JP7080782B2 - 発電システム - Google Patents

Description

本発明は、発電システムに関する。

従来、自動車エンジンなどの内燃機関や、ボイラー、空調設備などの熱交換器、発電機、モータなどの電動機関、照明などの発光装置などの各種エネルギー利用装置では、例えば、排熱、光などとして、多くの熱エネルギーが放出および損失されている。

近年、省エネルギー化の観点から、放出される熱エネルギーを回収し、エネルギー源として再利用することが要求されている。

そのようなシステムとしては、例えば、温度が経時的に上下する熱源と、熱源により加熱される熱媒体が通過する流路と、流路内に配置され、熱媒体の温度変化により温度が経時的に上下されることにより電気分極する発電素子を備える発電デバイスと、流路内において、発電デバイスの上流側に配置され、発電素子の温度を予測するための温度予測手段と、流路の発電デバイスおよび温度予測手段よりも上流側に接続され、熱媒体に発電デバイスおよび温度予測手段を回避させるための回避手段と、流路の発電デバイスおよび温度予測手段よりも上流側、かつ、流路に対する回避手段の接続部よりも下流側に接続され、発電デバイスおよび温度予測手段に冷却媒体を供給するための冷却媒体供給手段と、発電デバイスに電圧を印加する電圧印加手段と、温度予測手段による温度予測に応じて、回避手段、冷却媒体供給手段および電圧印加手段の作動を制御するための制御手段とを備え、温度予測手段により予測される発電素子の温度に基づいて、電圧印加手段、回避手段および冷却媒体供給手段を制御して、温度変化および電圧印加をコントロールする発電システムが、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このような発電システムによれば、予め設定された所定温度に至るまで発電素子を加熱し、また、予め設定された所定温度に至るまで発電素子を冷却して、発電素子に温度変化を与えることができる。

特開２０１８－７３８４号公報

一方、このような発電システムでは、発電素子を所定の温度環境に曝露することで加熱および冷却するため、発電素子の内部と発電素子の表面とで、温度差（温度ムラ）を生じる場合がある。

しかし、このような発電システムでは、発電素子の内部の温度を測定できないため、発電素子は、温度ムラを有する状態で温度操作される。その結果、発電素子の内部には、目的の温度変化を与えられず、十分な発電性能を得られない場合がある。

本発明は、発電効率に優れる発電システムである。

本発明［１］は、温度が経時的に上下されることにより電気分極する発電素子を備える発電デバイスと、前記発電素子の温度を予測するための温度予測手段と、前記発電素子を加熱および冷却するための温度操作手段と、前記発電素子の分極量を測定するための分極量測定手段と、前記発電素子に電圧を印加する電圧印加手段と、前記温度操作手段および電圧印加手段の作動を制御するための制御手段とを備え、前記制御手段には、所定の第１温度と、前記第１温度よりも低い第２温度とのそれぞれにおいて、前記発電素子の内部と表面との間の温度差が抑制された静的環境下での、前記発電素子に印加される電圧と、その電圧印加時の前記発電素子の分極量との関係を示す静的ＤＥ線図が格納されており、前記制御手段は、前記温度予測手段により予測される発電素子の予測温度が第１温度および第２温度の間で上下するように、前記温度操作手段の作動を制御するとともに、前記発電素子の昇温時に前記電圧印加手段により前記発電素子に電圧を印加し、また、前記発電素子に印加される電圧と、その電圧印加時に分極量測定手段により測定される前記発電素子の分極量との関係を示す動的ＤＥ線図を作成し、前記動的ＤＥ線図が、前記静的ＤＥ線図に近接するように、前記温度操作手段の制御を調整する、発電システムを含んでいる。

本発明の発電システムでは、発電素子の内部と表面との間の温度差が抑制された静的環境下で、第１温度および第２温度のそれぞれにおいて、発電素子に印加される電圧と、その電圧印加時の発電素子の分極量との理想関係を示す静的ＤＥ線図が予め測定されている。

そして、本発明の発電システムでは、静的ＤＥ線図と、実際に測定される発電素子の動的ＤＥ線図とが比較され、動的ＤＥ線図が静的ＤＥ線図に近接するように、温度操作手段が制御される。

このような発電システムによれば、発電素子がＤＥ線図に基づいて温度操作されるため、発電素子の予測温度に基づいて温度操作される場合に比べ、優れた発電効率を得ることができる。

図１は、本発明の発電システムの一実施形態が搭載される自動車を示す概略構成図である。 図２は、図１に示す発電システムの制御を表す概略図であって、図２Ａは、発電素子の予測温度に基づいて発電システムを制御する概略図であり、図２Ｂは、発電素子のＤＥ線図に基づいて発電システムを制御する概略図である。 図３は、静的ＤＥ線図および動的ＤＥ線図の一例を示すグラフである。

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が搭載される自動車を示す概略構成図である。

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、温度が経時的に上下されることにより電気分極する発電素子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、発電素子３の温度を予測するための温度予測手段としての温度予測デバイス７と、発電素子３を加熱および冷却するための温度操作手段としての温度操作デバイス３８と、発電素子３の分極量を測定するための分極量測定手段としての分極量センサ３９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、温度予測デバイス７による温度予測に応じて、温度操作デバイス３８および電圧印加装置９の作動を制御するための制御手段としての制御装置１０とを備えている。

なお、詳しくは後述するが、発電デバイス６と、温度操作デバイス３８と、温度予測デバイス７と、分極量センサ３９、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。

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、排気管１７内に配置されており、その排気管１７を通過する排気ガス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、発電素子３としては、さらに、ＬａＮｂＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３、ＫＮｂＯ_３、ＭｇＮｂＯ_３、ＣａＮｂＯ_３、（Ｋ_１／２Ｎａ_１／２）ＮｂＯ_３、（Ｋ_１／２Ｎａ_１／２）ＮｂＯ_３／Ｎｉ、（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、Ｓｒ_２ＮａＮｂ_５Ｏ_１５、Ｓｒ_{１９／１０}Ｃａ_１／１０ＮａＮｂ_５Ｏ_１５、Ｓｒ_{１９／１０}Ｃａ_１／１０ＮａＮｂ_５Ｏ_１５／Ｎｉ、Ｂａ_２ＮａＮｂＯ_１５、Ｂａ_２Ｎｂ_２Ｏ_６、Ｂａ_２ＮａＮｂＯ_１５／Ｎｉ、Ｂａ_２Ｎｂ_２Ｏ_６／Ｎｉなどの誘電体や、例えば、Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３、Ｐｂ（Ｚｎ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３、Ｐｂ（Ｍｇ１_／３Ｔａ２_／３）Ｏ_３、Ｐｂ（Ｙｂ_１／２Ｎｂ_１／２）Ｏ_３、Ｐｂ（Ｙｂ_１／２Ｔａ_１／２）Ｏ_３、Ｐｂ（Ｉｎ_１／２Ｎｂ_１／２）Ｏ_３、Ｐｂ（Ｓｃ_１／２Ｎｂ_１／２）Ｏ_３、Ｐｂ（Ｓｃ_１／２Ｔａ_１／２）Ｏ_３、ＰｂＴｉＯ_３などのリラクサーペロブスカイト型結晶構造の誘電体などを用いることもできる。

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、詳しくは図示しないが、箱型収容ケース５内において、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。

温度予測デバイス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の近傍（具体的には、箱型収容ケース５の下流側）に配置され、図示しないフレームを介して排気管１７内において支持されている。

より具体的には、温度予測デバイス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、排気管１７内に配置されており、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としては、上記した発電素子３を構成する誘電体として例示されたものが挙げられ、好ましくは、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。

温度検知素子３５と発電素子３とが同一種類であれば、発電素子３の温度変化を、より正確に予測することができる。

すなわち、温度検知素子３５と発電素子３とは、同じ排気管１７内に配置され、同じ排気ガスに曝露される。

そのため、比較的下流側に配置される温度検知素子３５が、排気ガスに曝露され、温度が変化する場合、その上流側に配置される発電素子３も、同様の排気ガスに曝露され、温度検知素子３５と同様の温度変化が生じていると予測される。

このような温度予測では、温度検知素子３５と発電素子３とが同一種類であれば、発電素子３の温度変化をより正確に予測することができる。

なお、温度検知素子３５と発電素子３とが同一種類でなくとも、それらの相関関係を予め測定することにより、温度検知素子３５の温度状態から、発電素子３の温度状態を予測することもできる。

なお、温度検知素子３５と、発電素子３との距離は特に制限されず、上記の温度予測が可能となるように、適宜設定される。

第２電極３６は、詳しくは後述するが、温度検知素子３５から起電力を検出することにより、温度検知素子３５の温度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いる。具体的には、導線の一方側が、電極を介して温度検知素子３５に電気的に接続され、他方側が制御装置１０（後述）に電気的に接続されている。

温度操作デバイス３８は、発電素子３を加熱および冷却し、発電素子３の温度変化を制御するための装置である。

より具体的には、温度操作デバイス３８は、上記エンジン１１と、上記排気管１７と、発電デバイス６および温度予測デバイス７に対する排気ガスの供給および回避を切り替えるための切替デバイス４０と、発電デバイス６および温度予測デバイス７に冷却媒体としての空気を供給するための空気供給デバイス５０とを備えている。

切替デバイス４０は、排気ガスの通過する経路を変更し、排気ガスに発電デバイス６および温度予測デバイス７を回避させるために設けられている。

このような切替デバイス４０は、発電デバイス６および温度予測デバイス７よりも上流側において、排気管１７に接続されている。

より具体的には、切替デバイス４０は、排気管１７から分岐する回避管４２と、その回避管４２の分岐部分に介在される三方弁４１とを備えている。

回避管４２は、排気ガスと発電デバイス６および温度予測デバイス７とが接触しないように、排気ガスを排出させるために設けられており、その上流側端部が排気管１７の流れ方向途中部分に接続されている。また、下流側端部が、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。

三方弁４１は、公知の三方弁であって、排気管１７に対する回避管４２の接続部分に設けられている。これにより、三方弁４１は、エンジン１１において生じた排気ガスの流れる経路を、発電デバイス６および温度予測デバイス７と接触する方向（排気管１７の下流側）、または、発電デバイス６および温度予測デバイス７を回避する方向（すなわち、回避管４２）に、切り替え可能としている。

すなわち、三方弁４１の切替により排気管１７を開放し、回避管４２を閉塞すれば、排気ガスを発電デバイス６および温度予測デバイス７に供給して、発電デバイス６および温度予測デバイス７を加熱することができる。

また、三方弁４１の切替により排気管１７を閉塞し、回避管４２を開放すれば、排気ガスを発電デバイス６および温度予測デバイス７に供給せずに、発電デバイス６および温度予測デバイス７を放冷することができる。

このように、切替デバイス４０は、発電デバイス６を加熱する加熱装置、および、発電デバイス６を冷却する冷却装置として、用いることができる。

なお、三方弁４１は、後述する制御装置１０に電気的に接続されており、制御装置１０によって、経路の切り替えの方向およびタイミングが制御されている。

空気供給デバイス５０は、発電デバイス６および温度予測デバイス７に冷却媒体としての空気を供給し、発電デバイス６および温度予測デバイス７を冷却するために設けられている。

このような空気供給デバイス５０は、排気管１７の発電デバイス６および温度予測デバイス７よりも上流側、かつ、排気管１７に対する回避管４２の接続部よりも下流側に接続されている。

より具体的には、空気供給デバイス５０は、排気管１７から分岐する空気供給管５１と、その空気供給管５１の流れ方向途中に介在される空気供給弁５３および空気供給機５２とを備えている。

空気供給管５１は、上流側端部が大気中に開放され、下流側端部が排気管１７の発電デバイス６および温度予測デバイス７よりも上流側、かつ、排気管１７に対する回避管４２の接続部よりも下流側に接続されている。

空気供給弁５３は、空気供給管５１を開閉するための弁であって、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が用いられる。また、図示しないが、空気供給弁５３は、制御装置１０に電気的に接続されており、制御装置１０によって、その開閉が制御されている。

空気供給機５２は、空気供給弁５３が開放状態のときに空気供給管５１に空気を供給するための送気ポンプであり、空気供給弁５３よりも上流側に備えられている。

なお、図示しないが、空気供給機５２は、制御装置１０に電気的に接続されており、制御装置１０によって、その駆動および停止が制御されている。

また、空気供給デバイス５０において、空気供給管５１の下流側端部は、吸気管１６の流れ方向途中に接続されていてもよく、また、そのような場合には、エンジン１１に空気を導入するためのターボチャージャー、スーパーチャージャーなどを空気供給機５２として採用することもできる。

そして、三方弁４１が排気管１７を閉塞し、回避管４２を開放した状態（すなわち、発電素子３が放冷可能な状態）において、空気供給デバイス５０を駆動すれば、発電デバイス６に冷却媒体を供給することができ、より効率的に冷却することができる。すなわち、空気供給デバイス５０は、発電デバイス６を冷却する冷却装置として、用いることができる。

なお、以下において、三方弁４１が排気管１７を開放し、かつ、回避管４２を閉塞した状態であって、空気供給デバイス５０が停止された状態（すなわち、発電素子３に排気ガスが供給される状態）を、温度操作デバイス３８の加熱モードとする。

また、三方弁４１が排気管１７を閉塞し、かつ、回避管４２を開放した状態であって、さらに、空気供給デバイス５０が駆動された状態（すなわち、発電素子３に冷却媒体が供給される状態）を、温度操作デバイス３８の冷却モードとする。

これら加熱モードおよび冷却モードは、後述する制御装置１０の制御により、切り替えられる。

分極量センサ３９は、発電素子２の分極の度合いを測定できれば、特に制限されないが、例えば、発電素子３と電気的に直列接続されるコンデンサなどが挙げられる。

分極量センサ３９により、発電素子３の分極量（Ｃ）が、測定可能とされている。

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、温度予測デバイス７および電圧印加装置９に電気的に接続されており、上記した温度予測デバイス７による予測温度に応じて、電圧印加装置９を作動または停止させるために、設備されている。

より具体的には、制御装置１０には、温度検知素子３５に供給される排気ガスの温度と、温度検知素子３５の温度と、温度検知素子３５において生じる起電力との関係を示すマッピングデータが、格納されている。

すなわち、上記した温度検知素子３５は、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し、起電力を生じさせる。このとき、排気ガスの温度と、温度検知素子３５の温度との間には、相関がある。また、温度検知素子３５の温度と、温度検知素子３５において生じる起電力との間にも、相関がある。このような相関関係に基づいて、温度検知素子３５に供給される排気ガスの温度と、温度検知素子３５の温度と、温度検知素子３５において生じる起電力との関係が、予めマッピングされ、そのマッピングデータが、制御装置１０に格納される。

そして、制御装置１０は、上記のマッピングデータに基づいて、温度検知素子３５において生じる起電力から、温度検知素子３５の温度、および、温度検知素子３５に供給される排気ガスの温度を、算出可能としている。

さらに、制御装置１０は、排気ガスの予測温度、自動車８の車速、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）などから、排気ガスの将来的な温度変化を予測することができる。さらに、そのような排気ガスに曝露された温度検知素子３５の温度変化（すなわち、温度検知素子３５の将来的な温度変化）を予測することもできる。

その結果、制御装置１０では、温度検知素子３５の温度状態が予測可能とされる。

また、発電システム１では、温度検知素子３５の温度変化と、発電素子３の温度変化とには、相関がある。このような相関関係に基づいて、温度検知素子３５の温度変化と、発電素子３の温度変化との関係が、予めマッピングされ、そのマッピングデータが、制御装置１０に格納される。

そのため、制御装置１０では、温度検知素子３５の温度状態に基づいて、発電素子３の温度状態が、予測可能とされる。

また、制御装置１０は、電圧印加装置９に電気的に接続されており、上記した温度検知素子３５および発電素子３の予測温度に基づいて、電圧印加装置９の作動および停止を、制御可能としている。

また、制御装置１０は、温度操作デバイス３８にも接続されており、その加熱モードおよび冷却モードを切替可能とし、発電素子３の温度操作を可能としている。

より具体的には、制御装置１０は、切替デバイス４０の三方弁４１に電気的に接続されており、詳しくは後述するが、上記した温度検知素子３５および発電素子３の予測温度に基づいて、三方弁４１を切り替え、切替デバイス４０を作動および停止可能としている。

また、制御装置１０は、空気供給デバイス５０の空気供給弁５３に電気的に接続されており、詳しくは後述するが、上記した温度検知素子３５および発電素子３の予測温度に基づいて、空気供給弁５３を開閉し、空気供給デバイス５０を作動および停止可能としている。

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、発電デバイス６と、温度操作デバイス３８（エンジン１１、排気管１７、切替デバイス４０および空気供給デバイス５０を含む。）と、温度予測デバイス７と、分極量センサ３９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、図１を参照して詳述する。

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、温度予測デバイス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、この発電システム１では、上記したように、箱型収容ケース５内において、発電素子３が配置されているため、温度操作デバイス３８の制御により、発電素子３の温度を調整することができる。

具体的には、上記の発電システム１において、制御装置１０の制御によって温度操作デバイス３８が加熱モード（排気管１７開放、回避管４２閉塞、空気供給デバイス５０停止）に設定された場合、排気ガスが箱型収容ケース５に到達し、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に伝達される。

これにより、図２Ａに示されるように、発電素子３が加熱され、発電素子３の予測温度が上昇する。

一方、制御装置１０の制御によって、温度操作デバイス３８が冷却モード（排気管１７閉塞、回避管４２開放、空気供給デバイス５０駆動）に切り替えられた場合、排気ガスが箱型収容ケース５を回避し、空気（冷却媒体）が発電素子３に供給される。

これにより、図２Ａに示されるように、発電素子３が冷却され、発電素子３の予測温度が低下する。

このように温度操作デバイス３８を制御して、発電素子３を、所望の第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））と、その第１温度よりも低い第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））との間で温度変化させることができる。

第１温度は、発電素子３の高温状態における到達目標温度（Ｔｍａｘ）であって、発電素子３の種類などに応じて、適宜設定される。具体的には、例えば、１８０℃以上、好ましくは、２００℃以上であり、例えば、８００℃以下、好ましくは、７００℃以下である。

また、第２温度は、発電素子３の低温状態における到達目標温度（Ｔｍｉｎ）であって、発電素子３の種類などに応じて、適宜設定される。具体的には、例えば、１００℃以上、好ましくは、１２０℃以上であり、例えば、１８０℃未満、好ましくは、１５０℃以下である。

また、第１温度と第２温度との温度差が、例えば、４０℃以上、好ましくは、５０℃以上であり、例えば、２００℃以下、好ましくは、１００℃以下である。

このように、温度予測デバイス７により予測される発電素子３の予測温度が第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））および第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））の間で上下するように、温度操作デバイス３８の作動を制御する。

そして、上記の操作を周期的に繰り返すことにより、発電素子３を周期的に加熱および冷却し、周期的に温度変化させることができる。

その結果、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。

さらに、上記の発電システム１では、より効率的に発電するため、発電素子３の温度状態に応じて、発電素子３に電圧を印加することができる。

より具体的には、図２Ａに示されるように、温度操作デバイス３８が加熱モード（排気管１７開放、回避管４２閉塞、空気供給デバイス５０停止）に切り替えられ、発電素子３が加熱される場合、その発電素子３の昇温開始時または昇温中に、電圧印加装置９を作動させ、発電素子３に対して所定の電圧を印加する。

なお、電圧を印加する時間、および、印加する電圧の大きさは、目的および用途に応じて、適宜設定される。

また、図２Ａに示されるように、温度操作デバイス３８が冷却モード（排気管１７閉塞、回避管４２開放、空気供給デバイス５０駆動）に切り替えられ、発電素子３が冷却される場合、その発電素子３の降温中には、電圧印加装置９を停止させ、発電素子３に対する電圧の印加を停止させる。

このように、発電素子３の昇温時には、電圧印加装置９により発電素子３に電圧を印加し、また、発電素子３の降温時には、電圧の印加を停止することによって、発電効率の向上を図ることができる。

そして、発電素子３において生じた電力は、発電素子３の降温中に、昇圧器３０および交流／直流変換器３１（ＡＣ－ＤＣコンバーター）を介してバッテリー３２に回収される。

３．制御
上記したように、この発電システム１では、発電素子３が所定の第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））に至るまで加熱される。

そして、発電素子３は、第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））に至った後、発電素子３が所定の第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））に至るまで冷却される。

その後、発電素子３は、所定の第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））に至った後、再度、発電素子３が所定の第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））に至るまで加熱される。

すなわち、発電システム１において、発電素子３が所定の第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））に至ると、昇温が開始される。また、昇温中には、発電素子３に対して電圧が印加される。つまり、電圧印加の開始温度は、第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））である。

また、発電素子３が所定の第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））に至ると、降温が開始される。また、降温中には、発電素子３から電力が回収される。つまり、電力回収の開始温度は、第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））である。

一方、このような発電システム１では、発電素子３を所定の温度環境に曝露することで加熱および冷却するため、発電素子３の内部と発電素子３の表面とで、温度差（温度ムラ）を生じる場合がある。

つまり、温度予測デバイス７により予測される温度が、第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））または第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））に到達していても、実際の発電素子３の内部温度は、第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））または第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））に到達していない場合がある。

しかし、このような発電システム１では、発電素子３の内部の温度を測定できないため、発電素子３は、温度ムラを有する状態で温度操作される。その結果、発電素子３の内部に目的の温度変化を与えられず、十分な発電性能を得られない場合がある。

そこで、上記発電システム１では、以下の制御により、ＤＥ線図（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ－Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ線図）に基づいて、発電素子３の温度を制御する。

すなわち、この方法では、まず、オイルバスなどの公知の恒温槽を用いて、発電素子３を所定の第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））に長時間曝露し、内部および表面の温度を均一化する。

これにより、発電素子３の内部と表面との間の温度差を低下させる。換言すれば、発電素子３の内部と表面との間の温度差を抑制する。

なお、温度差が抑制された状態とは、発電素子３を所定の恒温環境下に０．５時間以上保持した状態であると定義される。

そして、このような静的環境下で、第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））において、発電素子３に種々の電圧を印加し、その電圧印加時の発電素子の分極量を、分極量センサ３９により測定する。

これにより、第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））において、発電素子３に印加される電圧と、その電圧印加時の発電素子３の分極量との関係をマッピングする。

また、この方法では、上記マッピング後、発電素子３を所定の第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））に長時間曝露して、内部および表面の温度を均一化する。

これにより、発電素子３の内部と表面との間の温度差を低下させる。換言すれば、発電素子３の内部と表面との間の温度差を抑制する。

なお、温度差が抑制された状態とは、発電素子３を所定の恒温環境下に０．５時間以上保持した状態であると定義される。

そして、このような静的環境下で、第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））において、発電素子３に種々の電圧を印加し、その電圧印加時の発電素子の分極量を、分極量センサ３９により測定する。

これにより、第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））において、発電素子３に印加される電圧と、その電圧印加時の発電素子３の分極量との関係をマッピングする。

このようにして、第１温度および第２温度のそれぞれにおいて、発電素子３の内部と表面との間の温度差が抑制された静的環境下での、発電素子３に印加される電圧と、その電圧印加時の発電素子３の分極量との関係を示す静的ＤＥ線図を作成する（図３太実線参照）。

得られた静的ＤＥ線図は、制御装置１０に格納される。

そして、上記した発電操作（すなわち、発電素子３の予測温度を、第１温度および第２温度の間で上下させるとともに、発電素子３の昇温時に電圧印加装置９により発電素子３に電圧を印加する操作）中、静的ＤＥ線図に応じて、温度操作デバイス３８の作動が制御される。

より具体的には、この制御では、まず、図２Ｂに示されるように、温度予測デバイス７により予測される発電素子３の予測温度が、第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））に到達するように、温度操作デバイス３８を加熱モードに制御する。

また、これとともに、発電素子３の昇温時に、電圧印加装置９により発電素子３に電圧を印加し、発電効率の向上を図る。

このとき、制御装置１０では、発電素子３に印加される電圧と、その電圧印加時に分極量センサ３９により測定される発電素子３の分極量との関係をマッピングし、動的ＤＥ線図を作成する（図３細実線参照。）。

そして、この制御では、作成される動的ＤＥ線図が、上記の静的ＤＥ線図に近接するように、温度操作デバイス３８の制御を調整する。

つまり、上記の制御では、通常、発電素子３が加熱された後、温度予測デバイス７による予測温度が第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））に到達したときに、発電素子３の冷却が開始され、また、発電素子３から電力が回収される（図２Ａ参照）。

しかし、発電素子３の内部と発電素子３の表面とで、温度差（温度ムラ）を生じる場合、温度予測デバイス７による予測温度が第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））に到達したときに発電素子３の冷却を開始し、また、発電素子３から電力を回収すると、得られる動的ＤＥ線図が、上記の静的ＤＥ線図よりも小さいヒステリシス曲線になる。すなわち、十分な発電性能が得られない。

そこで、この制御では、発電システム１の可動により作成される動的ＤＥ線図が、上記の静的ＤＥ線図に近接するように、温度予測デバイス７による予測温度が第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））に到達した後、さらに加熱する。

これにより、作成される動的ＤＥ線図が、上記の静的ＤＥ線図に近接する（図３の２点破線参照。）。

換言すれば、作成される動的ＤＥ線図が静的ＤＥ線図に近接するように、ＤＥ線図に基づいて温度操作デバイス３８の制御を調整すると、温度予測デバイス７による予測温度が、第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））よりも高い温度に至るまで、発電素子３が加熱される。

そして、温度予測デバイス７による予測温度が、第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））よりも、例えば、１～２０℃高くなるまで加熱した後、温度操作デバイス３８を冷却モードに切り替えて、発電素子３の冷却を開始し、また、発電素子３から電力を回収する。

これにより、優れた効率で、電気エネルギーを回収することができる。

また、通常の制御では、発電素子３が冷却された後、その温度予測デバイス７による予測温度が第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））に到達したときに、発電素子３の加熱が開始され、また、発電素子３に対する電圧印加が開始される（図２Ｂ参照）。

しかし、発電素子３の内部と発電素子３の表面とで、温度差（温度ムラ）を生じる場合、温度予測デバイス７による予測温度が第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））に到達したときに発電素子３の加熱を開始し、また、発電素子３に対する電圧印加を開始すると、得られる動的ＤＥ線図が、上記の静的ＤＥ線図よりも小さいヒステリシス曲線になる。すなわち、十分な発電性能が得られない。

そこで、この制御では、発電システム１の可動により作成される動的ＤＥ線図が、上記の静的ＤＥ線図に近接するように、温度予測デバイス７による予測温度が第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））に到達した後、さらに冷却する。

これにより、作成される動的ＤＥ線図が、上記の静的ＤＥ線図に近接する（図３の１点破線参照。）。

換言すれば、作成される動的ＤＥ線図が静的ＤＥ線図に近接するように、ＤＥ線図に基づいて温度操作デバイス３８の制御を調整すると、温度予測デバイス７による予測温度が、第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））よりも低い温度に至るまで、発電素子３が冷却される。

そして、温度予測デバイス７による予測温度が、第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））よりも、例えば、１～２０℃低くなるまで冷却した後、温度操作デバイス３８を加熱モードに切り替えて、発電素子３の加熱を開始し、また、発電素子３に対する電圧印加を開始する。

これにより、優れた効率で、電気エネルギーを回収することができる。

以上説明したように、上記の発電システム１では、発電素子３の内部と表面との間の温度差が抑制された静的環境下で、第１温度（高温状態（Ｔｍａｘ））および第２温度（低温状態（Ｔｍｉｎ））のそれぞれにおいて、発電素子３に印加される電圧と、その電圧印加時の発電素子の分極量との理想関係を示す静的ＤＥ線図が予め測定されている。

そして、上記の発電システム１では、静的ＤＥ線図と、実際に測定される発電素子３の動的ＤＥ線図とが比較され、動的ＤＥ線図が静的ＤＥ線図に近接するように、温度操作デバイス３８が制御される。

このような発電システム１によれば、発電素子３がＤＥ線図に基づいて温度操作されるため、発電素子３の予測温度に基づいて温度操作される場合に比べ、優れた発電効率を得ることができる。

１ 発電システム
３ 発電素子
６ 発電デバイス
７ 温度予測デバイス
９ 電圧印加装置
１０ 制御装置
１１ エンジン
１７ 排気管
２９ エネルギー回収システム
３８ 温度操作デバイス
４０ 回避デバイス
５０ 空気供給デバイス

Claims (1)

1. 温度が経時的に上下されることにより電気分極する発電素子を備える発電デバイスと、
   前記発電素子の温度を予測するための温度予測手段と、
   前記発電素子を加熱および冷却するための温度操作手段と、
   前記発電素子の分極量を測定するための分極量測定手段と、
   前記発電素子に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記温度操作手段および電圧印加手段の作動を制御するための制御手段とを備え、
   前記制御手段には、
   所定の第１温度と、前記第１温度よりも低い第２温度とのそれぞれにおいて、
   前記発電素子の内部と表面との間の温度差が抑制された静的環境下での、
   前記発電素子に印加される電圧と、その電圧印加時の前記発電素子の分極量との関係を示す静的ＤＥ線図が格納されており、
   前記制御手段は、
   前記温度予測手段により予測される発電素子の予測温度が第１温度および第２温度の間で上下するように、前記温度操作手段の作動を制御するとともに、前記発電素子の昇温時に前記電圧印加手段により前記発電素子に電圧を印加し、
   また、前記発電素子に印加される電圧と、その電圧印加時に分極量測定手段により測定される前記発電素子の分極量との関係を示す動的ＤＥ線図を作成し、
   前記動的ＤＥ線図が、前記静的ＤＥ線図に近接するように、前記温度操作手段の制御を調整する
   ことを特徴とする、発電システム。

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