JPH05152613A - 熱電変換材料 - Google Patents
熱電変換材料Info
- Publication number
- JPH05152613A JPH05152613A JP3310823A JP31082391A JPH05152613A JP H05152613 A JPH05152613 A JP H05152613A JP 3310823 A JP3310823 A JP 3310823A JP 31082391 A JP31082391 A JP 31082391A JP H05152613 A JPH05152613 A JP H05152613A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- molding body
- bi2te3
- thermoelectric conversion
- conversion material
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 広い温度領域で高い性能が発揮でき、機械的
な強度も期待できる熱電変換材料を得る。 【構成】 FeSi2 粒子1を核粒子3とし、Bi2 T
e3 粒子2を被覆粒子4としたカプセル粒子5を形成
し、このカプセル粒子5の粉末を通電焼結する。
な強度も期待できる熱電変換材料を得る。 【構成】 FeSi2 粒子1を核粒子3とし、Bi2 T
e3 粒子2を被覆粒子4としたカプセル粒子5を形成
し、このカプセル粒子5の粉末を通電焼結する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱電素子に使用される
熱電変換材料に関するものである。
熱電変換材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】p型熱電素子などの材料として従来使用
されているFeSi2 系材料は、図4に示すように、使
用温度領域は500 〜1,000 K程度であり、この範囲では
比較的高出力で耐酸化性能にも優れている。また同図に
示したようにBi2 Te3 系材料は、低温域(100 〜40
0 K)で高い性能指数(Zp)を持つことが知られてお
り、電子冷却用の素子等に使用されている。
されているFeSi2 系材料は、図4に示すように、使
用温度領域は500 〜1,000 K程度であり、この範囲では
比較的高出力で耐酸化性能にも優れている。また同図に
示したようにBi2 Te3 系材料は、低温域(100 〜40
0 K)で高い性能指数(Zp)を持つことが知られてお
り、電子冷却用の素子等に使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところでFeSi2 系
材料は、高温領域で安定した出力を得られるが、低温領
域では極端に性能が落ちてしまう。一方Bi2 Te3 系
材料は、低温領域での性能は良いが、融点が低いために
400 K以上では使用不能になってしまう。また著しく機
械的な強度が弱いのも、大きな欠点となっている。
材料は、高温領域で安定した出力を得られるが、低温領
域では極端に性能が落ちてしまう。一方Bi2 Te3 系
材料は、低温領域での性能は良いが、融点が低いために
400 K以上では使用不能になってしまう。また著しく機
械的な強度が弱いのも、大きな欠点となっている。
【0004】そこで本発明は、上記事情に鑑み、広い温
度領域で高い性能が発揮でき、機械的な強度も期待でき
る熱電材料を提供すべく創案されたものである。
度領域で高い性能が発揮でき、機械的な強度も期待でき
る熱電材料を提供すべく創案されたものである。
【0005】なお本発明に対比すべき技術としては、
「P型Fe珪化物熱電変換材料」(特開平3−7488
5号公報)及び「厚膜熱電素子の製造方法」(特開昭5
0−68785号公報)等があるが、いずれも前記課題
を解決し得るものではないと考えられる。
「P型Fe珪化物熱電変換材料」(特開平3−7488
5号公報)及び「厚膜熱電素子の製造方法」(特開昭5
0−68785号公報)等があるが、いずれも前記課題
を解決し得るものではないと考えられる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、FeSi2 系
物質を核粒子とし、Bi2 Te3 系物質を被覆粒子とし
たカプセル粒子を形成し、このカプセル粒子の粉末を通
電焼結して成るものである。
物質を核粒子とし、Bi2 Te3 系物質を被覆粒子とし
たカプセル粒子を形成し、このカプセル粒子の粉末を通
電焼結して成るものである。
【0007】
【作用】上記構成によって、高温領域で高性能を有する
FeSi2 系材料と低温領域で高性能を有するBi2 T
e3 系材料の特性を合せ持った熱電変換材料となる。
FeSi2 系材料と低温領域で高性能を有するBi2 T
e3 系材料の特性を合せ持った熱電変換材料となる。
【0008】
【実施例】以下、本発明に係わる熱電変換材料の一実施
例を、その製造方法に則り添付図面に従って説明する。
例を、その製造方法に則り添付図面に従って説明する。
【0009】まずFeSi2 の微粒子と、それよりも小
さい粒径のBi2 Te3 の微粒子を用意する。その重量
比は、例えばFeSi2 :Bi2 Te3 =20:80とす
る。そして図1に示すように、公知のファンデルワール
ス力による付着力をもってFeSi2 粒子1の表面にB
i2 Te3 2を付着させる。このようにBi2 Te3 粒
子2で囲まれたFeSi2 粒子1を、2,000 〜7,000rpm
程度の回転翼を備えた容器(図示せず)に入れ、高速気
流中で1 〜5 分間遠心転動させて、衝撃力を与える。こ
の衝撃作用により、付着したBi2 Te3 粒子2は、F
eSi2 粒子1の表面に強固に密着する。これでFeS
i2 粒子1を核粒子3とし、Bi2 Te 3 粒子2を被
覆粒子4としたカプセル粒子5が得られる。
さい粒径のBi2 Te3 の微粒子を用意する。その重量
比は、例えばFeSi2 :Bi2 Te3 =20:80とす
る。そして図1に示すように、公知のファンデルワール
ス力による付着力をもってFeSi2 粒子1の表面にB
i2 Te3 2を付着させる。このようにBi2 Te3 粒
子2で囲まれたFeSi2 粒子1を、2,000 〜7,000rpm
程度の回転翼を備えた容器(図示せず)に入れ、高速気
流中で1 〜5 分間遠心転動させて、衝撃力を与える。こ
の衝撃作用により、付着したBi2 Te3 粒子2は、F
eSi2 粒子1の表面に強固に密着する。これでFeS
i2 粒子1を核粒子3とし、Bi2 Te 3 粒子2を被
覆粒子4としたカプセル粒子5が得られる。
【0010】次にこのカプセル粒子5の粉末を、図3に
示すように通電焼結を行う焼結装置6にセットする。こ
の焼結装置6は、一対の平板超硬型7,8と、この型に
結線された特殊電源9とで構成され、型内の成形体(圧
粉体)に所定の面圧を与えつつ通電或いはパルス放電す
るようになっている。この焼結装置6に、カプセル粒子
5の粉末成形体10をセットし、通電・加圧する。この
ときの通電制御は、パルス放電のみ、或いはパルス+連
続通電としてもよい。
示すように通電焼結を行う焼結装置6にセットする。こ
の焼結装置6は、一対の平板超硬型7,8と、この型に
結線された特殊電源9とで構成され、型内の成形体(圧
粉体)に所定の面圧を与えつつ通電或いはパルス放電す
るようになっている。この焼結装置6に、カプセル粒子
5の粉末成形体10をセットし、通電・加圧する。この
ときの通電制御は、パルス放電のみ、或いはパルス+連
続通電としてもよい。
【0011】この通電・加圧によりカプセル粒子5は加
熱されて、互いに接しているBi 2 Te3 粒子2同士
が結合され、図2に示すように、FeSi2 粒子1をB
i 2 Te3 の被覆層11で囲んだ構造を有する熱電変
換材料たる焼結体12が成形される。この焼結体12
は、高温領域で高性能を有するFeSi2 と、低温領域
で高性能を有するBi2 Te3 との特性を合せ持ったも
のとなる。すなわち、広温度領域で使用可能な熱電変換
材料が得られるものである。そしてこの焼結に際して
は、同種の物質であるBi2 Te3 同士の結合となり、
また粒子形状が保たれたFeSi2 が略均一に分散され
た焼結体となるので、実用的な機械的強度も充分期待で
きる。
熱されて、互いに接しているBi 2 Te3 粒子2同士
が結合され、図2に示すように、FeSi2 粒子1をB
i 2 Te3 の被覆層11で囲んだ構造を有する熱電変
換材料たる焼結体12が成形される。この焼結体12
は、高温領域で高性能を有するFeSi2 と、低温領域
で高性能を有するBi2 Te3 との特性を合せ持ったも
のとなる。すなわち、広温度領域で使用可能な熱電変換
材料が得られるものである。そしてこの焼結に際して
は、同種の物質であるBi2 Te3 同士の結合となり、
また粒子形状が保たれたFeSi2 が略均一に分散され
た焼結体となるので、実用的な機械的強度も充分期待で
きる。
【0012】本発明者らは、本発明の有用性を確認すべ
く、上記手順により熱電変換材料の製造を行った。通電
焼結条件としては、平板超硬型7,8の面圧を196 MP
a、パルス電流として400 Aを99秒、印加電流を2.5 K
Aとした。この通電・加圧により、電流を流してから27
秒後に温度は585 Kになり、カプセル粒子5の粉末成形
体10は固形化された。すなわち極めて短時間で、広温
度領域対応の熱電変換材料の焼結体を製造することがで
きた。
く、上記手順により熱電変換材料の製造を行った。通電
焼結条件としては、平板超硬型7,8の面圧を196 MP
a、パルス電流として400 Aを99秒、印加電流を2.5 K
Aとした。この通電・加圧により、電流を流してから27
秒後に温度は585 Kになり、カプセル粒子5の粉末成形
体10は固形化された。すなわち極めて短時間で、広温
度領域対応の熱電変換材料の焼結体を製造することがで
きた。
【0013】なおカプセル粒子の重量比としては、上記
実施例に限るものではなく、使用条件等に合わせて適宜
選択されるものであり、またBi2 Te3 系物質として
はBi2 Te3 の他、Sb2 Te3 ,Bi2 Se3 など
が適用可能である。
実施例に限るものではなく、使用条件等に合わせて適宜
選択されるものであり、またBi2 Te3 系物質として
はBi2 Te3 の他、Sb2 Te3 ,Bi2 Se3 など
が適用可能である。
【0014】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【0015】FeSi2 系物質を核粒子とし、Bi2 T
e3 系物質を被覆粒子としたカプセル粒子を形成し、こ
のカプセル粒子の粉末を通電焼結して成るので、広い温
度領域で高い性能が発揮でき、しかも機械的強度を有し
た熱電変換材料とすることができる。
e3 系物質を被覆粒子としたカプセル粒子を形成し、こ
のカプセル粒子の粉末を通電焼結して成るので、広い温
度領域で高い性能が発揮でき、しかも機械的強度を有し
た熱電変換材料とすることができる。
【図1】本発明に係わる熱電変換材料の一実施例を説明
するためのカプセル粒子の断面図である。
するためのカプセル粒子の断面図である。
【図2】図1の次の工程で得られる熱電変換材料の構造
を示した断面図である。
を示した断面図である。
【図3】図2の工程を実施するための通電焼結装置を示
した側面図である。
した側面図である。
【図4】従来の技術を説明するための熱電変換材料の性
能指数の温度変化図である。
能指数の温度変化図である。
3 核粒子 4 被覆粒子 5 カプセル粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥村 英二 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 滝田 茂生 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内
Claims (1)
- 【請求項1】 FeSi2 系物質を核粒子とし、Bi2
Te3 系物質を被覆粒子としたカプセル粒子を形成し、
該カプセル粒子の粉末を通電焼結して成ることを特徴と
する熱電変換材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3310823A JPH05152613A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 熱電変換材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3310823A JPH05152613A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 熱電変換材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05152613A true JPH05152613A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18009844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3310823A Pending JPH05152613A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 熱電変換材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05152613A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005294478A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 熱電変換材料 |
JP2006190843A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Ricoh Co Ltd | 熱電変換材料前駆体、熱電変換材料粉体及び熱電変換材料 |
JP2012001457A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-01-05 | Toyo Beauty Kk | 抗しわ剤および抗老化性化粧料 |
CN102460754A (zh) * | 2009-04-06 | 2012-05-16 | 3M创新有限公司 | 复合热电材料及其制造方法 |
WO2017065081A1 (ja) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | 日立金属株式会社 | 熱電変換材料、その製造方法、および、熱電変換モジュール |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP3310823A patent/JPH05152613A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005294478A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Dainippon Printing Co Ltd | 熱電変換材料 |
JP2006190843A (ja) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Ricoh Co Ltd | 熱電変換材料前駆体、熱電変換材料粉体及び熱電変換材料 |
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JP2012523121A (ja) * | 2009-04-06 | 2012-09-27 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 複合熱電材料及び同材料の製造方法 |
JP2012001457A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-01-05 | Toyo Beauty Kk | 抗しわ剤および抗老化性化粧料 |
WO2017065081A1 (ja) * | 2015-10-13 | 2017-04-20 | 日立金属株式会社 | 熱電変換材料、その製造方法、および、熱電変換モジュール |
JPWO2017065081A1 (ja) * | 2015-10-13 | 2018-08-09 | 日立金属株式会社 | 熱電変換材料、その製造方法、および、熱電変換モジュール |
US10658562B2 (en) | 2015-10-13 | 2020-05-19 | Hitachi Metals, Ltd. | Thermoelectric conversion material, method for producing same, and thermoelectric conversion module |
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