JP5526039B2 - 熱電構成部品を生産するための方法及び熱電構成部品 - Google Patents
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Claims (44)
- n型脚部(2)及びp型脚部(3)を含む少なくとも1対の熱電脚部を備え、両脚部(2、3)が導電性接触材料(4)に溶接される熱電構成部品を生産するための方法であって、
脚部の前記対の前記n型脚部(2)及び前記p型脚部(3)が、別々の溶接ステップで前記接触材料(4)に溶接され、
前記導電性接触材料(4)が、溶接される前記脚部(2、3)の一端を、前記脚部の径方向(R)で少なくとも部分的に封入することを特徴とする方法。 - 前記n型脚部(2)を溶接するための溶接パラメータ、及び前記p型脚部(3)を溶接するための溶接パラメータが、互いに独立して設定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記脚部(2、3)が、少なくとも長手方向(L)におけるそれらの端部の一方に、前記接触材料(4)と接触させられる接触表面を備えており、前記n型脚部(2)の溶接及び/又は前記p型脚部(3)の溶接が、前記接触表面上で、及び/又はそれぞれの脚部(2、3)の前記接触表面の側で実施されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の方法。
- 前記n型脚部(2)の溶接及び/又は前記p型脚部(3)の溶接が、それぞれの脚部(2、3)の前記接触表面全体にわたって実施されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記接触材料(4)が、好ましくは相異なる材料の複数の層で構成され、前記層が、互いに、且つ/又はそれぞれの脚部(2、3)に1つ又は複数の溶接ステップで接合されることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記接触材料(4)又はその上に設けられた層が、p型脚部(3)の材料及び/又はその上に設けられた反応層と物理化学的に反応し、且つ/或いはn型脚部(2)の材料及び/又はその上に設けられた反応層と物理化学的に反応し、前記反応層が、Ta、W、Mo、Nb、Ti、Cr、Pd、V、Pt、Rh、Re、Cu、Ag、Ni、Fe、Co、Al、In、Sn、Pb、Te、Sb、Bi、Se、S、Au、Zn、Si、若しくはGe元素の単独、又は別の元素との組合せのうちの少なくとも1つで構成されることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の方法。
- それぞれの溶接ステップの前及び/又はそれぞれの溶接ステップ中に、前記接触材料(4)が、溶接しようとする前記脚部(2、3)に押し付けられることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記接触材料(4)が、少なくとも1つの溶接電極によって、溶接しようとする前記脚部(2、3)に押し付けられることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 脚部の前記対の前記n型脚部(2)及び前記p型脚部(3)が、抵抗溶接によって別々に前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の方法。
- 脚部の前記対の前記n型脚部(2)及び前記p型脚部(3)が、ギャップ溶接によって前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記接触材料(4)が、対応する脚部(2、3)と接触させられ、前記接触材料(4)と接触するギャップ電極(14)の間隙(BE)が、溶接しようとする前記脚部(2、3)の幅(B2、B3)に合わせて設定されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記接触材料(4)が、対応する脚部(2、3)と接触させられ、前記接触材料(4)と接触するギャップ電極(14)の間隙(BE)が、溶接しようとする前記脚部(2、3)の幅(B2、B3)より広くなるように設定されることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記ギャップ電極(14)が、溶接しようとする前記脚部(2、3)の径方向(R)で前記接触材料(4)と接触することを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記ギャップ電極(14)が、溶接しようとする前記脚部(2、3)の長手方向(L)で前記接触材料(4)と接触することを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の方法。
- 溶接が真空中又は不活性ガス雰囲気内で実施されることを特徴とする請求項1から請求項14までのいずれか1項に記載の方法。
- 脚部の前記対の前記n型脚部(2)及び/又は前記p型脚部(3)が、不活性ガス溶接、好ましくはMIG溶接、タングステン不活性ガス溶接、MAG溶接、プラズマ溶接、又は水素溶接によって前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の方法。
- 脚部の前記対の前記n型脚部(2)及び/又は前記p型脚部(3)が、レーザ・ビーム溶接によって前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の方法。
- 溶接しようとする前記脚部(2、3)及び/又は前記接触材料(4)が、溶接前に予熱されることを特徴とする請求項1から請求項17までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱電構成部品が複数の脚部対を備え、
選ばれた脚部対の中で、最初に前記n型脚部(2)が、次いで対応するp型脚部(3)が前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項1から請求項18までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記熱電構成部品が複数の脚部対を備え、
選ばれた脚部対の中で、最初に前記p型脚部(3)が、次いで対応するn型脚部(2)が前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項1から請求項19までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記熱電構成部品が複数の脚部対を備え、前記n型脚部(2)のすべてが同時に前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項1から請求項20までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記熱電構成部品が複数の脚部対を備え、前記p型脚部(3)のすべてが同時に前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項1から請求項21までのいずれか1項に記載の方法。
- 1対の脚部の前記n型脚部及びp型脚部(2、3)が、前記接触材料(4)を介して前記熱電構成部品の一方の側で電気的に相互接続され、
前記熱電構成部品の反対側で、前記1対の脚部の前記n型脚部(2)が、別の隣接するp型脚部に電気的に接続され、
前記1対の脚部の前記p型脚部(3)が、別の隣接するn型脚部に電気的に接続されることを特徴とする請求項1から請求項22までのいずれか1項に記載の方法。 - 一方の側の前記n型脚部(2)のすべてが同時に前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項23に記載の方法。
- 一方の側の前記p型脚部(3)のすべてが同時に前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項23又は請求項24に記載の方法。
- 前記n型脚部及びp型脚部(2、3)のすべてがそれぞれに、しかし同時に前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項1から請求項24までのいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1から請求項26までのいずれか1項に記載の方法に従って生産される熱電構成部品であって、
n型脚部(2)及びp型脚部(3)を含むとともに少なくとも1つの導電性接触材料(4)に溶接される少なくとも1対の熱電脚部を備え、
前記導電性接触材料(4)が、溶接される前記脚部(2、3)の一端を、前記脚部の径方向(R)で少なくとも部分的に封入することを特徴とする熱電構成部品。 - n型脚部(2)及びp型脚部(3)を含むとともに少なくとも1つの導電性接触材料(4)に溶接される、少なくとも1対の熱電脚部を備える請求項27に記載の熱電構成部品であって、
前記導電性接触材料(4)が被覆されることを特徴とする熱電構成部品。 - n型脚部(2)及びp型脚部(3)を含むとともに少なくとも1つの導電性接触材料(4)に溶接される、少なくとも1対の熱電脚部を備える請求項27又は請求項28に記載の熱電構成部品であって、
前記脚部(2、3)が相異なる寸法を有することを特徴とする熱電構成部品。 - n型脚部(2)及びp型脚部(3)を含むとともに少なくとも1つの導電性接触材料(4)に溶接される、少なくとも1対の熱電脚部を備える請求項27から請求項29までのいずれか1項に記載の熱電構成部品であって、
前記導電性材料(4)が、溶接される前記脚部(2、3)の長手方向(L)でその接触表面に溶接されることを特徴とする熱電構成部品。 - 前記接触材料(4)が、好ましくは相異なる材料の複数の層で構成され、前記層が、互いに、且つ/又はそれぞれの脚部(2、3)に接続されることを特徴とする請求項27から請求項30までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。
- 前記接触材料(4)が、好ましくは被覆された箔の複数の層を含むことを特徴とする請求項31に記載の熱電構成部品。
- 前記導電性接触材料(4)が導電性材料で被覆されることを特徴とする請求項27から請求項32までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。
- 前記接触材料(4)が、Ta、W、Mo、Nb、Ti、Cr、Pd、V、Pt、Rh、Re、Cu、Ag、Ni、Fe、Co、Al、In、Sn、Pb、Te、Sb、Bi、Se、S、Au、Zn、Si、若しくはGe元素の単独の、又は1つ若しくは複数の他の元素との組合せでの、且つ/或いはTa、W、Mo、Nb、Ti、Cr、Pd、V、Pt、Rh、Re、Cu、Ag、Ni、Fe、Co、Al、In、Sn、Pb、Te、Sb、Bi、Se、S、Au、Zn、Si、若しくはGe元素の単独、又は1つ若しくは複数の他の元素との組合せとの組合せのうちの少なくとも1つの条片を含むことを特徴とする請求項27から請求項33までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。
- 個々の前記脚部(2、3)が、前記接触材料(4)を介して、電気的に直列且つ熱的に並列に接続されることを特徴とする請求項27から請求項34までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。
- 複数の脚部対を備え、それらの前記脚部(2、3)が、前記接触材料(4)を介して、電気的に直列且つ熱的に並列に接続されることを特徴とする請求項27から請求項35までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。
- 1対の脚部の前記n型脚部及びp型脚部(2、3)が、前記接触材料(4)を介して前記熱電構成部品の一方の側で電気的に相互接続され、
前記熱電構成部品の反対側で、前記1対の脚部の前記n型脚部(2)が、別の隣接するp型脚部に電気的に接続され、前記1対の脚部の前記p型脚部(3)が、別の隣接するn型脚部に電気的に接続されることを特徴とする請求項27から請求項36までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。 - 前記脚部(2、3)が、熱電構成部品の片側又は両側で前記接触材料(4)に溶接されることを特徴とする請求項37に記載の熱電構成部品。
- 機械的な安定化装置(13)が、隣り合う脚部(2、3)間に挿入されることを特徴とする請求項27から請求項38までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。
- 前記脚部(2、3)の少なくとも1つが、カルコゲニドをベースとする材料を含むことを特徴とする請求項27から請求項39までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。
- 前記脚部(2、3)のうちの少なくとも1つが、一端若しくは両端に、又は面上に、少なくとも1つの追加の層を、拡散障壁(10)及び/又は接着層(11)として、並びに/或いは前記接触材料(4)に対する境界抵抗(9)を低減するために備えることを特徴とする請求項27から請求項40までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。
- 前記接触材料(4)が、少なくとも1つの追加の層を、拡散障壁(6、8)及び/又は接着層として、並びに/或いはそれぞれの脚部(2、3)に対する境界抵抗を低減するために備えることを特徴とする請求項27から請求項41までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。
- 機械的に可撓性であることを特徴とする請求項27から請求項42までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。
- 熱電発電機又はペルチェ素子又はセンサ素子であることを特徴とする請求項27から請求項43までのいずれか1項に記載の熱電構成部品。
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