(57)【要約】【課題】高効率に電気エネルギを得ることができる熱誘電発電装置を提供する。【解決手段】熱誘電発電装置は、高熱源体と、低熱源体と、コンデンサ１０２とを備え、コンデンサ１０２に充電し、コンデンサ１０２をオープン状態にして加熱することで、増加した電気エネルギをコンデンサ１０２から取り出し、その後、コンデンサ１０２を冷却し、再び充電するサイクルを繰り返して発電を行う熱誘電発電サイクルに用いられる熱誘電発電装置であって、低熱源体によってコンデンサ１０２が冷却される温度帯を使用下限温度帯とし、高熱源体によってコンデンサ１０２が加熱される温度帯を使用上限温度帯とし、使用下限温度帯から使用上限温度帯にコンデンサ１０２の温度を変化させたときにおけるコンデンサ１０２の温度に対する比誘電率の平均変化率が−０．６％／℃以下である。【選択図】図１０
2014039373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高熱源体と、低熱源体と、コンデンサとを備え、
コンデンサに充電し、前記コンデンサをオープン状態にして加熱することで、増加した電気エネルギを前記コンデンサから取り出し、その後、前記コンデンサを冷却し、再び充電するサイクルを繰り返して発電を行う熱誘電発電サイクルに用いられる熱誘電発電装置であって、
前記低熱源体によって前記コンデンサが冷却される温度帯を使用下限温度帯とし、前記高熱源体によって前記コンデンサが加熱される温度帯を使用上限温度帯とし、前記使用下限温度帯から前記使用上限温度帯に前記コンデンサの温度を変化させたときにおける前記コンデンサの温度に対する比誘電率の平均変化率が−０．６％／℃以下である、熱誘電発電装置。
【請求項２】
前記平均変化率が−０．７２％／℃以下である、請求項１に記載の熱誘電発電装置。
【請求項３】
前記平均変化率が−０．８０％／℃以下である、請求項１に記載の熱誘電発電装置。
【請求項４】
前記平均変化率が−０．８４％／℃以下である、請求項１に記載の熱誘電発電装置。
【請求項５】
前記コンデンサの充電時に、電界強度５Ｖ／μｍ以上の直流電圧を印加する、請求項１に記載の熱誘電発電装置。
【請求項６】
前記コンデンサは、誘電体を含み、前記誘電体は、主成分として（Ｂａ1-x，ＳｒXＯ）ＴｉＯ2（0.05＜ｘ＜0.4）を含む、請求項１に記載の熱誘電発電装置。
【請求項７】
前記主成分は、（Ｂａ1-x，ＳｒxＯ）ＴｉＯ2（0.2≦ｘ≦0.3）である、請求項６に記載の熱誘電発電装置。
【請求項８】
前記誘電体は、さらに、Ｍｎ，Ｎｉ，ＭｇおよびＺｎの中から選択された少なくとも１種以上の元素と、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，およびＥｒの中から選択された少なくとも１種以上の元素を含む、請求項７に記載の熱誘電発電装置。
【請求項９】
前記コンデンサは、誘電体を含み、前記誘電体は、主成分としてＢａＯ（Ｔｉ1-y，Ｚｒy）Ｏ２（0.05＜ｙ＜0.4）を含む、請求項１に記載の熱誘電発電装置。
【請求項１０】
前記主成分は、ＢａＯ（Ｔｉ1-y,Ｚｒy）Ｏ2（0.1≦ｙ≦0.3）である、請求項９に記載の熱誘電発電装置。
【請求項１１】
前記誘電体は、さらに、Ｍｎ，Ｎｉ，ＭｇおよびＺｎの中から選択された少なくとも１種以上の元素と、Ｙ、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，ＨｏおよびＥｒの中から選択された少なくとも１種以上の元素を含む、請求項１０に記載の熱誘電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱誘電発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギの有効利用の一環として、排熱利用のニーズが高まっている。排熱利用の形態として、熱として利用する方法と電気に変換する方法とが現実的である。電気に変換すると輸送や蓄積が比較的簡単で利便性が高い。
【０００３】
熱を電気に変換する際に、大規模で排熱の温度が高い場合には、熱エネルギにより蒸気を発生させ、該蒸気によりタービンを駆動して発電することが可能となる。しかし、規模が小さい場合や排熱の温度が低い場合には効率的な熱エネルギの活用が困難で、熱エネルギの大部分は廃棄される。
【０００４】
熱エネルギを電気エネルギに変換する方法として、古くから物体の内部に温度差を生じさせ、ゼーベック効果を利用した発電素子が注目されて、開発が進められてきた。しかし、現状では、主として比較的大きな温度差（２００℃以上）での利用を想定しており、そのような発電素子の信頼性およびコストの点で、解決すべき課題が多い。
【０００５】
また、２００℃以下の低温でも駆動できるタービンの研究も進められ、アンモニアを媒体とする発電システムの提案もあるが、原理的に上記の高熱源体（２００℃以上）の場合よりも発電効率が低く、本格的な実用化には至っていない。
【０００６】
一方、熱エネルギを電気エネルギに変換する他の方法として熱誘電発電が挙げられる。熱誘電発電とは、コンデンサを形成する誘電体の比誘電率の温度依存性を利用して、熱エネルギを電気エネルギに変換するものである。熱誘電発電に関しては、下記非特許文献１に記載されている。また、概念自体は下記非特許文献２で提唱され、実験による検証も、下記非特許文献３で報告されている。また、特開平６−１６５５４１号公報にも、コンデンサに所定の電荷を蓄電した後、このコンデンサを排熱により昇温あるいは降温させて、誘電体の蓄電容量を減少させることによって、逆にコンデンサの電荷の電圧を上げ、排熱の熱エネルギを電気エネルギとして取り出すことが記載されている。
【０００７】
特開昭５６−１４１７８５号公報、特開昭６１−９７３０８号公報、特開平４−７３８０７号公報には、高分子強誘電体を利用して、熱誘電発電することが記載されている。
【０００８】
特開２００３−２５９６７２号公報に記載された熱誘電体増幅方法においては、低温でコンデンサを充電し、その後、高温でコンデンサから電力を取り出すことで発電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１６５５４１号公報
【特許文献２】特開昭５６−１４１７８５号公報
【特許文献３】特開昭６１−９７３０８号公報
【特許文献４】特開平４−７３８０７号公報
【特許文献５】特開２００３−２５９６７２号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】赤崎正則、原雅則共著、「電気エネルギ工学」、朝倉書店、1986年、pp．110-111
【非特許文献２】ジェイ．ディ．チルドレス(J.D.Childress)著、「Applicaiton of a Ferroelectric Material in an Energy Conversion Device」、J.Appl Phys Vol.33、No.5、pp.1793-1798、1962年
【非特許文献３】藤本三治著、「熱誘電直接発電の実験的研究」、電気学会雑誌Vol83-12、No903、p.2080-2088、1963年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記従来の熱誘電発電装置においては、コンデンサの温度を上昇させて電気エネルギを上昇させる過程において、コンデンサの比誘電率の低下が十分ではなく、一回の熱誘電発電サイクルで得られる電気エネルギが少ないという問題があった。
【００１２】
また、特開２００３−２５９６７２号公報に記載された熱誘電体増幅方法においても、得られる電気エネルギが少ないという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、一回の熱誘電発電サイクル中において、高効率に電気エネルギを得ることができる熱誘電発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る熱誘電発電装置は、高熱源体と、低熱源体と、コンデンサとを備え、コンデンサに充電し、コンデンサをオープン状態にして加熱することで、増加した電気エネルギをコンデンサから取り出し、その後、コンデンサを冷却し、再び充電するサイクルを繰り返して発電を行う熱誘電発電サイクルに用いられる熱誘電発電装置である。
【００１５】
上記低熱源体によってコンデンサが冷却される温度帯を使用下限温度帯とし、高熱源体によってコンデンサが加熱される温度帯を使用上限温度帯とし、使用下限温度帯から使用上限温度帯にコンデンサの温度を変化させたときにおけるコンデンサの温度に対する比誘電率の平均変化率が−０．６％／℃以下である。
【００１６】
好ましくは、上記平均変化率が−０．７２％／℃以下である。好ましくは、上記平均変化率が−０．８０％／℃以下である。好ましくは、上記平均変化率が−０．８４％／℃以下である。好ましくは、上記コンデンサの充電時に、電界強度５Ｖ／μｍ以上の直流電圧を印加する。
【００１７】
好ましくは、上記コンデンサは、誘電体を含み、誘電体は、主成分として（Ｂａ1-x，ＳｒXＯ）ＴｉＯ2（0.05＜ｘ＜0.4）を含む。好ましくは、上記主成分は、（Ｂａ1-x，ＳｒxＯ）ＴｉＯ2（0.2≦ｘ≦0.3）である。
【００１８】
好ましくは、上記誘電体は、Ｍｎ，Ｎｉ，ＭｇおよびＺｎの中から選択された少なくとも１種以上の元素と、Ｙ、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，ＨｏおよびＥｒの中から選択された少なくとも１種以上の元素を含む。
【００１９】
好ましくは、上記コンデンサは、誘電体を含み、誘電体は、主成分としてＢａＯ（Ｔｉ1-y，Ｚｒy）Ｏ２（0.05＜ｙ＜0.4）を含む。好ましくは、上記主成分は、ＢａＯ（Ｔｉ1-y,Ｚｒy）Ｏ2（0.1≦ｙ≦0.3）である。好ましくは、上記誘電体は、Ｍｎ，Ｎｉ，ＭｇおよびＺｎの中から選択された少なくとも１種以上の元素と、Ｙ、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，ＨｏおよびＥｒの中から選択された少なくとも１種以上の元素を含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る熱誘電発電装置においては、一回の熱誘電発電サイクルで得られる電気エネルギの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】取出し可能な電荷Ｄと電界強さＥとの関係を示すグラフである。
【図２】誘電体材料に、チタン酸バリウム系の材料などの強誘電体セラミックスを用いた場合における取出し可能な電荷Ｄと電界強さＥとの関係を示すグラフである。
【図３】熱誘電発電装置における取出し可能な電荷（Ｄ）と電界強さ（Ｅ）との関係を示す図である。
【図４】熱誘電発電サイクルにおける各工程における、電気エネルギ状態変化を示す模式図である。
【図５】熱誘電発電サイクルにおける電気エネルギ状態変化を示す模式図である。
【図６】熱誘電発電システム１の外観構成を示す図である。
【図７】熱誘電発電装置１００の外観構成を示す図である。
【図８】熱誘電発電装置１００に採用されるフレキシブル基板、マトリクス状に配列されたコンデンサ、および熱抵抗低減シートを示す斜視図である。
【図９】図６中ＩＸ−ＩＸ線矢視断面図である。
【図１０】チップ型コンデンサの断面図である。
【図１１】熱誘電発電装置１００の回路構成の一例を示す図である。
【図１２】加熱工程＋電気エネルギ取出工程における熱誘電発電システム１の断面図である。
【図１３】冷却工程＋充電工程における熱誘電発電システムの断面図である。
【図１４】実施例に係るコンデンサの製造工程を示すフロー図である。
【図１５】実施例１，２におけるコンデンサにおいて、２０℃を基準とした際の、温度と、静電容量変化率との関係を示すグラフである。
【図１６】実施例３，４，５におけるコンデンサにおいて、２０℃を基準とした際の、温度と、静電容量変化率との関係を示すグラフである。
【図１７】実施例６，７におけるコンデンサにおいて、２０℃を基準とした際の、温度と、静電容量変化率との関係を示すグラフである。
【図１８】実施例１，２に係るコンデンサの比誘電率と、コンデンサの温度（測定温度（℃））との関係を示すグラフである。
【図１９】実施例３，４，５に係るコンデンサの比誘電率と、コンデンサの温度（測定温度（℃））との関係を示すグラフである。
【図２０】実施例１に係るコンデンサにおいて、電圧と保持電荷量との関係をコンデンサの温度（２０℃、６０℃、８０℃、１００℃、１２０℃、１４０℃）ごとに示すグラフである。
【図２１】実施例２に係るコンデンサにおいて、電圧と保持電荷量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。
【図２２】実施例３に係るコンデンサにおいて、電圧と保持電荷量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。
【図２３】実施例４に係るコンデンサにおいて、電圧と保持電荷量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。
【図２４】実施例５に係るコンデンサにおいて、電圧と、保持電荷量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。
【図２５】実施例６に係るコンデンサにおいて、電圧と、電荷保持量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。
【図２６】実施例７に係るコンデンサにおいて、電圧と、電荷保持量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。
【図２７】実施例１に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した状態を示すグラフである。
【図２８】実施例２に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した状態を示すグラフである。
【図２９】実施例３に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した状態を示すグラフである。
【図３０】実施例４に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した状態を示すグラフである。
【図３１】実施例５に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した時における状態を示すグラフである。
【図３２】実施例６に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した時における状態を示すグラフである。
【図３３】実施例７に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した時の状態を示すグラフである。
【図３４】ＢａＴｉＯ3の比誘電率特性図であり、６０℃から１２０℃へ温度変化させた場合の比誘電率特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１から図３３を用いて、本実施の形態に係る熱誘電発電装置について説明する。なお、図１から図３３に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００２３】
（熱誘電発電技術）
コンデンサの誘電率の温度依存性を利用した熱誘電発電技術について、下記の式１〜式３に基づき詳細に説明する。真空の誘電率をε０、比誘電率をεｒとした場合に、コンデンサの蓄積される電気エネルギＵは、下記の式１で表される。Ｑは電荷、ｄは電極間距離、Ｓは電極面積である。
【００２４】
【数１】
2014039373.tif 000003
【００２５】
ここで、温度Ｔ１での誘電率をεｒ１、温度Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２）での誘電率をεｒ２、とすると、温度Ｔ１での電気エネルギＵ１（Ｔ１）および温度Ｔ２での電気エネルギＵ２（Ｔ２）は下記の式２で表される。
【００２６】
【数２】
2014039373.tif 000004
【００２７】
式２の中において、電気エネルギＵ１（Ｔ１）から電気エネルギＵ２（Ｔ２）に向かう矢印（式中の右向き矢印）は、「充電工程＋加熱工程」を意味する。逆に、電気エネルギＵ２（Ｔ２）から電気エネルギＵ１（Ｔ１）に向かう矢印（式中の左向き矢印）は、「電気エネルギ取出工程＋冷却工程」を意味する。Ｔ１の温度状態のコンデンサを充電した後に、コンデンサをオープン状態にして電荷を保持したまま、温度をＴ２まで上昇させると、電圧が変化し、電気エネルギは、下記の式３に示すように、εｒ１／εｒ２倍になる。
【００２８】
【数３】
2014039373.tif 000005
【００２９】
次に、図１から図３を参照して、コンデンサの誘電率の温度依存性を利用した熱誘電発電技術について、コンデンサの温度をＴ１からＴ２まで上昇させた場合の電気エネルギの増加ついて、視覚的に説明する。なお、図１から図３は、熱誘電発電装置における取出し可能な電荷（Ｄ）と電界強さ（Ｅ）との関係を示す図である。なお、ここでの取出し可能な電荷（Ｄ）は、抵抗を接続した場合に外部に取出し得る電荷を意味する。
【００３０】
図１は、取出し可能な電荷Ｄと電界強さＥとの関係を示すグラフである。電気エネルギＵは、図中に示す式で与えられる。誘電体材料に、誘電率が電界強さＥに依存しない材料を用いた場合、図１に示すようにＤ−Ｅ線は直線となる。
【００３１】
図２は、誘電体材料に、チタン酸バリウム系の材料などの強誘電体セラミックスを用いた場合における取出し可能な電荷Ｄと電界強さＥとの関係を示すグラフである。図２に示すように、誘電体材料に、チタン酸バリウム系の材料などの強誘電体セラミックスを用いた場合には、Ｄ−Ｅ線が曲線となり、電界強さＥの増加とともに取出し可能な電荷Ｄの増加量は小さくなる。しかし、取出し可能な電荷Ｄ自体が大きく、また高い電界強さＥまで動作するコンデンサを用いることで、電気エネルギＵの増幅量を大きくすることが可能である。
【００３２】
図３に示すように、自発分極に温度変化がある場合には、外部に取り出せる電気エネルギが大きくなるように温度を選ぶことができる。強誘電体セラミックスを用いたコンデンサでは、温度の増加とともに自発分極が減少し、誘電率も低下する傾向があるために、低温で充電し、オープン状態で加熱すると、大きな電荷の増加が期待できる。したがって、誘電体材料に合わせた温度選択で、最適な発電量を得ることができる。本実施の形態においては、充電時には電界強度５Ｖ／μｍ以上の直流電圧をコンデンサに印加する。
【００３３】
図３では、特定の電界の強さＥ２を超えないように電気エネルギを取り出す回路を採用した場合の電気エネルギＵの増幅を示している。
【００３４】
（熱誘電発電サイクルの手順）
次に、図４および図５を参照して、熱誘電発電サイクルの手順について説明する。なお、図４は、熱誘電発電サイクルにおける、コンデンサへの充電工程（図４（Ａ）→図４（Ｂ））、加熱工程（図４（Ｂ）→図４（Ｃ））、電気エネルギ取出工程（図４（Ｃ）→図４（Ｄ））、および冷却工程（図４（Ｄ）→図４（Ａ））の各工程における、Ｄ−Ｅ曲線を示し、図５は、熱誘電発電サイクルにおける、コンデンサへの充電工程（図５（Ａ）→図５（Ｂ））、加熱工程（図５（Ｂ）→図５（Ｃ））、電気エネルギ取出工程（図５（Ｃ）→図５（Ｄ））、および冷却工程（図５（Ｄ）→図５（Ａ））の各工程における、電気エネルギ状態変化を示す模式図である。なお、図４においては、自発分極の温度変化はないものとする。
【００３５】
図４（Ａ）に示す冷却されたコンデンサＣＡに対して充電を行なう。ここで、充電する際のコンデンサの温度は、たとえば、０℃〜６０℃の範囲である。これにより、図４（Ｂ）に示す電気エネルギＵ１がコンデンサＣＡに蓄積される。このコンデンサへの充電工程では、図５（Ａ）から図５（Ｂ）に示すように、コンデンサの冷却後にコンデンサに存在する自発分極による束縛電荷に加え、コンデンサには、自由電荷および電界による束縛電荷が蓄積される。
【００３６】
次に、図４（Ｂ）から図４（Ｃ）に示すように、コンデンサへの加熱工程では、コンデンサをオープン状態にして、コンデンサを温度Ｔ１から温度Ｔ２に加熱する。これにより、図４（Ｃ）に示す電気エネルギＵ２がコンデンサＣＡに新たに蓄積される。なお、加熱されたコンデンサの温度は、たとえば、８０℃から１５０℃である。このコンデンサへの加熱工程では、図５（Ｂ）から図５（Ｃ）に示すように、自発分極による束縛電荷の一部が、電界による束縛電荷に変わり、また、電界による束縛電荷の一部が、自由電荷に変わる。加熱工程の前後において、電荷量に変化はないが、一部分極がなくなる。
【００３７】
次に、図４（Ｃ）から図４（Ｄ）に示すように、コンデンサからの電気エネルギ取出工程では、電気エネルギＵ１＋Ｕ２が、コンデンサＣＡから取り出される。このコンデンサからの電気エネルギ取出工程では、図４では示していないが、図５（Ｃ）から図５（Ｄ）に示すように、自発分極による束縛電荷から電界による束縛電荷に変わった電荷も自由電荷とともに電気エネルギとして取り出されることになる。
【００３８】
次に、図４（Ｄ）から図４（Ａ）に示すように、コンデンサの冷却工程では、コンデンサを温度Ｔ２から温度Ｔ１に冷却する。このコンデンサの冷却工程では、図５（Ｄ）から図５（Ａ）に示すように、自発分極による束縛電荷における電荷が増加する。
【００３９】
以上、図４（Ａ）から図４（Ｄ）および図５（Ａ）から図５（Ｄ）に示した熱誘電発電サイクルを繰り返し行なうことで、充電工程において蓄積した電気エネルギ以上の電気エネルギを取り出して発電することが可能となる。
【００４０】
なお、コンデンサの使用下限温度帯は、０℃〜６０℃の範囲であり、使用上限温度帯は、８０℃から１５０℃である。なお、使用温度帯は、０℃〜１５０℃であるが、好ましくは、２０℃〜１００℃、６０℃〜１００℃の範囲である。なお、好ましくは、使用下限温度は、２０℃およびその周囲の温度であり、使用上限温度は、１００℃およびその周囲の温度である。
【００４１】
（実施の形態１における熱誘電発電装置）
次に、図６から図１１を参照して、上述した熱誘電発電サイクルを実現させる本発明に基づいた実施の形態１における熱誘電発電装置１００を用いた熱誘電発電システム１について説明する。なお、図６は、熱誘電発電システム１の外観構成を示す図、図７は、熱誘電発電装置１００の外観構成を示す図、図８は、熱誘電発電装置１００に採用されるフレキシブル基板、マトリクス状に配列されたコンデンサ、および熱抵抗低減シートを示す斜視図、図９は、図６中ＩＸ−ＩＸ線矢視断面図、図１０は、チップ型コンデンサの断面図、図１１は、熱誘電発電装置１００の回路構成の一例を示す図である。
【００４２】
まず、図６および図９を参照して、この熱誘電発電システム１は、熱誘電発電装置１００と、この熱誘電発電装置１００に設けられる第１壁部１１１ａに接触するように配置される加熱用ダクト２００と、熱誘電発電装置１００に設けられる第２壁部１１１ｂに接触するように配置される冷却用ダクト３００とを備えている。
【００４３】
本実施の形態では、加熱用ダクト２００の中には高熱源体として、２００℃以下の温度域を想定している。高熱源体としては高温の排ガス、水蒸気、高温水、高温の油（熱輸送媒体）などが通過するプレートなどが挙げられる。一方、冷却用ダクト３００の中には低熱源体として、水（工場冷却水、河川水、海水など）や空冷フィンと接続した空冷プレートが利用できる。
【００４４】
本実施の形態では、加熱用ダクト２００の中には高熱源体として、約９５℃前後の水（温水）が導入され、冷却用ダクト３００の中には低熱源体として、本実施の形態では、約１５℃前後の水（冷水）が導入される。
【００４５】
図７から図９を参照して、熱誘電発電装置１００の詳細構造について説明する。この熱誘電発電装置１００は、直方体形状のチャンバー１１０を有している。チャンバー１１０の第１壁部１１１ａとこの第１壁部１１１ａに対向する第２壁部１１１ｂとは所定の間隙を隔てて平行に配置され、第１壁部１１１ａおよび第２壁部１１１ｂは、それぞれ矩形の平面形状を有している。
【００４６】
上記したように第１壁部１１１ａの外面の全面には、加熱用ダクト２００が接触配置され、第２壁部１１１ｂの外面の全面には、冷却用ダクト３００が接触配置される。したがって、第１壁部１１１ａおよび第２壁部１１１ｂには、それぞれ熱伝導性の高い材料が用いられることが好ましい。たとえば、金属性のプレートとして、表面処理鋼板、ステンレス等の材料が用いられる。
【００４７】
チャンバー１１０の周囲を取囲む４側面１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄは、チャンバー１１０内への熱の侵入を遮断することが好ましい。よって、第１壁部１１１ａおよび第２壁部１１１ｂに用いられる材料よりも熱伝導性の低い材料が用いられる。たとえば、シリコーン樹脂などの高耐熱性樹脂等が用いられる。
【００４８】
チャンバー１１０の内部には、チャンバー１１０の内部を第１壁部１１１ａ側の第１空間１２０ａと第２壁部１１１ｂ側の第２空間１２０ｂとに２分割するように、柔軟に変形が可能な可撓性を有する配線基板１０１が配設されている。この配線基板１０１の４辺は、第１空間１２０ａと第２空間１２０ｂとの間の密閉性が保持されるように、チャンバー１１０の周囲を取囲む４側面１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄの内面に固着されている。
【００４９】
配線基板１０１には、後述するチップ型コンデンサ１０２が搭載される。なお、ここで定義されているチップ型コンデンサとは、リード端子を用いることなく半田などを介して端子部を直接配線基板上のランド等に接合するいわゆる面実装型のコンデンサを意味する。
【００５０】
また、チップ型コンデンサ１０２に対して、図９に示すような接続配線を施す必要があることから、配線基板１０１には、ポリイミドを用いた膜厚が約３０μｍ程度のフレキシブル基板が用いられる。
【００５１】
ポリイミドを用いたフレキシブル基板は、熱容量が非常に小さい。したがって、加熱時には高熱源体からの熱がチップ型コンデンサ１０２に効率良く移動する。この時間は熱容量と熱抵抗から見積もることができるが、熱抵抗が同じ場合には、熱容量が２倍になると温度変化を生じるための時定数が２倍になり、同じ温度変化を起こすための時間が２倍になる。この結果、発電効率は１／２になる。同様に熱抵抗が大きい場合も効率が低下するので、熱源とはなるべく広い面積で適切な応力下で熱移動を起こすことが有効となる。
【００５２】
チャンバー１１０の周囲を取囲む４側面１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄのうち、図７においては上側に位置する側面１１２ａおよび下側に位置する側面１１２ｃには、それぞれ、第１空間１２０ａに通じる開口部を構成する第１ノズル１１３および第２空間１２０ｂに通じる開口部を構成する第２ノズル１１４が設けられている。チャンバー１１０は、第１ノズル１１３および第２ノズル１１４を除き、内部空間の密閉が保持されるように構成されている。
【００５３】
チャンバー１１０の内部に収容された配線基板１０１の第２空間１２０ｂ側には、複数のチップ型コンデンサ１０２が配列されている。本実施の形態では、説明の便宜上４行４列のマトリクス状に合計１６個のチップ型コンデンサ１０２を配置した場合について説明したが、個数はこれに限定されない。チップ型コンデンサ１０２のサイズの一例としては、高さ３．２ｍｍ×縦１．６ｍｍ×横１．６ｍｍを用いることができ、配置間隔は、配線基板１０１の可撓性を損なわない程度に配置される。
【００５４】
なお、チップ型コンデンサ１０２としては、エネルギ密度が高く、誘電率の温度変化が大きくできる、積層セラミックを用いたチップ型コンデンサが好ましいが、同様の特長をもつチップ型コンデンサであればよい。
【００５５】
図１０において、実施の形態に係るコンデンサの構造について説明する。チップ型コンデンサ１０２は、誘電体２と、誘電体２の両側面に形成された電極３，４とを含む。コンデンサ１０２内には複数の内部電極５が形成されている。
【００５６】
図９において、本実施の形態では、複数のチップ型コンデンサ１０２の第２壁部１１１ｂ側には、複数のチップ型コンデンサ１０２のすべてを覆う、熱抵抗低減シート１０３が設けられている。これは、複数のチップ型コンデンサ１０２の第２壁部１１１ｂへの接触面積を拡大するために設けられており、チップ型コンデンサ１０２と第２壁部１１１ｂとの間の熱移動を円滑にするためのシートである。
【００５７】
熱抵抗低減シート１０３には、上述したフレキシブル基板と同等の特性を有していることが好ましいことから、たとえば、熱伝達係数を高くするために熱伝導グリスを塗布した、膜厚が約１０μｍ程度のポリイミドを用いたフィルムが用いられる。
【００５８】
本実施の形態において、第１空間１２０ａにおける第1壁部１１１ａの内表面と配線基板１０１の表面との間隔は、約０．１ｍｍ〜約０．２ｍｍ程度である。また、第２空間１２０ｂにおける第２壁部１１１ｂの内表面と熱抵抗低減シート１０３の表面との間隔も、約０．１ｍｍ〜約０．２ｍｍ程度である。
【００５９】
なお、この熱抵抗低減シート１０３は、本実施の形態では、チップ型コンデンサ１０２側に固定されているが、第２壁部１１１ｂ側に固定されていてもかまわない。また、チップ型コンデンサ１０２と第２壁部１１１ｂとの間の熱移動が問題とならない場合には、熱抵抗低減シート１０３を設ける必要はない。
【００６０】
図１１の基本回路に示すように、複数のチップ型コンデンサ１０２は、並列に接続され、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２の切換により、充電工程（ＳＷ１＝ＯＦＦ／ＳＷ２＝ＯＮ）、オープン状態（ＳＷ１＝ＯＦＦ／ＳＷ２＝ＯＦＦ）、および、電気エネルギ取出工程（ＳＷ１＝ＯＮ／ＳＷ２＝ＯＦＦ）が切り換えられる。なお、スイッチＳＷ１およびスイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦの制御は、制御部４００において行なわれる。なお、図１１において、スイッチＳＷ１には、負荷（または蓄電装置）Ｌが接続され、スイッチＳＷ２には、バッテリＢＴが接続されている。
【００６１】
（熱誘電発電サイクルの手順）
次に、図１２から図１３を参照して、上記構成の熱誘電発電システム１における熱誘電発電サイクルについて説明する。なお、図１２は、加熱工程＋電気エネルギ取出工程における熱誘電発電システム１の断面図、図１３は、冷却工程＋充電工程における熱誘電発電システムの断面図である。
【００６２】
（加熱工程）
次に、図１１に示す回路において、充電が行なわれたチップ型コンデンサ１０２をオープン状態（ＳＷ１＝ＯＦＦ、ＳＷ２＝ＯＦＦ）にし、図１２に示すように、第１ノズル１１３から第１空間１２０ａ内の空気を排出し、同時に、第２ノズル１１４から第２空間１２０ｂ内に空気を導入する。
【００６３】
第２空間１２０ｂ内への空気の導入により、チップ型コンデンサ１０２を搭載した配線基板１０１は第１空間１２０ａ側に撓み、配線基板１０１が、第１壁部１１１ａに当接する状態となる。これにより、チップ型コンデンサ１０２は、加熱用ダクト２００により加熱される。
【００６４】
なお、加熱用ダクト２００の中には高熱源体として、約９５℃前後の水（温水）が導入され、冷却用ダクト３００の中には低熱源体として、約１５℃前後の水（冷水）が導入されている。
【００６５】
（電気エネルギ取出工程）
次に、チップ型コンデンサ１０２の加熱後に、図１１に示す回路において、スイッチＳＷ１をＯＮ、スイッチＳＷ２をＯＦＦ状態にして、チップ型コンデンサ１０２から電気エネルギを取り出す。
【００６６】
（冷却工程＋充電工程）
次に、図１３を参照して、第１ノズル１１３から第１空間１２０ａ内に空気を導入し、同時に、第２ノズル１１４から第２空間１２０ｂ内の空気を排出する。第１空間１２０ａ内への空気の導入により、チップ型コンデンサ１０２を搭載した配線基板１０１は第２空間１２０ｂ側に撓み、配線基板１０１が第２壁部１１１ｂに当接する状態となる。これにより、チップ型コンデンサ１０２は、冷却用ダクト３００により冷却される。
【００６７】
次に、図１１に示す回路において、スイッチＳＷ１をＯＦＦ、スイッチＳＷ２をＯＮ状態にして、チップ型コンデンサ１０２に充電を行なう。その後、上記した加熱工程→電気エネルギ取出工程に移行する。
【００６８】
このようにして、充電工程→加熱工程→電気エネルギ取出工程→冷却工程の熱誘電発電サイクルを順次繰り返して行なうことにより、熱誘電発電が連続して行なわれ、熱誘電発電装置１００において効率よく発電することが可能となる。
【００６９】
（コンデンサの構造）
図１０において、本実施の形態に係るコンデンサの構造について説明する。チップ型コンデンサ１０２は、誘電体２と、誘電体２の両側面に形成された電極３，４とを含む。
【００７０】
使用下限温度から使用上限温度に温度変化した時において、コンデンサ１０２の温度に対する誘電体２の比誘電率の平均変化率は、−０．６％／℃以下である。このようなコンデンサ１を採用することで、図４（Ａ）から図４（Ｄ）および図５（Ａ）から図５（Ｄ）に示した熱誘電発電サイクルを繰り返し行なうことで得られる電気エネルギを高めることができる。
【００７１】
好ましくは、使用温度領域におけるコンデンサ１０２の温度に対する比誘電率の平均変化率は、−０．７２％／℃以下である。好ましくは、使用温度領域におけるコンデンサ１の温度に対する比誘電率の平均変化率は、−０．８０％／℃以下である。好ましくは、使用温度領域におけるコンデンサ１０２の温度に対する比誘電率の平均変化率は、−０．８４％／℃以下である。
【００７２】
誘電体２は、主成分として（Ｂａ1-x，ＳｒXＯ）ＴｉＯ2（0.05＜ｘ＜0.4）を含む。好ましくは、誘電体２は、（Ｂａ1-x，ＳｒxＯ）ＴｉＯ2（0.2≦ｘ≦0.3）を含む。なお、（Ｂａ1-x，ＳｒX）とＴｉのモル比は特性に影響を与えない範囲で１よりずれても良い。さらに、（Ｂａ1-x，ＳｒXＯ）ＴｉＯ2の他、特性に影響を与えない範囲で不純物を含んでいてもよい。
【００７３】
また、誘電体２としては、主成分としてＢａＯ（Ｔｉ1-y，Ｚｒy）Ｏ２（0.05＜ｙ＜0.4）を含むものを採用することができる。この場合、好ましくは、誘電体２は、主成分としてＢａＯ（Ｔｉ1-y,Ｚｒy）Ｏ2（0.1≦ｙ≦0.3）を含む。なお、Ｂａと（Ｔｉ1-y，Ｚｒy）のモル比は特性に影響を与えない範囲で１よりずれても良い。さらに、ＢａmＯ（Ｔｉ1-y，Ｚｒy）Ｏ２の他、特性に影響を与えない範囲で不純物を含んでいてもよい。
【００７４】
このように、ＢａＴｉＯ3にＳｒまたはＺｒを結晶格子内に固溶させることで、キュリー点を低下させることができる。これにより、室温付近での比誘電率を大きくすることができると共に、温度上昇と共に比誘電率が低下して、１００℃付近での比誘電率を小さくすることができる。これにより、排熱を回収して電気エネルギに変換する熱誘電発電装置に利用することができるコンデンサを得ることができる。
【００７５】
さらに、上記のような誘電体２の比誘電率は、高分子から形成された誘電体の比誘電率よりも高く、効率よくエネルギを回収することができる。
【実施例】
【００７６】
図１４を用いて、実施例１〜５に係るコンデンサの製造工程について説明する。
図１４は、実施例に係るコンデンサの製造工程を示すフロー図である。この図１４に示すように、コンデンサの製造工程は、出発材料などからシートを形成するシート形成工程（Ｓ１）と、形成されたシートから積層体を形成する積層体形成工程（Ｓ２）と、積層体から焼成体を形成する焼成体形成工程（Ｓ３）と、焼成体に電極を形成する電極形成工程（Ｓ４０）とを含む。
【００７７】
シート形成工程においては、まず、出発材料を準備する。コンデンサ材料の出発材料として、ＢａＣＯ３，ＴｉＯ２，ＳｒＣＯ３、ＺｒＯ２を使用する。下記表１のモル比となるようにこれらの出発材料を混合する。なお、表１に示す例においては、使用原料に酸化物、炭酸塩を使用している。しかし、後述する焼成によって、金属酸化物を形成し得るものであれば、水酸化物、アルコキシルドなども使用することができる。すなわち、出発材料としては、Ｂａ元素を含む材料とＴｉ元素を含む材料とＳｒ元素を含む出発材料、または、出発材料は、Ｂａ元素を含む材料とＴｉ元素を含む材料とＺｒ元素を含む材料とを含む出発材料とを採用することができる。
【００７８】
出発材料の粒径は、特に限定せず、均一混合を考慮して、適宜、出発材料の粒径を設定する。
【００７９】
【表１】
2014039373.tif 000006
【００８０】
シート形成工程（Ｓ１）は、これらの出発材料に純水を溶媒として、ボールミル混合を行う工程を含む（Ｓ１０）。シート形成工程は、ボールミル混合により得られたスリラーを乾燥させる工程（Ｓ１１）と、その後、大気中で９００℃から１２００℃で仮焼を行う工程（Ｓ１２）を含む。なお、当該９００℃から１２００℃の仮焼においては、焼成方法、焼成温度、雰囲気は特に限定されず、適宜選択する。その一方で、焼成温度が低い場合には、反応が進まず、焼成温度が高い場合には、得たい酸化物となり難い。
【００８１】
シート形成工程（Ｓ１）は、得られた粉末にＳｉゾルを添加して、４時間ボールミル混合を行う工程を含む（Ｓ１３）。なお、Siゾルの添加は、必須の工程ではなく、添加しなくてもよい。なお、上記のように、Siゾルを添加することで、焼成温度を低下させることができる。また、ボールミル混合の時間については、特に限定しない。均一混合を考慮して適宜設定する。
【００８２】
シート形成工程（Ｓ１）は、得られたスラリーを乾燥させる工程を含む（Ｓ１４）。その後、３００℃から５００℃で熱処理を行う工程を含む（Ｓ１５）。
【００８３】
シート形成工程は、得られた粉末にエタノール、トルエン、バインダなどを添加し混合し、ボールミル粉砕を行う工程を含む（Ｓ１６）。そして、得られたスラリーをシート状に成形する工程（Ｓ１７）を含む。なお、ボールミル粉砕後の粉末の粒径は特に限定しない。その一方で、粉砕後の粉末の粒径は、その後に形成されるシートの膜厚に影響を与え、シートの膜厚が薄い程、形成されるコンデンサに蓄積することができる電荷量を増加させることができる。このため、粒径を小さくすることができる程度のボールミル粉砕の時間を適宜設定する。
【００８４】
積層体形成工程（Ｓ２）は、得られたシート上に、Ａｇ／Ｐｄ（Ａｇ：Ｐｄ＝３：７）電極ペーストを印刷する工程（Ｓ２０）を含む。積層体形成工程（Ｓ２）は、上面に電極ペーストが形成されたシート上に、別のシートを積層する工程を含む。そして、再度、このシートの上面に金属ペーストを印刷する。このように、積層体形成工程（Ｓ２）は、シートと金属ペーストとを順次積層して、積層体を形成する工程（Ｓ２１）を含む。なお、シートおよび内部電極の積層数については、特に、限定されない。すなわち、積層数は、コンデンサの保持電荷量、エネルギによって適宜設定される。
【００８５】
また、内部電極を形成する材料は、シートと内部電極とを積層した後に行われる焼成工程においてＢａＴｉＯ3を主成分とする材料と同時に焼成することができる材料であればよい。このため、Ｐｒ、Ｐｄ、Ａｇ／Ｐｄの比がＡｇ：Ｐｄ＝３：７と異なるＡｇ／Ｐｄ、Ｎｉなどを採用することができる。また、デラミネーションを抑制するために電極ペーストに添加する添加剤は、特に限定されない。なお、上記の例においては、内部電極を印刷によってシートの上面に形成しているが、内部電極の形成方法は各種方法を採用することができる。たとえば、スクリーン印刷法、蒸着、メッキ法などを採用することができる。
【００８６】
焼成体形成工程（Ｓ３）は、上記のようにして得られた積層体を等方静水圧プレス法にて、１００Ｍｐａで圧着する工程（Ｓ３０）を含む。なお、上記の例においては、積層体の圧着に等方静水圧プレス法を採用しているが、圧着方法としては、各種の方法を採用することができる。
【００８７】
焼成体形成工程（Ｓ３）は、圧着された積層体をダイシングソーで切断して、複数の成形体を作成する工程（Ｓ３１）を含む。
【００８８】
焼成体形成工程（Ｓ３）は、得られた成形体を２９０℃で脱脂を行う工程（Ｓ３２）と、大気中で１２００℃から１３５０℃で焼成（本焼成）を行い、焼成体を形成する工程（Ｓ３３）とを含む。なお、焼成方法、焼成温度、雰囲気は適宜選択することができる。
【００８９】
なお、上述のように（Ｂａ1-x，ＳｒX）とＴｉのモル比、Ｂａと（Ｔｉ1-y，Ｚｒy）のモル比は特性に影響を与えない範囲で１よりずれても良い。さらに、特性に影響を与えない範囲で不純物を含んでいてもよい。
【００９０】
外部電極形成工程は、上記焼成体の両端面に電気取り出し用のＡｇ／Ｐｄ電極を形成する工程（Ｓ４０）を含む。このようにして、本実施の形態に係るコンデンサを製作することができる。
【００９１】
なお、外部電極として、Ａｇ／Ｐｄ（Ａｇ：Ｐｄ＝３：７）を採用したが外部電極の材料としては、各種材料を採用することができる。
【００９２】
次に、実施例６，７について説明する。
実施例６としてコンデンサは、誘電体の主成分は、（Ｂａ0.754，Ｓｒ0.25）ＴｉＯ3であって、上記の製造工程のシート形成工程で得られた粉末にＮｄ、Ｍｎを添加することで形成される。
【００９３】
この実施例６は、Ｍｎ，Ｎｉ，ＭｇおよびＺｎの中から選択された少なくとも１種以上の元素およびＹ、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，ＨｏおよびＥｒの中から選択された少なくとも１種以上の元素を含むコンデンサの一例である。
【００９４】
実施例７として、Ｂａ1.004（Ｔｉ0.85，Ｚｒ0.15）Ｏ3にＮｄ、Ｍｎを加えたコンデンサが挙げられる。なお、上記実施例７は、コンデンサの製造工程のシート形成工程において、Ｍｎ，Ｎｉ，ＭｇおよびＺｎの中から選択された少なくとも１種以上の元素およびＹ、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，ＨｏおよびＥｒの中から選択された少なくとも１種以上の元素を含むコンデンサの一例である。
【００９５】
実施例６，７に係るコンデンサの製造工程は、上記シート形成工程（Ｓ１）において、得られた粉末にエタノール、トルエン、バインダなどを添加し混合し、ボールミル粉砕（Ｓ１６）を行い、得られたスラリーをシート状に成形しているが、これに下記の添加物を添加することで形成することができる。
【００９６】
添加物は、Ｍｎ，Ｎｉ，ＭｇおよびＺｎの中から選択された少なくとも１種以上の元素Ｙ、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，ＨｏおよびＥｒの中から選択された少なくとも１種以上の元素を含む。
【００９７】
Ｍｎ，Ｎｉ，ＭｇおよびＺｎの中から選択された少なくとも１種以上の元素）を添加物として添加することで、コンデンサの耐圧を向上させることができ、コンデンサの温度を上昇させることで得られる増加エネルギの向上を図ることができる。
【００９８】
Ｙ、Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，ＨｏおよびＥｒの中から選択された少なくとも１種以上の元素を添加することで、コンデンサの信頼性を向上させることができる。希土類元素の添加によって再酸化が促進され、酸素欠陥濃度の抑制を図ることができる。
【００９９】
なお、コンデンサの絶縁抵抗の劣化の要因として、酸素欠陥の生成、拡散が挙げられるが、上記のＭｎ，Ｎｉ，ＭｇおよびＺｎの中から選択された少なくとも１種以上の元素と、Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｈｏ，およびＥｒの中から選択された少なくとも１種以上の元素を添加することで、酸素濃度の抑制を図ることができ、コンデンサの信頼性の向上を図ることができる。
【０１００】
（コンデンサの温度−比誘電率）
次に、上記実施例１〜実施例７のコンデンサの温度と、２０℃を基準とした際の、静電容量変化率とについて示す。なお、図１５から図１７に示すグラフの横軸は、温度を示し、縦軸は、静電容量変化率を示す。
【０１０１】
図１５に示すグラフ線Ｌ１は、上記表１の実施例１に示す出発材料から形成したコンデンサの２０℃を基準とした際の、温度−静電容量変化率を示す。図１５に示すグラフ線Ｌ２は、上記表１の実施例２に示す出発材料から形成したコンデンサの２０℃を基準とした際の、温度−静電容量変化率を示す。
【０１０２】
図１６に示すグラフ線Ｌ３は、上記表１の実施例３に示す出発材料から形成したコンデンサの２０℃を基準とした際の、温度−静電容量変化率を示す。図１６に示すグラフ線Ｌ４は、上記表１の実施例４に示す出発材料から形成したコンデンサの２０℃を基準とした際の、温度−静電容量変化率を示す。図１６に示すグラフ線Ｌ５は、上記表１の実施例５に示す出発材料から形成したコンデンサの２０℃を基準とした際の、温度−静電容量変化率を示す。
【０１０３】
図１７に示すグラフ線Ｌ６は、上記表１の実施例６に示す出発材料から形成したコンデンサの２０℃を基準とした際の、温度−静電容量変化率を示す。図１７に示すグラフ線Ｌ７は、上記表１の実施例７に示す出発材料から形成したコンデンサの２０℃を基準とした際の、温度−静電容量変化率を示す。
【０１０４】
下記の表２は、実施例１〜７の各コンデンサにおける、２０℃〜１００℃の静電容量変化率と、平均静電容量変化率（平均傾き）を示す。なお、「平均静電容量変化率」とは、使用下限温度帯としての２０℃から使用上限温度帯としての１００℃にコンデンサの温度を変化させたときにおいて、コンデンサの温度に対する比誘電率の平均変化率を意味する。
【０１０５】
【表２】
2014039373.tif 000007
【０１０６】
この表２に示すように、実施例１〜７のうち、２０℃から１００℃に変化させたときの
「平均傾き」（平均静電容量変化率）が大きいのは、実施例３の「-0.6」であり、他の実施例１，２，４，５，６，７は、「平均傾き」（平均静電容量変化率）は、-0.6よりも小さい。
【０１０７】
このように、実施例１〜７のコンデンサによれば、２０℃から１００℃に温度変化させた時に大きな傾きを得ることができる。具体的には、「平均傾き」は、-0.90以上-0.6以下の傾きを得ることができる。これにより、一回の熱誘電発電サイクルで多くの電気エネルギを得ることができる。
【０１０８】
さらに、実施例１，２，４，５，６，７のコンデンサを採用することで、「平均傾き」が「-0.72」以下（「-0.90」以上）とすることができる。実施例２，４，５，６，７を採用することで「平均傾き」が「-0.8」以下（「-0.90」以上）とすることができる。実施例４，６を採用することで、「平均傾き」を「-0.84」以下（「-0.90」以上）とすることができる。なお、上記表２からも明らかなように、実施例６に係るコンデンサが最も小さい「平均傾き」を得ることができることが分かる。このように、大きな傾きを得ることができるので、一回の熱誘電発電サイクルで得ることができるエネルギを向上させることができる。
【０１０９】
（電圧増幅率）
図１８から図３４と、下記表３から表６を用いて、上記実施例１〜７に係るコンデンサの電圧増幅率と、比較例に係るコンデンサの電圧増幅率とについて説明する。
【０１１０】
図１８は、実施例１，２に係るコンデンサの比誘電率と、コンデンサの温度（測定温度（℃））との関係を示すグラフである。図１９は、実施例３，４，５に係るコンデンサの比誘電率と、コンデンサの温度（測定温度（℃））との関係を示す。なお、図１８および図１９に示す例においては、コンデンサに電荷が蓄積されていない状態でコンデンサの温度を変化させた時の比誘電率を示す。
【０１１１】
なお、図１８および図１９からも明らかなように、使用温度帯において、使用下限温度帯から使用上限温度帯に変化することで、実施例１〜５に係るコンデンサでは、比誘電率が低下することが分かる。特に、実施例１，５に係るコンデンサにおいては、比誘電率が大きく低下することが分かる。
【０１１２】
図２０は、実施例１に係るコンデンサにおいて、電圧と保持電荷量との関係をコンデンサの温度（２０℃、６０℃、８０℃、１００℃、１２０℃、１４０℃）ごとに示すグラフである。図２１は、実施例２に係るコンデンサにおいて、電圧と保持電荷量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。
【０１１３】
図２２は、実施例３に係るコンデンサにおいて、電圧と保持電荷量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。
【０１１４】
図２３は、実施例４に係るコンデンサにおいて、電圧と保持電荷量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。図２４は、実施例５に係るコンデンサにおいて、電圧と、保持電荷量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。
【０１１５】
図２５は、実施例６に係るコンデンサにおいて、電圧と、電荷保持量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。
【０１１６】
図２６は、実施例７に係るコンデンサにおいて、電圧と、電荷保持量との関係をコンデンサの温度ごとに示すグラフである。
【０１１７】
次に、図２０から図２６に示す実験結果から各実施例１〜７に係るコンデンサを用いて誘電発電させたときに、一回の熱誘電発電サイクルで得られる電気エネルギを図２７から図３３に示す。図２７から図３３において、各実施例１〜７に係るコンデンサを６０℃で充電し、その後、コンデンサをオープン状態とし、その後、コンデンサを１２０℃まで加熱し、そして、電気エネルギを取り出した場合について説明するグラフである。なお、各グラフの縦軸は、各コンデンサに蓄積された電荷（μＣ）を示し、横軸は、コンデンサの電圧（Ｖ）を示す。
【０１１８】
図２７は、実施例１に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した状態を示す。この図２７において「Ａ１」は、６０℃でコンデンサに蓄積された電気エネルギを示す。図２７において、「Ａ１＋Ｃ１」は、１２０℃でコンデンサに蓄積された電気エネルギを示す。そして、「Ｃ１」は、一回の熱誘電発電サイクルでコンデンサから得られる電気エネルギを示す。
【０１１９】
図２８は、実施例２に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した状態を示す。
【０１２０】
この図２８において、「Ａ２」は、６０℃でコンデンサに蓄積された電気エネルギを示す。「Ａ２＋Ｃ２」は、１２０℃でコンデンサに蓄積された電気エネルギを示す。そして、「Ｃ２」は、一回の熱誘電発電サイクルで実施例２に係るコンデンサから得られる電気エネルギを示す。
【０１２１】
図２９は、実施例３に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した状態を示す。
【０１２２】
この図２９において、「Ａ３」は、６０℃でコンデンサに蓄積される電気エネルギを示す。「Ａ３＋Ｃ３」は、１２０℃でコンデンサに蓄積される電気エネルギを示す。そして、「Ｃ３」は、一回の熱誘電発電サイクルで得られる電気エネルギを示す。
【０１２３】
図３０は、実施例４に係るコンデンサにおいて、６０℃充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した状態を示す。
【０１２４】
図３０において、「Ａ４」は、６０℃でコンデンサに蓄積された電気エネルギを示す。「Ａ４＋Ｃ４」は、１２０℃でコンデンサに蓄積される電気エネルギを示す。そして、「Ｃ４」は、一回の熱誘電発電サイクルでコンデンサから得られる電気エネルギを示す。
【０１２５】
図３１は、実施例５に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した時における状態を示す。
【０１２６】
図３１において、「Ａ５」は、６０℃でコンデンサに蓄積された電気エネルギを示し、「Ａ５＋Ｃ５」は、１２０℃でコンデンサに蓄積された電気エネルギを示す。そして、「Ｃ５」は、一回の熱誘電発電サイクルでコンデンサから得られる電気エネルギを示す。
【０１２７】
図３２は、実施例６に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した時における状態を示すグラフである。この図３２において、「Ａ６」は、６０℃でコンデンサに蓄積された電気エネルギを示し、「Ａ６＋Ｃ６」は、１２０℃でコンデンサに蓄積された電気エネルギを示す。そして、「Ｃ６」は、一回の熱誘電発電サイクルでコンデンサから得られる電気エネルギを示す。
【０１２８】
図３３は、実施例７に係るコンデンサにおいて、６０℃で充電し、１２０℃で外部に電気エネルギを放出した時の状態を示す。
【０１２９】
この図３３において、「Ａ７」は、６０℃でコンデンサに蓄積された電気エネルギを示し、「Ａ７＋Ｃ７」は、１２０℃でコンデンサに蓄積された電気エネルギを示す。そして、「Ｃ７」は、一回の熱誘電発電サイクルでコンデンサから得られる電気エネルギを示す。
【０１３０】
図２７から図３３に示すように、実施例１〜７に係るコンデンサによれば、大きな電気エネルギを得ることができる。
【０１３１】
下記表３は、実施例１，２において、６０℃時に電圧２Ｖを印加してコンデンサを充電して、その後、コンデンサをオープン状態として、１２０℃までコンデンサの温度を上昇させたときのエネルギ増幅の割合などを示す。
【０１３２】
【表３】
2014039373.tif 000008
【０１３３】
下記表４は、実施例３，４，５において、６０℃時に電圧１０Ｖを印加してコンデンサを充電して、その後、コンデンサをオープン状態として、１２０℃までコンデンサの温度を上昇させたときのエネルギ増幅の割合などを示す。
【０１３４】
【表４】
2014039373.tif 000009
【０１３５】
表５は、実施例６に係るコンデンサにおいて、６０℃時に電圧２１０Ｖを印加して、コンデンサを充電して、その後、コンデンサをオープン状態として、１２０℃までコンデンサの温度を上昇させたときのエネルギ増幅の割合などを示す。
【０１３６】
【表５】
2014039373.tif 000010
【０１３７】
表６は、実施例７に係るコンデンサにおいて、６０℃時に電圧２３５Ｖを印加して、コンデンサを充電して、その後、コンデンサをオープン状態として、１２０℃までコンデンサを上昇させたときのエネルギ増幅の割合などを示す。
【０１３８】
【表６】
2014039373.tif 000011
【０１３９】
ここで、図３４は、ＢａＴｉＯ3の比誘電率特性図であり、６０℃から１２０℃へ温度変化させた場合の比誘電率特性図である。
【０１４０】
この図３４に示すように、ＢａＴｉＯ3は、６０℃で比誘電率が３０００であり、１２０℃で比誘電率が７０００となる。そして、６０℃で１０Ｖを印加した場合、１２０℃で２３．３Ｖとなる。この場合、上記表４に示す実施例３，４，５の電圧増幅率よりも小さいことが分かる。
【０１４１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４２】
１  熱誘電発電システム、２  誘電体、３，４  電極、５  内部電極、１００  熱誘電発電装置、１０１  配線基板、１０２  チップ型コンデンサ、１０３  熱抵抗低減シート、１１０  チャンバー、１１１ａ  第１壁部、１１１ｂ  第２壁部、１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ  側面、１１３  第１ノズル、１１４  第２ノズル、１２０ａ  第１空間、１２０ｂ  第２空間、２００  加熱用ダクト、３００  冷却用ダクト、４００  制御部。
【図１】
2014039373.tif 000012
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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