(57)【要約】      （修正有）【課題】焦電効果を利用する発電装置において、加熱媒体と冷却媒体とが混ざってしまうことを抑制する。【解決手段】焦電材料１３を加熱媒体によって加熱する加熱部１１１ａと、焦電材料１３を冷却媒体によって冷却する冷却部１１２ａと、加熱媒体と焦電材料１３との間の熱抵抗、および冷却媒体と焦電材料１３との間の熱抵抗のうち少なくとも一方を変化させる熱抵抗変化手段１４とを備える。熱抵抗変化手段は、焦電材料１３に対して相対的に移動可能な断熱材１４を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦電効果を示す焦電材料（１３）の温度を変化させて前記焦電材料（１３）から電力を取り出す発電装置であって、
前記焦電材料（１３）を加熱媒体によって加熱する加熱部（１１１ａ）と、
前記焦電材料（１３）を冷却媒体によって冷却する冷却部（１１２ａ）と、
前記加熱媒体と前記焦電材料（１３）との間の熱抵抗、および前記冷却媒体と前記焦電材料（１３）との間の熱抵抗のうち少なくとも一方を変化させる熱抵抗変化手段（１４、１９）とを備えることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記加熱媒体が流れる加熱媒体流路（１１１）、および前記冷却媒体が流れる冷却媒体流路（１１２）を形成する流路形成部材（１１）を備え、
前記加熱部（１１１ａ）は前記加熱媒体流路（１１１）の一部で構成され、
前記冷却部（１１２ａ）は前記冷却媒体流路（１１２）の一部で構成され、
前記熱抵抗変化手段（１４、１９）は、前記加熱媒体流路（１１１）および前記冷却媒体流路（１１２）のうち少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記熱抵抗変化手段は、前記焦電材料（１３）に対して相対的に移動可能な断熱材（１４、１９）を有していることを特徴とする請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記断熱材（１４、１９）は、絶縁性を有していることを特徴とする請求項３に記載の発電装置。
【請求項５】
前記流路形成部材（１１）は、前記加熱部（１１１ａ）と前記冷却部（１１２ａ）とを区画する隔壁を有し、
前記焦電材料（１３）は、板状に形成され、その一方の板面が前記加熱部（１１１ａ）側を向き、その他方の板面が前記冷却部（１１２ａ）側を向くように前記隔壁に配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の発電装置。
【請求項６】
前記断熱材（１４、１９）は、前記加熱媒体流路（１１１）および前記冷却媒体流路（１１２）のうち前記断熱材（１４、１９）が配置されている流路における熱媒体の運動エネルギーを利用して移動するようになっていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の発電装置。
【請求項７】
前記断熱材（１４、１９）に連結された回転軸（１２）を備え、
前記断熱材（１４、１９）は、前記熱媒体の流れを受けることによって前記回転軸（１２）を中心に回転するようになっていることを特徴とする請求項６に記載の発電装置。
【請求項８】
前記加熱媒体流路（１１１）および前記冷却媒体流路（１１２）のうち前記断熱材（１４、１９）が回転する領域（１１１ａ、１１２ａ）は、その外周部から前記熱媒体が導入されるようになっていることを特徴とする請求項７に記載の発電装置。
【請求項９】
前記加熱媒体流路（１１１）および前記冷却媒体流路（１１２）のうち前記断熱材（１４、１９）が回転する領域（１１１ａ、１１２ａ）は、前記断熱材（１４、１９）の回転周方向に前記熱媒体が導入されるようになっていることを特徴とする請求項８に記載の発電装置。
【請求項１０】
前記断熱材（１４、１９）は、前記加熱媒体流路（１１１）および前記冷却媒体流路（１１２）の両方に配置されており、
前記加熱媒体流路（１１１）に配置された前記断熱材（１４）および前記冷却媒体流路（１１２）に配置された前記断熱材（１９）は前記回転軸（１２）に機械的に連結されていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに記載の発電装置。
【請求項１１】
前記回転軸（１２）の内部には、前記加熱媒体が流れる流路と前記冷却媒体が流れる流路とが形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の発電装置。
【請求項１２】
前記回転軸（１２）が複重筒構造になっていることによって、前記回転軸（１２）の内部に前記加熱媒体が流れる流路と前記冷却媒体が流れる流路とが形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の発電装置。
【請求項１３】
前記断熱材（１４、１９）は、前記加熱媒体流路（１１１）および前記冷却媒体流路（１１２）の両方に配置されており、
前記加熱媒体流路（１１１）に配置された前記断熱材（１４）と前記冷却媒体流路（１１２）に配置された前記断熱材（１９）とが同期して移動するようになっていることを特徴とする請求項３ないし９のいずれか１つに記載の発電装置。
【請求項１４】
前記加熱媒体流路（１１１）に配置された前記断熱材（１４）と前記冷却媒体流路（１１２）に配置された前記断熱材（１９）との同期移動は位相差を有していることを特徴とする請求項１０ないし１３に記載の発電装置。
【請求項１５】
前記加熱媒体流路（１１１）に配置された前記断熱材（１４）と前記冷却媒体流路（１１２）に配置された前記断熱材（１９）とが磁力によって同期移動することを特徴とする請求項１３または１４に記載の発電装置。
【請求項１６】
前記断熱材（１４、１９）は、前記熱媒体の流れを受けることによって自励振動するようになっていることを特徴とする請求項６に記載の発電装置。
【請求項１７】
前記断熱材（１４、１９）の自励振動方向を１次元に規制するためのガイド（３４）を備えることを特徴とする請求項１６に記載の発電装置。
【請求項１８】
前記熱媒体の運動エネルギーを前記断熱材（１４、１９）の往復運動に変換する変換機構（３１）を有していることを特徴とする請求項６に記載の発電装置。
【請求項１９】
前記変換機構（３１）は、前記熱媒体の運動エネルギーを回転運動に変換する機構と、回転運動を往復運動に変換する機構とを有していることを特徴とする請求項１８に記載の発電装置。
【請求項２０】
前記断熱材（１４、１９）の往復運動方向は、前記熱媒体の流れ方向と平行な仮想平面に沿う方向になっていることを特徴とする請求項１８または１９に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦電効果を利用する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の発電装置が特許文献１に記載されている。この従来技術では、ドラム状の回転体と、回転体の外周面に取り付けられた焦電素子と、焦電素子の温度を上昇及び下降させるための加熱漕及び冷却漕とを有している。
【０００３】
加熱漕には、相対的に温度の高い加熱媒体が導入され、冷却槽には、相対的に温度の低い冷却媒体が導入されるようになっている。回転体の回転軸は、加熱漕と冷却漕とを仕切る断熱板に支持され、回転体の外周面は、半分が加熱漕内に位置し、残りの半分が冷却漕に位置している。
【０００４】
焦電素子は、回転体が回転することにより冷却漕から加熱漕に移動して加熱されて電力を発生し、加熱漕から冷却漕に移動して冷却された後、再び冷却漕から加熱漕に移動して加熱されて電力を発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３２２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術によると、回転体の回転によって焦電素子が加熱漕と冷却漕との間を行き来するので、冷却漕の冷却媒体と加熱漕の加熱媒体とが混ざってしまう可能性が高い。そのため、焦電素子の加熱・冷却効率が悪化し、発電効率も悪化するおそれがある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、焦電効果を利用する発電装置において、加熱媒体と冷却媒体とが混ざってしまうことを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、焦電効果を示す焦電材料（１３）の温度を変化させて焦電材料（１３）から電力を取り出す発電装置であって、
焦電材料（１３）を加熱媒体によって加熱する加熱部（１１１ａ）と、
焦電材料（１３）を冷却媒体によって冷却する冷却部（１１２ａ）と、
加熱媒体と焦電材料（１３）との間の熱抵抗、および冷却媒体と焦電材料（１３）との間の熱抵抗のうち少なくとも一方を変化させる熱抵抗変化手段（１４、１９）とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これによると、加熱部（１１１ａ）の加熱媒体と焦電材料（１３）との間の熱抵抗、および冷却部（１１２ａ）の冷却媒体と焦電材料（１３）との間の熱抵抗のうち少なくとも一方を変化させるので、焦電材料（１３）が加熱部（１１１ａ）と冷却部（１１２ａ）との間を行き来しなくても焦電材料（１３）の温度を変化させることができる。このため、加熱媒体と冷却媒体とが混ざってしまうことを抑制することができる。
【００１０】
具体的には、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の発電装置において、加熱媒体が流れる加熱媒体流路（１１１）、および冷却媒体が流れる冷却媒体流路（１１２）を形成する流路形成部材（１１）を備え、
加熱部（１１１ａ）は加熱媒体流路（１１１）の一部で構成され、
冷却部（１１２ａ）は冷却媒体流路（１１２）の一部で構成され、
熱抵抗変化手段（１４、１９）は、加熱媒体流路（１１１）および冷却媒体流路（１１２）のうち少なくとも一方に設けられていればよい。
【００１１】
具体的には、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の発電装置において、熱抵抗変化手段は、焦電材料（１３）に対して相対的に移動可能な断熱材（１４、１９）を有していればよい。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発電装置において、断熱材（１４、１９）は、絶縁性を有していることを特徴とする。
【００１３】
これにより、焦電材料（１３）で発生した電力が断熱材（１４、１９）に流れてしまうことを抑制できる。
【００１４】
請求項３または４に記載の発電装置において、例えば、請求項５に記載の発明のように、流路形成部材（１１）は、加熱部（１１１ａ）と冷却部（１１２ａ）とを区画する隔壁を有し、
焦電材料（１３）は、板状に形成され、その一方の板面が加熱部（１１１ａ）側を向き、その他方の板面が冷却部（１１２ａ）側を向くように隔壁に配置されていればよい。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、請求項３ないし５のいずれか１つに記載の発電装置において、断熱材（１４、１９）は、加熱媒体流路（１１１）および冷却媒体流路（１１２）のうち断熱材（１４、１９）が配置されている流路における熱媒体の運動エネルギーを利用して移動するようになっていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、外部動力を極力利用することなく断熱材（１４、１９）を移動させることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発電装置において、例えば、請求項７に記載の発明のように、断熱材（１４、１９）に連結された回転軸（１２）を備え、
断熱材（１４、１９）は、熱媒体の流れを受けることによって回転軸（１２）を中心に回転するようになっていればよい。
【００１８】
請求項７に記載の発電装置において、例えば、請求項８に記載の発明のように、加熱媒体流路（１１１）および冷却媒体流路（１１２）のうち断熱材（１４、１９）が回転する領域（１１１ａ、１１２ａ）は、その外周部から熱媒体が導入されるようになっていればよい。
【００１９】
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の発電装置において、加熱媒体流路（１１１）および冷却媒体流路（１１２）のうち断熱材（１４、１９）が回転する領域（１１１ａ、１１２ａ）は、断熱材（１４、１９）の回転周方向に熱媒体が導入されるようになっていることを特徴とする。
【００２０】
これにより、熱媒体の運動エネルギーによって断熱材（１４、１９）を効果的に回転させることができる。
【００２１】
請求項１０に記載の発明では、請求項７ないし９のいずれか１つに記載の発電装置において、断熱材（１４、１９）は、加熱媒体流路（１１１）および冷却媒体流路（１１２）の両方に配置されており、
加熱媒体流路（１１１）に配置された断熱材（１４）および冷却媒体流路（１１２）に配置された断熱材（１９）は回転軸（１２）に機械的に連結されていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、加熱媒体流路（１１１）に配置された断熱材（１４）の回転と冷却媒体流路（１１２）に配置された断熱材（１９）の回転とを同期させることができる。
【００２３】
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の発電装置において、回転軸（１２）の内部には、加熱媒体が流れる流路と冷却媒体が流れる流路とが形成されていることを特徴とする。
【００２４】
これにより、回転軸（１２）のスペースを有効利用して流路を形成することができる。
【００２５】
請求項１１に記載の発電装置において、例えば、請求項１２に記載の発明のように、回転軸（１２）が複重筒構造になっていることによって、回転軸（１２）の内部に加熱媒体が流れる流路と冷却媒体が流れる流路とが形成されていればよい。
【００２６】
請求項３ないし９のいずれか１つに記載の発電装置において、例えば、請求項１３に記載の発明のように、断熱材（１４、１９）は、加熱媒体流路（１１１）および冷却媒体流路（１１２）の両方に配置されており、
加熱媒体流路（１１１）に配置された断熱材（１４）と冷却媒体流路（１１２）に配置された断熱材（１９）とが同期して移動するようになっていてもよい。
【００２７】
請求項１０ないし１３に記載の発電装置において、具体的には、請求項１４に記載の発明のように、加熱媒体流路（１１１）に配置された断熱材（１４）と冷却媒体流路（１１２）に配置された断熱材（１９）との同期移動は位相差を有しているのが好ましい。
【００２８】
請求項１５に記載の発明では、請求項１３または１４に記載の発電装置において、加熱媒体流路（１１１）に配置された断熱材（１４）と冷却媒体流路（１１２）に配置された断熱材（１９）とが磁力によって同期移動することを特徴とする。
【００２９】
これにより、加熱媒体流路（１１１）に配置された断熱材（１４）と冷却媒体流路（１１２）に配置された断熱材（１９）とが機械的連結によって同期移動する場合に比べて、加熱媒体と冷却媒体とが混ざってしまうことを確実に抑制することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発電装置において、例えば、請求項１６に記載の発明のように、断熱材（１４、１９）は、熱媒体の流れを受けることによって自励振動するようになっていてもよい。
【００３１】
請求項１７に記載の発明では、請求項１６に記載の発電装置において、断熱材（１４、１９）の自励振動方向を１次元に規制するためのガイド（３４）を備えることを特徴とする。
【００３２】
これにより、断熱材（１４、１９）の自励振動方向を安定させることができる。
【００３３】
請求項６に記載の発電装置において、例えば、請求項１８に記載の発明のように、熱媒体の運動エネルギーを断熱材（１４、１９）の往復運動に変換する変換機構（３１）を有していてもよい。
【００３４】
請求項１８に記載の発電装置において、例えば、請求項１９に記載の発明のように、変換機構（３１）は、熱媒体の運動エネルギーを回転運動に変換する機構と、回転運動を往復運動に変換する機構とを有していればよい。
【００３５】
請求項１８または１９に記載の発電装置において、例えば、請求項２０に記載の発明のように、断熱材（１４、１９）の往復運動方向は、熱媒体の流れ方向と平行な仮想平面に沿う方向になっていればよい。
【００３６】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態における発電装置が搭載されたハイブリッド車を示す構成図である。
【図２】第１実施形態における発電装置の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。
【図４】第１実施形態における発電装置の作動を説明する図である。
【図５】第１実施形態における焦電材料の冷却状態および加熱状態を説明する図である。
【図６】焦電型発電の原理を説明する図である。
【図７】第２実施形態における発電装置の作動例を示す動作タイムチャートである。
【図８】第２実施形態における発電装置の制御フローチャートである。
【図９】第３実施形態における発電装置の断面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ断面図およびＥ−Ｅ断面図である。
【図１１】第４実施形態における発電装置の断面図である。
【図１２】図１１のＧ−Ｇ断面図およびＨ−Ｈ断面図である。
【図１３】第５実施形態における発電装置の断面図である。
【図１４】図１３のＪ−Ｊ断面図およびＫ−Ｋ断面図である。
【図１５】第６実施形態における発電装置の断面図である。
【図１６】図１５のＭ−Ｍ断面図およびＮ−Ｎ断面図である。
【図１７】第７実施形態における発電装置の断面図である。
【図１８】図１７のＰ−Ｐ断面図およびＱ−Ｑ断面図である。
【図１９】第８実施形態における発電装置の模式図である。
【図２０】図１９の焦電材料の配置を説明する図である。
【図２１】図１９の冷却側熱スイッチを示す図である。
【図２２】第８実施形態における発電装置の作動を説明する図である。
【図２３】第９実施形態における発電装置の模式図である。
【図２４】第１０実施形態における発電装置の模式図である。
【図２５】第１１実施形態における発電装置の模式図である。
【図２６】第１２実施形態における発電装置の作動を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態における発電装置を説明する。本実施形態では、発電装置をハイブリッド車に搭載した例を示す。図１は、発電装置が搭載されたハイブリッド車の要部を模式的に示す構成図であり、図２は、発電装置の模式的な断面図である。
【００３９】
発電装置１０は、焦電効果を示す焦電材料の温度を変化させて焦電材料から電力を取り出すものであり、加熱媒体および冷却媒体によって焦電材料の温度を変化させる。加熱媒体は相対的に温度の高い熱媒体であり、冷却媒体は相対的に温度の低い熱媒体である。
【００４０】
本実施形態では、発電装置１０は、車両のエンジンルームに配置されており、エンジン５０から流出したエンジン冷却水（９０℃程度の温水）を加熱媒体として用い、インバータ５１から流出したインバータ冷却水（５０℃程度の温水）を冷却媒体として用いる。
【００４１】
エンジン５０から流出したエンジン冷却水は、発電装置１０の加熱媒体入口１０ａに流入して発電装置１０の加熱媒体として用いられた後、発電装置１０の加熱媒体出口１０ｂから流出する。
【００４２】
なお、図１の例では、エンジン５０から流出したエンジン冷却水の一部は、車両用空調装置のヒータコア５２（暖房用熱交換器）および排気熱回収器５３（ＥＨＲ）を通過した後に発電装置１０の加熱媒体入口１０ａに流入するようになっている。
【００４３】
発電装置１０の加熱媒体出口１０ｂから流出したエンジン冷却水は、ラジエータ５４を通過した後にエンジン５０に還流する。
【００４４】
インバータ５１から流出したインバータ冷却水は、走行用モータジェネレータ５５（ＭＧ）を通過した後に発電装置１０の冷却媒体入口１０ｃに流入して発電装置１０の冷却媒体として用いられた後、発電装置１０の冷却媒体出口１０ｄから流出する。発電装置１０の冷却媒体出口１０ｄから流出したインバータ冷却水は、ＨＶラジエータ５６を通過した後にインバータ５１に還流する。
【００４５】
発電装置１０から出力された電力は、駆動回路５７を介してバッテリー５８に供給される。
【００４６】
なお、図１には、車両の前輪５９、後輪６０、排気管６１、コンデンサ６２、送風ファン６３およびトランスアクスル６４等も図示している。
【００４７】
コンデンサ６２は、車両用空調装置の冷凍サイクルの冷媒を凝縮する熱交換器である。送風ファン６３は、ラジエータ５４、ＨＶラジエータ５６および送風ファン６３に空気を送風する電動送風機である。トランスアクスル６４は、エンジン５０の出力軸および走行用モータジェネレータ５５の出力軸に連結されている。
【００４８】
図２は、図１の発電装置１０を示す断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。なお、図２は、図３のＣ−Ｃ断面図である。
【００４９】
発電装置１０は、ケーシング１１、シャフト１２、焦電材料１３（強誘電体材料）および加熱側熱スイッチ１４を備えている。
【００５０】
ケーシング１１には、図１に示す発電装置１０の加熱媒体入口１０ａ、冷却媒体入口１０ｃおよび冷却媒体出口１０ｄが形成されている。ケーシング１１の内部には、加熱媒体が流れる加熱媒体流路１１１と、冷却媒体が流れる冷却媒体流路１１２とが区画形成されている。すなわち、ケーシング１１は、加熱媒体流路１１１および冷却媒体流路１１２を形成する流路形成部材をなすものである。
【００５１】
なお、図２中、網掛け矢印は加熱媒体流路における加熱媒体の流れを示し、白抜き矢印は冷却媒体流路における冷却媒体の流れを示している。
【００５２】
加熱媒体流路１１１は、加熱側環状部１１１ａを複数個有している。図３（ａ）に示すように、加熱側環状部１１１ａでは加熱媒体が環状に流れる。加熱側環状部１１１ａは、焦電材料１３を加熱する加熱部をなすものである。
【００５３】
図２に示すように、複数個の加熱側環状部１１１ａは互いに同軸状に配置され、加熱媒体流路１１１の加熱媒体導入部１１１ｂを介して加熱媒体入口１０ａと連通している。図３（ａ）に示すように、加熱媒体導入部１１１ｂは、加熱側環状部１１１ａの外縁部（外周部）に連通しており、加熱媒体が加熱側環状部１１１ａに対して接線方向に導入されるようになっている。
【００５４】
図２に示すように、ケーシング１１の内部において加熱側環状部１１１ａの内側には、シャフト１２を収容する収容空間１１３が形成されている。収容空間１１３は、加熱側環状部１１１ａの軸方向に延びており、複数個の加熱側環状部１１１ａと連通している。
【００５５】
シャフト１２は、加熱側環状部１１１ａと同軸状に配置され、収容空間１１３の内壁にベアリング１５を介して支持されている。これにより、シャフト１２は、ケーシング１１に対して回転可能になっている。図２の例では、シャフト１２の回転角を回転角センサ１６によって検出できるようになっている。
【００５６】
シャフト１２は中空の筒状に形成されている。図３（ａ）に示すように、シャフト１２の筒壁には、加熱側環状部１１１ａを流れた加熱媒体が流入する穴１２ａが形成されている。図２に示すように、シャフト１２の一端部には、図１に示す発電装置１０の加熱媒体出口１０ｂが形成されている。
【００５７】
ケーシング１１内の冷却媒体流路１１２は、冷却媒体入口１０ｃおよび冷却媒体出口１０ｄと連通する冷却側環状部１１２ａを複数個有している。冷却側環状部１１２ａは、焦電材料１３を冷却する冷却部をなすものであり、加熱側環状部１１１ａと対向するように配置され、冷却流体が環状に流れるようになっている。本例では、複数個の冷却側環状部１１２ａは互いに連通しており、冷却媒体入口１０ｃから冷却媒体出口１０ｄに向かって冷却媒体が複数個の冷却側環状部１１２ａを直列に流れるようになっている。
【００５８】
ケーシング１１のうち加熱側環状部１１１ａと冷却側環状部１１２ａとを区画する環状の隔壁には、平板状の焦電材料１３（強誘電体材料）が配置されている。したがって、ケーシング１１の隔壁は、焦電材料１３を保持する母材の役割を果たす。
【００５９】
焦電材料１３は、その一方の板面が加熱側環状部１１１ａ側を向き、その他方の板面が冷却側環状部１１２ａ側を向くようにケーシング１１の隔壁に配置されている。
【００６０】
図３（ｂ）に示すように、焦電材料１３は、各隔壁に複数個ずつ配置されている。焦電材料１３は略扇形の平面形状を有し、加熱側環状部１１１ａの周方向（換言すれば冷却側環状部１１２ａの周方向）に一定の間隔で配置されている。
【００６１】
各焦電材料１３は、加熱側環状部１１１ａの加熱媒体および冷却側環状部１１２ａの冷却媒体の両方から熱伝達されるようになっている。具体的には、各焦電材料１３は、加熱側環状部１１１ａの加熱媒体によって加熱され、冷却側環状部１１２ａの冷却媒体によって冷却されるようになっている。
【００６２】
図２に示すように、各加熱側環状部１１１ａには、加熱側熱スイッチ１４が配置されている。加熱側熱スイッチ１４は、加熱側環状部１１１ａの加熱媒体と焦電材料１３との間の熱抵抗を変化させる熱抵抗変化手段をなすものであり、セラミックスや樹脂等の断熱材によって形成されている。加熱側熱スイッチ１４は、絶縁性を有しているのが好ましい。また、断熱性を高めるため、加熱側熱スイッチ１４は、内部に空孔を持つ中空構造になっているのが好ましい。
【００６３】
図３（ａ）に示すように、加熱側熱スイッチ１４の形状、個数および配置は、各加熱側環状部１１１ａの焦電材料１３に対応している。具体的には、加熱側熱スイッチ１４は、焦電材料１３よりも若干大きな略扇形状になっていて、各加熱側環状部１１１ａにおいて焦電材料１３と同数個、一定の間隔で配置されている。
【００６４】
各加熱側熱スイッチ１４は、シャフト１２に連結されており、シャフト１２と一体に回転することができる。このため、各加熱側熱スイッチ１４は、焦電材料１３に対して相対的に回転可能になっている。また、各加熱側熱スイッチ１４は、加熱側環状部１１１ａを旋回して流れる加熱媒体の運動エネルギーにより、シャフト１２を中心として回転することができるようになっている。
【００６５】
次に、上記構成における発電装置１０の作動を説明する。図２に示すように、加熱媒体入口１０ａに流入した加熱媒体は加熱側環状部１１１ａに導入される。具体的には、図３（ａ）に示すように、加熱媒体は加熱側環状部１１１ａの外縁部（外周部）に接線方向に導入され、加熱側環状部１１１ａを旋回して流れる。
【００６６】
この加熱媒体の運動エネルギーにより加熱側熱スイッチ１４が回転するので、図４に示すように加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３に対して重合・離反を交互に繰り返す。
【００６７】
加熱側環状部１１１ａの加熱媒体は、図３（ａ）に示すようにシャフト１２の穴１２ａを通じてシャフト１２の内部に流入した後、図２に示すように加熱媒体入口１０ｂから流出する。したがって、加熱媒体は、加熱側環状部１１１ａに対してその外周側から流入してその中心側から流出する。
【００６８】
一方、図２に示すように、冷却媒体入口１０ｃに流入した冷却媒体は、複数個の冷却側環状部１１２ａを流れた後、冷却媒体出口１０ｄから流出する。このとき、冷却媒体は、冷却側環状部１１２ａに対してその外周側から流入および流出する。
【００６９】
図５（ａ）は、加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３に対して重合している場合を示す断面図である。この場合、加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３に対して重合することで加熱媒体と焦電材料１３との間の熱抵抗が増加し、加熱媒体から焦電材料１３への熱伝達が加熱側熱スイッチ１４によって抑制される。
【００７０】
このため、図５（ａ）のドット模様を付した矢印で示すように、焦電材料１３から冷却媒体への熱伝達（熱の流れ）により、焦電材料１３が冷却状態になる。すなわち、加熱側熱スイッチ１４によって焦電材料１３の上部は断熱状態になっている。
【００７１】
図５（ｂ）は、加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３に対して離反している場合を示す模式的な断面図である。この場合、加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３に対して離反することで加熱媒体と焦電材料１３との間の熱抵抗が減少し、図５（ｂ）のドット模様を付した矢印で示すように熱が流れ、加熱媒体から焦電材料１３への熱伝達が行われる。このため、焦電材料１３が加熱状態になる。すなわち、焦電材料１３の上部は加熱側熱スイッチ１４によって断熱されない。
【００７２】
このように、加熱側熱スイッチ１４が回転して焦電材料１３に対して重合・離反を交互に繰り返すことで、焦電材料１３の冷却状態と加熱状態とが繰り返される。
【００７３】
具体的には、図４（ａ）に示すように加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３の全体に重合している場合、焦電材料１３の冷却状態になる。この状態から加熱側熱スイッチ１４が回転し、図４（ｂ）に示すように加熱側熱スイッチ１４と焦電材料１３との重合面積が減少し始めると、焦電材料１３の加熱が開始される。
【００７４】
加熱側熱スイッチ１４がさらに回転し、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３の全体に対して離間した場合、焦電材料１３の加熱状態になる。
【００７５】
加熱側熱スイッチ１４がさらに回転し、図４（ｅ）に示すように加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３の一部と重合を開始した場合（重合面積が増加している場合）、焦電材料１３の冷却が開始される。そして、加熱側熱スイッチ１４がさらに回転すると図４（ａ）に示す状態に戻る。
【００７６】
このような焦電材料１３の冷却状態と加熱状態との繰り返しタイミングに合わせて、図１に示す駆動回路５７（電界印加手段）が焦電材料１３に対する印加電界を変化させることによって、電力を取り出すことができる。すなわち、焦電型発電を行うことができる。
【００７７】
ここで、焦電型発電の原理の概要を図６に基づいて説明する。図６（ａ）は焦電型発電の原理を説明するためのモデルを示す図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のモデルにおける作動サイクルを示すＴＳ線図（温度エントロピー線図）である。図６（ｃ）は、図６（ｂ）の各状態における図６（ａ）のモデルの挙動を示す図である。
【００７８】
図６（ａ）のモデルでは、焦電材料Ｐ１は、駆動回路Ｃ１を介して負荷Ｌ１に電気的に接続されている。
【００７９】
図６（ｂ）のＴＳ線図（温度エントロピー線図）において、（Ａ）〜（Ｂ）の状態は焦電材料Ｐ１が加熱され且つ焦電材料Ｐ１に一定の電界（高電界）が印加される状態であり、この状態を以下、等電界加熱と言う。この等電界加熱では、焦電材料Ｐ１に一定の電界が印加されることで双極子モーメントＭ１の向きが揃っており、焦電材料Ｐ１が加熱されることで電荷が出力される。
【００８０】
（Ｂ）〜（Ｃ）の状態は、焦電材料Ｐ１の温度が等温（高温）に維持され、印加電界が減少される状態であり、この状態を以下、等温電界減少と言う。この等温電界減少では、印加電界が減少されることで、双極子モーメントＭ１がバラバラな方向を向く。
【００８１】
（Ｃ）〜（Ｄ）の状態は、焦電材料Ｐ１が冷却され且つ印加電界が一定の低電界に保たれる状態であり、この状態を以下、等電界冷却と言う。この等電界冷却では、焦電材料１３が冷却されることで電荷が発生する。
【００８２】
（Ｄ）〜（Ａ）の状態は、焦電材料Ｐ１の温度が等温（低温）に維持され且つ印加電界が増加される状態であり、この状態を以下、等温電界増加と言う。この等温電界増加では、印加電界が増加されることで双極子モーメントＭ１の向きが揃う。
【００８３】
以上の（Ａ）〜（Ｄ）のサイクルを繰り返すことで、連続的に発電を行うことができる。すなわち、焦電型発電では、強誘電体材料からなる焦電材料Ｐ１の焦電効果で電荷を発生させることで電荷を取り出す。また、電界と温度のサイクルを与え、それぞれの状態のエントロピーの差をエネルギーとして取り出す。
【００８４】
このような温度のサイクルを与えるための手段として、本実施形態では、上述のごとく加熱側環状部１１１ａ内で加熱側熱スイッチ１４を回転させて焦電材料１３に対して重合・離反を交互に繰り返すことによって、加熱媒体と焦電材料１３との間の熱抵抗を変化させるようにしている。
【００８５】
換言すれば、片面を一定の温度に維持している平板状の焦電材料１３に、異なる温度帯の流体の接触−非接触を繰り返すことによって、焦電材料１３に対する熱の入力のオン・オフを繰り返し、焦電材料１３と母材からなる複合体の温度分布に冷熱のサイクルを与えるようにしている。
【００８６】
これによると、焦電材料１３を、加熱媒体流路１１１と冷却媒体流路１１２との間を行き来させることなく周期的に温度変化させることができるので、加熱媒体と冷却媒体とが混ざってしまうことを防止できる。このため、加熱媒体と冷却媒体とが混ざることによる熱輸送損失を低減することができる。
【００８７】
しかも、加熱側熱スイッチ１４が加熱媒体の運動エネルギーによって回転するので、加熱側熱スイッチ１４を回転駆動するための機構を簡素化することができる。
【００８８】
さらに、加熱側環状部１１１ａ（換言すれば加熱側熱スイッチ１４が回転する領域）に対する加熱媒体の導入は、加熱側環状部１１１ａの外周部から加熱側熱スイッチ１４の回転周方向に行われるので、加熱側熱スイッチ１４を加熱媒体の運動エネルギーによって効果的に回転させることができる。
【００８９】
なお、加熱側熱スイッチ１４の厚さは、加熱媒体の熱伝達率で決まる熱抵抗よりも加熱側熱スイッチ１４の熱抵抗の方が大きくなるように設定されるのが望ましい。
【００９０】
また、本実施形態では、ケーシング１１に対する加熱媒体の流入方向および流出方向、ならびに冷却媒体の流入方向および流出方向を加熱側熱スイッチ１４の回転軸に対して平行にしているので、ケーシング１１の体格を小型化することができる。
【００９１】
（第２実施形態）
本第２実施形態では、印加電界の具体的な制御例を説明する。まず、加熱側熱スイッチ１４の位置を検出するための近接センサについて説明する。上述した図５に示すように、加熱側環状部１１１ａには第１近接センサ１７および第２近接センサ１８が配置されている。
【００９２】
第１近接センサ１７は、焦電材料１３に対して加熱側熱スイッチ１４の回転方向の後方側（図５の左方側）に位置している。第２近接センサ１８は、焦電材料１３に対して加熱側熱スイッチ１４の回転方向の前方側（図５の右方側）に位置している。
【００９３】
第１、第２近接センサ１７、１８は、加熱側熱スイッチ１４が近接しているとｏｎ信号を出力し、加熱側熱スイッチ１４が離反しているとｏｆｆになる。第１、第２近接センサ１７、１８としては例えばホール素子を用いることができる。
【００９４】
したがって、上述した図４（ａ）のように加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３の全体に重合している場合、第１、第２近接センサ１７、１８がいずれもｏｎになる。また、上述した図４（ｂ）のように加熱側熱スイッチ１４と焦電材料１３との重合面積が減少している場合、第１近接センサ１７がｏｆｆ且つ第２近接センサ１８がｏｎになる。
【００９５】
また、上述した図４（ｃ）、（ｄ）のように加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３の全体に対して離間した場合、第１、第２近接センサ１７、１８がいずれもｏｆｆになる。また、上述した図４（ｅ）のように加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３の一部と重合を開始した場合（重合面積が増加している場合）、第１近接センサ１７がｏｎ且つ第２近接センサ１８がｏｆｆになる。
【００９６】
図７は、上記構成における作動例を示す動作タイムチャートである。図７では、焦電材料中心の平均温度の推移も示している。但し、この平均温度は、焦電材料１３が十分に薄い場合を想定している。
【００９７】
第１近接センサ１７がｏｆｆ且つ第２近接センサ１８がｏｎの場合、すなわち加熱側熱スイッチ１４と焦電材料１３との重合面積が減少している場合、焦電材料１３の温度が上昇中であると判断できるので、印加電界を高電界ＥＨに維持する（等電界加熱）。
【００９８】
第１、第２近接センサ１７、１８がいずれもｏｆｆの場合、すなわち加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３の全体に対して離間した場合、焦電材料１３の温度が最も高温になっていると判断できるので、印加電界を減少させる（等温電界減少）。
【００９９】
第１近接センサ１７がｏｎ且つ第２近接センサ１８がｏｆｆの場合、すなわち加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３の一部と重合を開始した場合（重合面積が増加している場合）、焦電材料１３の温度が低下中であると判断できるので、印加電界を低電界ＥＬに維持する（等電界冷却）。
【０１００】
第１、第２近接センサ１７、１８がいずれもｏｎの場合、すなわち加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３の全体に重合した場合、焦電材料１３の温度が最も低温になっていると判断できるので、印加電界を増加させる（等温電界増加）。
【０１０１】
このような電界制御を実行するためのフローチャートを図８に例示する。このフローチャートは、図示しない制御装置によって実行される。
【０１０２】
図８のフローチャートにおいて、まずステップＳ１００では、電界強度の計測、および第１、第２近接センサ１７、１８の検出信号の取得とを行う。電界強度の計測は、種々の電界センサを用いて行えばよい。
【０１０３】
ステップＳ１１０では、第１近接センサ１７がｏｎであるか否かを判定する。ｏｎであると判定した場合（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１２０へ進み、第２近接センサ１８がｏｎであるか否かを判定する。ｏｎであると判定した場合（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１３０へ進み、電界強度の計測値Ｅが高電界値ＥＨよりも小さいか否かを判定する。
【０１０４】
電界強度の計測値Ｅが高電界値ＥＨよりも小さいと判定した場合（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１４０へ進み、等温電界増加を行うことを決定する。具体的には電界を上昇させることを決定する。
【０１０５】
ステップＳ１３０において電界強度の計測値Ｅが高電界値ＥＨよりも小さくないと判定した場合（ＮＯ判定）、ステップＳ１５０へ進み、等電界加熱の作動を行うことを決定する。具体的には電界を維持することを決定する。
【０１０６】
ステップＳ１２０において第２近接センサ１８がｏｆｆであると判定した場合（ＮＯ判定）、ステップＳ１６０へ進み、等電界冷却の作動を行うことを決定する。具体的には電界を維持することを決定する。
【０１０７】
ステップＳ１１０において第１近接センサ１７がｏｆｆであると判定した場合（ＮＯ判定）、ステップＳ１７０へ進み、第２近接センサ１８がｏｎであるか否かを判定する。ｏｎであると判定した場合（ＹＥＳ判定）、ステップＳ１８０へ進み、等電界加熱の作動を行うことを決定する。具体的には電界を維持することを決定する。
【０１０８】
ステップＳ１７０において第２近接センサ１８がｏｆｆであると判定した場合（ＮＯ判定）、ステップＳ１９０へ進み、電界強度の計測値Ｅが低電界値ＥＬよりも大きいか否かを判定する。
【０１０９】
電界強度の計測値Ｅが低電界値ＥＬよりも大きいと判定した場合（ＹＥＳ判定）、ステップＳ２００へ進み、等温電界減少の作動を行うことを決定する。具体的には電界を減少させることを決定する。
【０１１０】
ステップＳ１９０において電界強度の計測値Ｅが低電界値ＥＬよりも大きくないと判定した場合（ＮＯ判定）、ステップＳ２１０へ進み、等電界冷却の作動を行う。具体的には電界を維持する。
【０１１１】
なお、必ずしも第１、第２近接センサ１７、１８の両方が必要ではなく、第２近接センサ１８を廃止してもよい。この場合には、図９に示す所定時間ΔＴｓを任意に設定すればよい。但し、所定時間ΔＴｓは、第１近接センサ１７がｏｎからｏｆｆになってから等温電界減少に切り替えるまでの時間であり、サイクル周期をＴとしたときΔＴｓ＜Ｔ／２である。
【０１１２】
また、第１、第２近接センサ１７、１８の代わりに、角度センサを用いて加熱側熱スイッチ１４の位置を検出するようにしてもよい。
【０１１３】
（第３実施形態）
上記各実施形態では、加熱側環状部１１１ａに加熱側熱スイッチ１４が配置されているが、本第３実施形態では、図９に示すように、冷却側環状部１１２ａにも冷却側熱スイッチ１９が配置されている。
【０１１４】
冷却側熱スイッチ１９は、冷却側環状部１１２ａの冷却媒体と焦電材料１３との間の熱抵抗を変化させる熱抵抗変化手段をなすものであり、セラミックスや樹脂等の断熱材によって形成されている。冷却側熱スイッチ１９は、絶縁性を有しているのが好ましい。また、断熱性を高めるため、冷却側熱スイッチ１９は、内部に空孔を持つ中空構造になっているのが好ましい。
【０１１５】
本例では、冷却側環状部１１２ａは、冷却媒体流路１１２の冷却媒体導入部１１２ｂを介して冷却媒体入口１０ｃと連通し、冷却媒体流路１１２の冷却媒体導出部１１２ｃを介して冷却媒体出口１０ｄと連通している。
【０１１６】
図１０（ｂ）に示すように、冷却媒体導入部１１２ｂおよび冷却媒体導出部１１２ｃは、冷却側環状部１１２ａの外縁部（外周部）に連通しており、冷却媒体が冷却側環状部１１２ａに対して接線方向に導入・導出されるようになっている。
【０１１７】
一方、加熱流体流路１１１の構成は、上記各実施形態と同様である。したがって、本実施形態においても、加熱媒体は、加熱側環状部１１１ａに対してその外周側から流入してその中心側から流出し、冷却媒体は、冷却側環状部１１２ａに対してその外周側から流入および流出する。
【０１１８】
図１０（ａ）に示すように、加熱側熱スイッチ１４の構成は上記各実施形態と同様である。図１０（ｂ）に示すように、冷却側熱スイッチ１９は、加熱側熱スイッチ１４と同様に、焦電材料１３に対応する略扇形状に形成され、冷却側環状部１１２ａの周方向に焦電材料１３と同数の複数個（４個）配置されている。
【０１１９】
冷却側熱スイッチ１９は、加熱側熱スイッチ１４に対してずれた位置に配置されている。具体的には、冷却側熱スイッチ１９は、加熱側熱スイッチ１４同士の間に位置するように配置されている。
【０１２０】
冷却側熱スイッチ１９は互いにリブ２０で結合されており、マグネットカップリングで加熱側熱スイッチ１４と同期して回転するようになっている。マグネットカップリングの構成例（マグネットのＮ極、Ｓ極の配置例）を図１０（ｃ）に示す。
【０１２１】
本実施形態によると、加熱側熱スイッチ１４と冷却側熱スイッチ１９との同期動作が一定の位相差（０〜π）を有することとなる。
【０１２２】
具体的には、加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３と重合する位置にある場合、冷却側熱スイッチ１９は焦電材料１３に対して離反する位置にあり、冷却側熱スイッチ１９が焦電材料１３と重合する位置にある場合、加熱側熱スイッチ１４は焦電材料１３に対して離反する位置にあることとなる。
【０１２３】
このように、加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３に対して離反している場合、冷却側熱スイッチ１９が焦電材料１３と重合するので、焦電材料１３は加熱側環状部１１１ａの加熱媒体によって加熱されるが、冷却側環状部１１２ａでは冷却側熱スイッチ１９によって断熱されるので冷却媒体による冷却が抑制される。このため、上記第１実施形態と比較して、焦電材料１３の加熱効率を向上させることができる。
【０１２４】
また、加熱側熱スイッチ１４と冷却側熱スイッチ１９とが磁力を利用したマグネットカップリングによって同期移動するので、加熱媒体と冷却媒体との混合を確実に防止することができる。
【０１２５】
（第４実施形態）
上記第３実施形態では、加熱側熱スイッチ１４と冷却側熱スイッチ１９とを同期動作させるためにマグネットカップリングを用いているが、本第４実施形態では、図１１および図１２に示すように、マグネットカップリングを用いることなく、冷却側熱スイッチ１９を加熱側熱スイッチ１４と機械的に結合することによって加熱側熱スイッチ１４と冷却側熱スイッチ１９とを同期動作させている。
【０１２６】
具体的には、上記第３実施形態における収容空間１１３を廃止し、加熱側環状部１１１ａの中心部および冷却側環状部１１２ａの中心部にシャフト１２を貫通させ、冷却側熱スイッチ１９をシャフト１２に結合させている。
【０１２７】
この構成では、シャフト１２の外周面が冷却側環状部１１２ａに露出することとなるので、シャフト１２の外周面とケーシング１１の壁部との間にリップシール２１を配置することによって、加熱媒体と冷却媒体との混合を確実に防止できるようにしている。
【０１２８】
（第５実施形態）
上記第４実施形態では、図１に示す発電装置１０の加熱媒体出口１０ｂがシャフト１２の一端部に形成されているが、本第５実施形態では、図１３に示すように、加熱媒体出口１０ｂがケーシング１１に形成されている。
【０１２９】
そして、加熱側環状部１１１ａは、加熱媒体流路１１１の加熱媒体導出部１１１ｃを介して加熱媒体出口１０ｂと連通している。より具体的には、図１４（ａ）に示すように、加熱媒体導出部１１１ｃは、加熱側環状部１１１ａの外縁部（外周部）に連通しており、加熱側環状部１１１ａの加熱媒体がシャフト１２の内部を通過することなく加熱側環状部１１１ａに対して接線方向に導出されるようになっている。
【０１３０】
したがって、本実施形態では、加熱媒体は、加熱側環状部１１１ａに対してその外周側から流入および流出し、冷却媒体は、冷却側環状部１１２ａに対してその外周側から流入および流出する。
【０１３１】
なお、図１３の例では、ケーシング１１には、シャフト１２の両端部を覆うカバー２２がＯリング２３を介して取り付けられている。Ｏリング２３は、冷却側環状部１１２ａの冷却媒体が外部に漏れるのを防止するために設けられている。
【０１３２】
（第６実施形態）
上記第４実施形態では、冷却側環状部１１２ａを旋回して流れた冷却媒体が冷却側環状部１１２ａの外縁部から流出するが、本第６実施形態では、図１５および図１６に示すように、冷却側環状部１１２ａを旋回して流れた冷却媒体が冷却側環状部１１２ａの中心部から流出する。
【０１３３】
具体的には、シャフト１２が二重筒構造（複重筒構造）になっていて、シャフト１２の内筒部に加熱媒体が流れ、シャフト１２の外筒部に冷却媒体が流れるようになっている。
【０１３４】
シャフト１２の外筒面には、冷却側環状部１１２ａの冷却媒体をシャフト１２の外筒部に流入させるための穴１２ｂが形成されている。また、シャフト１２には、加熱側環状部１１１ａの加熱媒体をシャフト１２の内筒部に流入させるための連通管１２ｃが設けられている。連通管１２ｃは、シャフト１２の径方向に延びて、シャフト１２の外筒部を貫通している。
【０１３５】
図１５の例では、シャフト１２の一端部を覆うカバー２４、２５に、図１に示す発電装置１０の加熱媒体出口１０ｂおよび冷却媒体出口１０ｄが形成されている。
【０１３６】
シャフト１２の内筒部の一端部を覆うカバー２４に冷却媒体出口１０ｄが形成され、シャフト１２の外筒部の一端部を覆うカバー２５に加熱媒体出口１０ｂが形成されている。カバー２４は、Ｏリング２６を介してケーシング１１に取り付けられ、カバー２５は、Ｏリング２７を介してカバー２４に取り付けられている
カバー２４には、シャフト１２の外筒部と冷却媒体出口１０ｄとを連通する流路２４ａが形成され、カバー２５には、シャフト１２の内筒部と加熱媒体出口１０ｂとを連通する流路２５ａとが形成されている。
【０１３７】
本実施形態によると、加熱媒体を加熱側環状部１１１ａに対してその外周側から流入させてその中心側から流出させ、冷却媒体も冷却側環状部１１２ａに対してその外周側から流入させてその中心側から流出させることができる。
【０１３８】
（第７実施形態）
本第７実施形態は、図１７および図１８に示すように、上記第６実施形態に対して加熱媒体および冷却媒体の流れ方向を逆にしたものである。すなわち、本実施形態では、上記第６実施形態に対して、加熱媒体入口１０ａと加熱媒体出口１０ｂとを入れ替え、冷却媒体入口１０ｃと冷却媒体出口１０ｄとを入れ替えている。
【０１３９】
本実施形態によると、加熱媒体を加熱側環状部１１１ａに対してその中心側から流入させてその外周側から流出させ、冷却媒体も冷却側環状部１１２ａに対してその中心側から流入させてその外周側から流出させることができる。
【０１４０】
（第８実施形態）
本第８実施形態における発電装置１０の模式図を図１９に示す。ケーシング１１は二重筒状に形成され、ケーシング１１の内筒部を加熱媒体流路１１１とし、ケーシング１１の外筒部を冷却媒体流路１１２としている。加熱媒体は、加熱媒体流路１１１をケーシング１１の軸方向に流れ、冷却媒体は、冷却媒体流路１１２をケーシング１１の軸方向に流れる。
【０１４１】
焦電材料１３は、ケーシング１１のうち加熱媒体流路１１１（外筒部）と冷却媒体流路１１２（内筒部）とを区画する円筒状の壁部１１５に配置されている。冷却媒体流路１１２には、冷却側熱スイッチ１９が複数個配置されている。
【０１４２】
図２０に示すように、焦電材料１３は、円筒状の壁部１１５に沿う曲板状に形成され、ケーシング１１の周方向に一定の間隔で４個（複数個）配置され、ケーシング１１の軸方向にも一定の間隔で複数個配置されている。また、焦電材料１３は、軸方向一方側から他方側に向かって周方向位置が少しずつずれるように配置されており、全体として螺旋状に配置されている。
【０１４３】
図２１に示すように、冷却側熱スイッチ１９の個数は、ケーシング１１の周方向における焦電材料１３の配置個数と同数の４個になっている。
【０１４４】
複数個の冷却側熱スイッチ１９は、ケーシング１１の軸方向に螺旋状に延びており、周方向に一定の間隔となるように互いに連結されている。なお、図１９、図２１では、複数個の冷却側熱スイッチ１９同士を連結する部材の図示を省略している。
【０１４５】
互いに連結された複数個の冷却側熱スイッチ１９は、ケーシング１１に固定されておらず、冷却媒体流路１１２の冷却媒体中に浮かぶようになっている。
【０１４６】
上記構成における作動を説明する。冷却媒体が冷却媒体流路１１２をケーシング１１の軸方向に流れると、冷却媒体の運動エネルギーにより、螺旋状の冷却側熱スイッチ１９が回転する。これにより、図２２に示すように冷却側熱スイッチ１９は、焦電材料１３に対して重合・離反を交互に繰り返す。これにより、上述の実施形態と同様に焦電型発電を行うことができる。
【０１４７】
本実施形態によると、ケーシング１１が単純な二重筒状になっているので、発電装置１０の構成を全体的に簡素化できる。
【０１４８】
（第９実施形態）
上記各実施形態では、熱スイッチ１４、１９が回転運動するようになっているが、図２３に示す第９実施形態では熱スイッチ１９が往復運動するようになっている。
【０１４９】
図２３（ａ）は、本実施形態における発電装置の要部を模式的に示す斜視図である。焦電材料１３は、平面状に形成されており、加熱媒体流路と冷却媒体流路とを仕切る基板３０に設けられている。したがって、基板３０は、焦電材料１３を保持する母材の役割を果たす。
【０１５０】
図２３（ａ）中、白抜き矢印は冷却媒体流路における冷却媒体の流れを示し、網掛け矢印は加熱媒体流路における加熱媒体の流れを示している。図２３（ａ）の例では、加熱媒体および冷却媒体は基板３０に沿う方向かつ互いに直交する方向に流れるようになっている。また、図２３（ａ）中、長破線の矢印は熱スイッチ１９の運動方向を示している。
【０１５１】
図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の焦電材料１３および基板３０を示す平面図である。焦電材料１３は、基板３０に一定の間隔で設けられている。本例では、焦電材料１３は、冷却媒体の流れ方向と直交する方向（図２３（ａ）では左右方向）に一定の間隔で設けられている。
【０１５２】
冷却媒体流路に配置された冷却側熱スイッチ１９は、駆動機構３１によって駆動されるようになっている。駆動機構３１は、冷却側熱スイッチ１９を、基板３０に沿う方向に往復駆動させるようになっている。換言すれば、冷却側熱スイッチ１９の往復運動方向は、冷却媒体の流れ方向と平行な仮想平面に沿う方向になっている。
【０１５３】
本例では、駆動機構３１は、水車および直動機構（例えばスコッチヨーク、ピストンクランク等）によって構成されている。駆動機構３１の水車は、冷却媒体の運動エネルギーで回転し、駆動機構３１の直動機構は、水車の回転運動を往復運動に変換する。
【０１５４】
したがって、冷却媒体の運動エネルギーで冷却側熱スイッチ１９を直線的に往復運動させることができる。換言すれば、駆動機構３１は、冷却媒体の運動エネルギーを冷却側熱スイッチ１９の往復運動に変換する変換機構の役割を果たす。
【０１５５】
図２３（ｃ）は、冷却側熱スイッチ１９および駆動機構３１の平面図である。冷却側熱スイッチ１９は、焦電材料１３と同じピッチであけられた穴１９ａを有している。
【０１５６】
本例では、冷却側熱スイッチ１９の穴１９ａは、冷却媒体の流れ方向と直交する方向（図２３（ａ）では左右方向）に一定の間隔で設けられている。これに伴い、駆動機構３１は、冷却側熱スイッチ１９を冷却媒体の流れ方向と直交する方向（図２３（ａ）では左右方向）に往復駆動する。
【０１５７】
そして、基板３０上の焦電材料１３が冷却側熱スイッチ１９の穴１９ａを通して見えるように冷却側熱スイッチ１９を設置する。これにより、焦電材料１３が冷却側熱スイッチ１９の穴１９ａから見え隠れするように駆動機構３１が冷却側熱スイッチ１９を往復動作させることができる。
【０１５８】
本実施形態によると、上記各実施形態と同様に、冷却側熱スイッチ１９が焦電材料１３に対して重合・離反を繰り返すので、焦電材料１３の温度を変化させて焦電型発電を行うことができる。
【０１５９】
（第１０実施形態）
上記第９実施形態では、冷却側熱スイッチ１９が直線的に往復運動するようになっているが、図２４に示す第１０実施形態では、冷却側熱スイッチ１９が支点を中心として自励振動するようになっている。
【０１６０】
図２４（ａ）は、本実施形態における発電装置の要部を模式的に示す斜視図であり、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）の焦電材料１３および基板３０を示す平面図である。図２４（ａ）中、長破線の矢印は熱スイッチ１９の運動方向を示している。
【０１６１】
焦電材料１３は、基板３０に一定の間隔で設けられている。本例では、焦電材料１３は、冷却媒体の流れ方向と直交する方向に一定の間隔で設けられている。
【０１６２】
基板３０には、自励振動の支点を構成するピン３２が設けられ、冷却側熱スイッチ１９はピン３２に連結されている。
【０１６３】
図２４（ｃ）は、冷却側熱スイッチ１９およびピン３２の平面図である。本例では、冷却側熱スイッチ１９の穴１９ａは、冷却媒体の流れ方向と直交する方向に一定の間隔で設けられている。
【０１６４】
冷却側熱スイッチ１９には、自励振動を起こすための抵抗板３３が設けられている。そして、基板３０上の焦電材料１３が冷却側熱スイッチ１９の穴１９ａを通して見えるように冷却側熱スイッチ１９を設置する。
【０１６５】
本実施形態によると、冷却媒体の流れを冷却側熱スイッチ１９が受けることで、冷却側熱スイッチ１９がピン３２（支点）を中心として自励振動する。これにより、冷却側熱スイッチ１９が焦電材料１３に対して重合・離反を繰り返すので、焦電材料１３の温度を変化させて焦電型発電を行うことができる。
【０１６６】
（第１１実施形態）
上記第１０実施形態では、冷却側熱スイッチ１９が支点を中心として自励振動するようになっているが、図２５に示す第１１実施形態では、冷却側熱スイッチ１９が直線的に自励振動する。
【０１６７】
図２５（ａ）は、本実施形態における発電装置の要部を模式的に示す斜視図である。図２５（ａ）中、長破線の矢印は熱スイッチ１９の運動方向を示している。
【０１６８】
基板３０には、冷却側熱スイッチ１９を直線的に移動可能に支持するガイド３４が設けられている。冷却側熱スイッチ１９は、バネ３５を介して流路壁面３６（例えばケーシングの壁面）と接続されている。
【０１６９】
図２５（ｂ）は、図２５（ａ）の焦電材料１３、基板３０およびガイド３４を示す平面図である。本例では、焦電材料１３は、冷却媒体の流れ方向と直交する方向に一定の間隔で設けられ、ガイド３４は、冷却媒体の流れ方向と直交する方向に直線状に延びている。
【０１７０】
図２５（ｃ）は、冷却側熱スイッチ１９およびバネ３５の平面図である。本例では、冷却側熱スイッチ１９の穴１９ａは、冷却媒体の流れ方向と直交する方向に一定の間隔で設けられている。
【０１７１】
バネ３５は、冷却側熱スイッチ１９の駆動周波数を一定に維持する役割を果たす。すなわち、冷却側熱スイッチ１９は、冷却媒体の流れを受けることで、自身の質量とバネ３５のバネ定数とで決まる固有振動数で振動する。このときの冷却側熱スイッチ１９の自励振動方向はガイド３４によって１次元に規制される。
【０１７２】
これにより、冷却側熱スイッチ１９は、冷却媒体の流れ方向と直交する方向に直線的に振動し、焦電材料１３に対して重合・離反を繰り返すので、焦電材料１３の温度を変化させて焦電型発電を行うことができる。
【０１７３】
（第１２実施形態）
上記各実施形態では、熱スイッチが焦電材料の板面と平行な方向に移動するようになっているが、図２６に示す第１２実施形態のように、熱スイッチが焦電材料の板面と直交する方向に移動するようになっていても良い。
【０１７４】
図２６は、上述した図５に対応する断面図であり、加熱側熱スイッチ１４が焦電材料１３の板面と直交する方向（図２６では上下方向）に移動するようにした構成例を示している。図２６中、ドット模様を付した矢印は、熱の流れを示している。
【０１７５】
もちろん、冷却側熱スイッチ１９が焦電材料１３の板面と直交する方向に移動するになっていてもよい。
【０１７６】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態において、加熱媒体流路１１１と冷却媒体流路１１２とを逆にしてもよい。すなわち、加熱媒体流路１１１に冷却媒体を流し、冷却媒体流路１１２に加熱媒体を流すようにしてもよい。
【０１７７】
また、上記各実施形態において、熱スイッチ１４、１９の動作に、焦電材料１３に接触する動作が加わっていてもよい。
【０１７８】
また、上記各実施形態において、熱スイッチ１４、１９の内部が真空になっていれば、熱スイッチ１４、１９の断熱性をより高めることができる。
【０１７９】
また、上記各実施形態では、熱スイッチ１４、１９が焦電材料１３に対して移動するようになっているが、これに限定されるものではなく、熱スイッチ１４、１９が焦電材料１３に対して相対的に移動可能になっていればよい。
【０１８０】
また、上記各実施形態において、複数個の加熱側環状部１１１ａの温度を互いに異ならせるようにしてもよい。換言すれば、焦電材料１３を加熱する加熱部の温度を多段に設定してもよい。この場合には、各加熱側環状部１１１ａ毎に加熱側熱スイッチ１４が位相差を有していても良い。
【０１８１】
同様に、複数個の冷却側環状部１１２ａの温度を互いに異ならせるようにしてもよい。換言すれば、焦電材料１３を冷却する冷却部の温度を多段に設定してもよい。この場合には、各冷却側環状部１１２ａ毎に冷却側熱スイッチ１９が位相差を有していても良い。
【０１８２】
また、上記各実施形態では、加熱媒体と焦電材料１３との間の熱抵抗、および冷却媒体と焦電材料１３との間の熱抵抗のうち少なくとも一方を熱スイッチ１４、１９（断熱材）によって周期的に変化させるようになっているが、これに限定されるものではなく、例えば加熱媒体流路１１１および冷却媒体流路１１２のうち少なくとも一方に気泡を発生、移動させ、気泡の断熱効果によって熱抵抗を周期的に変化させるようにしてもよい。
【０１８３】
また、上記各実施形態では、発電装置１０をハイブリッド車に搭載した例を示したが、これに限定されるものではなく、据置型の発電装置等、種々の発電装置に本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【０１８４】
１１      ケーシング（流路形成部材）
１２      シャフト（回転軸）
１３      焦電材料
１４      加熱側熱スイッチ（断熱材、熱抵抗変化手段）
１９      冷却側熱スイッチ（断熱材、熱抵抗変化手段）
３１      変換機構
３４      ガイド
１１１    加熱媒体流路
１１２    冷却媒体流路
１１１ａ  加熱側環状部（加熱部）
１１２ａ  冷却側環状部（冷却部）
【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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【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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