JPH012380A - 熱電素子の製造方法 - Google Patents
熱電素子の製造方法Info
- Publication number
- JPH012380A JPH012380A JP62-156646A JP15664687A JPH012380A JP H012380 A JPH012380 A JP H012380A JP 15664687 A JP15664687 A JP 15664687A JP H012380 A JPH012380 A JP H012380A
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- JP
- Japan
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- adamantane
- metal alloy
- thermoelectric element
- manufacturing
- mixture
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- Granted
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、熱電特性に優れた金属合金熱電素子の製造方
法に関する。
法に関する。
［従来の技ｌＲ］
ゼーベック効果を応用して熱電発電を行なわせる熱電素
子は種々の分野において実用化が期待されている。
子は種々の分野において実用化が期待されている。
金属合金からなる熱電素子の実用化を妨げる要因の一つ
として、熱起電力が低いという問題かある。
として、熱起電力が低いという問題かある。
このため、熱起電力の高い熱電素子を得るため種々改良
のなされた熱電素子が開発されている。
のなされた熱電素子が開発されている。
このうち、金属合金からなる熱電素子においても、金属
合金の材料、含有率、粉末の粒子径を変えたり、あるい
は製造手順２条件を変えたりして種々の改良が行なわれ
ている。
合金の材料、含有率、粉末の粒子径を変えたり、あるい
は製造手順２条件を変えたりして種々の改良が行なわれ
ている。
そして、金属合金からなる熱電素子は、素子を微細かつ
均一な多孔質の焼結体としたことにより熱起電力を高く
できることか判明した。
均一な多孔質の焼結体としたことにより熱起電力を高く
できることか判明した。
［解決すべき問題点］
しかしながら、微細かつ均一な多数の孔を有する多孔質
の焼結体て熱電素子を構成することは難しかった。すな
わち、微細な孔を均一に作ることができないため、高い
熱起電力を得ることができないとともに、製品の均質化
を図れることかてきず、金属合金による熱電素子は実用
化段階には至っていなかった。
の焼結体て熱電素子を構成することは難しかった。すな
わち、微細な孔を均一に作ることができないため、高い
熱起電力を得ることができないとともに、製品の均質化
を図れることかてきず、金属合金による熱電素子は実用
化段階には至っていなかった。
本発明は上記の問題点にかんがみてなされたものて、高
い熱起電力を得ることかできるとともに、製品の均質化
を回部として素子間のばらつきのない熱電素子の提供を
目的とした。
い熱起電力を得ることかできるとともに、製品の均質化
を回部として素子間のばらつきのない熱電素子の提供を
目的とした。
［問題点の解決手段］
本発明者は上記目的を達成するため鋭意検討した結果、
金属合金の粉末にアダマンタンもしくはアダマンタン／
トリメチレンノルボルナン混合物を混合添加し、その後
焼結を行なって熱電素子を製造することにより、上記目
的か達成できることを見出し本発明に到達した。
金属合金の粉末にアダマンタンもしくはアダマンタン／
トリメチレンノルボルナン混合物を混合添加し、その後
焼結を行なって熱電素子を製造することにより、上記目
的か達成できることを見出し本発明に到達した。
すなわち、本発明の熱電素子の製造方法は、金属合金の
粉末にアダマンタンもしくはアダマンタン／トリメチレ
ンノルボルナン混合物を添加してプレス成形し、その後
焼成を行なって製造した方法としである。そして、好ま
しくは、焼成を、焼結工程と熱処理工程の二段工程とし
た方法としている。
粉末にアダマンタンもしくはアダマンタン／トリメチレ
ンノルボルナン混合物を添加してプレス成形し、その後
焼成を行なって製造した方法としである。そして、好ま
しくは、焼成を、焼結工程と熱処理工程の二段工程とし
た方法としている。
このような製造方法によれば、微細かつ均一な多孔賀状
の熱電素子を得ることができる。
の熱電素子を得ることができる。
以下、本発明の内容を詳細に説明する。
第１図は本発明製造方法を説明するためのフロック図て
あり、１は金属合金粉末の合成工程、２は金属合金粉末
とアダマンタン等の添加材を混合する混合工程、３は合
成した粉末金属合金を所定形状の成形体に成形するプレ
ス成形工程、４は成形体を真空中において焼結する焼結
工程、５は焼結した成形体を大気中において熱処理する
熱処理工程である。
あり、１は金属合金粉末の合成工程、２は金属合金粉末
とアダマンタン等の添加材を混合する混合工程、３は合
成した粉末金属合金を所定形状の成形体に成形するプレ
ス成形工程、４は成形体を真空中において焼結する焼結
工程、５は焼結した成形体を大気中において熱処理する
熱処理工程である。
本発明の製造方法で製造される金属合金の熱電素子にお
いては、Ｂｉ２Ｔｅ、Ｓｂ２Ｔｅ：＋、Ｂｉ、Ｓｅ、、
５ｂ２Ｓｅ、。
いては、Ｂｉ２Ｔｅ、Ｓｂ２Ｔｅ：＋、Ｂｉ、Ｓｅ、、
５ｂ２Ｓｅ、。
Ｚｎ５ｂ、ＺｎＴｅ、２５Ｂｉ２Ｔｅｚ”７５ＳｂｔＴ
ｅｓ、７０Ｂｉ２Ｔｅｉ”３０ＢｉｚＳｅ３．ＰｂＴｅ
、Ｐｂ５ｅ、Ｂｉ（Ｓｉ−３ｂａ）、Ｂ１２（Ｇｅ”Ｓ
ｅ）：＋。
ｅｓ、７０Ｂｉ２Ｔｅｉ”３０ＢｉｚＳｅ３．ＰｂＴｅ
、Ｐｂ５ｅ、Ｂｉ（Ｓｉ−３ｂａ）、Ｂ１２（Ｇｅ”Ｓ
ｅ）：＋。
Ｃｒ５ｉｚ、 Ｍｎ５ｉ１．ｙｚ、ＦｅＳｉ２．Ｃ０
３ｉ、Ｇｅ３Ｓｉ０７゜Ｇｄ５ｅｌ、 ４）＋Ｃｕ１．
ｓｔＡｇｏ、 ｏｓｓｅ＋、 ００４Ｓ＋ Ｘ −Ａ
ＩＢＩ２１β−Ｂ、 ＭｇＳｉ、１１１ｇＳｉ＋７ｚ、
５ｉＧｅ、またはＳｉ、Ｔｅを含有する合金を用いる。
３ｉ、Ｇｅ３Ｓｉ０７゜Ｇｄ５ｅｌ、 ４）＋Ｃｕ１．
ｓｔＡｇｏ、 ｏｓｓｅ＋、 ００４Ｓ＋ Ｘ −Ａ
ＩＢＩ２１β−Ｂ、 ＭｇＳｉ、１１１ｇＳｉ＋７ｚ、
５ｉＧｅ、またはＳｉ、Ｔｅを含有する合金を用いる。
合成工程ｌにおいては、上述した金属合金を機械的に粉
砕したり、プラズマ法によって微粒子化することによっ
て金属合金の粉末を得ている（本発明においてｉヨ、微
粒子を含めて粉末と称す）。
砕したり、プラズマ法によって微粒子化することによっ
て金属合金の粉末を得ている（本発明においてｉヨ、微
粒子を含めて粉末と称す）。
このうち、プラズマ法によって５００ｎ−以下の微粒子
を気相中にて合成したものを用いると、製造された熱電
素子の′熱電特性を、さらに向上させることができる。
を気相中にて合成したものを用いると、製造された熱電
素子の′熱電特性を、さらに向上させることができる。
なお、プラズマ法としては、高周波プラズマ法あるいは
アークプラズマジェット法等を採用することが好ましい
。
アークプラズマジェット法等を採用することが好ましい
。
混合工程２においては、合成工程１で合成した金属合金
粉末とアダマンタンあるいはアダマンタン／トリメチレ
ンノルボルナン（以下、ＴＭＮという）混合物をヘンシ
ェルミキサ等によって攪拌混合する。これにより、金属
合金粉末中にアダマンタンあるいはアダマンタン／ＴＭ
Ｎ混合物を添加する。なお、混合工程２において使用す
る混合機としては、粉末材の混合を行なえるものであれ
ば特に限定されず、上述のヘンシェルミキサのほか、ら
いかい機等の混合機を用いることもできる。また、添加
材としてアダマンタンあるいはアダマンタン／ＴＭＮ混
合物を用いると、焼成時の抜けがよく、焼成後における
添加材の残量か少なく良好な多孔質状焼成体を形成てき
る。
粉末とアダマンタンあるいはアダマンタン／トリメチレ
ンノルボルナン（以下、ＴＭＮという）混合物をヘンシ
ェルミキサ等によって攪拌混合する。これにより、金属
合金粉末中にアダマンタンあるいはアダマンタン／ＴＭ
Ｎ混合物を添加する。なお、混合工程２において使用す
る混合機としては、粉末材の混合を行なえるものであれ
ば特に限定されず、上述のヘンシェルミキサのほか、ら
いかい機等の混合機を用いることもできる。また、添加
材としてアダマンタンあるいはアダマンタン／ＴＭＮ混
合物を用いると、焼成時の抜けがよく、焼成後における
添加材の残量か少なく良好な多孔質状焼成体を形成てき
る。
プレス成形工程３においては、添加材を混合した粉末金
属合金を０．５〜２ ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力て圧縮し、
所定形状の成形体となるようにプレス成形する。成形圧
力は、粉末金属合金が成形体として所定の形状を保持て
きる程度の圧力であればよく、必ずしも上記成形圧力に
限定されるものではない。
属合金を０．５〜２ ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力て圧縮し、
所定形状の成形体となるようにプレス成形する。成形圧
力は、粉末金属合金が成形体として所定の形状を保持て
きる程度の圧力であればよく、必ずしも上記成形圧力に
限定されるものではない。
焼結工程４においては、プレス成形された成形体を８０
０〜１５００℃、好ましくは１０００〜１２００℃の高
温で加熱して焼成する。このとき、添加材か昇華され成
形体中に多数の微細孔が形成される。プラズマ法によっ
て得た微粒子状の金属合金成形体の場合には、１０−”
Ｔｏｒｒの真空中で、 ８００〜１２００℃の加熱を４
〜８時間行なう。焼結時の加熱温度が低いと昇華不足、
焼結不足となり、逆に高いと過焼結状態となり、いずれ
の場合も熱電素子の素子特性低下につながる。
０〜１５００℃、好ましくは１０００〜１２００℃の高
温で加熱して焼成する。このとき、添加材か昇華され成
形体中に多数の微細孔が形成される。プラズマ法によっ
て得た微粒子状の金属合金成形体の場合には、１０−”
Ｔｏｒｒの真空中で、 ８００〜１２００℃の加熱を４
〜８時間行なう。焼結時の加熱温度が低いと昇華不足、
焼結不足となり、逆に高いと過焼結状態となり、いずれ
の場合も熱電素子の素子特性低下につながる。
熱処理工程５においては、焼結した金属合金成形体を大
気中て５００〜１０００℃、好ましくは７００〜９００
°Ｃの温度で数時間熱処理する。熱処理時における加熱
温度の設定も重要てあり、低いと素子特性の向上を図れ
ず、高いと結晶形態が変化してしまい、やはり素子特性
の向上を図れない結果となる。
気中て５００〜１０００℃、好ましくは７００〜９００
°Ｃの温度で数時間熱処理する。熱処理時における加熱
温度の設定も重要てあり、低いと素子特性の向上を図れ
ず、高いと結晶形態が変化してしまい、やはり素子特性
の向上を図れない結果となる。
［実施例］
次に、本発明の実施例を比較例と比べつつ、本発明を具
体的に説明する。
体的に説明する。
０実 施 例１
プラズマ法により合成した鉄ケイ化物粉末１００ｇと、
アダマンタン２５ｇをヘンシェルミキサに入れて３分間
攪拌混合し、その後混合物を１ ｔｏｎ／ｃ＋ｓ”の圧
力でプレス成形し、これを１１００’Ｃで６時間焼結し
た。そしてその後、 ８５０”Ｃで３時間熱処理を行
なって熱電素子とした。（なお、焼成体の嵩比重は２．
１ｋｇ／ｃｍ３．計算上の空隙率は５０％であった。、
） この結果、第２図に示すように最高９．２ｍＶ／に程度
の熱起電力を得ることができた。
アダマンタン２５ｇをヘンシェルミキサに入れて３分間
攪拌混合し、その後混合物を１ ｔｏｎ／ｃ＋ｓ”の圧
力でプレス成形し、これを１１００’Ｃで６時間焼結し
た。そしてその後、 ８５０”Ｃで３時間熱処理を行
なって熱電素子とした。（なお、焼成体の嵩比重は２．
１ｋｇ／ｃｍ３．計算上の空隙率は５０％であった。、
） この結果、第２図に示すように最高９．２ｍＶ／に程度
の熱起電力を得ることができた。
Ｏ実 施 例２
実施例１におけるアダマンタン２５ｇを、アダマンタン
：ＴＭＮ＝２：８としたアダマンタン／ＴＭＮ混合物６
５ｇに代え、その他は実施例１と同じ条件て熱電素子を
製造した。（なお、焼成体の嵩比重は１．２ｋｇ／ｃｍ
３．計算上の空隙率は７０％てあった。） この結果、第２図に示すように最高１ｈＶ／にの熱起電
力を得ることができた。
：ＴＭＮ＝２：８としたアダマンタン／ＴＭＮ混合物６
５ｇに代え、その他は実施例１と同じ条件て熱電素子を
製造した。（なお、焼成体の嵩比重は１．２ｋｇ／ｃｍ
３．計算上の空隙率は７０％てあった。） この結果、第２図に示すように最高１ｈＶ／にの熱起電
力を得ることができた。
Ｏ比較例
アダマンタンあるいはアダマンタン／ＴＭＮ混合物を添
加し、ない鉄ケイ化物のみで、実施例１と同じ条件で熱
電素子を製造した。（なお、焼成体の嵩比重は３．８ｋ
ｇ／ｃｍ’ 、計算上の空隙率は５％であった。） この結果、第２図に示すように最高１．５ｍＶ／にの熱
起電力を得ることかできた。
加し、ない鉄ケイ化物のみで、実施例１と同じ条件で熱
電素子を製造した。（なお、焼成体の嵩比重は３．８ｋ
ｇ／ｃｍ’ 、計算上の空隙率は５％であった。） この結果、第２図に示すように最高１．５ｍＶ／にの熱
起電力を得ることかできた。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、アダマンタン等の添加材
を添加して焼成することにより、微細かつ均一な孔から
なる多孔質状の、熱電特性に優れた８Ｔ４．素子を製造
できるといった効果がある。
を添加して焼成することにより、微細かつ均一な孔から
なる多孔質状の、熱電特性に優れた８Ｔ４．素子を製造
できるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明製造方法の実施手順を説明するためのブ
ロック図、第２図本発明製造方法によって得た熱電素子
と比較例熱電素子の熱電特性図を示す。 ｌ：合成工程 ２：混合工程３ニブレス成形
工程 ４：焼結工程５：熱処理工程
ロック図、第２図本発明製造方法によって得た熱電素子
と比較例熱電素子の熱電特性図を示す。 ｌ：合成工程 ２：混合工程３ニブレス成形
工程 ４：焼結工程５：熱処理工程
Claims (2)
- （１）金属合金の粉末にアダマンタンもしくはアダマン
タン／トリメチレンノルボルナン混合物を添加してプレ
ス成形し、その後焼成を行なって製造することを特徴と
した熱電素子の製造方法。 - （２）焼成を、焼結工程とその後の熱処理工程の二段階
の工程に分けて行なうことを特徴とした特許請求の範囲
第１項記載の熱電素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62156646A JPS642380A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Manufacture of thermoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62156646A JPS642380A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Manufacture of thermoelectric element |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH012380A true JPH012380A (ja) | 1989-01-06 |
| JPS642380A JPS642380A (en) | 1989-01-06 |
| JPH0347751B2 JPH0347751B2 (ja) | 1991-07-22 |
Family
ID=15632208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62156646A Granted JPS642380A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Manufacture of thermoelectric element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS642380A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0834930B1 (en) * | 1990-04-20 | 2001-10-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thermoelectric semiconductor deaerated into a vacuum and thermoelectric panel using p-type and n-type thermoelectric semiconductors |
| US20070240749A1 (en) * | 2004-03-22 | 2007-10-18 | Japan Science And Technology Agency | Porous Thermoelectric Material and Process for Producing the Same |
| JP4729013B2 (ja) * | 2007-07-13 | 2011-07-20 | 古河電気工業株式会社 | 雌端子 |
| AT508979A1 (de) * | 2009-10-23 | 2011-05-15 | Miba Sinter Austria Gmbh | Verfahren zum herstellen eines thermoelektrischen elementes |
| JP6411782B2 (ja) * | 2013-08-07 | 2018-10-24 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | 熱電材料の製造方法 |
| CN106956004B (zh) * | 2017-02-23 | 2018-12-28 | 厦门理工学院 | 高稳定性Zn4Sb3热电复合材料及其制备方法 |
| CN107507909B (zh) * | 2017-08-08 | 2020-02-14 | 武汉科技大学 | 一种多孔的P型Bi2Te3基热电材料及其制备方法 |
-
1987
- 1987-06-25 JP JP62156646A patent/JPS642380A/ja active Granted
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