JPS588593B2 - ネツデンソシ - Google Patents

ネツデンソシ

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Publication number
JPS588593B2
JPS588593B2 JP50085575A JP8557575A JPS588593B2 JP S588593 B2 JPS588593 B2 JP S588593B2 JP 50085575 A JP50085575 A JP 50085575A JP 8557575 A JP8557575 A JP 8557575A JP S588593 B2 JPS588593 B2 JP S588593B2
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JP
Japan
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mol
niobium
cerium dioxide
vanadium
pentoxide
Prior art date
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Expired
Application number
JP50085575A
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English (en)
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JPS529385A (en
Inventor
橋爪修
中村忠義
尾野幹也
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Mitsubishi Industries Cement Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Industries Cement Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Industries Cement Co Ltd filed Critical Mitsubishi Industries Cement Co Ltd
Priority to JP50085575A priority Critical patent/JPS588593B2/ja
Publication of JPS529385A publication Critical patent/JPS529385A/ja
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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は良好なる熱電能、電気伝導度を具え酸化雰囲気
中において1,500℃まで安定した性能を示し得る熱
電素子に関する。
従来使用されている熱電素子にはPbTe,GeTe,
Bi2Te3,Sb2Te3,Bi2Se,AgSbT
e2等の合金を用いるものがあるが、これらを熱電発電
に使用する場合、最高使用温度は1,000℃に至らず
、しかもこれらの素子は高温度においての経時変化があ
るので、実際に使用される最高温度は500℃程度にす
ぎない。
一般に、熱電発電効率ηは次式によって表わされる。
ここに、Thは高温側絶対温度、 Tcは低温側絶対温度、 m=R/rでRは外部抵抗、 rは熱電素子の内部抵抗、 Z=σα2/Kは性能指数を表わし、σは導電率、αは
熱電能、Kは熱伝導率。
(1)式によれば、熱電発電効率ηを高めるには当然T
hの値が大きいことが必要である。
しかしながら、従来の熱電素子は前述したように、50
0℃以上では使用できないので高温側温度を高めること
はできず、従って熱電発電効率ηを上げることは不可能
であった。
本発明は上記の従来素子の欠点を解決し、良好なる熱電
能、電気伝導度を具え酸化雰囲気中において1,500
℃まで安定した性能を示し得る熱電素子を提供すべく開
発されたもので、その要旨とするところは、タングステ
ン、モリブデン、ニオブおよびバナジウムからなる群の
中から選ばれた一種を、タングステンまたはモリブデン
についでは金属の形で0.1〜5モル%、またニオブま
たはバナジウムについては五酸化ニオブまたは五酸化バ
ナジウムの形で0.1〜10モル%を含む二酸化セリウ
ムの圧粉体を真空または中性雰囲気にで焼成しで得られ
る焼結体よりなることを特徴とするN型熱電素子、にあ
る。
本発明においでは、前記タングステンを金属の形で0.
1〜5モル%含む酸化セリウムの圧粉体がさらに二オブ
またはバナジウムを五酸化ニオブまたは五酸化バナジウ
ムの形でそれぞれ0.1〜10モル%含むことも可能で
あり、また前記モリブデンを金属の形で0.1〜5モル
%含む二酸化セリウムの圧粉体がさらにニオブまたはバ
ナジウムを五酸化ニオブまたは五酸化バナジウムの形で
それぞれ0.1〜10モル%含むことも可能である。
本発明では、このような二酸化セリウムの圧粉体を真空
または中性雰囲気で焼成して焼結体とするのであるが、
上記圧粉体をつくるときの成型圧は500〜1,200
Kg/cm2の範囲が好ましく、また該圧粉体の焼成温
度は1,300〜1,500℃の範囲が好適である。
このようにしで得られた焼結体からなる本発明の素子は
金属酸化物を主体とし、タングステンまたはモリブデン
を金属の形で含む場合でもこれらタングステンまたはモ
リブデンは焼成によって安定な固溶形態を形成するので
、酸化雰囲気1,5 0 0℃においでも安定した性能
を示し、しかも熱電能αが500μV/°Kと従来素子
よりはるかに高くかつ1,500℃における性能指数Z
が0.4ないし0.5×10−4°K−1のすぐれたN
型熱電素子である。
本発明の二酸化セリウムの圧粉体中のタングステンまた
はモリブデンの含有量は金属の形で0.1〜5モル%の
範囲であることを必要とし、該含有量が0.1モル%以
下または5モル%以上ではそれぞれ性能指数が低下する
また、ニオブまたはバナジウムの含有量は五酸化ニオブ
または五酸化バナジウムの形で0.1〜10モル%の範
囲であることを必要とし、該含有量が0.1モル%以下
または10モル%以上の場合は同じく性能指数の低下を
もたらす。
本発明の素子は原料として単価の安い二酸化セリウムを
主体とするため、原料単価の高い従来素子に比べて安価
であり、しかも簡単に製造できるのでコスト的にきわめ
て有利である。
本発明の素子は、上記の特性によって、適当なP型熱電
素子と組み合わせることによって高効率の熱電発電を可
能ならしめるものである。
本発明は以上のごとく、熱電能が500μV/°Kと従
来素子に比べてはるかに高く、かつ良好な電気伝導度を
有し、しかも酸化雰囲気中においても1,500℃まで
安定した性能を示すきわめて安価な熱電素子を提供する
もので、その工業的価値はきわめて大きい。
次に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定され
るものではない。
実施例 1 二酸化セリウムに金属タングステンを粉末の形で第1表
のように配合し、ポットミルで充分混合し、1,000
kg/cm2で加圧成型して圧粉体とし、この圧粉体を
アルゴンガス雰囲気中で1,400℃で3時間焼成して
焼結体を得た。
この焼結体の導電率σ、熱電能α、熱伝導率Kを空気中
で室温から1,500℃まで常法により測定し、それら
の測定値から性能指数Z=σα2/Kを求めた。
各試料の1,500℃および1,000℃における性能
指数Z1500およびZ1000をそれぞれ第1表に示
す。
第1表はこれらの焼結体が熱電素子としてすぐれた性能
を有することを示す。
これらの焼結体を空気中において1,500℃の温度で
1週間加熱したが、上記性能は変化せず安定であった。
実施例 2 二酸化セリウムに金属モリブデンを粉末の形で第2表の
ように配合し、実施例1と同様に処理しで焼結体を得た
これらの焼結体の導電率σ、熱電能α、熱伝導率Kを実
施例1と同様に測定して求めた1,500℃および1,
000℃における性能指数Z1 500およびZ100
0をそれぞれ第2表に示す。
第2表はこれらの焼結体が熱電素子としてすぐれた性能
を示すことを示す。
これらの焼結体を空気中において1,500℃の温度で
1週間加熱したが、上記性能は変化せず安定であった。
実施例 3 二酸化セリウムに五酸化ニオブを粉末の形で第3表に示
すように配合し、実施例1き同様に処理して焼結体を得
た。
これらの焼結体の導電率σ、熱電能α、熱伝導率Kを実
施例1と同様に測定して求めた1,500℃および1,
000℃における注能指数Z1500およびZ1000
をそれぞれ第3表に示す。
第3表はこれら焼結体が熱電素子としてすぐれた性能を
有することを示す。
* これらの焼結体を空気中においで1,500℃の温
度で1週間加熱したが、上記性能は不変で安定であった
実施例 4 二酸化セリウムに五酸化バナジウムを粉末の形で第4表
に示すように配合し、実施例1と同様に処理して焼結体
を得た。
これらの焼結体の導電率σ、熱電能α、熱伝導率Kを実
施例1と同様に測定して求めた1,500℃および1,
000℃における性能指数Z1500およびZ 100
0をそれぞれ第4表に示す。
第4表はこれらの焼結体が熱電素子としですぐれた性能
を有することを示す。
これらの焼結体を空気中において1,500℃の温度で
1週間加熱したが上記性能は変化せず安定であった。
実施例 5 二酸化セリウム、金属タングステン、五酸化ニオブを粉
末の形で第5表のように配合し、実施例1と同様に処理
して焼結体を得た。
これら焼結体の導電率σ、熱電能α、熱伝導率Kを実施
例1と同様に測定しで得た1,500℃および1,00
0°Cにおける性能指数Z1500およびZ1000を
それぞれ第5表に示す。
次に、第1図に五酸化ニオブを1モル%一定とし、金属
タングステンを0〜15モル%まで変化させ、残部を二
酸化セリウムとした場合の上記焼結体の1,500℃お
よび1,000℃における性能指数をそれぞれ点線およ
び実線で示す。
さらに、第2図に金属タングステンを2モル%一定とし
、五酸化ニオブを0〜15モル%まで変化させ、残部を
二酸化セリウムとした場合の上記焼結体の1,500℃
および1,000℃における性能指数をそれぞれ点線お
よび実線で示す。
また、第3図に試料13について熱電能αと温度との関
係を示す。
以上の第5表、第1図、第2図、第3図から、タングス
テンを金属の形で0.1〜5モル%含み、かつニオブを
五酸化ニオブの形で0.1〜10モル係含む二酸化セリ
ウムよりなる焼結体が熱電素子としてすぐれた性能を有
することは明らかである。
また、これらの焼結体を空気中において1,500℃の
温度で1週間加熱したが、上記性能は変化せ*ず安定で
あった。
実施例 6 二酸化セリウム,金属モリブデン、五酸化二オブを粉末
の形で第6表のように配合し、実施例1と同様に処理し
て焼結体を得た。
これらの焼結体の導電率σ、熱電能α、熱伝導率Kを実
施例1と同様に測定して得た1,500°Cおよび1,
000°Cにおける性能指数Z1500およびZ 1
000をそれぞれ第6表に示す。
次に、第4図に五酸化ニオブを1モル%一定とし、金属
モリブデンを0〜15モル%まで変化させ、残部を二酸
化セリウムとした場合の焼結体の1,500℃および1
,000℃における性能指数をそれぞれ点線および実線
で示す。
さらに、第5図に金属モリブデンを2モル%一定とし、
五酸化ニオブを0〜15モル%まで変化させ、残部を二
酸化セリウムとした場合の焼結体の1,500℃および
1,000℃における性能指数をそれぞれ点線および実
線で示す。
また、第6図に試料18についで熱電能αと温度との関
係を示す。
以上の第6表、第4図、第5図、第6図から、モリブデ
ンを金属の形で0.1〜5モル%含み、かつニオブを五
酸化ニオブの形で0.1〜10モル%含む二酸化セリウ
ムよりなる焼結体が熱電素子としてすぐれた性能を有す
ることは明らかである。
また、これらの焼結株を空気中において1,5 00℃
の温度で1週間加熱したが、上記性能は変化せず安定で
あった。
実施例 7 二酸化セリウム、金属タングステン、五酸化バナジウム
を粉末の形で第7表のように配合し、実施例1と同様に
処理して焼結体を得た。
これらの焼結体の導電率σ、熱電能α、熱伝導率Kを実
施例1と同様に測定しで得た1,500℃および1,0
00℃における性能指数Z1 500およびZ1000
をそれぞれ第7表に示す。
次に、第7図に五酸化バナジウムを1モル%一定とし、
金属タングステンを0〜15モル%まで変化させ、残部
を二酸化セリウムとした場合の焼結体の1,500℃お
よび1,000℃における性能指数をそれぞれ点線およ
び実線で示す。
さらに、第8図に金属タングステンを2モル%一定とし
、五酸化バナジウムを0〜15モル%まで変化させ、残
部を二酸化セリウムとした場合の焼結体の1,500℃
および1,000℃における性能指数をそれぞれ点線お
よび実線で示す。
また、第9図に試料23についで熱電能αと温度との関
係を示す。
以上の第7表、第7図、第8図および第9図はタングス
テンを金属の形で0,1〜5モル係含み、かつバナジウ
ムを五酸化バナジウムの形で0.1〜10モル%含む二
酸化セリウムよりなる焼結体が熱電素子としてすぐれた
注能を有することを示す。
また、これらの焼結体を空気中において1,500℃の
温度で1週間加熱したが、上記訃能は変化せ**ず安定
であった。
実施例 8 二酸化セリウム、金属モリブデン、五酸化バナジウムを
粉末の形で第8表のように配合し、実施例1と同様に処
理して焼結体を得た。
これらの焼結体の導電率σ、熱電能α、熱伝導率Kを実
施例1と同様に測定しで得た1,500℃および1,0
00℃における性能指数Z1500およびZ1000を
それぞれ第8表に示す。
次に、第10図に五酸化バナジウムを1モル%一定とし
、金属モリブデンを0〜15モル%まで変化し、残部を
二酸化セリウムとした場合の焼結体の1,500℃およ
び1,000℃における性能指数をそれぞれ点線および
実線で示す。
さらに、第11図に金属モリブデンを2モル%一定とし
、五酸化バナジウムを0〜15モル%まで変化させ、残
部を二酸化セリウムとした場合の上記焼結体の1,50
0℃および1,000℃における性能指数をそれぞれ点
線および実線で示す。
また、第12図に試料28について熱電能αと温度との
関係を示す。
以上の第8表、第10図、第11図および第12図はモ
リブデンを金属の形で0.1〜5モル%含み、かつバナ
ジウムを五酸化バナジウムの形で0.1〜10モル%含
む二酸化セリウムよりなる焼結体が熱電素子としてすぐ
れた性能を有することを示す。
また、これらの焼結体を空気中において1、500℃の
温度で1週間加熱したが、上記性能は変化せず安定であ
った。
【図面の簡単な説明】
第1図は五酸化ニオブを1モル%一定とし、金属タング
ステンを0〜15モル%まで変化させ、残部を二酸化セ
リウムとした場合の圧粉体の焼成によって得られた焼結
体の1,500℃および1,000℃における金属タン
グステンのモル%と性能指数との関係図、第2図は金属
タングステンを2モル%一定とし、五酸化ニオブを0〜
15モル%まで変化させ、残部を二酸化セリウムとした
場合の圧粉体の焼成によって得られた焼結体の1,50
0℃および1,000℃における五酸化ニオブのモル%
と性能指数との関係図、第3図は実施例5の試料13の
温度と熱電能αとの関係図、第4図は五酸化ニオブを1
モル%一定とし、金属モリブデンを0〜15モル%まで
変化させ、残部を二酸化セリウムとした場合の圧粉体の
焼成焼結体の1,500℃および1,000℃における
金属モリブデンのモル係と性能指数との関係図、第5図
は金属モリブデンを2モル係一定とし、五酸化二オブを
0〜15モル%まで変化させ、残部を二酸化セリウムと
した場合の圧粉体の焼成によって得られた焼結体の1,
500℃およびi,ooo゜Cにおける五酸化ニオブの
モル係と性能指数との関係図、第6図は実施例6の試料
18の温度と熱電能αとの関係図、第7図は五酸化バナ
ジウムを1モル%一定とし、金属タングステンを0〜1
5モル%まで変化させ、残部を二酸化セリウムとした場
合の圧粉体の焼成によって得られた焼結体の1,500
℃および1,000℃における金属タングステンのモル
%と性能指数との関係図、第8図は金属タングステンを
2モル%一定とし、五酸化バナジウムを0〜15モル%
まで変化させ、残部を二酸化セリウムとした場合の圧粉
体の焼成によって得られた焼結体の1,500°Cおよ
び1,000℃における五酸化バナジウムのモル%と性
能指数との関係図、第9図は実施例7の試料23の温度
と熱電能αとの関係図、第10図は五酸化バナジウムを
1モル%一定とし,金属モリブデンを0〜15モル%ま
で変化し、残部を二酸化セリウムとした場合の圧粉体の
焼成によって得られた焼結体の1,500℃および1,
000℃における金属モリブデンのモル%と性能指数と
の関係図、第11図は金属モリブデンを2モル%一定と
し、五酸化バナジウムを0〜15モル%まで変化させ、
残部を二酸化セリウムとした場合の圧粉体の焼成によっ
て得られた焼結体の1,500℃および1,000℃に
おける五酸化バナジウムのモル%と性能指数との関係図
、第12図は実施例8の試料28の温度と熱電能αとの
関係図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 タングステン、モリブデン、ニオブおよびバナジウ
    ムからなる群の中から選ばれた一種を、タングステンま
    たはモリブデンについては金属の形で0.1〜5モル%
    、またニオブまたはバナジウムについては五酸化ニオブ
    または五酸化バナジウムの形で0.1〜10モル%を含
    む二酸化セリウムの圧粉体を真空または中性雰囲気にて
    焼成して得られる焼結体よりなることを特徴とするN型
    熱電素子。 2 前記タングステンを金属の形で0.1〜5モル%含
    む二酸化セリウムの圧粉体がさらにニオブまたはバナジ
    ウムを五酸化ニオブまたは五酸化バナジウムの形でそれ
    ぞれ0.1〜10モル%含む特許請求の範囲1に記載の
    N型熱電素子。 3 前記モリブデンを金属の形で0.1〜5モル%含む
    二酸化セリウムの圧粉体がさらにニオブまたはバナジウ
    ムを五酸化ニオブまたは五酸化バナジウムの形でそれぞ
    れ0.1〜10モル%含む特許請求の範囲1に記載のN
    型熱電素子。
JP50085575A 1975-07-12 1975-07-12 ネツデンソシ Expired JPS588593B2 (ja)

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JPS529385A JPS529385A (en) 1977-01-24
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