(57)【要約】  本発明は、ｐ型サーモ素子（thermoelement）（１２）と、ｎ型サーモ素子（１４）とにより形成された複数の熱電対（thermocouples）を備える熱電素子（thermogenerator）（１０）を生産する工程に関する。複数の穴（holes）（２０ａ、２０ｂ）が設けられたウェハ（wafer）（１８）は、熱電材料の粉末（thermoelectric material powder）（２２、２４）により覆われている。加熱している間、圧力（Ｐ）は、粉末（２２、２４）に加えられ、粉末（２２、２４）が穴（２０ａ、２０ｂ）の内部に貫入することにより、ウェハ（１８）に含まれる複数のｐ型及びｎ型サーモ素子（１２、１４）を形成する。ウェハ（１８）は、薄くされ、このようにしてサーモ素子（１２、１４）を含むマトリクス（matrix）（１６）を形成する薄くされたウェハである。マトリクス（１６）を保護する間、ｐ型サーモ素子は、熱電対を形成するように接続され、ｎ型サーモ素子は、熱電対を形成するように接続され、それによって熱電素子（１０）を得る。
2014504007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型熱電材料（thermoelectric material）（２２）を備えたｐ型サーモ素子（thermoelements）（１２）と、ｎ型熱電材料（２４）を備えたｎ型サーモ素子（１４）とにより形成された複数の熱電対を備えた熱電素子（１０）の生産方法であって、
ａ）第１の面（１８ａ）と、上記第１の面（１８ａ）に対向する第２の面（１８ｂ）を有し、熱的及び電気的に絶縁するウェハ（１８）であって、上記第１の面（１８ａ）には、上記第２の面（１８ｂ）に向かって伸長する複数の第１の止まり穴（blind holes）（２０ａ）が設けられており、上記第２の面（１８ｂ）には、上記第１の面（１８ａ）に向かって伸長する複数の第２の止まり穴（２０ｂ）が設けられているウェハ（１８）を供給するステップと、
ｂ）ｐ型熱電材料の粉末（２２）と、ｎ型熱電材料の粉末（２４）とを供給するステップと、
ｃ）ｐ型及びｎ型熱電材料の上記粉末（２２、２４）の一方から第１の層（layer）を形成し、上記第１の層を上記ウェハ（１８）の上記第１の面（１８ａ）に対向して配置するステップと、
ｄ）ｐ型及びｎ型熱電材料の上記粉末（２２、２４）の他方から第２の層を形成し、上記第２の層を上記ウェハ（１８）の上記第２の面（１８ｂ）に対向して配置するステップと、
ｅ）上記第１の層からの上記粉末（２２）が上記第１の穴（２０ａ）の内部に貫入し、上記第２の層からの上記粉末（２４）が上記第２の穴（２０ｂ）の内部に貫入するように、上記第１及び第２の層に圧力（Ｐ）を加えるステップと、
ｆ）ｐ型及びｎ型熱電材料の上記粉末（２２、２４）の各々が焼結（sinter）し、上記第１及び第２の穴（２０ｂ）に、上記ウェハ（１８）に含まれる複数のｐ型及びｎ型サーモ素子（１２、１４）を形成するように、期間Ｄの間、温度Ｔの熱を加えるステップと、
ｇ）上記第１の穴（２０ａ）に形成された上記サーモ素子（１４）が、上記第２の面（１８ｂ）に届くまで、第２の面（１８ｂ）の側面上の上記ウェハ（１８）の厚さを薄くするステップと、
ｈ）上記第２の穴（２０ｂ）に形成された上記サーモ素子（１２）が、上記第１の面（１８ａ）に届くまで、第１の面（１８ａ）の側面上のウェハ（１８）の厚さを薄くし、このようにして薄くされたウェハ（１８）が、上記サーモ素子（１２、１４）を含むマトリクス（１６）を形成するステップと、
ｉ）上記マトリクス（１６）を保存している間、上記ｐ型及びｎ型サーモ素子が、熱電対を形成するように接続され、それにより熱電素子（１０）が得られ、上記マトリクスにより、上記ｐ型及びｎ型熱電対が間隔をあけて保持されるステップと、
を含んでいることを特徴とする熱電素子（１０）の生成方法。
【請求項２】
ステップｅ）及びステップｆ）が同時に実行される、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱電素子（１０）の生産方法。
【請求項３】
ステップｅ）及びステップｆ）は、焼結（sintering）により実行される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱電素子（１０）の生産方法。
【請求項４】
上記期間（Ｄ）は、６０分以下である、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の熱電素子（１０）の生産方法。
【請求項５】
ｐ型サーモ素子（１２）と、ｎ型サーモ素子（１４）とにより形成される複数の熱電対を備えた熱電素子（１０）であって、
上記ｐ型サーモ素子（１２）と、上記ｎ型サーモ素子（１４）とが含まれたマトリクス（１６）であって、熱的及び電気的に絶縁するマトリクス（１６）を備えている、
ことを特徴とする熱電素子（１０）。
【請求項６】
上記マトリクス（１６）は、ポリマー及びセラミクスの中から選択された材料を備えている、
ことを特徴とする請求項５に記載の熱電素子（１０）。
【請求項７】
上記マトリクス（１６）は、上記ｐ型及びｎ型熱電材料（２２、２４）の焼結温度よりも高いガラス転移温度を有するポリマーの中から選択された材料を備えている、
ことを特徴とする請求項５または６に記載の熱電素子（１０）。
【請求項８】
上記マトリクスは、上記ｐ型及びｎ型熱電材料の焼結温度よりも高い焼結温度を有するセラミクスの中から選択された材料を備えている、
ことを特徴とする請求項５または６に記載の熱電素子（１０）。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔技術分野〕
本発明は、ｐ型サーモ素子（thermoelements）及びｎ型サーモ素子により形成される複数の熱電対を備える熱電素子（thermogenerator）に関する。これらの熱電対は、熱電モジュール（module）に属しているとして関連付けられる。モジュールは、電気的に接続された対（couples）により構成されている。各熱電対は、正孔伝導を有するｐ型素材（ゼーベック係数Ｓ＞０）と、電子伝導を有するｎ型素材（ゼーベック係数Ｓ＜０）とから構成されている。サーモ素子の構成材料は、熱電能（thermopower）が０（ゼロ）に仮定される導電性材料により接続されている。熱電対の２つの分岐（ｐ及びｎ）、及びモジュールを形成する全ての熱電対は、電気的に直列接続され、かつ熱的に並列接続されている。これらのモジュールは、冷却（ペルチェ効果）、または発電（熱電素子、ゼーベック効果）における構成素材に応じて用いられる。
【０００２】
本発明は、熱電素子の生産方法に関する。
【０００３】
本発明は、特に、同一平面上に交互に設けられたｐ型及びｎ型サーモ素子により形成された複数の熱電対を備えた熱電素子に関する。サーモ素子を絶縁マトリクス（insulating matrix）の内部に設置するステップ（それらの焼き締め（densification）も含む）は、焼結手段（means of sintering）によりシングルステップにて実行される。
【０００４】
〔背景技術〕
周知の熱電素子は、温度勾配を生じさせる熱源が存在する場合に、エネルギーを回収することができる。Ｂｉ２ＴＥ３に基づく材料の場合に、熱源は適度な温度、一般的には２００℃未満である。この熱源は、気体、固体、及び／または、あるいは液体の形態であり得る。
【０００５】
現在では、熱電力（thermoelectricity）は、しばしば低消費電力の冷却用途（ミニバー（mini-bars）など）に特に有用である。発電の用途は、あまり発達していないが、より高い電力レベルを必要としている。なぜなら、どのような産業環境（industrial environment）においても、システムによるエネルギー消費の重要な一部、及びより主要な一部は、熱として無駄に放出されるからである。熱電材料の低効率、及び熱電素子の複雑な設計により、エネルギー回収の解決方法は、実行することが非効率的、高価、及び困難である。室温（ambient temperature）程度での小さい温度勾配の分野においては、以下の２つの何れかの場合が起こり得る。
【０００６】
−  熱エネルギーが、電子部品の例のように、装置を保護するためのファンよりも信頼性が高いシステムである熱電冷却（thermoelectric cooling）により浪費される。
【０００７】
−  効率が低くても（数パーセントポイント）、システムの操作に関連しているため、浪費されたエネルギーは、かなりのエネルギーの回収に用いられる。
【０００８】
周知の熱電モジュール、特にＢｉ２ＴＥ３に基づく熱電モジュールは、一般に、たかだか数平方ｃｍの小さな表面領域を有している。
【０００９】
一般に、サーモ素子と、それらの接続とを備えた周知の熱電素子の従来の形状は、酸化アルミニウム（aluminum oxide）、シリコン（silicon）、またはその他の支柱（supports）の間に挿入される。これらの支柱は、ユニット（unit）の機械的剛性（mechanical rigidity）を保証する。これらの支柱の間に電気的に相互接続されたサーモ素子は、空気、または、ある場合には、熱的に絶縁する材料（thermally insulating materials）に取り囲まれており、これにより、起こり得る腐食を回避する。
【００１０】
したがって、周知の熱電素子は、低効率及び高い生産コスト（ｐ型及びｎ型サーモ素子を生産するために、作業者は、ｐ型及びｎ型材料をスライスした後に、それらを組み立て、接続することを要求される）のために、妥当なコストで電力を生産することができない。
【００１１】
〔発明の概要〕
本発明の目的は、ｐ型及びｎ型サーモ素子の生産及び組み立てをシングルステップにて実行し、コストを大幅に削減することである。
【００１２】
低い温度勾配を有する大きな熱源からエネルギーを回収する用途のための熱電素子であって、低コスト及び広い表面領域の熱電素子を生産することは、経済的に価格優位性のある高い電力生産をもたらす。
【００１３】
周知の熱電素子を生産する方法は、図１に示すように、支柱上の金属配線を規定した後に、ｐ型及びｎ型サーモ素子を交互に設置することにより実行される。この”サーモ素子／金属配線、及び第１の支柱（primary support）”ユニットは、その時に、もう一つのユニットにより覆われ、さらに金属配線を備えられる。第２の支柱（second support）の組み立ては、図１に示すように、周知の型の熱電素子を生産する。
【００１４】
本発明の目的は、平面に交互に設置されたサーモ素子と、ｐ型及びｎ型素子の間の電気的な絶縁体とを備えた熱電素子をシングルステップにて生産することである。このようにして生産された熱電素子の表面領域は、周知の熱電素子よりも大きく、それにより、低温の熱源（特に、２００℃未満）からのエネルギー回収に基づいて妥当なコストで電力を生産する。
【００１５】
本発明の第１の目的は、
ｐ型熱電材料を備えたｐ型サーモ素子と、ｎ型熱電材料を備えたｎ型サーモ素子とにより形成された複数の熱電対を備えた熱電素子の生産方法であって、
ａ）第１の面と、上記第１の面に対向する第２の面を有し、熱的及び電気的に絶縁するウェハであって、上記第１の面には、上記第２の面に向かって伸長する複数の第１の止まり穴（blind holes）が設けられており、上記第２の面には、上記第１の面に向かって伸長する複数の第２の止まり穴が設けられており、２つの面の止まり穴は、互い違いに（staggered）配置されているウェハを供給するステップと、
ｂ）ｐ型熱電材料の粉末と、ｎ型熱電材料の粉末とを供給するステップと、
ｃ）ｐ型及びｎ型熱電材料の上記粉末の一方から第１の層（layer）を形成し、上記第１の層を上記ウェハの上記第１の面に接触するように配置するステップと、
ｄ）ｐ型及びｎ型熱電材料の上記粉末の他方から第２の層を形成し、上記第２の層を上記ウェハの上記第２の面に接触するように配置するステップと、
ｅ）上記第１の層からの上記粉末が上記第１の穴の内部に貫入するとともに、上記第２の層からの上記粉末が上記第２の穴の内部に貫入するように、上記第１及び第２の層に圧力を加えるステップと、
ｆ）ｐ型及びｎ型熱電材料の上記粉末の各々が焼結（sinter）し、上記第１及び第２の穴に、上記ウェハに含まれる複数のｐ型及びｎ型サーモ素子を形成するように、期間（Ｄ）の間、温度（Ｔ）の熱を加えるステップと、
ｇ）上記サーモ素子が上記第１の穴に形成され、上記第２の面に届くまで、第２の面の側面上の上記ウェハの厚さを薄くするステップと、
ｈ）上記サーモ素子が上記第２の穴に形成され、上記第１の面に届くまで、第１の面の側面上のウェハの厚さを薄くし、このようにして薄くされたウェハが、上記サーモ素子を含むマトリクスを形成するステップと、
ｉ）上記マトリクスを保存している間、上記ｐ型及びｎ型サーモ素子が、熱電対を形成するように接続され、それにより、熱電素子を得るステップと、
を含んでいることを特徴とする熱電素子の生成方法に関する。
【００１６】
この方法により得られた熱電素子を構成するｐ型及びｎ型サーモ素子は、このようにして、サーモ素子の目的の高さと同じ目的の厚さを有する熱的及び電気的に絶縁するウェハ（またはマトリクス）の内部に一体化される。
【００１７】
熱的及び電気的に絶縁するウェハは、何れの型、例えばセラミクスなどであってもよいが、いくらかの柔軟性を有するウェハを備えた低コストのポリマーまたはプラスチック材料を選択することが特に有利である。しかしながら、この材料は、ｐ型及びｎ型サーモ素子の形成に用いられる材料の焼結温度（sintering temperature）（Ｔ）よりも高い融点及びガラス転移温度を有することが好ましい。
【００１８】
熱的及び電気的に絶縁するウェハのためにポリマー及びプラスチック材料を用いることにより、広い表面領域、及び、非常に小さな穴径でも止まり穴を形成することが特に容易なウェハの穴あけを有する低コストの構成要素を生産することができる。
【００１９】
本発明の多様な実施形態において、以下に示す変形例のうち、１以上の変形例を用いることが可能である。
【００２０】
−  ステップｅ）及びｆ）が同時に実行される。
【００２１】
−  ステップｅ）及びｆ）は、焼結により実行され、好ましくは、フラッシュ焼結（flash sintering）、または、高温の焼結技術であるＨＩＰ（hot isostatic pressing）またはＨＵＰ（hot uniaxial pressing）のうち何れかを用いることにより実行される。
【００２２】
−  材料と同様にウェハ及び穴の寸法に応じて変化する期間（Ｄ）は、６０分以下であるが、特にフラッシュ焼結の場合には、５分程度である。期間（Ｄ）は、実際には、ｐ型及びｎ型サーモ素子の所望の目的の粒子サイズに応じて変化する。
【００２３】
本発明は、また、ｐ型サーモ素子及びｎ型サーモ素子が含まれている熱的及び電気的に絶縁するマトリクスを備え、ｐ型サーモ素子と、ｎ型サーモ素子とにより形成される複数の熱電対を備える熱電素子に関する。
【００２４】
本発明に係る熱電素子の多様な実施形態において、以下に示す変形例のうち、１以上の変形例を用いることが可能である。
【００２５】
−  マトリクスは、ポリマー及びセラミクスの中から選択された材料を備えている。
【００２６】
−  マトリクスはｐ型及びｎ型熱電材料の焼結温度よりも高いガラス転移温度を有するポリマーの中から選択された材料を備えている。
【００２７】
−  マトリクスは、ｐ型及びｎ型熱電材料の焼結温度よりも高い焼結温度を有するセラミクスの中から選択された材料を備えている。
【００２８】
本発明は、本発明に係る方法の唯一の非限定的な例である以下の詳細な説明を読むことにより、より理解されるとともに、その利点もより明確になるであろう。
【００２９】
〔図面の簡単な説明〕
添付の図面の説明は以下の通りである。
【００３０】
−  図１は、周知の熱電素子を生産する方法を概略的に示している。
【００３１】
−  図２Ａは、本発明に係る熱電素子を示している。
【００３２】
−  図２Ｂは、本発明に係る熱電素子の生産方法を示している。
【００３３】
−  図３Ａ及び３Ｂは、本発明の一例の写真を示している。
【００３４】
図２Ａ及び図２Ｂにおいて、同一の参照番号は、同一のまたは類似した構成要素であることを示している。
【００３５】
図２Ａ（図（ａ）、及び（ｂ））は、ｐ型サーモ素子１２と、複数のｎ型サーモ素子１４とにより形成された複数の熱電対を備えた熱電素子１０を示している。これらのサーモ素子１２、１４はそれぞれｐ型及びｎ型であり、図２Ａの（ａ）において最も良く示されてマトリクス１６に含まれている。これらのサーモ素子１２、１４は、図２Ａの（ｂ）に一例を示すように、マトリクス（１６）において交互に配置されていることが好ましい。
【００３６】
マトリクス１６は、熱的な絶縁材料、及び電気的な絶縁材料から作られる。マトリクス１６は、したがって、ポリマー及びセラミクスの中から選択された材料から作られることが好ましい。
【００３７】
マトリクス１６が、ポリマー材料から作られる場合、マトリクス１６は、ｐ型及びｎ型熱電材料の焼結温度よりも高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。マトリクス１６を作るために用いられるポリマーは、例えば、３５０℃を上回るガラス転移温度（Ｔｇ）を有するポリイミド族（polyimide family）からなる。また、電気的な絶縁マトリクスは、ｐ型及びｎ型熱電材料の焼結温度よりも高い焼結温度を有するセラミック材料から作られる。したがって、マトリクスは、酸化アルミニウム、アパタイト（apatite）、及び／または、ガラスを備えることができる。
【００３８】
本発明に基づいて熱電素子を生産するために、図２Ｂを参照して以下に、説明を続ける。
【００３９】
図２Ｂのステップ（ａ）に示すように、熱的及び電気的に絶縁するウェハ１８が用いられており、これは、好ましくは、上述した材料（ポリマーまたはセラミック）のうちの一つである。このウェハ１８は、第１の面１８ａと、当該第１の面１８ａに対向する第２の面を有している。
【００４０】
第１の面１８ａは、出口がなく第２の面に向かって伸長する複数の第１の穴２０ａを備えている。これらの第１の穴２０は全て、ウェハ１８の第１の面１８ａを実質的に横切って伸長することが好ましい。第２の面１８ｂにおいても同様であり、第２の面１８ｂは、第２の面１８ｂを実質的に横切って伸長する複数の第２の穴２０ｂを備えている。このような場合において、図２Ｂに示すように、平行六面体（parallelepiped）ウェハ１８の面１８ａ及び１８ｂは、実質的に平らであり、互いに平行である。したがって、第１の穴２０ａ及び第２の穴２０ｂは、互いに平行であり、２つの面１８ａ及び１８ｂに対して実質的に垂直に伸長している。ウェハ１８は、この複数の第１の穴２０ａ及び第２の穴２０ｂを有しており、第１の穴２０ａ及び第２の穴２０ｂが交互に、かつ均等に分布して配置されることが好ましい。すなわち、２つの第１の穴２０ａの間に第２の穴２０ｂが配置されることが好ましい。
【００４１】
図２Ｂのステップ（ｂ）に示すように、ｐ型熱電粉末（thermoelectric powder）２２の量は規定され、ｎ型熱電粉末２４の量も同様に規定される。ウェハ１８は、これらの粉末の一方、例えば、ｐ型粉末２２の第１の層上に配置され、ｎ型粉末２４はウェハ１８の上部に配置される。このような場合には、ウェハ１８の第２の面１８ｂは、ｐ型粉末２２の層上に配置されり、ｎ型粉末２４の層は、ウェハ１８の第１の面１８ａ上に配置される。もちろん、第１の面１８ａがｐ型粉末２２の層上に配置され、第２の面１８ｂがｎ型粉末２４に覆われるように、面の配置が反転されることが可能である。同様に、初めにｎ型粉末２４の層を配置した後に、ｐ型粉末２４の層に覆われたウェハ１８を配置するように、位置が反転されることも可能である。
【００４２】
そして、図２Ｂのステップ（ｃ）に示すように、これらのｐ型及びｎ型層上に圧力が加えられることにより、粉末は、それぞれの穴の内部に貫入する。現在の例においては、圧力Ｐが各層上に加えられることにより、ｐ型粉末２２は、第２の穴２０ｂの内部に貫入し、ｎ型粉末２４は、第１の穴２０ａの内部に貫入する。同じ値の圧力Ｐがウェハ１８の両側に加えられることが好ましく、この単軸的な圧力により、第１の面１８ａと第２の面１８ｂとの間に対称的な態様で穴を満たすことで、粉末を正確に止まり穴の内部に貫入させることができる。
【００４３】
ウェハ１８は、厚さｅ１８を有しており、第１の止まり穴２０ａは深さｅ２０ａを有しており、第２の止まり穴２０ｂは、深さｅ２０ｂを有している。第１の穴２０ａの深さｅ２０ａ、及び第２の穴２０ｂの深さｅ２０ｂは、同じ値であり、言うまでもなくウェハ１８の厚さｅ１８未満であることが好ましい。
【００４４】
マトリクス１８と、ｐ型及びｎ型粉末２２及び２４とにより形成されるこのユニットは、期間Ｄの間、温度Ｔにて加熱される。この加熱操作の間、ｐ型粉末２２及びｎ型粉末２４が焼結されるように、温度Ｔは、ｐ型及びｎ型粉末２２及び２４の焼結温度以上である。現在の場合においては、この加熱操作は、圧力Ｐの適用と同時に実行されるため、ｐ型粉末２２及びｎ型粉末２４は、それぞれ第１及び第２の穴の内部に貫入し、穴を完全に満たし、穴の内部に焼結される。
【００４５】
非常に短期間で粉末を焼結させるために、”放電プラズマ焼結（spark plasma sintering）”（非常に短い加熱時間Ｄを可能にし、高温に達する）とも呼ばれるフラッシュ焼結手段により、加熱が実行される。加熱の総期間Ｄ（すなわち、温度Ｔに達するまでの時間、及び温度Ｔを維持している時間であり、冷却時間は除く）は、６０分以下であることが好ましいが、５分程度であり得る。その他、従来の高温の焼結技術（ＨＩＰまたはＨＵＰ）も用いることが可能である。
【００４６】
粉末の焼結の後に、第１の穴２０ａにおいて、ｎ型サーモ素子１４及びｐ型サーモ素子１２が得られる。これらのサーモ素子１２及び１４は、ウェハ１８に含まれており、機械的にも化学的にもウェハ１８にしっかりと固定されている。サーモ素子１２及び１４は、ウェハ１８において、ある程度圧着されている（crimped）ことが理解される。
【００４７】
加熱の後に、次のステップは、図２Ｂのステップ（ｄ）に示すように、穴２０ａ及び２０ｂの内部に貫入していない余分なｐ型粉末２２及びｎ型粉末２４を除去するステップである。このユニットの厚さの縮小は、第１の穴２０ａ及び第２の穴２０ｂが貫通穴になるまで実行される。
【００４８】
焼結の後に、例えば、第１及び第２の面を研磨（polishing）、またはスライス（slicing）することにより、または、材料を除去するための別の技術を用いることにより、ユニットの厚さが厚さｅ１０になるまで、ユニットの厚さＥは、縮小される。この厚さｅ１０は、第１の穴２０ａ及び第２の穴２０ｂが、それぞれ第２の面２０ｂ及び第１の面２０ａに達する厚さに対応する。厚さＥを縮小した後に得られるこの厚さｅ１０は、第１の穴２０ａ及び第２の穴２０ｂのそれぞれの深さｅ２０ａ及びｅ２０ｂ以下であることが理解される。
【００４９】
厚さは、対称的または非対称的に縮小される。実際、（１）第１の面１８ａ上に残存する余分なｐ型粉末２２の厚さ、（２）第２の面１８ｂ上に残存する余分なｎ型粉末２４の厚さ、及び（３）第１及び第２の穴２０ａ及び２０ｂのそれぞれの深さｅ２０ａ及びｅ２０ｂ、に応じて、第１の穴２０ａ及び第２の穴２０ｂの全てが、それぞれ対向する面である第２の面１８ｂ及び第１の面１８ａに届くまで、多少の材料がユニットの各側面から除去されなければならないことが理解される。
【００５０】
厚さが縮小された後に、図２Ｂのステップ（ｅ）に示すように、厚さｅ１０を有するユニットが得られる。このユニットは、このようにして、第１の穴２０ａがｎ型サーモ素子１４を含み、第２の穴２０ｂがｐ型サーモ素子１２を含んでいるマトリクス１６（縮小された厚さのウェハ１８に対応する）を備える。
【００５１】
図２Ｂのステップ（ｅ）にも示されている本方法の最後のステップにおいて、熱電対を形成するために、ｐ型サーモ素子１２は、ｎ型サーモ素子１４に電気的に接続されている。マトリクス１６に含まれる（固定される）ｐ型及びｎ型熱電対により形成されるこのユニットは、本発明に係る熱電素子１０を形成する。したがって、マトリクス１６（初めのウェハ１８を基とする）は、ｐ型及びｎ型熱電対の間の配置間隔を維持し、それらを所定の位置に保持する。
【００５２】
以下は、熱電素子の作成方法を示す例である（図３Ａ及び３Ｂを参照）。
例
・ウェハ１８：ガラス転移温度（Ｔｇ）が３９０℃のカプトン（kapton）（ポリイミド族）
・ウェハの厚さｅ１８：５００μｍから１ｍｍの間
・穴２０ａおよび２０ｂの直径（φ）：１００μｍから１ｍｍの間
・ｐ型粉末２２：焼結温度３６０℃のＢｉ0.5Ｓｂ1.5Ｔｅ3.4
・ｎ型粉末２４：焼結温度３６０℃のＢｉ2Ｓｂ0.3Ｔｅ2.7
・放電プラズマ焼結のパラメータ：
・圧力Ｐ：５０ＭＰａ
・温度：３２０〜３６０℃
・滞留時間（Dwell time）：５分
・圧力Ｐを加えるために用いられるグラファイトマトリクスの直径：８ｍｍ
この熱電素子は、１０分の総期間（温度上昇及び定常期）で生産される。フラッシュ焼結の場合には、温度Ｔがより低ければ、期間Ｄは５分に短縮される。逆に言えば、温度Ｔがより高い場合、または従来のＨＩＰ及びＨＵＰ焼結の場合には、この総期間Ｄは６０分まで増加される。
【００５３】
上述した熱電素子１０は、したがって、直径が数百ミリメータに達するかなり有意なサイズである。
【００５４】
ウェハ１８として選択された材料に応じて、多少の柔軟な機械的構造を有する熱電素子が得られる。この柔軟性は、原子力プラント、または変圧所、例えば、（ポリマーの温度に適合する温度において、パイプの周囲に取り付けるための柔軟な熱電エンベロープ（flexible thermoelectric envelope））における熱エネルギーの回収、または民生用または軍事用の用途における冷気の発生（傷病者のための柔軟な冷却担架（flexible cooling stretchers））のための熱エネルギーの回収の分野において、特に好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、周知の熱電素子を生産する方法を概略的に示している。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明に係る熱電素子を示している。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明に係る熱電素子の生産方法を示している。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一例の写真を示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の一例の写真を示している。
【図１】
2014504007.tif 000003
【図２Ａ】
2014504007.tif 000004
【図２Ｂ】
2014504007.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2014504007.tif 000007
【国際調査報告】
2014504007.tif 000008
2014504007.tif 000009
2014504007.tif 000010
2014504007.tif 000011