Aparato y procedimiento para obtener energía eléctrica por la desimantación,

parcial y asimétrica, de un conjunto rotativo ferromagnético sometido a una radiación térmica concentrada, focalizada y productora de muy elevadas temperaturas, que está compuesto por una lente óptica, que concentra un haz de luz solar según un cono de luz y calor que se envuelve en un tronco de cono aislante, de tal suerte que el vértice del cono incide sobre un disco circular de material ferromagnético, dividido en sectores, en un punto de uno de ellos, calentándolo intensamente y desimantándolo. Un potente imán permanente, colocado junto al disco circular, produce, debido a la desigual permeabilidad magnética de los sectores del disco, un par de giro que hace rotar todo el disco, siendo el giro del mismo trasmitido por un par cónico desde un eje vertical a un eje horizontal que enrolla un cable con un contrapeso, contrapeso que cuando llega a lo más alto cae, produciendo energía eléctrica acumulable en una batería.

Aparato y procedimiento para obtener energía eléctrica por la desimantación, parcial y asimétrica, de un conjunto rotativo ferromagnético sometido a una radiación térmica concentrada, focalizada y productora de muy elevadas temperaturas.

Objeto de la invención

La presente invención, que se pretende proteger como patente de invención, se refiere a un aparato y a un procedimiento para obtener energía eléctrica por la desimantación, parcial y asimétrica, de un conjunto rotativo ferromagnético sometido a una radiación térmica concentrada, focalizada y productora de muy elevadas temperaturas.

Antecedentes de la invención

Se denomina temperatura de Curie (en ocasiones punto de Curie) a la temperatura por encima de la cual un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo, comportándose como un material puramente paramagnético.

Pierre Curie (1859-1906) descubrió, junto a su hermano Jacques (1856-1941) , el efecto piezoeléctrico en cristales, estableciendo que la susceptibilidad magnética de las sustancias paramagnéticas depende del inverso de la temperatura, es decir, que las propiedades magnéticas cambian en función de la temperatura. En todos los materiales ferromagnéticos encontró un descenso de la magnetización hasta que la temperatura llegaba a un valor crítico, llamada temperatura de Curie (Tc) , donde la magnetización se hace igual a cero; por encima de la temperatura de Curie, los materiales ferromagnéticos se comportan como sustancias paramagnéticas.

Apoyándose en este descubrimiento científico, el solicitante ideó un aparato y un procedimiento para obtener energía mecánica a partir del calor emitido por un foco térmico. Dicha invención fue registrada bajo el número P 5008219.

Investigaciones posteriores del propio solicitante han permitido avances sustanciales en el diseño y en la construcción de dicho aparato a base de usar unos imanes permanentes, hoy disponibles en el mercado, fabricados a base de una aleación de hierro, boro y neodimio (del tipo conocido como “supermagnete”) , de prestaciones magnéticas excepcionales, y a base del empleo de un nuevo elemento concentrador de la energía solar, que evita pérdidas importantes de energía solar entre la lente óptica y el disco circular giratorio.

Se trata, por un lado, de unos imanes de un material relativamente costoso, que sólo se trabaja en la muela y que se usa, entre otras aplicaciones, para la miniaturización de ciertos circuitos, para la construcción de determinados captadores y para otros usos eléctricos y electrónicos.

Los imanes de Fe, B, Nd (hierro, boro, neodimio) ofrecen muy buenas respuestas magnéticas y una enorme resistencia a la desimantación. Son resistentes a la oxidación, y no deben ser utilizados en medios húmedos o agresivos.

Por el otro lado, y en cuanto el nuevo elemento concentrador de la energía solar, se prevé el empleo de una lente de Fresnel, llamada así por su inventor Augustin Fresnel (1778-1827) . Consiste en una lente de gran apertura y una corta distancia focal sin el peso y volumen de material que debería ser usado en una lente óptica de diseño convencional.

Cuando la lente óptica es grande, su grosor puede hacerse excesivo, y ser muy pesadas y cara. Para evitarlo, se pueden mantener los radios de curvatura de la lente separándola en anillos circulares. El grosor de la lente en cada anillo es similar, eliminando el enorme espesor que tendría la lente óptica de ser su superficie continua; acudiendo, por tanto, a una superficie anillada se reduce considerablemente el peso y el coste de la lente.

Estas lentes se emplean en lupas planas con formato de tarjeta de crédito, linternas de los faros, faros de los automóviles, indicadores de dirección, etc.

Para evitar perdidas de energía, y sea cual sea el tipo de lente óptica empleada, se ha previsto que el haz cónico procedente de la misma se conduzca a través de un elemento troncocónico, de un material muy resistente al calor y provisto de tabiques interiores coaxiales entre los cuales se ha practicado el vacío.

Descripción de la invención

Partiendo de un haz de luz solar, éste se concentra mediante una lente óptica, que puede ser convencional o de Fresnel, para evitar que sea excesivamente voluminosa y pesada. El cono de luz y calor producido por la lente se envuelve en en un tronco de cono aislante, de las características antes señaladas, para minimizar las pérdidas de energía.

El vértice del cono de luz y calor se hace incidir sobre un disco circular de material ferromagnético dividido en sectores para evitar la circulación de flujos térmicos y magnéticos, de tal suerte que tal vértice incide sobre un punto de concentración de uno de dichos sectores, calentándolo intensamente y desimantándolo, en virtud de lo cual tal sector alcanza temperaturas próximas a la de Curie.

Un potente imán permanente, preferentemente del tipo denominado “supermagnete”, colocado junto al disco circular y situado sobre la prolongación de un radio de aquél, con un cierto desfase con respecto al radio sobre el que incide el vértice de luz y calor, produce, debido a la desigual permeabilidad magnética de los sectores del disco, un par de giro que hace rotar todo el disco, ofreciendo al citado vértice otro sector contiguo y frío al que ha sido objeto de calentamiento, el cual pasa a ser rápidamente enfriado por cualquier procedimiento convencional (ventilación con aire, tratamiento con gas licuado, pulverización con agua, etc.) .

El giro del disco es trasmitido por un par cónico desde un eje vertical a un eje horizontal que enrolla un cable con un contrapeso, contrapeso que cuando llega a lo más alto cae, produciendo electricidad mediante un generador, la cual se podrá almacenar en unos acumuladores y disponer de ella cuando se quiera utilizar.

Descripción de los dibujos

Para comprender mejor lo que nos ocupa, se adjunta una figura correspondiente a una realización preferida de un aparato construido de acuerdo con la invención que se pretende proteger.

En ella, señalada como figura 1, se representa una vista en perspectiva de la máquina de la invención.

En dicha figura, las diferentes referencias que en ella aparecen tienen las siguientes significaciones:

1. y 2. Haz paralelo de rayos solares.

3. Lente óptica.

4. Cono de luz y calor.

5. Tronco de cono aislante.

6. Punto de concentración.

7. Sector del disco circular.

8. Medio enfriador.

9. Eje vertical.

10. y 11. Par cónico.

12. Eje horizontal.

13. Cable.

14. Contrapeso.

15. Generador y acumuladores.

16. Imán permanente. Descripción detallada de una realización preferida

Un haz paralelo de rayos solares (1 y 2) se hace pasar por una lente óptica (3) , preferentemente de Fresnel, por razones de peso y volumen, que lo concentra según un cono de luz y color (4) , el cual se hace pasar por un tronco de cono aislante (5) , de un material resistente al calor, tabicado interiormente y vaciado de aire entre tabiques, concentración que produce un vértice del cono (6) , que incide sobre uno de los cuatro sectores (7) de un disco circular, al que calienta muy intensamente.

Se prevé que dicho sector pase luego por un medio enfriador (8) , que restablezca su temperatura y su carácter ferromagnético a condiciones normales. El disco circular, dividido en cuatro sectores, girará en torno a su eje vertical (9) , y por medio de un par cónico (10, 11) transmitirá su movimiento a un eje horizontal (12) , que arrollará un cable

(13) con un contrapeso (14) , que se elevará y luego caerá, accionando un generador con sus acumuladores (15) , que guardarán la energía así producida para cuando se desee utilizar.

Un potente imán permanente (16) , formado por una aleación de Fe, B, Nd (hierro, boro, neodimio) será el responsable de crear un fuerte par de giro que hará rotar el disco, rotación que moverá todo el aparato con la finalidad de generar y almacenar energía eléctrica.

No se considera necesario hacer más extensa esta descripción...

1. Aparato para obtener energía eléctrica por la desimantación, parcial y asimétrica, de un conjunto rotativo ferromagnético sometido a una radiación térmica concentrada, focalizada y productora de muy elevadas temperaturas que comprende:

- una lente óptica (3) que concentra los rayos solares (1, 2) según un cono de luz y color (4) ;

- un tronco de cono aislante (5) realizado en un material muy resistente al calor, en cuya base circular está la lente óptica (3) y que está interiormente dividido por tres o más finos tabiques troncocónicos coaxiales, entre los que se ha efectuado el vacío,

- un disco circular, de material ferromagnético, dividido en cuatro sectores (7) y situado a continuación del vértice del cono (5) ,

- un imán permanente (16) de neodimio-hierro-boro, colocado junto al disco circular y situado sobre la prolongación de un radio de aquél, con un cierto desfase con respecto al radio sobre el que incide el vértice del cono (5) ,

- un enfriador (8) de helio líquido,

- un par cónico (10, 11) de un eje vertical (9) a un eje horizontal (12) que enrolla un cable (13) con un contrapeso (14) ,

- al menos un generador y acumulador (15) .

2. Procedimiento para obtener energía eléctrica por la desimantación, parcial y asimétrica, de un conjunto rotativo ferromagnético sometido a una radiación térmica concentrada, focalizada y productora de muy elevadas temperaturas que hace uso del aparato descrito en la reivindicación anterior, caracterizado porque un haz concentrado de rayos solares (1 y 2) se hace pasar por una lente óptica (3) que lo concentra en un cono de luz y color (4) ; los rayos se hacen pasar por un cono aislante (5) y se hace incidir sobre un disco circular de material ferromagnético dividido en sectores (7) ; un punto de concentración (6) de uno de los sectores (7) , es calentado intensamente y se desimanta al alcanzar temperaturas próximas a la temperatura o punto de Curie; un potente imán permanente (16) produce, debido a la desigual permeabilidad magnética de los sectores (7) del disco, un giro que hace rotar todo el disco, ofreciendo o colocando en el vértice del cono (5) otro sector contiguo y frío al que calentar; el sector ya caliente pasa por un medio enfriador (8) que restablece su temperatura y su carácter ferromagnético a condiciones normales; el giro del disco es trasmitido por un par cónico (10, 11) desde un eje vertical (9) a un eje horizontal (12) que enrolla un cable (13) con un contrapeso (14) ; este contrapeso (14) cuando llega a lo más alto cae, produciendo electricidad mediante un generador (15) ; esa electricidad se almacena en un acumulador.

OFICINA ESPANOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPANA

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. H02N10/00 (2006.01)

21 N.O solicitud: 200901016 22 Fecha de presentación de la solicitud: 17.04.2009 32 Fecha de prioridad:

DOCUMENTOS RELEVANTES

INFORME DEL ESTADO DE LA TECNICA

NO de solicitud: 200901016

Documentación minima buscada (sistema de clasificación seguido de los simbolos de clasificación) H02N Bases de datos electrónicas consultadas durante la busqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, terminos de

busqueda utilizados) INVENES, EPODOC

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OPINION ESCRITA

NO de solicitud: 200901016

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 06.02.2012

Declaración

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y tecnico de la solicitud (Articulo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

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OPINION ESCRITA

NO de solicitud: 200901016

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionanlos documentos pertenecientes al estado de la tecnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

2. Declaración motivada segun los articulos 29. y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/198 , de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

De todos los documentos recuperados del estado de la tecnica se considera que el documento D1 es el mas próximo a la solicitud que se analiza. A continuación se comparan las reivindicaciones de la solicitud con este documento.

Primera reivindicación

El documentoD1 muestra un aparato para obtener energia electrica por la desimantación, parcial y asimetrica de un conjuntorotativo ferromagnetico sometido a una radiación termica concentrada, focalizada y productora de muy elevadas temperaturas que comprende:

- una lente óptica (14) que concentra los rayos solares (19) segun un cono de luz y color (19a) ;

- un disco circular, de material ferromagnetico

- un iman permanente (13) , colocado junto al disco (10) circular y situado sobre la prolongación de un radio de aquel, con un cierto desfase con respecto al radio sobre el que incide el vertice del cono,

- un enfriador (30) El hecho de que el disco circular este dividido en cuatro sectores es una mera opción de disefo, ademas en los otros documentos citados se encuentra una disposición discontinua del disco circular ferromagnetico. Por otro lado, tanto el hecho de emplear helio liquido como medio de enfriamiento asi como que se transmita el movimiento a traves de un par cónico noimplica actividad inventiva, puesto que son caracteristicas sobradamente conocidas que se encuentran en el estado de la tecnica. Ademas, aunque no se divulgue que el iman del documento D1 este formado de neodimio, hierro y boro, es conocido por el estado de la tecnica este tipo de imanes y sus propiedades de alta resistencia a la desmagnetización. Por ultimo, el generador y el acumulador son caracteristicas implicitas en el documento D1, puesto que en cu alquier maquina generadora de energia existen casi siempre estos dos elementos. Por todo lo dicho anteriormente, la primera reivindicación presenta la siguiente diferencia con respecto al documento D1:

- un tronco de cono aislante realizado en un material muy resistente al calor, en cuya base circular esta la lente óptica y que esta interiormente dividido por tres o mas finos tabiques troncocónicos coaxiales, entre los que se ha efectuado el vacio. El efecto tecnico de esta diferencia es minimizar las perdidas de energia solar. Por lo tanto, el problema tecnico que tendria que resolver un experto en la materia que partiera de D1 seria precisamente cómo disefar un concentrador de energia solar optimizando la energia entrante. Se considera que identificar este problema no entrafaria actividad inventiva y tampoco la solución aportada en la reivindicación primera, entrafaria actividad inventiva. Puesto que el utilizar un tronco de cono con una lente en la base circular con tabiques troncocónicos coaxiales ya ha sido empleado para el mismo fin en el documento D2. No obstante, el hecho de integrar el vacio entre los tabiques coaxiales no aporta diferencia significativa al estado de la tecnica, puesto que es ampliamente conocido que uno de los mejores aislantes termicos es el vacio y de hecho cualquier tubo de vacio absorbe la radiación del sol y la convierte en calor de manera eficiente gracias al vacio. Y para reforzar este argumento, en el propio documento D2 se utiliza el vacio justamente para reducir la transmisión del calor por convección. Por lo tanto, un experto en la materia que partiera de D1 podria utilizar la ensefanza de D2 para resolver el problema tecnico objetivo, sin que entrafe una actividad inventiva. Por lo tanto, la inclusión de un tronco de cono con los tabiques en vacio en el documento D1 seria evidente para un experto en la materia que quisiera optimizar la captación de la energia solar. Por lo tanto, la primera reivindicación no implicaria actividad inventiva conforme al Articulo 8 de la Ley Espafola de Patentes, Ley 11/1986 del 20 de Marzo.

Reivindicación segunda

Los detalles contenidos en esta reivindicación o bien se encuentran de manera explicita en los documentos D1 o D2, o bien se encuentran de manera implicita en dichos documentos, o serian evidentes para un experto en la materia que partiera de D1 y D2 en la fecha en la que la solicitud se present6. Se considera que esta reivindicación no contiene una diferencia relevante con respecto a los documentos D1 o D2. Por lo tanto, parece que carece de actividad inventiva. Tal como indica el articulo 5.2.c del Reglamento 2245/1986 de ejecución de la Ley de Patentes, y con objeto de obtener una mejor comprensión de la invención, se sugiere que en fases posteriores del procedimiento se incluyan en la descripción una indicación de los documentos D1 y D2, comentando cual es la aportación mas importante que hacen al estado de la tecnica. Dicha indicación no puede ampliar el objeto de la invención, tal y como fue originalmente presentada.

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