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異種金属薄板および細線系の伝熱問題の深化と極低温度差発電への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15H03886
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東北大学

研究代表者

燈明 泰成  東北大学, 工学研究科, 准教授 (50374955)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2016年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2015年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワード異種金属 / 伝熱問題 / ジュール熱 / 極低温度差発電 / 薄板型熱発電機
研究成果の概要

生活環境で生み出される極低温度差からの発電を実現するため、異種金属薄板、および細線系の伝熱問題を取り扱い、当該構造体内部の温度分布を能動的に制御可能にした。作製した極微小熱電素子やマイクロスケール電位差法を活用して金属細線の熱電特性を測定すると共に、この知見を活用して薄板型熱発電機を設計し、その性能を予測した。実際に試作した薄板型熱発電機の性能を評価したところ、低温度差から十分な発電が可能であり、40Kなる低温度差においておよそ0.3uWの出力を得た。さらに異種金属界面の酸化や積層により高出力化が可能であることを示し、実現した熱発電機により各種センサを安定的に駆動できる見通しを得た。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] T-Shaped, Plate-Type Thermoelectric Power Generator for Realizing the Higher Power Density at a Small Temperature Difference2018

    • 著者名/発表者名
      H. Tohmyoh, T. Daimon, N. Ohgi
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Multi-Layered Thermoelectric Power Generator Fabricated by Stacking Thermoelectric Plates2017

    • 著者名/発表者名
      T. Daimon, H. Tohmyoh
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multi-Layered Microwire with a Bi-Metal Tip for Thermoelectric Applications2016

    • 著者名/発表者名
      S. E. Siukonen, T. Daimon, H. Tohmyoh
    • 雑誌名

      Applied Thermal Engineering

      巻: 107 ページ: 747-749

    • DOI

      10.1016/j.applthermaleng.2016.07.041

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Plate-Type Thermoelectric Power Generator with an Oxidized Bi-Metal Interface for Power Generation from a Small Temperature Difference2016

    • 著者名/発表者名
      H. Tohmyoh, T. Daimon
    • 雑誌名

      Microelectronic Engineering

      巻: 159 ページ: 38-41

    • DOI

      10.1016/j.mee.2016.02.030

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 低温度差発電のための薄板型熱発電機の試作とその性能評価2017

    • 著者名/発表者名
      大門 叡典, 燈明 泰成
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部 第52回総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学工学部 青葉記念会館 (仙台市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 通電下にある金属細線周りの熱的境界条件におよぼす寸法の影響について2017

    • 著者名/発表者名
      山口 寛太, 燈明 泰成
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部 第52回総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学工学部 青葉記念会館 (仙台市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 異種金属細線同士を接合するのに必要な電流値の破壊力学的考察2017

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成
    • 学会等名
      日本材料学会 第66期通常総会・学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ジュール熱を活用した金属細線の接合と改質2017

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成
    • 学会等名
      日本機械学会 2017年度年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] On the Thermal Boundary Conditions around Metallic Thin Wires having Different Diameters under the Current Supply2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yamaguchi, H. Tohmyoh
    • 学会等名
      19th International Conference on Electronics Materials and Packaging (EMAP2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 金属細線の電熱問題におけるマイクロスケール電位差法の適用について2017

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成, 星 祥吾, 樋渡 恭平
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 平成29年度 秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 通電下にある白金細線周りの熱的境界条件について2017

    • 著者名/発表者名
      山口 寛太, 燈明 泰成
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2017材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] つめの構造弾性率の測定と曲げ剛性について2017

    • 著者名/発表者名
      谷口 大樹, 燈明 泰成
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2017材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ジュール熱による銅マイクロ細線の結晶粒制御について2017

    • 著者名/発表者名
      福田 明紘, 燈明 泰成
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2017材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 鉄表面の酸化による薄板型熱発電機の出力向上について2017

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成, 大門 叡典
    • 学会等名
      日本材料学会 第3回材料Week
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] T-Shaped, Plate-Type Thermoelectric Power Generator for Realizing the Higher Power Density at a Small Temperature Difference2017

    • 著者名/発表者名
      H. Tohmyoh, T. Daimon, N. Ohgi
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (Power MEMS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ジュール熱により改質した金属マイクロ細線の降伏強度について2017

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成, 福田 明紘, 木村 康裕
    • 学会等名
      高温強度・破壊力学合同シンポジウム(第55回高温強度シンポジウム,-第18回破壊力学シンポジウム)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 異種金属のマイクロ細線をジュール熱により接合するのに必要な電流について2016

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成
    • 学会等名
      日本機械学会 第24回機械材料・材料加工技術講演会 (M&P2016)
    • 発表場所
      早稲田大学国際会議場 (新宿区)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 電流付与下における金属マイクロ細線の結晶粒成長について2016

    • 著者名/発表者名
      福田 明紘, 燈明 泰成
    • 学会等名
      日本機械学会 第24回機械材料・材料加工技術講演会 (M&P2016)
    • 発表場所
      早稲田大学国際会議場 (新宿区)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of Efficiency for Power Generation of a Plate-Type Thermoelectric Power Generator by Stacking the Thermoelectric Plates2016

    • 著者名/発表者名
      T. Daimon, H. Tohmyoh
    • 学会等名
      29th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2016)
    • 発表場所
      ANA Crowne Plaza Kyoto (京都市)
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Micro-Scale Potential Drop Technique for Electro-Thermal Problems of Metallic Thin Wires2016

    • 著者名/発表者名
      H. Tohmyoh
    • 学会等名
      EMN Meeting on Alloys and Compounds
    • 発表場所
      Mantra Bell City Hotel (Melbourne, Australia)
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 曲げ試験によるつめの構造弾性率の測定について2016

    • 著者名/発表者名
      谷口 大樹 祥吾, 燈明 泰成
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2016材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      神戸大学 六甲台第二キャンパス (神戸市)
    • 年月日
      2016-10-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] マイクロスケール電位差法による金属細線の電気伝導率測定について2016

    • 著者名/発表者名
      星 祥吾, 燈明 泰成
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 平成28年度秋季講演大会
    • 発表場所
      ハーネル仙台 (仙台市)
    • 年月日
      2016-10-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Elastic-Plastic Properties of Cu Microwires Modified with Joule Heat2016

    • 著者名/発表者名
      H. Tohmyoh, Y. Matsudo
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength 2016 (APCFS2016)
    • 発表場所
      Toyama International Conference Center (富山市)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電流により熱処理した銅マイクロ細線の降伏強度について2016

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成, 松土 陽平
    • 学会等名
      日本材料学会 第65期通常総会・学術講演会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス (富山市)
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 鉄の薄板からの熱発電機の作製と性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      大門叡典,燈明泰成
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部 第51期総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学工学部青葉記念会館(仙台市)
    • 年月日
      2016-03-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Power Generation from an Iron Plate2016

    • 著者名/発表者名
      H. Tohmyoh, T. Daimon
    • 学会等名
      EMN Meeting on Thermoelectric Materials
    • 発表場所
      Radisson Resort Orlando-Celebration (Orlando, Florida, USA)
    • 年月日
      2016-02-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 異種金属界面を有する薄板型熱発電機の高効率化について2015

    • 著者名/発表者名
      大門 叡典, 燈明 泰成
    • 学会等名
      日本機械学会 第7回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      朱鷺メッセ (新潟市)
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] き裂の進展現象と細線接触部の溶融現象との類似性に関して2015

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成
    • 学会等名
      第17回破壊力学シンポジウム
    • 発表場所
      京都テルサ (京都市)
    • 年月日
      2015-10-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Plate-Type Thermoelectric Power Generator Having Oxidized Bi-Metal Interface2015

    • 著者名/発表者名
      H. Tohmyoh, T. Daimon
    • 学会等名
      41th Micro and Nano Engineering
    • 発表場所
      World Forum (The Hague, The Netherland)
    • 年月日
      2015-09-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 金属極細線の接合と機能の創出2015

    • 著者名/発表者名
      燈明 泰成
    • 学会等名
      平成27年度化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      弘前大学文京キャンパス (弘前市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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