Brevet FR2667349A1 — publié le 19920403

La présente invention concerne un système de vitrage à opacité variable. De tels vitrages trouvent de nombreuses applications dans le domaine du bâtiment, de la construction de serres et de l'industrie automobile. On connait dans l'art antérieur différentes solutions pour faire varier l'opacité d'un vitrage. Dans le domaine de l'agriculture, on réalise dans certaines régions le chaulage des serres pour limiter la chaleur à l'intérieur des serres pendant l'été. Dans le domaine du bâtiment, on réalise habituellement cette fonction à l'aide de stores, parfois commandés électriquement. Les différentes solutions de l'art antérieure ne sont pas réellement satisfaisantes. Le chaulage implique en effet une opération manuelle fastidieuse aussi bien au moment de la préparation des vitrages qu'au moment du nettoyage en fin de saison. Les systèmes mécaniques actuellement employés dans le domaine du bâtiment nécessitent des installations mécaniques couteuses, pas toujours fiables, et souvent peu compatibles avec les recherches actuelles en matière d'ésthétique architecturale. On a également proposé dans l'art antérieur des matériaux mettant en oeuvre des cristaux liquides connus sous le nom de "photogray". Ces matériaux sont toutefois très couteux, difficiles à réaliser dans des dimensions requises pour la construction de serres ou d'immeubles, et sont sensibles aux températures extrêmes. De ce fait, leur application est restée limité au domaine de la lunetterie, de l'optique, et dans certains domaines très spécifiques dans lesquels les considérations financières ne sont pas déterminantes. On a également proposé dans l'art antérieur de réaliser un système constitué de deux vitrages plans transparents, dont l'un est mobile par rapport à l'autre, permettant l'injection d'un liquide coloré entre les deux vitrages. Le dispositif connu dans l'art antérieur prévoit l'injection du liquide coloré en un point unique du vitrage, ou en une pluralité de points répartis sur un coté du vitrage. De la même façon, la vidange du liquide s'effectue par en un point unique ou en une pluralité de points disposés sur un même coté du vitrage. Cette solution est certes intéressante en théorie, Mais n'a pu être effectivement mise en oeuvre. En effet, il apparait que les vitrages ne restent jamais parallèles entre eux en raison de la circulation inhomogène du liquide.En conséquence, les vitrages forment un drièdre empèchant la vidange du liquide coloré lorsqu'une dépression est appliquée sur le coté muni du ou des conduits raccordés à une pompe. De plus, les volumes injectés atteignent des proportions prohibitives pour des vitrages de grande dimensions. Il en résulte un temps de réponse lent et une répartition inégale du liquide coloré. Le but du système de vitrage selon la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une solution efficace, d'une mise en ouvre simple et d'un coût raisonnable. La présente invention concerne plus particulièrement un système de vitrage à opacité variable caractérisé en ce qu'il est constitué par au moins deux feuilles sensiblement parallèles constituées en un matériau transparent entre lesquelles un liquide au moins partiellement absorbant peut être introduit ou retirer pour faire varier le taux d'absorbtion global dudit système de vitrage, lesdites feuilles étant mobiles dans une direction perpendiculaire à leur surface entre une position dans laquelle les surfaces internes sont espacées d'une distance correspondant au film minimum que l'on peut obtenir compte tenue de la présence de l'agent tensio-actif, et une position dans laquelle lesdites surfaces internes sont écartées d'une distance correspondant sensiblement à l'épaisseur opacifiante du film de fluide.Le système de vitrage selon l'invention comporte des moyens raccordés à une réservoir de liquide d'une part et à une pompe d'aspiration d'autre part, l'injection et l'aspiration du liquide coloré s'effectuant en au moins deux points sensiblement opposés. Par "épaisseur opacifiante", on entend l'épaisseur nécessaire et suffisante pour absorber la proportion requise d'énergie incidente. La persistance du film de liquide évite l'introduction d'air entre les deux vitres ou le collage du fait de la création d'un vide entre lesdites vitres. Lorsque le liquide est injecté dans l'interface délimitée par les deux feuilles en matières transparentes, il absorbe une partie de l'énergie lumineuse et forme un écran partiel. Par contre, lorsque le liquide teinté est retiré de ladite interface, l'espace entre les deux feuilles transparentes est rempli par un film extrêmement mince ne présentant plus aucune absorbtion lumineuse, dans le cas d'un circuit de liquide scellé, et laisse donc passé la totalité du rayonnement lumineux. L'injection et l'aspiration du liquide en au moins deux points opposés permet d'assurer un déplacement parallèle des deux vitres, et évite la formation d'un dièdre empèchant l'écoulement du fluide. Les surfaces intérieures des deux feuilles transparentes sont adjacentes en l'absence de fluide, et sont séparées en présence de liquide d'une distance correspondant sensiblement à l'épaisseur opacifiante de la couche de fluide. De préférence, l'absorbtion du liquide et/ou l'injection de liquide s'effectue sur toute la périphérie des feuilles de matière transparente, qui sont de préférence des vitres planes en verre minéral ou organique. Il est parfaitement envisageable d'associer au deux feuilles susmentionnées d'autres feuilles ou plaques transparentes, par exemple pour réaliser un vitrage multiple améliorant l'isolation thermique ou phonique. Selon un mode de réalisation préféré, le système de vitrage à opacité variable selon l'invention comporte au moins une feuille transparente revêtue d'une pellicule semiréfléchissante. La conjugaison entre l'interface remplie du liquide teinté et la surface semi-réfléchissante permet de réaliser une surface vitrée présentant un taux de réflexion de la lumière et de la chaleur élevé vers l'extérieur, et une transmission sans réflexion de l'intérieur. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux en ce qu'il évite que le système de vitrage dans son état opacifié ne se comporte en capteur de chaleur. Dans ce mode de réalisation, l'énergie solaire n'est pas absorbée, mais est pour l'essentiel réfléchie dans des proportions proportionnelles à l'opacification.On évite ainsi une augmentation indésirable de la température à l'intérieur de la structure muni du système de vitrage selon l'invention. Par ailleurs, lorsque le système de vitrage selon l'invention est mis en oeuvre sur une façade exposée au sud, elle permet de tirer un profit optimal de l'ensoleillement en hiver afin de contribuer au chauffage, tandis qu'en été, les propriétés réfléchissantes empêchent une augmentation trop importante de la température régnant à l'intérieur du bâtiment ainsi équipé. Il en découle des avantages évidents en matière d'économie d'énergie, et une contribution non négligeables au chauffage en hiver et à la climatisation en été. De préférence, le système de vitrage selon l'invention comporte un conduit périphérique entourant en totalité le périmètre de l'interface délimitée par les deux vitres (8, 9) Selon un mode de réalisation préféré, le système de vitrage à opacité variable selon l'invention est constitué par deux feuilles rigides réunies latéralement par un joint déformable étanche, le dit système de vitrage comportant au moins un orifice de communication avec un circuit de fluide. Par joint déformable, il faut entendre un joint acceptant le déplacement relatif des deux feuilles de matériau transparent sans perdre son étanchéité. le joint étanche est par exemple constitué en silicone et présente la particularité de ne comporter aucune partie intercalaire venant se positionner entre les deux feuilles transparentes. Ainsi, la dépression créée laisse entre les surfaces internes des deux feuilles transparentes le film le plus mince autorisé par les caractéristiques de l'agent tensio-actif mis en oeuvre, et en conséquence le volume de l'interface est réduit pratiquement à zéro. Cela se traduit par une élimination quasi-totale du liquide teinté en dehors des phases d'opacification. De préférence, les deux feuilles ou plaques de matériaux transparents sont réunies par un joint latéral en forme de gouttière semi-rigide, dont le bord intérieur des lèvres est collé sur les surfaces extérieures desdites feuilles, le fond de la gouttière et la tranche des feuilles transparentes délimitant un canal de circulation du liquide teinté. Avantageusement, le joint comporte un conduit débouchant dans ledit canal de circulation. Le liquide introduit dans le canal de circulation se répartie tout autour des feuilles transparentes, et pénètre dans l'interface pour former une couche uniforme de faible épaisseur. Le liquide est de préférence composé d'une solution acqueuse de pigments dissous dans un alcool, et d'au moins un additif tel qu'un agent mouillant, un anti-moussant, un antigel, ou un bactéricide. L'agent mouillant permet de réduire la tension superficielle du liquide, et donc de réduire l'épaisseur opacifiante de la couche de liquide introduite entre les deux feuilles transparentes. De préférence, le circuit contenant le liquide est scellé en l'absence d'air, afin d'éviter la formation de bulles dans le volume défini entre les deux feuilles ou plaques transparentes. Selon un mode de réalisation particulier, le système de vitrage à opacité variable comporte en outre un cadre rigide entourant le joint en forme de gouttière. Selon un exemple de réalisation, le circuit de liquide comporte une pompe de circulation, un réservoir de liquide et une vanne disposé entre la pompe et l'arrivée de liquide entre les deux feuilles transparentes. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins où: - la figure 1 représente une vue schématique du système de vitrage selon l'invention. - la figure 2 représente une vue selon une coupe AA' - la figure 3 représente une vue selon une coupe AA' en état d'opacification. - la figure 4 représente une vue en coupe d'une variante d'éxecution - la figure 5 représente une vue en coupe d'une deuxième variante d'éxecution La figure 1 représente une vue schématique du système selon l'invention. Il est constitué par un vitrage (i) monté dans un cadre (2) . Le cadre est par exemple constitué par un profilé en aluminium ou en matériau composite. Ce cadre (2) entoure complètement une vitre (3) constituée de deux plaques de matière transparente, par exemple deux vitres de verre. Le système comporte en outre un conduit (4) d'arrivée d'un liquide (25) teinté. La circulation du liquide (25) est assurée par une pompe (5) . Pour éviter le refoulement du liquide (25) lorsque la pompe est arrêtée, le circuit de liquide (25) comporte en outre une vanne (6) commandé électriquement. Le système est complété par un réservoir (7) . L'ensemble du circuit de liquide (25) est scellé en l'absence d'air. La figure 2 représente une vue selon une coupe AA', dans un premier état dans lequel le système de vitrage laisse passer le maximum de lumière. Les deux vitres (8), (9) sont séparées uniquement par le film minimum subsistant compte tenu des caractéristiques de l'agent tensio-actif employé. Un joint (11) en forme de gouttière, présentant une section en U, est collé sur tout le pourtour des vitres (8), (9). Ce joint est du type silicone, et est collé de manière étanche par l'intermédiaire des surfaces intérieures (12), (13) des deux lèvres (14), (15) sur les surfaces extérieures des vitres. Le fond du joint est semi-rigide de façon à ne jamais venir en contact avec la tranche des deux vitres. Cette semi-rigidité est obtenue par tout moyen connu par l'Homme de Métier. A titre d'exemple, le fond présente une sur-épaisseur évitant l'écrasement de la gouttière lorsque la pompe crée une dépression dans le conduit d'aspiration, qui dans l'exemple décrit est également le conduit d'injection. Selon un autre exemple, le fond du joint est solidaire du cadre rigide, ce qui limite la déformation du joint même lorsque celui ci présente une grande souplesse. Le joint peut en particulier être solidarisé avec le cadre par collage. Une autre solution consiste à utiliser un joint composer d'un fond rigide non déformable coopérant de façon élastique avec des lèvres de raccordement avec chacune des vitres. Le fond du joint (16) présente un ou plusieurs orifices de communication avec un ou plusieurs conduits (4) d'arrivée de fluide. Le cadre (2) une gorge (17) dans laquelle prennent place les deux vitres (8), (9) et le joint en silicone (11). La largeur de la gorge (17) est légèrement supérieure à l'épaisseur des deux vitres (8), (9) enserrées dans le joint (11) de façon à permettre une dilatation de l'ensemble au moment de l'injection du liquide (25) teinté. La profilé du cadre (2) présente par ailleurs les caractéristiques habituels à ce type de cadre. La surface extérieure de la vitre extérieure (8) est recouverte par une couche semi-réfléchissante (18) déposée par exemple par évaporation ou par tout autre procédé connu. La figure 3 représente une vue selon la même coupe AA', le système étant cette fois dans son état d'opacification. Le liquide (25) est injecté par l'intermédiaire du conduit d'arrivée de liquide (4) dans le joint, et rempli le canal de circulation (20) compris entre le joint (11) et la tranche (21), (22) des vitres respectivement (8) (9). La déformation du joint (11) est limitée par la forme de la gorge (17) du profilé (2). Le liquide (25) pénètre dans l'interface compris entre la vitre extérieure (8) et la vitre intérieure (9). L'introduction du liquide (25) se fait de façon sensiblement homogène sur toute la surface des vitres, et provoque un écartement faible desdites vitres.Le volume de liquide (25) introduit dans l'interface (10) provoque une absorption plus ou moins importante de l'intensité lumineuse, en fonction de la densité de pigments absorbants dans le liquide (25), et de leur qualités. L'importance de l'absorption est par ailleurs fonction de l'épaisseur de la couche de liquide (25), et peut donc être dans une certaine mesure ajustée en par le volume de liquide (25) injecté. Lorsque le volume de liquide (25) requis est introduit dans l'interface (10), la pompe (5) est arrêtée et la vanne (6) est fermée. On évite ainsi le reflux intempestif du liquide (25). Inversement, pour augmenter la transmission de lumière, on provoque à l'aide de la pompe (5) une dépression dans le conduit (4). Le liquide (25) est ainsi aspiré dans le canal de circulation (20) entourant les deux vitres, et est rejeté dans le réservoir (7). Les vitres sont appliquées l'une contre l'autre par la pression atmosphérique. Le liquide (25) est constitué par une solution acqueuse de colorants organiques habituellement utilisés pour le teinte de fibres textiles, dilués dans de l'alcool. On ajoute à cette solution du glycol ou un produit similaire, présentant d'une part une fonction antigel, et d'autre part une fonction d'agent mouillant réduisant la tension superficielle du liquide (25) . Il est ainsi possible de former une couche de fluide de faible épaisseur de l'ordre de quelques microns, qui devient pratiquement transparente. Par ailleurs, il est possible d'ajouter au liquide (25) différents additifs, tels que des agents antibactériens. La présente invention a été décrite dans ce qui précède à titre d'exemple non limitatif. Il est possible de la réaliser sous de nombreuses variantes. En particulier, la circulation du liquide (25) peut être assurée non pas par une pompe, mais par le déplacement du réservoir de liquide (25) à une hauteur soit supérieure au niveau de l'interface des vitres pour assurer l'opacification, soit à un niveau inférieur pour assurer le retrait du liquide (25) par gravité. Selon un mode de réalisation décrit en figure 4, le conduit périphérique est constitué d'une part par la gorge (17) du profilé (2) et d'autre part par le deux joints latéraux (30, 31) assurant d'une part l'étanchéité entre les vitres (8), (9) et le profilé (2), et d'autre part la solidarisation desdites vitres avec le profilé (2). Le conduit de circulation de fluide (4) est raccordé directement sur le profilé (2) par l'intermédiaire d'un raccord (32) de type connu. Les joints (30, 31) sont réalisés en un matériau imperméable déformable élastiquement, de façon à pouvoir absorber les variations de l'espacement des vitres lors du passage de la phase d'opacification à la phase de transparence et inversement.Le bord des vitres (8, 9) présente un biseau respectivement (33, 34) facilitant l'écoulement des fluides depuis depuis le conduit périphérique (35) jusque dans l'interface (10), et favorise l'écartement des deux vitres lors de l'arrivée du liquide teinté. La figure 5 représente une autre variante de réalisation dans laquelle l'une des vitres (9) est collée directement sur le profilé (2). L'autre vitre (9) coopère avec le profilé (2) par l'intermédiaire d'un joint (36) imperméable déformable élastiquement. La vitre mobile (8) non collé sur l'armature (2) est décalée, ou de dimension inférieure, le conduit périphérique de fluide (37) étant délimité par le bord de la vitre (9) collée sur le profilé (20, le fond du profilé faisant face à la tranche des vitres (8, 9) et le joint (36). Il est également envisageable d'intégrer les différents éléments constituant le circuit de liquide dans le cadre, et de les compléter par des moyens de commande, par exemple un interrupteur électrique commandant le fonctionnement de la pompe et de la vanne, ou de capteurs de température ou d'éclairement automatisant le fonctionnement du système. Le présent invention trouve de nombreuses applications, en particulier dans les domaines de la construction d'immeubles de bureaux ou de logements, de la réalisation de cloisons intérieures, de la construction de serres et de la fabrication de toits de voiture et de véhicules de loisirs. REVENDICATIONS 1 - Système de vitrage à opacité variable caractérisé en ce qu'il est constitué par au moins deux feuilles (8), (9) parallèles d'un matériau transparent entre lesquelles un liquide (25) au moins partiellement absorbant peut être introduit ou retirer pour faire varier le taux d'absorbtion global dudit système de vitrage, lesdites feuilles étant mobiles parallèlement dans une direction perpendiculaire à leur surface entre une position dans laquelle les surfaces internes sont espacées d'une distance correspondant au film minimum que l'on peut obtenir compte tenue de la présence de l'agent tensio-actif, et une position dans laquelle lesdites surfaces internes sont écartées d'une distance correspondant sensiblement à l'épaisseur opacifiante du film de fluide, les moyens d'aspiration du liquide coloré agissant en au moins deux points sensiblement opposés. 2 - Système de vitrage à opacité variable selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'une au moins des feuilles transparentes (8), (9) comporte une pellicule (24) semi-réfléchissante. 3 - Système de vitrage à opacité variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce qu'il comporte un conduit périphérique (20,35,37) entourant en totalité le périmètre de l'interface (10) délimité par les deux vitres (8, 9). 4 - Système de vitrage à opacité variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu il est constitué par deux feuilles rigides (8), (9) réunies latéralement par un joint étanche (11) déformable, le dit système de vitrage comportant au moins un orifice de communication avec un circuit de liquide (25). 5 - Système de vitrage à opacité variable selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que deux feuilles (8), (9) de matériaux transparents sont réunies par un joint latéral (11) en forme de gouttière, dont le bord intérieur des lèvres (12), (13) est collé sur les surfaces extérieures desdites feuilles, le fond de la gouttière (16) et les tranches (21), (22) des feuilles transparentes (8), (9) délimitant un canal (20) de circulation du liquide (25) teinté. 6 - Système de vitrage à opacité variable selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce qu'un conduit (4) débouche dans ledit canal (20) de circulation périphérique. 7 - Système de vitrage à opacité variable selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le liquide (25) est composé d'une solution acqueuse de colorants organiques, et d'au moins un additif tel qu'un agent mouillant, un anti-moussant, un antigel, ou un bactéricide. 8 - Système de vitrage à opacité variable selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit contenant le liquide (25) est scellé en l'absence d'air. 9 - Système de vitrage à opacité variable selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un cadre rigide (2) entourant le joint en forme de gouttière. 10 - Système de vitrage à opacité variable selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le circuit de liquide (25) comporte une pompe de circulation, un réservoir de liquide (25) et une vanne disposé entre la pompe et l'arrivée de liquide (25) entre les deux feuilles transparentes. 11 - Serres du type comportant une armature rigide et des plaques de matériaux au moins partiellement transparent caractérisé en ce que lesdites plaques sont constituées par des systèmes de vitrage conformes à l'une quelconque de revendications précédentes.