Brevet FR3150850A1 — publié le 20250110

L’invention concerne un réfrigérateur à cycle de réfrigération d’un gaz de cycle comprenant majoritairement de l’hydrogène et/ou de l’hélium, possédant un circuit (12) de cycle avec un mécanisme (21, 22) de compression du gaz de cycle, un organe (23, 5) de refroidissement du gaz de cycle, un mécanisme (24, 25) de détente du gaz de cycle et un organe (5) de réchauffage du gaz de cycle détendu, le mécanisme de compression comprend au moins un étage (21) de compression de type volumétrique et alternative et au moins deux étages (22) de compression centrifuge disposés en série, le mécanisme de détente comprenant au moins deux turbines (24) de détente de type centripète, au moins une des turbines (24) étant accouplée (122) mécaniquement à un étage (22) de compression centrifuge, dans lequel, le au moins un étage (21) de compression de type volumétrique alternative est disposée en série et en amont des au moins deux étages (22) de compression centrifuge. Figure d’abrégé : Fig. 1 Réfrigérateur à cycle de réfrigération et dispositif et procédé de liquéfaction L’invention concerne un réfrigérateur à cycle de réfrigération ainsi qu’un dispositif et un procédé de liquéfaction. L’invention concerne plus particulièrement un réfrigérateur à cycle de réfrigération d’un gaz de cycle comprenant majoritairement de l’hydrogène et/ou de l’hélium, le réfrigérateur possédant un circuit de cycle comprenant: un mécanisme de compression du gaz de cycle, au moins un organe de refroidissement du gaz de cycle, un mécanisme de détente du gaz de cycle et au moins un organe de réchauffage du gaz de cycle détendu, le mécanisme de compression comprend au moins un étage de compression de type volumétrique et alternative et au moins deux étages de compression centrifuge disposés en série, le mécanisme de détente comprenant au moins deux turbines de détente de type centripète, au moins une des turbines étant accouplée mécaniquement à un étage de compression centrifuge de façon à fournir à l’étage de compression du travail mécanique produit lors de la détente. Il est connu de récupérer le travail de détente de turbines vers des compresseurs centrifuges. Les documents US2022390169A et WO2022033714A1 décrivent des solutions de réfrigérateurs. Les solutions connues sont cependant peu satisfaisantes par exemple pour des liquéfacteurs d’hydrogène de grande taille (faible efficacité, faible pression de service, faible taux de compression de la compression centrifuge …). Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le réfrigérateur selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu’en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le au moins un étage de compression de type volumétrique alternative est disposée en série et en amont des au moins deux étages de compression centrifuge. Par ailleurs, des modes de réalisation de l’invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : le mécanisme de compression comporte au moins trois étages de compression centrifuge disposés en série, le mécanisme de détente comprend au moins deux turbines accouplées mécaniquement respectivement à des étages de compression centrifuge respectifs, le mécanisme de compression comporte au moins deux étages de compression de type volumétrique et alternative disposés en série, le mécanisme de détente comprend au moins une vanne de détente de type Joule Thomson disposée en série en aval d’au moins une des deux turbines de détente, le au moins un étage de compression de type volumétrique et alternative comprend un compresseur à piston, le compresseur à piston comprend un piston mobile dans une chambre compression du gaz de cycle, un actionneur du piston et un système d’admission du gaz de cycle à comprimer dans la chambre de compression, un système de refoulement du gaz de cycle comprimé hors de la chambre de compression, et un organe de commande du système d’admission et/ou du système de refoulement pour contrôler le débit massique et/ou le taux de compression de l’étage de compression de type volumétrique et alternative, le réfrigérateur comporte un système de régulation d’au moins une des turbines de détente et comprenant une vanne de laminage en entrée de la turbine de détente et/ou un système de bypass du flux de fluide alimentant la turbine, l’organe de commande contrôle l’ouverture ou la fermeture d’une extension du volume de la chambre de compression, ladite extension pouvant être activée pour modifier le débit massique que le compresseur piston doit comprimer, le système de régulation de la au moins une turbine de détente est configuré pour maintenir un taux de détente déterminé aux bornes de la turbine, le réfrigérateur comprend un système de régulation de la compression aval configuré pour réguler les moins deux étages de compression centrifuge disposés en série, ledit système de régulation de la compression aval comprenant au moins un parmi : un système de bypass du flux de fluide alimentant tout ou partie des étages de compression centrifuge, un variateur de fréquence associé à l’un au moins des étages de compression centrifuge, un régulateur de débit d’entrée (« IGV ») du flux de gaz alimentant l’un au moins des étages de compression centrifuge, le système de régulation de la compression aval est configuré pour contrôler le débit de gaz de cycle dans les étages de compression centrifuge et par exemple pour diminuer le débit de gaz de cycle dans les étages de compression centrifuge en réponse à une diminution de débit de gaz de cycle admis dans les turbines, le circuit de cycle comprend un volume d’amortissement des pulsations de pression disposé entre les étages de compression de type volumétrique et alternative et les étages de compression centrifuge, par exemple un stockage tampon sous pression, le volume d’amortissement étant dimensionné pour réduire d’un facteur compris entre dix et cent les amplitudes de pression du gaz de cycle entre la sortie du ou des étages de compression de type volumétrique et alternative et l’entrée des étages de compression centrifuge, le circuit de cycle est dépourvu d’organe de refroidissement du gaz de cycle à la sortie d’au moins un des étages de compression centrifuge autre que le dernier étage de compression centrifuge. L’invention concerne également un dispositif de liquéfaction d’un fluide d’alimentation tel que l’hydrogène et/ou l’hélium comprenant un circuit de fluide d’alimentation ayant une extrémité amont destinée à être reliée à une source de gaz d’alimentation et une extrémité aval destinée à être reliée à un organe de collecte du gaz d’alimentation liquéfié, le dispositif comprenant un ensemble d’échangeur(s) de chaleur en échange thermique avec le circuit de fluide d’alimentation, le dispositif comprenant au moins un réfrigérateur en échange thermique avec au moins une partie de l’ensemble d’échangeur(s) de chaleur, le réfrigérateur étant conforme à l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous. Selon d’autres particularités possibles : - en réponse à un signal représentatif de la baisse de la charge thermique du circuit de fluide d’alimentation, l’organe de commande du système d’admission et du système de refoulement est configuré pour diminuer la pression et/ou le débit massique en sortie l’étage de compression de type volumétrique et alternative en modifiant le débit massique et/ou le taux de compression de l’étage de compression de type volumétrique et alternative, le signal représentatif de la baisse de la charge thermique du circuit de fluide d’alimentation étant par exemple fourni par un organe de détermination du débit et/ou des caractéristiques du flux de gaz d’alimentation du dispositif et/ou une mesure d’une modification déterminée en température d’un bout froid du circuit de cycle du réfrigérateur à fonctionnement égal et/ou une mesure d’une modification déterminée en température sur le circuit de fluide d’alimentation à fonctionnement égal , par exemple en aval de l’ensemble d’échangeurs de chaleur et en amont d’une détente, L’invention concerne également un procédé de liquéfaction d’un fluide d’alimentation, par exemple l’hydrogène utilisant un dispositif de liquéfaction conforme à l’une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous, comprenant, une compression du gaz de cycle d’abord de type volumétrique et alternative puis ensuite une compression du gaz de cycle de type centrifuge, une détente centripète du gaz de cycle comprimé de façon centrifuge et une étape de récupération d’une partie du travail de détente centripète pour la compression centrifuge. Selon une particularité possible, le procédé comporte une étape de régulation du débit massique de gaz de cycle comprimé dans la compression de type volumétrique et alternative en fonction de la charge thermique du flux de gaz d’alimentation et une étape de régulation du débit de gaz de cycle dans la détente centripète et dans la compression centrifuge en fonction du débit massique de gaz de cycle comprimé dans la compression de type volumétrique et alternative. L’invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous dans le cadre des revendications. D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : Brève description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : est une vue schématique et partielle illustrant un exemple de structure et de fonctionnement d’un premier exemple de dispositif de liquéfaction avec réfrigérateur selon l’invention, est une vue schématique et partielle illustrant un deuxième exemple de structure et de fonctionnement d’un réfrigérateur selon l’invention, est une vue schématique et partielle d’un détail d’une variante de système de compression pouvant être utilisé dans un réfrigérateur selon l’invention. Description détaillée Sur toutes les figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. Dans cette description détaillée, les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, cela ne signifie pas que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d’autres réalisations. La illustre un exemple de réalisation de réfrigérateur 2 à cycle de réfrigération d’un gaz de cycle comprenant par exemple majoritairement de l’hydrogène et/ou de l’hélium. Le réfrigérateur 2 possède un circuit 12 de cycle comprenant: un mécanisme 21, 22 de compression du gaz de cycle, au moins un organe 23, 5 de refroidissement du gaz de cycle, un mécanisme 24, 25 de détente du gaz de cycle et au moins un organe 5 de réchauffage du gaz de cycle détendu. Le refroidissement et le réchauffage du gaz de cycle comprend par exemple un ensemble d’échangeur(s) de chaleur. Par exemple une pluralité d’échangeurs de chaleur disposés en série et dans lesquels deux portions distinctes du circuit de cycle circulent simultanément à contre-courant pour respectivement le refroidissement et pour le réchauffage du gaz de cycle. Cette pluralité d’échangeurs de chaleur formant un organe de refroidissement du gaz de cycle et un organe de réchauffage du gaz de cycle. Comme schématisé, le mécanisme de compression comprend, disposés en série, au moins un étage 21 de compression de type volumétrique et alternative (deux étages en série dans cet exemple) et au moins deux étages 22 de compression centrifuge (deux étages en série dans cet exemple). Le mécanisme de détente comprend au moins deux turbines 24 de détente de type centripète (deux en série dans cet exemple) dont au moins une est accouplée 122 mécaniquement à un étage 22 de compression centrifuge de façon à fournir à l’étage de compression 22 du travail mécanique produit lors de la détente (dans cet exemple les deux turbines24 sont accouplées mécaniquement respectivement aux deux étages de compression centrifuge). Cet accouplement mécanique est par exemple réalisée en rendant solidaire la turbine et le compresseur d’un même arbre d’entraînement. Ceci constitue un turbo-compresseur (c’est-à-dire sans moteur d’entraînement du compresseur ou autre élément actif fournissant du travail mécanique au compresseur). Comme illustré, de préférence, les turbines 24 en série sont accouplées d’amont en aval respectivement avec des compresseurs 22 pris selon l’ordre inverse (aval en amont). C’est-a-dire que, par exemple, au moins une turbine 24 est accouplée avec un étage 22 de compression situé en amont d’un étage de compression 22 accouplé à une autre turbine 24 qui la précède dans le circuit 12 de cycle. Chaque étage 21 de compression de type volumétrique et alternative peut comprendre ou être constitué d’un compresseur à piston. Le taux de compression de la compression totale est typiquement compris entre 10 à 30 entre l’extrémité amont et l’entrée dans les turbines de détente. Les compresseurs 21 à piston permettent d’atteindre des pressions élevées maximisant le taux de compression. Ce taux de compression relativement élevé peut être obtenu avec des débits volumiques relativement limités et avec une bonne efficacité énergétique. Le nombre d’étage(s) 22 de compression de type volumétrique et alternative peut être compris entre un et huit, par exemple entre trois et six. Le nombre d’étages 12 de compression centrifuge peut être compris entre un et huit, par exemple entre deux et huit. Un refroidisseur 23 (échangeur de chaleurs gaz de cycle/fluide caloporteur tel que l’eau) peut être disposé à la sortie de l’un ou plusieurs des étages 22 de compression centrifuge, par exemple au moins à la sortie du dernier étage de compression centrifuge (pour assurer par exemple un compression isotherme ou sensiblement isotherme ou pour maintenir la température du gaz de cycle en dessous d’un seuil compris par exemple entre 65 et 70°C. C’est-à-dire que le circuit 12 de cycle peut être dépourvu d’organe de refroidissement du gaz de cycle à la sortie d’au moins un des étages 22 de compression centrifuge autre que le dernier étage 22 de compression centrifuge. Cette architecture avec le ou les étages 22 de compression de type volumétrique alternative disposé(s) en série en amont des étages 22 de compression centrifuge confère une grande efficacité énergétique au réfrigérateur 2. Cette structure permet en effet une sur-compression centrifuge d’un gaz de cycle relativement léger (hydrogène par exemple) qui est pré-comprimé par des compresseurs 22 de type à piston. Ceci permet de diminuer relativement la consommation énergétique pour le travail de compression. Ces deux technologies de compression très différentes (volumétrique à piston et radiale centrifuge) ont des caractéristiques (enthalpie en fonction du débit) difficiles à associer. En effet, un compresseur alternatif génère des interruptions de débit (piston) alors que le compresseur centrifuge doit par conception recevoir un débit minimal continu (pour éviter sa zone dite de pompage qui entraîne un risque de casse mécanique). Les inventeurs ont constaté que l’association dans cet ordre des étages de compression permet cependant une compression efficace énergétiquement notamment. En effet, l’agencement des turbo-compresseurs 22 en aval des compresseurs 21 alternatifs permet aux turbo-compresseurs 22 d’atteindre le rendement énergétique maximum théorique des compresseurs 22 grâce à l’atteinte de vitesses spécifiques moins élevées que dans les solutions connues. L’alimentation des compresseurs 22 centrifuges avec un flux à relative haute pression (fourni par les compresseurs 21 alternatifs) permet d’atteindre un rendement optimal du fait du débit volumique réduit à l’aspiration des compresseurs 22 centrifuges. Cet avantage est notable même si cette configuration n’était pas envisagée car pouvant générer des efforts axiaux résiduels relativement importants entre la roue de turbine d’un côté et la roue de compresseur de l’autre côté de l’axe. Comme illustré, en amont de la dernière turbine 24 de détente, le flux de gaz de cycle peut être divisé en un premier flux alimentant la dernière turbine 24 avant de retourner à un étage intermédiaire dans la compression et un deuxième flux alimentant une vanne 25 par exemple de type Joule Thomson avant de retourner à l’entrée de la compression. Comme schématisé à la , chaque compresseur à piston peut comprendre une structure avec un piston 121 mobile dans une chambre compression du gaz de cycle, un actionneur 7 du piston (motorisé). Un système d’admission 210 du gaz de cycle à comprimer dans la chambre de compression et un système de refoulement 211 du gaz de cycle comprimé hors de la chambre de compression sont prévus, par exemple via des soupapes ou vannes appropriées. Un organe 8 de commande du système d’admission 210 et du système de refoulement 211 est prévu pour contrôler la cylindrée et/ou le taux de compression de l’étage 21 de compression de type volumétrique et alternative. L’organe 8 de commande comprend par exemple contrôleur électronique comportant un microprocesseur. Par exemple l’organe 8 de commande peut commander différents types de fonctionnement. Par exemple, dans un premier fonctionnement le clapet d'admission est laissé ouvert ou pas pour admettre par exemple 0%, 25% ,50% ,75% ou 100% du débit à traiter. Dans un deuxième fonctionnement possible il y a ouverture ou fermeture des clapets d'admissions et de refoulement de sorte à faire passer le débit souhaité à travers le piston. Dans un troisième fonctionnement possible une extension du volume de la chambre de compression peut être activée pour changer le débit traité par le piston. De même, le réfrigérateur 2 peut comporter un système de régulation d’au moins une des turbines 24 de détente et comprenant une vanne 13 de laminage en entrée de la turbine de détente et/ou un système 14, 15 de bypass du flux de fluide alimentant la turbine 24. Ce système de régulation peut être configuré pour maintenir un taux de détente déterminé aux bornes de chaque turbine 24. Comme illustré également à la , le réfrigérateur 2 peut comprendre un système de régulation de la compression centrifuge aval configuré pour réguler les étages 22 de compression centrifuge disposés en série. Ce système de régulation peut comprendre au moins un parmi : un système 9, 10 de bypass du flux de fluide alimentant tout ou partie des étages 22 de compression centrifuge, un variateur de fréquence 17, un régulateur de débit d’entrée 11 (« IGV ») du flux de gaz alimentant l’étage 22 de compression centrifuge. Ce système de régulation de la compression aval peut être configuré pour contrôler le débit de gaz de cycle dans les étages 22 de compression centrifuge et par exemple pour diminuer le débit de gaz de cycle dans les étages 22 de compression centrifuge en réponse à une diminution de débit de gaz de cycle admis dans les turbines 24. Comme illustré à la , le système de bypass peut comporter une ou plusieurs conduite 9 de dérivation et un ensemble de vanne(s) 10 de dérivation. Par exemple, une première conduite 9 de dérivation muni d’une vanne 10 permet de bypasser tous les compresseurs 22 centrifuges en série. Une seconde conduite 9 de dérivation muni d’une vanne 10 permet de bypasser plusieurs compresseurs 22 centrifuges en série en aval d’au moins un premier compresseur 22 centrifuge. Une troisième conduite 9 de dérivation muni d’une vanne 10 permet de bypasser un seul compresseur 22 centrifuge, par exemple un compresseur à l’extrémité aval de la série. Tout ou partie de ces conduites 9 de dérivation peuvent être combinées selon les besoins par exemple au démarrage de l’installation. Comme illustré en variante à la , une conduite 9 de dérivation respective munie d’une vanne 10 peut être prévue pour chaque compresseur 22 (et refroidisseur 23 associé le cas échéant). Ceci permet de by-passer sélectivement l’un ou plusieurs des compresseurs 23 en série et/ou de recycler du gaz autour des compresseurs pour améliorer l'efficacité énergétique du réfrigérateur 2. Comme schématisé également, le circuit 12 de cycle comprend de préférence un volume 16 d’amortissement des pulsations de pression disposé entre les étages 21 de compression de type volumétrique et alternative et les étages 22 de compression centrifuge. Ce volume 16 d’amortissement est dimensionné pour réduire d’un facteur compris entre 10 et 100 les amplitudes de pression du gaz de cycle entre la sortie du ou des étages 21 de compression de type volumétrique et alternative et l’entrée des étages 22 de compression centrifuge. Dans l’exemple illustré ce volume d’amortissement comprend par exemple un stockage tampon sous pression. Bien entendu, ce volume peut être réalisé par un dimensionnement équivalent de la circuiterie entre ces deux portions de compression (conduites du circuit et éventuel échangeur 23 de refroidissement en aval de la compression 21 alternative). Ce volume d’amortissement peut comprendre un ou des éléments internes qui favorisent la réduction des pulsations comme par exemple des chicanes et/ou un tuyau comprenant des trous. Comme illustré à la , ce réfrigérateur 2 peut être utilisé dans un dispositif 1 de liquéfaction d’un fluide d’alimentation tel que l’hydrogène et/ou l’hélium. Un tel dispositif 1 (appelée également liquéfacteur ou installation de liquéfaction) comprend un circuit 3 d’alimentation ayant une extrémité amont destinée à être reliée à une source 2 de gaz d’alimentation (H2 par exemple) et une extrémité aval 23 destinée à être reliée à un organe 4 de collecte du gaz d’alimentation liquéfié (par exemple au moins un stockage cryogénique). Le dispositif 1 comprend un ensemble d’échangeur(s) 5 de chaleur en échange thermique avec le circuit 3 d’alimentation et refroidi(s) par le réfrigérateur 2 précité. Comme illustré, le dispositif 1 peut comporter en outre au moins un système 6 de pré-refroidissement en échange thermique avec au moins une partie de l’ensemble d’échangeur(s) 5 de chaleur. Ce système 6 de pré-refroidissement comprend par exemple un circuit 25 de fluide caloporteur tel que de l’azote liquide et/ou un réfrigérateur à circuit de cycle d’un mélange de réfrigérants comportant par exemple de l’azote et plusieurs hydrocarbures. Ce système 6 de pré-refroidissement peut être configuré par exemple pour pré-refroidir le gaz d’alimentation de la température initiale à l’extrémité amont (température ambiante par exemple) à une température intermédiaire (par exemple entre 80 et 100K). Le réfrigérateur 2 assure ensuite le refroidissement du gaz d’alimentation de la température intermédiaire jusqu’à la température de liquéfaction. Le flux de gaz d’alimentation peut être variable (notamment en débit). Ceci constitue une charge thermique à refroidir qui est variable. Ceci nécessite de préférence une puissance de refroidissement variable pour le réfrigérateur. Cette charge thermique variable peut être mesurée ou déterminée, par exemple en mesurant ou calculant le débit de gaz d’alimentation dans le circuit 3 d’alimentation (ou tout autre paramètre représentatif) et/ou un changement déterminé en température d’un bout froid du circuit de cycle du réfrigérateur (en effet, une baisse de température au bout froid sans avoir changé de consigne du réfrigérateur indique le débit à refroidir a tendance à baisser, donc moins de charge thermique). Par exemple, en réponse à un signal représentatif de la baisse de la charge thermique du circuit 3 de fluide d’alimentation, l’organe 8 de commande du système d’admission 210 et du système de refoulement 211 de la compression volumétrique alternative peut être configuré pour diminuer la pression et/ou le débit massique en sortie de cette compression de type volumétrique et alternative. Cette baisse de pression et/ou de débit volumique peut être ainsi obtenue en modifiant la cylindrée et/ou le taux de compression du ou des étages 21 de compression de type volumétrique et alternative. Ainsi, le dispositif permet une liquéfaction d’hydrogène au moyen d’un réfrigérateur de cycle réalisant une compression du gaz de cycle d’abord de type volumétrique et alternative puis ensuite une compression du gaz de cycle de type centrifuge, une détente centripète du gaz de cycle comprimé de façon centrifuge et une étape de récupération d’une partie du travail de détente centripète pour la compression centrifuge. L’organe 8 de commande et/ou le système de régulation de pression des compresseurs centrifuges et/ou le système de régulation de turbine(s) permet de maintenir une capacité de production donnée au dispositif de liquéfaction. Ce ou ces dispositifs de régulation (vanne(s) 10 de bypass de chaque ou groupe de compresseur(s), vanne(13) de laminage en entrée de turbine(s) cryogéniques, vanne(s) de bypass de turbine(s) ou recycle de gaz à l’entrée du compresseur alternatif de cycle et/ou système de contrôle 8 et de commande des clapets d’aspiration et/ou refoulement du ou des compresseurs alternatif) permettent d’adapter la puissance de réfrigération à la charge thermique. Les compresseurs centrifuges et/ou turbines peuvent être montés sur des paliers magnétiques ou à gaz statiques et/ou dynamiques. Le gaz de palier pouvant être récupéré et comprimé dans le système de compression. Les turbocompresseurs peuvent fonctionner en mode frein. C’est-à-dire que le compresseur 22 ne reçoit pas de débit de gaz à comprimer (par exemple via un bypass) mais forme un frein passif pour la turbine 24 qui lui est accouplée. Dans ce mode de fonctionnement, la turbine centripète 24 est toujours accouplée au compresseur centrifuge 22 mais l’alimentation du compresseur centrifuge est isolée du reste du circuit 12 de cycle grâce à des éléments interrompant le fluide comme par exemple une vanne ou un élément de tuyauterie retiré. Le fluide qui circule à travers le compresseur centrifuge est de même nature que celui qui traverse la turbine centripète 24. Le fluide circule en boucle fermée autour du compresseur centrifuge et subit notamment les transformations suivantes : compression dans le compresseur centrifuge, refroidissement dans un échangeur, abaissement de la pression dans un élément de détente tel qu’une vanne. Dans ce mode de fonctionnement, un bypass 9 permet la continuité du circuit 12 entre le compresseur à piston 21 et la turbine centripète 24 sans passer par le compresseur centrifuge 22 qui fonctionne en mode frein. Certains turbocompresseurs 22 du circuit 12 peuvent fonctionner en mode de compression (« booster ») et certains peuvent fonctionner en mode frein. Toutes les combinaisons de mode frein et de mode booster des différents turbocompresseurs 22 sont envisageables. Le passage du mode frein au mode compression et du mode compression au mode frein du ou des turbo-compresseurs 22 peut être réalisé soit avec le réfrigérateur 2 en fonctionnement soit avec le réfrigérateur 2 à l’arrêt. Une unité de purification du gaz de cycle par adsorption peut en outre être prévue entre la compression centrifuge et la détente à turbines. Réfrigérateur à cycle de réfrigération d’un gaz de cycle comprenant majoritairement de l’hydrogène et/ou de l’hélium, le réfrigérateur possédant un circuit (12) de cycle comprenant: un mécanisme (21, 22) de compression du gaz de cycle, au moins un organe (23, 5) de refroidissement du gaz de cycle, un mécanisme (24, 25) de détente du gaz de cycle et au moins un organe (5) de réchauffage du gaz de cycle détendu, le mécanisme de compression comprend au moins un étage (21) de compression de type volumétrique et alternative et au moins deux étages (22) de compression centrifuge disposés en série, le mécanisme de détente comprenant au moins deux turbines (24) de détente de type centripète, au moins une des turbines (24) étant accouplée (122) mécaniquement à un étage (22) de compression centrifuge de façon à fournir à l’étage de compression (22) du travail mécanique produit lors de la détente, dans lequel, le au moins un étage (21) de compression de type volumétrique alternative est disposée en série et en amont des au moins deux étages (22) de compression centrifuge. Réfrigérateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mécanisme de compression comporte au moins trois étages (22) de compression centrifuge disposés en série. Réfrigérateur selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le mécanisme de détente comprend au moins deux turbines (24) accouplées (122) mécaniquement respectivement à des étages (22) de compression centrifuge respectifs. Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mécanisme de compression comporte au moins deux étages (21) de compression de type volumétrique et alternative disposés en série. Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mécanisme de détente comprend au moins une vanne (25) de détente de type Joule Thomson disposée en série en aval d’au moins une des deux turbines (24) de détente. Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le au moins un étage (21) de compression de type volumétrique et alternative comprend un compresseur à piston. Réfrigérateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le compresseur à piston comprend un piston (121) mobile dans une chambre compression du gaz de cycle, un actionneur (7) du piston et un système d’admission (210) du gaz de cycle à comprimer dans la chambre de compression, un système de refoulement (211) du gaz de cycle comprimé hors de la chambre de compression, et un organe de (8) de commande du système d’admission (210) et/ou du système de refoulement (211) pour contrôler le débit massique et/ou le taux de compression de l’étage (21) de compression de type volumétrique et alternative. Réfrigérateur selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l’organe (8) de commande contrôle l’ouverture ou la fermeture d’une extension du volume de la chambre de compression, ladite extension pouvant être activée pour modifier le débit massique que le compresseur piston doit comprimer. Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comporte un système de régulation d’au moins une des turbines (24) de détente et comprenant une vanne (13) de laminage en entrée de la turbine de détente et/ou un système (14, 15) de bypass du flux de fluide alimentant la turbine (24). Réfrigérateur selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le système de régulation de la au moins une turbine (24) de détente est configuré pour maintenir un taux de détente déterminé aux bornes de la turbine (24). Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’il comprend un système de régulation de la compression aval configuré pour réguler les moins deux étages (22) de compression centrifuge disposés en série, ledit système de régulation de la compression aval comprenant au moins un parmi : un système (9, 10) de bypass du flux de fluide alimentant tout ou partie des étages (22) de compression centrifuge, un variateur de fréquence (17) associé à l’un au moins des étages (22) de compression centrifuge, un régulateur de débit d’entrée (11) (« IGV ») du flux de gaz alimentant l’un au moins des étages (22) de compression centrifuge. Réfrigérateur selon les revendications10 et 11, caractérisé en ce que le système de régulation de la compression aval est configuré pour contrôler le débit de gaz de cycle dans les étages (22) de compression centrifuge et par exemple pour diminuer le débit de gaz de cycle dans les étages (22) de compression centrifuge en réponse à une diminution de débit de gaz de cycle admis dans les turbines (24). Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le circuit (12) de cycle comprend un volume (16) d’amortissement des pulsations de pression disposé entre les étages (21) de compression de type volumétrique et alternative et les étages (22) de compression centrifuge, par exemple un stockage tampon sous pression, le volume (16) d’amortissement étant dimensionné pour réduire d’un facteur compris entre 10 et 100 les amplitudes de pression du gaz de cycle entre la sortie du ou des étages (21) de compression de type volumétrique et alternative et l’entrée des étages (22) de compression centrifuge. Réfrigérateur selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le circuit (12) de cycle est dépourvu d’organe de refroidissement du gaz de cycle à la sortie d’au moins un des étages (22) de compression centrifuge autre que le dernier étage (22) de compression centrifuge. Dispositif de liquéfaction d’un fluide d’alimentation tel que l’hydrogène et/ou l’hélium comprenant un circuit (3) de fluide d’alimentation ayant une extrémité amont destinée à être reliée à une source (2) de gaz d’alimentation et une extrémité aval (23) destinée à être reliée à un organe (4) de collecte du gaz d’alimentation liquéfié, le dispositif (1) comprenant un ensemble d’échangeur(s) (5) de chaleur en échange thermique avec le circuit (3) de fluide d’alimentation, le dispositif (1) comprenant au moins un réfrigérateur (2) en échange thermique avec au moins une partie de l’ensemble d’échangeur(s) de chaleur (5), le réfrigérateur (2) étant conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 14. Dispositif de liquéfaction selon la revendication 15, le réfrigérateur (2) étant conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que, en réponse à un signal représentatif de la baisse de la charge thermique du circuit (3) de fluide d’alimentation, l’organe (8) de commande du système d’admission (210) et du système de refoulement (211) est configuré pour diminuer la pression et/ou le débit massique en sortie l’étage (21) de compression de type volumétrique et alternative en modifiant le débit massique et/ou le taux de compression de l’étage (21) de compression de type volumétrique et alternative, le signal représentatif de la baisse de la charge thermique du circuit (3) de fluide d’alimentation étant par exemple fourni par un organe de détermination du débit et/ou des caractéristiques du flux de gaz d’alimentation du dispositif et/ou une mesure d’une modification déterminée en température d’un bout froid du circuit (12) de cycle du réfrigérateur à fonctionnement égal et/ou une mesure d’une modification déterminée en température sur le circuit de fluide d’alimentation à fonctionnement égal , par exemple en aval de l’ensemble d’échangeurs de chaleur et en amont d’une détente. Procédé de liquéfaction d’un fluide d’alimentation, par exemple l’hydrogène utilisant un dispositif de liquéfaction conforme à l’une quelconque des revendications 15 ou 16, comprenant, une compression du gaz de cycle d’abord de type volumétrique et alternative puis ensuite une compression du gaz de cycle de type centrifuge, une détente centripète du gaz de cycle comprimé de façon centrifuge et une étape de récupération d’une partie du travail de détente centripète pour la compression centrifuge. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu’il comporte une étape de régulation du débit massique de gaz de cycle comprimé dans la compression de type volumétrique et alternative en fonction de la charge thermique du flux de gaz d’alimentation et une étape de régulation du débit de gaz de cycle dans la détente centripète et dans la compression centrifuge en fonction du débit massique de gaz de cycle comprimé dans la compression de type volumétrique et alternative.