JP5909235B2 - 特に自動車で電流を生成するための熱電装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に自動車で電流を生成するための熱電装置に関する。

熱電要素と呼ばれる要素を使用した熱電装置が、既に提案されており、この要素を用いて、それらの２つの対向面の間で、ゼーベック効果として知られる現象を通して、温度勾配の存在下で電流を生成することができる。これらの装置は、エンジンからの排気ガスを循環させるための第１のパイプと、冷却回路の熱伝達流体を循環させるための第２のパイプと、の積層体を備える。熱電要素は、パイプの間に挟まれて、高温の排気ガスと低温の冷却剤との間の温度差に起因する温度勾配に晒される。

このような装置は、エンジンの排気ガスに起因する熱の変換から電気を生成することを可能にするため、特に関心が持たれる。よって、エンジンのクランクシャフトにより駆動されるベルトから電気を生成するために、車両に通常備えられているオルタネータを、少なくとも部分的には置換することにより、車両の燃料消費量を減少させる可能性を、これら装置は提案する。

既知の装置の１つの欠点は、これら装置が、熱電要素とパイプの間に、非常に良好な接触を確保することを要求することである。よって、装置の原価への大きな影響を持つ平坦さおよび表面仕上げを有するパイプを持つ必要がある。

パイプの積層体に力を加えるタイロッドによって、接触を補強することに存する、第１の解決策がテストされている。この解決策は、しかし、この力の影響下で互いに衝突するリスクを呈しないパイプの使用を必然的に伴い、その結果、材料の過剰な消費をもたらす。

本発明は、熱電装置を提案することによって、上記の状況を改善するものであり、熱電装置は、第１の流体が流れることができる、高温パイプと呼ばれるパイプと、温度勾配の存在下で、電流を生成するために使用することができる、熱電要素と呼ばれる要素と、を備える。

本発明によれば、熱電装置は、第１の流体の温度よりも低い温度で第２の流体が流れることができる、低温パイプと呼ばれるパイプと熱交換の関係に構成することができるフィンを備えており、熱電要素は、一方で、高温パイプと接触しており、他方で、フィンと接触しており、これにより、前記熱電要素が前記電流を生成するようになっている。

フィンを有する熱電要素を関連付けることにより、接触の緊密性が促進される。実際には、熱電要素と、それらの動作に必要な温度勾配を生成する１つまたは複数の構成要素との間で、密接なつながりを確立する必要性は、もはや流体循環パイプのみならず、特定の構成要素、フィンによっても支持され、したがって、この目的でフィンを選択することができる。一方ではフィンと低温パイプの間、他方ではフィンと熱電要素の間で、有効な熱橋を確立するために用いられる技術的な解決策は、したがって、個別に最適化することが可能である。

さらに、高温パイプと熱電要素の間に直接の接触、すなわち、フィンの媒介なしの接触を保持することにより、エンジンの排気ガス等の、場合によっては腐食性である高温流体の流れに適したパイプを用いることが可能となる。

異なる実施形態によると、
− 前記高温パイプは、少なくとも１つの平面を有し、前記熱電要素は、１つまたは複数の前記面に設けられ、
− 前記高温パイプは、実質的に平坦であり、かつ、２つの対向する平面を有し、前記熱電要素は、前記平面に設けられ、
− 前記高温パイプは、パイプの対向する平面を結合する仕切りによって分離された、第１の流体を通過させるための複数のチャネルを有し、
− 前記高温パイプは、ステンレス鋼で作られ、
− 熱電要素は、第１の部分では、Ｐと呼ばれる第１の種類のものであり、これは、熱電要素が所与の温度勾配に晒されると、正と呼ばれる１つの方向に電位差を確立することを可能とし、他の部分では、Ｎと呼ばれる第２の種類であり、これは、熱電要素が同じ温度勾配に晒されると、負と呼ばれる反対の方向に電位差を生成することを可能とし、
− 高温パイプの各平面には、前記面に対向して設けられた、隣接フィンと呼ばれる、少なくとも２つのいわゆるフィンが関連付けられ、
− 平面と、前記平面の隣接フィンとの間に、複数の前記熱電要素が配置されて設けられ、
− 前記複数の熱電要素のＰ型の熱電要素が、Ｐ型フィンと呼ばれる前記２つのフィンの１つ目と、前記平面との間に設けられ、
− 前記複数の熱電要素のＮ型の熱電要素が、Ｎ型フィンと呼ばれる前記２つのフィンの他方と、前記平面との間に設けられ、前記１つ目および他方のフィンの間に電位差を生成し、
− 前記高温パイプは、フィンに直交する第１の方向に、複数の列Ｒに重ねられ、
− 内部フィンと呼ばれる前記フィンのいくつかは、前記高温パイプの間に設けられ、一対の前記内部フィンが、１つの同じ列Ｒの２つの連続する高温パイプの間に位置しており、１つの同じ対のフィンは、圧縮可能材料によって分離され、
− 前記低温パイプは、円形または楕円形であり、
− いわゆる列Ｒの高温パイプは、前記低温パイプの２つの列の間に配置され、低温パイプの前記２つの列の１つ目の低温パイプは、前記列Ｒの高温パイプの第１の側に設けられたフィンと熱交換関係にあり、低温パイプの前記２つの列の２つ目の低温パイプは、前記列Ｒの高温パイプの他の側に設けられたフィンと熱交換関係にある。

第１の例示的な実施形態によれば、前記Ｐ型のフィンは、１つの同じ高温パイプのいずれかの側に互いに対向して位置し、前記Ｎ型のフィンは、前記同じ高温パイプのいずれかの側に位置し、前記Ｐ型およびＮ型のフィンは、それぞれ、互いに電気的に接続されて、前記パイプのいずれかの側に位置する１つの同じ型の熱電要素を、同じ電位に設定する。

この第１の例示的な実施形態によれば、次のことを提供することが可能である。
− 高温パイプは、高温パイプの１つの列Ｒから他へと互いに対向して位置し、フィンの横断延長線の方向に、互いの延長線上に位置する高温パイプのシリーズＳを形成し、
− 高温パイプの列Ｒの１つの同じ高温パイプのいずれかの側に位置する、１つの同じ型のフィンが、高温パイプの同じシリーズＳにおいて、隣接高温パイプの列Ｒにおける反対側に位置する高温パイプのいずれかの側に位置する、１つの同じ型のフィンに対向して位置し、
− 高温パイプの列Ｒの１つの同じ高温パイプのいずれかの側に位置する１つの同じ型の前記フィンと、隣接高温パイプの列Ｒにおいて互いに対向して位置するフィンとは、同じ電位に設定され、
− 高温パイプの列Ｒの１つの同じ高温パイプのいずれかの側に位置する、１つの同じ型の前記フィンと、隣接高温パイプの列Ｒにおける互いに対向して位置するフィンとは、それぞれ、異なる型ＰまたはＮのフィンであり、
− 高温パイプのシリーズＳの終端に位置するフィンは、高温パイプの前記シリーズＳの一方側において、高温パイプの隣接シリーズＳの終端に位置するフィンと、同じ電位に設定され、
− 低温パイプの２つの列は、高温パイプのそれぞれの列Ｒの間に設けられる。

もう１つの例示的な実施によれば、前記Ｐ型フィンは、１つの同じ高温パイプのいずれかの側で、前記Ｎ型フィンに対向して位置し、

この他の例示的な実施によれば、次のことを提供することが可能である。
− 高温パイプは、高温パイプの１つの列Ｒから他へと、互いに対向して位置し、フィンの横断延長線の方向において、（第１の実施形態のように）互いの延長線上に位置する高温パイプのシリーズＳを形成し、
− いわゆる高温パイプのＰ型またはＮ型フィンは、高温パイプの同じシリーズＳの、隣接高温パイプのＮ型またはＰ型フィンと合流し、
− 高温パイプのシリーズＳの終端に位置する、高温パイプのいずれかの側に位置するフィンは、互いに直列に電気接続され、
− 低温パイプの列は、高温パイプの各列Ｒの間に設けられる。

本発明は、純粋に指標として与えられ、かつ発明を限定する意図はまったく無い、添付の図面を伴う以下の説明を考慮することで、より良く理解される。

本発明に係る装置の例示的な実施形態を、高温パイプの長手軸に直交する面で作成した断面で模式的に示す図。 図１にＩＩで示す部分の詳細を示す図。 本発明に係る装置の変更実施形態を、低温パイプの長手軸に直交する面で作成した断面で模式的に示し、要素のいくつかを透明に示す図。 図３に示された線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図。 本発明に係る例示的な装置を、斜視で示す図。 図３の装置を取り付ける工程を、部分的に展開し斜視で示す図。

図面に示されるように、本発明は、熱電装置に関し、この熱電装置は、特にエンジンの排気ガスである第１の流体が流れることができる、高温回路と呼ばれる第１の回路１と、第１の流体の温度よりも低い温度で、特に冷却回路の熱伝達流体である第２の流体が流れることができる、低温回路と呼ばれる第２の回路２と、を備える。

高温回路は、第１の流体が流れることができる、高温パイプと呼ばれるパイプ８を備え、低温回路は、第２の流体が流れることができるパイプ９を備える。

装置は、また、温度勾配の存在下で、電流を生成するために使用することができる、熱電要素と呼ばれる要素３ｐ，３ｎを備える。

熱電要素は、例えば、アクティブ面と呼ばれるそれらの２つの対向面４ａ，４ｂの間で、前記勾配に晒されると、ゼーベック効果を通して電流を生成する、実質的に平行六面体の形状の要素である。このような要素は、前記アクティブ面４ａ，４ｂの間に接続された負荷に電流を生成するために用いることができる。当業者に知られるように、このような要素は、例えば、ビスマスおよびテルル（Ｂｉ_２Ｔｅ_３）で作られる。

熱電要素は、第１の部分では、Ｐと呼ばれる第１の種類の要素３ｐであり、これは、熱電要素が所与の温度勾配に晒されると、正と呼ばれる１つの方向に電位差を確立することを可能とし、他の部分では、Ｎと呼ばれる第２の種類の要素３ｎであり、これは、熱電要素が同じ温度勾配に晒されると、負と呼ばれる反対の方向に電位差を生成することを可能とする。

本発明によれば、装置は、また、低温パイプ９と熱交換関係に構成されるフィン５ｐ，５ｎを備え、熱電要素３ｐ，３ｎは、一方で、高温パイプ８と接触しており、他方で、前記熱電要素３ｐ，３ｎが温度勾配に晒された際に所望の電流を生成するようにして、フィン５ｐ，５ｎと接触している。

したがって、低温回路のために、熱電要素と熱接触を確立する機能を満たすのは、フィン５ｐ，５ｎである。高温パイプ８に関しては、エンジンからの排気ガス等の、応力を加える流体、特に高温および／または腐食性流体の流れに適合可能となるように選択することができる。

フィンは、その幅およびその長さよりもずっと小さな厚さを有する、２つの大きく平坦な対向面７ａ，７ｂを有する要素であると理解すべきであり、これは、例えば、前記大きな面の１つ７ａと、熱電要素３ｐ，３ｎとの間で、それらの対向面の１つ４ａにおいて、温度勾配に晒されて電流を生成する面接触を確立することを可能にする。フィンは、熱伝達材料、特に銅またはアルミニウムなどの金属材料により形成される。

第１の実施形態において、フィン５ｐ，５ｎには、電気絶縁材料が被覆され、かつ、熱電要素に対向して位置するそれらの面に、フィンに配置される熱伝導要素を直列および／または並列に結合する、不図示の１つまたは複数の導電トラックが設けられる。

もう１つの実施形態によると、フィン５ｐ，５ｎは、それら自体が、熱電要素３ｐ，３ｎによって生成された電気の伝達に寄与する。

高温パイプ８は、フィン５ｐ，５ｎに接触する面４ａと反対側の熱電要素のアクティブ面４ｂにおいて、熱電要素３ｐ，３ｎと面接触を確立するように構成することが可能である。

このことに関して、前記高温パイプ８は、例えば、少なくとも１つの平面１０ａ，１０ｂを有し、前記熱電要素３は、１つまたは複数の前記平面１０ａ，１０ｂに設けられる。

前記高温パイプ８は、特に、２つの大きな平行の対向面１０ａ，１０ｂを備えた実質的に平坦なパイプであり、この対向面に、熱電要素３ｐ，３ｎが、例えば、それらのアクティブ面４ｂによって配置される。パイプは、排気ガスの流れを許すように構成することが可能であり、特に、ステンレス鋼で作られる。これらは、例えば、倣削り、溶接および／または硬質はんだ付けによって形成される。これらは、パイプの対向する平面１０ａ，１０ｂを結合する仕切り３１（図４，６ａ，６ｂおよび７で見られる）によって分離された、第１の流体を通過させるための複数のチャネルを有することが可能である。このような仕切り３１は、特に、高温パイプ８の熱効率を増加させ、内圧に対するそれらの抵抗を補強することを可能にする。

高温パイプ８は、前記大きな面１０ａ，１０ｂが電気絶縁材料の層で被覆され、かつ、高温パイプ８に配置される熱伝導要素の全てまたは一部を直列および／または並列に結合する、導電性トラックが設けられる。

熱電要素３ｐ，３ｎは、例えば、互いに平行であり、かつ、高温パイプ８の長手方向、換言すれば異なる図面で示される軸Ｚに従って配向される、複数の列で分配される。図示される例示的な実施形態によると、図１および図２の例示的な実施形態では、６つの列が設けられ、図３および図４の例示的な実施形態では、４つの列が設けられる。異なる数の熱電要素の列を提供すること、および関係する実施形態にかかわらずそうすることが、明らかに可能である。

高温パイプ８の１つの同じ面において、１つの同じ型、ＰまたはＮの熱電要素が、並列接続される熱電要素の群を形成し、熱電要素の２つの群が、直列に接続される。

フィン５ｐ，５ｎは、特に、高温パイプ８の平面１０ａ，１０ｂと実質的に平行となるように配置される。

フィンは、たとえば、低温パイプ９を通過させるためのオリフィス１２を有する。

前記低温パイプ９は、例えば、アルミニウムまたは銅で作られ、円形および／または楕円形の断面を有する。

示される例示的な実施形態によると、高温パイプ８は、既に述べたように、Ｚとして識別される軸に従って延びる。高温パイプの平面１０ａ，１０ｂと、フィン５ｐ，５ｎとは、軸Ｚと、Ｚに直交する軸Ｘとに従い配向された面で延びる。低温パイプは、軸ＸおよびＺと直角の方向Ｙ、すなわち、フィン５ｐ，５ｎに直角および高温パイプ８の大きな面１０ａ，１０ｂに直角の方向に延びる。

低温パイプ９とフィン５ｐ，５ｎの間の接触は、例えば、自動車用の熱交換器の分野において機械式熱交換器として知られる熱交換器のように、パイプの材料の膨張によって生成される。フィンによって電気の伝達が生じる実施形態において、低温パイプ９とフィン５ｐ，５ｎの間に、電気絶縁体が設けられる。

図２により詳しく示すように、高温パイプ８の各平面１０ａ，１０ｂには、例えば、前記平面１０ａ，１０ｂに対向して設けられた、隣接フィンと呼ばれる、少なくとも２つのいわゆるフィン５ｐ，５ｎが関連付けられており、平面１０ａ，１０ｂと、前記平面１０ａ，１０ｂの隣接フィン５ｐ，５ｎとの間に、複数の前記熱電要素３ｐ，３ｎが配置されて設けられる。

前記複数の熱電要素のＰ型の熱電要素３ｐが、Ｐ型フィンと呼ばれる前記２つのフィンの１つ目５ｐと、前記平面１０ａ，１０ｂとの間に設けられ、前記複数の熱電要素のＮ型の熱電要素が、Ｎ型フィンと呼ばれる前記２つのフィンの他方５ｎと、前記平面１０ａ，１０ｂとの間に設けられ、前記２つのフィンの間に電位差を生成する。

この図において、それぞれのＰ型フィン５ｐは、Ｐ型の熱電要素３ｐの３つの列と関連し、それぞれのＮ型フィン５ｎは、Ｎ型の熱電要素３ｎの３つの列と関連する。

低温フィン５ｐと、１つまたは複数のＰ型の熱電要素と、高温パイプ８の面１０ａまたは１０ｂと、１つまたは複数のＮ型熱要素と、低温フィン５ｎとからなるサブアセンブリは、再生可能とし得る基本構成要素を定義し、構成要素は、次いで、異なるやり方で電気的に並列および／または直列に組み立てられ、所望の強さおよび／または電位差を呈する電流の生成を可能にする。

図１および図４を参照すると、前記高温パイプ８は、フィン５ｐ，５ｎに直交する第１の方向Ｙに、複数の列Ｒに重ねることが可能であることが明らかである。

示される実施形態によると、内部フィンと呼ばれる前記フィン５ｐ，５ｎのいくつかは、前記高温パイプ８の間に設けられ、一対の前記内部フィン５ｐ，５ｎは、１つの同じ列Ｒの２つの連続する高温パイプ８の間に位置している。さらに、１つの同じ対８のフィン５ｐ，５ｎは、圧縮可能材料３３によって分離され、この材料も、電気的に絶縁される。このような解決策は、パイプ８，９が晒される、特に熱応力によって発生する機械的応力の吸収に寄与することを可能にする。

いわゆる列Ｒの高温パイプ８は、例えば、前記低温パイプ９の２つの列の間に配置され、低温パイプ９の前記２つの列の１つ目の低温パイプ９は、前記列Ｒの高温パイプの第１の側に設けられたフィン５ｐ，５ｎと熱交換関係にあり、低温パイプの前記２つの列の２つ目の低温パイプ９は、前記列Ｒの高温パイプ８の他の側に設けられたフィン５ｐ，５ｎと熱交換関係にある。

フィン５ｐ，５ｎは、例えば、高温パイプ８のいずれかの側に突出部２１を有し、ここで低温パイプは、オリフィス１２を通過する。

ここで、上述の基本構成要素の第１のアセンブリを生成する、所与の高温パイプ８に対向する熱電要素３ｐ，３ｎと、対応して設けられた低温フィン５ｐ，５ｎとの配置の例示的な実施形態を説明する。

より具体的には、図１および図２に示される実施形態に注目すると、前記Ｐ型のフィン５ｐは、１つの同じ高温パイプ８のいずれかの側に互いに対向して位置し、前記Ｎ型のフィン５ｎは、前記同じ高温パイプ８のいずれかの側に位置することが見られる。前記Ｐ型５ｐおよびＮ型５ｎのフィンは、それぞれ、互いに電気的に接続されて、前記高温パイプ８のいずれかの側に位置する１つの同じ型の熱電要素を、同じ電位に設定する。

換言すれば、１つの同じ高温パイプ８に関して、Ｐ型の熱電要素３ｐは、パイプの対向面１０ａ，１０ｂにおいて、Ｐ型の熱電要素に対向して位置し、Ｎ型の熱電要素３ｎは、パイプの対向面１０ａ，１０ｂにおいて、Ｎ型の熱電要素３ｎに対向して位置する。

高温パイプ８の１つの同じ列Ｒに関し、Ｐ型のフィン５ｐは全て、例えば、前記低温パイプ９の１つの同じ列と熱交換関係にあるのに対して、Ｎ型のフィン５ｎは全て、前記低温パイプ９の１つの同じ他の列と熱交換関係にある。

さらに、対で関連付けられるフィン５ｐ，５ｎを使用する場合、同じ対の１つのフィン５ｐ，５ｎは、同じ型ＰまたはＮのものである。

この構成では、図２に示す正１１および負１２の端子が、負荷に結合されているとみなすと、高温パイプ８と関連する熱電要素が、いわゆる高温パイプ８の各面１０ａ，１０ｂ向けに、図２に点線で示すように、次のようにして流れる電流を生成することが考えられる。電流は、この面と関連し、かつ正の端子１１に結合されたＰ型フィン５ｐを通過し、Ｐ型熱電要素３ｐを通過し、次いでパイプに設けられたトラックを介して、同じ面に位置するＮ型熱電要素３ｎへ向かい、負の端子１２に結合されるＮ型フィン５ｎを介して続き、正１１および負１２の端子の間に電位差を生成する。高温パイプ８のいずれかの側に位置する熱電要素は、並列に取り付けられ、よって、直列アセンブリの場合よりも２倍大きい電流を供給する（図３および図４の実施形態を参照されたい）。

高温パイプ８は、高温パイプの１つの列Ｒから他へと互いに対向して位置し、フィン５ｐ，５ｎの横断延長線Ｘの方向に、互いの延長線上に位置する高温パイプ８のシリーズＳを形成することが可能である。

高温パイプの列Ｒの１つの同じ高温パイプ８のいずれかの側に位置する、１つの同じ型ＰまたはＮのフィン５ｐ，５ｎが、高温パイプの１つの同じシリーズＳにおいて、隣接高温パイプの列Ｒにおける反対側に位置する高温パイプ８のいずれかの側に位置する、１つの同じ型ＰまたはＮのフィン５ｐ，５ｎに対向して位置する。

高温パイプの列Ｒの１つの同じ高温パイプ８のいずれかの側に位置する１つの同じ型の前記フィン５ｐ，５ｎと、隣接高温パイプ８の列Ｒにおける延長線上に位置するフィン５ｐ，５ｎとは、次いで、同じ電位に設定することが可能である。

高温パイプの１つの同じシリーズＳにおいて、高温パイプの列Ｒの１つの同じ高温パイプ８のいずれかの側に位置する、１つの同じ型の前記フィン５ｐ，５ｎと、隣接高温パイプの列Ｒにおける互いに対向して位置するフィンとは、例えば、それぞれ、異なる型ＰまたはＮのフィンである。換言すれば、Ｐ型のフィン５ｐは、高温パイプの一方の列Ｒから他方へ、Ｎ型のフィン５ｎに方向Ｘで対向する。

高温パイプのシリーズＳの終端に位置する、１つの同じ高温パイプ８のいずれかの側に位置するフィン５ｐ，５ｎは、高温パイプの前記シリーズＳの一方側において、高温パイプの隣接シリーズＳの終端に位置する、フィン５ｐ，５ｎと同じ電位に設定される。

図示される例示的な実施形態において、シリーズＳは、一方のシリーズから他へ、シリーズＳの終端に位置する高温パイプ８のいずれかの側に位置するそれらのフィン５ｐ，５ｎによって、電気的に直列に接続されている。装置は、高温パイプの列Ｒの方向Ｙにおいて、最初のシリーズＳの終端の１つに位置する、高温パイプ８の、特にＰ型５ｐのフィンと、高温パイプの列Ｒの方向Ｙにおいて、最後のシリーズＳの終端の１つに位置する高温パイプ８の、特にＰ型５ｐのフィンと、にそれぞれ設けられた、２つの正２２および負２３の電気接続端子を有する。

熱電要素３ｐ，３ｎは、よって、既に述べたように、１つの同じ高温パイプ８に並列に、そして、高温パイプの同じシリーズＳにおいて一方の高温パイプ８から他方へ、および一方のシリーズＳから他方へ直列に、電気的に関連する。正２２および負２３の端子の間に存在する電位差は、よって、各高温パイプ８に生成された電位差の合成である。このように、高温パイプの列ＲおよびシリーズＳの数が多いほど、装置の端子に生成される電位差が高くなる。各パイプに関連する熱電要素の数が多いほど、装置が供給できる電流の強度が高くなる。

低温パイプ９の２つの列は、例えば、高温パイプ８のそれぞれの列Ｒの間に設けられる。高温パイプの１つの同じ列Ｒの両側に設けられた前記低温パイプ９は、屈曲部２５によって互いに結合することが可能であり、集合ボックス２６に結合される流体循環ヘアピンを形成する。各ボックスは、２つの容積に分割され、第１の流体入口容積は、低温パイプの一方に結合され、第２の流体出口体積は、他方の低温パイプに結合される。

高温パイプは、図５に見られるそれらの終端のそれぞれにおいて、集合ボックスに結合される。

ここで、図３および図４の実施形態を参照すると、別の電気接続例によれば、前記Ｐ型フィン５ｐは、１つの同じ高温パイプ８のいずれかの側で、前記Ｎ型フィン５ｎに対向して位置することが見られる。換言すれば、Ｐ型の熱電要素３ｐは、高温パイプ８の対向面１０ａ，１０ｂにおいて、Ｎ型の熱電要素３ｎに対向して位置する。

このような実施形態において、対で関連付けられるフィンを使用する場合、１つの同じ対のフィンは、異なる型のものであり、一方はＰ型で他方はＮ型、またはその逆である。

ここで再び、高温パイプ８は、高温パイプの１つの列Ｒから他へと、互いに対向して位置し、フィン５ｐ，５ｎの横断延長線の方向Ｘにおいて、互いの延長線上に位置する高温パイプのシリーズＳを形成する。他方で、いわゆる高温パイプのＰ型フィン５ｐ、またはＮ型５ｎは、高温パイプの同じシリーズＳにおいて、隣接列Ｒの高温パイプのＮ型フィン５ｎ、またはＰ型５ｐと合流する。

高温パイプのシリーズＳの終端に位置する、高温パイプ８のいずれかの側に位置するフィン５ｐ，５ｎは、互いに直列に電気接続される。

高温パイプのシリーズＳの終端に位置する、１つの同じ高温パイプ８のいずれかの側に位置するフィン５ｐ，５ｎは、高温パイプのシリーズＳの一方側において、同じ電位に設定され、高温パイプのシリーズＳの他の終端に位置する、１つの同じ高温パイプ８のいずれかの側に位置するフィン５ｐ，５ｎは、前および／または次の高温パイプのシリーズＳの隣接高温パイプのフィン５ｐ，５ｎと同じ電位に設定される。

換言すれば、高温パイプの１つの同じシリーズＳにおいて、フィン５ｐ，５ｎは直列に取り付けられ、互いに接続されない２つのフィンが位置する、高温パイプのシリーズＳの側で、互いに接続されない前記２つのフィンの間に、電位差ｅ１，ｅ２が生成される。また、高温パイプの異なるシリーズＳが、互いに直列に接続される。

正２７および負２８の端子の間に存在する電位差は、各高温パイプ８に生成される電位差の合成であり、これは、その面１０ａ，１０ｂのそれぞれに生成される電位差の合計に対応する。よって、高温パイプの列ＲおよびシリーズＳの数が多いほど、装置の端子に生成される電位差が高くなる。各フィンと関連する熱電要素の数が多いほど、装置が供給できる電流の強度が高くなる。

この実施形態において、低温パイプ９の１つの列は、高温パイプの各列Ｒの間に設けられる。

高温および低温パイプは、それぞれ、不図示の集合ボックスに結合される。

しかし、フィン５ｐ，５ｎに、それらが接触する低温パイプ９から離れるにつれて、減少する厚さを持たせることが可能である。１つは、低温パイプ９に最も近い熱電要素３ｐ，３ｎの列においてより大きく、１つは、低温パイプ９から最も遠い熱電要素３ｐ，３ｎの列においてより小さい、２つの厚さを有するフィンがあってもよい。このような配置は、熱電要素３ｐ，３ｎの各列において、より一定の熱交換を有することを可能にする。

先の実施形態において、１つの同じ平面１０ａまたは１０ｂに対向して設けられた低温フィン５ｆ−ｐ，５ｆ−ｎは、２つの個別の構成要素である。換言すれば、２つの個別のフィンが、１つの同じ高温パイプ８の各面１０ａ，１０ｂに対向して設けられる。不図示の変形において、これらのフィンは、１つの同じ構成要素からなる。換言すれば、１つのフィンは、１つの同じパイプ８の面のそれぞれに対向して設けられる。このような変形において、熱電要素によって生成される電気を伝達するのはフィンではなく、必然的に、前記要素と接触するそれらの表面に設けられたトラックである。より具体的には、Ｐ型の熱電要素と接するトラックは、どのような短絡も防ぐために、Ｎ型の熱電要素と接するトラックとは別のものである。このような変形において、１つの同じシリーズＳにおいて互いの延長線上に位置する、複数の高温パイプ８を使用する場合、それらの面１０ａ，１０ｂのそれぞれに対し、これら高温パイプ８全てに共通のフィン５を設けることが可能であり、トラックは、フィンのそれぞれにおいて、隣接高温パイプ８の同じ型ＰまたはＮの熱電要素を、同じ電位に設定するように構成されている。

上記において、”電気接続される”または”同じ電位に設定する”という表現は、電気を伝達するのがフィンである場合、フィンが互いに接続されていること、または、例えば接続突起および導電体２０を用いて、フィンに導電トラックが設けられている場合、フィンに設けられるトラックが、一方のフィンから他方へと互いに接続されていることを意味すると理解すべきである。

図６に示すように、低温パイプのランクは、方向ＹおよびＺに延びる平面に従う列で分配され、方向ＸおよびＹに延びる１つの同じ面に位置する、連続する列の低温パイプは、屈曲部２５によって直列に結合される。方向Ｘにおいて、装置の両側に位置する列の低温パイプは、熱伝達流体用の入口５３および出口５４がそれぞれ設けられている、入口５０および出口５１マニフォールドに結合されている。

高温パイプは、それらの終端のそれぞれにおいて、入口／出口５５が設けられている集合ボックスに結合される。

Claims (16)

1. 第１の流体が流れることができる、高温パイプと呼ばれるパイプ（８）と、
   温度勾配の存在下で、電流を生成するために使用することができる、熱電要素と呼ばれる要素（３ｐ，３ｎ）と、を備えた熱電装置であって、
   前記第１の流体の温度よりも低い温度で第２の流体が流れることができる、低温パイプと呼ばれるパイプ（９）と熱交換の関係に構成することができる、フィン（５ｐ，５ｎ）を備え、
   前記熱電要素（３ｐ，３ｎ）は、一方で前記高温パイプ（８）と接触しており、他方で前記フィン（５ｐ，５ｎ）と接触しており、これにより、前記熱電要素（３ｐ，３ｎ）が前記電流を生成するようになっており、
   前記高温パイプ（８）は、平坦であり、かつ、２つの対向する平面（１０ａ，１０ｂ）を有し、
   前記熱電要素（３ｐ，３ｎ）は、前記平面（１０ａ，１０ｂ）の両方に設けられており、
   前記熱電要素は、第１の部分（３ｐ）では、Ｐと呼ばれる第１の種類のものであり、これは、熱電要素が所与の温度勾配に晒されると、正と呼ばれる１つの方向に電位差を確立することを可能とし、他の部分（３ｎ）では、Ｎと呼ばれる第２の種類であり、これは、熱電要素が同じ温度勾配に晒されると、負と呼ばれる反対の方向に電位差を生成することを可能とし、
   前記高温パイプの各前記平面（１０ａ，１０ｂ）には、各前記平面（１０ａ，１０ｂ）に対向して設けられた、隣接フィンと呼ばれる、少なくとも２つの前記フィン（５ｐ，５ｎ）が関連付けられ、
   各前記平面（１０ａ，１０ｂ）と、各前記平面（１０ａ，１０ｂ）に対向して設けられた前記隣接フィン（５ｐ，５ｎ）との間に、複数の前記熱電要素（３ｐ，３ｎ）が配置されて設けられ、
   前記複数の熱電要素のＰ型の熱電要素（３ｐ）が、Ｐ型フィンと呼ばれる前記隣接フィンのうちの一方のフィン（５ｐ）と、当該一方のフィン（５ｐ）と対向する前記平面との間に設けられ、
   前記複数の熱電要素のＮ型の熱電要素（３ｎ）が、Ｎ型フィンと呼ばれる前記隣接フィンのうちの他方のフィン（５ｎ）と、当該他方のフィン（５ｎ）と対向する前記平面（１０ａ，１０ｂ）との間に設けられ、前記一方のフィン（５ｐ）および前記他方のフィン（５ｎ）の間に電位差を生成する、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記高温パイプ（８）は、前記高温パイプ（８）の対向する前記平面（１０ａ，１０ｂ）を結合する仕切り（３１）によって分離された、前記第１の流体を通過させるための複数のチャネル（３０）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記高温パイプ（８）は、ステンレス鋼で作られる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記高温パイプ（８）は、前記フィン（５ｐ，５ｎ）に直交する第１の方向に、複数の列Ｒに重ねられる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記フィン（５ｐ，５ｎ）のうち内部フィンと呼ばれるフィンは、前記高温パイプ（８）の間に設けられ、一対の前記内部フィン（５ｐ，５ｎ）が、１つの同じ前記列Ｒの２つの連続する前記高温パイプ（８）の間に位置しており、１つの同じ対の前記内部フィン（５ｐ，５ｎ）は、圧縮可能材料（３３）によって分離される、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記低温パイプ（９）を備え、前記フィン（５ｐ，５ｎ）は、前記低温パイプ（５ｐ，５ｎ）と熱交換関係にある、ことを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
7. 前記低温パイプ（９）は、円形または楕円形である、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記列Ｒの前記高温パイプ（８）は、前記低温パイプ（９）の２つの列の間に配置され、
   前記低温パイプ（９）の前記２つの列の１つ目の低温パイプ（９）は、前記低温パイプ（９）の前記２つの列の１つ目の低温パイプ（９）に隣接する側である、前記列Ｒの前記高温パイプ（８）の第１の側に設けられた前記フィン（５ｐ，５ｎ）と熱交換関係にあり、
   前記低温パイプ（９）の前記２つの列の２つ目の低温パイプ（９）は、前記低温パイプ（９）の前記２つの列の２つ目の低温パイプ（９）に隣接する側である、前記列Ｒの前記高温パイプの他の側に設けられた前記フィン（５ｐ，５ｎ）と熱交換関係にある、ことを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
9. Ｐ型フィンと呼ばれる前記隣接フィンのうちの一方のフィン（５ｐ）は、１つの同じ前記高温パイプ（８）の前記列Ｒに直交する方向の両側のうちの一方の側で互いに対向して位置し、
   Ｎ型フィンと呼ばれる前記隣接フィンのうちの他方のフィン（５ｎ）は、前記１つの同じ前記高温パイプ（８）の前記列Ｒに直交する方向の両側のうちの他方の側に位置し、
   前記Ｐ型フィンおよび前記Ｎ型フィンは、それぞれ、互いに電気的に接続されて、前記高温パイプ（８）の前記一方の側または前記他方の側に位置する１つの同じ型の前記熱電要素（３ｐ，３ｎ）を、同じ電位に設定する、ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の装置。
10. 前記高温パイプ（８）は、前記高温パイプの１つの前記列Ｒから他の列へと互いに対向して位置し、前記フィン（５ｐ，５ｎ）の前記列Ｒに直交する横断延長線の方向に、互いの延長線上に位置する高温パイプのシリーズＳを形成し、
    前記高温パイプの第１の列（Ｒ１）の１つの同じ前記高温パイプ（８）の両側に位置する、１つの同じ型の前記フィン（５ｐ，５ｎ）が、前記第１の列（Ｒ１）に対向する、隣接する前記高温パイプの第２の列（Ｒ２）における前記高温パイプ（８）の両側に位置する、１つの同じ型のフィン（５ｐ，５ｎ）に対向して位置し、前記第１の列（Ｒ１）の１つの同じ前記高温パイプ（８）及び前記第２の列（Ｒ２）における前記高温パイプ（８）は、前記高温パイプの同じシリーズＳに位置しており、
    前記高温パイプの前記第１の列（Ｒ１）の前記１つの同じ前記高温パイプ（８）の両側に位置する１つの同じ型の前記フィン（５ｐ，５ｎ）と、隣接する前記高温パイプの前記第２の列（Ｒ２）において互いに対向して位置する前記フィン（５ｐ，５ｎ）とは、同じ電位に設定される、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記高温パイプの前記第１の列（Ｒ１）の前記１つの同じ前記高温パイプ（８）の両側に位置する、１つの同じ型の前記フィン（５ｐ，５ｎ）は、前記Ｐ型フィン（５ｐ）であり、且つ隣接する前記高温パイプの前記第２の列（Ｒ２）における互いに対向して位置する前記フィン（５ｐ，５ｎ）は、前記Ｎ型フィン（５ｎ）であるか、または、前記高温パイプの前記第１の列（Ｒ１）の前記１つの同じ前記高温パイプ（８）の両側に位置する、１つの同じ型の前記フィン（５ｐ，５ｎ）は、前記Ｎ型フィン（５ｎ）であり、且つ隣接する前記高温パイプの前記第２の列（Ｒ２）における互いに対向して位置する前記フィン（５ｐ，５ｎ）は、前記Ｐ型フィン（５ｐ）であり、
    前記高温パイプのシリーズＳの終端に位置する前記フィン（５ｐ，５ｎ）は、前記高温パイプの前記シリーズＳの一方側において、前記高温パイプのシリーズＳに隣接する前記高温パイプの隣接シリーズＳの終端に位置する前記フィン（５ｐ，５ｎ）と、同じ電位に設定される、ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記低温パイプ（９）の２つの列は、前記高温パイプのそれぞれの前記列Ｒの間に設けられる、ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
13. Ｐ型フィンと呼ばれる前記隣接フィンのうちの一方のフィン（５ｐ）は、前記１つの同じ前記高温パイプ（８）の前記列Ｒに直交する方向の両側で、前記列Ｒの方向に、Ｎ型フィンと呼ばれる前記隣接フィンのうちの他方のフィン（５ｎ）に対向して位置する、ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の装置。
14. 前記高温パイプ（８）は、前記高温パイプの１つの前記列Ｒから他の列へと、互いに対向して位置し、前記フィン（５ｐ，５ｎ）の前記列Ｒに直交する横断延長線の方向において、互いの延長線上に位置する高温パイプのシリーズＳを形成し、
    前記高温パイプ（８）に対向して設けられる前記Ｐ型フィン（５ｐ）は、前記高温パイプの同じシリーズＳにおいて、隣接する前記高温パイプ（８）に対向して設けられる前記Ｎ型フィン（５ｎ）と合流し、前記高温パイプ（８）に対向して設けられる前記Ｎ型フィン（５ｎ）は、前記高温パイプの同じシリーズＳにおいて、隣接する前記高温パイプ（８）の前記Ｐ型フィン（５ｐ）と合流する、ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 前記高温パイプのシリーズＳの終端に位置する、前記高温パイプ（８）の前記列Ｒに直交する方向のいずれかの側に位置する前記フィン（５ｐ，５ｎ）は、互いに直列に電気接続される、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記低温パイプ（９）の列は、前記高温パイプの各前記列Ｒの間に設けられる、ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。

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