【手続補正書】
【提出日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱発電素子であって、
互いに平行に離間配置された上面板及び下面板と、同上面板及び下面板の各々は熱伝導性であり、円形状であることと、
前記上面板と下面板との間に取り込まれ、前記上面板及び下面板を熱的に相互接続するらせん巻き箔片と、を含み、前記箔片は、
上端部及び下端部を有し、７．５マイクロメートル〜５０マイクロメートルの範囲の厚さを有し、対向する前側基板表面及び後側基板表面を備える長尺状基板と、同長尺状基板は低熱伝導率を有する電気絶縁材料から形成されていることと、
前記前側基板表面上に平行に離間配置された一連の交互配置の長尺状ｎ型及びｐ型熱電肢と、同ｎ型及びｐ型肢は各々、１０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの範囲の厚さを有するＢｉ２Ｔｅ３型熱電材料から形成されていることと、ｎ型及びｐ型熱電肢は各々、１０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの範囲の幅と、１００マイクロメートル〜５００マイクロメートルの範囲の長さとを有することと、を含み、
前記ｐ型熱電肢の各々は、前記ｎ型及びｐ型熱電肢が電気的に直列に、かつ、熱的に並列に接続されるように、前記ｐ型熱電肢の対向端において前記ｎ型熱電肢のうちの隣接するｎ型熱電肢に電気的に接続されており、
前記上面板及び下面板は、前記一連の交互配置のｎ型及びｐ型熱電肢の対向端のそれぞれに電気的に接続されている、熱発電素子。
【請求項２】
前記ｐ型熱電肢の熱電材料は、次の組成、すなわち、
（Ｂｉ０．１５Ｓｂ０．８５）２Ｔｅ３、かつ、１０原子％〜３０原子％のＴｅ過剰を有する半導体化合物である請求項１に記載の熱発電素子。
【請求項３】
前記ｐ型Ｂｉ２Ｔｅ３型熱電材料は、２０℃において、最高４５μＷ／（Ｋ２×ｃｍ）の力率（Ｐｐ）を有する請求項２に記載の熱発電素子。
【請求項４】
前記ｎ型熱電肢の前記熱電材料は、次の組成、すなわち、
Ｂｉ２（Ｔｅ０．９Ｓｅ０．１）３、かつ、１０原子％〜３０原子％の（Ｔｅ０．９Ｓｅ０．１）過剰
を有する半導体化合物である請求項１に記載の熱発電素子。
【請求項５】
前記ｎ型Ｂｉ２Ｔｅ３型熱電材料は、２０℃において、最高４５μＷ／（Ｋ２×ｃｍ）の力率（Ｐｎ）を有する請求項４に記載の熱発電素子。
【請求項６】
開回路電圧出力は、４．０Ｖと６．５Ｖとの間であり、
短絡電流出力は、前記上面板と下面板との間に５Ｋの温度差が存在するとき、６０μＡと１００μＡとの間である請求項１に記載の熱発電素子。
【請求項７】
出力電力は、前記上面板と下面板との間に５Ｋの温度差が存在するとき、２．５Ｖと３．５Ｖとの間の電圧において、７０μＷと１３０μＷとの間である請求項１に記載の熱発電素子。
【請求項８】
前記上面板及び下面板は、４ミリメートル（ｍｍ）〜８０ｍｍの範囲の直径を有し、
前記上面板及び下面板は、前記熱発電素子の全高を０．３ｍｍ〜４．０ｍｍとするように離間されている請求項１に記載の熱発電素子。
【請求項９】
熱発電素子であって、
互いに平行に離間配置され、円形状である上面板及び下面板と、
前記上面板と下面板との間に取り込まれ、前記上面板及び下面板を熱的に相互接続するらせん巻き箔組立体と、同らせん巻き箔組立体は、互いに対し端同士が接続する関係に配置され電気的に直列に接続された一連の箔片を含むことと、同箔片の各々は、
上端部及び下端部を有し、７．５マイクロメートル〜５０マイクロメートルの範囲の厚さを有し、対向する前側基板表面及び後側基板表面を備える基板と、同基板は低熱伝導率を有する電気絶縁材料から形成されていることと、
前記前側基板表面及び後側基板表面のうちの少なくとも１つの上に平行に離間配置された一連の交互配置の長尺状ｎ型及びｐ型熱電肢と、同ｎ型及びｐ型肢は各々、１０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの範囲の厚さを有するＢｉ２Ｔｅ３型熱電材料から形成されていることと、ｎ型及びｐ型熱電肢は各々、１０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの範囲の幅と、１００マイクロメートル〜５００マイクロメートルの範囲の長さとを有することと、を含み、
前記ｐ型熱電肢の各々は、前記ｎ型及びｐ型熱電肢が電気的に直列に、かつ、熱的に並列に接続されるように、前記ｐ型熱電肢の対向端において前記ｎ型熱電肢のうちの隣接するｎ型熱電肢に電気的に接続されている熱発電素子。
【請求項１０】
前記箔片の各々は、対向する未接続端を有し、
前記箔組立体は、更に、複数のコネクタを含み、
前記コネクタの各々は、前記前側基板表面及び後側基板表面のうちの少なくとも１つに対して配置され、前記箔片のうちの隣接する箔片の未接続端を機械的に接続するように寸法決定及び構成されている請求項９に記載の熱発電素子。
【請求項１１】
前記箔組立体は、更に、前記コネクタを前記箔片のうちの隣接する箔片の未接続端に接合する低熱伝導性かつ非導電性の組立接着材の層を含む請求項１０に記載の熱発電素子。
【請求項１２】
前記箔片のうちの１つの箔片の前記ｎ型熱電肢のうちの最も端のｎ型熱電肢と前記箔片のうちの隣接する箔片の前記ｐ型熱電肢のうちの最も端のｐ型熱電肢との間に延在し、前記箔片を電気的に接続する導電性電気接着材の層を含む請求項９に記載の熱発電素子。
【請求項１３】
前記コネクタの各々は、上端部及び下端部と、同上端部及び下端部のうちの少なくとも１つに沿って配置された金属接点とを有し、
前記金属接点は、前記箔片のうちの１つの箔片の前記ｎ型熱電肢のうちの最も端のｎ型
熱電肢を前記箔片のうちの隣接する箔片の前記ｐ型熱電肢のうちの最も端のｐ型熱電肢に電気的に接続するように寸法決定及び構成されている請求項１０に記載の熱発電素子。
【請求項１４】
前記金属接点は、前記箔片のうちの１つの箔片の最も端のｎ型及びｐ型熱電肢の対を前記箔片のうちの隣接する箔片の最も端のｎ型及びｐ型熱電肢の対に電気的に接続し、前記箔片間に電気的に冗長な接続を提供するように寸法決定及び構成されている請求項１３に記載の熱発電素子。
【請求項１５】
前記箔片の各々は、前記対向する未接続端のうちの少なくとも１つに隣接する前記上端部及び下端部のうちの少なくとも１つに沿って延在する端接点を含み、
前記端接点は、前記未接続端のうちの１つに隣接配置された前記ｎ型及びｐ型熱電肢のうちの少なくとも１つに電気的に接続されており、
前記箔組立体は、更に、前記コネクタと前記箔片の対の端接点との間に導電性電気接着材の層を含む請求項１３に記載の熱発電素子。
【請求項１６】
前記らせん巻き箔組立体は、非導電性熱接着材で前記上面板及び下面板に相互接続されている請求項９に記載の熱発電素子。
【請求項１７】
前記らせん巻き箔組立体は中央の中空コアを含む請求項９に記載の熱発電素子。
【請求項１８】
前記中空コアは、低熱伝導率を有する非導電性充填剤で少なくとも部分的に充填されている請求項９に記載の熱発電素子。
【請求項１９】
前記中空コアは、電子回路を含むように寸法決定及び構成されている請求項９に記載の熱発電素子。
【請求項２０】
熱発電素子用の箔組立体を製造する方法であって、
前側基板表面及び後側基板表面を有する基板材料を提供する工程と、
ｎ型及びｐ型熱電肢のアレイを前記前側基板表面上に成膜する工程と、
前記前側基板表面の前記上端部及び下端部のうちの少なくとも１つに沿って金属ブリッジを成膜する工程と、
前記ｎ型及びｐ型熱電肢と、前記基板材料上に成膜された金属ブリッジとを有する前記基板材料を、複数の箔片を形成するように切断する工程と、
複数のコネクタを形成するために、前記ｎ型及びｐ型熱電肢を除外するように前記基板材料を切断する工程と、
前記箔片の対を端同士が接続する関係に並べて、箔接合部を形成する工程と、
非導電性かつ低熱伝導性の組立接着材を用いて、少なくとも前記前側基板表面上において前記箔接合部を通じて一対のコネクタを接合することによって、前記箔片を機械的に相互接続する工程と、
前記箔片のうちの１つの箔片の前記ｎ型熱電肢のうちの最も端のｎ型熱電肢から前記対の前記箔片のうちの隣接する箔片の前記ｐ型熱電肢のうちの最も端のｐ型熱電肢に導電性接着材を延在させることによって、前記前側基板表面において前記箔片を電気的に相互接続する工程と、
を含む方法。
【請求項２１】
前記箔片の前記前側基板表面が径方向内向きになるように、前記箔組立体をらせん状に巻いて円形にする工程を含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ｎ型及びｐ型熱電肢は、一連の高温及び低温スパッタリング工程を交互に用いて、前記基板上に成膜され、
前記低温スパッタリング工程は、１０℃〜１００℃の範囲の温度で実施され、
前記高温スパッタリング工程は、２００℃〜４００℃の範囲の温度で実施される請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記前側基板表面上にニッケルの層をスパッタリングし、その後、同ニッケルの層上に金の層を蒸着することによって、前記コネクタの上端部及び下端部のうちの少なくとも１つに沿って金属接点を成膜する工程を更に含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記箔片の対向する未接続端において前記箔片の前記前側基板表面の前記上端部及び下端部のうちの少なくとも１つに沿って端接点を成膜する工程を更に含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
熱発電素子用の長尺状箔片を製造する方法であって、
前側基板表面及び後側基板表面を有する基板材料を提供する工程と、
ロールツーロール処理を用いて、前記前側基板表面にｎ型及びｐ型熱電肢のアレイを成膜する工程と、
前記ｎ型及びｐ型熱電肢が電気的に直列に接続されるように、前記ｐ型熱電肢の対向端において前記ｐ型熱電肢の各々が前記ｎ型熱電肢のうちの隣接するｎ型熱電肢に電気的に接続されるよう、ロールツーロール処理を用いて、前記前側基板表面の前記上端部及び下端部のうちの少なくとも１つに沿って金属ブリッジを成膜する工程と、
を含む方法。
【請求項２６】
前記前側基板表面が径方向内向きになるように、前記箔片をらせん状に巻いて円形にする工程を更に含む請求項２５に記載の方法。