FR2532489A1 - Dispositif pour transformer directement la chaleur en electricite - Google Patents
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- H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
- H10N15/20—Thermomagnetic devices using thermal change of the magnetic permeability, e.g. working above and below the Curie point
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Abstract
LE DISPOSITIF SE FONDE SUR LE FAIT QUE POUR LES MATERIAUX FERROMAGNETIQUES IL EXISTE TOUJOURS UNE GAMME DE TEMPERATURE POUR LAQUELLE LA PERMEABILITE MAGNETIQUE DU MATERIAU PRESENTE DES VARIATIONS IMPORTANTES AVEC LA TEMPERATURE. SOIT, DONC, UN MATERIAU FERROMAGNETIQUE 1, (CONSTITUE PAR EXEMPLE PAR DES PLAQUES MINCES) PLONGE DANS UN CHAMP MAGNETIQUE EXTERIEUR OBTENU PAR UN MOYEN CONVENABLE (PAR EXEMPLE UNE BOBINE 5 PARCOURUE PAR UN COURANT CONTINU). SI ON CHAUFFE ET REFROIDIT ALTERNATIVEMENT CE MATERIAU PAR UN SYSTEME THERMIQUE CONVENABLE (PAR EXEMPLE EN FAISANT PASSER ALTERNATIVEMENT DES COURANTS DE GAZ CHAUDS ET D'AIR A TEMPERATURE AMBIANTE QUI ENTRENT A TRAVERS LES VANNES 6 ET 7, RESPECTIVEMENT, ET RESSORTENT PAR LES VANNES 8 ET 9, RESPECTIVEMENT) ON OBTIENDRA DES VARIATIONS IMPORTANTES DU CHAMP MAGNETIQUE DANS LE VOLUME DE L'ESPACE OCCUPE PAR LEDIT MATERIAU. IL SUFFIT ALORS DE PLACER UN CIRCUIT DE FACON TELLE QUE LES VARIATIONS DE CHAMPS DECRITES CI-DESSUS SE TRADUISENT PAR DES VARIATIONS DE FLUX A TRAVERS LEDIT CIRCUIT (PAR EXEMPLE UNE BOBINE 3 ENROULEE AUTOUR D'UN CYLINDRE 2) POUR AVOIR UNE FORCE ELECTROMOTRICE INDUITE DANS LE CIRCUIT ET, SI CELUI-CI EST FERME, UN COURANT.
Description
La présente invention concerne un moyen de transformation directe de la chaleur en énergie électrique
Les dispositifs employés jusqu'à présent se divisent en deux catégories.
Les dispositifs employés jusqu'à présent se divisent en deux catégories.
Dans la premi-ère9 on fait appel à une transformation intermédiaire de la chaleur en énergie mécanique à l'aide de machines telles que turbines à vepeur avec leur chaudière, turbines à gaz, moteurs à combustion interne, etc. avec des installations extérieures telles que chambres de combustion, reacteurs nu 3claires, systèmes de captation solaire, etc. destinées à fournir la chaleur necessaire. Ces machines, à leur tour, entrat nent le générateur d'électricité proprement dit, où la force éléctromotrice induite est produite par la variation de flux magnétique à travers les enroulements du générateur, variation obtenue, en dernière analyse, en faisant varier la position de ces enroulements par rapport à un champ-magne'tique.
La deuxième catégorie comprend des générateurs capables de transformer directement la chaleur en éléctricité, tels que les différents types de cellules photovoIta'#ques Les générateurs de la première catégorie peuvent atteindre de grandes puissances, tandis que ceux de la deuxième sont, jusqu'à présent, limités aux installations de puissance relativement faible.
Le principe sur lequel l'invention se fonde est le sui bvant :
Les matériaux ferromagnétiques présentent des variations de leurs propriétés magnétiques avec la eempérature, Ce phénol mène n'est pas rigoureusement limité aux matériaux ferromagné tiques, mais il existe toujours parmi ceux-ci une zone de temn uérature où les variations indiquées sont très-importantes, en
particulier au voisinage et au dessous de la température de
Curie, température à laquelle les caractéristiques ferromagnétiques finissent par dispara#tre.
Les matériaux ferromagnétiques présentent des variations de leurs propriétés magnétiques avec la eempérature, Ce phénol mène n'est pas rigoureusement limité aux matériaux ferromagné tiques, mais il existe toujours parmi ceux-ci une zone de temn uérature où les variations indiquées sont très-importantes, en
particulier au voisinage et au dessous de la température de
Curie, température à laquelle les caractéristiques ferromagnétiques finissent par dispara#tre.
Soit donc un matériau ferromagnétique plongé dans un champ magnétique extérieur. Le volume occupé par ce matériau est le siège d'un champ magnétique qui dépend à la fois du champ tnag nétique extérieur et de la perméabilité magnétique du matériau.
En chauffant et en refroidissant alternativement celui-ci on obtient donc des variations dans le champ magnétique corres pondant au volume de l'espace occupé par ce matériau. Si des circuits électriques, notamment des bobines, sont placés au tour du matériau de telle façon que les variations de champ indiquées ci-dessus se traduisent par des variations de flux magnétique dans les circuits, on obtient alors une force éléca tromotrice dans ces circuits.On aura donc un généra#teur qui convertit directement la chaleur en énergie éléctrîque. Ce principe, très général et qui constitue le coeur de l'inven tion, est susceptible de nombreux modes de réalisation, sujets : -uniquement à la présence des quatre éléments suivants ::
- un noyau en matériau ferromagnétique
- un moyen de chauffer et de refroidir alternativement
le noyau
- un champ magnétique extérieur au dit noyau et dans le
quel celui-ci est plongé
- un circuit destiné à entre le siège de la force éléc
tromotrice induite, placé de telle façon que les va
riations de champ magnétiqueocorrespondant au volume
occupé par le noyau provoquent des variations de flux
magnétique dans ce circuit
Dans ce qui suit plusieurs modes de réalisation sont in diqués, ( le premier étant décrit plus en détail ) à l'aide des dessins annexés et décrits ci-dessous.
- un noyau en matériau ferromagnétique
- un moyen de chauffer et de refroidir alternativement
le noyau
- un champ magnétique extérieur au dit noyau et dans le
quel celui-ci est plongé
- un circuit destiné à entre le siège de la force éléc
tromotrice induite, placé de telle façon que les va
riations de champ magnétiqueocorrespondant au volume
occupé par le noyau provoquent des variations de flux
magnétique dans ce circuit
Dans ce qui suit plusieurs modes de réalisation sont in diqués, ( le premier étant décrit plus en détail ) à l'aide des dessins annexés et décrits ci-dessous.
La fig. 1 represente une vue schématique, en coupe, d'un générateur d'électricité selon l'invention employant un courant de gaz chauds et un courant d'air froid pour, respectivement, chauffer et refroidir le noyau.
La fig. 2 montre un détail du système d'alimentation des deux courants de gaz chauds et d'air froid.
La fig. 3 montre la disposition des plaques du noyau et des tuyau d'alimentation et de réception du courant de gaz chaud dans le cas où les fluides s'écoulent perpendiculairement à l'axe du cylindre.
La fig. 4 montre un système de pistons qui permet de maintenir séparés les fluides de chauffage et refroidissement.
La fig. 5 montre un système pour vehiculer au noyau la radiation solaire
La fig. 6 montre les élements essentiels d'un circuit électrique prevu pour le cas où la bobine siège du courant induit est à la fois la bobine par laquelle passe le courant continu.
La fig. 6 montre les élements essentiels d'un circuit électrique prevu pour le cas où la bobine siège du courant induit est à la fois la bobine par laquelle passe le courant continu.
Dans le premier mode de réalisation ( voir fig. 1), le noyau (1) est placé à l'intérieur d'un cylindre (2) autour duquel une bobine (3), normalement à plusieurs couches, est enroulée.
Pour rendre possible un échange de chaleur rapide, le noyau, au lieu d'âtre massif, est constitué de plusieurs plaques minces et parallèles à axe du cylindre, convenablement jointes, en employant des pieces du même matériau de façon à obtenir des espaces entre plaques qui soient fermés laterale- ment et qui débouchent tous, à chaque extremité du cylindre, dans une chambre commune, pour laquelle on peut aussi employer le même matériau,
Le chauffage s'obtient en faisant passer des gaz chauds entre les#plaques. Ces gaz chauds proviennent par exemple d'un foyer de combustion ou bien, si des problèmes de corrosion ou d'incrustations se posent, d'un échangeur qu un gaz inerte est échauffé par les gaz de combustion L'envoi des gaz chauds est commandés par une vanne 6. Les gaz chauds, après avoir parcouru le cylindre 2 en passant entre les plaques, sortent par une vanne 8.
Le chauffage s'obtient en faisant passer des gaz chauds entre les#plaques. Ces gaz chauds proviennent par exemple d'un foyer de combustion ou bien, si des problèmes de corrosion ou d'incrustations se posent, d'un échangeur qu un gaz inerte est échauffé par les gaz de combustion L'envoi des gaz chauds est commandés par une vanne 6. Les gaz chauds, après avoir parcouru le cylindre 2 en passant entre les plaques, sortent par une vanne 8.
Les gaz qui chauffent les plaques, directement ou par l'intermediaire d'un gaz inerte, ou le gaz inerte lui même, peuvent aussi avoir acquis leur chaleur d'un réacteur nucléai re, de la radiation solaire, d'une installation géothermique, d'un système industriel ou ménager de recupération de chaleur ou encore peuvent entre des gaz chauds d'échappement de ngim- porte quel type de machine, voire provenir dvun forage, cette liste n'étant pas limitative, la seule caractéristique impor- tante dans ce mode de réalisation étant qu'il y ait un gaz chaud disponible pour le chauffage.
Le refroidissement s'obtient en faisant passer de l'air à température ambiante entre les plaques.
L'admission de l'air est commandée par une vanne 7 dont l'ouverture est synchronisée avec la fermeture de la vanne 6.
Après avoir parcouru le cylindre 2, en passant entre les plaques, l'air échauffé sort par une vanne 9 dont l'ouverture est synchronisée avec la fermeture de la vanne 8.
Ces deux courants, gaz chauds et air froid, passent donc alternativement entre les plaques faisant varier la température du noyau entre deux limites, supérieure et inférieure, préétablies et choisies dans la zone où la variation de la perméabilité magnétique avec la température est importante.
A titre d'exemple la figure 2 montre plus en détails un système permettant au gaz et à l'air injectés à une extrémité du cylindre d'en parcourir la longueur et ressortir à l'autre extrémité se réparant de façon approximativement uniforme entre les plaques. Le gaz et l'air arrivent par deux tuyaux indépendants (10) et (11) respectivement, alimentés à chaque extremité par une vanne ((6) et (7) respectivement ) qui s'ou- vre quand l'autre se ferme, comme décrit ci-dessus, ces tuyaux déchargeant respectivement le gaz et l'air entre les plaques par des ouvertures (4) placées en correspondance avec chaque espace entre les plaques.
Le système de réception à autre extrémité ( non indiqué sur la figure ) est semblable au système d'injection, avec une ouverture pour l'air et une pour le gaz chaud en correspondance avec chaque espace entre les plaques, condui sant respectivement aux tuyaux de réception de l'air et du gaz.
Quand il n'y a pas un interêt particulier à garder les deux décharges separées, on peut avoir une seule ouverture par espace entre plaques et un seul-tuyau de réception commun aux deux fluides, particulièrement en vue due fait que, même avec des décharges séparées, il y aura toujours un certain mélange des deux fluides.
Il est possible d'installer plusieurs tuyaux calimenta- tion des fluides et/ou plusieurs tuyau de réception, placés parallelèment et tous munis d'ouvertures en correspondance aux espaces entre plaques.
Pour augmenter la rapidité de l'échange de chaleur il est aussi possible, notamment quand le cylindre est très long, d# diviser le noyau en plusieurs sections indépendantes1 de la me= me forme chacune que le noyau original mais, par consequent, plus courte, auxquelles on appliquera le même système déjà décrit pour l'ensemble du noyau, en prenant garde à synchro niser les injections de fluides chaud et froid pour chaque section, ou encore il est possible de prevoir plusieurs in jetions des fluides en des points à intervalles reguliers le long des plaques.
Au lieu de faire écouler les fluides parallèlement à l'axe du cylindre, on peut les faire écouler perpendiculaire ment au dit axe ( Dans ce cas les plaques seront encore jointes de façon à obtenir des espaces entre plaques fermés lateraement et les deux chambres où les espaces débouchent seront des deux cotes diametralement opposés du cylindre ).
Voir la fig. 3 qui montre les plaques du noyau (l) dans le cylindre ainsi que certains détails d'un système dealimenta- tion, donné à titre d'exemple, destiné à assurer une répartition uniforme des deux fluides entre les plaques. Ce système est pareil à celui déjà décrit ci-dessus et la fig 3 montre la forme du tuyau d'alimentation (10) et de réception (12) des gaz chauds dans ce cas, munis d'ouvertures (4) en correspon dance aux espaces entre plaques.
Les tuyaux d'alimentation et de réception de l'air ne sont pas indiqués mais leurs forme et disposition sont pareilles.
Dans ce cas aussi on peut avoir un seul tuyau de récep tion commun aux gaz chauds et à l'air ou avoir plusieurs tuyaux d'alimentation des fluides et/ou plusieurs tuyaux de réception placés parallèlement ou encore diviser le cylindre en séctions ou encore prevoir plusieurs points d'injection des fluides le long des plaques.
En tout cas, pour faire circuler ces deux courants, chaud et froid, il faudra prévoir à l'extérieur du générateur pro prement dit, un système de compresseurs, ventilateurs, filtres, instruments, échangeur de gaz porteur de chaleur / gaz inerte, ( au cas où cette solution est retenue ), éventuelle récuperation de chaleur, etc. selon les règles de l'art.
Le champ magnétique extérieur est engendré par une deuxième bobine (5) à une ou plusieurs couches, placée au dehors du cylindre et coaxiale à celui-ci, par laquelle on fait circuler un courant continu. Cette disposition assure que le champ ainsi engendré à l'intérieur du cylindre, et en particulier dans le volume occupé par le noyau, est toujours perpendicu laire aux spires de la bobine ( 3 ) et qu'il y a bien, donc, un flux à travers celle-ci. ( Voir fiq. 1)
Le courant continue peut provenir d'un alimentateur independant ou être constitué ( sauf au moment de la mise en route ) d'une partie du courant debité par le générateur lui même!convenablement transformé et redressé.
Le courant continue peut provenir d'un alimentateur independant ou être constitué ( sauf au moment de la mise en route ) d'une partie du courant debité par le générateur lui même!convenablement transformé et redressé.
Il faut signaler que, dans cette disposition, la bobine extérieure (5) perçoit des variations de flux provenant de
Il'effet composé des variations du champ dans le noyau, déjà examinées ci-dessus, et des variations dues au courant variable débité par le générateur et circulant, comme nous le verrons, dans la bobine intérieure (3).
Il'effet composé des variations du champ dans le noyau, déjà examinées ci-dessus, et des variations dues au courant variable débité par le générateur et circulant, comme nous le verrons, dans la bobine intérieure (3).
Il y aura donc une force électromotrice variable in duite dans la bobine (5). Ce phénomène peut, premièrement, être réduit en employant un plus grand nombre de spires, éventuellement bobinées sur plusieurs couches, dans la bobine (3) que dans la bobine (5), ce qui est coherent avec la necessité de profiter au maximum des variations de champ dans le noyau.
Il peut être ulterieurement réduit, par exemple, en insérant en serine entre la bobine (5) et la source d'alimenta tion en courant continu une bobine de haute impédance qui n'empêche pas le passage du courant continu mais qui s'oppose au passage du courant variable.
Le courant variable qui, malgré ces précautions, est encore présent dans la bobine (5) peut être accepté et on peut même, Si l'on veut, réduire de façon automatique l'alimenta tion prevue en courant continu quand celui-ci se trouve ren forcé par le courant induit ainsi que l'augmenter dans le cas contraire.
Le circuit siège de la force électromotrice induite est la bobine (3). Nous avons déjà signalé le fait que le champ magnétique variable à l'intérieur du noyau est toujours per pendiculaire aux spires et que les variations de ce champ se traduisent donc toujours par des variations de flux dans le circuit. ( Voir fig. 1)
Les courants de Foucault qui se développent dans le no yau peuvent entre réduits par les méthodes traditionnelles em ployées)par exempleJpour le noyau des transformateurs.
Les courants de Foucault qui se développent dans le no yau peuvent entre réduits par les méthodes traditionnelles em ployées)par exempleJpour le noyau des transformateurs.
A l'éxterieur du circuit électrique du générateur pro prement dit il faudra prevoir des systèmes de transformation de tension et de frequence, sureté, réglage, mesure, transmis 'sion, correction du facteur de puissance, etc, selon-les règles de l'art, ces systèmes pouvant titre indépendants ou reliés au reste du générateur ou à ses unités auxiliaires.
Le deuxième mode de réalisation est semblable au premier satrf pour le fait que le gaz chaud et l'air froid sont toujours gardés séparés
La fig. 4 montre un espace entre les plaques avec les entrées et sorties de gaz chaud et d'air ainsi quçun piston (13).Dans une première phase, le piston étant a gauche dans la figure ( piston en trait plein ), la vanne d'injection du gaz chaud s'ouvre pour admettre le gaz ( les deux vannes à l'extremité droite étant fermées). En mime temps, le piston bouge vers la droite et la vanne de sortie de l'air se ferme quand le piston la dépasse Le piston bouge jusqu'à la position indiquée ( piston hachuré > permettant au gaz de sortir par sa vanne de sortie qui s'ouvre quand le pis- ton la dépasse.Quand le débit prévu de gaz chaud est passe, la vanne d'admission du gaz se fermes celle d'entrée d'air s'ouvre et le même phénomène a lieu pour.l'alr l'air est admis, le piston revient vers la gauche jusqu'à sa position initiale , ( en faisant fermer en-la dépassant la vanne de sortie du gaz ) le débit prévu passe et sort par la vanne de sortie de l'air qui s'ouvre quand le piston la dépasse
De cette façon les deux fluides se trouvent toujours des deux c8té opposé du piston et ne se mêlent jamais Le gaz chaud ( ou l'air ) qui reste à gauche ( ou à droite ) du pis#ton au moment où celui#ci, le débit prévu étant passe et les vannes du gaz ( ou de l'air ) s'étant fermées9 continue sa course vers la gauche ( ou vers la droite ) peut 8tre soit simplement comprimé dans l'espace mort à gauche ( ou à droite) de la position extrtme du piston, soit déchargé par une vanne supplementaire vers le circuit de réception, cette dernière vanne ne s'ouvrant que pour le temps necessaire à l'évacuation du aaz (ou de l'air) résiduel ( Vanne non indiquée dans la fig.)
On aura donc un dispositif du type que nous venonsde décrire pour chaque espace entre plaques, tous ces dispositifs étant synchronisés.
La fig. 4 montre un espace entre les plaques avec les entrées et sorties de gaz chaud et d'air ainsi quçun piston (13).Dans une première phase, le piston étant a gauche dans la figure ( piston en trait plein ), la vanne d'injection du gaz chaud s'ouvre pour admettre le gaz ( les deux vannes à l'extremité droite étant fermées). En mime temps, le piston bouge vers la droite et la vanne de sortie de l'air se ferme quand le piston la dépasse Le piston bouge jusqu'à la position indiquée ( piston hachuré > permettant au gaz de sortir par sa vanne de sortie qui s'ouvre quand le pis- ton la dépasse.Quand le débit prévu de gaz chaud est passe, la vanne d'admission du gaz se fermes celle d'entrée d'air s'ouvre et le même phénomène a lieu pour.l'alr l'air est admis, le piston revient vers la gauche jusqu'à sa position initiale , ( en faisant fermer en-la dépassant la vanne de sortie du gaz ) le débit prévu passe et sort par la vanne de sortie de l'air qui s'ouvre quand le piston la dépasse
De cette façon les deux fluides se trouvent toujours des deux c8té opposé du piston et ne se mêlent jamais Le gaz chaud ( ou l'air ) qui reste à gauche ( ou à droite ) du pis#ton au moment où celui#ci, le débit prévu étant passe et les vannes du gaz ( ou de l'air ) s'étant fermées9 continue sa course vers la gauche ( ou vers la droite ) peut 8tre soit simplement comprimé dans l'espace mort à gauche ( ou à droite) de la position extrtme du piston, soit déchargé par une vanne supplementaire vers le circuit de réception, cette dernière vanne ne s'ouvrant que pour le temps necessaire à l'évacuation du aaz (ou de l'air) résiduel ( Vanne non indiquée dans la fig.)
On aura donc un dispositif du type que nous venonsde décrire pour chaque espace entre plaques, tous ces dispositifs étant synchronisés.
On peut là aussi diviser le cylindre-en sections, divi sion utile si l'on considère que l'arbre qui pousse le piston, quand celui-ci est dans sa position de gauche, fait saillie vers la gauche d'une longueur au moins égale à celle de la course du piston.
Dans le caS où le mouvement des courants, donc des pistons, est parallèle à l'axe du cylindre, on peut, par exemple, envisager une division en deux du cylindre. La moitié des pistons parcourent une section; leur course allant d'une ex trémité du cylindre au centre et l'autre moitié l'autre sec tion- leur course allant de l'autre extrémité du cylindre également au centre. Les arbres donc font saillie de chacune des deux extrémités du cylindre d'une longueur approximati vement égale à la moitié de la longueur du cylindre.
Si l'on fait circuler les courants, et donc bouger les pistons, perpendiculairement à l'axe du cylindre, on peut é galement diviser le cylindre en sections et même envisager de faire sortir les arbres mettant en action les pistons des parois du cylindre.
En général, dans toutes ces variantes il est important de prévoir une forme geometrique des espaces.entre plaques par courus par les pilotons qui permette à ceux-ci un bon contact tavec les parois,/forme de ces espaces n'etant donc pas forcé ment identique à celle que la fig 2 indique, à titre dtexemm ple, pour le premier mode de réalisation dans le cas où le fluides s'écoulent parallèlement à l'axe du cylindre.
Le troisième mode de réalisation est similaire au premier, sauf pour le fait que le fluide de refroidissement est constitué par de l'eau dont la température de vaporisation se situe un peu en dessous de la température à ~aquelle..on veut refroidir le noyau et qui se vaporise en le refroidissant.
La température de vaporisation nécessaire n'étant pas, en qé néral, 1000 C il faudra prévoir une pression de l'eau diffe rente de la pression atmosphérique
Etant donnée la grande différence entre la chaleur spécifique de l'air et la chaleur latente de vaporisation de l'eau, cette solution permet d'avoir des débits bien plus reduits de fluide refroidissant. En outre, cette solution se prête bien au recyclage de l'eau ( à ltexterieur du générateur proprement dit ) après reconversion de la vapeur en eau et après récupération de l'énergie stockée dans la vapeur ( énergie mecani que et chaleur ).
Etant donnée la grande différence entre la chaleur spécifique de l'air et la chaleur latente de vaporisation de l'eau, cette solution permet d'avoir des débits bien plus reduits de fluide refroidissant. En outre, cette solution se prête bien au recyclage de l'eau ( à ltexterieur du générateur proprement dit ) après reconversion de la vapeur en eau et après récupération de l'énergie stockée dans la vapeur ( énergie mecani que et chaleur ).
Elle est particulierement recommandée quand la température de Curie du noyau n'est pas très eloignée de la température ambiante ( cas par exemple de certains alliages Fer-Nic kel pour lesquelles on trouve des nuances ayant une température de Curie comprise entre 1000 et 2000 et meme inferieureJ si on accepte alors l'înconvenient d'un circuit d'eau à pres- sion inferieure à l'atmospherique)
Les pistons séparant les deux fluides ( procedé décrit dans le deuxième mode pour le cas du gaz chaud et de l'air ) seront employés ou non selon l'interêt que presente le fait de garder les deux fluides separés C possibiIité de recirculation ).
Les pistons séparant les deux fluides ( procedé décrit dans le deuxième mode pour le cas du gaz chaud et de l'air ) seront employés ou non selon l'interêt que presente le fait de garder les deux fluides separés C possibiIité de recirculation ).
Pour le reste ce mode de réalisation est pareil- au pre skier.
Le quatrième mode de réalisation est semblable au premier, mais il prévoit l'emploi d'un liquide chaud pour le chauffage du noyau. Ce liquide a été chauffe à l'éxterieur du générateur par une quelconque des méthodes indiquées à propos de l'origine de la chaleur nécessaire au chauffage des gaz chauds dans le premier mode de réalisation
Ce liquide peut entre de l'eau sous pression, mais on peut aussi envisager l'emploi d'un autre liquide, particulièrement si celui-ci a une témperature dqebullition elevée, permettant l'emploi d'une pression plus réduite
En ce qui concerne le refroidissement on peut employer de l'air ambiant ou de l'eau ( premier mode et troisième mode respectivement ). Les pistons séparant les deux fluides (pro cedé décrit dans le deuxième mode pour le cas du gaz chaud et de l'air ) seront employés ou non selon leintêret que pressente le fait de garder les fluides separés ( nature des deux fluides, possibilité de recirculation etc. )
Pour le reste ce mode de réalisation est pareil au premier.
Ce liquide peut entre de l'eau sous pression, mais on peut aussi envisager l'emploi d'un autre liquide, particulièrement si celui-ci a une témperature dqebullition elevée, permettant l'emploi d'une pression plus réduite
En ce qui concerne le refroidissement on peut employer de l'air ambiant ou de l'eau ( premier mode et troisième mode respectivement ). Les pistons séparant les deux fluides (pro cedé décrit dans le deuxième mode pour le cas du gaz chaud et de l'air ) seront employés ou non selon leintêret que pressente le fait de garder les fluides separés ( nature des deux fluides, possibilité de recirculation etc. )
Pour le reste ce mode de réalisation est pareil au premier.
Le Le cinquième mode de réalisation est semblable au premier, mais 1 prévoit l'emploi de la vapeur d'eau pour le chauffage de noyau. Cette vapeur a été produite à l'exté rieur du générateur par une quelconque des méthodes indiquées à propos de l'origine de la chaleur nécessaire au chauffage des gaz chauds dans le premier mode de réalisation.
Cette vapeur cède de la chaleur au noyau et on peut avantageusement prévoir sa condensation totale ou partielle pour augmenter la quantité de chaleur disponible per unité de masse de vapeur.
En ce qui concerne le refroidissement on peut emplo yer de l'air ambiant ou de l'eau ( premier mode et troi sième mode respectivement 3. Les pistons séparant les deux fluides ( procedé décrit dans le deuxième mode pour le cas du gaz chaud et de l'air ) seront employés ou non selon l'inttret que oresente le fait de garder les fluides seDarés ( nature des deux fluides, Possiblité de recirculation etc.).
Pour le reste ce mode de réalisation est pareil au premier.
Le sixième mode de réalisation prévoit le chauffage direct du noyau par radiation solaire. Il faudra dans ce cas véhiculer convenablement la radiation à travers un système optique.
La fig. 5 donne un exemple d'une telle réalisation.
Dans cet example le noyau est constitué de bandes (18) minces parallèles à l'axe du cylindre et contenues dans une chambre (19) montrée en coupe dans la figure 5. Une ouverture (20) longue et étroite parcourt toute la chambre d'une éxtremité à l'autre.
Cette ouverture est fermée par un matériau transparent à la radiation mais qui empoche les fluides de refroidissement décrits ci-dessous de sortir
Le point de convergence (21) de la radiation reflechie par le miroir (22) se trouve à l'interieur de la chambre près de 11ouverture ( en toute rigueur, le point de convergence légèrement déplacé par la entre transparente de l'ouverture)
Les parois intérieures de la chambre sont très reflechissantes et présentent des irregularités qui causent une réflexion de la radiation dans toutes les directions. Les bandes sont peintés ou traitées de façon à ne pas réfléchir la radiation
De cette façon toute la radiation sera absorbée par les bandes, sauf la partie' qui échappe à travers l'ouverture (20).Le noyau peut evidemment avoir d'autres formes,le seul point important étant qu'il permette, par des intervall#ou ouvertures l'expansion de la radiation dans toute la chambre
Pour couvrir toute la longueur de la chambre on peut ou bien installer plusieurs miroirs envoyant la radiation dans l'ouverture à intervalles reguliers ou bien faire osciller le miroir autour d'une position centrale de telle façon que le point de convergence de la radiation bouge et balaye toute l'ouverture pendant un cycle de chauffage
La surface intérieure de la chambre peut ere couverte d'une couche dun matériau transparent et lisse qui soit fa- -cile à nettoyer.
Le point de convergence (21) de la radiation reflechie par le miroir (22) se trouve à l'interieur de la chambre près de 11ouverture ( en toute rigueur, le point de convergence légèrement déplacé par la entre transparente de l'ouverture)
Les parois intérieures de la chambre sont très reflechissantes et présentent des irregularités qui causent une réflexion de la radiation dans toutes les directions. Les bandes sont peintés ou traitées de façon à ne pas réfléchir la radiation
De cette façon toute la radiation sera absorbée par les bandes, sauf la partie' qui échappe à travers l'ouverture (20).Le noyau peut evidemment avoir d'autres formes,le seul point important étant qu'il permette, par des intervall#ou ouvertures l'expansion de la radiation dans toute la chambre
Pour couvrir toute la longueur de la chambre on peut ou bien installer plusieurs miroirs envoyant la radiation dans l'ouverture à intervalles reguliers ou bien faire osciller le miroir autour d'une position centrale de telle façon que le point de convergence de la radiation bouge et balaye toute l'ouverture pendant un cycle de chauffage
La surface intérieure de la chambre peut ere couverte d'une couche dun matériau transparent et lisse qui soit fa- -cile à nettoyer.
Le chauffage sera interrompu, pendant la phase de re froidissement9 en coupant simplement le circuit parcouru par la radiation en n'importe quel point et l'on peut avanta geusement prévoir, pour mieux profiter de la radiation captée, deux unités en parallèle dont Ipune est chauffée quand l'aux tre est refroidie, la radiation étant vehiculée alternativement vers l'une ou l'autre des unités.
Le-refroidissement peut se faire par air comme dans le premier mode de réalisation9 même si les détails du système
seront differents de ceux donnés à titre deexemple dans la description du premier mode9 étant nécessaire dans ce cas d'envoyer une courant d'air global dans la chambre sans la diviser en plusieurs courant indépendants parallèles aux bandes.
seront differents de ceux donnés à titre deexemple dans la description du premier mode9 étant nécessaire dans ce cas d'envoyer une courant d'air global dans la chambre sans la diviser en plusieurs courant indépendants parallèles aux bandes.
On peut aussi avoir un système de refroidissement par eau, procedé dont le principe a été décrit dans le troisième mode de réalisation, mème si dans ce cas on aura un courant global d'eau.
Dans les deux cas ( refroidissement par air et refroidissement par eau ) on peut diviser le cylindre en section, injecter le fluide en plusieurs points le long du parcours du fluide et faire écouler les fluides -ou bien parallèlement ou bien perpendiculairement à l'axe du cylindre.
Pour le reste, ce mode est pareil au premier.
Dans le septième mode de réalisation, le noyau est constitué par une laine de matériau ferromagnétique située à l'intérieur du cylindre.
Le gaz chaud et l'air froid, injectés alternativement comme dans le mode 1, traversent la laine, Les détails du sya- tème seront differents étant prevu ici un courant global non dans dans dans la déscription du mode 7 à propos de la possibilité de diviser le noyau en séctions indépendantes ou de faire écouler les fluides perpendiculai- rement à l'axe sont également #valables. De surcroit, il est facile dans ce cas deameliorer l'échange thermique en dirigeant les deux fluides vers n'importe quel point du noyau par une système de tuyau d'alimentation ( et de réception) qui pénetrent dans le masse du noyau.
Si l'on renonce à récupérer la vapeur, qui dans ce cas
se mêlera avec les gaz chauds, ou l'on installe une unité
de séparation extérieure eau/gaz, on peut employer de l'eau
comme fluide refroidissant, procédé décrit dans le troisiè
me de réalisation.
se mêlera avec les gaz chauds, ou l'on installe une unité
de séparation extérieure eau/gaz, on peut employer de l'eau
comme fluide refroidissant, procédé décrit dans le troisiè
me de réalisation.
On peut aussi employer un liquide chaud ou de la vapeur
pour le chauffage du noyau comme dans le quatrième et cinquiè
me mode, les remarques faites au paragraphe antérieur étant également valables ici.
pour le chauffage du noyau comme dans le quatrième et cinquiè
me mode, les remarques faites au paragraphe antérieur étant également valables ici.
On peut enfin véhiculer la radiation solaire vers le no
yau pour le chauffer procedé décrit dans le mode 6.
yau pour le chauffer procedé décrit dans le mode 6.
Pour le reste ce mode est pareil au premier.
Le huitième mode de réalisation diffère des precédents
en en ce qui concerne le moyen d'engendrer le champ magnéti
que extérieur, pouvant donc fonctionner avec n'importe lequel
des systèmes de chauffage et de refroidissement' av#. leu,r ty
pe du noyau correspondant, décrits jusqu'ici.
en en ce qui concerne le moyen d'engendrer le champ magnéti
que extérieur, pouvant donc fonctionner avec n'importe lequel
des systèmes de chauffage et de refroidissement' av#. leu,r ty
pe du noyau correspondant, décrits jusqu'ici.
Dans ce mode-ci la bobine extérieure (5) n'existe pas.
-Le courant continu chargé d'engendrer le champ magnétique circule dans la bobine (3) où' par consequené, le courant continu et le courant variable induit se superposent
La fig. 6 montre à titre d'exemple un circuit électrique ( duquel la bobine (3) avec son noyau-(l) font- partie destiné à empêches, d'un coté, le courant continu de passer par la charge du générateur et de l'autre le courant variable de passer par la source d'alimentation en continu (14).
La fig. 6 montre à titre d'exemple un circuit électrique ( duquel la bobine (3) avec son noyau-(l) font- partie destiné à empêches, d'un coté, le courant continu de passer par la charge du générateur et de l'autre le courant variable de passer par la source d'alimentation en continu (14).
Le condensateur (15) ne permet que le passage du courant variable à travers la charge du générateur
Pour éviter le passage du courant variable par le circuit de courant continu, on peut avoir dans ce circuit une bobine de haute impédance (17) qui nSempeche pas le passage du courant continu mais qui s'oppose au passage du courant variable.
Pour éviter le passage du courant variable par le circuit de courant continu, on peut avoir dans ce circuit une bobine de haute impédance (17) qui nSempeche pas le passage du courant continu mais qui s'oppose au passage du courant variable.
Claims (8)
1) Dispositif pour transformer directement la chaleur en énergie électrique, caractérisé en ce qu'il comprend
- un noyau en matériau ferromaqnétique
- un moyen pour chauffer et refroidir alternativement
le dit noyau dans une gamme de température où la
perméabilité magnétique du noyau présente des varia
tions importants en fonction de la température
des moyens pour produire un champ- magnétique dans
lequel le dit noyau est plongé
- un circuit électrique conçu pour être le siège d'une
force électromotrice induite par les variations de
flux magnétique causées par les changements de la
permeabilité magnétique du noyau sous l'influence
de ses échauffements et refroidissement alternatifs.
2i Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit (3) siège de la force éléctromotrice induite est une bobine enroulé sur un cylindre (2), le champ magnétique extérieur est engendré par une bobine (5) extérieure au cylindre et coaxiale à celui-ci parcourue par un courant continu, le noyau ferromagnétique (1) est constitué par des plaques minces parallèles à l'axe du cylindre, le chauffage du noyau est effectué par un courant de gaz chauds( directement ou par l'intermédiaire d'un gaz inerte ) et le refroidissement par un courant d'air, les deux courants passant dans les espaces entre les plaques.
3) Dispositif selon les revendications 1 et 2, mais caractérisé en ce que les deux courants, l'un de gaz chaud, autre d'air, sont maintenus séparés par des pistons (13) qui parcourent les espaces entre les plaques, les deux fluides restant toujours d'un côté différent du piston.
4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fluide de refroidissement est constitué par de l'eau à une pression telle que sa température de vaporisation soit légèrement en dessous de la température à laquelle on veut refroidir le noyau ferromagnétique ( eau qui en fait se vaporise en absorbant la chaleur du noyau ) le gaz chaud est employé comme fluide de chauffage, les deux fluides pouvant etre séparés #par des pistons ou non, le circuit (3) siège de la force électromotrice induite est une bobine enroulée sur un cylindre (2), le champ magnétique extérieur est engendré par une bobine (5) extérieure au cylindre et coaxiale à celui-ci parcourue par un courant continu et le noyRy ferromagnétique (î) est constitué par des plaques minces parallèles à l'axe du cylindre
5) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce que le fluide destiné à chauffer te noyau est un liquide (eau sous pression .ou un autre liquide ayant préféréblement une température d'ébullition élevée ), le fluide de refroidissement pouvant entre de 1 'air à température a'biante ou de 1 eau qui se vaporise en absorbant la chaleur du noy#u'-# les fluides de chauffage et de refroidissement étant sépa rés par des pistons ou non, le circuit (3) siège dé la force élecpromotrice induite est une bobine enroulée sur un cylindre (2), le champ magnétique extérieur est engendré par une bobine (5) extérieure au cylindre et coaxiale à celui-ci parcourue par un courant continu et le noyau ferromagnétique (i) est constitué par des plaques minces parallèles à l'axe du cylindre
6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fluide destiné à chauffer le noyau est constitué par de la vapeur d'eau qui peut se condenser partiellement ou dans sa totalités le fluide de refroidissement pouvant être de I 'air à température am- biante ou de l'eau qui se vaporise en absorbant la chaleur du noyau, les fluides de chauffage et de refroidissement étant séparés par des pistons ou non, le circuit (3) siège de la force électromotrice induite est une bobine enroulée sur un #cylindre (2) le champ magne- tique extérieur est engendré par une bobine (5) extérieure au cylindre et coaxiale à celui-ci parcourue par un courant continu et le noyau ferromagnétique (1) est constitué par des plaques minces parallèles à l'axe du cylindre
7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le noyau ferromagnétique, constitué par des bandes minces (18) parallèles à l'axe du cylindre, est chauffé par la radiation solaire (16), convenablement véhiculée vers le noyau par un système optique constitué par un miroir (22) - qui concentre la radiation et une fenêtre transparente (20) placée le long d'une chambre (19) qui contient le noyau. Les parois intérieures de cette chambre présentent des irrégularités qui réfléchissent la radiation dans toutes les directions et sont couvertes d'un matériau transparent et lisse. Le refroidissement se fait par un courant d'air à température ambiante ou d'eau qui se vaporise en absorbant chaleur du noyau, pendant cette phase la radiation étant coupée ou envoyée à une autre unité. le circuit (3) siège de la force électromotrice induite est une bobine enroulée sur un cylindre (2) et le champ magnétique extérieur est engendré par une bobine (5) extérieure an cylindre et coaxiale à celui-ci parcourue par un courant continu.
8) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau est constitué par une laine de matériau ferramagnétique, chauffée et refroidie par des courants de fluides ou chauffée par la radiation solaire, les fluides chauffant pouvant etre un gaz chaud, un liquide chaud ou de la vapeur et les fluides refroidissant l'air à température aMbiante ou de 1 'eau qui se vaporise en absorbant la chaleur de la laine, le circuit (3) siège de la force électromotrice induite est une bobine enroulée sur un cylindre (2) et le champ magné- tique extérieur est engendré par une bobine (5) extérieuueau cylindre et coaxiale à celui-ci parcourue par un courant continu.
9) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le champ magnétique extérieur est engendré par la même bobine (3) destinée à recevoir le courant induit, et en ce que - le noyau peut être constitué par des plaques minces parallèles à l'axe du cylindre ou par des bandes minces (18) parallèles à l'axe du cylindre ou encore par une laine de matériau ferromagnétique - dans le cas de plaques minces parallèles à l'axe du cylindre, le chauffage et refroidissement du noyau est obtenu en envoyant alternativement des courants de gaz chauds et d'air à température arn- biante (séparés ou non par des pistons) ou bien de gaz chauds et d'eau à une pression telle que sa température de vaporisation soit légèrement en dessous de la température à laquelle on veut refroidir le noyau (séparés ou non par des pistons) ou bien d'un liquide chaud et d'air à température ambiante ou d'eau qui se vaporise (séparés ou non par des pistons ) ou bien de vapeur d'eau et d'air à température ambiante ou d'eau qui se vaporise (séparés ou non par des pistons).
- dans le cas de bandes minces (18) parallèles à l'axe du cylindre le chauffage est obtenu par radiation solaire (16) convenablement véhiculée vers le noyau par un système optique constitué par un miroir (-22) qui concentre la radiation et une fenêtre transparente (20) placée le long d'une chambre (19) qui contient le noyau Les parois intérieures de cette chambre présentent des irrégularités qui réfléchissent laradiation dans toutes les directions et sont couvertes d'un matériau transparent et lisse Le refroidissement se fait par un courant d'air à température ambiante ou d eau qui se vaporise en absorbant chaleur du noyau, pendant cette phase la radiation étant coupée ou envoyée à une autre unité.
- dans le cas de laine d'un matériau ferrornagnétique celle-cibest chauffée et refroidie par des courants de fluides ou chauffée par la radiation solaire, les fluides chauffant pouvant être un gaz chaud, un liquide chaud ou la vapeur et les fluides refroidissant l'air à température ambiante ou de 1 'eau qui se vaporise en absorbant la chaleur de la laine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8214676A FR2532489B1 (fr) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | Dispositif pour transformer directement la chaleur en electricite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8214676A FR2532489B1 (fr) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | Dispositif pour transformer directement la chaleur en electricite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2532489A1 true FR2532489A1 (fr) | 1984-03-02 |
| FR2532489B1 FR2532489B1 (fr) | 1985-11-29 |
Family
ID=9277074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8214676A Expired FR2532489B1 (fr) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | Dispositif pour transformer directement la chaleur en electricite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2532489B1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0308611A1 (fr) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Hans-Wilhelm Stephan | Inducteur magnétocalorique, monostable et bistable pour la production d'énergie électrique et pour la production de froid |
| EP2633614A4 (fr) * | 2010-10-26 | 2015-09-30 | Neothermal Energy Co | Procédé et appareil de génération d'électricité par cyclage thermique d'un matériau pouvant être polarisé électriquement en utilisant la chaleur provenant de condenseurs |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1406576A (en) * | 1918-04-11 | 1922-02-14 | Howard J Murray | Thermoelectric transformer |
| FR943645A (fr) * | 1945-11-10 | 1949-03-14 | Procédé et dispositifs pour production d'énergie électrique et mécanique à partir de l'énergie thermique | |
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| FR2126654A5 (fr) * | 1971-02-12 | 1972-10-06 | Bruggert Paul | |
| US3825782A (en) * | 1972-12-29 | 1974-07-23 | Licentia Gmbh | Inductive generator |
| DE2623767A1 (de) * | 1976-05-26 | 1977-12-08 | Siegfried Brueckl | Thermoelektrischer generator |
| EP0062762A2 (fr) * | 1981-04-09 | 1982-10-20 | International Business Machines Corporation | Générateur électromagnéto-chimique |
-
1982
- 1982-08-26 FR FR8214676A patent/FR2532489B1/fr not_active Expired
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| US9780278B2 (en) | 2009-05-14 | 2017-10-03 | The Neothermal Engergy Company | Method and apparatus for generating electricity by thermally cycling an electrically polarizable material using heat from condensers |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2532489B1 (fr) | 1985-11-29 |
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