Brevet FR2769337A1 — publié le 19990409

ELEMENT VITRE ISOLANT. L'invention concerne des éléments vitrés isolants composés d'au moins deux feuilles de verre séparées l'une de l'autre par un faible espace dans lequel le vide a été réalisé. II est usuel pour obtenir une isolation thermique et/ou acoustique de réaliser des vitrages isolants comportant deux feuilles de verre séparées l'une de l'autre par une lame d'air relativement importante. De tels vitrages apportent une isolation thermique jugées insatisfaisante pour certaines applications. Pour y remédier, il est connu de réaliser des vitrages comportant trois feuilles de verre et l'une des lames d'air pouvant être remplacée par un gaz, par exemple, le krypton. Ces vitrages ont des propriétés d'isolation thermique nettement améliorées, mais sont d'une épaisseur telle qu'il n'est pas toujours aisé de les utiliser. Par ailleurs, la demande actuelle des utilisateurs s'oriente vers une isolation thermique des vitrages équivalente à celle des parois pleines, c'est-àdire des murs. II a déjà été proposé, notamment dans la demande de brevet EP-A-0 645 516 des vitrages isolants constitués de deux feuilles de verre séparées l'une de l'autre par un faible espace dans lequel le vide a été réalisé. Les feuilles de verre sont séparées l'une de l'autre par des plots répartis sur toute la surface et réunies à leur périphérie par un joint de scellage minéral. Ces vitrages procurent du fait du vide une très bonne isolation mais du fait de cette très bonne isolation, ils peuvent être rapidement recouverts de condensation, voire de givre, par exemple lors d'une augmentation "brutale" de la température de l'air ambiant. En effet, du fait du vide réalisé entre les deux feuilles de verre constituant le vitrage, il n'existe pas de transfert thermique entre les deux feuilles de verre. De cette manière, chaque feuille de verre est à la température de l'air ambiant vers lequel elle est orientée et leur températures respectives n'interfèrent pas entre elles contrairement aux vitrages isolants usuels. Lors d'une augmentation "brutale" de la température de l'air ambiant, la face du vitrage orientée vers cet air ambiant ne se réchauffe pas à la même vitesse et peut ainsi présenter une température inférieure à la température de point de rosée de cet air ambiant, d'où l'apparition de condensations, voir même de givre si la température de la feuille de verre est très basse. Par augmentation "brutale" de température de l'air ambiant, on entend une augmentation de température dont la vitesse de variation est sensiblement supérieure à la vitesse de variation conséquente de la température de la feuille de verre en contact avec cet air ambiant. Ainsi, malgré leur très bonne isolation, ces types de vitrages isolants perdent leur fonction première lors de certaines applications, telles que, par exemple, comme porte d'enceinte frigorifique après ouverture, c'est-à-dire qu'ils ne remplissent plus leur fonction de visibilité au travers de la paroi du fait de cette perte de transparence temporaire. L'invention a pour but de réaliser un élément vitré isolant, composé d'au moins deux feuilles de verre séparées l'une de l'autre par un faible espace dans lequel le vide a été réalisé, qui permet de limiter l'apparition de condensation ou de givre. L'invention propose ainsi un élément vitré constitué d'au moins deux feuilles de verre entre lesquelles un vide a été réalisé, séparées l'une de l'autre par des plots répartis sur toute la surface et réunies à leur périphérie par un joint de scellage minéral, L'élément vitré étant pourvu d'au moins un élément de chauffage sur au moins une face d'au moins une feuille de verre dudit élément vitré. De cette manière, il est possible de chauffer la feuille de verre pourvue de l'élément de chauffage à une température supérieure à la température de point de rosée de l'air ambiant en contact avec cette feuille. Toute apparition de condensation ou de givre est ainsi évitée et l'élément vitré garde son caractère transparent. De plus, grâce à la bonne performance d'isolation thermique de l'élément, il est possible de réaliser un vitrage avec une seule ou deux faces chauffantes suivant les applications visées. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, au moins une couche conductrice est déposée sur au moins une partie d'au moins une face interne dudit élément vitré et s'étend entre deux lignes collectrices d'amenée du courant. On entend par face interne, une face ultérieurement au contact du vide. Avantageusement, en déposant une couche conductrice sur une face interne, on évite toute dégradation possible ultérieure, par exemple par un nettoyage trop agressif de l'élément vitré. Avantageusement, la couche conductrice est une couche basse émissive conductrice d'oxyde métallique telle que par exemple une couche d'oxyde d'étain dopé au fluor déposée par pyrolyse ou de métal telle que, par exemple, une couche à base d'argent déposée sous vide, cette couche pouvant contribuer à la fonction d'isolation thermique. Selon une réalisation avantageuse de l'invention, les deux faces internes dudit élément vitré sont recouvertes d'au moins une couche conductrice et les plots en contact avec ces couches sont fait en matériau électriquement conducteur. On entend par plot, I'ensemble constitué par l'espaceur en luimême et l'élément de collage de cet espaceur aux feuilles de verre s'il y en a un. Cette réalisation présente l'avantage de réaliser le chauffage des deux feuilles de verre de l'élément vitré à partir d'une unique paire de lignes collectrices, par exemple agencées sur une des feuilles de verre. Selon cet exemple, la première feuille de verre est chauffée de manière classique, le courant électrique circulant entre les deux lignes collectrices et la seconde feuille de verre est chauffée grâce au passage du courant électrique au travers des plots répartis sur toute la surface de la couche conductrice étendue entre les deux lignes collectrices. La réalisation d'un tel élément vitré isolant présentant une couche conductrice sur au moins une face interne dudit élément vitré est loin d'avoir été immédiate pour l'homme de l'art. En effet, les vitrages isolants constitués d'au moins deux feuilles de verre séparées l'une de l'autre par un faible espace à l'intérieur duquel le vide a été réalisé doivent présenter une étanchéité de I'ensemble qui résiste dans le temps de manière incontestable. Aussi la réalisation d'une jonction entre l'espace où le vide a été réalisé et l'extérieur, telle que par exemple une jonction électrique, crée une zone où l'étanchéité de l'ensemble peut être fragilisée, ce qui nuit à la valeur du vitrage isolant. Pour palier à ce problème de maintien de l'étanchéité, les inventeurs ont su mettre en évidence différents types de réalisations d'élément vitré isolant présentant une couche chauffante sur une face interne dudit élément vitré. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, L'élément vitré est constitué d'au moins deux feuilles de verre de dimensions différentes et les lignes collectrices sont agencées sur la feuille de verre de plus grande dimension et traversent le joint de scellage dudit élément vitré. De cette manière, il est possible de réaliser la connection desdites lignes collectrices au circuit d'alimentation de courant en dehors de l'espace où le vide a été réalisé et cela sans perturber la constitution de l'élément vitré en lui-même, c'est-àdire en ne créant pas de zones où l'étanchéité de l'ensemble peut être remise en cause. En effet, de manière avantageuse, les lignes collectrices sont faites d'une composition électro-conductrice à base de pâte d'argent et sont déposées directement sur la feuille de verre par un procédé de sérigraphie. Ainsi, le fait qu'elles traversent le joint de scellage qui est fait d'une composition minérale, ne fragilise pas le scellage des deux feuilles de verre. Ces lignes collectrices ne perturbent donc pas l'étanchéité de l'ensemble. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, L'élément vitré est constitué d'au moins deux feuilles de verre de dimensions différentes et les lignes collectrices sont agencées sur la feuille de verre de plus grande dimension à l'extérieur de l'espace où le vide a été réalisé. Cette réalisation présente l'avantage de ne pas modifier la constitution de l'élément vitré isolant tout en offrant la possibilité de chauffer la zone du joint de scellage, zone qui est sensible au transfert thermique. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, L'élément vitré est constitué d'une feuille de verre comportant deux trous traversants colmatés, ces trous étant respectivement positionnés face aux deux lignes collectrices agencées sur l'autre feuille et ces trous colmatés réalisent la connexion électrique des lignes collectrices. Cette réalisation préférée de l'invention présente l'avantage de réaliser un élément vitré dont les feuilles de verre sont de même dimension et de fournir, éventuellement, à l'orifice de pompage un double emploi. En effet, après pompage, le colmatage des trous est réalisé à partir d'un matériau conducteur, tel que par exemple un alliage d'étain, qui vient en contact avec la ligne collectrice en vis-à-vis et qui est relié à un dispositif d'alimentation électrique. Avantageusement et indépendemment de la connection des lignes collectrices par l'intermédiaire de ces trous colmatés, les inventeurs ont su mettre en évidence que la présence de deux trous traversant permet de réaliser un pompage de manière uniforme et cela en particulier pour des éléments vitrés de grandes dimensions. Selon plusieurs variantes de l'invention, L'élément vitré isolant est également muni d'au moins un élément de chauffage au niveau de son joint de scellage. De cette manière, le chauffage de cette zone particulièrement sensible au transfert thermique permet en cas de nécessité d'éviter ou d'éliminer la formation de condensation lors d'importante variation de température entre les deux atmosphères séparées par l'élément vitré isolant. Selon une première variante de l'invention, un cordon de chauffage est noyé dans le joint de scellage dudit élément vitré. Cette réalisation est avantageusement esthétique et facile à mettre en oeuvre. Selon une seconde variante de l'invention, le joint de scellage dudit élément vitré est électriquement conducteur et est pourvu de deux connecteurs. Cette réalisation présente l'avantage de ne pas modifier les caractéristiques mécaniques, ni la résistance du joint de scellage. Selon une troisième variante de l'invention, une couche conductrice est déposée au niveau du joint de scellage sur au moins une face interne dudit élément vitré. Selon une réalisation de l'invention, la couche conductrice est une couche à base de pâte d'argent déposée par sérigraphie et selon une autre réalisation de l'invention, la couche conductrice est une couche mince d'oxyde métallique telle que, par exemple, une couche d'oxyde d'étain dopé au fluor déposée par pyrolyse. D'autres détails et caractéristiques avantageuses ressortiront, ci-après de la description d'exemples de réalisation de l'invention en référence aux figures 1 a, 1 b, 2a, 2b, 3a et 3b qui représentent Fig. la : une vue de face d'un élément vitré isolant selon l'invention. Fig. lob : une coupe horizontale de l'élément vitré isolant de la fig. la. Fig. 2a : une vue de face d'un autre type d'élément vitré isolant selon l'invention. Fig. 2b : une coupe verticale de l'élément vitré isolant de la fig. 2a. Fig. 3a : une vue de face d'un troisième type d'élément vitré isolant selon l'invention. Fig. 3b : une coupe horizontale de l'élément vitré isolant selon l'invention. On précise tout d'abord que, par souci de clarté, toutes les figures ne respectent pas rigoureusement les proportions entre les divers éléments représentés. L'élément vitré isolant 1 est constitué de deux feuilles de verre trempé 2 et 3 entre lesquelles un vide 4 a été réalisé, séparées l'une de l'autre par des plots 5 répartis sur toute la surface et réunies à leur périphérie par un joint de scellage minéral 6. Selon cette représentation, la feuille de verre 3 est revêtue sur sa face interne d'une couche mince métallique 7 basse émissive conductrice déposée par exemple par une technique de pyrolyse et s'étendant entre deux lignes collectrices 8 parallèles. Cette couche mince métallique 7 conductrice est une couche à base d'oxyde métallique telle que, par exemple, une couche d'oxyde d'étain dopé au fluor et présente une épaisseur géométrique comprise entre 1 80 et 350 nanomètres et une résistance inférieure ou égale à 50 ohms par carré et de préférence inférieur ou égale à 20 ohms par carré. Les bandes collectrices 8 sont réalisées à base d'une composition électriquement conductrice faite d'une suspension pâteuse dans un liant, d'une composition d'argent métallique et d'une fritte de verre. Elles sont généralement déposées directement sur ia feuille de verre par un procédé de sérigraphie et cuites lors du traitement thermique précédent la trempe du verre. Les plots 5 ont une épaisseur de 0,2 millimètre et un diamètre de 0,4 millimètre. Ils sont répartis sur toute la surface des feuilles de verre et sont distants les uns des autres de 30 millimètres. Les plots 5 sont déposés sur une des feuilles de verre 2 et 3 après que la feuille de verre 3 ait été revêtue de la couche mince métallique 7 et des bandes collectrices 8 et que les deux feuilles de verre 2 et 3 aient été trempées. Après dépôt d'un cordon de fritte de verre 6 à la périphérie de la feuille de verre 2, les deux feuilles de verre 2 et 3 sont assemblées, puis on effectue un traitement thermique de l'ensemble pour réaliser la soudure des deux feuilles de verre 2 et 3, le joint de scellage 6 réalisant alors l'étanchéité de l'ensemble. On réalise alors le vide entre les deux feuilles de verre 2 et 3 par tous moyens connus de l'homme du métier tels que, par exemple, par le procédé décrit dans la demande de brevet française déposée au nom de SAINT-GOBAIN VITRAGE sous le numéro 96/09632. Les figures la et lb représentent un premier type de réalisation d'un élément vitré isolant selon l'invention. Selon cette réalisation, la feuille de verre 2 est de dimension inférieure à la feuille de verre 3 de sorte que, une fois les deux feuilles de verre 2 et 3 sont assemblées, seul un bord de la feuille de verre 3 dépasse de l'ensemble. Les deux lignes collectrices 8 sont agencées de manière parallèle à l'intérieur de l'espace où le vide a été réalisé, chacune le long d'un bord de l'ensemble de sorte que les deux lignes collectrices traversent le joint de scellage du côté où la feuille de verre 3 dépasse de l'ensemble. Au niveau du bord débordant de la feuille de verre 3, des connecteurs 9 sont fixés aux lignes collectrices 8 agencées sur cette partie, les connecteurs 9 pouvant être, par exemple, des connecteurs du type de ceux utilisés pour les lunettes chauffantes de véhicules automobiles. Ce type de réalisation présente l'avantage, du fait de la composition des lignes collectrices, de ne pas fragiliser le joint de scellage au niveau où les lignes collectrices traversent celui-ci et ainsi permet de réaliser une connection à un dispositif d'alimentation électrique facile d'accès. Les figures 2a et 2b représentent un second type de réalisation de l'élément vitré isolant selon l'invention. Selon cette réalisation, la feuille de verre 2 est de dimension inférieure à la feuille de verre 3 de sorte que, une fois les deux feuilles de verre assemblées, la feuille de verre 3 présente deux parties débordantes parallèles. Les deux lignes collectrices 8 sont agencées respectivement chacune sur une des deux parties débordantes, c'est-à-dire à l'extérieure de l'espace où le vide a été réalisé. Chaque ligne collectrice 8 est reliée à un connecteur 9 permettant de réaliser la connection à un dispositif d'alimentation électrique. Ce type d'élément vitré présente l'avantage de ne pas modifier la structure intégrant l'espace où le vide a été réalisé. Les figures 3a et 3b représentent un troisième type de réalisation de l'élément vitré isolant selon l'invention. Selon cette réalisation, les deux feuilles de verre 2 et 3 sont de même dimension et la feuille de verre 2 présente deux trous traversant 10 positionnés chacun face à une ligne collectrice 8. Après avoir réalisé le vide, les deux trous sont colmatés à l'aide d'un alliage métallique conducteur 1 1 tel que, par exemple, un alliage d'étain, qui vient en contact avec la ligne collectrice 8. Un connecteur 1 2 de type, par exemple, cosse est alors fixé au niveau des trous 10 colmatés afin de permettre la connection à un dispositif d'alimentation électrique. Le type d'élément vitré isolant présente l'avantage d'être particulièrement esthétique du fait de sa quasi uniformité de surface. Les différents types d'éléments vitrés isolants ainsi décrits sont faciles à réaliser et permettent de réaliser la connection d'une couche chauffante déposée sur au moins une face interne sans fragiliser l'élément vitré en luimême et en particulier sans créer de zone sensible où l'étanchéité de l'ensemble pourrait être remise en cause. Les éléments vitrés procurent ainsi une isolation thermique incontestable tout en conservant leur transparence quelles que soient leurs conditions d'utilisation. L'invention ne se limite pas à ces types de réalisation et doit être interprétée de façon non limitative et englobant tous types d'élément vitré isolant constitué d'au moins deux feuilles de verre entre lesquelles un vide a été réalisé et pourvu d'au moins un élément chauffant sur au moins une partie d'au moins une face d'au moins une feuille de verre. REVENDICATIONS 1. Elément vitré isolant constitué d'au moins deux feuilles de verre entre lesquelles un vide a été réalisé, séparées l'une de l'autre par des plots répartis sur toute la surface et réunies à leur périphérie par un joint de scellage minéral, caractérisé en ce que ledit élément vitré est pourvu d'au moins un élément de chauffage sur au moins une partie d'au moins une face d'au moins une feuille de verre. 2. Elément vitré isolant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une couche conductrice est déposée sur au moins une partie d'au moins une face interne dudit élément vitré et en ce que ladite couche conductrice s'étend entre deux lignes collectrices d'amenée du courant. 3. Elément vitré isolant selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite couche conductrice est une couche basse émissive conductrice à base d'oxyde métallique ou de métal. 4. Elément vitré isolant selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les deux faces internes dudit élément vitré sont recouvertes d'au moins une couche conductrice et en ce que les plots en contact avec ces couches sont fait de matériaux électriquement conducteur. 5. Elément vitré isolant selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit élément vitré est constitué d'au moins deux feuilles de verre de dimensions différentes et en ce que les lignes collectrices sont agencées sur la feuille de verre de plus grande dimension et traversent le joint de scellage dudit élément vitré. 6. Elément vitré isolant selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit élément vitré est constitué d'au moins deux feuilles de verre de dimensions différentes et en ce que les lignes collectrices sont agencées sur la feuille de verre de plus grande dimension à l'extérieur de l'espace ou le vide a été réalisé. 7.Elément vitré isolant selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit élément vitré comporte deux trous traversants une feuille de verre, colmatés, face aux lignes collectrices disposées sur l'autre feuille de verre, lesdits trous colmatés réalisant la connection électrique des lignes collectrices. 8. Elément vitré selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un cordon de chauffage est noyé dans le joint de scellage dudit élément vitré. 9. Elément vitré isolant selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le joint de scellage minéral dudit élément vitré est électriquement conducteur et pourvu de deux connecteurs. 10. Elément vitré selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une couche conductrice est déposée sur la périphérie d'au moins une face interne dudit élément vitré.