(57)【要約】【課題】  酸化物中で＋１価となるアルカリ金属元素の代わりに＋２価となるアルカリ土類金属元素を導入し、大きなゼーベック係数を有する酸化物熱電変換材料を提供する。【解決手段】  酸化物熱電変換材料及び酸化物熱電変換素子において、Ｓｒx Ｒｈ2 Ｏy （０．７≦ｘ≦１．０，ｙ≧４．０）なる組成式で表される、酸化物中に＋２価となるアルカリ土類金属元素を導入し、かつ遷移金属元素を含む物質からなり、大きなゼーベック係数を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｒx Ｒｈ2 Ｏy （０．７≦ｘ≦１．０，ｙ≧４．０）なる組成式で表されるアルカリ土類金属元素と遷移金属元素を含む物質からなることを特徴とする酸化物熱電変換材料。
【請求項２】
前記組成式において、ｙ＝４．０であることを特徴とする請求項２記載の酸化物熱電変換材料。
【請求項３】
前記組成式において、ｘ＝１．０であることを特徴とする請求項２記載の酸化物熱電変換材料。
【請求項４】
請求項１から３項の何れか１項記載の酸化物熱電変換材料を用いてなることを特徴とする酸化物熱電変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い熱電特性を示す酸化物熱電変換材料及び酸化物熱電変換素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸化物熱電変換材料は、下記特許文献１〜３に記載されているように、アルカリ金属元素と遷移金属元素からなる複合酸化物材料が提案されている。すなわち、従来の複合酸化物熱電変換材料は、代表的には、アルカリ金属元素Ａと遷移金属元素Ｃｏからなる複合酸化物で、Ａx Ｃｏ2 Ｏ4 なる組成式で表される。具体的には、Ａ＝Ｎａ（ＮａX Ｃｏ2 Ｏ4 ）としたもので、ｘ＝１．２である熱電変換材料における熱起電力（ゼーベック係数）は最高９５μＶ／Ｋとなっている。
【０００３】
また、かかる熱電変換材料を用いた熱電変換素子の原理を図３に示すと、この図において、熱電変換素子は、熱電変換材料としてｐ型半導体１０１とｎ型半導体１０２とを組み合わせたもので、このｐ型半導体１０１とｎ型半導体１０２の一側には、高温度側接合部１０３が設けられているとともに他側には低温側接合部１０４が設けられていて、高温度側接合部１０３には高温側電極１０５を共通に設け、低温側接合部１０４には低温側電極１０６，１０７が別個に設けられている。
【０００４】
このような熱電変換素子において、高温度側接合部１０３と低温側接合部１０４との間に温度差（ΔＴ）を与えると、両電極間（１０５と１０６及び１０７との間）に電圧が発生する。そこで、低温側の両電極１０６と１０７との間に抵抗（Ｒ）を接続すると電流（Ｉ）が流れ、これを電力（Ｗ）として取り出すことができる。
【特許文献１】特開平９−３２１３４６号公報（図４、第６頁）
【特許文献２】特開平１１−２６６０３８号公報（図３、第８〜９頁）
【特許文献３】特開２００１−２５７３８５号公報（図２、第７頁）
【非特許文献１】Ｒｙｕｊｉ  Ｉｓｈｉｋａｗａ  ｅｔ  ａｌ．“Ｌｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｎｅｗ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｃｏｂａｌｔｉｔｅ，Ｓｒx ＣｏＯ2  ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．４１（２００２）ｐｐ．Ｌ３３７−Ｌ３３９  Ｐａｒｔ２，Ｎｏ．３Ｂ，１５  Ｍａｒｃｈ  ２００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の酸化物熱電変換材料の問題点は、焼成過程の加熱によってアルカリ金属元素が欠損するため、高い熱起電力を得るために必要な量のアルカリ金属元素の導入が困難であることである。好ましくは、Ａx Ｃｏ2 Ｏ4 なる組成式においてｘ≧１．４のアルカリ金属元素を導入し、遷移金属元素（Ｃｏ）の価数（ｐ）を＋３．３以下にすることが必要であるが、実際にはｘ≦１．２、すなわち遷移金属元素の価数（ｐ）が＋３．４以上に限られていた。
【０００６】
また、上記した非特許文献１にはアルカリ土類金属元素であるＳｒと遷移金属元素Ｃｏを含むＳｒx Ｃｏ2 Ｏ4 （あるいはＳｒx Ｃｏ2 Ｏ2 ）からなる熱電変換材料が提案されている。
【０００７】
しかしながら、かかる熱電変換材料は、イオン交換法という複雑な方法での合成をしなければならないといった問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の酸化物熱電変換材料が有していた問題を解決しようとするものであり、Ｓｒx Ｒｈ2 Ｏy （０．７≦ｘ≦１．０，ｙ≧４．０）なる組成式で表される、酸化物中に＋２価となるアルカリ土類金属元素を導入し、かつ遷移金属元素を含む物質からなる大きなゼーベック係数を有する酸化物熱電変換材料及び酸化物熱電変換素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕酸化物熱電変換材料において、Ｓｒx Ｒｈ2 Ｏy （０．７≦ｘ≦１．０，ｙ≧４．０）なる組成式で表されるアルカリ土類金属元素と遷移金属元素を含む物質からなることを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載の酸化物熱電変換材料前記組成式において、ｙ＝４．０であることを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕記載の酸化物熱電変換材料において、前記組成式において、ｘ＝１．０であることを特徴とする。
【００１２】
〔４〕酸化物熱電変換素子であって、上記〔１〕から〔３〕項の何れか１項記載の酸化物熱電変換材料を用いてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、Ｓｒx Ｒｈ2 Ｏy （０．７≦ｘ≦１．０，ｙ≧４．０）なる組成式で表されるアルカリ土類金属元素と遷移金属元素を含む物質からなる酸化物熱電変換材料及び酸化物熱電変換素子とすることにより、大きなゼーベック係数を有することができる。
【００１４】
また、その酸化物熱電変換材料を簡易な製法により、容易に高い性能を持つ熱電変換材料を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
酸化物熱電変換材料において、Ｓｒx Ｒｈ2 Ｏy （０．７≦ｘ≦１．０，ｙ≧４．０）なる組成式で表される、酸化物中に価数（ｐ）が＋２となるアルカリ土類金属元素を導入し、かつ遷移金属元素を含む物質からなり、大きなゼーベック係数を有する。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態として第１実施例を図１、図２に基づいて説明する。
【００１７】
まず、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ3 ）、酸化ロジウム（Ｒｈ2 Ｏ3 ）を原料として焼結体を作製した。本実施例では、Ｓｒ（アルカリ土類金属元素）、Ｒｈ（遷移金属元素）のモル比が０．７：２となるようにこれらの原料をとり、これらを十分に粉砕混合し、アルミナ坩堝に入れ、空気中１１００℃で２４時間焼成することで仮焼粉末を得た。
【００１８】
この仮焼粉末を再び粉砕、混合し、２００ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で円柱状に成型し、これを再び空気中１１５０℃で１２０時間焼成することでＳｒ0.7 Ｒｈ2 Ｏ4 焼結体試料を得た。
【００１９】
このＳｒ0.7 Ｒｈ2 Ｏ4 焼結体試料に対し、３０Ｋから３８０Ｋまでのゼーベック係数測定、電気抵抗率測定を行った。ゼーベック係数は、角柱状に成形した試料に温度差を付けた状態にして定常に保ち、試料に生じた起電力と温度差を測定することで求めた。電気抵抗率は、直流四端子法により測定した。
【００２０】
電気抵抗率の測定結果を図１に、ゼーベック係数の測定結果を図２に示す。図１より、得られたＳｒ0.7 Ｒｈ2 Ｏ4 焼結体試料は、電気抵抗率が金属的な温度依存性を示すにも関わらず、図２よりゼーベック係数が室温で７０μＶ／Ｋと非常に高い値を示すことが分かる。
【００２１】
このように、Ｓｒ0.7 Ｒｈ2 Ｏ4 は、従来のＮａx Ｃｏ2 Ｏ4 に較べて簡易な方法で合成でき、Ｎａx Ｃｏ2 Ｏ4 と同様に高い熱電特性を示す。
【００２２】
また、Ｓｒx Ｒｈ2 Ｏy において、ｘ＝１．０で、かつｙ＝４．３とすれば、ｘ＝０．７で、かつｙ＝４．０とした場合と同様に、Ｒｈの価数（ｐ）が３．３となり、高い熱電効果を示すことができる。
【００２３】
本発明によれば、汎用材料として重要な室温付近において、現在の酸化物系材料の最高性能値と同等の性能を有し、より簡単に製造できる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の酸化物熱電変換材料及び酸化物熱電変換素子は、大きなゼーベック係数を有し、熱電変換装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１で得られたＳｒ0.7 Ｒｈ2 Ｏ4 の電気抵抗率の温度依存性を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例１で得られたＳｒ0.7 Ｒｈ2 Ｏ4 のゼーベック係数の温度依存性を示すグラフである。
【図３】熱電変換素子の一態様を原理的に説明する模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
なし
【図１】
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【図２】
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【図３】
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