EP2936574A1 - Générateur thermo électrique - Google Patents

Générateur thermo électrique

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Publication number
EP2936574A1
EP2936574A1 EP13814512.3A EP13814512A EP2936574A1 EP 2936574 A1 EP2936574 A1 EP 2936574A1 EP 13814512 A EP13814512 A EP 13814512A EP 2936574 A1 EP2936574 A1 EP 2936574A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermoelectric generator
fluid
manifold
inlet
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13814512.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Patrick Boisselle
Samuel BRY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Systemes Thermiques SAS
Original Assignee
Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes Thermiques SAS filed Critical Valeo Systemes Thermiques SAS
Publication of EP2936574A1 publication Critical patent/EP2936574A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction

Definitions

  • thermo generator Electric thermo generator.
  • the present invention relates to a thermoelectric generator, particularly for a motor vehicle.
  • thermo generators comprising a heat exchange beam between a first hot fluid and a second cold fluid temperature lower than that of the first hot fluid. They include so-called electrical thermo elements for generating an electric current in the presence of a temperature gradient generated between two of their opposite faces.
  • thermo electric heat generators comprise a manifold inlet of the first fluid in the beam and a manifold of first fluid outlet of the beam. An inlet manifold guides the first fluid to the inlet manifold.
  • thermoelectric generators having a significant longitudinal extension compared to their lateral extensions, particularly for the purpose of integration of the thermoelectric generator on a line of exhaust gas of a motor vehicle in the sense of their longitudinal extension.
  • thermoelectric generator in which the first hot fluid arrives by the side sides of the thermoelectric generator.
  • the first hot fluid then crosses the beam laterally in a first direction so that the inlet and outlet manifolds are located on lateral sides of the beam.
  • the inlet and outlet pipes are arranged in the direction of the longitudinal extension of the thermoelectric generator, that is to say perpendicular to the flow of the first hot fluid in the beam.
  • thermoelectric generator causes a homogeneity of the temperature gradient between the input and the output of the beam, from thermo elements consisting of identical materials and / or arranged regularly over the entire beam, to promote the operation of said thermo elements.
  • thermoelectric generator comprising a beam comprising a first circuit, said to be hot, capable of allowing a first fluid to pass through the beam in a first direction, and a second circuit, said to be cold, adapted to allow the circulation of a second fluid of temperature lower than that of the first fluid, and so-called electrical thermo elements, for generating an electric current in the presence of a temperature gradient generated by the first and second circuits, an extension of the beam in a direction, said second direction, perpendicular to the first direction being greater than an extension of the beam in the first direction, said thermoelectric generator comprising a manifold inlet of the first fluid in the beam, a tubing d input connected to said input manifold, the inlet manifold t inclined relative to the second direction.
  • thermoelectric generator comprises an outlet manifold of the first fluid of the bundle and an outlet manifold connected to said outlet manifold, the outlet manifold being inclined with respect to the second direction.
  • the outlet pipe is, in particular, inclined at the same angle as the inlet pipe relative to the second direction.
  • the inlet pipe and the outlet pipe extend along a common axis.
  • the inlet header manifold is divergent from the inlet manifold to the bundle.
  • the divergence of the manifold input allows in particular the manifold input to present a large volume.
  • This increased volume of the inlet manifold makes it possible to slow down the first fluid, in particular so as to prevent it being exclusively driven towards the furthest part of the beam with respect to the inlet manifold.
  • Such an increase in volume also contributes to improving the homogeneity of the distribution of the first fluid in the beam.
  • the inlet pipe extends along an input axis, said inlet manifold being divergent on either side of the input axis.
  • said input manifold comprises a volume greater than that of the outlet manifold.
  • the volume of the inlet manifold is 1 to 2 times, in particular substantially 1, 5 times, greater than that of the outlet manifold. This increased volume has the advantages described above. Coupled with the orientation of the tubing, it also minimizes pressure drop.
  • the inlet manifold and / or the outlet manifold is also inclined with respect to the first direction. The inlet pipe therefore does not extend in a direction parallel to the first direction, that is to say the direction of flow of the first fluid in the beam, so as to limit the size of the thermoelectric generator. .
  • the inclination of the inlet pipe relative to the second direction is between 20 ° and 45 °.
  • the inclination of the outlet pipe relative to the second direction is between 20 ° and 45 °. This inclination makes it possible at the same time to improve the homogeneity of the distribution of the first fluid in the network and to limit the bulk of the thermoelectric generator.
  • said inlet pipe opens into said entry box withdrawing from the beam, along said second direction L and / or said outlet pipe opens into said outlet box beyond the beam, according to said second direction L.
  • said inlet pipe opens into said inlet box and / or said outlet pipe opens into said outlet box outside the extension of the beam along said second direction.
  • FIG. 1 illustrates, according to a side view, an embodiment of the thermoelectric generator according to the invention
  • FIG. 1 illustrates in perspective and partially the thermoelectric generator of Figure 1.
  • thermoelectric generator 10 in particular an electric thermoelectric generator 10.
  • a thermoelectric generator 10 comprises a beam 1 1 comprising a first circuit 1, able to allow the circulation of a first fluid, especially exhaust gas from an engine, and a second circuit 2, adapted to allow the circulation of a second fluid, in particular a heat transfer fluid of a cooling circuit, for example of a lower temperature than that of the first fluid.
  • the first circuit 1 here comprises tubes, called first tubes 8, for the circulation of the first fluid.
  • the first tubes 8 are less than 150 mm in length.
  • the beam January 1 is, for example, in a substantially parallelepiped shape so that it comprises six faces.
  • inlet face 21 located on the side of an inlet of the first fluid in the thermoelectric generator 10, an outlet face 22 located on the side of an outlet of the first fluid of the thermoelectric generator 10 and opposite the input face 21, a first side face 23 located on the side of an inlet 37 of the second fluid in the beam 1 1 and a second side face 24 located on the side of an outlet 38 of the second fluid of the beam 1 1, opposite at the first lateral face with respect to the beam 1 1 and connecting the inlet face 21 to the outlet face 22, a first longitudinal face 25 and a second longitudinal face (not visible) opposite each other and connecting the inlet face 21 to the exit face 22 and the first side face 23 to the second side face 24.
  • the six faces 21, 22, 23, 24, 25 of the beam 1 1 define between it an internal volume inside which is the first and second circuits 1, 2.
  • first direction H in the direction of the height of the thermoelectric generator 10, that is to say perpendicular to the input face 21 and the output face 22, a second direction L in the direction of a length of the thermoelectric generator 10, that is to say a direction perpendicular to the first and second side faces 23, 24 and a third direction I in the width direction of the thermoelectric generator 10, that is to say say perpendicular to the first and second longitudinal faces.
  • the first, second and third directions L, I, H are here perpendicular to each other.
  • An extension of the beam in the second direction L is greater than an extension of the beam in the first direction H. This ensures a sufficient volume to the beam despite the short length of the first tubes 8.
  • the second circuit is able to allow the second fluid to cross the beam in the second direction.
  • the thermoelectric generator 10 also comprises an inlet manifold 30 of the first fluid communicating with the inlet face 21 of the beam 1 1 and an outlet manifold 31 of the first fluid communicating with the outlet face 22 of the first fluid.
  • the first fluid is thus intended to cross the beam in the first direction H.
  • the inlet and outlet manifolds 30, 31, each comprise a manifold (not visible) and a respective inlet 35 and outlet 36 cover.
  • the manifolds are here plates, arranged on the input and output faces 21, 22 of the beam and dimensions substantially identical to the latter.
  • the inlet cover 35 forms with the inlet manifold a manifold defining an internal volume within which the first fluid flows.
  • a first end of the first tubes 8 enters the inlet manifold 30, at the inlet manifold, in order to open into the latter and allow the first fluid to enter the first tubes 8.
  • thermoelectric generator 10 comprises an inlet pipe 33, connected to the inlet manifold and defining the inlet of the first fluid in the inlet manifold 30. It guides the first fluid towards the inlet of the first tubes 8, that is to say until the entry of the beam 1 1 located at the input face 21.
  • the first fluid enters the inlet manifold box at a first side of the inlet manifold box 30 located on the side of the second lateral face 24.
  • the outlet cover 36 forms with the outlet manifold a manifold defining an internal volume within which the first fluid flows.
  • the thermoelectric generator 1 0 comprises an outlet pipe 34, connected to the outlet manifold and defining the outlet of the first fluid of the outlet manifold 31.
  • a second end of the first tubes 8 enters the outlet manifold to open inside the outlet manifold 31 and allow the first fluid to exit the first tubes 8 and enter the outlet manifold 31.
  • the outlet manifold box 31 guides the first fluid to the outlet pipe 34 so that it exits the thermoelectric generator 10.
  • the inlet pipe is inclined with respect to the second direction L.
  • the first fluid flows in the inlet manifold box 30 in an inlet direction inclined with respect to the second direction L, c ' that is to say inclined relative to a direction perpendicular to the direction of flow of the first fluid in the beam January 1.
  • the inlet pipe is here also inclined with respect to the first direction H. It extends along an inlet axis A.
  • the inclination of the inlet pipe 33 relative to the second direction L allows the tubing input 33 to guide more fluid first to the disadvantaged area or zones, that is to say here the area of the input face 21 located on the first side of the inlet manifold box 30, c that is to say the one close to the inlet pipe 33.
  • the inclination of the inlet pipe 33 thus contributes to a better distribution of the first fluid between the preferred zone (s) and the disadvantaged zone (s).
  • the inclination of the inlet pipe with respect to the second direction L is advantageously between 20 ° and 45 °.
  • the inlet pipe 33 has a longitudinal axis oriented in a plane parallel to the directions H and L. It is here protruding with respect to the second lateral face 24 of the beam 11.
  • the outlet pipe 34 is protruding from the first side face 23 of the thermoelectric generator 10.
  • Said inlet pipe 33 has a longitudinal axis oriented in a plane parallel to the directions H and L. It may also be inclined by relative to the first direction H.
  • the outlet pipe 34 is here also inclined relative to the first direction H.
  • L ' inclination of the outlet pipe relative to the second direction L is between 20 ° and 45 °.
  • the inlet pipe 33 and the outlet pipe 34 are here in particular inclined at the same angle with respect to the second direction L (according to an alternative embodiment, a different inclination can be provided).
  • the outlet pipe extends here in the extension of the input axis A, that is to say that the inlet pipe and the outlet pipe extend along a common axis A.
  • the inlet manifold 30 advantageously comprises a divergent shape, i.e. an increasing volume, from the inlet manifold 33 to the beam 1 1.
  • the shape of the inlet manifold and the positioning of the inlet pipe 33 with respect to it, makes it possible to increase its volume.
  • the inlet pipe 33 is here positioned and inclined with respect to the second direction L in such a way that the inlet manifold box 30 is divergent on either side of the common axis A.
  • the outlet collecting box 31 here comprises a divergent shape, that is to say an increasing volume, from the outlet pipe 34 to the exit of the beam January 1. In other words, it is a convergent form in the direction of flow of the first fluid.
  • the angle of divergence of said boxes 30, 31 is, for example, less than 90 °.
  • the input manifold 30 comprises a volume greater than the outlet manifold 31, in particular substantially 1.5 times greater than that of the outlet manifold 31.
  • the thermoelectric generator also comprises elements 3, called electrical thermo, for generating an electric current in the presence of a temperature gradient generated by the first and the second circuit. These are, for example, substantially parallelepiped shaped elements generating an electric current, according to the Seebeck effect, when they are subjected to said gradient between two of their opposite faces 4a, 4b, said active faces. Such elements allow the creation of an electric current in a load connected between said active faces 4a, 4b.
  • such elements consist, for example, of Bismuth and Tellurium (Bi 2 Te 3 ) or of Cerium, Cobalt, Iron and Antimony (CeyCo x Fe 4 xSbi 2 ) or Lead and Tellurium (PbTe) or Silicon and Germanium (SiGe).
  • the thermoelectric generator 10 comprises, for example, fins 5, here in heat exchange relation with the second circuit 2, that is to say here the cold circuit. A temperature gradient is thus ensured between said fins 5 and the first circuit 1, here the hot circuit 1. Said thermo elements 3 are here in contact with the fins 5 at the level, in particular, of their active faces 4a, 4b. In other words the electric thermo elements are arranged between the fins 5 and the first circuit 1 so as to be in contact with the fins 5 and the first tubes 8. This ensures a current generation by the electric thermo elements 3.
  • the fins 5 have two large surfaces 7a, 7b opposite planar and making it possible to establish a surface contact between one of said large surfaces 7a, 7b and the thermoelectric elements 3 at the or their opposite active faces 4a.
  • said fins 5 may have tracks (not shown) for conduction of the current generated by said electric thermo elements 3. It will thus be possible to conduct the current, according to any desired circuit topology, to the surface of the fins 5 by grouping the tracks. in series and / or in parallel. Such tracks may also be provided on the first tubes 8 in order to fulfill the same function as that present on the second circuit.
  • Said first tubes 8 are, for example, substantially rectangular section tubes comprising two large opposite parallel faces on which the electric thermoelectric elements 3 are arranged by one of their active face 4a, 4b. They are configured to allow the circulation of exhaust gas and are, in particular, stainless steel. They are formed, for example, by profiling, welding and / or brazing. They may have a plurality of passage channels of the first fluid, separated by partitions connecting the opposite planar faces of the tubes.
  • the second circuit 2 comprises, for example, second tubes 9, for the circulation of the second fluid, in particular a liquid.
  • the fins 5 are provided in heat exchange relation with the second tubes 9.
  • the fins 5 are crossed by the second tubes 9.
  • the fins 5 have, for example, orifices for the passage of the second tubes 9.
  • Said second tubes 9 are, for example, aluminum or copper and have a round, oval and / or flat section.
  • the second tubes 9 extend, for example, along the second direction L, that is to say they extend between the lateral faces 23, 24.
  • the first tubes 8 thus extend substantially perpendicularly to the second tubes 9 and substantially parallel to the fins 5.
  • the second fluid enters here in the thermoelectric generator 10 through an inlet port 37 located on the first side face 23 traverses the thermoelectric generator 1 0 in the direction of the second direction L to the second side face 24, turns around and leaves the thermoelectric generator 10 at an outlet port 38.
  • the contact between the first tubes 9 and the cold fins 5 is achieved, for example, by an expansion of the material of the first tubes 9 as in the heat exchangers known under the name of mechanical exchangers in the field of heat exchangers for motor vehicles.
  • the thermoelectric generator 10 here comprises several rows of first tubes 8 superposed in parallel along the second direction L.
  • the rows of first tubes 8 are thus superimposed from the first lateral face 23 to the second lateral face 24.
  • the first tubes 8 of a same row are here arranged parallel to each other and extend in the first direction H.
  • the fins 5 are arranged between each row of first tube, parallel thereto, that is to say that the fins 5 are superimposed on each other. alternately with the rows of first tubes 8 along the second direction L.
  • the thermoelectric generator 10 also comprises several rows of second tubes 9 superimposed parallel to each other along the third direction I. The rows of second tubes 9 are thus superimposed on each other. the first longitudinal face to the second longitudinal face of the beam 1 1.
  • the second tubes 9 of the same rank are here arranged parallel to each other in the first direction H.
  • the first tubes 8 are called the rank of first tubes 8, situated at the same level in the third direction I and belonging to rows of first different tubes 8.
  • the rows of first tubes 8 are superposed parallel to each other in the third direction I, that is to say between the first longitudinal face and the second longitudinal face.
  • the rows of first tubes 8 are here superimposed alternately with the rows of second tubes 9 in the third direction I.
  • the second tubes 9 may also be positioned in rows located in planes parallel to the second and third directions L and I. The rows of first tubes 9 are therefore orthogonal to the rows of first tubes 8.

Abstract

L'invention concerne un générateur thermo électrique (10) comprenant un faisceau (11) comportant un premier circuit, dit chaud, apte à permettre à un premier fluide de traverser le faisceau selon une première direction (H), et un deuxième circuit, dit froid, apte à permettre la circulation d'un deuxième fluide de température inférieure à celle du premier fluide, et des éléments, dits thermo électriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température généré par le premier et le deuxième circuit, une extension du faisceau selon une direction, dite deuxième direction (L), perpendiculaire à la première direction (H) étant supérieure à une extension du faisceau (11) selon la première direction (H), ledit générateur thermo électrique (10) comprenant une boite collectrice d'entrée (30) du premier fluide dans le faisceau (11), une tubulure d'entrée (33) raccordée à ladite boite collectrice d'entrée (30), la tubulure d'entrée (33) étant inclinée par rapport à la deuxième direction (L).

Description

Générateur thermo électrique.
La présente invention concerne un générateur thermo électrique, notamment pour véhicule automobile.
Il est connu des générateurs thermo électriques comprenant un faisceau d'échange de chaleur entre un premier fluide chaud et un deuxième fluide froid de température inférieure à celle du premier fluide chaud. Ils comprennent des éléments, dits thermo électriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température généré entre deux de leurs faces opposées. De tels générateur thermo électriques de chaleurs comprennent une boite collectrice d'entrée du premier fluide dans le faisceau et une boite collectrice de sortie de premier fluide du faisceau. Une tubulure d'entrée guide le premier fluide jusqu'à la boite collectrice d'entrée.
Il est en particulier connu des générateurs thermo électriques présentant une extension longitudinale importante comparée à leurs extensions latérales, notamment dans le but d'une intégration du générateur thermo électrique sur une ligne de gaz d'échappement d'un véhicule automobile dans le sens de leur extension longitudinale.
Dans ce domaine, la demanderesse a déposé une demande de brevet en 201 1 , non encore publiée à la date de dépôt de la présente demande, décrivant un générateur thermo électrique dans lequel le premier fluide chaud arrive par les cotés latéraux du générateur thermo électrique. Le premier fluide chaud traverse alors latéralement le faisceau selon une première direction de sorte que les boites collectrices d'entrée et de sortie sont situées sur des coté latéraux du faisceau. Afin de limiter l'encombrement de l'ensemble, les tubulures d'entrée et de sortie sont disposées dans le sens de l'extension longitudinale du générateur thermo électrique, c'est-à-dire perpendiculairement à l'écoulement du premier fluide chaud dans le faisceau.
Bien qu'apportant déjà une amélioration par rapport à l'état de l'art, il a été constaté que l'efficacité d'un tel dispositif restait limitée. Sans prétendre être une explication exhaustive des phénomènes en cause, il a été analysé par le déposant qu'une telle limitation pouvait être attribuée à une répartition non-uniforme du fluide chaud dans le faisceau. Or, il semble que l'homogénéité de la répartition du fluide dans le faisceau soit particulièrement importante dans le cas d'un générateur thermo électrique. En effet, elle entraine une homogénéité du gradient de température entre l'entrée et la sortie du faisceau permettant, à partir de thermo éléments constitués de matériaux identique et/ou disposés régulièrement sur tout le faisceau, de favoriser le fonctionnement desdits thermo éléments.
L'invention vise ainsi à améliorer la situation en proposant un générateur thermo électrique comprenant un faisceau comportant un premier circuit, dit chaud, apte à permettre à un premier fluide de traverser le faisceau selon une première direction, et un deuxième circuit, dit froid, apte à permettre la circulation d'un deuxième fluide de température inférieure à celle du premier fluide, et des éléments, dits thermo électriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température généré par le premier et le deuxième circuit, une extension du faisceau selon une direction, dite deuxième direction, perpendiculaire à la première direction étant supérieure à une extension du faisceau selon la première direction, ledit générateur thermo électrique comprenant une boite collectrice d'entrée du premier fluide dans le faisceau, une tubulure d'entrée raccordée à ladite boite collectrice d'entrée, la tubulure d'entrée étant inclinée par rapport à la deuxième direction.
L'inclinaison de la tubulure d'entrée favorise une meilleure répartition du premier fluide dans le faisceau en permettant de mieux alimenter la zone du faisceau située proche de la tubulure alors qu'il s'agissait de l'une des zones défavorisées du générateur évoqué plus haut. Une telle orientation de la tubulure permet ainsi d'homogénéiser la répartition du premier fluide entre les zones du faisceau proche de la tubulure et les zones plus éloignées. On a constaté une amélioration des performances des générateurs thermo électriques ainsi équipés. Selon un aspect de l'invention, ledit générateur thermo électrique comprend une boite collectrice de sortie du premier fluide du faisceau et une tubulure de sortie raccordée à ladite boite collectrice de sortie, la tubulure de sortie étant inclinée par rapport à la deuxième direction. La tubulure de sortie est, notamment, inclinée selon le même angle que la tubulure d'entrée par rapport à la deuxième direction.
Avantageusement, la tubulure d'entrée et la tubulure de sortie s'étendent selon un axe commun. Selon un aspect de l'invention, la boite collectrice d'entrée est divergente depuis la tubulure d'entrée jusqu'au faisceau. La divergence de la boite collectrice d'entrée permet notamment à la boite collectrice d'entrée de présenter un volume important. Ce volume augmenté de la boite collectrice d'entrée permet de ralentir le premier fluide, notamment de manière à éviter qu'il soit exclusivement entraîné vers la partie la plus éloignée de faisceau par rapport à la tubulure d'entrée. Une telle augmentation du volume contribue ainsi également à améliorer l'homogénéité de la répartition du premier fluide dans le faisceau.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, la tubulure d'entrée s'étend selon un axe d'entrée, ladite boite collectrice d'entrée étant divergente de part et d'autre de l'axe d'entrée.
Selon un aspect de l'invention, ladite boite collectrice d'entrée comprend un volume supérieur à celui de la boite collectrice de sortie. Avantageusement, le volume de la boite collectrice d'entrée est 1 à 2 fois, notamment sensiblement 1 ,5 fois, supérieur à celui de la boite collectrice de sortie. Ce volume augmenté présente les avantages décrits précédemment. Associé à l'orientation de la tubulure, il permet également de minimiser la perte de charge. Selon un aspect de l'invention, la tubulure d'entrée et/ou la tubulure de sortie est également inclinée par rapport à la première direction. La tubulure d'entrée ne s'étend donc pas selon une direction parallèle à la première direction, c'est-à-dire la direction d'écoulement du premier fluide dans le faisceau, de manière à limiter l'encombrement du générateur thermo électrique. Selon un exemple de réalisation, l'inclinaison de la tubulure d'entrée par rapport à la deuxième direction est comprise entre 20 ° et 45°. Avantageusement, l'inclinaison de la tubulure de sortie par rapport à la deuxième direction est comprise entre 20 ° et 45 °. Cette inclinaison permet à la fois d'améliorer l'homogénéité de la répartition du premier fluide dans le réseau et de limiter l'encombrement du générateur thermo électrique.
Selon un aspect de l'invention, ladite tubulure d'entrée débouche dans ladite boîte d'entrée en retrait du faisceau, selon ladite deuxième direction L et/ou ladite tubulure de sortie débouche dans ladite boîte de sortie au-delà du faisceau, selon ladite deuxième direction L. Autrement dit, en projection orthogonale sur ladite deuxième direction selon ladite première direction, ladite tubulure d'entrée débouche dans ladite boîte d'entrée et/ou ladite tubulure de sortie débouche dans ladite boîte de sortie en dehors de l'extension du faisceau selon ladite deuxième direction.
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 limiter, accompagnée des dessins joints parmi lesquels :
- la figure 1 illustre selon une vue de coté, un exemple de réalisation du générateur thermo électrique selon l'invention,
- la figure 2 illustre en perspective et de manière partielle le générateur thermo électrique de la figure 1 .
Comme illustré aux figures 1 et 2, l'invention concerne un générateur thermo électrique, notamment un générateur thermo électrique 10. Un tel générateur thermo électrique 10 comprend un faisceau 1 1 comprenant un premier circuit 1 , apte à permettre la circulation d'un premier fluide, notamment des gaz d'échappement d'un moteur, et un deuxième circuit 2, apte à permettre la circulation d'un deuxième fluide, notamment un fluide caloporteur d'un circuit de refroidissement, par exemple de température inférieure à celle du premier fluide. Le premier circuit 1 comprend ici des tubes, dits premiers tubes 8, pour la circulation du premier fluide. Avantageusement, les premiers tubes 8 sont de longueur inférieure à 150 mm. Le faisceau 1 1 se présente, par exemple, sous une forme sensiblement parallélépipédique de sorte qu'il comprend six faces. Il comprend ainsi une face d'entrée 21 située du coté d'une entrée du premier fluide dans le générateur thermo électrique 10, une face de sortie 22 située du coté d'une sortie du premier fluide du générateur thermo électrique 10 et opposée à la face d'entrée 21 , une première face latérale 23 située du coté d'une entrée 37 du deuxième fluide dans le faisceau 1 1 et une deuxième face latérale 24 située du coté d'une sortie 38 du deuxième fluide du faisceau 1 1 , opposée à la première face latérale par rapport au faisceau 1 1 et reliant la face d'entrée 21 à la face de sortie 22, un première face longitudinale 25 et une deuxième face longitudinale (non visible) opposées entre elles et reliant la face d'entrée 21 à la face de sortie 22 et la première face latérale 23 à la deuxième face latérale 24. Les six faces 21 , 22, 23, 24, 25 du faisceau 1 1 définissent entre elle un volume interne à l'intérieur duquel se trouve le premier et le deuxième circuits 1 , 2.
On définit une première direction H dans le sens de la hauteur du générateur thermo électrique 10, c'est-à-dire perpendiculaire à la face d'entrée 21 et à la face de sortie 22, une deuxième direction L dans le sens d'une longueur du générateur thermo électrique 10, c'est-à-dire une direction perpendiculaire aux première et deuxième faces latérales 23, 24 et une troisième direction I dans le sens de la largeur du générateur thermo électrique 10, c'est-à-dire perpendiculaire à la première et à la deuxième faces longitudinales. Les première, deuxième et troisième directions L, I, H sont donc ici perpendiculaires entre elles. Une extension du faisceau selon la deuxième direction L est supérieure à une extension du faisceau selon la première direction H. On assure de la sorte un volume suffisant au faisceau malgré la faible longueur des premiers tubes 8. Le deuxième circuit est apte à permettre au deuxième fluide de traverser le faisceau selon la deuxième direction.
Le générateur thermo électrique 10 comprend également une boite collectrice d'entrée 30 du premier fluide communiquant avec la face d'entrée 21 du faisceau 1 1 et une boite collectrice de sortie 31 du premier fluide communiquant avec la face de sortie 22 du premier fluide. Le premier fluide est ainsi destiné à traverser le faisceau selon la première direction H. Les boites collectrices d'entrée et de sortie 30, 31 , comprennent chacune un collecteur (non visible) et un couvercle respectivement d'entrée 35 et de sortie 36. Les collecteurs sont ici des plaques, disposées sur les faces d'entrée et de sortie 21 , 22 du faisceau et de dimensions sensiblement identiques à ces dernières. Le couvercle d'entrée 35 forme avec le collecteur d'entrée une boîte collectrice définissant un volume interne à l'intérieur duquel le premier fluide circule. Une première extrémité des premiers tubes 8 pénètre la boite collectrice d'entrée 30, au niveau du collecteur d'entrée, afin de déboucher à l'intérieur de celle-ci et de permettre au premier fluide d'entrer dans les premiers tubes 8.
Le générateur thermo électrique 10 comprend une tubulure d'entrée 33, raccordée à la boite collectrice d'entrée et définissant l'entrée du premier fluide dans la boite collectrice d'entrée 30. Elle guide le premier fluide en direction des entrées des premiers tubes 8, c'est-à-dire jusqu'à l'entrée du faisceau 1 1 située au niveau de la face d'entrée 21 .
Dans l'exemple illustré, le premier fluide entre dans la boite collectrice d'entrée au niveau d'un premier coté de la boite collectrice d'entrée 30 situé du coté de la deuxième face latérale 24.
Le couvercle de sortie 36 forme avec le collecteur de sortie une boîte collectrice définissant un volume interne à l'intérieur duquel le premier fluide circule. Le générateur thermo électrique 1 0 comprend une tubulure de sortie 34, raccordée à la boite collectrice de sortie et définissant la sortie du premier fluide de la boite collectrice de sortie 31 . Une deuxième extrémité des premiers tubes 8 pénètre le collecteur de sortie afin de déboucher à l'intérieur de la boite collectrice de sortie 31 et de permettre au premier fluide de sortir des premiers tubes 8 et d'entrer dans la boite collectrice de sortie 31 . La boite collectrice de sortie 31 guide ensuite le premier fluide jusqu'à la tubulure de sortie 34 afin qu'il sorte du générateur thermo électrique 10. Selon l'invention, la tubulure d'entrée est inclinée par rapport à la deuxième direction L. Ainsi le premier fluide circule dans la boite collectrice d'entrée 30 selon une direction d'entrée inclinée par rapport à la deuxième direction L, c'est-à-dire inclinée par rapport à une direction perpendiculaire au sens de circulation du premier fluide dans le faisceau 1 1 . La tubulure d'entrée est ici également inclinée par rapport à la première direction H. Elle s'étend selon un axe d'entrée A. L'inclinaison de la tubulure d'entrée 33 par rapport à la deuxième direction L permet à la tubulure d'entrée 33 de guider d'avantage de premier fluide vers la ou les zones défavorisées, c'est-à-dire ici la zone de la face d'entrée 21 située du premier coté de la boite collectrice d'entrée 30, c'est-à-dire celui proche de la tubulure d'entrée 33. L'inclinaison de la tubulure d'entrée 33 participe ainsi à une meilleur répartition du premier fluide entre la ou les zones préférentielles et la ou les zones défavorisées. L'inclinaison de la tubulure d'entrée par rapport à la deuxième direction L est avantageusement comprise entre 20° et 45°. La tubulure d'entrée 33 présente un axe longitudinal orienté dans un plan parallèle aux directions H et L. Elle fait ici saillie par rapport à la deuxième face latérale 24 du faisceau 1 1 .
La tubulure de sortie 34 fait ici saillie par rapport à la première face latérale 23 du générateur thermo électrique 10. Ladite tubulure d'entrée 33 présente un axe longitudinal orienté dans un plan parallèle aux directions H et L. Elle pourra elle aussi être inclinée par rapport à la deuxième direction L. La tubulure de sortie 34 est ici également inclinée par rapport à la première direction H. Ainsi le premier fluide circule dans la boite collectrice de sortie 31 selon une direction de sortie inclinée par la deuxième direction L. L'inclinaison de la tubulure de sortie par rapport à la deuxième direction L est comprise entre 20 ° et 45°.
La tubulure d'entrée 33 et la tubulure de sortie 34 sont ici notamment inclinées selon un même angle par rapport à la deuxième direction L (selon une variante de réalisation, on peut prévoir une inclinaison différente). La tubulure de sortie s'étend ici dans le prolongement de l'axe d'entrée A, c'est-à-dire que la tubulure d'entrée et la tubulure de sortie s'étendent selon un axe commun A.
La boite collectrice d'entrée 30 comprend avantageusement une forme divergente, c'est-à-dire un volume augmentant, depuis la tubulure d'entrée 33 jusqu'au faisceau 1 1 . La forme de la boite collectrice d'entrée et le positionnement de la tubulure d'entrée 33 par rapport à elle, permet d'augmenter son volume. La tubulure d'entrée 33 est ici positionnée et inclinée par rapport à la deuxième direction L de telles manières que la boite collectrice d'entrée 30 est divergente de part et d'autre de l'axe commun A. De la même manière, la boite collectrice de sortie 31 comprend ici une forme divergente, c'est-à-dire un volume augmentant, depuis la tubulure de sortie 34 jusqu'à la sortie du faisceau 1 1 . Autrement dit, il s'agit d'une forme convergente selon le sens de circulation du premier fluide. L'angle de divergence desdites boîtes 30, 31 est, par exemple, inférieur à 90 °.
La boite collectrice d'entrée 30 comprend un volume supérieur à la boite collectrice de sortie 31 , notamment sensiblement 1 ,5 fois supérieur à celui de la boite collectrice de sortie 31 . Le générateur thermo électrique comprend également des éléments 3, dits thermo électriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température généré par le premier et le deuxième circuit. 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 Tellure (Bi2Te3) ou de Cérium, de Cobalt, de Fer et d'Antimoine (CeyCoxFe4xSbi2) ou de Plomb et de Tellure (PbTe) ou de Silicium et de Germanium (SiGe).
Le générateur thermo électrique 10 comprend, par exemple, des ailettes 5, ici en relation d'échange thermique avec le deuxième circuit 2, c'est-à-dire ici le circuit froid. Un gradient de température est ainsi assuré entre lesdites ailettes 5 et le premier circuit 1 , ici le circuit chaud 1 . Lesdits thermo éléments 3 sont ici en contact avec les ailettes 5 au niveau, notamment, de leurs faces actives 4a, 4b. Autrement dit les éléments thermo électriques sont disposés entre les ailettes 5 et le premier circuit 1 de manière à être en contact avec les ailettes 5 et les premiers tubes 8. On assure ainsi une génération de courant par les éléments thermo électriques 3. Les ailettes 5 présentent deux grandes surfaces 7a, 7b opposées planes et permettant d'établir un contact surfacique entre l'une desdites grandes surfaces 7a, 7b et les éléments thermo électrique 3 au niveau de la ou de leurs faces actives opposées 4a. Par ailleurs, lesdites ailettes 5 peuvent présenter des pistes (non représentée) de conduction du courant généré par lesdits éléments thermo électriques 3. On pourra ainsi conduire le courant, selon toute topologie de circuit voulue, à la surface des ailettes 5 en regroupant les pistes en série et/ou en parallèle. De telles pistes peuvent également être prévues sur les premiers tubes 8 afin de remplir la même fonction que celle présentes sur le deuxième circuit.
Lesdits premiers tubes 8 sont, par exemple, des tubes de section sensiblement rectangulaire comprenant deux grandes faces opposées parallèles sur laquelle sont disposés les éléments thermo électriques 3 par l'une de leur face active 4a, 4b. Ils sont 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 reliant les faces planes opposées des tubes. Le deuxième circuit 2 comprend, par exemple, des deuxièmes tubes 9, pour la circulation du deuxième fluide, notamment un liquide. Les ailettes 5 sont prévues en relation d'échange thermique avec les deuxièmes tubes 9. Les ailettes 5 sont ici traversées par les deuxièmes tubes 9. Les ailettes 5 présentent, par exemple, des orifices pour le passage des deuxièmes tubes 9. Lesdits deuxième tubes 9 sont, par exemple, en aluminium ou en cuivre et présentent une section ronde, ovale et/ou plate. Les deuxièmes tubes 9 s'étendent, par exemple, selon la deuxième direction L, c'est-à-dire qu'ils s'étendent entre les faces latérales 23, 24. Les premiers tubes 8 s'étendent ainsi de manière sensiblement perpendiculaire aux deuxièmes tubes 9 et de manière sensiblement parallèle aux ailettes 5. Le deuxième fluide entre ici dans le générateur thermo électrique 10 par un orifice d'entrée 37 situé sur la première face latérale 23 parcourt le générateur thermo électrique 1 0 dans le sens de la deuxième direction L jusqu'à la deuxième face latérale 24, fait demi tour et sort du générateur thermo électrique 10 au niveau d'un orifice de sortie 38. Le contact entre les premiers tubes 9 et les ailettes froides 5 est réalisé, par exemple, par une expansion de la matière des premiers tubes 9 comme dans les échangeurs de chaleur connus sous le nom d'échangeurs mécaniques dans le domaine des échangeurs de chaleur pour les véhicules automobiles.
Le générateur thermo électrique 10 comprend ici plusieurs rangées de premiers tubes 8 superposées parallèlement selon la deuxième direction L. Les rangées de premiers tubes 8 sont ainsi superposées de la première face latérale 23 à la deuxième face latérale 24. Les premiers tubes 8 d'une même rangée sont ici disposés parallèlement entre eux et s'étendent selon la première direction H. On dispose les ailettes 5 entre chaque rangée de premier tube, parallèlement à celle-ci, c'est-à-dire que les ailettes 5 sont superposées de manière alternée avec les rangées de premiers tubes 8 selon la deuxième direction L. Le générateur thermo électrique 10 comprend également plusieurs rangs de deuxième tubes 9 superposés parallèlement les uns aux autres selon la troisième direction I. Les rangs de deuxième tubes 9 sont ainsi superposés de la première face longitudinale à la deuxième face longitudinale du faisceau 1 1 . Les deuxièmes tubes 9 d'un même rang sont ici disposés parallèlement entre eux selon la première direction H.
On appelle rang de premiers tubes 8, les premiers tubes 8 situés au même niveau selon la troisième direction I et appartenant à des rangées de premiers tubes 8 différentes. Ainsi, les rangs de premiers tubes 8 sont superposés parallèlement les uns aux autres dans la troisième direction I, c'est-à-dire entre la première face longitudinale et la deuxième face longitudinale. Les rangs de premiers tubes 8 sont ici superposés de manière alternée avec les rangs de deuxièmes tubes 9 selon la troisième direction I. Les deuxièmes tubes 9 pourront également être positionnés, en rangées situées dans des plans parallèles aux deuxième et troisième directions L et I. Les rangées de premiers tubes 9 sont donc orthogonales aux rangées de premiers tubes 8.

Claims

Revendications
1 . Générateur thermo électrique (10) comprenant un faisceau (1 1 ) comportant un premier circuit (1 ), dit chaud, apte à permettre à un premier fluide de traverser le faisceau selon une première direction (H), et un deuxième circuit (2), dit froid, apte à permettre la circulation d'un deuxième fluide de température inférieure à celle du premier fluide, et des éléments (3), dits thermo électriques, permettant de générer un courant électrique en présence d'un gradient de température généré par le premier et le deuxième circuit (1 , 2), une extension du faisceau selon une direction, dite deuxième direction (L), perpendiculaire à la première direction (H) étant supérieure à une extension du faisceau (1 1 ) selon la première direction (H), ledit générateur thermo électrique (10) comprenant une boite collectrice d'entrée (30) du premier fluide dans le faisceau (1 1 ), une tubulure d'entrée (33) raccordée à ladite boite collectrice d'entrée (30), la tubulure d'entrée (33) étant inclinée par rapport à la deuxième direction (L).
2. Générateur thermo électrique (1 0) selon la revendication 1 , dans lequel ledit générateur thermo électrique (1 0) comprend une boite collectrice de sortie (31 ) du premier fluide du faisceau (1 1 ) et une tubulure de sortie (34) raccordée à ladite boite collectrice de sortie (31 ), la tubulure de sortie (34) étant inclinée par rapport à la deuxième direction (L).
3. Générateur thermo électrique (10) selon la revendication 2, dans lequel la tubulure d'entrée (33) et la tubulure de sortie (34) s'étendent selon un axe commun.
4. Générateur thermo électrique (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel ladite boite collectrice d'entrée (30) comprend un volume supérieur à celui de la boite collectrice de sortie (31 ).
5. Générateur thermo électrique (10) selon la revendication 4, dans lequel le volume de la boite collectrice d'entrée (30) est 1 à 2 fois supérieur à celui de la boite collectrice de sortie (31 ).
6. Générateur thermo électrique (1 0) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la boite collectrice d'entrée (30) est divergente depuis la tubulure d'entrée (33) jusqu'au faisceau (1 1 ).
7. Générateur thermo électrique (10) selon la revendication 6, dans lequel la tubulure d'entrée (33) s'étend selon un axe d'entrée (A), ladite boite collectrice d'entrée (30) étant divergente de part et d'autre de l'axe d'entrée (A).
8. Générateur thermo électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'inclinaison de la tubulure d'entrée (33) est comprise entre 20° et 45°.
9. Générateur thermo électrique (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, dans lequel l'inclinaison de la tubulure de sortie (34) est comprise entre 20° et 45°.
1 0. Générateur thermo électrique (10) selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, dans lequel ladite tubulure d'entrée (33) débouche dans ladite boîte d'entrée (30) en retrait du faisceau (1 1 ), selon ladite deuxième direction L et/ou ladite tubulure de sortie (34) débouche dans ladite boîte de sortie (31 ) au-delà du faisceau (1 1 ), selon ladite deuxième direction L.
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