JP6474318B2 - Power generation system - Google Patents

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Description

本発明は、発電システム、詳しくは、自動車などの車両に搭載される発電システムに関する。   The present invention relates to a power generation system, and more particularly to a power generation system mounted on a vehicle such as an automobile.

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。   Conventionally, in internal combustion engines such as automobile engines, heat exchangers such as boilers and air conditioning equipment, electric engines such as generators and motors, and various energy utilization devices such as light emitting devices such as lighting, for example, as exhaust heat, light, etc. A lot of thermal energy is released and lost.

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、具体的には、例えば、温度が経時的に上下する熱源と、その熱源の温度変化に応じて、ピエゾ効果、焦電効果、ゼーベック効果などにより電気分極する第１デバイス（誘電体など）と、第１デバイスから電力を取り出すため、第１デバイスを挟むように対向配置される第２デバイス（電極など）とを備える発電システムが提案されており、さらに、より効率的に発電するために、電圧印加装置によって、第１デバイスの昇温中に第１デバイスに電圧を印加し、また、降温中には電圧の印加を停止することが提案されている。また、その発電システムを自動車などに積載すること、さらには、そのような場合に第１デバイス（誘電体など）を自動車の排ガスが供給される排気管内に配置することが、提案されている（例えば、特許文献１参照。）。   In recent years, from the viewpoint of energy saving, it has been required to recover the released thermal energy and reuse it as an energy source. As such a system, specifically, for example, a heat source whose temperature rises and falls over time, and a first device that is electrically polarized by a piezo effect, a pyroelectric effect, a Seebeck effect, or the like according to a temperature change of the heat source ( A power generation system including a dielectric and the like, and a second device (electrode and the like) arranged to face each other so as to sandwich the first device in order to extract electric power from the first device has been proposed, and more efficiently In order to generate electric power, it has been proposed that a voltage application device applies a voltage to the first device while the temperature of the first device is rising, and stops applying the voltage while the temperature is falling. In addition, it has been proposed to load the power generation system on an automobile or the like, and to arrange a first device (such as a dielectric) in an exhaust pipe to which the exhaust gas of the automobile is supplied in such a case ( For example, see Patent Document 1.)

上記した発電システムでは、得られた電力は、第１デバイスから第２デバイスを介してバッテリーに蓄積され、必要に応じて消費可能とされる。   In the power generation system described above, the obtained electric power is accumulated in the battery from the first device via the second device, and can be consumed as necessary.

特開２０１４−１８７８３２号公報JP 2014-187832 A

一方、このような発電システムにおいて、第１デバイス（誘電体など）は、過度に高温まで昇温されると、発電性能が低下する場合があり、そのような第１デバイスを継続的に使用することによって、発電効率が低下する場合がある。   On the other hand, in such a power generation system, when the first device (such as a dielectric) is heated to an excessively high temperature, the power generation performance may be reduced, and such a first device is continuously used. As a result, the power generation efficiency may decrease.

本発明の目的は、第１デバイスの発電性能の低下を防止し、より効率よく発電することができる発電システムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a power generation system that can prevent a decrease in power generation performance of a first device and generate power more efficiently.

［１］本発明は、温度が経時的に上下する熱源と、前記熱源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デバイスと、前記第１デバイスから電力を取り出すための第２デバイスと、前記第１デバイスに電圧を印加する電圧印加手段と、前記第１デバイスの発電性能を監視する監視手段と、前記熱源および／または前記第１デバイスの最高到達温度および温度変化を予測する温度予測手段と、前記温度予測手段により予測される温度、および、前記監視手段により監視される前記第１デバイスの発電性能に基づいて、前記電圧印加手段を作動および停止させるための制御手段とを備え、前記制御手段は、前記温度予測手段により予測される最高到達温度が、予め設定される所定値未満である場合、前記温度予測手段により昇温が予測されるときに、前記第１デバイスにアシスト電圧を印加し、前記温度予測手段により予測される最高到達温度が、予め設定される所定値以上である場合、前記温度予測手段により昇温が予測されるときに、前記第１デバイスに前記アシスト電圧よりも高電圧である保護電圧を印加し、前記監視手段により監視される前記第１デバイスの発電性能が、予め設定される所定値未満である場合、前記温度予測手段により降温が予測されるときに、前記第１デバイスに前記保護電圧よりも高電圧であるポーリング電圧を印加することを特徴とする、発電システムである。 [1] The present invention provides a heat source whose temperature rises and falls over time, a first device whose temperature rises and falls over time due to a temperature change of the heat source, and a first device for taking out electric power from the first device. Two devices, a voltage applying means for applying a voltage to the first device, a monitoring means for monitoring the power generation performance of the first device, and predicting a maximum temperature and a temperature change of the heat source and / or the first device. And a control unit for operating and stopping the voltage application unit based on the temperature predicted by the temperature prediction unit and the power generation performance of the first device monitored by the monitoring unit. And when the maximum temperature predicted by the temperature prediction unit is less than a predetermined value set in advance, the control unit increases the temperature by the temperature prediction unit. When predicted, when an assist voltage is applied to the first device and the maximum temperature predicted by the temperature prediction unit is equal to or higher than a predetermined value set in advance, a temperature increase is predicted by the temperature prediction unit. When applied, a protection voltage that is higher than the assist voltage is applied to the first device, and the power generation performance of the first device monitored by the monitoring means is less than a predetermined value set in advance. In this case, when a temperature drop is predicted by the temperature prediction unit, a polling voltage that is higher than the protection voltage is applied to the first device.

このような構成によれば、温度予測手段により予測される最高到達温度が、予め設定される所定値以上である場合、温度予測手段により昇温が予測されるときに、第１デバイスにアシスト電圧よりも高電圧である保護電圧が印加される。そのため、第１デバイスが過度に高温まで昇温される場合にも、保護電圧により第１デバイスを保護することができ、第１デバイスの発電性能の低下を抑制することができる。   According to such a configuration, when the maximum temperature predicted by the temperature predicting unit is equal to or higher than a predetermined value set in advance, the temperature is predicted by the temperature predicting unit and the assist voltage is applied to the first device. A protective voltage that is a higher voltage than that is applied. Therefore, even when the temperature of the first device is excessively increased to a high temperature, the first device can be protected by the protection voltage, and a decrease in power generation performance of the first device can be suppressed.

また、このような構成によれば、監視手段により監視される第１デバイスの発電性能が、予め設定される所定値未満である場合、温度予測手段により降温が予測されるときに、第１デバイスに保護電圧よりも高電圧であるポーリング電圧が印加される。そのため、第１デバイスの発電性能が低下した場合にも、第１デバイスの発電性能を、ポーリング電圧によって復元することができ、その結果、発電効率の向上を図ることができる。
［２］本発明は、さらに、前記第１デバイスが、加熱されたときに発電性能の低下を開始する劣化開始温度を有しており、前記制御手段は、前記温度予測手段により予測される前記第１デバイスの最高到達温度が、前記劣化開始温度以上である場合、または、前記温度予測手段により予測される前記熱源の最高到達温度が、前記劣化開始温度に対応する温度以上である場合、前記温度予測手段により昇温が予測されるときから、前記第１デバイスが前記劣化開始温度未満に至るまでの間、および／または、前記熱源の温度が前記劣化開始温度に対応する温度未満に至るまでの間、前記第１デバイスに前記保護電圧を印加することを特徴とする、上記［１］に記載の発電システムである。 Further, according to such a configuration, when the power generation performance of the first device monitored by the monitoring unit is less than a predetermined value set in advance, when the temperature decrease is predicted by the temperature prediction unit, the first device A polling voltage that is higher than the protection voltage is applied to the first and second electrodes. Therefore, even when the power generation performance of the first device is lowered, the power generation performance of the first device can be restored by the polling voltage, and as a result, the power generation efficiency can be improved.
[2] In the present invention, the first device further has a deterioration start temperature at which the power generation performance starts to decrease when the first device is heated, and the control means is predicted by the temperature prediction means. When the highest ultimate temperature of the first device is equal to or higher than the deterioration start temperature, or when the highest ultimate temperature of the heat source predicted by the temperature prediction means is equal to or higher than the temperature corresponding to the deterioration start temperature, From when the temperature rise is predicted by the temperature predicting means until the first device reaches less than the deterioration start temperature and / or until the temperature of the heat source reaches less than the temperature corresponding to the deterioration start temperature. The power generation system according to [1], wherein the protection voltage is applied to the first device during the period.

このような構成によれば、温度予測手段により予測される第１デバイスの最高到達温度が、劣化開始温度以上である場合、または、温度予測手段により予測される熱源の最高到達温度が、劣化開始温度に対応する温度以上である場合、温度予測手段により昇温が予測されるときから、第１デバイスが劣化開始温度未満に至るまでの間、および／または、熱源の温度が劣化開始温度に対応する温度未満に至るまでの間、第１デバイスに保護電圧が印加される。そのため、より確実に第１デバイスを保護することができ、第１デバイスの発電性能の低下を抑制することができる。   According to such a configuration, when the maximum reached temperature of the first device predicted by the temperature predicting unit is equal to or higher than the deterioration start temperature, or the maximum reached temperature of the heat source predicted by the temperature predicting unit starts deterioration. When the temperature is higher than the temperature corresponding to the temperature, the temperature rise is predicted by the temperature prediction means until the first device reaches a temperature lower than the deterioration start temperature, and / or the temperature of the heat source corresponds to the deterioration start temperature. The protection voltage is applied to the first device until the temperature reaches a temperature lower than the temperature at which the first device is reached. Therefore, the first device can be more reliably protected, and a decrease in power generation performance of the first device can be suppressed.

本発明の発電システムによれば、第１デバイスの発電性能の低下を防止し、発電効率の向上を図ることができる。   According to the power generation system of the present invention, it is possible to prevent a decrease in power generation performance of the first device and improve power generation efficiency.

図１は、本発明の発電システムの一実施形態を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a power generation system of the present invention. 図２は、図１の制御ユニットにおいて実行される制御処理を示すフロー図である。FIG. 2 is a flowchart showing a control process executed in the control unit of FIG. 図３は、図１の発電システムにおける熱源温度、第１デバイスの発電性能、および、第１デバイスに対する印加電圧を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the heat source temperature, the power generation performance of the first device, and the applied voltage to the first device in the power generation system of FIG. 1. 図４は、本発明の発電システムが車載された一実施形態を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an embodiment in which the power generation system of the present invention is mounted on a vehicle. 図５は、図４に示す発電システムの要部拡大図である。FIG. 5 is an enlarged view of a main part of the power generation system shown in FIG.

図１は、本発明の発電システムの一実施形態を示す概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a power generation system of the present invention.

図１において、発電システム１は、温度が経時的に上下する熱源２と、熱源２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３と、第１デバイス３から電力を取り出すように構成される回路を形成する第２デバイス４と、熱源２および／または第１デバイス３の温度を検知するための温度センサ８と、第１デバイス３に電圧を印加するように構成される電圧印加手段としての電圧印加装置９と、第１デバイス３の発電性能を監視する監視手段としての電圧センサ３５と、電圧印加装置９の作動および停止を制御するとともに、第１スイッチ２３（後述）および第２スイッチ２４（後述）の動作を制御するための制御手段としての制御ユニット１０とを備えている。   In FIG. 1, a power generation system 1 includes a heat source 2 whose temperature rises and falls over time, a first device 3 whose temperature rises and falls over time due to a temperature change of the heat source 2, and electric power from the first device 3. A second device 4 forming a circuit configured to be removed; a temperature sensor 8 for sensing the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3; and a voltage applied to the first device 3. The voltage application device 9 as a voltage application means, the voltage sensor 35 as a monitoring means for monitoring the power generation performance of the first device 3, and the operation and stop of the voltage application device 9 are controlled, and the first switch 23 (described later) ) And a control unit 10 as control means for controlling the operation of a second switch 24 (described later).

熱源２としては、温度が経時的に上下する熱源であれば、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。   The heat source 2 is not particularly limited as long as the temperature rises and falls over time, and examples thereof include various energy utilization devices such as an internal combustion engine and a light emitting device.

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。   An internal combustion engine is a device that outputs power, for example, for a vehicle. For example, a single cylinder type or a multi-cylinder type is adopted, and a multi-cycle type (for example, a 2-cycle type, a 4-cycle type) is used in each cylinder. System, 6-cycle system, etc.) are employed.

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。   In such an internal combustion engine, pistons are repeatedly moved up and down in each cylinder. For example, in a 4-cycle system, an intake process, a compression process, an explosion process, an exhaust process, and the like are sequentially performed, and fuel is discharged. It is burned and power is output.

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。   In such an internal combustion engine, in the exhaust process, high-temperature exhaust gas is exhausted through an exhaust gas pipe, heat energy is transmitted using the exhaust gas as a heat medium, and the internal temperature of the exhaust gas pipe rises.

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。   On the other hand, in the other steps (steps excluding the exhaust step), the amount of exhaust gas in the exhaust gas pipe is reduced, so that the internal temperature of the exhaust gas pipe decreases compared to the exhaust process.

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。   As described above, the temperature of the internal combustion engine rises in the exhaust process and falls in the intake process, the compression process, and the explosion process, that is, rises and falls over time.

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。   In particular, since each of the above steps is periodically and sequentially repeated according to the piston cycle, the inside of the exhaust gas pipe of each cylinder in the internal combustion engine is periodically cycled with the repetition cycle of each of the above steps. A temperature change, more specifically, a high temperature state and a low temperature state are periodically repeated.

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。   When the light emitting device is turned on (emission light), for example, light such as infrared rays and visible light is used as a heat medium, and the temperature rises due to the heat energy. Therefore, the temperature of the light emitting device increases and decreases over time by turning on (emitting) and turning off over time.

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。   In particular, for example, when the light-emitting device is a light-emitting device (blinking (flashing) type light-emitting device) in which lighting is turned on and off intermittently over time, the light-emitting device is turned on (light-emitting). Due to the thermal energy of the light, a temperature change periodically, more specifically, a high temperature state and a low temperature state are periodically repeated.

また、熱源２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。   Moreover, as the heat source 2, for example, a plurality of heat sources can be provided, and a temperature change can be caused by switching between the plurality of heat sources.

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。   More specifically, for example, two heat sources, a low-temperature heat source (such as a coolant) and a high-temperature heat source (eg, a heating material) having a higher temperature than the low-temperature heat source, are prepared as the heat source. A mode in which a low-temperature heat source and a high-temperature heat source are alternately switched is used.

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。   Thereby, the temperature as a heat source can be raised or lowered with time, and in particular, the temperature can be periodically changed by periodically switching the low-temperature heat source and the high-temperature heat source.

切り替え可能な複数の熱源を備える熱源２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。   Although it does not restrict | limit especially as the heat source 2 provided with the several heat source which can be switched, For example, the high temperature air provided with the low temperature air supply system for combustion, the thermal storage heat exchanger, the high temperature gas exhaust system, and the supply / exhaust switching valve Combustion furnace (for example, a high-temperature gas generator described in Republished No. 96-5474), for example, a seawater exchange device (hydrogen storage alloy actuator-type seawater exchange device) using a high-temperature heat source, a low-temperature heat source, and a hydrogen storage alloy Is mentioned.

これら熱源２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。   As these heat sources 2, the said heat source can be used individually or in combination with 2 or more types.

熱源２として、好ましくは、経時により周期的に温度変化する熱源が挙げられる。   The heat source 2 is preferably a heat source whose temperature changes periodically with time.

また、熱源２として、好ましくは、内燃機関が挙げられる。   The heat source 2 is preferably an internal combustion engine.

第１デバイス３は、熱源２の温度変化に応じて電気分極するデバイスである。   The first device 3 is a device that is electrically polarized in accordance with a temperature change of the heat source 2.

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。   The electric polarization referred to here is a phenomenon in which a potential difference occurs due to dielectric polarization due to displacement of positive and negative ions due to crystal distortion, such as a piezo effect and / or a phenomenon in which a dielectric constant changes due to a temperature change and a potential difference occurs, It is defined as a phenomenon in which an electromotive force is generated in a material, such as an effect.

このような第１デバイス３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。   More specifically, examples of the first device 3 include a device that is electrically polarized by a piezo effect, a device that is electrically polarized by a pyroelectric effect, and the like.

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。   The piezo effect is an effect (phenomenon) in which when a stress or strain is applied, it is electrically polarized according to the magnitude of the stress or strain.

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。   The first device 3 that is electrically polarized by the piezo effect is not particularly limited, and a known piezo element (piezoelectric element) can be used.

第１デバイス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、熱源２に接触するか、または、熱源２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。   When a piezo element is used as the first device 3, the piezo element is, for example, a heat medium whose periphery is fixed by a fixing member and is in contact with the heat source 2 or transmits heat of the heat source 2 (described above). (Exhaust gas, light, etc.).

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４（例えば、電極など）を用いることもできる。   The fixing member is not particularly limited, and for example, a second device 4 (for example, an electrode) described later can be used.

そして、このような場合には、ピエゾ素子は、熱源２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。   In such a case, the piezo element is heated or cooled (possibly via a heat medium (exhaust gas, light, etc.) as described above) due to a change in temperature of the heat source 2 with time, thereby expanding. Or shrink.

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４を介して、ピエゾ素子から電力が取り出される。   At this time, since the volume expansion of the piezo element is suppressed by the fixing member, the piezo element is pressed by the fixing member and is electrically polarized by the piezo effect (piezoelectric effect) or phase transformation near the Curie point. . Thereby, as will be described in detail later, power is extracted from the piezo element via the second device 4.

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。   In addition, such a piezo element is normally maintained in a heated state or a cooled state, and when its temperature becomes constant (that is, a constant volume), the electric polarization is neutralized, and then cooled or heated, Again, it is electrically polarized.

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。   Therefore, as described above, when the temperature of the heat source 2 periodically changes and the high temperature state and the low temperature state are periodically repeated, the piezo element is periodically heated and cooled. Electrical polarization and its neutralization are repeated periodically.

その結果、後述する第２デバイス４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。   As a result, electric power is extracted as a waveform (for example, alternating current, pulsating flow, etc.) that varies periodically by the second device 4 described later.

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。   The pyroelectric effect is, for example, an effect (phenomenon) in which the insulator is electrically polarized in accordance with a change in temperature when the insulator (dielectric) is heated and cooled, and includes the first effect and the second effect. It is out.

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。   The first effect is an effect in which, when the insulator is heated and cooled, it spontaneously polarizes due to the temperature change and generates a charge on the surface of the insulator.

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。   In addition, the second effect is an effect that pressure deformation occurs in the crystal structure due to temperature changes during heating and cooling of the insulator, and piezoelectric polarization occurs due to stress or strain applied to the crystal structure (piezo effect, piezoelectric effect). ).

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。   The device that is electrically polarized by such a pyroelectric effect is not particularly limited, and a known pyroelectric element can be used.

第１デバイス３として焦電素子が用いられる場合には、焦電素子は、熱源２に接触するか、または、熱源２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。   When a pyroelectric element is used as the first device 3, the pyroelectric element is in contact with the heat source 2 or in contact with a heat medium (exhaust gas, light, or the like described above) that transmits the heat of the heat source 2 ( To be exposed).

このような場合において、焦電素子は、熱源２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４を介して、焦電素子から電力が取り出される。   In such a case, the pyroelectric element is heated or cooled (possibly via a heat medium (exhaust gas, light, etc.) described above) due to a change in temperature of the heat source 2 with time, and the pyroelectric effect (first The electric polarization is caused by the first effect and the second effect. Thereby, although mentioned later in detail, electric power is taken out from the pyroelectric element via the second device 4.

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。   Also, such pyroelectric elements are usually maintained in a heated state or a cooled state, and when the temperature becomes constant, the electric polarization is neutralized, and then cooled or heated again to be electrically polarized again. .

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、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。   Therefore, when the temperature of the heat source 2 is periodically changed as described above and the high temperature state and the low temperature state are periodically repeated, the pyroelectric element is periodically heated and cooled. The electrical polarization of the element and its neutralization are repeated periodically.

その結果、後述する第２デバイス４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。   As a result, electric power is extracted as a waveform (for example, alternating current, pulsating flow, etc.) that varies periodically by the second device 4 described later.

これら第１デバイス３は、単独使用または２種類以上併用することができる。   These first devices 3 can be used alone or in combination of two or more.

このような第１デバイス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、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、（ＣａＢｉ）ＴｉＯ３、ＢａＮｄ２Ｔｉ５Ｏ１４、ＢａＳｍ２Ｔｉ４Ｏ１２、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）など）、公知のピエゾ素子（例えば、水晶（ＳｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（酒石酸カリウム−ナトリウム）（ＫＮａＣ４Ｈ４Ｏ６）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、リチウムテトラボレート（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）、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）、Ｃａ３（ＶＯ４）２、Ｃａ３（ＶＯ４）２／Ｎｉ、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３／Ｎｉ、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＴａＯ３／Ｎｉ、Ｌｉ（Ｎｂ０．４Ｔａ０．６）Ｏ３、Ｌｉ（Ｎｂ０．４Ｔａ０．６）Ｏ３／Ｎｉ、Ｃａ３｛（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ４｝２、Ｃａ３｛（Ｎｂ，Ｔａ）Ｏ４｝２／Ｎｉなどを用いることができる。 Specifically, as described above, the first device 3 is a known pyroelectric element (for example, BaTiO 3 , CaTiO 3 , (CaBi) TiO 3 , BaNd 2 Ti 5 O 14 , BaSm 2 Ti 4. O 12 , lead zirconate titanate (PZT: Pb (Zr, Ti) O 3 ), etc., known piezo elements (eg, quartz (SiO 2 ), zinc oxide (ZnO), Rochelle salt (potassium sodium tartrate) (KNaC 4 H 4 O 6) , lead zirconate titanate (PZT: Pb (Zr, Ti ) O 3), lithium niobate (LiNbO 3), lithium tantalate (LiTaO 3), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), Langasite (La 3 Ga 5 SiO 14 ), Aluminum Nitride (AlN), Tourmaline, Poly Vinylidene fluoride (PVDF), etc.), Ca 3 (VO 4 ) 2 , Ca 3 (VO 4 ) 2 / Ni, LiNbO 3 , LiNbO 3 / Ni, LiTaO 3 , LiTaO 3 / Ni, Li (Nb 0.4 Ta 0.6 ) O 3 , Li (Nb 0.4 Ta 0.6 ) O 3 / Ni, Ca 3 {(Nb, Ta) O 4 } 2 , Ca 3 {(Nb, Ta) O 4 } 2 / Ni Etc. can be used.

また、第１デバイス３としては、さらに、ＬａＮｂＯ３、ＬｉＮｂＯ３、ＫＮｂＯ３、ＭｇＮｂＯ３、ＣａＮｂＯ３、（Ｋ１／２Ｎａ１／２）ＮｂＯ３、（Ｋ１／２Ｎａ１／２）ＮｂＯ３／Ｎｉ、（Ｂｉ１／２Ｋ１／４Ｎａ１／４）ＮｂＯ３、（Ｓｒ１／１００（Ｋ１／２Ｎａ１／２）９９／１００）ＮｂＯ３、（Ｂａ１／１００（Ｋ１／２Ｎａ１／２）９９／１００）ＮｂＯ３、（Ｌｉ１／１０（Ｋ１／２Ｎａ１／２）９／１０）ＮｂＯ３、Ｓｒ２ＮａＮｂ５Ｏ１５、Ｓｒ１９／１０Ｃａ１／１０ＮａＮｂ５Ｏ１５、Ｓｒ１９／１０Ｃａ１／１０ＮａＮｂ５Ｏ１５／Ｎｉ、Ｂａ２ＮａＮｂＯ１５、Ｂａ２Ｎｂ２Ｏ６、Ｂａ２ＮａＮｂＯ１５／Ｎｉ、Ｂａ２Ｎｂ２Ｏ６／Ｎｉなどの誘電体を用いることもできる。 Further, as the first device 3, LaNbO 3 , LiNbO 3 , KNbO 3 , MgNbO 3 , CaNbO 3 , (K 1/2 Na 1/2 ) NbO 3 , (K 1/2 Na 1/2 ) NbO 3 / Ni, (Bi 1/2 K 1/4 Na 1/4 ) NbO 3 , (Sr 1/100 (K 1/2 Na 1/2 ) 99/100 ) NbO 3 , (Ba 1/100 (K 1/2 Na 1/2 ) 99/100 ) NbO 3 , (Li 1/10 (K 1/2 Na 1/2 ) 9/10 ) NbO 3 , Sr 2 NaNb 5 O 15 , Sr 19/10 Ca 1 / 10 NaNb 5 O 15, Sr 19/10 Ca 1/10 NaNb 5 O 15 / Ni, Ba 2 NaNbO 15, Ba 2 Nb 2 O 6, Ba 2 NaNbO 15 / Ni, Ba 2 Nb 2 O / Ni may be used dielectrics such.

第１デバイス３のキュリー点（Ｔｑ）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。   The Curie point (Tq) of the first device 3 is, for example, −77 ° C. or higher, preferably −10 ° C. or higher, for example, 1300 ° C. or lower, preferably 900 ° C. or lower.

また、第１デバイス３は、劣化開始温度（Ｔｄ）を有している。   The first device 3 has a deterioration start temperature (Td).

劣化開始温度（Ｔｄ）は、第１デバイス３が加熱されたときに、第１デバイス３の電気分極特性が低下し、発電性能の低下を開始する温度である。   The deterioration start temperature (Td) is a temperature at which when the first device 3 is heated, the electric polarization characteristics of the first device 3 are lowered and the power generation performance is started to be lowered.

劣化開始温度（電気分極特性が低下し始める温度）は、以下の方法により、第１デバイス３を加熱し、その劣化度合いを確認することにより、測定することができる。   The deterioration start temperature (temperature at which the electric polarization characteristic starts to decrease) can be measured by heating the first device 3 and confirming the degree of deterioration by the following method.

すなわち、日本工業規格（ＪＩＳ）１６５１：２００２に基づき、第１デバイス３を室温から高温まで加熱したときの自発分極（Ｐｓ）を測定する。そして、上記規格に基づき、室温からキュリー点前後の上限温度を何点か設定し、その温度に達した時点で、室温に戻し、繰り返し試験を実施する。その際、室温での自発分極（Ｐｓ）が初期値より減少していた場合、この温度を劣化開始温度（Ｔｄ）とする。   That is, the spontaneous polarization (Ps) when the first device 3 is heated from room temperature to a high temperature is measured based on Japanese Industrial Standard (JIS) 1651: 2002. Then, based on the above standards, several upper limit temperatures from room temperature to around the Curie point are set, and when that temperature is reached, the temperature is returned to room temperature and the test is repeated. At this time, when the spontaneous polarization (Ps) at room temperature has decreased from the initial value, this temperature is set as the deterioration start temperature (Td).

劣化開始温度（Ｔｄ）は、具体的には、上記のキュリー点（Ｔｑ）と同等またはそれ以下であり、例えば、−８２℃以上、好ましくは、−１５℃以上であり、例えば、１３００℃以下、好ましくは、１２９５℃以下、より、８９５℃以下である。   Specifically, the deterioration start temperature (Td) is equal to or lower than the Curie point (Tq), for example, −82 ° C. or higher, preferably −15 ° C. or higher, for example, 1300 ° C. or lower. The temperature is preferably 1295 ° C. or lower, more preferably 895 ° C. or lower.

なお、第１デバイス３において、劣化開始温度（Ｔｄ）とキュリー点（Ｔｑ）とは、同一であってもよい。   In the first device 3, the deterioration start temperature (Td) and the Curie point (Tq) may be the same.

また、第１デバイス３（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。   The relative dielectric constant of the first device 3 (insulator (dielectric)) is, for example, 1 or more, preferably 100 or more, more preferably 2000 or more.

このような発電システム１では、第１デバイス３（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。   In such a power generation system 1, the higher the relative dielectric constant of the first device 3 (insulator (dielectric)), the higher the energy conversion efficiency and the higher voltage can be taken out. If the relative dielectric constant is less than the above lower limit, the energy conversion efficiency is low, and the voltage of the obtained power may be low.

なお、第１デバイス３（絶縁体（誘電体））は、熱源２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。   The first device 3 (insulator (dielectric)) is electrically polarized by the temperature change of the heat source 2, and the electrical polarization may be any of electronic polarization, ionic polarization, and orientation polarization.

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。   For example, it is expected that a material that exhibits polarization by orientation polarization (for example, a liquid crystal material) can improve power generation efficiency by changing its molecular structure.

図１において、第２デバイス４は、第１デバイス３から電力を取り出すために設けられる。   In FIG. 1, the second device 4 is provided to extract power from the first device 3.

第２デバイス４は、上記の第１デバイス３を挟んで対向配置される１対（２つ）の電極（例えば、銅電極、銀電極など）２２、および、それら電極２２に接続される取出導線２７を備えており、第１デバイス３に電気的に接続されている。   The second device 4 includes a pair (two) of electrodes (for example, a copper electrode, a silver electrode, and the like) 22 that are opposed to each other with the first device 3 interposed therebetween, and an extraction lead wire connected to the electrodes 22 27, and is electrically connected to the first device 3.

より具体的には、第２デバイス４の取出導線２７は、後述する印加導線２８とは別に、第１デバイス３から電力を取り出すための環状の電気回路を形成しており、この電気回路（環状の取出導線２７）中に、第１デバイス３と、その第１デバイス３を挟んで対向配置される１対（２つ）の電極２２と、その第１デバイス３から取り出された電力が供給される第３デバイスとしてのバッテリー７とが介在されている。   More specifically, the lead-out lead 27 of the second device 4 forms an annular electric circuit for taking out electric power from the first device 3 separately from the application lead 28 described later. In the lead-out lead wire 27), the first device 3, the pair of (two) electrodes 22 arranged opposite to each other with the first device 3 interposed therebetween, and the electric power taken out from the first device 3 are supplied. And a battery 7 as a third device.

また、取出導線２７におけるバッテリー７と電極２２との間、具体的には、第１デバイス３を挟む２点（２つの接続点Ａ）において、後述する印加導線２８の印加専用部分３２（後述）が接続されている。これにより、取出導線２７の一部（電極２２と接続点Ａとで区画される部分）が、印加導線２８（後述）として共用されている。   Moreover, between the battery 7 and the electrode 22 in the extraction lead 27, specifically, at two points (two connection points A) between which the first device 3 is sandwiched, an application-dedicated portion 32 (described later) of the application lead 28 described later. Is connected. Thereby, a part (part divided by the electrode 22 and the connection point A) of the extraction conducting wire 27 is shared as the application conducting wire 28 (described later).

つまり、取出導線２７は、印加導線２８（後述）と共用され、詳しくは後述するように、電圧印加装置９からの電圧を第１デバイス３に印加するために用いられるとともに、第１デバイス３から電力を取り出すために用いられる共用部分２９と、印加導線２８（後述）と共用されない部分、すなわち、電圧印加装置９からの電圧を第１デバイス３に印加するためには用いられず、第１デバイス３から電力を取り出すために用いられる取出専用部分３０とを備えている。   That is, the lead-out lead 27 is used in common with an application lead 28 (described later), and is used to apply a voltage from the voltage application device 9 to the first device 3 as described in detail later. The common part 29 used for taking out the electric power and the part not shared with the application conductor 28 (described later), that is, not used for applying the voltage from the voltage application device 9 to the first device 3, but the first device 3 and a take-out dedicated portion 30 used for taking out power from the power source 3.

共用部分２９は、取出導線２７と印加導線２８（後述）との接続点（２つの接続点Ａ）から、電極２２に至るまでの領域（具体的には、２つの接続点Ａと、それぞれの接続点Ａに近接する側の電極２２との間の領域）であって、その途中部分において、第１デバイス３および１対の電極２２が介在されている。   The shared portion 29 is a region from the connection point (two connection points A) between the extraction lead wire 27 and the application lead wire 28 (described later) to the electrode 22 (specifically, the two connection points A, The first device 3 and the pair of electrodes 22 are interposed in the middle part of the region between the electrode 22 on the side close to the connection point A).

このような共用部分２９は、取出導線２７の一部であるとともに、印加導線２８（後述）の一部でもあり、そのため、第２デバイス４として電力を取り出すために用いられるとともに、電圧印加装置９（後述）として電圧を印加するためにも用いられる。   Such a shared portion 29 is a part of the lead-out lead 27 and also a part of an application lead 28 (described later). Therefore, the common part 29 is used for taking out electric power as the second device 4, and the voltage application device 9. It is also used to apply a voltage (described later).

取出専用部分３０は、取出導線２７において共用部分２９を除く部分であって、バッテリー７が介在されている。   The take-out dedicated portion 30 is a portion excluding the common portion 29 in the take-out lead wire 27, and the battery 7 is interposed therebetween.

また、図示しないが、取出専用部分３０には、必要により、例えば、昇圧器、交流／直流変換器（ＡＣ−ＤＣコンバーター）などを介在させることもできる。   In addition, although not shown in the drawing, for example, a booster or an AC / DC converter (AC-DC converter) can be interposed in the extraction-dedicated portion 30 as necessary.

また、取出専用部分３０には、さらに、第１デバイス３から電力を取り出すための回路（取出導線２７）を開閉するための第１スイッチ２３が備えられている。   Further, the take-out dedicated portion 30 is further provided with a first switch 23 for opening and closing a circuit (take-out lead wire 27) for taking out electric power from the first device 3.

第１スイッチ２３としては、特に制限されず、公知のスイッチ機構を採用することができる。また、第１スイッチ２３は、後述する制御ユニット１０に電気的に接続されており（図１破線参照）、その開閉が制御されている。   The first switch 23 is not particularly limited, and a known switch mechanism can be adopted. Moreover, the 1st switch 23 is electrically connected to the control unit 10 mentioned later (refer the broken line of FIG. 1), and the opening / closing is controlled.

温度センサ８は、熱源２および／または第１デバイス３の温度を検知するため、熱源２および／または第１デバイス３に近接または接触して設けられる。   The temperature sensor 8 is provided close to or in contact with the heat source 2 and / or the first device 3 in order to detect the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3.

例えば、温度センサ８が第１デバイス３の温度を検知する場合、温度センサ８は、第１デバイス３の温度として、第１デバイス３の表面温度を直接検知するか、または、第１デバイス３の周囲の雰囲気温度を検知し、例えば、赤外放射温度計や、熱電対温度計などの公知の温度センサが用いられる。   For example, when the temperature sensor 8 detects the temperature of the first device 3, the temperature sensor 8 directly detects the surface temperature of the first device 3 as the temperature of the first device 3 or the temperature of the first device 3. The ambient temperature is detected, and a known temperature sensor such as an infrared radiation thermometer or a thermocouple thermometer is used, for example.

電圧印加装置９は、第１デバイス３に電圧を印加するため、第１デバイス３に直接または近接して設けられている。このような電圧印加装置９は、上記の第１デバイス３に電圧を印加するための電圧印加電源３１、および、その電圧印加電源３１に接続される印加導線２８を備えている。   The voltage application device 9 is provided directly or close to the first device 3 in order to apply a voltage to the first device 3. Such a voltage application device 9 includes a voltage application power source 31 for applying a voltage to the first device 3 and an application conductor 28 connected to the voltage application power source 31.

電圧印加電源３１としては、特に制限されないが、電圧を第１デバイス３に印加可能であり、また、作動および停止が切替可能な公知の電源装置が用いられる。電圧印加電源３１は、後述する制御ユニット１０に電気的に接続されており（図１破線参照）、その作動および停止が制御される。   Although it does not restrict | limit especially as the voltage application power supply 31, The well-known power supply device which can apply a voltage to the 1st device 3 and can switch an operation | movement and a stop is used. The voltage application power source 31 is electrically connected to the control unit 10 described later (see the broken line in FIG. 1), and its operation and stop are controlled.

また、電圧印加電源３１は、出力可変であって、後述するアシスト電圧、後述する保護電圧、後述するポーリング電圧など、種々の大きさの電圧を、第１デバイス３に印加可能としている。   The voltage application power supply 31 is variable in output, and can apply various voltages such as an assist voltage described later, a protection voltage described later, and a polling voltage described later to the first device 3.

印加導線２８は、上記共用部分２９を取出導線２７と共用して、取出導線２７とは別の環状の電気回路を形成しており、この電気回路（環状の印加導線２８）中に、第１デバイス３と、その第１デバイス３を挟んで対向配置される１対（２つ）の電極２２と、電圧印加電源３１とが介在されている。   The application conductor 28 shares the common portion 29 with the extraction conductor 27 to form an annular electric circuit different from the extraction conductor 27, and the first electric circuit (annular application conductor 28) includes a first electric circuit 28. The device 3, a pair (two) of electrodes 22 disposed opposite to each other across the first device 3, and a voltage application power source 31 are interposed.

つまり、電圧印加装置９の印加導線２８は、上記取出導線２７と共用される上記共用部分２９と、上記取出導線２７と共用されない印加専用部分３２とを備えている。   That is, the application conducting wire 28 of the voltage application device 9 includes the shared portion 29 shared with the extraction conducting wire 27 and the application dedicated portion 32 not shared with the extraction conducting wire 27.

印加専用部分３２は、印加導線２８において共用部分２９を除く部分であって、その両端部が、それぞれ、取出導線２７の第１デバイス３に対する一方側の途中部分（一方側の接続点Ａ）と、他方側の途中部分（他方側の接続点Ａ）とに、電気的に接続されている。また、印加専用部分３２の途中部分には、電圧印加電源３１が介在されている。   The application dedicated portion 32 is a portion of the application conducting wire 28 excluding the common portion 29, and both end portions thereof are respectively intermediate portions on one side of the extraction conducting wire 27 with respect to the first device 3 (one connection point A). , And electrically connected to the middle part on the other side (connection point A on the other side). Further, a voltage application power source 31 is interposed in the middle of the application-dedicated part 32.

これにより、電圧印加電源３１は、第２デバイス４の電極２２に電気的に接続されており、電極２２が、電圧印加装置９により電圧を印加するための電極として共用されている。   Thereby, the voltage application power source 31 is electrically connected to the electrode 22 of the second device 4, and the electrode 22 is shared as an electrode for applying a voltage by the voltage application device 9.

そのため、この発電システム１では、電圧印加電源３１から電圧を印加し、第２デバイス４の電極２２および取出導線２７を介して、第１デバイス３に電圧を印加することができる。   Therefore, in the power generation system 1, it is possible to apply a voltage from the voltage application power supply 31 and apply a voltage to the first device 3 through the electrode 22 and the extraction lead wire 27 of the second device 4.

また、印加専用部分３２には、第１デバイス３に電圧を印加するための回路（印加導線２８）を開閉するための第２スイッチ２４が備えられている。   Further, the application-dedicated part 32 is provided with a second switch 24 for opening and closing a circuit (application conductor 28) for applying a voltage to the first device 3.

第２スイッチ２４としては、特に制限されず、公知のスイッチ機構を採用することができる。また、第２スイッチ２４は、後述する制御ユニット１０に電気的に接続されており（図１破線参照）、その開閉が制御されている。   The second switch 24 is not particularly limited, and a known switch mechanism can be adopted. Moreover, the 2nd switch 24 is electrically connected to the control unit 10 mentioned later (refer the broken line of FIG. 1), and the opening / closing is controlled.

電圧センサ３５は、第１デバイス３の電圧（起電力）を検知し、これにより、第１デバイス３の発電性能を監視するためのセンサであって、第１デバイス３を跨ぐように、共用部分２９に電気的に接続されている。電圧センサ３５としては、特に制限されず、公知のセンサが用いられる。   The voltage sensor 35 is a sensor for detecting the voltage (electromotive force) of the first device 3, thereby monitoring the power generation performance of the first device 3, and is shared so as to straddle the first device 3. 29 is electrically connected. The voltage sensor 35 is not particularly limited, and a known sensor is used.

このような電圧センサ３５は、後述する制御ユニット１０に電気的に接続されており、第１デバイス３の発電性能（起電力）を、制御ユニット１０に入力可能としている。   Such a voltage sensor 35 is electrically connected to the control unit 10 described later, and the power generation performance (electromotive force) of the first device 3 can be input to the control unit 10.

そして、詳しくは後述するが、制御ユニット１０において、発電システム１の運転時における第１デバイス３の発電性能（起電力）と、予め測定される第１デバイス３の初期の発電性能（起電力）とを比較可能とし、これにより、第１デバイス３の発電性能の低下を監視可能としている。   As will be described in detail later, in the control unit 10, the power generation performance (electromotive force) of the first device 3 during operation of the power generation system 1 and the initial power generation performance (electromotive force) of the first device 3 measured in advance. Thus, a decrease in power generation performance of the first device 3 can be monitored.

制御ユニット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。   The control unit 10 is a unit (for example, ECU: Electronic Control Unit) that performs electrical control in the power generation system 1, and is configured by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like.

制御ユニット１０は、電圧センサ３５、温度センサ８および電圧印加装置９に電気的に接続されており（破線参照）、詳しくは後述するが、温度予測プログラムＰ（後述）により予測される熱源２および／または第１デバイス３の温度、および、上記の電圧センサ３５により監視される第１デバイス３の発電性能に基づいて、電圧印加装置９を作動および停止させる。   The control unit 10 is electrically connected to the voltage sensor 35, the temperature sensor 8 and the voltage application device 9 (see the broken line), and will be described in detail later, but the heat source 2 predicted by the temperature prediction program P (described later) and The voltage application device 9 is activated and stopped based on the temperature of the first device 3 and / or the power generation performance of the first device 3 monitored by the voltage sensor 35 described above.

また、制御ユニット１０は、第２スイッチ２４および第１スイッチ２３にも電気的に接続されており、詳しくは後述するように、第２スイッチ２４および第１スイッチ２３を操作可能とし、第１デバイス３に電圧を印加するための回路、および、第１デバイス３から電力が取り出される回路を開閉可能としている（破線参照）。   The control unit 10 is also electrically connected to the second switch 24 and the first switch 23. As will be described in detail later, the second switch 24 and the first switch 23 can be operated, and the first device The circuit for applying a voltage to 3 and the circuit from which power is taken out from the first device 3 can be opened and closed (see the broken line).

このような制御ユニット１０は、熱源２および／または第１デバイス３の最高到達温度および温度変化を予測する温度予測手段としての温度予測プログラムＰを備えている。   Such a control unit 10 includes a temperature prediction program P as temperature prediction means for predicting the maximum temperature reached and / or temperature change of the heat source 2 and / or the first device 3.

温度予測プログラムＰは、温度センサ８により検知される熱源２および／または第１デバイス３の温度（現在温度）や、熱源２の運転状態、熱媒体の温度および流量から、熱源２および／または第１デバイス３に生じる温度変化、および、変化後の温度を予測し、また、熱源２および／または第１デバイス３の最高到達温度を予測するプログラムである。   The temperature prediction program P is based on the temperature (current temperature) of the heat source 2 and / or the first device 3 detected by the temperature sensor 8, the operating state of the heat source 2, the temperature and flow rate of the heat medium, and the heat source 2 and / or the first temperature. This is a program that predicts a temperature change occurring in one device 3 and a temperature after the change, and also predicts a maximum temperature reached by the heat source 2 and / or the first device 3.

温度予測プログラムＰは、例えば、予め測定されたデータに基づいて作成され、例えば、制御ユニット１０のＲＯＭに格納されている。   The temperature prediction program P is created based on data measured in advance, for example, and stored in the ROM of the control unit 10, for example.

なお、温度予測プログラムＰによる温度の予測方法は、特に制限されず、公知の方法（例えば、マッピング法など）が採用される。   Note that the temperature prediction method by the temperature prediction program P is not particularly limited, and a known method (for example, a mapping method) is employed.

そして、このような発電システム１で発電するには、通常、熱源２の温度を経時的に上下、好ましくは、周期的に温度変化させ、その熱源２により、第１デバイス３を、加熱および／または冷却する。   And in order to generate electric power with such a power generation system 1, the temperature of the heat source 2 is usually changed over time, preferably periodically, and the first device 3 is heated and / or heated by the heat source 2. Or cool.

熱源２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、５０〜８００℃、好ましくは、１００〜５００℃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。   The temperature of the heat source 2 is, for example, 200 to 1200 ° C., preferably 700 to 900 ° C. in the high temperature state, and the temperature in the low temperature state is less than the temperature in the high temperature state, more specifically, for example, 50 to 800 ° C, preferably 100 to 500 ° C, and the temperature difference between the high temperature state and the low temperature state is, for example, 10 to 600 ° C, preferably 20 to 500 ° C.

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、０．０１〜４００サイクル／秒、好ましくは、１０〜１００サイクル／秒である。   Moreover, the repetition period of these high temperature states and low temperature states is, for example, 0.01 to 400 cycles / second, and preferably 10 to 100 cycles / second.

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３を、好ましくは、周期的に電気分極させる。その後、第２デバイス４を介することにより、電力を、第１デバイス３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。   The first device 3 described above is preferably electrically polarized periodically in accordance with such a temperature change. Thereafter, the electric power is taken out as a waveform (for example, alternating current, pulsating current, etc.) that periodically fluctuates according to the periodic electric polarization of the first device 3 through the second device 4.

また、このような発電システム１では、電圧印加装置９によって、第１デバイス３の昇温中に第１デバイス３に電圧を印加し、また、降温中には電圧の印加を停止することにより、発電効率の向上を図ることができる。   Moreover, in such a power generation system 1, by applying a voltage to the first device 3 during the temperature rise of the first device 3 by the voltage application device 9, and by stopping the application of the voltage during the temperature drop, The power generation efficiency can be improved.

このような場合、第１デバイス３に印加される電圧は、例えば、５Ｖ以上、好ましくは、５０Ｖ以上であり、例えば、５ｋＶ以下、好ましくは、１ｋＶ以下である。   In such a case, the voltage applied to the first device 3 is, for example, 5 V or more, preferably 50 V or more, for example, 5 kV or less, preferably 1 kV or less.

一方、このような発電システム１において、第１デバイス３は、過度に高温まで昇温されると、発電性能が低下する場合があり、そのような第１デバイス３を継続的に使用することによって、発電効率が低下する場合がある。   On the other hand, in such a power generation system 1, when the first device 3 is heated to an excessively high temperature, the power generation performance may be reduced. By continuously using such a first device 3, The power generation efficiency may decrease.

そこで、この発電システム１では、以下に示す発電方法に従って、温度予測プログラムＰにより予測される温度（温度変化および最高到達温度）、および、上記電圧センサ３５により監視される第１デバイス３の発電性能（起電力）に基づいて、電圧印加装置９を作動および停止させる。   Therefore, in this power generation system 1, the temperature predicted by the temperature prediction program P (temperature change and maximum temperature reached) and the power generation performance of the first device 3 monitored by the voltage sensor 35 according to the power generation method described below. Based on (electromotive force), the voltage application device 9 is operated and stopped.

図２は、図１の制御ユニット１０において実行される制御処理を示すフロー図であり、図３は、図１の発電システムにおける熱源温度、第１デバイスの発電性能、および、第１デバイスに対する印加電圧を示す模式図である。   FIG. 2 is a flowchart showing a control process executed in the control unit 10 of FIG. 1, and FIG. 3 shows a heat source temperature, a power generation performance of the first device, and an application to the first device in the power generation system of FIG. It is a schematic diagram which shows a voltage.

なお、図２に示す制御処理（温度予測プログラムＰ）は、制御ユニット１０のＲＯＭに記憶されており、その制御処理が制御ユニット１０の中央処理装置（ＣＰＵ）により実行される。   Note that the control process (temperature prediction program P) shown in FIG. 2 is stored in the ROM of the control unit 10 and is executed by the central processing unit (CPU) of the control unit 10.

以下、制御ユニット１０において実行される制御処理について、図２に示す各ステップ、および、図３を参照して詳述する。   Hereinafter, the control process executed in the control unit 10 will be described in detail with reference to each step shown in FIG. 2 and FIG. 3.

この制御処理は、図２にスタートとして示されるように、熱源２の駆動開始をトリガーとして開始される（図３の点Ａ参照）。   This control process is started with the start of driving of the heat source 2 as a trigger as shown in FIG. 2 (see point A in FIG. 3).

熱源２が駆動開始されると、まず、熱源２および／または第１デバイス３の温度変化（昇温または降温）が、温度予測プログラムＰにより予測される（ステップＳ１）。   When the heat source 2 is started to drive, first, a temperature change (temperature increase or temperature decrease) of the heat source 2 and / or the first device 3 is predicted by the temperature prediction program P (step S1).

より具体的には、例えば、熱源２および／または第１デバイス３の温度が、予め設定された所定値（例えば、０．２℃／ｓなど）以上上昇すると予測される場合に、昇温状態であると予測され、また、第１デバイス３の温度が、予め設定された所定値（例えば、０．２℃／ｓなど）以上下降すると予測される場合に、降温状態であると予測される。   More specifically, for example, when the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is predicted to increase by a predetermined value (for example, 0.2 ° C./s), the temperature rise state If the temperature of the first device 3 is predicted to decrease by a predetermined value (for example, 0.2 ° C./s), it is predicted that the temperature is falling. .

なお、温度予測プログラムＰによる温度変化の予測方法は、特に制限されず、温度センサ８により検知される熱源２および／または第１デバイス３の温度や、熱源２の運転状態、熱媒体の温度および流量などから、公知の方法により予測される。   The method for predicting the temperature change by the temperature prediction program P is not particularly limited, and the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 detected by the temperature sensor 8, the operating state of the heat source 2, the temperature of the heat medium, and the like. It is predicted by a known method from the flow rate.

また、熱源２および／または第１デバイス３の温度は、発電システム１の稼働中、上記の温度予測プログラムＰによって、連続的（継続的）に予測される。   In addition, the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is predicted continuously (continuously) by the temperature prediction program P while the power generation system 1 is operating.

次いで、この発電システム１では、熱源２および／または第１デバイス３が昇温（図３の矢印Ｂ）するか否かが、制御ユニット１０において判断される（ステップＳ２）。   Next, in the power generation system 1, it is determined in the control unit 10 whether or not the heat source 2 and / or the first device 3 is heated (arrow B in FIG. 3) (step S2).

このステップにおいて、熱源２および／または第１デバイス３が昇温しないと予測される場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、昇温が開始されるまで、上記の温度予測および判断が繰り返される。   In this step, when it is predicted that the heat source 2 and / or the first device 3 will not rise in temperature (step S2: NO), the above temperature prediction and determination are repeated until the temperature rise is started.

一方、熱源２および／または第１デバイス３が昇温すると判断される場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、続いて、熱源２および／または第１デバイス３の最高到達温度（図３の点Ｃ）が、温度予測プログラムＰにより予測される（ステップＳ３）。   On the other hand, when it is determined that the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is increased (step S2: YES), the maximum temperature reached (point C in FIG. 3) of the heat source 2 and / or the first device 3 is subsequently determined. Predicted by the temperature prediction program P (step S3).

なお、温度予測プログラムＰによる最高到達温度の予測方法は、特に制限されず、温度センサ８により検知される温度や、熱源２の運転状態、熱媒体の温度および流量などから、公知の方法により予測される。   The method for predicting the maximum temperature achieved by the temperature prediction program P is not particularly limited, and is predicted by a known method from the temperature detected by the temperature sensor 8, the operating state of the heat source 2, the temperature and flow rate of the heat medium, and the like. Is done.

次いで、この発電システム１では、熱源２および／または第１デバイス３の最高到達温度が、予め設定される所定値（劣化開始温度（Ｔｄ）またはそれに対応する温度）未満であるか否かが予測される（ステップＳ４）。   Next, in the power generation system 1, it is predicted whether or not the maximum temperature reached by the heat source 2 and / or the first device 3 is lower than a predetermined value (deterioration start temperature (Td) or a temperature corresponding thereto) set in advance. (Step S4).

より具体的には、このステップでは、第１デバイス３の最高到達温度（図３の点Ｃ）が、例えば、第１デバイス３の劣化開始温度（Ｔｄ、図３の破線Ｄ）未満であるか否かが予測されるか、または、熱源２の温度が、第１デバイス３の劣化開始温度に対応する温度（すなわち、第１デバイス３を劣化開始温度（Ｔｄ）まで加熱可能な温度）未満であるか否かが予測される。   More specifically, in this step, is the maximum ultimate temperature of the first device 3 (point C in FIG. 3), for example, lower than the deterioration start temperature (Td, broken line D in FIG. 3) of the first device 3 or not? Whether or not the temperature of the heat source 2 is less than the temperature corresponding to the deterioration start temperature of the first device 3 (that is, the temperature at which the first device 3 can be heated to the deterioration start temperature (Td)). Presence or absence is predicted.

そして、温度予測プログラムＰにより予測される最高到達温度（図３の点Ｃ）が、予め設定される所定値（図３の破線Ｄ）未満である場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、温度予測プログラムＰにより昇温が予測されるときに、第１デバイス３にアシスト電圧を印加する（ステップＳ５）。   When the maximum temperature reached by the temperature prediction program P (point C in FIG. 3) is less than a predetermined value (broken line D in FIG. 3) (step S4: YES), the temperature prediction program P When the temperature rise is predicted by the above, an assist voltage is applied to the first device 3 (step S5).

具体的には、このステップでは、熱源２および／または第１デバイス３が昇温状態であると予測される間、図１に示す第２スイッチ２４がＯＮ動作され、印加導線２８が閉状態とされるとともに（図１中、太実線参照）、電圧印加装置９が作動され、第１デバイス３に所定のアシスト電圧（図３の矢印Ｅ）が印加される。   Specifically, in this step, while the heat source 2 and / or the first device 3 is predicted to be in the temperature rising state, the second switch 24 shown in FIG. At the same time (see the thick solid line in FIG. 1), the voltage application device 9 is activated, and a predetermined assist voltage (arrow E in FIG. 3) is applied to the first device 3.

アシスト電圧（指示電圧）は、後述する保護電圧、および、後述するポーリング電圧よりも低電圧であって、例えば、５Ｖ以上、好ましくは、５０Ｖ以上であり、例えば、５ｋＶ以下、好ましくは、１ｋＶ以下である。   The assist voltage (indicated voltage) is lower than the protection voltage described later and the polling voltage described later, and is, for example, 5 V or more, preferably 50 V or more, for example, 5 kV or less, preferably 1 kV or less. It is.

また、第１デバイス３に電圧が印加される間は、制御ユニット１０の制御により、図１に示す第１スイッチ２３をＯＦＦ動作させ、取出専用部分３０を開放することにより、バッテリー７を保護する。   Further, while the voltage is applied to the first device 3, the battery 7 is protected by controlling the control unit 10 to turn off the first switch 23 shown in FIG. .

すなわち、この発電システム１において、バッテリー７は、図１に示すように、印加導線２８の印加専用部分３２と、取出導線２７の取出専用部分３０とを介して、電圧印加装置９に電気的に接続されている。そのため、電圧印加装置９が作動され、第１デバイス３に電圧が印加されるときに、その電圧が、印加導線２８の印加専用部分３２と、取出導線２７の取出専用部分３０を介して、バッテリー７に印加される場合がある。このような場合、バッテリー７の故障を惹起する場合がある。   That is, in the power generation system 1, the battery 7 is electrically connected to the voltage application device 9 via the application-dedicated portion 32 of the application conductor 28 and the extraction-dedicated portion 30 of the extraction conductor 27, as shown in FIG. 1. It is connected. Therefore, when the voltage application device 9 is activated and a voltage is applied to the first device 3, the voltage is applied to the battery via the application dedicated portion 32 of the application conductor 28 and the extraction dedicated portion 30 of the extraction conductor 27. 7 may be applied. In such a case, a failure of the battery 7 may be caused.

そこで、上記の発電システム１では、例えば、電圧印加装置９により電圧が第１デバイス３に印加されるタイミングで、制御ユニット１０の制御により、第１スイッチ２３がＯＦＦ動作され、取出専用部分３０が開状態とされる（図１中、太２点鎖線参照）。   Therefore, in the power generation system 1 described above, for example, at the timing when the voltage is applied to the first device 3 by the voltage application device 9, the first switch 23 is turned off by the control of the control unit 10, and the take-out dedicated portion 30 is An open state is set (see the thick two-dot chain line in FIG. 1).

これにより、取出専用部分３０における電流の通過が阻害される。そのため、電圧印加装置９からの電圧が、取出専用部分３０を介してバッテリー７に印加されることを防止することができる。これにより、バッテリー７の故障を抑制することができる。   Thereby, the passage of current in the extraction-only part 30 is inhibited. Therefore, it is possible to prevent the voltage from the voltage application device 9 from being applied to the battery 7 via the extraction-dedicated part 30. Thereby, failure of the battery 7 can be suppressed.

このように、第１デバイス３が加熱され、また、第１デバイス３にアシスト電圧が印加されると、第１デバイス３に電圧（起電力）が生じる。   As described above, when the first device 3 is heated and the assist voltage is applied to the first device 3, a voltage (electromotive force) is generated in the first device 3.

そこで、この発電システム１では、電圧センサ３５によって、第１デバイス３の電圧（起電力）をモニタリングし、その発電性能を監視する（ステップＳ６）。   Therefore, in this power generation system 1, the voltage sensor 35 monitors the voltage (electromotive force) of the first device 3 and monitors the power generation performance (step S6).

より具体的には、例えば、予め、第１デバイス３の温度および電圧条件と、第１デバイス３に生じる起電力との関係をマッピングし、初期性能マップを作製する。   More specifically, for example, the relationship between the temperature and voltage conditions of the first device 3 and the electromotive force generated in the first device 3 is mapped in advance to create an initial performance map.

そして、発電システム１の稼働中に第１デバイス３に生じる起電力（図３の矢印Ｆ）と、上記の初期性能マップから求められる初期性能値（図３の破線Ｇ）とを比較し、第１デバイス３の発電性能（図３の矢印Ｆ）が、予め設定される所定値（例えば、初期性能値（図３の破線Ｇ））以上であるか否かを判断する（ステップＳ７）。   Then, the electromotive force generated in the first device 3 during operation of the power generation system 1 (arrow F in FIG. 3) is compared with the initial performance value (dashed line G in FIG. 3) obtained from the initial performance map, It is determined whether the power generation performance of one device 3 (arrow F in FIG. 3) is equal to or higher than a predetermined value (for example, an initial performance value (broken line G in FIG. 3)) (step S7).

第１デバイス３の発電性能（起電力）が、予め設定される所定値（例えば、初期性能値）以上である場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、続いて、熱源２および／または第１デバイス３の温度変化（昇温または降温）が、温度予測プログラムＰにより予測される。   When the power generation performance (electromotive force) of the first device 3 is equal to or higher than a predetermined value (for example, initial performance value) set in advance (step S7: YES), subsequently, the heat source 2 and / or the first device 3 A temperature change (temperature increase or temperature decrease) is predicted by the temperature prediction program P.

そして、熱源２および／または第１デバイス３が降温する（図３の矢印Ｈ）か否かが、制御ユニット１０において判断される（ステップＳ８）。   Then, it is determined in the control unit 10 whether or not the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is lowered (arrow H in FIG. 3) (step S8).

なお、このステップにおいて、熱源２および／または第１デバイス３が降温しないと予測される場合（ステップＳ８：ＮＯ）、降温が開始されるまで、上記の温度予測および判断が繰り返される。   In this step, when it is predicted that the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 will not decrease (step S8: NO), the above temperature prediction and determination are repeated until the temperature decrease is started.

一方、熱源２および／または第１デバイス３が降温すると判断される場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、第１デバイス３に対するアシスト電圧の印加が停止される（ステップＳ９）。   On the other hand, when it is determined that the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is lowered (step S8: YES), the application of the assist voltage to the first device 3 is stopped (step S9).

具体的には、制御ユニット１０の制御により、図１に示す第２スイッチ２４がＯＦＦ動作され、印加導線２８が開状態とされる。これにより、第１デバイス３に対するアシスト電圧の印加が停止される（図３の点Ｉ）。   Specifically, under the control of the control unit 10, the second switch 24 shown in FIG. 1 is turned off, and the application conductor 28 is opened. Thereby, the application of the assist voltage to the first device 3 is stopped (point I in FIG. 3).

また、これとともに、図１に示す第１スイッチ２３がＯＮ動作され、取出専用部分３０が閉状態とされ（図１中、太実線参照）、これにより、取出専用部分３０における電流の通過が許容され、第１デバイス３により得られた電力が、バッテリー７に蓄積される（図３の点Ｊ）。   At the same time, the first switch 23 shown in FIG. 1 is turned on, and the extraction-dedicated portion 30 is closed (see the thick solid line in FIG. 1), thereby allowing current to pass through the extraction-dedicated portion 30. Then, the electric power obtained by the first device 3 is stored in the battery 7 (point J in FIG. 3).

なお、電力がバッテリー７に供給されるタイミングでは、制御ユニット１０によって第２スイッチ２４がＯＦＦ動作され、印加導線２８が開状態とされているため、第１デバイス３から生じた電力が電圧印加装置９の電圧印加電源３１に供給されることを抑制することができる。   At the timing when power is supplied to the battery 7, the second switch 24 is turned off by the control unit 10 and the application conductor 28 is in an open state, so that the power generated from the first device 3 is applied to the voltage application device. 9 can be prevented from being supplied to the voltage application power source 31.

一方、上記の温度予測プログラムＰにより予測される最高到達温度（図３の点Ｃ’）が、予め設定される所定値（図３の破線Ｄ）以上である場合（ステップＳ４：ＮＯ）、第１デバイス３が過度に加熱され、発電性能が低下する場合がある。そこで、この発電システム１では、第１デバイス３に保護電圧を印加する（ステップＳ１０）。   On the other hand, when the maximum temperature reached by the temperature prediction program P (point C ′ in FIG. 3) is equal to or higher than a predetermined value (broken line D in FIG. 3) (step S4: NO), One device 3 may be heated excessively, and the power generation performance may be reduced. Therefore, in the power generation system 1, a protection voltage is applied to the first device 3 (step S10).

具体的には、この発電システム１では、温度予測プログラムＰにより予測される最高到達温度が、予め設定される所定値以上である場合に、温度予測プログラムＰにより昇温が予測されるときに、制御ユニット１０の制御により、第１デバイス３に保護電圧を印加する（図３の矢印Ｋ）。   Specifically, in this power generation system 1, when the maximum temperature predicted by the temperature prediction program P is equal to or higher than a predetermined value set in advance, when the temperature increase is predicted by the temperature prediction program P, A protection voltage is applied to the first device 3 under the control of the control unit 10 (arrow K in FIG. 3).

より具体的には、例えば、温度予測プログラムＰにより予測される第１デバイス３の最高到達温度が、第１デバイス３の劣化開始温度以上である場合、または、温度予測プログラムＰにより予測される熱源２の最高到達温度が、劣化開始温度に対応する温度（すなわち、第１デバイス３を劣化開始温度に到達させ得る温度）である場合に、制御ユニット１０の制御により、第１デバイス３に保護電圧を印加する。   More specifically, for example, when the highest reached temperature of the first device 3 predicted by the temperature prediction program P is equal to or higher than the deterioration start temperature of the first device 3, or the heat source predicted by the temperature prediction program P 2 is the temperature corresponding to the deterioration start temperature (that is, the temperature at which the first device 3 can reach the deterioration start temperature), the control voltage of the first device 3 is controlled by the control unit 10. Apply.

保護電圧は、上記のアシスト電圧よりも高電圧、かつ、後述するポーリング電圧よりも低電圧であって、具体的には、例えば、５Ｖ以上、好ましくは、５０Ｖ以上であり、例えば、５ｋＶ以下、好ましくは、１ｋＶ以下である。   The protection voltage is higher than the assist voltage and lower than the polling voltage described later, specifically, for example, 5 V or more, preferably 50 V or more, for example, 5 kV or less, Preferably, it is 1 kV or less.

このような保護電圧を第１デバイス３に印加することによって、過度な加熱による第１デバイス３の発電性能の低下を抑制することができる。   By applying such a protective voltage to the first device 3, it is possible to suppress a decrease in the power generation performance of the first device 3 due to excessive heating.

そして、この発電システム１では、保護電圧が印加されるとともに、熱源２および／または第１デバイス３の温度変化（昇温または降温）が、温度予測プログラムＰにより予測され、熱源２および／または第１デバイス３が降温する（図３の矢印Ｈ’）か否かが、制御ユニット１０において判断される（ステップＳ１１）。   In the power generation system 1, a protection voltage is applied, and the temperature change (temperature increase or decrease) of the heat source 2 and / or the first device 3 is predicted by the temperature prediction program P, and the heat source 2 and / or the first device 3 is detected. It is determined in the control unit 10 whether or not the temperature of one device 3 is lowered (arrow H ′ in FIG. 3) (step S11).

なお、このステップにおいて、熱源２および／または第１デバイス３が降温しないと予測される場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、降温が開始されるまで、上記の温度予測および判断が繰り返される。   In this step, when it is predicted that the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 will not decrease (step S11: NO), the above temperature prediction and determination are repeated until the temperature decrease is started.

一方、熱源２および／または第１デバイス３が降温すると予測される場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、熱源２および／または第１デバイス３の温度が、連続的（継続的）に予測される。また、必要により、温度センサ８によって熱源２および／または第１デバイス３の温度を直接検知することもできる。   On the other hand, when it is predicted that the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 will decrease (step S11: YES), the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is predicted continuously (continuously). If necessary, the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 can be directly detected by the temperature sensor 8.

そして、このステップでは、熱源２および／または第１デバイス３の温度が、予め設定された所定値（図３の破線Ｄ）未満であるか否かが判断される（ステップＳ１２）。   In this step, it is determined whether or not the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is lower than a predetermined value (broken line D in FIG. 3) (step S12).

より具体的には、例えば、第１デバイス３の温度が、劣化開始温度（Ｔｄ）未満であるか否かが判断されるか、または、熱源２の温度が、劣化開始温度に対応する温度（すなわち、第１デバイス３を劣化開始温度まで加熱可能な温度）未満であるか否かが判断される。   More specifically, for example, it is determined whether or not the temperature of the first device 3 is lower than the deterioration start temperature (Td), or the temperature of the heat source 2 corresponds to the temperature corresponding to the deterioration start temperature ( That is, it is determined whether or not the temperature is lower than the temperature at which the first device 3 can be heated to the deterioration start temperature.

そして、熱源２および／または第１デバイス３の温度が、予め設定された所定値以上である場合（ステップＳ１２：ＮＯ）は、熱源２および／または第１デバイス３の温度が所定値未満になるまで、上記の温度予測および判断が繰り返される。   When the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is equal to or higher than a predetermined value set in advance (step S12: NO), the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 becomes less than the predetermined value. Up to this point, the above temperature prediction and determination are repeated.

一方、熱源２および／または第１デバイス３の温度が予め設定された所定値未満である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、第１デバイス３に対する保護電圧の印加が停止される（ステップＳ９）。   On the other hand, when the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is lower than a predetermined value set in advance (step S12: YES), the application of the protective voltage to the first device 3 is stopped (step S9).

より具体的には、このステップでは、第１デバイス３の温度が劣化開始温度未満となったとき、または、熱源２の温度が劣化開始温度に対応する温度（すなわち、第１デバイス３を劣化開始温度まで加熱可能な温度）未満となったとき（図３の点Ｌ）に、制御ユニット１０の制御により、図１に示す第２スイッチ２４がＯＦＦ動作され、印加導線２８が開状態とされる。これにより、第１デバイス３に対する保護電圧の印加が停止される（図３の点Ｍ）。   More specifically, in this step, when the temperature of the first device 3 becomes less than the deterioration start temperature, or the temperature of the heat source 2 corresponds to the deterioration start temperature (that is, the first device 3 starts to deteriorate). When the temperature becomes lower than the temperature (point L in FIG. 3), the second switch 24 shown in FIG. 1 is turned off by the control of the control unit 10, and the applied lead 28 is opened. . Thereby, the application of the protective voltage to the first device 3 is stopped (point M in FIG. 3).

すなわち、上記の保護電圧は、温度予測プログラムＰにより昇温が予測されるときから、第１デバイス３が劣化開始温度未満に至るまでの間、および／または、熱源２の温度が劣化開始温度に対応する温度未満に至るまでの間、第１デバイス３に印加される。   That is, the protection voltage is from when the temperature prediction is predicted by the temperature prediction program P until the first device 3 reaches a temperature lower than the deterioration start temperature, and / or the temperature of the heat source 2 becomes the deterioration start temperature. It is applied to the first device 3 until it reaches below the corresponding temperature.

このような処理によれば、温度予測プログラムＰにより予測される第１デバイス３の最高到達温度が、劣化開始温度以上である場合、または、温度予測プログラムＰにより予測される熱源２の最高到達温度が、劣化開始温度に対応する温度以上である場合、温度予測プログラムＰにより昇温が予測されるときから、第１デバイス３が劣化開始温度未満に至るまでの間、および／または、熱源２の温度が劣化開始温度に対応する温度未満に至るまでの間、第１デバイス３に保護電圧が印加される。そのため、より確実に第１デバイス３を保護することができ、第１デバイス３の発電性能の低下を抑制することができる。   According to such processing, when the maximum temperature reached by the first device 3 predicted by the temperature prediction program P is equal to or higher than the deterioration start temperature, or the maximum temperature reached by the heat source 2 predicted by the temperature prediction program P. Is equal to or higher than the temperature corresponding to the deterioration start temperature, from when the temperature increase is predicted by the temperature prediction program P until the first device 3 reaches below the deterioration start temperature and / or of the heat source 2. The protective voltage is applied to the first device 3 until the temperature reaches below the temperature corresponding to the deterioration start temperature. Therefore, the 1st device 3 can be protected more reliably and the fall of the power generation performance of the 1st device 3 can be suppressed.

一方、上記のような発電方法においても、発電システム１を継続的に使用すると、第１デバイス３に劣化を生じる場合がある。   On the other hand, even in the above power generation method, if the power generation system 1 is continuously used, the first device 3 may be deteriorated.

具体的には、例えば、上記したように、第１デバイス３の初期性能値（図３の破線Ｇ）と、第１デバイス３の発電性能（図３の矢印Ｆ’）とを比較したとき、第１デバイス３の発電性能が、初期性能値未満となる場合がある（ステップＳ７：ＮＯ）。   Specifically, for example, as described above, when the initial performance value of the first device 3 (broken line G in FIG. 3) and the power generation performance of the first device 3 (arrow F ′ in FIG. 3) are compared, The power generation performance of the first device 3 may be less than the initial performance value (step S7: NO).

このような場合には、以下に示す方法によって、第１デバイス３をポーリング処理し、第１デバイス３の発電性能を復元する。   In such a case, the first device 3 is polled by the following method to restore the power generation performance of the first device 3.

より具体的には、第１デバイス３の発電性能（図３の矢印Ｆ’）の低下が確認された後、熱源２および／または第１デバイス３の温度変化（昇温または降温）が、温度予測プログラムＰにより予測される。   More specifically, after the decrease in the power generation performance (arrow F ′ in FIG. 3) of the first device 3 is confirmed, the temperature change (temperature increase or temperature decrease) of the heat source 2 and / or the first device 3 is the temperature. Predicted by the prediction program P.

そして、熱源２および／または第１デバイス３が降温する（図３の矢印Ｈ’’参照）か否かが、制御ユニット１０において判断される（ステップＳ１３）。   Then, the control unit 10 determines whether or not the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is lowered (see arrow H ″ in FIG. 3) (step S13).

なお、このステップにおいて、熱源２および／または第１デバイス３が降温しないと予測される場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、降温が開始されるまで、上記の温度予測および判断が繰り返される。   In this step, when it is predicted that the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 will not decrease (step S13: NO), the above temperature prediction and determination are repeated until the temperature decrease is started.

一方、熱源２および／または第１デバイス３が降温を開始すると判断される場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、第１デバイス３にポーリング電圧を印加する（ステップＳ１４）。   On the other hand, when it is determined that the heat source 2 and / or the first device 3 starts to cool (step S13: YES), a polling voltage is applied to the first device 3 (step S14).

すなわち、この発電システム１において、電圧センサ３５により監視される第１デバイス３の発電性能が、予め設定される所定値（初期性能値）未満に低下した場合には、温度予測プログラムＰにより降温が予測されるときに、第１デバイス３にポーリング電圧が印加される（図３の矢印Ｎ）。   That is, in this power generation system 1, when the power generation performance of the first device 3 monitored by the voltage sensor 35 falls below a predetermined value (initial performance value) set in advance, the temperature prediction program P decreases the temperature. When predicted, a polling voltage is applied to the first device 3 (arrow N in FIG. 3).

ポーリング電圧は、上記のアシスト電圧、および、上記の保護電圧よりも高電圧であって、具体的には、例えば、５Ｖ以上、好ましくは、５０Ｖ以上であり、例えば、５ｋＶ以下、好ましくは、１ｋＶ以下である。   The polling voltage is higher than the assist voltage and the protection voltage, and is specifically, for example, 5 V or more, preferably 50 V or more, for example, 5 kV or less, preferably 1 kV. It is as follows.

このように、熱源２および／または第１デバイス３の降温中に、第１デバイス３にポーリング電圧を印加することによって、第１デバイス３の発電性能を復元することができる。   Thus, the power generation performance of the first device 3 can be restored by applying the polling voltage to the first device 3 while the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is decreasing.

なお、ポーリング電圧は、熱源２および／または第１デバイス３が、再度、昇温状態になるまで維持される。   Note that the polling voltage is maintained until the heat source 2 and / or the first device 3 reaches a temperature rising state again.

そして、熱源２および／または第１デバイス３が昇温状態となると、熱源２が停止されるまで、上記の処理が繰り返される（リターン）。   And when the heat source 2 and / or the 1st device 3 will be in a temperature rising state, said process will be repeated until the heat source 2 is stopped (return).

このような発電システム１によれば、温度予測プログラムＰにより予測される最高到達温度が、予め設定される所定値以上である場合、温度予測プログラムＰにより昇温が予測されるときに、第１デバイス３にアシスト電圧よりも高電圧である保護電圧が印加される。そのため、第１デバイス３が過度に高温まで昇温される場合にも、保護電圧により第１デバイス３を保護することができ、第１デバイス３の発電性能の低下を抑制することができる。   According to such a power generation system 1, when the maximum temperature predicted by the temperature prediction program P is equal to or higher than a predetermined value set in advance, the first temperature is predicted when the temperature prediction is predicted by the temperature prediction program P. A protection voltage that is higher than the assist voltage is applied to the device 3. Therefore, even when the first device 3 is heated to an excessively high temperature, the first device 3 can be protected by the protection voltage, and a decrease in the power generation performance of the first device 3 can be suppressed.

また、このような発電システム１によれば、電圧センサ３５により監視される第１デバイス３の発電性能が、予め設定される所定値未満である場合、温度予測プログラムＰにより降温が予測されるときに、第１デバイス３に保護電圧よりも高電圧であるポーリング電圧が印加される。そのため、第１デバイス３の発電性能が低下した場合にも、第１デバイス３の発電性能を、ポーリング電圧によって復元することができ、その結果、発電効率の向上を図ることができる。   Moreover, according to such a power generation system 1, when the power generation performance of the first device 3 monitored by the voltage sensor 35 is less than a predetermined value set in advance, when the temperature prediction is predicted by the temperature prediction program P In addition, a polling voltage that is higher than the protection voltage is applied to the first device 3. Therefore, even when the power generation performance of the first device 3 is reduced, the power generation performance of the first device 3 can be restored by the polling voltage, and as a result, the power generation efficiency can be improved.

すなわち、上記の発電システム１によれば、第１デバイス３の発電性能の低下を防止し、発電効率の向上を図ることができる。   That is, according to said electric power generation system 1, the fall of the electric power generation performance of the 1st device 3 can be prevented, and the improvement of electric power generation efficiency can be aimed at.

また、発電システム１に第１スイッチ２３を設け、その開閉を上記のように制御することによって、良好に第１デバイス３から電力を取り出すとともに、電圧印加装置９からの電圧がバッテリー７に印加されることを抑制することができ、バッテリー７の故障を抑制することができる。   Further, by providing the first switch 23 in the power generation system 1 and controlling the opening and closing thereof as described above, it is possible to satisfactorily extract power from the first device 3 and to apply the voltage from the voltage application device 9 to the battery 7. This can suppress the failure of the battery 7.

なお、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。   It should be noted that the time required from when the voltage applying device 9 is activated until the voltage is applied (that is, the intensity of the electric field reaches the predetermined value), and after the voltage applying device 9 is stopped, the electric field The time required until the strength reaches 0 kV / mm can be regarded as substantially 0 second.

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、制御ユニット１０によって切り替えられる。   That is, in the power generation system 1, the time during which the voltage less than the predetermined value is applied is substantially 0 second, and the voltage is applied when the voltage of the predetermined value is applied (ON). The state where the voltage is not applied (OFF) is switched by the control unit 10.

このような発電システム１によれば、電圧印加装置９を作動または停止させる、つまり、ＯＮ／ＯＦＦ操作するという比較的簡易な方法によって、第１デバイス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。   According to such a power generation system 1, energy can be efficiently extracted from the first device 3 by a relatively simple method of operating or stopping the voltage application device 9, that is, an ON / OFF operation. The power generation efficiency can be improved.

また、このような発電システム１によれば、温度が経時的に上下する熱源２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。   Moreover, according to such a power generation system 1, since the heat source 2 whose temperature rises and falls with time is used, a fluctuating voltage (for example, AC voltage) can be taken out, and as a result, as a constant voltage (DC voltage) Compared with the case of taking out, it is possible to store the electric power by boosting with excellent efficiency by a simple configuration.

なお、このような発電システム１では、必要により、取り出された電力をバッテリー７に供給する前に、第２デバイス４に接続される昇圧器（図示せず）において、周期的に変動する波形（例えば、交流、脈流など）の状態で昇圧することができ、さらに、交流／直流変換器（図示せず）において直流電圧に変換することもできる。   In such a power generation system 1, if necessary, before supplying the extracted electric power to the battery 7, a waveform (periodically fluctuating) in a booster (not shown) connected to the second device 4 ( For example, the voltage can be boosted in a state of alternating current, pulsating flow, etc., and further converted into a direct current voltage in an alternating current / direct current converter (not shown).

また、上記した説明では、第３デバイスとしてバッテリー７を採用したが、第３デバイスとしては、第１デバイスから取り出された電力が供給されるデバイスであれば、特に制限されず、例えば、灯火装置など、種々の電気負荷装置を採用することができる。   In the above description, the battery 7 is used as the third device. However, the third device is not particularly limited as long as it is a device to which power extracted from the first device is supplied. Various electric load devices can be employed.

また、詳しくは図示しないが、第１デバイス３から取り出された電力が、第３デバイスの電気容量に対して過度に大きい場合には、例えば、取出専用部分３０に公知の電圧変換器を設け、電圧の大きさを調整することもできる。   In addition, although not shown in detail, when the power extracted from the first device 3 is excessively large with respect to the electric capacity of the third device, for example, a known voltage converter is provided in the extraction-dedicated part 30; The magnitude of the voltage can also be adjusted.

図４は、本発明の発電システムが車載された一実施形態を示す概略構成図、図５は、図４に示す発電システムの要部拡大図である。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an embodiment in which the power generation system of the present invention is mounted on a vehicle, and FIG. 5 is an enlarged view of a main part of the power generation system shown in FIG.

図４において、自動車２５は、内燃機関１１、触媒搭載部１２、エキゾーストパイプ１３、マフラー１４および排出パイプ１５を備えている。   In FIG. 4, the automobile 25 includes an internal combustion engine 11, a catalyst mounting portion 12, an exhaust pipe 13, a muffler 14, and a discharge pipe 15.

内燃機関１１は、エンジン１６、および、エキゾーストマニホールド１７を備えている。   The internal combustion engine 11 includes an engine 16 and an exhaust manifold 17.

エンジン１６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１７の分岐管１８（後述）の上流側端部が接続されている。   The engine 16 is a multi-cylinder (4-cylinder type) multi-cycle (4-cycle) engine, and an upstream end portion of a branch pipe 18 (described later) of the exhaust manifold 17 is connected to each cylinder.

エキゾーストマニホールド１７は、エンジン１６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１６の各気筒に接続される複数（４つ）の分岐管１８（これらを区別する必要がある場合には、図４の上側から順に、分岐管１８ａ、分岐管１８ｂ、分岐管１８ｃおよび分岐管１８ｄと称する。）と、それら分岐管１８の下流側において、各分岐管１８を１つに統合する集気管１９とを備えている。   The exhaust manifold 17 is an exhaust manifold provided for converging exhaust gas exhausted from each cylinder of the engine 16, and a plurality of (four) branch pipes 18 (these are connected to each cylinder of the engine 16. 4 are referred to as the branch pipe 18a, the branch pipe 18b, the branch pipe 18c, and the branch pipe 18d in order from the upper side of FIG. 4), and each branch pipe on the downstream side of the branch pipe 18. And an air collecting tube 19 that integrates 18 into one.

また、各分岐管１８は、その流れ方向途中において、箱型空間２０を、それぞれ１つ備えている。箱型空間２０は、分岐管１８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３と、第２デバイス４とを備えている（図５参照）。   Each branch pipe 18 includes one box-shaped space 20 in the middle of the flow direction. The box-shaped space 20 is a substantially rectangular parallelepiped space interposed so as to communicate with the branch pipe 18, and includes a plurality of first devices 3 and second devices 4 inside thereof (see FIG. 5).

なお、図４においては、複数の第１デバイス３を簡略化し、１つの箱型空間２０に対して、１つの第１デバイス３を示している。   In FIG. 4, a plurality of first devices 3 are simplified, and one first device 3 is shown for one box-shaped space 20.

このようなエキゾーストマニホールド１７では、分岐管１８の上流側端部が、それぞれ、エンジン１６の各気筒に接続されるとともに、分岐管１８の下流側端部と集気管１９の上流側端部とが接続されている。また、集気管１９の下流側端部は、触媒搭載部１２の上流側端部に接続されている。   In such an exhaust manifold 17, the upstream end of the branch pipe 18 is connected to each cylinder of the engine 16, and the downstream end of the branch pipe 18 and the upstream end of the air collecting pipe 19 are connected to each other. It is connected. Further, the downstream end of the air collecting pipe 19 is connected to the upstream end of the catalyst mounting portion 12.

触媒搭載部１２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、内燃機関１１（エキゾーストマニホールド１７）の下流側端部に接続されている。 The catalyst mounting unit 12 includes, for example, a catalyst carrier and a catalyst coated on the carrier, and hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NO x ) contained in exhaust gas discharged from the internal combustion engine 11, In order to purify harmful components such as carbon monoxide (CO), it is connected to the downstream end of the internal combustion engine 11 (exhaust manifold 17).

エキゾーストパイプ１３は、触媒搭載部１２において浄化された排気ガスをマフラー１４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１２に接続されるとともに、下流側端部がマフラー１４に接続されている。   The exhaust pipe 13 is provided to guide the exhaust gas purified in the catalyst mounting portion 12 to the muffler 14. The upstream end is connected to the catalyst mounting portion 12 and the downstream end is the muffler 14. It is connected to the.

マフラー１４は、エンジン１６（とりわけ、爆発工程）において生じる騒音を、静音化する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１３の下流側端部に接続されている。また、マフラー１４の下流側端部は、排出パイプ１５の上流側端部に接続されている。   The muffler 14 is provided to silence noise generated in the engine 16 (in particular, an explosion process), and an upstream end portion thereof is connected to a downstream end portion of the exhaust pipe 13. The downstream end of the muffler 14 is connected to the upstream end of the discharge pipe 15.

排出パイプ１５は、エンジン１６から排出され、エキゾーストマニホールド１７、触媒搭載部１２、エキゾーストパイプ１３およびマフラー１４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１４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。   The exhaust pipe 15 is provided to discharge exhaust gas that has been exhausted from the engine 16 and sequentially passes through the exhaust manifold 17, the catalyst mounting portion 12, the exhaust pipe 13, and the muffler 14, and has been purified and silenced. The upstream end is connected to the downstream end of the muffler 14, and the downstream end is open to the outside air.

そして、この自動車２５は、上記した発電システム１を搭載している。   The automobile 25 is equipped with the power generation system 1 described above.

発電システム１は、上記したように、熱源２、第１デバイス３、第２デバイス４、バッテリー７、温度センサ８、電圧印加装置９、電圧センサ３５および制御ユニット１０を備えている。   As described above, the power generation system 1 includes the heat source 2, the first device 3, the second device 4, the battery 7, the temperature sensor 8, the voltage application device 9, the voltage sensor 35, and the control unit 10.

この発電システム１では、熱源２として、内燃機関１１のエンジン１６が用いられており、また、拡大図および図５が参照されるように、各分岐管１８の箱型空間２０内には、第１デバイス３が配置されている。   In this power generation system 1, the engine 16 of the internal combustion engine 11 is used as the heat source 2, and as shown in the enlarged view and FIG. One device 3 is arranged.

第１デバイス３は、シート状に形成されており、箱型空間２０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。   The first device 3 is formed in a sheet shape, and a plurality of first devices 3 are arranged in the box-shaped space 20 with a space therebetween, and a second device 4 (and a fixing member (not shown) provided as necessary). Z)).

これにより、第１デバイス３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４を介して、箱型空間２０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。   As a result, both the front and back surfaces of the first device 3 and the peripheral side surface are exposed to the outside air in the box-shaped space 20 via the second device 4 (not shown) and can be exposed (exposed) to the exhaust gas. It is said that.

第２デバイス４は、図４の拡大図に示すように、第１デバイス３を挟んで対向配置される２つの電極２２、および、それら電極２２に接続される取出導線２７を備えている。   As shown in the enlarged view of FIG. 4, the second device 4 includes two electrodes 22 that are opposed to each other with the first device 3 interposed therebetween, and an extraction lead wire 27 that is connected to the electrodes 22.

各電極２２は、各第１デバイス３の外側において互いに対向し、第１デバイス３を間に介在させるように配置されている。   Each electrode 22 is arranged so as to face each other outside each first device 3 and to interpose the first device 3 therebetween.

取出導線２７は、上記したように、共用部分２９と取出専用部分３０とを備えており、共用部分２９において、印加導線２８と共用されている。また、取出専用部分３０には、第１デバイスから電力を取り出すための回路を開閉するための第１スイッチ２３が備えられている。   As described above, the extraction lead wire 27 includes the common portion 29 and the extraction exclusive portion 30, and is shared with the application lead wire 28 in the common portion 29. The take-out dedicated portion 30 is provided with a first switch 23 for opening and closing a circuit for taking out power from the first device.

また、取出導線２７は、分岐導線であって、図４に示すように、各電極２２を並列的に接続している。また、取出導線２７は、各第１デバイス３と、その第１デバイス３を挟んで対向配置される１対（２つ）の電極２２と、第１デバイス３および第２デバイス４により取り出された電力を蓄電するためのバッテリー７とを含む環状の電気回路を、複数の第１デバイス３のそれぞれに応じて、複数形成している。   Further, the lead-out lead 27 is a branch lead, and as shown in FIG. 4, the electrodes 22 are connected in parallel. In addition, the lead-out lead wires 27 were taken out by the first devices 3, the pair of (two) electrodes 22 disposed opposite to each other with the first device 3 interposed therebetween, and the first device 3 and the second device 4. A plurality of annular electric circuits including a battery 7 for storing electric power is formed in accordance with each of the plurality of first devices 3.

なお、図示しないが、第２デバイス４の取出導線２７と、バッテリー７との間には、例えば、昇圧器、交流／直流変換器（ＡＣ−ＤＣコンバーター）などが介在されていてもよい。   Although not shown, a booster, an AC / DC converter (AC-DC converter), or the like may be interposed between the lead-out lead 27 of the second device 4 and the battery 7.

また、図４では、各箱型空間２０内において、１つの第１デバイス３と、その第１デバイス３を挟んで対向配置される一対の電極２２、および、その電極２２に接続される取出導線２７とを模式的に示している。   Further, in FIG. 4, in each box-shaped space 20, one first device 3, a pair of electrodes 22 arranged to face each other across the first device 3, and a lead wire connected to the electrode 22 27 is schematically shown.

温度センサ８は、図４の拡大図に示すように、各分岐管１８内において、複数の第１デバイス３の上流側（排気ガスの流れ方向）近傍に配置され、それらの温度を検知可能に設けられている。   As shown in the enlarged view of FIG. 4, the temperature sensor 8 is disposed in the vicinity of the upstream side (exhaust gas flow direction) of the plurality of first devices 3 in each branch pipe 18 and can detect the temperature thereof. Is provided.

なお、温度センサ８は、複数の第１デバイス３（図５参照）の温度を検知できるように設けることができれば、その数は特に制限されず、必要により単数または複数設けられる。   Note that the number of the temperature sensors 8 is not particularly limited as long as the temperature sensors 8 can be provided so as to detect the temperatures of the plurality of first devices 3 (see FIG. 5).

電圧印加装置９は、電圧印加電源３１および印加導線２８を備えている。   The voltage application device 9 includes a voltage application power source 31 and an application conductor 28.

印加導線２８は、上記したように、共用部分２９と印加専用部分３２とを備えており、共用部分２９において、取出導線２７と共用されている。   As described above, the application conducting wire 28 includes the shared portion 29 and the application dedicated portion 32, and is shared with the extraction conducting wire 27 in the shared portion 29.

すなわち、印加導線２８は、第２デバイス４の取出導線２７の一部（共用部分２９）を共用するとともに、第２デバイス４の電極２２に電気的に接続されている。また、印加導線２８は、各第１デバイス３と、その第１デバイス３を挟んで対向配置される１対（２つ）の電極２２と、電圧印加電源３１とを含む環状の電気回路を、複数の第１デバイス３のそれぞれに応じて、複数形成している。   That is, the application conducting wire 28 shares a part (common part 29) of the extraction conducting wire 27 of the second device 4 and is electrically connected to the electrode 22 of the second device 4. In addition, the application conductor 28 is an annular electric circuit including each first device 3, a pair (two) of electrodes 22 that are opposed to each other across the first device 3, and a voltage application power source 31. A plurality of first devices 3 are formed according to each of the plurality of first devices 3.

そして、第２デバイス４の電極２２が、電圧印加装置９により電圧を印加するための電極として共用されている。また、第２デバイス４の取出導線２７の一部（共用部分２９）が、電圧印加装置９により電圧を印加するための印加導線２８の一部として共用されている。   The electrode 22 of the second device 4 is shared as an electrode for applying a voltage by the voltage application device 9. Further, a part (common part 29) of the extraction lead wire 27 of the second device 4 is shared as a part of the application lead wire 28 for applying a voltage by the voltage application device 9.

そのため、この発電システム１では、電極２２に電圧印加電源３１から電圧を印加することにより、電極２２間、すなわち、第１デバイス３に電圧を印加することができる。   Therefore, in the power generation system 1, a voltage can be applied between the electrodes 22, that is, the first device 3 by applying a voltage from the voltage application power supply 31 to the electrodes 22.

電圧センサ３５は、複数の第１デバイス３（図５参照）のそれぞれに対応するように複数設けられ、各第１デバイス３を跨ぐように、共用部分２９に電気的に接続されており、第１デバイス３の電圧をモニタリング可能としている。   A plurality of voltage sensors 35 are provided so as to correspond to each of the plurality of first devices 3 (see FIG. 5), and are electrically connected to the shared portion 29 so as to straddle each first device 3. 1 The voltage of the device 3 can be monitored.

制御ユニット１０は、箱型空間２０の外部において、破線で示すように、温度センサ８および電圧印加装置９に電気的に接続されている。   The control unit 10 is electrically connected to the temperature sensor 8 and the voltage applying device 9 as indicated by a broken line outside the box-shaped space 20.

具体的には、制御ユニット１０は、分岐導線などによって、各箱型空間２０に設けられる温度センサ８のそれぞれに並列的に接続されるとともに、電圧印加装置９に接続されている。   Specifically, the control unit 10 is connected in parallel to each of the temperature sensors 8 provided in each box-type space 20 by a branched conducting wire or the like, and is connected to the voltage application device 9.

また、図４において図示しないが、制御ユニット１０は、分岐導線などによって、各電圧センサ３５および各第１スイッチ２３のそれぞれに並列的に接続されている（図１参照）。   Although not shown in FIG. 4, the control unit 10 is connected in parallel to each voltage sensor 35 and each first switch 23 by a branch conductor or the like (see FIG. 1).

そして、このような自動車２５では、エンジン１６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。   In such an automobile 25, when the engine 16 is driven, the pistons are repeatedly moved up and down in each cylinder, and the intake process, the compression process, the explosion process, and the exhaust process are sequentially performed. Is done.

より具体的には、例えば、分岐管１８ａに接続される気筒、および、分岐管１８ｃ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１８ａおよび分岐管１８ｃの内部を排気工程において通過する。   More specifically, for example, in two cylinders, that is, a cylinder connected to the branch pipe 18a and a cylinder connected to the branch pipe 18c, the pistons are interlocked to perform the intake process, the compression process, the explosion process, and the exhaust process. , Implemented in phase. As a result, the fuel is combusted and power is output, and high-temperature exhaust gas passes through the branch pipe 18a and the branch pipe 18c in the exhaust process.

このとき、エンジン１６の熱が、排気ガス（熱媒体）を介して伝達され、分岐管１８ａおよび分岐管１８ｃ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。   At this time, the heat of the engine 16 is transmitted through the exhaust gas (heat medium), the internal temperatures of the branch pipe 18a and the branch pipe 18c rise in the exhaust process, and other processes (intake process, compression process, explosion) In step (5), it moves up and down with time according to the piston cycle, and the high temperature state and the low temperature state are periodically repeated.

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１８ｂに接続される気筒、および、分岐管１８ｄ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１８ａおよび分岐管１８ｃ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１８ｂおよび分岐管１８ｄの内部を排気工程において通過する。   On the other hand, in the two cylinders, the cylinder connected to the branch pipe 18b and the cylinder connected to the branch pipe 18d at different timings from the two cylinders, the pistons are interlocked, and the intake process, the compression process, The explosion process and the exhaust process are performed in the same phase. As a result, fuel is combusted and power is output, and at a timing different from that of the branch pipe 18a and the branch pipe 18c, high-temperature exhaust gas passes through the branch pipe 18b and the branch pipe 18d in the exhaust process.

このとき、エンジン１６の熱が、排気ガス（熱媒体）を介して伝達され、分岐管１８ｂおよび分岐管１８ｄ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。   At this time, the heat of the engine 16 is transmitted through the exhaust gas (heat medium), the internal temperatures of the branch pipe 18b and the branch pipe 18d rise in the exhaust process, and other processes (intake process, compression process, explosion) In step (5), it moves up and down with time according to the piston cycle, and the high temperature state and the low temperature state are periodically repeated.

この周期的な温度変化は、分岐管１８ａおよび分岐管１８ｃ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。   This periodic temperature change has the same period but a different phase from the periodic temperature changes of the branch pipe 18a and the branch pipe 18c.

そして、この発電システム１では、上記したように、各分岐管１８の内部（箱型空間２０内）に、シート状の第１デバイス３が配置されている。   In the power generation system 1, as described above, the sheet-like first device 3 is disposed inside each branch pipe 18 (in the box-shaped space 20).

そのため、エンジン１６（熱源２）から排出される排気ガスが、分岐管１８内に導入され、箱型空間２０内に充填されると、その箱型空間２０内において、第１デバイス３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４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。   Therefore, when the exhaust gas exhausted from the engine 16 (heat source 2) is introduced into the branch pipe 18 and filled into the box-shaped space 20, the surface of the first device 3 and the surface of the first device 3 and Both surfaces of the back surface (and also the peripheral surface) are brought into contact (exposed) with exhaust gas (heat medium) (via the second device 4), and heated and / or cooled.

すなわち、第１デバイス３の表面および裏面の両面が、エンジン１６（熱源２）、および、そのエンジン１６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。   That is, both the front surface and the back surface of the first device 3 are heated and / or cooled by the temperature change over time of the engine 16 (heat source 2) and the heat medium that transfers the heat of the engine 16.

そして、これにより、第１デバイス３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。   And thereby, the 1st device 3 can be periodically made into a high temperature state or a low temperature state, and the effect (for example, piezo element, pyroelectric element, etc.) according to the element (for example, piezo element, pyroelectric element, etc.) , Piezo effect, pyroelectric effect, etc.).

そのため、この発電システム１では、第２デバイス４を介して、各第１デバイス３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。   Therefore, in this power generation system 1, power can be extracted from each first device 3 through the second device 4 as a waveform (for example, alternating current, pulsating current) that periodically varies.

また、この発電システム１では、上記したように、熱源２および／または第１デバイス３の温度を、制御ユニット１０の温度予測プログラムＰによって、連続的に予測する。   In the power generation system 1, as described above, the temperature of the heat source 2 and / or the first device 3 is continuously predicted by the temperature prediction program P of the control unit 10.

そして、上記したように、温度予測プログラムＰにより予測される最高到達温度が、予め設定される所定値未満である場合、温度予測プログラムＰにより昇温が予測されるときに、第１デバイス３にアシスト電圧を印加する。   As described above, when the maximum temperature predicted by the temperature prediction program P is less than a predetermined value set in advance, when the temperature increase is predicted by the temperature prediction program P, the first device 3 Apply assist voltage.

また、温度予測プログラムＰにより予測される最高到達温度が、予め設定される所定値以上である場合、温度予測プログラムＰにより昇温が予測されるときに、第１デバイス３にアシスト電圧よりも高電圧である保護電圧を印加する。   Further, when the highest temperature predicted by the temperature prediction program P is equal to or higher than a predetermined value set in advance, when the temperature increase is predicted by the temperature prediction program P, the first device 3 has a higher voltage than the assist voltage. A protective voltage, which is a voltage, is applied.

さらに、電圧センサ３５により監視される第１デバイス３の発電性能が、予め設定される所定値未満である場合、温度予測プログラムＰにより降温が予測されるときに、第１デバイス３に保護電圧よりも高電圧であるポーリング電圧を印加する。   Furthermore, when the power generation performance of the first device 3 monitored by the voltage sensor 35 is less than a predetermined value set in advance, when the temperature prediction is predicted by the temperature prediction program P, the first device 3 may apply a protection voltage. Apply a polling voltage which is also a high voltage.

そして、所定のタイミングで第１スイッチ２３を切り替えることにより、第１デバイス３から電力を取り出すことができる。   Then, power can be taken out from the first device 3 by switching the first switch 23 at a predetermined timing.

そして、このような発電システム１でも、温度予測プログラムＰにより予測される最高到達温度が、予め設定される所定値以上である場合、温度予測プログラムＰにより昇温が予測されるときに、第１デバイス３にアシスト電圧よりも高電圧である保護電圧が印加される。そのため、第１デバイス３が過度に高温まで昇温される場合にも、保護電圧により第１デバイス３を保護することができ、第１デバイス３の発電性能の低下を抑制することができる。   Even in such a power generation system 1, when the maximum temperature predicted by the temperature prediction program P is equal to or higher than a predetermined value set in advance, the first temperature is predicted when the temperature prediction is predicted by the temperature prediction program P. A protection voltage that is higher than the assist voltage is applied to the device 3. Therefore, even when the first device 3 is heated to an excessively high temperature, the first device 3 can be protected by the protection voltage, and a decrease in the power generation performance of the first device 3 can be suppressed.

また、このような発電システム１によれば、電圧センサ３５により監視される第１デバイス３の発電性能が、予め設定される所定値未満である場合、温度予測プログラムＰにより降温が予測されるときに、第１デバイス３に保護電圧よりも高電圧であるポーリング電圧が印加される。そのため、第１デバイス３の発電性能が低下した場合にも、第１デバイス３の発電性能を、ポーリング電圧によって復元することができ、その結果、発電効率の向上を図ることができる。   Moreover, according to such a power generation system 1, when the power generation performance of the first device 3 monitored by the voltage sensor 35 is less than a predetermined value set in advance, when the temperature prediction is predicted by the temperature prediction program P In addition, a polling voltage that is higher than the protection voltage is applied to the first device 3. Therefore, even when the power generation performance of the first device 3 is reduced, the power generation performance of the first device 3 can be restored by the polling voltage, and as a result, the power generation efficiency can be improved.

また、温度予測プログラムＰにより予測される第１デバイス３の最高到達温度が、劣化開始温度以上である場合、または、温度予測プログラムＰにより予測される熱源２の最高到達温度が、劣化開始温度に対応する温度以上である場合、温度予測プログラムＰにより昇温が予測されるときから、第１デバイス３が劣化開始温度未満に至るまでの間、および／または、熱源２の温度が劣化開始温度に対応する温度未満に至るまでの間、第１デバイス３に保護電圧が印加される。そのため、より確実に第１デバイス３を保護することができ、第１デバイス３の発電性能の低下を抑制することができる。   In addition, when the highest temperature reached by the first device 3 predicted by the temperature prediction program P is equal to or higher than the deterioration start temperature, or the highest temperature reached by the heat source 2 predicted by the temperature prediction program P becomes the deterioration start temperature. When the temperature is higher than the corresponding temperature, the temperature is predicted by the temperature prediction program P until the first device 3 reaches less than the deterioration start temperature, and / or the temperature of the heat source 2 becomes the deterioration start temperature. The protection voltage is applied to the first device 3 until the temperature falls below the corresponding temperature. Therefore, the 1st device 3 can be protected more reliably and the fall of the power generation performance of the 1st device 3 can be suppressed.

また、この発電システム１では、分岐管１８ａおよび分岐管１８ｃの温度と、分岐管１８ｂおよび分岐管１８ｄの温度とが、同じ周期、かつ、異なる位相で周期的に変化するため、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、連続的に取り出すことができる。   Further, in this power generation system 1, since the temperature of the branch pipe 18a and the branch pipe 18c and the temperature of the branch pipe 18b and the branch pipe 18d change periodically with the same period and different phases, Can be continuously extracted as a waveform (for example, alternating current, pulsating flow, etc.) that fluctuates automatically.

そして、排気ガスは、各分岐管１８を通過した後、集気管１９に供給され、集気された後、触媒搭載部１２に供給され、その触媒搭載部１２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１３に供給され、マフラー１４において静音化された後、排出パイプ１５を介して、外気に排出される。   Then, after passing through each branch pipe 18, the exhaust gas is supplied to the air collection pipe 19, collected, then supplied to the catalyst mounting section 12, and purified by the catalyst provided in the catalyst mounting section 12. Thereafter, the exhaust gas is supplied to the exhaust pipe 13, silenced in the muffler 14, and then discharged to the outside air through the discharge pipe 15.

このとき、各分岐管１８内を通過する排気ガスは、集気管１９において集気されるので、集気管１９、触媒搭載部１２、エキゾーストパイプ１３、マフラー１４および排出パイプ１５を順次通過する排気ガスは、その温度が、平滑化されている。   At this time, since the exhaust gas passing through each branch pipe 18 is collected in the air collection pipes 19, the exhaust gas sequentially passes through the air collection pipe 19, the catalyst mounting portion 12, the exhaust pipe 13, the muffler 14, and the exhaust pipe 15. The temperature is smoothed.

そのため、温度が平滑化されたこのような排気ガスを通過させる集気管１９、触媒搭載部１２、エキゾーストパイプ１３、マフラー１４および排出パイプ１５の温度は、通常、経時的に上下することなく、ほぼ一定である。   Therefore, the temperature of the air collection pipe 19, the catalyst mounting portion 12, the exhaust pipe 13, the muffler 14 and the exhaust pipe 15 through which such exhaust gas whose temperature has been smoothed normally does not increase or decrease with time, It is constant.

そのため、集気管１９、触媒搭載部１２、エキゾーストパイプ１３、マフラー１４または排出パイプ１５を熱源２として用い、その周囲または内部に、上記した第１デバイス３を配置する場合には、第１デバイス３から取り出される電力は、その電圧が小さく、また、一定（直流電圧）である。   Therefore, when the air collecting tube 19, the catalyst mounting portion 12, the exhaust pipe 13, the muffler 14 or the exhaust pipe 15 is used as the heat source 2 and the first device 3 is disposed around or inside the first device 3, The electric power taken out from is low in voltage and constant (DC voltage).

そのため、このような方法では、得られる電力を、簡易な構成で効率良く昇圧することができず、蓄電効率に劣るという不具合がある。   Therefore, in such a method, there is a problem that the obtained electric power cannot be boosted efficiently with a simple configuration and the power storage efficiency is poor.

一方、上記したように、分岐管１８の内部空間に第１デバイス３を配置すれば、熱源２の経時的な温度変化により、第１デバイス３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３を、そのデバイス（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、周期的に電気分極させることができる。   On the other hand, as described above, if the first device 3 is arranged in the internal space of the branch pipe 18, the first device 3 is periodically brought into a high temperature state or a low temperature state due to a temperature change of the heat source 2 over time. The first device 3 can be periodically electrically polarized by an effect (for example, piezo effect, pyroelectric effect, etc.) according to the device (for example, piezo element, pyroelectric element, etc.).

そのため、この発電システム１では、第２デバイス４を介して、各第１デバイス３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。   Therefore, in this power generation system 1, power can be extracted from each first device 3 through the second device 4 as a waveform (for example, alternating current, pulsating current) that periodically varies.

その後、この方法では、必要により、上記により得られた電力を、第２デバイス４に接続される昇圧器（図示せず）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、必要により、昇圧された電力を、交流／直流変換器（図示せず）において直流電圧に変換した後、バッテリー７に蓄電する。バッテリー７に蓄電された電力は、自動車２５や、自動車２５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。   Thereafter, in this method, if necessary, the electric power obtained as described above is generated in a periodically fluctuating waveform (for example, alternating current, pulsating current, etc.) in a booster (not shown) connected to the second device 4. The voltage is boosted in a state, and then, if necessary, the boosted power is converted into a DC voltage by an AC / DC converter (not shown), and then stored in the battery 7. The electric power stored in the battery 7 can be appropriately used as the power of the automobile 25 or various electric components mounted on the automobile 25.

そして、このような発電システム１によれば、温度が経時的に上下する熱源２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）として取り出し、ＤＣ−ＤＣコンバーターで変換する場合に比べて、優れた効率で昇圧して、蓄電することができる。   And according to such a power generation system 1, since the heat source 2 whose temperature rises and falls with time is used, a fluctuating voltage (for example, AC voltage) can be taken out, and as a result, as a constant voltage (DC voltage) Compared with the case of taking out and converting by a DC-DC converter, it is possible to store the electric power by boosting with excellent efficiency.

なお、上記した説明では、第３デバイスとしてバッテリー７を採用したが、第３デバイスとしては、第１デバイスから取り出された電力が供給されるデバイスであれば、特に制限されず、例えば、ヘッドライトなど、種々の電気負荷装置を採用することができる。   In the above description, the battery 7 is used as the third device. However, the third device is not particularly limited as long as it is a device to which power extracted from the first device is supplied. Various electric load devices can be employed.

また、詳しくは図示しないが、第１デバイス３から取り出された電力が、第３デバイスの電気容量に対して過度に大きい場合には、例えば、取出専用部分３０に公知の電圧変換器を設け、電圧の大きさを調整することもできる。   In addition, although not shown in detail, when the power extracted from the first device 3 is excessively large with respect to the electric capacity of the third device, for example, a known voltage converter is provided in the extraction-dedicated part 30; The magnitude of the voltage can also be adjusted.

１ 発電システム
２ 熱源
３ 第１デバイス
４ 第２デバイス
９ 電圧印加装置
１０ 制御ユニット
３５ 電圧センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power generation system 2 Heat source 3 1st device 4 2nd device 9 Voltage application apparatus 10 Control unit 35 Voltage sensor

Claims (2)

温度が経時的に上下する熱源と、
前記熱源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デバイスと、
前記第１デバイスから電力を取り出すための第２デバイスと、
前記第１デバイスに電圧を印加する電圧印加手段と、
前記第１デバイスの発電性能を監視する監視手段と、
前記熱源および／または前記第１デバイスの最高到達温度および温度変化を予測する温度予測手段と、
前記温度予測手段により予測される温度、および、前記監視手段により監視される前記第１デバイスの発電性能に基づいて、前記電圧印加手段を作動および停止させるための制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記温度予測手段により予測される最高到達温度が、予め設定される所定値未満である場合、前記温度予測手段により昇温が予測されるときに、前記第１デバイスにアシスト電圧を印加し、
前記温度予測手段により予測される最高到達温度が、予め設定される所定値以上である場合、前記温度予測手段により昇温が予測されるときに、前記第１デバイスに前記アシスト電圧よりも高電圧である保護電圧を印加し、
前記監視手段により監視される前記第１デバイスの発電性能が、予め設定される所定値未満である場合、前記温度予測手段により降温が予測されるときに、前記第１デバイスに前記保護電圧よりも高電圧であるポーリング電圧を印加する
ることを特徴とする、発電システム。 A heat source whose temperature rises and falls over time;
A first device in which the temperature is increased and decreased over time due to a temperature change of the heat source and is electrically polarized;
A second device for extracting power from the first device;
Voltage applying means for applying a voltage to the first device;
Monitoring means for monitoring the power generation performance of the first device;
Temperature predicting means for predicting a maximum temperature and a temperature change of the heat source and / or the first device;
Control means for operating and stopping the voltage application means based on the temperature predicted by the temperature prediction means and the power generation performance of the first device monitored by the monitoring means,
The control means includes
When the highest temperature predicted by the temperature prediction unit is less than a predetermined value set in advance, when a temperature rise is predicted by the temperature prediction unit, an assist voltage is applied to the first device,
When the highest temperature predicted by the temperature prediction unit is equal to or higher than a predetermined value set in advance, when the temperature prediction is predicted by the temperature prediction unit, a voltage higher than the assist voltage is applied to the first device. Apply a protection voltage that is
When the power generation performance of the first device monitored by the monitoring unit is less than a predetermined value set in advance, when the temperature prediction is predicted by the temperature prediction unit, the first device has a voltage higher than the protection voltage. A power generation system, wherein a high voltage polling voltage is applied. 前記第１デバイスが、加熱されたときに発電性能の低下を開始する劣化開始温度を有しており、
前記制御手段は、
前記温度予測手段により予測される前記第１デバイスの最高到達温度が、前記劣化開始温度以上である場合、または、前記温度予測手段により予測される前記熱源の最高到達温度が、前記劣化開始温度に対応する温度以上である場合、
前記温度予測手段により昇温が予測されるときから、
前記第１デバイスが前記劣化開始温度未満に至るまでの間、および／または、
前記熱源の温度が前記劣化開始温度に対応する温度未満に至るまでの間、
前記第１デバイスに前記保護電圧を印加する
ことを特徴とする、請求項１に記載の発電システム。 The first device has a deterioration start temperature that starts a decrease in power generation performance when heated,
The control means includes
When the highest temperature reached by the first device predicted by the temperature prediction means is equal to or higher than the deterioration start temperature, or the highest temperature reached by the heat source predicted by the temperature prediction means is the deterioration start temperature. If it is above the corresponding temperature,
From when the temperature rise is predicted by the temperature prediction means,
Until the first device reaches below the deterioration start temperature, and / or
Until the temperature of the heat source reaches less than the temperature corresponding to the deterioration start temperature,
The power generation system according to claim 1, wherein the protection voltage is applied to the first device.
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JP2007014161A (en) * 2005-07-01 2007-01-18 Toyota Motor Corp Thermoelectric generator for vehicle
JP6150676B2 (en) * 2012-10-31 2017-06-21 ダイハツ工業株式会社 Power generation system
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