CN111989791A - 热转换器 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个实施例的一种热转换器，包括：分别布置在第一方向和与第一方向相交的第二方向上的多个单元模块；和支撑该多个单元模块的框架，允许冷却水穿过沿第一方向布置的一个表面流入，并允许冷却水通过沿第一方向布置的另一表面排出，其中每个单元模块包括：冷却水通道室，具有布置成沿第一方向间隔隔开的第一表面和第二表面，布置成沿与第一方向和第二方向相交的第三方向间隔隔开的第三表面和第四表面，布置成沿第二方向间隔隔开以便冷却水流入其中的第五表面，以及从其中排出冷却水的第六表面；布置在第一表面上的第一热电模块；以及布置在第二表面上的第二热电模块，第一热电模块包括多组热电元件，每组热电元件包括沿第三方向离第四表面具有相同的最小分开距离的多个热电元件，并且该多组热电元件中的至少一组热电元件中的该多个热电元件彼此电连接。

Description

热转换器

技术领域

本发明涉及一种热转换器，更具体地涉及一种使用热空气的热来发电的热转换器。

背景技术

热电现象是由于材料中的电子和空穴的运动而发生的现象，意味着在热和电之间进行直接能量转换。

热电元件是其中使用热电现象的元件的一般术语，并且热电元件具有以下结构，其中P型热电材料和N型热电材料在金属电极之间结合以形成PN结对。

可以将热电元件分成：利用电阻变化的元件，其中所述电阻变化是根据温度而变化的；利用塞贝克效应(Seebeck effect)的元件，其中在所述塞贝克效应中由于温度差而产生电动势；以及利用珀尔帖效应(Peltier effect)的元件，其中在所述珀尔帖效应中由于电流而发生吸热或加热。

热电元件被不同地应用于家用电器、电子部件、通信部件等。例如，热电元件可以应用于冷却设备、加热设备、发电设备等。因而，对热电元件的热电性能的需求逐渐增加。

近年来，存在有使用热电元件以及从车辆、轮船等的发动机产生的废热来发电的需求。在这种情况下，需要一种提高发电性能的结构。

在使用上述废热的发电设备的情况下，需要提高可组装性，一些模块需要能够互换，并且冷却水循环结构需要高效。

发明内容

技术问题

本发明涉及提供一种使用废热的热转换器。

技术解决方案

本发明的一个方面提供了一种热转换器，该热转换器包括：多个单元模块，该多个单元模块被布置在第一方向和与第一方向相交的第二方向两者上；和框架，该框架支撑该多个单元模块，并且具有沿第一方向设置的一个表面，其中通过该一个表面引入冷却水，和沿第一方向设置的另一表面，其中通过该另一表面排出冷却水，其中，每个单元模块都包括：冷却水通道室，该冷却水通道室包括第一表面和第二表面、第三表面和第四表面，以及第五表面和第六表面，其中该第一表面和该第二表面设置成沿第一方向彼此间隔隔开，该第三表面和该第四表面设置成沿与第一方向和第二方向相交的第三方向彼此间隔隔开，该第五表面和该第六表面设置成沿第二方向彼此间隔隔开，使得冷却水被引入到第五表面中并从第六表面排出；第一热电模块，该第一热电模块设置在第一表面上；以及第二热电模块，该第二热电模块设置在第二表面上，第一热电模块包括多组热电元件，每组热电元件都包括多个热电元件，该多个热电元件沿第三方向离第四表面具有相同的最小分开距离，并且该多组热电元件中的至少一组热电元件中的该多个热电元件彼此电连接。

该多组热电元件可以包括：第一组热电元件；和第二组热电元件，该第二组热电元件设置成与第一组热电元件间隔隔开，并且沿第三方向从第一组热电元件到第四表面的最小分开距离可以大于沿第三方向从第二组热电元件到第四表面的最小分开距离。

每个热电元件都可以包括：第一基板；多个第一电极，该多个第一电极设置在第一基板上；多个P型热电腿和多个N型热电腿，该多个P型热电腿和该多个N型热电腿设置在该多个第一电极上；多个第二电极，该多个第二电极设置在该多个P型热电腿和该多个N型热电腿上；以及第二基板，该第二基板设置在该多个第二电极上，并且每组热电元件中所包括的该多个热电元件中的一个热电元件的该多个第一电极中的一些第一电极可以电连接到同一组热电元件中的相邻热电元件的该多个第一电极中的一些第一电极。

每组热电元件中的最大温差可以大于相邻组热电元件之间的最小温差，最大温差可以是每组热电元件中的加热部分和吸热部分之间的最高温差与最低温差之间的差，并且最小温差可以是相邻组热电元件的加热部分和吸热部分之间的温差的最小偏差。

第一冷却水进口可以形成在框架的一个表面上，第一冷却水出口可以形成在框架的另一表面上，多个第二冷却水进口可以朝向第二方向形成在每个单元模块的一侧中，多个第二冷却水出口可以朝向第二方向形成在每个单元模块的另一侧中。

该多个单元模块可以包括：第一单元模块组，该第一单元模块组包括沿第一方向设置的多个单元模块；和第二单元模块组，该第二单元模块组包括沿第一方向设置的多个单元模块，第一单元模块组和第二单元模块组可以设置成在第二方向上彼此间隔隔开，并且框架可以包括设置在第一单元模块组和第二单元模块组之间的支撑壁。

可以在支撑壁中形成与该多个第二冷却水进口和该多个第二冷却水出口相对应的孔，并且设置在第一单元模块组中所包括的每一个单元模块中的该多个第二冷却水出口可以通过这些孔连接到设置在第二单元模块组中所包括的每一个单元模块中的该多个第二冷却水进口。

第一单元模块组中所包括的每一个单元模块的冷却水通道室可以包括第一凸缘，该第一凸缘设置在该多个第二冷却水进口中的每一个第二冷却水进口的一侧上，第二单元模块组中所包括的每一个单元模块的冷却水通道室可以包括第二凸缘，该第二凸缘设置在该多个第二冷却水出口的一侧上，并且第一凸缘和第二凸缘中的每一个都可以设置在框架的外壁表面上。

温度高于冷却水温度的气体可以沿第三方向在该多个单元模块之间穿过。

从第二冷却水进口连接到第二冷却水出口的冷却水通道管可以形成在冷却水通道室中，并且冷却水可以沿第二方向流经冷却水通道管。

本发明的另一方面提供了一种热转换器，该热转换器包括：第一单元模块；第二单元模块，该第二单元模块设置在第一单元模块的侧表面上；空气通道管，该空气通道管整体地包围第一单元模块和第二单元模块，以便以预定间距与第一单元模块和第二单元模块间隔隔开；空气进口管，该空气进口管在第一单元模块的一侧处连接到空气通道管；以及空气出口管，该空气出口管在第二单元模块的一侧处连接到空气通道管，其中，第一单元模块和第二单元模块中的每一个都包括：冷却水通道管，该冷却水通道管具有第一表面、设置成与第一表面相对的第二表面、设置在第一表面和第二表面之间的第三表面，以及设置在第一表面和第二表面之间从而与第三表面相对的第四表面；第一热电模块，该第一热电模块设置在第一表面上；以及第二热电模块，该第二热电模块设置在第二表面上。

冷却水进口和冷却水出口可以设置在每个冷却水通道管的第三表面上。

空气可以被引入到空气进口管中并穿过空气通道管，然后沿空气被从空气出口管排出的方向移动，并且冷却水可以被引入到第二单元模块中所包括的冷却水通道管的冷却水进口中，并且沿冷却水被从第一单元模块中所包括冷却水通道管的冷却水出口排出的方向移动。

第一热电模块和第二热电模块中的每一个都可以包括：热电元件，该热电元件设置在第一表面或第二表面上；和散热器，该散热器设置在热电元件上以面对空气通道管的内表面，并且散热器可以与空气通道管的内表面以预定间距间隔隔开。

从第二单元模块中所包括的冷却水通道管的冷却水出口排出的冷却水可以被引入到第一单元模块中所包括的冷却水通道管的冷却水进口中。

可以在每个冷却水通道管中设置多个鳍片(fins)，该多个鳍片具有从第三表面的内侧到第四表面的内侧的方向，该多个鳍片中的一些鳍片可以设置成与第三表面的内表面接触，可以将该多个鳍片中的其余鳍片设置成不与第三表面的内侧接触，并且可以将设置成不接触第三表面的内侧的多个鳍片设置在设置成接触第三表面的内侧的多个鳍片之间。

设置成接触第三表面的内侧的多个鳍片可以设置成不接触第四表面的内侧，并且设置成不接触第三表面的内侧的多个鳍片的至少一部分也可以设置成不接触第四表面的内侧。

沿从第四表面的内侧朝向第三表面的内侧的方向设置从而与第四表面的内侧相接触的内壁可以进一步设置在以下多个鳍片之间，这些鳍片设置成不接触第三表面的内侧和第四表面的内侧两者。

空气通道管可以包括：第一凸缘，该第一凸缘结合到空气进口管；第二凸缘，该第二凸缘结合到空气出口管；以及管道，该管道连接在第一凸缘和第二凸缘之间，该管道可以包括第五表面、第六表面、第七表面和第八表面，该第五表面、第六表面、第七表面和第八表面分别对应于第一表面、第二表面、第三表面和第四表面，可以形成从第一凸缘延伸到第七表面或者从第二凸缘延伸到第七表面的孔，并且形成在第一凸缘或第二凸缘中的孔的高度可以大于形成在每个冷却水通道管的第三表面上的冷却水进口和冷却水出口中的每一个的高度。

至少一个单元模块可以被进一步设置在第一单元模块和第二单元模块之间。

本发明的又另一方面提供了一种热转换器，该热转换器包括：冷却构件，该冷却构件包括冷却水通道管、设置在冷却水通道管的冷却水进口处的第一凸缘，以及设置在冷却水通道管的冷却水出口处的第二凸缘；第一热电模块，该第一热电模块设置在冷却水通道管的第一外壁表面上；第二热电模块，该第二热电模块设置在冷却水通道管的第二外壁表面上；以及框架，该框架容纳冷却水通道管、第二凸缘、第一热电模块以及第二热电模块，其中，框架包括：第一壁，在该第一壁中形成与冷却水进口对应的第一孔；第二壁，该第二壁面对第一壁，并且在第二壁中形成与冷却水出口对应的第二孔；第三壁，该第三壁设置在第一壁和第二壁之间从而与第一热电模块间隔隔开，并面对第一热电模块；以及第四壁，该第四壁设置在第一壁和第二壁之间从而与第二热电模块间隔隔开，并面对第二热电模块，第一凸缘的尺寸大于第二凸缘的尺寸，第一凸缘设置在第一壁的外壁表面上，第二凸缘设置在第二壁的内壁表面上。

冷却水可以沿从第一凸缘朝向第二凸缘的方向流动，并且温度高于冷却水温度的气体可以在第一热电模块和第三壁之间以及在第二热电模块和第四壁之间流动，从而平行于第一热电模块和第二热电模块设置在其中的方向，并且垂直于冷却水在其中流动的方向。

框架还可以包括被第一壁、第二壁、第三壁和第四壁包围的第一开口以及被第一壁、第二壁、第三壁和第四壁包围的第二开口，气体可以通过第一开口引入并通过第二开口排出。

冷却水通道管可以进一步包括：第三外壁表面，该第三外壁表面设置在第一外壁表面和第二外壁表面之间，以面对气体被引入的方向；和第四外壁表面，该第四外壁表面设置在第一外壁表面和第二外壁表面之间，以面对气体被排出的方向，并且可以进一步包括气体引导构件，该气体引导构件设置在第三外壁表面上并且具有以下形状，其中离第三外壁表面的距离朝向第一外壁表面和第二外壁表面之间的中心增大。

可以进一步设置被设置在第三外壁表面和气体引导构件之间的绝热层。

冷却构件的热导率可以大于框架的热导率。

冷却构件可以由铝制成，并且框架可以由不锈钢制成。

第一孔的尺寸可以小于第一凸缘的尺寸并且可以大于第二凸缘的尺寸，并且第二孔的尺寸可以小于第二凸缘的尺寸。

第一凸缘可以被紧固到第一壁，并且第二凸缘可以被紧固到第二壁。

密封材料可以设置在第一凸缘和第一壁的外壁表面之间，以及在第二凸缘和第二壁的内壁表面之间。

本发明的又另一方面提供了一种热转换器，该热转换器包括：多个单元模块，该多个单元模块被平行地布置；和框架，其中，每个单元模块都包括：冷却构件，该冷却构件包括冷却水通道管、设置在冷却水通道管的冷却水进口处的第一凸缘，以及设置在冷却水通道管的冷却水出口处的第二凸缘；第一热电模块，该第一热电模块设置在冷却水通道管的第一外壁表面上；和第二热电模块，该第二热电模块设置在冷却水通道管的第二外壁表面上。每个单元模块的第一热电模块都设置成与调节单元模块的第二热电模块间隔隔开并面对该调节单元模块的第二热电模块，框架容纳每个单元模块的冷却水通道管、第二凸缘、第一热电模块以及第二热电模块，框架包括：第一壁，在该第一壁中形成与冷却水进口对应的多个第一孔；第二壁，该第二壁面对第一壁，并且在该第二壁中形成与冷却水出口对应的多个第二孔；第三壁，该第三壁设置在第一壁和第二壁之间从而与第一热电模块和第二热电模块平行；以及第四壁，该第四壁设置在第一壁和第二壁之间从而面对第三壁，第一凸缘的尺寸大于第二凸缘的尺寸，第一凸缘设置在第一壁的外壁表面上，第二凸缘设置在第二壁的内壁表面上。

[有利效果]

根据本发明的实施例，可以获得具有优异的发电性能的热转换器。特别地，根据本发明的实施例，可以获得易于组装并且具有简单结构的热转换器。

此外，根据本发明的实施例，可以获得一种促进根据安装空间和所需发电量而容易调节其尺寸的热转换器。

此外，根据本发明的实施例，可以获得一种热转换器，该热转换器的一些模块是可更换的并且具有改善的温度梯度，该温度梯度根据温差改变热电腿的电连接。

此外，根据本发明的实施例，可以容易地执行热电模块的附加设计，并且当在一些热电模块中发生故障时，可以仅更换故障的热电模块而无需更换所有的热电模块。

此外，根据本发明的实施例，冷却水可以均匀地循环并且可能很少损失，从而可以提高冷却性能。

此外，根据本发明的实施例，高温气体可以均匀地流动，从而可以提高发电效率。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的热转换器的透视图。

图2是根据本发明的一个实施例的热转换器中所包括的主体部分的透视图。

图3是根据本发明的一个实施例的热转换器中所包括的主体部分的分解透视图。

图4(a)是示出根据本发明的一个实施例的热转换器中所包括的主体部分的示例的视图，图4(b)是示出根据本发明的一个实施例的热转换器中所包括的主体部分的另一示例的视图。

图5(a)是根据本发明的一个实施例的热转换器的主体部分中所包括的热电模块的截面图，图5(b)是根据本发明的一个实施例的热转换器的主体部分中所包括的热电模块的分解截面图，图5(c)是冷却水通道管的顶视图，在该冷却水通道管中设置了根据本发明的一个实施例的热转换器的主体部分中所包括的热电模块。

图6是根据本发明的一个实施例的热转换器的热电模块中所包括的热电元件的一组截面图。

图7是根据本发明的一个实施例的热转换器的热电模块中所包括的热电元件的透视图。

图8(a)是示出根据本发明的一个实施例的热转换器中所包括的多个单元模块的示例的视图，图8(b)是示出根据本发明的一个实施例的热转换器中所包括的多个单元模块的另一示例的视图。

图9(a)是示出根据本发明的一个实施例的冷却水通道管的内部结构和冷却水移动路径的视图，图9(b)是示出根据本发明的一个实施例的冷却水通道管的冷却水进口和冷却水出口的示例的视图。

图10是示出根据本发明的一个实施例的热转换器的空气通道管的透视图。

图11(a)是其中联接了图10的空气通道管的主体部分的透视图，图11(b)是从空气进口侧观察的其中联接了空气通道管的主体部分的平面图。

图12是根据本发明的第二实施例的热转换器的透视图。

图13是根据本发明的第二实施例的热转换器的一部分的放大图。

图14是根据本发明的第二实施例的热转换器中所包括的单元模块的透视图。

图15是图14的单元模块的分解图。

图16是根据本发明的第二实施例的热转换器的截面图。

图17是用于描述根据本发明的第二实施例的热转换器中的高温气体的运行和冷却水的流动的视图。

图18是根据本发明的第二实施例的热转换器的截面图。

图19是示出根据本发明的第二实施例的热转换器中的第一热电模块和第一热电元件的视图。

图20是示出根据本发明的另一实施例的热转换器中的第一热电模块和第一热电元件的视图。

图21是示出根据本发明的又另一实施例的热转换器中的第一热电模块和第一热电元件的视图。

图22是示出图19的修改示例的视图。

图23和图24是描述根据第二实施例的第一热电模块的效果的曲线图。

图25是根据本发明的第三实施例的热转换器的透视图。

图26和图27示出了图25的热转换器的框架的内部。

图28是根据本发明的另一实施例的热转换器的冷却水进口的前视图。

图29是从图25的热转换器移除了框架的结构的透视图。

图30是从图25的热转换器移除了框架的结构的分解透视图。

图31是从图25的热转换器移除了框架的结构的从冷却水进口侧观察的前视图。

图32是从图25的热转换器移除了框架的结构的从冷却水出口侧观察的前视图。

图33是图25的热转换器的沿第一方向的截面图。

图34是图33的局部放大图。

图35是从图25的热转换器移除了框架的结构的沿第二方向的截面图。

图36是示出通过模拟气流所获得的结果的一组视图。

具体实施方式

本发明可以按照各种形式修改并且具有各种实施例，因而，其特定实施例将在附图中示出并且在详细说明中进行描述。但是，应理解的是，无意将本发明限制于所公开的特定形式，相反，本发明将涵盖落入本发明的精神和范围内的所有修改、等效物和替代物。

应理解的是，尽管在本文中可能使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开的目的。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第二元件可以称为第一元件，并且类似地，第一元件也可以称为第二元件。术语“和/或”包括多个相关列出的项目或多个相关列出的项目中的任何一项的组合。

应理解的是，当一个元件被称为“连接”或“联接”到另一元件时，它可以直接连接或联接到其它元件，或者可能存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，应理解的是，在该元件与另一元件之间可能不存在又另一元件。

本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且无意限制本发明。应理解的是，除非上下文另外明确指出，否则单数形式包括复数形式。在本说明书中，应进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包含(comprise)”，“包含(comprising)”，“包括(include)”和/或“包括(including)”，指定所述特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。

除非另有定义，否则本文使用的所有术语，包括技术和科学术语，都具有与本发明所属领域的技术人员所通常理解的相同含义。术语，例如在常用词典中定义的术语，应被解释为具有与它们在相关领域背景下的含义一致的含义，除非在本申请中有明确定义，否则将不以理想化或过于正式的意义进行解释。。

在下文中，将在下面参考附图详细地描述实施例，但是相同或对应的元件将被称为相同的附图标记，而与绘图标记无关，并且将省略其冗余说明。

下面将描述根据本发明的第一实施例的热转换器。

图1是根据本发明的第一实施例的热转换器的透视图，图2是根据本发明的第一实施例的热转换器中所包括的主体部分的透视图，图3是根据本发明的第一实施例的热转换器中所包括的主体部分的分解透视图。图4(a)是示出根据本发明的第一实施例的热转换器中所包括的主体部分的示例的视图，图4(b)是示出根据本发明的第一实施例的热转换器中所包括的主体部分的另一示例的视图。图5(a)是根据本发明的第一实施例的热转换器的主体部分中所包括的热电模块的截面图，图5(b)是根据本发明的第一实施例的热转换器的主体部分中所包括的热电模块的分解截面图，图5(c)是冷却水通道管的顶视图，在该冷却水通道管中设置了根据本发明的第一实施例的热转换器的主体部分中所包括的热电模块。图6是根据本发明的第一实施例的热转换器的热电模块中所包括的热电元件的一组截面图，图7是根据本发明的第一实施例的热转换器的热电模块中所包括的热电元件的透视图。

参考图1至图4，根据本发明的第一实施例的热转换器10包括主体部分1000、空气进口管2000和空气出口管3000。

从空气出口管3000排出的空气的温度低于引入到空气进口管2000中的空气的温度。例如，引入到空气进口管2000中的空气可以是具有由车辆、轮船等的发动机产生的废热的空气，但是本发明不限于此。例如，引入到空气进口管2000中的空气的温度可以为100℃或以上，优选为200℃或以上，并且更优选在220℃至250℃的范围内，但是本发明不限于此。

空气被引入到空气进口管2000中并穿过主体部分1000，然后沿从空气出口管3000排出空气的方向移动。当空气进口管2000和空气出口管3000中的每一个的截面形状与主体部分1000的截面形状不同时，热转换器10可以进一步包括：第一连接管2100，该第一连接管2100将空气进口管2000连接到主体部分1000；和第二连接管3100，该第二连接管3100将主体部分1000连接到空气出口管3000。例如，空气进口管2000和空气出口管3000通常可以具有筒形形状。相反，主体部分1000中所包括的热电模块100可能需要设置在一个平面上以提高热电性能。因而，空气进口管2000和主体部分1000的一个端部，以及空气出口管3000和主体部分1000的另一个端部可以分别通过第一连接管2100和第二连接管连接3100连接，该第一连接管2100和该第二连接管3100各自具有形成为筒形形状的一个端部和形成为四边形的另一端部。

这里，空气进口管2000和第一连接管2100的连接，第一连接管2100和主体部分1000的连接，主体部分1000和第二连接管3100的连接，以及第二连接管3100和空气出口管3000的连接可以通过紧固构件进行。

根据本发明的第一实施例的热转换器10可以利用流动的空气和冷却水(热电模块100在空气和冷却水之间)之间的温差(即，热电模块100的吸热表面与加热表面之间的温差)来通过主体部分1000发电。

为此，主体部分1000包括多个单元模块1100、1200和1400以及空气通道管1300。在下文中，为了便于说明，说明关注其中该多个单元模块是第一单元模块1100和第二单元模块1200的实施例，如图4(a)中所示，但是本发明不限于此，并且该多个单元模块可以包括两个或更多个单元模块。例如，如图4(b)中所示，可以在第一单元模块1100和第二单元模块1200之间进一步设置附加单元模块，例如，第三单元模块1400。附加单元模块的数目可以根据要安装的空间和所需的发电量而变化。

第二单元模块1200设置在第一单元模块1100的侧表面上，并且空气通道管1300可以通过与第一单元模块1100和第二单元模块1100间隔隔开预定间距，从而整体地包围第一单元模块1100和第二单元模块1200。

空气进口管2000可以在第一单元模块1100的一侧处直接连接到空气通道管1300的一个凸缘1302，或者通过第一连接管2100连接，并且空气出口管3000可以在第二单元模块1200的一侧处直接连接到空气通道管1300的另一凸缘1304，或者通过第二连接管3100连接。

这里，第一单元模块1100和第二单元模块1200中的每一个都包括第一热电模块100、第二热电模块200和冷却水通道管300。

在这种情况下，冷却水通道管300可以包括第一表面302、与第一表面302相对设置的第二表面304、设置在第一表面302和第二表面304之间的第三表面306，以及设置在第一表面302和第二表面304之间以与第三表面306相对的第四表面308，并且冷却水可以穿过由第一表面302、第二表面304、第三表面306和第四表面308形成的内部空间。例如，冷却流体可以是水，但不限于此，并且可以是具有冷却性能的各种流体。引入到冷却水通道管300中的冷却流体的温度可以低于100℃，优选地低于50℃，并且更优选地低于40℃，但是本发明不限于此。穿过冷却水通道管300然后排出的冷却流体的温度可以高于被引入到冷却水通道管300中的冷却流体的温度。

另外，第一热电模块100可以设置在冷却水通道管300的一个外表面上，例如，第一表面302的外侧，第二热电模块200可以设置在冷却水通道管300的另一外表面上，例如第二表面304的外侧。

如上所述，根据本发明的一个实施例，可以提供一种结构，其中冷却水流经设置在主体部分1000的中心部处的冷却水通道管300，热电模块100和200设置在冷却水通道管300的外表面上，并且空气通道管1300设置成通过与热电模块100和200间隔隔开预定间距而包围热电模块100和200。因而，根据本发明的实施例的热转换器10可以利用流经冷却水通道管300的冷却流体与穿过空气通道管1300的高温气体之间的温差(即，热电模块100和200的低温部分和高温部分之间的温差)来发电。特别地，根据本发明的一个实施例，热电模块100和200，例如，热电模块100和200的散热器，可以直接暴露于流经空气通道管1300的高温气体，因而，热电模块100和200的低温部分和高温部分之间的温差增大，因此可以提高发电效率。

这里，可以在空气通道管1300的内表面上进一步设置绝热层。因而，穿过空气通道管1300的空气的温度可以不损失到外部，并且热电模块100和200的低温部分和高温部分之间的温差可以被最大化。

这里，冷却水进口310和冷却水出口320可以设置在每个冷却水通道管300的第三表面306上。当空气被引入到空气进口管2000中并且穿过空气通道管1300，然后沿空气被从空气出口管3000排出的方向移动时，冷却水可以被引入到第二单元模块1200中所包括的冷却水通道管300的冷却水进口310中，并沿其中冷却水被从第一单元模块1100中所包括的冷却水通道管300的冷却水出口320排出的方向移动。空气的温度在靠近空气进口管2000的方向上较高，而在靠近空气出口管3000的方向上较低，并且冷却水的温度在靠近第二单元模块1200的方向上较低，而在靠近第一单元模块1100的方向上较高，从而可以均匀地维持热电模块100和200的热侧和冷侧之间的温差，即ΔT，由此在主体部分1000的整个区域上获得均匀的发电性能。

同时，主体部分1000可以进一步包括绝热层1400和屏蔽层1500。

绝热层1400可以设置成包围冷却水通道管300的外表面，除了冷却水通道管300的外表面中设置了热电模块100和200的区域之外。特别地，由于分别设置在冷却水通道管300的外表面中的在其上设置了热电模块100和200的第一表面302和第二表面304上的绝热层1402和1404，因此可以维持热电模块100和200的热侧和冷侧之间的绝热，从而可以提高发电效率。

另外，屏蔽层1500可以包括：第一屏蔽层1502，该第一屏蔽层1502整体地覆盖第一单元模块1100中所包括的冷却水通道管300的第三表面306和第二单元模块1200中所包括的冷却水通道管300的第三表面306；和第二屏蔽层1504，该第二屏蔽层1504整体地覆盖第一单元模块1100中所包括的冷却水通道管300的第四表面308和第二单元模块1200中所包括的冷却水通道管300的第四表面308。因而，可以将该多个单元模块1100和1200并联连接。

屏蔽层1500可以进一步包括第三屏蔽层1506，该第三屏蔽层1506设置在第一单元模块1100的面对空气进口管2000的侧表面上。在这一点上，第三屏蔽层1506可以使用螺钉紧固到空气通道管1300的内表面，并且可以设置在除了其中设置散热器190的区域之外的区域中。因而，被引入到进气管2000中的空气可以通过朝向第一热电模块100和第二热电模块200均匀地分布而穿过空气通道管1300。

参考图5至图7，可以使用螺钉S将第一热电模块100和第二热电模块200紧固到冷却水通道管300。因而，可以将第一热电模块100和第二热电模块200稳固地联接到冷却水通道管300的表面。可替代地，冷却水通道管300可以通过导热垫(thermal pad)粘附到冷却水通道管300的表面。

为了便于说明，以第一热电模块100为例进行说明，但是相同内容可以应用于第二热电模块200。

第一热电模块100包括设置在冷却水通道管300的第一表面302的外侧上的热电元件和设置在这些热电元件上的散热器190。在这一点上，散热器190设置成面对空气通道管1300的内表面，并且可以与空气通道管1300的内表面间隔开预定间距。因而，穿过空气通道管1300的空气的温度可以通过散热器190高效地传递到热电元件的热侧。另外，铝板192可以进一步设置在冷却水通道管300的第一表面302的外侧与热电元件之间。由于铝板192具有高传热效率，因此穿过冷却水通道管300的冷却水的温度可以通过铝板192高效地传递到热电元件的冷侧。

每个热电元件都包括：第一基板110；多个第一电极120，该多个第一电极120设置在第一基板110上；多个P型热电腿130和多个N型热电腿140，该多个P型热电腿130和该多个N型热电腿140设置在该多个第一电极120上；多个第二电极150，该多个第二电极150设置在该多个P型热电腿130和该多个N型热电腿140上；以及第二基板160，该第二基板160设置在该多个第二电极150上。

这里，第一电极120设置在第一基板110与P型热电腿130和N型热电腿140的下底表面之间，第二电极150设置在第二基板160与P型热电腿130和N型热电腿140的上表面之间。因而，该多个P型热电腿130和该N型热电腿140可以通过第一电极120和第二电极150电连接。设置在第一电极120和第二电极150之间并且彼此电连接的一对P型热电腿130和N型热电腿140可以形成单位单元(unit cell)。

这里，P型热电腿130和N型热电腿140可以是以铋(Bi)和碲(Te)为主要材料的碲化铋(Bi-Te)基热电腿。P型热电腿130可以是包括含量范围为99wt％至99.999wt％的Bi-Te基主要原材料以及含量范围为0.001wt％至1wt％(基于100wt％的总重量)的含Bi或Te混合物的热电腿，其中Bi-Te基主要原材料包含锑(Sb)、镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)、银(Ag)、铅(Pb)、硼(B)、镓(Ga)、碲(Te)、铋(Bi)和铟(In)中的至少一种。例如，P型热电腿130的主要原材料可以是Bi-硒(Se)-Te，并且P型热电腿130可以进一步包括含量范围为0.001wt％至1wt％(基于总重量)的Bi或Te。N型热电腿140可以是包括含量范围为99wt％至99.999wt％的Bi-Te基主要原材料以及含量范围为0.001wt％至1wt％(基于100wt％的总重量)的含Bi或Te混合物的热电腿，其中Bi-Te基主要原材料包含锑Se、Ni、Al、Cu、Ag、Pb、B、Ga、Te、Bi和In中的至少一种。例如，N型热电腿140的主要原材料可以是Bi-Sb-Te，并且N型热电腿140可以进一步包括含量范围为0.001wt％至1wt％(基于总重量)的Bi或Te。

P型热电腿130和N型热电腿140可以形成为体型(bulk type)或堆叠型。通常，体型P型热电腿130或体型N型热电腿140可以通过以下过程获得：对热电材料进行热处理以制造铸锭；将铸锭粉碎并筛分以获得用于热电腿的粉末；烧结粉末；以及切割烧结体。堆叠型P型热电腿130或堆叠型N型热电腿140可以通过以下过程获得：用包括热电材料的糊剂在片状基底上涂覆以形成单元构件；将单元构件堆叠；以及切割堆叠的单元构件。

这里，该一对P型热电腿130和N型热电腿140可以具有相同的形状和体积，或者可以具有不同的形状和体积。例如，由于P型热电腿130和N型热电腿140的导电特性不同，因此N型热电腿140的高度或截面面积可以形成为与P型热电腿130的高度或截面面积不同。

根据本发明的一个实施例的热电元件的性能可以表达为热电品质因数(thermoelectric figure-of-merit)。热电品质因数ZT可由方程1表达，

[方程1]

ZT＝α²·σ·T/k

其中，α为塞贝克系数[V/K]，σ为电导率[S/m]，α²σ为功率因数[W/mK²]。另外，T为温度，k为热导率[W/mK]。k可以表达为a·c_p·ρ，其中，a是热扩散率[cm²/S]，c_p是比热[J/gK]，ρ是密度[g/cm³]。

为了获得热电元件的品质因数，使用Z计测量Z值[V/K]，并且可以使用所测量的Z值计算品质因数ZT。

当在第一电极120和第二电极150之间提供温差时，由于塞贝克效应，P型热电腿130和N型热电腿140中的电荷移动，因而可以发电。

根据本发明的实施例，P型热电腿130和N型热电腿140也可以具有图6(b)中所示的结构。参考图6(b)，热电腿130和140包括：热电材料层132和142；第一镀层134和144，该第一镀层134和144堆叠在热电材料层132和142的一个表面上；第二镀层134和144，该第二镀层134和144被堆叠在设置成与热电材料层132和142的该一个表面相对的其它表面上；第一结合层136和146，该第一结合层136和146设置在热电材料层132和142与第一镀层134和144之间；以及第二结合层136和146，该第二结合层136和146设置在热电材料层132和142与第二镀层134和144之间；第一金属层138和148，该第一金属层138和148设置在第一镀层134和144上；以及第二金属层138和148，该第二金属层138和148设置在第二镀层134和144上。

这里，热电材料层132和142可以包括作为半导体材料的Bi和Te。热电材料层132和142可以具有与参考图6(a)所述的P型热电腿130或N型热电腿140相同的材料或形状。

另外，第一金属层138和148以及第二金属层138和148中的每一个都可以由选自Cu、Cu合金、Al和Al合金的材料形成，并且可以具有在0.1mm至0.5mm，优选地在0.2mm至0.3mm范围内的厚度。第一金属层138和148以及第二金属层138和148中的每一个的热膨胀系数都与热电材料层132和142中的每一个的热膨胀系数相似或更大，因而，在烧结期间，压缩应力被施加到第一金属层138和148、第二金属层138和148以及热电材料层132和142之间的界面，从而可以防止裂纹或分层。另外，第一金属层138和148、第二金属层138和148以及电极120和150之间的结合力高，使得热电腿130和140可以稳定地联接到电极120和150。

接下来，第一镀层134和144以及第二镀层134和144中的每一个都可以包括Ni、锡(Sn)、钛(Ti)、铁(Fe)、Sb、铬(Cr)以及钼(Mo)，厚度为1μm至20μm，优选为1μm至10μm。第一镀层134和144以及第二镀层134和144防止了热电材料层132和142中的半导体材料Bi或Te与第一金属层138和148和第二金属层138和148之间的反应，从而可以防止热电元件的性能退化，并且可以防止第一金属层138和148以及第二金属层138和148的氧化。

这里，第一结合层136和146可以设置在热电材料层132和142与第一镀层134和144之间，第二结合层136和146可以设置在热电材料层132和142与第二镀层134和144之间。在这一点上，第一结合层136和146以及第二结合层136和146中的每一个都可以包括Te。例如，第一结合层136和146以及第二接合层136和146中的每一个都可以包括Ni-Te、Sn-Te、Ti-Te、Fe-Te、Sb-Te、Cr-Te以及Mo-Te中的至少一者。根据本发明的实施例，第一结合层136和146以及第二结合层136和146中的每一个都可以具有0.5μm至100μm，并且优选地1μm至50μm的厚度。根据本发明的实施例，包括Te的第一结合层136和146以及第二结合层136和146被预先设置在热电材料层132和142与第一镀层134和144之间以及热电材料层132和142与第二镀层134和144之间，从而可以防止热电材料层132和142中的Te扩散到第一镀层134和144以及第二镀层134和144。因而，可以防止Bi富集区域的出现。

同时，设置在第一基板110与P型热电腿130和N型热电腿140之间的第一电极120以及设置在第二基板160与P型热电腿130和N型热电腿140之间的第二电极150可以包括Cu、Ag和Ni中的至少一种，并且具有0.01mm至0.3mm的厚度。当第一电极120或第二电极150的厚度小于0.01mm时，其作为电极的功能降低，因而导电性能可能退化，并且当其厚度超过0.3mm时，导电效率可能由于电阻的增大而退化。

另外，彼此相对的第一基板110和第二基板160可以是绝缘基板或金属基板。

当第一基板110和第二基板160是金属基板时，第一基板110和第二基板160可以包括Cu、Cu合金、Al、Al合金或Cu-Al合金，并且可以具有0.1mm至0.5mm的厚度。当金属基板的厚度小于0.1mm或大于0.5mm时，散热特性或导热率可能过高，因而热电元件的可靠性可能降低。另外，当第一基板110和第二基板160是金属基板时，树脂层170可以进一步形成在第一基板110和第一电极120之间以及第二基板160和第二电极150之间。树脂层170可以包括具有5W/mK至20W/mK的导热率的材料，并且形成为具有0.01mm至0.15mm的厚度。当树脂层170的厚度小于0.01mm时，绝缘效率或耐电压特性可能退化，并且当其厚度超过0.15mm时，导热率可能降低，因而散热效率可能降低。

当第一基板110和第二基板160是绝缘基板时，绝缘基板可以是氧化铝基板或聚合物树脂基板。聚合物树脂基板可以包括各种绝缘树脂材料，诸如高透明塑料等，例如聚酰亚胺(PI)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环烯烃共聚物(COC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

树脂层170或聚合物树脂基板可以由包括环氧树脂和无机填料的环氧树脂组合物形成，或者由包括诸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅树脂和无机填料的硅树脂组合物形成。因而，当第一基板110或第二基板160为金属基板时，与热电元件100的结合力可以增加。

这里，包含的无机填料的量可以为聚合物树脂基板的68vol％至88vol％。当包含的无机填料的量小于68vol％时，导热效果可能较低，而当包含的无机填料的量大于88vol％时，聚合物树脂基板容易破裂。

树脂层170可以具有0.02mm至0.6mm，优选地0.1mm至0.6mm，并且更优选地0.2mm至0.6mm的厚度，并且可以具有1W/mK以上，优选地10W/mK以上，并且更优选20W/mK以上的导热率。当聚合物树脂基板的厚度满足上述数值范围时，即使当聚合物树脂基板根据温度的变化而反复收缩和膨胀时，聚合物树脂基板与金属基板之间的结合也不会受到影响。

为此，环氧树脂可以包括环氧化合物和固化剂。在这种情况下，相对于环氧化合物的体积比为10，可以按照1至10的体积比包括固化剂。这里，环氧化合物可以包括结晶环氧化合物、无定形环氧化合物以及有机硅环氧化合物中的至少一种。

无机填料可以包括氧化铝和氮化物中的至少一种，并且氮化物可以包括氮化硼和氮化铝中的至少一种。氮化硼可以包括其中团聚了(agglomerated)多个板状氮化硼的氮化硼团聚物。氮化硼团聚物的粒径D50可以在250μm至350μm的范围内，并且氧化铝的粒径D50可以在10μm至30μm的范围内。当氮化硼团聚物的粒径D50和氧化铝的粒径D50满足上述数值范围时，氮化硼团聚物和氧化铝可以均匀地分散在聚合物树脂基板中，因而，整个聚合物树脂基板可以具有均匀的导热效果和粘合性能。

当第一基板110和第二基板160是聚合物树脂基板时，与金属基板相比，第一基板110和第二基板160可以具有小厚度、高散热性能和高绝缘性能。另外，当将电极以半固化状态设置在聚合物树脂层上，施加在散热器190或铝板192上然后进行热压时，可以不需要单独的粘合剂层。

在这种情况下，第一基板110和第二基板160可以形成为具有不同的尺寸。例如，第一基板110和第二基板160中的一个的体积、厚度或面积可以形成为大于其另一个。因而，可以提高热电元件的吸热性能或散热性能。

另外，可以在第一基板110和第二基板160中的至少一个的表面上形成散热图案，例如不规则图案。因而，可以改善热电元件的散热性能。当在与P型热电腿130或N型热电腿140接触的表面上形成不规则图案时，还可以改善热电腿和基板之间的结合特性。

同时，P型热电腿130或N型热电腿140可以具有筒形形状、多角柱形状、椭圆柱形状等。

根据本发明的一个实施例，在P型热电腿130或N型热电腿140中，结合至电极的一部分可以形成为具有较大宽度。

下面将参考附图更详细地描述冷却水的运动。

图8(a)是示出根据本发明的第一实施例的热转换器中所包括的多个单元模块的示例的视图，图8(b)是示出根据本发明的第一实施例的热转换器中所包括的该多个单元模块的另一示例的视图。图9(a)是示出根据本发明的第一实施例的冷却水通道管的内部结构和冷却水移动路径的视图，图9(b)是示出根据本发明的第一实施例的冷却水通道管的冷却水进口和冷却水出口的示例的视图。

如图8(a)中所示，每个单元模块1100和1200中所包括的冷却水通道管300可以包括冷却水进口310和冷却水出口320两者。在这一点上，从第二单元模块1200中所包括的冷却水通道管300的冷却水出口320排出的冷却水可以被引入到第一单元模块1100中所包括的冷却水通道管300的冷却水进口310中。可替代地，如图8(b)中所示，当一个单元模块1200中所包括的冷却水通道管300包括冷却水进口310时，另一单元模块1100中所包括的冷却水通道管300可以包括冷却水出口320。

参考图9(a)，可以在每个冷却水通道管300中设置具有从第三表面306的内侧到第四表面308的内侧的方向的多个鳍片330。如上所述，当鳍片330形成在在冷却水通道管300中时，可以高效地执行冷却水与冷却水通道管300之间的热交换。例如，在其中在冷却水通道管300中形成有鳍片330的情况下的冷却水通道管300的表面温度可以比在其中在冷却水通道管300中未形成有鳍片330的情况下的冷却水通道管300的表面温度低约2℃或更多。

这里，可以将多个鳍片330中的一些鳍片332设置成与第三表面306的内侧接触，可以将多个鳍片330中的其余鳍片334设置成不与第三表面306的内侧接触，并且设置成不与第三表面306的内侧接触的多个鳍片334可以设置在设置成接触第三表面306的内侧的多个鳍片332之间。

在这一点上，设置成接触第三表面306的内侧的多个鳍片332可以设置成不接触第四表面308的内侧，并且设置成不接触第三表面306的内侧的多个鳍片334的至少一部分也可以设置成不接触第四表面308的内侧。可替代地，设置成接触第三表面306的内侧的多个鳍片332可以设置成不接触第四表面308的内侧，而设置成不接触第三表面306的内侧的多个鳍片334的至少一部分可以设置成接触第四表面308的内侧。

另外，设置在从第四表面308的内侧朝向第三表面306的内侧方向上从而接触第四表面308的内侧的内壁340，可以被设置在设置成不接触第三表面306的内侧且不接触第四表面308的内侧两者的多个鳍片334之间。在这一点上，设置成不接触第三表面306的内侧的多个鳍片334中的一些鳍片可以设置成接触内壁340。也就是说，内壁340可以是第四表面308的内侧，因而，设置成不接触第三表面306的内侧并且接触第四表面308的内侧的多个鳍片，可以设置在设置成不接触第三表面306的内侧且不接触第四表面308的内侧两者的多个鳍片之间。因而，冷却水以W形在冷却水通道管300中流动，从而可以加长冷却水流动路径，并且可以延长在冷却水和冷却水通道管300之间的热交换的时间。

同时，参考图9(b)，冷却水进口310和冷却水出口320中的至少一个可被加工成水龙头形状。因而，当流速低时，可以获得提高流速的效果。

接下来，将参考附图描述单元模块和空气通道管的联接结构。

图10是示出根据本发明的第一实施例的热转换器的空气通道管的透视图，图11(a)是其中联接了图10的空气通道管的主体部分的透视图，图11(b)是其中联接了空气通道管的主体部分从空气进口侧观察的平面图。

参考图10和图11，空气通道管1300可以包括：第一凸缘1302，该第一凸缘1302结合到空气进口管2000；第二凸缘1304，该第二凸缘1304结合到空气出口管3000；以及管道1306，该管道1306连接在第一凸缘1302和第二凸缘1304之间。管道1306可以包括第五表面1312、第六表面1314、第七表面1316和第八表面1318，该第五表面1312、第六表面1314、第七表面1316和第八表面1318分别对应于第一表面302、第二表面304、第三表面306和第四表面308。可以形成从第一凸缘1302延伸至第七表面1316或从第二凸缘1304延伸到第七表面1316的孔1320。在这一点上，形成在第一凸缘1302或第二凸缘1304中的孔1320的高度可以大于形成在每个冷却水通道管300的第三表面306上的冷却水进口310和冷却水出口320中的每一个的高度。因而，可以通过将第一单元模块1100和第二单元模块1200推过孔1320的方法将第一单元模块1100和第二单元模块1200组装到空气通道管1300。当在第二凸缘1304中形成孔1320时，第二凸缘1304可以形成为大于第一凸缘1302。

在下文中，将描述根据本发明第二实施例的热转换器。将省略与第一实施例中所述的内容相同的内容的重复说明。

图12是根据本发明的第二实施例的热转换器的透视图，图13是根据本发明的第二实施例的热转换器的一部分的放大图，图14是根据本发明的第二实施例的热转换器中所包括的单元模块的透视图，图15是图14的单元模块的分解图，图16是根据本发明的第二实施例的热转换器的截面图。

参考图12至图16，热转换器40包括：多个单元模块组；和框架5000，该框架5000被构造成支撑该多个单元模块组。这里，每个单元模块组都包括多个单元模块4000。

这里，该多个单元模块4000可以布置在第一方向和第二方向两者上，并且第二方向可以是与第一方向相交的方向，例如，垂直于第一方向的方向。在本说明书中，可以描述沿第一方向布置的多个单元模块4000形成一个单元模块组，因而，可以沿第二方向布置该多个单元模块组。这里，一个单元模块组中包括的该多个单元模块4000可以设置成以预定间距彼此间隔隔开。为了便于说明，在本说明书中，作为示例描述了以下情况，其中热转换器40包括沿第二方向布置的五个单元模块组，即第一单元模块组4000-A、第二单元模块组4000-B、第三单元模块组4000-C、第四单元模块组4000-D和第五单元模块组4000-E，但是本发明不限于此。

框架5000可以是设置成包围多个单元模块4000的外周边的框架或边缘。在这一点上，用于将冷却水注入到该多个单元模块4000中的冷却水进口管(未示出)和用于排出穿过该多个单元模块400内部的冷却水的冷却水出口管(未示出)可以在框架5000内形成。冷却水进口管和冷却水出口管中的一个可以形成在设置在该多个单元模块组的一个边缘处的单元模块组的边缘上，例如，形成在设置在第一单元模块组4000-A的侧表面处的边缘上，冷却水进口管和冷却水出口管中的另一个可以形成在设置在该多个单元模块组的另一边缘处的单元模块组的边缘上，例如，形成在设置在第五单元模块组4000-E的侧表面处的边缘上。

特别地，参考图14和图15，每个单元模块4000都包括：冷却水通道室4100；第一热电模块4200，该第一热电模块4200设置在冷却水通道室4100的一个表面4101处；和第二热电模块4300，该第二热电模块4300设置在冷却水通道室4100的另一表面4102处。这里，冷却水通道室4100的一个表面4101和另一个表面4102可以是冷却水通道室4100的沿第一方向以预定间距间隔隔开设置的两个表面，并且在本说明书中，冷却水通道室4100的一个表面4101和另一个表面4102可以与冷却水通道室4100的第一表面和第二表面互换使用。

第一热电模块4200的低温部分，即，散热部分，可以设置在冷却水通道室4100的第一表面4101的外侧上，并且第一热电模块4200的高温部分，即，吸热部分，可以设置成面对另一相邻单元模块4000的第二热电模块4300。同样地，第二热电模块4300的低温部分，即，散热部分，可以设置在冷却水通道室4100的第二表面4102的外侧上，并且第二热电模块4300的高温部分，即，吸热部分，可以设置成面对另一相邻单元模块4000的第一热电模块4200。

根据本发明第二实施例的热转换器40可以利用流经冷却水通道室4100的冷却水和穿过该多个单元模块4000之间的分开空间的高温气体之间的温差来发电，即，利用第一热电模块4200的吸热部分和加热部分之间的温差以及第二热电模块4300的吸热部分和散热部分之间的温差来发电。这里，冷却水可以是水，但不限于此，并且可以是具有冷却性能的各种流体。引入到冷却水通道室4100中的冷却水的温度可以低于100℃，优选地低于50℃，并且更优选地低于40℃，但是本发明不限于此。穿过冷却水通道室4100然后被排出的冷却水的温度可以高于被引入到冷却水通道室4100中的冷却水的温度。穿过该多个单元模块4000之间的分开空间的高温气体的温度可以高于冷却水的温度。例如，穿过该多个单元模块4000之间的分开空间的高温气体的温度可以为100℃或更高，优选地为150℃或更高，并且更优选地为200℃或更高，但是本发明不限于此。在这种情况下，多个单元模块4000之间的每个分开空间的宽度可以在几毫米到几十毫米的范围内，并且可以根据热转换器的尺寸、正在被引入的气体的温度、气体的入流速度、所需的发电量等而变化。

第一热电模块4200和第二热电模块4300可以各自包括多个热电元件100。可以根据所需的发电量来调节每个热电模块中所包括的热电元件的数目。

另外，每个热电模块中所包括的该多个热电元件100都可以电连接，并且可以使用汇流条(未示出)来电连接该多个热电元件100中的至少一些热电元件。例如，汇流条可以设置在出口侧处，高温气体在穿过该多个单元模块4000之间的分开空间之后通过出口侧排出，并且汇流条可以连接到外部端子。因而，可以在不将用于第一热电模块4200和第二热电模块4300的印刷电路板(PCB)设置在热转换器中的情况下向第一热电模块4200和第二热电模块4300供电，使得易于设计和组装热转换器。

另外，每个热电模块都可以取决于在第三方向上与第三表面4103或第四表面4104间隔隔开的距离而包括多组热电元件。例如，第一热电模块4200可以包括多组热电元件，每组热电元件都在第三方向上与第四表面4104间隔隔开相同的最小距离(在下文中，称为最小分开距离)，并且该多组热电元件可以包括第一组热电元件HA1至第四组热电元件HA4。这里，在第一热电模块4200的多组热电元件中，第一组热电元件HA1可以设置成最靠近第四表面4104，而第四组热电元件HA4可以设置成最靠近第三表面4103。另外，在下文中，将基于上述说明做出说明。

另外，每个单元模块4000都可以进一步包括设置在多个热电元件100之间的绝热层4400和屏蔽层4500。绝热层4400可以设置成包围冷却水通道室4100的至少一部分外表面，排除冷却水通道室4100的外表面中设置了热电元件100的区域。特别地，当绝热层4400在冷却水通道室4100的第一表面4101和第二表面4102(冷却水通道室4100的外表面中的在其上设置该多个热电元件100的外表面)处设置在热电元件100之间时，热电元件100的冷侧和热侧之间的绝热由于绝热层4400而得以维持，因此可以提高发电效率。

另外，屏蔽层4500可以设置在绝热层4400上并且可以保护绝热层4400和该多个热电元件100。为此，屏蔽层4500可以包括不锈钢材料。

屏蔽层4500可以通过螺钉紧固到冷却水通道室4100。因而，屏蔽层4500可以稳固地联接到单元模块4000，并且第一热电模块4200或第二热电模块4300以及绝热层4400也可以被固定在一起。

这里，第一热电模块4200和第二热电模块4300可以使用导热垫4600分别粘附到冷却水通道室4100的第一表面4101和第二表面4102。由于导热垫4600易于传递热，因此冷却水通道室4100和热电模块之间的热传递可以不受阻碍。另外，第一热电模块4200和第二热电模块4300中的每一个可以进一步包括：散热器400，该散热器400设置在热电元件100的热侧处；和金属板500，例如铝板，该金属板500设置在热电元件100的冷侧处。在这一点上，散热器400设置成面对另一相邻的单元模块。可以将第一热电模块4200中所包括的散热器400设置成面对另一相邻单元模块4000-1的第二热电模块4300(参见图13)，并且可以将第二热电模块4300中所包括的散热器400设置成面对另一相邻单元模块4000-2的第一热电模块4200(参见图13)。在这一点上，相邻的不同单元模块4000的散热器400可以按照预定间距彼此间隔隔开。因而，在该多个单元模块4000之间穿过的空气的温度可以通过散热器400高效地传递到热电元件100的热侧。同时，由于金属板500(例如，铝板)具有高传热效率，因此穿过冷却水通道室4100的冷却水的温度可以通过金属板500高效地传递到热电元件100的冷侧。如图所示，多个热电元件100可以设置在一个金属板500上，但是本发明不限于此，也可以将一个热电元件100设置在一个金属板500上。

上面结合与第一实施例相关的说明给出了每个热电元件100的说明，因而将省略其重复说明。

同时，每个单元模块4000可以进一步包括：第一支撑框架4700，该第一支撑框架4700设置在冷却水通道室4100的第一表面4101和第二表面4102之间的第三表面4103上；和第二支撑框架4800，该第二支撑框架4800设置在冷却水通道室4100的第一表面4101和第二表面4102之间的第四表面4104上。这里，第三表面4103可以是在第三方向上面向下的表面，并且第四表面4104可以是面向第三表面4103的表面并且是在第三方向上面向上的表面。

第一支撑框架4700和第二支撑框架4800中的至少一者的形状可以是H形，例如，H形梁。热转换器40中所包括的第一支撑框架4700和第二支撑框架4800中的每一个的数目都可以与热转换器40中所包括的单元模块4000的总数目相同。如图14和图15中所示，设置在同一单元模块中的第一支撑框架4700和第二支撑框架4800可以称为一对支撑框架。当第一支撑框架4700和第二支撑框架4800被分别设置在冷却水通道室4100的第三表面4103和第四表面4104上时，可以维持单元模块的刚性，并且可以防止振动期间屈曲或变形的问题。

为此，框架5000可以进一步包括设置在第一单元模块组4000-A和第二单元模块组4000-B之间的支撑壁5300，并且第一支撑框架4700和第二支撑框架4800中的每一个都可以被紧固到支撑壁5300。在这一点上，支撑壁5300可以被紧固到框架或框架5000的边缘，或者可以与框架5000一体成型。

更具体地，支撑壁5300可以设置在第一单元模块组4000-A和第二单元模块组4000-B之间，设置在第一单元模块组4000-A的每个单元模块4000上的第一支撑框架4700和第二支撑框架4800可以沿第二单元模块组4000-B设置在其中的方向分别从支撑壁5300的下部和上部延伸，并且设置在第二单元模块组4000-B的每个单元模块4000上的第一支撑框架4700和第二支撑框架4800可以沿第一单元模块组4000-A设置在其中的方向分别从支撑壁5300的下部和上部延伸。在这一点上，第一支撑框架4700和第二支撑框架4800中的每一个的延伸长度都不应超过支撑壁5300厚度的一半。另外，第一支撑框架4700可以通过螺钉紧固到支撑壁5300的下部，第二支撑框架4800可以通过螺钉紧固到支撑壁5300的上部。因而，由于单元模块本身不需要通过螺钉直接固定到框架，因此可以促进组装。另外，可以根据所需的发电量容易地调节单元模块的数目。

这里，示出了一对支撑框架支撑单个模块，但是本发明不限于此。第一支撑框架4700和第二支撑框架4800中的每一个都可以在第二方向上延伸，以同时支撑一个单元模块组中所包括的该多个单元模块中的一个单元模块和另一相邻单元模块组中所包括的该多个单元模块中的一个单元模块。因而，热转换器40中所包括的第一支撑框架4700和第二支撑框架4800中的每一个的数目都可以与第一单元模块组4000-A中所包括的单元模块4000的数目相同，或者可以是第一单元模块组4000-A中所包括的单元模块4000数目的多倍。

为此，可以在支撑壁5300的下端处形成多个凹槽，每个凹槽中都设置有第一支撑框架4700，并且可以在支撑壁5300的上端处形成多个凹槽，每个凹槽中都设置有第二支撑框架4800，并且第一支撑框架4700和第二支撑框架4800中的每一个都可以通过诸如螺钉的紧固构件紧固到支撑壁5300。在一个支撑壁5300的下端和上端中的每一个处形成的凹槽的数目可以与被布置在一个单元模块组中的单元模块4000的数目相同。

根据本发明的实施例，在冷却水通道室4100的一个侧表面上形成有冷却水进口，并且在冷却水通道室4100的另一侧表面上形成有冷却水出口。

即，冷却水进口4110可以形成在第五表面4105上，该第五表面是冷却水通道室4100的第一表面4101、第二表面4102、第三表面4103和第四表面4104之间的两个表面中的一个表面，冷却水出口4120可以形成在第六表面4106上，该第六表面是在第一表面4101、第二表面4102、第三表面4103和第四表面4104之间的两个表面中的另一表面。在图12中，当沿第二方向依次布置第一单元模块组4000-A、第二单元模块组4000-B、第三单元模块组4000-C、第四单元模块组4000-D和第五单元模块组4000-E，并且冷却水沿从第一单元模块组4000-A朝向第五单元模块组4000-E的方向流动时，冷却水进口4110可以在第一单元模块组4000-A中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100的一个侧表面上形成，即在作为冷却水通道室4100的外侧表面的第五表面4105上形成，冷却水出口4120可以在第一单元模块组4000-A中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100的另一个侧上形成，即在作为冷却水通道室4100的设置成面对第二单元模块组4000-B的侧表面的第六表面4106上形成。同样地，冷却水进口4110可以在第二单元模块组4000-B中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100的一个侧表面上形成，即在作为冷却水通道室4100的设置成面对第一单元模块组4000-A的侧表面的第五表面4105上形成，冷却水出口4120可以在第二单元模块组4000-B中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100的另一个侧上形成，即在作为冷却水通道室4100的设置成面对第三单元模块组4000-C的侧表面的第六表面4106上形成。

这里，为了允许冷却水沿从第一单元模块组4000-A朝向第五单元模块组4000-E的方向流动，可以在设置在两个单元模块组之间的支撑壁5300中形成孔5310，以便对应于冷却水进口4110和冷却水出口4120的位置。例如，孔5310可以形成为同时对应于在第一单元模块组4000-A中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100中形成的冷却水出口4120的位置，以及在第二单元模块组4000-B中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100中形成的冷却水进口4110的位置。因而，在第一单元模块组4000-A中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100中形成的冷却水出口4120可以通过孔5310连接到在第二单元模块组4000-B中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100中形成的冷却水进口4110，并且冷却水可以从在第一单元模块组4000-A中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100流动到在第二单元模块组4000-B中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100。这样的结构可以类似地应用于第二单元模块组4000-b、第三单元模块组4000-c、第四单元模块组4000-d以及第五单元模块组4000-e。

根据本发明的实施例，如图16中所示，第一接头构件4112可以连接到每个冷却水进口4110，并且第二接头构件4122可以连接到每个冷却水出口4120。在这一点上，第一接头构件4112和第二接头构件4122可以分别配合到冷却水进口4110和冷却水出口4120中，并且可以各自具有中空管状形状，以允许冷却水穿过其中。另外，第一接头构件4112和第二接头构件4122可以同时插入到一个孔5310中。例如，连接到在第一单元模块组4000-A中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100中形成的冷却水出口4120的第二接头构件4122，和连接到在第二单元模块组4000-B中所包括的每一个单元模块4000的冷却水通道室4100中形成的冷却水进口4110的第一接头构件4112，可以一起配合在形成于设置在第一单元模块组4000-A和第二单元模块组4000-B之间的支撑壁5300中的多个孔5310中的一个孔中。这里，为了防止冷却水在第二接头构件4122和第一接头构件4112之间泄漏的问题，可以将第一接头构件4112的外圆周表面、第二接头构件4122的外圆周表面和孔5310的内圆周表面密封在一起。

根据本发明的实施例，多个冷却水进口4110和多个冷却水出口4120可以分别形成在每个冷却水通道室4100的第五表面4105和第六表面4106中，并且该多个孔5310可以形成在支撑壁5300中，以对应于该多个冷却水进口4110和该多个冷却水出口4120的位置。

这里，可以在冷却水通道室4100中形成多个冷却水通过管4130，以使冷却水顺畅地流动。冷却水通过管4130从冷却水通道室4100中的冷却水进口4110连接到冷却水出口4120，并且冷却水可以在第二方向上流经冷却水通过管4130。因而，即使在冷却水的流速不足以填充每个冷却水通道室4100的内部时，冷却水也可以在每个冷却水通道室4100中均匀地分布，从而可以关于每个冷却水通道室4100的整个表面获得均匀的热电转换效率。

如上所述，冷却水被引入到第一单元模块组4000-A，然后沿第二方向穿过第二单元模块组4000-B、第三单元模块组4000-C和第四单元模块组4000-D从第五单元模块组4000-E排出。

另外，高温气体从冷却水通道室4100的上端朝向冷却水通道室4100的下端流动。例如，高温气体可以从第四表面4104朝向第三表面4103流动。另外，与本发明的实施例中相同，在将第二支撑框架4800设置在单元模块4000的上端处时，可以防止热电元件的性能由于高温气体的高温而退化的问题。

此外，虽然在图中未示出，但是根据本发明的实施例，冷却水进口管可以形成在第一单元模块组4000-A的一个侧表面上，例如，形成在框架或框架5000的面对第五表面4105的边缘上，并且冷却水出口管可以形成在第五单元模块组4000-E的另一侧表面上，例如，形成在框架或框架5000的面对第六表面4106的边缘上。被引入到冷却水进口管中的冷却水可以被分配并引入到在第一单元模块组4000-A中所包括的该多个单元模块4000中的每一个单元模块的冷却水通道室4100的冷却水进口4110中。另外，从在第五单元模块组4000-E中所包括的该多个单元模块4000中的每一个单元模块的冷却水通道室4100的冷却水出口4120排出的冷却水可以被收集在冷却水出口管中，然后排出到外部。

根据本发明的又另一实施例，散热鳍片可以设置在每个冷却水通道室4100的内壁或冷却水通过管4130的内壁上。散热鳍片的形状和数目以及散热鳍片占用每个冷却水通道室4100的内壁的面积可以根据冷却水的温度、废热的温度、所需的发电能力等而不同地改变。散热鳍片占用每个冷却水通道室4100的内壁的面积可以是例如每个冷却水通道室4100的截面积的1％至40％。因而，可以获得高热电转换效率而又不影响冷却水的流量。另外，冷却水沿第二方向移动，而气体沿第三方向移动，使得冷却水和气体可以沿彼此交叉的方向移动。

图17是用于描述根据本发明的第二实施例的热转换器中的高温气体的运行和冷却水的流动的视图。

参考图17，在单元模块4000中，如上所述，冷却水可以被引入到设置在第五表面4105上的冷却水进口4110中。另外，冷却水可以在第二方向上移动穿过内部的冷却水通道室，并且可以通过冷却水出口4120排出。可替代地，高温气体可以沿第三方向流动。例如，高温气体可以从第四表面4104流向第三表面4103。另外，由于多组热电元件在第三方向上顺序地布置，因此高温气体可以与沿第三方向布置的该多组热电元件进行热交换。因而，由于高温气体与该多组热电元件的热交换，因此在与第三表面4103相邻或远离第四表面4104的方向上的温度可能更高。即，可以由在高温气体穿过热电模块时执行的热交换来降低温度。

例如，第一组热电元件HA1、第二组热电元件HA2、第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4可以被布置成沿第三方向平行。因而，从第一组热电元件HA1、第二组热电元件HA2、第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4到第四表面4104的最小分开距离可以逐渐增大。例如，第四表面4104与第一组热电元件HA1之间的最小分开距离d1、第四表面4104与第二组热电元件HA2之间的最小分开距离d2、第四表面4104与第三组热电元件HA3之间的最小分开距离d3、以及第四表面4104与第四组热电元件HA4之间的最小分开距离d4可以逐渐增大。

另外，如上所述，依次穿过第一组热电元件HA1、第二组热电元件HA2、第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4的高温气体的温度可能由于热交换而逐渐降低。

即，第(1-1a)热电元件100-1a可以沿第三方向与第二组热电元件HA2的第(2-1a)热电元件100-2a、第三组热电元件HA3的第(3-1a)热电元件100-3a，以及第四组热电元件HA4的第(4-1a)热电元件100-4a平行地设置，并且第(1-1a)热电元件100-1a、第(2-1a)热电元件100-2a、第(3-1a)热电元件100-3a以及第(4-1a)热电元件100-4a可以接触按此顺序温度相对降低的气体，从而进行热交换。

类似地，冷却水可以在移动穿过冷却水进口4110的同时与沿第二方向布置的多个第一热电元件和多个第二热电元件进行热交换。因而，如上所述，穿过冷却水通道室然后排出的冷却水的温度可以比被引入冷却水通道室4100中的冷却水的温度高。

具体地，第一组热电元件HA1可以包括沿第二方向布置的多个第一热电元件100-1，并且包括第(1-1a)热电元件100-1a、第(1-1b)热电元件100-1b、第(1-1c)热电元件100-1c、第(1-1d)热电元件100-1d、第(1-1e)热电元件100-1e、第(1-1f)热电元件100-1f、第(1-1g)热电元件100-1g以及第(1-1h)热电元件100-1h。另外，在其中第(1-1a)热电元件100-1a接触冷却水通道室的区域(其中第(1-1a)热电元件100-1a沿第一方向与冷却水通道室重叠的区域)中的冷却水的温度低于其中第(1-1h)热电元件100-1h接触冷却水通道室的区域中的冷却水的温度。

但是，关于相同体积，气体可以交换的热的量比冷却水更大。这可能是因为气体(例如，空气)的比热大于液体(例如，水)的比热而发生的。

此外，接触第一组热电元件HA1、第二组热电元件HA2、第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4的气体的温度依次降低，并且气体的温度下降率大于冷却水的温度下降率，因而，第一热电模块4200的吸热部分和加热部分之间的温差可以按照第一组热电元件HA1、第二组热电元件HA2、第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4的顺序减小。因而，也可以按照第一组热电元件HA1、第二组热电元件HA2、第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4的顺序降低由每个热电元件产生的功率。但是，根据实施例的热转换器可以具有以下结构，即，即使在吸热部分和加热部分之间的温差按照第一组热电元件HA1、第二组热电元件HA2、第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4的顺序增大时，发电效率也能够提高。这将在下面更详细地描述。

图18是根据本发明的第二实施例的热转换器的截面图。

参考图18，如图16中所示，冷却水可以在第二方向上移动通过冷却水通道室，并且冷却水通道室4100可以分别在第一表面4101和第二表面4102处接触第一热电模块4200的热电元件100和第二热电模块4300的热电元件100。如上所述，第一热电模块4200的热电元件100的散热部分(冷却)可以接触第一表面4101，第二热电模块4200的热电元件100的散热部分(冷却)可以接触第二表面4102。另外，第一热电模块4200的热电元件100的吸热部分可以接触散热器400，并且可以与气体进行热交换。同样地，第二热电模块4300的热电元件100的吸热部分可以接触散热器400，并且可以与气体进行热交换。

图19是示出根据本发明的第二实施例的热转换器中的第一热电模块和第一热电元件的视图。

参考图19，将基于第一热电模块4200和第一热电模块4200中的第一热电元件100做出说明。但是，下文所述的结构可以类似地应用于每个其它单元模块4000的热电模块以及第二热电模块4300。

如上所述，第一热电模块4200可以包括沿第三方向平行布置的第一组热电元件HA1、第二组热电元件HA2、第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4，并且吸热部分的温度由于按照第一组热电元件HA1、第二组热电元件HA2、第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4的顺序与气体进行热交换而降低，因此加热部分和吸热部分之间的温差可能增加。

因而，在根据一个实施例的热转换器中，具有相同的最小分开距离的该组热电元件HA1至HA4中的热电元件可以彼此电连接，并且特别地，可以将相邻的热电元件串联连接。

具体地，如参考图17所述的，第一组热电元件HA1可以包括沿第二方向布置的多个第一热电元件100-1，并且包括第(1-1a)热电元件100-1a、第(1-1b)热电元件100-1b、第(1-1c)热电元件100-1c、第(1-1d)热电元件100-1d、第(1-1e)热电元件100-1e、第(1-1f)热电元件100-1f、第(1-1g)热电元件100-1g以及第(1-1h)热电元件100-1h。

另外，第(1-1a)热电元件100-1a、第(1-1b)热电元件100-1b、第(1-1c)热电元件100-1c、第(1-1d)热电元件100-1d、第(1-1e)热电元件100-1e、第(1-1f)热电元件100-1f、第(1-1g)热电元件100-1g以及第(1-1h)热电元件100-1h可以彼此电连接，并且可以与相邻的热电元件串联连接。因而，该组热电元件中的所有热电元件在加热部分和吸热部分之间都可以具有相似的温差值。例如，温差可以在预定误差范围内。相反，当电连接的热电元件的温差值具有较大差异时，对应于所产生的最佳功率的电流不同，因而可能存在发电性能降低的问题。因而，在根据实施例的热转换器中，具有类似温差的热电元件彼此电连接以维持相同的功率输出，由此提高功率效率。另外，即使当发生诸如热电元件的断路之类的故障时，也可以通过功率检测容易地识别热电元件的故障。

如上所述，第二组热电元件HA2可以包括沿第二方向布置的多个热电元件，并且该多个布置的热电元件可以彼此电连接，并且相邻的热电元件可以串联连接。

同样地，第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4可以各自包括沿第二方向布置的多个热电元件，并且该多个布置的热电元件可以彼此电连接，并且相邻的热电元件可以串联连接。

另外，在热转换器中的第一组热电元件HA1、第二组热电元件HA2、第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4中，每组热电元件中的最大温差可以大于相邻组热电元件之间的最小温差。这里，最大温差是指每组热电元件中的加热部分与吸热部分之间的最高温差和加热部分与吸热部分之间的最低温差之差。另外，最小温差是指相邻的不同组热电元件之间的加热部分与吸热部分之间的温差的最小偏差。例如，最大温差是指第一组热电元件HA1中的第(1-1a)热电元件100-1a的加热部分与吸热部分之间的温差(最高温差)和第(1-8)热电元件100-1h的加热部分与吸热部分之间的温差(最低温差)之差。另外，最小温差是指第一组热电元件HA1和第二组热电元件HA2中的第(1-8)热电元件100-1h的加热部分与吸热部分之间的温差和第(2-1)热电元件(100-2a)的加热部分与吸热部分之间的温差之间的温度偏差。

因而，在根据实施例的热转换器中，同一组热电元件中的热电元件可以串联连接，由此提高了热转换器的发电性能。

此外，热电元件中的所有热电腿和电极之间的电连接都可以在各个方向上进行，并且当基于第一电极进行说明时，多个第一电极可以在第三-第二方向，第三-第一方向以及第二方向上不同地连接。甚至在下文中，也将基于第一电极来描述热电元件中的电连接。这里，第三-第一方向是从第三表面朝向第四表面的方向，并且第三-第二方向是从第四表面朝向第三表面的方向，并且可以与气体流动的方向相同。

图20是示出根据本发明的另一实施例的热转换器中的第一热电模块和第一热电元件的视图。

参考图20，在根据另一实施例的热转换器中，同一组热电元件中的多个热电元件中的每一个热电元件都可以电连接到在第三方向上具有离第四表面相同的最小分开距离的热电腿或电极，特别地，相邻的热电腿或电极可以彼此串联连接。但是，如上所述，将基于第一电极进行下文说明(由于P型热电腿和N型热电腿两者均设置在第一电极上)，因此下文说明也可以类似地应用于热电腿。

具体地，将基于第一组热电元件HA1中的第(1-1a)热电元件100-1a和第(1-1b)热电元件100-1b进行说明。首先，第(1-1a)热电元件100-1a可以包括多个热电腿和多个电极。特别地，第(1-1a)热电元件100-1a可以包括沿第三-第二方向依次布置的第一-第一电极110-1、第一-第二电极110-2、第一-第三电极110-3和第一-第四电极110-4。沿第三-第二方向从第一-第一电极110-1、第一-第二电极110-2、第一-第三电极110-3和第一-第四电极110-4到第四表面的最小分开距离可以依次增大。另外，第(1-1b)热电元件100-1b可以包括沿第三-第二方向依次布置的第一-第五电极110-5、第一-第六电极110-6、第一-第七电极110-7和第一第八电极110-8。沿第三-第二方向从第一-第五电极110-5、第一-第六电极110-6、第一-第七电极110-7和第一-第八电极110-8到第四表面的最小分开距离可以依次增大。即，即使在该多个热电元件中的每一个热电元件中，热电腿或电极的位置也可以按照第三方向为轴线彼此不同或相同。

在根据另一实施例的热转换器中，可以在该多个热电元件中与第四表面具有相同最小分开距离的热电腿或电极之间进行电连接。

首先，在第(1-1a)热电元件100-1a中，第一-第一电极110-1可以包括沿第二方向布置的多个第一子电极110-1a至110-1c。另外，可以说第一-第一电极110-1是指“第一组子电极”，并且该多个热电元件包括“多组子电极”，但是在下文中，将基于第一-第一电极进行说明。例如，第一-第一电极110-1可以包括第一-第一子电极110-1a、第一-第二子电极110-1b和第一-第三子电极110-1c。另外，第一-第一子电极110-1a、第一-第二子电极110-1b和第一-第三子电极110-1c可以沿第二方向串联布置，并且可以在第三-第二方向上具有离第四表面的相同最小分开距离。即，与第一-第一子电极110-1a、第一-第二子电极110-1b和第一-第三子电极110-1c热交换的气体的温度可以大致相似。因而，第一-第一子电极110-1a、第一-第二子电极110-1b和第一-第三子电极110-1c串联电连接，使得热转换器的发电性能可以提高。

与第一-第一电极110-1相同，第一-第二电极110-2、第一-第三电极110-3和第一-第四电极110-4可以各自包括多个子电极，并且第一-第二电极110-2、第一-第三电极110-3和第一-第四电极110-4中的每一个的该多个子电极都可以在第三-第二方向上具有离第四表面的相同最小分开距离，并且可以与温度类似的气体进行热交换。

同样地，在第(1-1b)热电元件100-1b中，第一-第五电极110-5可以具有沿第二方向布置的多个子电极，并且该多个子电极可以是第五子电极110-5a至110-5c。

此外，第一-第五电极110-5可以包括第五-第一子电极110-5a、第五-第二子电极110-5b和第五-第三子电极110-5c。另外，第五-第一子电极110-5a、第五-第二子电极110-5b和第五-第三子电极110-5c可以沿第二方向串联布置并且可以在第三-第二方向上具有离第四表面相同的分开距离。即，与第五-第一子电极110-5a、第五-第二子电极110-5b和第五-第三子电极110-5c热交换的气体的温度可以大致相似。因而，第五-第一子电极110-5a、第五-第二子电极110-5b和第五-第三子电极110-5c串联电连接，使得热转换器的发电性能可以提高。

另外，第一-第五电极110-5可以在第二方向上与作为相邻热电元件的第(1-1a)热电元件100-1a的第一-第一电极110-1串联设置，并且可以与其电连接。具体地，第一-第五电极110-5的第五-第一子电极110-5a可以与第一-第三子电极110-1c串联电连接。另外，第一-第五电极110-5和第一-第一电极110-1可以在第三-第二方向上具有离第四表面相同的最小分开距离，并且可以与相似温度的气体进行热交换。因而，可以进一步提高热转换器的发电性能。

类似地，第一-第六电极110-5可以电连接到第一-第二电极110-2，第一-第七电极110-7可以电连接到第三电极110-3，并且第一-第八电极110-8可以电连接到第一-第四电极110-4。

如上所述，根据另一实施例的热转换器，在每组热电元件中，可以取决于从第四表面到第三方向的最小分开距离是否相同，来做出热电元件中的该多个电极之间的连接。因而，可以进一步提高热转换器的热转换效率。

图21是示出根据本发明的又另一实施例的热转换器中的第一热电模块和第一热电元件的视图。

参考图21，根据又另一实施例的热转换器，在同一组热电元件中的多个热电元件中的至少一个热电元件中，在第三方向上具有离第四表面的相同最小分开距离的热电腿或电极可以彼此电连接。特别地，相邻的热电腿或电极可以彼此串联连接。

具体地，将基于第一组热电元件HA1中的第(1-1a)热电元件100-1a和第(1-1b)热电元件100-1b进行说明。首先，第(1-1a)热电元件100-1a可以包括多个热电腿和电极(但是，如上所述，将基于第一电极进行说明)。特别地，第(1-1a)热电元件100-1a可以包括沿第三-第二方向依次布置的第一-第一电极、第一-第二电极、第一-第三电极和第一-第四电极。上文的说明与参考图20所述的相同，并且可以如参考图20所述相同的方式应用对第(1-1b)热电元件100-1b的第一-第五至第一-第八电极的说明。

因而，在第三-第二方向上离第四表面的最小分开距离可以按照第一-第一电极、第一-第二电极、第一-第三电极和第一-第四电极的顺序增大。另外，第(1-1b)热电元件100-1b可以包括沿第三-第二方向依次布置的第一-第五电极、第一-第六电极、第一-第七电极和第一-第八电极。另外，在第三-第二方向上离第四表面的最小分开距离可以按照第一-第五电极、第一-第六电极、第一-第七电极和第一-第八电极的顺序增大。如上所述，即使在该多个热电元件中的每一个热电元件中，热电腿或电极的位置也可以按照第三方向为轴线彼此不同或相同。

但是，在根据又另一实施例的热转换器中，第一-第一电极可以包括第一-第一子电极110-1a至第一-第四子电极110-1d。与图20不同，根据又另一实施例的热转换器还包括第一-第四子电极110-1d，但是子电极的数目可以根据热电元件的尺寸等而改变。

另外，第一-第二电极可以包括第二-第一子电极110-2a至第二-第四子电极110-2d。在这一点上，第一-第一电极和第一-第二电极可以彼此电连接。例如，第一-第一子电极110-1a可以与第二-第一子电极110-2a串联连接，第二-第一子电极110-2a可以与第二-第二子电极110-2b串联连接。另外，顺序地，第二-第二子电极110-2b可以与第一-第二子电极110-1b串联连接，第一-第二子电极110-1b可以与第一-第三子电极110-1c串联连接，第一-第三子电极110-1c可以与第二-第三子电极110-2c串联连接，第二-第三子电极110-2c可以与第一-第四子电极110-1d连接串联。

同样地，第一-第五电极可以包括第五-第一子电极110-5a至第五-第四子电极110-5d，并且第一-第六电极可以包括第六-第一子电极110-6a至第六-第四子电极110-6d。在这一点上，第一-第五电极和第一-第六电极可以彼此电连接。例如，第五-第一子电极110-5a可以与第六-第一子电极110-6a串联连接，并且第六-第一子电极110-6a可以与第六-第二子电极110-6b串联连接。另外，顺序地，第六-第二子电极110-6b可以与第五-第二子电极110-5b串联连接，第五-第二子电极110-5b可以与第五-第三子电极110-5c串联连接，第五-第三子电极110-5c可以与第六-第三子电极110-6c串联连接，并且第六-第三子电极110-6c可以与第五-第四子电极110-5d串联连接。

但是，第一-第三电极可以与第一-第七电极串联连接，并且第一-第四电极可以与第一-第八电极串联连接。参考图21所述的内容可以类似地应用于多个子电极。另外，通过这种构造，可以提高热转换器的发电性能。另外，通过调节子电极之间的连接关系，可以容易地控制期望的发电性能。

图22是示出图19的修改示例的视图。

参考图22，一组热电元件和该多组热电元件中的至少一组热电元件(它们在第三方向上具有离第四表面的最小分开距离)可以彼此电连接。

具体地，第一组热电元件HA1可以包括沿第二方向串联布置的多个热电元件，并且该多个热电元件可以在第二方向上彼此串联连接。同样地，第二组热电元件HA2可以包括沿第二方向串联布置的多个热电元件，并且该多个热电元件可以在第二方向上彼此串联连接。

同时，第三组热电元件HA3和第四组热电元件HA4可以各自包括多个热电元件，并且该多个热电元件可以在第三-第二方向或第三-第一方向上电连接。

图23和图24是描述根据第二实施例的第一热电模块的效果的曲线图。

参考图23和图24，当针对三个相同的热电元件(下面称为第一热电元件TE1、第二热电元件TE2和第三热电元件TE3)不同地设定吸热部分和加热部分之间的温差时，在图24中示出了针对三个热电元件中的每一个热电元件关于电流的发电功率，并且在图23中示出了在第一热电元件TE1至第三热电元件TE3串联连接的情况下针对三个热电元件关于电流的发电功率。

这里，在热电元件中，当加热部分与吸热部分的温差为100℃时的内部电阻为1.73Ω，当温差为150℃时的内部电阻为1.94Ω，当温差为200℃时的内部电阻为2.11Ω。

首先，参考图24，在其中加热部分与吸热部分之间的温差为100℃的第一热电元件TE1的情况下，可以以约1.4A的第一电流CA1提供最大发电功率(约3.43W)。另外，在其中加热部分与吸热部分之间的温差为150℃的第二热电元件TE2的情况下，可以以约1.8A的第二电流CA2提供最大发电功率(约6.79W)。另外，在其中加热部分与吸热部分之间的温差为200℃的第三热电元件TE3的情况下，可以以约2.2A的第三电流CA3提供最大发电功率(约10.26W)。另外，当多个第一热电元件TE1至第三热电元件TE3中的每一个串联连接时，发电量可以与热电元件的数目成比例地增加。

可替代地，参考图23，当第一热电元件TE1、第二热电元件TE2和第三热电元件TE3串联连接时，加热部分和吸热部分之间的温差的平均值为150℃(即，(100℃+150℃+200℃)/3)，并且可以在类似于第二电流CA值的约1.72A的电流下提供最大发电功率(18.22W)。即，最大发电功率(18.22W)可以小于当三个第二热电元件TE2串联连接时的最大发电功率(约20.4W)。另外，上述值可以小于第一热电元件TE1至第三热电元件TE3中的每一个的最大发电功率之和(20.48W，3.43+6.79+10.26)。

即，可以看出，具有大温差的每个热电元件的串联连接降低了最大发电功率。因而，在根据上述各种实施例的热转换器中，可以通过将具有相似温差的热电元件或热电腿(电极)串联连接来提高发电性能。

图25是根据本发明的第三实施例的热转换器的透视图，图26和图27示出了图25的热转换器的框架的内部，图28是根据本发明的另一实施例的热转换器的冷却水进口的前视图。图29是从图25的热转换器移除了框架的结构的透视图，图30是从图25的热转换器移除了框架的结构的分解透视图。图31是从图25的热转换器移除了框架的结构的从冷却水进口侧观察的前视图，图32是从图25的热转换器移除了框架的结构的从冷却水出口侧观察的前视图。图33是图25的热转换器的沿第一方向的截面图，图34是图33的局部放大图。图35是从图25的热转换器移除了框架的结构的沿第二方向的截面图，图36是示出通过模拟气流所获得的结果的一组视图。

参考图25至图36，热转换器60包括单元模块6000和框架7000。

单元模块6000包括多个热电模块6100和冷却构件6200。

冷却构件6200包括：冷却水通道管6210；第一凸缘6220，该第一凸缘6220设置在冷却水通道管6210的冷却水进口In处；以及第二凸缘6230，该第二凸缘6230设置在冷却水通道管6210的冷却水出口Out处。

该多个热电模块6100包括：第一热电模块6100-1，该第一热电模块6100-1设置在冷却水通道管6210的第一外壁表面6212上；和第二热电模块6100-2，该第二热电模块6100-2设置在冷却水通道管6210的第二外壁表面6214上。

这里，第二外壁表面6214是与第一外壁表面6212相对的表面。

框架7000支撑单元模块6000并容纳该多个热电模块6100，并且还容纳冷却构件6200的冷却水通道管6210和第二凸缘6230。

为此，框架7000包括第一壁7100、第二壁7200、第三壁7300和第四壁7400。第一壁7100和第二壁7200可以设置成彼此面对，第三壁7300和第四壁7400可以设置成彼此面对，并且第三壁7300和第四壁7400中的每一个都可以设置在第一壁7100和第二壁7200之间。因而，第一壁7100、第二壁7200、第三壁7300和第四壁7400可以彼此连接以形成一个内部空间。另外，框架7000可以包括：第一开口7002，该第一开口7002由第一壁7100、第二壁7200、第三壁7300和第四壁7400包围；和第二开口7004，该第二开口7004由第一壁7100、第二壁7200、第三壁7300和第四壁7400包围。

第一壁7100设置在单元模块6000中所包括的冷却构件6200的第一凸缘6220的一侧上，并且对应于冷却水进口In的第一孔7110形成在第一壁7100中。第二壁7200设置在单元模块6000中所包括的冷却构件6200的第二凸缘6230的一侧上，并且对应于冷却水出口Out的第二孔7210形成在第二壁7200中。第三壁7300设置在单元模块6000中所包括的第一热电模块6100-1的一侧上，从而与第一热电模块6100-1间隔隔开并面对第一热电模块6100-1。另外，第四壁7400设置在单元模块6000中所包括的第二热电模块6100-2的一侧上，从而与第二热电模块6100-2间隔隔开并面对第二热电模块6100-2。

因而，冷却水可以在从第一凸缘6220朝向第二凸缘6230的方向上流动。也就是说，冷却水可以被引入到第一壁7100的冷却水进口In中，穿过冷却水通道管6210，并通过冷却水出口Out排出第二壁7200。另外，温度高于冷却水温度的高温气体可以在第一热电模块6100-1和第三壁7300之间并且在第二热电模块6100-2和第四壁7400之间流动，从而平行于第一热电模块6100-1和第二热电模块6100-2设置在其中的方向，并且垂直于冷却水沿其流动的方向。也就是说，温度比冷却水的温度高的高温气体被引入到框架7000的第一开口7002中并且通过第二开口7004排出。为了便于说明，在本说明书中，冷却水沿其流动的方向可以称为第一方向，高温气体沿其流动的方向可以称为第二方向，并且垂直于第一方向和第二方向的方向，即从第一热电模块6100-1到第二热电模块6100-2的方向可以称为第三方向。

因而，在该多个热电模块6100的两个表面中，设置在冷却水通道管6210的一侧上的表面可以是低温部分，即散热部分，而设置成面对框架7000的壁表面(例如，第三壁7300或第四壁7400的表面)的表面可以是高温部分，即吸热部分。

根据本发明的第三实施例的热转换器60可以利用流经冷却水通道管6210的冷却水和穿过在该多个热电模块6100与框架7000的壁表面之间的分开空间的高温气体之间的温差来发电，即利用热电模块6100的散热部分和吸热部分之间的温差来发电。这里，冷却水可以是水，但不限于此，并且可以是展现冷却性能的各种流体。被引入到冷却水通道管6210中的冷却水的温度可以低于100℃，优选地低于50℃，并且更优选地低于40℃，但是本发明不限于此。穿过冷却水通道管6210然后排出的冷却水的温度可以高于被引入到冷却水通道管6210中的冷却水的温度。穿过在该多个热电模块6100与框架7000的壁表面之间的分开空间的高温气体的温度可以高于冷却水的温度。例如，穿过在该多个热电模块6100与框架7000的壁表面之间的分开空间的高温气体的温度可以为100℃或以上，优选为150℃或以上，并且更优选为200℃或以上，但是本发明不限于此。在这种情况下，在该多个热电模块6100与框架7000的壁表面之间的每个分开空间的宽度可以在几毫米到几十毫米的范围内，并且可以根据热转换器的尺寸、所引入气体的温度、气体的入流速度、所需的发电量等而变化。

在本说明书中，描述关注于其中框架7000容纳一个单元模块6000的示例，但是本发明不限于此。如图28中所示，框架可以容纳多个单元模块6000。

为此，可以在框架7000的第一壁7100中形成与该多个单元模块6000的多个冷却水进口相对应的多个第一孔，并且可以在框架7000的第二壁7200中形成与该多个单元模块6000的多个冷却水出口相对应的多个第二孔。另外，该多个单元模块可以通过彼此间隔隔开而平行布置。例如，每个单元模块6000的第一热电模块6100-1都可以设置成与相邻单元模块6000的第二热电模块6000-2平行并且与之间隔隔开，从而面对相邻单元模块6000的第二热电模块6000-2。容纳在框架7000中的单元模块6000的数目可以根据热转换器的尺寸、被引入气体的温度、气体的入流速度、所需的发电量等来改变。

这里，冷却构件6200的导热率可以高于框架7000的导热率。例如，冷却构件6200可以由铝制成并且框架7000可以由不锈钢制成。因而，可以使热电模块的低温部分和高温部分之间的温差最大化，以便可以提高热转换器的性能。

第一热电模块6100-1和第二热电模块6100-2可以各自包括多个热电元件100。可以根据所需的发电量来调整每个热电模块中包括的热电元件的数目。

在每个热电模块中所包括的该多个热电元件100可以彼此电连接，并且该多个热电元件100中的至少一些热电元件可以使用汇流条(未示出)电连接。汇流条可以例如设置在高温气体穿过然后排出的出口上，并且可以连接到外部端子。因而，可以在不将用于第一热电模块6100-1和第二热电模块6100-1的PCB设置在热转换器中的情况下向第一热电模块6100-1和第二热电模块6100-2供电，以便易于设计和组装热转换器。

根据本发明的第三实施例，单元模块6000可以进一步包括绝热层6400和屏蔽层6500。绝热层6400可以设置成包围冷却水通道管6210的外表面的至少一部分，冷却水通道管6210的外表面中设置热电模块6100的区域除外。由于绝热层6400，因此可以维持热电模块6100的热侧和冷侧之间的绝热，从而可以提高发电效率。

另外，屏蔽层6500可以设置在绝热层6400上并且可以保护绝热层6400和热电模块6100。为此，屏蔽层6500可以包括不锈钢材料。

屏蔽层6500可以通过螺钉紧固到冷却水通道管6200。因而，屏蔽层6500可以稳固地联接到单元模块6000。

这里，第一热电模块6100-1和第二热电模块6100-2中的每一个都可以利用导热垫分别粘附到冷却水通道管6200的第一外壁表面6210和第二外壁表面6220。由于导热垫容易传热，因此冷却水通道管6210和热电模块之间的热传递可以不受阻碍。另外，第一热电模块6100-1和第二热电模块6100-2中的每一个都可以进一步包括：散热器(未示出)，该散热器设置在热电元件100的热侧处；和金属板(未示出)，例如，铝板，该金属板设置在热电元件100的冷侧处。在这一点上，散热器可以朝向相邻框架7000的壁表面设置，并且散热器和框架7000的壁表面可以彼此间隔隔开预定间距。因而，根据本发明实施例的穿过热转换器60的高温气体可以通过散热器高效地传递到热电元件100的热侧。同时，由于金属板(例如铝板)具有高传热效率，因此穿过冷却水通道管6210的冷却水的温度可以通过金属板高效地传递到热电元件100的冷侧。

在下文中，将更详细地描述根据本发明的第三实施例的热转换器的冷却构件的结构。

根据本发明的实施例，设置在冷却水通道管6210的冷却水进口In处的第一凸缘6220的尺寸大于设置在冷却水通道管6210的冷却水出口Out处的第二凸缘6230的尺寸，第一凸缘6220设置在框架7000的第一壁7100的外壁表面7120上，第二凸缘6230设置在框架7000的第二壁7200的内壁表面7220上。

这里，第一凸缘6220的尺寸和第二凸缘6230的尺寸中的每一个都可以指高度H和宽度W中的至少一个。

为此，形成在框架7000的第一壁7100中的第一孔7110的尺寸可以小于第一凸缘6220的尺寸，并且可以大于第二凸缘6230的尺寸，并且形成在框架7000的第二壁7200中的第二孔7210的尺寸可以小于第二凸缘6230的尺寸。因而，如图27中所示，当组装热转换器60时，单元模块6000的第二凸缘6230可以首先穿过框架7000的第一孔7110插入，第二凸缘6230可以设置在第二壁7200的内壁表面7220上，并且第一凸缘6220可以设置在框架7000的第一壁7100的外壁表面7120上。

如上所述，当第一凸缘6220设置在框架7000的第一壁7100的外壁表面7120上时，并且当第二凸缘6230设置在框架7000的第二壁7200的内壁表面7130上时，如上所述，可以提高热转换器60的可组装性，并且也可以高效地执行冷却水与冷却构件之间的热交换。

即，当要通过冷却水进口In注入冷却水时，外部冷却水供应部分(未示出)可以在被固定到框架7000的第一壁7100的外壁表面7120的同时注入冷却水。在这一点上，冷却水供应部分(未示出)可以设置成包围整个第一凸缘6220，因而，可以增大冷却构件6200与冷却水接触的整个面积。如上所述，当冷却构件6200由具有高导热率的材料(例如，铝)制成时，可以快速地冷却设置在冷却水进口In一侧上并直接接触所供应的冷却水的第一凸缘6220，并且第一凸缘6220的被冷却空气可以通过冷却水通道管6210传递到热电模块6100的低温部分。

此外，当第一凸缘6220设置在框架7000的第一壁7100的外壁表面7120上并且第二凸缘6230设置在框架7000的第二壁7200的内壁表面7130上时，可以避免冷却水渗漏。

即，当要通过冷却水进口In注入冷却水时，外部冷却水供应部分(未示出)可以在被固定到框架2000的第一壁7100的外壁表面7120的同时注入冷却水。在这一点上，冷却水供应部分(未示出)可以设置为包围整个第一凸缘6220，并且从冷却水供应部分(未示出)供应的冷却水可以通过被连接到第一凸缘6220的冷却水进口In引入到冷却水通道管6210中。

如图34中所示，当设置在框架7000的内壁表面上的凸缘(即第二凸缘6230)成为冷却水进口时，冷却水可以通过框架7000的内壁表面和凸缘之间的空间流出，因而，冷却水可以渗入热电模块6100的热侧。

同时，根据本发明的第三实施例，可以进一步设置被构造成控制高温气体的流动的气体引导构件。

为此，参考图35，可以在引入高温气体的方向上设置气体引导构件6600。例如，冷却水通道管6210进一步包括：第三外壁表面6216，该第三外壁表面6216设置在第一外壁表面6212和第二外壁表面6214之间，以面对引入高温气体的一侧，即，第一开口7002；和第四外壁表面6218，该第四外壁表面6218设置在第一外壁表面6212和第二外壁表面6214之间，以面对排出高温气体的一侧，即，第二开口7004，并且可以进一步包括气体引导构件6600，该气体引导构件6600设置在第三外壁表面6216上并具有以下形状，其中离第三外壁表面6216的距离朝向第一外壁表面6212和第二外壁表面6214之间的中心增大。即，气体引导构件6600可以具有伞形或屋顶形。因而，当引入高温气体时，高温气体可以被引导穿过单元模块6000的侧表面，即，单元模块6000和框架7000之间的分开空间。另外，当气体引导构件6600具有伞形或屋顶形时，可以在冷却水通道管6210的第三外壁表面6216与气体引导构件6600之间形成空气层，从而可以提高绝热性能。

这里，为了提高沿引入高温气体的方向设置的冷却水通道管6210的第三外壁表面6216的绝热性能，第三外壁表面6216可以进一步包括绝热层6400。另外，也可以在绝热层6400与气体引导构件6600之间进一步设置屏蔽层6500，以保护冷却水通道管6210和绝热层6500。这里，屏蔽层可以具有C形，以便设置在第一外壁表面6212的一部分和第二外壁表面6214的一部分上，以及在设置有绝热层6400的第三外壁表面6216上，并且气体引导构件6600、屏蔽层6500和冷却水通道管6210可以紧固在一起。可替代地，虽然在附图中未示出，但是气体引导构件6600和屏蔽层6500可以一体地形成。

图36是示出用于描述气体引导构件的效果的模拟结果的一组视图。可以看出，与如图36(a)中所示不具有气体引导构件的结构相比，在图36(b)和图36(c)中所示的具有气体引导构件的结构中气体更均匀地分布并且流动。另外，参考图36，可以看出，气体随着气体引导构件的高度的增加而更均匀地分布并流动，如图36(c)中所示。但是，当气体引导构件6600的最高点高于第二凸缘6230时，高温气体可能被引入到气体引导构件6600和屏蔽层6500之间的空间中，因而可能影响冷却性能。因而，气体引导构件的最高点可以设置成不高于第二凸缘6230。可替代地，当气体引导构件的最高点形成为高于第二凸缘6230时，空气引导构件6600和屏蔽层6500之间的空间可以被密封，以防止高温气体被引入到气体引导构件6600和屏蔽层6500之间的空间中。

尽管上文已经描述了本发明的例证性实施例，但是本领域技术人员应理解的是，在不脱离在下面的权利要求书的范围内公开的本发明的构思和范围的情况下，可以做出各种改型和改变。

Claims (10)

1.一种热转换器，包括：

多个单元模块，所述多个单元模块被布置在第一方向和与所述第一方向相交的第二方向两者上；和

框架，所述框架支撑所述多个单元模块，并且具有沿所述第一方向设置的通过其引入冷却水的一个表面和沿所述第一方向设置的通过其排出所述冷却水的另一表面，

其中，每个所述单元模块都包括：

冷却水通道室，所述冷却水通道室包括被设置成沿所述第一方向彼此间隔隔开的第一表面和第二表面、被设置成沿与所述第一方向和所述第二方向相交的第三方向彼此间隔隔开的第三表面和第四表面、以及被设置成沿所述第二方向彼此间隔隔开的第五表面和第六表面，使得所述冷却水被引入到所述第五表面并从所述第六表面排出；

第一热电模块，所述第一热电模块被设置在所述第一表面上；以及

第二热电模块，所述第二热电模块被设置在所述第二表面上，

所述第一热电模块包括多组热电元件，

每组热电元件都包括多个热电元件，所述多个热电元件沿所述第三方向离所述第四表面具有相同的最小分开距离，并且

所述多组热电元件中的至少一组热电元件中的所述多个热电元件彼此电连接。

2.根据权利要求1所述的热转换器，其中：

所述多组热电元件包括第一组热电元件和第二组热电元件，所述第二组热电元件被设置成与所述第一组热电元件间隔隔开，并且

沿所述第三方向从所述第一组热电元件到所述第四表面的最小分开距离大于沿所述第三方向从所述第二组热电元件到所述第四表面的最小分开距离。

3.根据权利要求2所述的热转换器，其中：

每个所述热电元件都包括：第一基板；多个第一电极，所述多个第一电极被设置在所述第一基板上；多个P型热电腿和多个N型热电腿，所述多个P型热电腿和所述多个N型热电腿被设置在所述多个第一电极上；多个第二电极，所述多个第二电极被设置在所述多个P型热电腿和所述多个N型热电腿上；以及第二基板，所述第二基板被设置在所述多个第二电极上，并且

在每组热电元件中所包括的所述多个热电元件中的一个热电元件的所述多个第一电极中的一些第一电极电连接到同一组热电元件中的相邻热电元件的所述多个第一电极中的一些第一电极。

4.根据权利要求2所述的热转换器，其中：

每组热电元件中的最大温差大于相邻组热电元件之间的最小温差，

所述最大温差是每组热电元件中的加热部分和吸热部分之间的最高温差与最低温差之间的差，并且

所述最小温差是所述相邻组电热元件的加热部分和吸热部分之间的温差的最小偏差。

5.根据权利要求1所述的热转换器，其中：

第一冷却水进口形成在所述框架的一个表面上，

第一冷却水出口形成在所述框架的另一表面上，

多个第二冷却水进口朝向所述第二方向形成在每个所述单元模块的一侧中，并且

多个第二冷却水出口朝向所述第二方向形成在每个所述单元模块的另一侧中。

6.根据权利要求5所述的热转换器，其中：

所述多个单元模块包括：第一单元模块组，所述第一单元模块组包括沿所述第一方向设置的多个单元模块；和第二单元模块组，所述第二单元模块组包括沿所述第一方向设置的多个单元模块，

所述第一单元模块组和所述第二单元模块组被设置成在所述第二方向上彼此间隔隔开，并且

所述框架包括被设置在所述第一单元模块组和所述第二单元模块组之间的支撑壁。

7.根据权利要求6所述的热转换器，其中：

在所述支撑壁中形成与所述多个第二冷却水进口和所述多个第二冷却水出口相对应的孔，并且

被设置在所述第一单元模块组中所包括的每一个所述单元模块中的所述多个第二冷却水出口通过所述孔连接到被设置在所述第二单元模块组中所包括的每一个所述单元模块中的所述多个第二冷却水进口。

8.根据权利要求6所述的热转换器，其中：

在所述第一单元模块组中所包括的每一个所述单元模块的所述冷却水通道室包括被设置在所述多个第二冷却水进口中的每一个第二冷却水进口的一侧上的第一凸缘，

在所述第二单元模块组中所包括的每一个所述单元模块的所述冷却水通道室包括被设置在所述多个第二冷却水出口中的每一个第二冷却水出口的一侧上的第二凸缘，并且

所述第一凸缘和所述第二凸缘中的每一个都被设置在所述框架的外壁表面上。

9.根据权利要求5所述的热转换器，其中，温度高于所述冷却水温度的气体沿所述第三方向在所述多个单元模块之间穿过。

10.根据权利要求9所述的热转换器，其中：

从所述第二冷却水进口连接到所述第二冷却水出口的冷却水通道管形成在所述冷却水通道室中，并且

所述冷却水沿所述第二方向流经所述冷却水通道管。

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