2003 年度実績報告書

熱輸送デバイス/熱電エンジンによる熱回収システム化技術

研究課題

研究課題/領域番号	13852008
研究機関	東京大学
研究代表者	西尾茂文東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00111568)
研究分担者	相澤龍彦東京大学, 国際・産学共同研究センター, 教授 (10134660)
キーワード	排熱回収 / エネルギー有効利用 / ヒートパイプ / ソフトエンジン / 熱電モジュール / 固相合成プロセス / 熱電シート
研究概要	本研究で熱輸送デバイスとして対象としているSEMOS heat pipeについては、熱回収効率を高めるために細径化を、作動限界を知るために熱輸送限界におけるheat pipe温度および熱輸送量の把握を、また高温化を図るための作動流体探査を目的としている。本年度は、実用に近い短尺細径SEMOS heat pipe(内径0.5mm、外径1.0mm、長さ50mm、12ターンの銅パイプ)を制作し、高温化を目指して沸点の高いFC70を用い、低温側温度を60〜80℃として熱輸送特性を実験的に調べ、本heat pipeは、短尺細径化により、ボトムヒート・トップヒート双方のモード良好に作動するとともに、双方のモードで熱輸送特性が変化せず、高温側温度が260℃でも作動することを確認した。熱電素子については、低温排熱を利用するシステムで最適と判断しているBi-Te系のp型、n型熱電半導体の特性を最大限に活用するとともに、熱電デバイスに向けたモジュール化をはかるために結晶異方性を制御した熱電シートの開発を目的としている。本年度は、これまでの基本技術をさらに拡張し、p型、b型熱電シート材(厚さ:0.5-2mm)の作製に成功し、その強い配向制御により単結晶特性に匹敵する熱電特性と焼結素子の1.7倍の強度をもつシート材を製造できるようになった。中温度排熱に関しては、Pb-Te、TAGSに代わる熱電半導体の探査を共同で行い、Mg-Si-Ge系、Mg-Si-Sn系などをターゲットとして開発研究を進め、ZT=0.5までの探査に成功している。本年度は、水を封入液体としたSEMOS heat pipe(内径1.8mm、外径2.0mm、長さ200mm、12ターン)とBi-Te熱電素子を一体化した排熱回収ユニットを作成し、高温部140℃、低温部20℃でheat pipeとして作動することを確認し、11.2Ωの外部抵抗において0.5Vの発電を確認した。

研究成果
(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] S.Nishio: "Micro Thermal Systems"Thermal Science and Engineering. 11・3. 1-7 (2003)
[文献書誌] S.Nishio: "Single-Phase Laminar-Flow Heat Transfer and Two-Phase Oscillating-Flow Heat Transport in Microchannels"Proc.the First International Conference on Microchannels and Minichannels. 129-140 (2003)
[文献書誌] S.S.Kim, S.Yamamoto, T.Aizawa: "Thermoelectric properties of anisotropy-controlled p-type Bi-Te-Sb system via bulk mechanical alloying and shear extrusion."J.Alloys and compounds. (印刷中). (2004)
[文献書誌] T.Aizawa, K-I.Hasehira, C.Nishimura: "Solid state synthesis of non-equilibrium phase in Mg-Co and Mg-Fe systems via bulk mechanical alloying."Materials Transaction. 44・4. 601-610 (2003)
[文献書誌] T.Aizawa, R.Song, K.Kondoh, A.Yamamoto, H.Obara: "Solid state synthesis of magnesium base thermoelectric semi-conducting materials. Proc.ASM International (Pittsburgh, Oct.15^<th> 2003)."Proceedings ASM International Conference. X1. 312-328 (2003)
[文献書誌] 相澤龍彦: "ナノメタルの最新技術と応用開発 (3章)"シーエムシー出版. 8 (2003)

2003 年度 実績報告書

熱輸送デバイス/熱電エンジンによる熱回収システム化技術

研究代表者

西尾 茂文 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00111568)

研究成果

[文献書誌] S.Nishio: "Micro Thermal Systems"Thermal Science and Engineering. 11・3. 1-7 (2003)

[文献書誌] S.Nishio: "Single-Phase Laminar-Flow Heat Transfer and Two-Phase Oscillating-Flow Heat Transport in Microchannels"Proc.the First International Conference on Microchannels and Minichannels. 129-140 (2003)

[文献書誌] S.S.Kim, S.Yamamoto, T.Aizawa: "Thermoelectric properties of anisotropy-controlled p-type Bi-Te-Sb system via bulk mechanical alloying and shear extrusion."J.Alloys and compounds. (印刷中). (2004)

[文献書誌] T.Aizawa, K-I.Hasehira, C.Nishimura: "Solid state synthesis of non-equilibrium phase in Mg-Co and Mg-Fe systems via bulk mechanical alloying."Materials Transaction. 44・4. 601-610 (2003)

[文献書誌] T.Aizawa, R.Song, K.Kondoh, A.Yamamoto, H.Obara: "Solid state synthesis of magnesium base thermoelectric semi-conducting materials. Proc.ASM International (Pittsburgh, Oct.15^<th> 2003)."Proceedings ASM International Conference. X1. 312-328 (2003)

[文献書誌] 相澤 龍彦: "ナノメタルの最新技術と応用開発 (3章)"シーエムシー出版. 8 (2003)

2003 年度実績報告書

西尾茂文東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00111568)

[文献書誌] 相澤龍彦: "ナノメタルの最新技術と応用開発 (3章)"シーエムシー出版. 8 (2003)