CA2115632C - Enclosed space air recycling device - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de régénération de l'air dans une enceinte fermée ou quasi-fermée disposant d'une énergie de fonctionnement autonome, comprenant un réservoir (12) contenant un matériau cryogénique utilisé pour la production de ladite énergie de fonctionnement. Le dispositif comprend un échangeur thermique principal (10) fonctionnant à la pression atmosphérique pour échanger de la chaleur entre l'air à régénérer (14) d'une part et le matériau cryogénique d'autre part, le réchauffement du matériau cryogénique jusqu'à sa température de fonctionnement dans la production d'énergie permettant le refroidissement du dioxyde de carbone contenu dans l'air à régénérer de façon à faire passer le dioxyde de carbone de l'état gazeux à l'état solide. Ce dispositif peut être utilisé avantageusement pour la régénération de l'air dans un sous-marin, en se servant du réchauffement de l'oxygène stocké sous forme liquide en vue de son utilisation comme comburant dans les moteurs du sous-marin.The invention relates to a device for regenerating air in a closed or quasi-closed chamber with an autonomous operating energy, comprising a reservoir (12) containing a cryogenic material used for the production of said operating energy. The device comprises a main heat exchanger (10) operating at atmospheric pressure to exchange heat between the air to be regenerated (14) on the one hand and the cryogenic material on the other hand, the heating of the cryogenic material to its operating temperature in the production of energy allowing the cooling of the carbon dioxide contained in the air to be regenerated so as to pass the carbon dioxide from the gaseous state to the solid state. This device can be used advantageously for the regeneration of air in a submarine, by using the heating of oxygen stored in liquid form for use as an oxidant in the engines of the submarine.

Description

J

La prêsente invention concerne un dispositif de régénération de l'air dans une enceinte fermée ou quasi fermée disposant d'une énergie de fonctionnement autonome dont la production nécessite l'utilisation d'un matériau stocké sous forme cryogënique.
Le maintien de la qualitë de l'air dans une enceinte fermée telle que 1°habitacle d'un sous--marin est une opération complexe puisqu'elle exige de produire l'oxygène nécessaire à la respiration des hommes d'équipage, de réduire la quantité de dioxyde de carbone dans l'air qui a tendance à nettement augmenter du fait de la respiration humaine et d'él.iminer les polluants organiques de l'air produits par l'activité humaine.
Jusqu'â maintenant, la régénération de l'air dans l'habitacle des sous-marins s'effectue au moyen de procédés chimiques ou électrochimiques assurant les fonctions de production d'oxygène st d'élïmination du dioxyde de carbone et des polluants. L'oxygène est aussi générë, soit par ëlectrolyse de l'eau, soit à partir d'oxygène liquide, soit par réaction chimique à l'aide d'un chlorate de métal alcalin ou d'un superoxyde de métal alcalin. L'élimination du dioxyde de carbone se fait généralement à l'aide de tamis moléculaires ou par absorption, par exemple avec des amines. Enfin, l'élimination des polluants est effectué â
2S l'aide d'absorbeurs à charbons actifs ou de lits catalytiques.
Cependawt, les installations de régénération de l'air restent des matériels souvent encombrants, complexes, consommant une grande quantitê d'énergie. Par ailleurs les générateurs d'oxygène électrochimique produisent également, â la suite des réactions d'électrolyse, de grandes quantités d'hydrogène qu'il faut ensuite traiter.
Enfin, il faut signaler que l'élimination de certains polluants organiques par charbons actifs bien que très efficace, pose quelques problêmes liés au fait que les polluants les plus légers sont désorbés par les polluants les plus lourds. Cette propriété fait qu'il est extrêmement m, J

The present invention relates to a device for Regeneration of air in a closed or quasi enclosure closed with autonomous operating energy whose production requires the use of a material stored in cryogenic form.
Maintaining the quality of the air in a closed enclosure such as 1 ° cockpit of a submarine is a complex operation since it requires producing the oxygen needed for men's breathing crew, reduce the amount of carbon dioxide in the air which tends to increase significantly due to human breathing and eliminating pollutants organic air produced by human activity.
So far, the regeneration of air in the submarine cabin is carried out by means of chemical or electrochemical functions oxygen production and elimination of carbon dioxide and pollutants. Oxygen is also generated, either by electrolysis of water, either from liquid oxygen or by chemical reaction using a metal chlorate alkali or an alkali metal superoxide. elimination carbon dioxide is usually done with the help of molecular sieves or by absorption, for example with amines. Finally, the removal of pollutants is carried out 2S using activated carbon absorbers or beds catalyst.
Cependawt, the regeneration facilities of air are often cumbersome, complex materials, consuming a lot of energy. Moreover, electrochemical oxygen generators also produce, as a result of the electrolysis reactions, large quantities of hydrogen which must then be treated.
Finally, it should be noted that the elimination of some organic pollutants by activated charcoal although very effective, poses some problems related to the fact that Lighter pollutants are desorbed by pollutants the heaviest. This property makes it extremely m,

2 difficile de dëterminer un bilan "matiëre" précis du système atmosphérique, d'autant que des réactions de décomposition ou de synthèse sont toujours possibles entre les divers polluants.
Pour les installations de traitement de l'air en service, on a su s'accommoder de ces différents inconvénients. Cependant, la plupart des systèmes actuellement développés ne sont pas utilisables pour les sous-marins utilisant une source anaérobie d'ënergie d'origine chimique , ces systèmes sont gënëralement de trop grand consommateurs d'énergie par rapport à la quantité
d'énergie embarquëe.
Le but de l'invention est donc de rëaliser un dispositif de régénération de l'air présentant une consommation d'ênergie très rëduite, donc particulièrement adapté pour un système anaërobie tel qu'un sous-marin ne disposant que d'une rêserve d'énergie limitée.
L'objet de l'invention est par conséquent une application à la régênération d'un air pollué en air respirable dans une enceinte fermée ou quasi-fermée, d'un dispositif disposant d'une énergie de fonctionnement autonome, comprenant un réservoir contenant un matériel cryogéniqùe utilisé pour la production de l'énergie de fonctionnement et un échangeur thermique principal fonctionnant à la pression atmosphérique pour échanger de la chaleur entre un milieu gazeux contenant du dioxyde de carbone, d'une part, et 1e matériel cryogénique, d'autre part, caractérisée en ce que 1e milieu gazeux est constitué
par de l'air à régénérer et en ce que le réchauffement du matériel cryogénique jusqu'à sa température de fonctionnement dans la production de l'énergie permet d'abaisser la température de l'air â régénérer à une valeur 2a inférieure â la température de solidification du dioxyde de carbone.
Un autre objet de l'invention est un dispositif de régénération de l'air dans une enceinte fermée ou quasi-fermée disposant d'une énergie de fonctionnement autonome utilisant un matériau stocké sous forme cryogénique, comprenant un échangeur thermique fonctionnant à la pression atmosphérique pour échanger de la chaleur entre l'air à rêgénérer d'une part et le matériau cryogénique d'autre part, le réchauffement du matériau cryogénique jusqu'à sa température de fonctionnement permettant le réfroidissement du dioxyde de carbone contenu dans l'air à
régénérer de façon à faire passer le dioxyde de carbone de l'état gazeux à l'état solide.
Le dispositif selon l'invention tel que défini ci-dessus peut ainsi étre utilisé dans un sous-marin, la source de froid étant constituée par tout ou partie de la masse d'oxygêne liquide embarquée qui possède une capacité
frigorifique largement suffisante pour refroidir l'air â
régénérer et condenser le dioxyde de carbone.

~11~63~ 2 difficult to determine a precise "material" balance of the atmospheric system, especially as reactions from decomposition or synthesis are always possible between the various pollutants.
For air treatment plants in service, we were able to accommodate these different disadvantages. However, most systems currently developed are not usable for submarines using an anaerobic source of energy of chemical origin, these systems are generally too large energy consumers compared to quantity embedded energy.
The object of the invention is therefore to realize a air regeneration device having a very low energy consumption, so particularly suitable for an anaerobic system such as a submarine having only a limited energy reserve.
The object of the invention is therefore a application to the regeneration of air polluted in air breathable in a closed or quasi-closed enclosure, a device having operating energy autonomous, including a tank containing a material cryogenics used for the production of energy from operation and a main heat exchanger operating at atmospheric pressure to exchange heat between a gaseous medium containing carbon dioxide carbon, on the one hand, and cryogenic material, on the other part, characterized in that the gaseous medium is by air to regenerate and that the warming of the cryogenic material up to its temperature of functioning in the production of energy allows to lower the temperature of the air to regenerate to a value 2a less than the solidification temperature of the carbon.
Another object of the invention is a device regeneration of air in a closed or near closed chamber closed with autonomous operating energy using a material stored in cryogenic form, comprising a heat exchanger operating at the atmospheric pressure to exchange heat between the air to regenerate on the one hand and the cryogenic material on the other hand, the warming of the cryogenic material up to its operating temperature allowing the cooling of the carbon dioxide contained in the air at regenerate in order to get the carbon dioxide out of the gaseous state in the solid state.
The device according to the invention as defined above above can be used in a submarine, the source of cold being constituted by all or part of the Onboard liquid oxygen mass with capacity refrigerant largely sufficient to cool the air regenerate and condense carbon dioxide.

~ 11 ~ 63 ~

3 Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels la figure 1 représente schématiquement 'le principe utilisé dans le dispositif selon l'invention, et la figure 2 représente un schéma synoptique d'un mode de réalisation de l'invention.
Dans un sous-marin utilisant une source chimique anaérobie d'énergie, le comburant utilisé pour la combustion est de l'oxygène stocké sous forme cryogénique dans un réservoir, destiné à être utilisé dans des piles à
combustibles, des moteurs thermiques à combustion interne tels que moteurs Diesel, des moteurs thermiques à
combustion externe tels que moteurs Stirling ou d'autres systèmes mettant en oe~vre des réactions d'oxydation d'un carburant. Cet oxygène qui est à une température d'environ -170'C, doit donc être réchauffé pour pouvoir être utilisê.
On élève ainsi la température de l'oxygène gazeux jusqu'à
-20'C à l'entrée du moteur du sous-marin.
En référence à la figura 1, le principe de l'invention consiste à utiliser un échangeur thermique 1.0 qui reçoit d'une part l'oxygène cryogénique en provenance du réservoir de stockage 12, et d'autre part l'air à
régénérer par l'entrée d'air 14 à la pression atmosphérique.
Dans l'échangeur 10, l'oxygène liquide perd ses frigories.(ou acquiert des calories) et donc se réchauffe pour atteindre une température d'environ -20'C à la sortie d'oxygène 16. Pendant le même temps, l'air à régénérer se refroidit dans l'échangeur 10 jusqu'à une température d'environ -135'C et est évacué par la sortie d'air régénéré
18. La tempêrature atteinte par l'air étant inférieure à 1a température de solidification (-78,5'C) du dioxyde de carbone gazeux à la pression atmosphérique, le dioxyde de carbone se solidifie au passage de l'air dans l'échangeur et peut donc être facilement récupéré en sortie de ce dernier. L'air à la sortie 18 est donc débarrassé du ~~~~~J~ 3 The aims, objects and characteristics of the invention will appear better on reading the following description made with reference to the drawings in which FIG. 1 schematically represents the principle used in the device according to the invention, and FIG. 2 represents a block diagram of a embodiment of the invention.
In a submarine using a chemical source anaerobic energy, the oxidizer used for the combustion is oxygen stored in cryogenic form in a tank, intended for use in fuels, internal combustion engines such as diesel engines, combustion engines external combustion such as Stirling engines or other systems implementing oxidation reactions of a fuel. This oxygen which is at a temperature of about -170'C, must be warmed to be used.
This raises the temperature of the gaseous oxygen to -20'C at the engine inlet of the submarine.
With reference to Figure 1, the principle of the invention consists in using a heat exchanger 1.0 which receives on the one hand cryogenic oxygen from of the storage tank 12, and secondly the air at regenerate through the air inlet 14 to the pressure atmospheric.
In the exchanger 10, the liquid oxygen loses its frigories. (or acquires calories) and therefore warms up to reach a temperature of about -20'C at the exit At the same time, the air to be regenerated cools in the exchanger 10 to a temperature approximately -135'C and is evacuated by the regenerated air outlet 18. The temperature reached by the air being less than 1a solidification temperature (-78.5 ° C) of the gaseous carbon at atmospheric pressure, the dioxide of carbon solidifies as air passes through the heat exchanger and can therefore be easily recovered at the output of this latest. The air at the exit 18 is therefore rid of the J ~~~~~ ~

4 dioxyde de carbone en excés dû principalement à la respiration humaine dans l'enceinte fermée.
Bien que le dioxyde de carbone se solidifie (à la pression atmosphérique) é une température de -78,5°C, il est nécessaire d'abaïsser la température de l'air â une valeur bien inférieure à -78,5°C, par exemple â -135°C
Comme on vient de le voir. Cette 'température inférieure est en effet nécessaire, â la pression atmosphérique, pour obtenir une tension de vapeur de C02 dans l'air traité
telle que la concentration en C02 devienne inférieure à la concentration maximale admissible pour la durée d'exposition retenue.
La figure 2 représente schématiquement le mode de réalisatïon préféré de l'invention. L'air à régénérer propulsé par un ventilateur 20 est d'abord envoyé dans un êchangeur thermique annexe ou récupérateur de froid 22 avant d°a~tteindre l'échangeur 'thermique 10. L'air qui penê~tre dans ce dernier par l'entrée 14 est donc un air pré-refroidi. Par contre 1°air refroidi en sortie 18 de l'échangeur 10 est donc réchauffé au contact de l'air â
température ambiante dans le récupérateur de froid 22.
Comme précédemment, le dioxyde de carbone solide est récupéré en sortie de l'êchangeur thermique 10. Par contre l'air propulsé par le ventilateur 20 dans le récupérateur de froid 22, se refroidit suffisamment pour que la vapeur d'eau en excès contenue dans l'air à
régénérer,soit liquéfiée. L'eau liquide est récupérée à la sortie 24 du récupérateur 22 et une partie de cette eau est alors recyclée dans l'humidificateur 26 pour rétablir le degré d'humidité de l'air régénérë à la sortie, pendant que l'eau en excès est récupérëe é la sortie 30.
En plus du dioxyde de carbone, l'air é régénérer contient divers polluants qui sont, soit solubilisés dans l'eau rëcupérée, soit condensés en même temps que le dioxyde de carbone â basse température. Ces polluants sont le pentane, les hydrocarbures de poids moléculaire supérieur, le benzéne et les dérivés benzèniques, le w 5 tétrachlorure de carbone, certains Oxydes d'azote, c~rtains (réons. . o L'air r~gén~~cé à la sortie 29 peut âtre encore trop froid pour âtre envoyé dans ~.°habitacle. câne solution consiste ~ le réOhauffer aven une souxoe chaude tello que l'eau da mer.
Bien que non représenté sur les figures 1 et 2, 1~
transfert thermique dans 1'échangeux i~ peut s'effectuer, pour des raisons d~ sécurité, au moyen d'un fluid~
intermédiaire calopor~teu.r de façon ~ éviter de faix$
véhiculer l'oxygëne liquida ~ proacim~.~t8 des cixcuits d'air.
tans l'échangeur thermique 10, la masse de dioxyde de carbon~ et de polluants divers augmente peu é peu. A la longue, cette mass~ peut devenir génawts. C°est pourquoi. il est utile de prévoir l'élimination d~ cette masse de Coi et de polluants. Diverses solutions existent qui sont liées â
la forma du diagramme d ° ëquilibr~ des phases de C02 et la présence d'un point trip3.e.
Une premiére, solution consiste é évacuer é
i0 1°extérieur la dioxyde de carbone : on isole l'êchangeur thermique et on stoppa l'arrivée d'oxygéne. La température . augmente et.J,a pression s'ëlève ~usqu'~ atteindre une pression suffisante pour éjecter le dioxyd~ de carbone à
3.'extérieur ou le stocker sous une form~ comprimée.
23 Une deuxiéme solution consista à réchauffer l'éohang~eur isolé jusqu'â liquéfaction du C02, par exempl~
é a bars et -52°C. La Co2 liquide peut âtre pompé vers l'extérieur.
' Dans une troisième solution, l'échangeur est ~0 r80hauffé é une température compris~ entre -1.05°C et -î5°C.
A ce moment ïe CO2 est gazeux é une pression comprise entre Oll ot 1 bar. Il pout alor~a étro oomprimé ~roro 1,"oast8riour au moyen d'un compresseur.
Bn~in, la quatriém~ solution consiste é réchau~f~r 35 l'échangeur d une température tg7.la que la pression da vapeur soit suffisante pour alimenter une pompe à vide primaire. Par example é -120°C, la pression da vapeur de m C02 est de l'ordre de 0,01 bar. Le C02 peut donc être comprimé jusqu'à la pression atmosphérique puis rejeté à.
l'extérieur par un compresseur. Cette solution est utilisée de préfërence:
La mise en oeuvre de l'invention dans un sous-marin à propulsion par un moteur chimique Bertin* type Mesma s'appuie sur les valeurs suivantes:
consommation 02 du moteur: 100kg/heure température de 02 à l'entrêe du moteur . -20'C
nombre de personnes: 30 consommation humaine de 02: 25 1/homme/ heure production humaine de C02: 20 1/homme/heure teneur en C02 dans l'habitacle: <0,7%
température moyenne: 20'C
En régime permanent, les débits à respecter sont donc les suivants:
débit de C02 à éliminer: 600 1/heure soit 1178g/h dêbit de 02 au moteur: 100kg/heure débit d'air à traiter: 600/0,007.10/9(coefficient de sécuritë ) soit 114 Kg/h débit d'eau à éliminer:1809 g/h Compte tenu des chaleurs spécifiques des différents produits impliqués dans la régénération, les quantitês de chaleur mises en jeu sont les suivantes:
1) refroidissement de L'air à régénërer d'une température de +20'C à une température de 0'C.
air: 570 kcal/h eau: 36 kcal/h C02: négligeable Total ~ 600 kcal/h 2) condensation de H20 et élimination â 0'C
eau: 1128 kcal/h 3) refroidissement de l'air de 0'C à -135'C
air: 3848 kcal/h 4) congélation du C02 C02: 160,5 kcal/h * (marque de commerce Ce qui correspond â un fatal de 573 kcal/h. Cette valeur est nettement inférieure à la quantitê de frigories disponibles pour faire passer l'oxygène cryogénique (-70°C) à la température de - 20°C, soit vaporisation= 5000 kcal/h.
réchauffage à -20°C= 3821 kcal/h donc un total de 821 kcal/h Bien que le dispositif de l'invention ait été
décrit en liaison avec un sous-marin, il peut être évidemment utilisé pour tout système comportant une enceinte fermée ou quasi-fermée et disposant d'une source d'énergie autonome util~aant un matériau stocké à très basse tempêxature, la source d'énergie ëtant utilisée pour la propulsion ou pour autre chose. Par exemple, il est possible d'utiliser le dispositif de l'invention dans un avion pour lequel on cherche à réduire au maximum le renouvellement de :1'aïr de 1a cabine pour des raisons d'économie en carburant. Dans ce cas la source de froid que constitue l'atmosphére (à environ -~0'C) peut ëtre suffisante pour les polluants et la vapeur d'eau.
Une autre application du dispositif de l'invention est son utilisation dans un aéronef ou une navette spatiale. Dans ce type d'engin, il est prévu d'emporter une quantité importante (plusieurs dizaines de tonnes) d'hydrogène liquide et parfois d'oxygène liquide. Par conséquent, il est aisé d'utiliser le dispositif de 1°invention pour obtenir une régênération de l'atmosphère de la cabine fermée, grâce aux frigories récupérées par réchauffement des matériaux cryogéniques. 4 carbon dioxide in excess due mainly to the human breathing in the closed enclosure.
Although carbon dioxide is solidifying (at the atmospheric pressure) at a temperature of -78.5 ° C, it is necessary to abate the air temperature at a much lower than -78.5 ° C, for example -135 ° C
As we have just seen. This lower temperature is indeed necessary, at atmospheric pressure, for obtain a CO 2 vapor pressure in the treated air such that the C02 concentration becomes lower than the maximum allowable concentration for the duration of exhibition retained.
Figure 2 schematically represents the mode of preferred embodiment of the invention. The air to regenerate powered by a fan 20 is first sent in a annex heat exchanger or cold recuperator 22 before d ~ a ~ turn off the heat exchanger 10. The air that pene ~ be in the latter by the entrance 14 is an air precooled. By cons 1 ° cooled air output 18 of the exchanger 10 is thus heated in contact with the air ambient temperature in the cold recuperator 22.
As before, solid carbon dioxide is recovered at the outlet of the heat exchanger 10. By against the air powered by the fan 20 in the cooler 22, cools sufficiently for that the excess water vapor contained in the air at regenerate, be liquefied. Liquid water is recovered at the outlet 24 of the recuperator 22 and part of this water is then recycled into the humidifier 26 to restore the degree of humidity of the regenerated air at the outlet, while the excess water is recovered at exit 30.
In addition to carbon dioxide, air regenerates contains various pollutants that are either solubilized in water recovered, be condensed at the same time as the low temperature carbon dioxide. These pollutants are pentane, molecular weight hydrocarbons benzene and benzene derivatives, the w 5 carbon tetrachloride, certain nitrogen oxides, certain (re.
The air generated at exit 29 can still be too much cold for hearth sent in ~. ° cockpit. hello solution consists of reheating it with a warm tello souxoe water in the sea Although not shown in FIGS. 1 and 2, 1 ~
heat transfer in the exchanger i ~ can be carried out, for reasons of safety, by means of a fluid ~
intermediate calopor ~ teu.r way ~ avoid faix $
to convey liquid oxygen ~ proacim ~. ~ t8 air cixcuits.
in the heat exchanger 10, the mass of dioxide carbon and various pollutants increase slightly. To the long, this mass ~ can become genawts. This is why. he It is useful to provide for the elimination of this mass of Coi and pollutants. Various solutions exist that are related to the form of the equilibrium diagram of the C02 phases and the presence of a point trip3.e.
A first solution is to evacuate i0 1 ° outside carbon dioxide: the exchanger is isolated thermal and we stopped the arrival of oxygen. Temperature . increases and the pressure rises ~ to reach a sufficient pressure to eject the carbon dioxide at 3. Outside or store it under a compressed form.
A second solution was to warm up the eohang ~ eur isolated until liquefaction of CO2, for example ~
at bar and -52 ° C. Liquid Co2 can be pumped to outside.
In a third solution, the exchanger is ~ 0 r80 heated to a temperature between -1.05 ° C and -5 ° C.
At this time, CO2 is gaseous at a pressure between Oll ot 1 bar. It is now possible for a narrow oompressed ~ roro 1, "oast8riour by means of a compressor.
Finally, the fourth solution consists of warming up 35 the exchanger of a temperature tg7.la that the pressure da steam is sufficient to supply a vacuum pump primary. For example, at -120 ° C, the vapor pressure of m CO 2 is of the order of 0.01 bar. C02 can be compressed to atmospheric pressure and then discarded.
outside by a compressor. This solution is used preferably The implementation of the invention in a submarine powered by a chemical engine Bertin * Mesma type relies on the following values:
02 engine consumption: 100kg / hour temperature of 02 at the entrance of the engine. -20 ° C
number of people: 30 human consumption of 02: 25 1 / man / hour human production of CO2: 20 1 / man / hour CO2 content in the passenger compartment: <0,7%
average temperature: 20'C
In steady state, the flows to be respected are so the following ones:
C02 flow rate to eliminate: 600 1 / hour is 1178g / h 02 engine speed: 100kg / hour air flow to be treated: 600 / 0.007.10 / 9 (coefficient security) or 114 Kg / h water flow to be eliminated: 1809 g / h Given the specific heats of different products involved in regeneration, the quantities of Heat put into play are as follows:
1) Cooling the air to regenerate a temperature of + 20'C at a temperature of 0'C.
air: 570 kcal / h water: 36 kcal / h C02: negligible Total ~ 600 kcal / h 2) H 2 O condensation and elimination at 0 ° C
water: 1128 kcal / h 3) Air cooling from 0'C to -135'C
air: 3848 kcal / h 4) C02 freezing C02: 160.5 kcal / h * (trademark This corresponds to a fatality of 573 kcal / h. This value is significantly lower than the amount of frigories available for passing cryogenic oxygen (-70 ° C) at a temperature of - 20 ° C, ie vaporization = 5000 kcal / h.
reheating to -20 ° C = 3821 kcal / h so a total of 821 kcal / h Although the device of the invention has been described in connection with a submarine, it can be obviously used for any system with a closed or quasi-closed enclosure with a source of autonomous energy util ~ having a material stored at very low temperature, the energy source being used for propulsion or for something else. For example, it is possible to use the device of the invention in a airplane for which we seek to reduce the maximum renewal of: the cabin air for reasons fuel economy. In this case the source of cold that is the atmosphere (at about - ~ 0'C) can be sufficient for pollutants and water vapor.
Another application of the device of the invention is its use in an aircraft or a shuttle Space. In this type of machine, it is planned to carry a large quantity (several tens of tons) liquid hydrogen and sometimes liquid oxygen. By therefore, it is easy to use the 1 ° invention to obtain a regeneration of the atmosphere of the closed cabin, thanks to the frigories recovered by heating of cryogenic materials.

Claims (9)

1. Application à la régénération d'un air pollué en air respirable dans une enceinte fermée ou quasi-fermée, d'un dispositif disposant d'une énergie de fonctionnement autonome, comprenant un réservoir (12) contenant un matériel cryogénique utilisé pour la production de l'énergie de fonctionnement et un échangeur thermique principal (10) fonctionnant à la pression atmosphérique pour échanger de la chaleur entre un milieu gazeux contenant du dioxyde de carbone, d'une part, et le matériel cryogénique, d'autre part, caractérisée en ce que le milieu gazeux est constitué par de l'air à régénérer et en ce que le réchauffement du matériel cryogénique jusqu' à
sa température de fonctionnement dans la production de l'énergie permet d'abaisser la température de l'air à
régénérer à une valeur inférieure à la température de solidification du dioxyde de carbone. 1. Application to the regeneration of an air polluted with breathing air in a closed or near closed, of a device having a power of autonomous operation, comprising a reservoir (12) containing cryogenic material used for the production of operating energy and an exchanger main heat pump (10) operating on pressure atmospheric to exchange heat between a medium gaseous carbon dioxide, on the one hand, and the cryogenic material, on the other hand, characterized in that the gaseous medium consists of air to be regenerated and in that the warming of the cryogenic material up to its operating temperature in the production of energy helps lower the air temperature to regenerate to a value below the temperature of solidification of carbon dioxide. 2. Application selon la revendication 1, caractérisée en ce que la température de l'air à régénérer est abaissée à une température de -135°C. 2. Application according to claim 1, characterized in that the temperature of the air to be regenerated is lowered to a temperature of -135 ° C. 3. Application selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle met en oeuvre en outre un échangeur thermique annexe (22) traversé par l'air à
régénérer, d'une part, et par l'air régénéré, d'autre part, pour effectuer un échange de chaleur entre l'air à
régénérer et l'air régénéré (18) provenant de l'échangeur thermique principal (10), de sorte que l'air à régénérer est pré-refroidi avant d'entrer dans l'échangeur principal et l'air régénéré est pré-réchauffé avant d'être libéré
dans l'enceinte. 3. Application according to claim 1 or 2, characterized in that it furthermore implements a auxiliary heat exchanger (22) crossed by the air at regenerate, on the one hand, and regenerated air, on the other, to perform a heat exchange between the air at regenerate and regenerated air (18) from the exchanger main heat (10), so that the air to regenerate is pre-cooled before entering the main heat exchanger and the regenerated air is preheated before being released inside the enclosure. 4. Application selon la revendication 3, caractérisée en ce que la liquéfaction de la vapeur d'eau en excès dans l'air à régénérer est effectuée par le passage de l'air à régénérer dans l'échangeur thermique annexe (22), et en ce qu'une partie de l'eau récupérée est envoyée à un humidificateur (26) à la sortie de l'échangeur annexe de façon à restituer une humidité convenable à l'air régénéré. 4. Application according to claim 3, characterized in that the liquefaction of the water vapor excess in the air to be regenerated is carried out by the passage of air to regenerate in the heat exchanger Annex (22), and that part of the recovered water is sent to a humidifier (26) at the exit of the exchanger annex in order to restore a suitable humidity to the air regenerated. 5. Application selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle met en ouvre en outre un moyen d'élimination du dioxyde de carbone solide récupéré dans l'échangeur thermique principal (10) composé d'un moyen de réchauffement de l'échangeur en non fonctionnement, d'une pompe à vide et d'un compresseur, le réchauffement permettant d'obtenir une pression de vapeur du dioxyde de carbone suffisante pour alimenter la pompe, et le compresseur servant à comprimer le dioxyde de carbone pour le rejeter à l'extérieur. 5. Application according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it also opens a way to remove carbon dioxide solid recovered in the main heat exchanger (10) composed of a means of heating the exchanger in no operation of a vacuum pump and a compressor, the heating to obtain a vapor pressure enough carbon dioxide to power the pump, and the compressor used to compress carbon dioxide to reject it outside. 6. Application selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'échangeur thermique principal (10) sert également à condenser les polluants contenus dans l'air à régénérer. 6. Application according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that the exchanger thermal system (10) is also used to condense pollutants contained in the air to be regenerated. 7. Application selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le matériel cryogénique est de l'oxygène liquide. 7. Application according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that the material cryogenic is liquid oxygen. 8. Application selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'enceinte formée est l'habitacle d'un sous-marin propulsé par une source d'énergie dont le comburant est de l'oxygène stocké
sous forme cryogénique dans le réservoir (2). 8. Application according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that the enclosure formed is the cockpit of a submarine propelled by a energy source whose oxidant is oxygen stored in cryogenic form in the tank (2). 9. Application selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l'enceinte fermée est l'habitacle d'un aéronef. 9. Application according to any one of Claims 1 to 8, characterized in that the enclosure closed is the cockpit of an aircraft.