排熱利用に向けた熱電変換技術の開発・評価法と応用

熱電発電の材料・素子・モジュール・評価手法と自動車を中心とした産業利用まで、熱電変換技術に関して詳解する！！

排熱利用に向けた熱電変換技術の開発・評価法と応用
〜　自動車・自動二輪用を中心としたモジュール・ユニットの開発と利用技術 〜

主催：Ｒ＆Ｄ支援センター

日時：平成22年1月29日（金）10：15-17：10

第１部　熱電変換材料の開発、性能向上と熱電発電ユニットの開発

≪講座趣旨≫
実用性の高い酸化物系や鉄系の熱電材料を用いた熱電発電デバイスの研究開発を行った。
微細構造制御による材料性能の向上からデバイスの耐久性向上を目指した電極接合技術の開発、
　さらには実際の熱源を想定した熱電発電試験など、基礎的な材料研究から応用的なデバイス開発
まで、実用化を目指した熱電発電に関する技術開発について紹介する。

≪プログラム≫
１．熱電発電技術
　　1-1. 熱電発電の原理
　　1-2. 熱電材料について
　　1-3. 熱電材料の実用化検討
２．酸化物系熱電材料
　　2-1. 酸化物系熱電材料について
　　2-2. Ｃｏ系酸化物熱電材料の開発
　　2-3. 酸化物熱電モジュールの開発途
３．鉄系熱電材料
　3-1. 低温動作型熱電材料について
　3-2. ホイスラー型Ｆｅ２ＶＡｌ合金系熱電材料の開発
　3-3. Ｆｅ２ＶＡｌ熱電モジュールの作製
　3-4. 自動二輪車搭載用の熱電発電ユニットの開発
【質疑応答・名刺交換】

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第２部　気密ケース入り熱電変換モジュールの開発および産業廃熱利用への適用

≪講座趣旨≫
熱電変換モジュールなどの要素技術、および熱電変換システム全体の設計・開発につき紹介する。例えば「気密ケース入りモジュール」はSiGeモジュール（最高使用温度650℃）またはBiTeモジュール（同200℃）を気密ケースに封入したもので、いかなる雰囲気にも設置可能で性能と耐久性の両立を実現した。前者はドイツの自動車メーカーにもサンプル納入され、最も高い温度で使用可能なモジュールとして評価を受けている。
　本モジュールは共同開発者である日立粉末冶金（株）の粉末冶金焼結炉にて廃熱有効利用の実証試験中である。このほかモジュールの性能と耐久性向上に有効な「コンプライアント・パッド」につき紹介する。

≪プログラム≫
１．高温用熱電変換システムの開発実績および保有装置
　　1-1 熱電変換モジュールの開発
　　1-2 コンプライアント・パッド
　　1-3 熱電変換システムの設計、コスト評価および実証試験
　　1-4 評価装置

２．極低温用熱電変換システムの開発実績および保有装置

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第３部　自動車向け 排熱回収技術と熱電変換

≪講座趣旨≫
自動車にとり燃費向上が最重要課題になっており、排熱回収利用技術に期待が高まっている。　各種の排熱回収利用技術と熱電変換技術の特徴を整理し、今後熱電変換を実用化するための課題と方向性を検討する。

≪プログラム≫
１．自動車の環境とニーズ動向
　　　　1-1.　環境ニーズと自動車排気系
　　　　1-2.　燃費規制・CO2排出規制
　　　　1-3.　燃料価格動向
　　　　1-4.　車両・PWT動向

２．燃費向上技術
　　　　2-1.　燃費向上技術

３．自動車のエネルギー損失と排熱利用
　　　　3-1.　自動車のエネルギー使用状況
　　　　3-2.　自動車の排熱回収技術の特性

４．排熱回収・利用技術
　　　　4-1.　暖機システム
　　　　4-2.　ランキンサイクル

５．熱電変換技術
　　　　5-1.　発電による燃費向上
　　　　5-2.　自動車向け検討
　　　　5-3.　耐久性・信頼性
　　　　5-4.　熱電変換技術の特徴
　　　　5-5.　実用化への課題

６．自動車向け実用化却炉・工場排熱
７．まとめ
【質疑応答・名刺交換】

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第４部　熱電材料・モジュールの評価技術

≪講座趣旨≫
工場や自動車を稼動させるために必要なエネルギーのうち、約2/3は使われずに排出されている。排出エネルギーを再利用するために、熱から電気に変換される技術が注目されている。熱電材料は稼動部がないこと小型化が可能であること熱から電気に直接変換できる等の利点から、近年、盛んに開発が進められている。
　本講演では、熱電材料の探査から熱電モジュールの開発にいたるまでに必要な評価法について紹介する。特に、熱電材料のゼーベック係数・電気抵抗率・熱伝導率の評価法および熱電モジュールの変換効率の評価法について原理から詳細に紹介する。

≪プログラム≫
１. 熱電モジュールの開発過程と評価法
　　1-1.熱電モジュールの開発過程
　　1-2.熱電モジュールと熱電材料の評価の相関関係
２．熱電材料の評価
　　　2-1.ゼーベック係数の評価法
　　　2-2.電気抵抗率の評価法
　　　2-3.熱伝導率の評価法
３．熱電モジュールの評価
４．熱電材料の最新評価
　　　4-1.薄膜評価法
　　　4-2.分布評価法