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2013 Fiscal Year Research-status Report

精密低周波交流電圧発生器を用いたゼーベック係数の絶対測定技術の開発

Research Project

Project/Area Number 25871194
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

天谷 康孝  独立行政法人産業技術総合研究所, 計測標準研究部門, 主任研究員 (10549900)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords熱電効果 / 絶対熱電能 / ゼーベック係数 / トムソン係数 / 交直変換標準 / 交流電圧標準
Research Abstract

交流信号を用いて従来の直流法よりも正確かつ簡便な熱電能の絶対測定技術を開発することが本研究の目的である。今年度の研究計画に従い、①交流―直流法によるトムソン係数の理論的な導出、②トムソン係数評価用のテストフィクスチャの開発、③室温におけるトムソン係数の評価の3つの課題を設け研究を進めた。それぞれの課題について次の成果を得た。
①一次元熱伝導解析から交流-直流法によるトムソン係数を新たに導出することに成功した。従来の直流法とは異なり、正確な評価が困難な試料の熱伝導率がなくとも、交流電流値、交流電気抵抗からトムソン係数を算出可能であることが示された。
②トムソン係数評価用テストフィクスチャを試作した。実験装置は真空チャンバ、標準交流/直流電流発生装置、直流電圧計から構成される。試料端の温度を一定に保つため、ステ-ジには無酸素銅ブロックを設置し、PID温度制御を行った。試料中央部には、極細熱電対を取り付けた。対流伝達を抑制するため、試料ステージは真空チャンバ内に設置した。
③交流-直流法によりPt線のトムソン係数の評価を行った。実験条件は電流実効値2.5 A、温度勾配60 Kである。交流-直流法によって得られたトムソン係数は-8.3±0.3 μV/Kであった。一方、従来の直流法により得られたトムソン係数は-8.2±1.1 μV/Kであった。以上、本年度の研究により、交流-直流法を用いることによって、熱伝導率や素子寸法情報がなくとも、正確にトムソン係数を評価可能であることが実証された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実施計画に基づき研究を進め、各課題での目標を概ね達成した。新たに考案した交流-直流法によるトムソン係数の評価に成功したことは、本研究における重要な進捗であった。

Strategy for Future Research Activity

今年度の研究により、交流-直流法によるトムソン係数の評価法が確立された。残された課題は、ケルビンの関係式に基づき絶対熱電能を算出するため、トムソン係数の温度依存性および超伝導体を用いた熱電能評価技術を確立することである。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

平成25年度は室温でのトムソン係数の評価に予想より多くの時間を費やした。
研究費の主な使途は、温度依存性評価に必要なクライオスタットや低温用テストフィクスチャの部材である。室温近傍での温度依存性評価用部材に予定していた予算の一部を次年度に使用する。

  • Research Products

    (7 results)

All 2014 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Improved Thomson Coefficient Measurement Using an AC Method2014

    • Author(s)
      Yasutaka Amagai, Atsushi Yamamoto, Megumi Akoshima, Hiroyuki Fujiki
    • Journal Title

      2013 Material Research Society Symposium Proceeding

      Volume: in press Pages: 1~6

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] AC-DC法を用いた金属材料のトムソン係数の評価2014

    • Author(s)
      天谷康孝、山本淳、阿子島めぐみ、藤木弘之
    • Organizer
      2014年 第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      20140319-20140319
  • [Presentation] 交流法を用いた熱電能の絶対測定に関する検討2014

    • Author(s)
      天谷康孝、山本淳、阿子島めぐみ、藤木弘之
    • Organizer
      産総研計量標準総合センターNMIJ2013年度成果発表会
    • Place of Presentation
      独立行政法人産業技術総合研究所(茨城県)
    • Year and Date
      20140124-20140124
  • [Presentation] Improved Thomson Coefficient Measurements Using an AC Method2013

    • Author(s)
      Yasutaka Amagai, Atsushi Yamamoto, Megumi Akoshima, Hiroyuki Fujiki
    • Organizer
      Workshop on Advanced Thermoelectric Materials and Modules
    • Place of Presentation
      独立行政法人産業技術総合研究所(茨城県)
    • Year and Date
      20131209-20131209
  • [Presentation] Improved Method for the Determination of Thomson Coefficient using Alternating Current Signal2013

    • Author(s)
      Yasutaka Amagai, Atsushi Yamamoto, Megumi Akoshima, Hiroyuki Fujiki
    • Organizer
      2013 MRS Fall Meeting and Exhibit
    • Place of Presentation
      ハインズ国際会議場(米国ボストン)
    • Year and Date
      20131204-20131204
  • [Presentation] 熱電能の絶対測定を目指した交流法を用いたトムソン係数評価の検討2013

    • Author(s)
      天谷康孝、山本淳、阿子島めぐみ、藤木弘之
    • Organizer
      2013年第74回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス(京都府)
    • Year and Date
      20130920-20130920
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 熱電能測定方法及び熱電能測定装置2013

    • Inventor(s)
      天谷康孝、藤木弘之
    • Industrial Property Rights Holder
      独立行政法人産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2013-172318
    • Filing Date
      2013-08-22

URL: 

Published: 2015-05-28  

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