Brevet FR2617643A1 — publié le 19890106

La présente invention concerne un élément de refroidissement, en particulier un élément de refroi- dissement thermoélectrique qui utilise l'effet dit de Peltier engendré par le passage d'un courant électrique à travers la jonction de deux conducteurs différents. On a utilisé traditionnellement des éléments de refroidissement basés sur l'effet Peltier pour le re- froidissement et la correction thermique de divers ins- truments. On a trouvé également des applications appro- priées dans des produits conçus pour des consommateurs. Les avantages les plus importants de la méthode de re- froidissement par effet Peltier sont la petite dimension, le besoin d'entretien presque inexistant et l'extrême simplicité d'emploi, la chaleur étant transférée de l'ob- jet à refroidir dans l'échangeur de chaleur par l'inter- médiaire du courant continu qui traverse l'élément de re- froidissement. L'effet Peltier a pour résultat que, lors- qu'un courant électrique traverse la jonction de deux conducteurs différents,la jonction est refroidie ou chauffée selon le sens du courant. L'explication de ce phénomène est que, dans des conducteurs qui sont thermi- quement déséquilibrés, les flux de chaleur transportés par les électrons conducteurs vers la jonction et à par- tir de celle-ci diffèrent l'un de l'autre. En fonction de la température, on peut défi- nir le facteur T(T) dit de Peltier pour les matières A et B de sorte que la capacité calorifique délimitée dans la jonction de A et B est Q = il rA(T) - oB(T>] ' lorsqu'un courant i traverse la jonction. Le refroidis- sement (ou le chauffage) est donc d'autant plus efficace que les coefficients Peltier des matières diffèrent da- vantage l'un de l'autre. Une limite pour les températures les plus basses obtenues au moyen des éléments Peltier usuels est fixée par le fait que, même avec les meilleures matières connues, la différence entre les coefficients Peltier di- minue rapidement pour une diminution suffisante de la température. Les meilleurs éléments Peltier usuels sont très généralement fabriqués en un semi-conducteur du type tellurure de bismuth fortement trempé. Avec un seul élé- ment, on peut engendrer une différence de température de 70 K environ et, par installations de plusieurs éléments successivement, on obtient même des temperatures un peu inférieures à 173 K (-100 C). La présente invention a pour objet d'éviter certains des inconvénients de l'art antérieur et de pro- curer un élément de refroidissement perfectionné basé sur l'effet Peltier, cet élément permettant d'obtenir des températures encore plus basses que précédemment. Conformément à l'invention, l'élément de refroidissement est avantageusement formé de sorte qu'au moins une branche de l'élément Peltier est constituée d'une matière supra-conductrice ayant une température critique remarquablement élevée. La deuxième branche de l'élément Peltier peut dans ce cas être constituée d'une matière connue pour élément Peltier, telle que le tellurure de bismuth cité dans la description de l'art antérieur, dont le facteur Peltier est remarquablement élevé à la température désirée. - La matière supra-conductrice utilisée dans l'élément de refroidissement suivant l'invention peut avantageusement être une matière céramique supra-conduc- trice contenant au moins un métal du groupe des terres rares.Une telle matière est par exemple un oxyde formié par un métal de terre rare, le baryum et le cuivre, avan- tageusement sous la forme RE Ba2Cu307, dans lequel RE est un métal du groupe des terres rares, tel que l'yttrium. Puisque le facteur Peltier d'une matière su- pra-conductrice tombe rapidement à-zéro lorsqu'on descend au-dessous de la température critique, on obtient une ef- ficacité de refroidissement sensiblement meilleure aux plus basses températures avec l'élément de refroidisse- ment décrit qu'avec les éléments Peltier usuels. L'effi- cacité de refroidissement qu'on peut obtenir avec le nou- vel élément est également améliorée par le fait que de la chaleur n'est pas engendrée dans la branche supra- conductrice, en raison de l'absence de pertes ohmiques. Revendications 1. Elément de refroidissement, en particu- lier élément de refroidissement thermo-électrique qui utilise l'effet dit de Peltier engendré par le passage de courant électrique à travers la jonction de deux conducteurs différents, caractérisé en ce qu'au moins l'un des conducteurs est en une matière supra-conduc- trice. 2. Elément de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière supra- conductrice contient au moins un métal du groupe des terres rares. 3. Elément de refroidissement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière supra- conductrice contient de l'yttrium. 4. Elément de refroidissement suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière supra-conductrice est un oxyde formé par une terre rare, le baryum et le cuivre. 5. Elément de refroidissement suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la matière supra- conductrice est sous la forme RE Ba2Cu307, dans laquelle RE est un métal du groupe des terres rares.