Brevet FR2502311A1 — publié le 19820924

La présente invention a pour objet un absorbeur solaire en élastomère souple. Elle a également pour objet un procédé de fabrication de cet absorbeur. On sait qu'un système de collection de l'énergie solaire comprend de façon générale un circuit parcouru par un fluide caloporteur, ce circuit étant constitué par un capteur solaire, un réservoir d'accumulation du fluide caloporteur, et par des moyens pour mettre en circulation le fluide entre le capteur solaire et le réservoir. Le capteur solaire peut être constitué par un simple absorbeur. Il peut également être disposé à l'intérieur d'un bottier de protection. On connatt divers types d'absorbeurs solaires. Par exemple, le brevet français 77 14752 déposé le 13 mai 1977 au nom du Commissariat à l'Energie Atomique pour "Système de collection de l'énergie solaire fonctionnant en dépression" décrit un absorbeur qui comporte deux plaques dont l'une est recouverte d'un matériau absorbant la lumière solaire. Ces plaques s'appuient sur un joint d'étanchéité disposé à leur périphérie. Elles sont tenues en place par l'effet de la dépression qui règne dans l'absorbeur. La présente invention concerne un procédé de fabrication permettant la réalisation d'un absorbeur de ce type, évitant l'emploi d'un moule coûteux. Plus précisément, l'absorbeur selon la présente invention, du genre de ceux qui comportent une face supérieure et un fond délimitant un espace parcouru par un liquide caloporteur qui entre à une extrémité de l'absorbeur et en ressort à l'autre, se caractérise en ce que le fond et la face supérieure sont constitués par des feuilles d'élastomère souples soudées par leur bordure, le fond comportant sur l'une de ses faces des plots qui maintiennent un espacement convenable entre le fond et la face supérieure. Selon que l'absorbeur est utilisé dans un système classique, c'est-à-d dans un systeme à l'intérieur duquel règne une surpression, ou dans un système de dépression, les plots sont soudés aux deux feuilles, ou ne sont solidaires que d'une seule feuille. Cet absorbeur peut être employé seul en tant que capteur et ne nécessite pas de bottier de protection ni de vitres. Il peut toutefois être également incorporé dans un tel ensemble. Lorsqu'il est utilisé seul, il peut être disposé comme couverture de bâtiment au être placé par terre, par exemple pour le chauffage dtune piscine Le procédé de fabrication de cet absorbeur se caractérise en ce que - on dispose une première feuille d'élastomère souple non vulcanisée sur une plaque comportant des orifi ces répartis sur sa surface, l'épaisseur de cette plaque étant égale à la hauteur des plots ; - on dispose une deuxième feuille d'élastomère, vulea nisée, sur la première feuille on presse la première feuille entre la plaque et la feuille vulcanisée, de sorte qu'elle remplit les orifices de la plaque tout en la recouvrant d'une couche mince ;; - on démoule la feuille portant les plots en relief - on place du côté des plots une troisième feuille d'élastomère vulcanisée que l'on soude en bordure de la précédente par chauffage sous pression. L'utilisation de la feuille vulcanisée permet d'éviter l'emploi d'un moule de type classique qui est coûteux. En effet, on réduit par ce moyen la for-mation de bavures sur les bords du fond de l'absor beur, bavures qui se produiraient sans cela sous l'effet de la pression au début de la phase de vulcanisation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue partielle en perspective d'un absorbeur solaire selon l'invention, - la figure 2 illustre l'opération de formage des plots sur la face de la feuille d'élastomère souple, - la figure 3 représente un détail d'un absorbeur selon l'invention. On a représenté sur la figure 1 une vue partielle en perspective d'un absorbeur solaire 1 réalisé conformément à l'invention. Il se compose d'une face supérieure 2 et d'un fond 4 en élastomère souple, qui délimitent un espace à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur chargé d'évacuer la chaleur absorbée. Le fluide caloporteur pénètre à l'intérieur de l'absorbeur 1 par la canalisation d'amenée 6 selon le sens de la flèche 8 et se répartit ensuite sur toute la surface du capteur. Il ressort à l'extrémité opposée, à laquelle est disposé un collecteur de sortie (non représenté). Afin d'améliorer la répartition du fluide caloporteur sur toute la surface de l'absorbeur, on dispose aux extrémités du capteur, près des entrées et sorties, des plots continus formant des barrettes perpendiculaires à l'écoulement du fluide caloporteur. L'espacement entre la face supérieure 2 et le fond 4 est maintenu par des plots 10 solidaires du fond. Toutefois, comme on l'expliquera par la suite, les plots 10 sont soudés à la face supérieure dans lecas où l'absorbeur fonctionne en surpression. Pour assurer une bonne irrigation de toute la surface de l'absorbeur et pour régler la perte de charge lors de l'écoulement à des valeurs convenables, il est nécessaire de pouvoir choisir aisément la largeur et la hauteur des plots 10, leur disposition, la largeur des passages entre les plots entre lesquels s'écoule le liquide caloporteur. Ces dimensions peuvent de manière préférentielle être déterminées comme suit :-la distance d entre deux plots 10 peut varier de 3 à 8 mm, leur diamètre est compris. entre 3 et 5 Elra, et leur hauteur entre 1 et 4 mm. L'absorbeur 1 peut être utilisé en dépression, comme c'est le cas de l'absorbeur décrit dans le brevet n0 77 14752 cité précédemment Dans ce cas, les plots 10 sont solidaires de l'une- seulement des feuilles d'élastomère souples 2 et 4. Il est alors nécessaire que la distance d (voir figure 2) entre deux plots 10. ne soit pas excessive afin d'éviter que les faces de l'absorbeur ne se rapprochent l'une de l'autre par flexion sous l'effet de la dépression. En effet, ce phénomène aurait pour conséquence d'alqgmenter la perte de charge subie au cours de la traversée de l'absorbeur et de diminuer l'écoulement du fluide caloporteur. L'absorbeur 1 peut également être utilisé avec un écoulement du liquide caloporteur en légère surpression par rapport à la pression atmosphérique. Dans ce cas, chacune des feuilles 1 et 2 adhère à la surface des plots 10. Dans ce cas également, la distance d entre les plots doit être limitée pour éviter une déformation inverse des feuilles souples sous l'effet de la surpression du fluide caloporteur. L'absorbeur de l'invention est réalisé sous forme de nappes de 1,5 à 2 m de largeur. Ces nappes peuvent être reliées ensemble par leurs bords latéraux de façon à juxtaposer plusieurs absorbeurs pour former une surface de grandes dimensions. Pour faciliter le raccordement de deux absorbeurs, on prévoit des rainures 12 dans les bordures latérales de ceux-ci. Les bords latéraux, de largeur choisie en fonction de l'usage, peuvent être utilisés à deux fins : a)assurer une étanchéité totale par soudure dans le cas d'un capteur sans vitrage, b)dans le cas où l'absorbeur solaire est logé à l'in térieur d'un bottier comportant un fond 20 et une couverture transparente 22, comme représenté sur la figure 3, les bords latéraux peuvent être pincés en tre le fond 20 et la couverture 22 pour réaliser one étanchéité. L'invention a également pour objet un procédé dé de réalisation d'un absorbeur solaire tel que celui qui vient d'être décrit. Selon ce procédé, on forme les plots de séparation 10 à l'aide d'une plaque perforée, dont l'épaisseur est égale à la hauteur des plots. Cette plaque peut être métallique ou réalisée en un matériau souple. Comme on peut le voir sur la figure 2, une première feuille 14 en élastomère non vulcanisée est placée directement contre la plaque perforée 16. L'épaisseur de la feuille d'élastomère 14 est déterminée de telle manière que, après déformation, elle remplisse le volume de l'ensemble des perforations de la plaque 16 tout en recouvrant encore la surface de la plaque 16 d'une couche mince d'épaisseur e comprise entre 0,5 et 0,2 mm. On place ensuite une deuxième feuille 18, en élastomère vulcanisé, au-dessus de la touille 14. La feuille 18 accolée à la feuille 14 constituera le fond 4 de l'absorbeur solaire 1. La feuille 14 adhérera à la feuille 18 au cours de l'étape ultérieure de vulcanisation. L'utilisation de la feuille vulcanisée 18 permet d'éviter l'emploi d'un moule de type classique. En effet, gracie au procédé de l'invention, on réduit la formation de bavures sur les bords du fond 4. Les mouvements latéraux d'écoulement sont ainsi limités à la feuille non vulcanisée 14.La feuille vulcanisée 18 ne flue pas sous la pression. Cette pression s'établit de façon uniforme sur toute la largeur de la plaque, en évitant la formation de porosités pendant la vulcanisation et en assurant un bon remplissage des perforations de la plaque 16. Ces perforations sont remplies en totalité, ce qui assure une bonne régularité de la dimension et de la forme des plots 10. On pressé ensuite la feuille non vulcanisée 14 entre la plaque 16 perforée et la feuille vulcani- sée 18. Cette pression peut être obtenue par des procédés connus. On peut par exemple la serrer entre les plateaux d'une presse. On peut également procéder en continu en mettant sous pression la feuille 14 entre le cylindre chauffant et la courroie sans fin d'une machine à vulcaniser en continu type AUMA couramment utilisée pour la vulcanisation continue des bandes de caoutchouc. On ajoute Si nécessaire des bandes de liaison par endroit. De préférence, la plaque 16 ou la courroie n'est pas perforée sur toute sa surface. Elle comporte une bande non perforée tout autour de la surface intérieure perforée. La feuille non vulcanisée 14 est disposée de manière à recouvrir seulement la surface perforée. Au contraire, la feuille vulcanisée 18 recouvre la totalité de la plaque 16, y compris la bande non perforée, sur les quatre côtés. On assure ainsi la réalisation d'une bande d'encadrement lisse destinée à être soudée à la feuille de couverture. Dans le cas d'un procédé dans lequel la pression de serrage de la feuille 14 est obtenue de manière continue, on réalise par le même moyen deux bandes d'encadrement discontinues sur les deux côtés de la plaque. On démoule ensuite la feuille 14 qui porte le relief des plots 10. Le fond 4 de l'absorbeur est ainsi terminé. Sur ce fond, on place une autre feuille d'élastomère vulcanisé qui constituera la face supérieure 2 de l'absorbeur. Cette feuille est soudée en bordure de la précédente à l'aide de bandes d'apport en élastomère non vulcanisé, ou à l'aide d'un dépôt en solution d'un mélange d'élastomère également non vulcanisé. La soudure entre le fond et la face supérieure est effectuée par chauffage sous pression dans une deuxième opération utilisant des procédés couramment utilisés dans l'industrie du caoutchouc. Au cours du soudage des bordures du fond et de la face supérieure de l'absorbeur, on réalise les entrées et sorties de fluide caloporteur en vulcanisant les plaques autour des tuyaux d'amenée de fluide tels que 6, réalisés également en élastomère. On peut aussi, pour les absorbeurs de grande dimension, placer l'amenée de fluide au centre de l'absorbeur et effectuer le raccordement à l'aide d'un embout en matière plastique ou en métal qui est enserré entre les bords des deux plaques lors de leur soudure. REVENDICATIONS 1. Absorbeur solaire, du genre de ceux qui comportent une face supérieure et un fond délimitant un espace parcouru par un liquide caloporteur qui entre à une extrémité de l'absorbeur et en ressort à l'autre, caractérisé en ce que le fond (4) et la face supérieure (2) sont constitues par des feuilles d'élastomère souples, soudées par leur bordure, le fond (4) comportant sur 11 une de ses faces des plots (10) qui maintiennent un espacement convenable entre le fond et la face supérieure. 2. Absorbeur solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots d'espacement (10) sont solidaires de chacune des faces (2) et (4) afin de contenir une surpression régnant à l'intérieur de l'absorbeur. 3. Absorbeur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les tuyaux d'amenée (6) et d'évacuation du fluide calopor- teur sont réalisés en élastomère et sont fixés par vulcanisation du fond (4) et de la face supérieu- re (2). 4. Absorbeur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les tuyaux d'amenée (6) et d'évacuation du fluide caloporteur sont réalisés en plastique ou en métal. 5. Absorbeur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les bordures latérales des plaques comportent des rainures (12) permettant de faciliter le raccordement de deux absorbeurs. 6. Absorbeur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'espace libre (d) entre deux plots (10) est compris entre 3 et 8 mm. 7. Absorbeur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le diamètre des plots (10) est compris entre 3 et 5 mm. 8. Absorbeur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la hauteur des plots est comprise entre 1 et 4 mm. 9. Absorbeur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comme porte, près des entrées et sorties, des plots continus formant des barrettes perpendiculaires à l'écoulement du fluide caloporteur afin de forcer ce dernier à se répartir sur toute sa surface. 10. Procédé de réalisation d'un absorbeur solaire, caractérisé en ce que - on dispose une première feuille d'elastomère (14) non vulcanisé sur une plaque (16) comportant des orifices (17) répartis sur sa surface, l'épaisseur de la plaque (16) étant égale à la hauteur des plots (10), - on dispose une feuille (18) d'élastomère vulcanisé sur la feuille (14), - on presse la feuille (14) entre la plaque perforée (16) et la feuille vulcanisée (18) de sorte qu'elle remplit les orifices (17) de la plaque (16) tout en la recouvrant encore d'une couche mince d'épais seur e, - on démoule la feuille (14) qui porte le relief des plots (10), - on place une feuille (2) en élastomère vulcanisé sur l'ensemble formé par les feuilles (14) et (18) du côté des plots (10), - on assemble la feuille (2) d'une part et les feuil les (14 et 18) d'autre part par soudage de leurs bordures. 11. Procédé de fabrication d'un absorbeur solaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on presse la feuille (14) entre les plateaux. d'une presse. 12. Procédé de fabrication d'un absorbeur solaire selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on serre la feuille (14) entre le CyUndre et la courroie d'une machine à vulcaniser en continu. 13. Procédé de fabrication d'un absorbeur solaire selon la revendication 11, caractérisé en ce que la plaque (16) comporte une bande non perforee encadrant la zone intérieure perforée, la feuille non vulcanisée (14) recouvrant seulement la zone perforée de la plaque (16), tandis que la feuille vulcanisée (18) recouvre la totalité de la plaque (16) afin d'assurer la présence d'une bande d'encadrement lisse destinée à être soudée à la face supérieure de 1'absorbeur. 14. Procédé de fabrication d'un absorbeur solaire selon la revendication 12, caractérise en ce qu'on réalise deux bandes discontinues sur deux cotés du fond de l'absorbeur solaire.