MX2014005465A - Calentador retrorreflectante. - Google Patents

Abstract

Se describe un aparato para dirigir energía térmica infrarroja hacia o lejos de un objetivo. El aparato comprende una cubierta que tiene una pluralidad de elementos retro reflectantes. La pluralidad de elementos retro reflectantes está configurada para retro reflejar rayos electromagnéticos primariamente en longitudes de onda térmicas infrarrojas, recibir los rayos electromagnéticos desde el objetivo a lo largo de rutas de recepción de rayos, y reflejar los rayos electromagnéticos de regreso hacia el objetivo a lo largo de rutas de reflexión de rayos. Las rutas de reflexión de rayos tienen sustancialmente el mismo ángulo de elevación y/o ángulo acimutal que sus respectivas rutas de recepción de rayos.

Description

CALENTADOR RETRORREFLECTANTE ANTECEDENTES DE LA INVENCION Mantener la temperatura de un objeto bajo un conjunto dado de condiciones ambientales puede ser difícil de conseguir. Tal estabilidad de temperatura involucra mantener objetos cálidos a una temperatura cálida y objetos frescos a una temperatura fresca. Además, la estabilidad de temperatura debe ser co nseguida eficientemente y a un bajo costo.

La estabilidad de temperatura es deseable en un rango amplio de ambientes y situaciones. Estos incluyen, por ejemplo y sin limitar: 1) Mantener a un individuo, tal como a un mecánico de avión, cómodo y productivo mientras que trabaja en el exterior en el clima frió de invierno o en clima caliente de verano; 2) Mantener a un individuo, tal como un soldado o un pasajero de aerolínea, cómodo durante el vuelo en una aeronave ; 3) Mantener un motor o una batería caliente durante una operación de apagado; y 4) Mantener un objeto, tal como un rollo de compuesto pre- impregnado, antes de su uso.

En términos generales, las personas y los objetos ganan o pierden calor a través de cuatro mecanismos: conducción, Ref.247337 convección, evaporación, y radiación. Los planteamientos para mantener la estabilidad de temperatura a menudo de centran a uno o más de estos cuatro mecanismos, e incluyen, por ejemplo, sin limitar: 1) El uso de un calentador por convección, calentador de aire forzado, o aire acondicionado. Estos producen una corriente de aire frió o caliente y reducen las pérdidas que ocurren a través de la conducción y la convección. 2) El uso de aislamiento. Esto incluye mantas de aislamiento sobre las máquinas o en las paredes de los edificios, y pueden incluir un abrigo o guantes utilizados por las personas. Éste planteamiento reduce las pérdidas que ocurren a través de la conducción, convección, y, en algunos casos, radiación. 3) La sombra ya sea natural o artificial, esta bloquea una fuente de calor radiante . 4) El uso de un calentador de radiación. Esto produce calor radiante -típicamente infrarrojo- y por lo tanto calienta por radiación. 5) El uso de una "manta isotérmica" o aislamiento reflectante. Cuando se envuelve alrededor de una persona u objeto, ésta refleja algo de la energía infrarroja emitida por la persona o el objeto de regreso a ellos. Sin embargo, a menos que el aislamiento rodee por completo la persona u objeto, la reflexión infrarroja es mínimamente efectiva y la mayoría de la energía es perdida en el ambiente. El aislamiento multicapa (MLI, por sus siglas en inglés) utilizado en naves espaciales es un ejemplo. 6) Combinaciones de lo anterior. Por ejemplo, chamarras que contienen calentadores alimentados por baterías o que incluyen una capa que utiliza reflexión especular para regresar calor al usuario.

Hay instancias en las cuales envolver a una persona u objeto con un aislamiento adecuado no es práctico. Tales casos incluyen, por ejemplo: 1) Un individuo, tal como un mecánico, en un clima frió con la necesidad de utilizar sus dedos para un trabajo fino; 2) Un individuo, tal como un mecánico, en un clima frió con la necesidad repetida de alcanzar sobre su cabeza para trabajar, donde el peso de un abrigo pesado podría impedir su habilidad para alcanzar piezas de trabajo o de otro modo ocasionar lesiones por estrés; 3) Un trabajador de oficina en una oficina fría quién necesita sus dedos libres para teclear, así como la necesidad de ser capaz de ejecutar otras habilidades motoras finas; y 4) Maquinaria o material que no debe enfriarse demasiado durante el invierno o demasiado caliente en la luz del sol mientras aún permita el acceso a las personas para que trabajen sobre éste.

Sistemas activos de calentamiento/enfriamiento son del mismo modo no prácticos u óptimos en muchas instancias. Por ejemplo, puede ser necesario colocar tales sistemas muy cerca a los individuos y objetos para mantener su temperatura estable. Esto limita la movilidad del individuo y/o la accesibilidad o portabilidad del objeto.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Se describe un aparato para dirigir energía térmica infrarroja hacia o lejos de un objetivo. El aparato comprende una cubierta que tiene una pluralidad de elementos retro reflectantes. La pluralidad de elementos retro reflectantes está configurada para retro reflejar rayos electromagnéticos primariamente en longitudes de onda térmicas infrarrojas, recibir los rayos electromagnéticos desde el objetivo a lo largo de rutas de recepción de rayos, y reflejar los rayos electromagnéticos de regreso hacia el objetivo a lo largo de rutas de reflexión de rayos. Las rutas de reflexión de rayos tienen sustancialmente el mismo ángulo de elevación o ángulo acimutal que sus respectivas rutas de recepción de rayos.

También de describe un método para dirigir energía infrarroja térmica hacia o lejos de un objetivo. El método comprende colocar una cubierta a una distancia media ?? con respecto al objetivo. Los rayos electromagnéticos son retro reflectados desde la cubierta primariamente a longitudes de onda térmicas infrarrojas. La cubierta recibe los rayos electromagnéticos a lo largo de rutas de recepción desde el objetivo y reflecta los rayos electromagnéticos a lo largo de rutas de reflexión de regreso al objetivo. Las rutas de reflexión de rayos tienen sustancialmente los mismos ángulos de elevación y/o ángulos acimutales que sus respectivas rutas de recepción de rayos.

Las características, funciones, y ventajas que han sido discutidas pueden ser alcanzadas independientemente en varias modalidades o pueden ser combinadas en aún otras modalidades cuyos detalles adicionales pueden ser vistos con referencia a la siguiente descripción y figuras.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 ilustra un individuo parado en un ambiente frió.

La figura 2 ilustra un individuo parado a una distancia ?? de una superficie que reflecta rayos infrarrojos de una manera especular.

La figura 3 ilustra un ejemplo de una cubierta retro reflectora infrarroja aplicada a y/o que forma por lo menos una porción de una superficie localizada cerca de un individuo .

La figura 4 muestra a un individuo parado en un espacio de trabajo de cuatro muros en donde la superficie de uno de los muros incluye una cubierta retro reflectante infrarroja.

La figura 5 muestra a un individuo parado en un espacio de trabajo de cuatro muros, en donde los cuatro muros y el techo tienen cubiertas retro reflectantes infrarrojas.

Las figuras 6A y 6B ilustran cómo la cubierta retro reflectante infrarroja puede ser utilizada en ambientes en donde es deseable mantener a un objetivo, tal como un individuo u objeto, frió.

La figura 7 ilustra un ejemplo adicional de cómo una cubierta retro reflectante infrarroja puede ser utilizada en ambientes donde es deseable mantener un objetivo frió.

La figura 8 ilustra un proceso para hacer y utilizar una cubierta retro reflectora ejemplar.

La figura 9 muestra un elemento retro reflector en la forma de un reflector triédrico de cubo.

La figura 10 es una vista frontal del reflector triédrico de cubo mostrado en la figura 9.

La figura 11 es una tabla que muestra las dimensiones y valores para un ejemplo de una cubierta retro reflectora infrarroja.

Las figuras 12 y 13 muestran una cubierta retro reflectora infrarroja en la forma de un reflector de pila que comprende una pluralidad de pilas horizontales.

La figura 14 muestra una versión modificada de la cubierta retro reflectante infrarroja mostrada en las figuras 12 y 13.

Las figuras 15 y 16 muestran otras formas de reflectores triédricos de cubo.

Las figuras 17A y 17B muestran una cubierta retro reflectante infrarroja que tiene elementos retro reflectantes formados en la superficie posterior de una lámina de material transparente infrarrojo.

Las figuras 18A y 18B muestran una cubierta retro reflectante infrarroja que tiene esferas retro reflectantes de material transparente infrarrojo.

Las figura 19A, 19B, y 19C muestran cubiertas retro reflectantes infrarrojas que tienen formas de refracción en las superficies frontales y formas de reflexión en las superficies en las superficies posteriores, Las figuras 20A y 20B muestran una cubierta reflectante infrarroja tejida a partir de fibras transparentes infrarroj as .

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Todo objeto emite radiación térmica de acuerdo con la ley de Stefan-Bolt zmann, en donde la radiación térmica L en vatios/estereorradián/m2 es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura, T. por lo tanto, una radiancia dada corresponde a una temperatura dada, y cuando un objeto tiene una temperatura particular T, también tiene una radiancia particular L. El balance de calor radiativo de un individuo 10 (figura 1) puede ser estimado por medio de la siguiente ecuación : P= eoA(Tpiel4-Tamb4) en donde P es la energía radiativa liberada por el individuo, e es emisividad, o es la constante Stefan- Boltzmann, A es el área (proyectada a una superficie envolvente no cóncava) , TPiei es la temperatura de la piel del individuo 10 con una radiancia correspondiente Lpiei y Tamb es la temperatura del ambiente 15 con una radiancia correspondiente Lamb. La emisividad de la piel humana, e, a una temperatura de piel de, por ejemplo, 33.850°C puede ser de entre alrededor de 0.9 y 0.98. Un humano adulto puede tener, por ejemplo, un área de piel en el rango de alrededor de 1.24m2 a más de 2m2. Utilizando 2m2 como un área ejemplar, el individuo 10 radia aproximadamente 978 vatios. El individuo 10 puede absorber o emitir energía radiante desde/hacia el ambiente 15. Por ejemplo, el balance de calor radiativo neto puede ser positivo, indicando que el individuo 10 está perdiendo calor hacia el ambiente 15. Alternativamente, el balance de calor radiativo neto puede ser negativo, indicando que el individuo 10 está ganando calor del ambiente 15. En una oficina ejemplar que tiene una temperatura de aproximadamente Tamb 22.850°C, el individuo 10 absorbe 844 vatios. El individuo 10 también gana o pierde calor por conducción, convección, y evaporación/condensación. En tales situaciones, sin embargo, mientras que el balance de calor neto sea aproximadamente 116 vatios para un adulto sedentario (o un rango de entre alrededor de 80 vatios para un adulto durmiendo hasta más de 1000 vatios para un adulto haciendo ejercicio físico vigoroso) , el individuo 10 pierde calor hacia el ambiente 15 casi tan rápido como el metabolismo del cuerpo del individuo lo produce, y el individuo 10 no se sentirá ni muy caliente ni muy frío.

La figura 1 ilustra al individuo 10 parado en un ambiente frío 15, por ejemplo una línea de vuelo en invierno. El calor se escapa desde el individuo 10 al aire adyacente por medio de conducción y convección. Adicionalmente, el calor escapa del individuo 10 como rayos de radiación infrarroja 17. Si está vestido ligeramente, el individuo 10 emitirá radiación infrarroja rápidamente y perderá calor rápidamente . La pérdida de calor puede ser de aproximadamente 370 W en un ambiente de congelación, en donde la temperatura sea, por ejemplo, Tamb = -0.15°C. una falla del individuo 10 para permanecer trabajando activamente podría causar la pérdida de movilidad en los dedos, mala articulación, y dificultades para concentrarse.

De acuerdo con lo anterior, el individuo necesitará un calentador poderoso o un abrigo grueso, gorro, y guantes para permanecer caliente y funcionar apropiadamente en tales condiciones.

La figura 2 ilustra al individuo 10 parado a una distancia ?? de una superficie 25 que refleja rayos infrarrojos 30 de una manera especular. La superficie 25 puede ser, por ejemplo, el muro de un cobertizo u otra forma de recinto, tal como uno hecho a partir de, por ejemplo, aluminio. Los rayos infrarrojos 35 emitidos desde el individuo 10 impactan la superficie 25 y se reflejan especularmente desde ésta. Una pequeña fracción de los rayos infrarrojos son reflectados de regreso al individuo 10, pero un calentador poderoso aún sería requerido para mantener al individuo 10 caliente, aunque la cantidad de calor desde el calentador no tendría que ser tan grande como la situación mostrada en la figura 1.

En la figura 3, una cubierta 40 es aplicada a y/o forma por lo menos una porción de una superficie localizada cerca del individuo 10. Entre otras, la cubierta 40 puede estar en forma de un panel del tipo que es usado para construir un muro de un recinto, o similares. En este ejemplo, el individuo 10 está parado a una distancia ?? de la cubierta 40. Los rayos infrarrojos son recibidos del individuo 10 a lo largo de rutas de recepción de rayos 45 y golpean la cubierta 40, en donde son retro reflectados como rayos infrarrojos a lo largo de rutas de reflexión de rayos 50. En los ejemplos presentes, cada ruta de reflexión de rayos 50, tiene un ángulo de elevación que es sustancialmente el mismo que el ángulo de elevación de su ruta de recepción de rayos 45 respectiva. La cubierta 40 puede también estar configurada para retro reflectar rayos infrarrojos en una manera en donde el rango acimutal de cada ruta de reflexión de rayos 50 sea sustancialmente el mismo que el ángulo acimutal de la ruta de recepción de rayos 45 respectiva. Como resultado, casi toda la energía infrarroja que golpea la cubierta 40 es dirigida de regreso al individuo 10. Sin embargo, será reconocido que la cubierta 40 no necesita retro reflectar toda la energía infrarroja de esta manera siempre y cuando suficiente energía infrarroja sea retro reflectada para mantener al individuo/objetivo 10 a una temperatura deseada.

En el ejemplo mostrado en la figura 4, el individuo 10 está parado en un espacio de trabajo de cuatro muros 60, en donde la superficie de uno de los muros 65 incluye la cubierta 40. En esta configuración, alrededor de 1/6 de la energía infrarroja emitida por el individuo 10 es dirigida de regreso desde la cubierta 40 al individuo como energía infrarroja retro reflejada.

En el ejemplo mostrado en la figura 5, el individuo 10 está parado en un espacio de trabajo de cuatro muros 70, en donde los cuatro muros y el techo tienen las cubiertas 40. En esta configuración, casi toda la energía infrarroja emitida por el individuo 10 a lo largo de la ruta de recepción rayos 45 es retro reflectada desde la cubierta 40 al individuo 10 a lo largo de rutas de reflexión de rayos 50 como energía infrarroja retro reflectada.

Asumiendo que solo el 50% del ambiente visible, por ejemplo, tres muros y la mayor parte del techo tienen cubiertas 40, el ambiente de la figura 5 puede ser modelado como 2? estereorradianes de la esfera de unidad 4?. Esta situación resulta en ángulos de incidencia no favorables y en consecuencia, las cubiertas 40 regresan solo aproximadamente 50% de la energía infrarroja que las alcanza desde el individuo 10. Bajo tales condiciones, solo alrededor de un 25% de la esfera de unidad realmente retro reflecta la radiación infrarroja con la radiancia que corresponde a TPiei hacia el individuo 10. El otro 75% de la esfera de unidad emite radiación infrarroja desde el ambiente frío 15 (aquí, con la radiancia Lamb que corresponde al valor de Tamb) o dispersa radiación desde el ambiente frío 15 (con la misma radiancia que corresponde a Tamb. Por lo tanto, el balance radiativo resultante puede ser expresado como: P= eaA(Tpiei4- (0.25Tpiei4+0.75Tamb4) ) = 277W Cuando se compara con el mismo ambiente en el cual el individuo pierde, por ejemplo, 370 vatios sin las cubiertas 40, el individuo 10 pierde alrededor de 100 vatios menos de calor en la presencia de las cubiertas 40. Los costos de calefacción para el espacio de trabajo 70, tal como una fábrica, hangar, oficina o similares puede ser reducido. En algunas situaciones, una o más cubiertas 40 pueden eliminar la necesidad de un calentador, y/o el individuo 10 puede estar libre para vestir ropa ligera para un grado más alto de movilidad mientras trabaja.

Una cubierta 40 puede también ser utilizada en ambientes en donde es deseable mantener un objetivo, tal como un individuo u objeto, fresco. Con referencia a la figura 6A, se asume que el individuo 10 está en un área caliente del espacio de trabajo 80, tal como en una fábrica, la cual no incluye la cubierta 40. En este ejemplo, las máquinas 85 liberan calor hacia el ambiente 15 en la forma de energía térmica infrarroja, lo cual eleva la Tamb por ejemplo, a una temperatura de aproximadamente 64.850°C (es decir 150°F) . la energía infrarroja de las máquinas 85 en este ambiente se dispersa y se reflecta desde las paredes, techo, y piso del espacio de trabajo 80 con una radiancia que corresponde a alrededor de 64.850°C. aun cuando un aire acondicionado sea utilizado para enfriar el aire, una cantidad significativa de energía infrarroja es absorbida por el individuo 10. En este ejemplo el balance radiativo neto puede ser aproximadamente P=-459W (asumiendo que el individuo 10 tiene un área de piel de 2m2) , necesitando pasos adicionales para mantener al individuo 10 fresco.

En la figura 6B,los muros y techo del espacio de trabajo 80 incorporan las cubiertas 40. Aquí, la mayoría de la energía térmica infrarroja emitida desde las máquina 85 golpea las cubiertas 40 y regresa a las máquinas 85, en vez de reflectarse o dispersarse hacia el individuo 10 o incrementar la temperatura del ambiente 15. La energía infrarroja del cuerpo del individuo golpea las cubiertas 40 y regresa. La mayor parte de la energía térmica infrarroja que alcanza al individuo 10, es, por lo tanto del cuerpo del individuo y tiene una radiancia que corresponde a aproximadamente la temperatura de piel del individuo, por ejemplo, Tpiei=33.850°C . otra vez, asumiendo que las cubiertas 40 proporcionan 50% de cobertura a una eficiencia de retro reflectancia del 50%, el balance radiativo neto del individuo 10 es aproximadamente P= eoA(Tpiel4- (0.25Tpiei4+0.75Tamb4) ) = -344 Este resultado es una mejora de 100 en el balance radiativo neto comparado con el ambiente mostrado en la figura 6A. Una fábrica, hangar, o similares pueden ahorrar en los costos de aire acondicionado, y el individuo 10 puede ser más productivo y estar más cómodo.

La figura 7 ilustra un ambiente en el cual un objetivo 10 debe ser enfriado para mantenerse fresco. Para este fin, una cubierta adicional 40 es dispuesta entre las fuentes de calor y/o el ambiente 87 y el objetivo 10. La energía infrarroja de las fuentes de calor/ambiente externo 87 es retro reflectada de regreso al mismo ambiente y no afecta la radiancia de energía infrarroja que golpea al objetivo 10 desde el ambiente 15. La energía térmica infrarroja desde el objetivo 10 es retro reflectada por las cubiertas 40 de regreso al objetivo, limitando así la radiancia de energía infrarroja que golpea el objetivo 10 principalmente a un valor de radiancia que corresponde a la temperatura inicial del objetivo 10 (en la ausencia de calentamiento adicional del ambiente 15 por medio de conducción a través de la cubierta 40, convección, etc.). en otro ejemplo, las cubiertas 40 que rodean las fuentes de calor/ambiente externo 87 pueden ser eliminadas, limitando así el uso de las cubiertas 40 a superficies orientadas hacia el objetivo 10.

La cubierta 40 puede incluir un sustrato, estructura de soporte, o similares que están cubiertos, formados a partir de, o incrustadas con una pluralidad de elementos retro reflectantes. Cuando la cubierta 40 es formada directamente de los elementos retro reflectantes, los elementos retro reflectantes pueden ser asegurados el uno con el otro sin un sustrato que utilice un seguro, un proceso de unión, o similares. Como será discutido más adelante, los elementos retro reflectantes, pueden ser construidos en una variedad de formas diferentes. Sin embargo, pueden tener características comunes tales como: 1. Reflexión significativa de rayos electromagnéticos primariamente en longitudes de onda infrarrojas térmicas, por ejemplo, en el rango de longitudes de onda de entre alrededor de 700nm-lmm, y más preferiblemente, para temperaturas cercanas a las temperaturas típicas de piel de un humano, longitudes de onda de entre alrededor de 8 micrones y 12 micrones; 2. Aperturas efectivas que son lo suficientemente grandes para regresar la mayor parte de los rayos infrarrojos detectados de regreso en la dirección de la cual fueron recibidos, limitando así la propagación de rayos difractivos y/o reflexiones de lóbulos laterales; 3. aperturas efectivas que son lo suficientemente pequeñas para regresar la mayor parte de los rayos infrarrojos reflectados de regreso al objeto del cual fueron recibidos, en vez de perder la energía infrarroja de los rayos infrarrojos por desplazamiento reflectante. 4. Calidad óptica lo suficientemente alta (por ejemplo lo plano de las superficies) para regresar la mayor parte de los rayos infrarrojos detectados de regreso en la dirección de la cual fueron recibidos en vez de perder la energía por dispersión o aberraciones; y 5. aperturas efectivas lo suficientemente pequeñas para asegurar que la energía de longitud de onda más grande, por ejemplo ondas de radio y/u ondas de sonido audibles sea perdida por reflexión especular o dispersión de rayo difractivo y lóbulos laterales.

Para varias aplicaciones, la cubierta es lo suficientemente grande y suficientemente cercana al objeto objetivo (por ejemplo objeto o individuo), para delimitar un ángulo sólido de por lo menos medio estereoradian (por ejemplo 1/8 de la esfera de unidad) como visto desde el objeto objetivo. Este criterio puede ser usado para fijar un límite inferior en el tamaño de la cubierta 40 en un ambiente dado.

La figura 8 ilustra un proceso 100 para hacer y utilizar una cubierta ejemplar 40. Como es mostrado, un tamaño de objeto objetivo Wt es seleccionado en la operación 105. En la operación 110, una distancia ?? es seleccionada para la distancia media entre la cubierta 40 y el objeto objetivo. Si la temperatura del objetivo es excesivamente caliente o excesivamente fría, la temperatura puede también ser incorporada en el proceso.

En la operación 115, una o más de una variedad de formas para elementos retro reflectantes es seleccionada para la cubierta 40. El tamaño de apertura efectivo WR de cada elemento reflectante es escogido en la operación 120 de acuerdo con l)un valor medio para el tamaño de objetivo Wt, 2) el valor medio para la distancia objetivo ?? (operación 110) , 3) los límites impuestos por los requerimientos de difracción, y 4) los límites impuestos por los requerimientos de compensación reflectante. En la operación 125, la cubierta 40 es, por ejemplo, montada o de otro modo dispuesta en o sobre una superficie donde esté orientada hacia el objeto objetivo a aproximadamente la distancia objetivo ??.

La figura 9 muestra un elemento retro reflectante en la forma de un reflector triédrico de cubo 140, una pluralidad de los cuales pueden ser utilizados para la cubierta 40. El reflector triédrico de cubo 140 incluye 3 superficies reflectantes mutuamente perpendiculares 145, 150 y 155. Un rayo infrarrojo que llega, entra al reflector triédrico de cubo 140 a través de una cara abierta a lo largo de la ruta de recepción de rayos 160: Como es mostrado, el rayo infrarrojo es reflectado por las tres superficies 145 150 y 155 antes de salir del reflector triédrico de cubo 140 a lo largo de la ruta de reflexión de rayos 165. El rayo infrarrojo que sale a lo largo de la ruta de reflexión de rayos 165 tiene un ángulo de elevación y/o ángulo acimutal que son sustancialmente los mismos que el ángulo de elevación y/o ángulo acimutal de la ruta de recepción de rayos 160 del rayo infrarrojo. Esto permite al reflector triédrico de cubo 140 retornar la energía térmica infrarroja que éste recibe de regreso al objetivo del cual la recibió. En aquellas instancias en donde la ruta de reflexión de rayos 165 tiene ambos un ángulo de elevación y un ángulo acimutal que es el mismo que en la ruta de recepción de rayo 160, la reflexión es completamente anti-paralela y sustancialmente todos los rayos infrarrojos recibidos desde el objetivo son regresados directamente de vuelta al objetivo. Aunque la figura 9 muestra un solo rayo infrarrojo y sus rutas de recepción de rayos y rutas de reflexión de rayos respectivas, los rayos infrarrojos recibidos en el reflector triédrico de cubo 140 desde múltiples direcciones tienen rutas de recepción de rayos y rutas de reflexión de rayos respectivas con las mismas características que la figura 9.

Si hay un solo objetivo estacionario, los reflectores triédricos de cubo 140 pueden estar dispuestos en orientaciones diferentes, con cada orientación escogida para maximizar la reflexión de regreso al objetivo. Sin embargo, si hay múltiples objetivos (por ejemplo un cuarto lleno de gente) , o si el solo objetivo es propenso a moverse, los reflectores triédricos de cubo 140 pueden ser dispuestos en un ángulo común con respecto al muro para facilitar la fabricación y para proporcionar una región de retro reflexión más grande aunque menos eficiente.

El reflector triédrico de cubo 140 puede ser diseñado para que éste refleje longitudes de onda infrarrojas principalmente en un rango de entre alrededor de 700nm-lmm. Aquí, el reflector triédrico de cubo 140, está configurado para reflejar energía térmica infrarroja principalmente en longitudes de onda entre alrededor de 8 micrones y 12 micrones. Las superficies reflectantes 145, 150 y 155 pueden ser recubiertas con cobre, oro, plata, y/o aluminio ya que estos materiales no tienen resonancias de absorción fuertes a longitudes de onda térmicas infrarrojas. Otros materiales de recubrimiento que tienen tales características son adecuados de igual manera.

El grosor del recubrimiento seleccionado puede ser de entre, por ejemplo, tres o cuatro veces la profundidad de piel del material en longitudes de onda de radiación térmica infrarroja. Ya que la profundidad de piel de un material incrementa aproximadamente con la raíz cuadrada de la longitud de onda de radiación infrarroja, y las longitudes de onda térmicas infrarrojas pueden ser aproximadamente 20 veces más grandes que las longitudes de onda visibles, los recubrimientos para un reflector térmico infrarrojo térmico son más gruesos que para recubrimientos utilizados por un reflector visible o cercano a infrarrojo.

Para determinar las dimensiones del reflector triédrico de cubo 140, la difracción debe ser minimizada para asegurar que los rayos infrarrojos reflejados salgan del reflector triédrico de cubo 140 en un ángulo de elevación y /o ángulo acimutal que sea paralelo a, pero en la dirección opuesta, del rayo infrarrojo que entra al reflector triédrico de cubo 140. La difracción ocurre cuando un rayo de radiación colimado pasa a través de una apertura y se dispersa es un rayo más ancho que tiene un ángulo 9dif medido desde el centro del rayo al primer nulo. Si el rayo infrarrojo reflejado se dispersa muy ampliamente, entonces la mayor parte de los rayos térmicos infrarrojos reflejados no encontrarán el objeto objetivo. Asumiendo que la distancia entre el reflector triédrico de cubo 140 y el objeto objetivo es ??, y la difracción dispersa la energía reflejada sobre un ángulo 29dif, entonces el ancho Ay del rayo infrarrojo cuando este alcanza el objetivo es: ??= ?? 2 sin 9dif ¾ ?? 20dif para ángulos pequeños Si el ancho Ay es mayor que aproximadamente la mitad del ancho medio Wt del objeto objetivo, entonces la mayor parte de la radiación infrarroja no encontrará el objetivo. La anchura angular de un rayo difractado (es decir, la diferencia entre el ángulo en el cual el rayo infrarrojo entra al elemento retro reflectante y el ángulo en el cual este sale del elemento retro reflectante) incrementa con la relación de la longitud de onda ? con el ancho de apertura de cada elemento retroreflector individual. Así para minimizar la difracción, el ancho de apertura debe ser lo suficientemente grande relativo a la longitud de onda ?.

La figura 10 es una vista frontal del reflector triédrico de cubo 140, en donde el rayo infrarrojo entrante va hacia el reflector triédrico de cubo 140 en el punto de recepción de rayo 180 (perpendicularmente hacia dentro de la página) y sale del reflector triédrico de cubo 140 en el punto de salida de rayo 185 (perpendicularmente hacia afuera de la página) . El reflector triédrico de cubo 140 incluye una dimensión WR la cual determina el tamaño de apertura efectivo dei reflector triédrico de cubo 140 con respecto a un rayo infrarrojo que tiene una longitud de onda ? que viaja sucesivamente entre las superficies 145, 150, y 155. Para un reflector triédrico de cubo 140 con facetas cuadradas, WR tiene la siguiente relación con longitudes laterales, s, para cada faceta: S= WR Aproximando la forma frontal del reflector triédrico de cubo 140 como un circulo que corresponde al tamaño de apertura efectivo WR , la formula de difracción de Airy puede ser utilizada para definir el límite inferior de WR como: En donde ? está en el rango de longitudes de onda infrarrojas tales como longitudes de onda térmicas infrarrojas. Por ejemplo, ? puede ser seleccionada para estar en un rango centrado alrededor de aproximadamente 9.6 micrones, el valor pico de radiación desde la piel humana. Utilizando aperturas que se aproximan a estas dimensiones, la dispersión de rayos infrarrojos debido a la difracción es reducida incrementando así también la cantidad de energía infrarroja que regresa al objetivo. Estas dimensiones pueden ser utilizadas, por ejemplo, para colocar un límite mínimo para la apertura efectiva del reflector triédrico de cubo 140. Aperturas más pequeñas que estas pueden resultar en difracción excesiva, causando que mucho del rayo infrarrojo reflejado se disperse y no encuentre el objetivo.

La compensación reflectante puede también resultar en que los rayos infrarrojos reflejados no encuentren el objetivo. Un ejemplo de compensación reflectante es ilustrado en la figura 10, la cual muestra una ruta de triple rebote de un rayo infrarrojo. En este ejemplo, el rayo infrarrojo entra al reflector triédrico de cubo 140 en un punto de entrada de rayo 180, se refleja desde las superficies 145, 150 y 155, y sale en el punto de salida de rayo 185. La compensación reflectante media Ay entre un rayo que entra en un puerto de entrada de rayo seleccionado aleatoriamente 180 y el rayo que sale en el punto de salida de rayo 185 puede ser aproximado como : Si la compensación reflectante promedio Ay es más que aproximadamente la mitad de ancha que el ancho de objetivo medio T, entonces la mayor parte de los rayos infrarrojos reflejados no encontrarán el objetivo. Para limitar la compensación reflectante, un límite superior puede ser colocado en el tamaño de apertura efectivo para que: Para aperturas más grandes que ésta, la compensación reflectante de los rayos infrarrojos provocará que la mayor parte de la energía infrarroja retro reflectada no encuentre el objetivo.

Cuando un rayo infrarrojo colimado es reflejado desde una superficie nominalmente plana, cualquier desviación en la planitud de la superficie provoca que el rayo se disperse a un ángulo de rayo más amplio, ?eGG?G, medido desde el centro nominal del rayo reflejado. Si los rayos infrarrojos reflejados se dispersan muy ampliamente (por ejemplo, alrededor de 2° fuera de centro con un individuo delgado con su costado expuesto a la cubierta a una distancia de alrededor de 2 metros, o alrededor de 20° fuera de centro con un individuo fornido de frente a la cubierta a una distancia de aproximadamente 1 metro) entonces, mucha de la energía térmica de los rayos infrarrojos reflejados no encontrará el objetivo. Por ejemplo, si la distancia desde el reflector triédrico de cubo 140 hasta e objeto objetivo es ?? y los errores de superficie dispersan la energía reflejada sobre un ángulo 29error, entonces el ancho AydiSperso del rayo cuando éste alcanza el objetivo puede ser aproximado como: sperso — ?? 2 sen (9error) ¾ ?? 29error para ángulos pequeños Si el ancho Ay es mayor que alrededor de la mitad del ancho medio Wt del objetivo, entonces la mayor parte de la energía térmica de los rayos infrarrojos reflejados no encontrará el objetivo. Como tal, el valor máximo aceptable para 9error es aproximadamente : fi Oerror i<:—W—~r El error angular total 9error para la reflexión desde el reflector triédrico de cubo 140 es el error acumulado de reflexión desde cada una de las 3 superficies, 9i 92 y 93. Estos errores no están típicamente correlacionados, entonces error total está dado por ?<GG0G= ?7+?7+ 03 Asumiendo que cada una de las tres superficies esté terminada al mismo error de planitud, es decir, 0superfiCie = ?? ?2 = ?3/ entonces: T????G= /3T2 s rface Como resultado, la siguiente ecuación puede ser utilizada para fijar un límite superior sobre el error de planitud de superficie: Wr usurface= 2V3 ?? Para errores de superficie más grandes que estos, la desalineación del rayo infrarrojo reflejado debido a planitud insuficiente de la superficie causa que la mayor parte de la energía infrarroja no encuentre el objetivo.

Un elemento retro-reflector puede reflejar potencialmente un rango amplio de radiación no deseable, tal como longitudes de onda de radio de energía electromagnética y/o longitudes de onda audibles de energía acústica. Por ejemplo, la energía electromagnética de un teléfono celular puede ser retro reflejada de regreso a un usuario y se puede añadir a la radiación de RF que el teléfono ya imparte a la persona. Esto puede provocar incomodidad o incrementar los riesgos a la salud asociados a la exposición a transmisiones de RF. Además, la retro reflexión de longitudes de onda de sonido audibles, tales como aquellas de una voz, puede resultar en ecos o reverberación del sonido que haría difícil para una persona el hablar y/o escuchar. Las longitudes de onda de sonido audibles están generalmente en un rango de entre aproximadamente 17mm y 17metros, mientras que las ondas de frecuencia de radio de los teléfonos celulares generalmente tienen longitudes de onda de entre aproximadamente lcm hasta aproximadamente 10 centímetros.

Para hacer útiles a los elementos retro reflectantes en un amplio rango de ambientes, éstos pueden ser dimensionados para dispersar radiación electromagnética especularmente o difractivamente en estas longitudes de onda de sonido audibles y de RF no deseables, en vez de retro reflejarlas de regreso al objetivo. La dispersión difractiva ocurre cuando el tamaño de cada elemento retro reflectante es mayor que aproximadamente la mitad de una longitud de onda. La dispersión especular ocurre cuando cada elemento retro reflectante es menor que aproximadamente la mitad de una longitud de onda. Sin embargo, cualquier incremento en las características de difracción del elemento retro reflector para frecuencias de radio y/o longitudes de onda de sonido audibles debe ser balanceado con las restricciones de la difracción de las longitudes de onda térmicas infrarrojas. Un límite mínimo ejemplar para reducir la retro reflexión no deseable puede ser establecido en el tamaño efectivo de la apertura de acuerdo con la siguiente ecuación: Éste es el inverso del requerimiento para limitar la difracción de rayos térmicos infrarrojos, para que la misma fórmula general sea utilizada, pero con un símbolo de "menor que" en vez de la relación "mayor que". Aquí, Amaio generalmente corresponde al rango de longitudes de onda para las cuales será limitada la retro reflexión, WT generalmente corresponde al ancho medio del objetivo, y ?? corresponde a la distancia media a la que el objetivo estará del elemento retro reflector. En un ejemplo, el valor para Amai0 puede estar en el rango de entre aproximadamente 10mm a 10 metros.

Las dimensiones y valores utilizados en un diseño ejemplar de la cubierta 40 son mostrados en la tabla de la figura 11. En este ejemplo, todos los criterios de tamaño de apertura efectiva para los elementos retro reflectores de la cubierta 40 son cumplidos con una sola implementación que puede ser utilizada en múltiples ambientes. El diseño de la cubierta de la figura 11 puede ser utilizado en ambientes de muy corto rango, en donde ?? es aproximadamente 0.5m de tal manera que la cubierta 40 está próxima al objetivo. El mismo diseño de cubierta puede ser utilizado en un ambiente de rango largo, en donde ?? es aproximadamente 50m, de tal manera que la cubierta 40 y el objetivo están separados el uno del otro por una distancia considerable.

Para aplicaciones enfocadas a mantener personas individuales cómodas y productivas, el ancho objetivo medio, T no variará mucho generalmente de 0.5 metros. Asumiendo que WT es considerada como una constante, el criterio de compensación reflectiva limita a WR a no ser más grande que típicamente de 17cm para todos los valores de ??. El criterio de dispersión de sonido audible, sin embargo, impone una restricción más significativa en valores de ?? de alrededor de aproximadamente 0.5m (es decir, rango corto), en donde WR no es mayor que 2 cm en el presente ejemplo. Este límite superior para WR en el ejemplo está por encima del límite inferior de 1.2 mm fijado por el criterio de dispersión difractiva en ?? que ocurre a aproximadamente 50 m (es decir rango largo), para que los valores de WR de entre 1.2 mm y 2 cm sean aceptables sobre el rango completo de valores de ??. El error máximo de ángulo de superficie en este ejemplo es aproximadamente 2.9 miliradianes cuando ?? es aproximadamente 50 metros. Este valor para el error de superficie corresponde a una tolerancia de fabricación de aproximadamente 0.058mm (~2mils) sobre el ancho de una faceta reflectante. Para la mayoría de las aplicaciones de fábrica y oficina, sin embargo, tal desempeño de rango largo no es necesario, entonces un error mayor de ángulo de superficie puede ser aceptable .

El valor mínimo de WR utilizado en el ejemplo de la figura 11 es ligeramente superior a lmm, aún para una distancia a objetivo de 50 metros. Para usos a escala de oficina, en donde los objetivos están mucho más cercanos que 50 metros, la textura de la superficie frontal de la cubierta 40 puede ser tan fina como la tela utilizada sobre los muros de cubículo y más fina que el patrón de estuco sobre algunos muros y techos. Esto permite que la cubierta 40 sea construida de tal manera que tenga una apariencia atractiva estéticamente para su uso residencial y en oficinas.

Las figuras 12 y 13 muestran una cubierta en la forma de un reflector de artesa 215 que comprende una pluralidad de artesas horizontales 220. Las artesas horizontales 220 están dispuestas para reflejar rayos infrarrojos a lo largo de una ruta que tiene el mismo ángulo de elevación al cual los rayos infrarrojos entran a la artesa horizontal 220. Sin embargo, dependiendo de la disposición, tales artesas horizontales 220 pueden reflejar los rayos infrarrojos recibidos en un ángulo acimutal que es diferente del ángulo acimutal en el cual los rayos infrarrojos entran a la artesa horizontal 220. Sin embargo, regresar los rayos infrarrojos reflejados en el mismo ángulo de elevación que el ángulo de elevación en el cual los rayos infrarrojos fueron recibidos, aún incrementa el calentamiento térmico infrarrojo del objetivo. Esto puede dar desempeño suficiente para aplicaciones con objetivos orientados horizontalmente , angostos, tales como pacientes acostados en un hospital o soldados durmiendo en una tienda a una distancia de unos cuantos cuerpos del reflector de artesa 215. El reflector de artesa 215 también puede ser dispuesto de tal manera que las artesas sean verticales en vez de horizontales. En esta disposición, los rayos infrarrojos recibidos son regresados al mismo ángulo de elevación que el ángulo de elevación al cual los rayos infrarrojos fueron recibidos, mientras que los ángulos acimutales de los rayos infrarrojos reflejados son el reflejo de los ángulos acimutales de los rayos infrarrojos recibidos. Esto puede dar desempeño suficiente para aplicaciones con objetivos orientados verticalmente angostos, tales como personas paradas verticalmente en un sitio de trabajo o parada de autobús. El reflector de artesa 215 puede también ser dispuesto de tal manera que las artesas estén orientadas en cualquier ángulo entre horizontal y vertical, dependiendo de la aplicación.

Las artesas horizontales 220 de las figuras 12 y 13 incluyen cada una un conjunto de caras perpendiculares alternantes. En el ejemplo ilustrado, cada artesa horizontal 220 tiene 2 caras 230 y 235 del mismo tamaño. Cada cara 230 y 235 puede estar orientada a 45° desde una línea central 217 de tal manera que las caras 230 y 235 están dispuestas en un ángulo de aproximadamente 90° la una con respecto de la otra. Para una aplicación típica de rango corto para la comodidad de humanos, el rango puede ser de 35° a 55° desde la horizontal, uno con su superficie reflectante hacia arriba y el otro con su superficie reflectante hacia abajo. Las artesas horizontales 220 pueden ser orientadas adicionalmente para que las caras 230 y 235 puedan ser fácilmente limpiadas.

Como se muestra en la figura 13, las reflexiones pueden ser reflexiones de una sola reflexión o reflexiones dobles dependiendo del ángulo de elevación y la ubicación del rayo infrarrojo recibido. En el caso de reflexiones dobles, tales como las reflexiones mostradas en la parte superior de la figura 13, los rayos infrarrojos abandonan la artesa horizontal 220 como rayos infrarrojos reflejados en el mismo ángulo de elevación en la cual los rayos infrarrojos son recibidos desde el objetivo. En el caso de reflexiones de una sola reflexión, tal como las reflexiones mostradas en la porción interior de la figura 13, los rayos infrarrojos abandonan la artesa horizontal 220 como rayos infrarrojos reflejados en un ángulo acimutal diferente que el ángulo acimutal en el cual los rayos infrarrojos fueron recibidos desde el objetivo. Sin embargo, regresar una porción de los rayos infrarrojos en el mismo ángulo de elevación, aún es una mejora sobre ambientes en los cuales los rayos infrarrojos no son retro reflejados de tal manera de regreso al objetivo. Debe ser notado que todas las rutas de rayo infrarrojo mostradas en la figura 13 son bidireccionales , es decir, los rayos infrarrojos pueden llegar a lo largo de cualquier ruta y salir en la otra. -Consecuentemente, cada ruta es ilustrada con una punta de flecha en cada extremo.

La pluralidad de artesas horizontales 220 puede ser plegable cerca de sus líneas centrales horizontales respectivas 217 para permitir el doblado del reflector de artesa 215 ó porciones del mismo, para portabilidad. El doblado del reflector de artesa 215 puede ser deseable, debido a que el reflector de artesa 215 puede incluir docenas o incluso cientos de artesas horizontales individuales 220 que pueden ser dobladas la una sobre la otra.

La figura 14 muestra una versión modificada de las cubiertas mostradas en las figuras 12 y 13. A diferencia de los ejemplos mostrados en las figuras 12 y 13, el ejemplo de la figura 15 incluye un muro reflectante 265 dispuesto adyacente a la pluralidad de artesas horizontales 220. Una pluralidad de muros reflectantes 265 puede ser dispuesta a lo largo de una longitud de la cubierta para dividir verticalmente las artesas horizontales 220 en múltiples columnas. Además, una pluralidad de muros reflectantes 265 puede separar horizontalmente diferentes pluralidades de artesas horizontales 220. Como es mostrado por las flechas 270, el ángulo de elevación así como el ángulo acimutal de los rayos infrarrojos que salen son ambos generalmente el mismo que, pero en una dirección opuesta al ángulo de elevación y ángulo acimutal, de los rayos infrarrojos que entran cuando uno o más muros reflectantes 265 son utilizados. Otra vez, varios criterios de diseño presentados anteriormente pueden ser utilizados como guías para determinar las dimensiones de la pluralidad de artesas horizontales 220 y su relación con cada muro reflectante 265.

Las figuras 15 y 16 muestran otras formas de reflector triédrico de cubo, cada uno de los cuales tiene una disposición de superficies ligeramente diferente. En la figura 15, los reflectores triédricos de cubo 280 incluyen una pluralidad de caras pentagonales 285, 290, y 295 que tienen bordes extremos 300 que definen una abertura hexagonal. Las caras 285, 290 y 295 se inclinan hacia dentro de la página en la dirección de las flechas 305. Cada cara se une con sus caras adyacentes en ángulos interiores de aproximadamente 90°, dentro de una tolerancia de pendiente de aplicación de eerror. En la figura 16, los reflectores triédricos de cubo 315 incluyen una pluralidad de caras triangulares 320, 325 y 330 que tienen bordes extremos respectivos 335 que definen una abertura triangular más grande. Las caras 320, 325 y 330 se inclinan hacia la página en la dirección de las flechas 340. Cada cara se une con sus caras adyacentes en ángulos interiores de aproximadamente 90° .

La habilidad del reflector de retro reflejar varía con el ángulo de incidencia de la radiación entrante. Reflectores triédricos de cubo de esquina cuadrada logran el 100% de retro reflexión en un ángulo de incidencia cero, mientras que reflectores triédricos de cubo triangulares ideales logran aproximadamente 66.7% de retro reflexión. Ambos tipos de reflectores triédricos de cubo logran al menos 50% de retro reflexión hasta un ángulo de incidencia de aproximadamente 20°. Los reflectores triédricos de cubo pentagonales también proporcionan 100% de retro reflexión en un ángulo de incidencia cero, pero exhiben desempeño disminuido en ángulos de incidencia más grandes. Para proporcionar retro reflectancia cercana a constante al objetivo, la cubierta 40 puede ser formada como una colección de secciones idénticas con diferentes orientaciones para que la radiación llegue en una variedad de ángulos de incidencia.

La cubierta precedente 40 puede también ser utilizada y/o fabricada de diferentes maneras. Por ejemplo, la cubierta 40 puede ser proporcionada en una forma que comprenda un conjunto de paneles que son unidos individualmente a los muros de un recinto. Por ejemplo, la cubierta 40 puede ser proporcionada en la forma de paneles de muro, revestimientos, u otros artículos utilizados típicamente para construir las superficies en interiores de un edificio de oficinas, un hangar, una fábrica, o similares. Aún más, una variedad de métodos pueden ser utilizados para fabricar la cubierta 40, por ejemplo, estampar hoja de metal en la forma deseada, prensar en caliente hojas de plástico aluminizado, o utilizar moldeo por inyección de plásticos para hacer la estructura y después depositar un recubrimiento reflectante sobre ésta.

En el ejemplo mostrado en las figuras 17A y 17B, la cubierta 40 está formada a partir de una hoja de material transparente al infrarrojo 400, tal como germanio, o polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) . La superficie posterior 405 de la hoja 400 comprende elementos retro reflectantes 410, por ejemplo reflectores triédricos de cubo o de artesas, y la superficie frontal 415 de la hoja es sustancialmente plana en escalas que corresponden a longitudes de onda infrarrojas. Un rayo infrarrojo 420 recibido entra a la superficie plana frontal « 415 de la hoja 400, y es retro reflejado por los elementos retro reflectantes 410 en la superficie posterior 405, antes de salir de la superficie frontal plana 415 de la hoja 400, en donde éste sale a lo largo de una ruta 425 que tiene el mismo ángulo de elevación y/o ángulo acimutal que el rayo recibido 420.

En el ejemplo mostrado en las figuras 18A y 18B, la cubierta 400 es formada como un capa de esferas retro reflectantes transparentes infrarrojas o reflectores de ojo de gato 430, las cuales están unidas a un panel/sustrato 435 con un adhesivo 440. Los reflectores 430 pueden incluir un revestimiento reflectante infrarrojo sobre sus superficies posteriores 445. En estos ejemplos, la retro reflexión ocurre en ambas elevación y acimutal, en donde la retro reflexión es lograda por una combinación de refracción en la superficie frontal 450 y reflexión en la superficie posterior 435 de cada reflector de ojo de gato o esfera 430. Las aperturas de estos retro reflectores 430 están regidas por las mismas restricciones que se describieron anteriormente para reflectores triédricos de cubo.

Las figuras 19A, 19B, y 19C muestran ejemplos de la cubierta 40 utilizando una pluralidad de prismas transparentes infrarrojos. En la figura 19B cada uno de la pluralidad de primas transparentes infrarrojos 455 tiene una sección transversal circular. La pluralidad de prismas transparentes infrarrojos 460 mostrados en la figura 19C están en la forma de reflectores de ojo de gato. La pluralidad de prismas transparentes infrarrojos pueden también tener una forma intermedia entre la forma circular de la figura 19B y la forma de ojo de gato de la figura 19C. Como es mostrado en estas figuras, los prismas están orientados paralelos el uno del otro y posicionados adyacentes el uno del otro. En este ejemplo, la cubierta 40 puede, sin limitar, ser fabricada por extrusión o por pulverización unidireccional de una hoja plana. Un recubrimiento reflectante infrarrojo puede ser aplicado a la superficie posterior 465 de cada prisma. Al igual que los retro reflectores de artesas descritos anteriormente, cada fibra o prisma retro refleja un rayo infrarrojo aproximadamente en solo un plano de simetría. Si se define un primer plano geométrico que incluye un rayo infrarrojo recibido 460 y el eje 473 de la fibra o prisma, el rayo infrarrojo reflejado 475 permanece sustancialmente en el mismo plano, por ejemplo si el eje 473 de la fibra o prisma es horizontal y el rayo infrarrojo recibido llega en un ángulo de elevación particular, el rayo infrarrojo reflejado sale sustancialmente a lo largo del mismo ángulo de elevación. Similarmente si el eje 473 de la fibra o prisma es vertical y el rayo infrarrojo recibido 470 llega en un ángulo de elevación particular, el rayo infrarrojo reflejado 475 sale sustancialmente a lo largo del mismo ángulo de elevación .

Aún otro ejemplo de la cubierta 40 es mostrado en las figuras 20A y 20B. Aquí, la cubierta 40 incluye una pluralidad de fibras transparentes infrarrojas 480, cada una con una sección transversal formada como un círculo, que son tejidas como una tela retro reflectante 485. Las fibras 480 pueden estar orientadas paralelas la una con la otra y unidas a un sustrato o, como se muestra en la figura 20B, las fibras 480 pueden ser tejidas en una tela 485 para que éstas permanezcan aproximadamente en el mismo plano. Cada fibra 480 tiene un primer lado y un segundo lado, en donde el primer lado está recubierto con un recubrimiento reflectante infrarrojo y el segundo lado no está recubierto. Por ejemplo, un recubrimiento reflectante infrarrojo es aplicado a la superficie posterior 490 de cada fibra 480, pero no a la superficie frontal de cada fibra 480. Cada fibra o prisma retro refleja un rayo infrarrojo aproximadamente en un solo plano de simetría. Las fibras transparentes infrarrojas tejidas 480 pueden ser unidas por fibras estructurales tejidas transversalmente 495 de otro material, en donde el diámetro y el espaciamiento de las fibras estructurales tej idas transversalmente 95 puede ser escogido para bloquear solamente una fracción pequeña de la radiación infrarroja que llega a la cubierta 40. En este ejemplo las fibras 480 y/o 495 pueden, sin limitar, ser fabricadas por extrusión o por tracción, y la cubierta 40 puede, sin limitar ser fabricada por tejido.

Además, la descripción comprende modalidades de acuerdo con las siguientes cláusulas: Cláusula 1. Un aparato que comprende una cubierta que tiene una pluralidad de elementos retro reflectantes configurados para retro reflejar rayos electromagnéticos primariamente en longitudes de onda térmicas infrarrojas, en donde la pluralidad de elementos retro reflectantes están configurados para recibir rayos electromagnéticos desde un objetivo a lo largo de rutas de recepción de rayos y para reflejar los rayos electromagnéticos de regreso hacia el objetivo a lo largo de rutas de reflexión de rayos, y en donde las rutas de reflexión de rayos tienen sustancialmente el mismo ángulo de elevación y/o ángulo acimutal que sus rutas de recepción de rayos respectivas.

Cláusula 2. El aparato de conformidad con la cláusula 1, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro reflectantes incluyen elementos retro reflectantes configurados para dispersar longitudes de onda de sonido audibles, en donde la dispersión es una de difusiva o especular.

Cláusula 3. El aparato de conformidad con la cláusula 2, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro reflectantes incluyen elementos retro reflectantes configurados para dispersar longitudes de onda de sonido audible que están en un rango de aproximadamente 17mm a aproximadamente 17m, en donde la dispersión es una de difusiva o especular.

Cláusula 4. El aparato de conformidad con la cláusula 1, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro ref lectantes están conf igurados para retro ref lej ar rayos electromagnéticos en longitudes de onda térmicas infrarroj as primariamente en un rango entre aproximadamente 700nm y aproximadamente 0 . 5mm, o un subrango del mismo .

Cláusula 5 . El aparato de conformidad con la cláusula 4 , caracterizado porque la pluralidad de elementos retro ref lectantes incluyen elementos retro ref lectantes conf igurados para retro ref lej ar rayos electromagnéticos primariamente en longitudes de onda entre aproximadamente 8 micrones y 12 micrones .

Cláusula 6 . El aparato de conformidad con la cláusula 1, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro reflectantes incluye una pluralidad de reflectores triédricos de cubo.

Cláusula 7. El aparato de conformidad con la cláusula 6 , caracterizado porque la pluralidad de reflectores triédricos de cubo incluye reflectores triédricos de cubo que tienen aberturas triangulares para recibir los rayos electromagnéticos .

Cláusula 8. El aparato de conformidad con la cláusula 6 , caracterizado porque la pluralidad de reflectores triédricos de cubo incluye reflectores triédricos de cubo que tienen aberturas hexagonales para recibir los rayos electromagnéticos .

Cláusula 9 . El aparato de conformidad con la cláusula 1 , caracterizado porque la plural idad de elementos retro ref lectantes incluye una plural idad de artesas que tienen superf icies ref lectantes .

Cláusula 10. El aparato de conformidad con la cláusula 9, caracterizado porque cada artesa comprende una primera superficie reflectante y una segunda superficie reflectante en donde la primera y segunda superficies reflectantes están dispuestas en un ángulo de aproximadamen e 90° la una con respecto de la otra.

Cláusula 11. El aparato de conformidad con la cláusula 9, caracterizado porque comprende además por lo menos un muro reflectante dispuesto adyacente a por lo menos una de la pluralidad de artesas.

Cláusula 12. El aparato de conformidad con la cláusula 9, caracterizado porque por lo menos una de la pluralidad de artesas son plegables cerca de sus respectivas líneas centrales para facilitar la portabilidad de la pluralidad de artesas.

Cláusula 13. El aparato de conformidad con la cláusula 1, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro reflectantes incluye una pluralidad de fibras transparentes infrarrojas en donde cada fibra comprende un primer lado y un segundo lado, el primer lado recubierto con un recubrimiento reflectante infrarrojo, el segundo lado no recubierto.

Cláusula 14. El aparato de conformidad con la cláusula 1, caracterizado porque los ángulos de elevación de las rutas de recepción de rayos y las rutas de reflexión de rayos respectivas son sustancialmente las mismas, y los ángulos acimutales de las rutas de reflexión de rayos y las rutas de reflexión de rayos respectivas son sustancialmente las mismas .

Cláusula 15. Un aparato caracterizado porque comprende: una cubierta que incluye una pluralidad de elementos de reflectores triédricos de cubo configurados para reflejar rayos electromagnéticos en longitudes de onda, primariamente en longitudes de onda infrarrojas, en donde la pluralidad de elementos de reflector triédrico de cubo reciben los rayos electromagnéticos desde un objetivo a lo largo de rutas de recepción de rayos y reflejan los rayos electromagnéticos de regreso hacia el objetivo a lo largo de rutas de reflexión de rayos, y en donde las rutas de reflexión de rayos tienen sustancialmente los mismos ángulos de elevación y/o ángulos acimutales que sus rutas de recepción de rayos respectivas.

Cláusula 16. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la pluralidad de elementos de reflector triédrico de cubo están configurados para retro reflejar rayos electromagnéticos en longitudes de ondas primariamente en un rango de entre aproximadamente 700nm y aproximadamente 0.5mm o un subrango de éste.

Cláusula 17. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la pluralidad de elementos de reflector triédrico de cubo incluye elementos de reflector triédrico de cubo configurados para retro reflejar rayos electromagnéticos primariamente en un rango de longitudes de onda de entre 8 micrones y 12 micrones.

Cláusula 18. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la pluralidad de elementos de reflector triédrico de cubo incluye elementos de reflecto triédrico de cubo que tienen un tamaño de apertura efectivo que corresponde a en donde ? es una longitud de onda infrarroja del rayo electromagnético, ?? corresponde a una distancia media entre la cubierta y el objetivo, y T corresponde al ancho medio del objetivo.

Cláusula 19. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la pluralidad de elementos de reflector triédrico de cubo incluye elementos de reflector triédrico de cubo que tienen un tamaño de apertura efectiva dimensionado para dispersar longitudes de onda de sonido audibles, en donde la dispersión es una de difusiva o especular .

Cláusula 20. El aparato de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque los tamaños de apertura efectivos están dimensionados para dispersar longitudes de onda de sonido audible que están en el rango de entre aproximadamente 17mm y aproximadamente 17 metros, en donde la dispersión es una de difusiva o especular.

Cláusula 21. Un método para dirigir energía infrarroja térmica hacia o lejos de un objetivo, el método caracterizado porque comprende: colocar una cubierta a una distancia media ?? con respecto al objetivo; y retro reflejar rayos electromagnéticos desde la cubierta primariamente a longitudes de onda infrarrojas térmicas, en donde la cubierta recibe los rayos electromagnéticos a lo largo de rutas de recepción de rayos desde el objetivo y refleja los rayos electromagnéticos a lo largo de rutas de reflexión de rayos de regreso al objetivo, en donde cada ruta de reflexión de rayos tiene sustancialmente los mismos ángulos de elevación y/o ángulos acimutales que sus rutas de recepción de rayos respectivas.

Cláusula 22. El método de conformidad con la cláusula 21, caracterizado porque las rutas de recepción de rayos y las rutas de reflexión de rayos tienen sustancialmente el mismo ángulo de elevación y el mismo ángulo de elevación.

Cláusula 23. El método de conformidad con la cláusula 21, caracterizado porque comprende además dispersar longitudes de onda de sonido audible con la cubierta, en donde la dispersión es una de difusiva o especular.

Cláusula 24. El método de conformidad con la cláusula 21, caracterizado porque las longitudes de onda infrarrojas retro reflejadas por la cubierta están primariamente entre alrededor de 8 micrones y 12 micrones .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por el solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (24)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un aparato que comprende una cubierta que tiene una pluralidad de elementos retro reflectantes configurados para retro reflejar rayos electromagnéticos primariamente en longitudes de onda térmicas infrarrojas, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro reflectantes están configurados para recibir rayos electromagnéticos desde un objetivo a lo largo de rutas de recepción de rayos y para reflejar los rayos electromagnéticos de regreso hacia el objetivo a lo largo de rutas de reflexión de rayos, y en donde las rutas de reflexión de rayos tienen sustancialmente el mismo ángulo de elevación y/o ángulo acimutal que sus rutas de recepción de rayos respectivas .

2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro reflectantes incluyen elementos retro reflectantes configurados para dispersar longitudes de onda de sonido audibles, en donde la dispersión es una de difusiva o especular .

3. El aparato de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque las longitudes de onda de sonido están en un rango de aproximadamente 17mm a aproximadamente 17m.

4. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro reflectantes están configurados para retro reflejar rayos electromagnéticos en longitudes de onda térmicas infrarrojas primariamente en un rango entre aproximadamente 700nm y aproximadamente 0.5mm, o un subrango del mismo.

5. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro reflectantes incluyen elementos retro reflectantes configurados para retro reflejar rayos electromagnéticos primariamente en longitudes de onda entre aproximadamente 8 micrones y 12 micrones.

6. El aparato de conformidad con la cláusula 1, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro reflectantes incluye una pluralidad de reflectores triédricos de cubo .

7. El aparato de conformidad con la cláusula 6, caracterizado porque la pluralidad de reflectores triédricos de cubo incluye reflectores triédricos de cubo que tienen aberturas triangulares para recibir los rayos electromagnéticos .

8. El aparato de conformidad con la cláusula 6, caracterizado porque la pluralidad de reflectores triédricos de cubo incluye reflectores triédricos de cubo que tienen aberturas hexagonales para recibir los rayos electromagnéticos .

9. El aparato de conformidad con la cláusula 1, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro reflectantes incluye una pluralidad de artesas que tienen caras reflectantes.

10. El aparato de conformidad con la cláusula 9, caracterizado porque cada artesa comprende una primera cara reflectante y una segunda cara reflectante en donde la primera y segunda caras reflectantes están dispuestas en un ángulo de aproximadamente 90° la una con respecto de la otra.

11. El aparato de conformidad con la cláusula 9, caracterizado porque comprende además por lo menos un muro reflectante dispuesto adyacente a por lo menos una de la pluralidad de artesas.

12. El aparato de conformidad con la cláusula 9, caracterizado porque por lo menos una de la pluralidad de artesas son plegables cerca de sus respectivas líneas centrales para facilitar la portabilidad de la pluralidad de artesas.

13. El aparato de conformidad con la cláusula 1, caracterizado porque la pluralidad de elementos retro reflectantes incluye una pluralidad de fibras transparentes infrarrojas en donde cada fibra comprende un primer lado y un segundo lado, el primer lado recubierto con un recubrimiento reflectante infrarrojo, el segundo lado no recubierto.

14. El aparato de conformidad con la cláusula 1, caracterizado porque los ángulos de elevación de las rutas de recepción de rayos y las rutas de reflexión de rayos respectivas son sustancialmente las mismas, y los ángulos acimutales de las rutas de reflexión de rayos y las rutas de reflexión de rayos respectivas son sustancialmente las mismas .

15. Un aparato, caracterizado porque comprende: una cubierta que incluye una pluralidad de elementos de reflectores triédricos de cubo configurados para reflejar rayos electromagnéticos en longitudes de onda, primariamente en longitudes de onda infrarrojas, en donde la pluralidad de elementos de reflector triédrico de cubo reciben los rayos electromagnéticos desde un objetivo a lo largo de rutas de recepción de rayos y reflejan los rayos electromagnéticos de regreso hacia el objetivo a lo largo de rutas de reflexión de rayos, y en donde las rutas de reflexión de rayos tienen sustancialmente los mismos ángulos de elevación y/o ángulos acimutales que sus rutas de recepción de rayos respectivas.

16. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la pluralidad de elementos de reflector triédrico de cubo están configurados para retro reflejar rayos electromagnéticos en longitudes de ondas primariamente en un rango de entre aproximadamente 700nm y aproximadamente 0.5mm o un subrango de éste.

17. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la pluralidad de elementos de reflector triédrico de cubo incluye elementos de reflector triédrico de cubo configurados para retro reflejar rayos electromagnéticos primariamente en un rango de longitudes de onda de entre 8 micrones y 12 micrones.

18. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la pluralidad de elementos de reflector triédrico de cubo incluye elementos de reflecto triédrico de cubo que tienen un tamaño de apertura efectivo que corresponde a en donde ? es una longitud de onda infrarroja del rayo electromagnético, ?? corresponde a una distancia media entre la cubierta y el objetivo, y T corresponde al ancho medio del objetivo.

19. El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la pluralidad de elementos de reflector triédrico de cubo incluye elementos de reflector triédrico de cubo que tienen un tamaño de apertura efectiva dimensionado para dispersar longitudes de onda de sonido audibles, en donde la dispersión es una de difusiva o especular.

20. El aparato de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque los tamaños de apertura efectivos están dimensionados para dispersar longitudes de onda de sonido audible que están en el rango de entre aproximadamente 17mm y aproximadamente 17 metros, en donde la dispersión es una de difusiva o especular.

21. Un método para dirigir energía infrarroja térmica hacia o lejos de un objetivo, caracterizado porque comprende: colocar una cubierta a una distancia media ?? con respecto al objetivo; y retro reflejar rayos electromagnéticos desde la cubierta primariamente a longitudes de onda infrarrojas térmicas, en donde la cubierta recibe los rayos electromagnéticos a lo largo de rutas de recepción de rayos desde el objetivo y refleja los rayos electromagnéticos a lo largo de rutas de reflexión de rayos de regreso al objetivo, en donde cada ruta de reflexión de rayos tiene sustancialmente los mismos ángulos de elevación y/o ángulos acimutales que sus rutas de recepción de rayos respectivas.

22. El método de conformidad con la cláusula 21, caracterizado porque las rutas de recepción de rayos y las rutas de reflexión de rayos tienen sustancialmente el mismo ángulo de elevación y el mismo ángulo de elevación.

23. El método de conformidad con la cláusula 21, caracterizado porque comprende además dispersar longitudes de onda de sonido audible con la cubierta, en donde la dispersión es una de difusiva o especular.

24. El método de conformidad con la cláusula 21, caracterizado porque las longitudes de onda infrarrojas retro reflejadas por la cubierta están primariamente entre alrededor de 8 micrones y 12 micrones .