Brevet FR2245090A1 — publié le 19750418

L'invention concerne un convertisseur d'énergie thermo -electrique constitué de paires d'éléments thermo-électriques à effet Seebeck (effet thermo-électrique) ou à effet Peltier montes electriquement en série et se composant de manière connue de branches à semi-conducteurs positifs (du type p), de branches à semi-conducteurs négatifs (de type n), de pièces intercalaires métalliques insérées dans leurs soudures froides et chaudes et de surfaces de transfert de chaleur reliées thermiquement à ces pièces intercalaires. L'invention concerne un agencement géométrique per sectionné de ces composants dont la simplicité permet la fabrication à meilleur marcné, dont le risque de rupture due aux force, ertérieures est moindre et dont la réduction des tensions mécaniques internes provenant des différences des températures présentes prolonge la vie ville. L'in- sensibilité des convertisseurs selon l'invention aux tensi@ns @éca@iques permet d'élever les puissances électriques et thermiques des group@s correspondants à effet Peltier et donc de les appliquer aux armaires frigorifiques et aux appareils de climatisation alors que leur utilisa- tion était limitée jusqu'à présent aux applications mi@roscopiques en technique du froid. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexé5 à titre d'exemples nullement limitatife et sera expliquée en regard des figures 1 a 5 qui illustrent l'art antérieurs les figures 6a, 6b, 7 et 8 illustrant quelques exemples conformes à l'invention. Sur les dessins annexés la figure t représente schématiquement un élément à effet Peltier selon l'art antérieur ; la figure 2 représente schématiquement en perspective un mode de réalisation d'un élément à effet Peltier selon l'art antérieur ; la figure 3 est une représentation schématique partielle d'un convertisseur à effet Peltier selon l'art antérieur la figure 4 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de convertisseur à effet Peltier selon l'art antérieur ; la figure 5 représente schématiquement les déformations apparaissant dans un élément à effet Peltier selon l'art antérieur les figures 6a et ob sont des représentations sché- matiques partielles de convertisseurs thermo-électriques selon l'inven tion ; la figure 7 est une représentation schématique partielle d'un groupe réfrigérateur à effet Peltier conforme à l'invention ;et la figure S est une représentation schématique d'un groupe à effet thermo-électrique conforme à l'invention. I1 n'est possible de rendre utilisable des capacités frigorifiques de l'ordre de quelques watts que depuis que Gehlhoff, Justi et eollabcrateurs ont fait connattre en í950 leur théorie illustrée sur la figure 1 et suivant laquelle il faut inserer dans les soudures froides des éléments à effet Peltier des ponta 3 en métaux bons conducteurs de l'électricité et de la chaleur,par.exemple en cuivre ou en aluminium,qui offrent suffisameent de place pour leur liaison avec des ailettes 4 à grande surface de transmission de chaleur et placées dans des chambres froides; il faut insérer les ponts analogues 5 dans les soudures chaudes pour réaliser la disposition selon la figure 1 dans laquelle le rapport de l'aire des ailettes chaudes 6 de tôle à l'aire des ailettes froides 4 de tôle correspond sensiblement au rapport de la capacité calorifique Qc à la capacité frigorifique Qf, donc, selon le second principe de la thermodynamique, Qc/Qf 1. Cette figure montre aussi que la forme connue en créneau de l'élément à effet Peltier, dans lequel la direction du courant change de 900 à chaque passage d'une branche d'élément thermo-électrique à semiconducteur (1, 2) à un pont métallique (3, 5), offre mi volume géométrique particulièrement grand au montage des échangeurs de chaleur (4, 5). la figure 2 représente un mode de réalisation tel que conçu en pratique e t comprenant des barreaux positif 1 et négatif 2 dont les soudures froides sont formées par un pont 3 de cuivre constitué en prolongement qui supporte des tôles 4 de transfert de chaleur situées dans l'espace devant être refroidi ; deux ponts 5 analogues de cuivre sont rapportés sur les deux soudures chaudes et constituent des prolongement en contact avec les deux échangeurs chauds 6 de chaleur. La disposition représentée montre clairement que ce mode de refroldissement laminaire à air a pour effet que le poids des échangeurs de chaleur peut être plus de cent fois plus grand que celui des éléments thermo-électriques 1 et 2 en barreaux ; on sait que ces barreaux doivent consister en semi-conducteurs à faible densité de la structure cristalline (réseau lamifié) de manière qu'ils aient la faible conductibilité thermique nécessaire, et donc ils sont cassante. On sait aussi que les barreaux à effet Peltier ont un bas point de fusion, de manière que énergie thermo-electrique @oit grande et donc ils ne peuvent être soudés qu'à l'aide de brasures à bas point de fusion, par exemple en alliages d'indium, de la manière décrite dans le brevet de la République Fédérale dlAllenagne N0 906 813 au nom du Demandeur. Les soudures n'ont donc pas la résistance mécanique réces- saire à supporter les forces de flexion dues au grand poids des échangeurs de chaleur 4, 6. On sait que les tensions optimales ou maximales de service des paires d'éléments thermo-électriques de ce type son basses et ne sont que de quelques mv et par ailleurs que les redresseurs à semiconducteurs ne fonctionnent pas à des tensions inférieures à 0,5 V (tension de conduction) et en conséquence il faut brancher électrique- ment en série au moins 30 à 100 de ces paires d'éléments et de plus il faut appliquer de fortes densités de courant continu, par exemple de 20 à 100 Â pour obtenir des puissances électriques et donc aussi thermiques d1au moins quelques watts. On constate que les réalisations de l'art antérieur des groupes à effet Peltier ont abouti à des longueurs et des poids qui imposent des efforts dépassant la capacité de résis- tance mécanique du matériau des éléments thermo-électriques et des sou dures, en particulier lorsqu'il-s'agFit d'une longue disposition en créneaux ou en grecques telle que représentée sur la figure 3 et qui subit des couples qui la font fléchir et qui l'exposent à des ruptures II n'est d'ailleurs pas nécessaire qatil existe des forces mécaniques extérieures pour provoquer ces ruptures et, bien au contraire, les tensions mécaniques internes dues aux différences de température et expliquées en regard de la figure 4 suffisent largement à les provoquer : les ponts 5 de liaison en cuivre des soudures chaudes subissent une dilatation thermique et, à l'inverse, les ponts froids 3 de liaison subissent une contraction thermique. La réalité ne satis fait pas 11 espoir que les deux variations opposées de longueur se compensent exactement, car il ne faut pas que la température des grands échangeurs 6 de chaleur des soudures chaudes dépasse de plus de 5 à 10 C la température ambiante alors qu'il faut abaisser au maximum la tempé- rature des soudures froides. Il faut de plus que les ponts chauds 5 au moins soient fixés d'une manière quelconque, de sorte qu'il apparaît dans les soudures froides une tension mécanique résiduelle qui produit des efforts de flexion dans les es barreaux semi-conducteurs fragiles . et 2 et dans les soudures tendres. Il serait certes possible en principe de réalisor des ponts froids 4 souples, meis les grani-es intensités du courant et donc les grandes sections nécessaires de ces ponts ne permettent pas de mettre ce principe en oeuvre facIlement. Lorsque la disposition en créneaux telle que représentée sur la figure 4 est comprimée entre des plaques de céramique à surface métallisée sur la surface supérieure ou la surface inférieure desquelles les échangeurs de chaleur sont brasés,il ne faut pas solidariser par brasage les ponts 3 et 5 avec les plaques de manière à éviter l'apparition de tensions mécaniques dangereuses de pression ou de traction lors des branchements ou des débranchements ou même lors de commutations, en particulier lorsque les ponts et les barreaux à effet Peltier ont des coefficients de dilatation différents. Mais l'absence de liaison par brasage a pour conséquence des discontinuites de température entre les ponts, les plaques de ccuverture et les échangeurs de chaleur, ces discontinuités diminuant de moitié, par exemple, le refroidissement maximal possible qui, de toute manière est limité, et contribuant à abaisser le taux, en lui-même modeste, de refroidissement (capacité calorifique/absorption électrique de puis sance) selon le facteur de Carnot /ç @ qui est déterminant dans le cas particulier. ku contraire, la solidarisation des ponts avec les plaques de couverture en céramique, dont la surface intérieure est électrique- ment isolante, fait certes disparaitre les discontinuités de température et améliore le transfert de chaleur ainsi que le refroidissement maximal et le taux de refroidissement, mais le risque de rupture augmente et la résistance aux variations de température et en conséquence la vie utile des éléments diminuent. La disposition selon la figure 4 a par ailleurs l'inconvénient qu'il est impossible d'embrasser simultanément à la vue ni de sonder électriquement une plaque de ce tjpe à effet Peltier qui comprend par exemple 36 paires d'éléments, c'estSà-dire 72 barreaux et 144 soudures, de sorte que cette plaque coûteuse doit se voiler lorsqu'une seule d.es soudures au un seul barreau est défaillant. Les facteurs mentionnés représentent vraisemblablement la raison majeure pour laquelle le refroidissement par effet Peltier a eu si peu de succès en pratique. Cn trouve fréquemment, en recherchant la cause de ces défauts, que les arêtes des couches de soudure sont abattues et que ces couches .1e laissent plus passer le courant que sur une fraction de la surface de contact. La raison en est, selon une théorie connue de Joffe, un bombement concave de la surface froide de l'extrémité des barreaux 1 et 2 à effet Peltier, ces surfaces étant initialement planes en l'ab- sence de différence de température (tc - tf = 0) ; les deux barreaux sont initialement cylindriques, ils ont une épaisseur P uniforme et une longueur 1 et ils subissent une variation d'épaisseur égale à # P = &alpha;(tc - tf) P, &alpha; représentant le coefficient de dilatation. Comme le montre la figuré 5,le gradient de température (tc-tf)/l fait subir à chaque branche un gauchissement à rayon de courbure R = P. l/# P = 1/&alpha;(tc-tf) . Lorsque @ = 0 000 02 la différence de température t@ @ t@ @ 3090 c et 1 = 0,6 cm, on trouve que le rayon de courbure R = 10 cm et ce gauchissement a pour effet que la surface extreme initialement plane de la soudure chaude prend appui par une arête, mais s'écarte de l'autre c8té de la surface opposée d'une distance #1 = P2/2R = P2. &alpha;(tc - tf)/2.1. En reprenant l'exemple numérique de la figure 5 et en admettant que la section d'une branche correspond à p2 = 10 cm2, la seconde arête s'écarte du plan de 0,05 cm ou, en admettant que la ligne médiane de la section reste en application contre la surface opposée, les arêtes s'en écartent à gauche et à droite de 0,025 cm. Lorsque la batterie est empêchée de se voiler librement, les tensions mécaniques risquent d'atteindre des valeurs élevées et les criques qui se forment dans les soudures élevent considérablement la résistance ohmique , c'est-à-dire que les intensités du courant de service étant fortes, la capacité calorifique diminue considérablement, comme l'ont trouvé Gehlhoff, Justi et collaborateurs en 1950. La disposition décrite dans le brevet des E.U.A N 3 196 62G est également destinée à rédulre les tensions mécaniques, cette disposition, qui consiste-partiellement en petits tubes concentri ques.en plusieurs couches et partiellement en petits tubes en plusieurs couches reliés par des barreaux à effet Peltier, étant très coûteuse et n'éliminant pas les couples ni l'effet particulièrement dangereux des criques dans les soudures. Cette analyse de l'art antérieur a conduit à la disposition suivante, caractéristique de l'invention 1. La disposition géométrique doit être elle que le courant électrique continu ne doit subir aucune variation notable d'orientation, @t en particulier pas de 90 , à la transition d'un com@osant au suivant ; 2. La longueur absolue du groupe doit être extrêment faible dans toutes les direction, de manière que la valeur absolue des dilatations et contractions thermiques inévitable reste minimale et que ces dernières ne provoquent que des tensions mécanicues résiduelles minimales 3. Pour la même raison, les coefficients de dilatation des matériaux utilisés ne doivent pas différer de plus de 10 % 4. Le poids des ponts doit en particulier être limité de manière que les forces de déformation dues au poids des matériaux métalliques et semi-conducteurs restent minimales 5. Les forces mécaniques dues aux composants auxiliaires tels que les échangeurs de chaleur ne pouvant pas être totalement éli menées, ces compbsants ne doivent être raccordés aux soudures froides ou chaudes que par des liaisons souples. Les figures 6a et 6b illustrent schématiquement des dispositions géométriques selon l'invention d'éléments thermoélectriques montés en série et satisfaisant à ces critères. Les pièces conductrices de l'électricité sont des plaquettes très mince, approximativement ciroculaires, de cuivre (3, 5) ou des éléments thermc-électriques 1 en matériau du type p ou des éléments 2 en matériau du type n soudés dans la séquence suivante : Cu/p/Cu/n/Cu/p/Cu/n.../Cu, ce montage en série constituant ainsi une batterie en forme de barre. Lorsque cette barre 10 est placée par exemple verticalement e.t fixée par le bas cu d'une autre mandore quelconque en un point unique, las dilatations thermiques ne peuvent pas la gauchir dans une direction donnée, car elle est symétrique par rapport à son axe. Elle se compose d'au moins un nombre suffisant de paires d'éléments thermo-électriques pour que sa tension de service en mode de fonctionnement à- effet Peltier dépasse la tension de conduc- tion du réseau redresseur cristallin d'alimentaticn, mais de préférence pour que sa tension d'alimentation dépasse 1 V. Neme dans le sens be la longueur, cette barre satisfait au critère de la longueur minimale, car celle-ci est donnée par l'addition des cotes les plus faibles des éléments, c'est-à-dire de l'épaisseur des éléments du type P, des éléments du type n et des plaquettes de cuivre qui ne sont séparés par aucun intervalle. Cette disposition confère å elle seule un avantage notable au convertisseur selon l'invention : en effet, alors que dans les dispositions de l'art antérieur, en particulier à créneaux, les ponts de cuivre devaient être très épais pour être capables de conduire les forts courants continus sans dissiper trop fortement la chaleur dégagée par effet Joule et compensant le froid produit par effet Peltier, le courant parcourt les plaquettes de cuivre perpendiculairement à leur axe et donc cellesci peuvent autre aussi minces que l'autorise leur fonction de conducteurs de la chaleur devant Qtre évacuée des soudures des cosses correspondantes. Les tôles métalliques adoptées peuvent être relativement minces à l'intérieur de la barre formée d'éléments thermo-électriques (1, 2) et peu- vent n'avoir par exemple que quelques dizièmes de mm d'épaisseur, car les surfaces avoisinantes d'extrémité des barreaux du type p et du type n contribuent à conduire la chaleur ;.les parties en tôle ressortant de la paroi latérale de la barre peuvent être plusieurs fois enroulées sur elles-mêmes ou coudées, de manière que leur section soit renforcée entre la soudure et l'échangeur de chaleur. Comme le montrent par ailleurs les figures 6a et 6b, il est possible de placer toutes les soudures froides de cette batterie thermo-électrique d'un côté et toutes les soudures ehaudes, de l'autre côté, de manière à faciliter la séparation des espaces froid st chaud par des couches d'isolant caiorifique, par exemple de polystyrène. Ea liaison des talons de soudage et des échangeurs de chaleur refroidis à ltair peut être réaliste en principe de manière ar.a- logue à celle de la figure 1 directement par brasage, conme montré sur la figure 6a, les surfaces 4, 6 de tôle étant disposées verticalement et la barre 10 d'éléments thermo-électriques étant disposée horizontalement de manière que la convexion naturelle de l'aire soit maximale. Mais, comme expliqué plus haut, les avantages découlant de l'invention en seraient amoindris et pour cette raison il est préférable de réaliser la liaison entre les talons de soudure et les échangeurs de chaleur sous forme de cordons tressés de fils de cuivre ou d 'aluminium. En variante entrant dans le cadre de l'invention et destinée à éviter les tensions mécaniques résiduelles créées par les tresses, en matériaux classiques tels que le cuivre ou l'aluminiumg de liaison des soudures froides or chaudes, d'une part et des échangeurs de chaleur, d'autre part, ces liaisons sont constituées par des matériaux inhabituels qui sont déjà plas tuques à la température ambiante, tel.s que le cadmium ou l'indium qui n'ont donc pas à être tressés. Ces métaux ont à l'état chimiquement pur des conductibilités thermiques qui atteignent 35 % et, respectivement, 30 % de la très bonne conductibilité thermique de l'aluminium à 9,999 % de pureté. La figure 6b illustre ce riode de réalisation et montre qu'il est préférable que les fils massifs de cadmium ou dtindiun ne soient pas tendus, mais mis en forme de ressorts. Selon un mode de réalisation entrant dans le cadre de l'invention, le transfert de chaleur entre les sources froide et chaudes d'une part, et les échangeurs de chaleur, d'autre, part, n'est pas assuré par conduction thermique par les électrons et les phonons des corps solides des figures a et 6b, mais par convexion turbulente de liquides, car la forte réduction ainsi obtenue des discontinuités de température permet de transférer la chaleur avec moins de perte et sur de plus grandes distances. Il serait donc possible à première w.e de lier les talons de soudure, d'une part, et les échangeurs de chaleur, d'autre part, non pas par des fils métalliques massifs tels que représentés sur la figure 6b, mais par des tubes capillaires métalliques dans lesquels un moteur commun de commande ferait circuler le liquide froid et le liquide chaud au moyen de petites pompes correspondantes, donc à vitesse surcritique supérieure à 2,5 cm/s dans le cas particulier de l'eau. Il en résulte cependant une complication coûteuse résidant dans la nécessité de couper la conduction électrique de ces tubes métalliques par interposition de courts tronçons isolants par exemple de tuyaux de matière plastique, afin que les éléments thermo-électriques à sema-conducteurs à résistance spécifique relativement élevée (notamment #=5.10-4 ohm. em) ne soient pas court-circuités par les tubs métalliques qui ont eux-mêmes une conductivité spécifique environ cinq fois meilleurs lorsqu'ils sont réalisés en alliages pour résistance, par exemple en maillechort I1 suffit toutefois, conformément à l'invention, d'abais- ser la résistance électrique en parallèle de ces tubes refroidisseurs ou chauffants à moins de 10 % de celle des éléments thermo-électriques en barreaux en leur conférant une longueur suffisante et en leur donnant des parois minces. Le rapport de la longuer L à la section q d'un exemple de barreau à effet Peltier de 9 mm de diamètre et de 3 mm de longueur est de 3/64 mm-1 = 0,047 mm-1 et ce rapport pour un tube capillaire on maillechort de 4 mi de diamètre extérieur, de O -I mm d'épaisseur de paroi et de 200 mi de longueur est égal à L/q = 200/1,32 = 163 mm c'est-à-dire qu'il est 3500 fois plus grand. Ainsi, le rapport mentionné des résistances spécifiques de 5 : í est surcompensé et la résistance secondaire parasite de la colonne d'eau est réduite à 5/3500 = 0,14 . Donc, les tubes capillaires ntont même pas à être réalisés en matériau coûteux pour résistance, mais ils peuvent être par exemple en un laiton convenable. La figure 7 est uns représentation semi-schématique drun exemple technique d'application de l'invention à un refroidlsseur thermo-électrique de bouteille qui diffère notablement des modèles connus dont le refroidissement insuffisant les rendait inaptes à être utilisés. Cette figure représente à gauche une barre 10 de refroidissement à effet Peltier, conforme à l'invention et disposée verticalement, et dont le dessin ne représente que sept paires d'éléments au lieu de cinquante, pour la clarté du dessin, ce convertisseur étant capable d'absorber plus de 100 watts de puissance nominale. Il est monté sur un profilé 11 de cuivre de section suffisante et formant également le pôle négatif de l'alimentation en courant continu ; ce profilé est surmonté de plaquettes superposées des types alternés suivants : p, Cu1 n, Cu, p ..., etc, la dernière plaquette étant du type n dont le revêtement 12 de cuivre est raccordé par un cordon souple au pôle positif. Conformément à cette polarité et cette séquence, chaque soudure froide î est située entre un élément du type p et l'élément suivant du type n, chaque soudure chaude 5 est située entre un élément du type n et l'élément suivant du type p et, dans la représentation de la figure 7, les talons de soudure de toutes les tôles intercalaires froides 3 de cuivre sont orientes vers la droite et les talons de soudage des tôles chaudes 5 sont @rientés vers la gauche. La surface froide 4 de transfert de chaleur de ce mode de réalisation consiste en un tube de maillechort de quelques mètres de longueur enroulé en hélice d'environ 10 cm de diamètre et dont toutes les sept spires sont reliées thermiquement aux talons froids 3 de soudure par brasage ou soudage par points ; des pièces isolantes peuvent empêcher ces spires d'entrer en contact et donc de provoquer des court- circuits. L'hélice 4 ménage l'espace de logement du produit devant ètre refroidi et qui, dans le cas particulier est une bouteille 7 reposant sur une tôle froide reliée thermiquement à cette hélice ; le dessin, représente par ailleurs schématiquement une pompe 8 de circulation, d'un type bon marché tel que ceux utilisés pour les aquariums et qui fait circuler l'eau de refroidissement, mélangée le cas échéant à un additif tel que l'alcool qui en abaisse le point de congélation, à plus de 2,5 cm/s Le dessin représente dans leur totalité les talons 5 des soudures froides reliés aux aifférentes spires de l'hélice 1 de refroidissement, mais par contre ne représente pas la liaison analo-ue des talons chauds 5 de soudure et des échangeurs correspondants de chalour, pour plus de clarté ; ces surfaces de refroidissement peuvent être reliées thermiquement aussi bien par des contacts métalliques tels que représentés sur les figures 6a et 65 que par un circuit de refroidiss,ement à liteau à vitesse surcritique produite par une seconde pompe de circulation commandée par le même moteur et élevant le colt de tanière insignifiante. Les pompes doubles de ce type existent sur le marché, mais il est aussi possible en variante ou accessoirement d'équiper ce moteur de ventilateurs. La capacité frigorifique et le transfert de chaleur du mode de réalisation de refroidisseur de bouteille selon la figure 7 sont d'autant meilleurs qu'il permet de plus de faire quelques blocs de glace 9. La structure extérieure n' entre pas dans le cadre de l'invention et donc n'est pas représentée, le dessin fl'illiistrant pas non plus les barrières au froid en mousse de matière plastique, en super isolant ou analogues. Il est possible d'utiliser avantageusement la meme disposition pour des appareils de climatisation ; il suffit d'ajouter un commutateur à courant continu permettant de tasser du refroidissement au chauffage par effet Peltier et d'augmenter le nombre des barres 10 pour multiplier la capacité de l'appareillage L'expérience a montré qu'il est préférable que la tension de service ne dépasse jamais le potentiel d'électrode dans des conditions réversibles (1, 23 V) lorsque le refroidissement s'effectue par circulation d'eau, de manière à éviter le dégagement de gaz détonnant ; donc lorsque la capacité exigés est élevée, il faut soit tranc perte thermo-électrique. Les dispositifs de chauffage de l'art antérieur par effet Peltier ont sensiblement doublé la production réelle de chaleur de chauffage des locaux, par exemple avec une différence de temperature zEt - 20 C, par des discontinuités sensiblement égales de température aux surfaces froide et chaude d échange de chaleur, de sorte que le rendement était sensiblement divisé par deux et que le chauffage partiellement réversible ne permettait pC:- d'atteindre le même avantage fondamental de faible consommation d'énergie électrique que le chauffage classique à résistance par effet Joule. Comme mentionné en préambule, la disposition des paires d'éléments thermo-électriques selon l'invention n'est pas limitée au refroidissement et au chauffage par effet Peltier, mais s'applique également à la production de courant électrique par effet seebeck (ou effet thermo-électrique) au moyen de gradients de potentiel thermique, la figure 8 représentant un dispositif corréspondant d'utilisation de gradients relativement faibles dit, étant admis que t est approximati- c vement égal à 120 C ; ce problème concret est techniquement actuel dans le contexte de la transformation thermo-électrique de la chaleur solaire en courant dans les pays chauds en voie de développement. La figure 8 représente à la partie supérieure un collecteur classique de chaleur solaire se composant d'un caisson 13 sur lequel les rayons solaires incidents sont au mieux perpendi.eulaires à travers un ou plusieurs panneaux 14 de verre ou de matière plastique qui sont transparents à la lumière visible, mais qui ne laissent pas passer le rayonnement de réémis- sion à grande longueur d'onde de quelques m à te = 1200C, ce rayonne ment provenant de l'absorption de la lumière solaire par la tôle noircie 15. La chaleur solaire absorbée est utilisée pour réchauffer et évaporer de liteau cu un autre vecteur de chaleur à point d'ébullition convena- blement bas dans des tubes 16, ce vecteur de chaleur échauffant au moyen de tubes 17 en hélice analogues à ceux de la figure 7 les soudures chaudes de la barre 10 d'éléments thermo-électriq;ues dont les soudures froides 3 sont refroidies par un tube correspondant 6 en hélice. Une pompe 8 recycle l'eau chaude partiellement refroidie dans le collecteur de chaleur solaire qui la réchauffe et l'évapore à nouveau et la tension électrique produite par effet thermo-électrique est prélevée aux bornes Il et 12, la tension à vide étant d'environ 35 mv ou 1a tension aux bornes étant d'environ 18 mV par paire éléments sous charge maximale. Avec les matériaux actuellement disponibles du type Bi2me3 pour la roalisa- tion d'éléments thermo-électriques, dont l'efficacité thermo-électrique est de 0,0033 degré-1, qui supportent en permanence une température t = 120 C imposée par un frein de diffusion en métal lourd et dont la c température des soudures froides est abaissée à 200C, on obtient des 2 rendements de transformation en courant de 5,3 %, donc de 53 W par m de surface collectrice de chaleur lorsque celle-ci est exposée à un rayonnement solaire de 1 KW/m2 pouvant être atteint à énviron 400 de latitude. I1 faut noter que les différences de température dit des groupes thermo-électriques 10 en barre selon l'invention opérant par effet thermo-électrique sont plus de deux fois plus grandes qu'en régime de refroidissement ou de chauffage par effet Peltier ; les déformations possibles par dilatation thermique et les tensions mécaniques résiduelles créées sont donc aussi plus de deux fois plus grandes et leur élimination par la mise en oeuvre des principes de l'invention est d'autant plus importante. I1 ressort au moins implicitement des explications données plus haut que les groupes en barre sont réellement meilleur marché à réaliser que les groupes en créneaux. I1 suffit en réalité d'étamer les différents composants constitués de disques de Cu, du type p et du type n à l'aide d'une brasure convenable à bas point de fusion, par exemple de l'alliage mentionné à 52 % d!indium et 48 ss d'étain, puis de superposer tous les disques et de les exposer à une vibration par ultra-sons de fréquence comprise approximativement entre 104 et 105 Hz pour réaliser une barre d'éléments thermo-électriques selon l'invention. I1 va de soi que les convertisseurs décrits et représentés peuvent subir diverses autres modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS t. Convertisseur shermo-électrique d'énergie par effet Seebeck (effet thermo-électrique) et, le cas échéant ou en variante, par effet Peltier, se composant de multiples plaquettes thermo-électri- ques à semi-conducteurs branchées électriquement en série, alternativement de type positif et de type négatif, à surfaces d'extrémités parallèles et superposées ainsi que soudées avec interposition d'une grande plaquette métallique bonne conductrice,dans la séquence suivante : métal/plaquette de type p7métal/plaquette de type n/métal/plaquette de type p/métal/plaqueLte de type n ... etc.,/métal, ledit convertisseur étant caractérisé par une disposition geométrique dans laquelle le cou- rant électrique ne subit aucune variation notable de directicn à la transition de l'un desdits trois composants au composant voisin, la batterie en forme de barre ainsi constituée étant libre de se dilater thermiquement sans fléchir, car elle est symétrique par rapport à son axe 2. Convertisseurthermo-électrique d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que des pièces nétalliques de liaison, en particulier de métal tendre tel que l'indium pur ou le cadmium pur, qui de plus comportent des coudes contribuant à réduire les forces mécaniques, transfèrent la chaleur des soudures froides aux surfaces de transmission du froid. 3. Convertisseur thermo-électrique d'énergie selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la chaleur est transférée des soudures froides aux surfaces de transmission du froid et, le cas échéant ou en variante, des soudures chaudes aux surfaces de transmission de la chaleur par convexion d'un liquide, en particulier d'eau additionnée ou non d'un agent qui en modifie le point de congélation, la circulation de ce liquide, qui est turbulente, passant dans des tubes métalliques en hélice qui relient les soudures froides ou chaudes aux surfaces de transmission du froid oit de la chaleur, lesdits tubes étant en alliage dont la résistance électrique adoptée R = r , L/q est- calculée par un choix convenable de la résistance spécifique p , de la longueur L du tube et de la section q de la paroi du tube de manière qu'elle soit au moins dix fois plus grande que la résistance des éléments thermo-électriques à semi-conducteur avec lesquels ils sont montés en parallèle. 4. Convertis?eur tilermo-électrique d'énergie selon l'une quelconquc des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau des éléments thermo-électriques de type n et d@ type p est du type Bi2Te3 qui est allié et dopé de manière que son coefficient moyen de dilatation thermique diffère de moins de 10 % de celui des métaux bons conducteurs interposés dans les soudures froide et chaude, dans la plage des températures de service. 5. Application du convertisseur thermo-électrique d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 a la réalisa- tion d'un refroidisseur par effet Peltier, destiné en particulier à de bouteilles et incorporant ou non un dispositif de production de glac. 6. Convertisseur thermo-électrique d'énergie destiné un refroidissement et, le cas échéant ou en variante, à un chauffage par effet Peltier et à transfert de chaleur par circulation turbulente d'eau selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tension con- tinue appliquée au circuit d'eau est au maximum de 1,2 V.