Brevet FR2604242A1 — publié le 19880325

APPAREIL POUR CAPTER LES RAYONS SOLAIRES. La présente invention concerne un appareil destiné à capter les rayons solaires et dans lequel un dispositif de captage de rayons lumineux et un dispositif de réflexion de lumière sont incorporés. Le dispositif de captage de rayons lumineux est monté de façon fixe à un endroit o il capte l'énergie lumineuse par l'intermédiaire d'un câble optique dont une extrémité de réception de lumière est placée au foyer d'une lentille optique, et un dispositif de réflexion de la lumière est disposé à quelque distance de cette lentille sans intercepter les rayons solaires afin d'en permettre l'entrée. Les rayons solaires réfléchis par le dispositif de réflexion sont transmis au dispositif de captage de rayons lumineux et, dece fait, ce dispositif de captage de rayons lumineux peut aussi être placé à l'endroit o aucun rayon solaire ne peut pénétrer. Un appareil automatique de captage de rayons solaires proposé antérieurement par le demandeur de la présente invention comporte un socle cylindrique et une tête transparente en forme de dôme. L'enveloppe ou capsule de l'appareil de captage de rayons solaires comprend le socle et la tête. En ce qui concerne le fonctionnement de l'appareil, un système de captage de rayons solaires est logé dans l'enveloppe. Le système de captage de rayons solaires comprend un grand nombre de lentilles optiques (par exemple 19 lentilles) pour focaliser les rayons solaires, un détecteur de direction de rayons lumineux pour détecter la direction du soleil, un bâti de support pour supporter d'un seul bloc la lentille et le détecteur, un premier moteur pour faire tourner ces éléments à l'aide d'un arbre rotatif (l'arbre disposé horizontalement), un bras de support pour supporter les éléments mentionnés ci-dessus depuis les lentilles jusqu'au moteur, un autre arbre rotatif (l'arbre monté verticalement) disposé de manière à intersecter perpendiculairement l'arbre rotatif de ce moteur, et un second moteur pour faire tourner l'arbre rotatif (l'arbre disposé verticalement). La direction du soleil est détectée par le détecteur précité de direction de rayons lumineux. Les premier et second moteurs sont commandés à l'aide de dispositifs de commande de manière à diriger en permanence les lentilles en direction du soleil. L'extrémité réceptrice de lumière du câble optique est placée au foyer des lentilles. Les rayons lumineux sont guidés jusque dans le câble optique et transmis par l'intermédiaire de celui-ci jusqu'à l'endroit voulu. L'appareil de captage de rayons solaires mentionné ci-dessus est toujours installé sur le sol qui reçoit les rayons solaires ou bien sur le toit des immeubles. Toutefois, il est nécessaire d'améliorer le rendement dans le cas d'une utilisation sur un terrain en raison de l'augmentation brusque du prix de la terre au cours des dernières années et, par conséquent, de la tendance à augmenter considérable- ment le nombre d'immeubles de grande hauteur qui continue de se manifester en ville. Il en résulte que les immeubles récemment construits projettent des ombres sur les appareils de captage de rayons solaires antérieurement installés, de sorte que ces appareils cessent de capter les rayons solaires et diminuent d'efficacité. C'est ce problème provenant de cette évolution qu'il convient de résoudre. Un objet de la présente invention est de fournir un appareil de captage de rayons solaires comprenant un dispositif de captage de rayons lumineux ainsi qu'un dispositif de réflexion de rayons lumineux et dans lequel le dispositif de réflexion de rayons lumineux se trouve dans un endroit séparé du dispositif de captage de rayons lumineux pour réfléchir les rayons solaires et pour focaliser ces rayons sur le dispositif de captage de rayons lumineux. Un autre objet de la présente invention est de fournir un appareil de captage de rayons solaires comprenant un dispositif de captage de rayons lumineux ainsi qu'un dispositif de réflexion de rayons lumineux et dans lequel les rayons solaires réfléchis par le dispositif de réflexion de lumière sont transmis au dispositif de captage de rayons lumineux de telle sorte que ce dispositif de captage de rayons lumineux peut aussi être placé à l'endroit o aucun rayon solaire ne peut pénétrer. Un autre objet de la présente invention est de fournir un appareil de captage de rayons solaires comprenant un dispositif de captage de rayons lumineux et un dispositif de réflexion de rayons lumineux et dans lequel même si les rayons solaires ne parviennent pas à l'endroit o est installé le dispositif de captage de rayons lumineux pendant un temps prolongé, les rayons lumineux réfléchis par le dispositif de réflexion de rayons lumineux peuvent être reçus par le dispositif de captage de rayons lumineux. Les caractéristiques mentionnées ci-dessus ainsi que d'autres avantages de la présente invention apparaîtront dans la description détaillée donnée ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue montrant un appareil classique de captage de rayons solaires; la figure 2 est une vue schématique d'ensemble destinée à expliquer un mode de réalisation de la présente invention; la figure 3 est une vue montrant un autre mode de réalisation de l'appareil de réflexion de rayons lumineux; la figure 4 est une vue en coupe par IV-IV de la figure 3. On va maintenant décrire les modes de réalisation préférés de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective destinée à expliquer un mode de réalisation d'un appareil automatique de captage de rayons solaires proposé antérieurement par le demandeur de la présente invention. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un socle cylindrique et la référence 2 une tête transparente en forme de d8me. L'enveloppe ou capsule 3 de l'appareil de captage de rayons solaires comprend le socle 1 et la tête 2. En ce qui concerne le fonctionne- ment de l'appareil, un système 10 de captage de rayons solaires est logé dans l'enveloppe, comme on peut le voir sur la figure 1. Le système 10 de captage de rayons solaires comprend un grand nombre de lentilles optiques (par exemple 19 lentilles) 11 destinées à focaliser les rayons solaires, un détecteur 12 de direction de rayons lumineux pour détecter la direction du soleil, un bâti 13 de support pour supporter d'un seul bloc les lentilles 11 et le détecteur 12, un premier moteur 14 pour faire tourner ces éléments dans une direction représentée par une flèche A, un bras 15 de support pour supporter les éléments mentionnés ci- dessus depuis- les lentilles 11 jusqu'au moteur 14, un arbre rotatif 16 disposé de manière à intersecter l'arbre rotatif du moteur précité 14, perpendiculairement à ce dernier, et un second moteur (non représenté sur la figure 1) pour faire tourner l'arbre rotatif 16 dans une direction représentée par une flèche B. La direction du soleil est détectée par le détecteur précité 12 de direction de rayons lumineux. Les premier et second moteurs sont commandés au moyen de dispositifs de commande 17 et 18 de manière à diriger en permanence les lentilles 11 vers le soleil. L'extrémité réceptrice de lumière du câble optique, non représenté sur la figure 1, est placée au foyer des lentilles. Les rayons lumineux sont guidés jusqu'au câble optique et transmis par l'intermédiaire de celui-ci jusqu'à l'endroit voulu. L'appareil précité de captage de rayons solaires est toujours installé sur le sol qui reçoit les rayons solaires ou bien sur le toit des immeubles. Toutefois, il convient d'améliorer le rendement dans le cas d'une utilisation sur le sol en raison de l'accroissement brusque du prix de la terre au cours des années récentes et, par conséquent, de la tendance à une augmentation considérable du nombre d'immeubles de grande hauteur qui continue à se manifester en ville. Il en résulte que les immeubles récemment construits projettent des ombres sur les appareils de captage de rayons solaires antérieurement installés, de sorte que ces appareils ne captent plus les rayons solaires et diminuent d'efficacité. C'est ce problème soulevé par une telle évolution qu'il convient de résoudre. Selon la présente invention, comme moyen pour résoudre le problème mentionné ci-dessus, on installe à un endroit situé à distance du dispositif de captage de rayons lumineux et irradié en permanence par les rayons solaires un dispositif de réflexion de rayons lumineux qui réfléchit les rayons solaires et qui focalise toujours les rayons solaires réfléchis sur le dispositif de captage de rayons lumineux. De ce fait, les rayons solaires sont focalisés sur le dispositif de captage de rayons lumineux de façon continue depuis le lever du soleil jusqu'à son coucher. La figure 2 est une vue d'ensemble destinée à expliquer un mode de réalisation de la présente invention. Les mêmes références numériques sont utilisés pour les mêmes éléments que ceux de l'appareil de la technique antérieure et dont on ne donnera pas une explication détaillée. Dans le présent mode de réalisation, le système de captage de rayons solaires 10 décrit dans le mode de réalisation classique mentionné précédemment est appelé simplement "dispositif de captage de rayons lumineux". Sur la figure 2, le dispositif de captage de rayons lumineux est installé sur le toit d'un immeuble P. En supposant que des immeubles Q et R, d'une taille plus élevée que celle de l'immeuble P. viennent d'être construits de part et d'autre de l'immeuble P. quand les rayons solaires sont irradiés dans la direction S! ou S2, l'immeuble R projette son ombre sur la zone située en dessous de L1 et L2 de sorte que les rayons solaires ne parviennent pas au dispositif 10 de captage de rayons lumineux. Un dispositif de réflexion de lumière est installé sur le toit de l'immeuble Q situé en face de l'immeuble R. Le dispositif 20 de réflexion de lumière est formé d'une plaque réfléchissante 21 en forme de disque présentant un fort pouvoir de réflexion, un moteur 23 d'entratnement qui tourne autour d'un axe horizontal se confondant avec le diamètre de la plaque réfléchissante 21, un bras semi- circulaire 22 de support destiné à supporter de façon pivotante l'arbre du moteur 23, un moteur d'entraînement (non représenté sur la figure 2) installé sur le socle 25 pour faire tourner le bras 22 de support autour de l'axe vertical 24 et un dôme transparent 26 destiné à loger les composants mentionnés ci-dessus. La plaque réfléchissante 21 est utilisée pour réfléchir les rayons solaires L1 et L2 et pour focaliser ces rayons sur le dispositif 10 de captage de rayons lumineux. Quand le soleil se déplace de S1 à S2, la plaque réfléchissante 21 tourne de la position représentée en traits pleins jusqu'à la position 21 représentée en traits mixtes. Du fait que la relation de position entre le dispositif 10 de captage de rayons lumineux et le dispositif 20 de réflexion de rayons lumineux est constante, l'angle de rotation de la plaque réfléchissante 21 est égal à la moitié de l'angle formé par une ligne reliant le soleil L1 à la plaque réfléchissante 21 et une autre ligne reliant le soleil S2 à la plaque réfléchissante 21. La plaque réfléchissante 21 est entrainée en rotation par le moteur 23 dont l'arbre tourne autour de l'axe horizontal et par un moteur dont l'arbre tourne autour de l'axe vertical. La commande de la rotation est exécutée, par exemple, de la façon suivante. Du fait que la lentille optique 11 du dispositif 10 de captage de rayons lumineux est fixée de manière à faire face au dispositif 20 de réflexion de rayons lumineux, le détecteur 12 de direction de lumière est également tourné en permanence vers la plaque réfléchissante 21 et détecte le déplacement dans les directions X (direction horizontale) et Y (direction verticale) des rayons solaires réfléchis. Les rayons solaires réfléchis sont focalisés sur un point sous la forme d'un signal linéaire brillant et un détecteur (non représenté sur la figure 2) de rayons lumineux est placé de manière à se trouver au foyer de ce signal. Les signaux respectifs de détection de rayons lumineux dans les directions X et Y, qu'engendre le détecteur de rayons lumineux, sont transmis à un dispositif 30 de commande par l'intermédiaire d'une ligne 31 d'acheminement de signaux. Le signal de commande à la sortie de cette ligne est appliqué au moteur 23 et l'autre moteur (non représenté sur la figure 2) tourne autour de l'axe vertical en étant commandé par l'inter- édiaire des lignes de transmission 32 et 33. Le signal commande ensuite les moteurs de manière à les faire tourner de telle sorte que les signaux de détection de rayons lumineux respectifs soient égaux l'un à l'autre. En outre, selon un autre procédé d'entraînement, du fait que l'emplacement du soleil et la hauteur de celui-ci sont bien connus durant toute une année, si la zone entourant le dispositif de captage de rayons lumineux est déterminée, il est possible d'estimer pendant toute l'année le temps durant lequel l'ombre tombe sur le dispositif 10 de captage de rayons lumineux et il est possible de programmer en conséquence l'angle de rotation (entraînement). En outre, quand le soleil s'élève au-dessus de S1 ou de S2 et les rayons solaires arrivent directement au dispositif 10 de captage de rayons lumineux, il n'est pas nécessaire de recevoir les rayons lumineux réfléchis par le dispositif 20 de réflexion de rayons lumineux. Du fait que l'angle de rotation de la plaque réfléchis- sante 21 est déterminé à ce moment, lorsque la position angulaire est détectée, le dispositif de commande 30 émet une commande pour remplacer le signal en provenance du détecteur 12 de direction de lumière par celui utilisé dans le procédé classique pour suivre directement les rayons solaires et pour cesser de les suivre, en utilisant le dispositif 20 de réflexion de rayons lumineux. En outre, quand l'immeuble Q projette son ombre sur le dispositif 10 de captage de rayons lumineux, les rayons lumineux réfléchis sont focalisés sur ce dispositif 10 de captage de rayons lumineux par l'intermédiaire de l'autre dispositif 20' de réflexion de rayons lumineux installé sur le toit de l'immeuble R, comme mentionné précédemment. De cette manière, on peut améliorer considérablement le rendement dans l'utilisation des rayons lumineux. La figure 3 montre l'agencement d'une plaque réfléchissante destinée à augmenter l'énergie des rayons lumineux recueillis en augmentant la superficie de réflexion. Plusieurs petites plaques réfléchissantes 111 de même structure sont disposées sur la plaque réfléchissante 110 coaxialement à un anneau 114 qui est légèrement plus grand que celui des petite plaques réfléchissantes respectives 111. La petite plaque réfléchissante 111 est fixée à l'anneau 114 de manière à pouvoir tourner autour d'un axe vertical rotatif 114 coïncidant avec le diamètre de l'anneau.. En outre, l'anneau 114 est fixé à la plaque réfléchissante 110 de manière à pouvoir tourner dans une direction horizontale autour du diamètre du trou circulaire ménagé dans la plaque réfléchissante 110. Les pièces métalliques 1131 et 1141 de montage sont fixées et réglées de manière telle que les surfaces réfléchissantes de chaque élément forme un parabololde essentiellement dans le but de focaliser les rayons lumineux respectifs, réfléchis sur les petites plaques réflectrices respectives 111, sur le dispositif 10 de captage de rayons lumineux (non représenté sur la figure 3). La figure 4 est une vue en coupe par IV-IV de la figure 3. Les parties rotatives mentionnées précédemment et les pièces métalliques de montage sont disposées sur le ceté arrière et n'apparaissent pas sur la surface réfléchissante, comme on peut le voir sur la figure 4. La plaque réfléchissante 110, comme on l'a déjà mentionné, est entraînée en rotation autour de l'axe horizontal par le moteur 23 monté de façon fixe sur le bras de support 22 et ce dernier est entraîné en rotation autour de l'axe vertical par l'arbre 24. Sur la figure 4, la petite plaque réfléchissante 111 est circulaire. Toutefois, la plaque 111 peut être soit carrée soit polygonale. En bref, tout ce qui est capable d'accrottre l'énergie captée peut être utilisé. Comme mentionné précédemment, conformément à la présente invention, même si les rayons solaires ne parviennent pas pendant un temps prolongé à l'endroit voulu o est installé l'appareil, les rayons lumineux réfléchis par le dispositif de réflexion de rayons lumineux peuvent être reçus. Il est donc possible de recueillir l'énergie lumineuse à bas prix pendant une longue période de temps. Du fait que la plaque réfléchissante a un pouvoir réfléchissant dépassant 90%, la quantité totale d'énergie lumineuse recueillie effectivement se révèle être considérablement plus grande que celle à l'endroit o n'est installé aucun dispositif de réflexion de rayons lumineux. Il en est ainsi en raison de l'augmentation du temps d'exposition depuis le lever du soleil jusqu'à son coucher. Du point de vue de l'utilisation efficace de l'énergie des rayons lumineux, l'appareil selon la présente invention est très avantageux. REVENDICATIONS 1. Appareil de captage de rayons solaires, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (10) de captage de rayons lumineux comprenant une lentille optique (11) et un câble optique dont une extrémité réceptrice de lumière est placée au foyer de ladite lentille optique et transmet l'énergie lumineuse arrivant à cette lentille optique, et un dispositif (20) de réflexion de rayons lumineux placé à un endroit éloigné du dispositif (10) de captage de rayons lumineux pour réfléchir les rayons solaires et pour focaliser ces rayons sur le dispositif de captage de rayons lumineux. 2. Appareil de captage de rayons solaires selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lentille optique (11) du dispositif de captage de rayons lumineux est monté fixement de manière que sa surface soit dirigée vers le dispositif (20) de réflexion de rayons lumineux et, qu'en outre, le dispositif de captage de rayons lumineux est pourvu d'un détecteur (12) de direction pour détecter la direction des rayons solaires et est déplacé de manière à s'incliner suivant un angle pour capter les rayons lumineux réfléchis par le dispositif de réflexion de rayons lumineux. 3. Appareil de captage de rayons solaires selon les revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif (20) de réflexion de rayons lumineux est pourvu d'une pluralité de réflecteur (111) qui sont disposés de manière à constituer, respectivement, une partie du miroir concave focalisant les rayons lumineux sur le dispositif de captage de rayons lumineux.