Brevet FR2568674A1 — publié le 19860207

Dispositif générateur d'énergie par l'exploitation simultanée de deux sources de températures différentes agissant sur une capacité étanche et motrice de condensation. Il est destiné à utiliser comme moyen de condensation, l'effet thermique du traitement des eaux ou des masses de fluides statiques ou dynamiques destinées à toutes fins, ainsi que la captation de la chaleur de toute source génératrice de calories, afin de réaliser et de produire une source d'énergie économique à applications multiples. Il est connu d'utiliser la chaleur, notamment l'énergie solaire sous des formes d ' applications multiples comme les moteurs thermiques, ou thermodynamiques pour créer une énergie disponible et utilisable, mais tous ces dispositifs ont un rendement médiocre et demandent des installations complexes qui malgrè leur coût élevé n'apportent pas un rendement industriellement utilisable découlant généralement de difficultés techniques rencontrées pour la réalisation d 'éléments de condensations perfor mante. Le dispositif suivant l'invention supprime ces inconvénients. Il permet d'utiliser les apports thermiques des effluents des eaux et autres fluides avant, pendant et après leur traitement pour épuration ou autre, combinés avec une source d'énergie génératrice de calories, comme l'énergie solaire, par l'application d'une capacité étanche de condensation contenant un ensemble compresseur particulièrement adapté à cette fonction par son distributeur et permettant la production d'une énergie économique industriellement et dont l'exploitation peut être différée. Ce dispositif est constitué par la combinaison d'une source chaude, tel un capteur solaire chauffant le fluide moteur contenu dans un bouilleur, d'un compresseur avec moto-distributeur synchronisé, dont le carter formant condenseur, constitue l'étage supérieur d'une capacité de condensation étanche formant différentiel de pression et auto-régulation en fonction de la variation des températures des sources, dont l'étage inférieur est confondu avec au moins une paroi d'une fosse septique ou tout autre dispositif contenant des eaux ou fluides statiques ou dynamiques devant subir, subissant ou ayant subi un traitement d'épuration ou autre procédé, ainsi que tout dispositif contenant une source de refroidissement, et dont les calories pourront être éventuellement réutilisables pour le préchauffage d'un bouilleur ou équivalent à l'aide d'une partie de condenseur formant évaporateur confondu dans au moins une autre paroi de la dite fosse septique ou tout autre dispositif contenant des eaux ou fluides. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention La figure 1 montre vu dans son ensemble le dispositif générateur d'énergie. La figure 2 montre le compresseur condenseur avec distribution adaptée à sa fonction, et formant étage supérieur de la capacité de condensation. Le capteur solaire 1 est relié au bouilleur 2 par le circuit 3, 4, permettant le chauffage du fluide volatil moteur et son élévation en pression. Ce fluide moteur volatil sous pression à une température donnée par exemple un Fréon R114 à 850 C, donne une pression d'environ 10 bars, est amené au compresseur 5 par la canalisation 6, puis au bas du piston moteur 7 après être passé par le tiroir de distribution 7' en position admission. Cette pression exerce une poussée sur le piston moteur 7 qui se déplace vers son point haut positionnant le tiroir de distribution en position échappement. Les pistons et tiroir de distribution seront préférentiellement pourvus de segments ou garnitures à dilatation thermique permettant une régulation des frottements et une optimisation des étanchéités en fonction des variations de température des sources et pendant les différentes phases de fonctionnement du compresseur, les éléments constitutifs du compresseur étant montés et assemblés sur une plaque du carter 16' formant ensemble interchangeable par vis et joint d'étanchéité. Le fluide sous pression, se détend alors brusquement dans le vase d'expansion 8 relié de façon étanche par le conduit 8' au compresseur 5 formant avec celui-ci l'étage supérieur de condensation, puis se condense à une pression inférieure à travers le conduit 9 dans la capacité 10 formant étage inférieur de condensation constituée d'une paroi périphérique structurée d'un épurateur d'effluents 11, 12 constitué dans l'exemple donné par une fosse septique. Cette paroi formant condenseur subit l'effet thermique des effluents 13 à une température relativement stable autour de 25O C suffisante pour permettre la condensation rapide du fluide volatil moteur par absorption des calories. A cette température, le fluide volatil moteur Fréon R114 est à la pression de 2,5 bars. Cette pression est instantanément communiquée à l'étage supérieur constitué du compresseur 5 formant carter condenseur étanche 16 par le conduit d'auto-régulation des pressions 17, du vase d'expansion 8 et conduit 8'. Cette pression agit instantanement sur les éléments constitutifs du compresseur, formant différentiel de pression entre les étages de la capacité étanche de condensation. Le fluide condensé à basse pression retourne au compresseur par la canalisation 14 puis au bouilleur par le conduit 15. Ce compresseur à utilisations multiples peut comprimer de l'air amené à travers le filtre 18, dans un réservoir de stockage ou accumulateur d'énergie 19. Cet air comprimé alimente à la demande un compresseur 20 relié à un échangeur 21, destiné par exemple à fournir de l'eau chaude à des fins domestiques à travers un circuit de distribution adapté 22, 23. Ce ballon de stockage échangeur est relié par le conduit 26 au secteur 25 du condenseur par 1 ' intermédiaire du détendeur 27. Ce même secteur ou partie de condenseur est relié par le conduit 24 au compresseur 20. Ce circuit constitue un dispositif de pompe à chaleur pouvant produire du chaud et du froid par inversion du cycle frigorifique suivant une technique connue. Dans l'exemple cité préférentiellement ce secteur du condenseur constitue l'évaporateur du dispositif. Les calories des effluents sont absorbées au moins partiellement par l'évaporateur 25 puis évacuées à la demande par dispositifs de vannes par le compresseur 20 vers un bouilleur 2 ou ballon de stockage 21 avec condenseur25'. Toutes autres utilisations de 1' énergie disponible et contenue dans 1' accumulateur 19 sont d ' ailleurs possibles, comme la production du froid, l'irrigation des eaux, l'arrosage par aspersion, le pompage ou autres activités industrielles, sanitaires agroalimentaires, en combinaiSon avec le dispositif générateur d'énergie objet de l'invention, en fonctionnement simultané ou différé avec ce même dispositif générateur d'énergie. Ainsi à titre d 'exemple dans un dispositif comportant un procédé d'épuration électrolytique, le secteur 25 formant évaporateur du dispositif pompe à chaleur sera confondu avec au moins une paroi du bac d'électrolyse, contenant les électrodes afin de récupérer les calories produites par l'électrolyse et les évacuer à la demande vers le bouilleur 2 ou ballon de stockage 21 ou autres destinations. Afin d'exploiter au maximum l'air comprimé un compresseur 20" assurera une pression suffisante pour répondre aux besoins de pompage, de production d'électricité, et asservissements pneumatiques de façon à minimiser la consommation d'électricité et d'obtenir un fonctionnement autonome de la station. Une autre application en exemple concerne un dispositif adapté d'épuration des eaux de mer destiné par exemple à la décontamination des coquillages, ce compresseur 20' complémentaire pourra assurer la circulation des eaux entre les différents bacs étant bien entendu que dans ces exemples et conformément à l'invention, une paroi au moins d'un bac contenant les eaux sera confondue avec le condenseur 10 du dispositif général. Dans ce type d'application et pour des populations résidant notamment en zones à électrification difficile, les panneaux solaires pourront être associés et confondus avec la structure porteuse. Dans un autre exemple concernant un dispositif d'épuration des eaux des piscines, la paroi de condensation 10 formant condenseur pourra s'étendre à une paroi de la piscine au moins avec un secteur 25 pour les applications complémentaires. Le dispositif décrit dans la présente invention fonctionnera de façon préféré pour un développement industriel et économique avec un compresseur, fig 2, dont le mouvement du piston moteur 7 est synchronisé d ' une façon parfaite avec le distributeur 7' qui comporte un ensemble basculeur 28 formé par la fourchette 29, la tige guide 30 avec ressort 33 obligeant par l'inter- médiaire d'une biellette 32 et la tige 31, le tiroir 7' à exécuter la totalité de sa course pour assurer la distribution du fluide moteur dans les conduits 6, 8, 9, 17, assurant la fiabilité des positionnements admissions et échappements du tiroir de distribution face aux conduits 6 et 8. Pendant la première partie de son déplacement, le basculeur en rotation autour de son axe 34 tend le ressort 33 qui se détend brusquement dans la deuxième partie du déplacement. Enfin une telle installation ne fonctionne d'une façon industriellement utilisable que par une distribution entraînée par un basculeur 28 actionné par une fourchette 29 subissant le mouvement de doigts positionnés sur la tige du piston moteur assurant un démarrage automatique du compresseur avec des différences de pressions très faibles entre les sources de l'ordre de 3 bars, sans avoir à préchauffer le cylindre du piston moteur. Pour des unités productrices d'énergie de grosses capacités et destinées à des populations de plus de 200 habitants ce système sera utilisé pour le démarrage d'un volant d'inertie contenu dans le carter condenseur 16 et dont la rotation provoquant des turbulences facilitera 1 ' auto-régulation des pressions et 1 ' entraînement des divers pistons et éléments constitutifs. Ce dispositif utilisable pour la climatisation est conçu pour répondre à toute application utilisant la force motrice générée par le compresseur. le fonctionnement nocturne sera assuré par la réserve de pression et de calories contenue dans 2 et 21, complèté éventuellement par une résistance électrique chauffant les bouilleurs ou autres moyens de chauffage. Toutefois les formes et dispositions des différents éléments, ainsi d'ailleurs que les matières utilisées pour leur fabrication,, pourront varier dans la limite des équivalents, sans changer pour cela, la conception générale de l'invention qui vient d'être décrite. REVEND ICAT IONS 10 Dispositif générateur d'énergie permettant l'utilisation simultanée d'une source d'énergie génératrice de calories telle l'énergie solaire et les effets thermiques des eaux dynamiques ou statiques devant subir ou subissant ou ayant subi un traitement, et dont les calories peuvent être employées comme préchauffage d'un bouilleur par l'application d'un compresseur formant carter condenseur équipé d'un moto-distributeur, formant auto-régulation et constituant avec un vase d'expansion, l'étage supérieur d'une capacité générale étanche et motrice de condensation dont l'étage inférieur est constitué par la double paroi d'une fosse septique ou autres dispositifs contenant des eaux, se cractérisant par la combinaison d'une capteur solaire (1) pouvant être confondu avec les parois structurées des bacs à eau chauffant un fluide volatil contenu dans un bouilleur (2) et dont la pression alimente un compresseur (5) auto-régulé contenu dans un carter condenseur (16) et relié à un vase d'expansion, formant 1' étage supérieur d ' une capacité étanche générale de condensation (10) dont l'étage inférieur formant condenseur est constitué par la double paroi d'une capacité (11, 12) contenant des eaux devant subir, subissant ou ayant subi un traitement, une autre paroi formant évaporateur d'évacuation des calories, avec un circuit d'adduction (6) de condensation (9) et circuit retour (14, 15) au bouilleur (2). 20 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que le carter (16) relié de façon étanche au vase (8) par le conduit (8' ),formant étage supérieur du condenseur général (10) contient un compresseur constitué par un basculeur (34) régulé par une tige (30), ressort (33) agissant sur un tiroir (7') par une bielle articulée (32) et tige (31) qui entraîne alternativement vers l'admission (6) et l'évacuation (15) le tiroir de distribution (7') lié mécaniquement à un piston moteur (7) comportant un dispositif de liaison avec un piston compresseur (18') et un volant d'inertie. 3 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que les étages inférieur et supérieur (16, 8) et conduit (8') sont reliés de façon étanche et permanente par les conduits (9) et (17) formant auto-régulation des pressions et capacité étanche et motrice de condensation. 40 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que la paroi (10) d'une fosse septique ou autre dispositif contenant des eaux constituant un condenseur. 50 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait qu'une paroi formant évaporateur d'évacuation des calories (25) pouvant être confondu avec la paroi d'un bac d'électrolyse est reliée au bouilleur (2) et (21). 60 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que les panneaux solaires (1) sont confondus avec la structure porteuse des bacs (11, 12). 70 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que le compresseur (5) peut être relié à un filtre à air (18) et à un réservoir d'air comprimé (19) alimentant au moins un compresseur (20) relié à l'échangeur (21) et au bouilleur (2) avec circuits de distribution (22, 23) et boucle fluidique haute pression (26) avec détendeur (27) et condenseur évaporateur (25) lui-même relié directement par le conduit (24) au compresseur (20) alors que l'évaporateur (25) est complémentaire à l'évacuateur (10).