報告書番号

T95054

タイトル（和文）

高温域用ＦＧＭ熱電変換システムの検討（１）熱電変換ユニットの設計

タイトル（英文）

CONCEPTUAL DESIGN OF FGM THERMOELECTRIC ENERGY CONVERSION SYSTEM FOR HIGH-TEMPERATURE HEAT SOURCE (1) -DESIGN OF THERMOELECTRIC ENERGY CONVERSION UNIT-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

本研究は，将来多様なエネルギー需要に対応するため，高温域の熱源を想定した直接発電システムとして熱変換システムにつき検討するものである。本報では，出力密度とエネルギー変換効率の向上を狙い，熱電変換素子およびＦＧＭコンプライアント・パッドの組み合わせによる熱電変換ユニットの構造を具体化し，解析による性能評価を行った。熱電変換ユニットは８対のＰ－Ｎ型素子を２枚のＦＧＭコンプライアント・パッドで挟んだ構成で，これにより１１Ｗの出力が得られる。これは従来の同一寸法の素子に比べ約１０倍の出力である。エネルギー変換効率は，ＺＴ＝１の場合で約１２％と見積もられた。ＦＧＭコンプライアント・パッドの構成部材と素子本体とは，接合により一体化が可能な材料の組み合わせを選定した。

概要 （英文）

A THERMOELECTRIC (TE) POWER CONVERSION SYSTEM IS A CANDIDATE FOR DIRECT ENERGY COVERSION SYSTEM FOR HIGH-TEMPERATURE HEAT SOURCES IN THE NEXT CENTURY. A CONCEPT FOR ON ENERGY CONVERSION UNIT USING TE CELL ELEMENTS COMBINED WITH FGM COMPLIANT PADS HAS BEEN PROPOSED TO ACHIEVE HIGH THERMAL ENERGY DENSITY AS WELL AS HIGH ENERGY CONVERSION EFFICIENCY. THE ENERGY CONVERSION UNIT CONSISTS OF 8 COUPLES OF P-N SELL ELEMENTS SANDWICHED BETWEEN TWO FGM COMPLIANT PADS. PERFOMANCE ANALYSIS SHOWS THAT THE POWER GENERATED BY THIS UNIT IS 11 WATTS,ORNEARLY TEN TIMES AS MUCH AS A CONVENTIONAL UNIT OF THE SAME SIZE. AN ENERGY CONVERSION EFFICIENCY OF 12% IS EXPECTED BASED ON THE ASSUMPTION OF ZT=1. ALL MEMBERS OF THE COMPLIANT PADS AS WELL AS TE CELLS CAN BE BONDED TOGETHER TO PREVENT THERMAL RESISTANCE.

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