Brevet FR2450346A1 — publié le 19800926

La présente invention entre dans la catégorie des moteurs thermiques du type à circuit fermé; ainsi que dans la catégorie des appareils producteurs de frigories. Les moteurs thermiques de ce type, transforment la chaleur dégagée par un combustible à une température supérieure à la température atmosphérique, en énergie mécanique. Le dispositif suivant l'invention permet de se dispenser, de combustibles et de transformer en énergie mécanique la chaleur régnant dans l'atmosphère située entre le zéro absolu et la température ambiante; il peut également sous cette disposition servir d'appareil frigorifique par son coté absorbeur de calories,ayant dans ce cas l'avantage de fournir des frigories gratuitement,contrairement à tous les autres appareils frigoriques. Le procédé objet de l'invention consiste à détendre dans un moteur ( ( piston ou turbine) un gaz adiabatique préalablement comprimé(à l'état liquide ou gazeux) et éxerçant une forte pression à la température atmosphérique.ce gaz en se détendant adiabatiquemeniJusqu'à la pression atmosphérique,se refroidit tout en engendrant une énergie mécanique, ce gaz refroidit à une température inférieure à celle de l'atmosphère est ensuite aspiré et recomprimé,à l'aide d'un compresseur(relié au moteur par l'intermédiaire d'un réducteur démultiplicateur),au mème taux de compression,mais à une vitesse plus lente que celle engendrée par la détente, il en résulte une restitution de chaleur moins grands la compression, que celle absorbée par la détente, donc une absortion d'énergie plus faible à la compression qu'à la détente ( d'où production d'énergie mécanique),le complément de chaleur étant fourni par absortion de calories au milieu ambiant(atmosphère),par l'intermédiaire d'un échangeur de température,dans lequel le gaz comprimé et liquéfié (ou gazeux) est mis en communication (par l'inter introduit dans celui-ci mediaire de soupapes) et est ensuite a à une pression constante par le compresseur ( ou une pompe ) dont l'énergie nécessaire au refoulement du gaz dans l'échangeur est compensée par énergie simultanée fournie au remplissage du moteur,avant d'y subir une nouvelle détente, et ainsi de sulte;;afin de recomprimer la mème quantité de gaz,malgr une vitesse plus faible que le moteur,le compresseur possede un volume d'autant plus grand, que sa vitesse diffère de celle du moteur;et afin d'éviter une absortion de calories exterieures en dehors de l'échangeur,les parties moteur et compresseur sont fortement isolées du milieu extérieur et afin d'accéléré l'échange de température,l'échangeur peut comporter un ventilateur entrainer par le moteurpour démarrer un tel moteur, 11 faut soit réfrigéré préalablement le gaz à comprimer,soit réchauffé le gaz b détendre,le réglage de la puissance pouvant s'opérer en modifiant les paramètrs sivants::le débit du gaz à détendre,le réchauffement ou reffroidissement de l'échangeur, ou du compresseur; selon une autre réalisation de l'invention le gaz apres avoir subit une détente adiabatique dans le moteur comme dans le cas précédent se trouve à une température inférieure à la température atmosphérique, et est ensuite refoulé à la pression atmosphérique dans un réservoir dans lequel il subit une absortion par un absorbant(à m"eme température)liquide,chimique approprié à l'absortion du gaz employé,et n'engendrant que très;peu de calories de combinaison; le gaz liquéfié et condensé lié à l'absorbant est ensuite refoulé à l'aide d'une pompe dans un échangeur de température comme précédemment ,où ilse réchauffe jusqu'à la température atmoephérique,à cette température, le gaz est séparé de l'absorbant, par réchauffement et par gravit sue trouvant alor de nouveau fortement comprimé,retourne se détendre dans le moteur et ainsi de suite;l1absorbant liquide après avoir parcouru l'échangeur de température el s'btre débarrassé du gaz qu'il contenait, est extrait de celui-ci par gravité et au point le plus chaud,à l'aide d'une pompe synchronisée avec la pompe de remplissage di manière à ne pas trop abaisser la pression dans ltéchangeur;;cet+e absorbant est alors réfrigéréXà l'aide d'une appareil similaire à celai employé pour la condensation du fluide moteur dans la réalisation suivante de l'invention)jusqu'à la température précédente d'absortion,avant de retourner au réservoir de condensation,relié à l'é chappemeny du moteur. Le refroidissement de l'absorbant peut-etre également obtenuc par le gaz froid du moteur,après détente,en injectant l'absorbant directement( (sans refSroidissement préalable)à l'entrée du réservoire de condensation, il en résulte qu'une partie seulement du gaz moteur serait condensée dans l'absorbant(ceci étant dE au réchauffement du gaz servant alors de frigo rigbne)l'autre partie du gaz non condensée serait aspirée à la surface du réservoir condenseur, et recomptimée par un compresseuentrainé par le moteur)et réintroduit dans l'échangeur. Pour la mise en route il faut procéder au préalable au refroidissement du produit absorbeur,par le réfrigérant auxiliaire, le réglage de la viteses s'opérant de la même manière suivant le procédé précédent. Selon une autre réalisation de l'invention, le gaz moteur après avoir subit une détente et stetre refroidit et airant d'etre réintroduit dans l'échangeur, comme précédement,est condensé (et liquéfié) par refroidissement à l'aide d'un appareil frigoriffique ausilbiaire à détente de fluide frigo rigene,à récupération d'énergie mécanique, dont le gaz frigorigène après avoir accomplit sas fonction de refroidisseur lors de la détente, est re comprimé,tout en étant refroidit lors de sa compression par échange thermique avec le fluide moteur condensé contenu au niveau de l'échangeur( (avant son réchauffement par I'atmosphère)jusqu'à la température atmosphé- rique,à cette température, par échange constant avec l'atmosphère, pour le maintien d'une compression isotherme. Le dispositif objet.de l'mnvention peut etre utilisé comme générateur énergie mécanique sur terre ou sous lteau;ainsi que, comme appareil frigorifique REVENDICATIONS Dispositif permettant d'obtenir une énergie mécanique, ou une absor## tion de calories,à partir d'un moteur thermique à circuit fermé utilisant la température atmosphérique 10)Caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen destiné à absorber plus de chaleur à la détente, que celle engendrée par la compression. Dispositif selon la revendication I 2 ) Caractérisé par le fait que le moyen employé est obtenu par une vitesse de compression du fluide moteur plus lente, que celle engendrée par la détente Dispositif selon la revendication 2 )Caractérisé par le fait que le compresseur est entrainé par un réducteur démultiplicateur de vitesse, accouplé au moteur Dispositif selon la revendication 3 40)Caractérisé par le fait que le compresseur à un volume d'autant plus grand que sa vitesse diffère du moteur Dispositif selon la revendication 2 50)Caractérisé par le fait que le fluide moteur comprimé et à une chaleur inférieure à celle de l'atmosphère, est introduit dans un échangeur de température comportant ou non un ventilateur Dispositif selon la revendivation 5 t)Caractérisé par le fait que l'introduction du gaz comprimé dans Blle l'échangeur de température est obtenu par une pompe dont énergie mécanique est compensée Dispositif selon la revendication I 70)CBractérisé par le fait que le fluide moteur après détente est condensé par un absorbant approprié. Dispositif selon la revendication 7 80)Caractérisé par le fait que l'absorbant est réfrigéré par le fluide moteur ou par un réfrigérant auxiliaire Dispositif selon la revendication I 90)Caractérisé par le fait que le fluide moteur est condensé par refroidissement Dispositif selon la revendication 9 IO paractérisé par le fait que le fluide du réfrigérant est refroidit lors de sa compression par le fluide moteur,jusqu'à la températureat- mosphérique,puis par échange avec l'atmosphère Dispositif selon lesrevendications de I b; ; IO 110)çaractérisé Ear le fait que toutes les parties mécaniques,en dehors de l'échangeur termique sont fortement isolées contre tout échange thermique avec le milieu ambiant.