Brevet FR3033034A1 — publié le 20160826

DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention à trait au domaine de la manipulation de panneaux solaires, elle permet d'orienter un miroir plan ou parabolique afin de réfléchir la lumière solaire centrée sur un point fixe. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Le mouvement peut s'obtenir par la commande séparée de deux axes : un axe vertical pour l'azimut, un axe horizontal pour la hauteur du soleil, le système actionneur (moteur, électroaimant...) est double, de plus il nécessite des moyens technologiques de commande tel que capteurs solaires ou calculateurs car la vitesse de rotation des axes est variable à tout moment. Lorsque la commande des axes se fait à l'aide de traqueur solaire, le mouvement peut être affecté par les passages nuageux ou le déficit d'ensoleillement. Les moyens connus sur la cuisson à base de concentrateur solaire ne proposent pas de système ayant à la fois une concentration des rayons solaires sur un point fixe et une direction du faisceau solaire orientée vers la verticale de bas en haut. Ces conditions sont utiles pour résoudre le problème de balourd dû à la variabilité de la charge, elles garantissent la hauteur ergonomique et sécuritaire du point focal et permettent tous les types de la cuisson conventionnelle. DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention à pour objectif de concevoir un dispositif mécanique (M) visant à éliminer les inconvénients de la technique antérieure. Le miroir doit être positionné par rapport à la direction des rayons solaires incidents et réfléchis. Il est donc nécessaire de matérialiser ces directions pour référencer et porter physiquement le miroir. L'arbre (P) est orienté parallèlement à l'axe de rotation terrestre, cet arbre (P) est donc orienté nord/sud et fait avec le sol un angle égal à l'angle de latitude du lieu ; Cet arbre (P) est monté pivotant autour de son axe afin de recevoir le mouvement de rotation généré par l'actionneur. Ce mouvement de rotation est le contre mouvement de la rotation terrestre, sa vitesse est de 15 ° par heure. L'arbre (I) s'articule sur l'arbre (P) au point (1) selon un axe perpendiculaire à l'axe de l'arbre (I) et perpendiculaire à l'axe de l'arbre (P). Son orientation par rapport à l'arbre (P) est liée au mouvement de déclinaison solaire saisonnière. L'arbre (I) est perpendiculaire l'arbre (P) au moment des équinoxes et s'incline de plus ou moins 23.44° au moment des solstices. L'articulation de l'arbre (I) au point (1) est munie d'un système réglage et de blocage garantissant la tenue en position de l'angle de déclinaison solaire saisonnière. Associé au mouvement de l'arbre (P), l'arbre (I) est constamment dirigé vers le soleil. Cet arbre (I) matérialise la direction des rayons solaires incidents. L'arbre (R) est monté pivotant autour de son axe sur un support fixe par rapport au sol, il indique la direction de la cible vers laquelle se dirigent les rayons solaires réfléchis. L'arbre (R) matérialise la direction des rayons solaires réfléchis ou l'axe du faisceau solaire réfléchi lorsqu'il s'agit d'une parabole. Les points (1), (2), (3) définissent un triangle dont les cotés sur les axes des arbres (I) et (R) sont d'égale longueur. La glissière (G) matérialise la base du triangle isocèle passant par les points (2) et (3), elle s'articule sur l'arbre (R) au point (2) selon un axe perpendiculaire à l'axe de l'arbre (R) et perpendiculaire à l'axe de la glissière (G). La glissière (G ) est montée coulissante dans une douille (D ), l'axe de la glissière (G) est perpendiculaire à la médiane (H) passant par le point (1), le plan réflectif (S) fixé sur la glissière (G) est perpendiculaire 3033034 2 à la médiane (H), les rayons solaires incidents parallèles à l'axe (I) sont réfléchis par le plan (S) parallèlement à l'axe (R) qui se dirige vers une cible fixe. La douille (D) s'articule sur la chape (C ) au point (3) selon un axe perpendiculaire à l'axe de la douille (D) et perpendiculaire à l'axe de l'arbre (I). 5 Le mouvement de l'arbre (I) est transmis à la douille (D) au travers de la chape (C) qui est tournante autour de l'axe de l'arbre (I). Pour annuler l'effet de balourd et projeter les rayons sur une surface précise, il est préférable de positionner le centre de gravité et le plan du miroir à proximité du point d'articulation fixe (2) Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux panneaux solaires réfléchissant la lumière 0 en un point fixe et aux paraboles pour cuiseurs solaires. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure (1) est une représentation schématique du mécanisme destiné à l'orientation d'un panneau solaire. La figure (2) représente un exemple de réalisation du mécanisme destiné à projeter les rayons solaires 15 sur une fenêtre située sur une face nord. La figure (3) représente le mécanisme intégré dans son ensemble et légèrement tourné vers l'est. La figure (4) est une représentation schématique du mécanisme destiné à l'orientation d'une parabole solaire. La figure (5) représente un exemple de réalisation du mécanisme destiné à un barbecue solaire. 20 La figure (6) représente le mécanisme intégré dans son ensemble, en position équinoxes et légèrement tourné vers l'est. La figure (7) représente le mécanisme en position des équinoxes pour une latitude zéro au zénith. La figure (8) représente le mécanisme en position soleil levant ou couchant. La figure (9) est une représentation schématique de la projection des rayons solaires dans une enceinte 25 thermique fixe pour une latitude de 45°. Les différentes hauteurs solaires correspondent : au zénith au solstice d'été, au zénith aux équinoxes, au zénith au solstice d'hiver et au soleil couchant ou levant. Ces figures représentent la dispersion du point focal. DESCRIPTION D'UN MODE DE FABRICATION Premier exemple schématisé par la figure (1) et représenté par la figure (2). Il s'agit d'un mécanisme 30 destiné à projeter les rayons solaires sur une fenêtre située sur une face nord. La majorité des pièces sont obtenues par découpe laser sur tôle acier épaisseur 4. Ces pièces sont emboîtées avant soudure. Le réglage de l'angle de déclinaison saisonnière se fait manuellement par bouton moleté. Pour réduire au maximum la puissance de l'actionneur, les pièces mobiles sont équilibrées par des contrepoids. La figure (3) représente ce mécanisme intégré dans son ensemble et légèrement tourné vers l'est. Le panneau 35 réfléchissant (S) est incurvé pour augmenter l'intensité solaire passant par la fenêtre. L'actionneur (A) est un électroaimant cyclique alimenté en 12 V et 2 Ampères. Son facteur de marche est de 0.5 secondes toutes les 5 minutes, la puissance moyenne utile est donc très faible. Une friction montée sur l'arbre (P) permet de ramener manuellement le panneau à sa position de départ. Le pantographe (P t) sert à garder les arêtes du rectangle de la lumière projetée sur des lignes verticales et horizontales, le panneau étant 40 tournant autour de l'axe (T). 3033034 3 Deuxième exemple schématisé par la figure (4) et représenté par la figure (5). Il s'agit d'un mécanisme destiné à un barbecue solaire. Il est représenté pour une latitude 45 ° environ. La figure (6) représente ce mécanisme intégré dans son ensemble et légèrement tourné vers l'est. La parabole utilisée est du type offset, c'est à dire que la surface paraboloïde est déportée vers le bas par rapport à l'axe focal, ceci 5 permet de redresser les rayons solaires vers le haut. Pour des raisons de sécurité et pour des raisons fonctionnelles, la concentration solaire ne doit pas être trop forte, ce qui peut être obtenu en optant pour des éléments de miroir plans comme moyen réflectif. Dans cet exemple, la parabole a un diamètre de 1200 mm, la position ergonomique du point focal est de 1350mm en hauteur par rapport au sol. Le positionnement du point focal au-dessus et vers le centre de la 10 parabole réduit le risque d'exposition des yeux au faisceau lumineux, ce point est inaccessible aux enfants). Pour limiter et répartir la dispersion du point focal, la courbe de la parabole est définie pour une hauteur solaire à mi course (proche des équinoxes). La figure (7) représente ce mécanisme en position des équinoxes pour une latitude zéro au zénith C'est une position limite, il est nécessaire d'incliner l'axe (R ), (10° sur l'exemple), dans le but d'obtenir 15 la cote minimum (L). Cette disposition permet de loger la mécanique et d'avoir un bras de levier adapté à la transmission du couple moteur. Au moment des solstices il convient de positionner l'ensemble de manière symétrique par rapport à l'équateur et d'inverser le sens de rotation, (l'inclinaison étant peu conséquente sur la forme du point focal). 20 REVENDICATIONS1. Ensemble mécanique (M) permettant d'orienter un miroir plan ou parabolique afin de réfléchir la lumière solaire centrée sur un point fixe, le mouvement du dispositif étant généré par un seul actionneur à vitesse constante, l'entrée du mouvement se fait par un axe polaire (P), parallèle à l'axe de rotation terrestre, cet axe est orienté nord/sud et fait avec le sol un angle égal à l'angle de latitude du lieu, le mouvement de rotation est le contre mouvement de la rotation terrestre, sa vitesse est de 15 ° par heure. Ensemble mécanique (M) caractérisé en ce que le mouvement de rotation de l'axe polaire est transformé à travers un mécanisme basé sur une figure triangulaire, un coté du triangle (I), solidaire de l'axe polaire, matérialise la direction des rayons solaires incidents, l'autre coté du triangle (R ), fixe, mais d'égale longueur au précédent matérialise la direction des rayons réfléchis, la base de ce triangle isocèle est de longueur variable, elle est donc matérialisée par un élément coulissant (G), cet élément coulissant porte la référence permettant d'orienter le miroir pour que l'angle incident des rayons solaires soit égal à l'angle de réflexion des rayons solaires. 2. Ensemble mécanique (M) selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'arbre (1) s'articule sur l'arbre (P) au point (1) selon un axe perpendiculaire à l'axe de l'arbre (I) et perpendiculaire à l'axe de l'arbre (P), l'orientation de l'arbre(1) par rapport à l'arbre (P) est liée au mouvement de déclinaison solaire saisonnière, l'arbre (I) est perpendiculaire l'arbre (P) au moment des équinoxes et s'incline de plus ou moins 23.44° au moment des solstices, associé au mouvement de l'arbre (P), l'arbre (I) est constamment dirigé vers le soleil, cet arbre (I) matérialise la direction des rayons solaires incidents. 3. Ensemble mécanique (M) selon la revendication I caractérisé en ce que l'arbre (R) est monté pivotant autour de son axe sur un support fixe pari apport au sol, il indique la direction de la cible vers laquelle se dirigent les rayons solaires réfléchis, l'arbre (R) matérialise la direction des rayons solaires réfléchis ou l'axe du faisceau solaire réfléchi lorsqu'il s'agit d'une parabole. 4. Ensemble mécanique (M) selon la revendication 1 caractérisé en ce que les points (1), (2) et (3) définissent un triangle dont les cotés sur les axes des arbres (I) et (R) sont d'égale longueur, la glissière (G) matérialise la base du triangle passant par les points (2) et (3), elle s'articule sur l'arbre (R) au point (2) selon un axe perpendiculaire à l'axe de l'arbre (R) et perpendiculaire à l'axe de la glissière (G). 5. Ensemble mécanique (M) selon la revendication I caractérisé en ce que la glissière (G ) est montée coulissante dans une douille (D) au point (3), l'axe de la glissière (G) est perpendiculaire à la médiane (H) passant par le point (1), le plan réflectif (S) fixé sur la glissière (G ) est perpendiculaire à la médiane (H), les rayons solaires incidents parallèles à l'axe (I) sont réfléchis par le plan (S) parallèlement à l'axe (R) qui se dirige vers une cible fixe. 6. Ensemble mécanique (M) selon la revendication 5 caractérisé en ce que le la douille (D) s'articule sur la chape (C) au point (3) selon un axe perpendiculaire à l'axe de la douille (D) et perpendiculaire à l'axe de l'arbre (I). 7. Ensemble mécanique (M) selon la revendication 6 caractérisé en ce que le mouvement de l'arbre (I) est transmis à la douille (D) au travers de la chape (C) qui est tournante autour de l'axe de l'arbre (I). 3033034 5 8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'articulation de l'arbre (I) au point (1) est munie d'un système réglage et de blocage garantissant la tenue en position de l'angle de déclinaison solaire saisonnière.