FR2585457A1

FR2585457A1 - Thermodynamic boiler with thermal compression and evaporating power internal to the system

Info

Publication number: FR2585457A1
Application number: FR8511577A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-07-26
Filing date: 1985-07-26
Publication date: 1987-01-30

Abstract

The invention concerns the principle of a thermodynamic boiler operating with an expansion compressor, using the large variations in density of a liquid between two temperatures to compress a cooling fluid and capable of being driven by all known forms of heat energy to heat up the working liquid, the cooling fluid being formed by the return circuit of the heating system which then provides the heating power necessary to evaporate the cooling fluid. The system in question comprises at least two pressure generators 1 and 2, two pressure convertors 10 and 11, a compressor defined by four volumes 18, 19, 20 and 21, a condenser 28, a pressure-reducing valve 41 and an evaporator 39, together with a motorised three-way valve 44. The performance coefficient is constant whatever the outside temperature. This equipment can therefore be installed even in the coldest regions of the world. The principal uses include water heating, heating systems, air- conditioning and refrigeration.

Description

La présente invention se rapporte à une chaudière thermody- namique fonctionnant d'aprbs un cycle à compression traditionnel mais utilisant d'une part, un compreiseur à dilatation de liquide et, d'autre part une puissance évaporatrice interne au systeme. The present invention relates to a thermodynamic boiler operating according to a traditional compression cycle but using, on the one hand, a liquid expansion compressor and, on the other hand, an evaporative power internal to the system.

De façon courante ce genre d'appareil, ddnommé commercialement "pompe à chaleur" comprend un compresseur électrique aspirant un fluide réfrigérant gazeux, à une pression et une temprature rela- tivement basses, qui comprime ce fluide gazeux à une pression et température hautes, un condenseur, habituellement à air ou à eau, pour condenser le fluide réfrigérant à pression et tempdrature constantee,un détendeur par laquel le gaz liquéfié est détendu dans une zone de basse pression comprenant un évaporateur, habituellement à air ou à eau, dans lequel le réfrigérant liquéfié absorbe sa chaleur de vaporisation.Ce système, qu'il soit muni d'un avapo- rateur à air ou à eau présente un inconvénient majeur:
- pour l'eau, d'entrainer des consommations trds importantes,
- pour l'air, de provoquer la formation de givre sur l'áva-
porateur lorsque la température extérieure descend à une
valeur de + 3 à + 5 CC. Currently this type of device, ddnommercially called "heat pump" comprises an electric compressor sucking a gaseous refrigerant, at a relatively low pressure and temperature, which compresses this gaseous fluid at a high pressure and temperature, a condenser, usually air or water, to condense the refrigerant at constant pressure and temperature, a regulator by which the liquefied gas is expanded in a low pressure zone comprising an evaporator, usually air or water, in which the refrigerant liquefied absorbs its heat of vaporization. This system, whether it is equipped with an air or water evaporator, has a major drawback:
- for water, to cause very high consumption,
- for air, to cause the formation of frost on the ava-
porator when the outside temperature drops to a
value from + 3 to + 5 CC.

Pour éviter cet inconvénient, un détecteur de givre permet
l'inversion du cycle frigorifique. Ainsi les gaz chauds
sont envoyés dans l'évaporateur et assurent le dégivrage.To avoid this inconvenience, a frost detector allows
reversing the refrigeration cycle. So hot gases
are sent to the evaporator and provide defrosting.

Dans d'autre cas, se sont des éléments chauffants électri-
ques qui assurent le dégivrage.In other cases, they are electric heating elements
that provide defrosting.

Dans l'un et l'autre des cas l'intér8t energetique du systè- me et notablement minimise,
Du fait de ces inconvenients ce genre d'appareil n'est utilisable que dans les zones géographiques à climats tempérés. In both cases the energy interest of the system and notably minimized,
Due to these drawbacks, this type of device can only be used in geographical areas with temperate climates.

D'autre part ces appareils sont bruyants en raison de l'utilisation d'un compresseur électrique et d'un ventilateur, dans le cas d'evaporateur à air. On the other hand these devices are noisy due to the use of an electric compressor and a fan, in the case of air evaporator.

Le but de la présente invention est de proposer un système n'entratnant, aucune consommation d'eau, aucun risque de givrage de l'évaporateur et permettant d'assurer des performances thermiques constantes et élevées même dans les régions les plus froides du Monde, D'autre part cet appareil est absolument silencieux quelle que soit sa puissance. The aim of the present invention is to provide a system which does not entrain, no water consumption, no risk of icing of the evaporator and which makes it possible to ensure constant and high thermal performance even in the coldest regions of the World, On the other hand this device is absolutely silent whatever its power.

A cet effet, conformément à l'invention, la chaudière thermodynamique comprend:
- un compresseur à dilatation de liquide utilisant une énergie motrice pouvant-être l'électricité, le gaz, le fuel, le solaire ou les rejets calorifiques d'usine.To this end, in accordance with the invention, the thermodynamic boiler comprises:
- a liquid expansion compressor using motive energy, possibly electricity, gas, fuel, solar or factory heat discharges.

- un condenseur à eau, placé dans un ballon qui assure une inertie thermique au circuit de chauffage, bien que cette disposition ne soit pas nécessaire au fonctionnement du système, le condenseur pouvant-être du type à tubes coaxiaux. - a water condenser, placed in a balloon which provides thermal inertia to the heating circuit, although this arrangement is not necessary for the operation of the system, the condenser possibly being of the type with coaxial tubes.

- un détendeur thermostatique délimitant les zones haute et basse pression du système. - a thermostatic expansion valve delimiting the high and low pressure zones of the system.

- un évaporateur à eau, à tubes coaxiaux, puisant l'énergie calorifique, nécessaire à l'évaporation du fluide réfrigérant, dans le système lui-même. - a water evaporator, with coaxial tubes, drawing the heat energy, necessary for the evaporation of the refrigerant, in the system itself.

Le compresseur comporte au moins deux générateurs de pression et deux convertisseurs de pression. Toutefois, sans que pour cela le principe de l'invention soit modifié, deux générateurs de pression peuvent alimenter un nombre supérieur et non limité de convertisseurs de pression. The compressor has at least two pressure generators and two pressure converters. However, without the principle of the invention being modified for this, two pressure generators can supply a greater and unlimited number of pressure converters.

Les générateurs de pression,qui contienneht un produit à l'état liquide dont le coefficient de dilatation est tfés élevé pour de faibles écarts de températures, sont alternativement chauffés et refroidis de façon à obtenir la dilatation et ia rétraction du liquide. The pressure generators, which contain a product in the liquid state whose coefficient of expansion is very high for small temperature differences, are alternately heated and cooled so as to obtain the expansion and retraction of the liquid.

Ce liquide sera avantageusement du Bromotrifluorométhane car c'est un produit chimiquement stable aux températures entre lesquelles les variations volumiques sont les plus favorables. D'autre part ce produit est couramment utilisé comme agent extincteur, il ne présente donc pas de risque d'inflammabilité ni d'explosion et n'est pas toxique. Toutefois, tout autre fluide liquide peut-être utilisé dans la mesure ou les variations volumiques obtenues permettent de maintenir l'intérêt énergétique de la présente invention. This liquid will advantageously be Bromotrifluoromethane because it is a chemically stable product at the temperatures between which the volume variations are the most favorable. On the other hand this product is commonly used as an extinguishing agent, so it does not present a risk of flammability or explosion and is not toxic. However, any other liquid fluid can be used to the extent that the volume variations obtained make it possible to maintain the energy value of the present invention.

L' énergie de pression engendrée par la dilatation du liquide est transmise, par l'intermédiaire de pistons, au circuit frigorifique. Les circuits d'aspiration et de refoulement du compresseur sont délimités par des clapets, qui orientent le sens d'écoulemeht du fluide frigorigène, en fonction des pressions qui règnent dans les circuits frigorifiques. The pressure energy generated by the expansion of the liquid is transmitted, via pistons, to the refrigeration circuit. The compressor suction and discharge circuits are delimited by valves, which orient the direction of flow of the refrigerant, depending on the pressures prevailing in the refrigeration circuits.

Comme il l'est dit précédemment, toutes les énergies traditionnelles peuvent assurer le réchauffage du fluide qui se dilate. As mentioned above, all traditional energies can heat the expanding fluid.

Le fluide de refroidissement, permettant la rétraction du liquide, est le circuit de retour de l'installation de chauffage. Les débits et températures des fluides de chauffage et de refroidissement seront déterminés de façon à ce que les échanges thermiques se fassent dans le même temps. De ce fait, la commutation des cycles peut-êése réalisée par action d'un relais temporiAé,sur des électrovannes.The cooling fluid, allowing the liquid to retract, is the return circuit of the heating installation. The flow rates and temperatures of the heating and cooling fluids will be determined so that the heat exchanges take place at the same time. As a result, the switching of cycles can be achieved by the action of a time relay on solenoid valves.

Un compresseur à dilatation de liquide est décrit dans la demande de brevet déposée par le demandeur le 5 Avril 1979 et ense- gistrée sous le nO 79 08589. A liquid expansion compressor is described in the patent application filed by the applicant on April 5, 1979 and registered under No. 79 08589.

Contrairement à ce qui y est indiqué le rendement du compresseur ne varie pas en fonction de l'écart de température entre une source chaude et une source froide. En effet la puissance mécanique développée par le système n'est pas produite par la détente d'un fluide se trouvant à une pression correspondant à la température TI de le source chaude, par rapport à la pression correspondant à la température TO de la source froide. Contrary to what is indicated there, the efficiency of the compressor does not vary according to the temperature difference between a hot source and a cold source. Indeed, the mechanical power developed by the system is not produced by the expansion of a fluid at a pressure corresponding to the temperature TI of the hot source, relative to the pressure corresponding to the temperature TO of the cold source .

S'il en était ainsi le rendement serait alors défini par la formule universellement connue:
p S T1-TO 273-T1
Avantageusement, selon l'invention proposée, l'énergie mécanique développée correspond à la différence de masse volumique d'une quantité de liquide qui se dilate entre une température tl et une température t2.If this were so, the yield would then be defined by the universally known formula:
p S T1-TO 273-T1
Advantageously, according to the proposed invention, the mechanical energy developed corresponds to the difference in density of an amount of liquid which expands between a temperature tl and a temperature t2.

Le rendement est lié aux carotéristiques physiques du liquide1 il est donc défini par la relation: h g Pm
Pc
ou Pm est la puissance mécanique fournie par le système
Pc est la consommation énergétique nécessaire pour assurer
les variations de masse volumique du liquide.The yield is linked to the physical characteristics of the liquid1 so it is defined by the relation: hg Pm
Pc
where Pm is the mechanical power supplied by the system
Pc is the energy consumption necessary to ensure
variations in density of the liquid.

En opposition à la demande de brevet nO 79 08589, la conception du compresseur telle qu'elle est proposée permet:
- de supprimer tous les risques de réchauffage des masses
métalliques du compresseur quipourraient entrainer l'arrêt
complet de son fonctionnement. In opposition to patent application No. 79 08589, the design of the compressor as proposed allows:
- to eliminate all risks of heating of the masses
metallic components of the compressor which could cause the shutdown
full of its operation.

- de désolidariser entièrement le mouvement de cheque piston générateur de pression et de supprimer ainsi les cylindres annexes. - to completely separate the movement of the pressure generating piston check and thus to remove the annex cylinders.

- d'obtenir des différences de pression dans les divers volumes du compresseur qui autorisent l'utilisation de membranes assurant une étanchéité parfaite entre les fluides. - Obtain pressure differences in the various volumes of the compressor which allow the use of membranes ensuring a perfect seal between the fluids.

La demande de brevet n0 79 09423 déposée le 13 Avril 1979 se rapporte 9 un moteur thermique utilisant la dilatation d'un fluide. Patent application no. 79 09423 filed on April 13, 1979 relates to a heat engine using the expansion of a fluid.

Bien que cette demande n'ait pas de lien avec l'objet de le présents invention, il semble nécessaire de préciser que la conception des circuits assurant la distribution des fluides chaud et froid, à la pression atmosphérique, ne permet pas au système de fonctionner. Although this request has no connection with the subject of the present invention, it seems necessary to specify that the design of the circuits ensuring the distribution of hot and cold fluids, at atmospheric pressure, does not allow the system to function .

En effet, les deux vannes quatre voies automatiques dont le but est de stabiliser la température des fluides caloporteurs ne pourront pas assurer leur fonction car elles ont une perte de charge qui ne permet pas suc fluides de retourner dans les ballons, par simple gravité. De ce fait, les fluides caloporteurs, circulant par ruissellement dans les corps d'échange, receuillis dans des gouttières, s'accumuleront dans ces dernières et ensuite déborderont. Après quelques cycles les ballons seront vides et le fonctionnement du moteur sera arrosé car il n'y aura plus d'échange thermique.Indeed, the two automatic four-way valves whose purpose is to stabilize the temperature of the heat-transfer fluids will not be able to perform their function because they have a pressure drop which does not allow the fluids to return to the balloons, by simple gravity. As a result, the heat transfer fluids, flowing through the exchange bodies, collected in gutters, will accumulate in the latter and then overflow. After a few cycles, the tanks will be empty and the engine will be watered because there will be no more heat exchange.

L'origind ité de la chaudière thermodynamique porte comme il ltest déJà précisé, sur l'utilisation d'une puissance calorifique nécessaire b l'évaporation du fluide réfrigérant interne au système. A cet effet, le fluide' de retour de l'installation de chauffage est utilisé pour le refroidissement du liquide moteur d'un des générateurs de pression, au cours du passage duquel Sa température s'élève, puis il est ensuite orienté vers llévaporateur coaxial dans lequel il cède les calories nécessaires à l'évapora tion du réfrigérant. The origin of the thermodynamic boiler relates, as already stated, to the use of the calorific power necessary for the evaporation of the refrigerant internal to the system. For this purpose, the return fluid from the heating installation is used for cooling the working liquid of one of the pressure generators, during the passage of which its temperature rises, then it is then directed towards the coaxial evaporator. in which it transfers the calories necessary for the evaporation of the refrigerant.

Ainsi, approximativement, la puissance évaporatrice provient pour 41 % du refroidissement du liquide moteur et pour 59 % de la puissance développée au condenseur. Thus, approximately, the evaporating power comes for 41% from the cooling of the engine liquid and for 59% from the power developed at the condenser.

Le puissance calorifique utile, donc disponible pour le circuit de chauffage, sera calculés par la relation t
Pcu = t( Pcc + C.eng ) - Pev dans laquelle:
Pcc est la puissance caloriFique totale développée
au condenseur. The useful heating power, therefore available for the heating circuit, will be calculated by the relation t
Pcu = t (Pcc + C.eng) - Pev in which:
Pcc is the total calorific power developed
to the condenser.

C.eng est la consommation énergétique. C.eng is energy consumption.

Pev est la puissance évaporatrice. Pev is the evaporating power.

Pour définir le rendement énergétique des systèmes thermodynamiques tels que les pompes à chaleur on utilise la notion de coefficient de performance (COP). Il est le rapport entre la puissance calorifique disponible et la puissance absorbée. Dans les systèmes traditionnels le CDP varie en fonction de le température extérieurs et, est défini par rapport, obligatoirement à la consommation électrique de l'appareil. Dans le cas de la chaudière thermodynamique le COP est constant, quelle que soit la températu- re extérieure et s'applique, de la même manière, quelle que soit l'énergie utilisée pour assurer le fonctionnement du compresseur à dilatation de liquide. To define the energy efficiency of thermodynamic systems such as heat pumps we use the concept of coefficient of performance (COP). It is the ratio between the available calorific power and the absorbed power. In traditional systems, the CDP varies according to the outside temperature and is defined in relation to, necessarily, the electrical consumption of the device. In the case of the thermodynamic boiler, the COP is constant, whatever the outside temperature and applies, in the same way, whatever the energy used to ensure the operation of the liquid expansion compressor.

Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de le description qui va suivre, description faite en référence au dessin de la figure 1 annexée et qui est une vue schématique de la chaudière thermodynamique, selon l'invention, le compresseur fonctionnant à partir d'un fluide chaud. The characteristics and advantages of the invention will be better understood on reading the description which follows, description made with reference to the drawing in attached FIG. 1 which is a schematic view of the thermodynamic boiler, according to the invention, the compressor operating from a hot fluid.

Sur la figure 1 sont représentés, schématiquement, las principaux éléments nécessaires au fonctionnement d'une chaudière thermodynamique et qui comprennent essentiellement:
- deux générateurs de pression 1 et 2 qui contiennent chacun le liquide moteur, munis d'échangeurs thermiques 3 et 4 traversés, soiun fluide chaud, soit par un fluide de refroidissement, de façon cyclique, par l'intermédiaire d'une vanne directionnelle 5. Le fluide chaud, raccordé sur la vanne directionnelle 5 par les canalisations 6 et 7 peut provenird'installationsà eau chaude existantes ou neuves fonctionnnt au fuel, au gaz, à l'électricité, à partir de l'énergie solaire ou bien provenir de rejets calorifiques d'usine.Le fluide de refroidissement est constitué par le circuit de retour de l'installation de chauffage et est raccordé à la vanne directionnelle 5 par la canalisation 37.In FIG. 1 are represented, schematically, the main elements necessary for the operation of a thermodynamic boiler and which essentially comprise:
- two pressure generators 1 and 2 which each contain the driving liquid, provided with heat exchangers 3 and 4 traversed, so a hot fluid, either by a cooling fluid, cyclically, via a directional valve 5 The hot fluid, connected to the directional valve 5 by lines 6 and 7, can come from existing or new hot water installations running on fuel, gas, electricity, solar energy or else coming from discharges. The heat transfer fluid is formed by the return circuit of the heating installation and is connected to the directional valve 5 by the pipe 37.

Une vanne électromagnétique, ou autre, 8, montée sur la ca- nalisation 9 laquelle relie les deux générateurs de pression, permet, à le fin de chaque cycle d'équilibrer les pressions. An electromagnetic valve, or the like, 8, mounted on the pipe 9 which connects the two pressure generators, makes it possible, at the end of each cycle, to balance the pressures.

- un compresseur à dilatation de liquide comprenant lui mess: . deux convertisseurs de pression 10 et 11 qui transforment l'énergie de pression en mouvement alternatif grâce aux pistons 12 et 13 qui assurent, par les membranes à développement 14 et 15, une étanchéité parfaite entre les fluides. - a liquid expansion compressor including him mess:. two pressure converters 10 and 11 which transform the pressure energy into reciprocating movement thanks to the pistons 12 and 13 which ensure, by the developing membranes 14 and 15, a perfect seal between the fluids.

Les convertisseurs de pression sont reliés aux générateurs de pression par les canalisations 16 et 17 qui permettent au liquide moteur de se déplacer en fonction des phases de dilatation ou de rétraction.The pressure converters are connected to the pressure generators by the pipes 16 and 17 which allow the motor liquid to move according to the phases of expansion or retraction.

quatre volumes 18, 19, 20 et 21 dans lesquels le fluide réfrigérant est aspiré ou comprimé alternativement. Les volumes 18-20 et 19-21 sont réunis entre eux, deux par deux, par les canalisations 22 et 23 et sont ainsi soit côté aspiration, soit côté refoulement deux par deux. Cette disposition permet l'utilisation de tous les volumes libres du compresseur et de maintenir, dans tous les cas, des différences de pression, notamment entre les volumes 18 et 21 et les convertisseurs de pression, qui autorisent l'utilisation de membranes d'étanchéité.Les volumes 19 et 20 sont délimités par un piston 24 lui même relié aux pistons 12 et 13 par les tiges 25 et 26. La tige 26 est désolidarisée du piston 24 de façon à ce que le mouvement des pistons 12 et 13 puisse se faire, indépendamment l'un de l'autre, en fonction du temps de réaction du liquide moteur au cycle de rétraction. Toutefois, la tige 26 est maintenue au centre du piston 24 par le dispositif coulissant 27,
- un circuit frigorifique traditionnel comprenant:
un condenseur 28 placé dans un ballon 29 revêtu d'une isolation thermique 30. Le condenseur 28 est relié au compresseur par une canalisation 31 qui comprend un ensemble de deux clapets de retenue 33 et 35 qui mettent en communication la canalisation 31 au côté haute pression du compresseur. Le ballon 29 est muni d'un thermostat 36 qui commande la mise en route ou l'arrêt de la chaudière thermodynamique.four volumes 18, 19, 20 and 21 in which the refrigerant is sucked or compressed alternately. Volumes 18-20 and 19-21 are joined together, two by two, by pipes 22 and 23 and are thus either on the suction side or on the discharge side two by two. This arrangement allows the use of all the free volumes of the compressor and to maintain, in all cases, pressure differences, in particular between volumes 18 and 21 and the pressure converters, which allow the use of sealing membranes. .The volumes 19 and 20 are delimited by a piston 24 itself connected to the pistons 12 and 13 by the rods 25 and 26. The rod 26 is separated from the piston 24 so that the movement of the pistons 12 and 13 can take place , independently of one another, as a function of the reaction time of the motor liquid to the retraction cycle. However, the rod 26 is held in the center of the piston 24 by the sliding device 27,
- a traditional refrigeration circuit including:
a condenser 28 placed in a balloon 29 coated with thermal insulation 30. The condenser 28 is connected to the compressor by a pipe 31 which comprises a set of two check valves 33 and 35 which put the pipe 31 in communication at the high pressure side compressor. The tank 29 is provided with a thermostat 36 which controls the starting or stopping of the thermodynamic boiler.

un évaporateur 39 de type à deux tubes coaxiaux relié, d'une part au condenseur par la canlisation 40 et par le détendeur 41 et, d'autre part, au compresseur par la canalisation 42 et les clapets de retenue 32 et 34 qui mettent en communication la canalisation 42 au côté basse pression du compresseur. Le second circuit de l'évaporateur 39 est traversé par le fluide de retour de l'installation de chauffage qui, après avoir assuré le refroidissement du liquide moteur d'un des générateurs de pression, est relié de la vanne directionnelle 5 à l'évaporateur 39 par la canalisation 38 qui elle même se raccords à la sortie de l'évaporateur 39 à la canalasation 43 qui revient sur le ballon 29. an evaporator 39 of the type with two coaxial tubes connected, on the one hand to the condenser by the pipe 40 and by the pressure reducer 41 and, on the other hand, to the compressor by the pipe 42 and the check valves 32 and 34 which set communication line 42 to the low pressure side of the compressor. The second circuit of the evaporator 39 is crossed by the return fluid from the heating installation which, after having cooled the working liquid of one of the pressure generators, is connected from the directional valve 5 to the evaporator 39 by the pipe 38 which itself is connected at the outlet of the evaporator 39 to the canalization 43 which returns to the balloon 29.

une vanne trois voies motorisée 44 qui relie le circuit de retour de l'installation de chauffage à la vanne directionnelleS par la canalisation 37 lorsque la chaudière thermodynamique est an fonctionnement, ou bien l'oriente par la canalisation 43 vers le ballon 29 lorsque le circuit 46 de l'installation de chauffage a atteint la température désirée et réglée par le thermostat 36 et que de ce fait la chaudière thermodynamique est à l'arr & . a motorized three-way valve 44 which connects the return circuit of the heating installation to the directional valve S by the pipe 37 when the thermodynamic boiler is in operation, or else directs it by the pipe 43 to the tank 29 when the circuit 46 of the heating installation has reached the desired temperature set by the thermostat 36 and therefore the thermodynamic boiler is stopped.

La pompe 47 essure la circulatiog du fluide dans l'installation de chauffage. The pump 47 filters the circulation of the fluid in the heating installation.

Suivant la figure 1 et conformément à la description préc- dente, le fonctionnement de la chaudière thermodynamique est assuré de la façon suivantes
Lorsque la pompe 47 est an service et que la température, contrôlée par le thermostat 36, est inférieure à la valeur désirée, la vanne 44 oriente le fluide du circuit 45 vers la vanne directionnelle 5, par la canalisation 37, ladite vanne permettant d'alimenter, en fluide de refroidissement et de chauffage, par la canalisation 6, les générateurs de pression.According to FIG. 1 and in accordance with the preceding description, the operation of the thermodynamic boiler is ensured in the following manner
When the pump 47 is in service and the temperature, controlled by the thermostat 36, is lower than the desired value, the valve 44 directs the fluid from the circuit 45 to the directional valve 5, via the pipe 37, said valve making it possible to supply, with cooling and heating fluid, via line 6, the pressure generators.

Conformément à la figure 1 la fluide de chauffage est orienté vers le générateur de pression 2 et la fluide de refroidissement vers le générateur de pression 1, Sous l'action de la chaleur déragée par l'échangeur 4, le liquide moteur contenu dans le générateur de pression 2 se dilate et exerce une pression, par la canlisation 17, de façon à permettre la course des pistons 13 et 24.Lorsque l'effort engendré par la dilatation du liquide sera supérieur à l'effort résistant du fluide frigorigène, à l'état gazeux, contenu dans les volumes 19 et 21 du compresseur, les pistons 13 et 24 se déplaceront et provoqueront la compression et l'élévation de la température du fluide frigorigène gazeux lequel sera alors dirigé vers le condenseur 28, par la canalisation 31 et le clapet de retenu 33, ou il passera de la phase gazeuse à la phase liquide en cédant sa chaleur de condensation au circuit de chauffage circulant dans le ballon 29. In accordance with FIG. 1, the heating fluid is directed towards the pressure generator 2 and the cooling fluid towards the pressure generator 1. Under the action of the heat released by the exchanger 4, the working liquid contained in the generator pressure 2 expands and exerts pressure, through the pipe 17, so as to allow the stroke of the pistons 13 and 24. When the force generated by the expansion of the liquid will be greater than the resistance force of the refrigerant, at l gaseous state, contained in the volumes 19 and 21 of the compressor, the pistons 13 and 24 will move and cause the compression and the rise of the temperature of the gaseous refrigerant which will then be directed towards the condenser 28, via the pipe 31 and the check valve 33, or it will pass from the gaseous phase to the liquid phase by yielding its heat of condensation to the heating circuit circulating in the balloon 29.

Au passage du détendeur 41 le liquide frigorigène sera détendu dans l'évaporateur ou il puisera, dans une zone de basse pression, sa chaleur de vaporisation au circuit 38 correspondant au fluide de retour de l'installation de chauffage qui, après avoir refroidi le liquide moteur contenu dans le générateur de pression 1, traverse l'évaporateur et retourne au ballon 29 par la canalisation 43 pour y être réchauffé. As the expansion valve 41 passes, the refrigerant will be expanded in the evaporator or it will draw, in a low pressure zone, its heat of vaporization from circuit 38 corresponding to the return fluid from the heating installation which, after having cooled the liquid motor contained in the pressure generator 1, crosses the evaporator and returns to the balloon 29 via the pipe 43 to be heated there.

Le fluide frigorigène à nouveau à l'état gazeux à sa sortie de l'evaporateur est aspiré dans les volumes 18 et 20 du compresseur, par la canalisation 42 et le clapet de retenue 34. The refrigerant again in the gaseous state at its outlet from the evaporator is sucked into the volumes 18 and 20 of the compressor, through the pipe 42 and the check valve 34.

La stabilité de le température des circuits 6 et 37 permet un fonctionnement cyclique à raison d'environ un cycle par min-ute. The temperature stability of circuits 6 and 37 allows cyclic operation at the rate of about one cycle per min-ute.

De ce fait la commande d'inversion de circulation des fluides de réchauffage et de refroidissement sera assurés par un relais de temporisation, non figuré, qui agira sur la vanne directionnelle 5 laquelle orientera alors le fluide chaud vers l'échangeur 3 et le fluide de refroidissement vers l'échangeur 4.As a result, the control for reversing the circulation of the heating and cooling fluids will be ensured by a time relay, not shown, which will act on the directional valve 5 which will then direct the hot fluid to the exchanger 3 and the fluid of cooling to the exchanger 4.

Ainsi les cycles se succèderont tant que la température désirée dans le ballon 29 ne sera pas atteinte et que la pompe 47 sera en service. Thus the cycles will follow one another as long as the desired temperature in the tank 29 is not reached and the pump 47 is in service.

Lorsque la pompe 47 est en service et le ballon 29 à la tem- température désirée, le fonctionnement du cycle thermodynamique sera arrêté et le vanne 44 dirigera le fluide du circuit 45 vers le ballon 29 par la canalisation 43. When the pump 47 is in service and the tank 29 at the desired temperature, the operation of the thermodynamic cycle will be stopped and the valve 44 will direct the fluid from the circuit 45 to the tank 29 via the pipe 43.

Le fluide réfrigéranr peut-être un fluide traditionnellement utilisé dans les machines thermodynamiques comme, par exemple, le
Dichlorodifluorométhane (R 12), le Chîcrodifluorométhane (R 22).The refrigerant fluid may be a fluid traditionally used in thermodynamic machines such as, for example,
Dichlorodifluoromethane (R 12), Chîcrodifluoromethane (R 22).

Avantageusement, on utilisera le Bromotrifluorométhane (R 13 81) car son poids spécifique à l'état gazeux permet de réduire de façon importante le volume du compresseur et d'augmenter, de ce fait, le rendement de ce dernier. Advantageously, use will be made of Bromotrifluoromethane (R 13 81) because its specific weight in the gaseous state makes it possible to significantly reduce the volume of the compressor and thereby increase the efficiency of the latter.

D'autre part, le Brometrifluoreméthane est préconisé comme fluide moteur, il est donc interressant d'utiliser les mêmes fluides dans un but de faciliter la mise en oeuvre et la maintanance du systèir. On the other hand, Brometrifluorimethane is recommended as a working fluid, it is therefore interesting to use the same fluids in order to facilitate the implementation and maintenance of the system.

Par ailleurs, cela simplifie le choix des matériaux constituant le compresseur, notamment en ce qui concerne leur competibilité avec les fluides utilisés, et particulièrement pour le choix des membranes d'étanchéité 14 et 15. Furthermore, this simplifies the choice of the materials constituting the compressor, in particular as regards their competence with the fluids used, and particularly for the choice of sealing membranes 14 and 15.

La présente invention ne s'appliqua pas seulement à la des crision précédente mais en couvre toutes les variantes de réalisation à adapter, notamment en ce qui concerne la conception des gêné rateurs de pression, en fonction de la source d'énergie utilisée pour le réchauffage du liquide moteur. The present invention does not only apply to the above crision but covers all the variant embodiments to be adapted, in particular as regards the design of the pressure generators, as a function of the energy source used for reheating engine fluid.

Les générateurs de pression peuvent-être des chaudières fonctionnant au fuel, au gaz ou à l'électricité au nombre de deux minimum, qui fonctionneraient alternativement et qui seraient qui pées d'un circuit de refroidissement, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Pressure generators may be boilers operating on fuel, gas or electricity at least two in number, which would operate alternately and which would be connected to a cooling circuit, without going beyond the ambit of the invention.

De même, la présente invention s'applique à des appareils comportant deux générateurs de pression et un nombre de compresseurs supérieur à un. La capacité et la puissance thermique des deux générateurs de pression devront alors pouvoir assurer le fonctionnement du nombre de compresseurs retenu et qui est fonction de la puissance calorifique que l'on désire obtenir au condenseur. Likewise, the present invention applies to devices comprising two pressure generators and a number of compressors greater than one. The capacity and the thermal power of the two pressure generators must then be able to ensure the operation of the number of compressors selected and which is a function of the calorific power which it is desired to obtain at the condenser.

Les applications de l'invention sont très nombreuses tant dans le domaine industriel que domestique pour le chauffage et la production d'eau chaude mais aussi peur la climatisation et le réfrigération. The applications of the invention are very numerous both in the industrial and domestic fields for heating and hot water production but also for air conditioning and refrigeration.

Claims

- a liquid expansion compressor operating with an energy source which may be gas, fuel oil, electricity or heat releases.

1, Thermodynamic boiler operating according to a traditional compression cycle, characterized in that it comprises:

- an evaporator drawing the heat energy necessary for the evaporation of a cooling fluid inside the system itself.

2. Thermodynamic boiler according to claim 1, characterized in that the refrigerant will advantageously be

Bromotrifluoromethane.

3. Thermodynamic boiler according to one of the preceding claims, characterized in that the compressor is provided with membranes developing along the pistons and cylinders ensuring an absolute seal between the fluids.

4. Thermodynamic boiler according to one of the preceding claims, characterized in that the heating circuit is used on the one hand, to ensure the cooling of the pressure generators and then, to provide the heat of vaporization of the refrigerant.

5. Thermodynamic boiler according to any one of the preceding claims, characterized in that it can comprise several compressors in order to increase its power, while retaining two pressure generators whose characteristics will be adapted to the number of compressors.