FR2463372A1 - Thermocouple generator with heat exchanger - consists of air heater and water cooling coils fitted with thermocouple pads - Google Patents

Thermocouple generator with heat exchanger - consists of air heater and water cooling coils fitted with thermocouple pads Download PDF

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FR2463372A1
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FR7920360A
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Michel Berthet
Jean-Claude Kermarrec
Robert Ravelet
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Compagnie Europeenne pour lEquipement Menager SA
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Compagnie Europeenne pour lEquipement Menager SA
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Abstract

The heat pump consists of a number of vertically arranged elements which are identical and arranged in parallel rows. Each of the elements consists of a pipe wound in a coil and contains the circulating water. The air circulator has a number of vertical passages in the distributor. The air flow is channelled in a duct to circulate between the water pipes. The system is fitted with an electrical network which provides power from the thermocouples.

Description

La présente invention, due aux travaux de MM. Michel BERTHET, Jean
Claude KERMARREC et Robert RAVELET des Laboratoires de MARCOUSSIS, Centre de recherches de la Compagnie Générale d'Electricité, concerne un dispositif thermoélectrique à transfert de chaleur entre un premier fluide liquide et un deuxième fluide.
The present invention, due to the work of MM. Michel BERTHET, Jean
Claude KERMARREC and Robert RAVELET from MARCOUSSIS Laboratories, Compagnie Générale d'Electricité's research center, concerns a thermoelectric device for heat transfer between a first liquid fluid and a second fluid.

Un tel dispositif comporte des thermoéléments (éléments thermoélectriques) montés entre des conducteurs thermiques associés à des échangeurs chauds parcourus par un fluide chaud et à des échangeurs froids parcourus par un fluide froid. Such a device comprises thermoelements (thermoelectric elements) mounted between thermal conductors associated with hot exchangers traversed by a hot fluid and cold exchangers traversed by a cold fluid.

Les thermoéléments sont de deux types, à savoir les thermoéléments de type P, qui transfèrent la chaleur dans le sens du courant électrique, et les thermoéléments de type N, qui la transfèrent dans le sens inverse du courant électrique.There are two types of thermoelements, namely P type thermoelements, which transfer heat in the direction of the electric current, and N type thermoelements, which transfer it in the opposite direction to the electric current.

De tels dispositifs peuvent être utilisés pour engendrer un courant électrique continu lorsque les conducteurs thermiques sont maintenus à des températures différentes par le fluide chaud et le fluide froid, ou, au contraire, pour maintenir ces condueteurs thermiques à des températures différentes en vue de chauffer ou de refroidir un fluide par rapport à l'autre en faisant circuler un courant électrique continu dans les thermoéléments. Such devices can be used to generate a direct electric current when the thermal conductors are maintained at different temperatures by the hot fluid and the cold fluid, or, on the contrary, to maintain these thermal conductors at different temperatures in order to heat or to cool one fluid with respect to the other by circulating a direct electric current in the thermoelements.

Dans ce cas la chaleur est amenée aux thermoéléments et aux conducteurs thermiques par les échangeurs froids et transférée aux échangeurs chauds.In this case the heat is brought to the thermoelements and to the thermal conductors by the cold exchangers and transferred to the hot exchangers.

L'invention s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement à ce dernier type de dispositifs, les thermoéléments étant alimentés en courant électrique continu pour entretenir une différence de température entre les conducteurs thermiques. Un tel dispositif, appelé "pompe à chaleur", peut aussi être utilisé à des fins de climatisation en réchauffant ou en refroidissant un fluide à partir de l'atmosphère ambiante. The invention applies more particularly, but not exclusively to this latter type of device, the thermoelements being supplied with direct electric current to maintain a temperature difference between the thermal conductors. Such a device, called a "heat pump", can also be used for air conditioning purposes by heating or cooling a fluid from the ambient atmosphere.

Pour la construction de dispositifs thermoélectriques, on a déjà proposé de leur faire comporter des rangées de thermoéléments disposées selon une direction OZ et parcourus par un courant électrique continu dont le sens est, lorsqu'on suit la rangée, alternativement selon une direction OX et selon la direction opposée XO. (Pour indiquer les diverses directions dans l'espace on se repère à un trièdre trirectangle OXYZ définissant des directions OX, par exemple de gauche à droite, OY, par exemple d'avant en arrière,
OZ par exemple de bas en haut, et des plans verticaux tels que XOZ ou YOZ, et horizontal tel que XOY). Sur les deux faces opposées de ces thermoéléments parallèles à YOZ sont soudés des échangeurs thermiques permettant le transfert de chaleur d'un fluide froid à un fluide chaud.
For the construction of thermoelectric devices, it has already been proposed to make them comprise rows of thermoelements arranged in a direction OZ and traversed by a direct electric current whose direction is, when the row is followed, alternately in a direction OX and according the opposite direction XO. (To indicate the various directions in space, we refer to a OXYZ trirectangle trihedron defining OX directions, for example from left to right, OY, for example from front to back,
OZ for example from bottom to top, and vertical planes such as XOZ or YOZ, and horizontal planes such as XOY). On the two opposite faces of these thermoelements parallel to YOZ are welded heat exchangers allowing the transfer of heat from a cold fluid to a hot fluid.

La structure mécanique est prévue pour concilier les impératifs d'étanchéité concernant les circuits de fluide avec la présence de dilatations thermiques différentielles. Dans le cas de dispositifs de dimensions importantes les déplacements relatifs dûs à ces dilatations sont eux aussi importants et la réalisation de cette structure est rendue particulièrement délicate par le fait que les thermoéléments connus à base de tellurure de bismuth sont extremement fragiles. Il en résulte en pratique des fractures de ces thermoéléments. The mechanical structure is designed to reconcile the sealing requirements concerning the fluid circuits with the presence of differential thermal expansions. In the case of devices of large dimensions, the relative displacements due to these expansions are also important and the production of this structure is made particularly delicate by the fact that the known thermoelements based on bismuth telluride are extremely fragile. In practice, this results in fractures of these thermoelements.

La présente invention a pour but la réalisation d'un dispositif thermoélectrique à transfert de chaleur entre un premier fluide liquide et un deuxième fluide permettant d'éviter de manière simple les fractures de thermoéléments fragiles tout en ayant un bon rendement thermique et en conservant un faible encombrement. The object of the present invention is to produce a thermoelectric device for heat transfer between a first liquid fluid and a second fluid making it possible to avoid fractures of fragile thermoelements in a simple manner while having good thermal efficiency and maintaining a low size.

Elle a pour objet un dispositif thermoélectrique a transfert de chaleur entre un premier fluide liquide et un deuxième fluide comportant - une rangée de thermoéléments disposée selon une direction OZ, chacun de ces thermoéléments présentant une première face vers une direction OX inclinée, sur la direction OZ, et une deuxième face opposée à la première, - cette rangée étant munie de conducteurs thermiques d'un premier type soudés sur les premières faces des thermoéléments, - de conducteurs thermiques d'un deuxième type soudés sur les deuxièmes faces des thermoéléments, - et de moyens pour faire parcourir les thermoéléments par un courant électrique parallèlement à la direction OX, ce courant s'écoulant selon la direction OX ou selon la direction opposée XO selon que le thermoélément est de type P ou N de manière à ce que le thermoélément transfère de la chaleur dans un même sens quelque soit son type entre les échangeurs du premier type et les échangeurs du deuxième type, - le dispositif comportant en outre un premier circuit de fluide liquide en contact thermique avec les conducteurs du premier type, - et un deuxième circuit de fluide pour faire circuler un deuxième fluide en contact thermique avec les conducteurs du deuxième type de manière à réaliser un transfert de chaleur entre les deux fluides, caractérisé par le fait que les conducteurs thermiques du premier type et le premier circuit de fluide constituent une structure suffisamment souple pour que, lorsque des dilatations ou contractions se produisent sous l'action des variations de température, les déplacements des thermoéléments et des conducteurs thermiques du premier type soient imposés par les déplacements des conducteurs thermiques du deuxième type. It relates to a thermoelectric device with heat transfer between a first liquid fluid and a second fluid comprising - a row of thermoelements arranged in an OZ direction, each of these thermoelements having a first face towards an inclined OX direction, on the OZ direction , and a second face opposite the first, - this row being provided with thermal conductors of a first type welded on the first faces of the thermoelements, - thermal conductors of a second type welded on the second faces of the thermoelements, - and means for causing the thermoelements to pass through an electric current parallel to the direction OX, this current flowing in the direction OX or in the opposite direction XO depending on whether the thermoelement is of type P or N so that the thermoelement transfers heat in the same direction whatever its type between the exchangers of the first type and the exchangers of the second type, - the device if further comprising a first liquid fluid circuit in thermal contact with the conductors of the first type, and a second fluid circuit for circulating a second fluid in thermal contact with the conductors of the second type so as to carry out heat transfer between the two fluids, characterized in that the thermal conductors of the first type and the first fluid circuit constitute a sufficiently flexible structure so that, when expansions or contractions occur under the action of temperature variations, the displacements of the thermoelements and thermal conductors of the first type are imposed by the movements of the thermal conductors of the second type.

A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. Using the attached schematic figures, we will describe below, without limitation, how the invention can be implemented. It should be understood that the elements described and shown can, without departing from the scope of the invention, be replaced by other elements ensuring the same technical functions. When the same element is represented in several figures, it is designated by the same reference sign.

La figure 1 représente une vue en perspective partiellement éclatée d'un dispositif selon l'invention. Figure 1 shows a partially exploded perspective view of a device according to the invention.

La figure 2 représente une vue de coté partiellement déchirée du même dispositif. Figure 2 shows a partially torn side view of the same device.

La figure 3 représente une vue de face coupée du même dispositif. FIG. 3 represents a cut front view of the same device.

Le dispositif décrit fonctionne thermiquement entre un premier fluide qui est de liteau constituant la source froide, et un deuxième fluide qui est de l'air constituant la source chaude. Cet air est chauffé grâce au refroidissement de l'eau plus froide, c'est-à-dire que le dispositif constitue une pompe à chaleur eau-air. The device described operates thermally between a first fluid which is a strip constituting the cold source, and a second fluid which is air constituting the hot source. This air is heated by cooling the cooler water, that is to say that the device constitutes a water-air heat pump.

Cette pompe comporte un certain nombre de rangées verticales (direction OZ) de thermoéléments telles que R1, R2, R10; R'1, R'2 identiques et disposées selon deux lignes de direction OY telles que R1, R2, ...Rn, et R'1, R'2.... disposées symétriquement par rapport à un plan médian parallèle à YOZ non représenté. La rangée R1 sera plus particulièrement décrites. This pump comprises a certain number of vertical rows (direction OZ) of thermoelements such as R1, R2, R10; R'1, R'2 identical and arranged along two lines of direction OY such as R1, R2, ... Rn, and R'1, R'2 .... arranged symmetrically with respect to a median plane parallel to YOZ not shown. Row R1 will be more particularly described.

Les thermoéléments sont régulièrement espacés dans chaque rangée, de même que les rangées dans chaque ligne. Chaque rangée peut être décrite comme une succession d'étages comportant chacun un conducteur thermique à eau, c'est-à-dire du premier type faisant partie d'un échangeur thermique à eau, un thermoélément d'un type de conductivité P ou N, un conducteur thermique à air, c' est-à-dire du deuxième type faisant partie d'un échangeur thermique à air, l'étage précédent et l'étage suivant comportant un thermoélément d'un type de conductivité opposé.The thermoelements are evenly spaced in each row, as are the rows in each row. Each row can be described as a succession of stages, each comprising a water thermal conductor, that is to say of the first type forming part of a water heat exchanger, a thermoelement of a type of conductivity P or N , an air thermal conductor, that is to say of the second type forming part of an air heat exchanger, the preceding stage and the following stage comprising a thermoelement of an opposite type of conductivity.

Trois circuits sont connectés à ces rangées à savoir un circuit électrique, et un premier et un deuxième circuits de fluides qui sont un circuit d'eau et un circuit d'air. Three circuits are connected to these rows, namely an electrical circuit, and a first and a second fluid circuit which are a water circuit and an air circuit.

Le circuit électrique est destiné à faire traverser les thermoéléments par un courant électrique continu dirigé selon OX, par exemple pour les thermoéléments de rang pair tels que T2, et selon XO pour les thermoéléments de rang impair tels que T1 et T3, les connexions électriques nécessaires étant réalisées entre thermoéléments successifs de chaque rangée par l'intermédiaire des conducteurs thermiques alternativement du premier et du second type. Les rangées sont alimentées successivement en série à partir de deux bornes telles que 2 disposées chacune à une extrémité convenable de l'une des deux rangées situées aux deux extrémités d'une ligne. Une telle connexion
en série permet d'obtenir une impédance acceptable de la pompe à chaleur malgré l'impédance très faible de chaque rangée.Les connexions entre rangées sont réalisées par des barrettes telles que 4 disposées alternativement en partie basse et en partie haute.
The electric circuit is intended to make the thermoelements cross by a direct electric current directed according to OX, for example for thermoelements of even rank such as T2, and according to XO for thermoelements of odd rank such as T1 and T3, the necessary electrical connections being carried out between successive thermoelements of each row via the thermal conductors of the first and second type alternately. The rows are successively supplied in series from two terminals such as 2 each arranged at a suitable end of one of the two rows located at the two ends of a line. Such a connection
in series makes it possible to obtain an acceptable impedance of the heat pump despite the very low impedance of each row. The connections between rows are made by bars such as 4 arranged alternately in the lower part and in the upper part.

L'ensemble des circuits d'air du dispositif est essentiellement constitué par deux conduits d'air verticaux tels que 28 correspondant chacun à une ligne et formant deux nappes d'air symétriques à gauche et à droite du dispositif. All of the device's air circuits are essentially constituted by two vertical air ducts such as 28 each corresponding to a line and forming two symmetrical air layers to the left and right of the device.

Chaque conduit tel que 28 est limité principalement par deux parois verticales parallèles au plan YOZ (figures 2 et 3), une paroi interne 34 constituée par une tôle d'acier ou d'aluminium, et une paroi externe 32 rendue par exemple isolante par la présence d'une couche de doublage 33 et dont le rôle est de canaliser la circulation d'air et d'éviter l'introduction d'objets susceptibles d'obstruer le conduit. Il peut être de plus limité à l'avant et l'arrière par deux plaques parallèles au plan XOZ et non représentées. Each conduit such as 28 is mainly limited by two vertical walls parallel to the plane YOZ (FIGS. 2 and 3), an internal wall 34 constituted by a sheet of steel or aluminum, and an external wall 32 rendered for example insulating by the presence of a lining layer 33 and whose role is to channel the air circulation and to avoid the introduction of objects liable to obstruct the duct. It can also be limited at the front and rear by two plates parallel to the XOZ plane and not shown.

Tout le volume du conduit est occupé par un ensemble de blocs d'échange thermiques tels que 26 constitués par des ailettes verticales présentant une grande surface d'échange thermique avec l'air, comme connu. Chacun de ces blocs fait partie d'un (ou plusieurs) échangeurs thermiques à air comportant un conducteur thermique à air. Ces blocs se succèdent verticalement en regard d'une rangée, et horizontalement d'avant en arrière, en regard des rangées successives de la ligne. Ils sont constitués d'un métal bon conducteur thermique tel que l'aluminium. Ils sont fixés à la paroi interne 34 par soudure.Pour éviter qu'ils ne créent des courts circuits thermiques ils peuvent être séparés les uns des autres s'ils sont en métal très bon conducteur tel que le cuivre ou l'aluminium ; ltéchangeur à air peut être monobloc s'il est réalisé en feuillard d'acier. The entire volume of the duct is occupied by a set of heat exchange blocks such as 26 constituted by vertical fins having a large surface area for heat exchange with air, as known. Each of these blocks is part of one (or more) air heat exchangers comprising an air thermal conductor. These blocks follow one another vertically opposite a row, and horizontally from front to back, opposite the successive rows of the line. They are made of a metal that is a good thermal conductor such as aluminum. They are fixed to the internal wall 34 by welding. To prevent them from creating short thermal circuits they can be separated from each other if they are made of a very good conductive metal such as copper or aluminum; The air exchanger can be in one piece if it is made of steel strip.

Les thermoéléments sont connectés thermiquement à la tôle 34 par 1' inter- médiaire des conducteurs thermiques du deuxième type constitués par exemple par des blocs de conduction thermique 36, faits d'aluminium, et collés par leur face externe sur cette tôle par l'intermédiaire d'une mince couche de colle électriquement isolante. The thermoelements are thermally connected to the sheet 34 by the intermediary of thermal conductors of the second type constituted for example by heat conduction blocks 36, made of aluminum, and glued by their external face to this sheet via a thin layer of electrically insulating glue.

La face opposée porte une protubérance sur laquelle est soudé un thermoélément, l'épaisseur diminuant à partir de cette protubérance pour éviter autant que possible les court-circuits thermiques par rapport aux échangeurs à eau. The opposite face carries a protuberance on which a thermoelement is welded, the thickness decreasing from this protuberance to avoid as much as possible thermal short-circuits relative to the water exchangers.

Pour assurer les connexions électriques nécessaires entre deux thermoéléments successifs tels que T2 et T3 ou plus généralement T2n et T2n+1, n étant un nombre entier, et faciliter la fabrication et le montage des conducteurs thermiques à air, ceux-ci sont fabriqués par paires, sauf au début (et à la fin de la rangée si, comme représenté -le nombre de thermoéléments est pair). Chaque paire est constituée d'un seul bloc tel que 36 dont la face interne porte deux protubérances. To ensure the necessary electrical connections between two successive thermoelements such as T2 and T3 or more generally T2n and T2n + 1, n being an integer, and to facilitate the manufacture and assembly of thermal air conductors, these are produced in pairs , except at the beginning (and at the end of the row if, as shown - the number of thermoelements is even). Each pair consists of a single block such as 36, the internal face of which carries two protrusions.

Le circuit d'eau comporte, pour chaque ligne, un collecteur d'entrée 6 amenant de l'eau tiède (150C) et un collecteur de sortie 8, emmenant de l'eau refroidie (oc), ces deux collecteurs étant disposés parallèlement à OY au-dessus et au-dessous de la ligne de rangées. Les rangées sont alimentées en parallèle entre ces deux collecteurs, chacune par un conduit tel que 10 qui traverse en série tous les échangeurs thermiques a eau de la rangée. The water circuit comprises, for each line, an inlet manifold 6 bringing lukewarm water (150C) and an outlet manifold 8, bringing cooled water (oc), these two collectors being arranged parallel to OY above and below the row of rows. The rows are supplied in parallel between these two collectors, each by a conduit such as 10 which passes in series through all the water heat exchangers in the row.

L'extrémité inférieure de ce conduit est située sensiblement à la verticale de son extrémité supérieure, mais il présente entre les deux une forme sinueuse complexe constituée par une succession alternée de tronçons de raccordement tels que 14 et de tronçons d'échange thermique tels que 12 (voir figure 2).The lower end of this duct is situated substantially vertically from its upper end, but it presents between the two a complex sinuous shape constituted by an alternating succession of connecting sections such as 14 and of heat exchange sections such as 12 (see figure 2).

Chaque tronçon d'échange thermique est disposé dans un plan vertical parallèle à OY, au contact d'un conducteur thermique 16 à eau. Il est courbé de manière à arriver sur le conducteur thermique et à en sortir sur un même côté de la rangée, par exemple le côté arrière. Il présente dans ce plan, la forme d'un U dont les branches sont parallèles à la direction OY, et soudées dans des rainures formées par pliage dans la plaque de cuivre constituant ce conducteur, cette disposition en U augmentant la surface d'échange thermique et facilitant le montage. Une branche est au-dessus d'un thermoélément soudé à la plaque de cuivre et l'autre au-dessous. Sa section est sensiblement circulaire pour faciliter sa fabrication.Each heat exchange section is arranged in a vertical plane parallel to OY, in contact with a thermal water conductor 16. It is curved so as to enter and exit the thermal conductor on the same side of the row, for example the rear side. It has in this plane, the shape of a U whose branches are parallel to the direction OY, and welded in grooves formed by bending in the copper plate constituting this conductor, this arrangement in U increasing the heat exchange surface and facilitating assembly. One branch is above a thermoelement soldered to the copper plate and the other below. Its section is substantially circular to facilitate its manufacture.

Chaque tronçon de raccordement présente la forme d'un U médian entre deux U extrêmes. Le U médian est disposé dans un plan parallèle à YOZ, les branches du U étant parallèles à OY, l'une au-dessus l'autre au-dessous. Each connecting section has the shape of a median U between two extreme U's. The median U is arranged in a plane parallel to YOZ, the branches of the U being parallel to OY, one above the other below.

Les deux U extrêmes sont superposés dans les deux plans horizontaux des deux branches du U médian de manière à se raccorder d'une part à ces deux branches et d'autre part aux extrémités des tronçons d'échange thermique traversant deux conducteurs thermiques à eau se succèdant dans la pile.The two extreme U's are superimposed in the two horizontal planes of the two branches of the middle U so as to be connected on the one hand to these two branches and on the other hand to the ends of the heat exchange sections passing through two thermal water conductors succeeding in the stack.

Tous les tronçons d'échange thermique se superposent, de même que les tronçons de raccordement. Le U médian a notamment pour fonction de rendre le circuit d'eau suffisamment souple en facilitant la déformation du tronçon d'échange thermique.All the heat exchange sections overlap, as do the connection sections. The median U has in particular the function of making the water circuit sufficiently flexible by facilitating the deformation of the heat exchange section.

Les tronçons d'échange thermique doivent présenter une résistance thermique faible à la traversée de leur paroi. Les tronçons de raccordement doivent présenter une résistance électrique longitudinale forte et pourraient dans certains cas être constitués d'un matériau isolant tel que le polychlorure de vinyle. Il a cependant été trouvé préférable d'éviter des collages, couteux en main d'oeuvre si on veut qu'ils soient certainement étanches, et, pour cela, de constituer l'ensemble du conduit par un seul tube métallique uniforme d'épaisseur de paroi suffisamment faible -(inférieure à 0,3 mm), en un métal relativement résistant électriquement et mécaniquement. Ce matériau est l'acier inoxydable. Dans l'exemple décrit l'épaisseur est de 0,1 mm, le diamètre extérieur, étant de 2,5 mm.Il semble actuellement difficile de diminuer encore cette épaisseur. La résistance électrique est augmentée par l'allongement résultant de la présence du U médian. The heat exchange sections must have a low thermal resistance when crossing their wall. The connecting sections must have a strong longitudinal electrical resistance and could in some cases be made of an insulating material such as polyvinyl chloride. It has however been found preferable to avoid collages, expensive in terms of labor if we want them to be certainly waterproof, and, for this, to constitute the whole of the conduit by a single uniform metal tube with a thickness of sufficiently weak wall - (less than 0.3 mm), made of a relatively electrically and mechanically resistant metal. This material is stainless steel. In the example described, the thickness is 0.1 mm, the outside diameter being 2.5 mm. It currently seems difficult to further reduce this thickness. The electrical resistance is increased by the elongation resulting from the presence of the median U.

Les tronçons d'échange thermique sont soudés aux conducteurs thermiques à eau, tels que 16, et coopèrent avec eux pour constituer des échangeurs thermiques à eau, c'est-à-dire que ces conducteurs thermiques, qui font partie de la rangée, transmettent directement la chaleur entre l'eau et les thermoéléments de la pile. The heat exchange sections are welded to the water heat conductors, such as 16, and cooperate with them to form water heat exchangers, that is to say that these heat conductors, which are part of the row, transmit directly the heat between the water and the thermoelements of the stack.

Dans le but d'assurer la connexion électrique nécessaire entre deux thermoéléments successifs tels que T1 et T2 ou plus généralement tels que
T2n-1 et T2n, n étant un nombre entier, et de faciliter la fabrication et le montage des conducteurs thermiques à eau, ceux-ci sont fabriqués par paires. Chaque paire est formée à partir d'une bande de cuivre convenablement pliée (voir figures 1 et 3). La longueur de cette bande est disposée selon OZ et sa largeur selon OY. Les deux portions extrêmes de cette bande constituent les deux conducteurs thermiques et sont planes, sauf les rainures destinées à recevoir le conduit d'eau.La portion intermédiaire 17 de la longueur de la bande est pliée en forme de U avec les branches du U sensiblement perpendiculaires aux portions extrêmes, c'est-à-dire parallèles à OX, et la base du U en forme de demi-cercle étant plus loin de la rangée de thermoéléments que les -portions extrêmes. La longueur de ces branches est choisie suffisante pour assurer une souplesse évitant tout effort excessif sur les thermoéléments par l'intermédiaire de la liaison mécanique ainsi créée, la forme de ce U peut être éventuellement modifiée pour augmenter encore la souplesse.
In order to ensure the necessary electrical connection between two successive thermoelements such as T1 and T2 or more generally such as
T2n-1 and T2n, n being an integer, and to facilitate the manufacture and assembly of thermal water conductors, these are produced in pairs. Each pair is formed from a suitably folded copper strip (see Figures 1 and 3). The length of this strip is arranged along OZ and its width along OY. The two end portions of this strip constitute the two thermal conductors and are flat, except for the grooves intended to receive the water conduit. The intermediate portion 17 of the length of the strip is folded in U shape with the branches of the U substantially perpendicular to the extreme portions, that is to say parallel to OX, and the base of the U in the shape of a semicircle being further from the row of thermoelements than the extreme portions. The length of these branches is chosen to be sufficient to ensure flexibility avoiding excessive force on the thermoelements via the mechanical connection thus created, the shape of this U can be possibly modified to further increase flexibility.

Cette longueur est par exemple de 6mm si la bande présente une largeur de 25mm et une épaisseur de 0,8mm, cette épaisseur pouvant être réduite à 0,6mm dans la base du U. La connexion électrique peut bien entendu, au lieu d'être réalisée par une bande cuivre pliée en U, l'entre par un empilage de bandes de clinquant de cuivre soudées sur les deux conducteurs thermiques. This length is for example 6mm if the strip has a width of 25mm and a thickness of 0.8mm, this thickness being able to be reduced to 0.6mm in the base of the U. The electrical connection can of course, instead of being produced by a copper strip folded in a U, the entry by a stack of copper foil strips welded on the two thermal conductors.

Les thermoéléments sont soudés sur les portions extrêmes par l'intermédiaire de pions circulaires 18. The thermoelements are welded to the end portions by means of circular pins 18.

La rigidité de chaque rangée et de la ligne de rangée est assurée par la tôle 34, qui est fixée par les moyens habituels au bâti du dispositif, les deux lignes de rangées étant disposées entre les deux tôles 34 qui les maintiennent. The rigidity of each row and of the row line is ensured by the sheet 34, which is fixed by the usual means to the frame of the device, the two rows of rows being disposed between the two sheets 34 which hold them.

La pompe à chaleur eau-air ainsi réalisée peut être avantageusement utilisée pour le chauffage de l'air d'une pièce d'habitation à partir d'un circuit d'eau.  The water-air heat pump thus produced can advantageously be used for heating the air in a living room from a water circuit.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1/ Dispositif thermoélectrique à transfert de chaleur entre un premier fluide liquide et un deuxième fluide comportant - une rangée (R1) de thermoéléments (T1, T2, T3) disposée selon une direction OZ, chacun de ces thermoéléments présentant une première face vers une direction OX inclinée sur la direction OZ, et une deuxième face opposée à la première, cette rangée étant munie - de conducteurs thermiques d'un premier type (16) soudés sur les premières faces des thermoéléments, - de conducteurs thermiques (36) d'un deuxième type soudés sur les deuxièmes faces des thermoéléments, - et de moyens (2, 4) pour faire parcourir les thermoéléments par un courant électrique parallèlement à la direction OX, ce courant s'écoulant selon la direction OX ou selon la direction opposée XO selon que le thermoélément est de type P ou N de manière à ce que le thermoélément transfère de la chaleur dans un même sens quelque soit son type entre les échangeurs du premier type et les échangeurs du deuxième type, - le dispositif comportant en outre un premier circuit de fluide (10) pour faire circuler un premier fluide liquide en contact thermique avec les conducteurs du premier type, - et un deuxième circuit de fluide (28) pour faire circuler un deuxième fluide en contact thermique avec les conducteurs du deuxième type de manière à réaliser un transfert de chaleur entre les deux fluides, caractérisé par le fait que les conducteurs thermiques du premier type (16) et le premier circuit de fluide (10) constituent une structure suffisamment souple pour que, lorsque des dilatations ou contractions se produisent sous l'action des variations de température, les déplacements des thermoéléments (T1, T2, T3) et des conducteurs thermiques du premier type (16) soient imposés par les déplacements des conducteurs thermiques du deuxième type (36). 1 / Thermoelectric device for heat transfer between a first liquid fluid and a second fluid comprising - a row (R1) of thermoelements (T1, T2, T3) arranged in a direction OZ, each of these thermoelements having a first face towards a direction OX inclined to the direction OZ, and a second face opposite to the first, this row being provided with - thermal conductors of a first type (16) welded on the first faces of the thermoelements, - thermal conductors (36) of a second type welded on the second faces of the thermoelements, - and means (2, 4) for making the thermoelements travel through an electric current parallel to the direction OX, this current flowing in the direction OX or in the opposite direction XO according that the thermoelement is of type P or N so that the thermoelement transfers heat in the same direction whatever its type between the exchangers of the first type and the exchangers of the second typ e, - the device further comprising a first fluid circuit (10) for circulating a first liquid fluid in thermal contact with the conductors of the first type, - and a second fluid circuit (28) for circulating a second fluid in thermal contact with the conductors of the second type so as to produce a heat transfer between the two fluids, characterized in that the thermal conductors of the first type (16) and the first fluid circuit (10) constitute a structure which is sufficiently flexible to that, when dilations or contractions occur under the action of temperature variations, the displacements of thermoelements (T1, T2, T3) and thermal conductors of the first type (16) are imposed by the displacements of thermal conductors of the second type (36). 2/ Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le premier circuit de fluide est con#stitué par un conduit de liquide (10) comportant une succession de tronçons d'échange thermique (12) soudés aux conducteurs thermiques du premier type (16) de manière à constituer des échangeurs thermiques d'un premier type, les tronçons d'échange thermique successifs étant raccordés en série par des tronçons de raccordement (14), caractérisé par le fait que ces tronçons de raccordement (14) présentent une forme sinueuse facilement déformable élastiquement de manière à augmenter la souplesse du circuit (10).2 / Device according to claim 1, wherein the first fluid circuit is con # constituted by a liquid conduit (10) comprising a succession of heat exchange sections (12) welded to thermal conductors of the first type (16) so as to constitute heat exchangers of a first type, the successive heat exchange sections being connected in series by connection sections (14), characterized in that these connection sections (14) have a sinuous shape which is easily deformable elastically so as to increase the flexibility of the circuit (10). 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque conducteur thermique du premier type (16) présente la forme d'une plaque métallique sensiblement perpendiculaire à la direction OX, - chaque tronçon d'échange thermique (12) dudit conduit de liquide (10) étant constitué par un tube métallique coudé en forme de U et soudé au moins par ses branches sur cette plaque, ses branches étant parallèles à une direction OY sensiblement perpendiculaire aux directions OX et OZ.3 / Device according to claim 2, characterized in that each thermal conductor of the first type (16) has the form of a metal plate substantially perpendicular to the direction OX, - each heat exchange section (12) of said conduit liquid (10) being constituted by a metal tube bent in a U shape and welded at least by its branches to this plate, its branches being parallel to an OY direction substantially perpendicular to the OX and OZ directions. 4/ Dispositif selon la revendication 3, cåractérisé par le fait que chaque tronçon de raccordement (14) présente la forme d'une succession de trois U raccordés aux deux U des deux tronçons d'échange thermique de part et d'autre de ce tronçon de raccordement, avec alignement de la branche de sortie d'un U avec la branche d'entrée du U suivant, ces trois U étant un U médian entre deux U extrêmes, le U médian étant disposé dans un plan parallèle à YOZ avec des branches parallèles à OY, les deux U extrêmes étant superposés dans deux plans perpendiculaires à OZ.4 / Device according to claim 3, characterized by the fact that each connection section (14) has the form of a succession of three U connected to the two U of the two heat exchange sections on either side of this section of connection, with alignment of the outlet branch of a U with the inlet branch of the next U, these three U being a median U between two extreme U's, the median U being arranged in a plane parallel to YOZ with branches parallel to OY, the two extreme U's being superimposed in two planes perpendicular to OZ. 5/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les donducteurs thermiques du premier type (16) sont réunis par paires de deux conducteurs thermiques consécutifs, chaque paire étant formée par une bande dont la longueur est disposée selon OZ, les deux portions extrêmes de cette bande étant planes et constituent les deux conducteurs thermiques (16), une portion intermédiaire (17) de cette bande étant pliée en forme de U avec les branches du U sensiblement perpendiculaires aux portions extrêmes, de manière que la présence de cette portion intermédiaire assure une connexion électrique souple entre les deux conducteurs thermiques (16) du premier type de la paire et entre les deux thermoéléments consécutifs (T1, T2) soudés à ces conducteurs thermiques, - une connexion électrique étant prévue entre deux conducteurs thermiques consécutifs du deuxième type (36) lorsque ces deux conducteurs sont soudés sur les deuxièmes faces de deux thermoéléments (T2, T3) dont les premières faces sont soudées à deux conducteurs thermiques du premier type (16) appar tenantaà deux paires consécutives, de manière à permettre au courant électrique de passer d'un thermoélément (T2) au suivant (T3) alternativement par ces connexions électriques entre conducteurs thermiques du deuxième type et par lesdites bandes comportant une paire de conducteurs thermiques du premier type (16).5 / Device according to claim 2, characterized in that the thermal conductors of the first type (16) are joined by pairs of two consecutive thermal conductors, each pair being formed by a strip whose length is arranged according to OZ, the two portions extremities of this strip being flat and constitute the two thermal conductors (16), an intermediate portion (17) of this strip being folded in a U shape with the branches of the U substantially perpendicular to the end portions, so that the presence of this portion intermediate provides a flexible electrical connection between the two thermal conductors (16) of the first type of the pair and between the two consecutive thermoelements (T1, T2) soldered to these thermal conductors, - an electrical connection being provided between two consecutive thermal conductors of the second type (36) when these two conductors are soldered to the second faces of two thermoelements (T2, T3), the first of which s faces are soldered to two thermal conductors of the first type (16) appearing in two consecutive pairs, so as to allow the electric current to pass from one thermoelement (T2) to the next (T3) alternately by these electrical connections between thermal conductors of the second type and by said strips comprising a pair of thermal conductors of the first type (16). 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdites bandes sont en outre pliées dans leurs deux portions extrêmes (16) pour former des rainures recevant les branches du U desdits tronçons d'échange thermique (12).6 / Device according to claim 5, characterized in that said strips are further folded in their two end portions (16) to form grooves receiving the branches of the U of said heat exchange sections (12). 7/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite connexion électrique entre deux conducteurs thermiques du deuxième type est réalisée par le fait que ces deux conducteurs thermiques sont constitués par un même bloc de conduction thermique (36), - les blocs de conduction thermique (36) successifs de la rangée étant collés par une face externe sur une face interne d'une même tôle métallique plane (34) par l'intermédiaire d'une colle électriquement isolante.7 / Device according to claim 5, characterized in that said electrical connection between two thermal conductors of the second type is made by the fact that these two thermal conductors are constituted by the same block of thermal conduction (36), - the blocks of successive thermal conduction (36) of the row being glued by an external face to an internal face of the same flat metal sheet (34) by means of an electrically insulating adhesive. 8/ Dispositif selon la revendication 7, caractérisé# par le fait que les thermoéléments (T2, T3) sont soudés sur des protubérances d'une face interne desdits blocs de conduction thermique, l'épaisseur de ces blocs décroissant à partir de ces protubérances de manière à augmenter la distance moyenne et la résistance thermique entre ces blocs et les conducteurs thermiques du premier type (16). 8 / Device according to claim 7, characterized # in that the thermoelements (T2, T3) are welded on protrusions of an internal face of said heat conduction blocks, the thickness of these blocks decreasing from these protuberances so as to increase the average distance and the thermal resistance between these blocks and the thermal conductors of the first type (16). 9/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que des blocs d'échange thermique à ailettes (26) sont soudés sur la face externe de ladite tôle métallique (34) pour assurer un bon échange thermique avec un deuxième fluide gazeux. 9 / Device according to claim 8, characterized in that the heat exchange blocks with fins (26) are welded to the outer face of said metal sheet (34) to ensure good heat exchange with a second gaseous fluid.
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