FR2965404A1 - Procédé de fabrication d'un dispositif thermo electrique, notamment destine a générer un courant électrique dans un véhicule automobile. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif thermo électrique, comprenant un premier circuit (1), dit chaud, apte à permettre la circulation d'un premier fluide, et un second circuit (2), dit froid, apte à permettre la circulation d'un second fluide de température inférieure à celle du premier fluide, des éléments (3p, 3n), dits thermo électriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température, des ailettes (5) en relation d'échange thermique avec ledit circuit chaud (1) et/ou ledit circuit froid (2), les éléments thermo électriques (3p, 3n) étant en contact au moins avec lesdites ailettes (5). Selon le procédé conforme à l'invention, on met en compression lesdites ailettes (5) pour assurer un maintien desdits éléments thermo électriques (3p, 3n) contre lesdites ailettes (5).

Description

Procédé de fabrication d'un dispositif thermo électrique, notamment destiné à qénérer un courant électrique dans un véhicule automobile.

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un dispositif thermo électrique, notamment destiné à générer un courant électrique dans un véhicule automobile. Il a déjà été proposé des dispositifs thermo électriques utilisant des éléments, dits thermo électriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température entre deux de leurs faces opposées selon le phénomène connu sous le nom d'effet Seebeck. Ces dispositifs comprennent un empilement de premiers tubes, destinés à la circulation des gaz d'échappement d'un moteur, et de seconds tubes, destinés à la circulation d'un fluide caloporteur d'un circuit de refroidissement. Les éléments thermo électriques sont pris en sandwich entre les tubes de façon à être soumis à un gradient de température provenant de la différence de température entre les gaz d'échappement, chauds, et le fluide de refroidissement, froid. Des tels dispositifs sont particulièrement intéressants car ils permettent de produire de l'électricité à partir d'une conversion de la chaleur provenant des gaz d'échappement du moteur. Ils offrent ainsi la possibilité de réduire la consommation en carburant du véhicule en venant se substituer, au moins partiellement, à l'alternateur habituellement prévu dans celui-ci pour générer de l'électricité à partir d'une courroie entrainée par le vilebrequin du moteur.

Un inconvénient des dispositifs connus est qu'ils nécessitent qu'un très bon contact soit assuré entre les éléments thermo électriques et les tubes. Il faut ainsi disposer de tubes présentant une planéité et un état de surface impactant le coût de revient du dispositif. Une première solution, consistant à renforcer le contact grâce à des tirants exerçant un effort sur l'empilement de tubes, a été testée. Cette solution nécessite cependant d'utiliser des tubes ne risquant pas de s'écraser

sur eux-mêmes sous l'effet de cet effort, conduisant à une surconsommation de matière. Une autre difficulté rencontrée avec de tels dispositifs est que, côté tube chaud, les éléments thermo électriques sont soumis à de fortes températures alors que, côté tube froid, il s'agit de températures beaucoup plus faibles. Les exigences concernant la liaison à assurer entre les éléments thermo électriques et les tubes sont donc de nature très différente côté tubes chauds et côté tubes froids. L'invention vise à améliorer la situation en proposant un procédé de fabrication d'un dispositif thermo électrique, comprenant un premier circuit, dit chaud, apte à permettre la circulation d'un premier fluide, et un second circuit, dit froid, apte à permettre la circulation d'un second fluide de température inférieure à celle du premier fluide, des éléments, dits thermo électriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température, et des ailettes en relation d'échange thermique avec ledit circuit chaud et/ou ledit circuit froid, les éléments thermo électriques étant en contact au moins avec lesdites ailettes. En associant les éléments thermo électriques à des ailettes, on facilite l'intimité du contact. En effet, l'obligation d'établir une liaison étroite entre les éléments thermo électriques et le ou les composants créant le gradient de température nécessaire à leur fonctionnement n'est plus uniquement portée par les tubes de circulation de fluide mais par un composant spécifique, les ailettes, qui peut donc être choisie pour cela. Les solutions techniques utilisées pour établir un pont thermique efficace entre, d'une part, les ailettes et les circuits chauds et/ou froids et, d'autre part, les ailettes et les éléments thermo électriques, pourront donc être optimisées séparément, au moins pour l'un des circuits. En outre, selon le procédé conforme à l'invention, on met en compression lesdites ailettes pour assurer un maintien desdits éléments thermo électriques contre lesdites ailettes. On peut ainsi assurer une liaison par simple contact entre les éléments thermo électriques et les composants

du dispositif. Il n'est ainsi plus nécessaire de prévoir un mode de liaison, tel que collage et/ou brasage, adapté aux contraintes rencontrées par lesdits composants. Selon différents modes de réalisation : - ledit premier circuit comprenant des tubes, dit chauds, pour la circulation du premier fluide, on assure le maintien desdits éléments thermo électriques entre lesdits tubes chauds et lesdites ailettes, - on positionne les éléments thermo électriques sur un support de montage puis on positionne ledit support de montage par rapport auxdits ~o tubes chauds, - on empile de façon répétée un dit tube chaud, un dit support de montage, préalablement équipé desdits éléments thermo électriques, une ou plusieurs dites ailettes et un dit support de montage, préalablement équipé desdits éléments thermo électriques, 15 - on prévoit deux dites ailettes entre chaque dit support de montage, préalablement équipé desdits éléments thermo électriques, et on dispose un matériau compressible entre lesdites deux ailettes, - le circuit froid comprenant des tubes, dits froids, pour la circulation du second fluide, on prévoit des orifices de passage des tubes froids dans les 20 ailettes, on introduit lesdits tubes froids dans lesdits orifices de passage et on assemble les tubes et les ailettes par assemblage mécanique, - on empile les ailettes 5 sur les tubes froids 9. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description suivante qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la 25 limiter, accompagnée des dessins joints parmi lesquels : - la figure 1 illustre de façon schématique, en coupe, un dispositif obtenu selon un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la coupe étant réalisée selon un plan orthogonal à l'axe longitudinal des tubes chauds du dispositif, 30 - la figure 2 détaille une partie repérée II à la figure 1,

- la figure 3 illustre de façon schématique, en coupe, un dispositif obtenu selon une variante de réalisation du procédé conforme à l'invention, la coupe étant réalisée selon un plan orthogonal à l'axe longitudinal des tubes froids du dispositif, certains des éléments étant représentés en transparence, - la figure 4 est une vue de coupe selon la ligne IV-IV illustrée à la figure 3, - la figure 5 illustre une autre variante de réalisation selon les mêmes conditions de réalisation que la figure 1, - les figures 6a et 6b illustrent, en perspective, des étapes de montage de l'exemple de procédé, conforme à l'invention, permettant la fabrication du dispositif illustré à la figure 5 précédente, certains des éléments étant représentés en transparence, - la figure 7 illustre en coupe un composant servant dans les étapes de montage des figures 6a et 6b, la coupe étant réalisée selon un plan orthogonal à l'axe longitudinal des tubes chauds du dispositif. On décrira tout d'abord, en relation avec les figures 1 à 5, des dispositifs thermo électriques obtenus selon des exemples de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. De telles dispositif thermo électriques comprennent un premier circuit 1, dit chaud, apte à permettre la circulation d'un premier fluide, notamment des gaz d'échappement d'un moteur, et un second circuit 2, dit froid, apte à permettre la circulation d'un second fluide, notamment un fluide caloporteur d'un circuit de refroidissement, de température inférieure à celle du premier fluide.

Le circuit chaud comprend, par exemple, des tubes 8, dits chauds, aptes à permettre la circulation du premier fluide, et le circuit froid comprend, par exemple, des tubes 9, aptes à permettre la circulation du second fluide. Le dispositif comprend également des éléments 3p, 3n, dits thermo électriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température.

Il s'agit, par exemple, d'éléments de forme sensiblement parallélépipédiques générant un courant électrique, selon l'effet Seebeck, lorsqu'ils sont soumis audit gradient entre deux de leurs faces opposées 4a, 4b, dites faces actives. De tels éléments permettent la création d'un courant électrique dans une charge connectée entre lesdites faces actives 4a, 4b. De façon connue de l'homme du métier, de tels éléments sont constitués, par exemple, de Bismuth et de Tellurium (Bi2Te3). Les éléments thermo électriques pourront être, pour une première partie, des éléments 3p d'un premier type, dit P, permettant d'établir une différence de potentiel électrique dans un sens, dit positif, lorsqu'ils sont soumis à un gradient de température donné, et, pour l'autre partie, des éléments 3n d'un second type, dit N, permettant la création d'une différence de potentiel électrique dans un sens opposé, dit négatif, lorsqu'ils sont soumis au même gradient de température.

Le dispositif comprend encore des ailettes 5, 5p, 5n en relation d'échange thermique avec ledit circuit chaud et/ou ledit circuit froid. Un gradient de température est ainsi assuré entre lesdites ailettes ou entre les ailettes 5, 5p, 5n en relation d'échange thermique avec l'un 2 desdits circuits et l'autre circuit 1. Les éléments thermo électriques 3p, 3n sont en contact au moins avec lesdites ailettes 5, 5p, 5n, au niveau, notamment, de leur face active 4a, 4b. Autrement dit les éléments thermo électriques sont disposés soit entre deux ailettes, soit entre l'une des ailettes en relation d'échange thermique avec l'un des circuits et l'autre circuit, en l'occurrence les tubes chauds 8. On assure ainsi une génération de courant par les éléments thermo électriques. Ce sont donc les ailettes 5, 5p, 5n qui remplissent la fonction d'établissement du contact thermique avec les éléments thermo électriques, au moins pour le circuit froid. Par ailette, on entend un élément présentant deux grandes surfaces 7a, 7b opposées planes et d'épaisseur très inférieure à sa largeur et à sa longueur, permettant d'établir un contact surfacique, par exemple, entre l'une

desdites grandes surfaces 7a et les éléments thermo électrique 3p, 3n au niveau de l'une 4a de leurs faces opposées à soumettre à un gradient de température pour générer un courant électrique. Les ailettes sont formées dans un matériau conducteur de la chaleur, notamment un matériau métallique tel que du cuivre ou de l'aluminium. Dans un premier mode de réalisation les ailettes 5, 5p, 5n sont revêtues d'un matériau électriquement isolant et sont munies, au niveau de leur face située en vis-en-vis des éléments thermo électriques d'une ou plusieurs pistes électriquement conductrices, non-représentées, reliant, en série et/ou en parallèle, les éléments thermo-conducteurs disposés sur l'ailette. Selon un autre mode de réalisation, les ailettes 5p, 5n contribuent par elles-mêmes à la conduction de l'électricité produite par les éléments thermo électriques 3p, 3n.

Les tubes chauds 8 sont choisis pour être compatibles avec la circulation de fluides contraignants, notamment de température élevée et/ou corrosifs. Les tubes chauds 8 pourront être conformés pour établir un contact surfacique avec les éléments thermo électriques 3p, 3n au niveau de leur face active 4b opposée à celle 4a en contact avec les ailettes 5, 5p, 5n. A ce sujet, lesdits tubes chauds 8 présentent, par exemple, au moins un face plane 10a, 10b et lesdits éléments thermo électriques 3 sont prévus au niveau de la ou desdites faces planes 10a, 10b. Lesdits tubes chauds 8 sont, notamment, des tubes sensiblement plats comprenant deux grandes faces opposées parallèles 10a, 10b sur laquelle sont disposés les éléments thermo électriques 3p, 3n, par exemple, par leur face active 4b. Ils pourront être configurés pour permettre la circulation de gaz d'échappement et sont, notamment, en acier inoxydable. Ils sont formés, par exemple, par profilage, soudage et/ou brasage. Ils pourront présenter une pluralité de canaux de passage du premier fluide, séparés par des cloisons 31 (visibles aux figures 4, 6a, 6b et 7) reliant les faces planes

10a, 10b opposées des tubes. De telles cloisons 31 permettent, notamment, d'augmenter l'efficacité thermique des tubes chauds 8 et de renforcer leur résistance à la pression interne. Les tubes chauds 8 sont revêtus au niveau desdites grandes faces 10a, 10b d'une couche de matériau électriquement isolant et sont munies de pistes électriquement conductrices reliant, en série et/ou en parallèle, tout ou partie des éléments thermo-conducteurs disposés sur les tubes chauds 8. Les éléments thermo électriques 3p, 3n sont, par exemple, distribués en plusieurs rangs, parallèles les uns aux autres et orientés selon la direction longitudinale des tubes chauds 8, autrement dit, selon l'axe Z illustré aux différentes figures. Selon les exemples de réalisation illustrés, il est prévu six rangs pour l'exemple de réalisation des figures 1 et 2 et quatre rangs pour l'exemple de réalisation des figures 3 et 4. Il pourra bien sûr être prévu des nombres de rangs d'éléments thermo électrique différents, et ceci quel que soit le mode de réalisation en cause. Sur une même face d'un tube chaud 8, les éléments thermo électriques d'un même type, P ou N, forment un groupe d'éléments thermo électriques connectés en parallèle et les deux groupes d'éléments thermo électriques sont connectés en série.

Les ailettes 5, 5p, 5n sont disposées, notamment, de façon sensiblement parallèle aux faces planes 10a, 10b des tubes chauds 8. Elles présentent, par exemple, des orifices 12 pour le passage des tubes froids 9. Lesdits tubes froids 9 sont, par exemple, en aluminium ou en cuivre et présentent une section ronde et/ou ovale. Selon les exemples de réalisation illustrés, les tubes chauds 8 s'étendent, comme déjà dit, selon un axe repéré Z. Leur face planes 10a, 10b et les ailettes 5p, 5n s'étendent selon des plans orientés selon l'axe Z et un axe X orthogonale à Z. Les tubes froids s'étendent selon la direction Y perpendiculaire aux axes X et Z, c'est-à-dire, selon la direction

perpendiculaire aux ailettes 5p, 5n et aux grandes faces 10a, 10b des tubes chauds 8. Dans les modes de réalisation où la conduction d'électricité est réalisée par les ailettes, un isolant électrique est prévu entre les tubes froids 9 et les ailette 5p, 5n. Comme cela est plus particulièrement illustré à la figure 2, à chaque face plane 10a, 10b des tubes chauds 8 sont associées, par exemple, au moins deux dites ailettes 5p, 5n, dites voisines, prévues en vis-à-vis de ladite face plane 10a, 10b et il est prévu une pluralité de dits éléments thermoélectriques 3p, 3n disposés entre la face plane 10a, 10b et les ailettes 5p, 5n voisines de ladite face plane 10a, 10b. Les éléments thermoélectriques 3p de type P de ladite pluralité d'éléments thermoélectriques sont alors prévus entre une première 5p desdites deux ailettes, dite ailette de type P, et ladite face plane 10a, 10b et les éléments thermoélectrique de type N de ladite pluralité d'éléments thermoélectriques sont prévus entre l'autre 5n desdites deux ailettes, dite ailette de type N et ladite face plane 10a, 10b, de façon à créer une différence de potentiel entre lesdites deux ailettes. A cette figure, chaque ailette 5p de type P est associée à 3 rangs d'éléments thermo électriques 3p de type P et chaque ailette 5n de type N est associé à 3 rangs d'éléments thermo électriques 3n de type N. Si l'on se reporte aux figures 1, 4 et 5 on constate que lesdits tubes chauds 8 pourront être superposés en plusieurs rangs R dans une première direction Y orthogonale aux ailettes 5, 5p, 5n.

Selon les modes de réalisation illustrés aux figures 1 et 4, certaines desdites ailettes 5p, 5n, dites ailettes internes, sont prévues entre lesdits tubes chauds 8, une paire de dites ailettes internes 5p, 5n se trouvant entre deux tubes chauds 8 successifs d'un même rang R. De plus, les ailettes 5p, 5n d'une même paire 8 sont séparées par un matériau compressible 33, qui sera aussi isolant électrique. Une telle solution permet de contribuer à

absorber les stress mécaniques, notamment générés par les contraintes thermiques que subissent les tubes 8, 9. Les tubes chauds 8 d'un dit rang R sont disposés, par exemple, entre deux rangs de dits tubes froids 9, les tubes froids 9 d'un premier des dits deux rangs de tubes froids 9 étant en relation d'échange thermique avec les ailettes 5p, 5n prévues d'un premier côté des tubes chauds dudit rang R et les tubes froids 9 du second des dits deux rangs de tubes froids étant en relation d'échange thermique avec les ailettes 5p, 5n prévues de l'autre côté des tubes chauds 8 dudit rang R.

Les ailettes 5, 5p, 5n présentent, par exemple, une partie saillante 21 de part et d'autre des tubes chauds 8, au niveau desquels les tubes froids passent à travers les orifices 12. Le sous-ensemble constitué d'une ailette 5p, d'un ou plusieurs éléments thermo électrique de type P, d'une face 10a ou 10b du tube chaud 8, d'un ou plusieurs thermo élément de type N et d'une ailette 5n définit une brique de base qui pourra être reproduite, les briques étant alors assemblées électriquement en parallèle et/ou en série de différente façon pour permettre la génération d'un courant présentant l'intensité et/ou la différence de potentiel voulues.

Il est à noter que, dans cette brique de base, en variante, selon l'exemple de réalisation des figures 5 à 7, l'ailette en relation avec les éléments thermo électriques de type P et l'ailette froide en relation avec les éléments thermo électriques de type N pourront être constituées d'une seule et même ailette 5.

Nous allons maintenant décrire un exemple de réalisation de disposition des éléments thermo électriques 3p, 3n vis-à-vis d'un tube chaud 8 donné et des ailettes 5p, 5n prévus en correspondance, réalisant une premier assemblage de la brique de base évoqué plus haut. Plus particulièrement, si l'on s'intéresse au mode de réalisation illustrés aux figures 1 et 2, on constate que des dites ailettes 5p de type P se trouvent en vis-à-vis de part et d'autre d'un même tube chaud 8 et des dites

ailettes 5n de type N se trouvent de part et d'autre dudit même tube chaud 8. Lesdites ailettes 5p de type P et 5n de type N sont respectivement connectées entre elles électriquement de façon à mettre au même potentiel les éléments thermoélectriques d'un même type se trouvant de part et d'autre dudit tube chaud 8. Autrement dit, pour un même tube chaud 8, les éléments thermo électriques 3p de type P sont situés en vis-à-vis d'éléments thermo électriques de type P sur les faces opposées 10a, 10b du tube et les éléments thermo électriques 3n de type N sont situés en vis-à-vis d'éléments thermo électriques 3n de type N sur les faces opposées 10a, 10b du tube. Pour un même rang R de tubes chauds 8, les ailettes 5p de type P sont toutes en relations d'échange thermique, par exemple, avec un même rang de dits tubes froids 9 tandis que les ailettes 5n de type N sont toutes en relations d'échange thermique avec un même autre rang de dit tubes froids 9.

Par ailleurs, dans le cas de l'utilisation d'ailettes 5p, 5n associées par paire, les ailettes 5p, 5n d'une même paire sont de même type, P ou N. Dans cette configuration, en supposant que les bornes positive 11 et négative 13 illustrées à la figure 2 soient reliées à une charge, on peut considérer que les éléments thermo électriques associés au tube chaud 8 génère, pour chaque face 10a, 10b d'un dit tube chaud 8, un courant circulant de la façon suivante, comme illustré par les traits en pointillé à la figure 2. Le courant parcoure l'ailette 5p de type P associée à cette face et lié à la borne positive 11, passe à travers les éléments thermo électriques 3p de type P puis par les pistes prévues sur le tube vers les éléments thermo électriques 3n de type N situés sur la même face pour continuer par l'ailette 5n de type N, liée à la borne négative 13, pour créer une différence de potentiel entre les bornes positive 11 et négative 13. Les éléments thermo électriques situés de part et d'autre du tube chaud 8 sont montés en parallèle, délivrant de la sorte deux fois plus de courant qu'en cas d'un montage série (voir mode de réalisation de figures 3 et 4).

Il

Les tubes chauds 8 pourront être situés en vis-à-vis d'un rang R de tubes chauds à l'autre de façon à former une série S de tubes chauds 8 se trouvant dans le prolongement l'un de l'autre selon une direction d'extension X transversale des ailettes 5p, 5n.

Les ailettes 5p, 5n d'un même type, P ou N, se trouvant de part et d'autre d'un même tube chaud 8 d'un rang R de tubes chauds sont situées en vis-à-vis des ailettes 5p, 5n d'un même type, P ou N, se trouvant de part et d'autre du tube chaud 8 situé en vis-à-vis dans le rang R de tubes chauds voisin, dans une même série S de tubes chauds.

Lesdites ailettes 5p, 5n d'un même type se trouvant de part et d'autre d'un même tube chaud 8 d'un rang R de tubes chauds et les ailettes 5p, 5n situées en prolongement dans le rang R de tubes chauds 8 voisin pourront alors être mises au même potentiel. Dans une même série S de tubes chauds, lesdites ailettes 5p, 5n d'un même type se trouvant de part et d'autre d'un même tube chaud 8 d'un rang R de tubes chauds et les ailettes situées en vis-à-vis dans le rang R de tubes chauds voisin sont, par exemple, respectivement, des ailettes de type différent, P ou N. Autrement dit, des ailettes 5p de type P sont en vis-à-vis d'ailettes 5n de type N selon la direction X, d'un rang R de tubes chauds à l'autre. Les ailettes 5p, 5n se trouvant de part et d'autre d'un même tube chaud 8, situées à l'extrémité d'une série S de tubes chauds, sont mises au même potentiel que les ailettes 5p, 5n situées à l'extrémité de la série S voisine de tubes chauds, d'un côté desdites séries S de tubes chauds.

Dans l'exemple de réalisation illustré, les séries S sont connectés électriquement en série d'une série à l'autre, par leur ailettes 5p, 5n se trouvant de part et d'autre du tube chaud 8 situé à l'extrémité des séries S. Le dispositif présente deux bornes de connexions électriques positive 22 et négative 23, respectivement prévues au niveau des ailettes, notamment 5p de type P, du tube chaud 8 se trouvant à l'une des extrémités de la première série S, selon la direction Y des rangs R de tubes chauds, et au niveau des

ailettes, notamment 5p de type P, du tube chaud 8 se trouvant à l'une des extrémités de la dernière série S, selon la direction Y, des rangs R de tubes chauds. Les éléments thermo électrique 3p, 3n sont ainsi électriquement associés en parallèle au niveau d'un même tube chaud 8, comme déjà dit, puis en série d'un tube chaud 8 à l'autre dans la même série S de tubes chauds et d'une série S à l'autre. La différence de potentiel existant entre les bornes positive 22 et négative 23 est de la sorte la résultante de la différence de potentiel créée au niveau de chaque tube chaud 8. De la sorte, plus le nombre de rangs R et séries S de tubes chauds sera grand, plus la différence de potentiel créée aux bornes du dispositif sera élevée. Plus le nombre d'éléments thermo électriques associés à chaque tube sera grand, plus l'intensité du courant que pourra délivrer le dispositif sera grande. Il est prévu, par exemple, deux rangs de tubes froids 9 entre chaque rang R de tubes chauds 8. Lesdits tubes froids 9 prévus de part et d'autre d'un même rang R de tubes chauds pourront être reliés entre eux par une partie coudée 25 et forment des épingles de circulation de fluide reliées à des boites collectrices 26. Chaque boite est divisée en deux volumes, un premier volume d'entrée du fluide relié à l'un des tubes froid et un second volume de sortie du fluide reliée à l'autre tube froid. Les tubes chauds sont reliés à chacune de leur extrémité à une boite collectrice, non représentée. Si l'on se reporte maintenant au mode de réalisation des figures 3 et 4, on constate que, selon un autre exemple de connexion électrique, des dites ailettes 5p de type P se trouvent en vis-à-vis de dites ailettes 5n de type N de part et d'autre d'un même tube chaud 8. Autrement dit, les éléments thermo électriques 3p de type P sont situés en vis-à-vis d'éléments thermo électriques 3n de type N sur les faces opposées 10a, 10b du tube chaud 8. Dans un tel mode de réalisation, en cas d'utilisation d'ailettes associée par paire, les ailettes d'une même pair sont de type différent, l'une de type P et l'autre de type N, ou inversement.

Ici aussi, les tubes chauds 8 sont situés en vis-à-vis d'un rang R de tubes chauds à l'autre de façon à former une série S de tubes chauds se trouvant dans le prolongement l'un de l'autre selon la direction X d'extension transversale des ailettes 5p, 5n. Par contre, les ailettes 5p de type P, respectivement 5n de type N, d'un dit tube chaud sont confondues avec les ailettes 5n de type N, respectivement 5p de type P, du tube chaud du rang R voisin, dans la même série S de tubes chauds. Les ailettes 5p, 5n se trouvant de part et d'autre du tube chaud 8 situé à l'extrémité d'une série S de tubes chauds sont connectées électriquement en série entre elles. Les ailettes 5p, 5n se trouvant de part et d'autre d'un même tube chaud 8, situées à l'extrémité d'une série S de tubes chauds, sont mises au même potentiel, d'un côté de la série S de tubes chauds et les ailettes 5p, 5n se trouvant de part et d'autre d'un même tube chaud 8, situées à l'autre extrémité de la série S de tubes chauds, sont mises au même potentiel que les ailettes 5p, 5n du tube chaud voisin de la série S de tubes chauds précédente et/ou suivante. Autrement dit, dans un même série S de tubes chauds, les ailettes 5p, 5n sont montées en série, une différence de potentiel e1, e2 étant créée, du côté de la série S de tubes chauds où se trouve les deux ailettes non connectées entre elles, entre lesdites deux ailettes non connectées entre elles. Et les différentes séries S de tubes chauds sont connectés entre elles en série. La différence de potentiel existant entre les bornes positive 27 et négative 28 est la résultante de la différence de potentiel créée au niveau de chaque tube chaud 8, qui correspond à la somme des différences de potentiel créées au niveau de chacune des ses faces 10a, 10b. De la sorte, plus le nombre de rangs R et séries S de tubes chauds sera grand, plus la différence de potentiel créée aux bornes du dispositif sera élevée. Plus le nombre d'éléments thermo électrique associés à chaque ailette sera grand, plus l'intensité du courant que pourra délivrer le dispositif sera grandes.

Dans ce mode de réalisation, il est ici prévu un seule rang de tubes froids 9 entre chaque rang R de tubes chauds. Les tubes chauds et froids sont respectivement reliés à des boites collectrices, non-représentées.

Cela étant, on pourra prévoir que les ailettes 5p, 5n présentent une réduction d'épaisseur en s'éloignant du tube froid 9 avec lequel elles sont en contact. Il pourra s'agir d'ailettes à deux épaisseurs, une plus forte au niveau des rangs d'éléments thermo électriques 3p, 3n les plus proches du tube froid 9 et une plus faible au niveau des rangs d'éléments thermo électriques 3p, 3n les plus éloignés du tube froid 9. Une telle disposition permet d'avoir un échange de chaleur plus constant au niveau de chaque rang d'éléments thermo électriques 3p, 3n. Comme déjà évoqué, dans les modes de réalisation des figures 1 à 4, les ailettes froides 5f-p, 5f-n prévues en vis-à-vis d'une même face plane 10a ou 10b sont deux composants distincts. Autrement dit, il est prévu deux ailettes distincts en vis-à-vis de chaque face 10a, 10b d'un même tube chaud 8. Dans la variante des figures 5 à 7, ces ailettes sont constituées d'un seul et même composant 5. Autrement dit, il est prévu une ailette 5 unique en vis-à-vis de chacune des faces d'un même tube 8. Dans une telle variante, ce ne sont pas les ailettes 5 qui conduisent l'électricité générée par les éléments thermo électriques mais nécessairement les pistes, prévues à leur surface, au contact desdits éléments. Plus précisément, les pistes au contact des éléments thermo électriques de type P sont distincts des pistes au contact des éléments thermo électriques de type N afin d'éviter tout court-circuit. Dans une telle variante, en cas d'utilisation de plusieurs tubes chauds 8 situés dans le prolongement l'un de l'autre selon une même série S, il pourra être prévu une ailette 5 commune à tous ces tubes chauds 8, pour chacune de leurs faces 10a, 10b, les pistes étant configurées sur chacune des ailettes pour mettre au même potentiel les éléments thermo électriques de même type, P ou N, de tubes chauds 8 voisins.

Dans ce qui précède, par « électriquement connectés » ou par « mises au même potentiel », on entend que les ailettes sont connectés l'une à l'autre dans le cas où c'est elles qui conduisent l'électricité ou que les pistes prévues sur les ailettes sont connectés entre elles d'une ailette à l'autre lorsque les ailettes sont munies de pistes conductrices, par exemple à l'aide de cosses de connexion et de conducteurs électriques 20. Cela étant, selon le procédé conforme à l'invention, on met en compression lesdites ailettes 5, 5p, 5n pour assurer un maintien desdits éléments thermo électriques 3p, 3n contre lesdites ailettes 5. La mise en tension des ailettes permet d'assurer le maintien et le contact des éléments thermo électriques entre les ailettes, dans le cas de dispositifs avec ailettes côté froid et côté chaud, ou entre les ailettes et les tubes, dans le cas de dispositifs, tels que ceux illustrés, avec ailettes 5, 5p, 5n côté froid et tubes 8 côté chaud. On peut même de la sorte éviter l'emploie d'une liant, telle que colle ou brasage, les éléments thermo électriques tenant en place sous la seule action de la compression assurée par les ailettes 5, 5p, 5n, après leur mise en tension. Comme illustré à la figure 7, on pourra positionner les éléments thermo électriques 3p, 3n sur un support de montage 50 puis on positionne ledit support de montage par rapport auxdits tubes chauds 8. Ledit support 50 se présente, par exemple, sous la forme d'une plaque percée de trous 51 où les éléments thermo électriques 3p, 3n sont introduits. Les trous 51 sont distribués de façon correspondante à la répartition désirée pour les thermo éléments 3p, 3n, autrement dit, en ligne et/ou en colonne.

Ce support 50 permet de maintenir en place les éléments thermo électriques jusqu'à l'étape de mise en tension des ailettes. Il facilite aussi l'automatisation leur positionnement et leur l'indexage, par exemple, par rapport aux tubes 8. Il présente aussi l'avantage de faire écran thermique entre les ailettes 5, 5p, 5n et les tubes chauds 8, permettant de la sorte d'éviter un échange thermique par rayonnement entre ces différents éléments. Ladite plaque est

constituée, par exemple, d'un matériau sandwich associant élastomère et isolant thermique. Il pourra s'agir, notamment, d'un matériau bicouche comprenant une couche élastomère 55 côté ailette 5 et une couche 56 isolante côté tube chaud 8.

Comme illustré aux figures 6a et 6b, on empile un dit support de montage 50, préalablement équipé desdits éléments thermo électriques 3p, 3n, un dit tube chaud 8, un dit support de montage 50, préalablement équipé desdits éléments thermo électriques 3p, 3n et une ou plusieurs dites ailettes 5. On pourra pour cela se servir des tubes froids 9.

Plus précisément, comme illustré à la figure 6a, les supports de montage 50, prévus munis d'orifices 52 de passage desdits tubes froids 9, sont enfilés sur ceux-ci, un dit tube chaud 8 étant inséré entre eux. Puis comme illustré à la figure 6b, une ailette 5 est enfilée sur les tubes froids 9, en vis-à-vis des éléments support 50.

Pour obtenir un empilement complet, tel que celui décrit à la figure 5 (les supports de montage 50 n'étant pas illustrés à cette figure dans un souci de simplification de l'illustration), on répète l'opération d'empilage évoquée plus haut autant de fois que nécessaire. L'empilement pourra se terminer de part et d'autre par une dite ailette 5.

On prévoit, par exemple, deux dites ailettes 5 entre chaque dit support de montage 50, préalablement équipé desdits éléments thermo électriques, et on dispose un matériau compressible 33 entre lesdites deux ailettes. Après constitution de l'empilement, lesdits tubes froids 9 étant insérés dans lesdits orifices de passage 12, 52, on assemble les tubes 9 et les ailettes 5 par assemblage mécanique. On obtient de la sorte la mise en compression souhaitée. Par assemblage mécanique, on comprend un assemblage, semblable à celui utilisé dans le domaine des échangeurs de chaleur, dit mécanique, dans lequel on réalise une expansion radiale des tubes, notamment par passage à l'intérieur de ceux-ci d'une olive d'expansion, permettant de réaliser un sertissage des ailettes sur les tubes.

On pourra alors relier les tubes chauds 8 et/ou les tubes froids 9 à des boites collectrices, non représentées. On opère également les liaisons électriques, notamment entre les ailettes 5. Pour les dispositifs à ailettes côté froid et côté chaud, on pourra également procéder par empilage, de façon répété, d'une ailette côté froid, d'un élément de support et d'une ailette côté chaud puis assemblage des ailettes côté chaud avec des tubes de circulation du premier fluide et des ailettes côté froid avec des tubes de circulation du second fluide, l'assemblage ayant lieu de façon mécanique.10

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un dispositif thermo électrique, comprenant un premier circuit (1), dit chaud, apte à permettre la circulation d'un premier fluide, et un second circuit (2), dit froid, apte à permettre la circulation d'un second fluide de température inférieure à celle du premier fluide, des éléments (3p, 3n), dits thermo électriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température, des ailettes (5) en relation d'échange thermique avec ledit circuit chaud (1) et/ou ledit circuit froid (2), les éléments thermo électriques (3p, 3n) étant en contact au moins avec lesdites ailettes (5), procédé dans lequel on met en compression lesdites ailettes (5) pour assurer un maintien desdits éléments thermo électriques (3p, 3n) contre lesdites ailettes (5).
2. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel ledit premier circuit comprenant des tubes (8), dit chauds, pour la circulation du premier fluide, on assure le maintien desdits éléments thermo électriques (3p, 3n) entre lesdits tubes chauds (8) et lesdites ailettes (5).
3. 3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel on positionne les éléments thermo électriques (3p, 3n) sur un support de montage (50) puis on positionne ledit support de montage par rapport auxdits tubes chauds (8).
4. 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel on empile de façon répétée un dit tube chaud (8), un dit support de montage (50), préalablement équipé desdits éléments thermo électriques (3p, 3n), une ou plusieurs dites ailettes (5) et un dit support de montage (50), préalablement équipé desdits éléments thermo électriques (3p, 3n).
5. 5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel on prévoit deux dites ailettes (5) entre chaque dit support de montage (50), préalablement équipé desdits éléments thermo électriques, et on dispose un matériau compressible (33) entre lesdites deux ailettes.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel le circuit froid comprenant des tubes (9), dits froids, pour la circulation 18 du second fluide, on prévoit des orifices (12) de passage des tubes froids (9) dans les ailettes (5), on introduit lesdits tubes froids dans lesdits orifices de passage (12) et on assemble les tubes (9) et les ailettes (5) par assemblage mécanique.
7. 7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel on empile les ailettes (5) sur les tubes froids (9).