FR3011576A1 - Generateur de puissance mecanique et procede associe de generation de puissance mecanique - Google Patents

Abstract

Générateur (1) de puissance mécanique, du type comprenant : - un échangeur thermique primaire (4) conçu pour le transfert de l'énergie calorique émise par une source de chaleur vers un liquide caloporteur maintenu en phase liquide et circulant dans un premier circuit (2) ; - un échangeur thermique secondaire (5) conçu pour le transfert de l'énergie accumulée dans le liquide caloporteur circulant dans le premier circuit (2) vers un gaz maintenu en phase gazeuse et circulant dans un second circuit (3) ; et - un système pneumatique (6) couplé audit second circuit (3) et conçu pour convertir l'énergie accumulée dans le gaz circulant dans le second circuit (3) en mouvement mécanique, ledit système pneumatique (6) étant adapté pour convertir une élévation de pression du gaz en un mouvement mécanique par détente du gaz. Ce générateur trouve une application dans la filtration, la désalinisation par osmose inversée, les compresseurs (production de chaleur, de froid, d'air comprimé, etc.), la production de courant et la motorisation.

Description

0 1 1 5 7 6 1 La présente invention se rapporte à un générateur de puissance mécanique, ainsi qu'à un procédé de génération d'une puissance mécanique utilisant un tel générateur. Elle se rapporte au domaine de la génération de puissance 5 mécanique (autrement dit la mise en mouvement d'au moins une pièce mécanique) à partir d'une source de chaleur. A titre d'exemple non limitatif, la source de chaleur peut être du type rayonnement solaire, source géothermique ou toute autre source de calories comme par exemple un dispositif de chauffage au bois, une unité biogaz, une unité d'incinération d'ordures 10 ménagères, un dispositif de cogénération, une chaudière à condensation, un système de récupération de chaleur perdue, etc. ou la combinaison de plusieurs sources de chaleur distinctes. L'état de la technique peut être illustré par l'enseignement de la demande internationale n° WO 2012/095305. Dans cette demande est décrit 15 un dispositif de conversion du rayonnement solaire en énergie mécanique, comporte un moteur Stirling comportant un cylindre chaud et un cylindre froid, avec des échangeurs de chaleur respectifs, un échangeur thermique solaire et un circuit de fluide s'étendant entre l'échangeur thermique solaire et l'échangeur de chaleur du cylindre chaud. Ce dispositif comprend en outre un 20 dispositif de réfrigération à absorption, comportant un étage d'absorption et un étage de désorption avec des échangeurs de chaleur respectifs, et un circuit de fluide s'étendant entre l'échangeur de chaleur de l'étage d'absorption et l'échangeur de chaleur du cylindre froid, et un autre circuit de fluide s'étendant entre l'étage de désorption et l'échangeur thermique solaire. Ainsi, l'échangeur 25 thermique solaire chauffe le fluide et ce fluide chaud est amené, d'une part, au cylindre chaud du moteur Stirling et, d'autre part, au dispositif de réfrigération qui générera un fluide froid amené au cylindre froid du moteur Stirling. Le dispositif de réfrigération à absorption utilise un mélange ammoniac liquide et ammoniac gazeux, et le fluide chaud en sortie de 30 l'échangeur thermique sert de source de chaleur pour le dispositif de réfrigération. Ce dispositif de réfrigération met en oeuvre des changements de phase (liquide/vapeur) du fluide frigorigène (l'ammoniac) qui sont provoqués grâce à un apport de chaleur dans l'étage de désorption. Ce type de dispositif de réfrigération présente l'inconvénient d'offrir 35 un rendement limité, à cause des cycles de Carnot de condensation/détente/évaporation qui engendrent des pertes importantes d'énergie, ce qui va au final nuire au rendement global du dispositif de conversion. En outre, l'emploi d'un moteur Sterling nuit également au rendement global du dispositif de conversion, car un tel moteur convertit une 5 énergie en un mouvement rotatif qui nécessite des embiellages aux rendements médiocres. La présente invention a pour but d'offrir un générateur de puissance mécanique qui permet de convertir la chaleur issue d'une source de chaleur (par exemple rayonnement solaire, source géothermique, ou autre 10 source de calories) en une puissance mécanique, sous l'effet du changement de pression d'un gaz soumis à une élévation de température, sans passer par des cycles de Carnot, pour au final présente un rendement supérieur. A cet effet, elle propose un générateur de puissance mécanique, du type comprenant : 15 - un échangeur thermique primaire conçu pour le transfert de l'énergie calorifique émise par une source de chaleur vers un liquide caloporteur maintenu en phase liquide et circulant dans un premier circuit ; - un échangeur thermique secondaire, du type échangeur thermique liquide/gaz, conçu pour le transfert de l'énergie accumulée dans le liquide 20 caloporteur circulant dans le premier circuit vers un gaz maintenu en phase gazeuse et circulant dans un second circuit ; - un système pneumatique couplé audit second circuit et conçu pour convertir l'énergie accumulée dans le gaz circulant dans le second circuit en mouvement mécanique ; 25 - une première portion couplée à l'échangeur thermique primaire et dans laquelle le liquide caloporteur circule pour récupérer des calories de la source de chaleur ; et - une seconde portion couplée à l'échangeur thermique secondaire et dans laquelle le liquide caloporteur circule pour céder des calories au gaz circulant 30 dans le second circuit ; et où ledit second circuit, dans lequel circule uniquement le gaz, présente : - une première portion couplée à l'échangeur thermique secondaire et dans laquelle le gaz circule pour récupérer des calories du liquide caloporteur et subir une élévation de pression ; et - une seconde portion couplée au système pneumatique adapté pour convertir l'élévation de pression du gaz en un mouvement mécanique par détente du gaz. Ainsi, dans le générateur conforme l'invention, deux circuits fermés 5 et indépendants sont employés : - le premier circuit dans lequel le liquide est maintenu en phase liquide, qui est couplé à un échangeur thermique primaire pour se réchauffer grâce à la source de chaleur et qui est couplé à l'échangeur thermique secondaire pour chauffer le gaz et ainsi le faire monter en pression ; 10 - le second circuit dans lequel le gaz est maintenu en phase gazeuse, qui est couplé à l'échangeur thermique secondaire pour être chauffé et subir une élévation de pression par compression isochore et qui est couplé à un système pneumatique pour convertir la surpression en travail mécanique. Dans le second circuit, le gaz est maintenu à l'état gazeux, sans cycle de 15 refroidissement hormis ceux liés à la détente du gaz lors de la conversion par le système pneumatique. L'échangeur thermique primaire permet de capter l'énergie calorifique émise par la source de chaleur, en partie par conduction (on parle notamment d'un echangeur à conduction), et de transférer cette énergie vers le 20 liquide caloporteur. Pour rappel, la source de chaleur peut être du type rayonnement solaire (et on parle alors d'un échangeur thermique primaire solaire), ou source géothermique, ou toute autre source de calories. L'échangeur thermique secondaire est du type à convection forcée, et fonctionne suivant le principe de la convection forcée : le gaz dans le second 25 circuit fermé se réchauffe par convection au contact du premier circuit, et sous l'action de la température le gaz subit une élévation de pression du type compression isochore. Le système pneumatique est actionné grâce au gaz sous pression qui, suivant l'équation générale des gaz (détente isotherme), se refroidit 30 naturellement par détente et perd de la pression en produisant un travail, avant d'être renvoyé dans l'échangeur thermique secondaire pour assurer la continuité du cycle. Selon une caractéristique, le générateur comprend en outre un accumulateur liquide/gaz placé sur le premier circuit pour maintenir le liquide à 35 pression sensiblement constante, de préférence en aval de la première portion et en amont de la seconde portion.

Selon une autre caractéristique, le générateur comprend en outre une pompe de mise en circulation du liquide, ladite pompe étant placée sur le premier circuit entre ses première et seconde portions, de préférence en amont de la première portion et en aval de la seconde portion.

Dans une réalisation particulière, le gaz circulant dans le second circuit est un gaz pré-comprimé à température ambiante. Ainsi, le gaz est pré-comprimé à l'état initial, pour obtenir une pression finale après accumulation d'énergie qui est adaptée au travail à fournir.

Avantageusement, le système pneumatique comporte un moteur linéaire à deux pistons en ligne actionnés de manière alternative par le gaz sous pression circulant dans la seconde portion du second circuit, pour convertir l'élévation de pression du gaz en un mouvement mécanique linéaire. L'avantage d'utiliser un tel moteur linéaire est qu'il possède un 15 rendement très supérieur à celui d'un moteur rotatif à embiellage, tel que le moteur du type Sterling. Dans un mode de réalisation particulier, le moteur linéaire comporte : - un premier vérin à gaz comportant un tube cylindrique dans lequel un piston 20 mobile sépare le volume du tube en deux chambres isolées l'une de l'autre, où des premier et second orifices sont prévus dans les chambres respectives pour le passage de gaz ; et - un second vérin à gaz comportant un tube cylindrique dans lequel un piston mobile sépare le volume du tube en deux chambres isolées l'une de l'autre, où 25 des premier et second orifices sont prévus dans les chambres respectives pour le passage de gaz ; où les tubes des vérins sont coaxiaux, les pistons des vérins sont reliés entre eux par un accouplement mécanique et chaque vérin présente un orifice connecté au second circuit. 30 Ainsi, le gaz sous pression peut actionner alternativement les pistons des deux vérins, où pendant qu'un vérin est actionné par le gaz sous pression, l'autre vérin réinjecte le gaz dépressurisé qu'il contient dans le second circuit grâce au lien mécanique. Selon une possibilité de l'invention, la seconde portion du second 35 circuit comporte : - une canalisation principale équipée d'une turbine de mise en circulation du gaz et d'une première vanne commandée placée en amont de ladite turbine ; - une première canalisation d'entrée équipée d'une deuxième vanne commandée, présentant une entrée sur la canalisation principale en amont de 5 la première vanne et une sortie raccordée à un premier orifice du premier vérin ; - une seconde canalisation d'entrée équipée d'une troisième vanne commandée, présentant une entrée sur la canalisation principale en amont de la première vanne et une sortie raccordée à un premier orifice du second 10 vérin - une première canalisation de sortie équipée d'une quatrième vanne commandée, présentant une entrée raccordée audit premier orifice du premier vérin et une sortie sur la canalisation principale en aval de la turbine ; et - une seconde canalisation de sortie équipée d'une cinquième vanne 15 commandée, présentant une entrée raccordée audit premier orifice du second vérin et une sortie sur la canalisation principale en aval de la turbine. Ainsi, en commandant les vannes commandées, notamment du type électrovanne, on peut contrôler l'injection du gaz comprimé dans l'un ou l'autre vérin, de manière aisée et sans perte. 20 Les notions d'aval et d'amont, en référence au premier circuit et au second circuit, s'entendent par rapport au sens de circulation du fluide dans le circuit concerné (liquide pour le premier circuit, et gaz pour le second circuit). Selon une autre possibilité de l'invention, les sorties des première et seconde canalisations de sortie sont raccordées à un système Venturi placé 25 sur la canalisation principale en aval de la turbine. Compte-tenu de la faible chute de pression pendant le travail des les vérins, le gaz en sortie des vérins est est réintroduit dans la canalisation principale en utilisant un système Venturi. La présente invention concerne également un procédé de 30 génération d'une puissance mécanique, consistant à employer un générateur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes en mettant en oeuvre les étapes suivantes : - faire circuler le liquide caloporteur dans le premier circuit et le gaz dans le second circuit de sorte que le liquide caloporteur récupère des calories de la 35 source de chaleur dans l'échangeur thermique primaire et cède des calories au gaz dans l'échangeur thermique secondaire, cet échauffement du gaz conduisant à une élévation de la pression du gaz ; - convertir l'élévation de pression du gaz en un mouvement mécanique du système pneumatique couplé au second circuit par détente du gaz.

De manière avantageuse, le liquide circulant dans le premier circuit est maintenu en phase liquide. Dans une réalisation avantageuse, le gaz circulant dans le second circuit est maintenu en phase gazeuse, et de préférence ce gaz est pré-comprimé à température ambiante.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, faite en référence à la figure unique annexée qui représente une vue schématique d'un générateur conforme à l'invention. En référence à la figure en annexe, un générateur 1 conforme à l'invention comporte un premier circuit 2 et un second circuit 3 fermés et indépendants, autrement dit deux circuits 2, 3 qui ne sont pas en liaison fluidique ; ce générateur étant prévu pour convertir des calories issues d'une source de chaleur en une puissance mécanique. Pour la suite de la description, la source de chaleur considérée est un rayonnement solaire, étant bien entendu rappelé que l'invention ne se limite pas à une telle source de chaleur, et que toute autre source de calories est envisageable, et de préférence une source de chaleur du type durable comme par exemple une source géothermique, un dispositif de chauffage au bois, une unité biogaz, une unité d'incinération d'ordures ménagères, un dispositif de cogénération, une chaudière à condensation, un système de récupération de chaleur perdue, etc. ou la combinaison de plusieurs sources de chaleur distinctes. Le premier circuit 2 est un circuit de mise en circulation d'un liquide caloporteur qui est maintenu en phase liquide, et le second circuit 3 est un circuit de mise en circulation d'un gaz qui est maintenu en phase gazeuse. Au sens de la présente invention, le liquide est constitué d'un composé liquide ou d'un mélange de composés liquides (tel qu'un mélange eau 50% - propyglycol 50%), et le gaz est constitué d'un composé gazeux (tel que du dioxyde de carbone) ou d'un mélange de composés gazeux. En outre, le gaz circulant dans le second circuit 3 est un gaz pré-comprimé à température ambiante.

Le générateur 1 comprend également un échangeur thermique primaire 4 conçu pour le transfert de l'énergie émise par le rayonnement solaire RS vers le liquide caloporteur circulant dans le premier circuit 2. Cet échangeur thermique primaire 4 peut être du type centrale solaire thermodynamique à concentration qui concentre le rayonnement solaire RS à l'aide de miroirs afin de chauffer le liquide caloporteur. L'échangeur thermique primaire 4 permet de transférer l'énergie émise par la source du type rayonnement solaire RS vers le liquide du premier circuit 2 en application de trois types de transfert : transfert par rayonnement (application de la loi de Stefan), transfert par convection (application de la loi de Newton) et transfert par conduction (application de la loi de Fourier). Le générateur 1 comprend en outre un échangeur thermique secondaire 5, du type échangeur liquide/gaz, conçu pour le transfert de l'énergie accumulée dans le liquide caloporteur circulant dans le premier circuit 2 vers le gaz circulant dans le second circuit 3. L'échangeur thermique secondaire 5 fonctionne suivant le principe de la convection forcée (notamment à contre-courant) : le gaz circulant dans le second circuit 3 se réchauffant par convection au contact du premier circuit 2 ; ledit échangeur thermique secondaire 5 intégrant par exemple des tubes ou des plaques qui sont réchauffés par le liquide chaud circulant dans le premier circuit 2. L'échangeur thermique secondaire 5 permet de transférer l'énergie calorifique du liquide caloporteur circulant dans le premier circuit 2 vers le gaz circulant dans le second circuit 3, en application de deux types de transfert : transfert par convection (application de la loi de Newton) et transfert par conduction (application de la loi de Fourier). Ainsi, le premier circuit 2 s'étend entre l'échangeur thermique primaire 4 et l'échangeur thermique secondaire 5 (autrement dit il fait la boucle entre les deux échangeurs 4, 5), et il présente : - une première portion 21, notamment en forme de serpentin, couplée à 30 l'échangeur thermique primaire 4 et dans laquelle le liquide caloporteur circule pour récupérer des calories du rayonnement solaire RS ; et - une seconde portion 22, notamment en forme de serpentin, couplée à l'échangeur thermique secondaire 5 et dans laquelle le liquide caloporteur circule pour céder des calories au gaz circulant dans le second circuit 3. 35 Pour la mise en circulation du liquide dans le premier circuit 2, le générateur 1 comprend en outre une pompe 23 de mise en circulation du liquide, cette pompe 23 étant placée sur le premier circuit 2 entre ses première et seconde portions 21, 22. Comme visible sur la figure, la pompe 23 est par exemple positionnée en amont de la première portion 21 et en aval de la seconde portion 22, autrement dit entre l'entrée de la première portion 21 (ou entrée de l'échangeur thermique primaire 4) et la sortie de la seconde portion 22 (ou sortie de l'échangeur thermique secondaire 5). De plus, un clapet antiretour 24 est positionné sur le premier circuit 2 en aval de la pompe 23. En outre, pour maintenir le liquide à pression sensiblement constante, le générateur 1 comprend en outre un accumulateur liquide/gaz 25 placé sur le premier circuit 2. Comme visible sur la figure, l'accumulateur liquide/gaz 25 est par exemple placé en aval de la première portion 21 et en amont de la seconde portion 22, autrement dit entre la sortie de la première portion 21 (ou sortie de l'échangeur thermique primaire 4) et l'entrée de la seconde portion 22 (ou entrée de l'échangeur thermique secondaire 5).

Pour des motifs de contrôle du liquide, il est également prévu de placer un couple de capteurs de température et de pression 26 sur la première portion 21, et de placer un autre couple de capteurs de température et de pression 27 sur la seconde portion 22. Le générateur 1 comprend également un système pneumatique 6 20 couplé au second circuit 3 et conçu pour convertir l'énergie accumulée dans le gaz circulant dans le second circuit 3 en mouvement ou travail mécanique. Ainsi, le second circuit 3 s'étend entre l'échangeur thermique secondaire 5 et le système pneumatique 6 (autrement dit il fait la boucle entre l'échangeur thermique secondaire 5 et le système pneumatique 6), et il 25 présente : - une première portion 31 couplée à l'échangeur thermique secondaire 5 (et donc thermiquement couplée à la seconde portion 22 du premier circuit 2) et dans laquelle seul le gaz en phase gazeuse circule pour récupérer des calories du liquide caloporteur et ainsi subir une élévation de pression ; et 30 - une seconde portion 32 couplée au système pneumatique 6 qui, pour rappel, est adapté pour convertir l'élévation de pression du gaz en un mouvement mécanique par détente du gaz. Pour la mise en circulation du gaz dans le second circuit 3, le générateur 1 comprend en outre une turbine 33 placé sur le second circuit 3 35 entre ses première et seconde portions 31, 32. Comme visible sur la figure, la turbine 33 est par exemple positionnée en amont de la première portion 31 et en aval de la seconde portion 32, autrement dit entre l'entrée de la première portion 31 (ou entrée de l'échangeur thermique secondaire 5) et la sortie de la seconde portion 32 (ou sortie du système pneumatique 6). A l'intérieur de l'échangeur thermique secondaire 5, sous l'action 5 de la température, le gaz subit une élévation de pression. Dans le cas d'une transformation isochore (à volume constant) et en application de l'équation générale des gaz, on en déduit une augmentation de pression AP comme suit : (El) AP = Pinit - Pfin, où 10 - Pinit = Pression du gaz en entrée de la première portion 31; - Pfin = Pression du gaz en sortie de la première portion 32 suite à l'apport de calories réalisé dans l'échangeur thermique secondaire 5. (E2) Pinit.V = n.R.Tinit et Pfin.V = n.R.Tfin, où - Tinit = Température du gaz en entrée de la première portion 31; 15 - Tfin = Température du gaz en sortie de la première portion 32 suite à l'apport de calories réalisé dans l'échangeur thermique secondaire 5 (avec Tfin > Tinit). Les équations (El) et (E2) donnent donc, avec V = constante : AP = Pinit.(Tfin/Tinit - 1) 20 Dans l'exemple illustré sur la figure, le système pneumatique 6 comporte un moteur linéaire 60 à deux pistons en ligne actionnés de manière alternative par le gaz sous pression circulant dans la seconde portion 32 du second circuit 3, pour convertir l'élévation de pression du gaz en un mouvement mécanique linéaire. 25 De manière plus détaillée, le moteur linéaire 60 comporte : - un premier vérin 61 à gaz (ou vérin pneumatique) comportant un tube 610 cylindrique dans lequel un piston 611 mobile sépare le volume du tube 610 en deux chambres isolées l'une de l'autre, où des premier et second orifices sont prévus dans les chambres respectives pour le passage de gaz ; et 30 - un second vérin à gaz 62 (ou vérin pneumatique) comportant un tube 620 cylindrique dans lequel un piston 621 mobile sépare le volume du tube en deux chambres isolées l'une de l'autre, où des premier et second orifices sont prévus dans les chambres respectives pour le passage de gaz. Ces tubes 610, 620 sont coaxiaux et les pistons 611, 621 sont 35 reliés entre eux par un accouplement mécanique 63, tel qu'une tige.

Pour que le second circuit 3 commande le déplacement des pistons 611, 621 de manière alternative, chaque vérin 61, 62 présente un orifice connecté à la seconde portion 32 du second circuit 3. De manière plus précise, la seconde portion 32 du second circuit 3 comporte : - une canalisation principale 320 sur laquelle est placée la turbine 33, ainsi qu'une première vanne 71 commandée placée en amont de la turbine 33, cette canalisation principale 320 étant ainsi placée en parallèle de la première portion 31 (entre la sortie et l'entrée de la première portion 31) ; - une première canalisation d'entrée 321 équipée d'une deuxième vanne 72 commandée, présentant une entrée sur la canalisation principale 320 en amont de la première vanne 71 et une sortie raccordée à un premier orifice du premier vérin 61; - une seconde canalisation d'entrée 322 équipée d'une troisième vanne 73 15 commandée, présentant une entrée sur la canalisation principale 320 en amont de la première vanne 71 et une sortie raccordée à un premier orifice du second vérin ; - une première canalisation de sortie 323 équipée d'une quatrième vanne 74 commandée, présentant une entrée raccordée audit premier orifice du premier 20 vérin 61 et une sortie sur la canalisation principale 320 en aval de la turbine 33, et - une seconde canalisation de sortie 324 équipée d'une cinquième vanne 75 commandée, présentant une entrée raccordée audit premier orifice du second vérin 62 et une sortie sur la canalisation principale 320 en aval de la turbine 33. 25 Ainsi, en fonctionnement, le gaz sous pression actionne alternativement le premier vérin 61 et le second vérin 62 accouplés, en agissant alternativement sur les deuxième et cinquième vannes 72, 75 et sur les troisième et quatrième vannes 73, 74, comme suit : - on ouvre les deuxième et cinquième vannes 72, 75 et on ferme les troisième 30 et quatrième vannes 73, 74, de sorte que le gaz sous pression qui arrive de la première portion 31 entre dans le premier vérin 61 (via la deuxième vanne 72 ouverte) et provoque le déplacement du piston 611 du premier vérin 61 dans un sens (vers la gauche sur la figure), et le déplacement du piston 611 du premier vérin 61 assure, de manière concomitante grâce à l'accouplement 35 mécanique 63, le déplacement du piston 621 du second vérin 62 dans le même sens (également vers la gauche sur la figure) conduisant ainsi à éjecter le gaz présent dans le second vérin 62 à le réinjecter en sortie de la seconde portion 32 du second circuit 32 (via la cinquième vanne 75 ouverte) ; puis - on ferme les deuxième et cinquième vannes 72, 75 et on ouvre les troisième et quatrième vannes 73, 74, de sorte que le gaz sous pression qui arrive de la 5 première portion 31 entre dans le second vérin 62 (via la troisième vanne 73 ouverte) et provoque le déplacement du piston 621 du second vérin 61 dans un sens opposé (vers la droite sur la figure), et le déplacement du piston 621 du second vérin 61 assure, de manière concomitante grâce à l'accouplement mécanique 63, le déplacement du piston 611 du premier vérin 61 dans le 10 même sens opposé (également vers la droite sur la figure) conduisant ainsi à éjecter le gaz présent dans le premier vérin 61 à le réinjecter en sortie de la seconde portion 32 du second circuit 32 (via la quatrième vanne 74 ouverte). Pendant ce cycle, le gaz sous pression qui actionne alternativement les pistons 611, 621, suivant l'équation générale des gaz 15 (détente isotherme), se refroidit naturellement et perd donc de la pression. Compte-tenu de la faible chute de pression pendant le travail, et du fait de la grande différence entre le volume de gaz sous pression et le volume du tube, le gaz est réintroduit dans le circuit en utilisant un système Venturi. Autrement dit, les sorties des première et seconde canalisations de sortie 323, 20 324 sont raccordées à un système Venturi 34 placé sur la canalisation principale 320 en aval de la turbine 33, et donc en amont de l'entrée de la première portion 31. La première vanne 71 a pour fonction de dériver si nécessaire tout ou partie du gaz sous pression directement en sortie de la seconde portion 32, 25 sans passer par les vérins 61, 62. Le gaz réinjecté en sortie de la seconde portion 32, est envoyé dans la première portion 31 et donc dans l'échangeur thermique secondaire 5, pour être à nouveau réchauffé et comprimé (selon notamment une compression isochore), avant de revenir en entrée de la seconde portion 32 30 par recirculation dans le second circuit 3, assurant ainsi la continuité du cycle. Pour des motifs de contrôle du gaz, il est également prévu de placer un couple de capteurs de température et de pression 35 sur la première portion 31 du second circuit 3. Le système pneumatique 6 intègre également des sélecteurs de 35 circuit pneumatique 64, 65 connectés sur les seconds orifices des respectivement premier et second vérins 61, 62, afin d'optimiser la récupération des mouvements des pistons 611, 621 pour un dispositif pneumatique secondaire (non illustré), comme par exemple : - un dispositif de filtration ; - un dispositif de désalinisation par osmose inversée ; - un compresseur destiné à différentes applications (production de chaleur, de froid, d'air comprimé, etc.) ; - un dispositif de production de courant (notamment du type alternateur linéaire) ; - un dispositif de motorisation.

Bien entendu l'exemple de mise en oeuvre évoqué ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et d'autres améliorations et détails peuvent être apportés au générateur selon l'invention, sans pour autant sortir du cadre de l'invention où d'autres systèmes pneumatiques peuvent par exemple être réalisés pour convertir l'énergie accumulée dans le gaz en un travail mécanique.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Générateur (1) de puissance mécanique, du type comprenant : - un échangeur thermique primaire (4) conçu pour le transfert de l'énergie calorifique émise par une source de chaleur vers un liquide caloporteur maintenu en phase liquide et circulant dans un premier circuit (2) ; - un échangeur thermique secondaire (5), du type échangeur thermique liquide/gaz, conçu pour le transfert de l'énergie accumulée dans le liquide caloporteur circulant dans le premier circuit (2) vers un gaz maintenu en phase gazeuse et circulant dans un second circuit (3) ; - un système pneumatique (6) couplé audit second circuit (3) et conçu pour convertir l'énergie accumulée dans le gaz circulant dans le second circuit (3) en mouvement mécanique ; où ledit premier circuit (2) présente : - une première portion (21) couplée à l'échangeur thermique primaire (4) et dans laquelle le liquide caloporteur circule pour récupérer des calories de la source de chaleur ; et - une seconde portion (22) couplée à l'échangeur thermique secondaire (5) et dans laquelle le liquide caloporteur circule pour céder des calories au gaz circulant dans le second circuit (3) ; et où ledit second circuit (3), dans lequel circule uniquement le gaz, présente : - une première portion (31) couplée à l'échangeur thermique secondaire (5) et dans laquelle le gaz circule pour récupérer des calories du liquide caloporteur et subir une élévation de pression ; et - une seconde portion (32) couplée au système pneumatique (6) adapté pour convertir l'élévation de pression du gaz en un mouvement mécanique par détente du gaz.
2. 2. Générateur (1) selon la revendication 1, comprenant en outre un accumulateur liquide/gaz (25) placé sur le premier circuit (2) pour maintenir le liquide à pression sensiblement constante, de préférence en aval de la première portion (21) et en amont de la seconde portion (22).
3. 3. Générateur (1) selon les revendications 1 ou 2, comprenant en outre une pompe (23) de mise en circulation du liquide, ladite pompe (23) étantplacée sur le premier circuit (2) entre ses première et seconde portions (21, 22), de préférence en amont de la première portion (21) et en aval de la seconde portion (22).
4. 4. Générateur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le gaz circulant dans le second circuit (3) est un gaz pré-comprimé à température ambiante.
5. 5. Générateur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système pneumatique (6) comporte un moteur linéaire (60) à deux pistons en ligne actionnés de manière alternative par le gaz sous pression circulant dans la seconde portion (32) du second circuit (3), pour convertir l'élévation de pression du gaz en un mouvement mécanique linéaire.
6. 6. Générateur (1) selon la revendication 5, dans lequel le moteur linéaire (60) comporte : - un premier vérin (61) à gaz comportant un tube (610) cylindrique dans lequel un piston (611) mobile sépare le volume du tube (610) en deux chambres isolées l'une de l'autre, où des premier et second orifices sont prévus dans les chambres respectives pour le passage de gaz ; et - un second vérin (62) à gaz comportant un tube (620) cylindrique dans lequel un piston (621) mobile sépare le volume du tube (620) en deux chambres isolées l'une de l'autre, où des premier et second orifices sont prévus dans les chambres respectives pour le passage de gaz ; où les tubes (610, 620) des vérins (61, 62) sont coaxiaux, les pistons (611, 621) des vérins (61, 62) sont reliés entre eux par un accouplement mécanique (63) et chaque vérin (61, 62) présente un orifice connecté au second circuit (3).
7. 7. Générateur (1) selon la revendication 6, dans lequel la seconde portion (32) du second circuit (3) comporte : - une canalisation principale (320) équipée d'une turbine (33) de mise en circulation du gaz et d'une première vanne (71) commandée placée en amont de ladite turbine (33) ;- une première canalisation d'entrée (321) équipée d'une deuxième vanne (72) commandée, présentant une entrée sur la canalisation principale (320) en amont de la première vanne (71) et une sortie raccordée à un premier orifice du premier vérin (61) ; et - une seconde canalisation d'entrée (322) équipée d'une troisième vanne (73) commandée, présentant une entrée sur la canalisation principale (320) en amont de la première vanne (71) et une sortie raccordée à un premier orifice du second vérin (62) ; - une première canalisation de sortie (323) équipée d'une quatrième vanne (74) commandée, présentant une entrée raccordée audit premier orifice du premier vérin (61) et une sortie sur la canalisation principale (320) en aval de la turbine (33) ; et - une seconde canalisation de sortie (324) équipée d'une cinquième vanne (75) commandée, présentant une entrée raccordée audit premier orifice du second vérin (62) et une sortie sur la canalisation principale (320) en aval de la turbine (33).
8. 8. Générateur (1) selon la revendication 7, dans lequel les sorties des première et seconde canalisations de sortie (323, 324) sont raccordées à un système Venturi placé sur la canalisation principale (320) en aval de la turbine (33).
9. 9. Procédé de génération de puissance mécanique, consistant à employer un générateur (1) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes en mettant en oeuvre les étapes suivantes : - faire circuler le liquide caloporteur dans le premier circuit (2) et le gaz dans le second circuit (3) de sorte que le liquide caloporteur récupère des calories de la source de chaleur dans l'échangeur thermique primaire (4) et cède des calories au gaz dans l'échangeur thermique secondaire (5), cet échauffement du gaz conduisant à une élévation de la pression du gaz - convertir l'élévation de pression du gaz en un mouvement mécanique du système pneumatique (6) couplé au second circuit (3) par détente du gaz.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le liquide circulant dans le premier circuit (2) est maintenu en phase liquide.
11. 11. Procédé selon les revendications 9 ou 10, dans lequel le gaz circulant dans le second circuit (3) est maintenu en phase gazeuse.
12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel le gaz circulant dans le second circuit (3) est pré-comprimé à température ambiante.10