Brevet FR2410152A1 — publié le 19790622

La présente invention concerne l'exploitation des sources de chaleur naturelles gratuites et/ou des--ispurces de chaleur artifici elles de récupération. L'exploitation des sources de chaleur naturelles gratuites (héliothermiques et géothermiques) et l'exploitation des sources de chaleur artificielles de récupération ont déjà donné naissance à de nombreux appareils d'utilisation domestique, agricole et industrielle ccmme les fours héliothermiques,- les syphons géothermiques, les climatiseurs de champs et de serres b proximité d'usines,etc. Tandis que ces dispositifs sont avant tout des appareils de chauffage, les mêmes sources de chaleur sont utilisées dans la présente invention pour actionner un moteur. I1 devient des lors possible de faire fonctionner à bon marché toutes sortes de machines. La réalisation du moteur faisant ltobjet de la présente invention comprend trois aspects: le choix de la source d'énergie thermi- que, les dispositifs d'application de cette énergie thermique au corps soumis au cycle dilatation-contraction, et les caractéristiques physiques et chimiques du corps souris au cycle dilatationcontraction - Pour le choix de la source d'énergie thermique, la présente invention concerne non seulement toutes les sources traditionnelles onéreuses (foyer au bois, au charbon, aux hydrocarbures; électricité thermique, hydraulique et atomique;etc...) > mais encore spécialement les sources de chaleur naturelles gratuites (héliothermiques et géothermiques) et les sources de chaleur artificielles de récupération ( des usines, du chauffage urbain,etc...). La présente invention couvre l'emploi unique ou combiné des sources susmentionnées suivant les disponibilités du site d'implantation du moteur variovolumétrique. ainsi, une région de grand ensoleillement pourra préférer l'énergie héliothermique, une région volcanique l'énergie géothermique, une région littorale l'énergie fournie par un courant marin chaud. Les régions industrialisées et urbanisées disposeront de nonbreuses sources de chaleur artificielles de récupération. Un véhicule spatial utilisera tout naturellement la chaleur solaire, un véhicule terrestre, marin ou aérien aura plutôt recours aux sources traditionnelles. Les dispositifs d'application de l'énergie thermique au corps soumis au cycle dilatation-contraction que concerne la présente invention comprennent sous leur forme com t ète quatre étages actifs: l'étage concentrateur, l'étage capteur, l'étage conducteur et l'étage réfrigérateur. Comme exemple d'étage concentrateur, nous citerons, pour l'é nergie héliothermique, des batteries de miroirs et/ou loupes héliostatiques; comme exemple d'étage capteur, nous citerons des plaques métalliques absorbantes de toutes matières, formes,dispositions, cou leurs,etc...permettant d'absorber le maximum de l'énergie concentrée par étage précédent; comme exemple d'étage conducteur, nous citerons des barres métalliques ou des colonnes liquides isolées;enfin, comme étage réfrigérateur, nous citerons l'exemple d'une adduction d'eau si le moteur variovolumétrique se trouve a' proximité d'une source naturelle ou artificielle de ce liquide. Chacun de ces étages peut etre pourvu dlun sous-dispositif dont le rôle est d'interrompre le chauffage ou le refroidissement. Toutefois, l'étage conducteur est le plus suSceptible de recevoir le sous-dispositif interrupteur, le chauffage pouvant, à cet étage, être facilement remplacé par le refroidissement et vice-versa. Pour les corps soumis au cycle dilatation-contraction, la présente invention concerne tous les corps simples ou composés, organiques ou inorganiques, purs ou en mélanze,alliage,amalgame,combi- aaison,etc,.. de toute sorte, en quelque état ou phase que ce soit, comme aussi en tout changement d'état ou de phase que ce soit, dans la mesure où ces corps possèdent un rapport coefficient de dilatation/chaleur spécifique permettant d'obtenir une dilatation ou une contraction aussi grandes que possible pour un apport calorique ou un refroidissement aussi petits que possible. Dans le cas de corps dont on utilise la dilatation due au passage de l'état liquide à l'état gazeux et la contraction due au retour a l'état liquide, le moteur variovolumétrique fait appel tout spécialement aux corps dont le point d'ébullition se situe entre la température que présente dans le milieu envisagé le moteur non chauffé à l'état d'arrêt et la température que peut fournir au moteur le type d'énergie thermique envisagé. C'est ainsi que l'acétone qui bout à 56OC convient spécialement bien aux moteurs variovo lumétriques fonctionnant dans les pays où la température à l'ombre se situe aux environs de 409C et la température au soleil à quel que 70oC. Voici pour suivre quelques exemples de moteurs variosolumétri ques illustrant, de manière non exhaustive, quelques possibilités parmi les réalisations pratiques couvertes par la présente inven tion. Exemple no l. Planche 1/3, figures 1,2 et 3. Un chassis (l) soutient une barre métallique (3) immobilisée à une de ses deux extrémités par un appui fixe (2). A son autre ex trémité, la barre est pourvue d'une crémaillère (4 a) engrenant un pignon (4b). Le cycle dilatation-cotraction de la barre se traduit par un mouvement de va-et-vient de la crémaillère qui engendre une rotation du pignon dans l'un, puis dans l'autre sens. Cette rota tion alternative est exploitée par l'intermédiaire d'une bielle (4c). L'interruption cyclique du chauffage est réalisée au moyen d'un écran escamotable- (5) pourvu de roulements (6).La forme de la barre, sa constitution solide ou creuse, la nature du métal ou de l'alliage dans lequel elle est faite,ses dimensions,etc... de même que la forme, la constitution, la nature, les dimensions,le pas, etc... de la crémaillère varient suivant l'utilisation envisagée. Exemple no 2. Planche 2/3, figure unique. Un cylindre formé de deux cloches (5a,5b) coulissantes et k parois isolantes et pourvu de joints d'étanchéité (5c) est rempli d'un fluide (3) dont la dilatation due à la chaleur captéc (l) qui lui est transmise (2) augmente le volume du cylindre tandis que sa contraction due a' son refroidissement (6a,6b,6c) réduit ce volume. Ce cylindre, immergé dans un liquide porteur (4) contenu dans une cuve (8), y monte et descend suivant un dispositif de guidage formé de tiges (7a), de coussinets (7b) et d'arrêts de course (7c). Le mouvement obtenu est exploité par l'intermédiaire d'un arbre (9) et d'une bielle (lu). Exemple no 3. Planche 3/3, figure unique. Un dispositif en accordéon (3) suidé (4) contient 14,5 l d1acé- tone (5) à 50oC (point d'ébullition 562C considéré comme constant, la pression restant faible dans les limites données). En le chauffant à 80OC (étage capteur 1 et étage conducteur 5),puis en le refroidissant à la température de départ (étage réfrigérateur 6a,6b, 6c),la dilatation consécutive au passage à l'état gazeux et la contraction consécutive au retour à l'état liquide permettent de déplacer dans chaque sens (par exemple par l'intermédiaire de l'arbre (8) solidaire de la calotte(7) et actionnant la bielle (9) un poids de 75 kg à 1 m de distance. La puissance du moteur sera fonction du temps mis à effectuer le cycle lui faisant gagner, puis lui faisant reperdre la chaleur nécessaire à l'accomplissement du travail nesure. REVENDICATIONS 1,Moteur variovolumétrique caractérisé en ce qui comprend le cycle dilatation-contraction de corps soumis à des variations thermique contrôlées et exploitant de8 sources de chaleur naturelles gratuites et/ou des sources de chaleur artificielles de récupéra t ion Il comprend : premièrement, un ou plusieurs dispositifs des tinés à transmettre, directement ou par concentraction, de l'éner- gie thermique à une matière dont la dilatation constitue un premier élément moteur; secondement, un ou plusieurs dispositifs destinés à interrompre l'apport thermique à la matière susdite dont la contraction constitue un second élément moteur ; et troisièmement, à titre facultatif, un ou plusieurs dispositifs de réfrigération permettant d'accélérer la phase de contraction. 2.Moteur variovolumétrique selon la revendication 1 caract4- tissé par le fait qu'il comporte l'étage concentrateur, nous citerons, pour l'énergie héliothermique, des batteries de miroirs et/ ou loupes hélio statiques; 3.Moteur variovolumétrique selon la revendication t caractérisé par le fait qu'il comporte ltétagecapteur, nous citerons des plaques métalliques absorbantes de toutes matières. .Moteur variovolumétrique selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte l'étage conducteur, nous citerons es barres métalliques ou des colonnes liquides isolées. 5.Moteur variovolumétrique selon la revendication i caractérisé par le fait qu'il comporte l'étage réfrigérateur, nous citerons l'exemple d'une adduction d'eau. 6.Moteur variovolumétrique selon la revendication 2,3,4,5, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif destiner à interrompre le chauffage ou le refroidissement est situé:;à étage conducteur.