WO2024083478A1 - Thermal compressor - Google Patents

Thermal compressor Download PDF

Info

Publication number
WO2024083478A1
WO2024083478A1 PCT/EP2023/077086 EP2023077086W WO2024083478A1 WO 2024083478 A1 WO2024083478 A1 WO 2024083478A1 EP 2023077086 W EP2023077086 W EP 2023077086W WO 2024083478 A1 WO2024083478 A1 WO 2024083478A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sealed enclosure
solenoid valve
pipe
enclosure
refrigerant
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/077086
Other languages
French (fr)
Inventor
Pierre Bignon
Anton BOUWER
Original Assignee
ISSOP, Abdoul, Azeez
NATIVEL, Eddy, Sébastien
PETERS, Pierre, Alexandre
OMARJEE, Bilal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ISSOP, Abdoul, Azeez, NATIVEL, Eddy, Sébastien, PETERS, Pierre, Alexandre, OMARJEE, Bilal filed Critical ISSOP, Abdoul, Azeez
Publication of WO2024083478A1 publication Critical patent/WO2024083478A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/0005Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons
    • F04B39/0011Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00 adaptations of pistons liquid pistons
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F1/00Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
    • F04F1/06Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00Compressor arrangements

Definitions

  • the invention relates to a thermal compressor capable of producing pneumatic energy and its application to the production of reciprocating rectilinear mechanical movement, pumping or rotary mechanical movement.
  • such a mechanical compressor is generally a machine with moving parts subject to wear and requiring lubrication, a source of pollution.
  • the invention proposes an alternative solution by replacing mechanical compression with compression of thermal origin, obtaining with thermal energy, coming from a hot source, via a phase change of a refrigerant, a significant expansion of the fluid refrigerant within a sealed enclosure.
  • the hot source is advantageously obtained from a medium preferentially heated by solar energy, for example by means of a conventional planar solar water heater. This then makes it possible to produce compression, including at night, from a hot medium stored in a balloon.
  • This also allows compression to be carried out by thermal compression, eliminating moving parts and therefore any wear and lubrication. This also makes it possible to carry out an alternating rectilinear movement, pumping, desalination by reverse osmosis, or rotary movement, going from a significant cost in electrical energy to almost no cost of the necessary energy.
  • the subject of the invention is a thermal compressor comprising a low sealed enclosure filled with refrigerant in phase equilibrium and an exchanger allowing the circulation of a hot medium, in order to increase the temperature and pressure of the fluid.
  • the upper waterproof enclosure is located so that its lowest point is approximately halfway up the lower waterproof enclosure
  • the liquid level detector includes a hysteresis in order to move the high level away from the low level
  • the liquid level detector comprises a float arranged in the upper sealed enclosure so as to float on the surface of the liquid, secured to a magnetic element capable of being magnetized and detected by a magnetic sensor arranged outside the high waterproof enclosure,
  • the thermal compressor also comprises an additional sealed enclosure located at least as high as the upper sealed enclosure and connected by a third pipe in the upper part of the upper sealed enclosure,
  • the sealed enclosures are bottles comprising a single neck, arranged downwards, a connection in the lower part being made at the level of the neck, in order to draw/fill liquid, and a connection in the upper part being made by a tube passing through the neck and rising to the top of the bottle, in order to draw/fill gas,
  • the exchanger comprises a plurality of capillary tubes forming loops plunging into the lower sealed enclosure and emerging through a neck,
  • the refrigerant is carbon dioxide, CO 2 ,
  • the hot medium is heated by a solar water heater and is preferably water
  • the lower sealed enclosure further comprises a temperature sensor and/or a pressure sensor, and the hot medium is replaced by a cold medium in order to cool the refrigerant when the refrigerant risks exceeding a predetermined temperature or pressure.
  • the invention relates to a motor comprising such a thermal compressor, a first double-acting cylinder, comprising a first piston separating a first small chamber from a first large chamber, a fourth pipe connecting the lower sealed enclosure in part high with the first small chamber, a third solenoid valve selectively interrupting the fourth pipe, a fifth pipe connecting the first large chamber with the high sealed enclosure in the upper part, a sixth pipe connecting the first small chamber with the first large chamber, a fourth solenoid valve interrupting the sixth line, a right limit switch detecting the presence of the first piston at the bottom of the first large chamber and a left limit switch detecting the presence of the first piston at the bottom of the first small chamber, detection by the end of right stroke controlling the closing of the third solenoid valve and the opening of the fourth solenoid valve and detection by the left limit switch controlling the opening of the third solenoid valve and the closing of the fourth solenoid valve.
  • Particular characteristics or embodiments, usable alone or in combination, are:
  • the engine further comprises a second double-acting cylinder comprising a second rod secured to a first rod of the first cylinder, a second piston separating a second small chamber from a second large chamber, the second small chamber being connected by a seventh pipe to a pumping inlet, the second large chamber being connected by an eighth pipe to a pumping outlet, the second piston comprising at least one first non-return valve allowing the passage of a fluid from the second large chamber to the second small chamber,
  • the motor further comprises a rotary hydraulic motor comprising an inlet connected to the pumping inlet and an outlet connected to the pumping outlet, an accumulator connected to the seventh pipe, a tank connected to the eighth pipe and a second non-return valve arranged on the eighth pipe so as to only allow flow from the tank to the second cylinder.
  • FIG. 1 shows, in schematic view, the principle of the thermal compressor according to the invention
  • FIG. 2 shows, in perspective view, a detail of the neck of a waterproof enclosure
  • FIG. 3 shows, in sectioned view along a vertical plane, a high waterproof enclosure
  • FIG. 4 shows, in schematic view, an application to the production of movement, according to a first embodiment
  • FIG. 5 shows, in schematic view, an application to the production of movement, according to another embodiment.
  • the invention relates to a thermal compressor 100.
  • This thermal compressor 100 comprises, according to a characteristic of the invention, a lower sealed enclosure 1 and a upper sealed enclosure 12.
  • the lower sealed enclosure 1 is filled with refrigerant in phase equilibrium, i.e. at a pressure and a temperature such that the two phases, liquid and gaseous, coexist in the lower sealed enclosure 1.
  • the first sealed enclosure 1 is equipped with an exchanger 4.
  • This exchanger 4 includes a closed circuit and allows the circulation of a hot medium. This circuit is mainly immersed in a sealed manner and separated from the refrigerant in the interior of the first sealed enclosure 1, so as to make it possible to increase the temperature, and consequently the pressure, of the refrigerant contained in the enclosure. waterproof low 1.
  • the exchanger 4 is illustrated internal to the lower sealed enclosure 1 in order to allow optimal exchange efficiency. However, it would be possible to arrange the exchanger 4 outside, for example in the form of a serpentine winding around the lower sealed enclosure 1.
  • the upper sealed enclosure 12 is filled with refrigerant in phase equilibrium, i.e. at a pressure and a temperature such that the two phases, liquid and gaseous, coexist in the upper sealed enclosure 12.
  • the high waterproof enclosure 12 is located higher than the low waterproof enclosure 1.
  • connection in the upper part means a connection to a waterproof enclosure 1, 12, 11 in its upper part.
  • a connection allows the connected pipe to open into the gaseous sky of the sealed enclosure 1, 12, 11, and allows this pipe to draw or fill gas.
  • connection in the lower part we mean a connection to a waterproof enclosure 1, 12, 11 in its lower part.
  • Such a connection allows the connected pipe to open into the liquid bottom of the sealed enclosure 1, 12, 11, and allows this pipe to draw or fill liquid.
  • the lower sealed enclosure 1 and the upper sealed enclosure 12 are connected by a first pipe 18 in the upper parts.
  • the first pipe 18 is connected to the upper part of the lower waterproof enclosure 1, and to the upper part of the waterproof enclosure high 12.
  • the first pipe 18 is equipped with a first solenoid valve 14, making it possible to selectively connect or interrupt the connection between the gaseous skies of the two sealed enclosures 1, 12.
  • the lower sealed enclosure 1 and the upper sealed enclosure 12 are still connected by a second pipe 19 in the lower parts.
  • the second pipe 19 is connected in the lower part of the lower sealed enclosure 1, and in the lower part of the upper sealed enclosure 12.
  • the second pipe 19 is equipped with a second solenoid valve 15, making it possible to selectively connect or interrupt the connection between the liquid bottoms of the two waterproof enclosures 1, 12.
  • the high waterproof enclosure 12 also includes a liquid level detector 10.
  • This level detector 10 is used to control the first solenoid valve 14 and the second solenoid valve 15. On detection of a high level, the two solenoid valves 14, 15 are controlled in the open position. On detection of a low level, the two solenoid valves 14, 15 are controlled to the closed position.
  • the high waterproof enclosure 12 is located so that its lowest point is approximately halfway up the low waterproof enclosure 1. This difference in relative altitude allows, when the solenoid valve 15 is open, the liquid present in the upper sealed enclosure 12 to flow by gravity towards the lower sealed enclosure 1, until the levels 2, 3 are equalized.
  • the closed circuit constituted by the sealed enclosures 1, 12, 11 is filled with refrigerating fluid in such a way that the two lower 1 and upper 12 sealed enclosures contain refrigerating fluid in liquid form.
  • refrigerating fluid composed of carbon dioxide CO 2 .
  • the thermal compressor 100 previously described operates in the following manner. Its operation is cyclical. Also, the description of the cycle can be done from any event. Operation is based on a cycle materialized by transfers of refrigerant from a low sealed enclosure 1, in which high pressure prevails, to a high sealed enclosure 12, in which the pressure is lower.
  • a liquid is substantially incompressible. Also, the fact that the solenoid valve 15 is open causes the liquid contained in the two sealed enclosures 1, 12 to flow from one to the other, by communicating vessel effect, until level 2 in the The low waterproof enclosure 1 is equal to level 3 in the high waterproof enclosure 12, as illustrated in Figure 1.
  • level 2 is equal to level 3 in absolute terms, the high waterproof enclosure 12 being located at a higher altitude than the lower waterproof enclosure 1, the relative level, i.e. the filling level, is even more important in the lower sealed enclosure 1 than in the upper sealed enclosure 12.
  • first solenoid valve 14 is open causes the gas pressures to balance between the two sealed enclosures 1, 12.
  • the gas pressure in the lower sealed enclosure 1 is thus equal to the gas pressure in the enclosure high sealed 12. This equalization of pressures still causes significant cooling in the low sealed enclosure 1, which was at high pressure, which is beneficial for the rest of the cycle.
  • the pressure is such that, at ambient temperature, the refrigerant is in the liquid phase in the two sealed enclosures, the lower sealed enclosure 1 and the enclosure waterproof high 12.
  • the flow of liquid via the solenoid valve 15 generally takes place from the upper sealed enclosure 12 towards the lower sealed enclosure 1.
  • the drop in the liquid level makes it possible to reach a low level of liquid filling of the upper sealed enclosure 12. This low level is detected by the level detector 10 which consequently controls a closing of the two solenoid valves 14, 15.
  • the lower sealed enclosure 1 is filled with refrigerant mainly in liquid form and having a high density, advantageously between 0.8 and 0.9 g per cm 3 .
  • the high density refrigerant is all the more sensitive to even a slight rise in temperature, which produces a very high pressure, due to the insulation of the low sealed enclosure 1.
  • This pressure will be taken advantage of by the invention.
  • the refrigerant in gaseous form under high pressure is advantageously used by an application.
  • This application recovers the refrigerant under high pressure by drawing it from the lower sealed enclosure 1. After use, the refrigerant previously drawn is returned to the high sealed enclosure 12.
  • the refrigerant in gaseous form joins the upper sealed enclosure 12 via the outlet 9.
  • said refrigerant joins the gaseous sky of the upper sealed enclosure 12 which is located at a density and at lower pressure.
  • Lowering the temperature in the high sealed enclosure 12 allows the liquefaction of the refrigerant.
  • the liquid level in the high sealed enclosure 12 increases accordingly. This increase in the liquid level does not have a significant effect on the gas pressure, because the density of the refrigerant is very low in the high sealed enclosure 12.
  • the liquid level increases until it reaches a high liquid level. .
  • This high liquid level is detected by the level detector 10 which then controls the opening of the first and second solenoid valves 14, 15.
  • the liquid level detector 10 includes a hysteresis in order to move the high level away from the low level.
  • the level detector 10 is based on a float placed in the high sealed enclosure 12 in order to float on the surface of the liquid.
  • the level detector 10, 301 comprises a float 310 capable of floating on the surface of the refrigerant liquid.
  • This float 310 is integral with a magnetic element 313 and drives it in its vertical movement when it rises or falls with the liquid level.
  • This magnetic element 313 is able to be magnetized and detected by a magnetic sensor 314.
  • This magnetic sensor 314 is advantageously arranged outside the high waterproof enclosure 12.
  • the float 310 is made of flexible material in order to allow its deformation to allow it to pass through the neck 303 of the high sealed enclosure 12, this deformation being reversible in order to allow it to then return to its initial shape.
  • the hysteresis is carried out by means of a rod 312, secured to one of the elements among the magnetic element 313 or the float 310, sliding with distant stops in a sheath 311 secured to the other of the elements among the float 310 and the magnetic element 313.
  • the float 310 rises with the liquid level, it takes with it the body 307, the sheath 311 and the rod 312 in the folded position in the sheath 311.
  • the rod 312 is at the bottom stop, its proximal end resting against the body 307.
  • This configuration controls the opening of the solenoid valves 14, 15, which stops the rise in the liquid level and causes said level to fall, by gravity flow.
  • float 310 When the liquid level drops, float 310 goes back down. It carries with it the body 307 and the sheath 311 secured to the body 307.
  • the rod 312 always magnetized remains in the high position in contact with the roof of the high waterproof enclosure 12. It remains magnetized to the roof and unfolds out of the sheath 311 until the rod 312 comes to a high stop, its proximal end in contact against the part distal of the sheath 311 which attracts it downwards and stops the magnetization, when the float 310 arrives at the low liquid level.
  • the distance between the two stops i.e. approximately the length of the rod 312, determines the extent of the hysteresis and the distance between the low level and the high level.
  • the thermal compressor 100 also comprises an additional sealed enclosure 11.
  • This additional waterproof enclosure 11 is located at least as high as the high waterproof enclosure 12 and is connected by a third pipe 13 in the upper part of the high waterproof enclosure 12. This connection is advantageously permanent.
  • the connection of the third pipe 13 is arranged to the right of the solenoid valve 14.
  • This additional sealed enclosure 11 is intended to accommodate gas only. It serves as an extension to the high watertight enclosure 12. It makes it possible to increase the volume capable of accommodating gas. This makes it possible to reduce the density of the refrigerant and thus promotes the liquefaction of the refrigerant when it returns to gaseous form.
  • the additional waterproof enclosure 11 is located so that its lowest point is approximately halfway up the high waterproof enclosure 12.
  • the sealed enclosures 1, 12, 11 can be made by any means from any material capable of holding pressure. They can thus be made of composite material, metallic material or even concrete.
  • At least one of the sealed enclosures 1, 12, 11, and advantageously all are bottles capable of withstanding the pressure.
  • Each bottle advantageously includes a single neck 303.
  • This neck 303 is arranged downwards.
  • a connection in the lower part is then made at the neck 303.
  • Such a connection then makes it possible to draw/fill liquid.
  • a connection at the top could be made by a second neck placed at the top of the sealed enclosure, as illustrated in Figure 5.
  • a connection in the upper part is made passing through the single neck 303, by means of a tube passing through the neck 303 and going up towards the top of the bottle. Such a connection allows you to draw/fill gas.
  • these bottles reuse diving bottles, capable of withstanding a pressure of 300 bars, typically made of aluminum.
  • the exchanger 4 comprises a plurality of capillary tubes 204. These capillary tubes 204 pass through the neck 303. They are looped by connection two by two in order to allow circulation in the volume of the lower sealed enclosure 1 from a pump placed outside the lower sealed enclosure 1.
  • the capillary tubes 5, 204, 205 are advantageously made of a material with high thermal conductivity, such as copper, Cu or aluminum, Al.
  • the refrigerant is carbon dioxide, CO 2 .
  • This refrigerant is advantageous in that it presents physical characteristics and in particular change of state particularly suited to the operation of the present thermal compressor 100.
  • CO 2 advantageously presents characteristics among the least harmful in terms of effect gas greenhouse, GHG.
  • the hot medium which provides its caloric energy to the refrigerant in exchanger 4 is heated by a solar water heater.
  • This heating of the refrigerant being the only external energy supply to the thermal compressor 100 useful for operating it, such substantially free caloric energy advantageously makes it possible to produce compression substantially free of charge.
  • Solar heating is a possibility.
  • the heat can be provided by a naturally hot source, heat recovery from an industrial process, for example from a nuclear power plant or even geothermal energy.
  • the hot medium can be any heat transfer fluid.
  • it may be glycol water or glycol.
  • the hot medium is preferably water.
  • the low waterproof enclosure 1 also includes a temperature sensor and/or a pressure sensor 7.
  • the temperature sensor is a thermocouple advantageously placed in a blind capillary 5, 205, solitary and arranged across the neck 303 like the capillaries 204 of the second exchanger 4.
  • this capillary 5 is advantageously arcuate, as visible in Figure 1, so as to distance the thermocouple from the other capillaries 204 where the hot medium circulates and not to disturb the measurement by the heat provided by the hot medium via the exchanger 4 .
  • the pressure sensor 7 can be placed on a pipe 25 connected to the lower waterproof enclosure 1 in the upper part.
  • the temperature or pressure sensor 7 is advantageously used to secure the thermal compressor 100 by preventing the refrigerant from reaching a predetermined temperature or pressure.
  • the refrigerant passes into the transcritical phase. This advantageously makes it possible to obtain very high pressures and thus provide increased driving power.
  • the pressure may be lower than the critical pressure, 73 bars for CO 2
  • the temperature may be lower than the critical temperature, 31 ° C for CO 2 .
  • the refrigerant liquefies in the high sealed enclosure 12.
  • the exchanger 4 is used to cool the refrigerant. For this the hot medium is replaced by a cold medium.
  • This cold medium can typically come from the network water supply which generally has a temperature below 20°C and can allow cooling in order to safeguard the thermal compressor 100.
  • the pressure sensor 7 can be used to secure the thermal compressor 100 so that the critical pressure is not exceeded, as described previously.
  • the pressure sensor 7 can also be used to trigger a cycle reset and a balancing of the liquid levels 2, 3 and the pressures between the lower sealed enclosure 1 and the upper sealed enclosure 12. In this case this pressure sensor 7 observes the pressure and when the pressure becomes lower than a predetermined threshold value, the opening of the solenoid valves 14, 15 is controlled. In this case, the pressure sensor 7 replaces the level detector 10 for the detection of a high level. The closing of the solenoid valves 14, 15 remains controlled by the detection of a low liquid level by means of the level detector 10.
  • the predetermined pressure threshold value is determined from a pressure relationship produced as a function of the heating time, for a value beyond which the quantity of heat to be supplied by the exchanger 4 becomes too great, leading to a lower efficiency of the thermal compressor 100.
  • the thermal compressor 100 previously described can advantageously be used in numerous applications.
  • the pressure produced at the level of the lower sealed chamber 1 is taken from the lower sealed enclosure 1 by a user means, either in the upper part in the form of gaseous refrigerant, or in the lower part in the form of liquid refrigerant. .
  • the refrigerant after use by the engine 300, is returned to the upper sealed enclosure 12.
  • This addition into the upper sealed enclosure 12 causes a gradual rise in the liquid level 3, until a reset, by opening the solenoid valves. 14, 15.
  • This reset is controlled by the level detector 10 detecting a high level or by the pressure sensor 7.
  • the thermal compressor 100 can be used to produce a motor 200 producing reciprocating rectilinear movement.
  • the engine 200 includes a thermal compressor 100 as described previously.
  • the motor 200 also includes a first cylinder 20.
  • This cylinder 20 is double-acting. It comprises a first piston 23.
  • This first piston 23 separates two first chambers 21, 22.
  • Another first chamber 22, arranged on the side opposite the first rod 24, sees a larger section of the first piston 23, since corresponding to the total section of the first piston 23. It is therefore called large. It is still qualified as first since it relates to the first cylinder 20.
  • the first large chamber 22 is permanently connected with the high waterproof enclosure 12 in the upper part via a fifth pipe 26.
  • the first small chamber 21 is connected with the low waterproof enclosure 1 in the upper part via a fourth pipe 25.
  • This fourth pipe 25 is selectively interrupted by a third solenoid valve 16.
  • This third solenoid valve 16 is thus capable of selectively connecting and/or isolating the lower sealed enclosure 1 in the upper part with the first small chamber 21.
  • a fourth solenoid valve 17 selectively interrupts a sixth pipe 29. This sixth pipe 29 connects the first small chamber 21 with the first large chamber 22 and therefore with the high waterproof enclosure 12 in the upper part.
  • Two limit switches 27, 28 make it possible to control the third solenoid valve 16 and the fourth solenoid valve 17. From these limit switches, we can distinguish a right limit switch 27 detecting the presence of the first piston 23 at the bottom of the first large chamber 22 , either when the first piston 23 is all the way to the right in Figure 4 or 5, and a left limit switch 28 detecting the presence of the first piston 23 at the bottom of the first small chamber 21, or when the first piston 23 is all the way left in Figure 4 or 5.
  • the third solenoid valve 16 and fourth solenoid valve 17 are controlled in phase opposition: when one is open the other is closed and vice versa. Exceptionally, the third solenoid valve 16 and fourth solenoid valve 17 are simultaneously closed, when the thermal compressor 100 performs balancing or resetting, i.e. when the first solenoid valve 14 and the second solenoid valve 15 are open.
  • the third solenoid valve 16 and fourth solenoid valve 17 are controlled by the limit switches 27, 28 in the following manner: detection by the right limit switch 27 controls the closing of the third solenoid valve 16 and the opening of the fourth solenoid valve 17. Conversely, detection by the left limit switch 28 controls the opening of the third solenoid valve 16 and the closing of the fourth solenoid valve 17.
  • the operation of the first cylinder 20 is as follows. Operation follows a cycle, so it is possible to start the description at any time. It is assumed, to start the cycle, that the third solenoid valve 16 is open and that the fourth solenoid valve 17 is closed.
  • the thermal compressor 100 constantly produces pressure at the level of the lower sealed enclosure 1. This pressure is recovered by drawing refrigerant in gaseous form, from the lower sealed enclosure 1 in the upper part, via the fourth pipe 25. It is transmitted, via the third open solenoid valve 16 and the sixth pipe 29, to the first small chamber 21 of the first cylinder 20.
  • the first large chamber 22 is connected, via the fifth pipe 26 to the upper sealed enclosure 12 which has a low pressure. Also, the significantly higher pressure transmitted to the first small chamber 21 has the effect of pushing the first piston 23 towards the right in Figure 4 or 5.
  • Such an arrangement produces, as shown, an alternating rectilinear movement. This movement is transmitted by the first rod 24 of the first cylinder 20.
  • the thermal compressor 100 can be used to produce a motor 200 capable of pumping a liquid.
  • This second cylinder 30 comprises a second coaxial rod 34, integral in translation along the common axis of the rods 24, 34, of the first rod 24 of the first cylinder 20.
  • This second cylinder 30 is double-acting. It comprises a second piston 33.
  • This second piston 33 separates a second small chamber 31 from a second large chamber 32.
  • the second small chamber 31 is connected by a seventh pipe 35 to a pumping inlet 38.
  • the second large chamber 32 is connected by an eighth pipe 36 to a pumping outlet 39.
  • the second piston 33 comprises at least one first non-return valve 37 This first non-return valve 37 is such that it allows the passage of a fluid from the second large chamber 32 to the second small chamber 31, through the second piston 33.
  • a non-return valve 37 in the other direction is also possible. , the pumping taking place in the opposite direction, i.e. by reversing the pumping inlet 38 and the pumping outlet 39.
  • Such an arrangement allows pumping of liquid, sucking at the pumping inlet 38 and pushing back at the pumping outlet 39. It can also be applied to desalination by reverse osmosis.
  • the thermal compressor 100 can be used to produce a motor 200 producing a rotary movement.
  • a hydraulic motor 40 comprises an input 41 which is then connected to the pumping inlet 38 and an output 42 which is then connected to the pumping output 39.
  • an accumulator 43 is advantageously added.
  • This accumulator 43 conventionally of the oleo-pneumatic type, comprising a gas pocket separated from the fluid pumped by a sealed elastic membrane, is advantageously connected on the side of the pumping inlet 38, connected to the seventh line 35, via a branch connection.
  • This accumulator 43 makes it possible to smooth out the reciprocating movements and thus obtain a more continuous rotation.
  • a reservoir 44 is still advantageously connected on the side of the pumping outlet 39, connected to the eighth pipe 36, by a branch connection.
  • This tank 44 is advantageously arranged above the eighth pipe 36 in order to ensure its filling by gravity.
  • a second non-return valve 45 is also advantageously arranged, on the side of the tank 44, on the eighth pipe 35 so as to only allow the flow of the tank 44 towards the second cylinder 30.
  • the circuit comprising the second cylinder 30, the motor 40, the seventh and eighth lines 35, 36, the accumulator 43 and the tank 44 is a closed circuit. It is advantageously filled with hydraulic oil.
  • Figure 5 substantially reproduces the embodiment and the characteristics of Figure 4.
  • the characteristics which differ from Figure 4 to Figure 5 mainly concern variants of the thermal compressor part.
  • the first pipe 18 which connects the gaseous skies of the upper sealed enclosure 12 and the additional sealed enclosure 11, as well as the gaseous skies of the lower sealed enclosure 1 and the upper sealed enclosure 12 via the solenoid valve 14 is for Figure 5 connected by additional necks in the upper part of the waterproof enclosures 1, 11, 12.
  • the additional waterproof enclosure 11 must be arranged at least at the same level as the high waterproof enclosure 12 as shown in Figure 4. It can be arranged significantly higher, as illustrated in Figure 5.
  • the pressure sensor 7 is only shown in Figure 5. It can be used in the embodiment of Figure 4.

Abstract

The invention relates to a thermal compressor (100) comprising a lower sealed enclosure (1) filled with refrigerant in phase balance and an exchanger (4) allowing the flow of a hot medium in order to increase the temperature and the pressure of the refrigerant contained in the lower sealed enclosure (1), an upper sealed enclosure (12) filled with refrigerant in phase balance, located higher than the lower sealed enclosure (1), the lower sealed enclosure (1) and the upper sealed enclosure (12) being connected at the top by a first pipe (18) that can be selectively interrupted by means of a first solenoid valve (14), the lower sealed enclosure (1) and the upper sealed enclosure (12) being connected at the bottom by a second pipe (19) that can be selectively interrupted by means of a second solenoid valve (15), and the upper sealed enclosure (12) further comprising a liquid level detector (10) which is able to control the first solenoid valve (14) and the second solenoid valve (15), which are open for a high level and closed for a low level. The invention is useful for producing a reciprocating rectilinear motion, a pumping means, a reverse osmosis desalter, and a rotary motion.

Description

Description Description
Titre de l'invention : Compresseur thermiqueTitle of the invention: Thermal compressor
Domaine technique Technical area
L'invention concerne un compresseur thermique apte à produire une énergie pneumatique et son application à la production de mouvement mécanique rectiligne alternatif, de pompage ou de mouvement mécanique rotatif. The invention relates to a thermal compressor capable of producing pneumatic energy and its application to the production of reciprocating rectilinear mechanical movement, pumping or rotary mechanical movement.
Technique antérieure Prior art
La production de pression est le plus souvent réalisée au moyen d'un compresseur mécanique. Un tel compresseur mécanique présente l'inconvénlent principal de consommer une énergie importante qui, s'agissant d'électricité ou de carburant pouvant être fossile, est coûteuse économiquement et/ou écologiquement. Pressure production is most often achieved by means of a mechanical compressor. Such a mechanical compressor has the main disadvantage of consuming significant energy which, in the case of electricity or fuel which may be fossil, is costly economically and/or ecologically.
De plus, un tel compresseur mécanique est généralement bruyant. Ce qui crée des nuisances sonores. In addition, such a mechanical compressor is generally noisy. Which creates noise pollution.
De plus, un tel compresseur mécanique est généralement une machine avec des pièces mobiles sujettes à usure et nécessitant une lubrification, source de pollution.In addition, such a mechanical compressor is generally a machine with moving parts subject to wear and requiring lubrication, a source of pollution.
L'invention propose une solution alternative en remplaçant la compression mécanique par une compression d'origine thermique, en obtenant avec une énergie thermique, issue d'une source chaude, via un changement de phase d'un fluide frigorigène, une dilation importante du fluide frigorigène au sein d'une enceinte étanche. The invention proposes an alternative solution by replacing mechanical compression with compression of thermal origin, obtaining with thermal energy, coming from a hot source, via a phase change of a refrigerant, a significant expansion of the fluid refrigerant within a sealed enclosure.
La source chaude est avantageusement obtenue à partir d'un médium préférentiellement chauffé par l'énergie solaire, par exemple au moyen d'un chauffe- eau solaire plan classique. Ceci permet alors de produire une compression, y compris la nuit, à partir d'un médium chaud stocké dans un ballon. The hot source is advantageously obtained from a medium preferentially heated by solar energy, for example by means of a conventional planar solar water heater. This then makes it possible to produce compression, including at night, from a hot medium stored in a balloon.
Ceci permet encore de réaliser une compression silencleuse. This still allows for silent compression.
Ceci permet encore de réaliser une compression par une compression thermique supprimant les pièces en mouvement et donc toute usure et toute lubrification. Ceci permet encore de réaliser un mouvement rectiligne alternatif, un pompage, un dessalement par osmose inverse, ou un mouvement rotatif, en passant d'un coût important en énergie électrique, à une quasi-gratuité de l'énergie nécessaire. This also allows compression to be carried out by thermal compression, eliminating moving parts and therefore any wear and lubrication. This also makes it possible to carry out an alternating rectilinear movement, pumping, desalination by reverse osmosis, or rotary movement, going from a significant cost in electrical energy to almost no cost of the necessary energy.
Résumé de l'invention Summary of the invention
Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un compresseur thermique comprenant une enceinte étanche basse remplle de fluide frigorigène en équilibre de phase et un échangeur permettant la circulation d'un médium chaud, afin d'augmenter la température et la pression du fluide frigorigène contenu dans l'enceinte étanche basse, une enceinte étanche haute remplle de fluide frigorigène en équilibre de phase, située plus haut que l'enceinte étanche basse, l'enceinte étanche basse et l'enceinte étanche haute étant connectées en parties hautes par une première conduite, sélectivement interruptible au moyen d'une première électrovanne, l'enceinte étanche basse et l'enceinte étanche haute étant connectées en parties basses par une deuxième conduite, sélectivement interruptible au moyen d'une deuxième électrovanne et l'enceinte étanche haute comprenant encore un détecteur de niveau de liquide apte à commander la première électrovanne et la deuxième électrovanne ouvertes pour un niveau haut et fermées pour un niveau bas. According to a first aspect, the subject of the invention is a thermal compressor comprising a low sealed enclosure filled with refrigerant in phase equilibrium and an exchanger allowing the circulation of a hot medium, in order to increase the temperature and pressure of the fluid. refrigerant contained in the lower sealed enclosure, a upper sealed enclosure filled with refrigerant in phase equilibrium, located higher than the lower sealed enclosure, the lower sealed enclosure and the upper sealed enclosure being connected in the upper parts by a first pipe, selectively interruptible by means of a first solenoid valve, the lower sealed enclosure and the upper sealed enclosure being connected in the lower parts by a second pipe, selectively interruptible by means of a second solenoid valve and the upper sealed enclosure comprising also a liquid level detector capable of controlling the first solenoid valve and the second solenoid valve open for a high level and closed for a low level.
Des caractéristiques ou des modes de réalisation particullers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : Particular characteristics or embodiments, usable alone or in combination, are:
- l'enceinte étanche haute est située de manière à ce que son point le plus bas se trouve sensiblement à mi-hauteur de l'enceinte étanche basse, - the upper waterproof enclosure is located so that its lowest point is approximately halfway up the lower waterproof enclosure,
- le détecteur de niveau de liquide comprend une hystérésis afin d'éloigner le niveau haut du niveau bas, - the liquid level detector includes a hysteresis in order to move the high level away from the low level,
- le détecteur de niveau de liquide comprend un flotteur disposé dans l'enceinte étanche haute de manière à flotter sur la surface du liquide, solidaire d'un élément magnétique apte à être aimanté et détecté par un capteur magnétique disposé à l'extérieur de l'enceinte étanche haute, - the liquid level detector comprises a float arranged in the upper sealed enclosure so as to float on the surface of the liquid, secured to a magnetic element capable of being magnetized and detected by a magnetic sensor arranged outside the high waterproof enclosure,
- l'hystérésis est réalisée au moyen d'une tige, solidaire de l'élément magnétique, respectivement du flotteur, coulissant avec butées distantes dans un fourreau solidaire du flotteur, respectivement de l'élément magnétique, la distance entre les butées déterminant l'étendue de l'hystérésis, - le compresseur thermique comprend encore une enceinte étanche additionnelle située au moins aussi haut que l'enceinte étanche haute et connectée par une troisième conduite en partie haute de l'enceinte étanche haute, - the hysteresis is carried out by means of a rod, secured to the magnetic element, respectively to the float, sliding with distant stops in a sheath secured to the float, respectively to the magnetic element, the distance between the stops determining the extent of hysteresis, - the thermal compressor also comprises an additional sealed enclosure located at least as high as the upper sealed enclosure and connected by a third pipe in the upper part of the upper sealed enclosure,
- les enceintes étanches sont des bouteilles comprenant un unique goulot, disposé vers le bas, une connexion en partie basse étant réalisée au niveau du goulot, afin de puiser/remplir du liquide, et une connexion en partie haute étant réalisée par un tube traversant le goulot et remontant vers le haut de la bouteille, afin de puiser/remplir du gaz, - the sealed enclosures are bottles comprising a single neck, arranged downwards, a connection in the lower part being made at the level of the neck, in order to draw/fill liquid, and a connection in the upper part being made by a tube passing through the neck and rising to the top of the bottle, in order to draw/fill gas,
- l'échangeur comprend une pluralité de tubes capillaires formant des boucles plongeant dans l'enceinte étanche basse et débouchant au travers d'un goulot,- the exchanger comprises a plurality of capillary tubes forming loops plunging into the lower sealed enclosure and emerging through a neck,
- le fluide frigorigène est du dioxyde de carbone, CO2, - the refrigerant is carbon dioxide, CO 2 ,
- le médium chaud est chauffé par un chauffe-eau solaire et est préférentiellement de l'eau, - the hot medium is heated by a solar water heater and is preferably water,
- l'enceinte étanche basse comprend encore un capteur de température et ou un capteur de pression, et le médium chaud est remplacé par un médium froid afin de refroidir le fluide frigorigène lorsque le fluide frigorigène risque de dépasser une température ou une pression prédéterminée. - the lower sealed enclosure further comprises a temperature sensor and/or a pressure sensor, and the hot medium is replaced by a cold medium in order to cool the refrigerant when the refrigerant risks exceeding a predetermined temperature or pressure.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un moteur comprenant un tel compresseur thermique, un premier vérin double effet, comprenant un premier piston séparant une première petite chambre d'une première grande chambre, une quatrième conduite connectant l'enceinte étanche basse en partie haute avec la première petite chambre, une troisième électrovanne interrompant sélectivement la quatrième conduite, une cinquième conduite connectant la première grande chambre avec l'enceinte étanche haute en partie haute, une sixième conduite connectant la première petite chambre avec la première grande chambre, une quatrième électrovanne interrompant la sixième conduite, un fin de course droit détectant la présence du premier piston en fond de la première grande chambre et un fin de course gauche détectant la présence du premier piston en fond de la première petite chambre, une détection par le fin de course droit commandant la fermeture de la troisième électrovanne et l'ouverture de la quatrième électrovanne et une détection par le fin de course gauche commandant l'ouverture de la troisième électrovanne et la fermeture de la quatrième électrovanne. Des caractéristiques ou des modes de réalisation particullers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : According to a second aspect, the invention relates to a motor comprising such a thermal compressor, a first double-acting cylinder, comprising a first piston separating a first small chamber from a first large chamber, a fourth pipe connecting the lower sealed enclosure in part high with the first small chamber, a third solenoid valve selectively interrupting the fourth pipe, a fifth pipe connecting the first large chamber with the high sealed enclosure in the upper part, a sixth pipe connecting the first small chamber with the first large chamber, a fourth solenoid valve interrupting the sixth line, a right limit switch detecting the presence of the first piston at the bottom of the first large chamber and a left limit switch detecting the presence of the first piston at the bottom of the first small chamber, detection by the end of right stroke controlling the closing of the third solenoid valve and the opening of the fourth solenoid valve and detection by the left limit switch controlling the opening of the third solenoid valve and the closing of the fourth solenoid valve. Particular characteristics or embodiments, usable alone or in combination, are:
- le moteur comprend encore un second vérin double effet comprenant une deuxième tige solidaire d'une première tige du premier vérin, un deuxième piston séparant une deuxième petite chambre d'une deuxième grande chambre, la deuxième petite chambre étant connectée par une septième conduite à une entrée de pompage, la deuxième grande chambre étant connectée par une huitième conduite à une sortie de pompage, le deuxième piston comprenant au moins un premier clapet antiretour permettant le passage d'un fluide de la deuxième grande chambre vers la deuxième petite chambre, - the engine further comprises a second double-acting cylinder comprising a second rod secured to a first rod of the first cylinder, a second piston separating a second small chamber from a second large chamber, the second small chamber being connected by a seventh pipe to a pumping inlet, the second large chamber being connected by an eighth pipe to a pumping outlet, the second piston comprising at least one first non-return valve allowing the passage of a fluid from the second large chamber to the second small chamber,
- le moteur comprend encore un moteur hydraulique rotatif comprenant une entrée connectée à l'entrée de pompage et une sortie connectée à la sortie de pompage, un accumulateur connecté à la septième conduite, un réservoir connecté à la huitième conduite et un deuxième clapet antiretour disposé sur la huitième conduite de manière à n'autoriser l'écoulement que du réservoir vers le deuxième vérin. - the motor further comprises a rotary hydraulic motor comprising an inlet connected to the pumping inlet and an outlet connected to the pumping outlet, an accumulator connected to the seventh pipe, a tank connected to the eighth pipe and a second non-return valve arranged on the eighth pipe so as to only allow flow from the tank to the second cylinder.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
L'invention sera mleux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d'exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example, and with reference to the appended figures in which:
[Fig. 1] montre, en vue schématique, le principe du compresseur thermique selon l'invention, [Fig. 1] shows, in schematic view, the principle of the thermal compressor according to the invention,
[Fig. 2] montre, en vue perspective, un détail du goulot d'une enceinte étanche,[Fig. 2] shows, in perspective view, a detail of the neck of a waterproof enclosure,
[Fig. 3] montre, en vue coupée selon un plan vertical, une enceinte étanche haute,[Fig. 3] shows, in sectioned view along a vertical plane, a high waterproof enclosure,
[Fig. 4] montre, en vue schématique, une application à la production de mouvement, selon un premier mode de réalisation, [Fig. 4] shows, in schematic view, an application to the production of movement, according to a first embodiment,
[Fig. 5] montre, en vue schématique, une application à la production de mouvement, selon un autre mode de réalisation. [Fig. 5] shows, in schematic view, an application to the production of movement, according to another embodiment.
Description des modes de réalisation En référence à la figure 1 , l'invention concerne un compresseur thermique 100. Ce compresseur thermique 100 comprend, selon une caractéristique de l'invention une enceinte étanche basse 1 et une enceinte étanche haute 12. Description of embodiments With reference to Figure 1, the invention relates to a thermal compressor 100. This thermal compressor 100 comprises, according to a characteristic of the invention, a lower sealed enclosure 1 and a upper sealed enclosure 12.
L'enceinte étanche basse 1 est remplle de fluide frigorigène en équilibre de phase, soit à une pression et une température telles que les deux phases, liquide et gazeuse, coexistent dans l'enceinte étanche basse 1 . La première enceinte étanche 1 est équipée d'un échangeur 4. Cet échangeur 4 comprend un circuit fermé et permet la circulation d'un médium chaud. Ce circuit est principalement plongé de manière étanche et séparé du fluide frigorigène dans l'intérleur de la première enceinte étanche 1 , de manière à permettre d'augmenter la température, et par vole de conséquence la pression, du fluide frigorigène contenu dans l'enceinte étanche basse 1 . The lower sealed enclosure 1 is filled with refrigerant in phase equilibrium, i.e. at a pressure and a temperature such that the two phases, liquid and gaseous, coexist in the lower sealed enclosure 1. The first sealed enclosure 1 is equipped with an exchanger 4. This exchanger 4 includes a closed circuit and allows the circulation of a hot medium. This circuit is mainly immersed in a sealed manner and separated from the refrigerant in the interior of the first sealed enclosure 1, so as to make it possible to increase the temperature, and consequently the pressure, of the refrigerant contained in the enclosure. waterproof low 1.
L'échangeur 4 est illustré interne à l'enceinte étanche basse 1 afin de permettre un rendement d'échange optimal. Il serait cependant possible de disposer l'échangeur 4 à l'extérieur, par exemple sous forme d'un serpentin s'enroulant autour de l'enceinte étanche basse 1 . The exchanger 4 is illustrated internal to the lower sealed enclosure 1 in order to allow optimal exchange efficiency. However, it would be possible to arrange the exchanger 4 outside, for example in the form of a serpentine winding around the lower sealed enclosure 1.
L'enceinte étanche haute 12 est remplle de fluide frigorigène en équilibre de phase, soit à une pression et une température telles que les deux phases, liquide et gazeuse, coexistent dans l'enceinte étanche haute 12. The upper sealed enclosure 12 is filled with refrigerant in phase equilibrium, i.e. at a pressure and a temperature such that the two phases, liquid and gaseous, coexist in the upper sealed enclosure 12.
L'enceinte étanche haute 12 est située plus haut que l'enceinte étanche basse 1 .The high waterproof enclosure 12 is located higher than the low waterproof enclosure 1.
Dans la présente demande, on entend par connexion en partie haute, une connexion à une enceinte étanche 1 , 12, 11 dans sa partie haute. Une telle connexion permet à la conduite connectée de déboucher dans le ciel gazeux de l'enceinte étanche 1 , 12, 11, et permet à cette conduite de réaliser un puisage ou un remplissage de gaz. Alternativement, on entend par connexion en partie basse, une connexion à une enceinte étanche 1 , 12, 11 dans sa partie basse. Une telle connexion permet à la conduite connectée de déboucher dans le fond liquide de l'enceinte étanche 1 , 12, 11, et permet à cette conduite de réaliser un puisage ou un remplissage de liquide.In the present application, the term connection in the upper part means a connection to a waterproof enclosure 1, 12, 11 in its upper part. Such a connection allows the connected pipe to open into the gaseous sky of the sealed enclosure 1, 12, 11, and allows this pipe to draw or fill gas. Alternatively, by connection in the lower part we mean a connection to a waterproof enclosure 1, 12, 11 in its lower part. Such a connection allows the connected pipe to open into the liquid bottom of the sealed enclosure 1, 12, 11, and allows this pipe to draw or fill liquid.
L'enceinte étanche basse 1 et l'enceinte étanche haute 12 sont connectées par une première conduite 18 en parties hautes. La première conduite 18 est connectée en partie haute de l'enceinte étanche basse 1 , et en partie haute de l'enceinte étanche haute 12. La première conduite 18 est équipée d'une première électrovanne 14, permettant de sélectivement connecter ou interrompre la liaison entre les ciels gazeux des deux enceintes étanches 1 , 12. The lower sealed enclosure 1 and the upper sealed enclosure 12 are connected by a first pipe 18 in the upper parts. The first pipe 18 is connected to the upper part of the lower waterproof enclosure 1, and to the upper part of the waterproof enclosure high 12. The first pipe 18 is equipped with a first solenoid valve 14, making it possible to selectively connect or interrupt the connection between the gaseous skies of the two sealed enclosures 1, 12.
L'enceinte étanche basse 1 et l'enceinte étanche haute 12 sont encore connectées par une deuxième conduite 19 en parties basses. La deuxième conduite 19 est connectée en partie basse de l'enceinte étanche basse 1 , et en partie basse de l'enceinte étanche haute 12. La deuxième conduite 19 est équipée d'une deuxième électrovanne 15, permettant de sélectivement connecter ou interrompre la liaison entre les fonds liquides des deux enceintes étanches 1 , 12. The lower sealed enclosure 1 and the upper sealed enclosure 12 are still connected by a second pipe 19 in the lower parts. The second pipe 19 is connected in the lower part of the lower sealed enclosure 1, and in the lower part of the upper sealed enclosure 12. The second pipe 19 is equipped with a second solenoid valve 15, making it possible to selectively connect or interrupt the connection between the liquid bottoms of the two waterproof enclosures 1, 12.
Telle que détaillée à la figure 3, l'enceinte étanche haute 12 comprend encore un détecteur de niveau 10 de liquide. Ce détecteur de niveau 10 est utilisé pour commander la première électrovanne 14 et la deuxième électrovanne 15. Sur détection d'un niveau haut, les deux électrovannes 14, 15 sont commandées en position ouverte. Sur détection d'un niveau bas, les deux électrovannes 14, 15 sont commandées en position fermée. As detailed in Figure 3, the high waterproof enclosure 12 also includes a liquid level detector 10. This level detector 10 is used to control the first solenoid valve 14 and the second solenoid valve 15. On detection of a high level, the two solenoid valves 14, 15 are controlled in the open position. On detection of a low level, the two solenoid valves 14, 15 are controlled to the closed position.
Selon une autre caractéristique, l'enceinte étanche haute 12 est située de manière à ce que son point le plus bas se trouve sensiblement à mi-hauteur de l'enceinte étanche basse 1 . Cette différence d'altitude relative permet, lorsque l'électrovanne 15 est ouverte, au liquide présent dans l'enceinte étanche haute 12 de couler par gravité vers l'enceinte étanche basse 1 , jusqu'à égaliser les niveaux 2, 3. According to another characteristic, the high waterproof enclosure 12 is located so that its lowest point is approximately halfway up the low waterproof enclosure 1. This difference in relative altitude allows, when the solenoid valve 15 is open, the liquid present in the upper sealed enclosure 12 to flow by gravity towards the lower sealed enclosure 1, until the levels 2, 3 are equalized.
Afin d'initialiser le compresseur thermique 100, le circuit fermé constitué par les enceintes étanches 1 , 12, 11 est rempli de fluide frigorifique de telle manière à ce que les deux enceintes étanches basse 1 et haute 12 contlennent du fluide frigorifique sous forme liquide. Ainsi, à température ambiante, à titre indicatif 20 à 25 °C, une pression de 57 bars est retenue pour un fluide frigorifique composé de gaz carbonique CO2. In order to initialize the thermal compressor 100, the closed circuit constituted by the sealed enclosures 1, 12, 11 is filled with refrigerating fluid in such a way that the two lower 1 and upper 12 sealed enclosures contain refrigerating fluid in liquid form. Thus, at ambient temperature, as an indication 20 to 25°C, a pressure of 57 bars is used for a refrigerating fluid composed of carbon dioxide CO 2 .
Le compresseur thermique 100 précédemment décrit fonctionne de la manière suivante. Son fonctionnement est cyclique. Aussi, la description du cycle peut se faire à partir de n'importe quel évènement. Le fonctionnement est basé sur un cycle matérialisé par des transferts de fluide frigorigène d'une enceinte étanche basse 1 , dans laquelle règne une haute pression, vers une enceinte étanche haute 12, dans laquelle la pression est moindre. The thermal compressor 100 previously described operates in the following manner. Its operation is cyclical. Also, the description of the cycle can be done from any event. Operation is based on a cycle materialized by transfers of refrigerant from a low sealed enclosure 1, in which high pressure prevails, to a high sealed enclosure 12, in which the pressure is lower.
Supposons que l'on démarre la description du cycle de fonctionnement à l'ouverture des électrovannes 14, 15. Let us assume that we start the description of the operating cycle with the opening of the solenoid valves 14, 15.
Un liquide est sensiblement incompressible. Aussi, le fait que l'électrovanne 15 soit ouverte entraîne que le liquide contenu dans les deux enceintes étanches 1 , 12 coule de l'une vers l'autre, par effet de vase communiquant, jusqu'à ce que le niveau 2 dans l'enceinte étanche basse 1 soit égal au niveau 3 dans l'enceinte étanche haute 12, tel qu’illustré à la figure 1 . A liquid is substantially incompressible. Also, the fact that the solenoid valve 15 is open causes the liquid contained in the two sealed enclosures 1, 12 to flow from one to the other, by communicating vessel effect, until level 2 in the The low waterproof enclosure 1 is equal to level 3 in the high waterproof enclosure 12, as illustrated in Figure 1.
Blen que le niveau 2 soit égal au niveau 3 dans l'absolu, l'enceinte étanche haute 12 étant située à une altitude supérleure à l'enceinte étanche basse 1 , le niveau relatif, soit le niveau de remplissage, est blen plus important dans l'enceinte étanche basse 1 que dans l'enceinte étanche haute 12. Although level 2 is equal to level 3 in absolute terms, the high waterproof enclosure 12 being located at a higher altitude than the lower waterproof enclosure 1, the relative level, i.e. the filling level, is even more important in the lower sealed enclosure 1 than in the upper sealed enclosure 12.
Le fait que la première électrovanne 14 soit ouverte entraîne que les pressions de gaz s'équilibrent entre les deux enceintes étanches 1 , 12. La pression de gaz dans l'enceinte étanche basse 1 est ainsi égale à la pression de gaz dans l'enceinte étanche haute 12. Cette égalisation des pressions provoque encore dans l'enceinte étanche basse 1 , qui était en haute pression, un refroidissement important, bénéfique pour la suite du cycle. The fact that the first solenoid valve 14 is open causes the gas pressures to balance between the two sealed enclosures 1, 12. The gas pressure in the lower sealed enclosure 1 is thus equal to the gas pressure in the enclosure high sealed 12. This equalization of pressures still causes significant cooling in the low sealed enclosure 1, which was at high pressure, which is beneficial for the rest of the cycle.
Lors de l'équilibrage des pressions de gaz par ouverture de la première électrovanne 14, la pression est telle que, à température ambiante, le fluide frigorigène soit en phase liquide dans les deux enceintes étanches, l'enceinte étanche basse 1 et l'enceinte étanche haute 12. When balancing the gas pressures by opening the first solenoid valve 14, the pressure is such that, at ambient temperature, the refrigerant is in the liquid phase in the two sealed enclosures, the lower sealed enclosure 1 and the enclosure waterproof high 12.
L'écoulement de liquide via l'électrovanne 15 s'effectue généralement de l'enceinte étanche haute 12 vers l'enceinte étanche basse 1 . La baisse du niveau de liquide permet d'atteindre un niveau bas de remplissage en liquide de l'enceinte étanche haute 12. Ce niveau bas est détecté par le détecteur de niveau 10 qui commande en conséquence une fermeture des deux électrovannes 14, 15. The flow of liquid via the solenoid valve 15 generally takes place from the upper sealed enclosure 12 towards the lower sealed enclosure 1. The drop in the liquid level makes it possible to reach a low level of liquid filling of the upper sealed enclosure 12. This low level is detected by the level detector 10 which consequently controls a closing of the two solenoid valves 14, 15.
Lors de la fermeture des électrovannes 14, 15, l'enceinte étanche basse 1 est remplle de fluide frigorigène majoritairement sous forme liquide et présentant une densité importante, avantageusement comprise entre 0,8 et 0,9 g par cm3. Le fluide frigorigène à forte densité est d'autant plus sensible à une élévation de température même faible, qui produit une très forte pression, du fait de l'isolement de l'enceinte étanche basse 1 . When the solenoid valves 14, 15 are closed, the lower sealed enclosure 1 is filled with refrigerant mainly in liquid form and having a high density, advantageously between 0.8 and 0.9 g per cm 3 . The high density refrigerant is all the more sensitive to even a slight rise in temperature, which produces a very high pressure, due to the insulation of the low sealed enclosure 1.
Le fluide frigorigène contenu dans l'enceinte étanche basse 1 , maintenant isolée de l'enceinte étanche haute 12 par la fermeture de la première électrovanne 14 et de la deuxième électrovanne 15, est chauffé par le contact avec le médium chaud circulant dans l'échangeur 4. The refrigerant contained in the lower sealed enclosure 1, now isolated from the upper sealed enclosure 12 by the closing of the first solenoid valve 14 and the second solenoid valve 15, is heated by contact with the hot medium circulating in the exchanger 4.
Sous l'effet de cet échauffement la pression dans l'enceinte étanche basse 1 augmente de manière significative. Une élévation de température de quelques degrés Celsius provoque, à la densité où se trouve le fluide frigorigène, une élévation importante de la pression au niveau du ciel gazeux de l'enceinte étanche basse 1 . Under the effect of this heating, the pressure in the lower sealed enclosure 1 increases significantly. An increase in temperature of a few degrees Celsius causes, at the density where the refrigerant is located, a significant increase in pressure at the level of the gaseous head of the lower sealed enclosure 1.
Cette pression va être mise à profit par l'invention. Le fluide frigorigène sous forme gazeuse sous forte pression est avantageusement utilisé par une application. Cette application récupère le fluide frigorigène sous forte pression grâce à un puisage auprès de l'enceinte étanche basse 1 . Après utilisation, le fluide frigorigène précédemment puisé est restitué à l'enceinte étanche haute 12. This pressure will be taken advantage of by the invention. The refrigerant in gaseous form under high pressure is advantageously used by an application. This application recovers the refrigerant under high pressure by drawing it from the lower sealed enclosure 1. After use, the refrigerant previously drawn is returned to the high sealed enclosure 12.
Ainsi, le fluide frigorigène sous forme gazeuse rejoint l'enceinte étanche haute 12 via l'exutoire 9. Lorsqu’il atteint l'enceinte étanche haute 12 ledit fluide frigorigène rejoint le ciel gazeux de l'enceinte étanche haute 12 qui se trouve à une densité et à une pression moindre. L'abaissement de la température dans l'enceinte étanche haute 12 permet la liquéfaction du fluide frigorigène. Aussi, le niveau de liquide dans l'enceinte étanche haute 12 augmente en conséquence. Cette augmentation du niveau de liquide n'a pas un effet significatif sur la pression de gaz, car la densité du fluide frigorigène est très faible dans l'enceinte étanche haute 12. Le niveau de liquide augmente jusqu'à atteindre un niveau de liquide haut. Ce niveau de liquide haut est détecté par le détecteur de niveau 10 qui commande alors l'ouverture des première et deuxième électrovannes 14, 15. Thus, the refrigerant in gaseous form joins the upper sealed enclosure 12 via the outlet 9. When it reaches the upper sealed enclosure 12, said refrigerant joins the gaseous sky of the upper sealed enclosure 12 which is located at a density and at lower pressure. Lowering the temperature in the high sealed enclosure 12 allows the liquefaction of the refrigerant. Also, the liquid level in the high sealed enclosure 12 increases accordingly. This increase in the liquid level does not have a significant effect on the gas pressure, because the density of the refrigerant is very low in the high sealed enclosure 12. The liquid level increases until it reaches a high liquid level. . This high liquid level is detected by the level detector 10 which then controls the opening of the first and second solenoid valves 14, 15.
Le cycle est ici bouclé. Il se reproduit ensuite, sensiblement à l'identique. Afin de blen séparer l'évènement d'ouverture des électrovannes 14, 15 et l'évènement de fermeture des électrovannes 14, 15, selon une autre caractéristique, le détecteur de niveau 10 de liquide comprend une hystérésis afin d'éloigner le niveau haut du niveau bas. The cycle is complete here. It then reproduces itself, essentially identically. In order to separate the opening event of the solenoid valves 14, 15 and the closing event of the solenoid valves 14, 15, according to another characteristic, the liquid level detector 10 includes a hysteresis in order to move the high level away from the low level.
Selon une autre caractéristique, le détecteur de niveau 10 est basé sur un flotteur placé dans l'enceinte étanche haute 12 afin de flotter sur la surface du liquide. Pour cela, te! qu’illustré à la figure 3, le détecteur de niveau 10, 301 comprend un flotteur 310 apte à flotter sur la surface du liquide frigorigène. Ce flotteur 310 est solidaire d'un élément magnétique 313 et l'entraîne dans son mouvement vertical lorsqu'il monte ou descend avec le niveau de liquide. Cet élément magnétique 313 est apte à être aimanté et détecté par un capteur magnétique 314. Ce capteur magnétique 314 est avantageusement disposé à l'extérieur de l'enceinte étanche haute 12. According to another characteristic, the level detector 10 is based on a float placed in the high sealed enclosure 12 in order to float on the surface of the liquid. For this, you! as illustrated in Figure 3, the level detector 10, 301 comprises a float 310 capable of floating on the surface of the refrigerant liquid. This float 310 is integral with a magnetic element 313 and drives it in its vertical movement when it rises or falls with the liquid level. This magnetic element 313 is able to be magnetized and detected by a magnetic sensor 314. This magnetic sensor 314 is advantageously arranged outside the high waterproof enclosure 12.
Avantageusement, le flotteur 310 est réalisé en matière souple afin de permettre sa déformation pour lui permettre de passer par le goulot 303 de l'enceinte étanche haute 12, cette déformation étant réversible afin de lui permettre de reprendre ensuite sa forme initiale. Advantageously, the float 310 is made of flexible material in order to allow its deformation to allow it to pass through the neck 303 of the high sealed enclosure 12, this deformation being reversible in order to allow it to then return to its initial shape.
Selon une autre caractéristique, l'hystérésis est réalisée au moyen d'une tige 312, solidaire de l'un des éléments parmi l'élément magnétique 313 ou le flotteur 310, coulissant avec butées distantes dans un fourreau 311 solidaire de l'autre des éléments parmi le flotteur 310 et l'élément magnétique 313. According to another characteristic, the hysteresis is carried out by means of a rod 312, secured to one of the elements among the magnetic element 313 or the float 310, sliding with distant stops in a sheath 311 secured to the other of the elements among the float 310 and the magnetic element 313.
Ainsi, lorsque le flotteur 310 monte avec le niveau de liquide, il emporte avec lui le corps 307, le fourreau 311 et la tige 312 en position repliée dans le fourreau 311. La tige 312 est en butée basse, son extrémité proximale en appui contre le corps 307.Thus, when the float 310 rises with the liquid level, it takes with it the body 307, the sheath 311 and the rod 312 in the folded position in the sheath 311. The rod 312 is at the bottom stop, its proximal end resting against the body 307.
Lorsque l'élément magnétique 313, porté par l'extrémité distale de la tige 312, vlent en contact avec le toit de l'enceinte étanche haute 12, il est aimanté et est détecté par le capteur magnétique 314. Ceci correspond au niveau haut de liquide. When the magnetic element 313, carried by the distal end of the rod 312, comes into contact with the roof of the high waterproof enclosure 12, it is magnetized and is detected by the magnetic sensor 314. This corresponds to the high level of liquid.
Cette configuration commande l'ouverture des électrovannes 14, 15, ce qui stoppe la montée du niveau de liquide et entraîne la baisse dudit niveau, par écoulement gravitaire. This configuration controls the opening of the solenoid valves 14, 15, which stops the rise in the liquid level and causes said level to fall, by gravity flow.
Lors de la baisse du niveau de liquide, le flotteur 310 redescend. Il entraîne avec lui le corps 307 et le fourreau 311 solidaire du corps 307. La tige 312 toujours aimantée reste en position haute en contact avec le toit de l'enceinte étanche haute 12. Elle reste aimantée au toit et se déplole hors du fourreau 311 jusqu'à ce que la tige 312 vlenne en butée haute, son extrémité proximale en contact contre la partie distale du fourreau 311 qui l'attire vers le bas et stoppe l'aimantation, lorsque le flotteur 310 arrive au niveau bas de liquide. When the liquid level drops, float 310 goes back down. It carries with it the body 307 and the sheath 311 secured to the body 307. The rod 312 always magnetized remains in the high position in contact with the roof of the high waterproof enclosure 12. It remains magnetized to the roof and unfolds out of the sheath 311 until the rod 312 comes to a high stop, its proximal end in contact against the part distal of the sheath 311 which attracts it downwards and stops the magnetization, when the float 310 arrives at the low liquid level.
La distance entre les deux butées, soit sensiblement la longueur de la tige 312, détermine l'étendue de l'hystérésis et la distance entre le niveau bas et le niveau haut. The distance between the two stops, i.e. approximately the length of the rod 312, determines the extent of the hysteresis and the distance between the low level and the high level.
Selon une autre caractéristique, plus particulièrement illustrée à la figure 1 , le compresseur thermique 100 comprend encore une enceinte étanche additionnelle 11 . Cette enceinte étanche additionnelle 11 est située au moins aussi haut que l'enceinte étanche haute 12 et est connectée par une troisième conduite 13 en partie haute de l'enceinte étanche haute 12. Cette connexion est avantageusement permanente. Le piquage de la troisième conduite 13 est disposé à droite de l'électrovanne 14. According to another characteristic, more particularly illustrated in Figure 1, the thermal compressor 100 also comprises an additional sealed enclosure 11. This additional waterproof enclosure 11 is located at least as high as the high waterproof enclosure 12 and is connected by a third pipe 13 in the upper part of the high waterproof enclosure 12. This connection is advantageously permanent. The connection of the third pipe 13 is arranged to the right of the solenoid valve 14.
Cette enceinte étanche additionnelle 11 est destiné à accueillir uniquement du gaz. Elle sert d'extension à l'enceinte étanche haute 12. Elle permet d'augmenter le volume apte à accueillir du gaz. Ceci permet de diminuer la densité du fluide frigorigène et favorise ainsi la liquéfaction du fluide frigorigène lors de son retour sous forme gazeuse. This additional sealed enclosure 11 is intended to accommodate gas only. It serves as an extension to the high watertight enclosure 12. It makes it possible to increase the volume capable of accommodating gas. This makes it possible to reduce the density of the refrigerant and thus promotes the liquefaction of the refrigerant when it returns to gaseous form.
Selon une autre caractéristique, l'enceinte étanche additionnelle 11 est située de manière à ce que son point le plus bas se trouve sensiblement à mi-hauteur de l'enceinte étanche haute 12. According to another characteristic, the additional waterproof enclosure 11 is located so that its lowest point is approximately halfway up the high waterproof enclosure 12.
Les enceintes étanches 1 , 12, 11 peuvent être réalisées par tout moyen en tout matériau apte à tenir la pression. Elles peuvent ainsi être réalisées en matériau composite, en matériau métallique ou encore en béton. The sealed enclosures 1, 12, 11 can be made by any means from any material capable of holding pressure. They can thus be made of composite material, metallic material or even concrete.
Selon une autre caractéristique, l'une au moins parmi les enceintes étanches 1 , 12, 11 , et avantageusement toutes, sont des bouteilles aptes à supporter la pression. Chaque bouteille comprend avantageusement un unique goulot 303. Ce goulot 303 est disposé vers le bas. Une connexion en partie basse est alors réalisée au niveau du goulot 303. Une telle connexion permet alors de puiser/remplir du liquide. Une connexion en partie haute pourrait être réalisée par un deuxième goulot disposé en partie haute de l'enceinte étanche, comme illustré à la figure 5. According to another characteristic, at least one of the sealed enclosures 1, 12, 11, and advantageously all, are bottles capable of withstanding the pressure. Each bottle advantageously includes a single neck 303. This neck 303 is arranged downwards. A connection in the lower part is then made at the neck 303. Such a connection then makes it possible to draw/fill liquid. A connection at the top could be made by a second neck placed at the top of the sealed enclosure, as illustrated in Figure 5.
Cependant, afin de limiter les goulots et d'avantageusement réutiliser des bouteilles ou réservoirs existant, au contraire, une connexion en partie haute est réalisée en passant par le goulot 303 unique, au moyen d'un tube traversant le goulot 303 et remontant vers le haut de la bouteille. Une telle connexion permet de puiser/remplir du gaz. However, in order to limit the necks and advantageously reuse existing bottles or tanks, on the contrary, a connection in the upper part is made passing through the single neck 303, by means of a tube passing through the neck 303 and going up towards the top of the bottle. Such a connection allows you to draw/fill gas.
Avantageusement, ces bouteilles réutilisent des bouteilles de plongée, aptes à supporter une pression de 300 bars, typiquement réalisées en aluminium. Advantageously, these bottles reuse diving bottles, capable of withstanding a pressure of 300 bars, typically made of aluminum.
Tel que détaillé à la figure 2, vue en détail du goulot de l'enceinte étanche basse 1 , l'échangeur 4 comprend une pluralité de tubes capillaires 204. Ces tubes capillaires 204 traversent le goulot 303. Ils sont bouclés par connexion deux à deux afin de permettre une circulation dans le volume de l'enceinte étanche basse 1 depuis un pompage disposé à l'extérieur de l'enceinte étanche basse 1 . As detailed in Figure 2, detailed view of the neck of the lower sealed enclosure 1, the exchanger 4 comprises a plurality of capillary tubes 204. These capillary tubes 204 pass through the neck 303. They are looped by connection two by two in order to allow circulation in the volume of the lower sealed enclosure 1 from a pump placed outside the lower sealed enclosure 1.
Les tubes capillaires 5, 204, 205 sont avantageusement réalisés en matériau à haute conduction thermique, tel du cuivre, Cu ou de l'aluminium, Al. The capillary tubes 5, 204, 205 are advantageously made of a material with high thermal conductivity, such as copper, Cu or aluminum, Al.
Selon une autre caractéristique, le fluide frigorigène est du dioxyde de carbone, CO2. Ce fluide frigorigène est avantageux en ce qu’il présente des caractéristiques physiques et notamment de changement d'état particulièrement adaptées au fonctionnement du présent compresseur thermique 100. De plus le CO2 présente avantageusement des caractéristiques parmi les moins nocives en termes de gaz à effet de serre, GES. According to another characteristic, the refrigerant is carbon dioxide, CO 2 . This refrigerant is advantageous in that it presents physical characteristics and in particular change of state particularly suited to the operation of the present thermal compressor 100. In addition, CO 2 advantageously presents characteristics among the least harmful in terms of effect gas greenhouse, GHG.
Selon une autre caractéristique, le médium chaud qui apporte son énergie calorique au fluide frigorigène dans l'échangeur 4, est chauffé par un chauffe-eau solaire. Ce chauffage du fluide frigorigène étant le seul apport d'énergie extérieur au compresseur thermique 100 utile pour le faire fonctionner, une telle énergie calorique sensiblement gratuite permet avantageusement de produire de la compression sensiblement gratuitement. Un chauffage solaire est une possibilité. Alternativement, tout en conservant l'avantage de la gratuité, la chaleur peut être fournie par une source naturellement chaude, une récupération de chaleur issue d'un process industrlel, par exemple issu d'une centrale nucléaire ou encore de la géothermle. According to another characteristic, the hot medium which provides its caloric energy to the refrigerant in exchanger 4, is heated by a solar water heater. This heating of the refrigerant being the only external energy supply to the thermal compressor 100 useful for operating it, such substantially free caloric energy advantageously makes it possible to produce compression substantially free of charge. Solar heating is a possibility. Alternatively, while retaining the advantage of being free, the heat can be provided by a naturally hot source, heat recovery from an industrial process, for example from a nuclear power plant or even geothermal energy.
De plus, ni le chauffage du médium chaud, ni le fonctionnement du moyen de compression de l'invention ne produit de bruit. Aussi le compresseur thermique 100 est avantageusement silencleux. Furthermore, neither the heating of the hot medium nor the operation of the compression means of the invention produces noise. Also the thermal compressor 100 is advantageously silent.
Le médium chaud peut être tout fluide caloporteur. A titre d'exemple il peut s'agir d'eau glycolée ou de glycol. Le médium chaud est préférentiellement de l'eau. The hot medium can be any heat transfer fluid. For example, it may be glycol water or glycol. The hot medium is preferably water.
Selon une autre caractéristique l'enceinte étanche basse 1 comprend encore un capteur de température et/ou un capteur de pression 7. According to another characteristic, the low waterproof enclosure 1 also includes a temperature sensor and/or a pressure sensor 7.
Selon une autre caractéristique, le capteur de température est un thermocouple avantageusement disposé dans un capillaire 5, 205 borgne, solitaire et disposé en travers du goulot 303 à l'instar des capillaires 204 du deuxième échangeur 4. Tel qu’illustré à la figure 1 , ce capillaire 5 est avantageusement arqué, tel que visible à la figure 1 , de manière à éloigner le thermocouple des autres capillaires 204 où circule le médium chaud et ne pas perturber la mesure par la chaleur apportée par le médium chaud via l'échangeur 4. According to another characteristic, the temperature sensor is a thermocouple advantageously placed in a blind capillary 5, 205, solitary and arranged across the neck 303 like the capillaries 204 of the second exchanger 4. As illustrated in Figure 1 , this capillary 5 is advantageously arcuate, as visible in Figure 1, so as to distance the thermocouple from the other capillaries 204 where the hot medium circulates and not to disturb the measurement by the heat provided by the hot medium via the exchanger 4 .
Tel qu’illustré à la figure 5, le capteur de pression 7 peut être disposé sur une conduite 25 connectée à l'enceinte étanche basse 1 en partie haute. As illustrated in Figure 5, the pressure sensor 7 can be placed on a pipe 25 connected to the lower waterproof enclosure 1 in the upper part.
Le capteur de température ou de pression 7 est avantageusement utilisé pour sécuriser le compresseur thermique 100 en empêchant le fluide frigorigène d'atteindre une température ou une pression prédéterminée. The temperature or pressure sensor 7 is advantageously used to secure the thermal compressor 100 by preventing the refrigerant from reaching a predetermined temperature or pressure.
Il est possible que le fluide frigorigène passe en phase transcritique. Ceci permet avantageusement d'obtenir des pressions très élevées et ainsi apporter une puissance motrice augmentée. Lors de l'échappement du moteur vers l'enceinte étanche haute 12, la pression peut être inférleure à la pression critique, 73 bars pour le CO2, et la température peut être inférleure à la température critique, 31 °C pour le CO2. Le fluide frigorigène se liquéfle dans l'enceinte étanche haute 12. Aussi, dès que l'on approche les conditions critiques, et préférentiellement avant, l'échangeur 4 est utilisé pour refroidir le fluide frigorigène. Pour cela le médium chaud est remplacé par un médium froid. It is possible for the refrigerant to pass into the transcritical phase. This advantageously makes it possible to obtain very high pressures and thus provide increased driving power. When exhausting the engine towards the high sealed enclosure 12, the pressure may be lower than the critical pressure, 73 bars for CO 2 , and the temperature may be lower than the critical temperature, 31 ° C for CO 2 . The refrigerant liquefies in the high sealed enclosure 12. Also, as soon as critical conditions are approached, and preferably before, the exchanger 4 is used to cool the refrigerant. For this the hot medium is replaced by a cold medium.
Ce médium froid peut être, typiquement, issu de l'alimentation réseau en eau qui a généralement une température inférleure à 20 °C et peut permettre de refroidir afin de sauvegarder le compresseur thermique 100. This cold medium can typically come from the network water supply which generally has a temperature below 20°C and can allow cooling in order to safeguard the thermal compressor 100.
Le capteur de pression 7 peut être utilisé pour sécuriser le compresseur thermique 100 afin que la pression critique ne soit pas dépassée, comme décrit précédemment. The pressure sensor 7 can be used to secure the thermal compressor 100 so that the critical pressure is not exceeded, as described previously.
Le capteur de pression 7 peut encore être utilisé pour déclencher une réinitialisation du cycle et un équilibrage des niveaux 2, 3 de liquide et des pressions entre l'enceinte étanche basse 1 et l'enceinte étanche haute 12. Dans ce cas ce capteur de pression 7 observe la pression et lorsque la pression devlent inférleure à une valeur seuil prédéterminée, l'ouverture des électrovannes 14, 15 est commandée. Dans ce cas, le capteur de pression 7 remplace le détecteur de niveau 10 pour la détection d'un niveau haut. La fermeture des électrovannes 14, 15 reste commandée par la détection d'un niveau de liquide bas au moyen du détecteur de niveau 10. La valeur seuil de pression prédéterminée est déterminée à partir d'une relation pression produite en fonction du temps de chauffe, pour une valeur au-delà de laquelle la quantité de chaleur devant être apportée par l'échangeur 4 devlent trop importante, conduisant à un rendement moindre du compresseur thermique 100. The pressure sensor 7 can also be used to trigger a cycle reset and a balancing of the liquid levels 2, 3 and the pressures between the lower sealed enclosure 1 and the upper sealed enclosure 12. In this case this pressure sensor 7 observes the pressure and when the pressure becomes lower than a predetermined threshold value, the opening of the solenoid valves 14, 15 is controlled. In this case, the pressure sensor 7 replaces the level detector 10 for the detection of a high level. The closing of the solenoid valves 14, 15 remains controlled by the detection of a low liquid level by means of the level detector 10. The predetermined pressure threshold value is determined from a pressure relationship produced as a function of the heating time, for a value beyond which the quantity of heat to be supplied by the exchanger 4 becomes too great, leading to a lower efficiency of the thermal compressor 100.
Le compresseur thermique 100 précédemment décrit peut avantageusement être mis en œuvre dans de nombreuses applications. Dans toute application, la pression produite au niveau de la chambre étanche basse 1 est prélevée depuis l'enceinte étanche basse 1 par un moyen utilisateur, soit en partie haute sous forme de fluide frigorigène gazeux, soit en partie basse sous forme de fluide frigorigène liquide. Le fluide frigorigène, après utilisation par le moteur 300 est restitué dans l'enceinte étanche haute 12. Cet apport dans l'enceinte étanche haute 12 entraîne une montée progressive du niveau 3 de liquide, jusqu'à une réinitialisation, par une ouverture des électrovannes 14, 15. Cette réinitialisation est commandée par le détecteur de niveau 10 détectant un niveau haut ou par le capteur de pression 7. En référence à la figure 4 ou 5, selon une première application, le compresseur thermique 100 peut être utilisé pour réaliser un moteur 200 produisant un mouvement rectiligne alternatif. The thermal compressor 100 previously described can advantageously be used in numerous applications. In any application, the pressure produced at the level of the lower sealed chamber 1 is taken from the lower sealed enclosure 1 by a user means, either in the upper part in the form of gaseous refrigerant, or in the lower part in the form of liquid refrigerant. . The refrigerant, after use by the engine 300, is returned to the upper sealed enclosure 12. This addition into the upper sealed enclosure 12 causes a gradual rise in the liquid level 3, until a reset, by opening the solenoid valves. 14, 15. This reset is controlled by the level detector 10 detecting a high level or by the pressure sensor 7. With reference to Figure 4 or 5, according to a first application, the thermal compressor 100 can be used to produce a motor 200 producing reciprocating rectilinear movement.
Pour cela, le moteur 200 comprend un compresseur thermique 100 tel que décrit précédemment. Le moteur 200 comprend encore un premier vérin 20. Ce vérin 20 est double effet. Il comprend un premier piston 23. Ce premier piston 23 sépare deux premières chambres 21 , 22. Une première chambre 21 , disposée du côté d'une première tige 24, voit une section du premier piston 23 plus petite, puisque diminuée de la section de la première tige 24. Elle est en conséquence nommée petite. Elle est encore qualifiée de première puisqu'elle se rapporte au premier vérin 20. Une autre première chambre 22, disposée du côté opposé à la première tige 24, voit une section du premier piston 23 plus grande, puisque correspondant à la section totale du premier piston 23. Elle est en conséquence nommée grande. Elle est encore qualifiée de première puisqu’elle se rapporte au premier vérin 20. For this, the engine 200 includes a thermal compressor 100 as described previously. The motor 200 also includes a first cylinder 20. This cylinder 20 is double-acting. It comprises a first piston 23. This first piston 23 separates two first chambers 21, 22. A first chamber 21, arranged on the side of a first rod 24, sees a section of the first piston 23 smaller, since reduced by the section of the first rod 24. It is therefore called small. It is still qualified as first since it relates to the first cylinder 20. Another first chamber 22, arranged on the side opposite the first rod 24, sees a larger section of the first piston 23, since corresponding to the total section of the first piston 23. It is therefore called large. It is still qualified as first since it relates to the first cylinder 20.
La première grande chambre 22 est connectée en permanence avec l'enceinte étanche haute 12 en partie haute via une cinquième conduite 26. La première petite chambre 21 est connectée avec l'enceinte étanche basse 1 en partie haute via une quatrième conduite 25. Cette quatrième conduite 25 est sélectivement interrompue par une troisième électrovanne 16. Cette troisième électrovanne 16 est ainsi apte à sélectivement connecter et/ou isoler l'enceinte étanche basse 1 en partie haute avec la première petite chambre 21 . Une quatrième électrovanne 17 interrompt sélectivement une sixième conduite 29. Cette sixième conduite 29 connecte la première petite chambre 21 avec la première grande chambre 22 et donc avec l'enceinte étanche haute 12 en partie haute. The first large chamber 22 is permanently connected with the high waterproof enclosure 12 in the upper part via a fifth pipe 26. The first small chamber 21 is connected with the low waterproof enclosure 1 in the upper part via a fourth pipe 25. This fourth pipe 25 is selectively interrupted by a third solenoid valve 16. This third solenoid valve 16 is thus capable of selectively connecting and/or isolating the lower sealed enclosure 1 in the upper part with the first small chamber 21. A fourth solenoid valve 17 selectively interrupts a sixth pipe 29. This sixth pipe 29 connects the first small chamber 21 with the first large chamber 22 and therefore with the high waterproof enclosure 12 in the upper part.
Deux fins de courses 27, 28, permettent de piloter la troisième électrovanne 16 et la quatrième électrovanne 17. De ces fins de course, on distingue un fin de course droit 27 détectant la présence du premier piston 23 en fond de la première grande chambre 22, soit lorsque le premier piston 23 est tout à droite sur la figure 4 ou 5, et un fin de course gauche 28 détectant la présence du premier piston 23 en fond de la première petite chambre 21 , soit lorsque le premier piston 23 est tout à gauche sur la figure 4 ou 5. Les troisième électrovanne 16 et quatrième électrovanne 17 sont commandées en opposition de phase : lorsque l'une est ouverte l'autre est fermée et réciproquement. Exceptionnellement, les troisième électrovanne 16 et quatrième électrovanne 17 sont simultanément fermées, lorsque le compresseur thermique 100 réalise un équilibrage ou réinitialisation, soit lorsque la première électrovanne 14 et la deuxième électrovanne 15 sont ouvertes. Two limit switches 27, 28 make it possible to control the third solenoid valve 16 and the fourth solenoid valve 17. From these limit switches, we can distinguish a right limit switch 27 detecting the presence of the first piston 23 at the bottom of the first large chamber 22 , either when the first piston 23 is all the way to the right in Figure 4 or 5, and a left limit switch 28 detecting the presence of the first piston 23 at the bottom of the first small chamber 21, or when the first piston 23 is all the way left in Figure 4 or 5. The third solenoid valve 16 and fourth solenoid valve 17 are controlled in phase opposition: when one is open the other is closed and vice versa. Exceptionally, the third solenoid valve 16 and fourth solenoid valve 17 are simultaneously closed, when the thermal compressor 100 performs balancing or resetting, i.e. when the first solenoid valve 14 and the second solenoid valve 15 are open.
Les troisième électrovanne 16 et quatrième électrovanne 17 sont commandées par les fins de courses 27, 28 de la manière suivante : une détection par le fin de course droit 27 commande la fermeture de la troisième électrovanne 16 et l'ouverture de la quatrième électrovanne 17. A contrario, une détection par le fin de course gauche 28 commande l'ouverture de la troisième électrovanne 16 et la fermeture de la quatrième électrovanne 17. The third solenoid valve 16 and fourth solenoid valve 17 are controlled by the limit switches 27, 28 in the following manner: detection by the right limit switch 27 controls the closing of the third solenoid valve 16 and the opening of the fourth solenoid valve 17. Conversely, detection by the left limit switch 28 controls the opening of the third solenoid valve 16 and the closing of the fourth solenoid valve 17.
Le fonctionnement du premier vérin 20 est le suivant. Le fonctionnement suit un cycle, aussi il est possible de débuter la description à tout moment. Il est supposé, pour débuter le cycle, que la troisième électrovanne 16 est ouverte et que la quatrième électrovanne 17 est fermée. The operation of the first cylinder 20 is as follows. Operation follows a cycle, so it is possible to start the description at any time. It is assumed, to start the cycle, that the third solenoid valve 16 is open and that the fourth solenoid valve 17 is closed.
Le compresseur thermique 100 produit en permanence de la pression au niveau de l'enceinte étanche basse 1 . Cette pression est récupérée par puisage de fluide frigorigène sous forme gazeuse, depuis l'enceinte étanche basse 1 en partie haute, via la quatrième conduite 25. Elle est transmise, via la troisième électrovanne 16 ouverte et la sixième conduite 29, à la première petite chambre 21 du premier vérin 20. La première grande chambre 22 est connectée, via la cinquième conduite 26 à l'enceinte étanche haute 12 qui présente une pression basse. Aussi, la pression, nettement plus élevée, transmise à la première petite chambre 21 a pour effet de pousser le premier piston 23 vers la droite de la figure 4 ou 5. The thermal compressor 100 constantly produces pressure at the level of the lower sealed enclosure 1. This pressure is recovered by drawing refrigerant in gaseous form, from the lower sealed enclosure 1 in the upper part, via the fourth pipe 25. It is transmitted, via the third open solenoid valve 16 and the sixth pipe 29, to the first small chamber 21 of the first cylinder 20. The first large chamber 22 is connected, via the fifth pipe 26 to the upper sealed enclosure 12 which has a low pressure. Also, the significantly higher pressure transmitted to the first small chamber 21 has the effect of pushing the first piston 23 towards the right in Figure 4 or 5.
Ceci se poursuit jusqu'à ce que ce déplacement vers la droite du premier piston 23 et de la première tige 24 associée soit détecté par le fin de course droit 27. Une détection par le fin de course droit 27 entraîne une fermeture de la troisième électrovanne 16 et une ouverture de la quatrième électrovanne 17. La fermeture de la troisième électrovanne 16 isole la source de haute pression. L'ouverture de la quatrième électrovanne 17 met en communication les deux premières chambres 21 , 22 du premier vérin 20entre elles et avec l'enceinte étanche haute 12. Cette mise en communication égalise les pressions dans les deux premières chambres 21 , 22. Cette même pression de part et d'autre du premier piston 23 produit une force supérleure du côté de la première grande chambre 22 à celle appliquée du côté de la première petite chambre 21 , du fait de la surface d'appui supérleure du premier piston 23, du côté droit relativement au côté gauche. This continues until this movement to the right of the first piston 23 and the first associated rod 24 is detected by the right limit switch 27. Detection by the right limit switch 27 results in closing of the third solenoid valve 16 and an opening of the fourth solenoid valve 17. Closing the third solenoid valve 16 isolates the high pressure source. The opening of the fourth solenoid valve 17 places the first two chambers 21, 22 of the first cylinder 20 in communication with each other and with the upper sealed enclosure 12. This implementation communication equalizes the pressures in the first two chambers 21, 22. This same pressure on either side of the first piston 23 produces a greater force on the side of the first large chamber 22 than that applied on the side of the first small chamber 21, due to the upper bearing surface of the first piston 23, on the right side relative to the left side.
Ceci a pour effet de pousser le premier piston 23 vers la gauche de la figure 4 ou 5. Ceci se poursuit jusqu'à ce que ce déplacement vers la gauche du premier piston 23 et de la première tige 24 associée soit détecté par le fin de course gauche 28. Une détection par le fin de course gauche 28 entraîne une ouverture de la troisième électrovanne 16 et une fermeture de la quatrième électrovanne 17. This has the effect of pushing the first piston 23 towards the left of Figure 4 or 5. This continues until this movement towards the left of the first piston 23 and the first associated rod 24 is detected by the end of left stroke 28. Detection by the left limit switch 28 causes the third solenoid valve 16 to open and the fourth solenoid valve 17 to close.
Ceci replace le moteur 200 dans l'état de début de description du cycle. Le cycle se reproduit à nouveau, et tant que le compresseur thermique 100 produit de la pression. This returns the motor 200 to the start state of cycle description. The cycle repeats itself again, and as long as the thermal compressor 100 produces pressure.
Un tel arrangement produit, comme indiqué, un mouvement rectiligne alternatif. Ce mouvement est transmis par la première tige 24 du premier vérin 20. Such an arrangement produces, as shown, an alternating rectilinear movement. This movement is transmitted by the first rod 24 of the first cylinder 20.
En référence à la figure 4 ou 5, selon une autre application, le compresseur thermique 100 peut être utilisé pour réaliser un moteur 200 apte à réaliser un pompage d'un liquide. With reference to Figure 4 or 5, according to another application, the thermal compressor 100 can be used to produce a motor 200 capable of pumping a liquid.
Pour cela, il est ajouté à l'arrangement précédent, comprenant un compresseur thermique 100 et un premier vérin 20, un second vérin 30 double effet. Ce deuxième vérin 30 comprend une deuxième tige 34 coaxiale, solidaire en translation selon l'axe commun des tiges 24, 34, de la première tige 24 du premier vérin 20. For this, it is added to the previous arrangement, comprising a thermal compressor 100 and a first cylinder 20, a second double-acting cylinder 30. This second cylinder 30 comprises a second coaxial rod 34, integral in translation along the common axis of the rods 24, 34, of the first rod 24 of the first cylinder 20.
Ce deuxième vérin 30 est double effet. Il comprend un deuxième piston 33. Ce deuxième piston 33 sépare une deuxième petite chambre 31 d'une deuxième grande chambre 32. La deuxième petite chambre 31 , disposée du côté de la deuxième tige 34, voit une section du deuxième piston 33 plus petite, puisque diminuée de la section de la deuxième tige 34. Elle est en conséquence nommée petite. Elle est encore qualifiée de deuxième puisqu’elle se rapporte au deuxième vérin 30. L'autre deuxième chambre 32, disposée du côté opposé à la deuxième tige 34, voit une section du deuxième piston 33 plus grande, puisque correspondant à la section totale du deuxième piston 33. Elle est en conséquence nommée grande. Elle est encore qualifiée de deuxième puisqu’eile se rapporte au deuxième vérin 30. This second cylinder 30 is double-acting. It comprises a second piston 33. This second piston 33 separates a second small chamber 31 from a second large chamber 32. The second small chamber 31, arranged on the side of the second rod 34, sees a smaller section of the second piston 33, since reduced by the section of the second rod 34. It is therefore called small. It is still qualified as second since it relates to the second cylinder 30. The other second chamber 32, arranged on the side opposite the second rod 34, sees a larger section of the second piston 33, since corresponding to the section total of the second piston 33. It is therefore called large. It is still qualified as second since it relates to the second cylinder 30.
La deuxième petite chambre 31 est connectée par une septième conduite 35 à une entrée de pompage 38. La deuxième grande chambre 32 est connectée par une huitième conduite 36 à une sortie de pompage 39. Le deuxième piston 33 comprend au moins un premier clapet antiretour 37. Ce premier clapet antiretour 37 est tel il’ii permette le passage d'un fluide de la deuxième grande chambre 32 vers la deuxième petite chambre 31 , au travers du deuxième piston 33. Un clapet antiretour 37 dans l'autre sens est aussi possible, le pompage s'effectuant dans le sens opposé, soit en inversant l'entrée de pompage 38 et la sortie de pompage 39. The second small chamber 31 is connected by a seventh pipe 35 to a pumping inlet 38. The second large chamber 32 is connected by an eighth pipe 36 to a pumping outlet 39. The second piston 33 comprises at least one first non-return valve 37 This first non-return valve 37 is such that it allows the passage of a fluid from the second large chamber 32 to the second small chamber 31, through the second piston 33. A non-return valve 37 in the other direction is also possible. , the pumping taking place in the opposite direction, i.e. by reversing the pumping inlet 38 and the pumping outlet 39.
Un tel arrangement permet un pompage de liquide, aspirant au niveau de l'entrée de pompage 38 et refoulant au niveau de la sortie de pompage 39. Il peut encore être appliquer au dessalement par osmose inverse. Such an arrangement allows pumping of liquid, sucking at the pumping inlet 38 and pushing back at the pumping outlet 39. It can also be applied to desalination by reverse osmosis.
En référence à la figure 4 ou 5, selon une autre application, le compresseur thermique 100 peut être utilisé pour réaliser un moteur 200 produisant un mouvement rotatif. With reference to Figure 4 or 5, according to another application, the thermal compressor 100 can be used to produce a motor 200 producing a rotary movement.
Pour cela, il est ajouté à l'arrangement précédent, comprenant un compresseur thermique 100, un premier vérin 20 et un second vérin 30, un moteur hydraulique 40 rotatif. Un tei moteur hydraulique 40 comprend une entrée 41 qui est alors connectée à l'entrée de pompage 38 et une sortie 42 qui est alors connectée à la sortie de pompage 39. Un tei arrangement permet de produire un mouvement rotatif au niveau de l'arbre de sortie du moteur hydraulique 40. For this, it is added to the previous arrangement, comprising a thermal compressor 100, a first cylinder 20 and a second cylinder 30, a rotary hydraulic motor 40. A hydraulic motor 40 comprises an input 41 which is then connected to the pumping inlet 38 and an output 42 which is then connected to the pumping output 39. Such an arrangement makes it possible to produce a rotary movement at the level of the shaft output of the hydraulic motor 40.
Du fait de l'origine alternative du mouvement initié par le premier vérin 20, le mouvement rotatif peut présenter des à-coups. Aussi, il est avantageusement ajouté un accumulateur 43. Cet accumulateur 43, classiquement du type oléopneumatique, comprenant une poche de gaz séparée du fluide pompé par une membrane élastique étanche, est avantageusement connecté du côté de l'entrée de pompage 38, connecté à la septième conduite 35, par un piquage en dérivation. Cet accumulateur 43 permet de lisser les mouvements alternatifs et ainsi d'obtenir une rotation plus continue. Afin d'équilibrer les niveaux de fluide, un réservoir 44 est encore avantageusement connecté du côté de la sortie de pompage 39, connecté à la huitième conduite 36, par un piquage en dérivation. Ce réservoir 44 est avantageusement disposé au- dessus de la huitième conduite 36 afin d'en assurer le remplissage par gravité.Due to the alternative origin of the movement initiated by the first cylinder 20, the rotary movement may present jerks. Also, an accumulator 43 is advantageously added. This accumulator 43, conventionally of the oleo-pneumatic type, comprising a gas pocket separated from the fluid pumped by a sealed elastic membrane, is advantageously connected on the side of the pumping inlet 38, connected to the seventh line 35, via a branch connection. This accumulator 43 makes it possible to smooth out the reciprocating movements and thus obtain a more continuous rotation. In order to balance the fluid levels, a reservoir 44 is still advantageously connected on the side of the pumping outlet 39, connected to the eighth pipe 36, by a branch connection. This tank 44 is advantageously arranged above the eighth pipe 36 in order to ensure its filling by gravity.
Un deuxième clapet antiretour 45 est encore avantageusement disposé, du côté du réservoir 44, sur la huitième conduite 35 de manière à n'autoriser l'écoulement que du réservoir 44 vers le deuxième vérin 30. A second non-return valve 45 is also advantageously arranged, on the side of the tank 44, on the eighth pipe 35 so as to only allow the flow of the tank 44 towards the second cylinder 30.
Lorsqu’un moteur hydraulique 40 est ajouté, le circuit comprenant le deuxième vérin 30, le moteur 40, les septième et huitième conduites 35, 36, l'accumulateur 43 et le réservoir 44 est un circuit fermé. Il est avantageusement rempli avec de l'huile hydraulique. When a hydraulic motor 40 is added, the circuit comprising the second cylinder 30, the motor 40, the seventh and eighth lines 35, 36, the accumulator 43 and the tank 44 is a closed circuit. It is advantageously filled with hydraulic oil.
La figure 5 reprend sensiblement le mode de réalisation et les caractéristiques de la figure 4. Les caractéristiques qui diffèrent de la figure 4 à la figure 5 concernent principalement des variantes de la partie compresseur thermique. Figure 5 substantially reproduces the embodiment and the characteristics of Figure 4. The characteristics which differ from Figure 4 to Figure 5 mainly concern variants of the thermal compressor part.
La première conduite 18 qui relie les ciels gazeux de l'enceinte étanche haute 12 et de l'enceinte étanche additionnelle 11 , ainsi que les ciels gazeux de l'enceinte étanche basse 1 et de l'enceinte étanche haute 12 via l'électrovanne 14 est pour la figure 5 connectée par des goulots supplémentaires en partie haute des enceintes étanches 1 , 11 , 12. The first pipe 18 which connects the gaseous skies of the upper sealed enclosure 12 and the additional sealed enclosure 11, as well as the gaseous skies of the lower sealed enclosure 1 and the upper sealed enclosure 12 via the solenoid valve 14 is for Figure 5 connected by additional necks in the upper part of the waterproof enclosures 1, 11, 12.
L'enceinte étanche additionnelle 11 doit être disposée au moins au même niveau que l'enceinte étanche haute 12 telle que représentée à la figure 4. Elle peut être disposée nettement plus haut, telle qu’illustrée à la figure 5. The additional waterproof enclosure 11 must be arranged at least at the same level as the high waterproof enclosure 12 as shown in Figure 4. It can be arranged significantly higher, as illustrated in Figure 5.
Le capteur de pression 7 n'est représenté que sur la figure 5. Il peut être utilisé dans le mode de réalisation de la figure 4. The pressure sensor 7 is only shown in Figure 5. It can be used in the embodiment of Figure 4.
L'invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d'exemple et non comme limitant l'invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles. The invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the preceding description. This should be considered as illustrative and given by way of example and not as limiting the invention to this description alone. Numerous embodiment variants are possible.
Liste des signes de référence 1 : enceinte étanche basse, List of reference signs 1: low waterproof enclosure,
2, 3 : niveau liquide, 2, 3: liquid level,
4 : échangeur, 4: exchanger,
5 : tube capteur température, 5: temperature sensor tube,
7 : capteur de pression, 7: pressure sensor,
9 : exutoire, 9: outlet,
10 : détecteur de niveau, 10: level detector,
11 : enceinte étanche additionnelle,11: additional waterproof enclosure,
12 : enceinte étanche haute, 12: high waterproof enclosure,
13 : troisième conduite, 13: third conduct,
14 : première électrovanne, 14: first solenoid valve,
15 : deuxième électrovanne, 15: second solenoid valve,
16 : troisième électrovanne, 16: third solenoid valve,
17 : quatrième électrovanne, 17: fourth solenoid valve,
18 : première conduite, 18: first conduct,
19 : deuxième conduite, 19: second line,
20 : premier vérin, 20: first cylinder,
21 : première petite chambre, 21: first small bedroom,
22 : première grande chambre,22: first large bedroom,
23 : premier piston, 23: first piston,
24 : première tige, 24: first stem,
25 : quatrième conduite, 25: fourth conduct,
26 : cinquième conduite, 26: fifth conduct,
27 : fin de course droit, 27: right limit switch,
28 : fin de course gauche, 28: left limit switch,
29 : sixième conduite, 29: sixth conduct,
30 : deuxième vérin, 30: second cylinder,
31 : deuxième petite chambre,31: second small bedroom,
32 : deuxième grande chambre,32: second large bedroom,
33 : deuxième piston, 33: second piston,
34 : deuxième tige, 34: second stem,
35 : septième conduite, 35: seventh conduct,
36 : huitième conduite, 37 : premier clapet antiretour,36: eighth conduct, 37: first non-return valve,
38 : entrée de pompage, 38: pumping inlet,
39 : sortie de pompage, 39: pumping outlet,
40 : moteur hydraulique rotatif,40: rotary hydraulic motor,
41 : entrée, 41: entry,
42 : sortie, 42: exit,
43 : accumulateur, 43: accumulator,
44 : réservoir, 44: tank,
45 : deuxième clapet antiretour, 100 : compresseur thermique, 200 : moteur, 45: second check valve, 100: thermal compressor, 200: motor,
204, 205 : tubes capillaires,204, 205: capillary tubes,
301 : détecteur de niveau,301: level detector,
302 : enceinte étanche haute,302: high waterproof enclosure,
303 : goulot, 303: bottleneck,
304 : tube coulissant, 304: sliding tube,
305, 306 : tube, 305, 306: tube,
307 : corps, 307: body,
308 : évent, 308: vent,
309 : support, 309: support,
310 : flotteur, 311 : fourreau, 310: float, 311: sheath,
312 : tige, 312: stem,
313 : élément magnétique,313: magnetic element,
314 : capteur magnétique. | 314: magnetic sensor. |

Claims

Revendications Claims
[Revendication 1] Compresseur thermique (100) caractérisé en ce qu’il comprend une enceinte étanche basse (1 ) remplle de fluide frigorigène en équilibre de phase et un échangeur (4) permettant la circulation d'un médium chaud, afin d'augmenter la température et la pression du fluide frigorigène contenu dans l'enceinte étanche basse (1), une enceinte étanche haute (12) remplle de fluide frigorigène en équilibre de phase, située plus haut que l'enceinte étanche basse (1 ), l'enceinte étanche basse (1 ) et l'enceinte étanche haute (12) étant connectées en parties hautes par une première conduite (18), sélectivement interruptible au moyen d'une première électrovanne (14), l'enceinte étanche basse (1) et l'enceinte étanche haute (12) étant connectées en parties basses par une deuxième conduite (19), sélectivement interruptible au moyen d'une deuxième électrovanne (15) et l'enceinte étanche haute (12) comprenant encore un détecteur de niveau (10) de liquide apte à commander la première électrovanne (14) et la deuxième électrovanne (15) ouvertes pour un niveau haut et fermées pour un niveau bas. [Claim 1] Thermal compressor (100) characterized in that it comprises a low sealed enclosure (1) filled with refrigerant in phase equilibrium and an exchanger (4) allowing the circulation of a hot medium, in order to increase the temperature and pressure of the refrigerant contained in the lower sealed enclosure (1), a upper sealed enclosure (12) filled with refrigerant in phase equilibrium, located higher than the lower sealed enclosure (1), the lower sealed enclosure (1) and the upper sealed enclosure (12) being connected in the upper parts by a first pipe (18), selectively interruptible by means of a first solenoid valve (14), the lower sealed enclosure (1) and the upper waterproof enclosure (12) being connected in the lower parts by a second pipe (19), selectively interruptible by means of a second solenoid valve (15) and the upper waterproof enclosure (12) further comprising a level detector (10 ) of liquid capable of controlling the first solenoid valve (14) and the second solenoid valve (15) open for a high level and closed for a low level.
[Revendication 2] Compresseur thermique (100) selon la revendication 1 , où l'enceinte étanche haute (12) est située de manière à ce que son point le plus bas se trouve sensiblement à mi-hauteur de l'enceinte étanche basse (1 ). [Claim 2] Thermal compressor (100) according to claim 1, where the upper sealed enclosure (12) is located so that its lowest point is substantially halfway up the lower sealed enclosure (1). ).
[Revendication 3] Compresseur thermique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, où le détecteur de niveau (10) de liquide comprend une hystérésis afin d'éloigner le niveau haut du niveau bas. [Claim 3] A thermal compressor (100) according to any one of the preceding claims, wherein the liquid level detector (10) includes hysteresis to move the high level away from the low level.
[Revendication 4] Compresseur thermique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, où le détecteur de niveau (10) de liquide comprend un flotteur (310) disposé dans l'enceinte étanche haute (12) de manière à flotter sur la surface du liquide, solidaire d'un élément magnétique (313) apte à être aimanté et détecté par un capteur magnétique (314) disposé à l'extérieur de l'enceinte étanche haute (12). [Claim 4] Thermal compressor (100) according to any one of the preceding claims, where the liquid level detector (10) comprises a float (310) disposed in the upper sealed enclosure (12) so as to float on the surface of the liquid, secured to a magnetic element (313) capable of being magnetized and detected by a magnetic sensor (314) placed outside the upper sealed enclosure (12).
[Revendication 5] Compresseur thermique (100) selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, où l'hystérésis est réalisée au moyen d'une tige (312), solidaire de l'élément magnétique (313), respectivement du flotteur (310), coulissant avec butées distantes dans un fourreau (311 ) solidaire du flotteur (310), respectivement de l'élément magnétique (313), la distance entre les butées déterminant l'étendue de l'hystérésis. [Claim 5] Thermal compressor (100) according to any one of the two preceding claims, where the hysteresis is produced by means of a rod (312), integral with the magnetic element (313), respectively with the float (310). ), sliding with distant stops in a sheath (311) secured to the float (310), respectively of the magnetic element (313), the distance between the stops determining the extent of the hysteresis.
[Revendication 6] Compresseur thermique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant encore une enceinte étanche additionnelle (11 ), située au moins aussi haut que l'enceinte étanche haute (12) et connectée par une troisième conduite (13) en partie haute de l'enceinte étanche haute (12). [Claim 6] Thermal compressor (100) according to any one of the preceding claims, further comprising an additional sealed enclosure (11), located at least as high as the upper sealed enclosure (12) and connected by a third pipe (13). ) in the upper part of the upper waterproof enclosure (12).
[Revendication 7] Compresseur thermique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, où les enceintes étanches (1 , 12, 11 ) sont des bouteilles comprenant un unique goulot (303), disposé vers le bas, une connexion en partie basse étant réalisée au niveau du goulot (303), afin de puiser/remplir du liquide, et une connexion en partie haute étant réalisée par un tube traversant le goulot (303) et remontant vers le haut de la bouteille, afin de puiser/remplir du gaz. [Claim 7] Thermal compressor (100) according to any one of the preceding claims, where the sealed enclosures (1, 12, 11) are bottles comprising a single neck (303), arranged downwards, a connection in the lower part being made at the neck (303), in order to draw/fill liquid, and a connection at the top being made by a tube passing through the neck (303) and going up to the top of the bottle, in order to draw/fill liquid. gas.
[Revendication 8] Compresseur thermique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, où l'échangeur (4) comprend une pluralité de tubes capillaires formant des boucles plongeant dans l'enceinte étanche basse (1 ) et débouchant au travers d'un goulot (303). [Claim 8] Thermal compressor (100) according to any one of the preceding claims, where the exchanger (4) comprises a plurality of capillary tubes forming loops plunging into the lower sealed enclosure (1) and opening out through a bottleneck (303).
[Revendication 9] Compresseur thermique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, où le fluide frigorigène est du dioxyde de carbone, CO2. [Claim 9] Thermal compressor (100) according to any one of the preceding claims, wherein the refrigerant is carbon dioxide, CO 2 .
[Revendication 10] Compresseur thermique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, où le médium chaud est chauffé par un chauffe-eau solaire et est préférentiellement de l'eau. [Claim 10] Thermal compressor (100) according to any one of the preceding claims, where the hot medium is heated by a solar water heater and is preferably water.
[Revendication 11] Compresseur thermique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, où l'enceinte étanche basse (1 ) comprend encore un capteur de température et ou un capteur de pression et où le médium chaud est remplacé par un médium froid afin de refroidir le fluide frigorigène lorsque le fluide frigorigène risque de dépasser sa température ou sa pression critique. [Claim 11] Thermal compressor (100) according to any one of the preceding claims, where the lower sealed enclosure (1) further comprises a temperature sensor and/or a pressure sensor and where the hot medium is replaced by a cold medium in order to cool the refrigerant when the refrigerant is likely to exceed its critical temperature or pressure.
[Revendication 12] Moteur (200) caractérisé en ce qu’il comprend un compresseur thermique (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, un premier vérin (20) double effet, comprenant un premier piston (23) séparant une première petite chambre (21 ) d'une première grande chambre (22), une quatrième conduite (25) connectant l'enceinte étanche basse (1 ) en partie haute avec la première petite chambre (21 ), une troisième électrovanne (16) interrompant sélectivement la quatrième conduite (25), une cinquième conduite (26) connectant la première grande chambre (22) avec l'enceinte étanche haute (12) en partie haute, une sixième conduite (29) connectant la première petite chambre (21 ) avec la première grande chambre (22), une quatrième électrovanne (17) interrompant sélectivement la sixième conduite (29), un fin de course droit (27) détectant la présence du premier piston (23) en fond de la première grande chambre (22) et un fin de course gauche (28) détectant la présence du premier piston (23) en fond de la première petite chambre (21 ), une détection par le fin de course droit (27) commandant la fermeture de la troisième électrovanne (16) et l'ouverture de la quatrième électrovanne (17) et une détection par le fin de course gauche (28) commandant l'ouverture de la troisième électrovanne (16) et la fermeture de la quatrième électrovanne (17). [Claim 12] Engine (200) characterized in that it comprises a thermal compressor (100) according to any one of the preceding claims, a first double-acting cylinder (20), comprising a first piston (23) separating a first small chamber (21) of a first large chamber (22), a fourth pipe (25) connecting the lower waterproof enclosure (1) in the upper part with the first small chamber (21), a third solenoid valve (16) selectively interrupting the fourth pipe (25), a fifth pipe (26) connecting the first large chamber (22) with the upper sealed enclosure (12) in the upper part , a sixth pipe (29) connecting the first small chamber (21) with the first large chamber (22), a fourth solenoid valve (17) selectively interrupting the sixth pipe (29), a right limit switch (27) detecting the presence of the first piston (23) at the bottom of the first large chamber (22) and a left limit switch (28) detecting the presence of the first piston (23) at the bottom of the first small chamber (21), detection by the end right stroke (27) controlling the closing of the third solenoid valve (16) and the opening of the fourth solenoid valve (17) and detection by the left limit switch (28) controlling the opening of the third solenoid valve (16) and closing the fourth solenoid valve (17).
[Revendication 13] Moteur (200) selon la revendication précédente, comprenant encore un second vérin (30) double effet comprenant une deuxième tige (34) solidaire d'une première tige (24) du premier vérin (20), un deuxième piston (33) séparant une deuxième petite chambre (31 ) d'une deuxième grande chambre (32), la deuxième petite chambre (31 ) étant connectée par une septième conduite (35) à une entrée de pompage (38), la deuxième grande chambre (32) étant connectée par une huitième conduite (36) à une sortie de pompage (39), le deuxième piston (33) comprenant au moins un premier clapet antiretour (37) permettant le passage d'un fluide de la deuxième grande chambre (32) vers la deuxième petite chambre (31 ). [Claim 13] Motor (200) according to the preceding claim, further comprising a second double-acting cylinder (30) comprising a second rod (34) secured to a first rod (24) of the first cylinder (20), a second piston ( 33) separating a second small chamber (31) from a second large chamber (32), the second small chamber (31) being connected by a seventh pipe (35) to a pumping inlet (38), the second large chamber ( 32) being connected by an eighth pipe (36) to a pumping outlet (39), the second piston (33) comprising at least a first non-return valve (37) allowing the passage of a fluid from the second large chamber (32) ) towards the second small bedroom (31).
[Revendication 14] Moteur (200) selon la revendication précédente, comprenant encore un moteur hydraulique (40) rotatif comprenant une entrée (41 ) connectée à l'entrée de pompage (38) et une sortie (42) connectée à la sortie de pompage (39), un accumulateur (43) connecté à la septième conduite (35), un réservoir (44) connecté à la huitième conduite (36) et un deuxième clapet antiretour (45) disposé sur la huitième conduite (36) de manière à n'autoriser l'écoulement que du réservoir (44) vers le deuxième vérin (30). [Claim 14] Motor (200) according to the preceding claim, further comprising a rotary hydraulic motor (40) comprising an inlet (41) connected to the pumping inlet (38) and an outlet (42) connected to the pumping outlet (39), an accumulator (43) connected to the seventh pipe (35), a tank (44) connected to the eighth pipe (36) and a second check valve (45) arranged on the eighth pipe (36) so as to only allow flow from the reservoir (44) to the second cylinder (30).
PCT/EP2023/077086 2022-10-19 2023-09-29 Thermal compressor WO2024083478A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2210801A FR3141218A1 (en) 2022-10-19 2022-10-19 Thermal compressor
FRFR2210801 2022-10-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024083478A1 true WO2024083478A1 (en) 2024-04-25

Family

ID=84369571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/077086 WO2024083478A1 (en) 2022-10-19 2023-09-29 Thermal compressor

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3141218A1 (en)
WO (1) WO2024083478A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0038769B1 (en) * 1980-04-18 1985-07-24 Jean-Paul Bernier Method and devices for letting a transfer fluid circulate in a closed circuit comprising a heat source and a cold source
WO1992019924A1 (en) * 1991-05-04 1992-11-12 Hydrodynamique S.A. Holding Method and device providing isothermal compression of a compressible fluid
WO2010063817A2 (en) * 2008-12-05 2010-06-10 Thermea. Energiesysteme Gmbh Device and method for compacting or compressing a gas
US20160201658A1 (en) * 2013-08-30 2016-07-14 Heliix, Inc. Thermal compressor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0038769B1 (en) * 1980-04-18 1985-07-24 Jean-Paul Bernier Method and devices for letting a transfer fluid circulate in a closed circuit comprising a heat source and a cold source
WO1992019924A1 (en) * 1991-05-04 1992-11-12 Hydrodynamique S.A. Holding Method and device providing isothermal compression of a compressible fluid
WO2010063817A2 (en) * 2008-12-05 2010-06-10 Thermea. Energiesysteme Gmbh Device and method for compacting or compressing a gas
US20160201658A1 (en) * 2013-08-30 2016-07-14 Heliix, Inc. Thermal compressor

Also Published As

Publication number Publication date
FR3141218A1 (en) 2024-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2927959A1 (en) INSTALLATION FOR GENERATING ELECTRIC ENERGY FROM SOLAR ENERGY.
FR2715211A1 (en) Method of operating a refrigeration system and refrigeration system operating according to this method.
EP0038769B1 (en) Method and devices for letting a transfer fluid circulate in a closed circuit comprising a heat source and a cold source
CH699989B1 (en) domestic heating installation equipped with a heat pump.
WO2023025678A1 (en) Device for storing energy and producing freshwater
EP1987292B1 (en) Heat exchanger device intended for heating or air-conditioning systems
WO2024083478A1 (en) Thermal compressor
WO2024083477A1 (en) Heat engine
FR2922001A1 (en) Heating installation for producing e.g. domestic hot water, in building, has heat pump collecting heat from fluid in exchanger and transferring heat to fluid in another exchanger, and third exchanger transferring heat to domestic hot water
EP0134184A2 (en) Central heating installation comprising a heat pump
FR3051006A1 (en) SYSTEM FOR REGULATING THE TEMPERATURE OF THE ENVELOPE OF A CONSTRUCTION AND CONSTRUCTION EQUIPPED WITH SUCH A SYSTEM
CA1227978A (en) Phase change solar heating system
EP3189224B1 (en) Engine with differential evaporation pressures
FR3026381A1 (en) HYDRAULIC DEVICE FOR DEPTH CONTROL
EP0244435B1 (en) Multiple energy generator with integrated thermal cycle
FR2851796A1 (en) HYDRAULIC PUMP AND HYDRAULIC SYSTEM COMPRISING SUCH A PUMP.
FR2615569A1 (en) SOLAR AUTONOMOUS ATMOSPHERIC PUMP
FR2966203A1 (en) Stirling type thermodynamic device for autonomous heat pump, has chambers arranged on working liquid circuits, and shifter connected to lower parts of chambers so that each chamber is entirely filled with fluid when shifter is put in motion
FR2547399A1 (en) Heat pump with high performance coefficient
EP0309634A1 (en) Environment-assisted high-efficiency integrated heating and cooling system
FR3028308A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR STORING AND RESORTING CALORIFIC ENERGY
FR3122248A1 (en) Thermal machine with compressor powered by a manometric column
EP4336124A1 (en) System and method for transferring thermal energy
BE893310A (en) Solar energy system with heat storage system - for intermittent use by liquid transfer
FR2534322A1 (en) SOLAR MOTOR, IN PARTICULAR FOR THE PUMPING OF WATER AND THE PRODUCTION OF ELECTRIC OR MECHANICAL ENERGY