(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下（１）及び（２）を含む熱電システム：
（１）  ダクトであって、流体を収容する流れの空間を規定し、前記ダクトは、前記流れの空間への流体の流入を許容するように配置された入口と、及び前記流れの空間からの流体の流出を許容するように配置された出口とを有する、該ダクト；並びに
（２）  前記流れの空間内に配置される熱電装置であって：
（２−ａ）少なくとも１つの冷却材熱交換器であって、第一面と、対向する第二面とを有する、熱交換器と；
（２−ｂ）第一の熱電層であって、前記少なくとも１つの冷却材熱交換器の第一面と熱交換を行う、該熱電層と；
（２−ｃ）第二の熱電層であって、前記少なくとも１つの冷却材熱交換器の第二面と熱交換を行う、該熱電層と；並びに
（２−ｄ）筐体であって、前記第一及び第二の熱電層並びに前記少なくとも１つの冷却材熱交換器を覆い、前記筐体はバリアを提供し、該バリアは前記第一及び第二の熱電層並びに前記少なくとも１つの冷却材熱交換器のためのバリアであり、該バリアは、筐体の外側に位置する前記流体からのバリアである該筐体と；
を含み、
ここで、前記筐体の一部は、熱を伝導するようになされ、並びに前記第一及び第二の熱電層と熱交換を行うようになされ、並びに、
ここで、前記少なくとも１つの冷却材熱交換器は、前記少なくとも１つの冷却材熱交換器及び前記筐体の熱膨張を許容するために、前記筐体の内側表面に対して可動性がある、
該熱電装置。
【請求項２】
請求項１の熱電システムであって、
前記筐体は、第一及び第二の熱電層とそれぞれ熱交換を行う頂部ベースシート及び底部ベースシートを含み、
前記頂部ベースシート及び底部ベースシートの一部は、第一及び第二の熱電層に対して弾性適合して、熱接触を達成し、熱膨張を動的に補正する、
該熱電システム。
【請求項３】
請求項２の熱電システムであって、前記熱電装置が更に複数のフィンを備え、
前記複数のフィンは、前記筐体の前記適合部分の外表面から伸びており、
前記複数のフィンは、離間して、個々のフィンが相対的に移動可能となり、且つ前記頂部ベースシート及び底部ベースシートが弾性適合することを可能にする、該熱電システム。
【請求項４】
請求項３の熱電システムであって、前記複数のフィンは、短いフロー長さの分離したストリップフィンの並びの繰り返しを含み、前記長さは、流体の流れの方向の長さである、該熱電システム。
【請求項５】
請求項２の熱電システムであって、
前記筐体がクラムシェル構成（ｃｌａｍ−ｓｈｅｌｌ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を含み、
前記頂部ベースシート及び底部ベースシートは、互いに係合可能であり、互いに結合され、並びに
互いに対向して配置され、及び互いに対して平行である、
該熱電システム。
【請求項６】
請求項１の熱電システムであって、
前記筐体は、
第一及び第二の熱電層とそれぞれ熱交換を行う頂部ベースシート及び底部ベースシートと、
前記頂部ベースシート及び底部ベースシートとの間の距離にわたる側壁と
を含む、該熱電システム。
【請求項７】
請求項６の熱電システムであって、前記側壁が、熱膨張に対して動的に補正するように準拠している、該熱電システム。
【請求項８】
請求項７の熱電システムであって、前記側壁は半円形の形状である、該熱電システム。
【請求項９】
請求項１の熱電システムであって、前記熱電装置は、熱膨張を動的に補正するために、準拠性のサーマル・インターフェース・マテリアルを含み、
前記サーマル・インターフェース・マテリアルは、
前記筐体と、前記第一及び第二の熱電層との間、又は
前記少なくとも１つの冷却材熱交換器と、前記第一及び第二の熱電層との間に、
配置される、該熱電システム。
【請求項１０】
請求項１の熱電システムであって、筐体内の圧力が、筐体外部の圧力よりも低く維持される、該熱電システム。
【請求項１１】
請求項１の熱電システムであって、前記熱電装置は、更に複数のフィンを備え、
前記複数のフィンは、前記筐体の外表面から伸びており、
前記筐体に対する熱移動を強化する、該熱電システム。
【請求項１２】
請求項１１の熱電システムであって、前記熱電装置は、前記複数のフィンと結合した少なくとも１つの補強部材を更に備え、構造的な強度を増加させる、該熱電システム。
【請求項１３】
請求項１の熱電システムであって、前記装置の少なくとも一部は、熱い流体中の排出物を処理し、後処理装置として機能するように構成される、該熱電システム。
【請求項１４】
請求項１３の熱電システムであって、前記熱電装置は更に複数のフィンを備え、
前記複数のフィンは、前記熱電装置の前記筐体の外表面上に配置され、
前記筐体に対する熱移動を強化し、
前記フィンは前記後処理装置として機能する、
該熱電システム。
【請求項１５】
請求項１の熱電システムであって、前記熱電装置は、
前記冷却材熱交換器へ流れる冷却材流体のための入口と、
前記冷却材熱交換器から流れる冷却材流体のための出口と
を備え、
前記入口及び出口は、互いに近い距離で筐体を通過し、両者の間での熱膨張を制限する、該熱電システム。
【請求項１６】
請求項１の熱電システムであって、少なくとも１つのノイズ軽減要素又は後処理装置を更に備える、該熱電システム。
【請求項１７】
請求項１６の熱電システムであって、更に複数のフィンを備え、
前記複数のフィンは、前記熱電装置の前記筐体の外表面上に配置され、
前記筐体に対する熱移動を強化し、前記流れの空間内を移動する音波を軽減させる、
該熱電システム。
【請求項１８】
請求項１６の熱電システムであって、前記少なくとも１つのノイズ軽減要素は、前記熱電装置の一部と、前記ダクトの内表面との間の流れの空間内に配置される、該熱電システム。
【請求項１９】
請求項１６の熱電システムであって、
前記流れの空間内に配置される第二の熱電装置を更に備え、
前記熱電装置及び前記第二の熱電装置は、直列又は並列配置で構成され、
前記少なくとも１つのノイズ軽減要素は、前記熱電装置と前記第二の熱電装置との間に配置される、該熱電システム。
【請求項２０】
請求項１の熱電システムであって、
前記ダクトは、
拡張チャンバーと、
反応チャンバーと、
前記拡張チャンバーと前記反応チャンバーとの間に配置される中間部位と
を備え、
前記熱電装置は、前記中間部位に配置され、
前記熱流は、前記入口を経由して前記拡張チャンバーへ流入し、
前記拡張チャンバーは、前記入口よりも大きい断面積を有し、
前記熱流は、前記出口を経由して排出する前に、前記熱電装置を通過し、前記反応チャンバーへ入り、
前記出口は、前記反応チャンバーよりも小さい断面積を有する、
該熱電システム。
【請求項２１】
請求項１の熱電システムであって、マフラー構成要素又は後処理構成要素が、流体が入る流れの空間の入口、又は流体が出る流体の空間の出口に配置される、該熱電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の態様は、概して装置及び方法に関するものであり、これらは、熱電システムと協働して使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
熱電発電機は、装置であり、温度差から生じる熱エネルギーを電気的なエネルギーに変換し、ゼーベック効果と呼ばれる現象を利用している。
【０００３】
コンパクトな固定状態（ｃｏｍｐａｃｔ  ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ）形態の中で、温度差によって生じた熱エネルギーを電気に直接変換する能力が理由となって、熱電性は、多大な注目を受けてきた。例えば、熱電性は、高温での排熱を、エネルギー集約プラットフォーム（例えば自動車での燃焼エンジン）から効率的に回収するのに有用となる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のＴＥＧシステムは困難な点があり、特に高い温度では熱膨張効果が原因となって、信頼性、パッケージング（即ち、サイズ、重さ、多能性）、及び性能において困難性をもたらし、更に、こうした困難性は、しばしば、システム設計に対して、存続可能にするための複雑さのレベルを上げることが必要となり、また、コストも増大させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、幅広い用途のための熱電装置及び随意的な特徴の新規な設計に関する。特に、高温での熱電発電に関する新規な設計に関する。しかし、本明細書に提示の実施形態に関する用途は、流体コンディショニングについても伴う可能性がある。記載されたユニークな設計は、既存の熱電システムが直面する幾つかの困難を克服又は回避することができ、こうした困難は、システム性能（パフォーマンス）、可動性（サイズ、重さ、信頼性）、多能性、及びコストの観点から、市場での受け入れを制限する。
【０００６】
一実施形態において、熱電装置を提供する。装置は以下を含む：少なくとも１つの熱交換器；少なくとも１つの熱電層であって、前記少なくとも１つの熱交換器と熱交換を行う熱電層；及び筐体であって、前記少なくとも１つの熱電層及び前記少なくとも１つの熱交換器を覆い、前記筐体は、バリアを提供し、該バリアは前記少なくとも１つの熱電層及び前記少なくとも１つの熱交換器のためのバリアであり、該バリアは、筐体の外側に位置する流体からのバリアであり、ここで、筐体の一部は、熱を伝導するようになされ、及び前記少なくとも１つの熱電層と熱交換を行うようになされ、及び、ここで、前記少なくとも１つの熱交換器は、筐体の内側表面から離れており、及び筐体の内側表面に対して可動性があり、前記少なくとも１つの熱交換器及び前記筐体の熱膨張を許容する該筐体。
【０００７】
別の実施形態では、熱電システムを提供する。システムは以下を含む：ダクトであって、該ダクトは、流れの空間を規定し、該空間は流体の流れ収容し、ダクトは、流れの空間に流体が流入することを許容するようになされる入口と、流れの空間から流体が流出することを許容するようになされる出口とを有する、該ダクト；及び流れの空間内に配置される熱電装置。関連する実施形態において、ノイズ軽減要素を、熱電装置の実施形態に関して提供することができる（例えば、ダクトの流れの空間内に）。
【０００８】
別の実施形態では、熱電構造体を提供する。構造は以下を含む：熱交換器であって、入口、出口並びに前記入口及び前記出口の間の流体の流れを経路づけするようになされるチャンネルを有する、該熱交換器；第一熱電層であって、前記熱交換器の第一面に固定して取り付けられる、該第一熱電層；及び第二熱電層であって、第一面の反対側である熱交換器の第二面に固定して取り付けられる、該第二熱電層。
【０００９】
別の実施形態では、熱交換器を提供する。熱交換器は以下を含む：適合可能表面であって、構造体の形状に実質的に適合するようになされ、該構造体は前記表面に隣接するように配置される、該適合可能表面；及び複数の伝熱性の部材であって、適合可能表面の外側領域から延び、該領域を覆い、該領域と接触し、前記複数の伝熱性の部材は、適合可能表面及び周囲の環境の間で熱を伝導するようになされる、該複数の伝熱性の部材。
【００１０】
一実施形態において、熱スイッチを提供する。熱スイッチは以下を含む：第一構造要素及び第二構造要素を分離するチャンネル；及びチャンネル内に収容される流体構成物であって、前記流体構成物が該流体構成物の沸点において液体及び気体の間の相変化を起こす際に、第一構造要素及び第二構造要素の間の熱伝導度を変化させるように構成される、流体構成物。
【００１１】
更に別の実施形態において、熱インターフェース複合体を提供する。熱インターフェース複合体は以下を含む：適合可能表面シートであって、構造体の形状に実質的に適合するようになされ、前記構造体は、前記表面に隣接して配置される、該適合可能表面シート；及び、構成物であって、適合可能なシート表面の少なくとも１つの面上に配置され、前記適合可能表面シートに接触し且つ適合可能表面シートの反対側の面に配置される構成要素間で形成されるインターフェースの熱伝導度に関して、構成物が無い場合よりも高い熱伝導度をもたらす、該構成物。
【００１２】
本開示の利点、新規な特徴、及び目的は、添付図と併せて考慮する際に、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう（添付図は概要図であり、実スケールで描くことを意図していない）。簡潔にするため、全ての構成要素を全ての図にラベルしているわけではない。また、本開示の態様を当業者に理解させるのに必要となることのない各実施形態の全ての構成要素についても図示しない。
【００１３】
添付図は実スケールで描写することを意図していない。図面において、様々な図面で図示される各同一の又はほぼ同一の構成要素は、類似の番号で表される。様々な本開示の実施形態について、例示の意味合いで、添付図を参照しながら以下説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】透視図であり、熱電モジュール装置のセラミック上部を部分的に切除したものを表す；
【図２】図１の熱電装置の断面図を表す；
【図３】幾つかの実施形態に従った熱電装置の斜視図を表す；
【図４】図３の熱電モジュール装置の断面図を表す；
【図５】幾つかの実施形態に従った別の熱電装置の斜視図を表す；
【図６】図５の熱電装置の縦断面図を表す；
【図７】幾つかの実施形態に従った更に別の熱電装置の透視図を表す；
【図８】幾つかの実施形態に従った更に別の熱電装置の透視図を表す；
【図９】幾つかの実施形態に従ったストリップフィンの配置を表す；
【図１０】熱電層表面の断面図を表し、表面は適合性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）筐体及びフィンと相互作用し、動作中の熱変形を概念的に表し、ここで、変形を拡大して表し、概念を視覚的に表す；
【図１１】幾つかの実施形態に従い、図５の実施形態の長手方向の断面の概念図を示し、及び熱膨張効果を概念的に示す；
【図１２】幾つかの実施形態に従った、二段階の高温の熱電モジュール装置の断面図を表す；
【図１３】幾つかの実施形態に従った別の熱電装置の側方断面図を表す；
【図１４】幾つかの実施形態に従った熱交換器と接触する熱電モジュールの拡大斜視図を表す；
【図１５】幾つかの実施形態に従った別の熱電装置の側方断面図を表す；
【図１６】幾つかの実施形態に従った、圧縮可能な筐体側壁を有する熱電装置の側方断面図を表す；
【図１７】内部空間の概念図を表し、ここで、矢印及び実質的に直方体の形状は、ダクトスペースの最も外側の側方の寸法の例を表す；
【図１８】幾つかの実施形態に従った熱電システムの透視図を表し、熱電装置はダクトスペース内に配置される；
【図１９】幾つかの実施形態に従った直方体形状の筐体の図を（側壁の拡大断面図とともに）表す；
【図２０】様々な幾つかの実施形態に従った様々な直方体形状の筐体の拡大断面図を表す；
【図２１】幾つかの実施形態に従った、幾つかのタイプのノイズを軽減する特徴及び幾つかのマフラーシステムに関する特徴の表を表す。
【図２２】幾つかの実施形態に従った熱電マフラーシステムの透視図を表す；
【図２３ａ】幾つかの実施形態に従った熱電マフラーシステムの断面図を表す；
【図２３ｂ】幾つかの実施形態に従った熱電マフラーシステムの長手方向／軸方向断面図を表し、ここで、頂部及び底部が入口の反応チャンバーまで延びている；
【図２３ｃ】幾つかの実施形態に従った熱電マフラーシステムの長手方向／軸方向断面図を表し、ここで、中間の長さの反応チャンバーを有する；
【図２３ｄ】幾つかの実施形態に従った熱電マフラーシステムの側方断面図を表し、出口管及び複数の装置をダクト内に収容する；
【図２３ｅ】幾つかの実施形態に従った熱電マフラーシステムの長手方向／軸方向断面図を表し、ここで、複数の一般的な熱電装置を有しており、ノイズを軽減する配置が流れの空間内でこれらを覆う；
【図２４】幾つかの実施形態に従った、垂直方向にスタックした熱電システムの透視図を表す；
【図２５】幾つかの実施形態に従った、水平方向にスタックした熱電システムの透視図を表す；
【図２６】幾つかの実施形態に従った熱電装置の断面図を表す；
【図２７】幾つかの実施形態に従ったシートに沿ったチャンネル溝を表し、これとともに、熱スイッチの拡大断面を表す；
【図２８ａ】幾つかの実施形態に従った、熱スイッチに関する収容された流体チャンネルの拡大断面図を表す；
【図２８ｂ】幾つかの実施形態に従った、熱スイッチに関する収容された流体チャンネルの拡大断面図を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
発明の詳細な説明
【００１６】
本開示は、以下に関する：熱電装置であって、あるアーキテクチャを有することができ、該アーキテクチャは種々の用途に有用となりうるものであり、以下の物が含まれる：熱電発電（例えば、燃焼エンジンからの排出システムであり、自動車での排出システムが含まれるがこれらに限定されない）及び流体コンディショニング（例えば、流体の加熱及び冷却）。本開示に従った熱電装置の様々な実施形態は、熱エネルギー及び電気エネルギー間の熱電変換を実行することができる。
【００１７】
本明細書に記載の熱電装置及びシステムのある特定の実施形態は、例えば、熱電発電機（ＴＥＧ）として確実に動作することができ、温度勾配からエネルギーを引き出すことができ、ここで、温度勾配は、少なくとも部分的に、高温流体（例えば、最大で７００℃及びそれ以上）からもたらされ、該流体は、装置の「高温部分」に位置する。従って、本開示の実施形態は、巨大な温度差が、ＴＥＧの「高温部分」及び「低温部分」の間に存在することを可能にし、概して、電気的なエネルギーを安定して作ることを可能とする。こうした装置の動作により、熱い流体から比較的冷たい流体への新規な熱交換システムを通した熱伝導を可能にすることができ、該システムの構成要素は、熱電材料を組み込み、該材料は、熱伝導された一部を直接電気に変換するために使用することができる。
【００１８】
幾つかの実施形態において、熱電装置は１以上の熱交換器を含み、該熱交換器は１以上の熱電層と熱交換を行う。熱交換器（複数可）は、以下を含むことができる：入口、出口及びチャンネル（これらを通して流体の流れを経路づけるようにようになされる）。幾つかの場合には、複数の熱電層を、熱交換器（複数可）の対向する複数の面上に配置することができる。熱電層（複数可）は、熱交換器（複数可）に固定して取り付けてもよいし、又はそうでなくてもよい。
【００１９】
筐体は、熱電層（複数可）及び熱交換器（複数可）を覆うことができ、流体（例えば、熱流）に対するバリアを提供することができ、該流体は、筐体の外部に位置することができる。幾つかの実施形態において、筐体は、それ自体熱交換器として動作することができ、及び外周と熱電層（複数可）との間で熱を伝えることができる。幾つかの実施形態において、熱交換器（複数可）は、筐体の内壁から離れていてもよく、及び筐体の内壁に対して可動性であってもよく、これにより、熱交換器（複数可）及び筐体の間で生じる熱膨張効果を許容することができる。
【００２０】
本明細書に記載したように、熱電装置の筐体は、熱交換器として動作してもよい。幾つかの実施形態において、熱交換器（例えば、他の構成要素（例えば熱電層又は他の熱交換器）を収容する）は、以下を含むことができる：適合可能表面であって、直近の構造物の形状（例えば、熱交換器に隣接した熱電層）に実質的に適合するようになされた物。幾つかの実施形態において、適合可能表面は、以下を含むことができる：適合可能表面の熱伝導度を強化するのに寄与する適切な構成物。熱交換器は、更に１以上の構造部材（例えば、熱伝導フィン）を含むことができ、該部材は熱交換器から延びることができ、適合可能表面及び周囲の環境の間で熱伝導するのに適する可能性がある。
【００２１】
低〜中温度用途（典型的には、高温部で＜２７５℃）で使用されている発電用の従来の熱電モジュールは、図１に示すのと類似する比較的薄い平面の装置である。図１に示すモジュールは、一連の熱電対（ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｏｕｐｌｅｓ）で構成されており、それぞれ、ｎ型熱電材料１及びｐ型熱電材料２を含み、これらは金属製の相互接続部３によって電気的に接続される。複数のこれらの対は共に相互接続され、電気的な回路を形成し、熱が対を流れる際に電気を生じる。熱流は、対の高温部分及び低温部分（例えば、モジュール）間での温度差によって生じる。
【００２２】
図１の回路では、対向する面において電気的に絶縁しており、これは、しばしば、セラミック基板４を設けることにより達成され、該基板は機械的に金属製の相互接続部に結合される。セラミック基板を金属製の相互接続部に機械的に結合させるプロセスは、メタライゼーション（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）と呼ばれるが、セラミック基板を高温部分（回路配置が見えるように図１では削除されている）に固定して取り付け、及び別のセラミック基板を回路の低温部分に固定して取り付けることを伴う。従来の熱電モジュールの断面図を更に図２に示す。こうした熱電モジュールは、固定状態であり、及び可動部分が欠けている。
【００２３】
しかし、高温の場合にこうした応用を行うには、重要な困難を課すこととなり、熱電部分を組み込むモジュール、装置、及びシステムに関して、性能、可動性（即ち、コンパクト、軽量、信頼性）、及びコストに対する要求を満たす必要がある。
例えば、図３及び４に示すように、従来の高温熱電モジュール（高温部の温度が＞３００℃）は、高温で実施するための高性能熱電材料６、７を必要とすることが多い。また、熱電モジュールは、各熱電対ごとに単独化高温部分セラミック５を必要とすることが多い。これは、高温部分及び低温部分の間で生じる実質的な温度勾配によってもたらされる重大な熱膨張及びストレスを補正することを目的とする。図３に示すように、こうした実施形態に関して、頂面５及び底面４は、高温部分及び低温部分をそれぞれ表す。更には、こうしたより高温でのほとんどの熱電材料は、前記材料の酸化の防止を目的として、不活性環境内で操作する必要がある事が多く、典型的には装置又はシステム内のシールされた筐体を必要とする。
【００２４】
従来の熱電発電機（ＴＥＧ）システムは、しばしば、冷却材熱交換器及び熱電材料を伴い、これらは、熱ガスフローを制限するダクト外に配置される。また、こうしたＴＥＧシステムは重さを伴ってダクトに組み込まれ、ここで、システムはダクトに堅密に取り付けられる。ダクトは高温部分の熱交換ベース表面として使用され、この上にフィンが取り付けられる。熱は、フィン及びダクトを通して、高温流体から熱電部分へと伝熱され、熱電部分はダクト外に位置し、及び熱は、最終的には、冷却材熱交換器を通して遮断される。典型的には、これらのシステムは、ダクト及び他の構成要素と併せて外殻（ｏｕｔｅｒ  ｓｈｅｌｌ）を含み、該外殻は中空（キャビティ）又は筐体を形成し、これらは、熱電部分及び冷却材熱交換器を含み、そして、外部の環境から保護する。上述したように、従来の熱電システムを（特に高温で）実施しようとすると、複数の課題が生じる。しかし、本開示に従った熱電装置及びシステムは、従来の熱電システムに関連する問題点の多くを克服する。
【００２５】
本明細書に記載の実施形態では、複数の場合において、発電という文脈で、装置及び構成要素を説明しているものの、本明細書で提示した熱電装置は、冷却又は加熱のいずれかのために流体をコンディショニングする用途に適用することもでき、幾つかの場合には、流体の化学反応に関する温度全体及び／又は傾向に影響を与えることができる。流体コンディショニングの用途において、電気を用いて熱電材料に力を供給して熱エネルギーを流体へ方向づけたり、又は流体からの熱エネルギーを方向づけたりすることができる。こうした用途では、ある特定の実施形態を用いることができ、該実施形態では、本明細書の開示内容に従った装置アーキテクチャを含む。
【００２６】
熱電装置並びに熱電装置の構成要素の様々な実施形態は、以下を含むことができる：任意の適切な形、例えば、直方体、立方体、円柱状の、若しくは他の形又はこれらの組み合わせ。熱電装置をコンパクトにしたような熱電装置の一実施形態では、装置であって、ロープロファイルで矩形の直方体形状である（本明細書で提示するように）。
【００２７】
以下の点を理解されたい：即ち、本明細書にて提供するように、矩形の直方体に実質的に類似した形状は、必ずしも厳密に直方体の属性を提示する必要はない。例えば、矩形の直方体それぞれの辺部及び頂部は、漸次的な変移部分（例えば、丸みを帯びてもよいし、先細りしてもよいし、傾斜してもよい等）及び他の特徴（例えば窪み、変移部分、ノッチ、フィン、ギザギザ、突起等）を提示してもよく、これらは任意の場所で提示してもよいし、直方体の厳密な属性から変更してもよい。こうした形状は任意の適切な寸法を有することができ、これらは直方体内若しくは直方体に沿って又は直方体の外周で特徴づけられるかどうかにかかわらない。
【００２８】
様々な実施形態において、上述したように、熱電装置アーキテクチャは筐体を含み、ここで、筐体の一部は、装置を囲む高温流体と筐体内の内部の構成要素との間で熱を伝達する。筐体は、それ自体１以上の構成要素から構成されるが、収容スペースを規定し、該スペースは、筐体外部及び周辺に位置する熱い流体から、収容スペース内の内部の構成要素を保護するためのバリアを提供する。幾つかの場合には、周辺の流体は、燃焼などの熱源が１つでなくてもよく、又は別の高温の熱源が有意な熱放射を排出して装置に放射してもよい。幾つかの実施形態において、熱電装置は気密性の筐体を含むが、しかし、以下の点を理解されたい：即ち、厳密な意味での気密性の筐体は、筐体に関するあらゆる実施形態において必須となるわけではない。筐体を構成する構成要素は保護バリアとして機能することができ、又は、更には、他の目的の装置（例えば、熱伝導、内側の熱電部分との熱インターフェース、構造支持体等）のために使用することができる。更に、筐体は、組立体の構成要素間での熱膨張を補正し、又は許容することができ、該熱膨張は、構成要素間（例えば、収容された熱交換器の内部と筐体外部との間）での温度勾配から生じうる。
【００２９】
ある実施形態において、筐体は少なくとも１つの熱電層（熱電材料から構成される）を覆い、そして、少なくとも１つの冷却材熱交換器の一部を覆う。熱電層の低温部分は冷却材熱交換器と熱交換を行うことができ、その一方で、熱電層の高温部分は、筐体の一部と熱交換を行うことができる。熱電層に対して熱伝導性であり且つ熱交換を行う表面を含むことに加えて、冷却材熱交換器は入口ヘッダー及び出口ヘッダーも含むことができ、冷却材熱交換セクション（複数可）の流入出を管理することができ、及びヘッダー（又は配管）への延設部を含むことができ、冷却材の流れを筐体壁に又はそれを経由させるように経路づけることができる。
【００３０】
筐体内に内部構成要素が含まれる一方で、こうした構成要素は、幾つかの実施形態において、実質的に筐体に取り付ける必要がない（後で更に詳述する）。例えば、熱交換器は、筐体の内側表面の大部分に対して、離れていてもよく、又は可動性があってもよく、熱交換器及び筐体の熱膨張を許容する。更に言えば、筐体の外側表面は任意で構造的な構成要素／部材（例えば、筐体から延びた複数のフィン）を含むことができ、筐体と筐体の外側に位置する流体との間の熱伝導を強化することができる。
【００３１】
幾つかの実施形態において、熱電装置アーキテクチャは構成要素を含み、該構成要素は実質的にロープロファイルで平面の形状（例えば、実質的に平ら且つ高さが比較的低い）に類似しており、該アーキテクチャを図５〜８に示す。図５は、直方体形状の熱電装置５０の上又は周囲の流体の流れを示す。
【００３２】
幾つかの実施形態において、熱電装置５０は内側表面を有する筐体５１を含む。そして、内側表面上に熱電層６３が配置される。熱電層は反対側においてロープロファイル冷却材熱交換器６４を覆うことができ、該交換器は１以上の実質的に平らな熱交換セクションを含むことができる。熱交換セクション（複数可）の形状は、全体の筐体形状がロープロファイルで矩形の直方体に実質的に類似することを可能にする。ロープロファイルである形状は、幅及び長さが同じであってもよく、同じでなくてもよく、そして、幅及び長さが高さよりも大きく、実質的に２倍を超えることが多い（通常は５〜２０倍である）。
【００３３】
冷却材は入口５２を経由して筐体に流入し及び出口５３を経由して流出し、並びに内側の熱交換器構成要素（例えば、配管、ヘッダ、熱交換構成要素（複数可））に経路づけされる。電気的なワイヤリング（即ち、熱電力、コントロール、感知に関する）は、筐体を電気的なワイヤリングポート５４にて経由するようになされ、及び筐体内の熱電層及び任意の他のコントロール又は感知構成要素に経路づけされてもよい。
【００３４】
フィン５５を筐体の対向面に含めてもよく、熱い流体からの熱伝導を強化してもよく、該流体は、熱電装置を覆い、そして熱電装置上を流れる。フィンは、所望の用途のためのある特定の要求を満たすための形状及びパターンで設計されてもよい。以下の点を理解されたい：即ち、図に描写・提示されたフィンの設計は、一般的な物であり、及び必ずしも好ましい実施形態とは限らない。モーター自動車排出システムでは、例えば、フィン密度は概して高くないであろう。すなわち、過剰な圧力降下がかかり、エンジン出口での背圧が上昇し、及び最終的にはエンジン効率が下がるような結果をもたらすほど高くはないであろう。しかし、フィン密度が低すぎると概して、所与の熱い流体温度に関し筐体の温度が低くなることになり、結果として熱電装置の出力性能が低下することとなる。
【００３５】
複数のフィンパターンのオプションを採用することができ、例えば、ルーバー状、ストリップ、とがった形状、オフセット、穴の開いた状態等が挙げられる。フィンは、筐体の一部から外側方向に延びるように設けられてもよく、そして、任意で、同一装置における筐体に沿って異なる断面積、パターン、又は幾何学形状を呈してもよい。フィンは、筐体に組み込まれた一部として形成されてもよく（例えば、筐体をフィンとともに押出しする）、又は別々のフィン構成要素が筐体の一部表面に接合されてもよい。
【００３６】
図６は、熱電発電機の実施形態の側方面の断面図を描写している。該図では、筐体内の内部の構成要素を示し、並びに筐体の頂面及び底面から外方に延びるフィン５５を示す。図６は、一点鎖線で表される水平面の周りに実質的に対称的な幾何学形状を示している（図６において、底部側のフィンは、内部の視認性の理由により、図からほとんど隠れてしまっている）。筐体５１は、発電用の構成要素を含み、該構成要素は、２層の熱電部分６３を含み、それぞれ、冷却材熱交換セクション６４の両側に配置されている。冷却材熱交換セクション６４は、冷却流体によって冷却され、該流体は、経路６５（例えば、チャンネルであって、断面図の面に対して垂直に流入出するように延びる）を経由して流れ、及び、そして、冷却材熱交換セクション６４は、熱電層６３の低温部分を冷却する。
【００３７】
図から明らかではあるが、こうしたアーキテクチャでは、結果として、冷却材熱交換器の中心を通過する水平面に対して実質的に対称となる。こうした対称性により、比較的シンプルで及びコンパクトなアーキテクチャをもたらし、そして、また、装置の平らで相互作用する組立体を維持する役割を果たす（例えば、熱膨張からの機械的なストレスが原因となる、平坦性が無くなる効果を有意に減少させることにより維持する。該熱膨張は、こうしたコンパクトな構造内での組立体間（高温筐体から低温の熱交換器まで）での大きな温度勾配が原因となって発生しうる。更に後述）。
【００３８】
筐体は更にベースシート６１（又はプレート）を含み、幾つかの実施形態において、内部のアーキテクチャの対向する面上で共に、内部の構成要素をサンドイッチ及び圧縮することができ、構成要素のインターフェースで接触圧力を生成する。熱電層６３インターフェースの高温部分は、例えば、筐体のベースシート６１と熱結合することができる。更に示すが、末端スペース６７が設けられ、該スペース上に、筐体ベースシート６１が延び又はオーバーハングし、側壁６２によって隔てられている。幾つかの実施形態において、こうした側壁６２は、頂部及び底部ベースシート６１の間の距離にわたる。側壁は、筐体５１の１以上のシート（例えば、押し出された物、スタンプされた物、引き伸ばされた物）と接触してもよく、取り付けられてもよく（例えば、接着され、接合され、ファスニングされ、クランプされ、溶融され、ろう付けされ）、又は一体形成されてもよい。
【００３９】
側壁の様々な実施形態は、採用する筐体の種類に依存してもよい（後述する）。幾つかの実施形態において、スペース６７は、末端部分から内部を分離する追加的構成要素（例えば、放射バリア、絶縁体等）を含み、及び／又は用いた種類の筐体を補助する（更に後述する）。
【００４０】
内部の構成要素の全体のレイアウトを図７及び８に示し、そして、内部の構成要素は、筐体５１内部に存在することができる（内部の構成要素を視認できるように、筐体はこれらの図では透明な物として示している）。いったん、冷却流体が筐体に入口５２を経由して入ると、冷却流体は入口ヘッダ６６によって、冷却材熱交換セクション６４内の経路６５に向けられる。冷却流体は、（例えば、対流による）熱交換セクション６４からの熱伝導を促進し、該熱交換セクションは熱電層６３と接触し、該熱電層は、熱交換セクション６４の頂面及び底面を覆い、結果としてそれらの間で熱交換が行われる。冷却流体は出口ヘッダー６７へと流れ、結果として、反対の流れの熱交換がＴＥＧを経由して起こり、筐体上の熱い流体は反対方向に流れる。以下の点を理解されたい：即ち、また、冷却材の流れは、必要ならば、反対方向での流れへと向けることができる。そして、冷却材は出口ヘッダー６７から出口管６８に向けられ、結果として、冷却流体は、出口５３において筐体から除去される。
【００４１】
こうした全体のアーキテクチャは、基本的な形態を提供し、該形態は、コンパクトな構造を提供するようになされ、該構造は、熱電性能を、広い範囲の流れの条件（例えば、温度、流体種類、流体の流速）にわたって向上させることを可能にし、同時に、数多くの用途において、比較的シンプルで、汎用性があり、及び潜在的に費用対効果がある。
【００４２】
様々な実施形態において、筐体は真空下で密封シールされ、及び筐体のベースシート６１は熱電層６３の高温部表面に適合し、及び該表面に対してプレスする。筐体のベースシート６１は、それぞれ筐体シートの内側表面と熱インターフェースを形成してもよく（例えば、熱交換してもよく）、そして、概して、筐体シートの内側表面に対してスライドしてもよい。幾つかの実施形態に関して、一般的に、熱電層は適合性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）筐体から離れた状態であってもよい。
【００４３】
熱電層（複数可）及び筐体シート（複数可）のインターフェース（複数可）それぞれに沿って生じる圧縮及び結果としての接触圧力は、頂部及び底部シート又は筐体の部分にわたってもたらされる真空適用差分力から生じる可能性がある。従って、筐体外部の圧力（例えば、大気圧）は、筐体内の圧力（例えば、準大気圧、真空）を超える可能性がある。こうした配置において、たとえ熱電層の表面が完全に平らでなくても、比較的均等で及び均一な接触圧力分散が、インターフェースにそって、達成することができる。なぜなら、筐体シートは十分に薄く、弾性折り曲げされ、幾つかの場合には、降伏することなく伸長するからである。こうした熱電性により、シートが熱電層（複数可）の高温部分の表面に適合することが可能となる。幾つかの実施形態に関して、熱電層（複数可）の低温部分表面は機械的に熱交換器と結合するが、以下の点を理解されたい：即ち、全ての実施形態がこうした構成を必要とするわけではない。また、この場合、真空適用圧力分散は熱電装置の内部の構成要素を共に圧縮及びサンドイッチするのに寄与することができ、その結果、熱伝導のための適切な熱インターフェース接触圧力を、他の構成要素インターフェースにおいても提供することができる。また、適合性により、広い範囲の装置の動作において、装置の熱インターフェースにそって、良好に分散した圧縮圧力を筐体が調節し、及び継続して伝達することを可能にする。該筐体が周辺に配置される熱電層に対して筐体がスライドしたり及び／又は物理的に適合したりする能力により熱膨張の効果を動的に補正することを可能にし、更に極端な高温（最大７００℃又はそれ以上の温度を含むことができる）であっても可能となる。
【００４４】
従って、真空下での適合性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）筐体は、例えば、シンプルな態様を提供し、該態様を通して、比較的厳しい条件下での困難な要求を満たす。その結果、効果的な熱インターフェースを達成する。また、同時に従来の及び嵩張る圧縮機構又はファスナー機構の使用を回避することができる。こうした機構は、比較的厚く及び嵩張る機構を必要とし、その結果、圧力を比較的均一な態様で分散して、接触領域とのインターフェースとなることを目的として、これらのファスニング機構（即ち、ボルト、スプリング等）は適切に力（しばしば過剰の、しかし通常は現状通りの）を伝達する。その結果、こうした従来のアプローチでは、あまりコンパクトではない又は軽量ではないシステムを生み出していた。
【００４５】
筐体は、任意の適切な材料を含むことができるが、幾つかの実施形態において、筐体は、シートを含み、該シートは、十分な薄さを有し、降伏することなく弾性折り曲げすることができ、シートが、例えば、熱電層の表面に適合することが可能となる。種々の筐体材料は、例えばプラスチックから金属まで使用することができる。多くの金属は、ある限度（例えば、降伏ポイント）までは弾性特性を有するので、薄いシートは、１種以上の金属を含むことができる。
【００４６】
本明細書に記載したように、弾性は機械的なストレス（例えば、折り曲げ、伸長）に曝された後、材料が、元の形に戻ろうとする能力である。更に、筐体適合性を達成するためのシートの厚さは、筐体を通した全体の伝導パス（例えば、熱抵抗）を減少させることもできる。筐体シートを通して熱が伝わる能力がこのように上昇することにより、所与の材料に関する筐体の熱性能を向上させることができ、及び／又は比較的熱伝導度の低い可能性のあるものの、適切な用途のための適切な特性（例えば、より高い降伏強度、耐腐食性等）を有する代替材料の使用を可能にする可能性がある。筐体及び／又はフィンのための耐腐食性材料は、腐食性且つ酸化性の流体を伴う高温の用途（例えばエンジン排気フロー）の目的で好ましい可能性がある。以下、材料のオプション及び製造可能性並びに組立体に関する議論を更に行う。筐体に取り付けられた任意のフィンは、筐体適合性を過度に制限しないように設計することができる。フィンの配置に関する１つのこうした実施形態は、図９に示すが、筐体ベースシート６１に結合された複数のフィンストリップを伴う。様々な実施形態において、フィンストリップは、以下を含むことができる：波形状の外見を有する形に成形された材料のストリップ。これらは、空気の入口からフィンまで見られる（即ち、正方形の、矩形の、正弦波状等又はこれらの形状の組合せ）。また、こうした配置では、ルーバ―若しくは他のフロー強化カットを有してもよく、又はフィンストリップに追加してもよい。
【００４７】
図９に示す配置は矩形の正方形であり、図に描写してあるように、比較的高く、且つより短いフィンスペース（インチごとに複数のフィン）がある。こうしたフィンの配置は、分離したストリップフィン５５の並びの繰り返しを含み、また、比較的短いフローの長さ（流体の流れの方向の長さ）を示す、ここで、適切な量のスペース（即ち、フィン間スペース）が各フィンストリップの並びの間に存在し、その結果、熱交換器（例えば、適合性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）筐体）が表面に適合する際に、個々のフィンストリップは、互いに競合することはないであろう。
【００４８】
ある実施形態において、個々のフィンストリップのフロー長さは長すぎるべきではなく、又は、熱交換器（例えば、適合性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）筐体）に対して望まれる場合よりも更に硬さを加え、その領域において、適合性を打ち消す。多くの実施形態に関して、０．５１インチの最大フロー長さを、おおよそ用いることができる。こうしたフィンの配置により、ベースシートが、任意の方向（側面方向、長手方向、及びこれらの方向の間の方向である面を含む）に適度に折れ曲がり、又は適合することを可能にする。こうした柔軟性により、フィンを有する筐体ベースシートが外向き熱電層の不完全で実質的に平らな表面に適合することを強化することを可能にする。
【００４９】
適合可能な熱交換器に使用するために採用できるフィンタイプの他の実施形態は、ピンフィン及び個々のフィンをベースシートに接合すること（又はベースとともに形成されたフィン）を含む。例えば、図１０は筐体を側面方向面内で概念的に描写しており、該筐体は、熱電層表面に適合しており、ここで、２つの熱電対（単独化熱電対）を示す。熱電層表面では深刻な変形が発生しており、これは、熱電対間での巨大な温度勾配による熱膨張が原因となっており、該勾配は、前記対の高温部分（頂部）から低温部分（底部）への熱流によってもたらされる（図１０は視覚的に誇張され、及び視認できるよう拡大されている）。こうした熱膨張により、幾つかの場合には、断片化セラミックに対して、降り曲がって平面ずれ（Ｏｕｔ−ｏｆ−ｆｌａｔ）を起こさせる（例えば、０．００１インチのオーダーで）。概念的に示すように、適合可能なベースシート６１（フィンの配置５５を有する）は、単独化セラミック５の平らでない表面の輪郭に実質的に適合することができる。無論、フィンを有さないベースシートは、少なくともフィンを有するベースシートと同様に、又はフィンを有するベースシートよりも良好に適合することができる。しかし、フィンは、筐体適合性を過度に制限しないように設計することができる。
【００５０】
別のフィンの実施形態では、複数の金属又はセラミック基板を用いることができ、ここで、各フィンは比較的狭く且つ高くてもよく、その結果、適合性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）筐体に取り付けることができ、及びアレイとして配置できる（上述したフィンアレイの配置と同様に）。セラミック基板アレイに関して、幾つかの実施形態に関して、基板をメタライズして金属筐体に取り付けてもよい。こうした基板アレイは、後処理装置（即ち、触媒コンバーター、ディーゼル粒子フィルタ）のために用いることができる。従って、こうした実施形態を、熱電力も生み出す後処理装置として用いることができる。
【００５１】
筐体の熱電層及びベースシート間の熱インターフェースの効果を更に増大させるため、サーマル・インターフェース・マテリアル（図示しない）を、熱電層及びベースシートの間に挿入してもよい。例えば、サーマル・インターフェース・マテリアルは、他のオプションの中から、適合可能なグラファイトホイル、銅ホイル、炭素ナノチューブパッド及び／又は関連材料、グリースを含むことができ、及びサーマル・インターフェース・マテリアルを単独化セラミック５及び筐体ベースシート６１の間に挿入することができる。
【００５２】
図６において明らかなように、装置アーキテクチャは、結果として、冷却材熱交換器の中心を通過する水平面に対して実質的に対称的となる。こうした対称性はシンプル且つコンパクトなアーキテクチャを提供するのみならず、構成要素の平面ずれの効果を減少させる。平面ずれした構成要素は、以下を含むことができる：歪又は変形（もはや平らでない又は互いに平行でない表面構成要素を含む）、又は１以上の構成要素が他の構成要素に対して延びる、又は突き出る場合には、それは、機械的なストレスから生じるものであり、該ストレスは、熱膨張効果が原因となっており、該効果はこうしたコンパクトな構造内の組立体間の重大な温度勾配（例えば、高温筐体から低温の熱交換器へ）から生じる。従って、こうした対称性は、更に、構成要素の効果的で平らなインターフェース組立体を生じさせる。
【００５３】
種々の実施形態において、熱電層６３は、筐体５１に対して可動性がある（例えば、スライド可能である）。幾つかの実施形態において、熱交換器（例えば、熱交換セクション６４、入口／出口ヘッダー６６／６７及び配管経路６８）は、筐体に対して、可動性があり（例えば、スライド可能）、そして、また、図６の断面に示すように、熱交換器の一部が筐体から離れている。しかし、更に図７〜８に示すように、熱交換器の他の部分は筐体から離れていない。例えば、配管は、入口６６及び出口６８の冷却流体を、筐体側壁６２を経由するように、冷却材入口５２及び出口５３でそれぞれ方向付けするが、配管を経由して冷却材を適切に循環させるため、筐体の開口部を通っている。
【００５４】
筐体、熱電層及び熱交換器間の相対的な可動性は、熱膨張及び熱収縮の間、十分な度合いの自由度を可能にし、構成要素間の機械的なストレスを回避又は減少することができる。例えば、高温筐体（又は高温熱交換器）は、自由に膨張することができ、及び、熱電層にそってスライドすることができ、ここで、熱電層は、より低温の熱交換器上に位置する。入口配管６６及び出口配管６８は、それぞれ、筐体側壁６２、６３の領域に取り付けられるが、近接して接続されてもよく、それでもなお、筐体が熱的に動き、及び自由に膨張することを可能にする。更に言えば、こうした取り付けは、（熱い流体フローに関して）装置の下流に位置することができ、ここで、筐体及び流体温度はより低い。
【００５５】
平面の方向において（即ち、図１１に示す断面に対して水平）、図１１に示すように筐体ベースシート６１の巨大表面に沿って実質的に延びるが、筐体ベースシート６１は以下のように構成される：熱交換器及び熱電層に対して温度増加すると熱膨張する（破線矢印で示すように）及び、効果として、シート６１が熱電層６３上を動くこと及びスライドすることができ、前記熱電層６３は、筐体ベースシート６１との熱インターフェースである。ベースシート６１が熱電層６３に沿ってスライドすると、ベースシート６１は順応し、及び、引き続き、適合し、分散した熱接触圧力を内部に対して適用する。以下の点を留意されたい：即ち、図１１において、他の特徴を見る際に簡潔にするため、随意的なフィンは図示しない。
【００５６】
平面に対して垂直な方向について、筐体の膨張する距離（側壁の距離、図１１での垂直方向に沿った向きで示す）はかなり小さく、これは、その高さが低いことが原因となっており、平面の方向においての熱膨張量と比べると、筐体及び内部の構成要素間で殆ど熱膨張差が生じない。多くの実施形態において、側壁６２は、ベースシートと比べると、より剛性であってもよく、その結果、フレームを提供して、ベースシート６１の頂部及び底部の末端部分を支持することができる。
【００５７】
こうした構造によれば、適合可能な頂部及び底部のベースシート６１は、少量の熱膨張（頂部及び底部シートによって規定される面に対して垂直方向の）を補正し、これは、引き続き適合し、及び分散した熱接触圧力を内部に適用することによる。
【００５８】
幾つかの実施形態において、高い真空を用いて望ましい度合いの適合性及び熱インターフェース接触圧力を達成する。高い真空は、結果として、本質的に、ガス媒体がなくなるが（又は比較的少量のガスの存在が存在するが）、また、熱電構造体間、並びに筐体及び冷却材熱交換器間の空間内の対流の熱伝導を大幅に排除する。そうでなければ、ある特定の動作条件下で、こうした対流性の熱伝導により、結果として、実質的な熱リーク（複数可）が発生する可能性があり、これはシステム効率をそこなう寄生損失に寄与する。更に、内部の構成要素（例えば、熱電材料）が酸化環境の影響を受けやすい場合、高い真空により、不活性ガスに関する任意の必要性を排除することができる。しかし、以下の点を理解されたい：即ち、部分的真空が望まれる場合、不活性ガス（例えば、窒素、アルゴン）を用いてもよく、例えば、内部の構成要素を保護してもよく、例えば、酸化から保護してもよい。
【００５９】
熱電層６３及び冷却材熱交換器６４、６６、６７、６８の一部を超えて筐体が延びる又はオーバーハングしている様々な実施形態において、筐体の末端部分は、空間を提供し、筐体内部空間内の構成要素を分離及び保護する。
【００６０】
幾つかの場合には、構造的な補強材（例えば、ブレース）を用いて、オーバーハングしている領域の薄い筐体シートを支持してもよく、そうでなければ、ブレースが無いので、降伏したり、故障したり、又は破損するかもしれない。他の構造的要素は、スタンドオフを提供して、筐体の内部の構成要素を配置し、及び筐体に対するこれらの動きを制限してもよく、更に構造支持体を装置に提供してもよい。また、係留した放射バリア（例えば反射性アルミニウムホイル）を用いることができ、そして、高温筐体から内部へ（例えば熱交換器ヘッダーへ）の熱放射熱伝導（別の形態の寄生熱リーク）を減少させることができる。必要ならば、他のタイプの構造的な補強材及び絶縁体（即ち、エアロゲル、セラミック等）を用いることができ、これらは、筐体製造設計に依存してもよく、及び／又は完全な真空を採用するか否かに依存してもよい。
【００６１】
熱電層はセラミック冷却材熱交換セクションの対向面に組み込まれてもよく、該セクションは実質的に平らである。こうした構造は、概念的には、二段階熱電モジュールに似ている（図１２に示す断面図）。ここで、該実施形態において、頂部セラミックが高温部分として示され、及び底部セラミックは、低温部分として示される。こうしたモジュールにおいて、２つの異なる熱電層８１、８２は、中間に位置する平らな固体セラミック８０の両側に取り付けられる。一実施形態において、熱交換セクション６４は、セラミック、金属、又は他の材料から構成されてもよいが、中間体固体セラミック８０を置換する。
【００６２】
本明細書に記載の熱電装置に組み込まれた熱電層６３は、以下を含むことができる：任意の適切な熱電層又はサブレイヤー配置。本開示の実施形態において、図１３に示すように、２つの類似する高温熱電層６３が、平らなセラミック冷却材熱交換セクション６４の対向する面上に、機械的に結合される（例えば、固定結合される）。図示するように、熱電層は、実質的に平らな熱交換セクションに組み込まれている。従って、熱電層６３は、第一段階、二段階、又は任意の他の複数段階モジュール配置として設けてもよく、１以上のサブ層を含み、及び複数の熱電層の間の全ての層が、所与の装置に関する同一の設計又は材料を有する必要はない。熱電層６３の低温部分相互接続部は、冷却材熱交換セクション６４に、任意の適切な態様（例えば、金属製の相互接続部３のためのセラミック熱交換セクションのメタライゼーション（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ））により取り付けることができる。
【００６３】
幾つかの実施形態において、高温熱電材料８６、８７は、機械的に相互接続部と結合し（例えば、固定結合）、及び相互接続部の間でサンドイッチされ、一方で、単独化セラミック５は高温部相互接続部とともにメタライズされ、及び機械的に高温部相互接続部に結合される（例えば、固定結合）。最後に、サーマル・インターフェース・マテリアル８４（例えば、なかでも、適合可能なグラファイトホイル、銅ホイル、グリース）は、単独化セラミック５の外向き表面上に位置することができ、及び、熱電層及び筐体の間の熱接触を更に更に増加させるように機能してもよい。
【００６４】
組み込み熱電部が製造される実施形態では、金属性の冷却材入口及び出口ヘッダーを、セラミック熱交換セクションの対応する入口及び出口に取り付けることを伴う可能性がある。幾つかの実施形態において、こうした取り付けは、メタライゼーション（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）を伴ってもよい。一実施形態は、ヘッダー材料を直接用いて、メタライゼーション（ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）することを含むことができる。別の実施形態は、軽度にセラミックをメタライズし、次いで、ヘッダー金属を、前記メタライゼーションしたセラミックと接合させる（例えばろう付け又は他の適切な技術によって）ことを伴うことができる。その後、金属ヘッダーは、冷却流体を受容又は排出する金属筐体と接合することができる。
【００６５】
熱交換器の別の実施形態では、冷却材熱交換セクション及びヘッダーは、同一の材料から構成されてもよく、該材料はこれらの構成要素のろう付け又は溶接による接合を単純化することができる。熱電性は、金属熱交換セクションに組み込まれてもよく、該セクションは、以下を含むことができる：熱交換器及び熱電部分の低温部分の金属相互接続部との間で電気的に絶縁したコーティング（必ずしもセラミックコーティングではない）。同様に、幾つかの実施形態に関して、電気的に絶縁したコーティング又は材料は、熱電部分の高温部分の相互接続部及び筐体シートの間で用いることができ、熱電層を、ボンド、接合、又はコーティングのいずれかで、相互接続部若しくはシート上に、又はこれらの間の別シートとして、取り付けることができる。
【００６６】
上記一実施形態において説明した冷却材熱交換器に組み込まれた熱電部分とは対照的に、別の実施形態は、任意で、別の平面の熱電層又はモジュールを含むことができ、これらは、単純に、実質的に平らな冷却材熱交換器の両側に接触して、又はこれらの上に置かれ（図１４及び１５に示すように）、単独化された高温部分９０を有する高温モジュールを特徴とする。こうした構成は、モジュールの片側又は両側上のサーマル・インターフェース・マテリアル８４によってアシストすることができる。図１５の例示的な実施形態において、別の熱電モジュールは、実質的に平らな冷却材熱交換セクションと接触する。
【００６７】
セラミック冷却材熱交換セクションと共に用いる別の実施形態は、低温部分セラミックを、セラミック熱交換器に、機械的に取り付けること（例えば、結合、ボンド）を含むことができ、更に低温部分の熱接触抵抗を向上させる。しかし、別の実施形態では、片側又は両側上でセラミックなしで別の熱電層又はモジュールを用いることができ、これにより、セラミックの無い面上で、電気的に絶縁した層（コーティング又は別シートのいずれか）を適用する。また、他の変更実施形態を当業者は採用することができる。
【００６８】
種々の実施形態において記載された別のタイプの筐体は、圧縮可能であり、又は筐体側壁に適合し、これにより、一実施形態では、図１６に示す形態をとることができる。以下の点を留意されたい：即ち、随意的なフィン及びファスニング機構は、簡略性の理由から図示しない。適合可能な真空筐体と違って（ここで、筐体の適合性は内部及びベースシートの間でのインターフェースで発生し、及び有ったとしても側壁では適合性が劣る）、圧縮可能な筐体の適合性は効果的に戻ることができる。即ち、幾つかの実施形態に関して、ベースシート（複数可）は適合性に劣りやすくてもよく、一方で、側壁（複数可）は、比較的高い度合いの適合性を示してもよい。図１６において、実質的に半円形の薄い側壁７７は、高さ方向での熱膨張差に関する準拠性又は可撓性を更に提供することができ、（例えば、ベースシート７６に対して垂直で、剛性がより高い）、その一方で、比較的薄い壁にもかかわらず高い真空に耐えることができる。
【００６９】
しかし、本明細書に記載の他の筐体と同様、圧縮可能な筐体は、内部の構成要素のための分離及び保護のバリアを提供し、該要素は、冷却材熱交換器（及び関連する構成要素）と接触する熱電層を含み、及び該筐体は筐体末端部周辺の内部に対しオーバーハングし、可撓性の側壁７７から離れた幾つかのスペースが生じる。また、上述したように、筐体は、冷却材熱交換器に対して可動性があってもよく、筐体シート又はプレートの熱膨張及び熱収縮（プレートに対して平行な方向）を補正することができる。
【００７０】
種々の実施形態において、圧縮可能な筐体は気密性があり、高い真空、不活性ガス有り若しくは無しの部分的真空、又は単純に不活性ガスありの実施形態を含むことができる。こうした真空は、上述の実施形態での目的と同様の目的に寄与し、及びベースプレートによって伝達される内部の構成要素インターフェースのための圧縮力をなおも提供する。
【００７１】
幾つかの実施形態において、真空によって形成されるものを超える圧力は、なかでも、機械的なファスナー（スクリュー、ボルト、スプリングを含む）をギャップ間での張力において追加することにより達成することができ、これらは、気密性の筐体の外部で実装することができ、及び筐体のシーリングに干渉しない。他の実施形態の中で、こうしたファスナーを用いると、フィンの頂部にわたって側面方向に広がる補強部材は、フィンを通る構造的な補強材及びベースプレート構造を更に提供し、ベースプレート変形を最小化し、及び、効果として、プレートが伝達する良好に分散された圧縮性のインターフェース圧力を提供する。幾つかの実施形態において、こうした補強部材は、任意の適切な幾何学的な構造とともに規則的に配置してもよい。例えば、補強部材は、互いに、比較的広くでもよく、又は狭くてもよく、及び広狭が交互になる構成で配置してもよい。
【００７２】
他の筐体の実施形態は、気密性の圧縮可能な筐体を含まなくてもよく、よりシンプルな側壁構造を可能にする。しかし、好ましいのは、機械的に準拠した構造を採用することであり、その結果、熱膨張を調整する事を目的として、高温動作を伴う用途のためのスライド構成要素間での効果的な熱インターフェースを維持する。気密性でない実施形態に関して、こうした構造のうちのいくつかは以下の範囲で示されるものであってもよい：金属側壁を取り付けること又は単純に筐体を圧縮可能な絶縁体で満たすこと（これらについてはなおも圧縮バージョンであってもよい）、又はこうしたアプローチの組合せ。圧縮不可能な又は非準拠性の筐体（気密性であるか、又は気密性でない）に関して、内部の構成要素間での相対的な準拠性を達成することができ（例えば適合可能な又は準拠性の熱インターフェースパッド）、これらは、他のオプションのなかでも、ある程度の弾性特性を有する。
【００７３】
圧縮可能な側壁を有する筐体又は非準拠性の筐体のアプローチは、適合性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）筐体の特性と類似した熱電特性を有してもよい。例えば、熱電材料は、熱交換器又は筐体ベースシート（複数可）のセラミック（複数可）又は金属熱交換セクション（複数可）の表面に組み込まれてもよいし、又は機械的に結合してもよい。又は、他の構成要素からの完全に別の平面の熱電モジュール（複数可）又は層（複数可）を採用してもよい。
【００７４】
更に言えば、種々の実施形態において、圧縮可能な筐体側壁又は非準拠性の筐体のアプローチでは、熱電材料が高温部分プレートに組み込まれてもよく、これにより、熱電層の低温部分は、冷却材熱交換セクションとスライドしながら熱接触してもよく、任意でサーマル・インターフェース・マテリアル（例えば、熱グリース又はシート）を組み込んでもよい。こうした組み込みは、セラミック及び金属両方の冷却材熱交換セクションへの熱電部組み込みに関連して上述した方法に類似するが、例外として、こうした上述の組み込みアプローチは、高温部金属又はセラミック熱交換器のベースに適用される。また、熱電層の低温部分は、断片化セラミック５を高温部分の代わりに含むことができ、熱ストレスを緩和することができる。
【００７５】
更に本明細書に記載の通り、熱電装置を後処理目的で使用することができる。別の実施形態として、高温部金属又はセラミック熱交換器も、基板として、熱い流体中の排出物を処理するために寄与することができ、そして、後処理装置として機能することができ、触媒（例えば、触媒コンバーター）又は粒子フィルタとして、こうした目的に寄与することができる。筐体は、フィンの配置を含むことができ、また、流体の反応を触媒するように構成されるコーティングを含むことができる。こうした基板は、多くのミニチャンネル及び経路を含むことができ、結果として表面積が大きくなり、ここで、触媒的表面のほか、熱交換表面としても寄与することができる。従って、熱電装置は二重の目的で寄与する：弾性の発生及び排出物の制御。
【００７６】
以下の点を理解されたい：即ち、本開示に従った熱電システムは、非対称的な実施形態を含むようになされてもよい。例えば、実質的に直方体形状である実施形態は、１つの熱電層及び装置の一方の側に向かって配置された１組のフィンのみしか有さないかもしれず、及び、そして、反対側にはフィンは無く、及び熱電層のところに絶縁体が存在して、筐体及び内側熱交換器の間の熱バリアを提供するかもしれない。また、他の配置も可能である。
【００７７】
幾つかの実施形態において、熱電装置は、実質的にダクトの内部空間内に配置され、該ダクトは、ハウジングに関する流れの空間を規定し、又は熱電装置の外部を覆い及び流れる流体（例えば、熱い流体の流れ）を制限する。また、ダクトは、流体が流れの空間に入ることを許容するための入口を含むことができ、及び流体が流れの空間から出てくるのを許容するための出口を含むことができる。
【００７８】
本明細書に記載したように、そして図１７に描写するように、内部空間又は、別の呼び方では、ダクトの流れの空間は、空間の最も外側の側方の寸法であり、該空間は、流体がダクト入口から出口へ通過するときに、流体を含む。熱電装置５０がダクト４０の内部空間又は流れの空間内に位置することができ、一方で、装置は、熱伝導が熱電装置及びダクト構成要素の間で発生することを要求することなく、実質的にダクトの構成要素から離れたままでもよく；換言すれば、装置の機能については、筐体を覆う流体を制限する構造部（例えば、ダクト）と熱交換することを必要としない。
【００７９】
幾つかの場合には、装置は、任意で、前記構造部から離れていもよく、又は、前記構造部から熱的に分離してもよい。装置は、前記構造部から離れて／熱的に分離してもよいがそのことを必要としなくてもよい。本開示の文脈において、熱分離は、周辺構造との機械的な取り付け又は結合を排除する必要はない。むしろ、熱分離は、本明細書においては以下の意味として理解されたい：熱電装置が周辺構造に対して配置され、その結果、装置及び構造の間で発生した任意の熱交換が実質的に装置の熱伝動作に影響しない。
【００８０】
一方で、従来の熱電装置において、熱電変換を発生させるため、装置は、流体の流れを制限する周辺構造（例えば、ダクト）との熱交換（例えば、組み込み結合されたもの）を必要としている。その結果、温度勾配を熱電装置に提供する事ができる。そうでなければ、（十分な温度勾配を提供する）こうした熱交換が無ければ、従来の熱電装置は、本質的に、これらの意図する目的のために機能しないであろう。
【００８１】
逆に、本明細書に記載の熱電装置の実施形態では、流体の流れを制限する周辺構造から分離して及び独立して形成されてもよい。従って、熱電装置は取り外し可能な形でダクトに取り付けてもよく、そして、幾つかの場合には、数個の取り付けポイントのみを有してもよく、これらは、機械的に熱電装置を、熱い流体が流れるダクトの内部の空間又は流れの空間内に係留させることができる。
【００８２】
熱電装置をダクト（例えば、自動車のダクト、排気等）に挿入することは、自動車のヒーターコアのものと実質的に同様であるが、例外として、熱電装置は、排出ダクトに挿入することができ、及び装置冷却のための冷却流体を用いることができる（満たされたヒーティングの代わりに）。乗用自動車用途に関して、図１８は、ダクト４０内の熱電装置５０に関する一実施形態を描写し、該装置は、ダクトとの必要な接触が最小限であってもよい。機械的な結合を用いて（図示しない）、装置をダクト内に係留させることができ、該結合は、装置筐体の側壁６２の各面に配置される。
【００８３】
更に本明細書に記載の通り、装置への入口及び出口の流れ領域以外に、装置及びダクト壁の間に維持されるスペースは、フィラー絶縁体で満たすことができ、任意の流れが装置を迂回することを防止する（これについても、装置視認性の目的から図１８に図示しない）。幾つかの実施形態では、スタンドアロンな熱電装置であり、ここで、ダクト入口及び出口は、エンジン排出システムからの配管と接続されてもよく、以下を含むことができる：マフラー及び／又は後処理装置。
【００８４】
装置はそれ自体包含されるものであり、及び流体の流れを制限するダクトと重さをもって組み込まれる必要はないため、装置をモジュールと考えることもできる。即ち、装置は、全体のシステムに容易に組み込んだり又はそこから除去したりすることができる。こうしたモジュール性があるため、能力において拡張可能（ｓｃａｌａｂｌｅ）な熱電システムを容易に達成することができ、これは、単純に複数の熱電装置を、１つ又は複数のダクトの流れの空間内で並列に及び／又は直列に並べることにより達成される。
【００８５】
本明細書に記載の熱電装置に従い、様々な実施形態は、図２４の例に示すように、１０個の装置がダクト内で並列且つ垂直方向にスタックした形態をとることができ、ここで、もし各装置が５００Ｗ発電すると、５ｋＷの電力が送電されるであろう。同様に、他の実施形態は、図２５の例に示すように、水平方向にスタックした８個の装置を含むことができ、ここで、もし、各装置が５００Ｗ発電すると、４ｋＷの電力が送電されるであろう。また、こうしたシステムは、入口で、後処理装置と結合されてもよく、全体として非常にコンパクトなパッケージを提供しつつも、ダクトへの入口の流れの遷移を促進する。
【００８６】
ある特定の用途及び実施形態は、少なくとも一部の流体が装置を迂回、又は装置の一部を迂回することを伴ってもよい。例えば、幾つかの場合には、高温部分での流体動作条件があってもよく、ある特定の例において、装置に関する許容可能な温度の限界を超える可能性があり、オーバーヒート及び潜在的な故障を引き起こす可能性がある。
【００８７】
従って、流体の迂回を採用することがき、これは、温度の影響を受ける装置の領域を流体が流れるのを減少又は停止する。別の場合には、流体の流れが過剰となる可能性があり、過剰の背圧が生じ、流れを解放する必要が生じる可能性がある。いずれかの場合において、こうした流体の迂回は、一部又は全ての流体の流れを代替経路へ方向付けるのに寄与することができ、該経路はメインのダクトの流体の流れに対して平行に走っており、しかし、こうした迂回システムは、複数の異なる形態で実装することができる。
【００８８】
流体迂回システムのある特定の実施形態は、空間を利用することができ、該空間において、図１７及び１８に見られるように、フィン幅が、側面方向に、装置の何れかの側で、筐体及びダクトの間で終了している。例えば、もし、フィン幅が迂回のための別の流れ経路を規定するように終了している場合、追加のパーティション壁を含めることができる。
【００８９】
幾つかの実施形態において、装置よりも実質的に大きい流れの空間を用いることができ、ここで、装置は、ダクトの一方の側へスペースを実質的になくすように配置され、及びパーティション壁は、装置の側に隣接して挿入することができ、その結果、流体迂回のための別の流れ経路を規定する。
【００９０】
しかし、他の実施形態では、完全に別々のダクトを共に用いることができ、代替の流体の流れ経路として寄与する。ここで、流体の流れは、ダンパー又はバルブを用いてコントロールすることができ、これらは、能動的（例えば、ソレノイド、モーター等）又は受動的（例えば、熱で活性化される材料（例えばバイメタルスプリング、形状記憶合金等））の何れかの形で駆動される。
【００９１】
上述の実施形態の変更形態は複数の装置を含むことができ、これにより、迂回については近接する装置間で提供することができる。
【００９２】
幾つかの実施形態において、本開示に従った熱電システムは、ノイズ軽減要素と組み合わせた１以上の熱電装置を含み、該要素は、ダクト内又はダクトによって制限される流れの空間内で設計し及び製造することができ、マフラー及び熱電装置の両方として機能することができ、これらは、熱電マフラーとして本明細書に記載される。こうした組合せは相乗的であり、比較的容易に達成される。
【００９３】
熱電装置は、様々な実施形態に従った熱電配置を含むことができ、それ自体の中で、ノイズを軽減する特徴を既に有する。また、熱電装置は、容易に、ノイズを軽減する追加の特徴及び材料を収容することができる。本明細書に記載したように、及び当業者に理解されるであろうが、ノイズ軽減要素は、少なくとも１つのノイズ軽減材料、特徴、又は構造を含むことができ、これらは、流体の流れの空間内を飛び交う音波を、散乱させたり、破壊させたり、散逸させたり、又は破壊的な干渉を起こさせたりするようになされ、複数の経路、チャンバー、壁、穴の開いた壁、配管、穴の開いた配管、又は音響吸収材料を含み、そして、システムの装置、ダクト、又は他の構成要素の組み込まれた一部分であってもよいし、又はそうでなくてもよい。
【００９４】
従来の熱電システムに比してある特定の利点をもたらす装置の特徴として、様々な実施形態に関して、装置の筐体及び該筐体から延びる任意のフィンの実質的な部分（例え全体でなくても）は、外向きであり、そして、周辺の流体と接触し、その一方でダクトに取り付けられていないままの状態を維持する。一方で、従来の熱電装置は、任意のこうしたフィンを直接ダクトの内側表面に取り付ける必要がある。
【００９５】
本開示に従った熱電システムのこうした特徴として、筐体から延びるフィンがダクトの内側壁に取り付けられないままであってもよいが、該特徴は、比較的大きな表面積及び体積を提供し（例えば、特に装置がダクトから離れている場合）、ノイズ軽減要素が利用可能になる（例えば、装置のフロー長さ方向に沿った側面方向末端周辺に位置する）。追加の表面積及び体積を利用できることにより、ノイズ軽減に有益なものとなる可能性があり、例えば、ノイズ軽減要素を設置することが可能になることにより有益なものとなる可能性がある。こうした配置は、ノイズ軽減要素を装置周辺の流体からの音波に直接曝すことを可能にし、従って、該要素による軽減を強化することができる。様々な実施形態に従い、ノイズ軽減要素は、装置及び／若しくはダクトと機械的な接触をしてもよいし、又はいずれとも接触しなくてもよい。
【００９６】
同様に、流れの空間内（例えば、ダクト内）の複数の熱電装置の配置のなかで、並列又は直列配列のいずれかにおいて、ノイズ軽減要素は、２以上のこうした装置の部分の間で配置することができる。例えば、本開示に従った複数の熱電装置の配置は、近くのダクト壁内に、孔、アクセス配管、又は開口を含むことができ、これらは、他のチャンバー又は他のノイズ軽減要素への１以上の経路を提供する。また、こうした配置は、直列に配置された熱電装置（例えば、熱電装置であって、別の装置対して上流及び下流に位置する物）の間に位置する領域に関する他の音響ノイズを抑えるようになされてもよい。
【００９７】
概して、フィンパターンの幾何学形状は、流体の流れ（即ち、流体境界層の形成による）を破壊して熱伝導を強化するように構成され、従って、ノイズ軽減の役割を果たす。所与のフィンパターンに関して、フィンバンクは、フィンの幾何学形状において且つ流体の流れ方向に沿って、断続的な状態、又は周期的に変換する構造を有してもよく（例えば、ルーバー状、オフセット、穴の開いた、波状等）及び、従って、小さい流れの経路を含むことができる。更に、狭いフィンの組（例えば図９の例に示される物）を用いてフィンの幾何学形状をオフセットすることにより、流れの方向での断面積に固有の変化をもたらすことができる。こうした特徴はノイズを軽減させる（例えば、音波を散乱させることにより、散逸させることにより、及び破壊的に干渉することにより）のに効果的となる可能性がある。また、筐体表面はノイズ軽減に寄与（例えば、音響波を周辺のフィンバンクに反射して戻すことにより寄与）することができ、結果的に更に波エネルギーを吸収する。幾つかの実施形態において、ノイズ軽減要素は、フィンバンク内に、フィン及びフィンの組にそって、並びにフィンの頂部上に挿入することができる。
【００９８】
ロープロファイルの矩形の又は直方体の熱電装置に関して、例えば、エンジン排出熱をエネルギーに変換するという文脈において、以下の物を適用できる。好ましい可能性があるのは、流体の流れが、ある特定の断面を有する配管（例えば、丸み帯びた／円形の配管であって、これらは排出システムに典型的な物である）及び直方体形状の熱電装置自体の間をダクト内の入口及び出口空間を経由して遷移することである。こうした入口及び出口の空間は、反応チャンバーとして機能するように容易に設計することができ、該空間は、より大きな反応効果のため、チャンバーへ突出した／過剰に延びた配管を有することができる。熱電装置（例えば、ＴＥＧ）を経由しバランスのとれた側面方向への流れを達成するため、入口及び出口配管の軸は、互いにオフセットされるように配置することができる。こうした特徴は、反応を軽減するのを手助けする可能性があり、なぜならば、こうした構成は入口配管から出口配管まで直接音を伝える能力を減少させるからであり、結果として波が行き交う距離を増大させ、波が偏向及び散逸する機会を増大させることとなる。
【００９９】
幾つかの実施形態において、本明細書に記載のノイズ軽減技術は、自動車の排気用の熱電マフラーシステムに適用することができ、これは、非常に広い範囲の周波数にわたってノイズサインを生成する（例えば、広い範囲の自動車エンジンスピードが原因となって）。図２２は、当該用途の一実施形態を提示し、マフラーによって収容される空間内に位置する熱電装置を示す。
【０１００】
従って、本明細書に記載の実施形態は、自動車マフラーとしての広域ノイズ軽減を達成する潜在能力があり、及び反応性及び吸収性マフラーに見出されるのと類似のノイズ軽減技術及び特徴（図２１のリストアップされたものを含む）を用いることができる。動作中、排気ガス及び音波は、エンジンに接続された排出システムから、入口配管１００に入る。排気はすぐに拡張チャンバー１０１（該チャンバーは音を軽減するようになされる）に入り、断面積が変化する；入口配管からチャンバーに入る集中させた波は、拡張チャンバー（比較的大きな空間を有する）にて膨張し、及びそのエネルギーを巨大な表面積にわたって散逸させる。従って、より大きな空間により、波の強度全体を軽減する。
【０１０１】
音波は、該音波が側壁に達するまで、拡張チャンバーにて膨張し、該側壁では、排気音は、マフラーの側壁傍での音パルスの反射によって更に弱められ、その後、続いてやってくる波との破壊的干渉が起こる。破壊的干渉は、軽減させるための反応的な方法であり、音波が、同一の又は異なる大きさ及び位相の別の音波と干渉する際に発生し、そして、典型的には、より低い周波数範囲（＜５００Ｈｚ）にて、ガスを一連のチャンバー、配管、及び経路に通させることにより達成される。入口配管突起１００は、ある波をガスの流れの方向とは反対方向に伝播させることを可能にすることにより更に減衰をアシストし、そして、チャンバーの前面に対して反射及び散逸し、破壊的干渉に関する更なる機会も可能にする。
【０１０２】
排気ガスが装置に入り、そして、フィンアレイ５５を経由して移動すると、断面積の縮小が起こる。ここに示すフィンパターンは一般的な物であるが、高い熱伝導特性及びノイズ低減特性の両方を達成するようになされたものであってもよく、両特性は、音波が熱電装置を経由して伝播する際に、断面積及び小さい経路を頻繁に変更し（ミニ及びマイクロの長さのスケールで）、結果として波の散乱、散逸、及び破壊的干渉が生じる設計を行うことによって達成される。こうした断面積の変更は、任意の適切なフィン設計を含むことができる（例えば、とりわけ他のタイプの中でも、先の図９に提示した物、並びに穴の開いた、千鳥状にした、ルーバー状の、及び波状のフィン）。更に、乱流及び境界層の破壊により、音波エネルギーを散逸させることができる。こうしたタイプの減衰は、低〜中程度の周波数を軽減させるのに特に適切となる可能性がある。
【０１０３】
排流がフィンアレイを経由して移動する間、音波は、しばしば、フィンによって散乱させられ、及び筐体の外側表面から反射し、そして、装置末端部に向かって、及びダクト周辺部１０４（例えば、ダクトの頂部、底部、及び側壁）に向かって、外方に音波を向ける。従って、ダクトの周辺部１０４は、図２２及び２３ａに示すように、ノイズ軽減要素１０２（例えば、ファイバーグラスを含む音吸収材料）とともに列をなしてもよく、排出音を抑えることができる。任意の音吸収材料は、吸収性の材料を用いることができ、該材料はすべての周波数（特により高い周波数（＞５００Ｈｚ））における振動の大きさを減少させ、そして、典型的には吸収性消音器で用いられる。また、音吸収材料は、適切な熱絶縁体として機能してもよく、ダクトの壁を通した熱ロスを減少させ、及び熱電装置の熱性能を更に増加させる（視認性の目的で、ダクトの一部を、頂部及び幾つかの面において図示しない。そして、幾つかの音吸収材料についても、装置の上の頂部及び左側に図示しない。また、図を更に簡潔にする目的のため、ダクトに向かう及びダクトからの冷却材の入口及び出口についても、図に明示しない）。
【０１０４】
排気ガスの流れが熱電装置のフィンアレイを出ると、断面積の拡張が第二反応チャンバー１０３に向けて起こる。出口管を経由して出る前に、排出流体は、第二反応チャンバー１０３に流れ込み、該チャンバーは、任意の適切な断面の形状（例えば、円形の、矩形の、多角形の等）を有することができ、ここで、流体は、断面積の縮小を受けることになる。また、反応チャンバー１０３は、音パルスをマフラーの背壁から反射させることにより、低い周波数音を低減させる。こうした波の反射は、破壊的干渉を生じる。また、出口配管はチャンバー（図示しない）へと突き出てもよく、システムから出た音波に対するバリアを更に提供することができる。
【０１０５】
ノイズ軽減要素１０２（図２２及び２３ａに示すように、これらは、熱電装置及びダクトの内側表面との間に位置する（例えば、装置の流れの長さ方向に沿って））の代わりに又はこれに加えて、代替のノイズ軽減要素を用いることができ、例えば、１以上の流体経路、チャンバー、壁、又は穴の開いた壁が含まれる。図２３ｂはダクトの内側スペース内のチャンバーを示し、該チャンバーは、２つの延びた反応チャンバー１２０を形成し（ダクトの上方及び下方領域）、拡張入口チャンバー１０１から、出口チャンバー１０３に向かって延びている。
【０１０６】
同様に、別の実施形態では、拡張出口チャンバー１０３のための延びた反応チャンバーを形成することができ、該形成は、延びたチャンバーが出口チャンバー１０３に対して単純に開口することにより、そして、入口チャンバー１０１に対する開口部を壁で隔てることにより行われる。図２３ｃに示す変更実施形態は、２つの分離した反応チャンバー１２１を装置の上方及び下方領域に描写しているが音波と音響的に相互作用するように構成され、音波は、中間の長さのところでフィンの間を移動する。
【０１０７】
ある特定の実施形態に関して、図２３ｄに示すように、システムは、更なる特徴を含むことができ、例えば、ここで複数の熱電装置がダクト内１０４に配置される。ダクト１０４内の複数の装置５０（必ずしも直方体ではない）−又はダクト内スペース１０４内に挿入することができる熱電装置１２８は、より大きなハウジングチャンバー１２５内に配置することができ、該チャンバーも、ハウジング入口から熱電装置（５０又は１２８）を有するダクト１０４を経由し、及びハウジングチャンバーへ向かうガスを経路づけることができる。ハウジングチャンバーはガス排出配管１２５を提供する事ができ、任意で穴の開いた物であってもよく、任意で実質的にハウジングチャンバー内に突き出てもよく、そして、実質的にダクト＃に対して平行に向けられてもよく、及びチャンバーの距離の実質的な部分にわたって延びても良い。
【０１０８】
幾つかの実施形態において、排出配管及び熱電装置の間の入口空間及び出口空間は、装置を含むダクトによって形成されるが種々のマフラー要素を含むように延びてもよい。マフラーの構成及びハウジングは直方体の形状である事が多いが、本明細書に記載の熱電マフラーシステムの態様は、容易にこれらに適合できる。同様のアプローチを後処理装置（例えば、触媒コンバーター、ディーゼル粒子フィルタ等）のために用いることができる。本明細書にて提供するように、本開示に従ったシステム及び方法は、流れの変移部分の圧力降下を減らすことができ、並びに／又は装置及びマフラー（及び／又は後処理装置）によって制限される全体積を減らすことができ、これらは、さもなくば、別々の構成要素として発生したであろう。一例として、図２５は、８個の装置を水平方向にスタックした物を描写しており、４ｋＷの電力をダクト内に送電し、該ダクトは、ノイズ軽減の要素及び特徴も採用することができ、熱電マフラーシステムとして寄与することができる。後処理装置（例えば、触媒）は、入口に位置し、全体として非常にコンパクトなパッケージを提供しつつも、ダクトへの入口の流れの遷移を促進する。
【０１０９】
熱電装置及びマフラーが別々であるシステムと比べると、開示された熱電マフラーシステム（随意的な後処理入口又は出口を有する）は、全体のサイズ、重さ、背圧、及び熱回収に伴う排出システムのコストを有意に減少させる潜在能力がある。熱電装置及びマフラーを共に効果的に組み合わせることにより、こうしたアプローチでは、別のマフラーに必要性を減少させたり、及び／又は排除することができたりする。
【０１１０】
以下の点を理解されたい：即ち、任意の適切な熱電装置（複数可）は、適切な、任意で、収容された流れの空間（例えば、排出配管、ダクト、マフラー等）内に配置することができ、そして、特定の本明細書に記載の熱電装置の実施形態に限定されない。例えば、ダクト内の熱電装置の様々な実施形態を取り込んだ、熱電マフラーに関する上記説明は、任意の適切な熱電装置（他の中でも、例えば、実質的に円柱状の、直方体、両者の組合せ）のために応用でき、これにより、全体ではないにしろ、熱電装置及び該熱電装置から延びる任意の熱伝導性の構成要素（複数可）（例えば、フィン又は他の幾何学的形状）の実質的な部分は、流れの空間内に配置され（例えば、周辺の流体と接触して）、一方で、任意でダクトに取り付けられていないままの状態を維持する。例えば、複数の熱電装置１２８（例えば、ここでは、円柱形状を示す）は、図２３ｅに示すような形で配置することができ、これにより、ノイズ軽減要素１０２は、熱電装置及びダクトの内側表面の間に配置することができ（例えば、装置の流れの長さ方向に沿って）、又は、他のタイプの熱電装置を流体の流れの空間内に適宜配置することができる。
【０１１１】
同様に、以下の点を理解されたい：即ち、本開示の熱電装置の実施形態は、任意の熱電システムに組み込むことができ、又は任意の熱電システムと共に用いることができる。上述したように、熱電装置の実施形態は、例えば、ダクト又は後処理装置又はマフラーの流れの空間内に配置することができる。しかし、本明細書に記載の熱電装置は他のタイプの比較的高温のシステムに組み込むことができる。
【０１１２】
本明細書に提示した熱電システム／装置と併せて、又は熱電部分を採用しない他の用途を目的として、適合可能な熱交換器を採用することは有益となる可能性があり、該熱交換器は、ある構造物（例えば、熱電層（複数可）、内部の熱交換器（複数可））に適合し、該構造物と熱交換し、及び該構造物に沿ってスライドし、該構造物は、熱交換器に覆われているか、又は熱交換器と隣接している。様々な実施形態において、こうした適合可能な熱交換器は、単純に、適合可能表面、シート、又は壁であってもよく、ここで、外側表面は、環境への熱伝導（例えば、筐体から延びる複数のフィンを通して）を強化するようになされる。フィンのタイプ及び設計については、熱交換器の能力を過度に制限することの無いように採用することができ、目下必要とする特定用途として実質的に適合し及び実行することができる（以前のセクションで、適合可能なシート又は筐体用のフィンについては、更に多くの議論がなされている）。幾つかの実施形態において、本明細書に記載の態様に従い、適合可能な熱交換器は、適合性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）筐体であり、１以上の熱電層及び／又は追加的熱交換器を覆う。
【０１１３】
こうした適合可能な熱交換器の態様は、筐体のベースシート又は該筐体の他の特徴部分（ノイズ軽減要素を含む）を、熱交換器の近くに含むことができるが、全ての本開示の実施形態において、ある特定の要素を必要とするわけではない。幾つかの場合には、適合可能な熱交換器が適合する形を有する構造は熱電層である必要はなく、任意の適切な構造（それ自体形を変える構造を含む）を含むことができる。
【０１１４】
更には、構造の表面が筐体に接続できる一方で、こうした接続は、様々な実施形態では必要としない。更に、全ての実施形態において、構成要素間のスライドが、前記表面が結合する適合可能表面又は任意の構成要素（複数可）の熱膨張によって引き起こされる必要はない。
【０１１５】
熱交換器が隣接構造に適合し及びインターフェースとなる圧縮圧力は、１以上の面での真空（例えば、大気圧からの減圧）又は別の方法によってもたらすことができる。例えば、表面の一部を機械的に引っ張ることができ（例えば、張力を生じさせる）、又は適切な圧力差を熱交換器間で発生させることができる。圧力差は、真空以外の方法で達成することができ、例えば、周囲の環境の圧力を、大気圧を超える圧力に上昇させることができる（海の下であろうと、又は、他の中で、圧力をかけた構成要素、コンテナ／容器、又は機械の中であろうと）。
【０１１６】
また、適合可能な熱交換器は、熱を断続的に、又は変動する熱効果と共に、隣接構造に伝導させ、これは、２つの間に存在しうる圧縮圧力の変化、又は任意のインターフェース物質、−熱、潤滑剤、又はその他（即ち、グラファイトパッド、流体、グリース、オイル等）の変化が原因となる。
【０１１７】
本明細書に提示した熱電システム／装置と併せて、又は熱電部分を採用しない他の用途を目的として、固定状態熱スイッチは、構造部材の温度が所与の値を超えた時、構造部材が熱を伝える能力を減少させることができる（例えば、構造部材の効果的な熱伝導度を減少させる）。熱伝導度に関するこうした変動可能な能力は、動作制御を伴う用途に提供する事ができる（例えば構成要素をオーバーヒートから保護する事を目的として）。熱スイッチの実施形態を組み込むことができる１つの用途は、熱交換器において、熱交換器の温度がある特定の閾値又はカットオフ値を超えて上昇するのに反応して熱交換器の効果的な熱伝導度を下げることができる場合である。
【０１１８】
熱スイッチを組み込んだこうした熱交換器は、比較的高温の用途での熱電材料（複数可）を保護するのに用いることができ、ここで、熱電材料（複数可）は、故障することなく閾値温度を超えて動作することができない。ここで、熱交換器は、熱を、温度の影響を受ける熱電材料（複数可）に伝達するが、熱交換器は、熱電材料（複数可）とのインターフェース付近で、該熱交換器の効果的な熱伝導度を下げることができる。従って、熱電材料（複数可）の温度は、保護目的から、閾値温度を下回る温度に維持することができる。幾つかの場合には、熱交換器の効果的な熱伝導度を減少させる一方で、熱電部分はなおもその機能を実行することができ、なぜならば、熱交換器に組み込まれる熱スイッチは、なおも、ある程度の熱を、閾値温度を超える熱電部分へ、又はそこから伝えるように構成することができるからである。
【０１１９】
上述したように、多くの熱電材料は、過度の高温状態（例えば、５００〜６５０℃の間及びそれ以上が典型的である）では適切な態様で性能を発揮することができない。そして、多くの熱電材料は、本明細書に記載の非常に薄い固定状態の熱スイッチ技術を採用することによって保護することができ、こうした技術は、任意の適切な熱交換器（例えば、熱交換器のベースに）に組み込むことができる。
【０１２０】
本開示に従った熱スイッチの基本的な機能は、流体に相変化を起こさせることによって、熱伝導度を下げることである。流体は、所望の閾値温度に対応して、液体から気体へ状態を変化させることができる（例えば、沸点又は蒸発温度又は気化温度）。気体状態において、殆どの流体は、液体状態よりも低い熱伝導度を示す。
【０１２１】
本明細書に記載のシステムにおいて実装する時、こうした流体は、固体部材内の経路（例えば、他のオプションの中でも、チャンネル、ミニチャンネル、マイクロチャンネル、溝、ギャップ）に適切に含まれることができ、ここで、流体の効果的な熱伝導度を変化させることが望まれる。経路の構造及び位置は用途に依存する可能性があり、また、任意の特定の構造の構成又は用途に限定されない。
【０１２２】
熱電部分用の高温部熱交換器を伴う用途に関して、種々の実施形態において、薄い熱スイッチは、高温部分の熱交換器のベースシート又はプレート６１の内側表面内に組み込むことができる（図２６を参照）。
【０１２３】
図２７に示すように、小さな経路（例えばマイクロチャンネル１１２）をベースシート又はプレート６１内に形成することができ、該経路は、適切な流体又は流体構成物で満たすことができ、及び薄いカバーシート１１０をチャンネル化された表面上に取り付けることにより収容されてもよい。ここで、こうした例示的な実施形態において、マイクロチャンネルは、ベースシート６１内でエッチングされる。
【０１２４】
図２８ａ及び２８ｂは収容された流体チャンネルの部分的断面を示す。ここで、こうした例示的な実施形態において、流体構成物は、熱スイッチのマイクロチャンネル内に収容され、及び流体構成物は、状態及び熱伝導性について変化していることが示される。また、図２８ａ及び２８ｂは、状態変化前後の熱スイッチの概念的な比較を示し、流体の液相でのより高い熱伝導性及び流体の気相でのより低い熱伝導性にそれぞれ対応する。
【０１２５】
様々な実施形態において、ベースシート内にチャンネルを形成することは、他の中でも、機械的な加工、化学的なエッチング、又はスタンピングにより達成することができる。金属熱交換器に関して、薄いシートを表面に取り付けることは、種々の方法を通して達成することができ、他の中でも、ろう付け、拡散ボンディング、ソルダリング等が含まれる。熱スイッチを組み込む一方で、複合体ベース及び薄いシートは、全体の厚さが、適合性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）筐体として機能するのに十分な薄さとなるように構成されてもよい。マイクロチャンネルは、熱スイッチを採用するための非常に薄いコンパクトなアプローチを提供し、そして、浅くなるように作られてもよく、熱を伝えるための熱伝導の経路の長さを最小化又は減少させ、望ましい可能性がある。
【０１２６】
マイクロチャンネルを形成する代わりに、種々の他の実施形態を採用することができる。例えば、熱スイッチは、筐体のベース又はカバーシート内に形成された窪みを含むことができ、ここで、薄いスクリーン又は足場がこれらの間で配置され、その結果、界面圧力（複数可）（及び／又は流体経路内の部分的真空）に耐えることができ、一方で、流体が、流体空間を経由して移動又は毛管作用により移動することを可能にする。
【０１２７】
様々な実施形態において、経路内の流体は、閉じた経路空間内に含まれてもよく、これにより、経路圧力を調整又はチューニングして流体の沸点温度（即ち、スイッチの閾値又はカットオフ温度）を変化させることができる。
【０１２８】
幾つかの場合には、流体は完全に熱交換器内に存在してもよいが、別の実施形態では、配管（例えば、キャピラリー配管）は、経路に固定されてもよく、その結果、流体を満たす（例えば、補充又はメンテナンスのため）及び経路に圧力をかける又は減圧する目的で容易にアクセスするために、熱交換器の外側に経路及流体が延びることができる。
【０１２９】
別の実施形態は、図２６に示すように、バルブ（ｂｕｌｂ）１１１を含むことができ、該バルブは、流体経路に対してより多くの空間を追加し、こうしたアプローチを用いた設計の多能性を増加させる。図２６ではバルブ（ｂｕｌｂ）を筐体内に示しているが、他の実施形態では、バルブ（ｂｕｌｂ）を筐体の外で用いることができる。こうした付属物は、幾つかの実施形態において、比較的剛性のあるものであってもよく、高い、低い、又は真空圧力に耐えることができる。剛性バルブ（ｂｕｌｂ）内で、他の実施形態は、圧縮可能なダイアフラム（又は同様に機能する構成要素）を含むことができ、該ダイアフラムは異なる流体で満たされ、流体が状態変化した際の流体の膨張に応答してその体積を減少させる。他の実施形態では、バルブ（ｂｕｌｂ）は、可撓性を有してもよく、流体が液体から気体へ遷移したときに膨張した流体を許容することができる。更に、可撓性のバルブ（ｂｕｌｂ）は、バルブの内部の経路圧力と外側の圧力との間で平衡をとることができる；従って、熱電装置のための真空筐体内のバルブ（ｂｕｌｂ）に関して、筐体内の真空圧力のレベルは適宜チューニングすることができ、熱スイッチ経路圧力の調整、そして、スイッチのカットオフ温度の調整を行うことができる。
【０１３０】
ある実施形態において、バルブ（ｂｕｌｂ）（又は配管延長部）を有する又は有さない複数の別の熱スイッチを熱交換器又はシート内に配置することができる。様々な実施形態において、１つのスイッチを熱交換器の入口領域又はその付近に配置することができ、及び追加的スイッチを、熱交換器の他の領域に沿って配置することができる。熱いガス温度が装置、又は流体熱交換器を経由し、一方の端（入口）から、熱をロスしながら及び温度を下げながら、他の箇所（出口）へと流れる際に、スイッチ（複数可）は、適宜応答する。この場合、熱スイッチは、下流に位置するこれらのスイッチを事前にアクティブにすることによって、入口を閉じるために用いることができる。また、複数あるうちの幾つかの熱スイッチは他とは異なる閾値温度でアクティブにするように調整されてもよく、これは、異なる熱電材料及び該材料の異なる温度感受性に対応する。
【０１３１】
種々の流体は熱スイッチの目的で用いることができ、該スイッチは、他のなかでも、ナトリウム及びカリウム並びにその合金（例えばＮａＫ）が含まれる。こうした物質は、エンジン排出用途の伝熱部分を保護するのに適した真空圧力及び温度範囲のための実質的に高い液体熱伝導度及び沸点を有している（５００〜６５０℃の範囲）。他の実施形態では、複数のタイプの流体を有する流体混合物は、熱スイッチ性能を調整するために用いることができる。また、流体は、他の流体構成物の中でも、純粋な物、二成分、三成分であってもよい。
【０１３２】
エンジン排出熱電装置に関して、本明細書に記載の熱スイッチは、嵩張る排気ガスの迂回経路を不必要なものとみなし、該経路はオン／オフダンパーによってアクティブにされ、嵩張る排気ガスの迂回経路は、熱電材料を保護するための従来の熱電システムに関する産業で提案されてきた解決策である。熱電装置固有のコンパクト性、熱スイッチ（別の迂回を排除する）、及びマフラー軽減材料の組み込み（別のマフラーを排除できる）により、こうした装置技術及びその関連システムを、自動車用途において、魅力的なものにする。
【０１３３】
本明細書に提示した熱電システム／装置と併せて、又は熱電部分を採用しない他の用途を目的として、熱インターフェース複合体を開示する。熱インターフェース複合体は、２以上の物質を含むことができ、これにより、２つのスライドする表面間での熱インターフェース接触（例えば、効果的な熱伝導度）を、１つの物質のみの場合又は全く無い場合と比べて、向上させることができる。１つの用途においては、こうしたスライドする表面を有することができ、そして、熱インターフェース複合体を組み込むことができるが、こうした用途も熱電装置の実施形態内である。
【０１３４】
構成要素のスライドする表面間の熱接触抵抗を減少させるための従来のアプローチは、サーマル・インターフェース・マテリアル８４を表面の間に導入することである（例えば、他の中でも、適合可能なグラファイトホイル又はパッド、銅ホイル、他の金属ホイル、炭素ナノチューブパッド、放熱グリース）。固体サーマル・インターフェース・マテリアルは、スライドする表面間に存在するギャップに少なくとも部分的に準拠することができ、及びブリッジの補助をすることができる。そして、該マテリアルは、典型的には、放熱液体又はグリースと比べると、固体内で良好な熱伝導度を有する。；しかし、固体サーマル・インターフェース・マテリアルは、２つの面のインターフェース接触を導入しており、これにより、本質的により多くの熱接触抵抗を導入する可能性があり、及び熱インターフェースホイルの利点を著しく減少させる可能性がある。液体又はグリースインターフェース物質は、典型的には、表面とのより望ましい接触（例えば、より低い熱接触抵抗）を提供するが、重大なギャップがあるインターフェースに単独で適用した場合、液体又はグリースのより低い熱伝導度は、固体ホイルと比べて良好な熱性能をもたらさない可能性がある。
【０１３５】
熱インターフェース複合体のための本開示に従ったアプローチは、ホイルの片面又は両面において、適合可能な固体材料を液体又はグリースと組み合わせて使用して、２つのスライドする表面間での全体の熱インターフェース抵抗を減らす−換言すれば、結果として、単に１つの物質（例えば、ホイル又はグリース）の場合と比べて、２つの表面のインターフェースにまたがる効果的な熱伝導度をより大きくする。こうした特定の例において、適合可能であることは、インターフェースを構成し（即ち、材料のいずれかの側に位置し）、及び適合可能なシートをサンドイッチする固体構成要素と比べて、大きな弾性を有する材料に関連する。適合可能な材料又はホイルは、２つのスライドする表面間のより大きなギャップのブリッジとなることができ、該ギャップは、ミニ〜マイクロのスケールのオーダーとなりうるが、一方で液体は表面に接着し、及びマイクロ〜ナノのスケールのオーダー上でギャップをブリッジすることができる。しかし、第二の構成要素は、いつも液体であり続ける必要はない。装置が所望の動作条件に達するまでに、固体から液体へ相を変える物質であっても十分であろう（例えば錫又ははんだのフィルム）。
【０１３６】
また、こうした熱インターフェース複合体アプローチは、熱サイクルの間の液体の「ポンプアウト」の可能性を減らし、結果として、空気ギャップを放置して、液体がインターフェースから移動し、これは、熱サイクル中のインターフェース表面のサイクル熱による変形が原因となる。
【０１３７】
一実施形態は、ホイルの両側に薄いグリースの層を有する適合可能なグラファイトホイルを含むことができる。実験を行い、本実施形態と、単独のグラファイトホイルとを比較した。そして、結果として示されたのは、グリース（即ち、インターフェース構成物）なしでホイルを使用したシステムと比べて、１５ｐｓｉの低い接触圧力で、全体の熱接触抵抗を最大で４０〜５０パーセント減少させることができることである。より高い接触圧力に関して、熱接触抵抗におけるパーセントの減少度合いは減少する。
【０１３８】
上記セクションで、種々の実施形態に関する材料、構造、及び製造について幾つか言及したが、ここでは、特定の部分に注目し、及び詳細を述べており、ロープロファイル矩形の直方体に似た形に関連する且つ維持される熱電装置を用いた適合可能な真空筐体及びその組立体について記載している。こうしたアプローチに関して、製造及び組立プロセスに関する多くの設計が存在し、及び適宜採用することができるが、本明細書においては、複数の代表的な例のみ提示している。
【０１３９】
多種多様な筐体材料を用いることができ、他の中でも、金属及びある特定のプラスチックを含むことができる（用途における熱い流体温度に依存する）。しかし、耐腐食性金属は、高温で腐食性且つ酸化性のエンジン排出フローに長期間（例えば、何年も）耐える目的からは、好ましい可能性がある。
【０１４０】
幾つかの実施形態において、筐体シート及び／又はフィン材料は、他の中でも、ステンレススチール、ニッケルベースの合金（例えば、インコネル（登録商標））、モリブデン、及びチタンを含むことができる。
【０１４１】
筐体シート及びフィンは、真空下で望ましい度合いの弾性適合性をもたらすのに十分な薄さであってもよく、また、その一方で、燃焼排気ガスに対する著しい耐腐食性及び強度を提供し、これらは、ベースシート用に特に有用となる可能性がある。
【０１４２】
フィン及び筐体の間の接合方法は、以下を含むことができる：他の中でも、ろう付け、溶接、及び拡散ボンディング。
【０１４３】
上述したように、図１０は、熱電層表面に対する上述した適合性に関する概念的な例を示す。更に、実験を行い、こうした準弾性構造の適合性を検証した（該構造には、熱電装置のプロトタイプを含み、図１９中の形状と類似している）。
【０１４４】
筐体の形状を製造するために、一実施形態は、以下を含むことができる：直方体形状のボックスを共に溶接し、ここで内部構成要素が挿入される。一例において、類似のボックス設計の筐体設計は、図１９に示すように、熱電性プロトタイプのために製造された。そして、該プロトタイプは、適合可能なベースシート６１を含み、該シートは、側壁６２又はフレームに溶接されている。こうしたボックスの筐体を製造した後、内部の構成要素（例えば、熱交換器、熱電材料等）をボックスの開口端に挿入した。次いで、同様の態様で、壁で塞いで、及びシールした。こうしたプロトタイプ設計及び構造は、ここで提供される高い真空に対して気密性を有することを示すのに成功した。更に、意図したとおりに実施されるこうした熱電性プロトタイプは、適合性（ｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅ）筐体を含み、該筐体は、本明細書に記載したように、ガスフロー空気温度最大で６００℃（試験での耐久限界であった）で適切に機能しており、及びより高い温度に関しても適切に機能する蓋然性が高い。こうしたプロトタイプは、乗用自動車の物と比べるとより小さい設置面積を有するが、高さの寸法は類似する。
【０１４５】
しかし、記載した実施形態の高さの低い直方体形状は、更に容易である他の製造アプローチを可能にする。種々の実施形態は、２つの巨大なシート又は片割れ（ｈａｌｖｅｓ）を含むことができ、ベースシート６１（別途側壁６２無しで）内で、引き伸ばされ、又はスタンプされて、比較的浅い高さ／深さ（奥行）を形成し、これは、クラムシェル構成と同様であり、断面図としての図２０に示されており、２つの可能な形成オプションを示す。筐体の上方及び下方領域に関するベースシート６１は、共にその末端部分で引き伸ばすことができ、その結果、これらは結合して、２つのベースシート又は片割れ（ｈａｌｖｅｓ）の間の接合可能なインターフェースを形成し、筐体の別の側壁を含めるための任意の必要性を排除することができる。
【０１４６】
内部の部分（例えば、冷却材熱交換器６４、熱電層６３、構造支持体６９、及び他の構成要素（明示しない））は、２つの片割れ（ｈａｌｖｅｓ）によって収容されるスペース内に存在する。
【０１４７】
可能な結合アプローチは、以下を含むことができる：他の中でも、溶接、ろう付け、ソルダリング。他の中でも、他のファスニング、ボルト締め、クランピング、キャッピングの方法による機械的な結合は、ガスケット又は他のシール方法とともに用いることができる。
【０１４８】
クラムシェルアプローチは、こうした構成は、他の構成のように多くの部品を伴わない点で有利である（例えば、上方及び下方の片割れ（ｈａｌｖｅｓ）だけを用いることができる）。クラムシェルアプローチでは、接合された継ぎ目部分が長くなく、従って、接合部分が故障するリスクが軽減される。更に、筐体内の真空化は筐体がシールされた後で行うことができる。従って、様々な本開示の実施形態に関する幾つかの態様を記載してきたが、様々な変形、変更、及び改良は容易に当業者によってなしうることを理解されたい。こうした変形、変更、及び改良は、本開示の一部であることを意図しており、及び本発明の思想及び範囲内であることを意図する。従って、上記説明及び図面は例示としての意味合いに過ぎない。
（発明１）
熱電装置であって：
少なくとも１つの熱交換器；
少なくとも１つの熱電層であって、前記少なくとも１つの熱交換器と熱交換を行う、該熱電層；並びに
筐体であって、
前記少なくとも１つの熱電層及び前記少なくとも１つの熱交換器を覆い、
前記筐体はバリアを提供し、
該バリアは前記少なくとも１つの熱電層及び前記少なくとも１つの熱交換器のためのバリアであり、
該バリアは、筐体の外側に位置する流体からのバリアであり、
である該筐体；
を含み、
ここで、前記筐体の一部は、熱を伝導するようになされ、及び前記少なくとも１つの熱電層と熱交換を行うようになされ、並びに、
ここで、前記少なくとも１つの熱交換器は、前記筐体の内側表面から離れており、及び前記筐体の内側表面に対して可動性があり、前記少なくとも１つの熱交換器及び前記筐体の熱膨張を許容する、
該熱電装置。
（発明２）
発明１の装置であって、前記装置は、前記流体内に位置し且つ前記流体に覆われた時に熱電変換するようになされる、該装置。
（発明３）
前記発明１の装置であって、前記装置は、ハウジングから離れ又は熱的に分離しており、前記ハウジングは、前記筐体の外側に位置する前記流体を制限する、該装置。
（発明４）
前記発明１の装置であって、前記少なくとも１つの熱電層は、前記少なくとも１つの熱交換器の表面の上に配置される、該装置。
（発明５）
前記発明１の装置であって、前記少なくとも１つの熱電層は、前記筐体の内側表面の一部の上に配置される、該装置。
（発明６）
前記発明４の装置であって、前記少なくとも１つの熱電層が配置される前記少なくとも１つの熱交換器の前記表面は実質的に平らである、該装置。
（発明７）
前記発明１の装置であって、前記少なくとも１つの熱電層は、第一熱電層及び第二熱電層を含み、前記第一熱電層は前記少なくとも１つの熱交換器の第一面上に配置され、前記第二熱電層は前記少なくとも１つの熱交換器の第二面上に配置される、該装置。
（発明８）
前記発明７の装置であって、前記第一熱電層及び第二熱電層は、前記少なくとも１つの熱交換器の周辺に実質的に対称的な構成を形成する、該装置。
（発明９）
発明１又は４の装置であって、前記少なくとも１つの熱交換器の表面と、前記少なくとも１つの熱電層が配置される前記筐体の表面が実質的に平行である、該装置。
（発明１０）
発明１又は９の装置であって、前記装置が実質的に直方体形状である、該装置。
（発明１１）
発明１又は１０の装置であって、前記筐体が前記少なくとも１つの熱電層の表面に実質的に適合可能である、該装置。
（発明１２）
発明１の装置であって、前記筐体が弾性材を含む、該装置。
（発明１３）
発明１の装置であって、前記筐体が密封シールされる、該装置。
（発明１４）
発明１３の装置であって、前記筐体内の空間が不活性ガスで満たされる、該装置。
（発明１５）
発明１３の装置であって、前記筐体の外側の圧力が前記筐体の内側の圧力を超える、該装置。
（発明１６）
発明１３の装置であって、前記筐体内の空間が真空状態にさらされる、該装置。
（発明１７）
発明１の装置であって、前記少なくとも１つの熱電層は、熱を伝導するようになされた前記筐体の前記一部に対して可動性がある又はスライド可能であるように構築され及び配置される、該装置。
（発明１８）
発明１の装置であって、少なくとも１つのサーマル・インターフェース・マテリアルを更に含み、該マテリアルは前記筐体及び前記少なくとも１つの熱電層の間に配置される、該装置。
（発明１９）
発明１の装置であって、前記筐体内の空間の上に、並びに、前記少なくとも１つの熱電層及び前記少なくとも１つの熱交換器の末端部分を超えて、前記筐体が延びる又はオーバーハングする、該装置。
（発明２０）
発明９の装置であって、前記筐体がクラムシェル構成（ｃｌａｍ−ｓｈｅｌｌ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を含み、該構成は第一の片割れ及び第二の片割れを含み、これらの片割れは、互いに係合可能であり、及び対向して配置され、及び互いに対して実質的に平行である、該装置。
（発明２１）
発明２０の装置であって、前記筐体は、少なくとも１つの側壁を含み、該側壁は、前記第一の片割れ及び前記第二の片割れが係合したときに、前記筐体の周辺にある、前記第一の片割れ及び前記第二の片割れの間の任意のギャップを物理的に閉じる、該装置。
（発明２２）
発明２１の装置であって、前記筐体の前記第一の片割れ及び前記第二の片割れのうち少なくとも１つが前記少なくとも１つの側壁を含む、該装置。
（発明２３）
発明２１又は２２の装置であって、前記第一の片割れ及び前記第二の片割れは、溶接、ろう付け、ファスニング及びクランピングのうち少なくとも１つによって共に接合される、該装置。
（発明２４）
発明２１の装置であって、前記筐体の前記少なくとも１つの側壁は少なくとも１つの構造部分を含み、該構造部分は、弾性に関して、前記第一の片割れ及び前記第二の片割れ又はシート又はプレートに比べて更に準拠する、該装置。
（発明２５）
発明１の装置であって、前記少なくとも１つの熱交換器は、前記少なくとも１つの熱電層に対して移動又はスライドするように構築され及び配置される、該装置。
（発明２６）
発明１の装置であって、少なくとも１つのサーマル・インターフェース・マテリアルを更に含み、該マテリアルは前記少なくとも１つの熱交換器及び前記少なくとも１つの熱電層との間に配置される、該装置。
（発明２７）
発明２１の装置であって、前記筐体に対して圧縮圧力をもたらすようになされた少なくとも１つのファスナーを更に含む、該装置。
（発明２８）
発明１の装置であって、前記少なくとも１つの熱電層は、前記少なくとも１つの熱交換器及び前記筐体の一部のうち少なくとも１つと機械的に結合する、該装置。
（発明２９）
発明１の装置であって、前記筐体は、実質的に円柱状の、直方体の、又は両者の組合せである形状を有する、該装置。
（発明３０）
発明１の装置であって、熱を伝導するようになされた前記筐体の前記一部は、前記筐体の外側表面を含み、該表面は筐体の外側に位置する流体との熱伝導を強化するようになされた特徴を有する、該装置。
（発明３１）
発明３０の装置であって、前記筐体の外側に位置する前記流体との熱伝導を強化するようになされた前記特徴は、複数のフィンを含み、該フィンは複数の経路を含み、該経路は前記筐体を覆い、前記筐体周辺の流体の流れを許容するための物である、該装置。
（発明３２）
発明３１の装置であって、前記複数のフィンは、複数の孔を含む、該装置。
（発明３３）
発明３１の装置であって、前記複数のフィンは、０．５１インチ未満のフロー長さを有するフィンストリップを含む、該装置。
（発明３４）
発明３１の装置であって、前記筐体から延びる複数のフィンを更に含み、前記フィンは、異なる断面積又はパターン又は幾何学形状を有する経路を規定する、該装置。
（発明３５）
発明１の装置であって、前記少なくとも１つの熱電層は、一段階、二段階又は複数段階の熱電部分として構成される、該装置。
（発明３６）
発明１の装置であって、前記熱電装置は、熱電発電機又は流体コンディショナーとして構成される、該装置。
（発明３７）
発明１の装置であって、以下を含む前記熱電装置：入口であって、前記少なくとも１つの熱交換器への流体の流入を許容するように配置される、該入口；及び、出口であって、前記少なくとも１つの熱交換器からの流体の流出を許容するように配置される、該出口。
（発明３８）
発明３７の装置であって、前記筐体は、前記入口及び前記出口と結合する、該装置。
（発明３９）
発明１の装置であって、更に１以上のノイズ軽減要素を含み、該要素は前記装置を覆い、及び音振動を抑えるようになされる、該装置。
（発明４０）
発明３９の装置であって、前記１以上のノイズ軽減要素は、複数のチャンバーを含み、該チャンバーは、別々の配置で、又はスタックされた配置で位置する、該装置。
（発明４１）
発明１の装置であって、前記装置は、前記少なくとも１つの熱交換器及び前記流体の間で少なくとも３００℃の温度差で少なくとも４週間の期間さらされる熱電変換を実行するようになされる、該装置。
（発明４２）
発明１の装置であって、少なくとも一部の前記装置は、前記流体の排出を処理し、並びに触媒及び粒子フィルタのうち少なくとも１つとして機能するようになされる、該装置。
（発明４３）
以下を含む熱電システム：
ダクトであって、発明１の流体を収容する流れの空間を規定し、前記ダクトは、前記流れの空間への流体の流入を許容するように配置された入口と、及び前記流れの空間からの流体の流出を許容するように配置された出口とを有する、該ダクト；並びに
発明１の熱電装置。
（発明４４）
発明４３のシステムであって、発明１の熱電装置が、少なくとも部分的に、前記ダクトの前記流れの空間内に存在する、該システム。
（発明４５）
発明４３のシステムであって、複数の発明１の熱電装置を更に含み、該装置がスタックされた構成で配置される、該システム。
（発明４６）
発明４５のシステムであって、前記複数のスタックされた熱電装置は、直列構成又は並列構成で配置される、該システム。
（発明４７）
発明４３のシステムであって、前記ダクトは、少なくとも１つのノイズ軽減要素を収容する、該システム。
（発明４８）
発明４７のシステムであって、前記少なくとも１つのノイズ軽減要素は、前記流れの空間内に位置し、該要素は、前記装置のフロー長さに沿っており、並びに装置の一部及び前記ダクトの壁の内側表面の間に位置する、該システム。
（発明４９）
発明４７のシステムであって、並列構成又は直列構成で配置された複数の発明１の熱電装置を更に含み、少なくとも１つのノイズ軽減要素が前記複数の熱電装置の間の前記流れの空間内に位置し、前記流れの空間は、直列構成で提供された複数の装置間の流れの空間を含む、該システム。
（発明５０）
発明４３のシステムであって、流体が流入する前記流れの空間の入口空間又は流体が流出する前記流れの空間の出口空間は、マフラー要素を含む、該システム。
（発明５１）
発明４３のシステムであって、流体が流入する前記流れの空間の入口空間又は流体が流出する前記流れの空間の出口空間は、後処理構成要素を含む、該システム。
（発明５２）
発明４３のシステムであって、流体が流入する前記流れの空間の入口空間又は流体が流出する前記流れの空間の出口空間はチャンバーを含み、該チャンバーは、前記流体の流れからのエネルギーを散逸させるように構築され及び配置され、前記チャンバーの断面積は、前記入口又は前記出口の流れの領域の断面積を超え、及び前記入口又は前記出口は、前記チャンバー内へ突き出る、該システム。
（発明５３）
発明５２のシステムであって、前記入口の壁又は前記出口の壁は、前記チャンバー内へ突き出る、該システム。
（発明５４）
発明４３のシステムであって、前記入口を経由する流体の流入の方向は、前記出口を経由する流体の流出の方向からオフセットされる、該システム。
（発明５５）
以下を含む熱電システム：
ダクトであって、流れの空間を規定し、該空間は流体の流れを収容し、前記ダクトは、前記流れの空間への流体の流入を許容するように配置された入口と、前記流れの空間からの流体の流出を許容するように配置された出口とを有する、該ダクト；及び
前記流れの空間に配置される熱電装置。
（発明５６）
発明５５のシステムであって、前記ダクトは、少なくとも１つのノイズ軽減要素を収容する、該システム。
（発明５７）
発明５５のシステムであって、前記少なくとも１つのノイズ軽減要素は、前記流れの空間内に位置し、該要素は、前記装置のフロー長さに沿っており、並びに装置の一部及び前記ダクトの壁の内側表面の間に位置する、該システム。
（発明５８）
発明５５のシステムであって、並列構成又は直列構成で配置された複数の前記熱電装置を更に含み、少なくとも１つのノイズ軽減要素が前記複数の熱電装置の間の前記流れの空間内に位置し、前記流れの空間は、直列構成で提供された複数の装置間の流れの空間を含む、該システム。
（発明５９）
発明５５のシステムであって、更に１以上のノイズ軽減要素を含み、該要素は前記装置を覆い、及び音振動を抑えるようになされる、該システム。
（発明６０）
発明５９のシステムであって、前記１以上のノイズ軽減要素は、複数のチャンバーを含み、該チャンバーは、別々の配置で、又はスタックされた配置で位置する、該システム。
（発明６１）
発明５５のシステムであって、流体が流入する前記流れの空間の入口空間又は流体が流出する前記流れの空間の出口空間は、マフラー要素を含む、該システム。
（発明６２）
発明５５のシステムであって、流体が流入する前記流れの空間の入口空間又は流体が流出する前記流れの空間の出口空間は、後処理構成要素を含む、該システム。
（発明６３）
発明５５のシステムであって、流体が流入する前記流れの空間の入口空間又は流体が流出する前記流れの空間の出口空間はチャンバーを含み、該チャンバーは、前記流体の流れからのエネルギーを散逸させるように構築され及び配置され、前記チャンバーの断面積は、前記入口又は前記出口の流れの領域の断面積を超え、及び前記入口又は前記出口は、前記チャンバー内へ突き出る、該システム。
（発明６４）
発明６３のシステムであって、前記入口の壁又は前記出口の壁は、前記チャンバー内へ突き出る、該システム。
（発明６５）
発明５５のシステムであって、前記入口を経由する流体の流入の方向は、前記出口を経由する流体の流出の方向からオフセットされる、該システム。
（発明６６）
以下を含む熱電構造体、：
熱交換器であって、入口、出口並びに、前記入口及び前記出口の間の流体の流れを経路づけするようになされるチャンネルを有する、該熱交換器；
第一熱電層であって、前記熱交換器の第一面に固定して取り付けられる、該第一熱電層；及び
第二熱電層であって、前記第一面の反対側の前記熱交換器の第二面に固定して取り付けられる、該第二熱電層。
（発明６７）
発明６６の構造体であって、前記熱交換器は実質的に平らであり、これにより、前記第一熱電層及び第二熱電層は前記熱交換器の対向する面上に位置する、該構造体。
（発明６８）
発明６６の構造体であって、前記第一熱電層及び第二熱電層の低温部分を、電力発電のための構造体を使用する用途のために、前記熱交換器に取り付ける、該構造体。
（発明６９）
発明６６の構造体であって、セラミック熱交換器を更に含み、前記第一熱電層及び第二熱電層は、それぞれ、前記セラミック熱交換器に取り付けられる、該構造体。
（発明７０）
発明６６の構造体であって、金属熱交換器を更に含み、前記第一熱電層及び第二熱電層は、それぞれ、電気的に絶縁性のフィルム又はコーティングを介して前記金属熱交換器に取り付けられる、該構造体。
（発明７１）
以下を含む熱交換器：
適合可能表面であって、前記表面に隣接して配置される構造体の形状に実質的に適合するようになされる、該適合可能表面；及び
複数の伝熱性の部材であって、該部材は、前記適合可能表面の外側の領域から延びており、該領域を覆い、及び該領域と接触し、前記複数の伝熱性の部材は、前記適合可能表面及び周囲の環境の間で熱を伝導するようになされる、該部材。
（発明７２）
発明７１の熱交換器であって、前記適合可能表面は薄いシート又はホイルを含む、該熱交換器。
（発明７３）
発明７１の熱交換器であって、前記適合可能表面は、クランピングすることなく、前記構造体の前記形状に実質的に適合するようになされる、該熱交換器。
（発明７４）
発明７１の熱交換器であって、前記適合可能表面は、真空適用圧力によって前記構造体の前記形状に実質的に適合するようになされる、該熱交換器。
（発明７５）
発明７１の熱交換器であって、前記複数の伝熱性の部材は複数のフィンを含む、該熱交換器。
（発明７６）
発明７５の熱交換器であって、前記複数のフィンは、前記適合可能表面の適合性を実質的に制限しないように構成される、該熱交換器。
（発明７７）
発明７５の熱交換器であって、前記複数のフィンはそれぞれ複数の孔を含む、該熱交換器。
（発明７８）
発明７５の熱交換器であって、前記複数のフィンは、０．５１インチ未満のフロー長さを有するフィンストリップを含む、該熱交換器。
（発明７９）
発明７５の熱交換器であって、音振動を抑えるようになされた１以上の材料又は構造を更に含む、該熱交換器。
（発明８０）
発明７９の熱交換器であって、前記１以上の材料又は構造は、複数のチャンバーを含み、該チャンバーは、前記複数のフィンに隣接して又は該フィンを覆うように配置される、該熱交換器。
（発明８１）
発明８０の熱交換器であって、前記複数のチャンバーは、別々の配置及びスタックされた配置のうち少なくとも１つで配置される、該熱交換器。
（発明８２）
以下を含む熱スイッチ：
第一構造要素及び第二構造要素を分離するチャンネル；及び
流体構成物であって、前記チャンネル内に収容され、前記流体構成物が該流体構成物の沸点において液体及び気体の間の相変化を起こす際に、前記第一構造要素及び第二構造要素の間の熱伝導度を変化させるように構成される、該流体構成物。
（発明８３）
発明８２の熱スイッチであって、前記第一構造要素及び第二構造要素のうち少なくとも１つは熱交換器を含む、該スイッチ。
（発明８４）
発明８２の熱スイッチであって、前記流体構成物の沸点は、前記流体構成物の圧力が変化した時に、変化する、該スイッチ。
（発明８５）
発明８２の熱スイッチであって、前記第一構造要素及び第二構造要素のうち少なくとも１つは、薄いシートを含む、該スイッチ。
（発明８６）
発明８２の熱スイッチであって、前記チャンネルは、複数のマイクロチャンネルを含む、該スイッチ。
（発明８７）
発明８２の熱スイッチであって、更に足場を含み、該足場は、前記流体構成物の流れを許容するようになされ、及びチャンネルにまたがって、前記構造要素に構造支持体を提供するようになされる、該スイッチ。
（発明８８）
発明８２の熱スイッチであって、前記第一構造要素及び第二構造要素の間に更に構造支持体を含む、該スイッチ。
（発明８９）
発明８２の熱スイッチであって、前記流体構成物を収容する前記チャンネルは、バルブ（ｂｕｌｂ）に接続され、該バルブは前記流体構成物の膨張を許容するようになされる、該スイッチ。
（発明９０）
発明８９の熱スイッチであって、前記バルブ（ｂｕｌｂ）は、圧縮可能なダイアフラムを含み、該ダイアフラムは、液体から気体へ前記流体構成物が遷移している間に前記流体構成物が膨張することに応答して、堆積が減少するようになされる、該スイッチ。
（発明９１）
発明９０の熱スイッチであって、前記バルブ（ｂｕｌｂ）は可撓性であり、外側の環境の圧力と平衡をとる、該スイッチ。
（発明９２）
発明８２の熱スイッチであって、前記流体構成物の前記沸点は、前記チャンネルの圧力変化に基づいて、調整可能である、該スイッチ。
（発明９３）
発明８３の熱スイッチであって、温度の影響を受ける構成要素を保護するために熱電装置において使用するようになされる、該スイッチ。
（発明９４）
発明８２の熱スイッチであって、前記流体構成物は、ナトリウム及びカリウム合金のうち少なくとも１つを含む、該スイッチ。
（発明９５）
以下を含む熱インターフェース複合体：
適合可能表面シートであって、前記表面に隣接した配置される構造体の形状に実質的に適合するようになされる、該適合可能表面シート；及び
構成物であって、前記適合可能表面シートの少なくとも１つの面上に配置され、前記適合可能表面シートに接触し且つ前記適合可能表面シートの反対側の面に配置される２つの構成要素間で形成されるインターフェースの熱伝導度に関して、前記構成物が無い場合よりも高い熱伝導度をもたらす、該構成物。
（発明９６）
発明９５の複合体であって、前記適合可能表面シートはグラファイトホイル、銅ホイル、及び他の金属ホイルのうち少なくとも１つを含む、該複合体。
（発明９７）
発明９５の複合体であって、前記構成物は液体又はグリースを含む、該複合体。
（発明９８）
発明９５の複合体であって、前記構成物は、前記適合可能表面の反対側に配置される、該複合体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａｎｄ８】
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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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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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２３ａ】
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【図２３ｂ】
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【図２３ｃ】
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【図２３ｄ】
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【図２３ｅ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８ａａｎｄ２８ｂ】
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