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特開2024-146186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
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024146186
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【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
(51)【国際特許分類】
H10N 15/20 20230101AFI20241004BHJP
【ＦＩ】
H10N15/20
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023058935
(22)【出願日】2023-03-31
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り （１）発行日（公開日） ２０２２年８月２１日（現地時間／日本時間） 刊行物名 Ｔｈｅ １５ｔｈ Ａｓｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＡＰＰＣ１５）研究論文要旨ＰＤＦ 発行者 Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｉｅｓ（Ｗｅｂ公開アドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｐｐｃ１５．ｏｒｇ／ｕｐｌｏａｄｓ／ｓｅｓｓｉｏｎｓ／Ｎ１．０３．ｐｄｆ ） ＜資 料＞ （ＡＰＰＣ１５）Ｗｅｂ公開研究論文要旨ＰＤＦ （２）開催日（公開日） ２０２２年８月２６日（現地時間／日本時間）（会期：２０２２年８月２１日～８月２６日） 集会名、開催場所 Ｔｈｅ １５ｔｈ Ａｓｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ（ＡＰＰＣ１５） 主催 Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓｉａ Ｐａｃｉｆｉｃ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｉｅｓ 主催 Ｔｈｅ Ｋｏｒｅａｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ オンライン開催 ＜資 料＞ （ＡＰＰＣ１５）開催概要 ＜資 料＞ （ＡＰＰＣ１５）発表プログラム ＜資 料＞ （ＡＰＰＣ１５）オンライン研究発表資料
(71)【出願人】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(71)【出願人】
【識別番号】000006035
【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100142309
【弁理士】
【氏名又は名称】君塚 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】中辻 知
(72)【発明者】
【氏名】酒井 明人
(72)【発明者】
【氏名】深堀 明博
(72)【発明者】
【氏名】水野 弘樹
(72)【発明者】
【氏名】須▲崎▼ 友文
(57)【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、Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの組成式で表され、０．２５＜ｘ＜０．６０を満たす。
【選択図】図１
【解決手段】異常ネルンスト効果材は、Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－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】
Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－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。
【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、Ｄ０３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。
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。
【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（Ｓｅｅｂｅｃｋ Ｅｆｆｅｃｔ）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（Ａｎｏｍａｌｏｕｓ Ｎｅｒｎｓｔ Ｅｆｆｅｃｔ）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ＥＦ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】
【特許文献1】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Ｃｏ２ＭｎＧａ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、Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－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、Ｄ０３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。
＜１＞本発明の態様１の異常ネルンスト効果材は、Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－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、Ｄ０３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】
本発明の上記各態様によれば、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、熱電変換モジュールおよび熱流センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１実施形態に係る熱電変換モジュールの構成を模式的に示す斜視図である。
【図2】Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの結晶構造を示す模式図である。
【図3】第２実施形態に係る熱電変換モジュールの構成を模式的に示す斜視図である。
【図4】第３実施形態に係る熱電変換モジュールの構成を示す平面図である。
【図5】第４実施形態に係る熱電変換モジュールの構成を模式的に示す斜視図である。
【図6】比較例１（Ｆｅ３Ｇａ０．２５Ａｌ０．７５）、実施例６（Ｆｅ３Ｇａ０．５０Ａｌ０．５０）、実施例１（Ｆｅ３Ｇａ０．７５Ａｌ０．２５）、Ｆｅ３ＧａおよびＦｅ３ＡｌのＸＲＤスペクトルである。
【図7】実施例１～７および比較例１の異常ネルンスト係数である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る熱電変換モジュール１００を説明する。図１は、第１実施形態に係る熱電変換モジュール１００の構成を示す模式図である。図１に示すように、熱電変換モジュール１００は、異常ネルンスト効果材１と、第１電極１１と、第２電極１２と、磁場印加手段２０と、を備える。以下、各部について説明する。
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る熱電変換モジュール１００を説明する。図１は、第１実施形態に係る熱電変換モジュール１００の構成を示す模式図である。図１に示すように、熱電変換モジュール１００は、異常ネルンスト効果材１と、第１電極１１と、第２電極１２と、磁場印加手段２０と、を備える。以下、各部について説明する。
【0014】
（異常ネルンスト効果材）
本実施形態において異常ネルンスト効果材１は、Ｆｅ３ＡｌおよびＦｅ３Ｇａの混晶であるＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの組成式で表される。なお、本明細書において、異常ネルンスト効果材とは、後述する異常ネルンスト係数ＳＡＮＥの絶対値が１．０μＶ／Ｋ以上の材料を言う。
本実施形態において異常ネルンスト効果材１は、Ｆｅ３ＡｌおよびＦｅ３Ｇａの混晶であるＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの組成式で表される。なお、本明細書において、異常ネルンスト効果材とは、後述する異常ネルンスト係数ＳＡＮＥの絶対値が１．０μＶ／Ｋ以上の材料を言う。
【0015】
「Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘ」
異常ネルンスト効果材１はＦｅ３ＡｌおよびＦｅ３Ｇａの混晶であるＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの組成式で表され、かつ、０．２５≦ｘ≦０．６０を満たす。より好ましくは、０．２５＜ｘ≦０．４５を満たすことが好ましい。異常ネルンスト効果材が０．２５≦ｘ≦０．６０を満たすことで、安価なＡｌの含有量を高くしつつ、かつ、異常ネルンスト効果材１の異常ネルンスト係数の絶対値をＦｅ３Ｇａと同程度に高くすることができる。
異常ネルンスト効果材１はＦｅ３ＡｌおよびＦｅ３Ｇａの混晶であるＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの組成式で表され、かつ、０．２５≦ｘ≦０．６０を満たす。より好ましくは、０．２５＜ｘ≦０．４５を満たすことが好ましい。異常ネルンスト効果材が０．２５≦ｘ≦０．６０を満たすことで、安価なＡｌの含有量を高くしつつ、かつ、異常ネルンスト効果材１の異常ネルンスト係数の絶対値をＦｅ３Ｇａと同程度に高くすることができる。
【0016】
異常ネルンスト効果材１は、Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体またはＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの単結晶体であることが好ましい。異常ネルンスト効果材１は、Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体であることがより好ましい。Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体またはＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの単結晶体であるかは、Ｘ線回折により判別することができる。異常ネルンスト効果材１は、３００Ｋ、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ＳＡＮＥの絶対値が５．０μＶ／Ｋ以上を満たすのであれば、異常ネルンスト効果材１は、他の成分を含有してもよい。
【0017】
「Ｄ０３構造」
異常ネルンスト効果材１がＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体である場合、Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘが図２に示すようなＤ０３構造を有することが好ましい。異常ネルンスト効果材１が多結晶体であり、かつ、Ｄ０３構造を有することで、異常ネルンスト係数ＳＡＮＥの絶対値が５．０μＶ／Ｋ以上になりやすくなる。Ｄ０３構造の単位格子は、８個の体心立方（ｂｃｃ）型のサブセルを有する。各サブセルでは、隅点をＦｅ原子（Ｆｅ（ＩＩ））が占め、各Ｆｅ（ＩＩ）は、隣接する８個のサブセルによって共有される。８個のサブセルのうちの４個の体心点をそれぞれ４個のＦｅ原子（Ｆｅ（Ｉ））が占めており、残りの４個のサブセルの体心点をそれぞれ４個のＸ原子（Ｘ原子はＧａまたはＡｌ）が占めている。例えば、Ｄ０３構造のＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの格子定数ａは、０．２５≦ｘ≦０．６０の場合、５．８２６Å～５．８４２Åである。Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの格子定数はＸＲＤデータから導出することができる。
異常ネルンスト効果材１がＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体である場合、Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘが図２に示すようなＤ０３構造を有することが好ましい。異常ネルンスト効果材１が多結晶体であり、かつ、Ｄ０３構造を有することで、異常ネルンスト係数ＳＡＮＥの絶対値が５．０μＶ／Ｋ以上になりやすくなる。Ｄ０３構造の単位格子は、８個の体心立方（ｂｃｃ）型のサブセルを有する。各サブセルでは、隅点をＦｅ原子（Ｆｅ（ＩＩ））が占め、各Ｆｅ（ＩＩ）は、隣接する８個のサブセルによって共有される。８個のサブセルのうちの４個の体心点をそれぞれ４個のＦｅ原子（Ｆｅ（Ｉ））が占めており、残りの４個のサブセルの体心点をそれぞれ４個のＸ原子（Ｘ原子はＧａまたはＡｌ）が占めている。例えば、Ｄ０３構造のＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの格子定数ａは、０．２５≦ｘ≦０．６０の場合、５．８２６Å～５．８４２Åである。Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの格子定数はＸＲＤデータから導出することができる。
【0018】
異常ネルンスト効果材１の厚さは、２００ｎｍ以上であることが好ましい。厚さを２００ｎｍ以上とすることで、常温（例えば２０℃）から１００℃の範囲の温度範囲で適切な温度差を形成しやすくなる。
【0019】
「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効果材の異常ネルンスト係数の絶対値が、５．０μＶ／Ｋ以上」
本実施形態において、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効果材１の異常ネルンスト係数の絶対値が、５．０μＶ／Ｋ以上である。２Ｔの磁場を印加したときの異常ネルンスト効果材１の異常ネルンスト係数の絶対値が、５．０μＶ／Ｋ以上であることで、本開示の熱電変換モジュール１００は、常温（例えば２０℃）から１００℃の範囲の温度範囲で効率よく発電することができる。
本実施形態において、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効果材１の異常ネルンスト係数の絶対値が、５．０μＶ／Ｋ以上である。２Ｔの磁場を印加したときの異常ネルンスト効果材１の異常ネルンスト係数の絶対値が、５．０μＶ／Ｋ以上であることで、本開示の熱電変換モジュール１００は、常温（例えば２０℃）から１００℃の範囲の温度範囲で効率よく発電することができる。
【0020】
「異常ネルンスト係数ＳＡＮＥ」
異常ネルンスト係数ＳＡＮＥは、下記式（１）で表される。式（１）中のρｙｙは縦抵抗を意味する。式（１）中のαｙｘは、横熱電係数を意味する。式（１）中のσｙｘはホール伝導度を意味する。式（１）中のＳＳＥはゼーベック係数を意味する。
異常ネルンスト係数ＳＡＮＥは、下記式（１）で表される。式（１）中のρｙｙは縦抵抗を意味する。式（１）中のαｙｘは、横熱電係数を意味する。式（１）中のσｙｘはホール伝導度を意味する。式（１）中のＳＳＥはゼーベック係数を意味する。
【0021】
横熱電係数αｙｘは下記（２）式で表される。ここで、下記式（２）中の∂σｙｘ／∂εはフェルミ準位での値である。下記式（２）中のｋＢはボルツマン定数である。下記式（２）中のεはエネルギーを意味し、下記式（２）中のｅは電荷素量を意味する。下記式（２）中のＴは測定試料の絶対温度（Ｋ）を意味する。
【0022】
ＳＡＮＥ＝ρｙｙαｙｘ－σｙｘρｙｙＳＳＥ・・・（１）
αｙｘ＝－（π２／３）・｛（ｋＢ ２Ｔ）／ｅ｝（∂σｙｘ／∂ε）・・・（２）
αｙｘ＝－（π２／３）・｛（ｋＢ ２Ｔ）／ｅ｝（∂σｙｘ／∂ε）・・・（２）
【0023】
「異常ネルンスト係数の測定方法」
上述した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効果材１の異常ネルンスト係数ＳＡＮＥは、具体的には、以下のように測定される。サンプルを平板状（長さＬ：７ｍｍ、幅Ｗ：２ｍｍ、厚さｔ：１ｍｍ）に切り出す。切り出したサンプルの長手方向の一方の端をヒータ（温度３００Ｋ）で加熱し、長手方向のもう一方の端にはヒートシンクを接触させることで、サンプルの辺Ｌに沿って温度差を与える。直方体状のサンプルに一様な温度勾配を与え、Ｌ＿ｔｅｍｐ（ｍｍ）離れた２点の温度差ΔＴ（Ｋ）を測定する。この温度差と直交する方向に磁場を印加し、温度差及び磁場の両方に直交する方向に、距離Ｗ（ｍｍ）離れた２点に発生する電圧（Ｖ）を測定する。異常ネルンスト係数ＳＡＮＥは、得られた電圧（Ｖ）などから以下の式（３）で計算される。
上述した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効果材１の異常ネルンスト係数ＳＡＮＥは、具体的には、以下のように測定される。サンプルを平板状（長さＬ：７ｍｍ、幅Ｗ：２ｍｍ、厚さｔ：１ｍｍ）に切り出す。切り出したサンプルの長手方向の一方の端をヒータ（温度３００Ｋ）で加熱し、長手方向のもう一方の端にはヒートシンクを接触させることで、サンプルの辺Ｌに沿って温度差を与える。直方体状のサンプルに一様な温度勾配を与え、Ｌ＿ｔｅｍｐ（ｍｍ）離れた２点の温度差ΔＴ（Ｋ）を測定する。この温度差と直交する方向に磁場を印加し、温度差及び磁場の両方に直交する方向に、距離Ｗ（ｍｍ）離れた２点に発生する電圧（Ｖ）を測定する。異常ネルンスト係数ＳＡＮＥは、得られた電圧（Ｖ）などから以下の式（３）で計算される。
【0024】
ＳＡＮＥ＝（Ｖ／ΔＴ）×（Ｌ＿ｔｅｍｐ／Ｗ）・・・・（３）
【0025】
（第１電極１１）
熱電変換モジュール１００において、第１電極１１は、異常ネルンスト効果材１に電気的に接続されている。第１電極の材質は、導電性を有していればよく、特に限定されない。例えば、第１電極の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属などが挙げられる。
熱電変換モジュール１００において、第１電極１１は、異常ネルンスト効果材１に電気的に接続されている。第１電極の材質は、導電性を有していればよく、特に限定されない。例えば、第１電極の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属などが挙げられる。
【0026】
（第２電極１２）
熱電変換モジュール１００において、第２電極１２は、異常ネルンスト効果材１に電気的に接続されている。第２電極の材質は、導電性を有していればよく、特に限定されない。例えば、第２電極の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属などが挙げられる。
熱電変換モジュール１００において、第２電極１２は、異常ネルンスト効果材１に電気的に接続されている。第２電極の材質は、導電性を有していればよく、特に限定されない。例えば、第２電極の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属などが挙げられる。
【0027】
第１電極１１と第２電極１２との配置は特に限定されない。ただし、第１電極１１の温度と第２電極１２の温度に差があると異常ネルンスト効果以外にゼーベック効果も重畳することになるので、熱流センサのためには、第１電極１１と第２電極１２との配置は、熱源からの距離が同じとなる配置であることが好ましい。
【0028】
（磁場印加手段２０）
磁場印加手段２０は、温度差が生じる方向および起電力が発生する方向（電極１１と電極１２とを結ぶ方向）に直交する方向に磁場を印加することが可能であれば、特に限定されない。磁場印加手段２０としては、例えば、永久磁石、電磁石などである。
磁場印加手段２０は、温度差が生じる方向および起電力が発生する方向（電極１１と電極１２とを結ぶ方向）に直交する方向に磁場を印加することが可能であれば、特に限定されない。磁場印加手段２０としては、例えば、永久磁石、電磁石などである。
【0029】
（熱電変換モジュール１００を用いた熱電変換）
本実施形態の熱電変換モジュール１００は、図１に示すように、一の方向（本実施形態ではＹ方向）に延在する直方体状の異常ネルンスト効果材１を有し、厚み方向（本実施形態ではＸ方向）に０．１μｍ以上の厚みを有して、＋Ｘ方向に磁化されている。磁場の印加は、磁場印加手段２０によって行われる。磁場の印加は、公知の方法を用いることができる。
本実施形態の熱電変換モジュール１００は、図１に示すように、一の方向（本実施形態ではＹ方向）に延在する直方体状の異常ネルンスト効果材１を有し、厚み方向（本実施形態ではＸ方向）に０．１μｍ以上の厚みを有して、＋Ｘ方向に磁化されている。磁場の印加は、磁場印加手段２０によって行われる。磁場の印加は、公知の方法を用いることができる。
【0030】
本実施形態の異常ネルンスト効果材１に対して磁化Ｍの方向（＋Ｘ方向）とは直交する他の方向（本実施形態では＋Ｚ方向）に熱流Ｑが流れると、＋Ｚ方向に温度差ΔＴが生じる。
【0031】
これにより、異常ネルンスト効果材１には、異常ネルンスト効果によって、熱流Ｑの方向（＋Ｚ方向）及び磁化Ｍの方向（＋Ｘ方向）の双方に直交する方向（本実施形態ではＹ方向）に起電力が発生する。これにより、本実施形態の異常ネルンスト効果材１は、熱電変換を行うことが可能である。
【0032】
（異常ネルンスト効果材１の製造方法）
異常ネルンスト効果材１がＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体を例にして、異常ネルンスト効果材１の製造方法について説明する。Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体は、例えば、以下の方法で製造することができる。適切な比のＦｅとGaとAlとをモノアーク炉に入れる（工程１）。ロータリーポンプ及びターボ分子ポンプで,到達圧力0.2 Paまで真空引きを行い、その後Ａｒパージを３回行った後、炉内に、アルゴンガスを０．０８ ＭＰａまで充填し、アーク放電を開始する（工程２）。工程２後、４アンペアの条件でアーク放電を行い金属を溶融して、溶融状態で１０～１５秒保持する（工程３）。工程３後、約１分待った後、得られた金属材料の上下面を反転させる（工程４）。工程２から工程４のプロセスを６－７回繰り返す。このような手順でＤ０３構造を有するＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体を製造することができる。上述の製造方法によって得られるＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体は、磁束密度２Ｔの磁場を印加したときの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。よって、常温から１００℃以下の温度範囲での使用において、本開示の熱電変換モジュールは優れた発電特性を示す。
異常ネルンスト効果材１がＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体を例にして、異常ネルンスト効果材１の製造方法について説明する。Ｆｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体は、例えば、以下の方法で製造することができる。適切な比のＦｅとGaとAlとをモノアーク炉に入れる（工程１）。ロータリーポンプ及びターボ分子ポンプで,到達圧力0.2 Paまで真空引きを行い、その後Ａｒパージを３回行った後、炉内に、アルゴンガスを０．０８ ＭＰａまで充填し、アーク放電を開始する（工程２）。工程２後、４アンペアの条件でアーク放電を行い金属を溶融して、溶融状態で１０～１５秒保持する（工程３）。工程３後、約１分待った後、得られた金属材料の上下面を反転させる（工程４）。工程２から工程４のプロセスを６－７回繰り返す。このような手順でＤ０３構造を有するＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体を製造することができる。上述の製造方法によって得られるＦｅ３ＡｌｘＧａ１－ｘの多結晶体は、磁束密度２Ｔの磁場を印加したときの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。よって、常温から１００℃以下の温度範囲での使用において、本開示の熱電変換モジュールは優れた発電特性を示す。
【0033】
以上、第１実施形態に係る熱電変換モジュール１００について説明した。熱電変換モジュール１００は、異常ネルンスト効果材１がＦｅおよびＡｌを含有するので、安価であり、また、常温から１００℃以下の温度範囲での使用に適している。
【0034】
熱電変換モジュール１００では、磁場印加手段２０を備えていたが、熱電変換モジュール１００は、磁場印加手段２０を備えていなくてもよい。
【0035】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る熱電変換モジュール１００Ａについて説明する。図３は、熱電変換モジュール１００Ａの模式図である。
次に、第２実施形態に係る熱電変換モジュール１００Ａについて説明する。図３は、熱電変換モジュール１００Ａの模式図である。
【0036】
熱電変換モジュール１００Ａは、図３に示すように、基板３０と、基板３０上に配置された発電体４０と、を備える。
【0037】
（基板３０）
基板３０は、発電体４０が配置される第一面３０ａと、第一面３０ａの反対の面である第二面３０ｂと、を有している。例えば、第二面３０ｂには（図示しない）熱源から熱を受ける。基板３０の材質は、特に限定されない。基板３０の材質としては、熱伝導率が高いものが好ましい。基板３０の材質としては、ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢＮなどが挙げられる。
基板３０は、発電体４０が配置される第一面３０ａと、第一面３０ａの反対の面である第二面３０ｂと、を有している。例えば、第二面３０ｂには（図示しない）熱源から熱を受ける。基板３０の材質は、特に限定されない。基板３０の材質としては、熱伝導率が高いものが好ましい。基板３０の材質としては、ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢＮなどが挙げられる。
【0038】
（第１電極１１Ａ）
熱電変換モジュール１００Ａにおいて、第１電極１１Ａは、発電体４０の一端側に電気的に接続されている。第１電極の材質は、導電性を有していればよく、特に限定されない。例えば、第１電極の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属などが挙げられる。
熱電変換モジュール１００Ａにおいて、第１電極１１Ａは、発電体４０の一端側に電気的に接続されている。第１電極の材質は、導電性を有していればよく、特に限定されない。例えば、第１電極の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属などが挙げられる。
【0039】
（第２電極１２Ａ）
熱電変換モジュール１００Ａにおいて、第２電極１２Ａは、発電体４０の他端側に電気的に接続されている。第２電極の材質は、導電性を有していればよく、特に限定されない。例えば、第２電極の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属などが挙げられる。
熱電変換モジュール１００Ａにおいて、第２電極１２Ａは、発電体４０の他端側に電気的に接続されている。第２電極の材質は、導電性を有していればよく、特に限定されない。例えば、第２電極の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属などが挙げられる。
【0040】
（発電体４０）
発電体４０は、１以上の第１異常ネルンスト効果材４１と、１以上の第２異常ネルンスト効果材４２と、を有している。第１異常ネルンスト効果材４１および第２異常ネルンスト効果材４２は、上記異常ネルンスト効果材１と同じものを用いることができる。
発電体４０は、１以上の第１異常ネルンスト効果材４１と、１以上の第２異常ネルンスト効果材４２と、を有している。第１異常ネルンスト効果材４１および第２異常ネルンスト効果材４２は、上記異常ネルンスト効果材１と同じものを用いることができる。
【0041】
１以上の第１異常ネルンスト効果材４１および１以上の第２異常ネルンスト効果材４２は、第一面３０ａの面内において、一の方向（ここでは、Ｙ方向）に延在し、かつ、この一の方向と交差（第２実施形態では直交）する他の方向（ここでは、Ｘ方向）に交互に配置される。
【0042】
第１異常ネルンスト効果材４１は、一の方向（Ｙ方向の）の一端側（＋Ｙ側の端）から他の方向（Ｘ方向）の一方側（－Ｘ側）に向かって突出した第１接続部４１ａを有している。一方、第２異常ネルンスト効果材４２は、一の方向（Ｙ方向）の他端側（－Ｙ側の端）から他の方向（Ｘ方向）の一方側（－Ｘ側）に向かって突出した第２接続部４２ａを有している。
【0043】
第１異常ネルンスト効果材４１は、第１接続部４１ａを介して、第２異常ネルンスト効果材４２の一の方向（Ｙ方向）の一端側（＋Ｙ側の端）と電気的に接続している。一方、第２異常ネルンスト効果材４２は、第２接続部４２ａを介して、第１異常ネルンスト効果材４１の他端側（－Ｙ側の端）と電気的に接続している。
【0044】
これにより、発電体４０は、互いに隣り合う第１異常ネルンスト効果材４１と第２異常ネルンスト効果材４２とが電気的に直列に接続される。これによって、発電体４０は、蛇行した形状を有している。
【0045】
発電体４０や、第１異常ネルンスト効果材４１の磁化Ｍ１の方向（第２実施形態では、－Ｘ方向）と第２異常ネルンスト効果材４２の磁化Ｍ２の方向（第２実施形態では、＋Ｘ方向）とが逆向きとなるように配置されている。さらに、第１異常ネルンスト効果材４１と第２異常ネルンスト効果材４２とは、いずれも負の異常ネルンスト係数を有している。
【0046】
熱電変換モジュール１００Ａでは、基板３０の第二面３０ｂ側から発電体４０に向けて熱流Ｑが流されると、発電体４０に熱流方向の温度差が生じ、異常ネルンスト効果によって発電体４０に電圧Ｖが生じる。
【0047】
熱源から基板３０の第二面３０ｂが熱を受けると、発電体４０に向けて、＋Ｚ方向に熱流Ｑが流れる。このとき、第１異常ネルンスト効果材４１では、磁化Ｍ１の方向（－Ｘ方向）および熱流Ｑの方向（＋Ｚ方向）の双方に直交する方向（＋Ｙ方向）に起電力Ｅ１が生じる。一方、第２異常ネルンスト効果材４２では、磁化Ｍ２の方向（＋Ｘ方向）および熱流Ｑの方向（＋Ｚ方向）の双方に直交する方向（－Ｙ方向）に起電力Ｅ２が生じる。
【0048】
発電体４０では、互いに隣り合う第１異常ネルンスト効果材４１および第２異常ネルンスト効果材４２が電気的に直列に接続している。そのため、第１異常ネルンスト効果材４１で発生した起電力Ｅ１と第２異常ネルンスト効果材４２で発生した起電力Ｅ２とが加算され、出力電圧Ｖを増大させることができる。
【0049】
本実施形態の熱電変換モジュール１００Ａは、温度勾配と磁化方向と電圧方向とが互いに直交しているため、薄いシート状の第１異常ネルンスト効果材４１及び第２異常ネルンスト効果材４２を用いることが可能である。
【0050】
ここで、第１異常ネルンスト効果材４１及び第２異常ネルンスト効果材４２の長手方向（延在方向）の長さをＬ１、厚さ（高さ）をＨ１とすると、第１異常ネルンスト効果材４１および第２異常ネルンスト効果材４２における温度差が一定の場合、異常ネルンスト効果により発生する電圧ＶはＬ１／Ｈ１に比例する。すなわち、第１異常ネルンスト効果材４１及び第２異常ネルンスト効果材４２が長くて薄いほど、得られる電圧Ｖが大きくなる。
【0051】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る熱電変換モジュール１００Ｂについて説明する。図４は、熱電変換モジュール１００Ｂの平面図である。熱電変換モジュール１００Ｂは、基板３０と、基板３０上に配置された発電体４０Ｂと、を備える。
次に、第３実施形態に係る熱電変換モジュール１００Ｂについて説明する。図４は、熱電変換モジュール１００Ｂの平面図である。熱電変換モジュール１００Ｂは、基板３０と、基板３０上に配置された発電体４０Ｂと、を備える。
【0052】
（発電体４０Ｂ）
発電体４０Ｂは、複数の異常ネルンスト効果材４５と、配線５０と、を有する。
発電体４０Ｂは、複数の異常ネルンスト効果材４５と、配線５０と、を有する。
【0053】
「異常ネルンスト効果材４５」
異常ネルンスト効果材４５は、異常ネルンスト効果材１と同じ材質のものを用いることができる。異常ネルンスト効果材４５は、延在方向（Ｙ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に、磁化Ｍ１Ａの方向が同一となるように（－Ｘ方向）となるように、基板３０上に並列に配置される。
異常ネルンスト効果材４５は、異常ネルンスト効果材１と同じ材質のものを用いることができる。異常ネルンスト効果材４５は、延在方向（Ｙ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に、磁化Ｍ１Ａの方向が同一となるように（－Ｘ方向）となるように、基板３０上に並列に配置される。
【0054】
「配線５０」
熱電変換モジュール１００Ｂにおいて、配線５０は、一方の端が異常ネルンスト効果材４５の一端側（－Ｙ側）に電気的に接続され、他方の端が、隣接する別の異常ネルンスト効果材４５の他端側（＋Ｙ側）に電気的に接続される。これによって、異常ネルンスト効果材４５が電気的に直列に接続される。また、配線５０の材質は、導電性を有していればよく、特に限定されない。例えば、配線５０の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属が挙げられる。
熱電変換モジュール１００Ｂにおいて、配線５０は、一方の端が異常ネルンスト効果材４５の一端側（－Ｙ側）に電気的に接続され、他方の端が、隣接する別の異常ネルンスト効果材４５の他端側（＋Ｙ側）に電気的に接続される。これによって、異常ネルンスト効果材４５が電気的に直列に接続される。また、配線５０の材質は、導電性を有していればよく、特に限定されない。例えば、配線５０の材質としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属が挙げられる。
【0055】
熱流Ｑは、基板３０側から発電体４０Ｂ側に流される（＋Ｚ方向に流される）。熱電変換モジュール１００Ｂは、隣接する異常ネルンスト効果材４５が配線５０を介して接続しているため、熱電変換モジュール１００Ａよりも容易に作製することができる。
【0056】
〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態に係る熱電変換モジュール１００Ｃについて説明する。図５は、熱電変換モジュール１００Ｃの構成を示す模式図である。
次に、第４実施形態に係る熱電変換モジュール１００Ｃについて説明する。図５は、熱電変換モジュール１００Ｃの構成を示す模式図である。
【0057】
熱電変換モジュール１００Ｃは、図５に示すように略円筒状の中空部材３１と、中空部材３１の外周面に螺旋状に巻きつけられた長尺シート状の異常ネルンスト効果材３２とを備えている。異常ネルンスト効果材３２には、上記異常ネルンスト効果材１と同じものを用いることができる。また、異常ネルンスト効果材３２は、中空部材３１の軸線方向（Ｘ方向）と平行な方向に磁化されている。
【0058】
熱電変換モジュール１００Ｃでは、中空部材３１の内側が外側よりも高温の場合、熱流Ｐは中空部材３１の内側から外側に流れ、この中空部材３１の内側から外側に向かって温度勾配（温度差）が生じる。本実施形態では、異常ネルンスト効果材３２の長手方向（磁化の方向および熱流の方向の双方に直交する方向）に沿って起電力が発生する。
【0059】
本実施形態の熱電変換モジュール１００Ｃでは、温度勾配と磁化方向と電圧方向とが互いに直交しているため、薄いシート状の異常ネルンスト効果材３２を用いることが可能である。
【0060】
したがって、式（４）に記載されるように異常ネルンスト効果によって発生する起電力は異常ネルンスト効果材の長さが長いほど大きくなる。本実施形態の熱電変換モジュール１００Ｃでは、上述した中空部材３１の外周面に螺旋状に巻き付けられた長尺シート状の異常ネルンスト効果材３２を採用することによって、異常ネルンスト効果材の長さを長くすることが出来電圧Ｖの更なる増大が期待できる。
【0061】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の熱電変換モジュール１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、様々なデバイスに適用することが可能である。例えば、熱電変換モジュール１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを熱流センサに設けることで、建築物の断熱性能の良否を判定することができる。
例えば、上記の熱電変換モジュール１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、様々なデバイスに適用することが可能である。例えば、熱電変換モジュール１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを熱流センサに設けることで、建築物の断熱性能の良否を判定することができる。
【0062】
また、自動二輪車等の排気装置に熱電変換モジュール１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを設けることで、排気ガスの熱（廃熱）を利用して発電することができ、熱電変換モジュール１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃを補助電源として有効利用することが可能である。
【0063】
また、本実施形態の熱電変換モジュール１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃは、上述した熱電変換素子としての機能だけでなく、ペルチェ素子のように、電力の供給によって温度変調（特に冷却）する機能を持たせることも可能である。
【実施例0064】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例のみに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【0065】
（実施例１）
Ｆｅ３Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例１の異常ネルンスト効果材を作製した。
Ｆｅ３Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例１の異常ネルンスト効果材を作製した。
【0066】
（実施例２）
Ｆｅ３Ａｌ０．３０Ｇａ０．７０の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例２の異常ネルンスト効果材を作製した。
Ｆｅ３Ａｌ０．３０Ｇａ０．７０の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例２の異常ネルンスト効果材を作製した。
【0067】
（実施例３）
Ｆｅ３Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例３の異常ネルンスト効果材を作製した。
Ｆｅ３Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例３の異常ネルンスト効果材を作製した。
【0068】
（実施例４）
Ｆｅ３Ａｌ０．４０Ｇａ０．６０の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例４の異常ネルンスト効果材を作製した。
Ｆｅ３Ａｌ０．４０Ｇａ０．６０の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例４の異常ネルンスト効果材を作製した。
【0069】
（実施例５）
Ｆｅ３Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例５の異常ネルンスト効果材を作製した。
Ｆｅ３Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例５の異常ネルンスト効果材を作製した。
【0070】
（実施例６）
Ｆｅ３Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０の組成比となるように、調整した原料をモノーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例６の異常ネルンスト効果材を作製した。
Ｆｅ３Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０の組成比となるように、調整した原料をモノーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例６の異常ネルンスト効果材を作製した。
【0071】
（実施例７）
Ｆｅ３Ａｌ０．６０Ｇａ０．４０の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例７の異常ネルンスト効果材を作製した。
Ｆｅ３Ａｌ０．６０Ｇａ０．４０の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し実施例７の異常ネルンスト効果材を作製した。
【0072】
（比較例１）
Ｆｅ３Ａｌ０．７５Ｇａ０．２５の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し比較例１の異常ネルンスト効果材を作製した。
Ｆｅ３Ａｌ０．７５Ｇａ０．２５の組成比となるように、調整した原料をモノアーク炉で溶解させ溶融状態で１０－１５秒保持した後に、約1分間で冷却し、得られた金属材料の上下面を反転させる。この手順を６－７回繰り返し比較例１の異常ネルンスト効果材を作製した。
【0073】
（ＸＲＤ）
実施例１～７および比較例１の異常ネルンスト効果材のＸＲＤ測定は、リガクSmart-Lab装置を用いて行った。ＸＲＤ測定は粉末に粉砕後にホルダーに充填して測定した。同様に、多結晶Ｆｅ３ＧａおよびＦｅ３Ａｌについても測定を行った。
実施例１～７および比較例１の異常ネルンスト効果材のＸＲＤ測定は、リガクSmart-Lab装置を用いて行った。ＸＲＤ測定は粉末に粉砕後にホルダーに充填して測定した。同様に、多結晶Ｆｅ３ＧａおよびＦｅ３Ａｌについても測定を行った。
【0074】
（異常ネルンスト係数）
異常ネルンスト係数は以下のように求めた。異常ネルンスト効果材から評価用の平板状（Ｌ＝７ｍｍ、Ｗ＝２ｍｍ、ｔ＝１ｍｍ程度）のサンプルを切り出した。サンプルの一方の端をヒータ（３００Ｋ）で加熱し、もう一方の端にはヒートシンクを接触させることで、サンプルの辺Ｌに沿って温度差を与えた。サンプル上のＬ＿ｔｅｍｐ（１～４ｍｍ）離れた２点に熱電対を設置し温度差ΔＴを測定した。この温度差と直交する方向で、かつ平板状サンプルの面直方向に磁束密度２Ｔの磁場を印加した。温度差及び磁場の両方に直交する方向に、距離Ｗ離れた２点に発生する電圧Ｖを測定した。異常ネルンスト係数は、磁場２Ｔ印加時の電圧から上記式（３）に基づいて計算した。
異常ネルンスト係数は以下のように求めた。異常ネルンスト効果材から評価用の平板状（Ｌ＝７ｍｍ、Ｗ＝２ｍｍ、ｔ＝１ｍｍ程度）のサンプルを切り出した。サンプルの一方の端をヒータ（３００Ｋ）で加熱し、もう一方の端にはヒートシンクを接触させることで、サンプルの辺Ｌに沿って温度差を与えた。サンプル上のＬ＿ｔｅｍｐ（１～４ｍｍ）離れた２点に熱電対を設置し温度差ΔＴを測定した。この温度差と直交する方向で、かつ平板状サンプルの面直方向に磁束密度２Ｔの磁場を印加した。温度差及び磁場の両方に直交する方向に、距離Ｗ離れた２点に発生する電圧Ｖを測定した。異常ネルンスト係数は、磁場２Ｔ印加時の電圧から上記式（３）に基づいて計算した。
【0075】
ＸＲＤ測定の結果、図６に示す。図６の横軸は２θ（°）、縦軸は強度である。図６のＸＲＤスペクトルから、実施例１～７および比較例１の異常ネルンスト効果材は、多結晶体であり、またその結晶構造がＤ０３であることが確認された。
【0076】
上記で得られた異常ネルンスト効果材の異常ネルンスト係数の測定結果を表１および図７に示す。表１および図７に示すように、実施例１～７の異常ネルンスト効果材は、３００Ｋにおいて、異常ネルンスト係数の絶対値が５μＶ／Ｋ以上であった。そのため、実施例１～７の異常ネルンスト効果材を用いた熱電変換モジュールは、常温～１００℃までの範囲において、優れた発電性能を示すことが分かった。一方、０．２５≦ｘ≦０．６０を満たさなかった比較例１は、結晶構造がＤ０３であっても、異常ネルンスト係数の絶対値が５．０μＶ／Ｋ未満であった。
【0077】
【表1】
【符号の説明】
【0078】
１ 異常ネルンスト効果材、１１ 第１電極、 １２ 第２電極、２０ 磁場印加手段、１００ 熱電変換モジュール
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】