FR2891873A1

FR2891873A1 - Dispositif electrogene a moteur stirling

Info

Publication number: FR2891873A1
Application number: FR0510330A
Authority: FR
Inventors: Igor Kaikov; Laurent Henckes; Laurent Lelait; Nikolai Khomenko
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 2005-10-10
Filing date: 2005-10-10
Publication date: 2007-04-13
Anticipated expiration: 2025-10-10
Also published as: GB2430980A; GB0620029D0; DE102006047948A1; FR2891873B1

Abstract

Dispositif (100) comprenant un premier (110) et un deuxième (120) moteur à cycle de Stirling en opposition de phase, chaque moteur (110, 120) comprenant:- un cylindre (117, 127) équipé d'éléments électromagnétiques (118, 128) et présentant une cavité (119, 129),- un piston (157, 167) coulissant dans la cavité (119, 129),- une chambre (111, 121) délimitée par le piston (157, 167),- une source chaude (115 125) et une source froide (118, 128) en échange de chaleur avec la chambre (111, 121),- un déplaceur (114, 124) séparant une portion chaude (112, 122) et une portion froide (113, 123) de la chambre (111, 121),- un conduit de liaison (116, 126) reliant la portion chaude (112, 122) et la portion froide (113, 123), ledit conduit de liaison (116) du premier moteur (110) étant en échange de chaleur (108) avec le conduit de liaison (126) du deuxième moteur (120).

Description

Dispositif électrogène à moteur Stirling

L'invention concerne un dispositif de transformation d'énergie thermique en énergie électrique. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif utilisant le principe du moteur à cycle de Stirling. Les moteurs à cycle de Stirling permettent de transformer une énergie thermique en un travail en réalisant un cycle thermodynamique de Stirling comprenant successivement, un chauffage isochore, une détente isotherme, un refroidissement isochore et une compression isotherme d'un fluide disposé dans un cylindre. Le travail est produit lors de la phase de détente isotherme du gaz, qui produit un mouvement de coulissement du piston dans le cylindre.

Le principe du moteur à cycle de Stirling est bien connu. Différents types de dispositifs basés sur ce principe ont été développés, dont des dispositifs dits à piston libre. Ceux-ci sont bien connus et divulgués notamment dans les demandes de brevet FR-A-2 819 555 et US-A-2004/0003591. En particulier, FR-A-2 819 555 propose un dispositif comprenant un premier et un deuxième moteur thermique fonctionnant selon le cycle de Stirling, le premier moteur thermique est en opposition de phase par rapport au deuxième moteur thermique et chaque moteur comprend : - un cylindre équipé d'éléments électromagnétiques et présentant une cavité renfermant un fluide, - un piston coulissant dans la cavité du cylindre selon une direction de coulissement, ledit piston étant couplé aux éléments électromagnétiques pour transformer le déplacement du piston en énergie électrique, - une chambre délimitée par le piston s'étendant dans ladite cavité, - une source chaude et une source froide en échange de chaleur avec la chambre, - un déplaceur disposé dans la chambre, ledit déplaceur étant mobile entre une première position dans laquelle la source chaude réchauffe le fluide contenu dans la chambre et une deuxième position dans laquelle la source froide refroidit le fluide contenu dans la chambre, ledit déplaceur séparant une portion chaude et une portion froide de la chambre.

Dans le dispositif décrit dans FR-A-2 819 555, les deux moteurs étant disposés en opposition, le dispositif comprend un seul piston et un déplaceur double. En outre, le dispositif décrit dans FR-A-2 819 555 comprend un régénérateur. Tel qu'indiqué notamment dans 15 US-A-2004/0003591, le régénérateur est destiné à emmagasiner la chaleur du fluide passant de la portion chaude à la portion froide d'un moteur pour la restituer à ce fluide lorsqu'il passe inversement de la portion froide à la portion chaude de ce même moteur. Par ailleurs, il est décrit dans DE-A-197 52 996 un dispositif comprenant un premier et un deuxième moteur thermique fonctionnant selon le cycle de Stirling, le premier moteur thermique est en opposition de phase par rapport au deuxième moteur thermique et chaque moteur 25 comprend : - un premier cylindre présentant une première cavité renfermant un fluide, - un piston coulissant dans un deuxième cylindre présentant une deuxième cavité, 30 - une chambre délimitée par le piston s'étendant dans la deuxième cavité et reliée de manière fluide à la première cavité, - une source chaude et une source froide, 20 - un déplaceur disposé dans la première cavité, ledit déplaceur séparant une portion chaude et une portion froide de la première cavité, ledit déplaceur étant mobile entre : • une première position dans laquelle la source chaude réchauffe le fluide contenu dans la portion chaude de la première cavité, et la portion chaude de la première cavité est en communication fluide avec la chambre, et • une deuxième position dans laquelle la source froide refroidit le fluide contenu dans la portion froide de la première cavité, et la portion froide de la première cavité est en communication fluide avec la chambre.

La réalisation décrite dans DE-A-197 52 996 permet certes de se dispenser de régénérateur. Toutefois, elle est relativement complexe, et nécessite notamment d'utiliser des vannes de couplage. Par conséquent, la robustesse, le coût et le rendement de cette réalisation ne sont guère satisfaisants. L'invention vise à augmenter la puissance du dispositif décrit dans FR-A-2 819 555 et à en améliorer le rendement. Elle vise également à remédier aux inconvénients précités en relation avec DE-A-197 52 996. Pour ce faire, conformément à l'invention, le dispositif présente les caractéristiques suivantes : - il comprend en outre un conduit de liaison reliant la portion chaude dans une zone de connexion chaude et la portion froide de la chambre dans une zone connexion froide, et - le conduit de liaison du premier moteur thermique est en échange de chaleur avec le conduit de liaison du deuxième moteur.

L'invention vise à augmenter la puissance du dispositif et à en améliorer le rendement. Pour ce faire, conformément à l'invention, le dispositif présente les caractéristiques suivantes : ù il comprend en outre un conduit de liaison reliant la portion chaude dans une zone de connexion chaude et la portion froide de la chambre dans une zone connexion froide, et ù le conduit de liaison du premier moteur thermique 10 est en échange de chaleur avec le conduit de liaison du deuxième moteur. Ainsi, la chaleur du fluide passant de la portion chaude à la portion froide du premier moteur est transmise au fluide passant de la portion froide du deuxième moteur 15 et inversement. Le fluide quittant la portion froide se trouve par conséquent efficacement réchauffé avant d'entrer dans la portion chaude et le fluide quittant la portion chaude est refroidit avant d'entrer dans la portion froide. Cette solution simple, remplaçant le régénérateur 20 généralement utilisé, transfère immédiatement l'énergie thermique d'un moteur à l'autre, ce qui évite d'avoir à emmagasiner de l'énergie thermique de manière complexe. Elle permet en outre d'améliorer le rendement du moteur et de contenir le coût. 25 Selon une caractéristique avantageuse conforme à l'invention, le premier moteur et le deuxième moteur définissent un couple de moteurs en opposition, le piston du premier moteur étant lié au piston du deuxième moteur et le déplaceur du premier moteur étant lié au déplaceur du 30 deuxième moteur. Cette solution simple permet d'obtenir un dispositif relativement puissant et simple. Selon une caractéristique complémentaire, le dispositif présente les caractéristiques suivantes :5 ù le premier moteur et le deuxième moteur partagent le même cylindre, et ù le piston et le déplaceur du premier moteur sont disposés dans la même cavité que le piston et le déplaceur 5 du deuxième moteur. Le dispositif est ainsi encore simplifié. Selon une caractéristique alternative, le premier moteur et le deuxième moteur sont disposés côte à côte, de sorte que la zone de connexion chaude du premier moteur 10 soit située en regard de la zone de connexion chaude du deuxième moteur et la zone de connexion froide du premier moteur est située en regard de la zone de connexion froide du deuxième moteur. Ainsi, l'encombrement du dispositif et la longueur 15 du conduit de liaison se trouvent réduits. Selon une autre caractéristique conforme à l'invention, le dispositif présente les caractéristiques suivantes . ù le dispositif comprend un troisième moteur et un 20 quatrième moteur sensiblement identiques aux premier et deuxième moteur, ù le premier moteur et le troisième moteur définissent un couple de moteurs en opposition, le premier moteur et le troisième moteur étant en opposition de phase, 25 le piston du premier moteur étant lié au piston du troisième moteur et le déplaceur du premier moteur étant lié au déplaceur du troisième moteur, ù le deuxième moteur et le quatrième moteur définissent un couple de moteurs en opposition, le deuxième 30 moteur et le quatrième moteur étant en opposition de phase, le piston du deuxième moteur étant lié au piston du quatrième moteur et le déplaceur du deuxième moteur étant lié au déplaceur du quatrième moteur.

Cette solution simple permet d'augmenter efficacement la puissance du dispositif pour un coût modéré. Selon une caractéristique complémentaire, le dispositif présente les caractéristiques suivantes : ù le premier moteur et le troisième moteur partagent le même cylindre, ù le deuxième moteur et le quatrième moteur partagent le même cylindre, ù le piston et le déplaceur du premier moteur sont disposés dans la même cavité que le piston et le déplaceur du troisième moteur, ù le piston et le déplaceur du deuxième moteur sont disposés dans la même cavité que le piston et le déplaceur 15 du quatrième moteur. Le dispositif est ainsi encore simplifié. Selon une caractéristique alternative, le dispositif présente les caractéristiques suivantes : ù il comprend en outre un troisième moteur et un 20 quatrième moteur sensiblement identiques aux premier moteur et deuxième moteur, le premier moteur et le quatrième moteur étant en phase et, le deuxième moteur et le troisième moteur étant en phase, ù il comprend en outre un échangeur de chaleur 25 traversé par le conduit de liaison du premier moteur, le conduit de liaison du deuxième moteur, le conduit de liaison du troisième moteur et le conduit de liaison du quatrième moteur, ù le premier moteur, le deuxième moteur, le 30 troisième moteur et le quatrième moteur sont disposés côte à côte, de sorte que : • les directions de coulissement des pistons sont parallèles; • la zone de connexion chaude du premier moteur, la zone de connexion chaude du deuxième moteur, la zone de connexion chaude du troisième moteur et la zone de connexion chaude du quatrième moteur sont situées dans un plan de connexion chaude, • la zone de connexion froide du premier moteur, la zone de connexion froide du deuxième moteur, la zone de connexion froide du troisième moteur et la zone de connexion froide du quatrième moteur sont situées dans un plan de connexion froide, • le plan de connexion chaude et le plan de connexion froide sont parallèles entre eux et perpendiculaires aux directions de coulissement. Cette solution permet d'améliorer encore le transfert de chaleur et donc d'améliorer le rendement du dispositif. Selon une caractéristique complémentaire conforme à 20 l'invention, le dispositif présente les caractéristiques suivantes . ù il comprend en outre un échangeur de chaleur traversé par le conduit de liaison du premier moteur, le conduit de liaison deuxième moteur, le conduit de liaison 25 troisième moteur et le conduit de liaison quatrième moteur, et ù l'échangeur de chaleur s'étend sensiblement entre le plan de connexion chaude et le plan de connexion froide. La compacité du dispositif est ainsi encore 30 améliorée. Selon une autre caractéristique conforme à l'invention, le dispositif présente les caractéristiques suivantes ù le dispositif comprend en outre un cinquième moteur, un sixième moteur, un septième moteur et un huitième moteur sensiblement identiques aux premier moteur, deuxième moteur, troisième moteur et quatrième moteur, ù le premier moteur et le cinquième moteur définissent un couple de moteurs en opposition, le premier moteur et le cinquième moteur étant en opposition de phase, le piston du premier moteur étant lié au piston du cinquième moteur et le déplaceur du premier moteur étant lié au déplaceur du cinquième moteur, ù le deuxième moteur et le sixième moteur définissent un couple de moteurs en opposition, le deuxième moteur et le sixième moteur étant en opposition de phase, le piston du deuxième moteur étant lié au piston du sixième moteur et le déplaceur du deuxième moteur étant lié au déplaceur du sixième moteur, ù le troisième moteur et le septième moteur définissent un couple de moteurs en opposition, le troisième moteur et le septième moteur étant en opposition de phase, le piston du troisième moteur étant lié au piston du septième moteur et le déplaceur du troisième moteur étant lié au déplaceur du septième moteur, ù le quatrième moteur et le huitième moteur définissent un couple de moteurs en opposition, le quatrième moteur et le huitième moteur étant en opposition de phase, le piston du quatrième moteur étant lié au piston du huitième moteur et le déplaceur du quatrième moteur étant lié au déplaceur du huitième moteur. La puissance, le rendement et le rapport encombrement/puissance sont ainsi encore améliorés. Selon une caractéristique complémentaire conforme à l'invention, le dispositif présente les caractéristiques suivantes : - le premier moteur et le cinquième moteur partagent le même cylindre, - le deuxième moteur et le sixième moteur partagent le même cylindre, -troisième moteur et le septième moteur partagent le même cylindre, - le quatrième moteur et le huitième moteur partagent le même cylindre, - le piston et le déplaceur du premier moteur sont 10 disposés dans la même cavité que le piston et le déplaceur du cinquième moteur, - le piston et le déplaceur du deuxième moteur sont disposés dans la même cavité que le piston et le déplaceur du sixième moteur, 15 - le piston et le déplaceur du troisième moteur sont disposés dans la même cavité que le piston et le déplaceur du septième moteur, - le piston et le déplaceur du quatrième moteur sont disposés dans la même cavité que le piston et le 20 déplaceur du huitième moteur. La simplicité et la robustesse du moteur sont ainsi améliorées. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après 25 d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - les figures 1 à 4 illustrent quatre étapes successives de fonctionnement d'un premier mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, 30 - la figure 5 illustre une variante de réalisation de dispositif conforme à l'invention, - la figure 6 illustre schématiquement en plan une autre variante de réalisation de dispositif conforme à l'invention, ù la figure 7 illustre le dispositif de la figure 6 en perspective. Les figures 1 à 4 illustrent un dispositif 1 électrogène transformant une énergie thermique en énergie 5 électrique. Le dispositif 1 définit un couple de moteurs 10, 20 à piston libres fonctionnant en opposition suivant le cycle de Stirling. Il comprend essentiellement un cylindre 17, un piston 27, une source froide 28, deux sources chaude 15, 25 10 et deux déplaceurs 14, 24. Le cylindre 17 présente une cavité 19 renfermant un fluide, ici un gaz. La cavité 19 s'étend suivant une direction de coulissement. Elle renferme le piston 27 et les déplaceurs 14, 24 coulissant de manière étanche dans le 15 cylindre 17 suivant la direction de coulissement. Le piston 27 est commun aux deux moteurs 10, 20. Il délimite la cavité 19 en une chambre 11 pour le moteur 10 et une chambre 21 pour le moteur 20. Les chambres 11, 21 pourraient s'étendre en partie à l'extérieur de cavité 19. 20 Le déplaceur 14 se déplace dans la chambre 11 qu'il sépare en portion chaude 12 et une portion froide 13. La portion froide 13 s'étend entre le déplaceur 14 et le piston 27. Le déplaceur 24 se déplace dans la chambre 21 qu'il sépare en portion chaude 22 et une portion froide 23. 25 La portion froide 23 s'étend entre le déplaceur 24 et le piston 27. Le déplaceur 14 et le déplaceur 24 sont liés rigidement l'un à l'autre par un barre de liaison 4 traversant le piston 27 de manière étanche. La portion de la cavité 19 dans laquelle le piston 30 27 se déplace est entourée d'un enroulement électromagnétique 18 équipant le cylindre 17. Le piston 27 est adapté pour produire un courant dans l'enroulement enroulement électromagnétique 18 lorsqu'il coulisse suivant la direction de coulissement.

Le cylindre 17 est également équipé d'un enroulement électromagnétique 2 entourant le déplaceur 14 dans la portion de la cavité 19 dans laquelle il se déplace. Cet enroulement électromagnétique 2 coopère avec le déplaceur 14 pour produire un courant lorsque le déplaceur 14 coulisse suivant la direction de coulissement ou inversement pour commander le déplacement du déplaceur 14 suivant la direction de coulissement. De manière similaire, le cylindre 17 est équipé d'un enroulement électromagnétique 3 entourant le déplaceur 24 dans la portion de la cavité 19 dans laquelle il se déplace. Cet enroulement électromagnétique 3 coopère avec le déplaceur 24 pour produire un courant lorsque le déplaceur 24 coulisse suivant la direction de coulissement ou inversement pour commander le déplacement du déplaceur 24 suivant la direction de coulissement. Le déplaceur 14 et le déplaceur 24 étant solidaire l'un de l'autre par l'intermédiaire de la barre 4, l'un des enroulement électromagnétique 2 et 3 pourrait être omis, ou sinon ils sont avantageusement connectés l'un à l'autre. La source chaude 15 permet de réchauffer la portion chaude 12 de la chambre 11. La source chaude 25 permet de réchauffer la portion chaude 22 de la chambre 21. La source froide 28 est ici commune aux deux moteurs 10, 20 et donc unique pour ce couple de moteur. La portion chaude 12 et la portion froide 13 de la chambre 11 sont en communication fluide l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un conduit de liaison 16. Ce conduit de liaison 16 est raccordé à la portion chaude 12 de la chambre 11 dans une zone de connexion chaude 16a et à la portion froide 13 de la chambre 11 dans une zone de connexion froide 16b. De manière similaire, la portion chaude 22 et la portion froide 23 de la chambre 21 sont en communication fluide l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un conduit de liaison 26. Ce conduit de liaison 26 est raccordé à la portion chaude 22 de la chambre 21 dans une zone de connexion chaude 26a et à la portion froide 23 de la chambre 21 dans une zone de connexion froide 26b. La zone de connexion chaude 16a, la zone de connexion froide 16b, la zone de connexion froide 26b et la zone de connexion chaude 26a sont sensiblement alignés suivant la direction de coulissement. Le conduit de liaison 16 et le conduit de liaison 26 traversent tous deux un échangeur de chaleur 8, afin de générer un transfert de chaleur entre le gaz qui circule dans le conduit de liaison 16 et le gaz qui circule dans le conduit de liaison 26 à contre-courant. A partir de la position décrite à la figure 1, le 15 réchauffement du gaz contenu dans la portion chaude 12 engendre le déplacement des déplaceurs 14, 24 selon la direction de coulissement dans le sens repéré par la flèche 96. En alternative, ce déplacement pourrait être commandé via les enroulement électromagnétique 2, 3. Ceci provoque dans le moteur 10 la circulation du gaz de la portion froide 13 de la chambre 11 vers la portion chaude 12 de la chambre 11 dans le conduit de liaison 16, tel que représenté par la flèche 90 et dans le moteur 20 la circulation du gaz de la portion chaude 22 de 25 la chambre 21 vers la portion froide 23 de la chambre 21 dans le conduit de liaison 26, tel que représenté par la flèche 91. Dans le moteur 10, le gaz est réchauffé avant d'entrer dans la portion chaude 12 de la chambre 11, tandis 30 que dans le moteur 20, le gaz est refroidi avant d'entrer dans la portion froide 23 de la chambre 21. Il y a donc transfert de chaleur du gaz circulant dans le conduit de liaison 26 vers le gaz circulant dans le conduit de liaison 16, tel que représenté par la flèche 94. 20 Le piston 27 étant immobile, il y a donc un chauffage isochore dans le moteur 10 et un refroidissement isochore dans le moteur 20. Tel que représenté à la figure 2, dans le moteur 10, la source froide 28 est alors sensiblement masquée par le déplaceur 14 et le piston 27, de sorte que la faible quantité de gaz contenu dans la portion froide 13 de la chambre 11 n'est sensiblement pas refroidi, tandis que la source chaude 15 réchauffe le gaz contenu dans la portion chaude 12 de la chambre 11. Le chauffage isochore du gaz contenu dans la chambre 11 se poursuit. Inversement, dans le moteur 20, la source chaude 25 est alors sensiblement masquée par le déplaceur 24, de sorte que compte tenu de la faible quantité de gaz contenu dans la portion chaude 22 (quasiment nulle), le gaz contenu dans la chambre 21 n'est sensiblement pas chauffé, tandis que la source froide 28 refroidit le gaz contenu dans la portion froide 23 de la chambre 21, puisque le déplaceur 24 est à l'écart de ladite portion froide 23. Le refroidissement isochore du gaz contenu dans la chambre 21 se poursuit. En conséquence, le gaz contenu dans la chambre 11 tend à se dilater et à déplacer le piston 27 suivant la direction de coulissement dans le sens de la flèche 97 en passant à travers le conduit de liaison 16, tel que représenté par la flèche 92. En outre, le gaz contenu dans la chambre 21 tend à se contracter et à déplacer le piston 27 suivant la direction de coulissement dans le sens de la flèche 97. Il y a alors détente isotherme dans le moteur 10 et compression isotherme dans le moteur 20. Puis, tel qu'illustré à la figure 3, le réchauffement du gaz contenu dans la portion chaude 22 engendre le déplacement des déplaceurs 14, 24 selon la direction de coulissement dans le sens repéré par la flèche 98, opposé au sens de la flèche 96. En alternative, ce déplacement pourrait être commandé via les enroulement électromagnétique 2, 3. Ceci provoque dans le moteur 10 la circulation du gaz de la portion chaude 12 de la chambre 11 vers la portion froide 13 de la chambre 11 dans le conduit de liaison 16, tel que représenté par la flèche 92 et dans le moteur 20 la circulation du gaz de la portion froide 23 de la chambre 21 vers la portion chaude 22 de la chambre 21 dans le conduit de liaison 26, tel que représenté par la flèche 93. Dans le moteur 10, le gaz est refroidi avant d'entrer dans la portion froide 13 de la chambre 11, tandis que dans le moteur 20, le gaz est réchauffé avant d'entrer dans la portion chaude 22 de la chambre 21.

Il y a donc transfert de chaleur du gaz circulant dans le conduit de liaison 16 vers le gaz circulant dans le conduit de liaison 26, tel que représenté par la flèche 95. Le piston 27 étant immobile, il y a donc un refroidissement isochore dans le moteur 10 et un chauffage isochore dans le moteur 20. Tel que représenté à la figure 4, dans le moteur 10, la source chaude 15 est alors sensiblement masquée par le déplaceur 14, de sorte que compte tenu de la faible quantité de gaz contenu dans la portion chaude 12 (quasiment nulle), le gaz contenu dans la chambre 11 n'est sensiblement pas chauffé, tandis que la source froide 28 refroidit le gaz contenu dans la portion froide 13 de la chambre 11, puisque le déplaceur 14 est à l'écart de ladite portion froide 13. Le refroidissement isochore du gaz contenu dans la chambre 11 se poursuit. Inversement, dans le moteur 20, la source chaude 25 réchauffe le gaz contenu dans la portion chaude 22 de la chambre 21. Le chauffage isochore du gaz contenu dans la chambre 21 se poursuit, tandis que la source froide 28 est alors sensiblement masquée par le déplaceur 24 et le piston 27, de sorte que la faible quantité de gaz contenu dans la portion froide 23 de la chambre 21 n'est sensiblement pas refroidi. En conséquence, le gaz contenu dans la chambre 11 tend à se contracter et à déplacer le piston 27 suivant la direction de coulissement dans le sens de la flèche 99. En outre, le gaz contenu dans la chambre 21 tend à se dilater et à déplacer le piston 27 suivant la direction de coulissement dans le sens de la flèche 99 en passant à travers le conduit de liaison 26, tel que représenté par la flèche 93. Il y a alors compression isotherme détente dans le moteur 10 et isotherme dans le moteur 20. La figure 5 illustre un dispositif 100 comprenant deux couples 201, 202 de moteurs fonctionnant en opposition suivant le cycle de Stirling. Le couple 201 de moteurs comprend un moteur 110 et un moteur 150. Le moteur 110 est sensiblement identique au moteur 10 décrit aux figures 1 et 2. Les repères correspondant aux éléments propres au moteur 10 ont été augmentés de 100.

Le moteur 150 est sensiblement identique au moteur 20 décrit aux figures 1 et 2. Les repères correspondant éléments propres au moteur 20 ont été augmentés de 130. Les éléments partagés par les deux moteurs 110, 150 du couple 201 de moteur sont le cylindre 117, les éléments électromagnétiques 118 servant à transformer le mouvement du piston 157 en électricité, la cavité 119 du cylindre 117 et la source froide 158. La liaison entre le déplaceur 114 et le déplaceur 154 est repérée 221, tandis que la liaison entre le déplaceur 124 et le déplaceur 154 est repérée 222.

Le couple 201 de moteurs 110, 150 se distingue essentiellement du dispositif 1 par les conduits de liaison 116, 156 qui ne sont pas en échange de chaleur l'un avec l'autre. Le conduit de liaison 116 est en échange de 35 chaleur, dans un échangeur de chaleur 108, avec le conduit de liaison 126 de manière analogue à ce qui a été décrit aux figures 1 et 2 avec le conduit de liaison 16 en échange de chaleur avec le conduit de liaison 26 dans l'échangeur de chaleur 8. De même, le conduit de liaison 156 est en échange de chaleur, dans un échangeur de chaleur 109, avec le conduit de liaison 166 de manière analogue à ce qui a été décrit aux figures 1 et 2 avec le conduit de liaison 26 en échange de chaleur avec le conduit de liaison 16 dans l'échangeur de chaleur 8.

Le couple 202 de moteurs 120, 160 est sensiblement identique au couple 201 de moteurs 110, 150, les éléments du couple 202 correspondant à ceux du couple 201 ont un repère augmenté de 100. Le couple 202 de moteurs 120, 150 ne se distingue pas structurellement du couple 201 de moteurs 110, 150, mais fonctionnellement. Le moteur 120 est en phase avec le moteur 150, tandis que le moteur 160 est en phase avec le moteur 110. Le couple 101 de moteurs 110,150 et le couple 202 de moteurs 120, 160 sont disposés côte à côte. Plus précisément, le moteur 110 et le moteur 120 sont disposés côte à côte, de sorte que la zone de connexion chaude 116a du moteur 110 soit située en regard de la zone de connexion chaude 126a du moteur 120 et la zone de connexion froide 116b du moteur 110 est située en regard de la zone de connexion froide 126b du moteur 120. De même, le moteur 150 et le moteur 160 sont disposés côte à côte, de sorte que la zone de connexion chaude 156a du moteur 150 soit située en regard de la zone de connexion chaude 166a du moteur 160 et la zone de connexion froide 156b du moteur 150 est située en regard de la zone de connexion froide 166b du moteur 160. La circulation du gaz dans le conduit de liaison 116 est illustrée par la flèche 191. La circulation du gaz dans le conduit de liaison 126 est illustrée par la flèche 192. La circulation du gaz dans le conduit de liaison 156 est illustrée par la flèche 195. La circulation du gaz dans le conduit de liaison 166 est illustrée par la flèche 196. Le déplacement du déplaceur 114 et du déplaceur 154 est illustré par la flèche 211. Le déplacement du déplaceur 124 et du déplaceur 164 est illustré par la flèche 212. Le transfert de chaleur du moteur 120 au moteur 110 dans l'échangeur de chaleur 108 est illustré par la flèche 232. Le transfert de chaleur du moteur 150 au moteur 160 dans l'échangeur de chaleur 109 est illustré par la flèche 235. Les figures 6 et 7 illustrent un dispositif 200 se distinguant essentiellement du dispositif 100 illustré à la figure 5 en ce qu'il comprend en outre deux autres couples 203, 204 de moteurs 130, 170 ; 140, 180. Le couple 203 de moteurs est identique et en phase avec le couple 201 de moteurs, tandis que le couple 204 de moteurs est identique et en phase avec le couple 202 de moteurs.

Les éléments du couple 203 correspondant à ceux du couple 201, comme les éléments du couple 204 correspondant à ceux du couple 202 ont un repèreaugmenté de 20. Les directions de coulissement des pistons 157, 167, 177, 187 sont repérées respectivement 211, 212, 213, 214 et sont parallèles entre elles. La liaison entre les déplaceurs des couples 203 et 204 sont repérées respectivement 223 et 224. Pour une facilité de représentation et de compréhension, les couples 203 et 204 ont été représentés à côté des couples 201 et 202. En fait, tel qu'illustré à la figure 7 le couple 203 est disposé derrière le couple 201 et le couple 204 est disposé derrière le couple 202, de sorte que perpendiculairement aux direction de coulissement, les couples 201, 202, 203 et 204 sont disposés sous forme de carré.

La zone de connexion chaude 116a du moteur 110, la zone de connexion chaude 126a du moteur 120, la zone de connexion chaude 136a du moteur 130 et la zone de connexion chaude 146a du moteur 140 sont situées dans un même plan de connexion chaude P108a. La zone de connexion froide 116b du moteur 110, la zone de connexion froide 126b du moteur 120, la zone de connexion froide 136b du moteur 130 et la zone de connexion froide 146b du moteur 140 sont situées dans un même plan de connexion froide P108b. Le plan de connexion chaude P108a et le plan de connexion froide P108b sont parallèles entre eux et perpendiculaires aux directions de coulissement 211, 212, 213, 214.

L'échangeur de chaleur 108 est traversé par le conduit de liaison 116 du moteur 110, le conduit de liaison 126 du moteur 120, le conduit de liaison 136 du moteur 130 et le conduit de liaison 146 du moteur 140. Il s'étend sensiblement entre le plan de connexion chaude P108a et le plan de connexion froide P108b. Le transfert de chaleur du moteur 130 au moteur 140 dans l'échangeur de chaleur 108 est illustré par la flèche 233. Le transfert de chaleur du moteur 180 au moteur 170 dans l'échangeur de chaleur 109 est illustré par la flèche 238. Les transferts de chaleur du moteur 120 au moteur 140 et du moteur 130 au moteur 110 dans l'échangeur de chaleur 108 sont illustrés respectivement par les flèches 242 et 243. Les transferts de chaleur du moteur 150 au moteur 170 et du moteur 180 au moteur 120 dans l'échangeur de chaleur 109 sont illustrés respectivement par les flèches 245 et 248. La circulation du gaz dans les conduits de liaison 136, 146, 176, 186 des moteurs 130, 140, 170 et 180 est 35 illustrée respectivement par les flèche 193, 194, 197 et 198. Le déplacement des déplaceurs 134, 174 et 144, 184 des couples 203, 204 est illustré respectivement par les flèche 213, 214. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titres d'exemples non limitatifs. Ainsi, les échangeurs 108 et 109 aux figures 5 à 7 pourraient être réunis en un unique échangeur à 4 voies pour la réalisation illustrée à la figure 5 et 8 voies pour la réalisation illustrée aux figures 6 et 7. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux réalisations qui viennent d'être décrites à titre d'exemples non limitatifs. Elle s'applique à d'autres configurations, notamment celles illustrées dans FR-A-2 819 555. D'autre part, plusieurs dispositifs 200 pourraient être disposés côte à côte.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif (1, 100, 200) de transformation d'énergie thermique en énergie électrique comprenant un premier (10, 110) et un deuxième (20, 120) moteur thermique fonctionnant selon le cycle de Stirling, le premier moteur thermique (10) étant en opposition de phase par rapport au deuxième moteur thermique (20, 120) et chaque moteur (10, 20 ; 110, 120) comprenant : - un cylindre (17 ; 117, 127) équipé d'éléments 10 électromagnétiques (18 ; 118, 128) et présentant une cavité (19 ; 119, 129) renfermant un fluide, - un piston (27 ; 157, 167) coulissant dans la cavité (19 ; 119, 129) du cylindre (17 ; 117, 127) selon une direction de coulissement (96, 97, 98, 99 ; 211, 212), 15 ledit piston (27 ; 157, 167) étant couplé aux éléments électromagnétiques (18 ; 118, 128) pour transformer le déplacement du piston (27 ; 157, 167) en énergie électrique, - une chambre (11, 21 ; 111, 121) délimitée par le 20 piston (27 ; 157, 167), - une source chaude (15, 25 ; 115 125) et une source froide (28 ; 118, 128) en échange de chaleur avec la chambre (11, 21 ; 111, 121), - un déplaceur (14, 24 ; 114, 124) disposé dans la 25 chambre (11, 21 ; 111, 121), ledit déplaceur (14, 24 ; 114, 124) étant mobile entre une première position dans laquelle la source chaude (15, 25 ; 115, 125) réchauffe le fluide contenu dans la chambre (11, 21 ; 111, 121) et une deuxième position dans laquelle la source froide (28 ; 118, 128) 30 refroidit le fluide contenu dans la chambre (11, 21 ; 111, 121), ledit déplaceur (14, 24 ; 114, 124) séparant une portion chaude (12, 22 ; 112, 122) et une portion froide (13, 23 ; 113, 123) de la chambre (11, 21 ; 111, 121),ledit dispositif (1, 100, 200) étant caractérisé en ce que : - il comprend en outre un conduit de liaison (16, 26 ; 116, 126) reliant la portion chaude (12, 22 ; 112, 122) dans une zone de connexion chaude (16a, 26a ; 116a, 126a) et la portion froide (13, 23 ; 113, 123) de la chambre (11, 21 ; 111, 121) dans une zone de connexion froide (16b, 26b ; 116b, 126b), - le conduit de liaison (16, 116) du premier moteur 10 thermique est en échange de chaleur (8, 108) avec le conduit de liaison (26, 126) du deuxième moteur.

2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moteur (10) et le deuxième moteur (20) définissent un couple de moteurs en opposition, 15 le piston (27) du premier moteur (10) étant lié au piston (27) du deuxième moteur (20) et le déplaceur (14) du premier moteur (10) étant lié au déplaceur (24) du deuxième moteur (20).

3. Dispositif (1) selon la revendication 2, 20 caractérisé en ce que : -le premier moteur (10) et le deuxième moteur (20) partagent le même cylindre (17), et - le piston (27) et le déplaceur (14) du premier moteur (10) sont disposés dans la même cavité (19) que le 25 piston (27) et le déplaceur (24) du deuxième moteur (20).

4. Dispositif (100, 200) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moteur (110) et le deuxième moteur (120) sont disposés côte à côte, de sorte que la zone de connexion chaude (116a) du premier moteur 30 (110) soit située en regard de la zone de connexion chaude (126a) du deuxième moteur (120) et la zone de connexion froide (116b) du premier moteur (110) est située en regard de la zone de connexion froide (126b) du deuxième moteur (120). . Dispositif selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que : ù le dispositif (100, 200) comprend un troisième moteur (150) et un quatrième moteur (160) sensiblement 5 identiques aux premier (110) et deuxième moteur (120), ù le premier moteur (110) et le troisième moteur (150) définissent un couple (201) de moteurs en opposition, le premier moteur (110) et le troisième moteur (150) étant en opposition de phase, le piston (157) du premier moteur (110) étant lié au piston (157) du troisième moteur (150) et le déplaceur (114) du premier moteur (110) étant lié au déplaceur (154) du troisième moteur (150), ù le deuxième moteur (120) et le quatrième moteur (160) définissent un couple (202) de moteurs en opposition, le deuxième moteur (120) et le quatrième (160) moteur étant en opposition de phase, le piston (167) du deuxième moteur (120) étant lié au piston (167) du quatrième moteur (160) et le déplaceur (124) du deuxième moteur (120) étant lié au déplaceur (164) du quatrième moteur (160). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que : ù le premier moteur (110) et le troisième moteur (150) partagent le même cylindre (117), ù le deuxième moteur (120) et le quatrième moteur 25 (160) partagent le même cylindre (127), ù le piston (157) et le déplaceur (114) du premier moteur (110) sont disposés dans la même cavité (119) que le piston (157) et le déplaceur (154) du troisième moteur (150), 30 ù le piston (167) et le déplaceur (124) du deuxième moteur (120) sont disposés dans la même cavité (129) que le piston (157) et le déplaceur (154) du quatrième moteur (150). 20 25 307. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que . - il comprend en outre comprend un troisième moteur (130) et un quatrième moteur (140) sensiblement identiques aux premier moteur (110) et deuxième moteur (120), le premier moteur (110) et le quatrième moteur (140) étant en phase et, le deuxième moteur (120) et le troisième moteur (130) étant en phase, - il comprend en outre un échangeur de chaleur (108) traversé par le conduit de liaison (116) du premier moteur (110), le conduit de liaison (126) du deuxième moteur (120), le conduit de liaison (136) du troisième moteur (130) et le conduit de liaison (146) du quatrième moteur (140), - le premier moteur (110), le deuxième moteur (120), le troisième moteur (130) et le quatrième moteur (140) sont disposés côte à côte, de sorte que : • les directions de coulissement (211, 212, 213, 214) des pistons (157, 167, 177, 187) sont parallèles, • la zone de connexion chaude (116a) du premier moteur (110), la zone de connexion chaude (126a) du deuxième moteur (120), la zone de connexion chaude (136a) du troisième moteur (130) et la zone de connexion chaude (146a) du quatrième moteur (140) sont situées dans un plan de connexion chaude (P108a), • la zone de connexion froide (116b) du premier moteur (110), la zone de connexion froide (126b) du deuxième moteur (120), la zone de connexion froide (136b) du troisième moteur (130) et la zone de connexion froide (146b) du quatrième moteur (140) sont situées dans un plan de connexion froide (P108b),• le plan de connexion chaude (P108a) et le plan de connexion froide (P108b) sont parallèles entre eux et perpendiculaires aux directions de coulissement (211, 212, 213, 214). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que . ù il comprend en outre un échangeur de chaleur (108) traversé par le conduit de liaison (116) du premier moteur (110), le conduit de liaison (126) du deuxième moteur (120), le conduit de liaison (136) du troisième moteur (130) et le conduit de liaison (146) du quatrième moteur (140), et ù l'échangeur de chaleur (108) s'étend sensiblement entre le plan de connexion chaude (P108a) et le plan de 15 connexion froide (P108b). 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que : ù le dispositif comprend en outre un cinquième moteur (150), un sixième moteur (160), un septième moteur 20 (170) et huitième moteur (180) sensiblement identiques aux premier moteur (110), deuxième moteur (120), troisième moteur (130) et quatrième moteur (140), ù le premier moteur (110) et le cinquième moteur (150) définissent un couple (201) de moteurs en opposition, 25 le premier moteur (110) et le cinquième moteur (150) étant en opposition de phase, le piston (157) du premier moteur (110) étant lié au piston (157) du cinquième moteur (150) et le déplaceur (114) du premier moteur (110) étant lié au déplaceur (154) du cinquième moteur (150), 30 ù le deuxième moteur (120) et le sixième moteur (160) définissent un couple (202) de moteurs en opposition, le deuxième moteur (120) et le sixième moteur (160) étant en opposition de phase, le piston (167) du deuxième moteur (120) étant lié au piston (167) du sixième moteur (160) etle déplaceur (124) du deuxième moteur (120) étant lié au déplaceur (164) du sixième moteur (160), ù le troisième moteur (130) et le septième moteur (170) définissent un couple (203) de moteurs en opposition, le troisième moteur (130) et le septième moteur (170) étant en opposition de phase, le piston (177) du troisième moteur (130) étant lié au piston (177) du septième moteur (170) et le déplaceur (134) du troisième moteur (130) étant lié au déplaceur (174) du septième moteur (170), ù le quatrième moteur (140) et le huitième moteur (180) définissent un couple (204) de moteurs en opposition, le quatrième moteur (140) et le huitième moteur (180) étant en opposition de phase, le piston (187) du quatrième moteur (140) étant lié au piston (187) du huitième moteur (180) et le déplaceur (144) du quatrième moteur (140) étant lié au déplaceur (184) du huitième moteur (180). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que . ù le premier moteur (110) et le cinquième moteur 20 (150) partagent le même cylindre (117), ù le deuxième moteur (120) et le sixième moteur (160) partagent le même cylindre (127), ù le troisième moteur (130) et le septième moteur (170) partagent le même cylindre (137), 25 ù le quatrième moteur (140) et le huitième moteur (180) partagent le même cylindre (147), ù le piston (157) et le déplaceur (114) du premier moteur (110) sont disposés dans la même cavité (119) que le piston (157) et le déplaceur (154) du cinquième moteur 30 (150), ù le piston (167) et le déplaceur (124) du deuxième moteur (120) sont disposés dans la même cavité (129) que le piston (167) et le déplaceur (164) du sixième moteur (160),le piston (177) et le déplaceur (134) du troisième moteur (130) sont disposés dans la même cavité (139) que le piston (177) et le déplaceur (174) du septième moteur (170), ù le piston (187) et le déplaceur (184) du quatrième moteur (140) sont disposés dans la même cavité (149) que le piston (187) et le déplaceur (184) du huitième moteur (180).