(57)【要約】      （修正有）【課題】能動再生を用いる電気熱量冷却および／または電気熱量加熱に関する。【解決手段】能動再生を用いる電気熱量システム２００は、互いに隣接して、その間の熱の移動を可能にする第１の電気熱量キャパシタ２０２、および第２の電気熱量キャパシタ２０４を含む。第１の電気熱量キャパシタ２０２、第２の電気熱量キャパシタ２０４に相補的な関係を有する第１の電界と第２の電界がかけられ、第１の電気熱量キャパシタ２０２の温度が上がり、第２の電気熱量キャパシタ２０４の温度は下がり、逆もまた同様である。第１の電気熱量キャパシタ２０２、第２の電気熱量キャパシタ２０４の一方または両方を互いにシフトさせることにより熱の移動を容易にし、それに加えて、第１の電気熱量キャパシタ２０２に接続する、冷却される対象から、第２の電気熱量キャパシタ２０４に接続するヒートシンクに熱を移動させることができる。【選択図】図１Ａ
2016005429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気熱量キャパシタと、
前記第１の電気熱量キャパシタと隣接する第２の電気熱量キャパシタであって、隣接することにより、前記第１の電気熱量キャパシタと第２の電気熱量キャパシタとの間で熱の移動が可能になる、第２の電気熱量キャパシタと、を含み、
前記第１の電気熱量キャパシタには第１の電界がかけられ、前記第２の電気熱量キャパシタには第２の電界がかけられ、
前記第１の電界と前記第２の電界とは相補的な関係を有し、それにより、前記第１の電界および前記第２の電界が、前記それぞれの電気熱量キャパシタにかけられると、強められる第１の電界に従って、前記第１の電気熱量キャパシタの温度が上がり、弱められる第２の電界に従って、前記第２の電気熱量キャパシタの温度が下がる、あるいは、弱められる第１の電界に従って、前記第１の電気熱量キャパシタの温度が下がり、強められる第２の電界に従って、前記第２の電気熱量キャパシタの温度が上がる、システム。
【請求項２】
前記第１の電界および前記第２の電界を強くしたり、弱くしたりすることに対応させて、前記第１の電気熱量キャパシタおよび第２の電気熱量キャパシタの一方または両方が断続的に、あるいは連続的に、互いにシフトされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の電気熱量キャパシタまたは前記第２の電気熱量キャパシタの一方が熱源に連結し、前記第１の電気熱量キャパシタまたは前記第２の電気熱量キャパシタの他方がヒートシンクに連結する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の電気熱量キャパシタと前記第２の電気熱量キャパシタとの間に潤滑剤をさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
第１の電気熱量キャパシタと、
前記第１の電気熱量キャパシタと隣接する第２の電気熱量キャパシタであって、隣接することにより、前記第１の電気熱量キャパシタと第２の電気熱量キャパシタとの間で熱の移動が可能になる、第２の電気熱量キャパシタと、を含み、
前記第１の電気熱量キャパシタには第１の電界がかけられ、前記第２の電気熱量キャパシタには第２の電界がかけられ、
前記第１の電界と前記第２の電界とは相補的な関係を有し、それにより、前記第１の電界および前記第２の電界が、前記それぞれの電気熱量キャパシタにかけられると、強められる第１の電界に従って、前記第１の電気熱量キャパシタの温度が上がり、弱められる第２の電界に従って前記第２の電気熱量キャパシタの温度が下がる、あるいは、弱められる第１の電界に従って、前記第１の電気熱量キャパシタの温度が下がり、強められる第２の電界に従って、前記第２の電気熱量キャパシタの温度が上がり、
前記第１の電界および前記第２の電界を強くしたり、弱くしたりすることに対応させて、前記第１の電気熱量キャパシタおよび第２の電気熱量キャパシタの一方または両方が互いにシフトされる、システム。
【請求項６】
前記第１の電気熱量キャパシタおよび前記第２の電気熱量キャパシタが断続的に、あるいは連続的に前記シフトされる、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の電気熱量キャパシタまたは前記第２の電気熱量キャパシタの一方が熱源に連結し、前記第１の電気熱量キャパシタまたは前記第２の電気熱量キャパシタの他方がヒートシンクに連結する、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の電気熱量キャパシタと前記第２の電気熱量キャパシタとの間に潤滑剤をさらに含む請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
冷却する方法であって、
第１の電気熱量キャパシタに対して、第２の電気熱量キャパシタを第１の方向に移動させるステップと、
前記第２の電気熱量キャパシタにかかる電界を弱くすると同時に、前記第１の電気熱量キャパシタかかる電界を強くして、前記第１の電気熱量キャパシタから前記第２の電気熱量キャパシタに熱を移動させるステップと、
前記第１の電気熱量キャパシタに対して、前記第２の電気熱量キャパシタを前記第１の方向と反対の方向に移動させるステップと、
前記第１の電気熱量キャパシタにかかる電界を弱くすると同時に、前記第２の電気熱量キャパシタにかかる電界を強くして、前記第２の電気熱量キャパシタから前記第１の電気熱量キャパシタに熱を移動させるステップと、を含む方法。
【請求項１０】
第１の焦電キャパシタと、
前記第１の焦電キャパシタに隣接する第２の焦電キャパシタであって、隣接することにより、前記第１の焦電キャパシタと前記第２の焦電キャパシタとの間の熱の移動が可能になる、第２の焦電キャパシタと、を含み、
前記第１の焦電キャパシタには第１の電圧がかけられ、前記第２の焦電キャパシタには第２の電圧がかけられ、
前記第１の電圧と前記第２の電圧とは相補的な関係を有し、それにより、前記第１の電圧および前記第２の電圧が前記それぞれの焦電キャパシタにかけられると、弱められる第１の電圧に従って、前記第１の焦電キャパシタの温度が上がり、強められる第２の電圧に従って、前記第２の焦電キャパシタの温度が下がり、あるいは、強められる第１の電圧に従って、前記第１の焦電キャパシタの温度が下がり、弱められる第２の電圧に従って、前記第２の焦電キャパシタの温度が上がる、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電気熱量冷却および／または電気熱量加熱に関し、より具体的には、能動再生を用いる電気熱量冷却および／または電気熱量加熱に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気熱量効果（ＥＣＥ）と焦電効果は、同じ現象のことを指す。すなわち、電界の変化に関連した材料の温度変化である。冷却または冷蔵用途で材料を使用するときは、「電気熱量」という用語が一般に用いられる。電気や機械的作用を熱から発生させるために材料が使用されるときは（すなわち、熱機関として）、「焦電」という用語が用いられる。
【０００３】
特定の材料、とりわけ、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ）、およびジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などのセラミック材料に基づくポリマーおよびコポリマーは大きなＥＣＥを有することが示されている。これらの材料を用いて、低い温度から高い温度に熱を移動させることにより、冷蔵効果をもたらすことができる。また、異なる温度による電気変位の差に関連して電荷を抽出することにより、これらの材料を熱機関としても用いることもできる。
【０００４】
ＥＣＥを示す材料（「ＥＣ材料」）を冷却装置内で使用するために、装置の一方の側から熱を抽出し、他方の側に伝えるよう、電界をかけることで引き起こされる温度変化と、熱流の指向性を作り出す何らかの手段と、を同期させることができる。これを行うための一手段として、ＥＣキャパシタのどちらか一方の側に高い熱の伝導経路を交互に作成する温度スイッチを用いる。別の手段としては、再生を用いる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
能動再生を用いる電気熱量システムは、互いに隣接して配置され、その間の熱の移動を可能にする第１の電気熱量キャパシタおよび第２の電気熱量キャパシタを含む。このシステムでは、電界がかけられたときに、第１の電気熱量キャパシタの温度が上がり、第２の電気熱量キャパシタの温度が下がるよう、または逆に、相補関係にある第１の電界と第２の電界をそれぞれの電気熱量キャパシタにかける。これらの電気熱量キャパシタを互いに物理的に移動させることにより、これら２つの電気熱量キャパシタ間の熱の移動を容易にし、それに加えて、第１の電気熱量キャパシタに接続する冷却される対象から第２の電気熱量キャパシタに接続するヒートシンクに熱を移動させることができる。
【０００６】
能動再生を用いる電気熱量システムは、交互に並んで対を成す第１の電気熱量キャパシタと第２の電気熱量キャパシタの積層をさらに含むことができ、この積層では、同じ種類の電気熱量キャパシタをほぼ同時に移動させる。各電気熱量キャパシタは、誘電層が電気熱量効果を示す材料である単一層の平行板キャパシタ構造、このような単一層の積層を含む複数の層のキャパシタ構造、または異なるキャパシタ構造を有することができる。この電気熱量キャパシタの移動は、アクチュエータを使用することにより引き起こすことができる。断続的にあるいは連続的に、電気熱量キャパシタを移動させ、かつ、電気熱量キャパシタに電界をかけることができる。この移動は、直線運動または回転運動でよい。熱源およびヒートシンクを電気熱量キャパシタに直接、あるいは液体熱交換連結または固体熱交換連結を介して連結することができる。
【０００７】
能動再生を介して電気熱量冷却を行う方法は、第１の電気熱量キャパシタに対して、第２の電気熱量キャパシタを第１の方向に移動させるステップを含む。また、この方法は、第２の電気熱量キャパシタにかかる電界を弱く抑えると同時に、第１の電気熱量キャパシタにかかる電界を強くして、第１の電気熱量キャパシタから第２の電気熱量キャパシタに熱を移動させるステップも含む。この方法は、第１の電気熱量キャパシタに対して、第２の電気熱量キャパシタを、第１の方向と反対の方向に、移動させるステップをさらに含む。また、この方法は、第１の電気熱量キャパシタにかかる電界を弱く抑えると同時に、第２の電気熱量キャパシタにかかる電界を強くして、第２の電気熱量キャパシタから第１の電気熱量キャパシタに熱を移動させるステップも含む。
【０００８】
これに加えて、この方法は、第１の電気熱量キャパシタを熱源に連結させるステップと、第２の電気熱量キャパシタをヒートシンクに連結させるステップと、を含むことができる。第２の電気熱量キャパシタの移動、および電界の調整は、断続的に、あるいは連続的に行うことができる。
【０００９】
上記の概説は、各実施形態または全ての実装形態の説明を意図したものではない。下記の詳細な説明および請求項を添付図面と併せて参照することにより、より完全な理解が明らかとなり、得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】図１Ａは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムを示す図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムを示す図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムを示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムを示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムを示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムに関連し得る波形の一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムに関連し得る波形の一例を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、電気熱量キャパシタの複数の積層を組み込んだ、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、電気熱量キャパシタの複数の積層を組み込んだ、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムを示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、固体連結ブロックを組み込んだ、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、固体連結ブロックを組み込んだ、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムを示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムの別の構成を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステムの別の構成を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を用いて焦電エネルギを回収するシステムを示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を用いて焦電エネルギを回収するシステムを示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本明細書に開示される種々の実施形態に従った、能動再生を用いて焦電エネルギを回収するシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
これらの図面の縮尺は必ずしも一定ではない。これらの図面において、同様の参照番号は、同様の構成要素を示す。しかし、所与の図面内の構成要素を指すために参照番号を用いることは、他の図面の同じ参照番号で示されている構成要素を限定することを意図するものではないことは理解されよう。
【００１２】
次に図１Ａ〜図１Ｃを参照すると、能動再生を介して電気熱量冷却を行うシステム２００の概略図が示されている。このシステム２００は、第１のＥＣキャパシタ２０２および第２のＥＣキャパシタ２０４を供給する。この第２のＥＣキャパシタ２０４にかけられる電界と、第１のＥＣキャパシタ２０２にかけられる電界とは相補関係にあるため、第２のＥＣキャパシタ２０４の温度が上がると、第１のＥＣキャパシタ２０２の温度は下がり、逆もまた同様である。なお、図１Ｃは、種々のシステムのフェーズ中の各ＥＣキャパシタ２０２および２０４全域の温度を分かり易くするための温度スケールを提供している。また、図１Ａ〜図１Ｃには、各キャパシタ２０２および２０４内の個別のセクションが示されているが、これらのセクションは、実際は、異なる温度で最適に機能するよう調整された異なるＥＣ材料でよい。あるいは、これらのセクションは、同種のＥＣ材料全体の温度勾配を示しているセクションと同種のＥＣ材料でよい。
【００１３】
図１Ａには、システム２００の再生フェーズが示されている。再生フェーズ中は、第１のＥＣキャパシタ２０２は、比較的高温であり（強い電界がかけられている）、第２のＥＣキャパシタ２０４は、比較的低温である（弱い電界がかけられている）。第１のＥＣキャパシタ２０２から第２のＥＣキャパシタ２０４に熱が移動する。なお、第１のＥＣキャパシタ２０２および第２のＥＣキャパシタ２０４はそれぞれ、複数の電気熱量材料２１２を含む。この構成では、複数の電気熱量材料２１２は直列に、すなわち並んで方向付けされているが、電気熱量材料は層を成してもよい、あるいは、混ぜ合わされて所望の電気熱量の機能を有する所望の電気熱量キャパシタを形成してもよい。
【００１４】
図１Ｂには、システム２００の熱移動フェーズが示されている。熱移動フェーズ中は、第２のＥＣキャパシタ２０４は、第１のＥＣキャパシタ２０２の固定位置に対してシフトしている、または、移動している、すなわち、特定の用途に好適になるように、ＥＣキャパシタ２０２および２０４のどちらか一方、または両方を移動させることができる。さらに、熱移動フェーズ中は、第２のＥＣキャパシタ２０４は比較的高温であり（強い電界がかけられている）、第１のＥＣキャパシタ２０２は比較的低温である（弱い電界がかけられている）。そのため、第２のＥＣキャパシタ２０４から第１のＥＣキャパシタ２０２に熱が移動する。それに加えて、熱移動フェーズでは、第２のＥＣキャパシタ２０４の高温側が、高い温度Ｔｈでヒートシンク２０６と接触し、第１のＥＣキャパシタ２０２の低温側が、低い温度Ｔｃで冷却される対象２０８と接触する（Ｔｃ＜Ｔｈ）。図１Ａおよび図１Ｂ内の垂直方向の矢印は、熱流の方向を示している。なお、２つのキャパシタ２０２および２０４の温度は一定ではなく、各キャパシタ２０２および２０４の全体に渡って常に温度勾配が存在する、すなわち、右が高温で左が低温である。
【００１５】
同様に、図２Ａおよび図２Ｂには、第１のＥＣキャパシタ２０２および第２のＥＣキャパシタ２０４を有するシステム２００が示されている。図２Ａは、システム２００の再生フェーズを示しており、電圧源２１０により第１のＥＣキャパシタ２０２には強い電界がかけられており、第２のＥＣキャパシタ２０４には電圧源が無いことで示されている弱い電界がかけられ、第２のＥＣキャパシタ２０４を比較的に低温に保っている。側面の矢印は、ＥＣキャパシタ（複数可）２０２および２０４をずらす移動を示しており、どちらか一方または両方ずらすことができる。垂直方向の矢印は、第１のＥＣキャパシタ２０２から第２のＥＣキャパシタ２０４への熱の移動の方向を示している。
【００１６】
図２Ｂには、システム２００の熱移動フェーズが示されており、第２のＥＣキャパシタ２０４には電圧源２１０により生成された強い電界がかけられ、第１のキャパシタ２０２には電圧源が無いことで示されている弱い電界がかけられている。第２のＥＣキャパシタ２０４の高温側にはヒートシンク２０６が再度供給され、第１のＥＣキャパシタ２０２の低温側には冷却される対象２０８が再度供給されている。垂直方向の矢印は、再度熱の移動の方向を示している。図２Ａおよび図２Ｂでは、各ＥＣキャパシタが電気熱量ポリマー、電気熱量コポリマー、および／または電気熱量セラミックを含むことができる、１つ以上のＥＣ材料２１２から作成されていることをさらに強調させている。ポリマーは、一般に、弾性率が低く、セラミックはもろい性質を有し得る。したがって、金属箔またはその他の補強材で、ＥＣキャパシタを補強する必要があることがある。
【００１７】
図１および図２に示されている、システム２００が行う能動再生を介する電気熱量冷却は、（１）一方の方向に移動させるステージと、（例えば、第２のＥＣキャパシタ２０４を第１のＥＣキャパシタ２０２に対して左方向に移動させる）（２）２つの電界のうちの第１の電界を強め、もう一方の電界は弱く保つステージと、（例えば、第１のＥＣキャパシタ２０２にかけられる電界を強める）（３）他方の方向に移動させるステージと、（例えば、第２のＥＣキャパシタ２０４を第１のＥＣキャパシタ２０２に対して移動させる）（４）２つの電界のうちの第２の電界を強め、もう一方の電界は弱く保つステージと（例えば、第２のＥＣキャパシタ２０４にかけられる電界を強める）、の４つのステージで構成されている。各ステップでは、個別の移動と電界の変更が行われているが、システム２００は、これらを連続して行うこともできる。
【００１８】
図３Ａには、個別の移動および電界の変化に関連する波形が示されており、具体的には、時間に対する、位置、第１のＥＣキャパシタ２０２にかけられる電界、および第２のＥＣキャパシタ２０４にかけられる電界が示されている。図３Ｂは、連続する移動および電界の変化に関連する波形を示しており、具体的には、時間に対する、位置、第１のＥＣキャパシタ２０２にかけられる電界、および第２のＥＣキャパシタ２０４にかけられる電界が示されている。図３Ｂにはランプ波形が示されているが、システム２００が適切に同期されている限り、他の種類の連続波形、例えば正弦波、の可能性もあることに留意されたい。
【００１９】
図１および図２には、ＥＣキャパシタ層を２つ（２０２および２０４）だけ有するシステム２００の例示的な実施形態が示されているが、実際には、多くの層のＥＣキャパシタを積層することができる。図４Ａおよび図４Ｂには、複数の第１のＥＣキャパシタ、例えば、２０２（ａ）〜２０２（ｄ）が複数の第２のＥＣキャパシタ２０４（ａ）〜２０４（ｄ）と交互に並ぶ、システム２００の例示的な実施形態が示されている。もう一度繰り返すが、側面の矢印は移動の方向を示し、垂直方向の矢印は熱の移動の方向を示している。ヒートシンク２０６および冷却される対象２０８も、図４Ｂの構成に組み込まれている。特定の用途に対する好適な構成として、あらゆる数のＥＣキャパシタ層を用いることができる。
【００２０】
ＥＣキャパシタ２０２および２０４の一方または両方の移動は、モータまたはその他のアクチュエータで実現することができる。積層を形成するＥＣキャパシタの場合、交互に並ぶＥＣキャパシタ層を互いに取り付けて、ほぼ均一で、同時に起こる移動を提供することができる。ＥＣキャパシタ層間の良好な熱的接触を可能にするために、かつ移動している間の摩擦を抑えるために、各ＥＣキャパシタ層の間に潤滑剤の層を供給することができる。潤滑剤は、熱伝導性油を含むことができる、あるいは、潤滑剤は、その他の全ての好適な油または液体潤滑剤および／またはグラファイトなどの固体潤滑剤、あるいは熱伝導性材料または断熱性材料の粒子を含む油を含むことができる。ＥＣ電気容量の層に関する移動の長さ（すなわち、移動させる距離）、ＥＣ電気容量の層の厚さ、電界を生成する電圧などは、材料およびシステムの選択に依存し、したがって、特定の用途に対して適切に選択される。
【００２１】
ヒートシンク２０６および冷却される対象２０８を、特定の用途に対して好適な全てのやり方でシステム２００に接続させることができる。例えば、循環液またはその他のポンプを用いた液体冷却を通して、ヒートシンク２０６および対象２０８をシステム２００に接続させることができる。その他の例示的な実施形態では、金属ブロック２２２の形態など、固体により連結することもできる。図５Ａおよび図５Ｂを参照すると、図５Ａでは、ＥＣキャパシタ層２０２および２０４は、金属ブロック２２２に隣接して配置され、図５Ｂでは、移動することにより、ＥＣキャパシタが金属ブロック２２２と接触して熱の移動を発生させる。次に、金属ブロック２２２をヒートシンク、および冷却される対象、および／または空気熱交換器または循環液などに連結することができる。本明細書にはシステム２００の接続装置の例が記載されるが、その他の全ての好適な熱交換機構を用いてシステム２００を接続することができる。
【００２２】
上記の開示では、線形の往復運動を行うＥＣキャパシタの線形の構成に焦点を当ててきたが、ＥＣキャパシタとそれらの移動は、線形運動または往復運動である必要はないことに留意されたい。例えば、ＥＣキャパシタは、くさび形、ハーフディスクなどのディスクの一部でよく、その移動は回転運動でもよい。図６Ａを参照すると、回転運動が可能な、熱伝達材料２２４内のくさび形の構成を有するシステム２００が示されている。図６Ｂは、図６Ａの第１のＥＣキャパシタ２０２および第２のＥＣキャパシタ２０４の断面図であり、第２のＥＣキャパシタ２０４は第１のＥＣキャパシタ２０２に対して回転運動が可能である。
【００２３】
本明細書に記載されるシステム２００の種々の実施形態では、より能動的な材料体積を通した、より高い電力密度、および／または、より高い温度の上昇、ならびにより効率的な熱の移動を通した、より高い仕事率という利点が提供され得る。
【００２４】
あるいは、上記のコアシステムを、焦電熱機関として構成することができる。焦電熱機関の構成では、電気熱量材料の代わりに焦電材料が用いられる。この焦電材料は、熱エネルギの回収を最適化するよう選択される。上記の冷却構成とは対照的に、高温側で装置により熱が吸収され、低温側では拒否される。冷却構成では高い電圧を供給していたが、熱機関構成では負荷がこれにとって代わる。これらの負荷は、インピーダンスを有する受動負荷または能動負荷でよい、すなわち、キャパシタの移動と同期する電圧である。
【００２５】
図７Ａ〜図７Ｃには、能動再生を用いて焦電発電を行うシステム７００が示されている。このシステム７００は、第１の焦電（ＰＥ）キャパシタ７０２および第２のＰＥキャパシタ７０４を供給する。熱源７０６およびヒートシンク７０８も供給される。なお、図７Ｃは、種々のシステムのフェーズ中の各ＰＥキャパシタ７０２および７０４全域の温度を分かり易くするための温度スケールを提供している。また、図７Ａ〜図７Ｃには、各キャパシタ７０２および７０４内の個別のセクションが示されているが、これらのセクションは、実際は、異なる温度で最適に機能するよう調整された異なるＰＥ材料でよい、あるいは、これらのセクションは、同種のＰＥ材料全体の温度勾配を示しているセクションと同種のＰＥ材料でよいことに留意されたい。
【００２６】
図７Ａは、焦電熱機関内の熱力学サイクルの１つのフェーズを示している。ＰＥキャパシタ７０２が移動し、それにより、その高温側が熱源７０６と連通し、それと同時にＰＥキャパシタ７０２が熱を吸収するようその電圧が下がる。同時に、ＰＥキャパシタ７０２と連通するＰＥキャパシタ７０４は、その電圧が上がり、それにより、ＰＥキャパシタ７０４では、熱は拒否されＰＥキャパシタ７０２に移動する。図７Ｂに示される通り、第２のフェーズでは、ＰＥキャパシタ７０２が移動し、それにより、その低温側がヒートシンク７０８と連通する。ＰＥキャパシタ７０２の電圧が上がり、それにより、ＰＥキャパシタ７０２では熱は拒否され、ヒートシンク７０８、および電圧が下がっているＰＥキャパシタ７０４に移動する。この焦電効果により、サイクルごとシステムに供給される、電荷に電圧を乗じた正味の電気エネルギは、抽出されるエネルギより少なくなる。このように、この装置は熱機関として動作する。焦電キャパシタ、熱源、およびヒートシンクのその他の構成が可能であり、その他の焦電エネルギ回収サイクルも可能である。
【００２７】
本明細書で開示されるシステム、装置、または方法は、本明細書に記載される特徴、構造、方法、またはそれらの組み合わせのうちの１つ以上を含むことができる。例えば、装置または方法を実装して、上記の特徴、および／またはプロセスのうちの１つ以上を含むことができる。そのような装置または方法は、本明細書に記載される、特徴および／またはプロセスの全てを含む必要はないが、そのような装置または方法を実装して、有用な構造および／または機能を提供する、選択された特徴および／またはプロセスを含むことができることが意図される。
【００２８】
上記の開示された実施形態に対して種々の修正および追加が可能である。したがって、本開示の範囲は上記の特定の実施形態により制限されないものとし、下記に記載された請求項およびその等価物によりのみ規定されるものとする。
【図１Ａ】
2016005429.tif 000003
【図１Ｂ】
2016005429.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
2016005429.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
2016005429.tif 000008
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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