CN109713116A - 热电元件单元及其制造方法以及包括其的热电模块 - Google Patents

Abstract

本申请提供了热电元件单元及其制造方法以及包括其的热电模块。所述热电模块包括：多个热电元件；以及多个电极，其以预定的数量埋入所述多个热电元件的每一个中。此外，所述多个电极的至少一个包括端子部，所述端子部凸出到所述多个热电元件中埋入有至少一个电极的热电元件的外部。

Description

热电元件单元及其制造方法以及包括其的热电模块

与相关申请的交叉引用

本申请基于2017年10月26日提交的韩国专利申请10-2017-0140470号并要求该申请的优先权权益，所述申请的公开内容以引用的方式完整地并入本文。

技术领域

本申请涉及热电元件单元、包括该热电元件单元的热电模块以及用于制造该热电元件单元的方法，更具体地涉及这样一种热电元件，其防止热电模块由于热电元件与电极之间膨胀系数的不同而受损。

背景技术

近来，能够利用塞贝克效应(Seebeck effect)而回收从例如车辆的设备排出的废热的热电模块的用量增加了，所述塞贝克效应通过热电元件间的温度差而产生电动势。通常的热电模块包括极性相反交替设置的N型热电元件和P型热电元件。具体地，电极使热电元件相互电连接，并且结合层插置在热电元件与电极之间从而使热电元件与电极等结合。

然而，热电元件和电极通常具有不同的膨胀系数。例如，在使用热电模块期间，当热电元件和电极以不同的比率膨胀时，热应力会作用在插置在热电元件与电极之间的结合层上。因此，通常的热电模块会出现热电模块的性能变差，或者由于结合层被热应力破坏而不能频繁地使用热电模块。

公开于本部分的上述信息仅仅用于加深对申请背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本申请致力于提供热电元件单元、包括该热电元件单元的热电模块以及用于制造该热电元件单元的方法，所述热电元件单元被改进从而防止热电模块由于热电元件与电极之间膨胀系数的不同而受损。

在本申请的示例性实施方案的一个方面中，一种热电元件单元可以包括：热电元件；以及电极，其具有凸出到所述热电元件的外部的端子部，并且埋入所述热电元件中。所述电极可以为沿着长度方向伸长的杆状，并且可以布置为沿着长度方向穿过所述热电元件。所述热电元件可以由具有预定的烧结温度的热电材料烧结体形成，并且所述电极可以由熔化温度高于所述烧结温度的电极材料形成。

根据在本申请的示例性实施方案的另一个方面，一种热电模块可以包括：多个热电元件；以及多个电极，其以预定的数量埋入所述多个热电元件的每一个中。具体地，所述多个电极的至少一个可以包括端子部，所述端子部凸出到所述多个热电元件中埋入有至少一个电极的热电元件的外部。所述热电元件的每一个可以由具有预定的烧结温度的热电材料烧结体形成，并且所述多个电极的每一个可以由熔化温度高于所述烧结温度的电极材料形成。

在某些示例性实施方案中，通过所述多个电极中的任一个电极的端子部与所述多个电极中的不同的电极的端子部之间的连接，所述多个电极可以相互电连接。所述热电模块可以进一步包括：连接构件，所述连接构件配置为使任一个电极的端子部与不同的电极的端子部电连接。所述连接构件可以包括凹型连接器和凸型连接器；所述凹型连接器安装在任一个电极的端子部上，所述凸型连接器安装在不同的电极的端子部上并且选择性地联接至所述凹型连接器。在其它示例性实施方案中，所述连接构件可以包括第一弹性钩、第二弹性钩和连接部；所述第一弹性钩弹性地联接至任一个电极的端子部，所述第二弹性钩弹性地联接至不同的电极的端子部，所述连接部使所述第一弹性钩与所述第二弹性钩相互电连接。

在其它示例性实施方案中，一起埋入所述多个热电元件的同一热电元件中的电极可以布置为使所述电极的至少一部分能够相互接触。一起埋入所述多个热电元件的同一热电元件中的电极可以布置为网状。具体地，所述多个电极的每一个可以为沿着长度方向伸长的杆状，并且可以布置为沿着长度方向穿过所述多个热电元件中埋入有电极的热电元件。所述热电模块可以进一步包括：绝缘层，所述绝缘层布置在所述多个热电元件的至少一个的外侧表面。

在本申请的示例性实施方案的另一个方面中，一种用于制造热电元件单元的方法可以包括：堆积热电材料粉末和电极，以使得所述电极埋入所述热电材料粉末中；以及形成热电元件，所述热电元件由热电材料烧结体形成，所述热电材料烧结体通过烧结所述热电材料粉末并且使所述电极埋入所述热电材料粉末中而形成。

在某些示例性实施方案中，可以进行堆积热电材料粉末和电极，以使所述电极的相反端部的至少一个端部设置为凸出到所述热电材料粉末的外部。所述热电材料粉末的烧结温度可以低于所述电极的熔化温度，并且可以在低于所述熔化温度的环境温度下，进行形成热电元件。堆积热电材料粉末和电极可以包括：在下模具中填充热电材料粉末，直至预定的高度，并且使所述电极就位在所述下模具的预定位置上；将上模具安装在下模具上；以及在上模具中填充热电材料粉末，直至预定的高度，从而使所述电极埋入热电材料粉末中。

在某些示例性实施方案中，所述下模具可以包括保持所述电极的位置的保持凹槽，并且可以通过在所述保持凹槽中保持所述电极的位置，来进行在下模具中填充热电材料粉末。所述上模具可以包括插入所述保持凹槽中的固定凸出部，并且可以通过将所述固定凸出部插入所述保持凹槽中从而保持所述电极的位置，来进行将上模具安装在下模具上。所述方法可以进一步包括：在形成所述热电元件后，将所述下模具和上模具与所述热电元件和电极分离。

附图说明

通过随后结合附图所呈现的具体描述将更为清楚地理解本申请的以上和其它目的、特征以及优点。

图1为显示了根据本申请第一示例性实施方案的热电模块的示意性配置的示例性前视图；

图2为根据本申请示例性实施方案的图1所显示的热电元件单元的示例性立体图；

图3为显示了根据本申请示例性实施方案的图2所显示的电极热膨胀的情形的示例性视图；

图4为包括在根据本申请第二示例性实施方案的热电模块中的热电元件单元的示例性立体图；

图5为显示了根据本申请示例性实施方案的图4所显示的电极堆叠为网状的一种情形的示例性视图；

图6为显示了根据本申请示例性实施方案的图4所显示的电极堆叠为网状的另一种情形的示例性视图；

图7为显示了根据本申请第三示例性实施方案的热电模块的示意性配置的示例性前视图；

图8为显示了根据本申请第四示例性实施方案的热电模块的示意性配置的示例性前视图；

图9为包括在根据本申请第五示例性实施方案的热电模块中的热电元件单元的示例性立体图；

图10为包括在根据本申请第六示例性实施方案的热电模块中的热电元件单元的示例性立体图；

图11为包括在根据本申请第七示例性实施方案的热电模块中的热电元件单元的示例性前视图；

图12为显示了包括在根据本申请第八示例性实施方案的热电模块中的热电元件单元之间的联接关系的示例性俯视图；

图13为显示了根据本申请第九示例性实施方案的制造热电元件单元的方法的示例性流程图；以及

图14至图21为显示了根据本申请示例性实施方案进行图13所显示的各个操作的情形的示例性视图。

附图中每个元件的附图标记

1、2、3、4、5、6、7、8：热电模块

10：热电元件单元

20：热电元件

20a：第一热电元件

20b：第二热电元件

20c：热源侧的端部

20d：冷源侧的端部

30：电极

32：第一电极

32a：第一端子部

32b：第二端子部

34：第二电极

34a：第一端子部

34b：第二端子部

36：第三电极

37：第四电极

38：第五电极

39：第六电极

40：连接构件

42：线

44：导体带

46：弹性夹

46a：第一弹性钩

46b：第二弹性钩

46c：连接部

48：连接器

48a：凹型连接器

48b：凸型连接器

50：绝缘层

60：下模具

62：外壁

64：盖板

66：保持凹槽

70：上模具

72：外壁

74：盖板

76：固定凸出部

H：热源

C：冷源

W：焊珠

P：热电材料粉末。

具体实施方式

下文将参考说明性的附图对本申请的一些示例性实施方案进行详细描述。应注意，在对每幅附图的部件给出附图标记时，即便显示在不同的附图中，相同的部件也会由相同的附图标记表示。此外，在描述本申请的示例性实施方案时，在可能会不必要地使本申请的示例性实施方案的理解变得模糊的情况下，将不对公知的结构或功能进行详细描述。

在描述本申请的示例性实施方案的部件时，可以使用例如“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等术语。这些术语仅用于使部件区分于其它部件。因此，对应部件的性质、次序和顺序等不被这些术语所限定。此外，除非另有定义，应理解说明书中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本领域技术人员所理解的意义相同的意义。应理解，由词典定义的术语含义与相关技术领域中的语境含义相符，并且除非在本申请中清楚地另有定义，不应理想地或过于形式地解释这些术语。

还将理解，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或加入一种或更多种其它的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或更多种相关列举项目的任何和所有组合。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或更多种相关列举项目的任何和所有组合。例如，为了使本申请的描述清楚，不显示不相关的部分，并且为了清楚而夸张了层的厚度和区域。此外，当记载一层在另一层或基材“上”时，该层可以直接在另一层或基材上，或者第三层可以设置在它们之间。

除非特别指出或上下文另有说明，本文中所用的术语“约”理解为在本领域内的普通公差的范围内，例如均值的2个标准偏差内。“约”可被理解为在指定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非上下文另有说明，本文提供的所有数值被术语“约”修饰。

应当理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非化石能源的燃料)。

图1为显示了根据本申请第一示例性实施方案的热电模块的示意性配置的示例性前视图。图2为根据本申请示例性实施方案的图1所显示的热电元件单元的示例性立体图。图3为显示了根据本申请示例性实施方案的图2所显示的电极热膨胀的情形的示例性视图。在图1至图3中，长度方向指热电元件20的长度方向，而宽度方向指热电元件20的宽度方向。

参考图1，根据本申请的第一示例性实施方案的热电模块1可以包括相互电连接的多个热电元件单元10。热电元件单元10可以包括单元本体，在所述单元本体中热电元件20和电极30整体地相互联接。为了方便解释，在下文中，会先描述这种热电元件单元10，再描述热电模块1。

如图2所示，热电元件单元10可以包括热电元件20以及至少一个埋入热电元件20中的电极30。热电元件20可以由热电材料烧结体形成，所述热电材料烧结体通过烧结热电材料粉末P而形成。具体地，热电元件20可以由下文将描述的烧结温度低于电极30的熔化温度的热电材料形成。例如，热电元件20可以由例如硅化物基热电材料、方钴矿基热电材料和BiTe基热电材料等热电材料而形成。

如图1所示，热电元件20可以包括具有相反极性的第一热电元件20a和第二热电元件20b。例如，当第一热电元件20a是N型热电元件20时，第二热电元件20b可以是P型热电元件；而当第一热电元件20a是P型热电元件20时，第二热电元件20b可以是N型热电元件。如图1所示，第一热电元件20a和第二热电元件20b可以沿着热电元件20的宽度方向交替布置，并且同时在其间具有预定的间距。

电极30可以为沿着电极30的长度方向伸长的杆状。如图1所示，电极30可以埋入热电元件20中，从而沿着电极30的长度方向(即热电元件20的宽度方向)穿过热电元件20。因此，在电极30被热电元件20支撑并固定时，电极30可以布置在预定的位置，而不使用用于使电极30与热电元件20相互结合的单独的结合材料。

如图2所示，电极30可以布置为将其相反侧的端部设置为各自穿过热电元件20的不同外侧表面以预定的长度凸出到外部。然而，电极30并不限定为这样，而电极30也可以布置为使其相反侧的端部中的一侧的端部凸出到热电元件20的外部。因此，凸出到热电元件20的外部的电极30的端部可以形成端子，所述端子部用于使电极30相互电连接，或者将电极30与外部电气装置连接。为了方便解释，在下文中，穿过热电元件20的一个表面凸出到外部的电极30的一侧的端部称为第一端子部32a和34a，而穿过热电元件20的另一个表面凸出到外部的电极30的另一侧的端部称为第二端子部32b和34b。将安装的电极30的数量并不具体地限定，电极30可以以预定的数量埋入热电元件20中。例如，在各个热电元件20中可以埋入不同数量的电极30。

电极30的安装位置并不具体地限定。例如，如图2所示，第一电极30可以布置为邻近热电元件20的热源侧的端部20c，而第二电极30可以布置为邻近热电元件20的冷源侧的端部20d。参考图1，热电元件20的热源侧的端部20c可以对应于配置为吸收从热源H放出的热的热吸收部，所述端部20c是布置为与热源H热接触的热电元件20的第一侧的端部。另外，热电元件20的冷源侧的端部20d对应于配置为将由热电元件20吸收的热传递到冷源C的热散逸部，所述端部20d是布置为与冷源C热接触的热电元件20的第二侧的端部。为了方便解释，在下文中，布置为邻近热电元件20的热源侧的端部20c的一些电极30称为第一电极32，而布置为邻近热电元件20的冷源侧的端部20d的其它电极30称为第二电极34。

电极30可以由这样的材料形成，所述材料的熔化温度低于形成热电元件20的热电材料的烧结温度。例如，电极30可以由铜(Cu)、镍(Ni)、碳(C)、钛(Ti)、钨(W)、银(Ag)、铂(Pt)和钯(Pd)中的任一种材料形成，或由上述材料中的两种或更多种的合金形成。因此，当在提前形成的电极30埋入热电材料粉末P中后烧结热电材料粉末P以形成热电元件20时，在电极30与热电元件20之间的界面处不形成合金。因此，即便在电极30埋入热电元件20中的状态下，电极30可以物理上与热电元件20独立。因此，在实际使用热电模块1时，热电元件20和电极30可以在不相互干扰的状态下以对应于膨胀系数的比率而相互独立地各自热膨胀。

如图1所示，热电元件单元10可以沿着热电元件20的宽度方向以预定的间距布置，从而将相同类型的电极32和电极34设置在同一条线上。如图1所示，热电模块1可以设置为使得多个热电元件单元10根据预定的连接方法而相互电连接。换而言之，热电模块1可以根据至少一种串联、并列的连接方法而使多个热电元件单元10相互电连接。

如图1所示，在布置为相互邻近的一对热电元件单元10中，一个热电元件单元10的电极30以及不同的热电元件单元10的电极30可以相互电连接。例如，在多个热电元件单元10相互串联连接时，相同类型的电极30可以相互电连接。第一电极32和第二电极34可以沿着热电元件20的宽度方向交替地相互电连接。例如，如图1所示，一个热电元件单元10的第一电极32以及与第一热电元件单元10邻近的不同的热电元件单元10的第一电极32可以相互连接，而热电元件单元10的第二电极34以及与另一个热电元件单元10邻近的不同的热电元件单元10的第二电极34可以相互电连接。

用于使电极30电连接的方法并不具体地限定于此。例如，电极30可以通过在端子部32a、32b、34a和34b之间连接而相互电连接。具体地，电连接的电极30的端子部32a、32b、34a和34b可以通过焊接等方法而相互连接。在图1中，附图标记“W”表示在焊接端子部32a、32b、34a和34b时形成的焊珠。然而，当没有相互焊接的端子部32a、32b、34a和34b由于振动或其它原因而相互接触时，由于没有相互焊接的端子部32a、32b、34a和34b之间形成的短路，热电模块1的性能可能变差。因此，对于多个电极30中不与邻近的电极30电连接的电极30的端子部32a、32b、34a和34b，可以将它们裁短，从而防止与邻近的电极30的端子部32a、32b、34a和34b接触。

如图1所示，热电模块1可以布置为使每个热电元件20的热源侧的端部20c设置为与热源H热接触，而每个热电元件20的冷源侧的端部20d可以与冷源C热接触。热源H和冷源C的类型并不具体地限定。例如，热源H可以是车辆的排气管道或排气歧管，而冷源C可以是车辆的冷却水套。因此，热电模块1可以配置为产生和热源侧的端部20c与冷源侧的端部20d之间的温度差成比例的电动势，并且可以配置为通过电极30将电动势供应至例如电池的外部电气装置。

在实际使用这种热电模块1时，由于从热电元件20传递的热或直接从外部传递的热，使得电极30可以热膨胀。具体地，由于从热源H提供的高温热量，第一电极32可以以大于第二电极34的比率热膨胀，所述第一电极32布置为邻近热电元件20的热源侧的端部20c，所述第二电极34布置为邻近热电元件20的冷源侧的端部20d。然而，如上所述，电极30可以为伸长的杆状，并且可以在不与热电元件20干扰的情况下相互独立地热膨胀。

因此，如图3所示，在实际使用热电模块1时，电极30主要沿着电极30的长度方向(即热电元件20的宽度方向)热膨胀，而且电极30的额外长度增量可以配置为沿着电极30与热电元件20之间的界面可滑动地移动，并额外地凸出到热电元件20的外部。因此，根据热电模块1，当使得在电极30热膨胀时作用在电极30与热电元件20之间的热应力最小化后，可以防止热电模块1的性能变差，或者可以防止热电模块1由于热应力而受损。

另外，当热电模块1具有电极30埋入热电元件20中的结构时，可以不需要安装用于使电极30与外部绝缘的绝缘基底(insulating substrate)。因此，与需要安装绝缘基质的通常的热电模块相比，热电模块1可以减少绝缘基质导致的热损失，从而提高热电转换效率。

另外，当电极30为伸长的杆状时，与电极为板状的通常的热电模块相比，热电模块1具有赋予了电极30一定柔性的结构。因此，利用电极30的柔性，热电模块1可以用于表面形状弯曲的装置。另外，当热电模块1用于表面形状弯曲的装置时，电极30可以通过焊接或其它连接方式而相互连接，从而形成预定的夹角。

图4为包括在根据本申请第二示例性实施方案的热电模块中的热电元件单元的示例性立体图。图5为显示了根据本申请示例性实施方案的图4所显示的电极堆叠为网状的一种情形的示例性视图。图6为显示了根据本申请示例性实施方案的图4所显示的电极堆叠为网状的另一种情形的示例性视图。根据本申请的第二示例性实施方案的热电模块2与上述的热电模块1不同，其不同在于用于布置电极30的方法不同。

一起埋入任一个热电元件20中的电极30可以布置为使得电极30的至少一部分相互接触，从而具有彼此相同的电势。例如，如图4所示，一起埋入任一个热电元件20中的电极30可以布置为网状。因此，当电极30布置为网状时，与当电极30沿着一个方向布置时相比，电极30与热电元件20之间的接触面积可以增大，而电极30与热电元件20之间的接触电阻可以减小。并不具体地限定用于使电极30布置为网状的方法。例如，如图5所示，电极30可以包括第三电极36和第四电极37，所述第三电极36沿着预定的一个方向排列，所述第四电极37沿着与该一个方向形成预定角度的另一个方向排列，从而与第三电极36重叠(第一方法)。

例如，如图6所示，电极30可以包括相互扭曲交织的第五电极38和第六电极39(第二方法)。根据第一方法，为了保持第三电极36与第四电极37之间的接触状态，第三电极36和第四电极37可以通过焊接或其它方法而相互结合。此外，在第三电极36和第四电极37相互结合后，由于在第三电极36和第四电极37热膨胀时在第三电极36与第四电极37之间的结合部产生的形变，热应力可能作用在电极30与热电元件20之间。然而根据第二方法，当第五电极38和第六电极39由于交织而相互挤压接触时，即便第五电极38与第六电极39分别相互结合，也可以更稳固地保持第五电极38与第六电极39之间的接触状态。因此，根据第二方法，可以减小作用电极30与热电元件20之间的热应力。

图7为显示了根据本申请第三示例性实施方案的热电模块的示意性配置的示例性前视图。根据本申请的第三示例性实施方案的热电模块3与热电模块1不同，可以进一步包括使热电模块3绝缘的绝缘层50。如图7所示，绝缘层50可以布置在热电元件20的热源侧的端部20c与热源H之间，或者布置在热电元件20的冷源侧的端部20d与冷源C之间。绝缘层50可以由陶瓷或其它绝缘材料形成。并不具体地限定用于形成绝缘层50的方法。例如，可以通过包括溅镀(sputtering)、电子束蒸镀(e-beam evaporation)或热喷涂(thermalspraying)等方法形成绝缘层50。通过包括绝缘层50，热电元件20可以与例如热源H或冷源C等外部装置绝缘。

图8为显示了根据本申请第四示例性实施方案的热电模块的示意性配置的示例性前视图。根据本申请的第四示例性实施方案的热电模块4与上述的热电模块1不同，其不同在于电极30安装的结构。

如图8所示，电极30可以布置为穿过一对具有相反极性并且布置为沿着宽度方向相互邻近的热电元件20。例如，第一电极32可以穿过第一热电元件20a和第二热电元件20b，设置为邻近热电元件20的热源侧的端部20c；所述第一热电元件20a和第二热电元件20b布置为沿着热电元件20的宽度方向相互邻近。例如，第二电极34可以穿过第一热电元件20a和第二热电元件20b，设置为邻近热电元件20的冷源侧的端部20d；所述第一热电元件20a和第二热电元件20b布置为沿着热电元件20的宽度方向相互邻近。因此，如上所述布置第一电极32和第二电极34的结构可以使用电极30而不使用单独的连接构件40而使热电元件20能更容易地相互电连接。

图9为包括在根据本申请第五示例性实施方案的热电模块中的热电元件单元的示例性立体图。根据本申请的第五示例性实施方案的热电模块5与热电模块1不同；通过进一步包括用于使电极30相互电连接的连接构件40，所述热电模块5通过焊接使电极30相互连接。

并不具体地限定连接构件40的结构。例如，如图9所示，连接构件40可以是卷绕在重叠部分上的线42；在所述重叠部分中，任一个热电元件单元10的电极30的第一端子部32a和34a与邻近该热电元件单元10的其它热电元件单元10的电极30的第二端子部32b和34b相互重叠。因此，线42可以卷绕从而同时包围多个电极30的外周表面。线42可以使电极30相互电连接，并且可以去除电极30之间的电势差，从而将电极30设置为等电势。

图10为包括在根据本申请第六示例性实施方案的热电模块中的热电元件单元的示例性立体图。通过具有不同的连接构件40的结构，根据本申请的第六示例性实施方案的热电模块6与上述的热电模块5不同。如图10所示，连接构件40可以是联接至重叠部分的导体带44；在所述重叠部分中，任一个热电元件单元10的电极30的第一端子部32a和34a与邻近该热电元件单元10的其它热电元件单元10的电极30的第二端子部32b和34b相互重叠。因此，导体带44可以联接至电极30，从而同时包围多个电极30的外周表面。导体带44可以使电极30相互电连接，并且可以去除电极30之间的电势差，从而将电极30设置为等电势。

图11为包括在根据本申请第七示例性实施方案的热电模块中的热电元件单元的示例性前视图。通过具有不同的连接构件40的结构，根据本申请的第七示例性实施方案的热电模块7与上述的热电模块5不同。连接构件40可以是弹性夹46，所述弹性夹46将任一个热电元件单元10的电极30的端子部30a和30b与邻近该热电元件单元10的不同的热电元件单元10的电极30的端子部30a和30b连接。

如图11所示，弹性夹46可以包括第一弹性钩46a、第二弹性钩46b和连接部46c；所述第一弹性钩46a弹性地联接至任一个热电元件单元10的电极30的端子部30a和30b，所述第二弹性钩46b弹性地联接至不同的热电元件单元10的电极30的端子部30a和30b，所述连接部46c使第一弹性钩46a与第二弹性钩46b相互电连接。这样的弹性夹46的至少一部分可以由导体形成，从而使电极30相互电连接。

一对第一弹性钩46a可以相互对称地形成，从而分别弹性地联接至任一个热电元件单元10的电极30的第一端子部30a和第二端子部30b。一对第二弹性钩46b可以相互对称地形成，从而分别弹性地联接至不同的热电元件单元10的电极30的第一端子部30a和第二端子部30b。连接部46c可以沿着热电元件20的宽度方向伸长，从而使第一弹性钩46a与第二弹性钩46b相互电连接。

例如，弹性夹46，弹性钩46a和46b以及端子部30a和30b可以选择性地相互弹性联接。因此，在热电模块7发生异常时，热电模块7可以去除热电元件单元10，或者通过弹性钩46a和46b与端子部30a和30b的拆分和联接，可以在热电模块7中额外地安装新的热电元件单元10。因此，热电模块7可以改善维护的便利性，并且可以更容易地调整包括在热电模块7中的热电元件单元10的数量。

图12为显示了包括在根据本申请第八示例性实施方案的热电模块中的热电元件单元之间的联接关系的示例性俯视图。通过具有不同的连接构件40的结构，根据本申请的第八示例性实施方案的热电模块8与上述的热电模块5不同。连接构件40可以是连接器48，所述连接器48将任一个热电元件单元10的电极30的端子部30a和30b与邻近该热电元件单元10的不同的热电元件单元10的电极30的端子部30a和30b连接。

如图12所示，这种连接器48可以包括凹型连接器48a和凸型连接器48b；所述凹型连接器48a安装在任一个热电元件单元10的电极30的端子部30a和30b上，所述凸型连接器48b安装在不同的热电元件单元10的电极30的端子部30a和30b上，并且选择性地联接至凹型连接器48a。例如，凹型连接器48a可以安装在任一个热电元件单元10的电极30的第一端子部30a和第二端子部30b的任一个上，而凸型连接器48b可以安装在不同的热电元件单元10的电极30的第一端子部30a和第二端子部30b的任一个上。例如，如图12所示，凹型连接器48a可以安装在任一个热电元件单元10的电极30的第一端子部30a上，而凸型连接器48b可以安装在不同的热电元件单元10的电极30的第二端子部30b上。

通过这样的连接器48，热电元件单元10可以通过凹型连接器48a和凸型连接器48b选择性地相互联接。因此，在热电模块8发生异常时，热电模块8可以去除热电元件单元10，或者通过凹型连接器48a和凸型连接器48b的拆分和联接，可以在热电模块中安装新的热电元件单元10。因此，热电模块8可以改善维护的便利性，并且可以更容易地调整包括在热电模块8中的热电元件单元10的数量。

图13为显示了根据本申请第九示例性实施方案的制造热电元件单元的方法的示例性流程图，而图14至图21为显示了进行图13所显示的各个操作的情形的视图。参考图13，根据本申请的第九示例性实施方案的用于制造热电元件单元10的方法可以包括：堆积热电材料粉末P和电极30以使得电极30埋入热电材料粉末P中的操作(S10)，以及形成由热电材料烧结体形成的热电元件20的操作(S20)，所述热电材料烧结体通过烧结热电材料粉末P并且使电极30埋入其中而形成。

堆积热电材料粉末P和电极30(S10)可以包括：在下模具60中将热电材料粉末P填充至预定的高度，并且使电极30就位在下模具60的预定位置上(S12)；将上模具70安装在下模具60上(S14)；在上模具70中将热电材料粉末P填充至预定的高度，以使电极30埋入热电材料粉末P中(S16)。可以在下模具60中将热电材料粉末P填充至预定的高度，并且可以使电极30保持在下文将描述的下模具60的保持凹槽66中(S12)。

如图14所示，下模具60可以包括柱形的外壁62以及封闭外壁62的下侧开口的盖板64。外壁62可以由石墨材料形成，而盖板64可以由碳材料形成，但并不限定于此。一个或更多个保持凹槽66形成在外壁62的上端部分，电极30可以各自保持在所述保持凹槽中。

热电材料粉末P和电极30可以分别由预定的材料形成，从而使热电材料粉末P的烧结温度低于电极的熔化温度。如图15所示，可以在下模具60中将热电材料粉末P填充至对应于保持凹槽66的下端部分的高度。如图16所示，可以使电极30就位在下模具60中，从而使电极30的相反端部的至少一个端部保持在保持凹槽66中。在将热电材料粉末P填充至下模具60中时，可以使电极30保持在保持凹槽66中，但并不限定于此。换而言之，在将电极30的位置保持在保持凹槽66中后，可以通过电极30之间的空隙将热电材料粉末P填充至下模具60中。上模具70的下端部分可以保持在下模具60的上端部分上。

如图17和图20所示，上模具70可以包括柱形的外壁72以及封闭外壁72的上侧开口的盖板74。外壁72可以由石墨材料形成，而盖板74可以为碳材料，但并不限定于此。能够选择性地插入保持凹槽66中的一个或更多个固定凸出部76可以形成在外壁72的下端部分。如图17所示，可以进行将外壁72的下端部分安装在外壁62的上端部分上，从而将固定凸出部76插入保持凹槽66中(S14)。因此，固定凸出部76可以防止热电材料粉末P经由保持凹槽66暴露至外部，并且可以按压并保持电极30在保持凹槽66中保持的位置。如图18所示，可以将热电材料粉末P填充至上模具70中(S16)。如图19所示，电极30可以埋入热电材料粉末P中，并且电极30的至少一个端部可以穿过保持凹槽66暴露至热电材料粉末P的外部。

另外，热电材料粉末P可以在填充至模具60和70中的状态下烧结(S20)。如图20所示，可以在使用盖板74封闭外壁72的上侧开口后烧结热电材料粉末P。另外，可以在高于热电材料粉末P的烧结温度且低于电极30的熔化温度的环境温度下烧结热电材料粉末P，从而防止电极30熔化。在如上所述烧结热电材料粉末P时，可以形成包括热电元件20和电极30的热电元件单元10，所述热电元件20由热电材料烧结体形成，所述电极30埋入热电元件20中。

另外，如图13和图21所示，用于制造热电元件单元10的方法可以进一步包括使模具60和70与热电元件20和电极30(即热电元件单元10)分离(S30)。如上所述，热电元件单元、包括该热电元件单元的热电模块以及用于制造该热电元件单元的方法可以防止热电模块性能变差或由于热应力而损坏。相应地，可以通过将电极埋入热电元件中而不使用单独的结合材料而减小热电元件与电极之间的热应力。

本文只是以示例展示了本申请的精神。本领域技术人员将理解，在不脱离本申请的基本特征的条件下能够进行各种修改和改变。因此，本申请中公开的示例性实施方案描述而非限定了本申请的精神，并且本申请的范围不被示例性实施方案所限制。本申请的范围应由随附的权利要求所限定，并且所有与随附的权利要求等同的精神应理解为落入本申请的范围中。

Claims (20)

1.一种热电元件单元，其包括：

热电元件；以及

电极，其具有凸出到所述热电元件的外部的端子部，并且埋入所述热电元件中。

2.根据权利要求1所述的热电元件单元，其中，所述电极为沿着长度方向伸长的杆状，并且布置为沿着长度方向穿过所述热电元件。

3.根据权利要求1所述的热电元件单元，其中，所述热电元件由具有预定的烧结温度的热电材料烧结体形成，并且所述电极由熔化温度高于所述烧结温度的电极材料形成。

4.一种热电模块，其包括：

多个热电元件；以及

多个电极，其以预定的数量埋入所述多个热电元件的每一个中，其中，所述多个电极的至少一个包括端子部，所述端子部凸出到所述多个热电元件中埋入有至少一个电极的热电元件的外部。

5.根据权利要求4所述的热电模块，其中，所述多个热电元件的每一个由具有预定的烧结温度的热电材料烧结体形成，并且所述多个电极的每一个由熔化温度高于所述烧结温度的电极材料形成。

6.根据权利要求4所述的热电模块，其中，通过所述多个电极中的任一个电极的端子部与所述多个电极中的不同的电极的端子部之间的连接，所述多个电极相互电连接。

7.根据权利要求6所述的热电模块，其进一步包括：连接构件，所述连接构件使电极的端子部与不同的电极的端子部电连接。

8.根据权利要求7所述的热电模块，其中，所述连接构件包括凹型连接器和凸型连接器；所述凹型连接器安装在电极的端子部上，所述凸型连接器安装在不同的电极的端子部上并且选择性地联接至所述凹型连接器。

9.根据权利要求7所述的热电模块，其中，所述连接构件包括第一弹性钩、第二弹性钩和连接部；所述第一弹性钩弹性地联接至电极的端子部，所述第二弹性钩弹性地联接至不同的电极的端子部，所述连接部配置为使所述第一弹性钩与所述第二弹性钩相互电连接。

10.根据权利要求4所述的热电模块，其中，一起埋入所述多个热电元件的同一热电元件中的电极布置为使所述电极的一部分能够相互接触。

11.根据权利要求10所述的热电模块，其中，一起埋入所述多个热电元件的同一热电元件中的电极布置为网状。

12.根据权利要求4所述的热电模块，其中，所述多个电极的每一个为沿着长度方向伸长的杆状，并且布置为沿着长度方向穿过所述多个热电元件中埋入有电极的热电元件。

13.根据权利要求4所述的热电模块，其进一步包括：绝缘层，所述绝缘层布置在所述多个热电元件的外侧表面。

14.一种用于制造热电元件单元的方法，其包括：

堆积热电材料粉末和电极，以使得所述电极埋入所述热电材料粉末中；以及

形成热电元件，所述热电元件由热电材料烧结体形成，所述热电材料烧结体通过烧结所述热电材料粉末并且使所述电极埋入所述热电材料粉末中而形成。

15.根据权利要求14所述的用于制造热电元件单元的方法，其中，进行堆积热电材料粉末和电极，以使所述电极的相反端部的至少一个端部设置为凸出到所述热电材料粉末的外部。

16.根据权利要求14所述的用于制造热电元件单元的方法，其中，所述热电材料粉末的烧结温度低于所述电极的熔化温度，并且在低于所述熔化温度的环境温度下，进行形成热电元件。

17.根据权利要求14所述的用于制造热电元件单元的方法，其中，堆积热电材料粉末和电极包括：

在下模具中填充热电材料粉末，直至预定的高度，并且使所述电极就位在所述下模具的预定位置上；

将上模具安装在下模具上；以及

在上模具中填充热电材料粉末，直至预定的高度，从而使所述电极埋入热电材料粉末中。

18.根据权利要求17所述的用于制造热电元件单元的方法，其中，所述下模具包括保持所述电极的位置的保持凹槽，并且通过在所述保持凹槽中保持所述电极的位置，来进行在下模具中填充热电材料粉末。

19.根据权利要求18所述的用于制造热电元件单元的方法，其中，所述上模具包括插入所述保持凹槽中的固定凸出部，并且通过将所述固定凸出部插入所述保持凹槽中从而保持所述电极的位置，来进行将上模具安装在下模具上。

20.根据权利要求17所述的用于制造热电元件单元的方法，其进一步包括：

将所述下模具和上模具与所述热电元件和电极分离。