NL8301432A - Thermo-elektrische inrichting. - Google Patents

Description

"V.f --.

ï

VO U73T

* - Betr. Thermo-elektrische inrichting.

De uitvinding heeft betrekking op een nieuwe en verbeterde thermo-elektrische inrichting voor het opwekken van elektriciteit en een werkwijze voor het vervaardigen daarvan.

Men heeft onderkend, dat de wereldvoorraad aan fossielebrandstof 5 voor het opwekken van energie met een steeds grotere snelheid wordt uit-geput. Deze realisatie heeft geleid tot een energiecrisis, welke niet alleen zijn invloed heeft op de wereldeconomie, doch de vrede en stabiliteit van de wereld bedreigt. De oplossing voor de energiecrisis ligt in het ontwikkelen van nieuwe brandstoffen en meer doeltreffende metho-10 den voor het benutten daarvan. Daartoe heeft de uitvinding betrekking op het behoud van energie, het opwekken van energie, verontreiniging en het scheppen van een nieuwe, commerciële mogelijkheid bij de ontwikkeling van nieuwe, thermo-elektrische inrichtingen, die meer elektriciteit leveren.

Een belangrijk deel van de oplossing ten aanzien van het schep-15 pen van een permanente, economische energie-omzetting ligt op het terrein van de thermo-elektika, waarbij elektrische energie door warmte wordt op- -gewekt. Men heeft geschat, dat meer dan twee-derde van al onze energie, bijvoorbeeld uit de uitlaatpijpen van auto's en centrales, verloren gaat en naar de omgeving wordt afgegeven. Tot op dit moment heeft deze ther-20 mische verontreiniging nog geen ernstig klimatologisch effect. Men heeft evenwel voorspeld, dat wanneer het energieverbruik in de wereld toeneemt, de invloed van thermische verontreiniging tenslotte zou leiden tot een gedeeltelijk smelten van de ijskappen aan de polen met een daarmede gepaard gaande verhoging van het zeeniveau.

25 Het rendement van een thermo-elektrische inrichting kan worden uitgedrukt in termen van een kwaliteitsgetal (z) voor het materiaal, waaruit de inrichting bestaat, waarbij Z wordt gedefinieerd als :

z K

waarbij : Z wordt uitgedrukt in eenheden x 10 , S de Seebeck-coëfficient in Y/° C is, K de thermische geleiding in mW/cm-° C is cTde elektrische geleiding in (Ώ- -cm)-”' is.

Uit het bovenstaande blijkt, dat wil een materiaal geschikt 35 zijn voor thermo-elektrische energie-omzetting, het materiaal een grote 8301432 J» Ιι - 2 -

V

waarde voor de thermo-èlektri sche Seebeck energiecoëfficiënt (S), een grote elektrische geleiding (o^ en een kleine thermische geleiding (K) moet hehben. Voorts omvat de thermische geleiding (K) twee componenten: K., de roostercomponent; en K de elektrische component. Bij niet-me-5 talen overheerst en het is deze component, welke in hoofdzaak de waarde van K "bepaalt.

Met andere woorden is het, opdat een materiaal doeltreffend is voor een thermo-elektrische energie-omzetting van belang, dat het mogelijk is, dat dragers gemakkelijk van de warme junctie naar de koude junc-10 tie diffunderen, waarbij de temperatuurgradiënt behouden blijft. Derhalve is naast de kleine thermische geleiding een grote elektrische geleiding nodig.

Thermo-elektrische energie-omzetting heeft tot nu toe geen uitgebreide toepassing gevonden. De hoofdreden hiervoor is, dat de bekende 15 thermo-elektrische materialen, welke geschikt zijn voor commerciële toepassingen, een kristallijne structuur hebben. Kristallijne vaste stoffen kunnen geen grote waarden van de elektrische geleiding bereiken onder behoud van een geringe thermische geleiding. Van het grootste belang is, dat in verband met de kristallijne symmetrie, de thermische geleiding 20 niet door modificatie kan worden geregeld.

In het geval van de gebruikelijke polykristallijne benadering, overheersen de problemen van monokristallijne materialen nog steeds. Er doen .zich evenwel ook nieuwe problemen voor tengevolge van de polykristallijne korrelgrenzen, welke veroorzaken, dat deze materialen relatief 25 kleine elektrische geleidingen bezitten. Bovendien is de vervaardiging van deze materialen ook lastig te regelen tengevolge van een meer complexe kristallijne structuur. Chemische modificatie of dotering van deze materialen is in verband met de bovenstaande problemen bijzonder lastig.

30 Tot de meest bekende, op dit moment bestaande polykristallij ne thermo-elektrische materialen behoren (BijSb^Te^, FbTe, en Si-Ge.

De (Bi,Sb)^Te^-materialen zijn het best geschikt voor toepassingen in het gebied van -10° C tot +150° C, waarbij de beste Z optreedt bij een temperatuur om 30° C. (BijSbJ^Te^ stelt een continu vaste oplossings-35 stelsel voor, waarin de relatieve hoeveelheid Bi en Sb varieert van 0 tot 100$. Het Si-Ge-materiaal is het best geschikt voor toepassingen bij hoge temperatuur in het gebied van 600° C tot 1000° C, waarbij een be- 8301432 » - 3 - - _ vredigende Z optreedt bij een temperatuur boven 700° C. Het polykristal- lijne PbTe-materiaal vertoont zijn beste kwaliteit sgetal in bet gebied van 300° C tot 500° C. Geen van deze materialen is goed geschikt voor toepassingen in het gebied van 100° C tot 300° C. Dit is onfortuinlijk 5 omdat juist in dit temperatuurgebied een groot aantal verschillende ver-lieswarmtetoepassingen worden gevonden. Tot deze toepassingen behoren geothermische verlieswarmte en verlieswarmte uit motoren met inwendige verbranding, zoals bijvoorbeeld vrachtauto’s, bussen en auto's. Toepas- singen van dit type zijn van belang, omdat de warmte echte verlieswarm-10 te is. Warmte in hogere temperatuurgebieden moet opzettelijk worden opgewekt met andere brandstoffen en is derhalve geen echte verlieswarmte.

. Er zijn nieuwe en verbeterde thermo-elektrische legeringsma-terialen gevonden om te worden toegepast in de bovengenoemde temperatuurgebieden . Deze materialen zijn beschreven in de Amerikaanse octrooi-15 aanvrage Serial Ho. 3^1.86¼.

De daarin beschreven thermo-elektrische materialen kunnen bij de hier bedoelde inrichting worden gebruikt. Deze materialen zijn geen eenfaze-kristallijne materialen, doch in plaats daarvan gedesorgani- -seerde materialen. Voorts zijn deze materialen meerfazematerialen met 20 zowel amorfe als meervoudige kristallijne fazen. Materialen van dit type zijn goede thermische isolatoren. Zij omvatten korrelgrenzen met verschillende overgangsfazen, die in samenstelling variëren van de samenstelling van matrixkristallieten tot de samenstelling van de verschillende fazen in de korrelgrensgebieden. De korrelgrenzen zijn sterk gedesorga-25 niseerd, waarbij de overgangsfazen fazen met grote thermische specifieke weerstand omvatten voor het verschaffen van een grote weerstand bij thermische geleiding. In tegenstelling met de gebruikelijke materialen is het materiaal zodanig, dat de korrelgrenzen gebieden bepalen, welke daarin geleidende fazen omvatten, die voorzien in talrijke elektrische 30 geleidingsbanen door het massamateriaal teneinde de elektrische geleiding te vergroten zonder dat de thermische geleiding in hoofdzaak wordt beïnvloed. In wezen hebben deze materialen alle voordelen van polykris-tallijne materialen ten aanzien van gewenst geringe thermische geleidingen en kristallijne Seebeck massa-eigenschappen. In tegenstelling met 35 de gebruikelijke polykristallijne materialen echter, hebben deze gedesorganiseerde meerfazematerialen ook gewenst hoge elektrische geleidingen. Derhalve kan, zoals in de bovengenoemde octrooiaanvrage is beschreven, 8301432 - 5 - 2 - * * " · het S c^-product voor het kwaliteitsgetal van deze materialen onafhanke lijk maximaal worden gemaakt hij gewenst lage thermische geleidingen voor thermo-elektrische energie-opwekking.

Amorfe materialen, die de grootste mate van desorganisatie 5 voorstellen, 2ijn voor thermo-elektrische toepassingen vervaardigd. De materialen en werkwijzen voor het vervaardigen daarvan zijn beschreven in bijvoorbeeld de Amerikaanse octrooiscbriften ^.177.^73, ^.177.^-7^ en Ii-.178.lil5. De in deze octrooiscbriften beschreven materialen worden gevormd in een vaste,, amorfe gastheermatrix met structurele configura-10 ties, welke een locale in plaats van een uitgebreide-gebiedsorde hebben en elektronische configuraties bezitten, welke een energiesprong en een elektrische‘activeringsenergie omvatten. Aan de amorfe gastheermatrix wordt een modificatiemateriaal toegevoegd, dat omloopbanen heeft, die zowel met de amorfe gastheermatrix als met zichzelf samenwerken 15 teneinde elektronische toestanden in de energiesprong te vormen. Deze onderlinge samenwerking modifieert aanmerkelijk de elektronische configuraties van de amorfe gastheermatrix teneinde de activeringsenergie in sterke mate te reduceren en derhalve de elektrische geleiding van het materiaal aanmerkelijk te vergroten. De resulterende elektrische ge-20 leiding, kan worden geregeld door de hoeveelheid modificatiemateriaal, die aan de gastheermatrix wordt toegevoerd. De amorfe gastheermatrix heeft normaliter een intrinsiekachtige geleiding en het modificatiemateriaal verandert deze in een extrinsiekachtige geleiding.

Zoals eveneens daarin is beschreven, kan de amorfe gastheer-25 matrix afzonderlijke paren met omloopbanen bezitten, waarbij de omloopbanen van het modificatiemateriaal daarmede samenwerken teneinde de nieuwe elektronische toestanden in de energiesprong te vormen. Bij een andere uitvoeringsvorm kan de gastheermatrix in hoofdzaak een tetrahe-drale binding hebben, waarbij het modificatiemateriaal in hoofdzaak op 30 een niet-substitutionele wijze wordt toegevoegd, waarbij de omloopbanen daarvan met de gastheermatrix samenwerken. Zowel d- als f-bandmaterialen, zoals boor en koolstof, welke multi-orbitale mogelijkheden toevoegen, kunnen als modificatiematerialen worden gebruikt teneinde de nieuwe elektronische toestanden in de energiesprong te vormen.

35 Tengevolge van het bovenstaande hebben deze amorfe thermo-elek trische materialen een aanmerkelijk grotere elektrische geleiding. Omdat zij evenwel na modificatie amorf blijven, behouden zij hun geringe ther- 8301432 - 5 - » i * - . mische geleidingen., -waardoor zij geschikt zijn voor thermo-elektrische toepassingen, meer in het hij zonder in hoge temperatuurgebieden hoven kQ0° C.

Deze materialen -worden op een atomair of microscopisch niveau 5 gewijzigd, waarbij de atomaire configuraties daarvan in hoofdzaak worden veranderd voor het verschaffen van de bovengenoemde onafhankelijk vergrote elektrische geleidingen. In tegenstelling daarmede worden de materialen, die in de bovengenoemde octrooiaanvrage zijn vermeld, niet atomair gemodifieerd. In plaats daarvan worden zij vervaardigd op een wij-10 ze, waarbij in het materiaal, op een macroscopisch niveau een desorganisatie wordt geïntroduceerd. Deze desorganisatie maakt het mogelijk, dat verschillende fazen; waaronder geleidende fazen in het materiaal worden geïntroduceerd ongeveer op een wijze, zoals een atomaire modificatie in zuivere, amorfe fazematerialen voorziet in een bestuurde grote elek-15 trische geleiding, terwijl de desorganisatie in de andere fazen de geringe thermische geleiding verschaft. Deze materialen zijn derhalve tussenmaterialen in termen van hun thermische geleiding tussen amorfe en regulaire polykristallijne materialen.

. _ . Een: thermo-elektrische inrichting wekt elektriciteit op doordat - 20 over de daarin aanwezige materialen een temperatuurverschil tot stand wordt gebracht. De thermo-elektrische inrichtingen omvatten in het algemeen elementen van materiaal van zowel het p-type als n-type. In het materiaal van het p-type drijft het temperatuurverschil positief geladen / dragers van de warme zijde naar de koude zijde van de elementen, terwijl 25 bij het materiaal van het n-type het temperatuurverschil negatief geladen dragers van de warme zijde naar de koude zijde van de elementen drijft.

Thermo-elektrische energie-omzetting is tot nu toe niet op grote schaal toegepast niet slechts in verband met de mat er iaalbeperkingen, 30 doch ook in verband met inrichtingsbeperkingen. Tot de inrichtingebeper-kingen behoren doorbuigen of kromtrekken van inrichtingssubstraten, het verloren gaan van een contact met groot oppervlak tussen de inrichting en een warmte-uitwisselaar, wanneer deze in een thermo-elektrisch stelsel wordt toegepast, en temperatuurverliezen over de substraat.

35 Bij de thermo-elektrische inrichtingen van bekend type wordt gebruik gemaakt van uit koper bestaande geleiderpatronen, welke op een keramische substraat zijn geplaatst voor de bevestiging van thermo-elek- 8301432 r < *- \ - f - trische élementen daaraan. Bij de vervaardiging van deze inrichtingen wordt een tweede keramische substraat met nog een uit koper bestaand geleiderpatroon op de thermo-elektrische elementen gesoldeerd. Tengevolge van het verschil in warmte-uitzettingscoëfficiënten tussen de 5 keramische substraten en de uit koper bestaande geleiderpatronen, treedt een doorbuigen of kromtrekken van de substraten tijdens het solderen op, hetgeen .leidt tot een aantal gerelateerde problemen.

In de eerste plaats is het in verband met het kromtrekken van de substraten lastig, zo niet onmogelijk, een goede thermische verbin-10 ding tussen de elementen en de uit koper bestaande .geleiderpatronen van de substraten.te verkrijgen. Bovendien kan,, omdat de keramische substra-s ten bros zijn, het.-doorbuigen of kromtrekken, indien dit voldoende ernstig is, leiden tot een. breken van. de substraten en andere fysische degradaties van de inrichtingen. Voorts moeten, om in. een thermo-el'ektrisch stel-15 sel te worden toegepast, de buitenvlakken van de substraten een innig contact over een groot oppervlak met de warmt e-uitwisselaar maken. Het kromtrekken of doorbuigen van de substraten maakt ook een juiste verbinding tussen de inrichtingen en een warmte-uitwisselaar lastig.

Teneinde deze. problemen op te lossen, worden de krachten, die 20 aan de substraten worden medegedeeld, veroorzaakt door het verschil in de warmte-uitzettingscoëfficiënten tussen de uit koper bestaande gelei-derpatrcnen en de keramische substraten, geëgaliseerd door koper in, in hoofdzaak gelijke patronen op de andere zijde van de substraten aan te brengen. Ongelukkigerwijs vergroot het extra koper de materiaal-25 kosten van de inrichtingen en draagt dit bij tot extra behandelings-stappen bij de vervaardiging' daarvan.

Tijdens de werking van thermo-elektrische inrichtingen wordt over de inrichting een temperatuurverschil aangelegd voor het opwekken van elektriciteit. Tengevolge van het verschil in de warmte-uitzettings-30 coëfficiënten tussen de substraten en de thermo-elektrische elementen, treedt een verlies aan contact met groot oppervlak tussen de inrichting en de warmte-uitwisselaar op, wanneer deze in een thermo-elektrisch stelsel wordt toegepast. Dit verloren gaan van een contact met groot oppervlak leidt tot een geringere warmte-overdracht, welke op zijn beurt 35 leidt tot een kleiner temperatuurverschil over de inrichting en een geringer rendement van de inrichting.

Het is ook gebleken,, dat over de keramische substraten een 8301432 % - 7 - aanmerkelijke temperatuurval optreedt. De uitgangssparming en de stroom van het thermo-elektrische element is evenredig met het temperatuurverschil over het element. Derhalve is de energie evenredig met het kwadraat van het temperatuurverschil. Derhalve heeft een eventuele veran-5 dering in temperatuurverschil over de elementen een grote invloed op het uitgangsvermogen van de inrichting. Dientengevolge reduceert de temperatuurval over de substraten het temperatuurverschil, dat anders voor de elementen voor het opwekken van energie beschikbaar is. Voorts leidt het extra koper, dat gebruikt wordt voor het oplossen van de 10 krem.trekkingsproblemen, tot verdere temperatuurverliezen over de substraten. Deze verliezen verlagen op een ongewenste wijze het temperatuurverschil over dé* thermo-elektrische elementen ten opzichte van het temperatuurverschil, dat over de inrichtingen beschikbaar is, waardoor het uitgangsvermogen van de inrichtingen op een schadelijke wijze wordt 15 verlaagd.

De uitvinding voorziet derhalve in een inrichting, waarbij alle bovengenoemde problemen worden opgelost .De inrichting overwint de problemen van het kromtrekken tengevolge van de eliminatie van ongelijke -substraatmaterialen met verschillende thermische uitzettingscoëffi-20 ciënten. Bij toepassing in een thermo-elektrisch stelsel wordt voorts een contact met groot oppervlak met de warmte-uitwisselaar onderhouden.

De inrichting maakt het verder mogelijk over de thermo-elektrische elementen een groter temperatuurverschil aanwezig te houden bij een bepaald temperatuurverschil over de inrichting tengevolge van de eliminatie van 25 de keramische substraten. Het grotere temperatuurverschil over de elementen van de inrichting volgens de uitvinding leidt tot een toename in elektrisch uitgangsvermogen van tenminste 70% ten opzichte van het elektrische uitgangsvermogen, dat bij de bekende inrichtingen kan worden verkregen bij een bepaald totaaltemperatuurverschil. In de inrichting wordt 30 . minder koper gebruikt, er zijn minder behandelingsstappen nodig, de inrichting is lichter, dunner en de vervaardigingskosten zijn kleiner dan bij de.bekende inrichtingen.

De uitvinding voorziet in een nieuwe en verbeterde thermo-elektrische inrichting voor het opwekken van elektriciteit en een werk-35 wijze voor het vervaardigen daarvan. De nieuwe thermo-elektrische inrichting omvat absorptie-organen voor het absorberen van de thermische uitzetting van de inrichting tijdens het gebruik teneinde een contact 8301432 - 8 - met groot oppervlak met een warmte-uitwisselaar te onderhouden hij toepassing in een thermo-elektrisch stelsel. De nieuwe thermo-elektrische inrichting heeft ook ·. . minder samenstellende delen en kan goedkoper worden vervaardigd dan de bekende thermo-elektrische inrichtingen.

5 Voorts is de inrichting dunner, lichter en in staat meer van het temperatuurverschil over.de inrichting voor het opwekken van elektriciteit te benutten.

De thermo-elektrische inrichting volgens de uitvinding omvat eerste en tweede stellen koperen plaatsegmenten met op de binnenvlakken 10 daarvan door zeefdruk aangebrachte soldeerpasta. De eerste en tweede stellen koperplaatsegmenten worden op een afstand van elkaar opgesteld, waarbij de thermo-elektrische elementen, die de elektriciteit opwekken, zieh tussen de binnenvlakken van . de koperplaat segment en bevinden en daaraan zijn gesoldeerd. De koperen segmenten bepalen een geleiderpa-/15 troon, dat.de thermo-elektrische elementen elektrisch in serie en thermisch parallel verbindt. Een keramisch inbedmiddel met grote elektrische en thermische specifieke weerstand vult de ruimten tussen, de thermo-elektrische elementen en.de uit koper bestaande plaatsegmenten teneinde op deze-wijze de elementen.te isoleren en te beveiligen. De uit kops: be-20 staande plaatsegmenten omvatten ook een laag van een dikke filmisolator op de buitenvlakken daarvan tegenover de soldeerpasta. Deze dikke, isolerende films dienen als een masker voor het vervaardigen van de koperplaat segment en tijdens een etswerking bij de vervaardiging van de in- ' richting en dienen ook om de uit koper bestaande segmenten en thermo-25 elektrische elementen elektrisch te isoleren ten opzichte van een warmte-uitwisselaar, bij opname in een thermo-elektrisch stelsel.

De bovenbeschreven thermo-elektrische inrichting wordt volgens de uitvinding vervaardigd door eerst te voorzien in eerste en tweede betrekkelijk dunne en in hoofdzaak planaire koperplaten. Een dikke film van 30 . een uit een keramische pasta bestaand isolatiemateriaal wordt op een oppervlak van elke koperplaat aangebracht volgens een patroon, dat de afmeting, vorm en ori'êntatie van de koperplaat segment en van de uiteindelijke inrichting dupliceert. Vervolgens wordt een soldeerpasta door zeefdruk op de andere zijde van elke plaat aangebracht. De soldeerpasta wordt 35 aangebracht volgens een patroon, dat gelijkt op het dikke filmpatroon van de respectieve platen. De soldeerpasta, welke op de eerste plaat wordt gedrukt, heeft bij voorkeur een hoger smeltpunt dan de soldeerpasta, welke 830 1 43 2 - 9 - op de tweede koperplaat wordt .gedrukt. .De .thermo-elektrische element én worden dan aan de eerste plaat gesoldeerd door een.terugstroomsoldeer-proces in een bijvoorbeeld inerte stikstof atmosfeer. Daarna wordt de tweede plaat op de andere zijde van de elementen gebracht en daaraan 5 door een soortgelijk terugstroomproces in een inerte atmosfeer gesoldeerd.

De inrichting is nu gereed voor uiteindelijke behandeling. Alle zijden, behoudens een zijde van de gedeeltelijk voltooide inrichting worden omgeven door een op een geschikte wijze uitgevoerde mal teneinde een holte met de koperplaten te vormen. Een keramisch vulmiddel met gro-10 te thermische en elektrische specifieke weerstand wordt dan in de holte / gébracht om de open ruimten om de elementen te vullen. Nadat het vul-middel is gedroogd, worden de buitenvlakken van de koperplaten met de dikke film van keramische pasta daarop aan een koperetsmiddel onderworpen. Tijdens deze· etshandeling tast het etsmiddel het vrijliggende koper, 15 bepaald door het uit een dikke film bestaande keramische patroon aan en etst dit weg—.De etswerking wordt voortgezet totdat de vrijliggende koper-gedeelten volledig zijn weggeëtst, waardoor de bovengenoemde koperplaat-segmenten overblijven, die nu de elementen elektrisch in serie en thermisch parallel verbinden. De voltooide inrichting is nu gereed voor een uitein-20 cfelijk afspoelen en drogen.

De thermo-elektrische inrichting en werkwijze voor het vervaardigen daarvan, als boven beschreven, voorziet in een meer doeltreffende inrichting voor het opwekken van elektriciteit in -responsie op een temperatuurverschil daarover zonder de bijbehorende bezwaren van de in-25 richtingen, welke van substraten zijn voorzien.

Door de betrekkelijk dikke, keramische substraten van de bekende inrichtingen te elimineren, is de substraatloze inrichting volgens de uitvinding lichter en dunner dan de bekende inrichtingen. Voorts worden excessieve temperatuurverliezen over de inrichting geëlimineerd door 30 de eliminatie van de eerder toegepaste substraten. Dit maakt het mogelijk, dat over de thermo-elektrische elementen, welke de elektriciteit opwekken, een groter temperatuur kan worden aangelegd. Omdat het uitgangsvermogen van deze inrichtingen recht evenredig is met het kwadraat van het temperatuurverschil over de thermo-elektrische elementen, verkrijgt men voor 35 een bepaald totaal temperatuurverschil een aanmerkelijke vergroting in elektrisch uitgangsvermogen.

Het elimineren van de substraat draagt ook bij tot de vervaar- 8301432 - 10 - w t diging van.deze inrichtingen, doordat.de eerder optredende doorhuiging of kromtrekking van.de substraten "wordt geëlimineerd, terwijl tegelijkertijd de noodzaak tot extra materiaal voor het corrigeren hiervan wordt vermeden. Het keramische ihbedmateriaal absorbeert een eventuele 5 thermische uitzetting van de inrichting tijdens het gebruik teneinde-een contact met groot oppervlak tussen de inrichting en een warmte-uitwisse-laar te onderhouden bij gebruik in een thermo-elektrisch stelsel. Voorts ondergaan de koperplaat segment en een gelocaliseerde thermische expansie in plaats van een totale of gehele thermische expansie van de bekende 10. substraten, waardoor de expansie wordt verdeeld en eventuele, daardoor veroorzaakte schadelijke effecten worden verminderd. Door alle bovenstaande punten wordén de kosten van de materialen en het aantal vereiste behandelingsstappen gereduceerd.

Derhalve is een eerste oogmerk van de uitvinding het verschaf-15 fen van een thermo-elektrische inrichting gekenmerkt door tenminste twee thermo-elektrische elementen, koppelorganen om de elementen elektrisch in serie en thermisch parallel te koppelen, en absorptie-organen om de thermische uitzetting Van .de thermo-elektrische elementen en de koppel-organen.te absorberen wanneer over de inrichting een temper atuurver-20 schil wordt aangelegd.

Een. tweede doel van de uitvinding is het verschaffen van een thermo-elektrische inrichting gekenmerkt door eerste geleidende plaatsegmentorganen met een binnenvlak, tweede geleidende plaatsegmentorganen met een binnenvlak, dat op een afstand ligt van het binnenoppervlak van •25 de eerste geleidende plaatsegmentorganen, tenminste twee thermo-elektrische elementen, welke tussen de.eerste en tweede geleidende plaatsegmentorganen zijn opgesteld en aan de binnenvlakken van de eerste en tweede geleidende plaatsegmentorganen zijn bevestigd, een eerste isolatiemateriaal, dat de elementen tussen de geleidende plaatsegmentorganen omgeeft, 30 waarbij de eerste en tweede geleidende plaatsegmentorganen zijn bevestigd aan tenminste twee thermo-elektrische elementen teneinde de elementen elektrisch in serie en thermisch parallel te koppelen.

Een derde oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een thermo-elektrische inrichting gekenmerkt door een eerste stel kopehplaat-35 segmenten .met .een binnenvlak, een tweede stel koperplaat segment en met een binnenvlak, dat op een afstand van het eerste stel koperplaat segment en is gelegen, een aantal thermo-elektrische elementen, welke elektrisch en 8301432 *+ 1.1. — A' thermisch met .de binnenvlakken van de eerste, en tweede stellen koperplaat-segmenten zijn verhanden, een en ander zodanig, dat de eerste en tweede stellen koperplaat segment en een geleiderpatroon bepalen, dat de thermo-elektrische elementen elektrisch in serie en thermisch parallel ver-5 bindt, en een keramisch vulmiddel voor het absorberen van de thermische expansie van de thermo-elektrische elementen en de koperplaatsegmenten wanneer over de inrichting een temperatuurverschil wordt aangelegd, welk vulmiddel een grote elektrische en thermische specifieke weerstand heeft en de holten tussen de thermo-elektrische elementen en de eerste en tvee- 10. de stellen koperplaatsegmenten vult.

Een vierde doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het Vervaardigen van een thermo-elektrische inrichting met het kenmerk, dat tenminste twee thermo-elektrische elementen aan het binnenvlak van een in hoofdzaak planaire, eerste geleidende laag worden 15 bevestigd, het binnenvlak van een in hoofdzaak planaire tweede geleidende laag aan de tenminste twee thermo-elektrische elementen wordt bevestigd aan de zijde daarvan tegenover de eerste geleidende laag, een isolatiemateriaal tussen de elementen en de lagen wordt gebracht, en de-eerste en tweede geleidende lagen worden geëtst volgens een patroon om eerste 20 en tweede geleidende plaatsegmentorganen te vormen teneinde de tenminste twee thermo-elektrische elementen elektrisch in serie en thermisch pa-_ rallel te verbinden door . de eerste en tweede geleidende plaatsegmentorganen.

Een vijfde doel van de uitvinding is het verschaffen van een 25 werkwijze voor het vervaardigen van een thermo-elektrische inrichting met het kenmerk, dat . een aantal thermo-elektrische elementen elektrisch . en thermisch aan het binnenvlak van een dunne, in hoofdzaak planaire eerste koperplaat wordt bevestigd, het binnenvlak van een dunne, in hoofdzaak planaire tweede koperplaat elektrisch en thermisch aan het 30 aantal thermo-elektrische elementen wordt bevestigd w-w-n de zijde daarvan, tegenover de eerste koperplaat, een keramisch vulmiddel met een grote elektrische en thermische specifieke weerstand tussen de thermo-elektrische elementen en de eerste en tweede koperplaten wordt gebracht, en de eerste en tweede koperplaten worden geëtst teneinde koperplaatseg-35 menten te vormen, die een geleiderpatroon bepalen, dat de thermo-elektrische elementen elektrisch in serie en thermisch parallel koppelt.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder ver- '8301432 r > - 12.- - wijzing naarde tekening. Daarbij toont : fig. 1 een’ onderaanzicht van een planaire.koperplaat, waarop door zeefdruk een soldeerpasta is aangebracht volgens de uitvinding; fig. 2 een bovenaanzicht van.een andere planaire koperplaat, 5 waarop .door zeefdruk. een soldeerpasta is aangebracht volgens de uitvinding; fig. 3 een zijaanzicht van een gedeeltelijk voltooide, thermo-elektrisehe inrichting volgens de uitvinding bij een stadium van de vervaardiging daarvan; 10 fig. H een dwarsdoorsnede over de lijnen IV-IV van fig. 3; fig. 5 een zijaanzicht van de gedeeltelijk voltooide thermo-elektrische inrichting volgens fig. 3 volgens de uitvinding bij een verder stadium van de vervaardiging daarvan; fig. 6.een zijaanzicht van de gedeeltelijk voltooide thermo-15' elektrische inrichting volgens fig. 3 volgens de uitvinding bij weer een verder stadium van de vervaardiging daarvan; en figv 7 een zijaanzicht van de voltooide thermo-elektrische inrichting volgens de uitvinding.

Fig. 7 toont.een substraatloze thermo-elektrische inrichting 20 volgens de uitvinding, aangeduid met 10. De inrichting 10 wekt elektriciteit op.doordat over de inrichting een temperatuurverschil tot stand wordt gebracht. Het temperatuurverschil drijft een flux door ther-m®·.·elektrische elementen 12 en 1H van het p- en n-type. In het element 1H van het n-type drijft het temperatuurverschil negatieve dragers van 25 de warme· zijde naar de koude zijde. In het element 12 van het p-type drijft het temperatuurverschil positieve dragers van de warme zijde naar de koude zijde. Het is de beweging van de positieve en negatieve dragers, welke.de elektriciteit opwekt,

De thermo-elektrische elementen 12. en 1H van het p- en het n-type 30 zijn gelijk in aantal en wisselen, zoals het best blijkt uit fig. Π. Fig.

Π toont bij wijze van voorbeeld twee-en-dertig elementen 12 van het p-type en twee-en-dertig elementen 1H van het n-type, doch elk gelijk aantal elementen van het p- en n-type voldoet. Een bepaalde samenstelling, welke gebruikt wordt voor de elementen 12 van het p-type omvat van ongeveer 10 35· tot 20 procent bismuth, ongeveer 20 tot 30 procent antimoon, ongeveer 60 procent telluur en minder dan 1 procent zilver. Dit materiaal en andere materialen, welke kunnen worden gebruikt voor elementen van het p-type, 8301432 * % - 13 - \ zijn beschreven in. de bovengenoemde Amerikaanse octrooiaanvrage 3^1.86¼.

De elementen van het n-type kunnen bestaan uit ongeveer UO procent bismuth, ongeveer 5¼ procent. telluur en ongeveer 6 procent seleen.

Zoals meer uit fig. 7 blijkt, zijn de elementen 12 en 1¼ van 5 het p- en n-type van de substraatloze thermo-elektrische inrichting 10 thermisch aan binnenvlakken van op een afstand van elkaar opgestelde eerste en tweede stellen koperplaatsegmenten 22 respectievelijk 18 bevestigd. De binnenvlakken van de koperplaatsegmenten 18 en 22 zijn door zeefdruk voorzien van een soldeerpasta 16 en 2h om de elementen 12 10 en 14 thermisch en elektrisch met de respectieve koperplaatsegmenten 18 en 22 te verbinden. De koperplaatsegmenten 18 en 22 bepalen een ge-leiderpatroon om de-, element en 12 en 1¾ elektrisch in serie en thermisch parallel te verbinding.

Een keramisch vulmiddel 30, zoals Aremco 55¼ of dergelijke bij-15 voorbeeld, vult . de holten tussen de elementen 12 en 1¼ en de koperplaatsegmenten 18 en 22. Het keramische vulmiddel 30 heeft , een grote elektrische en thermische specifieke weerstand om de elementen te isoleren en de elementen, tegen verontreiniging te beschermen. Het keramische vulmiddel 30 dient ook. om een thermische expansie van de inrichting tijdens het ge-20 bruik daarvan te absorberen. De koperplaatsegmenten 18 en 22 omvatten ook een laag in de vorm van een dikke, keramische film 20, bijvoorbeeld bestaande uit ESL m4906, vervaardigd door Electro-Science Laboratories,

Ine. of dergelijke, en wel op de buitenvlakken van de segmenten 18 en 22 tegenover de soldeerpasta 16 en 2¼. De dikke, keramische film 20 25 heeft een grote elektrische specifieke weerstand teneinde de koperplaatsegmenten 18 en 22 elektrisch te isoleren wanneer deze tezamen met een warmte-uitwisselaar worden toegepast, en bezit een grote thermische geleiding om het temperatuurverschil over de elementen 12 en 1¼ voor een bepaald temperatuurverschil over de inrichting 10 maximaal te maken. De 30 dikke, keramische film 20 dient zowel als een masker voor het vervaardigen van de koperplaatsegmenten 18 en 22, hetgeen later meer gedetailleerd zal worden besproken, als het elektrisch isoleren van de thermo-elektrische inrichting 10 ten opzichte van een warmte-uitwisselaar, wanneer de inrichting wordt toegepast in een thermo-eléktrisch stelsel voor 35 het opwekken van elektriciteit.

De substraatloze thermo-elektrische inrichting 10 wordt volgens de uitvinding vervaardigd door te voorzien in een paar betrekkelijk dunne 8301432 -11(.- r en in hoofdzaak planaire.koperplaten 19-ea 23. De dikte van.de koperplaten 19’ en. 23 bedraagt ongeveer 0,5 mm.

Een uit een dikke film bestaande .keramische pasta 20 wordt door zeefdruk op de tegenover gelegen zijde van de koperplaat 19, aange-5 geven in fig. 1,. aangebracht volgens een patroon, dat gelijkt op de daar aangegeven patronen. De uit een dikke film bestaande keramische pasta 20 is een goede elektrische isolator en een goede thermische geleider en kan bijvoorbeeld bestaan uit ESL Μ^·9θβ of dergelijke. De dikke, keramische film wordt gedurende 15 minuten bij 125° C gedroogd en 10. daarna gedurende 30 minuten bij 900° C verhit. Hadat de dikke film is verhit, wordt een soldeerpasta 16 door zeefdruk op de koperplaat 19 aangebracht volgens een patroon, als aangegeven in fig. 1, welk patroon de afmeting, vorm en oriëntatie van.de koperplaat segment en 18 van de uitein-delijkedinrichting 10 dupliceert. De koperplaat 19 met de soldeerpasta 16 15 daarop wordt dan gedurende 15 minuten bij ongeveer 120° C gedroogd.

De uit een dikke film bestaande keramische pasta 20, wordt door zeefdruk op de tegenover gelegen zijde van de koperplaat. 22, aangegeven in fig. 2, aangebracht volgens een patroon, dat gelijkt op het daar aangegeven patroon. De koperplaat 23 wordt dan door zeefdruk voorzien van 20 een soldeerpasta 2k in een patroon, als aangegeven in fig. 2. De koperplaat 23 wordt dan gereed gemaakt op een soortgelijke wijze als de koperplaat 19.

Zoals uit fig. 3 blijkt, zijn de elementen 12 en 1¾ van het p- en n-type in gelijk aantal en afwisselend met de koperplaat 23 25 verbonden.door de soldeerpasta 2k in de aanwezigheid van een inerte atmosfeer, zoals bijvoorbeeld stikstof, bij ongeveer 350° C te laten vloeien. De koperplaat 19 wordt dan op de elementen 12 en 14 van het p-en n-type geplaatst, waarbij de soldeerpasta 16 contact maakt met de elementen. De soldeerpasta 16 wordt dan in een inerte atmosfeer bij 30 een temperatuur van ongeveer 300° C of lager tot vloeien gebracht om de elementen 12. en 1^ met de koperplaat 19 te verbinden teneinde de gedeeltelijk voltooide inrichting 26 van fig. 3 volgens de uitvinding te vormen. .

De soldeerpasta 16 wordt zodanig gekozen, dat deze bij een la-35 gere temperatuur smelt dan.de soldeerpasta 2k. Hierdoor wordt de montage van de koperplaten 19 en 23 op de thermo-elektrisehe elementen 12 en 1^ vereenvoudigd zonder dat de eerder aangebrachte soldeer 2k smelt.

8301432 w t · -.15 -

Zoals aangegeven in fig. 5» wordt de gedeeltelijk voltooide inrichting 26 volgens fig. 3 in een mal 28 geplaatst, welke alle zijden van de inrichting 26 behoudens een zijde, omgeeft teneinde met de koperplaten 19 en 23 een holte 31 te vormen. Dit vereenvoudigt het in-5 brengen van het keramische vulmiddel in de holte 31 om het gebied tussen de koperplaten 19 en 23 en de elementen 12 en 1¾ te vullen. Het keramische vulmiddel heeft een grote thermische specifieke weerstand en elektrisch specifieke, weerstand en kan bijvoorbeeld bestaan uit Aremco 55¼ of dergelijke. Het vulmiddel absorbeert een thermische expansie van 10 de inrichting tijdens het gebruik teneinde een contact met groot oppervlak tussen de elementen en de segmenten te onderhouden. Voorts beveiligt het vulmiddel 30 de-.elementen 12 en 1¼ tegen de omgeving en een eventuele verontreiniging daaruit.

Zoals aangegeven in fig. 6, wordt, wanneer het keramische vul-15 middel 30 alle holten tussen de platen 19 on 23 heeft gevuld, de gedeeltelijk voltooide inrichting gedurende 2h uur bij 90° C gedroogd. Ha het drogen wordt het stelsel 32 volgens fig. 6 gevormd. Het stelsel 32 is nu gereed voor een uiteindelijke behandeling. De buitenvlakken van de koperplaten 19 en 23 met daarop de dikke, keramische film 20,-worden 20 dan blootgesteld aan een koperetsmiddel, zoals bijvoorbeeld Ultra Etch 50 van McDermott, Ine.· Het etsmiddel wordt aangebracht om de vrijliggende kopervlakken van de koperplaten 19 en 23, bepaald door het patroon van de dikke, keramische film 20 aan te tasten en weg te etsen. Het etspro-ces wordt voortgezet totdat de vrijliggende kopervlakken volledig zijn 25 weggeëtst, waardoor de koperplaat segmenten 18 en 22 overblijven, die nu de elementen 12 en ik. elektrisch in serie en thermisch parallel verbin- ' den. De voltooide inrichting wordt daarna afgespoeld en gedroogd.

De substraatloze thermo-elektrische inrichting 10 voorziet in 30 een dunne, lichte constructie door de eliminatie van de bij de bekende inrichtingen toegepaste keramische substraat. Het keramische vulmiddel 30 dient als een ondersteuning voor de inrichting, als een absorptie-orgaan voor thermische expansie van de inrichting tijdens het gebruik en om de thermo-elektrische elementen 12 en 1¼ ten opzichte van de omgeving 35 te beveiligen. Het vulmiddel. 30 is ook een goede elektrische en thermische isolator voor de elementen 12. en 1¼. De dikke, kéramische film 20 isoleert, de koper segment en 18 en 20 van de inrichting 10 elektrisch bij verbinding met een warmte-uitwisselaar, wanneer de inrichting wordt 8301432 -16.- r v ^ . gebruikt om. in. sen thermo-elektrisch - stelsel elektriciteit op te wekken.

De koper segmenten 18' en 22 ondergaan. een .meer gelocaliseerde thermische expansie in tegenstelling met .een totale expansie, welke optreedt hij substraten van bekend type, en derhalve kan de expansie gelijkelijk wor-5 den verdeeld zonder dat de inrichting wordt beschadigd. Dit nieuwe concept verlaagt de materiaal- en vervaardigingskosten.

Iet is bekend,'dat het elektrische uitgangsvermogen evenredig is met het kwadraat van het temperatuurverschil, omdat de spanning en de stroom van een thermo-elektrisehe inrichting evenredig zijn met het' tem-10 .peratuurverschil over de elementen van de inrichting. Derhalve is het elektrische uitgangsvermogen van een thermo-elektrisehe inrichting evenredig met het kwadraat van het temperatuurverschil over de elementen. Voor een .bepaald, temperatuurverschil over een thermo-elektrisehe inrichting reduceren eventuele temperatuurverliezen, welke het temperatuur-• 15 verschil over .de thermo-elektrisehe elementen verlagen, het elektrische uitgangsvermogen van de inrichting, op een sterke wijze.

De substraatloze thermo-elektrisehe inrichting volgens de uitvinding vertoont.door de eliminatie van de dikke, keramische substraten geringere-temperatuurverliezen en bezit derhalve grotere temperatuurver-20 schillen over de thermo-elektrisehe elementen. Bij een bepaalde toepassing, waarbij een·.temperatuurverschil van 200° C beschikbaar was, vertoonde een bekende inrichting van het eerder beschreven type, een groot temperatuurverlies van 80° C over de keramische substraten, waardoor het temperatuurverschil, dat over de thermo-elektrisehe elementen beschik-•25 baar was, werd verlaagd tot 200° C. Bij een inrichting volgens de uitvinding was voor hetzelfde temperatuurverschil van 280° C een totaal temperatuurverschilverlies van slechts 20° C aanwezig, waardoor over de thermo-elektrisehe elementen een temperatuurverschil van 2β0° C aanwezig was. Dientengevolge was er een toename van 70 procent in elektrisch 30 . uitgangsvermogen. bij de thermo-elektrisehe inrichting volgens de uitvinding ten opzichte van het uitgangsvermogen, geleverd door de bekende thermo-elektrisehe inrichting.

8301432

Claims (26)

11. Thermo-elekbrisehe inrichting gekenmerkt door tenminste twee thermo-elektrische elementen (12,.-1¾), kóppelorganen (19, 22)om de elementen elektrisch in serie en thermisch parallel .te koppelen, en absarp-tie-organen (30) om . de thermische expansie van de thermo-elektrische 5 elementen en de koppelqrganen te absorberen wanneer over de inrichting een temperatuurverschil wordt aangelegd.

2. Thermo-elektrische inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de kóppelorganen zijn voorzien van een eerste stel geleidende plaatsegmenten (22), waarbij elk segment een binnenvlak bezit, en een 10. tweede stel van geleidende plaatsegmenten (18), waarbij elk segment een binnenvlak bezit, dat op een afstand is gelegen van de binnenvlakken van het eerste stel geleidende plaatsegmenten.

3. Thermo-elektrische inrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat-de tenminste twee thermo-elektrische elementen (12, 1¾) zijn 15 aangebracht tussen de eerste en tweede geleidende plaatsegmenten (18, 22) en aan het genoemde binnenvlak zijn bevestigd. Thermo-elektrische inrichting volgens conclusie 3 gekenmerkt ~ door twee thermo-elektrische elementen (12, 1U), welke aan een geleidend plaatsegment van een stel geleidende plaatsegmenten (18) zijn bevestigd 20 en waarbij elk element van de twee thermo-elektrische elementen is bevestigd aan een geleidend plaatsegment (22) van het andere stel van de geleidende plaatsegmenten. 5« Thermo-elektrische inrichting volgens een der conclusies 1 - 4 met het kenmerk, dat de absorptie-organen (30) bestaan uit een isolatie-25 materiaal, dat de tenminste twee thermo-elektrische elementen (12, 1¾) tussen de kóppelorganen (18, 22) omgeeft. 6. i Thermo-elektrische inrichting volgens conclusie 5 met het ken merk, dat het isolatiemateriaal een keramisch vulmiddel (30) is.

7- Thermo-elektrische inrichting gekenmerkt door eerste gelei- 30 dende plaatsegmentorganen (22, 19) met een binnenvlak, tweede geleidende plaatsegmentorganen (18, 23) met een binnenvlak, dat op een afstand is gelegen van het binnenvlak van de eerste geleidende plaatsegmentorganen, tenminste.twee thermo-elektrische elementen (12, 1¾), welke zijn aangebracht tussen de eerste en tweede geleidende plaatsegmentorganen en 35 aan de binnenvlakken van de eerste en tweede geleidende plaatsegment- 8301432 w - 18.- \ organen. zijn. "bevestigd, een eerste, isolatiemateriaal (-30)., dat de elementen tnssen.de .geleidendè plaatsegmentorganen omgeeft,. en.de .eerste en tweede geleidendè plaatsegmentqrganen. zijn bevestigd aan.de tenminste twee thermo-èlèktrisehe élémenten teneinde deze elementen elektrisch 5 in . serie en thermisch parallel te koppelen. 8. .Thermo-elektrische inrichting volgens conelusie 7 met het ken merk, dat de buitenvlakken van de eerste en tweede geleidende plaatsegmentorganen (18, 19, 22, 23) zijn bekleed met .een tweede isolatiemateriaal. (20),' 10. 9· Thermo-elektrische inrichting volgens conclusie 8 met het ken merk, dat het tweede isolatiemateriaal (20) dient voor het vervaardigen van .de eerste en tw&ede geleidende plaatsegmentorganen (18, 19, 22, 23). 10. · Thermo-elektrische inrichting volgens een der conclusies 8 of 9 met het kenmerk, dat het tweede isolatiemateriaal (20) een grote 15· thermische geleiding en een kleine elektrische geleiding heeft.

11. Thermo-elektrische inrichting volgens een der conclusies 8-10 met het kenmerk, dat het tweede isolatiemateriaal (20) uit een dikke, keramische film bestaat. ·-- - -

12. Thermo-elektrische inrichting volgens conclusie 7 met het ken- 20. merk, dat het eerste isolatiemateriaal (30) uit een keramisch vulmiddel bestaat. 13..· Thermo-elektrische'inrichting volgens een der conclusies 7 of 8 met het kenmerk, dat de eerste en tweede geleidende plaatsegmentorganen (18, 19s 22, 23) uit koper bestaat. - 25· lit·. Thermo-elektrische inrichting volgens een der conclusies k - 13 met het kenmerk, dat de thermo-elektrische elementen (12, 1 i+) door soldeer (xl6, 24) aan de eerste en tweede geleidende plaatsegmentorganen (18, 19, 22, 23) zijn bevestigd.

15· Thermo-elektrische inrichting volgens conclusie 1^ met het ken- 30 .merk, dat het soldeer (24), dat de thermo-elektrische elementen (12, 14) aan de eerste geleidende plaatsegmentorganen (19, 22) bevestigt, een hoger smeltpunt heeft dan het soldeer (16.), dat de thermo-elektrische elementen aan de tweede geleidende plaatsegmentorganen (18, 23) bevestigt.

16. Thermo-elektrische inrichting volgens een der conclusies 7-15 35’ met het kenmerk, dat.de tenminste twee thermo-elektrische elementen zijn voorzien van tenminste een element (12) van het p-type en tenminste éên . element (14) van.het n-type. 8301432 - 19 - k „ 17. Thermo-elektrische inrichting volgens conclusie 16 gekenmerkt door een aantal van de elementen van het n-type (1¾) en p-type (12) in gelijk aantal.

18. Thermo-elektrische inrichting gekenmerkt door een eerste stel 5 koperplaat segment en (22) met een binnenvlak, een tweede stel koperplaat-segmenten (18) met een binnenoppervlak, dat op een afstand ligt van het eerste stel koperplaatsegmenten, een aantal thermo-elektrische elementen (12,. 1^, dat elektrisch en thermisch met de binnenvlakken van de eerste en tweede stellen koperplaatsegmenten is verbonden, waarbij de eerste en 10 tweede stellen koperplaatsegmenten een geleiderpatroon bepalen, dat de thermo-elektrische elementen elektrisch in serie en thermisch parallel verbindt, en een keramisch vulmiddel (30) om de thermische expansie van de thermo-elektrische elementen en de koperplaatsegmenten te absorberen, wanneer over de inrichting (10) een temperatuurverschil wordt aangelegd, 15 welk vulmiddel een grote elektrische en thermische specifieke weerstand heeft en holten tussen de thermo-elektrische elementen en de eerste en tweede stellen koperplaatsegmenten vult.

19·- Thermo-elektrische inrichting volgens conclusie 18 met het ken merk, dat de thermo-elektrische elementen (12, 1¾) door soldeerpasta (16, ' 20 2¾) aan de eerste en tweede stellen koperplaatsegmenten (22, 18) zijn bevestigd.

20. Thermo-elektrische inrichting volgens conclusie 19 met het kenmerk, dat de soldeerpasta (2¾), welke de thermo-elektrische elementen (12, 1¾) aan het eerste stel koperplaatsegmenten (22) bevestigt, een' 25 hoger smeltpunt heeft dan de soldeerpasta (16), welke thermo-elektrische elementen aan het tweede stel koperplaat segmenten (18) bevestigt:.

21. Thermo-elektrische inrichting volgens een der conclusies 18-20 met het kenmerk, dat de buitenvlakken van de eerste en tweede stellen koperplaatsegmenten (18, 22) met een dikke, isolerende film (20) zijn be- 30 kleed. '

22. Werkwijze voor het vervaardigen van een thermo-elektrische inrichting met het kenmerk, dat tenminste twee thermo-elektrische elementen aan het binnenvlak van een in hoofdzaak planaire eerste geleidende laag worden bevestigd, het binnenvlak van een in hoofdzaak planaire tweede ge- 35 leidende laag aan de tenminste twee thermo-elektrische elementen wordt bevestigd aan de zijde daarvan, tegenover de eerste geleidende laag, een siolatiemateriaal tussen de elementen en de lagen wordt -gebracht, en de 8301432 ψ / » 1 - 20 - eerste en tweede geleidende lagen worden geëtst volgens een patroon voor het vormen van. eerste en tweèdë.geleidendè plaatsegmentorganen teneinde de tenminste, twee thermo-elektrische elementen elektrisch in serie en thermiseh parallel· te verbinden door-de eerste en tweede geleidende 5 plaatsegmentorganen.

23. Werkwijze.volgens conclusie 22 met het kenmerk, dat de buiten vlakken van de eerste èn tweède geleidende lagen initieel met een tweede isolatiemateriaal worden, bekleed. 2k. Werkwijze volgens conclusie 23 met het kenmerk, dat het tweede 10- isolatiemateriaal op de buitenvlakken van de eerste en tweede geleidende laag wordt aangebracht voor het vormen van een etspatroon teneinde de eerste en tweede geleidende plaatsegmentorganen te vormen. 25. · Werkwijze volgens, een der conclusies 23 of 2k met het kenmerk, dat het tweede isolatiemateriaal een grote thermische geleiding en een 15 kleine elektrische geleiding heeft.

26. Werkwijze volgens een der conclusies 23 - 25 met het kenmerk, dat het tweede isolatiemateriaal uit een dikke, keramische film bestaat. 27'. Werkwijze volgens een der conclusies 22 - 26 met het kenmerk, dat. het isolatiemateriaal een keramisch vulmiddel is.

28. Werkwijze volgens een der conclusies 22 - 27 met het kenmerk, dat de eerste en tweede geleidende lagen uit koper bestaan.

29. Werkwijze volgens een der conclusies 23 - 29 met het kenmerk, dat de binnenvlakken van de geleidende lagen door zeefdruk worden bekleed met een soldeerpasta in een patroon, dat gelijkt op het patroon, 25 dat in de eerste en tweede geleidende lagen is geëtst teneinde de eerste en tweede geleidende plaatsegmentorganen te vormen.

30. Werkwijze volgens conclusie 29 met het kenmerk, dat de soldeerpasta wordt.gedroogd.

31. Werkwijze volgens conclusie 22 met het kenmerk, dat tenminste 30 twee thermo-elektrische elementen aan de geleidende lagen worden bevestigd, door het soldeer te laten vloeien.

32. Werkwijze volgens conclusie 31 met het kenmerk, dat het soldeer, dat gebruikt wordt om de tenminste twee thermo-elektrische elementen aan de eerste geleidende laag te bevestigen een hoger smeltpunt heeft dan het 35 soldeer, dat gebruikt wordt om de thermo-elektrische elementen aan.de tweede geleidende laag te-bevestigen.

33. Werkwijze volgens .een der conclusies 31 of 32 met het kenmerk, 8301432 — 21 - i t . dat het soldeer in een reducerende atmosfeer.tot vloeien.wordt gebracht. -3¾. Werkwijze, volgens een.der conclusies 22 - 33 met het kenmerk, dat de tenminste- twee thermo-elektrische elementen een element van het p-type en een element van het n-type omvatten.

35. Werkwijze volgens conclusie 3¾ met het kenmerk, dat aan de ge- . leidende lagen een aantal elementen van het n-type en het p-type in gelijk aantal wordt gesoldeerd.

36. Werkwijze volgens een der conclusies 22, 23 of 30 met het kenmerk, dat.de inrichting na het etsen wordt afgespoeld.

37. Werkwijze voor het vervaardigen van een thermo-elek.trische inrichting met het kenmerk, dat een aantal thermo-elektrische elementen elektrisch en thermisch aan het binnenvlak van een dunne,, in hoofdzaak planaire eerste koperplaat wordt bevestigd, het binnenvlak van een dunne, in hoofdzaak planaire tweede koperplaat elektrisch en thermisch 15 aan het aantal thermo-elektrische elementen wordt bevestigd aan de zijde daarvan, tegenover de eerste koperplaat, een keramisch vulmiddel met een grote elektrische en thermische specifieke weerstand tussen de thermo-elektrische elementen en de eerste en tweede koperplaten wordt gebracht, en de eerste en tweede koperplaten worden geëtst voor het vormen 20 van koperplaat segmenten, die een geleiderpatroon bepalen, dat de thermo-elektrische elementen elektrisch in serie en thermisch parallel koppelt.

38. Werkwijze volgens conclusie 37 met het kenmerk, dat een soldeer- · pasta door zeefdruk op de eerste en tweede koperplaten wordt gebracht 25 volgens een patroon, dat de afmeting, vorm en oriëntatie van de koper-plaatsegmenten dupliceert.

39. Werkwijze volgens conclusie 38 met het kenmerk, dat de soldeer-pasta, welke door zeefdruk op de eerste koperplaat wordt gebracht, een hoger smeltpunt heeft dan de soldeerpasta, welke door zeefdruk op de twee- 30 de koperplaat wordt gebracht. Uo. Werkwijze volgens een der conclusies 37 of 38 met het kenmerk, dat de buitenvlakken van de eerste en tweede koperplaten initieel worden bekleed met een uit een keramisch isolatiemateriaal bestaande dikke film volgens een patroon, dat.de afketing, vorm en oriëntatie van de koper-35 plaatsegmenten dupliceert. 8301432