Brevet FR2491596A1 — publié le 19820409

L'invention concerne les capteurs héliothermiques dans lesquels des surfaces réceptrices sot protégées pst des parois transparentes, Dans les dispositifs connus de ce genre, des surfaces réceptrices absorbantes s'échauffent sous l'effet du rayonnement solaire. es sont revêtues d'une couleur sombre, ou d'un film constitué par une ma- tiare sélective. Elles peuvent être placées dans un coffrage assurant une isolation thermique et comportant des paroi transparentes au rayonnement solaire. le rayonnement reçu par les surfaces absorbantes peut être renforcé par des surfaces réfléchissantes.Dans la plupart des insolateurs, la chaleur acquise est évacuée par un fluide calopor teur. Elle peut aussi être utilisée à l'intérieur eu dispositif. Tel est le cas pour les insolatellrs à air conçus pour le séchage des grains et des fruits. On connait aussi des chauffe-eau constitués par un simple récipient comportant une paroi absorbante. Ces dispositifs ne comprennent pas, parmi les éléments nécessaires à leur fonctionnement, de moyens permettant d'utillser directement les substances chauffées. Chacun des éléments qui les composent occupe une position définitive, par rapport aux autres élèrnts. Ces dispositifs ne permettent pas d'obtenir l'échauffement de substances variées. En outre, ils sont généralement encombrants et dificilement transportables. On ne peut donc pas les utiliser dans de nombreuses circonstances où le recours à l'énergie solaire serait une solution favorable. L'invention a pour objet un dispositif permettant, non seulement d'obtenir l'échauffement de diverses substances, sous l'ef et du rayonnement solaire, mais permettant égalent d'utiliser les substances chauffées. Celles-ci meuvent être à l'état liquide, semi-solide ou solide. Elles peuvent être des substances alimentai.es. Certains éléments composant ce dispositif peuvent avoir plusieurs fonctions. Le capteur héliothermique, selon l'invention, comporte au moins une surface réceptrice absorbante et au moins une surface protectrice transparente. I1 est caractérisé par le fait qu'il se conpose d'au moins deus, récipients élémentaires, d'une part au moins un récipient pouvant contenir les substances à chauffer, ce récipient étant aprelé récipient absorbeur, et d'autre part au moins un récipient comportant des parois transparentes au rayonnement solaire, ce récipient étant appelé récipient transparent.Le récipient absorbeur comporte des parois absorbantes réceptrices qui peuvent s'échauffer @@@@@@ @t @@@@ l'effet du rayonnement solaire, et qui peuvent transporte rapidement la chaleur ainsi acquise aux substances contenues, @@ autre, les @its récipients élémentaires peuvent prendre diverses positions relatives. Selon l'une de ces positions, appelée position de fonctionnement, les parois réceptrices du ou des récipient(s) absorbeur(s) sont isolées du milieu extérieur par les parois au ou des récipient(s) transparent(s), les dites parois étant alors situées à une certaine distance les unes des autres et délimitant un ou plusieurs volumes clos pouvant contenir, par example, de l'air. Ces volumes assurent l'isolation thermique des surfaces réceptrices absorbantes.Lorsque les récipients élémentaires se trouvent dans la -dite position de fonctionnement, 15 fonction de cha- que récipient transparent est celle d'une couverture protectrice, de plus, la contenance du ou des récipient(s) transparent(s) est an moins à la contenance du ou des récipient(s) absorbeur(9), de sorte que la totalité des substances chauffés dans le ou les récipient(s) absorbeur(s) peut etre transportée, pour utilisation, dans le ou les récipient(s) transparent(s), lorsque les récipients élémentaires se trouvent dans d'autre positions relatives.Le dispositif peut contenir des substances liquides, semi-solides et solides, et des substances alimentaires. Selon un mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, lorsque les récipients élémentaires se trouvent dans la dite position de fonctionnement, plusieurs récipients transparent sont emboités les uns dans les autres, de telle manière que les parois do deux récipients transparents successifs ne se touchent pas et -iue les dites parois et celles du ou des racipient(s) absorbeur(s) délimitent un volute clos, le dit volume pouvant contenir, par exemple, de l'air.Les parois réceptrices du ou ies rncipient(s) absorbeur(s) sont alors sépares du rois lieu extérieur par au moins deux volumes isolants, l'un étant contenu dans le récipient transparent le plus proche des parois absorbantes, chacun des autres volumes isolante étant situé entre deux récipients transparents successifs. Selon uun autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, l'un au moins des récipients transparents comporte au moins une surface réfléchissante disposée de manière à réfléchir le rayonnement solaire en direction le l'intérieur du dit récipient, et en direction des surfaces réceptrices du ou des récipient(s) acsorbour(s), lorsque les récipients élémentaires se trouvent dans la dite position de fonctionnement, et que l'ensemble qu'ils constituent est convenablement orienté. En plus des fonctions déjà citées, chaque récipient transparent peut avoir, dans ce cas, une fonction de miroir réflecteur permettant de renforcer le rayonnement reçu par les surfaces réceptrices. Selon une variante, l'une au moins des dites surfaces réfléchissantes présente une courbure telle que le rayonnerent réfléchi est concentré sur certaines parois réceptrices du ou des récipient(s) absorbeur(s), lorsque les récipients élémentaires se trouvent dans la dite position de fonctionnement, et que le dispositif est convenablement orienté. Les surfaces réfléchissantes peuvent autre, par exemple, cylin- driques. Selon une forme de réalisation avantageuse du dispositif conforme à l'invention, la surface des parois du ou des récipient(s) absorbeur(sj est supérieure à la surface minimum nécessaire pour obtenir une forme et une capacité déterminées du ou desdits récipient(s) absorbeur(3), les dites parois pouvant autre, par exemple, bosselées ou ondulées, de manière à ce que la surface de contact entre les dites parois et les substances contenues soit très importante. Selon une autre caractéristique du dispositif conforme à l'invention, le volume intérieur de chaque récipient absorbeur communique avec le milieu extérieur par au moins un orifice ou conduit, donnant issue à la vapeur pouvant, éventuellement, prendre naissance dans un récipient absorbeur, lorsque les récipients élémentaires se trouvent associés dans la dite position de fonctionnement. Le dit conduit est disposé de manière à ce que cette vapeur ne puisse pas pénétrer dans les espaces limités par les récipients transparents, lorsque les récipients élémentaires sont placés dans la dite position de fonctionnement. Selon une forme de réalisation avantageuse du dispositif conforme à l'invention, liun au moins des récipients transparents comporte des faces planes et des arêtes rectilignes qui permettent de poser, sur un support quelconque, et selon diverses positions d'équilibre, le dispositif dont les récipients élémentaires se trouvent dans la dite position de fonctionnement. En plus des fonctions déjà citées, les récipients transparents ont, dans ce cas, une fonction de support permettant de disposer le capter selon diverses positions d'éqvilibre, et de choisir l'orientation la plus favorable des surfaces réceptrices, selon la hauteur du soleil. Selon une autre forme de réalisation du dispositif conforme à 1 'in- vention, l'un au moins des récipients élémentaires est constitué par une enveloppe gonflable formant une cavité, ladite cavite formant le volume intérieur de ce récipient. La paroi interne et la paroi externe de ce récipient gonflable sont transparentes. Le volume d'air contenu entre les parois transparentes assure l'isolation thermique des surfaces ré ceptrices du ou des récipient(s) absorbeur(s) qui peuvent être disposés dans la dite cavité. Selon une variante de réalisation, l'un au moins des récipients élémentaires comporte une paroi externe transparente, et une paroi in terne absorbante. Dans ce cas, ce récipient peut être utilisé de deux marières : d'une part, en tant que récipient transparent contenant un récipient absorbeur, et d'autre part, en tant que récipient absorbeur. Selon une autre forme de réalisation avantageuse du dispositif conforme à l'invention, les récipients élémentaires peuvent etre assemblés et séparés à volonté, et les récipients transparents ont une forme et des dimensions telles qu'ils peuvent etre emboités les uns dans les autres, lorsqu'ils sont séparés du ou des récipient(s) absorbeur(s). Selon une autre caractéristique du dispositif conforme à l'inven- tion, celui-ci comporte un moyen permettant de maintenir les récipients élémentaires associés dans la dite position de fonctionnement, et un moyen permettant de porter et de suspendre 1' ensemble ainsi forme. Selon un- mode de réalisation du dispositif conforme à l'inven- tion, les parois des récipients élémentaires sont constituées par une matière ayant les qualités requises pour contenir des substances alimentaires portées à la température maximum pouvant être atteinte à l'in- térieur des récipients absorbeurs. Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif conforme à l'invention, les parois des récipients transparents sont constituées par une matière transparente au rayonnement solaire, et ayant les qualités requises pour réfléchir le rayore.ement infra-rouge émis par les parois absorbantes chauffées. Un effet de serre renforcé est ainsi oh tenu. Le dispositif selon l'invention présente plusieurs avantages. Des substances liquides, semi-liquides et solides, chauffées sous l'effet du rayonnement solaire, peuvent être directement utilisées, dans l'un ou l'autre des récipients élémentaires. De l'eau chauffée dans un récipient absorbeur peut être versée dans un récipient transparent en forme de cuvette. Des substances alimentaires peuvent être conservées, transportées, puis chauffées ou réchauffées, et enfin disposées dans l'un des récipients, pour être consommées La forme donnée au dispositif permet d'obtenir une orientation favorable des surfaces r-ceptrices, dans des conditions diverses d'utilisation.Une orientation aporozimative est suffisante pour obtenir l'effet recherché, et ce capteur peut donc être utilisé sur un support en mouvement, sur un véhicule ou sur un bateau, par exemple. En outre, la pluralité des récipients élémentaires permet d'utiliser les substances chaudes versées dans un récipient transparent séparé de l'ensemble, tandis que les autres récipients élémentaires se trouvant encore ou de nouveau dans la position de fonctionne-ent, d'autres substances peuvent être chauffées ou maintenues à la température souhaitable. Une utilisation continue du dispositif est donc possible. La température à laquelle l'eau chaude et divers aliments sont couramment utilisés peut être atteinte rapidement. L'invention pourra être mieux comprise, dans ses multiples formes de réalisation, à l'aide du complément de description qui va suivre, et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - Les figures 1 et 2 de la Planche 1 représentent schématiquement un récipient absorbeur et trois récipients transparents associés, selon un premier exemple de réalisation d'un dispositif suivant l'invention. La figure 1 est une coupe schématisée du dispositif posé sur un support. La figure 2 est une vue de dessus du même exemple de réalisation. - La figure ) de la Planche 2 représente schématiqueoent, selon un second exemple de réalisation d'un dispositif suivant l'invention, trois récipients absorbeurs et trois récipients transparents associés. - La figure 4 de la Planche 2 représente schématiquement, selon un troisième exemple de réalisation d'un dispositif suivant l'invention, un récipient absorbeur emboité dans un récipient transparent gonflable. Ces dessins, ainsi que les parties descriptives correspondantes, sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent, en aucune manière, une limitation. Les figures 1 et 2 de la Planche 1 illustrent un premier exemple de réalisation d'un dispositif suivant l'invention. Un récipient absorbeur (1) et trois récipients transparents (2 a), (2 b) et (2 c) sont associés en position de fonctionnement. Le récipient absorbeur (1) a la forme générale d'un parallélépipède. Les deux parois de plus grande surface sont absorbantes. Elles sont revêtues d'une ceinture de couleur sombre, ou d'un film sélectif. Elles peuvent être bosselées ou ondulées. Les autres parois sont thermiquement isolées du milieu extérieur par un revêtement approprié. Chaque récipient transparent (2) comnorte un fond plat rectantulaire et quatre cotés formant, chacun, un angle obtu avec le fond. Lorsque les récipients élémentaires sont associés en position de fonctionnement, le bord de chaque récipient transparent, ou cuvette, est emboîté sur un bourrelet (3) légèrement élastique, solidaire de llune dss faces absorbantes du récipient (1). L'une des faces absorbantes est recouvexPe par la cuvette (2 b), la seconde face absorbante est recouverte par les cu jettes (2 a) et (2 c), l'une contenant l'autre. Les cuvettes emboîtées ne sont pas en contact l'une avec l'autre.Les bourrelets (3) interdi- sent la circulation de l'air entre le volume intérieur de chaque cuvette et l'extérieur. La paroi supérieure du récipient absorbeur comporte au moins un orifice pouvant être fermé par un bouchon (4), lequel est traversé par un trou (5) dormant issue à la vapeur pouvant éventuellement se former dans ce récipient. Une poignée (6) permet de porter l'ensemble. Les récipients élémentaires peuvent être aisément séparés, et les récipients transparents cnt des dimensions relatives telles qu'ils peuvent alors être emboités les uns dans les autres. Toutes les parois de la plus petite cuvette (2 b) sont transparentes. Chacune des deux autres cuvettes (2 a) et (2 c) comporte deux parois latérales revêtus d'un film réfléchissant. Lorsque les récipients élémentaires sont assemblés et que le récipient absorbeur (1) repose sur son propre fond, l'une des parois réfléchissantes de chaque cuvette est située au-dessous des autres parois de la même cuvette, et la seconde paroi réfléchissante est située latéralement. Le rayonrement reçu par les surfaces réfléchissantes (7) peut ainsi autre renvoyé sur les parois ah sorbantes du récipient (1), lorsque le dispositif est convenablement orienté. Lorsque les récipients élémentaires sont assemblés, l'ensemble peut autre posé sur le sol, ou sur un support quelconque, de plusieurs saniè- res. Le récipient absorbeur (1) peut reposer sur son propre fond ou sur l'une de ses faces latérales. L'ensemble peut également reposer sur le fond de l'un des récipients transparents, le volume d'air contenu dans celui-ci assurant l'isolation thermique de la paroi absorbante orientée vers le support. L'ensemble peut enfin reposer sur l'une des arêtes du fond du récipient absorbeur et sur l'un des côtés de l'uns des cuvettes. Cette position oblique est représentée sur la figure 1. Le dispositif pourra donc être orienté, selon la hauteur du soleil, de manière à ce que l'une des faces absorbantes reçoive le rayonnement solaire sous un angle favorable. Le récipient absorbeur (î) peut contenir un liquide. I1 peut être rempli et vidé lorsque les récipients élémentaires sont assemblés. En outre, il est possible de vider le contenu chauffé du récipient absorbeur dans une cuvette transparente, puis de remplir le récipient absorbeur afin d'obtenir ltéchåuffement d1un nouveau contenu, chaque paroi absorbante étant encore recouverte par un récipient transparent. Selon une variante de cet exemple de réalisation, chacone des parois absorbantes est isolée dlu milieu extérieur par plusieurs récipients transparents contenus les uns dans les autres. Un volume d'air est réservé entre les parois de deux récipients transparents successifs. Selon une autre variante de réalisation, un récipient absorbeur peut avoir une forme approximativement cubique, et comporter au moins quatre faces absorbantes, chacune des dites faces étant protégée par au moins un récipient transparent. Le figure 3 de la Planche 2 illustre un second exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. Trois récipients absorbeurs tronconiques (1 a), (1 b), (1 c) forment un volume également tronconique lorsqu'ils sont coaxialement assemblés. Les récipients transparents (2 a), (2 b), (2 c) sont cylindriques. Le bord de la paroi cylindrique de chaque récipient transparent peut être emboité sur un bourrelet annulaire (3), fixé sur la paroi conique d'un récipient absorbeur, près de la grande base de celui-ci. in position de fonctionnement, les récipients transparents sont contenus les uns dans les autres, chacun d'eux étant associé à un récipient absorbeur. Une certaine distance est réservée entre les parois des récipients transparents. Le volume intérieur de chaque récipient absorbeur (1) communique avec le milieu extérieur par un conduit (8) débouchant à l'extérieur des récipients assemblés. La vapeur, qui peut éventuellement se former dans les récipients absorbeurs, neut ainsi s'échapper sans traverser les volumes d'air contenus dans les récipients transparents. Le plus grand récipient transparent (2 c) comporte une surface réfléchissante (7), située entre deux génératrices de la paroi cylindri- que, et représentant un peu moins de la moitié de la surface de cette paroi. Tous les récipients élémentaires sont maintenus associés par des moyens de fixation (9), tels que des pinces ou des agrafes, qui relient le plus grand récipient transparent (2 c) et le plus grand récipient absorbeur (1 c). Lorsque les récipients élémentaires sont assemblés et convenablesent orientés, une partie de la surface conique absorbante recoit le rayonnement direct, une autre partie recevant le rayonnement réfléchi et concentré par la surface réfléchissante (7). Le dispositif peut égaliment etre orienté de manière à ce que toute la surface coniqiie absor bante reçoive le rayonnement direct. Le plus petit récipient absorbeur (1 a) est isolé du milieu extérieur par trois couches d'air, le récipient (1 b) est isolé par deux couches d'air, et le plus grand récipient absorbeur (1 c) est isolé par une seule couche d'air. Les récipients peuvent etre thermiquement iso lés les uns des autres, afin que les températures obterjues puissent etre sensiblement différentes, après un certain temps de fonctionnement, dans chacun d'eux. Selon une autre solution, les fonds et couvercles de ces récipients pourraient etra constitué par une matière bonne conductrice de la chaleur, afin d'obtenir une température sensiblement équivalente dans tous les récipients absorbeurs. Selon une variante de cet exemple, le dispositif peut être composé d'un seul récipient absorbeur tronconique, recouvert par un ou plusieurs récipients transparents cylindriques. La figure 4 de la Planche 2 illustre un autre exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. Un récipient absorbeur cylindrique (1) est placé à l'intérieur d'un récipient cylindrique gonflable (2), dont les parois internes et externes (lo a) et (10 b) sont trans tarentes. Selon une variant, le récipient gonflable (2) comporte une paroi externe (10 b) transparente et une paroi interne (10 a) absorbante. Cette dernière doit se trouver, sur toute sa surface, en contact avec la paroi absorbante du récipient (1). Ce récipient gonflable (2) peut éga liement constituer un récipient capteur autonome. Selon une autre variante, un récipient transparent rigide comporte deux parois contenant un volute d'air. La paroli externe est transparente. La paroi interne peut être transparente, ou absorbante. Selon un autre exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, les récipients élémentaires meuvent prendre diverses positions relatives, tout en demeurant associés. Chaque récipient transparent est relié à un récipient absorbeur au moyen d'une articulation telle qu'une charnière. Cette liaison permet d'obtenir, d'une part la position relative de fonctionnement, d'autre part une position favorable pour utiliser les substances chaufées. Selon un autre exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, celui-ci constitue un emballage chauffant, formé d'envelou- pes absorbantes contenues dans des enveloppes transparentes. Chaque enveloppe absorbante est isolée de l'enveloppe transparente qui la contient par une coucheld'air, et ne se trouve pas en contact avec elle, sauf éventuellement en quelques points. L'enveloppe transparente extérieure peut comporter une surface réfléchissante. L'ensemble peut etre protégé par une enveloppe opaque, qui sera retirée pour obtenir l'échauffement du contenu. I1 résulte de ce qui précède que l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits, mais embrase toutes les variantes et modifications qui pourront être conçues par l'homme de l'art, en ce qui concerne les formes, dimensions et dispositions des différents éléments, les matières utilisées tour la fabrication, ainsi que les détails de la construction. Le dispositif, objet de l'invention, peut constituer un équipement pratique pour le camping, le pique-nique, la navigation de plaisance, l'alpinisme, pour chauffer de l'eau et divers aliments. hivers modèles de chauffe-eau et des équipements ménagers pour pays chauds peuvent être conçus. Un emballage chauffant pourrait contenir, par exemple, des plats préparés, des rations de survie. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Capteur héliothermique comportant des surfaces réceptrices absorbantes et des couvertures protectrices transparentes, caractériss en ce qu'il comprend au moins deux récipients élémentaires, soit d'une part, au moins un récipient absorbeur (1) contenant les substances à chauffer et comportant des parois réceptrices pouvant s'échauffer rapi- dement sous l'effet du rayonrent solaire et transmettre rapidement la chaleur ainsi acquise aux substances qu'il contient, et d'autre part, au moins un récipient (2) comportant des parois transparentes et appelé récipient transparent2 en ce qu'il comporte un moyen permettant de racer, à volonté, les dits récipients élémentaires selon plusieurs positions relatives, en ce que, selon l'une des dites positions relatives, appelle position de fonctionneent, les parois réceptrices du ou des récinient(s) absorbeur(s) (1) sont isolées du milieu extérieur par les parois du ou des récipient(s) transparent(s) (2), les dites parois réceptrices et les parois du ou des récipient(s) transparent(s) étant situées à une certaine distance les unes des autres et délimitant au moins un espace clos, et en ce que, selon d'autres positions relatives, le ou les récipient(s) transparent(s) peuvent recevoir et contenir les substances chauffées dans le ou les récipient(s) absorbeur(s). 2 - Capteur héliothermique selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que, lorsque les dits récipients élémentaires sont placés dans la dite position de fonctionnement, au. moins deux récipients transparents (2) sont emboîtés et associés au(x) récipient(s) absorbeur(s) (1) de telle sorte que deux 'récipients transparents successifs ne soient pas en contact l'un avec l'autre, et que leurs parois délimitent un espace clos. 3 - Capteur héliothermique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en outre en ce que l'un au moins des récipients transparents (2) comporte au moins une surface rfffléchissante (7), laquelle est disposée de maniere à ce que le rayonnement solaire qu'elle reçoit puisse être réfléchi vers les surfaces réceptrices du ou des récigient(s) absor- beur(s) (1), lorsque les récipients élémentaires se trouvent dans la dite position de fonctionnement. 4 - Capteur héliothermique selon la revendication 3, caractérisé en outre en ce que la dite surface réfléchissante (7) présente une cour- bure telle que le rayonnement réfléchi puisse etre concentré sur les parois réceptrices du ou des récipient(s) absorbeur(s) (1), lorsque les récipients élémentaires se trouvent dèns la dite position de fonctionnement. 5 - Capteur héliothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en outre en ce que la surface des parois du ou des récipient(s) absorbeur(s) (1) est supérieure à la surface minimum nécessaire pour obtenir une forme et une capacité déterminées du ou des dits récipients. 6 - Capteur héliothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé"en outre en ce que le volteme intérieur de chaque récipient absorbeur (1) communique avec le milieu extérieur par au moins un orifice ou conduit (5, 8), quelle oue soit la position relative des récipients élémentaires, et en ce que, lorsque les récipients élémen- taires se trouvent dans la dite position de fonctionnement, aucune com munication n'est établie entre le ou les récipient(s) absorbeur(s) et le ou les récipient(s) transparent(s). 7 - Capteur héliothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en outre en ce que, lorsque les récipients élémentaires sont associés selon la dite position de fonctionnement, le dispositif peut avoir plusieurs positions d'équilibre, les surfaces abscr- bantes pouvant entre disposées selon diverses orientations, par rapport à l'horizontale. 8 - Capteur héliothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en outre en ce que l'un au moins des récipients élémentaires est constitué par une enveloppe gonflable formant une cavité, en ce que la paroi externe et la paroi interne de ce récipient gonflable sont transparentes au rayonnement solaire. 9 - Capteur héliothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en outre en ce que l'un au moins des récipients élémentaires comporte une paroi interne et une paroi externe délimitant un espace clos, en ce que la paroi externe est transparente, et en ce que la paroi interne est absorbante. 10 - Capteur héliothermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en outre en ce qu'il comporte un moyen permettant d'assembler et de séparer à volonté les dits récipients élémentaires, et en ce que les récipients transparents (2) sont emboitablea les uns dans les autres.