Brevet FR2961302A1 — publié le 20111216

La présente invention concerne un dispositif pour l'exploitation : des fluides frigorigènes, gaz parfaits, gaz rares, gaz pure ou mélangés, ou liquide caloporteur par convection. L'exploitation d'un fluide frigorigène est traditionnellement effectuée à l'aide d'un compresseur motorisé qui aspire ses vapeurs, et les refoules dans un condenseur ou échangeur, qui les refroidies afin de liquéfier le fluide. Le circuit fluidique typique d'exploitation d'un fluide frigorigène est composée d'un compresseur, d'un condenseur, d'un évaporateur ou 10 échangeur de chaleur. Certains de ces compresseurs utilisent plus ou moins d'huile qui lubrifie son mécanisme, l'huile ce mèle au fluide frigorigène ce qui amoindri ses performances thermodynamiques, l'huile pollue tout le circuit et encrasse l'ensemble de l'installation. 15 Cela peut nécessiter -des manipulations fréquentes sur le circuit fluidique pouvant occasionner des fuites du fluide frigorigène et des compléments de charge, compliquées par les fluides à glissement tel que le R409A. -un calorifugeage de la tuyauterie. 20 -des pièges à huiles, un séparateur d'huile, des filtres et vidanges. -un remplacement du fluide frigorigène dans certains cas et donc beaucoup de déchets. -des maintenances mécaniques périodiques, dû à l'usure, des risques de casses ; du compresseur ou du moteur et une consommation 25 élevée d'électricité pour son fonctionnement Par définition un glaçon d'eau d' un kilogramme a une énergie définie sous atmosphère terrestre ; soit sous pression de 1,013 Bar relatif ou 2,013 Bars absolu. -une chaleur sensible de 2,09 Kj/Kg .°K avant fusion 273° K 30 -une chaleur latente de fusion de 335 Kj/Kg .°K de 273 °à 274°K Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. Puisque par définition un glaçon d'eau d' un kilogramme a une énergie définie uniquement sous l'atmosphère terrestre 35 -chaleur sensible de 2,09 Kj/Kg.° K avant fusion à 273° K -chaleur latente de fusion de 335 Kj/Kg. ° K de 273° à 274° K La chaleur latente de fusion d'un glaçon peut être abaissée par l'ajout d'un sel, ou d'un antigel. Le glaçon (3) peut également être chimiquement modifié. Du polyacrylate de sodium peut être additionner afin de présolidifier le 5 liquide avant qu' il soit gelé. La matière composant la glace(3) peut être contenue dans une poche ou sac hermétique, semi-hermétique ou autre récipient plus ou moins étanche. Poche silicone par exemple. La glace (3) selon sa matière et le fluide frigorigène qu'on lui 10 associe pour l'exploiter, et par un tirage au vide poussé à l' extrème sublime en énergie exponentielle, définissant ainsi le point de saturation ou apogée de cette nouvelle énergie crée ; qui dépend du mariage "glace \fluide frigorigène" réalisée. On parlera donc de fusion au vide dans ces cas extrèmes et la pompe a 15 vide (6) peut être définitivement supprimée ainsi que toute commande agissant sur le récipient (2). Cette énergie utilise donc les chaleurs latentes et sensibles de la glace prisonnière du vide. Température de fusion de la glace H2O :0°C soit 273°K 20 Mais il peut être néanmoins d'une autre matière ; engendrant des températures de fusions différentes ; 25 Le dispositif selon l'invention engendre donc une nouvelle énergie 30 indéfinie dans le vide, puisqu'elle n'a jamais été exploitée en réunissant les conditions d' exploitation sus exposées qui caractérise le dispositif ; elle se nomme : La magie . Symbole : MA 35 Cette nouvelle énergie exploitable grace au vide qui l'emprisonne : pression de 1 à 0 BAR absolu, engendre une nouvelle unité de puissance, de flux énergétique et thermique qui ce nomme : -Glaçon d' Hélium : -272,2°C soit 0,8°K -Glaçon d' Hydrogène : -259,2°C soit 12,8°K -Glaçon de Néon : -249°C soit 24°K -Glaçon d' Oxygène : -219°C soit 54°K -Glaçon d' Azote : -210°C soit 63°K -Autres glaçons: température variable selon la formule chimique qui le défini Le cariou . Symbole : ç On parlera donc de Cariou / Gramme I' unité en abrégé s'écrit donc : ç/ Gr et part Kilo soit I' unité en abrégé : Kç/ Kg Pour conversion, 1 Cariou équivaut à 3600000 Joules / Seconde soit 1000 Watt / Heure. Le nouveau dispositif (1) selon l' invention exploite I' énergie dont dispose un liquide à l' état solide (3) par un fluide frigorigène, pour cela la glace(3) est confinée dans un récipient éprouvé (2) dénommé bouteille à vide (2) dans lequel règne le vide, dans le meilleur des cas le vide sidéral ; soit 0 Bar absolu. L' énergie disponible du glaçon (3), dépends directement de sa taille et de sa matière ; il aura donc une température variable de travail. On peut contrôler le vide dans le récipient (2) par un vaccuostat (10) et une électrovanne normalement fermée (5) et si besoin activer soit : - une pompe a vide ou turbo-pompe a vide (6) : pour une demande de plus d'énergie. - une électrovanne (5) : pour une demande de moins d' énergie. La pompe à vide est commandée par le vaccuostat (10) et le thermostat (11), elle maintient ainsi la température du glaçon nécessaire à conserver son état énergétique et donc une température en dessous de sa température de fusion. Le récipient (1) contient le fluide frigorigène et fait office de réservoir, il contient la bouteille a vide (2) qui abrite le glaçon lui meme pouvant etre contenu dans une poche silicone. A I 'arrêt le dispositif (1) est capable de recevoir la totalité de la charge en fluide frigorigène ; il peut être de dimensions, et de formes variables Les dimensions du récipient (1) peuvent néanmoins être réduites par l'insertion d'un réservoir sur le circuit au point (9), tout en respectant les astreintes sus exposées. Son épaisseur dépend de sa matière de fabrication et de la pression de sécurité; propriété applicable sur l'ensemble du circuit. Le dispositif (1) ; contient le récipient (2) : ses dimensions, sa forme, varient selon le type de fluide frigorigène utilisé, qui dépendent de la taille et de la matière du glaçon qu'il contient, et de sa température de fusion utile. Dans le cosmos La pompe à vide (6) peut être supprimée et il faut si besoin la remplacer par une électrovanne normalement fermée tuyautée au point (4) commandée par le thermostat (13) : pour la demande de moins d' énergie. Le vaccuostat(10) et le thermostat (11) commandent dans ce cas exceptionnel l'électrovanne(5) : pour la demande de plus d'énergie. Les soupapes de sécurité (14) ne sont plus à l'atmosphère aussi elles doivent être tuyautées jusqu'au point (15).L' absence de gravité peut 10 nécessiter l'ajout d'une pompe si la convection n'offre pas assez de puissance. Les dessins annexés illustrent l'invention La figure 1 représente en coupe le dispositif de l'invention . La figure 2 représente en coupe en format déssin industriel une 15 variantede ce dispositif en exploitation par du R744. La figure 3 représente en coupe en format déssin industriel une variante de ce dispositif en exploitation par du R744. La figure 4 représente en coupe en formât dessin industriel une variante de ce dispositif miniaturisé. 20 En référence à ces dessins, pour facilité la prise en glace (3) il faut charger le dispositif (1) et tirer au vide la bouteille à vide (2) la température au point (4) la plus chaude sur le circuit en fonctionnement normal est de - 10° C soit 2630K. Donc le dispositif selon l'invention va prendre en givre ce qui 25 constitue un calorifugeage naturel puisque la glace est un trés bon isolant et limite ainsi l'influence de la température ambiante, ce qui contribue et optimise le bon fonctionnement de l'ensemble . Autre impact direct de cette température de - 10°C, une contribution au refroidissement climatique. 30 Les vapeurs surchauffées CO2 à - 10°C soit 26,487 Bars absolus pénètrent par le point (4) dans le récipient (1) en inox, éprouvé à 50 Bars, sécurisé par une soupape de sécurité (14) tarée à 45 Bars absolus. Ces vapeurs surchauffées sont refroidies par : 35 -contact avec le récipient (2) contenant le glaçon d'H20 à - 35°C, que l'on a salé afin d' obtenir sa fusion à - 25°C. -par le détendeur (7) commandé par le thermostat (12) Suite à ce refroidissement jusqu' à - 27°C , les vapeurs du CO2 deviennent liquide pour sa distribution; celle-ci est commandée par une électrovanne normalement ouverte (16) sous influence de la gravité et peut être optimisée par une pompe si besoin. Le CO2 arrive ensuite au détendeur (17) commandé par le thermostat (18) afin d'alimenter l' échangeur de chaleur (19) ou il est rechauffé et sort de l'échangeur au point (20) à l' état vapeur à -15°C. Ces vapeurs passent par un diaphragme de débit maxi (21) calibré à 34,7 Bars absolus, puis ces vapeurs entrainent la turbine (22) couplée à un générateur (23) qui produit de l'électricité (24). A la sortie de la turbine (22) les vapeurs surchauffées à -10°C soit 263°K retournent au dispositif de l'invention (1) et repartent ainsi pour un cycle; inertique dans le meilleur des cas. Le clapet anti-retour (8) assure un maintient du vide à l'arrêt de la pompe à vide et lors du tirage au vide. L'échangeur de chaleur (19) est sécurisé par une soupape de sécurité (25) tarée à 36 Bars absolus. La vanne de décharge (26) est réglée à 22,9 Bars absolus et assure sa fonction lorsque l' électrovanne (16) et le détendeur (17) sont fermés simultanément, ou si la sécurité (25) s'est déclenchée. Les soupapes de sécurité doivent être connectées à un klaxon afin d'alerter lorsqu'elles se déclenchent. REVENDICATIONS1)Dispositif pour l'exploitation de l'énergie d'un fluide (3) à l'état solide ; ou sublimation à son apogée, caractérisé en ce qu' il est composé d' un récipiant éprouvé (1) recevant le fluide caloporteur, l'énergie exploitable est confinée dans un récipient (2) éprouvé et étanche ou règne un vide variable ou absolu. 2)Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que cette énergie est exploitée par convection . 3)Dispositif selon la revendication 1 ou revendication 2 caractérisé en ce que le mariage réalisé : fluide (3) \fluide frigorigène : donne des formules chimiques énergétiques issues du concept (FIG.1) 4)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce quel' appareil (1) réalisé peut être inserer sur un circuit fluidique éxistant afin de l'optimiser, ou remplacer un compresseur, un condenseur, un échangeur de chaleur. 5)Dispositif selon la revendication caractérisé en ce que l'appareil (1) permet la production d' électricité par la turbine (22) couplée un un générateur (23) 6)Dispositif selon les revendications précédentes que l'appareil (1) permet la disponibilité d'un fluide frigorigène à l'état liquide permettant l'élaboration d'une installation remplissant au choix la fonction de: réfrigérateur (FIG.3), congélateur, surgélateur, échangeur thermique, pompe à chaleur, centrale de production d'éléctricité, et miniaturisée ; une batterie ou une pile électrique inépuisable (FIG.4). 7)Dispositif selon la revendication 5 caractérise en ce que la turbine (22) couplée à un générateur (23) peuvent être inserés sur une installation éxistante pour offrir une production d'éléctricité (24). 8)Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'appareil (1) contient du CO2 ou fluide frigorigène R744 (FIG.2 ; 3 et 4) 9)Dispositif selon toutes revendications précedantes caractérisé en ce que l'appareil (1) prendra en glace offrant un calorifugeage naturel, peut être complémenté par un calorifuage connu afin de protéger l'ensemble d'une température ambiante excessive nuisible affectant la convection. 10)Dispositif selon reventication (5) caractérisé en ce queI' électricité produite permet l'autonomie électrique de l'ensemble (FIG.2 ; 3 et 4), il peut être complémenté par un réseau électrique et fournisseur éxistant, par pile ou tout autre appareil connu a ce jour produisant de l'électricité, par exemple des panneaux photovoltaïques.