[发明专利]Mg2Si1-xSnx多晶体的制造装置和制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及Mg₂Si_1?xSn_x多晶体的制造装置和制造方法，更具体地，涉及Mg₂Si_1?xSn_x多晶体（x为0以上且1以下）的制造装置及其制造方法，所述多晶体可根据需要进行掺杂而作为可期待高性能指数的热电转换材料等进行有效利用。

背景技术

近年来，面向节能社会，利用工厂设备、发电设备等产生的废热的发电系统的开发愈发活跃。特别是，伴随产业废弃物的增加等，焚烧这些废弃物时产生的废热的有效利用成为技术问题。例如，对于大型废弃物焚烧设备，进行的是利用废热烧锅炉、利用汽轮机进行发电等的废热回收，而对于占大多数的中?小型废弃物焚烧设备，由于规模效益依赖性高，因而无法采用利用汽轮机进行发电的方法。

因此，作为利用这类排热的发电方法，提出了使用无规模效益依赖性的利用塞贝克效应或者珀尔帖效应进行可逆热电转换的热电转换材料的热电转换元件。

所以，作为热电转换材料，资源量丰富且无毒、环境负荷少的Mg₂Si（例如，参照非专利文献1、2、3）正在被研究，但因Mg的高化学反应性而危险等在制造上存在难点，所以存在：需要在真空中进行合成、或在惰性气体中进行合成，例如准备也要花费约8小时，合成耗费工夫、价格变高等问题，或者由于合成的Mg₂Si中存留未反应的Mg或Si元素，因而热电转换性能低，寿命短等问题。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Semiconducting　Properties　of　Mg2Si　Single　Crystals　Physical　Review　Vol.109，No.6　March　15，1958，P.1909～1915

非专利文献2：Seebeck　Effect　In　Mg2Si　Single　Crystals　J.Phys.Chem.Solids　Pergamon　Press　1962.Vol.23，pp.601?610

非专利文献3：Bulk　crystal　growth　of　Mg2Si　by　the　vertical　Bridgmanmethod　Science　Direct　Thin　Solid　Films　461（2004）86?89。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的第1目的在于提供用于制造廉价的Mg₂Si_1?xSn_x多晶体的制造装置，所述多晶体是仅由Mg₂Si_1?xSn_x结晶构成的多晶体，且可根据需要添加规定量的掺杂剂并进行烧成而作为在约300～600℃的中温下可期待高性能指数的热电转换材料等进行有效利用。

本发明的第2目的在于提供可以不使用昂贵的真空装置、惰性气体导入装置、密封装置等，而在短时间并且安全容易地制造上述Mg₂Si_1?xSn_x多晶体的制造方法。

用于解决技术问题的方法

用于解决上述技术问题的本发明的权利要求1所述的发明是Mg₂Si_1?xSn_x多晶体的制造装置，其特征在于，至少具备：反应容器，用于将Mg粒子与Si粒子或Mg粒子与Sn粒子的混合物、或者Mg?Si合金粒子或Mg?Sn合金粒子作为主要原料进行填充并使之反应以合成下述式（1）所示的Mg₂Si_1?xSn_x多晶体；无机纤维层，其是固定并设置在填充于前述反应容器中的原料的上方的具有通气性的无机纤维层，其中，可通过在合成前述多晶体期间气化的Mg与氧发生化学反应生成的生成物而丧失前述无机纤维层的通气性；加热装置，加热前述反应容器；和控制装置，控制前述反应容器的加热温度和加热时间，

Mg₂Si_1?xSn_x　　???式（1）

式（1）中的x为0～1。

本发明的权利要求2所述的发明是权利要求1所述的制造装置，其特征在于，前述无机纤维层为包括上部无机纤维层与下部无机纤维层、且在上部无机纤维层与下部无机纤维层之间、在两者与前述反应容器的内壁面接触的部位的周围整体设置有Mg粒子的无机纤维层。