Brevet FR2543275A1 — publié le 19840928

Perfectionnements apportés aux installations thermo-électriques à thermo-éléments interposés entre des conduits chauds et froids. L'invention est relative aux installations thermoélectriques (notamment aux pompes à chaleur thermoélectriques) comportant des conduits dans lesquels circule un fluide dit chaud (fluide'dans lequel on désire injecter des calories lorsque l'installation fonctionne en pompe à chaleur) et des conduits dans lesquels circule un fluide dit froid (fluide à partir duquel on veut extraire des calories lorsque l'installation fonctionne en pompe à chaleur). Des thermo-éléments ou des groupes de thermoéléments sont interposés entre les parois chaudes et froides des deux susdits conduits, par l'intermédiaire d'échangeurs de chaleur entourant les conduits. Des moyens de liaison électriques sont enfin prévus pour connecter en série les susdits thermo-éléments à un dispositif générateur de courant continu (lorsque l'installation fonctionne en pompe à chaleur) ou récepteur de courant continu (lorsque l'installation fonctionne pour produire du courant électrique). Comme montré sur la fig. 1 des dessins ci-annexés, qui illustre l'art antérieur, les installations thermoélectriques de puissance industrielle sont constituées d'empilements de nappes de thermo-éléments 3 comprises entre des nappes de conduits de fluide chaud L et des nappes de conduits de fluide froid 2. Un courant électrique continu I traverse les échangeurs de chaleur 4 formés autour de chaque conduit 1 ou 2 et le thermo-élément 3 associé, les uns et les autres étant en série d'un bout à l'autre de l'installation. Les nappes des conduits 1 et 2 voisines sont généralement à des températures différentes et leur température varie dans le temps. Il en résulte des dilatations et/ou des contractions des conduits 1 et 2 qui entraînent des contraintes de cisaillement dans les thermo-éléments 3. Pour éviter ces contraintes, on a recours à des contacts installés entre les thermo-éléments 3 et les échangeurs 4, mais ces contacts créent des résistances thermiques et électriques importantes que l'on cherche à réduire en comprimant les colonnes de thermoéléments 3 et d'échangeurs 4 à l'aide de tirants 5. Dans une telle installation, le courant électrique I doit subir des modifications de trajectoire aux extrémités des colonnes, sous forme de coudes à 1800, dans des plans parallèles ou perpendiculaires aux conduits 1 et 2. Ces coudes sont repérés en C1 et en C2 sur la fig. 1. Ces coudes électriques C1 et C2 sont généralement constitués par des échangeurs 4 spéciaux (41 et et fig. 1) qui produisent, avec les contacts mobiles voisins, des résistances importantes du fait des différences d'épaisseur des colonnes voisines. L'invention a précisément pour but de remédier à cet inconvénient et, à cet effet, propose que les thermo-éléments au niveau desquels doit s'effectuer une modification de la trajectoire du courant électrique soient portés deux par deux par une barrette de liaison réalisée en matériau conducteur de la chaleur et de l'électricité et présentant, dans sa partie centrale, située entre deux thermo-éléments, une zone déformable autorisant notamment, soit une flexion de la barrette de liaison, soit une torsion de ladite barrette de liaison, soit une flexion combinée à une torsion. Grâce à cette disposition, - d'une part, les pertes par effet Joule sont fortement diminuées, voire même rendues négligeables, en donnant à la barrette de liaison une section transversale suffisamment importante pour que sa résistance électrique soit la plus faible possible, et en remplaçant le passage du courant dans un échangeur spécial d'extrémité de colonne et à travers deux contacts mobiles (comme décrit ci-dessus à propos de l'art antérieur) par un simple parcours du courant dans la barrette conductrice, et - d'autre part, les résistances des contacts s'opposant à la transmission de chaleur sont pratiquement éliminées en raison de la zone déformable qui permet, à chaque thermo-élément, de se mettre en place librement. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, chaque thermo-élément est interposé entre la barrette de liaison et une semelle dont la surface extérieure présente une courbure cylindrique ou sphérique. Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, la barrette de liaison présente, sur sa surface extérieure, une courbure cylindrique ou sphérique, chaque thermo-élément étant interposé entre la surface plane de ladite barrette de liaison et une semelle à contact plan. Ces modes de réalisation avantageux permettent, d'une part, de supprimer des contraintes dues à la différence des dilatations des conduits de circulation et, d'autre part, le rattrapage des différences de cotes qui peuvent se produire pour des raisons constructives, et le rattrapage du décalage angulaire de deux échan- geurs voisins d'un même conduit ou de deux conduits voisins. L'invention consiste, mises à part les dispositions dont il vient d'être question, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après et qui s'utilisent, de préférence en même temps. L'invention pourra être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que des dessins ci-annexés, lesquels complément et dessins se référant à un mode de réalisation préféré de l'invention et ne com portant,bien entendu, aucun caractère limitatif. La fig. 1 représente la vue schématique partielle, en perspective éclatée,d'une installation établie conformément à l'art antérieur. La fig. 2 représente la vue schématique partielle, en perspective éclatée, d'une installation établie con forcément à l'invention. La fig. 3 est une vue en perspective illustrant une variante de l'invention. Comme montré sur les fig. 1 et 2, l'installation comporte des conduits 1 dans lesquels circule un fluide chaud, et des conduits 2 dans lesquels circule un fluide froid. Des thermo-éléments 3, ou des groupes de thermoéléments, sont interposés entre les parois chaudes et froides des deux conduits 1 et 2, par l'intermédiaire d'échangeurs de chaleur 4 en forme de manchon entourant les susdits conduits. Des moyens de liaison électriques sont prévus pour connecter en #série les thermo-éléments 3 à un dispositif (non représenté) générateur de courant continu (s'il s'agit d'une installation fonctionnant en pompe à chaleur) ou récepteur de courant continu (s'i#l s'agit d'une installation fonctionnant pour produire du courant électrique). Le courant électrique I traverse donc les échangeurs de chaleur 4 formés autour de chaque conduit 1 ou 2 et le thermo-élément associé 3. Comme montré sur la fig. 2, les thermo-éléments 3, au niveau desquels doit s'effectuer une modification de la trajectoire du courant électrique I (sous forme de coudes tels que C1 et C2 - fig. 2), sont portés deux par deux par une barrette de liaison 6 réalisée en matériau conducteur de la chaleur et de l'électricité et présentant, dans sa partie centrale située entre les deux thermo-éléments 3, une zone déformable 7. Cette zone déformable 7 peut être agencée pour autoriser une flexion de la barrette de liaison 6, comme c'est le cas pour la barrette de liaison située au niveau du coude électrique C1, fig. 2. A cet effet, la barrette de liaison 6 comporte une zone amincie constituant la zone déformable 7 en flexion. Cette zone déformable 7 peut être agencée pour autoriser une torsion de la barrette de liaison 6, comme c'est le cas pour la barrette de liaison située au niveau du coude électrique C2 fig. 2. A cet effet, la barrette de liaison 6 comporte une zone resserrée constituant la zone déformable 7 en torsion, qui peut d'ailleurs autoriser également une flexion de la barrette de liaison ainsi agencée. Constructivement, il est avantageux d'avoir recours au mode de réalisation selon lequel chaque thermo-élément 3 est interposé entre la barrette de liaison 6 et une semelle 8 dont la surface extérieure présente une courbure cylindrique ou sphérique (montage au niveau du coude électrique C1 - fig. 2). Selon un autre mode de réalisation, la barrette de liaison 6 présente, sur sa surface extérieure, une courbure cylindrique ou sphérique, chaque thermo-élément 3 étant interposé entre la surface plane de ladite barrette de liaison 6 et une semelle 9 à contact plan (montage au niveau du coude électrique C2 - fig. 2). Dans une installation ainsi décrite, les colonnes de thermo-éléments 3 et d'échangeurs 4 peuvent être comprimées à l'aide de tirants 5. Selon la variante de l'invention illustrée sur la fig. 3, la barrette de liaison 6 présente une forme en U, les thermo-éléments 3 étant portés par les branches de la barrette de liaison 6 dont la partie centrale constitue la zone déformable 7, en flexion et en torsion. REVENDICATIONS 1.- Installation thermo-électrique comportant des conduits (1) dans lesquels circule un fluide chaud, des conduits (2) dans lesquels circule un fluide froid, des thermo-éléments ou groupes de thermo-éléments (3) montés entre les parois chaudes et froides des susdits conduits (1) et (2), des moyens de liaison électriques connectant en série les susdits thermo-éléments (3) à un dispositif générateur ou récepteur de- courant continu, caractérisée par le fait que les therm#o-éléments (3) de cette installation, au niveau. tuer une modification de la trajectoire du courant continu, sont portés deux par deux par une barrette de liaison (6) réalisée en matériau conducteur de la chaleur et de l'électricité et présentant, dans sa partie centrale située entre les deux thermo-éléments (3)-, une zone déformable (7). 2.- Installation selon la revendication 1, caracté- risée par le fait que la zone déformable (7) est agencée pour autoriser une flexion de la barrette de liaison (6). 3.- Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la zone déformable (7) est agencée pour autoriser une torsion de la barrette de liaison (6). 4.- Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la zone déformable (7) est agencée pour autoriser une flexion et une torsion de la barrette de liaison (6). 5.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que chaque thermoélément (3) est interposé entre la barrette de liaison (6) et une semelle (8) dont la surface extérieure présente une courbure cylindrique ou sphérique. 6.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que la barrette de liaison (6) présente, sur sa surface extérieure, une courbure cylindrique ou sphérique, chaque thermo-élément (3) étant interposé entre la surface plane de ladite barrette de liaison (6) et une semelle (9) à contact plan. 7.- Installation selon l'une quelconque-des revendications 4 à 6, caractérisée par le fait que la barrette de liaison (6) présente une forme en U, les thermo-éléments (3) étant portés par les branches de la barrette de liaison (6) dont la partie centrale constitue la zone déformable (7) en flexion et en torsion. 8.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait qu'elle fonctionne en pompe à chaleur thermo-électrique, les moyens de liaison électriques connectant en série les thermo-éléments (3) à un dispositif générateur de courant continu.