(57)【要約】  熱電アセンブリは、不均一な温度調節をもたらすように構成されている変化するｐ−ｎペレット分布を面内方向に有する熱電素子を含む。熱電素子は第１領域において第１充填密度で配置された第１組のｐ−ｎペレットを含む。第２組のｐ−ｎペレットが第１充填密度とは異なる充填密度である第２充填密度で第２領域において配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電アセンブリであって、不均一な温度調節をもたらすように構成されている変化するｐ−ｎペレット分布を面内方向に有する熱電素子を含み、熱電素子が第１領域において第１充填密度で配置された第１組のｐ−ｎペレットと、第１充填密度とは異なる充填密度である第２充填密度で第２領域において配置された第２組のｐ−ｎペレットとを含む、熱電アセンブリ。
【請求項２】
第１組及び第２組のｐ−ｎペレットは、共通基板上で同じ回路において分路により互いに電気的に接続されている、請求項１に記載の熱電アセンブリ。
【請求項３】
回路は直列で互いに電気的に接続された少なくとも一部のｐ−ｎペレットを含む、請求項２に記載の熱電アセンブリ。
【請求項４】
回路は並列で互いに電気的に接続された少なくとも一部のｐ−ｎペレットを含む、請求項３に記載の熱電アセンブリ。
【請求項５】
熱電素子は断面方向で分路と基板との間に絶縁層を含む、請求項２に記載の熱電アセンブリ。
【請求項６】
熱電素子は面内方向で分路間に絶縁層を含む、請求項２に記載の熱電アセンブリ。
【請求項７】
絶縁層は基板を備える、請求項６に記載の熱電アセンブリ。
【請求項８】
基板は面内方向でｐ−ｎペレット間に配置される、請求項６に記載の熱電アセンブリ。
【請求項９】
分路は面内方向でｐ−ｎペレット間に配置される、請求項２に記載の熱電アセンブリ。
【請求項１０】
少なくとも基板は、柔軟であり、ｐ−ｎペレットが断面方向に互いに対して移動するのを可能にするように構成される、請求項２に記載の熱電アセンブリ。
【請求項１１】
熱電素子は、断面方向で延在するとともにｐ−ｎペレットのペレット剛性以上の剛性を有するスペーサを含んでおり、スペーサは好ましくないペレット圧縮状態を防ぐように構成されている、請求項２に記載の熱電アセンブリ。
【請求項１２】
分路は既定のグリッドに配置されており、第１組及び第２組のｐ−ｎペレットは既定のグリッド上に配置される、請求項２に記載の熱電アセンブリ。
【請求項１３】
分路は共通の長さを含んでおり、共通の長さの分路は第１組及び第２組のｐ−ｎペレットを互いに電気的に接続する、請求項２に記載の熱電アセンブリ。
【請求項１４】
分路は互いに異なる長さを含んでおり、異なる長さの分路は第１組及び第２組のｐ−ｎペレットを互いに電気的に接続する、請求項２に記載の熱電アセンブリ。
【請求項１５】
分路はメイン側及びウェスト側分路を含んでおり、メイン側分路に隣接して配置された美観カバーと、ウェスト側分路に隣接して配置された流路と、流路と流体連通して、流体とウェスト側分路との間に熱流束を供給するために流路によって流体を吹き出すように構成されたブロワとを備えており、熱電素子は美観カバーの不均一な温度調節をもたらすように構成されている、請求項２に記載の熱電アセンブリ。
【請求項１６】
熱電アセンブリを設計する方法であって、
熱力学システムをモデル化するステップであり、
対象から表面上のモデル化温度分布と、
ｐ−ｎペレットを有するモデル化熱電アセンブリを介した表面から環境へのモデル化熱流束とを含む、熱力学システムをモデル化するステップと、
モデル化温度分布と、モデル化熱流束と、第１領域における第１充填密度のｐ−ｎペレット及び、不均一な温度調節をもたらすように構成されている変化するｐ−ｎペレット分布を面内方向でもたらすために第１充填密度とは異なる充填密度である第２充填密度のｐ−ｎペレットを第２領域においてもたらすモデル化熱電アセンブリとに基づいて熱電アセンブリを構築するステップとを含む、方法。
【請求項１７】
モデル化ステップはモデル化熱電アセンブリ上のモデル化圧力分布を含み、第１及び第２の密度はｐ−ｎペレットへの好ましくない負荷を防ぐためにモデル化圧力分布に基づく、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
モデル化ステップはｐ−ｎペレット間の最短電気接続を決定することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
モデル化ステップはｐ−ｎペレット間の直列及び並列電気接続を決定することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
熱電アセンブリは、表面にわたってモデル化温度分布及びモデル化熱流束の少なくとも一方を一様にする第１及び第２の密度を配置するために構築される、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
この出願は、２０１６年３月２２日に出願の米国特許仮出願第６２／３１１４６７号の優先権を主張するものであり、参照によって本願に援用される。
【０００２】
この開示は、例えば分散型サーモエレクトリクスを用いた座席カバー、バッテリ熱管理又は電子部品といった表面の伝導冷却に関する。
【背景技術】
【０００３】
冷暖座席は自動車用途においてますます一般的になっている。１つの手法は、背もたれ又は座席クッションを形成する成形発泡体ブロックに取り付けられたフレキシブルダクトを使用することである。調節された空気がダクトによって吹き出される。フレキシブルダクトには布織物が支持され、発泡体は多孔性美観カバーでくるまれる。空気はフレキシブルダクトの開口によって供給され、カバーの穿孔を透通して座席表面を温度調節する。穿孔のあるカバーが望ましくない場合もある。その上、上記の手法には熱損失が存在する。
【０００４】
座席を温度調節する別の手法は、面内方向で均一なペレット充填密度をもたらす等間隔のｐ−ｎペレットによる単一の大型熱電素子（ＴＥＤ）を使用するものである。これは、ペレットの数の増大又は座席表面の部分に要求されるものよりも全体的に低い電力密度をもたらし得る。必要量よりも多くのペレットをその用途に使用した場合、不必要な電気接続が使用され、部品数は増大し、必要以上に複雑なアセンブリがもたらされる。均一なペレット充填密度によるＴＥＤの意図しない結果は、信頼性の低下、コストの上昇、効率の低減にもなり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例示的な１実施形態において、熱電アセンブリは、不均一な温度調節をもたらすように構成されている変化するｐ−ｎペレット分布を面内方向に有する熱電素子を含む。熱電素子は第１領域において第１充填密度で配置された第１組のｐ−ｎペレットを含む。第２組のｐ−ｎペレットが、第１充填密度とは異なる充填密度である第２充填密度で第２領域において配置される。
【０００６】
上記のいずれかの更なる実施形態において、第１組及び第２組のｐ−ｎペレットは、共通基板上で同じ回路において分路により互いに電気的に接続されている。
【０００７】
上記のいずれかの更なる実施形態において、回路は直列で互いに電気的に接続された少なくとも一部のｐ−ｎペレットを含む。
【０００８】
上記のいずれかの更なる実施形態において、回路は並列で互いに電気的に接続された少なくとも一部のｐ−ｎペレットを含む。
【０００９】
上記のいずれかの更なる実施形態において、熱電素子は断面方向で分路と基板との間に絶縁層を含む。
【００１０】
上記のいずれかの更なる実施形態において、熱電素子は面内方向で分路間に絶縁層を含む。
【００１１】
上記のいずれかの更なる実施形態において、絶縁層は基板を備える。
【００１２】
上記のいずれかの更なる実施形態において、基板は面内方向でｐ−ｎペレット間に配置される。
【００１３】
上記のいずれかの更なる実施形態において、分路は面内方向でｐ−ｎペレット間に配置される。
【００１４】
上記のいずれかの更なる実施形態において、少なくとも基板は柔軟であり、ｐ−ｎペレットが断面方向に互いに対して移動するのを可能にするように構成される。
【００１５】
上記のいずれかの更なる実施形態において、熱電素子は、断面方向で延在するとともにｐ−ｎペレットのペレット剛性以上の剛性を有するスペーサを含む。スペーサは好ましくないペレット圧縮状態を防ぐように構成されている。
【００１６】
上記のいずれかの更なる実施形態において、分路は既定のグリッドに配置される。第１組及び第２組のｐ−ｎペレットは既定のグリッド上に配置される。
【００１７】
上記のいずれかの更なる実施形態において、分路は共通の長さを含む。共通の長さの分路は第１組及び第２組のｐ−ｎペレットを互いに電気的に接続する。
【００１８】
上記のいずれかの更なる実施形態において、分路は互いに異なる長さを含む。異なる長さの分路は第１組及び第２組のｐ−ｎペレットを互いに電気的に接続する。
【００１９】
上記のいずれかの更なる実施形態において、分路はメイン側及びウェスト側分路を含む。美観カバーがメイン側分路に隣接して配置される。流路がウェスト側分路に隣接して配置される。ブロワは、流路と流体連通しており、流体とウェスト側分路との間に熱流束を供給するために流路によって流体を吹き出すように構成されている。熱電素子は美観カバーの不均一な温度調節をもたらすように構成されている。
【００２０】
別の例示的実施形態において、熱電アセンブリを設計する方法は、対象から表面のモデル化温度分布を含む熱力学システムをモデル化するステップを含む。ｐ−ｎペレットを有するモデル化熱電アセンブリを介した表面から環境へのモデル化熱流束が含まれる。熱電アセンブリがモデル化温度分布、モデル化熱流束及び、第１領域において第１充填密度のｐ−ｎペレットをもたらすモデル化熱電アセンブリに基づいて構築される。第１充填密度とは異なる充填密度である第２充填密度のｐ−ｎペレットが第２領域においてもたらされ、不均一な温度調節をもたらすように構成されている変化するｐ−ｎペレット分布を、面内方向でもたらす。
【００２１】
上記のいずれかの更なる実施形態において、モデル化ステップはモデル化熱電アセンブリ上のモデル化圧力分布を含む。第１及び第２の密度はｐ−ｎペレットへの好ましくない負荷を防ぐためにモデル化圧力分布に基づいている。
【００２２】
上記のいずれかの更なる実施形態において、モデル化ステップはｐ−ｎペレット間の最短電気接続を決定することを含む。
【００２３】
上記のいずれかの更なる実施形態において、モデル化ステップはｐ−ｎペレット間の直列及び並列電気接続を決定することを含む。
【００２４】
上記のいずれかの更なる実施形態において、熱電アセンブリは、表面にわたってモデル化温度分布及びモデル化熱流束のうちの少なくとも一方を一様にする第１及び第２の密度を配置するために構築される。
【００２５】
本開示は、添付図面と関連づけて検討した時に以下の詳細な説明の参照によってさらに深く理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】熱力学システムの概略図である。
【図２】熱電素子及び例示隣接層の分解図である。
【図３】分散型アーキテクチャによる例示熱電素子の一部分の平面図である。
【図４Ａ】ｐ−ｎペレットによる熱電素子の面内断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示した熱電素子の上面図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示した熱電素子の底面図である。
【図５】１つの例示熱電素子構成要素の構成である。
【図６】別の例示熱電素子構成要素の構成である。
【図７】さらに別の例示熱電素子構成要素の構成である。
【図８】また別の例示熱電素子構成要素の構成である。
【図９】別の例示熱電素子構成要素の構成である。
【図１０】さらに別の例示熱電素子構成要素の構成である。
【図１１】また別の例示熱電素子構成要素の構成である。
【図１２Ａ】変化する面内充填密度及び異なる長さのペレット間電気接続を有するｐ−ｎペレットによる例示熱電素子の概略図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示した熱電素子の上面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａに示した熱電素子の底面図である。
【図１３】変化する面内充填密度及び同じ長さのペレット間電気接続を有するｐ−ｎペレットによる例示熱電素子の概略図である。
【図１４】熱電素子の好ましくない圧縮を制限するスペーサを備えた図１３に示した熱電素子の概略図である。
【図１５】ｐ−ｎペレットとの電気接続をもたらす既定のグリッドによる例示熱電素子の概略図である。
【図１６】変化するサイズのペレット間の直列及び並列の電気接続による例示熱電素子の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
上述の段落、クレーム又は、以下の説明及び図面の実施形態、実施例及び変更例は、それらの各種態様又はそれぞれの個々の特徴のいずれかを含め、独立に、又は任意の組合せで考慮してよい。１つの実施形態に関連づけて記載された特徴は、当該特徴が矛盾しない限り、全部の実施形態に適用できる。
【００２８】
熱力学システム１０は図１に極めて概略的に示されている。熱電素子（ＴＥＤ）１２はメイン側及びウェスト側インタフェース１８、２０の間に配置されている。メイン側インタフェース１８は表面２２で対象１４を直接又は間接的に支持し、ウェスト側インタフェースは環境１６に隣接している。対象１４は、例えば、電子部品、バッテリ、着席者、又は環境であってよい。ＴＥＤ１２に電力が印加されると、ＴＥＤ１２は、例えば、対象１４を冷却するために対象１４から環境１６へ流れる熱流束を生成するヒートポンプの働きをする。別の実施形態において、熱電素子１２は、熱流束方向を逆転して対象１４を冷却する代わりに加熱するために、別様に指向させることができる。別の実施形態において、ＴＥＤ１２は、断面熱流束がＴＥＤ１２において電流を誘起して電力を生成する受動装置として構成できる。
【００２９】
メイン側及びウェスト側インタフェース１８、２０の一方又は両方とも、１以上の層を含んでよい。図２に示した１実施例において、メイン及び／又はウェスト側インタフェース１８、２０はジョイント層１９及び熱交換層２１を含むが、これらの層は必要に応じて省略してよい。ジョイント層１９は、サーマルパッド、接着剤、ハンダ、熱ペースト及び／又はホイルのうちの少なくとも１つであってよく、使用する場合、ＴＥＤ１２を熱交換層２１に固定するために使用される。熱交換層２１は、ヒートスプレッダ、熱交換器、フィン、シャーシ、ハウジング、ダクト及び／又は、例えば冷却剤、排気、空気又はプラズマといった流体のうちの少なくとも１つであってよい。層１９、２１は、熱伝達を生成又は停止するか、且つ／又は検出温度及び／又は温度差によって熱伝達を検出するために使用できる。
【００３０】
一般的なＴＥＤは等間隔のｐ−ｎペレットを有しており、それらは面内方向で均一なペレット充填密度をもたらす。ｐ−ｎペレットは、電源によって電力が印加された時に熱流束を生成する。熱電システム１０に複数の離散的“オフザシェルフ”ＴＥＤを設けるのではなく、面内方向に変化するｐ−ｎペレット分布を有する少なくとも１つの大型ＴＥＤ１２が、用途に基づいて、開示した設計プロセスを用いてＴＥＤ１２の各々の要素に影響する変数を考慮することによって設けられる。例えば、図３に示すように、ＴＥＤ１２は、第１領域における第１充填密度で配置された第１組３０のｐ−ｎペレット２４と、第１充填密度とは異なる充填密度である第２充填密度で配置された第２領域における第２組３２のｐ−ｎペレット２４とを含む。当然ながら、示した２つの領域は例示的であって、より多くの領域及び／又は別様に構成された領域もまた使用できる。さらに、同一のペレット充填密度の分離した領域もまた、開示した第１及び第２の充填密度によって考えられる。従って、あらゆる所与のシステムの熱流束は、各種設計制約を用いて共通基板２６上の同じ回路３４における所要のｐ−ｎペレット配列を決定するためにモデル化できる。
【００３１】
図４Ａ乃至４Ｃは、ＴＥＤ構造の１形式を図示している。ｐ−ｎペレット２４は基板２６間に断面方向に延在する。分路２８がメイン側（例えば図４Ｂ）及びウェスト側（例えば図４Ｃ）に設けられて、回路においてｐ−ｎペレット２８を電気的に接続する。ｐ−ｎペレット２４は簡単のために図４Ａ乃至４Ｃでは一様に分布して示されているが、開示したＴＥＤ１２は、図３及び１２Ａ乃至１６に示すように、一様でなく分布したｐ−ｎペレットの少なくとも一部分を有する。
【００３２】
座席用途の実施例において、分路はメイン側及びウェスト側分路を含み、ここで美観カバーはメイン側分路に隣接して配置される。流路がウェスト側分路に隣接して配置されており、ブロワが流路と流体連通しており、流体とウェスト側分路との間に熱流束を供給するために流路によって流体を吹き出すように構成されている。開示したＴＥＤは美観カバーの不均一な温度調節をもたらすように構成されている。
【００３３】
開示したＴＥＤは、用途並びに所要の性能及び機能性に応じて多様な構成を用いて作成してもよい。一部の例示構造を図５乃至１１に示した。図５に言及すれば、電気絶縁層３６が分路２８に隣接して配置されており、断面方向で基板２６によって支持される。図６に示した実施例において、ＴＥＤ１１２は分路２８に隣接して絶縁層１３６を組み込んでおり、基板２６は面内方向でｐ−ｎペレット２４間に設けられる。図７及び８に示した例示ＴＥＤ２１２、３１２において、分路２８は面内方向でｐ−ｎペレット２４間に配置される。基板２６は、図８に示すように別個であり互いに絶縁できる。
【００３４】
図９に示したＴＥＤ４１２に言及すれば、絶縁層１３６は基板を設けてもよく、また図６に示したように面内方向で分路２８間に配置され得る。ｐ−ｎペレット２４が断面方向で互いに対して移動するのを可能にする、フレキシブル基板１２６、分路１２８及び絶縁層２３６のうちの少なくとも１つを用いて、図１０に示すようにフレキシブルＴＥＤ５１２を提供してもよい。図１１に言及すれば、絶縁層３３６は基板なしで面内及び断面方向で分路２８を覆っており、よりフレキシブルなＴＥＤ６１２を提供する。
【００３５】
一般的なＴＥＤとは異なり、ｐ−ｎペレットを特定の用途のためのより最適な位置に配するために隣接するｐ−ｎペレットが互いから異なる不規則な距離で配置されるので、ｐ−ｎペレットの電気接続はより難題となり得る。図１２Ａ乃至１２Ｃに図示した１つの手法は、ＴＥＤ７１２のｐ−ｎペレット２４の所要の位置に基づいて様々な長さの分路２２８、３２８、４２８を使用する。例えば、金属蒸着、印刷、エッチング、又はミリングといった製造プロセスによって、アセンブリにおいて多数の分路長さを使用する難しさを軽減でき、さらにカットアウト又はねじ周辺での使用に要求され得る様々な形状の分路に対応できる。分散型ペレットの使用は多数の分路長さを望ましくなく要求し得るので、ｐ−ｎペレット２４を接続するために共通の分路長さを使用してもよく、それは必然的に、図１３に示すように、ｐ−ｎペレットをＴＥＤ８１２のそれぞれの所要の位置からわずかに移動させて、様々な電気接続に同じ分路３２８を適応させることになり得る。接続を行うためにいくつかの固定長分路の一群から選択してもよい。ｐ−ｎペレットの面内間隔が異なり得るので、ＴＥＤの全周はより容易に任意の形状にすることができ、一般的な直交ＴＥＤの全周ではなく、ｐ−ｎペレットの結果として得られる不規則形状の最も外側の全周に基づいてカスタマイズできる。
【００３６】
図１４に言及すれば、ＴＥＤは、断面方向に延在するとともにｐ−ｎペレット２４のペレット剛性（又はヤング率）よりも著しく大きい剛性を有する、スペーサ３８を含む。スペーサ３８は、ＴＥＤの機械的過負荷から生じる好ましくないペレット圧縮状態を防ぐように構成されている。抵抗器、増幅器、センサ及び／又はＬＥＤといった能動及び／又は受動電子部品をＴＥＤに組み込んでもよい。
【００３７】
ｐ−ｎペレット２４間の電気接続を付与する別の手法は、既定の分路グリッド４０、例えば第１及び第２のグリッド間隔４２、４４（例えば直交の）を設けることであり、それによりＴＥＤ９１２内で様々な可能な接続位置をもたらす。同じ既定のグリッド４０が十分な可変性を提供でき、それによりグリッドは様々なｐ−ｎペレット配列による様々なＴＥＤを設計するために使用し得る。
【００３８】
図１６に示すように、回路３４は、直列４６及び／又は並列４８で互いに電気的に接続された少なくともいくつかのｐ−ｎペレット２４を含み得る。ペレットの並列接続は、全故障の可能性を低減するとともに、ＴＥＤの電気抵抗を低減するか又は効果及び効率に影響する特定の電圧／電流範囲を設定するために使用できる。
【００３９】
また、異なるサイズのｐ−ｎペレット１２８もＴＥＤ１０１２において使用してもよい。ペレットのサイズは、ペレットの電気的熱的抵抗を生じ、効率及び他の熱電特性に影響を及ぼす。
【００４０】
上記のＴＥＤ構成は、所与の用途に適合した不均一な目標熱境界条件を実現するために、ｐ−ｎペレットの可変面内分布によるＴＥＤを構築するために使用される作成技法を提供する。開示した熱電アセンブリは、多様な設計要因及びシステム特性を考慮に入れた方法によって設計できる。
【００４１】
目標システム特性が識別又は定義され、例えばバッテリハウジング上の温度及び熱流束といった、表面２２（図１）におけるそれらの平面分布又は空間分布が決定される。目標システム特性及び、例えば熱交換器の流れ方向に沿った冷却水の温度といった、少なくとも環境１６（図１）におけるそれらの平面分布又は空間分布が決定される。例えば不均一な熱伝導率をもたらすサーマルマット上の圧力分布といった、システムスタックの各種構成要素間のインタフェースの状態（図１及び２）が決定される。
【００４２】
熱電アセンブリを作成するための設計方法は、対象から表面上のモデル化温度分布を有する熱力学システムをモデル化すること、及びｐ−ｎペレットを有するモデル化熱電アセンブリを介した表面から環境へのモデル化熱流束又は温度をモデル化することを含む。システムの熱流束又は温度は、材料の熱伝導率、熱伝達係数及び他のシステム特性を考慮して、有限要素モデルにおけるｘ、ｙ、ｚ座標においてモデル化してもよい。ｐ−ｎペレットによってもたらされるペルチェ効果、熱抵抗、寄生損失及び他のＴＥＤ特性も考慮され得る。モデル化ステップは、モデル化熱電アセンブリ上のモデル化圧力分布を含むとしてよく、第１及び第２の充填密度はｐ−ｎペレットへの好ましくない負荷を防ぐためにモデル化圧力分布に基づいている。
【００４３】
ワンステップヒューリスティック法から再帰的過渡シミュレーションの範囲の既定の最適化基準を満たすペレット分布及びそれらの相互接続経路の解が決定される。熱電アセンブリは、モデル化温度分布と、モデル化熱流束と、第１領域における第１充填密度のｐ−ｎペレット及び、ペレット／ＴＥＤ上で不均一な温度調節をもたらすように構成されている変化するｐ−ｎペレット分布を面内方向でもたらすために第１充填密度とは異なる密度である第２充填密度のｐ−ｎペレットを第２領域においてもたらすモデル化熱電アセンブリとに基づいて構築される。しかし、目標とする（例えば表面と対象との間の）温度調節は設計によって不均一又は均一であってよい。例えば、熱電アセンブリは、表面にわたって、又は表面の部分にわたってモデル化温度分布及びモデル化熱流束のうちの少なくとも一方を一様にする第１及び第２の充填密度を配置するために構築できる。
【００４４】
これらのステップの特性はそれらの平面分布又は空間分布に従って適合され、熱伝達境界条件又は要求条件の点（面積、体積）当たり分解をもたらす。境界条件及び制限が、例えば最大成績係数（ＣＯＰ）、利用可能領域、流入／流出点、最小ペレット間距離といった様々な目標値に基づいて最適化のために提供される。他の要因には、ｐ−ｎペレット間の最短電気接続の決定又は、ｐ−ｎペレット間の直列及び並列電気接続の決定を含み得る。
【００４５】
設計基準及び解法は、いくつかの異なる矛盾していることさえある目標値、多次元又はファジィ変数を含んでよく、いくつかの局所的最適条件を許容し得る。重み行列とともに最適化及び近似アルゴリズムが、用途に合ったＴＥＤを設計するために使用できる。例えば、寄生損失を回避するために最も低い抵抗率に向けて相互接続を最適化することは、必要とされる電気接続を行う最短距離を決定するために巡回セールスマンアルゴリズムを用いて、任意の所与のペレット分布について使用できる。プロセスは、反復的及び再帰的であってよく、定常状態及び過渡状態を考慮できる。例えば、特定の用途設定において事前に選択したｐ−ｎペレット分布の定常状態相互作用は、有限要素法を用いてシミュレートすることができ、その結果は、新しいより精確な又は改善された配置を定義するプレースメントアルゴリズムにフィードバックされ、それがさらに有限要素法にフィードバックされ、等々となる。
【００４６】
プロセスはヒューリスティックアルゴリズム及び近似法を含み得る。例えば、（定常状態において一致データから導出された）所与の温度差について、面積当たり比例数のペレットを配置しなければならないことが経験則であり得る。熱電ｐ−ｎペレットの配置を計算する際に、異なる領域は個別に扱うことができる。ペレットは、単一のペレットとして、又は群として配置できる。解を単純化する例示手法は、それぞれのデータ（一致した特性）に従って関心領域当たりのペレット充填密度を定義してから、局所的規則パターンでペレットを接続することである。可能な設計最適化基準のための実施例は、排他的ではなく、ＴＥＤの最大又は最適ＣＯＰ、所与の数のｐ−ｎペレットの最大熱伝達、媒体上の相対的に均等な温度分布、既定の領域を通る相対的に均等な熱流束、（設計パラメータにコスト関数を導入する）最低ＴＥＤコスト、及び／又は所与の機械的負荷についての最小充填密度のペレット分布を含む。
【００４７】
開示した方法に従って設計されたＴＥＤは、ｐ−ｎペレットの数を低減してその用途により好適に適合し、その結果、動作に最適な熱境界条件でより多くのｐ−ｎペレットを配置することによって、効率の増大、重量及びコストの低減をもたらす。効率の改善により１以上のヒートスプレッダ層が削減でき、ＴＥＤの全高を縮小する。分路の数及び長さも低減でき、寄生損失を最小限にし、信頼性及び電圧範囲を改善する。またアセンブリは単純化されており、ＴＥＤの形状はより良好にカスタマイズできる。
【００４８】
特定の構成要素の配列を例示的な実施形態において開示したが、他の配列がここから利益を得ることも理解しなければならない。特定のステップ順序を示し、説明し、クレームするが、ステップは、特段に明記していない限り、任意の順序で実行でき、分割又は組合せてよく、変わらずに本発明から利益を得られることを理解しなければならない。
【００４９】
様々な実施例は図面に示した特定の構成要素を有しているが、この発明の実施形態はそれらの特定の組合せに限定されない。１つの実施例からの構成要素又は特徴の一部を別の実施例からの特徴又は構成要素と組合せて使用することが可能である。
【００５０】
例示実施形態を開示したが、特定の修正がクレームの範囲内となることを当業者は認識するであろう。その理由で、以下のクレームはそれらの真の範囲及び内容を決定するために吟味しなければならない。
【符号の説明】
【００５１】
１０  熱力学システム、熱電システム
１２、１１２、２１２、３１２、４１２、６１２、７１２、８１２、９１２、１０１２  熱電素子（ＴＥＤ）
５１２  フレキシブルＴＥＤ
１４  対象
１６  環境
１８  メイン側インタフェース
１９  ジョイント層
２０  ウェスト側インタフェース
２１  熱交換層
２２  表面
２４  ｐ−ｎペレット
２６  共通基板
１２６  フレキシブル基板
２８、１２８、２２８、３２８、４２８  分路
３０  第１組のｐ−ｎペレット
３２  第２組のｐ−ｎペレット
３４  回路
３６、１３６、２３６、３３６  電気絶縁層、絶縁層
３８  スペーサ
４０  分路グリッド
４２、４４  グリッド間隔
４６  直列
４８  並列
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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