JPWO2016056278A1 - 熱電変換素子、その製造方法および熱電変換モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
加熱加圧後に形成するMg2Si基化合物粒の形状は、熱流方向に対して直角に長手方向をとり、短手方向に対して長手方向の長さが倍以上で構成されることで効果を発揮できる。短手方向に対して長手方向の長さが倍未満であると、層状粒界の効果が弱くなる。ただし、層状粒界効果が弱くなるだけであって、発明として実施ができないわけではなく、短手方向より長手方向の長さが大きい場合には実施できうる。
なお、取り出す電力によっては、一部並列と組み合わせてもよい。得られる電圧は低くなるが並列であるため、ひとつの素子に流れる電流を小さくすることができる。
ただし、接合材41が例えば1μmであり薄すぎる場合に、各々の被接合部材の高さバラツキを接合時に吸収することが困難であるため、被接合部材の高さバラツキを極力抑える必要がある。そのため、被接合部材の高さバラツキを接合材41の厚さ部分で吸収することを考慮すると20μm程度がより望ましい。20μm程度とは5μm程度の範囲を含む。つまり15から25μmである。この値であれば制御しやすいためである。
これらの設置には、治具(図示せず)を用いて一括で設置しても良いし、個別に設置してもよく、方法は問わない。
11 熱電変換材の焼結体
111 加熱加圧前の焼結体より作製した熱電変換素子
12 加熱加圧後の熱電変換材のバルク体
121 加熱加圧後の焼結体より作製した熱電変換素子
131 P型熱電変換素子
14 加熱加圧後の熱電変換材のバルク体
141 加熱加圧後の焼結体より作製した熱電変換素子
21,22 加圧治具
31 電極
41 接合材
51 支持治具
52 加圧治具
Claims (14)
- 焼結体から成る熱電変換素子であって、
前記焼結体を構成する結晶粒の少なくとも一部分で、結晶粒の長手方向の長さが、短手方向の長さより大きく、短手方向に層状の結晶粒を構成することを特徴とする熱電変換素子。 - 請求項1に記載の熱電変換素子において、
前記焼結体を構成する結晶粒が、部分的に層状の粒界を形成することを特徴とする熱電変換素子。 - 請求項1または請求項2に記載の熱電変換素子において、
前記焼結体は、マグネシウムとシリコンを主成分とすることを特徴とする熱電変換素子。 - 焼結体から成る熱電変換素子の製造方法であって、
焼結体を一軸方向へ加熱加圧することにより、長手方向の長さが短手方向の長さより大きく、短手方向に層状の結晶粒を形成する工程を有することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。 - 請求項4に記載の熱電変換素子の製造方法において、
加圧治具に前記焼結体を挟持し、加熱しながら加圧することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。 - 請求項4または請求項5に記載の熱電変換素子の製造方法において、
前記焼結体への電極の接合時に、前記焼結体を一軸方向へ加熱加圧することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。 - 請求項4〜6の何れか1つに記載の熱電変換素子の製造方法において、
前記焼結体を、パルス放電焼結法またはホットプレス法により作製することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。 - 請求項4〜7の何れか1つに記載の熱電変換素子の製造方法において、
前記焼結体は、マグネシウムとシリコンを主成分とすることを特徴とする熱電変換素子の製造方法。 - 焼結体から成る熱電変換素子の製造方法であって、
扁平形状またはフレーク形状の化合物を焼結することにより、前記焼結体を構成する結晶粒の少なくとも一部分で、長手方向の長さが短手方向の長さより大きく、短手方向に層状の結晶粒を形成する工程を有することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。 - 請求項9記載の熱電変換素子の製造方法において、
扁平形状またはフレーク形状および球形状の化合物を焼結することにより、前記焼結体を構成する結晶粒の少なくとも一部分で、長手方向の長さが短手方向の長さより大きく、短手方向に部分的に層状の結晶粒を形成する工程を有することを特徴とする熱電変換素子の製造方法。 - 請求項9または請求項10に記載の熱電変換素子の製造方法において、
前記焼結体は、マグネシウムとシリコンを主成分とすることを特徴とする熱電変換素子の製造方法。 - 複数のP型熱電変換素子と複数のN型熱電変換素子とを有し、前記複数のP型熱電変換素子および前記複数のN型熱電変換素子が電気的に直列に接続して形成された熱電変換モジュールにおいて、
少なくとも一方の熱電変換素子が、焼結体を構成する結晶粒の少なくとも一部分で、結晶粒の長手方向の長さが、短手方向の長さより大きく、短手方向に層状の結晶粒を構成する熱電変換素子で構成されていることを特徴とする熱電変換モジュール。 - 請求項12に記載の熱電変換モジュールにおいて、
前記焼結体を構成する結晶粒が、部分的に層状の粒界を形成することを特徴とする熱電変換モジュール。 - 請求項12または請求項13に記載の熱電変換モジュールにおいて、
前記焼結体は、マグネシウムとシリコンを主成分とすることを特徴とする熱電変換モジュール。
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