Brevet FR2401525A1 — publié le 19790323

La présente invention concerne un dispositif thermoélectrique comportant une suite de thermoéléments du type P et du type N alternés, une première série d'ailettes pour évacuer des calories de l'une des faces des thermoéléments vers un premier fluide, une deuxième série d'ailettes pour recueillir des calories d'un deuxième fluide et les diriger vers une seconde face des thermoéléments opposée à ladite première face. Un tel dispositif thermoélectrique utilisant l'effet Peltier sert à réaliser un système de chauffage ou de réfrigération fonctionnant en pompe a' chaleur. Dans les réalisations connues de tels dispositifs, les thermoéléments sont juxtaposés en un module et reliés électriquement en série au moyen de barrettes reliant chacune deux thermoéléments et situés alternativement sur la face supérieure et sur la face inférieure des éléments. Les barrettes supérieures sont reliées thermiquement, par un matériau électriquement isolant, à une première plaque comportant des ailettes; de même, les barrettes inférieures sont reliées thermiquement, par un matériau électriquement isolant, à une seconde plaque comportant des ailettes. La première et la seconde plaques comportent respectivement les ailettes de la première et de la deuxième séries. Une telle disposition comporte cependant des inconvénients: - la couche électriquement isolante servant à relier thermiquement les plaques supérieure et inférieure aux barrettes de mise en série des thermoéléments est mauvaise conductrice de la chaleur. - Le prix de revient d'une telle disposition est élevé; en effet, les ailettes de chaque série doivent être assemblées sur les plaques par soudure, ou encore l'ensemble plaqueailette doitetre directement moulé ou extrudé. - L'écartement entre les zones froide et chaude est faible, ce qui provoque un shuntage thermique important entre ces deux zones. - Les plaques supportant les ailettes ne peuvent pas être minces sous peine d'un mauvais acheminement des calories aux ailettes éloignées de la zone centrale du module, d'où il résulte que le régime d'échange thermique entre les fluides est éloigné du régime idéal méthodique (ou contre-courant parfait). La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et a pour objet un dispositif thermoélectrique comportant une suite de thermoéléments du type P et du type N alternés, une première série d'ailettes pour évacuer des calories de l'une des faces des thermoéléments vers un premier fluide, une deuxième série d'ailettes pour recueillir des calories d'un deuxième fluide et de les diriger vers la face des thermoéléments opposée à ladite première face, caractérisé en ce que chaque série d'ailettes est divisée en une pluralité de faisceaux distincts les uns des autres, chaque faisceau reliant électriquement entre eux deux thermoéléments, un faisceau étant constitué par une pluralité d'ailettes, la liaison thermique et électrique entre les -ailettes et une face d'un thermoélément étant réalisée par soudure en bout d'un certain nombre d'extrémités, rassemblées en paquet, d'ailettes, les faisceaux de la première série d'ailettes étant décalés par rapport aux faisceaux de la deuxième série d'ailettes de manière à réaliser une connexion en série des thermoéléments, la distance entre les thermoéléments étant notablement supérieure aux dimensions desdits thermoéléments. On peut ainsi, par différents pliages des ailettes, écarter les pavés les uns des autres de manière à obtenir les meilleures conditions pour la circulation des fluides. L'invention sera bien comprise au moyen de la description d'un exemple de réalisa tion de l'invention faite ci-après en regard du dessin annexé dans lequel: La figure 1 montre une représentation schématique d'un dispositif de chauffage thermoélectrique selon l'invention. La figure 2 montre en détail la disposition des ailettes, La figure 3 montre une ailette en perspective. En se reportant à la figure 1, le dispositif comporte une cloison thermiquement isolante 1 et généralement imperméable séparant un fluide appartenant à un milieu 2 d'un fluide appartenant à un milieu 3. Le milieu 2 peut être, par exemple, l'intérieur d'une maison ou d'un immeuble que l'on désire chauffer et le milieu 3, l'air extrait de cette maison ou immeuble ou de l'air tiède d'une autre provenance. Le dispositif de chauffage comprend des pastilles 4 en forme de petits pavés qui sont des thermoéléments alternativement du type P et du type N. Les thermoéléments 4 sont électriquement reliés en série par des faisceaux 52 et 53 indépendants les uns des autres.Les faisceaux relient ainsi deux à deux les faces supérieures 42 des thermoéléments 4 et les faisceaux 53 relient deux à deux les faces inférieures 43 des thermoéléments 4. Les faisceaux sont constitués par des ailettes captant des calories sur les faces 42 des thermoéléments 4 et les faisceaux 53 sont constitués par des ailettes apportant des calories aux faces 43 des thermoéléments 4. Seuls les faisceaux 53 d'extrémités ne sont reliés qu'à la face 43 d'un seul thermoélément 4. Ces ailettes ont donc un double but de conduction thermique et électrique. Les liaisons électriques entre les faisceaux 52 et 53 d'ailettes et une source de courant électrique, non représentée, sont réalisées au moyen de conducteurs 6 et 7. La figure 2 montre un faisceau 52 ou 53 d'ailettes. Un tel faisceau est constitué d'une pluralité d'ailettes 8 en aluminium. Les ailettes sont brasées en bout sur une face 42 ou 43 des pavés 4. Les ailettes 8 ont, par exemple, la forme représentée en perspective sur la figure 3, elles comportent une baguette 9,et c'est par cette languette 9 qu'elles sont brasées en bout sur la face 42 ou 43 des pavés. Toutefois, afin que l'épaisseur de l'ensemble des languettes 9 devant être brasée sur un pavé occupe toute la longueur L du pavé, afin de capter ou recevoir le mieux possible la chaleur, respectivement dégagée par la surface 42 ou apportée à la suface 43 des pavés 4, certaines languettes, ou toutes, peuvent être repliées une ou plusieusfais, dans un sens ou l'autre, sur une longueur appropriée.Dans le cas de la figure 2, les languettes 9 sont toutes repliées une seule fois. La largeur 1 de ces languettes correspond par ailleurs à la largeur d'un pavé 4. Dans l'exemple de la figure 2, il y a deux sortes d'ailettes, les ailettes d'extrémité ou demi-ailettes, telles que les ailettes 8a à 8j conformes à celle représentée figure 3, et les ailettes de milieu qui connectent deux pavés et qui sont avant pliure deux fois plus longues que les ailettes d'extrémité. On peut aussi prendre des ailettes identiques aux ailettes 8a à 8j et les assembler en 10. Enfin, les ailettes d'un faisceau 52 ou 53 sont rendues solidaires par une plaque 11 de me me métal que les ailettes. Cette disposition selon l'invention comporte un certain nombre d'avantages: - l'épaisseur de métal des ailettes, le nombre des ailettes, leur surface peuvent être facilement optimisés en vue d'obtenir une faible résistance thermique entre face de pavé et fluide, au prix minimum de métal dans les ailettes. - La jonction thermique entre pavé et ailettes est directe (une seule couche de brasure). - La jonction électrique d'un pavé au voisin est assurée par plusieurs-conducteurs en parallèle, de grande largeur (toute la largeur des ailettes). - La liaison mécanique entre pavés raccordés par les ailettes est souple et entame le minimum de contraintes thermiques. - La fabrication des ailettes par découpage, pliage, assemblage serti, agrafé, collé ou soudé, se prête à une fabrication automatique. - La hauteur des pieds d'ailettes (languette 9) peut être optimisée pour obtenir le meilleur compromis entre résistances thermique et électrique pavé-pavé d'une part, et shuntage thermique coté froid - côté chaud d'autre part. La disposition suivant l'invention réalise en outre pour les fluides des canaux de passage 12 d'epaisseur, mesurée parallèlement à la longueur des thermoéléments, non limitée par les dimensions de ceux-ci. La plaque il de solidarisation des ailettes d'un faisceau contribue à la conduction électrique pavé-pavé via les ailettes 8a et 8j. Bien entendu, les languettes 9 peuvent ne pas avoir la forme représentée sur la figure 3, elles peuvent notamment, pour améliorer la conduction thermique, aller en s'élargissant depuis leur soudure sur les pavés 4 jusque leur partie supérieure. REVENDICATIONS 1/Dispositif thermoélectrique comportant une suite de thermoéléments du type P et du type N, alternés, une première série d'ailettes pour évacuer des calories de l'une des faces des thermoéléments vers un premier fluide, une deuxième série d'ailettes pour recueillir des calories d'un deuxième fluide et les diriger vers la face des thermoéléments opposée à ladite première face, caractérisé en ce que chaque série d'ailettes est divisée en une pluralité de faisceaux distincts les uns des autres, chaque faisceau reliant électriquement entre eux deux thermoéléments, un faisceau étant constitué par une pluralité d'ailettes, la liaison thermique et électrique entre les ailettes et une face d'un thermoélément étant réalisée par soudure en bout d'un certain nombre d'extrémités, rassemblées en paquet, d'ailettes, les faisceaux de la première série d'ailettes étant décalés par rapport aux faisceaux de la deuxième série d'ailettes de manière à réaliser une connexion en série des thermoéîéments, la distance entre les thermoéléments étant notablement supérieure aux dimensions desdits thermoéléments. 2l Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie des ailettes soudées en bout sur un thermoélément a la forme d'une languette dont la largeur correspond à celle d'un #hermoélément. 3/ Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que lesdites languettes sont pliées le nombre de fois nécessaire de manière que l'assemblage de tout un paquet d'ailettes sur un thermoélément occupe toute la longueur d'un thermoélément.