JPH104218A - ポーラス構造熱電素子及びその製造方法 - Google Patents
ポーラス構造熱電素子及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH104218A JPH104218A JP8154163A JP15416396A JPH104218A JP H104218 A JPH104218 A JP H104218A JP 8154163 A JP8154163 A JP 8154163A JP 15416396 A JP15416396 A JP 15416396A JP H104218 A JPH104218 A JP H104218A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- fesi
- phase
- porous
- thermoelectric element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 β相化のための熱処理時間が短く、かつ、製
造工程が簡易なポーラス構造熱電素子及びその製造方法
を提供するものである。 【解決手段】 β−ＦｅＳｉ2 相のｐｎ型素子部２と、
α−ＦｅＳｉ2 相のｐ型とｎ型の電極部４、５とを備え
たポーラス構造熱電素子１において、ｐ型とｎ型に調整
したα−ＦｅＳｉ2 に相変態促進材をそれぞれ添加して
ｐｎ型素子形成部を形成し、そのｐｎ型素子形成部の直
上に、ｐ型とｎ型に調整したα−ＦｅＳｉ2 で電極形成
部をそれぞれ形成し、その後、焼結固化すると共に、上
記ｐｎ型素子形成部のみをα相からβ相に相変態するた
めの熱処理を施したものである。
造工程が簡易なポーラス構造熱電素子及びその製造方法
を提供するものである。 【解決手段】 β−ＦｅＳｉ2 相のｐｎ型素子部２と、
α−ＦｅＳｉ2 相のｐ型とｎ型の電極部４、５とを備え
たポーラス構造熱電素子１において、ｐ型とｎ型に調整
したα−ＦｅＳｉ2 に相変態促進材をそれぞれ添加して
ｐｎ型素子形成部を形成し、そのｐｎ型素子形成部の直
上に、ｐ型とｎ型に調整したα−ＦｅＳｉ2 で電極形成
部をそれぞれ形成し、その後、焼結固化すると共に、上
記ｐｎ型素子形成部のみをα相からβ相に相変態するた
めの熱処理を施したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポーラス構造熱電
素子及びその製造方法に係り、特に、ＦｅＳｉ2 を用い
たポーラス構造熱電素子及びその製造方法に関するもの
である。
素子及びその製造方法に係り、特に、ＦｅＳｉ2 を用い
たポーラス構造熱電素子及びその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】通気性のあるポーラス構造素子体中に可
燃性ガスを流し込み、その可燃性ガスの出口（下流）側
のポーラス構造素子体表面において燃焼させる。これに
よって、可燃性ガスの燃焼部（下流側）は、火炎によっ
て高温になる。通常は、高温側から低温側への熱伝搬に
よって温度勾配が形成されるが、この場合、熱伝搬とは
逆の方に低温のガスが常に供給されているため熱伝搬は
起こらず、可燃性ガスの入口（上流）側と可燃性ガスの
出口（下流）側との温度差は通常のバルク体（塊）より
も大きくなるという理論が提案されている。この現象を
熱電発電に応用することで発電効率を向上させる方法が
行われている（特開平７−２２１３５３号公報など）。
燃性ガスを流し込み、その可燃性ガスの出口（下流）側
のポーラス構造素子体表面において燃焼させる。これに
よって、可燃性ガスの燃焼部（下流側）は、火炎によっ
て高温になる。通常は、高温側から低温側への熱伝搬に
よって温度勾配が形成されるが、この場合、熱伝搬とは
逆の方に低温のガスが常に供給されているため熱伝搬は
起こらず、可燃性ガスの入口（上流）側と可燃性ガスの
出口（下流）側との温度差は通常のバルク体（塊）より
も大きくなるという理論が提案されている。この現象を
熱電発電に応用することで発電効率を向上させる方法が
行われている（特開平７−２２１３５３号公報など）。
【０００３】現有する熱電材料中、このポーラス燃焼に
最適な材料として、高温大気中で安定なＦｅＳｉ2 が挙
げられる。ＦｅＳｉ2 を用いたポーラス構造熱電素子の
作製方法として、球状粉末を焼結する方法がある。
最適な材料として、高温大気中で安定なＦｅＳｉ2 が挙
げられる。ＦｅＳｉ2 を用いたポーラス構造熱電素子の
作製方法として、球状粉末を焼結する方法がある。
【０００４】この時、温度差によって発電した電力を取
り出すべくＦｅＳｉ2 ポーラス構造素子体に電極を取り
付けて（接合して）いるが、この電極は集電効果のある
低抵抗な材料であることは勿論のこと、可燃性ガスを通
気させるべく多孔質の構造を有していることが必要であ
る。また、電極材料として、ＦｅＳｉ2 と熱膨張係数が
同じ材料がベストであることは言うまでもないが、熱膨
張係数が完全に同一な材料はなく、熱膨張係数が同程度
のステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）などを用いてい
る。
り出すべくＦｅＳｉ2 ポーラス構造素子体に電極を取り
付けて（接合して）いるが、この電極は集電効果のある
低抵抗な材料であることは勿論のこと、可燃性ガスを通
気させるべく多孔質の構造を有していることが必要であ
る。また、電極材料として、ＦｅＳｉ2 と熱膨張係数が
同じ材料がベストであることは言うまでもないが、熱膨
張係数が完全に同一な材料はなく、熱膨張係数が同程度
のステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４）などを用いてい
る。
【０００５】ステンレスをＦｅＳｉ2 ポーラス構造素子
体の電極として用いる場合、熱膨張係数の違いによる応
力を緩和すべくメッシュ状にしている。
体の電極として用いる場合、熱膨張係数の違いによる応
力を緩和すべくメッシュ状にしている。
【０００６】メッシュ状電極の概観を図３に示す。
【０００７】図３に示すように、メッシュ状の電極２４
は、線材２４ａ，２４ｂを直交させて編込んでなるもの
であり、直交する線材２４ａと線材２４ｂとは接触して
いるだけである。このため、メッシュ状の電極２４を用
いた場合、電極２４自体の内部抵抗が大きくなり、低出
力化する。
は、線材２４ａ，２４ｂを直交させて編込んでなるもの
であり、直交する線材２４ａと線材２４ｂとは接触して
いるだけである。このため、メッシュ状の電極２４を用
いた場合、電極２４自体の内部抵抗が大きくなり、低出
力化する。
【０００８】敢えて直交する線材２４ａと線材２４ｂと
を溶接した場合、電極２４自体の内部抵抗は小さくなる
が、縦横への伸縮性がなくなり、応力緩和ができなくな
ると共に、ＦｅＳｉ2 ポーラス構造素子体との接合もで
きなくなる。
を溶接した場合、電極２４自体の内部抵抗は小さくなる
が、縦横への伸縮性がなくなり、応力緩和ができなくな
ると共に、ＦｅＳｉ2 ポーラス構造素子体との接合もで
きなくなる。
【０００９】メッシュ状の電極２４とＦｅＳｉ2 ポーラ
ス構造素子体とを接合する場合、その接触が点接触であ
ると共に、異種材料の接合であるため、その接合部の抵
抗は大きくなってしまう。すなわち、ＦｅＳｉ2 ポーラ
ス構造熱電素子の本来の出力が得られていなかった。
ス構造素子体とを接合する場合、その接触が点接触であ
ると共に、異種材料の接合であるため、その接合部の抵
抗は大きくなってしまう。すなわち、ＦｅＳｉ2 ポーラ
ス構造熱電素子の本来の出力が得られていなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ここで、ＦｅＳｉ2 ポ
ーラス構造熱電素子においては、α−ＦｅＳｉ2 からな
る電極部とβ−ＦｅＳｉ2 からなる素子部とを一体に形
成したものがある。このＦｅＳｉ2 ポーラス構造熱電素
子の場合、素子部と電極部との組成が同じであるため、
熱膨張係数も当然同じとなり、接合部における応力は発
生しない。
ーラス構造熱電素子においては、α−ＦｅＳｉ2 からな
る電極部とβ−ＦｅＳｉ2 からなる素子部とを一体に形
成したものがある。このＦｅＳｉ2 ポーラス構造熱電素
子の場合、素子部と電極部との組成が同じであるため、
熱膨張係数も当然同じとなり、接合部における応力は発
生しない。
【００１１】また、電極部と素子部とを一体に形成して
あるため、接合部における電極部と素子部との接触は、
ほぼ面接触に近く、接合部における抵抗も小さくなる。
すなわち、メッシュ状の電極を用いたＦｅＳｉ2 ポーラ
ス構造熱電素子における問題点が解消され、ＦｅＳｉ2
ポーラス構造熱電素子の本来の出力を得ることができる
はずである。
あるため、接合部における電極部と素子部との接触は、
ほぼ面接触に近く、接合部における抵抗も小さくなる。
すなわち、メッシュ状の電極を用いたＦｅＳｉ2 ポーラ
ス構造熱電素子における問題点が解消され、ＦｅＳｉ2
ポーラス構造熱電素子の本来の出力を得ることができる
はずである。
【００１２】従来のＦｅＳｉ2 ポーラス構造熱電素子の
概観を図４に示す。
概観を図４に示す。
【００１３】図４に示すように、従来のＦｅＳｉ2 ポー
ラス構造熱電素子１１は、円板状部１１ａと横断面ほぼ
半円形状の一対の脚部１１ｂ、１１ｃとで構成される。
ラス構造熱電素子１１は、円板状部１１ａと横断面ほぼ
半円形状の一対の脚部１１ｂ、１１ｃとで構成される。
【００１４】円板状部１１ａおよび脚部１１ｂ、１１ｃ
は、ｐｎ型素子部１２で構成されており、脚部１１ｂお
よび脚部１１ｃの下端部には、ｐ型電極部１４、ｎ型電
極部１５がそれぞれ形成されている。ｐｎ型素子部１２
は、ｐ型素子部１２ａとｎ型素子部１２ｂとで構成さ
れ、ｐｎ接合部１３を介して接合されている。
は、ｐｎ型素子部１２で構成されており、脚部１１ｂお
よび脚部１１ｃの下端部には、ｐ型電極部１４、ｎ型電
極部１５がそれぞれ形成されている。ｐｎ型素子部１２
は、ｐ型素子部１２ａとｎ型素子部１２ｂとで構成さ
れ、ｐｎ接合部１３を介して接合されている。
【００１５】従来のＦｅＳｉ2 ポーラス構造熱電素子の
製造方法のチャート図を図５に示す。
製造方法のチャート図を図５に示す。
【００１６】図５に示すように、ＦｅＳｉ2 ポーラス構
造熱電素子１１を作製するための原料粉末はα−ＦｅＳ
ｉ2 粉末であり、α−ＦｅＳｉ2 粉末を型内に充填した
後に圧縮成形してなるα−ＦｅＳｉ2 ポーラス体を焼結
し、ポーラス焼結体を作製する。このポーラス焼結体を
ＦｅＳｉ2 ポーラス構造熱電素子１１とするためには、
α−ＦｅＳｉ2 からなる素子形成部をβ−ＦｅＳｉ2 に
相変態させねばならない。このため、ポーラス構造の焼
結体に熱処理（例えば、大気中、８５０℃）を施してい
る。
造熱電素子１１を作製するための原料粉末はα−ＦｅＳ
ｉ2 粉末であり、α−ＦｅＳｉ2 粉末を型内に充填した
後に圧縮成形してなるα−ＦｅＳｉ2 ポーラス体を焼結
し、ポーラス焼結体を作製する。このポーラス焼結体を
ＦｅＳｉ2 ポーラス構造熱電素子１１とするためには、
α−ＦｅＳｉ2 からなる素子形成部をβ−ＦｅＳｉ2 に
相変態させねばならない。このため、ポーラス構造の焼
結体に熱処理（例えば、大気中、８５０℃）を施してい
る。
【００１７】しかしながら、従来のポーラス構造熱電素
子１１の製造方法においては、α−ＦｅＳｉ2 粉末を圧
縮成形後、焼結固化して形成したα−ＦｅＳｉ2 ポーラ
ス焼結体をα相からβ相へと相変態させるための熱処理
に大変長い時間（例えば、５０ｈｒ）を必要とした。
子１１の製造方法においては、α−ＦｅＳｉ2 粉末を圧
縮成形後、焼結固化して形成したα−ＦｅＳｉ2 ポーラ
ス焼結体をα相からβ相へと相変態させるための熱処理
に大変長い時間（例えば、５０ｈｒ）を必要とした。
【００１８】また、その際に、α−ＦｅＳｉ2 からなる
電極形成部もβ−ＦｅＳｉ2 に同時に相変態されるた
め、α−ＦｅＳｉ2 からなる電極部１４、１５とβ−Ｆ
ｅＳｉ2 からなる素子部１２とを一体に形成する場合に
おいては、α−ＦｅＳｉ2 からなる素子形成部をβ−Ｆ
ｅＳｉ2 に相変態させる際に同時に相変態されたβ−Ｆ
ｅＳｉ2 からなる電極形成部に、再度熱処理を加えて、
α−ＦｅＳｉ2 に再変態させる方法がとられている。
電極形成部もβ−ＦｅＳｉ2 に同時に相変態されるた
め、α−ＦｅＳｉ2 からなる電極部１４、１５とβ−Ｆ
ｅＳｉ2 からなる素子部１２とを一体に形成する場合に
おいては、α−ＦｅＳｉ2 からなる素子形成部をβ−Ｆ
ｅＳｉ2 に相変態させる際に同時に相変態されたβ−Ｆ
ｅＳｉ2 からなる電極形成部に、再度熱処理を加えて、
α−ＦｅＳｉ2 に再変態させる方法がとられている。
【００１９】すなわち、元々はα−ＦｅＳｉ2 からなる
電極形成部をβ−ＦｅＳｉ2 に変態させ、再度、α−Ｆ
ｅＳｉ2 に変態させるという非効率的な工程を経てポー
ラス構造熱電素子を作製していた。
電極形成部をβ−ＦｅＳｉ2 に変態させ、再度、α−Ｆ
ｅＳｉ2 に変態させるという非効率的な工程を経てポー
ラス構造熱電素子を作製していた。
【００２０】そこで本発明は、上記課題を解決し、β相
化のための熱処理時間が短く、かつ、製造工程が簡易な
ポーラス構造熱電素子及びその製造方法を提供すること
にある。
化のための熱処理時間が短く、かつ、製造工程が簡易な
ポーラス構造熱電素子及びその製造方法を提供すること
にある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、β−ＦｅＳｉ2 相のｐｎ型素子部
と、α−ＦｅＳｉ2 相のｐ型とｎ型の電極部とを備えた
ポーラス構造熱電素子において、ｐ型とｎ型に調整した
α−ＦｅＳｉ2 に相変態促進材をそれぞれ添加してｐｎ
型素子形成部を形成し、そのｐｎ型素子形成部の直上
に、ｐ型とｎ型に調整したα−ＦｅＳｉ2 で電極形成部
をそれぞれ形成し、その後、焼結固化すると共に、上記
ｐｎ型素子形成部のみをα相からβ相に相変態するため
の熱処理を施したものである。
に請求項１の発明は、β−ＦｅＳｉ2 相のｐｎ型素子部
と、α−ＦｅＳｉ2 相のｐ型とｎ型の電極部とを備えた
ポーラス構造熱電素子において、ｐ型とｎ型に調整した
α−ＦｅＳｉ2 に相変態促進材をそれぞれ添加してｐｎ
型素子形成部を形成し、そのｐｎ型素子形成部の直上
に、ｐ型とｎ型に調整したα−ＦｅＳｉ2 で電極形成部
をそれぞれ形成し、その後、焼結固化すると共に、上記
ｐｎ型素子形成部のみをα相からβ相に相変態するため
の熱処理を施したものである。
【００２２】請求項２の発明は、β−ＦｅＳｉ2 相のｐ
ｎ型素子部と、α−ＦｅＳｉ2 相のｐ型とｎ型の電極部
とを備えたポーラス構造熱電素子の製造方法において、
ｐ型とｎ型に調整したα−ＦｅＳｉ2 に相変態促進材を
それぞれ添加してｐｎ型素子形成部を形成し、そのｐｎ
型素子形成部の直上に、ｐ型とｎ型に調整したα−Ｆｅ
Ｓｉ2 で電極形成部をそれぞれ形成し、その後、焼結固
化すると共に、上記ｐｎ型素子形成部のみをα相からβ
相に相変態するための熱処理を施すようにしたものであ
る。
ｎ型素子部と、α−ＦｅＳｉ2 相のｐ型とｎ型の電極部
とを備えたポーラス構造熱電素子の製造方法において、
ｐ型とｎ型に調整したα−ＦｅＳｉ2 に相変態促進材を
それぞれ添加してｐｎ型素子形成部を形成し、そのｐｎ
型素子形成部の直上に、ｐ型とｎ型に調整したα−Ｆｅ
Ｓｉ2 で電極形成部をそれぞれ形成し、その後、焼結固
化すると共に、上記ｐｎ型素子形成部のみをα相からβ
相に相変態するための熱処理を施すようにしたものであ
る。
【００２３】請求項３の発明は、上記相変態促進材が、
Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｒｕから選択される１種または２種
以上の混合体である請求項１または請求項２記載のポー
ラス構造熱電素子の製造方法である。
Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｒｕから選択される１種または２種
以上の混合体である請求項１または請求項２記載のポー
ラス構造熱電素子の製造方法である。
【００２４】請求項４の発明は、上記相変態促進材の添
加量が、０．５〜６ｗｔ％である請求項１乃至請求項３
記載のポーラス構造熱電素子の製造方法である。
加量が、０．５〜６ｗｔ％である請求項１乃至請求項３
記載のポーラス構造熱電素子の製造方法である。
【００２５】上記数値範囲を限定した理由を以下に述べ
る。
る。
【００２６】上記相変態促進材の添加量を０．５〜６ｗ
ｔ％と限定した理由は、相変態促進材の添加量が０．５
ｗｔ％より少ないと原料の成分純度のため測定上限界が
あるからであり、相変態促進材の添加量が６ｗｔ％より
多いと熱電素子の熱起電力が急激に減少するからであ
る。
ｔ％と限定した理由は、相変態促進材の添加量が０．５
ｗｔ％より少ないと原料の成分純度のため測定上限界が
あるからであり、相変態促進材の添加量が６ｗｔ％より
多いと熱電素子の熱起電力が急激に減少するからであ
る。
【００２７】以上の構成によれば、ｐ型とｎ型に調整し
たα−ＦｅＳｉ2 に相変態促進材をそれぞれ添加してｐ
ｎ型素子形成部を形成し、そのｐｎ型素子形成部の直上
に、ｐ型とｎ型に調整したα−ＦｅＳｉ2 で電極形成部
をそれぞれ形成し、その後、焼結固化すると共に、ｐｎ
型素子形成部のみをα相からβ相に相変態するための熱
処理を施すため、β相化のための熱処理時間が短く、か
つ、製造工程が簡易なポーラス構造熱電素子を得ること
ができる。
たα−ＦｅＳｉ2 に相変態促進材をそれぞれ添加してｐ
ｎ型素子形成部を形成し、そのｐｎ型素子形成部の直上
に、ｐ型とｎ型に調整したα−ＦｅＳｉ2 で電極形成部
をそれぞれ形成し、その後、焼結固化すると共に、ｐｎ
型素子形成部のみをα相からβ相に相変態するための熱
処理を施すため、β相化のための熱処理時間が短く、か
つ、製造工程が簡易なポーラス構造熱電素子を得ること
ができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００２９】本発明のポーラス構造熱電素子の概観を図
１に示す。
１に示す。
【００３０】図１に示すように、本発明のＦｅＳｉ2 ポ
ーラス構造熱電素子１は、円板状部１ａと、その円板状
部１ａから下方へ一体的に延出された横断面ほぼ半円形
状の一対の脚部１ｂ、１ｃとで構成される。そして、脚
部１ｂ、１ｃの間には、所定の幅を有してスリット状隙
間部が形成される。
ーラス構造熱電素子１は、円板状部１ａと、その円板状
部１ａから下方へ一体的に延出された横断面ほぼ半円形
状の一対の脚部１ｂ、１ｃとで構成される。そして、脚
部１ｂ、１ｃの間には、所定の幅を有してスリット状隙
間部が形成される。
【００３１】円板状部１ａおよび脚部１ｂ、１ｃの大部
分は、ｐｎ型素子部２で構成されており、脚部１ｂの下
端部および脚部１ｃの下端部はｐ型電極部４、ｎ型電極
部５で構成されている。ｐｎ型素子部２は、ｐ型素子部
２ａとｎ型素子部２ｂとで構成され、ｐｎ接合部３を介
して接合されている。
分は、ｐｎ型素子部２で構成されており、脚部１ｂの下
端部および脚部１ｃの下端部はｐ型電極部４、ｎ型電極
部５で構成されている。ｐｎ型素子部２は、ｐ型素子部
２ａとｎ型素子部２ｂとで構成され、ｐｎ接合部３を介
して接合されている。
【００３２】ｐ型素子部２ａおよびｎ型素子部２ｂは、
ｐ型、ｎ型にそれぞれ調整されたα−ＦｅＳｉ2 球状粉
末に、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｒｕから選択される１種また
は２種以上の相変態促進材を添加してなる混合体で構成
される。また、ｐ型電極部４およびｎ型電極部５は、ｐ
型、ｎ型にそれぞれ調整されたα−ＦｅＳｉ2 球状粉末
で構成される。
ｐ型、ｎ型にそれぞれ調整されたα−ＦｅＳｉ2 球状粉
末に、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｒｕから選択される１種また
は２種以上の相変態促進材を添加してなる混合体で構成
される。また、ｐ型電極部４およびｎ型電極部５は、ｐ
型、ｎ型にそれぞれ調整されたα−ＦｅＳｉ2 球状粉末
で構成される。
【００３３】ｐ型素子部２ａ、ｎ型素子部２ｂ、ｐ型電
極部４、およびｎ型電極部５を構成するα−ＦｅＳｉ2
球状粉末の粒径は特に限定しないが、１５０〜２５０μ
ｍの粒径のものが特に好ましい。
極部４、およびｎ型電極部５を構成するα−ＦｅＳｉ2
球状粉末の粒径は特に限定しないが、１５０〜２５０μ
ｍの粒径のものが特に好ましい。
【００３４】ｐ型素子部２ａおよびｎ型素子部２ｂに添
加される相変態促進材の添加量は、０．５〜６ｗｔ％が
望ましく、特に、２ｗｔ％が好ましい。
加される相変態促進材の添加量は、０．５〜６ｗｔ％が
望ましく、特に、２ｗｔ％が好ましい。
【００３５】次に、本発明の製造方法を説明する。
【００３６】本発明のポーラス構造熱電素子の製造方法
を図２に示す。
を図２に示す。
【００３７】図２に示すように、先ず、ポーラス構造熱
電素子の形状とニアネットシェイプの所定の型内に、ｐ
型素子部２ａおよびｎ型素子部２ｂを構成する原料粉末
として、ｐ型およびｎ型にそれぞれ調整されたα−Ｆｅ
Ｓｉ2 球状粉末（例えば、粒径が１５０〜２５０μｍ）
に、相変態促進材（例えば、２ｗｔ％のＰｄ）を添加し
てなる混合粉末を充填する。次に、その混合粉末の上
に、ｐ型電極部４およびｎ型電極部５を構成する原料粉
末として、ｐ型およびｎ型にそれぞれ調整されたα−Ｆ
ｅＳｉ2 球状粉末（例えば、粒径が１５０〜２５０μ
ｍ）を充填する。
電素子の形状とニアネットシェイプの所定の型内に、ｐ
型素子部２ａおよびｎ型素子部２ｂを構成する原料粉末
として、ｐ型およびｎ型にそれぞれ調整されたα−Ｆｅ
Ｓｉ2 球状粉末（例えば、粒径が１５０〜２５０μｍ）
に、相変態促進材（例えば、２ｗｔ％のＰｄ）を添加し
てなる混合粉末を充填する。次に、その混合粉末の上
に、ｐ型電極部４およびｎ型電極部５を構成する原料粉
末として、ｐ型およびｎ型にそれぞれ調整されたα−Ｆ
ｅＳｉ2 球状粉末（例えば、粒径が１５０〜２５０μ
ｍ）を充填する。
【００３８】次に、それぞれの粉末が充填された型に圧
縮成形を施し、α−ＦｅＳｉ2 ポーラス体を作製する。
その後、そのα−ＦｅＳｉ2 ポーラス体に焼結（例え
ば、ＰＡＳ、ホットプレスなど）を施し、α−ＦｅＳｉ
2 ポーラス焼結体を作製する。
縮成形を施し、α−ＦｅＳｉ2 ポーラス体を作製する。
その後、そのα−ＦｅＳｉ2 ポーラス体に焼結（例え
ば、ＰＡＳ、ホットプレスなど）を施し、α−ＦｅＳｉ
2 ポーラス焼結体を作製する。
【００３９】α−ＦｅＳｉ2 ポーラス焼結体におけるｐ
型素子部２ａおよびｎ型素子部２ｂは、依然としてα相
であるため、β相化するための熱処理（例えば、大気
中、８５０℃、１ｈｒ）を施す。ここで、ｐ型素子部２
ａおよびｎ型素子部２ｂには、相変態促進材が添加され
ているため、この熱処理によって容易にβ相化するが、
ｐ型電極部４およびｎ型電極部５には、相変態促進材が
添加されていないため、この熱処理によってβ相化せず
α相のままである。
型素子部２ａおよびｎ型素子部２ｂは、依然としてα相
であるため、β相化するための熱処理（例えば、大気
中、８５０℃、１ｈｒ）を施す。ここで、ｐ型素子部２
ａおよびｎ型素子部２ｂには、相変態促進材が添加され
ているため、この熱処理によって容易にβ相化するが、
ｐ型電極部４およびｎ型電極部５には、相変態促進材が
添加されていないため、この熱処理によってβ相化せず
α相のままである。
【００４０】すなわち、α−ＦｅＳｉ2 ポーラス焼結体
に一度の熱処理を施すだけで、ポーラス構造熱電素子の
素子部と電極部とを同時に形成することができる。この
ため、ポーラス構造熱電素子の製造工程が簡易になると
共に、熱処理時間も大幅に短縮され、低コストでポーラ
ス構造熱電素子を作製することができる。
に一度の熱処理を施すだけで、ポーラス構造熱電素子の
素子部と電極部とを同時に形成することができる。この
ため、ポーラス構造熱電素子の製造工程が簡易になると
共に、熱処理時間も大幅に短縮され、低コストでポーラ
ス構造熱電素子を作製することができる。
【００４１】
（実施例１）ｐ型素子部の原料粉末として２ｗｔ％Ｐｄ
添加ｐ型α−ＦｅＳｉ2 （化学組成：Ｆｅ0.91Ｍｎ0.09
Ｓｉ2 ）粉末、ｎ型素子部の原料粉末として２ｗｔ％Ｐ
ｄ添加ｎ型α−ＦｅＳｉ2 （化学組成：Ｆｅ0.97Ｃｏ
0.03Ｓｉ2 ）粉末、ｐ型電極部の原料粉末としてｐ型α
−ＦｅＳｉ2 粉末、ｎ型電極部の原料粉末としてｎ型α
−ＦｅＳｉ2 粉末を用い、順次、所定の型内に充填した
後、圧縮成形を施す。
添加ｐ型α−ＦｅＳｉ2 （化学組成：Ｆｅ0.91Ｍｎ0.09
Ｓｉ2 ）粉末、ｎ型素子部の原料粉末として２ｗｔ％Ｐ
ｄ添加ｎ型α−ＦｅＳｉ2 （化学組成：Ｆｅ0.97Ｃｏ
0.03Ｓｉ2 ）粉末、ｐ型電極部の原料粉末としてｐ型α
−ＦｅＳｉ2 粉末、ｎ型電極部の原料粉末としてｎ型α
−ＦｅＳｉ2 粉末を用い、順次、所定の型内に充填した
後、圧縮成形を施す。
【００４２】粉末を圧縮成形してなるα−ＦｅＳｉ2 ポ
ーラス体を、ＰＡＳにて焼結を施し、α−ＦｅＳｉ2 ポ
ーラス焼結体を作製する。
ーラス体を、ＰＡＳにて焼結を施し、α−ＦｅＳｉ2 ポ
ーラス焼結体を作製する。
【００４３】α−ＦｅＳｉ2 ポーラス焼結体に、大気
中、８５０℃、１ｈｒの熱処理を施して、ポーラス構造
熱電素子における素子部をα相からβ相に相変態させ、
α−ＦｅＳｉ2 電極を有したβ−ＦｅＳｉ2 ポーラス構
造熱電素子を作製した。
中、８５０℃、１ｈｒの熱処理を施して、ポーラス構造
熱電素子における素子部をα相からβ相に相変態させ、
α−ＦｅＳｉ2 電極を有したβ−ＦｅＳｉ2 ポーラス構
造熱電素子を作製した。
【００４４】この時、α−ＦｅＳｉ2 電極を有したβ−
ＦｅＳｉ2 ポーラス構造熱電素子における円板状部の直
径は２０ｍｍ、厚さは２ｍｍ、脚部の高さは２ｍｍ、お
よび電極部の厚さは２ｍｍである。
ＦｅＳｉ2 ポーラス構造熱電素子における円板状部の直
径は２０ｍｍ、厚さは２ｍｍ、脚部の高さは２ｍｍ、お
よび電極部の厚さは２ｍｍである。
【００４５】（比較例１）ｐ型素子部の原料粉末として
ｐ型α−ＦｅＳｉ2 （化学組成：Ｆｅ0.91Ｍｎ0.09Ｓｉ
2 ）粉末、ｎ型素子部の原料粉末としてｎ型α−ＦｅＳ
ｉ2 （化学組成：Ｆｅ0.97Ｃｏ0.03Ｓｉ2 ）粉末を用
い、所定の型内に充填した後、圧縮成形を施す。
ｐ型α−ＦｅＳｉ2 （化学組成：Ｆｅ0.91Ｍｎ0.09Ｓｉ
2 ）粉末、ｎ型素子部の原料粉末としてｎ型α−ＦｅＳ
ｉ2 （化学組成：Ｆｅ0.97Ｃｏ0.03Ｓｉ2 ）粉末を用
い、所定の型内に充填した後、圧縮成形を施す。
【００４６】粉末を圧縮成形してなるα−ＦｅＳｉ2 ポ
ーラス体を、ＰＡＳにて焼結を施し、α−ＦｅＳｉ2 ポ
ーラス焼結体を作製する。
ーラス体を、ＰＡＳにて焼結を施し、α−ＦｅＳｉ2 ポ
ーラス焼結体を作製する。
【００４７】α−ＦｅＳｉ2 ポーラス焼結体に、大気
中、８５０℃、５０ｈｒの熱処理を施して、ポーラス構
造熱電素子における素子部をα相からβ相に相変態させ
ると共に、ｐ型とｎ型にそれぞれ調整したＳＵＳ３０４
からなるメッシュ状の電極をそれぞれの素子部に接合し
て、ステンレス電極を有したβ−ＦｅＳｉ2 ポーラス構
造熱電素子を作製した。
中、８５０℃、５０ｈｒの熱処理を施して、ポーラス構
造熱電素子における素子部をα相からβ相に相変態させ
ると共に、ｐ型とｎ型にそれぞれ調整したＳＵＳ３０４
からなるメッシュ状の電極をそれぞれの素子部に接合し
て、ステンレス電極を有したβ−ＦｅＳｉ2 ポーラス構
造熱電素子を作製した。
【００４８】この時、ステンレス電極を有したβ−Ｆｅ
Ｓｉ2 ポーラス構造熱電素子における円板状部の直径は
２０ｍｍ、厚さは２ｍｍ、脚部の高さは２ｍｍ、および
電極部の厚さは２ｍｍである。
Ｓｉ2 ポーラス構造熱電素子における円板状部の直径は
２０ｍｍ、厚さは２ｍｍ、脚部の高さは２ｍｍ、および
電極部の厚さは２ｍｍである。
【００４９】実施例１および比較例１におけるポーラス
構造熱電素子の熱電特性の測定結果を表１に示す。熱電
特性は、熱電素子の温度差が７００℃の時の値を評価し
た。
構造熱電素子の熱電特性の測定結果を表１に示す。熱電
特性は、熱電素子の温度差が７００℃の時の値を評価し
た。
【００５０】
【表１】
【００５１】表１に示すように、熱電素子の温度差が７
００℃の時において、実施例１のポーラス構造熱電素子
は、０．３５Ｖの電圧が生じ、電力は２６（Ｗｍ／
ｍ2 ）を示した。これは、電極部にα−ＦｅＳｉ2 を用
いることにより、素子と電極部との間の良好な接合（低
接触抵抗、熱膨張率がほぼ等しいことによる低歪み）が
得られるためであり、これによって得られる電力が向上
する。
００℃の時において、実施例１のポーラス構造熱電素子
は、０．３５Ｖの電圧が生じ、電力は２６（Ｗｍ／
ｍ2 ）を示した。これは、電極部にα−ＦｅＳｉ2 を用
いることにより、素子と電極部との間の良好な接合（低
接触抵抗、熱膨張率がほぼ等しいことによる低歪み）が
得られるためであり、これによって得られる電力が向上
する。
【００５２】これに対して、比較例１のポーラス構造熱
電素子は、電圧は０．３５Ｖが生じるものの、電力は１
９（Ｗｍ／ｍ2 ）に止まった。
電素子は、電圧は０．３５Ｖが生じるものの、電力は１
９（Ｗｍ／ｍ2 ）に止まった。
【００５３】また、ＳＵＳ３０４メッシュなどの金属材
料をβ−ＦｅＳｉ2 ポーラス構造熱電素子の電極として
用いる場合、α−ＦｅＳｉ2 をβ相化する際の熱処理時
において、雰囲気を高真空下に保持しないと酸化劣化し
てしまう。これに対して、α−ＦｅＳｉ2 をβ−ＦｅＳ
ｉ2 ポーラス構造熱電素子の電極として用いる場合、大
気中で熱処理を施しても酸化劣化は生じない。すなわ
ち、雰囲気制御が不要で容易な熱処理となる。
料をβ−ＦｅＳｉ2 ポーラス構造熱電素子の電極として
用いる場合、α−ＦｅＳｉ2 をβ相化する際の熱処理時
において、雰囲気を高真空下に保持しないと酸化劣化し
てしまう。これに対して、α−ＦｅＳｉ2 をβ−ＦｅＳ
ｉ2 ポーラス構造熱電素子の電極として用いる場合、大
気中で熱処理を施しても酸化劣化は生じない。すなわ
ち、雰囲気制御が不要で容易な熱処理となる。
【００５４】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００５５】（１） 素子部を構成するα−ＦｅＳｉ2
中に、相変態促進材を添加しているため、β相化のため
の熱処理時間の大幅な短縮を図ることができる。
中に、相変態促進材を添加しているため、β相化のため
の熱処理時間の大幅な短縮を図ることができる。
【００５６】（２） 素子部と電極部との組成が異なる
ため、１回の熱処理を施すことによってα相からβ相に
相変態する部分とそうでない部分とを形成することがで
きる。
ため、１回の熱処理を施すことによってα相からβ相に
相変態する部分とそうでない部分とを形成することがで
きる。
【００５７】（３） 製造工程が簡易になるため、低コ
ストでポーラス構造熱電素子を作製することができる。
ストでポーラス構造熱電素子を作製することができる。
【図１】本発明のポーラス構造熱電素子の概観を示す図
である。
である。
【図２】本発明のポーラス構造熱電素子の製造方法のチ
ャート図である。
ャート図である。
【図３】メッシュ状の電極の部分拡大図である。
【図４】従来のポーラス構造熱電素子の概観を示す図で
ある。
ある。
【図５】従来のポーラス構造熱電素子の製造方法のチャ
ート図である。
ート図である。
１ ポーラス構造熱電素子 １ａ 円板状部 １ｂ、１ｃ 脚部 ２ ｐｎ型素子部 ２ａ ｐ型素子部 ２ｂ ｎ型素子部 ３ ｐｎ接合部 ４ ｐ型電極部 ５ ｎ型電極部
Claims (4)
- 【請求項１】 β−ＦｅＳｉ2 相のｐｎ型素子部と、α
−ＦｅＳｉ2 相のｐ型とｎ型の電極部とを備えたポーラ
ス構造熱電素子において、ｐ型とｎ型に調整したα−Ｆ
ｅＳｉ2 に相変態促進材をそれぞれ添加してｐｎ型素子
形成部を形成し、そのｐｎ型素子形成部の直上に、ｐ型
とｎ型に調整したα−ＦｅＳｉ2 で電極形成部をそれぞ
れ形成し、その後、焼結固化すると共に、上記ｐｎ型素
子形成部のみをα相からβ相に相変態するための熱処理
を施したことを特徴とするポーラス構造熱電素子。 - 【請求項２】 β−ＦｅＳｉ2 相のｐｎ型素子部と、α
−ＦｅＳｉ2 相のｐ型とｎ型の電極部とを備えたポーラ
ス構造熱電素子の製造方法において、ｐ型とｎ型に調整
したα−ＦｅＳｉ2 に相変態促進材をそれぞれ添加して
ｐｎ型素子形成部を形成し、そのｐｎ型素子形成部の直
上に、ｐ型とｎ型に調整したα−ＦｅＳｉ2 で電極形成
部をそれぞれ形成し、その後、焼結固化すると共に、上
記ｐｎ型素子形成部のみをα相からβ相に相変態するた
めの熱処理を施すようにしたことを特徴とするポーラス
構造熱電素子の製造方法。 - 【請求項３】 上記相変態促進材が、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａ
ｕ、Ｒｕから選択される１種または２種以上の混合体で
ある請求項１または請求項２記載のポーラス構造熱電素
子の製造方法。 - 【請求項４】 上記相変態促進材の添加量が、０．５〜
６ｗｔ％である請求項１乃至請求項３記載のポーラス構
造熱電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8154163A JPH104218A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | ポーラス構造熱電素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8154163A JPH104218A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | ポーラス構造熱電素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104218A true JPH104218A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15578217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8154163A Pending JPH104218A (ja) | 1996-06-14 | 1996-06-14 | ポーラス構造熱電素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH104218A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006253343A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 電極を一体化した熱電素子及びその作製方法 |
| US7397609B2 (en) | 2005-11-29 | 2008-07-08 | Eastman Kodak Company | Imaging apparatus |
| JP2008305986A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 熱電変換モジュール |
-
1996
- 1996-06-14 JP JP8154163A patent/JPH104218A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006253343A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 電極を一体化した熱電素子及びその作製方法 |
| JP4524383B2 (ja) * | 2005-03-10 | 2010-08-18 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 電極を一体化した熱電素子及びその作製方法 |
| US7397609B2 (en) | 2005-11-29 | 2008-07-08 | Eastman Kodak Company | Imaging apparatus |
| JP2008305986A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 熱電変換モジュール |
| EP2159854A1 (en) * | 2007-06-07 | 2010-03-03 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Thermoelectric conversion module |
| EP2159854A4 (en) * | 2007-06-07 | 2011-12-07 | Sumitomo Chemical Co | THERMOELECTRIC CONVERSION MODULE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4858976B2 (ja) | 複合化した熱電変換材料 | |
| JPH1197750A (ja) | 熱電材料、その製造方法、および熱電発電システム | |
| JPH104218A (ja) | ポーラス構造熱電素子及びその製造方法 | |
| CN104646671A (zh) | 一种超快速制备Cu2Se基热电发电元器件的方法 | |
| JP2001217469A (ja) | 熱電変換素子とその製造方法 | |
| CN105702847A (zh) | 一种提高BiTeSe基N型半导体热电材料性能的方法 | |
| JP6414137B2 (ja) | 熱電変換素子 | |
| JPH0969653A (ja) | 熱電材料及びその製造方法 | |
| JP5201691B2 (ja) | 酸素を含有した金属間化合物熱電変換材料並びに熱電変換素子乃至熱電変換モジュール | |
| JPH06144825A (ja) | 熱発電素子の製造方法 | |
| JPH08335721A (ja) | ポーラス状熱発電素子の製造方法 | |
| JPH1154805A (ja) | 一体成形熱電素子及びその製造法 | |
| CN104362249A (zh) | 一种与Mg-Si-Sn基热电元件相匹配的分层电极及其连接工艺 | |
| JP3482094B2 (ja) | 熱電変換素子用熱応力緩和パッド及び熱電変換素子 | |
| JPH11298052A (ja) | 熱電素子、熱電材料及び熱電材料の製造方法 | |
| JP4253878B2 (ja) | シリコン−ゲルマニウム系熱電材料及びその製造方法 | |
| JPH11274578A (ja) | 熱電変換材料の製造方法および熱電変換モジュール | |
| CN109817800A (zh) | 一种电极以及NbFeSb/Mo热电结的制备方法 | |
| JPH11112037A (ja) | 熱電素子及び熱電素子の電極形成方法 | |
| JP3463396B2 (ja) | 熱電変換材料 | |
| JP3482734B2 (ja) | 熱電素子 | |
| JP3185429B2 (ja) | 熱発電素子の製造方法 | |
| JPH11186615A (ja) | 半導体熱電材料 | |
| JP2818851B2 (ja) | リン化ホウ素系半導体素子の製造方法 | |
| Subramanyam et al. | Development and experimental study of copper selenide based thermo-electric material by the method of powder metallurgy |