Brevet FR2137316A1 — publié le 19721229

La présente invention se rapporte aux enceintes thermiquement isolantes utilisées, entre autres, pour maintenir å température constante un dispositif pouvant être notamment un oscillateur a quartz auquel on veut conférer une grande stabilité de la fréquence de résonance. Pour maintenir un dispositif à température constante, on le place généralement à l'intérieur d'une enceinte thermiquement isolante et on le porte a une température supérieure à celle de ltespace dans lequel se trouve cette enceinte. On maintient constante sa température en compensant par un apport d'énergie thermique les déperditions de chaleur dues à l'imperfection de l'isolement de l'enceinte utilisée. L'apport d'énergie thermiquement se fait par exemple à l'aide d'une résistance électrique relié à une source électrique. I1 est avantageux de rendre aussi faible que possible la puissance nécessaire à la compensation des déperditions thermiques de tous les dispositifs appelés à fonctionner pendant de longues durées, plus particulièrement des dispositifs pour lesquels l'apport ou la dissipation d'énergie pose un problème parce qu t ils font par exemple partie de matériels de poids et de volume limités. Or, les transferts de chaleur, donc les déperditions, se font soit par rayonnement, soit par conduction, soit par convection; un bon isolement thermique devra donc permettre d'affaiblir simultanément ces trois types de transferts. Il est connu d'utiliser à cet effet des matériaux divisés, par exemple pulvérulents, dont on remplit l'espace réservé à l'isolation thermique. Ces matériaux suppriment la convection et rendent la conduction faible en ajoutant k la résistance thermique du corps qui constituent pris à l'état massif, les importantes resistances thermiques de contact grain à train, ou fibre à fibre, lorsqu'il s'agit de matières fibreuses telles que laines de verre par exemple. Il est également connu d'utiliser des produits plastiques expansés et mis sous forme de mousses qui présentent des avantages analogues et donnent, par suite de la haute résistivité thérmique du haut polymètre qui les constituent pris à ltetat massif, des résultats supérieurs. Ces résultats sont encore améliorés lorsque l'agent d'expansion de ces mousses, c'est-à-dire le gaz qui remplit leurs pores,-est un gaz lourd mauvais conducteur de la chaleur. De bonnes performances sont actuellement obtenues par les mousses de polyuréthane gonflées avec des gaz fluorés : on peut ainsi atteindre des conductibilités thermiques faibles comprises entre 5 et 10. 10-5 calfon see.eC. Pour certaines applications, il est souhaitable d'atteindre des conductibilités thermiques encore nettement plus faibles, de tordre de I à 2. 10 cal/cm sec.eC. I1 est connu d'y parvenir en utilisant des systèmes d'écrans réflecteurs concentriques placés dans une enceinte étanche et maintenus "sous vide" c'est-à-dire à une pression inférieure ou égale à 10 Torr.Toutefois, cette solution est difficile à mettre en oeuvre et onéreuse lorsqu'on l'applique hors du domaine des très basses températures comprises entre O et 1000K, domaine dans lequel il est possible d'utiliser des réflecteurs constitués par des feuilles minces de plastique métallisées, gaufrées et enroulées sur ellesmêmes dont le dégagement est alors trop faible pour détériorer le vide qui les entoure. La présente invention a pour objet des enceintes thermiquement isolantes, à hautes performances, utilisables dans un domaine de température très large, entre O et 7000K et particulièrement bien adapté au domaine compris entre 200 et 4000K, c'est- -dire entre -70 et +1250C. Ces enceintes sont caractérisées par le fait que l'isolement thermique est obtenu par ltemploi d'un matériau divisé ayant une faible conductibilité athermique, un faible facteur d'absorp- tion et réfléchissant le rayonnement en quasi totalité. Selon une autre caractéristique de l'in ention, le matériau divisé est constitué par des billes d'une matière transparente à fort indice de réfraction, en verre par exemple. Selon une autre caractéristique, ces billes sont maintenues sous vide, la pression résiduelle étant inférieure à 10 4 Torr, ou dans une atmosphère de gaz très mauvais conducteur de la chaleur. Selon une autre caractéristique enfin, le diametre des billes est au plus égal au dixième de la distance la plus petite entre le dispositif isolé thermiquement et la paroi externe de l'enceinte isolante. L'invention va être décrite dans une forme de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et illustrée à l'aide de la figure unique annexée. Dans cette figure une enceinte parallélépipédique est composée corps métallique 1, d'un couvercle 2, d'une patte de maintien du couvercle 3, d'un Joint métallique 4, d > un dispositif oscillateur à quartz 5, des connexions électriques 6 - 7 - 8 - 9, des traversées isolantes 10 il - 12 - 13, des billes de verre remplissant l'enceinte 14, des supports isolants 15-- 16 pour fixation mécanique du dispositif 5. Le dispositif 5 se compose par exemple d'un oscillateur à quartz, d'un pont avec thermistance pour la détection des écarts de température, et d'un transistor d'une puissance suffisante dont on utilise l'énergie dissipée cos'- me énergie de compensation des pertes thermiques. Ce dispositif est supporté par des barres en téflon 15 et 16; les billes de verre d'indice de réfraction n S 1,9 ont un titre de l'ordre de S/10 de illis'etre; les traversées isolantes 10, 11, 12, 13 sont par exemple des traversées avec perle de verre soudes sur le corps 1. Le dispositif étant placé dans l'enceinte et celle-ci étant remplie de billes de verre, on effectue le vida, le couvercle n'étant pas posé, afin de faire dégazer l'ensemble de L'enceinte. La gorge délimitée par le corps 1 et la patte 3 contient un joint en un métal à bas point de fusion et faible tension de vapeur, tel que l'étain; on chauffe ltétain, à l'aide d'un générateur haute fréquence et d'une boucle H.F. couplée avec le join en étain; lorsque l'étain est fondu on applique le couvercle 2 et on coupe le chauffage; l'enceinte est alors sous vide et fermée hermétiquement. A titre indigatif pour une enceinte ainsi réalisée, de dimensions cubiques 40 x 40 x 40 millimètres, à l'intérieur de laquelle se trouve un dispositif cubique, de dimensions 20 x 20 x 20 millimètres, et dont la température est de 75 C, la température de la paroi externe de l'enceinte isolante étant de 25 C, la déperdition thermique est inférieure à 0,1 Watt (100 mW). -Bien entend l'invention n' est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple; en particulier, on pourra sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou remplacer,certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ - Enceinte thermiquement isolante, notamment pour dispositif électronique et plus particulièrement pour oscillateur à quartz, caractérisée par le fait que l'isolement thermique est obtenu par l'emploi d'un matériau divisé remplissant l'enceinte et ayant une faible conduction et une faible absorption thermique et réfléchissant la quasi totalité du rayonnement avant que celuici ntatteigne une paroi de l'enceinte. 2/ - Enceinte selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est soit sous vide soit sous un gaz à faible conduction thermique, et hermétiquement close. 3/ - Enceinte selon l'une des revendications précédentes caractérisée par le fait que le matériau divisé est constitué par des billes de matériau à fort indice de réfraction. 4/ - Enceinte selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les billes sont en verre. 5/ - Enceinte selon l'une des revendications 3 ou 4 caractérisée par le fait que le diamètre des billes est au plus égal au dixième de la distance la plus petite entre le dispositif et une paroi de l'enceinte.