Brevet FR2964695A1 — publié le 20120316

-1- La présente invention concerne un dispositif pour obtenir des énergies mécanique, électrique et autres à partir du potentiel calorifique de l'air atmosphérique par rapport au zéro absolu. Les énergies sont actuellement obtenues par la houille blanche suivant le débit des fleuves, par le soleil quand il se fait voir, par les éoliennes quand il y a du vent, par l'énergie atomique avec tous ses risques, par la combustion avec toute sa pollution ...etc. Chacun de ces cas présente un inconvénient. Mais il est possible de réaliser un générateur électromécanique qui évite tous ces inconvénients et qui soit parfaitement régulier dans sa production . jour, nuit, froid, chaud, calme ou venté, pôles ou équateur, sur terre ou sur mer, tout l'indiffère, et sans aucune surface de captage. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à tous ces inconvénients par une production continue d'énergie soit mécanique, soit électrique ou autres, sans aucun danger ni pollution et indépendamment de tous phénomènes atmosphériques. Il comporte en effet selon une première caractéristique, le mariage d'une pompe à chaleur avec un moteur à gaz à pression constante, genre cylindre et distribution d'un cylindre de locomotive à vapeur, ou tout autre genre de moteur de style stirling, manson, ou autres. Dans le cas présent, les fluides véhiculés sont : dans la pompe à chaleur de l'ammoniac et dans le moteur à gaz du propane. Dans la pompe à chaleur le fluide passe de l'état gazeux à l'état liquide et vice versa en cours de fonctionnement, tandis que dans le moteur le gaz reste gazeux en permanence. Le circuit moteur est constitué par un compresseur qui envoie les gaz après compression, dans le condenseur de la pompe à chaleur ou ils se réchauffent. Puis ces gaz passent dans un brûleur ou ils se surchauffent puis dans le moteur à pression constante ou ils travaillent par détente. Ils circulent alors dans un échangeur thermique où ils cèdent leurs calories résiduelles aux gaz nouvellement comprimés, et circulent dans l'évaporateur de la pompe à chaleur où ils se refroidissent avant d'être à nouveau comprimés. Ils subissent alors une légère -2- élévation de température en recevant les calories résiduelles des gaz après travail. C'est alors qu'ils circulent dans un radiateur où ils sont chauffés à la température ambiante par ventilation de l'air atmosphérique, qui subit alors une baisse de sa température et fournit une élévation du potentiel énergétique du système. Ces gaz restent gazeux dans tout leur circuit sans jamais se liquéfier. La température de vaporisation est rabaissée par l'utilisation de compresseurs poly- étagés dans la pompe à chaleur. L'énergie calorifique potentielle de l'air atmosphérique que nous respirons à la température ambiante, est énorme par rapport à ce qu'elle est au zéro absolu, zéro degré Kelvin soit moins 273 degrés centigrades. Ce potentiel calorifique est une des plus grande réserve d'énergie solaire que nous ayons. Mais jusqu'à présent on n'a pas pu en capter directement les effets car l'ambiance n'est faite que d'une température et non de deux qui physiquement sont nécessaires pour le fonctionnement d'un moteur. Dans la présente invention c'est le rôle de la pompe à chaleur de créer à partir de la température ambiante : deux ambiances à températures différentes, soit une chaude et une froide et ce avec des rendements toujours très élevés. A partir de ces sources froide et chaude un moteur à pression constante : compression, réchauffement, détente fournit de l'énergie que le système pompe à chaleur -moteur à pression constante prélève dans l'air ambiant sous forme calorifique, par abaissement de la température de cet air ambiant. A noter l'extraordinaire rendement des pompes à chaleur qui peut dépasser les milles pour cent dans ses changements d'état du fluide : condensation, évaporation. Cette énergie est produite aussi bien la nuit que le jour, aussi bien à l'équateur qu'aux pôles, aussi bien en été qu'en hiver, aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur -.etc, Le moteur ne s'arrêtera que placé dans le vide terrestre ou sidéral. La seule condition de fonctionnement de cet ensemble : pompe à chaleur-moteur, est qu'il soit placé dans une ambiance gazeuse. Placé dans l'atmosphère terrestre, une fois démarré, il ne s'arrêtera jamais sauf incident mécanique. -3- Dans le moteur à pression constante le propane est comprimé à une pression réduite pré-déterminée et comme il a un rapport Cp/Cv faible il ne s'échauffera que peu à la compression. Aspiré par évaporation dans un évaporateur étanche, sa température reste négative, à une température prédéterminée. A sa sortie de compression il traverse en premier lieu un échangeur thermique où il récupère la chaleur résiduelle des gaz après travail, puis un deuxième échangeur thermique où il est chauffé par ventilation d'air ambiant : c'est là, sa deuxième caractéristique. Circulant après par canalisations dans le condenseur étanche de la pompe à chaleur, sa température sera portée à celle du fluide chaud de la pompe à chaleur. Pour obtenir une puissance instantanée ou permanente plus importante il passe alors dans un brûleur, pour augmenter encore sa température, puis dans un moteur à pression constante pour produire son travail. A sa sortie du moteur, il passe dans l'échangeur thermique cité plus haut, et cette fois pour transférer ses calories résiduelles aux gaz sortant du compresseur. Après quoi il pénètre lui même dans le compresseur. Ainsi constitué ce circuit permet au gaz actif le propane, d'être comprimé à de basse température et de travailler à des températures plus élevées. La puissance obtenue est égale à la différence de ces deux valeurs : puissance motrice moins puissance de compression. Et une grande partie de son élévation de température sera obtenue par refroidissement de l'air ambiant, donc gratuitement, et en bénéficiant du très haut rendement de la pompe à chaleur. Selon des modes particuliers de réalisations : La pompe à chaleur peut comporter un compresseur poly étagé en lieu et place du mono étagé. Le gaz ammoniac qui circule dans la pompe à chaleur peut être remplacé par du gaz carbonique ou tout autre fluide. Le gaz dans le moteur à pression constante peut être du propane ou tout autre gaz non liquéfiable aux températures et pressions de fonctionnement. La nature des gaz utilisés peut varier suivant la température de l'ambiance de fonctionnement. Les ensembles : moteur, compresseurs, générateur, peuvent -4- être séparés au lieu d'être monobloc. Le brûleur peut être supprimé ainsi que l'échangeur thermique situé à la sortie du compresseur. Le groupe moto compresseur peut être du type à piston, à vis, avec turbine ou autres procédés connus. Le moteur à gaz peut être de n'importe quel type. Les compresseurs de la pompe à chaleur et du gaz actif au circuit moteur peuvent être mono ou poly étagés. Les deux échangeurs thermiques à la rentrée et à la sortie du moteur peuvent être supprimés. Les échanges thermiques dans le condenseur et l'évaporateur de la pompe à chaleur, avec les gaz du moteur à pression constante peuvent se faire de circuit fermé à circuit fermé par l'intermédiaire du liquide caloporteur placé à l'intérieur du condenseur et séparément de l'évaporateur ou à distance de chacun de ces appareils. On peut utiliser une pompe à chaleur : air-air, air-eau ou eau-eau et adapter les échangeurs thermiques . Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente le schéma du dispositif de l'invention. En référence à ces dessins, le dispositif comporte une pompe à chaleur constituée par : - un groupe moto-compresseur (1) un condenseur (3), un évaporateur (6), un régulateur de débit (5) : capillaire ou autres connu, ainsi que tous les appareils de régulation propre à une pompe à chaleur et non représentés sur la figure, - un moteur à pression constante constitué par : un compresseur (25) , un échangeur {13) pour la récupération des calories résiduelles après travail dans le moteur, ensemble d'échange thermique (14) où les gaz comprimés sont préchauffés par ventilation d'air non représenté sur la figure 1, un thermique (6) à l'intérieur de l'évaporateur (8). Les gaz circulant dans ce circuit sont constitués par du propane. Sur la figure 1, les moteurs, compresseurs, générateurs, sont représentés en monobloc avec axe commun. -5- En fonctionnement, la pompe à chaleur produit une différence de température entre l'évaporateur (13) et le condenseur (3). Ces températures sont transférées par échange thermique de la pompe à chaleur aux gaz du circuit du moteur, dans le sens de refroidissement des gaz passant en (6) et réchauffement de ces mêmes gaz passant en (4). Compression en température basse et travail en température plus élevée, nous permet de sortir une énergie mécanique. Selon une variante non illustrée, le compresseur mono ou poly étagé de la pompe à chaleur peut être remplacé par plusieurs pompes à chaleurs identiques ou différentes, placées en parallèle et agissant en série sur la température des gaz du moteur à pression constante. A titre d'exemple non limitatif, si l'on régule la température d'aspiration de la pompe à chaleur à moins 70°C et sa température de refoulement au condenseur à plus 60 °C, cette pompe à chaleur aura un rendement théorique de 584 % et le moteur à pression constante aura un rendement de Carnot de 39,04 Ce qui nous donnera un rendement global de 228,10 % supérieur à l'unité par rapport à la puissance consommée par le moteur de la pompe à chaleur, parce que nous avons extrait de l'énergie calorifique de l'air atmosphérique ambiant : énergie emmagasinée par le soleil. A tenir compte de la puissance nécessaire à l'entraînement du compresseur du moteur à pression constante et de tous les rendements mécaniques. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à produire de l'énergie mécanique et électrique avec toutes les applications que cela comporte : ménagé, transports terrestre, maritime, aérien, agrément individuel ...etc ...L'énergie n'est plus à économiser car elle est gratuite et non polluante.35 REVENDICATIONS1) Dispositif pour produire de l'énergie mécanique ou électrique caractérisé en ce qu'il comporte un mariage entre une pompe à 5 chaleur et un moteur à pression constante. 2) Dispositif pour produire de l'énergie mécanique ou électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur thermique où le gaz, nouvellement comprimé dans le 10 circuit du moteur à pression constante, est chauffé par ventilation d'air ambiant.