(57)【要約】  本発明は、加熱器および冷却器での電力および／または熱伝達の生成を対象にする。発電機およびヒートポンプのすべての変形の基礎は、熱電クラスターを動作させるための方法にあり、その方法によると、対応する熱伝達剤は、対応する熱電伝導体に直接作用させられる。すべての装置において、能動素子１を熱電伝導体４および５に接続するためのデバイスが、使用され、前記デバイスは、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度よりも低い融点を持つはんだ、または塑性金属合金のフィルムを含み、熱電伝導体および能動素子は、互いに関して弾性的に締め付けられる。形成される熱電クラスターは、電流方向においてその方向に垂直な方向でのサイズよりも３倍以上小さいサイズで形成される能動素子１を含む。
2014514904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電クラスターを動作させる方法であって、前記熱電クラスター内ではいくつかの熱電伝導体が高温熱伝達剤と係合され、他の熱電伝導体が低温熱伝達剤と係合された、方法において、前記それぞれの熱伝達剤が、前記熱電伝導体に直接作用させられることを特徴とする、方法。
【請求項２】
熱電クラスターで能動素子を熱電伝導体に接続するためのデバイスであって、前記デバイスが、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を有するはんだ、または延性金属合金のフォイルを含み、前記熱電伝導体および前記能動素子は、互いに対して弾性的に押し付けられていることを特徴とする、デバイス。
【請求項３】
能動素子を含んだ熱電クラスターであって、前記能動素子が、電流方向において該方向に垂直な方向でのサイズよりも３倍以上小さいサイズを有することを特徴とする、熱電クラスター。
【請求項４】
前記能動素子は、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を有するはんだ、または延性金属合金のフォイルによって前記熱電伝導体に結合され、前記熱電伝導体のくぼみに置かれた弾性位置決め保護要素によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項３に記載の熱電クラスター。
【請求項５】
前記熱電伝導体は、楔形であり、前記熱電伝導体の間に位置する前記能動素子に対して列に沿って弾性的に押し付けられ、非導電性材料でできたまたは前記熱電伝導体から電気的に絶縁された保持フレームによって他の方向への動きから固定されていることを特徴とする、請求項３または４に記載の熱電クラスター。
【請求項６】
前記能動素子は、ワッシャ形状の形であることを特徴とする、請求項５に記載の熱電クラスター。
【請求項７】
赤外線放射（ＩＲ）受取り面を備えた熱電伝導体および液体冷却される熱電伝導体を有する少なくとも１つの熱電クラスターを含んだ熱電発電機であって、前記熱電伝導体が、少なくとも１つの列に配置され、楔形状に形成され、能動素子が、前記楔の間に置かれ、前記能動素子が、電流方向において前記方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有し、前記液体冷却される楔は、冷却用非導電性液体をその中で循環させるために中空であることを特徴とする、熱電発電機。
【請求項８】
前記能動素子は、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を有するはんだ、または延性金属合金のフォイルによって前記熱電伝導体に結合され、前記熱電伝導体のくぼみに置かれた弾性位置決め保護要素によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項７に記載の熱電発電機。
【請求項９】
前記熱電伝導体は、前記熱電伝導体の間に位置した前記能動素子に対して列に沿って弾性的に押し付けられ、非導電性材料でできたまたは前記熱電伝導体から電気的に絶縁された保持フレームによって他の方向への動きから固定されていることを特徴とする、請求項８に記載の熱電発電機。
【請求項１０】
前記液体冷却される楔は、楔の前記列に沿って互いに移動可能に接続された個別部品の形であるコレクターに結合されていることを特徴とする、請求項９に記載の熱電発電機。
【請求項１１】
高温液体によって加熱される熱電伝導体および低温液体によって冷却される熱電伝導体を有する少なくとも１つの熱電クラスターを含む熱電発電機であって、前記熱電伝導体が、少なくとも１つの列に配置され、それぞれの非導電性液体をその中で循環させるために中空楔の形であることを特徴とし、前記楔の間に位置する能動素子は、電流方向において前記方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有することを特徴とする、熱電発電機。
【請求項１２】
前記能動素子は、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を有するはんだ、または延性金属合金のフォイルによって前記熱電伝導体に結合され、前記熱電伝導体のくぼみに置かれた弾性位置決め保護要素によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項１１に記載の熱電発電機。
【請求項１３】
列に配置された前記熱電伝導体および前記能動素子は、前記列に沿って互いに対して弾性的に押し付けられ、非導電性材料でできたまたは前記熱電伝導体から電気的に絶縁された保持フレームによって他の方向への動きから固定されていることを特徴とする、請求項１２に記載の熱電発電機。
【請求項１４】
前記高温熱電伝導体の空洞は、高温非導電性液体のためのコレクターに結合され、前記低温熱電伝導体の空洞は、低温非導電性液体のためのコレクターに結合され、前記コレクターは、楔の前記例に沿って互いに移動可能に接続された個別部品の形であることを特徴とする、請求項１３に記載の熱電発電機。
【請求項１５】
前記発電機は、ケースの中に取り付けられ、前記高温非導電性液体を加熱するための手段、前記低温非導電性液体を冷却するための少なくとも１つのラジエーター、前記低温非導電性液体を循環させるためのポンプ、前記高温非導電性液体を循環させるためのポンプ、膨張タンク、少なくとも１つのファン、プラグ負荷、電流計、電圧形、熱インジケーターおよび過負荷インジケーターをさらに含んでいることを特徴とする、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の熱電発電機。
【請求項１６】
液体熱伝達剤によって加熱または冷却される熱電伝導体、および気体媒体によってそれぞれ冷却または加熱される熱電伝導体を有する少なくとも１つの熱電クラスターを含んだ熱電発電機であって、前記熱電伝導体が、楔形状に形成され、能動素子が、前記楔の間に置かれ、前記能動素子が、電流方向において前記方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有し、前記液体熱伝達剤と接触する前記楔は、非導電性液体をその中で循環させるために中空であり、前記気体媒体と接触する前記楔は、前記気体媒体と協調するためにリブを有することを特徴とする、熱電発電機。
【請求項１７】
前記能動素子は、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を有するはんだ、または延性金属合金のフォイルによって前記熱電伝導体に結合され、前記熱電伝導体のくぼみに置かれた弾性位置決め保護要素によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項１６に記載の熱電発電機。
【請求項１８】
前記熱電伝導体は、前記能動素子に対して弾性的に押し付けられ、非導電性材料でできたまたは前記熱電伝導体から電気的に絶縁された保持フレームによって他の方向への動きから固定されていることを特徴とする、請求項１７に記載の熱電発電機。
【請求項１９】
前記液体熱伝達剤と接触する前記楔は、互いに移動可能に接続された個別部品の形であるコレクターと係合されていることを特徴とする、請求項１８に記載の熱電発電機。
【請求項２０】
赤外線放射受取り面を備えた熱電伝導体および気体媒体によって冷却される熱電伝導体を有する熱電クラスターを含んだ熱電発電機であって、前記熱電伝導体が、赤外線放射（ＩＲ）源と同軸上に配置されまたは周辺に配置された楔形状に形成され、能動素子が、前記伝導体の間に置かれ、前記能動素子が、電流方向において前記方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有し、内側の熱電伝導体は、前記ＩＲ源と協調するように構成され、外側の熱電伝導体は、前記気体媒体と協調するためにリブを有することを特徴とする、熱電発電機。
【請求項２１】
前記能動素子と前記熱電伝導体との間の接続部は、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を有するはんだ、または延性金属合金のフォイル、および前記能動素子を取り囲んだ弾性位置決め保護要素を含んでいることを特徴とする、請求項２０に記載の熱電発電機。
【請求項２２】
前記熱電伝導体は、前記熱電伝導体の間に位置した前記能動素子に対して弾性的に押し付けられ、非導電性材料でできたまたは前記熱電伝導体から電気的に絶縁された保持フレームによって他の方向への動きから固定されていることを特徴とする、請求項２１に記載の熱電発電機。
【請求項２３】
前記発電機は、前記発電機と前記外側の熱電伝導体との間に環状チャンネルを制限するケースの中に取り付けられ、前記チャンネルは、前記ＩＲ源の燃焼生成物を排出するための排出チャンネルと上部で連通していることを特徴とする、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の熱電発電機。
【請求項２４】
熱電伝導体を有する少なくとも１つの熱電クラスターを含むヒートポンプであって、前記熱電伝導体のいくつかが１つの熱伝達剤の回路に接続され、その他の熱電伝導体が他の熱伝達剤の回路に接続されたヒートポンプにおいて、前記熱電伝導体が、少なくとも１つの列に配置され、それぞれの非導電性液体をその中で循環させるために中空楔形状に形成されており、前記楔の間に位置する能動素子は、電流方向において前記方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有することを特徴とする、ヒートポンプ。
【請求項２５】
前記能動素子は、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を有するはんだ、または延性金属合金のフォイルによって前記熱電伝導体に結合され、前記熱電伝導体のくぼみに置かれた弾性位置決め保護要素によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項２４に記載のヒートポンプ。
【請求項２６】
前記列に配置された前記熱電伝導体および前記能動素子は、前記列に沿って互いに対して弾性的に押し付けられ、非導電性材料でできたまたは前記熱電伝導体から電気的に絶縁された保持フレームによって他の方向への動きから固定されていることを特徴とする、請求項２５に記載のヒートポンプ。
【請求項２７】
前記楔の空洞は、それぞれのコレクターに結合され、前記コレクターの１つが、１つの回路に連通され、もう一方が、もう一方の回路に連通され、前記コレクターは、楔の前記列に沿って互いに移動可能に接続された個別部品の形であることを特徴とする、請求項２６に記載のヒートポンプ。
【請求項２８】
液体熱伝達剤の回路と接触する熱電伝導体および気体媒体と接触する熱電伝導体を有する少なくとも１つの熱電クラスターを含んだヒートポンプであって、前記熱電伝導体が、楔形状に形成され、能動素子が、前記伝導体の間に置かれ、前記能動素子が、電流方向において前記方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有し、前記液体熱伝達剤と接触する前記楔は、非導電性液体をその中で循環させるために中空であり、気体媒体と接触する前記楔は、前記気体媒体と協調するためにリブを有することを特徴とする、ヒートポンプ。
【請求項２９】
前記能動素子は、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を有するはんだ、または延性金属合金のフォイルによって前記熱電伝導体に結合され、前記熱電伝導体のくぼみに置かれた弾性位置決め保護要素によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項２８に記載のヒートポンプ。
【請求項３０】
前記熱電伝導体は、前記能動素子に対して弾性的に押し付けられ、非導電性材料でできたまたは前記熱電伝導体から電気的に絶縁された保持フレームによって他の方向への動きから固定されていることを特徴とする、請求項２９に記載のヒートポンプ。
【請求項３１】
前記液体熱伝達剤と接触する前記楔は、互いに移動可能に接続された個別部品の形であるコレクターと係合されていることを特徴とする、請求項３０に記載のヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同じ性質の２つの熱電効果、ゼーベック効果およびペルチェ効果に基づいて動作する物体に関する。したがって、発明の目的は、加熱冷却デバイスでの電力および／または熱伝達の生成のためである。
【背景技術】
【０００２】
熱電モジュールを動作させる方法が既知であり、その熱電モジュールではｐ型およびｎ型伝導性を持つ２つの異種要素から成る熱電対が、交換用銅板によって相互接続され、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムに基づく２つの平坦なセラミック板の間に入れられ、そのセラミック板を通じて熱が、片側に供給され、もう一方から除去される（http://www.kryotherm.ru/ru/index.phtml?tid=23、
http://www.adv-engineering.ru/pro/ohmodul.htmlを参照）。
【０００３】
その既知のデバイスでは、熱の流れは、その熱伝導率が電気伝導体の熱伝導率よりも著しく低い、かなりの厚さの絶縁層（異方性熱伝導率を持つ酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムに基づくセラミック板）によって遮られる。それ故に、熱障壁が、この絶縁層上に作られ、そのことが、熱電半導体を通じての熱の効果的な伝達を妨げる。その上、この絶縁層は、隣接表面と接触しており、そのことがまた、これらの接触部での熱伝導性の喪失も引き起こす。
【０００４】
熱電クラスターを動作させる特許請求される方法の技術的結果(効果)は、どんな重大な熱障壁も迂回しながら熱電半導体を通じての熱伝達を用いてクラスターの効率を向上させることである。このことは、熱の流れが、熱電半導体へ(から)のその経路で良好な等方性熱電伝導体である導電性材料だけに出会うことを意味する。
【０００５】
前記技術的効果は、熱電クラスターを動作させる方法であって、その熱電クラスターの中ではいくつかの熱電伝導体が高温熱伝達剤と係合され、その他の熱電伝導体が低温熱伝達剤と係合される、方法において、それぞれの熱伝達剤が、熱電伝導体に直接作用させられることで達成される。
【０００６】
モジュールの耐食性の強化のために最小イオン成分濃度を持つ低活性ロジンフラックスを使用するはんだ付けによって熱電モジュールでブランチをバスバーに接続するためのデバイスが既知である。（http://sctbnord.com/article.php?id=191&rus=1を参照）
【０００７】
はんだ付けされた接触部は、ブランチの位置決め、ブランチとのバスバーの電気熱伝導性(electrothermoconductive)接触、および全体としてのモジュールの構造強度を同時に提供する堅固な機械的接続部である。最新のはんだ付けされたモジュールは、特に周期的応用については、それらの動作面の間での著しい温度差で動作するので、熱応力が、特にモジュールの周辺部で生じる。このことは、許容動作温度差を低減し、モジュールの老化プロセス（ブランチの損傷および亀裂）を加速し、ブランチおよび全体としてのモジュールの両方のサイズを制限する。
【０００８】
熱電クラスターで能動素子を熱電伝導体と接続するためのデバイスは、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を有するはんだ、または延性金属合金のフォイルを使用して熱電伝導性接触部を作ることによって接続部の信頼性を改善することにある技術的結果(効果)を対象にする。
【０００９】
以下のブランチを含む熱電モジュールが既知である。
-  ｐ型およびｎ型のテルル化ビスマス(Bi2Te3)結晶（ブランチ）。結晶の幾何学的寸法は、横断面が０．３５×０．３５ｍｍから２．４×２．４ｍｍ、高さが０．３〜５ｍｍである（http://www.crystalltherm.com/downloads/products_catalogue_ru_2010.pdfを参照）。
-  熱電冷却用モジュールのための金属化被膜を備えるｐ型およびｎ型伝導のテルル化ビスマス(Bi2Te3)結晶（ブランチ）。結晶の幾何学的寸法（長さ、幅および高さ）は、１．４×１．４×１．６ｍｍである（http://www.adv-engineering.ru/pro/telvism.htmlを参照）。
-  熱電発電機モジュールのためのｐ型およびｎ型伝導のテルル化ビスマス(Bi2Te3)結晶（ブランチ）。結晶の幾何学的寸法は、横断面が５×５ｍｍである（http://www.adv-engineering.ru/pro/telvism.htmlを参照）。
-  ｐ型およびｎ型のテルル化ビスマス(Bi2Te3)結晶（ブランチ）。結晶の幾何学的寸法は、横断面が０．８×０．８ｍｍから２．５×２．５ｍｍである（http://sctbnord.com/article.php?id=191&rus=1を参照）。
【００１０】
最新の熱電モジュールで使用される小さなブランチは、インゴットから得られるワッシャを切ることによって工業的に生産される。ブランチの長方形状および切断部のかなりの幅に起因して、熱電材料のかなりの部分が、廃棄されることになる。
【００１１】
したがって、熱電モジュールの設計、生産の技術的特徴およびその動作条件の分析に基づくと、ブランチがモジュール設計での「最も弱い」リンクであるということになる。このことは、テルル化ビスマス(Bi2Te3)に基づく熱電材料の構造特性の研究によって、ならびにブランチについての圧縮および引張りの機械的試験の結果によって確認された。試験は、試料が粒子の厚さおよび長さの差に基づいて高い構造的不均一性を有することを示した。その差はまた、平板試料の様々なエリアの間でも観測される。巨視的体積で分かる粒子の結晶方位の差、ならびに粒子の破砕の存在およびおそらくは破片間の細孔がある。このことは次に、半導体ブランチの機械的性質のかなりの広がりを説明する。熱電材料の上述の構造的不均一性およびブランチの機械的性質の広がりは、ブランチの安定性ならびに物理的および機械的性質に悪影響を及ぼし、結果として、熱電モジュールの信頼性に悪影響を及ぼす。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】http://www.kryotherm.ru/ru/index.phtml?tid=23
【非特許文献２】http://www.adv-engineering.ru/pro/ohmodul.html
【非特許文献３】http://sctbnord.com/article.php?id=191&rus=1
【非特許文献４】http://www.crystalltherm.com/downloads/products_catalogue_ru_2010.pdf
【非特許文献５】http://www.adv-engineering.ru/pro/telvism.html
【非特許文献６】http://www.globalte.com/pdf/teg_8550_manual.pdf
【非特許文献７】http://www.kryotherm.ru/ru/index.phtml?tid=45
【非特許文献８】http://www.kryotherm.ru/ru/index.phtml?tid=82
【非特許文献９】http://www.termiona.ru/ru/products/6-termostabilization/43-built-in-thermal-stabilization-system-tss
【非特許文献１０】http://www.eicsolutions.com/thermoelectric-air-conditioners.php
【非特許文献１１】http://www.smazelektro.ru/supercont.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許請求される熱電クラスターは、ワッシャをブランチに切るステップを省略できるように、能動素子のサイズをワッシャのサイズに至るまで増加させることによってその信頼性および効率を向上させることにある技術的効果を対象にする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記技術的効果は、熱電クラスターが、電流方向においてその方向に垂直な方向でのサイズよりも３倍以上小さいサイズを有する能動素子を含むことで達成される。
【００１５】
能動素子は、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を持つはんだ、または延性金属合金のフォイルによって熱電伝導体に結合され、熱電伝導体のくぼみに置かれた弾性位置決め保護要素によって取り囲まれてもよい。
【００１６】
熱電伝導体は、楔形状に形成され、熱電伝導体の間に位置する能動素子に対して列に沿って弾性的に押し付けられ、非導電性材料でできたまたは熱電伝導体から電気的に絶縁された保持フレームによって他の方向への動きから固定されてもよい。
【００１７】
赤外線放射(IR)受取り面を有し、低温側を液体によって冷却される少なくとも１つの熱電モジュールを含む熱電発電機が既知である(http://www.globalte.com/pdf/teg_8550_manual.pdfを参照)。
【００１８】
液体によって加熱される高温側および液体によって冷却される低温側を有する少なくとも１つの熱電モジュールを含む熱電発電機が既知である(http://www.kryotherm.ru/ru/index.phtml?tid=45を参照)。
【００１９】
IR受取り面を持つ熱電伝導体および気体媒体によって冷却される熱電伝導体を有する熱電モジュールを含む熱電発電機が既知である(http://www.globalte.com/pdf/teg_8550_manual.pdfを参照)。
【００２０】
熱交換器を有する少なくとも１つの熱電モジュールを含むヒートポンプであって、その熱交換器のいくつかが１つの熱伝達剤の回路に結合され、その他の熱交換器が第２の熱伝達剤の回路に結合される、ヒートポンプが既知である(http://www.kryotherm.ru/ru/index.phtml?tid=82またはhttp://www.termiona.ru/ru/products/6-termostabilization/43-built-in-thermal-stabilization-system-tssを参照)。
【００２１】
液体熱伝達剤の回路と接触している熱交換器および気体媒体と接触している熱交換器を有する少なくとも１つの熱電モジュールを含むヒートポンプが既知である(http://www.eicsolutions.com/thermoelectric-air-conditioners.phpを参照)。
【００２２】
すべての前述の発電機およびヒートポンプは、古典的設計を有するそれらの熱電モジュールの欠点によって説明できる欠点を有する。
【００２３】
発電機およびヒートポンプの実施形態は、その信頼性、効率および技術的簡潔さを向上させることにある技術的効果を対象にする。
【００２４】
IR受取り面を持つ熱電伝導体および液体によって冷却される熱電伝導体を有する少なくとも1つの熱電クラスターを含む、第１の実施形態による発電機での技術的効果は、前記熱電伝導体が、少なくとも１つの列に配置され、楔形状に形成され、その楔の間に能動素子が、置かれ、前記能動素子が、電流方向においてその方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有することで達成され、液体冷却される楔は、冷却用非導電性液体をその中で循環させるために中空である。
【００２５】
液体冷却される楔は、楔の列に沿って互いに移動可能に接続された個別部品の形であるコレクターに結合されてもよい。
【００２６】
高温液体によって加熱される熱電伝導体および低温液体によって冷却される熱電伝導体を有する少なくとも１つの熱電クラスターを含む、第２の実施形態による発電機での技術的結果は、熱電伝導体が、少なくとも１つの列に配置され、それぞれの非導電性液体をその中で循環させるために中空楔形状に形成されることで達成され、楔の間に位置する能動素子は、電流方向においてその方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有する。
【００２７】
高温熱電伝導体の空洞は、非導電性高温液体のためのコレクターに結合されてもよく、低温熱電伝導体の空洞は、低温非導電性液体のためのコレクターに結合されてもよく、コレクターは、楔の列に沿って互いに移動可能に接続された個別部品の形である。
【００２８】
熱電発電機は、ケースの中に取り付けられてもよく、高温非導電性液体を加熱するための手段、低温非導電性液体を冷却するための少なくとも１つのラジエーター、低温非導電性液体を循環させるためのポンプ、高温非導電性液体を循環させるためのポンプ、膨張タンク、少なくとも１つのファン、プラグ負荷(plug load)、電流計、電圧形、熱インジケーターおよび過負荷インジケーターをさらに含んでもよい。
【００２９】
液体熱伝達剤によって加熱または冷却される熱電伝導体、および気体媒体によってそれぞれ冷却または加熱される熱電伝導体を有する少なくとも１つの熱電クラスターを含む、第３の実施形態による発電機での技術的効果は、熱電伝導体が、楔形状に形成され、その楔の間に能動素子が、置かれ、能動素子が、電流方向においてその方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有することで達成され、液体熱伝達剤と接触する楔は、非導電性液体をその中で循環させるために中空であり、気体媒体と接触する楔は、気体媒体と協調するためにリブを有する。
【００３０】
液体熱伝達剤と接触する楔は、互いに移動可能に接続された個別部品の形であるコレクターと係合されてもよい。
【００３１】
ＩＲ受取り面を持つ熱電伝導体および気体媒体によって冷却される熱電伝導体を有する熱電クラスターを含む、第４の実施形態による発電機での技術的効果は、熱電伝導体が、赤外線放射（ＩＲ）源と同軸上に配置されまたは周辺に配置された楔として構成され、能動素子が、熱電伝導体の間に置かれ、能動素子が、電流方向においてその方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有することで達成され、内側の熱電伝導体は、ＩＲ源と協調するように構成され、外側の熱電伝導体は、気体媒体と協調するためにリブを有する。
【００３２】
熱電発電機は、ＩＲ源の燃焼生成物のための排出チャンネルと上部で連通する環状チャンネルを発電機と外側の熱電伝導体との間に制限するケースの中に取り付けられてもよい。
【００３３】
熱電伝導体を有する少なくとも１つの熱電クラスターを含む、第１の実施形態によるヒートポンプであって、その熱電伝導体のいくつかが１つの熱伝達剤の回路に接続され、その他の熱電伝導体が他の熱伝達剤の回路に接続される、ヒートポンプでの技術的効果は、熱電伝導体が、少なくとも１つの例に配置され、それぞれの非導電性液体をその中で循環させるために中空楔形状に形成されることで達成され、楔の間に位置する能動素子は、電流方向においてその方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有する。
【００３４】
楔の空洞は、それぞれのコレクターに結合されてもよく、そのコレクターの１つが、１つの回路と連通し、もう一方が、もう一方の回路と連通し、そのコレクターは、楔の列に沿って互いに移動可能に接続された個別部品の形である。
【００３５】
液体熱伝達剤の回路と接触する熱電伝導体および気体媒体と接触する熱電伝導体を有する少なくとも１つの熱電クラスターを含む、第２の実施形態によるヒートポンプでの技術的結果は、熱電伝導体が、楔形状に形成され、その楔の間に能動素子が、置かれ、前記能動素子が、電流方向においてその方向に垂直な方向でのサイズよりも小さいサイズを有することで達成され、液体熱伝達剤と接触する楔は、非導電性液体をその中で循環させるために中空であり、気体媒体と接触する楔は、気体媒体と協調するためにリブを有する。
【００３６】
液体熱伝達剤と接触する楔は、互いに移動可能に接続された個別部品の形であるコレクターと係合されてもよい。
【００３７】
実施形態のいずれかによる発電機およびヒートポンプでは、能動素子は、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を有するはんだ、または延性金属合金のフォイルによって熱電伝導体に結合され、熱電伝導体のくぼみに置かれた弾性位置決め保護要素によって取り囲まれてもよい。
【００３８】
実施形態のいずれかによる発電機およびヒートポンプでは、熱電伝導体は、それらの間に位置する能動素子に対して列に沿って弾性的に押し付けられ、非導電性材料でできたまたは熱電伝導体から電気的に絶縁された保持フレームによって他の方向への動きから固定されてもよい。
【００３９】
本発明の本質は、図面を参照してさらに述べられることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】熱電クラスターの縦断面図を示す図である。
【図２】熱電クラスターの全体図を示す図である。
【図３】クラスターの同軸実装を示す図である。
【図４】６対の能動素子を持つ熱電クラスターを示す図である。
【図５】赤外線加熱の側からクラスターの熱電ユニットを示す図である。
【図６】コレクターの側からクラスターの熱電ユニットを示す図である。
【図７】クラスターのユニットの保持フレームを示す図である。
【図８】クラスターのユニットでの冷却用非導電性液体の流れを示す図である。
【図９】第2の実施形態による発電機クラスターを示す図である。
【図１０】第２の実施形態による発電機のクラスターのユニットの側面図を示す図である。
【図１１】第２の実施形態による発電機のクラスターのユニットの保持フレームを示す図である。
【図１２】クラスターのユニットでの加熱用非導電性液体の流れを示す図である。
【図１３】クラスターのユニットでの冷却用非導電性液体の流れを示す図である。
【図１４】第３の実施形態による発電機クラスターを示す図である。
【図１５】第３の実施形態による発電機のクラスターのユニットの側面図を示す図である。
【図１６】第３の実施形態による発電機のクラスターのユニットの縦断面を示す図である。
【図１７】第４の実施形態による発電機クラスターを示す図である。
【図１８】第４の実施形態による発電機のクラスターのユニットの側面図を示す図である。
【図１９】第４の実施形態による発電機の縦断面を示す図である。
【図２０】第１の実施形態によるヒートポンプクラスターを示す図である。
【図２１】第１の実施形態によるヒートポンプのクラスターのユニットの側面図を示す図である。
【図２２】第１の実施形態によるヒートポンプのクラスターのユニットのための保持フレームを示す図である。
【図２３】クラスターのユニットでの加熱用非導電性液体の流れを示す図である。
【図２４】クラスターのユニットでの冷却用非導電性液体の流れを示す図である。
【図２５】第２の実施形態によるヒートポンプクラスターを示す図である。
【図２６】第２の実施形態によるヒートポンプのクラスターのユニットの側面図を示す図である。
【図２７】第２の実施形態によるヒートポンプのクラスターのユニットの縦断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
上記の発明はすべて、以下で「熱電クラスター」と呼ばれる統合アセンブリに基づいている。
【００４２】
実際、近代産業で広く製造される熱電モジュールおよび本熱電クラスターは、それらの働きが基づいている動作の機能性および物理的原理の観点から多くの共通点を有する。
【００４３】
しかしながら、用語「熱電クラスター」の導入は、熱電モジュールとのクラスターの有意な差異によってもたらされ、特に、
-  能動素子１への（からの）熱の流れの経路に重大な熱障壁はなく、
-  能動素子１は、大きいサイズ（モジュールでよりもはるかに大きい）を有し、
-  クラスターは全体として、その個別部品がかなりの周期的温度変形に起因して動かされるときも動作を続ける能力があり、
-  能動素子１は、環境に対して信頼できる保護を有する。
【００４４】
熱電クラスターを製作するために、ワッシャ形状に形成され得る能動素子（ＡＥ）１は、ｎ型およびｐ型伝導性の対で組み立てられる。そのような組は、「対」と呼ばれる。ｎ型およびｐ型伝導性を交互にするＡＥ１は、弾性要素６によって熱電伝導体（ＴＥＣ）４、５の間で保持フレーム３のガイド２に沿って弾性的に押し付けられる（図１、２）。ＴＥＣ４、５は、非導電性材料で形成された、または絶縁体７によって熱電伝導体４、５から電気的に絶縁された、ガイド２によって他の方向への動きから固定される。ＴＥＣ４、５はまた、いくつかのＴＥＣ４が熱を受け取って、ＡＥ１に伝達し、一方他のいくつかのＴＥＣ５が熱をＡＥ１から受け取って、それをさらに伝達するように交互になっている。ＴＥＣ４、５は、非導電性熱伝達剤と直接係合する。赤外線（熱）放射、非導電性液体および蒸気−気体媒体が、熱伝達剤として使用されてもよい。ＡＥ１とＴＥＣ４、５との間の熱電滑り接触部８は、導電性かつ熱伝導性の非凝固プラスチック混合物、または動作温度を下回る融点を有するはんだ、または延性金属合金のフォイルによって実現される。ＡＥ１を位置決めし、それらを環境に対して保護するタスクは、位置決め保護弾性部材９によって実施される。クラスターは、ｎ型およびｐ型伝導性を持つＡＥ１の任意の数の対を含んでもよい。したがって、クラスターは、ガイド２に沿って弾性的に押し付けられた、一組のＡＥ１の対およびＴＥＣ４、５である。
【００４５】
クラスターでの外側のＴＥＣ１０は、その他のものとわずかに異なる構造を有する。外側のＴＥＣ１０は、３つの差異を有する。第１に、外側のＴＥＣ１０は、単一の接触面を有する。第２に、外側のＴＥＣ１０は、高電流の回路への電気的接続のための要素１１を提供される。第３に、外側のＴＥＣ１０は、停止絶縁体１２を有する。
【００４６】
特定のデバイスを設計する間、クラスターでのＡＥ１の対の最大数は、常識だけによって制限されてもよい。保持フレーム３のガイド２の形状は、設計する間にその合理性に従って規定される、すなわち、直線的、閉リングに至るまでに湾曲した（図３で例示するように)またはらせん状であってもよい。
【００４７】
第１の実施形態による発電機の構造は、６対のＡＥ１から成る熱電クラスターの上記の実施形態に基づいている（図４）。
【００４８】
受取り用ＴＥＣ４は、固体であり、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズで作られる。すべての受取り用ＴＥＣ４は、赤外線放射を吸収するために黒化した表面を有する。受取り用ＴＥＣ４は、第１に、隣接ＴＥＣ４の間の電気接触を防止し、第２に、ＩＲ受取りエリアを完全に覆うように設計される（図５）。
【００４９】
すべての放出用ＴＥＣ５もまた、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズで作られる。放出用ＴＥＣ５は、非導電性冷却用液体をその中で循環させるために中空である。液体の流れのためのチャンネルを形成するために、各放出用ＴＥＣ５は、非導電性材料でできたコレクターセグメント１３を追加される。コレクターセグメント１３は、クラスター全体のための共通ユニットに移動可能に相互接続される。周辺のコレクターセグメント１４は、導電性であり、高電流の回路への電気的接続のための要素１１を有する。
【００５０】
能動素子１は、２３ｍｍの直径および１．５５ｍｍの厚さを有するワッシャ形状に形成され、それらは、粉末冶金技術によって得られるテルル化ビスマスで製造され、接触面に二層被膜を有し、その被膜は、ニッケルの２０μｍ厚さの層および金の５μｍ厚さの層を含む。
【００５１】
ＡＥ１とＴＥＣ４、５との間の滑り接触部８を得るために、９０℃の融点を有する合金ローズ（Ｒｏｓｅ）が、使用される。
【００５２】
位置決め保護要素９は、自由状態で２２ｍｍの内径を有し、３．２ｍｍの直径を有する円形断面を持つシリコーンリングの形であり、ＴＥＣ４、５でのくぼみに置かれる。そのような解決策は、環境の影響からの能動素子１の固定および信頼できる保護の両方を提供する。
【００５３】
ＡＥ１に対するＴＥＣ４、５の弾性的押し付けは、１２０ｋｇｆの全クランプ力を持つ６つのスプリングから成る弾性要素６によって実施される。クラスターでの外側のＴＥＣ１０は、他のものと構造的にわずかに異なる。その差異は、２つの理由によってもたらされる。第１に、外側のＴＥＣ１０は、単一の接触面を有する。第２に、外側のＴＥＣ１０は、停止絶縁体１２を含む。
【００５４】
組み立てるとき、クラスターは、導電性ブリッジ１５によって連続する回路で接続され、隣接クラスターでの電流方向が相互に反対であるように向けられる（図６）。
【００５５】
すべてのクラスターのガイド２は、直線的であり、ステンレス鋼で作られ、共通保持フレーム３で一体化される。各ＴＥＣ４、５は、セラミック絶縁体７によってガイド２から絶縁される（図７）。
【００５６】
ＩＲ源は、９００〜９５０℃の放射温度で放射セラミック表面のオレンジ色の輝きを提供し、３ｋＷのパワーおよび２２０×１４０ｍｍの平坦な放射表面のサイズを有し、市販の低圧プロパン／ブタン混合物で稼働する赤外線バーナーである。
【００５７】
受取り用ＴＥＣ４の温度は、３００℃に達する。放出用ＴＥＣ５の温度は、８０℃に達する。
【００５８】
図８で例示するように、矢印１６は、クラスターでの冷却用非導電性液体の流れを示す。矢印１７は、３つずつのグループに互いの間で移動可能に接続された一体化コレクター１８のグループでの冷却用非導電性液体の流れを示す。
【００５９】
放出用ＴＥＣ５によって加熱される非導電性液体の冷却は、２つのファンによる強制ブローを備える２つのラジエーターを通じて熱を大気中に放出することによって実現される。液体の循環は、電気ポンプによって実現される。
【００６０】
加えて、本装置は、ケース、膨張タンク、プラグ負荷、電流計、電圧形、熱インジケーターおよび過負荷インジケーターを含む。
【００６１】
第２の実施形態による発電機の構造は、６対の能動素子１から成る熱電クラスターの上記の実施形態に基づいている（図９）。
【００６２】
受取り用ＴＥＣ４は、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズで作られる。すべての受取り用ＴＥＣ４は、加熱用非導電性液体のその中での循環のために中空である。液体の流れのためのチャンネルを形成するために、すべての受取り用ＴＥＣは、加熱用液体の動作温度で構造強度を維持する非導電性材料、例えばセラミックでできたコレクターセグメント１３を追加される。コレクターセグメント１３は、クラスター全体に共通のユニットで移動可能に相互接続される。
【００６３】
同様に、すべての放出用ＴＥＣ５は、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズで作られる。放出用ＴＥＣ５は、冷却用非導電性液体のその中での循環のために中空である。液体の流れのためのチャンネルを形成するために、すべての放出用ＴＥＣ５は、非導電性材料でできたコレクターセグメント１３を追加される。コレクターセグメント１３は、クラスター全体に共通のユニットで移動可能に相互接続される。周辺のコレクターセグメント１４は、電気伝導性であり、高電流の回路に電気的接続するための要素１１を提供される。
【００６４】
能動素子１は、２３ｍｍの直径および１．５５ｍｍの厚さを有するワッシャ形状に形成され、それらは、粉末冶金技術によって得られるテルル化ビスマスで作られ、接触面に二層被膜を有し、その被膜は、ニッケルの２０μｍ厚さの層および金の５μｍ厚さの層を含む。
【００６５】
ＡＥ１とＴＥＣ４との間の滑り接触部８を得るために、９０℃の融点を有する合金ローズが、使用される。ＡＥ１と放出用ＴＥＣ５との間の滑り接触部８は、３６℃の融点を有する、ガリウムに基づく高速はんだを使用して形成される。
【００６６】
位置決め保護要素９は、自由状態で２２ｍｍの内径を有し、３．２ｍｍの直径を有する円形断面を持つシリコーンリングの形であり、ＴＥＣ４、５でのくぼみに置かれる。この解決策は、環境の影響からの能動素子１の固定および信頼できる保護の両方を提供する。
【００６７】
ＡＥ１へのＴＥＣ４、５の弾性的押し付けは、１２０ｋｇｆの全クランプ力を持つ６つのスプリングから成る弾性要素６を通じて提供される。クラスターでの外側のＴＥＣ１０は、他のものと構造的にわずかに異なる。その差異は、２つの理由によってもたらされる。第１に、外側のＴＥＣ１０は、単一の接触面を有する。第２に、外側のＴＥＣ１０は、停止絶縁体１２を有する。
【００６８】
本装置は、すべてのクラスターの高温側が片側に向けられ、低温側が反対側に向けられるように互いに隣接して配置される６つの同一クラスターの形である（図１０）。
【００６９】
組み立てるとき、クラスターは、導電性ブリッジ１５によって直列電気回路で接続され、隣接クラスターでの電流方向が相互に反対であるように向けられる。
【００７０】
すべてのクラスターのガイド２は、直線的であり、ステンレス鋼で作られ、共通保持フレーム３で一体化される。各ＴＥＣ４、５は、セラミック絶縁体７によってガイド２から絶縁される（図１１）。
【００７１】
加熱用非導電性液体は、熱を熱交換器で任意の熱源、例えば、木材燃焼オーブン、内燃機関の排気システム、出力タービン、地熱、太陽源、その他から受け取る。
【００７２】
受取り用ＴＥＣ４の温度は、３００℃に達する。放出用ＴＥＣ５の温度は、８０℃に達する。
【００７３】
図１２で例示するように、矢印１６は、クラスターでの加熱用非導電性液体の流れを示す。矢印１７は、３つずつのグループに互いの間で移動可能に接続された一体化コレクター１８のグループでの加熱用非導電性液体の流れを示す。
【００７４】
図１３で例示するように、矢印１６は、クラスターでの冷却用非導電性液体の流れを示す。矢印１７は、３つずつのグループに互いの間で移動可能に接続された一体化コレクター１８のグループでの冷却用非導電性液体の流れを示す。
【００７５】
放出用ＴＥＣ５によって加熱された非導電性液体の冷却は、２つのファンによる強制ブローを備える２つのラジエーターを通じて熱を大気中に放出することによって実現される。冷却用液体および加熱用液体の循環は、電気ポンプによって実行される。
【００７６】
加えて、本装置は、ケース、膨張タンク、プラグ負荷、電流計、電圧計、熱インジケーターおよび過負荷インジケーターを含む。
【００７７】
第３の実施形態による発電機の構造は、１５対の能動素子１から成り、丸い閉リングの形を有する２つのガイド２に取り付けられた熱電クラスターの上述の実施形態に基づいている（図１４）。
【００７８】
受取り用ＴＥＣ４は、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズで作られる。すべての受取り用ＴＥＣ４は、加熱用非導電性液体のその中での循環を可能にするために中空である。液体の流れのためのチャンネルを形成するために、各受取り用ＴＥＣ４は、加熱用液体の動作温度で構造強度を維持する非導電性材料、例えばセラミックでできたコレクターセグメント１３を追加される。
【００７９】
すべての放出用ＴＥＣ５もまた、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズで作られる。さらに、放出用ＴＥＣ５は、蒸気−気体媒体との熱交換のための拡大面を有する。周辺の放出用ＴＥＣ１０は、高電流の回路に電気的接続するための要素１１、および停止絶縁体１２を提供される。
【００８０】
ＡＥ１へのＴＥＣ４、５の弾性的押し付けは、１００ｋｇｆのクランプ力を持つ単一スプリングから成る弾性要素６を通じて実施される（図１４）。
【００８１】
ＴＥＣ４、５のそれぞれは、セラミック絶縁体７によってガイド２から絶縁される。
【００８２】
能動素子１は、２３ｍｍの直径および１．５５ｍｍの厚さを有するワッシャ形状に形成され、それらは、粉末冶金技術によって得られるテルル化ビスマスで作られ、接触面に二層被膜を有し、その被膜は、ニッケルの２０μｍ厚さの層および金の５μｍ厚さの層を含む。
【００８３】
ＡＥ１とＴＥＣ４、５との間の滑り接触部８を得るために、３℃の融点を有する「ロシア合金（Ｒｕｓｓｉａｎ  ａｌｌｏｙ）」が、使用される。
【００８４】
位置決め保護要素９は、自由状態で２２ｍｍの内径を有し、３．２ｍｍの直径を有する円形断面を持つシリコーンリングの形であり、ＴＥＣ４、５でのくぼみに置かれる。この設計は、環境の影響からの能動素子１の固定および信頼できる保護の両方を提供する。
【００８５】
本装置は、共通の軸に沿って互いの上に配置された６つの同一クラスターの形である。すべてのクラスターのガイド２は、ステンレス鋼で作られ、共通保持フレーム３によって固定される。
【００８６】
組み立てるとき、クラスターは、導電性ブリッジ１５によって直列電気回路で接続される（図１５）。
【００８７】
隣接クラスターのガイド２は、単一共通部品で接続される（図１６）。
【００８８】
図１６で例示するように、矢印１６は、クラスターでの非導電性液体の流れを示す。矢印１７は、一体化コレクター１８のグループでの非導電性液体の流れを示す。
【００８９】
本装置は、デバイスの機能性を失うことなく熱の流れの方向を変えて反転させることができるように、すなわち、受取り用および放出用ＴＥＣ４、５が役割を交代することができるように設計される。この場合には、発生する電圧の極性が、反転することになる。
【００９０】
加えて、本装置は、ケース、膨張タンク、プラグ負荷、電流計、電圧形、熱インジケーターおよび過負荷インジケーターを含む。
【００９１】
第４の実施形態による発電機の構造は、１５対の能動素子１から成り、円形閉リングの形を有する２つのガイド２に取り付けられた熱電クラスターの上記の実施形態に基づいている（図１７）。
【００９２】
受取り用ＴＥＣ４は、固体であり、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズの形で作られる。すべての受取り用ＴＥＣ４は、赤外線放射を吸収するために黒化した表面を有する。受取り用ＴＥＣ４は、第１に、隣接ＴＥＣ４の間の電気接触を防止し、第２に、ＩＲ受取りエリアを完全に覆うように設計される。
【００９３】
同様に、すべての放出用ＴＥＣ５は、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズで作られる。さらに、放出用ＴＥＣ５は、蒸気−気体媒体（大気）との熱交換のための拡大面を有する。外側の放出用ＴＥＣ１０は、高電流の回路に電気的接続するための要素１１を提供され、停止絶縁体１２を提供される。
【００９４】
ＡＥ１へのＴＥＣ４、５の弾性的押し付けは、１００ｋｇｆのクランプ力を持つ単一スプリング（ここでは）から成る弾性要素６によって実施される。
【００９５】
ＴＥＣ４、５のそれぞれは、セラミック絶縁体７によってガイド２から絶縁される。
【００９６】
能動素子１は、２３ｍｍの直径および１．５５ｍｍの厚さを有するワッシャ形状に形成され、それらは、粉末冶金技術によって得られるテルル化ビスマスで作られ、接触面に二層被膜を有し、その被膜は、ニッケルの２０μｍ厚さの層および金の５μｍ厚さの層を含む。
【００９７】
ＡＥ１とＴＥＣ４、５との間の滑り接触部８を得るために、９０℃の融点を有する合金ローズが、使用される。
【００９８】
位置決め保護要素９は、自由状態で２２ｍｍの内径を有し、３．２ｍｍの直径を有する円形断面を持つシリコーンリングの形であり、ＴＥＣ４、５でのくぼみに置かれる。この解決策は、環境からの能動素子１の固定および信頼できる保護の両方を提供する。
【００９９】
本装置は、互いの上に配置され、ＩＲ放射をその内側で受け取るための単一円筒状受取り面を形成する６つの同一クラスターの形である（図１８）。
【０１００】
組み立てるとき、クラスターは、導電性ブリッジ１５によって連続する回路で接続される。隣接クラスターのガイド２は、単一共通部品で一体化される。
【０１０１】
すべてのクラスターのガイド２は、ステンレス鋼で作られ、共通保持フレーム３によって一体化される。
【０１０２】
ＩＲ源は、９００〜９５０℃の放射温度で円錐状円筒の形をした放射表面のオレンジ色の輝きを提供し、５ｋＷのパワー、３００ｍｍの放射表面の高さを有し、市販の低圧プロパン／ブタン混合物で稼働する、赤外線小型バーナーである。バーナーの軸は、すべてのクラスターの軸と一致する。
【０１０３】
受取り用ＴＥＣ４の温度は、３００℃に達する。放出用ＴＥＣ５の温度は、１００℃に達する。
【０１０４】
本装置は、ＩＲバーナーから燃焼生成物を排出するためのチャンネル２０と上部で連通する環状チャンネル１９を本装置と放出用ＴＥＣ５との間に制限するケースの中に取り付けられる。チャンネル１９での空気は、チャンネル２０の煙突効果に引き込まれる。加熱された放出用ＴＥＣ５は、煙突２１の通気によってもたらされる強制ブローを使ってリブのある拡大面を通じて熱を大気中に放出することによって冷却される（図１９）。
【０１０５】
隣接クラスターのガイド２は、単一共通ユニットで一体化される。
【０１０６】
加えて、本装置は、プラグ負荷、電流計、電圧形、熱インジケーターおよび過負荷インジケーターを含む。
【０１０７】
第１の実施形態によるヒートポンプの構造は、６対の能動素子１から成る熱電クラスターの上記の実施形態に基づいている（図２０）。
【０１０８】
受取り用ＴＥＣ４は、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズで作られる。すべての受取り用ＴＥＣ４は、冷却用非導電性液体のその中での循環を可能にするために中空である。液体の流れのためのチャンネルを形成するために、各受取り用ＴＥＣ４は、非導電性材料でできたコレクターセグメント１３を追加される。コレクターセグメント１３は、クラスター全体に共通のユニットで互いに移動可能に接続される。
【０１０９】
同様に、すべての放出用ＴＥＣ５は、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズで作られる。さらに、放出用ＴＥＣ５は、加熱された非導電性液体のその中での循環を可能にするために中空である。液体の流れのためのチャンネルを形成するために、各放出用ＴＥＣ５は、非導電性材料でできたコレクターセグメント１３を追加される。コレクターセグメント１３は、クラスター全体に共通のユニットで互いに移動可能に接続される。周辺のコレクターセグメント１４は、導電性であり、高電流の回路に電気的接続するための要素１１を提供される。
【０１１０】
クラスターでの外側のＴＥＣ１０は、他のものと構造的にわずかに異なる。その差異は、２つの理由によってもたらされる。第１に、外側のＴＥＣ１０は、単一接触面を有する。第２に、外側のＴＥＣ１０は、停止絶縁体１２を含む。
【０１１１】
もし供給電圧の極性が、反転するならば、受取り用ＴＥＣ４および放出用ＴＥＣ５は、役割を交代する。すなわち、熱伝達方向が、反転する。
【０１１２】
能動素子１は、２３ｍｍの直径および１．５５ｍｍの厚さを有するワッシャ形状に形成され、それらは、粉末冶金技術によって得られるテルル化ビスマスで作られ、接触面に二層被膜を有し、その被膜は、ニッケルの２０μｍ厚さの層および金の５μｍ厚さの層を含む。
【０１１３】
ＡＥ１とＴＥＣ４、５との間の滑り接触部８を得るために、OOO「Bers」、Yekaterinburgによって生産される導電性ペーストUVS「SUPERCONT」が、使用される(http://www.smazelektro.ru/supercont.html)。
【０１１４】
位置決め保護要素９は、自由状態で２２ｍｍの内径を有し、３．２ｍｍの直径を有する円形断面を持つシリコーンリングの形であり、ＴＥＣ４、５でのくぼみに置かれる。この設計は、環境からの能動素子１の固定および信頼できる保護の両方を提供する。
【０１１５】
ＡＥ１へのＴＥＣ４、５の弾性的押し付けは、１２０ｋｇｆの全クランプ力を持つ６つのスプリングから成る弾性要素６によって実現される。
【０１１６】
本装置は、クラスターの高温側が片側に向けられ、低温側が反対側に向けられるように互いに隣接して配置される６つの同一クラスターの形である（図２１）。
【０１１７】
組み立てるとき、クラスターは、導電性ブリッジ１５によって連続する回路で接続され、隣接クラスターでの電流方向が相互に反対であるように向けられる。
【０１１８】
すべてのクラスターのガイド２は、直線的であり、ステンレス鋼で作られ、共通保持フレーム３で一体化される。各ＴＥＣ４、５は、セラミック絶縁体７によってガイド２から絶縁される（図２２）。
【０１１９】
図２３で例示するように、矢印１６は、クラスターでの加熱用非導電性液体の流れを示す。矢印１７は、３つずつのグループに互いの間で移動可能に接続された一体化コレクター１８のグループでの加熱用非導電性液体の流れを示す。
【０１２０】
図２４で例示するように、矢印１６は、クラスターでの冷却用非導電性液体の流れを示す。矢印１７は、３つずつのグループに互いの間で移動可能に接続された一体化クラスター１８のグループでの冷却用非導電性液体の流れを示す。
【０１２１】
加熱された非導電性液体の冷却は、２つのファンによる強制ブローを備える２つのラジエーターを通じて熱を大気中に放出することによって実現される。冷却された非導電性液体の加熱は、熱交換器を通じて冷却可能な閉空間から熱を取り去ることによって実現される。それ故に、閉空間に的を絞った冷却がある。もし必要ならば、電気端子の極性は、この閉空間を加熱するために反転されてもよい。
【０１２２】
両方の液体の循環は、電気ポンプによって実行される。
【０１２３】
加えて、本装置は、ケース、膨張タンク、ヒートポンプの性能および動作方向を監視し、調整するためのシステムを含む。本装置は、閉じた体積の内部に取り付けられた機器からの可変熱放出の条件および外部の可変温度条件での閉じた断熱体積の熱安定化デバイスである。
【０１２４】
第２の実施形態によるヒートポンプの構造は、１５対の能動素子１から成り、円形リングの形状を有する２つのガイド２に取り付けられた熱電クラスターの上記の実施形態に基づいている（図２５）。
【０１２５】
受取り用ＴＥＣ４は、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズで作られる。すべての受取り用ＴＥＣ４は、非導電性冷却用液体のその中での循環を可能にするために中空である。液体の流れのためのチャンネルを形成するために、各受取り用ＴＥＣ４は、非導電性材料でできたコレクターセグメント１３を追加される。
【０１２６】
同様に、すべての放出用ＴＥＣ５は、成形可能なモデルを使って鋳造し、その後に接触面の機械的処理へと続く方法によってブロンズで作られる。さらに、放出用ＴＥＣ５は、蒸気−気体媒体との熱交換のための拡大面を有する。外側の放出用ＴＥＣ１０は、高電流の回路に電気的接続するための要素１１を有し、停止絶縁体１２を提供される。
【０１２７】
ＡＥ１へのＴＥＣ４、５の弾性的押し付けは、１００ｋｇｆのクランプ力を持つ単一スプリングから成る弾性要素６によって実現される。
【０１２８】
もし供給電圧の極性が、反転するならば、受取り用ＴＥＣ４および放出用ＴＥＣ５は、役割を交代する。すなわち、熱伝達方向が、反転する。
【０１２９】
能動素子１は、２３ｍｍの直径および１．５ｍｍの厚さを有するワッシャ形状に形成され、それらは、粉末冶金技術によって得られるテルル化ビスマスで作られ、接触面に二層被膜を有し、その被膜は、ニッケルの２０μｍ厚さの層および金の５μｍ厚さの層を含む。
【０１３０】
ＡＥ１とＴＥＣ４、５との間の滑り接触部８を得るために、OOO「Bers」、Yekaterinburgによって生産される導電性ペーストUVS「SUPERCONT」が、使用される(http://www.smazelektro.ru/supercont.html)。
【０１３１】
位置決め保護要素９は、自由状態で２２ｍｍの内径を有し、３．２ｍｍの直径を有する円形断面を持つシリコーンリングの形であり、ＴＥＣ４、５でのくぼみに置かれる。この解決策は、環境の影響からの能動素子１の固定および信頼できる保護の両方を提供する。
【０１３２】
本装置は、共通の軸に沿って互いの上に配置された６つの同一クラスターの形である。組み立てるとき、クラスターは、導電性ブリッジ１５によって連続する回路で接続される（図２６）。
【０１３３】
図２７で例示するように、矢印１６は、クラスターでの非導電性液体の流れを示す。矢印１７は、一体化コレクター１８のグループでの非導電性液体の流れを示す。
【０１３４】
液体は、電気ポンプによって循環される。
【０１３５】
加えて、本装置は、ケース、膨張タンクならびにヒートポンプの性能および動作方向を監視し、調整するためのシステムを含む。
【符号の説明】
【０１３６】
１  能動素子（ＡＥ）
２  ガイド
３  保持フレーム
４  熱電伝導体（ＴＥＣ）、受取り用ＴＥＣ
５  熱電伝導体（ＴＥＣ）、放出用ＴＥＣ
６  弾性要素
７  絶縁体
８  滑り接触部
９  位置決め保護弾性部材、位置決め保護要素
１０  外側のＴＥＣ
１１  電気的接続のための要素
１２  停止絶縁体
１３  コレクターセグメント
１４  周辺のコレクターセグメント
１５  導電性ブリッジ
１６  クラスターでの非導電性液体の流れを示す矢印
１７  一体化コレクターのグループでの非導電性液体の流れを示す矢印
１８  一体化コレクター
１９  環状チャンネル
２０  燃焼生成物を排出するためのチャンネル
２１  煙突
【図１】
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【図２】
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【図４】
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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１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２６】
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【図２７】
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【図３】
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【図１４】
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【図１７】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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