本資料は、分科会において、プロジェクト実施者がプロジェクトを説明する際に 使用したものである。
2007/6/15 1 概要（公開資料）
ＮＥＤＯ技術開発機構
ナノテクノロジー・材料技術開発部
平成19年6月15日
省エネルギー技術開発プログラム
（Ⅷ.地球温暖化防止新技術プログラム）
「高効率熱電変換システムの開発」
(平成14年度～平成18年度 5年間 2/3助成事業)
事後評価概要説明
「高効率熱電変換システムの開発」
（事後評価）分科会
資料５-３
2007/6/15 2
概要（公開資料）
事業の概要
• 事業内容
– 民生及び産業の分野から発生する未利用熱エネルギーを熱 電変換素子によって電気エネルギーとして利用することの できる熱電変換モジュール及びシステム技術を実用化する
• 研究開発課題
– ①熱電変換モジュールの開発 – ②熱電変換システムの開発
事業原簿ⅰ頁
2007/6/15 3 概要（公開資料）
地球温暖化対策推進大綱（平成14年3月19日）
2008～12年における温室効果ガス排出量の 1990年比2%削減
「革新的なエネルギー・環境技術」で0.6%削減 地球温暖化対策推進大綱（平成14年3月19日）
2008～12年における温室効果ガス排出量の 1990年比2%削減
「革新的なエネルギー・環境技術」で0.6%削減
地球温暖化防止新技術プログラム
未利用熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、温室効 果ガスの排出を低減する
地球温暖化防止新技術プログラム
未利用熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、温室効 果ガスの排出を低減する
省エネルギー技術開発プログラム
地球温暖化防止新技術プログラムの革新的エネルギー消費 削減技術開発の省エネルギ－技術開発プログラムへの移行
省エネルギー技術開発プログラム
地球温暖化防止新技術プログラムの革新的エネルギー消費 削減技術開発の省エネルギ－技術開発プログラムへの移行
政策的位置付け
事業原簿ⅰ頁
2007/6/15 4
概要（公開資料）
事業の背景・目的
事業原簿3頁
背景
未利用排熱の電気エネルギー回収による省エネルギー 熱電変換モジュール・システム技術の優位性 小規模・分散型システム向け排熱有効利用技術 地球温暖化問題への対応
持続的経済成長やエネルギー安定供給に配慮し、二酸 化炭素の排出抑制を進める
背景
未利用排熱の電気エネルギー回収による省エネルギー 熱電変換モジュール・システム技術の優位性 小規模・分散型システム向け排熱有効利用技術 地球温暖化問題への対応
持続的経済成長やエネルギー安定供給に配慮し、二酸 化炭素の排出抑制を進める
目的
民生及び産業分野から発生する未利用熱エネルギーを熱電 変換素子によって電気エネルギーとして利用することのできる 熱電変換モジュール及びシステム技術の実用化技術の確立 目的
民生及び産業分野から発生する未利用熱エネルギーを熱電 変換素子によって電気エネルギーとして利用することのできる 熱電変換モジュール及びシステム技術の実用化技術の確立
2007/6/15 5 概要（公開資料）
事業の位置付け
事業原簿3頁
高性能かつ高耐久性モジュールおよびシステムの実用 化技術を確立する
高性能かつ高耐久性モジュールおよびシステムの実用 化技術を確立する
本成果により、未利用排熱の利用による省エネルギー や二酸化炭素削減に貢献する
本成果により、未利用排熱の利用による省エネルギー や二酸化炭素削減に貢献する
国内外の研究開発の動向の中での位置付け
◆熱電変換効率の飛躍的向上
コンセプト実証段階や実験室レベル
◆宇宙ではJPL（米）
◆商品化は
Hi-Z
社◆エネルギー分野では
DOE
（米）が実施 国内メーカーの技術力◆モジュール、システム、評価技術で、世界でもトップレベル 国内外の研究開発の動向の中での位置付け
◆熱電変換効率の飛躍的向上
コンセプト実証段階や実験室レベル
◆宇宙では
JPL
（米）◆商品化はHi-Z社
◆エネルギー分野では
DOE
（米）が実施 国内メーカーの技術力◆モジュール、システム、評価技術で、世界でもトップレベル
2007/6/15 6
概要（公開資料）
熱電発電/熱電冷却の適用先(市場ニーズ)
事業原簿54頁
分野 段階 製品例 発電 分野 段階 製品例 発電
○ 半導体レーザパッケージ ○ 小型冷温ボックス
○ 赤外線センサパッケージ ○ 冷水器
○ CPU冷却 ○ ワインセラー
○ カロリメータ ○ ビールサーバー
○ ウエハ冷却用プレート ○ ダストクーラー
○ 循環水恒温装置 ○ 保冷米びつ
○ 薬液恒温装置 △ 快眠カプセル
○ 電子恒温槽 ○ ペルチェ式空気清浄器
○ 恒温湿エア供給装置 ○ ミニチュア発電器（ろうそくラジオ） ●
○ 熱電チラー ○ 熱電腕時計 ●
○ 0℃基準温度装置 △ コードレスファンヒータ ●
○ 除湿器 △ 風呂釜温度制御 ●
○ 恒温水循環装置 ※ マイクロコンバスタ、マイクロ発電システム
（モバイル用電源） ●
○ 冷却保管庫 ○ モスキートマグネット ●
○ 電子氷温インキュベータ △ 被災地緊急電源 ●
○ 培養器，血液分析器，ヘモグロビン分析器 ○ 自己冷却システム ●
○ 赤外線センサ ● ○ 室内空気循環装置 ●
△ 水素センサ ● ○ 小型冷蔵庫
※ マイクロチップベースの化学センサ ● ○ 適温庫
△ ナノ温度センサ ● ○ 業務用可搬クーラ
○ 水蒸気濃度センサ ○ コーヒー豆温度制御
○ 熱伝導率測定センサ △ オフィスパーソナル空調
○ CCD冷却 △ プロジェクタ ●
※ 能動カテーテル 軍用 △ 可搬型発電器 ●
※ 人工心筋 ○ 熱電発電（RTGなど） ●
※ 心臓ペースメーカー用長期安定電源 ○ SP100計画 ●
社会インフラ △ 変圧器 ● ○ 無線中継基地局電源 ●
工業炉 △ 抵抗加熱式工業炉 ● ○ パイプライン腐食防止用電源 ●
自家発電 △ コージェネレーション ● ※ 超電導体冷却
△ 大型ディーゼル車排ガス発電 ● ※ 電流リード
○ 温度調節シート その他 ○ 表面張力用マイクロポンプ
注）段階： ○実用化 △試作 ※基礎研究
家庭用
業務用
宇宙船電源 無保守電源 超電導 センサ
医療用 光通信 電子デバイス
半導体製造
理化学分析機器
自動車
2007/6/15 7 概要（公開資料）
熱電変換システムのメリット
事業原簿55頁
共通
○ 長寿命で信頼性が高い
○ 省スペース
○ 小型軽量
○ 形状が自由に選定できる
○ 応答が速い
○ 可動部がなく振動がない
○ スケールメリットがないため，小型設備に有利
発電素子として
○ あらゆる熱源から電気を取り出すことが可能
○ 単位表面積あたりの発電量はＰＶの数倍から数十倍
ペルチェ素子として
○ 極の切替えで冷却も加熱も可能
○ 高精度の温度制御が可能
○ 冷媒が不要
○ 電気配線のみで取扱いが簡単
共通
○ 長寿命で信頼性が高い
○ 省スペース
○ 小型軽量
○ 形状が自由に選定できる
○ 応答が速い
○ 可動部がなく振動がない
○ スケールメリットがないため，小型設備に有利
発電素子として
○ あらゆる熱源から電気を取り出すことが可能
○ 単位表面積あたりの発電量はＰＶの数倍から数十倍
ペルチェ素子として
○ 極の切替えで冷却も加熱も可能
○ 高精度の温度制御が可能
○ 冷媒が不要
○ 電気配線のみで取扱いが簡単
2007/6/15 8
概要（公開資料）
事業の位置付け・必要性
－実施の効果－
事業原簿ⅰ頁
発電量 原油削減量 二酸化炭素削減量
（2010年） 57ＧＷｈ／年 2.7万kl/年 2.1万t-CO2／年
（2020年）1,629ＧＷｈ／年 33.0万kl/年 60.3万t-CO2／年
（2030年）5,590ＧＷｈ／年 117.2万kl/年 206.8万t-CO2／年 産業ならびに民生分野で熱電変換システムを適用 した場合の省エネルギー効果および二酸化炭素 排出削減効果
産業ならびに民生分野で熱電変換システムを適用 した場合の省エネルギー効果および二酸化炭素 排出削減効果
注）商用電源の二酸化炭素排出原単位0.37kg-CO2/kWhを乗じて二酸化炭素削減量を算定
（出典：「電気事業における環境行動計画1999年9月電気事業連合会）
2007/6/15 9 概要（公開資料）
研究開発テーマ：高効率熱電変換モジュールの開発
事業原簿ⅲ、5頁
高温域熱電変換モジュール＆カスケード型熱電変換モジュール
◆高温域Zn-Sb系､低温域Bi-Te系材料を用いたカスケードモジュールの 開発(宇部興産)
◆高温域Co-Sb系、低温域Bi-Te系材料を用いたカスケードモジュール の開発(エコ２１)
◆高温域シリサイド系、低温域Bi-Te系材料を用いたカスケードモジュー ルの開発(コマツ)
高温域熱電変換モジュール＆カスケード型熱電変換モジュール
◆高温域Zn-Sb系､低温域Bi-Te系材料を用いたカスケードモジュールの 開発(宇部興産)
◆高温域Co-Sb系、低温域Bi-Te系材料を用いたカスケードモジュール の開発(エコ２１)
◆高温域シリサイド系、低温域Bi-Te系材料を用いたカスケードモジュー ルの開発(コマツ)
低温域熱電変換モジュール
◆プロジェクター光源等の低温域排熱利用熱電変換モジュールの開発 (ヤマハ)
◆低温排熱（変圧器用等）回収熱電変換モジュールの開発（東芝）
低温域熱電変換モジュール
◆プロジェクター光源等の低温域排熱利用熱電変換モジュールの開発 (ヤマハ)
◆低温排熱（変圧器用等）回収熱電変換モジュールの開発（東芝）
熱電変換モジュール性能評価技術（エンジニアリング振興協会）
熱電変換モジュール性能評価技術（エンジニアリング振興協会）
2007/6/15 10
概要（公開資料）
研究開発テーマ：高効率熱電変換システムの開発
事業原簿ⅲ、5頁
産業用熱電変換システム
◆抵抗加熱式工業炉用熱電変換システムの開発(ＩＨＩ)
◆ディーゼルエンジンコージェネレーション向け高効率熱電変換システム の開発(コマツ)
◆低温排熱（変圧器用等）回収熱電変換システムの開発(東芝)
産業用熱電変換システム
◆抵抗加熱式工業炉用熱電変換システムの開発(ＩＨＩ)
◆ディーゼルエンジンコージェネレーション向け高効率熱電変換システム の開発(コマツ)
◆低温排熱（変圧器用等）回収熱電変換システムの開発(東芝)
民生用熱電変換システム
◆プロジェクター光源等の低温域排熱利用熱電変換システムの開発 (ヤマハ)
民生用熱電変換システム
◆プロジェクター光源等の低温域排熱利用熱電変換システムの開発 (ヤマハ)
熱電変換システム用途調査
◆多用な適用に関する分析・まとめ(エンジニアリング振興協会)
◆コージェネレーションシステム(CGS)の検討(エンジニアリング振興協会)
熱電変換システム用途調査
◆多用な適用に関する分析・まとめ(エンジニアリング振興協会)
◆コージェネレーションシステム(CGS)の検討(エンジニアリング振興協会)