(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧部材で形成された内空部に熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットをセットした後、前記加圧部材に対し加圧すると同時に外側からヒータで加熱する際に、温度センサの検出温度に基づいて温度制御を行うことにより、熱電半導体のインゴットの作製又は熱電半導体のインゴットの加工を行う熱電半導体材料の製造方法において、
前記温度センサの検出部を前記内空部に設け、前記温度センサの検出温度が目標温度曲線に追従するように温度制御すること、
前記内空部に設けられた前記温度センサが、前記加圧部材を構成する下部ポンチの側面に形成されたスリットに挿入され、前記温度センサの検出部が前記加圧部材を構成する下部ポンチの上面から突出していることを特徴とする熱電半導体材料の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載する熱電半導体材料の製造方法において、
ホットプレス法による焼結が行われることを特徴とする熱電半導体材料の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する熱電半導体材料の製造方法において、
鍛造又は圧延が行われることを特徴とする熱電半導体材料の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載する熱電半導体材料の製造方法において、
前記熱電半導体のインゴットは、Ｂｉ2Ｔｅ3、Ｂｉ2Ｓｅ3、Ｓｂ2Ｔｅ3、Ｓｂ2Ｓｅ3のいずれか或いはこれらの内の２種類または３種類、４種類を組み合わせてなる組成、若しくは前記組成を主成分としてこれに添加物を添加してなる組成であることを特徴とする熱電半導体材料の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載する熱電半導体材料の製造方法を実施することを特徴とする熱電半導体材料の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴット（本出願では、「圧粉体、焼結体、結晶、溶融凝固物、成形体など」をいう。）を加圧と同時に加熱する熱電半導体材料の製造方法、および、熱電半導体材料の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱電半導体の原料粉末又は圧粉体を焼結する方法の１つに、ホットプレス法がある。ホットプレス法は、熱電半導体の原料粉末又は圧粉体を焼結する際に、熱電半導体の原料粉末又は圧粉体を入れた型に対し、加圧と同時に加熱を行う方法である。従って、ホットプレス法では、高圧をかけ、高温短時間焼結ができることから、組成変動を抑えた高密度の焼結体を得ることができる。よって、ホットプレス法で得られた熱電半導体の焼結体は、強度や均質性などが向上し、その性能も安定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホットプレス法において、熱電半導体の原料粉末又は圧粉体を入れた型に対して、その外側からヒータで加熱する場合には（以下、「間接加熱方式」という。）、同一の条件下で熱電半導体の原料粉末又は圧粉体を焼結しても、各焼結体の性能指数が大きくばらつくので、同品質の熱電半導体の焼結体を製造することは困難であった。
【０００４】
各焼結体の性能指数が大きくばらつく原因としては、製造時の温度履歴が熱電半導体の品質に大きな影響を与えることを考慮すれば、温度制御に問題があると考えられる。すなわち、熱電半導体の原料粉末又は圧粉体を焼結する度に、同一の目標温度曲線に沿った追従制御を行っていても、熱電半導体の原料粉末又は圧粉体の実際の温度曲線は変化しているものと思われる。
【０００５】
尚、上述した問題点は、熱電半導体のインゴットを加圧しながら間接加熱方式で加熱する際に、劈開面（Ｃ面）を配向させて熱電性能を向上あるいは安定化させるために、鍛造、圧延、押出成形などの加工を行う場合においても、同様である。すなわち、このような場合において、熱電半導体のインゴットを同一の条件下で加工しても、各加工品の性能指数が大きくばらつくので、同品質の熱電半導体の加工品を製造することは困難であった。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットが内空部にセットされた加圧部材に対し、加圧しながら間接加熱方式で加熱する熱電半導体材料の製造方法、および、熱電半導体材料の製造装置において、温度制御に使用する温度センサの検出部を適宜に配設し、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの実際の温度曲線を、毎回、目標温度曲線に一致させることにより、同品質の熱電半導体材料を製造することを可能にすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために成された請求項１に係る発明は、加圧部材で形成された内空部に熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットをセットした後、前記加圧部材に対し加圧すると同時に外側からヒータで加熱する際に、温度センサの検出温度に基づいて温度制御を行うことにより、熱電半導体のインゴットの作製又は熱電半導体のインゴットの加工を行う熱電半導体材料の製造方法において、
前記温度センサの検出部を前記内空部に設け、前記温度センサの検出温度が目標温度曲線に追従するように温度制御すること、
前記内空部に設けられた前記温度センサが、前記加圧部材を構成する下部ポンチの側面に形成されたスリットに挿入され、前記温度センサの検出部が前記加圧部材を構成する下部ポンチの上面から突出していることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載する熱電半導体材料の製造方法であって、ホットプレス法による焼結が行われることを特徴とする。
また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載する熱電半導体材料の製造方法であって、鍛造又は圧延が行われることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載する熱電半導体材料の製造方法であって、前記熱電半導体のインゴットは、Ｂｉ2Ｔｅ3、Ｂｉ2Ｓｅ3、Ｓｂ2Ｔｅ3、Ｓｂ2Ｓｅ3のいずれか或いはこれらの内の２種類または３種類、４種類を組み合わせてなる組成、若しくは前記組成を主成分としてこれに添加物を添加してなる組成であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載する熱電半導体材料の製造方法を実施することを特徴とする。
【００１３】
このような構成を有する本発明の熱電半導体材料の製造方法、および、熱電半導体材料の製造装置では、加圧部材で形成された内空部に熱電半導体の原料粉末をセットした後、加圧部材を加圧すると同時に加熱して、熱電半導体の原料粉末から熱電半導体のインゴットを作製することにより、熱電半導体材料を製造する。このとき、温度センサの検出温度に基づいて、ヒータの出力を加減することにより、温度制御が行われる。よって、加圧部材は、その外側からヒータで加熱されているので、間接加熱方式による加熱が行われている。
【００１４】
そして、温度センサの検出部を加圧部材の内空部に設けた場合には、温度センサの検出温度は、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末の温度と同じになる。従って、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末の温度に基づいて、温度制御を行うことができる。これにより、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末の実際の温度曲線を、毎回、目標温度曲線に一致させることができる。その結果、同一の条件下で作製された熱電半導体の各インゴットの性能指数のばらつきを抑えることができる。
【００１５】
この点については、加圧部材で形成された内空部に熱電半導体のインゴットをセットした後、加圧部材を加圧すると同時に加熱して、熱電半導体のインゴットを加工することにより、熱電半導体材料を製造する場合でも、同様である。尚、本出願で、熱電半導体のインゴットとは、熱電半導体の圧粉体、焼結体、結晶、溶融凝固物、成形体などをいう。
【００１６】
すなわち、本発明の熱電半導体材料の製造方法、および、熱電半導体材料の製造装置は、熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットがセットされた加圧部材に対し、加圧すると同時に間接加熱方式で加熱する熱電半導体材料の製造方法、および、熱電半導体材料の製造装置である。そして、加圧部材の内空部に検出部が設けられた温度センサの検出温度に基づいて温度制御を行っている。これにより、温度制御に使用する温度センサの検出部を適宜に配設して、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの実際の温度曲線を、毎回、目標温度曲線に一致させており、同一の条件下で作製又は加工された熱電半導体の各インゴットの性能指数のばらつきを抑えることができるので、同品質の熱電半導体材料を製造することができる。
【００１７】
また、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの実際の温度曲線を、毎回、目標温度曲線に一致させることができることは、同一の温度履歴を有した熱電半導体材料を連続して製造することも可能にするので、同品質の熱電半導体材料を大量に製造することができる。
【００１８】
さらに、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの実際の温度曲線を、毎回、目標温度曲線に一致させることができることは、同一の温度履歴を有した熱電半導体材料を連続して製造することを可能にするだけでなく、目標温度曲線を変更することにより、所望の異なる温度履歴を有した熱電半導体材料を連続して製造することも可能にする。
【００１９】
もっとも、温度センサの検出部を圧力部材の内空部に設けた場合には、温度センサが占めるスペース部分を、圧力部材の外側から圧力部材の内空部に至るまで削成して設ける必要がある。よって、温度センサと圧力部材の隙間を介して、圧力部材の内空部が圧力部材の外側と連通することがある。そして、これらが原因となって、圧力部材の内空部から溶融物が漏れる危険や、削成箇所の開口面が圧力部材の内空部の壁面において破壊起点となる危険などが生じるおそれがある。従って、これらの危険を回避して安全性を確実にするためには、例えば、構造上に工夫を凝らしたり、最高温度や最高圧力を低く制約するなどの、安全対策をとる必要がある。
【００２０】
そこで、温度センサの検出部を加圧部材に設けて、温度センサで検出された加圧部材の内部温度（温度センサの検出温度）を、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度とみなす。これにより、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度に基づいて、温度制御を行うことを可能にする。このようにすれば、温度センサが占めるスペース部分を圧力部材の内空部に至るまで削成して設ける必要はなく、温度センサが占めるスペース部分は圧力部材の内部にとどまるので、圧力部材の内空部が圧力部材の外側と連通することはない。従って、上述した安全対策をとることなく、温度センサの検出部を圧力部材の内空部に設けた場合と同様な効果を得ることができる。
【００２１】
尚、ホットプレス法では、熱電半導体でなく、セラミックスの焼結において、温度センサの検出部を加圧部材の内部に設けているもの（具体的に言えば、熱電対の測温点を型に設けているもの）が既に存在する。
しかしながら、セラミックスの焼結体の性能に対し、製造時の温度履歴が与える影響は、熱電半導体の焼結体と比べて、小さいものである。また、セラミックスの焼結は、熱電半導体の焼結に比べて、高温焼結であることから、温度制御において、目標値に対する制御偏差の割合は、相対的に小さなものとなる。よって、温度制御の許容範囲、すなわち、セラミックスの焼結体の性能に対し影響を及ぼさない制御偏差の幅は、熱電半導体の焼結に比べて、広いものと考えられる。
【００２２】
従って、ホットプレス装置内に温度分布が発生しやすい間接加熱方式において、加圧部材の内部温度ではなく、ホットプレス装置内の雰囲気温度に基づいて、温度制御を行っても、セラミックスの各焼結体の性能のばらつきは比較的小さいものと考えられる。また、構造上の容易性などから、ホットプレス装置内の雰囲気温度に基づいて温度制御することが、現実に多く行われている。
さらに、輻射伝熱が支配する温度領域においては、輻射温度計などの非接触型温度計を用いれば、温度センサの検出部を加圧部材の内部に設けなくても、加圧部材の温度を検出することが可能であり、また、構造上の容易性などから、輻射温度計の検出温度に基づいて温度制御することが、現実に多く行われている。
【００２３】
すなわち、間接加熱方式を採用するホットプレス法のセラミックス焼結においては、温度センサの検出部を加圧部材に設けなくても、セラミックスの各焼結体の性能のばらつきを小さく抑えることは可能である。よって、温度センサの検出部を加圧部材に設けることは、セラミックスの各焼結体の性能のばらつきを小さく抑えることにおいて、必須的な特定事項ではない。従って、間接加熱方式を採用するホットプレス法のセラミックス焼結において、温度センサの検出部の設置箇所は、単なる設計事項にすぎない。
【００２４】
しかし、ホットプレス法の熱電半導体の焼結においては、熱電半導体の焼結体の性能指数に対し製造時の温度履歴が与える影響は大きいので、昇温中のホットプレス装置内の温度分布、最高温度に保持する時間、降温中のホットプレス装置内の温度分布などに対して非常に敏感となる。さらに、熱電半導体の焼結は、セラミックスの焼結に比べて、低温焼結であるのて、温度制御において、目標値に対する制御偏差の割合は、相対的に大きなものとなる。よって、温度制御の許容範囲、すなわち、熱電半導体の焼結体の性能指数に対し影響を及ぼさない制御偏差の幅は、セラミックスの焼結に比べて、著しく狭いものと考えられる。
【００２５】
従って、ホットプレス装置内に温度分布が発生しやすい間接加熱方式において、加圧部材の内部温度ではなく、ホットプレス装置内の雰囲気温度に基づいて、温度制御を行うと、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきは大きくなる。
【００２６】
すなわち、間接加熱方式を採用するホットプレス法の熱電半導体の焼結においては、ホットプレス装置内の雰囲気温度に基づいて、温度制御を行うと、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることは不可能である。よって、温度センサの検出部を加圧部材に設けることは、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることにおいて、必須的な特定事項であると思われる。従って、間接加熱方式を採用するホットプレス法の熱電半導体の焼結において、温度センサの検出部の設置箇所は、単なる設計事項でない。
【００２７】
さらに、ホットプレス法の焼結では、単純形状の熱電半導体の焼結体のみを得ることが可能であるが、熱電半導体材料の製造においては、チップ（細片）状の熱電半導体を切り出すためのインゴットを製造することが目的である。よって、かかる観点からすれば、単純形状の熱電半導体の焼結体のみが得られることは、工業的な生産性を阻害するものとならない。これらのことから、ホットプレス法による熱電半導体の焼結において、同品質の熱電半導体の焼結体を連続して製造する技術（工業的な生産性を追求すること）は、最も要望された技術の１つであり、本発明は、その要望に応えたものと言うことができる。
【００２８】
この点については、ホットプレス法による焼結で熱電半導体のインゴットの作製を行う場合だけでなく、熱電半導体のインゴットを加圧しながら間接加熱方式で加熱する際に、鍛造、圧延、押出成形などで熱電半導体のインゴットの加工を行う場合にも言うことができる。
【００２９】
尚、加圧部材の熱容量（正確に言えば、熱拡散率）が大きい場合には、加圧部材の内部に温度分布が生じやすい。従って、この場合には、加圧部材に検出部が設けられた温度センサの検出温度を、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度とみなすことは危険である。特に、熱電半導体のインゴットの作製又は熱電半導体のインゴットの加工を行う際には、最高温度の関係から、金属製の加圧部材を使用することも可能となるので、その危険性は大きい。
【００３０】
そこで、加圧部材の内空部の近傍のところに、すなわち、加圧部材に検出部が設けられた温度センサの検出温度が、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度とみなすことができる程度のところに、温度センサの検出部を加圧部材に設ける。これにより、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度に基づいて、温度制御を行うことができるので、加圧部材の内部に生じた温度分布に影響されることはない。
【００３１】
また、温度センサの検出部を加圧部材に複数設ければ、加圧部材の内部の温度分布を測定することにより、加圧部材の内空部の壁面温度を算出することでき、ひいては、算出された加圧部材の内空部の壁面温度を、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度とみなすことができる。これにより、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度に基づいて、温度制御を行うことができるので、加圧部材の内部に生じた温度分布に影響されることはない。
【００３２】
尚、熱電半導体のインゴットの作製を行う場合には、ホットプレス法による焼結などが行われる。また、熱電半導体のインゴットの加工を行う場合には、鍛造、圧延、押出成形など行われる。
【００３３】
また、熱電半導体のインゴットに、Ｂｉ2Ｔｅ3、Ｂｉ2Ｓｅ3、Ｓｂ2Ｔｅ3、Ｓｂ2Ｓｅ3のいずれか１つの物質が含まれている場合には、約３００℃〜５００℃の範囲の最高温度で温度制御が行われるので、セラミックスの焼結に比べ、焼結温度のレベルが非常に低い。従って、熱電半導体のインゴットの作製又は熱電半導体のインゴットの加工を行う場合において、温度制御の許容範囲は著しく狭いと考えられることから、上述した効果は大きなものとなる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。ここでは、第１実施の形態について説明する。第１実施の形態では、図１のホットプレス装置１において、熱電半導体の原料粉末１０を加圧と同時に加熱して、熱電半導体の原料粉末１０から熱電半導体の焼結体を作製することにより、熱電半導体材料の製造を行っている。
【００３５】
第１実施の形態においては、先ず、図１に示すように、ホットプレス装置１内において、熱電半導体の原料粉末１０のセッティングを行う。そのためには、円筒状のダイス５Ａの中空部に、その下側から、下部ポンチ６Ａを嵌入させるとともに、下部ポンチ６Ａの側面において切り削って形成されたスリットへ、温度センサである熱電対１３を挿入させる。このとき、熱電対１３の測温点（温度センサの検出部に相当するもの）は、下部ポンチ６Ａの上面から突出させておく。さらに、この状態を保持しながら、ダイス５Ａ、下部ポンチ６Ａ、熱電対１３を、耐熱ブロック３に載置された支持台４の上に配置する。
【００３６】
そして、ダイス５Ａの中空部に、その上側から、熱電半導体の原料粉末１０を投入する。その後は、ダイス５Ａの中空部に、その上側から、上部ポンチ７Ａを嵌入させるとともに、上部ポンチ７Ａの上面に加圧ラム９を当接させる。これにより、熱電半導体の原料粉末１０のセッティングが完了する。すなわち、ダイス５Ａ、上部ポンチ７Ａ、下部ポンチ６Ａが加圧部材に相当するとともに、加圧部材で形成された内空部８に熱電半導体の原料粉末１０がセットされる。また、図１に示すように、かかる内空部８に熱電対１３の測温点が位置することから、熱電対１３の検出温度は、熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度と同じである。
【００３７】
尚、熱電半導体の原料粉末１０は、以下の手順で作製されている。先ず、Ｂｉ2Ｔｅ2.85Ｓｅ0.15の組成になるように、ビスマス・テルル・セレンの純度３Ｎの原料を秤量し、石英管に投入する。さらに、添加物として、０．０８ｗｔ％の臭化銀を投入し、その後、真空ポンプで、その石英管を１３．３Ｐａ以下の圧力にして封止する。そして、その石英管を７００℃にて１時間加熱しながら揺動させることによって、その石英管内の原料混合物を溶解・撹拌し、その後、冷却して合金化する。さらに、この合金をカッターミルで粉砕して合金粉末とした上で、分級する。これにより、熱電半導体の原料粉末１０は、９０μｍ以下の粒径に作製される。
【００３８】
また、円筒状のダイス５Ａのサイズは、直径９０ｍｍ×高さ１００ｍｍであり、その中空部の断面のサイズは、３０ｍｍ×３０ｍｍである。また、ダイス５Ａ、上部ポンチ７Ａ、下部ポンチ６Ａは、いずれもカーボン製である。また、熱電対１３は、直径０．６５ｍｍのＫ型のものを使用している。従って、下部ポンチ６Ａの側面に削成されたスリットは、直径０．６５ｍｍの２本の素線が内在できる程度の細い溝である。
【００３９】
上述したように、熱電半導体の原料粉末１０のセッティングが完了すると、ホットプレス装置１内を不活性ガスの雰囲気にした後、加圧ラム９で、上部ポンチ７Ａを加圧するとともに、フレーム２の内側に配備されたヒータ１１で、ダイス５Ａ、上部ポンチ７Ａ、下部ポンチ６Ａをその外側から加熱する。これにより、熱電半導体の原料粉末１０を焼結させて、ホットプレス法による熱電半導体の焼結体の作製を行う。
【００４０】
このとき、加圧ラム９により、上部ポンチ７Ａを介して、熱電半導体の原料粉末１０は２９．４ＭＰａに加圧されている。一方、ヒータ１１の出力は、熱電対１３の検出温度が図２の目標温度曲線に追従するように、図示しない加熱プログラム調節計で加減されている。従って、熱電半導体の原料粉末１０の温度は、図２の目標温度曲線に追従するように温度制御される。
【００４１】
図３は、ホットプレス法による熱電半導体の焼結体の作製を行う場合において、熱電対１３の検出温度が図２の目標温度曲線に追従するように温度制御を行ったときの、熱電対１３の検出温度の結果を示したものである。すなわち、このとき、熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度曲線は、３００℃付近で僅かなオーバーシュートがあるものの、図２の目標温度曲線と一致する。
【００４２】
そして、ここでは、このようにして、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱することにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体を７個作製した。このとき、熱電対１３の検出温度の結果は、いずれの作製時においても、図３の実線と同じとなった。また、熱電半導体の各焼結体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、以下の式（１）により、性能指数を算出した。
性能指数  ＝  ゼーベック係数2×電気伝導度／熱伝導率…式（１）
そして、熱電半導体の各焼結体について、性能指数を算出した結果を、図１５の表の「製造例１」に示す。尚、熱電半導体の原料粉末１０は、同一の合金から粉砕したものを使用している。また、図１５の表において、熱伝導率は割愛した。
【００４３】
一方、図４は、ホットプレス法による熱電半導体の焼結体の作製を行う場合において、熱電対１３の検出温度でなく、熱電対１２の検出温度が図２の目標温度曲線に追従するように温度制御を行ったときの、熱電対１２の検出温度の結果を実線で示したものである。この温度制御は、従来の温度制御である。尚、熱電対１２の検出温度とは、図１に示すように、ホットプレス装置１内の雰囲気の温度である。すなわち、このとき、ホットプレス装置１内の雰囲気の実際の温度曲線は、図２の目標温度曲線と一致する。
【００４４】
そして、ここでは、このようにして、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱することにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体を７個作製した。このとき、熱電対１２の検出温度の結果は、いずれの作製時においても、図４の実線と同じとなった。また、熱電半導体の各焼結体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、熱電半導体の各焼結体について、性能指数を算出した結果を、図１５の表の「比較例１」に示す。尚、熱電半導体の原料粉末１０は、同一の合金から粉砕したものを使用している。また、図１５の表において、熱伝導率は割愛した。
【００４５】
図１５の表において、「製造例１」と「比較例１」を比べてみると、「製造例１」の性能指数の標準偏差が「０．０３」であるのに対し、「比較例１」の性能指数の標準偏差が「０．０９」である。従って、「製造例１」の性能指数の標準偏差は、「比較例１」の性能指数の標準偏差の半分以下である。このことから、図３の「製造例１」における温度制御では、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができたが、図４の「比較例１」における温度制御では、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかったことがわかる。
【００４６】
ここで、図４の場合において、熱電対１３の検出温度（熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度）の結果の一例を示すと、図４の点線のようになり、熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度曲線は、図２の目標温度曲線と一致しないだけでなく、かなり不安定で上下に揺れていることがわかる。一方、図３の場合において、熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度曲線（図３の実線）は、図２の目標温度曲線と一致するとともに、安定している。従って、図４の「比較例１」において、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかった原因としては、図４の「比較例１」における温度制御のように、熱電対１２の検出温度（ホットプレス装置１内の雰囲気の温度）を制御量として温度制御を行った結果、熱電半導体の焼結体を作製する度に、図４の点線（熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度曲線）が変化したことが考えられる。
【００４７】
尚、図１に示すように、熱電対１３の測温点が、熱電半導体の原料粉末１０内に位置すると、熱電半導体の焼結体から熱電対１３を取り出す作業が必要となる。この作業の際に、熱電半導体の材料の損失が生じる。このため、熱電対１３の測温点を、内空部８の壁面、すなわち、ダイス５Ａ、上部ポンチ７Ａ、下部ポンチ６Ａのいずれかに接触させてもよい。このようにすれば、熱電半導体の焼結体の表面から熱電対１３を取出せば良いので、熱電半導体の材料損失を少なく抑えることができる。また、熱電半導体の原料粉末１０内に温度勾配が生じないように、図２の目標温度曲線が設定されることから、このように、熱電半導体の原料粉末１０が接するダイス５Ａ、上部ポンチ７Ａ、下部ポンチ６Ａのいずれかの面に熱電対１３の測温点を接触させても、熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度を検出することにかわりはない。
【００４８】
次に、第２実施の形態について説明する。第２実施の形態では、図５のホットプレス装置１において、熱電半導体の原料粉末１０を加圧と同時に加熱して、熱電半導体の原料粉末１０から熱電半導体の焼結体を作製することにより、熱電半導体材料の製造を行っている。
【００４９】
第２実施の形態においては、先ず、図５に示すように、ホットプレス装置１内において、熱電半導体の原料粉末１０のセッティングを行う。そのためには、円筒状のダイス５Ｂの中空部に、その下側から、下部ポンチ６Ｂを嵌入させるとともに、さらに、この状態を保持しながら、ダイス５Ｂ、下部ポンチ６Ｂを、耐熱ブロック３に載置された支持台４の上に配置する。また、ダイス５Ｂの上側の端面において設けられた測定孔へ、温度センサであるシース熱電対１４を挿入させる。
【００５０】
そして、ダイス５Ｂの中空部に、その上側から、熱電半導体の原料粉末１０を投入する。その後は、ダイス５Ｂの中空部に、その上側から、上部ポンチ７Ｂを嵌入させるとともに、上部ポンチ７Ｂの上面に加圧ラム９を当接させる。これにより、熱電半導体の原料粉末１０のセッティングが完了する。すなわち、ダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ、下部ポンチ６Ｂが加圧部材に相当するとともに、加圧部材で形成された内空部８に熱電半導体の原料粉末１０がセットされる。
【００５１】
尚、熱電半導体の原料粉末１０は、第１実施の形態の場合と同様にして、作製される。
【００５２】
また、円筒状のダイス５Ｂのサイズは、直径９０ｍｍ×高さ１００ｍｍであり、その中空部の断面のサイズは、３０ｍｍ×３０ｍｍである。また、ダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ、下部ポンチ６Ｂは、いずれも金属（タングステン・カーバイト）製である。
【００５３】
また、シース熱電対１４は、直径１ｍｍのＫ型のものを使用している。従って、ダイス５Ｂの上側の端面において設けられた測定孔は、直径１ｍｍのシース熱電対１４が嵌挿できる程度の直径（約１．１ｍｍ）を有する。また、かかる測定孔は、ダイス５Ｂの中空部の一内面の中心線に対して平行に、かつ、１０ｍｍ離れたダイス５Ｂの内部に、深さ５０ｍｍで設けられている。従って、かかる測定孔に嵌挿されたシース熱電対１４の測温点は、ダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ、下部ポンチ６Ｂで形成された内空部８の一壁面の中心点から１０ｍｍ離れたダイス５Ｂの内部に位置することになる。そのため、シース熱電対１４の検出温度を、その内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度とみなすことができる。
【００５４】
上述したように、熱電半導体の原料粉末１０のセッティングが完了すると、ホットプレス装置１内を不活性ガスの雰囲気にした後、加圧ラム９で、上部ポンチ７Ｂを加圧するとともに、フレーム２の内側に配備されたヒータ１１で、ダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ、下部ポンチ６Ｂをその外側から加熱する。これにより、熱電半導体の原料粉末１０を焼結させて、ホットプレス法による熱電半導体の焼結体の作製を行う。
【００５５】
このとき、加圧ラム９により、上部ポンチ７Ｂを介して、熱電半導体の原料粉末１０は２９．４ＭＰａに加圧されている。一方、ヒータ１１の出力は、シース熱電対１４の検出温度が図２の目標温度曲線に追従するように、図示しない加熱プログラム調節計で加減されている。尚、上述したように、シース熱電対１４の検出温度は、ダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ、下部ポンチ６Ｂで形成された内空部８の熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度とみなすことができる。従って、熱電半導体の原料粉末１０の温度は、図２の目標温度曲線に追従するように温度制御される。
【００５６】
図６は、ホットプレス法による熱電半導体の焼結体の作製を行う場合において、シース熱電対１４の検出温度が図２の目標温度曲線に追従するように温度制御を行ったときの、シース熱電対１４の検出温度の結果を示したものである。すなわち、このとき、熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度とみされた温度曲線は、３００℃付近で僅かなオーバーシュートがあるものの、図２の目標温度曲線と一致する。
【００５７】
そして、ここでは、このようにして、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱することにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体を７個作製した。このとき、シース熱電対１４の検出温度の結果は、いずれの作製時においても、図６の実線と同じとなった。また、熱電半導体の各焼結体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、熱電半導体の各焼結体について、性能指数を算出した結果を、図１５の表の「製造例２」に示す。尚、熱電半導体の原料粉末１０は、同一の合金から粉砕したものを使用している。また、図１５の表において、熱伝導率は割愛した。
【００５８】
一方、図７は、ホットプレス法による熱電半導体の焼結体の作製を行う場合において、シース熱電対１４の検出温度でなく、熱電対１２の検出温度が図２の目標温度曲線に追従するように温度制御を行ったときの、熱電対１２の検出温度の結果を実線で示したものである。この温度制御は、従来の温度制御である。尚、熱電対１２の検出温度とは、図５に示すように、ホットプレス装置１内の雰囲気の温度である。すなわち、このとき、ホットプレス装置１内の雰囲気の実際の温度曲線は、図２の目標温度曲線と一致する。
【００５９】
そして、ここでは、このようにして、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱することにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体を７個作製した。このとき、熱電対１２の検出温度の結果は、いずれの作製時においても、図７の実線と同じとなった。また、熱電半導体の各焼結体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、熱電半導体の各焼結体について、性能指数を算出した結果を、図１５の表の「比較例２」に示す。尚、熱電半導体の原料粉末１０は、同一の合金から粉砕したものを使用している。また、図１５の表において、熱伝導率は割愛した。
【００６０】
図１５の表において、「製造例２」と「比較例２」を比べてみると、「製造例２」の性能指数の標準偏差が「０．０３」であるのに対し、「比較例２」の性能指数の標準偏差が「０．１０」である。従って、「製造例２」の性能指数の標準偏差は、「比較例２」の性能指数の標準偏差の半分以下である。このことから、図６の「製造例２」における温度制御では、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができたが、図７の「比較例２」における温度制御では、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかったことがわかる。
【００６１】
ここで、図７の場合において、シース熱電対１４の検出温度（熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度とみなされたもの）の結果の一例を示すと、図７の点線のようになり、熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度とみなされた温度曲線は、図２の目標温度曲線と一致しないだけでなく、かなり不安定で上下に揺れていることがわかる。一方、図６の場合において、熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度とみなされた温度曲線（図６の実線）は、図２の目標温度曲線と一致するとともに、安定している。従って、図７の「比較例２」において、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかった原因としては、図７の「比較例２」における温度制御のように、熱電対１２の検出温度（ホットプレス装置１内の雰囲気の温度）を制御量として温度制御を行うと、熱電半導体の焼結体を作製する度に、図７の点線（熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度とみなされた温度曲線）が変化することが考えられる。
【００６２】
特に、熱電半導体の焼結体を作製する度に、図７の点線（熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度とみなされた温度曲線）が変化することは、加圧部材（この場合はダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ及び下部ポンチ６Ｂ）を十分に冷却することなく、連続して、ホットプレス法による熱電半導体の焼結体を作製したときに、著しく現れると思われる。なぜなら、図７の場合において、ホットプレス装置１を十分に冷却することなく、連続して、ホットプレス法による熱電半導体の焼結体を作製したときの、シース熱電対１４の検出温度（熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度とみなされたもの）の結果の一例を示すと、図７の一点鎖線のようになり、上述した図７の点線とは大きく異なるからである。その理由としては、熱電半導体の焼結体を連続して作製する際には、昇温前の加圧部材内の蓄積熱の分布状況が毎回変化するので、これが、図７の「比較例２」における温度制御に対して悪影響を及ぼしているものと考える。
【００６３】
次に、第３実施の形態について説明する。第３実施の形態では、図８のホットプレス装置１において、熱電半導体の焼結体１５を加圧と同時に加熱して、熱電半導体の焼結体１５を鍛造することにより、熱電半導体材料の製造を行っている。
【００６４】
第３実施の形態においては、先ず、図８に示すように、ホットプレス装置１内において、熱電半導体の焼結体１５のセッティングを行う。そのためには、円筒状のダイス５Ｂの中空部に、その下側から、下部ポンチ６Ｂを嵌入させるとともに、さらに、この状態を保持しながら、ダイス５Ｂ、下部ポンチ６Ｂを、耐熱ブロック３に載置された支持台４の上に配置する。また、ダイス５Ｂの上側の端面において設けられた測定孔へ、温度センサであるシース熱電対１４を挿入させる。
【００６５】
そして、ダイス５Ｂの中空部に、その上側から、熱電半導体の焼結体１５を投入する。その後は、ダイス５Ｂの中空部に、その上側から、上部ポンチ７Ｂを嵌入させるとともに、上部ポンチ７Ｂの上面に加圧ラム９を当接させる。これにより、熱電半導体の焼結体１５のセッティングが完了する。すなわち、ダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ、下部ポンチ６Ｂが加圧部材に相当するとともに、加圧部材で形成された内空部８に熱電半導体の焼結体１５がセットされる。
【００６６】
尚、熱電半導体の焼結体１５は、第２実施の形態で作製されたものを使用する。
【００６７】
また、円筒状のダイス５Ｂのサイズは、直径９０ｍｍ×高さ１００ｍｍであり、その中空部の断面のサイズは、３０ｍｍ×３０ｍｍである。従って、熱電半導体の焼結体１５は、その断面のサイズが３０ｍｍ×３０ｍｍより一回り小さいものを使用している。また、ダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ、下部ポンチ６Ｂは、いずれも金属（タングステン・カーバイト）製である。
【００６８】
また、シース熱電対１４は、直径１ｍｍのＫ型のものを使用している。従って、ダイス５Ｂの上側の端面において設けられた測定孔は、直径１ｍｍのシース熱電対１４が嵌挿できる程度の直径（約１．１ｍｍ）を有する。また、かかる測定孔は、ダイス５Ｂの中空部の一内面の中心線に対して平行に、かつ、その中心線から１０ｍｍ離れたダイス５Ｂの内部に、深さ５０ｍｍで設けられている。従って、かかる測定孔に嵌挿されたシース熱電対１４の測温点は、ダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ、下部ポンチ６Ｂで形成された内空部８の一壁面の中心点から１０ｍｍ離れたダイス５Ｂの内部に位置することになる。さらに、熱電半導体の焼結体１５を鍛造する際は、かかる内空部８の壁面に熱電半導体の焼結体１５が圧接される。そのため、シース熱電対１４の検出温度を、その内空部８にセットされた熱電半導体の焼結体１５の実際の温度とみなすことができる。
【００６９】
上述したように、熱電半導体の焼結体１５のセッティングが完了すると、ホットプレス装置１内を不活性ガスの雰囲気にした後、加圧ラム９で、上部ポンチ７Ｂを加圧するとともに、フレーム２の内側に配備されたヒータ１１で、ダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ、下部ポンチ６Ｂをその外側から加熱する。これにより、熱電半導体の焼結体１５を鍛造させて、ホットプレス法による熱電半導体の焼結体１５の加工を行う。
【００７０】
このとき、加圧ラム９により、上部ポンチ７Ｂを介して、熱電半導体の焼結体１５は２９．４ＭＰａに加圧されている。一方、ヒータ１１の出力は、シース熱電対１４の検出温度が図９の目標温度曲線に追従するように、図示しない加熱プログラム調節計で加減されている。尚、上述したように、シース熱電対１４の検出温度は、ダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ、下部ポンチ６Ｂで形成された内空部８の熱電半導体の焼結体１５の実際の温度とみなすことができる。従って、熱電半導体の焼結体１５の温度は、図９の目標温度曲線に追従するように温度制御される。
【００７１】
図１０は、ホットプレス法による熱電半導体の焼結体１５の鍛造を行う場合において、シース熱電対１４の検出温度が図９の目標温度曲線に追従するように温度制御を行ったときの、シース熱電対１４の検出温度の結果を示したものである。すなわち、このとき、熱電半導体の焼結体１５の実際の温度とみされた温度曲線は、３００℃付近で僅かなオーバーシュートがあるものの、図９の目標温度曲線と一致する。
【００７２】
そして、ここでは、このようにして、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱することにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体１５を７個鍛造した。このとき、シース熱電対１４の検出温度の結果は、いずれの鍛造時においても、図１０の実線と同じとなった。また、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５について、性能指数を算出した結果を、図１５の表の「製造例３」に示す。尚、熱電半導体の焼結体１５は、同一の原料粉末から作製したものを使用している。また、図１５の表において、熱伝導率は割愛した。
【００７３】
一方、図１１は、ホットプレス法による熱電半導体の焼結体１５の鍛造を行う場合において、シース熱電対１４の検出温度でなく、熱電対１２の検出温度が図９の目標温度曲線に追従するように温度制御を行ったときの、熱電対１２の検出温度の結果を実線で示したものである。この温度制御は、従来の温度制御である。尚、熱電対１２の検出温度とは、図８に示すように、ホットプレス装置１内の雰囲気の温度である。すなわち、このとき、ホットプレス装置１内の雰囲気の実際の温度曲線は、図９の目標温度曲線と一致する。
【００７４】
そして、ここでは、このようにして、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱することにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体１５を７個鍛造した。このとき、熱電対１２の検出温度の結果は、いずれの鍛造時においても、図１１の実線と同じとなった。また、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５について、性能指数を算出した結果を、図１５の表の「比較例３」に示す。尚、熱電半導体の焼結体１５は、同一の原料粉末から作製したものを使用している。また、図１５の表において、熱伝導率は割愛した。
【００７５】
図１５の表において、「製造例３」と「比較例３」を比べてみると、「製造例３」の性能指数の標準偏差が「０．０５」であるのに対し、「比較例３」の性能指数の標準偏差が「０．１２」である。従って、「製造例３」の性能指数の標準偏差は、「比較例３」の性能指数の標準偏差の半分以下である。このことから、図１０の「製造例３」における温度制御では、鍛造された熱電半導体の各焼結体１６の性能指数のばらつきを小さく抑えることができたが、図１１の「比較例３」における温度制御では、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかったことがわかる。
【００７６】
ここで、図１１の場合において、シース熱電対１４の検出温度（熱電半導体の焼結体１５の実際の温度とみなされたもの）の結果の一例を示すと、図１１の点線のようになり、熱電半導体の焼結体１５の実際の温度とみなされた温度曲線は、図９の目標温度曲線と一致しないだけでなく、かなり不安定で上下に揺れていることがわかる。一方、図１０の場合において、熱電半導体の焼結体１５の実際の温度とみなされた温度曲線（図１０の実線）は、図９の目標温度曲線と一致するとともに、安定している。従って、図１１の「比較例３」において、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかった原因としては、図１１の「比較例３」における温度制御のように、熱電対１２の検出温度（ホットプレス装置１内の雰囲気の温度）を制御量として温度制御を行うと、熱電半導体の焼結体１５を鍛造する度に、図１１の点線（熱電半導体の焼結体１５の実際の温度とみなされた温度曲線）が変化することが考えられる。
【００７７】
次に、第４実施の形態について説明する。第４実施の形態では、図１２の口金部分２１を有する押出成形機において、熱電半導体の圧粉体２５を加圧と同時に加熱して、熱電半導体の圧粉体２５から熱電半導体の成形体を作製することにより、熱電半導体材料の製造を行っている。
【００７８】
第４実施の形態においては、先ず、図１２に示すように、押出成形機の口金部分２１において、熱電半導体の圧粉体２５のセッティングを行う。そのためには、ダイス２２の中空部に、その上側から、熱電半導体の圧粉体２５を投入する。その後は、ダイス２２の中空部に、その上側から、ポンチ２３を嵌入させる。また、ダイス２２の上面において設けられた測定孔へ、温度センサであるシース熱電対２８を挿入させる。これにより、熱電半導体の圧粉体２５のセッティングが完了する。すなわち、ダイス２２、ポンチ２３が加圧部材に相当するとともに、加圧部材で形成された内空部２４に熱電半導体の圧粉体２５がセットされる。
【００７９】
尚、熱電半導体の圧粉体２５は、以下の手順で作製されている。先ず、Ｂｉ2Ｔｅ2.85Ｓｅ0.15の組成になるように、ビスマス・テルル・セレンの純度３Ｎの原料を秤量し、石英管に投入する。さらに、添加物として、０．０８ｗｔ％の臭化銀を投入し、その後、真空ポンプで、その石英管を１３．３Ｐａ以下の圧力にして封止する。そして、その石英管を７００℃にて１時間加熱しながら揺動させることによって、その石英管内の原料混合物を溶解・撹拌し、その後、冷却して合金化する。さらに、この合金をカッターミルで粉砕して合金粉末とした上で、分級する。これにより、粒径が９０μｍ以下の熱電半導体の原料粉末とする。そして、この熱電半導体の原料粉末３０ｇを６８．６ＭＰａの押出圧力で金型において一軸成形することにより、熱電半導体の圧粉体２５が作製される。
【００８０】
また、図１２の押出成形機においては、押出速度は４ｍｍ／ｓｅｃ、押出圧力は１．７ＧＰａである。また、押し出された熱電半導体の成形体は棒状のものであり、その外径は１．２ｍｍである。また、ダイス２２、ポンチ２３は、いずれも金属（タングステン・カーバイド）製である。
【００８１】
また、シース熱電対２８は、直径１ｍｍのＫ型のものを使用している。従って、ダイス２２の上面において設けられた測定孔は、直径１ｍｍのシース熱電対２８が嵌挿できる程度の直径（約１．１ｍｍ）を有する。また、かかる測定孔は、ダイス２２の中空部に対して平行に、かつ、１０ｍｍ離れたダイス２２の内部に設けられている。従って、かかる測定孔に嵌挿されたシース熱電対２８の測温点は、ダイス２２、ポンチ２３で形成された内空部２４の壁面から１０ｍｍ離れたダイス２２の内部に位置することになる。そのため、シース熱電対２８の検出温度を、その内空部２４にセットされた熱電半導体の圧粉体２５の実際の温度とみなすことができる。
【００８２】
上述したように、熱電半導体の圧粉体２５のセッティングが完了すると、ポンチ２３を加圧するとともに、ダイス２２の周面に配備されたヒータ２６で、ダイス２２、ポンチ２３をその外側から加熱する。これにより、熱電半導体の圧粉体２５を押し出させて、熱間における熱電半導体の圧粉体２５の加工を行う。
【００８３】
このとき、ポンチ２３により、熱電半導体の圧粉体２５は１．７ＧＰａで加圧されている。一方、ヒータ２６の出力は、シース熱電対２８の検出温度が４５０℃となるように、図示しない加熱プログラム調節計で加減されている。尚、上述したように、シース熱電対２８の検出温度は、ダイス２２、ポンチ２３で形成された内空部２４の熱電半導体の圧粉体２５の実際の温度とみなすことができる。従って、熱電半導体の圧粉体２５の温度は、４５０℃となるように温度制御される。
【００８４】
図１３は、熱間において熱電半導体の圧粉体２５を押出成形する場合において、シース熱電対２８の検出温度が４５０℃になるように温度制御を行ったときの、シース熱電対２８の検出温度の結果を、太線で示したものである。すなわち、このとき、熱電半導体の圧粉体２５の実際の温度とみされた温度曲線は、熱電半導体の圧粉体２５の補充時Ｃにおいて大きく上下するものの、４５０℃を示す図１３の細線と一致する。
【００８５】
そして、ここでは、このようにして、ポンチ２３で加圧すると同時にヒータ２６で加熱することにより、熱間において熱電半導体の圧粉体を７個押出し、この工程中の初期・中期・後期において押出し成形体を各５本ずつ取り分けた。また、熱電半導体の各成形体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、熱電半導体の各成形体について、性能指数を算出した結果を、図１５の表の「製造例４」に示す。尚、熱電半導体の圧粉体２５は、同一の原料粉末から作製されたものを使用している。また、図１５の表において、熱伝導率は割愛した。
【００８６】
一方、図１４は、熱間において熱電半導体の圧粉体２５を押出成形する場合において、シース熱電対２８の検出温度でなく、熱電対２７の検出温度が４５０℃となるように温度制御を行ったときの、熱電対２７の検出温度の結果を細線で示したものである。この温度制御は、従来の温度制御である。尚、熱電対２７の検出温度とは、図１２に示すように、ダイス２２の周面の温度である。すなわち、このときは、ダイス２２の周面の実際の温度曲線は、熱電半導体の圧粉体２５の補充時Ｃにおいても大きく上下することなく、４５０℃付近で安定している。
【００８７】
そして、ここでは、このようにして、ポンチ２３で加圧すると同時にヒータ２６で加熱することにより、熱間において熱電半導体の圧粉体を７個押出し、この工程中の初期・中期・後期において押出し成形体を各５本ずつ取り分けた。また、熱電半導体の各成形体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、熱電半導体の各成形体について、性能指数を算出した結果を、図１５の表の「比較例４」に示す。尚、熱電半導体の圧粉体２５は、同一の原料粉末から作製されたものを使用している。また、図１５の表において、熱伝導率は割愛した。
【００８８】
図１５の表において、「製造例４」と「比較例４」を比べてみると、「製造例４」の性能指数の標準偏差が「０．０５」であるのに対し、「比較例４」の性能指数の標準偏差が「０．１２」である。従って、「製造例４」の性能指数の標準偏差は、「比較例４」の性能指数の標準偏差の半分以下である。このことから、図１３の「製造例４」における温度制御では、熱電半導体の各成形体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができたが、図１４の「比較例４」における温度制御では、熱電半導体の各成形体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかったことがわかる。
【００８９】
ここで、図１４の場合において、シース熱電対２８の検出温度（熱電半導体の圧粉体２５の実際の温度とみなされたもの）の結果を示すと、図１４の太線のようになり、熱電半導体の圧粉体２５の実際の温度とみなされた温度曲線は、４５０℃付近で安定しないだけでなく、かなり上下に揺れていることがわかる。一方、図１３の場合において、熱電半導体の圧粉体２５の実際の温度とみなされた温度曲線（図１３の実線）は、４５０℃付近で安定している。従って、図１４の「比較例４」において、熱電半導体の各成形体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかった原因としては、図１４の「比較例４」における温度制御のように、熱電対２７の検出温度（ダイス２２の周面の温度）を制御量として温度制御を行うと、５本の熱電半導体の成形体を押し出す間に、図１４の太線（熱電半導体の圧粉体２５の実際の温度とみなされた温度曲線）が大きく変化することが挙げられる。
【００９０】
尚、第１実施の形態、第２実施の形態、第３実施の形態、第４実施の形態で製造された熱電半導体材料は、いずれも、Ｎ型のものである。
【００９１】
次に、第５実施の形態について説明する。第５実施の形態では、以下に述べる事項を除いて、上述した第１実施の形態と同様である。
【００９２】
すなわち、熱電半導体の原料粉末１０は、以下の手順で作製されている。先ず、Ｂｉ0.5Ｓｂ1.5Ｔｅ3の組成になるように、ビスマス・アンチモン・テルルの純度３Ｎの原料を秤量し、石英管に投入する。さらに、添加物として、０．０１ｗｔ％の銀を投入し、その後、真空ポンプで、その石英管を１３．３Ｐａ以下の圧力にして封止する。そして、その石英管を７００℃にて１時間加熱しながら揺動させることによって、その石英管内の原料混合物を溶解・撹拌し、その後、冷却して合金化する。さらに、この合金をカッターミルで粉砕して合金粉末とした上で、分級する。これにより、熱電半導体の原料粉末１０は、９０μｍ以下の粒径に作製される。
【００９３】
また、ヒータ１１の出力は、熱電対１３の検出温度が図１６の目標温度曲線に追従するように、図示しない加熱プログラム調節計で加減されている。従って、熱電半導体の原料粉末１０の温度は、図１６の目標温度曲線に追従するように温度制御される。
【００９４】
そして、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱する際に、熱電対１３の検出温度が図１６の目標温度曲線に追従するように温度制御を行うことにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体を７個作製した。このとき、熱電対１３の検出温度の結果は、いずれの作製時においても、同じとなった。また、熱電半導体の各焼結体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、熱電半導体の各焼結体について、性能指数を算出した結果を、図１８の表の「製造例５」に示す。尚、熱電半導体の原料粉末１０は、同一の合金から粉砕したものを使用している。また、図１８の表において、熱伝導率は割愛した。
【００９５】
また、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱する際に、熱電対１３の検出温度でなく、熱電対１２の検出温度が図１６の目標温度曲線に追従するように温度制御を行うことにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体を７個作製した。このとき、熱電対１２の検出温度の結果は、いずれの作製時においても、同じとなった。また、熱電半導体の各焼結体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、熱電半導体の各焼結体について、性能指数を算出した結果を、図１８の表の「比較例５」に示す。尚、熱電半導体の原料粉末１０は、同一の合金から粉砕したものを使用している。また、図１８の表において、熱伝導率は割愛した。
【００９６】
図１８の表において、「製造例５」と「比較例５」を比べてみると、「製造例５」の性能指数の標準偏差が「０．０４」であるのに対し、「比較例５」の性能指数の標準偏差が「０．０９」である。従って、「製造例５」の性能指数の標準偏差は、「比較例５」の性能指数の標準偏差の半分以下である。このことから、「製造例５」における温度制御では、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができたが、「比較例５」における温度制御では、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかったことがわかる。
【００９７】
尚、「比較例５」において、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかった原因としては、「比較例５」における温度制御のように、熱電対１２の検出温度（ホットプレス装置１内の雰囲気の温度）を制御量として温度制御を行うと、熱電半導体の焼結体を作製する度に、熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度曲線（熱電対１３で検出された温度曲線）が変化することが考えられる。
【００９８】
次に、第６実施の形態について説明する。第６実施の形態では、以下に述べる事項を除いて、上述した第２実施の形態と同様である。
【００９９】
すなわち、熱電半導体の原料粉末１０は、第５実施の形態の場合と同様にして、作製される。
また、ヒータ１１の出力は、シース熱電対１４の検出温度が図１６の目標温度曲線に追従するように、図示しない加熱プログラム調節計で加減されている。従って、熱電半導体の原料粉末１０の温度は、図１６の目標温度曲線に追従するように温度制御される。
【０１００】
そして、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱する際に、シース熱電対１４の検出温度が図１６の目標温度曲線に追従するように温度制御を行うことにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体を７個作製した。このとき、シース熱電対１４の検出温度の結果は、いずれの作製時においても、同じとなった。また、熱電半導体の各焼結体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、熱電半導体の各焼結体について、性能指数を算出した結果を、図１８の表の「製造例６」に示す。尚、熱電半導体の原料粉末１０は、同一の合金から粉砕したものを使用している。また、図１８の表において、熱伝導率は割愛した。
【０１０１】
また、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱する際に、シース熱電対１４の検出温度でなく、熱電対１２の検出温度が図１６の目標温度曲線に追従するように温度制御を行うことにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体を７個作製した。このとき、熱電対１２の検出温度の結果は、いずれの作製時においても、同じとなった。また、熱電半導体の各焼結体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、熱電半導体の各焼結体について、性能指数を算出した結果を、図１８の表の「比較例６」に示す。尚、熱電半導体の原料粉末１０は、同一の合金から粉砕したものを使用している。また、図１８の表において、熱伝導率は割愛した。
【０１０２】
図１８の表において、「製造例６」と「比較例６」を比べてみると、「製造例６」の性能指数の標準偏差が「０．０５」であるのに対し、「比較例５」の性能指数の標準偏差が「０．１１」である。従って、「製造例６」の性能指数の標準偏差は、「比較例６」の性能指数の標準偏差の半分以下である。このことから、「製造例６」における温度制御では、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができたが、「比較例６」における温度制御では、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかったことがわかる。
【０１０３】
尚、「比較例６」において、熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかった原因としては、「比較例６」における温度制御のように、熱電対１２の検出温度（ホットプレス装置１内の雰囲気の温度）を制御量として温度制御を行うと、熱電半導体の焼結体を作製する度に、熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度とみなされる温度曲線（シース熱電対１４で検出された温度曲線）が変化することが考えられる。
【０１０４】
次に、第７実施の形態について説明する。第７実施の形態では、以下に述べる事項を除いて、上述した第３実施の形態と同様である。
【０１０５】
すなわち、熱電半導体の焼結体１５は、第６実施の形態で作製されたものを使用する。
また、ヒータ１１の出力は、シース熱電対１４の検出温度が図１７の目標温度曲線に追従するように、図示しない加熱プログラム調節計で加減されている。従って、熱電半導体の焼結体１５の温度は、図１７の目標温度曲線に追従するように温度制御される。
【０１０６】
そして、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱する際に、シース熱電対１４の検出温度が図１７の目標温度曲線に追従するように温度制御を行うことにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体１５を７個鍛造した。このとき、シース熱電対１４の検出温度の結果は、いずれの鍛造時においても、同じとなった。また、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５について、性能指数を算出した結果を、図１８の表の「製造例７」に示す。尚、熱電半導体の焼結体１５は、同一の原料粉末から作製したものを使用している。また、図１８の表において、熱伝導率は割愛した。
【０１０７】
また、加圧ラム９で加圧すると同時にヒータ１１で加熱する際に、シース熱電対１４の検出温度でなく、熱電対１２の検出温度が図１７の目標温度曲線に追従するように温度制御を行うことにより、ホットプレス法で熱電半導体の焼結体１５を７個鍛造した。このとき、熱電対１２の検出温度の結果は、いずれの鍛造時においても、同じとなった。また、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５について、性能指数を算出した結果を、図１８の表の「比較例７」に示す。尚、熱電半導体の焼結体１５は、同一の原料粉末から作製したものを使用している。また、図１８の表において、熱伝導率は割愛した。
【０１０８】
図１８の表において、「製造例７」と「比較例７」を比べてみると、「製造例７」の性能指数の標準偏差が「０．０５」であるのに対し、「比較例７」の性能指数の標準偏差が「０．１２」である。従って、「製造例７」の性能指数の標準偏差は、「比較例７」の性能指数の標準偏差の半分以下である。このことから、「製造例７」における温度制御では、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５の性能指数のばらつきを小さく抑えることができたが、「比較例７」における温度制御では、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかったことがわかる。
【０１０９】
尚、「比較例７」において、鍛造された熱電半導体の各焼結体１５の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかった原因としては、「比較例７」における温度制御のように、熱電対１２の検出温度（ホットプレス装置１内の雰囲気の温度）を制御量として温度制御を行うと、熱電半導体の焼結体１５を鍛造する度に、熱電半導体の焼結体１５の実際の温度とみなされる温度曲線（シース熱電対１４で検出された温度曲線）が変化することが考えられる。
【０１１０】
次に、第８実施の形態について説明する。第８実施の形態では、以下に述べる事項を除いて、上述した第４実施の形態と同様である。
【０１１１】
すなわち、熱電半導体の圧粉体２５は、以下の手順で作製されている。先ず、Ｂｉ0.5Ｓｂ1.5Ｔｅ3の組成になるように、ビスマス・アンチモン・テルルの純度３Ｎの原料を秤量し、石英管に投入する。さらに、添加物として、０．０１ｗｔ％の銀を投入し、その後、真空ポンプで、その石英管を１３．３Ｐａ以下の圧力にして封止する。そして、その石英管を７００℃にて１時間加熱しながら揺動させることによって、その石英管内の原料混合物を溶解・撹拌し、その後、冷却して合金化する。さらに、この合金をカッターミルで粉砕して合金粉末とした上で、分級する。これにより、粒径が９０μｍ以下の熱電半導体の原料粉末とする。そして、この熱電半導体の原料粉末３０ｇを６８．６ＭＰａの押出圧力で金型において一軸成形することにより、熱電半導体の圧粉体２５が作製される。
【０１１２】
また、ヒータ２６の出力は、シース熱電対２８の検出温度が４７０℃となるように、図示しない加熱プログラム調節計で加減されている。従って、熱電半導体の圧粉体２５の温度は、４７０℃となるように温度制御される。
【０１１３】
そして、ポンチ２３で加圧すると同時にヒータ２６で加熱する際に、シース熱電対２８の検出温度が４７０℃となるように温度制御を行うことにより、熱間において熱電半導体の圧粉体を７個押出し、この工程中の初期・中期・後期において押出し成形体を各５本ずつ取り分けた。また、熱電半導体の各成形体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、熱電半導体の各成形体について、性能指数を算出した結果を、図１８の表の「製造例８」に示す。尚、熱電半導体の圧粉体２５は、同一の原料粉末から作製したものを使用している。また、図１８の表において、熱伝導率は割愛した。
【０１１４】
また、ポンチ２３で加圧すると同時にヒータ２６で加熱する際に、シース熱電対２８の検出温度でなく、熱電対２７の検出温度が４７０℃となるように温度制御を行うことにより、熱間において熱電半導体の圧粉体を７個押出し、この工程中の初期・中期・後期において押出し成形体を各５本ずつ取り分けた。また、熱電半導体の各成形体について、ゼーベック係数、電気伝導度、熱伝導率を測定するとともに、上述した式（１）により、性能指数を算出した。そして、熱電半導体の各成形体について、性能指数を算出した結果を、図１８の表の「比較例８」に示す。尚、熱電半導体の圧粉体２５は、同一の原料粉末から作製したものを使用している。また、図１８の表において、熱伝導率は割愛した。
【０１１５】
図１８の表において、「製造例８」と「比較例８」を比べてみると、「製造例８」の性能指数の標準偏差が「０．０７」であるのに対し、「比較例８」の性能指数の標準偏差が「０．１６」である。従って、「製造例８」の性能指数の標準偏差は、「比較例８」の性能指数の標準偏差の半分以下である。このことから、「製造例８」における温度制御では、熱電半導体の各成形体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができたが、「比較例８」における温度制御では、熱電半導体の各成形体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかったことがわかる。
【０１１６】
尚、「比較例８」において、熱電半導体の各成形体の性能指数のばらつきを小さく抑えることができなかった原因としては、「比較例８」における温度制御のように、熱電対２７の検出温度（ダイス２２の周面の温度）を制御量として温度制御を行うと、５本の熱電半導体の成形体を押し出す間に、熱電半導体の圧粉体２５の実際の温度とみなされる温度曲線（シース熱電対２８で検出された温度曲線）が変化することが考えられる。
【０１１７】
また、第５実施の形態、第６実施の形態、第７実施の形態、第８実施の形態で製造された熱電半導体材料は、いずれも、Ｐ型のものである。
【０１１８】
以上詳細に説明したように、第１実施の形態、第５実施の形態では、ダイス５Ａ、上部ポンチ７Ａ、下部ポンチ６Ａで形成された内空部８に熱電半導体の原料粉末１０をセットした後、ダイス５Ａ、上部ポンチ７Ａ、下部ポンチ６Ａを加圧すると同時に加熱して、熱電半導体の原料粉末１０から熱電半導体の焼結体を作製することにより、熱電半導体材料を製造する。このとき、熱電対１３の検出温度に基づいて、ヒータ１１の出力を加減することにより、温度制御が行われる。よって、ダイス５Ａ、上部ポンチ７Ａ、下部ポンチ６Ａは、その外側からヒータ１１で加熱されているので、間接加熱方式による加熱が行われている（図１参照）。
【０１１９】
そして、熱電対１３の測温点を、ダイス５Ａ、上部ポンチ７Ａ、下部ポンチ６Ａで形成された内空部８に設けているので、熱電対１３の検出温度は、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の温度と同じになる。従って、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の温度に基づいて、温度制御を行うことができる。これにより、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度曲線を、毎回、図２の目標温度曲線に一致させることができる（図３参照）。その結果、同一の条件下で作製された熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを抑えることができる（図１５の「製造例１」と図１８の「製造例５」の性能指数の標準偏差を参照）。
【０１２０】
すなわち、第１実施の形態と第５実施の形態の図１のホットプレス装置１は、熱電半導体の原料粉末１０がセットされたダイス５Ａ、上部ポンチ７Ａ、下部ポンチ６Ａに対し、加圧すると同時に間接加熱方式で加熱する熱電半導体材料の製造方法を実施する、熱電半導体材料の製造装置である。そして、内空部８に測温点が設けられた熱電対１３の検出温度に基づいて温度制御を行っている。これにより、温度制御に使用する熱電対１３の測温点を適宜に配設して、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度曲線を、毎回、図２の目標温度曲線に一致させており（図３参照）、同一の条件下で作製された熱電半導体の各焼結体の性能指数のばらつきを抑えることができるので（図１５の「製造例１」と図１８の「製造例５」の性能指数の標準偏差を参照）、同品質の熱電半導体材料を製造することができる。
【０１２１】
また、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度曲線を、毎回、図２の目標温度曲線に一致させることができることは、ホットプレス装置１を十分に冷却する期間を要することなく、同一の温度履歴を有した熱電半導体材料を連続して製造することも可能にするので、同品質の熱電半導体材料を大量に製造することができる。
【０１２２】
さらに、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の実際の温度曲線を、毎回、図２の目標温度曲線に一致させることができることは、同一の温度履歴を有した熱電半導体材料を連続して製造することを可能にするだけでなく、目標温度曲線を変更することにより、所望の異なる温度履歴を有した熱電半導体材料を連続して製造することも可能にする。
【０１２３】
これらの点については、第３実施の形態、第７実施の形態において、熱電半導体の焼結体１５を加圧しながら間接加熱方式で加熱する際に、鍛造で熱電半導体の焼結体１５の加工を行う場合にも言うことができる（図８参照）。また、第４実施の形態、第８実施の形態において、熱電半導体の圧粉体２５を加圧しながら間接加熱方式で加熱する際に、押出成形で熱電半導体の圧粉体２５の加工を行う場合にも言うことができる（図１２参照）。
【０１２４】
もっとも、第１実施の形態と第５実施の形態の図１のホットプレス装置１では、熱電対１３の測温点を、ダイス５Ａ、上部ポンチ７Ａ、下部ポンチ６Ａで形成された内空部８に設けるために、熱電対１３が占めるスペース部分であるスリットを、下部ポンチ６Ａの側面において、内空部８に至るまで削成して設けている。よって、スリットにおける熱電対１３と下部ポンチ６Ａの隙間を介して、さらに、ダイス５Ａと支持台４の隙間を介して、内空部８がダイス５Ａの外側と連通することがある。そして、これらが原因となって、内空部８から溶融物が漏れる危険や、スリットの開口面が内空部８の壁面において破壊起点となる危険などが生じるおそれがある。従って、これらの危険を回避して安全性を確実にするためには、例えば、構造上に工夫を凝らしたり、最高温度や最高圧力を低く制約するなどの、安全対策をとる必要がある。
【０１２５】
そこで、第２実施の形態と第６実施の形態の図５のホットプレス装置１では、シース熱電対１４の測温点をダイス５Ｂに設けて、シース熱電対１４で検出されたダイス５Ｂの内部温度（シース熱電対１４の検出温度）を、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の温度とみなしている。これにより、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の温度に基づいて、温度制御を行うことを可能にしている。このようにすることにより、シース熱電対１４が占めるスペース部分を内空部８に至るまで削成して設ける必要はなくなり、シース熱電対１４が占めるスペース部分である測定孔はダイス５Ｂの内部にとどまるので、内空部８がダイス５Ｂの外側と連通することはない。従って、上述した安全対策をとることなく、第１実施の形態と第５実施の形態の場合と同様な効果を得ることができる。
【０１２６】
また、第１実施の形態、第５実施の形態、第２実施の形態、第６実施の形態で実施されているホットプレス法の焼結では、単純形状の熱電半導体の焼結体のみを得ることが可能であるが、熱電半導体材料の製造においては、チップ（細片）状の熱電半導体を切り出すためのインゴットを製造することが目的である。よって、かかる観点からすれば、単純形状の熱電半導体の焼結体のみが得られることは、工業的な生産性を阻害するものとならない。これらのことから、ホットプレス法による熱電半導体の焼結において、同品質の熱電半導体の焼結体を連続して製造する技術（工業的な生産性を追求すること）は、最も要望された技術の１つであり、これらの実施の形態は、その要望に応えたものと言うことができる。
【０１２７】
この点については、第３実施の形態、第７実施の形態において、熱電半導体の焼結体１５を加圧しながら間接加熱方式で加熱する際に、鍛造で熱電半導体の焼結体１５の加工を行う場合にも言うことができる（図８参照）。また、第４実施の形態、第８実施の形態において、熱電半導体の圧粉体２５を加圧しながら間接加熱方式で加熱する際に、押出成形で熱電半導体の圧粉体２５の加工を行う場合にも言うことができる（図１２参照）。
【０１２８】
尚、第２実施の形態と第６実施の形態の図５のホットプレス装置１において、仮に、ダイス５Ｂの熱容量（正確に言えば、熱拡散率）が大きい場合には、ダイス５Ｂの内部に温度分布が生じやすくなる。従って、この仮定の下では、ダイス５Ｂに測温点が設けられたシース熱電対１４の検出温度を、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の温度とみなすことは危険である。特に、熱電半導体の焼結体の作製を行う際には、最高温度が５００℃〜６００℃程度であることから、第２実施の形態と第６実施の形態のように、金属製のダイス５Ｂを使用することも可能となるので、その危険性は大きい。
【０１２９】
そこで、ダイス５Ｂの熱容量の大小にかかわらず、内空部８の近傍のところに、すなわち、ダイス５Ｂに測温部が設けられたシース熱電対１４の検出温度が、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の温度とみなすことができる程度のところに、シース熱電対１４の測温点をダイス５Ｂに設けている。これにより、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０の温度に基づいて、温度制御を行うことができるので、ダイス５Ｂの内部に温度分布が生じても、それに影響されることはない。
【０１３０】
この点については、第３実施の形態、第７実施の形態において、熱電半導体の焼結体１５を加圧しながら間接加熱方式で加熱する際に、鍛造で熱電半導体の焼結体１５の加工を行う場合にも言うことができる（図８参照）。また、第４実施の形態、第８実施の形態において、熱電半導体の圧粉体２５を加圧しながら間接加熱方式で加熱する際に、押出成形で熱電半導体の圧粉体２５の加工を行う場合にも言うことができる（図１２参照）。
【０１３１】
また、第１実施の形態、第２実施の形態、第５実施の形態、第６実施の形態においては、作製された熱電半導体の焼結体に、第３実施の形態、第７実施の形態においては、鍛造された熱電半導体の焼結体に、第４実施の形態、第８実施の形態においては、押出成形された熱電半導体の成形体に、Ｂｉ2Ｔｅ3、Ｂｉ2Ｓｅ3、Ｓｂ2Ｔｅ3、Ｓｂ2Ｓｅ3のいずれか１つの物質が含まれており、約３００℃〜５００℃の範囲の最高温度で温度制御が行われるので（図２の実線、図９の実線、図１３の細線を参照）、セラミックスの焼結に比べ、焼結温度のレベルが非常に低い。従って、第１実施の形態、第２実施の形態、第３実施の形態、第４実施の形態、第５実施の形態、第６実施の形態、第７実施の形態、第８実施の形態において、温度制御の許容範囲は著しく狭いと考えられることから、上述した効果は大きなものとなる。
【０１３２】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、第２実施の形態、第３実施の形態、第６実施の形態、第７実施の形態においては、ダイス５Ｂにシース熱電対１４の測温点を一個設けているが（図５、図８参照）、シース熱電対１４の測温点をダイス５Ｂに複数設ければ、ダイス５Ｂの内部の温度分布を測定することにより、内空部８の壁面温度を算出することができ、ひいては、算出された内空部８の壁面温度を、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０又は熱電半導体の焼結体１５の温度とみなすことができる。これにより、内空部８にセットされた熱電半導体の原料粉末１０又は熱電半導体の焼結体１５の温度に基づいて、温度制御を行うことができるので、ダイス５Ｂの内部に温度分布が生じても、それに影響されることはない。
【０１３３】
この点については、第４実施の形態、第８実施の形態において、熱電半導体の圧粉体２５を加圧しながら間接加熱方式で加熱する際に、押出成形で熱電半導体の圧粉体２５の加工を行う場合にも言うことができる（図１２参照）。
【０１３４】
また、第３実施の形態、第７実施の形態においては、シース熱電対１４の測温点をダイス５Ｂに設けているが（図８参照）、図１に示すように、熱電対の測温点をダイス５Ｂ、上部ポンチ７Ｂ、下部ポンチ６Ｂで形成された内空部８に設けてもよい。このようにして、かかる熱電対の検出温度を目標温度曲線に追従するように温度制御を行っても、内空部８にセットされた熱電半導体の焼結体１５の実際の温度曲線を、毎回、目標温度曲線に一致させることにより、同一の条件下で鍛造された熱電半導体の各焼結体１５の性能指数のばらつきを抑えることができるので、同品質の熱電半導体材料を製造することができる。
【０１３５】
この点については、第４実施の形態、第８実施の形態において、熱電半導体の圧粉体２５を加圧しながら間接加熱方式で加熱する際に、押出成形で熱電半導体の圧粉体２５の加工を行う場合にも言うことができる（図１２参照）。
【０１３６】
また、第３実施の形態、第７実施の形態では、図８のホットプレス装置１において、熱電半導体の焼結体１５を鍛造していたが、熱電半導体の圧粉体、結晶、溶融凝固物、成形体などを鍛造する場合でも、同様な効果を得ることができる。さらに、ホットプレス装置以外で鍛造した場合でも、同様な効果を得ることができる。
【０１３７】
また、本実施の形態においては、ホットプレス法による焼結（図１、図５参照）、ホットプレス法による鍛造（図８参照）、熱間における押出成形（図１２参照）を行っているが、熱間における圧延を行う場合でも、同様な効果を得ることができる。
【０１３８】
また、本実施の形態においては、温度制御に使用する温度センサとして、熱電対１３又はシース熱電対１４を使用しているが、約３００℃〜５００℃の範囲の最高温度で温度制御が行われることを考慮すれば（図２、図９、図１３参照）、抵抗温度計などの温度センサを使用してもよい。
【０１３９】
【発明の効果】
本発明の熱電半導体材料の製造方法、および、熱電半導体材料の製造装置は、熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットがセットされた加圧部材に対し加圧すると同時に間接加熱方式で加熱する熱電半導体材料の製造方法、および、熱電半導体材料の製造装置であって、加圧部材の内空部に検出部が設けられた温度センサの検出温度に基づいて温度制御を行っており、これにより、温度制御に使用する温度センサの検出部を適宜に配設し、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの実際の温度曲線を、毎回、目標温度曲線に一致させて、同一の条件下で作製又は加工された熱電半導体の各インゴットの性能指数のばらつきを抑えることができるので、同品質の熱電半導体材料を製造することができる。
【０１４０】
また、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの実際の温度曲線を、毎回、目標温度曲線に一致させることができることは、同一の温度履歴を有した熱電半導体材料を連続して製造することも可能にするので、同品質の熱電半導体材料を大量に製造することができる。
【０１４１】
さらに、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの実際の温度曲線を、毎回、目標温度曲線に一致させることができることは、同一の温度履歴を有した熱電半導体材料を連続して製造することを可能にするだけでなく、目標温度曲線を変更することにより、所望の異なる温度履歴を有した熱電半導体材料を連続して製造することも可能にする。
【０１４２】
また、温度センサの検出部を加圧部材に設けた場合には、温度センサで検出された加圧部材の内部温度（温度センサの検出温度）を、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度とみなすことにより、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度に基づいて、温度制御を行うことを可能にするとともに、温度センサが占めるスペース部分を圧力部材の内空部に至るまで削成して設ける必要はなくなって、温度センサが占めるスペース部分は圧力部材の内部にとどまり、圧力部材の内空部が圧力部材の外側と連通することはないので、安全対策（圧力部材の内空部から溶融物が漏れる危険や、削成箇所の開口面が圧力部材の内空部において破壊起点となる危険などを回避して安全性を確実にするために、例えば、構造上に工夫を凝らしたり、最高温度や最高圧力を低く制約すること）をとることなく、上述した効果（温度センサの検出部を加圧部材の内空部に設けた場合の効果）を得ることができる。
【０１４３】
さらに、ホットプレス法の焼結では、単純形状の熱電半導体の焼結体のみを得ることが可能であるが、熱電半導体材料の製造においては、チップ（細片）状の熱電半導体を切り出すためのインゴットを製造することが目的であって、かかる観点からすれば、単純形状の熱電半導体の焼結体のみが得られることは、工業的な生産性を阻害するものとならないことから、ホットプレス法による熱電半導体の焼結において、同品質の熱電半導体の焼結体を連続して製造する技術（工業的な生産性を追求すること）は、最も要望された技術の１つであり、本発明の熱電半導体材料の製造方法、および、熱電半導体材料の製造装置は、その要望に応えたものと言うことができる。
【０１４４】
この点については、ホットプレス法による焼結で熱電半導体のインゴットの作製を行う場合だけでなく、熱電半導体のインゴットを加圧しながら間接加熱方式で加熱する際に、鍛造、圧延、押出成形などで熱電半導体のインゴットの加工を行う場合にも言うことができる。
【０１４５】
また、加圧部材の熱容量（正確に言えば、熱拡散率）が大きく、加圧部材の内部に温度分布が生じた場合でも、加圧部材の内空部の近傍のところに、すなわち、加圧部材に検出部が設けられた温度センサの検出温度が、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度とみなすことができる程度のところに、温度センサの検出部を加圧部材に設けていれば、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度に基づいて、温度制御を行うことができるので、加圧部材の内部に生じた温度分布に影響されることはない。
【０１４６】
同様に、加圧部材の熱容量（正確に言えば、熱拡散率）が大きく、加圧部材の内部に温度分布が生じた場合でも、温度センサの検出部を加圧部材に複数設けて、加圧部材の内部の温度分布を測定していれば、加圧部材の内空部の壁面温度を算出することでき、ひいては、算出された加圧部材の内空部の壁面温度を、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度とみなすことにより、加圧部材の内空部にセットされた熱電半導体の原料粉末又は熱電半導体のインゴットの温度に基づいて、温度制御を行うことができるので、加圧部材の内部に生じた温度分布に影響されることはない。
【０１４７】
また、熱電半導体のインゴットに、Ｂｉ2Ｔｅ3、Ｂｉ2Ｓｅ3、Ｓｂ2Ｔｅ3、Ｓｂ2Ｓｅ3のいずれか１つの物質が含まれている場合には、約３００℃〜５００℃の範囲の最高温度で温度制御が行われるので、セラミックスの焼結に比べ、焼結温度のレベルが非常に低く、従って、熱電半導体のインゴットの作製又は熱電半導体のインゴットの加工を行う場合において、温度制御の許容範囲は著しく狭いと考えられることから、上述した効果は大きなものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態、第５実施形態のホットプレス装置の模式図である。
【図２】第１実施の形態、第２実施の形態のホットプレス装置において、Ｎ型の熱電半導体の焼結体を作製する場合の、目標温度曲線を示した図である。
【図３】第１実施の形態のホットプレス装置において、内空部に設けられた熱電対の検出温度に基づいて温度制御を行うことにより、Ｎ型の熱電半導体の焼結体を作製する場合の、当該熱電対の検出温度曲線を示した図である。
【図４】第１実施の形態のホットプレス装置において、雰囲気空間部に設けられた熱電対の検出温度に基づいて温度制御を行うことにより、Ｎ型の熱電半導体の焼結体を作製する場合の、当該熱電対の検出温度曲線（実線）と、内空部に設けられた熱電対の検出温度曲線（点線）を示した図である。
【図５】第２実施の形態、第６実施の形態のホットプレス装置の模式図である。
【図６】第２実施の形態のホットプレス装置において、ダイス内部に設けられた熱電対の検出温度に基づいて温度制御を行うことにより、Ｎ型の熱電半導体の焼結体を作製する場合の、当該熱電対の検出温度曲線を示した図である。
【図７】第２実施の形態のホットプレス装置において、雰囲気空間部に設けられた熱電対の検出温度に基づいて温度制御を行うことにより、Ｎ型の熱電半導体の焼結体を作製する場合の、当該熱電対の検出温度曲線（実線）と、ダイス内部に設けられた熱電対の検出温度曲線（点線、一点鎖線）を示した図である。
【図８】第３実施の形態、第７実施形態のホットプレス装置の模式図である。
【図９】第３実施の形態のホットプレス装置において、Ｎ型の熱電半導体の焼結体を鍛造する場合の、目標温度曲線を示した図である。
【図１０】第３実施の形態のホットプレス装置において、ダイス内部に設けられた熱電対の検出温度に基づいて温度制御を行うことにより、Ｎ型の熱電半導体の焼結体を鍛造する場合の、当該熱電対の検出温度曲線を示した図である。
【図１１】第３実施の形態のホットプレス装置において、雰囲気空間部に設けられた熱電対の検出温度に基づいて温度制御を行うことにより、Ｎ型の熱電半導体の焼結体を加工する場合の、当該熱電対の検出温度曲線（実線）と、ダイス内部に設けられた熱電対の検出温度曲線（点線）を示した図である。
【図１２】第４実施の形態、第８実施の形態の押出成形機の口金部の模式図である。
【図１３】第４実施の形態の押出成形機において、ダイス内部に設けられた熱電対の検出温度に基づいて温度制御を行うことにより、Ｎ型の熱電半導体の圧粉体を押出成形する場合の、当該熱電対の検出温度曲線（太線）と、目標温度（細線）を示した図である。
【図１４】第４実施の形態の押出成形機において、ダイスとヒータの間に設けられた熱電対の検出温度に基づいて温度制御を行うことにより、Ｎ型の熱電半導体の圧粉体を押出成形する場合の、当該熱電対の検出温度曲線（細線）と、ダイス内部に設けられた熱電対の検出温度曲線（実線）を示した図である。
【図１５】第１実施の形態のホットプレス装置、第２実施の形態のホットプレス装置、第３実施の形態のホットプレス装置、第４実施の形態の押出成形機で製造されたＮ型の熱電半導体材料の各物性値を示した表である。
【図１６】第５実施の形態、第６実施の形態のホットプレス装置において、Ｐ型の熱電半導体の焼結体を作製する場合の、目標温度曲線を示した図である。
【図１７】第７実施の形態のホットプレス装置において、Ｐ型の熱電半導体の焼結体を鍛造する場合の、目標温度曲線を示した図である。
【図１８】第５実施の形態のホットプレス装置、第６実施の形態のホットプレス装置、第７実施の形態のホットプレス装置、第８実施の形態の押出成形機で製造されたＰ型の熱電半導体材料の各物性値を示した表である。
【符号の説明】
１    ホットプレス装置
５Ａ  カーボン製のダイス
５Ｂ  金属製のダイス
６Ａ  カーボン製の下部ポンチ
６Ｂ  金属製の下部ポンチ
７Ａ  カーボン製の上部ポンチ
７Ｂ  金属製の上部ポンチ
８    内空部
１０    熱電半導体の原料粉末
１３    熱電対
１４    シース熱電対
１５    熱電半導体の焼結体
２１    押出成形機の口金部分
２２    金属製のダイス
２３    金属製のパンチ
２４    内空部
２５    熱電半導体の圧粉体
２８    シース熱電対
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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