| 研究課題/領域番号 |
60850008
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| 研究種目 |
試験研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
応用物性
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| 研究機関 | 育英工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
小島 勉 育英工業高等専門学校, 電気工学科, 助教授 (20072168)
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| 研究分担者 |
大杉 功 育英工業高等専門学校, 基礎一般,物理, 講師 (70142627)
広山 信朗 育英工業高等専門学校, 電気工学科, 講師 (70072171)
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| 研究期間 (年度) |
1985 – 1986
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| 研究課題ステータス |
完了 (1986年度)
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| 配分額 *注記 |
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1986年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
1985年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 熱電材料 / 遷移金属けい化物 / 共晶合金 / 粉末冶金 / 熱電発電 / 熱電素子 / 包析反応 / 金属-半導体遷移 / 二けい化鉄 / けい化鉄 / 積層形熱発電素子 / 熱電特性 / 半導体相 / X線定量分析 / 焼結体 / 熱電半導体 / 熱発電 / 熱起電力 / 耐熱性 / けい化物 / 熱処理 |
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| 研究概要 |
けい化物熱電材料は遷移金属とけい素の化合物であり、CrSi_2、MnSi_<1.73>、CoSiおよびFeSi_2などが注目されている。中でもFeSi_2が経済性、熱電特性の面で最も実用に適した材料として期待されている。この材料は焼結したままの状態では金属であり、半導体としてのFeSi_2(β相)を得るには包折点より低い温度で熱処理をする必要がある。
本研究はFeSi_2熱電素子を実用化するために行ったものでMnあるいはCoを添加したけい化鉄、Fe_<1-χ>MnxSi_2とFe_<1-y>CoySi_2焼結体の冷間プレス法による製法とこれらの材料をそれぞれP形、n形分枝とする熱電素子の製法を確立し、さらにこの素子を利用した2、3の応用例を試作し、実用性を検討した。
試料の製作は焼結工程と熱処理工程に分けられ、60年度はこれらの諸条件の決定に務めた。熱処理によってできる半導体相の定量にはX線定量分析と比抵抗測定を利用した。最適熱処理条件は無添加試料では1123Kにおいて、3.6×10^4s(10h)以上、Co添加試料では1123Kにおいて7.2×10^4s(20h)以上、Mn添加試量では添加量によって決まるさらに低い1090〜1113Kの温度で1.2×10^5s(33.3h)以上になることが明らかになった。
61年度には熱電素子を製作し、その熱電特性を測定した。実用性を考慮して算定したMnおよびCoの添加量は0.08<χ<0.10、0.01<y<0.06の範囲にあった。用途に応じた2種類の熱電素子、Fe_<0.90>Mn_<0.10>Si_2-Fe_<0.95>Co_<0.05>Si_2(出力形)およびFe_<0.92>Mn_<0.08>Si_2-Fe_<0.98>Co_<0.02>Si_2(電圧発生形)を試作した結果、温度差800K(低温端300K)で前者が開放電圧0.35V、有効最大出力0.82Wcm/cm^2、後者のそれが0.47V、0.76Wcm/cm^2であった。さらに大気中において1200Kで500h耐熱試験を行ったが、熱電特性の劣化はなかたっ。また試作熱電素子を熱発電器、ガス温風暖房機および直流安定化で電源に使用した結果十分実用に供することが確認された。
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