POWER GENERATION SYSTEM

　１．自動車の構成
　 図１は、本発明の発電システムの一実施形態の概略構成図である。

　図１において、自動車８は、動力システム２と、エネルギー回収システム２９とを備えている。

　動力システム２は、温度が経時的に上下する熱源としてのエンジン１１、エンジン１１に空気を供給するための吸気管１６、エンジン１１により加熱される熱媒体としての排気ガスが通過する流路としての排気管１７、および、エンジン１１に燃料を供給するための燃料供給装置２０を備えている。

　エンジン１１は、動力を発生する装置であって、例えば、単気筒型または多気筒型（例えば、２気筒型、４気筒型、６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。

　以下において、４気筒型が採用されるとともに、その各気筒で４サイクル方式が採用されるエンジン１１について、説明する。

　このエンジン１１は、並列配置される複数（４つ）の気筒１２を備えている。なお、図１においては、１つの気筒１２を取り出して示し、その他の気筒１２については省略している。

　各気筒１２は、ピストン１３、燃焼室１４および点火プラグ（図示せず）などを備えており、上流側が吸気管１６に接続されるとともに、下流側が排気管１７に接続されている。

　また、各気筒１２は、吸気管１６と接続される接続部分において、吸気バルブ１８を備えるとともに、排気管１７と接続される接続部分において、排気バルブ１９を備えている。

　吸気バルブ１８は、気筒１２と吸気管１６との接続部分において、気筒１２を開閉可能に設けられている。

　排気バルブ１９は、気筒１２と排気管１７との接続部分において、気筒１２を開閉可能に設けられている。

  これら吸気バルブ１８および排気バルブ１９は、図示しないが、スプリングなどの弾性力によって閉方向に付勢されている。これら吸気バルブ１８および排気バルブ１９は、例えば、カムシャフトの回転などによって、気筒１２を開閉可能としている。

　吸気管１６は、エンジン１１に空気を供給するために設けられ、その下流側端部がエンジン１１の気筒１２に接続されるとともに、上流側端部が外気に開放されている。

　また、吸気管１６は、スロットルバルブ２７を備えている。スロットルバルブ２７は、例えば、アクセルペダルの踏み込みなどの運転操作に伴い、その開閉および開度が調節可能とされており、その開閉によって、エンジン１１に空気を取り込み可能としている。

　排気管１７は、エンジン１１から排気ガスを排出させるために設けられ、その上流側端部がエンジン１１の気筒１２に接続されている。

　また、図示しないが、複数（４つ）の気筒１２に接続される複数（４つ）の排気管１７は、所定の箇所で１つに集合され、その集合された排気管１７の下流側には、触媒搭載部２４および箱型収容ケース５が介在されている。

　触媒搭載部２４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、エンジン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、排気管１７における排気ガスの流れ方向途中部分に接続されている。

　箱型収容ケース５は、排気管１７の触媒搭載部２４よりも下流側の流れ方向途中において、排気管１７に連通するように介装される略直方体状の収容ケースであって、その内部空間において排気ガスが通過する。

　そして、箱型収容ケース５の下流側において、排気管１７の下流側端部は、外気に開放されている。これにより、エンジン１１から排出される排気ガスを、外気に放出可能としている。

　燃料供給装置２０は、燃料タンク２１および燃料供給管２２を備えている。

　燃料タンク２１は、エンジン１１に供給される燃料（例えば、ガソリンなど）が貯留されるタンクであって、耐熱耐圧容器などから形成されている。

　燃料供給管２２は、燃料タンク２１からエンジン１１に燃料を供給するために設けられており、その上流側端部が燃料タンク２１に接続されるとともに、下流側端部が、燃料噴射弁２３に接続されている。

　燃料噴射弁２３は、エンジン１１に対する燃料タンク２１からの燃料の供給量を調節するとともに、その燃料をエンジン１１に対して噴射するための弁であって、燃料供給管２２の下流側端部に設けられ、吸気管１６の吸気バルブ１８よりも上流側に接続されている。

　燃料噴射弁２３としては、特に制限されず、公知の噴射弁を用いることができる。

　このような燃料噴射弁２３は、エンジン１１のエンジン制御ユニット２８に電気的に接続されており、エンジン制御ユニット２８によって、その開閉が制御されている。

　エンジン制御ユニット２８は、エンジン１１の運転状態（例えば、図示しない回転計により検知されるエンジン１１の回転数、例えば、図示しない圧力センサにより検知されるスロットルバルブ２７の下流側の吸気管１６内の圧力など）に基づいて燃料供給量を制御するユニットであって、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。

　そして、このエンジン制御ユニット２８に燃料噴射弁２３が電気的に接続されることにより、エンジン制御ユニット２８からの制御信号が、燃料噴射弁２３に入力可能とされている。これにより、エンジン制御ユニット２８が、エンジン１１の運転状態に応じて、燃料噴射弁２３の開閉および開度、すなわち、燃料噴射弁２３による燃料の噴射量（エンジン１１に対する燃料の供給量）を制御可能としている。

　エネルギー回収システム２９は、排気ガスの温度変化により温度が経時的に上下される発電素子３、および、発電素子３から電力を取り出すための第１電極４を備える発電デバイス６と、排気管１７内を通過する排気ガスの温度を検知する温度検知手段としての温度検知デバイス７と、発電デバイス６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、温度検知デバイス７によって、排気ガスの昇温が検知されたときに、電圧印加装置９を作動させ、排気ガスの降温が検知されたときに、電圧印加装置９を停止させるための制御手段としての制御装置１０とを備えている。

　発電デバイス６は、箱型収容ケース５内に配置されている。

　発電素子３は、エンジン１１から排出され、温度が経時的に上下する排気ガスが供給されることにより、温度が経時的に上下され、電気分極する素子である。

　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。

　このような発電素子３として、具体的には、例えば、ピエゾ効果により電気分極する素子、焦電効果により電気分極する素子などが挙げられる。

　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。

　このようなピエゾ効果により電気分極する発電素子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。

　発電素子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、その周囲が固定部材により固定され、排気ガスに接触（曝露）されるように、箱型収容ケース５内に配置される。

　固定部材としては、特に制限されず、例えば、後述する第１電極４を用いることができる。

　そして、このような場合には、ピエゾ素子は、排気ガスの経時的な温度変化により、加熱または冷却され、これにより、膨張または収縮する。

　このとき、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１電極４を介して、ピエゾ素子から電力が取り出される。

　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。

　そのため、後述するように排気ガスが経時的に温度変化し、高温状態と低温状態とが経時的に繰り返される場合などには、ピエゾ素子が経時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、経時的に繰り返される。

　その結果、後述する第１電極４により、電力が、経時的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として取り出される。

　焦電効果は、例えば、誘電体（絶縁体）などを加熱および冷却する時に、その温度変化に応じて誘電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。

　第１効果は、誘電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、誘電体の表面に、電荷を生じる効果とされている。

　また、第２効果は、誘電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。

　このような焦電効果により電気分極する素子としては、特に制限されず、公知の焦電素子を用いることができる。

　発電素子３として焦電素子が用いられる場合には、焦電素子は、排気ガスに接触（曝露）されるように、箱型収容ケース５内に配置される。

　このような場合において、焦電素子は、排気ガスの経時的な温度変化により、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１電極４を介して、焦電素子から電力が取り出される。

　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。

　そのため、後述するように排気ガスが経時的に温度変化し、高温状態と低温状態とが経時的に繰り返される場合などには、焦電素子が経時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、経時的に繰り返される。

　その結果、後述する第１電極４により、電力が、経時的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として取り出される。

　このような発電素子３は、キュリー点を有する誘電体であって、具体的には、上記したように、公知の素子（例えば、公知の焦電素子（例えば、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、（ＣａＢｉ）ＴｉＯ_３、ＢａＮｄ_２Ｔｉ_５Ｏ_１４、ＢａＳｍ_２Ｔｉ_４Ｏ_１２、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）など）、公知のピエゾ素子（例えば、水晶（ＳｉＯ_２）など）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム－ナトリウム）（ＫＮａＣ_４Ｈ_４Ｏ_６）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、ランガサイト（Ｌａ_３Ｇａ_５ＳｉＯ_１４）、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）、Ｋ_０．５Ｎａ_０．５ＮｂＯ_３（ＫＮＮ）などを用いることができる。

　これら発電素子３は、単独使用または２種類以上併用することができる。

　発電素子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。

　また、発電素子３（誘電体（絶縁体））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。

　このような発電システム１では、発電素子３（誘電体（絶縁体））の比誘電率が高いほど、エネルギー変換効率が高く、高電圧で電力を取り出すことができるが、発電素子３の比誘電率が上記下限未満であれば、エネルギー変換効率が低く、得られる電力の電圧が低くなる場合がある。

　なお、発電素子３（誘電体（絶縁体））は、排気ガス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。

　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。

　このような発電素子３は、箱型収容ケース５内において、例えば、図２に示すように、互いに間隔を隔てて複数整列配置され、後述する第１電極４（および必要により設けられる固定部材）（図示せず）により、固定されている。

　また、複数の発電素子３は、それぞれ、箱型収容ケース５内において、長手方向が排気ガスの流れ方向に沿うように配置されており、各発電素子３は、直接または第１電極４（後述）を介して、排気ガスに接触（曝露）可能とされている。

　なお、図１においては、１つの発電素子３（発電デバイス６）を取り出して示し、その他の発電素子３（発電デバイス６）については省略している。

　第１電極４は、発電素子３から電力を取り出すために設けられる。

　このような第１電極４は、具体的には、特に制限されないが、例えば、上記の発電素子３を挟んで対向配置される２つの電極（例えば、銅電極、銀電極など）、例えば、それら電極に接続される導線などを備えており、発電素子３に電気的に接続されている。

　温度検知デバイス７は、排気管１７内において、発電デバイス６の設置される箱型収容ケース５の上流側に配置され、図示しないフレームを介して排気管１７内の中央付近において支持されている。

　具体的には、温度検知デバイス７は、発電素子３（発電デバイス６）との距離は特に制限されないが、例えば、エンジン１１からの排気ガスが５０Ｈｚの周期で温度変化するものであって、その流速が１０ｍ／ｓである場合には、排気管１７内において、箱型収容ケース５内の発電素子３（発電デバイス６）の上流側に、発電素子３の上流側端部に対して、２０ｃｍ以内の間隔を隔てて配置することが好適である。

　温度検知デバイス７は、温度検知素子３５と第２電極３６とを備えている。

　温度検知素子３５は、エンジン１１から排出され、温度が経時的に上下する排気ガスが供給されることにより、温度が経時的に上下され、それによって電気分極する素子である。つまり、温度検知素子３５は、上記した素子（例えば、ピエゾ素子、焦電素子など）であり、具体的には、キュリー点を有する誘電体である。

　温度検知素子３５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、その周囲が固定部材により固定され、排気ガスに接触（曝露）されるように、排気管１７内に配置される。

　固定部材としては、特に制限されず、例えば、後述する第２電極３６を用いることができる。

　そして、このような場合には、ピエゾ素子は、排気ガスの経時的な温度変化により、加熱または冷却され、これにより、膨張または収縮する。

　このとき、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電極３６を介して、ピエゾ素子から起電力が検出される。

　また、温度検知素子３５として焦電素子が用いられる場合には、焦電素子は、排気ガスに接触（曝露）されるように、排気管１７内に配置される。

　このような場合において、焦電素子は、排気ガスの経時的な温度変化により、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電極３６を介して、焦電素子から起電力が検出される。

　温度検知素子３５から、第２電極３６により検出される起電力は、上記発電素子３から第１電極４により取り出される電力と同様に、経時的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として検出される。

　これら温度検知素子３５は、単独使用または２種類以上併用することができる。

　温度検知素子３５を構成する誘電体としては、発電素子３を構成する誘電体として例示されたものが挙げられ、温度検知素子３５を構成する誘電体と、発電素子３を構成する誘電体とは同一種類である。また、温度検知素子３５のキュリー点は、例えば、－７７℃以上、好ましくは、－１０℃以上であり、また、例えば、１３００℃以下、好ましくは、９００℃以下である。

　具体的には、発電素子３を構成する誘電体と同一種類の温度検知素子３５を構成する誘電体のキュリー点は、発電素子３を構成する誘電体のキュリー点より、５０℃低い温度以上、好ましくは、１０℃低い温度以上であることが好適である。以後、このような誘電体を、発電素子を構成する誘電体と同一仕様の誘電体であると定義する。

　また、発電効率の観点から、好ましくは、温度検知素子３５のキュリー点と、発電素子３のキュリー点とが同一であり、より好ましくは、温度検知素子３５と発電素子３とが同一の素子である。

　また、発電素子３（誘電体（絶縁体））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。

　第２電極３６は、温度検知素子３５から起電力を検出し、温度検知素子３５の電気分極を検知するために設けられる。

　このような第２電極３６は、具体的には、温度検知素子３５から起電力を検出し、温度検知素子３５の電気分極を検知できれば、特に制限されないが、例えば、上記の温度検知素子３５を挟んで対向配置される２つの電極（例えば、銅電極、銀電極など）、例えば、それら電極に接続される導線などを備えており、温度検知素子３５に電気的に接続されている。

　電圧印加装置９は、発電素子３（発電デバイス６）に電圧を印加するため、発電素子３（発電デバイス６）に直接または近接して設けられる。具体的には、電圧印加装置９は、例えば、上記した第１電極４とは別途、上記の発電素子３および第１電極４を挟んで対向配置される２つの電圧印加電極３７（例えば、銅電極、銀電極など）、電圧印加電源Ｖ、およびそれらに接続される導線などを備えており、電圧印加電極３７間に発電素子３および第１電極４を介在させるように、配置されている。

　制御装置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。

　この制御装置１０は、温度検知デバイス７および電圧印加装置９に電気的に接続されており、詳しくは後述するが、上記した温度検知デバイス７によって排気ガスの昇温または降温が検知されたときに、電圧印加装置９を作動または停止させる。

　また、エネルギー回収システム２９は、さらに、昇圧器３０、交流／直流変換器３１（ＡＣ－ＤＣコンバーター）およびバッテリー３２を備えている。

　昇圧器３０、交流／直流変換器３１およびバッテリー３２は、第１電極４に電気的に接続されている。

　そして、動力システム２およびエネルギー回収システム２９のうち、エンジン１１と、排気管１７と、発電素子３および第１電極４を備える発電デバイス６と、排気管１７と、温度検知素子３５および第２電極３６を備える温度検知デバイス７と、電圧印加装置９と、制御装置１０とから、発電システム１が構成されている。
　２．発電方法
　以下において、上記した発電システム１を用いた発電方法について、詳述する。

　この発電システム１では、エンジン１１の駆動により、気筒１２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る。

　より具体的には、このエンジン１１では、まず、スロットルバルブ２７が開かれ、吸気管１６から空気が供給されるとともに、燃料供給管２２から所定量の燃料が燃料噴射弁２３によって供給（噴射）され、それらが混合される。そして、空気と燃料との混合気が、吸気バルブ１８が開かれることにより、気筒１２の燃焼室１４に供給される（吸気工程）。

　次いで、吸気バルブ１８が閉じられ、ピストン１３が上昇することにより、燃焼室１４の混合気が圧縮され、高温化される（圧縮工程）。

　次いで、図示しない点火プラグにより混合気が点火され、爆発的に燃焼されるとともに、ピストン１３が爆発により押し下げられる（爆発工程）。

　その後、排気バルブ１９が開かれ、燃焼により生じたガス（排気ガス）が、気筒１２から排出される（排気工程）。

　このように、エンジン１１では、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、排気管１７に排気される。

　そして、各気筒１２において生じた排気ガスは、各気筒１２に接続される排気管１７内を通過しながら、所定の箇所で１つに集合された後、触媒搭載部２４を通過するとともに触媒により浄化され、温度検知デバイス７に接触した後、箱型収容ケース５を介して外気に開放される。

　そして、このようなエンジン１１、および、そのエンジン１１から排出される排気ガスの温度は、例えば、自動車８の運転状態（エンジン１１の駆動状態）などに応じて、経時的に上下する。

　具体的には、自動車８では、エンジン１１の駆動および停止が経時的に繰り返され、これにより、自動車８の走行および停止が制御される。

　このような場合、エンジン１１の駆動時には、エンジン１１の温度は高温状態とされ、また、エンジン１１の停止時には、エンジン１１の温度は低温状態とされる。

　また、エンジン１１の温度は、例えば、自動車８の走行時における負荷（車両重量、路面の傾斜度合など）や、車速、アクセル開度、エンジン１１の回転数、吸気系における吸気圧および吸入空気量、燃料流量、さらには、空燃比（吸入空気量／燃料流量）などによっても変化し、経時的に上下する。

　このとき、エンジン１１の熱が排気ガスを介して伝達されるため、排気ガスの温度（排気管１７および箱型収容ケース５の内部温度）は、エンジン１１の状態に応じて、経時的に上下する。

　このような発電システム１において、エンジン１１および排気ガスの温度は、高温状態における温度が、例えば、２００～１２００℃、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、１００～８００℃、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。

　そして、この発電システム１では、上記したように、排気管１７内において、箱型収容ケース５と、箱型収容ケース５の上流側に、温度検知素子３５および第２電極３６を備える温度検知デバイス７とが配置され、第２電極３６が、制御装置１０と電気的に接続されている。

　箱型収容ケース５には、発電素子３および第１電極４を備える発電デバイス６と電圧印加電極３７とが複数整列配置され、電圧印加電極３７（電圧印加装置９）が、制御装置１０と電気的に接続されている。

　そのため、エンジン１１から排出される排気ガスが、まず、温度検知素子３５に接触する。

　これにより、まず、エンジン１１の熱エネルギーが、排気ガスを介して、温度検知素子３５に伝達され、温度検知素子３５が加熱および／または冷却される。すなわち、温度検知素子３５が、エンジン１１、および、そのエンジン１１の熱を伝達する排気ガス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。

　そのため、温度検知素子３５を、経時的に高温状態または低温状態にすることができ、温度検知素子３５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、第２電極３６を介して、温度検知素子３５から起電力を経時的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として、検出することができる。

　その後、温度検知素子３５から検出された起電力は、電気信号として、制御装置１０に伝達され、温度検知素子３５が昇温状態であるか、降温状態であるかが検知される。すなわち、温度検知素子３５の状態を検知することにより、排気ガスおよび発電素子３が昇温状態であるか、降温状態であるか判断される。より具体的には、例えば、温度検知素子３５から検出された起電力が、予め設定された所定の値（例えば、＋１ｍＶ／ｓ）以上の変動があった場合に、温度検知素子３５は昇温状態であると検知され、排気ガスおよび発電素子３も昇温状態であると判断される。また、温度検知素子３５から検出された起電力が、予め設定された所定の値（例えば、－１ｍＶ／ｓ）以上の変動があった場合に、温度検知素子３５は降温状態であると検知され、排気ガスおよび発電素子３も降温状態であると判断される。

　そして、この発電システム１では、温度検知素子３５が昇温状態であると検知されたときには、制御装置１０によって電圧印加装置９を作動させ、発電素子３（発電デバイス６）に所定の電圧（例えば、５０～１０００Ｖ）を印加する。

　電圧を印加する時間は、温度検知素子３５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。

　そして、温度検知素子３５が降温状態であると検知されたときには、制御装置１０によって電圧印加装置９を停止させ、発電素子３（発電デバイス６）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、温度検知素子３５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。

　また、電圧印加装置９を作動させてから上記電圧が印加される（すなわち、電場の強さが上記の所定値に達する）までの所要時間、および、電圧印加装置９を停止させてから、電場の強さが０ｋＶ／ｍｍに達するまでの所要時間は、実質的に０秒とみなすことができる。

　すなわち、この発電システム１では、上記所定値に満たない電圧が印加されている時間は、実質的に０秒であって、上記所定値の電圧が印加されている状態（ＯＮ）と、電圧が印加されていない状態（ＯＦＦ）とが、制御装置１０によって切り替えられている。

　このように、上記の発電システム１では、温度検知素子３５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、発電素子３（発電デバイス６）に電圧が印加される。一方、温度検知素子３５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。

　次いで、温度検知素子３５に接触した排気ガスは、発電素子３と接触する。

　これにより、エンジン１１の熱エネルギーが、排気ガスを介して、発電素子３に伝達され、発電素子３が加熱および／または冷却される。すなわち、発電素子３が、エンジン１１、および、そのエンジン１１の熱を伝達する排気ガス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。

　そして、これにより、発電素子３を、経時的に高温状態または低温状態にすることができ、発電素子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。

　そのため、この発電システム１では、第１電極４を介して、各発電素子３から電力を経時的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）として、取り出すことができる。

　そして、このような発電システム１では、上記したように、電圧印加装置９から電圧が印加されるため、発電素子３の発電量が増加し、より効率的に発電することができる。

　その後、この方法では、例えば、図１において点線で示すように、上記により得られた電力を、必要により第１電極４に接続される昇圧器３０で昇圧し、交流／直流変換器３１において直流電圧に変換した後、バッテリー３２に蓄電する。バッテリー３２に蓄電された電力は、自動車８や、自動車８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。

　このような発電システム１によれば、発電素子３を構成する誘電体と同一仕様の誘電体から構成される温度検知素子３５を用いているため、発電素子３と温度検知素子３５との温度変化に対する応答性を同一または近づけることができる。

　そのため、発電素子３の温度変化に対して、応答性よく発電素子３に電圧を印加することができる。

　したがって、発電素子３から効率的にエネルギーを取り出すことができ、発電効率の向上を図ることができる。

　具体的には、熱電対を用いた温度センサにより発電素子３の温度を検知する場合や、エンジン１１などの駆動状況などから発電素子３の温度を予測する温度予測システムの技術を用いる場合よりも、この発電システム１を用いれば、温度検知素子３５に、発電素子３と同一種類の素子（キュリー点を有する誘電体）を用いているため、より一層温度変化に対する応答性が向上し、発電素子３の温度変化に対する応答性と同一または近づけることができる。

　なお、このような発電システム１において、発電素子３および温度検知素子３５は、その加熱および／または冷却の方法によっては、昇温および降温されることなく、定温状態（温度変化が実質的になく、温度検知素子３５から検出された起電力が所定値（例えば、１ｍＶ／ｓ）未満）で一時的に維持される場合がある。そのような場合、電圧は、温度検知素子３５の昇温中およびその昇温後の定温状態中に印加され、降温中およびその降温後の定温状態中に、電圧の印加が停止される。なお、熱源として自動車８の動力システム２が採用される場合などには、発電素子３および温度検知素子３５は、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。

　また、上記した説明では、熱源として動力システム２を用いて説明したが、熱源は上記に限定されず、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を用いることができる。なお、このような場合、熱媒体は、例えば、光、空気など、種々選択される。

　好ましくは、熱源が内燃機関、動力システム２であり、熱媒体が排気ガスである。より好ましくは、熱源が動力システム２である。

　また、上記の説明では、温度検知デバイス７は、箱型収容ケース５内の発電デバイス６の上流側端部に対して、例えば、２０ｃｍ以内の間隔を隔てて配置しているが、温度検知素子３５を昇温状態にした排気ガスが発電素子３を通過するタイミングに合わせるために、制御装置１０により、電圧印加装置９が電圧を印加するタイミングを早めたり、遅らせたりすることもできる。

　また、上記した説明では、制御装置１０およびエンジン制御ユニット２８を、それぞれ別々の装置として説明したが、それらを１つの制御部（ＥＣＵなど）として形成することもできる。

　また、上記した説明では、第１電極４および電圧印加電極３７を、それぞれ別々の電極として説明したが、それらを１つの電極として形成することもできる。

　図３は、本発明の発電システムの別の一実施形態を示す概略構成図である。

　図３において、発電システム５１は、温度が経時的に上下する熱源５２と、熱源５２の温度変化により温度が経時的に上下され、電気分極する第１デバイス５３と、第１デバイス５３から電力を取り出すための第２デバイス５４と、第１デバイス５３に電圧を印加する電圧印加手段としての電圧印加装置５９と、その電圧印加装置５９を作動および停止させるための制御ユニット６０とを備えている。

　熱源５２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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　また、熱源５２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。

　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。

　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。

　切り替え可能な複数の熱源を備える熱源５２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。

　これら熱源５２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。

　また、熱源５２として、好ましくは、内燃機関が挙げられる。

　第１デバイス５３は、熱源５２の温度変化に応じて電気分極するデバイスである。

　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。

　このような第１デバイス５３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。

　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。

　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５３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。

　第１デバイス５３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、その周囲が固定部材により固定され、熱源５２に接触するか、または、熱源５２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。

　固定部材としては、特に制限されず、例えば、後述する第２デバイス５４（例えば、電極など）を用いることもできる。

　そして、このような場合には、ピエゾ素子は、熱源５２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。

　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５４を介して、ピエゾ素子から電力が取り出される。

　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。

　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。

　その結果、後述する第２デバイス５４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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　第１デバイス５３として焦電素子が用いられる場合には、焦電素子は、熱源５２に接触するか、または、熱源５２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。

　このような場合において、焦電素子は、熱源５２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５４を介して、焦電素子から電力が取り出される。

　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。

　そのため、上記したように熱源５２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。

　その結果、後述する第２デバイス５４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。

　これら第１デバイス５３は、単独使用または２種類以上併用することができる。

　このような第１デバイス５３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、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、（ＣａＢｉ）ＴｉＯ_３、ＢａＮｄ_２Ｔｉ_５Ｏ_１４、ＢａＳｍ_２Ｔｉ_４Ｏ_１２、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）など）、公知のピエゾ素子（例えば、水晶（ＳｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム－ナトリウム）（ＫＮａＣ_４Ｈ_４Ｏ_６）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、ランガサイト（Ｌａ_３Ｇａ_５ＳｉＯ_１４）、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）、Ｃａ_３（ＶＯ_４）_２、Ｃａ_３（ＶＯ_４）_２／Ｎｉ、ＬｉＮｂＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３／Ｎｉ、ＬｉＴａＯ_３、ＬｉＴａＯ_３／Ｎｉ、Ｌｉ（Ｎｂ_０．４Ｔａ_０．６）Ｏ_３、Ｌｉ（Ｎｂ_０．４Ｔａ_０．６）Ｏ_３／Ｎｉ、Ｃａ_３｛（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ_４｝_２、Ｃａ_３｛（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ_４｝_２／Ｎｉなどを用いることができる。

　また、第１デバイス５３としては、さらに、ＬａＮｂＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＮｂＯ_３、ＭｇＮｂＯ_３、ＣａＮｂＯ_３、（Ｋ_１／２Ｎａ_１／２）ＮｂＯ_３、（Ｂｉ_１／２Ｋ_１／４Ｎａ_１／４）ＮｂＯ_３、（Ｓｒ_{１／１００}（Ｋ_１／２Ｎａ_１／２）_{９９／１００}）ＮｂＯ_３、（Ｂａ_{１／１００}（Ｋ_１／２Ｎａ_１／２）_{９９／１００}）ＮｂＯ_３、（Ｌｉ_１／１０（Ｋ_１／２Ｎａ_１／２）_９／１０）ＮｂＯ_３などの誘電体を用いることもできる。

　第１デバイス５３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。

　また、第１デバイス５３（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。

　このような発電システム５１では、第１デバイス５３（絶縁体（誘電体））の比誘電率が高いほど、エネルギー変換効率が高く、高電圧で電力を取り出すことができるが、第１デバイス５３の比誘電率が上記下限未満であれば、エネルギー変換効率が低く、得られる電力の電圧が低くなる場合がある。

　なお、第１デバイス５３（絶縁体（誘電体））は、熱源５２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。

　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。

　図３において、第２デバイス５４は、第１デバイス５３から電力を取り出すために設けられる。

　このような第２デバイス５４は、より具体的には、特に制限されないが、例えば、上記の第１デバイス５３を挟んで対向配置される２つの電極（例えば、銅電極、銀電極など）、例えば、それら電極に接続される導線などを備えており、第１デバイス５３に電気的に接続されている。

　電圧印加装置５９は、第１デバイス５３に電圧を印加するため、第１デバイス５３に直接または近接して設けられる。具体的には、電圧印加装置５９は、例えば、上記した第２デバイス５４とは別途、上記の第１デバイス５３を挟んで対向配置される２つの電極（例えば、銅電極、銀電極など）、電圧印加電源Ｖ、およびそれらに接続される導線などを備えており、電極間に第１デバイス５３および第２デバイス５４を介在させるように、配置されている。

　制御ユニット６０は、発電システム５１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、メモリ７３と、中央処理装置（ＣＰＵ）７１とを備えるマイクロコンピュータで構成されている。

　メモリ７３は、ＲＯＭおよびＲＡＭを備えており、ＲＯＭに各種プログラムや固定データが格納されるとともに、ＲＡＭに一時的な入力データが格納される。

　そして、メモリ７３のＲＯＭには、第１デバイス５３の温度を予測する予測手段としての温度予測プログラムＰが格納されている。

　温度予測プログラムＰは、熱源５２の稼働状態や、第１デバイス５３の温度の推移（履歴）などから、第１デバイス５３の温度、および、温度変化の周期を予測するプログラムであり、予め測定されたデータに基づいて作成されている。

　また、中央処理装置（ＣＰＵ）７１は、図示しないが、例えば、熱源５２の出力計や、第１デバイス５３の温度を測定する温度計（熱電対など）など、種々の検知装置に電気的に接続されており、各種データが入力可能とされている。これにより、メモリ７３のＲＡＭには、上記した熱源５２の稼働状態や、第１デバイス５３の温度の推移（履歴）などの、温度予測プログラムＰを処理するための一時的な数値が入力および格納される。

　中央処理装置（ＣＰＵ）７１は、メモリ７３の温度予測プログラムＰに基づいて温度を予測演算し、その予測温度に基づいて電圧印加装置５９を作動および停止させるための制御手段であって、破線で示すように、メモリ７３に電気的に接続されるとともに、電圧印加装置５９に電気的に接続されている。

　このような中央処理装置（ＣＰＵ）７１では、詳しくは後述するが、温度予測プログラムＰに従い、上記した検知装置（熱源５２の出力計、第１デバイス５３の温度計など）により検知される情報に基づいて、第１デバイス５３の温度を予測可能としている。

　また、中央処理装置（ＣＰＵ）７１は、温度予測プログラムＰにより予測される第１デバイス５３の温度状態に基づいて、電圧印加装置５９を作動および停止可能としている。

　また、図３に示す発電システム５１では、その第２デバイス５４が、昇圧器５５、交流／直流変換器（ＡＣ－ＤＣコンバーター）５６およびバッテリー５７に、順次、電気的に接続されている。

　このような発電システム５１により発電するには、例えば、まず、熱源５２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５２により、第１デバイス５３を、加熱および／または冷却する。

　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５３を、周期的に電気分極させる。その後、第２デバイス５４を介することにより、電力を、第１デバイス５３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。

　このような発電システム５１において、熱源５２の温度は、高温状態における温度が、例えば、２００～１２００℃、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、１００～８００℃、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。

　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。

　また、このような発電システム５１では、より効率的に発電するため、第１デバイス５３の温度状態に応じて、第１デバイス５３に電圧を印加する。

　すなわち、この発電システム５１では、上記した熱源５２による加熱および／または冷却とともに、上記した温度予測プログラムＰにより、第１デバイス５３の温度を予測し、その温度予測プログラムＰにより予測される第１デバイス５３の温度に基づいて、中央処理装置（ＣＰＵ）７１の制御により、電圧印加装置５９を作動および停止させる。

　図４は、図３の制御ユニット６０において実行される制御処理を示すフロー図である。図４に示す制御処理（温度予測プログラムＰ）は、メモリ７３のＲＯＭに記憶されており、その制御処理が中央処理装置（ＣＰＵ）７１により実行される。

　この制御処理は、熱源５２の稼働開始をトリガーとしてスタートされる。

　処理がスタートされると、例えば、熱源５２の稼働状態や、第１デバイス５３の温度の推移（履歴）などの各種情報が、図示しない検知装置により連続的に検知され、電気信号としてメモリ７３に入力される（Ｓ１）。

　次いで、この処理では、上記により検知および入力された熱源５２の稼働状態や、それ以前の第１デバイス５３の温度の推移（履歴）などから、以後の第１デバイス５３の温度変化が、温度予測プログラムＰに従って予測される。これにより、第１デバイス５３の温度変化の周期（１サイクルの加熱および冷却に所要する時間）が予測される（Ｓ２）。

　なお、第１デバイス５３の温度変化および周期を予測する演算方法は、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。

　第１デバイス５３の温度変化の周期（１サイクルの加熱および冷却に所要する時間）は、例えば、０．０１秒以上、好ましくは、０．０２秒以上であり、例えば、４０秒以下、好ましくは、２０秒以下である。

　そして、この発電システム５１では、温度予測プログラムＰに従って、第１デバイス５３が昇温するか否かが予測される（Ｓ３）。なお、この発電システム５１では、例えば、第１デバイス５３の温度が、予め設定された所定の値（例えば、０．２℃／ｓなど）以上上昇するときに、昇温状態であると判断される。

　第１デバイス５３が昇温すると予測される場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、温度予測プログラムＰに従って、昇温の開始時間が予測される。

　そして、昇温の開始が予測される時間から、第１デバイス５３の温度変化の周期の－１５％以上、０％未満のタイミングで、中央処理装置（ＣＰＵ）２１によって電圧印加装置５９が作動され、第１デバイス５３に所定の電圧が印加される（Ｓ４）。

　すなわち、この方法では、第１デバイス５３の昇温の開始が予測される時間よりも、所定時間早いタイミング（温度変化１周期の時間に対して－１５％以上０％未満）で、電圧印加装置５９が作動される。

　印加電圧としては、電場の強さが、例えば、０．２ｋＶ／ｍｍ以上、好ましくは、０．４ｋＶ／ｍｍ以上であり、例えば、５ｋＶ／ｍｍ以下、好ましくは、４ｋＶ／ｍｍ以下である。

　印加電圧（電場）が上記範囲であれば、第１デバイス５３から取り出されるエネルギー量と、電圧印加装置５９により消費されるエネルギー量とのバランスをとることができ、優れた効率で発電することができる。

　一方、第１デバイス５３の昇温が予測されない場合（Ｓ３：ＮＯ）には、続いて、温度予測プログラムＰに従って、第１デバイス５３が降温するか否かが予測される（Ｓ５）。なお、この発電システム５１では、例えば、第１デバイス５３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、降温状態であると判断される。

　第１デバイス５３が降温すると予測される場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、温度予測プログラムＰに従って、降温の開始時間が予測される。

　そして、降温の開始が予測される時間から、第１デバイス５３の温度変化の周期の－１５％以上、０％未満のタイミングで、中央処理装置（ＣＰＵ）７１によって電圧印加装置９が停止され、第１デバイス５３に対する電圧の印加が停止される（Ｓ６）。

　すなわち、この方法では、第１デバイス５３の降温の開始が予測される時間よりも所定時間早いタイミング（温度変化１周期の時間に対して－１５％以上０％未満）で、電圧印加装置５９が停止される。

　なお、第１デバイス５３の降温が予測されない場合（Ｓ５：ＮＯ）、すなわち、第１デバイス５３が昇温もせず、降温もしない定温状態であると予測される場合には、第１デバイス５３の昇温または降温が予測されるまで、引き続き、第１デバイス５３の温度変化が予測される（Ｓ２）。

　なお、例えば、熱源５２として内燃機関を用いる場合、発電システム５１では、第１デバイス５３は、内燃機関により加熱および／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。

　また、電圧印加装置５９を作動させてから上記電圧が印加される（すなわち、電場の大きさが上記の所定値に達する）までの所要時間、および、電圧印加装置５９を停止させてから、電場の大きさが０ｋＶ／ｍｍに達するまでの所要時間は、実質的に０秒とみなすことができる。すなわち、このような発電システム５１では、上記所定値に満たない電圧が印加されている時間は、実質的に０秒であって、上記所定値の電圧が印加されている状態（ＯＮ）と、電圧が印加されていない状態（ＯＦＦ）とが、中央処理装置（ＣＰＵ）７１によって切り替えられている。

　そして、このような発電システム５１では、上記の処理を繰り返すことにより、第１デバイス５３から効率よく電力を取り出すことができ、発電効率の向上を図ることができる。

　つまり、上記の発電システム５１では、第１デバイス５３の温度変化の周期において、昇温の開始が予測される時間から、周期の－１５％以上０％未満のタイミングで電圧印加装置５９を作動させ、降温の開始が予測される時間から、周期の－１５％以上０％未満のタイミングで電圧印加装置５９を停止させる。

　すなわち、本発明の一実施の形態による発電システムでは、昇温の開始が予測される時間よりも所定時間早いタイミング（温度変化１周期の時間に対して－１５％以上０％未満）で、電圧印加装置５９を作動させる。また、降温の開始が予測される時間よりも所定時間早いタイミング（温度変化１周期の時間に対して－１５％以上０％未満）で、電圧印加装置５９を停止させる。

　このようなタイミングで電圧印加装置５９を作動および停止させることにより、第１デバイス５３から効率よく電力を取り出すことができ、発電効率の向上を図ることができる。

　また、発電効率の向上を図る方法としては、上記したように電圧印加装置５９を単に作動および停止させるだけでなく、例えば、その印加電圧の大きさを第１デバイス５３の温度状態に応じて変化させることも検討される。しかし、このような方法では、印加電圧を徐々に増減させるという煩雑な操作を必要とするため、手間がかかるという不具合がある。

　一方、上記の発電システム５１では、電圧印加装置５９を作動または停止させるという比較的簡易な方法によって、発電効率の向上を図ることができる。

　そして、このような発電システム５１では、取り出された電力を、第２デバイス５４に接続される昇圧器５５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５５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５５において昇圧された電力を、交流／直流変換器５６において直流電圧に変換した後、バッテリー５７に蓄電する。

　このような発電システム５１によれば、温度が経時的に上下する熱源５２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５２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。

　図５は、本発明の一実施の形態による発電システムが車載された形態を例示する概略構成図、図６は、図５に示す発電システムの要部拡大図である。

　図５において、自動車７５は、内燃機関６１、触媒搭載部６２、エキゾーストパイプ６３、マフラー６４および排出パイプ６５を備えている。

　内燃機関６１は、エンジン６６、および、エキゾーストマニホールド６７を備えている。

　エンジン６６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６７の分岐管６８（後述）の上流側端部が接続されている。

　エキゾーストマニホールド６７は、エンジン６６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６６の各気筒に接続される複数（４つ）の分岐管６８（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６８ａ、分岐管６８ｂ、分岐管６８ｃおよび分岐管６８ｄと称する。）と、それら分岐管６８の下流側において、各分岐管６８を１つに統合する集気管６９とを備えている。

　また、各分岐管６８は、その流れ方向途中において、箱型空間７０を、それぞれ１つ備えている。箱型空間７０は、分岐管６８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、複数の第１デバイス５３と、第２デバイス５４（図示せず）とを備えている（図６参照）。

　なお、図６においては、複数の第１デバイス５３を簡略化し、１つの箱型空間７０に対して、１つの第１デバイス５３を示しており、また、第２デバイス５４の記載を省略している。

　このようなエキゾーストマニホールド６７では、分岐管６８の上流側端部が、それぞれ、エンジン６６の各気筒に接続されるとともに、分岐管６８の下流側端部と集気管６９の上流側端部とが接続されている。また、集気管６９の下流側端部は、触媒搭載部６２の上流側端部に接続されている。

　触媒搭載部６２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６１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（ＮＯ_ｘ）、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６１（エキゾーストマニホールド６７）の下流側端部に接続されている。

　エキゾーストパイプ６３は、触媒搭載部６２において浄化された排気ガスをマフラー６４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６２に接続されるとともに、下流側端部がマフラー６４に接続されている。

　マフラー６４は、エンジン６６（とりわけ、爆発工程）において生じる騒音を、静音化す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６３の下流側端部に接続されている。また、マフラー６４の下流側端部は、排出パイプ６５の上流側端部に接続されている。

  排出パイプ６５は、エンジン６６から排出され、エキゾーストマニホールド６７、触媒搭載部６２、エキゾーストパイプ６３およびマフラー６４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６４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。

　そして、この自動車７５は、上記した発電システム５１を搭載している。

　発電システム５１は、上記したように、熱源５２、第１デバイス５３、第２デバイス５４、電圧印加装置５９および制御ユニット６０を備えている。

　この発電システム５１では、熱源５２として、内燃機関６１のエンジン６６が用いられており、また、拡大図および図６が参照されるように、各分岐管６８の箱型空間７０内には、第１デバイス５３が配置されている。

　第１デバイス５３は、シート状に形成されており、箱型空間７０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、図示しない第２デバイス５４（および必要により設けられる固定部材（図示せず））により、固定されている。

　これにより、第１デバイス５３の表面および裏面の両面、さらには、周側面は、図示しない第２デバイス５４を介して、箱型空間７０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。

　第２デバイス５４は、図示しないが、第１デバイス５３を挟んで対向配置される２つの電極、および、それら電極に接続される導線を備えている。

　電圧印加装置５９は、複数（１つの第１デバイス５３に対して２つ）の電極７２を備えており、各電極７２は、各第１デバイス５３の外側において互いに対向し、第１デバイス５３を間に介在させるように配置されている。また、これら各電極７２は、分岐導線などによって、並列的に接続されている。これら電極７２に電圧印加電源Ｖから電圧を印加することにより、電極７２間、すなわち、第１デバイス５３に電圧を印加することができる。

　なお、図５では、各箱型空間７０内において、１つの第１デバイス５３と、その第１デバイス５３を挟んで対向配置される一対の電極７２とを模式的に示している。

　制御ユニット６０は、箱型空間７０の外部において、破線で示すように、分岐導線などによって、電圧印加装置５９に電気的に接続されている。また、図示しないが、制御ユニット６０は、分岐導線などによって、各箱型空間７０に設けられる温度センサ（図示せず）のそれぞれに並列的に接続される。

　また、発電システム５１は、図５に示すように、昇圧器５５、交流／直流変換器５６およびバッテリー５７に、順次、電気的に接続されている。

　そして、このような自動車７５では、エンジン６６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。

　より具体的には、例えば、分岐管６８ａに接続される気筒、および、分岐管６８ｃ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６８ａおよび分岐管６８ｃの内部を排気工程において通過する。

　このとき、エンジン６６の熱が、排気ガス（熱媒体）を介して伝達され、分岐管６８ａおよび分岐管６８ｃ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。

　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６８ｂに接続される気筒、および、分岐管６８ｄ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６８ａおよび分岐管６８ｃ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６８ｂおよび分岐管６８ｄの内部を排気工程において通過する。

　このとき、エンジン６６の熱が、排気ガス（熱媒体）を介して伝達され、分岐管６８ｂおよび分岐管６８ｄ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。

　この周期的な温度変化は、分岐管６８ａおよび分岐管６８ｃ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。

　そして、この発電システム５１では、上記したように、各分岐管６８の内部（箱型空間７０内）に、シート状の第１デバイス５３が配置されている。

　そのため、エンジン６６（熱源５２）から排出される排気ガスが、分岐管６８内に導入され、箱型空間７０内に充填されると、その箱型空間７０内において、第１デバイス５３の表面および裏面の両面（さらには、周側面）が、（第２デバイス５４を介して）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。

　すなわち、第１デバイス５３の表面および裏面の両面が、エンジン６６（熱源５２）、および、そのエンジン６６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。

　そして、これにより、第１デバイス５３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５３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。

　そのため、この発電システム５１では、第２デバイス５４を介して、各第１デバイス５３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。

　また、この発電システム５１では、上記したように、第１デバイス５３の温度が、制御ユニット６０のメモリ７３に格納される温度予測プログラムＰによって予測される（図３および図４参照）。

　そして、第１デバイス５３の昇温の開始が予測される場合、その昇温開始の予測時間から、所定時間早いタイミングで、中央処理装置（ＣＰＵ）７１によって電圧印加装置５９が作動され、第１デバイス５３に所定の電圧が印加される。

　また、第１デバイス５３の降温の開始が予測される場合、その降温開始の予測時間から、所定時間早いタイミングで、中央処理装置（ＣＰＵ）７１によって電圧印加装置９が停止され、第１デバイス５３に対する電圧の印加が停止される。

　なお、熱源２として内燃機関６１のエンジン６６を用いる場合、発電システム５１では、第１デバイス５３は、内燃機関により加熱および／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。

　そして、上記の発電システム５１では、第１デバイス５３の温度変化の周期において、昇温の開始が予測される時間から、周期の－１５％以上０％未満のタイミングで電圧印加装置５９を作動させ、降温の開始が予測される時間から、周期の－１５％以上０％未満のタイミングで電圧印加装置５９を停止させる。

　すなわち、本発明の一実施の形態による発電システムでは、昇温の開始が予測される時間よりも所定時間早いタイミング（温度変化１周期の時間に対して－１５％以上０％未満）で、電圧印加装置５９を作動させる。また、降温の開始が予測される時間よりも所定時間早いタイミング（温度変化１周期の時間に対して－１５％以上０％未満）で、電圧印加装置５９を停止させる。

　このようなタイミングで電圧印加装置５９を作動および停止させることにより、第１デバイス５３から効率よく電力を取り出すことができ、発電効率の向上を図ることができる。

　その後、この方法では、例えば、図５において点線で示すように、上記により得られた電力を、第２デバイス５４に接続される昇圧器５５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、昇圧された電力を、交流／直流変換器５６において直流電圧に変換した後、バッテリー５７に蓄電する。バッテリー５７に蓄電された電力は、自動車７５や、自動車７５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。

　なお、排気ガスは、各分岐管６８を通過した後、集気管６９に供給され、集気された後、触媒搭載部６２に供給され、その触媒搭載部６２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６３に供給され、マフラー６４において静音化された後、排出パイプ６５を介して、外気に排出される。