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THERMOELECTRIC CONVERSION MATERIAL commons

Patent code P110005660
Posted date Aug 18, 2011
Application number P2003-042490
Publication number P2004-253618A
Patent number P4750349
Date of filing Feb 20, 2003
Date of publication of application Sep 9, 2004
Date of registration May 27, 2011
Inventor
  • (In Japanese)西野 洋一
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 名古屋工業大学
Title THERMOELECTRIC CONVERSION MATERIAL commons
Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoelectric conversion material by which the efficiency of thermoelectric conversion is improved, manufacturing costs can be reduced and the possibility of environmental pollution can be reduced.

SOLUTION: Another element is substituted for at least a part of at least one element out of Fe, V and Al in the basic structure of Fe2VAl having a Heuslar alloy type crystal structure. An element to be substituted is selected and n-type or p-type is controlled by using an element having large atomic weight, fine particles of fine grain size or a polymer of crystal grains as the element to be substituted.

Outline of related art and contending technology (In Japanese)
従来、熱エネルギーと電気エネルギーとの相互変換が可能な熱電変換素子が知られている。この熱電変換素子は、p型及びn型の二種類の熱電変換材料から構成されており、この二種類の熱電変換材料を電気的に直列に接続し、熱的に並列に配置した構成とされている。この熱電変換素子は、両端子間に電圧を印加すれば、正孔の移動及び電子の移動が起こり、両面間に温度差が発生する(ペルチェ効果)。また、この熱電変換素子は、両面間に温度差を与えれば、やはり正孔の移動及び電子の移動が起こり、両端子間に起電力が発生する(ゼーベック効果)。このため、熱電変換素子を冷蔵庫やカーエアコン等の冷却用の素子として用いたり、ごみ焼却炉等から生ずる廃熱を利用した発電装置用の素子として用いたりすることが検討されている。
【0003】
従来、この熱電変換素子を構成する熱電変換材料として、金属間化合物からなるものが知られている。その中でもBi2Te3を主成分とした熱電変換材料は、大きなゼーベック係数と大きな性能指数とを有しており、比較的効率よく熱電変換を行うことができることから、特によく用いられている。また、金属間化合物以外の熱電変換材料として、複合酸化物系の熱電変換材料も開発されている(特許文献1)。この熱電変換材料は、比較的高温となる温度範囲で熱電変換を行うことができるという利点を有している。
【0004】
【特許文献1】
特開平9-321346号公報
Field of industrial application (In Japanese)
本発明は熱電変換材料の製造方法に関する。
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
  ホイスラー合金型の結晶構造をもつFe2VAlの基本構造に対してFe、V及びAlの少なくとも1元素の少なくとも一部が他の元素で置換された熱電変換材料の製造方法であって、
上記熱電変換材料を製造可能な元素と構成比率とを有する原料混合物を用意する第1工程と、該原料混合物を真空中又は不活性ガス中において溶融又は気化及び固化し、熱電変換材料を得る第2工程とを有し、
該第1工程では、n型の熱電変換材料を製造するため、Feに替えて置換する他の元素Mとする場合には、元素M周期表における第4~6周期の9族及び10族からなる群から選、Vに替えて置換する他の元素Nとする場合には、元素N周期表における第4~6周期の6族及び7族からなる群から選、Alに替えて置換する他の元素Dとする場合には、元素D周期表における第3~6周期の14~16族からなる群から選、さらに化学式当たりの総価電子数が24を超え、24.8以下になるように制
p型の熱電変換材料を製造するため、Vに替えて置換する他の元素Nとする場合には、元素N周期表における第4~6周期の4族からなる群から選、Alに替えて置換する他の元素Dとする場合には、元素D周期表における第3~6周期の2族からなる群から選、さらに化学式当たりの総価電子数が24未満、23.2以上になるように制し、
前記基本構造に対して該熱電変換材料の熱伝導率を低下させ、かつ該熱電変換材料が大きな性能指数を示すようにすることを特徴とする熱電変換材料の製造方法
【請求項2】
  ホイスラー合金型の結晶構造をもつFe2VAlの基本構造に対してFe、V及びAlの少なくとも1元素の少なくとも一部が他の元素で置換された熱電変換材料の製造方法であって、
上記熱電変換材料を製造可能な元素と構成比率とを有する原料混合物を用意する第1工程と、該原料混合物を真空中又は不活性ガス中において溶融又は気化及び固化し、熱電変換材料を得る第2工程とを有し、
該第1工程では、n型の熱電変換材料を製造するため、Feに替えて置換する他の元素Mとする場合には、元素M周期表における第4~6周期の9族及び10族からなる群から選、Vに替えて置換する他の元素Nとする場合には、元素N周期表における第4~6周期の6族及び7族からなる群から選、Alに替えて置換する他の元素Dとする場合には、元素D周期表における第3~6周期の14~16族からなる群から選、さらに化学式当たりの総価電子数が24を超え、24.8以下になるように制
p型の熱電変換材料を製造するため、Vに替えて置換する他の元素Nとする場合には、元素N周期表における第4~6周期の4族からなる群から選、Alに替えて置換する他の元素Dとする場合には、元素D周期表における第3~6周期の2族からなる群から選、さらに化学式当たりの総価電子数が24未満、23.2以上になるように制
該第2工程では、該熱電変換材料を焼結体として、
前記基本構造に対して該熱電変換材料の熱伝導率を低下させ、かつ該熱電変換材料が大きな性能指数を示すようにすることを特徴とする熱電変換材料の製造方法
Industrial division
  • Solid device
  • (In Japanese)冶金、熱処理
  • Alloy
  • (In Japanese)発電、電動
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2003042490thum.jpg
State of application right Right is in force
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