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公開番号2025164483
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024068488
出願日2024-04-19
発明の名称熱電変換材料、熱電変換モジュール、および熱流センサ
出願人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 20230101AFI20251023BHJP()
要約【課題】室温で高い発電性能を有し、かつ、正の異常ネルンスト係数を有する熱電変換材料を提供する。
【解決手段】実施形態に係る熱電変換材料は、MgZn₂型、MgCu₂型、MgNi₂型の少なくとも1種の結晶構造を有し、異常ネルンスト効果を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＭｇＺｎ
２
型、ＭｇＣｕ
２
型、ＭｇＮｉ
２
型の少なくとも１種の結晶構造を有し、異常ネルンスト効果を有する熱電変換材料。
続きを表示（約 370 文字）【請求項２】
組成式ＡＸ
２＋δ
で表され、
前記組成式中のＡは、第２族～第６族元素の少なくとも１種からなり、
前記組成式中のＸはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくとも１種からなり、
前記組成式中のδが－０．５以上０．５以下である、請求項１に記載の熱電変換材料。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱電変換材料を備える熱電変換モジュール。
【請求項４】
異常ネルンスト係数の符号が正である正熱電変換材料と、
異常ネルンスト係数の符号が負である負熱電変換材料と、
を備え、
前記正熱電変換材料が前記熱電変換材料である、請求項３に記載の熱電変換モジュール。
【請求項５】
請求項３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】
本開示は、熱電変換材料、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 1,800 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π型構造を構成単位とする複雑な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。また、毒性の観点においても課題がある。
【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を有する熱電変換材料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、異常ネルンスト効果有する熱電変換素子として、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、室温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、室温で高い発電性能を示す材料が求められている。また、従来、室温で異常ネルンスト係数が比較的大きく、符号が正の材料はなかった。異常ネルンスト係数の符号が正の材料があれば、負の材料と組み合わせることで、熱電変換モジュールの構造を簡略化することができる。そのため、異常ネルンスト係数の符号が正である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、室温で高い発電性能を有し、正の異常ネルンスト係数を有する熱電変換材料、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の熱電変換材料は、ＭｇＺｎ
２
型、ＭｇＣｕ
２
型、ＭｇＮｉ
２
型の少なくとも１種の結晶構造を有し、異常ネルンスト効果を有する。
＜２＞本発明の態様２は、態様１の熱電変換材料において、
組成式ＡＸ
２＋δ
で表され、前記組成式中のＡは、第２族～第６族元素の少なくとも１種からなり、前記組成式中のＸはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの少なくとも１種からなり、前記組成式中のδが－０．５以上０．５以下であってもよい。
＜３＞本発明の態様３の熱電変換モジュールは、態様１または２の熱電変換材料を備える。
＜４＞本発明の態様４は、態様３の熱電変換モジュールにおいて、異常ネルンスト係数の符号が正である正熱電変換材料と、
異常ネルンスト係数の符号が負である負熱電変換材料と、
を備え、
前記正熱電変換材料が態様１または２の熱電変換材料であってもよい。
＜５＞本発明の態様５の熱流センサは、請求項３または４に記載の熱電変換モジュールを備えてもよい。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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