BRPI1007216B1

BRPI1007216B1 - dispositivo para adaptação térmica

Info

Publication number: BRPI1007216B1
Application number: BRPI1007216-0A
Authority: BR
Inventors: Peder Sjölund
Original assignee: BAE Systems Hägglunds Aktiebolag
Priority date: 2009-02-11
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2020-10-27
Also published as: US9028137B2; PL3187815T3; EP2396619A4; KR20110136809A; IL214531A; CN102308178A; IL214531A0; US20150198423A1; EP2396619B1; EP2396619A1; SE534185C2; DK2977711T3; BRPI1007216A2; PL2977711T3; DK3187815T3; EP3187815B1; PL2396619T3; CA2751749C; AU2010214133A1; US20120031452A1

Abstract

DISPOSITIVO PARA ADAPTAÇÃO TÉRMICA. A presente invenção refere-se a um dispositivo para adaptação térmica, compreendendo pelo menos um elemento de superfície arranjado para assumir uma determinada distribuição térmica, o dito elemento de superfície compreendendo uma primeira camada condutora de calor, uma segunda camada condutora de calor, as ditas primeira e segunda camadas condutoras de calor sendo mutuamente isoladas termicamente por meio de uma camada isolante intermediária, em gue pelo menos um elemento termoelétrico é arranjado para gerar um gradiente de temperatura predeterminado para uma parte da dita primeira camada. A invenção também refere-se a um objeto tal como um embarcação.

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para adaptação térmica de acordo com o preâmbulo na reivindicação 1. A presente invenção também refere-se a um objeto tal como um veículo.

Antecedentes

[0002] Veículos/embarcações militares estão sujeitos a ameaças, por exemplo, em uma situação de guerra, constituindo alvos para ataque a partir da terra, ar e mar. Portanto, é desejado que o veículo seja tão difícil quanto possível de detectar, classificar e identificar. Para este propósito veículos militares são frequentemente camuflados em relação ao ambiente de fundo para evitar detecção, classificação e identificação a olho nu. Adicionalmente, eles são difíceis de detectar na escuridão com tipos diferentes de intensificadores de imagem. Um problema é que embarcações de ataque tais como veículos e aviões de combate frequentemente são equipados com dispositivos de procura de calor nos quais sistemas de câmeras térmicas avançados são usados em que os veículos/embarcações se tornam alvos relativamente fáceis. Usuários de tais sistemas IR procuram por um certo tipo de contorno térmico normalmente não ocorrendo na natureza, usualmente geometrias de bordas diferentes e/ou grandes superfícies aquecidas uniformemente.

[0003] A fim de proteger contra tais diferentes sistemas, tipos de técnicas são atualmente usados na área de adaptação de assinatura. Técnicas de adaptação de assinatura compreendem ações construcionais e são frequentemente combinadas com técnicas de material avançado a fim de fornecer uma projeção aparente de baixo contraste térmico dos veículos/embarcações em tais sistemas IR.

[0004] Na FR2826188 moléculas termoluminescentes em camadas de mudança para camuflagem entre outras da faixa térmica de comprimentos de onda. Um problema com uma solução como esta é que ela é difícil de alcançar na prática. Adicionalmente, isto não pode ocorrer com adaptação automática a um ambiente de fundo.

[0005] A US480113 descreve um dispositivo onde a superfície de um avião é aquecida ao conduzir uma corrente através de fios de metal de tal maneira que eles se encaixam termicamente à temperatura do ambiente de fundo, em que uma superfície uniformemente aquecida sendo um valor médio do ambiente de fundo é alcançada, dificultando a descoberta do avião, o qual de outro modo constituiria um contraste frio para um avião hostil acima dele. Esta solução não considera camuflagem por meio de resfriamento, mas somente por meio de aquecimento, e resulta em uma estrutura térmica uniformemente aquecida, a qual sistemas IR sofisticados seriam capazes de identificar.

Objetivos da invenção

[0006] Um objetivo da presente invenção é fornecer um dispositivo para adaptação térmica que seja rápido e eficiente.

[0007] Um objetivo adicional da presente invenção é fornecer um dispositivo para adaptação térmica que facilite fornecer camuflagem térmica com estrutura térmica desejada.

[0008] Um objetivo adicional da presente invenção é fornecer um dispositivo para camuflagem térmica que facilite fornecer adaptação térmica automática do ambiente e facilite fornecer uma estrutura térmica irregular.

[0009] Um outro objetivo da presente invenção é fornecer um dispositivo para imitar termicamente, por exemplo, outros veículos/embarcações a fim de fornecer identificação térmica de tropas próprias ou para facilitar infiltração térmica em ou em volta de, por exemplo, tropas inimigas durante circunstâncias adequadas.

Sumário da Invenção

[00010] Estes e outros objetivos, aparentes a partir da descrição a seguir, são alcançados por meio de um dispositivo para adaptação térmica e de um objeto, os quais são do tipo relatado por meio da introdução e que além do mais exibem os recursos relatados na cláusula caracterizante das reivindicações anexas 1 e 20. Modalidades preferidas do inventivo dispositivo são definidas nas reivindicações dependentes 2-19 anexas.

[00011] De acordo com a invenção, os objetivos são alcançados por meio de um dispositivo para adaptação térmica, compreendendo pelo menos um elemento de superfície arranjado para assumir uma determinada distribuição térmica, o dito elemento de superfície compreendendo uma primeira camada condutora de calor, uma segunda camada condutora de calor, as ditas primeira e segunda camadas condutoras de calor sendo mutuamente isoladas termicamente por meio de uma camada isolante intermediária, em que pelo menos um elemento termoelétrico é arranjado para gerar um gradiente de temperatura predeterminado para uma parte da dita primeira camada.

[00012] Com isto uma adaptação térmica eficiente é facilitada. O dispositivo pode ser usado em um incontável número de aplicações tais como bolsa de resfriamento para dispersão eficiente do frio, durante resfriamento de componentes eletrônicos onde calor de grandes superfícies pode ser desviado de forma eficiente por meio do dispositivo durante calibração de câmera IR a fim de alcançar referências de temperatura estáveis. O dispositivo de uma maneira geral facilita tornar a técnica de Peltier mais eficiente. O dispositivo pode ser arranjado nas solas de sapatos para resfriamento ou aquecimento. O dispositivo pode ser utilizado para resfriamento ou aquecimento de assentos para controle de clima. O dispositivo pode ser usado em combinação com células solares a fim de tornar utilização de energia solar mais eficiente, o dispositivo recuperando parcialmente calor excessivo que finalmente pode aumentar eficiência em células solares. O dispositivo facilita barreiras térmicas por meio de interligação de elementos módulos de tal maneira que diferentes temperaturas estáveis podem ser mantidas em diferentes superfícies. Uma aplicação certa da presente invenção é adaptação térmica para camuflagem, por exemplo, de veículos militares, em que as camadas condutoras de calor juntamente com a camada isolante facilitam rápido transporte de calor e desvio de calor de tal maneira que adaptação térmica pode ocorrer durante movimento do veículo. Uma aplicação particular adicional da presente invenção é a construção de objetos térmicos por meio de composição de elementos módulos. Isto a fim de criar chamarizes para treinamento e educação de pessoal militar para uso tático de câmera térmica e sistemas sensores.

[00013] De acordo com uma modalidade do dispositivo a dita primeira camada e a dita segunda camada têm condução de calor anisotrópica de tal maneira que condução de calor ocorre principalmente na direção principal de propagação da respectiva camada. Por meio das camadas anisotrópicas um rápido e eficiente transporte de calor é facilitado e consequentemente adaptação rápida e eficiente. Ao aumentar razão entre condução de calor na direção principal de propagação da camada e condução de calor transversalmente à camada é facilitado o arranjo dos elementos termoelétricos em uma maior distância uns dos outros em um dispositivo, por exemplo, com diversos elementos de superfície interligados, o que resulta em uma composição de baixo custo de elementos de superfície. Ao aumentar a razão entre a condutibilidade de calor ao longo da camada e a condutibilidade de calor transversalmente à camada as camadas podem ser feitas mais finas e ainda alcançar a mesma eficiência, tornando alternativamente a camada e assim o elemento de superfície mais rápido. Se as camadas se tornarem mais finas com eficiência mantida, elas também se tornam mais baratas e mais leves.

[00014] De acordo com uma modalidade do dispositivo a dita primeira camada e/ou a dita segunda camada são compostas de grafite com propriedades anisotrópicas. Com tal grafite eficiente desvio de calor e consequentemente rápida e eficiente adaptação térmica são facilitados. Com isto calor ou frio pode ser dispersado rapidamente em uma grande superfície com relativamente poucos elementos termoelétricos, em que gradientes de temperatura e pontos quentes são reduzidos.

[00015] De acordo com uma modalidade do dispositivo o elemento termoelétrico é arranjado na camada isolante.

[00016] De acordo com uma modalidade o dispositivo compreende adicionalmente um elemento condutor de calor intermediário arranjado na camada isolante entre o elemento termoelétrico e a segunda camada condutora de calor, e tem condução de calor anisotrópica de tal maneira que condução de calor ocorre principalmente de forma transversal à direção principal de propagação da segunda camada condutora de calor.

[00017] De acordo com uma modalidade do dispositivo, o elemento de superfície tem uma forma hexagonal. Isto facilita adaptação e montagem simples e geral durante composição de elementos de superfície para um sistema de módulos. Adicionalmente uma temperatura uniforme pode ser gerada na superfície hexagonal total, em que diferenças de temperatura locais que podem ocorrer em cantos, por exemplo, de um elemento módulo de forma quadrada são evitadas.

[00018] De acordo com uma modalidade o dispositivo compreende adicionalmente uma terceira camada condutora de calor na forma de um tubo de calor/placa de calor arranjado para desviar calor da segunda camada condutora de calor. A vantagem de usar camadas de tubo de calor/placa de calor é que elas têm uma condutibilidade térmica muito eficiente, consideravelmente maior que, por exemplo, a de cobre convencional. O tubo de calor/placa de calor juntamente com as camadas condutoras de calor facilita rápida dispersão de calor excessivo do lado inferior do elemento de superfície para um material subjacente por causa de sua boa capacidade para distribuir o calor em grandes superfícies.

[00019] De acordo com uma modalidade o dispositivo compreende adicionalmente uma camada externa de alumínio arranjada externamente à primeira camada condutora de calor. A camada de alumínio tem uma condução eficiente de frio e calor e é robusta e durável que resulta em uma boa proteção externa e consequentemente é adequada para veículos para qualquer terreno.

[00020] De acordo com uma modalidade do dispositivo a camada isolante inclui uma camada baseada em vácuo. Uma camada baseada em vácuo resulta em bom isolamento e adicionalmente tem uma configuração flexível para aplicações diferentes e, portanto, satisfaz muitos aspectos valiosos onde volume e peso são importantes. Isto também resulta na vantagem em que todos os tipos de sons carregados pelo ar são absorvidos. Menor nível acústico pode ser assim alcançado de tal maneira que sons carregados pelo ar provenientes de objetos tais como motor, ventiladores ou similares, por exemplo, de um veículo no qual o dispositivo pode ser arranjado para camuflagem térmica do veículo podem ser reduzidos.

[00021] De acordo com uma modalidade o dispositivo compreende adicionalmente um dispositivo de detecção de temperatura arranjado para detectar temperatura externa do elemento de superfície. Isto facilita adaptação térmica da superfície do elemento de superfície. Assim, informação atual a respeito da temperatura externa do elemento de superfície é alcançada de tal maneira que adaptação adequada pode ser executada por meio do elemento termoelétrico para adaptação do ambiente térmico.

[00022] De acordo com uma modalidade o dispositivo compreende adicionalmente um dispositivo de detecção térmica arranjado para detectar a temperatura circundante, por exemplo, ambiente de fundo térmico. Isto fornece informação para adaptação de temperatura externa do elemento de superfície.

[00023] De acordo com uma modalidade do dispositivo o dito dispositivo de detecção térmica compreende pelo menos uma câmera IR arranjada para detectar a estrutura térmica do ambiente de fundo. Isto fornece uma adaptação quase perfeita da estrutura térmica do ambiente de fundo, variações de temperatura do ambiente de fundo sendo representáveis, por exemplo, em um veículo arranjado com diversos elementos de superfície interligados. A resolução da câmera IR pode ser arranjada para corresponder à resolução sendo representável pelos elementos de superfície interligados, isto é, em que cada elemento de superfície corresponde a um número de pixels de câmera agrupados. Com isto uma representação muito boa da temperatura de ambiente de fundo é alcançada de tal maneira que, por exemplo, aquecimento do sol, manchas de neve, poças de água, diferentes propriedades de emissão, etc., do ambiente de fundo frequentemente tendo uma outra temperatura diferente daquela do ar podem ser representados corretamente. Isto age de forma eficiente contra esses contornos claros e superfícies uniformemente aquecidas são criadas de tal maneira que quando o dispositivo é arranjado em um veículo uma camuflagem térmica muito boa do veículo é facilitada.

[00024] De acordo com uma modalidade do dispositivo o dito dispositivo de detecção térmica compreende pelo menos um elemento sensor IR. Com isto um valor mais correto da temperatura de ambiente de fundo é alcançado do que ao usar somente sensor de temperatura e ele é de custo mais baixo do que usar uma câmera IR.

[00025] De acordo com uma modalidade do dispositivo o dito dispositivo de detecção térmica compreende pelo menos um sensor de temperatura. Um sensor de temperatura tem a vantagem em que ele é de baixo custo.

[00026] De acordo com uma modalidade o dispositivo compreende adicionalmente dispositivos para determinar diferença de temperatura entre temperatura circundante e temperatura externa do elemento de superfície em que o dito gradiente de temperatura gerado é baseado na dita diferença. Com isto informação para adaptação térmica da superfície do elemento de superfície é alcançada de acordo com a temperatura de ambiente de fundo/a estrutura térmica do ambiente de fundo.

[00027] De acordo com uma modalidade o dispositivo compreende adicionalmente uma estrutura de suporte arranjada para suportar elementos de superfície, em que a estrutura de suporte é arranjada para fornecer corrente elétrica para conectar eletricamente elementos de superfície. Como resultado da estrutura de suporte por si sendo arranjada para entregar corrente, o número de fios pode ser reduzido.

[00028] De acordo com uma modalidade do dispositivo o elemento de superfície tem uma espessura na faixa de 5-40 mm, preferivelmente 15-25 mm. Isto facilita a construção de um dispositivo leve e eficiente.

[00029] De acordo com uma modalidade do dispositivo a primeira camada condutora de calor e a segunda camada condutora de calor têm respectivamente uma espessura na faixa de 0,1-2,5 mm, preferivelmente 0,4-0,7 mm, e a camada isolante tem uma espessura na faixa de 4-30 mm, preferivelmente 10-20 mm. Isto facilita a construção de um dispositivo leve e eficiente.

Descrição dos desenhos

[00030] Um melhor entendimento da presente invenção será obtido pela referência à descrição detalhada a seguir quando lida em conjunto com os desenhos anexos, em que números de referência iguais se referem às partes iguais por todas as diversas vistas, e nos quais:

[00031] A figura 1 ilustra esquematicamente uma vista explodida de diferentes camadas de uma parte de um dispositivo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[00032] A figura 2 ilustra esquematicamente um dispositivo para adaptação térmica de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[00033] A figura 3 ilustra esquematicamente transporte de calor em um dispositivo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[00034] A figura 4 ilustra esquematicamente uma vista explodida de uma parte de um dispositivo para adaptação térmica de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[00035] A figura 5a ilustra esquematicamente uma vista explodida de diferentes camadas de uma parte de um dispositivo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[00036] A figura 5b ilustra esquematicamente uma vista explodida de um dispositivo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[00037] A figura 6 ilustra esquematicamente um dispositivo para adaptação térmica de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[00038] A figura 7a ilustra esquematicamente uma vista plana de um sistema de módulos compreendendo elementos para recriar ambiente de fundo térmico ou similar de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[00039] A figura 7b ilustra esquematicamente uma parte ampliada do sistema de módulos I da figura 7a;

[00040] A figura 7c ilustra esquematicamente uma parte ampliada da parte na figura 7b;

[00041] A figura 7d ilustra esquematicamente uma vista plana de um sistema de módulos compreendendo elementos para recriar ambiente de fundo térmico ou similar de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[00042] A figura 7e ilustra esquematicamente uma vista lateral do sistema de módulos da figura 7d;

[00043] A figura 8 ilustra esquematicamente um objeto tal como um veículo submetido a uma ameaça em uma direção de ameaça, o ambiente de fundo da estrutura térmica sendo recriado no lado do veículo voltado na direção da ameaça;

[00044] A figura 9 ilustra esquematicamente diferentes potenciais direções de ameaça para um objeto tal como um veículo equipado com um dispositivo para recriação da estrutura térmica de um ambiente de fundo desejado;

[00045] A figura 10 ilustra esquematicamente uma vista de diferentes camadas de um dispositivo de acordo com uma modalidade da presente invenção; e

[00046] A figura 11 ilustra esquematicamente uma vista de diferentes camadas de um dispositivo de acordo com uma modalidade da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

[00047] Neste documento o termo "ligação" é referido como uma ligação de comunicação que pode ser uma linha física, tal como uma linha de comunicação optoeletrônica, ou uma linha não física, tal como uma conexão sem fio, por exemplo, uma ligação de rádio ou ligação de micro-ondas.

[00048] Por elemento termoelétrico nas modalidades de acordo com a presente invenção descrita a seguir é pretendido indicar um elemento por meio do qual efeito Peltier é fornecido quando tensão/corrente é aplicada sobre o mesmo. O elemento termoelétrico também pode ser referido como Módulo Termoelétrico (TEM).

[00049] A figura 1 ilustra esquematicamente uma vista lateral explodida de uma parte I de um dispositivo para adaptação térmica de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00050] O dispositivo compreende um elemento de superfície 100 arranjado para assumir uma determinada distribuição, o dito elemento de superfície 100 compreendendo uma primeira camada condutora de calor 110, uma segunda camada condutora de calor 120, as ditas primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120 são mutuamente isoladas termicamente por meio de uma camada isolante intermediária 130, e um elemento termoelétrico 150 arranjado para gerar um gradiente de temperatura predeterminado para uma parte da dita primeira camada condutora de calor 110.

[00051] As primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120 têm condutibilidade de calor anisotrópica de tal maneira que a condutibilidade de calor na direção principal de propagação, isto é, ao longo da camada 110, 120, é consideravelmente maior que a condutibilidade de calor transversalmente à camada 110, 120. Com isto calor ou frio pode ser dispersado rapidamente em uma grande superfície com relativamente poucos elementos termoelétricos, em que gradientes de temperatura e pontos quentes são reduzidos. A primeira camada condutora de calor 110 e a segunda camada condutora de calor 120 são de acordo com uma modalidade constituída por grafite.

[00052] Uma de a primeira camada condutora de calor 110 e a segunda camada condutora de calor 120 é arranjada para ser uma camada fria e uma outra camada de a primeira camada condutora de calor 110 e a segunda camada condutora de calor 120 é arranjada para ser uma camada quente.

[00053] A camada isolante 130 é configurada de tal maneira que calor da camada condutora de calor quente não afeta a camada condutora de calor fria e vice-versa. De acordo com uma modalidade preferida a camada isolante 130 é uma camada baseada em vácuo. Assim, tanto calor radiante quanto calor de convecção são reduzidos.

[00054] O elemento termoelétrico 150 de acordo com uma modalidade é arranjado na camada isolante. O elemento termoelétrico 150 é configurado de uma tal maneira que quando uma tensão é aplicada, isto é, uma corrente é fornecida para o elemento termoelétrico 150, calor de um lado do elemento termoelétrico 150 transcende o do outro lado do elemento termoelétrico 150. O elemento termoelétrico 150 é consequentemente arranjado entre as duas camadas condutoras de calor 110, 120, por exemplo, duas camadas de grafite, com condutibilidade de calor assimétrica a fim de dispersar de forma eficiente e distribuir uniformemente calor ou frio. Por causa da combinação das duas camadas condutoras de calor 110, 120 com condutibilidade de calor anisotrópica e a camada isolante 130 a superfície do elemento de superfície 100, a qual de acordo com esta modalidade é constituída pela superfície da primeira camada condutora de calor 110, por meio de aplicação de tensão no elemento termoelétrico pode ser adaptada rapidamente e de forma eficiente. O elemento termoelétrico 150 está em contato térmico com a primeira camada condutora de calor 110.

[00055] De acordo com uma modalidade o dispositivo compreende um elemento condutor de calor intermediário 160 arranjado na camada isolante 130 dentro do elemento termoelétrico 150 para encher o espaço entre o elemento termoelétrico 150 e o segundo elemento condutor de calor 120. Isto é a fim de facilitar condução de calor mais eficiente entre o elemento termoelétrico 150 e o segundo elemento condutor de calor 120. A camada condutora de calor intermediária tem condutibilidade de calor anisotrópica onde a condução de calor é consideravelmente melhor transversalmente ao elemento do que ao longo do elemento, isto é, ela conduz calor consideravelmente melhor transversalmente às camadas do elemento de superfície 100. Isto está aparente a partir da figura 3. De acordo com uma modalidade o primeiro elemento intermediário 160 é constituído por grafite com as propriedades correspondendo tal como as primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120, mas com condução de calor anisotrópica em uma direção perpendicular à condução de calor das primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120.

[00056] Adicionalmente, a camada isolante 130 pode ser adaptada em espessura para o elemento termoelétrico 150 de tal maneira que não exista espaço entre o elemento termoelétrico 150 e o segundo elemento condutor de calor 120.

[00057] A primeira camada condutora de calor 110 tem de acordo com uma modalidade uma espessura na faixa de 0,1-2,5 mm, por exemplo, 0,1-2 mm, por exemplo, 0,4-0,8 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação e condução de calor e eficiência desejada. A segunda camada condutora de calor 120 tem de acordo com uma modalidade uma espessura na faixa de 0,1-2,5 mm, por exemplo, 0,1-2 mm, por exemplo, 0,4-0,8 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação e condução de calor e eficiência desejada.

[00058] A camada isolante 130 tem de acordo com uma modalidade uma espessura na faixa de 4-30 mm, por exemplo, 10-20 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação e eficiência desejada.

[00059] O elemento termoelétrico 150 tem de acordo com uma modalidade uma espessura na faixa de 1-20 mm, por exemplo, 2-8 mm, de acordo com uma variante cerca de 4 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação e condução de calor e eficiência desejadas. O elemento termoelétrico tem de acordo com uma modalidade uma superfície na faixa de 0,01 mm2 - 60 cm2 e de acordo com uma modalidade 0,01 mm2 - 20 cm2.

[00060] O elemento condutor de calor intermediário 160 tem uma espessura sendo adaptada de tal maneira que ela enche o espaço entre o elemento termoelétrico 150 e a camada condutora de calor 120.

[00061] A superfície do elemento de superfície 100 de acordo com uma modalidade é na faixa de 25-2.000 cm2, por exemplo, 75-1.000 cm2. A espessura do elemento de superfície de acordo com uma modalidade é na faixa de 5-40 mm, por exemplo, 15-25 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação e condução de calor e eficiência desejada.

[00062] A figura 2 ilustra esquematicamente um dispositivo II para adaptação térmica de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00063] O dispositivo compreende um circuito de controle 200 ou a unidade de controle 200 arranjada e um elemento de superfície 100, por exemplo, de acordo com a figura 1, em que o circuito de controle 200 é conectado a um elemento de superfície 100. O elemento de superfície 100 compreende um elemento termoelétrico 150 arranjado para receber tensão/corrente do circuito de controle 200, o elemento termoelétrico 150 de acordo com o exposto acima sendo configurado de uma tal maneira que quando uma tensão é conectada, calor de um lado do elemento termoelétrico 150 transcende o do outro lado do elemento termoelétrico 150. O circuito de controle 200 é conectado ao elemento termoelétrico por meio das ligações 203, 204 para conexão de tensão para o elemento termoelétrico 150.

[00064] O dispositivo compreende de acordo com uma modalidade um dispositivo de detecção de temperatura 210, representado por meio de linha pontilhada na figura 2, arranjado para detectar a temperatura atual do elemento de superfície 100. A temperatura de acordo com uma variante é arranjada para ser comparada à informação de temperatura, preferivelmente informação contínua, proveniente do dispositivo de detecção térmica do circuito de controle 200. Com isto o dispositivo de detecção de temperatura é conectado ao circuito de controle 200 por meio de uma ligação 205. O circuito de controle é arranjado para receber um sinal por meio da ligação representando dados de temperatura, em que o circuito de controle é arranjado para comparar os dados de temperatura com dados de temperatura do dispositivo de detecção térmica.

[00065] O dispositivo de detecção de temperatura 210 de acordo com uma modalidade é arranjado na superfície externa do elemento termoelétrico 150, ou em conexão com ela, de tal maneira que a temperatura sendo detectada é a temperatura externa do elemento de superfície 100. Quando a temperatura detectada por meio do dispositivo de detecção de temperatura 210, quando comparada à informação de temperatura do dispositivo de detecção térmica do circuito de controle 200, difere da informação de temperatura do dispositivo de detecção térmica do circuito de controle 200 a tensão para o elemento termoelétrico 150, de acordo com uma modalidade, é arranjada para ser regulada de tal maneira que o valor real e o valor desejado correspondam, em que a temperatura externa do elemento de superfície 100 é adaptada desta maneira por meio do elemento termoelétrico 150.

[00066] O projeto do circuito de controle 200 depende da aplicação. De acordo com uma variante o circuito de controle 200 compreende um comutador, em que em um caso como este, a tensão através do elemento termoelétrico 150 é arranjada para ser ligada ou desligada para proporcionar resfriamento (ou aquecimento) da superfície do elemento de superfície. A figura 6 mostra o circuito de controle de acordo com uma modalidade da invenção, o dispositivo de acordo com a invenção sendo pretendido para ser usado para camuflagem térmica, por exemplo, de um veículo.

[00067] A figura 3 ilustra esquematicamente transporte de calor em um dispositivo III de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00068] O dispositivo compreende um elemento de superfície 300 arranjado para assumir uma determinada distribuição térmica, o dito elemento de superfície compreendendo uma primeira camada condutora de calor 110, uma segunda camada condutora de calor 120, as ditas primeira e segunda camadas condutoras de calor sendo mutuamente isoladas termicamente por meio de uma camada isolante intermediária 130, e um elemento termoelétrico 150 arranjado para gerar um gradiente de temperatura predeterminado para uma parte da dita primeira camada condutora de calor 110. O dispositivo também compreende um elemento condutor de calor intermediário 160, por exemplo, tal como descrito em conexão com a figura 1.

[00069] O elemento de superfície 100 de acordo com certas modalidades, ver, por exemplo, a figura 5a, compreende camadas, por exemplo, para aplicação de um elemento de superfície 100 a um veículo. Aqui uma terceira camada 310 e uma quarta camada 320 são arranjadas para desvio adicional de calor e/ou contato térmico com superfície, por exemplo, de veículos.

[00070] Tal como está aparente a partir da figura 3, o calor é transportado de um lado do elemento termoelétrico 150 e passa para o outro lado do elemento termoelétrico e adicionalmente através da camada condutora de calor intermediária 160, transporte de calor sendo ilustrado com as setas brancas A ou setas vazias A e transporte de frio está ilustrado com as setas pretas B ou setas cheias B, transporte de frio implica fisicamente em desvio de calor tendo a direção oposta à direção para transporte de frio. Aqui fica aparente que as primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120, as quais de acordo com uma modalidade são constituídas por grafite, têm condutibilidade de calor anisotrópica de tal maneira que a condutibilidade de calor na direção principal de propagação, isto é, ao longo da camada, é consideravelmente maior que a condutibilidade de calor transversalmente à camada. Com isto calor ou frio pode ser dispersado rapidamente em uma grande superfície com relativamente poucos elementos termoelétricos e energia fornecida relativamente baixa, pelo que gradientes de temperatura e pontos quentes são reduzidos. Adicionalmente uma temperatura desejada uniforme e constante pode ser mantida durante um maior tempo.

[00071] Calor é transportado adicionalmente através da terceira camada 310 e da quarta camada 320 para desvio de calor.

[00072] A figura 4 ilustra esquematicamente uma vista explodida de uma parte IV de um dispositivo para adaptação térmica de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[00073] O dispositivo de acordo com esta modalidade difere da modalidade de acordo com a figura 1 somente pelo fato de que em vez de um elemento termoelétrico ele compreende três elementos termoelétricos arranjados um em cima do outro.

[00074] O dispositivo compreende um elemento de superfície 400 arranjado para assumir uma distribuição térmica, o dito elemento de superfície 400 compreendendo uma primeira camada condutora de calor 110, uma segunda camada condutora de calor 120, as ditas primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120 sendo mutuamente isoladas termicamente por meio de uma camada isolante intermediária 130, e uma configuração de elementos termoelétricos 450 arranjada para gerar um gradiente de temperatura predeterminado para uma parte da dita primeira camada condutora de calor 110.

[00075] De acordo com uma modalidade o dispositivo compreende uma camada condutora de calor intermediária 160 arranjada na camada isolante 130 dentro do elemento termoelétrico 150 para encher possível espaço entre a configuração de elementos termoelétricos 450 e o segundo elemento condutor de calor 120. Isto é de tal maneira que condução de calor pode ocorrer de forma mais eficiente entre a configuração de elementos termoelétricos 450 e o segundo elemento condutor de calor 120. O elemento condutor de calor intermediário 160 tem condutibilidade de calor anisotrópica, a condução de calor sendo consideravelmente melhor transversalmente do que ao longo do elemento, isto é, conduz calor consideravelmente melhor transversalmente às camadas do elemento de superfície 400, de acordo com o que está ilustrado na figura 3.

[00076] A configuração de elementos termoelétricos 450 compreende os três elementos termoelétricos 450a, 450b, 450c arranjados um em cima do outro. Um primeiro elemento termoelétrico 450a sendo arranjado mais externo na camada isolante do elemento de superfície 400, um segundo elemento termoelétrico 450b e um terceiro elemento termoelétrico 450c sendo arranjado mais interno, em que o segundo elemento termoelétrico 450b é arranjado entre o primeiro e o terceiro elemento termoelétrico.

[00077] Quando tensão é aplicada, quando a superfície externa 402 do elemento de superfície 400 é pretendida para ser resfriada, calor é transportado por meio do primeiro elemento termoelétrico 450a da superfície e na direção do segundo elemento termoelétrico 450b. O segundo elemento termoelétrico 450b é arranjado para transportar calor de sua superfície externa na direção do terceiro elemento termoelétrico 450c de tal maneira que o segundo elemento termoelétrico 450b contribui para transportar calor excessivo para longe do primeiro elemento termoelétrico 450a. O terceiro elemento termoelétrico 450c é arranjado para transportar calor de sua superfície externa na direção da segunda camada condutora de calor 120, por meio do elemento condutor de calor intermediário 160, de tal maneira que o terceiro elemento termoelétrico 450c contribui para o transporte de calor excessivo para longe dos primeiro e segundo elementos termoelétricos. Com isto uma tensão é aplicada através do respectivo elemento termoelétrico 450a, 450b, 450c.

[00078] Aqui um elemento condutor de calor intermediário é arranjado entre a configuração de elementos termoelétricos 450 e o segundo elemento condutor de calor 120. Alternativamente a configuração de elementos termoelétricos 450 é arranjada para encher a camada isolante total de tal maneira que nenhum elemento condutor de calor intermediário não é exigido.

[00079] O respectivo elemento termoelétrico 450a, 450b, 450c tem de acordo com uma modalidade uma espessura na faixa de 1-20 mm, por exemplo, 2-8 mm, de acordo com uma variante cerca de 4 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação e condução de calor e eficiência desejadas.

[00080] A camada isolante 130 de acordo com uma modalidade tem uma espessura na faixa de 4-30 mm, por exemplo, 10-20 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação e eficiência desejada.

[00081] Ao usar três elementos termoelétricos arranjados um em cima do outro tal como neste exemplo, a eficiência líquida de calor transportado para longe se torna maior do que ao usar somente um elemento termoelétrico. Com isto desvio de calor é tornado mais eficiente. Isto pode ser exigido, por exemplo, durante calor intenso do sol a fim de desviar calor de forma eficiente.

[00082] Alternativamente dois elementos termoelétricos arranjados um em cima do outro podem ser usados, ou mais que três elementos termoelétricos arranjados um em cima do outro.

[00083] A figura 5a ilustra esquematicamente uma vista lateral explodida de uma parte V de um dispositivo para adaptação térmica de acordo com uma modalidade da presente invenção adequada para uso, por exemplo, em um veículo militar para camuflagem térmica.

[00084] O dispositivo compreende um elemento de superfície 500 também referido como o elemento módulo 500 arranjado para assumir uma determinada distribuição térmica, o dito elemento módulo 500 compreendendo uma primeira camada condutora de calor 110, uma segunda camada condutora de calor 120, as ditas primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120 sendo mutuamente isoladas termicamente por meio de uma camada isolante intermediária 130, e um elemento termoelétrico 150 arranjado para gerar um gradiente de temperatura predeterminado para uma parte da dita primeira camada condutora de calor 110.

[00085] O elemento módulo 500 constitui de acordo com uma variante uma parte do dispositivo que é interligado por elementos módulos, os elementos módulos de acordo com uma modalidade sendo constituídos por elementos módulos de acordo com a figura 5a, em que o elemento módulo forma um sistema de módulos tal como mostrado nas figuras 7a-7c para aplicação, por exemplo, em um veículo.

[00086] O elemento módulo 500 de acordo com esta modalidade compreende uma camada externa 510. A camada é composta de um material com condutibilidade de calor eficiente para conduzir calor ou frio de uma camada subjacente a fim de facilitar representação da estrutura térmica, a qual de acordo com uma modalidade é uma cópia da temperatura de ambiente de fundo térmico. De acordo com uma modalidade a camada externa 510 é feita de alumínio ou aço, os quais têm uma condutibilidade térmica eficiente e são robustos e duráveis, o que resulta em uma boa proteção externa e consequentemente se torna adequada para veículos para qualquer terreno.

[00087] A primeira camada condutora de calor 110, a qual de acordo com uma modalidade preferida é constituída por grafite, é arranjada sob a camada externa 510. A segunda camada condutora de calor 120 ou a camada condutora de calor interna 120 de acordo com uma modalidade preferida é constituída por grafite.

[00088] A primeira camada condutora de calor 110 e a segunda camada condutora de calor 120 têm condutibilidade de calor anisotrópica. Assim, a primeira e a segunda camada condutora de calor têm respectivamente uma composição como esta e tais propriedades em que a condutibilidade de calor longitudinal, isto é, condutibilidade de calor na direção principal de propagação ao longo da camada, é consideravelmente maior que a condutibilidade de calor transversal, isto é, a condutibilidade de calor transversalmente à camada, a condutibilidade de calor ao longo da camada sendo boa. Estas propriedades são facilitadas por meio de camadas de grafite com camadas de carbono puro, o que é alcançado por refinamento de tal maneira que maior anisotropia das camadas de grafite é alcançada. Com isto calor pode ser dispersado rapidamente em uma grande superfície com relativamente poucos elementos termoelétricos, pelo que gradientes de temperatura e pontos quentes são reduzidos.

[00089] De acordo com uma modalidade preferida a razão entre condutibilidade de calor longitudinal e condutibilidade de calor transversal da camada 110, 120 é maior que cem. Com razão aumentada é facilitado ter os elementos termoelétricos arranjados em uma maior distância uns dos outros, o que resulta em uma composição de baixo custo de elementos módulos. Ao aumentar a razão entre a condutibilidade de calor ao longo da camada 110, 120 e condutibilidade de calor transversalmente às camadas 110, 120 as camadas podem ser feitas mais finas e ainda obter a mesma eficiência, tornando alternativamente a camada e assim o elemento módulo 500 termicamente mais rápidos.

[00090] Uma de as primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120 é arranjada para ser uma camada fria e uma outra de as primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120 é arranjada para ser uma camada quente. De acordo com uma aplicação, por exemplo, para camuflagem de veículos, a primeira camada condutora de calor 110, isto é, a externa das camadas condutoras de calor, é a camada fria.

[00091] As camadas de grafite 110, 120 têm de acordo com uma variante uma composição de tal maneira que a condutibilidade de calor ao longo da camada de grafite se situa na faixa de 500-1.500 W/mK e a condutibilidade de calor transversalmente à camada de grafite é na faixa de 1-10 W/mK, de acordo com uma modalidade 1-5 W/mK.

[00092] De acordo com uma modalidade o elemento módulo 500 compreende um elemento condutor de calor intermediário 160 arranjado na camada isolante 130 dentro do elemento termoelétrico 150 para encher possível espaço entre o elemento termoelétrico 150 e o segundo elemento condutor de calor 120. Isto é de tal maneira que condução de calor pode ocorrer de forma mais eficiente entre o elemento termoelétrico 150 e o segundo elemento condutor de calor 120. O elemento condutor de calor intermediário tem condutibilidade de calor anisotrópica em que a condução de calor é consideravelmente melhor ao longo das camadas do que transversalmente às camadas do elemento de superfície 100. Isto está aparente a partir da figura 3. De acordo com uma modalidade o elemento condutor de calor intermediário 160 é constituído por grafite com propriedades correspondendo tal como das primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120, mas com condução de calor anisotrópica em uma direção perpendicular à condução de calor das primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120.

[00093] A camada isolante 130 para isolamento térmico é arranjada entre a primeira camada condutora de calor 110 e a segunda camada condutora de calor 120. A camada isolante 130 é configurada de tal maneira que calor da camada condutora de calor quente 110, 120 afeta de forma mínima a camada condutora de calor fria 120, 110 e vice-versa. A camada isolante 130 melhora consideravelmente desempenho do elemento módulo 500/dispositivo. A primeira camada condutora de calor 110 e a segunda camada condutora de calor 120 são mutuamente isoladas termicamente por meio da camada isolante intermediária 130. O elemento termoelétrico 150 está em contato térmico com a primeira camada condutora de calor 110.

[00094] De acordo com uma modalidade preferida a camada isolante 130 é um elemento baseado em vácuo 530 ou uma camada baseada em vácuo 530. Assim, tanto calor radiante quanto calor de convecção são reduzidos por causa de interação entre materiais, a qual é relativamente alta em materiais de isolamento convencionais tendo um alto grau de ar confinado, isto é, materiais porosos tais como espuma, tecido de fibra de vidro, ou similares, ocorre para um grau muito baixo, a pressão de ar sendo na faixa de cem mil vezes menor que materiais de isolamento convencionais.

[00095] De acordo com uma modalidade o elemento baseado em vácuo 530 é coberto com as membranas de alta reflexão 532. Assim, transporte de calor na forma de radiação eletromagnética, a qual não necessita interagir com material para transporte de calor, é contrabalançado.

[00096] O elemento baseado em vácuo 530 consequentemente resulta em isolamento muito bom, e adicionalmente tem uma configuração flexível para aplicações diferentes, e assim preenche muitos aspectos valiosos onde volume e peso são importantes. De acordo com uma modalidade a pressão no elemento baseado em vácuo se situa na faixa de 0,6666 Pa e 1,3332 Pa (0,005 e 0,01 torr). Isto também resulta na vantagem em que todos os tipos de sons transportados pelo ar podem ser absorvidos. Menor nível acústico pode ser assim alcançado de tal maneira que um som transportado pelo ar de um objeto tal como um motor, ventiladores ou similares, por exemplo, de um veículo no qual o dispositivo pode ser arranjado pode ser reduzido.

[00097] De acordo com uma modalidade a camada isolante 130 compreende as telas 534 ou as camadas 534 com baixa emissão arranjadas para reduzir consideravelmente a parte do transporte de calor ocorrendo por meio de radiação. De acordo com uma modalidade a camada isolante 130 compreende uma combinação do elemento baseado em vácuo 530 e as camadas de baixa emissão 534 em uma construção tipo intercalada. Isto dá um isolador de calor muito eficiente e pode dar valores de condutividade térmica tão bons quanto 0,004 W/mK.

[00098] O elemento módulo 500 compreende adicionalmente um dispositivo de detecção de temperatura 210, o qual de acordo com uma modalidade é constituído por um sensor térmico. O dispositivo de detecção de temperatura 210 é arranjado para detectar a temperatura atual. De acordo com uma variante o dispositivo de detecção de temperatura 210 é arranjado para medir uma queda de tensão através de um material sendo arranjado mais externo no sensor, o dito material tendo tais propriedades em que ele muda de resistência dependendo da temperatura. De acordo com uma modalidade o sensor térmico compreende dois tipos de metais que nas suas camadas limites geram uma tensão fraca dependendo de temperatura. Esta tensão surge pelo efeito Seebeck. A magnitude da tensão é diretamente proporcional à magnitude deste gradiente de temperatura. Dependendo de qual faixa de temperaturas em que medições são para ser executadas, tipos diferentes de sensores são mais adequados do que outros, onde tipos diferentes de metais gerando diferentes tensões podem ser usados. A temperatura é então arranjada para ser comparada à informação contínua de um dispositivo de detecção térmica arranjado para detectar/copiar o ambiente de fundo térmico, isto é, a temperatura do ambiente de fundo. O dispositivo de detecção de temperatura 210, por exemplo, um sensor térmico, é fixado no lado superior da primeira camada condutora de calor 110 e o dispositivo de detecção de temperatura na forma, por exemplo, de um sensor térmico pode ser feito muito fino e de acordo com uma modalidade pode ser arranjado na primeira camada condutora de calor, por exemplo, a camada de grafite, na qual um rebaixo para embutimento do sensor térmico de acordo com uma modalidade é arranjado.

[00099] O elemento módulo 500 compreende adicionalmente o elemento termoelétrico 150. O elemento termoelétrico 150 de acordo com uma modalidade é arranjado na camada isolante 130. O dispositivo de detecção de temperatura 210 de acordo com uma modalidade é arranjado na camada 110 e em conexão de proximidade para a superfície externa do elemento termoelétrico 150, em que o elemento termoelétrico 150 é configurado de uma tal maneira que quando uma tensão é aplicada, calor de um lado do elemento termoelétrico 150 transcende o do outro lado do elemento termoelétrico 150. Quando a temperatura detectada por meio do dispositivo de detecção 210, quando comparada à informação de temperatura do dispositivo de detecção térmica, difere da informação de temperatura, a tensão para o elemento termoelétrico 150 é arranjada para ser regulada de tal maneira que valores reais correspondam, em que a temperatura do elemento módulo 500 é adaptada desta maneira por meio do elemento termoelétrico 150.

[000100] O elemento termoelétrico de acordo com uma modalidade é um semicondutor funcionando de acordo com o efeito Peltier. O efeito Peltier é um fenômeno termoelétrico surgindo quando uma corrente morta é permitida flutuar através de diferentes metais ou semicondutores. Deste modo uma bomba de calor resfriando um lado do elemento e aquecendo o outro lado pode ser criada. O elemento termoelétrico de acordo com esta variante compreende adicionalmente hastes semicondutoras que são dopadas positivamente em uma extremidade e dopadas negativamente na outra extremidade de tal maneira que, quando uma corrente está fluindo através do semicondutor, elétrons são forçados a fluir de tal maneira que um lado se torna mais quente e o outro lado mais frio (deficiência de elétrons). Durante mudança de direção de corrente, isto é, por meio de polaridade mudada da tensão aplicada, o efeito é o oposto, isto é, o outro lado se torna quente e o primeiro frio. Este é o assim chamado efeito Peltier, o qual consequentemente está sendo utilizado na presente invenção.

[000101] O elemento módulo 500 compreende adicionalmente uma camada de suporte 540 arranjada dentro da segunda camada condutora de calor 120. A camada de suporte 540 é arranjada para suportar o elemento módulo 500. A camada de suporte 540 é uma camada rígida que impede que o elemento módulo se torne macio.

[000102] O elemento módulo 500 compreende adicionalmente uma camada condutora de calor 550 na forma de uma camada de tubo de calor ou camada de placa de calor arranjada dentro da camada de suporte 540 para dispersar calor para desviar de forma eficiente calor excessivo. A terceira camada condutora de calor 550, isto é, a camada de tubo de calor/camada de placa de calor de acordo com uma variante compreende alumínio ou cobre selado com superfícies capilares internas na forma de pavios, os pavios de acordo com uma variante sendo constituídos por pó de cobre sinterizado. O pavio de acordo com uma variante é saturado com líquido que sob diferentes processos é vaporizado ou condensado. Tipo de líquido e pavio é determinado pela faixa de temperaturas pretendida e determina a condutibilidade de calor.

[000103] A pressão na terceira camada condutora de calor 550, isto é, a camada de tubo de calor/camada de placa de calor é relativamente baixa, pelo que a pressão de vapor específica faz o líquido no pavio vaporizar no ponto no qual calor é aplicado. O vapor nesta posição tem uma pressão consideravelmente maior que a de seu ambiente, o que resulta nele se dispersando rapidamente para todas as áreas com menor pressão, em cujas áreas ele condensa no pavio e emite sua energia na forma de calor. Este processo é contínuo até que uma pressão de equilíbrio tenha aparecido. Este processo é ao mesmo tempo reversível de tal maneira que mesmo frio, isto é, falta de calor, pode ser transportado com o mesmo princípio.

[000104] A vantagem de usar camadas de tubos de calor/placa de calor é que elas têm condutibilidade de calor muito eficiente, substancialmente maior que, por exemplo, a de cobre convencional. A capacidade para transportar calor, assim chamada de Classificação de Energia Axial (APC), é prejudicada com o comprimento do tubo e aumenta com seu diâmetro. O tubo de calor/placa de calor juntamente com as camadas condutoras de calor facilita rápida dispersão de calor excessivo pelo lado inferior dos elementos módulos 500 para material subjacente por causa de sua boa capacidade para distribuir calor em grandes superfícies. Por meio de tubo de calor/placa de calor rápido desvio de calor excessivo que, por exemplo, é exigido durante certas situações ensolaradas é facilitado. Por causa do rápido desvio de calor excessivo eficiente trabalho do elemento termoelétrico 150 é facilitado, o que facilita adaptação térmica eficiente do ambiente continuamente.

[000105] De acordo com esta modalidade a primeira camada condutora de calor e a segunda camada condutora de calor são constituídas por camadas de grafite tal como descrito anteriormente e a terceira camada condutora de calor é constituída por camadas de tubo de calor/camadas de placa de calor. De acordo com uma variante da invenção a terceira camada condutora de calor pode ser omitida, o que resulta em uma eficiência levemente reduzida, mas ao mesmo tempo reduz custos. De acordo com uma variante adicional a primeira e/ou a segunda camada condutora de calor podem ser constituídas por camada de tubo de calor/camada de placa de calor, o que aumenta a eficiência, mas ao mesmo tempo aumenta os custos. No caso de a segunda camada condutora de calor ser constituída por camada de tubo de calor/camada de placa de calor a terceira camada condutora de calor pode ser omitida.

[000106] O elemento módulo 500 compreende adicionalmente uma membrana térmica 560. A membrana térmica 560 facilita bom contato térmico com superfícies com pequenas irregularidades tais como corpo de veículos motorizados, cujas irregularidades de outro modo podem resultar em contato térmico prejudicado. Com isto a possibilidade de desviar calor excessivo e assim trabalho eficiente do elemento termoelétrico 150 é melhorada. De acordo com uma modalidade a membrana térmica 560 é constituída por uma camada macia com alta condutibilidade de calor que resulta no elemento módulo 500 obtendo bom contato térmico, por exemplo, com o corpo do veículo, o que facilita bom desvio de calor excessivo.

[000107] Acima, o elemento módulo 500 e suas camadas foram descritas como planas. Outras formas/configurações alternativas também são concebíveis.

[000108] A primeira camada condutora de calor 110 de acordo com uma modalidade tem uma espessura na faixa de 0,1-2,5 mm, por exemplo, 0,4-0,8 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação e condução de calor e eficiência desejada. A segunda camada condutora de calor 120 de acordo com uma modalidade tem uma espessura na faixa de 0,1-2,5 mm, por exemplo, 0,4-0,8 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação e condução de calor e eficiência desejada.

[000109] A camada isolante 130 de acordo com uma modalidade tem uma espessura na faixa de 4-30 mm, por exemplo, 10-20 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação e eficiência desejada.

[000110] O elemento termoelétrico 150 de acordo com uma modalidade tem uma espessura na faixa de 1-20 mm, por exemplo, 2- 8 mm, de acordo com uma variante cerca de 4 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação e condução de calor e eficiência desejadas. O elemento termoelétrico de acordo com uma modalidade tem uma superfície na faixa de 0,01 mm2 - 60 cm2, por exemplo, 0,01 mm2 - 20 cm2.

[000111] O elemento condutor de calor intermediário 160 tem uma espessura sendo adaptada de tal maneira que ele enche o espaço entre o elemento termoelétrico 150 e a segunda camada condutora de calor 120.

[000112] A camada de superfície 510 de acordo com uma modalidade tem uma espessura na faixa de 0,1-4 mm, por exemplo, 1,5-2 mm e depende entre outras coisas da aplicação e eficiência.

[000113] A membrana térmica 560 de acordo com uma modalidade tem uma espessura na faixa de 0,05-1 mm, por exemplo, cerca de 0,4 mm e depende entre outras coisas da aplicação.

[000114] A terceira camada condutora de calor 550 na forma de um tubo de calor/placa de calor de acordo com o exposto anteriormente tem uma espessura na faixa de 2-8 mm, por exemplo, cerca de 4 mm, a espessura dependendo, entre outras coisas, da aplicação, eficiência e condução de calor desejadas.

[000115] A superfície do elemento módulo/elemento de superfície 500 de acordo com uma modalidade é na faixa de 25-2.000 cm2, por exemplo, 75-1.000 cm2. A espessura do elemento de superfície de acordo com uma modalidade é na faixa de 5-40 mm, por exemplo, 15- 25 mm, a espessura entre dependendo, entre outras coisas, da condução de calor e eficiência desejada, e dos materiais das diferentes camadas.

[000116] A figura 5b ilustra esquematicamente uma vista plana de um elemento módulo 500 de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[000117] De acordo com esta modalidade o elemento módulo 500 é modelado de forma hexagonal. Isto facilita adaptação e montagem simples e geral durante composição de sistemas de módulos, por exemplo, de acordo com as figuras 7a-c. Adicionalmente, uma temperatura uniforme pode ser gerada na superfície hexagonal total, em que diferenças locais em temperatura que podem surgir em cantos, por exemplo, de um elemento módulo na forma de quadrado podem ser evitadas.

[000118] O elemento módulo 500 compreende um circuito de controle 200 conectado ao elemento termoelétrico 150, em que o elemento termoelétrico 150 é arranjado para gerar um gradiente de temperatura predeterminado para uma parte da primeira camada condutora de calor 110 do elemento módulo 500 de acordo com a figura 5a, o gradiente de temperatura predeterminado sendo fornecido por meio de tensão aplicada ao elemento termoelétrico 150 pelo circuito de controle, a tensão sendo baseada em dados de temperatura ou informação de temperatura do circuito de controle 200.

[000119] O elemento módulo 500 compreende uma interface 570 para conectar eletricamente elementos módulos para interligação em um sistema de módulos. A interface de acordo com uma modalidade compreende um conector 570.

[000120] O elemento módulo pode ser dimensionado tão pequeno quanto uma superfície de cerca de 5 cm2, o tamanho do elemento módulo sendo limitado pelo tamanho do circuito de controle 200.

[000121] A figura 6 ilustra esquematicamente um dispositivo VI para adaptação térmica de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[000122] O dispositivo compreende um circuito de controle 200 ou a unidade de controle 200 e um elemento de superfície 500, por exemplo, de acordo com a figura 5a, 5b em que o circuito de controle é conectado aos elementos de superfície 500. O dispositivo compreende adicionalmente um o elemento termoelétrico 150 arranjado para receber tensão do circuito de controle 200, o elemento termoelétrico 150 de acordo com o exposto anteriormente sendo configurado de uma tal maneira que, quando uma tensão é aplicada, calor de um lado do elemento termoelétrico 150 transcende o do outro lado do elemento termoelétrico.

[000123] O dispositivo de acordo com esta modalidade compreende um dispositivo de detecção de temperatura 210 arranjado para detectar a temperatura atual do elemento de superfície 500. O dispositivo de detecção de temperatura 210 de acordo com uma modalidade é tal como mostrado, por exemplo, na figura 5a arranjado na superfície externa do elemento termoelétrico 150 ou em conexão com ela de tal maneira que a temperatura sendo detectada é a temperatura externa do elemento de superfície 500.

[000124] O circuito de controle 200 compreende um dispositivo de detecção térmica 610 arranjado para detectar temperatura tal como temperatura de ambiente de fundo. O circuito de controle 200 compreende adicionalmente uma unidade de software 620 arranjada para receber e processar dados de temperatura do dispositivo de detecção térmica 610. O dispositivo de detecção térmica 610 é consequentemente conectado à unidade de software 620 por meio de uma ligação 602, em que a unidade de software 620 é arranjada para receber um sinal representando dados de ambiente de fundo ou dados de temperatura ambiente.

[000125] A unidade de software 620 é arranjada adicionalmente para receber instruções de uma interface de usuário 630 com a qual ela é arranjada para se comunicar. A unidade de software 620 é conectada à interface de usuário 630 por meio de uma ligação 603. A unidade de software 620 é arranjada para receber um sinal da interface de usuário por meio da ligação 603, o dito sinal representando dados de instrução, isto é, informação de como a unidade de software 620 é para processar por software dados de temperatura do dispositivo de detecção térmica 610. A interface de usuário 630, por exemplo, quando o dispositivo é arranjado, por exemplo, em um veículo militar e pretendido para camuflagem térmica e/ou adaptação com um padrão específico do dito veículo, pode ser configurada de tal maneira que um operador, a partir de uma direção estimada de ameaça, pode escolher focalizar energia disponível do dispositivo para alcançar a melhor assinatura imaginável para o ambiente de fundo. Isto está esclarecido com mais detalhes na figura 9.

[000126] De acordo com esta modalidade o circuito de controle 200 compreende adicionalmente um conversor analógico/digital 640 conectado por meio de uma ligação 604 à unidade de software 620. A unidade de software 620 é arranjada para receber um sinal por meio da ligação 604, o dito sinal representando pacotes de informação da unidade de software 620 e arranjada para converter o pacote de informação, isto é, informação comunicada pela interface de usuário 630 e dados de temperatura processados. A interface de usuário 630 é arranjada para determinar a partir dessa ou de qual direção de ameaça que tenha sido escolhida, qual cãmera/sensor IR que deve entregar a informação para a unidade de software 620. De acordo com uma modalidade toda a informação analógica é convertida no conversor analógico/digital 640 em informação digital binária por meio de conversores A/D padrões sendo pequenos circuitos integrados. Com isto fios não são exigidos. De acordo com uma modalidade descrita em conexão com as figura 7a-c a informação digital é arranjada para ser sobreposta em uma estrutura de fornecimento de corrente do veículo.

[000127] O circuito de controle 200 compreende adicionalmente um receptor de informação digital 650 conectado ao conversor digital/analógico 640 por meio de uma ligação 605. Da unidade de software 620, informação analógica é enviada para o conversor digital/analógico 640 onde informação a respeito de qual temperatura (valor desejado) de cada elemento de superfície deve ser registrada. Tudo isto é digitalizado no conversor digital/analógico 640 e enviado de acordo com procedimento padrão como uma sequência digital compreendendo identidades digitais exclusivas para cada elemento de superfície 500 com informação associada a respeito de valor desejado, etc. Esta sequência é lida pelo receptor de informação digital 650 e somente a identidade correspondendo ao que é pré-programado no receptor de informação digital 650 é lida. Em cada elemento de superfície 500 um receptor de informação digital 650 com uma identidade exclusiva é arranjado. Quando o receptor de informação digital 650 detecta que uma sequência digital está se aproximando com a identidade digital correta ele é arranjado para registrar a informação associada e informação digital remanescente não é registrada. Este processo acontece em cada receptor de informação digital 650 e informação exclusiva para cada elemento de superfície 500 é alcançada. Este técnica é referida como técnica CAN.

[000128] O circuito de controle de temperatura 600 de acordo com esta modalidade compreende o receptor de informação digital 650, um assim chamado circuito PID (Proporcional Integracional Diferencial) 660 conectado ao receptor de informação digital 650 por meio de uma ligação 606, e um regulador 670 conectado por meio de uma ligação 607 ao circuito PID. Na ligação 606 um sinal representando informação digital específica é arranjado para ser enviado a fim de que cada elemento de superfície 500 seja controlável de tal maneira que valor desejado e valor real correspondam.

[000129] O regulador 670 é então conectado ao termoelétrico 150 por meio das ligações 203, 204. O dispositivo de detecção de temperatura 210 é conectado ao circuito PID 660 por meio da ligação 205, em que o circuito PID é arranjado por meio da ligação 205 para receber o sinal representando dados de temperatura detectados por meio do dispositivo de detecção de temperatura 210. O regulador 570 é arranjado por meio da ligação 607 para receber um sinal do circuito PID 660 representando informação para aumentar ou diminuir fornecimento de corrente/tensão para o elemento termoelétrico 150.

[000130] O elemento termoelétrico 150 é configurado de uma tal maneira que quando a tensão é aplicada, calor de um lado do elemento termoelétrico 150 transcende a do outro lado do elemento termoelétrico 150. Quando a temperatura detectada por meio do dispositivo de detecção de temperatura 210, por comparação com a informação de temperatura do dispositivo de detecção térmica 610, difere da informação de temperatura do dispositivo de detecção térmica 610 a tensão para o elemento termoelétrico 150 é arranjada para ser regulada de tal maneira que valor real e valor desejado correspondam, em que a temperatura da superfície do elemento de superfície 500 é adaptada desta maneira por meio do elemento termoelétrico.

[000131] De acordo com uma modalidade o dispositivo de detecção térmica 610 compreende pelo menos um sensor de temperatura tal como um termômetro arranjado para medir a temperatura do ambiente. De acordo com uma outra modalidade o dispositivo de detecção térmica 610 compreende pelo menos um sensor IR arranjado para medir a temperatura aparente do ambiente de fundo, isto é, arranjado para medir um valor médio da temperatura de ambiente de fundo. De acordo também com uma outra modalidade o dispositivo de detecção térmica 610 compreende pelo menos uma câmera IR arranjada para detectar a estrutura térmica do ambiente de fundo. Estas variantes diferentes de dispositivo de detecção térmica são descritas com mais detalhes em conexão com as figuras 7a-c.

[000132] A figura 7a ilustra esquematicamente as partes Vll-a de um sistema de módulos 700 compreendendo os elementos de superfície 500 ou elemento módulo para representar ambiente de fundo térmico ou correspondente; a figura 7b ilustra esquematicamente uma parte ampliada VIl-b do sistema de módulos na figura 7a; e a figura 7c ilustra esquematicamente uma parte ampliada da figura 7b.

[000133] A regulação de temperatura individual é arranjada para ocorrer em cada elemento módulo 500 individualmente por meio de um circuito de controle, por exemplo, o circuito de controle da figura 6, arranjado em cada elemento módulo 500. Cada elemento módulo 500 de acordo com uma modalidade é constituído pelo elemento módulo das figuras 5a-b.

[000134] O respectivo elemento módulo 500 de acordo com esta modalidade tem uma forma hexagonal. Nas figuras 7a-b os elementos módulos 500 estão ilustrados com um padrão axadrezado. O sistema de módulos 700 de acordo com esta modalidade compreende uma estrutura de suporte 710 configurada como uma estrutura 710 arranjada para receber o respectivo elemento módulo. A estrutura de acordo com esta modalidade tem uma configuração alveolar, isto é, é interligada por meio de diversas armações hexagonais 712, a respectiva armação hexagonal 712 sendo arranjada para receber um respectivo elemento módulo 500.

[000135] A estrutura 710 de acordo com esta modalidade é arranjada para fornecer corrente. Cada armação hexagonal 712 é provida com uma interface 720 compreendendo um conector 720 por meio do qual o elemento módulo 500 é arranjado para ser conectado eletricamente. Informação digital representando temperatura de ambiente de fundo detectada por meio do dispositivo de detecção térmica de acordo, por exemplo, com a figura 6 é arranjada para ser sobreposta à estrutura 710. Como a estrutura é arranjada por si mesma para fornecer corrente, o número de fios pode ser reduzido. Na estrutura, corrente será entregue para cada elemento módulo 500, mas também ao mesmo tempo, sobreposta à corrente, uma sequência digital contendo informação exclusiva para cada elemento módulo 500. Deste modo fios não serão necessários na estrutura.

[000136] A estrutura é dimensionada em altura e superfície para receber os elementos módulos 500.

[000137] Um receptor de informação digital do respectivo elemento módulo, tal como descrito em conexão à figura 6, é então arranjado para receber a informação digital, em que um circuito de controle de temperatura de acordo com a figura 6 é arranjado para regular de acordo com o descrito em conexão com a figura 6.

[000138] De acordo com uma modalidade o dispositivo é arranjado em um engenho tal como um veículo militar. A estrutura 710 é então arranjada para ser fixada, por exemplo, ao veículo em que a estrutura 710 é arranjada para fornecer tanto corrente quanto sinais digitais. Ao arranjar a estrutura 710 no corpo do veículo a estrutura 710 fornece ao mesmo tempo fixação ao corpo do engenho/veículo, isto é, a estrutura 710 é arranjada para suportar o sistema de módulos 700. Ao usar o elemento módulo 500 a vantagem, entre outras coisas, é alcançada em que se um elemento módulo 500 falhasse por algum motivo somente o elemento módulo falho necessitaria ser substituído. Adicionalmente, o elemento módulo 500 facilita adaptação dependendo da aplicação. Um elemento módulo 500 pode falhar dependendo de funcionamentos elétricos de modo falho tais como curtocircuitos, distúrbio externo e por causa de danos de quebra e munição remanescente.

[000139] Eletrônica do respectivo elemento módulo preferivelmente é encapsulada no respectivo elemento módulo 500 de tal maneira que indução de sinais elétricos, por exemplo, em antenas é minimizada.

[000140] O corpo, por exemplo, do veículo é arranjado para funcionar como o plano de terra 730 enquanto que a estrutura 710, preferivelmente a parte superior da estrutura, é arranjada para constituir fase. Nas figuras 7b-c I é a corrente na estrutura, Ti uma informação digital contendo temperaturas para o elemento módulo I, e D é desvio, isto é, um sinal digital descrevendo quão grande está a diferença entre valor desejado e valor real para cada elemento módulo. Esta informação é enviada na direção oposta uma vez que esta informação deve ser mostrada na interface de usuário 630 de acordo, por exemplo, com a figura 6 de tal maneira que o usuário conhece quão boa está a adaptação de temperatura do sistema para o momento.

[000141] A figura 7d ilustra esquematicamente uma vista plana de um sistema de módulos VII ou parte de um sistema de módulos VII compreendendo elementos para recriar ambiente de fundo térmico ou similar de acordo com uma modalidade da presente invenção, e a figura 7e ilustra esquematicamente uma vista lateral do sistema de módulos VII da figura 7d.

[000142] O sistema de módulos VII de acordo com esta modalidade difere do elemento módulo 700 de acordo com a modalidade ilustrada nas figuras 7a-c em que, em vez de uma estrutura de suporte constituída por uma estrutura 710, uma estrutura de suporte 750 constituída por um ou mais elementos de suporte 750 ou placas de suporte 750 para suportar os elementos módulos interligados 500 é fornecida.

[000143] A estrutura de suporte pode assim ser formada por um elemento de suporte 750 tal como ilustrado nas figuras 7d-e, ou uma pluralidade dos elementos de suporte interligados 750.

[000144] O elemento de suporte é feito de qualquer material satisfazendo demandas térmicas e demandas com referência à robustez e durabilidade. O elemento de suporte 750 de acordo com uma modalidade é feito de alumínio, o qual tem a vantagem em que ele é leve e é robusto e durável. Alternativamente, o elemento de suporte 750 é feito de aço, o qual também é robusto e durável.

[000145] O elemento de suporte 750 tendo uma configuração de chapa tem de acordo com esta modalidade uma superfície essencialmente plana e uma forma quadrangular. O elemento de suporte 750 alternativamente pode ter qualquer forma adequada tal como retangular, hexagonal, etc.

[000146] A espessura do elemento de suporte 750 é na faixa de 5-30 mm, por exemplo, 10-20 mm.

[000147] Os elementos módulos interligados 500 compreendendo os elementos termoelétricos 150 tal como descrito anteriormente são arranjados sobre o elemento de suporte 750. O elemento de suporte 750 é arranjado para fornecer corrente. O elemento de suporte 750 compreende as ligações 761, 762, 771, 772, 773, 774 para comunicação para e a partir de cada elemento módulo único, as ditas ligações sendo integradas ao elemento de suporte 750.

[000148] De acordo com esta modalidade o sistema de módulos compreende um elemento de suporte 750 e sete elementos módulos hexagonais interligados 500 arranjados em cima do elemento de suporte 750 de uma tal maneira que uma coluna esquerda de dois elementos módulos 500, uma coluna intermediária de três elementos módulos 500 e uma coluna direita de dois elementos módulos 500 são formadas. Um elemento módulo hexagonal é assim arranjado no centro e os outros seis são arranjados em volta do elemento módulo central no elemento de suporte 750.

[000149] De acordo com esta modalidade sinais de fornecimento de corrente e sinais de comunicação são separados e não são sobrepostos, o que resulta na largura de banda de comunicação sendo aumentada, acelerando assim a taxa de comunicação. Isto simplifica mudança em padrões de assinatura por causa de a largura de banda aumentada aumentar a velocidade de sinal dos sinais de comunicação. Com isto adaptação térmica durante movimento também é melhorada.

[000150] Por ter sinais de corrente e sinais de comunicação separados, interligação de um grande número dos elementos módulos 500 é facilitada sem afetar a velocidade de comunicação. Cada elemento de suporte 750 compreende as diversas ligações 771, 772, 773, 774 para sinais digitais e/ou analógicos em combinação com duas ou mais ligações 761, 762 para fornecimento de corrente.

[000151] De acordo com esta modalidade as ditas ligações integradas compreendem uma primeira ligação 761 e uma segunda ligação 762 para fornecimento de corrente para cada coluna dos elementos módulos 500. As ditas ligações integradas compreendem adicionalmente as terceira e quarta ligações 771, 772 para sinais de informação/comunicação para os elementos módulos 500, os ditos sinais sendo digitais e/ou analógicos, e as quinta e sexta ligações 773, 774 para sinais de informação/diagnóstico dos elementos módulos 500, os ditos sinais sendo digitais e/ou analógicos.

[000152] Por ter duas ligações, as terceira e quarta ligações 771, 772, para fornecer sinais de informação para os elementos módulos 500 e duas ligações, as quinta e sexta ligações 773, 774, para fornecer sinais de informação dos elementos módulos 500 a velocidade de comunicação se torna essencialmente ilimitada, isto é, ocorre momentaneamente.

[000153] O módulo de suporte é conectável a outros módulos de suporte deste tipo, os módulos de suporte sendo conectados por meio de conectores (não mostrados), por exemplo, similares aos conectores referidos com relação à figura 7a, para conectar eletricamente os módulos de suporte por meio das ligações. Com isto o número de conectores é reduzido.

[000154] Os elementos módulos 500 são fixados ao elemento de suporte 750 por meio de quaisquer dispositivos de fixação adequados.

[000155] Os elementos de suporte interligados 750 formando uma estrutura de suporte são pretendidos para serem arranjados no corpo de um engenho tal como um veículo, um navio ou similares.

[000156] Um dispositivo de detecção de temperatura 210 de acordo, por exemplo, com a figura 6 é arranjado em conexão com o elemento termoelétrico 150 do respectivo elemento módulo 500 para detectar a temperatura externa desse elemento módulo 500. A temperatura externa é então arranjada para ser comparada continuamente com a temperatura de ambiente de fundo detectada por meio do dispositivo de detecção térmica tal como descrito anteriormente em conexão com as figuras 5 e 6. Quando estas diferem, dispositivos, tais como um circuito de controle de temperatura descrito em conexão com a figura 6, são arranjados para regular a tensão para o elemento termoelétrico do elemento módulo de tal maneira que valores reais e valores desejados correspondem. O grau de eficiência de assinatura do sistema, isto é, o grau de adaptação térmica que pode ser alcançado, depende de qual dispositivo de detecção térmica, isto é, qual referência de temperatura, que é usado - sensor de temperatura, sensor IR ou câmera IR.

[000157] Como resultado do dispositivo de detecção térmica de acordo com uma modalidade ser constituído por pelo menos um sensor de temperatura tal como um termômetro arranjado para medir a temperatura do ar ambiente, uma representação menos precisa da temperatura de ambiente de fundo é obtida, mas um sensor de temperatura tem a vantagem em que ele é de baixo custo. Em aplicação com veículos ou similares, sensor de temperatura preferivelmente é arranjado na admissão de ar do veículo a fim de minimizar influência de áreas aquecidas do veículo.

[000158] Como resultado do dispositivo de detecção térmica de acordo com uma modalidade sendo constituído por pelo menos um sensor IR arranjado para medir a temperatura aparente do ambiente de fundo, isto é, arranjado para medir um valor médio da temperatura de ambiente de fundo, um valor mais correto da temperatura de ambiente de fundo é alcançado. Sensor IR preferivelmente é colocado em todos os lados de um veículo a fim de cobrir direções diferentes de ameaça.

[000159] Como resultado do dispositivo de detecção térmica de acordo com uma modalidade sendo constituído por uma câmera IR arranjada para detectar a estrutura térmica do ambiente de fundo, uma adaptação quase perfeita para o ambiente de fundo pode ser alcançada, as variações de temperatura de um ambiente de fundo sendo representáveis, por exemplo, em um veículo. Aqui, um elemento módulo 500 corresponderá à temperatura do conjunto de pixels ocupados pelo ambiente de fundo na distância em questão. Estes pixels de câmera são arranjados para serem agrupados de tal maneira que a resolução da câmera IR corresponde à resolução sendo representável pela resolução do sistema de módulos, isto é, que cada elemento módulo corresponde a um pixel. Com isto uma representação muito boa da temperatura de ambiente de fundo é alcançada de tal maneira que, por exemplo, aquecimento pelo sol, manchas de neve, poças de água, propriedades de emissão diferentes, etc., do ambiente de fundo frequentemente tendo uma outra temperatura diferente da do ar podem ser representados corretamente. Isto age de forma eficiente contra esses contornos claros e grandes superfícies aquecidas uniformemente são criadas de tal maneira que uma camuflagem térmica muito boa do veículo é facilitada e que variações de temperatura em pequenas superfícies podem ser representadas.

[000160] A figura 8 ilustra esquematicamente um objeto 800 tal como um veículo 800 submetido à ameaça em uma direção de ameaça, a estrutura térmica 812 do ambiente de fundo 810 sendo recriada no lado do veículo voltado para a direção de ameaça por meio de um dispositivo de acordo com a presente invenção. O dispositivo de acordo com uma modalidade compreende o sistema de módulos de acordo com as figuras 7a-c ou as figuras 7d-e, o sistema de módulos sendo arranjado no veículo 800.

[000161] A direção estimada de ameaça está ilustrada por meio da seta C. O objeto 800, por exemplo, um veículo 800, constitui um alvo. A ameaça, por exemplo, pode ser constituída por um sistema térmico de reconhecimento e vigilância, um míssil de atração por calor ou o correspondente arranjado para interceptar o alvo.

[000162] Visto na direção de ameaça um ambiente de fundo térmico 810 está presente na extensão da direção C de ameaça. A parte 814 deste ambiente de fundo térmico 810 do veículo 800 sendo vista pela ameaça é arranjada para ser copiada por meio de um dispositivo de detecção térmica 610 de acordo com a invenção de tal maneira que uma cópia 814’ dessa parte do ambiente de fundo térmico, de acordo com uma variante a estrutura térmica 814’, é vista pela ameaça. Tal como descrito em conexão com as figuras 7a-e o dispositivo de detecção térmica 610 de acordo com uma variante compreende uma câmera IR, de acordo com uma variante um sensor IR e de acordo com uma variante um sensor de temperatura, onde a câmera IR fornece a melhor representação térmica do ambiente de fundo.

[000163] O ambiente de fundo térmico 814’, estrutura térmica do ambiente de fundo detectada/copiada por meio do dispositivo de detecção térmica, é arranjado para ser recriado interativamente no lado do alvo, aqui o veículo 800, voltado para a ameaça, por meio do dispositivo, de tal maneira que o veículo 800 funde termicamente ao ambiente de fundo. Com isto a possibilidade para detecção e identificação por ameaças, por exemplo, na forma de câmeras IR ou um míssil de atração por calor procurando pelo alvo/veículo 800 é tornada mais difícil uma vez que ele se funde termicamente ao ambiente de fundo.

[000164] À medida que o veículo se desloca a estrutura térmica copiada 814’ do ambiente de fundo será adaptada continuamente às mudanças no ambiente de fundo térmico por causa da combinação de camadas condutoras de calor com condutibilidade de calor anisotrópica, camada isolante, elemento termoelétrico e diferença registrada continuamente entre dispositivo de detecção térmica para detecção de ambiente de fundo térmico e dispositivo de detecção de temperatura de acordo com qualquer uma das modalidades do dispositivo de acordo com a presente invenção.

[000165] O dispositivo de acordo com a presente invenção consequentemente facilita adaptação térmica automática e menor contraste para ambientes de fundo com temperatura variando, o que torna detecção, identificação e reconhecimento mais difíceis e reduz ameaça de potenciais buscadores de alvo ou correspondentes.

[000166] O dispositivo de acordo com a presente invenção facilita uma baixa assinatura de um veículo, isto é, baixo contraste, de tal maneira que os contornos do veículo, colocação de saída de exaustão, colocação e tamanho de saída de ar de resfriamento, esteiras ou rodas, canhão, etc., isto é, a assinatura do veículo pode ser minimizada termicamente de tal maneira que uma menor assinatura térmica contra um ambiente de fundo é fornecida por meio do dispositivo de acordo com a presente invenção.

[000167] O dispositivo de acordo com a presente invenção com um sistema de módulos de acordo, por exemplo, com as figuras 7a-c ou as figuras 7d-e oferece uma camada de isolamento térmico eficiente, a qual abaixa o consumo de energia, por exemplo, de sistemas AC com menor distúrbio por aquecimento solar, isto é, quando o dispositivo não está ativo o sistema de módulos fornece um bom isolamento térmico para aquecimento solar do veículo e assim melhora o clima interno.

[000168] Adicionalmente propriedades multiespectrais, isto é, camuflagem em diferentes faixas de onda, são facilitadas. Os elementos módulos 500, à parte de termicamente, também podem fornecer baixa assinatura para certas partes predeterminadas da faixa de radar. Isto é criado ao aplicar tipos diferentes de camadas finas de absorção de radar para os elementos módulos 500. Escolha do tipo de camada determina qual parte dos espectros de radar vai ser absorvida. Absorventes de radar são produtos padrões atualmente e podem ser camadas muito finas.

[000169] A figura 9 ilustra esquematicamente diferentes potenciais direções de ameaça para um objeto 800, tal como um veículo 800, equipado com um dispositivo de acordo com uma modalidade da invenção para recriação da estrutura térmica de ambiente de fundo desejado.

[000170] De acordo com uma modalidade do dispositivo de acordo com a invenção o dispositivo compreende recurso para escolher direção diferente de ameaças. O recurso de acordo com uma modalidade compreende uma interface de usuário, por exemplo, tal como descrita em conexão com a figura 6. Dependendo da direção esperada de ameaça, a assinatura IR necessitará ser adaptada para diferentes ambientes de fundo. A interface de usuário 630 na figura 6 de acordo com uma modalidade constitui graficamente um modo para o usuário ser capaz de escolher facilmente a partir de uma direção estimada de ameaça qual parte ou partes do veículo que necessita/necessitam estar ativa(s) a fim de para obter uma baixa assinatura para o ambiente de fundo.

[000171] Por meio da interface de usuário o operador pode escolher focalizar energia disponível do dispositivo para alcançar a melhor estrutura/assinatura térmica concebível, o que, por exemplo, pode ser exigido quando o ambiente de fundo é complicado e exigindo muita energia do dispositivo para uma adaptação ideal.

[000172] A figura 9 mostra direções diferentes de ameaça para o objeto 800/veículo 800, as direções de ameaça sendo ilustradas ao ter o objeto/veículo desenhado em uma semiesfera dividida em seções. A ameaça pode ser constituída, por exemplo, por ameaça de cima tal como o míssil de atração por alvo 920, o helicóptero 930, ou similares ou a partir da terra tal como pelo soldado 940, o tanque 950 ou similares. Se a ameaça vier de acima a temperatura do veículo deve coincidir com a temperatura da terra, enquanto que ele deve ser adaptado para o ambiente de fundo atrás do veículo se a ameaça estiver chegando reta pela frente em nível horizontal. De acordo com uma variante da invenção um número de setores de ameaça 910a-f definidos, por exemplo, doze setores de ameaça, dos quais os seis 910a-f estão referidos na figura 9 e os seis adicionais são opostos da semiesfera, pode ser escolhido por meio da interface de usuário.

[000173] O dispositivo de acordo com a presente invenção foi descrito anteriormente onde o dispositivo é utilizado para camuflagem térmica de tal maneira que, por exemplo, um veículo durante movimento, por meio do dispositivo de acordo com a invenção, se adapta termicamente de forma rápida e contínua ao ambiente de fundo, a estrutura térmica do ambiente de fundo sendo copiada por meio de um dispositivo de detecção térmica tal como uma câmera IR ou um sensor IR.

[000174] O dispositivo de acordo com a presente invenção pode ser usado vantajosamente para gerar padrões térmicos específicos. Isto é alcançado de acordo com uma variante ao resultar cada elemento termoelétrico de um sistema de módulos constituído de elementos módulos, por exemplo, tal como ilustrado nas figuras 7a-c ou nas figuras 7d-e, de tal maneira que os elementos módulos recebem temperatura desejada, por exemplo, diferente, qualquer padrão térmico desejado pode ser fornecido. Com isto um padrão que somente pode ser reconhecido pelo conhecedor de sua aparência pode ser fornecido, de tal maneira que em uma situação de guerra, identificação de veículos próprios ou correspondentes é facilitada enquanto que o inimigo não pode identificar o veículo. Alternativamente, um padrão conhecido por qualquer pessoa pode ser fornecido por meio do dispositivo de acordo com a invenção, tal como uma cruz, de maneira que todos podem identificar uma ambulância no escuro.

[000175] De acordo também com uma outra variante o dispositivo de acordo com a presente invenção pode ser usado para gerar uma falsa assinatura de outros veículos, por exemplo, para infiltração no inimigo. Isto é alcançado ao regular cada elemento termoelétrico de um sistema de módulos composto de elementos módulos, por exemplo, tal como ilustrado nas figuras 7a-c ou nas figuras 7d-e, de tal maneira que os contornos retos de um veículo, superfícies aquecidas uniformemente, saída de ar de resfriamento ou outros tipos de áreas quentes sendo exclusivas para o veículo em questão são fornecidos. Com isto informação com relação a esta aparência é exigida.

[000176] Adicionalmente, padrões térmicos na forma de, por exemplo, uma coleção de pedras, grama e pedra, tipos diferentes de floresta, ambiente de cidade (transições aguçadas e retas) podem ser fornecidos por meio do dispositivo de acordo com a invenção, cujos padrões podem parecer com padrões estando na área visível. Tais padrões térmicos são independentes de direção de ameaça e são relativamente econômicos e simples para integrar.

[000177] Para a integração mencionada anteriormente de padrões específicos de acordo com uma variante nenhum dispositivo de detecção térmica não é exigido, mas é suficiente regular os elementos termoelétricos, isto é, aplicar tensão correspondendo à temperatura desejada para padrão desejado de respectivo elemento módulo e dispositivo de detecção de temperatura para ser capaz de ler a temperatura atual e a manter.

[000178] Uma possibilidade adicional com o dispositivo de acordo com a presente invenção é produção de corrente elétrica. A figura 10 ilustra esquematicamente uma vista de diferentes camadas de um dispositivo X de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção utilizando um elemento módulo 1000 para produção de corrente elétrica. O elemento módulo 1000 é arranjado para receber calor ilustrado pela seta H.

[000179] O elemento módulo 1000 compreende a camada externa 510, a primeira camada condutora de calor 110, a segunda camada condutora de calor 120, as ditas primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120 sendo mutuamente isoladas termicamente por meio da camada isolante intermediária 130, e o elemento termoelétrico 150 arranjado a fim de gerar corrente elétrica por meio do efeito Seebeck, isto é, a diferença de temperatura detectada pelo o elemento termoelétrico 150 é convertida em eletricidade. Assim, uma diferença de temperatura é arranjada para ser convertida em energia elétrica por meio do dito elemento termoelétrico 150 utilizando o efeito Seebeck.

[000180] O elemento módulo 1000 compreende adicionalmente, de acordo com esta variante, a membrana térmica 560 arranjada debaixo da segunda camada condutora de calor 120 para fornecer bom contato térmico entre a segunda camada condutora de calor 120 e a superfície subjacente de acordo com o texto exposto anteriormente referindo-se à figura 5a. O dispositivo compreende adicionalmente uma ligação 1015 para fornecer a dita corrente produzida para um dispositivo de recebimento de energia desejado 1020.

[000181] O elemento termoelétrico 150 é arranjado por meio do efeito Peltier para impulsionar calor de um lado para um outro do mesmo ao aplicar uma tensão ao elemento termoelétrico e assim fornecer uma corrente para o mesmo. O transporte de calor resulta em transporte de elétrons entre as camadas condutoras de calor 110, 120.

[000182] Quando a tensão através do elemento termoelétrico 150 é desconectada existe uma diferença de temperatura entre as camadas condutoras de calor, por exemplo, a primeira camada condutora de calor e a segunda camada condutora de calor de acordo com a modalidade descrita em conexão com a figura 5a. Por meio desta diferença de temperatura surge uma corrente, o assim chamado efeito Seebeck. Esta corrente é então utilizada por meio da ligação 1015 para fornecer energia, por exemplo, para carregar uma bateria 1020 ou similares. A eficiência aqui é afetada pelos semicondutores dos elementos termoelétricos 150. Quanto maior a diferença de temperatura tanto mais corrente pode ser obtida.

[000183] Existem diversas áreas de aplicação para um dispositivo de acordo com a presente invenção, por exemplo, ao usar a remoção eficiente de calor sendo facilitada. Por exemplo, o dispositivo de acordo com a presente invenção pode ser usado vantajosamente, por exemplo, para uma bolsa de resfriamento onde um dispositivo de acordo com a presente invenção seria capaz de dispersar de forma eficiente o frio, tensão aplicada através do elemento termoelétrico sendo fornecida vantajosamente por meio de uma bateria e onde tensão pode ser ligada e desligada por meio de um comutador.

[000184] O dispositivo também pode ser usado em resfriamento de componentes eletrônicos, por exemplo, para resfriamento de processadores, onde calor de grandes superfícies pode ser desviado de forma eficiente por meio do dispositivo de acordo com a presente invenção, e assim resfriamento eficiente pode ser fornecido.

[000185] O dispositivo de acordo com a presente invenção também pode ser usado durante calibração de uma câmera IR a fim de alcançar referências de temperatura estáveis. Por meio do dispositivo de acordo com a invenção uma corrente muito uniforme pode ser mantida. Isto pode ser usado em diferentes sistemas de laser onde o comprimento de onda é controlado por um ou outro de aquecimento do laser no caso de diodo laser e a cavidade no caso de lasers de cavidade externa.

[000186] Por causa do fato de que o elemento de superfície de acordo com a presente invenção é insensível à pressão para um certo grau e pode ser dimensionado relativamente pequeno o dispositivo pode ser arranjado vantajosamente, por exemplo, nas solas de sapatos, por exemplo, para aquecer no inverno sapatos/durante frio para evitar congelamento dos pés ou resfriar no verão sapatos/durante calor para evitar transpiração dos pés.

[000187] Adicionalmente, sistemas muito silenciosos podem ser concretizados, por exemplo, em laptop por causa do elemento termoelétrico.

[000188] O dispositivo pode ser utilizado adicionalmente para aquecimento de assentos, resfriamento de assentos de um veículo tal como um carro, em que, por exemplo, uma bateria é usada para fornecimento de tensão para o elemento termoelétrico e um regulador de temperatura para regular a temperatura, isto é, a tensão através do elemento termoelétrico.

[000189] Tal como descrito anteriormente, o dispositivo facilita barreiras térmicas por meio de composição de elementos módulos de tal maneira que diferentes temperaturas podem ser mantidas em diferentes superfícies.

[000190] O dispositivo também pode ser usado vantajosamente em combinação com células solares para tornar o uso de energia solar mais eficiente, o dispositivo fazendo uso de partes do calor excessivo formado. A figura 11 ilustra esquematicamente uma vista de diferentes camadas de um dispositivo XI de acordo com uma modalidade exemplar da presente invenção utilizando um elemento módulo 1100 em combinação com uma célula solar 1110. O dispositivo XI compreende assim uma célula solar 1110 sendo arranjada mais externa no elemento módulo 1100 para receber calor ilustrado pela seta H.

[000191] O elemento módulo 1100 compreende a primeira camada condutora de calor 110, a segunda camada condutora de calor 120, as ditas primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120 sendo mutuamente isoladas termicamente por meio da camada isolante intermediária 130, e o elemento termoelétrico 150 arranjado a fim de gerar corrente elétrica por meio do efeito Seebeck, isto é, a diferença de temperatura detectada pelo elemento termoelétrico 150 é convertida em eletricidade. Assim, uma diferença de temperatura é arranjada para ser convertida em energia elétrica por meio do dito elemento termoelétrico 150 utilizando o efeito Seebeck.

[000192] O elemento módulo 1100 compreende adicionalmente, de acordo com esta variante, a membrana térmica 560 arranjada debaixo da segunda camada condutora de calor 120 a fim de fornecer bom contato térmico entre a segunda camada condutora de calor 120 e uma superfície subjacente, e entre a primeira camada condutora de calor 110 e a célula solar 1110 a fim de fornecer bom contato térmico entre elas.

[000193] A célula solar 1110 é arranjada para gerar eletricidade por meio do efeito fotoelétrico ao mesmo tempo que o elemento termoelétrico subjacente é arranjado para gerar eletricidade ao converter a diferença de temperatura entre as primeira e segunda camadas condutoras de calor 110, 120. O dispositivo, portanto, compreende adicionalmente uma ligação 1115 para fornecer uma corrente produzida por meio do elemento módulo 1100 para energizar um dispositivo de recebimento de energia desejado.

[000194] Os elementos módulos 1100 são assim arranjados para se situar sob uma célula solar 1110 e por meio da corrente surgindo da diferença de temperatura por causa do efeito Seebeck, tal como descrito anteriormente, uma pequena parte do calor excessivo pode ser convertida em energia útil.

[000195] O dispositivo também refere-se a um objeto para o qual um dispositivo de acordo com a invenção pode ser arranjado. O objeto de acordo com uma modalidade é um engenho tal como um veículo, um avião, um barco ou o correspondente. O objeto também pode ser qualquer tipo de objeto adequado onde o dispositivo pode ser arranjado para resfriamento ou aquecimento de acordo com o exposto acima, tal como, por exemplo, bolsa de resfriamento, componente eletrônico, laptop, sapatos, assento, etc.

[000196] A descrição exposta anteriormente das modalidades preferidas da presente invenção foi fornecida para os propósitos de ilustração e descrição. Não é pretendida para ser exaustiva ou para limitar a invenção às formas precisas descritas. Obviamente, muitas modificações e variações estarão aparentes para profissionais versados na técnica. As modalidades foram escolhidas e descritas a fim de melhor explicar os princípios da invenção e suas aplicações práticas, capacitando assim os versados na técnica para entender a invenção para várias modalidades e com as várias modificações tais como são apropriadas para o uso particular considerado.

Claims

1. Dispositivo para adaptação térmica, compreendendo pelo menos um elemento de superfície (100; 300; 500) arranjado para assumir uma determinada distribuição térmica, o dito elemento de superfície compreendendo uma primeira camada condutora de calor (110), uma segunda camada condutora de calor (120), as ditas primeira e segunda camadas condutoras de calor sendo mutuamente isoladas termicamente por meio de uma camada isolante intermediária (130), em que pelo menos um elemento termoelétrico (150; 450a, 450b, 450c) é arranjado para gerar um gradiente de temperatura predeterminado para uma parte da dita primeira camada (110), caracterizado pelo fato de que a dita primeira camada (110) e a dita segunda camada (120) têm condução de calor anisotrópica de tal maneira que a condução de calor ocorra principalmente na direção principal de propagação da respectiva camada (110, 120), sendo que o dispositivo compreende adicionalmente um elemento condutor de calor intermediário (160) arranjado na camada isolante (130) entre o elemento termoelétrico (150; 450a, 450b, 450c) e a segunda camada condutora de calor (120), e tem condução de calor anisotrópica de tal maneira que condução de calor ocorra principalmente de forma transversal à direção principal de propagação da segunda camada condutora de calor (120).

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita primeira camada (110) e/ou a dita segunda camada (120) são compostas de grafite com propriedades anisotrópicas.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o elemento termoelétrico (150; 450a, 450b, 450c) é arranjado na camada isolante.

4. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o elemento de superfície (100; 300; 500) tem uma forma hexagonal.

5. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente uma terceira camada condutora de calor (550) na forma de um tubo de calor/placa de calor arranjada para desviar calor da segunda camada condutora de calor (120).

6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente uma camada externa (510) de alumínio arranjada externamente à primeira camada condutora de calor (110).

7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a camada isolante (130) inclui um elemento baseado em vácuo (530).

8. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente um dispositivo de detecção de temperatura (210) arranjado para detectar temperatura externa do elemento de superfície (100; 300; 500).

9. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de compreende adicionalmente um dispositivo de detecção térmica (610) arranjado para detectar a temperatura circundante, por exemplo, ambiente de fundo térmico.

10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de detecção térmica (610) compreende pelo menos uma câmera IR arranjada para detectar a estrutura térmica do ambiente de fundo.

11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de detecção térmica (610) compreende pelo menos um elemento sensor IR.

12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de detecção térmica (610) compreende pelo menos um sensor de temperatura.

13. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente dispositivos (200, 210, 610, 600) para determinar diferença de temperatura entre temperatura circundante e temperatura externa do elemento de superfície (100; 300; 500), em que o dito gradiente de temperatura gerado é baseado na dita diferença.

14. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma estrutura de suporte (710; 750) arranjada para suportar elementos de superfície (100; 300; 500), em que a estrutura de suporte é arranjada para fornecer corrente elétrica para conectar eletricamente elementos de superfície (100; 300; 500).

15. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o elemento de superfície (100; 500) tem uma espessura na faixa de 5-40 mm, preferivelmente 15 a 25 mm.

16. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que a primeira camada condutora de calor (110) e a segunda camada condutora de calor (120) têm respectivamente uma espessura na faixa de 0,1 a 2,5 mm, preferivelmente 0,4 a 0,7 mm, e a camada isolante (130) tem uma espessura na faixa de 4 a 30 mm, preferivelmente 10 a 20 mm.

17. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que uma diferença de temperatura é arranjada para ser convertida em energia elétrica por meio do dito elemento termoelétrico (150) utilizando o efeito Seebeck.