Brevet FR2833316A1 — publié le 20030613

La présente invention concerne un dispositif permettant le refroidissement de matière tout en transformant en énergie-travail de l'énergie-chaleur ainsi récupérée. Le refroidissement est habituellement produit par des procédés qui nécessitent de grandes quantités d'énergie, ce qui favorise le rejet de polluants dans notre environnement. Le dispositif présenté remédie à ces inconvénients en ce qu'il permet la production de froid en recyclant l'énergie avec un excellent rendement. Principe : Faire évaporer un fluide de transfert, par exemple du dioxyde de carbone, qui empruntera l'énergie-chaleur pour ce faire à un fluide de travail constitué d'une saumure à base d'eau et d'un soluté, par exemple du chlorure de sodium. L'eau en se refroidissant forme de la glace qui en fonction des réglages peut générer une pression jusqu'à environ 2230 Bars en augmentant de volume, ce qui correspond à une production d'énergie-travail. Celle-ci est récupérée selon un dispositif approprié comme un ensemble : piston, bielle, manivelle. L'énergie-chaleur nécessaire à la fonte de la glace est ensuite reprise au fluide de transfert lors de sa condensation. Toutefois, le premier principe de la thermodynamique enseigne que l'énergie-travail qui a été récupérée doit être compensée en refroidissant de la matière provenant de l'environnement de la machine. C'est ainsi que le froid est ici produit. La production d'entropie inhérente à tout transfert d'énergie est ici minimisée et le fonctionnement a lieu dans un intervalle de températures aussi petit que possible en fonction du rendement souhaité, c'est une , raison pour laquelle de l'énergie-chaleur est reçue de l'environnement pour réchauffer le fluide de transfert juste avant sa compression pour condensation, accentuant le phénomène de refroidissement. . Description : Une cuve adiabatique (23) résistante aux pressions en jeu, contient un volume permettant la vaporisation du fluide de transfert à l'état de vapeur saturante (12). Un compresseur (4) permet l'évaporation du fluide de transfert en (1) et sa condensation alternativement en fonction de la position du chariot (éléments 7 à 11) en (2) lorsque la chambre (8) est en face de (2) ou en (3) lorsque la chambre (7) est en face de (3). La chambre (7) contient de la saumure dont la concentration en soluté détermine la température de geldégel de l'eau qu'elle contient, par exemple environ (-22, 5 C) pour une concentration de 360 g de NaCI par litre. C'est ainsi que se définit la température de fonctionnement du dispositif à l'intérieur de l'enceinte (23). Lorsque la glace se forme en fine couche sur des endroits appropriés, par exemple des filaments d'un chevelu métallique, elle provoque une augmentation de volume qui entraîne la circulation du liquide de travail dans le circuit (18). L'énergie-travail ainsi produite est récupérée sous la forme souhaitée en (19) et peut-être utilisée par exemple pour actionner le compresseur (4). Pendant le même laps de temps le fluide de transfert est évaporé en (1) sous forme de vapeur saturante, il est ensuite réchauffé de façon minimale, grâce aux échangeurs thermiques (5) et (6) de façon à ce que le transfert thermique entre (2) et (8) s'opère à la vitesse choisie, il se condense en (2), libérant pour la fonte de la glace en (8) une quantité d'énergie-chaleur insuffisante pour une fonte totale. Le complément provient de l'échangeur d'énergie-chaleur (13) avec la matière située dans l'environnement qui se trouve ainsi refroidie. Le fluide de travail vient par le circuit de rappel (16) compenser la diminution de volume en (8). Le fluide de transfert liquéfié emprunte le circuit de retour (22) pour subir une nouvelle évaporation en (1). Le chariot actionné par le mécanisme (20), par exemple un système bielle-manivelle, va se déplacer jusqu'à ce que (8) soit en face de (1) et (7) en face de (3), autorisant alors un cycle identique et symétrique à celui décrit cidessus.. Le dispositif avec chariot représente une application du principe ici utilisé avec une machine alternative ; de la même façon des machines fixes ou rotatives peuvent être utilisées. REVENDICATIONS : 1) Dispositif permettant de refroidir de la matière située dans l'environnement en polluant de façon minimale et en réutilisant de l'énergie-chaleur récupérée lors du refroidissement sous forme d'énergie-travail extériorisée lors de la transformation d'eau en glace. 2) Dispositif permettant de refroidir de la matière située dans l'environnement ou à l'intérieur de la machine en polluant de façon minimale et en réutilisant de l'énergie-chaleur récupérée lors du refroidissement sous forme d'énergie-travail extériorisée lors de la transformation d'eau en glace. La saumure utilisée pouvant contenir différents sels et la température de fonctionnement pouvant être variable en fonction des résultats souhaités et des possibilités de la machine. 3) Dispositif pouvant être constitué d'une ou plusieurs chambre de gel-dégel fixe (s), alternative (s) ou rotative (s). Léqende du schéma de principe 1 Evaporateur du fluide de transfert 2 et 3 Condenseurs du fluide de transfert 4 Compresseur P2 > P1 5 et 6 Echangeurs d'énergie-chaleur avec l'environnement 7 et 8 Chambres de gel-dégel 9,10 et 11 Zones isolantes thermiquement 12 Fluide de transfert à l'état de vapeur saturante 13 et 14 Echangeurs d'énergie-chaleur avec l'environnement 15 et 16 Circuits de retour du fluide de travail 17 et 18 Circuit d'expansion-rappel du fluide de travail 19 Récupérateur d'énergie-travail 20 Mécanisme de mobilité du chariot formé des éléments 7 à 11 21 et 22 Circuits de retour du fluide de transfert liquéfié 23 Enceinte isolante thermiquement W+ : Energie-travail fournie pour le fonctionnement du compresseur (4) W- : Energie-travail extériorisée par le dispositif décrit Q+ : Energie-chaleur fournie au dispositif par diminution de température de la matière de l'environnement.