Brevet FR2837841A1 — publié le 20031003

Générateur de combustible gazeux La présente invention concerne un générateur de combustible, et plus particulièrement un générateur de combustible gazeux, qui peut fournir le combustible avec un débit constant. Dans l'art antérieur, un générateur de combustible gazeux conventionnel dispose d'un dispositif de commande du courant électrique pour commander une cellule électrolytique, qui peut réaliser l'électrolyse de l'eau pour produire un mélange d'hydrogène et d'oxygène gazeux. Une vanne est prévue pour commander le débit du mélange gazeux et l'envoyer à un brûleur. Le brûleur sert à brûler le mélange gazeux et le dispositif de commande du courant électrique est utilisé pour fournir l'énergie nécessaire pour que la cellule électrolytique produise l'électrolyse de l'eau. En pratique, l'opérateur doit d'abord mettre en marche le dispositif de commande du courant électrique pour entraîner la cellule électrolytique afin que celle-ci produise le mélange d'hydrogène et d'oxygène gazeux. Ensuite, l'opérateur doit contrôler à la fois le dispositif de commande du courant électrique et la vanne pour avoir un débit voulu du mélange gazeux transmis au brûleur. Mais les facteurs qui influent sur la réaction électrolytique sont très complexes, comme la température, la vitesse de réaction, le rendement de l'électrolyse, etc. L'opérateur peut difficilement obtenir une quantité égale et un débit constant lors de la production du mélange gazeux à chaque instant de la période de brûlage. Ceci rend instables les flammes produites par le brûleur. La procédure de commande manuelle ne répond pas aux exigences de la commande automatique de l'industrie moderne et elle ne permet pas d'avoir un contrôle précis. En outre, en consom- mant une quantité importante d'énergie électrique, on ne produit qu'une faible quantité de mélange gazeux, une partie de l'énergie étant perdue dans le réglage. L'inventeur a proposé des inventions qui se rapportent aux problèmes évoqués ci-dessus, par exemple le brevet taiwanais n 113039, le brevet taiwanais n 115306, le brevet taiwanais n 123279 et le brevet taiwanais n 409828. Le principal objectif de la présente invention est de proposer un générateur de combustible gazeux, qui peut fournir de manière constante un mélange gazeux d'hydrogène et d'oxygène pendant la période de brûlage. Le générateur de combustible gazeux selon la présente inven- tion comprend un dispositif de commande pour fournir et régler du courant. Un ensemble de production de gaz est alimenté par le courant fourni par le dispositif de commande pour produire du combustible gazeux. Un tube a une extrémité qui communique avec l'ensemble de production de gaz pour transporter la combustible gazeux. Une vanne de réglage est placée sur le tube pour commander le débit du combus- tible gazeux dans le tube. Un capteur de pression est placé sur le tube pour détecter la pression du combustible gazeux dans le tube et envoyer des signaux de détection au dispositif de commande pour qu'il règle le taux de production de combustible gazeux de l'ensemble de production de gaz, et un brûleur communique avec l'autre extrémité du tube pour recevoir le combustible gazeux et pour brûler le combustible gazeux. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante, faite en référence aux dessins d'accom- pagnement, dans lesquels : la figure 1 est un schéma fonctionnel d'un premier mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 2 est un schéma fonctionnel d'un deuxième mode de réalisation préféré de la présente invention; la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention ; la figure 4 est un schéma fonctionnel d'un quatrième mode de réalisation préféré de la présente invention. En se référant à la figure 1, un générateur de combustible gazeux du premier mode de réalisation préféré de la présente invention comprend un dispositif de commande 10, un ensemble de production de gaz 20, un tube 30, une vanne de réglage 40, un capteur de pression 50 et un brûleur 60. Le dispositif de commande 10 est un dispositif de commande de courant électrique 11 dans le présent mode de réalisation, qui four- nit l'énergie électrique nécessaire à l'ensemble de production de gaz 20. L'ensemble de production de gaz 20 comporte une cellule électrolytique 21 et deux électrodes 211 dans la cellule électrolytique 21. L'ensemble de production de gaz 20 sert à réaliser l'électrolyse de l'eau pour produire un mélange d'hydrogène et d'oxygène gazeux, qui est transporté par le tube 30. La quantité et le taux de production du mélange gazeux dépendent du courant continu provenant du dispositif de commande 10. La vanne de réglage 40 sert à commander le débit du mélange gazeux dans le tube 30. Le capteur de pression 50 sert à détecter la pression du mélange gazeux dans le tube 30. La valeur mesurée est comparée à la dernière valeur mesurée pour être convertie en un signal électrique de rétroaction fourni au dispositif de commande de courant électrique 11 du dispositif de commande 10. Le dispositif de commande de courant électrique 11 peut ajuster le courant électrique fourni à la cellule électrolytique 20 en fonction du signal fourni par le capteur de pression 50. Ainsi, la quantité et le taux de production du mélange d'hydrogène et d'oxygène gazeux dans la cellule électrolytique 21 peuvent être commandés automatique- ment et avec précision dans un état stable. Le capteur de pression 50 peut être un capteur électronique ou un capteur mécanique. Le brûleur 60 peut être un appareil de soudage, un appareil de chauffage, un dispositif motorisé d'un four, un four de boulanger ou une étuve, etc. qui communique avec le tube 30 pour recevoir le mélange d'hydrogène et d'oxygène gazeux. Le brûleur 60 comporte une valve unidirectionnelle 61 entre l'orifice d'entrée du brûleur 60 et le tube 30 pour empêcher le mélange gazeux de revenir dans le tube 30. Le générateur de combustible gazeux de la présente invention peut commander avec précision la quantité et le taux de production du mélange d'hydrogène et d'oxygène gazeux grâce au capteur de pression 50 qui fournit des signaux de tension électrique ou de résistance en fonction de la variation de pression du mélange gazeux dans le tube 30. Ces signaux sont envoyés au dispositif de commande de courant électrique 11 pour que celui-ci ajuste le courant électrique fourni à la cellule électrolytique 21. En d'autres termes, si la pression dans le tube 30 est réglée à 1,013.105 Pa (1 atm) mais que la valeur mesurée par le capteur de pression 50 est de 0,912.105 Pa (0,9 atm), le dispositif de commande de courant électrique augmente le courant fourni à la cellule électrolytique 21 pour permettre à la cellule électrolytique 21 de produire le mélange gazeux avec un taux de production plus élevé. Ceci permet de maintenir constant le taux de production du mélange gazeux dans le générateur de combustible gazeux et donc d'avoir un état de brûlage stable au niveau du brûleur 60, de réduire la vitesse de la réaction électrolytique, le vieillissement des électrodes et la variation de température. La figure 2 montre un générateur de combustible gazeux du deuxième mode de réalisation préféré de la présente invention, qui est similaire au premier mode de réalisation préféré, mis à part le fait qu'en outre est prévue une chambre de mélange 22 placée dans l'ensemble de production de gaz 20, qui contient une solution d'hydro- carbure 221 et un gaz d'hydrocarbure 222 (formé par évaporation de la solution 221). Un tube relie la cellule électrolytique 21 à la chambre de mélange 22, et son extrémité débouche dans la solution d'hydrocar- bure 221 pour augmenter la vitesse d'évaporation de la solution 221 pour produire le gaz 222. Le dispositif de commande 10 comporte un dispositif de commande de courant électrique 11 et une pompe 12 pour pomper de l'air, qui contient 1/5e d'oxygène, de l'extérieur de la solu- tion d'hydrocarbure 221 à la chambre de mélange 22 pour augmenter la vitesse d'évaporation de la solution 221 pour produire le gaz 222. Le taux d'évaporation de la solution d'hydrocarbure 221 en gaz 222 dépend de la quantité d'air pompée par la pompe 12 jusqu'à la chambre de mélange 22. Une quantité d'air plus importante dans la chambre de mélange 22 va augmenter le taux d'évaporation de la solution d'hydrocarbure 221 en gaz 222. Au contraire, moins d'air va réduire le taux d'évaporation de la solution d'hydrocarbure 221 en gaz 222. Le capteur de pression 50 sert à détecter la pression dans le tube 30 et à envoyer un signal au dispositif de commande de courant électrique 11. La figure 3 montre un générateur de combustible gazeux du troisième mode de réalisation préféré de la présente invention, qui est similaire au deuxième mode de réalisation préféré, mis à part le fait que le capteur de pression 50 envoie le signal à la pompe 12 pour modifier la quantité d'air pompée jusqu'à la chambre de mélange 22 pour équilibrer la consigne et la sortie de mélange gazeux. La figure 4 montre un générateur de combustible gazeux du quatrième mode de réalisation préféré de la présente invention, qui est similaire au deuxième mode de réalisation préféré, mis à part le fait que le capteur de pression 50 envoie les signaux à la fois au dispositif de commande de courant électrique 11 et à la pompe 12 pour modifier le taux de production du mélange d'hydrogène et d'oxygène gazeux et le taux d'évaporation de la solution d'hydrocarbure 221. En résumé, la présente invention fournit le capteur de pres- sion 50 pour mesurer la pression de gaz dans le tube 30 pour fournir un signal de rétroaction au dispositif de commande 10 afin de com- mander avec précision la vitesse de sortie du mélange d'hydrogène et d'oxygène gazeux du générateur de combustible gazeux de la présente invention pour que le débit reste stable. Il est à noter que le mode de réalisation susmentionné de la présente invention utilise le capteur de pression 50 comme détecteur du système à rétroaction. Cependant, on peut utiliser un capteur de température à la place du capteur de pression pour détecter la tempéra- ture de l'ensemble de production de gaz 20 pour fournir un signal de rétroaction au dispositif de commande 10 afin de commander le débit de sortie du générateur de combustible gazeux. En outre, le capteur de pression et le capteur de température peuvent être utilisés simultané- ment pour réaliser une commande plus précise. REVENDICATIONS 1. Générateur de combustible gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif de commande (10) pour fournir et régler un courant électrique, un ensemble de production de gaz (20) alimenté par le courant fourni par ledit dispositif de commande pour produire le combustible gazeux, un tube (30) dont une extrémité communique avec ledit ensemble de production de gaz pour transporter le combustible gazeux, une vanne de réglage (40) qui sert à commander le débit du mélange gazeux dans le tube (30), un capteur de pression (50) placé sur ledit tube pour détecter la pression du combustible gazeux dans ledit tube et envoyer des signaux de détection audit dispositif de commande pour qu'il règle le taux de production de combustible gazeux de l'ensemble de production de gaz, et un brûleur (60) qui communique avec l'autre extrémité dudit tube pour recevoir le combustible gazeux et pour brûler le combustible gazeux. 2. Générateur de combustible gazeux selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ensemble de production de gaz (20) est une cellule électrolytique qui peut réaliser l'électrolyse de l'eau pour produire un mélange d'hydrogène et d'oxygène gazeux et ledit dispositif de commande (10) est un dispositif de commande de courant électrique (11) pour alimenter en courant électrique ladite cellule électrolytique (20). 3. Générateur de combustible gazeux selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une valve unidirectionnelle (61) est placée sur ledit tube pour empêcher le mélange gazeux de revenir depuis ledit brûleur. 4. Générateur de combustible gazeux selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit capteur de pression (50) envoie les signaux audit dispositif de commande de courant électrique (11). 5. Générateur de combustible gazeux selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ensemble de production de gaz (20) comprend en outre une chambre de mélange (22) qui contient une solution d'hydrocarbure (221) et un gaz d'hydrocarbure (222), qui est formé par évaporation de ladite solution, et un tube qui relie la cellule électrolytique (21) à ladite chambre de mélange (22), ledit dispositif de commande comprenant en outre une pompe (12) pour introduire de l'air dans ladite chambre de mélange. 6. Générateur de combustible gazeux selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit capteur de pression (50) envoie les signaux audit dispositif de commande de courant électrique (11). 7. Générateur de combustible gazeux selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit capteur de pression (50) envoie les signaux à ladite pompe (12). 8. Générateur de combustible gazeux selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit capteur de pression (50) envoie les signaux audit dispositif de commande de courant électrique (11) et à ladite pompe (12). 9. Générateur de combustible gazeux selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un capteur de température placé dans ledit ensemble de production de gaz pour détecter la tempé- rature et envoyer des signaux de détection audit dispositif de com- mande pour qu'il règle le taux de production de combustible gazeux de l'ensemble de production de gaz. 10. Générateur de combustible gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend : un dispositif de commande (10) pour fournir et régler un cou- rant électrique, un ensemble de production de gaz (20) alimenté par le cou- rant fourni par ledit dispositif de commande pour produire le combus- tible gazeux, un tube (30) dont une extrémité communique avec ledit ensemble de production de gaz pour transporter le combustible gazeux, une vanne de réglage (40) qui sert à commander le débit du mélange gazeux dans le tube (30), un capteur de température placé dans ledit ensemble de production de gaz pour détecter la température et envoyer des signaux de détection audit dispositif de commande pour qu'il règle le taux de production de combustible gazeux de l'ensemble de production de gaz, et un brûleur (60) qui communique avec l'autre extrémité dudit tube pour recevoir le combustible gazeux et pour brûler le combustible gazeux.