WO2016135156A1 - Raccord hydraulique et dispositif thermo électrique, notamment destiné à générer un courant électrique dans un véhicule automobile, comprenant un tel raccord hydraulique - Google Patents

Raccord hydraulique et dispositif thermo électrique, notamment destiné à générer un courant électrique dans un véhicule automobile, comprenant un tel raccord hydraulique Download PDF

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WO2016135156A1
WO2016135156A1 PCT/EP2016/053795 EP2016053795W WO2016135156A1 WO 2016135156 A1 WO2016135156 A1 WO 2016135156A1 EP 2016053795 W EP2016053795 W EP 2016053795W WO 2016135156 A1 WO2016135156 A1 WO 2016135156A1
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WO
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thermoelectric
hydraulic
modules
inlet
hydraulic coupling
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/053795
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Inventor
Véronique MONNET
Ambroise SERVANTIE
Patrick Boisselle
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—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 heat-exchanging means at the junction

Definitions

  • the present invention relates to a thermoelectric device and to a thermoelectric device, in particular for generating an electric current in a motor vehicle. It is especially intended to generate an electric current in a motor vehicle.
  • thermoelectric devices also called electric thermo generators or TEG according to the acronym "ThermoElectric Generator”
  • TEG electric thermo generators
  • electrical thermo to generate an electric current in the presence of a gradient of temperature between two of their opposite faces according to the phenomenon known as the Seebeck effect.
  • These devices comprise a stack of first tubes, intended for the circulation of the exhaust gases of an engine, and second tubes, intended for the circulation of a heat transfer fluid of a cooling circuit.
  • the electrical thermo elements are sandwiched between the tubes so as to be subjected to a temperature gradient from the temperature difference between the hot exhaust gases and the cold cooling fluid.
  • Such devices are particularly interesting because they make it possible to produce electricity from a conversion of the heat coming from the exhaust gases of the engine. They thus offer the possibility of reducing the fuel consumption of the vehicle by replacing, at least partially, the alternator usually provided therein to generate electricity from a belt driven by the engine crankshaft. .
  • thermoelectric devices comprise on the one hand hydraulic connectors and on the other hand integral electrical connectors of different supports extending outside the thermoelectric assemblies, which strike the size of these electric thermo devices.
  • the invention aims at improving the situation by proposing a hydraulic coupling for a thermoelectric device comprising a plurality of electric thermo modules, each thermoelectric module comprising at least one thermoelectric element for creating an electric current from a temperature gradient applied between two of their faces, said contact faces, said hydraulic coupling comprising a body, intended for putting in fluid communication the outlet of a collector of a first thermoelectric module with the input of a collector of a second thermoelectric module.
  • connections for unitarily connecting the modules by establishing a connection between two of them are also possible. It is therefore a particularly modular solution allowing a high level of integration.
  • said connection comprises at least one, or even at least two electrical contacts integral with said body.
  • Such a hydraulic coupling thus combines the electrical and hydraulic functions thus further reducing the size of the components providing these functions and reducing costs by providing a single piece for these two functions.
  • the presence of two electrical contacts advantageously makes it possible to multiply the possibilities of connection in series and / or in parallel of the modules, from an electrical point of view.
  • said body is obtained in a dielectric material, in particular a dielectric plastic,
  • the dielectric plastic consists of polyamide or polypropylene
  • said electrical contacts consist of rods obtained in an electrically conductive material, in particular threaded rods,
  • the electrical contacts are secured to the body of the hydraulic coupling by overmolding, the electrical contacts are secured to the body of the connection by gluing,
  • the threaded rods forming the electrical contacts are secured to the body of the hydraulic coupling by screwing said rods into threaded holes made in said body,
  • said connector in particular said body, furthermore comprises an inlet connector opening into a first inlet chamber, and an outlet connector opening into a second exhaust chamber,
  • said connector is configured to establish a fluid connection between said intake chamber and said exhaust chamber
  • said body comprises a bottom wall, an upper wall, two longitudinal side walls and two transverse lateral walls,
  • the other of the longitudinal side walls comprises two holes forming ducts opening respectively into the intake chamber and into the exhaust chamber,
  • said fitting further comprises inlet pipes and outlet pipes,
  • the holes forming ducts comprise means for securing the inlet pipe and the outlet pipe respectively.
  • the hydraulic coupling further comprises a hollow lid, capping the holes forming the pipes for putting in fluid communication the inlet chamber and the exhaust chamber,
  • the body has a substantially parallelepipedal shape
  • said body is bent, the lower wall of the body is concave and the upper wall of the body is convex.
  • thermoelectric device comprising at least a plurality of electric thermo modules, each thermoelectric module comprising at least one thermoelectric element, for creating an electric current from a temperature gradient applied between two of their faces, said contact faces, and a plurality of hydraulic connections as previously described, said hydraulic connections putting in fluid communication the outlet of a collector of a first thermoelectric module with the input of a collector of a second electric thermo module.
  • said device further comprises at least one wedge intended to be in contact with two adjacent thermoelectric modules for holding said modules around an axis,
  • the device further comprises a cylindrical casing
  • the one or more corners extend inside said casing
  • thermoelectric elements of a module are distributed between one or more flow tubes of a fluid with which they are in contact via one of their contact face, and a plurality of circulation tubes of another fluid, intended to be in contact with said thermoelectric elements by the other of their contact face,
  • the collectors connected by the connectors are connected to said plurality of tubes
  • each thermoelectric module comprises at least one so-called central tube for circulating a fluid, a plurality of electric thermoelectric elements extending on either side of said central tube, at least one so-called peripheral tube of said plurality of tubes is U-shaped and has a secant extension direction, in particular orthogonal, to the direction of extension of said central tube or tubes,
  • an inner wall of said peripheral tube is in contact with the electric thermo elements and an outer wall of said peripheral tube forms the two longitudinal sides and one lateral side of said electric thermo modules.
  • central and / or peripheral tubes are flat
  • the device comprises a collecting plate extending at the end of the central tube or tubes,
  • the modules are assembled to form an annular row of n electric thermo modules, in particular radial, connected by n connectors, inserted between the modules,
  • said device comprises n-1 hydraulic connections with connection between the intake chamber and the exhaust chamber, in order to put in fluid communication one of the collectors of one of the electric thermo modules with one of the collectors of the thermoelectric module. neighbor, and a hydraulic connection with tubings, this for placing in fluid communication one of the collectors of the thermoelectric module of rank 1 with a fluid inlet in said device and / or to put in communication one of the collectors of the thermoelectric module of rank n with a fluid outlet out of said device,
  • said device comprises electrical conductors connecting the electrical contact (s) of the connectors with the modules and / or the electrical contacts of the adjacent connectors.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of an exemplary embodiment of a thermoelectric device according to the invention, without its hydraulic connections,
  • FIG. 2 is a partially torn perspective view of a device according to the invention
  • FIG. 3 is a front view of a device according to the invention
  • FIG. 4 is a front view of a detail of the device according to the invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of a hydraulic connection of the device according to the invention.
  • FIG. 6 is a perspective view of an alternative embodiment of the hydraulic connection of the device according to the invention.
  • thermo-electric device 1 comprising a plurality of thermo-electric modules 2 and, here, a housing 3 and a plurality of corners 4 supported on said casing 3 and intended to be in contact with two adjacent thermoelectric modules 2 for holding said modules 2 about a longitudinal axis, said longitudinal axis corresponding to the axis of revolution of the casing 3 in this embodiment, so that a configuration of ring.
  • Each thermoelectric module 2 comprises at least one thermoelectric element, not illustrated in the figures, and preferably a plurality of electric thermoelectric elements, making it possible to create an electric current from a temperature gradient applied between two of their faces. , called contact faces.
  • thermoelectric elements may be, for a first part, elements of a first type, said P, for establishing a difference in electric potential in a direction, said positive, when they are subjected to a given temperature gradient , and, for the other part, elements of a second type, called N, allowing the creation of an electric potential difference in the opposite direction, called negative, when they are subjected to the same temperature gradient.
  • thermoelectric elements may be distributed between a plurality of so-called hot fluid circulation tubes 5, with which they are in contact by one of their contact faces, and a plurality of circulation tubes 6 of a other fluid, said cold, intended to be in contact with said electric thermo elements by the other of their contact faces.
  • the circulation tubes 5 of the hot fluid of each thermoelectric module 2 are intended to allow the circulation of exhaust gas and are two in number, said circulation tubes 5 of the hot fluid extending in parallel. They are here located in the radial extension of one another.
  • the electric thermo elements advantageously extend on either side of said tube or tubes 5 for the circulation of the hot fluid.
  • the tubes 6 for circulating the cold fluid are intended to allow the circulation of a cooling fluid. They are here located on either side of said hot fluid circulation tube or tubes.
  • the tubes 6 for circulating the cold fluid advantageously have a secant extension direction, in particular orthogonal, to the direction of extension of the hot fluid circulation tube or tubes 5.
  • the circulation tubes 6 of the cold fluid are associated in pairs in a single tube, said device, U-shaped having a secant extension direction to the extension direction of the central tubes.
  • the inner wall of said peripheral tubes is in contact with the thermoelectric elements, at their contact faces, and their outer wall forms the two longitudinal sides and one lateral side of said electric thermo module 2.
  • Said peripheral tubes follow one another in the direction of the tube or tubes 5 for circulating the hot fluid.
  • thermoelectric elements it is thus possible to establish a temperature gradient between the thermoelectric elements in contact with, on the one hand, the circulation tubes 5 of the first fluid and the peripheral circulation tubes of the other fluid.
  • the tubes 5 and 6 may, for example, be provided with tracks, not shown, for the conduction of the current generated by said thermoelectric elements. More specifically, they may be coated with a layer of electrically insulating material and thermally conductive, for example ceramic, on which are provided said tracks, in particular provided copper. Said tracks connect in series and / or in parallel, the electric thermo elements disposed on the tubes 5. All or part of the elements of the same type P or N of a tube 5, 6 can be grouped to be connected in parallel while an element or group of P-type elements of a tube will be connected in series with an element or group of N-type elements of the same tube or other tube. In other words, different configurations of electrical circuits can be provided on the surface of the tubes 5, 6.
  • Said circulation tubes 5, 6 have, for example, a flattened section in a direction of elongation, orthogonal to the direction of extension of the tubes.
  • Said circulation tubes 5, 6 are, for example, flat tubes. This means that they have two large parallel faces connected by short sides.
  • said tubes 6 For the tubes 6 intended for the circulation of the cold fluid, said tubes 6 consist, for example, of aluminum and / or of aluminum alloy. They are, in particular, extruded.
  • said tubes 5 consist, in particular, of stainless steel. They are formed, for example, by profiling, welding and / or brazing. Moreover, said tubes 5, 6 have, for example, a multiplicity of channels 7. Said fluid passage channels 7 are separated, in particular, by partitions 8 connecting the opposite planar faces of the tubes 5, 6.
  • Each thermoelectric module 2 comprises a header plate 9 connecting one end of the tubes 5 for circulating the hot fluid.
  • Said collector plate 9 has a substantially rectangular shape and is provided, for example, at each end of the hot fluid circulation tubes 5 of the same module.
  • Said collector plates 9 comprise holes 10, here two, intended to receive respectively a fixing rod 11.
  • the device also comprises two annular supports 12 having holes 13 for receiving said fixing rods and substantially rectangular slots 14, said slots 14 extending to the right of the tubes 5 for circulating the hot fluid.
  • These ring supports 12 comprise at their periphery fixing means for cooperating with complementary fastening means integral with an intake cone 15 and an exhaust cone 16, said inlet cones 15 and exhaust 16 to connect to an exhaust pipe 17.
  • the tubes 6 of circulation of the cold fluid are connected by their ends to tubular manifolds 60.
  • Said manifolds 60 extend here parallel to the circulation tubes 5 of the hot fluid.
  • the inlet and outlet of the latter protrude from the same side side of the thermoelectric module 2 and are in communication with the collectors 60, one of the collectors 60 connecting an inlet end of said peripheral tubes and the other of said collectors 60 connecting the other end of the peripheral tubes, serving as an output.
  • the first of the manifolds 60 forms an inlet manifold and the second of the manifolds 60 forms an outlet manifold for the cold fluid.
  • Said inlet cones 15 and exhaust 16 also comprise means for fixing the casing 3, here cylindrical, which takes supporting a plurality of wedges 4 in contact with two adjacent electrical thermo modules 2 to maintain said modules 2 about the axis of revolution of said housing 3, said electric thermo modules extending radially with respect to said axis.
  • Each corner 4 comprises a head 18 having a right prism shape with a triangular base and a rod 19 integral with the head 18, said rod 19 extending from one of the faces of the head 18 and bearing on the housing 3.
  • said rod 19 of each corner 4 consists of a threaded rod intended to be screwed onto a threaded insert 20, said casing 3 having holes 21 for receiving said threaded inserts 20.
  • the casing 3 comprises annular rows of holes 21 uniformly distributed along its axis of revolution to allow an assembly comprising electric thermo 2, radial.
  • thermoelectric modules 2 By using one or more corners 4 for assembling the electric thermo modules 2 and relying on a housing 3, a symmetrical and self-balancing clamping of the two cold faces of the thermoelectric modules is obtained, thus improving the transfer of the calories and, in fine, the performance of the thermoelectric elements. In addition, this reduces the number of parts required for this function.
  • each corner 4 may have a shape of any polygonal prism with base, such as trapezoidal for example, without thereby departing from the scope of the invention.
  • each corner 4 may be secured to the housing 3 by an elastic means, such as a coil spring for example.
  • At least one wedge 4 is configured so that its head 18 is deformable.
  • the head 18 of at least one wedge 4 is obtained in a semi-rigid material.
  • two opposite faces of a corner 4 may respectively comprise a flexible interface, not shown in the figures.
  • Said opposite faces consist of the two faces of the head 18 of the wedge 4 not carrying the rod 19.
  • the said flexible interface may be obtained in silicone, flexible graphite or any other equivalent material known to those skilled in the art. Note that only one face of the head 18 of the wedge 4 may comprise a flexible interface without departing from the scope of the invention.
  • the invention also relates to hydraulic connections.
  • Said hydraulic connections 22 comprise a body 23. They connect the collectors 60 of the modules together to ensure a circulation of cold fluid, in series, from one to the other. For this they are here distributed annularly around the longitudinal axis of the device, at one of the longitudinal ends of the modules.
  • said body is obtained in a dielectric material and accommodates at least one, here two, electrical contacts 24 integral with said body 23.
  • dielectric material means an electrical insulating material such as, for example, polyamide or polypropylene. Said material may consist of any other plastic material or not having dielectric properties well known to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
  • Such a hydraulic connector 22 combines electrical and hydraulic functions thus reducing the size of the components providing these functions and reduce costs by providing a single piece for these two functions.
  • Said body 23 has a substantially parallelepipedal shape comprising a bottom wall 23a, an upper wall 23b, two longitudinal side walls 23c and two transverse side walls 23d.
  • the bottom wall 23a and the top wall 23b are concave and respectively convex.
  • Said collectors 60 open into the connection by one of their longitudinal side walls, namely the rear wall in the drawing.
  • the hydraulic connection comprises an arrival connector 25, opening into a first so-called admission chamber 26, and an outlet connector 27, opening into a second so-called exhaust chamber 28.
  • the other of the longitudinal side walls 23c has two holes 29, 30 forming ducts opening into the inlet chamber 26 and respectively into the exhaust chamber 28.
  • Said holes 28, 29 forming pipes comprise means for securing a said inlet tubing 31 and outlet tubing of a said respectively 32, the latter being advantageously removable.
  • the hydraulic coupling 22 comprises, in place of the tubes 31, 32, a hollow cover 33, of substantially rectangular shape and capable of being secured to the longitudinal lateral face 23c of the body 23 by capping the holes 29,30 forming the conduits for communicating fluid with the inlet chamber 26 and the exhaust chamber 28.
  • said cover 33 is removable so that, from one and the same part, namely the body 23, it is possible to make a hydraulic connection putting in fluid communication two neighboring thermoelectric modules and a hydraulic coupling putting the device in fluid communication with the outside.
  • the electrical contacts 24 here consist of two threaded rods 34 obtained in an electrically conductive material, such as metal, for example, to receive eyelet lugs 35 or fork lugs connected to the free ends of connected electrical wires. to the thermoelectric elements, said eyelet lugs 35 being held on the threaded rods by means of nuts 36.
  • the threaded rods 34 forming the electrical contacts are secured to the body 23 of the hydraulic coupling 22 by screwing said rods 34 into threaded holes 37 made in the upper wall 23a of said body 23.
  • said electrical contacts may be secured to the body 23 of the hydraulic connector 22 by overmoulding or gluing for example.
  • said electrical contacts 24 may consist of any other electrical contact well known to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
  • said device comprises n-1, here nine, hydraulic couplings 22 comprising a lid 33 put in fluid communication one end of an outlet manifold 60 of one of modules with one end of the inlet manifold 60 of the adjacent module. It furthermore comprises a hydraulic coupling comprising inlet and outlet pipes 31 and 32 for putting in fluid communication the outlet and respectively the inlet of the collector 60 of the rank 1 and rank n modules, here of rank 10, with outside. In this way, each connection is interposed between two neighboring modules.
  • the modules are electrically connected to each other by means of said electrical contacts 24, in series and / or in parallel, according to the desired circuit.
  • three lugs 35 is observed by electrical contact 24, each lug being itself connected by an electric conductor to one of the adjacent modules and / or one of the electrical contacts one of the neighboring connections.

Landscapes

  • Quick-Acting Or Multi-Walled Pipe Joints (AREA)

Abstract

L'invention concerne un raccord hydraulique (22) pour dispositif thermo électrique comprenant une pluralité de modules thermo électriques (2), chaque module thermo électrique (2) comprenant au moins un élément thermo électrique permettant de créer un courant électrique à partir d'un gradient de température appliqué entre deux de leurs faces, dites faces de contact, ledit raccord hydraulique (22) comprenant un corps (23), destiné à mettre en communication de fluide la sortie d'un collecteur (60) d'un premier module thermo électrique (2) avec l'entrée d'un collecteur (60) d'un second module thermo électrique (2). Un autre objet de l'invention concerne un dispositif thermo électrique comportant un ou plusieurs raccords hydrauliques (22) suivant l'invention.

Description

Raccord hydraulique et dispositif thermo électrique, notamment destiné à générer un courant électrique dans un véhicule automobile, comprenant un tel raccord hydraulique La présente invention concerne un dispositif thermo électrique. Elle est notamment destinée à générer un courant électrique dans un véhicule automobile.
Il a déjà été proposé des dispositifs thermo électriques, également appelés générateurs thermo électriques ou TEG selon l'acronyme anglo- saxon « ThermoElectric Generator », 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 selon le phénomène connu sous le nom d'effet Seebeck. Ces dispositifs comprennent un empilement de premiers tubes, destinés à la circulation des gaz d'échappement d'un moteur, et de seconds tubes, destinés à la circulation d'un fluide caloporteur d'un circuit de refroidissement. Les éléments thermo électriques sont pris en sandwich entre les tubes 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.
Des tels dispositifs sont particulièrement intéressants car ils permettent de produire de l'électricité à partir d'une conversion de la chaleur provenant des gaz d'échappement du moteur. Ils offrent ainsi la possibilité de réduire la consommation en carburant du véhicule en venant se substituer, au moins partiellement, à l'alternateur habituellement prévu dans celui-ci pour générer de l'électricité à partir d'une courroie entraînée par le vilebrequin du moteur.
Ces dispositifs thermo électriques comportent d'une part des raccords hydrauliques et d'autre part des connecteurs électriques solidaires de différents supports s'étendant à l'extérieur des ensembles thermo électriques, ce qui grève l'encombrement de ces dispositifs thermo électriques.
L'invention vise à améliorer la situation en proposant un raccord hydraulique pour dispositif thermo électrique comprenant une pluralité de modules thermo électriques, chaque module thermo électrique comprenant au moins un élément thermo électrique permettant de créer un courant électrique à partir d'un gradient de température appliqué entre deux de leurs faces, dites faces de contact, ledit raccord hydraulique comprenant un corps, destiné à mettre en communication de fluide la sortie d'un collecteur d'un premier module thermo électrique avec l'entrée d'un collecteur d'un second module thermo électrique.
Grâce à l'invention, on dispose de raccords permettant de raccorder unitairement les modules en établissant une liaison entre deux d'entre eux. Il s'agit donc d'une solution particulièrement modulaire permettant un haut niveau d'intégration.
Selon un aspect de l'invention, ledit raccord comprend au moins un, voire au moins deux contacts électriques solidaires dudit corps.
Un tel raccord hydraulique combine ainsi les fonctions électriques et hydrauliques permettant ainsi de réduire encore l'encombrement des composants assurant ces fonctions et de réduire les coûts en procurant une unique pièce pour ces deux fonctions. La présence de deux contacts électriques permet avantageusement de multiplier les possibilités de raccordement en série et/ou en parallèle des modules, d'un point de vue électrique.
Selon différents mode de réalisation de l'invention, qui pourront être pris ensemble ou séparément :
- ledit corps est obtenu dans un matériau diélectrique, notamment un plastique diélectrique,
- le plastique diélectrique consiste dans du polyamide ou dans du polypropylène,
- lesdits contacts électriques consistent en des tiges obtenues dans un matériau conducteur d'électricité, notamment des tiges filetées,
- les contacts électriques sont solidarisés au corps du raccord hydraulique par surmoulage, - les contacts électriques sont solidarisés au corps du raccord par collage,
- les tiges filetées formant les contacts électriques sont solidarisées au corps du raccord hydraulique par vissage desdites tiges dans des trous taraudés pratiqués dans ledit corps,
- ledit raccord, en particulier ledit corps, comprend en outre un connecteur d'arrivée débouchant dans une première chambre, dite d'admission, et un connecteur de sortie débouchant dans une seconde chambre, dite d'échappement,
- ledit raccord est configuré pour établir une liaison de fluide entre ladite chambre d'admission et ladite chambre d'échappement,
- ledit corps comprend une paroi inférieure, une paroi supérieure, deux parois latérales longitudinales et deux parois latérales transversales,
- ledit connecteur d'arrivée est situé au niveau de l'une des parois latérales longitudinales et ledit connecteur de sortie située au niveau de la même paroi,
- l'autre des parois latérales longitudinales comporte deux trous formant des conduites débouchant respectivement dans la chambre d'admission et dans la chambre d'échappement,
- ledit raccord comporte en outre des tubulures d'entrée et des tubulures de sortie,
- les trous formant des conduites comportent des moyens de solidarisation de la tubulure d'entrée et respectivement de la tubulure de sortie.
- les tubulures d'entrée et de sortie sont amovibles,
- le raccord hydraulique comporte en outre un couvercle en creux, coiffant les trous formant les conduites pour mettre en communication de fluide la chambre d'admission et la chambre d'échappement,
- le couvercle est amovible,
- le corps présente une forme sensiblement parallélépipédique,
- ledit corps est cintré, - la paroi inférieure du corps est concave et la paroi supérieure du corps est convexe.
L'invention concerne également un dispositif thermo électrique comprenant au moins une pluralité de modules thermo électriques, chaque module thermo électrique comprenant au moins un élément thermo électrique, permettant de créer un courant électrique à partir d'un gradient de température appliqué entre deux de leurs faces, dites faces de contact, et une pluralité de raccords hydrauliques tels que décrits précédemment, lesdits raccords hydrauliques mettant en communication de fluide la sortie d'un collecteur d'un premier module thermo électrique avec l'entrée d'un collecteur d'un second module thermo électrique.
Selon des caractéristiques supplémentaires de l'invention qui pourront être prises ensemble ou séparément :
- ledit dispositif comprend en outre au moins un coin destiné à être en contact avec deux modules thermo électriques adjacents pour maintenir lesdits modules autour d'un axe,
- le dispositif comprend en outre un carter cylindrique,
- le ou lesdits coins prennent appui sur ledit carter,
- le ou lesdits coins s'étendent à l'intérieur dudit carter,
- lesdits éléments thermo électrique d'un module sont répartis entre un ou des tubes de circulation d'un fluide, avec lesquels ils sont en contact par l'une de leur face de contact, et une pluralité de tubes de circulation d'un autre fluide, destinés à être en contact avec lesdits éléments thermo électriques par l'autre de leur face de contact,
- les collecteurs mis en relation par les raccords sont connectés à ladite pluralité de tubes,
- chaque module thermo électrique comporte au moins un tube dit central de circulation d'un fluide, une pluralité d'éléments thermo électriques s'étendant de part et d'autre dudit tube central, - au moins un tube dit périphérique de ladite pluralité de tubes est en forme de U et présente une direction d'extension sécante, notamment orthogonale, à la direction d'extension du ou desdits tubes centraux,
- une paroi interne dudit tube périphérique est au contact des éléments thermo électriques et une paroi externe dudit tube périphérique forme les deux côtés longitudinaux et un côté latéral desdits modules thermo électriques.
- lesdits tubes centraux et/ou périphériques sont plats,
- le dispositif comprend une plaque collectrice s'étendant à l'extrémité du ou des tubes centraux,
- les modules sont assemblés pour former une rangée annulaire de n modules thermo électriques, en particulier radiaux, reliés par n raccords, intercalés entre les modules,
- ledit dispositif comporte n-1 raccords hydrauliques avec liaison entre la chambre d'admission et la chambre d'échappement, ceci pour mettre en communication de fluide un des collecteurs de l'un des modules thermo électriques avec un des collecteurs du module thermo électrique voisin, et un raccord hydraulique avec tubulures, ceci pour mettre en communication de fluide une des collecteurs du module thermo électrique de rang 1 avec une arrivée de fluide dans ledit dispositif et/ou pour mettre en communication un des collecteurs du module thermo électrique de rang n avec une sortie de fluide hors dudit dispositif,
- ledit dispositif comprend des conducteurs électriques reliant le ou les contacts électriques des raccords avec les modules et/ou les contacts électriques des raccords voisins.
Selon l'aspect de l'invention avec utilisation de coins, on assure un serrage symétrique et auto-équilibré des deux faces froides des modules thermo électriques, améliorant le transfert des calories et, par conséquent le rendement des éléments thermo électriques. 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 est une vue en perspective éclatée d'un exemple de réalisation d'un dispositif thermo électrique conforme à l'invention, sans ses raccords hydrauliques,
- la figure 2 est une vue en perspective déchirée, partielle, d'un dispositif suivant l'invention,
- la figure 3 est une vue de face d'un dispositif selon l'invention, - la figure 4 est une vue de face d'un détail du dispositif selon l'invention.
- la figure 5 est une vue en perspective d'un raccord hydraulique du dispositif suivant l'invention,
- la figure 6 est une vue en perspective d'une variante d'exécution du raccord hydraulique du dispositif suivant l'invention.
Comme illustré aux figures 1 et 2, l'invention concerne un dispositif thermo-électrique 1 comprenant une pluralité de modules thermo électriques 2 ainsi que, ici, un carter 3 et une pluralité de coins 4 prenant appui sur ledit carter 3 et destiné à être en contact avec deux modules thermo électriques 2 adjacents pour maintenir lesdits modules 2 autour d'un axe longitudinal, ledit axe longitudinal correspondant à l'axe de révolution du carter 3 dans cet exemple de réalisation, de sorte que l'on obtient une configuration en anneau.
Chaque module thermo électrique 2 comprend au moins un élément thermo électrique, non illustré sur les figures, et de préférence une pluralité d'éléments thermo électriques, permettant de créer un courant électrique à partir d'un gradient de température appliqué entre deux de leurs faces, dites faces de contact.
Il s'agit, par exemple, d'éléments de forme sensiblement parallélépipédiques générant un courant électrique, selon l'effet Seebeck. De tels éléments permettent la création d'un courant électrique dans une charge connectée entre lesdites faces de contact. Les éléments thermo électriques pourront être, pour une première partie, des éléments 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, pour l'autre partie, des éléments d'un second 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.
Lesdits éléments thermo électrique pourront être répartis entre une pluralité de tubes 5 de circulation d'un fluide, dits chaud, avec lesquels ils sont en contact par l'une de leurs faces de contact, et une pluralité de tubes 6 de circulation d'un autre fluide, dit froid, destinés à être en contact avec lesdits éléments thermo électriques par l'autre de leurs faces de contact.
Dans l'exemple, les tubes de circulation 5 du fluide chaud de chaque module thermo électrique 2 sont destinés à permettre la circulation de gaz d'échappement et sont au nombre de deux, lesdits tubes de circulation 5 du fluide chaud s'étendant parallèlement. Ils sont ici situés dans le prolongement radial l'un de l'autre. Les éléments thermo électriques s'étendent avantageusement de part et d'autre du ou desdits tubes 5 pour la circulation du fluide chaud.
Les tubes 6 de circulation du fluide froid sont destinés à permettre la circulation d'un fluide de refroidissement. Ils sont ici situés de part et d'autre du ou desdits tubes de circulation du fluide chaud. Les tubes 6 de circulation du fluide froid présentent avantageusement une direction d'extension sécante, notamment orthogonale, à la direction d'extension du ou des tubes 5 de circulation de fluide chaud.
Dans cet exemple, les tubes de circulation 6 du fluide froid sont associés deux à deux en un unique tube, dit périphérique, en forme de U présentant une direction d'extension sécante à la direction d'extension des tubes centraux. La paroi interne desdits tubes périphériques est au contact des éléments thermo électriques, au niveau de leurs faces de contact, et leur paroi externe forme les deux côtés longitudinaux et un côté latéral dudit module thermo électrique 2. Lesdits tubes périphériques se succèdent selon la direction du ou des tubes 5 de circulation du fluide chaud.
On peut ainsi établir un gradient de température entre les éléments thermo électriques au contact, d'une part, des tubes de circulation 5 du premier fluide et des tubes périphérique de circulation de l'autre fluide.
Accessoirement, les tubes 5 et 6 pourront, par exemple, être munis de pistes, non illustrées, pour la conduction du courant généré par lesdits éléments thermo électriques. Plus précisément, ils pourront être revêtus d'une couche de matériau électriquement isolant et thermiquement conducteur, par exemple céramique, sur laquelle sont prévues lesdites pistes, notamment prévues en cuivre. Lesdites pistes relient en série et/ou en parallèle, les éléments thermo électriques disposés sur les tubes 5. Tout ou partie des éléments de même type P ou N d'un tube 5, 6 pourront être regroupés pour être montés en parallèle tandis qu'un élément ou un groupe d'éléments de type P d'un tube sera monté en série avec un élément ou un groupe d'éléments de type N du même tube ou d'un autre tube. Autrement dit, différentes configurations de circuits électriques pourront être prévus à la surface des tubes 5, 6.
Lesdits tubes de circulation 5, 6 présentent, par exemple, une section aplatie selon une direction d'allongement, orthogonale à la direction d'extension des tubes.
Lesdits tubes de circulation 5, 6 sont, par exemple des tubes plats. On entend par là qu'ils présentent deux grandes faces parallèles reliés par des petits côtés.
Pour les tubes 6 destinés à la circulation du fluide froid, lesdits tubes 6 sont constitués, par exemple, d'aluminium et/ou d'alliage d'aluminium. Ils sont, notamment, extrudés.
Pour les tubes 5 destinés à la circulation du fluide chaud, lesdits tubes 5 sont constitués, notamment, d'acier inox. Ils sont formés, par exemple, par profilage, soudage et/ou brasage. Par ailleurs, lesdits tubes 5,6 présentent, par exemple, une multiplicité de canaux 7. Lesdits canaux 7 de passage du fluide sont séparés, notamment, par des cloisons 8 reliant les faces planes opposées des tubes 5,6.
Chaque module thermo électrique 2 comprend une plaque collectrice 9, reliant une extrémité des tubes 5 de circulation du fluide chaud. Ladite plaque collectrice 9 présente une forme sensiblement rectangulaire et est prévue, par exemple, à chaque extrémité des tubes 5 de circulation du fluide chaud d'un même module. Lesdites plaques collectrices 9 comportent des trous 10, ici deux, destinés à recevoir respectivement une tige de fixation 11 .
Par ailleurs, le dispositif comprend également deux supports annulaires 12 comportant des trous 13 destinés à recevoir lesdites tiges de fixation et des lumières 14 sensiblement rectangulaires, lesdites lumières 14 s 'étendant au droit des tubes 5 de circulation du fluide chaud. Ces supports annulaires 12 comportent à leur périphérie des moyens de fixation destinés à coopérer avec des moyens de fixation complémentaires solidaires d'un cône d'admission 15 et d'un cône d'échappement 16, lesdits cônes d'admission 15 et d'échappement 16 venant se connecter sur une conduite de gaz d'échappement 17.
Les tubes 6 de circulation du fluide froid sont reliés par leur extrémité à des collecteurs tubulaires 60. Lesdits collecteurs 60 s'étendent ici parallèlement aux tubes 5 de circulation du fluide chaud. Dans le cas de tubes périphériques, l'entrée et la sortie de ces derniers font saillies depuis un même côté latéral du module thermo électrique 2 et sont en communication avec les collecteurs 60, l'un des collecteurs 60 reliant une extrémité d'entrée desdits tubes périphériques et l'autre desdits collecteurs 60 reliant l'autre extrémité des tubes périphériques, servant de sortie. De la sorte, le premier des collecteurs 60 forme un collecteur d'entrée et le second des collecteurs 60 forme un collecteur de sortie pour le fluide froid.
Lesdits cônes d'admission 15 et d'échappement 16 comportent également des moyens de fixation du carter 3, ici cylindrique, sur lequel prend appui une pluralité de coins 4 en contact avec deux modules thermo électriques 2 adjacents pour maintenir lesdits modules 2 autour de l'axe de révolution dudit carter 3, lesdits modules thermo électriques s'étendant radialement par rapport audit axe.
Chaque coin 4 comporte une tête 18 présentant une forme de prisme droit à base triangulaire et une tige 19 solidaire de la tête 18, ladite tige 19 s'étendant depuis l'une des faces de la tête 18 et prenant appui sur le carter 3.
Dans cet exemple, ladite tige 19 de chaque coin 4 consiste dans une tige filetée destinée à être vissée sur un insert taraudé 20, ledit carter 3 comportant des trous 21 destinés à recevoir lesdits inserts taraudés 20. Ainsi, le carter 3 comporte des rangées annulaires de trous 21 uniformément réparties le long de son axe de révolution pour permettre un assemblage comprenant des thermo électriques 2, radiaux.
En utilisant un ou plusieurs coins 4 pour l'assemblage des modules thermo électriques 2 et en s'appuyant sur un carter 3, on procure un serrage symétrique et auto-équilibré des deux faces froides des modules thermoélectriques améliorant ainsi le transfert des calories et, in fine, le rendement des éléments thermo-électriques. Par ailleurs, cela permet de réduire le nombre de pièces nécessaire à cette fonction.
On notera que la tête 18 de chaque coin 4 pourra présenter une forme de prisme droit à base polygonale quelconque, telle qu'une base trapézoïdale par exemple, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Accessoirement, chaque coin 4 pourra être solidarisé au carter 3 par un moyen élastique, tel qu'un ressort hélicoïdal par exemple.
Afin de récupérer les défauts de géométrie lors de l'assemblage des modules thermo électriques 2, au moins un coin 4 est configuré pour que sa tête 18 soit déformable. A cet effet, la tête 18 d'au moins un coin 4 est obtenue dans un matériau semi-rigide. Alternativement, deux faces opposées d'un coin 4 pourront comporter respectivement une interface souple, non illustrée sur les figures. Lesdites faces opposées consistent dans les deux faces de la tête 18 du coin 4 ne portant pas la tige 19. La dite interface souple pourra être obtenue dans du silicone, du graphite souple ou toute autre matière équivalente connue de l'homme du métier. On notera qu'une seule face de la tête 18 du coin 4 pourra comporter une interface souple sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Comme illustré aux figures 2 à 6, l'invention concerne également des raccords hydrauliques.
Lesdits raccords hydrauliques 22 comprennent un corps 23. Ils relient les collecteurs 60 des modules entre eux afin d'assurer une circulation du fluide froid, en série, de l'un à l'autre. Pour cela ils sont ici répartis de façon annulaire autour de l'axe longitudinal du dispositif, à l'une des extrémités longitudinales des modules.
Avantageusement, ledit corps est obtenu dans un matériau diélectrique et accueille au moins un, ici deux, contacts électriques 24 solidaires dudit corps 23. On entend par « matériau diélectrique » un matériau isolant électrique tel que, par exemple, le polyamide ou le polypropylène. Ledit matériau pourra consister dans tout autre matériau plastique ou non ayant des propriétés diélectriques bien connu de l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Un tel raccord hydraulique 22 combine les fonctions électriques et hydrauliques permettant ainsi de réduire l'encombrement des composants assurant ces fonctions et de réduire les coûts en procurant une unique pièce pour ces deux fonctions.
Ledit corps 23 présente une forme sensiblement parallélépipédique comprenant une paroi inférieure 23a, une paroi supérieure 23b, deux parois latérales longitudinales 23c et deux parois latérales transversales 23d. Dans cet exemple particulier de réalisation, la paroi inférieure 23a et la paroi supérieure 23b sont concave et respectivement convexe.
Lesdits collecteurs 60 débouchent dans le raccord par l'une de leurs parois latérales longitudinales, à savoir la paroi arrière sur le dessin. Pour cela, le raccord hydraulique comprend un connecteur d'arrivée 25, débouchant dans une première chambre dite d'admission 26, et un connecteur de sortie 27, débouchant dans une seconde chambre dite d'échappement 28.
Comme illustré plus particulièrement sur la figure 6, l'autre des parois latérales longitudinales 23c comporte deux trous 29, 30 formant des conduites débouchant dans la chambre d'admission 26 et respectivement dans la chambre d'échappement 28. Lesdits trous 28, 29 formant des conduites comportent des moyens de solidarisation d'une tubulure dite d'entrée 31 et respectivement d'une tubulure dite de sortie 32, ces dernières étant avantageusement amovibles.
Comme illustré sur la figure 5, le raccord hydraulique 22 comporte, à la place des tubulures 31 , 32, un couvercle en creux 33, de forme sensiblement rectangulaire et apte à être solidarisé sur la face latérale longitudinale 23c du corps 23 en coiffant les trous 29,30 formant les conduites pour mettre en communication de fluide la chambre d'admission 26 et la chambre d'échappement 28.
De manière avantageuse, ledit couvercle 33 est amovible de sorte que, à partir d'une même pièce, à savoir le corps 23, il est possible de réaliser un raccord hydraulique mettant en communication de fluide deux modules thermo électriques voisins et un raccord hydraulique mettant le dispositif en communication de fluide avec l'extérieur.
Par ailleurs, les contacts électriques 24 consistent ici en deux tiges filetées 34 obtenues dans un matériau conducteur d'électricité, tel que du métal par exemple, pour recevoir des cosses à œillet 35 ou des cosses à fourche connectés aux extrémités libres de fils électriques connectés aux éléments thermo électrique, lesdites cosses à œillet 35 étant maintenues sur les tiges filetées au moyen d'écrous 36.
Dans cet exemple de réalisation, les tiges filetées 34 formant les contacts électriques sont solidarisées au corps 23 du raccord hydraulique 22 par vissage desdites tiges 34 dans des trous taraudés 37 pratiqués dans la paroi supérieure 23a dudit corps 23. Alternativement, lesdits contacts électriques pourront être solidarisés au corps 23 du raccord hydraulique 22 par surmoulage ou par collage par exemple.
Par ailleurs, lesdits contacts électriques 24 pourront consister dans tout autre contact électrique bien connu de l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention.
En se reportant à nouveau à la figure 3, on constate que, pour n modules thermo électriques, ici dix, ledit dispositif comporte n-1 , ici neuf, raccords hydraulique 22 comprenant un couvercle 33 pour mettre en communication de fluide une extrémité d'un collecteur de sortie 60 de l'un des modules avec une extrémité du collecteur d'entrée 60 du module voisin. Il comprend en outre un raccord hydraulique comprenant des tubulures d'entrée 31 et de sortie 32 pour mettre en communication de fluide la sortie et respectivement l'entrée du collecteur 60 des modules de rang 1 et de rang n, ici de rang 10, avec l'extérieur. De la sorte, chaque raccord est intercalé entre deux modules voisins.
Les modules sont électriquement connectés entre eux grâce auxdits contacts électriques 24, en série et/ou en parallèle, selon le circuit désiré. Ici, on observe trois cosses 35 par contact électrique 24, chaque cosse étant elle- même reliée par un conducteur électrique à l'un des modules voisins et/ou à l'un des contacts électriques de l'un des raccords voisins.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Raccord hydraulique (22) pour dispositif thermo électrique comprenant une pluralité de modules thermo électriques (2), chaque module thermo électrique (2) comprenant au moins un élément thermo électrique permettant de créer un courant électrique à partir d'un gradient de température appliqué entre deux de leurs faces, dites faces de contact, ledit raccord hydraulique (22) comprenant un corps (23), destiné à mettre en communication de fluide la sortie d'un collecteur (60) d'un premier module thermo électrique (2) avec l'entrée d'un collecteur (60) d'un second module thermo électrique (2).
2. Raccord selon la revendication 1 comprenant au moins un contact électrique (24) solidaire dudit corps (22).
3. Raccord hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 dans lequel le corps (23) du raccord hydraulique (22) est obtenu dans un plastique diélectrique.
4. Raccord hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un connecteur d'arrivée (25) débouchant dans une première chambre dite d'admission (26) et un connecteur de sortie (27) débouchant dans une seconde chambre dite d'échappement (28).
5. Raccord selon la revendication 4, configuré pour établir une liaison de fluide entre ladite chambre d'admission (26) et ladite chambre d'échappement (28).
6. Raccord selon la revendication 4 dans lequel au moins une paroi latérale longitudinale (23c) dudit corps comporte deux trous (29,30) formant des conduites débouchant respectivement dans la chambre d'admission (26) et dans la chambre d'échappement (28).
7. Raccord hydraulique selon la revendication 6 comportant en outre des tubulures d'entrée (31 ) et de sortie (32) et dans lequel les trous (29,30) formant des conduites comportent des moyens de solidarisation de la tubulure d'entrée (31 ) et respectivement de la tubulure de sortie (32).
8. Raccord hydraulique selon la revendication 7 dans lequel les tubulures d'entrée (31 ) et de sortie (32) sont amovibles.
9. Raccord hydraulique selon la revendication 6 comportant en outre un couvercle en creux (33), coiffant les trous (29,30) formant les conduites pour mettre en communication de fluide la chambre d'admission (26) et la chambre d'échappement (28).
10. Raccord hydraulique selon la revendication 9 dans lequel le couvercle (33) est amovible.
11. Raccord hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel ledit corps (22) est cintré.
12. Dispositif thermo électrique comprenant au moins une pluralité de modules thermo électriques (2), chaque module thermo électrique (2) comprenant au moins un élément thermo électrique, permettant de créer un courant électrique à partir d'un gradient de température appliqué entre deux de leurs faces, dites faces de contact, et une pluralité de raccords hydrauliques (22) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , lesdits raccords hydrauliques (22) mettant en communication de fluide une sortie d'un collecteur (60) d'un premier module thermo électrique (2) avec une entrée d'un collecteur (60) d'un second module thermo électrique (2).
13. Dispositif selon la revendication 12 dans lequel les modules (2) sont assemblés pour former une rangée annulaire de n modules thermo électriques (2).
14. Dispositif selon la revendication 13 comprenant n-1 raccords hydrauliques (22) selon l'une quelconque des revendications 5, 9 ou 10 pour mettre en communication de fluide un des collecteurs (60) de l'un des modules thermo électriques (2) avec un des collecteurs (60) du module thermo électrique (2) voisin et un raccord hydraulique (22) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8 pour mettre en communication de fluide un des collecteurs (60) du module thermo électrique (2) de rang 1 avec une arrivée de fluide dans ledit dispositif et/ou pour mettre en communication un des collecteurs (60) du module thermo électrique (2) de rang n avec une sortie de fluide hors dudit dispositif.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 à 14 comprenant en outre au moins un coin (4) destiné à être en contact avec deux modules thermo électriques (2) adjacents pour maintenir lesdits modules (2) autour d'un axe (3).
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