Brevet FR3033000A1 — publié le 20160826

Machine de compression et détente d'un fluide, ainsi que son utilisation dans un système de récupération d'énergie thermique La présente invention s'applique au domaine de la transformation de l'énergie thermique en travail. Elle vise plus particulièrement une machine de compression et détente destinée à être utilisée, en particulier, dans un système faisant travailler un fluide pour valoriser les pertes thermiques d'un moteur, par exemple à l'échappement ou sur toute autre source chaude. En effet, malgré l'amélioration du rendement des moteurs, une forte proportion de l'énergie reste perdue sous forme de chaleur. Ces pertes représentent de l'ordre de 65% dans le cas des moteurs à combustion interne, essence ou diesel. Elle est libérée par la combustion dans le circuit de refroidissement du moteur ou dans les gaz d'échappement, qui forment une source chaude par rapport à l'atmosphère ambiant. Plusieurs types de systèmes utilisant un fluide de travail chauffé par cette source chaude ont été envisagés. Dans tous les cas, le fluide effectue un cycle au cours duquel il doit être pompé ou comprimé pour entrer dans un échangeur avant de pouvoir, ensuite, fournir de l'énergie mécanique par une détente. Certains systèmes de transformation de l'énergie thermique en énergie mécanique utilisent un cycle de Rankine. Il s'agit d'un cycle fermé au sens où le fluide est récupéré après la détente, refroidi et recyclé pour être comprimé avant de retourner dans l'échangeur. De plus, le fluide, généralement de l'eau, est sous forme vapeur en sortant de l'échangeur avec la source chaude, puis sous forme liquide après refroidissement. Ces caractéristiques assurent un bon rendement intrinsèque aux systèmes utilisant ce cycle. Par contre, ils présentent un certain nombre d'inconvénients, parmi lesquels, la nécessité d'installer un système de refroidissement qui est encombrant et qui ponctionne une partie du flux thermique de refroidissement disponible pour le moteur thermique, pénalisant en cela le rendement global du véhicule. 3033000 2 C'est pourquoi, d'autres voies ont déjà été explorées, avec des systèmes utilisant un cycle ouvert. Dans ce cas, le fluide de travail est de l'air qui est aspiré en entrée de compresseur et rejeté dans l'atmosphère après la détente. 5 Un premier mode de réalisation, décrit dans W012062591, utilise une turbine monté côte à côte avec un compresseur, sur le même axe. L'air est comprimé dans le compresseur, échauffé par les gaz d'échappement dans l'échangeur, puis détendu dans la turbine. L'énergie récupérée par la turbine sur l'axe de rotation sert pour une part à entraîner le compresseur, le reste étant disponible pour les applications souhaitées. 10 L'utilisation d'une turbine nécessite un flux d'air continu. Pour avoir un bon rendement de la turbine, il faut un débit élevé, tout en gardant une pression suffisante en entrée de celle-ci. De plus, les vitesses de rotation sont élevées (plus de 100 000 tours/min). Les turbocompresseurs adaptés à ces conditions sont généralement imposants ce qui aboutit à une architecture turbine plus compresseur encombrante et chère. De plus, la 15 taille d'un système de refroidissement adapté serait prohibitive pour un petit véhicule dans le cas d'une application à un cycle fermé. Un mode de réalisation alternatif s'inspire du moteur à pistons avec air chaud et utilise un cycle de Brayton. Typiquement, dans ce cas, le système fonctionne avec deux 20 pistons couplés au même axe de rotation par leur vilebrequin. Au cours d'une rotation dans cet exemple, l'air est admis de l'extérieur dans le premier piston qui s'abaisse, il est ensuite refoulé vers l'échangeur avec les gaz d'échappement lorsque le premier piston remonte, puis il se détend dans le deuxième piston qui s'abaisse, enfin il est refoulé vers l'extérieur lorsque le deuxième piston remonte. Le système à pistons 25 accepte des vitesses de rotation inférieures d'un ordre de grandeur à celles de la turbomachine pour atteindre des pressions importantes et ainsi un rendement acceptable. Cela diminue d'autant les contraintes d'intégration. Par contre, les pistons avec leurs systèmes d'admission offrent des sections de passage réduites au fluide de travail. Il en résulte que la taille des pistons doit être importante pour passer le débit 30 nécessaire à extraire la puissance dégagée par les gaz d'échappement. De plus, le système utilise un système à pistons et vilebrequin ainsi qu'un système dédié à 3033000 3 l'admission et à l'échappement du fluide de travail constitué d'au moins un arbre à cames ainsi que de soupapes destinées à l'ouverture et à la fermeture d'orifices d'entrée et de sortie du fluide de travail dans le système de transformation de l'énergie thermique en énergie mécanique. On aboutit ainsi à un système complexe soit qui est 5 encore encombrant, soit qui a une puissance limitée. L'invention a pour but de proposer un moyen de réaliser les fonctions de compression et de détente du fluide de travail dans un encombrement minimal, avec des contraintes d'intégration réduites, notamment en ce qui concerne les vitesses de 10 rotation ou la complexité mécanique, avec un taux de compression et un débit élevés. Présentation de l'invention : L'invention concerne une machine de compression et détente comportant un corps avec 15 au moins une chambre et des moyens tournants divisant la chambre en cellules tournant avec les moyens tournants autour d'un axe de rotation, le corps et les moyens tournants étant configurés pour que, lors d'un tour de rotation, au moins une cellule effectue au moins un premier cycle d'expansion/contraction correspondant à une étape de compression d'un premier flux de fluide passant par cette cellule et au moins un 20 deuxième cycle d'expansion/contraction correspondant à l'étape de détente d'un deuxième flux de fluide passant par cette cellule. Les caractéristiques de la machine de compression et de détente en débit et en 25 pression influencent favorablement le rendement d'un système de récupération d'énergie de plusieurs façons. Au niveau du cycle thermodynamique, cette machine, qui fonctionne sur le même principe de compression ou de détente d'un gaz dans une cellule close qu'un piston à mouvement alternatif permet d'atteindre des pressions utiles importantes avec une vitesse de rotation plus faible que les turbocompresseurs, donc 30 un gain d'encombrement et de poids. Par ailleurs, les sections de passage importantes autorisées par le déplacement en rotation des cellules dans la chambre, autorise un 3033000 4 débit plus important et réduisent les pertes de charge dans la machine par rapport aux pistons d'encombrement comparable. Avantageusement, les moyens tournants et le corps sont configurés pour qu'au moins 5 deux desdites cellules permettent que les étapes de compression et de détente des flux aient lieu simultanément dans la même chambre, respectivement dans chacune des cellules. Cela permet d'avoir les deux flux passant simultanément dans la même chambre en gagnant en compacité. 10 De préférence les moyens tournants et le corps sont configurés pour que la contraction d'une première cellule dans l'étape de compression du premier flux soit synchronisée, au cours de la rotation des moyens tournants, avec l'expansion d'une deuxième cellule dans l'étape de détente du deuxième flux dans la même chambre. Cette caractéristique permet de faire en sorte que le flux se détendant dans la machine prenne la place de 15 celui qui sort vers l'échangeur, au même moment, en sortant de l'étape de compression. Cela évite ainsi les fluctuations de pression. De préférence également, les moyens tournants et le corps sont configurés pour que les étapes de compression du premier flux et de détente du second flux soient effectuées 20 dans deux secteurs angulaires différents de la chambre au cours de la rotation des cellules. Cela permet de simplifier le circuit des canalisations alimentant la machine et concourt à l'amélioration des sections de passage du fluide de travail, diminuant les pertes de charge. Par ailleurs, chaque ouverture étant dédiée à un flux il n'est pas nécessaire d'avoir des systèmes de distribution alternant par exemple le rôle des 25 entrées ou sorties. Un mode de réalisation particulier de l'invention concerne une machine à palette dont la chambre possède un axe de symétrie et dont l'axe de rotation des moyens tournant correspond à cet axe. 30 Avantageusement, cette machine comporte au moins quatre cellules dans la chambre. 3033000 5 Avantageusement, la machine dispose d'au moins quatre ouvertures pour permettre le transfert du fluide. Il y en a au moins deux ouvertures ménagées sur la machine et communiquant avec l'air ambiant, et au moins deux autres ouvertures également 5 ménagées sur la machine et communiquant avec l'échangeur. Les pressions du fluide de travail sont différentes de sorte que les sections d'ouvertures sont adaptées en conséquence. La zone d'échange avec l'air ambiant est dite basse pression et celle avec l'échangeur est dite haute pression. De plus, la machine comporte deux ouvertures par zone (HP et BP) car le sens d'écoulement est différent. Par zone, une ouverture est 10 destinée à la circulation du fluide de travail de l'intérieur de la machine vers l'extérieur, l'autre ouverture permettant une circulation de celui-ci de l'extérieur de la machine vers l'intérieur. Avantageusement, l'écart entre deux ouvertures d'une même zone, par exemple zone 15 HP ou zone BP, est plus petit que l'écart entre deux ouvertures de deux zones distinctes HP et BP. L'invention concerne également un dispositif de récupération d'énergie d'une source thermique chaude, ledit dispositif comportant un échangeur de chaleur entre un fluide 20 de travail et la source chaude ainsi qu'une machine de compression détente, et étant configuré de telle sorte que, à un instant donné, le fluide de travail rentre dans une des cellules de la machine durant une phase d'admission et ressort d'une autre des cellules de la machine après avoir suivi une étape de compression. 25 L'invention concerne également un dispositif de récupération d'énergie d'une source thermique chaude, ledit dispositif comportant un échangeur de chaleur entre un fluide de travail et la source chaude ainsi qu'une machine de compression détente, et étant configuré de telle sorte que, à un instant donné, le fluide de travail rentre dans l'échangeur après avoir suivi l'étape de compression dans l'une des cellules de la 30 machine et ressort simultanément de l'échangeur pour suivre l'étape de détente dans la même cellule ou dans une autre des cellules de la machine. 3033000 6 L'invention concerne également un dispositif de récupération d'énergie d'une source thermique chaude, ledit dispositif comportant un échangeur de chaleur entre un fluide de travail et la source chaude ainsi qu'une machine de compression détente, et étant 5 configuré de telle sorte que, à un instant donné, le fluide de travail rentre dans l'échangeur après avoir suivi l'étape de compression dans l'une des cellules de la machine et ressorte de la machine de compression détente après avoir suivi une étape de détente. 10 L'invention concerne également un dispositif de récupération d'énergie d'une source thermique chaude, ledit dispositif comportant un échangeur de chaleur entre un fluide de travail et la source chaude ainsi qu'une machine de compression détente, et étant configuré de telle sorte que, à un instant donné, le fluide de travail préalablement comprimé et chauffé rentre dans une cellule de la machine et ressort de la machine 15 après avoir suivi une étape de détente dans une autre des cellules. De préférence, dans ce dispositif, le fluide ayant suivi l'étape de compression dans une chambre suit l'étape de détente dans la même chambre. Autrement dit, on utilise une machine à une seule chambre, ce qui permet de gagner en encombrement et aussi sur 20 les pertes dues aux frottements dans la machine et sur la complexité de réalisation. De préférence, le fluide qui travaille dans ce dispositif est un gaz dans l'étape de compression et dans l'étape de détente. On cherche ici la simplicité, un cycle diphasique, par exemple, serait complexe à traiter avec des phases liquides et 25 gazeuses dans une seule et même machine. Avantageusement, le dispositif de récupération d'énergie utilise un cycle ouvert avec l'atmosphère ambiant. Le gaz utilisé est donc de l'air. Dans le cas d'une application pour véhicule automobile, par exemple, le cycle ouvert a l'avantage par rapport à un 30 cycle fermé qu'il n' y pas d'échangeur froid à placer dans la partie avant qui prélèverait une partie des calories de refroidissement utiles au cycle du moteur thermique. De plus, 3033000 7 le circuit de refroidissement nécessite de prélever une partie de l'énergie pour fonctionner. Ainsi, même si le rendement d'un cycle ouvert est intrinsèquement moins élevé que celui du cycle fermé, le rendement global et l'intégration dans le véhicule sont meilleurs. 5 Dans une application particulière, les gaz d'échappement d'un moteur thermique forment la source chaude. Ce sera avantageusement le cas pour une installation sur un véhicule automobile. 10 Dans ce dispositif, le fluide de travail circule préférentiellement à contre courant des gaz d'échappement dans l'échangeur de chaleur. Description détaillée de l'invention : 15 La présente invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 présente schématiquement l'installation d'un système selon l'invention pour valoriser l'énergie des gaz d'échappement d'un moteur thermique. 20 - les figures 2A et 2B présentent schématiquement un mode de réalisation de machine de compression et détente selon l'invention. - la figure 3 indique le cycle en pression et volume suivi par l'air dans un système utilisant l'invention. - la figure 4 montre l'effet d'une optimisation particulière de l'invention sur le cycle 25 présenté dans la figure 3. - la figure 5 présente une variante de réalisation de la machine de compression et de détente selon l'invention. L'invention concerne une machine de compression et de détente destinée a être utilisée 30 dans un système de récupération d'énergie faisant travailler un fluide suivant un cycle comprenant des phases d'admission, de compression, de chauffage, de détente puis 3033000 8 d'échappement, comme cela été exposé précédemment. L'exemple de réalisation de l'invention est présenté dans le cadre d'une intégration sur un véhicule automobile propulsé par un moteur thermique, pour valoriser l'énergie dissipée par les gaz d'échappement. Cependant, le déposant n'entend pas limiter la portée de son invention 5 à ce cadre car il est facile de transposer le type de source de chaleur ou d'énergie récupérée à d'autres installations. Le système schématiquement présenté en exemple sur la figure 1 utilise de l'air comme fluide de travail avec un cycle ouvert. L'air est aspiré à condition atmosphérique 10 ambiante avant compression puis rejeté dans l'atmosphère après la détente. Comme il a été expliqué plus haut, ce choix est avantageux en termes d'intégration sur un véhicule mais il n'exclut pas le choix d'un cycle fermé, avec refroidissement du fluide de travail dans d'autres installations. 15 Le système décrit en exemple comporte ici : - une source chaude constituée par les gaz d'échappement circulant dans la ligne d'échappement 1 en provenance du moteur thermique 2 ; - un échangeur de chaleur 3 entre ces gaz d'échappement et l'air, placé sur la ligne d'échappement 1 ; 20 - une machine 4 de compression et détente, effectuant d'une part la compression de l'air allant dans l'échangeur 3, d'autre part la détente de l'air chaud sortant de l'échangeur 3 ; - des conduites 5 pour faire circuler l'air comprimé de la machine 4 vers l'échangeur 3 et des conduites 6 pour renvoyer l'air chauffé dans l'échangeur 3 25 vers la machine 4 ; - des conduites 7 pour aspirer l'air ambiant vers la machine 4 et des conduites 8 pour rejeter l'air ayant travaillé vers l'atmosphère ; - un système 9 d'entraînement et de récupération d'énergie. 30 Dans le mode de réalisation présenté sur la figure le système 9 d'entraînement et de récupération d'énergie est un moyen de transmission mécanique entre l'axe 10 de la 3033000 9 machine 4 de compression et de détente et l'arbre 11 du moteur entraînant le véhicule, destiné à récupérer le supplément de couple apporté par l'axe 10. Dans une variante, ce système 9 peut être un moteur électrique relié à l'axe 10 de la machine 4, destiné à fonctionner en générateur sous l'action de l'axe 10. 5 Le fonctionnement d'un tel système, au démarrage, pourra commencer avec l'entraînement de la machine 4 de compression et de détente par le système 9 d'entraînement et de récupération d'énergie mécanique. L'air ambiant, est aspiré par la conduite 7 pour entrer dans la partie compresseur de la machine 4. Il y est comprimé 10 jusqu'à une plage de pression de fonctionnement optimale, entre 3 et 12 bars dans l'application automobile présentée. L'air comprimé est ensuite acheminé par une seconde conduite 5 dans l'échangeur 3 de chaleur air/gaz d'échappement. Dans une variante de réalisation (non représentée), le système de récupération est en 15 relation fluidique avec un air d'admission déjà comprimé, ce qui permet de réduire la taille de la machine à iso performance, A titre d'exemple l'air comprimé peut être issu d'un turbo compresseur qui utilise les gaz d'échappement comme source d'entraînement en rotation du compresseur. 20 Dans une autre variante de réalisation (non représentée) l'air d'admission, qu'il s'agit d'un air ambiant ou d'un air comprimé, est préalablement refroidit avant son entrée dans la machine par un refroidisseur d'air d'alimentation par exemple, cela permet de réduire la température d'entrée du fluide de travail dans l'échangeur, d'augmenter son apport en calories et donc d'augmenter l'efficacité du dispositif de récupération d'énergie. 25 Pour fonctionner de manière optimale, la température du fluide de travail à l'entrée de l'échangeur doit être inférieure à la température de la source chaude circulant dans l'échangeur. 30 Dans le mode de réalisation présenté, l'air traverse l'échangeur 3 dans le sens opposé des gaz d'échappement à l'intérieur de canalisations spécifiques. Cette disposition 3033000 10 d'échangeur, adaptée à la configuration de la ligne d'échappement 1, optimise les échanges thermiques pour une distance de contact donnée entre l'écoulement des gaz d'échappement et le flux d'air de travail. De plus le niveau de pression élevé de l'air dans le circuit permet de concevoir un échangeur 3 compact. 5 A la sortie de l'échangeur 3, l'air comprimé est envoyé vers la partie détente de la machine 4 par une troisième conduite 6. La détente de l'air comprimé chaud entraine les palettes en rotation autour d'un axe. Un arbre aussi nommé rotor est lié à rotation auxdites palettes, ce qui engendre une énergie mécanique. Celle-ci est récupérée sur 10 l'axe de la machine 4. Une partie sert à entraîner la partie compression de la machine 4 pour continuer le cycle. Le restant est restitué au système 9 d'entraînement et de récupération d'énergie, qui fonctionne en mode récupération dès que l'énergie fournie par la détente est supérieure à l'énergie de compression et aux pertes du dispositif. 15 A la fin de la détente, la pression et la température de l'air diminuent. L'air est enfin évacué vers l'extérieur par une quatrième conduite 8, à une température de l'ordre de 100°C. Comme indiqué sur les figures 2A, 2B et 5, l'invention utilise plus particulièrement une 20 machine volumétrique rotative pour réaliser, dans une même chambre, les étapes de compression et de détente du gaz de travail. Dans un mode de réalisation particulier, il s'agit d'une machine de type machine à palettes. Selon un premier mode de réalisation, la machine 4 à palettes utilisée comprend un 25 corps 12a creux formant une chambre 12 cylindrique de section ovale et de longueur déterminée. A l'intérieur de la chambre, un cylindre 13 de section circulaire tourne autour de l'axe de symétrie de la section ovale de la chambre. Ce cylindre est relié à l'axe 10 transmettant le couple entre la machine 4 et le système 9 d'entraînement et de récupération d'énergie. 30 3033000 11 Sur l'exemple considéré, le cylindre 13 porte quatre palettes 14a, 14b, 14c, 14d, régulièrement réparties en circonférence. Ces palettes ont sensiblement la forme de plaques planes s'étendant radialement par rapport à l'axe de rotation, sur toute la longueur de la chambre 12. De plus elles peuvent se translater dans une direction 5 sensiblement radiale par rapport au cylindre 13. Le diamètre du cylindre 13 est sensiblement égal au petit diamètre de la section ovale de la chambre 13 formant un pincement prédéterminé qui permet de contrôler le niveau de fuite dans la machine. Par ailleurs, la taille et le mouvement de translation radiale des palettes 14a, 14b, 14c, 14d, sont configurés de telle sorte que le bord de chaque palette reste en contact avec la 10 paroi intérieure de la chambre 12 lors de la rotation du cylindre 13. De cette manière, le cylindre 13 équipé de ses palettes 14a, 14b, 14c, 14d, constitue un ensemble d'éléments tournants qui séparent la chambre 12 de la machine 4 en quatre cellules 15a, 15b, 15c, 15d, dont le volume augmente et diminue deux fois entre un maximum et minimum au cours d'un tour. 15 Le dispositif de récupération d'énergie utilisant une machine à palettes fonctionne avantageusement avec un nombre de palettes allant de 4 à 12. Dans le cas d'une machine à 4 ou 5 palettes, un système d'étanchéité 22, 23 est prévu entre les orifices dédiés au passage du fluide de travail à haute pression ainsi qu'entre 20 les orifices dédiés au fluide de travail à basse pression (voir les figures 2A et 2B) afin d'éviter au fluide de travail une circulation directe entre les orifices. De préférence, un tel système d'étanchéité se compose d'au moins un élément mobile en translation, de manière sensiblement radiale au cylindre 13. Chaque élément mobile 25 est apte à se déplacer d'une position de retrait vers une position en saillie hors de la paroi intérieure de la chambre 12. Chaque élément mobile est lié au corps 12a de la machine via un ressort (non représenté) travaillant en compression, qui rend apte l'appui en continu de l'élément mobile contre le cylindre 13. 3033000 12 La figure 5 représente, selon une variante de réalisation de l'invention, une machine volumétrique rotative munie de 6 palettes. Une machine comportant au moins 6 palettes permet de s'affranchir dudit système d'étanchéité 22, 23 susmentionné (voir figure 5). 5 De manière générale, la machine volumétrique rotative comporte tout au plus un nombre de palettes inférieur ou égale à 12 palettes. Au-delà, les pertes par frottement dans la machine deviennent trop importantes pour obtenir un gain substantiel en terme de rendement. 10 En référence à la figure 2, le cylindre 13 tournant dans le sens des aiguilles d'une montre, un premier côté, ici le côté gauche, de la machine 4 est consacré à l'étape de compression de l'air devant entrer dans l'échangeur 3. Pour cela une ouverture 16 d'entrée du gaz aspiré dans l'atmosphère est pratiquée dans un premier quart de la chambre 12, où les cellules 15a augmentent de volume, et une ouverture 17 de sortie 15 vers l'échangeur 3 est pratiquée dans un second quart, adjacent au premier quart, où les cellules 15b diminuent de volume. Le second côté de la machine, donc ici côté droit, est consacré à l'étape de détente de l'air chaud à haute pression venant de l'échangeur 3. Pour cela une ouverture 18 d'entrée de l'air venant de l'échangeur est pratiquée dans un troisième quart de la chambre, adjacent au deuxième quart, où les cellules 15c 20 augmentent de volume, et une ouverture 19 de sortie vers l'atmosphère est pratiquée dans un quatrième quart, adjacent au troisième et au premier quart, où les cellules 15d diminuent de volume. Les ouvertures 16, 19, du premier et du quatrième quart doivent être adaptées pour laisser passer le même débit aux fuites près que celles 17, 18, du second et du troisième quart mais pour un air de pression plus faible, donc de volume 25 massique plus grand. Les ouvertures 16, 19 sont donc avantageusement plus larges. Une telle caractéristique pourra bien sûr être adaptée à des chambres présentant un nombre différent de cellules. Le dispositif de récupération d'énergie fonctionne avantageusement lorsque les 30 ouvertures du second et du troisième quart 16 et 19 coté basse pression sont conçues de telle façon que leur section de passage est plus grande que la section de passage 3033000 13 des ouvertures 17 et 18 coté haute pression. L'ouverture 18 du troisième quart, sortie échangeur entrée machine, a avantageusement une section de passage qui est plus petite que celle de l'ouverture 17 du deuxième quart, sortie machine entrée échangeur. 5 Le volume d'air présent dans une cellule est plus grand avant la phase de compression et après la phase de détente. La pression dans une cellule est quand à elle inversement proportionnelle au volume de celle-ci. Il est à noter qu'une telle machine 4 fait circuler l'air de manière discontinue dans le 10 système, par aspiration/refoulement de bouffées de fluide correspondant au passage des cellules 15a, 15b, 15c, 15d devant les ouvertures 16, 17, 18, 19, de la chambre 12. Si l'on suit une des bouffées d'air qui reste dans la machine, elle suit dans le système un cycle global de cinq temps, illustré sur un diagramme P (pression) V (volume) en figure 3: 15 - dans un premier temps (de A à B), une cellule 15a passant devant l'ouverture 16 du bas à gauche aspire cette bouffée d'air et fait augmenter son volume à pression constante ; - dans un deuxième temps (de B à C), la cellule 15b se contracte en volume en tournant, comprime cette bouffée d'air et la pousse dans la canalisation 5 au 20 travers de l'ouverture 17 ; - dans un troisième temps (de C à D), cette bouffée d'air est transférée vers l'échangeur 3. Par l'énergie thermique qu'elle reçoit sa température augmente et sa pression également, - dans un quatrième temps (de D à E), une bouffée d'air entre dans la machine 4 25 par l'ouverture 18 du haut et se détend dans une cellule 15c qui augmente de volume en tournant ; - dans le cinquième temps (de E à A), en continuant sa rotation et en se contractant la cellule 15d expulse la bouffée d'air vers la conduite 8 de rejet vers l'atmosphère au travers de l'ouverture 19 du bas. 30 3033000 14 L'étape de compression de l'air dans la machine 4 correspond aux deux premiers temps du cycle, d'aspiration puis compression, tandis que l'étape de détente correspond aux quatrième et cinquième temps, de détente puis échappement. 5 II faut noter également que la machine 4 à palettes est adaptée à ce cycle dans le sens où une cellule 15c est disponible sur le côté droit pour le temps de détente de la bouffée d'air chauffé dans l'échangeur 3 au moment où la cellule 15b du côté gauche, en fin du deuxième temps, pousse l'air comprimé dans le circuit vers l'échangeur 3 pour prendre sa place. Cela simplifie la conception du circuit en minimisant les fluctuations de 10 pression. C'est le quatrième temps, la détente du fluide chaud qui fait tourner la machine et permet la réalisation des autres temps. Le couple créé par la différence de surface exposée entre la palette 14d, en avant de la cellule 15c dans le sens des aiguilles d'une 15 montre sur l'exemple, et la palette 14c en arrière de cette même cellule 15c, qui entraîne le cylindre 13, lui-même solidaire de l'arbre 10. Dans ce type de machine 4 à palettes, c'est parce que la rotation de chaque palette 14a, 14b, 14c, 14d est rendue solidaire du cylindre 13 que la palette 14d entraîne ledit cylindre 13 et donc les autres palettes 14a, 14b, 14c. Ce cylindre 13 entraîne donc d'une part le fluide de travail dans 20 l'étape de compression et, d'autre part, l'arbre 10 qui tourne ici autour du même axe de rotation que le cylindre 13 et qui récupère l'énergie restante. Le cycle en pression et volume permet de visualiser l'efficacité de la machine 4 dans le sens où le travail effectué par l'air est représenté par l'aire de la surface à l'intérieur de 25 la courbe du cycle. Il est donc avantageux que la pression à laquelle démarre le quatrième temps (de D à E) soit la plus élevée possible. Comme on peut le voir sur la figure 3, les pertes de charges dans le circuit font que la pression et la température de retour au début du temps de détente (D à E) dans la machine 4 ne sont pas égales aux maxima théoriques permis. Cela se traduit par la perte de pression en fin du troisième 30 temps (C à D) sur le graphique. 3033000 15 Par ailleurs, il reste toujours dans le temps de compression (B à C), lorsque la cellule 15b passe devant l'ouverture 17 de sortie vers l'échangeur, un volume mort d'air qui ne peut être évacué, ce qui limite le taux de compression. Une optimisation de la machine permet de diminuer ce volume mort. Comme c'est illustré sur la figure 4, la pression 5 maximale atteinte par l'air au début du temps de détente (C à D) est moins forte lors du cycle 20 obtenu en utilisant une machine donnée que lors de celui 21 obtenu avec une machine de même taille ayant un volume mort réduit. Ce type de machine permet d'atteindre des pressions de l'ordre de 3 à 20 bars avec des vitesses de rotation inférieure à 10000 tours /min. 10 En ce qui concerne le débit, il y a quatre cellules 15a, 15b, 15c, 15d, qui passent en continu devant les ouvertures 14a, 14b, 14c, 14d, de la chambre 12. Donc, le premier temps d'un cycle démarre immédiatement à la suite du premier temps du cycle précédent. Il n'est ainsi pas nécessaire de laisser passer un temps comme sur une 15 machine à quatre temps à pistons alternatifs. De plus, les quatre temps se passent dans la même chambre 12, alors que, en comparaison, dans une machine alternative, on utiliserait un piston pour l'étape d'aspiration/compression de l'air venant de l'atmosphère et un piston pour l'étape de détente/échappement de l'air chauffé. Contrairement à une machine à pistons alternative à deux temps, la machine à palettes permet de faire un 20 nombre N de cycles de compressions et de détentes par tour de l'arbre. Ce qui correspond à un moteur comportant N pistons alternatifs. La machine est donc beaucoup plus compacte qu'une machine à pistons à mouvement alternatif pour un même débit. 25 De plus, de part la conception de la circulation d'air dans la machine, les ouvertures peuvent être optimisées. Du fait que ces ouvertures concernent des zones différentes de la chambre et aussi que les moyens tournants ont un mouvement continu en passant devant, la géométrie de la machine permet d'optimiser les sections de passage. Ces 30 sections de passage plus grandes permettent de diminuer les pertes de charge. Par comparaison avec une machine utilisant des pistons à mouvement alternatif, une telle 3033000 16 machine permet de gagner ainsi plusieurs facteurs dans le débit passé avec moins de pertes de charges, ce qui améliore le rendement du système. L'invention ne se limite pas à un système avec une machine à quatre palettes dont le 5 fonctionnement vient d'être sommairement décrit. Dans une première variante, une machine à six palettes peut être utilisée. Les cellules d'une telle machine reproduisent exactement les mêmes cycles que la machine qui vient d'être décrite. Elles autorisent un rapport plus élevé entre volume mort et volume maximal. Dans une configuration ou le nombre de palettes est supérieur ou égale à six palettes, illustrée sur la figure 5, la 10 machine s'affranchit des dispositifs d'étanchéités 20 et 21 décrient précédemment (Figure 2a, et 2b). En outre par un nombre supérieur ou égale à six palettes, la différence de pression entre deux cellules adjacentes est réduite ce qui permet de limiter l'effet d'acyclisme vu par l'arbre. En contrepartie, les frottements augmentent avec le nombre de palettes. 15 D'une manière plus générale, on comprend qu'une machine de compression/détente correspondant à l'invention comprend un corps à l'intérieur duquel est constitué une chambre et des moyens tournants, avantageusement reliés à un arbre rotatif 10, configurés pour diviser la chambre en au moins deux cellules qui, en tournant avec les 20 moyens tournants autour de l'axe de l'arbre, se contractent et se dilatent au moins deux fois sur un tour. Par ailleurs, la chambre est munie d'ouvertures qui sont agencées pour que, sur un tour, au moins une première étape de compression du fluide froid ait lieu par admission puis expulsion au cours d'un premier cycle de contraction/expansion de chaque cellule, et au moins une deuxième étape de détente du fluide chaud ait lieu par 25 admission puis expulsion au cours d'un deuxième cycle de contraction/expansion de la même cellule. Dans certaines réalisations, le mouvement des différents moyens tournants autour de l'axe de l'arbre rotatif 10 peut être différent de celui des palettes dans la machine décrite 30 ici. De façon avantageuse, ce mouvement reste cinématiquement lié à la rotation de l'arbre 10 qui récupère l'énergie de la machine 4. 3033000 17 Ainsi, d'autres variantes concernent l'utilisation de machines dites machines à ciseaux ou des machines utilisant la chambre d'un moteur Wankel. Dans tous ces cas, ces machines comportent des éléments tournants qui délimitent, dans une chambre fixe, 5 des cellules dont la variation de volume, qui effectue deux oscillations entre un volume minimal et un volume maximal sur un tour, est utilisée pour effectuer les quatre temps évoqués plus haut, sur un tour. L'utilisation de ces machines volumétriques rotatives dans l'invention consiste à adapter les ouvertures de la chambre pour que le fluide utilise sur un tour deux temps pour l'étape de compression et deux temps pour l'étape 10 de détente. Dans le cadre d'une application à un véhicule propulsé par un moteur thermique, le système sera de plus avantageusement adapté aux variations de régimes ou de conditions atmosphériques, par exemple en introduisant des systèmes de type by-pass 15 sur le circuit d'air et sur la ligne d'échappement des gaz moteur avant l'échangeur de chaleur, pour adapter les flux à l'énergie qui peut être récupérée. Par ailleurs, dans une variante en vue d'optimiser le rendement, un refroidissement additionnel de la machine volumétrique rotative par un circuit d'eau, d'air ou via des ailettes, permet d'empêcher un réchauffement trop important de celle-ci, par les frottements et le fluide de travail 20 venant de l'échangeur. REVENDICATIONS1. Machine de compression et détente comportant un corps (12a) avec au moins une chambre (12) et des moyens tournants (13, 14a, 14b, 14c, 14d) divisant la chambre en cellules (15a, 15b, 15c, 15d) tournant avec les moyens tournants autour d'un axe de rotation, le corps et les moyens tournants étant configurés pour que, lors d'un tour de rotation, au moins une cellule (15a, 15b, 15c, 15d) effectue au moins un premier cycle d'expansion/contraction correspondant à une étape de compression d'un premier flux de fluide passant par cette cellule et au moins un deuxième cycle d'expansion/contraction correspondant à une étape de détente d'un deuxième flux de fluide passant par cette cellule. 2. Machine de compression et détente selon la revendication précédente dans laquelle les moyens tournants (13, 14a, 14b, 14c, 14d) et le corps (12a) sont configurés pour qu'au moins deux desdites cellules (15a, 15c) permettent que les étapes de compression et de détente des flux aient lieu simultanément dans la même chambre (12), respectivement dans chacune des cellules. 3. Machine de compression et détente selon l'une des revendications précédentes dans laquelle les moyens tournants (13, 14a, 14b, 14c, 14d) et le corps (12a) sont configurés pour que la contraction d'une première cellule (15b) dans une étape de compression du premier flux soit synchronisée, au cours de la rotation des moyens tournants (13, 14a, 14b, 14c, 14d), avec l'expansion d'une deuxième cellule (15c) dans une étape de détente du deuxième flux dans la même chambre (12). 4. Machine de compression et détente selon l'une des revendications précédentes dans laquelle les moyens tournants (13, 14a, 14b, 14c, 14d) et le corps (12a) sont configurés pour que les étapes de compression du premier flux et de détente du second flux soient effectuées dans deux secteurs angulaires différents de la chambre (12) au cours de la rotation des cellules. 3033000 19 5. Machine de compression et détente selon l'une des revendications précédentes constituée d'une machine à palette dont la chambre possède un axe de symétrie correspondant à l'axe de rotation des moyens tournant (13, 14a, 14b, 14c, 14d). 5 6. Machine de compression et détente selon la revendication précédente comportant au moins quatre cellules (15a, 15b, 15c, 15d) dans la chambre (12). 7. Dispositif de récupération d'énergie d'une source thermique chaude, ledit dispositif comportant un échangeur (3) de chaleur entre un fluide de travail et la source 10 chaude (1) ainsi qu'une machine (4) de compression et de détente selon l'une des revendications précédentes, et ledit dispositif étant configuré de telle sorte que, à un instant donné, le fluide de travail rentre dans une des cellules (15a) de la machine (4) durant une phase d'admission et ressort d'une autre des cellules (15d) de la machine (4) après avoir suivi une étape de compression. 15 8. Dispositif de récupération d'énergie d'une source thermique chaude, ledit dispositif comportant un échangeur (3) de chaleur entre un fluide de travail et la source chaude (1) ainsi qu'une machine (4) de compression et de détente selon l'une 20 quelconque des revendications 1 à 6, et ledit dispositif étant configuré de telle sorte que, à un instant donné, le fluide de travail rentre dans l'échangeur (3) après avoir suivi l'étape de compression dans l'une des cellules (15a, 15b) de la machine (4) et ressort simultanément de l'échangeur pour suivre l'étape de détente dans la même cellule ou dans une autre des cellules (15c, 15d) de la machine (4). 25 9. Dispositif de récupération d'énergie d'une source thermique chaude, ledit dispositif comportant un échangeur (3) de chaleur entre un fluide de travail et la source chaude (1) ainsi qu'une machine (4) de compression et de détente selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, et ledit dispositif étant configuré de telle sorte 30 que, à un instant donné, le fluide de travail rentre dans l'échangeur (3) après avoir suivi l'étape de compression dans l'une des cellules (15b) de la machine et ressorte de la machine (4) de compression détente après avoir suivi une étape de détente. 3033000 20 10. Dispositif de récupération d'énergie d'une source thermique chaude, ledit dispositif comportant un échangeur (3) de chaleur entre un fluide de travail et la source chaude (1) ainsi qu'une machine (4) de compression et de détente selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, et ledit dispositif étant configuré de telle sorte 5 que, à un instant donné, le fluide de travail préalablement comprimé et chauffé rentre dans une cellule de la machine (4) de compression et de détente et ressort de la machine (4) après avoir suivi une étape de détente dans une autre des cellules. 11. Dispositif de récupération d'énergie selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 11 dans lequel le fluide ayant suivi l'étape de compression dans une chambre (12) suit l'étape de détente dans la même chambre (12). 12. Dispositif de récupération d'énergie selon l'une quelconque des revendications 7 à 11 dans lequel le fluide qui travaille est un gaz dans l'étape de compression et dans 15 l'étape de détente. 13. Dispositif de récupération d'énergie selon la revendication précédente utilisant un cycle ouvert avec l'atmosphère ambiant. 20 14. Dispositif de récupération d'énergie selon l'une des revendications 7 à 13 dans lequel les gaz d'échappement (1) d'un moteur thermique (2) forment la source chaude. 15. Dispositif de récupération d'énergie selon la revendication précédente dans lequel le 25 fluide de travail circule à contre courant des gaz d'échappement (1) dans l'échangeur (3) de chaleur. 30