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公開番号2024146186
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-15
出願番号2023058935
出願日2023-03-31
発明の名称異常ネルンスト効果材、熱電変換モジュールおよび熱流センサ
出願人国立大学法人東京大学,三菱ケミカル株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10N 15/20 20230101AFI20241004BHJP()
要約【課題】安価で且つ高い異常ネルンスト係数の絶対値を有する異常ネルンスト効果材を提供する。
【解決手段】異常ネルンスト効果材は、Fe₃Al_xGa_1-xの組成式で表され、0.25<x<0.60を満たす。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｆｅ
３
Ａｌ
ｘ
Ｇａ
１－ｘ
の組成式で表され、０．２５≦ｘ≦０．６０を満たし、３００Ｋの温度条件で、磁束密度２Ｔの磁場を印加したときの異常ネルンスト係数の絶対値が、５．０μＶ／Ｋ以上である異常ネルンスト効果材。
続きを表示（約 330 文字）【請求項２】
０．２５＜ｘ≦０．４５を満たす、請求項１に記載の異常ネルンスト効果材。
【請求項３】
多結晶体である、請求項１に記載の異常ネルンスト効果材。
【請求項４】
前記多結晶体が、Ｄ０
３
構造である、請求項３に記載の異常ネルンスト効果材。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか１項に記載の異常ネルンスト効果材を備え、
３００Ｋの温度条件で、磁束密度２Ｔの磁場を印加したときの前記異常ネルンスト効果材の異常ネルンスト係数の絶対値が、５．０μＶ／Ｋ以上である、熱電変換モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の熱電変換モジュールを備える、熱流センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常ネルンスト効果材、熱電変換モジュールおよび熱流センサに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
未利用の熱エネルギーを活用するために、熱電変換モジュールの開発が積極的に行われている。熱電変換モジュールとしては、温度勾配によって電圧を発生させることが可能なゼーベック効果（ＳｅｅｂｅｃｋＥｆｆｅｃｔ）を利用した熱電変換モジュールがよく知られている。
【０００３】
ゼーベック効果では、温度勾配と同じ方向に電圧が生じることから、ゼーベック効果を利用した熱電変換モジュールは複雑な３次元構造となる。そのため、ゼーベック効果を利用した熱電変換モジュールは大面積化やフィルム化が困難である。また、ゼーベック効果を利用した熱電変換モジュールは、希少性の高い材料が用いられており、製造コストが高いという課題がある。
【０００４】
ゼーベック効果を利用した熱電変換モジュールに対し、近年、異常ネルンスト効果（ＡｎｏｍａｌｏｕｓＮｅｒｎｓｔＥｆｆｅｃｔ）により起電力を生じる異常ネルンスト効果材を用いた熱電変換モジュールが提案されている。異常ネルンスト効果とは、磁性体に熱流を流して温度差が生じたときに、磁化方向と温度勾配の双方に直交する方向に電圧が生じる現象である。
【０００５】
異常ネルンスト効果では、温度勾配に直交する方向に電圧が生じることから、異常ネルンスト効果を利用した熱電変換モジュールでは、熱源に沿うように展開することができ、大面積化及びフィルム化がしやすいという利点がある。
【０００６】
例えば、特許文献１には、フェルミエネルギーＥ
Ｆ
の近傍にワイル点を有するバンド構造の強磁性体からなり、異常ネルンスト効果により起電力を生じる熱電機構を有する、熱電変換素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
国際公開第２０１９／００９３０８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されているＣｏ
２
ＭｎＧａなどの材料は、常温～１００℃の温度範囲で高い発電性能を示すが、Ｃｏなどの高価な原料を用いているという問題がある。そのため、安価で常温～１００℃の温度範囲で高い発電性能を示す材料が求められている。
【０００９】
本発明は、上記の事情を鑑みなされた発明であり、安価で且つ常温～１００℃の温度範囲で高い発電性能を示す異常ネルンスト効果材、熱電変換モジュールおよび熱流センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
＜１＞本発明の態様１の異常ネルンスト効果材は、Ｆｅ
３
Ａｌ
ｘ
Ｇａ
１－ｘ
の組成式で表され、０．２５≦ｘ≦０．６０を満たし、３００Ｋの温度条件で、磁束密度２Ｔの磁場を印加したときの異常ネルンスト係数の絶対値が、５．０μＶ／Ｋ以上である。
＜２＞本発明の態様２は、上記態様１の異常ネルンスト効果材において、０．２５＜ｘ≦０．４５を満たしてもよい。
＜３＞本発明の態様３は、上記態様１または上記態様２の異常ネルンスト効果材において、多結晶体であってもよい。
＜４＞本発明の態様４は、上記態様３の異常ネルンスト効果材において、前記多結晶体が、Ｄ０
３
構造であってもよい。
＜５＞本発明の態様５の熱電変換モジュールは、上記態様１～４のいずれか１つに記載の異常ネルンスト効果材を備え、３００Ｋの温度条件で、磁束密度２Ｔの磁場を印加したときの前記異常ネルンスト効果材の異常ネルンスト係数の絶対値が、５．０μＶ／Ｋ以上である。
＜６＞本発明の態様６の熱流センサは、態様５の熱電変換モジュールを備える。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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