Brevet FR2141691A1 — publié le 19730126

La présente invention concerne une batterie Peltier thermoélectrique constituée par des éléments de refroidissement avec des semi-conducteurs à conduction p et n de faible section transversale. Il est déjà connu des procédés pour construire des batteries Peltier thermoélectrique s comprenant des semi-conducteurs des types p et n de faible section transversale. Ainsi, il a déjà été proposé dans le brevet nO 1 166 860 de la République Fédérale Allemande que les semi-conducteurs concernés, isolés électriqueaent, soient réunis sous la forme d'un bloc et soient fabriqués par un procédé électrolytique. Cette méthode de construction présente cependant deux inconrénitents. Par suite des adhésifs et matières isolantes utilisés pour la formation du bloc, il se forme un circuit thermique secondaire indésirable. En outre, des résidus des bains électrolytiques, qui en dépit du nettoyage subséquent de la batterie Peltier restent dans celle-ci, risquent de conduire à des dommages par corrosion. Il est en outre connu d'immobiliser les semi-conducteurs et ponts utilisés pour ia construction d'une batterie Peltier, avant le soudage, au moyen d'une grille placée à demeure dans la batterie Peltier. Ici aussi, un effet perturbateur est produit par le circuit thermique secondaire-qui est en outre chaque fois d'autant plus important que la section transversale des sei-con- ducteurs est plus faible. Il est également connu de souder les semi-conducteurs sur des plaques métalliques et de réaliser les ponts ensuite par sciage, fraisage ou morsure chimique. En cas de fabrication par sciage ou fraisage, la charge mécanique imposée aux semi-conducteurs très fragiles est importante et conduit à beaucoup de déchets. En cas d'utilisation du procédé de morsure chimique, il existe le risque de corrosion ultérieure. Suivant un autre procédé connu, les ponts reliant les semiconducteurs sont collés isolément sur des plaques métalliques. Ces dernières constituent l'élément porteur de la batterie Peltier finie. Cette disposition a pour inconvénient que les semi-conducteurs de la batterie Peltier subissent en cours de service, c'està-dire lorsque les deux côtés sont soumis à des températures différentes, de fortes contraintes de cisaillement qui, dans cer tains cas, conduisent à la destruction de la batterie Peltier. La présente invention a pour but, en évitant les défauts mentionnés, d'accroitre la valeur utilitaire de batteries Peltier thermoélectriques. L'invention crée une batterie Peltier thermoélectrique présentant de préférence des semi-conducteurs de faible section et réalisée de façon ô éviter des circuits thermiques secondaires et à obtenir une stabilité mécanique accrue. Ce résultat est obtenu suivant l'invention par le fait qu'un ne feuille de préférence métallique est munie d'un motif en relief, en particulier de moulures, de façon que les ponts de la batterie Peltier soient immobilisés dan-s leur position les uns par rapport aux autres lors du montage et de l'opération de soudage. Notamment dans le cas de faibles sections transversales des semi-conducteurs, la feuille peut rester sur la batterie Peltier terminée et etre utilisée en tant qu'élém:ent porteur. Dans ce cas, il est proposé d'utiliser, en tant que-matière constitutive de la feuille, de l'aluminium oxydé par voie électrolytique. Les ponts sont alors, avant le soudage, fixés au moyen d'un adhésif résistant à la chaleur, entre les moulures sur la feuille, Dans ce cas, les moulures revotent une grande importance. Chaque pont présente une position bien déterminée par rapport aux autres ponts. Dans sa direction longitudinale, la moulure joue le rôle d'élément renforçatEur. Dans sa direction transversale, la moulure agit comme arc de dilatation pour les contraintes de cisaillement produites par les différences de température. Les avantages de l'invention résident avant tout dans le fait que la position réciproque des éléments à relier est déterminée d'une manibre précise et que le montage est réalisé dtune façon allégée, sbire et précise sans utiliser une charpente de support supplémentaire, ce qui permet à nouveau d'éviter des circuits thermiques secondaires. En outre, la surface plane nécessaire à un bon transfert de la chaleur peut également être obtenue sans rectification additionnelle, la feuille métallique restant sur la batterie Peltier. L'utilisation d'une feuille métallique munie de moulures permet d'obtenir une résistance mécanique accrue. Les contraintes de cisaillement produites peuvent se compenser aussi Vien que, par exemple, dans le cas d'une batterie Peltier réalisée en forme de méandres et présentant des ponts libres. Un autre avantage obtenu suivant l'invention réside en particulier en ce que la valeur caractéristique de la puissance et la durée de vie d'une batterie Peltier thermoélectrique se trouvent considérablement accrues. La présente invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide d'un exemple de réalisation illustré aux dessins annexés. Les figures 1a et lb représentent les feuilles métalliques utilisées respectivement pour le coté inférieur et le côté supérieur. Les fig. 2a et 2b représentent un détail de la feuille métallique dans laquelle sont prévus des ponts et des semi-conducteurs. La fig. 3 représente une batterie Peltier thermoélecttique eomportant une feuille métallique intégrée. Les ieuillea 1 et 2 représentées aux fig. la et lb sont constitubées par de l'aluminiut oxydé par voie électrolytique. Une feuille d 'aluminium est le mieux approprié pour un transfert de chaleur correct. Un traitement d'oxydation électrolytique est réalisé à de. fins d'isolation électrique. Les feuilles 1 et-2 représentées aux fig. 2a et 2b contiennent les ponts 3 mis en place et sur lesquels sont soudés les seai-conducteurs 4 et 5. autant que possible, les moulures réalisées dans les feuilles 1 et 2 doivent dépasSer les ponts 3 placés entre elles. Pour le montage final, les éléments ainsi préparés sont placés les uns sur les autres dans une position déterminée par l'agencement des ponts 3 et des semi-coducteurs 4 et sont soudé. La iig. 3 montre une batterie Peltier thermoélectrique entièrement assemblée avec des semi-conducteurs de faible section qui sont maintenus ensemble au moyen des feuilles restantea 1 et 2 entre lesquelles se trouvent des ponts 3 et des semi-conducteurs 4. REVENDICATIONS. 1 - Batterie Peltier thermoélectrique comprenant des semiconducteurs à conduction p et n de faible section transversale ainsi qu'une feuille métallique sur le côté froid et le côté chaud, caractérisée en ce que la feuille métallique est munie de moulures ou d'autres formes en relief en direction longitudinale et en direction transversale et de parties planes destinées d recevoir des ponts en position correcte. 2 - Batterie Peltier thermoélectrique suivant la revendication 1, caractérisée en ce que, à la suite de l'opération de soudage, la feuille métallique reste sur la batterie Peltier en tant qu'élément porteur.