FR3115398A1 - Module Thermoélectrique - Google Patents

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FR3115398A1
FR3115398A1 FR2010687A FR2010687A FR3115398A1 FR 3115398 A1 FR3115398 A1 FR 3115398A1 FR 2010687 A FR2010687 A FR 2010687A FR 2010687 A FR2010687 A FR 2010687A FR 3115398 A1 FR3115398 A1 FR 3115398A1
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FR
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thermoelectric
central hydraulic
hydraulic conduit
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thermoelectric module
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Alcina Tanghe
Georges De Pelsemaeker
William Lapierre
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
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Abstract

Module thermoélectrique L’invention se rapporte à un module thermoélectrique (1) comprenant :- un conduit hydraulique central (3),- un empilement comprenant une pluralité d’éléments thermoélectriques (5) et disposé autour et le long dudit conduit hydraulique central (3),- une enveloppe externe (13) disposée autour des éléments thermoélectriques (5),- un premier connecteur (15) disposé à une première extrémité du conduit hydraulique central (3) et relié électriquement à au moins un élément thermoélectrique (5) et formant un connecteur de type mâle,- un deuxième connecteur (17) disposé à une deuxième extrémité du conduit hydraulique central (3) et relié électriquement à au moins un élément thermoélectrique (5) et formant un connecteur de type femelle, un premier connecteur de type mâle (15) étant configuré pour coopérer avec un deuxième connecteur de type femelle (17) pour permettre une connexion hydraulique et électrique de deux modules thermoélectriques (1). Figure de l’abrégé : Fig.1

Description

Module Thermoélectrique
La présente invention concerne le domaine des modules thermoélectriques comprenant des éléments thermoélectriques permettant notamment de créer un courant électrique en présence d’un gradient de température entre deux de leurs faces opposées selon le phénomène connu sous le nom d’effet Seebeck.
Cependant, ces modules thermoélectriques peuvent aussi être utilisés pour chauffer ou refroidir lorsqu’ils sont alimentés grâce à l’effet Peltier. Ainsi, il existe de nombreuses applications dans lesquelles de tels modules thermoélectriques peuvent être utilisés.
Cependant, en fonction de l’application, la puissance requise pour ces modules thermoélectriques va varier de manière importante de sorte que chaque module thermoélectrique doit être fabriqué en fonction d’une application particulière, ce qui rend le coût de production de ces modules thermoélectriques relativement élevé.
Afin de réduire le coût de production de ces modules thermoélectriques, il convient de les rendre plus modulaires afin qu’un même module thermoélectrique puisse être utilisé pour plusieurs applications différentes, aussi bien pour récupérer de l’énergie électrique à partir notamment d’une source de chaleur que pour produire de la chaleur ou du froid à partir d’une alimentation électrique.
A cet effet la présente invention concerne un module thermoélectrique comprenant :
- un conduit hydraulique central,
- un empilement comprenant une pluralité d’éléments thermoélectriques et disposé autour et le long dudit conduit hydraulique central,
- une enveloppe externe disposée autour des éléments thermoélectriques,
- un premier connecteur disposé à une première extrémité du conduit hydraulique central et relié électriquement à au moins un élément thermoélectrique et formant un connecteur de type mâle,
- un deuxième connecteur disposé à une deuxième extrémité du conduit hydraulique central et relié électriquement à au moins un élément thermoélectrique et formant un connecteur de type femelle,
un premier connecteur de type mâle étant configuré pour coopérer avec un deuxième connecteur de type femelle pour permettre une connexion hydraulique et électrique de deux modules thermoélectriques.
L’utilisation d’un module thermoélectrique de forme tubulaire comprenant un premier connecteur disposé à une première extrémité et un deuxième connecteur complémentaire au premier connecteur disposé à une deuxième extrémité, les premier et deuxième connecteurs étant configurés pour permettre à la fois une connexion hydraulique et électrique permet d’obtenir des modules thermoélectriques qui peuvent être facilement et rapidement connectés entre eux. Cette connexion facile et rapide permet de pouvoir concevoir un module thermoélectrique élémentaire ayant une puissance donnée et de pouvoir mettre en série un nombre prédéterminé de modules thermoélectriques en fonction de la puissance voulue pour l’application. Ainsi dans un véhicule automobile, les mêmes modules thermoélectriques peuvent être utilisés par exemple d’une part dans le conduit d’échappement pour récupérer une puissance électrique importante à partir de la chaleur des gaz d’échappement en utilisant un nombre important de modules thermoélectriques assemblés en série et d’autre part pour produire un conditionnement localisé de l’air d’un système de ventilation du véhicule de faible puissance en positionnant un nombre restreint de modules thermoélectriques dans le conduit de ventilation. Le module thermoélectrique a par exemple une forme générale linéaire avec les premier et deuxième connecteurs disposés respectivement à chacune des extrémités.
Selon un autre aspect de la présente invention, les éléments thermoélectriques forment un empilement de couches le long du conduit hydraulique central, une couche comprenant au moins deux éléments thermoélectriques disposés autour du conduit hydraulique central.
L’utilisation d’au moins deux éléments thermoélectriques pour former une couche de l’empilement permet d’éviter une casse des éléments thermoélectriques du fait des contraintes mécaniques dues à la dilatation thermique notamment du conduit électrique central ou de la contraction de l’enveloppe externe du fait des changements de température importants et rapides.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, l’empilement d’éléments thermoélectriques comprend une alternance de couches comprenant des éléments semi-conducteurs de type P et de semi-conducteurs de type N.
Selon un autre aspect de la présente invention, les couches de l’empilement sont localement séparées par des couches de matériau isolant électriquement.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, les couches de l’empilement sont reliées par des contacts électriques disposés alternativement à proximité du conduit hydraulique central et à proximité de l’enveloppe externe.
Selon un autre aspect de la présente invention, le conduit hydraulique central et l’enveloppe externe sont de forme cylindrique et les éléments thermoélectriques ont une forme de demi-rondelles.
La forme cylindrique permet de faciliter la fabrication et l’assemblage du module thermoélectrique. De plus, l’alignement des conduits hydrauliques centraux lors de la connexion d’une pluralité de connecteurs thermoélectriques du fait de leur forme tubulaire voire cylindrique permet de réduire les pertes de charge à travers les conduits hydrauliques centraux.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, un isolant électrique est disposé entre les éléments thermoélectriques et le conduit hydraulique central d’une part et entre les éléments thermoélectriques et l’enveloppe externe d’autre part.
Selon un autre aspect de la présente invention, le module thermoélectrique est configuré pour être disposé dans un conduit de circulation d’un fluide chaud d’un véhicule automobile et dans lequel le conduit hydraulique central est configuré pour être relié à un circuit de refroidissement dudit véhicule automobile, les éléments thermoélectriques étant configurés pour produire un courant électrique à partir de la différence de température entre le fluide chaud et le fluide du circuit de refroidissement.
Le fluide chaud correspond par exemple à un air chaud ou des fumées, le conduit de circulation étant par exemple un pot d’échappement. Par chaud, on entend ici une température supérieure à la température du liquide de refroidissement, notamment une température supérieure à la température ambiante. La température du liquide de refroidissement est par exemple comprise entre 0°C et 40°C en fonctionnement stable du circuit de refroidissement du véhicule.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le module thermoélectrique est configuré pour être disposé dans un conduit d’un système de ventilation d’un véhicule automobile et le conduit hydraulique central est configuré pour être connecté fluidiquement à un circuit de refroidissement dudit véhicule automobile comprenant un fluide caloporteur, les éléments thermoélectriques étant configurés pour être alimentés électriquement de manière à refroidir l’air du conduit de ventilation du véhicule automobile.
Selon un autre aspect de la présente invention, le débit du fluide caloporteur dans le circuit de refroidissement est inférieur à 7L/h, notamment entre 4L/h et 6L/h.
Un tel débit permet un refroidissement suffisant pour une application de faible puissance électrique tout en limitant la taille et donc la consommation de la pompe nécessaire à la circulation du fluide caloporteur.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, les éléments thermoélectriques sont configurés pour être alimentés électriquement de manière à réchauffer l’air du conduit de ventilation du véhicule automobile.
D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :
est une vue schématique en coupe transversale d’un module thermoélectrique selon la présente invention ;
est une vue schématique en perspective d’un conduit hydraulique central du module thermoélectrique de la figure 1 ;
est une vue schématique d’une section du module thermoélectrique de la figure 1 ;
est une vue schématique d’un ensemble de modules thermoélectriques disposés dans une conduite d’échappement d’un véhicule ;
est une vue schématique d’un ensemble de modules thermoélectriques disposés dans une conduite de ventilation d’un véhicule ;
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références numériques. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d'autres réalisations.
La présente invention concerne un module thermoélectrique configuré pour pouvoir être connecté facilement avec d’autres modules thermoélectriques similaires afin de permettre d’ajuster la puissance nécessaire en fonction de l’application et ainsi pouvoir adapter le nombre de modules thermoélectriques en fonction du dimensionnement voulu.
La figure 1 représente un exemple de réalisation d’un module thermoélectrique 1 selon la présente invention. Le module thermoélectrique 1 comprend un conduit hydraulique central 3 réalisé par exemple par un élément tubulaire interne comme représenté sur la figure 2. Le conduit hydraulique central 3 a par exemple une forme cylindrique mais d’autres formes, notamment avec une section ovale ou elliptique peuvent également être utilisées. Le conduit hydraulique central 3 est par exemple réalisé au moins partiellement dans un matériau conducteur thermiquement tel que de l’aluminium ou de l’acier. De plus, le conduit hydraulique central 3 peut comprendre une couche externe 3a en matériau électriquement isolant (visible sur la section de module thermoélectrique représentée sur la figure 3). Cette couche isolante 3a peut également être indépendante du conduit hydraulique central 3 et être disposée autour du conduit hydraulique central 3 contre la paroi externe du conduit hydraulique central 3.Le module thermoélectrique 1 comprend également un empilement (selon une direction longitudinale ) comprenant une pluralité d’éléments thermoélectriques 5. Cet empilement est disposé autour et le long dudit conduit hydraulique central 3.
Les éléments thermoélectriques 5 ont par exemple une forme de demi-rondelle (cf. figure 3). Deux demi-rondelles sont disposées de part et d’autre du conduit hydraulique central 3 pour venir entourer ledit conduit hydraulique central 3 et former une couche de l’empilement comme représenté sur la figure 3. Dans l’exemple de la figure 1, l’empilement comprend 10 couches notées respectivement c1, c2...c10 mais un nombre différent de couches peut évidemment être utilisé pour l’empilement.
La forme en demi-rondelle permet d’éviter une casse (qui peut se produire avec des rondelles complètes) des éléments thermoélectriques 5 sous l’effet de contraintes importantes, notamment lors de la dilatation du conduit hydraulique central 3 lorsque la température de ce dernier devient importante, par exemple supérieure à 500°C. Cependant, d’autres formes peuvent également être utilisées pour les éléments thermoélectriques 5, par exemple des portions de rondelle présentant un arc de cercle différent de 180°.
Les éléments thermoélectriques 5 sont par exemple réalisés en matériau semi-conducteur dopé et les couches c1...c10 de l’empilement sont configurées de manière à avoir une alternance de dopage entre les couches c1...c10 successives de l’empilement comme indiqué par les lettres N et P sur la figure 1. Ainsi deux couches adjacentes de l’empilement pourront avoir respectivement un dopage de type N et un dopage de type P.
L’empilement peut également comprendre des couches intermédiaires 6 disposées entre les couches c1...c10 d’éléments thermoélectriques 5. Ces couches intermédiaires 6 peuvent comprendre d’une part des contacts électriques tels que des rondelles conductrices 9a, 9b électriquement et d’autre part des couches de matériau isolant électriquement telles que des rondelles isolantes 7a, 7b électriquement.
Les rondelles conductrices 9a, 9b sont par exemple en cuivre et sont configurées pour être en contact avec une portion des éléments thermoélectriques 5 des couches adjacentes de l’empilement. Les rondelles conductrices 9a, 9b peuvent être disposées alternativement plus proches de la partie interne des éléments thermoélectriques 5 (proche du conduit hydraulique central 3) que de la partie externe et plus proches de la partie externe des éléments thermoélectriques 5 (proche de l’enveloppe externe 13 qui sera décrite par la suite) que de la partie interne. Un premier type de rondelles conductrices 9a ayant un premier diamètre et un deuxième type de rondelles 9b ayant un deuxième diamètre supérieur au premier diamètre sont par exemple utilisées en alternance dans les couches intermédiaires 6 de l’empilement.
De la même manière, un premier type de rondelles isolantes 7a ayant un premier diamètre (notamment le diamètre extérieur) et un deuxième type de rondelles 7b ayant un deuxième diamètre (notamment le diamètre extérieur) inférieur au premier diamètre sont par exemple utilisées en alternance dans les couches intermédiaires 6 de l’empilement. Une couche intermédiaire 6 comprenant alors une rondelle isolante 7a du premier type et une rondelle conductrice 9a du premier type ou une rondelle isolante 7b du deuxième type et une rondelle conductrice 9b du deuxième type. L’empilement peut également comprendre un élément élastique 11 tel qu’une rondelle Belleville, notamment à une extrémité longitudinale de l’empilement. L’élément élastique 11 est configuré pour contraindre les différentes couches c1...c10 de l’empilement les unes contre les autres dans la direction longitudinale pour assurer notamment le contact électrique entre les différents éléments thermoélectriques 5 via les rondelles conductrices 9a, 9b.
Le module thermoélectrique 1 comprend également une enveloppe externe 13 disposée autour des éléments thermoélectriques 5. L’enveloppe externe 13 est par exemple réalisée par un élément tubulaire externe. L’enveloppe externe 13 est configurée pour venir autour des éléments thermoélectriques 5 et est par exemple de forme cylindrique mais d’autres formes, par exemple de section ovale ou elliptique peuvent également être utilisées. L’enveloppe externe 13 est par exemple réalisée au moins partiellement dans un matériau conducteur thermiquement tel que de l’aluminium ou de l’acier. De plus, l’enveloppe externe 13 peut comprendre une couche interne 13a en matériau électriquement isolant. Cette couche isolante 13a peut également être indépendante de l’enveloppe externe 13 et être disposée contre la paroi interne de l’enveloppe externe 13. De plus, la longueur de l’enveloppe externe peut être égale ou sensiblement égale à la longueur du conduit hydraulique central 3 et de l’empilement d’éléments thermoélectriques 5.
Le module thermoélectrique 1 comprend également un premier connecteur 15 formant un connecteur de type mâle disposé à une première extrémité longitudinale du conduit hydraulique central 3 de manière à permettre une communication fluidique entre le conduit hydraulique central 3 et un autre module thermoélectrique 1 connecté audit premier connecteur 15. Le premier connecteur 15 est également relié électriquement à au moins un élément thermoélectrique 5 en particulier le ou les éléments thermoélectriques 5 de la couche c10 situés à la première extrémité de l’empilement de manière à fournir une connexion électrique entre les éléments thermoélectriques 5 et la partie électrique du premier connecteur 5. Le premier connecteur 5 comprend par exemple des plots de connexion 15a configurés pour être mis en contact avec des contacts électriques complémentaires extérieurs au module thermoélectrique 1, notamment des contacts électriques 17a complémentaires d’un connecteur femelle 17 d’un autre module thermoélectrique 1.
Le module thermoélectrique 1 comprend également un deuxième connecteur 17 formant un connecteur de type femelle disposé à une deuxième extrémité longitudinale du conduit hydraulique central 3 de manière à permettre une communication fluidique entre le conduit hydraulique central 3 et un autre module thermoélectrique 1 connecté audit deuxième connecteur 17, notamment via un premier connecteur de type mâle 15. Le deuxième connecteur 17 est également relié électriquement à au moins un élément thermoélectrique 5 en particulier le ou les éléments thermoélectriques 5 de la couche c1 situés à la deuxième extrémité longitudinale de l’empilement de manière à fournir une connexion électrique entre les éléments thermoélectriques 5 et la partie électrique du deuxième connecteur 17. Le deuxième connecteur 17 comprend par exemple des contacts électriques 17a configurés pour être mis en contact avec des contacts électriques complémentaires extérieurs au module électrique 1, par exemple des plots de connexion 15a complémentaires d’un premier connecteur mâle 15 d’un autre module thermoélectrique 1.
Un premier connecteur 15 de type mâle et un deuxième connecteur 17 de type femelle sont donc configurés pour coopérer l’un avec l’autre pour permettre à la fois une connexion hydraulique et une connexion électrique de deux modules thermoélectriques 1. La fixation entre un premier connecteur 15 et un deuxième connecteur 17 est par exemple réalisée par une fixation quart de tour, par des moyens d’encliquetage ou par tout autre moyen de fixation connu de l’homme du métier. De plus, un joint 19 peut être disposé à l’interface entre un premier connecteur mâle 15 d’un premier module thermoélectrique 1 et un deuxième connecteur femelle 17 d’un deuxième module thermoélectrique 1 pour assurer une étanchéité entre les conduits hydrauliques centraux 3 des deux connecteurs 15 et 17 connectés l’un à l’autre. Le joint 19 est par exemple un joint torique disposé dans une rainure périphérique du premier connecteur mâle 15.
Ainsi, une pluralité de modules thermoélectriques 1 peuvent être connectés les uns aux autres pour former un ensemble thermoélectrique dont la puissance correspond à la somme des puissances des modules thermoélectriques 1 de sorte qu’il est aisé d’obtenir la puissance désirée. Les modules thermoélectriques 1 sont branchés en série les uns à la suite des autres et forment un circuit hydraulique et un circuit électrique dont la puissance est modulée en fonction du nombre de modules thermoélectriques 1 de l’ensemble.
L’utilisation et éventuellement la mise en série de plusieurs modules thermoélectriques 1 tels que décrits ci-dessus permettent différentes applications, notamment dans le domaine automobile.
Dans ces différentes applications, les modules thermoélectriques peuvent être utilisés dans un mode générateur dans lequel ils permettent de fournir de l’électricité à partir d’un gradient de température ou dans un mode de générateur d’un gradient de température à partir d’un courant électrique.
Mode générateur électrique
Les modules thermoélectriques 1 peuvent être utilisés en mode générateur pour récupérer de l’énergie électrique à partir d’un gradient de température entre une source chaude et une source froide.
La figure 4 représente un ensemble de réalisation dans lequel des modules thermoélectriques 1 sont placés dans la ligne d’échappement 20 d’un véhicule automobile. Dans l’exemple de la figure 4, le nombre de modules thermoélectriques 1 est de cinq mais un nombre différent de modules thermoélectriques 1 peut évidemment être envisagé et notamment un unique module thermoélectrique 1.
Les modules thermoélectriques 1 sont connectés entre eux via leurs premier et deuxième connecteurs 15, 17 et l’ensemble est connecté fluidiquement à un circuit de refroidissement 21 du véhicule via les premier et deuxième connecteurs 15, 17 des modules thermoélectriques 1 situés aux extrémités de l’ensemble.
Le circuit de refroidissement est donc branché d’une part à une première extrémité du module thermoélectrique 1 situé à une première extrémité de l’ensemble et d’autre part une deuxième extrémité du module thermoélectrique 1 situé à une deuxième extrémité de l’ensemble de sorte que le conduit hydraulique central 3 des modules thermoélectriques 1 de l’ensemble est en communication fluidique avec le circuit de refroidissement 21. Le liquide de refroidissement peut ainsi circuler dans le conduit hydraulique central 3 des modules thermoélectriques. Les modules thermoélectriques 1 situés aux extrémités de l’ensemble sont également connectés électriquement à un circuit électrique 23 du véhicule. Ces connexions électriques avec le circuit électrique 23 et hydrauliques avec le circuit de refroidissement 21 peuvent être réalisées par des connecteurs complémentaires aux premier et deuxième connecteurs 15, 17.
Le gradient de température formé entre les gaz d’échappement circulant dans la ligne d’échappement 20 et entourant les modules thermoélectriques 1 et le liquide de refroidissement circulant dans le conduit hydraulique central 3 des modules thermoélectriques 1 permet de créer un courant au niveau des éléments thermoélectriques 5 (visibles sur la figure 1). Ce courant électrique généré par les éléments thermoélectriques 5 est alors transmis au circuit électrique 23 du véhicule et forme ainsi une source d’alimentation. Une partie de la chaleur émise au niveau des gaz d’échappement est ainsi récupérée pour fournir une alimentation électrique. La puissance électrique récupérée par le circuit électrique 23 dépend du nombre de modules thermoélectriques 1 de l’ensemble et cette puissance peut être facilement ajustée en ajoutant ou retirant un module thermoélectrique ou plusieurs modules thermoélectriques 1 à l’ensemble.
De la même manière, les modules thermoélectriques 1 peuvent être utilisés dans d’autres applications pour produire de l’énergie électrique à partir de l’énergie calorifique d’un fluide tel que de l’air, des fumées , de l’eau ou de l’huile.
Mode chauffage ou refroidissement
Les modules thermoélectriques 1 peuvent également être utilisés en mode chauffage ou refroidissement dans lequel un gradient de température est généré à partir d’une alimentation électrique pour fournir un chauffage ou un refroidissement localisé.
La figure 5 représente un exemple de réalisation dans lequel un ensemble de modules thermoélectriques 1 est disposé dans un conduit 25 d’un système de ventilation d’un véhicule automobile pour permettre un conditionnement de l’air dans le système de ventilation. Le conduit 25 du système de ventilation est par exemple disposé à l’arrière du véhicule pour permettre de rafraîchir l’air à destination des passagers arrière du véhicule. Le conduit hydraulique central 3 des modules thermoélectriques 1 est configuré pour être connecté fluidiquement à un circuit de refroidissement 27 dudit véhicule automobile comprenant un fluide caloporteur. Ce fluide caloporteur va permettre d’évacuer efficacement la chaleur produite au niveau des modules thermoélectriques 1. Le fluide caloporteur est par exemple de l’eau glycolée. Le circuit de refroidissement 27 du véhicule comprend par exemple un échangeur thermique 29 au niveau de la face avant du véhicule dans lequel le fluide caloporteur est refroidi. Le circuit de refroidissement 27 comprend alors une boucle de circulation de fluide permettant au fluide caloporteur de circuler depuis l’échangeur thermique 29 jusqu’à l’ensemble de modules thermoélectriques 1. La boucle de circulation peut notamment comprendre une pompe 31 permettant de régler le débit du fluide caloporteur dans la boucle de circulation. Ce débit peut être choisi inférieur à 7L/h, par exemple entre 4L/h et 6L/h. Une telle valeur de débit est relativement faible mais permet d’assurer une bonne évacuation de la chaleur des éléments thermoélectriques 5 tout en limitant la consommation énergétique de la pompe 31. La puissance de la pompe 31 peut être choisie inférieure à 100W, de préférence entre 30W et 50W. La température du fluide caloporteur est par exemple comprise entre 3°C et 10°C, de préférence entre 3°C et 5°C. La pression dans la boucle du circuit de refroidissement 27 est par exemple inférieure à 1,5 bar.
De plus, les modules thermoélectriques 1 de l’ensemble sont configurés pour être alimentés électriquement de manière à créer un gradient de température et refroidir l’air du conduit de ventilation 25 du véhicule automobile. Les modules thermoélectriques 1 sont par exemple connectés électriquement à un circuit électrique central du véhicule comprenant notamment une unité de traitement 33 du système de ventilation de manière à piloter l’alimentation des modules thermoélectriques 1.
En fonctionnement, les modules thermoélectriques 1 créent un gradient de température entre leur conduit hydraulique central 3 et leur surface externe de manière à refroidir l’air circulant dans le conduit 25 du système de ventilation. La chaleur produite par les modules thermoélectriques 1 étant évacuée par le fluide caloporteur circulant dans le conduit hydraulique central 3.
Alternativement, les modules thermoélectriques 1 peuvent également être configurés pour fournir une source de chauffage, notamment en stoppant la circulation de fluide dans la boucle du circuit de refroidissement 27 et en inversant le sens du courant fourni aux modules thermoélectriques 1.
Ainsi, une telle configuration permet de créer des sources froides ou chaudes localisées, notamment à l’arrière d’un véhicule, dont la puissance peut être modulée en ajustant le nombre de modules thermoélectriques 1 de l’ensemble. Cela permet ainsi d’augmenter le confort général des passagers du véhicules et notamment les passagers arrière dans l’exemple présenté.
De la même manière, les modules thermoélectriques peuvent être utilisés dans d’autres applications pour chauffer ou refroidir un fluide tel que de l’eau et peuvent utiliser un gaz tel que l’air comme élément caloporteur pour permettre l’évacuation de la chaleur.
Ainsi, l’utilisation de modules thermoélectriques 1 tels que décrits précédemment permet de pouvoir utiliser un module thermoélectrique 1 unitaire dont le coût de production est donc réduit et de pouvoir utiliser ce module thermoélectrique 1 unitaire dans des applications requérant des puissances différentes en assemblant une pluralité de modules thermoélectriques 1 unitaires pour former un ensemble thermoélectrique dont la puissance dépend du nombre de modules thermoélectriques 1 unitaires. De plus, ces modules thermoélectriques 1 peuvent être utilisés aussi bien comme générateur électrique à partir d’un gradient de température ou comme source de chaleur ou de froid à partir d’une alimentation électrique.

Claims (10)

  1. Module thermoélectrique (1) comprenant :
    - un conduit hydraulique central (3),
    - un empilement comprenant une pluralité d’éléments thermoélectriques (5) et disposé autour et le long dudit conduit hydraulique central (3),
    - une enveloppe externe (13) disposée autour des éléments thermoélectriques (5),
    - un premier connecteur (15) disposé à une première extrémité du conduit hydraulique central (3) et relié électriquement à au moins un élément thermoélectrique (5) et formant un connecteur de type mâle,
    - un deuxième connecteur (17) disposé à une deuxième extrémité du conduit hydraulique central (3) et relié électriquement à au moins un élément thermoélectrique (5) et formant un connecteur de type femelle,
    un premier connecteur de type mâle (15) étant configuré pour coopérer avec un deuxième connecteur de type femelle (17) pour permettre une connexion hydraulique et électrique de deux modules thermoélectriques (1).
  2. Module thermoélectrique (1) selon la revendication 1 dans lequel les éléments thermoélectriques (5) forment un empilement de couches (c1...c10) le long du conduit hydraulique central (3), une couche (c1...c10) comprenant au moins deux éléments thermoélectriques (5) disposés autour du conduit hydraulique central (3).
  3. Module thermoélectrique (1) selon la revendication précédente dans lequel l’empilement d’éléments thermoélectriques (5) comprend une alternance de couches (c1...c10) comprenant des éléments semi-conducteurs de type P et de semi-conducteurs de type N.
  4. Module thermoélectrique (1) selon la revendication 2 ou 3 dans lequel les couches (c1...c10) de l’empilement sont localement séparées par des couches (7a, 7b) de matériau isolant électriquement et dans lequel les couches (c1...c10) de l’empilement sont reliées par des contacts électriques (9a, 9b) disposés alternativement à proximité du conduit hydraulique central (3) et à proximité de l’enveloppe externe (13).
  5. Module thermoélectrique (1) selon l’une des revendications 2 à 4 dans lequel le conduit hydraulique central (3) et l’enveloppe externe (13) sont de forme cylindrique et dans lequel les éléments thermoélectriques (5) ont une forme de demi-rondelles.
  6. Module thermoélectrique (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel un isolant électrique (3a, 13a) est disposé entre les éléments thermoélectriques (5) et le conduit hydraulique central (3) d’une part et entre les éléments thermoélectriques (5) et l’enveloppe externe (13) d’autre part.
  7. Module thermoélectrique (1) selon l’une des revendications précédentes configuré pour être disposé dans un conduit (20) de circulation d’un fluide chaud d’un véhicule automobile et dans lequel le conduit hydraulique central (3) est configuré pour être relié à un circuit de refroidissement (21) dudit véhicule automobile, les éléments thermoélectriques (5) étant configurés pour produire un courant électrique à partir de la différence de température entre le fluide chaud et le fluide du circuit de refroidissement.
  8. Module thermoélectrique (1) selon l’une des revendications 1 à 6 configuré pour être disposé dans un conduit (25) d’un système de ventilation d’un véhicule automobile et dans lequel le conduit hydraulique central (3) est configuré pour être connecté fluidiquement à un circuit de refroidissement (27) dudit véhicule automobile comprenant un fluide caloporteur, les éléments thermoélectriques (5) étant configurés pour être alimentés électriquement de manière à refroidir l’air du conduit de ventilation (25) du véhicule automobile.
  9. Module thermoélectrique (1) selon la revendication précédente dans lequel le débit du fluide caloporteur dans le circuit de refroidissement est inférieur à 7L/h, notamment entre 4L/h et 6L/h.
  10. Module thermoélectrique (1) selon l’une des revendications 8 ou 9 dans lequel les éléments thermoélectriques (5) sont configurés pour être alimentés électriquement de manière à réchauffer l’air du conduit de ventilation (25) du véhicule automobile.
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