EP1367561B1 - Générateur d'ondes thermo-acoustiques - Google Patents

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EP1367561B1
EP1367561B1 EP03101535A EP03101535A EP1367561B1 EP 1367561 B1 EP1367561 B1 EP 1367561B1 EP 03101535 A EP03101535 A EP 03101535A EP 03101535 A EP03101535 A EP 03101535A EP 1367561 B1 EP1367561 B1 EP 1367561B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermo
wave generator
heat
acoustic wave
generator according
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03101535A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1367561A1 (fr
Inventor
Jean-Edmond Chaix
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TechnicAtome SA
Original Assignee
TechnicAtome SA
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Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0206421A external-priority patent/FR2839905B1/fr
Priority claimed from FR0350084A external-priority patent/FR2853470B1/fr
Application filed by TechnicAtome SA filed Critical TechnicAtome SA
Publication of EP1367561A1 publication Critical patent/EP1367561A1/fr
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/04—Sound-producing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • F02G2243/30—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders
    • F02G2243/50—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders having resonance tubes
    • F02G2243/54—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having their pistons and displacers each in separate cylinders having resonance tubes thermo-acoustic

Definitions

  • the invention relates to a thermoacoustic wave generator and an energy converter comprising a thermoacoustic wave generator.
  • thermo-acoustic wave generator produces acoustic energy from thermal energy.
  • the invention finds application in any field where a conversion of thermal energy into acoustic energy and / or electrical energy can be envisaged such as, for example, the spatial domain or the automotive field.
  • the invention relates to a thermo-acoustic magnetohydrodynamic converter which produces electrical energy from thermal energy previously converted into acoustic energy.
  • a thermo-acoustic hydrodynamic magneto-converter according to the invention thus produces a high electrical power, for example of the order of 200kW from a thermal power of between 800 and 1000kW.
  • thermoacoustic wave generator is of the plate stack type.
  • a circuit diagram of a thermo-acoustic wave generator with a stack of plates according to the prior art is represented in FIG.
  • the generator comprises a stack of plates 1 held at a distance from each other and placed in a sheath 2. Air 3 fills the inner space of the sheath 2 and thus the space between the plates.
  • a heat flow is established between the ends E1 and E2 of the stack of plates.
  • the end E1 is raised to a high temperature T1 and the end E2 to a low temperature T2.
  • the temperature gradient between the E1 and E2 ends then leads to the appearance of thermodynamic micro-cycles in the air that fills the plates. Part of the heat flow is transformed into acoustic waves. Acoustic waveplanes P appear in the air on the end side which is brought to the low temperature.
  • thermoacoustic wave generator A problem that arises when designing a thermoacoustic wave generator is that of the flow of heat flow in the plates. It is thus necessary to design, on the one hand, means capable of penetrating the flow of heat therein and, on the other hand, means able to evacuate this flow. This problem is particularly noticeable in the case where it is envisaged to produce acoustic waves of high power.
  • thermoacoustic wave generator according to the invention and according to claim 1, solves in a simple and effective manner the problem mentioned above and finds a particularly advantageous application for the generation of high power acoustic waves.
  • an ear comprises a plurality of holes uniformly distributed over the surface of the ear.
  • the overall opening presented by the hole or holes of an ear is substantially equal to 60% of the total surface of the ear.
  • the ears and shims of an exchanger forming stack are brazed or glued.
  • thermodynamic fluid is liquid sodium or a saline solution.
  • the generator comprises a pressure capacity in which the thermodynamic liquid is kept under pressure.
  • the earholes and the openings of the shims of the same heat exchanger constitute at least one conduit for the circulation of a coolant.
  • the means capable of establishing a heat flow comprise pipes for supplying heat transfer fluid to the heat exchangers.
  • the pipes comprise pipes for supplying a first coolant with the two heat exchangers which constitute a heat point for the flow of heat and pipes for supplying a second heat transfer fluid.
  • the two heat exchangers which constitute a cold point for the heat flow, the pipes for supplying the first heat transfer fluid being held in a fixed position with respect to the two heat exchangers which constitute the hot point whereas the conduits for feeding the second heat transfer fluid are free to move under the effect of thermal expansion that appear between hot and cold point.
  • the pipes for supplying the second heat transfer fluid intersect at a holding flange in order to transform longitudinal displacements in torsion displacements.
  • the first and second heat transfer fluids are liquid sodium or an eutectic NaK (Sodium / Potassium).
  • thermo-acoustic hydrodynamic magneto-hydrodynamic converter characterized in that it comprises a thermo-acoustic wave generator according to the invention for forming acoustic waves from thermal energy and a magnetohydrodynamic device for delivering electrical energy from acoustic waves.
  • the invention also relates to a space reactor, characterized in that it comprises a magneto hydrodynamic thermo-acoustic converter according to the invention.
  • the invention also relates to an electric generator for a motor vehicle, characterized in that it comprises a magneto hydrodynamic thermo-acoustic converter comprising a thermo-acoustic wave generator according to the invention for forming acoustic waves from thermal energy and one magnetohydrodynamic device for delivering electrical energy from acoustic waves, in that the first coolant is a mixture of air and hydrogen and in that the second coolant is ambient air.
  • a magneto hydrodynamic thermo-acoustic converter comprising a thermo-acoustic wave generator according to the invention for forming acoustic waves from thermal energy and one magnetohydrodynamic device for delivering electrical energy from acoustic waves, in that the first coolant is a mixture of air and hydrogen and in that the second coolant is ambient air.
  • the holes of the ears and the openings of the wedges of the same heat exchanger form a set of cavities, capsules containing a radioisotope being placed inside the cavities formed in the cavities. heat exchangers located on either side of the first end of the plate assembly.
  • heat pipes connected to at least one radiator are placed inside the cavities formed in the heat exchangers located on either side of the second end of the assembly. of plates.
  • the cavities formed in the heat exchangers located on either side of the second end are connected to pipes capable of circulating a coolant in the cavities.
  • the heat transfer fluid is liquid sodium, or NaK eutectic (sodium / potassium), or a gas, or liquid cesium, or mercury.
  • the radioisotope is powdered tritium hydride or Pu 235.
  • the invention also relates to an energy converter comprising a thermoacoustic wave generator and means for converting acoustic energy into electrical energy, characterized in that the thermoacoustic wave generator is a generator according to the invention.
  • the invention and the means for converting acoustic energy into electrical energy comprise at least one piezoelectric sensor.
  • the invention also relates to a space reactor, characterized in that it comprises a power converter according to the invention.
  • the invention also relates to an electric generator for a motor vehicle, characterized in that it comprises a power converter according to the invention.
  • FIG. 2 represents a stack E of plates for an acoustic wave generator according to the first embodiment of the invention and FIG. 3 represents an exploded partial view of the stack E represented in FIG.
  • Each plate 4 comprises a rectangular central body 5 and four extensions or lugs 6 provided with holes 7.
  • the lugs 6 are placed at the ends of the plate, on either side of the central body 5.
  • Each plate 4 of the stack is separated from the next plate by four wedges 8.
  • Each wedge 8 is provided with an opening 9.
  • the wedges 8 are interposed between the plates at the level of the ears 6.
  • a stack formed by a succession of ears 6 and wedges 8 constitutes a heat exchanger adapted to the circulation of a heat transfer fluid.
  • the stack of plates may comprise several hundred plates, for example 400, of thickness e substantially between 0.2 and 0.3 mm.
  • the shims 8 have, preferably, substantially the same thickness as the plates 4.
  • the rectangular central body 5 of a plate has a length L of 500mm and a width 1 of 200mm.
  • the ears 6 have, preferably, a square shape of 150mm side.
  • the through holes 7 formed in each ear 6 are preferentially evenly distributed over the surface of the ear.
  • the overall aperture presented by the holes 7 is, for example, of the order of 60% of the total surface area of the ear.
  • the diameter of a hole may be, for example, equal to 10mm.
  • the sizing of the plates is a function of the power generated and the nature and pressure of the thermodynamic fluid.
  • the diameter of the holes of the ears is a function of the nature and flow of the coolant.
  • the plates 4 and shims 8 are made of a thermally conductive material such as, for example, Inconel or Incoloy (iron alloy nickel or nickel chromium).
  • the wedges 8 are brazed or glued to the plates 4.
  • all the plates and shims are brazed at once, according to the technique of producing the plate exchangers.
  • the heat flux passing through a plate of the stack is represented by arrows F in FIG. 3.
  • the device according to the invention advantageously provides a very good thermal conduction.
  • a plate is I-shaped and the ears and wedges are square or rectangular section.
  • Other forms of ears and wedges are also possible such as, for example, ears and wedges in semicircle or half-hexagon, etc.
  • FIG. 4 represents a plate stack structure for a wave generator acoustic devices according to the first embodiment of the invention.
  • a pipe system 10, 11, 12, 13 circulates the heat transfer fluids.
  • the two heat exchangers which are located on either side of the same end of the plate assembly are connected in parallel.
  • the pipes 10 and 11 allow, respectively, the introduction and the evacuation of a first heat transfer fluid C1 in the two heat exchangers which are on either side of the first end (hot source) while the pipes 12 and 13 allow, respectively, the introduction and discharge of a second heat transfer fluid C2 in the two heat exchangers which are on either side of the second end (cold source).
  • thermodynamic fluid is present in the space between the plates.
  • thermodynamic micro-cycles occur in the thermodynamic fluid and the acoustic wave generator vibrates at high frequency. It is important to take into account the temperature differences and vibrations of the acoustic wave generator to establish the configuration of the pipes 10, 11, 12, 13 and, consequently, the mechanical stresses applied to these pipes.
  • the "hot" part of the plate structure that is to say the part of the plate structure raised to the highest temperature
  • the "cold" part that is to say say the part of the plate structure brought to the lowest temperature, can move freely depending on the expansions.
  • the coolant pipes 12 and 13 which feed the "cold" part intersect at a holding flange (not shown in the figure) so as to transform the longitudinal displacements in torsion displacements.
  • FIG. 5 represents a sectional view of a partial element of the structure represented in FIG. 4. More precisely, FIG. 5 represents the junction between a heat-transfer fluid supply line and the stack of plates.
  • the manifold has a flare 14 to ensure optimal flow of heat transfer fluids C1, C2.
  • FIG. 6 represents a sectional view of a diagram of a thermoacoustic hydrodynamic magneto-hydrodynamic converter according to the first embodiment of the invention.
  • the converter comprises an acoustic wave generator according to the invention 15 and a magneto hydrodynamic device 16.
  • the acoustic wave generator 15 comprises a structure as shown in FIG. 2 (stack of plates and pipes) mounted in a filled sheath 18
  • the pipes 10 and 11 allow, respectively, the introduction and the discharge of the coolant C1, while the pipes 12 and 13 allow, respectively, the introduction and discharge of the heat transfer fluid C2.
  • the thermodynamic fluid 17 is pressurized, for example to a value substantially equal to 70 bar.
  • the thermodynamic fluid may be liquid metal such for example, liquid sodium or a saline solution such as, for example, a solution of NaK (sodium / potassium).
  • a first heat-transfer fluid C1 for example liquid sodium or an NaK (sodium / potassium) eutectic, brought to high temperature, for example 750 ° C., is used to heat the first end of the stack of plates (hot source).
  • a second coolant C2 for example also sodium or an eutectic NaK (sodium / potassium), brought to a low temperature, for example 450 ° C., is used to evacuate the heat at the second end of the stack of plates (cold source).
  • the acoustic waves generated are emitted in the form of P wave planes towards the magnetohydrodynamic device 16.
  • the magnetohydrodynamic device 16 can then deliver, for example, an electrical power of 200 kW from a thermal power of, for example, between 800 and 1000kW.
  • the hydrodynamic converter according to the invention converts a large amount of thermal energy into electrical energy by means of mechanical vibrations of small amplitude, that is to say without practically moving mechanical parts.
  • FIG. 7 represents a perspective view of a thermo-acoustic hydrodynamic magneto-converter according to the first embodiment of the invention, equipped with a capacity under pressure.
  • the pressurized capacity 19 is a bulb-shaped envelope which contains all the elements shown in FIG. 6, namely, a device hydrodynamic magneto 16 and a sheath 18 containing a stack of plates and shims provided with pipes and a thermodynamic fluid 17.
  • the function of the pressure capacity 19 is to maintain the thermodynamic liquid under pressure, for example a pressure of 70 bar.
  • a structure as shown in Figure 7 has a small footprint.
  • the pressure capacity 19 may have a height A typically between 0.5 and 1 m, a depth B typically between 0.1 and 0.5 m and a width C typically between 0.1 and 0.5 m.
  • Such dimensions associated with the electrical performance mentioned above, allow applications of the hydrodynamic converter hydrodynamic according to the invention particularly advantageous in the field of space and in the automotive field.
  • a magneto hydrodynamic converter according to the invention can be integrated into a space reactor.
  • the hot source can then be a very high temperature nuclear reactor and the cold source a radiator radiating to the space vacuum.
  • the heat transfer fluids may be, for example, helium, NaK, cesium, mercury.
  • the hot source can be made from a mixture of air and hydrogen heated to high temperature and the cold source from the ambient air.
  • the electrical energy from the magneto hydrodynamic converter according to the invention is then distributed over four engines. elementary electric motors, each elementary electric motor operating a wheel of the motor vehicle.
  • FIG. 8 represents a stack E of plates for an acoustic wave generator according to the second embodiment of the invention and FIG. 9 represents an exploded partial view of the stack represented in FIG. 8.
  • Each plate 4 comprises a rectangular central body 5 and four extensions or lugs 6 provided with openings 7.
  • the lugs 6 are placed at the ends of the plate, on either side of the central body 5.
  • Shims 8 separate two successive plates stacking.
  • the shims 8 are interposed between the plates at the level of the lugs 6.
  • each shim 8 is provided with openings 9 whose dimensions are substantially identical to the dimensions of the openings of the lugs.
  • the openings 7 of the lugs and the openings 9 of the shims are superimposed so as to create a set of cavities 20 (see FIG.
  • the stack of plates may comprise several hundred plates, for example 400, of thickness e substantially between 0.2 and 0.3 mm.
  • the shims 8 have, preferably, substantially the same thickness as the plates 4.
  • the rectangular central body 5 of a plate has a length L of 500mm and a width 1 of 200mm.
  • the ears 6 have, preferably, a square shape of 150mm side.
  • the openings 7 formed in each ear 6 are preferentially uniformly distributed over the surface of the ear and represent, for example, of the order of 60% of the total surface of the ear. More generally, the sizing of the plates and the surface of the openings are functions of the power generated.
  • the plates 4 and shims 8 are made of a thermally conductive material such as, for example, Inconel or Incoloy (iron alloy nickel or nickel chromium).
  • the wedges 8 are brazed or glued to the plates 4.
  • all the plates and shims are brazed at once, according to the known embodiment of plate exchangers.
  • the heat flux passing through a plate of the stack is represented by arrows F in FIG. 3.
  • the device according to the invention advantageously provides a very good thermal conduction.
  • a plate is I-shaped and the ears and wedges are square or rectangular section.
  • Other forms of ears and wedges are also possible such as, for example, ears and wedges in semicircle or half-hexagon, etc.
  • each shim and each ear comprises six openings.
  • the invention however relates to many other types of configurations. Thus each hold and each ear may have, for example, only one opening.
  • Figure 10 shows a structure for energy converter according to the second embodiment of the invention.
  • the converter comprises a stack E of plates and shims as described above, elements 21 which constitute a hot source, elements 22, 23 which constitute a cold source and piezoelectric sensors 24, 25.
  • the elements 21 which constitute the hot source are capsules containing a radioisotope producing thermal energy, such as, for example, powdered tritium hydride or else Pu 235.
  • Tritium hydride powder has the following characteristics: advantage of being lightweight and to ensure excellent safety of use.
  • the capsules 21 are placed inside the cavities 20 which are located at a first end of the stack. Intimate thermal contact is provided between each capsule and the interior of the cavity that receives the capsule.
  • the elements that participate in the cold source consist of heat pipes 22 connected to a radiator 23.
  • the heat pipes 22 are placed inside the cavities 20 which are located at the opposite end of the first end of the stack. Intimate heat contact is provided between each heat pipe and the interior of the cavity that receives the heat pipe.
  • thermodynamic fluid (not shown in FIG. 10) is present in the space separating the plates.
  • thermodynamic micro-cycles appear in the thermodynamic fluid and the acoustic wave generator vibrates at high frequency.
  • Flat waves are then generated on either side of the stack E.
  • FIG. 11 represents a variant of the structure represented in FIG. 10.
  • the two heat exchangers located on the cold source side are traversed by a coolant C3.
  • the cavities 20 of the stack E located on the side of the cold source then constitute conduits for the circulation of the heat transfer fluid, as is done according to the first embodiment of the invention.
  • Pipes 26, 27 ensure the delivery of heat transfer fluid at the exchangers.
  • the coolant C3 may be, for example, liquid sodium, NaK eutectic (sodium / potassium), a gas, liquid cesium or mercury.
  • Figure 12 shows a sectional view of a power converter according to the second embodiment of the invention.
  • the energy converter comprises a stack E of plates and two piezoelectric sensors 24, 25 mounted in a sheath 29 filled with thermodynamic fluid 28.
  • the radiator 23 of the cold source is placed outside the sheath 29 and at the contact of it.
  • thermoacoustic wave generator according to the invention comprises a pressurized capsule (not shown in FIG. 12) in which the thermodynamic liquid is maintained.
  • the acoustic waves generated are transmitted in the form of wave-planes towards the piezoelectric sensors 24, 25.
  • the energy converter can then deliver, for example, an electrical power of 200 kW from an included thermal power. for example, between 800 and 1000kW.
  • the energy converter according to the second embodiment of the invention transforms a large amount of thermal energy into electrical energy by means of low mechanical vibrations. amplitude, that is to say without substantially moving mechanical parts.

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Description

    Domaine technique et art antérieur
  • L'invention concerne un générateur d'ondes thermo-acoustiques ainsi qu'un convertisseur d'énergie comprenant un générateur d'ondes thermo-acoustiques.
  • Un générateur d'ondes thermo-acoustiques produit de l'énergie acoustique à partir d'énergie thermique. L'invention trouve une application dans tout domaine où une conversion d'énergie thermique en énergie acoustique et/ou en énergie électrique peut être envisagée comme, par exemple, le domaine spatial ou le domaine de l'automobile.
  • Selon une application particulièrement avantageuse, l'invention concerne un convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique qui produit de l'énergie électrique à partir d'énergie thermique préalablement convertie en énergie acoustique. Un convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique selon l'invention produit ainsi une puissance électrique élevée, par exemple de l'ordre de 200kW à partir d'une puissance thermique comprise entre 800 et 1000kW.
  • Les documents US 4 599 551 et US 5 456 082 dévoilent également des générateurs d'ondes thermo-acoustiques.
  • Le générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'invention est du type à empilement de plaques. Un schéma de principe de générateur d'ondes thermo-acoustiques à empilement de plaques selon l'art antérieur est représenté en figure 1.
  • Le générateur comprend un empilement de plaques 1 maintenues à distance les unes des autres et placées dans une gaine 2. De l'air 3 emplit l'espace intérieur de la gaine 2 et, partant, l'espace entre les plaques. Un flux de chaleur est établi entre les extrémités E1 et E2 de l'empilement de plaques. A cette fin, l'extrémité E1 est portée à une température haute T1 et l'extrémité E2 à une température basse T2. Le gradient de température existant entre les extrémités E1 et E2 conduit alors à l'apparition de micro-cycles thermodynamiques dans l'air qui emplit les plaques. Une partie du flux de chaleur se transforme en ondes acoustiques. Des plans d'ondes acoustiques P apparaissent dans l'air situé du côté de l'extrémité qui est portée à la température basse.
  • Un problème qui se pose lors de la conception d'un générateur d'ondes thermo-acoustiques est celui de la circulation du flux de chaleur dans les plaques. Il est ainsi nécessaire de concevoir, d'une part, des moyens aptes à faire pénétrer le flux de chaleur dans celles-ci et, d'autre part, des moyens aptes à évacuer ce flux. Ce problème se pose de façon particulièrement sensible dans le cas où il est envisagé de produire des ondes acoustiques de fortes puissances.
    • Exposé de l'invention
  • Le générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'invention et conformément à la revendication 1, résout de façon simple et efficace le problème mentionné ci-dessus et trouve une application particulièrement avantageuse pour la génération d'ondes acoustiques de puissance élevée.
  • En effet, l'invention concerne un générateur d'ondes thermo-acoustiques comprenant :
    • un ensemble de plaques montées parallèlement les unes aux autres dans une gaine emplie d'un fluide thermodynamique, deux plaques successives de l'empilement étant éloignées l'une de l'autre de sorte que le fluide thermodynamique emplit l'espace entre les plaques, et
    • des moyens aptes à établir un flux de chaleur entre une première extrémité de l'ensemble de plaques et une deuxième extrémité de l'ensemble de plaques située à l'opposé de la première extrémité.

    Les moyens aptes à établir un flux de chaleur comprennent, d'une part, deux échangeurs thermiques montés en parallèle et situés de part et d'autre de la première extrémité et, d'autre part, deux échangeurs thermiques montés en parallèle et situés de part et d'autre de la deuxième extrémité, chaque échangeur thermique étant constitué d'un empilement alterné d'oreilles et de cales, une oreille étant formée par une extension de plaque percée d'au moins un trou, chaque cale comprenant au moins une ouverture de sorte que l'ouverture d'une cale soit placée en regard d'au moins un trou.
  • Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, une oreille comprend une pluralité de trous uniformément répartis sur la surface de l'oreille.
  • Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'ouverture globale présentée par le ou les trous d'une oreille est sensiblement égale à 60% de la surface totale de l'oreille.
  • Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, les oreilles et les cales d'un empilement formant échangeur sont brasées ou collées.
  • Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, le fluide thermodynamique est du sodium liquide ou une solution saline.
  • Selon encore une caractéristique supplémentaire de l'invention, le générateur comprend une capacité sous pression dans laquelle le liquide thermodynamique est maintenu sous pression.
  • Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les trous des oreilles et les ouvertures des cales d'un même échangeur thermique constituent au moins un conduit pour la circulation d'un fluide caloporteur.
  • Selon une caractéristique supplémentaire du premier mode de réalisation de l'invention, les moyens aptes à établir un flux de chaleur comprennent des conduites pour alimenter en fluide caloporteur les échangeurs thermiques.
  • Selon encore une caractéristique supplémentaire du premier mode de réalisation de l'invention, les conduites comprennent des conduites pour alimenter en un premier fluide caloporteur les deux échangeurs qui constituent un point chaud pour le flux de chaleur et des conduites pour alimenter en un deuxième fluide caloporteur les deux échangeurs qui constituent un point froid pour le flux de chaleur, les conduites pour l'alimentation du premier fluide caloporteur étant maintenues en position fixe par rapport aux deux échangeurs qui constituent le point chaud alors que les conduites pour l'alimentation du deuxième fluide caloporteur sont libres de se déplacer sous l'effet des dilatations thermiques qui apparaissent entre point chaud et point froid.
  • Selon encore une caractéristique supplémentaire du premier mode de réalisation de l'invention, les conduites pour l'alimentation du deuxième fluide caloporteur se croisent au niveau d'une bride de maintien afin de transformer des déplacements longitudinaux en déplacements de torsion.
  • Selon encore une caractéristique supplémentaire du premier mode de réalisation de l'invention, les premier et deuxième fluides caloporteurs sont du sodium liquide ou un eutectique NaK (Sodium/Potassium).
  • L'invention concerne également un convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'invention pour former des ondes acoustiques à partir d'énergie thermique et un dispositif magnéto hydrodynamique pour délivrer de l'énergie électrique à partir des ondes acoustiques.
  • L'invention concerne également un réacteur spatial, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique selon l'invention.
  • L'invention concerne également un générateur électrique pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique comprenant un générateur d'ondes thermo-acoustique selon l'invention pour former des ondes acoustiques à partir d'énergie thermique et un dispositif magnéto hydrodynamique pour délivrer de l'énergie électrique à partir des ondes acoustiques, en ce que le premier fluide caloporteur est un mélange d'air et d'hydrogène et en ce que le deuxième fluide caloporteur est constitué d'air ambiant.
  • Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, les trous des oreilles et les ouvertures des cales d'un même échangeur thermique forment un ensemble de cavités, des capsules contenant un radio-isotope étant placées à l'intérieur des cavités formées dans les échangeurs thermiques situés de part et d'autre de la première extrémité de l'ensemble de plaques.
  • Selon une caractéristique supplémentaire du deuxième mode de réalisation de l'invention, des caloducs reliés à au moins un radiateur sont placés à l'intérieur des cavités formées dans les échangeurs thermiques situés de part et d'autre de la deuxième extrémité de l'ensemble de plaques.
  • Selon encore une caractéristique supplémentaire du deuxième mode de réalisation de l'invention, les cavités formées dans les échangeurs thermiques situés de part et d'autre de la deuxième extrémité sont reliées à des conduites aptes à faire circuler un fluide caloporteur dans les cavités.
  • Selon encore une caractéristique supplémentaire du deuxième mode de réalisation de l'invention, le fluide caloporteur est du sodium liquide, ou un eutectique NaK (sodium/potassium), ou un gaz, ou du césium liquide, ou du mercure.
  • Selon encore une caractéristique supplémentaire du deuxième mode de réalisation de l'invention, le radio-isotope est de l'hydrure de tritium en poudre ou du Pu 235.
  • L'invention concerne également un convertisseur d'énergie comprenant un générateur d'ondes thermo-acoustiques et des moyens de conversion d'énergie acoustique en énergie électrique, caractérisé en ce que le générateur d'ondes thermo-acoustiques est un générateur selon l'invention et les moyens de conversion d'énergie acoustique en énergie électrique comprennent au moins un capteur piézo-électrique.
  • L'invention concerne également un réacteur spatial, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur d'énergie selon l'invention.
  • L'invention concerne encore un générateur électrique pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur d'énergie selon l'invention.
    • Brève description des figures
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention fait en référence aux figures jointes, parmi lesquelles :
    • la figure 1 représente un schéma de principe de générateur d'ondes acoustiques à empilement de plaques selon l'art antérieur ;
    • la figure 2 représente un empilement de plaques pour générateur d'ondes acoustiques selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 3 représente une vue partielle éclatée de l'empilement représenté en figure 2 ;
    • la figure 4 représente une structure à empilement de plaques pour générateur d'ondes acoustiques selon le premier mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 5 représente une vue en coupe d'un élément partiel de la structure représentée en figure 4 ;
    • la figure 6 représente une vue en coupe d'un convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique selon le premier mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 7 représente une vue en perspective d'un convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique selon le premier mode de réalisation de l'invention équipé d'une capacité sous pression ;
    • la figure 8 représente un empilement de plaques pour générateur d'ondes acoustiques selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 9 représente une vue partielle éclatée de l'empilement représenté en figure 8 ;
    • la figure 10 représente une structure pour convertisseur d'énergie selon le deuxième mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 11 représente une variante de la structure représentée en figure 10 ;
    • la figure 12 représente une vue en coupe d'un convertisseur d'énergie selon le deuxième mode de réalisation de l'invention.
  • Sur toutes les figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments.
    • Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention
  • La figure 2 représente un empilement E de plaques pour générateur d'ondes acoustiques selon le premier mode de réalisation de l'invention et la figure 3 représente une vue partielle éclatée de l'empilement E représenté en figure 2.
  • Chaque plaque 4 comprend un corps central rectangulaire 5 et quatre extensions ou oreilles 6 munies de trous 7. Les oreilles 6 sont placées aux extrémités de la plaque, de part et d'autre du corps central 5. Chaque plaque 4 de l'empilement est séparée de la plaque suivante par quatre cales 8. Chaque cale 8 est munie d'une ouverture 9. Les cales 8 sont intercalées entre les plaques au niveau des oreilles 6. Un empilement formé par une succession d'oreilles 6 et de cales 8 constitue un échangeur thermique apte à la circulation d'un fluide caloporteur.
  • L'empilement de plaques peut comprendre plusieurs centaines de plaques, par exemple 400, d'épaisseur e sensiblement comprise entre 0,2 et 0,3mm. Les cales 8 ont, préférentiellement, sensiblement la même épaisseur que les plaques 4. A titre d'exemple non limitatif, le corps central rectangulaire 5 d'une plaque a une longueur L de 500mm et une largeur 1 de 200mm. Les oreilles 6 ont, préférentiellement, une forme carrée de 150mm de côté. Les trous débouchants 7 formés dans chaque oreille 6 sont préférentiellement uniformément répartis sur la surface de l'oreille. L'ouverture globale présentée par les trous 7 est, par exemple, de l'ordre de 60% de la surface totale de l'oreille. Le diamètre d'un trou peut être, par exemple, égal à 10mm.
  • De façon générale, le dimensionnement des plaques est fonction de la puissance générée et de la nature et de la pression du fluide thermodynamique. De même, le diamètre des trous des oreilles est une fonction de la nature et du débit du fluide caloporteur.
  • Les plaques 4 et les cales 8 sont réalisées dans un matériau thermiquement conducteur tel que, par exemple, l'Inconel ou l'Incoloy (alliage fer nickel ou nickel chrome). Les cales 8 sont brasées ou collées aux plaques 4. Préférentiellement, l'ensemble des plaques et des cales est brasé en une fois, selon la technique de réalisation des échangeurs de plaques. Le flux de chaleur qui parcourt une plaque de l'empilement est représenté par des flèches F sur la figure 3. Le dispositif selon l'invention assure avantageusement une très bonne conduction thermique.
  • Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, une plaque est en forme de I et les oreilles et les cales sont de section carrée ou rectangulaire. D'autres formes d'oreilles et de cales sont également possibles telles que, par exemple, des oreilles et cales en demi-cercle ou en demi-hexagone, etc.
  • La figure 4 représente une structure à empilement de plaques pour générateur d'ondes acoustiques selon le premier mode de réalisation de l'invention.
  • Un système de conduites 10, 11, 12, 13 assure la circulation des fluides caloporteurs. Les deux échangeurs thermiques qui sont situés de part et d'autre d'une même extrémité de l'ensemble de plaques sont montés en parallèle. Les conduites 10 et 11 permettent, respectivement, l'introduction et l'évacuation d'un premier fluide caloporteur C1 dans les deux échangeurs qui sont de part et d'autre de la première extrémité (source chaude) alors que les conduites 12 et 13 permettent, respectivement, l'introduction et l'évacuation d'un deuxième fluide caloporteur C2 dans les deux échangeurs qui sont de part et d'autre de la deuxième extrémité (source froide).
  • Comme cela a été mentionné précédemment, un fluide thermodynamique est présent dans l'espace qui sépare les plaques. En fonctionnement, des micro-cycles thermodynamiques apparaissent dans le fluide thermodynamique et le générateur d'ondes acoustiques vibre à haute fréquence. Il est important de tenir compte des différences de températures et des vibrations du générateur d'ondes acoustiques pour établir la configuration des conduites 10, 11, 12, 13 et, partant, les contraintes mécaniques appliquées à ces conduites. Préférentiellement, la partie « chaude » de la structure de plaques, c'est-à-dire la partie de la structure de plaques portée à la température la plus élevée, est maintenue fixe et la partie « froide », c'est-à-dire la partie de la structure de plaques portée à la température la plus basse, peut se déplacer librement en fonction des dilatations. Pour permettre ces dilatations et éviter un cisaillement des plaques, les conduites de fluide caloporteur 12 et 13 qui alimentent la partie « froide » se croisent au niveau d'une bride de maintien (non représentée sur la figure) de façon à transformer les déplacements longitudinaux en déplacements de torsion.
  • La figure 5 représente une vue en coupe d'un élément partiel de la structure représentée en figure 4. Plus précisément, la figure 5 représente la jonction entre une conduite d'arrivée de fluide caloporteur et l'empilement de plaques. Le collecteur présente un évasement 14 pour assurer un écoulement optimal des fluides caloporteurs C1, C2.
  • La figure 6 représente une vue en coupe d'un schéma de principe de convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique selon le premier mode de réalisation de l'invention. Le convertisseur comprend un générateur d'ondes acoustiques selon l'invention 15 et un dispositif magnéto hydrodynamique 16. Le générateur d'ondes acoustiques 15 comprend une structure telle que représentée en figure 2 (empilement de plaques et conduites) montée dans une gaine 18 remplie de fluide thermodynamique 17. Les conduites 10 et 11 permettent, respectivement, l'introduction et l'évacuation du fluide caloporteur C1, alors que les conduites 12 et 13 permettent, respectivement, l'introduction et l'évacuation du fluide caloporteur C2. Le fluide thermodynamique 17 est mis en pression, par exemple à une valeur sensiblement égale à 70 bars. Le fluide thermodynamique peut être du métal liquide tel que, par exemple, du sodium liquide ou encore une solution saline telle que, par exemple, une solution de NaK (sodium/potassium). Un premier fluide caloporteur C1, par exemple du sodium liquide ou un eutectique NaK (sodium/potassium), porté à température haute, par exemple 750°C, est utilisé pour chauffer la première extrémité de l'empilement de plaques (source chaude). De même, un deuxième fluide caloporteur C2, par exemple également du sodium ou un eutectique NaK (sodium/potassium), porté à température basse, par exemple 450°C, est utilisé pour évacuer la chaleur au niveau de la deuxième extrémité de l'empilement de plaques (source froide).
  • Les ondes acoustiques générées sont émises sous forme de plans d'ondes P en direction du dispositif magnéto hydrodynamique 16. Le dispositif magnéto hydrodynamique 16 peut alors délivrer, par exemple, une puissance électrique de 200kW à partir d'une puissance thermique comprise, par exemple, entre 800 et 1000kW. Avantageusement, le convertisseur magnéto hydrodynamique selon l'invention transforme une grande quantité d'énergie thermique en énergie électrique par l'intermédiaire de vibrations mécaniques de faible amplitude, c'est-à-dire sans pratiquement mouvoir de pièces mécaniques.
  • La figure 7 représente une vue en perspective d'un convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique selon le premier mode de réalisation de l'invention, équipé d'une capacité sous pression.
  • La capacité sous pression 19 est une enveloppe en forme d'ampoule qui contient l'ensemble des éléments représentés en figure 6, à savoir, un dispositif magnéto hydrodynamique 16 et une gaine 18 contenant un empilement de plaques et de cales muni de conduites et un fluide thermodynamique 17. La capacité sous pression 19 a pour fonction de maintenir le liquide thermodynamique sous pression, par exemple une pression de 70 bars. Avantageusement, une structure telle que représentée en figure 7 présente un faible encombrement. La capacité sous pression 19 peut avoir une hauteur A typiquement comprise entre 0,5 et 1 m, une profondeur B typiquement comprise entre 0,1 et 0,5 m et une largeur C typiquement comprise entre 0,1 et 0,5 m. De telles dimensions, associées aux performances électriques mentionnées ci-dessus, permettent des applications du convertisseur magnéto hydrodynamique selon l'invention particulièrement avantageuses dans le domaine spatial et dans le domaine de l'automobile.
  • Dans le domaine spatial, un convertisseur magnéto hydrodynamique selon l'invention peut être intégré à un réacteur spatial. La source chaude peut alors être un réacteur nucléaire à très haute température et la source froide un radiateur rayonnant vers le vide spatial. Les fluides caloporteurs peuvent être, par exemple, de l'Hélium, du NaK, du Césium, du Mercure.
  • Dans le domaine de l'automobile, la source chaude peut être réalisée à partir d'un mélange d'air et d'hydrogène porté à haute température et la source froide à partir de l'air ambiant. L'énergie électrique issue du convertisseur magnéto hydrodynamique selon l'invention est alors répartie sur quatre moteurs électriques élémentaires, chaque moteur électrique élémentaire actionnant une roue du véhicule automobile.
  • La figure 8 représente un empilement E de plaques pour générateur d'ondes acoustiques selon le deuxième mode de réalisation de l'invention et la figure 9 représente une vue partielle éclatée de l'empilement représenté en figure 8.
  • Chaque plaque 4 comprend un corps central rectangulaire 5 et quatre extensions ou oreilles 6 munies d'ouvertures 7. Les oreilles 6 sont placées aux extrémités de la plaque, de part et d'autre du corps central 5. Des cales 8 séparent deux plaques successives de l'empilement. Les cales 8 sont intercalées entre les plaques au niveau des oreilles 6. Comme cela apparaît sur la figure 9, chaque cale 8 est munie d'ouvertures 9 dont les dimensions sont sensiblement identiques aux dimensions des ouvertures des oreilles. Les ouvertures 7 des oreilles et les ouvertures 9 des cales se superposent de façon à créer un ensemble de cavités 20 (cf. figure 8).
  • De même que selon le premier mode de réalisation de l'invention, l'empilement de plaques peut comprendre plusieurs centaines de plaques, par exemple 400, d'épaisseur e sensiblement comprise entre 0,2 et 0,3mm. Les cales 8 ont, préférentiellement, sensiblement la même épaisseur que les plaques 4. A titre d'exemple non limitatif, le corps central rectangulaire 5 d'une plaque a une longueur L de 500mm et une largeur 1 de 200mm. Les oreilles 6 ont, préférentiellement, une forme carrée de 150mm de côté. Les ouvertures 7 formées dans chaque oreille 6 sont préférentiellement uniformément répartis sur la surface de l'oreille et représentent, par exemple, de l'ordre de 60% de la surface totale de l'oreille. De façon plus générale, le dimensionnement des plaques et la surface des ouvertures sont des fonctions de la puissance générée.
  • Les plaques 4 et les cales 8 sont réalisées dans un matériau thermiquement conducteur tel que, par exemple, l'Inconel ou l'Incoloy (alliage fer nickel ou nickel chrome). Les cales 8 sont brasées ou collées aux plaques 4. Préférentiellement, l'ensemble des plaques et des cales est brasé en une fois, selon la technique de réalisation connue des échangeurs de plaques. Le flux de chaleur qui parcourt une plaque de l'empilement est représenté par des flèches F sur la figure 3. Le dispositif selon l'invention assure avantageusement une très bonne conduction thermique.
  • Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, une plaque est en forme de I et les oreilles et les cales sont de section carrée ou rectangulaire. D'autres formes d'oreilles et de cales sont également possibles telles que, par exemple, des oreilles et cales en demi-cercle ou en demi-hexagone, etc. Par ailleurs, sur l'exemple des figures 8 et 9, chaque cale et chaque oreille comprend six ouvertures. L'invention concerne cependant de nombreux autres types de configurations. Ainsi chaque cale et chaque oreille peuvent-elles ne posséder, par exemple, qu'une seule ouverture.
  • La figure 10 représente une structure pour convertisseur d'énergie selon le deuxième mode de réalisation de l'invention.
  • Le convertisseur comprend un empilement E de plaques et de cales tel que décrit ci-dessus, des éléments 21 qui constituent une source chaude, des éléments 22, 23 qui constituent une source froide et des capteurs piézo-électriques 24, 25.
  • Les éléments 21 qui constituent la source chaude sont des capsules contenant un radio-isotope producteur d'énergie thermique tel que, par exemple, l'hydrure de tritium en poudre ou encore le Pu 235. L'hydrure de tritium en poudre présente l'avantage d'être léger et d'assurer une excellente sécurité d'utilisation. Les capsules 21 sont placées à l'intérieur des cavités 20 qui sont situées à une première extrémité de l'empilement. Un contact thermique intime est assuré entre chaque capsule et l'intérieur de la cavité qui reçoit la capsule.
  • Les éléments qui participent à la source froide sont constitués de caloducs 22 reliés à un radiateur 23. Les caloducs 22 sont placés à l'intérieur des cavités 20 qui sont situées à l'extrémité opposée de la première extrémité de l'empilement. Un contact thermique intime est assuré entre chaque caloduc et l'intérieur de la cavité qui reçoit le caloduc.
  • Comme cela a déjà été mentionné précédemment, un fluide thermodynamique (non représenté sur la figure 10) est présent dans l'espace qui sépare les plaques. En fonctionnement, des micro-cycles thermodynamiques apparaissent dans le fluide thermodynamique et le générateur d'ondes acoustiques vibre à haute fréquence. Des ondes planes sont alors générées de part et d'autre de l'empilement E. Les capteurs piézo-électriques 24 et 25, positionnés parallèlement au plan des ondes acoustiques, convertissent l'énergie mécanique des ondes acoustiques en énergie électrique.
  • La figure 11 représente une variante de la structure représentée en figure 10. Selon la variante représentée en figure 11, les deux échangeurs thermiques situés du côté de la source froide sont parcourus par un fluide caloporteur C3. Les cavités 20 de l'empilement E situées du côté de la source froide constituent alors des conduits permettant la circulation du fluide caloporteur, comme cela est réalisé selon le premier mode de réalisation de l'invention. Des conduites 26, 27 assurent l'acheminement du fluide caloporteur au niveau des échangeurs. Le fluide caloporteur C3 peut être, par exemple, du sodium liquide, un eutectique NaK (sodium/potassium), un gaz, du césium liquide ou du mercure.
  • La figure 12 représente une vue en coupe d'un convertisseur d'énergie selon le deuxième mode de réalisation de l'invention.
  • Le convertisseur d'énergie comprend un empilement E de plaques et deux capteurs piézo-électriques 24, 25 montés dans une gaine 29 remplie de fluide thermodynamique 28. Le radiateur 23 de la source froide est placé à l'extérieur de la gaine 29 et au contact de celle-ci.
  • Un avantage du convertisseur d'énergie selon le deuxième mode de réalisation de l'invention est la présence de la source chaude (les capsules 21) et de la source froide (les caloducs 22 et le radiateur 23) dans la structure même du convertisseur. Aucune connexion mécanique encombrante n'existe alors entre les échangeurs thermiques et les sources chaude et froide. En conséquence, l'intégration du convertisseur d'énergie dans une structure d'accueil telle que, par exemple, un satellite ou un véhicule automobile s'en trouve très avantageusement facilitée. Les seules connexions vers l'extérieur sont les fils de câblage 30, 31 qui permettent d'extraire la puissance électrique du convertisseur. Par ailleurs, le liquide thermodynamique est maintenu sous pression. A cette fin, le générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'invention comprend une capsule sous pression (non représentée sur la figure 12) dans laquelle le liquide thermodynamique est maintenu.
  • Les ondes acoustiques générées sont émises sous forme de plans d'ondes en direction des capteurs piézo-électriques 24, 25. Le convertisseur d'énergie peut alors délivrer, par exemple, une puissance électrique de 200kW à partir d'une puissance thermique comprise, par exemple, entre 800 et 1000kW. De même que le premier mode de réalisation de l'invention, le convertisseur d'énergie selon le deuxième mode de réalisation de l'invention transforme une grande quantité d'énergie thermique en énergie électrique par l'intermédiaire de vibrations mécaniques de faible amplitude, c'est-à-dire sans pratiquement mouvoir de pièces mécaniques.

Claims (23)

  1. Générateur d'ondes thermo-acoustiques comprenant :
    - un ensemble de plaques (4) montées parallèlement les unes aux autres dans une gaine (18) emplie d'un fluide thermodynamique (17), deux plaques successives de l'empilement étant éloignées l'une de l'autre de sorte que le fluide thermodynamique emplit l'espace entre les plaques, et
    - des moyens (6, 7) aptes à établir un flux de chaleur entre une première extrémité de l'ensemble de plaques et une deuxième extrémité de l'ensemble de plaques située à l'opposé de la première extrémité,

    caractérisé en ce que les moyens (6, 7) aptes à établir un flux de chaleur comprennent, d'une part, deux échangeurs thermiques montés en parallèle et situés de part et d'autre de la première extrémité et, d'autre part, deux échangeurs thermiques montés en parallèle et situés de part et d'autre de la deuxième extrémité, chaque échangeur thermique étant constitué d'un empilement alterné d'oreilles (6) et de cales (8), une oreille (6) étant formée par une extension de plaque percée d'au moins un trou (7), chaque cale (8) comprenant au moins une ouverture (9) de sorte que l'ouverture (9) d'une cale soit placée en regard d'au moins un trou (7).
  2. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une oreille (6) comprend une pluralité de trous (7) uniformément répartis sur la surface de l'oreille.
  3. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ouverture globale présentée par le ou les trous d'une oreille (6) est sensiblement égale à 60% de la surface totale de l'oreille.
  4. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les oreilles (6) et les cales (4) d'un empilement formant échangeur sont brasées ou collées.
  5. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le fluide thermodynamique est du sodium liquide ou une solution saline.
  6. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une capacité sous pression dans laquelle le liquide thermodynamique est maintenu sous pression.
  7. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les trous (7) des oreilles et les ouvertures (9) des cales (8) d'un même échangeur thermique constituent au moins un conduit pour la circulation d'un fluide caloporteur.
  8. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens aptes à établir un flux de chaleur comprennent des conduites (10, 11, 12, 13) pour alimenter en fluide caloporteur les échangeurs thermiques.
  9. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon la revendication 8, caractérisé en ce que les conduites (10, 11, 12, 13) comprennent des conduites (10, 11) pour alimenter en un premier fluide caloporteur (C1) les deux échangeurs qui constituent un point chaud pour le flux de chaleur et des conduites (12, 13) pour alimenter en un deuxième fluide caloporteur (C2) les deux échangeurs qui constituent un point froid pour le flux de chaleur, les conduites (10, 11) pour l'alimentation du premier fluide caloporteur (C1) étant maintenues en position fixe par rapport aux deux échangeurs qui constituent le point chaud alors que les conduites (12, 13) pour l'alimentation du deuxième fluide caloporteur (C2) sont libres de se déplacer sous l'effet des dilatations thermiques qui apparaissent entre point chaud et point froid.
  10. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon la revendication 9, caractérisé en ce que les conduites (12, 13) pour l'alimentation du deuxième fluide caloporteur (C2) se croisent au niveau d'une bride de maintien afin de transformer des déplacements longitudinaux en déplacements de torsion.
  11. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que les premier et deuxième fluides caloporteurs sont du sodium liquide ou un eutectique NaK (Sodium/Potassium).
  12. Convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur d'ondes thermo-acoustique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 pour former des ondes acoustiques (P) à partir d'énergie thermique et un dispositif magnéto hydrodynamique (16) pour délivrer de l'énergie électrique à partir des ondes acoustiques (P).
  13. Réacteur spatial, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique selon la revendication 12.
  14. Générateur électrique pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur magnéto hydrodynamique thermo-acoustique comprenant un générateur d'ondes thermo-acoustique selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 pour former des ondes acoustiques à partir d'énergie thermique et un dispositif magnéto hydrodynamique pour délivrer de l'énergie électrique à partir des ondes acoustiques, en ce que le premier fluide caloporteur (C1) est un mélange d'air et d'hydrogène et en ce que le deuxième fluide caloporteur (C2) est constitué d'air ambiant.
  15. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les trous (7) des oreilles (6) et les ouvertures (9) des cales (8) d'un même échangeur thermique forment un ensemble de cavités (20), des capsules (21) contenant un radio-isotope étant placées à l'intérieur des cavités (20) formées dans les échangeurs thermiques situés de part et d'autre de la première extrémité de l'ensemble de plaques.
  16. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon la revendication 15, caractérisé en ce que des caloducs (22) reliés à au moins un radiateur (23) sont placés à l'intérieur des cavités (20) formées dans les échangeurs thermiques situés de part et d'autre de la deuxième extrémité de l'ensemble de plaques.
  17. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon la revendication 15, caractérisé en ce que les cavités (20) formées dans les échangeurs thermiques situés de part et d'autre de la deuxième extrémité sont reliées à des conduites (26, 27) aptes à faire circuler un fluide caloporteur (C3) dans les cavités (20).
  18. Générateur d'ondes thermo-acoutiques selon la revendication 17, caractérisé en ce que le fluide caloporteur (C3) est du sodium liquide, ou un eutectique NaK (sodium/potassium), ou un gaz, ou du césium liquide, ou du mercure.
  19. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, caractérisé en ce que le radio-isotope est de l'hydrure de tritium en poudre ou du Pu 235.
  20. Convertisseur d'énergie comprenant un générateur d'ondes thermo-acoustiques et des moyens de conversion d'énergie acoustique en énergie électrique, caractérisé en ce que le générateur d'ondes thermo-acoustiques est un générateur selon l'une quelconque des revendications 15 à 19 et les moyens de conversion d'énergie acoustique en énergie électrique comprennent au moins un capteur piézo-électrique (24, 25).
  21. Réacteur spatial, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur d'énergie selon la revendication 20.
  22. Générateur électrique pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur d'énergie selon la revendication 20.
  23. Générateur d'ondes thermo-acoustiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 ou 15 à 19, caractérisé en ce que les plaques (4) et les cales (8) sont réalisées en Inconel ou en Incoloy.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2899943B1 (fr) * 2006-04-13 2011-12-09 Technicatome Convertisseur thermo-acoustique et generateur d'energie electrique comprenant un convertisseur thermo-acoustique
GB0811686D0 (en) * 2008-06-26 2008-07-30 Univ Nottingham A heat exchanger arrangement
NL2004187C2 (nl) * 2010-02-03 2011-08-04 Stichting Energie Warmtewisselaar.
EP2874292B1 (fr) * 2013-11-18 2017-09-27 Centre National De La Recherche Scientifique Générateur électrique magnétohydrodynamique thermoacoustique
JP2018071821A (ja) * 2016-10-25 2018-05-10 三菱電機株式会社 熱音響装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4599551A (en) * 1984-11-16 1986-07-08 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Thermoacoustic magnetohydrodynamic electrical generator
US5456082A (en) * 1994-06-16 1995-10-10 The Regents Of The University Of California Pin stack array for thermoacoustic energy conversion
US5813234A (en) * 1995-09-27 1998-09-29 Wighard; Herbert F. Double acting pulse tube electroacoustic system
DE19960966A1 (de) * 1999-12-17 2001-07-05 Bosch Gmbh Robert Thermoakustische Maschine und Verwendung derselben in einem Kraftfahrzeug

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