JPH08186299A - 熱電変換素子の製造方法及び製造装置 - Google Patents

熱電変換素子の製造方法及び製造装置

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JPH08186299A
JPH08186299A JP6327112A JP32711294A JPH08186299A JP H08186299 A JPH08186299 A JP H08186299A JP 6327112 A JP6327112 A JP 6327112A JP 32711294 A JP32711294 A JP 32711294A JP H08186299 A JPH08186299 A JP H08186299A
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JP
Japan
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thermoelectric conversion
conversion element
powder
movable die
hole
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JP6327112A
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English (en)
Inventor
Joji Hachisuga
譲 二 蜂須賀
Makoto Yamazaki
崎 誠 山
Ryuichi Uchino
野 龍 一 内
Michiharu Yokoi
井 道 治 横
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料費の無駄を無くすと共に、性能のばらつ
きが小さい熱電変換素子の製造方法及び製造装置を提供
することを目的とする。 【構成】 大小の開口部12a、12cと大小の開口部
を繋ぐテーパ部12bとを有して押し出し型を貫通する
貫通孔内に熱電変換素子の粉を投入し、熱電変換素子の
粉を加熱しながら大きい方の開口部から熱電変換素子の
粉を加圧して、小さい方の開口部より熱電変換素子を押
し出し、予め小さい方の開口部の対向した位置に配設さ
れ小さい方の開口部と形状及び大きさが略同一の凹部1
5aを有する可動型15内に、小さい方の開口部より押
し出された熱電変換素子が導入された後、可動型を貫通
孔の軸方向に直交する方向に移動させて熱電変換素子を
切断することを特徴とする熱電変換素子の製造方法及び
製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱電変換素子の製造方
法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、熱電変換素子の製造方法として
は、特開平3−16281号公報に開示される技術が知
られている。これは、粒径の揃えられた粉末を真空中又
は不活性ガス中で一方向に加圧しながら、加熱する方法
により粉末焼結体の熱電変換素子を形成するものであ
る。その後、この粉末焼結体を任意の大きさに切断す
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術にお
いては、ある程度大きな粉末焼結体を形成した後に任意
の大きさに切断するものであるために切り粉が発生し
て、材料費が無駄となる問題があった。又、粉末焼結体
の大きな固まりを細かく切断するので、粉末焼結体を成
形する際に均一に圧力を掛けることは困難でありその熱
電変換素子のチップが固まりのどこの部分を形成してい
たかによって性能が異なり、性能のばらつきが大きいと
いう問題となる。
【0004】本発明は、材料費の無駄を無くすと共に、
性能のばらつきが小さい熱電変換素子の製造方法及び製
造装置を提供することを技術的課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するため請求項1の発明において講じた技術的手段
は、大小の開口部と該大小の開口部を繋ぐテーパ部とを
有して押し出し型を貫通する貫通孔内に熱電変換素子の
粉を投入し、熱電変換素子の粉を加熱しながら大きい方
の開口部から熱電変換素子の粉を加圧して、小さい方の
開口部より熱電変換素子を押し出し、予め小さい方の開
口部の対向した位置に配設され小さい方の開口部と形状
及び大きさが略同一の凹部を有する可動型内に、小さい
方の開口部より押し出された熱電変換素子が導入された
後、可動型を貫通孔の軸方向に直交する方向に移動させ
て熱電変換素子を切断することである。
【0006】熱電変換素子に電極をはんだ付け可能とす
べく熱伝導率の良好な導電体を固着するが、この作業を
連続的に行うことができるようにするために、請求項2
の発明において講じた技術的手段は、可動型に熱電変換
素子が導入される前に予め可動型の凹部の底面に導電体
の第1の箔又は粉を設置し、更に可動型に熱電変換素子
が導入されて可動型を移動させ熱電変換素子を切断した
後に、熱電変換素子の切断面に導電体の第2の箔又は粉
を設置して、熱電変換素子と導電体の箔又は粉とを焼結
することである。
【0007】熱電変換素子が粉状であると、表面積が大
きいために酸化し易く、成形後の熱電変換素子の性能に
影響がでる。又、落としたときに散らかるため、掃除が
大変面倒なものとなる。このため、請求項3の発明にお
いて講じた技術的手段は、圧力を加えて固めた熱電変換
素子を貫通孔内に投入することである。
【0008】請求項4の発明において講じた技術的手段
は、熱電変換素子の押し出し型と、大小の開口部と該大
小の開口部を繋ぐテーパ部とを有した貫通孔と、該貫通
孔内に投入された前記熱電変換素子の粉を大きい方の前
記開口部より押圧する押圧手段と、該押圧手段にて前記
熱電変換素子の粉を押圧するときに前記熱電変換素子の
粉を加熱する加熱手段と、小さい方の前記開口部に対向
した位置に配設され小さい方の前記開口部と形状及び大
きさが略同一の凹部を有する可動型とを備えたことを特
徴とする熱電変換素子の製造装置。
【0009】熱電変換素子に電極をはんだ付け可能とべ
く熱伝導率の良好な導電体を固着するが、この作業を連
続的に行うことができるようにするために、請求項5の
発明において講じた技術的手段は、可動型に熱電変換素
子が導入される前から予め可動型の凹部の底面に設置さ
れた導電体の第1の箔又は粉と、可動型に熱電変換素子
が導入されて可動型を移動させ熱電変換素子を切断した
後に熱電変換素子の切断面に設置される導電体の第2の
箔又は粉と、熱電変換素子と導電体の第1及び第2の箔
又は粉とを焼結する焼結手段とを備えたことである。
【0010】熱電変換素子が粉状であると、表面積が大
きいために酸化し易く、成形後の熱電変換素子の性能に
影響がでる。又、落としたときに散らかるために掃除が
大変面倒で、取扱に注意が必要である。このため、請求
項6の発明において講じた技術的手段は、貫通孔内に投
入する前の粉状の熱電変換素子に圧力を加える加圧手段
を備えたことである。
【0011】
【作用】請求項1及び請求項4の発明においては、貫通
孔内に投入された熱電変換素子の粉が、加熱されながら
押圧されることにより焼結されて小さい方の開口部より
押し出される。押し出された熱電変換素子は可動型内に
導入され、可動型が貫通孔の軸方向に直交する方向に移
動することによって、小さい方の開口部から連続的に押
し出される熱電変換素子は一個単位で剪断され、可動型
一基に一個の熱電変換素子のチップが製造されることに
なる。
【0012】請求項2及び請求項5の発明においては、
可動型の凹部内に収納されたままの状態で、導電体の第
1及び第2の箔(又は粉)を焼結するものであるため、
連続的な作業が可能である。
【0013】請求項3及び請求項6の発明においては、
熱電変換素子が押し出し型の貫通孔内に投入される前に
圧力を掛けて固まらせるので、表面積を小さくすること
ができて酸化の進行を抑えることができると共に、落と
したときに散らかるのを抑えることができるので、掃除
も簡単にすることができて取扱も楽なものとなる。
【0014】
【実施例】本発明に係る一実施例を図面に基づいて説明
する。
【0015】図1は、本実施例の熱電変換素子の製造工
程を表した工程図である。同図において、先ず熱電変換
素子に加圧手段により圧力をかけて固めるが、固めた後
の固まり10の大きさは押し出し型11の貫通孔の大き
い方の開口部12a内に投入可能な大きさとする。尚、
加圧手段は、シリンダ20とピストン21とにより構成
され、シリンダ20内に熱電変換素子の粉を投入し、ピ
ストン21により加圧するようになっている。
【0016】熱電変換素子の粉の製造方法は、次に示す
通りである。ガラス管内にビスマス(Be)、テルル
(Te)、セレン(Se)を混入させた後に、ガラス管
内を真空とし、加熱して溶かす。溶けた内容物を均一に
混ぜたのち、冷却して固める。
【0017】固まったものの上部付近を取り除き、ガラ
ス管内に残ったものを砕いて粉にする。
【0018】熱電変換素子の固まり10は、加熱手段を
構成するヒーター14により予め加熱された押し出し型
11の、貫通孔の大きい方の開口部12aに投入され
る。投入後、押圧手段を構成する油圧作動のピストン1
3により、熱電変換素子の固まり10に一定の押圧力が
加えられる。
【0019】熱電変換素子の固まり10は、加熱されな
がら押圧力が加えられるために焼結し、焼結後の熱電変
換素子は貫通孔の小さい方の開口12cから、予め小さ
い方の開口部12cの対向した位置に配設され小さい方
の開口部12cと形状及び大きさが略同一の凹部15a
に導入される。熱電変換素子の固まり10は、貫通孔の
大きい方の開口部12aに投入されていて、ピストン1
3により押圧力が加えられるとテーパ部12bで更に圧
縮されながら図中下方に押し出されていく。テーパ部1
2bにおいては、熱電変換素子の固まり10は貫通孔の
軸側へ掛かる圧力と図中下方へ掛かる圧力とが発生し、
熱電変換素子の結晶としては図中上下方向に結晶が生成
される。
【0020】可動型15の凹部15aの底面には、貫通
孔の小さい方の開口12bより焼結後の熱電変換素子が
導入される前に、熱伝導率の高い導電体(例えばニッケ
ルや銅)の第1の箔(又は粉)16が設置されて、その
上に熱電変換素子が導入される。可動型15は、凹部1
5a内に熱電変換素子が導入されると、貫通孔の軸方向
と直交する方向に移動して、熱電変換素子を剪断する。
すると、可動型15内には、熱電変換素子のチップ10
aが一個収納されていることになっている。
【0021】熱電変換素子のチップ10aの切断面に
は、導電体の第2の箔17が設置されて、後述する焼結
手段により熱電変換素子のチップ10aと導電体の第1
及び第2の箔16、17とが焼結されて、図2に示され
るような熱電変換素子の焼結体が形成される。
【0022】焼結手段は、可動型15とピストン18と
から構成されている。更に可動型15とピストン18に
は、電源22とスイッチ23が直列に接続されていて、
可動型15とピストン18とで熱電変換素子のチップ1
0aを押圧する際にスイッチ23を閉状態として電流を
流し、そのときに発生するジュール熱により瞬間的に加
熱しながら押圧力を加える。これにより、熱電変換素子
のチップ10aと導電体の第1及び第2の箔16、17
とを焼結する。尚、熱電変換素子10と導電体16、1
7とを焼結する際の加熱は、電流を流すことによるジュ
ール熱を利用した方法を採用しているが、特にこれに限
定するものではなく、ヒーターや熱媒体を用いて加熱し
てもよい。
【0023】更に、上記した本実施例においては、押し
出し型11を加熱する手段としてヒーター14を採用し
ているが、上記と同様にこれに限定するものではなく、
ジュール熱を利用した方法や、熱媒体を利用した方法を
用いてもなんら問題はない。
【0024】本実施例においては、小さい方の開口部よ
り押し出された熱電変換素子を可動型15内に導入し、
可動型15が貫通孔の軸方向に直交する方向に移動する
ことによって、小さい方の開口部から連続的に押し出さ
れる熱電変換素子を一個単位で剪断することによって、
一個の熱電変換素子のチップ10aを製造するものであ
るため、切り粉の発生を防止することができるために材
料を無駄にせず、材料費の無駄を無くすことができる。
【0025】又、本実施例においては、常に一定の圧力
で押し出し型より一個づつ押し出して成形しているため
に、製品毎の性能が大きくばらつくことを防止すること
ができる。
【0026】又、本実施例においては、可動型15の凹
部15a内に収納されたままの状態で、導電体の第1及
び第2の箔16、17を焼結するものであるために、連
続的な作業が可能であり、低コスト化に寄与できる。
【0027】又、本実施例においては、熱電変換素子が
押し出し型11の貫通孔の大きい方の開口部12a内に
投入される前に圧力を掛けて固まらせているので、表面
積を小さくすることができて酸化の進行を抑え、性能の
低下を防止することができる。又、落としたときに散ら
かるのを抑えることができるので、掃除も簡単にするこ
とができて取扱も楽なものとなる。
【0028】
【発明の効果】請求項1及び請求項4の発明において
は、小さい方の開口部より押し出された熱電変換素子を
可動型内に導入し、可動型が貫通孔の軸方向に直交する
方向に移動することによって、小さい方の開口部から連
続的に押し出される熱電変換素子を一個単位で剪断する
ことによって、一個の熱電変換素子のチップを製造する
ものであるため、切り粉の発生を防止することができる
ために材料費の無駄を無くすことができる。更に、常に
一定の圧力で押し出し型より一個づつ押し出して成形し
ているために、製品毎の性能が大きくばらつくことを防
止することができる。
【0029】請求項2及び請求項5の発明においては、
可動型の凹部内に収納されたままの状態で、導電体の第
1及び第2の箔(又は粉)を焼結するものであるため、
連続的な作業が可能であり、低コスト化に寄与できる。
【0030】請求項3及び請求項6の発明においては、
熱電変換素子が押し出し型の貫通孔内に投入される前に
圧力を掛けて固まらせるので、表面積を小さくすること
ができて酸化の進行を抑えることができ、性能の低下防
止することができる。又、落としたときに散らかるのを
抑えることができるので、掃除も簡単にすることができ
て取扱も楽なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る熱電変換素子の製造工程を順を追
って表した工程図を示す。
【図2】本発明の熱電変換素子の製造方法及び製造装置
により形成される熱電変換素子の外観斜視図を示す。
【符号の説明】
10・・・熱電変換素子の固まり 10・・・熱電変換素子のチップ 11・・・押し出し型 12・・・貫通孔 13・・・ピストン(押圧手段) 15・・・可動型(焼結手段) 15a・・・凹部 16・・・導電体の第1の箔 17・・・導電体の第2の箔 18・・・ピストン(焼結手段) 20・・・シリンダ(加圧手段) 21・・・ピストン(加圧手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横 井 道 治 愛知県刈谷市朝日町2丁目1番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大小の開口部と該大小の開口部を繋ぐテ
    ーパ部とを有して押し出し型を貫通する貫通孔内に熱電
    変換素子の粉を投入し、前記熱電変換素子の粉を加熱し
    ながら大きい方の前記開口部から前記熱電変換素子の粉
    を加圧して、小さい方の前記開口部より前記熱電変換素
    子を押し出し、予め小さい方の前記開口部の対向した位
    置に配設され小さい方の前記開口部と形状及び大きさが
    略同一の凹部を有する可動型内に、小さい方の前記開口
    部より押し出された前記熱電変換素子が導入された後、
    前記可動型を前記貫通孔の軸方向に直交する方向に移動
    させて前記熱電変換素子を切断する、ことを特徴とする
    熱電変換素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記可動型に前記熱電変換素子が導入さ
    れる前に予め前記可動型の前記凹部の底面に導電体の第
    1の箔又は粉を設置し、更に前記可動型に前記熱電変換
    素子が導入されて前記可動型を移動させ前記熱電変換素
    子を切断した後に、前記熱電変換素子の切断面に導電体
    の第2の箔又は粉を設置して、前記熱電変換素子と前記
    導電体の箔又は粉とを焼結することを特徴とする請求項
    1記載の熱電変換素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 圧力を加えて固めた前記熱電変換素子を
    前記貫通孔内に投入することを特徴とする請求項1又は
    請求項2記載の熱電変換素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 熱電変換素子の押し出し型と、大小の開
    口部と該大小の開口部を繋ぐテーパ部とを有した貫通孔
    と、該貫通孔内に投入された前記熱電変換素子の粉を大
    きい方の前記開口部より押圧する押圧手段と、該押圧手
    段にて前記熱電変換素子の粉を押圧するときに前記熱電
    変換素子の粉を加熱する加熱手段と、小さい方の前記開
    口部に対向した位置に配設され小さい方の前記開口部と
    形状及び大きさが略同一の凹部を有する可動型とを備え
    たことを特徴とする熱電変換素子の製造装置。
  5. 【請求項5】 前記可動型に熱電変換素子が導入される
    前から予め前記可動型の前記凹部の底面に設置された導
    電体の第1の箔又は粉と、前記可動型に前記熱電変換素
    子が導入されて前記可動型を移動させ前記熱電変換素子
    を切断した後に前記熱電変換素子の切断面に設置される
    導電体の第2の箔又は粉と、前記熱電変換素子と前記導
    電体の第1及び第2の箔又は粉とを焼結する焼結手段と
    を備えたことを特徴とする請求項4記載の熱電変換素子
    の製造装置。
  6. 【請求項6】 前記貫通孔内に投入する前の粉状の前記
    熱電変換素子に圧力を加える加圧手段を備えたこと特徴
    とする請求項4又は請求項5記載の熱電変換素子の製造
    装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2006090626A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 焼結装置及び焼結体の製造方法
KR20170127992A (ko) * 2016-05-13 2017-11-22 티엠에스테크 주식회사 열전소자용 반도체 제조 방법과 열전소자용 반도체 및 이를 이용한 열전소자

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