JPH05136465A

JPH05136465A - 電圧変換装置及び電圧変換方法

Info

Publication number: JPH05136465A
Application number: JP3300580A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ueda; 政則上田; Noboru Wakatsuki; 昇若月
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1991-11-15
Publication date: 1993-06-01

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は電圧変換装置に関し、瞬時に高い電
圧を必要とする電圧変換素子に係わり変圧手段に依存す
ることなく、該変換素子の簡略化を図り、低電圧や熱を
直接，高電圧に変換すること、及び所望の高電圧を容易
に出力することを目的とする。【構成】熱変化を電圧Ｖに変換する一以上の焦電体素
子１１と、前記焦電体素子１１に熱を加える熱供給手段
１２とを具備することを含み構成し、また、前記焦電体
素子１１から出力された電荷Ｑを蓄積する蓄電手段１３
が設けられ、前記蓄電手段１３の出力制御をするスイッ
チング素子１４が設けられることを含み構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔目次〕産業上の利用分野従来の技術（図６）発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段（図１）作用実施例（１）第１の実施例の説明（図２）（２）第２の実施例の説明（図３）（３）第３の実施例の説明（図４）（４）その他の実施例の説明（図５）発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧変換装置及び電圧
変換方法に関するものであり、更に詳しく言えば、瞬時
に高い電圧を必要とする負荷を駆動する装置及びその変
換方法に関するものである。

【０００３】近年、情報通信処理の高速化の要求、及び
情報量の増加に伴い光ファイバを伝送路とする光通信シ
ステムが利用されている。また、該光ファイバが故障し
た場合に、その故障点の影響・波及を即時に回避するた
め、光路を変更する光スイッチが用いられ、それに電圧
変換装置が用いられている。

【０００４】これによれば、電圧変換装置がＤＣ／ＡＣ
変換回路，変圧器，ＡＣ／ＤＣ変換回路及び平滑回路か
ら構成されている。このため、一般の電圧変換回路に比
べて使用頻度の少ない割りに、その回路構成が複雑化し
ている。また、電圧変換装置の小型化の妨げとなってい
る。

【０００５】なお、自動車のイグニッションシステムに
おいても、電圧変換装置の回路構成が複雑となり、その
小型化や軽量化の妨げとなっている。そこで、瞬時に高
い電圧を必要とする電圧変換素子に係わり変圧手段に依
存することなく、該変換素子の簡略化を図り、低電圧や
熱を直接，高電圧に変換すること、及び所望の高電圧を
容易に出力することができる装置及び方法が望まれてい
る。

【０００６】

【従来の技術】図６（ａ），（ｂ）は、従来例に係る電
圧変換装置の説明図である。図６（ａ）は、電圧変換装
置を応用した光スイッチの構成図を示している。

【０００７】図６（ａ）において、光通信システムにお
ける光路を切り換える光スイッチは、電圧変換装置１，
圧電素子２及び光ファイバ３から成る。当該光スイッチ
の機能は、例えば、圧電素子２に取り付けられた光ファ
イバ３をNo１の光ファイバ路又はNo２の光ファイバ路に
切り換えるものである。また、光路の切り換え原理は、
電圧変換回路１により電圧変換された 350〔Ｖ〕程度の
直流電圧Ｖ２が圧電素子２に瞬時に印加される。これに
より、該圧電素子２の屈曲変位により光ファイバ３の光
路が，例えば、No１の光ファイバ路からNo２の光ファイ
バ路に移動するものである。

【０００８】図６（ｂ）は、従来例に係る電圧変換装置
の構成図を示している。図６（ｂ）において、圧電素子
２に直流電圧を供給する電圧変換装置は、ＤＣ／ＡＣ変
換回路１Ａ，変圧器Ｔ，ＡＣ／ＤＣ変換回路１Ｂ及び平
滑回路１Ｃから成る。

【０００９】当該電圧変換装置の機能は、例えば、スイ
ッチ制御系の直流電圧〔Ｖ１＝５〔Ｖ〕程度〕がＤＣ／
ＡＣ変換回路１Ａにより一旦交流信号に変換され、該交
流信号が変圧器Ｔにより昇圧される。また、昇圧された
交流信号がＡＣ／ＤＣ変換回路１Ｂ及び平滑回路１Ｃに
より整流平滑処理される。この際の整流平滑処理は、例
えば、ＡＣ／ＤＣ変換回路１Ｂから出力された脈流成分
を含む出力電圧がπ型の平滑回路により直流化される。

【００１０】これにより、スイッチ制御系の直流電圧Ｖ
１＝５〔Ｖ〕が直流電圧Ｖ２＝ 350〔Ｖ〕程度に昇圧さ
れる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例の電
圧変換装置によれば、ＤＣ／ＡＣ変換回路１Ａ，変圧器
Ｔ，ＡＣ／ＤＣ変換回路１Ｂ及び平滑回路１Ｃから構成
されている。

【００１２】このため、光路を瞬時に切り換える光スイ
ッチ等の圧電素子２の駆動装置として電圧変換装置１を
適用した場合に、通常の能動素子や受動素子を定常的に
駆動する電圧変換回路に比べて使用頻度の少ない割り
に、その回路構成が複雑化する。

【００１３】また、圧電素子２を駆動する高電圧Ｖ２＝
350〔Ｖ〕程度を得ようとする場合、まず、スイッチ制
御系の直流電圧Ｖ１＝５〔Ｖ〕をＤＣ／ＡＣ変換回路１
Ａを介して、一旦交流信号に変換し、それを所望の変圧
比に変圧器Ｔを介して昇圧する必要がある。

【００１４】さらに、昇圧された交流信号をＡＣ／ＤＣ
変換回路１Ｂ及び平滑回路１Ｃを介してＡＣ／ＤＣ変換
回路１Ｂから出力された脈流成分を直流化する必要があ
る。これにより、持続性を必要とせず高電圧を瞬時に必
要とする負荷を基準にした場合に、その変換設備に対す
る電圧変換に係る効率が低下をする。また、電圧変換装
置１の小型化の妨げとなるという問題がある。

【００１５】なお、自動車のイグニッションシステムに
おいても、点火プラグを駆動する高電圧Ｖ２＝数千〜数
万〔Ｖ〕程度を得ようとする場合、バッテリーの直流電
圧Ｖ１＝１２〔Ｖ〕をＤＣ／ＡＣ変換して、それを一旦
交流信号に変換し、それを所望の変圧比に変圧器Ｔを介
して昇圧し、高電圧を瞬間的に得ている。

【００１６】このため、イグニッションシステムの電圧
変換装置１の小型化や軽量化の妨げとなっている。本発
明は、かかる従来例の問題点に鑑み創作されたものであ
り、瞬時に高い電圧を必要とする電圧変換素子に係わり
変圧手段に依存することなく、該変換素子の簡略化を図
り、低電圧や熱を直接，高電圧に変換すること、及び所
望の高電圧を容易に出力することが可能となる電圧変換
装置の提供を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１（ａ），（ｂ）は、
本発明に係る電圧変換装置及び電圧変換方法の原理図を
示している。

【００１８】本発明の第１の電圧変換装置は図１（ａ）
に示すように、熱変化を電圧Ｖに変換する一以上の焦電
体素子１１と、前記焦電体素子１１に熱を加える熱供給
手段１２とを具備することを特徴とする。

【００１９】なお、前記第１の電圧変換装置において、
前記焦電体素子１１から出力された電荷Ｑを蓄積する蓄
電手段１３が設けられ、前記蓄電手段１３の出力制御を
するスイッチング素子１４が設けられることを特徴とす
る。

【００２０】さらに、前記第１の電圧変換装置におい
て、前記熱供給手段１２が焦電体素子１１に設けられ、
前記熱供給手段１２が薄膜抵抗体又は厚膜抵抗体から成
ることを特徴とする。

【００２１】また、本発明の第２の電圧変換装置は前記
第１の電圧変換装置において、前記熱供給手段１２が焦
電体素子１１に設けられ、前記熱供給手段１２に熱線を
使用することを特徴とする。

【００２２】なお、本発明の第３の電圧変換装置は前記
第１，第２の電圧変換装置において、前記焦電体素子１
１が積層されて成ることを特徴とする。また、本発明の
第４の電圧変換装置は前記第１〜第３の電圧変換装置に
おいて、前記焦電体素子１１を冷却する冷却手段１５が
設けられることを特徴とする。

【００２３】さらに、本発明の電圧変換方法は、図１
（ｂ）に示すように、第１の電圧Ｖ１を熱に変換し、前
記熱を第２の電圧Ｖ２に変換することを特徴とし、上記
目的を達成する。

【００２４】

【作用】本発明の第１の電圧変換装置によれば、図１
（ａ）に示すように、一以上の焦電体素子１１及び熱供
給手段１２が具備される。

【００２５】例えば、焦電体素子１１上に設けられ、か
つ、薄膜抵抗体又は厚膜抵抗体から成る熱供給手段１２
が第１の電圧Ｖに基づいて発熱すると、該熱供給手段１
２から焦電体素子１１に熱が加えられ、その熱変化が一
以上の焦電体素子１１により第２の電圧Ｖに変換され
る。

【００２６】この際に、焦電体素子１１から出力された
電荷Ｑが蓄電手段１３に蓄積され、その出力がスイッチ
ング素子１４により制御される。このため、従来例のよ
うな通常の能動素子や受動素子を定常的に駆動する電圧
変換回路に比べて、その回路構成の簡略化を図ることが
可能となる。このことで、光路を瞬時に切り換える光ス
イッチ等の圧電素子の駆動装置として当該電圧変換装置
を適用することが可能となる。

【００２７】これにより、持続性を必要とせず高電圧を
瞬時に必要とする負荷を基準にした場合に、その変換設
備に対する電圧変換に係る効率の向上を図ることが可能
となる。また、電圧変換装置の小型化を図ることが可能
となる。

【００２８】さらに、本発明の第２の電圧変換装置によ
れば、第１の電圧変換装置において、焦電体素子１１に
設けられた熱供給手段１２に熱線が使用される。例え
ば、赤外線や廃熱等の熱線が熱供給手段１２に供給され
ると、該熱供給手段１２から焦電体素子１１に熱が加え
られ、その熱変化が一以上の焦電体素子１１により電荷
Ｑが発生する。この際に、第１の電圧変換装置と同様に
焦電体素子１１から出力された電荷Ｑが蓄電手段１３に
蓄積され、その出力がスイッチング素子１４により制御
される。

【００２９】このため、熱機関の廃熱や赤外線加熱装置
の余剰な熱を直接電圧Ｖに変換することが可能となる。
このことで、余剰エネルギーを電力設備に回生すること
が可能となる。

【００３０】これにより、熱機関の総合熱効率の向上を
図ることが可能となる。また、本発明の第３の電圧変換
装置によれば、第１，第２の電圧変換装置において、焦
電体素子１１が積層されて成る。

【００３１】このため、他の焦電体素子１１に比べて数
倍の電荷Ｑが得られ、熱電圧変換効率の向上を図ること
が可能となる。また、本発明の第４の電圧変換装置によ
れば、第１〜第３の電圧変換装置において、冷却手段１
５が設けられる。

【００３２】例えば、アルミニウムの放熱フィン等の冷
却手段１５を焦電体素子１１の下層部に設けることによ
り、該焦電体素子１１が冷却手段１５により冷却され
る。このため、該熱供給手段１２から焦電体素子１１に
熱が加えられると、第１〜第３の電圧変換装置の焦電体
素子１１に比べてその熱変化が大きくなり、より多量の
電荷Ｑを発生させることが可能となる。

【００３３】さらに、本発明の電圧変換方法によれば、
図１（ｂ）に示すように第１の電圧Ｖ１を熱に変換し、
該熱を第２の電圧Ｖ２に変換する。例えば、バッテリー
の直流電圧Ｖ１＝１２〔Ｖ〕を熱に変換し、該熱を直接
高電圧Ｖ２＝数千〜数万〔Ｖ〕程度に昇圧する。この際
に、原動機の廃熱を利用すしても良い。

【００３４】このため、点火プラグを駆動する自動車の
イグニッションシステムにおいても、点火タイミングを
調節することで、当該電圧変換装置の適用を図ることが
可能となる。

【００３５】これにより、イグニッションシステムの電
圧変換装置の小型化や軽量化を図ることが可能となる。

【００３６】

【実施例】次に、図を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明をする。図２〜図５は、本発明の実施例に係る
電圧変換装置及び電圧変換方法を説明する図をそれぞれ
示している。

【００３７】（１）第１の実施例の説明図２（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施例に係る電
圧変換装置の説明図であり、図２（ａ）は、その構成
図，図２（ｂ）は、焦電体素子の電圧特性図をそれぞれ
示している。

【００３８】例えば、光スイッチの圧電素子を駆動する
電圧変換部に適用可能な装置は、図２（ａ）において、
ＬiTaO₃焦電素子２１，ＮiCr 薄膜抵抗素子２２，静電
容量Ｃ，第１，第２のスイッチング素子ＳW1，ＳW2，接
地極層２３から成る。

【００３９】すなわち、ＬiTaO₃焦電素子２１は焦電体
素子１１の一実施例であり、熱変化（ｄＴ／ｄｔ）を電
圧Ｖに変換するものである。なお、第１の実施例では、
１個のＬiTaO₃焦電素子２１が設けられ、第２の電圧Ｖ
２を発生する。また、該焦電素子２１はＮiCr 薄膜抵抗
素子２２と接地極層２３との間に挟まれて成る。

【００４０】ＮiCr 薄膜抵抗素子２２及び接地極層２３
は熱供給手段１２の一実施例であり、ＬiTaO₃焦電素子
２１に熱を加えるものである。ＮiCr 薄膜抵抗素子２２
は薄膜抵抗体又は厚膜抵抗体の一例であり、第１の電圧
Ｖ１により発熱又は熱線等により直接該焦電素子２１に
熱を加えるものである。なお、接地極層２３は第２の電
圧Ｖ２の接地極となる。

【００４１】例えば、図２（ｂ）の電圧特性において、
大きさ５×５×１〔mm〕のＬiTaO₃焦電素子２１であっ
て、ＮiCr 薄膜抵抗素子２２に0.4 〔Ｗ〕の電力を供給
し、その温度変化（熱変化）が１０〔°Ｃ〕の場合に、
第２の電圧Ｖ２として 500〔Ｖ〕程度の高電圧が発生
し、その持続時間は過渡的に減少する特性となる。

【００４２】なお、静電容量Ｃは蓄電手段１３の一実施
例であり、ＬiTaO₃焦電素子２１から出力された電荷Ｑ
を蓄積するものである。また、蓄電手段１３は鉛蓄電池
やニッカド電池等の二次電池であっても良い。

【００４３】第１，第２のスイッチング素子ＳW1，ＳW2
はスイッチング素子１４の一実施例であり、静電容量Ｃ
の出力制御をするものである。また、第１，第２のスイ
ッチング素子ＳW1，ＳW2はＭＯＳＦＥＴ（電界効果トラ
ンジスタ）等から構成し、そのゲート制御により入出力
を調整する。

【００４４】例えば、電荷Ｑを充電する場合には第１の
スイッチング素子ＳW1を「ＯＮ」動作，第２のスイッチ
ング素子ＳW2を「ＯFF」動作させる。また、負荷Ｌに電
流ｉを供給する場合には、第１のスイッチング素子ＳW1
を「ＯFF」動作，第２のスイッチング素子ＳW2を「Ｏ
Ｎ」動作させる。なお、第１のスイッチング素子ＳW1は
ダイオード素子であっても良い。

【００４５】このようにして、本発明の第１の実施例に
係る電圧変換装置によれば、図２（ａ），（ｂ）に示す
ように、一個のＬiTaO₃焦電素子２１，ＮiCr 薄膜抵抗
素子２２，静電容量Ｃ，第１，第２のスイッチング素子
ＳW1，ＳW2，接地極層２３が具備されている。

【００４６】例えば、ＬiTaO₃焦電素子２１上に設けら
れたＮiCr 薄膜抵抗素子２２が第１の電圧Ｖに基づいて
発熱すると、該薄膜抵抗素子２２から該焦電素子２１に
熱が加えられ、その熱変化（ｄＴ／ｄｔ）が焦電素子２
１により第２の電圧Ｖに変換される。

【００４７】この際に、該焦電素子２１から出力された
電荷Ｑが静電容量Ｃに蓄積され、その出力が第１，第２
のスイッチング素子ＳW2，ＳW2により制御される。この
ため、従来例のような通常の能動素子や受動素子を定常
的に駆動する電圧変換回路に比べて、その回路構成の簡
略化を図ることが可能となる。このことで、光路を瞬時
に切り換える光スイッチ等の圧電素子の駆動装置として
当該電圧変換装置を適用することが可能となる。

【００４８】これにより、定常状態（電流ｉの持続性）
を必要とせず高電圧を瞬時に必要とする負荷を基準にし
た場合に、その変換設備に対する電圧変換に係る効率の
向上を図ることが可能となる。また、電圧変換装置の小
型化を図ることが可能となる。

【００４９】なお、本発明の電圧変換方法は、図２
（ａ）に示すように、第１の電圧Ｖ１を熱に変換し、熱
を第２の電圧Ｖ２に変換する。例えば、バッテリーの直
流電圧Ｖ１＝１２〔Ｖ〕を熱に変換し、該熱を直接高電
圧Ｖ２＝数千〜数万〔Ｖ〕程度に昇圧する。この際に、
原動機の廃熱を利用すしても良い。

【００５０】このため、点火プラグを駆動する自動車の
イグニッションシステムにおいても、点火タイミングを
調節することで、当該電圧変換装置の適用を図ることが
可能となる。

【００５１】これにより、イグニッションシステムの電
圧変換装置の小型化や軽量化を図ることが可能となる。（２）第２の実施例の説明図３は、本発明の第２の実施例に係る電圧変換装置の構
成図を示している。

【００５２】図３（ａ）において、第１の実施例と異な
るのは第２の実施例では、熱電変換部が複数設けられ、
また、その系統を選択するスイッチが設けられるもので
ある。なお、静電容量Ｃは省かれる。

【００５３】すなわち、第１，第２の熱電変換部Ａ，Ｂ
は第１の実施例と同様に、ＬiTaO₃焦電素子２１をＮiC
r 薄膜抵抗素子２２と接地極層２３との間に積層した熱
電変換部を２組設けたものである。また、各熱電変換部
Ａ，Ｂは第１の実施例と同様に、熱変化（ｄＴ／ｄｔ）
を電圧Ｖに変換するものである。なお、第２の実施例で
は、赤外線加熱装置の余剰赤外線や熱機関の廃熱等の熱
線を直接該熱電変換部，Ｂに加えるものである。

【００５４】また、高電圧の定常性を確保するために
は、熱電変換部を多数設けることで解消される。さら
に、ＬiTaO₃焦電素子２１の表面を黒化することによ
り、熱の吸収が良くなる。

【００５５】スイッチアレイ２４はスイッチング素子１
４の他の実施例であり、Ａ，Ｂ系統選択スイッチＳＷ
ａ，ＳＷｂから成る。その他の構成，機能は第１の実施
例と同様であるため説明を省略する。

【００５６】このようにして、本発明の第２の実施例に
係る電圧変換装置によれば、図３に示すように、２組の
熱電変換部Ａ，Ｂが設けられ、また、その系統を選択す
るスイッチＳＷａ，ＳＷｂが設けられ、さらに、該熱電
変換部Ａ，Ｂに熱線が使用される。

【００５７】このため、赤外線や廃熱等の熱線が熱電変
換部Ａ，Ｂに供給されると、その熱変化（ｄＴ／ｄｔ）
が２組の熱電変換部Ａ，Ｂにより個別に電荷Ｑ１，Ｑ２
が発生する。この際に、第１の実施例と異なり該熱電変
換部Ａ，Ｂから出力された電荷Ｑ１，Ｑ２に係る負荷電
流ｉＬが直接負荷Ｌに供給される。なお、Ａ，Ｂ系統選
択スイッチＳＷａ，ＳＷｂは負荷Ｌの要求により２組の
熱電変換部Ａ，Ｂの出力を制御することができる。

【００５８】このことで、熱機関の廃熱や赤外線加熱装
置の余剰な熱を直接電圧Ｖに変換することが可能とな
る。例えば、その余剰エネルギーを電力設備に回生した
り、その予備機器の補助電源として適用することが可能
となる。

【００５９】これにより、熱機関の総合熱効率の向上を
図ることが可能となる。（３）第３の実施例の説明図４は、本発明の第３の実施例に係る電圧変換装置の構
成図を示している。

【００６０】図４において、第１，第２の実施例と異な
るのは第３の実施例では、双極型熱電変換部２５を有す
るものである。なお、静電容量Ｃは省かれる。すなわ
ち、双極型熱電変換部２５は、第１の実施例と異なり、
１対のＮiCr 薄膜抵抗素子22Ａ，22Ｂと、ＬiTaO₃焦電
素子２１を共通にして接地極層２３の間にそれを独立に
積層したものである。また、その機能は各ＮiCr 薄膜抵
抗素子22Ａ，22Ｂを交互に発熱させ、その熱変化（ｄＴ
／ｄｔ）を電圧Ｖに変換するものである。

【００６１】なお、スイッチアレイ２４は第２の実施例
と同様にＡ，Ｂ系統選択スイッチＳＷａ，ＳＷｂから成
る。その他の構成，機能は第１の実施例と同様であるた
め説明を省略する。

【００６２】このようにして、本発明の第３の実施例に
係る電圧変換装置によれば、図３に示すように、ＬiTaO
₃焦電素子２１上に１対のＮiCr 薄膜抵抗素子22Ａ，22
Ｂが設けられ、また、その系統を選択するスイッチＳＷ
ａ，ＳＷｂが設けられている。

【００６３】このため、赤外線や廃熱等の熱線が交互に
ＮiCr 薄膜抵抗素子22Ａ，22Ｂに供給されると、その熱
変化（ｄＴ／ｄｔ）が１対のＮiCr 薄膜抵抗素子22Ａ，
22ＢとＬiTaO₃焦電素子２１とに基づいて交互に電荷Ｑ
１，Ｑ２が発生する。この際に、第１，第２の実施例と
異なり該ＮiCr 薄膜抵抗素子22Ａ，22Ｂから出力された
電荷Ｑ１，Ｑ２に係る負荷電流ｉＬが直接負荷Ｌに供給
される。

【００６４】なお、Ａ系統選択スイッチＳＷａは第２の
実施例と異なり、ＮiCr 薄膜抵抗素子22Ａが発熱した際
に、それを「ＯＮ」動作させ、その電荷Ｑ１を負荷Ｌに
供給する。また、Ｂ系統選択スイッチＳＷｂは同様に、
ＮiCr 薄膜抵抗素子22Ｂが発熱した際に、それを「Ｏ
Ｎ」動作させ、その電荷Ｑ２を負荷Ｌに供給する。その
他は「ＯFF」動作とする。

【００６５】このことで、第１，２の実施例と同様に、
低電圧により発熱又は熱機関の廃熱や赤外線加熱装置の
余剰な熱を直接高電圧に変換することが可能となる。こ
れにより、第１の実施例と同様にその回路構成の簡略化
を図ることが可能となる。このことで、光スイッチ等の
圧電素子の駆動装置として当該電圧変換装置を適用する
ことが可能となる。

【００６６】また、電圧変換装置の小型化を図ることが
可能となり、第２の実施例と同様に、熱機関の総合熱効
率の向上を図ることが可能となる。（４）その他の実施例の説明図５（ａ），（ｂ）は、本発明のその他の実施例に係る
電圧変換装置の補足説明図であり、図５（ａ）は、その
ＬiTaO₃焦電素子の構成図，図５（ｂ）は、冷却フィン
の状態図をそれぞれ示している。

【００６７】図５（ａ）において、積層型焦電素子２６
は、第１〜第３のＬiTaO₃焦電層26Ａ〜26Ｃ，絶縁層26
Ｄ，共通接地極層２７，共通ＮiCr 薄膜抵抗素子２８及
び第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２から成り、３層の焦電素
子を構成する。

【００６８】例えば、絶縁層26Ｄを介して３層に積層さ
れた第１〜第３のＬiTaO₃焦電層26Ａ〜26Ｃの層間に共
通接地極層２７及び共通ＮiCr 薄膜抵抗素子２８が設け
られている。なお、第１，第２の端子Ｔ１，Ｔ２は共通
接地極層２７及び共通ＮiCr薄膜抵抗素子２８からそれ
ぞれ引き出される。また、ａ〜ｃは第１〜第３のＬiTaO
₃焦電層26Ａ〜26Ｃの分極方向を示している。

【００６９】なお、当該積層型焦電素子２６が第１〜第
３の実施例に係る電圧変換装置に使用される。このた
め、第１の実施例のＬiTaO₃焦電素子２１に比べて約３
倍の電荷を発生させることが可能となる。

【００７０】これにより、他の焦電素子２１に比べて数
倍の電荷Ｑが得られることから、熱電圧変換効率の向上
を図ることが可能となる。また、図５（ｂ）において、
ＡＬ（アルミニウム）冷却放熱フィン２９は冷却手段１
５の一実施例であり、第１〜第３の実施例に係るＬiTaO
₃焦電素子２１等を冷却するものである。

【００７１】例えば、ＡＬ冷却放熱フィン２９がＬiTaO
₃焦電素子２１の下層部に設けられ、それが自然冷却や
強制冷却方法により冷却される。自然冷却方法を採る場
合には、表面積を多くするため、それを襞構造とする。
また、強制冷却方法を採る場合には、熱電対によるペル
チェ効果の応用，ヒートパイプ，銅板等により冷却効果
を上げる。

【００７２】このため、ＮiCr 薄膜抵抗素子からＬiTaO
₃焦電素子２１に熱が加えられると、第１〜第３の実施
例の焦電素子２１に比べてその熱変化が大きくなり、よ
り多量の電荷Ｑを発生させることが可能となる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の電
圧変換装置によれば、一以上の焦電体素子及び熱供給手
段が具備され、熱供給手段が発熱すると、その熱変化が
一以上の焦電体素子により直接高電圧が発生する。

【００７４】このため、従来例のような電圧変換回路に
比べて、その回路構成の簡略化を図ることが可能とな
る。このことで、持続性を必要とせず高電圧を瞬時に必
要とする光スイッチの圧電素子を駆動する装置として当
該電圧変換装置を適用することが可能となる。

【００７５】また、本発明の第２の電圧変換装置によれ
ば、第１の電圧変換装置において、焦電体素子に設けら
れた熱供給手段に熱線が使用される。このため、熱機関
の廃熱や赤外線加熱装置の余剰な熱を直接電圧に変換す
ることが可能となる。このことで、余剰エネルギーを電
力設備に回生すること、及び、熱機関の総合熱効率の向
上を図ることが可能となる。

【００７６】また、本発明の第３の電圧変換装置によれ
ば、第１，第２の電圧変換装置において、焦電体素子が
積層されて成る。このため、他の焦電体素子に比べて数
倍の電荷が得られ、熱電圧変換効率の向上を図ることが
可能となる。

【００７７】また、本発明の第４の電圧変換装置によれ
ば、第１〜第３の電圧変換装置において、冷却手段が設
けられる。このため、該熱供給手段から焦電体素子に熱
が加えられると、第１〜第３の電圧変換装置の焦電体素
子に比べてその熱変化が大きくなり、より多量の電荷を
発生させることが可能となる。

【００７８】さらに、本発明の電圧変換方法によれば、
第１の電圧を熱に変換し、該熱を第２の電圧に変換して
いる。このため、点火プラグを駆動する自動車のイグニ
ッションシステムに当該電圧変換装置の適用を図ること
が可能となる。このことで、イグニッションシステムの
電圧変換装置の小型化や軽量化を図ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電圧変換装置及び電圧変換方法の
原理図である。

【図２】本発明の第１の実施例に係る電圧変換装置の説
明図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係る電圧変換装置の構
成図である。

【図４】本発明の第３の実施例に係る電圧変換装置の構
成図である。

【図５】本発明のその他の実施例に係る電圧変換装置の
補足説明図である。

【図６】従来例に係る電圧変換装置の説明図である。

【符号の説明】

１１…焦電体素子、１２…熱供給手段、１３…蓄電手段、１４…スイッチング手段、１５…冷却手段、Ｖ１…第１の電圧、Ｖ２…第２の電圧、Ｑ…電荷。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱変化を電圧（Ｖ）に変換する一以上の
焦電体素子（１１）と、前記焦電体素子（１１）に熱を
加える熱供給手段（１２）とを具備することを特徴とす
る電圧変換装置。
【請求項２】請求項１記載の電圧変換装置において、
前記焦電体素子（１１）から出力された電荷（Ｑ）を蓄
積する蓄電手段（１３）が設けられ、前記蓄電手段（１
３）の出力制御をするスイッチング素子（１４）が設け
られることを特徴とする電圧変換装置。
【請求項３】請求項１記載の電圧変換装置において、
前記熱供給手段（１２）が焦電体素子（１１）に設けら
れ、前記熱供給手段（１２）が薄膜抵抗体又は厚膜抵抗
体から成ることを特徴とする電圧変換装置。
【請求項４】請求項１記載の電圧変換装置において、
前記熱供給手段（１２）が焦電体素子（１１）に設けら
れ、前記熱供給手段（１２）に熱線を使用することを特
徴とする電圧変換装置。
【請求項５】請求項１記載の電圧変換装置において、
前記焦電体素子（１１）が積層されて成ることを特徴と
する電圧変換装置。
【請求項６】請求項１記載の電圧変換装置において、
前記焦電体素子（１１）を冷却する冷却手段（１５）が
設けられることを特徴とする電圧変換装置。
【請求項７】第１の電圧（Ｖ１）を熱に変換し、前記
熱を第２の電圧（Ｖ２）に変換することを特徴とする電
圧変換方法。