Brevet FR2919980A3 — publié le 20090213

FR 2919980 A3 20090213 FR 0803620 A 20080627 ARRIERE PLAN DE L'INVENTION (a) Domaine de l'invention Cette présente invention concerne un panneau de température différentiel. (b) Description de l'art antérieur Tandis que nous consommons des combustibles fossiles, il est dit que nous avons converti nos mines de houille en anhydride carbonique-- ce qui une fois dans l'air s'accroît deux fois plus, et la température peut s'élever de 4ù5 , contribuant non seulement au réchauffement global et cela empire depuis des décennies. Comment utiliser nos ressources énergétiques et réduire l'émission d'anhydride carbonique sont le souci de cette génération. Pour développer de nouvelles méthodes génératrices d'énergie, telles que module thermoélectrique (TE), conversion de la chaleur en courant électrique qui est une idée dernier cri. En bref, le gradient de température ou les changements de direction de température rapide entre deux conducteurs différents peut produire la tension électrique. Cela mène à l'écoulement de la chaleur et à la diffusion des porteurs de charge dans un matériel conducteur. De plus, l'écoulement des porteurs de charge en basse température crée une différence de tension de sorte que les éléments TE puissent développer 2919980 -2- l'énergie à une différence de la température. En particulier, des semi-conducteurs alternativement P-enduits et N-enduits de bismuth-tellurure et électriquement relié en série opéré sous haute température pour développer de l'énergie électrique est déjà maitrisée 5 en une alternative efficace. RÉSUMÉ DE L'INVENTION TE profite de l'efficacité des semi-conducteurs, mais est de faible efficacité électrique (chaleur convertie en 7-8% de puissance seulement), occupe un espace conséquent, et risque d'être endommagé facilement. 10 TE encombrant est librement actionné sous haute température (250 C); certain TE fonctionnent sous température intérieur normale mais le développement de la puissance électrique est faible et la durée de vie limitée. En conséquence, comment extraire une puissance électrique 15 élevée plus efficace et fonctionner avec de hautes température et s'ajustant sur des tailles exactes incorporées avec des éléments de TE pouvant être recyclé et réutilisé, sont les soucis des utilisateurs. L'invention est de fournir un panneau de température différentiel capable de développer des quantités d'énergie électrique significatives 20 basées sur l'effet Thomas Seebeck, le panneau se compose de conducteurs faits de différents métaux ou alliages. Pour résoudre les problèmes antérieurs, un panneau de température différentiel comporte: une isolation en forme de feuilles (3); et un dispositif de production d'électricité (2) qui se compose en premier d'une pluralité de premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) faits de différents alliages disposés au dessus et au un fond de l'isolation en forme de feuilles(3); les deux bouts des premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) sont reliées entre eux pour former les points de charge électrique (22a, 22b); et d'abord, les premières et deuxièmes cordes de conduction (6a, 6b) sont reliées entre elles et déchargent les charges positives et négatives desdits premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) respectivement. AVANTAGE DES MODES DE RÉALISATION DE L'INVENTION L'invention peut être incorporée pour réaliser les avantages suivant: 1. La configuration de chaque panneau de température différentiel est non seulement juste constitué des mêmes feuilles particulières/réitérées, mais également plus de panneaux de température différentiels peuvent être intégrés entre eux séquentiellement. Alors que la carte à circuit imprimé (CCI) peut être réduite au minimum de la grandeur d'une puce électronique, chaque panneau de température différentiel peut être également dimensionné à une taille de puces électroniques et donc permet de s'intégrer à la mêmes taille que les feuilles particulières/réitérées pour créer des panneaux différentiels de température plus petits que jamais. La fabrication des éléments (TE) thermoélectriques peut s'accorder aux diverses tailles suivant la condition de différents dispositifs. D'ailleurs l'élément de TE de la présente invention peut s'adapter à tout genre d'occasions ou de changements. 2. La valeur-seuil de manipulation de la température suivant l'invention est plus faisable que le module thermoélectrique conventionnel, qui peut être opéré sous des températures intérieures normales jusqu'au 250 C. Tandis que les éléments TE de l'invention peuvent travailler sous des températures plus basses tel que -273 C jusqu'à 300 C. Il a la flexibilité de pouvoir être utilisé dans tout genre de dispositifs et d'occasions avec une efficacité électrique élevée sous haute température. 3. La configuration entière peut être plus durable pendant l'utilisation parce que l'élément dynamique n'est pas incorporé à l'accumulateur différentiel de température qui décharge le courant continu. Ainsi la technique assortie d'élément dynamique n'est pas exigée. Elle mène à un rapport inférieur de panne ou de défaut de fonctionnement de l'élément TE de l'invention. En outre, les feuilles particulières/réitérées sont facilement maintenues ou remplacée et peuvent même être recyclées ou être réutilisées lors du retour en usine des panneaux différentiels de température ayant un défaut de fonctionnement (c.-à-d. éléments TE). COURTE DESCRIPTION DES FIGURES La Fig. 1 montre une vue de perspective du panneau de température différentiel de l'invention. Fig. 2 montre une vue sectionnée du panneau de la Fig. 1. Fig. 3 montre une vue sectionnée agrandie de la Fig. 2 indiquée par un cercle. Fig. 4 montre une vue en coupe de la Fig. 1 indiquée par IV-IV. 15 Fig. 5 montre une vue en coupe de la Fig. 1 indiquée par V -V. Fig. 6 montre une vue supérieure de la Fig. 1. Fig. 7 montre une vue schématique de l'incorporation du panneau de température différentiel de l'invention. Fig. 8 montre une vue schématique d'un autre mode de réalisation de 20 l'invention. -6- Fig. 9 montre une vue en coupe de la Fig. 8 indiquée par IX-IX. Fig. 10 montre une vue schématique d'un autre mode de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES FORMES DE RÉALISATION 5 PRÉFÉRÉES La description de l'invention est décrite en détail selon les figures annexées ci-après. Première incorporation Suivant les Fig. de 1 à 6, un panneau de température différentiel (1) 10 inclut: une isolation forme de feuilles (3); et un dispositif de production d'électricité (2) se compose de plusieurs premiers conducteurs (20) et une pluralité de deuxièmes conducteurs (21) faits de différents métaux ou alliages, les premiers conducteurs (20) 15 et les deuxièmes conducteurs (21) sont placés sur le haut et le bas de l'isolateur (3); deux bouts de chaque premiers conducteurs (20) sont reliés aux deux bouts de chaque deuxièmes conducteurs (21) pour former les points de charge électriques (22a, 22b). Les premiers conducteurs (20) et les deuxièmes conducteurs (21) 20 fait de différents métaux ou alliages sont combinés pour former un couple thermoélectrique mis dans l'environnement ambiant avec le gradient de température (c.-à-d. une partie supérieure dégage la chaleur à une partie inférieure) selon l'effet de génération thermoélectrique (TEG) de Thomas Seebeck (ou effet thermoélectrique) transformation de la chaleur en courant électrique. Puis, une quantité de premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) distribués sur le haut et le bas de l'isolation respectivement selon la largeur de chaque conducteur. Les conducteurs peuvent être arrangés sur le haut et le bas face à face en deux rangées et paires de points de charge électriques (22a, 22b) formés entre eux avec une efficacité électrique élevée. Le panneau de température différentiel (1) est revêtu avec deux conducteurs thermiques (4) protégeant les points de charge électriques (22a, 22b), et d'autre revêtements avec un isolateur thermique (5) protégeant les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) excepté les points de charge électriques (22a, 22b). De ce fait, les conducteurs thermiques (4) conduisent la chaleur aux points de charge électriques (22a, 22b), qui sont thermiquement isolés par l'isolateur thermique (5), évitant tous risques de dommages du panneau de température différentiel (1). Les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) sont -8-également thermiquement isolés par l'isolateur thermique (5) de sorte que la chaleur des points de charge électriques (22a, 22b) ne se transfère pas à l'environnement par les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21); sans échange de chaleur pouvant créer un processus isotherme. Autrement, si la température reste constante, aucun courant électrique ne peut être produit. Le conducteur thermique (4) se compose d'une couche d'isolation (41) d'un revêtement des points de charge électrique (22a, 22b) avec une couche d'isolation (41), qui est, alternativement, revêtu avec une couche thermique de conduction (40). De plus, les espaces formés entre la couche thermique de conducteur (40) et les points de charge électriques (22a, 22b) sont remplis d'adhésif thermiquement conducteur (42), tell que de l'époxyde. En bref, une simple couche d'isolation (41) est insérée pour empêcher les points de charge électriques (22a, 22b) d'entrer en contact avec la couche thermique de conduction (4). Autrement, cela produit un processus isotherme sans le gradient de température, et aucune chaleur ne peut être convertie en électricité. L'époxyde (42) peut conduire la chaleur et garder l'efficacité électrique. Les extrémités proximales et distales du panneau de température différentiel (1) sont équipées de premières, deuxièmes cordes de - conduction (6a, 6b) pour décharger les charges positives et négatives d'un dispositif de production d'électricité (2). Les premiers et deuxièmes cordes de conduction (6a, 6b) sont reliés à une extrémité proximale ou distale du dispositif de production d'électricité (2) par les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21). Les cordes de conduction (6a, 6b) sont faites de différents métaux ou alliages. Le point de charge électrique (22a, 22b) est le relai entre les deux bouts des premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) pouvant décharger les charges positives et négatives basées sur les effets de Thomas Seebeck. Les cordes de conduction (6a, 6b) peuvent également être reliées à d'autres panneaux différentiels de température (1) ou à des dispositifs en série ou en parallèle pour augmenter le rendement de production d'électricité. Des matériaux des premiers conducteurs (20) et des deuxièmes conducteurs (21) peuvent être choisis parmi les suivants: alliage de chrome-magnésium, alliage d'aluminium-magnésium, alliage de nickel-cuivre, fer, alliage de platine-rhodium, et platine d'usage courant dans l'industrie pour réduire le coût matériel et pouvant être opérés sous température ambiante à partir de -273 C à 300 C, est qui n'a pas la limitation des modules thermoélectriques conventionnels à la -10-température ambiante normale jusqu'à 250 C. Les matériaux thermoélectriques peuvent être cristallisés en dimensions de nanomètre de superficie élevée, où les électrons confinés dans une ou plusieurs dimensions avec un confinement de quantum effectuent et approches la taille d'un exciton en vrac de cristal appelé le rayon d'exciton de Bohr. Par conséquent cela a des effets positifs pour développer la puissance des matériaux de nos jours. En outre, traité par le traitement de micro-échelle facilite le feuilletage des membranes en métal sur les puces. De ce fait, quantités de panneaux différentiels de température (1) réduisant au minimum avec une efficacité électrique élevée peuvent être prévus. Deuxième incorporation Suivant les Figs. 8-9, une pluralité de panneaux de température différentiels comporte: Un substrat de silicone-sur-isolateur (3); Un dispositif de production d'électricité (2) se compose d'une pluralité de premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) faits de différents métaux ou alliages alternativement et par intermittence disposés en parallèle au dessus du substrat de silicone-sur-isolateur (3). Les deux bouts des premiers et deuxièmes conducteurs sont reliées à entre eux pour former les points de charge électriques (22a, 22b) être le relais entre les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) en parallèle. En outre, les points de charge électriques (22a, 22b) formés par intermittence des deux côtés de la partie latérale, du moins, les premiers et deuxièmes conducteurs peuvent être thermiquement isolés les uns des autres par l'air. Les deux côtés latéraux du dispositif de production d'électricité (2) revêtu des deux conducteurs thermiques (4) pour conduire la chaleur à tout les points de charge électrique (22a, 22b). De plus, les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) sont revêtu avec un isolateur thermique (5) excepté les points de charge électriques (22a, 22b). Les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) sur le haut du substrat de silicone-sur-isolateur (3) laminé ensemble pour former un panneau différentiel de température lambrissé aggloméré ou une rangée produisant des quantités significatives de puissance courante. Puisque les fonctions et les matériaux des conducteurs thermiques (4) et des isolateurs thermiques (5) sont décrits dans la première incorporation, il n'y a pas d'autre description de détail sur ce sujet. Puisque les premiers conducteurs (20) et deuxièmes conducteurs 20 (21) faits à partir de membranes en métal sont laminés au substrat de - 12 -silicone-sur-isolateur; le panneau de température différentiel (1) réduit au minimum en une de la grandeur d'une puce minuscule. De ce fait, plus de points de charge plus électriques (22a, 22b) relaient les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) laminés dans un secteur limité produisant des quantités significatives de courant électrique répondant à l'exigence des standards de production et de consommation d'électricité renouvelable. Le conducteur thermique (4) est de l'époxyde contenant de l'oxyde d'aluminium, ou du silicium ayant une super conductivité. Les espaces comblées par époxyde entre les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) protège les points de charge électriques (22a, 22b) contre de possibles dégâts. Des extrémités proximales et distales du panneau de température différentiel (1) sont équipées de premières, et secondes cordes de conduction (6a, 6b) pouvant décharger les charges positives et négatives du dispositif de production d'électricité (2) respectivement. Les premières, deuxièmes cordes de conduction (6a, 6b) s'ont reliées aux extrémités proximales et distales du dispositif de production d'électricité (2) par les première, deuxièmes conducteurs (20, 21). Troisième incorporation -13- Suivant les indications de la Fig. 7, un accumulateur différentiel de température est caractérisé par: Une pluralité de panneaux différentiel de température (1) disposé sur le dessus d'un substrat (9), avec les cordes de conduction (6a, 6b) décharges les charges positives et négatives des extrémités droites et gauches des dispositifs de production d'électricité (2). Suivant la Fig. 7, les principales cordes de conduction (6A, 6B) formées séparément par les cordes de conduction (6a, 6b) sont jointes ensemble respectivement pour décharger les charges positives et négatives. Les panneaux différentiels de température (1) peuvent être reliés en parallèle par les cordes de conduction (6a, 6b). Le fond des panneaux différentiel de température (1) revêtu avec le conducteur thermique (4) est disposé jusqu'au dessus du substrat (9), où les panneaux différentiel de température (1) est tenu verticalement sur le substrat (9) soutenu par un réchauffeur (7) tel qu'un moteur, ou une chaudière. Tandis que l'autre dessus du panneau différentiel de température (1) revêtu avec le conducteur thermique (4) est équipé d'un ventilateur (8), où un gradient de température est fourni au fond et le dessus des conducteurs thermiques (4) car l'air y circule à différentes températures. De ce fait, les points de charge électriques (22a, 22b) sur le fond et le dessus du - 14 panneau de température différentiel (1) sont isolés thermiquement et opérés dans différentes températures. Un effet thermoélectrique de couples est donc produit entre les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21). Ainsi, les charges positives et négatives (c.-à-d. des anions et des cations) de la première, deuxièmes conducteurs (20, 21) se sont déplacées pour former un courant électrique significatif et efficace. Comme mentionné ci-dessus, le panneau de température différentiel (1) est déjà décrit en détail dans la première incorporation; plus de panneaux différentiel de température (1) peuvent fonctionner assez bien et sont réalisables pour former un accumulateur différentiel de température afin de produire un courant électrique de quantités significatives dans une température ambiante de -273 C à 300 C. L'accumulateur différentiel de température convient à un générateur de puissance renouvelable tel que la génération géothermique, l'industrie énergétique solaire, les batteries de carburant etc., sans bruits mécaniques, matériaux dangereux pour le publics, pollutions, mais opportunément réparables. Quatrième incorporation Suivant les indications de la Fig. 10, un quatrième mode de 20 réalisation de l'invention est illustré. D'abord, les deuxièmes conducteurs -15- (20, 21) sur le panneau de température différentiel (1) est fait de membranes en métal, peuvent en plus réduire les dimensions du panneau de température différentiel (1) avec l'efficacité électrique par feuilletage. En outre, des substrats (9) peuvent être fixés aux conducteurs thermiques (4) sur le dessus et le bas du panneau de température différentiel (1). Plus de points de charge électrique (22a, 22b) relient les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) sur les panneaux de température différentiels pour former un accumulateur de température différentiel produisant des quantités significatives de courant électrique. Les panneaux différentiels de température (1) réduits au minimum comme des puces conviennent à des dispositifs moyens ou petits avec chaleur ou la différence évidente de température permet de fournir de la puissance renouvelable et permet de réduire les émissions d'anhydride carbonique. Le substrat (9) fait de matériel d'un coefficient de transmission de chaleur plus élevé peut absorber ou émettre la chaleur promptement pour améliorer l'efficacité électrique du panneau de différentiel de température. REVENDICATIONS 1. Panneau de température différentiel (1) caractérisé en ce qu'il comporte: une isolation en forme de feuilles (3); et un dispositif de production d'électricité (2) se composant d'une pluralité de premiers conducteurs (20) et une pluralité de deuxièmes conducteurs (21) faits de différents métaux ou d'alliages, les premiers conducteurs (20) et les deuxièmes conducteurs (21) sont disposés sur le dessus et sur le bas de l'isolation en forme de feuilles(3); les deux bouts de chaque premiers conducteurs (20) sont reliées aux deux bouts de chaque deuxièmes conducteurs (21) sur les deux côtés latéraux de l'isolation en forme de feuilles(3) pour former des points de charge électriques (22a, 22b); une première et deuxième cordes de conduction (6a, 6b) déchargent les charges positives et négatives du dispositif de production d'électricité (2). 2. Panneau de température différentiel (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matériaux des premiers conducteurs (20) et des deuxièmes conducteurs (21) sont choisis parmi un des matériaux suivants: alliage de chrome-magnésium, alliage d'aluminium-magnésium; alliage de nickel-cuivre, fer, alliage de-17- platine-rhodium, et platine. 3. Panneau de température différentiel (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le panneau de température différentiel (1) a les points de charge électrique (22a, 22b) revêtu avec deux conducteurs thermiques (4); et les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) sont revêtus avec une couche thermique d'isolateur (5) excepté les points de charge électriques (22a, 22b); alternativement, la couche thermique d'isolateur (5) revêtue avec une couche thermique de conducteur (40), les espaces entre la couche thermique de conducteur (40) et les points de charge électriques (22a, 22b) sont rempli d'adhésif thermiquement conducteur (42). 4. Pluralité de panneaux de température différentiels caractérisée en ce qu'elle comporte: un substrat de silicone-sur-isolateur (3); et un dispositif de production d'électricité (2) composé d'une pluralité de premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) faits de différents métaux ou alliages alternativement et par intermittence disposés en parallèle sur le dessus du substrat de silicone-sur-isolateur (3); les deux bouts des premiers et deuxièmes conducteurs sont reliés les-18- uns aux autres pour former les points de charge (22a, 22b) et être le relais entre les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) en parallèle; puis, le point de charge électrique (22a, 22b) revêtu avec un conducteur thermique (4); et les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) revêtu avec une couche thermique d'isolateur (5) excepté les points de charge électriques (22a, 22b). 5. Pluralité de panneaux différentiel de température (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que les matériaux des premiers conducteurs (20) et des deuxièmes conducteurs (21) sont choisis parmi un des matériaux suivants: alliage chrome-magnésium, aluminium-magnésium; nickel-cuivre, fer, alliage de platine-rhodium, et platine. 6. Pluralité de panneaux différentiel de température (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que les premiers et deuxièmes conducteurs (20, 21) sont fabriqués par feuilletage. 7. Pluralité de panneaux différentiels de température (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que le conducteur thermique (4) est de l'époxyde contenant de l'oxyde d'aluminium, ou du silicium.