Brevet FR3153137A1 — publié le 20250321

Les dispositifs existants, qui dérivent un flux d'air lorsque ledit flux d'air atteint une température déterminée, utilisent des matériaux et des automatismes coûteux comme, par exemple, des matériaux inoxydables (acier, aluminium anodisé, matériaux synthétiques), des capteurs de températures électroniques, des mécanismes d'ouverture et de fermeture de conduites d’air. Le dispositif (objet de l'invention) permet de dériver (1) un flux d'air (3) en fonction de sa température, et résout ce problème de coût en utilisant principalement comme composants des parpaings creux en béton (2), ou des briques creuses en terre cuite, dont les coûts sont très réduits du fait que les parpaings et les briques sont des matériaux très couramment utilisés dans le domaine de la maçonnerie. Figure pour l'Abrégé : [Fig.2] DERIVATEUR THERMIQUE D'UN FLUX D'AIR Domaine technique de l'invention L'invention concerne un dispositif mécanique qui permet de dériver un flux d'air dans une direction ou dans une autre direction en fonction de sa température. Arrière-plan technique Un bilame thermique est composé de la superposition et du collage de deux lames métalliques dont les coefficients de dilatation sont différents. Il en résulte qu'une variation de température provoque une différence de dilatation de chacune des deux lames et provoque une courbure du bilame qui est proportionnelle à cette variation de température. Cette courbure est utilisée dans de nombreux domaines, notamment électriques, afin de créer ou de supprimer un contact entre deux conducteurs, ceci afin de créer ou d'arrêter la circulation d'un courant électrique lorsque l'intensité du courant, responsable d'une surchauffe, devient trop importante. La variation de courbure d'un bilame thermique est aussi utilisée pour diminuer ou augmenter le débit d'un flux d'air chaud afin de réguler la température d'une conduite d'air (CN210979907 (U) ― 2020-07-10). Un bilame thermique est robuste, fiable et son coût est relativement faible ; ce sont donc de bons arguments pour l'utiliser à la place de dispositifs plus sophistiqués à bases de capteurs thermiques électroniques ou d'automatismes électromécaniques. Toutefois lorsqu'un bilame thermique doit être utilisé en grand nombre, par exemple pour dévier un grand nombre de flux d'air, soit vers une première canalisation, soit vers une deuxième canalisation, cela en fonction de la température du flux d'air, alors le coût des matériaux utilisés pour permettre cette fonctionnalité représente un facteur important dans le coût global du projet. En général les matériaux utilisés pour les canalisations sont métalliques, ou en matières synthétiques, et ils doivent résister à des variations de température importantes ainsi qu'aux intempéries. Présentation de l'invention Le but de l'invention est de décrire un dispositif comprenant une entrée d'air, une première sortie d'air, une deuxième sortie d'air et un bilame thermique apte à ce déformer sous l'influence de la température de l'air entrant, de manière à ce que l'air entrant soit diriger vers la première sortie ou vers la deuxième sortie, en fonction de la température de l'air entrant qui sera supérieure ou inférieure à une valeur choisie; ledit dispositif a alors la particularité d'être moins coûteux que les dispositifs déjà existants et en étant tout aussi robuste. Dans sa version de base le dispositif (1) objet de cette invention est apte à dériver un flux d'air (3) lorsque ledit flux d'air (3) atteint une température T0 choisie ; ledit dispositif de dérivation (1) comprend : – une chambre de dérivation (2) qui comprend au moins trois ouvertures A, B et C, l'ouverture A est traversée par ledit flux d'air entrant (3) qui entre dans la chambre de dérivation (2), l'ouverture B est traversée par ledit flux d'air entrant (3) qui ressort de la chambre de dérivation (2) lorsque sa température est supérieure à T0, l'ouverture C est traversée par ledit flux d'air entrant (3) qui ressort de la chambre de dérivation (2) lorsque sa température est inférieure à T0, – un bilame thermique (4) positionné à l'intérieur de ladite chambre de dérivation (2), ledit bilame (4) est en contact avec le flux d'air entrant (3) et est apte à se courber sous l'effet d'une variation de température de l'air entrant (3) ; ledit bilame thermique (4) est apte, au moyen de sa déformation, soit à fermer l'ouverture B pour laisser sortir le flux d'air entrant (3) par l'ouverture C ; ou à fermer l'ouverture C pour laisser sortir le flux d'air entrant (3) par l'ouverture B, ledit dispositif de dérivation (1) est caractérisé en ce que ladite chambre de dérivation (2) fait partie d’une des cavités d'un parpaing creux, ou d'une brique creuse, utilisé couramment en maçonnerie et dans lequel parpaing, ou laquelle brique creuse, ont été percées les ouvertures A, B et C. Le parpaing est l’un des matériaux de construction le plus utilisé en maçonnerie. En raison de son bon rapport qualité prix et de sa facilité de pose notamment. Le parpaing est un matériau creux à la structure poreuse, de la forme d’un parallélépipède, utilisé pour la construction de murs et de bâtiments. Il permet de constituer l’ossature des constructions. Les dimensions d’un parpaing standard sont de l’ordre de 20 cm de longueur, 50 cm de largeur et 25 cm de hauteur. L’épaisseur du parpaing varie en fonction de l’utilisation que l’on veut en faire. La chambre de dérivation (2) qui fait l'objet de l'invention nécessite de préférence d'avoir deux faces parallèles très rapprochées car chacune des ouvertures B et C sont faites sur chacune des faces opposées du parpaing qui doivent pouvoir être obturée par la surface du bilame thermique lorsque celui-ci se courbe sous l'effet de la chaleur. La surface du bilame thermique peut se courber seulement d’un à deux centimètres lorsque sa longueur est de l'ordre de 20 cm ; c'est pourquoi il est intéressant de choisir un parpaing dont les cavités intérieures possèdent des surfaces parallèles espacées de seulement un à deux centimètres. On distingue plusieurs grands types de parpaings. Le parpaing creux : le parpaing creux est le plus courant des parpaings. Il est utilisé pour construire des murs simples. Il a la particularité d’être alvéolé et d’avoir des extrémités creuses pour faciliter la réalisation des joints. Le parpaing creux peut être coupé au tiers ou aux deux tiers pour être utilisé. Le parpaing d’angle : aussi appelé "bloc poteau", le parpaing d’angle est alvéolé mais il présente en plus un trou, carré ou rond, et des extrémités plates. Il est troué pour recevoir le chaînage vertical d’un mur, composé de brins d’acier, qui sert à "raidir" l’édifice. Le parpaing d'angle peut se couper au tiers. Le parpaing linteau : ce parpaing est creusé en forme de « U » pour pouvoir recevoir un linteau ou le chaînage horizontal d’un bâtiment. Le parpaing de jambage : ce type de parpaing est utilisé pour la réalisation de coins ou d’encadrements de baies de fenêtre ou de porte. Le parpaing plein (ou perforé) : il s’agit d’un parpaing lourd et dense, plus particulièrement destiné à la réalisation de soubassements et de sous-sols de bâtiments. Le parpaing plein assure une grande solidité aux constructions. Le parpaing à brancher : le bloc à brancher est un parpaing en forme de "H" utilisé pour construire les murs de soutènement. Muni d’alvéoles, le béton est coulé directement dans le parpaing. Le parpaing « planelle » : ce petit parpaing de faible épaisseur est destiné à être placé aux intersections des planchers et des maçonneries pour masquer les bouts de plancher et les chaînages. C'est celui-ci qui est choisi en priorité pour réaliser ledit dispositif de dérivation (1) car certains modèles possèdent des cavités intérieures qui ne font qu'une quinzaine de millimètres de largeur. Le parpaing est un matériau qui ne coûte pas cher. Composé essentiellement de matières naturelles, le parpaing est 100 % recyclable. Ensuite étant assemblés entre eux par un mortier (mélange de ciment, de sable et d’eau), les parpaings permettent d’ériger des constructions très rapidement et très facilement. Le parpaing ordinaire est constitué de ciment, de gravier, de sable, de gravillons. D’autres parpaings intègrent en plus des matières isolantes telles que l’argile expansée, le schiste ou la pierre ponce et un autre type de parpaings est constitué également de sable siliceux, de plâtre, de poudre d’aluminium ou encore de chaux. Une autre option est de choisir une brique creuse à la place du parpaing creux. La brique creuse est constituée de terre argileuse, en forme de parallélépipède rectangle. Les dimensions des cavités intérieures sont toutefois moins adaptées à la fabrication du dispositif de dérivation (1) que celles des parpaing « planelle ». En effet les parpaing « planelle » comprennent quatre ou cinq cavités identiques qui peuvent être utilisées comme chambres de dérivation (2a, 2b, 2c, 2d, 2 e ) ; ainsi avec un seul parpaing de type « planelle » (D) et en positionnant dans chacune des chambres un bilame thermique (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) et en pratiquant les ouvertures A1, A2, A3, A4 ; A5... B1, B2, B3, B4, B5... et C1, C2, C3, C4, C5... il est facile de fabriquer quatre ou cinq dispositifs (1) aptes à dériver un flux d'air (3) lorsque ce dit flux d'air (3) atteint une température T0 choisie. Dans tous les cas la dérivation du flux d'air entrant (3) par l'ouverture A et sortant vers la sortie B ou vers la sortie C s'effectue à une température respectivement supérieure ou inférieure à T0 choisie, mais avec une approximation qui peut être de 5 à 10°C eu égard à la technologie du bilame thermique lui-même et à son hystérésis ; la valeur de T0 peut prendre alors les valeurs au choix de : 30°C, 40°C, 50°C, 60°C, 70°C, 80°C, 90°C, 100°C, 110°C. La courbure dudit bilame (4) dépend de ses caractéristiques thermomécaniques dont notamment : sa longueur, son épaisseur et le choix des différents matériaux qui constituent chacune de ses deux lames. Dans un mode de réalisation particulier le dispositif (1) apte à dériver un flux d'air (3) lorsque ce dit flux d'air (3) atteint une température T0 choisie, est couplé à un dispositif de chauffage de l'air ambiant avant son introduction dans ledit dispositif (1). L'ouverture (A) est traversée par exemple par un flux d'air entrant (3) qui a été préalablement chauffé au moyen de l'énergie solaire, comme par exemple au moyen de tubes solaires sous vide exposés au rayonnement solaire ; la fluctuation de l'intensité solaire entraîne en conséquence une fluctuation de la température du flux d'air (3) qui entre dans ladite chambre de dérivation (2). Ledit dispositif (1) est alors apte à dériver le flux d'air chauffé à l'énergie solaire, soit vers la sortie B, soit vers la sortie C, en fonction du choix de la température T0. Il est alors possible de chauffer une habitation ou une partie de celle-ci, seulement lorsqu’une puissance minimum d'énergie solaire est disponible ; ce qui augmente les performances et le bilan énergétique du système de chauffage. Dans un mode de réalisation amélioré ledit parpaing creux (D) est composé de deux parpaings creux ( FIG. 3 : P1, P2), de préférence de type « planelle », posés l'un sur l'autre par la tranche, de manière à doubler le volume de chaque cavité en positionnant chacune des cavités d'un des parpaings en face des cavités correspondantes de l'autre parpaing, lesdits parpaings pouvant être remplacés par des briques creuses. Cette disposition permet en effet d'augmenter la hauteur des chambres de dérivation (2a, 2b, 2c, 2d, 2e) et permet ainsi de pouvoir augmenter la longueur des bilames (4a, 4b, 4c, 4d, 4e) ce qui va permettre d'augmenter la courbure au moment de l'élévation de température, ce qui va faciliter et améliorer l'ouverture et la fermeture des ouvertures (B1,B2,B3,B4,B5) et (C1,C2,C3,C4,C5) . Description détaillée de l'invention L'invention est maintenant décrite d'une manière plus détaillée à l'aide des trois figures annexées : Les Figures 1 et 2 sont des schémas de principe en coupe du dispositif (1) et la FIG. 3 est un schéma de principe du dispositif (1) lorsque celui-ci utilise pour sa fabrication un parpaing (D) de type « planelle ». FIG. 1 représente en coupe un dispositif (1) selon l'invention qui est apte à dériver un flux d'air (3) entrant par l'ouverture (A) et à le diriger (5) vers l'ouverture (C) ou à le diriger (6) vers l'ouverture (B). Le dispositif (1) comprend une chambre de dérivation (2) qui comprend au moins trois ouvertures (A, B et C). L'ouverture (A) est celle qui reçoit le flux d'air entrant (3) qui peut être dévié soit vers l'ouverture (C) soit vers l'ouverture (B). Un bilame thermique (4) est apte à se déformer, et plus spécifiquement à se courber suivant sa longueur, d'une manière sensiblement proportionnelle à sa température. A une température prédéfinie (T0), ou à une température inférieure, le bilame (4) est sensiblement plat et ferme l'ouverture (B) de manière à ce que le flux d'air entrant (3) ressorte par l'ouverture (C). FIG. 2 montre le dispositif (1) lorsque la température du flux d'air entrant (3) est supérieure à la référence (T0). Dans ce cas le bilame (4), au contact de l'air entrant (3) s'échauffe, se dilate en formant un arc de cercle qui ouvre progressivement l'ouverture (B) et ferme progressivement l'ouverture (C). L'air chaud (6) ressort alors par l'ouverture (B). FIG. 3 représente un parpaing (D) qui est composé de deux parpaings de type « planelle » ( FIG. 3 : P1 et P2) posés l'un sur l'autre par la tranche, ce qui forme cinq cavités indépendantes et identiques ( FIG. 3 : 2a, 2b, 2c, 2d, 2e) qui servent de chambres de dérivation dans chacune desquelles ont été percées trois ouvertures ( FIG. 3 : A1...A5, B1...B5 et C1...C5) et fixées cinq bilames identiques ( FIG. 3 : 4a, 4b, 4c, 4d, 4e) de manière à ce que chaque cavité ( FIG. 3 : 2a,2b,2c,2d,2e) soit apte à dériver un flux d'air entrant ( FIG. 3 : 3a, 3b, 3c, 3d 3e) : soit vers la sortie ( FIG. 3 : B1, B2, B3, B4, B5) correspondante, soit vers la sortie ( FIG. 3 : C1, C2, C3, C4, C5) correspondante, en fonction de la température (T0) de référence (qui est une caractéristique desdits bilames thermiques 4a, 4b 4c, 4d, 4e et de la température T1, T2, T3, T4, T5 correspondante de chacun des flux d'air entrants 3a, 3b, 3c, 3d 3e. En définitive un seul parpaing ( FIG. 3 : D) selon l'invention (éventuellement formé de deux parpaings de type « planelle ») est apte à diriger individuellement cinq flux d'air indépendants en fonction de leur température respective, sans capteur électronique, sans vanne télécommandée, sans connexion électrique ; et pour un coût très faible qui se résume à celui d'un ou deux parpaings couramment utilisés en maçonnerie, à cinq bilames thermiques vendus à faible prix, et au coût qui a été nécessaire pour percer une quinzaine de trous dans ledit parpaing ( FIG. 3 : D). Exemples Un exemple de réalisation d'un dispositif qui utilise cette technique est illustré schématiquement par la FIG. 3 et comprend un parpaing ( FIG. 3 : D) composé de deux parpaings creux de type « planelle » ( FIG. 3 : P1 et P2) qui sont posés l'un sur l'autre de manière à former cinq chambres de dérivation ( FIG. 3 : 2a,2b,...2e) étanches. Puis cinq ouvertures circulaires ( FIG. 3 : A1,A2,...A5) ont été creusées sur une des faces du parpaings supérieur ( FIG. 3 : P1), ces cinq ouvertures communiquent avec chacune des chambres de dérivation ( FIG. 3 : 2a,2b,...2e). Cinq paires d'ouvertures positionnées en face à face ( FIG. 3 : (B1,C1) (B2,C2)...(B5,C5)) ont été creusées sur les deux faces du parpaing inférieur ( FIG. 3 : P2), ces cinq paires d'ouvertures communiquent avec chacune des chambres de dérivation ( FIG. 3 : 2a,...2e). Un bilame thermique rectangulaire ( FIG. 3 : 4a,4b,...4e) est fixés dans chacune des chambres de dérivation ( FIG. 3 : 2a,2b,...2e) en position verticale de sorte que, à température ambiante, lesdites bilames bouchent les ouvertures ( FIG. 3 : B1,B2,...B5). Mais lors de la courbure des bilames qui augmente sous l'effet de la température des flux d'air ( FIG. 3 : 3a,3b,...3e) entrants par les ouvertures ( FIG. 3 : A1...A5); les ouvertures ( FIG. 3 : B1...B5) s’entrouvrent alors que les ouvertures ( FIG. 3 : C1...C5) se referment. Chaque parpaing creux ( FIG. 3 : P1 et P2) fait extérieurement 50 cm de long, par 20 cm de hauteur, et 5 cm d'épaisseur. Les parois des parpaings font 16 mm d'épaisseur et l'intérieur des chambres de dérivation font 18 mm de largeur et 35 cm de hauteur. Les ouvertures du haut ( FIG. 3 : A1...A5) font 62 mm de diamètre, ce qui permet à une des extrémités des tubes solaires sous vide cylindriques de 57 mm de diamètre (non illustré) de pénétrer à l'intérieur des chambres de dérivation ( FIG. 3 : 2a.…2e) pour y faire circuler de l'air chauffé par le rayonnement solaire. Les paires d'ouvertures du bas font 32 mm de diamètre. Les bilames thermiques font 5 cm de largeur, 0,8 mm d'épaisseur et 17 cm de longueur. Les bilames sont positionnés entre les paires d'ouvertures du bas ( FIG. 3 : (B1,C1) ...(B5,C5)) de manière à ce que le centre des bilames soit à la hauteur (en face) du centre des paires d'ouvertures du bas. Les tubes solaires sous vide (non représentés) envoient de l'air dans les chambres de dérivation. La température de l'air dans les tubes solaires dépend de l'ensoleillement et du débit de l'air dans les tubes. Elle peut varier de la température ambiante jusque 150°C. Les bilames thermiques se courbent à partir d'une température d'environ 40°C et l'air qui passait par les ouvertures ( FIG. 3 : C1...C5) commence alors à passer progressivement par les ouvertures ( FIG. 3 : B1...B5). Vers 60°C les bilames sont suffisamment courbés pour obstruer les ouvertures ( FIG. 3 : C1...C5) et pour laisser passer l'air par les ouvertures ( FIG. 3 : B1...B5). L'air chaud qui passe par toutes ces ouvertures ( FIG. 3 : B1...B5) est alors récupéré dans une canalisation (non représentée) et dirigé vers une application spécifique comme, par exemple, un générateur d'eau atmosphérique. AVANTAGES DE L'INVENTION En définitive cette invention, qui a pour but de minimiser le coût des dispositifs de type « dérivateur de flux d'air en fonction de leur température », utilise principalement des parpaings creux en béton (déjà grandement utilisés en maçonnerie) comme matériau pour confectionner les chambres de dérivation. Ainsi le coût des dispositifs selon cette invention devient très économique surtout lorsqu'un grand nombre de dispositifs de ce genre sont nécessaires pour réaliser des programmes de chauffage solaire à grande échelle. - Dispositif (1) apte à dériver un flux d'air (3) lorsque ledit flux d'air (3) atteint une température (T0) choisie ; ledit dispositif de dérivation (1) comprend : – une chambre de dérivation (2) qui comprend au moins trois ouvertures (A, B et C) ; l'ouverture (A) est traversée par ledit flux d'air entrant (3) qui entre dans la chambre de dérivation (2), l'ouverture (B) est traversée par ledit flux d'air entrant (3) qui ressort de la chambre de dérivation (2) lorsque sa température est supérieure à (T0), l'ouverture (C) est traversée par ledit flux d'air entrant (3) qui ressort de la chambre de dérivation (2) lorsque sa température est inférieure à (T0), – un bilame thermique (4) positionné à l'intérieur de ladite chambre de dérivation (2), ledit bilame thermique (4) est en contact avec le flux d'air entrant (3) et est apte à se courber sous l'effet d'une variation de température de l'air entrant (3); ledit bilame thermique (4) est apte, au moyen de sa déformation, soit à fermer l'ouverture (B) pour laisser sortir le flux d'air entrant (3) par l'ouverture (C) ; soit à fermer l'ouverture (C) pour laisser sortir le flux d'air entrant (3) par l'ouverture (B), ledit dispositif (1) est caractérisé en ce que ladite chambre de dérivation (2) fait partie d’une des cavités d'un parpaing creux (Figure 3 : D), ou d'une brique creuse, utilisé couramment en maçonnerie et dans lequel parpaing ou laquelle brique ont été percées lesdites ouvertures (A, B et C). – Dispositif (1) apte à dériver un flux d'air (3) lorsque ce dit flux d'air (3) atteint une température (T0) choisie, selon la revendication 1 précédente, caractérisé en ce que ledit parpaing creux (Figure 3 : D) comprend quatre ou cinq cavités utilisées comme chambres de dérivation (Figure 3 : 2a, 2b, 2c, 2d, 2e); chacune des chambres de dérivation (Figure 3 : 2a, 2b, 2c, 2d, 2e) comprend un bilame thermique (Figure 3 : 4a, 4b, 4c, 4d, 4e) et trois ouvertures (Figure 3 : (A1, A2, A3, A4, A5), (B1, B2, B 3,B4, B5) et (C1, C2, C3, C4, C5)). – Dispositif (1) apte à dériver un flux d'air (3) lorsque ce dit flux d'air (3) atteint une température (T0) choisie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dérivation du flux d'air entrant (3) par l'ouverture (A) et sortant vers la sortie (B) ou vers la sortie (C) s'effectue à une température (T0) choisie qui est approximative et vaut au choix: 30°C, 40°C, 50°C, 60°C, 70°C, 80°C, 90°C, 100°C, 110°C ; cette dérivation du flux d'air se faisant au moyen de la déformation dudit bilame thermique (4) et de ses caractéristiques thermomécaniques dont notamment : sa longueur, son épaisseur et le choix des différents matériaux constitutif de chacune de ses deux lames. – Dispositif (1) apte à dériver un flux d'air (3) lorsque ce dit flux d'air (3) atteint une température (T0) choisie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture (A) est traversée par un flux d'air entrant (3) qui a été préalablement chauffé au moyen de l'énergie solaire, comme par exemple au moyen de tubes solaires sous vide (non illustré) exposés au rayonnement solaire ; la fluctuation de l'intensité solaire entraînant une fluctuation de la température du flux d'air (3) qui entre dans ladite chambre de dérivation (2). – Dispositif (1) apte à dériver un flux d'air (3) lorsque ce dit flux d'air (3) atteint une température (T0) choisie, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit parpaing creux (Figure 3 : D) est composé de deux parpaing creux (Figure 3 : P1 et P2) posés l'un sur l'autre par la tranche, de manière à doubler le volume de chaque cavité en positionnant chacune des cavités d'un des parpaings (Figure 3 : P1) en face des cavités correspondantes de l'autre parpaing (Figure 3 : P2), lesdits parpaings (Figure 3 : (P1, P2)) pouvant être remplacés par des briques creuses.