FR3019683A1 - 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 les deux éléments thermo électriques (3, 4) et un deuxième moyen de connexion électrique (22) destiné à connecter électriquement un des deux éléments thermo électriques (3, 4) du dispositif avec un troisième élément thermo électrique (3, 4), caractérisé par le fait que le premier moyen de connexion électrique (21) et le deuxième moyen de connexion électrique (22) sont configurés pour présenter la même densité de courant. L'invention concerne aussi un module thermo électrique comprenant une pluralité desdits dispositifs thermo électriques (1).
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 circuit 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.
Il est connu des éléments thermo électrique de forme annulaire dont les faces actives sont définies par une surface de périphérie intérieure de l'anneau et une surface de périphérie extérieure de l'anneau. Ces éléments thermo électriques sont disposés les uns à la suite des autres pour former le module thermo électrique, c'est-à-dire que les faces actives d'un élément thermo électrique sont dans le prolongement des faces actives d'un élément thermo électrique voisin. 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. Il est connu pour cela de disposer les pistes sur l'ensemble de la surface des faces actives. Or, du fait de la forme annulaire des éléments thermo électriques, les dimensions des conducteurs diffèrent d'une face à l'autre. Il en résulte que les performances électriques du module sont dégradées. Une telle problématique se présente d'ailleurs de façon plus large quelle que soit la forme des éléments thermo électriques. 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 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, ledit dispositif comprenant un premier moyen de connexion électrique connectant électriquement les deux éléments thermo électriques et un deuxième moyen de connexion électrique destiné à connecter électriquement un des deux éléments thermo électriques du dispositif avec un troisième élément thermo électrique, caractérisé par le fait que le premier moyen de connexion électrique et le deuxième moyen de connexion électrique sont configurés pour présenter la même densité de courant.
Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément : - le premier moyen de connexion électrique et le deuxième moyen de connexion électrique présentent le même volume ; - les premier et deuxième éléments thermo électriques sont de forme annulaire ; - les premier et deuxième moyens de connexion électriques sont annulaires ou partiellement annulaires ; - le premier et le deuxième moyen de connexion électrique présentent un diamètre différent ; - 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 ; - 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 le courant électrique ; - les première et deuxième 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 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 la face latérale du premier et/ou du deuxième élément thermo électrique ; - le premier moyen de connexion électrique et ledit premier élément électriquement isolant sont concentriques ; - 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 est destiné à relier électriquement une autre face latérale d'un des deux éléments thermo électriques du dispositif avec une face latérale du troisième 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 et ledit deuxième élément électriquement isolant sont concentriques ; - un des deux moyens de connexion électriques est situé dans une zone voisine de la première face active et l'autre des deux moyens de connexion électrique est situé dans une zone voisine de la deuxième face active - le premier moyen de connexion électrique est situé dans la zone voisine de la deuxième face active et le deuxième moyen de connexion électrique est situé dans la zone voisine de la première face active ; - un rayon externe dudit premier moyen de connexion électrique est tangent à ladite deuxième face active ; - un rayon interne dudit deuxième moyen de connexion électrique est tangent à ladite première face active ; - lesdits premier et deuxième moyens de connexion électriques sont sensiblement de même longueur le long de leur axe longitudinal ; - lesdits premier et deuxième moyens de connexion électriques présentent une épaisseur el, e2, mesurée radialement, telle que leur section transversale est sensiblement de même surface. - l'épaisseur el du premier moyen de connexion électrique est inférieur à 250 micromètres ; - la longueur du premier moyen de connexion électrique et du deuxième moyen de connexion électrique, mesurée axialement par rapport au premier élément thermo électrique, est inférieure à 300 micromètres ; - le premier moyen de connexion électrique est assemblé au premier et/ou au deuxième élément thermo électrique par frittage ; - le deuxième moyen de connexion électrique est assemblé au premier et/ou au deuxième élément thermo électrique par frittage ; - le deuxième moyen de connexion électrique est configuré pour être brasé au troisième élément thermo électrique ; - le premier élément électriquement isolant est assemblé au premier et/ou au deuxième élément thermo électrique par frittage ; - le deuxième élément électriquement isolant est assemblé au premier élément thermo électrique et/ou au deuxième élément thermo électrique par frittage ; - 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 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 IZi-Y1/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.
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 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 de coté, le dispositif thermo électrique de la figure 1 en faisant apparaître deux moyens de connexion électrique conformes à l'invention ; - la figure 3 illustre en perspective éclatée, plusieurs dispositifs de la figure 1 séparés entre eux et plusieurs dispositifs de la figure 1 assemblés entre eux pour former une module thermo électrique conforme à l'invention ; - les figures 4 et 5 illustrent de façon schématique, en coupe axiale, deux variantes de modules thermo électriques conforme à 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.30 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, du 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.
Le premier élément thermo électrique 3 est avantageusement 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. Toujours avantageusement, le deuxième élément thermo électrique 4 est également de forme annulaire. Dans l'exemple illustré sur les figures 1 à 4 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 5 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 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. Les premiers et deuxièmes moyens de connexion électriques 21, 22 sont avantageusement de forme annulaire. Ils sont par exemple en nickel. Selon l'invention, le premier moyen de connexion électrique 21 et le deuxième moyen de connexion électrique 22 sont configurés pour présenter la même densité de courant. Le premier et le deuxième moyen de connexion électrique 21, 22 présentent notamment, le même volume. Ainsi, la conduction électrique du dispositif est améliorée.
Le premier élément thermo électrique 3, le deuxième élément thermo électrique 4, le premier moyen de connexion électrique 21 et le deuxième moyen de connexion électrique 22 sont avantageusement assemblés entre eux par frittage. 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 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 est ici 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 deuxièmes moyens de connexion électrique 22, 42 dont un 22 est disposé sur la deuxième face latérale 12 du premier élément thermo électrique 3 reliant sa première face active à sa deuxième face active 5, 6 et l'autre 42 sur la première face latérale 11 du deuxième élément thermo électrique 4 reliant sa première face active à sa deuxième face active 5, 6. La disposition des premiers et deuxièmes moyens de connexion électrique 21, 22 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.
Comme illustré sur la figure 2, 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 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.
Dans cet exemple de réalisation de l'invention, on défini R1 comme étant le rayon du cylindre interne formé par la première face active 5, R2 le rayon du cylindre externe formé par la deuxième face active 6, el l'épaisseur du moyen de connexion électrique situé dans la zone voisine de la première face active 5, c'est-à-dire ici le deuxième moyen de connexion 22 et mesurée radialement par rapport au cylindre interne et e2 l'épaisseur du moyen de connexion électrique situé dans la zone voisine de la deuxième face active 6, c'est-à-dire ici le premier moyen de connexion 21, et mesurée radialement par rapport au cylindre interne. Selon l'invention R1, R2, el et e2 vérifient la relation : e2 = (2*R2*e2 - 2*R1*el - el ^2)^0,5 de sorte que leur densité de courant est identique. Dans cet exemple de réalisation, el est inférieur à 250 micromètres. La longueur du premier moyen de connexion électrique 21 et du deuxième moyen de connexion électrique 22, mesurée axialement par rapport au premier élément thermo électrique 3, est en particulier inférieure à 300 micromètres. Avantageusement, la longueur du premier moyen de connexion électrique 21 et du deuxième moyen de connexion électrique 22, mesurées axialement par rapport au premier élément thermo électrique 3, sont identiques, notamment 100 micromètres.
Comme déjà dit, avantageusement, les moyens de connexion électriques 21, 22, 42 sont assemblés aux éléments thermo électriques lors du frittage de ces derniers. Un tel procédé d'assemblage par frittage est 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 électrique 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 longueur, 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. Leur longueur est notamment comprise entre 200 micromètre et 5 millimètre. L'assemblage de deux dispositifs thermo électriques 1 se fait 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 connexions électriques 22, 42 est éloignée de la source chaude et n'est donc pas soumis à des températures très élevées. L'assemblage de deux dispositifs thermo électriques 1 voisins par l'intermédiaire des deuxièmes moyens de connexions électriques 22, 42 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 42 d'un dispositif thermo électrique 1 avec le deuxième moyen de connexion électrique 22 d'un dispositif thermo électrique 1 voisin 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 connexions électriques 21, 22, 42 et les éléments thermo électriques 3, 4 à de hautes températures, atteintes avec le brasage à chaud, qui entraineraient des phénomènes important 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.
Autrement dit, l'invention propose d'utiliser un procédé de frittage pour assembler les premiers moyens de connexion électrique proches de la source chaude et les deuxièmes moyens de connexion électrique proches de la source froide avec les éléments thermo électriques. L'invention propose d'utiliser ensuite un procédé de brasage à basse température pour assembler les moyens de connexions électriques proches de la source froide de deux dispositifs thermoélectriques 1 voisins afin de constituer un module thermoélectrique contenant plusieurs dispositifs thermoélectriques 1.
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 connexions électriques 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 électriques 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 connexions électriques 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 électriques 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. 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 et/ou au deuxième élément thermo électrique 3, 4 lors de leur frittage.
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 et/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 l'ensemble de la face latérale sur laquelle ils se trouvent, notamment de façon concentrique.
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. Avantageusement, le premier élément thermo électrique 3 présente un coefficient de dilatation thermique égale à Y, le deuxième élément thermo électrique 3 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 Z1 et Z2, X, Y, Z1, Z2, vérifiant les relations gi-X1/X 15% et 1Z1-YI/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. Ils pourraient cependant être formés de matériaux différents sans sortir du cadre de l'invention. 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 (15)
- REVENDICATIONS1. 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 les deux éléments thermo électriques (3, 4) et un deuxième moyen de connexion électrique (22) destiné à connecter électriquement un des deux éléments thermo électriques (3, 4) du dispositif avec un troisième élément thermo électrique (3, 4), caractérisé par le fait que le premier moyen de connexion électrique (21) et le deuxième moyen de connexion électrique (22) sont configurés pour présenter la même densité de courant.
- 2. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 1, dans lequel le premier moyen de connexion électrique (21) et le deuxième moyen de connexion électrique (22) présentent le même volume.
- 3. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel : - les premier et deuxième éléments thermo électriques (3,
- 4) sont de forme annulaire - les premier et deuxième moyens de connexion électrique (21, 22) sont annulaires ou partiellement annulaires - le premier et le deuxième moyen de connexion électrique (21, 22) présentent un diamètre différent. 4. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 3, dans lequel la première face active (5) est définie par une surface de périphérie intérieureet la deuxième face active (6) est définie par une surface de périphérie extérieure.
- 5. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 4, 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 le courant électrique - les premières et deuxièmes faces actives (5,
- 6) sont reliées entre elles par au moins une face latérale, le premier moyen de connexion électrique (21) reliant électriquement lesdites faces latérales, prévues en vis-à-vis, du premier et du deuxième élément thermo électriques (3, 4), et laissant libres lesdites faces actives. 6. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 5, dans lequel le premier moyen de connexion électrique (21) recouvre une première partie de la face latérale du premier et du deuxième élément thermo électriques (3, 4) et le dispositif thermo électrique (1) comprend un premier élément électriquement isolant (31) recouvrant une deuxième partie de la face latérale (11) du premier et/ou du deuxième élément thermo électrique (3, 4).
- 7. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 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) 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 le deuxième moyen de connexion électrique (22) est destiné à relier électriquement une autre face latérale (12) d'un desdeux éléments thermo électriques (3, 4) du dispositif (1) avec une face latérale du troisième élément thermo électrique.
- 9. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 8, dans lequel le deuxième moyen de connexion électrique (22) recouvre une première partie de ladite autre face latérale (12) dudit premier ou deuxième éléments thermo électrique (3, 4) et ledit dispositif thermo électrique (1) comprend un deuxième élément électriquement isolant (32) recouvrant une deuxième partie de ladite autre face latérale (12).
- 10. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 9, dans lequel le deuxième élément électriquement isolant (32) est assemblé au premier élément thermo électrique (3) ou au deuxième élément thermo électrique (4) par frittage.
- 11. Dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel un des deux moyens de connexion électrique (21, 22) est situé dans une zone voisine de la première face active et l'autre des deux moyens de connexion électrique est situé dans une zone voisine la deuxième face active (5, 6).
- 12. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 11, dans lequel le premier moyen de connexion électrique (21) est situé dans la zone voisine de la deuxième face active (6) et le deuxième moyen de connexion électrique (22) est situé dans la zone voisine de la première face active (5).
- 13. Dispositif thermo électrique (1) selon la revendication 11 ou 12, dans lequel : - un rayon externe dudit premier moyen de connexion électrique (21) est tangent à ladite deuxième face active (6)- un rayon interne dudit deuxième moyen de connexion électrique (22) est tangent à ladite première face active (5) - lesdits premier et deuxième moyens de connexion électriques sont sensiblement de même longueur le long de leur axe longitudinal - lesdits premier et deuxième moyens de connexion électriques présentent une épaisseur e1, e2, mesurée radialement, telle que leur section transversale est sensiblement de même surface.
- 14. Dispositif thermo électrique selon la revendication 13, dans lequel : - l'épaisseur el du premier moyen de connexion électrique est inférieure à 250 micromètres, et/ou - la longueur du premier moyen de connexion électrique (21) et du deuxième moyen de connexion électrique (22), mesurée axialement par rapport au premier élément thermo électrique (3), est inférieure à 300 micromètres.
- 15. Module thermo électrique (20) comprenant une pluralité de dispositif thermo électrique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes.20
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| FR3060855A1 (fr) * | 2016-12-16 | 2018-06-22 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Generateur thermoelectrique |
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