FR3139865A1 - Differential evaporation system - Google Patents

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FR3139865A1
FR3139865A1 FR2209502A FR2209502A FR3139865A1 FR 3139865 A1 FR3139865 A1 FR 3139865A1 FR 2209502 A FR2209502 A FR 2209502A FR 2209502 A FR2209502 A FR 2209502A FR 3139865 A1 FR3139865 A1 FR 3139865A1
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FR
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plunger
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FR2209502A
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Stéphane WILLOCX
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    • 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

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Abstract

Titre  : Amplificateur d’évaporation L’invention concerne un système de moteur à évaporation différentielle comprenant une enceinte (11) présentant une cavité apte à contenir un liquide (2), et un mélange gazeux (3), une source chaude (14) configurée pour chauffer le liquide (2), une source froide (15) configurée pour refroidir le mélange gazeux (3), un élément mobile configuré pour se déplacer à l’intérieur de l’enceinte (11), l’élément mobile comprenant au moins un élément plongeur (122), l’élément plongeur (122) étant configuré de sorte à être au moins partiellement immergé dans le liquide (2) dans une première configuration et alternativement au contact du mélange gazeux (3) dans une deuxième configuration. l’au moins un élément plongeur (122) présente une surface poreuse (122a), de sorte à augmenter la surface d’évaporation sans augmenter la surface du liquide (2). Figure pour l’abrégé : Fig. 2BTitle: Evaporation amplifier The invention relates to a differential evaporation engine system comprising an enclosure (11) having a cavity capable of containing a liquid (2), and a gas mixture (3), a hot source (14) configured to heat the liquid (2), a cold source (15) configured to cool the gas mixture (3), a mobile element configured to move inside the enclosure (11), the mobile element comprising at least a plunger element (122), the plunger element (122) being configured so as to be at least partially immersed in the liquid (2) in a first configuration and alternatively in contact with the gas mixture (3) in a second configuration. the at least one plunger element (122) has a porous surface (122a), so as to increase the evaporation surface without increasing the surface of the liquid (2). Figure for abstract: Fig. 2B

Description

Système à évaporation différentielleDifferential evaporation system

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de transformation d’énergie et plus particulièrement les machines et les moteurs thermiques. L’invention trouvera pour application particulière les moteurs à pression d’évaporation différentielle.The present invention relates to the field of energy transformation devices and more particularly to machines and heat engines. The invention will find a particular application in engines with differential evaporation pressure.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Dans le domaine des moteurs, il est bien connu le moteur Stirling qui exploite une différence de température appliquée à un gaz en enceinte fermée pour produire une énergie mécanique. Il est également connu les moteurs reproduisant un cycle Rankine en convertissant la chaleur en travail mécanique. Cependant, ces moteurs ont l’inconvénient de présenter des rendements souvent peu satisfaisants.In the field of engines, the Stirling engine is well known, which uses a temperature difference applied to a gas in a closed enclosure to produce mechanical energy. Motors reproducing a Rankine cycle by converting heat into mechanical work are also known. However, these motors have the disadvantage of often presenting unsatisfactory efficiencies.

Il existe des solutions aptes à être utilisées dans un moteur, comme celle du document WO2016034632A1 présentant un moteur à évaporation différentielle comprenant : une enceinte avec un liquide et un mélange de travail, une source froide apte à refroidir le mélange de travail, une source chaude configurée pour chauffer le liquide, un élément mobile, disposé à l’intérieur de l’enceinte de sorte à créer des conditions d’évaporations du liquide ou de condensation du mélange de travail.There are solutions capable of being used in an engine, such as that of document WO2016034632A1 presenting a differential evaporation engine comprising: an enclosure with a liquid and a working mixture, a cold source capable of cooling the working mixture, a hot source configured to heat the liquid, a mobile element, arranged inside the enclosure so as to create conditions for evaporation of the liquid or condensation of the working mixture.

Ce type de moteur est configuré de manière à ce que se produise un échange thermique entre le mélange de travail et les sources chaudes et froides. Ce type de moteur présente un rendement élevé et de nombreux avantages. Naturellement il serait avantageux d’améliorer encore le rendement et/ou la puissance de ce type de moteur.This type of engine is configured in such a way that a heat exchange occurs between the working mixture and the hot and cold sources. This type of engine has high efficiency and many advantages. Naturally it would be advantageous to further improve the efficiency and/or power of this type of engine.

Un objet de la présente invention est donc de proposer une solution qui permette d’augmenter le rendement et/ou la puissance des moteurs à évaporation différentielles.An object of the present invention is therefore to propose a solution which makes it possible to increase the efficiency and/or the power of differential evaporation engines.

Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.The other objects, characteristics and advantages of the present invention will appear on examination of the following description and the accompanying drawings. It is understood that other benefits may be incorporated.

RESUMESUMMARY

Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un système de moteur à évaporation différentielle comprenant :

  • une enceinte présentant une cavité apte à contenir un liquide, et un mélange gazeux,
  • une source chaude configurée pour chauffer le liquide,
  • une source froide configurée pour refroidir le mélange gazeux,
  • un élément mobile configuré pour se déplacer à l’intérieur de l’enceinte, l’élément mobile comprenant au moins un élément plongeur, l’élément plongeur étant configuré de sorte à être au moins partiellement immergé dans le liquide dans une première configuration et alternativement au contact du mélange gazeux dans une deuxième configuration, la deuxième configuration étant différente de la première configuration, dans la deuxième configuration l’élément plongeur étant non immergé dans le liquide ou étant moins immergé dans le liquide que dans la première configuration.
To achieve this objective, according to one embodiment, a differential evaporation engine system is provided comprising:
  • an enclosure having a cavity capable of containing a liquid and a gas mixture,
  • a hot source configured to heat the liquid,
  • a cold source configured to cool the gas mixture,
  • a movable element configured to move inside the enclosure, the movable element comprising at least one plunger element, the plunger element being configured so as to be at least partially immersed in the liquid in a first configuration and alternatively in contact with the gas mixture in a second configuration, the second configuration being different from the first configuration, in the second configuration the plunger element being not immersed in the liquid or being less immersed in the liquid than in the first configuration.

Le moteur est configuré de sorte que l’au moins un élément plongeur présente une surface poreuse, l’élément plongeur étant configuré de sorte que dans la première configuration la surface poreuse s’imprègne d’une portion du liquide et que dans la deuxième configuration ladite portion du liquide s’évapore au moins partiellement au contact du mélange gazeux.The motor is configured so that the at least one plunger element has a porous surface, the plunger element being configured so that in the first configuration the porous surface is impregnated with a portion of the liquid and in the second configuration said portion of the liquid evaporates at least partially on contact with the gas mixture.

Les plongeurs permettent d'augmenter la surface d’évaporation du liquide au contact du mélange gazeux sans augmenter le volume de l’enceinte. Autrement dit, la présente invention permet de conserver un volume de travail constant tout en augmentant la surface d’imbibition sur lesquelles se produit un phénomène d’évaporation et ou de condensation. Cela conduit à une augmentation dans une mesure inattendue du rendement et/ou de la puissance du moteur.The divers make it possible to increase the evaporation surface of the liquid in contact with the gas mixture without increasing the volume of the enclosure. In other words, the present invention makes it possible to maintain a constant working volume while increasing the imbibition surface on which a phenomenon of evaporation and/or condensation occurs. This leads to an increase in engine efficiency and/or power to an unexpected extent.

L’invention permet préférentiellement de ne pas augmenter le volume de travail parasite d'un moteur à évaporation différentielle en augmentant sa surface d’évaporation ou de condensation.The invention preferably makes it possible not to increase the parasitic work volume of a differential evaporation engine by increasing its evaporation or condensation surface.

Contrairement à un moteur Stirling, cette solution technique permet un fonctionnement avec un volume de mélange gazeux déplacé beaucoup plus faible.Unlike a Stirling engine, this technical solution allows operation with a much lower volume of gas mixture displaced.

Ainsi, on obtient un encombrement réduit de l’ensemble du moteur à évaporation différentielle pour une puissance équivalente à un plus grand moteur. L’invention permet une amélioration de tous les systèmes utilisant les phénomènes d’évaporation et/ou de condensation.Thus, we obtain a reduced size of the entire differential evaporation motor for a power equivalent to a larger motor. The invention allows an improvement of all systems using the phenomena of evaporation and/or condensation.

Sans avoir connaissance de la présente invention l’homme du métier augmenterait la puissance des moteurs à évaporation différentielles en augmentant par exemple les puissances des sources chaudes et froides ou encore la dimension de l’élément mobile.Without being aware of the present invention, those skilled in the art would increase the power of differential evaporation engines by increasing, for example, the powers of the hot and cold sources or even the size of the mobile element.

Ainsi, la présente invention permet d’éviter de devoir augmenter la surface du liquide, ou bien d’augmenter la taille de l’enceinte où s’effectue les échanges thermiques.Thus, the present invention makes it possible to avoid having to increase the surface area of the liquid, or to increase the size of the enclosure where the heat exchanges take place.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :The aims, objects, as well as the characteristics and advantages of the invention will emerge better from the detailed description of an embodiment of the latter which is illustrated by the following accompanying drawings in which:

Les figures 1A et 1B représentent une vue en coupe d’un exemple de système de moteur à évaporation différentielle présentant un élément mobile apte à être entraîné en translation et ne comprenant pas d’éléments plongeurs respectivement dans une deuxième et dans une première configuration. Figures 1A and 1B represent a sectional view of an example of a differential evaporation engine system having a movable element capable of being driven in translation and not comprising plunger elements respectively in a second and in a first configuration.

Les figures 2A et 2B représentent une vue en coupe d’un exemple de système de moteur à évaporation différentielle présentant un élément mobile apte à être entraîné en translation et comprenant des éléments plongeurs respectivement dans la deuxième configuration et dans la première configuration. Figures 2A and 2B represent a sectional view of an example of a differential evaporation engine system having a movable element capable of being driven in translation and comprising plunger elements respectively in the second configuration and in the first configuration.

Les figures 3A et 3B représentent respectivement une vue en coupe d’un exemple de moteur à évaporation différentielle présentant un élément mobile apte à être entraîné en translation et comprenant des éléments plongeurs fixés sur l’élément mobile ainsi que des éléments plongeurs additionnels fixés à l’intérieur de l’enceinte dans une deuxième configuration et dans une première configuration. Figures 3A and 3B respectively represent a sectional view of an example of a differential evaporation engine having a movable element capable of being driven in translation and comprising plunger elements fixed on the movable element as well as additional plunger elements fixed to the inside the enclosure in a second configuration and in a first configuration.

Les figures 4A et 4B représentent respectivement une vue en coupe de face et de côté d’un exemple de système de moteur à évaporation différentielle présentant un élément mobile et comprenant des éléments plongeurs aptes à être entraînés en rotation selon un axe transversal. Figures 4A and 4B respectively represent a front and side sectional view of an example of a differential evaporation engine system having a movable element and comprising plunger elements capable of being rotated along a transverse axis.

Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques Les cylindres ou pistons ne sont pas représentés sur les dessins. Par souci de clarté, seul le déplaceur est représenté.The drawings are given as examples and are not limiting to the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate the understanding of the invention and are not necessarily on the scale of practical applications. The cylinders or pistons are not represented in the drawings. For the sake of clarity, only the displacer is shown.

DESCRIPTION DÉTAILLÉEDETAILED DESCRIPTION

Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :Before beginning a detailed review of embodiments of the invention, the following are set out as optional characteristics which may possibly be used in combination or alternatively:

Selon un exemple, l’enceinte est configurée pour que le liquide soit surmonté par le gaz selon un axe principal et que l’élément mobile se déplace par un mouvement de translation selon l’axe principal.According to one example, the enclosure is configured so that the liquid is overcome by the gas along a main axis and that the mobile element moves by a translation movement along the main axis.

Selon un exemple, l’axe principal est vertical.According to an example, the main axis is vertical.

Selon un exemple, l’élément plongeur s’étend principalement selon une direction parallèle à l’axe principal.According to one example, the plunger element extends mainly in a direction parallel to the main axis.

Selon un exemple, l’élément mobile comprend une portion principale présentant une surface inférieure normale à l’axe principal et l’au moins un élément plongeur s’étend depuis la surface inférieure, de préférence l’élément plongeur présentant une forme de tige.According to one example, the movable element comprises a main portion having a lower surface normal to the main axis and the at least one plunger element extends from the lower surface, preferably the plunger element having a rod shape.

Selon un exemple, l’enceinte comprend au moins un élément plongeur additionnel fixe relativement à l’enceinte et présentant une portion surfacique poreuse additionnelle, l’au moins un élément plongeur additionnel s’étendant dans l’enceinte depuis une face d’enceinte inférieure de l’enceinte selon une direction parallèle à l’axe principal.According to one example, the enclosure comprises at least one additional plunger element fixed relative to the enclosure and having an additional porous surface portion, the at least one additional plunger element extending into the enclosure from a lower enclosure face of the enclosure in a direction parallel to the main axis.

De préférence les éléments plongeurs additionnels sont fixes relativement à une portion haute de l’enceinte selon l’axe principal.Preferably the additional plunger elements are fixed relative to a high portion of the enclosure along the main axis.

Selon un exemple, la portion principale de l’élément mobile définit un réservoir configuré pour contenir un liquide additionnel et le moteur est configuré de sorte à ce que dans la deuxième configuration, l’au moins un élément plongeur additionnel s’imbibe du liquide additionnel.According to one example, the main portion of the movable element defines a reservoir configured to contain an additional liquid and the motor is configured so that in the second configuration, the at least one additional plunger element soaks up the additional liquid .

Selon un exemple, le moteur comprend une pluralité d’éléments plongeurs additionnels.According to one example, the motor comprises a plurality of additional plunger elements.

Selon un exemple, l’enceinte est configurée pour que le liquide soit surmonté par le gaz selon un axe principal et que l’élément mobile se déplace par un mouvement de rotation selon un axe secondaire, orthogonal à l’axe principal.According to one example, the enclosure is configured so that the liquid is overcome by the gas along a main axis and that the mobile element moves by a rotational movement along a secondary axis, orthogonal to the main axis.

Selon un exemple, la surface poreuse recouvre toute la surface de l’au moins élément plongeur.According to one example, the porous surface covers the entire surface of the at least diving element.

Selon un exemple, le moteur comprend une pluralité d’éléments plongeurs.According to one example, the motor comprises a plurality of plunger elements.

Selon un exemple, les éléments plongeurs sont distants les uns des autres de sorte à créer un espace de passage pour le gaz afin d’optimiser l’évaporation du liquide imbibé sur la surface poreuse par contact avec le gaz.According to one example, the plunger elements are spaced apart from each other so as to create a passage space for the gas in order to optimize the evaporation of the liquid soaked on the porous surface by contact with the gas.

Selon un exemple, les éléments plongeurs sont à équidistance les uns des autres.According to one example, the plunger elements are equidistant from each other.

Selon un exemple, au moins un élément plongeur est une tige et/ou un cylindre. Selon un mode de réalisation, au moins un élément plongeur présente une portion creuse.According to one example, at least one plunger element is a rod and/or a cylinder. According to one embodiment, at least one plunger element has a hollow portion.

Selon un exemple, au moins un élément plongeur présente au moins une ouverture configurée pour permettre circulation du liquide ou du mélange gazeux lors du passage du moteur depuis l’une parmi la première configuration et la deuxième configuration jusqu’à l’autre parmi la première configuration et la deuxième configuration.According to one example, at least one plunger element has at least one opening configured to allow circulation of the liquid or the gas mixture during the passage of the motor from one of the first configuration and the second configuration to the other of the first configuration and the second configuration.

De préférence l’élément plongeur est un tube creux présentant des ouvertures latérales.Preferably the plunger element is a hollow tube having side openings.

Selon un exemple, l’élément plongeur est fait de bois, ou d’un matériau composite ou d’éponge, ou d’un tissu.According to one example, the plunger element is made of wood, or a composite material or sponge, or a fabric.

Selon un exemple, l’élément plongeur est fait de métal oxydé.According to one example, the plunger element is made of oxidized metal.

Selon un exemple, l’élément plongeur est fait en un matériau présentant une conductivité thermique inférieure ou égale à 10 W · m–1· K-1 (Watt / (mètre *kelvin)).According to one example, the plunger element is made of a material having a thermal conductivity less than or equal to 10 W · m–1·K-1 (Watt / (meter *kelvin)).

Cela permet notamment de ne pas interférer le processus d’évaporation et de condensation avec le mélange gazeux. En effet, l’évaporation du liquide refroidirait un plongeur présentant une conductivité thermique élevée et refroidirait le liquide de chauffe pendant sa réintégration dans le liquide.This makes it possible in particular not to interfere with the evaporation and condensation process with the gas mixture. Indeed, the evaporation of the liquid would cool a diver with high thermal conductivity and would cool the heating liquid during its reintegration into the liquid.

Selon un exemple, la surface poreuse de l’au moins un élément plongeur est entièrement fait en un matériau poreux et prend la forme de l’au moins l’une des typologies suivantes : des stries, des lamelles, des grilles, des bâtonnets, des éponges ou un treillis.According to one example, the porous surface of the at least one plunger element is entirely made of a porous material and takes the form of at least one of the following typologies: streaks, strips, grids, sticks, sponges or mesh.

Selon un exemple, la cavité présente un volume constant.According to one example, the cavity has a constant volume.

Selon un exemple, la cavité s’étend selon un axe principal entre un espace de chauffe et un espace de refroidissement de sorte que la source chaude puisse chauffer le liquide en l’espace de chauffe par les faces latérales et/ou inferieures et que la source froide puisse refroidir le mélange gazeux en l’espace de refroidissement.According to one example, the cavity extends along a main axis between a heating space and a cooling space so that the hot source can heat the liquid in the heating space via the side and/or lower faces and that the cold source can cool the gas mixture in the cooling space.

Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, le terme moteur à évaporation différentielle pourra s’entendre comme seulement une portion constituante du moteur. Ainsi il pourra s’agir essentiellement de l’enceinte où s’effectue le déplacement de l’élément mobile grâce au différentiel de pression créé par les sources chaudes et froides.It is specified that in the context of the present invention, the term differential evaporation engine can be understood as only a constituent portion of the engine. Thus it could essentially be the enclosure where the movement of the mobile element takes place thanks to the pressure differential created by the hot and cold sources.

On entendra par imbibition partielle d’un liquide, une action permettant d’imbiber la surface de contact de l’élément mobile avec le mélange gazeux par le liquide et donc la préhension du liquide par l’élément mobile ou la dépose du liquide sur l’élément mobile. Autrement dit, une quantité de liquide est prélevée depuis la première configuration jusqu’à la deuxième configuration.Partial imbibition of a liquid will mean an action allowing the contact surface of the mobile element to be soaked with the gas mixture by the liquid and therefore the gripping of the liquid by the mobile element or the deposit of the liquid on the liquid. mobile element. In other words, a quantity of liquid is taken from the first configuration to the second configuration.

On entendra par « élément mobile » ou « déplaceur », une pièce pouvant se déplacer au sein de l’enceinte et pouvant comprendre des éléments plongeurs.By “mobile element” or “displacer” we mean a part that can move within the enclosure and can include diving elements.

On entendra par « élément plongeur », des éléments solides et solidaires du mouvement de l’élément mobile.The term “plunger element” means solid elements integral with the movement of the mobile element.

Il est précisé que, dans le cadre de la présente invention, les termes « sur », « surmonte », « recouvre », « sous-jacent », en « vis-à-vis » et leurs équivalents ne signifient pas forcément « au contact de ».It is specified that, in the context of the present invention, the terms "on", "surmounts", "covers", "underlying", "vis-à-vis" and their equivalents do not necessarily mean "at the contact of”.

Les termes « sensiblement », « environ », « de l'ordre de » signifient « à 10% près, de préférence à 5% près » ou, lorsqu'il s'agit d'une orientation angulaire, « à 10° près ». Ainsi, une direction sensiblement normale à un plan signifie une direction présentant un angle de 90±10° par rapport au plan.The terms “substantially”, “approximately”, “of the order of” mean “within 10%, preferably within 5%” or, when it comes to an angular orientation, “within 10° ". Thus, a direction substantially normal to a plane means a direction having an angle of 90±10° relative to the plane.

Dans la présente demande de brevet, le terme mobile correspond à un mouvement de rotation ou à un mouvement de translation ou encore à une combinaison de mouvements, par exemple la combinaison d’une rotation et d’une translation.In the present patent application, the term mobile corresponds to a rotational movement or a translational movement or even to a combination of movements, for example the combination of a rotation and a translation.

Dans la présente demande de brevet, lorsque l’on indique que deux pièces sont distinctes, cela signifie que ces pièces sont séparées. Elles sont :

  • positionnées à distances l’une de l’autre, et/ou
  • mobiles l’une par rapport à l’autre et/ou
  • solidaires l’une de l’autre en étant fixées par des éléments rapportés, cette fixation étant démontable ou non.
In the present patent application, when it is indicated that two parts are distinct, this means that these parts are separate. They are :
  • positioned at distances from each other, and/or
  • mobile relative to each other and/or
  • secured to each other by being fixed by attached elements, this fixing being removable or not.

Une pièce unitaire monobloc ne peut donc pas être constituée de deux pièces distinctes.A one-piece unitary part cannot therefore be made up of two separate parts.

Dans la présente demande de brevet, le terme « solidaire » utilisé pour qualifier la liaison entre deux pièces signifie que les deux pièces sont liées/fixées l’une par rapport à l’autre, selon tous les degrés de liberté, sauf s’il est explicitement spécifié différemment. Par exemple, s’il est indiqué que deux pièces sont solidaires en translation selon une direction X, cela signifie que les pièces peuvent être mobiles l’une par rapport à l’autre sauf selon la direction X. Autrement dit, si on déplace une pièce selon la direction X, l’autre pièce effectue le même déplacement.In the present patent application, the term "integral" used to describe the connection between two parts means that the two parts are linked/fixed relative to each other, according to all degrees of freedom, unless it is explicitly specified differently. For example, if it is indicated that two parts are united in translation in a direction piece in direction X, the other piece performs the same movement.

Dans la description détaillée qui suit, il pourra être fait usage de termes tels que « horizontal », « vertical », « longitudinal », « transversal », « supérieur », « inférieur », « haut », « bas », « avant », « arrière », « intérieur », « extérieur ». Ces termes doivent être interprétés de façon relative en relation avec la position normale du système du moteur à évaporation différentielle et la direction d'avancement normale de l’utilisateur de l’ensemble.In the detailed description which follows, use may be made of terms such as “horizontal”, “vertical”, “longitudinal”, “transverse”, “upper”, “lower”, “top”, “bottom”, “front », “rear”, “inside”, “outside”. These terms must be interpreted relatively in relation to the normal position of the differential evaporative engine system and the normal direction of travel of the user of the assembly.

Comme illustré aux figures 2A à 4B, il est représenté un exemple d’un système 1 de moteur à évaporation différentielle comprenant une enceinte 11 apte à contenir un liquide 2 et un mélange gazeux 3. Le liquide 2 et le mélange gazeux 3 étant avantageusement répartis de sorte que le mélange gazeux 3 surmonte le liquide 2 selon l’axe principal Y1. De manière préférée, le liquide 2 s’étend depuis le fond de l’enceinte 11 et comprend une surface superficielle 2a au contact du mélange gazeux 3.As illustrated in Figures 2A to 4B, there is shown an example of a differential evaporation engine system 1 comprising an enclosure 11 capable of containing a liquid 2 and a gas mixture 3. The liquid 2 and the gas mixture 3 being advantageously distributed so that the gas mixture 3 overcomes the liquid 2 along the main axis Y 1 . Preferably, the liquid 2 extends from the bottom of the enclosure 11 and comprises a superficial surface 2a in contact with the gas mixture 3.

Le système 1 comprend une source chaude 14 configurée pour chauffer le liquide 2 présent dans l’espace de chauffe. La source chaude 14 comprend par exemple un élément de chauffage. Le système 1 comprend également une source froide 15 configurée pour refroidir le mélange gazeux 3 dans un espace de refroidissement. La source froide 15 comprend par exemple un élément de refroidissement. On pourra entendre par source froide, une source permettant de refroidir l’enceinte 11 depuis la température ambiante du moteur. On pourra entendre par source chaude, une source permettant de chauffer l’enceinte 11 depuis une température ambiante du moteur.System 1 includes a hot source 14 configured to heat the liquid 2 present in the heating space. The hot source 14 includes for example a heating element. The system 1 also includes a cold source 15 configured to cool the gas mixture 3 in a cooling space. The cold source 15 includes for example a cooling element. By cold source we can understand a source allowing the enclosure 11 to be cooled from the ambient temperature of the engine. By hot source we can understand a source allowing the enclosure 11 to be heated from an ambient temperature of the engine.

De préférence, l’élément de chauffage et ou l’élément de refroidissement appartient/appartiennent au moteur.Preferably, the heating element and/or the cooling element belong to the engine.

Le système comprend un élément mobile 12 configuré pour se déplacer à l’intérieur de l’enceinte 11. Par souci de clarté, la source chaude 14 et la source froide 15 n’ont pas été représentées sur les figures.The system includes a mobile element 12 configured to move inside the enclosure 11. For the sake of clarity, the hot source 14 and the cold source 15 have not been shown in the figures.

Selon un premier mode de réalisation illustré en figures 2A à 3B, l’élément mobile 12 est configuré pour se déplacer en translation selon l’axe principal Y1.L’élément mobile 12 comprend préférentiellement une portion principale 121 située à l’extrémité d’un arbre d’entraînement 123. Selon un exemple, dans la première configuration, la portion principale 121 est plus proche de la zone de chauffe et par conséquent du liquide 2. Dans la deuxième configuration, la portion principale 121 est plus éloignée de la zone de chauffe et par conséquent plus distante du liquide 2 que dans la première configuration. La zone de chauffe étant distincte et distante de la zone de refroidissement et la première configuration étant différente de la deuxième configuration.According to a first embodiment illustrated in Figures 2A to 3B, the movable element 12 is configured to move in translation along the main axis Y 1. The movable element 12 preferably comprises a main portion 121 located at the end d a drive shaft 123. According to an example, in the first configuration, the main portion 121 is closer to the heating zone and therefore to the liquid 2. In the second configuration, the main portion 121 is further away from the heating zone and therefore further away from liquid 2 than in the first configuration. The heating zone being distinct and distant from the cooling zone and the first configuration being different from the second configuration.

De manière préférée, l'évaporation du liquide 2 s’effectue au niveau de la surface superficielle 2a du liquide au contact avec le mélange gazeux 3. La quantité de liquide 2 évaporée étant proportionnelle à ladite surface superficielle 2a.Preferably, the evaporation of liquid 2 takes place at the surface surface 2a of the liquid in contact with the gas mixture 3. The quantity of liquid 2 evaporated being proportional to said surface surface 2a.

Selon un exemple, dans la deuxième configuration ladite portion du liquide s’évapore entièrement au contact du mélange gazeux. Selon un exemple alternatif, dans la deuxième configuration ladite portion du liquide s’évapore partiellement au contact du mélange gazeux.According to one example, in the second configuration said portion of the liquid evaporates entirely on contact with the gas mixture. According to an alternative example, in the second configuration said portion of the liquid partially evaporates on contact with the gas mixture.

Avantageusement, le liquide 2 est de l’eau chaude. L’usage de l’eau étant notamment connu pour sa très grande capacité thermique. Il pourra également être fait usage d’autres liquides présentant des capacités d’évaporation optimale relativement à leur température comme par exemple de l’alcool.Advantageously, liquid 2 is hot water. The use of water is particularly known for its very high thermal capacity. Other liquids with optimal evaporation capacities relative to their temperature may also be used, such as alcohol for example.

Selon un exemple, le mélange gazeux 3 est de la vapeur d’eau. Il peut également s’agir de vapeur d’autres mélanges dont les états liquides présentent des températures d’évaporation différentes de la température d’évaporation de l’eau.According to one example, the gas mixture 3 is water vapor. It can also be vapor from other mixtures whose liquid states have evaporation temperatures different from the evaporation temperature of water.

Comme illustré aux figures 2A et 2B et selon un mode de réalisation préféré par la présente invention, l’élément mobile 12 comprend au moins un élément plongeur 122. De préférence, l’élément mobile 12 comprend une pluralité d’éléments plongeurs 122. Les éléments plongeurs 122 étant configurés de sorte à être au moins partiellement immergés dans le liquide 2 dans une première configuration représentée à la et alternativement non immergés ou moins immergés dans le liquide 2 et davantage au contact du mélange gazeux 3 dans une deuxième configuration que dans la première configuration représenté à la . Selon ce mode de réalisation, les éléments plongeurs 122 sont configurés pour se déplacer en translation selon l’axe principal Y1. As illustrated in Figures 2A and 2B and according to a preferred embodiment of the present invention, the movable element 12 comprises at least one plunger element 122. Preferably, the movable element 12 comprises a plurality of plunger elements 122. plunger elements 122 being configured so as to be at least partially immersed in the liquid 2 in a first configuration shown in and alternatively not immersed or less immersed in the liquid 2 and more in contact with the gas mixture 3 in a second configuration than in the first configuration represented in . According to this embodiment, the plunger elements 122 are configured to move in translation along the main axis Y 1.

De manière préférée, au moins un plongeur 122 comprend une surface poreuse 122a configurée pour s’imprégner du liquide 2 de sorte à augmenter la surface de liquide 2 au contact du mélange gazeux 3 et amplifier la phase d’évaporation. De fait, le rendement du système est optimisé.Preferably, at least one plunger 122 comprises a porous surface 122a configured to impregnate the liquid 2 so as to increase the surface of liquid 2 in contact with the gas mixture 3 and amplify the evaporation phase. In fact, the performance of the system is optimized.

Quand le déplaceur 12 s’éloigne de la zone de chauffe, il expose les éléments plongeurs 122 au mélange gazeux de sorte à favoriser l’évaporation du liquide 2 imbibé sur les surfaces poreuses 122a.When the displacer 12 moves away from the heating zone, it exposes the plunger elements 122 to the gas mixture so as to promote the evaporation of the liquid 2 soaked on the porous surfaces 122a.

Quand le déplaceur 12 s’éloigne de la zone de refroidissement, il expose les éléments plongeurs 122 au mélange gazeux 3 dans la zone de refroidissement pour le phénomène de condensation.When the displacer 12 moves away from the cooling zone, it exposes the plunger elements 122 to the gas mixture 3 in the cooling zone for the condensation phenomenon.

Lors du fonctionnement du moteur, les éléments plongeurs 122 sont alternativement immergés et sortis du liquide 2 en étant entraînés par l’élément mobile 12.During operation of the engine, the plunger elements 122 are alternately immersed in and taken out of the liquid 2 while being driven by the movable element 12.

Pendant la phase d’immersion qui correspond à la première configuration, les surfaces poreuses 122a des éléments plongeurs 122 captent la chaleur du liquide 2 dit « liquide de chauffe ». L’au moins une surface poreuse 122a étant quant à elle immergée dans le liquide 2 de sorte à s’imprégner de celui-ci.During the immersion phase which corresponds to the first configuration, the porous surfaces 122a of the diving elements 122 capture the heat of the liquid 2 called “heating liquid”. The at least one porous surface 122a being immersed in the liquid 2 so as to be impregnated with it.

Pendant la phase d'évaporation correspondant à la deuxième configuration, les éléments plongeurs 122 sortent du liquide 2 de sorte que l’au moins une surface poreuse 122a imbibée de liquide 2 chaud devienne à découvert au contact du mélange gazeux 3 pour permettre une évaporation optimale.During the evaporation phase corresponding to the second configuration, the plunger elements 122 emerge from the liquid 2 so that the at least one porous surface 122a soaked in hot liquid 2 becomes exposed in contact with the gas mixture 3 to allow optimal evaporation .

De manière préférée, les éléments plongeurs 122 comprennent respectivement des surfaces poreuses 122a et le total de ces surfaces poreuses 122a est préférentiellement supérieur à la surface superficielle 2a du liquide 2. Ainsi l’ensemble des surfaces poreuses 122a viennent s'ajouter à la surface superficielle 2a afin d’optimiser l’évaporation du liquide 2.Preferably, the plunger elements 122 respectively comprise porous surfaces 122a and the total of these porous surfaces 122a is preferably greater than the surface surface 2a of the liquid 2. Thus all of the porous surfaces 122a are added to the surface surface 2a in order to optimize the evaporation of liquid 2.

Ce procédé peut être également reproduit par analogie pour augmenter la condensation d'un volume de liquide 2 évaporé. Dans ce cas, le liquide 2 dans lequel les éléments plongeurs 122 sont immergés est refroidi.This process can also be reproduced by analogy to increase the condensation of an evaporated volume of liquid 2. In this case, the liquid 2 in which the plunger elements 122 are immersed is cooled.

Comme illustré aux figures 3A et 3B et de la même manière que dans le mode de réalisation précédent, l’élément mobile 12 comprend des éléments plongeurs 122 fixés sur la face inférieure 121a et configurés pour venir s’immerger dans le liquide 2 chaud dans l’espace de chauffe.As illustrated in Figures 3A and 3B and in the same manner as in the previous embodiment, the movable element 12 comprises plunger elements 122 fixed on the lower face 121a and configured to immerse themselves in the hot liquid 2 in the heating space.

Selon ce mode de réalisation, l’élément mobile 12, comprend un rebord 124 et une face supérieure 121b. La face supérieure 121b étant de préférence une face opposée et parallèle à la face inférieure 121a. Le rebord 124 s’étendant depuis la face supérieure 121b de sorte à définir un volume également désigné réservoir 121c apte à contenir un liquide additionnel 4.According to this embodiment, the movable element 12 comprises a rim 124 and an upper face 121b. The upper face 121b preferably being a face opposite and parallel to the lower face 121a. The rim 124 extending from the upper face 121b so as to define a volume also designated reservoir 121c capable of containing an additional liquid 4.

Ainsi, le système alterne entre deux configurations :

  • une première configuration illustrée à la , dans laquelle les éléments plongeurs 122 sont immergés dans le liquide 2 et les plongeurs additionnels 112 sont à découvert. Dans cette configuration les surfaces imbibées des plongeurs additionnels 112 à découvert sont froides car elles viennent de tremper dans le liquide additionnel 4 à proximité de la source froide. Elles transmettent alors de la chaleur négative, participant à la condensation du mélange gazeux 3. Dans cette configuration, les surfaces des éléments plongeurs 122 sont dans le liquide 2 et n’ont pas d’influence sur cette configuration de condensation.
  • Une deuxième configuration illustrée à la , dans laquelle, les surfaces des éléments plongeurs 122 sont à découvert et les plongeurs additionnels 112 sont dans le liquide additionnel 4. Dans cette configuration, les surfaces des éléments plongeurs 122 sont imbibés de liquide chaud et transmettent ainsi de l’énergie d’évaporation. Les plongeurs additionnels n’influent pas durant cette configuration d’évaporation car ils sont plongés dans le liquide additionnel 4.
Thus, the system alternates between two configurations:
  • a first configuration illustrated in , in which the plunger elements 122 are immersed in the liquid 2 and the additional plungers 112 are exposed. In this configuration the soaked surfaces of the additional divers 112 exposed are cold because they have just been soaked in the additional liquid 4 near the cold source. They then transmit negative heat, participating in the condensation of the gas mixture 3. In this configuration, the surfaces of the plunger elements 122 are in the liquid 2 and have no influence on this condensation configuration.
  • A second configuration illustrated in , in which the surfaces of the plunger elements 122 are exposed and the additional plungers 112 are in the additional liquid 4. In this configuration, the surfaces of the plunger elements 122 are soaked in hot liquid and thus transmit evaporation energy . The additional plungers have no influence during this evaporation configuration because they are immersed in the additional liquid 4.

Comme illustré aux figures 4A et 4B et selon un mode de réalisation, l’au moins un plongeur 122 est entrainé en rotation pour passer alternativement de la première configuration à la deuxième configuration. Les éléments plongeurs 122 ayant par exemple une forme de disque et avantageusement les disques comprennent une portion avec une surface poreuse 122a.As illustrated in Figures 4A and 4B and according to one embodiment, the at least one plunger 122 is rotated to alternately pass from the first configuration to the second configuration. The plunger elements 122 have for example a disc shape and advantageously the discs comprise a portion with a porous surface 122a.

Les disques sont montés sur un arbre d’entraînement 123 de sorte à pouvoir être entrainés en rotation selon une direction transversale X1. La direction transversale X1 étant de préférence orthogonale à l’axe principal Y1.The disks are mounted on a drive shaft 123 so that they can be rotated in a transverse direction X1. The transverse direction X1 being preferably orthogonal to the main axis Y 1 .

Du fait du mouvement rotatif de l’élément mobile 12 selon la direction transversale X1, la surface poreuse 122a est dans un premier temps immergée dans le liquide 2 et dans un second temps, la surface poreuse 122a est imbibée du liquide 2 tout en étant à découvert.Due to the rotary movement of the movable element 12 in the transverse direction discovered.

Ainsi la plonge des disques dans le liquide 2 entraine une imbibition des surfaces poreuses 122a. Lesdites surfaces poreuses 122a imbibées et hors de l’eau sont alors avantageusement brassées par un flux d’air de sorte à accélérer la phase d’évaporation. Cette phase d’évaporation étant amplifiée par la présence des surfaces poreuses 122a des disques qui s'ajoutent à la surface superficielle 2a du liquide 2.Thus the immersion of the discs in the liquid 2 leads to imbibition of the porous surfaces 122a. Said porous surfaces 122a soaked in and out of water are then advantageously stirred by a flow of air so as to accelerate the evaporation phase. This evaporation phase is amplified by the presence of the porous surfaces 122a of the disks which are added to the superficial surface 2a of the liquid 2.

Ainsi, l'évaporation est entretenue par rotation des éléments plongeurs 122 dans le liquide 2. Les éléments plongeurs 122 sont exposés à un flux d’air. Pour la phase de condensation, le mode de réalisation est identique mais avec de l’eau froide.Thus, evaporation is maintained by rotation of the plunger elements 122 in the liquid 2. The plunger elements 122 are exposed to a flow of air. For the condensation phase, the embodiment is identical but with cold water.

Plusieurs caractéristiques optionnelles du moteur vont être décrites ci-dessous. Toutes ces caractéristiques optionnelles sont compatibles et combinables avec chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus, en particulier avec chacun des modes de réalisation dans lesquels les plongeurs sont entrainés en translation ou en rotation.Several optional engine features will be described below. All of these optional features are compatible and combinable with each of the embodiments described above, in particular with each of the embodiments in which the divers are driven in translation or rotation.

De manière préférée, la source chaude peut être l’un parmi les éléments suivants : un four, un point de chaleur, une résistance chauffante, une source de chaleur solaire, une source de chaleur de récupération, la chaleur de batteries thermiques . Preferably, the hot source may be one of the following elements: an oven, a heat point, a heating resistance, a solar heat source, a recovery heat source, heat from thermal batteries .

La source chaude étant avantageusement positionnée tout autour et/ou en dessous de la zone de chauffe de sorte à permettre une montée en température la plus performante possible. La source chaude pouvant être obtenue par échange du liquide de travail avec du nouveau liquide chaud en circuit fermé de sorte à garder la pression de fonctionnement. La source chaude pouvant être aussi un serpentin à l’intérieur du moteur.The hot source being advantageously positioned all around and/or below the heating zone so as to allow the most efficient rise in temperature possible. The hot source can be obtained by exchanging the working liquid with new hot liquid in a closed circuit so as to maintain the operating pressure. The hot source can also be a coil inside the engine.

Selon un mode de réalisation, l’enceinte 11 est un cylindre creux s’étendant selon l’axe principal Y1et la zone de chauffe se situe à une première extrémité du cylindre selon l’axe principal Y1. L’enceinte 11 s’étend avantageusement entre une face d’enceinte inférieure 11b et une face d’enceinte supérieure 11a selon l’axe principal Y1. L’élément mobile étant guidé par son axe de transmission.According to one embodiment, the enclosure 11 is a hollow cylinder extending along the main axis Y 1 and the heating zone is located at a first end of the cylinder along the main axis Y 1 . The enclosure 11 advantageously extends between a lower enclosure face 11b and an upper enclosure face 11a along the main axis Y 1 . The mobile element being guided by its transmission axis.

De manière préférée, la source chaude est répartie en dessous du cylindre creux, du côté de la première extrémité et / ou en périphérie du cylindre.Preferably, the hot source is distributed below the hollow cylinder, on the side of the first end and/or on the periphery of the cylinder.

De manière préférée, la source froide peut être l’un parmi les éléments suivants : un système réfrigérant, un module Peltier, des ailettes de refroidissement, un radiateur.Preferably, the cold source may be one of the following elements: a refrigerating system, a Peltier module, cooling fins, a radiator.

La source froide étant avantageusement positionnée tout autour de la zone de refroidissement de sorte à permettre une chute en température la plus performante possible. La source froide peut être un flux de liquide froid à l’intérieur du moteur provenant de l’extérieur et maintenu à la pression de fonctionnement en circuit fermé.The cold source being advantageously positioned all around the cooling zone so as to allow the most efficient drop in temperature possible. The cold source may be a flow of cold liquid inside the engine coming from the outside and maintained at the operating pressure in a closed circuit.

Selon un mode de réalisation, l’enceinte 11 est un cylindre creux s’étendant selon l’axe principal Y1et la zone de refroidissement se situe à une deuxième extrémité du cylindre selon l’axe principal Y1.According to one embodiment, the enclosure 11 is a hollow cylinder extending along the main axis Y 1 and the cooling zone is located at a second end of the cylinder along the main axis Y 1 .

De manière préférée, la source froide est répartie au-dessus du cylindre creux, du côté de la deuxième extrémité et / ou en périphérie du cylindre.Preferably, the cold source is distributed above the hollow cylinder, on the side of the second end and/or on the periphery of the cylinder.

La surface poreuse 122a est configurée pour retenir du liquide lorsque l’au moins un plongeur est immergé. Cette surface poreuse forme ainsi des cavités de rétention du liquide.The porous surface 122a is configured to retain liquid when the at least one plunger is submerged. This porous surface thus forms liquid retention cavities.

La surface poreuse 122a peut être formée par le matériau externe de l’au moins un élément plongeur 122. Ce matériau peut être poreux. Il peut par exemple s’agir de matériaux tels que le bois, du métal oxydé, du papier, du tissu, des matériaux composites poreux ou d’un matériau spongieux.The porous surface 122a may be formed by the external material of the at least one plunger element 122. This material may be porous. For example, these could be materials such as wood, oxidized metal, paper, fabric, porous composite materials or a sponge material.

De manière alternative la surface poreuse peut être formée par des reliefs présents sur l’élément plongeur. Ces reliefs peuvent être formés par exemple par : des stries, des rainures, des lamelles, des grilles, des bâtonnets, ou un treillis. Par exemple, les rainures ou stries peuvent s’étendre selon une direction parallèle à l’axe principal Y1perpendiculaire à la direction de translation si l’élément mobile est translatif ou selon des rayons du disque si l’élément mobile 12 est rotatif. On notera que la présence de reliefs peut être combinée à l’utilisation d’un matériau poreux.Alternatively, the porous surface can be formed by reliefs present on the plunger element. These reliefs can be formed for example by: streaks, grooves, strips, grids, sticks, or a lattice. For example, the grooves or grooves can extend in a direction parallel to the main axis Y 1 perpendicular to the direction of translation if the movable element is translative or along radii of the disk if the movable element 12 is rotary. Note that the presence of reliefs can be combined with the use of a porous material.

Selon un exemple, la surface poreuse de l’au moins un élément plongeur est entièrement fait en un matériau poreux et prend la forme de l’au moins l’une des typologies suivantes des stries, des lamelles, des grilles, des bâtonnets, des éponges ou un treillis.According to one example, the porous surface of the at least one plunger element is entirely made of a porous material and takes the form of at least one of the following typologies of streaks, lamellae, grids, sticks, sponges or mesh.

Ce type de typologie permet de générer un ensemble de vides aptes à se remplir de fluide.This type of typology makes it possible to generate a set of voids capable of filling with fluid.

Il pourra être fait usage du bois. Le bois est avantageusement poreux de nature car il présente de par sa structure des fibres présentant des vides avec une capacité spongieuse. Le bois permet préférentiellement d’éponger le fluide et est un matériau inattendu dans un moteur. Le bois a l’avantage d’être un excellent isolant thermique qui convient au bon rendement du moteur.Wood could be used. Wood is advantageously porous in nature because its structure has fibers with voids with a spongy capacity. Wood is ideal for absorbing the fluid and is an unexpected material in an engine. Wood has the advantage of being an excellent thermal insulator which is suitable for good engine performance.

La typologie formelle des éléments plongeurs est telle qu’elle permet d’augmenter la surface imbibée sur laquelle le liquide est prélevé tout en conservant un même volume de cavité.The formal typology of the plunger elements is such that it makes it possible to increase the soaked surface from which the liquid is taken while maintaining the same cavity volume.

Un matériau poreux ou une surface poreuse pourra s’entendre comme un matériau solide comprenant une pluralité de cavités étant apte à se remplir de fluide.A porous material or a porous surface may be understood as a solid material comprising a plurality of cavities capable of being filled with fluid.

Selon un exemple, le moteur comprend une pluralité d’éléments plongeurs 122. Il pourra s’agir de tubes cylindriques, de préférence pleins et alternativement creux. Les éléments plongeurs 122 peuvent être distants de sorte à créer un espace de passage du flux de mélange gazeux.According to one example, the motor comprises a plurality of plunger elements 122. These could be cylindrical tubes, preferably solid and alternately hollow. The plunger elements 122 can be spaced apart so as to create a space for the flow of gas mixture to pass through.

Les éléments plongeurs sont avantageusement des tiges dont le diamètre est inférieur ou égal au diamètre du déplaceur. De préférence, le diamètre d’un élément plongeur 122 est au moins deux fois inférieur, de préférence au moins quatre fois inférieur au diamètre extérieur de l’élément mobile 12. Selon l’axe principal Y1, de préférence les éléments plongeurs seront dimensionnés selon le matériau qui les compose afin que les conditions de fonctionnement du moteur ne les fassent pas fléchir.The plunger elements are advantageously rods whose diameter is less than or equal to the diameter of the displacer. Preferably, the diameter of a plunger element 122 is at least twice less, preferably at least four times less than the external diameter of the movable element 12. Along the main axis Y1, preferably the plunger elements will be dimensioned according to the material of which they are made so that the operating conditions of the engine do not cause them to bend.

Selon un exemple, les éléments plongeurs sont creux et présentent de préférence des ouvertures pour permettre une évacuation facilitée du liquide 2.According to one example, the plunger elements are hollow and preferably have openings to allow easier evacuation of the liquid 2.

Selon un exemple, l’élément plongeur 122 comprend une surface poreuse 122a. L’élément plongeur 122 pouvant être entièrement recouvert de la surface poreuse 122a. L’élément plongeur 122 pouvant être recouvert d’un tissu. La surface poreuse 122a pouvant être faite de l’un parmi les matériaux suivants : en métal oxydé, en bois, en un matériau composite présentant des cavités.According to one example, the plunger element 122 comprises a porous surface 122a. The plunger element 122 can be entirely covered with the porous surface 122a. The plunger element 122 can be covered with a fabric. The porous surface 122a can be made of one of the following materials: oxidized metal, wood, a composite material having cavities.

Avantageusement, l’élément plongeur pouvant être en éponge naturelle ou synthétique ou en un matériau similaire présentant une forte capacité d’absorption aux liquides.Advantageously, the plunger element can be made of natural or synthetic sponge or a similar material having a high capacity for absorbing liquids.

De préférence, l’élément plongeur présente une conductivité thermique inférieure ou égale à 226 W · m–1· K, de préférence une conductivité thermique inférieure ou égale à 100 W · m–1· K-1de préférence inférieure ou égale à 10 W · m–1· K-1, de préférence inférieure ou égale à 1 W · m–1· K-1. Ainsi, les éléments plongeurs n’ont pas pour fonction de conduire la chaleur. L’élément plongeur 122 présente avantageusement une conductivité thermique inférieure ou égale à 10 W · m–1· K-1pour ne pas perturber les phases d’évaporation et de condensation avec le mélange gazeux. L’évaporation du liquide refroidirait un élément plongeur 122 présentant une conductivité thermique élevée et refroidirait le liquide 2 de chauffe lors de sa réintégration dans le liquide 2.Preferably, the plunger element has a thermal conductivity less than or equal to 226 W · m –1 · K, preferably a thermal conductivity less than or equal to 100 W · m –1 · K -1 preferably less than or equal to 10 W · m –1 · K -1 , preferably less than or equal to 1 W · m –1 · K -1 . Thus, the plunger elements do not have the function of conducting heat. The plunger element 122 advantageously has a thermal conductivity less than or equal to 10 W · m –1 · K -1 so as not to disturb the evaporation and condensation phases with the gas mixture. The evaporation of the liquid would cool a plunger element 122 having a high thermal conductivity and would cool the heating liquid 2 during its reintegration into the liquid 2.

Selon un mode de réalisation particulier, les éléments plongeurs 122 sont des petits volumes élémentaires identiques.According to a particular embodiment, the plunger elements 122 are small identical elementary volumes.

Selon un mode de réalisation particulier, l’élément mobile 12 et les éléments plongeurs 122 forment une seule et même pièce monolithique.According to a particular embodiment, the mobile element 12 and the plunger elements 122 form a single monolithic part.

Selon un mode de réalisation particulier l’élément mobile 12 est configuré de sorte à faire passer alternativement le gaz depuis l’espace de chauffe jusqu’à l’espace de refroidissement.According to a particular embodiment, the mobile element 12 is configured so as to alternately pass the gas from the heating space to the cooling space.

L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications.The invention is not limited to the embodiments previously described and extends to all the embodiments covered by the claims.

Références numériques
1/ Système de moteur à évaporation différentielle
11/ enceinte
11a/ face d’enceinte supérieure
11b/ face d’enceinte inférieure
112/ éléments plongeur additionnels
12/ élément mobile
121a/ surface inférieure
121b/ surface supérieure
122/ élément plongeur
122a/ surface poreuse
123/ arbre d’entrainement
124/ rebord
14/ source chaude
15/ source froide
2/ liquide
2a/ surface superficielle
3/ mélange gazeux
4/ liquide additionnel
Y1/ Axe principal
X1/ Axe transversal
Numerical references
1/ Differential evaporation engine system
11/ pregnant
11a/ upper speaker face
11b/ lower enclosure face
112/ additional plunger elements
12/ mobile element
121a/ lower surface
121b/ upper surface
122/ plunger element
122a/ porous surface
123/ drive shaft
124/ ledge
14/ hot spring
15/ cold spring
2/ liquid
2a/ superficial surface
3/ gas mixture
4/ additional liquid
Y 1 / Main axis
X 1 / Transverse axis

Claims (21)

Système (1) de moteur à évaporation différentielle comprenant :
  • une enceinte (11) présentant une cavité apte à contenir un liquide (2), et un mélange gazeux (3),
  • une source chaude (14) configurée pour chauffer le liquide (2),
  • une source froide (15) configurée pour refroidir le mélange gazeux (3),
  • un élément mobile (12) configuré pour se déplacer à l’intérieur de l’enceinte (11), l’élément mobile (12) comprenant au moins un élément plongeur (122), l’élément plongeur (122) étant configuré de sorte à être au moins partiellement immergé dans le liquide (2) dans une première configuration et alternativement au contact du mélange gazeux (3) dans une deuxième configuration, la deuxième configuration étant différente de la première configuration, dans la deuxième configuration l’élément plongeur (122) étant non immergé dans le liquide (2) ou étant moins immergé dans le liquide (2) que dans la première configuration,
le système (1) étant caractérisé en ce que l’au moins un élément plongeur (122) présente une surface poreuse (122a), l’élément plongeur (122) étant configuré de sorte que dans la première configuration la surface poreuse (122a) s’imprègne d’une portion du liquide (2) et que dans la deuxième configuration ladite portion du liquide (2) s’évapore au moins partiellement au contact du mélange gazeux (3).
Differential evaporation engine system (1) comprising:
  • an enclosure (11) having a cavity capable of containing a liquid (2), and a gas mixture (3),
  • a hot source (14) configured to heat the liquid (2),
  • a cold source (15) configured to cool the gas mixture (3),
  • a movable element (12) configured to move inside the enclosure (11), the movable element (12) comprising at least one plunger element (122), the plunger element (122) being configured so to be at least partially immersed in the liquid (2) in a first configuration and alternatively in contact with the gas mixture (3) in a second configuration, the second configuration being different from the first configuration, in the second configuration the plunger element ( 122) being not immersed in the liquid (2) or being less immersed in the liquid (2) than in the first configuration,
the system (1) being characterized in that the at least one plunger element (122) has a porous surface (122a), the plunger element (122) being configured so that in the first configuration the porous surface (122a) impregnates a portion of the liquid (2) and that in the second configuration said portion of the liquid (2) evaporates at least partially on contact with the gas mixture (3).
Système (1) selon la revendication précédente dans lequel l’enceinte est configurée pour que le liquide soit surmonté par le gaz selon un axe principal (Y1) et que l’élément mobile (12) se déplace par un mouvement de translation selon l’axe principal (Y1).System (1) according to the preceding claim in which the enclosure is configured so that the liquid is overcome by the gas along a main axis (Y 1 ) and that the movable element (12) moves by a translation movement according to the main axis (Y 1 ). Système (1) selon la revendication précédente dans lequel l’élément plongeur (123) s’étend principalement selon une direction parallèle à l’axe principal Y1.System (1) according to the preceding claim in which the plunger element (123) extends mainly in a direction parallel to the main axis Y 1 . Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’élément mobile (12) comprend une portion principale (121) présentant une surface inférieure (121a) normale à l’axe principal (Y1) et l’au moins un élément plongeur (122) s’étend depuis la surface inférieure (121a), de préférence l’élément plongeur (122) présentant une forme de tige.System (1) according to any one of the preceding claims in which the movable element (12) comprises a main portion (121) having a lower surface (121a) normal to the main axis (Y 1 ) and the at least a plunger member (122) extends from the lower surface (121a), preferably the plunger member (122) having a rod shape. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’enceinte (11) comprend au moins un élément plongeur additionnel (112) fixe relativement à l’enceinte (11) et présentant une portion surfacique poreuse additionnelle (112a), l’au moins un élément plongeur additionnel (112) s’étendant dans l’enceinte depuis une face d’enceinte inférieure (11b) de l’enceinte (11) selon une direction parallèle à l’axe principal (Y1).System (1) according to any one of the preceding claims in which the enclosure (11) comprises at least one additional plunger element (112) fixed relative to the enclosure (11) and having an additional porous surface portion (112a), the at least one additional plunger element (112) extending into the enclosure from a lower enclosure face (11b) of the enclosure (11) in a direction parallel to the main axis (Y 1 ). Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la portion principale (121) de l’élément mobile (12) définit un réservoir (121c) configuré pour contenir un liquide additionnel (4) et le moteur (1) est configuré de sorte à ce que dans la deuxième configuration, l’au moins un élément plongeur additionnel (112) s’imbibe du liquide additionnel (4).System (1) according to any one of the preceding claims in which the main portion (121) of the movable element (12) defines a reservoir (121c) configured to contain an additional liquid (4) and the motor (1) is configured so that in the second configuration, the at least one additional plunger element (112) soaks up the additional liquid (4). Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant une pluralité d’éléments plongeurs additionnels (112).System (1) according to any one of the preceding claims comprising a plurality of additional plunger elements (112). Système (1) selon la revendication 1 dans lequel l’enceinte (11) est configurée pour que le liquide soit surmonté par le gaz selon un axe principal (Y1) et que l’élément mobile (12) se déplace par un mouvement de rotation selon un axe secondaire (X1), orthogonal à l’axe principal (Y1).System (1) according to claim 1 in which the enclosure (11) is configured so that the liquid is overcome by the gas along a main axis (Y 1 ) and the movable element (12) moves by a movement of rotation along a secondary axis (X 1 ), orthogonal to the main axis (Y 1 ). Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la surface poreuse (122a) recouvre toute la surface de l’au moins un élément plongeur (122).System (1) according to any one of the preceding claims in which the porous surface (122a) covers the entire surface of the at least one plunger element (122). Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le moteur comprend une pluralité d’éléments plongeurs (122).System (1) according to any one of the preceding claims in which the motor comprises a plurality of plunger elements (122). Système (1) selon la revendication précédente dans lequel les éléments plongeurs (122) sont distants les uns des autres de sorte à créer un espace de passage pour le gaz afin d’optimiser l’évaporation du liquide imbibé sur la surface poreuse (122a) par contact avec le gaz.System (1) according to the preceding claim in which the plunger elements (122) are spaced apart from each other so as to create a passage space for the gas in order to optimize the evaporation of the liquid soaked on the porous surface (122a) by contact with gas. Système (1) selon la revendication précédente dans lequel les éléments plongeurs sont à équidistance les uns des autres.System (1) according to the preceding claim in which the plunger elements are equidistant from each other. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins un élément plongeur (122) est une tige et/ou un cylindre.System (1) according to any one of the preceding claims in which at least one plunger element (122) is a rod and/or a cylinder. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’élément plongeur (122) présente une portion creuse.System (1) according to any one of the preceding claims in which the plunger element (122) has a hollow portion. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins un élément plongeur (122) présente au moins une ouverture configurée pour permettre une circulation du mélange gazeux (3) lors du passage du système (1) depuis l’une parmi la première configuration et la deuxième configuration jusqu’à l’autre parmi la première configuration et la deuxième configuration.System (1) according to any one of the preceding claims in which at least one plunger element (122) has at least one opening configured to allow circulation of the gas mixture (3) during the passage of the system (1) from one of the first configuration and the second configuration to the other of the first configuration and the second configuration. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’élément plongeur (122) est fait de bois ou d’un matériau composite ou d’éponge ou d’un tissu.System (1) according to any one of the preceding claims in which the plunger element (122) is made of wood or a composite material or sponge or fabric. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’élément plongeur (122) est fait de métal oxydé.System (1) according to any one of the preceding claims in which the plunger element (122) is made of oxidized metal. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’élément plongeur (122) est fait en un matériau présentant une conductivité thermique inférieure ou égale à 10 W · m–1· K-1.System (1) according to any one of the preceding claims in which the plunger element (122) is made of a material having a thermal conductivity less than or equal to 10 W · m –1 · K -1 . Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la surface poreuse de l’au moins un élément plongeur (122) est entièrement fait en un matériau poreux et prend la forme de l’au moins l’une des typologies suivantes des stries, des lamelles, des grilles, des bâtonnets, des éponges ou un treillis.System (1) according to any one of the preceding claims in which the porous surface of the at least one plunger element (122) is entirely made of a porous material and takes the shape of at least one of the following typologies ridges, strips, grids, sticks, sponges or mesh. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la cavité présente un volume constant.System (1) according to any one of the preceding claims in which the cavity has a constant volume. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la cavité s’étend selon un axe principal (Y1) entre un espace de chauffe et un espace de refroidissement de sorte que la source chaude (14) puisse chauffer le liquide (2) en l’espace de chauffe par les faces latérales et/ou inferieures et que la source froide puisse refroidir le mélange gazeux (3) en l’espace de refroidissement.System (1) according to any one of the preceding claims in which the cavity extends along a main axis (Y 1 ) between a heating space and a cooling space so that the hot source (14) can heat the liquid (2) in the heating space by the side and/or lower faces and that the cold source can cool the gas mixture (3) in the cooling space.
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WO2011033243A1 (en) * 2009-09-21 2011-03-24 Billat, Pierre Thermodynamic machine with stirling cycle
US20130284226A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Thilo Ittner Thermoelectric Converter with Improved Heat Transfer Medium
WO2016034632A1 (en) 2014-09-02 2016-03-10 Willocx Stéphane Engine with differential evaporation pressures

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