JP2000511351A - ギャップの無い矩形格子を備えた熱電モジュール - Google Patents
ギャップの無い矩形格子を備えた熱電モジュールInfo
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 低温表面と高温表面とを形成する熱電モジュールにおいて、 a)複数の熱電素子の空間を形成する矩形格子の形状を有する間隙のないクレー トと、 b)複数のp型熱電素子と、 c)複数のn型熱電素子とを備え、 前記p型および前記n型熱電素子は、前記熱電素子の空間の中に位置しており、 さらに、 d)前記低温表面上でp型熱電素子をn型熱電素子とを接続している前記低温表 面上の金属被覆と、 e)前記高温表面上でp型熱電素子をn型熱電素子とを接続している前記高温表 面上の金属被覆とを備え、 前記p型およびn型素子の位置、前記矩形格子の形状、および金属被覆は複数の 前記熱電素子を電気的に直列に接続するのに効果的であることを特徴とする熱電 モジュール。 2. 前記クレートが射出成形クレートであることを特徴とする、請求の範囲第 1項に記載の熱電モジュール。 3. 前記射出成形クレートが高温材料から構成されていることを特徴とする、 請求の範囲第2項に記載の熱電モジュール。 4. 前記高温材料が液晶プラスチックであることを特徴とする、請求の範囲第 3項に記載の熱電モジュール。 5. 高温液晶プラスチックがデュポン社のゼナイトであることを特徴とする、 請求の範囲第4項に記載の熱電モジュール。 6. 前記高温プラスチックがシリコーン・プラスチックであることを特徴とす る、請求の範囲第2項に記載の熱電モジュール。 7. 前記高温材料が有機可塑材を含む無機であることを特徴とする、請求の範 囲第3項に記載の熱電モジュール。 8. 前記複数の熱電素子の空間が、それぞれ、4枚の壁と、四角形の面を有す る熱電素子用の実質的に四角形の空間を形成していることを特徴とする、請求の 範囲第1項に記載の熱電モジュール。 9. 前記壁の少なくとも2枚が上部の壁部を形成し、前記熱電素子を簡単に取 り付けられるように先細になっていることを特徴とする、請求の範囲第8項に記 載の熱電モジュール。 10. 前記複数の熱電空間のそれぞれが、前記壁の交点で四つの交点を形成し ており、さらに、前記交点の少なくとも3箇所に前記熱電素子の挿入の深さを制 限するためのストッパを備えていることを特徴とする、請求の範囲第8項に記載 の熱電モジュール。 11. 前記高温および低温表面のそれぞれが表面の面と表面の境界を形成して おり、さらに、前記表面の境界の外側で、前記表面の面の間に少なくとも一つの 成形支持うねを備えていることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の熱電モ ジュール。 12. さらに、二本の電気リード線を備えていることを特徴とする、請求の範 囲第1項に記載の熱電モジュール。 13. 前記金属被覆がモリブデンの層と、アルミニウムの層とを含むことを特 徴とする、請求の範囲第1項に記載の熱電モジュール。 14. 前記金属被覆がそれぞれニッケル−アルミニウム合金を含むことを特徴 とする、請求の範囲第1項に記載の熱電モジュール。 15. さらに、前記モジュールに接続した二本の電気リード線を備え、前記リ ード線のうちの一方をp型素子に接触するように前記矩形格子に溶接し、前記リ ード線のうちのもう一方をn型素子に接触するように前記矩形格子に溶接してあ ることを特徴とする、請求の範囲第1項に記載の熱電モジュール。 16.高温および低温表面が電気絶縁膜で覆われていることを特徴とする、請求 の範囲第1項に記載の熱電モジュール。 17. 前記電気絶縁膜が金属層で覆われていることを特徴とする、請求の範囲 第16項に記載の熱電モジュール。 18. 前記電気絶縁膜が粘着性の膜から構成されていることを特徴とする、請 求の範囲第16項に記載の熱電モジュール。 19. 前記膜が、デュポン社製のポリイミド膜、カプトンであることを特徴と する、請求の範囲第18項に記載の熱電モジュール。 20. 低温表面と高温表面とを形成する熱電モジュールにおいて、 a)複数の熱電素子の空間を形成する矩形格子の形状を有する,電気絶縁セラミ ック材から構成される間隙のないクレートと、 b)複数のp型熱電素子と、 c)複数のn型熱電素子とを備え、 前記p型および前記n型熱電素子は、前記熱電素子の空間の中に位置しており、 さらに、 d)前記低温表面上でp型熱電素子をn型熱電素子と接続している前記低温表面 上の金属被覆と、 e)前記高温表面上でp型熱電素子をn型熱電素子と接続している前記高温表面 上の金属被覆とを備え、 前記p型およびn型素子の位置、前記矩形格子の形状、および金属被覆は複数の 前記熱電素子を電気的に直列に接続するのに効果的であることを特徴とする熱電 モジュール。 21. 前記壁の少なくとも2枚が上部の壁部を形成し、前記熱電素子を簡単に 取り付けられるように先細になっていることを特徴とする、請求の範囲第20項 に記載の熱電モジュール。 22. 前記複数の熱電空間のそれぞれが、前記壁の交点で四つの交点を形成し ており、さらに、前記交点の少なくとも3箇所に前記熱電素子の挿入の深さを制 限するためのストッパを備えていることを特徴とする、請求の範囲第20項に記 載の熱電モジュール。 23. 前記高温および低温表面のそれぞれが表面の面と表面の境界を形成して おり、さらに、前記表面の境界の外側で、前記表面の面の間に少なくとも一つの 成形支持うねを備えていることを特徴とする、請求の範囲第20項に記載の熱電 モジュール。 24. a)射出成形法を使って、電気絶縁材料から、少なくとも四枚の間隙の ない絶縁壁を有する複数の熱電空間を形成する絶縁矩形格子を形成する工程と、 b)それぞれが前記複数の熱電空間のうちの一つに適合するような形状の複数の p型熱電素子を製造する工程と、 c)それぞれが前記複数の熱電空間のうちの一つに適合するような形状の複数の n型熱電素子を製造する工程と、 d)前記複数の熱電空間に予め決定した形態で前記複数のp型熱電素子と前記複 数のn型熱電素子とを挿入する工程と、 e)前記矩形格子の一方の側面に電気接続を配設して高温側を形成し、他方の側 面に電気接続を配設して低温側を形成し、複数の前記素子を直列に接続して、熱 電モジュールを作成する工程とを備えた、熱電モジュールの製造方法。 25. 前記射出成形法が、高温プラスチックを前記矩形格子の型の中に射出し 、前記プラスチックを前記型のスプルーを通して前記型の型穴の中に流しこむ工 程を含むことを特徴とする、請求の範囲第24項に記載の方法。 26. 前記電気接続が、前記高温および低温側上に金属被覆を熱噴射する方法 を使って行われることを特徴とする、請求の範囲第24項に記載の方法。 27. さらに、前記金属被覆部を矩形格子の表面の縁部が露出するように研摩 する工程を含むことを特徴とする、請求の範囲第24項に記載の方法。 28. 前記複数の空間に対し、それぞれ三つの表面の縁部を露出させることを 特徴とする、請求の範囲第24項に記載の方法。 29. さらに、電気絶縁膜で高温および低温表面の両方を被覆する工程を含む ことを特徴とする、請求の範囲第27項に記載の方法。 30. さらに、金属層で前記電気絶縁膜を被覆する工程を含むことを特徴とす る、請求の範囲第29項に記載の方法。 31.前記電気絶縁膜が粘着性の膜であることを特徴とする、請求の範囲第30 項に記載の方法。 32. 前記型が、電気リード線をしっかりと取り付けるために、体積が約0. 5cm2である二つの固形プラスチック部を前記矩形格子の中に配設するように 設 計されていることを特徴とする、請求の範囲第24項に記載の方法。 33. 前記射出成形方法が有機前駆物質を型の中に射出し、前駆物質を熱して 無機状態に変換する工程を含むことを特徴とする、請求の範囲第24項に記載の 方法。 34. 1)少なくとも一台の高温側熱交換器と、 2)少なくとも一台の低温側熱交換器と、 3)前記少なくとも一台の高温側熱交換器と前記少なくとも一台の低温側熱交換 器との間に位置する少なくとも一つの熱電モジュールとを備え、前記少なくとも 一つの熱電モジュールは高温表面と低温表面とを形成し、 a)複数の熱電素子の空間を形成する矩形格子の形状を有する間隙のないクレー トと、 b)複数のp型熱電素子と、 c)複数のn型熱電素子とを備え、 前記p型およびn型熱電素子は,前記熱電素子の空間の中に位置しており、さら に、 d)前記低温表面上でp型熱電素子とn型熱電素子とを接続している前記低温表 面上の金属被覆と、 e)前記高温表面上でp型熱電素子をn型熱電素子とを接続している前記高温表 面上の金属被覆とを備え、 前記p型およびn型素子の位置、前記矩形格子の形状および金属被覆は複数の前 記熱電素子を直列に電気接続するのに効果的である熱電発電機。 35. さらに、前記モジュールと前記熱交換器との間の密接な接触を維持する ための圧縮手段を備えていることを特徴とする、請求の範囲第34項に記載の熱 電発電機。 36. 前記圧縮手段が少なくとも一組のベルビルばねを備えていることを特徴 とする、請求の範囲第35項に記載の熱電発電機。 37. 前記クレートが、射出成形クレートであることを特徴とする、請求の範 囲第34項に記載の熱電発電機。 38. 前記射出成形クレートが高温材料から構成されていることを特徴とす る、 請求の範囲第37項に記載の熱電発電機。 39. 前記吸熱器手段がグリコールで冷却されることを特徴とする、請求の範 囲第34項に記載の熱電発電機。 40. それぞれが高温および低温表面を形成する複数の熱電モジュールを備え た熱電発電機を製造する方法において、 a)電気絶縁材から、少なくとも四枚の間隙のない絶縁壁をする複数の熱電空間 を形成する間隙のない絶縁矩形格子を形成する工程と、 b)それぞれが前記複数の熱電空間のうちの一つに適合するような形状を有する 複数のp型熱電素子を製造する工程と、 c)それぞれが前記複数の熱電空間のうちの一つに適合するような形状を有する 複数のn型熱電素子を製造する工程と、 d)前記複数の熱電空間に予め決定した形態で前記複数のp型熱電素子と前記複 数のn型熱電素子とを挿入する工程と、 e)前記矩形格子の一方の側面に電気接続を配設して高温側を形成し、他方の側 面に電気接続を配設して低温側を形成し、高温表面と低温表面とを形成して、複 数の前記素子を直列に接続し、熱電モジュールを作成する工程と、 f)低温側熱交換器と高温側熱交換器とを製造する工程と、 g)前記低温側熱交換器と、前記高温側熱交換器との間に前記モジュールを圧縮 して組み立てる工程とを備えた、熱電発電機を製造する方法。 41. 前記間隙のない矩形格子が射出成形法を使って形成されていることを特 徴とする、請求の範囲第40項に記載の方法。 42. 前記射出成形法が、高温プラスチックを前記矩形格子の型の中に射出し 、前記プラスチックを前記型のスプルーを通って前記型の型穴の中に流し込む工 程を含むことを特徴とする、請求の範囲第41項に記載の方法。 43. 前記電気接続が、前記高温および低温側上に金属被覆を熱噴射する工程 を利用して行われることを特徴とする、請求の範囲第40項に記載の方法。 44. さらに、前記金属被覆部を研磨し、矩形格子の表面縁部を露出する工程 を含むことを特徴とする、請求の範囲第43項に記載の方法。 45. 前記複数の空間に対し、それぞれ三つの表面の縁部を露出させることを 特徴とする、請求の範囲第44項に記載の方法。 46. さらに、電気絶縁膜で高温および低温表面の両方を被覆する工程を含む ことを特徴とする、請求の範囲第44項に記載の方法。 47. さらに、金属層で前記電気絶縁膜を被覆する工程を含むことを特徴とす る、請求の範囲第46項に記載の方法。 48. 前記電気絶縁膜が粘着性の膜であることを特徴とする、請求の範囲第4 6項に記載の方法。 49. 前記膜が、デュポン社製のポリイミド膜、カプトンであることを特徴と する、請求の範囲第48項に記載の方法。 50. 前記電気絶縁膜が有機または無機の被覆を含むことを特徴とする、請求 の範囲第46項に記載の方法。 51. 前記間隙のない絶縁矩形格子が、次に示す方法、すなわち、鋳込、スリ ップ鋳込、ブロー成形、押し出し、真空成形、従来の機械加工、鍛造打型鋳込、 粉末圧縮成形、および鍛造から選択した一つの方法によって形成されていること を特徴とする、請求の範囲第40項に記載の方法。 52. 前記間隙のない矩形格子が、三つの型枠を押し出し、前記三つの型枠の それぞれを適当な薄さの薄切りにし、それらを重ねて完全な隙間のない矩形格子 を形成するという押し出し法で形成されていることを特徴とする、請求の範囲第 40項に記載の方法。
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