FR3097027A1 - Briquet solaire. - Google Patents

Abstract

Briquet solaire comprenant: un miroir (1) convergent, pour concentrer, autour d'un point foyer du miroir, un rayonnement solaire incident sur le miroir et comprenant un support mécanique (2) solidaire du miroir (1), pour exposer un objet à enflammer à un rayonnement solaire incident sur le miroir, caractérisé en ce que le support mécanique (2) comprend un verre solaire s’étendant autour du point foyer du miroir Figure pour l’abrégé : Fig.1

Description

Briquet solaire.

La présente invention concerne le domaine des briquets solaires. Plus particulièrement l’invention concerne le réglage visuel des briquets solaires.

L’art antérieur connaît des briquets solaires comprenant un miroir optique et un support mécanique adaptés à un type d’objet à enflammer. Le miroir optique est un miroir convergent, apte à concentrer un rayonnement solaire au voisinage d’un point foyer ou d’une zone de foyer ou position focale. Un miroir sphérique ou parabolique convergent est couramment utilisé dans l’art antérieur. Le support mécanique est solidaire du miroir et entoure la zone de foyer et permet de positionner un objet dans un voisinage du foyer du miroir. Un orifice ménagé ou prévu dans le support permet un éclairement direct de l’objet à enflammer par les rayons du soleil, tandis que la paroi du support est réalisée dans un matériau suffisamment rigide pour maintenir en position focale, l’objet à chauffer et enflammer et la résistance à la chaleur du matériau support étant choisie suffisante pour maintenir solidairement l’objet par rapport au miroir, i.e. sans mouvement relatif préjudiciable à l’allumage, entre l’objet à enflammer et le miroir et son point foyer. Un grand nombre de formes de support existent pour le support mécanique et un tel support peut être ainsi couramment un tube, un ressort ou une pointe. On désigne ainsi au sens de la présente demande par support mécanique, tout dispositif solidaire du miroir et apte à établit une liaison mécanique entre un objet et le miroir. Lorsque ce support comprend l’objet on entendra donc qu’une liaison est établie entre l’objet et le miroir, au sens mécanique.

Le réglage d’un briquet solaire, est alors réalisé visuellement par un utilisateur qui oriente le briquet solaire pour maximiser l’éclairement de l’objet à enflammer.

Toutefois, la requérante a mis en évidence un problème non reconnu dans l’art antérieur, qui est inhérent au réglage d’un briquet solaire. Ce problème mis en évidence est que la luminosité réfléchie par la surface de l’objet à enflammer devenant d’autant plus grande que l’observateur approche du réglage optimum, elle en devient aussi d’autant plus éblouissante et désagréable pour l’œil d’un observateur regardant le foyer du miroir. Il en découle que l’observateur maintient naturellement un réglage d’un briquet solaire au seuil de son éblouissement et non un réglage maximisant le transfert de chaleur par rayonnement à l’objet, qui correspond à une luminosité maximale réfléchie par l’objet. Il en résulte un temps plus long d’allumage ou un allumage aléatoire par un briquet solaire lorsque le réglage est effectué visuellement ainsi qu’un fort désagrément visuel pour l’utilisateur du briquet ou allume-feu solaire à l’approche de l’allumage.

La résolution de ce problème pourrait consister en une indication de la température de surface de l’objet éclairé par les rayons du soleil, mais en pratique, une telle mesure compliquerait notablement la structure du briquet solaire et elle n’est pas utilisée.

Par ailleurs, le matériau du support est sélectionné uniquement pour ses propriétés mécaniques et aucune propriété optique du support n’est particulièrement recommandée pour ce support, qui exerce principalement une fonction mécanique de maintien en place de l’objet à enflammer.

Dans ce contexte, l’invention concerne un briquet solaire comprenant: un miroir convergent, pour concentrer, autour d'un point foyer du miroir, un rayonnement solaire incident sur le miroir et comprenant un support mécanique solidaire du miroir, pour exposer un objet à enflammer à un rayonnement solaire incident sur le miroir, dans lequel le support mécanique comprend un verre solaire s’étendant autour du point foyer du miroir.

Dans des variantes :

- le verre solaire comprend un matériau synthétique

– le verre solaire comprend de la silice

– le verre solaire est de catégorie 2

– le verre solaire est de catégorie 3

– le matériau synthétique est une matière plastique

– la matière plastique est un polycarbonate

L’invention concerne aussi un procédé de réglage visuel d'un briquet solaire, comprenant les étapes suivantes:

- tenir un objet au voisinage d'un foyer d'un miroir convergent au moyen d'un support comprenant un verre solaire;

- focaliser un rayonnement solaire sur un objet à enflammer tenu dans le support ;

- orienter le briquet solaire pour maximiser visuellement, via le verre solaire, l'éclairement solaire de l'objet à enflammer.

Le concept inventif général de la présente demande consiste ainsi à permettre l’observation de la zone de foyer d’un briquet solaire à travers le matériau du support mécanique du briquet, en réalisant ce support totalement ou partiellement en verre solaire et en choisissant une catégorie du verre solaire, qui correspond à une échelle d’atténuation du rayonnement solaire par le verre, de façon à permettre une observation visuelle confortable, sans éblouissement de la zone de foyer à travers le verre solaire et permettre un réglage visuel à la température maximum sans obligation de détourner ou de plisser les yeux pour l’observateur.

Les dessins annexés illustrent l’invention :

La figure 1 représente le dispositif de l’invention dans lequel un miroir (1) convergent et admettant un foyer, est disposé devant de la lumière solaire que le miroir concentre sur un support mécanique (2) disposé au foyer du miroir. Une liaison mécanique non représentée permet de positionner solidairement le support mécanique et le miroir.

Description d’un mode de réalisation détaillé:

Dans tous les modes de réalisation envisageables avec l’invention, un briquet solaire est constitué d’un miroir convergent, par exemple parabolique et de révolution autour d’un axe, dont le point foyer est disposé sur l’axe. Un rayonnement solaire incident sur le miroir est alors concentré au mieux au foyer lorsque le soleil est situé sur l’axe du miroir. Toutefois, cet axe n’est pas défini matériellement, autrement que par un support mécanique matérialisant la zone de foyer, c’est-à-dire une zone comprenant le point foyer du miroir. Pour un miroir sphérique, l’axe optique peut être défini par la droite passant par le foyer et le centre de la sphère mais il n’est pas non plus défini matériellement, autrement que par la zone de foyer matérialisée par le support mécanique lié au miroir.

Pour le réglage d’un briquet solaire, un utilisateur dispose donc d’une zone de foyer, matérialisée par un support mécanique ou porte-objet, lié au miroir.

L’utilisateur sait que par construction du briquet solaire, il existe une orientation du briquet qui permet la concentration d’énergie solaire au foyer sur un objet, lorsque l’objet est placé dans le support mécanique.

Pour effectuer le réglage, un utilisateur du briquet solaire procède alors de façon classique en maximisant visuellement l’éclairement solaire d’un objet, introduit dans le support mécanique, par orientation manuelle du briquet solaire.

Dans un premier mode de réalisation, en référence à la figure 1 pour les numéros entre parenthèses, qui est le mode préféré pour l’invention, l’invention comprend un miroir (1) qui est un miroir sphérique et un support mécanique (2) qui est un morceau de tube, par exemple cylindrique, disposé au voisinage du foyer du miroir (1). Ce foyer est situé classiquement au milieu du centre de la sphère et du sommet du miroir, défini par exemple comme le milieu de la calotte de la sphère occupée par le miroir.

Le tube cylindrique de section par exemple circulaire mais qui peut être de section carrée, avec une ou plusieurs face ajourées ou manquantes, comprend ici un verre solaire au sens ou l’épaisseur de sa paroi et son indice optique complexe, qui règle l’absorption et la transmission pour une épaisseur donnée de paroi, sont tels que la transmission optique du rayonnement solaire correspond pour les directions d’observation faciles de la zone de foyer d’un utilisateur du miroir, lorsque l’objet à enflammer est en place, à une catégorie de verre solaire, par exemple de 2 à 3, dans une échelle classique dans le domaine des verres solaires pour lunettes de soleil. Le critère de choix étant de permettre une observation de l’allumage sans éblouissement.

A titre indicatif :

- une catégorie 1 correspond un verre légèrement teinté, permettant une observation sans éblouissement d’une luminosité d’un intérieur d’habitation ou d’un ciel extérieur voilé, soit de 20% à 57% d’absorption de la lumière visible et

- une catégorie 2 moyennement teintée, correspond à une observation sans éblouissement d’une luminosité diurne normale en plaine, ou encore de 57% à 82% d’absorption de la lumière visible,

- une catégorie 3 correspond à un verre foncé et absorbe entre 82% et 92% de la lumière visible,

- une catégorie 4 absorbe de 92% à 97% de la lumière solaire visible.

Pour déterminer la catégorie de verre solaire que le support doit comprendre, l’homme du métier pourra utiliser quatre paires de lunettes de soleil, correspondant chacune à une catégorie de verre solaire, observer la zone de foyer via chacune des lunettes de soleil et choisir la catégorie de lunettes lui permettant le réglage du briquet solaire sans gêne, caractérisée par exemple par un plissement des yeux. Il pourra ainsi déterminer la catégorie du verre solaire nécessaire pour un objet particulier d’ « albedo » ou coefficient de réémission de la lumière solaire, donné.

Une fois cette catégorie déterminée, l’homme du métier en charge de la conception du briquet adapté à un objet à enflammer particulier, pourra sélectionner, par des essais et des mesures optiques de transparence, des matériaux de réalisation du support et leur épaisseur.

Ainsi, si l’épaisseur est imposée par une résistance mécanique donnée, il choisira un matériau qui procure une transmission de la lumière solaire équivalente à la catégorie de verre solaire déterminée plus haut pour fixer l’épaisseur des zones par lequel l’observateur ou utilisateur voit la zone de foyer. Les propriétés optiques de matériaux adaptés mécaniquement à constituer le support pourront être utilisées à cet effet.

Notamment, un matériau dont l’indice optique complexe ou absorption procure une transmission équivalente à un verre de la catégorie déterminée pour l’épaisseur imposée sera recherché. Par exemple, pour un cylindre d’épaisseur de paroi uniforme, un tel calcul est particulièrement simple.

Au contraire, si le matériau est imposé sur catalogue, en tant que verre solaire synthétique ou même en silice, cristallin ou non, par les fabricants de ces verres solaires, il pourra sélectionner une l’épaisseur du support pour obtenir une résistance mécanique particulière. Par exemple, lorsque le tube est un cylindre d’épaisseur de paroi uniforme, il sera classique de choisir dans tous les verres solaires de la catégorie choisie, celui dont l’épaisseur procure la résistance mécanique et thermique désirée. Pour cela, les propriétés mécaniques et thermiques des verres solaires, qui ne sont pas classiquement utilisées pour la conception de lunettes de soleil, celles-ci n’étant pas soumises à des contraintes mécaniques ou thermiques, pourront être utilisées ou caractérisées.

Dans le cas où les épaisseurs de verre solaire ou de matériau faisant fonction de verre solaire seraient trop faibles pour assurer une bonne tenue mécanique, on pourra envisager de recouvrir un matériau résistant à la chaleur, transparent et de résistance mécanique adaptée à la tenue de l’objet, par une couche ou une paroi de verre solaire de plus faible épaisseur procurant l’anti-éblouissement nécessaire au bon usage du briquet solaire. Une telle superposition de deux matériaux recouvre aussi l’expression « comprendre un verre solaire ». Un verre solaire composé d’un matériau transparent dopé par des molécules absorbantes pour l’énergie solaire pour le teinter sur une profondeur inférieure ou égale à son épaisseur correspond aussi à la notion de « verre solaire » au sens de « comprendre un verre solaire » pour la présente demande.

De même, l’enseignement de la présente demande, s’étend aussi à des modes de réalisation du support, cylindrique ou non, dans lesquels la paroi du support comprend un verre solaire qui est un hublot en verre solaire, s’étendant seulement sur une partie de la paroi. L’expression comprendre un verre solaire recouvre donc, au sens de la présente demande, au moins soit la réalisation de l’intégralité du support en verre solaire ou en matériau équivalent optiquement à un verre solaire, soit la réalisation d’une partie de la paroi dans un tel matériau.

L’enseignement de la présente invention s’étend aussi à un support comprenant un verre solaire au sens ci-dessus, de forme arbitraire au lieu de cylindrique, forme choisie en fonction d’une adaptation à un élément particulier à enflammer et à tenir au foyer.

Différents orifices ou trous pourront notamment être percés dans le support pour évacuer les fumées lors de l’allumage sans sortir de l’enseignement de la présente demande, dès lors que l’observation normale de la zone de foyer par un utilisateur du briquet solaire se fera via un matériau dont la transmission optique sera équivalente à celle d’un verre solaire permettant l’observation de la zone d’inflammation sans éblouissement de l’observateur, ce qui permet d’assurer une température asservie par l’observateur, maximale et donc un temps d’allumage réduit quelles que soient les conditions d’ensoleillement.

Le choix de la catégorie de verre solaire correspondant à l’épaisseur de la paroi et à la transmission optique du matériau pourra être fait en fonction d’une observation visuelle de la zone de foyer ne provoquant pas de gêne visuelle à un observateur, notamment en observant qu’il ne plisse pas les yeux en effectuant le réglage. Elle pourra aussi être le résultat de mesures optiques de transmission.

Les zones à transformer en verre solaire dans le support pourront être variables en fonction des géométries de miroir, de support et d’objets à enflammer. Toutefois, le critère de l’invention restera toujours que, pour une observation normale de l’objet éclairé par un rayonnement solaire, l’observation se fera via le matériau de la paroi du tube ou du support, à travers une épaisseur de matériau procurant un effet optique équivalent à la transmission d’un verre solaire de même catégorie que celle ne provoquant pas de gêne visuelle à un observateur lorsque l’objet prend feu et est donc à la température maximale.

L’invention est susceptible d’application industrielle ou utilisable dans le domaine des briquets solaires.

L’enseignement de la présente demande, s’étend expressément à des variantes dans lesquelles le support mécanique de l’objet à enflammer est entièrement réalisé en verre solaire et notamment en résine synthétique résistante à la chaleur, à des variantes dans lesquelles le verre solaire est un morceau de matériau partiellement opaque au rayonnement solaire et tenu par une tige ou pointe séparée des parties mécaniques de support utilisées pour positionner un objet à chauffer et enflammer ; à des variantes dans lesquelles, le support mécanique des éléments du briquet est obtenu par plusieurs parties dont l’une supporte le verre solaire ou plusieurs éléments en verre solaire permettant d’assurer que la vision directe de la zone de foyer par un observateur est possible à travers éblouissement et à des variantes dans lesquelles le verre solaire est teinté ou fumé ou réalisé par un flash de dépôt métallique de faible épaisseur et ainsi partiellement absorbant. D’une façon générale, l’enseignement de la présente invention s’étend à tout dispositif atténuant la lumière réfléchie par un objet chauffé au foyer du miroir pour un observateur du foyer sans éblouissement, tout en permettant une observation confortable de l’allumage par le briquet ou allume-feu solaire. De ce point de vue un dispositif comprenant une partie en verre solaire s’étendant autour, i.e. au voisinage, du point foyer d’un miroir convergent , et tenu mécaniquement de façon solidaire au miroir, dans la mesure nécessaire à en limiter les mouvements relatifs par rapport au miroir de façon à imposer une observation du point foyer via le verre solaire, est particulièrement adapté pour l’invention et sera donc sélectionné par préférence.

Les mots « verre solaire » recouvrent au sens de la présente demande des matériaux ou éléments matériels partiellement opaques au rayonnement solaire et composant le support mécanique ou des portions de celui-ci ainsi que des portions de matière absorbante ou réfléchissante pour le soleil, notamment maintenues solidaire du miroir via un support mécanique adapté et qui remplissent une fonction optique équivalente à un verre de lunette de soleil pour un observateur du foyer du miroir d’un briquet ou allume-feu solaire, de façon conforme ou non à des normes ou indices de protection visuelle normalisés.

Au sens de la présente demande, les mots « support mécanique » sont entendus au sens de l’ensemble des moyens mécaniques permettant de positionner les objets utiles au fonctionnement d’un briquet solaire par rapport à ses éléments optiques et notamment son foyer ou zone focale ou de focalisation. Ces mots sont donc entendus comme des synonymes de structure mécanique.

Claims (8)

1. Briquet solaire comprenant: un miroir (1) convergent, pour concentrer, autour d'un point foyer du miroir, un rayonnement solaire incident sur le miroir et comprenant un support mécanique (2) solidaire du miroir (1), pour exposer un objet à enflammer à un rayonnement solaire incident sur le miroir, caractérisé en ce que le support mécanique (2) comprend un verre solaire s’étendant autour du point foyer du miroir (1).
2. Briquet solaire selon la revendication 1 dans lequel le verre solaire comprend un matériau synthétique.
3. Briquet solaire selon la revendication 1 dans lequel le verre solaire comprend de la silice.
4. Briquet solaire selon la revendication 1 dans lequel le verre solaire est de catégorie 2.
5. Briquet solaire selon la revendication 1 dans lequel le verre solaire est de catégorie 3.
6. Briquet solaire selon la revendication 2 le matériau synthétique est une matière plastique.
7. Briquet solaire selon la revendication 6, dans lequel la matière plastique est un polycarbonate.
8. Procédé pour le réglage visuel d'un briquet solaire selon la revendication 1, comprenant les étapes suivantes :
   - tenir un objet au voisinage d'un foyer d'un miroir convergent au moyen d'un support comprenant un verre solaire;
   - focaliser un rayonnement solaire sur un objet à enflammer, tenu dans le support ;
   - orienter le briquet solaire pour maximiser visuellement, via le verre solaire, l'éclairement solaire de l'objet à enflammer.