Brevet FR2403527A1 — publié le 19790413

Les dispositifs connus de ce genre doivent être constamment orientés vers le soleil avec une très grande précision, ce qui necessite la mise en oeuvre d'un mécanisme très sophistiqué. De plues, si lton désire disposer d'une très grande surface de capteurs, il faut mobiliser un poids très important. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. I1 capte et concentre en effet l'énergie solaire sans que l'on ait à l'orienter constamment vers le soleil et même, selon certaines réalisations, lorsqu'il est parfaitement fixe. Le dispositif, objet de l'invention, comporte. un cloisonnement, dont toutes les parois sont réfléchissantes, disposé de manière à former des éléments délimitant chacun deux ouvertures opposées, une grande ouverture qui permet l'entrée de l'énergie solaire dans le dispositif et une petite ouverture qui débouche sur le foyer. Ces éléments matérialisent la surface latérale d'un tronc de cône, de pyramide, ou de tout autre solide délimitant deux ouvertures opposées et d'inégale grandeur. Ces éléments sont disposés de façon à concen trer en un-meme.foyer l'énergie qu'ils captent, soit en étant l'un contre l'aut-e soit en étant placés l'un dans l'autre en laissant un espace entre eux. Le rayonnement solaire pénètre par les grandes ouvertures et, selon son incidence, parvient au foyer soit directement, s'il ne rencontre pas de paroi sur son trajet, soit après une, deux ou plusieurs réfleiions. A tout instant, et d'après sa conception, tout le dispositif ou une partie de ce dernier capte et concentre de l'énergie solaire, cette partie variant suivant la position du soleil. La valeur de concentration de l'énergie captée dépend en grande partie du rapport existant entre la surface représentée par l'ensemble des grandes ouvertures d'une part et la surface représentée par l'ensemble des petites ouvertures d'autre part. D'après la conception générale du dispositif et selon l'incidence du rayonnement solaire, une certaine quantité d'énergie ayant pénétré dans le dispositif peut en ressortir.Pour éviter cet inconvénient, différents moyens sont utilisés : soit des cloisons transparentes, en verre par exemple, pour piéger cette énergie dans le dispositif, comme dans les capteurs plans, soit des cloisons disposées de manière à renvoyer cette énergie vers le foyer grace à leurs parois réfléchissantes. Un même dispositif pouvant.compor- ter tous ces moyens. Selon une réalisation de l'invention, les cloisonnement, dont toutes les surfaces sont reoléchissantes, est disposé de manière à former des éléments de même grandeur, chaque élément représentant la surface latérale d'un tronc de pyramide régulière, hexagonale de préférence, placés l'un contre l'autre, les grandes ouvertures côte à ùote d'une part et les petites ouvertures cote à côte d'autre part.L'ensemble des grandes ouvertures représente approximativement une calotte sphérique et peut, suivant le nombre des éléments, représenter une sph?re, le foyer du dispositif occupant dans ce dernier cas le centre de la sphère. La forme sphérique du dispositif lui permet de présenter constamment au soleil des surfaces égales capables de capter l'énergie solaire, que le dispositif soit sur terre ou dans l'espace. énergie pénètre par les grandes ouvertures des éléments qui, par leur emplacement, peuvent la capter et parvient au foyer soit directement soit après une, dieux ou plusieurs réflexions sur la paroi interne rélléchissante des éléments qui représente aussi une portion de la paroi externe, réflechissante également, d'éléments voisins. Pour éviter qu'unie quantité de l'énergie captée par le dispositif puisse en ressortir, le moyen utilisé est une cloison ou des cloisons transparentes, en verre par exemple, placées soit au niveau des grandes ouvertures soit à un autre niveau des éléments, soit sur plusieurs niveaux. Ce mode de réalisation du dispositif avec un cloisonnement formant des élements matérialisant la surface latérale de troncs de pyramide, peut être obtenu également avec un cloisonnement formant des éléments matérialisant chacun l'aire latérale d'un tronc de cane.Selon une autre réalisation de l'invention, le cloisonnement, dont toutes les surfaces sont réfléchissantes, est disposé de marnière à former des éléments matérialisant chacun la surface latérale d'un tronc de solide qui délimite deux ouvertures opposées et d'inégale grandeur, comme par exemple sa surface latérale d'un tronc de cône aplati suivant un plan passant par sa hauteur de façon à présenter des grandes ouvertures de forme générale allongée. Ces éléments, au nombre de deux, trois ou plas, de grandeurs différentes, sont placés l'un dans l'autre, de manière concentrique, en laissant un espace entre eux, et maintenus dans leur position à l'aide de câbles, de poutres ou de tout autre procédé ne faisant pas obstacle au passage de l'énergie entre les éléments.Le rayonnement solaire parvient au foyer, selon son incidence, soit directement, soit après une, deux ou plusieurs réflexions sur les parois interne et externe, réfléchissantes, d'éléments voisins, l'énergie pénétrant par la grande ouverture du plus petit -élément, situé au centre du dispositif, parvenant au foyer par réflexion sur sa paroi interne uniquement. Pour éviter qu'une quantité de l'énergie captée par le dispositif puisse en ressortir, le moyen utilisé est un ensemble de cloisons, réfléchissantes sur les deux faces, disposées radialement de manière à joindre la paroi interne d'un élément à la paroi externe de l'élément qu'il contient.Ces cloisons joignent les parois des éléments sur toute ou partie de leur hauteur, perpendicllairement à ces parois et suivant un plan passant par une droite comprenant la hauteur de ces éléments. Ces cloisons, qui peuvent également servir, selon les matériaux qui les constituent, à maintenir les éléments dans leur position, interceptent et renvoient vers le foyer du dispositif une quantité d'énergie qui serait ressortie du dispositif. Le dispositif tel qu'il est conçu dans cette réalisation peut également comporter le matériau transparent destiné à maintenir dans 16 dispositif l'énergie qui, sans lui, en serait ressortie.Selon une troisième réalisation de l'invention, le cloisonnement, dont toutes les surfaces sont réfléchissantes, est disposé de manière à former des éléments matérialisant chacun la surface latérale d'un tronc de cône ou de pyramide réguliers. Ces éléments, au nombre de deux, trois ou plus, sont placés l'un à l'intérieur de l'autre, totalement os en partie, concentriquement, en laissant un espace entre eux, et sont maintenus dans leur position respective à l'aide de poutres de cables, ou de tout autre procédé faisant le moins possible obstacle au passage de 1 'énergie solaire. Cette dernière parvient au foyer soit directement soit après une, deux ou plusieurs réî'exions sur les parois interne et externe, réfléchissantes, Çes éléments. Ces éléments ainsi disposés représentent, dans leur ensemble, un système, le dispositif pouvant comporter un, deux ou plusieurs systèmes. Dans la présente réalisation oir le dispositif ne comporte qu'un système, une certaine quantité de l'énergie qui a pénétré dans le dispositif peut en ressortir. Pour l'évi- ter, le dispositif comporte 1 moyen représenté par une cloison mobile, dont la face interne est réfléchissante, à mouvement corollaire autour d'un axe passant par le centre du dispositif.Cette cloison vient obt-rer, à l'aide d'un mécanisme approprié, Ale régi o: des grandes ouvertures située à l'opposé de la position dT soleil par rapport à une droite passant par l'axe autour duquel la cloison tourne, et renvoie vers le foyer tout rayonnement qui vient frapper sa paroi interne. On peut obtenir un résultat comparable en rempla çant cette cloison par plusieurs cloisons situées au meme niveau ou à un autre niveau entre les éléments dans la mesure où elles ont leur paroi interne réfléchissante et tournent dans les mêmes conditions.Il peut arriver cependant gle, selon la position du soleil qui se trouverait par exemple sur une droite ou à proximité d'une droite représentant le prolongement de l'axe autour duquel tourne on tournent les cloisons, cette dernière ou ces dernières soient un obstacle au passage de l'énergie dans le dispositif. Une quatrième réalisation de l'invention permet d'éviter cet inconvénient. Dans cette réalisation le dispositif est semblable à celui de la réalisation précédente, mais la cloison ou les cloisons sont divisées en quartiers.Ces quartiers peuvent selon la variante adoptée soit se superposer soit pivoter autour d'un axe afin d'occuper une position sensiblement perpendiculaire à leur position d'o- rigine, ce qui permet au dispositif de capter une plus grande quantité d'énergie suivant la position du soleil. Le dispositif selon les troisième et quatrisme réalisations peut comporter également les autres moyens destinés à maintenir dans le dispositif l'énergie qui, sans eux, en serait ressortie.Selon une cinquième réalisation de l'invention, le dispositif comporte deux ou plusieurs systèmes selon les troisième et quatrième réalisations, disposées, soit l'un contre l'autre de manière à rapprocher leur foyer pour composer le foyer dispositif, soit symétriquement opposés par rapport au foyer né de la composante des diférents foyers.Avec cette dernière dispositon on peut obtenir un dispositif ayant une forme générale se rapprochant de la sphère, ce qui lui permet de présenter constamment au soleil une surface sensiblement de même grandeur pouvant capter l'énergie solaire, que le dispositif soit au sol ou dans l'espace, au-dessus de la zone des nuages par exemple, l'énergie qu'il capte et concentre pouvant être utilisée pour le propulser. Dans cette cinquième réalisation le dispositif peut comporter un, deux ou les trois moyens destinés à y maintenir l'energie qui, sans eux, en serait ressortie. Le dessin annexé illustre5 à titre d'exemple, un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention. Tel qu'il est représenté, le dispositif comporte un cloisonnement 1, 2 et 3, disposé de manière à former trois éléments 1, 2 et 3, métalliques, d'inégale grandeur, matérialisant chacun l'aire latérale d'un tronc de cône régulier renversé, dont les deux faces, ou parois, interne 4 et externe 5 sont rendues réfléchissantes à l'aide de miroirs, excepté la paroi externe 5 de l'élément 1 qui n'a pas besoin d'être réfléchissante car cet élément 1 délimite exté rieurement le dispositif Ces éléments 2,2 et 3 sont placés partiellement l'un dans l'autre, e: laissant des espaces 6 et 7 entre eux, de manière a ce que l'élément qui se trouve à l'intérieur d'-r autre dépasse en hauteur ce dernier.Ces éléments 1, 2 et 3 sont disposés concentriquement l'un dans l'autre et sont maintenus dans leur position respective par des poutres 8 métalliques. Une cloison 9 métallise dont la face, ou la paroi, interne 10 est tapissée de miroirs, est mobile autour d'un axe 11 de façon à venir obturer une région des grandes ouvertures 12, 13 et 14 située à l'opposé de la position du soleil par rapport à une droite prolongeant l'axe Il autour duquel la cloison 9 se déplace à l'aide d'un mécanisme approprié. Cette cloison 9, avec sa paroi interne 10 réfléchissante7 représente un moyen destiné à maintenir dans le dispositif l'énergie qui, sans lui, en serait ressortie.Toutes les possibilités d'incidences et de réflexions du rayonnement solaire ne pouvant être décrites, quelques exemples seulement vont être choisis. L'énergie peut parvenir directement au foyer 15 du dispositif en traversant par exemple l'espace 6 ou l'espaces 7 sans rencontrer de paroi 4 ou 5. Le rayonnement solaire peut aussi etre réfléchi par la paroi = ou la paroi 5 des éléments 2 ou 3 avant de parvenir au foyer 15. Ce rayonnement peut également, avant d'atteindre le foyer 15, etre réfléchi successivement par les parois 4 et 5 des élé raents 1 et 2. II peut aussi entre concentré au foyer 15 après une, deux ou plusieurs réflexions sur la même paroi 4 de l'élément 3.Il peut également parvenir au foyer 15 après avoir subi des réflexions successives sur les parois 4 et 10, ou bien sur les parois 4, 10 et , les exemples étant infinis. Le dispositif, objet de l'invention, peut être utilisé pour capter et concentrer l'énergie dans des centrales solaires qui peuvent, du fait que l'on n'a pas à mobiliser le dispos; in pour l'orienter vers le soleil, avoir de grandes dimensions dont les limites ne s'arrêtent qu'aux possibilités de construction de l'homme. Le dispositif peut aussi utiliser l'énergie qu'il capte et concentre pour se déplacer lui-même dans l'espace, au dessus de la zone des mages notamment, avec ou sans passagers. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif permettant de capter et de concentrer l'énergie solaire sans que l'on ait à l'orienter constamment vers le soleil, caractérisé par le fait qu'il comporte d'une part un cloisonnement, dont toutes les surfaces sont réfléchissantes, disposé de manière à former des éléments ma térialisant chacun la surface latérale d'un tronc de cône, de pyramide ou de tout autre solide délimitant deux ouvertures opposées et d'inégale grandeur, une grande ouverture qui permet l'entrée de l'énergie solaire et une petite ouverture qui débouche sur le foyer, et d'autre part un, deux ou trois moyens destinés à maintenir dans le dispositif l'énergie qui, sans eux, en serait ressortie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments, de même grandeur, sont disposés, de manière à rapprocher les foyers pour composer un foyer commun, soit l'un contre l'autre, soit s'miétriquement opposés par rapport à ce foyer. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les éléments, d'inégalegrandeur, sont disposés con centriquement l'un dans l'autre, totalement ou en partie, en laissant un espace entre eux, pour constituer un système, ce dernier étant composé d'au moins deux éléments et pouvant représenter le dispositif. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que le dispositif comporte deux ou plusieurs systèmes disposés, de manière à rapprocher les foyers pour composer un foyer commun, soit l'un contre l'autre, soit symétriquement opposés par rapport à ce foyer. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'un des moyens destine à maintenir dans le dispo sitif l'énergie qui, sans lui, en serait ressortie est une cloison transparente ou des cloisons transparente placées soit sur les grandes ouvertures, soit entre les éléments sur un ou plusieurs niveaux. 6. Dispositif son la revendication I caractérisé par le fait r'.e le deuxième moyen destiné à maintenir dans le dispositif l'énergie qui, sans lui, en serait ressortie est représenté par plusieurs cloisons, réfléchissantes sur les deux faces, disposées radialement de manière à Moindre, sur toute O11 partie de leur hauteur, les parois des élé- ments perpendiculairement à ces dernières et suivant un plan passant par une droite comprenant la hauteur des éléments. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le troisième moyen destiné à maintenir dans le dispositif l'énergie qri, sans lui, en serait ressortie est une cloison mobile à mouvement circulaire, dont la face interne est réfléchissante, venant obturer, à l'aide d'un mécanisme approprié, une région des grandes ouvertures située à l'apposé de la position du soleil par rapport à une droite prolongeant l'axe central autour duquel tourne la cloison, cette dernière pouvant être remplacée par plusieurs cloisons à face interne réfléchissante situées entre les éléments et tournant dans les mêmes conditions. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ia cloison mobile ou les cloisons mobiles sont divisées en quartiers qui peuvent, selon la variante adoptée, soit se superposer, soit pivoter autour d'un axe pour occuper une position sensiblement perpendiculaire à leur position d'origine afin de permettre au dispositif de capter une plus grande quantité d'énergie suivait la position du soleil.