JPH0812933B2 - 熱電気変換装置の製造方法 - Google Patents
熱電気変換装置の製造方法Info
- Publication number
- JPH0812933B2 JPH0812933B2 JP60069141A JP6914185A JPH0812933B2 JP H0812933 B2 JPH0812933 B2 JP H0812933B2 JP 60069141 A JP60069141 A JP 60069141A JP 6914185 A JP6914185 A JP 6914185A JP H0812933 B2 JPH0812933 B2 JP H0812933B2
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- JP
- Japan
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- heat
- resistant insulating
- insulating thin
- thin plate
- plate
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- H10N10/01—Manufacture or treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はゼーベック効果を原理とするＮ型及びＰ型半
導体対で構成される熱電気変換素子をユニット化してつ
くられる熱電気変換装置の製造方法に関するものであ
る。
導体対で構成される熱電気変換素子をユニット化してつ
くられる熱電気変換装置の製造方法に関するものであ
る。
［従来の技術］ この種の熱電気変換素子は、宇宙開発，海洋開発，地
熱，僻地などローカルエネルギー源または家庭内・工場
内の廃熱を利用する発電装置として多くの分野に於て利
用される可能性をもっている。
熱，僻地などローカルエネルギー源または家庭内・工場
内の廃熱を利用する発電装置として多くの分野に於て利
用される可能性をもっている。
これまでに開発されている熱電気変換素子の中で（Fe
Co）Si2−（FeMn）Si2対からなる素子は熱電気変換効率
が良く、しかも安価である事で知られている。しかしな
がら、この種の熱電気変換素子は１個当たりの発生電力
が微弱であるため、所要の電力を発生する熱電気変換装
置とするには多数の素子が必要となる。
Co）Si2−（FeMn）Si2対からなる素子は熱電気変換効率
が良く、しかも安価である事で知られている。しかしな
がら、この種の熱電気変換素子は１個当たりの発生電力
が微弱であるため、所要の電力を発生する熱電気変換装
置とするには多数の素子が必要となる。
［発明が解決しようとする問題点］ 一方、この熱電気変換素子はＮ型及びＰ型半導体対の
接合面の機械的強度が弱く、その補強対策を考慮する
と、その形状寸法が必然的に大きくなっていた。従っ
て、これを所望の機械的強度を維持しながらユニット化
することは難しかった。
接合面の機械的強度が弱く、その補強対策を考慮する
と、その形状寸法が必然的に大きくなっていた。従っ
て、これを所望の機械的強度を維持しながらユニット化
することは難しかった。
本発明は上述の欠点を除去するために、基本素子とし
てのＮ型及びＰ型半導体対の間に、耐熱性絶縁板を挿入
し、その機械的強度を高めるとともに基本素子のユニッ
ト化を容易にし、大電力の熱電気変換装置を得るのに適
した製造方法を提供せんとするものである。
てのＮ型及びＰ型半導体対の間に、耐熱性絶縁板を挿入
し、その機械的強度を高めるとともに基本素子のユニッ
ト化を容易にし、大電力の熱電気変換装置を得るのに適
した製造方法を提供せんとするものである。
［問題点を解決するための手段］ このため、本発明による熱電気変換装置の製造方法
は、第１の耐熱性絶縁薄板の両面にそれぞれFeSi2によ
る膜を形成し、その両面をＮ型及びＰ型半導体の焼結板
で挟んで拘束しながら加熱処理することにより前記第１
の耐熱性絶縁薄板と前記Ｎ型半導体及びＰ型半導体とを
固着して半導体熱電対の基本素子を作製し、複数の該基
本素子を第２の耐熱性絶縁薄板を介して多層に重ね合わ
せて基本ユニットを構成する熱電気変換装置の製造方法
であって、前記第１、第２の耐熱性絶縁薄板はそれぞ
れ、その長手方向一端側に切り込みが入れられてこの切
り込みには導体板が嵌め込まれて成り、前記第１の耐熱
性絶縁薄板の前記導体板は両面の前記Ｎ型半導体及びＰ
型半導体間を接続しており、前記第１の耐熱性絶縁薄板
の前記導体板と前記第２の耐熱性絶縁薄板の前記導体板
の位置が互いに反対側になるように多層に重ね合わせる
ことにより、前記第２の耐熱性絶縁薄板の前記導体板が
隣接する前記基本素子の異なる極性の半導体間を接続し
て前記複数の基本素子が直列接続されることを特徴とす
る。
は、第１の耐熱性絶縁薄板の両面にそれぞれFeSi2によ
る膜を形成し、その両面をＮ型及びＰ型半導体の焼結板
で挟んで拘束しながら加熱処理することにより前記第１
の耐熱性絶縁薄板と前記Ｎ型半導体及びＰ型半導体とを
固着して半導体熱電対の基本素子を作製し、複数の該基
本素子を第２の耐熱性絶縁薄板を介して多層に重ね合わ
せて基本ユニットを構成する熱電気変換装置の製造方法
であって、前記第１、第２の耐熱性絶縁薄板はそれぞ
れ、その長手方向一端側に切り込みが入れられてこの切
り込みには導体板が嵌め込まれて成り、前記第１の耐熱
性絶縁薄板の前記導体板は両面の前記Ｎ型半導体及びＰ
型半導体間を接続しており、前記第１の耐熱性絶縁薄板
の前記導体板と前記第２の耐熱性絶縁薄板の前記導体板
の位置が互いに反対側になるように多層に重ね合わせる
ことにより、前記第２の耐熱性絶縁薄板の前記導体板が
隣接する前記基本素子の異なる極性の半導体間を接続し
て前記複数の基本素子が直列接続されることを特徴とす
る。
［実施例］ 第１図を参照して、耐熱性絶縁板として厚み0.5mm、
幅10mm、長さ30mmのアルミナ・セラミック薄板１の長手
方向一端側に、縦3mm、横6mmの切り込みを入れて（図
ａ）、この切り込みにこれと同形状寸法のニッケル板２
を嵌め込んでこれをアルミナ基板３と呼称する（図
ｂ）。このアルミナ基板３の両面に、6mm幅にニッケル
板２をも含めてFeSi24の膜を数μｍの厚みでスパッタリ
ングし（図ｃ）、その両面を（FeCo）Si25と（FeMn）Si
26の焼結板（１×６×30mm3）で挟み、拘束治具で拘束
したまま1000℃×3Hrs＋850℃×100Hrsで加熱し、α相
（金属相）からβ相（半導体相）への相変態のための熱
処理を施す。このようにして作製されたサンドイッチ板
を基本素子７と呼称する（図ｄ）。なお、FeSi24が介在
していることにより、アルミナ基板３と（FeCo）Si25及
び（FeMn）Si26は緊密に結合し、（FeCo）Si25をＮ型、
（FeMn）Si26をＰ型とする半導体対が形成される。ま
た、ニッケル板２によりＮ型半導体とＰ型半導体との間
が電気的に接続される。
幅10mm、長さ30mmのアルミナ・セラミック薄板１の長手
方向一端側に、縦3mm、横6mmの切り込みを入れて（図
ａ）、この切り込みにこれと同形状寸法のニッケル板２
を嵌め込んでこれをアルミナ基板３と呼称する（図
ｂ）。このアルミナ基板３の両面に、6mm幅にニッケル
板２をも含めてFeSi24の膜を数μｍの厚みでスパッタリ
ングし（図ｃ）、その両面を（FeCo）Si25と（FeMn）Si
26の焼結板（１×６×30mm3）で挟み、拘束治具で拘束
したまま1000℃×3Hrs＋850℃×100Hrsで加熱し、α相
（金属相）からβ相（半導体相）への相変態のための熱
処理を施す。このようにして作製されたサンドイッチ板
を基本素子７と呼称する（図ｄ）。なお、FeSi24が介在
していることにより、アルミナ基板３と（FeCo）Si25及
び（FeMn）Si26は緊密に結合し、（FeCo）Si25をＮ型、
（FeMn）Si26をＰ型とする半導体対が形成される。ま
た、ニッケル板２によりＮ型半導体とＰ型半導体との間
が電気的に接続される。
次に、第２図に示すように、上述の６枚のアルミナ基
板３と５枚の基本素子７とを交互に重ね合わせ、しかも
基本素子７側のニッケル板２が長手方向一端側に、アル
ミナ基板３側のニッケル板２が長手方向他端側にそれぞ
れ位置するように重ね合わせることにより、電気的に直
列に接続されるようにしている。すなわち、基本素子７
においては長手方向一端側でＮ型半導体とＰ型半導体と
が基本素子７のニッケル板２により接続され、長手方向
他端側においては隣接する基本素子７の異なる極性の半
導体間がアルミナ基板３側のニッケル板２により接続さ
れることで、複数の基本素子７が直列に接続される。こ
れを以下、基本ユニット７′と呼称する。
板３と５枚の基本素子７とを交互に重ね合わせ、しかも
基本素子７側のニッケル板２が長手方向一端側に、アル
ミナ基板３側のニッケル板２が長手方向他端側にそれぞ
れ位置するように重ね合わせることにより、電気的に直
列に接続されるようにしている。すなわち、基本素子７
においては長手方向一端側でＮ型半導体とＰ型半導体と
が基本素子７のニッケル板２により接続され、長手方向
他端側においては隣接する基本素子７の異なる極性の半
導体間がアルミナ基板３側のニッケル板２により接続さ
れることで、複数の基本素子７が直列に接続される。こ
れを以下、基本ユニット７′と呼称する。
第３図には４個の基本ユニット７′を電気的に直列に
結線して作られた熱電気変換装置をそれぞれ示す。
結線して作られた熱電気変換装置をそれぞれ示す。
第４図に示すように、この装置の中央の煙突状の凹部
10をブンゼン灯11によって加熱し、基本素子に800℃の
温度差を与えることにより、出力の大きい熱起電力を得
ることが出来た。
10をブンゼン灯11によって加熱し、基本素子に800℃の
温度差を与えることにより、出力の大きい熱起電力を得
ることが出来た。
［発明の効果］ 機械的強度強く大電力の起電力を得ることが出来る。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明による熱電気変換装置の
基本素子の製造方法の概略を示す。第２図は複数の基本
素子とアルミナ基板とで構成された基本ユニットを示
し、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は左側面図、図（ｃ）
は正面図、図（ｄ）は右側面図、図（ｅ）は底面図をそ
れぞれ示す。第３図は基本ユニットで構成された本発明
による熱電気変換装置の平面図を示す。第４図は熱電気
変換装置の使用状態を示す。 図において １……アルミナ・セラミック薄板、２……ニッケル板、
３……アルミナ基板、４……FeSi2、５……（FeCo）Si2
の焼結板、６……（FeMn）Si2の焼結板、７……基本素
子、７′……基本ユニット、８……取付台、９……耐熱
性絶縁材、11……ブンゼン灯。
基本素子の製造方法の概略を示す。第２図は複数の基本
素子とアルミナ基板とで構成された基本ユニットを示
し、図（ａ）は平面図、図（ｂ）は左側面図、図（ｃ）
は正面図、図（ｄ）は右側面図、図（ｅ）は底面図をそ
れぞれ示す。第３図は基本ユニットで構成された本発明
による熱電気変換装置の平面図を示す。第４図は熱電気
変換装置の使用状態を示す。 図において １……アルミナ・セラミック薄板、２……ニッケル板、
３……アルミナ基板、４……FeSi2、５……（FeCo）Si2
の焼結板、６……（FeMn）Si2の焼結板、７……基本素
子、７′……基本ユニット、８……取付台、９……耐熱
性絶縁材、11……ブンゼン灯。
Claims (1)
- 【請求項１】第１の耐熱性絶縁薄板の両面にそれぞれFe
Si2による膜を形成し、その両面をＮ型及びＰ型半導体
の焼結板で挟んで拘束しながら加熱処理することにより
前記第１の耐熱性絶縁薄板と前記Ｎ型半導体及びＰ型半
導体とを固着して半導体熱電対の基本素子を作製し、複
数の該基本素子を第２の耐熱性絶縁薄板を介して多層に
重ね合わせて基本ユニットを構成する熱電気変換装置の
製造方法であって、前記第１、第２の耐熱性絶縁薄板は
それぞれ、その長手方向一端側に切り込みが入れられて
この切り込みには導体板が嵌め込まれて成り、前記第１
の耐熱性絶縁薄板の前記導体板は両面の前記Ｎ型半導体
及びＰ型半導体間を接続しており、前記第１の耐熱性絶
縁薄板の前記導体板と前記第２の耐熱性絶縁薄板の前記
導体板の位置が互いに反対側になるように多層に重ね合
わせることにより、前記第２の耐熱性絶縁薄板の前記導
体板が隣接する前記基本素子の異なる極性の半導体間を
接続して前記複数の基本素子が直列接続されることを特
徴とする熱電気変換装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60069141A JPH0812933B2 (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 熱電気変換装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60069141A JPH0812933B2 (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 熱電気変換装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61229375A JPS61229375A (ja) | 1986-10-13 |
| JPH0812933B2 true JPH0812933B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=13394070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60069141A Expired - Lifetime JPH0812933B2 (ja) | 1985-04-03 | 1985-04-03 | 熱電気変換装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812933B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5006505A (en) * | 1988-08-08 | 1991-04-09 | Hughes Aircraft Company | Peltier cooling stage utilizing a superconductor-semiconductor junction |
| US20160056363A1 (en) * | 2014-08-21 | 2016-02-25 | The Penn State Research Foundation | Freestanding Thermoelectric Energy Conversion Device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4940690A (ja) * | 1972-08-23 | 1974-04-16 | ||
| JPS5646577A (en) * | 1979-09-25 | 1981-04-27 | Tdk Corp | Multilayer thermionic element and manufacture thereof |
| JPS60127770A (ja) * | 1983-12-15 | 1985-07-08 | Tdk Corp | 熱発電素子 |
-
1985
- 1985-04-03 JP JP60069141A patent/JPH0812933B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61229375A (ja) | 1986-10-13 |
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