の第１デバイス３と、積層方向内側の第１デバイス３との間で、温度差が生じる場合がある。
【０１１８】
これに対して、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を積層方向に投影した投影したときに、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の投影面が、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の投影面よりも小さくなっている。
【０１１９】
このような場合にも、積層方向外側に配置される第１デバイス３には、積層方向外側の表面を介して、複合デバイス２１の周辺温度が直接的に伝達される。一方、積層方向内側に配置される第１デバイス３には、他の第１デバイス３を介して、複合デバイス２１の周辺温度が間接的に伝達される。
【０１２０】
しかし、上記の発電システム１では、各第１デバイス３の体積が同一ではなく、複合デバイス２１の積層方向内側の第１デバイス３が、積層方向外側の第１デバイス３よりも小さくなっているため、熱容量に応じて、積層方向内側の第１デバイス３の温度変化（加熱および冷却）の速度を、積層方向外側の第１デバイス３の温度変化速度と、同程度に向上することができる。
【０１２１】
すなわち、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、温度差の発生を抑制できる。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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
なお、上記した説明では、発電システム１は１つの複合デバイス２１を備えているが、好ましくは、図３に示されるように、発電システム１は、複数の複合デバイス２１を備える。
【０１２５】
このような場合、複数の複合デバイス２１は、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、固定される。
【０１２６】
そして、複数の複合デバイス２１は、熱伝導効率の観点から、相互に位置をずらして配置されており、具体的には、所定の複合デバイス２１の積層方向中央部（中点）と、その複合デバイス２１に隣接する複合デバイス２１の積層方向外端部（頂面および底面）とが、略同一平面に配置されるように、複合デバイス２１が整列配置される。
【０１２７】
つまり、各複合デバイス２１のくびれの部分（積層方向内側部）と、太い部分（積層方向外端部）とが、互い違いとなるように、複数の複合デバイス２１が整列配置される。
【０１２８】
これにより、単位体積あたりに配置される複合デバイス２１の数を、従来の複合デバイス２１（すなわち、複合デバイス２１中の全ての第１デバイス３および第２デバイス４（電極）が同じサイズである複合デバイス）と、上記複合デバイス２１とで、同程度に維持することができる（図４参照）。
【０１２９】
さらに、上記複合デバイス２１は、従来の複合デバイス２１に比べ、発電効率に優れるため、複数の複合デバイス２１を、従来の複合デバイス２１と同数配置することにより、とりわけ発電効率に優れる発電システム１を得ることができる。
【０１３０】
図５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。
【０１３１】
図５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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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５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。
【０１３５】
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３参照。）。なお、図５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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
また、この発電システム１では、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。
【０１４５】
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（図３参照）。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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）。
【０１４８】
温度センサ８は、図５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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
また、発電システム１は、図５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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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を積層方向に投影した投影したときに、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の投影面が、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の投影面よりも小さくなっている。
【０１７１】
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、温度差の発生を抑制できる。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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
なお、上記した説明では、複合デバイス２１において、積層方向外側から積層方向内側へ向けて、第１デバイス３が延びる平面の第１方向（縦方向）と、その第１方向に直交する第２方向（横方向）との両方向において、徐々に第１デバイス３を小さくしているが、少なくとも一部において、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の投影面が、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の投影面よりも小さければ、上記の形態に限定されない。
【０１７５】
より具体的には、例えば、図６に示されるように、第１デバイス３が延びる平面の第１方向（縦方向）長さを各第１デバイス３で同一とし、第２方向（横方向）長さのみを、積層方向外側から積層方向内側へ向けて徐々に小さくすることもできる。
【０１７６】
さらに、例えば、図７に示されるように、第１デバイス３および第２デバイス４を、第１デバイス３が延びる平面の第２方向（横方向）一方側において、面一となるように積層してもよい。
【０１７７】
また、例えば、図８に示されるように、複合デバイス２１における積層方向最内側の第１デバイス３以外の第１デバイス３を同サイズとし、積層方向最内側の第１デバイス３のみを他の第１デバイス３よりも小さく設計して、複合デバイス２１における積層方向最内側の第１デバイス３の積層方向における投影面のみを、他の第１デバイス３の積層方向における投影面よりも、小さく設計してもよい。
【０１７８】
なお、このような場合、第１デバイス３が延びる平面の第１方向（縦方向）長さを各第１デバイス３で同一とし、積層方向最内側の第２方向（横方向）長さのみを小さくしてもよく、また、積層方向最内側の第１方向（縦方向）長さおよび第２方向（横方向）長さの両方を小さくしてもよい。
【実施例】
【０１７９】
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。
【０１８０】
参考比較例１
縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍのＰＺＴ（第１デバイス）１００層と、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍの銀電極（第２デバイス）１０１層とを交互に積層して得られる、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み１０ｍｍの積層体（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。
【０１８１】
なお、各ＰＺＴ層の体積が同一であることから、積層方向両外側（表面側（１層目および１００層目））のＰＺＴ層の温度を基準として、積層体を加熱および冷却した場合、積層方向内側（中央側）のＰＺＴ層の高温状態と低温状態との温度差（ΔＴ）は、表面側からの距離に比例するとした。
【０１８２】
より具体的には、積層方向両外側（表面層（１層目および１００層目））のＰＺＴ層の高温状態と低温状態との温度差（ΔＴ）を４０℃としたとき、各ＰＺＴ層の温度差（ΔＴ）は、表面側から中央側に向かって比例的に小さくなり、表面から積層方向約５ｍｍの位置にあるＰＺＴ層（中央層（５０層目））の高温状態と低温状態との温度差（ΔＴ）は、１９．２℃であると計算された。
【０１８３】
このような温度差（ΔＴ）が、各ＰＺＴ層に与えられた場合の発電量を算出すると、１サイクルあたり、積層方向両外側（表面層（１層目および１００層目））のＰＺＴ層の出力密度は４．６９９ｍＷ／ｃｍ３、表面から積層方向約５ｍｍの位置にあるＰＺＴ層（中央層（５０層目））の出力密度は２．７６９ｍＷ／ｃｍ３、各ＰＺＴ層の出力密度の平均値は、３．８４９ｍＷ／ｃｍ３であると計算された。
【０１８４】
参考実施例１
参考比較例１の積層体において、積層方向両外側（表面層（１層目および１００層目））のＰＺＴ層サイズを縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚み０．０５ｍｍとし、表面から積層方向約５ｍｍの位置にあるＰＺＴ層（中央層（５０層目））のサイズを縦３０ｍｍ×横６ｍｍ×厚み０．０５ｍｍとし、各ＰＺＴ層の横幅を、表面側から中央側に向かって比例的に小さくした以外は、参考比較例１と同様の積層体について、計算した。
【０１８５】
なお、各ＰＺＴ層の体積が、積層方向外側から中央側へ向かうに従って小さくなるため、各ＰＺＴ層の高温状態と低温状態との温度差（ΔＴ）は、各ＰＺＴ層の体積が互いに同一である場合に比べて大きくなると計算された。
【０１８６】
より具体的には、積層方向両外側（表面層（１層目および１００層目））のＰＺＴ層の高温状態と低温状態との温度差（ΔＴ）を４０℃としたとき、表面から積層方向約５ｍｍの位置にあるＰＺＴ層（中央層（５０層目））の高温状態と低温状態との温度差（ΔＴ）は、３０．３℃であると計算された。
【０１８７】
このような温度差（ΔＴ）が、各ＰＺＴ層に与えられた場合の発電量を算出すると、１サイクルあたり、積層方向両外側（表面層（１層目および１００層目））のＰＺＴ層の出力密度は４．６９９ｍＷ／ｃｍ３、表面から積層方向約５ｍｍの位置にあるＰＺＴ層（中央層（５０層目））の出力密度は３．９６９ｍＷ／ｃｍ３、各ＰＺＴ層の出力密度の平均値は、４．２０５ｍＷ／ｃｍ３であると計算された。
【符号の説明】
【０１８８】
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
２１    複合デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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