JPS59132688A - 熱発電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、熱発電素子等の各ｐＳｎ型のペアまたは複数
個の合金粉末成形体を電気的に直列または並列結合させ
る熱発電素子の製造方法に関するものである。

従来例の方法とその問題点 従来では、金属合金のゼーベック効果またはペルチェ効
果を応用した熱発電素子または冷熱素子は、これらのｎ
型またはｎ型粉体合金の成型体を粉末冶金的−こ焼成す
ることにより結合素子を得、さらに高出力とするために
複雑に組合わさせ、半田付等で組立て加工が行われてい
る。

これまでに行なわれて来た各種方法を、第１図に基づい
て以下に説明する。

（Ｉ）、各ｎ型およびｎ型の合金粉末を、フェライト等
セラミック粉体製造の常法である造粒法と同様にして造
粒を行う。そして、それらの各造粒物で、冷間プレス法
により第１図（ａ）で示すように、２層のｎ型（又はｎ
型）（ｌ）とｎ型（又はｎ型）（２）成型体を成型する
。次いで第１１（ｂ）に示すように、ｎ型（１）とｎ型
（２）との接合部を残すように機械切削法により切削を
行ない、ｐｎ結合成型体を得る。

（１）、第１図（ｃ）の断面図に示すように、先ずｎ型
（又はｎ型）合金粉末を冷間プレスして成型体（８′）
をつくり、そしＣ１その上に、別に成型用意さＫした未
反応金属合金組成微粉末（４′）とセラミック組成粉末
（５′）とを成型してなる複合成型体（６′）を挿入し
、さらに、その上に、ｎ型（又はｎ型）合金粉末を冷間
プレスして成型体（７′）を成形し、最后に全体をホッ
トプレス法によりプレス成型して、一体の熱発電素子（
８）を得る。

ここで（３）はｐ型（又はｎ型）疾子、（４）は冷間プ
レス時では未反応複合成形体（６′）を構成する複合成
形体の一部分で、未反応合金粉末冷ｌ＆ｉプレス成形１
４＝（４’）をホットプレスした焼結体、（５）は（６
′）の一部分の構成成形体で、ＭｇＡ／、０．等のセラ
ミック粉体成形体をホットプレスした焼結体、（７）は
冷間プレスしたｎ型（又はｐ型）成形体（７つのホット
プレス焼結体である。

（船、第１図（ｄ＋）と（ｄ２）に示すように、各ｐ、
　ｎ型合金粉末の成型体を焼結した各単体（９）　（Ｉ
Ｑ、もしくは第１図（ａ）で示した２層成型体を仮焼成
した焼成体Ｑυについ゛Ｃ１本焼成のときと同じ焼成温
度またはそれより高い熔融温度のセラミック電気絶縁焼
結体（ロ）を、各ｐ、ｎ型素子の中間に介在させ、ｐｎ
型素子の接合部分を残した形状として再本焼成してｐｎ
型累子ａ１を得る。

偵）、その他１１述の如く、例えは（ｄ３）に示したよ
うに、各ｐ、ｎ型合金合金焼成素子）ＱＯを高温導電材
料（半田付等）α４を用いて部分的に接合組立て連結す
る。なお０は（ｄｌ）における各素子組立のもの、また
は仮焼成素子組立Ｑηのものより焼成して得た熱発電素
子である。接合組立て連結する。

しかしなから（＋）の方法は、ｐ型とｎ型との接合部分
の強度が粉体成型プレスのみでは弱く、かりに、可成り
の接合強度があったとしても突発的にはずれるという事
態が発生したりしてロット管理が難しく、加えて切削に
よる粉体の切りくずロスが大きい等の問題がある。また
（１）の方法は、未反応複合成型体（６′）の創成型が
必要であｎ、ｐ型とｎ型合金粉末成型体（８’）　（７
’）の間に挿入させにくい等、製造上の工数アップと作
業性の難しさが考えられる。さらに（１）の方法は、例
えば接合強度を保つために本焼成最適温度とそれより若
干高い温度で焼成する必要があり、素子組成物によって
は熔融温度までの温度中が狭く、ロット圓の変動により
温度が高めに設定された場合、素子が熔解する等の問題
の発生も考えられる。そしてＱＶ）の方法は、半田等の
接合加工の手数と素子の加熱高温部の接着強度の耐熱劣
化等の問題が生ずる。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、成型体の結
合強ＩＷが強力であり、同時に非常に短時間に結合させ
ることが可能であり、まｔこ簡単に作業が出来て経済性
があり、さらＩこ複雑な構造の成型体の結合素子の製造
が田面で、且つ現産性の良好な熱発電素子の製造方法を
提供しようとするものである。

発明の構成 上記目的を達するために、本発明の熱発電素子の製造方
法は、熱発電素子等の各ｐ、ｎ型のペアまたは複数個の
合金粉末成型体を電気的に直列まｔこは並列結合させる
に、微量の瞬間接着剤系樹脂と各種有機高分子溶液との
併用または共存による塗付、吹付、浸漬等の組合わせに
より結合させている。

実施例の説明 以下、本発明の第１実施例を第２図（ａ）（ｂ）に基づ
いて説明する。第２図（ａ）に示すように、ｐ型（又は
ｎ型）成形体四とｎ型（又はｐ型）成形体（ハ）のよう
な各異形の成形体を、所定の金型を用いて冷間プレス法
の前述した成形条件で成形する。そして０．（ｌｏｔ〜
０．０１　ｍｌの微量のシアノアクリル系接着剤を、メ
ス注射器等でそのｐ型成形体（７）又はｎ型成形体（ロ
）の接合部の伺れか片方に塗付する。次いで画成形体（
４）？すの接合部を接合し、第２図（ｂ）で示すように
結合体（２）を形成させる。この結合体（２）の接合部
（至）の先端を、別に調製して用意したポリスチロール
のトリクレーン飽和溶液に僅かに浸漬して湿めらせ、常
温で乾燥させる。これにより、極めて瞬間的に、指で画
成形体（７）Ｇ！ηを引きはなすことが不可能な捏度に
強力な結合体に）を形成し得る。

次に本発明の第２実施例を第８図（ａ）　（ｂ）に基づ
いて説明する。第８図（ａ）に示すように、ｐ型（又は
ｎ型）成形体（ハ）とｎ型（又はｐ型）成形体（２）の
同一形状成形体を、冷同プレス法の前述した成形条件で
、所定の金型を用い成形する。そして、０．００１〜０
．０１　ｍｌのａ［量のシアノアクリル系接着剤を、メ
ス注射器等でそのｐ型成形体（ハ）又はｎ型成形体（ホ
）の接合部のｌｌ１１面または片方に塗付する。次いで
画成形体（ハ）（ホ）の接合部を接合し、第８図（ｂ）
に示すように結合体に）を形成する。この結合体（２）
の接合部■の先端を、別に調製し用意したポリスチロー
ルのアセトン飽和船液に僅かに浸漬して湿めらせるか、
あるいはポリスチロールアセトン飽和溶液で湿めらせ、
常温で乾燥させる。これにより、極めて瞬間的１こ、画
成形体（ハ）に）の接合部翰の接合が、指で引きはなす
ことが不可能な程になり、強力な結合体に）を形成し得
る。

次に本発明の第８実施例を第４図（ａ）　（ｂ）に基づ
い゛Ｃ説明す、る。第４図（ａ）に示しｒこようＩこ、
第２図のｐ型（又はｎ型）成形体−とｎ型（又はｐ型）
成形体＠の異形形状成形体の接合成形体の曳数ペア個の
組立接合成形体（至）の形成とか、第４図（ｂ）　ｔζ
示したように、第８図のｐ型（又はｎｉ型）成形体（ホ
）とｎ型（又はｐ型）成形体（ホ）の同−形状成形体と
複数個の変形成形体−■との組立接合成形体６ηの形成
のため、第１実施例（第２図）および第２実施例（第８
図）の瞬間接着剤と自ＩＢ高分子樹脂各飽和溶液を併用
または共存させ、接合部に塗付または湿めらせる同一操
作により接合部に）ｌ転（２）咎（ト）に強力な接着強
度を有する夫々複数個の結合成形体を得る。

次に、実施例について述べる。

鉄−シリサイド（ＦｅＳＬｇ）のｐ型、ｎ型の熱発電素
子は、素材として、低純度（９８％）で低コストのもの
を用いて、高温度での温度差を利用した良好な熱！ｉ［
素子が得られることが注目され°Ｃいる。

この鉄−シリサイド組成物等の熱発電素子の実施製造工
程の概要を次に記す。

鉄−シリサイド（ＦｅＳｉ２）の組成物になるように、
鉄金属粉末（純度９８％）、ケイ金属粉末（純度９８％
）を、またｐ型としてマンガン（ｌｉｌｎ）金属粉末（
純度９８％）、ｎ型としてコバルト（ＣＯ）金属粉末（
純度９９．９％）を夫々５モル％と８モル％を含むよう
に（鉄金属粉末は、ｐ型またはｎ型で、マンガン、コバ
ルトの添加モル％旭分だけ誠じ’（）秤取し、鉄製ポッ
ト中で１２〜２４時間混合粉砕した后、夫々マルミナ坩
堝中に移し入れる。こ４１．らを夫々、真空度１０°４
ト一ル以上の真空に保った真空焼成炉内で１４００°Ｃ
に８時間保持し、完全に熔解させたのち室温まで徐冷し
、ｐ型、ｎ型の各インゴットを得る。この各インゴット
を鉄製孔鉢中で粗砕して１００メツシユパスの粒状分布
とし、更に鉄製ポット中で１２時間以上回転して微粉砕
し、平も粒度分布１〜８メクロンの金属合金粉末とする
。これらを粉末冶金法の常法である５％−ＰＶＡ溶液を
添加し造粒する。冷間成型とし°Ｃ１成形圧力２．５〜
８、θトン／ｄで、各ｐ型、ｎ型の合金粉末について各
種形状の成形体をつ（す、前述実施例のｐ、ｎ成形体結
合物を形成させた。実施例で得られた各成形結合体は、
別に用意された焼成匣に収納し、真空焼成炉で焼成した
。常温から７５０°Ｃ’！では常圧の空気雰囲気のもと
で有ｉ物等の熱分解焼却を完全に行ない除去しｔこ眉、
真空度ｌＯ°３Ｔｏｒｒ以上の真空とし、昇温する。そ
して、１２００°Ｃに２〜８時間保持し、燃結を完了室
温まで放冷し焼結結合素子を得た。

発明の効果 以上のように本発明によれば、次の効果を得ることがで
きる。すなわち、ｐ型成形体とｎ型成形体の内側の接合
部の全部又は何れか片方の面に、１〜２滴の微量の瞬間
接着剤（例えは、シアノアクリル系等）を塗付、または
ふくませて接合させたあと、低沸点の１機溶剤１ことか
した有機高分子等の樹脂溶液に、その接合部の先端部分
の全部または一部を浸漬または溶液で塗るか、しめらせ
、常温で乾燥させることにより、はんの短時間に、瞬間
的に、指先ではずせない捏強力な接着強度を有する接合
部分を完成させることが出来る。この場合、瞬間接着剤
のみでは、成形体が気孔性であるため、成形体内部に接
着剤が侵入し、微量の塗付量では均一な接着膜が接合部
に形成されず、接着力が弱い結果となり結合方法として
は不適である。また、有機溶剤単独では勿論、接合部の
接着性はないａ１機高分子樹脂溶液のみの塗付量の接合
部に形成された膜のみでの接着力は十分ではない。機敏
の瞬間接着系松脂と有機溶剤が有機高分子樹脂溶液に浸
漬または塗付でしめらせた場合とか、瞬間接着剤を、低
呻点溶剤や自機高分子樹脂溶液と共有する溶液を同様に
使用した場合に、接合部の強力な接材強度が得られる。

これらの方法の適用Ｉこより、第４図（ａ）　（ｂ）で
示す成形体の結合体のように、より複雑な複数個の結合
素子を形成することにより、一度の焼成を行うことによ
り複雑に連結した熱発電素子等の製造が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１６（ａ）〜（ｄ３）は従来の各ｐ型、ｎ型の諸結合
加工法の説明図で（ａ）および（ｂ）は合金粉体の冷間
プレス法による２層型成形体、（Ｃ）は合金粉体の冷間
プレス法と加熱焼結加圧プレス法との併用法によるｆＰ
４発電素子の斜視新曲図と熱発電素子、（ｄｌ）は夫々
焼結したｐ型（又はｎ型）ｎ７報（又はｐ型）熱発電素
子、（ｄ２）は第１肉（ａ）の仮焼成体、（ｄ３）は各
素子を高温半田で組立てた熱発電素子、第２図（ａ）　
（ｂ）は本発明の第１実施例を示し、（ａ）は結合前の
斜視図、（ｂ）は結合層の斜視図、第ａ　ｎ　（ａ）　
（ｂ）は第２実施例を示し、（ａ）は結合０■の斜視図
、（ｂ）は結合層の斜視図、第４図（ａ）　（ｂ）は第
８実施伝を示し、夫々結合層の斜視図である。 唱ｎ−ｐ型（またはｎ型）成形体、＠（ハ）・・・ｎ型
（またはｐ型）成形体、ｎｗ−・・結合体、（ハ）（支
）に）（ハ）Ｃ→に）端■・・・結合部、（ハ）Ｏｌ）
・・・組立接合成形体、■に）・・・変形成形体。 代理人　森本義弘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、熱発電素子等の各ｐ、ｎ型のペアまたは複数個の合
   金粉末成型体を電気的に直列または□並列結合させるに
   、微隼の瞬間接着剤系樹脂と各種有機＾分子溶液との併
   用または共存による塗付、吹付、浸漬等の組合わせによ
   り結合させることを特徴とする熱発電素子の製造方法。