WO2001029907A1 - Generateur thermoelectrique et ses moyens de fabrication - Google Patents

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WO2001029907A1
WO2001029907A1 PCT/FR2000/002855 FR0002855W WO0129907A1 WO 2001029907 A1 WO2001029907 A1 WO 2001029907A1 FR 0002855 W FR0002855 W FR 0002855W WO 0129907 A1 WO0129907 A1 WO 0129907A1
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thermocouples
wire
generator
sections
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PCT/FR2000/002855
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Edouard Serras
Christian Vauge
Daniel Ramey
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Institut Francais Du Petrole
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • H10N10/851—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions
    • H10N10/854—Thermoelectric active materials comprising inorganic compositions comprising only metals
    • H—ELECTRICITY
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    • 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
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Definitions

  • the invention relates to a thermoelectric generator for supplying an electrical or electronic device from a heat source and means for manufacturing this generator.
  • thermoelectric generator comprises a plurality of thermocouples connected in series, which are formed of electrically conductive wires of two different natures connected in pairs and whose junctions are subjected to a temperature difference prevailing between a hot source and a source cold.
  • the electromotive force produced across the generator depends on this temperature difference and the number of thermocouples connected in series.
  • the supply voltage at the terminals of the device is much lower than that expected, due to a fault in impedance matching between generator and device.
  • the results obtained are however not satisfactory, because the increase in the cross section of the wires has the effect of reducing their thermal resistance, with the result of a reduction in the electric voltage generated (the phenomenon being equivalent to a reduction in the difference in temperature between the hot junctions and the cold junctions of the wires), so that we lose on the thermal resistance of the wires what we have gained on their electrical resistance.
  • the object of the invention is in particular to provide a simple and effective solution to this problem.
  • thermoelectric generator for supplying an electric or electronic device from a heat source, comprising a plurality of thermocouples formed of electroconductive wires of two different natures connected in series and subjected to a difference of temperature prevailing between the heat source and a cold source, characterized in that it comprises several sets of thermocouples, said sets being connected in parallel and each being formed of thermocouples connected in series and subjected to the aforementioned temperature difference.
  • thermocouple assemblies make it possible to greatly reduce the internal electrical resistance of the generator, while using for thermocouples wires having a relatively high thermal resistance. If each set of thermocouples includes the same number of thermocouples and has the same electrical resistance as the other sets, the electrical resistance of the generator is equal to the electrical resistance of a set of thermocouples divided by the number of sets. We can thus reduce the internal resistance of the generator to adapt it to that of the device to be supplied, while making the best use of the temperature difference to which the thermocouples are subjected, which makes it possible to have much useful electrical power. higher than that which would be obtained with a single set of thermocouples connected in series.
  • thermocouples By increasing the number of thermocouples, the exchange surfaces of the generator with the heat source and the cold source are also increased, which makes it possible to better use the temperature difference between the two sources.
  • the efficiency of the generator according to the invention can be further increased by combining the thermocouples with radiators or other means making it possible to improve the thermal transfer of the thermocouples with the heat source and / or with the cold source, respectively.
  • Another object of the invention is to propose means making it possible to manufacture sets of thermocouples in large series and at high rate.
  • the invention therefore also relates to a device for manufacturing a thermoelectric generator comprising a plurality of thermocouples connected in series, this device comprising means for supplying electroconductive wires of two different natures, means for cutting these wires into sections of predetermined length, and means for welding these sections of wire, characterized in that it also comprises means for forming a succession of sections of wire aligned end to end and in which the sections of a first wire alternate with the sections of a second wire, the aforementioned welding means for butt-welding these sections of wire in said succession and forming a continuous wire, and means for configuring this continuous wire for forming a set of thermocouples connected in series and in which the junctions of the wire sections are on one side and the other respectively of said set.
  • the continuous wire thus obtained formed by alternating sections of wire of two different natures, can be configured by winding on support means of suitable material resistant to the temperature of the heat source, or else by weaving, the wire continuous being used as a weft thread in a warp formed of electrically insulating threads such as for example fiberglass threads.
  • this manufacturing device also comprises means for depositing a dielectric surface coating on the continuous wire, before its configuration by winding or by weaving.
  • the means for supplying the electroconductive wires can also comprise dies supplied by coils of wire or the like and making it possible to give the wires a predetermined diameter, suitable for the intended use of the thermoelectric generator.
  • the manufacturing device comprises means for supplying electroconductive wires of two different natures and means for soldering these wires, and is characterized in that it also includes weaving means above-mentioned electroconductive wires, these wires being parallel and arranged alternately to form the weaving warp, the weft threads essentially comprising threads of dielectric material and, at predetermined intervals, an electroconductive thread for example of one of the two abovementioned types, said welding means being controlled to weld these electroconductive weft threads on the warp threads and cut these electroconductive threads between some of the warp threads, and means for cutting the warp threads to form sets of thermocouples connected in series.
  • the invention makes it possible to very greatly increase the efficiency of a thermoelectric generator of the aforementioned type, and to produce this generator in large series and at high rate.
  • FIG. 1 schematically represents a thermoelectric generator supplying an electrical appliance
  • FIG. 2 illustrates the electrical supply of a device by means of a generator according to the invention
  • FIG. 3 and 4 schematically represent means of manufacturing a generator according to the invention
  • FIG. 5 is a partial top view of another embodiment of a generator according to the invention.
  • FIG. 6 is a partial view in axial section of this generator.
  • Figure 1 schematically represents a generator thermoelectric 10 connected to the supply terminals 12 of an electrical or electronic device 14 to supply it with electrical energy.
  • the generator 10 comprises a plurality of sections of alternating electroconductive wires of two different natures, which are connected in series to form an open loop, the ends of which are intended to be connected to the terminals 12 d power supply to the device 14, the junctions of the sections of wires being distributed one on two on one face 16 of the generator 10 and the others on the opposite face of the generator.
  • the generator 10 is formed from sections of electrically conductive wires connected in series at their ends and its internal resistance is determined by the resistivities of the sections of wires, their length and their diameter.
  • the internal resistance of the generator which is inversely proportional to the section of the wires, that is to say to the square of the diameter of the wires. But it is then the thermal resistance of the wires which greatly decreases and results in a reduction in the electromotive force Uo of the generator, so that the supply voltage and the supply power of the device 14 are not not increased.
  • the invention provides for using several generators 10 connected in parallel and subjected to the same temperature difference between a heat source and a cold source, to supply the device 14 as shown diagrammatically in FIG. 2. If all the generators 10 of the circuit in FIG. 2 have the same internal resistance Rg, the total internal resistance of all the n generators 10 will be equal to Rg / n. The above formulas show that this results in a significant increase in the voltage and in the electrical power supply of the device 14.
  • thermoelectric effect For the supply of an electrical or electronic device by thermoelectric effect, it is therefore particularly advantageous to connect in parallel sets of thermocouples each of which is formed of thermocouples connected in series and is subjected to the same temperature difference as the others.
  • thermocouples in each set and the number of sets mounted in parallel are increased.
  • this as a consequence a very significant increase in the number of thermocouples used in a thermoelectric generator and requires the availability of means allowing a production of thermocouples in large series and at high rate.
  • FIG. 3 A currently preferred embodiment of these manufacturing means is shown diagrammatically in FIG. 3 and comprises coils 20 for supplying two electroconductive wires of different nature, dies 22 in which the wires 24 pass unwound from the coils 20, dies 22 allowing to give a predetermined diameter to the wires 24, and means 26 for cutting the wires 24 leaving the dies 22 into sections 28 of predetermined length.
  • These sections are placed end to end alternately in a guide device 30 movable transversely, as indicated by the arrows, between the outlet of the cutting means 26 of one wire 24 and the outlet of the cutting means 26 of the other wire 24.
  • the aligned sections of wires 28 are pushed end to end in the device 30 and welded together by welding means 32, for example with a laser beam controlled by an information processing system, the welded junctions of the sections of wires being designated by the references 34.
  • a continuous wire 36 formed of a succession of alternating sections of son of two different natures.
  • Means 38 are provided in the production line for depositing on the wire 36 a dielectric coating, for example a film of varnish resistant to high temperatures, an oxide layer, or any other suitable coating.
  • the continuous wire 36 leaving the electrical insulation means 38 can be used in various ways, for example by weaving as shown schematically in Figure 4 or by winding on one or more supports as shown schematically in Figures 5 and 6.
  • the continuous wire 36 is for example unwound from a bobbin 40 and passes in a shuttle 42 of a loom to form the weft thread 44 of a fabric 46 whose warp threads 48 are made of a dielectric material, for example such as fiberglass threads, and come from a comb 50 supplied with wires 48 by appropriate means 52.
  • the width of the fabric 46 formed on the device of FIG. 4 is determined as a function of the length of the sections of wires 28 forming the continuous wire 36, so that the junctions 34 are located on the two longitudinal edges of the fabric 46, and preferably slightly outside the warp threads 48.
  • the device of Figure 4 allows to manufacture a set of thermocouples connected in series having a width which is that of the fabric 46 and a length as large as desired.
  • each piece of fabric 46 can be folded over on itself in a zigzag to form a set of thermocouples having a substantially parallelepiped shape, or wound on itself or around a core for the obtaining a set of thermocouples of generally cylindrical shape.
  • the continuous wire 36 can be wound on one or more supports of any shape in a material resistant to high temperatures, such as a ceramic for example.
  • two of these supports are used, which are circular crowns 54, 56 concentric of different diameters, comprising on their upper face a series of radial grooves 58 distributed evenly over the entire circumference of the crowns .
  • the continuous wire 36 is wound on the rings 54 and 56 so as to extend in the radial grooves 58, the junctions 34 being outside the external periphery of the external ring 54 and 1 inside the periphery internal crown 56, as shown.
  • a set of thermocouples connected in series is thus obtained, the radially internal junctions 34 of which can be in contact with a heat source and the radially external junctions 34 in contact with a cold source, such as the ambient atmosphere for example, or vice versa .
  • the two crowns 54, 56 of each assembly can be part of a single annular part 60 as shown in dotted lines in FIG. 6.
  • the supports used for winding the continuous wire 36 can be rectilinear instead of being annular or have any other suitable shape, and the junctions 34 of the continuous wire 36 can be associated with radiators or other means improving the exchange thermal with the heat source and / or with the cold source, these means comprising for example means increasing the contact surface of the junctions 34 with the medium surrounding, as shown schematically by way of example by the dashed lines 62 in FIG. 5.
  • the support used for winding the continuous wire 36 may be a film, possibly with an adhesive face, of a material resistant to operating temperatures, for example a flexible plastic material, a semi-rigid or rigid material, etc. films provided with wound wire 36 which can be superimposed and fixed together by any means (bonding, thermal or ultrasonic welding, etc.) to obtain multi-layer circuits.
  • the known techniques for winding electric wire used for the manufacture of transformers, electric motors and the like apply to the winding of the aforementioned wire 36 on supports of any shape (flat, cylindrical, tubular, spherical, semi- spherical or other).
  • the winding (and also the weaving) of the wire 36 also has the advantage of highlighting any defect in the weld between the sections of wire, the traction exerted on the wire causing it to break at the level of the defective weld.
  • the warp threads are formed by the electrically conductive threads 24 arranged alternately and the weft threads are threads of dielectric material, for example glass fiber.
  • An electrically conductive weft thread is inserted at regular intervals into the threads of dielectric material to connect the warp threads to each other.
  • the junctions of the warp threads and of the electroconductive weft thread are formed by soldering by any suitable means (laser soldering, seam soldering, phosphor soldering, etc.) and the cuts electroconductive wires are produced either simultaneously with soldering or after soldering.
  • the weft threads are all dielectric, and the electroconductive warp threads are brought together two by two transversely to the chain, welded two by two and cut.

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Abstract

L'invention concerne un générateur thermoélectrique pour l'alimentation d'un appareil électrique ou électronique (14), et des moyens de fabrication de ce générateur, celui-ci étant formé de plusieurs ensembles (10) reliés en parallèle et comprenant chacun une pluralité de thermocouples reliés en série, pour une adaptation d'impédance entre le générateur et l'appareil (14) et une augmentation de la tension et de la puissance électriques d'alimentation de l'appareil (14).

Description

Générateur thermoélectrique et ses moyens de fabrication
L'invention concerne un générateur thermoélectrique pour l'alimentation d'un appareil électrique ou électronique à partir d'une source de chaleur et des moyens de fabrication de ce générateur .
De façon connue, un générateur thermoélectrique comprend une pluralité de thermocouples reliés en série, qui sont formés de fils électriquement conducteurs de deux natures différentes reliés deux à deux et dont les jonctions sont soumises à une différence de température régnant entre une source chaude et une source froide. La force électro-motrice produite aux bornes du générateur dépend de cette différence de température et du nombre de thermocouples reliés en série.
Lorsqu'on utilise un tel générateur pour alimenter un appareil électrique ou électronique, on constate en général que la tension d'alimentation aux bornes de l'appareil est très inférieure à celle que l'on attendait, en raison d'un défaut d'adaptation d'impédance entre le générateur et l'appareil. Pour résoudre ce problème, on est amené à diminuer la résistance électrique interne du générateur et pour cela à augmenter le diamètre des fils utilisés, la résistance électrique de ces fils étant inversement proportionnelle à leur section. Les résultats obtenus ne sont toutefois pas satisfaisants, car l'augmentation de la section des fils a pour effet de diminuer leur résistance thermique, avec pour résultat une diminution de la tension électrique générée (le phénomène étant équivalent à une diminution de la différence de température entre les jonctions chaudes et les jonctions froides des fils), de sorte que l'on perd sur la résistance thermique des fils ce que l'on a gagné sur leur résistance électrique. L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple et efficace à ce problème.
Elle propose à cet effet un générateur thermoélectrique pour l'alimentation d'un appareil électrique ou électronique à partir d'une source de chaleur, comprenant une pluralité de thermocouples formés de fils électroconducteurs de deux natures différentes reliés en série et soumis à une différence de température régnant entre la source de chaleur et une source froide, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs ensembles de thermocouples, lesdits ensembles étant reliés en parallèle et chacun étant formé de thermocouples reliés en série et soumis à la différence de température précitée.
La mise en parallèle des ensembles de thermocouples permet de réduire fortement la résistance électrique interne du générateur, tout en utilisant pour les thermocouples des fils ayant une résistance thermique relativement élevée. Si chaque ensemble de thermocouples comprend un même nombre de thermocouples et a la même résistance électrique que les autres ensembles, la résistance électrique du générateur est égale à la résistance électrique d'un ensemble de thermocouples divisée par le nombre d' ensembles. On peut ainsi diminuer la résistance interne du générateur pour l'adapter à celle de l'appareil à alimenter, tout en utilisant au mieux la différence de température à laquelle sont soumis les thermocouples, ce qui permet de disposer d'une puissance électrique utile beaucoup plus élevée que celle que l'on obtiendrait avec un seul ensemble de thermocouples reliés en série. En augmentant le nombre de thermocouples, on augmente aussi les surfaces d'échange du générateur avec la source de chaleur et la source froide, ce qui permet de mieux utiliser la différence de température entre les deux sources. On peut encore augmenter le rendement du générateur selon l'invention en associant les thermocouples à des radiateurs ou autres moyens permettant d'améliorer le transfert thermique des thermocouples avec la source de chaleur et/ou avec la source froide, respectivement.
Une des caractéristique du générateur selon l'invention étant qu'il comprend un nombre de thermocouples qui est un multiple de celui d'un générateur équivalent de la technique antérieure, un autre but de l'invention est de proposer des moyens permettant de fabriquer des ensembles de thermocouples en grande série et à cadence élevée. L'invention concerne donc également un dispositif de fabrication d'un générateur thermoélectrique comprenant une pluralité de thermocouples reliés en série, ce dispositif comprenant des moyens d'amenée de fils électroconducteurs de deux natures différentes, des moyens de coupe de ces fils en tronçons de longueur prédéterminée, et des moyens de soudure de ces tronçons de fil, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens pour former une succession de tronçons de fil alignés bout à bout et dans laquelle les tronçons d'un premier fil sont en alternance avec les tronçons d'un second fil, les moyens précités de soudure pour souder bout à bout ces tronçons de fil dans ladite succession et former un fil continu, et des moyens de configuration de ce fil continu pour former un ensemble de thermocouples reliés en série et dans lequel les jonctions des tronçons de fil sont d'un côté et de l'autre respectivement dudit ensemble . Le fil continu ainsi obtenu, formé d'une alternance de tronçons de fil de deux natures différentes, peut être configuré par bobinage sur des moyens de support en matière appropriée résistant à la température de la source de chaleur, ou bien par tissage, le fil continu étant utilisé comme fil de trame dans une chaîne formée de fils électriquement isolants tels par exemple que des fils de fibre de verre .
Avantageusement, ce dispositif de fabrication comprend également des moyens pour déposer un revêtement superficiel diélectrique sur le fil continu, avant sa configuration par bobinage ou par tissage.
De plus, les moyens d'amenée des fils électroconducteurs peuvent également comprendre des filières alimentées par des bobines de fil ou analogues et permettant de donner aux fils un diamètre prédéterminé, adapté à l'utilisation envisagée du générateur thermoélectrique. Dans une variante de réalisation de l'invention, le dispositif de fabrication comprend des moyens d'amenée de fils électroconducteurs de deux natures différentes et des moyens de soudure de ces fils, et est caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de tissage des fils électroconducteurs précités, ces fils étant parallèles et disposés en alternance pour former la chaîne du tissage, les fils de trame comprenant pour l'essentiel des fils de matière diélectrique et, à des intervalles prédéterminés, un fil électroconducteur par exemple d'une des deux natures précitées, lesdits moyens de soudure étant commandés pour souder ces fils de trame électroconducteurs sur les fils de chaîne et couper ces fils électroconducteurs entre certains des fils de chaîne, et des moyens de coupe des fils de chaîne pour former des ensembles de thermocouples reliés en série .
De façon générale, l'invention permet d'augmenter très fortement le rendement d'un générateur thermoélectrique du type précité, et de produire ce générateur en grande série et à cadence élevée .
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement un générateur thermoélectrique alimentant un appareil électrique ;
- la figure 2 illustre l'alimentation électrique d'un appareil au moyen d'un générateur selon l'invention ; - les figures 3 et 4 représentent schématiquement des moyens de fabrication d'un générateur selon l'invention ;
- la figure 5 est une vue partielle de dessus d'un autre mode de réalisation d'un générateur selon l'invention ; et
- la figure 6 est une vue partielle en coupe axiale de ce générateur.
On se réfère d'abord à la figure 1 qui représente schématiquement un générateur thermoélectrique 10 relié aux bornes d'alimentation 12 d'un appareil électrique ou électronique 14 pour l'alimenter en énergie électrique.
De façon bien connue de l'homme du métier, le générateur 10 comprend une pluralité de tronçons de fils électroconducteurs alternés de deux natures différentes, qui sont reliés en série pour former une boucle ouverte dont les extrémités sont destinées à être connectées aux bornes 12 d'alimentation de l'appareil 14, les jonctions des tronçons de fils étant réparties une sur deux sur une face 16 du générateur 10 et les autres sur la face opposée du générateur. Quand la face 16 est en contact avec une source de chaleur SC et que la face opposée 18 est en contact avec une source froide SF, il apparaît aux extrémités de la boucle ouverte formée par les tronçons de fils réunis entre eux, une force électromotrice qui est fonction du nombre de jonctions sur les faces 16 et 18 et de la différence entre les températures des jonctions sur la face 16 et les températures des jonctions sur la face opposée 18 du générateur.
Si on appelle Uc la tension aux bornes 12 de l'appareil 14 connecté au générateur 10 et Rc l'impédance interne de l'appareil 14, la puissance électrique Pc d'alimentation de l'appareil 14 est donnée par la formule : Pc =Uc2/Rc. Si Rg est l'impédance interne du générateur 10 et Uo sa force électromotrice (à vide) quand il est soumis à la différence de température entre la source de chaleur et la source froide, on a : Rc
Uc Uo
Rc +Rg
et
Rc
Pc Uo
(Rc + Rg)2
On comprend que la tension et la puissance électrique d'alimentation de l'appareil 14 tendent vers des valeurs limites maximales quand l'impédance interne du générateur tend vers zéro et qu'elles diminuent au fur et à mesure que l'impédance interne du générateur augmente.
Dans le cas présent, le générateur 10 est formé de tronçons de fils électriquement conducteurs reliés en série à leurs extrémités et sa résistance interne est déterminée par les résistivités des tronçons de fils, leur longueur et leur diamètre. En augmentant le diamètre de ces fils et en conservant leurs autres caractéristiques, on peut réduire la résistance interne du générateur qui est inversement proportionnelle à la section des fils, c'est-à-dire au carré du diamètre des fils. Mais c'est alors la résistance thermique des fils qui diminue beaucoup et a pour conséquence une diminution de la force électromotrice Uo du générateur, de sorte que la tension d'alimentation et la puissance d'alimentation de l'appareil 14 n'en sont pas augmentées pour autant.
Pour résoudre ce problème, l'invention prévoit d'utiliser plusieurs générateurs 10 reliés en parallèle et soumis à une même différence de température entre une source de chaleur et une source froide, pour alimenter l'appareil 14 comme représenté schématiquement en figure 2. Si tous les générateurs 10 du circuit de la figure 2 ont une même résistance interne Rg, la résistance interne totale de l'ensemble des n générateurs 10 sera égale à Rg/n. Les formules ci- dessus montrent qu'il en résulte une augmentation sensible de la tension et de la puissance électrique d'alimentation de l'appareil 14.
Des essais ont permis de constater que, si on alimente un appareil 14 ayant une résistance interne de 16 Ohms avec un générateur comprenant 550 thermocouples en série et ayant une force électromotrice à vide d'environ 9 V quand il est soumis à une certaine différence de température, la tension électrique d'alimentation de l'appareil 14 est d'environ 1 V et la puissance électrique d'alimentation de cet appareil est d'environ 0,06 . Si l'on remplace ce générateur par un ensemble de trois autres générateurs montés en parallèle et comprenant chacun environ 184 thermocouples, sans modifier les autres paramètres de l'essai, la force électromotrice à vide de chaque générateur est d'environ 3 V, mais la tension électrique d'alimentation de l'appareil 14 passe à 1,5 V environ et sa puissance électrique d'alimentation à 0,15 W. Pour l'alimentation d'un appareil électrique ou électronique par effet thermoélectrique, il est donc particulièrement avantageux de relier en parallèle des ensembles de thermocouples dont chacun est formé de thermocouples reliés en série et est soumis à la même différence de température que les autres.
On peut bien entendu augmenter assez fortement la tension et la puissance électrique d'alimentation de l'appareil 14 quand on augmente le nombre de thermocouples dans chaque ensemble et le nombre d'ensembles montés en parallèle. Cela a toutefois pour conséquence une augmentation très importante du nombre de thermocouples utilisés dans un générateur thermoélectrique et impose de disposer de moyens permettant une fabrication des thermocouples en grande série et à cadence élevée.
Un mode de réalisation actuellement préféré de ces moyens de fabrication est représenté schématiquement en figure 3 et comprend des bobines 20 d'alimentation de deux fils électroconducteurs de nature différente, des filières 22 dans lesquelles passent les fils 24 déroulés des bobines 20, les filières 22 permettant de donner un diamètre prédéterminé aux fils 24, et des moyens 26 de coupe des fils 24 sortant des filières 22 en tronçons 28 de longueur prédéterminée. Ces tronçons sont mis bout à bout en alternance dans un dispositif de guidage 30 mobile transversalement, comme indiqué par les flèches, entre la sortie des moyens de coupe 26 d'un fil 24 et la sortie des moyens de coupe 26 de l'autre fil 24. Les tronçons de fils 28 alignés sont poussés bout à bout dans le dispositif 30 et soudés entre eux par des moyens de soudure 32, par exemple à faisceau laser piloté par un système de traitement de l'information, les jonctions soudées des tronçons de fils étant désignées par les références 34.
On obtient ainsi, en sortie des moyens de soudure 32, un fil continu 36 formé d'une succession de tronçons alternés de fils de deux natures différentes. Des moyens 38 sont prévus dans la chaîne de fabrication pour déposer sur le fil 36 un revêtement diélectrique, par exemple un film de vernis résistant aux températures élevées, une couche d'oxyde, ou tout autre revêtement approprié.
Le fil continu 36 sortant des moyens 38 d'isolation électrique peut être utilisé de diverses façons, par exemple par tissage comme représenté schématiquement en figure 4 ou par bobinage sur un ou plusieurs supports comme représenté schématiquement aux figures 5 et 6. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le fil continu 36 est par exemple déroulé d'une bobine 40 et passe dans une navette 42 d'un métier à tisser pour former le fil de trame 44 d'un tissu 46 dont les fils de chaîne 48 sont en une matière diélectrique, par exemple tels que des fils de fibre de verre, et sont issus d'un peigne 50 alimenté en fils 48 par des moyens appropriés 52.
La largeur du tissu 46 formé sur le dispositif de la figure 4 est déterminée en fonction de la longueur des tronçons de fils 28 formant le fil continu 36, de telle sorte que les jonctions 34 se trouvent sur les deux bords longitudinaux du tissu 46, et de préférence légèrement à l'extérieur des fils de chaîne 48.
Le dispositif de la figure 4 permet de fabriquer un ensemble de thermocouples reliés en série ayant une largeur qui est celle du tissu 46 et une longueur aussi grande qu'on le souhaite.
Le tissu 46 est découpé à longueur, et chaque bout de tissu 46 peut être replié sur lui-même en zigzag pour former un ensemble de thermocouples ayant une forme sensiblement parallélèpipédique, ou enroulé sur lui-même ou autour d'un noyau pour l'obtention d'un ensemble de thermocouples de forme générale cylindrique. En variante, et comme représenté schématiquement aux figures 5 et 6, le fil continu 36 peut être bobiné sur un ou plusieurs supports de forme quelconque en une matière résistant aux températures élevées, telle qu'une céramique par exemple. Dans l'exemple de la figure 6, on utilise deux de ces supports, qui sont des couronnes circulaires 54, 56 concentriques de diamètres différents, comportant sur leur face supérieure une série de rainures radiales 58 réparties de façon régulière sur toute la circonférence des couronnes. Le fil continu 36 est bobiné sur les couronnes 54 et 56 de façon à s'étendre dans les rainures radiales 58, les jonctions 34 se trouvant à l'extérieur de la périphérie externe de la couronne externe 54 et à 1 ' intérieur de la périphérie interne de la couronne interne 56, comme représenté. On obtient ainsi un ensemble de thermocouples reliés en série, dont les jonctions 34 radialement internes peuvent être en contact avec une source de chaleur et les jonctions 34 radialement externes en contact avec une source froide, telle que l'atmosphère ambiante par exemple, ou inversement.
Plusieurs de ces ensembles destinés à être reliés en parallèle peuvent être axialement superposés, comme représenté schématiquement en figure 6.
Eventuellement, les deux couronnes 54, 56 de chaque ensemble peuvent faire partie d'une seule pièce annulaire 60 comme représenté en traits pointillés en figure 6.
Bien entendu, les supports utilisés pour le bobinage du fil continu 36 peuvent être rectilignes au lieu d'être annulaires ou avoir toute autre forme appropriée, et les jonctions 34 du fil continu 36 peuvent être associées à des radiateurs ou autres moyens améliorant l'échange thermique avec la source de chaleur et/ou avec la source froide, ces moyens comprenant par exemple des moyens augmentant la surface de contact des jonctions 34 avec le milieu environnant, comme schématisé à titre d'exemple par les lignes en traits pointillés 62 de la figure 5.
Le support utilisé pour le bobinage du fil continu 36 peut être un film, avec éventuellement une face adhésive, d'une matière résistant aux températures d'utilisation, par exemple une matière plastique souple, une matière semi-rigide ou rigide, etc, les films pourvus du fil 36 bobiné pouvant être superposés et fixés entre eux par tout moyen (collage, soudure thermique ou par ultrasons, etc) pour l'obtention de circuits multi-couches .
De façon générale, les techniques connues de bobinage de fil électrique utilisées pour la fabrication de transformateurs, moteurs électriques et autres, s'appliquent au bobinage du fil 36 précité sur des supports de forme quelconque (plane, cylindrique, tubulaire, spherique, semi-sphérique ou autre) . Le bobinage (et aussi le tissage) du fil 36 a également pour avantage de mettre en évidence tout défaut de soudure entre les tronçons de fil, la traction exercée sur le fil provoquant sa rupture au niveau de la soudure défectueuse.
Dans une variante du procédé de tissage représenté en figure 4, les fils de chaîne sont formés par les fils électroconducteurs 24 disposés en alternance et les fils de trame sont des fils de matière diélectrique, par exemple de fibre de verre. Un fil de trame électroconducteur est inséré à intervalles réguliers dans les fils de matière diélectrique pour relier les fils de chaîne entre eux. Les jonctions des fils de chaîne et du fil de trame électroconducteur sont formées par soudure par tout moyen approprié (soudure laser, soudure à la molette, soudure au phosphore, etc..) et les coupes des fils électroconducteurs sont réalisées soit simultanément à la soudure, soit après la soudure.
En variante, les fils de trame sont tous diélectriques, et les fils de chaîne électroconducteurs sont rapprochés deux à deux transversalement à la chaîne, soudés deux à deux et coupés .

Claims

REVENDICATIONS
1 - Générateur thermoélectrique pour l'alimentation d'un appareil électrique ou électronique (14) à partir d'une source de chaleur (SC) , comprenant une pluralité de thermocouples formés de fils électriquement conducteurs de deux natures différentes reliés en série et soumis à une différence de température régnant entre la source de chaleur (SC) et une source froide (SF) , caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs ensembles (10) de thermocouples, lesdits ensembles étant reliés en parallèle et étant chacun formé de thermocouples reliés en série et soumis à la différence de température précitée.
2 - Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les nombres d'ensembles (10) de thermocouples et de thermocouples dans les ensembles sont déterminés en fonction de la résistance électrique interne de l'appareil (14) et des résistances électriques des fils des thermocouples pour adapter la résistance électrique du générateur à celle de l'appareil précité (14) et pour augmenter la tension et la puissance électriques d'alimentation de cet appareil par le générateur.
3 - Générateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les dimensions des fils des thermocouples sont déterminées pour optimiser la résistance thermique et la résistance électrique de ces fils.
4 - Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les jonctions des fils formant les thermocouples sont associées à des radiateurs ou autres moyens (62) d'échange de chaleur avec la source de chaleur et/ou la source froide, respectivement .
5 - Générateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les ensembles de thermocouples sont chacun formés à partir d'un fil continu (36) constitué de tronçons de fils de deux natures différentes reliés bout à bout, par bobinage de ce fil sur des moyens de support en matière résistant aux températures élevées ou par tissage de ce fil avec des fils de chaîne (48) en matière diélectrique résistant aux températures élevées.
6 - Dispositif de fabrication d'un générateur thermoélectrique, comprenant des moyens (20) d'amenée de fils électroconducteurs de deux natures différentes, des moyens (26) de coupe de ces fils en tronçons (28) de longueur prédéterminée et des moyens (32) de soudure de ces tronçons de fils, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de guidage (30) pour former une succession de tronçons de fils alignés et poussés bout à bout dans laquelle les tronçons du premier fil sont en alternance avec les tronçons du deuxième fil, les moyens de soudure précités (32) étant destinés à souder bout à bout ces tronçons de fils dans ladite succession pour former un fil continu (36) , et des moyens de configuration de ce fil continu pour former un ensemble de thermocouples reliés en série, dans lequel les jonctions (34) des tronçons de fil sont d'un côté et de l'autre respectivement dudit ensemble. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'amenée des fils (24) comprennent, des filières (22) alimentées en fils par des bobines (20) ou analogues et permettant de donner à ces fils un diamètre prédéterminé.
8 - Dispositif selon la revendication 6 ou 7 , caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (38) pour déposer un revêtement diélectrique sur le fil continu (36) obtenu en sortie des moyens de soudure (32).
9 - Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les moyens de configuration du fil continu (36) comprennent des moyens de bobinage du fil sur des moyens de support (54, 56) ou des moyens (42, 50) de tissage utilisant le fil continu (36) comme fil de trame dans une chaîne formée de fils électriquement isolants (48).
10 - Dispositif de fabrication d'un générateur thermoélectrique, comprenant des moyens d'amenée de fils de deux natures différentes et des moyens de soudure de ces fils entre eux, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de tissage d'une pluralité de fils électroconducteurs précités qui sont parallèles et disposés en alternance pour former la chaîne du tissage, dont les fils de trame comprennent des fils de matière diélectrique avec, à intervalles prédéterminés, un fil électroconducteur d'une des deux natures précitées, des moyens de soudure des fils de trame électroconducteurs sur les fils de chaîne et de coupe de ces fils électroconducteurs de trame entre certains des fils de chaîne, et des moyens de coupe des fils de chaîne à intervalles prédéterminés pour former des ensembles de thermocouples reliés en série.
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