EP0972335A2 - Thermal power converter for supplying electricity to an autonomous apparatus with low consumption from a very slight difference in temperature - Google Patents

Thermal power converter for supplying electricity to an autonomous apparatus with low consumption from a very slight difference in temperature

Info

Publication number
EP0972335A2
EP0972335A2 EP97948967A EP97948967A EP0972335A2 EP 0972335 A2 EP0972335 A2 EP 0972335A2 EP 97948967 A EP97948967 A EP 97948967A EP 97948967 A EP97948967 A EP 97948967A EP 0972335 A2 EP0972335 A2 EP 0972335A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit
voltage
converter
source
bars
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97948967A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Pascal Laligant
Janick Simeray
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR9614734A external-priority patent/FR2756677B1/en
Priority claimed from FR9710338A external-priority patent/FR2767418B1/en
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0972335A2 publication Critical patent/EP0972335A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C10/00Arrangements of electric power supplies in time pieces
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/338Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Definitions

  • Thermal power converter for supplying electricity to an autonomous device with reduced consumption from a very small temperature difference.
  • the present invention relates to an energy converter for supplying an autonomous device with reduced consumption from thermocouples subjected to a small temperature difference constituting a source of very low voltage and of low but non-zero internal resistance, the production of thermocouples , as well as an industrial manufacturing process for thermocouples.
  • Document 1 as well as document 6 (US 3,913,000 A - GILBERT, CARDWELL) present converter circuits using the load of an inductor to convert a voltage, the process is known as well specified in document 6, FIG. 1.
  • What is new in the context of the present invention is the combination of the self-oscillating circuit and the switching converter optimized for very low powers (10 microWatt to 10 milliWatt), with no other energy source to make operate the converter.
  • the problem underlying the invention is to provide an energy converter having a yield making it possible to extract the desired power and voltage from very low voltage electrical energy sources and the operation of which is ensured even for a significant charge.
  • the subject of the invention is an energy converter circuit, booster of the voltage supplied by a low continuous voltage source with non-zero internal resistance, comprising a self-oscillating circuit, operating at very low voltage, using a step-up transformer generating the control signals of two chopper boosters in alternating operation, of the type comprising an enhancement field effect transistor which is used as a synchronous switch with the self-oscillating circuit, which is connected in series with an inductor across said source and which is connected to the user circuit through a diode.
  • chopper-booster circuits makes it possible to extract approximately 50% of the power available in the source.
  • Devices can be supplied with a voltage of a few volts from a source whose voltage is of the order of a few tens of millivolts. In addition, operation is ensured for large loads.
  • a voltage clipping diode and a large capacity capacitor or an accumulator are connected in parallel to the output terminals.
  • the invention also relates to a reversible converter circuit, characterized in that it comprises two converter circuits connected in antiparallel to the source and connected to the output terminals by means of four switches controlled in pairs by two additional windings of the transformer of the active converter and in that each converter has a blocking device blocking the other converter when it is active.
  • Such a circuit makes it possible to extract the energy supplied by a source whose polarity is variable.
  • the two converters operate alternately depending on the polarity of the source, the active converter blocking the other converter to avoid any loss of power in the non-active converter.
  • the blocking device comprises a third additional winding of the transformer at the terminals of which is connected a rectification circuit generating a direct voltage blocking the self-oscillating circuit of the non-active converter.
  • the invention also relates to a device for supplying an autonomous portable device from a thermal system comprising a hot source and a cold source having a small temperature difference between them, such as the epidermis of a human being and the ambient atmosphere, characterized in that it consists of a converter circuit in which the electrical source consists of a set of Seebeck effect detectors connected between the two thermal sources.
  • This converter is also suitable for extracting power from a photovoltaic source.
  • FIG. 1 is the diagram of a converter circuit according to the invention
  • FIG. 2 is the diagram of a reversible converter circuit according to the invention
  • Figures 3a to 3f are diagrams of operation of the converter circuit of Figure 1
  • FIG. 4 represents a device for supplying from a source of energy of thermal origin
  • FIG. 5 illustrates the use of a device for supplying from a source of energy of thermal origin disposed on a partition
  • FIG. 1 is the diagram of a converter circuit according to the invention
  • FIG. 2 is the diagram of a reversible converter circuit according to the invention
  • Figures 3a to 3f are diagrams of operation of the converter circuit of Figure 1
  • FIG. 4 represents a device for supplying from a source of energy of thermal origin
  • FIG. 5 illustrates the use of a device for supplying from a source of energy of thermal origin disposed on a partition
  • FIG. 1 is the diagram of a converter circuit according to the invention
  • FIG. 2 is the diagram of a reversible converter circuit
  • FIG. 6 illustrates the use of a device for feeding from a source of energy of thermal origin placed on the ground
  • FIG. 7 illustrates the use of a device for feeding from a source of energy of thermal origin placed on a window
  • FIG. 8 represents a power supply device according to the invention used to replace the battery of a watch
  • FIG. 9 shows another watch originally fitted with a power supply device according to the invention
  • FIG. 10 represents yet another embodiment of a watch according to the invention
  • Figure 1 1 is the electrical diagram of the watch of Figure 10
  • FIG. 12 represents a shoe fitted with a supply device according to the invention.
  • FIG. 1 is the diagram of a converter circuit intended to extract the electrical energy supplied by a source 1 of very low voltage, for example from 10 to 200 mV, which has a non-zero internal resistance shown diagrammatically at 2 by supplying a voltage much higher output, for example a voltage of 2 V for an electronic device.
  • the electrical source 1 is connected to the primary 3 of a step-up transformer 4 via the source-drain path of a N-channel junction field effect transistor (JFET).
  • JFET N-channel junction field effect transistor
  • JFET 5 is of the pinch type, that is to say that for a zero gate voltage, its drain-source resistance is not infinite but of the order of a few ohms and it is clamped when the gate voltage becomes negative.
  • the secondary of the transformer 4 has two similar windings 6 and 6 'connected by a middle point 7 connected to ground.
  • the gate of the JFET transistor 5 is connected to ground by a resistor 8 and to the secondary 6 'by a capacitor 9.
  • the frequency of this oscillation depends on the inductance of the transformer 4, the distributed capacitance of the secondary 6 and 6 'and the gate-source capacitance of the JFET transistor 5.
  • the capacitor 9 forms a galvanic decoupling of the gate and allows the oscillator, thanks to the junction PN grid-source, to consume very little energy.
  • a circuit of the chopper-booster type comprising a transistor 11, respectively 12, of MOS-FET type with N channel and enhancement whose gate-source voltage of threshold is low (for example, 1 to 3 V), an inductor 13, respectively 14, and a Schottky diode 15, respectively 16.
  • Each MOS-FET transistor 11, respectively 12, is connected in series with the inductor 13, respectively 14, and their gates are controlled by the secondary 6 ′, respectively 6 of the transformer 4, the outputs of which are crossed so that the gate voltages of the two MOS-FET transistors 11 and 12 are in phase opposition.
  • the Schottky diodes 15 and 16 are each connected between the drain of the MOS-FET transistor and the positive output pole.
  • a capacitor 17 of very high capacity and a voltage clipping diode 18 are in parallel on the output terminals of the converter. These two elements are used to set the value of the output voltage; they can be replaced by a rechargeable element.
  • FIGS. 3a to 3f respectively represent the voltages of the secondary 6 and 6 ′, the current in one of the inductors, the drain-source voltage of one of the transistors, the current crossing the other inductor, the drain-source voltage of the other transistor and the voltage of the source 1.
  • the advantage of using the two boosters is that the auto-oscillator is, from an energy point of view, used in its only oscillator function and we use the alternating voltage available only to drive the chopper-boosters.
  • FIG. 2 represents a reversible converter which can extract the energy supplied by a source 21 of very low voltage whose polarity varies.
  • Two converter circuits are connected in antiparallel to this source so as to operate alternately depending on the polarity of the source 21.
  • Each of these circuits includes a JFET transistor 22, respectively 22 ', a primary 23, respectively 23', a secondary with double winding 20-24, respectively 20'-24 ', two MOS-FET transistors 25 and 26, respectively 25' and 26 ', two inductors 27 and 28, respectively 27' and 28 ', and two Schottky diodes 29 and 31, respectively 29' and 31 'which are connected to the output 32 by means of switches which will be described below.
  • the transformer of each converter has an additional winding 33, respectively 33 ', whose voltage is sent to a rectifier circuit consisting of two diodes 34, respectively 34', associated with a capacitor 35, respectively 35 ', and whose DC voltage output is applied between the source and the gate of the JFET transistor 22 ', respectively 22 of the self-oscillating circuit of the other converter so as to ensure the blocking of the second converter while the first is active and vice versa.
  • each chopper is sent to the output terminals, U + and U-, via four switches 39, 41, 38 and 37, of the MOS-FET transistors, which are connected in bridge and are each controlled by the voltage from the additional windings 42 and 43, respectively 42 'and 43', of the transformer of each converter which is rectified by diodes 44 and 45, respectively 44 'and 45', and filtered by capacitors.
  • the self-oscillating circuit built around the JFET transistor 22 which oscillates. In doing so, it delivers a direct voltage which ensures the conduction of the MOS-FET transistor switches 41 and 39.
  • the positive terminal of the chopper-booster (cathode of diodes 29 and 31) is thus switched via the drain-source path of the MOS transistor. -FET 41 on the U + output.
  • the negative output of the chopper-booster sources of the transistors 22, 25 and 26
  • the winding 33 delivers a voltage which, once rectified by the diodes 34 and filtered by the capacitor 35, will block the JFET transistor 22 'of the non-active self-oscillating circuit but whose drain-source resistance was previously low.
  • the MOS-FET transistor switch 38 will switch the positive output of the booster chopper (cathode of the diodes 29 'and 31') to the output U +.
  • the MOS-FET transistor switch 37 will switch the negative output of the chopper-booster (sources of the transistors 22 ', 25' and 26 ') to the output U-.
  • the winding 20, respectively 20 ′ constitutes a variant of the winding 6 ′ of the assembly of FIG. 1. It makes it possible to operate the self-oscillating circuit with the correct transformation ratio and it makes it possible to increase the tension of control the MOS-FET transistors of the chopper-booster so as to obtain more frank switching.
  • the low voltage energy source is constituted by a set of Seebeck effect detectors placed between a hot thermal source and a cold thermal source whose temperature difference is small, for example a few degrees. These two sources can be formed by the epidermis of the person using an autonomous device and the surrounding environment.
  • FIG. 4 illustrates the principle of such a feeding device using heat of animal origin. It comprises a substrate 51 of thermally insulating material in which are placed Seebeck effect detectors 52, in the form of small bars, that is to say kinds of thermocouples. Given the low value of the voltage delivered by such detectors, namely 0.2 mV per degree Celsius (Seebeck coefficient), they are connected in series to obtain a voltage of 10 to 200 mV. All the bars are placed between a collecting plate 56 disposed on the skin 53 of the user and a heat exchanger 54 exchanging the heat with the ambient air. Two electrodes 55 provide the low voltage output for the converter.
  • Seebeck effect detectors 52 in the form of small bars, that is to say kinds of thermocouples. Given the low value of the voltage delivered by such detectors, namely 0.2 mV per degree Celsius (Seebeck coefficient), they are connected in series to obtain a voltage of 10 to 200 mV. All the bars are placed between a collecting plate 56 disposed on the skin 53 of the user and a heat exchanger 54 ex
  • FIG. 5 illustrates the use of a source of thermal origin between the two sides of a wall 61.
  • the Seebeck detectors are arranged between a radiator 62 disposed inside the room and constituting a heat exchanger with the air and exchanger 63 with the outside air which comprises an upright 64 passing through the wall 61 in a section 65 of thermally insulating material.
  • FIG. 6 illustrates the case where the temperature difference is used with the ground 71.
  • a thermally insulating support 72 is placed in the ground and it comprises at its upper part a surface heat exchanger 73.
  • the Seebeck detectors are arranged between the lower face of this heat exchanger 73 and the upper face of a pile 74 thermal collector planted in the ground.
  • This supply device uses a reversible converter because the temperature difference between the ground and the ambient air is reversed between day and night.
  • This supply device can for example be used in the field of road traffic signs. In particular, it can be used to power a light device 75 such as a light-emitting diode and produce a marked white strip.
  • FIG. 7 represents the use of the temperature difference between the two faces of a window 81.
  • a heat exchanger 82 is used, arranged on the outside wall of the window in contact with the outside air, a collecting plate 83 placed on the inside of the glass and a heat exchanger 85 placed inside on a thermally insulating support 84 placed on the inside of the glass and receiving the collecting plate 83. Seebeck detectors are arranged between the collecting plate 83 and the heat exchanger 85.
  • the power supply device of Figures 5 and 7 can for example be used to power an intrusion detector disposed at an opening of a room, such as a window and operating independently.
  • FIG 8 is a sectional view of a watch 91 which comprises, in the bottom of its case, a battery compartment 92.
  • a power supply according to the invention is interposed between the skin of the user and the bottom of the case instead of the original closing cover of the watch. It comprises a heat collecting bottom 93 on which the Seebeck detectors 94 are arranged in a circle being embedded in a thermally insulating material 95.
  • a receptacle 96 having the shape of a battery includes the electronic circuits and is placed in the housing 92.
  • FIG. 9 shows a watch in which the supply device is integrated in the housing.
  • the Seebeck detectors 101 are arranged in a crown and the electronic circuits contained in the body 102 of the watch and embedded in a thermally insulating material 103.
  • FIG. 10 represents an embodiment of a watch where, to increase the exchange surface and, consequently, the power of the source, the Seebeck detectors are placed in the watch strap which is made up of articulated links in which are placed Seebeck detectors.
  • a photovoltaic generator 111 on one of the links; it can be directly paralleled to the output of the supply device according to the invention or also include a converter circuit.
  • Figure 11 shows the electrical diagram of the assembly, the sources constituted by each link being connected in series to constitute the electrical source connected to the converter.
  • Figure 12 shows the integration of a supply device according to the invention in a footwear element such as a shoe.
  • the Seebeck detectors 121 are housed in the sole 122 of the shoe and use the temperature difference between the user's foot and the ground. There is then provided a plate 123 for evacuating the heat from the feet which is in contact with Seebeck detectors as well as a plate 126 for collecting the heat from the feet.
  • the electronic circuits 124 are also housed in the soleplate 122.
  • the power supply device can be used to power security elements such as light-emitting diodes 125.
  • the power supply device can operate a transmitter or a transponder making it possible to find the user in the event of an accident such as an avalanche or to power the electronic device for triggering the contact by contact security of fixings.
  • the reversible converter of FIG. 2 can be used in the case of heat exchanges with the ambient air, for example in the case of FIGS. 5 to 7.
  • This reversible converter makes it possible to supply power when the temperature difference, for example example between the earth and the ambient air, reverses between day and night. We recover all possible energy by using the ebb and flow of heat exchanges.
  • an ear amplifier can be produced powered by a power supply device using the difference of temperature between the skin and the ambient air and placed in or around the ear.
  • thermoelectric module effectively exploits the very low voltages generated at low impedance by a thermoelectric module using the Seebeck effect, when the latter is subjected to a small temperature difference.
  • thermoelectric module uses the Seebeck effect comprising only a few pairs, when the latter is subjected to a large temperature difference.
  • thermocouple for example made of FeSi2 doped N and P supports temperature differences of about 700 ° C, a single pair then generates between 100 mV and 1V.
  • thermometer For example, a single pair can help power a thermometer to measure high temperatures with a stand-alone sensor.
  • a first embodiment of an iron disilicide thermocouple relates to the measurement of the temperature of a food container, a saucepan, a pressure cooker or a pan for example. Energy generation is achieved by the FeSi2 element inserted between the wall of the container heated during cooking, and the handle, which acts as a radiator. The converter connected to the thermocouple output generates the operating voltage of the thermometer.
  • thermocouple module based on bismuth tellurium as described in the second part of the text, in place of the element in FeSi2, as soon as the hot temperature does not exceed 250 ° C. .
  • a second embodiment relates to the safety of gas stoves, the accidental self-extinction of which is the basis of many accidents.
  • a piezoelectric ignition device is intended to automatically relight the accidentally blown flame.
  • a FeSi2 couple with one junction in the flame and the other at temperature water from the inlet pipe is a great way to power the ignition system.
  • the converter circuit secures its operation and simplifies installation.
  • a third application example concerns the electrical generation of a car.
  • thermoelectric process This heat can be converted by a thermoelectric process into 12V live current.
  • a FeSI2 thermocouple in contact with the exhaust gas and in contact with the water circuit observes a temperature difference between its faces which can reach 700 ° C.
  • a couple is enough to generate a voltage which can be used by the converter circuit described above. A high power version of this circuit would be recommended.
  • the fuel saving resulting from such a process can reach 20%.
  • thermocouple module used for small temperature differences, based on bismuth tellurium, is described below.
  • thermocouples are commonly used in industry for cooling.
  • thermocouple Passed by a supply current, the thermocouple absorbs heat on one of its faces and rejects it on the other.
  • this device Operating as a heat pump with no moving parts, this device is remarkable for its integration and reliability more than for its energy efficiency and manufacturing cost.
  • thermocouple acts as an electrical generator with low impedance, it transforms part of the thermal flux into usable electrical power. There too, the generator is remarkable for its simplicity but deplores a mediocre yield and questionable economic profitability.
  • Thermoelectric modules are traditionally made up of an electrical circuit putting in series semiconductor bars alternately doped N and P, these bars are subjected in parallel to the thermal flux passing through the module. Traditionally, these vertical bars are aligned in tight rows on a horizontal plane, and sandwiched between two insulating ceramic plates provided with a screen-printed electrical circuit.
  • a general characteristic of this type of embodiment is the low electrical impedance of the module, a direct consequence of the limited number of bars of low electrical resistance. This results in either the need for a low voltage supply for the generation of cold, or the use of a step-up converter at the output of the generator thermocouple.
  • a second characteristic concerns the difficulty of integration or assembly of this module in a thermal system: the heat flow does not cross the interstices, the module must be glued or compressed or welded to its thermal drains, this requires precision and knowledge do, and this results in yield losses.
  • the modules are generally made of ceramic, to guarantee the electrical insulation of the circuit and the good conduction of the heat flow, and to avoid the rupture caused by the expansions associated with the temperature differences between the faces. It is not possible to weld these modules, bonding is delicate and compression requires heatsink assemblies.
  • the thermal drains to which the modules are related must have high conductivities or significant dissipation due to the intensity of the flux which crosses the module.
  • a third characteristic of the modules concerns their sensitivity to corrosion.
  • the semiconductor bars are generally assembled without protection, in order to limit thermal losses, they are then exposed to corrosion.
  • thermoelectric raw material The cost factors are successively: the price of the thermoelectric raw material, the cost of transformation, the cost of cutting into elements, the handling of miniature elements, the cost of ceramic, its cutting, its screen printing and soldering and finally the cost of assembling the pressing and cooking of the module.
  • the invention presents a thermoelectric module which improves the four general characteristics, a method for producing such modules as well as some examples of applications.
  • thermocouples are produced from semiconductor materials with carriers of type N and P, connected in series electrically and in parallel thermally.
  • P-type materials are for example made from an alloy containing a composition of 77.5% of Sb2Te3 in 22.5% of Bi2Te3, N-type materials are made from an alloy containing 5% of Bi2Se3 in 95% of Bi2Te3.
  • each material is subjected to vacuum annealing at a temperature of 650 ° C. for a period of approximately 12 hours, under a quartz bulb, then to crystallization at controlled temperature according to the method known as THM (Traveling Heater Method), generating a bar of diameter of the order of 30 mm in diameter at the speed of about 20 mm per day.
  • THM Traveling Heater Method
  • Such a material increases the coefficient of performance of a cooling device by about 30% compared to the materials used to date. It has an axis of better efficiency A, in the axis of the bar, as shown in figure 13.
  • the materials are cut into bars, assembled, and wrapped.
  • the elementary thermocouple consists of the same number of N-doped bars and P-doped bars aligned and intercalated. These bars are of equal dimensions, basic for example square of width L between 0.45 x 0.45 and 1 x 1 mm and of height H between 1 and 3 mm. The number of bars will vary depending on the applications between 20 and 400 approximately.
  • Figure 14
  • a thin kapton film approximately 25 microns, prepreg on a total thickness of 75 microns achieves a solid and durable bond between each bar, ensuring electrical insulation between them.
  • the kapton, with a thermal conductivity 10 times lower than the thermoelectric material causes only a very weak thermal bridge between the bars, its influence on the performances is negligible.
  • kapton is a reinforced material, compatible with epoxy bonding. M consolidates the structure by protecting the bars.
  • An epoxy prepreg fiberglass membrane is also suitable.
  • the aligned bars are wrapped on the sides by a thin membrane 224. This is glued to the sides, adheres to the bars and the intermediate membranes.
  • Such a membrane is for example made from a fiberglass weave prepreg of epoxy resin or from a kapton film prepreg in an epoxy resin.
  • the kapton has the advantage of pre-gluing on a single side only. Pressure fusing consolidates and stiffens the structure.
  • Epoxy glass will be preferred to allow the element to be shaped before thermosetting. It seems possible to flex the element and give it the curvature essential for certain assemblies. Such a shape shown in top view in Figure 16 will be imposed before cooking, which will freeze it definitively.
  • the bars are electrically connected in series, the junctions N P between two successive bars being produced on the upper sections, the junctions P N on the lower sections.
  • the junctions are made directly on the section of the bars, by nickel tracks 231 in FIG. 15 with a thickness of the order of approximately 50 microns.
  • Each junction element has a length slightly less than 2xL and a width of L, it ensures the junction by completely covering the section surface of two successive bars.
  • the section is either covered with a layer of chemical nickel with a thickness of 50 microns, sectioned at the appropriate places, or covered with a bonding layer.
  • the nickel electrical circuit is deposited directly on the sections, which contributes to the protection of the material because nickel constitutes an excellent chemical barrier and oxidizes only slightly.
  • the bar will preferably be glued to the thermal drains 251 in FIG. 17 during assembly, according to the usual electronic methods aimed at dissipating the heat of the components towards the circuit on which they rest.
  • Such bonding provides electrical insulation between the component and the support, for example metallic and electrical conductor, this quality is essential so that the nickel tracks are not short-circuited.
  • Such bonding ensures good heat conduction to the support due to the intrinsic thermal conductivity of the resin 252 optimized for this application.
  • a good resin has a conductivity equivalent to that of the thermoelectric material.
  • the mechanical strength of such a bonding can be optimized by a fiberglass reinforcement in the resin, guaranteeing a secure recovery of effort.
  • An epoxy adhesive loaded with a conductive ceramic impregnating a fine weaving of fiber optimizes the mechanical strength.
  • Such bonding carried out hot under pressure fixes the bar on the support with a robust anchoring.
  • the epoxy of the thermal glue fusing with the epoxy of the membranes, the structure is reinforced and the bars are then completely wrapped.
  • the sections of the bars are covered with a very thin layer of nickel forming a diffusion barrier.
  • the strip is soldered with tin bismuth 263 on a printed circuit 261 which carries out the inter-bar junctions, by contiguous parallel tracks 262 isolated between them spaced at a pitch of 2L and of a width slightly less than 2L.
  • These rectangular tracks 262 have a length of a few millimeters, they are made of nickel-plated copper.
  • the printed circuit is made from a thin membrane 264 of the “flex type” constituted by a fiberglass weave impregnated with an epoxy resin loaded with heat conducting elements, such as than a ceramic powder, covered with a sheet of copper 262 of conventional thickness, 35 or 70 microns. Care will be taken to etch the copper circuit, then deposit nickel as a diffusion barrier, and finally pre-tinning with bismuth.
  • An exemplary embodiment uses an epoxy glass prelaminate loaded with boron nitride bonded to a copper strip. The serigraphy and copper engraving define the circuit, it is then brazed after nickel plating on the bars.
  • the printed circuit is glued against the metal parts making heat sink 265, in aluminum, copper, tin, sheet metal, nickel steel, Invar or stainless steel depending on the application, or else the circuit is integrated, a conventional circuit with copper dissipators and for example copper bushings for heat transfer.
  • Printed circuits of the copper on aluminum laminate type are particularly suitable for application, after nickel plating of copper.
  • the bar is sandwiched between two such circuits and hot pressed in order to consolidate both the solder and the epoxy adhesive.
  • thermocouple Two embodiments of the elementary thermocouple have been described in the form of a bar consisting of an alignment of bars of alternately N and P doped material.
  • the electrical circuit is made of nickel on the bar provided with connector at the ends , in the other case the circuit is produced on the support, in the form of a printed circuit, on which the strip is soldered.
  • the bar is hot pressed preferably between the support making the lower thermal drain and the upper thermal drain.
  • Cold pressing with a polymerizable thermal glue is also possible.
  • Another embodiment of the module is made up of multiple bars attached to form a block whose dimensions are of the order of 10 ⁇ 10 ⁇ 2 mm 3 . Its constitution is similar, its characteristics similar.
  • the elementary component has elementary characteristics of electrical, thermal impedance, cold power, as well as a useful section corresponding to the section of its base.
  • thermocouple bars make it easy to integrate them into thermoelectric cooling systems or thermoelectric generators, because it makes it possible to adapt the density and the number of elementary modules to the electrical and thermal characteristics of the interfaces.
  • thermocouple has a high thermal conductivity, and potentially a large flux, sometimes causing the need to dissipate heat and cold by large fin radiators and in forced mode.
  • thermoelectric material makes it possible, for example, at lower cost to spread the thermocouples over a large surface, and therefore to have greater exchange surfaces without ventilation or bulky fins. This simplifies the transport of heat.
  • the cold and hot faces can be only simple very discreet aluminum plates insulated from each other by a self-adhesive foam placed around the components. In thermogeneration, the temperature differences are reduced, the dissipated powers are low, the strip densities also.
  • a cooling device for example intended for a mini-refrigerator.
  • Such a device has an interior, cold face, an exterior, hot face, and optionally a heat exchanger.
  • the cold face 271 in FIG. 19 constitutes the structure of the cooling system. It is produced from a printed circuit laminated copper nickel-plated on aluminum. On the aluminum is laminated a sandwich consisting of a layer of fiberglass prepreg with thermal conductive resin, and a layer of copper representing the desired electrical circuit 272.
  • the electrical circuit is divided into two zones: A first zone where the supply and regulation device is installed, a second zone representing the thermoelectric circuit.
  • the supply and regulation circuit is made from surface mount components, located in the first zone. It consists of a simple diode rectifier, a capacitor 274 and a multiple relay 275 controlled by the integrated thermostat 276.
  • thermocouple bars are welded with tin bismuth and installed in the area of the thermoelectric circuit, according to a series-parallel scheme.
  • the mounting process conforms to the standards of the CMS components.
  • a layer of adherent thermal insulating foam 278 fills all the residual volume between the components, over a height of the order of L.
  • a mosaic of heat sinks 279 covers the area of the thermocouple strips, each heat sink provided with a circuit statified copper tin is welded on between 2 and 4 bars, and for example consolidated in its center by a stainless steel rivet.
  • These heatsinks 279 are for example made of extruded aluminum.
  • an optional fan 701 performs forced dissipation in a tunnel 702 around the blades of the dissipators. This fan is triggered in parallel with the thermocouples, under the thermostat setpoint. Associated with the ventilation tunnel and the fan, two valves 703 close under the effect of their mass the entrances and exits of the tunnel, in order to minimize the effect of insulation losses when the relay is open, consequence of the conductivity thermal cells. These valves open when the fan and thermocouples are started.
  • An insulating wall 702 and 278 contributes to reinforcing the insulation, in particular around the ventilation tunnel.
  • Such a process can be used for mini-refrigerators, for mini-air-conditioning, for cooling systems for industrial or food liquids, (in this particular case, the cold wall 271 is in contact with a fluid circulation exchanger), for butcher's stalls, etc.
  • This device optimizes the size and efficiency of the cooling, as well as the insulation. Indeed: it has a large exchange surface for the cold side, so it allows only convective exchange without fan and without bulk, it moderately concentrates the flow on the hot side, and it is possible to condition the operation of thermocouples l heat exchange with the outside by forced ventilation. In addition, the supply circuit is located in a lost area for cooling at no additional cost.
  • square modules of approximately 10 ⁇ 10 mm 2 will be preferred, made up of adjoining strips, each pumping approximately 1 watt over a surface of 10 cm 2 .
  • the heat collector is made of aluminum copper laminate 281, the copper 282 of which is nickel-plated or on a printed circuit.
  • the heatsink is made of aluminum copper laminate 283 of which copper 284 is nickel-plated. This dissipator represents the upper face of the bracelet and has small fins 285.
  • a nickel-plated pivot 287 is brazed on the internal face of the dissipator, or else on the internal face of the collector, it ensures electrical continuity from link to link thanks to a conductive axis.
  • a rivet or a stainless steel screw helps to consolidate the link by exerting pressure on the solder.
  • a foam (not shown) provides protection and cleanliness of the link, as well as insulation between the two faces.
  • the temperature difference between the collector and the dissipator induces a heat flux converted into electromotive force collected between the pivots.
  • each link with a surface area of 2 cm 2 With around 20 NP pairs per link, and a temperature difference of around 10 ° C between the faces, each link with a surface area of 2 cm 2 generates a potential difference of around 20 mV, under a 2.4 ohm impedance, or about 40 microwatts maximum delivered.
  • thermogenerator This constitutes a non-exclusive example of the use of an optimized thermogenerator.
  • the output voltage is proportional to the temperature difference between the collecting and dissipating faces and to the number of couples NP, and moreover, the electric power delivered is maximum when the thermal resistance of the bars is equivalent to that of the dissipator, the total section of authorized thermoelectric material is therefore frozen.
  • the maximum tension is obtained for bars whose H / L 2 ratio is maximum. With a small cross-section and long length, the bars are fragile, and the reinforcement by membranes contributes to making possible the optimization of the factor H / L 2 .
  • Each strip contains an alternation of P and N doped thermoelectric materials. These materials are subject to crystal growth and have an anisotropy axis A in Figure 13 of thermal conductivity and merit factor.
  • the starting ingots N and P are rectangular, elongated along the anisotropic axis.
  • the ingots are then cut according to parallel slices containing the anisotropic axis, of thickness close to L.
  • Such a cutting is for example carried out with a multi-wire saw or else with a disc saw.
  • the sections 291, 292 in FIG. 21 are then alternated P and N while keeping the parallel axes, superimposed, by inserting in each section a heat-bondable membrane 293 of small thickness.
  • This membrane is for example a 25 micron Kapton comprising on both sides 25 microns of epoxy resin, or else an epoxy glass.
  • the reconstituted ingot is therefore a composite consisting of alternating electrically insulated N P wafers.
  • a first firing ensures partial polymerization, under pressure, at a temperature close to 130 ° C.
  • the new ingot is then cut again into slices of thickness L approximately, according to planes containing the anisotropy axis and perpendicular to the previous slices.
  • Each slice 2101 in FIG. 22 containing rectangular rods of section L 2 alternately of material N and P is then covered on either side by two kapton membranes 2102, 2103 pre-glued on one side only.
  • the slices are then superimposed and the ingot reconstituted. Bars are thus produced, because the slices are not glued together. It is also possible to cover the slices of epoxy glass, and to separate them by a release membrane in pacothane. The latter will allow the separation of the bars.
  • a pressure cooking cycle completes the polymerization of the slices.
  • the ingot is then cut along the plane perpendicular to the anisotropy axis in slices of thickness H, 2111, 2112, FIG. 23, each slice revealing the sections of the bars.
  • Each section contains the elementary bars N P, the bars are juxtaposed and are linked by the residual adhesion. A shear dissociates them. The modules remain in block.
  • the wafer has the vivid sections of the thermoelements, which is protected by a deposit of nickel, either electrolytic or chemical, in a bath. Nickel acts as a diffusion barrier and bonding interface for the solder.
  • the layer of nickel deposited is very thick, around 0.1 mm and it ensures continuous covering of the wafer, with robust attachment to the bars. Then, by cutting or selective chemical attack, it is possible to make the connections between the bars directly, then to separate the bars provided with their own electrical circuit. A flash by sputering contributes to trigger the attachment before chemical deposition.
  • the strip is intended to be glued with thermal glue.
  • the nickel layer is thin.
  • the edge is nickel-plated on the section of the bars exclusively. So we come to braze in a hot press a flexible copper circuit pre-tinned with tin bismuth 2121, figure 24 on an epoxy glass membrane loaded with boron nitride. A brazing temperature pressing phase of the wafer welds the junctions.
  • the circuit will have been previously engraved by screen printing on copper bonded to a transparent adhesive sheet 2122 in charged epoxy glass. Each bar produced by this process has two weldable tabs, the bars are separated by cutting out the charged epoxy glass membrane.
  • the nickel layer is thin, the strip is intended to be soldered on a printed circuit which ensures the inter- elements.
  • the printed circuit is made of nickel-plated copper and tinned with bismuth. Aluminum nickel-plated copper laminate is the best technical alternative.
  • thermoelectric module has been described in the form of a multi-element strip, assembly versions of this strip either by bonding or by soldering, the integration of this strip in an electrical and thermal circuit, two examples of setting work of such elements for a refrigeration device and for a microgenerator, and finally, a process for producing such bars minimizing the cutting and handling operations.
  • An assembly of bars constitutes a block whose applications are similar.
  • the bar presents as announced: - an optimization of the electrical impedance, consequence of the optimization of H / L 2 and the number of bars.
  • the bar has an elementary thermal conductivity, the very simple association of the bars in series electrically and in thermal parallel allows the adaptation of the thermal resistance of the bars to that of the drains and heat sink associated preexisting .
  • the assembly is less costly, since it is limited to hot bonding or else to soldering on a printed circuit with dissipative support.

Abstract

The invention concerns an energy converting circuit, boosting the voltage supplied by a low direct voltage source (1), comprising a self-oscillating circuit, operating at very low voltage, using a voltage boosting transformer (3, 4, 6, 6', 7) generating the control signals of two chopper-boosters (11-14) operating alternately, comprising an enhancement-type field effect transistor (11, 12) used in synchronous switching with the self-oscillating circuit, which is in serial connection with an inductive resistor (13, 14) to the terminals of said source (1) and which is connected to a user circuit via a diode (15, 16). The invention also concerns a device for supplying electricity to appliances using such a supply device. The invention further concerns the production of thermal converters for the utilisation of low-voltage thermoelectricity, and a method for the manufacture of thermal converters on an industrial scale.

Description

Convertisseur de puissance thermique permettant d'alimenter en électricité un appareil autonome à consommation réduite à partir d'une très faible différence de température. Thermal power converter for supplying electricity to an autonomous device with reduced consumption from a very small temperature difference.
La présente invention concerne un convertisseur d'énergie permettant d'alimenter un appareil autonome à consommation réduite à partir de thermocouples soumis à une faible différence de température constituants une source de très faible tension et de résistance interne faible mais non nulle, la réalisation des thermocouples, ainsi qu'un procédé de fabrication industriel des thermocouples.The present invention relates to an energy converter for supplying an autonomous device with reduced consumption from thermocouples subjected to a small temperature difference constituting a source of very low voltage and of low but non-zero internal resistance, the production of thermocouples , as well as an industrial manufacturing process for thermocouples.
De nombreux appareils doivent fonctionner de manière autonome, c'est-à-dire qu'ils comportent leur alimentation propre. C'est le cas d'appareils portatifs tels que des montres ou des amplificateurs auriculaires qui ne peuvent être raccordés en permanence à un réseau d'alimentation électrique. C'est le cas également d'appareils disposés dans des endroits difficilement accessibles tels que les détecteurs d'intrusion utilisés dans les systèmes d'alarme ; ils sont disposés par exemple dans des ouvertures telles que des fenêtres où il est difficile et coûteux d'amener un câble d'alimentation.Many devices must operate independently, that is, they have their own power supply. This is the case with portable devices such as watches or ear amplifiers which cannot be permanently connected to a power supply network. This is also the case for devices placed in places that are difficult to access, such as intrusion detectors used in alarm systems; they are arranged for example in openings such as windows where it is difficult and expensive to bring a power cable.
Ces appareils autonomes de consommation réduite sont actuellement alimentés par des piles ou des éléments rechargeables dont la durée de vie ou de décharge est limitée, ce qui entraîne des opérations de remplacement ou de recharge relativement fréquentes et oblige à conserver des piles ou accumulateurs de rechange pour éviter une interruption du fonctionnement.These autonomous devices of reduced consumption are currently powered by batteries or rechargeable cells whose lifetime or discharge is limited, which results in relatively frequent replacement or recharging operations and obliges to keep spare batteries or accumulators for avoid interruption of operation.
On a déjà envisagé d'exploiter des sources de très faible tension en utilisant des convertisseurs fournissant une tension de sortie de l'ordre de quelques volts pour alimenter des appareils de consommation réduite sans aucune interruption de fonctionnement en utilisant un circuit auto-oscillant comportant un transformateur élévateur et un transistor à effet de champ dont le trajet drain-source est branché dans le primaire du transformateur.It has already been envisaged to exploit very low voltage sources by using converters providing an output voltage of the order of a few volts to power devices of reduced consumption without any interruption in operation by using a self-oscillating circuit comprising a step-up transformer and a field effect transistor whose drain-source path is plugged into the transformer primary.
Ces convertisseurs connus sont conçus pour osciller de manière à augmenter la tension et ils ont un rendement médiocre qui ne permet pas d'extraire, à partir de sources de très faible tension, la puissance nécessaire au fonctionnement d'une montre ou d'un appareil auditif. Par ailleurs, le fonctionnement de ces oscillateurs est fortement perturbé lorsque la charge devient importante ; ils peuvent s'arrêter d'osciller ou même ne pas démarrer.These known converters are designed to oscillate so as to increase the voltage and they have a mediocre efficiency which does not make it possible to extract, from very low voltage sources, the power necessary for the operation of a watch or of a device. auditory. Furthermore, the operation of these oscillators is greatly disturbed when the load becomes large; they may stop oscillating or even fail to start.
Nous connaissons bien les documents : 1 (PETER WILSON « VWe are familiar with the documents: 1 (PETER WILSON “V
Switching Mode Power Supplies »), 2 (DE 14 37 235 A -Philips), 3 (US 3 679 918 A KEIZI), 4 (F.BUTLER « Transistor Inverter Frequency Stabilized CircuitSwitching Mode Power Supplies ”), 2 (DE 14 37 235 A -Philips), 3 (US 3 679 918 A KEIZI), 4 (F.BUTLER“ Transistor Inverter Frequency Stabilized Circuit
Suitable for Running a Tape Recorder », 5 (Patent Abstracts of JAPAN vol 5, n°78 (E-058)), 7 (FR 1 162 168 A - Société générale d'équipement pour l'automobile, la locomotion aérienne). Ces documents comportent tous des circuits oscillateurs, les schémas décrits dans les documents 3 et 7 sont les plus proches de l'invention, cependant aucun d'eux n'est en mesure d'osciller spontanément lorsque le circuit est alimenté par une tension continue aussi faible que 10 à 200 millivolt. Ceci est dû à l'effet de seuil présenté par la jonction Base- Emetteur du transistor oscillateur (de l'ordre de 0,5 volt). Un transistor bipolaire doit être polarisé pour être en mesure d'être utilisé dans un circuit auto-oscillant. Ce n'est pas le cas du transistor à effet de champ à jonction JFET utilisé dans la présente invention, il présente une résistance variable lorsque la tension Grille-Source Vgs fluctue autour de zéro volt.Suitable for Running a Tape Recorder ”, 5 (Patent Abstracts of JAPAN vol 5, n ° 78 (E-058)), 7 (FR 1 162 168 A - Company general equipment for the automobile, aerial locomotion). These documents all include oscillator circuits, the diagrams described in documents 3 and 7 are the closest to the invention, however none of them is able to oscillate spontaneously when the circuit is supplied by a DC voltage also weak than 10 to 200 millivolt. This is due to the threshold effect presented by the Base-Emitter junction of the oscillator transistor (of the order of 0.5 volts). A bipolar transistor must be polarized to be able to be used in a self-oscillating circuit. This is not the case of the JFET junction field effect transistor used in the present invention, it has a variable resistance when the gate-source voltage Vgs fluctuates around zero volts.
Le document 1 ainsi que le document 6 (US 3 913 000 A - GILBERT, CARDWELL) présentent des circuits convertisseurs utilisant la charge d'une inductance pour convertir une tension, le procédé est connu comme le précise bien le document 6, figure 1. Ce qui est nouveau dans le cadre de la présente invention, c'est l'association du circuit auto-oscillant et du convertisseur à découpage optimisé pour les très faibles puissances (10 microWatt à 10 milliWatt), sans autre source d'énergie pour faire fonctionner le convertisseur.Document 1 as well as document 6 (US 3,913,000 A - GILBERT, CARDWELL) present converter circuits using the load of an inductor to convert a voltage, the process is known as well specified in document 6, FIG. 1. What is new in the context of the present invention is the combination of the self-oscillating circuit and the switching converter optimized for very low powers (10 microWatt to 10 milliWatt), with no other energy source to make operate the converter.
Le problème à la base de l'invention est de fournir un convertisseur d'énergie présentant un rendement permettant d'extraire la puissance et la tension désirées à partir de sources d'énergie électrique de très faible tension et dont le fonctionnement est assuré même pour une charge importante.The problem underlying the invention is to provide an energy converter having a yield making it possible to extract the desired power and voltage from very low voltage electrical energy sources and the operation of which is ensured even for a significant charge.
A cet effet, l'invention a pour objet un circuit convertisseur d'énergie, élévateur de la tension fournie par une source à faible tension continue de résistance interne non nulle, comportant un circuit auto-oscillant, fonctionnant à très basse tension, utilisant un transformateur élévateur de tension générant les signaux de commande de deux hacheurs- survolteurs en fonctionnement alterné, du type comportant un transistor à effet de champ à enrichissement qui est utilisé en commutateur synchrone avec le circuit auto-oscillant, qui est branché en série avec une inductance aux bornes de ladite source et qui est relié au circuit utilisateur à travers une diode.To this end, the subject of the invention is an energy converter circuit, booster of the voltage supplied by a low continuous voltage source with non-zero internal resistance, comprising a self-oscillating circuit, operating at very low voltage, using a step-up transformer generating the control signals of two chopper boosters in alternating operation, of the type comprising an enhancement field effect transistor which is used as a synchronous switch with the self-oscillating circuit, which is connected in series with an inductor across said source and which is connected to the user circuit through a diode.
L'utilisation de circuits hacheurs-survolteurs permet d'extraire environ 50% de la puissance disponible dans la source. On peut alimenter des appareils sous une tension de quelques volts à partir d'une source dont la tension est de l'ordre de quelques dizaines de millivolts. De plus, le fonctionnement est assuré pour des charges importantes.The use of chopper-booster circuits makes it possible to extract approximately 50% of the power available in the source. Devices can be supplied with a voltage of a few volts from a source whose voltage is of the order of a few tens of millivolts. In addition, operation is ensured for large loads.
Avantageusement, on branche en parallèle sur les bornes de sortie une diode écrêteuse de tension et un condensateur de grande capacité ou un accumulateur.Advantageously, a voltage clipping diode and a large capacity capacitor or an accumulator are connected in parallel to the output terminals.
De cette manière, on fixe la tension de sortie à la valeur désirée.In this way, the output voltage is fixed at the desired value.
L'invention a également pour objet un circuit convertisseur réversible, caractérisé en ce qu'il comporte deux circuits convertisseurs branchés en antiparallèle sur la source et reliés aux bornes de sortie par l'intermédiaire de quatre commutateurs commandés deux à deux par deux enroulements supplémentaires du transformateur du convertisseur actif et en ce que chaque convertisseur comporte un dispositif de blocage bloquant l'autre convertisseur lorsqu'il est actif.The invention also relates to a reversible converter circuit, characterized in that it comprises two converter circuits connected in antiparallel to the source and connected to the output terminals by means of four switches controlled in pairs by two additional windings of the transformer of the active converter and in that each converter has a blocking device blocking the other converter when it is active.
Un tel circuit permet d'extraire l'énergie fournie par une source dont la polarité est variable. Les deux convertisseurs fonctionnent de manière alternée en fonction de la polarité de la source, le convertisseur actif bloquant l'autre convertisseur pour éviter toute perte de puissance dans le convertisseur non actif.Such a circuit makes it possible to extract the energy supplied by a source whose polarity is variable. The two converters operate alternately depending on the polarity of the source, the active converter blocking the other converter to avoid any loss of power in the non-active converter.
Avantageusement, le dispositif de blocage comporte un troisième enroulement supplémentaire du transformateur aux bornes duquel est branché un circuit de redressement générant une tension continue bloquant le circuit auto-oscillant du convertisseur non actif.Advantageously, the blocking device comprises a third additional winding of the transformer at the terminals of which is connected a rectification circuit generating a direct voltage blocking the self-oscillating circuit of the non-active converter.
L'invention a aussi pour objet un dispositif d'alimentation d'un appareil portatif autonome à partir d'un système thermique comportant une source chaude et une source froide présentant une faible différence de température entre elles, telles que l'épiderme d'un être humain et l'atmosphère ambiante, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un circuit convertisseur dans lequel la source électrique est constituée par un ensemble de détecteurs à effet Seebeck branchés entre les deux sources thermiques. Ce convertisseur convient également pour extraire la puissance d'une source photovoltaïque.The invention also relates to a device for supplying an autonomous portable device from a thermal system comprising a hot source and a cold source having a small temperature difference between them, such as the epidermis of a human being and the ambient atmosphere, characterized in that it consists of a converter circuit in which the electrical source consists of a set of Seebeck effect detectors connected between the two thermal sources. This converter is also suitable for extracting power from a photovoltaic source.
Un tel dispositif d'alimentation peut être intégré dans une montre ou un appareil auditif. Il peut aussi être utilisé pour recharger un élément rechargeable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite à titre illustratif et nullement limitatif, en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels: la figure 1 est le schéma d'un circuit convertisseur selon l'invention ; la figure 2 est le schéma d'un circuit convertisseur réversible selon l'invention ; les figures 3a à 3f sont des diagrammes de fonctionnement du circuit convertisseur de la figure 1 ; la figure 4 représente un dispositif d'alimentation à partir d'une source d'énergie d'origine thermique ; la figure 5 illustre l'utilisation d'un dispositif d'alimentation à partir d'une source d'énergie d'origine thermique disposé sur une cloison ; la figure 6 illustre l'utilisation d'un dispositif d'alimentation à partir d'une source d'énergie d'origine thermique disposé sur le sol ; la figure 7 illustre l'utilisation d'un dispositif d'alimentation à partir d'une source d'énergie d'origine thermique disposé sur une vitre ; la figure 8 représente un dispositif d'alimentation selon l'invention utilisé en remplacement de la pile d'une montre ; la figure 9 représente une autre montre équipée d'origine d'un dispositif d'alimentation selon l'invention ; la figure 10 représente encore un autre mode de réalisation d'une montre selon l'invention ; la figure 1 1 est le schéma électrique de la montre de la figure 10Such a feeding device can be integrated into a watch or a hearing aid. It can also be used to recharge a rechargeable element. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given by way of illustration and in no way limiting, with reference to the attached drawings in which: FIG. 1 is the diagram of a converter circuit according to the invention; FIG. 2 is the diagram of a reversible converter circuit according to the invention; Figures 3a to 3f are diagrams of operation of the converter circuit of Figure 1; FIG. 4 represents a device for supplying from a source of energy of thermal origin; FIG. 5 illustrates the use of a device for supplying from a source of energy of thermal origin disposed on a partition; FIG. 6 illustrates the use of a device for feeding from a source of energy of thermal origin placed on the ground; FIG. 7 illustrates the use of a device for feeding from a source of energy of thermal origin placed on a window; FIG. 8 represents a power supply device according to the invention used to replace the battery of a watch; FIG. 9 shows another watch originally fitted with a power supply device according to the invention; FIG. 10 represents yet another embodiment of a watch according to the invention; Figure 1 1 is the electrical diagram of the watch of Figure 10
; et la figure 12 représente une chaussure équipée d'un dispositif d'alimentation selon l'invention.; and FIG. 12 represents a shoe fitted with a supply device according to the invention.
La figure 1 est le schéma d'un circuit convertisseur destiné à extraire l'énergie électrique fournie par une source 1 de très faible tension, par exemple de 10 à 200 mV, qui présente une résistance interne non nulle schématisée en 2 en fournissant une tension de sortie beaucoup plus élevée, par exemple une tension de 2 V pour un appareil électronique. La source électrique 1 est branchée sur le primaire 3 d'un transformateur élévateur 4 par l'intermédiaire du trajet source-drain d'un transistor 5 à effet de champ à jonction (JFET) à canal N. Le transistorFIG. 1 is the diagram of a converter circuit intended to extract the electrical energy supplied by a source 1 of very low voltage, for example from 10 to 200 mV, which has a non-zero internal resistance shown diagrammatically at 2 by supplying a voltage much higher output, for example a voltage of 2 V for an electronic device. The electrical source 1 is connected to the primary 3 of a step-up transformer 4 via the source-drain path of a N-channel junction field effect transistor (JFET). The transistor
JFET 5 est du type à pincement, c'est-à-dire que pour une tension de grille nulle, sa résistance drain-source n'est pas infinie mais de l'ordre de quelques ohms et il se pince lorsque la tension de grille devient négative.JFET 5 is of the pinch type, that is to say that for a zero gate voltage, its drain-source resistance is not infinite but of the order of a few ohms and it is clamped when the gate voltage becomes negative.
Le secondaire du transformateur 4 comporte deux enroulements semblables 6 et 6' reliés par un point milieu 7 relié à la masse. La grille du transistor JFET 5 est relié à la masse par une résistance 8 et au secondaire 6' par un condensateur 9. Lorsque la tension de grille varie, cela entraîne une variation de la résistance drain-source et, par suite, une variation du courant dans le primaire 3 qui crée une tension élevée au secondaire 6' du transformateur 4. La fréquence de cette oscillation dépend de l'inductance du transformateur 4, de la capacité répartie des secondaires 6 et 6' et de la capacité grille-source du transistor JFET 5. Le condensateur 9 forme un découplage galvanique de la grille et permet à l'oscillateur, grâce à la jonction PN grille-source, de consommer très peu d'énergie. Conformément à l'invention, on utilise, pour chaque alternance de l'oscillation, un circuit du type hacheur-survolteur comportant un transistor 11 , respectivement 12, de type MOS-FET à canal N et à enrichissement dont la tension grille-source de seuil est faible (par exemple, 1 à 3 V), une inductance 13, respectivement 14, et une diode Schottky 15, respectivement 16. Chaque transistor MOS-FET 11 , respectivement 12, est branché en série avec l'inductance 13, respectivement 14, et leurs grilles sont commandées par le secondaire 6', respectivement 6 du transformateur 4 dont les sorties sont croisées de manière que les tensions de grille des deux transistors MOS-FET 11 et 12 soient en opposition de phase.The secondary of the transformer 4 has two similar windings 6 and 6 'connected by a middle point 7 connected to ground. The gate of the JFET transistor 5 is connected to ground by a resistor 8 and to the secondary 6 'by a capacitor 9. When the gate voltage varies, this causes a variation in the drain-source resistance and, consequently, a variation in the current in the primary 3 which creates a high voltage in the secondary 6 'of the transformer 4. The frequency of this oscillation depends on the inductance of the transformer 4, the distributed capacitance of the secondary 6 and 6 'and the gate-source capacitance of the JFET transistor 5. The capacitor 9 forms a galvanic decoupling of the gate and allows the oscillator, thanks to the junction PN grid-source, to consume very little energy. In accordance with the invention, a circuit of the chopper-booster type comprising a transistor 11, respectively 12, of MOS-FET type with N channel and enhancement whose gate-source voltage of threshold is low (for example, 1 to 3 V), an inductor 13, respectively 14, and a Schottky diode 15, respectively 16. Each MOS-FET transistor 11, respectively 12, is connected in series with the inductor 13, respectively 14, and their gates are controlled by the secondary 6 ′, respectively 6 of the transformer 4, the outputs of which are crossed so that the gate voltages of the two MOS-FET transistors 11 and 12 are in phase opposition.
Les diodes Schottky 15 et 16 sont branchées chacune entre le drain du transistor MOS-FET et le pôle positif de sortie. Un condensateur 17 de capacité très élevée et une diode écrêteuse de tension 18 sont en parallèle sur les bornes de sortie du convertisseur. Ces deux éléments servent à fixer la valeur de la tension de sortie ; ils peuvent être remplacés par un élément rechargeable.The Schottky diodes 15 and 16 are each connected between the drain of the MOS-FET transistor and the positive output pole. A capacitor 17 of very high capacity and a voltage clipping diode 18 are in parallel on the output terminals of the converter. These two elements are used to set the value of the output voltage; they can be replaced by a rechargeable element.
Le fonctionnement de ce circuit convertisseur est illustré par les diagrammes des figures 3a à 3f qui représentent respectivement les tensions des secondaires 6 et 6', le courant dans l'une des inductances, la tension drain-source d'un des transistors, le courant traversant l'autre inductance, la tension drain-source de l'autre transistor et la tension de la source 1. Lorsque la tension de grille du transistor 12 est positive et supérieure au seuil, Vs, ce transistor est conducteur, l'inductance 14 accumule de l'énergie au fur et à mesure que le courant la parcourant croit, tandis que la tension aux bornes de la source 1 décroît de manière quasi linéaire. Lorsque la tension de grille repasse en dessous du seuil, le transistor 12 se bloque et l'énergie stockée dans l'inductance 14 est transférée à la borne positive de sortie par la diode Schottky 16. Pour l'alternance suivante, c'est le transistor 11 qui charge l'inductance 13 qui se décharge ensuite à la sortie.The operation of this converter circuit is illustrated by the diagrams of FIGS. 3a to 3f which respectively represent the voltages of the secondary 6 and 6 ′, the current in one of the inductors, the drain-source voltage of one of the transistors, the current crossing the other inductor, the drain-source voltage of the other transistor and the voltage of the source 1. When the gate voltage of the transistor 12 is positive and greater than the threshold, Vs, this transistor is conductive, the inductor 14 accumulates energy as the current flowing through it increases, while the voltage across the source 1 decreases in an almost linear fashion. When the gate voltage falls below the threshold, the transistor 12 is blocked and the energy stored in the inductance 14 is transferred to the positive output terminal by the Schottky diode 16. For the following alternation, it is the transistor 11 which charges the inductor 13 which then discharges at the output.
L'avantage de l'utilisation des deux hacheurs-survolteurs est que l'auto-oscillateur est, du point de vue énergétique, utilisé dans sa seule fonction d'oscillateur et que l'on utilise la tension alternative disponible seulement pour piloter les hacheurs-survolteurs.The advantage of using the two boosters is that the auto-oscillator is, from an energy point of view, used in its only oscillator function and we use the alternating voltage available only to drive the chopper-boosters.
La figure 2 représente un convertisseur réversible qui peut extraire l'énergie fournie par une source 21 de très faible tension dont la polarité varie. Deux circuits convertisseurs sont branchés en antiparallèle sur cette source de manière à fonctionner de manière alternée en fonction de la polarité de la source 21 . Chacun de ces circuits comporte un transistor JFET 22, respectivement 22', un primaire 23, respectivement 23', un secondaire à double enroulement 20-24, respectivement 20'-24', deux transistors MOS-FET 25 et 26, respectivement 25' et 26', deux inductances 27 et 28, respectivement 27' et 28', et deux diodes Schottky 29 et 31 , respectivement 29' et 31' qui sont branchées sur la sortie 32 par l'intermédiaire de commutateurs qui seront décrits plus bas. Le transformateur de chaque convertisseur comporte un enroulement supplémentaire 33, respectivement 33', dont la tension est envoyée sur un circuit redresseur constitué de deux diodes 34, respectivement 34', associées à un condensateur 35, respectivement 35', et dont la tension continue de sortie est appliquée entre la source et la grille du transistor JFET 22', respectivement 22 du circuit autooscillant de l'autre convertisseur de manière à assurer le blocage du deuxième convertisseur pendant que le premier est actif et inversement.FIG. 2 represents a reversible converter which can extract the energy supplied by a source 21 of very low voltage whose polarity varies. Two converter circuits are connected in antiparallel to this source so as to operate alternately depending on the polarity of the source 21. Each of these circuits includes a JFET transistor 22, respectively 22 ', a primary 23, respectively 23', a secondary with double winding 20-24, respectively 20'-24 ', two MOS-FET transistors 25 and 26, respectively 25' and 26 ', two inductors 27 and 28, respectively 27' and 28 ', and two Schottky diodes 29 and 31, respectively 29' and 31 'which are connected to the output 32 by means of switches which will be described below. The transformer of each converter has an additional winding 33, respectively 33 ', whose voltage is sent to a rectifier circuit consisting of two diodes 34, respectively 34', associated with a capacitor 35, respectively 35 ', and whose DC voltage output is applied between the source and the gate of the JFET transistor 22 ', respectively 22 of the self-oscillating circuit of the other converter so as to ensure the blocking of the second converter while the first is active and vice versa.
La tension de sortie de chaque hacheur-survolteur est envoyée sur les bornes de sortie, U+ et U-, par l'intermédiaire de quatre commutateurs 39, 41 , 38 et 37, des transistors MOS-FET, qui sont montés en pont et sont commandés chacun par la tension issue des enroulements supplémentaires 42 et 43, respectivement 42' et 43', du transformateur de chaque convertisseur qui est redressée par des diodes 44 et 45, respectivement 44' et 45', et filtrée par des condensateurs.The output voltage of each chopper is sent to the output terminals, U + and U-, via four switches 39, 41, 38 and 37, of the MOS-FET transistors, which are connected in bridge and are each controlled by the voltage from the additional windings 42 and 43, respectively 42 'and 43', of the transformer of each converter which is rectified by diodes 44 and 45, respectively 44 'and 45', and filtered by capacitors.
Lorsque la tension délivrée par la source 21 est positive, c'est le circuit auto-oscillant bâti autour du transistor JFET 22 qui oscille. Ce faisant, il délivre une tension continue qui assure la conduction des commutateurs à transistor MOS-FET 41 et 39. La borne positive du hacheur-survolteur (cathode des diodes 29 et 31 ) est ainsi commutée via le trajet drain-source du transistor MOS-FET 41 sur la sortie U+. La sortie négative du hacheur-survolteur (sources des transistors 22, 25 et 26) est ainsi commutée via le trajet source-drain du transistor MOS-FET 39 sur la sortie U-. Par ailleurs, l'enroulement 33 délivre une tension qui, une fois redressée par les diodes 34 et filtrée par le condensateur 35, va bloquer le transistor JFET 22' du circuit auto-oscillant non actif mais dont la résistance drain-source était jusqu'alors faible.When the voltage delivered by the source 21 is positive, it is the self-oscillating circuit built around the JFET transistor 22 which oscillates. In doing so, it delivers a direct voltage which ensures the conduction of the MOS-FET transistor switches 41 and 39. The positive terminal of the chopper-booster (cathode of diodes 29 and 31) is thus switched via the drain-source path of the MOS transistor. -FET 41 on the U + output. The negative output of the chopper-booster (sources of the transistors 22, 25 and 26) is thus switched via the source-drain path of the MOS-FET transistor 39 on the output U-. Furthermore, the winding 33 delivers a voltage which, once rectified by the diodes 34 and filtered by the capacitor 35, will block the JFET transistor 22 'of the non-active self-oscillating circuit but whose drain-source resistance was previously low.
Lorsque la tension délivrée par la source 21 est négative, c'est le circuit auto-oscillant bâti autour du transistor JFET 22' qui oscille. Le fonctionnement est identique au fonctionnement décrit précédemment. Le commutateur à transistor MOS-FET 38 va commuter la sortie positive du hacheur-survolteur (cathode des diodes 29' et 31') sur la sortie U+. Le commutateur à transistor MOS-FET 37 va commuter la sortie négative du hacheur-survolteur (sources des transistors 22', 25' et 26') sur la sortie U-.When the voltage delivered by the source 21 is negative, it is the self-oscillating circuit built around the JFET transistor 22 'which oscillates. The operation is identical to the operation described above. The MOS-FET transistor switch 38 will switch the positive output of the booster chopper (cathode of the diodes 29 'and 31') to the output U +. The MOS-FET transistor switch 37 will switch the negative output of the chopper-booster (sources of the transistors 22 ', 25' and 26 ') to the output U-.
De même, une tension négative issue du redressement de la tension du secondaire 33' va bloquer le transistor JFET 22.Likewise, a negative voltage resulting from the rectification of the voltage of the secondary 33 ′ will block the JFET transistor 22.
L'enroulement 20, respectivement 20', constitue une variante de l'enroulement 6' du montage de la figure 1. Il permet de faire fonctionner le circuit auto-oscillant avec le rapport de transformation correct et il permet d'augmenter la tension de commande des transistors MOS-FET du hacheur-survolteur de manière à obtenir des commutations plus franches.The winding 20, respectively 20 ′, constitutes a variant of the winding 6 ′ of the assembly of FIG. 1. It makes it possible to operate the self-oscillating circuit with the correct transformation ratio and it makes it possible to increase the tension of control the MOS-FET transistors of the chopper-booster so as to obtain more frank switching.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la source d'énergie de faible tension est constituée par un ensemble de détecteurs à effet Seebeck placés entre une source thermique chaude et une source thermique froide dont la différence de température est faible, par exemple quelques degrés. Ces deux sources peuvent être constituées par l'épiderme de la personne utilisant un appareil autonome et le milieu ambiant.According to one embodiment of the invention, the low voltage energy source is constituted by a set of Seebeck effect detectors placed between a hot thermal source and a cold thermal source whose temperature difference is small, for example a few degrees. These two sources can be formed by the epidermis of the person using an autonomous device and the surrounding environment.
La figure 4 illustre le principe d'un tel dispositif d'alimentation utilisant une chaleur d'origine animale. Il comporte un substrat 51 en matière thermiquement isolante dans lequel sont placés des détecteurs à effet Seebeck 52, sous forme de petits barreaux, c'est-à-dire des sortes de thermocouples. Compte tenu de la faible valeur de la tension délivrée par de tels détecteurs, à savoir 0,2 mV par degré Celsius (coefficient de Seebeck), ils sont branchés en série pour obtenir une tension de 10 à 200 mV. Tous les barreaux sont placés entre une plaque collectrice 56 disposée à même la peau 53 de l'utilisateur et un échangeur de chaleur 54 échangeant la chaleur avec l'air ambiant. Deux électrodes 55 fournissent la sortie basse tension destinée au convertisseur.FIG. 4 illustrates the principle of such a feeding device using heat of animal origin. It comprises a substrate 51 of thermally insulating material in which are placed Seebeck effect detectors 52, in the form of small bars, that is to say kinds of thermocouples. Given the low value of the voltage delivered by such detectors, namely 0.2 mV per degree Celsius (Seebeck coefficient), they are connected in series to obtain a voltage of 10 to 200 mV. All the bars are placed between a collecting plate 56 disposed on the skin 53 of the user and a heat exchanger 54 exchanging the heat with the ambient air. Two electrodes 55 provide the low voltage output for the converter.
La figure 5 illustre l'utilisation d'une source d'origine thermique entre les deux côtés d'une paroi 61. Les détecteurs Seebeck sont disposés entre un radiateur 62 disposé à l'intérieur de la pièce et constituant un échangeur de chaleur avec l'air intérieur et échangeur 63 avec l'air extérieur qui comporte un montant 64 traversant la paroi 61 dans une section 65 en matière thermiquement isolante.FIG. 5 illustrates the use of a source of thermal origin between the two sides of a wall 61. The Seebeck detectors are arranged between a radiator 62 disposed inside the room and constituting a heat exchanger with the air and exchanger 63 with the outside air which comprises an upright 64 passing through the wall 61 in a section 65 of thermally insulating material.
La figure 6 illustre le cas où l'on utilise la différence de température avec le sol 71. Un support thermiquement isolant 72 est placé dans le sol et il comporte à sa partie supérieure un échangeur de chaleur de surface 73. Les détecteurs Seebeck sont disposés entre la face inférieure de cet échangeur de chaleur 73 et la face supérieure d'un pieu 74 collecteur thermique planté dans le sol.FIG. 6 illustrates the case where the temperature difference is used with the ground 71. A thermally insulating support 72 is placed in the ground and it comprises at its upper part a surface heat exchanger 73. The Seebeck detectors are arranged between the lower face of this heat exchanger 73 and the upper face of a pile 74 thermal collector planted in the ground.
Ce dispositif d'alimentation utilise un convertisseur réversible car la différence de température entre le sol et l'air ambiant s'inverse entre le jour et la nuit. Ce dispositif d'alimentation peut par exemple être utilisé dans le domaine de la signalisation routière au sol. En particulier, on peut l'utiliser pour alimenter un dispositif lumineux 75 telle qu'une diode éiectroluminecente et réaliser une bande blanche balisée. La figure 7 représente l'utilisation de la différence de température entre les deux faces d'une vitre 81. On emploie un échangeur de chaleur 82 disposé sur la paroi extérieure de la vitre en contact avec l'air extérieur, une plaque collectrice 83 placée sur la face intérieure de la vitre et un échangeur de chaleur 85 disposé à l'intérieur sur un support thermiquement isolant 84 placé sur la face intérieure de la vitre et recevant la plaque collectrice 83. Les détecteurs Seebeck sont disposés entre la plaque collectrice 83 et l'échangeur de chaleur 85.This supply device uses a reversible converter because the temperature difference between the ground and the ambient air is reversed between day and night. This supply device can for example be used in the field of road traffic signs. In particular, it can be used to power a light device 75 such as a light-emitting diode and produce a marked white strip. FIG. 7 represents the use of the temperature difference between the two faces of a window 81. A heat exchanger 82 is used, arranged on the outside wall of the window in contact with the outside air, a collecting plate 83 placed on the inside of the glass and a heat exchanger 85 placed inside on a thermally insulating support 84 placed on the inside of the glass and receiving the collecting plate 83. Seebeck detectors are arranged between the collecting plate 83 and the heat exchanger 85.
Le dispositif d'alimentation des figures 5 et 7 peut par exemple être utilisé pour alimenter un détecteur d'intrusion disposé au niveau d'une ouverture d'un local, tel qu'une fenêtre et fonctionnant de manière autonome.The power supply device of Figures 5 and 7 can for example be used to power an intrusion detector disposed at an opening of a room, such as a window and operating independently.
La figure 8 est une vue en coupe d'une montre 91 qui comporte, dans le fond de son boîtier, un logement de pile 92. Une alimentation conforme à l'invention est intercalée entre la peau de l'utilisateur et le fond du boîtier en lieu et place du couvercle de fermeture d'origine de la montre. Elle comporte un fond collecteur de chaleur 93 sur lequel les détecteurs Seebeck 94 sont disposés selon un cercle en étant noyés dans un matériau thermiquement isolant 95. Un réceptacle 96 présentant la forme d'une pile comprend les circuits électroniques et vient se placer dans le logement de pile 92.Figure 8 is a sectional view of a watch 91 which comprises, in the bottom of its case, a battery compartment 92. A power supply according to the invention is interposed between the skin of the user and the bottom of the case instead of the original closing cover of the watch. It comprises a heat collecting bottom 93 on which the Seebeck detectors 94 are arranged in a circle being embedded in a thermally insulating material 95. A receptacle 96 having the shape of a battery includes the electronic circuits and is placed in the housing 92.
La figure 9 représente une montre dans laquelle le dispositif d'alimentation est intégré dans le boîtier. Dans ce cas encore, les détecteurs Seebeck 101 sont disposés en couronne et les circuits électroniques contenus dans le corps 102 de la montre et noyés dans un matériau thermiquement isolant 103. La figure 10 représente un mode de réalisation d'une montre où, pour augmenter la surface d'échange et, par suite, la puissance de la source, les détecteurs Seebeck sont placés dans le bracelet de la montre qui est constitué de maillons articulés dans lesquels sont placés des détecteurs Seebeck. Dans ce cas, on a ajouté un générateur photovoltaïque 111 sur un des maillons ; il peut être directement mis en parallèle sur la sortie du dispositif d'alimentation selon l'invention ou comporter également un circuit convertisseur. La figure 11 indique le schéma électrique de l'ensemble, les sources constituées par chaque maillon étant branchées en série pour constituer la source électrique relié au convertisseur.FIG. 9 shows a watch in which the supply device is integrated in the housing. In this case also, the Seebeck detectors 101 are arranged in a crown and the electronic circuits contained in the body 102 of the watch and embedded in a thermally insulating material 103. FIG. 10 represents an embodiment of a watch where, to increase the exchange surface and, consequently, the power of the source, the Seebeck detectors are placed in the watch strap which is made up of articulated links in which are placed Seebeck detectors. In this case, we added a photovoltaic generator 111 on one of the links; it can be directly paralleled to the output of the supply device according to the invention or also include a converter circuit. Figure 11 shows the electrical diagram of the assembly, the sources constituted by each link being connected in series to constitute the electrical source connected to the converter.
La figure 12 représente l'intégration d'un dispositif d'alimentation selon l'invention dans un élément chaussant tel qu'une chaussure. Dans ce cas, les détecteurs Seebeck 121 sont logés dans la semelle 122 de la chaussure et utilisent la différence de température entre le pied de l'utilisateur et le sol. On prévoit alors une plaque 123 d'évacuation de la chaleur des pieds qui est en contact avec les détecteurs Seebeck ainsi qu'une plaque 126 collectrice de la chaleur des pieds. Les circuits électroniques 124 sont également logés dans la semelle 122. Le dispositif d'alimentation peut être utilisé pour alimenter des éléments de sécurité tels que des diodes électroluminescentes 125.Figure 12 shows the integration of a supply device according to the invention in a footwear element such as a shoe. In this case, the Seebeck detectors 121 are housed in the sole 122 of the shoe and use the temperature difference between the user's foot and the ground. There is then provided a plate 123 for evacuating the heat from the feet which is in contact with Seebeck detectors as well as a plate 126 for collecting the heat from the feet. The electronic circuits 124 are also housed in the soleplate 122. The power supply device can be used to power security elements such as light-emitting diodes 125.
Dans le cas d'une chaussure de ski, le dispositif d'alimentation peut faire fonctionner un émetteur ou un transpondeur permettant de retrouver l'utilisateur en cas d'accident tel qu'une avalanche ou alimenter par contact le dispositif électronique de déclenchement de la sécurité des fixations.In the case of a ski boot, the power supply device can operate a transmitter or a transponder making it possible to find the user in the event of an accident such as an avalanche or to power the electronic device for triggering the contact by contact security of fixings.
La description ci dessus d'exemples de réalisation de l'invention n'a été fournie qu'à titre illustratif et nullement limitatif et l'on peut y apporter des modifications ou variantes sans sortir pour autant du cadre de la présente invention. En particulier, on peut utiliser d'autres sources de très faible tension ou en utiliser plusieurs en combinaison.The above description of exemplary embodiments of the invention has been provided for illustration only and is in no way limitative and modifications or variants may be made without departing from the scope of the present invention. In particular, it is possible to use other sources of very low voltage or to use several of them in combination.
Le convertisseur réversible de la figure 2 peut être utilisé dans le cas d'échanges de chaleur avec l'air ambiant, par exemple dans le cas des figures 5 à 7. Ce convertisseur réversible permet de fournir une alimentation quand la différence de température, par exemple entre la terre et l'air ambiant, s'inverse entre le jour et la nuit. On récupère toute l'énergie possible en utilisant le flux et le reflux des échanges thermiques.The reversible converter of FIG. 2 can be used in the case of heat exchanges with the ambient air, for example in the case of FIGS. 5 to 7. This reversible converter makes it possible to supply power when the temperature difference, for example example between the earth and the ambient air, reverses between day and night. We recover all possible energy by using the ebb and flow of heat exchanges.
Par ailleurs, on peut réaliser un amplificateur auriculaire alimenté par un dispositif d'alimentation utilisant la différence de température entre la peau et l'air ambiant et disposé dans ou autour de l'oreille.In addition, an ear amplifier can be produced powered by a power supply device using the difference of temperature between the skin and the ambient air and placed in or around the ear.
Un tel convertisseur d'énergie exploite efficacement les très faibles tensions générées sous faible impédance par un module thermoélectrique utilisant l'effet Seebeck, lorsque celui-ci est soumis à une faible différence de température.Such an energy converter effectively exploits the very low voltages generated at low impedance by a thermoelectric module using the Seebeck effect, when the latter is subjected to a small temperature difference.
Il exploite également efficacement les très faibles tensions générées sous faible impédance par un module thermoélectrique utilisant l'effet Seebeck ne comportant que quelques paires, lorsque celui ci est soumis à une forte différence de température.It also effectively exploits the very low voltages generated at low impedance by a thermoelectric module using the Seebeck effect comprising only a few pairs, when the latter is subjected to a large temperature difference.
Un tel thermocouple par exemple constitué en FeSi2 dopé N et P supporte des différences de température d'environ 700 °C, une paire unique génère alors entre 100 mV et 1V.Such a thermocouple for example made of FeSi2 doped N and P supports temperature differences of about 700 ° C, a single pair then generates between 100 mV and 1V.
Une paire unique peut par exemple contribuer à alimenter un thermomètre pour mesurer avec un capteur autonome des températures élevées. L'action du convertisseur en sortie de thermocouple régule la tension de d'alimentation du thermomètre, le thermomètre peut par exemple exploiter la tension du thermocouple pour mesurer la température.For example, a single pair can help power a thermometer to measure high temperatures with a stand-alone sensor. The action of the converter at the thermocouple output regulates the supply voltage of the thermometer, the thermometer can for example use the voltage of the thermocouple to measure the temperature.
Un premier exemple de réalisation d'un thermocouple à disiliciure de fer concerne la mesure de la température d'un récipient alimentaire, une casserole, un autocuiseur ou une poêle par exemple. La génération d'énergie est réalisée par l'élément en FeSi2 intercalé entre la paroi du récipient chauffée lors de la cuisson, et le manche, qui fait office de radiateur. Le convertisseur connecté en sortie de thermocouple génère la tension de fonctionnement du thermomètre.A first embodiment of an iron disilicide thermocouple relates to the measurement of the temperature of a food container, a saucepan, a pressure cooker or a pan for example. Energy generation is achieved by the FeSi2 element inserted between the wall of the container heated during cooking, and the handle, which acts as a radiator. The converter connected to the thermocouple output generates the operating voltage of the thermometer.
Ce premier exemple peut également être réalisé avec un module thermocouple à base de tellure de bismuth tel que décrit dans la deuxième parie du texte, en lieu et place de l'élément en FeSi2, dés lors que la température chaude ne dépasse pas 250°C.This first example can also be carried out with a thermocouple module based on bismuth tellurium as described in the second part of the text, in place of the element in FeSi2, as soon as the hot temperature does not exceed 250 ° C. .
Un second exemple de réalisation concerne la sécurité des réchauds à gaz, dont l'auto-extinction accidentelle est à la base de nombreux accidents.A second embodiment relates to the safety of gas stoves, the accidental self-extinction of which is the basis of many accidents.
Un dispositif d'allumage piézoélectrique est destiné à rallumer automatiquement la flamme soufflée accidentellement. Un couple en FeSi2 dont une jonction est dans la flamme et l'autre à la température de l'eau du tuyeau d'arrivée constitue un excellent moyen d'alimenter électriquement le dispositif d'allumage. Le circuit convertisseur sécurise son fonctionnement et simplifie l'installation.A piezoelectric ignition device is intended to automatically relight the accidentally blown flame. A FeSi2 couple with one junction in the flame and the other at temperature water from the inlet pipe is a great way to power the ignition system. The converter circuit secures its operation and simplifies installation.
Un troisième exemple d'application concerne la génération électrique d'une voiture.A third application example concerns the electrical generation of a car.
Traditionnellement assurée par un alternateur, la recharge de la batterie et la fourniture de la puissance électrique s'effectue au détriment de la propulsion. Pourtant le moteur thermique dissipe beaucoup de chaleur perdue dans l'environnement.Traditionally provided by an alternator, recharging the battery and supplying electrical power takes place at the expense of propulsion. However, the heat engine dissipates a lot of waste heat in the environment.
Cette chaleur être convertie par un procédé thermoélectrique en courant sous tension 12V. Un thermocouple FeSI2 en contact avec l'échappement des gaz et en contact avec le circuit d'eau observe une différence de température entre ses faces qui peut atteindre 700 °C. Un couple suffit pour générer une tension exploitable par le circuit convertisseur précédemment décrit. Une version forte puissance de ce circuit serait préconisée.This heat can be converted by a thermoelectric process into 12V live current. A FeSI2 thermocouple in contact with the exhaust gas and in contact with the water circuit observes a temperature difference between its faces which can reach 700 ° C. A couple is enough to generate a voltage which can be used by the converter circuit described above. A high power version of this circuit would be recommended.
L'économie de carburant résultant d'un tel procédé peut atteindre 20%.The fuel saving resulting from such a process can reach 20%.
On décrit ci après un mode de réalisation d'un module thermocouple utiliser pour les faibles différences de température, à base de tellure de bismuth.An embodiment of a thermocouple module used for small temperature differences, based on bismuth tellurium, is described below.
Les thermocouples dits éléments à effet Peltier ou Seebeck sont utilisés dans l'industrie de façon courante pour le refroidissement.The so-called Peltier or Seebeck effect thermocouples are commonly used in industry for cooling.
Parcouru par un courant d'alimentation, le thermocouple absorbe la chaleur sur l'une de ses faces et la rejette sur l'autre.Passed by a supply current, the thermocouple absorbs heat on one of its faces and rejects it on the other.
Fonctionnant comme pompe à chaleur sans pièce mobile, ce dispositif est remarquable par son intégration et sa fiabilité plus que pour son rendement énergétique et son coût de fabrication.Operating as a heat pump with no moving parts, this device is remarkable for its integration and reliability more than for its energy efficiency and manufacturing cost.
Soumis à une différence de température entre ses faces collectrices, et parcouru par un flux thermique, le thermocouple agit comme un générateur électrique à basse impédance, il transforme une partie du flux thermique en puissance électrique exploitable. La aussi, le générateur est remarquable de simplicité mais déplore un rendement médiocre, et une rentabilité économique discutable. Les modules thermoélectriques sont traditionnellement constitués d'un circuit électrique mettant en série des barreaux semiconducteurs alternativement dopés N et P, ces barreaux sont soumis en parallèle au flux thermique traversant le module. Traditionnellement, ces barreaux verticaux sont alignés en rangs serrés sur un plan horizontal, et pris en sandwich entre deux plaques céramiques isolantes munies d'un circuit électrique sérigraphié.Subject to a temperature difference between its collecting faces, and traversed by a thermal flux, the thermocouple acts as an electrical generator with low impedance, it transforms part of the thermal flux into usable electrical power. There too, the generator is remarkable for its simplicity but deplores a mediocre yield and questionable economic profitability. Thermoelectric modules are traditionally made up of an electrical circuit putting in series semiconductor bars alternately doped N and P, these bars are subjected in parallel to the thermal flux passing through the module. Traditionally, these vertical bars are aligned in tight rows on a horizontal plane, and sandwiched between two insulating ceramic plates provided with a screen-printed electrical circuit.
- Une caractéristique générale de ce type de réalisation est la faible impédance électrique du module, conséquence directe du nombre limité des barreaux de faibles résistances électriques. Il en résulte soit la nécessité d'une alimentation basse tension pour la génération de froid, soit l'usage d'un convertisseur élévateur de tension en sortie de thermocouple générateur.- A general characteristic of this type of embodiment is the low electrical impedance of the module, a direct consequence of the limited number of bars of low electrical resistance. This results in either the need for a low voltage supply for the generation of cold, or the use of a step-up converter at the output of the generator thermocouple.
- Une seconde caractéristique concerne la difficulté d'intégration ou d'assemblage de ce module dans un système thermique: le flux thermique ne franchissant pas les interstices, le module doit être collé ou comprimé ou soudé à ses drains thermiques, cela nécessite précision et savoir faire, et cela entraîne des pertes de rendement. Les modules sont en général réalisés en céramique, pour garantir l'isolation électrique du circuit et la bonne conduction du flux thermique, et pour éviter la rupture entraînée par les dilatations associées aux différences de température entre les faces. Il n'est pas possible de souder ces modules, le collage est délicat et la compression nécessite des assemblages dissipateurs. De plus, les drains thermiques auxquels sont rapportés les modules doivent présenter des conductivités élevées ou des dissipations importantes en raison de l'intensité du flux qui traverse le module.- A second characteristic concerns the difficulty of integration or assembly of this module in a thermal system: the heat flow does not cross the interstices, the module must be glued or compressed or welded to its thermal drains, this requires precision and knowledge do, and this results in yield losses. The modules are generally made of ceramic, to guarantee the electrical insulation of the circuit and the good conduction of the heat flow, and to avoid the rupture caused by the expansions associated with the temperature differences between the faces. It is not possible to weld these modules, bonding is delicate and compression requires heatsink assemblies. In addition, the thermal drains to which the modules are related must have high conductivities or significant dissipation due to the intensity of the flux which crosses the module.
- Une troisième caractéristique des modules concerne leur sensibilité à la corrosion. En effet, les barreaux semi-conducteurs sont généralement assemblés sans protection, afin de limiter les pertes thermiques, ils sont alors exposés à la corrosion.- A third characteristic of the modules concerns their sensitivity to corrosion. In fact, the semiconductor bars are generally assembled without protection, in order to limit thermal losses, they are then exposed to corrosion.
- Enfin, la caractéristique critique de ces modules est leur coût.- Finally, the critical characteristic of these modules is their cost.
Les facteurs du coût sont successivement: le prix de la matière première thermoélectrique, le coût de la transformation, le coût de la découpe en éléments, la manipulation d'éléments miniatures, le coût de la céramique, de sa découpe, de sa sérigraphie et de la soudure et enfin le coût de l'assemblage du pressage et de la cuisson du module. L'invention présente un module thermoélectrique qui améliore les quatre caractéristiques générales, un procédé de réalisation de tels modules ainsi que quelques exemples d'applications.The cost factors are successively: the price of the thermoelectric raw material, the cost of transformation, the cost of cutting into elements, the handling of miniature elements, the cost of ceramic, its cutting, its screen printing and soldering and finally the cost of assembling the pressing and cooking of the module. The invention presents a thermoelectric module which improves the four general characteristics, a method for producing such modules as well as some examples of applications.
Selon l'invention, les thermocouples sont réalisés à partir de matériaux semi-conducteurs aux porteurs de type N et P, reliés en série électriquement et en parallèle thermiquement.According to the invention, the thermocouples are produced from semiconductor materials with carriers of type N and P, connected in series electrically and in parallel thermally.
Les matériaux de types P sont par exemple réalisés à partir d'un alliage contenant une composition de 77.5 % de Sb2Te3 dans 22.5 % de Bi2Te3 , les matériaux de type N sont réalisés à partir d'un alliage comportant 5 % de Bi2Se3 dans 95 % de Bi2Te3 .P-type materials are for example made from an alloy containing a composition of 77.5% of Sb2Te3 in 22.5% of Bi2Te3, N-type materials are made from an alloy containing 5% of Bi2Se3 in 95% of Bi2Te3.
Selon l'invention chaque matériau fait l'objet d'un recuit sous vide à température de 650 ° C pendant une durée de 12 heures environ, sous ampoule de quartz, puis d'une cristallisation à température contrôlée selon la méthode dite THM ( Travelling Heater Method ), générant un barreau de diamètre de l'ordre de 30 mm de diamètre à la vitesse de 20 mm par jour environ. Par cette méthode, il est obtenu des matériaux polycristallins de haute qualité thermoélectrique, dont le coefficient de mérite Z de l'ordre de 3 10 3 K"1 dépasse celui des matériaux commercialisés à ce jour ( Z = 2.5 10"3 K"1 environ ). Un tel matériau augmente le coefficient de performance d'un dispositif refroidisseur d'environ 30 % par rapport aux matériaux utilisés à ce jour. Il présente un axe de meilleure efficacité A, dans l'axe du barreau, tel que représenté figure 13.According to the invention, each material is subjected to vacuum annealing at a temperature of 650 ° C. for a period of approximately 12 hours, under a quartz bulb, then to crystallization at controlled temperature according to the method known as THM (Traveling Heater Method), generating a bar of diameter of the order of 30 mm in diameter at the speed of about 20 mm per day. By this method, polycrystalline materials of high thermoelectric quality are obtained, whose coefficient of merit Z of the order of 3 10 3 K "1 exceeds that of the materials marketed to date (Z = 2.5 10 " 3 K "1 Such a material increases the coefficient of performance of a cooling device by about 30% compared to the materials used to date. It has an axis of better efficiency A, in the axis of the bar, as shown in figure 13.
Selon l'invention, les matériaux sont découpés en barreaux, assemblés, et enveloppés.According to the invention, the materials are cut into bars, assembled, and wrapped.
Selon un mode de réalisation préférentiel mais non exclusif, le thermocouple élémentaire est constitué d'un même nombre de barreaux dopés N et de barreaux dopés P alignés et intercalés. Ces barreaux sont de dimensions égales, de base par exemple carrée de largeur L entre 0.45 x 0.45 et 1 x 1 mm et de hauteur H entre 1 et 3 mm. Le nombre de barreaux variera en fonction des applications entre 20 et 400 environ. Figure 14According to a preferred but not exclusive embodiment, the elementary thermocouple consists of the same number of N-doped bars and P-doped bars aligned and intercalated. These bars are of equal dimensions, basic for example square of width L between 0.45 x 0.45 and 1 x 1 mm and of height H between 1 and 3 mm. The number of bars will vary depending on the applications between 20 and 400 approximately. Figure 14
Selon l'invention les barreaux alignés alternativement NAccording to the invention the bars aligned alternately N
(221 ) et P (222) sont collés les uns aux autres par les flancs en vis à vis. Un tel collage sera réalisé par exemple par insertion entre chaque barreau d'une membrane 223 préimprégnée, thermocollable, dont l'adhérence est assurée lors d'un cycle de compression à chaud.(221) and P (222) are glued to each other by the opposite sides. Such bonding will be carried out for example by insertion between each bar of a membrane 223 prepreg, heat-bondable, the adhesion of which is ensured during a hot compression cycle.
Un film kapton de faible épaisseur: environ 25 microns, préimprégné sur une épaisseur totale de 75 microns réalise une liaison solide et durable entre chaque barreau, en assurant l'isolation électrique entre ceux ci. Le kapton, d'une conductivité thermique 10 fois plus faible que le matériau thermoélectrique n'entraîne qu'un très faible pont thermique entre les barreaux, son influence sur les performances est négligeable.A thin kapton film: approximately 25 microns, prepreg on a total thickness of 75 microns achieves a solid and durable bond between each bar, ensuring electrical insulation between them. The kapton, with a thermal conductivity 10 times lower than the thermoelectric material causes only a very weak thermal bridge between the bars, its influence on the performances is negligible.
De plus le kapton est un matériau renforcé, compatible avec le collage époxy. M consolide la structure en protégeant les barreaux.In addition, kapton is a reinforced material, compatible with epoxy bonding. M consolidates the structure by protecting the bars.
Une membrane en fibre de verre préimprégnée époxy convient également.An epoxy prepreg fiberglass membrane is also suitable.
Selon l'invention, les barreaux alignés sont enveloppés sur les flancs par une membrane de faible épaisseur 224. Celle ci est collée sur les flancs, adhère aux barreaux et aux membranes intercalaires.According to the invention, the aligned bars are wrapped on the sides by a thin membrane 224. This is glued to the sides, adheres to the bars and the intermediate membranes.
Ces membranes achèvent de consolider l'alignement, protègent chaque barreau dont seules les sections 225 restent apparentes.These membranes finish consolidating the alignment, protecting each bar of which only the sections 225 remain visible.
Une telle membrane est par exemple réalisée à partir d'un tissage fibre de verre préimprégné de résine époxy ou d'un film kapton préimprégné dans une résine époxy.Such a membrane is for example made from a fiberglass weave prepreg of epoxy resin or from a kapton film prepreg in an epoxy resin.
Le kapton présente l'avantage d'un préencollage sur une face unique exclusivement. Le thermocollage sous pression consolide et rigidifie la structure.The kapton has the advantage of pre-gluing on a single side only. Pressure fusing consolidates and stiffens the structure.
Le verre époxy sera préféré pour permettre une mise en forme de l'élément avant thermodurcissement. Il apparaît possible de fléchir l'élément et de lui donner la courbure indispensable à certains assemblages. Une telle forme représentée en vue de dessus figure 16 sera imposée avant cuisson, laquelle la figera définitivement.Epoxy glass will be preferred to allow the element to be shaped before thermosetting. It seems possible to flex the element and give it the curvature essential for certain assemblies. Such a shape shown in top view in Figure 16 will be imposed before cooking, which will freeze it definitively.
Selon l'invention, les barreaux sont connectés électriquement en série, les jonctions N P entre deux barreaux successifs étant réalisées sur les sections supérieures, les jonctions P N sur les sections inférieures.According to the invention, the bars are electrically connected in series, the junctions N P between two successive bars being produced on the upper sections, the junctions P N on the lower sections.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les jonctions sont réalisées directement sur la section des barreaux, par des pistes en nickel 231 figure 15 d'une épaisseur de l'ordre de 50 microns environ. Chaque élément de jonction présente une longueur légèrement inférieure à 2xL et une largeur de L, il assure la jonction en recouvrant totalement la surface de section de deux barreaux successifs. Selon plusieurs exemples de réalisation qui seront détaillés dans la description du procédé de fabrication, la section est soit recouverte d'une couche de nickel chimique de l'épaisseur de 50 microns, sectionnée aux endroits opportuns, soit recouverte d'une couche d'accrochage ultra mince en nickel, sur laquelle est brasée au bismuth étain 232 la piste de nickel, ou bien la section est attaquée à l'acide qui ne préserve que le bismuth, lequel est brasé au bismuth avec la piste nickel. Par ce premier mode de réalisation, le circuit électrique en nickel est déposé directement sur les sections, ce qui contribue à la protection du matériau car le nickel constitue une excellente barrière chimique et ne s'oxyde que peu. Dans ce premier mode de réalisation, la barrette sera préférentiellement collée aux drains thermiques 251 figure 17 lors de l'assemblage, selon les procédé usuels en électronique visant à dissiper la chaleur des composants vers le circuit sur lequel ils reposent.According to a first embodiment of the invention, the junctions are made directly on the section of the bars, by nickel tracks 231 in FIG. 15 with a thickness of the order of approximately 50 microns. Each junction element has a length slightly less than 2xL and a width of L, it ensures the junction by completely covering the section surface of two successive bars. According to several exemplary embodiments which will be detailed in the description of the manufacturing process, the section is either covered with a layer of chemical nickel with a thickness of 50 microns, sectioned at the appropriate places, or covered with a bonding layer. ultra thin in nickel, on which the nickel track is soldered with tin bismuth 232, or else the section is etched with acid which preserves only bismuth, which is brazed with bismuth with the nickel track. By this first embodiment, the nickel electrical circuit is deposited directly on the sections, which contributes to the protection of the material because nickel constitutes an excellent chemical barrier and oxidizes only slightly. In this first embodiment, the bar will preferably be glued to the thermal drains 251 in FIG. 17 during assembly, according to the usual electronic methods aimed at dissipating the heat of the components towards the circuit on which they rest.
Un tel collage assure une isolation électrique entre le composant et le support par exemple métallique et conducteur électrique, cette qualité est indispensable pour que les pistes nickel ne soient pas court-circuitées. Un tel collage assure une bonne conduction de la chaleur vers le support en raison de la conductivité thermique intrinsèque de la résine 252 optimisée pour cette application. Une bonne résine présente une conductivité équivalente à celle du matériau thermoélectrique. Enfin, la tenue mécanique d'un tel collage peut être optimisée par un renfort en fibre de verre dans la résine, garantissant une reprise d'effort sécurisée. Une colle époxy chargée d'une céramique conductrice imprégnant un tissage fin de fibre réalise une optimisation de la tenue mécanique. Un tel collage réalisé à chaud sous pression fixe la barrette sur le support avec un ancrage robuste. L'époxy de la colle thermique fusionnant avec l'époxy des membranes, la structure est renforcée et les barreaux sont alors totalement enveloppés. Selon un second mode de réalisation figure 18, les sections des barreaux sont recouvertes d'une très fine couche de nickel faisant barrière de diffusion. La barrette est brasée au bismuth étain 263 sur un circuit imprimé 261 qui réalise les jonctions inter-barreaux, par des pistes parallèles 262 contiguës isolées entre elles espacées au pas de 2L et d'une largeur légèrement inférieure à 2L. Ces pistes rectangulaires 262 ont une longueur de quelques millimètres, elles sont en cuivre nickelé. Dans ce second mode de réalisation, le circuit imprimé est réalisé à partir d'une membrane mince 264 de 'type flex' constituée d'un tissage en fibre de verre imprégné d'une résine époxy chargée d'éléments conducteurs de la chaleur, tels qu'une poudre de céramique, recouvert d'une feuille de cuivre 262 d'épaisseur classique, 35 ou 70 microns. Il sera pris soin de d'effectuer une gravure du circuit en cuivre puis un dépôt nickel comme barrière de diffusion, et enfin un préétamage au bismuth. Un exemple de réalisation met en oeuvre un prélaminé verre époxy chargé au nitrure de bore collé sur un feuillard de cuivre. La sérigraphie et la gravure du cuivre définissent le circuit, il est alors brasé après nickelage sur les barreaux.Such bonding provides electrical insulation between the component and the support, for example metallic and electrical conductor, this quality is essential so that the nickel tracks are not short-circuited. Such bonding ensures good heat conduction to the support due to the intrinsic thermal conductivity of the resin 252 optimized for this application. A good resin has a conductivity equivalent to that of the thermoelectric material. Finally, the mechanical strength of such a bonding can be optimized by a fiberglass reinforcement in the resin, guaranteeing a secure recovery of effort. An epoxy adhesive loaded with a conductive ceramic impregnating a fine weaving of fiber optimizes the mechanical strength. Such bonding carried out hot under pressure fixes the bar on the support with a robust anchoring. The epoxy of the thermal glue fusing with the epoxy of the membranes, the structure is reinforced and the bars are then completely wrapped. According to a second embodiment in FIG. 18, the sections of the bars are covered with a very thin layer of nickel forming a diffusion barrier. The strip is soldered with tin bismuth 263 on a printed circuit 261 which carries out the inter-bar junctions, by contiguous parallel tracks 262 isolated between them spaced at a pitch of 2L and of a width slightly less than 2L. These rectangular tracks 262 have a length of a few millimeters, they are made of nickel-plated copper. In this second embodiment, the printed circuit is made from a thin membrane 264 of the “flex type” constituted by a fiberglass weave impregnated with an epoxy resin loaded with heat conducting elements, such as than a ceramic powder, covered with a sheet of copper 262 of conventional thickness, 35 or 70 microns. Care will be taken to etch the copper circuit, then deposit nickel as a diffusion barrier, and finally pre-tinning with bismuth. An exemplary embodiment uses an epoxy glass prelaminate loaded with boron nitride bonded to a copper strip. The serigraphy and copper engraving define the circuit, it is then brazed after nickel plating on the bars.
Dans ce second mode de réalisation, le circuit imprimé est collé contre les pièces métalliques faisant drain thermique 265, en aluminium, cuivre, étain, tôle, acier au nickel, Invar ou inox selon l'application, ou bien le circuit est intégré, à un circuit classique disposant de plan de cuivre dissipateurs et par exemple de traversées cuivrées pour le transfert de la chaleur.In this second embodiment, the printed circuit is glued against the metal parts making heat sink 265, in aluminum, copper, tin, sheet metal, nickel steel, Invar or stainless steel depending on the application, or else the circuit is integrated, a conventional circuit with copper dissipators and for example copper bushings for heat transfer.
Les circuits imprimés du type stratifié cuivre sur aluminium conviennent particulièrement à l'application, après nickelage du cuivre.Printed circuits of the copper on aluminum laminate type are particularly suitable for application, after nickel plating of copper.
Dans ce mode de réalisation, la barrette est prise en sandwich entre deux tels circuits et pressée à chaud afin de consolider à la fois la brasure et la colle époxy.In this embodiment, the bar is sandwiched between two such circuits and hot pressed in order to consolidate both the solder and the epoxy adhesive.
II a été décrit deux exemples de réalisation du thermocouple élémentaire sous forme d'une barrette constituée d'un alignement de barreaux de matériau alternativement dopé N et P. Dans un cas le circuit électrique est réalisé en nickel sur la barrette munie de connecteur aux extrémités, dans l'autre cas le circuit est réalisé sur le support, sous la forme d'un circuit imprimé, sur lequel est brasé la barrette.Two embodiments of the elementary thermocouple have been described in the form of a bar consisting of an alignment of bars of alternately N and P doped material. In one case, the electrical circuit is made of nickel on the bar provided with connector at the ends , in the other case the circuit is produced on the support, in the form of a printed circuit, on which the strip is soldered.
Dans les deux cas la barrette est pressée à chaud de préférence entre le support faisant drain thermique inférieur et le drain thermique supérieur. Un pressage à froid avec une colle thermique polymérisable est également envisageable.In both cases, the bar is hot pressed preferably between the support making the lower thermal drain and the upper thermal drain. Cold pressing with a polymerizable thermal glue is also possible.
Un autre exemple de réalisation du module est constitué de multiples barrettes accolées pour constituer un bloc dont les dimensions sont de l'ordre de 10x10x2 mm3. Sa constitution est semblable, ses caractéristiques similaires.Another embodiment of the module is made up of multiple bars attached to form a block whose dimensions are of the order of 10 × 10 × 2 mm 3 . Its constitution is similar, its characteristics similar.
Selon l'invention, le composant élémentaire présente des caractéristiques élémentaires d'impédance électrique, thermique, de puissance de froid, ainsi qu'une section utile correspondant à la section de sa base.According to the invention, the elementary component has elementary characteristics of electrical, thermal impedance, cold power, as well as a useful section corresponding to the section of its base.
Les modes d'assemblage de ces barrettes thermocouples élémentaires rendent aisée leur intégration dans des systèmes de refroidissement thermoélectrique ou des générateur thermoélectriques, car il permet d'adapter la densité et le nombre de modules élémentaires aux caractéristiques électriques et thermiques des interfaces.The assembly methods of these elementary thermocouple bars make it easy to integrate them into thermoelectric cooling systems or thermoelectric generators, because it makes it possible to adapt the density and the number of elementary modules to the electrical and thermal characteristics of the interfaces.
En particulier, un thermocouple classique présente une conductivité thermique importante, et potentiellement un flux important, entraînant parfois la nécessité de dissiper chaleur et froid par des radiateurs à ailette importants et en régime forcé.In particular, a conventional thermocouple has a high thermal conductivity, and potentially a large flux, sometimes causing the need to dissipate heat and cold by large fin radiators and in forced mode.
Une moindre densité de matière thermoélectrique permet par exemple à moindre coût d'étaler sur une surface importante les thermocouples, et donc de disposer de surfaces d'échange plus importante sans ventilation ni ailettes encombrantes. Cela simplifie le transport de la chaleur. Par ce procédé, les faces froides et chaudes peuvent n'être que de simples plaques très discrètes d'aluminium isolées l'une de l'autre par une mousse autocollante placée autour des composants. En thermogénération, les écarts de températures sont réduits, les puissances dissipées sont faibles, les densités de barrette également.A lower density of thermoelectric material makes it possible, for example, at lower cost to spread the thermocouples over a large surface, and therefore to have greater exchange surfaces without ventilation or bulky fins. This simplifies the transport of heat. By this process, the cold and hot faces can be only simple very discreet aluminum plates insulated from each other by a self-adhesive foam placed around the components. In thermogeneration, the temperature differences are reduced, the dissipated powers are low, the strip densities also.
Selon l'invention, nous décrivons un premier exemple de réalisation d'un dispositif de refroidissement par exemple destiné à un mini-réfrigérateur.According to the invention, we describe a first embodiment of a cooling device for example intended for a mini-refrigerator.
Un tel dispositif comporte une face intérieure, froide, une face extérieure, chaude, et en option un échangeur de chaleur.Such a device has an interior, cold face, an exterior, hot face, and optionally a heat exchanger.
En fonction des performances, la face chaude extérieure dissipe environ deux fois la chaleur prélevée dans la partie froide. On prévoira donc parfois une ventilation forcée dont le principe est décrit ci après.Depending on the performance, the external hot face dissipates approximately twice the heat taken from the cold part. Provision will therefore sometimes be made for forced ventilation, the principle of which is described below.
La face froide 271 figure 19 constitue la structure du système de refroidissement. Elle est réalisée à partir d'un circuit imprimé stratifié cuivre nickelé sur aluminium. Sur l'aluminium est laminé un sandwich constitué d'une couche de fibre de verre préimprégnée à la résine conductrice thermique, et d'une couche de cuivre figurant le circuit électrique 272 désiré.The cold face 271 in FIG. 19 constitutes the structure of the cooling system. It is produced from a printed circuit laminated copper nickel-plated on aluminum. On the aluminum is laminated a sandwich consisting of a layer of fiberglass prepreg with thermal conductive resin, and a layer of copper representing the desired electrical circuit 272.
Le circuit électrique est réparti en deux zones: Une première zone où est implanté le dispositif d'alimentation et de régulation, une deuxième zone figurant le circuit thermoélectrique.The electrical circuit is divided into two zones: A first zone where the supply and regulation device is installed, a second zone representing the thermoelectric circuit.
Le circuit d'alimentation et de régulation est réalisé à partir de composants à montage de surface, implantés dans la première zone. Il est constitué d'un simple redresseur à diode , d'un condensateur 274 et d'un relais multiple 275 commandé par le thermostat intégré 276.The supply and regulation circuit is made from surface mount components, located in the first zone. It consists of a simple diode rectifier, a capacitor 274 and a multiple relay 275 controlled by the integrated thermostat 276.
Les barrettes thermocouples 277 sont soudées au bismuth étain et implantées dans la zone du circuit thermoélectrique, selon un schéma série-parallèle. Le procédé de montage est conforme aux standards des composant CMS.The 277 thermocouple bars are welded with tin bismuth and installed in the area of the thermoelectric circuit, according to a series-parallel scheme. The mounting process conforms to the standards of the CMS components.
Une couche en mousse isolante thermique adhérente 278 remplit tout le volume résiduel entre les composants, sur une hauteur de l'ordre de L. Enfin, une mosaïque de dissipateurs thermiques 279 vient couvrir la zone des barrettes thermocouples, chaque dissipateur muni d'un circuit statifié cuivre étain est soudé sur entre 2 et 4 barrettes, et par exemple consolidé en son centre par un rivet inox.A layer of adherent thermal insulating foam 278 fills all the residual volume between the components, over a height of the order of L. Finally, a mosaic of heat sinks 279 covers the area of the thermocouple strips, each heat sink provided with a circuit statified copper tin is welded on between 2 and 4 bars, and for example consolidated in its center by a stainless steel rivet.
Ces dissipateurs 279 sont par exemple réalisés en aluminium extrudé.These heatsinks 279 are for example made of extruded aluminum.
Selon un mode de réalisation non exclusif de l'invention, un ventilateur 701 en option réalise une dissipation forcée dans un tunnel 702 autour des pales des dissipateurs. Ce ventilateur est déclenché en parallèle avec les thermocouples, sous la consigne du thermostat. Associé au tunnel de ventilation et au ventilateur, deux clapets 703 obturent sous l'effet de leur masse les entrées et sorties du tunnel, afin de réduire au maximum l'effet des pertes d'isolation quand le relais est ouvert, conséquence de la conductivité thermique des cellules. Ces clapets s'ouvrent dès mise en route du ventilateur et des thermocouples.According to a non-exclusive embodiment of the invention, an optional fan 701 performs forced dissipation in a tunnel 702 around the blades of the dissipators. This fan is triggered in parallel with the thermocouples, under the thermostat setpoint. Associated with the ventilation tunnel and the fan, two valves 703 close under the effect of their mass the entrances and exits of the tunnel, in order to minimize the effect of insulation losses when the relay is open, consequence of the conductivity thermal cells. These valves open when the fan and thermocouples are started.
Une paroi isolante 702 et 278 contribue à renforcer l'isolation, notamment autour du tunnel de ventilation.An insulating wall 702 and 278 contributes to reinforcing the insulation, in particular around the ventilation tunnel.
Un tel procédé est utilisable pour les mini-réfrigérateurs, pour des mini-climatisations, pour des systèmes de refroidissement de liquides industriels ou alimentaires, (dans ce cas particulier, la paroi froide 271 est en contact avec un échangeur à circulation de fluide), pour des étals de boucherie, etc.Such a process can be used for mini-refrigerators, for mini-air-conditioning, for cooling systems for industrial or food liquids, (in this particular case, the cold wall 271 is in contact with a fluid circulation exchanger), for butcher's stalls, etc.
Ce dispositif optimise l'encombrement et l'efficacité du refroidissement, ainsi que l'isolation. En effet: il présente une grande surface d'échange pour la face froide, donc elle autorise un échange uniquement convectif sans ventilateur et sans encombrement, elle concentre modérément le flux sur la face chaude, et il est possible de conditionner au fonctionnement des thermocouples l'échange thermique avec l'extérieur par ventilation forcée. De plus, le circuit d'alimentation est implanté dans une surface perdue pour le refroidissement sans surcoût.This device optimizes the size and efficiency of the cooling, as well as the insulation. Indeed: it has a large exchange surface for the cold side, so it allows only convective exchange without fan and without bulk, it moderately concentrates the flow on the hot side, and it is possible to condition the operation of thermocouples l heat exchange with the outside by forced ventilation. In addition, the supply circuit is located in a lost area for cooling at no additional cost.
Pour une application de ce type on préférera des modules carrés d'environ 10x10 mm2 constitués de barrettes accolées, chacun pompant environ 1 watt sur une surface de 10 cm2.For an application of this type, square modules of approximately 10 × 10 mm 2 will be preferred, made up of adjoining strips, each pumping approximately 1 watt over a surface of 10 cm 2 .
Selon l'invention, nous décrivons figure 20 un exemple de dispositif de microgénérateur électrique, un maillon de bracelet:According to the invention, we describe in Figure 20 an example of an electric microgenerator device, a bracelet link:
Le collecteur de chaleur est réalisé en stratifié cuivre aluminium 281 dont le cuivre 282 est nickelé ou en circuit imprimé. Le dissipateur est réalisé en stratifié cuivre aluminium 283 dont le cuivre 284 est nickelé. Ce dissipateur représente la face supérieure du bracelet et comporte de petites ailettes 285.The heat collector is made of aluminum copper laminate 281, the copper 282 of which is nickel-plated or on a printed circuit. The heatsink is made of aluminum copper laminate 283 of which copper 284 is nickel-plated. This dissipator represents the upper face of the bracelet and has small fins 285.
De part et d'autre du maillon, ainsi que sur la zone centrale des barrettes d'environ 10 mm de longueur sont brasées entre le collecteur et le dissipateur. A chaque extrémité du maillon, un pivot nickelé 287 est brasé sur la face interne du dissipateur, ou bien sur la face interne du collecteur, il assure la continuité électrique de maillon en maillon grâce à un axe conducteur.On either side of the link, as well as on the central zone, strips of approximately 10 mm in length are brazed between the collector and the dissipator. At each end of the link, a nickel-plated pivot 287 is brazed on the internal face of the dissipator, or else on the internal face of the collector, it ensures electrical continuity from link to link thanks to a conductive axis.
Un rivet ou une vis inox contribue à consolider le maillon en exerçant une pression sur la brasure.A rivet or a stainless steel screw helps to consolidate the link by exerting pressure on the solder.
Une mousse (non représentée) assure à la protection et la propreté du maillon, ainsi que l'isolation entre les deux faces.A foam (not shown) provides protection and cleanliness of the link, as well as insulation between the two faces.
Au poignet, la différence de température entre le collecteur et le dissipateur induit un flux thermique converti en force électromotrice collectée entre les pivots.On the wrist, the temperature difference between the collector and the dissipator induces a heat flux converted into electromotive force collected between the pivots.
Avec environ 20 paires N P par maillon, et une différence de température de l'ordre de 10°C entre les faces, chaque maillon d'une surface de 2 cm2 génère une différence de potentiel de l'ordre de 20 mV, sous une impédance de 2.4 ohm, soit environ 40 microwatts maximum délivrés.With around 20 NP pairs per link, and a temperature difference of around 10 ° C between the faces, each link with a surface area of 2 cm 2 generates a potential difference of around 20 mV, under a 2.4 ohm impedance, or about 40 microwatts maximum delivered.
Ceci constitue un exemple non exclusif de mise en oeuvre de thermogénérateur optimisé. La tension de sortie est proportionnelle à la différence de température entre les faces collectrices et dissipatrices et au nombre de couples N P, et par ailleurs, la puissance électrique délivrée est maximum quand la résistance thermique des barreaux est équivalente à celle du dissipateur, la section totale de matière thermoélectrique autorisée est donc figée. La tension maximum est obtenue pour des barreaux dont le rapport H/L2 est maximum. A faible section et grande longueur les barreaux sont fragiles, et le renfort par des membranes contribue à rendre possible l'optimisation du facteur H/L2.This constitutes a non-exclusive example of the use of an optimized thermogenerator. The output voltage is proportional to the temperature difference between the collecting and dissipating faces and to the number of couples NP, and moreover, the electric power delivered is maximum when the thermal resistance of the bars is equivalent to that of the dissipator, the total section of authorized thermoelectric material is therefore frozen. The maximum tension is obtained for bars whose H / L 2 ratio is maximum. With a small cross-section and long length, the bars are fragile, and the reinforcement by membranes contributes to making possible the optimization of the factor H / L 2 .
Ces deux mises en oeuvre de modules élémentaires en barrette sont non limitatives et les exemples donnés mettent en valeur leur simplicité.These two implementations of elementary modules in a strip are non-limiting and the examples given highlight their simplicity.
Selon l'invention, nous décrivons un procédé de réalisation de module barrette.According to the invention, we describe a method for producing a module strip.
Chaque barrette contient une alternance de matériaux thermoélectriques dopés P et N. Ces matériaux font l'objet d'une croissance cristalline et présentent un axe d'anisotropie A figure 13 de la conductivité thermique et du facteur de mérite. Selon l'invention, les lingots N et P de départ sont rectangulaires, allongés selon l'axe anisotrope.Each strip contains an alternation of P and N doped thermoelectric materials. These materials are subject to crystal growth and have an anisotropy axis A in Figure 13 of thermal conductivity and merit factor. According to the invention, the starting ingots N and P are rectangular, elongated along the anisotropic axis.
Les lingots sont alors découpés selon des tranches parallèles contenant l'axe anisotrope, d'épaisseur proche de L. Une telle découpe est par exemple réalisée à la scie multifils ou bien à la scie à disque.The ingots are then cut according to parallel slices containing the anisotropic axis, of thickness close to L. Such a cutting is for example carried out with a multi-wire saw or else with a disc saw.
Les tranches 291 , 292 figure 21 sont alors alternées P et N en conservant les axes parallèles, superposées, en intercalant en chaque tranche une membrane thermocollable 293 de faible épaisseur.The sections 291, 292 in FIG. 21 are then alternated P and N while keeping the parallel axes, superimposed, by inserting in each section a heat-bondable membrane 293 of small thickness.
Cette membrane est par exemple un Kapton de 25 microns comportant de part et d'autre 25 microns de résine époxy, ou bien un verre époxy.This membrane is for example a 25 micron Kapton comprising on both sides 25 microns of epoxy resin, or else an epoxy glass.
Le lingot reconstitué est donc un composite constitué d'une alternance de tranches N P isolées électriquement.The reconstituted ingot is therefore a composite consisting of alternating electrically insulated N P wafers.
Une première cuisson assure une polymérisation partielle, sous pression, à température proche de 130°C. Après traitement, le nouveau lingot est alors redécoupé en tranches d'épaisseur L environ, selon des plans contenant l'axe d'anisotropie et perpendiculaires au tranches précédentes.A first firing ensures partial polymerization, under pressure, at a temperature close to 130 ° C. After treatment, the new ingot is then cut again into slices of thickness L approximately, according to planes containing the anisotropy axis and perpendicular to the previous slices.
Chaque tranche 2101 figure 22 contenant des tiges rectangulaires de section L2 alternativement de matière N et P est alors couverte de part et d'autre par deux membranes en kapton 2102, 2103 préencollées sur une face seulement. Les tranches sont alors superposées et le lingot reconstitué. On réalise ainsi des barrettes, car les tranches ne sont pas collées entre elles. Il est également possible de couvrir les tranches de verre époxy, et de les séparer par une membrane de démoulage en pacothane. Cette dernière autorisera la séparation des barrettes.Each slice 2101 in FIG. 22 containing rectangular rods of section L 2 alternately of material N and P is then covered on either side by two kapton membranes 2102, 2103 pre-glued on one side only. The slices are then superimposed and the ingot reconstituted. Bars are thus produced, because the slices are not glued together. It is also possible to cover the slices of epoxy glass, and to separate them by a release membrane in pacothane. The latter will allow the separation of the bars.
Enfin, pour réaliser des modules blocs, on intercalera entre les tranches une seule membrane en kapton préencollée sur les deux faces ou une membrane en verre époxy. On prendra soin d'alterner les barreaux N et P pour réaliser une répartition en damier.Finally, to make block modules, a single kapton membrane pre-glued on both sides or an epoxy glass membrane will be inserted between the slices. We will take care to alternate the bars N and P to achieve a checkerboard distribution.
Un cycle de cuisson sous pression achève la polymérisation des tranches.A pressure cooking cycle completes the polymerization of the slices.
Le lingot est alors découpé selon le plan perpendiculaire à l'axe d'anisotropie selon des tranches d'une épaisseur H, 2111 , 2112, figure 23, chaque tranche laissant apparaître les sections des barreaux.The ingot is then cut along the plane perpendicular to the anisotropy axis in slices of thickness H, 2111, 2112, FIG. 23, each slice revealing the sections of the bars.
Chaque tranche contient les barrettes élémentaires N P, les barrettes sont juxtaposées et sont liées par l'adhérence résiduelle. Un cisaillement les désolidarise. Les modules restent en bloc.Each section contains the elementary bars N P, the bars are juxtaposed and are linked by the residual adhesion. A shear dissociates them. The modules remain in block.
La tranche présente les sections vives des thermoéléments, celle-ci est protégée par un dépôt de nickel soit électrolytique soit chimique, dans un bain. Le nickel agit comme barrière de diffusion et interface d'accrochage pour la brasure. Plusieurs alternatives apparaissent:The wafer has the vivid sections of the thermoelements, which is protected by a deposit of nickel, either electrolytic or chemical, in a bath. Nickel acts as a diffusion barrier and bonding interface for the solder. Several alternatives appear:
- La couche de nickel déposée est de forte épaisseur, environ 0, 1 mm et elle assure un recouvrement continu de la tranche, avec accrochage robuste sur les barreaux. Alors, par découpe ou attaque chimique sélective, il est possible de réaliser les liaisons entre les barreaux directement, puis de séparer les barrettes munies de leur propre circuit électrique. Un flash par sputering contribue à déclencher l'accrochage préalablement au dépôt chimique. La barrette est destinée à être collée à la colle thermique.- The layer of nickel deposited is very thick, around 0.1 mm and it ensures continuous covering of the wafer, with robust attachment to the bars. Then, by cutting or selective chemical attack, it is possible to make the connections between the bars directly, then to separate the bars provided with their own electrical circuit. A flash by sputering contributes to trigger the attachment before chemical deposition. The strip is intended to be glued with thermal glue.
- La couche de nickel est de faible épaisseur. La tranche est nickelée sur la section des barreaux exclusivement. Alors on vient braser sous presse à chaud un circuit souple en cuivre préétamé au bismuth étain 2121 , figure 24 sur une membrane en verre époxy chargé au nitrure de bore. Une phase de pressage à température de brasure de la tranche soude les jonctions. Le circuit aura été préalablement gravé par sérigraphie sur le cuivre lié à une feuille adhesive transparente 2122 en verre époxy chargé. Chaque barrette réalisée par ce procédé comporte deux languettes soudables les barrettes sont séparées par découpe de la membrane verre époxy chargé.- The nickel layer is thin. The edge is nickel-plated on the section of the bars exclusively. So we come to braze in a hot press a flexible copper circuit pre-tinned with tin bismuth 2121, figure 24 on an epoxy glass membrane loaded with boron nitride. A brazing temperature pressing phase of the wafer welds the junctions. The circuit will have been previously engraved by screen printing on copper bonded to a transparent adhesive sheet 2122 in charged epoxy glass. Each bar produced by this process has two weldable tabs, the bars are separated by cutting out the charged epoxy glass membrane.
- La couche de nickel est fine, la barrette est destinée à être soudée sur un circuit imprimé qui assure les jonctions inter- éléments. Le circuit imprimé est en cuivre nickelé et étamé au bismuth. Un stratifié cuivre nickelé aluminium constitue la meilleur alternative technique.- The nickel layer is thin, the strip is intended to be soldered on a printed circuit which ensures the inter- elements. The printed circuit is made of nickel-plated copper and tinned with bismuth. Aluminum nickel-plated copper laminate is the best technical alternative.
II a été décrit un module thermoélectrique sous la forme d'une barrette multiéléments, des versions d'assemblage de cette barrette soit par collage, soit par brasure, l'intégration de cette barrette dans un circuit électrique et thermique, deux exemples de mise en oeuvre de tels éléments pour un dispositif de réfrigération et pour un microgénérateur, et enfin, un procédé de réalisation de telles barrettes minimisant les opérations de découpe et de manipulation.A thermoelectric module has been described in the form of a multi-element strip, assembly versions of this strip either by bonding or by soldering, the integration of this strip in an electrical and thermal circuit, two examples of setting work of such elements for a refrigeration device and for a microgenerator, and finally, a process for producing such bars minimizing the cutting and handling operations.
Un assemblage de barrettes constitue un bloc dont les applications sont similaires.An assembly of bars constitutes a block whose applications are similar.
La barrette présente comme annoncé : - une optimisation de l'impédance électrique, conséquence de l'optimisation de H/L2 et du nombre de barreaux.The bar presents as announced: - an optimization of the electrical impedance, consequence of the optimization of H / L 2 and the number of bars.
- une optimisation de l'impédance thermique: La barrette comporte une conductivité thermique élémentaire, l'association très simple des barrettes en série électriquement et en parallèle thermiquement permet l'adaptation de la résistance thermique des barrettes à celle des drains et dissipateur thermiques préexistant associés.- optimization of the thermal impedance: The bar has an elementary thermal conductivity, the very simple association of the bars in series electrically and in thermal parallel allows the adaptation of the thermal resistance of the bars to that of the drains and heat sink associated preexisting .
- une résistance mécanique améliorée par le fait de la structure composite. - une résistance à la corrosion améliorée par le fait que chaque élément est totalement enrobé soit de résine, soit de nickel .- improved mechanical resistance due to the composite structure. - improved corrosion resistance by the fact that each element is completely coated with either resin or nickel.
- une simplification de l'assemblage, par la mise en oeuvre de techniques similaires à celles utilisées en CMS.- a simplification of the assembly, by the implementation of techniques similar to those used in CMS.
Le procédé de réalisation est optimisé en terme de coût par le fait qu'il supprime les éléments suivant:The production process is optimized in terms of cost by the fact that it eliminates the following elements:
- découpe individuelle des barreaux- individual cutting of the bars
- manipulation des barreaux individuels- handling of individual bars
- brasure sur support céramique- brazing on ceramic support
L'assemblage est moins coûteux, car il se limite à un collage à chaud ou bien à une brasure sur circuit imprimé à support dissipatif. The assembly is less costly, since it is limited to hot bonding or else to soldering on a printed circuit with dissipative support.

Claims

REVENDICATIONS
1. Circuit convertisseur d'énergie, élévateur de la tension fournie par une source (1 ; 21 ) à faible tension continue de résistance interne (2) non nulle, comportant un circuit auto-oscillant, fonctionnant à très basse tension, utilisant un transformateur élévateur de tension (3, 4, 6, 6', 7; 20, 23, 24, 20', 23', 24') générant les signaux de commande de deux hacheurs-survolteurs (11-14; 25-28, 25'-28") en fonctionnement alterné, du type comportant un transistor à effet de champ à enrichissement (11 , 12; 25, 26, 25', 26') qui est utilisé en commutateur synchrone avec le circuit auto-oscillant, qui est branché en série avec une inductance (13, 14; 27, 28, 27', 28") aux bornes de ladite source (1 ; 21 ) et qui est relié au circuit utilisateur à travers une diode (15, 16; 29, 31 , 29', 31'). 1. Energy converter circuit, booster of the voltage supplied by a source (1; 21) with low continuous voltage of internal resistance (2) not zero, comprising a self-oscillating circuit, operating at very low voltage, using a transformer voltage booster (3, 4, 6, 6 ', 7; 20, 23, 24, 20', 23 ', 24') generating the control signals of two chopper boosters (11-14; 25-28, 25 '-28 ") in alternating operation, of the type comprising an enriched field effect transistor (11, 12; 25, 26, 25', 26 ') which is used as a synchronous switch with the self-oscillating circuit, which is connected in series with an inductor (13, 14; 27, 28, 27 ', 28 ") at the terminals of said source (1; 21) and which is connected to the user circuit through a diode (15, 16; 29, 31 , 29 ', 31').
2. Circuit selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'on branche en parallèle sur les bornes de sortie un dispositif écrêteur de tension et un condensateur de grande capacité ou un accumulateur2. Circuit according to claim 1, characterized in that a voltage clipping device and a large capacity capacitor or an accumulator are connected in parallel to the output terminals.
(18).(18).
3. Circuit convertisseur réversible, caractérisé en ce qu'il comporte deux circuits convertisseurs (20, 22-29, 31 ; 20', 22'-29', 31') selon la revendication 1 branchés en antiparallèle sur la source (21 ) et reliés aux bornes de sortie (U+, U-) par l'intermédiaire de quatre commutateurs(37-39, 41 ) commandés deux à deux par deux enroulements supplémentaires (42, 43, 42', 43') du transformateur du convertisseur actif et en ce que chaque convertisseur comporte un dispositif de blocage (33-35, 33'-35') bloquant l'autre convertisseur.3. Reversible converter circuit, characterized in that it comprises two converter circuits (20, 22-29, 31; 20 ', 22'-29', 31 ') according to claim 1 connected in antiparallel to the source (21) and connected to the output terminals (U +, U-) via four switches (37-39, 41) controlled two by two by two additional windings (42, 43, 42 ', 43') of the transformer of the active converter and in that each converter has a blocking device (33-35, 33'-35 ') blocking the other converter.
4. Circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de blocage comporte un troisième enroulement (33, 33") supplémentaire du transformateur aux bornes duquel est branché un circuit de redressement (34, 34') générant une tension continue bloquant le circuit auto-oscillant du convertisseur non actif.4. Circuit according to claim 3, characterized in that the blocking device comprises a third additional winding (33, 33 ") of the transformer at the terminals of which is connected a rectification circuit (34, 34 ') generating a direct voltage blocking the self-oscillating converter circuit not active.
5. Dispositif d'alimentation d'un appareil portatif autonome à partir d'un système thermique comportant une source chaude et une source froide présentant une faible différence de température entre elles, telles que l'épiderme d'un être humain et l'atmosphère ambiante, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un circuit convertisseur selon la revendication 1 , 2, 3 ou 4 dans lequel la source électrique est constituée par un ensemble de détecteurs à effet Seebeck (52; 94; 101 ) branchés entre les deux sources thermiques. 5. Device for supplying an autonomous portable device from a thermal system comprising a hot source and a cold source having a small temperature difference between them, such as the epidermis of a human being and the atmosphere room, characterized in that it consists of a converter circuit according to claim 1, 2, 3 or 4 in which the electrical source consists of a set of Seebeck effect detectors (52; 94; 101) connected between the two thermal sources.
6. Dispositif d'alimentation d'un appareil portatif autonome caractérisé en ce qu'il est constitué d'un circuit convertisseur selon la revendication 1 , 2, 3 ou 4 dans lequel la source électrique est constituée par une cellule photovoltaïque (111). 6. Device for supplying an autonomous portable device characterized in that it consists of a converter circuit according to claim 1, 2, 3 or 4 in which the electrical source is constituted by a photovoltaic cell (111).
7. Montre bracelet (91 ) caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'alimentation (94; 101 ) selon au moins l'une des revendications 5 ou 6 disposé sous son boîtier à la place de la pile (92) ou intégré dans le boîtier.7. Wrist watch (91) characterized in that it comprises a supply device (94; 101) according to at least one of claims 5 or 6 placed under its case in place of the battery (92) or integrated in the housing.
8. Bracelet montre constitué de maillons articulés, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation selon au moins l'une des revendications 5 ou 6, en ce que les maillons comportent chacun des détecteurs Seebeck, les sources constituées par chaque maillon étant branchées en série pour constituer la source électrique relié au convertisseur. 8. Watch strap consisting of articulated links, characterized in that it comprises a supply device according to at least one of claims 5 or 6, in that the links each include Seebeck detectors, the sources constituted by each link being connected in series to constitute the electrical source connected to the converter.
9. Dispositif de signalisation routière au sol, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation selon la revendication 5 utilisant la différence de température entre l'air ambiant et la chaussée alimentant un dispositif lumineux.9. Road signaling device on the ground, characterized in that it comprises a supply device according to claim 5 using the temperature difference between the ambient air and the road supplying a light device.
10. Détecteur d'intrusion caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'alimentation selon la revendication 5 ou 6 disposé entre l'intérieur et l'extérieur du local surveillé.10. Intrusion detector characterized in that it comprises a supply device according to claim 5 or 6 disposed between the inside and the outside of the monitored room.
11. Chaussure caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'alimentation (121 , 124) selon la revendication 5 disposé entre l'intérieur et l'extérieur de la chaussure et alimentant un dispositif de sécurité (125) porté par la chaussure.11. Shoe characterized in that it comprises a supply device (121, 124) according to claim 5 disposed between the inside and the outside of the shoe and supplying a safety device (125) carried by the shoe.
12. Composant thermoélectrique comportant du tellure de bismuth dopé à l'antimoine et du tellure de bismuth dopé au sélénium, caractérisé en ce que sa structure est de nature composite, constituée de barreaux parallépipèdiques de matière thermoélectrique accolés (221 ,222), enrobés sur les faces en regard d'une membrane isolante électrique et thermique (223), renforcés mécaniquement sur les flancs par une membrane isolante électrique et thermique (224), couverts sur les faces apparentes (225) d'un circuit électrique mince, assurant la mise en série électrique des barreaux. 12. Thermoelectric component comprising bismuth tellurium doped with antimony and bismuth tellurium doped with selenium, characterized in that its structure is of a composite nature, consisting of parallelepiped bars of joined thermoelectric material (221, 222), coated on the facing faces of an electrical and thermal insulating membrane (223), mechanically reinforced on the sides by an electrical and thermal insulating membrane (224), covered on the visible faces (225) of a thin electrical circuit, ensuring the setting electric bars series.
13. Composant élémentaire selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'il est constitué, selon une structure de barrette, d'un alignement de barreaux alternativement dopés P et N, collés l'un à l'autre par les faces en regard par une membrane thermocollable, enrobés par une membrane latérale renforcée, nickelé sur les tranches apparentes des barreaux, puis brasé à un circuit mince élémentaire assurant les jonctions d'un barreau au suivant. 13. elementary component according to claim 12 characterized in that it consists, according to a bar structure, of an alignment of bars alternately doped P and N, bonded to each other by the opposite faces by a heat-sealable membrane, coated with a reinforced lateral membrane, nickel-plated on the visible edges of the bars, then brazed to an elementary thin circuit ensuring the junctions from one bar to the next.
14. Module parrallélépipédique selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'il est constitué de la juxtaposition de plusieurs composants élémentaires selon la revendication 13 reliés en série électriquement et traversés en parallèle par le flux thermique. 14. parrallélépipédique module according to claim 12 characterized in that it consists of the juxtaposition of several elementary components according to claim 13 connected in series electrically and crossed in parallel by the heat flow.
15. Composant selon les revendications 13 et 14 caractérisé en ce que le circuit électrique mince (261 ) est réalisé à partir d'une membrane fine en verre époxy chargée au nitrure de bore (264), support d'un cuivre gravé nickelé (262) et préétamé au bismuth (263) , et en ce que cette membrane est brasée et thermocollée sous presse au dit composant.15. Component according to claims 13 and 14 characterized in that the thin electrical circuit (261) is made from a thin membrane of epoxy glass charged with boron nitride (264), support for an etched nickel-plated copper (262 ) and pre-tinned with bismuth (263), and in that this membrane is brazed and heat-sealed in the press to said component.
16. Composant selon les revendications 13 et 14 caractérisé en ce que le circuit électrique est réalisé sur un support rigide et conducteur thermique (251 ,265) recouvert d'une membrane isolante électrique et conductrice thermique (252,264), par un cuivre gravé, nickelé et étamé au bismuth.16. Component according to claims 13 and 14 characterized in that the electrical circuit is produced on a rigid support and thermal conductor (251, 265) covered with an electrically insulating and thermal conductive membrane (252,264), by an etched copper, nickel-plated and tinned with bismuth.
17. Générateur de froid caractérisé en ce qu'il exploite des composants selon les revendications 12 à 16 et en ce qu'il est constitué d'une plaque en aluminium recouverte d'un circuit électrique mince assurant la liaison entre les composants, en ce que les composants sont thermocollés à la plaque ou brasés, en ce que les composant sont recouverts par plusieurs dissipateurs sous un flux d'air entraîné par un ventilateur.17. Cold generator characterized in that it operates components according to claims 12 to 16 and in that it consists of an aluminum plate covered with a thin electrical circuit ensuring the connection between the components, in that that the components are heat-bonded to the plate or brazed, in that the components are covered by several dissipators under an air flow driven by a fan.
18. Générateur thermoélectrique caractérisé en ce qu'il comporte des composants selon les revendications 12 à 16 chacun intercalé entre un collecteur à une température (281) et un dissipateur à une température différente (285) , et un circuit de liaison électrique entre les composants (282).18. Thermoelectric generator characterized in that it comprises components according to claims 12 to 16 each interposed between a collector at a temperature (281) and a dissipator at a different temperature (285), and an electrical connection circuit between the components (282).
19. Procédé de réalisation du composant selon les revendications 12 à 16 caractérisé en ce que le matériaux de départ, sous forme de deux barreaux, l'un dopé au sélénium, l'autre à l'antimoine, subit un premier cycle de découpe en tranches, puis une reconstitution du barreau avec interposition de membranes thermocollables, avec alternance des matériaux d'une tranche à l'autre, puis un durcissement du barreau reconstitué, puis une découpe en tranche dans un plan perpendiculaire, puis une reconstitution avec interposition de membrane, et durcissement, et enfin un troisième cycle de découpe dans l'axe perpendiculaire à celui des barreaux, réalisant les composants sans circuit électrique.19. A method of producing the component according to claims 12 to 16 characterized in that the starting materials, in the form of two bars, one doped with selenium, the other with antimony, undergoes a first cutting cycle in slices, then a reconstitution of the bar with the interposition of heat-sealable membranes, with alternating materials from one slice to another, then a hardening of the reconstituted bar, then a slice cut in a perpendicular plane, then a reconstruction with interposition of membrane , and hardening, and finally a third cutting cycle in the axis perpendicular to that of the bars, producing the components without an electrical circuit.
20. Générateur de tension pour alimenter un thermomètre de mesure de la température d'un récipient culinaire caractérisé en ce qu'il comporte au moins un couple thermoélectrique en disiliciure de fer ou bien un module thermocouple selon la revendication 12, l'un ou l'autre intercalé entre le manche et le récipient, et connecté à un circuit convertisseur selon la revendication 1.20. Voltage generator for supplying a thermometer for measuring the temperature of a culinary container, characterized in that it comprises at least one thermoelectric couple in iron disilicide or indeed a thermocouple module according to claim 12, one or the other interposed between the handle and the container, and connected to a converter circuit according to claim 1.
21. Générateur de tension pour alimenter un circuit de sécurité pour un chauffe eau à gaz caractérisé en ce qu'il comporte un thermocouple en disiliciure de fer en contact avec la flamme et avec le circuit d'eau connecté à un circuit convertisseur selon la revendication 1.21. Voltage generator for supplying a safety circuit for a gas water heater characterized in that it comprises an iron disilicide thermocouple in contact with the flame and with the water circuit connected to a converter circuit according to claim 1.
22. Générateur pour un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte un thermocouple en disiliciure de fer en contact avec l'échappement et le circuit de refroidissement connecté à un circuit convertisseur selon la revendication 1. 22. Generator for a motor vehicle characterized in that it comprises an iron disilicide thermocouple in contact with the exhaust and the cooling circuit connected to a converter circuit according to claim 1.
EP97948967A 1996-12-02 1997-12-01 Thermal power converter for supplying electricity to an autonomous apparatus with low consumption from a very slight difference in temperature Withdrawn EP0972335A2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9614734A FR2756677B1 (en) 1996-12-02 1996-12-02 POWER CONVERTER FOR POWERING A SELF-CONTAINED DEVICE WITH REDUCED CONSUMPTION FROM A VERY LOW VOLTAGE SOURCE
FR9614734 1996-12-02
FR9710338A FR2767418B1 (en) 1997-08-13 1997-08-13 THERMOCOUPLE MODULE
FR9710338 1997-08-13
PCT/FR1997/002165 WO1998025333A2 (en) 1996-12-02 1997-12-01 Power converter with reduced energy consumption from a very low voltage source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0972335A2 true EP0972335A2 (en) 2000-01-19

Family

ID=26233133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP97948967A Withdrawn EP0972335A2 (en) 1996-12-02 1997-12-01 Thermal power converter for supplying electricity to an autonomous apparatus with low consumption from a very slight difference in temperature

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6340787B1 (en)
EP (1) EP0972335A2 (en)
JP (1) JP2002518989A (en)
CA (1) CA2274008A1 (en)
WO (1) WO1998025333A2 (en)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2917216B1 (en) * 1998-02-17 1999-07-12 セイコーインスツルメンツ株式会社 Thermoelectric generation unit and thermoelectric clock using the unit
JP2001282396A (en) * 2000-03-24 2001-10-12 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Power generating mechanism and computer device and electronic equipment
AU2003237839A1 (en) * 2002-05-13 2003-11-11 University Of Florida Resonant energy mems array and system including dynamically modifiable power processor
US7834263B2 (en) * 2003-12-02 2010-11-16 Battelle Memorial Institute Thermoelectric power source utilizing ambient energy harvesting for remote sensing and transmitting
US7851691B2 (en) * 2003-12-02 2010-12-14 Battelle Memorial Institute Thermoelectric devices and applications for the same
US20050139250A1 (en) * 2003-12-02 2005-06-30 Battelle Memorial Institute Thermoelectric devices and applications for the same
CA2549826C (en) * 2003-12-02 2014-04-08 Battelle Memorial Institute Thermoelectric devices and applications for the same
US8455751B2 (en) * 2003-12-02 2013-06-04 Battelle Memorial Institute Thermoelectric devices and applications for the same
JP4465203B2 (en) * 2004-02-13 2010-05-19 株式会社東芝 Electronic water meter
US20050248447A1 (en) * 2004-05-10 2005-11-10 Majdi Yaqub Thermoelectric tire pressure monitor sensor
US7658070B2 (en) * 2004-09-21 2010-02-09 Drs Sustainment Systems, Inc. Method and apparatus for improving the energy conversion efficiency of electrical power generators
EP1670077A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-14 Siemens Aktiengesellschaft Semiconductor circuit arrangement with energy recovery
US7692411B2 (en) * 2006-01-05 2010-04-06 Tpl, Inc. System for energy harvesting and/or generation, storage, and delivery
US7864507B2 (en) 2006-09-06 2011-01-04 Tpl, Inc. Capacitors with low equivalent series resistance
US20080135081A1 (en) * 2006-12-08 2008-06-12 General Electric Company Thermal insulation materials and applications of the same
US20090084421A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Battelle Memorial Institute Thermoelectric devices
EP2099079A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-09 Stichting IMEC Nederland Hybrid energy scavenger comprising thermopile unit and photovoltaic cells
EP2159496A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-03 Vito NV Controller for energy supply systems
US9325250B2 (en) * 2009-01-13 2016-04-26 Linear Technology Corporation Method and system for polarity independent step-up converter capable of operating under ultra-low input voltage condition
CZ2009611A3 (en) * 2009-09-16 2011-03-23 Šimka@Pavel Thermal lighting fitting
DE102010007420A1 (en) * 2010-02-10 2011-08-11 Minebea Co., Ltd. Device for converting thermal power into electrical power, has heat exchangers made of highly conductive materials, where reverse energy flow takes place from heat accumulator to heat source to generate electric and/or electric voltage
WO2011104772A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 富士通株式会社 Power generation device, power generation method, and process for production of power generation device
JP5618598B2 (en) 2010-04-08 2014-11-05 キヤノン株式会社 Energy converter
US20150136192A1 (en) * 2012-04-30 2015-05-21 Universite Catholique De Louvain Thermoelectric Conversion Module and Method for Making it
DE202012009919U1 (en) * 2012-10-17 2012-11-07 Dillex Immobilien Gmbh Flyback Converter circuit
US9966838B2 (en) * 2013-02-20 2018-05-08 Texas Instruments Incorporated Voltage conversion and charging from low bipolar input voltage
ITPG20130024A1 (en) * 2013-06-11 2014-12-12 Vga S R L BOILER
DE102013218427B4 (en) * 2013-09-13 2018-02-01 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Process for the conversion of thermal energy of a hot water flow into electrical energy rising from an outlet of a marine hydrothermal source at the seafloor
JP6350009B2 (en) 2013-12-24 2018-07-04 富士通株式会社 Oscillator and power supply
GB2529141A (en) * 2014-07-09 2016-02-17 Paresh Jogia Body heat powered wireless transmitter
US20160049569A1 (en) * 2014-08-13 2016-02-18 Barry E. Negrin Thermoelectric power source for personal electronics and wearable electronic devices having same
US10044218B2 (en) * 2015-11-10 2018-08-07 Eugen Tiefnig Micro-energy harvester for battery free applications
US20170213951A1 (en) * 2016-01-27 2017-07-27 Korea Research Institute Of Standards And Science Flexible thin multi-layered thermoelectric energy generating module, voltage boosting module using super capacitor, and portable thermoelectric charging apparatus using the same
GB201617463D0 (en) 2016-10-14 2016-11-30 Johnson Matthey Davy Technologies Limited Process
EP3432088A1 (en) * 2017-07-17 2019-01-23 The Swatch Group Research and Development Ltd Electromechanical timepiece
DE202018000753U1 (en) * 2018-02-14 2019-05-16 Matrix Industries, Inc. Starting circuit for energy harvesting circuits
DE202018000752U1 (en) 2018-02-14 2019-05-16 Matrix Industries, Inc. Starting circuit for energy harvesting circuits
JP7326811B2 (en) * 2019-03-28 2023-08-16 日本電気株式会社 Insole-type electronic device and control method for insole-type electronic device

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1162168A (en) 1956-08-01 1958-09-09 Equip Pour L Automobile Soc Ge General electrical assembly of light pulses, and its applications
GB1025687A (en) 1962-03-02 1966-04-14 Philips Electronic Associated Improvements in thermo-electric devices
GB1051310A (en) 1963-10-10 1900-01-01
DE1483298B1 (en) * 1965-06-11 1971-01-28 Siemens Ag Electrical contact arrangement between a germanium-silicon semiconductor body and a contact piece and method for producing the same
JPS4821211B1 (en) 1969-12-30 1973-06-27
GB1375381A (en) 1970-12-16 1974-11-27
US3913000A (en) 1973-05-29 1975-10-14 Hughes Aircraft Co Two-phase solid state power converter
FR2435132A1 (en) 1978-08-29 1980-03-28 Cit Alcatel Thermoelectric generator mfr. - requires homogeneous semiconductor strips alternated and cut to form generator blocks
JPS5625384A (en) * 1979-08-09 1981-03-11 Toshiba Corp Self-excited converter
CH627610GA3 (en) * 1980-05-16 1982-01-29
US4465894A (en) 1983-04-07 1984-08-14 Ecd-Anr Energy Conversion Company Substrateless thermoelectric device and method of making same
US4611089A (en) 1984-06-11 1986-09-09 Ga Technologies Inc. Thermoelectric converter
IL85389A (en) * 1988-02-10 1991-06-10 Israel Atomic Energy Comm Thermoelectric devices
US5040381A (en) * 1990-04-19 1991-08-20 Prime Computer, Inc. Apparatus for cooling circuits
JPH04249385A (en) 1991-02-06 1992-09-04 Komatsu Electron Kk Thermoelectric device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9825333A3 *

Also Published As

Publication number Publication date
CA2274008A1 (en) 1998-06-11
WO1998025333A3 (en) 1998-11-05
US6340787B1 (en) 2002-01-22
WO1998025333A2 (en) 1998-06-11
JP2002518989A (en) 2002-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0972335A2 (en) Thermal power converter for supplying electricity to an autonomous apparatus with low consumption from a very slight difference in temperature
EP0176671B1 (en) Thermo-electric modules with a plurality of thermo-elements for a thermo-electric installation, and thermo-electric installation comprising such thermo-electric modules
US8269096B2 (en) Low power thermoelectric generator
US6958443B2 (en) Low power thermoelectric generator
US7626114B2 (en) Thermoelectric power supply
US20130306125A1 (en) Seebeck Solar Cell
KR101237235B1 (en) Manufacturing Method of Thermoelectric Film
JP2004172481A (en) Thermoelectric conversion unit
EP0020758A1 (en) Energy production and storage apparatus
WO2000005769A1 (en) A differential voltage cell
WO2012076809A1 (en) Thermogenerator and process for producing a thermogenerator
US3547705A (en) Integral ettingshausen-peltier thermoelectric device
US20110203647A1 (en) Methods to Improve Efficiency of a Solar Cell
US20120216847A1 (en) Pyroelectric solar technology apparatus and method
RU2131156C1 (en) Thermoelectric converter
US8288646B2 (en) Pyroelectric solar technology apparatus and method
EP3535791A1 (en) Unitary module for a battery pack, and battery pack
FR2767418A1 (en) Thermal energy converter for low=power electrical equipment
EP1032114B1 (en) Electric module for vehicle alternator, in particular car alternator, and assembly featuring such an alternator and such a module
FR3002084A1 (en) Multi-layer structure for manufacturing e.g. component, has microprocessor and thermoelectric element respectively including two surfaces facing each other, where specific percent of surfaces are thermally coupled together
FR3023415A1 (en) THERMOELECTRIC GENERATOR WITH REDUCED LOSSES
FR2756677A1 (en) Thermal energy converter for low=power electrical equipment
Ilahi et al. Energy generation using reverse Peltier effect by Fresnel lens concentration
FR3045209A1 (en)
JPS6096144A (en) Power source

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19990702

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

17Q First examination report despatched

Effective date: 20010829

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20020109