层63与包封物片61是热界面接触。当片61沿热电层63滑动时，片61调节内构件并且继续与内构件一致并且向内构件施加分布的热接触压力。应注意的是在图11中，为了清楚地看到其它特征，未显示可选的翅片。
[0060]垂直于平面方向，由于其高度较短因而包封物膨胀距离(侧壁的包封物膨胀距离，显示取向在沿图11的垂直方向上)小得多，从而导致与平面方向上的热膨胀量相比微小的包封物与内部部件之间的膨胀差。在许多实施例中，侧壁62可以比片更加刚性，从而提供支撑上和下片61的周边的框架。根据这个结构，一致的上和下片61通过继续与内构件一致并且向内构件施加分布的热接触压力而补偿小的热膨胀(在垂直于由上和下片所限定平面的方向上)。
[0061]在一些实施例中，利用高真空来实现期望程度的一致性和热界面接触压力。高真空，基本上导致气体介质不存在(或者气体的相对地较少的存再)也很大程度地排除在热电结构之间以及在包封物与冷却剂热交换器之间的空间内部的对流热传递。另外，在某些操作条件下，这种对流热传递可能会导致明显的热泄漏，从而造成降低系统效率的寄生损失。而且，如果内部部件(例如，热电材料)对氧化性环境敏感，高真空可排除对惰性气体的任何需要；然而，应当理解的是，如果期望是部分真空，也利用惰性气体(例如，氮气、氩气)来防止内部部件例如被氧化。
[0062]在其中包封物延伸或悬突超过热电层63及冷却剂热交换器64、66、67、68的各部分的各种实施例中，包封物周向提供用于隔离并保护在包封物内部空间中的部件的空间。
[0063]在一些情况下，结构加固件(诸如撑杆)可用于在悬突的区域中支撑薄包封物片，否则在没有撑杆的情况下该薄包封物片往往会屈服、失效或塌陷。其它结构元件可提供支座以便定位包封物的内部部件并且限制它们相对于包封物的移动，从而为所述装置提供进一步的结构支撑。悬挂的辐射屏障(诸如反射性铝箔)也可用于减小从热的包封物到内构件(诸如热交换器集管)的热辐射热传递(另一种形式的寄生热漏)。必要时，可采用其它类型的结构加固件和绝缘体(即，气凝胶、陶瓷件等)，这取决于包封物制造设计和/或是否采用全真空。
[0064]可将热电层并入陶瓷冷却剂热交换部的相对侧，该相对侧大体上是平的。这个结构概念地类似于二级热电模块，图12中示出了其剖视图。这里，在本实施例中，图中显示顶部陶瓷件是在热侧上并且底部陶瓷件是在冷侧上。在这种模块中，两个不同的热电层81、82附接到中间平固体陶瓷80的两侧。在一个实施例中，可由陶瓷、金属或其它材料制成的热交换部64替代了中间固体陶瓷件80。
[0065]并入本文中所描述的热电装置中的热电层63可包括任何合适的热电层或亚层布置。在本公开的实施例中，将两个相似的高温热电层63机械联接(例如，牢固地附接)到平陶瓷冷却剂热交换部64的相对侧上，如图13中所示。如图所示，热电层与大体上为平的热交换部结合在一起。因此，可采用一级、二级或任何其它多级模块布置的形式而提供热电层63，包括一个或多个亚层，并且对于给定的装置而言并非多个热电层中的每个层需具有相同的设计或材料。可通过任何合适的方式将热电层63的冷侧连接体可附接到冷却剂热交换部64，例如通过将金属连接体3的陶瓷热交换部的金属化。
[0066]在一些实施例中，高温热电材料86、87机械地联接(例如，牢固地粘接)到连接体并且被夹在连接体之间，同时将单一化的陶瓷件5金属化并且机械联接(例如，牢固地附接)到热侧连接体。最后，热界面材料84 (例如，一致的石墨箔、铜箔、油脂等)可存在于单一化陶瓷件5的面向外的表面上并且可进一步减小热电层与包封物之间的热接触。
[0067]其中构造整体热电器件的一个实施例可包括将金属冷却剂进口和出口集管附接到陶瓷热交换部的相应的进口和出口。在一些实施例中，这种附接可包括金属化。一个实施例可包括通过直接地使用集管材料而进行金属化。另一个实施例可包括简单地使陶瓷件金属化随后将集管金属连接到金属化的陶瓷件，诸如通过钎焊或其它合适技术。然后，可将金属集管连接到金属包封物，以便接收或排出冷却剂流体。
[0068]在热交换器的另一个实施例中，冷却剂热交换部和集管是由相同的材料制成，这可通过钎焊或焊接来简化这些部件的连接。可以将热电器件并入金属交换部，该金属交换部可包括在热电器件的热交换器与冷侧金属连接体之间的电绝缘涂层(未必是陶瓷涂层)。类似地，在一些实施例中，可在热电器件的热侧连接体与包封物片之间使用电绝缘涂层或材料，以便将热电层附接(粘接、连接或者涂覆)在连接体或片上或者作为在它们之间的单独的板。
[0069]与如上述实施例中所描述的并入冷却剂热交换器中的热电器件相反，另一个实施例可任选地包括单独的平面型热电层或模块，该热电层或模块被简单地放置成与大体上平的冷却剂热交换器的两侧接触并且放置在这两侧上，如图14和图15中所示，其是以具有单一化热侧90的高温模块为特征。可利用在模块的一侧或两侧上的热界面材料84来辅助该构造。在图15的说明性实施例中，单独的热电模块与大体上平的冷却剂热交换部接触。
[0070]利用陶瓷冷却剂热交换部的另一个实施例可包括将冷侧陶瓷机械附接(例如连接、粘接)到陶瓷热交换器，从而进一步改善冷侧接触热阻。但是，另一个实施例可使用单独的热电层或模块但在一侧或两侧上没有陶瓷件，其中在没有陶瓷件的情况下将电绝缘层(涂层或单独的板)施加于该侧上。本领域技术人员也可采用其它变型实施例。
[0071]已在各种实施例中所描述的另一类型的包封物是可压缩或柔性的包封物侧壁，在此一个实施例可采用图16中所示的形式。应注意的是，在这个附图中为了简单起见未显示可选的翅片和紧固机构。不同于一致的真空包封物，在此包封物的一致性出现在内构件与片之间的界面处而在侧壁处则较少，如果有的话，可有效地逆转可压缩包封物的一致性。亦即，在一些实施例中，片可较不易有一致性的倾向，同时侧壁可显示相对地较高程度的一致性。在图16中，大体上为半圆形的薄侧壁77可为在高度方向上(例如垂直于是更加刚性的片76)的热膨胀差提供进一步的顺应性或柔性，同时能够承受高真空，虽然壁是相对较薄。
[0072]但是，类似于本文中所描述的其它包封物，可压缩包封物为内部部件提供隔离的屏障和保护，这些内部部件包括与冷却剂热交换器(和相关部件)接触的热电层，并且将内构件悬突在包封物周向的附近，从而形成被热性侧壁77所围合的一些空间。另外，如上所述，包封物可相对于冷却剂热交换器移动从而补偿包封物片或板的热膨胀和收缩(在平行于板的方向上)。
[0073]在各种实施例中，可压缩包封物可以是气密性的，包括具有高真空、有或没有惰性气体的部分真空、或者仅仅具有惰性气体的实施例。该真空是用于与前述实施例中所描述目的类似的目的，并且仍然提供由片所传递的用于内部部件界面的压缩力。
[0074]在一些实施例中，大于由真空所产生的压力的压缩压力可以通过在间隙中加入机械紧固件(包括螺钉、螺栓、拉紧的弹簧等)而实现，这些机械紧固件可应用于气密性包封物的外部并且不干扰包封物密封。在其它实施例中，使用侧向地跨越到翅片顶部的这种紧固件、加强构件为整个翅片和片结构提供进一步的结构加固从而使片偏转最小化，并且实际上提供由板所传递的良好分布的压缩界面压力。在一些实施例中，可周期性地布置具有任何合适的几何结构的这种加强构件。例如，加强构件可相对于彼此相对地较宽或较窄，并且布置成交替的宽-窄构造。
[0075]其它包封物实施例可不包括气密性的可压缩包封物，从而使较简单的侧壁结构成为可能。然而，优选的是采用机械柔性的结构以便维持用于涉及高温操作的用途滑动部件之间的有效热界面从而调节热膨胀。在非气密性实施例中，部分的这些结构可以是附接金属侧壁或者简单地用可压缩绝缘材料(可以仍然是可压缩形式)填充包封物、或者这些方法的组合。就可压缩的或非柔性的包封物(无论是否为气密性的)而言，可实现在内部部件中的相对顺应性，诸如可具有一些弹性性能的一致或柔性的热界面垫块，等。
[0076]具有可压缩侧壁的包封物或者非柔性的包封物可具有与一致包封物相似的热电特性。例如，可将热电材料并入或者机械联接到陶瓷件的表面或热交换器的金属热交换部或包封物片。或者，可使用来自其它部件的完全单独的平面型热电模块或层。
[0077]此外，在各种实施例中，可压缩的包封物侧壁或非柔性的包封物可具有并入热侧板中的热电材料，在此热电层的冷侧可与冷却剂热交换部滑动热接触，该冷却剂热交换部可任选地包括热界面材料(例如导热脂或导热片)。这种整合将会类似于与进入陶瓷和金属冷却剂热交换部的热电整合相关的前述方法，除了这些以前的整合方法将会适用于热侧金属或陶瓷热交换器的基部。另外，热电层的冷侧可包括分段的陶瓷件5而不是热侧，用以缓解热应力。
[0078]如本文中进一步的描述，热电装置可用于后处理目的。作为另一个实施例，热侧金属或陶瓷热交换器也可用作用于处理热流体中的排放物的基质并且起后处理装置的作用，从而以催化剂(例如，催化转化器)或微粒过滤器的形式用于这种目的。可包括翅片排列的包封物也可包括用于催化流体的反应的涂层。这些片可包括许多小通道和通道，从而形成大的表面积，该表面积除了催化表面外，也可用作热交换表面。因此，热电装置将会用于以下双重目的:发电和控制排放。
[0079]应当理解的是，根据本公开的热电系统可适合于包括非对称的的实施例。例如，大体为立方体形状的一个实施例可能仅具有一个热电层和朝向装置一侧而设置的一组翅片，并且在相对侧上，没有翅片和代替热电层的绝缘体，该绝缘体是用于提供包封物与内部热交换器之间的热障的。其它布置也是可行的。
[0080]在一些实施例中，热电装置大致定位在管道的内部空间中，该内部空间限定包封物的流动空间或者限制包围热电装置外部并且在热电装置外部的上方流动的流体(例如，热流体流动流)。管道也可包括用于容纳进入流动空间的流体的进口和用于容纳从流动空间中排出的流体的出口。
[0081]如本文中所描述和图17中所示，管道的内部空间或者所谓的流动空间是当流体从管道进口流动到出口时容纳流体的空间的最外面侧向尺寸。虽然热电装置50可定位在管道40的内部空间或流动空间的内部，但该装置可仍然显著地与管道的部件分开，不要求在热电装置与管道部件之间发生热传递；换句话说，该装置的功能无需与限制围绕包封物的流体的结构(例如，管道)热连通。
[0082]在一些情况下，该装置可以任选地与所述结构间隔或者热隔离。该装置可以是但不必与所述结构间隔/热隔离。在本公开的上下文中，无需热绝缘来排除机械附接或者与周围结构的联接。相反，在本文中热绝缘应被理解成表示热电装置是相对于周围结构而定位使得在所述装置与所述结构之间所形成的任何热连通并不显著地影响装置的热电操作。
[0083]相反，在常规的热电装置中，为了进行热电转换，这些装置需要与周围结构(例如，管道)的热连通(例如，整体地联接)，该周围结构限制流体流动以便可为热电装置提供温度梯度。否则，在没有这种热连通(其提供足够的温度梯度)的情况下，常规的热电装置将会基本上不能实现它们的预期目的。
[0084]相反地，本文中所描述的热电装置的实施例可与限制流体流动流的周围结构分离或者独立于该周围结构而形成。因此，热电装置可以可移除地附接到管道，并且在一些情况下仅具有几个附接点，这些附接点可将热电装置机械地悬挂在热流体流动经过的管道的内部空间或流动空间中。
[0085]将热电装置插入管道(例如，车辆管道、排气等)大体上类似于车辆的加热器芯的插入，除了这里可将热电装置插入排气管道中并且可使用用于装置冷却的冷却剂流体(而不是用于乘客加热)。就客车用途而言，图18示出了在管道40中的热电装置50的一个实施例，该管道40会要求与管道的最小接触。可利用位于装置包封物侧壁62的各侧上的机械联接(在附图中未示出)将该装置悬挂在管道的内部。
[0086]如本文中的进一步描述，除了通到所述装置进口和出口流动区域外，可用填充绝缘材料填充在所述装置与管道壁之间的剩余空间以排除绕过所述装置的任何流动(为了装置可见性，在图18也未示出)。一些实施例是独立的热电装置，其中管道进口和出口可与来自可包括消音器和/或后处理装置的发动机排气系统的管道连接。
[0087]因为所述装置是整装的(self-contained)并且不要求很大程度地与限制流体流动的管道结合在一起，所以所述装置可被看作是模块化的。也就是说，可容易地将所述装置并入整个系统或者从整个系统中拆除。由于该模块化，因而通过简单地将多个热电装置并联和/或串联布置在一个管道或多个管道的流动空间内部，而容易地实现在产能上可扩展的热电系统。
[0088]根据本文中所公开的热电装置，各种实施例可采用平行且垂直地堆叠在管道内部的10个装置的形式，如图24中的实例中所示，其中如果各装置产生500 W的功率将会输出5 kW的功率。类似地，其它实施例可包括8各装置的水平堆，如图25中的实例中所示，其中如果各装置产生500 W的功率将会输出4 kW的功率。该系统也在进口处与后处理装置联接，该进口便于向管道的进口流动过渡同时提供总体的非常紧凑的封装。
[0089]某些用途和实施例可涉及到绕过所述装置或者绕过一部分的所述装置的流体中的至少一部分。例如，在一些情况下，可存在热侧流体操作条件，在某些情况下该操作条件可超过所述装置的可接受的温度限值，从而导致过热和潜在的失效。因此，可使用减少或阻止在所述装置的温度敏感区域上方的流体流动的流体旁路。在其它情况下，