JP2017037874A5 - - Google Patents
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Description
（実施例）
（１）ｐ型熱電素子２の作製
直径３ｃｍの黒鉛製のダイス内に、平均粒子径１５μｍのチタン粉末からなるｐ側第２金属層２３の材料粉末と、平均粒子径７０μｍの鉄粉末からなるｐ側第１金属層２２の材料粉末と、プラセオジム、ネオジム、鉄、ニッケル、アンチモンをそれぞれ１．２％、３．４％、２０．３％、３．６％、７１．５％の比（原子比）で含み、平均粒子径が１００μｍのｐ型熱電変換層２１の材料粉末と、上記ｐ側第１金属層２２の材料粉末と、上記ｐ側第２金属層２３の材料粉末とを、この順序で入れた。
続いて、焼結温度６００℃、焼結圧力６０ＭＰａの条件で放電プラズマ焼結を行い、アンチモンを含むフィルドスクッテルダイト構造の合金からなるｐ型熱電変換層２１の上下両端面に、鉄の焼結体からなるｐ側第１金属層２２と、チタンの焼結体からなるｐ側第２金属層２３とが積層されたｐ型熱電素子２を作製した。
なお、ｐ側第１金属層２２の厚さは、約２００μｍであり、ｐ側第２金属層２３の厚さは、約１００μｍであった。
（１）ｐ型熱電素子２の作製
直径３ｃｍの黒鉛製のダイス内に、平均粒子径１５μｍのチタン粉末からなるｐ側第２金属層２３の材料粉末と、平均粒子径７０μｍの鉄粉末からなるｐ側第１金属層２２の材料粉末と、プラセオジム、ネオジム、鉄、ニッケル、アンチモンをそれぞれ１．２％、３．４％、２０．３％、３．６％、７１．５％の比（原子比）で含み、平均粒子径が１００μｍのｐ型熱電変換層２１の材料粉末と、上記ｐ側第１金属層２２の材料粉末と、上記ｐ側第２金属層２３の材料粉末とを、この順序で入れた。
続いて、焼結温度６００℃、焼結圧力６０ＭＰａの条件で放電プラズマ焼結を行い、アンチモンを含むフィルドスクッテルダイト構造の合金からなるｐ型熱電変換層２１の上下両端面に、鉄の焼結体からなるｐ側第１金属層２２と、チタンの焼結体からなるｐ側第２金属層２３とが積層されたｐ型熱電素子２を作製した。
なお、ｐ側第１金属層２２の厚さは、約２００μｍであり、ｐ側第２金属層２３の厚さは、約１００μｍであった。
図５は、熱電モジュール１の高温側と低温側との温度差が最大に達したときの発電出力のサイクル毎の変化率を示した図である。図５に示すように、比較例１の熱電モジュール１では、１２００サイクル後の出力が約１２％も低下しているのに対し、実施例の熱電モジュール１では、約１％しか低下していなかった。
また、図６は、熱電モジュール１の高温側と低温側との温度差が最大に達したときの電気抵抗のサイクル毎の変化率を示した図である。図６に示すように、比較例１の熱電モジュール１では、１２００サイクル後の電気抵抗が約１５％も増加しているのに対し、実施例の熱電モジュール１では、約１％しか増加していなかった。
以上のように、実施例の熱電モジュール１ではヒートサイクルによる劣化が抑制され、初期の性能を長期間維持できることが確認された。
また、図６は、熱電モジュール１の高温側と低温側との温度差が最大に達したときの電気抵抗のサイクル毎の変化率を示した図である。図６に示すように、比較例１の熱電モジュール１では、１２００サイクル後の電気抵抗が約１５％も増加しているのに対し、実施例の熱電モジュール１では、約１％しか増加していなかった。
以上のように、実施例の熱電モジュール１ではヒートサイクルによる劣化が抑制され、初期の性能を長期間維持できることが確認された。
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