熱電ユニット
【課題】 熱電ユニットを改善する。
【解決手段】 熱電ユニットが、複数の互いに連結された熱電要素（５）を有し、二重壁冷却管（３）の扁平内管（７）の主面と扁平外管（８）の主面との間に配置されている第１の熱電モジュール（２）と、複数の互いに連結された熱電要素（５）を有し、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平内管（７）のさらに別の主面と前記扁平外管（８）のさらに別の主面との間、および／または、さらに別の二重壁冷却管の扁平内管の主面と扁平外管の主面との間に配置されている第２の熱電モジュール（２）と、前記第１のモジュールを前記第２のモジュールに導電可能に接続できるように構成されている電気コネクタ（３５；３６；３７；３８；３９；４０；４１；４２；４３；４４；４９；５０；５８）とを備えている。
【解決手段】 熱電ユニットが、複数の互いに連結された熱電要素（５）を有し、二重壁冷却管（３）の扁平内管（７）の主面と扁平外管（８）の主面との間に配置されている第１の熱電モジュール（２）と、複数の互いに連結された熱電要素（５）を有し、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平内管（７）のさらに別の主面と前記扁平外管（８）のさらに別の主面との間、および／または、さらに別の二重壁冷却管の扁平内管の主面と扁平外管の主面との間に配置されている第２の熱電モジュール（２）と、前記第１のモジュールを前記第２のモジュールに導電可能に接続できるように構成されている電気コネクタ（３５；３６；３７；３８；３９；４０；４１；４２；４３；４４；４９；５０；５８）とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス内に熱の形態で貯蔵されたエネルギーは、これまで利用されることなく外界に放出されてきた。設備、例えば車両の効率を向上させるために、かつ、従って、動作時のＣＯ２排出量を低減するために、熱電発電機（ＴＥＧ）を実装することができ、この発電機の熱電モジュール（ＴＥＭ）によって、前記熱の一部が電気エネルギーに変換されて前記設備へ導き戻される。ＴＥＧは、様々な利点を有して排ガス管路内または排ガス再循環管路内の任意の場所に格納しておくことができる。ＴＥＧは、電気駆動によって熱電加熱器または熱電冷却器（ＴＥ−ＨＫ）としても利用することができる。
【０００３】
特許文献１は熱電要素を備えた熱電発電機を開示しており、この熱電要素は、電気を生成するために、高温熱源としてエンジンからの排ガスを利用し、低温熱源としてエンジン冷却剤を利用する。バルブによって、前記熱源要素への排ガスの供給部がエンジン負荷に応じてフィードバック制御される。
【０００４】
従来技術に係るこれまでのＴＥＭは、それらの構成および接合技術を理由に、ＴＥＧ内で使用するには最適ではなく、また効果も比較的低い。さらに、ＴＥＭは、最適な仕方で電気的な組込みおよび接続が行われていなければならない。
【０００５】
従来のＴＥＧは、熱電活性材料と熱源／ヒートシンクとの間の伝熱抵抗が高いためにほとんど有効ではない。また、熱交換器へのＴＥＭの組込みは、ほとんど実現不可能であることが明らかになっている。従来利用可能である接合技術の一部は、高温安定性を有していない。さらに、熱交換器におけるＴＥＭのガス側接触部では僅かな熱伝達しかないことが多い。従って、従来技術において、これまでのＴＥＭは、それらの構成および接合技術を理由に、ＴＥＧ内で使用するには最適ではなく、また効果も比較的低い。電気的な接続はしばしば高コストであり、安定性を欠く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４７５５３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、改善された熱電ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載の熱電ユニットによって解決される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の根底をなす認識は、電気接続接点の有利な構成によって、非常に容易にかなり大きな数量の熱電モジュールを互いに連結することができるということである。このようにすることで、コンパクトに組み立てられた熱交換器の場合にも、熱電要素の利点を効率的に利用することができる。
【００１０】
本発明は、複数の熱電モジュールを電気的に接続するための熱電ユニットを提供し、この熱電ユニットは以下の特徴を有する。すなわち、複数の互いに連結された熱電要素を有する第１の熱電モジュールであって、二重壁冷却管の扁平内管の主面と扁平外管の主面との間に配置されている第１の熱電モジュール、複数の互いに連結された熱電要素を有する第２の熱電モジュールであって、前記二重壁冷却管の前記扁平内管のさらに別の主面と前記扁平外管のさらに別の主面との間、および／または、さらに別の二重壁冷却管の扁平内管の主面と扁平外管の主面との間に配置されている第２の熱電モジュール、および、前記第１のモジュールを前記第２のモジュールに導電可能に接続できるように構成されている電気コネクタを有する。
【００１１】
前記熱電モジュール（または略してＴＥＭ）は、例えば熱交換器内で使用することができる。熱交換器は、車両内で熱電発電機または熱電加熱器および熱電冷却器として使用することができる。例えば、前記熱交換器を熱電発電機またはＴＥＧとして使用する場合、相異なるように調温されて空間的に分離された２つの媒体または流体が、前記熱電モジュール内で電流が生成されるように互いの近傍を案内される。前記熱電要素は、例えば相異なるようにドーブされた半導体材料であり得る。前記熱電要素は、前記扁平内管の前記主面と前記扁平外管の前記主面との間に複数のブロックとして配置しておくことができ、かつ、導電体を有することができ、これらの導電体を介して、前記個々のブロックが導電可能に互いに接続されている。このようにして、二重壁冷却管は、一般に、断面を見た場合に互いに重なり合って配置されている熱電モジュールまたはＴＥＭを有する。前記二重壁冷却管は、従ってまたＴＥＭ管と呼ぶこともできる。前記二重壁冷却管は、例えば矩形の断面を有することができ、すなわち、矩形内管とこの矩形内管を取り囲む矩形外管とで構成される。従って、前記扁平内管の主面と前記扁平外管の主面とは、前記内側および外側矩形管の、互いに重なり合って位置する大きい方の面である。例えば、前記熱交換器の前記２つの相異なるように調温された流体のうちの一方が、ＴＥＭ管の内管内を案内される。この流体は、例えばエンジン冷却回路の冷却剤であってもよい。前記２つの相異なるように調温された流体のうちのもう一方は、例えば車両の内燃機関からの排ガスであってもよく、前記二重壁冷却管の前記外管の外側面へ案内することができる。このようにして、前記２つの媒体の温度差によって、内管と外管との間に配置された熱電モジュール内で電流が生成される。熱交換器は、一般に、前記扁平内管の前記主面と前記扁平外管の前記主面との間の各中間スペース内にそれぞれ熱電モジュールを備えた、複数の例えば層状に配置された二重壁冷却管を有する。前記電気コネクタは、相異なるように形成された導電性の金属要素であり得る。これらの金属要素は、前記２つの熱電モジュールを二重壁冷却管内で接続でき、かつ、同時にまたは代替的にこれらの熱電モジュールをさらに別の二重壁冷却管の熱電モジュールに導電可能に接続できるように構成しておくことができる。
【００１２】
１実施形態では、少なくとも１つの側面において前記扁平内管の端部が前記扁平外管の対応する端部を越えて張り出すように、前記二重壁冷却管の前記扁平内管が前記二重壁冷却管の前記扁平外管よりも大きな長さを有し、かつ、前記さらに別の二重壁冷却管の前記扁平内管が前記さらに別の二重壁冷却管の前記扁平外管よりも大きな長さを有し、その際、前記電気コネクタは、前記二重壁冷却管の前記内管の前記張り出した端部から、前記さらに別の二重壁冷却管の内管の前記張り出した端部にまで延在する。有利には、このようにすることで、複数の冷却管の熱電モジュールを導電可能に接続するための導体接続部を容易に位置決めし、固定することができる。
【００１３】
例えば、前記電気コネクタは、一体型のクリップとして構成しておくことができ、このクリップは、前記二重壁冷却管の側面において前記扁平内管を側方からクランプし、その際、前記コネクタの第１の端部が前記二重壁冷却管の前記第１の熱電モジュールに接触し、かつ、前記コネクタの第２の端部または中間接点が前記二重壁冷却管の前記もう一方の熱電モジュールに接触する。この種の電気コネクタは、容易にかつ低コストで製造することができ、使用する際にも複雑でない。前記接触は、例えば前記端部および前記第２の端部または前記中間接点を前記熱電モジュールの前記諸要素の１つと前記扁平内管との間に挿入することによって実現できる。前記一体型のクリップは、前記扁平内管に完全に当接すること、または前記扁平内管の側面から離間しておくことが可能である。
【００１４】
さらに別の実施形態では、前記電気コネクタを一体型のマルチクリップとして構成しておくことができ、このマルチクリップは、前記二重壁冷却管の前記扁平内管と前記少なくとも１つのさらに別の二重壁冷却管の前記扁平内管とを側面において側方からクランプし、その際、前記マルチクリップは、前記二重壁冷却管に配設された２つの熱電モジュールをさらに別の二重壁冷却管の少なくとも１つの熱電モジュールに接続できるように構成されている。この実施態様でも、前記電気コネクタは、製造が容易かつ低コストであり、かつ、特に複数の冷却管の前記熱電モジュールを接続する必要がある場合に、支障なく位置決めして固定することができる。
【００１５】
また、前記電気コネクタは、複合部材のクリップとして構成しておくことができ、このクリップの第１の部材が、前記二重壁冷却管の前記扁平内管の側面をクランプし、かつ、少なくとも１つの第２の部材が、さらに別の二重壁冷却管の前記扁平内管を側面においてクランプし、その際、前記第１の部材と前記第２の部材とを形状結合により接続することができ、これにより、前記二重壁冷却管に配設された少なくとも１つの熱電モジュールを前記さらに別の二重壁冷却管に配設された少なくとも１つの熱電要素に導電可能に接続することができる。例えば、前記１つの部材と前記少なくとも１つのさらに別の部材とを、互いに係合可能なフックとして構成しておくことができる。この実施形態は、前記クリップの前記少なくとも２つの部材を位置決めする作業ステップと接続する作業ステップとを分離することによって、前記電気コネクタの取り付けおよび取り外しを簡素化できる、という利点を供する。
【００１６】
さらに別の実施形態では、前記電気コネクタは、前記内管の幅の狭い側面の周囲に締着しておき、かつ、前記内管の前記両主面を繋ぐ前記内管の副面の領域にブシュを有することができ、このブシュは、差込み導体に導電可能に接続されるように構成しておくことができる。前記差込み導体は、例えば電気絶縁された銅ケーブルまたは導体留め具であってもよく、この導体に個々のＴＥＭ管を接続すること、または、この導体によって外部電源との接続を確立することができる。このことにより、前記個々の熱電モジュールの迅速な接触が、複数の冷却管に渡る場合にも可能となる。
【００１７】
また、前記二重壁冷却管の前記扁平外管は、第１の開口部を有すること、および、前記さらに別の二重壁冷却管の前記扁平外管の主表面に第２の開口部を有することができ、この第２の開口部は、前記第１の開口部に対向する位置に配置されており、かつ、その際、電気コネクタは差込みピンとして構成されており、この差込みピンは、前記第１の開口部および前記第２の開口部の中を延通されている。差込みピンとこの種の開口部とを組み合わせることで、熱電モジュールを導電可能に接続するための、特に省スペースの方式が可能となる。
【００１８】
１実施形態では、前記差込みピンは非導電性の外装部を有することができる。前記差込みコネクタは、導電性コアと電気絶縁された外装部とを備えた二重プラグまたは導体ピンとして構成しておくことができ、これにより、前記熱電モジュールと周囲との接点の電気絶縁を改善することが保証されている。このことは、特に、車両での使用の場合のように前記熱電ユニットにとって不利な周囲条件の場合に、前記熱電ユニットの耐久性を向上させるであろう。
【００１９】
さらに別の実施形態では、前記電気コネクタが第１の部材を有し、この第１の部材を前記熱電モジュールに導電可能に接続された軸ピンとして構成しておくことができ、この軸ピンは、前記第２の二重壁冷却管の前記扁平外管の主面開口部から突出しており、かつ、その際、前記電気コネクタはさらに第２の部材を有することができ、この第２の部材も同様に導電性の軸ピンとして構成しておくことができ、前記第２の部材は、さらに別の二重壁冷却管に配設された第２の熱電モジュールに導電可能に接続されており、かつ、この第２の部材は、前記第２の二重壁冷却管の前記扁平外管の主面開口部から突出している。この場合、前記電気コネクタの前記第１および第２の部材は、互いに導電可能に接触させておくことができる。その際、前記熱電モジュールをさらに別の熱電モジュールに電気接続するために、前記二重壁冷却管を、さらに別の二重壁冷却管に密に隣接させて、前記それぞれの熱電モジュールに接続された軸ピンが互いに接触できるように配置しておくことができる。ここでも、包囲する前記媒体に対して前記軸ピンを電気絶縁しておくことが可能であり、これにより、上記利点がやはり実現できる。
【００２０】
また、前記電気コネクタはケーブルとして構成しておくことができ、このケーブルの端部は、前記二重壁冷却管の前記扁平外管の主面開口部によって、前記熱電モジュールに材料結合的にかつ導電可能に接続しておくことができる。この実施形態の場合、必要とされる材料コストを特に低く維持することができ、その際、個々の熱電モジュールを確実に電気的に接触させることが、前記材料結合による接続によって保証されている。それに対して、この種の接続部に関する接続確立コストは、適宜形成されたクリップによる接続に関する接続確立コストおよび固定コストよりも大きくなるであろう。
【００２１】
本発明の有利な実施例については、以下において、添付の図面を参照しながらさらに詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図２】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図３】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図４】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図５】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図６】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図７】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図８】本発明の実施例に係る開口部を備えた扁平外管を示す等角投影図である。
【図９】本発明の実施例に係る開口部を備えた扁平外管を示す等角投影図である。
【図１０】本発明の実施例に係る熱電モジュールを示す等角投影図である。
【図１１】本発明の実施例に係る、ＴＥ（熱電）材料を備えた扁平内管を示す等角投影図である。
【図１２】本発明の実施例に係る、ＴＥ材料を備えたＴＥＭ管を示す等角投影図である。
【図１３】本発明の実施例に係る、ＴＥ材料を備えたＴＥＭ管の一部分を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例に係る、ＴＥ材料を備えたＴＥＭ管を示す部分断面詳細図である。
【図１５】本発明の実施例に係るＴＥＭ管蓋部を示す等角投影図である。
【図１６】本発明の実施例に係るＴＥＭ管蓋部を示す等角投影図である。
【図１７】本発明の実施例に係るＴＥＭ管蓋部を示す等角投影図である。
【図１８】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管とＴＥＭ管蓋部との接続に関する等角投影図である。
【図１９】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管とＴＥＭ管蓋部との接続に関する等角投影図である。
【図２０】本発明の実施例に係る、ＴＥＧの組立てに関する分解図である。
【図２１】本発明の諸実施例に係る、扁平外管に対する扁平内管の配置を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施例に係る、扁平外管に対する扁平内管の配置を示す断面図である。
【図２３】本発明の実施例に係る底部を備えたＴＥＭ管を示す断面図である。
【図２４】本発明の実施例に係る底部を備えたＴＥＭ管を示す断面図である。
【図２５】本発明の実施例に係る底部を備えたＴＥＭ管を示す断面図である。
【図２６】本発明の実施例に係る底部を備えたＴＥＭ管を示す断面図である。
【図２７】本発明の実施例に係る、底部に接合されたＴＥＭ管を示す部分等角投影図である。
【図２８】本発明の実施例に係るＴＥモジュールと導体コネクタとを備えた扁平内管を示す部分等角投影図である。
【図２９】図２８のＴＥモジュールと導体コネクタとを備えた扁平内管を示す部分断面図である。
【図３０】本発明のさらに別の実施例に係るＴＥモジュールと導体コネクタとを備えた扁平内管を示す部分断面図である。
【図３１】本発明の実施例に係る、ブシュを備えた導体コネクタを示す等角投影図である。
【図３２】本発明の実施例に係る導体接続部を介したＴＥＭ扁平内管の連結に関する等角投影図である。
【図３３】本発明の実施例に係る二部材構成の導体コネクタを示す等角投影図である。
【図３４】本発明の実施例に係る二部材構成の導体コネクタとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図３５】本発明の実施例に係る二部材構成の導体コネクタとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図３６】本発明の実施例に係る二部材構成の導体コネクタとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図３７】本発明のさらに別の実施例に係る導体コネクタを示す等角投影図である。
【図３８】本発明の実施例に係る図３７の導体コネクタとＴＥＭ管部分との接続に関する部分等角投影図である。
【図３９】本発明の実施例に係る図３７の導体コネクタとＴＥＭ管部分との接続に関する部分等角投影図である。
【図４０】本発明の実施例に係る差込み導体を示す等角投影図である。
【図４１】図４０の差込み導体を備えた扁平内管を示す部分等角投影図である。
【図４２】本発明のさらに別の実施例に係る差込み導体を示す等角投影図である。
【図４３】図４２の差込み導体を備えたＴＥＭ扁平内管を示す部分等角投影図である。
【図４４】本発明のさらに別の実施例に係る二部材構成の差込みブシュを示す等角投影図である。
【図４５】図４４の二部材構成の差込みブシュを備えたＴＥＭ扁平内管を示す部分等角投影図である。
【図４６】本発明の実施例に係るＴＥＭ管プラグを示す等角投影図である。
【図４７】本発明の実施例に係る図４６のＴＥＭ管プラグとＴＥＭ管との接続に関する等角投影図である。
【図４８】本発明の実施例に係るＴＥＭ管プラグを介したＴＥＭ管の連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図４９】本発明の実施例に係るＴＥＭ管プラグを介したＴＥＭ管の連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５０】本発明の実施例に係る導体接続スリーブを介したＴＥＭ管の連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５１】本発明の実施例に係る導体接続スリーブを介したＴＥＭ管の連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５２】本発明の実施例に係る導体ピンとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５３】本発明の実施例に係る導体ピンとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５４】本発明の実施例に係る導体ピンとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５５】本発明の実施例に係るろう付けされたケーブルを介したＴＥＭ管の結合に関する断面図である。
【図５６】本発明の実施例に係る、変形により形成された管形状加工部を備えたＴＥＭ管を示す等角投影図である。
【図５７】本発明の諸実施例に係る充填された管変形形状加工部および／または金属薄板で被覆された管変形形状加工部に関する等角投影図および断面図である。
【図５８】本発明の諸実施例に係る充填された管変形形状加工部および／または金属薄板で被覆された管変形形状加工部に関する等角投影図および断面図である。
【図５９】本発明の諸実施例に係る充填された管変形形状加工部および／または金属薄板で被覆された管変形形状加工部に関する等角投影図および断面図である。
【実施例】
【００２３】
本発明の好ましい実施例についての下記説明では、様々な図面に示された、類似の働きをする要素に対して同一または類似の符号が用いられており、これらの要素について繰り返し説明されることはない。
【００２４】
ここに提示される本発明の諸実施例に係るＴＥＭ管は、二壁矩形管によって形成され、ＴＥ活性材料が両壁部の中間スペース内に設けられる。前記ＴＥＭ管の内管が、ＴＥＧを貫流する２つの流体のうちの一方に接触しており、前記ＴＥＭ管の外管が、前記ＴＥＧを貫流する前記２つの流体のうちのもう一方に接触している。
【００２５】
前記二壁矩形管の内管および／または外管に関する様々な実施例が、図１〜図９に示されている。
【００２６】
例えば、図１は、ＴＥＧ内で用いるための一体型の外管あるいは扁平外管８を示す等角投影図である。前記扁平外管８は内部に非導体１５を有する。前記扁平外管８の外向きの主面が形状加工部２０を備えている。
【００２７】
図２は、形状加工された一体型の外管８の類似の実施例を示す等角投影図であり、ここでは、前記管８は前記管８の側面に継目２１を有する。図２に示された管は、二壁管のための内管７として用いることもできる。
【００２８】
図３は、非導体１５と形状加工部２０とを備えた一体型の内管７の実施例を示す等角投影図である。
【００２９】
前記内管７も前記外管８も、実質的に金属材料から、好ましくは特殊鋼、例えば１．４４０４鋼から製造されている。しかし、比較的低い使用温度に関してはアルミニウム材料または銅材料も考えられる。
【００３０】
前記両管７、８は、少なくとも、それらの、前記管７、８の間の中間スペースの方を向いた側面が部分的または全体的に前記非導電性材料１５で被覆されており、これにより、ＴＥ材料と管７、８とは、あるいは導電体と管７、８とは、互いに対して電気絶縁されている。この非導電性材料１５は、例えばセラミックコーティングまたはセラミックフィルム１５であってもよい。非導電性材料１５は、例えばろう付けプロセスまたは焼結プロセスを介して付着させることができ、そのために、管７、８を様々な方法で前処理しておくことが可能である。例えば、管７、８に、電気めっきまたは印刷を施しておくことができ、また、例えばタングステンまたは銀による付加的な被覆を施しておくことも可能である。
【００３１】
前記外管８および／または前記内管７は、それぞれ１つの流体に割り当てられた側面に形状加工部２０を有することができる。図１〜図９に示された諸実施例の場合、前記形状加工部２０は、細長いバーリングの形態で構成されている。前記形状加工部２０は、例えばフィン部、えら状部、ウィングレットまたはエンボスとして構成しておくことが可能である。前記形状加工部２０によって、流体が流れる際の伝熱が改善されること、および／または、熱交換面が拡大されることが実現される。前記フィン部２０は、様々な方法で実現することができ、例えば腐食、エッチング、フライス加工、レーザ溶融法、エンボス加工、付加的なＴＥインサートまたはフィンによって実現することができる。
【００３２】
外管８および／または内管７は、それぞれ一体としてまたは複合部材として構成しておくことができる。二部材構成の場合、前記管が、例えば２つの半殻の形態で上部部材１８と下部部材１９とで構成されている。前記上部部材１８と下部部材１９とは、前記管の側面領域に、すなわち、短い管壁側面に接合継目２１を有する。
【００３３】
これに関連して、図４〜図７が、二部材構成の内管７および外管８の実施例を示す等角投影図である。
【００３４】
例えば、図４は、前記接合継目２１を側面中央領域に有する二部材構成の外管８の実施例を示し、図５は、前記接合継目２１を側面上部領域および／または側面下部領域に有する二部材構成の外管８の実施例を示す。
【００３５】
図６は、前記接合継目２１を側面中央領域に有する二部材構成の内管７の実施例を示し、図７は、前記接合継目２１を側面上部領域および／または側面下部領域に有する二部材構成の内管７の実施例を示す。
【００３６】
管７、８は、一体としてまたは複合部材として製造されているかどうかに関わらず、前記継目２１を有することができる。
【００３７】
管７、８は、前記ＴＥＭを電気的に結合するために開口部２２を有することができる。
【００３８】
これに関連して、図８が、側面開口部２２を有する外管８の実施例を示す部分等角投影図である。図９が、前記外管８の下部主面および／または上部主面に下部開口部および／または上部開口部２２を備えた外管８の実施例を示す部分等角投影図である。
【００３９】
図１０は、熱電モジュール（ＴＥＭ）２を示す等角投影図である。前記ＴＥＭ２は、複数の熱電活性（ＴＥ活性）材料５と導体１６とで構成されている。前記ＴＥ活性材料５は、一平面に互いに離間して配置されている。各導体１６は、２つのＴＥ活性材料５のそれぞれ１つの下面および／または上面に接合されている。前記導体１６は、例えば薄壁の銅薄板であってもよい。
【００４０】
図１１は、内管７を示す等角投影図であり、この内管は両主面外側６にＴＥ材料５を備えている。前記管７は、非導電性のセラミック材料からなる非導体１５でコーティングされている。前記導体１６は、例えばろう付けまたは焼結によって前記セラミックコーティング１５に接合されている。
【００４１】
図１２は、完備したＴＥＭ管４を示すさらに別の等角投影図である。ここでは、図１１との関連で説明した、ＴＥ活性材料５を備えた内管７が、前記外管８によって取り囲まれている。従って、前記ＴＥＭ管４は、ＴＥＭと、前記内管７および前記外管８からなる二壁管３とで構成されている。前記二壁矩形管（３）または扁平管（３）は、図１２に示されている実施例の場合のように、丸みを帯びたエッジを有することができる。
【００４２】
図１３では、図１２のＴＥＭ管４の一部分の断面が見て取れる。示されているものは、前記ＴＥ活性材料５、前記ＴＥＭ管４の２つの壁の間にある前記中間スペース６、前記外管８、第１の流体９（図示せず）、第２の流体１０（図示せず）、前記中間スペースの上部の間隙および／または平坦な間隙１１、前記中間スペースの側面領域１２、前記第１の流体９のための内部領域１３、前記第２の流体１０のための外部領域１４、前記非導電性材料１５、前記導電性材料１６および前記外管８上の形状加工部２０である。
【００４３】
前記ＴＥ材料５は、前記中間領域１１の上部の平坦な間隙にも下部の平坦な間隙にも存在し、すなわち前記ＴＥＭ管４の長い管壁側面に存在するが、短い管壁側にある側面領域１２には存在しない。その限りにおいて、前記ＴＥＭ管４は、実質的に２つの平面的なＴＥＭあるいはＴＥＭモジュール２からなり、これらのＴＥＭあるいはＴＥＭモジュールは平行に対峙して、その間に位置する前記中間スペース１３を形成し、この中間スペースが前記両流体９、１０のうちの第１の流体９を受け入れ、かつ、外向き側面で境界画定されている。前記側面領域１２の中間スペースは、内部１３と外部１４との間の熱分離部となることができる。前記中間スペース６は、付加的に不活性ガスまたは非導電性材料を充填しておくことができ、これにより、前記ＴＥ材料５を保護することができる。前記非導電性材料は、例えばプラスチック、接着剤、例えばシリコーンベースの接着剤、またはセラミックによって形成することができる。
【００４４】
図１４は、前記ＴＥＭ管４の一部分を拡大して示したさらに別の断面図である。
【００４５】
前記導体１６は、前記ＴＥ材料５に例えばろう付けによって接合されており、従って、これらのＴＥ材料を互いに並列および／または直列に電気的に連結する。導体１６と本来のＴＥ材料５との間にさらにバリア層１７を設けておくことができ、このバリア層が、使用時に前記ＴＥ材料５を、あるいは前記ＴＥ材料５のドーピングを保護する。
【００４６】
前記ＴＥＭ管４の軸方向端部は、前記中間スペース６に対して封止されており、これにより、前記第１の流体９も前記第２の流体１０も前記中間スペース６内へ入り込むことができず、前記ＴＥＭ２は封入されている。これは、ＴＥＭ管蓋部２３を介して実現でき、このＴＥＭ管蓋部は前記中間スペース６を軸方向に閉鎖する。
【００４７】
これに関連して、図１５〜図１７が、例としてのＴＥＭ管蓋部２３を示す等角投影図である。前記蓋部２３は、内輪郭２４と外輪郭２５とを有する。前記ＴＥＭ管蓋部２３は、前記ＴＥＭ２を電気的に結合するために開口部２２を有することができ、これは、図１６および図１７に示された実施例に明らかである。
【００４８】
図１８および図１９は、前記ＴＥＭ管４と前記ＴＥＭ管蓋部２３との接合、あるいは蓋部２３が接合された前記ＴＥＭ管４を例示する。
【００４９】
この場合、前記ＴＥＭ管蓋部２３の前記内輪郭２４は前記内管７に接合されており、前記ＴＥＭ管蓋部２３の前記外輪郭２５は前記外管８に接合されている。従って、前記蓋部２３は、流体が妨げられることなく前記ＴＥＭ管４の前記内部スペース１３と前記外部スペース１４とに流通することを保証する。前記蓋部２３は、前記管３と面一で封止するか、または、前記内管７に関連して後退した位置にあることができ、この場合、前記外管８は前記内管７よりも短い。前記ＴＥＭ管蓋部２３は、前記ＴＥＭ管４の電気的な構成部品１６、５に対して絶縁しておくことができる。
【００５０】
製造技術上、まず、前記内管７にＴＥＭ２を両側面に装備し、それに続いて、前記外管８を付け加えることができる。次に、繋ぎ合わされた外管８、ＴＥＭ２、内管７、および場合によってはまたＴＥＭ管蓋部２３は、熱処理、例えば炉中ろう付けに供することができ、これにより、これらの構成部品は互いに接合される。
【００５１】
図２０は、熱電発電機（ＴＥＧ）の個々の構成部品の組立てを例示した分解等角投影図である。示されているものは、複数のＴＥＭ管４、前記第１の流体のためのディフューザ２６、前記第２の流体ためのハウジング２７、前記ディフューザ２６の開口部２８、前記ハウジング２７の開口部２９、および、開口部３３を有する底部３０である。
【００５２】
前記ＴＥＧは、中心部が、複数の互いに上下に積層されたＴＥＭ管４、ならびに、底部３０、ディフューザ２６、ハウジング２７および多様な電子構成部品、例えば線路および／またはプラグで構成されており、これらの構成部品は、前記ＴＥＧを外部へと電子的に結合し、また、必要に応じて、前記ＴＥＭ管４を互いに直列または並列に連結する。前記ＴＥＧの前記電気的結合のために、前記ディフューザ２６および／または前記ハウジング２７は、これに関連する開口部を有するように構成されている。明瞭にするために、図２０において等角投影図で示されたＴＥＧは、底部３０およびディフューザ２６と共にのみ示されている。同様の目的で、前記開口部３３および２９のうちの１つのみに符号が付されている。前記電子構成部品は図示されていない。
【００５３】
図２０から明らかなように、前記ＴＥＭ管４は互いに離間されており、その限りにおいて互いに接触し合うことはない。前記ＴＥＭ管４は前記底部３０の前記開口部３３に接合されている。前記底部３０の前記開口部３３の形状は、前記ＴＥＭ管４の内管断面に一致するように形成されている。前記底部３０は、前記ハウジング２７および／または前記ディフューザ２６に接合されている。前記ハウジング２７と前記ディフューザ２６とは、互いに接合しておくことができる。
【００５４】
図２０に示された、例としてのＴＥＧに、前記第１の流体を前記ディフューザ２６の前記開口部２８を介して送給することができる。それに続いて、この流体を前記ＴＥＭ管４の内部スペース内へ導くことができる。その後、前記第１の流体は、前記第２のディフューザ２６内に到達でき、続いてこのディフューザの開口部２８を介して前記流体を外へ案内することが可能である。前記第２の流体は、前記ハウジング２７の前記開口部２９を介して前記ＴＥＧに達することができる。前記第２の流体は、前記ハウジング２７内で前記ＴＥＭ管４の関連外部スペースの周囲を流れ、前記ハウジング２７内の前記対向する開口部２９を介して前記流体を再び外に案内することが可能である。
【００５５】
前記底部３０は、前記ＴＥＧ内の前記第１の流体の領域を前記第２の流体の領域から分離する。
【００５６】
図２０には示されていないが、前述したような前記ＴＥＭ管４の電気的結合は、前記ＴＥＭ管の側面領域の開口部を介して、および／または、前記ＴＥＭ管の上部領域および下部領域の開口部を介して、または、軸方向へ行うことができる。この場合、これはＴＥＭ管蓋部を介して行うことも可能である。
【００５７】
前記ＴＥＭ管の前記内管は、前記外管と面一であってもよい。また、前記外管は、前記内管よりも後退した位置にあってもよい。これらに対応する実施例が図２１および図２２に示されており、これらの図には、それぞれ例としてのＴＥＭ管の内管７および外管８の長手方向断面が示されている。
【００５８】
例えば、図２１の実施例の断面図は、内管７および外管８が長手方向に面一に配置されていることを示す。それに対して、図２２に示された実施例の場合、前記内管７は前記外管８よりも長手方向に張り出している。
【００５９】
外管と内管とがどのように形成されているか、および、ＴＥＭ管蓋部が用いられるかどうか、さらに、前記ＴＥＭ管の前記電気的結合がどのように行われるかに応じて、内管底部および／または外管底部が用いられることになる。
【００６０】
これに関連して、図２３〜図２７が底部３０の様々な実施例を示しており、これらの実施例は、外管８に対する内管７の配置に即して内管底部３１および／または外管底部３２として構成されている。
【００６１】
図２３は、内管底部３１としての前記底部の実施態様を示す断面図であり、前記外管８よりも２つの内管７の方が張り出している。前記ＴＥＭ管は蓋部２３を備えている。前記内管底部３１は、前記外管８から離間されており、この底部の開口部を介して前記内管７に接続されている。前記内管底部３１は、前記第１の流体９と前記第２の流体１０とを分離する。
【００６２】
図２４は、外管底部３２としての前記底部の実施態様を示す断面図であり、この底部と組み合わせて、２つの外管８が前記内管７に対して同一平面上に配置されている。この場合も、前記ＴＥＭ管は蓋部２３を備えている。前記外管底部３２は、この底部の開口部３３を介して前記外管８に接続しておくことができ、前記第１の流体９と前記第２の流体１０とを分離する。
【００６３】
図２５は、内管底部３１としての前記底部の実施態様を示すさらに別の断面図であり、この底部に組み合わせて、前記外管８よりも張り出した２つの内管７が備えられている。前記内管底部３１と前記外管８とが離間されていないので、前記内管底部３１も前記外管８に接続されている。従って、この実施態様では蓋部２３を必要としない。この場合も、内管底部３１は、前記第１の流体９を前記第２の流体１０から分離する。
【００６４】
図２６は、内管底部３１と外管底部３２との両方を用いた実施例を示す。外管底部３２と内管底部３１との両方が用いられる場合、これらの両底部３１と３２との間に中間スペース３４が形成され、この中間スペースは前記第１の流体９も前記第２の流体１０も受け入れない。この中間スペース３４は、例えば前記ＴＥＭ管および／または前記ＴＥＧを電気的に結合するために適している。図２６に示されたこの実施態様は、蓋部２３の有無に関わらず実現可能である。
【００６５】
図２７は、図２６との関連において説明された実施例をさらに分かりやすくするために再度示した等角投影図である。ここでは、前記内管底部３１と前記外管底部３２とによって形成された、流体が貫流しない中間スペース３４を明確に見て取ることができる。
【００６６】
以下において、個々の熱電モジュールの電気的接続の様々な可能な方式について説明する。
【００６７】
一般に、前記ＴＥ活性材料あるいは熱電モジュールは、ＴＥＭ管内の前記中間領域の下部間隙および上部間隙において互いに直列および／または並列に連結しておくことができる。また、前記中間領域の下部間隙の前記ＴＥ活性材料は、前記中間領域の上部間隙の前記ＴＥ活性材料に直列および／または並列に連結しておくことができる。前記ＴＥＭ管の外部の前記導電性接続部は、前記第１の流体および／または前記第２の流体と接触しているが、場合によっては電気絶縁されていなければならない。前記電気的結合は、前記第１の流体の領域、前記第２の流体の領域、または、外管底部と内管底部との間の前記底部中間スペースの中立的な領域で行うことができる。前記電気的結合は、摩擦結合、形状結合または材料結合が可能である。
【００６８】
前記中間領域の上部領域および下部領域のＴＥ材料は、それら自体の導体と導体コネクタとを介して互いに電気的に接続しておくことができる。場合によっては、これは、差込み導体または差込みブシュを介しても実現できる。前記導体コネクタは、好ましくは薄壁の銅板である。
【００６９】
以下において、前記電気的結合の、互いに組合せ可能な様々な実施態様についてさらに詳述する。
【００７０】
以下の図２８〜図４５は、導体コネクタの様々な実施例およびそれらの可能な接続方式を示す。
【００７１】
例えば、図２８は、例としての内管７の一部分を示す等角投影図であり、この内管は、互いに向き合った主面にＴＥ活性材料５を備えている。主面上に隣接して配置されたＴＥ活性材料５は、それら全体で前記熱電モジュール２を形成する。図２８には、前記中間領域の前記上部間隙と下部間隙との導体接続部３５が示されている。これによって、ＴＥＭ管の前記上部および下部の熱電モジュール５は、導電可能に互いに接続されている。図２８に示されているように、前記導体コネクタ３５は、前記内管７から部分的に突出していてもよく、常時、内管７に対して電気絶縁１５されている。
【００７２】
このことは、図２８のＴＥＭ管部分を示した図２９の断面図から一層明確に見て取れる。前記中間領域１１の前記上部および下部の間隙を接続する前記導体接続部３５は、前記中間領域の側面領域に突出している。
【００７３】
これとは対照的に、図３０の部分断面図に示された、前記中間領域１１の前記上部および下部の間隙を接続する前記導体接続部３５の実施例は、全面が内管７に接合されている。
【００７４】
また、前記導体コネクタはブシュを有することができ、これは、導体コネクタ３６の実施例の等角投影図によって図３１に示されている。ここでは、ブシュ５７が電気的接続要素として働き、これにより、前記ＴＥＭ管を線路、ケーブル、プラグ等を介して外部に電気的に結合することができる。前記ブシュ５７は、円錐状の形状を有すること、あるいは係止要素または有刺フックまたはクランプを有することができ、これにより、線路またはプラグが外れるのを防止できる。
【００７５】
図３２は、ブシュ５７を備えた導体接続部３６を介したＴＥＭ管の可能な連結方式を示す等角投影図である。図３２に示された実施例の場合、電線路３７、例えば電気絶縁された銅ケーブルは、前記導体接続部３６のブシュ５７によって案内され、これにより、３つの互いに上下に積層されたＴＥＭ管を互いに接続することができる。ＴＥＭ管は、図３２では外管なしで示されている。また、図示された３つのＴＥＭ管よりも個数の多いまたは少ないＴＥＭ管を接続することも可能である。従って、ブシュ３７を備えた前記導体接続部３６は、同一のＴＥＭ管の前記ＴＥモジュールを連結すること、および、複数のＴＥＭ管を電気的に連結すること、という二重の機能を果たす。
【００７６】
図３３の等角投影図は、二部材構成の導体コネクタ３８の実施例を示す。この二部材構成のＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３８は、２つのＴＥＭ管を互いに電気的に連結できるように構成されており、これに関連して付加的な特徴部５８を有し、これらの特徴部が、前記導体コネクタ３８の第１の部材３８ａと第２の部材３８ｂとを互いに接続する。
【００７７】
これに関連して、図３４が前記例としての導体コネクタ３８の使用法を示す部分等角投影図である。両部材３８ａおよび３８ｂは、２つのＴＥＭ管４のそれぞれ１つの内管上に差し込まれている。矢印が、前記部材３８ａと３８ｂとを両部材３８ａ、３８ｂの前記特徴部５８を使って繋ぎ合わせるための作業ステップを示しており、これにより、前記ＴＥＭ管４の電気的な連結を確立することができる。
【００７８】
図３５は、図３４に係る作業ステップが完了した後の状態を示す等角投影図である。前記二部材構成のＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３８を使って連結された２つのＴＥＭ管４が示されている。前記二部材構成のＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３８は、前記外管よりも張り出した内管を備えているＴＥＭ管を電気的に連結することに適している。
【００７９】
明確にするために、再度、図３６に、ＴＥＭを連結するための前記二部材構成のコネクタ３８の機能を示す拡大図が挙げられている。
【００８０】
図３７は、一体型のＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３９を示す等角投影図である。
【００８１】
前記ＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３９を使用するための作業ステップが、図３８に等角投影図で示されている。前記導体コネクタ３９は、一体的な形態で２つのＴＥＭ管４を電気的に互いに連結することができ、かつ、このコネクタは、よりクリップに類似した構成を有している。
【００８２】
これに関連して、図３９が、一体型のＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３９の繋ぎ合わせを示す等角投影図である。この電気コネクタ３９も、前記外管よりも張り出した内管を備えているＴＥＭ管を電気的に連結することに適している。
【００８３】
図４０〜図４５は、熱電モジュールを連結するための、ここで提案された電気コネクタのさらに別の実施可能な方式、および、ＴＥＭ管におけるそれらの使用位置を示す等角投影図である。
【００８４】
図４０および図４１は、差込みコネクタ４０の実施例あるいはＴＥＭ管の熱電モジュールに接合された差込み導体４０を示す。
【００８５】
図４２および図４３は、差込みコネクタ４１の実施例あるいはＴＥＭ管の熱電モジュールに接合された差込みブシュ４１を示す。
【００８６】
図４４は、第１の部材４２ａと第２の部材４２ｂとを備えた二部材構成の差込みブシュ４２の実施例を示す。図４５には、ＴＥＭ管の熱電モジュールに接合された前記二部材構成の差込みブシュ４２が示されている。
【００８７】
図４０〜図４５に示された、例としての一体型または複合部材の導体コネクタ４０、４１および４２は、成形部、例えば拡張部、中空部、ブシュ、曲げ部等を有することができ、これらの成形部は、ＴＥＭ管外部の線路またはプラグを挿入することまたは差し込むことを可能にする。
【００８８】
ＴＥＭ管を導電可能に接続するためのさらに別の可能な方式は、ＴＥＭ管プラグである。
【００８９】
図４６は、本発明の実施例に係るＴＥＭ管プラグ４３を示す等角投影図である。このＴＥＭ管プラグ４３は非導体４５と導体４６とを有する。
【００９０】
図４７は、矢印によって、前記ＴＥＭ管プラグ４３を繋ぎ合わせるための作業ステップを示す等角投影図である。
【００９１】
前記ＴＥＭ管プラグ４３は、２つのＴＥＭ管４を電気的に互いに連結する。その際、前記ＴＥＭ管プラグ４３の両端は、前記両ＴＥＭ管４の前記開口部２２内に差し込まれる。前記ＴＥＭ管プラグ４３は、内部に位置する導電性コア４６と非導電性の外装部４５とを有する。前記導電性コア４６は、前記ＴＥＭ管４のＴＥＭの導電性の構成部品、例えば導体または導体接続部に接触する。前記非導電性の外装部４５は、前記ＴＥＭ管プラグ４３の外部領域および前記ＴＥＭ管への入口箇所２２において電気絶縁する。これにより、前記開口部２２は流体密になる。付加的に、封止接着剤、例えばシリコーンを施すことも可能である。
【００９２】
図４８は、前記ＴＥＭ管プラグ４３を介したＴＥＭ管４の連結を部分的に示す等角投影図である。
【００９３】
図４９には、前記ＴＥＭ管プラグ４３を介したＴＥＭ管４の連結の断面が示されている。
【００９４】
さらに、ＴＥＭ管４は、導体接続スリーブを使って連結することもでき、これは、図５０に導体接続スリーブ４４の実施例を用いて示されており、この導体接続スリーブは２つの導体軸ピン４９を含む。図５１は、前記導体接続スリーブ４４を介したＴＥＭ管４の連結を示す断面図である。前記導電体４９は、前記管８の前記開口部２２から軸ピン状に前記外部領域１４へ突出している。前記導電体４９は、流体密にかつ電気絶縁されて前記管８に接続されている。前記導電体４９は、ＴＥＭの前記電気系統部分１６に連結されている。前記導体接続スリーブ４４は、内部に位置する導電性スリーブ４８と非導電性の外装部４７とを有する。２つの隣接するＴＥＭ管４の前記導電体４９の前記軸ピンは、前記導体スリーブ４４の内部に位置する導電性スリーブ４８に差し込まれ、これにより電気的に互いに接続されている。前記非導電性の外装部４７は、外部領域１４において前記導体接続スリーブ４４を電気絶縁する。付加的に、封止接着剤、例えばシリコーンを前記導体接続スリーブ４４と前記管８との間に施すことも可能である。
【００９５】
図５２は、導体ブシュ５３を備えた導体ピン５０を介したＴＥＭ管４の連結のさらに別の可能な方式を示す等角投影図である。
【００９６】
図５３および図５４は、導体ピン５０を介したＴＥＭ管４の連結に関する２つの実施例を示す断面図である。
【００９７】
図５２および図５３に示された実施例では、導体ブシュ５３が、貫通孔または止まり穴を有し、前記管８の前記開口部２２に対して同軸上に前記内管７と前記外管８との間に設けられている。前記導体ブシュ５３は、流体密にかつ電気絶縁されて前記管８に接続されている。前記導体ブシュ５３は、ＴＥＭの前記電気系統部分１６に連結されている。前記導体ピン５０は、内部に位置する導電性コア５２と非導電性の外装部５１とを有する。前記導電性コア５２は、前記導体ブシュ５３と共に、隣接する２つのＴＥＭ管４のＴＥＭに接触する。その際、前記導体ピン５０の両端は、前記両ＴＥＭ管４の前記開口部２２に差し込まれる。前記非導電性の外装部５１は、前記外部領域１４において前記導体ピン５０を電気絶縁する。付加的に、封止接着剤、例えばシリコーンを前記導体ピン５０と前記管８との間に施すことも可能である。
【００９８】
図５５は、ろう付けされたケーブル３７を介してＴＥＭ管を結合するための代替的な可能な方式を示す断面図である。
【００９９】
図５５に示された実施例では、導電体１６が中間スペース側６において前記管８の前記開口部２２を被覆する。前記導電体１６は、流体密にかつ電気絶縁されて前記管８に接続されている。前記導電体１６は、前記ＴＥＭ管内においてＴＥＭの前記ＴＥ電気系統部分１６に連結されている。前記電気ケーブル３７の前記導電性コア１６は、外側１４において前記導電体１６に導電可能に例えばろう付けによって接続されている。前記電気ケーブル３７の非導電性の外装部１５は、前記外部領域１４において前記電気ケーブル３７を電気絶縁する。前記開口部領域２２の絶縁コンパウンド５４、例えばシリコーンベースの封止接着剤が、前記導電体１６と前記ケーブル３７との接触領域を外方向１４に電気絶縁する。
【０１００】
図５６〜図５９は、前記ＴＥ活性材料の電気的結合を改善することを目的とした、管形状加工部の可能な変形方式を示す等角投影図あるいは断面図である。
【０１０１】
図５６は、変形によって形成された管形状加工部５５を示す等角投影図である。
【０１０２】
前記管７、８内に変形、例えばエンボスによって形成された形状加工部５５は、前記ＴＥＭ管における前記ＴＥＭの結合、特にＴＥ活性材料およびそれらの接続導電体の結合を困難にする。この場合、前記管７、８の中間スペース側表面および特に前記管の変形形状加工部５５に、充填材を施すことも可能である。
【０１０３】
管変形形状加工部５５に充填するための充填材５６の対応する実施例が、図５７に示されている。前記充填材５６としては、例えば、ろう材、ペースト材、金属充填材、プラスチック充填材、セラミック充填材またはセラミック被覆材、および、コーティング材または接着剤が可能である。前記充填材５６は、前記ＴＥＭのためにほぼ平坦な結合表面を形成するように構成されている。
【０１０４】
図５８は、充填５６された管変形形状加工部５５の実施例を示す断面図である。
【０１０５】
代替的および／または補完的に、前記管７、８の中間スペース側の表面を平坦な金属薄板５９で被覆することも可能であり、これは図５９の実施例に基づく断面図に示されている。ここでは、前記金属薄板５９は、前記ＴＥＭのための結合表面を形成する。前記被覆金属薄板５９は、前記充填材および／または前記管７、８に固定的に接合しておくことができる。
【０１０６】
以上、先述した諸図との関連において、前記熱電モジュールの構成および構造、熱電発電機への前記熱電モジュールの組込み、ならびに、前記熱電モジュールと前記発電機との電気的結合について説明した。
【０１０７】
前述の諸実施例は、単に例示するために選択されているに過ぎず、互いに組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ ＴＥＧ：熱電発電機
２ ＴＥＭ：熱電モジュール
３ 二壁管（二重管）
４ ＴＥＭ管：ＴＥＭ（２）と二壁管（３）との組み合わせ
５ ＴＥ（熱電）活性材料
６ 二壁管（３）の外管（８）と内管（７）との間の中間スペース
７ 二壁管（３）の内管
８ 二壁管（３）の外管
９ 流体１
１０ 流体２
１１ 中間スペース（６）の上部および／または下部の平坦な間隙
１２ 中間スペース（６）の側面領域
１３ 流体１（９）用の内部領域
１４ 流体２（１０）用の外部領域
１５ 非導体：非導電性材料
１６ 導体：導電性材料
１７ バリア層
１８ 内管（７）または外管（８）の上部部材
１９ 内管（７）または外管（８）の下部部材
２０ 形状加工部：フィン部、バーリング加工部、えら状部、ウィングレットまたはエンボス
２１ 管（３、７、８）の金属薄板における継目
２２ 電気的結合のための、管（３、７、８）またはＴＥＭ管蓋部（２３）の開口部
２３ ＴＥＭ管蓋部
２４ ＴＥＭ管蓋部（２３）の内輪郭
２５ ＴＥＭ管蓋部（２３）の外輪郭
２６ 流体１（９）用のディフューザ
２７ 流体２（１０）用のディフューザ
２８ ディフューザ（２６）の開口部
２９ ディフューザ（２７）の開口部
３０ 底部（共通）
３１ 内管底部
３２ 外管底部
３３ 底部（３０、３１、３２）の開口部
３４ 内管底部（３１）と外管底部（３２）との間の中間スペース
３５ 中間スペース（１１）の上部間隙および下部間隙の導電性接続部（導体接続部）
３６ ブシュを備えた導体接続部
３７ 電線路（例：電気絶縁された銅ケーブル）
３８ 二部材構成のＴＥＭ管（４）／ＴＥＭ管（４）導体接続部
３９ 一体型のＴＥＭ管（４）／ＴＥＭ管（４）導体接続部
４０ 差込み導体
４１ 差込みブシュ
４２ 二部材構成の差込みブシュ
４３ ＴＥＭ管プラグ
４４ 導体接続スリーブ
４５ ＴＥＭ管プラグ（４３）の非導体
４６ ＴＥＭ管プラグ（４３）の導体
４７ 導体接続スリーブ（４４）の非導体
４８ 導体接続スリーブ（４４）の導体
４９ 導体軸ピン
５０ 導体ピン
５１ 導体ピン（５０）の非導体
５２ 導体ピン（５０）の導体
５３ 導体ブシュ
５４ 絶縁コンパウンド
５５ 変形によって形成された形状加工部（２０）
５６ 充填材（例えばろう材、ペースト材、金属充填材、プラスチック充填材、セラミック充填材またはセラミック被覆材またはセラミックコーティング材、接着剤）
５７ ブシュ
５８ 導体接続部（３８）の特徴部
５９ 被覆金属薄板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス内に熱の形態で貯蔵されたエネルギーは、これまで利用されることなく外界に放出されてきた。設備、例えば車両の効率を向上させるために、かつ、従って、動作時のＣＯ２排出量を低減するために、熱電発電機（ＴＥＧ）を実装することができ、この発電機の熱電モジュール（ＴＥＭ）によって、前記熱の一部が電気エネルギーに変換されて前記設備へ導き戻される。ＴＥＧは、様々な利点を有して排ガス管路内または排ガス再循環管路内の任意の場所に格納しておくことができる。ＴＥＧは、電気駆動によって熱電加熱器または熱電冷却器（ＴＥ−ＨＫ）としても利用することができる。
【０００３】
特許文献１は熱電要素を備えた熱電発電機を開示しており、この熱電要素は、電気を生成するために、高温熱源としてエンジンからの排ガスを利用し、低温熱源としてエンジン冷却剤を利用する。バルブによって、前記熱源要素への排ガスの供給部がエンジン負荷に応じてフィードバック制御される。
【０００４】
従来技術に係るこれまでのＴＥＭは、それらの構成および接合技術を理由に、ＴＥＧ内で使用するには最適ではなく、また効果も比較的低い。さらに、ＴＥＭは、最適な仕方で電気的な組込みおよび接続が行われていなければならない。
【０００５】
従来のＴＥＧは、熱電活性材料と熱源／ヒートシンクとの間の伝熱抵抗が高いためにほとんど有効ではない。また、熱交換器へのＴＥＭの組込みは、ほとんど実現不可能であることが明らかになっている。従来利用可能である接合技術の一部は、高温安定性を有していない。さらに、熱交換器におけるＴＥＭのガス側接触部では僅かな熱伝達しかないことが多い。従って、従来技術において、これまでのＴＥＭは、それらの構成および接合技術を理由に、ＴＥＧ内で使用するには最適ではなく、また効果も比較的低い。電気的な接続はしばしば高コストであり、安定性を欠く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１４７５５３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、改善された熱電ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に記載の熱電ユニットによって解決される。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の根底をなす認識は、電気接続接点の有利な構成によって、非常に容易にかなり大きな数量の熱電モジュールを互いに連結することができるということである。このようにすることで、コンパクトに組み立てられた熱交換器の場合にも、熱電要素の利点を効率的に利用することができる。
【００１０】
本発明は、複数の熱電モジュールを電気的に接続するための熱電ユニットを提供し、この熱電ユニットは以下の特徴を有する。すなわち、複数の互いに連結された熱電要素を有する第１の熱電モジュールであって、二重壁冷却管の扁平内管の主面と扁平外管の主面との間に配置されている第１の熱電モジュール、複数の互いに連結された熱電要素を有する第２の熱電モジュールであって、前記二重壁冷却管の前記扁平内管のさらに別の主面と前記扁平外管のさらに別の主面との間、および／または、さらに別の二重壁冷却管の扁平内管の主面と扁平外管の主面との間に配置されている第２の熱電モジュール、および、前記第１のモジュールを前記第２のモジュールに導電可能に接続できるように構成されている電気コネクタを有する。
【００１１】
前記熱電モジュール（または略してＴＥＭ）は、例えば熱交換器内で使用することができる。熱交換器は、車両内で熱電発電機または熱電加熱器および熱電冷却器として使用することができる。例えば、前記熱交換器を熱電発電機またはＴＥＧとして使用する場合、相異なるように調温されて空間的に分離された２つの媒体または流体が、前記熱電モジュール内で電流が生成されるように互いの近傍を案内される。前記熱電要素は、例えば相異なるようにドーブされた半導体材料であり得る。前記熱電要素は、前記扁平内管の前記主面と前記扁平外管の前記主面との間に複数のブロックとして配置しておくことができ、かつ、導電体を有することができ、これらの導電体を介して、前記個々のブロックが導電可能に互いに接続されている。このようにして、二重壁冷却管は、一般に、断面を見た場合に互いに重なり合って配置されている熱電モジュールまたはＴＥＭを有する。前記二重壁冷却管は、従ってまたＴＥＭ管と呼ぶこともできる。前記二重壁冷却管は、例えば矩形の断面を有することができ、すなわち、矩形内管とこの矩形内管を取り囲む矩形外管とで構成される。従って、前記扁平内管の主面と前記扁平外管の主面とは、前記内側および外側矩形管の、互いに重なり合って位置する大きい方の面である。例えば、前記熱交換器の前記２つの相異なるように調温された流体のうちの一方が、ＴＥＭ管の内管内を案内される。この流体は、例えばエンジン冷却回路の冷却剤であってもよい。前記２つの相異なるように調温された流体のうちのもう一方は、例えば車両の内燃機関からの排ガスであってもよく、前記二重壁冷却管の前記外管の外側面へ案内することができる。このようにして、前記２つの媒体の温度差によって、内管と外管との間に配置された熱電モジュール内で電流が生成される。熱交換器は、一般に、前記扁平内管の前記主面と前記扁平外管の前記主面との間の各中間スペース内にそれぞれ熱電モジュールを備えた、複数の例えば層状に配置された二重壁冷却管を有する。前記電気コネクタは、相異なるように形成された導電性の金属要素であり得る。これらの金属要素は、前記２つの熱電モジュールを二重壁冷却管内で接続でき、かつ、同時にまたは代替的にこれらの熱電モジュールをさらに別の二重壁冷却管の熱電モジュールに導電可能に接続できるように構成しておくことができる。
【００１２】
１実施形態では、少なくとも１つの側面において前記扁平内管の端部が前記扁平外管の対応する端部を越えて張り出すように、前記二重壁冷却管の前記扁平内管が前記二重壁冷却管の前記扁平外管よりも大きな長さを有し、かつ、前記さらに別の二重壁冷却管の前記扁平内管が前記さらに別の二重壁冷却管の前記扁平外管よりも大きな長さを有し、その際、前記電気コネクタは、前記二重壁冷却管の前記内管の前記張り出した端部から、前記さらに別の二重壁冷却管の内管の前記張り出した端部にまで延在する。有利には、このようにすることで、複数の冷却管の熱電モジュールを導電可能に接続するための導体接続部を容易に位置決めし、固定することができる。
【００１３】
例えば、前記電気コネクタは、一体型のクリップとして構成しておくことができ、このクリップは、前記二重壁冷却管の側面において前記扁平内管を側方からクランプし、その際、前記コネクタの第１の端部が前記二重壁冷却管の前記第１の熱電モジュールに接触し、かつ、前記コネクタの第２の端部または中間接点が前記二重壁冷却管の前記もう一方の熱電モジュールに接触する。この種の電気コネクタは、容易にかつ低コストで製造することができ、使用する際にも複雑でない。前記接触は、例えば前記端部および前記第２の端部または前記中間接点を前記熱電モジュールの前記諸要素の１つと前記扁平内管との間に挿入することによって実現できる。前記一体型のクリップは、前記扁平内管に完全に当接すること、または前記扁平内管の側面から離間しておくことが可能である。
【００１４】
さらに別の実施形態では、前記電気コネクタを一体型のマルチクリップとして構成しておくことができ、このマルチクリップは、前記二重壁冷却管の前記扁平内管と前記少なくとも１つのさらに別の二重壁冷却管の前記扁平内管とを側面において側方からクランプし、その際、前記マルチクリップは、前記二重壁冷却管に配設された２つの熱電モジュールをさらに別の二重壁冷却管の少なくとも１つの熱電モジュールに接続できるように構成されている。この実施態様でも、前記電気コネクタは、製造が容易かつ低コストであり、かつ、特に複数の冷却管の前記熱電モジュールを接続する必要がある場合に、支障なく位置決めして固定することができる。
【００１５】
また、前記電気コネクタは、複合部材のクリップとして構成しておくことができ、このクリップの第１の部材が、前記二重壁冷却管の前記扁平内管の側面をクランプし、かつ、少なくとも１つの第２の部材が、さらに別の二重壁冷却管の前記扁平内管を側面においてクランプし、その際、前記第１の部材と前記第２の部材とを形状結合により接続することができ、これにより、前記二重壁冷却管に配設された少なくとも１つの熱電モジュールを前記さらに別の二重壁冷却管に配設された少なくとも１つの熱電要素に導電可能に接続することができる。例えば、前記１つの部材と前記少なくとも１つのさらに別の部材とを、互いに係合可能なフックとして構成しておくことができる。この実施形態は、前記クリップの前記少なくとも２つの部材を位置決めする作業ステップと接続する作業ステップとを分離することによって、前記電気コネクタの取り付けおよび取り外しを簡素化できる、という利点を供する。
【００１６】
さらに別の実施形態では、前記電気コネクタは、前記内管の幅の狭い側面の周囲に締着しておき、かつ、前記内管の前記両主面を繋ぐ前記内管の副面の領域にブシュを有することができ、このブシュは、差込み導体に導電可能に接続されるように構成しておくことができる。前記差込み導体は、例えば電気絶縁された銅ケーブルまたは導体留め具であってもよく、この導体に個々のＴＥＭ管を接続すること、または、この導体によって外部電源との接続を確立することができる。このことにより、前記個々の熱電モジュールの迅速な接触が、複数の冷却管に渡る場合にも可能となる。
【００１７】
また、前記二重壁冷却管の前記扁平外管は、第１の開口部を有すること、および、前記さらに別の二重壁冷却管の前記扁平外管の主表面に第２の開口部を有することができ、この第２の開口部は、前記第１の開口部に対向する位置に配置されており、かつ、その際、電気コネクタは差込みピンとして構成されており、この差込みピンは、前記第１の開口部および前記第２の開口部の中を延通されている。差込みピンとこの種の開口部とを組み合わせることで、熱電モジュールを導電可能に接続するための、特に省スペースの方式が可能となる。
【００１８】
１実施形態では、前記差込みピンは非導電性の外装部を有することができる。前記差込みコネクタは、導電性コアと電気絶縁された外装部とを備えた二重プラグまたは導体ピンとして構成しておくことができ、これにより、前記熱電モジュールと周囲との接点の電気絶縁を改善することが保証されている。このことは、特に、車両での使用の場合のように前記熱電ユニットにとって不利な周囲条件の場合に、前記熱電ユニットの耐久性を向上させるであろう。
【００１９】
さらに別の実施形態では、前記電気コネクタが第１の部材を有し、この第１の部材を前記熱電モジュールに導電可能に接続された軸ピンとして構成しておくことができ、この軸ピンは、前記第２の二重壁冷却管の前記扁平外管の主面開口部から突出しており、かつ、その際、前記電気コネクタはさらに第２の部材を有することができ、この第２の部材も同様に導電性の軸ピンとして構成しておくことができ、前記第２の部材は、さらに別の二重壁冷却管に配設された第２の熱電モジュールに導電可能に接続されており、かつ、この第２の部材は、前記第２の二重壁冷却管の前記扁平外管の主面開口部から突出している。この場合、前記電気コネクタの前記第１および第２の部材は、互いに導電可能に接触させておくことができる。その際、前記熱電モジュールをさらに別の熱電モジュールに電気接続するために、前記二重壁冷却管を、さらに別の二重壁冷却管に密に隣接させて、前記それぞれの熱電モジュールに接続された軸ピンが互いに接触できるように配置しておくことができる。ここでも、包囲する前記媒体に対して前記軸ピンを電気絶縁しておくことが可能であり、これにより、上記利点がやはり実現できる。
【００２０】
また、前記電気コネクタはケーブルとして構成しておくことができ、このケーブルの端部は、前記二重壁冷却管の前記扁平外管の主面開口部によって、前記熱電モジュールに材料結合的にかつ導電可能に接続しておくことができる。この実施形態の場合、必要とされる材料コストを特に低く維持することができ、その際、個々の熱電モジュールを確実に電気的に接触させることが、前記材料結合による接続によって保証されている。それに対して、この種の接続部に関する接続確立コストは、適宜形成されたクリップによる接続に関する接続確立コストおよび固定コストよりも大きくなるであろう。
【００２１】
本発明の有利な実施例については、以下において、添付の図面を参照しながらさらに詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図２】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図３】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図４】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図５】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図６】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図７】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管の一体型または二部材構成の扁平外管あるいは扁平内管を示す等角投影図である。
【図８】本発明の実施例に係る開口部を備えた扁平外管を示す等角投影図である。
【図９】本発明の実施例に係る開口部を備えた扁平外管を示す等角投影図である。
【図１０】本発明の実施例に係る熱電モジュールを示す等角投影図である。
【図１１】本発明の実施例に係る、ＴＥ（熱電）材料を備えた扁平内管を示す等角投影図である。
【図１２】本発明の実施例に係る、ＴＥ材料を備えたＴＥＭ管を示す等角投影図である。
【図１３】本発明の実施例に係る、ＴＥ材料を備えたＴＥＭ管の一部分を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例に係る、ＴＥ材料を備えたＴＥＭ管を示す部分断面詳細図である。
【図１５】本発明の実施例に係るＴＥＭ管蓋部を示す等角投影図である。
【図１６】本発明の実施例に係るＴＥＭ管蓋部を示す等角投影図である。
【図１７】本発明の実施例に係るＴＥＭ管蓋部を示す等角投影図である。
【図１８】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管とＴＥＭ管蓋部との接続に関する等角投影図である。
【図１９】本発明の実施例に係る、ＴＥＭ管とＴＥＭ管蓋部との接続に関する等角投影図である。
【図２０】本発明の実施例に係る、ＴＥＧの組立てに関する分解図である。
【図２１】本発明の諸実施例に係る、扁平外管に対する扁平内管の配置を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施例に係る、扁平外管に対する扁平内管の配置を示す断面図である。
【図２３】本発明の実施例に係る底部を備えたＴＥＭ管を示す断面図である。
【図２４】本発明の実施例に係る底部を備えたＴＥＭ管を示す断面図である。
【図２５】本発明の実施例に係る底部を備えたＴＥＭ管を示す断面図である。
【図２６】本発明の実施例に係る底部を備えたＴＥＭ管を示す断面図である。
【図２７】本発明の実施例に係る、底部に接合されたＴＥＭ管を示す部分等角投影図である。
【図２８】本発明の実施例に係るＴＥモジュールと導体コネクタとを備えた扁平内管を示す部分等角投影図である。
【図２９】図２８のＴＥモジュールと導体コネクタとを備えた扁平内管を示す部分断面図である。
【図３０】本発明のさらに別の実施例に係るＴＥモジュールと導体コネクタとを備えた扁平内管を示す部分断面図である。
【図３１】本発明の実施例に係る、ブシュを備えた導体コネクタを示す等角投影図である。
【図３２】本発明の実施例に係る導体接続部を介したＴＥＭ扁平内管の連結に関する等角投影図である。
【図３３】本発明の実施例に係る二部材構成の導体コネクタを示す等角投影図である。
【図３４】本発明の実施例に係る二部材構成の導体コネクタとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図３５】本発明の実施例に係る二部材構成の導体コネクタとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図３６】本発明の実施例に係る二部材構成の導体コネクタとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図３７】本発明のさらに別の実施例に係る導体コネクタを示す等角投影図である。
【図３８】本発明の実施例に係る図３７の導体コネクタとＴＥＭ管部分との接続に関する部分等角投影図である。
【図３９】本発明の実施例に係る図３７の導体コネクタとＴＥＭ管部分との接続に関する部分等角投影図である。
【図４０】本発明の実施例に係る差込み導体を示す等角投影図である。
【図４１】図４０の差込み導体を備えた扁平内管を示す部分等角投影図である。
【図４２】本発明のさらに別の実施例に係る差込み導体を示す等角投影図である。
【図４３】図４２の差込み導体を備えたＴＥＭ扁平内管を示す部分等角投影図である。
【図４４】本発明のさらに別の実施例に係る二部材構成の差込みブシュを示す等角投影図である。
【図４５】図４４の二部材構成の差込みブシュを備えたＴＥＭ扁平内管を示す部分等角投影図である。
【図４６】本発明の実施例に係るＴＥＭ管プラグを示す等角投影図である。
【図４７】本発明の実施例に係る図４６のＴＥＭ管プラグとＴＥＭ管との接続に関する等角投影図である。
【図４８】本発明の実施例に係るＴＥＭ管プラグを介したＴＥＭ管の連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図４９】本発明の実施例に係るＴＥＭ管プラグを介したＴＥＭ管の連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５０】本発明の実施例に係る導体接続スリーブを介したＴＥＭ管の連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５１】本発明の実施例に係る導体接続スリーブを介したＴＥＭ管の連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５２】本発明の実施例に係る導体ピンとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５３】本発明の実施例に係る導体ピンとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５４】本発明の実施例に係る導体ピンとＴＥＭ管との連結に関する等角投影図および部分断面図である。
【図５５】本発明の実施例に係るろう付けされたケーブルを介したＴＥＭ管の結合に関する断面図である。
【図５６】本発明の実施例に係る、変形により形成された管形状加工部を備えたＴＥＭ管を示す等角投影図である。
【図５７】本発明の諸実施例に係る充填された管変形形状加工部および／または金属薄板で被覆された管変形形状加工部に関する等角投影図および断面図である。
【図５８】本発明の諸実施例に係る充填された管変形形状加工部および／または金属薄板で被覆された管変形形状加工部に関する等角投影図および断面図である。
【図５９】本発明の諸実施例に係る充填された管変形形状加工部および／または金属薄板で被覆された管変形形状加工部に関する等角投影図および断面図である。
【実施例】
【００２３】
本発明の好ましい実施例についての下記説明では、様々な図面に示された、類似の働きをする要素に対して同一または類似の符号が用いられており、これらの要素について繰り返し説明されることはない。
【００２４】
ここに提示される本発明の諸実施例に係るＴＥＭ管は、二壁矩形管によって形成され、ＴＥ活性材料が両壁部の中間スペース内に設けられる。前記ＴＥＭ管の内管が、ＴＥＧを貫流する２つの流体のうちの一方に接触しており、前記ＴＥＭ管の外管が、前記ＴＥＧを貫流する前記２つの流体のうちのもう一方に接触している。
【００２５】
前記二壁矩形管の内管および／または外管に関する様々な実施例が、図１〜図９に示されている。
【００２６】
例えば、図１は、ＴＥＧ内で用いるための一体型の外管あるいは扁平外管８を示す等角投影図である。前記扁平外管８は内部に非導体１５を有する。前記扁平外管８の外向きの主面が形状加工部２０を備えている。
【００２７】
図２は、形状加工された一体型の外管８の類似の実施例を示す等角投影図であり、ここでは、前記管８は前記管８の側面に継目２１を有する。図２に示された管は、二壁管のための内管７として用いることもできる。
【００２８】
図３は、非導体１５と形状加工部２０とを備えた一体型の内管７の実施例を示す等角投影図である。
【００２９】
前記内管７も前記外管８も、実質的に金属材料から、好ましくは特殊鋼、例えば１．４４０４鋼から製造されている。しかし、比較的低い使用温度に関してはアルミニウム材料または銅材料も考えられる。
【００３０】
前記両管７、８は、少なくとも、それらの、前記管７、８の間の中間スペースの方を向いた側面が部分的または全体的に前記非導電性材料１５で被覆されており、これにより、ＴＥ材料と管７、８とは、あるいは導電体と管７、８とは、互いに対して電気絶縁されている。この非導電性材料１５は、例えばセラミックコーティングまたはセラミックフィルム１５であってもよい。非導電性材料１５は、例えばろう付けプロセスまたは焼結プロセスを介して付着させることができ、そのために、管７、８を様々な方法で前処理しておくことが可能である。例えば、管７、８に、電気めっきまたは印刷を施しておくことができ、また、例えばタングステンまたは銀による付加的な被覆を施しておくことも可能である。
【００３１】
前記外管８および／または前記内管７は、それぞれ１つの流体に割り当てられた側面に形状加工部２０を有することができる。図１〜図９に示された諸実施例の場合、前記形状加工部２０は、細長いバーリングの形態で構成されている。前記形状加工部２０は、例えばフィン部、えら状部、ウィングレットまたはエンボスとして構成しておくことが可能である。前記形状加工部２０によって、流体が流れる際の伝熱が改善されること、および／または、熱交換面が拡大されることが実現される。前記フィン部２０は、様々な方法で実現することができ、例えば腐食、エッチング、フライス加工、レーザ溶融法、エンボス加工、付加的なＴＥインサートまたはフィンによって実現することができる。
【００３２】
外管８および／または内管７は、それぞれ一体としてまたは複合部材として構成しておくことができる。二部材構成の場合、前記管が、例えば２つの半殻の形態で上部部材１８と下部部材１９とで構成されている。前記上部部材１８と下部部材１９とは、前記管の側面領域に、すなわち、短い管壁側面に接合継目２１を有する。
【００３３】
これに関連して、図４〜図７が、二部材構成の内管７および外管８の実施例を示す等角投影図である。
【００３４】
例えば、図４は、前記接合継目２１を側面中央領域に有する二部材構成の外管８の実施例を示し、図５は、前記接合継目２１を側面上部領域および／または側面下部領域に有する二部材構成の外管８の実施例を示す。
【００３５】
図６は、前記接合継目２１を側面中央領域に有する二部材構成の内管７の実施例を示し、図７は、前記接合継目２１を側面上部領域および／または側面下部領域に有する二部材構成の内管７の実施例を示す。
【００３６】
管７、８は、一体としてまたは複合部材として製造されているかどうかに関わらず、前記継目２１を有することができる。
【００３７】
管７、８は、前記ＴＥＭを電気的に結合するために開口部２２を有することができる。
【００３８】
これに関連して、図８が、側面開口部２２を有する外管８の実施例を示す部分等角投影図である。図９が、前記外管８の下部主面および／または上部主面に下部開口部および／または上部開口部２２を備えた外管８の実施例を示す部分等角投影図である。
【００３９】
図１０は、熱電モジュール（ＴＥＭ）２を示す等角投影図である。前記ＴＥＭ２は、複数の熱電活性（ＴＥ活性）材料５と導体１６とで構成されている。前記ＴＥ活性材料５は、一平面に互いに離間して配置されている。各導体１６は、２つのＴＥ活性材料５のそれぞれ１つの下面および／または上面に接合されている。前記導体１６は、例えば薄壁の銅薄板であってもよい。
【００４０】
図１１は、内管７を示す等角投影図であり、この内管は両主面外側６にＴＥ材料５を備えている。前記管７は、非導電性のセラミック材料からなる非導体１５でコーティングされている。前記導体１６は、例えばろう付けまたは焼結によって前記セラミックコーティング１５に接合されている。
【００４１】
図１２は、完備したＴＥＭ管４を示すさらに別の等角投影図である。ここでは、図１１との関連で説明した、ＴＥ活性材料５を備えた内管７が、前記外管８によって取り囲まれている。従って、前記ＴＥＭ管４は、ＴＥＭと、前記内管７および前記外管８からなる二壁管３とで構成されている。前記二壁矩形管（３）または扁平管（３）は、図１２に示されている実施例の場合のように、丸みを帯びたエッジを有することができる。
【００４２】
図１３では、図１２のＴＥＭ管４の一部分の断面が見て取れる。示されているものは、前記ＴＥ活性材料５、前記ＴＥＭ管４の２つの壁の間にある前記中間スペース６、前記外管８、第１の流体９（図示せず）、第２の流体１０（図示せず）、前記中間スペースの上部の間隙および／または平坦な間隙１１、前記中間スペースの側面領域１２、前記第１の流体９のための内部領域１３、前記第２の流体１０のための外部領域１４、前記非導電性材料１５、前記導電性材料１６および前記外管８上の形状加工部２０である。
【００４３】
前記ＴＥ材料５は、前記中間領域１１の上部の平坦な間隙にも下部の平坦な間隙にも存在し、すなわち前記ＴＥＭ管４の長い管壁側面に存在するが、短い管壁側にある側面領域１２には存在しない。その限りにおいて、前記ＴＥＭ管４は、実質的に２つの平面的なＴＥＭあるいはＴＥＭモジュール２からなり、これらのＴＥＭあるいはＴＥＭモジュールは平行に対峙して、その間に位置する前記中間スペース１３を形成し、この中間スペースが前記両流体９、１０のうちの第１の流体９を受け入れ、かつ、外向き側面で境界画定されている。前記側面領域１２の中間スペースは、内部１３と外部１４との間の熱分離部となることができる。前記中間スペース６は、付加的に不活性ガスまたは非導電性材料を充填しておくことができ、これにより、前記ＴＥ材料５を保護することができる。前記非導電性材料は、例えばプラスチック、接着剤、例えばシリコーンベースの接着剤、またはセラミックによって形成することができる。
【００４４】
図１４は、前記ＴＥＭ管４の一部分を拡大して示したさらに別の断面図である。
【００４５】
前記導体１６は、前記ＴＥ材料５に例えばろう付けによって接合されており、従って、これらのＴＥ材料を互いに並列および／または直列に電気的に連結する。導体１６と本来のＴＥ材料５との間にさらにバリア層１７を設けておくことができ、このバリア層が、使用時に前記ＴＥ材料５を、あるいは前記ＴＥ材料５のドーピングを保護する。
【００４６】
前記ＴＥＭ管４の軸方向端部は、前記中間スペース６に対して封止されており、これにより、前記第１の流体９も前記第２の流体１０も前記中間スペース６内へ入り込むことができず、前記ＴＥＭ２は封入されている。これは、ＴＥＭ管蓋部２３を介して実現でき、このＴＥＭ管蓋部は前記中間スペース６を軸方向に閉鎖する。
【００４７】
これに関連して、図１５〜図１７が、例としてのＴＥＭ管蓋部２３を示す等角投影図である。前記蓋部２３は、内輪郭２４と外輪郭２５とを有する。前記ＴＥＭ管蓋部２３は、前記ＴＥＭ２を電気的に結合するために開口部２２を有することができ、これは、図１６および図１７に示された実施例に明らかである。
【００４８】
図１８および図１９は、前記ＴＥＭ管４と前記ＴＥＭ管蓋部２３との接合、あるいは蓋部２３が接合された前記ＴＥＭ管４を例示する。
【００４９】
この場合、前記ＴＥＭ管蓋部２３の前記内輪郭２４は前記内管７に接合されており、前記ＴＥＭ管蓋部２３の前記外輪郭２５は前記外管８に接合されている。従って、前記蓋部２３は、流体が妨げられることなく前記ＴＥＭ管４の前記内部スペース１３と前記外部スペース１４とに流通することを保証する。前記蓋部２３は、前記管３と面一で封止するか、または、前記内管７に関連して後退した位置にあることができ、この場合、前記外管８は前記内管７よりも短い。前記ＴＥＭ管蓋部２３は、前記ＴＥＭ管４の電気的な構成部品１６、５に対して絶縁しておくことができる。
【００５０】
製造技術上、まず、前記内管７にＴＥＭ２を両側面に装備し、それに続いて、前記外管８を付け加えることができる。次に、繋ぎ合わされた外管８、ＴＥＭ２、内管７、および場合によってはまたＴＥＭ管蓋部２３は、熱処理、例えば炉中ろう付けに供することができ、これにより、これらの構成部品は互いに接合される。
【００５１】
図２０は、熱電発電機（ＴＥＧ）の個々の構成部品の組立てを例示した分解等角投影図である。示されているものは、複数のＴＥＭ管４、前記第１の流体のためのディフューザ２６、前記第２の流体ためのハウジング２７、前記ディフューザ２６の開口部２８、前記ハウジング２７の開口部２９、および、開口部３３を有する底部３０である。
【００５２】
前記ＴＥＧは、中心部が、複数の互いに上下に積層されたＴＥＭ管４、ならびに、底部３０、ディフューザ２６、ハウジング２７および多様な電子構成部品、例えば線路および／またはプラグで構成されており、これらの構成部品は、前記ＴＥＧを外部へと電子的に結合し、また、必要に応じて、前記ＴＥＭ管４を互いに直列または並列に連結する。前記ＴＥＧの前記電気的結合のために、前記ディフューザ２６および／または前記ハウジング２７は、これに関連する開口部を有するように構成されている。明瞭にするために、図２０において等角投影図で示されたＴＥＧは、底部３０およびディフューザ２６と共にのみ示されている。同様の目的で、前記開口部３３および２９のうちの１つのみに符号が付されている。前記電子構成部品は図示されていない。
【００５３】
図２０から明らかなように、前記ＴＥＭ管４は互いに離間されており、その限りにおいて互いに接触し合うことはない。前記ＴＥＭ管４は前記底部３０の前記開口部３３に接合されている。前記底部３０の前記開口部３３の形状は、前記ＴＥＭ管４の内管断面に一致するように形成されている。前記底部３０は、前記ハウジング２７および／または前記ディフューザ２６に接合されている。前記ハウジング２７と前記ディフューザ２６とは、互いに接合しておくことができる。
【００５４】
図２０に示された、例としてのＴＥＧに、前記第１の流体を前記ディフューザ２６の前記開口部２８を介して送給することができる。それに続いて、この流体を前記ＴＥＭ管４の内部スペース内へ導くことができる。その後、前記第１の流体は、前記第２のディフューザ２６内に到達でき、続いてこのディフューザの開口部２８を介して前記流体を外へ案内することが可能である。前記第２の流体は、前記ハウジング２７の前記開口部２９を介して前記ＴＥＧに達することができる。前記第２の流体は、前記ハウジング２７内で前記ＴＥＭ管４の関連外部スペースの周囲を流れ、前記ハウジング２７内の前記対向する開口部２９を介して前記流体を再び外に案内することが可能である。
【００５５】
前記底部３０は、前記ＴＥＧ内の前記第１の流体の領域を前記第２の流体の領域から分離する。
【００５６】
図２０には示されていないが、前述したような前記ＴＥＭ管４の電気的結合は、前記ＴＥＭ管の側面領域の開口部を介して、および／または、前記ＴＥＭ管の上部領域および下部領域の開口部を介して、または、軸方向へ行うことができる。この場合、これはＴＥＭ管蓋部を介して行うことも可能である。
【００５７】
前記ＴＥＭ管の前記内管は、前記外管と面一であってもよい。また、前記外管は、前記内管よりも後退した位置にあってもよい。これらに対応する実施例が図２１および図２２に示されており、これらの図には、それぞれ例としてのＴＥＭ管の内管７および外管８の長手方向断面が示されている。
【００５８】
例えば、図２１の実施例の断面図は、内管７および外管８が長手方向に面一に配置されていることを示す。それに対して、図２２に示された実施例の場合、前記内管７は前記外管８よりも長手方向に張り出している。
【００５９】
外管と内管とがどのように形成されているか、および、ＴＥＭ管蓋部が用いられるかどうか、さらに、前記ＴＥＭ管の前記電気的結合がどのように行われるかに応じて、内管底部および／または外管底部が用いられることになる。
【００６０】
これに関連して、図２３〜図２７が底部３０の様々な実施例を示しており、これらの実施例は、外管８に対する内管７の配置に即して内管底部３１および／または外管底部３２として構成されている。
【００６１】
図２３は、内管底部３１としての前記底部の実施態様を示す断面図であり、前記外管８よりも２つの内管７の方が張り出している。前記ＴＥＭ管は蓋部２３を備えている。前記内管底部３１は、前記外管８から離間されており、この底部の開口部を介して前記内管７に接続されている。前記内管底部３１は、前記第１の流体９と前記第２の流体１０とを分離する。
【００６２】
図２４は、外管底部３２としての前記底部の実施態様を示す断面図であり、この底部と組み合わせて、２つの外管８が前記内管７に対して同一平面上に配置されている。この場合も、前記ＴＥＭ管は蓋部２３を備えている。前記外管底部３２は、この底部の開口部３３を介して前記外管８に接続しておくことができ、前記第１の流体９と前記第２の流体１０とを分離する。
【００６３】
図２５は、内管底部３１としての前記底部の実施態様を示すさらに別の断面図であり、この底部に組み合わせて、前記外管８よりも張り出した２つの内管７が備えられている。前記内管底部３１と前記外管８とが離間されていないので、前記内管底部３１も前記外管８に接続されている。従って、この実施態様では蓋部２３を必要としない。この場合も、内管底部３１は、前記第１の流体９を前記第２の流体１０から分離する。
【００６４】
図２６は、内管底部３１と外管底部３２との両方を用いた実施例を示す。外管底部３２と内管底部３１との両方が用いられる場合、これらの両底部３１と３２との間に中間スペース３４が形成され、この中間スペースは前記第１の流体９も前記第２の流体１０も受け入れない。この中間スペース３４は、例えば前記ＴＥＭ管および／または前記ＴＥＧを電気的に結合するために適している。図２６に示されたこの実施態様は、蓋部２３の有無に関わらず実現可能である。
【００６５】
図２７は、図２６との関連において説明された実施例をさらに分かりやすくするために再度示した等角投影図である。ここでは、前記内管底部３１と前記外管底部３２とによって形成された、流体が貫流しない中間スペース３４を明確に見て取ることができる。
【００６６】
以下において、個々の熱電モジュールの電気的接続の様々な可能な方式について説明する。
【００６７】
一般に、前記ＴＥ活性材料あるいは熱電モジュールは、ＴＥＭ管内の前記中間領域の下部間隙および上部間隙において互いに直列および／または並列に連結しておくことができる。また、前記中間領域の下部間隙の前記ＴＥ活性材料は、前記中間領域の上部間隙の前記ＴＥ活性材料に直列および／または並列に連結しておくことができる。前記ＴＥＭ管の外部の前記導電性接続部は、前記第１の流体および／または前記第２の流体と接触しているが、場合によっては電気絶縁されていなければならない。前記電気的結合は、前記第１の流体の領域、前記第２の流体の領域、または、外管底部と内管底部との間の前記底部中間スペースの中立的な領域で行うことができる。前記電気的結合は、摩擦結合、形状結合または材料結合が可能である。
【００６８】
前記中間領域の上部領域および下部領域のＴＥ材料は、それら自体の導体と導体コネクタとを介して互いに電気的に接続しておくことができる。場合によっては、これは、差込み導体または差込みブシュを介しても実現できる。前記導体コネクタは、好ましくは薄壁の銅板である。
【００６９】
以下において、前記電気的結合の、互いに組合せ可能な様々な実施態様についてさらに詳述する。
【００７０】
以下の図２８〜図４５は、導体コネクタの様々な実施例およびそれらの可能な接続方式を示す。
【００７１】
例えば、図２８は、例としての内管７の一部分を示す等角投影図であり、この内管は、互いに向き合った主面にＴＥ活性材料５を備えている。主面上に隣接して配置されたＴＥ活性材料５は、それら全体で前記熱電モジュール２を形成する。図２８には、前記中間領域の前記上部間隙と下部間隙との導体接続部３５が示されている。これによって、ＴＥＭ管の前記上部および下部の熱電モジュール５は、導電可能に互いに接続されている。図２８に示されているように、前記導体コネクタ３５は、前記内管７から部分的に突出していてもよく、常時、内管７に対して電気絶縁１５されている。
【００７２】
このことは、図２８のＴＥＭ管部分を示した図２９の断面図から一層明確に見て取れる。前記中間領域１１の前記上部および下部の間隙を接続する前記導体接続部３５は、前記中間領域の側面領域に突出している。
【００７３】
これとは対照的に、図３０の部分断面図に示された、前記中間領域１１の前記上部および下部の間隙を接続する前記導体接続部３５の実施例は、全面が内管７に接合されている。
【００７４】
また、前記導体コネクタはブシュを有することができ、これは、導体コネクタ３６の実施例の等角投影図によって図３１に示されている。ここでは、ブシュ５７が電気的接続要素として働き、これにより、前記ＴＥＭ管を線路、ケーブル、プラグ等を介して外部に電気的に結合することができる。前記ブシュ５７は、円錐状の形状を有すること、あるいは係止要素または有刺フックまたはクランプを有することができ、これにより、線路またはプラグが外れるのを防止できる。
【００７５】
図３２は、ブシュ５７を備えた導体接続部３６を介したＴＥＭ管の可能な連結方式を示す等角投影図である。図３２に示された実施例の場合、電線路３７、例えば電気絶縁された銅ケーブルは、前記導体接続部３６のブシュ５７によって案内され、これにより、３つの互いに上下に積層されたＴＥＭ管を互いに接続することができる。ＴＥＭ管は、図３２では外管なしで示されている。また、図示された３つのＴＥＭ管よりも個数の多いまたは少ないＴＥＭ管を接続することも可能である。従って、ブシュ３７を備えた前記導体接続部３６は、同一のＴＥＭ管の前記ＴＥモジュールを連結すること、および、複数のＴＥＭ管を電気的に連結すること、という二重の機能を果たす。
【００７６】
図３３の等角投影図は、二部材構成の導体コネクタ３８の実施例を示す。この二部材構成のＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３８は、２つのＴＥＭ管を互いに電気的に連結できるように構成されており、これに関連して付加的な特徴部５８を有し、これらの特徴部が、前記導体コネクタ３８の第１の部材３８ａと第２の部材３８ｂとを互いに接続する。
【００７７】
これに関連して、図３４が前記例としての導体コネクタ３８の使用法を示す部分等角投影図である。両部材３８ａおよび３８ｂは、２つのＴＥＭ管４のそれぞれ１つの内管上に差し込まれている。矢印が、前記部材３８ａと３８ｂとを両部材３８ａ、３８ｂの前記特徴部５８を使って繋ぎ合わせるための作業ステップを示しており、これにより、前記ＴＥＭ管４の電気的な連結を確立することができる。
【００７８】
図３５は、図３４に係る作業ステップが完了した後の状態を示す等角投影図である。前記二部材構成のＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３８を使って連結された２つのＴＥＭ管４が示されている。前記二部材構成のＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３８は、前記外管よりも張り出した内管を備えているＴＥＭ管を電気的に連結することに適している。
【００７９】
明確にするために、再度、図３６に、ＴＥＭを連結するための前記二部材構成のコネクタ３８の機能を示す拡大図が挙げられている。
【００８０】
図３７は、一体型のＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３９を示す等角投影図である。
【００８１】
前記ＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３９を使用するための作業ステップが、図３８に等角投影図で示されている。前記導体コネクタ３９は、一体的な形態で２つのＴＥＭ管４を電気的に互いに連結することができ、かつ、このコネクタは、よりクリップに類似した構成を有している。
【００８２】
これに関連して、図３９が、一体型のＴＥＭ管／ＴＥＭ管導体コネクタ３９の繋ぎ合わせを示す等角投影図である。この電気コネクタ３９も、前記外管よりも張り出した内管を備えているＴＥＭ管を電気的に連結することに適している。
【００８３】
図４０〜図４５は、熱電モジュールを連結するための、ここで提案された電気コネクタのさらに別の実施可能な方式、および、ＴＥＭ管におけるそれらの使用位置を示す等角投影図である。
【００８４】
図４０および図４１は、差込みコネクタ４０の実施例あるいはＴＥＭ管の熱電モジュールに接合された差込み導体４０を示す。
【００８５】
図４２および図４３は、差込みコネクタ４１の実施例あるいはＴＥＭ管の熱電モジュールに接合された差込みブシュ４１を示す。
【００８６】
図４４は、第１の部材４２ａと第２の部材４２ｂとを備えた二部材構成の差込みブシュ４２の実施例を示す。図４５には、ＴＥＭ管の熱電モジュールに接合された前記二部材構成の差込みブシュ４２が示されている。
【００８７】
図４０〜図４５に示された、例としての一体型または複合部材の導体コネクタ４０、４１および４２は、成形部、例えば拡張部、中空部、ブシュ、曲げ部等を有することができ、これらの成形部は、ＴＥＭ管外部の線路またはプラグを挿入することまたは差し込むことを可能にする。
【００８８】
ＴＥＭ管を導電可能に接続するためのさらに別の可能な方式は、ＴＥＭ管プラグである。
【００８９】
図４６は、本発明の実施例に係るＴＥＭ管プラグ４３を示す等角投影図である。このＴＥＭ管プラグ４３は非導体４５と導体４６とを有する。
【００９０】
図４７は、矢印によって、前記ＴＥＭ管プラグ４３を繋ぎ合わせるための作業ステップを示す等角投影図である。
【００９１】
前記ＴＥＭ管プラグ４３は、２つのＴＥＭ管４を電気的に互いに連結する。その際、前記ＴＥＭ管プラグ４３の両端は、前記両ＴＥＭ管４の前記開口部２２内に差し込まれる。前記ＴＥＭ管プラグ４３は、内部に位置する導電性コア４６と非導電性の外装部４５とを有する。前記導電性コア４６は、前記ＴＥＭ管４のＴＥＭの導電性の構成部品、例えば導体または導体接続部に接触する。前記非導電性の外装部４５は、前記ＴＥＭ管プラグ４３の外部領域および前記ＴＥＭ管への入口箇所２２において電気絶縁する。これにより、前記開口部２２は流体密になる。付加的に、封止接着剤、例えばシリコーンを施すことも可能である。
【００９２】
図４８は、前記ＴＥＭ管プラグ４３を介したＴＥＭ管４の連結を部分的に示す等角投影図である。
【００９３】
図４９には、前記ＴＥＭ管プラグ４３を介したＴＥＭ管４の連結の断面が示されている。
【００９４】
さらに、ＴＥＭ管４は、導体接続スリーブを使って連結することもでき、これは、図５０に導体接続スリーブ４４の実施例を用いて示されており、この導体接続スリーブは２つの導体軸ピン４９を含む。図５１は、前記導体接続スリーブ４４を介したＴＥＭ管４の連結を示す断面図である。前記導電体４９は、前記管８の前記開口部２２から軸ピン状に前記外部領域１４へ突出している。前記導電体４９は、流体密にかつ電気絶縁されて前記管８に接続されている。前記導電体４９は、ＴＥＭの前記電気系統部分１６に連結されている。前記導体接続スリーブ４４は、内部に位置する導電性スリーブ４８と非導電性の外装部４７とを有する。２つの隣接するＴＥＭ管４の前記導電体４９の前記軸ピンは、前記導体スリーブ４４の内部に位置する導電性スリーブ４８に差し込まれ、これにより電気的に互いに接続されている。前記非導電性の外装部４７は、外部領域１４において前記導体接続スリーブ４４を電気絶縁する。付加的に、封止接着剤、例えばシリコーンを前記導体接続スリーブ４４と前記管８との間に施すことも可能である。
【００９５】
図５２は、導体ブシュ５３を備えた導体ピン５０を介したＴＥＭ管４の連結のさらに別の可能な方式を示す等角投影図である。
【００９６】
図５３および図５４は、導体ピン５０を介したＴＥＭ管４の連結に関する２つの実施例を示す断面図である。
【００９７】
図５２および図５３に示された実施例では、導体ブシュ５３が、貫通孔または止まり穴を有し、前記管８の前記開口部２２に対して同軸上に前記内管７と前記外管８との間に設けられている。前記導体ブシュ５３は、流体密にかつ電気絶縁されて前記管８に接続されている。前記導体ブシュ５３は、ＴＥＭの前記電気系統部分１６に連結されている。前記導体ピン５０は、内部に位置する導電性コア５２と非導電性の外装部５１とを有する。前記導電性コア５２は、前記導体ブシュ５３と共に、隣接する２つのＴＥＭ管４のＴＥＭに接触する。その際、前記導体ピン５０の両端は、前記両ＴＥＭ管４の前記開口部２２に差し込まれる。前記非導電性の外装部５１は、前記外部領域１４において前記導体ピン５０を電気絶縁する。付加的に、封止接着剤、例えばシリコーンを前記導体ピン５０と前記管８との間に施すことも可能である。
【００９８】
図５５は、ろう付けされたケーブル３７を介してＴＥＭ管を結合するための代替的な可能な方式を示す断面図である。
【００９９】
図５５に示された実施例では、導電体１６が中間スペース側６において前記管８の前記開口部２２を被覆する。前記導電体１６は、流体密にかつ電気絶縁されて前記管８に接続されている。前記導電体１６は、前記ＴＥＭ管内においてＴＥＭの前記ＴＥ電気系統部分１６に連結されている。前記電気ケーブル３７の前記導電性コア１６は、外側１４において前記導電体１６に導電可能に例えばろう付けによって接続されている。前記電気ケーブル３７の非導電性の外装部１５は、前記外部領域１４において前記電気ケーブル３７を電気絶縁する。前記開口部領域２２の絶縁コンパウンド５４、例えばシリコーンベースの封止接着剤が、前記導電体１６と前記ケーブル３７との接触領域を外方向１４に電気絶縁する。
【０１００】
図５６〜図５９は、前記ＴＥ活性材料の電気的結合を改善することを目的とした、管形状加工部の可能な変形方式を示す等角投影図あるいは断面図である。
【０１０１】
図５６は、変形によって形成された管形状加工部５５を示す等角投影図である。
【０１０２】
前記管７、８内に変形、例えばエンボスによって形成された形状加工部５５は、前記ＴＥＭ管における前記ＴＥＭの結合、特にＴＥ活性材料およびそれらの接続導電体の結合を困難にする。この場合、前記管７、８の中間スペース側表面および特に前記管の変形形状加工部５５に、充填材を施すことも可能である。
【０１０３】
管変形形状加工部５５に充填するための充填材５６の対応する実施例が、図５７に示されている。前記充填材５６としては、例えば、ろう材、ペースト材、金属充填材、プラスチック充填材、セラミック充填材またはセラミック被覆材、および、コーティング材または接着剤が可能である。前記充填材５６は、前記ＴＥＭのためにほぼ平坦な結合表面を形成するように構成されている。
【０１０４】
図５８は、充填５６された管変形形状加工部５５の実施例を示す断面図である。
【０１０５】
代替的および／または補完的に、前記管７、８の中間スペース側の表面を平坦な金属薄板５９で被覆することも可能であり、これは図５９の実施例に基づく断面図に示されている。ここでは、前記金属薄板５９は、前記ＴＥＭのための結合表面を形成する。前記被覆金属薄板５９は、前記充填材および／または前記管７、８に固定的に接合しておくことができる。
【０１０６】
以上、先述した諸図との関連において、前記熱電モジュールの構成および構造、熱電発電機への前記熱電モジュールの組込み、ならびに、前記熱電モジュールと前記発電機との電気的結合について説明した。
【０１０７】
前述の諸実施例は、単に例示するために選択されているに過ぎず、互いに組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１ ＴＥＧ：熱電発電機
２ ＴＥＭ：熱電モジュール
３ 二壁管（二重管）
４ ＴＥＭ管：ＴＥＭ（２）と二壁管（３）との組み合わせ
５ ＴＥ（熱電）活性材料
６ 二壁管（３）の外管（８）と内管（７）との間の中間スペース
７ 二壁管（３）の内管
８ 二壁管（３）の外管
９ 流体１
１０ 流体２
１１ 中間スペース（６）の上部および／または下部の平坦な間隙
１２ 中間スペース（６）の側面領域
１３ 流体１（９）用の内部領域
１４ 流体２（１０）用の外部領域
１５ 非導体：非導電性材料
１６ 導体：導電性材料
１７ バリア層
１８ 内管（７）または外管（８）の上部部材
１９ 内管（７）または外管（８）の下部部材
２０ 形状加工部：フィン部、バーリング加工部、えら状部、ウィングレットまたはエンボス
２１ 管（３、７、８）の金属薄板における継目
２２ 電気的結合のための、管（３、７、８）またはＴＥＭ管蓋部（２３）の開口部
２３ ＴＥＭ管蓋部
２４ ＴＥＭ管蓋部（２３）の内輪郭
２５ ＴＥＭ管蓋部（２３）の外輪郭
２６ 流体１（９）用のディフューザ
２７ 流体２（１０）用のディフューザ
２８ ディフューザ（２６）の開口部
２９ ディフューザ（２７）の開口部
３０ 底部（共通）
３１ 内管底部
３２ 外管底部
３３ 底部（３０、３１、３２）の開口部
３４ 内管底部（３１）と外管底部（３２）との間の中間スペース
３５ 中間スペース（１１）の上部間隙および下部間隙の導電性接続部（導体接続部）
３６ ブシュを備えた導体接続部
３７ 電線路（例：電気絶縁された銅ケーブル）
３８ 二部材構成のＴＥＭ管（４）／ＴＥＭ管（４）導体接続部
３９ 一体型のＴＥＭ管（４）／ＴＥＭ管（４）導体接続部
４０ 差込み導体
４１ 差込みブシュ
４２ 二部材構成の差込みブシュ
４３ ＴＥＭ管プラグ
４４ 導体接続スリーブ
４５ ＴＥＭ管プラグ（４３）の非導体
４６ ＴＥＭ管プラグ（４３）の導体
４７ 導体接続スリーブ（４４）の非導体
４８ 導体接続スリーブ（４４）の導体
４９ 導体軸ピン
５０ 導体ピン
５１ 導体ピン（５０）の非導体
５２ 導体ピン（５０）の導体
５３ 導体ブシュ
５４ 絶縁コンパウンド
５５ 変形によって形成された形状加工部（２０）
５６ 充填材（例えばろう材、ペースト材、金属充填材、プラスチック充填材、セラミック充填材またはセラミック被覆材またはセラミックコーティング材、接着剤）
５７ ブシュ
５８ 導体接続部（３８）の特徴部
５９ 被覆金属薄板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電ユニットであって、
複数の互いに連結された熱電要素（５）を有し、二重壁冷却管（３）の扁平内管（７）の主面と扁平外管（８）の主面との間に配置されている第１の熱電モジュール（２）と、
複数の互いに連結された熱電要素（５）を有し、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平内管（７）のさらに別の主面と前記扁平外管（８）のさらに別の主面との間、および／または、さらに別の二重壁冷却管の扁平内管の主面と扁平外管の主面との間に配置されている第２の熱電モジュール（２）と、
前記第１のモジュールを前記第２のモジュールに導電可能に接続できるように構成されている電気コネクタ（３５；３６；３７；３８；３９；４０；４１；４２；４３；４４；４９；５０；５８）とを備えた熱電ユニット。
【請求項２】
少なくとも１つの側面において前記扁平内管の端部が前記扁平外管の対応する端部を越えて張り出すように、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平内管（７）が前記二重壁冷却管の前記扁平外管（８）よりも大きな長さを有し、かつ、前記さらに別の二重壁冷却管（３）の前記扁平内管が前記さらに別の二重壁冷却管の前記扁平外管（８）よりも大きな長さを有し、その際、前記電気コネクタが、前記二重壁冷却管（３）の前記内管の前記張り出した端部から、前記さらに別の二重壁冷却管の内管の前記張り出した端部にまで延在する、請求項１に記載の熱電ユニット。
【請求項３】
前記電気コネクタ（３５）が一体型のクリップ（３５）として構成されており、このクリップが、前記二重壁冷却管（３）の側面において前記扁平内管（７）を側方からクランプし、その際、前記コネクタの第１の端部が前記二重壁冷却管の前記第１の熱電モジュール（２）に接触し、かつ、前記コネクタの第２の端部または中間接点が前記二重壁冷却管の前記もう一方の熱電モジュール（２）に接触する、請求項１または２に記載の熱電ユニット。
【請求項４】
前記電気コネクタ（３９）が一体型のマルチクリップ（３９）として構成されており、このマルチクリップが、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平内管（７）と前記少なくとも１つのさらに別の二重壁冷却管の前記扁平内管とを側面において側方からクランプし、その際、前記マルチクリップが、前記二重壁冷却管に配設された２つの熱電モジュールをさらに別の二重壁冷却管の少なくとも１つの熱電モジュールに接続できるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【請求項５】
前記電気コネクタ（３８）が複合部材のクリップ（３８）として構成されており、このクリップの第１の部材（３８ａ）が前記二重壁冷却管（３）の前記扁平内管（７）の側面をクランプまたは被覆し、かつ、少なくとも１つの第２の部材（３８ｂ）がさらに別の二重壁冷却管の前記扁平内管を側面においてクランプまたは被覆し、その際、前記第１の部材と前記第２の部材とが形状結合により接続可能であり、これにより、前記二重壁冷却管に配設された少なくとも１つの熱電モジュールを前記さらに別の二重壁冷却管に配設された少なくとも１つの熱電要素に導電可能に接続することができる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【請求項６】
前記電気コネクタ（４９）が、前記内管の幅の狭い側面の周囲に締着されており、かつ、前記内管の前記両主面を繋ぐ前記内管の副面の領域にブシュ（４１、４２ａ、５７）を有し、このブシュが差込み導体（３７）に導電可能に接続されるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【請求項７】
前記二重壁冷却管（３）の前記扁平外管（８）が、第１の開口部（２２）を有し、かつ、前記さらに別の二重壁冷却管の前記扁平外管の主表面に第２の開口部を有し、この第２の開口部が、前記第１の開口部に対向する位置に配置されており、かつ、その際、電気コネクタが差込みピン（４４、４５、５０）として構成されており、この差込みピンが、前記第１の開口部（２２）および前記第２の開口部の中を延通されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【請求項８】
前記差込みピン（４４、４５、５０）が非導電性の外装部（４５）を有する、請求項７に記載の熱電ユニット。
【請求項９】
前記電気コネクタ（３５；３６；３７；３８；３９；４０；４１；４２；４３；４４；５０）が第１の部材（４９）を有し、この第１の部材が前記熱電モジュール（２）に導電可能に接続された軸ピン（４９）として構成されていて、この軸ピンが、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平外管（８）の主面開口部（２２）から突出しており、かつ、その際、前記電気コネクタ（４９）がさらに第２の部材（４９）を有し、この第２の部材も同様に導電性の軸ピンとして構成されていて、前記第２の部材（４９）が、さらに別の二重壁冷却管に配設された第２の熱電モジュール（２）に導電可能に接続されており、かつ、前記第２の部材が前記さらに別の二重壁冷却管（３）の前記扁平外管（８）の主面開口部（２２）から突出しており、その際、前記電気コネクタの前記第１および第２の部材が互いに導電可能に接触している、請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【請求項１０】
前記電気コネクタ（３７）がケーブル（３７）として構成されており、このケーブルの端部が、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平外管（８）の主面開口部（２２）によって、前記熱電モジュール（２）に材料結合的にかつ導電可能に接続されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【請求項１】
熱電ユニットであって、
複数の互いに連結された熱電要素（５）を有し、二重壁冷却管（３）の扁平内管（７）の主面と扁平外管（８）の主面との間に配置されている第１の熱電モジュール（２）と、
複数の互いに連結された熱電要素（５）を有し、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平内管（７）のさらに別の主面と前記扁平外管（８）のさらに別の主面との間、および／または、さらに別の二重壁冷却管の扁平内管の主面と扁平外管の主面との間に配置されている第２の熱電モジュール（２）と、
前記第１のモジュールを前記第２のモジュールに導電可能に接続できるように構成されている電気コネクタ（３５；３６；３７；３８；３９；４０；４１；４２；４３；４４；４９；５０；５８）とを備えた熱電ユニット。
【請求項２】
少なくとも１つの側面において前記扁平内管の端部が前記扁平外管の対応する端部を越えて張り出すように、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平内管（７）が前記二重壁冷却管の前記扁平外管（８）よりも大きな長さを有し、かつ、前記さらに別の二重壁冷却管（３）の前記扁平内管が前記さらに別の二重壁冷却管の前記扁平外管（８）よりも大きな長さを有し、その際、前記電気コネクタが、前記二重壁冷却管（３）の前記内管の前記張り出した端部から、前記さらに別の二重壁冷却管の内管の前記張り出した端部にまで延在する、請求項１に記載の熱電ユニット。
【請求項３】
前記電気コネクタ（３５）が一体型のクリップ（３５）として構成されており、このクリップが、前記二重壁冷却管（３）の側面において前記扁平内管（７）を側方からクランプし、その際、前記コネクタの第１の端部が前記二重壁冷却管の前記第１の熱電モジュール（２）に接触し、かつ、前記コネクタの第２の端部または中間接点が前記二重壁冷却管の前記もう一方の熱電モジュール（２）に接触する、請求項１または２に記載の熱電ユニット。
【請求項４】
前記電気コネクタ（３９）が一体型のマルチクリップ（３９）として構成されており、このマルチクリップが、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平内管（７）と前記少なくとも１つのさらに別の二重壁冷却管の前記扁平内管とを側面において側方からクランプし、その際、前記マルチクリップが、前記二重壁冷却管に配設された２つの熱電モジュールをさらに別の二重壁冷却管の少なくとも１つの熱電モジュールに接続できるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【請求項５】
前記電気コネクタ（３８）が複合部材のクリップ（３８）として構成されており、このクリップの第１の部材（３８ａ）が前記二重壁冷却管（３）の前記扁平内管（７）の側面をクランプまたは被覆し、かつ、少なくとも１つの第２の部材（３８ｂ）がさらに別の二重壁冷却管の前記扁平内管を側面においてクランプまたは被覆し、その際、前記第１の部材と前記第２の部材とが形状結合により接続可能であり、これにより、前記二重壁冷却管に配設された少なくとも１つの熱電モジュールを前記さらに別の二重壁冷却管に配設された少なくとも１つの熱電要素に導電可能に接続することができる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【請求項６】
前記電気コネクタ（４９）が、前記内管の幅の狭い側面の周囲に締着されており、かつ、前記内管の前記両主面を繋ぐ前記内管の副面の領域にブシュ（４１、４２ａ、５７）を有し、このブシュが差込み導体（３７）に導電可能に接続されるように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【請求項７】
前記二重壁冷却管（３）の前記扁平外管（８）が、第１の開口部（２２）を有し、かつ、前記さらに別の二重壁冷却管の前記扁平外管の主表面に第２の開口部を有し、この第２の開口部が、前記第１の開口部に対向する位置に配置されており、かつ、その際、電気コネクタが差込みピン（４４、４５、５０）として構成されており、この差込みピンが、前記第１の開口部（２２）および前記第２の開口部の中を延通されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【請求項８】
前記差込みピン（４４、４５、５０）が非導電性の外装部（４５）を有する、請求項７に記載の熱電ユニット。
【請求項９】
前記電気コネクタ（３５；３６；３７；３８；３９；４０；４１；４２；４３；４４；５０）が第１の部材（４９）を有し、この第１の部材が前記熱電モジュール（２）に導電可能に接続された軸ピン（４９）として構成されていて、この軸ピンが、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平外管（８）の主面開口部（２２）から突出しており、かつ、その際、前記電気コネクタ（４９）がさらに第２の部材（４９）を有し、この第２の部材も同様に導電性の軸ピンとして構成されていて、前記第２の部材（４９）が、さらに別の二重壁冷却管に配設された第２の熱電モジュール（２）に導電可能に接続されており、かつ、前記第２の部材が前記さらに別の二重壁冷却管（３）の前記扁平外管（８）の主面開口部（２２）から突出しており、その際、前記電気コネクタの前記第１および第２の部材が互いに導電可能に接触している、請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【請求項１０】
前記電気コネクタ（３７）がケーブル（３７）として構成されており、このケーブルの端部が、前記二重壁冷却管（３）の前記扁平外管（８）の主面開口部（２２）によって、前記熱電モジュール（２）に材料結合的にかつ導電可能に接続されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱電ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【公表番号】特表２０１３−５１４６４４（Ｐ２０１３−５１４６４４Ａ）
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４３７２５（Ｐ２０１２−５４３７２５）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６９７８４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８３００６
【国際公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（５９４０４２０３３）ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー (222)
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６９７８４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８３００６
【国際公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（５９４０４２０３３）ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー (222)
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