FR2855253A1 - Thermoacoustic refrigerator for e.g. motorized vehicle, has amplifier and phase shifters to respectively control acoustic pressure and velocity fields generated in fluid contained in cavity by transducers - Google Patents

Abstract

The refrigerator has a cavity containing a fluid, and transducers (24a-24d) for generating acoustic pressure and velocity fields in the fluid. The transducers are placed facing each other on four sides (21a-21d) of the cavity and supplied with electrical signal. Amplifiers amplify the signals and phase shifters shift the phase of the signals to control the pressure and velocity fields in the cavity, respectively. The transducers (24b, 24d) generating pressure field are supplied with signals in one phase and the transducers (24a, 24c) generating velocity field are supplied with signals having phase opposite to the former signals.

Description

La présente invention concerne un dispositif thermoacoustique permettantThe present invention relates to a thermoacoustic device

deof

réaliser des transferts thermiques à partir d'énergie acoustique.  perform heat transfers from acoustic energy.

Plus précisément, la présente invention concerne un dispositif de réfrigération pouvant être utilisé dans des domaines tels que la cryogénie, la réfrigération 5 domestique, la climatisation, et l'évacuation de la chaleur entre autre de composants électroniques.  More specifically, the present invention relates to a refrigeration device that can be used in areas such as cryogenics, domestic refrigeration, air conditioning, and heat dissipation among other electronic components.

Les ondes acoustiques consistent en un déplacement particulaire fonction du point dans l'espace et du temps auquel sont associées notamment des variations de pression et de température. Loin de toute paroi, la propagation d'une onde acoustique 10 peut souvent être considérée comme adiabatique, c'est-à-dire que les transferts d'énergie thermique entre particules de fluide soumises à une oscillation acoustique peuvent être négligés.  Acoustic waves consist of a particle displacement function of the point in space and the time with which are associated in particular pressure and temperature variations. Far from any wall, the propagation of an acoustic wave can often be considered adiabatic, that is to say that thermal energy transfers between acoustically oscillated fluid particles can be neglected.

Dans ces conditions, la température locale évolue en phase avec la pression acoustique. Cette différence locale de température engendre un gradient instantané de 15 température dans le fluide. Le gradient instantané de température est si faible que le flux de chaleur qui en résulte est négligeable en première approximation.  Under these conditions, the local temperature evolves in phase with the acoustic pressure. This local temperature difference generates an instantaneous temperature gradient in the fluid. The instantaneous temperature gradient is so small that the resulting heat flux is negligible as a first approximation.

Le principe de la thermoacoustique est de faire interagir, en terme d'échanges thermiques, le fluide dans lequel se propage l'onde acoustique avec un matériau solide ou corps poreux.  The principle of thermoacoustics is to interact, in terms of heat exchange, the fluid in which the acoustic wave propagates with a solid material or porous body.

Le matériau solide, présentant une capacité calorifique et une conductivité thermique beaucoup plus élevées que celles du fluide, conserve une température locale constante à l'échelle d'un cycle acoustique, impose cette température aux particules qui sont en contact direct avec lui et, par diffusion, perturbe les oscillations en son voisinage.  The solid material, having a heat capacity and a thermal conductivity much higher than those of the fluid, keeps a constant local temperature on the scale of an acoustic cycle, imposes this temperature on the particles which are in direct contact with it and, by diffusion, disturbs the oscillations in its neighborhood.

La présence de la paroi du matériau solide tend donc à imposer en son voisinage immédiat des oscillations isothermes aux particules, le comportement des particules restant adiabatique à distance de la paroi. Il existe alors une zone de transition à proximité de la paroi o les phénomènes sont polytropiques. Il y a déphasage entre la pression et la température du fluide dans cette zone de transition, 30 associé à une consommation ou génération d'énergie acoustique.  The presence of the wall of the solid material therefore tends to impose in its immediate vicinity isothermal oscillations to the particles, the behavior of particles remaining adiabatic away from the wall. There is then a transition zone near the wall where the phenomena are polytropic. There is a phase difference between the pressure and the temperature of the fluid in this transition zone, associated with a consumption or generation of acoustic energy.

De façon schématique, les échanges de chaleur et le travail acoustique peuvent se décomposer comme suivant en considérant le mouvement d'une particule au voisinage d'une paroi du matériau.  In a schematic way, the heat exchanges and acoustic work can be decomposed as follows by considering the movement of a particle in the vicinity of a wall of the material.

Il y a une première phase dans laquelle la particule se déplace tout en 5 subissant une compression quasi adiabatique ou polytropique puis une élévation de sa température.  There is a first phase in which the particle moves while undergoing quasi-adiabatic or polytropic compression and then raising its temperature.

Il y a une seconde phase dans laquelle la particule ralentit, s'arrête et fait demi-tour, sa température étant supérieure à celle du matériau solide, un transfert de chaleur s'établit de la particule vers la paroi du matériau.  There is a second phase in which the particle slows, stops and turns around, its temperature being higher than that of the solid material, a heat transfer is established from the particle towards the wall of the material.

Il y a une troisième phase dans laquelle la particule parcourt le chemin inverse et subit un abaissement de la température dû à une dilatation quasi adiabatique ou polytropique.  There is a third phase in which the particle travels the opposite way and undergoes a lowering of the temperature due to a quasi-adiabatic or polytropic dilation.

Et enfin il y a une quatrième phase dans laquelle lorsque la particule ralentit, s'arrête et fait demi tour, sa température est inférieure à celle du matériau solide et un 15 flux de chaleur s'établit de la paroi du matériau vers la particule.  And finally there is a fourth phase in which when the particle slows down, stops and turns back, its temperature is lower than that of the solid material and a heat flow is established from the wall of the material to the particle.

Ainsi, globalement, la particule a assuré le transport de la chaleur d'un endroit à un autre du matériau.  Thus, globally, the particle has ensured the transport of heat from one place to another of the material.

Au cours de ce cycle, la particule a consommé de l'énergie acoustique, ceci venant du fait que globalement elle a cédé de la chaleur avant sa phase de détente ou 20 dilatation et a reçu de la chaleur avant sa phase de compression. Une partie de l'énergie étant utilisée pour assurer le transfert de chaleur, c'est un fonctionnement en réfrigérateur.  During this cycle, the particle consumed acoustic energy, this being because overall it yielded heat prior to its expansion or expansion phase and received heat prior to its compression phase. Part of the energy is used to ensure the heat transfer, it is a refrigerator operation.

Bien entendu, ce même dispositif thermoacoustique peut assurer la fonction de pompe à chaleur.  Of course, this same thermoacoustic device can provide the heat pump function.

Un dispositif thermoacoustique est constitué de plusieurs éléments: une source acoustique, un matériau solide, des échangeurs de chaleur, des résonateurs et un fluide.  A thermoacoustic device consists of several elements: an acoustic source, a solid material, heat exchangers, resonators and a fluid.

La source acoustique est classiquement un haut-parleur électrodynamique ou piézoélectrique.  The acoustic source is conventionally an electrodynamic or piezoelectric loudspeaker.

Les parois du matériau solide sont agencées de manière à constituer un ensemble poreux.  The walls of the solid material are arranged to form a porous assembly.

Ce corps poreux est par exemple constitué d'un empilement de plaques parallèles devant présenter une capacité calorifique et une conductivité thermique 5 bien supérieures à celles du fluide afin de pouvoir imposer des oscillations isothermes aux particules du fluide en contact avec ses parois.  This porous body is for example constituted by a stack of parallel plates having a heat capacity and a thermal conductivity much greater than those of the fluid in order to be able to impose isothermal oscillations to the particles of the fluid in contact with its walls.

Il doit aussi présenter une conductivité thermique relativement faible pour limiter le flux de chaleur retour s'opposant au flux de chaleur thermoacoustique par simple conduction thermique.  It must also have a relatively low thermal conductivity to limit the return heat flux opposing the thermoacoustic heat flow by simple thermal conduction.

Par exemple, des matières plastiques, des matériaux céramiques sont utilisés.  For example, plastics, ceramic materials are used.

Le fluide utilisé doit avoir de bonnes propriétés, en particulier un bon rapport entre les effets visqueux et les effets thermiques (nombre de Prandtl faible). Il peut être constitué d'air, de mélanges gazeux, hélium-xénon ou autre.  The fluid used must have good properties, in particular a good ratio between the viscous effects and the thermal effects (low Prandtl number). It can consist of air, gaseous mixtures, helium-xenon or other.

Les échangeurs assurent le transport de la chaleur aux extrémités de 15 l'empilement. Ils sont formés d'empilements courts de plaques métalliques parallèles, généralement en cuivre, traversés par des tubes dans lesquels circule par  The exchangers provide heat transport at the ends of the stack. They are formed of short stacks of parallel metal plates, generally copper, traversed by tubes in which circulates by

exemple de l'eau.example of water.

Les réfrigérateurs thermoacoustiques classiques sont constitués dans leur version la plus simple d'une source acoustique couplée à un résonateur comprenant 20 l'empilement de plaques et les échangeurs. Ce système couplé fonctionne à sa première fréquence de résonance, le résonateur présentant alors un comportement proche d'un résonateur demi ou quart d'onde.  Conventional thermoacoustic refrigerators are constituted in their simplest version of an acoustic source coupled to a resonator comprising the stack of plates and the exchangers. This coupled system operates at its first resonance frequency, the resonator then exhibiting a behavior close to a half or quarter-wave resonator.

Le fonctionnement à la résonance permet d'obtenir, au niveau de l'empilement placé entre un ventre de pression et un ventre de vitesse particulaire, 25 des amplitudes de pression acoustique et de vitesse particulaire, ainsi qu'une phase relative entre ces deux grandeurs, favorables au processus thermoacoustique.  The operation at resonance makes it possible to obtain, at the level of the stack placed between a pressure belly and a belly of particulate speed, amplitudes of acoustic pressure and of particle velocity, as well as a relative phase between these two quantities. , favorable to the thermoacoustic process.

Cependant, l'utilisation d'un résonateur implique la présence d'un volume perdu, correspondant au volume du résonateur inoccupé par l'empilement.  However, the use of a resonator involves the presence of a lost volume, corresponding to the volume of the resonator unoccupied by the stack.

Dans le cadre de la réduction de l'encombrement des systèmes thermoacoustiques avec un maintien de performances égales, ce volume perdu constitue une limite au gain de place recherché.  In the context of reducing the size of thermoacoustic systems with a maintenance of equal performance, this lost volume is a limit to the gain of space sought.

Dans la demande de brevet publiée aux Etats-Unis sous le numéro 5 US 2002/0166325, est décrite l'utilisation de résonateurs mécaniques en remplacement d'une partie d'un résonateur demi ou quart d'onde afin de réduire l'encombrement d'un appareil thermoacoustique. Leur fonction est d'imiter les conditions dynamiques à une position du résonateur et il est même envisagé l'utilisation de deux résonateurs mécaniques afin de pallier les problèmes de 10 vibrations liés à ce type de dispositifs.  US Patent Application Serial No. 2002/0166325 discloses the use of mechanical resonators to replace a portion of a half or quarter wave resonator in order to reduce the space requirement. a thermoacoustic device. Their function is to imitate the dynamic conditions at a position of the resonator and it is even envisaged the use of two mechanical resonators to overcome the problems of vibration related to this type of devices.

La publication " Thermoacoustics with idealized heat exchangers and no stack " de Ray Scott Wakeland and Robert M.Keolian parue dans la revue " Journal of the Acoustical Society of America " décrit une modélisation de dispositifs thermoacoustiques ne disposant pas d'empilement.  The publication "Thermoacoustics with idealized heat exchangers and no stack" by Ray Scott Wakeland and Robert M. Keolian, published in the Journal of the Acoustical Society of America, describes a modeling of thermoacoustic devices that have no stacking.

Les dispositifs thermoacoustiques sans empilement fonctionnent similairement aux dispositifs avec empilement. Ces dispositifs, par contre, nécessitent une pression beaucoup plus importante à performance équivalente que celle nécessaire dans les dispositifs thermoacoustiques avec empilement.  Stackless thermoacoustic devices operate similarly to stacked devices. These devices, on the other hand, require a much greater pressure with equivalent performance than that required in thermoacoustic devices with stacking.

Dans cette publication, est aussi décrite une configuration non résonante, sans 20 empilements et à un transducteur. Est aussi décrite dans cette publication une configuration équivalente à la configuration précédemment mentionnée à la quelle on associe une configuration miroir pour éviter les vibrations du dispositif thermoacoustique.  This publication also describes a non-resonant configuration, without stacks, and a transducer. Also described in this publication is a configuration equivalent to the previously mentioned configuration which is associated with a mirror configuration to avoid vibrations of the thermoacoustic device.

Ainsi, dans l'état de la technique, l'amplitude relative et la phase relative de 25 la pression acoustique et de la vitesse particulaire sont essentiellement imposées par les caractéristiques des dispositifs thermoacoustiques. Ces caractéristiques ne correspondent pas nécessairement à une configuration optimale.  Thus, in the state of the art, the relative amplitude and relative phase of sound pressure and particle velocity are essentially dictated by the characteristics of the thermoacoustic devices. These characteristics do not necessarily correspond to an optimal configuration.

En d'autres mots, la configuration mécanique du système impose des conditions d'utilisations particulières. En effet, la condition d'accord du résonateur 30 est essentielle pour un fonctionnement optimal. Cet accord dépend essentiellement des dimensions de la cavité, des caractéristiques mécaniques de la source acoustique, de la géométrie et de la position de l'empilement dans ladite cavité.  In other words, the mechanical configuration of the system imposes particular conditions of use. Indeed, the condition of tuning the resonator 30 is essential for optimal operation. This agreement depends essentially on the dimensions of the cavity, the mechanical characteristics of the acoustic source, the geometry and the position of the stack in said cavity.

Les dimensions de la cavité imposent, pour un bon fonctionnement du dispositif thermoacoustique, une fréquence de fonctionnement particulière.  The dimensions of the cavity impose, for a proper functioning of the thermoacoustic device, a particular operating frequency.

Finalement, les solutions proposées dans l'état de la technique ne permettent pas de réaliser des dispositifs thermoacoustiques d'encombrement réduit à performances égales.  Finally, the solutions proposed in the state of the art do not make it possible to produce thermoacoustic devices of reduced size with equal performance.

Le but de l'invention est de remplacer le résonateur par une cavité dont les dimensions intérieures sont ramenées à celles de l'empilement et dans laquelle les 10 champs de pression et de vitesse particulaire sont créés par un jeu de haut-parleurs placés et alimentés de manière à contrôler le processus thennrmoacoustique.  The object of the invention is to replace the resonator with a cavity whose internal dimensions are reduced to those of the stack and in which the pressure and particle velocity fields are created by a set of powered and placed loudspeakers. in order to control the thermo-acoustic process.

A cette fin, l'invention propose un dispositif thermoacoustique comprenant une cavité contenant entre autre un fluide, au moins une paire de transducteurs générant un champ de pression acoustique dans le fluide et un champ de vitesse 15 particulaire du fluide, les transducteurs d'une paire étant placés en vis-à-vis sur des côtés de la cavité et alimentés par des signaux électriques, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre des moyens d'adaptation des signaux électriques pour contrôler les champs de pression et de vitesse particulaire dans ladite cavité.  To this end, the invention proposes a thermoacoustic device comprising a cavity containing, among other things, a fluid, at least one pair of transducers generating an acoustic pressure field in the fluid and a particle velocity field of the fluid, the transducers of a pair being placed opposite vis-à-vis sides of the cavity and powered by electrical signals, characterized in that the device further comprises means for adapting electrical signals to control the pressure and particle velocity fields in said cavity.

Ainsi, l'adaptation des signaux électriques va permettre d'obtenir une 20 efficacité plus importante que celle obtenue dans l'état de la technique. Par une simple adaptation des signaux électriques, l'invention fait abstraction des contraintes liées à la configuration de la cavité et va permettre d'obtenir à encombrement identique et selon le besoin une efficacité, un gradient de température, un flux de chaleur supérieur.  Thus, the adaptation of the electrical signals will make it possible to obtain greater efficiency than that obtained in the state of the art. By a simple adaptation of the electrical signals, the invention disregards the constraints related to the configuration of the cavity and will make it possible to obtain, with identical dimensions and as required, an efficiency, a temperature gradient and a higher heat flow.

Plus particulièrement, les moyens d'adaptation des signaux électriques pour contrôler les champs de pression et de vitesse particulaire dans ladite cavité contrôlent les champs de pression et de vitesse indépendamment.  More particularly, the electrical signal matching means for controlling the pressure and particle velocity fields in said cavity control the pressure and velocity fields independently.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, la cavité contient en outre un corps poreux.  According to an additional feature of the invention, the cavity further contains a porous body.

Grâce à ce corps poreux, l'invention ne nécessite pas un champ de pression aussi important que celui nécessaire aux dispositifs thermoacoustiques sans corps poreux à performance équivalentes.  With this porous body, the invention does not require a pressure field as important as that required for thermoacoustic devices without porous body with equivalent performance.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, les moyens 5 d'adaptation sont composés de moyens de déphasage d'un signal électrique alimentant un transducteur par rapport à un autre signal électrique alimentant l'autre transducteur de la même paire.  According to an additional feature of the invention, the adaptation means 5 are composed of phase shift means of an electrical signal supplying a transducer with respect to another electrical signal supplying the other transducer of the same pair.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, les moyens d'adaptation des signaux électriques comportent en outre des moyens d'ajustement 10 d'au moins une des amplitudes d'un des signaux électriques.  According to an additional characteristic of the invention, the means for adapting the electrical signals furthermore comprise means 10 for adjusting at least one of the amplitudes of one of the electrical signals.

Ainsi, en déphasant un des signaux électriques on joue sur la phase entre les signaux électriques et par suite la vitesse particulaire, plus précisément le champ de vitesse particulaire, est très faible voire s'annule au centre de l'empilement quand les débits des deux sources sont égaux, et la pression acoustique, plus précisément le 15 champ de pression acoustique, est très faible voire s'annule au centre de l'empilement quand les débits des deux sources sont égaux mais de signe opposé.  Thus, by phase shifting one of the electrical signals is played on the phase between the electrical signals and consequently the particle velocity, more precisely the particle velocity field, is very low or even vanishes in the center of the stack when the flows of both sources are equal, and the sound pressure, more precisely the sound pressure field, is very small or even zero in the center of the stack when the flow rates of the two sources are equal but of opposite sign.

De plus, en adaptant amplitudes et phases les unes par rapport aux autres l'invention permet d'adapter chacun des champs aux conditions optimales de fonctionnement. Par exemple, en augmentant une des amplitudes par rapport à 20 l'autre, le déplacement d'un des transducteurs est augmenté et le champ préalablement annulé est contrôlé.  Moreover, by adapting amplitudes and phases with respect to each other, the invention makes it possible to adapt each of the fields to the optimum operating conditions. For example, by increasing one of the amplitudes relative to the other, the displacement of one of the transducers is increased and the previously canceled field is controlled.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, les moyens d'adaptation des signaux électriques comportent en outre des moyens d'ajustement des fréquences des signaux électriques.  According to an additional characteristic of the invention, the means for adapting the electrical signals further comprise means for adjusting the frequencies of the electrical signals.

Ainsi, une fréquence optimale pourra être déterminée et ceci indépendamment de la cavité. La fréquence peut alors être ajustée de manière à obtenir un transfert de chaleur dont l'efficacité est optimale.  Thus, an optimum frequency can be determined independently of the cavity. The frequency can then be adjusted so as to obtain a heat transfer whose efficiency is optimal.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, la cavité est un cylindre et le dispositif comporte une paire de transducteurs placés aux extrémités dudit 30 cylindre.  According to an additional feature of the invention, the cavity is a cylinder and the device comprises a pair of transducers placed at the ends of said cylinder.

Cette configuration est particulièrement économique en ce sens qu'elle ne nécessite qu'une paire de transducteurs. Le coût du dispositif est alors diminué.  This configuration is particularly economical in that it requires only a pair of transducers. The cost of the device is then decreased.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, le cylindre est de dimensions inférieures au quart de la longueur d'onde de la fréquence de fonctionnement.  According to an additional characteristic of the invention, the cylinder is of dimensions less than a quarter of the wavelength of the operating frequency.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, le corps poreux est conformé pour occuper la quasi totalité du cylindre.  According to an additional feature of the invention, the porous body is shaped to occupy almost the entire cylinder.

Ainsi, le dispositif thermoacoustique est applicable dans un nombre important de domaines nécessitant un dispositif thermoacoustique de faible encombrement.  Thus, the thermoacoustic device is applicable in a large number of areas requiring a thermoacoustic device of small size.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, le corps poreux est un monolithe de céramique à canaux.  According to an additional feature of the invention, the porous body is a channel ceramic monolith.

Ce type de monolithe est particulièrement avantageux, il dispose d'une géométrie régulière, rigide et conductivité thermique anisotrope adaptée à l'application. Il est aussi de faible coût.  This type of monolith is particularly advantageous, it has a regular geometry, rigid and anisotropic thermal conductivity adapted to the application. It is also low cost.

Le monolithe occupant la totalité du cylindre, l'écart de température obtenu est beaucoup plus important du fait que le monolithe est beaucoup plus long à longueur de cavité égale que dans l'état de la technique.  As the monolith occupies the entire cylinder, the temperature difference obtained is much greater because the monolith is much longer at equal cavity length than in the state of the art.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, les fréquences des signaux électriques sont ajustées en fonction du corps poreux.  According to an additional feature of the invention, the frequencies of the electrical signals are adjusted according to the porous body.

Contrairement à l'état de la technique o les fréquences sont imposées par la configuration de la cavité, les caractéristiques du corps poreux et la source acoustique, seules les caractéristiques du corps poreux et plus particulièrement les dimensions de ses canaux vont nécessiter l'utilisation d'une fréquence prédéterminée. Ainsi, un changement de type de corps poreux n'impliquera alors 25 qu'une simple modification de la fréquence pour optimiser les champs dans la cavité.  In contrast to the state of the art where the frequencies are imposed by the configuration of the cavity, the characteristics of the porous body and the acoustic source, only the characteristics of the porous body and more particularly the dimensions of its channels will require the use of a predetermined frequency. Thus, a porous body type change will then involve only a simple change in frequency to optimize the fields in the cavity.

Le dispositif peut donc être utilisé dans de multiples applications.  The device can therefore be used in multiple applications.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, le dispositif comporte en outre au moins un échangeur de chaleur.  According to an additional feature of the invention, the device further comprises at least one heat exchanger.

L'exploitation du champ thermique généré au sein de la cavité est alors assurée par les échangeurs de chaleur afin de refroidir ou de réchauffer un quelconque système.  The exploitation of the thermal field generated within the cavity is then provided by the heat exchangers in order to cool or reheat any system.

Selon une variante de l'invention, le dispositif comporte deux paires de transducteurs.  According to a variant of the invention, the device comprises two pairs of transducers.

En utilisant deux paires de transducteurs, l'optimisation des champs, et plus particulièrement l'adaptation des signaux électriques, sera beaucoup plus aisée à réaliser. Ainsi, une paire de transducteurs va générer le champ de pression dans la cavité, tandis que l'autre paire va générer le champ de vitesse dans la cavité. De cette 10 façon, il est alors très simple de faire varier et d'ajuster les champs de manière à ce qu'ils soient optimum et ainsi d'optimiser les propriétés recherchées en fonction de l'application visée sans avoir à réaliser une cavité de grand encombrement.  By using two pairs of transducers, the optimization of the fields, and more particularly the adaptation of the electrical signals, will be much easier to achieve. Thus, a pair of transducers will generate the pressure field in the cavity, while the other pair will generate the velocity field in the cavity. In this way, it is then very simple to vary and adjust the fields so that they are optimum and thus to optimize the desired properties according to the intended application without having to make a cavity. big clutter.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, les moyens d'adaptation comportent en outre des moyens de déphasage des signaux électriques 15 alimentant les transducteurs d'une paire par rapport à au moins un des signaux électriques alimentant l'autre paire de transducteurs.  According to an additional characteristic of the invention, the adaptation means further comprise means for phase shifting the electrical signals supplying the transducers of one pair with respect to at least one of the electrical signals supplying the other pair of transducers.

Ainsi, cette possibilité de réglage de la phase va augmenter significativement les performances du dispositif par rapport à l'état de la technique.  Thus, this possibility of adjusting the phase will significantly increase the performance of the device compared to the state of the art.

Le réglage de la phase entre le champ de pression et le champ de vitesse, le 20 réglage indépendant de l'amplitude du champ de pression et du champ de vitesse, grâce à l'invention sont désormais accessibles dans les dispositifs thermoacoustiques.  The adjustment of the phase between the pressure field and the velocity field, the independent adjustment of the amplitude of the pressure field and of the velocity field, thanks to the invention, are now accessible in thermoacoustic devices.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, les moyens de déphasage des signaux électriques alimentant les transducteurs déphasent les signaux électriques pour obtenir une phase prédéterminée entre le champ de pression et le 25 champ de vitesse dans la cavité.  According to an additional feature of the invention, the phase shifting means of the electrical signals supplying the transducers phase out the electrical signals to obtain a predetermined phase between the pressure field and the velocity field in the cavity.

Ainsi, les amplitudes et déphasages des signaux électriques de contrôle des transducteurs sont réalisés de façon optimale pour l'application recherchée.  Thus, the amplitudes and phase shifts of the electrical control signals of the transducers are made optimally for the desired application.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, la cavité est une cavité parallélépipédique, les transducteurs de chaque paire étant placés sur des faces 30 opposées de la cavité parallélépipédique.  According to an additional feature of the invention, the cavity is a parallelepiped cavity, the transducers of each pair being placed on opposite faces of the parallelepiped cavity.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, la cavité est de dimensions inférieures au quart de la longueur d'onde de fonctionnement, le corps poreux est conformé pour occuper la quasi totalité de la cavité.  According to an additional feature of the invention, the cavity is less than one quarter of the operating wavelength, the porous body is shaped to occupy substantially the entire cavity.

Ainsi, le dispositif thermoacoustique est applicable dans un nombre important de domaines nécessitant un dispositif thermoacoustique de faible encombrement.  Thus, the thermoacoustic device is applicable in a large number of areas requiring a thermoacoustic device of small size.

L'empilement occupant la totalité du cylindre, l'écart de température obtenu est beaucoup plus important du fait que l'empilement est beaucoup plus long à longueur de cavité donné que dans l'état de la technique.  As the stack occupies the entire cylinder, the difference in temperature obtained is much greater because the stack is much longer with a given cavity length than in the state of the art.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, le corps poreux est 10 constitué d'un empilement de feuilles parallèles d'une épaisseur prédéterminée et espacées les unes des autres d'un espacement prédéterminé.  According to an additional feature of the invention, the porous body consists of a stack of parallel sheets of a predetermined thickness and spaced from each other by a predetermined spacing.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, les transducteurs sont des haut-parleurs électrodynamiques, des transducteurs électromagnétiques, électrostatiques, à électret, thermoacoustiques, optoacoustiques ou à plasma.  According to an additional characteristic of the invention, the transducers are electrodynamic loudspeakers, electromagnetic, electrostatic, electret, thermoacoustic, optoacoustic or plasma transducers.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, les transducteurs sont des transducteurs piézoélectriques.  According to an additional characteristic of the invention, the transducers are piezoelectric transducers.

Les transducteurs piézoélectriques, notamment en raison de leur faible encombrement, contribuent aussi à la miniaturisation du dispositif.  Piezoelectric transducers, especially because of their small size, also contribute to the miniaturization of the device.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, le dispositif comporte 20 en outre des moyens de mesure du champ de pression dans la cavité, des moyens de génération de commandes des moyens d'adaptation, lesdites commandes étant générées à partir des informations fournies par les moyens de mesure du champ de pression.  According to an additional feature of the invention, the device further comprises means for measuring the pressure field in the cavity, means for generating commands of the adaptation means, said commands being generated from the information provided by the means for measuring the pressure field.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, le dispositif comporte 25 en outre des moyens de mesure du champ de vitesse particulaire du fluide dans la cavité, des moyens de génération de commandes des moyens d'adaptation, lesdites commandes étant générées à partir des informations fournies par les moyens de mesure du champ de vitesse particulaire.  According to an additional feature of the invention, the device further comprises means for measuring the particle velocity field of the fluid in the cavity, means for generating commands of the adaptation means, said commands being generated from the information provided by the measuring means of the particle velocity field.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, le dispositif comporte 30 en outre des moyens de mesure du champ thermique du fluide dans la cavité, des moyens de génération de commandes des moyens d'adaptation, lesdites commandes étant générées à partir des informations fournies par les moyens de mesure du champ thermique.  According to an additional feature of the invention, the device further comprises means for measuring the thermal field of the fluid in the cavity, means for generating commands of the adaptation means, said commands being generated from information provided by the measuring means of the thermal field.

Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, les commandes sont 5 générées à partir des informations fournies par les moyens de mesure du champ de pression, du champ de vitesse particulaire et du champs thermique.  According to an additional feature of the invention, the commands are generated from the information provided by the means for measuring the pressure field, the particle velocity field and the thermal field.

Ainsi, la commande des moyens d'adaptation des signaux électriques à partir des informations fournies par les moyens de mesure va permettre de réaliser un système asservi permettant d'adapter les champs à des consignes et aussi de corriger 10 les disparités qui sont susceptibles d'exister lors de la production en grande série du dispositif.  Thus, the control of the means of adaptation of the electrical signals from the information provided by the measurement means will make it possible to provide a controlled system making it possible to adapt the fields to instructions and also to correct the disparities that are likely to occur. exist during mass production of the device.

Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi 15 lesquels: la Fig. 1 représente une vue schématique d'un premier dispositif thermoacoustique selon l'invention, la Fig. 2a représente une vue schématique d'un second dispositif thermoacoustique selon l'invention, la Fig. 2b représente une vue schématique de l'empilement contenu dans la cavité du second dispositif, la Fig. 3 représente le schéma bloc d'un système de commande du second dispositif thermoacoustique, et La Fig. 4 représente le schéma bloc d'un système de commande du dispositif 25 thermoacoustique tel que décrit en Fig. 1.  The characteristics of the invention mentioned above, as well as others, will emerge more clearly on reading the following description of an exemplary embodiment, said description being given in relation to the attached drawings, among which: Fig. 1 is a schematic view of a first thermoacoustic device according to the invention, FIG. 2a is a schematic view of a second thermoacoustic device according to the invention, FIG. 2b is a schematic view of the stack contained in the cavity of the second device, FIG. 3 shows the block diagram of a control system of the second thermoacoustic device, and FIG. 4 shows the block diagram of a control system of the thermoacoustic device as described in FIG. 1.

L'idée générale de l'invention est de gérer de façon indépendante les champs de pression et de déplacement acoustique. Ils ne sont pas gérés par les propriétés des champs résonants et leur couplage avec une source. l  The general idea of the invention is to independently manage the pressure and acoustic displacement fields. They are not managed by the properties of the resonant fields and their coupling with a source. l

La possibilité de régler les amplitudes de pression et de déplacement ainsi que leur phase relative permet de contrôler celles-ci en fonction du paramètre thermique désiré pour l'application.  The ability to adjust the pressure and displacement amplitudes and their relative phase makes it possible to control them according to the thermal parameter desired for the application.

A la Fig. 1, une vue schématique du premier dispositif 10 est représentée.  In FIG. 1, a schematic view of the first device 10 is shown.

Nous allons, dans un premier temps, expliquer les fondements théoriques de l'invention qui permettront de comprendre le fonctionnement du premier et du second dispositifs thermoacoustiques de l'invention.  We will, first, explain the theoretical foundations of the invention that will understand the operation of the first and second thermoacoustic devices of the invention.

La Fig. 1 représente un dispositif thermoacoustique 10 dans lequel deux transducteurs électroacoustiques notés 1 la et l lb sont placés aux extrémités d'un 10 cylindre 15 en regard l'un de l'autre. Le cylindre 15 est de dimensions très petites par rapport à la longueur d'onde associée à la fréquence de fonctionnement.  Fig. 1 represents a thermoacoustic device 10 in which two electroacoustic transducers marked 1a and 1b are placed at the ends of a cylinder 15 facing one another. The cylinder 15 is of very small dimensions relative to the wavelength associated with the operating frequency.

Les quantités pl, p2 et p(z) représentent les pressions acoustiques dans les cavités notées respectivement 14, 13 et dans l'empilement 12.  The quantities p1, p2 and p (z) represent the acoustic pressures in the cavities denoted respectively 14, 13 and in the stack 12.

Les quantités U1, U2 et U(z) représentent les débits acoustiques 15 respectivement du transducteur 1 la, 1 lb et dans l'empilement 12.  The quantities U1, U2 and U (z) represent the acoustic flow rates respectively of the transducer 1a, 1b and in the stack 12.

Les transducteurs électroacoustiques 1 la et 1 lb sont préférentiellement et de manière non limitative des haut-parleurs électrodynamiques et entretiennent un champ sinusoïdal quasi-plan voire quasi uniforme de fréquence f=co/2r.  The electroacoustic transducers 1a and 1b are preferably and in a non-limiting manner electrodynamic loudspeakers and maintain a quasi-plane or even quasi-uniform sinusoidal field of frequency f = co / 2r.

Les plaques, constituant l'empilement 22, étant rigides, de capacité 20 calorifique et de conductivité thermique nettement supérieures à celles de l'air présent dans le cylindre faisant office de fluide, perturbent la forme de la vitesse particulaire, de la température et par la suite de la masse volumique de l'onde quasiplane.  The plates, constituting the stack 22, being rigid, of heat capacity and thermal conductivity substantially greater than those of the air present in the cylinder acting as fluid, disturb the shape of the particle velocity, the temperature and by following the density of the quasiplane wave.

L'empilement 12, de longueur sensiblement égale à celle du cylindre 15, est 25 le siège de l'effet thermoacoustique proprement dit.  The stack 12, whose length is substantially equal to that of the cylinder 15, is the seat of the thermoacoustic effect proper.

Les deux cavités 14 et 13 sont considérées comme petites en regard de la longueur d'onde de l'onde acoustique et la pression dans ces cavités est donc uniforme. Cette pression peut donc être exprimée en fonction des débits entrants et sortants dans les cavités respectives suivant la loi: p t=poco2(Ul-U(-zs))/(iroV0), p2=pocO (U2-U(zs))/(ioVo), o Ui et U2 sont les débits acoustiques entrant dans la cavité fournis par les transducteurs 11ia et 1 lb, U(-zs) et U(z,) les débits acoustiques entrant dans 5 l'empilement 12 respectivement à chacune des ses extrémités, po la masse volumique du fluide, V0 le volume des deux cavités 13 et 14, co la célérité adiabatique et l'origine de la coordonnée z étant prise au centre de l'empilement.  The two cavities 14 and 13 are considered small compared to the wavelength of the acoustic wave and the pressure in these cavities is therefore uniform. This pressure can therefore be expressed as a function of the inflow and outflow rates in the respective cavities according to the law: pt = poco2 (U-U (-zs)) / (iroV0), p2 = pocO (U2-U (zs)) / (ioVo), where Ui and U2 are the acoustic flow rates entering the cavity provided by the transducers 11a and 11b, U (-zs) and U (z,) the acoustic flow rates entering the stack 12 respectively at each of its extremities, po the density of the fluid, V0 the volume of the two cavities 13 and 14, c the adiabatic celerity and the origin of the coordinate z being taken in the center of the stack.

Il est à remarquer que, par soucis de simplification, les cavités 14 et 13 sont considérées être de même volume. Bien entendu, les volumes peuvent aussi être 10 différents.  It should be noted that, for the sake of simplification, the cavities 14 and 13 are considered to be of the same volume. Of course, the volumes can also be different.

Les équations qui régissent la propagation dans l'empilement 12 peuvent être réduites aux deux équations suivantes pour la pression acoustique p et le débit acoustique moyen U= Ssu, en l'absence de gradient de température et dans le cadre de l'acoustique linéaire azp+ZvU=O azU+Yhp=O o Zv et Yh sont respectivement l'impédance et l'admittance linéique équivalente aux effets d'inertie corrigés des effets visqueux et de compressibilité 20 corrigé des effets thermiques, définis comme suit: Zv=ico po/(Ss(1 -fv)) Yh=i"o S( i+(- I)fh)/ poCo2 o Ss=Styo/(yo+es) est la section de fluide utile dans la zone de l'empilement 12, St la section du cylindre, y le rapport des capacités calorifiques, fv la fonction qui représente les effets de couches limites visqueuses et fh la fonction qui représente les effets des couches limites thermiques. yo est la moitié d'un espace entre deux plaques de l'empilement et es la moitié de l'épaisseur des plaques.  The equations governing the propagation in the stack 12 can be reduced to the following two equations for the acoustic pressure p and the average acoustic flow U = Ssu, in the absence of a temperature gradient and in the context of the linear acoustic azp + ZvU = O azU + Yhp = O where Zv and Yh are respectively the impedance and the linear admittance equivalent to the corrected inertia effects of the viscous effects and corrected compressibility of the thermal effects, defined as follows: Zv = ico po / (Ss (1 -fv)) Yh = i "o S (i + (- I) fh) / poCo2 o Ss = Styo / (yo + es) is the useful fluid section in the area of the stack 12, The cylinder section, y the ratio of the heat capacities, fv the function which represents the viscous boundary layer effects and fh the function which represents the effects of the thermal boundary layers yo is half of a space between two plates of the 'stack and is half the thickness of the plates.

Ces équations mènent à l'équation de propagation pour la pression acoustique: 2 zp+k2p = O avec k= / Zv.yh la solution de l'équation de propagation prenant ainsi la forme p(z,f)=(Ae-ikz + Beikz)eiet et le débit U = - Zp/Zv= ik(Ae-ikz - Beikz) eiOt / Zv.  These equations lead to the propagation equation for sound pressure: 2 zp + k2p = O with k = / Zv.yh the solution of the propagation equation thus taking the form p (z, f) = (Ae-ikz + Beikz) eiet and the flow U = - Zp / Zv = ik (Ae-ikz - Beikz) eiOt / Zv.

les constantes d'intégration A et B sont déterminées en écrivant les conditions de continuité de la pression et du débit acoustique en z=-z, et z=+z,. Il vient: A= ((c+ f3)Uleikzs +(c-)U2e-ikzs)/ ((cU+[)2e2ikzs (oc-)2e-2ikzs) B= ((c-3)U1 e'ikzs +(cc+3)U2eikzs)/ ((c+[)2e2ikzs (<x3) 2e2ikZS) O ca =ik/Zv.= yh/Zv p3=icOVo/poco2 Les deux expressions exprimant alors le champ acoustique en tout point de l'empilement, montrent conformément à l'invention, que la pression acoustique est 25 essentiellement proportionnelle à la somme des débits volumiques des transducteurs, tandis que la vitesse particulaire est elle essentiellement proportionnelle à la différence des débits des sources.  the integration constants A and B are determined by writing the conditions of continuity of pressure and acoustic flow in z = -z, and z = + z ,. It comes: A = ((c + f3) Uleikzs + (c-) U2e-ikzs) / ((cU + [) 2e2ikzs (oc-) 2e-2ikzs) B = ((c-3) U1 eikzs + (cc +3) U2eikzs) / ((c + [) 2e2ikzs (<x3) 2e2ikZS) O ca = ik / Zv. = Yh / Zv p3 = icOVo / poco2 The two expressions expressing the acoustic field at any point of the stack, According to the invention, the acoustic pressure is substantially proportional to the sum of the volume flow rates of the transducers, while the particle velocity is essentially proportional to the difference in the flow rates of the sources.

En effet, le champ acoustique au centre de l'empilement est approximativement: ( +)e ikzs +(-)eikzs p(O): (U1+U2) (cc+3)2e 2ikz, _(,_p)2e - 2ikzs (ca+3)e ikz -(ca-3)e - ikzs u(0)= - (Ul-U2)  Indeed, the acoustic field at the center of the stack is approximately: (+) e ikzs + (-) eikzs p (O): (U1 + U2) (cc + 3) 2e 2ikz, _ (, _ p) 2e - 2ikzs (ca + 3) e ikz - (ca-3) e - ikzs u (0) = - (U1-U2)

SS

(+[3)2e 2ikz, _(o_3)2e - 2ikzs Ces équations montrent que dans le cadre du dispositif décrit, la vitesse particulaire s'annule au centre de l'empilement quand les débits des deux sources sont égaux et que la pression acoustique s'annule au centre de l'empilement quand les débits des deux sources sont égaux mais de signe opposé.  (+ [3] 2e 2ikz, _ (o_3) 2e - 2ikzs These equations show that in the described device, the particle velocity vanishes at the center of the stack when the flows of the two sources are equal and the pressure acoustics vanishes in the center of the stack when the flows of the two sources are equal but of opposite sign.

Le débit volumique d'un transducteur 11 tel qu'un haut-parleur 15 électrodynamique ou un transducteur piézoélectrique étant proportionnel à la tension électrique appliquée à ce transducteur, la pression acoustique est essentiellement proportionnelle à la somme des tensions appliquées aux transducteurs 11, tandis que la vitesse particulaire est elle essentiellement proportionnelle à la différence des tensions appliquées aux transducteurs.  The volume flow rate of a transducer 11 such as an electrodynamic loudspeaker or a piezoelectric transducer being proportional to the electrical voltage applied to this transducer, the sound pressure is substantially proportional to the sum of the voltages applied to the transducers 11, while the particle velocity is essentially proportional to the difference of the voltages applied to the transducers.

Ainsi, conformément à l'invention, en jouant sur les amplitudes des signaux appliqués aux deux transducteurs 11, en ajustant la phase relative entre ces deux signaux, il est possible de générer un champ de pression acoustique et un champ de vitesse particulaire élevés et à relation de phase relative adaptée au niveau de l'empilement 12 ou du dispositif poreux équivalent et donc de réaliser un dispositif 25 de réfrigération acoustique 10 sans avoir recours à un champ résonant demi ou quart d'onde. La longueur d'onde peut donc être très supérieure à la longueur du dispositif.  Thus, in accordance with the invention, by adjusting the amplitudes of the signals applied to the two transducers 11, by adjusting the relative phase between these two signals, it is possible to generate a high acoustic pressure field and a high particle velocity field. relative phase relationship adapted at the level of the stack 12 or the equivalent porous device and therefore to achieve an acoustic refrigeration device 10 without using a half or quarter wave resonant field. The wavelength can therefore be much greater than the length of the device.

L'emploi de deux sources 1 1 permet de gérer la pression acoustique, le déplacement particulaire et leurs phases respectives.  The use of two sources 1 1 makes it possible to manage the acoustic pressure, the particle displacement and their respective phases.

Pour cela, les sources 11 sont alimentées en opposition de phase, ce qui confère un mouvement d'ensemble à la colonne de fluide contenue dans la cavité.  For this, the sources 11 are energized in phase opposition, which gives an overall movement to the fluid column contained in the cavity.

L'une d'entre elles est alimentée par une tension d'amplitude supérieure, impliquant ainsi un déplacement plus important de sa membrane et engendrant ainsi un effet de compression.  One of them is powered by a voltage of greater amplitude, thus implying a greater displacement of its membrane and thus generating a compression effect.

L'influence de cette tension supérieure sur le champ de vitesse particulaire est ici moindre que sur le champ de pression.  The influence of this higher voltage on the particle velocity field is here less than on the pressure field.

Ainsi, les champs de pression et de vitesse particulaire dans la cavité sont contrôlés indépendamment.  Thus, the pressure and particle velocity fields in the cavity are independently controlled.

Dans la Fig. 1, deux transducteurs électroacoustiques notés 1 la et 1 lbsont placés aux extrémités d'un cylindre 15 en regard l'un de l'autre. Le cylindre 15 est de dimensions très petites par rapport à la longueur d'onde des signaux générés par les transducteurs 11. L'emploi de deux transducteurs ou sources 1 la et 1 lb permet de gérer la pression acoustique, le déplacement particulaire et leurs phases 15 respectives. Deux transducteurs 1 la et 1 lb en regard l'un de l'autre et en opposition de phase, assurent la génération du champ de vitesse, et le champ de pression est généré par un déplacement additionnel de l'un des transducteurs 11.  In FIG. 1, two electroacoustic transducers marked 1 la and 1 lbsont placed at the ends of a cylinder 15 facing one another. The cylinder 15 is of very small dimensions with respect to the wavelength of the signals generated by the transducers 11. The use of two transducers or sources 1 a and 1 lb makes it possible to manage the acoustic pressure, the particle displacement and their phases. 15 respective ones. Two transducers 1a and 1b against each other and in phase opposition, provide the generation of the speed field, and the pressure field is generated by an additional displacement of one of the transducers 11.

Le cylindre 15 est par exemple réalisé dans une matière telle que du " Plexiglas ", il a une longueur de 8,5 cm, un diamètre intérieur de 44 mm et une 20 épaisseur de 5 mm.  The cylinder 15 is for example made of a material such as "Plexiglas", it has a length of 8.5 cm, an inside diameter of 44 mm and a thickness of 5 mm.

Il est à remarquer que le diamètre ou la forme du cylindre 15 n'est pas nécessairement constante sur toute sa longueur. Celui-ci peut être plus étroit au niveau du corps poreux ou au contraire de section beaucoup plus importante au niveau dudit corps poreux.  It should be noted that the diameter or the shape of the cylinder 15 is not necessarily constant over its entire length. This may be narrower at the porous body or in contrast much larger section at said porous body.

Deux flasques circulaires (non représentées) d'un même matériau sont placés aux extrémités du cylindre 15 afin de permettre la fixation des transducteurs 11.  Two circular flanges (not shown) of the same material are placed at the ends of the cylinder 15 in order to allow the transducers 11 to be fixed.

Les transducteurs électroacoustiques 1 la et 1 lb sont par exemple des hautparleurs électrodynamiques et entretiennent dans le dispositif 10 un champ sinusoïdal quasi-plan de fréquence f=co/27r. Ce sont par exemple des haut-parleurs haute fidélité électrodynamiques classiques fabriqués par la société Davis sous la référence 13KLV5A d'un diamètre de 10 cm et d'une puissance nominale de 50W.  The electroacoustic transducers 1a and 1b are for example electrodynamic loudspeakers and maintain in the device 10 a quasi-plane sinusoidal field of frequency f = co / 27r. These are, for example, conventional electrodynamic high fidelity loudspeakers manufactured by Davis under the reference 13KLV5A with a diameter of 10 cm and a nominal power of 50W.

Bien entendu, ils peuvent être remplacés par des transducteurs piézoélectriques.  Of course, they can be replaced by piezoelectric transducers.

Le corps poreux 12, ou empilement, est de longueur sensiblement égale à celle du tube et est le siège de l'effet thermoacoustique proprement dit.  The porous body 12, or stack, is of length substantially equal to that of the tube and is the seat of the thermoacoustic effect itself.

L'empilement 12 est à titre préférentiel constitué d'un monolithe de céramique à canaux de section carrée. C'est un monolithe 12 du type de ceux utilisés pour la fabrication de pots catalytiques de véhicules automobiles et usiné de façon à 10 remplir la totalité du cylindre 15. La longueur d'un canal carré est égale à 2yo=0,9 mm et l'épaisseur d'une paroi séparant les deux canaux est de 2e5=0,1 mm.  The stack 12 is preferably constituted by a ceramic monolith with channels of square section. It is a monolith 12 of the type used for the manufacture of motor vehicle catalytic converters and machined so as to fill the entire cylinder 15. The length of a square channel is 2yo = 0.9 mm and the thickness of a wall separating the two channels is 2e5 = 0.1 mm.

Ce type de monolithe 12 est particulièrement avantageux, disposant d'une géométrie régulière, rigide, de faible conductivité thermique. Il est de plus de faible coût.  This type of monolith 12 is particularly advantageous, having a regular geometry, rigid, low thermal conductivity. It is also low cost.

Ce monolithe 12 a, par exemple et de manière non limitative, les caractéristiques suivantes: masse volumique Ps de 1300kgm-3, conductivité thermique Ks=lWm-'K-1 et capacité calorifique Cs=1500Jkg-'K-1.  This monolith 12 has, for example and without limitation, the following characteristics: density Ps 1300kgm-3, thermal conductivity Ks = lWm-'K-1 and heat capacity Cs = 1500Jkg -'K-1.

Le dispositif 10 comporte en outre des échangeurs de chaleur non représentés dans la Fig. 1. Ceux-ci seront préférentiellement placés aux extrémités de du corps 20 poreux 12.  The device 10 further comprises heat exchangers not shown in FIG. 1. These will preferably be placed at the ends of the porous body 12.

A titre d'exemple, avec une tension d'alimentation du haut-parleur 1 la de 5 volts RMS (efficace), une tension d'alimentation du haut-parleur 1 lb de 10 volts RMS, un écart de température de l'ordre de 15 degrés Kelvin a été obtenu entre les extrémités de l'empilement 12. Ces performances sont identiques à celles 25 obtenues, dans des configurations similaires, avec des systèmes résonant d'encombrement (longueur) trois fois supérieur à celui du dispositif 10 selon l'invention.  For example, with a speaker power supply voltage of 1 volt 5 RMS (effective), a speaker supply voltage 1 lb of 10 volts RMS, a temperature difference of the order of 15 degrees Kelvin was obtained between the ends of the stack 12. These performances are identical to those obtained, in similar configurations, with resonant systems of size (length) three times greater than that of the device 10 according to FIG. 'invention.

La Fig. 2a représente une coupe du second dispositif thermoacoustique dans lequel quatre transducteurs électroacoustiques sont utilisés.  Fig. 2a shows a section of the second thermoacoustic device in which four electroacoustic transducers are used.

Dans ce type de dispositif thermoacoustique 20 réfrigérateur, un champ de pression noté py (non représenté) est généré par les sources 24b et 24d, alors qu'un champ de débit noté Uz (non représenté) est généré par les sources 24a et 24c. En appliquant ceci aux équations fondamentales précédemment rappelées dans le modèle à deux sources, nous obtenons donc: py= (poco2 /ico)(Up l+Up2)/(Vo+( 1 +(Y- 1)fh)Vs) pz= (poco2 /ioe)(Udl+Ud2) /(VO+( +(y-l)fh)Vs) Uy = (Upl-Up2)/(1-(ko2VoLs)/2Ss(1 -fv) 10 Uz = 2(Udl-Ud2)/(i-(kO 2VoLs)/2Ss(1 -fv) O Ls est la longueur de l'arête de la cavité qui est ici cubique.  In this type of thermoacoustic device 20 refrigerator, a pressure field noted py (not shown) is generated by the sources 24b and 24d, while a flow field noted Uz (not shown) is generated by the sources 24a and 24c. Applying this to the fundamental equations previously recalled in the two-source model, we obtain: py = (poco2 / ico) (Up l + Up2) / (Vo + (1 + (Y-1) fh) Vs) pz = ( poco2 / ioe) (Udl + Ud2) / (VO + (+ (yl) fh) Vs) Uy = (Upl-Up2) / (1- (ko2VoLs) / 2Ss (1 -fv) Uz = 2 (Ud1-Ud2) ) / (i- (kO 2VoLs) / 2Ss (1 -fv) O Ls is the length of the edge of the cavity which is here cubic.

Les sources de pression étant alimentées en phase (Upl=Up2=Up) et les sources de débit en opposition de phase (Udl=-Ud2=Ud), les équations se résument à: 15 Uy=0 et pz=O p= (poCo02 /ico)2Up/(V+( +(Y- 1)fh)Vs) et par approximation: p= (poco2/ico)2Up/(V+Vs) 20 U=Ud/(l-(ko2VLs)/2Ss(l-fv)) et par approximation: U=Ud Ainsi, la pression p et le débit U sont découplés lorsque deux paires de transducteurs sont mis en oeuvre: la pression p est proportionnelle à la somme des 25 débits des sources de pression Upi et le débit acoustique est lui proportionnel à la différence des débits Udi; les deux effets sont donc considérés comme indépendants.  Since the pressure sources are fed in phase (Upl = Up2 = Up) and the sources of flow in phase opposition (Udl = -Ud2 = Ud), the equations are summarized as follows: Uy = 0 and pz = O p = ( poCo02 / ico) 2Up / (V + (+ (Y-1) fh) Vs) and approximation: p = (poco2 / ico) 2Up / (V + Vs) U = Ud / (l- (ko2VLs) / 2Ss (l-fv)) and by approximation: U = Ud Thus, the pressure p and the flow U are decoupled when two pairs of transducers are used: the pressure p is proportional to the sum of the flow rates of the pressure sources Upi and the acoustic flow rate is proportional to the difference of the flows Udi; both effects are therefore considered independent.

Le débit volumique d'un transducteur 24 tel qu'un haut-parleur étant proportionnel à la tension électrique appliquée à ce transducteur 24, la pression acoustique est proportionnelle à la somme des tensions appliquées aux transducteurs 24b et 24d, tandis que la vitesse particulaire est, elle, proportionnelle à la différence des tensions appliquées aux autres transducteurs 24a et 24c.  The volume flow rate of a transducer 24 such as a loudspeaker being proportional to the voltage applied to this transducer 24, the sound pressure is proportional to the sum of the voltages applied to the transducers 24b and 24d, while the particle velocity is it is proportional to the difference of the voltages applied to the other transducers 24a and 24c.

Ainsi, conformément à l'invention, en utilisant quatre transducteurs 24, en ajustant la phase relative entre les signaux, il est possible de générer un champ de 5 pression acoustique et un champ de vitesse particulaire élevés au niveau de l'empilement 22 ou du dispositif poreux équivalent et de réaliser un dispositif de réfrigération acoustique 20 sans avoir recours à un champ résonant demi ou quart d'onde, la longueur d'onde pouvant être très supérieure aux dimensions du dispositif 20.  Thus, according to the invention, by using four transducers 24, by adjusting the relative phase between the signals, it is possible to generate a high sound pressure field and a high particle velocity field at the stack 22 or equivalent porous device and to achieve an acoustic refrigeration device 20 without using a half or quarter wave resonant field, the wavelength can be much greater than the dimensions of the device 20.

En terme de performances, la détermination du flux de chaleur thermoacoustique va permettre de déterminer les caractéristiques optimales du dispositif 20 tel que décrit.  In terms of performance, the determination of the thermoacoustic heat flux will make it possible to determine the optimum characteristics of the device 20 as described.

Le flux de chaleur thermoacoustique est composé de deux classes de facteurs, la première traduisant le flux de chaleur thermoacoustique à gradient de température 15 nulle et la seconde est un facteur limitant le flux de chaleur thermoacoustique indiquant que le flux de chaleur thermoacoustique cesse quand le gradient de température atteint sa valeur critique.  The thermoacoustic heat flux is composed of two classes of factors, the first reflecting the thermoacoustic heat flux with zero temperature gradient and the second is a factor limiting the thermoacoustic heat flux indicating that the thermoacoustic heat flux ceases when the gradient temperature reaches its critical value.

Dans les systèmes à ondes stationnaires, pression et vitesse acoustiques sont en quadrature de phase, si bien que le flux de chaleur thermoacoustique est stimulé 20 par l'intensité acoustique réactive.  In stationary wave systems, the acoustic pressure and velocity are in phase quadrature, so that the thermoacoustic heat flux is stimulated by the reactive acoustic intensity.

Dans les systèmes à ondes propagatives, pression et vitesse acoustiques sont en phase, si bien que le flux de chaleur thermoacoustique est stimulé par l'intensité acoustique active.  In propagating wave systems, acoustic pressure and velocity are in phase, so that the thermoacoustic heat flux is stimulated by the active acoustic intensity.

Contrairement aux systèmes à ondes stationnaires ou propagatives dans 25 lesquels la pression et la vitesse acoustiques sont déphasées de manière implicite et non modifiable, l'invention, en dissociant les champs de vitesse et de pression, permet avantageusement de régler librement la phase de ces deux champs.  Unlike stationary or propagating wave systems in which the acoustic pressure and velocity are phase shifted implicitly and can not be modified, the invention, by dissociating the velocity and pressure fields, advantageously makes it possible to freely adjust the phase of these two phases. fields.

L'expression du flux de chaleur acoustique permet de déterminer la phase optimale théorique à maintenir entre le champ de pression et le champ de vitesse, cette phase est dans notre cas et pour de l'air à pression atmosphérique, de l'ordre de degrés.  The expression of the acoustic heat flux makes it possible to determine the optimal theoretical phase to maintain between the pressure field and the velocity field, this phase is in our case and for air at atmospheric pressure, of the order of degrees. .

Ainsi, cette possibilité de réglage de la phase permet d'augmenter notablement les performances du dispositif 20 par rapport à l'état de la technique.  Thus, this possibility of adjusting the phase can significantly increase the performance of the device 20 compared to the state of the art.

Le réglage de la phase, grâce à l'invention, est désormais accessible dans les dispositifs thermoacoustiques.  The adjustment of the phase, thanks to the invention, is now accessible in thermoacoustic devices.

Il est alors possible de réaliser un réglage de la phase par asservissement et cela en fonction de l'état instantané du système.  It is then possible to adjust the phase by slaving and that depending on the instantaneous state of the system.

Il est à remarquer qu'avec l'emploi d'un fluide plus adapté que l'air aux 10 applications thermoacoustiques, par exemple un mélange Hélium-Xénon connu pour ses effets de minimisation des frottements visqueux, la phase optimale peut être différente de celle indiquée précédemment. Ce paramètre de phase peut aussi varier en fonction des dispersions entre les transducteurs.  It should be noted that with the use of a more suitable fluid than air for thermoacoustic applications, for example a Helium-Xenon mixture known for its effects of minimizing viscous friction, the optimum phase may be different from that previously indicated. This phase parameter may also vary depending on the dispersions between the transducers.

Un réfrigérateur thermoacoustique 20 à deux paires de transducteurs 24a et 15 24c, 24b et 24d, soit à quatre sources 24 met enjeu quatre hautparleurs 24 placés sur quatre faces 21 d'une cavité parallélépipédique rectangle, faces deux à deux.  A thermoacoustic refrigerator 20 with two pairs of transducers 24a and 24c, 24b and 24d, or four sources 24 involves four loudspeakers 24 placed on four sides 21 of a parallelepiped rectangle cavity, faces two by two.

Les quatre sources 24a, 24b, 24c et 24d sont alimentées par des tensions électriques dont la fréquence est telle que la longueur d'onde reste grande par rapport aux dimensions du système. Un rapport de l'ordre du dixième entre les dimensions 20 du système et la longueur d'onde permet un bon fonctionnement du dispositif 20.  The four sources 24a, 24b, 24c and 24d are powered by electrical voltages whose frequency is such that the wavelength remains large compared to the dimensions of the system. An order of one tenth between the dimensions of the system and the wavelength allows the device 20 to function properly.

Une paire de sources en vis-à-vis génère la pression acoustique, tandis que l'autre paire génère le déplacement particulaire.  A pair of sources facing each other generates the sound pressure, while the other pair generates the particle displacement.

Les sources 24b et 24d gérant la pression sont alimentées en phase, tandis que les sources 24a et 24c gérant le déplacement sont alimentées en opposition de phase. 25 La phase relative entre sources de pression (24b, 24d) et sources de déplacement (24a, 24c) peut être fixée lors de la fabrication du dispositif 20 ou réglable manuellement ou encore modifiable en temps réel par asservissement, comme cela sera décrit ultérieurement en référence à la Fig. 3.  The sources 24b and 24d managing the pressure are energized in phase, while the 24a and 24c sources managing the displacement are energized in phase opposition. The relative phase between pressure sources (24b, 24d) and displacement sources (24a, 24c) can be set during the manufacture of the device 20 or manually adjustable or can be modified in real time by servocontrol, as will be described later in reference to FIG. 3.

L'empilement 22 est préférentiellement composé de plaques parallèles 22a à 30 22i et présente des ouvertures sur quatre côtés.  The stack 22 is preferably composed of parallel plates 22a to 22i and has openings on four sides.

Le dispositif 20 se compose par exemple d'une cavité de forme cubique d'arête de 3 cm environ. Cette cavité est délimitée par les côtés 21a, 21b, 21c et 21d.  The device 20 is composed for example of a cavity of cubic shape with a ridge of about 3 cm. This cavity is delimited by the sides 21a, 21b, 21c and 21d.

Les parois 21 sont réalisées avec un matériau à la fois isolant thermique et électrique.  The walls 21 are made of a material that is both thermal and electrical insulator.

A titre d'exemple, il peut être réalisé en thermoplastique polyethercétone connu sous l'acronyme PEEK.  By way of example, it may be made of thermoplastic polyetherketone known by the acronym PEEK.

Sur quatre de ses faces 21, sont placées les sources 24 maintenues au dispositif à l'aide de bagues de serrage non représentées. Les sources ont par exemple une fréquence de résonance de l'ordre de 1500Hz, fréquence optimisant les performances de l'empilement 22. Les sources 24 sont par exemple des transducteurs 10 piezoélectriques de référence FT- 50T-1.9A fabriqués par la société Bimorph KEPO.  On four of its faces 21, are placed the sources 24 held to the device with unrepresented clamping rings. The sources have for example a resonance frequency of the order of 1500 Hz, frequency optimizing the performance of the stack 22. The sources 24 are, for example, piezoelectric reference transducers FT-50T-1.9A manufactured by the company Bimorph KEPO .

Il est à remarquer que l'utilisation de haut-parleurs autres que piezoélectriques peut aussi être envisagée.  It should be noted that the use of non-piezoelectric loudspeakers may also be considered.

Préférentiellement, la face supérieure 21b du dispositif est amovible afin de pouvoir placer l'empilement, voire de permettre l'accès à celui- ci.  Preferably, the upper face 21b of the device is removable in order to be able to place the stack, or even to allow access to it.

Selon un mode particulier, au moins un microphone (non représenté) est encastré dans la face supérieure du dispositif de manière à ce que sa membrane soit affleurante à la paroi interne de la cavité. Ce microphone est particulièrement intéressant pour mesurer la pression à des points prédéterminés de la cavité et permettre un asservissement de celle-ci.  According to a particular embodiment, at least one microphone (not shown) is embedded in the upper face of the device so that its membrane is flush with the inner wall of the cavity. This microphone is particularly interesting for measuring the pressure at predetermined points of the cavity and allow servo-control thereof.

Des échangeurs thermiques 23a et 23b sont placés respectivement en contact avec les parois 21c et 21a. Comme l'empilement occupe la quasi- totalité du volume, il est donc possible d'envisager de placer ces échangeurs thermiques contre les parois tout en gardant un rendement optimal.  Heat exchangers 23a and 23b are respectively placed in contact with the walls 21c and 21a. As the stack occupies almost the entire volume, it is therefore possible to consider placing these heat exchangers against the walls while maintaining optimum performance.

Bien sûr, en alternative, les échangeurs thermiques 23a et 23b peuvent être 25 intégrés à l'empilement 22.  Of course, as an alternative, the heat exchangers 23a and 23b can be integrated with the stack 22.

Selon un mode particulier, au moins un moyen de mesure de température non représenté est inclus dans l'empilement. Ce moyen de mesure de température, ici un thermocouple, est particulièrement intéressant pour mesurer la température à des points prédéterminés de l'empilement 22 et permettre un asservissement de celle-ci.  According to a particular mode, at least one not shown temperature measuring means is included in the stack. This temperature measuring means, in this case a thermocouple, is particularly advantageous for measuring the temperature at predetermined points of the stack 22 and allowing servo-control thereof.

Un dispositif de l'invention a été réalisé. Ses dimensions sont de l'ordre de 3*3*3 cm. Dans celui-ci, l'empilement occupe la quasi-totalité du volume interne du prototype.  A device of the invention has been realized. Its dimensions are of the order of 3 * 3 * 3 cm. In this one, the stack occupies almost all of the internal volume of the prototype.

La Fig. 2b représente l'empilement 22. Dans le mode préféré, il est sous la forme d'un cube d'arête correspondant au volume interne du dispositif 20.  Fig. 2b represents the stack 22. In the preferred embodiment, it is in the form of an edge cube corresponding to the internal volume of the device 20.

Il est constitué par exemple d'un ensemble de feuilles en PVC d'une épaisseur inférieure à 100Htm et espacées de 200,tm les unes des autres.  It consists, for example, of a set of PVC sheets with a thickness of less than 100 μm and spaced apart by 200 μm from each other.

L'espacement est obtenu à l'aide de plots placés aux quatre coins des feuilles.  The spacing is obtained by means of studs placed at the four corners of the leaves.

Selon une variante particulièrement intéressante, l'empilement est réalisé en 10 utilisant les technologies MEMS (Micro Electro Mechanical System). Ces technologies permettent d'obtenir des empilements ayant des épaisseurs, des espacements bien inférieurs à ceux précédemment cités (de l'ordre d'une dizaine de micro mètres). Les technologies MEMS permettent aussi la réalisation d'empilements ayant des géométries adaptées aux besoins de la thermoacoustique.  According to a particularly interesting variant, the stack is made using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technologies. These technologies make it possible to obtain stacks with thicknesses, spacings much lower than those previously mentioned (of the order of about ten micrometers). MEMS technologies also allow the realization of stacks with geometries adapted to the needs of thermoacoustics.

Il est aussi à remarquer que l'épaisseur, l'espacement, la géométrie sont déterminés en fonction de la fréquence du signal acoustique, de la composition du matériau ainsi que du fluide utilisé.  It should also be noted that the thickness, the spacing, the geometry are determined according to the frequency of the acoustic signal, the composition of the material as well as the fluid used.

La Fig. 3 représente le schéma bloc d'un système de commande du second dispositif thermoacoustique.  Fig. 3 shows the block diagram of a control system of the second thermoacoustic device.

Le dispositif 20 de la Fig. 2 comporte un capteur de pression noté 34, et deux capteurs de température 35a et 35b placés ici à proximité des échangeurs thermiques 23 représentés en Fig. 2.  The device 20 of FIG. 2 comprises a pressure sensor denoted 34, and two temperature sensors 35a and 35b placed here in the vicinity of the heat exchangers 23 shown in FIG. 2.

Un nombre plus important de capteurs 34 et 35 peut être utilisé afin de permettre une commande plus précise du dispositif thermoacoustique 20. 25 Les capteurs 34 et 35 sont reliés par exemple à un processeur 36.  A larger number of sensors 34 and 35 may be used to allow more precise control of the thermoacoustic device 20. The sensors 34 and 35 are connected for example to a processor 36.

Le système comporte une source de tension 31 qui fournit un signal électrique sinusoïdal. Cette source de tension est une source de tension à fréquence variable qui peut par exemple être commandée par le processeur 36.  The system includes a voltage source 31 which provides a sinusoidal electrical signal. This voltage source is a variable frequency voltage source which can for example be controlled by the processor 36.

Ce signal sinusoïdal est amplifié par des amplificateurs 33a, 33b, 33c et 33d. 30 Ces amplificateurs 33 sont par exemple des amplificateurs à gain programmable. Le gain de chacun des amplificateurs 33a, 33b, 33c et 33d peut être modifié afin de pouvoir corriger les dispersions existant au niveau des composants utilisés.  This sinusoidal signal is amplified by amplifiers 33a, 33b, 33c and 33d. These amplifiers 33 are, for example, programmable gain amplifiers. The gain of each of the amplifiers 33a, 33b, 33c and 33d can be modified in order to be able to correct the dispersions existing at the level of the components used.

Ce même signal sinusoïdal est aussi déphasé par des circuits déphaseurs 32a et 32b. Le circuit déphaseur 32a déphase le signal sinusoïdal de 180 degrés. Ce 5 déphasage peut être modifiable afin de pouvoir corriger les dispersions existant au niveau des composants utilisés. Ce déphasage permet d'optimiser, de contrôler la vitesse particulaire dans la cavité.  This same sinusoidal signal is also out of phase by phase shifting circuits 32a and 32b. The phase shifter circuit 32a shifts the sinusoidal signal 180 degrees. This phase shift can be modified in order to be able to correct the dispersions existing at the level of the components used. This phase shift makes it possible to optimize and control the particle velocity in the cavity.

Le circuit déphaseur 32b déphase le signal sinusoïdal de 110 degrés par exemple. Ce déphasage peut être modifiable afin de pouvoir corriger les dispersions 10 existant au niveau des composants utilisés ou plus particulièrement en fonction de la nature du fluide contenu dans la cavité. Ce déphasage permet d'optimiser la phase entre le champ de pression et le champ de vitesse.  The phase shifter circuit 32b shifts the sinusoidal signal by 110 degrees for example. This phase shift may be modifiable in order to be able to correct the dispersions existing at the level of the components used or more particularly as a function of the nature of the fluid contained in the cavity. This phase shift makes it possible to optimize the phase between the pressure field and the speed field.

Un troisième circuit déphaseur 32c déphase le signal de sortie du déphaseur 32b. Ce déphasage peut être modifiable afin de pouvoir corriger les dispersions 15 existant au niveau des comn posants 33b, 33d, 24b et 24d utilisés.  A third phase shifter circuit 32c expands the output signal of the phase shifter 32b. This phase shift may be modifiable in order to be able to correct the dispersions existing at the comnents 33b, 33d, 24b and 24d used.

Le processeur 36 commande, à partir des informations fournies par les moyens de mesure 34 et 35, les moyens d'adaptation que sont les amplificateurs 33 et déphaseurs 32.  The processor 36 controls, from the information provided by the measuring means 34 and 35, the adaptation means that are the amplifiers 33 and phase shifters 32.

Ainsi, le processeur 36 ajuste, en temps réel, soit à partir de tables de 20 correspondance stockées dans sa mémoire interne, soit par des incréments de commandes des amplificateurs 33 et des déphaseurs 32, les signaux électriques délivrés aux transducteurs 24a, 24b, 24c et 24d de manière à avoir des champs accordés de façon optimale.  Thus, the processor 36 adjusts, in real time, either from correspondence tables stored in its internal memory, or by control increments of the amplifiers 33 and phase shifters 32, the electrical signals delivered to the transducers 24a, 24b, 24c and 24d so as to have optimally tuned fields.

Les transducteurs 24a, 24b, 24c et 24d sont des transducteurs 25 piézoélectriques, mais il est possible d'utiliser des haut-parleurs électrodynamiques, des transducteurs électromagnétiques, électrostatiques, à électret, optoacoustiques, thermoacoustiques ou à plasma.  The transducers 24a, 24b, 24c and 24d are piezoelectric transducers, but electrodynamic loudspeakers, electromagnetic, electrostatic, electret, optoacoustic, thermoacoustic or plasma transducers can be used.

Bien entendu, une réalisation d' un tel système de commande peut être réalisé entièrement avec des circuits analogiques.  Of course, an embodiment of such a control system can be realized entirely with analog circuits.

La Fig. 4 représente le schéma bloc d'un système de commande du dispositif thermoacoustique 10 tel que décrit en Fig. 1.  Fig. 4 represents the block diagram of a control system of the thermoacoustic device 10 as described in FIG. 1.

Le dispositif 10 de la Fig. 1 comporte un capteur de pression noté 34, et deux capteurs de température 35a et 35b placés ici à proximité des échangeurs thermiques non représentés ici.  The device 10 of FIG. 1 comprises a pressure sensor noted 34, and two temperature sensors 35a and 35b placed here near the heat exchangers not shown here.

Un nombre plus important de capteurs 34, 35 peut être utilisé afin de permettre une commande plus précise du dispositif thermoacoustique.  A larger number of sensors 34, 35 may be used to allow more precise control of the thermoacoustic device.

Les capteurs 34 et 35 sont reliés par exemple à un processeur 36.  The sensors 34 and 35 are connected for example to a processor 36.

Le système comporte une source de tension 31 qui fournit un signal électrique 10 sinusoïdal. Cette source de tension est une source de tension à fréquence ajustable qui peut par exemple être commandée par le processeur 36.  The system includes a voltage source 31 which provides a sinusoidal electrical signal. This voltage source is an adjustable frequency voltage source which can for example be controlled by the processor 36.

Ce signal sinusoïdal est amplifié par des amplificateurs 33a et 33c. Ces amplificateurs 33 sont par exemple des amplificateurs à gain programmable. Le gain de chacun de ces amplificateurs 33a, 33c peut être modifié afin de pouvoir corriger 15 les dispersions existant au niveau des composants utilisés.  This sinusoidal signal is amplified by amplifiers 33a and 33c. These amplifiers 33 are, for example, programmable gain amplifiers. The gain of each of these amplifiers 33a, 33c can be modified in order to be able to correct the dispersions existing in the components used.

Ce même signal sinusoïdal est aussi déphasé par un circuit déphaseur 32a.  This same sinusoidal signal is also out of phase by a phase shifter circuit 32a.

Le circuit déphaseur 32a déphase le signal sinusoïdal de 180 degrés. Ce déphasage peut être modifié afin de pouvoir corriger les dispersions existant au niveau des composants utilisés. Ce déphasage permet d'optimiser, de contrôler la 20 vitesse particulaire dans la cavité.  The phase shifter circuit 32a shifts the sinusoidal signal 180 degrees. This phase shift can be modified in order to be able to correct the dispersions existing at the level of the components used. This phase shift makes it possible to optimize and control the particle velocity in the cavity.

Le processeur 36 commande, à partir des informations fournies par les moyens de mesure 34 et 35, les moyens d'adaptation que sont les amplificateurs 33 et déphaseurs 32.  The processor 36 controls, from the information provided by the measuring means 34 and 35, the adaptation means that are the amplifiers 33 and phase shifters 32.

Ainsi, le processeur ajuste, en temps réel, soit à partir de tables de 25 correspondance stockées dans sa mémoire interne, soit par des incréments de commandes des amplificateurs 33 et des déphaseurs 32, les signaux électriques délivrés aux transducteurs la et 1 1b de manière à avoir des champs accordés de façon optimale.  Thus, the processor adjusts, in real time, either from correspondence tables stored in its internal memory, or by increments of commands of the amplifiers 33 and phase shifters 32, the electrical signals delivered to the transducers 1a and 1b so that to have optimally tuned fields.

Ainsi, conformément à l'invention, en jouant sur les amplitudes des signaux 30 appliqués aux deux transducteurs 1 la et 1 lb, en ajustant la phase relative entre ces deux signaux, il est possible de générer un champ de pression acoustique et un champ de vitesse particulaire élevés et à relation de phase relative adaptée au niveau de l'empilement ou du dispositif poreux équivalent.  Thus, in accordance with the invention, by varying the amplitudes of the signals applied to the two transducers 1a and 1b, by adjusting the relative phase between these two signals, it is possible to generate an acoustic pressure field and a field of high particulate velocity and relative phase relationship adapted at the level of the stack or equivalent porous device.

L'emploi de deux amplificateurs 33a et 33c permet de gérer la pression acoustique, le déplacement particulaire et leurs phases respectives.  The use of two amplifiers 33a and 33c makes it possible to manage the acoustic pressure, the particle displacement and their respective phases.

Pour cela, les transducteurs 1 la et 1 lb sont alimentées en opposition de phase grâce au déphaseur 32a, ce qui confère un mouvement d'ensemble à la colonne de fluide contenue dans la cavité.  For this, the transducers 1a and 1b are fed in phase opposition thanks to the phase shifter 32a, which gives overall movement to the fluid column contained in the cavity.

Un des transducteurs 11, par exemple le transducteur l a, est alimenté par 10 une tension d'amplitude supérieure à celle du transducteur 1 lb, impliquant ainsi un déplacement plus important de sa membrane et engendrant ainsi un effet de compression. L'amplitude supérieure est obtenue en augmentant le gain de l'amplificateur 33a par rapport à celui de l'amplificateur 33c.  One of the transducers 11, for example the transducer 11a, is powered by a voltage of greater amplitude than that of the transducer 1b, thus implying a greater displacement of its membrane and thus generating a compression effect. The higher amplitude is obtained by increasing the gain of the amplifier 33a relative to that of the amplifier 33c.

Les transducteurs 1 la et 1 lb sont par exemple des transducteurs 15 piézoélectriques, mais il est possible d'utiliser des haut-parleurs électrodynamiques, des transducteurs électromagnétiques, électrostatiques, à électret, optoacoustiques, thermoacoustiques ou à plasma.  The transducers 1a and 1b are, for example, piezoelectric transducers, but it is possible to use electrodynamic loudspeakers, electromagnetic, electrostatic, electret, optoacoustic, thermoacoustic or plasma transducers.

Bien entendu, une réalisation d' un tel système de commande peut être réalisé entièrement avec des circuits analogiques.  Of course, an embodiment of such a control system can be realized entirely with analog circuits.

Il est à remarquer que l'invention est aussi applicable pour des dispositifs thermoacoustiques permettant de convertir l'énergie thermique en énergie acoustique.  It should be noted that the invention is also applicable for thermoacoustic devices for converting thermal energy into acoustic energy.

Il est à remarquer aussi que l'invention est aussi applicable dans un système comprenant un premier dispositif convertissant l'énergie thermique en énergie 25 acoustique et un second dispositif de réfrigération tel que décrit dans la présente demande et distant du premier dispositif. A titre d'exemple, le premier dispositif peut être placé dans ou à proximité du pot d'échappement d'un véhicule motorisé, le second dispositif est quant à lui placé dans la boite à gants dudit véhicule motorisé.  It should also be noted that the invention is also applicable in a system comprising a first device converting thermal energy into acoustic energy and a second refrigeration device as described in the present application and remote from the first device. For example, the first device can be placed in or near the muffler of a motor vehicle, the second device is placed in the glove box of said motor vehicle.

Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ici, mais englobe, bien au contraire, toute variante à la portée de l'homme du métier.  Of course, the present invention is not limited to the embodiments described herein, but encompasses, on the contrary, any variant within the scope of those skilled in the art.

Claims (26)

REVENDICATIONS 1) Dispositif thermoacoustique comprenant une cavité contenant entre autre un fluide, au moins une paire de transducteurs générant un champ de pression acoustique dans le fluide et un champ de vitesse particulaire du fluide, les transducteurs d'une paire étant placés en vis-à-vis sur des côtés de la cavité et 5 alimentés par des signaux électriques, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre des moyens d'adaptation des signaux électriques pour contrôler les champs de pression et de vitesse particulaire dans ladite cavité.  1) A thermoacoustic device comprising a cavity containing, among other things, a fluid, at least one pair of transducers generating an acoustic pressure field in the fluid and a particle velocity field of the fluid, the transducers of a pair being placed facing each other. screws on sides of the cavity and 5 powered by electrical signals, characterized in that the device further comprises means for adapting electrical signals to control the pressure and particle velocity fields in said cavity. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens 10 d'adaptation des signaux électriques pour contrôler les champs de pression et de vitesse particulaire dans ladite cavité contrôlent les champs de pression et de vitesse indépendamment.  2) Device according to claim 1, characterized in that the means 10 for adapting the electrical signals to control the pressure and particle velocity fields in said cavity control the fields of pressure and speed independently. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la cavité 15 contient en outre un corps poreux.  3) Device according to claim 1 or 2, characterized in that the cavity 15 further contains a porous body. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'adaptation sont composés de moyens de déphasage d'un signal électrique alimentant un transducteur par rapport à un autre signal électrique alimentant l'autre 20 transducteur de la même paire.  4) Device according to claim 3, characterized in that the adaptation means are composed of phase shift means of an electrical signal supplying a transducer with respect to another electrical signal supplying the other transducer of the same pair. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'adaptation des signaux électriques comportent en outre des moyens d'ajustement d'au moins une des amplitudes d'un des signaux électriques. 25  5) Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the means of adaptation of the electrical signals further comprise means for adjusting at least one of the amplitudes of one of the electrical signals. 25 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'adaptation des signaux électriques comportent en outre des moyens d'ajustement des fréquences des signaux électriques.6) Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the means of adaptation of the electrical signals further comprise means for adjusting the frequencies of the electrical signals. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cavité est un cylindre et le dispositif comporte une paire de transducteurs placés aux extrémités dudit cylindre.  7) Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the cavity is a cylinder and the device comprises a pair of transducers placed at the ends of said cylinder. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le cylindre est de dimensions inférieures au quart de la longueur d'onde de la fréquence de fonctionnement.  8) Device according to claim 7, characterized in that the cylinder is less than one quarter of the wavelength of the operating frequency. 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le corps poreux est conformé pour occuper la quasi totalité du cylindre.  9) Device according to any one of claims 2 to 8, characterized in that the porous body is shaped to occupy substantially the entire cylinder. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le corps poreux est un monolithe de céramique à canaux 15  10) Device according to any one of claims 2 to 9, characterized in that the porous body is a ceramic monolith with channels 15 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que les fréquences des signaux électriques sont ajustées en fonction du corps poreux.11) Device according to any one of claims 2 to 10, characterized in that the frequencies of the electrical signals are adjusted according to the porous body. 12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre au moins un échangeur de chaleur.  12) Device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the device further comprises at least one heat exchanger. 13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif comporte deux paires de transducteurs. 25  13) Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the device comprises two pairs of transducers. 25 14) Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens d'adaptation comportent en outre des moyens de déphasage des signaux électriques alimentant les transducteurs d'une paire par rapport à au moins un des signaux électriques alimentant l'autre paire de transducteurs.14) Device according to claim 13, characterized in that the adaptation means further comprises means for phase shifting the electrical signals supplying the transducers of a pair with respect to at least one of the electrical signals supplying the other pair of transducers . 15) Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de déphasage des signaux électriques alimentant les transducteurs déphasent les signaux électriques pour obtenir une phase prédéterminée entre le champ de pression et le champ de vitesse dans la cavité.  15) Device according to claim 14, characterized in that the phase shift means of the electrical signals supplying the transducers phase out the electrical signals to obtain a predetermined phase between the pressure field and the velocity field in the cavity. 16) Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la cavité est une cavité parallélépipédique, les transducteurs de chaque paire étant placés sur des faces opposées de la cavité parallélépipédique.  16) Device according to claim 13, characterized in that the cavity is a parallelepiped cavity, the transducers of each pair being placed on opposite sides of the parallelepiped cavity. 17) Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que la cavité est de dimensions inférieures au quart de la longueur d'onde de fonctionnement.  17) Device according to claim 16, characterized in that the cavity is of dimensions less than one quarter of the operating wavelength. 18) Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le corps poreux est conformé pour occuper la quasi totalité de la cavité. 15  18) Device according to claim 13, characterized in that the porous body is shaped to occupy substantially the entire cavity. 15 19) Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce que le corps poreux est constitué d'un empilement de feuilles parallèles d'une épaisseur prédéterminée et espacées les unes des autres d'un espacement prédéterminé.19) Device according to claim 13 characterized in that the porous body consists of a stack of parallel sheets of a predetermined thickness and spaced from each other by a predetermined spacing. 20) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que les transducteurs sont des haut-parleurs électrodynamiques.  20) Device according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the transducers are electrodynamic loudspeakers. 21) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que les transducteurs sont des transducteurs piézoélectriques. 25  21) Device according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the transducers are piezoelectric transducers. 25 22) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que les transducteurs sont du groupes des transducteurs électromagnétiques, électrostatiques, à électret, optoacoustiques, thermoacoustiques ou à plasma.22) Device according to any one of claims 1 to 19, characterized in that the transducers are electromagnetic groups, electrostatic, electret transducers, optoacoustics, thermoacoustics or plasma. 23) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre des moyens de mesure du champ de pression dans la cavité et en ce qu'il comporte en outre des moyens de génération de commandes des moyens d'adaptation, lesdites commandes étant générées à partir des informations fournies par les moyens de mesure du champ de pression.  23) Device according to any one of claims 1 to 22, characterized in that the device further comprises means for measuring the pressure field in the cavity and in that it further comprises means for generating control commands. adaptation means, said commands being generated from the information provided by the pressure field measuring means. 24) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre des moyens de mesure du champ de vitesse particulaire du fluide dans la cavité et en ce qu'il comporte en outre des moyens de 10 génération de commandes des moyens d'adaptation, lesdites commandes étant générées à partir des informations fournies par les moyens de mesure du champ de vitesse particulaire.  24) Device according to any one of claims 1 to 23, characterized in that the device further comprises means for measuring the particle velocity field of the fluid in the cavity and in that it further comprises means 10 command generation of the adaptation means, said commands being generated from the information provided by the measuring means of the particle velocity field. 25) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, caractérisé 15 en ce que le dispositif comporte en outre des moyens de mesure du champ thermique du fluide dans la cavité et en ce qu'il comporte en outre des moyens de génération de commandes des moyens d'adaptation, lesdites commandes étant générées à partir des informations fournies par les moyens de mesure du champ thermique.  25) Device according to any one of claims 1 to 23, characterized in that the device further comprises means for measuring the thermal field of the fluid in the cavity and in that it further comprises means for generating the control of the adaptation means, said commands being generated from the information provided by the measuring means of the thermal field. 26) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, caractérisé en ce que les commandes sont générées à partir des informations fournies par les moyens de mesure du champ de pression, du champ de vitesse particulaire et du champs de température.  26) Device according to any one of claims 23 to 25, characterized in that the commands are generated from the information provided by the measuring means of the pressure field, the particle velocity field and the temperature field.