JPH0221665B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0221665B2 JPH0221665B2 JP58151594A JP15159483A JPH0221665B2 JP H0221665 B2 JPH0221665 B2 JP H0221665B2 JP 58151594 A JP58151594 A JP 58151594A JP 15159483 A JP15159483 A JP 15159483A JP H0221665 B2 JPH0221665 B2 JP H0221665B2
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- JP
- Japan
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- manganese
- aluminum
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- iron
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/80—Constructional details
- H10N10/85—Thermoelectric active materials
- H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
- H10N10/8556—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising compounds containing germanium or silicon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明は熱発電材料に関するものであり、更に
詳しくは、大きな出力が得られるＰ型鉄けい化物
の熱発電材料に関する。 熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する
熱発電材料は、熱電能（ゼーベツク係数）が大き
く、比抵抗と熱伝導度が小さいという物理的性質
を有するものである。また、高温の大気中で利用
できる熱発電材料は前記の物理的性質の他に、耐
熱性と耐酸化性に優れているという化学的性質も
具備していなければならない。このような条件を
相当満している材料として、3d−遷移金属けい
化物を挙げることができる。これらけい化物の中
で、特に鉄けい化物は非常に大きな熱起電力が得
られる点で優れた熱発電材料である。（本発明者
による特許第930773号）。しかしながら、このけ
い化物のＰ型熱発電材料は比抵抗が比較的大き
く、例えば、ガスまたは石油を熱源とする温風暖
房機の電源などに利用する場合そのモーターを回
転させるに必要な大きな電流を取り出す電力用と
しては適しいないという欠点があつた。 本発明の目的は前記の欠点を解消し、鉄けい化
物の熱起電力を劣化させることなく、大きな力が
得られるようにしたＰ型熱発電材料を提供するに
ある。 本発明者らはさきに、Fe0.95Mn0.05Si2−zAlz
合金を作り、アルミニウムの添加量ｚを変えて、
比抵抗、熱起電力及び出力を側定した結果アルミ
ニウムを特定量含有させると出力が増加すること
を知見した。 本発明者らは更に研究を重ねた結果、マンガン
の添加量を前記の0.05（1.67原子）より少なくし
て、添加するアルミニウムを多くし、総計を特定
範囲にすると、更に出力を大きく得られることを
究明し得、この知見に基いて本発明を完成した。 本発明の要旨は、鉄けい化物にマンガン元素と
アルミニウム元素とを、マンガンを0.5〜1.67原
子％未満とし、マンガンとアルミニウムの総和が
2.0〜4.7原子％の量含有させた合金または固溶体
からなる熱発電材にある。 本発明においてマンガン元素の含有量が0.5〜
1.67原子％未満で、アルミニウムとマンガンの総
和が2.0〜4.7原子％は熱起電力が劣化することな
く、大きな出力を得らるが、アルミニウムの含有
量が0.33原子％より小さいとマンガンだけ含有す
るものと熱起電力及び出力が一致し、その含有量
が4.2原子％より大きくなると、熱起電力が小さ
くなり、出力も低下する。 本発明のＰ型熱発電材料は、一般の鋳造法によ
つて円柱や角柱などの形状のものを得ることがで
きるが、低純度の原料（再製鉄、金属シリコン）
を用いると鋳造孔（ピンホール、気泡）や微細な
割れのないものを得ることは極めて困難である。
従つてこのようなものを作るには粉末冶金法によ
り製造することが好ましい。以下の実施例は粉末
冶金法で行つたものを示す。 実施例 鉄、金属シリコン（純度98％以上）、マンガン、
アルミニウムの各原料をFe1−xMnxSi2.1−zAlz
の組成になるように秤量し、この混合物を高周波
溶解炉を用いて、溶解し、鉄製の鋳造に鋳込んで
マンガン元素を0.60〜2.70原子％、アルミニウム
元素を0.30〜3.1原子％含有する鉄けい化物合金
を作つた。この各合金を鉄製のスタンプミルとボ
ールミルを用いて数μｍの粉末にした。 この粉末をアルゴン雰囲気中で250Kg／cm2の圧
力を加え、1100℃で３分間焼結し、引続いて800
℃で50時間熱処理して熱電材料（３×８×25mm3）
を得た。 その熱発電材料の起電力、平均の比抵抗、有効
な最大出力は第１表に示す通りであつた。 なお、比較のため、Mn単独含有、及び本発明
におけるMnとAlとの含有量と異なる場合の結果
を併記する。 なお、これらの値は温度差800℃で行い、平均
の比抵抗と有効な最大出力はそれぞれ単位体積当
りの内部抵抗と最大出力に対応する。
詳しくは、大きな出力が得られるＰ型鉄けい化物
の熱発電材料に関する。 熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する
熱発電材料は、熱電能（ゼーベツク係数）が大き
く、比抵抗と熱伝導度が小さいという物理的性質
を有するものである。また、高温の大気中で利用
できる熱発電材料は前記の物理的性質の他に、耐
熱性と耐酸化性に優れているという化学的性質も
具備していなければならない。このような条件を
相当満している材料として、3d−遷移金属けい
化物を挙げることができる。これらけい化物の中
で、特に鉄けい化物は非常に大きな熱起電力が得
られる点で優れた熱発電材料である。（本発明者
による特許第930773号）。しかしながら、このけ
い化物のＰ型熱発電材料は比抵抗が比較的大き
く、例えば、ガスまたは石油を熱源とする温風暖
房機の電源などに利用する場合そのモーターを回
転させるに必要な大きな電流を取り出す電力用と
しては適しいないという欠点があつた。 本発明の目的は前記の欠点を解消し、鉄けい化
物の熱起電力を劣化させることなく、大きな力が
得られるようにしたＰ型熱発電材料を提供するに
ある。 本発明者らはさきに、Fe0.95Mn0.05Si2−zAlz
合金を作り、アルミニウムの添加量ｚを変えて、
比抵抗、熱起電力及び出力を側定した結果アルミ
ニウムを特定量含有させると出力が増加すること
を知見した。 本発明者らは更に研究を重ねた結果、マンガン
の添加量を前記の0.05（1.67原子）より少なくし
て、添加するアルミニウムを多くし、総計を特定
範囲にすると、更に出力を大きく得られることを
究明し得、この知見に基いて本発明を完成した。 本発明の要旨は、鉄けい化物にマンガン元素と
アルミニウム元素とを、マンガンを0.5〜1.67原
子％未満とし、マンガンとアルミニウムの総和が
2.0〜4.7原子％の量含有させた合金または固溶体
からなる熱発電材にある。 本発明においてマンガン元素の含有量が0.5〜
1.67原子％未満で、アルミニウムとマンガンの総
和が2.0〜4.7原子％は熱起電力が劣化することな
く、大きな出力を得らるが、アルミニウムの含有
量が0.33原子％より小さいとマンガンだけ含有す
るものと熱起電力及び出力が一致し、その含有量
が4.2原子％より大きくなると、熱起電力が小さ
くなり、出力も低下する。 本発明のＰ型熱発電材料は、一般の鋳造法によ
つて円柱や角柱などの形状のものを得ることがで
きるが、低純度の原料（再製鉄、金属シリコン）
を用いると鋳造孔（ピンホール、気泡）や微細な
割れのないものを得ることは極めて困難である。
従つてこのようなものを作るには粉末冶金法によ
り製造することが好ましい。以下の実施例は粉末
冶金法で行つたものを示す。 実施例 鉄、金属シリコン（純度98％以上）、マンガン、
アルミニウムの各原料をFe1−xMnxSi2.1−zAlz
の組成になるように秤量し、この混合物を高周波
溶解炉を用いて、溶解し、鉄製の鋳造に鋳込んで
マンガン元素を0.60〜2.70原子％、アルミニウム
元素を0.30〜3.1原子％含有する鉄けい化物合金
を作つた。この各合金を鉄製のスタンプミルとボ
ールミルを用いて数μｍの粉末にした。 この粉末をアルゴン雰囲気中で250Kg／cm2の圧
力を加え、1100℃で３分間焼結し、引続いて800
℃で50時間熱処理して熱電材料（３×８×25mm3）
を得た。 その熱発電材料の起電力、平均の比抵抗、有効
な最大出力は第１表に示す通りであつた。 なお、比較のため、Mn単独含有、及び本発明
におけるMnとAlとの含有量と異なる場合の結果
を併記する。 なお、これらの値は温度差800℃で行い、平均
の比抵抗と有効な最大出力はそれぞれ単位体積当
りの内部抵抗と最大出力に対応する。
【表】
これらの結果が示すように、本発明によると、
熱起電力も低下も少なく、出力を格段と高め得ら
れる優れた効果を奏し得られる。
熱起電力も低下も少なく、出力を格段と高め得ら
れる優れた効果を奏し得られる。
Claims (1)
- １ 鉄けい化物にマンガン元素とアルミニウム元
素とを、マンガンを0.5〜1.67未満の原子％とし、
マンガンとアルミニウムの総和を2.0〜4.7原子％
の量含有させた合金または固溶体からなる熱発電
材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58151594A JPS6043881A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | Ｐ型熱発電材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58151594A JPS6043881A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | Ｐ型熱発電材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6043881A JPS6043881A (ja) | 1985-03-08 |
| JPH0221665B2 true JPH0221665B2 (ja) | 1990-05-15 |
Family
ID=15521930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58151594A Granted JPS6043881A (ja) | 1983-08-22 | 1983-08-22 | Ｐ型熱発電材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6043881A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021039444A1 (ja) * | 2019-08-27 | 2021-03-04 | Ｐｈｃ株式会社 | 保冷庫の密閉構造および保冷庫 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0374885A (ja) * | 1989-08-15 | 1991-03-29 | Mitsubishi Materials Corp | Ｐ型Ｆｅ珪化物熱電変換材料 |
| JP3424180B2 (ja) * | 1993-02-23 | 2003-07-07 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | Ｐ型熱発電材料 |
-
1983
- 1983-08-22 JP JP58151594A patent/JPS6043881A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021039444A1 (ja) * | 2019-08-27 | 2021-03-04 | Ｐｈｃ株式会社 | 保冷庫の密閉構造および保冷庫 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6043881A (ja) | 1985-03-08 |
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