FR3019681A1 - Dispositif thermo electriques et module thermo electrique, notamment destines a generer un courant electrique dans un vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif thermo électrique (1) comprenant au moins deux éléments thermo électriques (3, 4) dit premier et deuxième éléments thermo électriques, susceptibles de générer un courant électrique sous l'action d'un gradient de température exercé entre deux de leurs faces, dites première et deuxième faces actives (5, 6), ledit dispositif comprenant un premier moyen de connexion électrique (21) connectant électriquement en série les deux éléments thermo électriques (3, 4) et un deuxième moyen de connexion électrique (22) destiné à connecter électriquement en série un des deux éléments thermo électriques (3, 4) du dispositif avec un troisième élément thermo électriques (3, 4), une liaison du premier moyen de connexion électrique (21) et du deuxième moyen de connexion électrique (22, 42) avec les premier et les deuxième élément thermo électriques (3) provenant d'un frittage desdits premier et deuxième éléments thermo électriques. L'invention concerne aussi un module thermo électrique (20) comprenant une pluralité desdits dispositifs thermo électriques (1) et un procédé de fabrication du dispositif et du module.
Description
Dispositif thermo électriques et module thermo électrique, notamment destinés à générer un courant électrique dans un véhicule automobile La présente invention concerne un dispositif thermo électrique et un module thermo électrique comprenant un tel dispositif, notamment destinés à générer un courant électrique dans un véhicule automobile. Dans le domaine automobile, il a déjà été proposé des dispositifs thermo électriques utilisant des éléments, dits thermo électriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température entre deux de leurs faces opposées, dites faces actives, selon le phénomène connu sous le nom d'effet Seebeck. Ces dispositifs comprennent un premier circuit, destiné à la circulation des gaz d'échappement d'un moteur, et un deuxième circuit, destiné à la circulation d'un fluide caloporteur d'un circuit de refroidissement. Les éléments thermo électriques sont disposés entre le premier et le deuxième circuits de façon à être soumis à un gradient de température provenant de la différence de température entre les gaz d'échappement, chauds, et le fluide de refroidissement, froid.
Les modules électriques comprennent des pistes électriques disposés sur les faces actives des éléments thermo électriques afin de transmettre l'électricité d'une face active d'un élément thermo électrique à une face active d'un autre élément thermo électrique. Les pistes électriques sont assemblées aux éléments thermo électrique par brasage. Cependant, cela nécessite de porter l'ensemble des composants à des températures importantes. Or, les éléments thermo électrique et les pistes électriques ne se dilatent pas de la même façon lorsqu'ils sont soumis à de fortes températures et les effets de la dilatation différentielle entre les éléments thermo électrique et les moyens de connexion électrique peuvent ainsi générer des défaillances dans les assemblages.
L'invention se propose d'améliorer la situation et concerne à cet effet un dispositif thermo électrique comprenant au moins deux éléments thermo électriques dit premier élément thermo électrique et deuxième élément thermo électrique, susceptibles de générer un courant électrique sous l'action d'un gradient de température exercé entre deux de leurs faces, dites première face active et deuxième face active, ledit dispositif comprenant un premier moyen de connexion électrique connectant électriquement en série les deux éléments thermo électriques et un deuxième moyen de connexion électrique destiné à connecter électriquement en série un des deux éléments thermo électriques du dispositif avec un troisième élément thermo électriques, une liaison du premier moyen de connexion électrique et du deuxième moyen de connexion électrique avec les premier élément thermo électrique et les deuxième élément thermo électriques provenant d'un frittage desdits premier élément thermo électrique et deuxième élément thermo électrique.
Ainsi, grâce à l'invention, on obtient un dispositif thermo électrique comprenant des éléments thermo électriques et des moyens de connexion électrique assemblés par frittage, c'est-à-dire sans subir les contraintes d'un assemblage pas brasage. Le dispositif de l'invention présente en outre l'avantage de pouvoir être assemblé, en particulier par l'intermédiaire du deuxième moyen de connexion électrique, à d'autres éléments thermo électriques et/ou à d'autre dispositif thermo électrique par frittage ou par d'autre type de procédé d'assemblage, notamment par un brasage à faible température entrainant ainsi moins de dilatation thermique du moyen de connexion électrique, ce dernier étant destiné à être situé du coté froid du gradient de température. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensembles ou séparément : - les premières faces actives sont destinées à échanger thermiquement avec une source chaude du gradient de température, et les deuxièmes faces actives sont destinées à échanger thermiquement avec une source froide du gradient de température pour générer un courant électrique ; - les premières et deuxièmes faces actives sont reliées entre elles par au moins une face latérale, le premier moyen de connexion électrique reliant électriquement lesdites faces latérales, prévues en vis-à-vis, du premier et du deuxième élément thermo électriques, et laissant libres lesdites faces actives ; - ledit premier moyen de connexion électrique relie deux parties situées en vis-à-vis desdites faces latérales ; - le deuxième moyen de connexion électrique est destiné à relier électriquement une autre face latérale d'un des deux éléments thermo électrique du dispositif avec une face latérale du troisième élément thermo électrique ; - le premier moyen de connexion électrique est situé dans une zone voisine de la première ou de la deuxième face active ; - le premier moyen de connexion électrique recouvre une première partie de la face latérale du premier et du deuxième élément thermo électriques et le dispositif thermo électrique comprend un premier élément électriquement isolant recouvrant une deuxième partie de ladite face latérale du premier et/ou du deuxième élément thermo électrique ; - une liaison du premier élément électriquement isolant au premier et/ou au deuxième élément thermo électrique provient du frittage desdits premier et/ou deuxième éléments thermo électriques ; - le premier élément électriquement isolant et le premier moyen de connexion électrique couvre l'ensemble de ladite face latérale du premier et/ou du deuxième élément thermo électrique ; - le deuxième moyen de connexion électrique recouvre une première partie de ladite autre face latérale dudit premier ou deuxième éléments thermo électriques et ledit dispositif thermo électrique comprend un deuxième élément électriquement isolant recouvrant une deuxième partie de ladite autre face latérale ; - le deuxième moyen de connexion électrique est situé dans une zone voisine de la première ou de la deuxième face active du premier élément thermo électrique ou du deuxième élément thermo électrique ; - une liaison du deuxième élément électriquement isolant au premier élément thermo électrique et/ou au deuxième élément thermo électrique provient du frittage desdits premier et/ou deuxième éléments thermo électriques ; - l'épaisseur du premier moyen de connexion électrique et/ou du deuxième moyen de connexion électrique, mesurée perpendiculairement aux faces latérales, est inférieure à 300 micromètres ; - ledit premier moyen de connexion électrique connecte électriquement les premières faces actives des éléments thermo électriques du dispositif et le deuxième moyen de connexion électrique étant destiné à connecter électriquement la deuxième face active d'un des deux élément thermo électrique du dispositif avec la deuxième face active du troisième élément thermo électrique ; - le premier et/ou le deuxième élément thermo électrique sont de forme annulaire ; - le premier élément électriquement isolant et/ou ledit premier moyen de connexion électrique sont de forme annulaire ; - ledit premier moyen de connexion électrique et ledit élément électriquement isolant sont concentrique ; - ledit premier moyen de connexion électrique est situé à cheval sur une tranche de périphérie extérieure ou sur une tranche de périphérie intérieure du premier élément électriquement isolant. Ainsi, le premier moyen de connexion électrique est disposé à la fois sur une première face latérale du premier élément électriquement isolant en contact avec la face latérale du premier élément thermo électrique et une deuxième face latérale du premier élément électriquement isolant en contact avec la face latérale du deuxième élément thermo électrique ; - la première face active est définie par une surface de périphérie intérieure et la deuxième face active est définie par une surface de périphérie extérieure ; - le premier élément thermo électrique et le deuxième élément thermo électrique sont configurés de sorte qu'une différence de potentiel électrique générée par le premier élément thermo électrique soit opposée, vis-à-vis du gradient de température, à une différence de potentiel électrique générée par le deuxième élément thermo électrique ; - le premier élément thermo électrique présente un coefficient de dilatation thermique égale à Y, le deuxième élément thermo électrique présente un coefficient de dilatation thermique égale à X, X et Y vérifiant la relation IY-XI/X 15% ; - le premier moyen de connexion électrique présente un coefficient de dilatation thermique égale à Zi, X, Y et Z1 vérifiant les relations IZi-X1/X 15% et IZ1-YI/Y 15% ; - le deuxième moyen de connexion électrique présente un coefficient de dilatation thermique Z2, X, Y et Z2 vérifiant les relations 1Z2-XI/X 15% et 1Z2-YI/Y 15%. Le coefficient de dilatation thermique du deuxième moyen de connexion électrique est, par exemple, identique à celui du premier moyen de connexion électrique ; - le dispositif est configuré pour que ledit deuxième moyen de connexion électrique puisse être brasé à l'un des moyens de connexion électrique d'un dispositif identique.
L'invention concerne aussi un module thermo électrique comprenant une pluralité de dispositifs thermo électriques tels que définis précédemment. Selon un aspect de l'invention, la pluralité de dispositifs thermo électriques sont assemblés entre eux par brasage entre deux deuxièmes moyens de connexion électrique appartenant à deux dispositifs thermo électriques voisins.
Selon un exemple de réalisation, le module comprend une brasure pour assembler entre eux la pluralité de dispositifs thermo électriques ladite brasure étant configuré pour être brasée à une température inférieure à 300°C. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un dispositif thermo électrique tel que décrit précédemment, dans lequel on fritte ensemble le premier élément thermo électrique et le deuxième élément thermo électrique en établissant la liaison du premier moyen de connexion électrique et du deuxième moyen de connexion électrique avec lesdits premier et deuxième éléments thermo électriques. Selon un aspect de l'invention, on brase ensemble deux deuxièmes moyens de connexion électriques de deux dispositifs thermo électrique. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter, accompagnée des dessins joints parmi lesquels : - la figure 1 illustre en perspective éclatée, un dispositif thermo électrique conforme à l'invention ; - la figure 2 illustre en perspective éclatée, plusieurs dispositifs selon la figure 1 séparés entre eux et plusieurs dispositifs selon la figure 1 assemblés entre eux pour former une module thermo électrique conforme à l'invention ; - les figures 3 et 4 illustrent de façon schématique, en coupe axiale, deux variantes de modules thermo électriques conforme à l'invention ; - les figures 5 et 6 illustrent de façon schématique, en perspective, deux variantes de réalisation d'un assemblage d'un moyen de connexion électrique et d'un moyen d'isolation électrique d'un dispositif conforme à l'invention ; - La figure 7 illustre de façon schématique, en coupe, différentes formes d'élément thermo électrique de l'invention. Comme illustré à la figure 1, l'invention concerne un dispositif thermo électrique 1 comprenant un premier élément thermo électrique 3, et un deuxième élément thermo électrique 4, susceptibles de générer un courant électrique sous l'action d'un gradient de température exercé entre deux de leurs faces, dites faces actives 5, 6. Une première face active 5 est destinée à échanger thermiquement avec une source froide, par exemple un fluide caloporteur d'un circuit de refroidissement, et une deuxième face active 6 est destinée à échanger thermiquement avec une source chaude de température supérieure à celle de la source froide, par exemple des gaz d'échappement d'un moteur. On comprend ici que le gradient de température permettant le fonctionnement du premier élément thermo électrique est créé par la source froide et la source chaude.
De tels éléments thermo électrique fonctionnent, selon l'effet Seebeck, en permettant de créer un courant électrique dans une charge connectée entre lesdites faces actives 5, 6 soumises au gradient de température. De tels éléments sont constitués, par exemple, de siliciure de magnésium (Mg2Si). Le premier élément thermo électrique 3 est, par exemple, d'un premier type, dit P, permettant d'établir une différence de potentiel électrique dans un sens, dit positif, lorsqu'ils sont soumis à un gradient de température donné, et, le deuxième élément thermo électrique 4 est, notamment d'un deuxième type, dit N, permettant la création d'une différence de potentiel électrique dans un sens opposé, dit négatif, lorsqu'ils sont soumis au même gradient de température. Le premier élément thermo électrique 3 comprend une première face latérale 11 et une deuxième face latérale 12. Chacune des faces latérales 11 et 12 relie la première face active 5 à la deuxième face active 6. Les faces latérales 11, 12 sont opposées entre elles. Dans l'exemple de réalisation de l'invention illustré sur les figures, le premier élément thermo électrique 3 est de forme annulaire. Le premier élément thermo électrique 3 est ici constitué d'un anneau en une seule pièce. Il pourra cependant être formé de plusieurs pièces formant chacune une portion angulaire de l'anneau.
Dans l'exemple illustré sur les figures 1 à 3 dans lequel la source froide circule à l'intérieur de l'élément thermo électrique 3 et la source chaude à l'extérieur de l'élément thermo électrique 3, la première face active 5 est définie par une surface de périphérie intérieure de l'anneau et la deuxième face active 6 est définie par une surface de périphérie extérieure de l'anneau.
En revanche, dans l'exemple illustré à la figure 4 la source froide circule à l'extérieur de l'élément thermo électrique 3, et la source chaude à l'intérieur de l'élément thermo électrique 3, la première face active 5 est définie par une surface de périphérie extérieure de l'anneau et la deuxième face active 6 est définie par une surface de périphérie intérieure de l'anneau.
Dans les deux cas, les première et deuxième faces latérales 11, 12 sont planes, notamment parallèles entre elles, et elles s'étendent en particulier dans des plans perpendiculaires à un axe central de l'anneau. Autrement dit, l'anneau constituant l'élément thermo électrique est de section annulaire rectangulaire.
Le dispositif thermo électrique 1 comprend un premier moyen de connexion électrique 21 reliant électriquement en série le premier élément thermo électrique 3 au deuxième élément thermo électrique 4.
Le dispositif thermo électrique 1 de l'invention comprend également un deuxième moyen de connexion électrique 22, 42 destiné à relier électriquement en série le deuxième élément thermo électrique 4 à un troisième élément thermo électrique 3, 4 appartenant notamment à un dispositif thermo électrique 1 voisin dans le but de former un module thermo électrique conforme à l'invention. Le deuxième élément thermo électrique 4 est notamment de forme similaire au premier élément thermo électrique 3. Selon l'invention, le premier élément thermo électrique 3, le deuxième élément électrique 4, le premier moyen de connexion électrique 21 et le deuxième moyen de connexion électrique 22, 42 sont assemblés entre eux par frittage. On entend par là que c'est l'opération de frittage de la matière destinée à constituer les premier et deuxième éléments thermo électriques qui assure la liaison de ces derniers avec les premier et deuxième moyens de connexion électriques qui sont pour leur part pré-constitués, notamment sous la forme de pistes métalliques. Le frittage augmente la cohésion entre les grains de poudre constituant les éléments thermo électriques 3, 4 mais aussi entre les éléments thermo électriques 3, 4 et les moyens de connexions électriques 21, 22 assurant également une minimisation des résistances de contact électrique. Le premier moyen de connexion électrique 21 est ici disposé sur une première partie de la première face latérale 11 du premier élément thermo électrique 3 et connecte électriquement en série le premier élément thermo électrique 3 à la deuxième face latérale 12 du deuxième élément thermo électrique 4. Le deuxième moyen de connexion électrique 22, 42 est disposé sur la deuxième face latérale 12 du premier élément thermo électrique 3 reliant sa première à sa deuxième face actives 5, 6 ou sur la première face latérale 11 du deuxième élément thermo électrique 4 reliant sa première à sa deuxième face actives 5, 6. Le dispositif thermo électrique de l'invention pourra également comprendre deux deuxième moyen de connexion électrique, dont un 22 est disposé sur la deuxième face latérale 12 du premier élément thermo électrique 3 reliant sa première à sa deuxième face actives 5, 6 et l'autre 42 sur la première face latérale 11 du deuxième élément thermo électrique 4 reliant sa première à sa deuxième face actives 5, 6.
La disposition des premier et deuxième moyens de connexion électrique 21, 22, 42 laisse libre ici les faces actives 5, 6 desdits premiers et deuxième éléments thermo électriques 3, 4. Cette disposition sur le coté latérale des éléments thermo électriques permet ainsi de découpler l'échange thermique de l'échange électrique et d'éviter que le moyen de connexion électrique ne joue le rôle d'écran thermique entre les faces actives de l'élément thermo électrique recevant le gradient de température et les sources froide et chaude créant ce gradient.
De manière avantageuse, dans le cas où les éléments thermo électriques 3, 4 sont annulaires, le premier moyen de connexion électrique 21 est également annulaire. La première partie de la première face latérale 11 sur laquelle se trouve le premier moyen de connexion 21 est une partie voisine de la deuxième face active 6, c'est-à-dire une partie voisine de la source chaude. Dans ce cas, le ou les deuxièmes moyens de connexion électrique 22, 42 sont situés sur une première partie de la face latérale sur laquelle ils se trouvent voisine de la première face active 6, c'est-à-dire une partie voisine de la source froide.
Le procédé d'assemblage par frittage est en effet particulièrement avantageux lorsque le premier moyen de connexion électrique 21 est situé proche de la source chaude, c'est-à-dire ici proche de la deuxième face active 6 du premier et du deuxième élément thermo électriques. En effet, l'assemblage par frittage est moins contraignant pour les éléments thermo électriques que le brasage à haute température, et résiste en outre aux très hautes températures de la source chaude, notamment dans le cas où il s'agit de gaz d'échappement, ce qui n'est pas toujours le cas des joints de brasure.
L'invention permet ainsi de limiter le risque de défaillance de l'assemblage provoquée par la température élevée de fonctionnement de la source chaude. Le dispositif 1 thermo électrique de l'invention peut être assemblé avec d'autres dispositif 1 similaires pour former un module thermo électrique 20 comme illustré aux figures 2 à 4 de manière à faire circuler le courant en série entre les dispositif thermo électrique 1 voisins et entre les éléments thermo électriques 3, 4 voisins. C'est la disposition alternée des premiers moyens de connexion électrique 21 proches de la deuxième face active 6 et des deuxièmes moyens de connexion électriques 22 proches de la première face active 5 qui permettent la circulation du courant en série entre deux éléments thermo électriques voisins de type différents dans le sens des flèches 26 illustrées sur les figures 3 et 4.
On obtient ainsi un module thermo électrique 20 dans lequel lesdits éléments thermo électriques 3, 4 sont disposés, par exemple, dans le prolongement longitudinal l'un de l'autre, notamment de façon coaxiale, et les éléments thermo électriques de type P alternent avec les éléments thermo électriques de type N selon une direction parallèle à un axe longitudinal du module. Ils sont, notamment, de forme et de dimension identiques. Ils pourront cependant présenter une épaisseur, c'est-à-dire une dimension entre leurs deux faces latérales, ici prévues planes, différente d'un type à l'autre, notamment en fonction de leur conductivité électrique.
L'assemblage de deux dispositifs thermo électriques 1 se fait avantageusement par l'intermédiaire des deuxièmes moyens de connexion électrique 22, 42 de chaque dispositif comme illustrés sur les figures 3 et 4. Comme vu précédemment, la partie sur laquelle sont situés les deuxièmes moyens de connexion électrique 22 est éloignée de la source chaude et n'est donc pas soumis à des températures très élevés. L'assemblage de deux dispositifs thermo électriques 1 voisins par l'intermédiaire des deuxièmes moyens de connexion électrique 22 peut donc se faire par un procédé de brasage à basse température, c'est-à-dire à une température inférieure à 300°C. Le brasage s'effectue entre le deuxième moyen de connexion électrique 22, 42 d'un dispositif thermo électrique 1 avec le deuxième moyen de connexion électrique 22, 42 d'un dispositif thermo électrique 1 voisin, notamment à l'aide d'un joint de brasure 25. Le joint de brasure est configuré pour permettre un brasage à une température inférieure à 300°C. Ce brasage à froid permet d'éviter de soumettre les moyens de connexion électrique 21, 22 et les éléments thermo électriques 3, 4 à de hautes températures, atteintes avec le brasage à chaud, qui entraineraient des phénomènes importants de dilation thermique puis de rétraction qui ont pour conséquences notamment de fragiliser les liens mécaniques entre les moyens de connexions électriques 21, 22 et les éléments thermo électriques 3, 4. Ce procédé d'assemblage est d'autant plus intéressant qu'il utilise moins d'énergie qu'un procédé utilisant le brasage à haute température nécessitant la consommation d'une grande quantité d'énergie.
L'invention permet ainsi d'utiliser un procédé de frittage pour assembler les premiers moyens de connexions électrique et les deuxième moyens de connexion électrique avec les éléments thermo électriques puis de brasage à froid pour assembler les deuxièmes moyens de connexion électrique avec d'autres deuxièmes moyens de connexion électrique, sans utiliser de procédé de brasage à chaud.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 3, le fluide froid circule à l'intérieur des éléments thermo électriques 3, 4 comme représenté avec la flèche 100 alors que le fluide chaud circule à l'extérieur des éléments thermo électriques comme illustré avec la flèche 110. Les premiers moyens de connexion électrique 21 sont donc situés ici au niveau d'une zone périphérique externe des faces latérales 11, 12 sur lesquelles ils se trouvent. Les deuxièmes moyens de connexion électrique 22 sont situés au niveau d'une zone de périphérie interne des faces latérales 11, 12 sur lesquelles ils se trouvent.
De manière opposée, dans l'exemple de réalisation de la figure 4, le fluide froid circule à l'extérieur des éléments thermo électriques 3, 4 comme représenté avec la flèche 100 alors que le fluide chaud circule à l'intérieur des éléments thermo électriques comme illustré avec la flèche 110. Les premiers moyens de connexion électrique 21 sont donc situés ici au niveau d'une zone périphérique intérieure des faces latérales 11, 12 sur lesquelles ils se trouvent. Les deuxièmes moyens de connexion électrique 22 sont situés au niveau d'une zone périphérique externe des faces latérales 11, 12 sur lesquelles ils se trouvent.
Pour la circulation des fluides, le module conforme à l'invention pourra comprendre un canal 7 de circulation de fluide à l'intérieur desdits éléments thermo électriques 3, 4. Le ou lesdits canaux 7 de circulation de liquide sont, par exemple, de section circulaire.30 Le dispositif thermo électrique 1 de l'invention peut comprendre un premier élément électriquement isolant 31 recouvrant une deuxième partie de la face latérale sur laquelle se trouve le premier moyen de connexion électrique 21. Avantageusement, le premier élément électriquement isolant 31 et le premier moyen de connexion électrique 21 couvre l'ensemble de ladite première face latérale du premier élément thermo électrique 21, notamment de façon concentrique. Le premier élément électriquement isolant 31 est assemblé au premier élément thermo électrique 3 par frittage. Il peut également être assemblé au deuxième élément thermo électrique 4 par frittage lors de l'assemblage du dispositif thermo électrique 1. Comme illustré sur les figures 5 et 6, lorsque le premier élément électriquement isolant 31 est de forme annulaire, ledit premier moyen de connexion électrique 21 peut être situé à cheval sur une tranche de périphérie extérieure 35 ou sur une tranche de périphérie intérieure 36 du premier élément électriquement isolant 31 de manière à être disposé à la fois sur une première face latérale 33 du premier élément électriquement isolant 31 en contact avec le premier élément thermo électrique et une deuxième face latérale 34 du premier élément électriquement isolant 31 destinée à être en contact avec la deuxième face latérale du deuxième élément thermo électrique. Le premier moyen de connexion électrique 21 présente pour cela une section transversale en U.
Comme visible sur la figure 1, le dispositif thermo électrique 1 de l'invention comprend en outre un deuxième élément électriquement isolant 32 recouvrant une deuxième partie de la face latérale sur laquelle se trouve le deuxième moyen de connexion électrique. Le deuxième moyen de connexion 22 est assemblé au premier élément thermo électrique ou au deuxième élément électrique, notamment par frittage.
Tout comme le premier moyen de connexion électrique 21 et le premier élément électriquement isolant 31, le deuxième moyen de connexion électrique 22 et le deuxième élément électriquement isolant 32 couvre avantageusement l'ensemble de la face latérale sur laquelle ils se trouvent, notamment de façon concentrique. A la manière du premier moyen de connexion électrique 21, ledit deuxième moyen de connexion électrique 22 peut être situé à cheval sur une tranche de périphérie extérieure 35 ou sur une tranche de périphérie intérieure 36 du deuxième élément électriquement isolant 32 de manière à être disposé à la fois sur une première face latérale 33 du deuxième élément électriquement isolant 32 en contact avec le premier ou le deuxième élément thermo électrique et une deuxième face latérale 34 du deuxième élément électriquement isolant 32 destiné à être en contact, après brasage basse température, avec la face latérale d'un deuxième moyen de connexion électrique d'un dispositif thermo électrique 1 voisin. Le deuxième moyen de connexion électrique 22 présente pour cela une section transversale en U.
On peut remarquer que lorsque le premier moyen de connexion électrique 21 d'un dispositif thermo électrique 1 se trouve en périphérie externe du premier élément électriquement isolant 31, le deuxième moyen de connexion électrique 22 du même dispositif thermo électrique 1 se trouve en périphérie interne du deuxième élément électriquement isolant 31 appartenant au même dispositif thermo électrique 1 et inversement. La figure 7 illustre différents mode de réalisation de l'invention dans lesquels la géométrie extérieure et/ou intérieure des éléments thermo électriques 3, 4 changent pour s'adapter au mieux au contraintes d'encombrement du module thermo électrique tout en garantissant une bonne efficacité du module thermo électrique.
Les formes extérieures et/ou intérieures desdits éléments thermo électriques seront par exemple, circulaire, quadrilatère, ovale, ou une combinaison de ces différentes formes.
Avantageusement, le premier élément thermo électrique 3 présente un coefficient de dilatation thermique égale à Y, le deuxième élément thermo électrique 4 présente un coefficient de dilatation thermique égale à X, X et Y vérifiant la relation IY-XI/X 15%. Le premier moyen de connexion électrique 21 et le deuxième moyen de connexion électrique 22 pourront en outre présenter des coefficients de dilatation thermique égaux à Zi et Z2, X, Y, Z1, Z2, vérifiant les relations gi-X1/X 15% et gi-Y1/Y 15% et 1Z2-XI/X 15% et 1Z2-YI/Y 15%. La faible différence de coefficient de dilatation thermique entre le premier élément thermo électrique 3 et le deuxième élément thermo électrique 4 d'une part et entre les moyens de connexions électriques 21, 22 et les éléments thermo électriques 3, 4 d'autre part permet d'améliorer le frittage de ces éléments ensemble, notamment en améliorant la tenue mécanique du dispositif 1 une fois assemblé.
Le premier moyen de connexion électrique 21 et le deuxième moyen de connexion électrique 22 sont, notamment, constitués du même matériau. De la même manière, le premier et le deuxième élément électriquement isolant sont, notamment, constitués du même matériau.
L'invention concerne aussi un mode de réalisation, bien que non illustré, dans lequel le premier moyen de connexion électrique 21 connecte électriquement les premières faces actives 5 des éléments thermo électriques 3, 4 du dispositif 1 et le deuxième moyen de connexion électrique 22 est destiné à connecter électriquement la deuxième face active 6 d'un des deux élément thermo électrique du dispositif avec la deuxième face active 6 d'un autre élément thermo électrique.
Claims (19)
- REVENDICATIONS1. Dispositif thermo électrique (1) comprenant au moins deux éléments thermo électriques (3, 4) dit premier élément thermo électrique et deuxième élément thermo électrique, susceptibles de générer un courant électrique sous l'action d'un gradient de température exercé entre deux de leurs faces, dites première face active (5) et deuxième face active (6), ledit dispositif comprenant un premier moyen de connexion électrique (21) connectant électriquement en série les deux éléments thermo électriques (3, 4) et un deuxième moyen de connexion électrique (22, 42) destiné à connecter électriquement en série un des deux éléments thermo électriques (3, 4) du dispositif avec un troisième élément thermo électriques (3, 4), une liaison du premier moyen de connexion électrique (21) et du deuxième moyen de connexion électrique (22, 42) avec le premier élément thermo électrique (3) et le deuxième élément thermo électrique (4) provenant d'un frittage desdits premier et deuxième éléments thermo électriques.
- 2. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 1, dans lequel - les premières faces actives (5) sont destinées à échanger thermiquement avec une source chaude (110) du gradient de température, et les deuxièmes faces actives (6) sont destinées à échanger thermiquement avec une source froide (110) du gradient de température pour générer un courant électrique, - les premières faces actives (5) et deuxièmes faces actives (6) sont reliées entre elles par au moins une face latérale (11, 12), le premier moyen de connexion électrique (21) reliant électriquement lesdites faces latérales, prévues en vis-à-vis, du premier élément thermo électrique (3) et du deuxième élément thermo électriques (4), et laissant libres lesdites faces actives (5, 6).
- 3. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 2, dans lequel le deuxième moyen de connexion électrique (22) est destiné à relier électriquement une autre face latérale (11, 12) d'un des deux éléments thermo électriques (3,
- 4) du dispositif avec une face latérale (11, 12) du troisième élément thermo électrique (3, 4). 4. Dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel le premier moyen de connexion électrique (21) est situé dans une zone voisine de la première face active (5) ou de la deuxième face active (6).
- 5. Dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le premier moyen de connexion électrique (21) recouvre une première partie de la face latérale (11, 12) du premier et du deuxième éléments thermo électriques (3, 4) et le dispositif thermo électrique (1) comprend un premier élément électriquement isolant (31) recouvrant une deuxième partie de ladite face latérale (11, 12) du premier élément thermo électrique (3) et/ou du deuxième élément thermo électrique (4).
- 6. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 5, dans lequel une liaison du premier élément électriquement isolant (31) au premier élément thermo électrique (3) et/ou au deuxième élément thermo électrique (4) provient du frittage desdits premier et/ou deuxième éléments thermo électriques.
- 7. Dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel le premier élément électriquement isolant (31) et le premier moyen de connexion électrique (21) couvre l'ensemble de ladite face latérale (11, 12) du premier et/ou du deuxième élément thermo électrique (3, 4).
- 8. Dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7; dans lequel ledit premier moyen de connexion électrique (21) est situé à cheval sur une tranche de périphérie extérieure ou sur une tranche de périphérie intérieure du premier élément électriquement isolant (31).
- 9. Dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel le deuxième moyen de connexion électrique recouvre une première partie de ladite autre face latérale dudit premier ou deuxième éléments thermo électriques et ledit dispositif thermo électrique comprend un deuxième élément électriquement isolant (32) recouvrant une deuxième partie de ladite autre face latérale (11, 12).
- 10. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 9, dans lequel le deuxième moyen de connexion électrique (22) est situé dans une zone voisine de la première ou de la deuxième face active (5, 6) du premier élément thermo électrique (3) ou du deuxième élément thermo électrique (4).
- 11. Dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, dans lequel une liaison du deuxième élément électriquement isolant (32) au premier élément thermo électrique (3) et/ou au deuxième élément thermo électrique (4) provient du frittage desdits premier et/ou deuxième éléments thermo électriques.
- 12. Dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 11, dans lequel l'épaisseur du premier moyen de connexion électrique (21) et/ou du deuxième moyen de connexion électrique (22), mesurée perpendiculairement aux faces latérales, est inférieure à 300 micromètres.30
- 13. Dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier et/ou le deuxième élément thermo électrique (3, 4) sont de forme annulaire.
- 14. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 13, dans lequel la première face active (5) est définie par une surface de périphérie intérieure et la deuxième face active (6) est définie par une surface de périphérie extérieure.
- 15. Dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif (1) est configuré pour que ledit deuxième moyen de connexion électrique (22, 42) puisse être brasé à l'un des moyens de connexion électrique d'un dispositif identique.
- 16. Module thermo électrique (20) comprenant une pluralité de dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
- 17. Module thermo électrique (20) selon la revendication 16, dans lequel la pluralité de dispositifs thermo électriques (1) sont assemblés entre eux par brasage entre deux deuxièmes moyens de connexion électrique (22) appartenant à deux dispositifs thermo électriques (1) voisins.
- 18. Procédé de fabrication d'un dispositif thermo électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel on fritte ensemble le premier élément thermo électrique (3) et le deuxième élément thermo électrique (4) en établissant la liaison du premier moyen de connexion électrique et du deuxième moyen de connexion électrique avec lesdits premier et deuxième éléments thermo électriques.30
- 19. Procédé de fabrication d'un module thermo électrique selon la revendication 18, dans lequel : - on brase ensemble deux deuxièmes moyens de connexion électriques de deux dispositifs thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 17.
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