FR2957137A1

FR2957137A1 - Heat exchanger module for stirling engine utilized for boilers, has two exchangers, where one of exchangers is placed on two sides of other heat exchanger and operated at temperature different from that of former exchanger

Info

Publication number: FR2957137A1
Application number: FR1000908A
Authority: FR
Inventors: Benoit Grappe; Hugues Filiputti
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2011-09-09
Anticipated expiration: 2030-03-05
Also published as: FR2957137B1

Abstract

The module (100) has a transferring chamber containing a displacing mechanism that displaces a quantity of gas toward a hot heat exchanger or a cold heat exchanger. The hot and cold heat exchangers respectively heat and cool the quantity of gas. The displacing mechanism comprises two movable subassemblies (1A, 1B) that are separated from one another by a heat exchanger (8). Another heat exchanger (9) is placed on two sides of the former heat exchanger and operated at operating temperature different from that of the former exchanger. An independent claim is also included for a stirling engine comprising a compression room.

Description

MODULE A ECHANGEURS THERMIQUES POUR MOTEUR STIRLING ET MOTEUR STIRLING COMPORTANT AU MOINS UN TEL MODULE THERMAL EXCHANGER MODULE FOR STIRLING ENGINE AND STIRLING ENGINE COMPRISING AT LEAST ONE SUCH MODULE

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention est relative à un module à échangeurs thermiques pour moteur Stirling comprenant une chambre de transfert contenant un mécanisme déplaceur destiné à déplacer une quantité de gaz vers au moins un échangeur thermique chaud ou vers au moins un échangeur thermique froid, lesdits échangeurs chaud et froid étant destinés respectivement à réchauffer et à refroidir la quantité de gaz. L'invention est aussi relative à un moteur Stirling comprenant au moins un module à échangeurs thermiques selon l'invention. Le mécanisme déplaceur dudit au moins un module est entrainé par des moyens de commande dudit moteur Stirling. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Un moteur de type Stirling renferme un gaz dans un volume hermétique. Le moteur fonctionne selon un cycle thermodynamique comprenant quatre phases successives : chauffage du gaz isochore / détente isotherme / refroidissement du gaz isochore / compression isotherme. Les phases de détente et de compression produisent un travail mécanique qui dépend de la quantité de chaleur échangée par l'intermédiaire du gaz entre une source chaude du moteur et un puits de chaleur du moteur. Cette quantité de chaleur échangée par l'intermédiaire du gaz dépend elle-même de la différence entre la température de la source chaude et la température du puits de chaleur, des pertes thermiques du moteur et de la surface des échangeurs thermiques. Les moteurs Stirling sont utilisés pour différentes applications comme notamment les chaudières à cogénération. Un brûleur à gaz ou à granulés de bois assure d'une part le chauffage d'un circuit d'eau sanitaire et/ou de chauffage central et d'autre part alimente la source chaude d'un moteur Stirling intégré. En effet une partie de la chaleur est récupérée par le moteur Stirling pour entraîner un alternateur et générer ainsi de l'électricité. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a heat exchanger module for Stirling engine comprising a transfer chamber containing a displacer mechanism for moving a quantity of gas to at least one hot heat exchanger or to at least one heat exchanger cold, said hot and cold exchangers being respectively for heating and cooling the amount of gas. The invention also relates to a Stirling engine comprising at least one heat exchanger module according to the invention. The displacing mechanism of said at least one module is driven by control means of said Stirling engine. STATE OF THE PRIOR ART A Stirling type engine contains a gas in an airtight volume. The engine operates according to a thermodynamic cycle comprising four successive phases: heating of the isochoric gas / isothermal expansion / cooling of the isochoric gas / isothermal compression. The expansion and compression phases produce a mechanical work that depends on the amount of heat exchanged via the gas between a hot source of the engine and a heat sink of the engine. This amount of heat exchanged through the gas itself depends on the difference between the temperature of the hot source and the temperature of the heat sink, thermal losses of the engine and the surface of the heat exchangers. Stirling engines are used for different applications such as cogeneration boilers. A burner gas or wood pellet provides on the one hand the heating of a sanitary water circuit and / or central heating and on the other hand supplies the hot source of an integrated Stirling engine. Indeed some of the heat is recovered by the Stirling engine to drive an alternator and thus generate electricity.

Les moteurs Stirling sont aussi utilisés pour exploiter l'énergie solaire : en plaçant le moteur au foyer d'un miroir parabolique, l'énergie solaire vient chauffer le moteur afin d'entraîner un alternateur et générer de l'électricité. Le moteur de type Stirling est une machine thermodynamique réversible capable aussi de transformer un travail mécanique en un flux de chaleur. Le moteur Stirling est alors entraîné à l'aide d'un autre moteur pour réaliser des pompes à chaleur capable de refroidir ou de chauffer selon le sens d'entraînement. Pour toutes les applications existantes, les moteurs de type Stirling ne sont utilisés que pour des différences de températures importantes entre la source chaude et le puits de chaleur. A titre d'exemple, les moteurs Stirling utilisés par exemple en cogénération ne peuvent pas fonctionner en dessous d'une différence de température de 500°C. La raison principale est que le rendement théorique maximal du moteur de Stirling suit la loi de Carnot qui dit que le rendement ne peut dépasser la limite de 1-Tf/Tc (où Tf est la température du puits de chaleur et Tc la température de la source chaude). Ainsi, en diminuant la différence de température, le rendement moteur s'écroule et les frottements mécaniques risquent de dépasser alors le travail fournit par le moteur. Pour faire fonctionner un moteur Stirling à basse température, il serait nécessaire d'augmenter l'efficacité des échanges thermiques avec le gaz qu'il contient en augmentant en particulier la surface des échangeurs. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique, de manière à proposer un module à échangeurs thermiques pour moteur Stirling moteur de type Stirling pouvant fonctionner avec une faible différence de température entre la source chaude et le puits de chaleur. Le mécanisme déplaceur du module à échangeur thermiques selon l'invention comporte deux sous-ensembles mobiles et séparés l'un de l'autre par un premier échangeur thermique, des moyens de synchronisation autorisant un déplacement synchronisé et simultané en translation des deux sous-ensembles mobiles vers deux seconds échangeurs thermiques selon un axe longitudinal de déplacement. Lesdits seconds échangeurs placés de part et d'autre du premier échangeur thermique, sont à une température de fonctionnement distincte de celle du premier échangeur. Stirling engines are also used to exploit solar energy: by placing the engine at the focus of a parabolic mirror, solar energy comes to heat the engine to drive an alternator and generate electricity. The Stirling type engine is a reversible thermodynamic machine that can also transform a mechanical work into a heat flow. The Stirling engine is then driven by another engine to produce heat pumps that can cool or heat in the direction of the drive. For all existing applications, Stirling type motors are only used for large temperature differences between the hot source and the heat sink. By way of example, Stirling engines used for example in cogeneration can not operate below a temperature difference of 500 ° C. The main reason is that the maximum theoretical yield of the Stirling engine follows the Carnot law which says that the yield can not exceed the limit of 1-Tf / Tc (where Tf is the temperature of the heat sink and Tc the temperature of the hot spring). Thus, by decreasing the temperature difference, the engine efficiency collapses and the mechanical friction may then exceed the work provided by the engine. To operate a Stirling engine at low temperature, it would be necessary to increase the efficiency of heat exchange with the gas it contains by increasing in particular the surface of the exchangers. SUMMARY OF THE INVENTION The invention therefore aims to overcome the drawbacks of the state of the art, so as to propose a heat exchanger module for Stirling engine Stirling type engine that can operate with a small temperature difference between the hot source and the heat sink. The moving mechanism of the heat exchanger module according to the invention comprises two mobile subassemblies separated from each other by a first heat exchanger, synchronization means allowing synchronized and simultaneous displacement in translation of the two subassemblies. movable to two second heat exchangers along a longitudinal axis of displacement. Said second exchangers placed on either side of the first heat exchanger, are at an operating temperature different from that of the first exchanger.

De préférence, le premier échangeur thermique est maintenu à une température de fonctionnement plus basse ou plus haute que celle des seconds échangeurs thermiques. Selon un mode de développement de l'invention, les moyens de synchronisation comportent un arbre de commande possédant une came ayant un profil hélicoïdal collaborant respectivement avec un suiveur de came de chaque sous-ensemble mobile, la rotation de l'arbre de commande entrainant le déplacement desdits ensembles mobiles selon l'axe longitudinal via le déplacement des suiveurs de came sur la came, l'arbre de commande étant destiné à être entrainé en rotation par des moyens de commande d'un moteur de type Stirling. Preferably, the first heat exchanger is maintained at a lower or higher operating temperature than that of the second heat exchanger. According to a development mode of the invention, the synchronization means comprise a control shaft having a cam having a helical profile collaborating respectively with a cam follower of each movable sub-assembly, the rotation of the control shaft causing the moving said movable assemblies along the longitudinal axis via the displacement of the cam followers on the cam, the control shaft being intended to be rotated by control means of a Stirling type motor.

De préférence, l'arbre de commande ayant un premier tronçon dont la paroi externe possède un premier profil de came à rainure hélicoïdale enroulée dans un sens positif et ayant un second tronçon dont la paroi externe possède un second profil de came à rainure hélicoïdale enroulée dans un sens négatif, les deux tronçons étant positionnés respectivement dans les deux sous-volumes, les premier et second profils de came collaborant respectivement avec une bille d'entrainement d'un sous-ensembles mobiles. Avantageusement, les moyens de synchronisation comportent des moyens de blocage empêchent la rotation des sous-ensembles mobiles. De préférence, l'arbre de commande est creux et comporte plusieurs ouvertures de transfert des gaz, au moins une première ouverture étant reliée à un premier sous-volume et au moins une seconde ouverture étant reliée à un second sous-volume. De préférence, le module à échangeurs thermiques comporte des moyens régénérateurs pour récupérer et restituer une partie de l'énergie thermique. Preferably, the control shaft having a first section whose outer wall has a first helical groove cam profile wound in a positive direction and having a second section whose outer wall has a second helical groove cam profile wound in a negative direction, the two sections being positioned respectively in the two sub-volumes, the first and second cam profiles collaborating respectively with a drive ball of a mobile subassemblies. Advantageously, the synchronization means comprise locking means preventing rotation of the mobile subassemblies. Preferably, the control shaft is hollow and has a plurality of gas transfer openings, at least a first opening being connected to a first sub-volume and at least a second opening being connected to a second sub-volume. Preferably, the heat exchanger module comprises regenerative means for recovering and restoring a portion of the thermal energy.

Avantageusement, les moyens régénérateurs sont positionnés à l'intérieur de l'arbre de commande respectivement entre les deux première ouvertures débouchant respectivement dans le sous-volume et entre les deux ouvertures débouchant respectivement dans le sous-volume. Advantageously, the regenerating means are positioned inside the control shaft respectively between the two first openings opening respectively in the sub-volume and between the two openings opening respectively in the sub-volume.

Le moteur Stirling selon l'invention comporte une chambre de compression reliée à la chambre de transfert dudit au moins module à échangeurs thermiques par au moins une ouverture d'échange, ladite chambre de compression comprenant un piston de commande se déplaçant en translation sous l'effet des variations de pression générées dans la chambre de transfert. The Stirling engine according to the invention comprises a compression chamber connected to the transfer chamber of said at least one heat exchanger module by at least one exchange opening, said compression chamber comprising a control piston moving in translation under the effect of the pressure variations generated in the transfer chamber.

De préférence, les moyens de commande comportent des moyens de transformation de mouvement d'un mouvement de translation du piston de commande en un mouvement de rotation de l'arbre de commande. Avantageusement, les moyens de transformation de mouvement comportent une came ayant un profil hélicoïdal solidaire du piston de commande et un suiveur de came solidaire de l'arbre de commande et collaborant avec ledit profil, le déplacement en translation du piston de commande et du profil de came entrainant la rotation du suiveur de came et de l'arbre de commande. Selon un mode de développement, le moteur Stirling comporte au moins deux modules à échangeurs thermiques, les mécanismes déplaceur desdits au moins deux modules étant reliés respectivement à l'arbre de commande de manière à ce que le déplacement en translation du piston de commande entraîne la rotation de l'arbre de commande et le déplacement en translation de tous les sous-ensembles mobiles des mécanismes déplaceur. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente une vue schématique en perspective et en coupe d'un module à échangeurs thermiques 100 selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention dans une première position de fonctionnement ; la figure 2 représente une vue schématique en perspective et en coupe d'un module à échangeurs thermiques 100 selon la figure 1 dans une seconde position de fonctionnement ; les figures 3 et 4 représentent des vues schématiques en perspective et en coupe d'une partie d'un module à échangeurs thermiques 100 selon la figure 1; 10 - la figure 5 représente une vue en perspective et en coupe d'un moteur de type Stirling selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention ; la figure 6 représente une vue en perspective et en coupe d'une partie du moteur de type Stirling selon la figure 5 ; les figures 7A à 7C représentent des vues en perspective des moyens de 15 transformation du moteur de type Stirling selon la figure 5 dans trois positions de fonctionnement ; les figures 8A à 8D représentent à l'aide de vues schématiques en coupe les phases successives du cycle thermodynamique du moteur de type Stirling selon la figure 5 ; 20 la figure 9 représente les courbes de déplacement du piston et des mécanismes déplaceurs d'un moteur de type Stirling selon les quatre phases d'un cycle thermodynamique idéal. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION MODULE A ECHANGEURS THERMIQUES 25 Selon un mode de réalisation tel que représenté sur les figures 1 à 3, le module à échangeurs thermiques 100 pour moteur Stirling comprend une chambre de transfert contenant un mécanisme déplaceur destiné à déplacer un gaz de travail vers au moins un échangeur thermique chaud 8 ou vers au moins un échangeur thermique froid 9. Lesdits échangeurs thermiques chaud et froid 8, 9 sont destinés respectivement à réchauffer et à refroidir le gaz de travail. Les échangeurs thermiques chaud et froid 8, 9 sont maintenus à une température de fonctionnement respectivement grâce à deux circuits thermiques 2, 3. Selon un mode de réalisation de l'invention, les circuits thermiques 2, 3 sont destinés faire circuler des fluides caloporteurs pour maintenir la température de fonctionnement des premier et seconds échangeurs thermique 8 et 9. Le premier circuit thermique 2 est composé d'une arrivée et d'une sortie permettant de faire circuler un fluide caloporteur vers au moins un premier échangeur thermique 8 reliés entre eux en parallèle ou en série. A titre d'exemple, la chaleur apportée par le fluide caloporteur vers l'échangeur thermique chaud 8 pourra provenir de capteurs solaires thermiques ou de rejet de chaleur industrielle. Le second circuit thermique 3 est composé d'une arrivée et d'une sortie permettant de faire circuler un fluide caloporteur vers au moins un second échangeur thermique 9 reliés entre eux en parallèle ou en série. A titre d'exemple, la chaleur retirée de l'échangeur thermique froid 9 par le fluide caloporteur pourra être dissipée grâce à un aérotherme ou une tour de refroidissement. Preferably, the control means comprise means for transforming the movement of a translation movement of the control piston into a rotational movement of the control shaft. Advantageously, the motion transformation means comprise a cam having a helical profile integral with the control piston and a cam follower integral with the control shaft and collaborating with said profile, the translational movement of the control piston and the profile of the control piston. cam causing the rotation of the cam follower and the control shaft. According to a development mode, the Stirling engine comprises at least two heat exchanger modules, the displacing mechanisms of said at least two modules being respectively connected to the control shaft so that the translational movement of the control piston causes the rotation of the control shaft and the displacement in translation of all the movable sub-assemblies of the displacer mechanisms. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments of the invention, given by way of non-limiting examples, and represented in the accompanying drawings, in which: FIG. a schematic view in perspective and in section of a heat exchanger module 100 according to a preferred embodiment of the invention in a first operating position; FIG. 2 represents a diagrammatic perspective view in section of a heat exchanger module 100 according to FIG. 1 in a second operating position; Figures 3 and 4 show schematic views in perspective and in section of a portion of a heat exchanger module 100 according to Figure 1; FIG. 5 represents a perspective view in section of a Stirling type engine according to a preferred embodiment of the invention; FIG. 6 represents a perspective view in section of a part of the Stirling type motor according to FIG. 5; Figs. 7A-7C show perspective views of the Stirling-type engine transforming means according to Fig. 5 in three operating positions; FIGS. 8A to 8D show schematic sectional views of the successive phases of the thermodynamic cycle of the Stirling type engine according to FIG. 5; FIG. 9 shows the displacement curves of the piston and the displacers of a Stirling type motor according to the four phases of an ideal thermodynamic cycle. DETAILED DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT THERMAL EXCHANGER MODULE According to an embodiment as shown in FIGS. 1 to 3, the heat exchanger module 100 for a Stirling engine comprises a transfer chamber containing a displacer mechanism for moving a working gas to at least one hot heat exchanger 8 or to at least one cold heat exchanger 9. Said hot and cold heat exchangers 8, 9 are respectively intended to heat and cool the working gas. The hot and cold heat exchangers 8, 9 are maintained at an operating temperature respectively by means of two thermal circuits 2, 3. According to one embodiment of the invention, the thermal circuits 2, 3 are intended to circulate heat transfer fluids for maintain the operating temperature of the first and second heat exchangers 8 and 9. The first thermal circuit 2 is composed of an inlet and an outlet for circulating a heat transfer fluid to at least a first heat exchanger 8 connected to one another. parallel or in series. For example, the heat provided by the heat transfer fluid to the hot heat exchanger 8 may come from solar thermal collectors or industrial heat rejection. The second thermal circuit 3 is composed of an inlet and an outlet for circulating a heat transfer fluid to at least one second heat exchanger 9 interconnected in parallel or in series. For example, the heat removed from the cold heat exchanger 9 by the coolant can be dissipated through a heater or a cooling tower.

Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, le mécanisme déplaceur comporte deux sous-ensembles mobiles 1A, 1B séparés l'un de l'autre par un premier échangeur thermique 8. Le module à échangeurs thermiques 100 comporte des moyens de synchronisation autorisant un déplacement synchronisé et simultané des deux sous-ensembles mobiles 1A, 1B vers deux seconds échangeurs thermiques 9. Le déplacement synchronisé des deux sous-ensembles mobiles 1A, 1B se fait selon un axe longitudinal Y. Chaque sous-ensemble mobile 1A, 1B est ainsi positionné dans un sous-volume 11A, 11B délimité par un des deux seconds échangeurs thermiques 9, le premier échangeur thermique 8 et des isolants 7 formant la cloison de la chambre de transfert. Lesdits seconds échangeurs thermiques 9 placés de part et d'autre du premier échangeur thermique 8, sont à une température de fonctionnement distincte de celle dudit premier échangeur. According to a preferred embodiment of the invention, the displacer mechanism comprises two mobile subassemblies 1A, 1B separated from each other by a first heat exchanger 8. The heat exchanger module 100 comprises synchronization means allowing a synchronized and simultaneous displacement of the two mobile subsets 1A, 1B to two second heat exchangers 9. The synchronized displacement of the two mobile subsets 1A, 1B is along a longitudinal axis Y. Each mobile subset 1A, 1B is thus positioned in a sub-volume 11A, 11B delimited by one of the two second heat exchangers 9, the first heat exchanger 8 and insulators 7 forming the partition of the transfer chamber. Said second heat exchangers 9 placed on either side of the first heat exchanger 8, are at an operating temperature different from that of said first exchanger.

Selon un premier mode particulier de réalisation tel que représenté sur la figure 1, les deux seconds échangeurs thermiques 9 sont des échangeurs thermiques dits froids et le premier échangeur thermique 8 est un échangeur thermique dit chaud. Autrement dit, le premier échangeur thermique 8 est maintenu à une température de fonctionnement plus haute que celle des seconds échangeurs thermiques 9. Selon un mode de réalisation de l'invention, le circuit thermique comporte un premier circuit hydraulique 2 destiné à transporter un fluide caloporteur haute température et un second circuit hydraulique 3 destiné à transporter un fluide caloporteur basse température. Ledit au moins échangeur chaud 8 est relié au premier circuit hydraulique 2 et ledit au moins échangeur froid 9 est relié au second circuit hydraulique 3. Lesdits échangeurs thermiques comportent un volume interne dans lequel circule le fluide caloporteur. Lesdits échangeurs thermiques se comportent comme des radiateurs. Selon un second mode particulier de réalisation non représenté, les deux seconds échangeurs thermiques sont des échangeurs thermiques dits chauds et le premier échangeur thermique est un échangeur thermique dit froid. Autrement dit, les deux seconds échangeurs thermiques sont maintenus à une température de fonctionnement plus haute que celle du premier échangeur thermique. Les moyens de synchronisation comportent un arbre de commande 5 possédant une came 16 ayant un profil de came hélicoïdal collaborant avec un suiveur de came 17 de chaque sous-ensemble mobile 1A, I B. La rotation de l'arbre de commande 5 entraine le déplacement des suiveurs de came 17 sur le profil de came et entraine le déplacement desdits ensembles mobiles selon l'axe longitudinal Y. L'arbre de commande 5 est destiné à être entrainé en rotation par des moyens de commande 200 d'un moteur de type Stirling. A titre d'exemple de réalisation, l'arbre de commande 5 comporte deux tronçons cylindriques identiques fixés l'un à l'autre de manière tête-bêche. Les axes longitudinaux desdits tronçons sont alignés. En outre, chaque tronçon comporte, sur une surface externe, une rainure de forme hélicoïdale. Le premier échangeur thermique 8 est positionné entre les deux tronçons. Le positionnement tête bêche des deux même tronçons permet ainsi d'obtenir la came 16 à double profil hélicoïdal inversé permettant un guidage en translation contradirectionnelle des sous-ensembles 1A et 1B du mécanisme déplaceur. Comme représenté sur les figures 7A à 7C, l'arbre de commande 5 est relié aux moyens de commande par des moyens de couplage 27. Selon un mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur les figures 1 à 3, l'arbre de commande 5 comporte un premier tronçon dont la paroi externe possède un premier profil de came à rainure hélicoïdale enroulée dans un sens positif et comporte un second tronçon dont la paroi externe possède un second profil de came à rainure hélicoïdale enroulée dans un sens négatif. Les deux tronçons sont positionnés respectivement dans les deux sous-volumes 11A, 11B. According to a first particular embodiment as shown in Figure 1, the two second heat exchangers 9 are so-called cold heat exchangers and the first heat exchanger 8 is a so-called hot heat exchanger. In other words, the first heat exchanger 8 is maintained at a higher operating temperature than that of the second heat exchangers 9. According to one embodiment of the invention, the thermal circuit comprises a first hydraulic circuit 2 intended to carry a coolant high temperature and a second hydraulic circuit 3 for transporting a low temperature heat transfer fluid. Said at least one hot exchanger 8 is connected to the first hydraulic circuit 2 and the at least one cold exchanger 9 is connected to the second hydraulic circuit 3. Said heat exchangers comprise an internal volume in which the coolant circulates. Said heat exchangers behave like radiators. According to a second particular embodiment not shown, the two second heat exchangers are so-called hot heat exchangers and the first heat exchanger is a so-called cold heat exchanger. In other words, the two second heat exchangers are maintained at an operating temperature higher than that of the first heat exchanger. The synchronization means comprise a control shaft 5 having a cam 16 having a helical cam profile collaborating with a cam follower 17 of each mobile subassembly 1A, I B. The rotation of the control shaft 5 causes the displacement cam followers 17 on the cam profile and causes the displacement of said moving assemblies along the longitudinal axis Y. The control shaft 5 is intended to be rotated by control means 200 of a Stirling type motor . As an exemplary embodiment, the control shaft 5 comprises two identical cylindrical sections fixed to each other in a head-to-tail manner. The longitudinal axes of said sections are aligned. In addition, each section comprises, on an outer surface, a groove of helical shape. The first heat exchanger 8 is positioned between the two sections. The positioning head to tail of the same two sections thus makes it possible to obtain the cam 16 with an inverted double helical profile allowing guidance in contradirectional translation of the subsets 1A and 1B of the displacer mechanism. As shown in FIGS. 7A to 7C, the control shaft 5 is connected to the control means by coupling means 27. According to one embodiment of the invention as represented in FIGS. 1 to 3, the shaft control unit 5 comprises a first section whose outer wall has a first helical groove cam profile wound in a positive direction and comprises a second section whose outer wall has a second helical groove cam profile wound in a negative direction. The two sections are respectively positioned in the two sub-volumes 11A, 11B.

L'arbre de commande 5 traversant le premier échangeur thermique 8 ainsi que chaque sous-ensembles mobiles 1A, 1B via respectivement un trou de guidage. Chaque suiveur de came 17 des deux sous-ensembles mobiles 1A, 1B comporte une bille d'entrainement faisant saillie par rapport à la paroi du trou de guidage du sous-ensemble de manière à être partiellement contenue dans la rainure hélicoïdale. En outre, les moyens de synchronisation comportent des moyens de blocage empêchant la rotation des sous-ensembles mobiles 1A, 1B. La rotation de l'arbre de commande 5 entraine le déplacement des billes de guidage 17 dans les rainures hélicoïdales. Compte tenu que les deux sous ensemble mobiles 1A, 1B sont bloqués en rotation, les deux sous-ensembles mobiles 1A, 1B se déplacent en translation selon l'axe longitudinal Y et selon des directions opposées. Autrement dit, les moyens de synchronisation comportent une came 16 ayant un profil hélicoïdal solidaire de l'arbre de commande 5. Chaque sous-ensembles mobiles 1A, 1B du mécanisme déplaceur comporte un suiveur de came 17 collaborant avec ledit profil. Le déplacement en rotation de l'arbre de commande 5 entraine la translation des sous-ensembles du mécanisme déplaceur. Lorsque l'arbre de commande 5 est en rotation, les sous-ensembles mobiles 1A et 1B se déplacent alternativement du premier échangeur thermique 8 vers les seconds échangeurs thermiques 9 ou des seconds échangeurs thermiques 9 vers le premier échangeur thermique 8. The control shaft 5 passing through the first heat exchanger 8 and each movable subassemblies 1A, 1B respectively via a guide hole. Each cam follower 17 of the two mobile subassemblies 1A, 1B comprises a driving ball projecting from the wall of the guide hole of the subassembly so as to be partially contained in the helical groove. In addition, the synchronization means comprise locking means preventing the rotation of the mobile subassemblies 1A, 1B. The rotation of the control shaft 5 causes the displacement of the guide balls 17 in the helical grooves. Given that the two mobile subassemblies 1A, 1B are locked in rotation, the two mobile subassemblies 1A, 1B move in translation along the longitudinal axis Y and in opposite directions. In other words, the synchronization means comprise a cam 16 having a helical profile integral with the control shaft 5. Each movable subassemblies 1A, 1B of the displacer mechanism comprises a cam follower 17 collaborating with said profile. The rotational movement of the control shaft 5 causes the translation of the subsets of the displacer mechanism. When the control shaft 5 is in rotation, the mobile subassemblies 1A and 1B move alternately from the first heat exchanger 8 to the second heat exchangers 9 or second heat exchangers 9 to the first heat exchanger 8.

A titre d'exemple de réalisation, les sous-ensembles mobiles 1A, 1B ont de préférence une forme de disque. Les surfaces extérieures des disques sont en contact glissant avec les isolants 7 de la cloison de la chambre de transfert. Les disques comportent en leur centre un trou de guidage traversé par l'axe de commande. Les moyens de blocage comprennent au moins une bille de blocage 6 placée sur la surface externe du disque de manière à faire saillie par rapport à celle-ci. La partie de la bille faisant saillie est destinée rentrer en partie dans une rainure présente dans la cloison de la chambre de transfert. De préférence, chaque disque comporte deux billes 6 placées diamétralement opposées et étant 10 destinées respectivement à rentrer dans une rainure. Les rainures présentes dans les isolants 7 formant la cloison de la chambre de transfert sont parallèles à l'axe longitudinal Y. Selon un mode préférentiel de réalisation, l'arbre de commande 5 est creux et comporte plusieurs ouvertures de transfert des gaz. Au moins une première 15 ouverture 12 est reliée à un premier sous-volume 11A et au moins une seconde ouverture 13 est reliée à un second sous-volume 11B. Les deux sous-volumes 11A, 11B d'un module à échangeurs thermiques 100 sont donc en liaison via l'arbre de commande. Selon un mode particulier de réalisation du module à échangeurs thermiques 20 100, des moyens dits régénérateurs sont intégrés dans le module. Les moyens régénérateurs 25 sont destinés à absorber une partie de la chaleur du gaz de travail lorsque celui-ci passe d'un côté chaud vers un côté froid. Les moyens régénérateurs 25 restituent ensuite cette chaleur au gaz de travail lorsque celui-ci retourne du côté froid vers le côté chaud. En récupérant et en restituant une partie 25 de l'énergie thermique, le régénérateur améliore donc le rendement du moteur. Ainsi lesdits moyens comportent de préférence une grande surface d'échange et une faible inertie thermique pour être capable d'absorber et de restituer les calories à chaque passage du gaz. II est donc préférentiellement constitué de structures spongieuses ou poreuses comme par exemple de la mousse 30 métallique, un assemblage de billes métalliques. A titre d'exemple de réalisation, les moyens régénérateurs 25 sont positionnés à l'intérieur de l'arbre de commande 5. Les moyens régénérateurs sont positionnés entre les deux premières ouvertures 12 dans la partie de l'arbre de commande 5 creux du sous-volume 11A et entre les deux secondes ouvertures 13 dans la partie de l'arbre de commande 5 creux du sous-volume 11B. L'invention est relative à un moteur thermique de type Stirling. Le moteur de type Stirling comporte au moins un module à échangeurs thermiques 100 tel que décrit ci-dessus. L'arbre de commande 5 est entraîné en rotation par les moyens de commande 200. Il traverse tous les modules échangeurs thermiques 100 de manière à entraîner en translation contra-directionnelles les sous-ensembles mobiles 1A et 1 B. En outre, L'arbre de commande 5 comporte dans moyens de couplage destinés à entraîner en rotation le rotor de la machine électrique 300. Selon un mode de réalisation particulier du moteur tel que représenté sur les figures 4 à 6, le moteur de type Stirling comporte quatre modules à échangeurs thermiques 100. Les modules à échangeurs thermiques 100 sont empilés de manière à ce qu'un second échangeur thermique 9 soit commun à deux modules à échangeurs thermiques 100 placés côte à côte. A titre d'exemple de réalisation, l'arbre de commande 5 est constitué d'un empilement de modules comportant des sections cylindriques supportant des cames 16. La présence de roulements à billes 26 permet un guidage en rotation de l'arbre de commande sur toute sa longueur. As an exemplary embodiment, the mobile subsets 1A, 1B preferably have a disk shape. The outer surfaces of the disks are in sliding contact with the insulators 7 of the partition of the transfer chamber. The discs comprise at their center a guide hole through which the control pin passes. The locking means comprise at least one locking ball 6 placed on the outer surface of the disc so as to project relative thereto. The portion of the protruding ball is intended to partially fit into a groove in the wall of the transfer chamber. Preferably, each disk comprises two balls 6 placed diametrically opposite and being respectively intended to enter a groove. The grooves present in the insulators 7 forming the partition of the transfer chamber are parallel to the longitudinal axis Y. According to a preferred embodiment, the control shaft 5 is hollow and comprises a plurality of gas transfer openings. At least one first opening 12 is connected to a first sub-volume 11A and at least one second opening 13 is connected to a second sub-volume 11B. The two sub-volumes 11A, 11B of a heat exchanger module 100 are thus connected via the control shaft. According to a particular embodiment of the heat exchanger module 100, so-called regenerative means are integrated in the module. The regenerating means 25 is intended to absorb some of the heat of the working gas as it passes from a hot side to a cold side. The regenerative means then return this heat to the working gas as it returns from the cold side to the hot side. By recovering and restoring a portion of the thermal energy, the regenerator thus improves the efficiency of the engine. Thus said means preferably comprise a large exchange surface and a low thermal inertia to be able to absorb and return the calories at each passage of the gas. It is therefore preferably composed of spongy or porous structures such as, for example, metallic foam, an assembly of metal balls. By way of exemplary embodiment, the regenerating means 25 are positioned inside the control shaft 5. The regenerating means are positioned between the first two openings 12 in the portion of the hollow control shaft 5 of the 11A volume and between the two second openings 13 in the portion of the hollow control shaft 5 of the sub-volume 11B. The invention relates to a Stirling type heat engine. The Stirling type engine comprises at least one heat exchanger module 100 as described above. The control shaft 5 is rotated by the control means 200. It passes through all the heat exchanger modules 100 so as to translate the mobile subassemblies 1A and 1B in a counter-directional translation. 5 comprises in coupling means for rotating the rotor of the electric machine 300. According to a particular embodiment of the engine as shown in Figures 4 to 6, the Stirling type engine comprises four heat exchanger modules. 100. The heat exchanger modules 100 are stacked so that a second heat exchanger 9 is common to two heat exchanger modules 100 placed side by side. As an exemplary embodiment, the control shaft 5 consists of a stack of modules comprising cylindrical sections supporting cams 16. The presence of ball bearings 26 allows a guide in rotation of the control shaft on all its length.

Cet empilement de modules permet d'accroitre le rendement global du moteur de type Stirling. En effet, l'invention vise à proposer une architecture de modules à échangeurs thermiques pour un moteur de type Stirling utilisable avec une faible différence de température entre la source chaude et le puits de chaleur. Pour compenser la diminution du rendement maximal théorique de Carnot dû à la faible différence de température entre les échangeurs thermiques chaud et froid 8 et 9, le module à échangeur thermique permet d'une part de diminuer les pertes thermiques et d'autre part d'accroitre la surface d'échange thermique. La diminution des pertes est réalisée grâce à la l'intégration de l'échangeur chaud au sein même du moteur. L'accroissement de l'efficacité est réalisé grâce à un accroissement de la surface d'échange thermique par rapport à l'état de la technique. Le fait d'utiliser plusieurs modules à échangeurs thermiques permet d'accroitre la surface d'échange thermique en divisant le volume total de gaz en plusieurs lames de gaz séparées par des échangeurs thermiques. Les moyens de commande 200 comportent une chambre de compression 14 reliée à une chambre de transfert dudit au moins module à échangeurs thermiques 100 par au moins une ouverture d'échange 18. Selon le mode de réalisation de l'invention, tous les sous-volumes 11A, 11B des modules à échangeurs thermiques 100 sont reliés à la chambre de compression 14 via une cavité présente dans l'arbre de commande 5. Selon une variante de réalisation non représentée, les sous-volumes des 10 modules à échangeurs thermiques sont reliés entre eux par des ouvertures pratiquées dans les premier et second échangeurs thermiques. Un second échangeur est relié à la chambre de compression 14 par ladite au moins une ouverture d'échange. Ladite chambre de compression 14 est obstruée hermétiquement par un piston 15 15 se déplaçant en translation sous l'effet des variations de pression générées dans la chambre de transfert dudit au moins module à échangeurs thermiques 100. Selon ce mode de réalisation de l'invention, le piston 15 se déplace selon l'axe longitudinal Y. Le moteur de type Stirling comporte des moyens de transformation de mouvement destinés à transformer un mouvement de 20 translation du piston 15 en un mouvement de rotation de l'arbre de commande 5. Les moyens de transformation de mouvement comportent une came 19 ayant un profil hélicoïdal solidaire du piston 15 et un suiveur de came 20 solidaire de l'arbre de commande 5. Le suiveur de came 20 solidaire de l'arbre de commande 5 est destiné collaborer avec ledit profil. Le suiveur de came 20 est de préférence placé 25 au bout de l'arbre de commande 5. Le déplacement en translation du piston 15 et du profil de came 19 entrainant la rotation du suiveur de came 20 et de l'arbre de commande 5. Des moyens de blocage bloquent toute rotation du piston 15 autour de l'axe longitudinal Y. Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, les moyens de 30 synchronisation des modules à échangeurs thermiques 100 introduisent un déphasage de 180° entre les sous-ensembles mobiles 1A, 1B du mécanisme déplaceur et les moyens de transformation de mouvement des moyens de commande 200 introduisent un déphasage de ±90° avec les sous-ensembles mobiles 1A, 1B. Comme représenté sur la figure 9, pour un cycle thermodynamique idéal, le déplacement des sous-ensembles mobiles 1A, 1B des modules à échangeurs thermiques a lieu au cours d'une première phase de fonctionnement A. La première phase de fonctionnement est représentée entre les points A et B. Le piston 15 est alors immobile. Au cours d'une deuxième phase de fonctionnement représentée entre les points B et C, le piston 15 se déplace dans la chambre de compression 14 sous l'effet de la variation de pression présente dans la chambre de transfert. Comme représenté sur la courbe de la figure 9, le piston est passé d'une première à une seconde position. Les sous-ensembles mobiles 1A et 1B sont alors immobiles. Ce décalage temporel dans les mouvements des sous-ensembles mobiles 1A, 1B du mécanisme déplaceur et du piston est dû à la forme des profils de came. La troisième phase de fonctionnement est représentée entre les points C et D. Le piston 15 est alors immobile. Par rapport à la première phase de fonctionnement, les sous-ensembles mobiles 1A, 1B se déplacent dans une direction opposée. Au cours de la dernière et quatrième phase de fonctionnement du cycle représentée entre les points D et E, le piston 15 se déplace alors de la seconde à la première position et les sous-ensembles mobile 1A et 1B du mécanisme déplaceur sont alors immobiles. Selon un mode de réalisation de l'invention tel que représenté sur la figure 6, le moteur de type Stirling comporte un circuit d'échangeurs thermiques chaud alimentés par un fluide chaud et un circuit d'échangeurs thermiques froids alimentés par un fluide froid. Sur la figure 6 et à titre d'exemple de réalisation, un premier circuit hydraulique 2 relie les premiers échangeurs thermiques 8 en série et un second circuit hydraulique 3 relie les seconds échangeurs thermiques 9 en parallèle. Le volume du moteur est constitué de deux volumes hermétiques séparés par le piston 15. Un premier volume hermétique du moteur est formé par les sous- volumes 11A et 11B des modules à échangeurs thermiques 100, par la cavité creusée dans l'arbre de commande 5 et par la chambre de compression 14. Un second volume hermétique 24 du moteur est constitué par le volume du piston opposé à la chambre de compression 14. On désigne par « pression de gonflage » Pg la pression dans les deux volumes du moteur de part et d'autre du piston lorsque les échangeurs thermiques des modules 100 sont à la température ambiante To. On désigne par le terme « gaz de travail » la quantité de gaz contenue dans le premier volume hermétique du moteur et par le terme « gaz complémentaire » la quantité de gaz contenue dans le second volume hermétique du moteur. Le principe de fonctionnement du moteur est de créer par chauffage ou 10 refroidissement du gaz de travail le déplacement du piston lors de phases de détente et de compression. Pour augmenter l'efficacité du moteur, le gaz complémentaire doit rester proche de la pression de gonflage bien que le déplacement du piston fasse varier le volume qu'il occupe. Pour cela, le second volume hermétique du moteur sera préférentiellement grand. Selon un mode de 15 réalisation tel que présenté sur les figures 5 et 6, le second volume hermétique comprend en outre le volume comportant la machine électrique 300. A titre d'exemple de réalisation, le volume du piston 15 opposé à la chambre de compression 14 et le volume comportant la machine électrique sont alors reliés par l'intermédiaire d'un tube 35. Ces deux volumes hermétiques sont 20 préférentiellement remplis d'un gaz neutre comme de l'azote mais il peut aussi s'agir d'air, d'hélium ou d'hydrogène. Selon un mode particulier de réalisation non représenté, la pression de gonflage du moteur est à pression atmosphérique et le second volume du moteur n'est pas hermétique mais ouvert à la pression extérieure. Ce mode de réalisation 25 particulier simplifie la réalisation du moteur puisqu'elle limite les contraintes d'herméticité au premier volume du moteur. Le principe de fonctionnement du moteur peut être décrit selon 4 phases successives. Au cours d'une première phase de fonctionnement du cycle du moteur tel que représenté sur la figure 8A, le gaz de travail est chauffé au-delà de 30 la température ambiante To jusqu'à Tmax et le piston 15 est en position basse (chauffage isochore). La pression du gaz de travail augmente au-delà de la pression de gonflage. Au cours d'une seconde phase de fonctionnement du cycle du moteur tel que représenté sur la figure 8B, le piston 15 solidaire du profil de came de la came 19 est libéré. La pression du gaz de travail étant supérieure à la pression de gonflage du volume de gaz complémentaire, ledit piston peut entamer sa course (détente isotherme) ce qui produit un travail Wdét. Lorsque le piston est en bout de course, le gaz de travail occupe un volume Vmax. Au cours d'une troisième phase du cycle du moteur, le gaz de travail est refroidit en-deçà de la température ambiante To jusqu'à Tmin et le piston 15 est bloqué en translation (refroidissement isochore). La pression du gaz de travail diminue en-deçà de la pression de gonflage. Au cours d'une quatrième et dernière phase de fonctionnement du cycle du moteur, le piston est à nouveau libéré par la came 19. La pression du gaz de travail étant cette fois-ci inférieure à la pression de gonflage du volume de gaz complémentaire, ledit piston retourne en sens inverse (compression isotherme) ce qui produit un travail Wcomp. Lorsque le piston est revenu en début de course, le gaz de travail occupe un volume Vmin. Le travail produit au cours d'un cycle complet du moteur s'écrit : W =Wdét +Wcomp=fdétPdV+fcompPdV L'équation des gaz parfaits pour le gaz de travail dit que P = n x R x T / V, n étant le nombre de moles de gaz et R étant une constante. L'équation précédente devient donc : W =fdét(n xRXTmax/V)dV+fcomp(nx RXTmin/V)dV W = n x R (Tmax ù Tmin) X ln(Vmax / Vmin) On voit donc à travers cette dernière équation que le travail produit au cours d'un cycle du moteur augmente avec le nombre de moles n du gaz de travail. Or, ce nombre de moles n est d'autant plus grand que la pression de gonflage Pg du moteur avant sa mise en service est grande. La pression de gonflage du moteur 14 est donc préférentiellement supérieure à la pression atmosphérique jusqu'à la limite permise par l'enveloppe hermétique des deux volumes du moteur. This stack of modules makes it possible to increase the overall efficiency of the Stirling type engine. Indeed, the invention aims to propose an architecture of heat exchanger modules for a Stirling type engine usable with a small temperature difference between the hot source and the heat sink. To compensate for the reduction in Carnot's theoretical maximum efficiency due to the small difference in temperature between the hot and cold heat exchangers 8 and 9, the heat exchanger module makes it possible on the one hand to reduce heat losses and on the other hand to reduce heat loss. increase the heat exchange surface. The reduction of losses is achieved thanks to the integration of the heat exchanger within the engine itself. The increase in efficiency is achieved through an increase in the heat exchange area compared to the state of the art. The fact of using several modules with heat exchangers makes it possible to increase the heat exchange surface by dividing the total volume of gas into several gas strips separated by heat exchangers. The control means 200 comprise a compression chamber 14 connected to a transfer chamber of said at least one heat exchanger module 100 by at least one exchange opening 18. According to the embodiment of the invention, all the sub-volumes 11A, 11B heat exchanger modules 100 are connected to the compression chamber 14 via a cavity in the control shaft 5. According to an embodiment variant not shown, the sub-volumes of the 10 heat exchanger modules are connected between they through openings in the first and second heat exchangers. A second exchanger is connected to the compression chamber 14 by said at least one exchange opening. Said compression chamber 14 is hermetically sealed by a displacement piston 15 under the effect of the pressure variations generated in the transfer chamber of said at least one heat exchanger module 100. According to this embodiment of the invention, the piston 15 moves along the longitudinal axis Y. The Stirling type motor comprises motion transformation means for converting a translation movement of the piston 15 into a rotational movement of the control shaft 5. The means movement transformation comprises a cam 19 having a helical profile secured to the piston 15 and a cam follower 20 integral with the control shaft 5. The cam follower 20 integral with the control shaft 5 is intended to collaborate with said profile . The cam follower 20 is preferably located at the end of the control shaft 5. The translational movement of the piston 15 and the cam profile 19 causing the rotation of the cam follower 20 and the control shaft 5. Locking means block any rotation of the piston 15 around the longitudinal axis Y. According to a preferred embodiment of the invention, the synchronization means of the heat exchanger modules 100 introduce a phase shift of 180 ° between the sub-elements. movable assemblies 1A, 1B of the displacer mechanism and the motion transformation means of the control means 200 introduce a phase shift of ± 90 ° with the movable subassemblies 1A, 1B. As shown in FIG. 9, for an ideal thermodynamic cycle, the displacement of the mobile subsets 1A, 1B of the heat exchanger modules takes place during a first operating phase A. The first operating phase is represented between the points A and B. The piston 15 is then stationary. During a second operating phase represented between the points B and C, the piston 15 moves in the compression chamber 14 under the effect of the pressure variation present in the transfer chamber. As shown in the curve of FIG. 9, the piston has moved from a first to a second position. The mobile subassemblies 1A and 1B are then immobile. This time shift in the movements of the movable subassemblies 1A, 1B of the displacer mechanism and the piston is due to the shape of the cam profiles. The third phase of operation is represented between points C and D. The piston 15 is then stationary. With respect to the first phase of operation, the mobile subassemblies 1A, 1B move in an opposite direction. During the last and fourth cycle operating phase shown between the points D and E, the piston 15 then moves from the second to the first position and the movable subassemblies 1A and 1B of the displacer mechanism are then immobile. According to one embodiment of the invention as shown in FIG. 6, the Stirling type engine comprises a circuit of hot heat exchangers fed by a hot fluid and a circuit of cold heat exchangers fed by a cold fluid. In FIG. 6 and as an exemplary embodiment, a first hydraulic circuit 2 connects the first heat exchangers 8 in series and a second hydraulic circuit 3 connects the second heat exchangers 9 in parallel. The volume of the engine consists of two hermetic volumes separated by the piston 15. A first hermetic volume of the engine is formed by the sub-volumes 11A and 11B of the heat exchanger modules 100, by the cavity dug in the control shaft 5 and by the compression chamber 14. A second hermetic volume 24 of the engine is constituted by the volume of the piston opposite to the compression chamber 14. The term "inflation pressure" Pg the pressure in the two volumes of the engine on both sides. else of the piston when the heat exchangers of the modules 100 are at room temperature To. The term "working gas" designates the quantity of gas contained in the first hermetic volume of the engine and by the term "complementary gas". amount of gas contained in the second hermetic volume of the engine. The operating principle of the engine is to create by heating or cooling the working gas the movement of the piston during relaxation and compression phases. To increase the efficiency of the engine, the additional gas must remain close to the inflation pressure, although the movement of the piston varies the volume it occupies. For this, the second hermetic volume of the engine will be preferentially large. According to an embodiment as shown in FIGS. 5 and 6, the second hermetic volume further comprises the volume comprising the electric machine 300. By way of example of embodiment, the volume of the piston 15 opposite the compression chamber 14 and the volume comprising the electrical machine are then connected via a tube 35. These two sealed volumes are preferably filled with a neutral gas such as nitrogen but it can also be air, helium or hydrogen. According to a particular embodiment not shown, the inflation pressure of the engine is at atmospheric pressure and the second volume of the engine is not hermetic but open to the external pressure. This particular embodiment simplifies the realization of the engine since it limits the hermeticity constraints to the first volume of the engine. The operating principle of the motor can be described according to 4 successive phases. During a first phase of operation of the engine cycle as shown in FIG. 8A, the working gas is heated above the ambient temperature T 0 to T max and the piston 15 is in the low position (heating isochoric). The working gas pressure rises above the inflation pressure. During a second phase of operation of the engine cycle as shown in Figure 8B, the piston 15 integral with the cam profile of the cam 19 is released. The pressure of the working gas being greater than the inflation pressure of the complementary gas volume, said piston can begin its course (isothermal expansion) which produces a Wdét work. When the piston is at the end of stroke, the working gas occupies a volume Vmax. During a third phase of the engine cycle, the working gas is cooled below ambient temperature T 0 to T min and the piston 15 is locked in translation (isochoric cooling). The working gas pressure decreases below the inflation pressure. During a fourth and last phase of operation of the engine cycle, the piston is released again by the cam 19. The pressure of the working gas this time being less than the inflation pressure of the complementary gas volume, said piston returns in the opposite direction (isothermal compression) which produces a work Wcomp. When the piston is returned to the start of the race, the working gas occupies a volume Vmin. The work produced during a complete cycle of the engine is written: W = Wdet + Wcomp = fdetPdV + fcompPdV The ideal gas equation for the working gas says that P = nx R x T / V, n being the number of moles of gas and R being a constant. The preceding equation thus becomes: W = fdet (n xRXTmax / V) dV + fcomp (nx RXTmin / V) dV W = nx R (Tmax ù Tmin) X ln (Vmax / Vmin) We thus see through this last equation that the work produced during a cycle of the engine increases with the number of moles n of the working gas. However, this number of moles n is even larger than the inflation pressure Pg of the engine before it is put into service is large. The inflation pressure of the engine 14 is therefore preferably greater than the atmospheric pressure up to the limit permitted by the hermetic envelope of the two volumes of the engine.

Claims

REVENDICATIONS1. A heat exchanger module (100) for a Stirling engine comprising a transfer chamber containing a displacer mechanism for moving a quantity of gas to at least one hot heat exchanger or to at least one cold heat exchanger, said hot and cold exchangers respectively being to heat and cool the quantity of gas, characterized in that the displacer mechanism comprises two movable sub-assemblies (1A, 1B) and separated from each other by a first heat exchanger (8), means for synchronization allowing synchronized and simultaneous displacement in translation of the two mobile subsets (1A, 1B) to two second heat exchangers (9) along a longitudinal axis of displacement (Y), said second exchangers placed on either side of the first heat exchanger, being at an operating temperature distinct from that of the first exchanger.

2. Module according to claim 1, characterized in that the first heat exchanger (8) is maintained at an operating temperature lower or higher than that of the second heat exchanger (9).

3. Module according to one of claims 1 or 2, characterized in that the synchronization means comprise a control shaft (5) having a cam (16) having a helical profile collaborating respectively with a follower cam (17) of each movable sub-assembly (1A, 1B), the rotation of the control shaft (5) causing the displacement of said moving assemblies along the longitudinal axis (Y) via the displacement of the cam followers (17) on the cam ( 16), the control shaft (5) being adapted to be rotated by control means (200) of a Stirling type motor.

4. Module according to claim 3, characterized in that the control shaft (5) having a first section whose outer wall has a first helical groove cam profile wound in a positive direction and having a second section whose wall external has a second helical groove cam profile wound in a negative direction, the two sections being 16 respectively positioned in the two sub-volumes (11A, 11B), the first and second cam profiles collaborating respectively with a driving ball ( 17) of a movable subassemblies (1A, 1B).

5. Module according to claim 3 or 4, characterized in that the synchronization means comprise locking means prevent rotation of the mobile sub-assemblies (1A, 1B).

6. Module according to any one of the preceding claims 3 to 5, characterized in that the control shaft (5) is hollow and comprises a plurality of gas transfer openings, at least a first opening (12) being connected to a first sub-volume (11A) and at least one second opening (13) being connected to a second sub-volume (11 B).

7. Module according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises regenerating means (25) for recovering and restoring a portion of the thermal energy.

8. Module according to claim 7, characterized in that the regenerating means (25) are positioned inside the control shaft (5) respectively between the two first openings (12) opening respectively into the sub-volume ( 11A) and between the two openings (13) opening respectively into the sub-volume (11 B).

9. Stirling engine comprising at least one heat exchanger module (100) according to any one of the preceding claims, the displacing mechanism of said at least one module being driven by control means (200) of said Stirling engine, characterized in that it comprises a compression chamber (14) connected to the transfer chamber of said at least one heat exchanger module (100) by at least one exchange opening (18), said compression chamber comprising a control piston (15) moving in translation under the effect of pressure variations generated in the transfer chamber.

10. Stirling engine according to claim 9, characterized in that the control means (200) comprise means for converting the movement of a translation movement of the control piston (15) into a rotational movement of the control shaft. (5).

11. Stirling engine according to claim 10, characterized in that the movement transformation means comprise: a cam (19) having a helical profile secured to the control piston (15), a cam follower (20) integral with the control shaft (5) and collaborating with said profile, the displacement in translation of the control piston (15) and the cam profile causing the rotation of the cam follower (20) and the control shaft (5).

12. Stirling engine according to any one of claims 9 to 11, characterized in that it comprises at least two heat exchanger modules (100), the displacer mechanisms of said at least two modules being respectively connected to the control shaft. (5) so that the translation displacement of the control piston (15) causes the rotation of the control shaft (5) and the translational movement of all the movable sub-assemblies (1A, 1B) of the mechanisms displacer.