Brevet FR2474092A1 — publié le 19810724

La présente invention concerne un procédé de chauf- fage de vitres en plusieurs feuilles, ainsi qu'une vitre transparente à plusieurs feuilles chauffée par l'espace entre les feuilles, particulièrement pour des véhicules automobiles. Le chauffage des vitres par un afflux d'air pré- chauffé est souvent insuffisant, particulièrement lorsqu' il s'agit de vitres épaisses, et il exige des arrivées d'air importantes. Il est déjà connu de chauffer une vitre transparente double par l'espace entre les feuilles. Dif - férentes dispositions ont été adoptées. Ainsi, il est con- nu par le Brevet des Etats Unis d'Amérique NO 16 50 922 et le Brevet de la République Fédérale Allemande NO 883 712 de souffler de l'air chaud dans l'espace intermédiaire. Mais étant donné que l'air contient de la poussière, il esu necessaire d'utiliser des filtres volumineux pour évi- ter de salir la vitre. Mais il est pratiquement impossible d'ô fer de Salir 2a t-re lorsque le filtre n'est pas en bon A-t at de fonctionnement ou encore en présence de conden- sations de Vapeurs d'huile, et par conséquent, ce genre de de chauffage n'a pas réussi à s'imposer. La solution qui consiste à rendre démontable une moitié de la vitre pour son nettoyage n'a pas non plus été mise en pratique. Il est également connu de remplir l'espace entre les feuilles de la vitre par un liquide incolore et de chauffer ce li- quide par des éléments chauffants électriques, la réparti- tion de la chaleur se faisant par convection (Brevets de la République Fédérale Allemande NO 521 946 et 21 32 372). Mais avec les dimensions actuellement courantes des vitres, la convection ne suffit plus pour répartir régulièrement la chaleur de sorte qu'une circulation forcée est nécessaire pour accroître le transfert de chaleur et obtenir une ré- partition régulière de la température dans la vitre, ce qui rend le chauffage coûteux et sujet à des perturbations. La solution qui consiste à chauffer un liquide conducteur de l'électricité par le passage d'un courant (Brevet de la République Fédérale Allemande NO 19 56 182, Revendica- tion 9) ne semble pas non plus réalisable car lesliquides tendent à se décomposer par le passage du courant. L'invention a donc pour objet de proposer un pro- cédé de chauffage d'une vitre transparente constituée par plusieurs feuilles, par l'espace entre les feuilles; l'invention a aussi pour objet de proposer une vitre qui peut être chauffée par l'espace entre les feuilles, de ma- nière qu'une grande quantité de chaleur puisse être trans- férée avec une grande régularité de la distribution de tem- pérature sur l'ensemble de la vitre, par des moyens sim- ples et pratiquement sans aucun risque de surchauffes lo- cales de la vitre. Selon l'invention, le résultat est obtenu par le fait que l'arrivée de chaleur entre les feuilles de la vitre est assurée par des vapeurs qui se condensent. L'espace entre les deux feuilles d'une vitre dou- ble constituent alors la zone de condensation d'un tube chauffant plan. Dans le cas des vitres triples, il existe deux espaces dont un seul, mais de préférence les deux, peuvent constituer des zones de condensation. Les vitres triples offrent l'avantage de permettre que la feuille in- termédiaire soit particulièrement épaisse et résistante, par exemple à l'abri des projectiles, les deux feuilles dont l'une est à l'extérieur et l'autre à l'intérieur pouvant êtres plus minces afin de permettre une bonne ci-r- culationde chaleur vers l'extérieur. Les feuilles sont chauffées par la chaleur de condensation fournie par une vapeur qui se condense et qui provient d'un liquide vapo- risé. Le liquide condensé sur les feuilles de la vitre revient par gravité. Au bord intérieur de la vitre, le condensat est directement évaporé ou récupéré, de manière connue, par une mèche et conduit par effet capillaire dans la zone d'évaporation o il est à nouveau vaporisé. La réalisation et le fonctionnement des tubes chauffants sont généralement connus et sont décrits par exemple en détail dans "Chemical Engineers Handbook" de Perry, Cha- pitre 9, pages 47, 48 (McGraw Hill 1973). Dans le but d'améliorer et de faciliter le reflux du condensat et la formation de pellicules liquides sur la surface des feuil- les, celles-ci peuvent être rugueuse ce qui est générale- ment obtenu par une légère attaque chimique, mais le plus souvent par un simple revêtement anti-reflets optiques (vaporisation d'une couche diminuant les reflets). Dans le but d'éliminer tout risque éventuel de brûlure au toucher de la vitre, ainsi que les tensions thermiques pendant l'échauffement, les liquides utilisés sont ceux dont la vapeur se condense sous une pression acceptable (0,2 à 3 bars) à environ20 à 600C. Une pression trop élevée présenterait un risque dans le cas o la vitre se briserait. Parmi les liquides qui conviennent, bouil- lant dans la plage correspondante de température, il faut citer les hydrocarbures halogénés, particulièrement fluo- rés, car ils sont ininflammables et pratiquement non to- xiques. Etant donné le rendement extrêmement élevé des tu- bes chauffants, une quantité de liquide de 10 à 50 cm3 par m2 de vitre suffisent en général pour remplir la zone de condensation et transférer la quantité voulue de chaleur. La distance entre les feuilles de la vitre multiple doit être d'une part la plus réduite possible afin d'éviter les reflets sur les différentes feuilles mais d'autre part suffisamment grande pour ne pas gêner la circulation des vapeurs et le retour du condensat. En général, des distan- ces de 2 à 5 mm conviennent. Si les faces intérieures des feuilles de la vitre sont anti-reflets, ce qui favorise en même temps le retour du condensat, il est possible de choi- sir une distance plus importante sans que cela pose des problèmes. Les différentes feuilles de la vitre multiple peuvent être chacune à une seule couche, par exemple en verre de sécurité, mais il est également possible d'utili- ser des feuilles individuelles en plusieurs couches, par exemple en verre de sécurité feuilleté. Dans ce dernier cas, des variations d'épaisseur des couches de verre et des couches de matière plastique qui les assemblent per- mettent de favoriser la circulation de chaleur de l'in- térieur vers l'extérieur de sorte qu'il est possible d'établir des températures variables sur les surfaces des vitres dirigéesvers l'intérieur du véhicule et vers l'ex- térieur. Il est bien entendu que ceci est encore plus fa- cile lorsqu'il s'agit de vitres triples avec deux zones de condensation car ces dernières peuvent être maintenues sans problème à des températures différentes. Etant donné que pendant le fonctionnement du tube thermique, des pres- sions différentes peuvent apparaître en fonction du milieu chauffé, il peut s'avérer utile de relier entre elles les deux moitiés de la vitre en des points déterminés de la surface de verre, avec des nervures ou des nodules, ces points de liaison étant situés de manière à gener le moins possible la visibilité. Une autre possibilité est de pré- contraindre les feuilles de la vitre pour que, sous l'ef- fet de la pression de fonctionnement, elles prennent la forme souhaitée par "gonflement". En ce qui concerne les vitres doubles qui sont faites en verre à plusieurs feuil- les collées, relativement épais et particulièrement diffi- ciles à chauffer selon les procédés courants, le procédé de chauffage selon l'invention convient particulièrement et de telles mesures ne sont généralement pas nécessaires en raison de la solidité de la matière. La fourniture de chaleur au tube chauffant peut se faire, soit en reliant la partie évaporateur du tube avec le circuit d'eau de refroidissement, soit en lui ame- nant des gaz d'échappement chauds. Mais il est également possible de chauffer l'évaporateur au moyen d'un autre tube chauffant intercalé. Il est bien entendu que l'évapo- rateur peut aussi être chauffé électriquement, par exemple par des tiges chauffantes. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaitront au oours de la description qui va suivre et sur le dessin annexé à titre d'exemples nulle- ment limitatifs et sur lequel: La Figure 1 représente une vitre double avec deux éléments chauffants, la Figure 2 est une coupe partielle de cette vitre, la Figure 3 représente un autre mode de réalisation d'une vitre double, et la Figure 4 illustre l'utilisation de cette vitre comme pare-brise d'un véhicule automobile. La Figure 1 représente donc une double vitre 1 dans laquelle pénètrent deux éléments chauffants 3 et 4. Ces éléments chauffants, qui peuvent être une extrémité d'un tube chauffant ou une résistance électrique sous gaine, produisent des vapeurs qui se condensent dans l'espace entre les feuilles de la vitre et qui s'écoulent ensuite vers le bas. Ils constituent l'élément d'évaporateur de c..urtc réaliséesous la forme d'un tube chauffant plan. Pour augmenter la solidité, les feuilles de la double vitre sont reliées entre elles en plusieurs points 5. La Figure 2 est une coupe partielle de la vitre de la Figure 1; elle montre les deux feuilles individuelles 6, 7, un élément chauffant 4 ainsi que deux points de ren- forcement 5. La Figure 3 représente un autre mode de réalisation comportant un tube 11. Par ce tube 11, partiellement re- présenté, le liquide condensé dans l'intervalle entre les feuilles de la vitre est ramené par effet de mèche vers la zone d'évaporation, non représentée, tandis que de la va- peur fraiche est amenée de cette zone d'évaporation vers la vitre. La Figure 4 montre le montage de cette vitre dans un véhicule à moteur. Dans ce cas, l'évaporateur est branché sur le circuit d'eau de refroidissement du véhicu- le. La Figure montre le tube 12 qui conduit la vapeur vers le pare-brise 1 et en reçoit le liquide, la conduite d'eau chaude 8 provenant du moteur ainsi que l'échangeur thermi- que 9 et le ventilateur 10 pour le chauffage du véhicule. Les avantages qu'offre l'invention résident surtout dans le fait qu'il est possible d'obtenir une répartition de chaleur extrêmement régulière, pratiquement isothermi- que, sur toute la vitre ce qui contribue à une bonne effi- cacité du chauffage du verre avec des tensions thermiques minimales. Ce mode de chauffage convient donc particulière- ment à des vitres epaisses, par exemples des vitres à l'abri des projectiles destinéesà des véhicules automobi- les militaires et des aéronefs. Un autre avantage de la répartition pratiquement isotherme de la température est la possibilité de créer un climat agréable dans le compar- timent des passagers carle confort et le bien être sont essentiellement influencés par la température des parois (des murs froids apportent. un inconfort dans une pièce chaude en elle-même), tout en permettant en outre de sup- primer les forts courants d'air nécessaires jusqu'à pré- sent pour dégivrer des vitres. REVENDICATIONS 1 - Procédé de chauffage d'une vitre à feuilles mul- tiples par arrivée de chaleur dans l'espace entres les feuilles, procédé caractérisé en ce que l'arrivée de cha- leur est assurée par des vapeurs qui se condensent entre les feuilles de la vitre. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arrivée de chaleur est assurée par des vapeurs qui se condensent entre 20 et 600C. 3 - Procédé selon la revendication I ou 2, caractéri- sé en ce que larrivée de chaleur est assurée par la conden- sation de vapeurs d'hydrocarbures halogénés. 4 - Vitre à feuilles multiples pouvant être chauffée par l'espace entre les feuilles, vitre caractérisée en ce que l'espace entre les feuilles de la vitre est réalisé sous la forme d'une zone de condensation d'un tube chauf- fant plan. - Vitre selon la revendication 4, caractériséeen ce que dans la zone de condensation, les surfaces de verre en regard sont rugueuses. 6 - Vitre selon la revendication 5, caractérisée en ce que la rugosité est formée par un revêtement anti-re- flets optique. 7 - Vitre selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que les feuilles individuelles de la vitre à feuilles multiples sont séparées l'une de l'autre d'une distance de 2 à 5 mm.