WO2007101919A1 - Convertisseur d’energie comportant une pompe a chaleur - Google Patents

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WO2007101919A1
WO2007101919A1 PCT/FR2007/000100 FR2007000100W WO2007101919A1 WO 2007101919 A1 WO2007101919 A1 WO 2007101919A1 FR 2007000100 W FR2007000100 W FR 2007000100W WO 2007101919 A1 WO2007101919 A1 WO 2007101919A1
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energy
heat
battery
extractor
mechanical
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PCT/FR2007/000100
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Denis Philippe Baron
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Philippe Baron D
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/10—Alleged perpetua mobilia
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/10—Alleged perpetua mobilia
    • F03G7/129—Thermodynamic processes

Definitions

  • the present invention relates to a device for converting the heat energy contained in the ambient medium or rejected by another device or specifically sought and transported by a fluid, in a usable energy as mechanical energy and / or electrical energy.
  • the device according to the invention makes it possible to provide usable energy while using little or no fossil energy, while reducing the surrounding temperature, at least partly by extracting heat energy from the surrounding medium, this heat energy coming from indirect solar energy.
  • a first characteristic it comprises an electric battery supplying, at least at the start of the device, a heat pump type heat energy extractor which supplies heat energy to a heat engine operating by converting the heat energy into energy. mechanical, at least a part of this mechanical energy being available for use outside the device and / or serving to drive an electrical generator that produces electrical energy of which at least a portion is directed towards said battery, if necessary to recharge it, another part that may be available for use outside the operation of said device.
  • the present invention is a novel combination of known means producing a new technical effect: the production of mechanical and / or electrical energy by a device without external fuel or energy input other than the heat energy extracted directly or indirectly from a fluid such as ambient air, water from a borehole, a watercourse, a lake, the sea, this heat energy being able to be accompanied, in certain cases, by minus another heat energy coming from a device external to said device and supplied to the heat energy extractor, this external device being able to consume fuel.
  • At least one secondary heat engine converts a part of the heat energy produced by the extractor and which is not absorbed and converted by the heat engine
  • the electric generator when the electric generator is driven by the heat engine, it also supplies electrical energy to the heat energy extractor, at least one external source, such as a solar collector, a wind turbine, a borehole, a hydraulic power source, a heat exchanger, power station, fuel cell, chimney, provides heat energy to the energy extractor,
  • the heat engine supplies mechanical energy and / or heat energy to the energy extractor
  • the device is associated with an electric motor supplying mechanical energy and which is powered by the electric generator and / or by the electric battery
  • the device is associated with a motor or turbine engine, main or auxiliary, consuming fuel, which also supplies heat energy and / or mechanical energy and / or indirectly electrical energy to the extractor. heat energy and / or electrical energy to the electric battery and / or the electric motor,
  • the device is associated with a fuel cell which supplies heat energy to the heat engine
  • the device is associated with a vehicle or a land and / or nautical vehicle as a boat, a ship.
  • FIG. 1 represents an embodiment of the device that is the subject of the invention.
  • Figure 2 shows an embodiment with several heat engines.
  • Figure 3 shows variants of said device.
  • the device (7) comprises an electric battery (1) which supplies electrical energy (A), when necessary, a heat energy extractor (2). ) of the heat pump type which supplies heat energy (C) to a heat engine (3) operating by converting the heat energy it receives into mechanical energy (D) which can be used in (R) to outside the device (7) and / or mechanical energy (K) supplied to the extractor (2) for the operation of (2) and / or mechanical energy (E) supplied to an electric generator (4) which supplies in turn electrical energy (G) used, outside the device (7), (R) and / or electrical energy (F) to the battery (1) and / or the electrical energy (S) to the heat energy extractor (2) to supply all or part (2) of electrical energy.
  • the electric generator may be external to the body of the engine or integrated in the body of the engine.
  • the heat engine (3) is therefore a motor capable of converting at least a portion of the heat energy received into mechanical energy.
  • Stirling engines Ericsson, Brayton, Vuilleumier, Ringbom regardless of the derivative or the version.
  • the use of one of these motors or any other engine capable of this energy conversion is part of the present invention in connection with its association with the other elements described and the result obtained.
  • the battery (1) Apart from the heat energy (B) from the environment in this first embodiment, there is no external energy source which supplies the device (7) which is capable of operating and producing energy. mechanical (D) and / or electrical energy (G). Under certain conditions of use, the battery (1) also provides electrical energy (H) for use outside the device (7).
  • the supply of electrical energy (H) during a maximum duration which depends on the capacity and the charge of the electric battery (1), makes it possible to supply a part of the total energy supplied in (R).
  • the battery (1) When the battery (1) is no longer able to provide this input, it is recharged by the generator (4) or it is recharged later when the machine needs less energy or no longer needs energy to move because it is stopped.
  • the device can then operate practically in a closed circuit, except the supply of heat energy (B), until the maximum charge of the battery (1) is reached.
  • battery is taken broadly and also includes an accumulator, a battery, a capacitor, a set of accumulators, batteries, capacitors or any device for storing electrical energy. It may be, in addition, a device also to use the current of this battery at a higher voltage than that of all its components, alternating current or direct current or rectified, for example by means of a converter, as well as the possibility of having appropriate charging and control means.
  • the battery (1) or another element of the device (7) may be outside the device (7) which is thus shown in Figures 1 to 3, for a practical representation.
  • the heat pump is able to provide hot and cold. In the best use of its possibilities the hot and cold are supplied to the heat engine (3) to improve the efficiency of the latter.
  • the mechanical energy (D) can hardly fluctuate rapidly between extreme values to meet the use of this machine, which is why it is preferable to use in this case the electrical energy (G) possibly in combination with the electrical energy (H).
  • the value of the maximum capacity of the battery (1) depends on its use. It varies between two extreme configurations:
  • the battery is able to provide alone energy necessary to move the machine on which it is installed with a preset autonomy.
  • FIGS 1, 2 and 3 show schematically the various elements of the device (7) together in a set.
  • the choice of the position of each element can be done according to the use and the configuration.
  • Each element for example the battery (1) or the electric motor (5), is represented in a single copy but, in the context of the present invention, it is possible to associate several elements of the same type.
  • a single electric motor (5) can be used or several electric motors to ensure this propulsion.
  • the battery (1) can be replaced by means external to (7) providing the electrical energy necessary for starting and / or operating the device (7) while forming part of the present invention because this external means fills the same conditions of use that a battery clean device (7), the overall energy balance being similar whether it is the battery (1) or a means having the same use.
  • At least one secondary heat engine (3 ') recovers a portion of the energy supplied by the extractor (2) to the heat engine (3), which is not absorbed by (3) , (C) and converts it to mechanical energy.
  • the secondary heat engine (3 1 ) operates by converting the heat energy it receives into mechanical energy (D ') which is usable in (R) and / or in mechanical energy (K ') supplied to the extractor (2) for the operation of (2) and / or mechanical energy (E') supplied to a secondary electric generator, not shown, to be converted into electrical energy.
  • the secondary electric generator may be external to the body of the secondary heat engine (3 ') or integrated into the body of this secondary heat engine (3 1 ).
  • the energy not absorbed by the secondary heat engine (3 ') can be, at least in part, recovered and returned (x 1 ) to the extractor (2).
  • the same type of recovery can also be achieved (y 1) for the cooling circuit of the secondary heat engine (3 1). It is here the fluid (Z ') which is rejected at lower temperature.
  • the device is used on board a boat, a ship or other nautical craft, as the main or secondary propulsion mode.
  • the ambient environment from which the heat energy (B) is extracted is then the air and / or the water that surrounds the boat or the watercraft.
  • the mechanical energy (D) as a means of propulsion and an auxiliary propulsion preferably electric for port maneuvers for example with the use of at least one lateral thruster.
  • Another solution is to use only the electrical energy (G) for all the needs of the propulsion as for other needs in order to have the device (7) in the best position vis-à-vis its weight and its weight. footprint.
  • the device of the invention is embedded, associated with a purely electric propulsion vehicle.
  • the device (7) provides the vehicle with energy to increase the speed and acceleration performance of the vehicle, to increase its autonomy, or to increase its overall performance.
  • the battery (1) can be a booster or only serve to put the device (7) running in case of total discharge of the battery for propelling the vehicle or be the vehicle's propulsion battery.
  • the vehicle range is considerably increased since when the vehicle is traveling at a reduced speed or in a descent, the vehicle battery is recharged during this movement thanks to the device (7) and possibly through a recovery device. vehicle energy.
  • the device (7) recharges the battery until it is fully charged.
  • forced ventilation fed for example, by another device such as (7), fixed, allows a renewal of the ambient air in which the heat energy is taken.
  • a part of the usable heat energy extracted by the extractor (2) is available (W) to provide hot and / or cold, for example, for conditioning air of a machine that has a device (7) on board for propulsion or for another use.
  • the device (7) when used solely for the supply of cold and / or heat by virtue of a fluid, for example air, water or a fluid specially adapted for the use made of it, the device (7) provides essentially or only cold and / or hot (W) without a complementary energy source.
  • a device (7) used as a device providing conditioned air consumes no mechanical or electrical external energy.
  • a mechanical energy (J) is produced by at least one electric motor (5) capable of a large torque even at startup, supplied with electrical energy (I) by the electric generator (4) and / or the battery (1) at (T).
  • the device (7) is associated with a motor or a main or auxiliary turbine engine (6) consuming fuel (M).
  • M fuel
  • this association for moving a vehicle, it is in the case of a hybrid means of propulsion.
  • the energy resulting from this association is used according to the needs of the machine.
  • Heat (Q) which can be released by (6) is supplied to the extractor (2), for example by means of a cooling radiator (6) or an exchanger.
  • Mechanical energy (P) is available and usable in (R) and / or electrical energy (U) and / or mechanical energy (V) for the operation of the extractor (2) and / or electrical energy (O) for powering the electric motor (5) which itself T / FR2007 / 000KX)
  • the electrical energy supplied by the engine or turbine engine (6) is produced by an electric generator, not shown, associated with (6).
  • the extractor (2) receives heat energy (B) from the ambient medium or, in part or in total, a heat energy (L) coming from at least one source (8) such as solar collector, wind turbine, activity producing hydraulic energy, drilling, cooling of power station, nuclear or not, fuel cell, chimney, any source that can release heat energy to operate the device object of the invention or as a source of auxiliary energy recovered: a power plant cooler, for example, discharges into its environment a significant amount of heat energy that is lost. Directing it and using it by the device that is the subject of the invention makes it possible to increase the overall efficiency of this plant. It is the same for any activity rejecting heat energy, lost in the environment, in order to maintain installations at a correct operating temperature.
  • a source such as solar collector, wind turbine, activity producing hydraulic energy, drilling, cooling of power station, nuclear or not, fuel cell, chimney, any source that can release heat energy to operate the device object of the invention or as a source of auxiliary energy recovered: a power plant cooler, for example, discharges into its environment a significant amount of
  • the extractor (2) provides a temperature difference between the cold fluid and the hot fluid greater than that resulting from the supply of heat energy (L) to improve the efficiency of the heat engine (3).
  • a fuel cell releases heat energy when it operates. By transferring these calories to the inlet of the extractor (2), here too we recover energy that will be reused instead of being discharged into the environment, which increases the overall efficiency of the fuel cell.
  • the device is associated with a fuel cell whose heat energy released by its operation is supplied to the heat engine (3). Since some fuel cells operate at a high temperature, the heat energy produced by said battery can be used directly by the heat engine (3) with a good efficiency.
  • the extractor (2) remains operational by also providing heat energy either permanently or in case of need of additional input.
  • the present invention also relates to any land or nautical vehicle such as a boat, a ship that uses a device such as (7) for example for all or part of its propulsion or a device both land and water as a craft on a cushion air.
  • a device such as (7) for example for all or part of its propulsion or a device both land and water as a craft on a cushion air.
  • the device according to the invention is intended to produce mechanical and / or electrical energy in a fixed assembly, for example intended to produce energy for a dwelling, a set of dwellings, a craft or industrial activity, a distribution network or in a mobile assembly to provide all or part of the energy required for a land and / or nautical vehicle such as an automobile, a utility vehicle, a boat, a ship.

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Abstract

Convertisseur d'energie comportant une pompe a chaleur. L'invention concerne un dispositif (7) associant une batterie electrique (1), une pompe à chaleur (2), un moteur thermique principal (3), par exemple un moteur Stirling, un generateur electrique (4) afin de produire de I'energie mecanique et/ou electrique sans consommer de carburant, en extrayant de I'energie calorifique du milieu ambiant, air ou eau, I'energie produite provenant de I'energie solaire indirecte. Le dispositif est destine a equiper des installations fixes produisant de I'energie ou mobiles pour equiper des engins comme les automobiles, les bateaux, les navires.

Description

Convertisseur d'énergie comportant une pompe à chaleur.
La présente invention concerne un dispositif pour convertir de l'énergie calorifique contenue dans le milieu ambiant ou rejetée par un autre dispositif ou recherchée spécifiquement et transportée par un fluide, en une énergie utilisable en tant qu'énergie mécanique et/ou énergie électrique.
Les activités humaines nécessitent de plus en plus d'énergie qui est en grande partie extraite des réserves fossiles non renouvelables à l'échelle humaine et dont les stocks diminuent jusqu'au jour où ils seront insuffisants. D'autre part l'utilisation d'énergies fossiles risque de produire une élévation de la température de l'atmosphère produisant de grands dommages sur notre planète.
Le dispositif objet de l'invention permet de fournir une énergie utilisable tout en utilisant peu ou pas d'énergie fossile, tout en réduisant la température environnante, au moins en partie en extrayant de l'énergie calorifique du milieu environnant, cette énergie calorifique provenant de l'énergie solaire indirecte.
Il comporte selon une première caractéristique une batterie électrique alimentant, au moins au démarrage du dispositif, un extracteur d'énergie calorifique de type pompe à chaleur qui fournit de l'énergie calorifique à un moteur thermique fonctionnant par conversion de l'énergie calorifique en énergie mécanique, au moins une partie de cette énergie mécanique étant disponible pour une utilisation extérieure au dispositif et/ou servant à entraîner un générateur électrique qui produit de l'énergie électrique dont une partie au moins est dirigée vers ladite batterie, s'il est nécessaire de la recharger, une autre partie pouvant être disponible pour une utilisation extérieure au fonctionnement dudit dispositif.
La présente invention est une combinaison nouvelle de moyens connus produisant un effet technique nouveau: la production d'énergie mécanique et/ou électrique par un dispositif sans apport extérieur de carburant ou d'énergie autre que l'énergie calorifique extraite directement ou indirectement d'un fluide tel que l'air du milieu ambiant, l'eau d'un forage, d'un cours d'eau, d'un lac, de la mer, cette énergie calorifique pouvant être accompagnée, dans certains cas, d'au moins une autre énergie calorifique provenant d'un dispositif extérieur audit dispositif et fournie à l'extracteur d'énergie calorifique, ce dispositif extérieur pouvant consommer du carburant.
Selon des modes particuliers de réalisation: - au moins un moteur thermique secondaire convertit une partie de l'énergie calorifique produite par l'extracteur et qui n'est pas absorbée et convertie par le moteur thermique,
- lorsque le générateur électrique est entraîné par le moteur thermique, il fournit aussi de l'énergie électrique à l'extracteur d'énergie calorifique, - au moins une source extérieure, telle que capteur solaire, éolienne, forage, énergie hydraulique, refroîdisseur de centrale électrique, pile à combustible, cheminée, fournit de l'énergie calorifique à l'extracteur d'énergie,
- le moteur thermique fournit de l'énergie mécanique et/ou de l'énergie calorifique à l'extracteur d'énergie, - le dispositif est associé à un moteur électrique fournissant de l'énergie mécanique et qui est alimenté par le générateur électrique et/ou par la batterie électrique,
- le dispositif est associé à un moteur ou un turbomoteur, principal ou auxiliaire, consommant du carburant, qui aussi fournit de l'énergie calorifique et/ou de l'énergie mécanique et/ou indirectement de l'énergie électrique à l'extracteur d'énergie calorifique et/ou de l'énergie électrique à la batterie électrique et/ou au moteur électrique,
- le dispositif est associé à une pile à combustible qui fournit de l'énergie calorifique au moteur thermique,
- le dispositif est associé à un véhicule ou à un engin terrestre et/ou nautique comme un bateau, un navire.
Les dessins annexés illustrent l'invention schématiquement: La figure 1 représente une forme de réalisation du dispositif objet de l'invention. La figure 2 représente une forme de réalisation avec plusieurs moteurs thermiques. La figure 3 représente des variantes dudit dispositif.
Les meilleures manières de réaliser l'invention sont décrites ci-après. Dans une première forme de réalisation nullement limitative, en référence à la figurel, le dispositif (7) comporte une batterie électrique (1) qui alimente en énergie électrique (A), lorsque c'est nécessaire, un extracteur d'énergie calorifique (2) de type pompe à chaleur qui fournit de l'énergie calorifique (C) à un moteur thermique (3) fonctionnant par conversion de l'énergie calorifique qu'il reçoit en énergie mécanique (D) qui est utilisable en (R) à l'extérieur du dispositif (7) et/ou en énergie mécanique (K) fournie à l'extracteur (2) pour le fonctionnement de (2) et/ou en énergie mécanique (E) fournie à un générateur électrique (4) qui fournit à son tour de l'énergie électrique (G) utilisable, à l'extérieur du dispositif (7), en (R) et/ou de l'énergie électrique (F) vers la batterie (1) et/ou de l'énergie électrique (S) vers l'extracteur d'énergie calorifique (2) afin d'alimenter en tout ou partie (2) en énergie électrique. Le générateur électrique peut être extérieur au corps du moteur thermique ou intégré dans le corps de ce moteur thermique.
Le moteur thermique (3) est donc un moteur capable de convertir au moins une partie de l'énergie calorifique reçue en énergie mécanique. Parmi les dispositifs de ce type les plus connus, les moteurs Stirling, Ericsson, Brayton, Vuilleumier, Ringbom quel qu'en soit le dérivé ou la version. L'utilisation d'un de ces moteurs ou de tout autre moteur capable de cette conversion d'énergie fait partie de la présente invention au titre de son association avec les autres éléments décrits et du résultat obtenu.
A part l'énergie calorifique (B) provenant du milieu ambiant dans cette première forme de réalisation, il n'y a aucune source d'énergie extérieure qui alimente le dispositif (7) qui est capable de fonctionner et de produire de l'énergie mécanique (D) et/ou de l'énergie électrique (G). Dans certaines conditions d'utilisation, la batterie (1) fournit aussi de l'énergie électrique (H) pour une utilisation à l'extérieur du dispositif (7). C'est ainsi que lorsque le dispositif est utilisé, par exemple, pour faire se déplacer un engin terrestre alimenté en énergie mécanique (D) et/ou en énergie électrique (G), l'apport d'énergie électrique (H) pendant une durée maximale qui est en fonction de la capacité et de la charge de la batterie électrique (1), permet de fournir une part de l'énergie globale fournie en (R).
Lorsque la batterie (1) n'est plus en mesure de fournir cet apport, elle est rechargée par le générateur (4) ou bien elle est rechargée ultérieurement lorsque l'engin a besoin de moins d'énergie ou n'a plus besoin d'énergie pour se déplacer parce qu'il est arrêté. Le dispositif peut alors fonctionner pratiquement en circuit fermé, sauf l'apport en énergie calorifique (B), jusqu'à obtenir la charge maximale de la batterie (1).
Alors et lorsque le dispositif (7) ne fournit pas d'énergie utilisable à l'extérieur de lui- même, une commande manuelle des fonctions et/ou un contrôle automatique arrête le dispositif ou le met en fonctionnement de veille de manière à conserver le moteur thermique (3) dans de bonnes conditions de température afin qu'il soit utilisable rapidement en cas de besoin pour une utilisation extérieure au dispositif (7), en (R).
Le terme "batterie" est pris au sens large et comprend aussi un accumulateur, une pile, un condensateur, un ensemble d'accumulateurs, de piles, de condensateurs ou tout dispositif destiné à stocker de l'énergie électrique. Il peut s'agir, en plus, d'un dispositif permettant aussi d'utiliser le courant de cette batterie à une tension plus élevée que celle de la totalité de ses composants, en courant alternatif ou en courant continu ou redressé, par exemple grâce à un convertisseur, ainsi que de la possibilité de comporter des moyens de charge et de contrôle appropriés.
La batterie (1) ou un autre élément du dispositif (7) peut être à l'extérieur du dispositif (7) qui est représenté ainsi, dans les figures 1 à 3, pour une représentation pratique.
La pompe à chaleur est capable de fournir du chaud et du froid. Dans la meilleure utilisation de ses possibilités le chaud et le froid sont fournis au moteur thermique (3) pour améliorer le rendement de ce dernier.
Dans l'utilisation du dispositif (7) pour faire se déplacer un engin terrestre, l'énergie mécanique (D) peut difficilement fluctuer rapidement entre des valeurs extrêmes pour répondre à l'utilisation de cet engin, c'est pourquoi il est préférable d'utiliser dans ce cas l'énergie électrique (G) éventuellement en association avec l'énergie électrique (H).
La valeur de la capacité maximum de la batterie (1) est fonction de son utilisation. Elle varie entre deux configurations extrêmes:
- la batterie ne sert qu'à démarrer le dispositif (7),
- lorsque le dispositif (7) est associé à un engin, la batterie est capable de fournir à elle seule l'énergie nécessaire à faire déplacer l'engin sur lequel elle est installée avec une autonomie préétablie.
Les figures 1 , 2 et 3 représentent schématiquement les différents éléments du dispositif (7) rassemblés dans un ensemble. Le choix de la position de chaque élément peut se faire en fonction de l'utilisation et de la configuration. Chaque élément, par exemple la batterie (1) ou le moteur électrique (5), n'est représenté qu'en un seul exemplaire mais, dans le cadre de la présente invention, il est possible d'associer plusieurs éléments de même type. Par exemple dans le cas de l'utilisation du dispositif (7) pour la propulsion d'un engin, un moteur électrique (5) unique peut être utilisé ou plusieurs moteurs électriques pour assurer cette propulsion.
La batterie (1) peut être remplacée par un moyen extérieur à (7) fournissant l'énergie électrique nécessaire au démarrage et/ou au fonctionnement du dispositif (7) tout en faisant partie de la présente invention parce que ce moyen extérieur remplit les mêmes conditions d'utilisation qu'une batterie propre au dispositif (7), le bilan énergétique global étant similaire qu'il s'agisse de la batterie (1) ou d'un moyen ayant la même utilisation. Comme il est possible de récupérer de l'énergie calorifique (non illustré) du générateur électrique en renvoyant la sortie réchauffée de son air de ventilation vers l'entrée de la pompe à chaleur, il est possible de récupérer de l'énergie calorifique du moteur thermique (3). En effet le moteur thermique ayant, dans ces conditions d'utilisation, un rendement bien inférieur à 100% (ou à 1), une importante quantité d'énergie calorifique n'est pas absorbée par le moteur thermique pour la convertir en énergie mécanique.
Au moins une partie de cette énergie calorifique (x) est renvoyée vers l'entrée de la pompe à chaleur ce qui en augmente les performances et elle fournit plus d'énergie calorifique au moteur thermique qui renvoie plus d'énergie à la pompe à chaleur et ainsi de suite. Même à vide, l'ensemble ne peut pas s'emballer. Un équilibre s'installe dû aux pertes croissantes et aux limites des possibilités techniques du moteur thermique et de la pompe à chaleur. On peut réaliser le même type de récupération (y) pour le circuit de refroidissement du moteur thermique (3) avec, ici, récupération de calories extraites du fluide de refroidissement qui se réchauffe au contact de (3). Selon qu'une sortie de la pompe à chaleur fournisse un gaz ou un liquide, les transferts calorifiques d'une zone à une autre zone se font par une gaine, un tuyau ou par des conduits reliant des échangeurs non illustrés. Après que de l'énergie calorifique (B) ait été cédée par le fluide du milieu ambiant dans le dispositif (7), le fluide est rejeté (Z) à plus basse température. Des moyens de gestion automatique du fonctionnement, connus pour chacun des éléments du dispositif, non illustrés, facilitent la bonne marche de l'ensemble.
Selon une première variante, illustrée partiellement par la figure 2, au moins un moteur thermique secondaire (3') récupère une partie de l'énergie fournie par l'extracteur (2) au moteur thermique (3), non absorbée par (3), (C) et la convertit en énergie mécanique.
Selon le même schéma que le moteur thermique (3), le moteur thermique secondaire (31) fonctionne par conversion de l'énergie calorifique qu'il reçoit en énergie mécanique (D') qui est utilisable en (R) et/ou en énergie mécanique (K') fournie à l'extracteur (2) pour le fonctionnement de (2) et/ou en énergie mécanique (E') fournie à un générateur électrique secondaire, non illustré, pour être convertie en énergie électrique. Comme pour le moteur thermique (3) le générateur électrique secondaire peut être extérieur au corps du moteur thermique secondaire (3') ou intégré dans le corps de ce moteur thermique secondaire (31).
Comme dans le cas de l'utilisation d'un seul moteur thermique, l'énergie non absorbée par le moteur thermique secondaire (3') peut être, au moins en partie, récupérée et renvoyée (x1) à l'extracteur (2). On peut aussi réaliser le même type de récupération (y1) pour le circuit de refroidissement du moteur thermique secondaire (31). C'est ici le fluide (Z') qui est rejeté à plus basse température.
La spécificité de cette variante peut être comprise ou non dans chacune des variantes suivantes.
Selon une autre variante, le dispositif est utilisé à bord d'un bateau, d'un navire ou d'un autre engin nautique, comme mode de propulsion principal ou secondaire.
Le milieu ambiant duquel est extraite l'énergie calorifique (B) est alors l'air et/ou l'eau qui entoure le bateau ou l'engin nautique. Dans ce cas il est acceptable d'utiliser l'énergie mécanique (D) comme moyen de propulsion et une propulsion auxiliaire de préférence électrique pour les manoeuvres de port par exemple avec l'utilisation d'au moins un propulseur latéral. Une autre solution consiste à utiliser uniquement l'énergie électrique (G) pour tous les besoins de la propulsion comme pour les autres besoins afin de pouvoir disposer le dispositif (7) dans la meilleure position vis-à-vis de son poids et de son encombrement.
Selon une autre variante, illustrée partiellement par la figure 1 , le dispositif objet de l'invention est embarqué, associé à un véhicule à propulsion uniquement électrique. Le dispositif (7) fournit au véhicule de l'énergie soit pour augmenter les performances de vitesse et d'accélération du véhicule, soit pour augmenter son autonomie, soit pour augmenter l'ensemble de ses performances. Dans cette configuration, la batterie (1) peut être un appoint ou ne servir qu'à mettre le dispositif (7) en marche en cas de décharge totale de la batterie permettant la propulsion du véhicule ou être la batterie de propulsion du véhicule.
Dans cette configuration l'autonomie du véhicule est considérablement augmentée puisque lorsque le véhicule se déplace à vitesse réduite ou dans une descente, la batterie du véhicule se recharge pendant ce déplacement grâce au dispositif (7) et éventuellement grâce à un dispositif de récupération d'énergie propre au véhicule. Dans la circulation, par exemple à l'arrêt devant un feu rouge ou pendant le stationnement du véhicule, le dispositif (7) recharge la batterie jusqu'à sa pleine charge.
Lorsque le çlispositif (7) est coηçu pour fournir gne énergie électrique importante, capable de propulser à ejle seuje le vφhjpμje avjsç d,es
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3p,cep,t??b.|e,s, je souci de la recharge n'est plus présent. Si l'on veut que le dispositif (7) fonctionne correctement, un véhicule ainsi équipé doit être stationné à l'extérieur afin que l'extraction d'énergie calorifique ne fasse pas baisser, dans des proportions inacceptables, la température du local de stationnement.
Si le véhicule est stationné dans un garage fermé, une ventilation forcée alimentée, par exemple, par un autre dispositif tel que (7), fixe, permet un renouvellement de l'air ambiant dans lequel l'énergie calorifique est prélevée.
Selon une autre variante, illustrée partiellement par la figure 3, une partie de l'énergie calorifique utilisable, extraite par l'extracteur (2) est disponible (W) pour fournir du chaud et/ou du froid, par exemple, pour le conditionnement d'air d'un engin qui dispose d'un dispositif (7) embarqué pour sa propulsion ou pour un autre usage.
Selon une autre variante, illustrée partiellement par la figure 3, lorsque le dispositif (7) est utilisé uniquement pour la fourniture de froid et/ou de chaud grâce à un fluide, par exemple de l'air, de l'eau ou un fluide spécialement adapté à l'usage qui en est fait, le dispositif (7) fournit essentiellement ou uniquement du froid et/ou du chaud (W) sans source d'énergie complémentaire. Ainsi, par exemple, un dispositif (7) utilisé comme dispositif fournissant de l'air conditionné ne consomme aucune énergie mécanique ou électrique extérieure.
Selon une autre variante, illustrée partiellement par la figure 3, et pour une utilisation en tant qu'énergie mécanique, une énergie mécanique (J) est produite par au moins un moteur électrique (5) capable d'un couple important même au démarrage, alimenté en énergie électrique (I) par le générateur électrique (4) et/ou par la batterie (1) en (T) .
Selon une autre variante, illustrée partiellement par la figure 3, le dispositif (7) est associé à un moteur ou un turbomoteur principal ou auxiliaire (6) consommant du carburant (M). Dans le cas de cette association pour le déplacement d'un engin, on est dans le cas d'un moyen hybride de propulsion. L'énergie résultant de cette association est utilisée suivant les besoins de l'engin. De la chaleur (Q) pouvant être dégagée par (6) est fournie à l'extracteur (2) par exemple par l'intermédiaire d'un radiateur de refroidissement de (6) ou d'un échangeur.
De l'énergie mécanique (P) est disponible et utilisable en (R) et/ou de l'énergie électrique (U) et/ou de l'énergie mécanique (V) pour le fonctionnement de l'extracteur (2) et/ou de l'énergie électrique (O) pour alimenter le moteur électrique (5) qui lui-même T/FR2007/000KX)
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fournit l'énergie mécanique (J) vers l'utilisation (R), et/ou de l'énergie électrique (N) à la batterie (1).
L'énergie électrique fournie par le moteur ou turbomoteur (6) est produite par un générateur électrique, non représenté, associé à (6).
Selon une autre variante, illustrée partiellement par la figure 3, l'extracteur (2) reçoit de l'énergie calorifique (B) du milieu ambiant ou, en partie ou en totalité, une énergie calorifique (L) provenant d'au moins une source (8) telle que capteur solaire, éolienne, activité produisant de l'énergie hydraulique, forage, refroidissement de centrale électrique, nucléaire ou pas, pile à combustible, cheminée, toute source pouvant dégager de l'énergie calorifique destinée à faire fonctionner le dispositif objet de l'invention ou comme source d'énergie auxiliaire récupérée: un refroidisseur de centrale électrique, par exemple, rejette dans son environnement une quantité importante d'énergie calorifique qui est perdue. La diriger et l'utiliser par le dispositif objet de l'invention permet d'augmenter le rendement global de cette centrale. Il en est de même pour toute activité rejetant de l'énergie calorifique, perdue dans l'environnement, afin de maintenir des installations à une température de fonctionnement correct. Ici aussi l'extracteur (2) fournit une différence de température entre le fluide froid et le fluide chaud supérieure à celle qui résulte de l'apport d'énergie calorifique (L) afin d'améliorer le rendement du moteur thermique (3). Un autre exemple, une pile à combustible dégage de l'énergie calorifique lorsqu'elle fonctionne. En transférant ces calories vers l'entrée de l'extracteur (2), ici aussi on récupère de l'énergie qui sera réutilisée au lieu d'être évacuée dans le milieu ambiant, ce qui augmente le rendement global de la pile à combustible.
Selon une autre variante, non illustrée, le dispositif est associé à une pile à combustible dont l'énergie calorifique dégagée par son fonctionnement est fournie au moteur thermique (3). Certaines piles à combustible fonctionnant à une température élevée, l'énergie calorifique produite par ladite pile est utilisable directement par le moteur thermique (3) avec un bon rendement. L'extracteur (2) reste opérationnel en fournissant aussi de l'énergie calorifique soit en permanence soit en cas de besoin d'un apport supplémentaire.
La présente invention concerne aussi tout engin terrestre ou nautique comme un bateau, un navire qui utilise un dispositif tel que (7) par exemple pour tout ou partie de sa propulsion ou un engin à la fois terrestre et nautique comme un engin sur coussin d'air. FR2007/000100
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Lorsque le terme "propulsion" est employé, il est pris au sens large qui englobe aussi le sens de "traction".
Le dispositif selon l'invention est destiné à produire de l'énergie mécanique et/ou électrique dans un ensemble fixe, par exemple destiné à produire de l'énergie pour une habitation, un ensemble d'habitations, une activité artisanale ou industrielle, un réseau de distribution ou dans un ensemble mobile pour fournir tout ou partie de l'énergie nécessaire à un engin terrestre et/ou nautique comme une automobile, un véhicule utilitaire, un bateau, un navire.

Claims

007/000100
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REVENDICATIONS
1) Dispositif pour la production d'énergie mécanique et/ou électrique caractérisé en ce qu'il comporte une batterie électrique (1) alimentant, au moins au démarrage dudit dispositif, un extracteur d'énergie calorifique (2) de type pompe à chaleur fournissant de l'énergie calorifique (C) à un moteur thermique (3) convertissant l'énergie calorifique en énergie mécanique (D) disponible pour une utilisation extérieure au fonctionnement dudit dispositif (7), et/ou en énergie mécanique (E) entraînant un générateur électrique (4) produisant une énergie électrique dont au moins une partie (F) est dirigée vers la batterie (1), s'il est nécessaire de la recharger, et une autre partie (G) peut être disponible pour une utilisation extérieure au fonctionnement dudit dispositif (7).
2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que au moins un moteur thermique secondaire (3') convertit en énergie mécanique (D') une partie de l'énergie calorifique (C) produite par l'extracteur d'énergie (2) et qui n'est pas absorbée et convertie par le moteur thermique (3).
3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'extracteur d'énergie (2) reçoit de l'énergie calorifique (B) du milieu ambiant, air et/ou eau, et/ou d'au moins une source telle que (8) en (L).
4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le générateur électrique (4) fournit de l'énergie électrique (S) à l'extracteur (2).
5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le moteur thermique (3) fournit de l'énergie mécanique (K) et/ou calorifique (x) à l'extracteur d'énergie (2).
6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est associé à au moins un moteur électrique (5) alimenté par le générateur électrique (4) et/ou par la batterie (1), (5) fournissant de l'énergie mécanique (J) disponible à l'extérieur de (7).
7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est associé à un moteur ou un turbomoteur (6), principal ou auxiliaire, consommant du carburant (M), fournissant de l'énergie calorifique (Q) et/ou électrique (U) et/ou 00
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mécanique (V) à l'extracteur d'énergie calorifique (2) et/ou de l'énergie mécanique (P) utilisable en (R) et/ou de l'énergie électrique (O) au moteur électrique (5) et/ou (N) à la batterie (1).
8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes associé à une pile à combustible caractérisé en ce que l'énergie calorifique provenant du fonctionnement de ladite pile à combustible est, au moins en partie, fournie au moteur thermique (3) dudit dispositif (7).
9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est associé à un véhicule ou à un engin terrestre et/ou nautique comme un bateau, un navire auquel il fournit, au moins en partie, l'énergie nécessaire à la propulsion dudit véhicule ou dudit engin.
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