FR3139865A1 - Système à évaporation différentielle - Google Patents
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Abstract
Titre : Amplificateur d’évaporation
L’invention concerne un système de moteur à évaporation différentielle comprenant une enceinte (11) présentant une cavité apte à contenir un liquide (2), et un mélange gazeux (3), une source chaude (14) configurée pour chauffer le liquide (2), une source froide (15) configurée pour refroidir le mélange gazeux (3), un élément mobile configuré pour se déplacer à l’intérieur de l’enceinte (11), l’élément mobile comprenant au moins un élément plongeur (122), l’élément plongeur (122) étant configuré de sorte à être au moins partiellement immergé dans le liquide (2) dans une première configuration et alternativement au contact du mélange gazeux (3) dans une deuxième configuration. l’au moins un élément plongeur (122) présente une surface poreuse (122a), de sorte à augmenter la surface d’évaporation sans augmenter la surface du liquide (2).
Figure pour l’abrégé : Fig. 2B
Description
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de transformation d’énergie et plus particulièrement les machines et les moteurs thermiques. L’invention trouvera pour application particulière les moteurs à pression d’évaporation différentielle.
Dans le domaine des moteurs, il est bien connu le moteur Stirling qui exploite une différence de température appliquée à un gaz en enceinte fermée pour produire une énergie mécanique. Il est également connu les moteurs reproduisant un cycle Rankine en convertissant la chaleur en travail mécanique. Cependant, ces moteurs ont l’inconvénient de présenter des rendements souvent peu satisfaisants.
Il existe des solutions aptes à être utilisées dans un moteur, comme celle du document WO2016034632A1 présentant un moteur à évaporation différentielle comprenant : une enceinte avec un liquide et un mélange de travail, une source froide apte à refroidir le mélange de travail, une source chaude configurée pour chauffer le liquide, un élément mobile, disposé à l’intérieur de l’enceinte de sorte à créer des conditions d’évaporations du liquide ou de condensation du mélange de travail.
Ce type de moteur est configuré de manière à ce que se produise un échange thermique entre le mélange de travail et les sources chaudes et froides. Ce type de moteur présente un rendement élevé et de nombreux avantages. Naturellement il serait avantageux d’améliorer encore le rendement et/ou la puissance de ce type de moteur.
Un objet de la présente invention est donc de proposer une solution qui permette d’augmenter le rendement et/ou la puissance des moteurs à évaporation différentielles.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un système de moteur à évaporation différentielle comprenant :
- une enceinte présentant une cavité apte à contenir un liquide, et un mélange gazeux,
- une source chaude configurée pour chauffer le liquide,
- une source froide configurée pour refroidir le mélange gazeux,
- un élément mobile configuré pour se déplacer à l’intérieur de l’enceinte, l’élément mobile comprenant au moins un élément plongeur, l’élément plongeur étant configuré de sorte à être au moins partiellement immergé dans le liquide dans une première configuration et alternativement au contact du mélange gazeux dans une deuxième configuration, la deuxième configuration étant différente de la première configuration, dans la deuxième configuration l’élément plongeur étant non immergé dans le liquide ou étant moins immergé dans le liquide que dans la première configuration.
Le moteur est configuré de sorte que l’au moins un élément plongeur présente une surface poreuse, l’élément plongeur étant configuré de sorte que dans la première configuration la surface poreuse s’imprègne d’une portion du liquide et que dans la deuxième configuration ladite portion du liquide s’évapore au moins partiellement au contact du mélange gazeux.
Les plongeurs permettent d'augmenter la surface d’évaporation du liquide au contact du mélange gazeux sans augmenter le volume de l’enceinte. Autrement dit, la présente invention permet de conserver un volume de travail constant tout en augmentant la surface d’imbibition sur lesquelles se produit un phénomène d’évaporation et ou de condensation. Cela conduit à une augmentation dans une mesure inattendue du rendement et/ou de la puissance du moteur.
L’invention permet préférentiellement de ne pas augmenter le volume de travail parasite d'un moteur à évaporation différentielle en augmentant sa surface d’évaporation ou de condensation.
Contrairement à un moteur Stirling, cette solution technique permet un fonctionnement avec un volume de mélange gazeux déplacé beaucoup plus faible.
Ainsi, on obtient un encombrement réduit de l’ensemble du moteur à évaporation différentielle pour une puissance équivalente à un plus grand moteur. L’invention permet une amélioration de tous les systèmes utilisant les phénomènes d’évaporation et/ou de condensation.
Sans avoir connaissance de la présente invention l’homme du métier augmenterait la puissance des moteurs à évaporation différentielles en augmentant par exemple les puissances des sources chaudes et froides ou encore la dimension de l’élément mobile.
Ainsi, la présente invention permet d’éviter de devoir augmenter la surface du liquide, ou bien d’augmenter la taille de l’enceinte où s’effectue les échanges thermiques.
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques Les cylindres ou pistons ne sont pas représentés sur les dessins. Par souci de clarté, seul le déplaceur est représenté.
Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :
Selon un exemple, l’enceinte est configurée pour que le liquide soit surmonté par le gaz selon un axe principal et que l’élément mobile se déplace par un mouvement de translation selon l’axe principal.
Selon un exemple, l’axe principal est vertical.
Selon un exemple, l’élément plongeur s’étend principalement selon une direction parallèle à l’axe principal.
Selon un exemple, l’élément mobile comprend une portion principale présentant une surface inférieure normale à l’axe principal et l’au moins un élément plongeur s’étend depuis la surface inférieure, de préférence l’élément plongeur présentant une forme de tige.
Selon un exemple, l’enceinte comprend au moins un élément plongeur additionnel fixe relativement à l’enceinte et présentant une portion surfacique poreuse additionnelle, l’au moins un élément plongeur additionnel s’étendant dans l’enceinte depuis une face d’enceinte inférieure de l’enceinte selon une direction parallèle à l’axe principal.
De préférence les éléments plongeurs additionnels sont fixes relativement à une portion haute de l’enceinte selon l’axe principal.
Selon un exemple, la portion principale de l’élément mobile définit un réservoir configuré pour contenir un liquide additionnel et le moteur est configuré de sorte à ce que dans la deuxième configuration, l’au moins un élément plongeur additionnel s’imbibe du liquide additionnel.
Selon un exemple, le moteur comprend une pluralité d’éléments plongeurs additionnels.
Selon un exemple, l’enceinte est configurée pour que le liquide soit surmonté par le gaz selon un axe principal et que l’élément mobile se déplace par un mouvement de rotation selon un axe secondaire, orthogonal à l’axe principal.
Selon un exemple, la surface poreuse recouvre toute la surface de l’au moins élément plongeur.
Selon un exemple, le moteur comprend une pluralité d’éléments plongeurs.
Selon un exemple, les éléments plongeurs sont distants les uns des autres de sorte à créer un espace de passage pour le gaz afin d’optimiser l’évaporation du liquide imbibé sur la surface poreuse par contact avec le gaz.
Selon un exemple, les éléments plongeurs sont à équidistance les uns des autres.
Selon un exemple, au moins un élément plongeur est une tige et/ou un cylindre. Selon un mode de réalisation, au moins un élément plongeur présente une portion creuse.
Selon un exemple, au moins un élément plongeur présente au moins une ouverture configurée pour permettre circulation du liquide ou du mélange gazeux lors du passage du moteur depuis l’une parmi la première configuration et la deuxième configuration jusqu’à l’autre parmi la première configuration et la deuxième configuration.
De préférence l’élément plongeur est un tube creux présentant des ouvertures latérales.
Selon un exemple, l’élément plongeur est fait de bois, ou d’un matériau composite ou d’éponge, ou d’un tissu.
Selon un exemple, l’élément plongeur est fait de métal oxydé.
Selon un exemple, l’élément plongeur est fait en un matériau présentant une conductivité thermique inférieure ou égale à 10 W · m–1· K-1 (Watt / (mètre *kelvin)).
Cela permet notamment de ne pas interférer le processus d’évaporation et de condensation avec le mélange gazeux. En effet, l’évaporation du liquide refroidirait un plongeur présentant une conductivité thermique élevée et refroidirait le liquide de chauffe pendant sa réintégration dans le liquide.
Selon un exemple, la surface poreuse de l’au moins un élément plongeur est entièrement fait en un matériau poreux et prend la forme de l’au moins l’une des typologies suivantes : des stries, des lamelles, des grilles, des bâtonnets, des éponges ou un treillis.
Selon un exemple, la cavité présente un volume constant.
Selon un exemple, la cavité s’étend selon un axe principal entre un espace de chauffe et un espace de refroidissement de sorte que la source chaude puisse chauffer le liquide en l’espace de chauffe par les faces latérales et/ou inferieures et que la source froide puisse refroidir le mélange gazeux en l’espace de refroidissement.
Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, le terme moteur à évaporation différentielle pourra s’entendre comme seulement une portion constituante du moteur. Ainsi il pourra s’agir essentiellement de l’enceinte où s’effectue le déplacement de l’élément mobile grâce au différentiel de pression créé par les sources chaudes et froides.
On entendra par imbibition partielle d’un liquide, une action permettant d’imbiber la surface de contact de l’élément mobile avec le mélange gazeux par le liquide et donc la préhension du liquide par l’élément mobile ou la dépose du liquide sur l’élément mobile. Autrement dit, une quantité de liquide est prélevée depuis la première configuration jusqu’à la deuxième configuration.
On entendra par « élément mobile » ou « déplaceur », une pièce pouvant se déplacer au sein de l’enceinte et pouvant comprendre des éléments plongeurs.
On entendra par « élément plongeur », des éléments solides et solidaires du mouvement de l’élément mobile.
Il est précisé que, dans le cadre de la présente invention, les termes « sur », « surmonte », « recouvre », « sous-jacent », en « vis-à-vis » et leurs équivalents ne signifient pas forcément « au contact de ».
Les termes « sensiblement », « environ », « de l'ordre de » signifient « à 10% près, de préférence à 5% près » ou, lorsqu'il s'agit d'une orientation angulaire, « à 10° près ». Ainsi, une direction sensiblement normale à un plan signifie une direction présentant un angle de 90±10° par rapport au plan.
Dans la présente demande de brevet, le terme mobile correspond à un mouvement de rotation ou à un mouvement de translation ou encore à une combinaison de mouvements, par exemple la combinaison d’une rotation et d’une translation.
Dans la présente demande de brevet, lorsque l’on indique que deux pièces sont distinctes, cela signifie que ces pièces sont séparées. Elles sont :
- positionnées à distances l’une de l’autre, et/ou
- mobiles l’une par rapport à l’autre et/ou
- solidaires l’une de l’autre en étant fixées par des éléments rapportés, cette fixation étant démontable ou non.
Une pièce unitaire monobloc ne peut donc pas être constituée de deux pièces distinctes.
Dans la présente demande de brevet, le terme « solidaire » utilisé pour qualifier la liaison entre deux pièces signifie que les deux pièces sont liées/fixées l’une par rapport à l’autre, selon tous les degrés de liberté, sauf s’il est explicitement spécifié différemment. Par exemple, s’il est indiqué que deux pièces sont solidaires en translation selon une direction X, cela signifie que les pièces peuvent être mobiles l’une par rapport à l’autre sauf selon la direction X. Autrement dit, si on déplace une pièce selon la direction X, l’autre pièce effectue le même déplacement.
Dans la description détaillée qui suit, il pourra être fait usage de termes tels que « horizontal », « vertical », « longitudinal », « transversal », « supérieur », « inférieur », « haut », « bas », « avant », « arrière », « intérieur », « extérieur ». Ces termes doivent être interprétés de façon relative en relation avec la position normale du système du moteur à évaporation différentielle et la direction d'avancement normale de l’utilisateur de l’ensemble.
Comme illustré aux figures 2A à 4B, il est représenté un exemple d’un système 1 de moteur à évaporation différentielle comprenant une enceinte 11 apte à contenir un liquide 2 et un mélange gazeux 3. Le liquide 2 et le mélange gazeux 3 étant avantageusement répartis de sorte que le mélange gazeux 3 surmonte le liquide 2 selon l’axe principal Y1. De manière préférée, le liquide 2 s’étend depuis le fond de l’enceinte 11 et comprend une surface superficielle 2a au contact du mélange gazeux 3.
Le système 1 comprend une source chaude 14 configurée pour chauffer le liquide 2 présent dans l’espace de chauffe. La source chaude 14 comprend par exemple un élément de chauffage. Le système 1 comprend également une source froide 15 configurée pour refroidir le mélange gazeux 3 dans un espace de refroidissement. La source froide 15 comprend par exemple un élément de refroidissement. On pourra entendre par source froide, une source permettant de refroidir l’enceinte 11 depuis la température ambiante du moteur. On pourra entendre par source chaude, une source permettant de chauffer l’enceinte 11 depuis une température ambiante du moteur.
De préférence, l’élément de chauffage et ou l’élément de refroidissement appartient/appartiennent au moteur.
Le système comprend un élément mobile 12 configuré pour se déplacer à l’intérieur de l’enceinte 11. Par souci de clarté, la source chaude 14 et la source froide 15 n’ont pas été représentées sur les figures.
Selon un premier mode de réalisation illustré en figures 2A à 3B, l’élément mobile 12 est configuré pour se déplacer en translation selon l’axe principal Y1.L’élément mobile 12 comprend préférentiellement une portion principale 121 située à l’extrémité d’un arbre d’entraînement 123. Selon un exemple, dans la première configuration, la portion principale 121 est plus proche de la zone de chauffe et par conséquent du liquide 2. Dans la deuxième configuration, la portion principale 121 est plus éloignée de la zone de chauffe et par conséquent plus distante du liquide 2 que dans la première configuration. La zone de chauffe étant distincte et distante de la zone de refroidissement et la première configuration étant différente de la deuxième configuration.
De manière préférée, l'évaporation du liquide 2 s’effectue au niveau de la surface superficielle 2a du liquide au contact avec le mélange gazeux 3. La quantité de liquide 2 évaporée étant proportionnelle à ladite surface superficielle 2a.
Selon un exemple, dans la deuxième configuration ladite portion du liquide s’évapore entièrement au contact du mélange gazeux. Selon un exemple alternatif, dans la deuxième configuration ladite portion du liquide s’évapore partiellement au contact du mélange gazeux.
Avantageusement, le liquide 2 est de l’eau chaude. L’usage de l’eau étant notamment connu pour sa très grande capacité thermique. Il pourra également être fait usage d’autres liquides présentant des capacités d’évaporation optimale relativement à leur température comme par exemple de l’alcool.
Selon un exemple, le mélange gazeux 3 est de la vapeur d’eau. Il peut également s’agir de vapeur d’autres mélanges dont les états liquides présentent des températures d’évaporation différentes de la température d’évaporation de l’eau.
Comme illustré aux figures 2A et 2B et selon un mode de réalisation préféré par la présente invention, l’élément mobile 12 comprend au moins un élément plongeur 122. De préférence, l’élément mobile 12 comprend une pluralité d’éléments plongeurs 122. Les éléments plongeurs 122 étant configurés de sorte à être au moins partiellement immergés dans le liquide 2 dans une première configuration représentée à la et alternativement non immergés ou moins immergés dans le liquide 2 et davantage au contact du mélange gazeux 3 dans une deuxième configuration que dans la première configuration représenté à la . Selon ce mode de réalisation, les éléments plongeurs 122 sont configurés pour se déplacer en translation selon l’axe principal Y1.
De manière préférée, au moins un plongeur 122 comprend une surface poreuse 122a configurée pour s’imprégner du liquide 2 de sorte à augmenter la surface de liquide 2 au contact du mélange gazeux 3 et amplifier la phase d’évaporation. De fait, le rendement du système est optimisé.
Quand le déplaceur 12 s’éloigne de la zone de chauffe, il expose les éléments plongeurs 122 au mélange gazeux de sorte à favoriser l’évaporation du liquide 2 imbibé sur les surfaces poreuses 122a.
Quand le déplaceur 12 s’éloigne de la zone de refroidissement, il expose les éléments plongeurs 122 au mélange gazeux 3 dans la zone de refroidissement pour le phénomène de condensation.
Lors du fonctionnement du moteur, les éléments plongeurs 122 sont alternativement immergés et sortis du liquide 2 en étant entraînés par l’élément mobile 12.
Pendant la phase d’immersion qui correspond à la première configuration, les surfaces poreuses 122a des éléments plongeurs 122 captent la chaleur du liquide 2 dit « liquide de chauffe ». L’au moins une surface poreuse 122a étant quant à elle immergée dans le liquide 2 de sorte à s’imprégner de celui-ci.
Pendant la phase d'évaporation correspondant à la deuxième configuration, les éléments plongeurs 122 sortent du liquide 2 de sorte que l’au moins une surface poreuse 122a imbibée de liquide 2 chaud devienne à découvert au contact du mélange gazeux 3 pour permettre une évaporation optimale.
De manière préférée, les éléments plongeurs 122 comprennent respectivement des surfaces poreuses 122a et le total de ces surfaces poreuses 122a est préférentiellement supérieur à la surface superficielle 2a du liquide 2. Ainsi l’ensemble des surfaces poreuses 122a viennent s'ajouter à la surface superficielle 2a afin d’optimiser l’évaporation du liquide 2.
Ce procédé peut être également reproduit par analogie pour augmenter la condensation d'un volume de liquide 2 évaporé. Dans ce cas, le liquide 2 dans lequel les éléments plongeurs 122 sont immergés est refroidi.
Comme illustré aux figures 3A et 3B et de la même manière que dans le mode de réalisation précédent, l’élément mobile 12 comprend des éléments plongeurs 122 fixés sur la face inférieure 121a et configurés pour venir s’immerger dans le liquide 2 chaud dans l’espace de chauffe.
Selon ce mode de réalisation, l’élément mobile 12, comprend un rebord 124 et une face supérieure 121b. La face supérieure 121b étant de préférence une face opposée et parallèle à la face inférieure 121a. Le rebord 124 s’étendant depuis la face supérieure 121b de sorte à définir un volume également désigné réservoir 121c apte à contenir un liquide additionnel 4.
Ainsi, le système alterne entre deux configurations :
- une première configuration illustrée à la
- Une deuxième configuration illustrée à la
Comme illustré aux figures 4A et 4B et selon un mode de réalisation, l’au moins un plongeur 122 est entrainé en rotation pour passer alternativement de la première configuration à la deuxième configuration. Les éléments plongeurs 122 ayant par exemple une forme de disque et avantageusement les disques comprennent une portion avec une surface poreuse 122a.
Les disques sont montés sur un arbre d’entraînement 123 de sorte à pouvoir être entrainés en rotation selon une direction transversale X1. La direction transversale X1 étant de préférence orthogonale à l’axe principal Y1.
Du fait du mouvement rotatif de l’élément mobile 12 selon la direction transversale X1, la surface poreuse 122a est dans un premier temps immergée dans le liquide 2 et dans un second temps, la surface poreuse 122a est imbibée du liquide 2 tout en étant à découvert.
Ainsi la plonge des disques dans le liquide 2 entraine une imbibition des surfaces poreuses 122a. Lesdites surfaces poreuses 122a imbibées et hors de l’eau sont alors avantageusement brassées par un flux d’air de sorte à accélérer la phase d’évaporation. Cette phase d’évaporation étant amplifiée par la présence des surfaces poreuses 122a des disques qui s'ajoutent à la surface superficielle 2a du liquide 2.
Ainsi, l'évaporation est entretenue par rotation des éléments plongeurs 122 dans le liquide 2. Les éléments plongeurs 122 sont exposés à un flux d’air. Pour la phase de condensation, le mode de réalisation est identique mais avec de l’eau froide.
Plusieurs caractéristiques optionnelles du moteur vont être décrites ci-dessous. Toutes ces caractéristiques optionnelles sont compatibles et combinables avec chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus, en particulier avec chacun des modes de réalisation dans lesquels les plongeurs sont entrainés en translation ou en rotation.
De manière préférée, la source chaude peut être l’un parmi les éléments suivants : un four, un point de chaleur, une résistance chauffante, une source de chaleur solaire, une source de chaleur de récupération, la chaleur de batteries thermiques .
La source chaude étant avantageusement positionnée tout autour et/ou en dessous de la zone de chauffe de sorte à permettre une montée en température la plus performante possible. La source chaude pouvant être obtenue par échange du liquide de travail avec du nouveau liquide chaud en circuit fermé de sorte à garder la pression de fonctionnement. La source chaude pouvant être aussi un serpentin à l’intérieur du moteur.
Selon un mode de réalisation, l’enceinte 11 est un cylindre creux s’étendant selon l’axe principal Y1et la zone de chauffe se situe à une première extrémité du cylindre selon l’axe principal Y1. L’enceinte 11 s’étend avantageusement entre une face d’enceinte inférieure 11b et une face d’enceinte supérieure 11a selon l’axe principal Y1. L’élément mobile étant guidé par son axe de transmission.
De manière préférée, la source chaude est répartie en dessous du cylindre creux, du côté de la première extrémité et / ou en périphérie du cylindre.
De manière préférée, la source froide peut être l’un parmi les éléments suivants : un système réfrigérant, un module Peltier, des ailettes de refroidissement, un radiateur.
La source froide étant avantageusement positionnée tout autour de la zone de refroidissement de sorte à permettre une chute en température la plus performante possible. La source froide peut être un flux de liquide froid à l’intérieur du moteur provenant de l’extérieur et maintenu à la pression de fonctionnement en circuit fermé.
Selon un mode de réalisation, l’enceinte 11 est un cylindre creux s’étendant selon l’axe principal Y1et la zone de refroidissement se situe à une deuxième extrémité du cylindre selon l’axe principal Y1.
De manière préférée, la source froide est répartie au-dessus du cylindre creux, du côté de la deuxième extrémité et / ou en périphérie du cylindre.
La surface poreuse 122a est configurée pour retenir du liquide lorsque l’au moins un plongeur est immergé. Cette surface poreuse forme ainsi des cavités de rétention du liquide.
La surface poreuse 122a peut être formée par le matériau externe de l’au moins un élément plongeur 122. Ce matériau peut être poreux. Il peut par exemple s’agir de matériaux tels que le bois, du métal oxydé, du papier, du tissu, des matériaux composites poreux ou d’un matériau spongieux.
De manière alternative la surface poreuse peut être formée par des reliefs présents sur l’élément plongeur. Ces reliefs peuvent être formés par exemple par : des stries, des rainures, des lamelles, des grilles, des bâtonnets, ou un treillis. Par exemple, les rainures ou stries peuvent s’étendre selon une direction parallèle à l’axe principal Y1perpendiculaire à la direction de translation si l’élément mobile est translatif ou selon des rayons du disque si l’élément mobile 12 est rotatif. On notera que la présence de reliefs peut être combinée à l’utilisation d’un matériau poreux.
Selon un exemple, la surface poreuse de l’au moins un élément plongeur est entièrement fait en un matériau poreux et prend la forme de l’au moins l’une des typologies suivantes des stries, des lamelles, des grilles, des bâtonnets, des éponges ou un treillis.
Ce type de typologie permet de générer un ensemble de vides aptes à se remplir de fluide.
Il pourra être fait usage du bois. Le bois est avantageusement poreux de nature car il présente de par sa structure des fibres présentant des vides avec une capacité spongieuse. Le bois permet préférentiellement d’éponger le fluide et est un matériau inattendu dans un moteur. Le bois a l’avantage d’être un excellent isolant thermique qui convient au bon rendement du moteur.
La typologie formelle des éléments plongeurs est telle qu’elle permet d’augmenter la surface imbibée sur laquelle le liquide est prélevé tout en conservant un même volume de cavité.
Un matériau poreux ou une surface poreuse pourra s’entendre comme un matériau solide comprenant une pluralité de cavités étant apte à se remplir de fluide.
Selon un exemple, le moteur comprend une pluralité d’éléments plongeurs 122. Il pourra s’agir de tubes cylindriques, de préférence pleins et alternativement creux. Les éléments plongeurs 122 peuvent être distants de sorte à créer un espace de passage du flux de mélange gazeux.
Les éléments plongeurs sont avantageusement des tiges dont le diamètre est inférieur ou égal au diamètre du déplaceur. De préférence, le diamètre d’un élément plongeur 122 est au moins deux fois inférieur, de préférence au moins quatre fois inférieur au diamètre extérieur de l’élément mobile 12. Selon l’axe principal Y1, de préférence les éléments plongeurs seront dimensionnés selon le matériau qui les compose afin que les conditions de fonctionnement du moteur ne les fassent pas fléchir.
Selon un exemple, les éléments plongeurs sont creux et présentent de préférence des ouvertures pour permettre une évacuation facilitée du liquide 2.
Selon un exemple, l’élément plongeur 122 comprend une surface poreuse 122a. L’élément plongeur 122 pouvant être entièrement recouvert de la surface poreuse 122a. L’élément plongeur 122 pouvant être recouvert d’un tissu. La surface poreuse 122a pouvant être faite de l’un parmi les matériaux suivants : en métal oxydé, en bois, en un matériau composite présentant des cavités.
Avantageusement, l’élément plongeur pouvant être en éponge naturelle ou synthétique ou en un matériau similaire présentant une forte capacité d’absorption aux liquides.
De préférence, l’élément plongeur présente une conductivité thermique inférieure ou égale à 226 W · m–1· K, de préférence une conductivité thermique inférieure ou égale à 100 W · m–1· K-1de préférence inférieure ou égale à 10 W · m–1· K-1, de préférence inférieure ou égale à 1 W · m–1· K-1. Ainsi, les éléments plongeurs n’ont pas pour fonction de conduire la chaleur. L’élément plongeur 122 présente avantageusement une conductivité thermique inférieure ou égale à 10 W · m–1· K-1pour ne pas perturber les phases d’évaporation et de condensation avec le mélange gazeux. L’évaporation du liquide refroidirait un élément plongeur 122 présentant une conductivité thermique élevée et refroidirait le liquide 2 de chauffe lors de sa réintégration dans le liquide 2.
Selon un mode de réalisation particulier, les éléments plongeurs 122 sont des petits volumes élémentaires identiques.
Selon un mode de réalisation particulier, l’élément mobile 12 et les éléments plongeurs 122 forment une seule et même pièce monolithique.
Selon un mode de réalisation particulier l’élément mobile 12 est configuré de sorte à faire passer alternativement le gaz depuis l’espace de chauffe jusqu’à l’espace de refroidissement.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications.
Références numériques
1/ Système de moteur à évaporation différentielle
11/ enceinte
11a/ face d’enceinte supérieure
11b/ face d’enceinte inférieure
112/ éléments plongeur additionnels
12/ élément mobile
121a/ surface inférieure
121b/ surface supérieure
122/ élément plongeur
122a/ surface poreuse
123/ arbre d’entrainement
124/ rebord
14/ source chaude
15/ source froide
2/ liquide
2a/ surface superficielle
3/ mélange gazeux
4/ liquide additionnel
Y1/ Axe principal
X1/ Axe transversal
1/ Système de moteur à évaporation différentielle
11/ enceinte
11a/ face d’enceinte supérieure
11b/ face d’enceinte inférieure
112/ éléments plongeur additionnels
12/ élément mobile
121a/ surface inférieure
121b/ surface supérieure
122/ élément plongeur
122a/ surface poreuse
123/ arbre d’entrainement
124/ rebord
14/ source chaude
15/ source froide
2/ liquide
2a/ surface superficielle
3/ mélange gazeux
4/ liquide additionnel
Y1/ Axe principal
X1/ Axe transversal
Claims (21)
- Système (1) de moteur à évaporation différentielle comprenant :
- une enceinte (11) présentant une cavité apte à contenir un liquide (2), et un mélange gazeux (3),
- une source chaude (14) configurée pour chauffer le liquide (2),
- une source froide (15) configurée pour refroidir le mélange gazeux (3),
- un élément mobile (12) configuré pour se déplacer à l’intérieur de l’enceinte (11), l’élément mobile (12) comprenant au moins un élément plongeur (122), l’élément plongeur (122) étant configuré de sorte à être au moins partiellement immergé dans le liquide (2) dans une première configuration et alternativement au contact du mélange gazeux (3) dans une deuxième configuration, la deuxième configuration étant différente de la première configuration, dans la deuxième configuration l’élément plongeur (122) étant non immergé dans le liquide (2) ou étant moins immergé dans le liquide (2) que dans la première configuration,
- Système (1) selon la revendication précédente dans lequel l’enceinte est configurée pour que le liquide soit surmonté par le gaz selon un axe principal (Y1) et que l’élément mobile (12) se déplace par un mouvement de translation selon l’axe principal (Y1).
- Système (1) selon la revendication précédente dans lequel l’élément plongeur (123) s’étend principalement selon une direction parallèle à l’axe principal Y1.
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’élément mobile (12) comprend une portion principale (121) présentant une surface inférieure (121a) normale à l’axe principal (Y1) et l’au moins un élément plongeur (122) s’étend depuis la surface inférieure (121a), de préférence l’élément plongeur (122) présentant une forme de tige.
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’enceinte (11) comprend au moins un élément plongeur additionnel (112) fixe relativement à l’enceinte (11) et présentant une portion surfacique poreuse additionnelle (112a), l’au moins un élément plongeur additionnel (112) s’étendant dans l’enceinte depuis une face d’enceinte inférieure (11b) de l’enceinte (11) selon une direction parallèle à l’axe principal (Y1).
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la portion principale (121) de l’élément mobile (12) définit un réservoir (121c) configuré pour contenir un liquide additionnel (4) et le moteur (1) est configuré de sorte à ce que dans la deuxième configuration, l’au moins un élément plongeur additionnel (112) s’imbibe du liquide additionnel (4).
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant une pluralité d’éléments plongeurs additionnels (112).
- Système (1) selon la revendication 1 dans lequel l’enceinte (11) est configurée pour que le liquide soit surmonté par le gaz selon un axe principal (Y1) et que l’élément mobile (12) se déplace par un mouvement de rotation selon un axe secondaire (X1), orthogonal à l’axe principal (Y1).
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la surface poreuse (122a) recouvre toute la surface de l’au moins un élément plongeur (122).
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le moteur comprend une pluralité d’éléments plongeurs (122).
- Système (1) selon la revendication précédente dans lequel les éléments plongeurs (122) sont distants les uns des autres de sorte à créer un espace de passage pour le gaz afin d’optimiser l’évaporation du liquide imbibé sur la surface poreuse (122a) par contact avec le gaz.
- Système (1) selon la revendication précédente dans lequel les éléments plongeurs sont à équidistance les uns des autres.
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins un élément plongeur (122) est une tige et/ou un cylindre.
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’élément plongeur (122) présente une portion creuse.
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins un élément plongeur (122) présente au moins une ouverture configurée pour permettre une circulation du mélange gazeux (3) lors du passage du système (1) depuis l’une parmi la première configuration et la deuxième configuration jusqu’à l’autre parmi la première configuration et la deuxième configuration.
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’élément plongeur (122) est fait de bois ou d’un matériau composite ou d’éponge ou d’un tissu.
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’élément plongeur (122) est fait de métal oxydé.
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel l’élément plongeur (122) est fait en un matériau présentant une conductivité thermique inférieure ou égale à 10 W · m–1· K-1.
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la surface poreuse de l’au moins un élément plongeur (122) est entièrement fait en un matériau poreux et prend la forme de l’au moins l’une des typologies suivantes des stries, des lamelles, des grilles, des bâtonnets, des éponges ou un treillis.
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la cavité présente un volume constant.
- Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la cavité s’étend selon un axe principal (Y1) entre un espace de chauffe et un espace de refroidissement de sorte que la source chaude (14) puisse chauffer le liquide (2) en l’espace de chauffe par les faces latérales et/ou inferieures et que la source froide puisse refroidir le mélange gazeux (3) en l’espace de refroidissement.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2209502A FR3139865A1 (fr) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | Système à évaporation différentielle |
| PCT/EP2023/075844 WO2024061929A1 (fr) | 2022-09-20 | 2023-09-19 | Système à évaporation différentielle |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2209502 | 2022-09-20 | ||
| FR2209502A FR3139865A1 (fr) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | Système à évaporation différentielle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3139865A1 true FR3139865A1 (fr) | 2024-03-22 |
Family
ID=84887361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2209502A Pending FR3139865A1 (fr) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | Système à évaporation différentielle |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3139865A1 (fr) |
| WO (1) | WO2024061929A1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011033243A1 (fr) * | 2009-09-21 | 2011-03-24 | Billat, Pierre | Machine thermodynamique à cycle de stirling |
| US20130284226A1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-31 | Thilo Ittner | Thermoelectric Converter with Improved Heat Transfer Medium |
| WO2016034632A1 (fr) | 2014-09-02 | 2016-03-10 | Willocx Stéphane | Moteur à pressions d'évaporation différentielles |
-
2022
- 2022-09-20 FR FR2209502A patent/FR3139865A1/fr active Pending
-
2023
- 2023-09-19 WO PCT/EP2023/075844 patent/WO2024061929A1/fr unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011033243A1 (fr) * | 2009-09-21 | 2011-03-24 | Billat, Pierre | Machine thermodynamique à cycle de stirling |
| US20130284226A1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-31 | Thilo Ittner | Thermoelectric Converter with Improved Heat Transfer Medium |
| WO2016034632A1 (fr) | 2014-09-02 | 2016-03-10 | Willocx Stéphane | Moteur à pressions d'évaporation différentielles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024061929A1 (fr) | 2024-03-28 |
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