JPH05152613A - 熱電変換材料 - Google Patents
熱電変換材料Info
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- 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
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- Pending
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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 |
| 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 |
| 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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