FR2972481A1 - Alternative heat engine for driving e.g. two-stage variable displacement compressor, has control unit controlling opening and closing of flow channels according to predetermined operation cycle - Google Patents

Alternative heat engine for driving e.g. two-stage variable displacement compressor, has control unit controlling opening and closing of flow channels according to predetermined operation cycle Download PDF

Info

Publication number
FR2972481A1
FR2972481A1 FR1151910A FR1151910A FR2972481A1 FR 2972481 A1 FR2972481 A1 FR 2972481A1 FR 1151910 A FR1151910 A FR 1151910A FR 1151910 A FR1151910 A FR 1151910A FR 2972481 A1 FR2972481 A1 FR 2972481A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
chamber
bellows
fluid
flange
enclosure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1151910A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR2972481B1 (en
Inventor
Brice Bryon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ASSYSTEM ENGINEERING AND OPERATION SERVICES
Original Assignee
ASSYSTEM ENGINEERING AND OPERATION SERVICES
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ASSYSTEM ENGINEERING AND OPERATION SERVICES filed Critical ASSYSTEM ENGINEERING AND OPERATION SERVICES
Priority to FR1151910A priority Critical patent/FR2972481B1/en
Publication of FR2972481A1 publication Critical patent/FR2972481A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR2972481B1 publication Critical patent/FR2972481B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/02Hot gas positive-displacement engine plants of open-cycle type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053Component parts or details
    • F02G1/055Heaters or coolers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2270/00Constructional features
    • F02G2270/40Piston assemblies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2280/00Output delivery
    • F02G2280/10Linear generators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

The engine (1) has a first fluidic communication unit (2) communicating between an enclosure (20) and an outer side of the enclosure that include metallic bellows. A second fluidic communication unit communicates between another enclosure (30) and an outer side of the latter enclosure. A third fluidic communication unit communicates between the two enclosures. A heating or cooling unit heats or cools gas working fluid circulating in the third communication unit. A control unit (9) controls opening and closing of the three communication units according to a predetermined operation cycle.

Description

La présente invention a pour objet une machine thermique alternative à fluide de travail gazeux et à apport de chaleur externe ainsi qu'un compresseur, un moteur, un moteur/compresseur comportant une telle machine et un système cogénération comportant un tel moteur ou moteur/compresseur. Cette machine thermique alternative à fluide de travail gazeux et à apport de chaleur externe autrement appelé moteur à air chaud pour ses applications motrices s'inscrit dans la perspective de conversion thermodynamique de la grande majorité des sources de chaleur. The subject of the present invention is an alternative thermal machine for gaseous working fluid with external heat input and a compressor, a motor, a motor / compressor comprising such a machine and a cogeneration system comprising such a motor or motor / compressor. . This alternative heat machine with gaseous working fluid and with external heat input, otherwise known as a hot air motor for its motor applications, is part of the thermodynamic conversion perspective of the great majority of heat sources.

Les variations rapides et efficaces de puissance sont difficiles à obtenir avec les moteurs à combustion externe. Ceux-ci sont plus aptes à fonctionner à puissance nominale constante. Ce point constitue un désavantage notamment pour une utilisation dans l'industrie automobile. Fast and efficient power variations are difficult to achieve with external combustion engines. These are more apt to operate at constant rated power. This point is a disadvantage especially for use in the automotive industry.

En effet, la variation de régime de ces moteurs est particulièrement complexe à réaliser car elle ne peut se faire qu'en agissant sur le taux de compression du fluide de travail. Le document FR2512881A1 décrit une machine thermique ainsi qu'un moteur à air chaud comprenant des soufflets comme chambres de 20 compression et de détente. Les chambres de compression ou de détente peuvent être simples ou annulaires, c'est-à-dire comprises entre deux soufflets concentriques, afin d'optimiser les échanges thermodynamiques de par la grande surface d'échange mise à disposition par les soufflets, et de minimiser les pertes 25 mécaniques. Ce document divulgue également un compresseur muni de soupapes, et en particulier de clapets dont la chambre de compression est basée sur ce même principe de soufflets concentriques. Cependant, le dispositif décrit dans ce document ne permet pas de 30 variation de charge rapide et efficace, et n'est optimisé que pour un seul point de fonctionnement. Par ailleurs, les récupérateurs engendrent des volumes morts importants, qui grèvent les performances de ce moteur. La présente invention a pour but de résoudre tout ou partie des inconvénients mentionnés ci-dessus par la réalisation d'une machine thermique 35 apte à répondre efficacement aux variations rapides de puissance mécanique ou électrique, via son alternateur linéaire et son convertisseur statique de puissance dédiés. Un autre but de l'invention est d'optimiser la consommation en énergie primaire, par son aptitude à s'intégrer aux systèmes de cogénération 5 existants ou à venir. A cet effet, la présente invention a pour objet une machine thermique alternative à fluide de travail gazeux et à apport de chaleur externe caractérisée en ce qu'elle comprend : - une première enceinte, ladite première enceinte étant délimitée 10 par une première bride mobile entre une position de point mort haut et une position de point mort bas, et une première culasse fixe agencée en regard de ladite première bride, ladite première bride et ladite première culasse étant jointes par des premières parois latérales formées par au moins un premier soufflet à amplitude variable, 15 - une seconde enceinte, distincte de la première enceinte, ladite seconde enceinte étant délimitée par une seconde bride mobile entre une position de point mort haut et une position de point mort bas, et une seconde culasse fixe agencée en regard de ladite seconde bride, ladite seconde bride et ladite seconde culasse étant jointes par des secondes parois latérales formées 20 par au moins un second soufflet à amplitude variable, - des premiers moyens de communication fluidique entre la première enceinte et l'extérieur de la première enceinte, - des deuxièmes moyens de communication fluidique entre la seconde enceinte et l'extérieur de la seconde enceinte, 25 - des troisièmes moyens de communication fluidique entre la première enceinte et la seconde enceinte, - des moyens de chauffage ou de refroidissement du fluide de travail gazeux circulant dans les troisièmes moyens de communication fluidique, 30 - des moyens de régulation de l'ouverture et de la fermeture des premiers, deuxièmes et troisièmes moyens de communication fluidique au départ et à l'arrivée de la première enceinte et de la seconde enceinte selon un cycle de fonctionnement prédéterminé. Le soufflet offre une grande surface d'échange thermodynamique, 35 et une faible conductivité thermique grâce à ses parois minces, permettant de limiter l'échauffement du fluide lors de sa compression dans la première enceinte, et de favoriser le chauffage de ce même fluide lors de sa détente dans la seconde enceinte. La puissance de la machine thermique augmente avec sa cylindrée, c'est à dire le volume compris entre le point mort haut PMH et le point mort bas PMB. La cylindrée variable de la machine thermique, proportionnelle à l'amplitude, est contrôlée grâce aux lois d'asservissement adoptées par des moyens de régulation. Les moyens de régulation adaptent automatiquement l'ouverture et la fermeture des soupapes au cycle thermodynamique adéquat et à l'amplitude 10 ou cylindrée de la machine thermique. Selon un mode de réalisation, les moyens de régulation régulent la puissance utile des moyens de chauffage ou de refroidissement. Selon un mode de réalisation, l'au moins un soufflet de la première enceinte et/ou l'au moins un soufflet de la seconde enceinte sont métalliques. 15 Cette disposition permet de disposer d'un matériau pouvant assurer de fortes contraintes mécaniques, de température et de pression. Selon un mode de réalisation, les moyens de chauffage ou de refroidissement comportent un échangeur thermique agencé pour récupérer une partie de la chaleur d'un fluide caloporteur de chauffage extérieur circulant 20 dans le circuit primaire de cet échangeur thermique pour la transmettre au fluide de travail gazeux circulant dans les troisièmes moyens de communication fluidique, le circuit secondaire de ce même échangeur thermique comprenant une partie de ces mêmes troisièmes moyens de communication fluidique, ou comportent un échangeur thermique agencé pour 25 récupérer une partie de la chaleur du fluide de travail circulant dans les troisièmes moyens de communication fluidique pour la transmettre à un fluide caloporteur de refroidissement extérieur circulant dans le circuit primaire de cet échangeur thermique, le circuit secondaire de ce même échangeur thermique comprenant une partie de ces mêmes troisièmes moyens de communication 30 fluidique. Selon un mode de réalisation, les moyens de chauffage comportent en plus du premier échangeur thermique, un deuxième échangeur thermique, agencé pour récupérer une partie de la chaleur du fluide expulsé de la seconde enceinte par les deuxièmes moyens de communication fluidique 35 dont une partie constitue le circuit primaire de ce deuxième échangeur thermique, pour la transmettre au fluide circulant dans le circuit secondaire de ce même deuxième échangeur thermique, le circuit secondaire de ce même deuxième échangeur thermique comprenant une deuxième partie des troisièmes moyens de communication fluidique disposée en aval de la première partie comprise dans le premier échangeur thermique. Indeed, the speed variation of these engines is particularly complex to achieve because it can be done only by acting on the compression ratio of the working fluid. FR2512881A1 discloses a thermal machine and a hot air motor comprising bellows as compression and expansion chambers. The compression or expansion chambers may be simple or annular, that is to say between two concentric bellows, in order to optimize the thermodynamic exchanges by the large exchange surface made available by the bellows, and minimize mechanical losses. This document also discloses a compressor provided with valves, and in particular valves whose compression chamber is based on the same principle of concentric bellows. However, the device described in this document does not allow fast and efficient load variation, and is optimized for only one operating point. In addition, the recuperators generate large dead volumes, which affect the performance of this engine. The present invention aims to solve all or part of the disadvantages mentioned above by the realization of a thermal machine 35 able to effectively respond to rapid changes in mechanical or electrical power, via its linear alternator and dedicated static power converter . Another object of the invention is to optimize primary energy consumption by its ability to integrate with existing or future cogeneration systems. For this purpose, the subject of the present invention is an alternative thermal machine for gaseous working fluid and with external heat input, characterized in that it comprises: a first enclosure, said first enclosure being delimited by a first mobile flange between a top dead center position and a bottom dead center position, and a first fixed yoke arranged facing said first flange, said first flange and said first yoke being joined by first side walls formed by at least one first amplitude bellows; variable, 15 - a second chamber, distinct from the first chamber, said second chamber being delimited by a second flange movable between a top dead center position and a bottom dead center position, and a second fixed yoke arranged opposite said second chamber; flange, said second flange and said second yoke being joined by second side walls formed by less a second variable amplitude bellows, first fluidic communication means between the first chamber and the outside of the first chamber, second fluidic communication means between the second chamber and the outside of the second chamber, third means of fluid communication between the first chamber and the second chamber; means for heating or cooling the gaseous working fluid circulating in the third fluid communication means; means for regulating the opening and the closing the first, second and third fluid communication means at the start and at the arrival of the first chamber and the second chamber according to a predetermined operating cycle. The bellows offers a large thermodynamic exchange surface, and a low thermal conductivity due to its thin walls, to limit the heating of the fluid during its compression in the first chamber, and to promote the heating of the same fluid during of his relaxation in the second enclosure. The power of the heat engine increases with its cubic capacity, ie the volume between the top dead center TDC and the bottom dead center PMB. The variable capacity of the thermal machine, proportional to the amplitude, is controlled by the servo laws adopted by regulating means. The regulating means automatically adapt the opening and closing of the valves to the appropriate thermodynamic cycle and to the amplitude or displacement of the thermal machine. According to one embodiment, the regulating means regulate the effective power of the heating or cooling means. According to one embodiment, the at least one bellows of the first enclosure and / or the at least one bellows of the second enclosure are metallic. This arrangement makes it possible to have a material that can ensure high mechanical stresses, temperature and pressure. According to one embodiment, the heating or cooling means comprise a heat exchanger arranged to recover a portion of the heat of an external heat transfer fluid circulating in the primary circuit of this heat exchanger to transmit it to the working fluid. gaseous circulating in the third fluid communication means, the secondary circuit of the same heat exchanger comprising a part of these same third fluid communication means, or comprise a heat exchanger arranged to recover some of the heat of the working fluid flowing in the third fluidic communication means for transmitting it to an external cooling heat transfer fluid circulating in the primary circuit of this heat exchanger, the secondary circuit of this same heat exchanger comprising a part of these same third fluidic communication means. According to one embodiment, the heating means comprise in addition to the first heat exchanger, a second heat exchanger, arranged to recover a part of the heat of the fluid expelled from the second chamber by the second fluid communication means 35, a part of which constitutes the primary circuit of this second heat exchanger, for transmitting it to the fluid circulating in the secondary circuit of the same second heat exchanger, the secondary circuit of the same second heat exchanger comprising a second part of the third fluid communication means arranged downstream of the first part included in the first heat exchanger.

Cette disposition permet de régénérer le fluide s'échappant de la seconde enceinte en récupérant une partie de sa chaleur pour la transférer au fluide arrivant dans le premier échangeur thermique, à destination de cette même seconde enceinte. Selon un mode de réalisation, la machine thermique comporte en plus des premiers moyens de chauffage ou de refroidissement du fluide circulant dans les troisièmes moyens de communication fluidique, des deuxièmes moyens de chauffage ou de refroidissement de l'au moins un soufflet de la seconde enceinte et/ou des moyens de refroidissement de l'au moins un soufflet de la première enceinte, les moyens de régulation commandant la puissance utile de ces moyens de chauffage ou de refroidissement et/ou de ces moyens de refroidissement en fonction du travail requis à la machine thermique alternative. Cette disposition permet de maintenir le fluide chaud ou froid après son arrivée dans la seconde enceinte par les troisièmes moyens de communication fluidique etlou de le maintenir froid après son arrivée dans la première enceinte par les premiers moyens de communication fluidique. De plus, le contrôle du deuxième moyen de chauffage du soufflet de la seconde enceinte et du moyen de refroidissement du soufflet de la première enceinte permet de sélectionner le cycle thermodynamique de la machine thermique dans son application moteur. En effet, l'augmentation de la puissance de chauffe de l'au moins un soufflet de la seconde enceinte et de la puissance de refroidissement de l'au moins un soufflet de la première enceinte permet de faire évoluer le cycle de départ proche du cycle de Joule (compression et détente adiabatiques) vers un cycle proche du cycle d'Ericsson (compression et détente isothermes). L'augmentation de cette puissance de chauffe de l'au moins un soufflet de la seconde enceinte et de refroidissent de l'au moins un soufflet de la première enceinte permet d'accroître d'avantage la puissance de la machine thermique, mais diminue son rendement énergétique. This arrangement makes it possible to regenerate the fluid escaping from the second chamber by recovering part of its heat to transfer it to the fluid arriving in the first heat exchanger, for this same second chamber. According to one embodiment, the thermal machine further comprises first means for heating or cooling the fluid flowing in the third fluid communication means, second means for heating or cooling the at least one bellows of the second chamber and / or means for cooling the at least one bellows of the first chamber, the regulation means controlling the useful power of these heating or cooling means and / or these cooling means according to the work required for the alternative thermal machine. This arrangement makes it possible to maintain the hot or cold fluid after it arrives in the second enclosure by the third fluid communication means and / or to keep it cold after it arrives in the first enclosure by the first fluid communication means. In addition, the control of the second bellows heating means of the second chamber and the bellows cooling means of the first chamber makes it possible to select the thermodynamic cycle of the thermal machine in its motor application. Indeed, the increase in the heating power of the at least one bellows of the second chamber and the cooling power of the at least one bellows of the first chamber makes it possible to change the starting cycle close to the cycle. from Joule (adiabatic compression and expansion) to a cycle close to the Ericsson cycle (isothermal compression and expansion). Increasing this heating power of the at least one bellows of the second chamber and cooling the at least one bellows of the first chamber allows to further increase the power of the heat engine, but decreases its energy efficiency.

D'autre part, le rapport des volumes de compression et de détente varie selon le cycle thermodynamique en présence. En effet, le ratio entre le volume de détente et le volume de compression augmente lorsque le cycle thermodynamique se rapproche du cycle d'Ericsson. Dans ce mode de fonctionnement, la machine thermique est dimensionnée pour fonctionner avec le meilleur rendement en cycle de Joule, c'est-à-dire lorsque le chauffage de la seconde enceinte est minimum. Dans son application moteur, afin d'éviter la production inutile d'une pression résiduelle en fin de détente lorsque la puissance de chauffe de la seconde enceinte augmente, un papillon réduit la masse de fluide de travail pénétrant à l'intérieur de la première enceinte. La variation de position de ce papillon est donc asservie à la puissance du système de chauffage du soufflet de la seconde enceinte. D'autre part, le synchronisme des deux enceintes de travail est assuré par des arbres de guidage solidaires de la bride de la première enceinte et de la bride de la seconde enceinte. Selon un mode de réalisation, les deuxièmes moyens de chauffage ou de refroidissement comprennent un fluide chaud ou froid enveloppant l'au moins un soufflet de la seconde enceinte, et/ou les moyens de refroidissement comprennent un fluide froid enveloppant l'au moins un soufflet de la première enceinte. Cette disposition permet un transfert de chaleur homogène au travers l'au moins un soufflet de la seconde enceinte et/ou l'au moins un soufflet de la première enceinte, les termes chaud et froid devant être considérés par rapport à la température du fluide de travail. Selon un mode de réalisation, l'au moins un soufflet de la seconde enceinte et/ou l'au moins un soufflet de la première enceinte comprend une double paroi, les deuxièmes moyens de chauffage ou de refroidissement étant agencés pour véhiculer un fluide caloporteur de chauffage ou un fluide caloporteur de refroidissement destiné à circuler à l'intérieur de la double paroi de l'au moins un soufflet de la seconde enceinte, et/ou les moyens de refroidissement étant agencés pour véhiculer un fluide caloporteur de refroidissement destiné à circuler à l'intérieur de la double paroi de l'au moins un soufflet de la première enceinte. Cette disposition permet d'exploiter la zone annulaire entre les deux parois de l'au moins un soufflet considéré comme chambre de circulation du fluide de chauffage ou de refroidissement pour la seconde enceinte, et/ou du fluide de refroidissement pour la première enceinte. On the other hand, the ratio of the compression and expansion volumes varies according to the thermodynamic cycle in the presence. Indeed, the ratio between the volume of expansion and the volume of compression increases as the thermodynamic cycle approaches the Ericsson cycle. In this mode of operation, the thermal machine is sized to operate with the best efficiency in Joule cycle, that is to say when the heating of the second enclosure is minimum. In its engine application, in order to avoid the unnecessary production of a residual pressure at the end of expansion when the heating power of the second enclosure increases, a throttle reduces the mass of working fluid penetrating inside the first enclosure . The position variation of this throttle is thus controlled by the power of the heating system of the bellows of the second enclosure. On the other hand, the synchronism of the two working chambers is provided by guide shafts integral with the flange of the first enclosure and the flange of the second enclosure. According to one embodiment, the second heating or cooling means comprise a hot or cold fluid enveloping the at least one bellows of the second chamber, and / or the cooling means comprise a cold fluid enveloping the at least one bellows from the first speaker. This arrangement allows a homogeneous heat transfer through the at least one bellows of the second chamber and / or the at least one bellows of the first chamber, the terms hot and cold to be considered with respect to the temperature of the fluid. job. According to one embodiment, the at least one bellows of the second enclosure and / or the at least one bellows of the first enclosure comprises a double wall, the second heating or cooling means being arranged to convey a heat transfer fluid of heating or a heat transfer fluid for circulating inside the double wall of the at least one bellows of the second chamber, and / or the cooling means being arranged to convey a coolant for cooling to circulate to inside the double wall of the at least one bellows of the first enclosure. This arrangement makes it possible to exploit the annular zone between the two walls of the at least one bellows considered as circulation chamber of the heating or cooling fluid for the second enclosure, and / or cooling fluid for the first enclosure.

Selon un mode de réalisation, les deux parois de la double paroi sont reliées sur au moins une ondulation de l'au moins un soufflet par un anneau comprenant un passage, le passage étant agencé de manière diamétralement opposée d'un anneau à l'autre d'une ondulation de l'au moins un soufflet, l'un des fluides caloporteur de chauffage ou de refroidissement étant destiné à circuler à travers l'ensemble des passages de l'ensemble des anneaux. Cette disposition permet d'améliorer l'échange thermique en augmentant le parcours du fluide caloporteur de chauffage ou de refroidissement entre l'entrée et la sortie de l'au moins un soufflet, et de réduire l'encombrement des canaux d'entrée et de sortie du fluide dans l'au moins un soufflet tout en conservant une bonne homogénéité des transferts de chaleur au travers des parois de l'au moins un soufflet. Selon un mode de réalisation, les moyens de régulation comportent un ensemble de soupapes dont au moins une soupape d'admission du fluide dans la seconde enceinte et au moins une soupape d'échappement du fluide se trouvant dans la seconde enceinte, ces au moins unes soupapes d'admission et d'échappement étant mobiles entre une position de fermeture et une position d'ouverture, et disposées sur la seconde culasse de la seconde enceinte. Selon un mode de réalisation, les moyens de régulation comportent un ensemble de soupapes dont au moins une première soupape d'admission du fluide dans la première enceinte, et au moins une première soupape d'échappement du fluide se trouvant dans la première enceinte, ces au moins premières soupapes d'admission et d'échappement étant mobiles entre une position de fermeture et une position d'ouverture, et disposées sur la première culasse de la première enceinte, et au moins une deuxième soupape d'admission du fluide dans la seconde enceinte et au moins une deuxième soupape d'échappement du fluide se trouvant dans la seconde enceinte, ces au moins deuxièmes soupapes d'admission et d'échappement étant mobiles entre une position de fermeture et une position d'ouverture, et disposées sur la seconde culasse de la seconde enceinte. Selon un mode de réalisation, les moyens de régulation comportent en outre un ensemble de moyens de commande agissant sur la position d'au moins deux soupapes, au moins un capteur de position de la première bride et/ou de la seconde bride et/ou au moins un capteur de pression de la première enceinte et/ou de la seconde enceinte, des moyens d'acquisition agencés pour recevoir des données de contrôle des capteurs de position et/ou de pression et agencés pour transmettre des données de commande à au moins une partie des moyens de commande. According to one embodiment, the two walls of the double wall are connected to at least one corrugation of the at least one bellows by a ring comprising a passage, the passage being arranged diametrically opposite from one ring to the other a corrugation of the at least one bellows, one of the heating or cooling heat transfer fluids being intended to circulate through all the passages of all the rings. This arrangement makes it possible to improve the heat exchange by increasing the heating or cooling heat transfer fluid pathway between the inlet and the outlet of the at least one bellows, and to reduce the bulk of the inlet and outlet channels. output of the fluid in the at least one bellows while maintaining a good homogeneity of heat transfer through the walls of the at least one bellows. According to one embodiment, the regulation means comprise a set of valves including at least one fluid inlet valve in the second chamber and at least one fluid exhaust valve in the second chamber, these at least one intake and exhaust valves being movable between a closed position and an open position, and arranged on the second cylinder head of the second enclosure. According to one embodiment, the regulation means comprise a set of valves including at least a first fluid admission valve in the first chamber, and at least a first fluid exhaust valve in the first chamber, these at least first intake and exhaust valves being movable between a closed position and an open position, and arranged on the first cylinder head of the first chamber, and at least a second fluid intake valve in the second chamber; enclosure and at least one second fluid exhaust valve in the second chamber, these at least second intake and exhaust valves being movable between a closed position and an open position, and disposed on the second breech of the second enclosure. According to one embodiment, the regulation means further comprise a set of control means acting on the position of at least two valves, at least one position sensor of the first flange and / or the second flange and / or at least one pressure sensor of the first enclosure and / or the second enclosure, acquisition means arranged to receive control data from the position and / or pressure sensors and arranged to transmit control data to at least a part of the control means.

Cette disposition permet de s'affranchir de l'utilisation d'un arbre à cames, consommateur important d'énergie, pour la commande du positionnement des soupapes, et offre l'avantage de piloter individuellement chacune des soupapes et d'adapter le fonctionnement de la machine thermique à l'utilisation souhaitée. This arrangement makes it possible to dispense with the use of a camshaft, a major consumer of energy, for controlling the positioning of the valves, and offers the advantage of individually controlling each of the valves and of adapting the operation of the valves. the thermal machine to the desired use.

Avantageusement, les moyens de régulation comportent également un papillon mobile entre une position de fermeture et une position d'ouverture, disposé dans les moyens de communication fluidique et agencé pour contrôler le débit du fluide de travail pénétrant dans la première enceinte. Selon un mode de réalisation, les moyens de commande comprennent des vérins, par exemple pneumatiques à commande électrique, pour commander l'ouverture et/ou la fermeture d'au moins deux soupapes. Selon un mode de réalisation, les moyens de commande comprennent des moyens de rappel pour commander l'ouverture et/ou la fermeture des soupapes. Advantageously, the regulation means also comprise a movable butterfly between a closed position and an open position, arranged in the fluidic communication means and arranged to control the flow of the working fluid entering the first chamber. According to one embodiment, the control means comprise cylinders, for example electrically actuated pneumatic, to control the opening and / or closing of at least two valves. According to one embodiment, the control means comprise return means for controlling the opening and / or closing of the valves.

Avantageusement, la machine thermique comporte une bague de contre pression présentant une géométrie cylindrique, reliée solidairement selon son axe à la queue de l'au moins une soupape d'admission de la seconde enceinte et munie d'au moins un évidement périphérique disposé entre sa face postérieure et sa face antérieure. Advantageously, the thermal machine comprises a counterpressure ring having a cylindrical geometry, integrally connected along its axis to the tail of the at least one intake valve of the second enclosure and provided with at least one peripheral recess disposed between its posterior surface and its anterior surface.

Cette disposition permet d'empêcher l'ouverture intempestive de l'au moins une soupape d'admission de la seconde enceinte pouvant être provoquée par la forte pression s'exerçant sur le collet de cette même au moins une soupape d'admission de la seconde enceinte dans une application quelconque de la machine thermique, la mise en pression ayant eu lieu dans la première enceinte. De plus, cette disposition permet de limiter la masse mobile et donc l'inertie de la soupape d'admission ainsi que de limiter l'apparition de fuites en créant des pertes de charge induites par la génération d'un écoulement tourbillonnaire à l'intérieur de l'au moins un évidement périphérique Selon un mode de réalisation, la première culasse comprend un premier bossage s'étendant respectivement à l'intérieur de la première enceinte sur une hauteur comprise entre une hauteur située au-delà du plan de la première culasse et une hauteur sensiblement égale à l'écart entre la première culasse et la première bride de la première enceinte lorsque la première bride se trouve au point mort haut, et/ou la seconde culasse comprend un second bossage s'étendant respectivement à l'intérieur de la seconde enceinte sur une hauteur comprise entre une hauteur située au-delà du plan de la seconde culasse et une hauteur sensiblement égale à l'écart entre la seconde culasse et la seconde bride de la seconde enceinte lorsque la seconde bride se trouve au point mort haut. This arrangement makes it possible to prevent the unintentional opening of the at least one intake valve of the second enclosure which may be caused by the strong pressure exerted on the collar of this same at least one intake valve of the second enclosure in any application of the thermal machine, the pressurization having taken place in the first enclosure. In addition, this arrangement makes it possible to limit the moving mass and therefore the inertia of the intake valve as well as to limit the appearance of leaks by creating pressure drops induced by the generation of a swirling flow inside. of the at least one peripheral recess According to one embodiment, the first yoke comprises a first boss extending respectively inside the first enclosure to a height between a height located beyond the plane of the first cylinder head and a height substantially equal to the distance between the first yoke and the first flange of the first chamber when the first flange is at top dead center, and / or the second yoke comprises a second boss extending respectively inside. the second enclosure on a height between a height located beyond the plane of the second cylinder head and a height substantially equal to the distance between the second cylinder head and the second flange of the second enclosure when the second flange is at the top dead center.

Cette disposition a pour effet de réduire ou au mieux d'éviter tout volume mort de l'au moins un soufflet de la première enceinte et/ou de la seconde enceinte. Selon un mode de réalisation, les premières parois latérales de la première enceinte sont formées par deux soufflets concentriques et/ou les secondes parois latérales de la seconde enceinte sont formées par deux soufflets concentriques. Cette disposition permet de créer une première enceinte et/ou une seconde enceinte dans un volume présentant une forme générale de cylindre creux formé entre les deux soufflets concentriques, le creux à l'intérieur du cylindre augmentant la surface d'échange thermodynamique entre la première enceinte et/ou la seconde enceinte et l'extérieur. La présente invention a également pour objet un moteur comprenant une machine thermique alternative telle que décrite précédemment, la première enceinte constituant une enceinte dite de compression et la seconde enceinte constituant une enceinte dite de détente. Selon un mode de réalisation de ce moteur, les premiers moyens de communication fluidique sont reliés aux deuxièmes moyens de communication fluidique pour former un circuit fermé et comportant des moyens de refroidissement du fluide de travail circulant dans les deuxièmes moyens de communication fluidique. Cette disposition permet d'utiliser un fluide autre que l'air ayant des propriétés physiques permettant d'exploiter le cycle thermodynamique du moteur dans de meilleures conditions, par exemple de l'hélium inerte ne subissant pas de changement de phase au cours du cycle thermodynamique du moteur. This arrangement has the effect of reducing or at best avoiding any dead volume of the at least one bellows of the first enclosure and / or the second enclosure. According to one embodiment, the first side walls of the first chamber are formed by two concentric bellows and / or the second side walls of the second chamber are formed by two concentric bellows. This arrangement makes it possible to create a first chamber and / or a second chamber in a volume having a general shape of a hollow cylinder formed between the two concentric bellows, the hollow inside the cylinder increasing the thermodynamic exchange surface between the first chamber and / or the second enclosure and the exterior. The present invention also relates to a motor comprising an alternative thermal machine as described above, the first chamber constituting a so-called compression chamber and the second chamber constituting a so-called expansion chamber. According to one embodiment of this engine, the first fluid communication means are connected to the second fluid communication means to form a closed circuit and having means for cooling the working fluid flowing in the second fluid communication means. This arrangement makes it possible to use a fluid other than air having physical properties making it possible to exploit the thermodynamic cycle of the engine under better conditions, for example inert helium not undergoing a phase change during the thermodynamic cycle. of the motor.

La présente invention a également pour objet un compresseur à cylindrée variable à deux étages comportant une machine thermique alternative telle que décrite précédemment, la première enceinte constituant une première enceinte dite de compression et la deuxième enceinte constituant une deuxième enceinte dite de compression, et un dispositif d'entraînement d'arbres de guidage solidaires de la bride de la première enceinte et de la bride de la seconde enceinte. La présente invention a également pour objet un moteur/compresseur comportant d'une part une machine thermique alternative telle que décrite précédemment, la première enceinte étant une enceinte dite de compression et la seconde enceinte étant une enceinte dite de détente et l'enceinte dite de compression étant surdimensionnée par rapport à l'enceinte dite de détente, et comprenant d'autre part un réservoir étanche de stockage en communication avec les troisièmes moyens de communication fluidique. The subject of the present invention is also a two-stage variable displacement compressor comprising an alternative thermal machine as described above, the first chamber constituting a first so-called compression chamber and the second chamber constituting a second so-called compression chamber, and a device driving guide shafts integral with the flange of the first enclosure and the flange of the second enclosure. The present invention also relates to a motor / compressor comprising on the one hand an alternative thermal machine as described above, the first chamber being a so-called compression chamber and the second chamber being a so-called expansion chamber and the so-called chamber of compression being oversized relative to the said expansion chamber, and further comprising a sealed storage tank in communication with the third fluid communication means.

La présente invention a également pour objet un système de cogénération comportant un moteur thermique alternatif tel que décrit précédemment ou un moteur/compresseur tel que décrit précédemment. Cette disposition permet de récupérer de la chaleur produite par une source thermique, telle des fumées de combustion, pour produire de l'électricité par le moteur thermique alternatif ou par le moteur/compresseur associé à un alternateur linéaire. Selon un mode de réalisation, le système de cogénération comporte au moins un alternateur linéaire, la puissance électrique produite par l'au moins un alternateur linéaire étant asservie en partie au contrôle du cycle de fonctionnement du moteur ou du moteur/compresseur. Cette disposition permet d'amortir le mouvement des soufflets à l'approche de la position de point mort bas et/ou de point mort haut. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une machine thermique alternative selon l'invention. La figure 1 est un schéma synoptique d'ensemble d'une machine thermique alternative selon l'invention utilisée en tant que système de cogénération comportant un moteur thermique alternatif. The present invention also relates to a cogeneration system comprising an alternative heat engine as described above or a motor / compressor as described above. This arrangement makes it possible to recover heat produced by a thermal source, such as combustion fumes, to produce electricity by the reciprocating engine or by the motor / compressor associated with a linear alternator. According to one embodiment, the cogeneration system comprises at least one linear alternator, the electric power produced by the at least one linear alternator being partially controlled by the control of the operating cycle of the motor or the motor / compressor. This arrangement makes it possible to damp the movement of the bellows when approaching the position of bottom dead center and / or top dead center. In any case, the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing showing, by way of non-limiting example, an alternative thermal machine according to the invention. FIG. 1 is a general block diagram of an alternative thermal machine according to the invention used as a cogeneration system comprising an alternating heat engine.

La figure 2a illustre le début et la fin d'une première phase du cycle de fonctionnement de la machine thermique de la figure 1. FIG. 2a illustrates the beginning and the end of a first phase of the operating cycle of the thermal machine of FIG. 1.

La figure 2b illustre le début et la fin d'une deuxième phase du cycle de fonctionnement de la machine thermique de la figure 1. La figure 2c illustre le début et la fin d'une troisième phase du cycle de fonctionnement de la machine thermique de la figure 1. FIG. 2b illustrates the beginning and the end of a second phase of the operating cycle of the thermal machine of FIG. 1. FIG. 2c illustrates the beginning and the end of a third phase of the operating cycle of the thermal machine of FIG. Figure 1.

La figure 2d illustre le début et la fin d'une quatrième phase du cycle de fonctionnement de la machine thermique de la figure 1. La figure 3a montre une vue de profil en coupe d'un soufflet d'une machine thermique alternative selon un premier mode de réalisation. La figure 3b montre une vue de dessus du soufflet illustré à la figure 3a. La figure 4a montre une vue de profil en coupe d'un soufflet d'une machine thermique alternative selon un deuxième mode de réalisation. La figure 4b montre une vue de dessus du soufflet illustré à la figure 4a. FIG. 2d illustrates the beginning and the end of a fourth phase of the operating cycle of the thermal machine of FIG. 1. FIG. 3a shows a sectional profile view of a bellows of an alternative thermal machine according to a first embodiment. Figure 3b shows a top view of the bellows shown in Figure 3a. FIG. 4a shows a sectional side view of a bellows of an alternative thermal machine according to a second embodiment. Figure 4b shows a top view of the bellows shown in Figure 4a.

La figure 5 montre une vue de profil en coupe détaillée d'une partie de la machine thermique alternative de la figure 1 selon deux positions différentes. La figure 6 montre une vue d'ensemble de profil en coupe d'une partie de la machine thermique alternative de la figure 1. FIG. 5 shows a detailed sectional side view of a portion of the alternative thermal machine of FIG. 1 according to two different positions. FIG. 6 shows an overall cross-sectional view of a portion of the alternative thermal machine of FIG. 1.

La figure 7a montre une vue en coupe longitudinale d'une partie de la machine thermique de la figure 6 équipée d'une pluralité d'alternateurs linéaires selon un premier mode de réalisation. La figure 7b montre une vue en coupe longitudinale d'une partie de la machine thermique de la figure 6 équipé d'un seul alternateur linéaire selon 25 un deuxième mode de réalisation. La figure 8 montre une vue de profil en coupe détaillée d'une machine thermique présentant une configuration à deux soufflets concentriques pour la première enceinte et la seconde enceinte. La figure 9 est un schéma synoptique d'une machine thermique 30 utilisée en tant que compresseur à deux étages de compression. La figure 10 illustre le diagramme de Clapeyron de plusieurs cycles thermodynamiques illustrant le fonctionnement d'un moteur thermique alternatif selon l'invention. Comme illustré sur les figures 1, 2a à 2d, 6, 7a, 7b, 8 et 9, une 35 machine thermique alternative 1 à fluide F de travail gazeux et à apport de chaleur externe comprend une première enceinte 20 et une seconde enceinte 30. La première enceinte 20 est délimitée d'une part par une première bride 23 mobile entre une position de point mort haut PMH et une position de point mort bas PMB, et d'autre part par une première culasse 21 fixe agencée en regard de ladite première bride 23, ladite première bride 23 et ladite première culasse 21 étant jointes par des premières parois latérales 24 formées par un premier soufflet métallique 40a à amplitude variable. La seconde enceinte 30, distincte de la première enceinte 20, est de la même manière délimitée d'une part par une seconde bride 33 mobile entre une position de point mort haut PMH et une position de point mort bas PMB, et d'autre part par une seconde culasse 31 fixe agencée en regard de ladite seconde bride 33, ladite seconde bride 33 et ladite seconde culasse 31 étant jointes par des secondes parois latérales 34 formées par un second soufflet métallique 40b à amplitude variable. La forme générale de la première enceinte 20 et de la seconde enceinte 30 est déterminée respectivement par la forme des soufflets métalliques 40a, 40b. Dans l'exemple présenté notamment aux figures 1, 6 et 9, les soufflets métalliques 40a, 40b présentent une forme générale de cylindre. Néanmoins, la présente invention n'est pas limitée à cette forme géométrique particulière, les soufflets métalliques 40a, 40b pouvant par exemple présenter une forme générale de parallélépipède de section rectangulaire ou carrée. En outre, une machine thermique alternative 1 comporte également des premiers moyens de communication fluidique 2, des deuxièmes moyens de communication fluidique 3 et des troisièmes moyens de communication fluidique 4. Dans une application de la machine thermique 1 en tant que moteur, la première enceinte 20 est dite de compression et la seconde 30 enceinte est dite de détente. Les premiers moyens de communication fluidique 2 s'étendent entre une extrémité 2a et une extrémité 2b, mettant en communication respectivement l'air ambiant avec une entrée de l'enceinte dite de compression 20 dans laquelle est positionnée une soupape d'admission 25a mobile entre 35 une position d'ouverture et une position de fermeture de ladite entrée de l'enceinte dite de compression 20. Figure 7a shows a longitudinal sectional view of a portion of the thermal machine of Figure 6 equipped with a plurality of linear alternators according to a first embodiment. Figure 7b shows a longitudinal sectional view of a portion of the thermal machine of Figure 6 equipped with a single linear alternator according to a second embodiment. FIG. 8 shows a profile view in detailed section of a heat machine having a configuration with two concentric bellows for the first chamber and the second chamber. Fig. 9 is a block diagram of a heat machine 30 used as a compressor with two stages of compression. FIG. 10 illustrates the Clapeyron diagram of several thermodynamic cycles illustrating the operation of an alternative thermal engine according to the invention. As illustrated in FIGS. 1, 2a to 2d, 6, 7a, 7b, 8 and 9, an alternating heat-generating machine 1 with a gaseous working fluid F with external heat supply comprises a first enclosure 20 and a second enclosure 30. The first enclosure 20 is delimited on the one hand by a first flange 23 movable between a top dead center position PMH and a bottom dead center position PMB, and secondly by a first fixed yoke 21 arranged next to said first flange 23, said first flange 23 and said first yoke 21 being joined by first side walls 24 formed by a first metal bellows 40a of variable amplitude. The second enclosure 30, distinct from the first enclosure 20, is likewise defined on the one hand by a second flange 33 movable between a top dead center position PMH and a bottom dead center position PMB, and secondly by a second fixed yoke 31 arranged facing said second flange 33, said second flange 33 and said second yoke 31 being joined by second side walls 34 formed by a second metal bellows 40b of variable amplitude. The general shape of the first chamber 20 and the second chamber 30 is respectively determined by the shape of the metal bellows 40a, 40b. In the example shown in particular in Figures 1, 6 and 9, the metal bellows 40a, 40b have a general cylinder shape. Nevertheless, the present invention is not limited to this particular geometrical shape, the metal bellows 40a, 40b being able, for example, to have a generally parallelepiped shape of rectangular or square section. In addition, an alternative thermal machine 1 also comprises first fluid communication means 2, second fluid communication means 3 and third fluid communication means 4. In an application of the thermal machine 1 as a motor, the first chamber 20 is called compression and the second 30 enclosure is called relaxation. The first fluidic communication means 2 extend between an end 2a and an end 2b, respectively placing the ambient air in communication with an inlet of the so-called compression enclosure 20 in which is positioned a mobile admission valve 25a between An open position and a closed position of said inlet of said compression chamber 20.

Comme illustré à la figure 6, l'extrémité 2a des premiers moyens de communication fluidique 2 peut avantageusement être reliée à un filtre à air 18. Les deuxièmes moyens de communication fluidique 3 s'étendent entre une extrémité 3b et une extrémité 3a mettant en communication respectivement l'air ambiant avec une sortie de l'enceinte dite de détente 30 dans laquelle est positionnée une soupape d'échappement 35b mobile entre une position d'ouverture et une position de fermeture de ladite sortie de l'enceinte dite de détente 30. Les troisièmes moyens de communication fluidique 4 s'étendent entre une extrémité 4a et une extrémité 4b mettant en communication respectivement une sortie de l'enceinte dite de compression 20 dans laquelle est positionnée une soupape d'échappement 25b mobile entre une position d'ouverture et une position de fermeture de ladite sortie de l'enceinte dite de compression 20, et une entrée de l'enceinte dite de détente 30 dans laquelle est positionnée une soupape d'admission 35a mobile entre une position d'ouverture et une position de fermeture de ladite entrée de l'enceinte dite de détente 30. Ces différents moyens de communication fluidique 2, 3, 4 sont en partie réalisés par la formation de conduits à l'intérieur des culasses 21, 31. As illustrated in FIG. 6, the end 2a of the first fluidic communication means 2 may advantageously be connected to an air filter 18. The second fluidic communication means 3 extend between an end 3b and an end 3a placing in communication respectively the ambient air with an output of the so-called expansion chamber 30 in which is positioned an exhaust valve 35b movable between an open position and a closed position of said output of said expansion chamber 30. The third fluidic communication means 4 extend between an end 4a and an end 4b respectively placing an output of the so-called compression chamber 20 in which is positioned an exhaust valve 25b movable between an open position and a closing position of said output of the so-called compression chamber 20, and an input of the so-called expansion chamber 30 in which t positioned an inlet valve 35a movable between an open position and a closed position of said inlet of said expansion chamber 30. These various fluid communication means 2, 3, 4 are partly achieved by the formation ducts inside the cylinder heads 21, 31.

Les soupapes d'admission 25a et d'échappement 25b de l'enceinte dite de compression 20 sont disposées sur un bossage 22 de la culasse 21 afin de réduire ou au mieux d'éviter un volume mort à l'intérieur de l'enceinte dite de compression 20 au point mort haut PMH de la bride 23 de celle-ci. La hauteur de ce bossage 22 à l'intérieur de l'enceinte dite de compression 20 est comprise entre une hauteur située au-delà du plan de la culasse 21 et une hauteur sensiblement égale à l'écart entre le plan de culasse 21 et la bride 23 de l'enceinte dite de compression 20 lorsque la première bride 23 se trouve au point mort haut PMH lors de la compression maximale du soufflet métallique 40a. The intake and exhaust valves 25a 25b of the so-called compression chamber 20 are disposed on a boss 22 of the cylinder head 21 in order to reduce or at best prevent a dead volume inside the so-called chamber. compression 20 at the top dead center TDC of the flange 23 thereof. The height of this boss 22 inside said compression chamber 20 is between a height beyond the plane of the yoke 21 and a height substantially equal to the distance between the yoke plane 21 and the flange 23 of the so-called compression chamber 20 when the first flange 23 is at top dead center TDC during the maximum compression of the metal bellows 40a.

De la même façon, les soupapes d'admission 35a et d'échappement 35b de l'enceinte dite de détente 30 sont disposées sur un bossage 32 de la culasse 31 afin de réduire ou au mieux d'éviter un volume mort à l'intérieur de l'enceinte dite de détente 30 au point mort haut PMH de la bride 33 de celle-ci. In the same way, the intake and exhaust valves 35a and 35b of the so-called expansion chamber 30 are arranged on a boss 32 of the cylinder head 31 in order to reduce or at best prevent a dead volume inside. the so-called expansion chamber 30 at the top dead center TDC of the flange 33 thereof.

La hauteur de ce bossage 32 à l'intérieur de l'enceinte dite de détente 30 est comprise entre une hauteur située au-delà du plan de la culasse 31 et une hauteur sensiblement égale à l'écart entre le plan de culasse 31 et la bride 33 de l'enceinte dite de détente 30 lorsque la première bride 33 se trouve au point mort haut PMH lors de la compression maximale du soufflet métallique 40b. The height of this boss 32 inside said expansion chamber 30 is between a height beyond the plane of the yoke 31 and a height substantially equal to the distance between the yoke plane 31 and the flange 33 of the so-called expansion chamber 30 when the first flange 33 is at top dead center TDC during the maximum compression of the metal bellows 40b.

Ainsi, ces bossages 22, 32 réduisent significativement les volumes morts présents lorsque les soufflets 40a, 40b sont comprimés au maximum. Comme illustré en particulier sur la figure 1, une machine thermique alternative 1 utilisée dans une application motrice comprend également des premiers moyens de chauffage 5 comportant un premier échangeur thermique 6 et un deuxième échangeur thermique 7 autrement appelé régénérateur. Le premier échangeur thermique 6 comprend un circuit primaire 6a véhiculant un fluide caloporteur de chauffage 43 préalablement chauffé par une source de chaleur extérieure 6' et un circuit secondaire 6b comprenant une partie des troisièmes moyens de communication fluidique 4 entre une sortie de l'enceinte dite de compression 20 et une entrée de l'enceinte dite de détente 30. Le deuxième échangeur thermique 7 autrement appelé régénérateur, comporte quant à lui un circuit primaire 7a comprenant une partie des deuxièmes moyens de communication fluidique 3 mettant en communication une sortie de l'enceinte dite de détente 30 avec l'air ambiant, et un circuit secondaire 7b comprenant une partie des troisièmes moyens de communication fluidique 4 entre une sortie de l'enceinte dite de compression 20 et une entrée de l'enceinte dite de détente 30, cette partie étant disposée en amont de celle du premier échangeur thermique 6. La machine thermique alternative 1 comprend également des deuxièmes moyens de chauffage 8 du soufflet 40b de l'enceinte dite de détente 30 et des moyens de refroidissement 16 du soufflet 40a de l'enceinte dite de compression 20 illustrés en partie plus particulièrement aux figures 3a à 4b. Thus, these bosses 22, 32 significantly reduce the dead volumes present when the bellows 40a, 40b are compressed to the maximum. As illustrated in particular in FIG. 1, an alternative thermal machine 1 used in a driving application also comprises first heating means 5 comprising a first heat exchanger 6 and a second heat exchanger 7, otherwise called a regenerator. The first heat exchanger 6 comprises a primary circuit 6a carrying a heating heat transfer fluid 43 preheated by an external heat source 6 'and a secondary circuit 6b comprising a part of the third fluid communication means 4 between an output of the so-called enclosure 20 and an inlet of the so-called expansion chamber 30. The second heat exchanger 7, otherwise called regenerator, comprises meanwhile a primary circuit 7a comprising a part of the second fluid communication means 3 putting in communication an output of the so-called expansion chamber 30 with the ambient air, and a secondary circuit 7b comprising a part of the third fluid communication means 4 between an output of the said compression chamber 20 and an inlet of the so-called expansion chamber 30, this part being arranged upstream of that of the first heat exchanger 6. The alternative thermal machine 1 comprises also second bellows 8 of the heating means 40b of the enclosure of said trigger 30 and 16 of the bellows cooling means 40a of said compression chamber 20 illustrated in part more particularly to Figures 3a to 4b.

Dans un premier mode de réalisation non illustré, les moyens de chauffage 8 du soufflet métallique 40b de l'enceinte dite de détente 30 consistent à plonger directement le soufflet de détente 40b à paroi simple dans un fluide chaud, par exemple des fumées issues de la combustion de biomasses, tels que du bois ou bien des déchets organiques. In a first embodiment not illustrated, the heating means 8 of the metal bellows 40b of the so-called expansion chamber 30 consist in directly immersing the single-walled expansion bellows 40b in a hot fluid, for example fumes from the combustion of biomass, such as wood or organic waste.

Par analogie, dans un mode de réalisation non illustré, les moyens de refroidissement 16 du soufflet 40a de l'enceinte dite de compression 20 consistent à plonger directement le soufflet 40a à paroi simple dans un fluide froid, par exemple de l'air refroidi par un circuit d'eau froide. Comme illustré sur ces figures 3a à 4b, dans un autre mode de réalisation, chacun des soufflets métalliques 40a, 40b comprend une double paroi formée par une paroi intérieure 41a délimitant l'enceinte 20, 30 et une paroi extérieure 41b au contact du milieu extérieur à l'enceinte 20, 30 considérée. Selon une première variante illustrée aux figures 3a, 3b, les deux parois 41a, 41b du soufflet métallique 40b de l'enceinte dite de détente 30 respectivement du soufflet métallique 40a de l'enceinte dite de compression 20 sont reliées d'une part sur une de ses deux extrémités supposée supérieure par la culasse 31 respectivement 21 et sur l'autre de ses deux extrémités supposée inférieure par la bride mobile 33 respectivement 23, et d'autre part sur au moins une ondulation 42 par un anneau percé 45 créant un passage 46 pour un fluide caloporteur de chauffage 43 destiné à circuler entre la double paroi du soufflet 40b de l'enceinte dite de détente 30, respectivement un fluide caloporteur de refroidissement 47 destiné à circuler entre la double paroi du soufflet 40a de l'enceinte dite de compression 20. Le passage 46 d'un anneau 45 disposé au niveau d'une ondulation 20 42 donnée est disposé de manière diamétralement opposée au passage 46 de l'anneau 45 disposé au niveau d'une ondulation 42 le plus proche. Le profil d'un anneau percé 45 et de ce passage 46 est plus particulièrement visible sur la figure 3b, ce dernier présentant la forme d'un arc de cercle aux extrémités arrondies pour favoriser les écoulements des fluides 25 43, 47. De même, la culasse 31 et/ou la culasse 21 présente un passage d'entrée 44a et la bride mobile 33 et/ou la bride mobile 23 présente un passage de sortie 44b disposé de manière diamétralement opposée au passage 46 de l'anneau 45 de l'ondulation 42 le plus proche, le passage d'entrée 44a et de 30 sortie 44b présentant également un profil en forme d'arc de cercle aux extrémités arrondies pour favoriser les écoulements des fluides 43, 47. De cette manière, le fluide caloporteur de chauffage 43, chauffé au préalable par une source de chaleur extérieure 6', circule à l'intérieur du soufflet métallique 40b depuis le passage d'entrée 44a jusqu'au passage de 35 sortie 44b en descendant successivement d'une ondulation 42 à une autre en parcourant à chaque fois un demi-périmètre de part et d'autre du soufflet métallique 40b jusqu'à atteindre le passage 46 suivant, tout en transférant de la chaleur au fluide F se trouvant dans l'enceinte dite de détente 30 de l'autre côté de la paroi intérieure 41a. En outre, cette source de chaleur extérieure 6' peut être la même 5 que celle utilisée pour les premiers moyens de chauffage 5 du fluide de travail F. De la même manière, le fluide caloporteur de refroidissement 47, refroidi au préalable, circule à l'intérieur du soufflet métallique 40a depuis le passage d'entrée 44a jusqu'au passage de sortie 44b en descendant 10 successivement d'une ondulation 42 à une autre en parcourant à chaque fois un demi-périmètre de part et d'autre du soufflet métallique 40a jusqu'à atteindre le passage 46 suivant, tout en absorbant de la chaleur au fluide F se trouvant dans l'enceinte dite de compression 20 de l'autre côté de la paroi intérieure 41a. 15 Selon une deuxième variante illustrée aux figures 4a, 4b, les deux parois 41a, 41 b du soufflet métallique 40b de l'enceinte dite de détente 30 respectivement du soufflet métallique 40a de l'enceinte dite de compression 20 sont reliées uniquement sur leur extrémité supérieure par la culasse 31 respectivement 21 et sur leur extrémité inférieure par la bride mobile 33 20 respectivement 23. Cependant, à la différence de la première variante décrite précédemment, la culasse 31 respectivement 21 comprend au moins un passage d'entrée 44a débouchant dans l'espace disposé entre les deux parois 41a, 41b. 25 Dans un mode de réalisation, quatre entrées 44a présentent la forme d'arc de cercle aux extrémités arrondies et chacune d'entre elles est disposée selon un écart angulaire de 90° avec deux autres. De même, la bride mobile 33 respectivement 23 présente quatre passages de sortie 44b disposés en regard des quatre passages d'entrée 44a 30 et présentant sensiblement la même forme d'arc de cercle aux extrémités arrondies. Bien entendu, ces quatre passages de sortie 44b peuvent être décalés ou multipliés sans pour autant sortir du cadre de l'invention. De même, dans ces modes de réalisation, la culasse 31 35 respectivement 21 peut comprendre une bride fixe solidaire de la culasse 31 respectivement 21 reliant les deux parois 41a, 41b du soufflet métallique 40b de l'enceinte dite de détente 30 respectivement du soufflet métallique 40a de l'enceinte dite de compression 20 et comportant les passages d'entrée du fluide caloporteur de chauffage 43 respectivement du fluide caloporteur de refroidissement 47. By analogy, in a non-illustrated embodiment, the cooling means 16 of the bellows 40a of the so-called compression chamber 20 consist in directly immersing the single-walled bellows 40a in a cold fluid, for example air cooled by a cold water circuit. As illustrated in these figures 3a to 4b, in another embodiment, each of the metal bellows 40a, 40b comprises a double wall formed by an inner wall 41a defining the enclosure 20, 30 and an outer wall 41b in contact with the external environment to the enclosure 20, 30 considered. According to a first variant illustrated in FIGS. 3a, 3b, the two walls 41a, 41b of the metal bellows 40b of the so-called expansion chamber 30 respectively of the metal bellows 40a of the so-called compression chamber 20 are connected on the one hand to a its two ends assumed higher by the yoke 31 respectively 21 and on the other of its two supposed lower ends by the movable flange 33 respectively 23, and secondly on at least one corrugation 42 by a pierced ring 45 creating a passage 46 for a heating heat transfer fluid 43 intended to circulate between the double wall of the bellows 40b of the so-called expansion chamber 30, respectively a cooling heat transfer fluid 47 intended to circulate between the double wall of the bellows 40a of the said enclosure. 20. The passage 46 of a ring 45 disposed at a given corrugation 42 is disposed diametrically opposite the passage 46 of the ring 45 disposed at a ripple 42 nearest. The profile of a pierced ring 45 and of this passage 46 is more particularly visible in FIG. 3b, the latter having the shape of a circular arc with rounded ends to favor the flows of the fluids 43, 47. Similarly, the yoke 31 and / or the yoke 21 has an inlet passage 44a and the movable flange 33 and / or the movable flange 23 has an outlet passage 44b disposed diametrically opposite the passage 46 of the ring 45 of the the nearest ripple 42, the inlet 44a and 44b outlet also having a circular arc-shaped profile with rounded ends to promote the flow of fluids 43, 47. In this way, the heat transfer fluid 43, preheated by an external heat source 6 ', circulates inside the metal bellows 40b from the inlet passage 44a to the outlet passage 44b, descending successively from one corrugation 42 to another by running each time a half-perimeter on either side of the metal bellows 40b to reach the next passage 46, while transferring heat to the fluid F in the so-called expansion chamber 30 of the other side of the inner wall 41a. Furthermore, this external heat source 6 'can be the same as that used for the first heating means 5 of the working fluid F. In the same manner, the coolant cooling fluid 47, previously cooled, circulates at the same time. the interior of the metal bellows 40a from the inlet passage 44a to the outlet passage 44b, descending successively from one corrugation 42 to another, each time traversing a half-perimeter on either side of the metal bellows 40a until reaching the next passage 46, while absorbing heat to the fluid F in the so-called compression chamber 20 on the other side of the inner wall 41a. According to a second variant illustrated in FIGS. 4a, 4b, the two walls 41a, 41b of the metal bellows 40b of the so-called expansion chamber 30 respectively of the metal bellows 40a of the so-called compression chamber 20 are connected only on their end. higher by the yoke 31 respectively 21 and on their lower end by the movable flange 33 20 respectively 23. However, unlike the first variant described above, the yoke 31 respectively 21 comprises at least one inlet passage 44a opening into the space disposed between the two walls 41a, 41b. In one embodiment, four inlets 44a have the shape of a circular arc with rounded ends and each of them is disposed at 90 ° angular spacing with two others. Similarly, the movable flange 33 respectively 23 has four outlet passages 44b disposed opposite the four inlet passages 44a and 30 having substantially the same shape of a circular arc with rounded ends. Of course, these four output passages 44b can be shifted or multiplied without departing from the scope of the invention. Similarly, in these embodiments, the yoke 31 respectively 35 may comprise a fixed flange integral with the yoke 31 respectively 21 connecting the two walls 41a, 41b of the metal bellows 40b of the so-called expansion chamber 30 respectively of the metal bellows 40a of the so-called compression chamber 20 and having the inlet passages of the heating heat transfer fluid 43 respectively of the cooling coolant 47.

De cette manière, le fluide caloporteur de chauffage 43, préalablement chauffé par une source de chaleur extérieure 6', circule à l'intérieur du soufflet métallique 40b depuis les passages d'entrée 44a jusqu'aux passages de sortie 44b en transférant notamment de la chaleur au fluide F se trouvant dans l'enceinte dite de détente 30 de l'autre côté de la paroi intérieure 41a. De la même manière, le fluide caloporteur de refroidissement 47, préalablement refroidi, circule à l'intérieur du soufflet métallique 40a depuis les passages d'entrée 44a jusqu'aux passages de sortie 44b en absorbant notamment de la chaleur au fluide F se trouvant dans l'enceinte dite de compression 20 de l'autre côté de la paroi intérieure 41a. Enfin, la machine thermique alternative 1 utilisée dans une application motrice comprend des moyens de régulation 9 de l'ouverture et de la fermeture des différents moyens de communication fluidique au départ et à l'arrivée de l'enceinte dite de compression 20 et de l'enceinte dite de détente 30. En outre, ces moyens de régulation 9 régulent la puissance utile des premiers moyens de chauffage 5, des deuxièmes moyens de chauffage 8 et des moyens de refroidissement 16. Ainsi, ces moyens de régulation 9 contrôlent et commandent d'une part l'inclinaison d'un papillon 17 mobile entre une position de fermeture et une position d'ouverture, disposé dans les premiers moyens de communication fluidique 2 et destiné à réguler le débit massique du fluide de travail gazeux F pénétrant dans l'enceinte dite de compression 20 et d'autre part l'ouverture et la fermeture des différentes soupapes 25a, 25b, si celles-ci ne sont pas des clapets, 35a, 35b, la puissance utile des moyens de chauffage 6 du fluide F circulant dans les troisièmes moyens de communication fluidique 4, la puissance utile de la source de chaleur extérieure 6' nécessaire au chauffage du fluide caloporteur de chauffage 43 et ainsi que le débit de fluide caloporteur de refroidissement 47 circulant à l'intérieur de la double paroi du soufflet 40a de l'enceinte dite de compression 20 et le débit de fluide caloporteur de chauffage 43 circulant à l'intérieur de la double paroi du soufflet 40b de l'enceinte dite de détente 30. En outre, les moyens de régulation 9 contrôlent et commandent l'ouverture et la fermeture de robinets 19a, 19b permettant la circulation du fluide de travail F respectivement dans le circuit primaire 7a et dans le circuit secondaire 7b du régénérateur 7 dans une position de fermeture des robinets 19a, 19b et en dehors du régénérateur 7 dans un circuit de by-pass dans une position d'ouverture des robinets 19a, 19b. De même, les moyens de régulation 9 contrôlent et commandent l'ouverture et la fermeture de robinets 19c, 19d permettant respectivement de réguler le débit de fluide caloporteur de refroidissement 47 circulant à l'intérieur de la double paroi du soufflet 40a de l'enceinte dite de compression 20 et de réguler le débit de fluide caloporteur de chauffage 43 circulant à l'intérieur de la double paroi du soufflet 40b de l'enceinte dite de détente 30. In this way, the heating heat transfer fluid 43, previously heated by an external heat source 6 ', circulates inside the metal bellows 40b from the inlet passages 44a to the outlet passages 44b, transferring in particular from the heat fluid F in the so-called expansion chamber 30 on the other side of the inner wall 41a. In the same manner, the cooling coolant 47, previously cooled, circulates inside the metal bellows 40a from the inlet passages 44a to the outlet passages 44b, in particular by absorbing heat from the fluid F located in the the so-called compression chamber 20 on the other side of the inner wall 41a. Finally, the alternative thermal machine 1 used in a driving application comprises means 9 for regulating the opening and closing of the various fluid communication means at the start and at the arrival of the so-called compression chamber 20 and the so-called expansion chamber 30. In addition, these control means 9 regulate the useful power of the first heating means 5, the second heating means 8 and cooling means 16. Thus, these control means 9 control and control d on the one hand the inclination of a movable butterfly 17 between a closed position and an open position, arranged in the first fluidic communication means 2 and intended to regulate the mass flow rate of the gaseous working fluid F entering the so-called compression chamber 20 and secondly the opening and closing of the various valves 25a, 25b, if they are not valves, 35a, 35b, the useful power of the means of heating 6 of the fluid F flowing in the third fluid communication means 4, the useful power of the external heat source 6 'necessary for heating the heating heat transfer fluid 43 and the cooling coolant flow rate 47 flowing to the inside the double wall of the bellows 40a of the so-called compression chamber 20 and the heat transfer fluid flow 43 circulating inside the double wall of the bellows 40b of the so-called expansion chamber 30. In addition, the control means 9 control and control the opening and closing of valves 19a, 19b allowing the circulation of the working fluid F respectively in the primary circuit 7a and in the secondary circuit 7b of the regenerator 7 in a closed position of the valves 19a, 19b and outside the regenerator 7 in a bypass circuit in an opening position of the valves 19a, 19b. Similarly, the regulation means 9 control and control the opening and closing of valves 19c, 19d respectively for regulating the flow of cooling coolant fluid 47 flowing inside the double wall of the bellows 40a of the enclosure said compression 20 and regulate the heat transfer fluid flow 43 circulating inside the double wall of the bellows 40b of the so-called expansion chamber 30.

Enfin, les moyens de régulation 9 contrôlent et commandent l'ouverture et la fermeture du robinet 19e permettant de réguler le débit du fluide de chauffage 43 ou de refroidissement 47circulant dans le circuit primaire 6a de l'échangeur thermique 6. De plus, les moyens de régulation 9 comprennent des capteurs de position 13 des brides mobiles 23, 33 et/ou des capteurs de pression 14 de l'enceinte dite de compression 20 et/ou de l'enceinte dite de détente 30, des moyens d'acquisition 15 des informations délivrées par l'ensemble de ces capteurs 13, 14 ainsi que des moyens de commande 10 de la position des différentes soupapes 25a, 25b, si celles-ci ne sont pas des clapets, 35a, 35b et de réglage de la puissance utile des moyens de chauffage 8 du soufflet 40b de l'enceinte dite de détente 30. L'amplitude des enceintes de détente 30 et de compression 20 est contrôlée grâce à la commande au cours du temps des différentes soupapes 25a, 25b, si celles-ci ne sont pas des clapets, 35a, 35b. Finally, the regulation means 9 control and control the opening and closing of the valve 19e to regulate the flow of the heating fluid 43 or cooling 47circulant in the primary circuit 6a of the heat exchanger 6. In addition, the means 9 comprise position sensors 13 of the movable flanges 23, 33 and / or pressure sensors 14 of the so-called compression chamber 20 and / or the so-called expansion chamber 30, the acquisition means 15 information provided by all of these sensors 13, 14 and control means 10 of the position of the different valves 25a, 25b, if they are not valves, 35a, 35b and adjusting the useful power of the heating means 8 of the bellows 40b of the so-called expansion chamber 30. The amplitude of the expansion and compression chambers 30 is controlled by the control over time of the different valves 25a, 25b, if they do not are not clape ts, 35a, 35b.

Le type de cycle thermodynamique est quant à lui contrôlé par la variation de la puissance utile du deuxième moyen de chauffage 8 et du moyen de refroidissement 16. Les moyens de régulation 9 adaptent automatiquement l'ouverture et la fermeture des différentes soupapes au cycle thermodynamique et à 35 l'amplitude ou cylindrée désirée de la machine thermique 1. The type of thermodynamic cycle is in turn controlled by the variation of the effective power of the second heating means 8 and the cooling means 16. The regulation means 9 automatically adapt the opening and closing of the various valves to the thermodynamic cycle and at the desired amplitude or displacement of the heat machine 1.

Dans le mode de réalisation présenté, les moyens de commande 10 comportent des vérins pneumatiques 11 agencés pour amener les différentes soupapes 25a, 25b, si celles-ci ne sont pas des clapets, 35a, 35b vers leur position d'ouverture, et des ressorts de rappel 12 en compression et hélicoïdaux agencés pour amener les différentes soupapes 25a, 25b, si celles-ci ne sont pas des clapets, 35a, 35b vers leur position de fermeture. Néanmoins, la présente invention ne se limite pas à ce mode particulier de réalisation, celle-ci pouvant comprendre des vérins pneumatiques double effet, ou bien encore des vérins pneumatiques amenant les différentes soupapes 25a, 25b, si celles-ci ne sont pas des clapets, 35a, 35b vers leur position d'ouverture couplés avec des ressorts de rappel 12 amenant les différentes soupapes 25a, 25b, si celles-ci ne sont pas des clapets, 35a, 35b vers leur position d'ouverture. La figure 1 illustre une configuration particulière d'une machine thermique alternative 1 dans son application en tant que moteur, dans un mode de réalisation selon lequel la culasse 31 de l'enceinte dite de détente 30 est munie de soupapes commandées par des vérins pneumatiques 11, et la culasse 21 de l'enceinte dite de compression 20 est munie de soupapes commandées par la pression amont et aval du fluide de travail F autrement appelées clapets. Entre autre, cette figure 1 montre que la culasse 31 comporte en plus du bossage 32 sur lequel sont disposées les soupapes d'admission 35a et d'échappement 35b de l'enceinte dite de détente 30, une tête de culasse 50 supportant les deux vérins pneumatiques 11. In the embodiment shown, the control means 10 comprise pneumatic cylinders 11 arranged to bring the various valves 25a, 25b, if they are not valves, 35a, 35b to their open position, and springs 12 and compression return helical arranged to bring the various valves 25a, 25b, if they are not valves, 35a, 35b to their closed position. Nevertheless, the present invention is not limited to this particular embodiment, it may include pneumatic cylinders double effect, or even pneumatic cylinders bringing the different valves 25a, 25b, if they are not valves , 35a, 35b to their open position coupled with return springs 12 bringing the various valves 25a, 25b, if they are not valves, 35a, 35b to their open position. FIG. 1 illustrates a particular configuration of an alternative thermal machine 1 in its application as a motor, in an embodiment in which the yoke 31 of the so-called expansion chamber 30 is provided with valves controlled by pneumatic cylinders 11 and the yoke 21 of the compression chamber 20 is provided with valves controlled by the upstream and downstream pressure of the working fluid F otherwise called valves. Among others, this Figure 1 shows that the yoke 31 further comprises the boss 32 on which are arranged the intake valves 35a and exhaust 35b of the so-called expansion chamber 30, a cylinder head 50 supporting the two cylinders pneumatic tires 11.

Sur ce point, comme illustré plus en détail à la figure 5, chaque vérin pneumatique 11 comprend un axe piston 51 guidé linéairement par une douille à billes 52, tous deux étant disposés dans l'axe d'une soupape 35a, 35b. Chaque soupape 35a, 35b comporte une queue de soupape 53 munie à proximité de son extrémité d'un évidement circonférentiel 54, ainsi que d'un collet 58 ou tête de soupape munie sur son contour circonférentiel d'une portée 60. Les soupapes 35a, 35b traversent respectivement un guide de soupape 56 disposé en partie dans la culasse 31 et agencé pour garantir un 35 déplacement rectiligne aux soupapes 35a, 35b. On this point, as illustrated in more detail in FIG. 5, each pneumatic cylinder 11 comprises a piston pin 51 guided linearly by a ball bushing 52, both being arranged in the axis of a valve 35a, 35b. Each valve 35a, 35b comprises a valve stem 53 provided near its end with a circumferential recess 54, as well as a collar 58 or valve head provided on its circumferential contour with a bearing surface 60. The valves 35a, 35b respectively pass through a valve guide 56 disposed partly in the yoke 31 and arranged to ensure a straight movement to the valves 35a, 35b.

En position fermée, les portées 60 des soupapes 35a, 35b reposent sur un siège de soupape 59 disposé sur le bossage 32 permettant de garantir l'étanchéité en position fermée. A cet effet, ce siège de soupape 59 présente une forme sensiblement complémentaire à celle de la portée des soupapes 35a, 35b. Bien entendu, les soupapes d'admission 25a, 35a et les soupapes d'échappement 25b, 35b peuvent présenter un dimensionnement différent sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Chaque ressort de rappel 12 est comprimé entre une coupelle inférieure 57 en appui sur la culasse 31 et une coupelle supérieure 55 accueillant deux demi-lunes (ou clavettes) agencées pour s'engager et être maintenues dans l'évidement circonférentiel 54 sous l'action dudit ressort de rappel 12. Cette disposition permet de maintenir les soupapes 35a, 35b sur la culasse 31 et de conférer à celles-ci une position fermée par défaut. La longueur d'un axe piston 51 d'un vérin pneumatique 11 est réglée de manière à garantir la bonne fermeture de la soupape 35a, 35b. En outre, aucun joint de queue de soupape n'est nécessaire sur cette machine thermique 1, celle-ci ne nécessitant pas de lubrification. In the closed position, the seats 60 of the valves 35a, 35b rest on a valve seat 59 disposed on the boss 32 to ensure sealing in the closed position. For this purpose, this valve seat 59 has a shape substantially complementary to that of the range of the valves 35a, 35b. Of course, the intake valves 25a, 35a and the exhaust valves 25b, 35b may have a different dimensioning without departing from the scope of the invention. Each return spring 12 is compressed between a lower cup 57 resting on the yoke 31 and an upper cup 55 accommodating two half-moons (or keys) arranged to engage and be held in the circumferential recess 54 under the action of said return spring 12. This arrangement keeps the valves 35a, 35b on the yoke 31 and to give them a closed position by default. The length of a piston pin 51 of a pneumatic cylinder 11 is adjusted so as to ensure the proper closure of the valve 35a, 35b. In addition, no valve stem seal is necessary on this heat machine 1, the latter not requiring lubrication.

Dans un mode de réalisation illustré à la figure 6, la culasse 31 comprend également une bague de contre pression 70, autrement appelée bague de compensation, présentant une géométrie cylindrique, reliée solidairement selon son axe à la queue 53 de la soupape d'admission 35a de l'enceinte dite de détente 30. In an embodiment illustrated in FIG. 6, the yoke 31 also comprises a counter pressure ring 70, otherwise called a compensation ring, having a cylindrical geometry, integrally connected along its axis to the tail 53 of the intake valve 35a. of the so-called relaxation chamber 30.

En outre, cette bague de contre pression 70 est munie de deux évidement 71, 72 périphériques disposés entre sa face postérieure 73 et sa face antérieure 74 disposée en regard du collet 58 de la soupape d'admission 35a. Un guide de soupape 56' cylindrique disposé en périphérie de la 30 bague de contre pression 70 assure la fonction de guidage de la soupape d'admission 35a munie de sa bague de contre pression 70. La bague de contre-pression 70 est nécessaire afin de garantir une bonne fermeture de la soupape d'admission 35a. En effet, la machine thermique alternative 1 a la particularité de 35 posséder une pression importante en amont de la soupape d'admission 35a de l'enceinte dite de détente 30, contrairement aux machines thermiques traditionnelles où cette pression est environ égale à la pression atmosphérique. Cette pression exerce une force importante sur le collet 58 de cette soupape d'admission 35a qui s'oppose à la force de rappel du ressort de rappel 12 et qui peut donc provoquer l'ouverture intempestive de la soupape d'admission 35a. Ce dispositif permet d'éviter l'augmentation de la raideur et de l'encombrement du ressort de rappel 12, ainsi que des efforts mis en oeuvre pour les actionner. In addition, this counter-pressure ring 70 is provided with two recesses 71, 72 peripheral disposed between its rear face 73 and its front face 74 disposed opposite the collar 58 of the intake valve 35a. A cylindrical valve guide 56 'disposed at the periphery of the counter-pressure ring 70 provides the guiding function of the intake valve 35a provided with its counter-pressure ring 70. The counter-pressure ring 70 is necessary in order to ensure a good closure of the intake valve 35a. Indeed, the alternative thermal machine 1 has the particularity of having a significant pressure upstream of the inlet valve 35a of the so-called expansion chamber 30, unlike traditional thermal machines where this pressure is approximately equal to the atmospheric pressure. . This pressure exerts a significant force on the collar 58 of this intake valve 35a which opposes the restoring force of the return spring 12 and which can therefore cause the inadvertent opening of the intake valve 35a. This device makes it possible to avoid increasing the stiffness and the bulk of the return spring 12, as well as the efforts made to actuate them.

La bague de contre pression 70 exploite la pression en amont du collet 58 de la soupape d'admission 35a de manière à optimiser l'ouverture et la fermeture de cette soupape 35a. En outre, la géométrie cylindrique munie d'au moins un évidement 71, 72 entre la face antérieures 74 et la face postérieure 73 de cette bague de contre pression 70 confère une surface d'application importante pour la force de pression identique à celle provoquée par un élargissement du diamètre de la queue de soupape 53 à cet endroit, mais dont la masse et le taux de fuite restent inférieurs. En effet, les évidements 71, 72 provoquent des pertes de charge 20 successives des fuites passant entre la bague de contre pression 70 et le guide de soupape 56'. Ces pertes de charges sont dues à la création d'écoulement tourbillonnaire à l'intérieur des évidements 71, 72. Dans un autre mode de réalisation, l'enceinte dite de compression 25 20 peut reprendre toutes les considérations relatives à l'enceinte dite de détente 30, notamment des soupapes d'admission 25a et d'échappement 25b dont l'ouverture est commandée par les moyens de régulation 9. Dans ces modes de réalisation, les soufflets métalliques 40a, 40b des enceintes de compression 20 et de détente 30 occupent une position de 30 repos naturelle en extension maximale. Bien entendu, les soufflets métalliques 40a, 40b des enceintes de compression 20 et de détente 30 peuvent occuper une position de repos naturelle autre que celle occupée en extension maximale. De plus, les culasses 21 et 31 sont traversées par quatre guides 35 externes 61 présentant une forme de tige cylindrique. Ces quatre guides externes 61 sont montés mobiles par rapport aux culasses 21 et 31 qui elles sont fixes par rapport à un bâti. A cet effet, les culasses 21 et 31 comprennent respectivement quatre douilles à billes 63 de diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre extérieur des guides externes 61 afin de conférer un mouvement sensiblement rectiligne à chaque guide externe 61 en limitant les frottements des quatre guides externes 61. Les brides mobiles 23 et 33 traversées par les guides externes 61 sont maintenues solidaires des quatre guides externes 61 par un moyen de maintien 64 comprenant au moins une bague de serrage et/ou un filetage des guides externes 61 et au moins un écrou serré sur le filetage afin d'enserrer les brides mobiles 23 et 33. Ainsi, toute torsion ou désalignement radial des soufflets métalliques 40a et 40b à amplitude variable lors de leur mouvement 15 d'extension et de compression est évité. Quatre ressorts de rappel 65 en compression sont montés respectivement coaxialement aux quatre guides externes 61 à proximité de la tête de culasse 50. Ces quatre ressorts de rappel 65 en compression prennent appui 20 d'une part sur la culasse 31 et d'autre part respectivement sur quatre bagues d'arrêt 62 montées solidaires de chacun des guides externes 61 sur une hauteur sensiblement égale à la hauteur des ressorts de rappel 65 en compression au repos lorsque la bride mobile 33 est au point mort haut PMH. L'équilibre des forces de raideur des ressorts de rappel 65 et des 25 soufflets métalliques 40a et 40b engendre une position d'équilibre de l'enceinte dite de compression 20 et de l'enceinte dite de détente 30 au point mort haut PMH de la bride mobile 33. Ainsi, ces ressorts de rappel 65 en compression engendrent une force de résistance qui tend à s'opposer au mouvement des brides mobiles 23 30 et 33 lors de leur déplacement du point mort haut PMH vers le point mort bas PMB, c'est à dire lors de la phase d'admission d'un nouveau fluide F dans l'enceinte dite de compression 20, et de la phase de détente du fluide F dans l'enceinte dite de détente 30 provoquant simultanément l'extension des soufflets métalliques à amplitude variable 40a et 40b des enceintes dite de 35 compression 20 et dite de détente 30. The counter pressure ring 70 uses the pressure upstream of the collar 58 of the intake valve 35a so as to optimize the opening and closing of this valve 35a. In addition, the cylindrical geometry provided with at least one recess 71, 72 between the anterior face 74 and the posterior face 73 of this back pressure ring 70 gives a large application surface for the pressure force identical to that caused by an enlargement of the diameter of the valve stem 53 at this point, but whose mass and leakage rate remain lower. Indeed, the recesses 71, 72 cause successive pressure drops 20 leaks passing between the back pressure ring 70 and the valve guide 56 '. These pressure losses are due to the creation of swirling flow inside the recesses 71, 72. In another embodiment, the so-called compression chamber 20 can take up all the considerations relating to the so-called 30, including the intake valves 25a and 25b exhaust whose opening is controlled by the control means 9. In these embodiments, the metal bellows 40a, 40b of the compression speakers 20 and expansion 30 occupy a position of 30 natural rest in maximum extension. Of course, the metal bellows 40a, 40b of the compression speakers 20 and relaxation 30 can occupy a natural rest position other than that occupied in maximum extension. In addition, the yokes 21 and 31 are traversed by four outer guides 61 having a cylindrical rod shape. These four outer guides 61 are movably mounted relative to the yokes 21 and 31 which are fixed relative to a frame. For this purpose, the yokes 21 and 31 respectively comprise four ball bushings 63 of inner diameter substantially equal to the outer diameter of the outer guides 61 in order to impart a substantially rectilinear movement to each outer guide 61 by limiting the friction of the four outer guides 61. The movable flanges 23 and 33 traversed by the outer guides 61 are held integral with the four outer guides 61 by a holding means 64 comprising at least one clamping ring and / or a thread of the outer guides 61 and at least one nut tightened on the Thus, any radial twisting or misalignment of the variable amplitude metal bellows 40a and 40b during their extension and compression movement is avoided. Four compression springs 65 in compression are respectively mounted coaxially to the four outer guides 61 near the bolt head 50. These four compression springs 65 in compression bear on the one hand on the yoke 31 and on the other hand respectively on four retaining rings 62 mounted integral with each of the outer guides 61 on a height substantially equal to the height of the return springs 65 in compression at rest when the mobile flange 33 is at the top dead center TDC. The balance of the stiffness forces of the return springs 65 and the metal bellows 40a and 40b generates an equilibrium position of the so-called compression chamber 20 and the so-called expansion chamber 30 at the top dead center T H of the Mobile flange 33. Thus, these compression springs 65 generate a resistance force which tends to oppose the movement of the movable flanges 23 and 33 during their movement from the top dead center TDC to the bottom dead center PMB, c ie during the admission phase of a new fluid F in the so-called compression chamber 20, and the expansion phase of the fluid F in the so-called expansion chamber 30 simultaneously causing the extension of the bellows variable amplitude metal wires 40a and 40b of the so-called compression 20 and so-called expansion chambers 30.

Par conséquent, ces ressorts de rappel 65 en compression produisent une force de rappel qui engendre un mouvement des brides mobiles 23 et 33 lors de leur déplacement du point mort bas PMB vers le point mort haut PMH, provoquant l'échappement du fluide F dans l'enceinte dite de détente 30 et la compression du nouveau volume de fluide F admis au cours d'un cycle précédent dans l'enceinte dite de compression 20. Bien entendu, les ressorts en compression 65 peuvent être remplacés par des ressorts en traction disposés autrement dans les guides externes 61. Consequently, these compression return springs 65 produce a restoring force which causes movement of the movable flanges 23 and 33 as they move from the bottom dead center PMB to the top dead center TMP, causing the fluid F to escape into the so-called expansion chamber 30 and the compression of the new volume of fluid F admitted during a previous cycle into the so-called compression chamber 20. Of course, the compression springs 65 may be replaced by tension springs otherwise arranged in the external guides 61.

Comme illustré sur les figures 2a à 2d, le principe du cycle thermodynamique d'une machine thermique 1 utilisée en tant que moteur thermique alternatif 100 à fluide F de travail gazeux et à apport de chaleur externe telle que décrit précédemment comprend quatre phases correspondant à des positions différentes des soufflets métalliques 40a, 40b respectivement des enceintes de compression 20 et de détente 30. Comme le montre le mode de réalisation représenté sur ces figures 2a à 2d, les quatre guides externes 61 traversent les culasses 21, 31 respectivement des enceintes de compression 20 et de détente 30 et sont solidarisées des brides mobiles 23, 33 respectivement des enceintes de compression 20 et de détente 30. Les ressorts de rappel 65 sont ici des ressorts de compression positionnés entre la culasse 31 de l'enceinte de détente 30 et des bagues d'arrêt 62 montés solidaires de chacun des guides externes 61 sur une hauteur sensiblement égale à la hauteur des ressorts de rappel 65 en compression au repos lorsque la bride mobile 33 est au point mort haut PMH. Ainsi, ces ressorts de rappel 65 en compression s'opposent au mouvement de la bride mobile 33 lors de son déplacement du point mort haut PMH vers le point mort bas PMB, c'est à dire lors de la phase dite « active » de détente provoquant l'extension du soufflet métallique 40b à amplitude variable de l'enceinte dite de détente 30 Au cours de la première phase I illustrée à la figure 2a, le clapet d'admission 25a de l'enceinte dite de compression 20 occupe la position ouverte, le clapet d'échappement 25b de l'enceinte dite de compression 20 occupe la position fermée, la soupape d'admission 35a de l'enceinte dite de détente occupe la position ouverte, la soupape d'échappement 35b de l'enceinte dite de détente 20 occupe la position fermée. As illustrated in FIGS. 2a to 2d, the principle of the thermodynamic cycle of a heat engine 1 used as a reciprocating heat engine 100 with a gaseous working fluid F and with external heat input as described above comprises four phases corresponding to different positions of the metal bellows 40a, 40b respectively compression chamber 20 and expansion 30. As shown in the embodiment shown in these Figures 2a to 2d, the four outer guides 61 through the yokes 21, 31 respectively of compression chambers 20 and expansion 30 and are secured to the movable flanges 23, 33 respectively compression chambers 20 and expansion 30. The return springs 65 are here compression springs positioned between the yoke 31 of the expansion chamber 30 and stop rings 62 mounted integral with each of the outer guides 61 on a height substantially equal to the height of the r return springs 65 in compression at rest when the mobile flange 33 is at the top dead center TDC. Thus, these compression return springs 65 oppose the movement of the mobile flange 33 during its movement from the top dead center TMP to the bottom dead center PMB, that is to say during the so-called "active" phase of expansion. causing the extension of the variable-amplitude metal bellows 40b of the so-called expansion chamber 30 During the first phase I illustrated in FIG. 2a, the inlet valve 25a of the so-called compression chamber 20 occupies the open position , the exhaust valve 25b of the so-called compression chamber 20 occupies the closed position, the intake valve 35a of the so-called expansion chamber occupies the open position, the exhaust valve 35b of the so-called The trigger 20 occupies the closed position.

Ainsi, le fluide F réchauffé au cours du cycle précédant par les premiers moyens de chauffage 5 pénètre dans l'enceinte dite de détente 30 et commence à se détendre, ce qui a pour effet d'étirer le soufflet métallique 40b à amplitude variable et d'entraîner la bride mobile 33 en direction de son point mort bas PMB. Ce mouvement entraîne également le mouvement de la bride mobile 23 de l'enceinte dite de compression 20 en direction de son point mort bas PMB, aspirant ainsi un nouveau volume de fluide F froid à l'intérieur de l'enceinte dite de compression 20. Thus, the fluid F reheated during the preceding cycle by the first heating means 5 enters the so-called expansion chamber 30 and begins to relax, which has the effect of stretching the metal bellows 40b with variable amplitude and driving the mobile flange 33 towards its bottom dead center PMB. This movement also causes the movement of the mobile flange 23 of the so-called compression chamber 20 towards its bottom dead center PMB, thereby sucking a new cold fluid volume F inside the so-called compression chamber 20.

Au cours de la deuxième phase II illustrée à la figure 2b, le clapet d'admission 25a de l'enceinte dite de compression 20 occupe la position ouverte, le clapet d'échappement 25b de l'enceinte dite de compression 20 occupe la position fermée, la soupape d'admission 35a de l'enceinte dite de détente occupe la position fermée, la soupape d'échappement 35b de l'enceinte dite de détente 20 occupe la position fermée. Ainsi, le fluide F contenu dans l'enceinte dite de détente 30 continue de se détendre jusqu'à ce que la bride mobile 33 atteigne son point mort bas PMB entraînant par la même occasion la bride mobile 23 de l'enceinte dite de compression 20 vers son point mort bas PMB. During the second phase II illustrated in FIG. 2b, the inlet valve 25a of the so-called compression chamber 20 occupies the open position, the exhaust valve 25b of the so-called compression chamber 20 occupies the closed position , the inlet valve 35a of the so-called expansion chamber occupies the closed position, the exhaust valve 35b of the so-called expansion chamber 20 occupies the closed position. Thus, the fluid F contained in the so-called expansion chamber 30 continues to relax until the mobile flange 33 reaches its bottom dead center PMB thereby causing the mobile flange 23 of the so-called compression chamber 20 towards its bottom dead center PMB.

Le clapet d'admission 25a de l'enceinte dite de compression 20 ne se ferme qu'à ce moment afin de laisser pénétrer dans l'enceinte dite de compression 20 un maximum de fluide F frais. Dans cette position, la force de rappel exercée par les ressorts de rappel 65 est maximale. The inlet valve 25a of the so-called compression chamber 20 only closes at this moment in order to allow a maximum of fresh fluid F to enter the so-called compression chamber 20. In this position, the return force exerted by the return springs 65 is maximum.

Ces première et deuxième phases constituent les phases dites « actives » dans le cycle thermodynamique du moteur thermique alternatif 100. Au cours de la troisième phase III illustrée à la figure 2c, le clapet d'admission 25a de l'enceinte dite de compression 20 occupe la position fermée, le clapet d'échappement 25b de l'enceinte dite de compression 20 occupe la position fermée, la soupape d'admission 35a de l'enceinte dite de détente 30 occupe la position fermée, la soupape d'échappement 35b de l'enceinte dite de détente 30 occupe la position ouverte. Ainsi, sous l'action des ressorts de rappel 65 en compression, le fluide F détendu se trouvant dans l'enceinte dite de détente 30 est évacué par les deuxièmes moyens de communication fluidique 3 en direction du régénérateur 7, et le fluide F froid se trouvant dans l'enceinte dite de compression 20 est comprimé. Au cours de la quatrième phase IV illustrée à la figure 2d, le clapet d'admission 25a de l'enceinte dite de compression 20 occupe la position fermée, le clapet d'échappement 25b de l'enceinte dite de compression 20 occupe la position ouverte, la soupape d'admission 35a de l'enceinte dite de détente 30 occupe la position fermée, la soupape d'échappement 35b de l'enceinte dite de détente 30 occupe la position ouverte. Ainsi, le fluide de travail F froid comprimé dans l'enceinte dite de compression 20 s'échappe par les troisièmes moyens de communication fluidique 4 afin d'être chauffé par les premiers moyens de chauffage 5 tout d'abord par le régénérateur 7 puis par l'échangeur thermique 6. Le fluide de travail F chaud précédemment contenu dans l'enceinte dite de détente 30 s'échappe quant à lui par les deuxièmes moyens de communication fluidique 3 et contribue à chauffer le fluide F froid provenant de l'enceinte dite de compression 20 au cours du cycle suivant en passant à travers le régénérateur 7. Le cycle se poursuit ensuite selon sa première phase I. Dans un mode de réalisation particulier, il est possible d'envisager 20 que les vérins pneumatiques 11 soient alimentés par un prélèvement d'air, comprimé par l'enceinte dite de compression 20. De même, il est possible, moyennant un second moyen de refroidissement du fluide de travail F à sa sortie de l'enceinte dite de détente 30 après avoir traversé le régénérateur 7, d'envisager un mode de fonctionnement 25 en circuit fermé mettant en communication les deuxièmes moyens de communication fluidique 3 avec les premiers moyens de communication fluidique 2, le fluide F utilisé ayant alors des propriétés physiques permettant d'exploiter le cycle thermodynamique du moteur 100 dans de meilleures conditions, par exemple de l'hélium inerte ne subissant pas de changement de 30 phase au cours du cycle thermodynamique du moteur thermique 100. Ce fluide de travail F devra néanmoins être refroidi avant son entrée dans l'enceinte dite de compression 20. Le rendement des moteurs à air chaud est directement lié à la température et à la pression de fonctionnement. 35 Avantageusement, 1 e moteur thermique alternatif 100 décrit précédemment permet de conserver le rendement maximal du cycle thermodynamique de travail en offrant la possibilité d'exploiter les températures et pressions maximales, quel que soit le point de fonctionnement du moteur 100. La variation de cylindrée, induite par la variation d'amplitude, est un 5 facteur d'efficacité, notamment en matière de consommation d'énergie primaire et de réactivité avec un temps de réponse réduit. De plus, la cylindrée variable et le contrôle externe de la pression d'aspiration par le papillon 17 dans l'enceinte dite de compression 20 permettent de fournir le juste débit nécessaire à une situation donnée. 10 Sur ce principe et compte tenu du cycle thermodynamique du moteur thermique alternatif 100 décrit précédemment, les moyens de régulation 9 vont superviser d'une part l'ouverture du papillon 17, ainsi que l'ouverture des soupapes 25a, 25b de l'enceinte dite de compression 20, si celles-ci ne sont pas des clapets, et des soupapes 35a, 35b de l'enceinte dite 15 de détente 30 selon la charge s'exerçant sur le moteur 100 et superviser d'autre part la puissance utile des moyens de chauffage 8, et optionnellement des moyens de refroidissement 16. La fréquence d'ouverture des soupapes 25a, 25b, si celles-ci ne sont pas des clapets, 35a, 35b est calée sur la fréquence de fonctionnement du 20 moteur 100 via la détection des point mort bas PMB et point mort haut PMH par les capteurs de position 13 (vitesse déduite de la position). Un volume théorique (admis dans l'enceinte dite de détente 30 et destiné à se détendre) est déterminé en fonction du cycle thermodynamique choisi, et est proportionnel à la cylindrée du moteur 100 pour une puissance 25 définie au cycle précédent. Le volume d'air passé au travers de la soupape d'admission 35a de l'enceinte dite de détente 30 est mesuré via le capteur de position 13. Ce volume doit être supérieur au volume théorique pour répondre à une hausse de charge, et inférieur au volume théorique pour répondre à une baisse de charge. 30 La valeur de ce volume défini la consigne. Ainsi, la soupape d'admission 35a de l'enceinte dite de détente 30 reste ouverte entre le point mort haut PMH et le volume théorique à charge constante. Si la charge augmente, la soupape s'ouvrira plus longtemps. La soupape d'échappement 35b de l'enceinte dite de détente 30 35 reste ouverte du point mort bas PMB au point mort haut PMH quelque soit la charge, la position du point mort bas PMB pouvant varier en fonction de cette même charge. D'autre part, l'invention permet de modifier le cycle thermodynamique du moteur 100, et de modifier ainsi la puissance utile à partir des températures et pressions maximales disponibles afin d'optimiser la consommation d'énergie primaire. Ainsi, aux faibles charges, l'amplitude du moteur 100 diminue afin de réduire la cylindrée, et par conséquent la puissance fournie pour s'adapter à la demande énergétique. La puissance utile des deuxièmes moyens de chauffage 8 du soufflet métallique 40b de l'enceinte dite de détente 30 est minimale afin de fonctionner sur un cycle proche du cycle de Joule avec notamment une détente adiabatique dans l'enceinte dite de détente 30 pour minimiser la consommation d'énergie primaire. Aux fortes charges, l'amplitude du moteur 100 augmente afin d'accroître la cylindrée et par conséquent la puissance fournie pour s'adapter à la demande. L'adaptation à la charge maximale se fait par l'augmentation de la puissance utile des deuxièmes moyens de chauffage 8 du soufflet métallique 40b de l'enceinte dite de détente 30, et des moyens de refroidissement 16 du soufflet métallique 40a de l'enceinte dite de compression 20 par les moyens de régulation 9 produisant un basculement du cycle de Joule vers un cycle proche du cycle d'Ericsson avec une détente quasi isotherme dans l'enceinte dite de détente 30 au détriment d'une augmentation de la consommation d'énergie primaire. Ces basculements de cycle thermodynamique du moteur 100 ainsi 25 que les différentes phases décrites précédemment sont illustrés sur le diagramme de Clapeyron illustré à la figure 10. Les moyens de régulation 9 adaptent les séquences de fonctionnement des soupapes 25a, 25b, si celles-ci ne sont pas des clapets, 35a, 35b aux cycles thermodynamiques précités grâce aux vérins 30 pneumatiques 11 à commande électrique permettant un contrôle souple et précis en privilégiant soit la puissance disponible, soit la conservation du meilleur rendement possible. Ainsi, la variation de charge engendre une variation de vitesse et d'amplitude des brides mobiles 23, 33 reliées solidairement par les guides 35 externes 61. La mesure de vitesse et d'amplitude par les capteurs de position 13 permettent de ramener ces paramètres à leur point de consigne grâce à une première boucle de régulation agissant sur la loi d'asservissement des soupapes, du papillon d'admission 17 et de la puissance des moyens de chauffage 8 du soufflet de détente 30. L'électricité est quant à elle produite par au moins un alternateur linéaire 80 comprenant une pluralité d'aimants permanents 81, de préférence néodymes solidarisés des guides externe 61et se déplaçant à l'intérieur d'une ou plusieurs bobines 82 fixe selon le mouvement oscillant desdits guides externe 61, comme illustré sur les figures 7a et 7b. En outre, la figure 7a illustre un mode de réalisation dans lequel plusieurs aimants 81 de plusieurs alternateurs linéaires 80 sont reliés chacun à un guide externe 61 tandis que sur la figure 7b les aimants 81 d'un seul alternateur linéaire 80 sont reliés à l'ensemble des guides externes 61. Cet au moins un alternateur linéaire 80 est couplé à un convertisseur statique de puissance dédié pouvant intervenir pour ralentir la vitesse de la bride mobile 33. En effet, la mesure de la puissance électrique instantanée permet d'anticiper les corrections d'amplitude et/ou de vitesse grâce à une seconde boucle de régulation agissant sur la première boucle de régulation. Ainsi, par une modulation de la puissance électrique asservie au cycle du moteur 100, l'au moins un alternateur linéaire 80 à aimants permanents 81 améliore la cinétique de ce dernier en amortissant le mouvement des soufflets 40a, 40b à l'approche de leur point mort haut PMH et de leur point mort bas PMB. Cette modulation de puissance est absorbée par le filtrage d'un bus continu du convertisseur statique de puissance dédié, lequel est connecté à l'alternateur linéaire 80 via des interrupteurs électroniques asservis au moteur 100 en lieu et place des habituels éléments redresseurs du type pont de diode. Dans un autre mode de réalisation illustré à la figure 8, les premières parois latérales 24 de l'enceinte dite de compression 20 sont formées par deux soufflets concentriques 40a, 40c et les secondes parois latérales 34 de l'enceinte dite de détente 30 sont également formées par deux soufflets concentriques 40b, 40d. Les deux souflets concentriques 40a, 40c de l'enceinte dite de compression 20 et les deux soufflets concentriques 40b, 40d de l'enceinte dite de détente 30 sont dans ce mode de réalisation à simple paroi mais pourraient comporter une double paroi permettant la mise en circulation d'un fluide caloporteur de chauffage 43 entre la double paroi des soufflets concentriques 40b, 40d de l'enceinte dite de détente 30 et/ou d'un fluide caloporteur de refroidissement 47 à l'intérieur de la double paroi des soufflets concentriques 40a, 40c de l'enceinte dite de compression 20, de la même manière que certains modes de réalisation décrit précédemment, notamment ceux présentés sur les figures 3a à 4b. En outre, le moteur 100 présenté par cette figure 8 comprend deux clapets d'admission 25a et deux clapets d'échappement 25b pour l'enceinte dite de compression 20 et comprend deux soupapes d'admission 35a et deux soupapes d'échappement 35b pour l'enceinte dite de détente 30. These first and second phases constitute the so-called "active" phases in the thermodynamic cycle of the reciprocating heat engine 100. During the third phase III illustrated in FIG. 2c, the inlet valve 25a of the so-called compression chamber 20 occupies the closed position, the exhaust valve 25b of the so-called compression chamber 20 occupies the closed position, the inlet valve 35a of the so-called expansion chamber 30 occupies the closed position, the exhaust valve 35b of the said expansion chamber 30 occupies the open position. Thus, under the action of the return springs 65 in compression, the expanded fluid F in the so-called expansion chamber 30 is discharged by the second fluid communication means 3 towards the regenerator 7, and the cold fluid F found in the so-called compression chamber 20 is compressed. During the fourth phase IV illustrated in FIG. 2d, the intake valve 25a of the so-called compression chamber 20 occupies the closed position, the exhaust valve 25b of the so-called compression chamber 20 occupies the open position , the inlet valve 35a of the so-called expansion chamber 30 occupies the closed position, the exhaust valve 35b of the so-called expansion chamber 30 occupies the open position. Thus, the cold working fluid F compressed in the said compression chamber 20 escapes through the third fluid communication means 4 in order to be heated by the first heating means 5 firstly by the regenerator 7 and then by the heat exchanger 6. The hot working fluid F previously contained in the so-called expansion chamber 30 escapes by the second fluid communication means 3 and contributes to heating the cold fluid F from the so-called enclosure during the next cycle passing through the regenerator 7. The cycle then continues according to its first phase I. In a particular embodiment, it is possible to envisage that the pneumatic cylinders 11 are powered by a withdrawal of air, compressed by the so-called compression chamber 20. Similarly, it is possible, by means of a second cooling means of the working fluid F at its output from the enclosure called after having passed through the regenerator 7, to consider a mode of operation in a closed circuit putting the second fluid communication means 3 in communication with the first fluid communication means 2, the fluid F used then having physical properties enabling to exploit the thermodynamic cycle of the engine 100 under better conditions, for example inert helium not undergoing a change of phase during the thermodynamic cycle of the heat engine 100. This working fluid F must nevertheless be cooled before it enters. in the so-called compression chamber 20. The efficiency of the hot air motors is directly related to the temperature and the operating pressure. Advantageously, the AC thermal engine 100 previously described makes it possible to maintain the maximum efficiency of the thermodynamic working cycle by offering the possibility of exploiting the maximum temperatures and pressures, whatever the point of operation of the engine 100. The displacement variation , induced by amplitude variation, is an efficiency factor, especially in terms of primary energy consumption and reactivity with a reduced response time. In addition, the variable displacement and the external control of the suction pressure by the throttle valve 17 in the so-called compression chamber 20 make it possible to provide the right flow rate required for a given situation. On this principle and taking into account the thermodynamic cycle of the reciprocating engine 100 described above, the regulation means 9 will supervise on the one hand the opening of the throttle valve 17, as well as the opening of the valves 25a, 25b of the enclosure said compression 20, if they are not valves, and valves 35a, 35b of the so-called expansion chamber 30 according to the load exerted on the motor 100 and supervise the other hand the useful power of the heating means 8, and optionally cooling means 16. The opening frequency of the valves 25a, 25b, if they are not valves, 35a, 35b is set to the operating frequency of the motor 100 via the detection of low dead point PMB and high dead point PMH by the position sensors 13 (speed deduced from the position). A theoretical volume (admitted into the so-called expansion chamber 30 and intended to relax) is determined according to the chosen thermodynamic cycle, and is proportional to the displacement of the engine 100 for a power 25 defined in the previous cycle. The volume of air passed through the inlet valve 35a of the so-called expansion chamber 30 is measured via the position sensor 13. This volume must be greater than the theoretical volume in order to respond to a load increase, and lower theoretical volume to respond to a drop in load. The value of this volume defines the setpoint. Thus, the intake valve 35a of the so-called expansion chamber 30 remains open between the top dead center PMH and the theoretical volume at constant load. If the load increases, the valve will open longer. The exhaust valve 35b of the so-called expansion chamber 30 remains open from the bottom dead center PMB to the top dead center PMH whatever the load, the position of the bottom dead center PMB being able to vary according to this same load. On the other hand, the invention makes it possible to modify the thermodynamic cycle of the engine 100, and thus to modify the useful power from the maximum temperatures and pressures available in order to optimize the primary energy consumption. Thus, at low loads, the amplitude of the motor 100 decreases in order to reduce the displacement, and consequently the power supplied to adapt to the energy demand. The useful power of the second heating means 8 of the metal bellows 40b of the so-called expansion chamber 30 is minimal in order to operate on a cycle close to the Joule cycle, in particular with an adiabatic expansion in the so-called expansion chamber 30 to minimize the primary energy consumption. At high loads, the amplitude of the motor 100 increases in order to increase the displacement and consequently the power supplied to adapt to the demand. The adaptation to the maximum load is done by increasing the useful power of the second heating means 8 of the metal bellows 40b of the so-called expansion chamber 30, and the cooling means 16 of the metal bellows 40a of the enclosure said compression 20 by the regulating means 9 producing a tilting of the Joule cycle towards a cycle close to the Ericsson cycle with an almost isothermal relaxation in the so-called expansion chamber 30 to the detriment of an increase in the consumption of primary energy. These thermodynamic cycle tilts of the motor 100 as well as the different phases described above are illustrated in the Clapeyron diagram illustrated in FIG. 10. The regulation means 9 adapt the operating sequences of the valves 25a, 25b, if these do not are not valves, 35a, 35b to the above thermodynamic cycles with the pneumatic cylinders 11 with electric control allowing a flexible and precise control by prioritizing either the power available, or the conservation of the best possible performance. Thus, the variation in load causes a variation in speed and amplitude of the movable flanges 23, 33 integrally connected by the external guides 61. The measurement of speed and amplitude by the position sensors 13 makes it possible to reduce these parameters to their set point through a first control loop acting on the servo law of the valves, the throttle valve 17 and the power of the heating means 8 of the expansion bellows 30. The electricity is produced by at least one linear alternator 80 comprising a plurality of permanent magnets 81, preferably neodymiums secured to the outer guides 61 and moving inside one or more coils 82 fixed according to the oscillating movement of said outer guides 61, as illustrated on Figures 7a and 7b. In addition, FIG. 7a illustrates an embodiment in which several magnets 81 of several linear alternators 80 are each connected to an external guide 61 while in FIG. 7b the magnets 81 of a single linear alternator 80 are connected to the set of external guides 61. This at least one linear alternator 80 is coupled to a dedicated static power converter that can intervene to slow the speed of the mobile flange 33. In fact, the measurement of the instantaneous electric power makes it possible to anticipate the corrections. amplitude and / or speed thanks to a second regulation loop acting on the first control loop. Thus, by a modulation of the electric power controlled by the cycle of the motor 100, the at least one linear alternator 80 with permanent magnets 81 improves the kinetics of the latter by damping the movement of the bellows 40a, 40b as they approach their point. dead high PMH and their bottom dead PMB. This power modulation is absorbed by the filtering of a continuous bus of the dedicated power static converter, which is connected to the linear alternator 80 via electronic switches controlled by the motor 100 instead of the usual bridge-type rectifier elements. diode. In another embodiment illustrated in FIG. 8, the first lateral walls 24 of the so-called compression chamber 20 are formed by two concentric bellows 40a, 40c and the second lateral walls 34 of the so-called expansion chamber 30 are also formed by two concentric bellows 40b, 40d. The two concentric grooves 40a, 40c of the so-called compression chamber 20 and the two concentric bellows 40b, 40d of the so-called expansion chamber 30 are in this single-wall embodiment but could comprise a double wall allowing the implementation circulation of a heating heat-transfer fluid 43 between the double wall of the concentric bellows 40b, 40d of the so-called expansion chamber 30 and / or of a cooling heat-transfer fluid 47 inside the double wall of the concentric bellows 40a , 40c of the so-called compression chamber 20, in the same way as certain embodiments described above, in particular those presented in FIGS. 3a to 4b. In addition, the motor 100 presented by this figure 8 comprises two intake valves 25a and two exhaust valves 25b for the so-called compression chamber 20 and comprises two intake valves 35a and two exhaust valves 35b for the so-called relaxation chamber 30.

Le mouvement synchrone des soupapes d'admissions 35a et des soupapes d'échappement 35b de l'enceinte dite de détente est contrôlé et commandé par les moyens de régulation 9. Le moteur thermique alternatif 100 décrit précédemment de par l'importante simplification de sa conception et de sa fabrication peut, en particulier, trouver une application dans un système de micro-cogénération à source de chaleur externe issue de la combustion de bois destiné au petit résidentiel, tertiaire et industriel, pour produire localement de l'électricité à partir de biomasse, mais aussi trouver d'autres applications dans des installations de grande taille destinées à un usage collectif, sans exclure l'exploitation d'énergie fossile. Enfin, comme l'illustre la figure 9, cette machine thermique alternative 1 trouve une application en tant que compresseur à deux étages 200, ce dernier comportant les mêmes éléments structurels que le moteur thermique alternatif 100 décrit précédemment, mais est muni en outre d'un dispositif d'entraînement des arbres de guidage 61, les moyens de régulation 9 régulant le fonctionnement propre à ce type d'application. Dans ce mode de réalisation, le dispositif d'entraînement des arbres de guidage 61 peut être réalisé à partir des mêmes aimants 81 et bobines 82 composant ici des moteurs électriques linéaires 80' au lieu au lieu des alternateurs linéaires 80 utilisés dans l'application en tant que moteur 100 de la machine thermique 1. En outre, dans une utilisation de la machine thermique 1 en tant que compresseur à deux étages 200, le premier étage de compression est réalisé dans la première enceinte 20 et le deuxième étage de compression est réalisé dans la seconde enceinte 30. The synchronous movement of the intake valves 35a and the exhaust valves 35b of the so-called expansion chamber is controlled and controlled by the regulation means 9. The alternative heat engine 100 previously described by the significant simplification of its design and its manufacture can, in particular, find an application in a system of micro-cogeneration with external heat source resulting from the combustion of wood intended for the small residential, tertiary and industrial, to produce locally electricity from biomass but also find other applications in large installations for collective use, without excluding the exploitation of fossil energy. Finally, as illustrated in FIG. 9, this alternative thermal machine 1 finds an application as a two-stage compressor 200, the latter comprising the same structural elements as the reciprocating engine 100 previously described, but is furthermore provided with a driving device of the guide shafts 61, the regulating means 9 regulating the operation proper to this type of application. In this embodiment, the driving device of the guide shafts 61 can be made from the same magnets 81 and coils 82, here constituting linear electric motors 80 'instead of the linear alternators 80 used in the application. As engine 100 of the thermal machine 1. In addition, in a use of the thermal machine 1 as a two-stage compressor 200, the first compression stage is made in the first enclosure 20 and the second compression stage is realized. in the second chamber 30.

De plus, dans cette application, l'échangeur thermiques 6 des premiers moyens de chauffage 5 utilisé pour chauffer le fluide de travail F circulant dans les troisièmes moyens de communication fluidique 4 et les deuxièmes moyens de chauffage 8 utilisés pour chauffer la seconde enceinte 30 sont dans cette application de compresseur à deux étages respectivement utilisés pour refroidir le fluide de travail F circulant dans les troisièmes moyens de communication fluidique 4 et pour refroidir la seconde enceinte 30 à partir d'une source de froid extérieure 6'. Le deuxième échangeur thermique 7 des premiers moyens de chauffage 5 n'est pas utilisé dans cette application. In addition, in this application, the heat exchanger 6 of the first heating means 5 used for heating the working fluid F flowing in the third fluid communication means 4 and the second heating means 8 used for heating the second chamber 30 are in this application of two-stage compressor respectively used to cool the working fluid F flowing in the third fluid communication means 4 and to cool the second chamber 30 from an external cold source 6 '. The second heat exchanger 7 of the first heating means 5 is not used in this application.

A ce titre, les premiers moyens de chauffage 5 et les deuxièmes moyens de chauffage 8 deviennent des premiers moyens de refroidissement 5 et des deuxièmes moyens de refroidissement 8. Le circuit primaire 6a du premier échangeur thermique 6 des premiers moyens de refroidissement 5 ainsi que les deuxièmes moyens de refroidissement 8 du soufflet métallique 40b de la seconde enceinte 30 utilisent un fluide caloporteur de refroidissement 47. La première enceinte 20 est quant à elle refroidie par les mêmes moyens de refroidissement 16 du soufflet 40a de l'enceinte dite de compression 20 décrits dans l'application de la machine thermique en tant que moteur 100. De même, les deuxièmes moyens de refroidissement 8 utilisent les mêmes moyens que ceux utilisés pour chauffer l'enceinte dite de détente 30 dans l'application de la machine thermique en tant que moteur 100 et illustrés aux figures 3a à 4b, le fluide caloporteur de chauffage 43 étant remplacé par un fluide caloporteur de refroidissement 47. L'air comprimé une première fois dans la première enceinte 20 puis comprimé une deuxième fois dans la deuxième enceinte 30 est ainsi récupéré pour être stocké dans un réservoir étanche 201. Dans cette application, l'ensemble des soupapes préalablement 30 commandés par les moyens de régulation 9 peuvent être remplacés par des clapets. Les moyens de régulation 9 contrôlent et commandent les moyens d'entrainement des brides 23, 33, la puissance de refroidissement générée par les premiers moyens de refroidissement 5 et par les deuxièmes moyens de 35 refroidissement 8 ainsi que la position du papillon 17 régulant le débit de fluide de travail F entrant dans la première enceinte dite de compression 20. As such, the first heating means 5 and the second heating means 8 become first cooling means 5 and second cooling means 8. The primary circuit 6a of the first heat exchanger 6 of the first cooling means 5 as well as the second cooling means 8 of the metal bellows 40b of the second chamber 30 use a cooling coolant 47. The first chamber 20 is cooled by the same cooling means 16 of the bellows 40a of the so-called compression chamber 20 described in the application of the thermal machine as a motor 100. Similarly, the second cooling means 8 use the same means as those used to heat the so-called expansion chamber 30 in the application of the heat machine as motor 100 and illustrated in Figures 3a to 4b, the heat transfer fluid 43 being replaced by a coolant The air compressed first time in the first chamber 20 and then compressed a second time in the second chamber 30 is thus recovered to be stored in a sealed tank 201. In this application, the set of valves previously ordered 30 by the regulating means 9 may be replaced by valves. The regulating means 9 control and control the flange drive means 23, 33, the cooling power generated by the first cooling means 5 and by the second cooling means 8 and the position of the throttle valve 17 regulating the flow rate. of working fluid F entering the first so-called compression chamber 20.

Ce mode de régulation offre un très bon rendement du compresseur, quelque soit le travail requis. Dans un mode dégradé, la machine thermique 1 peut être utilisée en tant qu'application mixte de moteur/compresseur. This mode of regulation offers a very good performance of the compressor, whatever the work required. In a degraded mode, the heat machine 1 can be used as a mixed engine / compressor application.

Pour cela, le moteur 100 est modifié en surdimendionnant l'enceinte dite de compression 20 par rapport à l'enceinte dite de détente 30 et en raccordant le troisième moyen de communication fludique 4 à un réservoir étanche à l'aide d'un moyen de communication fluidique supplémentaire. Une partie du fluide de travil F sous pression en sortie de l'enceinte dite de compression est ainsi dirigé vers un réservoir pour assurer la fonction de compresseur et une autre partie est dirigée vers l'enceinte dite de détente 30 pour assurer la fonction de moteur. Ce moteur/compresseur est donc autonome et ne nécéssite pas de dispositif d'entrainement extérieur contrairement au compresseur à deux 15 étages 200 décrit précédemment. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. 20 For this, the motor 100 is modified by overdiming the so-called compression chamber 20 with respect to the so-called expansion chamber 30 and by connecting the third soft communication means 4 to a watertight tank using a means of additional fluidic communication. A part of the working fluid F under pressure at the outlet of the so-called compression chamber is thus directed towards a reservoir to perform the compressor function and another part is directed towards the so-called expansion chamber 30 to provide the engine function. . This motor / compressor is therefore autonomous and does not require an external drive device unlike the two-stage compressor 200 previously described. Although the invention has been described in connection with particular embodiments, it is obvious that it is not limited thereto and that it includes all the technical equivalents of the means described and their combinations. 20

Claims (20)

REVENDICATIONS1. Machine thermique alternative (1) à fluide de travail gazeux (F) et à apport de chaleur externe caractérisée en ce qu'elle comprend : - une première enceinte (20), ladite première enceinte (20) étant délimitée par une première bride mobile (23) entre une position de point mort haut (PMH) et une position de point mort bas (PMB), et une première culasse (21) fixe agencée en regard de ladite première bride (23), ladite première bride (23) et ladite première culasse (21) étant jointes par des premières parois latérales (24) formées par au moins un premier soufflet (40a) à amplitude variable, - une seconde enceinte (30), distincte de la première enceinte (20), ladite seconde enceinte (30) étant délimitée par une seconde bride mobile (33) entre une position de point mort haut (PMH) et une position de point mort bas (PMB), et une seconde culasse (31) fixe agencée en regard de ladite seconde bride (33), ladite seconde bride (33) et ladite seconde culasse (31) étant jointes par des secondes parois latérales (34) formées par au moins un second soufflet (40b) à amplitude variable, - des premiers moyens de communication fluidique (2) entre la 20 première enceinte (20) et l'extérieur de la première enceinte (20), - des deuxièmes moyens de communication fluidique (3) entre la deuxième enceinte (30) et l'extérieur de la deuxième enceinte (30), - des troisièmes moyens de communication fluidique (4) entre la première enceinte (20) et la seconde enceinte (30), 25 - des moyens de chauffage ou de refroidissement (5) du fluide de travail gazeux (F) circulant dans les troisièmes moyens de communication fluidique (4), - des moyens de régulation (9) de l'ouverture et de la fermeture des premiers, deuxièmes et troisièmes moyens de communication fluidique (2, 30 3, 4) au départ et à l'arrivée de la première enceinte (20) et de la seconde enceinte (30) selon un cycle de fonctionnement prédéterminé. REVENDICATIONS1. Alternative thermal machine (1) with gaseous working fluid (F) and with external heat input characterized in that it comprises: - a first enclosure (20), said first enclosure (20) being delimited by a first movable flange ( 23) between a top dead center position (PMH) and a bottom dead center position (PMB), and a first fixed yoke (21) arranged facing said first flange (23), said first flange (23) and said first flange (23). first yoke (21) being joined by first lateral walls (24) formed by at least a first variable-amplitude bellows (40a), - a second chamber (30), distinct from the first chamber (20), said second chamber (20), 30) being delimited by a second movable flange (33) between a top dead center position (TDC) and a bottom dead center position (TAB), and a second fixed yoke (31) arranged opposite said second flange (33). ), said second flange (33) and said second yoke (31) being intes by second side walls (34) formed by at least a second bellows (40b) of variable amplitude, - first fluid communication means (2) between the first chamber (20) and the outside of the first chamber ( 20), - second fluid communication means (3) between the second chamber (30) and the outside of the second chamber (30), - third fluid communication means (4) between the first chamber (20) and the second enclosure (30), - heating or cooling means (5) of the gaseous working fluid (F) flowing in the third fluid communication means (4), - regulation means (9) of the opening and closing the first, second and third fluid communication means (2, 3, 4) at the start and at the end of the first chamber (20) and the second chamber (30) according to a cycle of operation predetermined. 2. Machine thermique alternative (1) selon la revendication 1 dans laquelle les moyens de régulation (9) régulent la puissance utile des moyens de chauffage ou de refroidissement (5). 35 2. An alternative thermal machine (1) according to claim 1 wherein the regulating means (9) regulate the effective power of the heating or cooling means (5). 35 3. Machine thermique alternative (1) selon l'une des revendications 1 ou 2 dans laquelle l'au moins un soufflet (40a) de la premièreenceinte (20) et/ou l'au moins un soufflet (40b) de la seconde enceinte (30) sont métalliques. 3. Alternative thermal machine (1) according to one of claims 1 or 2 wherein the at least one bellows (40a) of the first chamber (20) and / or the at least one bellows (40b) of the second chamber (30) are metallic. 4. Machine thermique alternative (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle les moyens de chauffage ou de refroidissement (5) comportent un échangeur thermique (6) agencé pour récupérer une partie de la chaleur d'un fluide caloporteur de chauffage (43) extérieur circulant dans le circuit primaire (6a) de cet échangeur thermique (6) pour la transmettre au fluide de travail gazeux (F) circulant dans les troisièmes moyens de communication fluidique (4), le circuit secondaire (6b) de ce même échangeur thermique (6) comprenant une partie de ces mêmes troisièmes moyens de communication fluidique (4), ou comportent un échangeur thermique (6) agencé pour récupérer une partie de la chaleur du fluide de travail (F) circulant dans les troisièmes moyens de communication fluidique (4) pour la transmettre à un fluide caloporteur de refroidissement (47) extérieur circulant dans le circuit primaire (6a) de cet échangeur thermique (6), le circuit secondaire (6b) de ce même échangeur thermique (6) comprenant une partie de ces mêmes troisièmes moyens de communication fluidique (4). 4. Alternative thermal machine (1) according to one of claims 1 to 3, wherein the heating or cooling means (5) comprise a heat exchanger (6) arranged to recover a portion of the heat of a heat transfer fluid external heating circuit (43) circulating in the primary circuit (6a) of this heat exchanger (6) to transmit it to the gaseous working fluid (F) flowing in the third fluid communication means (4), the secondary circuit (6b) of the same heat exchanger (6) comprising a part of these same third fluid communication means (4), or comprise a heat exchanger (6) arranged to recover a portion of the heat of the working fluid (F) circulating in the third fluidic communication means (4) for transmitting it to an external cooling heat transfer fluid (47) circulating in the primary circuit (6a) of this heat exchanger (6), the secondary circuit (6b) of this and a heat exchanger (6) comprising a part of these same third fluid communication means (4). 5. Machine thermique alternative (1) selon la revendication 4 dans laquelle les moyens de chauffage (5) comportent en plus du premier échangeur thermique (6), un deuxième échangeur thermique (7), agencé pour récupérer une partie de la chaleur du fluide (F) expulsé de la seconde enceinte (30) par les deuxièmes moyens de communication fluidique (3) dont une partie constitue le circuit primaire (7a) de ce deuxième échangeur thermique (7), pour la transmettre au fluide (F) circulant dans le circuit secondaire (7b) de ce même deuxième échangeur thermique (7), le circuit secondaire (71)) de ce même deuxième échangeur thermique (7) comprenant une deuxième partie des troisièmes moyens de communication fluidique (4) disposée en aval de la première partie comprise dans le premier échangeur thermique (6). 5. Alternative thermal machine (1) according to claim 4 wherein the heating means (5) comprise in addition to the first heat exchanger (6), a second heat exchanger (7) arranged to recover some of the heat of the fluid. (F) expelled from the second chamber (30) by the second fluid communication means (3), a part of which constitutes the primary circuit (7a) of this second heat exchanger (7), for transmitting it to the fluid (F) flowing in the secondary circuit (7b) of this same second heat exchanger (7), the secondary circuit (71) of this same second heat exchanger (7) comprising a second part of the third fluid communication means (4) disposed downstream of the first part included in the first heat exchanger (6). 6. Machine thermique alternative (1) selon l'une des revendications 1 à 5 comportant en plus des premiers moyens de chauffage ou de refroidissement (5) du fluide (F) circulant dans les troisièmes moyens de communication fluidique (4), des deuxièmes moyens de chauffage ou de refroidissement (8) de l'au moins un soufflet (40b) de la seconde enceinte (30) et/ou des moyens de refroidissement (16) de l'au moins un soufflet (40a) de la première enceinte (20), les moyens de régulation (9) commandant la puissanceutile de ces moyens de chauffage ou de refroidissement (8) et/ou de ces moyens de refroidissement (16) en fonction du travail requis à la machine thermique alternative. 6. Alternative thermal machine (1) according to one of claims 1 to 5 further comprising first heating or cooling means (5) of the fluid (F) flowing in the third fluid communication means (4), second means for heating or cooling (8) the at least one bellows (40b) of the second chamber (30) and / or cooling means (16) of the at least one bellows (40a) of the first chamber (20), the control means (9) controlling the potency of these heating or cooling means (8) and / or these cooling means (16) depending on the work required by the alternative thermal machine. 7. Machine thermique alternative (1) selon la revendication 6 dans laquelle les deuxièmes moyens de chauffage ou de refroidissement (8) comprennent un fluide chaud ou froid enveloppant l'au moins un soufflet (40b) de la seconde enceinte (30), et/ou les moyens de refroidissement (16) comprennent un fluide froid enveloppant l'au moins un soufflet (40a) de la première enceinte (20). An alternative thermal machine (1) according to claim 6 wherein the second heating or cooling means (8) comprises a hot or cold fluid enveloping the at least one bellows (40b) of the second chamber (30), and or the cooling means (16) comprise a cold fluid enveloping the at least one bellows (40a) of the first chamber (20). 8. Machine thermique alternative ( 1 ) selon l ' u n e d e s revendications 1 à 7 dans laquelle l'au moins un soufflet (40b) de la seconde enceinte (30) et/ou l'au moins un soufflet (40a) de la première enceinte (20) comprend une double paroi (41a, 41 b), les deuxièmes moyens de chauffage ou de refroidissement (8) étant agencés pour véhiculer un fluide caloporteur de chauffage (43) ou un fluide caloporteur de refroidissement (47) destiné à circuler à l'intérieur de la double paroi (41a, 41 b) de l'au moins un soufflet (40b) de la seconde enceinte (30), et/ou les moyens de refroidissement (16) étant agencés pour véhiculer un fluide caloporteur de refroidissement (47) destiné à circuler à l'intérieur de la double paroi (41a, 41 b) de l'au moins un soufflet (40a) de la première enceinte (20). 8. Alternative thermal machine (1) according to one of claims 1 to 7 wherein the at least one bellows (40b) of the second chamber (30) and / or the at least one bellows (40a) of the first enclosure (20) comprises a double wall (41a, 41b), the second heating or cooling means (8) being arranged to convey a heating heat transfer fluid (43) or a cooling heat transfer fluid (47) intended to circulate to the interior of the double wall (41a, 41b) of the at least one bellows (40b) of the second chamber (30), and / or the cooling means (16) being arranged to convey a cooling coolant (47) for circulating inside the double wall (41a, 41b) of the at least one bellows (40a) of the first enclosure (20). 9. Machine thermique alternative (1) selon la revendication 8 dans laquelle les deux parois (41a, 41 b) de la double paroi sont reliées sur au moins une ondulation (42) de l'au moins un soufflet (40a, 40b) par un anneau (45) comprenant un passage (46), le passage (46) étant agencé de manière diamétralement opposée d'un anneau (45) à l'autre d'une ondulation (42) de l'au moins un soufflet (40a, 40b), l'un des fluides caloporteur de chauffage (43) ou de refroidissement (47) étant destiné à circuler à travers l'ensemble des passages (46) de l'ensemble des anneaux (45). 9. Alternative thermal machine (1) according to claim 8 wherein the two walls (41a, 41b) of the double wall are connected to at least one corrugation (42) of the at least one bellows (40a, 40b) by a ring (45) comprising a passage (46), the passage (46) being arranged diametrically opposite a ring (45) to the other of a corrugation (42) of the at least one bellows (40a , 40b), one of the coolant heating (43) or cooling (47) being intended to flow through all of the passages (46) of all the rings (45). 10. Machine thermique alternative ( 1 ) selon l ' u n e d e s revendications 1 à 9 dans laquelle les moyens de régulation (9) comportent un ensemble de soupapes (25a, 25b, 35a, 35b) dont au moins une soupape d'admission (35a) de fluide (F) dans la seconde enceinte (30) et au moins une soupape d'échappement (35b) du fluide (F) se trouvant dans la seconde enceinte (30), ces au moins unes soupapes d'admission (35a) et d'échappement (35b) étant mobiles entre une position de fermeture et uneposition d'ouverture, et disposées sur la seconde culasse (31) de la seconde enceinte (30). 10. Alternative thermal machine (1) according to one of claims 1 to 9 wherein the regulating means (9) comprise a set of valves (25a, 25b, 35a, 35b) of which at least one intake valve (35a). fluid (F) in the second chamber (30) and at least one exhaust valve (35b) of the fluid (F) in the second chamber (30), these at least one intake valves (35a) and exhaust (35b) being movable between a closed position and an opening position, and disposed on the second yoke (31) of the second enclosure (30). 11. Machine thermique alternative (1) selon la revendication 10 dans laquelle les moyens de régulation (9) comportent en outre: - un ensemble de moyens de commande (10) agissant sur la position d'au moins deux des soupapes (25a, 25b, 35a, 35b), - au moins un capteur de position (13) de la première bride (23) et/ou de la seconde bride (33) et/ou au moins un capteur de pression (14) de la première enceinte (20) et/ou de la seconde enceinte (30), - des moyens d'acquisition (15) agencés pour recevoir des données de contrôle des capteurs de position (13) et/ou de pression (14) et agencés pour transmettre des données de commande à aux moins une partie des moyens de commande (10). An alternative thermal machine (1) according to claim 10 wherein the regulating means (9) further comprises: - a set of control means (10) acting on the position of at least two of the valves (25a, 25b , 35a, 35b), - at least one position sensor (13) of the first flange (23) and / or the second flange (33) and / or at least one pressure sensor (14) of the first chamber ( 20) and / or the second enclosure (30), - acquisition means (15) arranged to receive control data from the position (13) and / or pressure (14) sensors and arranged to transmit data. controlling at least a portion of the control means (10). 12. Machine thermique alternative (1 ) selon l'une des revendications 10 à 11, comportant une bague de contre pression (70) présentant une géométrie cylindrique, reliée solidairement selon son axe à la queue de l'au moins une soupape d'admission (35a) de la seconde enceinte (30) et munie d'au moins un évidement (71, 72) périphérique disposé entre sa face postérieure (73) et sa face antérieure (74). 12. Alternative thermal machine (1) according to one of claims 10 to 11, comprising a counter-pressure ring (70) having a cylindrical geometry, integrally connected along its axis to the tail of the at least one intake valve. (35a) of the second chamber (30) and provided with at least one peripheral recess (71, 72) disposed between its rear face (73) and its front face (74). 13. Machine thermique alternative ( 1 ) selon l ' u n e d e s revendications 1 à 12 dans laquelle la première culasse (21) comprend un premier bossage (22) s'étendant respectivement à l'intérieur de la première enceinte (20) sur une hauteur comprise entre une hauteur située au-delà du plan de la première culasse (21) et une hauteur sensiblement égale à l'écart entre la première culasse (21) et la première bride (23) de la première enceinte (20) lorsque la première bride (23) se trouve au point mort haut (PMH), et/ou la seconde culasse (31) comprend un second bossage (32) s'étendant respectivement à l'intérieur de la seconde enceinte (30) sur une hauteur comprise entre une hauteur située au-delà du plan de la seconde culasse (31) et une hauteur sensiblement égale à l'écart entre la seconde culasse (31) et la seconde bride (33) de la seconde enceinte (30) lorsque la seconde bride (33) se trouve au point mort haut (PMH). 13. Alternative thermal machine (1) according to one of claims 1 to 12 wherein the first yoke (21) comprises a first boss (22) extending respectively inside the first chamber (20) to a height included between a height beyond the plane of the first yoke (21) and a height substantially equal to the distance between the first yoke (21) and the first flange (23) of the first enclosure (20) when the first flange (23) is in the top dead center (TDC), and / or the second yoke (31) includes a second boss (32) extending respectively inside the second enclosure (30) to a height of between height beyond the plane of the second yoke (31) and a height substantially equal to the distance between the second yoke (31) and the second flange (33) of the second chamber (30) when the second flange (33) ) is at the top dead center (TDC). 14. Machine thermique alternative selon l'une des revendications 1 à 13, dans laquelle les premières parois latérales (24) de la première enceinte (20) sont formées par deux soufflets concentriques et/ou lessecondes parois latérales (34) de la seconde enceinte (30) sont formées par deux soufflets concentriques. 14. An alternative thermal machine according to one of claims 1 to 13, wherein the first side walls (24) of the first chamber (20) are formed by two concentric bellows and / or second side walls (34) of the second chamber. (30) are formed by two concentric bellows. 15. Moteur thermique alternatif (100) comprenant une machine thermique alternative selon l'une des revendications 1 à 14, la première enceinte (20) constituant une enceinte dite de compression et la seconde enceinte (30) constituant une enceinte dite de détente. 15. Alternative thermal engine (100) comprising an alternative thermal machine according to one of claims 1 to 14, the first chamber (20) constituting a so-called compression chamber and the second chamber (30) constituting a so-called expansion chamber. 16. Moteur thermique alternatif (100) selon la revendication 15 dans lequel les premiers moyens de communication fluidique (2) sont reliés aux deuxièmes moyens de communication fluidique (3) pour former un circuit fermé et comportant des moyens de refroidissement du fluide de travail (F) circulant dans les deuxièmes moyens de communication fluidique (3). 16. Alternative thermal engine (100) according to claim 15 wherein the first fluid communication means (2) are connected to the second fluid communication means (3) to form a closed circuit and having means for cooling the working fluid ( F) flowing in the second fluid communication means (3). 17. Compresseur à cylindrée variable à deux étages (200) comportant : - une machine thermique alternative (1) selon l'une des 15 revendications 1 à 14, la première enceinte (20) constituant une première enceinte dite de compression et la deuxième enceinte (20) constituant une deuxième enceinte dite de compression, et - un dispositif d'entraînement d'arbres de guidage (61) solidaires de la bride (23) de la première enceinte (20) et de la bride (33) de la seconde 20 enceinte (30). 17. Variable displacement compressor with two stages (200) comprising: - an alternative thermal machine (1) according to one of claims 1 to 14, the first chamber (20) constituting a first so-called compression chamber and the second chamber (20) constituting a second so-called compression chamber, and - a drive shaft drive device (61) integral with the flange (23) of the first chamber (20) and the flange (33) of the second Enclosure (30). 18. Moteur/compresseur comportant d'une part une machine thermique alternative (1) selon l'une des revendications 1 à 14, la première enceinte (20) étant une enceinte dite de compression et la seconde enceinte (30) étant une enceinte dite de détente et l'enceinte dite de compression (20) 25 étant surdimensionnée par rapport à l'enceinte dite de détente (30), et comportant d'autre part un réservoir étanche de stockage en communication avec les troisièrnes moyens de communication fluidique (4). 18. Motor / compressor comprising firstly an alternative thermal machine (1) according to one of claims 1 to 14, the first chamber (20) being a so-called compression chamber and the second chamber (30) being a so-called chamber and said compression chamber (20) being oversized relative to said expansion chamber (30), and further comprising a sealed storage tank in communication with the third fluid communication means (4). ). 19. Système de cogénération comportant un moteur thermique alternatif(100) selon l'une des revendications 15 à 16, ou un 30 moteur/compresseur selon la revendication 18. 19. Cogeneration system comprising an AC motor (100) according to one of claims 15 to 16, or a motor / compressor according to claim 18. 20. Système de cogénération selon la revendication 19 comportant au moins un alternateur linéaire (80), la puissance électrique produite par l'au moins un alternateur linéaire (80) étant asservie en partie au contrôle du cycle de fonctionnement du moteur thermique alternatif (100) ou.du 35 moteur/compresseur. 20. Cogeneration system according to claim 19 comprising at least one linear alternator (80), the electric power produced by the at least one linear alternator (80) being partially controlled by the control of the operating cycle of the reciprocating engine (100). ) or motor / compressor.
FR1151910A 2011-03-09 2011-03-09 THERMAL MACHINE WITH VARIABLE CYLINDER Active FR2972481B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1151910A FR2972481B1 (en) 2011-03-09 2011-03-09 THERMAL MACHINE WITH VARIABLE CYLINDER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1151910A FR2972481B1 (en) 2011-03-09 2011-03-09 THERMAL MACHINE WITH VARIABLE CYLINDER

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2972481A1 true FR2972481A1 (en) 2012-09-14
FR2972481B1 FR2972481B1 (en) 2015-11-13

Family

ID=44548735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1151910A Active FR2972481B1 (en) 2011-03-09 2011-03-09 THERMAL MACHINE WITH VARIABLE CYLINDER

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2972481B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3093168A1 (en) 2019-02-22 2020-08-28 Patrice Chevalier MULTI-SOURCE PROGRESSIVE THERMOVOLTAIC DEVICE WITH ENERGY STORAGE CAPACITIES, AND ASSOCIATED PROCESSES.

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR934531A (en) * 1946-10-15 1948-05-25 Thermo-motor machine
DE2613992A1 (en) * 1976-04-01 1977-10-13 Herbert Dipl Ing Mahn Gas compressor or IC engine - uses number of dished rings with alternate edges joined to avoid internal rubbing surfaces
FR2512881A1 (en) * 1981-09-14 1983-03-18 Colgate Thermodynamics Co VOLUMETRIC THERMODYNAMIC MACHINE WITH ISOTHERMIC CYCLE
US20030010200A1 (en) * 2001-07-11 2003-01-16 Klaus Reithofer Piston engine
JP2011038508A (en) * 2009-04-20 2011-02-24 Kichijiro Morikawa Stirling engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR934531A (en) * 1946-10-15 1948-05-25 Thermo-motor machine
DE2613992A1 (en) * 1976-04-01 1977-10-13 Herbert Dipl Ing Mahn Gas compressor or IC engine - uses number of dished rings with alternate edges joined to avoid internal rubbing surfaces
FR2512881A1 (en) * 1981-09-14 1983-03-18 Colgate Thermodynamics Co VOLUMETRIC THERMODYNAMIC MACHINE WITH ISOTHERMIC CYCLE
US20030010200A1 (en) * 2001-07-11 2003-01-16 Klaus Reithofer Piston engine
JP2011038508A (en) * 2009-04-20 2011-02-24 Kichijiro Morikawa Stirling engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3093168A1 (en) 2019-02-22 2020-08-28 Patrice Chevalier MULTI-SOURCE PROGRESSIVE THERMOVOLTAIC DEVICE WITH ENERGY STORAGE CAPACITIES, AND ASSOCIATED PROCESSES.

Also Published As

Publication number Publication date
FR2972481B1 (en) 2015-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2064431B1 (en) Heat engine with external hot source
EP2556236B1 (en) Stirling machine
EP1366280A1 (en) Power unit with reciprocating linear movement based on stirling motor, and method used in said power plant
FR2904054A1 (en) CRYOGENIC MOTOR WITH AMBIENT THERMAL ENERGY AND CONSTANT PRESSURE AND ITS THERMODYNAMIC CYCLES
FR3063311B1 (en) REGENERATIVE COOLING SYSTEM
CA2639217A1 (en) Electricity generation in a turbine engine
FR2871526A1 (en) ENGINE STIRLING
CA2916005C (en) Device for thermal compression of a gaseous fluid
WO2009103871A2 (en) Thermodynamic machine, particularly of the carnot and/or stirling type
EP2625400A1 (en) Self-pressure-regulating compressed air engine comprising an integrated active chamber
FR2972481A1 (en) Alternative heat engine for driving e.g. two-stage variable displacement compressor, has control unit controlling opening and closing of flow channels according to predetermined operation cycle
EP3099919B1 (en) External combustion engine
EP2808528B1 (en) Fluid expansion motor
FR2963643A1 (en) Mechanical or thermal device e.g. Stirling diesel engine, has main heat exchanger associated with combustion chamber, and thermal mechanism provided with open circuits that are obtained from opening of closed circuit at one point
EP3189224B1 (en) Engine with differential evaporation pressures
WO2014080130A1 (en) Unit for converting thermal energy into hydraulic energy
FR3078997A1 (en) IMPROVEMENT TO A BETA OR GAMMA TYPE STIRLING ENGINE
FR3114621A3 (en) Stirling cycle engine
WO2021156325A1 (en) Thermodynamic engine
JP2010127222A (en) Automatic phase difference adjusting type stirling engine
EP4308801A1 (en) Heat engine
WO2006064118A2 (en) Thermodynamic machine with continuously circulating refrigerant
WO1997001700A1 (en) External combustion engine
FR3081032A3 (en) EXTERNAL HEAT ENGINE
BE398605A (en)

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 12

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 13

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 14