JPH11135843A - Ａｌ−Ｓｉ電極 - Google Patents
Ａｌ−Ｓｉ電極Info
- Publication number
- JPH11135843A JPH11135843A JP9299256A JP29925697A JPH11135843A JP H11135843 A JPH11135843 A JP H11135843A JP 9299256 A JP9299256 A JP 9299256A JP 29925697 A JP29925697 A JP 29925697A JP H11135843 A JPH11135843 A JP H11135843A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- thermoelectric
- thermoelectric element
- elements
- holder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 6
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 abstract description 5
- 229910021364 Al-Si alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 14
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 7
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 5
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 229910002909 Bi-Te Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 229910018523 Al—S Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005679 Peltier effect Effects 0.000 description 1
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 239000003708 ampul Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気抵抗率が低く、且つ熱膨張率が熱電素子
とほぼ同じであり、熱電モジュールの熱電素子に好適に
接合されるべき電極を提供する。 【解決手段】 本発明のＡｌ−Ｓｉ電極は、Ｓｉ：２０
〜４０重量％、残部実質的にＡｌからなり、電気抵抗率
が１.０×１０-6Ω・ｍ以下である。熱膨張率は１５×
１０-6〜２０×１０-6Ｋ-1の範囲に調整できる。特にＢ
ｉ−Ｔｅ系熱電素子に接合されるべき電極として適して
いる。
とほぼ同じであり、熱電モジュールの熱電素子に好適に
接合されるべき電極を提供する。 【解決手段】 本発明のＡｌ−Ｓｉ電極は、Ｓｉ：２０
〜４０重量％、残部実質的にＡｌからなり、電気抵抗率
が１.０×１０-6Ω・ｍ以下である。熱膨張率は１５×
１０-6〜２０×１０-6Ｋ-1の範囲に調整できる。特にＢ
ｉ−Ｔｅ系熱電素子に接合されるべき電極として適して
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は新規な電極に関する
ものであり、特に、熱電モジュールの熱電素子に対して
好適に接合可能な電極に関するものである。
ものであり、特に、熱電モジュールの熱電素子に対して
好適に接合可能な電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】種々の電気機器の接点や通電部分に利用
される電極には、電気的な損失を小さくするために、電
気抵抗率の低い材料が求められている。
される電極には、電気的な損失を小さくするために、電
気抵抗率の低い材料が求められている。
【０００３】近年、熱電モジュールを利用した熱電発電
システムの開発が進められている。熱電モジュールは、
ｐ型熱電素子とｎ型熱電素子が電極板を介して電気的に
直列接続となるように接合されたもので、温度差を与え
ると電位差が発生し、またｐ、ｎ各々の素子に電流を流
すと、その電流の向きにより吸熱又は発熱する性質を有
する。前者の性質はゼーベック効果と呼ばれ、例えばご
み焼却炉の廃熱による発電の如き熱電発電用に開発され
ており、後者の性質はペルチェ効果と呼ばれ、例えば半
導体製造プロセスにおける恒温装置、エレクトロニクス
デバイスの冷却等の熱電冷却に幅広く利用されている。
システムの開発が進められている。熱電モジュールは、
ｐ型熱電素子とｎ型熱電素子が電極板を介して電気的に
直列接続となるように接合されたもので、温度差を与え
ると電位差が発生し、またｐ、ｎ各々の素子に電流を流
すと、その電流の向きにより吸熱又は発熱する性質を有
する。前者の性質はゼーベック効果と呼ばれ、例えばご
み焼却炉の廃熱による発電の如き熱電発電用に開発され
ており、後者の性質はペルチェ効果と呼ばれ、例えば半
導体製造プロセスにおける恒温装置、エレクトロニクス
デバイスの冷却等の熱電冷却に幅広く利用されている。
【０００４】熱電モジュールの典型例として、図４に示
すように、対向するセラミック基板(96)(96)の間にて、
ｐ型熱電素子(90)とｎ型熱電素子(91)が電極板(98)を介
して電気的に直列接続された構造を有するものがある。
この熱電モジュールの作製法について、図５を用いて説
明する。まず、ｐ型及びｎ型熱電材料を石英アンプル内
で一旦溶解し、一方向から徐々に結晶化したインゴット
を、適当な大きさ(例えば、数ミリ角)に切断加工して、
図示の如く、ｐ型熱電素子(90)とｎ型熱電素子(91)を得
る。熱電素子(90)(91)の両面には接合性を高めるための
Ｎｉメッキ層(92)(92)が施され、Ｎｉメッキ層の上に、
半田メッキ層(94)(94)がさらに施される。次に、電極(9
8)は、電気絶縁材としての役割を果たすセラミック基板
(96)の上にＣｕのパターニングを直接施して形成され
る。セラミック基板(96)のＣｕ電極(98)の上に、そのパ
ターニング位置に対応してｐ型熱電素子(90)とｎ型熱電
素子(91)が交互に配置された後、熱電素子(90)(91)の上
に、Ｃｕ電極(98)のパターニングが施されたセラミック
基板(96)が載せられる。これを加熱器の中に入れて加熱
すると、半田(94)(94)が溶融し、熱電素子(90)(91)のＮ
ｉメッキ層(92)(92)と、セラミック基板(96)(96)のＣｕ
電極(98)(98)とが接合される。配列された熱電素子(90)
(91)の電気的直列接続の基端、終端となる電極には、配
線(99)(99)が接続される。
すように、対向するセラミック基板(96)(96)の間にて、
ｐ型熱電素子(90)とｎ型熱電素子(91)が電極板(98)を介
して電気的に直列接続された構造を有するものがある。
この熱電モジュールの作製法について、図５を用いて説
明する。まず、ｐ型及びｎ型熱電材料を石英アンプル内
で一旦溶解し、一方向から徐々に結晶化したインゴット
を、適当な大きさ(例えば、数ミリ角)に切断加工して、
図示の如く、ｐ型熱電素子(90)とｎ型熱電素子(91)を得
る。熱電素子(90)(91)の両面には接合性を高めるための
Ｎｉメッキ層(92)(92)が施され、Ｎｉメッキ層の上に、
半田メッキ層(94)(94)がさらに施される。次に、電極(9
8)は、電気絶縁材としての役割を果たすセラミック基板
(96)の上にＣｕのパターニングを直接施して形成され
る。セラミック基板(96)のＣｕ電極(98)の上に、そのパ
ターニング位置に対応してｐ型熱電素子(90)とｎ型熱電
素子(91)が交互に配置された後、熱電素子(90)(91)の上
に、Ｃｕ電極(98)のパターニングが施されたセラミック
基板(96)が載せられる。これを加熱器の中に入れて加熱
すると、半田(94)(94)が溶融し、熱電素子(90)(91)のＮ
ｉメッキ層(92)(92)と、セラミック基板(96)(96)のＣｕ
電極(98)(98)とが接合される。配列された熱電素子(90)
(91)の電気的直列接続の基端、終端となる電極には、配
線(99)(99)が接続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来構造の熱電モジュ
ールでは、ｐ型及びｎ型熱電素子と、電極との接合は、
熱電モジュールの組立時に半田付けにより行なっていた
ため、小さな熱電素子をパターニング位置に正しく配置
する作業、半田付け工程等に多大の工数を要していた。
ールでは、ｐ型及びｎ型熱電素子と、電極との接合は、
熱電モジュールの組立時に半田付けにより行なっていた
ため、小さな熱電素子をパターニング位置に正しく配置
する作業、半田付け工程等に多大の工数を要していた。
【０００６】また、熱電発電において、効率よく発電を
行なうには、熱電モジュールに対して大きな温度差を与
えることが好ましく、低温側を常温、高温側を３００℃
を越える温度で作動させることもある。しかしながら、
半田の融点は一般的に３００℃以下であるため、半田を
用いた熱電モジュールの場合、このような高温下で使用
すると、半田が溶融して十分な電気的接続を得ることが
できない。このため、半田を用いずに作製できる熱電モ
ジュールの開発が求められている。
行なうには、熱電モジュールに対して大きな温度差を与
えることが好ましく、低温側を常温、高温側を３００℃
を越える温度で作動させることもある。しかしながら、
半田の融点は一般的に３００℃以下であるため、半田を
用いた熱電モジュールの場合、このような高温下で使用
すると、半田が溶融して十分な電気的接続を得ることが
できない。このため、半田を用いずに作製できる熱電モ
ジュールの開発が求められている。
【０００７】かかる要請から、電極を熱電素子に半田付
けにより接合するのではなく、熱電素子の表面に電極材
料を直接溶射して電極を形成する方法も実用化されつつ
ある。しかしながら、電極材料として優れるＣｕは、融
点が約１０８４℃と高温であるため、熱電素子に直接溶
射すると、熱電素子の組織を破壊する虞れがあった。
けにより接合するのではなく、熱電素子の表面に電極材
料を直接溶射して電極を形成する方法も実用化されつつ
ある。しかしながら、電極材料として優れるＣｕは、融
点が約１０８４℃と高温であるため、熱電素子に直接溶
射すると、熱電素子の組織を破壊する虞れがあった。
【０００８】このため、融点が約６６０℃であるＡｌを
溶射材として熱電素子の表面に溶射することにより熱電
モジュールの作製を試みた。しかしながら、作製された
熱電モジュールの高温側をＡｌの融点よりも低い約３０
０℃で２４時間保持したところ、Ａｌ電極が熱電素子か
ら剥離したり、電極に割れが生じた。Ａｌ電極の剥離や
割れの原因は、Ａｌと熱電素子との熱膨張率に大きな差
(Ａｌの熱膨張率：約２４×１０-6Ｋ-1、熱電素子(Ｂｉ
−Ｔｅ系)の熱膨張率：１４×１０-6〜１８×１０-6Ｋ
-1)によるものであった。なお、本明細書中での熱膨張
率は、線膨張率で表わしている。
溶射材として熱電素子の表面に溶射することにより熱電
モジュールの作製を試みた。しかしながら、作製された
熱電モジュールの高温側をＡｌの融点よりも低い約３０
０℃で２４時間保持したところ、Ａｌ電極が熱電素子か
ら剥離したり、電極に割れが生じた。Ａｌ電極の剥離や
割れの原因は、Ａｌと熱電素子との熱膨張率に大きな差
(Ａｌの熱膨張率：約２４×１０-6Ｋ-1、熱電素子(Ｂｉ
−Ｔｅ系)の熱膨張率：１４×１０-6〜１８×１０-6Ｋ
-1)によるものであった。なお、本明細書中での熱膨張
率は、線膨張率で表わしている。
【０００９】そこで、電極と熱電素子との熱膨張率の差
を小さくするために、Ａｌに、熱膨張率の低いＳｉ(熱
膨張率：２.６×１０-6Ｋ-1)を２０〜４０重量％添加す
ることを試みた。しかしながら、Ｓｉは約１３重量％以
下のときには、Ａｌとの固溶体として存在するが、これ
を越えると、Ｓｉの一部が析出する結果、電気抵抗率が
約１.０×１０-5Ω・ｍよりも大きくなってしまい、電
極として用いるには不適当であることがわかった。発明
者らは、ＡｌとＳｉを溶解した後、急冷によって作製し
た粉末を熱電素子に溶射することにより電極を作製した
ところ、Ｓｉの含有量が１３重量％を越えても、Ｓｉは
Ａｌとの固溶体に近い状態で存在できることを見出し、
本発明に到った。
を小さくするために、Ａｌに、熱膨張率の低いＳｉ(熱
膨張率：２.６×１０-6Ｋ-1)を２０〜４０重量％添加す
ることを試みた。しかしながら、Ｓｉは約１３重量％以
下のときには、Ａｌとの固溶体として存在するが、これ
を越えると、Ｓｉの一部が析出する結果、電気抵抗率が
約１.０×１０-5Ω・ｍよりも大きくなってしまい、電
極として用いるには不適当であることがわかった。発明
者らは、ＡｌとＳｉを溶解した後、急冷によって作製し
た粉末を熱電素子に溶射することにより電極を作製した
ところ、Ｓｉの含有量が１３重量％を越えても、Ｓｉは
Ａｌとの固溶体に近い状態で存在できることを見出し、
本発明に到った。
【００１０】本発明の目的は、電気抵抗率が低く、且つ
熱膨張率が熱電素子とほぼ同じである電極であって、特
に熱電素子に接合して好適に使用される熱電モジュール
の電極を提供することである。
熱膨張率が熱電素子とほぼ同じである電極であって、特
に熱電素子に接合して好適に使用される熱電モジュール
の電極を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のＡｌ−Ｓｉ電極
は、Ｓｉ：２０〜４０重量％、残部実質的にＡｌからな
り、電気抵抗率が１.０×１０-6Ω・ｍ以下であること
を特徴としている。本発明のＡｌ−Ｓｉ電極は、熱膨張
率を１５×１０-6〜２０×１０-6Ｋ-1の範囲に調整する
ことができるため、熱電モジュールにおける熱電素子、
特にＢｉ−Ｔｅ系熱電素子に接合して使用される電極と
して適している。
は、Ｓｉ：２０〜４０重量％、残部実質的にＡｌからな
り、電気抵抗率が１.０×１０-6Ω・ｍ以下であること
を特徴としている。本発明のＡｌ−Ｓｉ電極は、熱膨張
率を１５×１０-6〜２０×１０-6Ｋ-1の範囲に調整する
ことができるため、熱電モジュールにおける熱電素子、
特にＢｉ−Ｔｅ系熱電素子に接合して使用される電極と
して適している。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明のＡｌ−Ｓｉ電極は、Ａｌ
−Ｓｉ合金の急冷粉末を作製した後、この粉末を、例え
ば熱電素子等の金属部材へ溶射することにより作製する
ことができる。
−Ｓｉ合金の急冷粉末を作製した後、この粉末を、例え
ば熱電素子等の金属部材へ溶射することにより作製する
ことができる。
【００１３】Ａｌ−Ｓｉ合金の急冷粉末は、Ｓｉが２０
〜４０重量％、残部が実質的にＡｌとなるように配合さ
れた合金溶湯を、例えば高速回転水流法により急冷する
ことにより作製される。この高速回転水流法とは、合金
溶湯を冷却用筒体の内周面に旋回しながら流下する冷却
水層を形成し、該冷却水層に溶融金属流の噴流を供給
し、これを旋回する冷却水層によって分断し、急冷凝固
させて金属粉末を作る方法である。このようにして得ら
れたＡｌ−Ｓｉ合金粉末は、ＡｌとＳｉの固溶状態が実
質的に維持されたまま急冷凝固されるため、ＡｌとＳｉ
は固溶体に近い状態で存在する。なお、粉末の粒径は、
特に限定されるものではないが、例えば、５０μｍ〜２
００μｍ程度とすることが望ましい。
〜４０重量％、残部が実質的にＡｌとなるように配合さ
れた合金溶湯を、例えば高速回転水流法により急冷する
ことにより作製される。この高速回転水流法とは、合金
溶湯を冷却用筒体の内周面に旋回しながら流下する冷却
水層を形成し、該冷却水層に溶融金属流の噴流を供給
し、これを旋回する冷却水層によって分断し、急冷凝固
させて金属粉末を作る方法である。このようにして得ら
れたＡｌ−Ｓｉ合金粉末は、ＡｌとＳｉの固溶状態が実
質的に維持されたまま急冷凝固されるため、ＡｌとＳｉ
は固溶体に近い状態で存在する。なお、粉末の粒径は、
特に限定されるものではないが、例えば、５０μｍ〜２
００μｍ程度とすることが望ましい。
【００１４】この粉末を、例えばプラズマトーチの中に
落下させ、噴霧状とした滴を熱電素子の金属表面へ吹き
付けることにより、熱電素子の表面上で急冷されて凝固
し、図２及び図３に示すように、熱電素子の表面に電極
が直接形成される。このようにして形成された電極は、
熱電素子の金属表面上での急冷により、ＡｌとＳｉの固
溶状態が実質的に維持されたまま凝固するから、Ｓｉを
２０〜４０重量％含み残部Ａｌからなる組成であって
も、Ｓｉはほとんど析出されることはなく、得られた電
極の電気抵抗は、約１.０×１０-6Ω・ｍ以下と小さか
った。
落下させ、噴霧状とした滴を熱電素子の金属表面へ吹き
付けることにより、熱電素子の表面上で急冷されて凝固
し、図２及び図３に示すように、熱電素子の表面に電極
が直接形成される。このようにして形成された電極は、
熱電素子の金属表面上での急冷により、ＡｌとＳｉの固
溶状態が実質的に維持されたまま凝固するから、Ｓｉを
２０〜４０重量％含み残部Ａｌからなる組成であって
も、Ｓｉはほとんど析出されることはなく、得られた電
極の電気抵抗は、約１.０×１０-6Ω・ｍ以下と小さか
った。
【００１５】本発明のＡｌ−Ｓｉ電極は、熱膨張率が１
５×１０-6〜２０×１０-6Ｋ-1であり、熱電素子の熱膨
張率(Ｂｉ−Ｔｅ系熱電素子の熱膨張率を例に挙げる
と、約１４×１０-6〜１８×１０-6Ｋ-1である)とほぼ
同程度であるから、熱電素子の電極として特に適してお
り、約３００℃を越える高温で使用しても、熱膨張率に
差がないため、熱電素子から剥離したり割れたりするこ
とがない。
５×１０-6〜２０×１０-6Ｋ-1であり、熱電素子の熱膨
張率(Ｂｉ−Ｔｅ系熱電素子の熱膨張率を例に挙げる
と、約１４×１０-6〜１８×１０-6Ｋ-1である)とほぼ
同程度であるから、熱電素子の電極として特に適してお
り、約３００℃を越える高温で使用しても、熱膨張率に
差がないため、熱電素子から剥離したり割れたりするこ
とがない。
【００１６】
【実施例】本発明のＡｌ−Ｓｉ電極(20)によって熱電素
子(10)(12)を直列に接続した熱電モジュール(50)を作製
した。以下、その作製方法について説明する。
子(10)(12)を直列に接続した熱電モジュール(50)を作製
した。以下、その作製方法について説明する。
【００１７】熱電モジュール(50)は、図１に示すような
格子状ホルダー(32)を用いて作製することができる。以
下では、熱電素子を６×６個配置した熱電モジュールに
ついて説明を行なうが、配置される熱電素子の数はこれ
に限定されるものではない。格子状ホルダー(32)は、耐
熱性且つ非導電性の材料から構成され、図１に示すよう
に、格子状に熱電素子収容用のスペース(34)が、仕切板
(36)によって６×６個に区画されている。なお、仕切板
(36)によって区画されたスペース(34)に熱電素子(10)(1
2)を収容したときに、図１中、最も手前に位置するスペ
ース(34a)に収容される熱電素子(10)(12)を電気的な直
列接続の基端、図１中左端に位置するスペース(34b)に
収容される熱電素子を電気的な直列接続の終端として、
全ての熱電素子が電気的に直列に接続されるようにする
必要がある。それゆえ、仕切板(36)の上下交互には、形
成されるべき電極板の厚さにほぼ相当する深さの切込部
(30)が形成されている。また、基端及び終端となるスペ
ース(34a)(34b)には、配線を接続するための切込部(30
a)(30b)が形成されている。
格子状ホルダー(32)を用いて作製することができる。以
下では、熱電素子を６×６個配置した熱電モジュールに
ついて説明を行なうが、配置される熱電素子の数はこれ
に限定されるものではない。格子状ホルダー(32)は、耐
熱性且つ非導電性の材料から構成され、図１に示すよう
に、格子状に熱電素子収容用のスペース(34)が、仕切板
(36)によって６×６個に区画されている。なお、仕切板
(36)によって区画されたスペース(34)に熱電素子(10)(1
2)を収容したときに、図１中、最も手前に位置するスペ
ース(34a)に収容される熱電素子(10)(12)を電気的な直
列接続の基端、図１中左端に位置するスペース(34b)に
収容される熱電素子を電気的な直列接続の終端として、
全ての熱電素子が電気的に直列に接続されるようにする
必要がある。それゆえ、仕切板(36)の上下交互には、形
成されるべき電極板の厚さにほぼ相当する深さの切込部
(30)が形成されている。また、基端及び終端となるスペ
ース(34a)(34b)には、配線を接続するための切込部(30
a)(30b)が形成されている。
【００１８】上記構成の格子状ホルダー(32)の中へ、ｐ
型熱電素子(10)とｎ型熱電素子（１２）を収容する。な
お、ｐ型熱電素子の材料として、（Ｂｉ2Ｔｅ3)1-x(Ｓ
ｂ2Ｔｅ3)xであってｘが０.７０〜０.８５のものを挙げ
ることができ、ｎ型熱電素子の材料として、(Ｂｉ2Ｔｅ
3)1-x(Ｂｉ2Ｓｅ3)xであってｘが０.０５〜０.１５のも
のを挙げることができるが、これらに限定されるもので
はない。
型熱電素子(10)とｎ型熱電素子（１２）を収容する。な
お、ｐ型熱電素子の材料として、（Ｂｉ2Ｔｅ3)1-x(Ｓ
ｂ2Ｔｅ3)xであってｘが０.７０〜０.８５のものを挙げ
ることができ、ｎ型熱電素子の材料として、(Ｂｉ2Ｔｅ
3)1-x(Ｂｉ2Ｓｅ3)xであってｘが０.０５〜０.１５のも
のを挙げることができるが、これらに限定されるもので
はない。
【００１９】図２(ａ)は、格子状ホルダー(32)の図１の
線II−IIに沿う断面図である。格子状ホルダー(32)に
は、格子状の仕切板(36)によって形成された熱電素子(1
0)(12)の収容スペース(34)が設けられている。該スペー
ス(34)に収容される熱電素子(10)(12)は、格子状ホルダ
ー(32)の仕切板(36)の高さから上下の切込部(30)を除い
た高さにほぼ相当する厚さＤとなるように略立方体形状
に形成されている。格子状ホルダー(32)を、図２(ｂ)に
示すように切込部(30)とほぼ同じ高さの突部(60)を有す
る配列用治具(62)の上に置いて、後述する電極(20)を形
成するための空間を残した状態で、略立方体形状のｐ型
熱電素子(10)とｎ型熱電素子(12)を、格子状ホルダー(3
2)のスペース(34)に交互に収容する。
線II−IIに沿う断面図である。格子状ホルダー(32)に
は、格子状の仕切板(36)によって形成された熱電素子(1
0)(12)の収容スペース(34)が設けられている。該スペー
ス(34)に収容される熱電素子(10)(12)は、格子状ホルダ
ー(32)の仕切板(36)の高さから上下の切込部(30)を除い
た高さにほぼ相当する厚さＤとなるように略立方体形状
に形成されている。格子状ホルダー(32)を、図２(ｂ)に
示すように切込部(30)とほぼ同じ高さの突部(60)を有す
る配列用治具(62)の上に置いて、後述する電極(20)を形
成するための空間を残した状態で、略立方体形状のｐ型
熱電素子(10)とｎ型熱電素子(12)を、格子状ホルダー(3
2)のスペース(34)に交互に収容する。
【００２０】図２(ｃ)に示すように、配列用治具(62)を
用いて熱電素子(10)(12)を格子状ホルダー(32)のスペー
ス(34)にすべて収容する。
用いて熱電素子(10)(12)を格子状ホルダー(32)のスペー
ス(34)にすべて収容する。
【００２１】次に、Ｓｉ：２５重量％、残部実質的にＡ
ｌとなるよう配合された溶湯を、前述の回転水流法によ
り、粒径約５０〜２００μｍの粉末を調製した。次に、
得られた粉末を、熱電素子の金属表面上にプラズマ溶射
し、図２(ｄ)に示すように、熱電素子(10)(12)上に厚さ
約１mmの電極(20)を形成した。
ｌとなるよう配合された溶湯を、前述の回転水流法によ
り、粒径約５０〜２００μｍの粉末を調製した。次に、
得られた粉末を、熱電素子の金属表面上にプラズマ溶射
し、図２(ｄ)に示すように、熱電素子(10)(12)上に厚さ
約１mmの電極(20)を形成した。
【００２２】格子状ホルダー(32)の片面に電極(20)を形
成した後、図２(ｅ)に示すように、格子状ホルダー(32)
を配列用治具(62)から取り外して裏返し、反対側の面に
も、プラズマ溶射によってＡｌ−Ｓｉ合金粉末をプラズ
マ溶射し、電極(20)を形成した。
成した後、図２(ｅ)に示すように、格子状ホルダー(32)
を配列用治具(62)から取り外して裏返し、反対側の面に
も、プラズマ溶射によってＡｌ−Ｓｉ合金粉末をプラズ
マ溶射し、電極(20)を形成した。
【００２３】熱電素子の両面に電極を形成することによ
り、ｐ型熱電素子(10)とｎ型熱電素子(12)が、電極(20)
によって電気的に直列接続された熱電モジュール(50)
(図３参照)が作製される。
り、ｐ型熱電素子(10)とｎ型熱電素子(12)が、電極(20)
によって電気的に直列接続された熱電モジュール(50)
(図３参照)が作製される。
【００２４】この熱電モジュール(50)を、３００℃、３
３０℃の炉内で夫々２４時間保持し、電極の状態を観察
した。目視により電極を観察したところ、何れの電極に
ついても剥離などは一切なかった。また、電極の断面組
織を顕微鏡で観察したところ、割れ、剥離などは観察さ
れなかった。さらに、この電極部分だけを、熱電素子か
ら切り取って電気抵抗率を４端子法で測定したところ、
３.５×１０-7Ω・ｍであり、電極として十分適用可能
な値であった。
３０℃の炉内で夫々２４時間保持し、電極の状態を観察
した。目視により電極を観察したところ、何れの電極に
ついても剥離などは一切なかった。また、電極の断面組
織を顕微鏡で観察したところ、割れ、剥離などは観察さ
れなかった。さらに、この電極部分だけを、熱電素子か
ら切り取って電気抵抗率を４端子法で測定したところ、
３.５×１０-7Ω・ｍであり、電極として十分適用可能
な値であった。
【００２５】上記実施例の結果より、本発明のＡｌ−Ｓ
ｉ電極は、約３００℃を越える高温雰囲気中でも熱電素
子から剥離したり、割れたりすることがないから、熱電
モジュールの高温側を３００℃より高い温度に設定でき
る。これは、低温側約３０℃、高温側約２３０℃、温度
差約２００℃の条件で約８〜１０Ｗの発電能力を有して
いた従来の熱電モジュール(熱電素子とＣｕ電極を半田
で接合)の電極を、本発明のＡｌ−Ｓｉ系電極に変更す
ることにより、高温側の温度を約３３０℃として、温度
差約３００℃の条件で作動させることができ、１７〜２
０Ｗの発電を行なうことができる。
ｉ電極は、約３００℃を越える高温雰囲気中でも熱電素
子から剥離したり、割れたりすることがないから、熱電
モジュールの高温側を３００℃より高い温度に設定でき
る。これは、低温側約３０℃、高温側約２３０℃、温度
差約２００℃の条件で約８〜１０Ｗの発電能力を有して
いた従来の熱電モジュール(熱電素子とＣｕ電極を半田
で接合)の電極を、本発明のＡｌ−Ｓｉ系電極に変更す
ることにより、高温側の温度を約３３０℃として、温度
差約３００℃の条件で作動させることができ、１７〜２
０Ｗの発電を行なうことができる。
【００２６】本発明のＡｌ−Ｓｉ電極は、熱電モジュー
ルにおける熱電素子に接合されるべき電極に限らず、種
々の電気機器の接点や通電部分にも適用できることは勿
論である。
ルにおける熱電素子に接合されるべき電極に限らず、種
々の電気機器の接点や通電部分にも適用できることは勿
論である。
【００２７】
【発明の効果】本発明のＡｌ−Ｓｉ電極は、電気抵抗率
が１.０×１０-6Ω・ｍ以下であるため、導電性にすぐ
れており、電極材料として適している。また、本発明の
Ａｌ−Ｓｉ電極を、熱電素子上に溶射によって直接形成
すると、熱電素子と電極の接合に半田を必要としないた
め、高温側の温度を高めることができ、発電効率を向上
させることができる。また、熱膨張率が熱電素子とほぼ
同じであるため、高温に加熱しても熱電素子から剥離し
たり、割れたりすることもなく、長期に亘って安定して
使用することができる。
が１.０×１０-6Ω・ｍ以下であるため、導電性にすぐ
れており、電極材料として適している。また、本発明の
Ａｌ−Ｓｉ電極を、熱電素子上に溶射によって直接形成
すると、熱電素子と電極の接合に半田を必要としないた
め、高温側の温度を高めることができ、発電効率を向上
させることができる。また、熱膨張率が熱電素子とほぼ
同じであるため、高温に加熱しても熱電素子から剥離し
たり、割れたりすることもなく、長期に亘って安定して
使用することができる。
【図１】格子状ホルダーの斜視図である。
【図２】本発明の熱電モジュールの作製方法を説明する
図である。
図である。
【図３】本発明の熱電モジュールの斜視図である。
【図４】従来の熱電モジュールの分解斜視図である。
【図５】従来の熱電モジュールの作製方法を説明する図
である。
である。
(10) ｐ型熱電素子 (12) ｎ型熱電素子 (20) 電極 (30) 切込部 (32) 格子状ホルダー (36) 仕切板 (50) 熱電モジュール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉野 正規 大阪府大阪市大正区南恩加島７丁目１番22 号 株式会社クボタ恩加島工場内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ：２０〜４０重量％、残部実質的に
Ａｌからなり、電気抵抗率が１.０×１０-6Ω・ｍ以下
であることを特徴とするＡｌ−Ｓｉ電極。 - 【請求項２】 電極は、熱電素子の表面に形成される請
求項１に記載のＡｌ−Ｓｉ電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9299256A JPH11135843A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Ａｌ−Ｓｉ電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9299256A JPH11135843A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Ａｌ−Ｓｉ電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11135843A true JPH11135843A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17870189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9299256A Withdrawn JPH11135843A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Ａｌ−Ｓｉ電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11135843A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002246659A (ja) * | 2001-02-14 | 2002-08-30 | Komatsu Ltd | 熱電モジュール |
| US6444893B1 (en) | 1999-06-15 | 2002-09-03 | Yamaha Corporation | High-converting efficiency large-mechanical strength thermoelectric module |
| KR101460880B1 (ko) * | 2013-03-07 | 2014-11-12 | 홍익대학교 산학협력단 | 비아 홀이 구비된 몰드를 이용한 열전박막 모듈의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열전박막 모듈 |
| JP2016025325A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 熱電変換モジュール |
| CN105336714A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-02-17 | 杭州大和热磁电子有限公司 | 非焊接结构半导体模块及制作方法 |
| US9837593B2 (en) | 2012-07-10 | 2017-12-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thermoelectric conversion material, thermoelectric conversion module using the same, and manufacturing method of the same |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP9299256A patent/JPH11135843A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6444893B1 (en) | 1999-06-15 | 2002-09-03 | Yamaha Corporation | High-converting efficiency large-mechanical strength thermoelectric module |
| JP2002246659A (ja) * | 2001-02-14 | 2002-08-30 | Komatsu Ltd | 熱電モジュール |
| US9837593B2 (en) | 2012-07-10 | 2017-12-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Thermoelectric conversion material, thermoelectric conversion module using the same, and manufacturing method of the same |
| KR101460880B1 (ko) * | 2013-03-07 | 2014-11-12 | 홍익대학교 산학협력단 | 비아 홀이 구비된 몰드를 이용한 열전박막 모듈의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열전박막 모듈 |
| JP2016025325A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 熱電変換モジュール |
| CN105336714A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-02-17 | 杭州大和热磁电子有限公司 | 非焊接结构半导体模块及制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3828924B2 (ja) | 熱電変換素子とその製造方法、およびこの素子を用いた熱電変換装置 | |
| US10566514B2 (en) | Thermoelectric module | |
| US4320251A (en) | Ohmic contacts for solar cells by arc plasma spraying | |
| US8198116B2 (en) | Fabrication method for thermoelectric device | |
| WO2017136793A1 (en) | Electrode structure for magnesium silicide-based bulk materials to prevent elemental migration for long term reliability | |
| US20110048489A1 (en) | Combined thermoelectric/photovoltaic device for high heat flux applications and method of making the same | |
| JP2006156993A (ja) | 熱電変換モジュールおよびそれを備えた熱電発電装置と方法、並びに、廃熱回収システム、太陽熱利用システム、ペルチェ冷熱システム、原子力熱電発電システム、バイオマスシステム | |
| US20110048488A1 (en) | Combined thermoelectric/photovoltaic device and method of making the same | |
| JP2012517116A (ja) | 熱電素子モジュール及び熱電素子の製造方法 | |
| JP2008300455A (ja) | パワーモジュール | |
| JPH11135843A (ja) | Ａｌ−Ｓｉ電極 | |
| WO2013122648A1 (en) | Improved ceramic plate | |
| JPH11243169A (ja) | 電子冷却モジュールおよびその製造方法 | |
| JP2009038162A (ja) | 放熱部品、その製造方法及びパワーモジュール | |
| JP2003234516A (ja) | 熱電モジュール | |
| JPH11298052A (ja) | 熱電素子、熱電材料及び熱電材料の製造方法 | |
| JP4280064B2 (ja) | 熱電変換モジュールの製造方法 | |
| JPH10209509A (ja) | 熱電変換装置およびその製造方法 | |
| JP2003282973A (ja) | 熱電変換モジュール及びその製造方法 | |
| JP2000188429A (ja) | 熱電変換モジュ―ル | |
| JP2001230458A (ja) | 熱電変換モジュール及びその製造方法 | |
| JP4275938B2 (ja) | 熱電変換モジュールの製造方法 | |
| JP4182208B2 (ja) | 発電機能付熱交換器の製造方法 | |
| JP2001068745A (ja) | 熱電変換モジュール | |
| JP2005277120A (ja) | 熱電変換モジュール及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050104 |