La présente invention concerne un procédé de fabrication et de productionThe present invention relates to a method of manufacture and production
des micro-réfrigérateurs électroniques plats. Le micro-réfrigérateur électronique plat est formé de briquettes parallélépipédiques rectangulaires (3) composées des alliages binaires semi-conducteurs à effet thermoélectrique très élevé, avec un grand facteur de mérite du matériau. Ces briquettes reposent sur une base (4) laquelle, à son tour, repose sur un socle. Au sommet de ces briquettes(3) est soudé un plateau(5) sur lequel sont observés les phénomènes du froid. Procédés existant pour produire le froid. io Il existe plusieurs systèmes de réfrigération. Les plus connus sont : le froid par le gaz et le froid par les électrons. Le froid par le gaz La réfrigération qui utilise le gaz est appelée système traditionnel. Le système est dit traditionnel par le fait que le gaz est l'élément actif pour obtenir le froid selon la 15 loi de la thermodynamique qui stipule qu'on ne peut pas avoir le froid sans chaleur au départ. a) Le froid à l'aide d'un gaz par absorption (le gaz ammoniac). Dans ce système, il n'y a pas de compresseur. Ce système consiste à chauffer le gaz ammoniac qui se dilate et sa pression devient très grande, puis à le faire passer à 20 travers les capillaires, au sortir des capillaires le gaz s'engouffre dans de très grandes surfaces des conduits. Le froid est obtenu par la détente du gaz grâce à l'augmentation de la surface des conduits faisant ainsi tomber la pression du gaz ce qui a pour effet la naissance du froid. b) Le froid à l'aide d'un gaz avec compression ( Fréon , par exemple). flat electronic micro-refrigerators. The flat electronic micro-refrigerator is formed of rectangular parallelepipedic briquettes (3) composed of semiconductor binary alloys with a very high thermoelectric effect, with a great merit factor of the material. These briquettes rest on a base (4) which, in turn, rests on a base. At the top of these briquettes (3) is welded a plate (5) on which are observed the phenomena of cold. Existing processes to produce cold. There are several refrigeration systems. The best known are: cold by gas and cold by electrons. Refrigeration by gas Refrigeration using gas is called a traditional system. The system is said to be traditional in that gas is the active element for obtaining cold according to the law of thermodynamics which states that one can not have cold without heat initially. a) The cold using a gas by absorption (the ammonia gas). In this system, there is no compressor. This system consists of heating the ammonia gas which expands and its pressure becomes very great, then to pass it through the capillaries, at the end of the capillaries the gas rushes in very large areas of the ducts. The cold is obtained by the expansion of the gas through the increase of the surface of the ducts thus causing the gas pressure to drop, which has the effect of causing the cold. b) The cold with a gas with compression (Freon, for example).
25 Ce système consiste à compresser le gaz à l'aide d'un compresseur puis à le détendre. Ce qui provoque le froid. II en est de même pour le système décrit dans le brevet japonais N 200320122411.5. Le froid par les électrons Le froid par les électrons se subdivise en plusieurs catégories les plus connues sont le 30 froid par Effet Tunnel et le froid par Effet Peltier. 1) Effet Tunnel L'Effet Tunnel est utilisé pour refroidir les objets dans le vide . Ce système utilise des matériaux supraconducteurs, où le courant circule sans résistance.This system consists in compressing the gas using a compressor and then relaxing it. Which causes the cold. It is the same for the system described in Japanese Patent No. 200320122411.5. The cold by the electrons The cold by the electrons is subdivided into several categories the best known are the 30 cold by Tunnel Effect and the cold by Peltier Effect. 1) Tunnel Effect The Tunnel Effect is used to cool objects in a vacuum. This system uses superconducting materials, where current flows without resistance.
2903481 2 La particularité de ce système est le fait qu'il n'y a pas de contact électrique entre le métal et le matériau supra conducteur, étant donné le métal et le matériau supraconducteur sont séparés par un isolant. L'Effet Tunnel est le fait que les électrons les plus énergétiques du métal passent à travers la couche de l'isolant pour 5 s'intégrer dans la couche supraconductrice qui n'est pas électriquement reliée au métal. Dans un système normal, étant donné que le métal et le matériau supraconducteur sont séparés par un isolant, en appliquant une tension continue entre le métal et le matériau supraconducteur, le courant ne circule pas entre le métal et le matériau supraconducteur. C'est le cas du micro-réfrigérateur des chercheurs lo Américains de National Institute of Standards and Technology (NIST) à Boulder (Colorado). Ce système a été publié en 2005 dans le journal App. Phys. Lett. 86 173508. Ce réfrigérateur miniature est constitué d'un empilement de couches minces. Il s'agit d'une couche métallique à la base surmontée d'une couche isolante, puis d'une 15 couche supraconductrice au sommet. En reliant une batterie à l'empilement, les électrons les plus énergétiques de la couche métallique traversent la couche isolante par Effet Tunnel vers la couche supraconductrice, ce qui a pour effet de refroidir le métal et de retirer ainsi de l'énergie aux électrons et aux phonons de l'objet à refroidir qui n'est pas connecté 20 électriquement avec le système réfrigérateur. Ce réfrigérateur ne peut pas fonctionner à l'air ambiant quand la température de l'air ambiant est supérieure à +35 C, par le fait que ce réfrigérateur travaille dans le vide et non dans l'air ambiant. 2) Effet Peltier Une Cellule à Effet Peltier, appelée aussi module thermoélectrique, est un 25 assemblage d'éléments semi-conducteurs, c'est à dire des semi-conducteurs de nature différente (semi-conducteur de type N et semi-conducteur de type P) entre deux semelles conductrices de la chaleur. Si on fait passer un courant électrique continu dans un tel montage, il apparaît une face froide qui absorbe des calories, et une face chaude qui dégage des calories.The peculiarity of this system is the fact that there is no electrical contact between the metal and the supra-conductive material, since the metal and the superconducting material are separated by an insulator. The Tunnel Effect is the fact that the most energetic electrons of the metal pass through the layer of the insulator to integrate into the superconducting layer which is not electrically connected to the metal. In a normal system, since the metal and the superconducting material are separated by an insulator, by applying a DC voltage between the metal and the superconducting material, the current does not flow between the metal and the superconducting material. This is the case of the micro-refrigerator of the American researchers at the National Institute of Standards and Technology (NIST) in Boulder, Colorado. This system was published in 2005 in the newspaper App. Phys. Lett. 86 173508. This miniature refrigerator consists of a stack of thin layers. It is a metal layer at the base surmounted by an insulating layer, then a superconducting layer at the top. By connecting a battery to the stack, the most energetic electrons in the metal layer pass through the Tunneling Insulation layer to the superconducting layer, cooling the metal and thereby removing energy from the electrons and to the phonons of the object to be cooled which is not electrically connected with the refrigerator system. This refrigerator can not operate in ambient air when the ambient air temperature is above +35 C, because this refrigerator works in a vacuum and not in the ambient air. 2) Peltier Effect A Peltier Cell, also called a thermoelectric module, is an assembly of semiconductor elements, ie semi-conductors of a different nature (N-type semiconductor and semiconductor device). type P) between two heat-conducting flanges. If we pass a continuous electric current in such a montage, it appears a cold face that absorbs calories, and a hot face that releases calories.
30 Une Cellule à Effet Peltier est donc une pompe à chaleur, c'est-à-dire un dispositif capable de prendre des calories à une source froide pour les restituer à une source chaude.A Peltier Cell is therefore a heat pump, that is, a device capable of taking calories from a cold source to return them to a hot source.
2903481 3 L'Effet Peltier est utilisé dans plusieurs systèmes tels que: - Le modèle de micro-refédérateur décrit par Suzuki Nobuaki cité dans le brevet JP1033483 et celui décrit dans le brevet WO 03/001886 de Wrigth Alexander. - Le brevet N JP2001208463 de Mr. Tsutsui Osami, 5 - Le Brevet WO 03/001886, PCT/US02/20474 du 28/06/2002 de Mr. Alexander Wright et Mme Evelyn McCONATHY - Le Brevet N JP1051205 de Mr. Otsuka Yasuhiro, du 27/02/1989 Il existe déjà des réfrigérateurs électroniques utilisant l'Effet Peltier, alimentés en io courant continu 12 volts. Mais ces réfrigérateurs ne peuvent produire la glace sans l'utilisation de cloison à l'air ambiant quand la température de l'air ambiant est supérieure à + 35 C. LE MICRO-RÉFRIGÉRATEUR ÉLECTRONIQUE PLAT 15 Il est évident que tous ces réfrigérateurs décrits plus haut diffèrent du micro-réfrigérateur électronique plat présenté ici, tant du point de vue de la géométrie, de l'effet utilisé, de la tension de l'alimentation électrique, que du domaine d'utilisation. Le micro-réfrigérateur électronique plat est formé de briquettes parallélépipédiques rectangulaires(3) composées des alliages binaires semi-conducteurs à effet 20 thermoélectrique très élevé, avec un grand facteur de mérite du matériau. Ces briquettes reposent sur une base (4) laquelle, à son tour, repose sur un socle. Au sommet de ces briquettes(3) est soudé un plateau(5) sur lequel sont observés les phénomènes du froid. L'alimentation du micro-réfrigérateur électronique plat est assurée par le biais de la 25 borne positive + (1) et de la borne négative û (2). Le principe de fonctionnement du micro-réfrigérateur électronique plat objet de l'invention utilise l'Effet Peltier. Lorsqu'on applique à ce micro-réfrigérateur électronique plat une très faible de 1, 5 volt (cette tension de 1,5 volt est celle d'une pile torche), la surface supérieure [ (celle du 30 plateau soudé au sommet des briquettes) du micro-réfrigérateur électronique plat se trouve à une très basse température gravitant autour de -70 C, alors que la base des briquettes est chaude. Cette température est atteinte en cinq minutes (5 minutes).The Peltier effect is used in several systems such as: The micro-refederator model described by Suzuki Nobuaki cited in patent JP1033483 and that described in WO 03/001886 of Wrigth Alexander. - Patent N JP2001208463 of Mr. Tsutsui Osami, 5 - Patent WO 03/001886, PCT / US02 / 20474 of 28/06/2002 of Mr. Alexander Wright and Mrs. Evelyn McCONATHY - Patent N JP1051205 of Mr. Otsuka Yasuhiro , 27/02/1989 There are already electronic refrigerators using the Peltier Effect, supplied with 12 volts DC current. But these refrigerators can not produce ice without the use of room air partition when the ambient air temperature is above + 35 C. THE FLAT ELECTRONIC REFRIGERATOR 15 It is obvious that all these refrigerators described more top differ from the flat electronic micro-refrigerator presented here, both from the point of view of the geometry, the effect used, the voltage of the power supply, and the field of use. The flat electronic micro-refrigerator is formed of rectangular parallelepipedic briquettes (3) composed of semiconducting binary alloys with a very high thermoelectric effect, with a great merit factor of the material. These briquettes rest on a base (4) which, in turn, rests on a base. At the top of these briquettes (3) is welded a plate (5) on which are observed the phenomena of cold. The supply of the flat electronic micro-refrigerator is ensured through the positive terminal + (1) and the negative terminal φ (2). The operating principle of the flat micro-electronic refrigerator object of the invention uses the Peltier effect. When applied to this flat micro-electronic refrigerator a very low of 1.5 volts (this voltage of 1.5 volts is that of a torch battery), the upper surface of the plate welded to the top of the briquettes ) the flat electronic micro-refrigerator is at a very low temperature around -70 C, while the base of the briquettes is hot. This temperature is reached in five minutes (5 minutes).
2903481 4 A cette température, l'expérience se déroulant à l'air libre ambiant, l'eau placée sur la surface supérieure (5) du microréfrigérateur électronique plat se transforme en glace sans l'utilisation de cloison, alors que la température de l'air ambiant est supérieure à +35 C voir +40 C.At this temperature, the experiment taking place in the open air, the water placed on the upper surface (5) of the flat electronic micro-refrigerator turns into ice without the use of partition, while the temperature of the Ambient air is greater than +35 C see +40 C.
5 Ce micro-réfrigérateur électronique plat est représenté par la figure 1 Les applications du micro réfrigérateur plat En se basant sur les performances de ce micro-réfrigérateur électronique de io référence, les applications sont multiples et des domaines variés, parmi lesquels on peut citer : 1. la recherche scientifique. Ce micro-réfrigérateur Électronique plat peut s'intégrer dans les installations pour la stabilisation des images dans la visualisation des champs ultra sonores dans les gaz 15 et dans les liquides, et aussi dans la stabilisation des images des champs thermiques (thermo vision) des piézoélectriques excités. Le micro-réfrigérateur électronique plat peut s'intégrer dans le refroidissement des microprocesseurs permettant ainsi d'élever leurs performances. Le micro-réfrigérateur Électronique plat peut s'intégrer dans les installations pour le 20 refroidissement des lasers. 2. la bioloqie: Ce micro-réfrigérateur électronique plat peut servir pour la congélation des cellules souches pour leur transport en vu de leur implantation. 3. la médecine: 25 Ce micro-réfrigérateur électronique plat peut devenir un outil de traitement de la maladie par le froid (la cryothérapie). 4. chambre froide: En recouvrant une chambre de ces micro-réfrigérateurs électroniques plats, et en y versant de l'eau, il se produit un phénomène de réfrigération, l'eau devenant glace. La 30 chambre ainsi traitée devient une chambre froide pour la conservation des denrées alimentaires. 2903481 5 5. Pour l'utilisation populaire, avec ce micro-réfrigérateur électronique plat, tenant compte du fait que sa tension d'alimentation est faible (la tension est celle d'une pile torche), on peut envisager la fabrication des chambres froides portatives pour les 5 pique-niques. i0 LE MICRO-RÉFRIGÉRATEUR ÉLECTRONIQUE PLAT Figure 1 1 û Borne positive pour l'alimentation électrique en courant continu 2 û Borne négative pour l'alimentation électrique en courant continu 3 û Briquettes parallélépipédiques rectangulaires composées des alliages binaires semi-conducteurs à effet thermoélectrique très élevé et très efficace 4 û Base sur la quelle reposent les briquettes parallélépipédiques rectangulaires composées des alliages binaires Semi-conducteurs à effet thermoélectrique très élevé 25 5 û Plateau sur lequel sont observés les phénomènes du froid (la glace sans l'utilisation de cloison, alors que la température de l'air ambiant est +35 C voir + 40 C) 15 20This flat electronic micro-refrigerator is shown in FIG. 1. Applications of the flat micro-refrigerator Based on the performance of this reference micro-electronic refrigerator, the applications are numerous and varied fields, among which are: 1. scientific research. This flat electronic micro-refrigerator can be integrated in the installations for the stabilization of the images in the visualization of the ultrasonic fields in the gases and in the liquids, and also in the stabilization of the images of the thermal fields (thermo vision) of the piezoelectric ones. excited. The flat micro-electronic refrigerator can integrate into the cooling of microprocessors, thus increasing their performance. The flat electronic micro-refrigerator can be integrated into the installations for the cooling of the lasers. 2. Biology: This flat micro-electronic refrigerator can be used for the freezing of stem cells for transport in view of their implantation. 3. medicine: 25 This flat electronic micro-refrigerator can become a tool for treating the disease by cold (cryotherapy). 4. cold room: By covering a room with these flat electronic micro-refrigerators, and pouring water there, there is a phenomenon of refrigeration, the water becoming ice. The chamber thus treated becomes a cold room for the preservation of foodstuffs. 2903481 5 5. For the popular use, with this flat micro-electronic refrigerator, taking into account that its supply voltage is low (the voltage is that of a torch battery), we can consider the manufacture of cold rooms portable for 5 picnics. i0 THE FLAT ELECTRONIC REFRIGERATOR Figure 1 1 - Positive terminal for the DC power supply 2 - Negative terminal for the DC power supply 3 - Rectangular parallelepipedic briquettes made of the semiconductor binary alloys with a very high thermoelectric effect and very efficient 4 - Base on which rest the rectangular parallelepipedic briquettes composed of the binary alloys Semiconductors with very high thermoelectric effect 25 5 - Plateau on which are observed the phenomena of the cold (the ice without the use of partition, whereas the ambient air temperature is +35 C see + 40 C) 15 20